專利名稱：用于抑制通信信號干擾的方法和設備的制作方法
背景技術：
本發(fā)明一般而言涉及無線通信系統，特別涉及無線通信接收機中的干擾抑制。
在CDMA系統(例如W-CDMA、IS-95和IS-2000)中通常使用直接序列擴頻調制。將經由擴頻載波發(fā)射的數據被映射到信息碼元中，并且每個信息碼元作為碼片序列進行發(fā)射，這導致帶寬擴展。用于擴展發(fā)射碼元的碼片序列被稱為擴頻碼。
在接收機處，接收的信號利用解擴碼來解擴，該解擴碼通常是擴頻碼的共軛。RAKE接收機表示一種解調CDMA信號的傳統方法。RAKE接收機利用了通常存在于發(fā)射機與接收機之間的多徑傳播。發(fā)射的信號的多徑傳播有可能導致時間色散，該時間色散導致在接收機處將接收到該信號的多個可分辨回波(或射線)。RAKE接收機將其不同的“分支”(相關器)與不同的信號回波對準，并且每個分支以碼元速率輸出解擴值。然后，這些解擴值由相應信道系數的共軛進行加權，然后進行求和以產生所發(fā)射碼元的軟估計。此加權和求和過程通常被稱為RAKE合并。
當白噪聲是在接收機處主要的接收信號損害項時，以上述方式合并多徑回波產生了改進的信號干擾比(SIR)。然而，當有色噪聲是主要的損害項時，RAKE合并是次最優(yōu)的。有色噪聲產生于自干擾(碼間干擾或ISI)和多用戶接入干擾(MAI)。隨著無線網絡將越來越多的用戶聚集到同一頻譜上，并且隨著信號數據速率的增大，有色噪聲會變得更成問題。
因此，能夠抑制有色噪聲的接收機結構代表了令人興趣增加的領域。遺憾的是，在有色噪聲環(huán)境中，干擾抑制的常規(guī)方法有可能需要相當高的接收機復雜性。對諸如蜂窩無線電電話、便攜數字助理(PDA)或無線尋呼機之類的典型便攜通信設備來說，這種復雜性增加了成本，并且不期望地影響了成本、設計時間和電池壽命。
發(fā)明概要本發(fā)明包括一種用于在通信信號處理應用中例如在無線通信接收機中計算白化濾波器的方法和設備。作為一種簡化結構，使白化濾波器的頻域表示基本上取決于一個未知數，即基于總的基站功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度(PSD)的估計比的比例因子。一種示例方法通過基于在用于所接收通信信號的損害相關性的參數模型中使用的建模項(modeling term)來計算比例因子，從而降低計算所述比例因子的計算復雜性。優(yōu)選地，該模型包括由第一模型擬合參數縮放的干擾損害項以及由第二模型擬合參數縮放的噪聲損害項?？蛇x擇地，例如該比例因子可以通過直接估計來計算。
因此，在示例的實施例中，本發(fā)明包括一種為從無線通信網絡基站發(fā)射的通信信號產生白化濾波器的方法，該方法包括估計總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的PSD的比，基于總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的PSD的估計比來計算比例因子，以及確定用于白化通信信號的白化濾波器。所述白化濾波器的確定可以是比例因子、與在基站所用的發(fā)射脈沖整形濾波器相關的頻率響應、以及通過其接收通信信號的傳播信道的頻率響應的函數。
對于濾波器確定的上述基礎，可以利用為發(fā)射脈沖整形濾波器的頻率響應存儲或計算的值、為傳播信道計算的介質信道系數、以及比例因子來進行白化濾波器的確定。由于濾波器響應可以基于先驗知識被存儲在接收機處，并且可以直接從導頻信道測量來進行介質信道系數的計算，因此白化濾波器的確定簡化為確定比例因子的任務。將參數損害相關模型的模型擬合參數作為確定比例因子的基礎，提供了一種簡化比例因子確定的方法。使用促成小區(qū)間干擾的來自每個基站的個性化信號-即基站專用信號，如果這種信號可用的話，代表了計算比例因子的另一種簡化方法。
在電路實施例中，接收機電路被配置成為從無線通信網絡基站發(fā)射的通信信號產生白化濾波器。該示例接收機電路包括計算電路和濾波器電路，該計算電路被配置成基于總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的PSD的估計比來計算比例因子，該濾波器電路被配置成作為比例因子、與在基站所用的發(fā)射脈沖整形濾波器相關的頻率響應、以及通過其接收通信信號的傳播信道的頻率響應的函數來確定用于白化通信信號的白化濾波器。
在一個實施例中，白化濾波器被實施為接收機電路，該電路產生用于輸入到RAKE接收機的濾波信號。以這種方式，通信信號中的有色干擾在RAKE處理之前得到抑制，然后所述RAKE處理提供多徑信道補償以及RAKE合并。在另一個實施例中，白化濾波器被實施為也包含信道補償濾波的碼片均衡濾波器的一部分。通常，白化濾波器的確定可以與信道補償濾波分離，或者可以是信號補償濾波的一部分。同樣，白化濾波器電路的實施可以與信道補償濾波器電路分離，或者可以是信道補償濾波器電路的一部分。
因此，本發(fā)明中有利的白化濾波器確定可以作為兩步信號處理方法的一部分或者組合步驟的方法來實行，在兩步信號處理方法中，將白化應用于所接收的通信信號，然后應用信道補償，在組合步驟的方法中，白化和信道補償是一起執(zhí)行的。本領域技術人員將會認識到，由于這種濾波過程是線性的，因此信道補償和白化的濾波順序可以根據需要或希望而反轉。
當然，本發(fā)明不限于上述的特征和優(yōu)點。一旦閱讀后面的詳細描述并查看附圖，本領域技術人員將會認識到本發(fā)明附加的特征和優(yōu)點，在附圖中相同或相似的元件被指定相同的參考數字。
附圖簡述

圖1是根據本發(fā)明的一個或多個實施例配置的示例無線通信設備的圖。
圖2是在遠程發(fā)射機與圖1所示的設備接收機之間的示例通信信號流的圖。
圖3是根據本發(fā)明用于白化濾波器確定的接收機電路的圖。
圖4是實現圖3的電路功能的示例處理邏輯的圖。
圖5是根據本發(fā)明的基于RAKE的示例接收機的圖。
圖6是根據本發(fā)明的基于碼片均衡器的示例接收機的圖。
圖7是根據本發(fā)明的單輸入多輸出(SIMO)接收機實施例的圖。
圖8是用于圖7的接收機的示例接收機細節(jié)的圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明解決有色噪聲的抑制，并提供簡化的白化濾波器生成。作為非限制的實例，于是本發(fā)明可以被明顯有利地實施于圖1的無線通信設備10中。設備10包括接收機12、發(fā)射機14、一個或多個天線16、開關/雙工器18、系統控制器20、以及用戶接口22。本領域技術人員將會認識到，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，設備10的實際架構可以進行改變，并且所說明的架構提供了用于論述示例接收機操作的非限制性基礎。
考慮到上述，圖2說明了用于從遠程發(fā)射機24到設備10的接收機12的數據的無線傳輸的基本信號流。例如，發(fā)射機24可以是無線通信網絡中的基站發(fā)射機。接收的信號r(t)包括發(fā)射的信號s(t)，但是具有由通過傳輸介質信道G(ω)的傳播所導致的信道失真以及加性白噪聲。介質信道賦予相位和衰減失真，所述失真通常必須在接收機12處經由把表示為G*(ω)的共軛介質信道應用于接收的通信信號的某種形式的信道補償濾波器來補償。然而，信道補償濾波器的應用使有色噪聲問題并未得到解決。接收信號中的有色噪聲通常以ISI和MAI的形式出現。
因此，圖2說明一種在接收機12處濾波的最優(yōu)概念性實施方式，其通過在匹配步驟(與真實信道和白化濾波器的合成相匹配)之后提供信號白化步驟來解決“有色噪聲中的匹配濾波器”。該白化濾波器W(ω)補償所接收的通信信號的有色噪聲，并且本發(fā)明提供一種以高計算效率的方式確定有色噪聲的有利方法和設備。
圖3概括地說明一個示例接收機電路30，該電路被配置成根據本發(fā)明來確定白化濾波器，并且它還可以被配置成確定信道補償濾波器。實際上，在一些實施例中，這兩個濾波器可以被一起確定為一個合成濾波器。應該理解，接收機電路30可以被實施為包括設備10的接收機12的接收機處理電路的一部分，并且它可以以硬件、軟件或共某種組合來實現。例如，接收機電路30可以被實施為包括存儲的程序指令以供微處理器、數字信號處理器、或某種其他數字處理器等等執(zhí)行的計算機程序?？蛇x擇地，接收機電路30可以包括專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、復雜可編程邏輯器件(CPLD)等等中的全部或部分。
不管怎樣，接收機電路30可以被實施為用于由設備10的接收機12所接收的一個(多個)通信信號的信號處理鏈的一部分。特別地，例如，接收機電路30可以被配置成從接收的通信信號中產生濾波信號，其中該濾波信號用作后續(xù)解調處理器的輸入，該解調處理器解調/解碼濾波的信號來恢復所發(fā)射的數據比特。
圖4概括地說明示例白化濾波器的確定。雖然白化可以在時域或頻域中進行，但是期望的白化濾波器的頻域表示用作將其計算基本上簡化為一個未知數的確定的有利基礎。在示例的單輸入單輸出(SISO)情況中，通過形成如下的示例合成濾波器來最佳地理解該過程H(ω)=kP*(ω)G*(ω)Ior|P(ω)G(ω)|2+Φ(ω)---(1)]]>其中P(ω)等于與接收的通信信號的傳輸相關的發(fā)射脈沖整形濾波器的頻率響應，P*(ω)等于該頻率響應的共軛，即它等于接收機脈沖整形濾波器的頻率響應，G(ω)等于通過其接收通信信號的傳播信道的頻率響應，G*(ω)等于該頻率響應的共軛，Ior等于發(fā)射通信信號的發(fā)射機(例如給定小區(qū)或其他覆蓋區(qū)域中的網絡基站發(fā)射機)的總發(fā)射功率，Φ(ω)等于在接收機12處小區(qū)間干擾加上噪聲的PSD，以及k是一個任意的實常數。
為了按照圖2中所示的概念性的最優(yōu)接收機濾波結構來計算等式(1)，可以將合成濾波器H(ω)改寫為白化與信道補償濾波器的乘積H(ω)=W(ω)S(ω)=[1Ior|G(ω)P(ω)|2+Φ(ω)][kP*(ω)G*(ω)Ior|G(ω)P(ω)|2+Φ(ω)]---(2)]]>在等式(2)中所示的形式可以被操縱來提供本發(fā)明的多于一個的SISO實施例，并且可以基于P(ω)是由接收機12先驗已知的這一假設來簡化。該假設與配置接收機濾波以賦予發(fā)射脈沖整形濾波器的共軛響應的實踐是一致的。這種濾波器響應信息可以在接收機12處以固定濾波器結構來實現，或者可以基于存儲在接收機12處以用于數字濾波算法的濾波器響應信息。
關于等式(2)的另一假設是存在導頻信道(例如W-CDMA中的公共導頻或CPICH)以及用于在接收機12處估計信道延遲和純(net)信道系數的裝置。換句話說，根據等式(2)，在接收機12處，發(fā)射和接收機脈沖整形濾波器的頻率響應P(ω)和P*(ω)是先驗已知的，并且純傳播信道的頻率響應及其共軛G(ω)和G*(ω)可以直接從導頻信道估計中計算。這留下總發(fā)射功率Ior以及小區(qū)間干擾加上噪聲的PSD即φ(ω)作為未知數。
利用代換γ=IorΦ(ω),]]>白化濾波器的表示是W(ω)=1γ|G(ω)P(ω)|2+1,---(3)]]>其中γ可以視為用于白化濾波器表達式的頻域比例因子。因此，白化濾波器的確定簡化為確定作為Ior與Φ(ω)的比的γ。
圖4說明用于基于比例因子γ來確定白化濾波器W(ω)或其時域實施例w(t)的示例處理邏輯。該示例處理以估計Ior和Φ(ω)開始(步驟100)。由此，該處理繼續(xù)基于Ior與Φ(ω)的估計比來計算γ(步驟102)。利用由此確定的比例因子γ、已知的(或計算的)發(fā)射濾波器的頻率響應以及介質信道頻率響應的估計，可以根據等式(2)來確定白化濾波器(步驟104)。
上述示例處理可以應用于特定接收機結構的情況。例如，圖5說明了接收機12的示例碼片均衡實施例。在這個實施例中，接收機12包括接收機前端40、搜索器42、延遲估計器44、信道估計器46、導頻信道相關器48、介質信道估計器50、用于估計Ior/Ф(ω)的比的比值估計器52、碼片均衡器54以及業(yè)務量相關器56。
由碼片均衡器54所實施的碼片均衡濾波器可以通過如下改寫等式(2)得到H(ω)=P*(ω)H′(ω)=P*(ω)[kG*(ω)Ior|P(ω)G(ω)|2+Φ(ω)].---(4)]]>認識到P*(ω)表示接收機12的接收信號處理路徑中的接收脈沖整形濾波器，該實施例的主要任務在于確定H’(ω)。通過將其他小區(qū)干擾加噪聲項建模為具有單側譜密度N0的高斯白噪聲過程，可以將H’(ω)改寫為
H′(ω)=kG*(ω)γ|P(ω)G(ω)|2+1,---(5)]]>其中γ現在是一個實比例因子并且等于 比例因子k的大小不會影響最終碼片均衡器的最優(yōu)性，因此為該因子指定一個任意值(例如1)。因此，碼片均衡器實施例的主要估計任務是計算G(ω)和γ。
首先考慮G(ω)的計算，根據上述導頻信道假設，接收機12估計信道延遲和純信道系數，其包括發(fā)射/接收信號處理效應以及介質(傳播)信道效應。假定多徑傳播信道中有L個信道延遲，則介質信道系數可以經由下述從純信道系數中獲得c(τ0)=ECPICHΣj=0L-1gjRp(τ0-τj),]]>c(τ1)=ECPICHΣj=0L-1gjRp(τ1-τj),]]>和(6).
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c(τL-1)=ECPICHΣj=0L-1gjRp(τL-1-τj),]]>其中τi是由延遲搜索器表示的第i個信道延遲，ECPICH等于公共導頻信道(CPICH)的能量測量，gj等于第j個介質系數，c(τk)是在延遲τi的純信道系數，以及Rp(τ)表示作為∫-∞∞p(t+τ)p*(τ)dτ給出的脈沖形狀相關函數。通過將ECPICH的常數因子合并到介質信道系數中，等式(6)可以用矢量矩陣表示法改寫為Rpg~=c.---(7)]]>等式(7)可以通過直接矩陣求逆或者通過應用諸如Gauss-Seidel之類的迭代技術來求解。所述解產生在路徑延遲上的介質信道系數。然后，可以將快速傅里葉變換(FFT)應用于時域介質系數以獲得介質信道的頻域響應G(ω)。由此，一個或多個FFT電路可以作為接收機12的一部分而被包括。
在考慮比例因子γ的計算的過程中，接收機12可以被配置成使用一種基于導頻信道的估計技術，該技術基于接收的通信信號的損害相關的參數模型。在被指定了順序號10/800,167并且在2004年3月12日提交的同時待審專利申請中公開了一種示例的參數模型。該申請在此被全部結合以作參考。
雖然上述申請包含附加背景和說明性細節(jié)，但是通信信號損害相關的示例參數模型包含一個或多個損害項，每一項由一個模型擬合系數來縮放。然后，這些模型擬合系數基于遞歸進行更新以作為正在進行的擬合過程的一部分，其中該模型被擬合為損害相關估計。更詳細地，示例的參數模型可以被表示為R~=αRI+βRN,---(8)]]>其中RI表示由第一模型擬合系數α縮放的干擾相關項(矩陣)，以及RN表示由第二模型擬合參數β縮放的噪聲相關項(矩陣)。這些模型擬合參數在擬合過程期間例如在最小二乘(LS)擬合過程中進行適應，其中這些模型擬合參數適于最小化模型誤差。
可以表明α＝1/(Ec/Ior)CPICH，其中(Ec/Ior)CPICH表示給予公共導頻信道的部分基站能量，并且β＝N0。由此，假定導頻信道功率的估計以及值α和β，參數γ可以由下述確定γ=E{g~Hg~}αβ,---(9)]]>其中E{*}表示統計期望值，以及 表示縮放的介質系數估計。統計近似值可以用于為γ而求解估計問題。一種示例方法被給出為E{g~Hg~}≡ICPICH(n)=λICPICH(n-1)+(1-λ)g~Hg~.---(10)]]>在以上表達式中，ICHICH(n)是在時間下標n(導頻碼元速率的某一倍數)上的導頻信道功率，以及λ是在0與1之間的值。
考慮到上述，于是可以配置圖5中所說明的接收機實施例，使得其可操作用于基于多個示例處理步驟來執(zhí)行根據本發(fā)明的白化濾波器的生成。這些步驟包括這些項●通過使用搜索器42和延遲估計器44來估計信道延遲；●經由信道估計器46來估計純信道系數；●使用如在介質信道估計器50中實施的等式(6)和(7)來估計介質系數的縮放形式；●使用接收機電路30中的接收信號損害相關的參數建模來估計α和β，其實施例可以被實施為碼片均衡器54的一部分；●在碼片均衡器54中將介質系數計算為g=αg~;]]>●計算g的FFT以得到G(ω)，這可以在碼片均衡器54中進行；●從等式(9)和(10)中計算γ，這可以在碼片均衡器54中進行；以及●從等式(5)中計算碼片均衡濾波器，這可以在碼片均衡器54中進行。
注意，碼片均衡器可以包括一個或多個處理電路，這些電路被配置成執(zhí)行上述白化/合成濾波器計算。此外注意，從最后一步獲得的最終濾波器可以在時域或頻域中實現，并且如在此所述的接收的通信信號的濾波可以在時域或頻域中執(zhí)行。
無論如何，單個業(yè)務量相關器56對由碼片均衡器54輸出的濾波的(白化和信道均衡的)信號進行操作。更特別地，業(yè)務量相關器56計算在從接收機前端40輸入到碼片均衡器54的接收的通信信號γ’中所包含的發(fā)射碼元的估計。因而，接收機前端40可以包含低噪聲放大器、濾波器、模數轉換器、以及其它按照需要或期望而產生表示接收的通信信號的數字采樣的電路。
本發(fā)明還可以在“過白化加上RAKE”的實施例中實施，其中過白化濾波器提供一個濾波形式的接收的通信信號，以由RAKE接收機進行后續(xù)處理。在RAKE處理之前，所述過白化濾波器抑制來自接收的通信信號的有色噪聲，由此提高RAKE合并的性能。
為支持本發(fā)明的這種基于RAKE的實施例，等式(2)可以被改寫為H(ω)=P*(ω)W^(ω)G*(ω)=P*(ω)[kIor|P(ω)G(ω)|2+Φ(ω)]G*(ω).---(11)]]>
再次，P*(ω)表示接收脈沖形狀濾波器，以及G*(ω)表示如在RAKE接收機電路中實施的信道補償。由此，與圖5的碼片均衡實施例一樣，本實施例的主要工作在于確定 如前所述，通過將小區(qū)間干擾加上噪聲項建模為具有單側譜密度N0的高斯白噪聲過程，可以將白化濾波器 改寫為W(ω)=kN0γ|P(ω)G(ω)|2+1=k^γ|P(ω)G(ω)|2+1.---(12)]]>分子中的比例因子 并不影響最終結果的最優(yōu)性，因此可以為其指定一個方便值，例如“1”。上述用于計算G(ω)和γ的相同方法可以在這里使用，并且這些方法可以在例如圖6所說明的接收機12的基于RAKE的示例實施例中實施。
如圖6所示，接收機12包括接收機前端電路60、搜索器62、延遲估計器64、信道估計器66、導頻信道相關器68、介質信道估計器70、用于估計 的比值估計器72、過白化濾波器74、以及RAKE接收機電路76，該RAKE接收機電路包含多個業(yè)務量相關器(“分支”)78和RAKE合并電路80。注意，過白化濾波器74可以被配置成包含較早所述的接收機電路30的一些或所有功能，并且由此適于執(zhí)行白化濾波器的確定。
該確定可以根據類似于為碼片均衡實施例所描述的方法的整個處理方法來執(zhí)行。具體地，在基于RAKE的實施例中，示例的接收機處理方法包括這些步驟●通過使用搜索器62和延遲估計器64來估計信道延遲；●經由信道估計器66來估計純信道系數；●使用如在介質信道估計器70中實施的等式(6)和(7)來估計介質系數的縮放形式；●使用接收機電路30中的接收信號損害相關的參數建模來估計α和β，其實施例可以被實施為過白化濾波器74的一部分；●在過白化濾波器74中將介質系數計算為g=αg~;]]>●計算g的FFT以得到G(ω)，這可以在過白化濾波器74中進行；●從等式(9)和(10)中計算γ，這可以在過白化濾波器74中進行；以及●從等式(12)中計算過白化濾波器，注意，最終濾波器可以在時域或頻域中實施；以及●對過白化的通信信號進行RAKE合并來計算在接收通信信號內的發(fā)射碼元的估計，即根據多徑延遲來解擴一個或多個分支78中每個分支的過白化信號，并且合并這些分支輸出以形成RAKE合并信號，以用于后續(xù)的解調處理。
雖然以上基于RAKE的實施例以及較早所述的碼片均衡實施例表示本發(fā)明的示例SISO實施例，但是本發(fā)明可以被容易地擴展到單輸入多輸出(SIMO)實施例中。圖7說明一個示例SIMO實施例，其中設備10的接收機12包括M個接收天線(16-1到16-M)，并且第k個天線接收sk(t)。天線16與一個或多個接收機處理電路82相耦合，這些電路可以被配置成實施較早說明的接收機電路30的一個實施例，以用于確定白化濾波器。
在操作中，每個天線16-k接收信號sk(t)，該信號是通過經由傳播信道k傳遞數據信號s(t)來獲得的。從基站(BTS)發(fā)射機到在接收機12處第k個接收天線的傳播信道的脈沖響應用具有傅里葉變換Gk(ω)的gk(t)來表示。因此，在第k個天線處的無噪聲信號由下式給出sk(t)＝s(t)*gk(t)，(13)其中*表示卷積?？紤]等式(13)，在第k個天線處的總的接收信號可以被表示為rk(t)＝sk(t)+vk(t).(14)這里，vk(t)是對在第k個天線處的小區(qū)間干擾和熱噪聲進行建模的噪聲。
可以表明，用于檢測數據碼元的判定統計具有下述形式
Y(t)=Σk=1M∫h(t-t′,k)yk(t′)dt′,---(15)]]>其中yk(t)是在解擴接收信號rk(t)之后在第k個天線處的信號，以及其中h(t，k)是具有下述頻率響應的線性濾波器的脈沖響應H(ω)=kP*(ω)Gk*(ω)Ior|P(ω)|2Σk=1M|Gk(ω)|2+Φ(ω).---(16)]]>注意，等式(15)基本上描述具有M個并行子信道的接收機，有利的是以下述形式改寫(16)H(ω,k)=P*(ω)Gk*(ω)W^(ω),---(17)]]>其中W^(ω)=kIor|P(ω)|2Σk=1M|Gk(ω)|2+Φ(ω).---(18)]]>可以觀察到，上面SIMO實施例中的過白化濾波器在天線16上是公共的，并且圖8中所說明的接收機結構表示對該公共性的示例利用。在圖8中，接收機12被實施為波束形成器，該波束形成器包括用于每個天線16-k的一個RAKE接收機電路84-k，每個電路84-k包括脈沖整形濾波器P*(ω)和信道補償濾波器Gk*(ω)；用于加性合并天線流(RAKE輸出)的RAKE合并電路86；以及通過應用過白化濾波器 對從合并器電路86輸出的RAKE合并信號進行過白化的過白化濾波器電路88。
應該注意，RAKE接收機電路84可以包括或者可以關聯于一個或多個FFT電路，以用于將接收到的通信信號變換到頻域來進行處理，或者上述濾波器可以被變換到時域中，以應用于在時域接收的通信。同樣，由電路88所實施的過白化濾波器可以基于在此所述的示例頻域處理來確定，但是也可以應用于時域或頻域的接收通信信號。
此外，由于所述的處理的線性特性，因此，過白化可以在每個RAKE接收機電路84-1之前執(zhí)行，即濾波順序可以被交換。雖然交換該順序可能需要在每個RAKE處理路徑中復制過白化濾波器，但是這種布置在一些設計實施方式中可能是有利的。例如，如果圖6的過白化加上RAKE的實施例以模塊化的集成電路的形式來實施，例如對于ASIC/FPGA實施，那么可以將所述基本模塊復制為對于給定的SIMO接收機的實施所需要的一樣多。
對于所說明的SIMO實施例，其他小區(qū)干擾加上噪聲的PSD項再次可以被建模為具有單側譜密度N0的高斯白噪聲過程。使用這個模型，可以以下述形式來改寫等式(18)W^(ω)=k^γ|P(ω)|2Σk=1M|Gk(ω)|2+1.---(19)]]>與SISO實施例一樣，分子中的比例因子并不影響最終結果的最優(yōu)性，所以例如可以為其指定一個值1。那么再次，白化濾波器確定的主要計算任務在于計算比例因子γ(以及計算γ所依賴的Gk(ω))。
用于在SIMO實施例中確定白化濾波器的示例處理方法與較早所述的一個(多個)SISO方法是類似的。這種處理包括這些步驟●對于每個天線16-k○估計信道延遲；○估計純信道系數；○使用等式(6)和(7)來估計介質系數的縮放形式；○使用參數建模(或使用直接估計)來估計αk和βk；○將介質系數計算為gk=αg~k;]]>○計算gk的FFT以得到G(ω)；○對業(yè)務量數據進行RAKE合并；○從等式(9)和(10)中計算γk；●將γ的最終估計計算為γk的算術平均值，或者通過選擇其中一個γk；●從等式(19)中計算過白化濾波器，注意，最終濾波器可以在時域或頻域中實施；以及●利用過白化濾波器來濾波合并信號，以計算在接收通信信號中包含的發(fā)射碼元的估計。
因此，示例SIMO實施例的接收機處理步驟與示例SISO實施例(RAKE、碼片均衡器)的處理步驟是類似的，除了對于SIMO來說，一些處理是基于每個天線進行的。不管怎樣，本領域技術人員應當認識到，本發(fā)明為基于白化濾波器的頻域表示的白化濾波器計算提供了有利的基礎，該計算基本上簡化為一個未知數，即取決于總的發(fā)射機功率Ior與其他小區(qū)間干擾加上噪聲的PSD即Φ(ω)的比的估計的比例因子。
雖然該比可以如在此所述的那樣使用來自接收信號損害相關的參數模型的模型擬合參數來估計，但是它也可以從總發(fā)射功率的直接估計以及從小區(qū)間干擾加上噪聲的直接估計中來直接估計?？偘l(fā)射功率的直接估計可以基于從基站接收的或者從導頻功率中估計的值，或者基于一些配置的值。小區(qū)間干擾加上噪聲的直接估計可以基于信號測量，例如其中將每個基站配置成發(fā)射非常類似于訓練序列突發(fā)的個性化信號或者其他標識數據模式，設備10可以基于從一個或多個相鄰基站發(fā)射機中的每個接收到的這種信號而從其產生小區(qū)間干擾測量。
然而，無論用于計算比例因子γ的比是否是基于參數建模而被間接估計的，本發(fā)明都提供了關于其白化濾波器確定的方法的許多優(yōu)點。例如，圖5的碼片均衡器實施例以及圖6的RAKE接收機實施例通?？梢员徽J為是“RAKE加上濾波器”的實施方式，這種實施方式完全可以在模塊化芯片組類型的集成電路結構中實現，或者作為在芯片設計軟件中使用的可合成庫模塊來實現。例如，基本的芯片組將包括RAKE接收機電路，以及更高性能的實施例將添加過白化濾波器功能。由于過白化濾波器功能可以以硬件、軟件或其某種組合來實施，因此，本發(fā)明向系統設計者提供了顯著的設計靈活性。
于是應該理解，本發(fā)明概括地提供一種用于在接收的通信信號處理的情況中確定白化濾波器的方法和設備。雖然本發(fā)明可以結合RAKE接收機結構和碼片均衡接收機結構來實施，但是本發(fā)明既不限于這些實施例，也不限于SISO或SIMO系統，因為它廣泛適用于大量的接收機類型和系統布置。因此，本發(fā)明既不由前述討論來限定，也不由附圖來限定，而是僅由以下權利要求書及其合理合法的等同物來限定。
權利要求
1.一種為從無線通信網絡基站發(fā)射的通信信號產生白化濾波器的方法，該方法包括估計總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度的比；基于總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度的估計比來計算比例因子；以及作為該比例因子、與在基站所用的發(fā)射脈沖整形濾波器相關的頻率響應、以及通過其接收通信信號的傳播信道的頻率響應的函數來確定用于白化通信信號的白化濾波器。
2.權利要求1所述的方法，其中估計總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度的比包括基于通信信號損害相關的參數模型對所測損害相關的擬合來保持該模型，并且從所述參數模型的模型擬合參數中計算比例因子。
3.權利要求2所述的方法，其中該模型包括由第一模型擬合參數縮放的干擾損害相關項以及由第二模型擬合參數縮放的噪聲損害相關項，以及其中計算該比例因子包括將第一和第二模型擬合參數的比應用于導頻信道功率的估計。
4.權利要求1所述的方法，還包括預存儲與發(fā)射脈沖整形濾波器相關的頻率響應以作為已知值。
5.權利要求1所述的方法，還包括基于導頻信道估計來計算傳播信道的頻率響應。
6.權利要求5所述的方法，其中基于導頻信道估計來計算傳播信道的頻率響應包括使用導頻信道估計來確定用于傳播信道的介質信道系數，并且基于介質信道系數來計算傳播信道的頻率響應。
7.權利要求1所述的方法，其中估計總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度的比包括直接估計總的基站發(fā)射功率，直接估計小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度，以及計算這兩個直接估計的比。
8.權利要求1所述的方法，其中該白化濾波器包括過白化濾波器，并且進一步基于在RAKE接收機電路中通信信號的處理來產生RAKE合并信號，然后將過白化濾波器應用于RAKE合并信號以獲得用于解碼的濾波信號。
9.權利要求8所述的方法，還包括在兩個或更多個接收機天線上接收作為兩個或更多個通信信號的通信信號，為每個接收機天線產生一個RAKE合并信號，以及將過白化濾波器應用于在每個接收機天線上接收的通信信號或者應用于從每個接收機天線獲得的RAKE合并信號的組合。
10.權利要求1所述的方法，其中該白化濾波器包括過白化濾波器，并且還包括將過白化濾波器應用于通信信號以獲得濾波的信號，然后將該濾波的信號輸入到RAKE接收機電路以獲得用于解碼的RAKE合并信號。
11.權利要求1所述的方法，其中確定用于白化通信信號的白化濾波器包括確定用于白化和均衡通信信號的碼片均衡濾波器。
12.權利要求11所述的方法，還包括將碼片均衡濾波器應用于通信信號以獲得濾波的信號，然后將該濾波的信號輸入到相關器電路以獲得用于解碼的數據信號。
13.一種接收機電路，其被配置成用于為從無線通信網絡基站發(fā)射的通信信號產生白化濾波器，該接收機電路包括計算電路，其被配置成基于總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度的估計比來計算比例因子；以及濾波器電路，其被配置成作為比例因子、與在基站所用的發(fā)射脈沖整形濾波器相關的頻率響應、以及通過其接收通信信號的傳播信道的頻率響應的函數來確定用于白化通信信號的白化濾波器。
14.權利要求13所述的接收機電路，還包括估計電路，其被配置成通過基于通信信號損害相關的參數模型對所測損害相關的擬合來保持該模型，從而估計總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度的比，以及其中計算電路被配置成從所述參數模型的模型擬合參數中計算比例因子。
15.權利要求14所述的接收機電路，其中該模型包括由第一模型擬合參數縮放的干擾損害相關項以及由第二模型擬合參數縮放的噪聲損害相關項，以及其中計算電路通過將第一和第二模型擬合參數的比應用于導頻信道功率的估計來計算比例因子。
16.權利要求13所述的接收機電路，其中所述接收機電路被配置成訪問一個或多個存儲值，所述存儲值定義了發(fā)射脈沖整形濾波器的已知頻率響應。
17.權利要求13所述的接收機電路，其中該接收機電路被配置成基于導頻信道估計來計算傳播信道的頻率響應。
18.權利要求17所述的接收機電路，其中該接收機電路被配置成使用導頻信道估計來確定用于傳播信道的介質信道系數，并且基于該介質信道系數來計算傳播信道的頻率響應。
19.權利要求13所述的接收機電路，其中該接收機電路被配置成通過直接估計總的基站發(fā)射功率、直接估計小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度，并且計算這兩個直接估計的比，來估計總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度的比。
20.權利要求13所述的接收機電路，其中該白化濾波器包括過白化濾波器，并且進一步包括RAKE接收機，該RAKE接收機被配置成基于通信信號的RAKE處理來產生RAKE合并信號，并且其中該接收機電路被配置成將過白化濾波器應用于RAKE合并信號以獲得用于解碼的濾波信號。
21.權利要求8所述的接收機電路，還包括兩個或更多個接收機天線，這些天線被配置成將接收的信號提供給接收機電路。
22.權利要求13所述的接收機電路，其中該白化濾波器包括過白化濾波器，以及其中該接收機電路被配置成將過白化濾波器應用于通信信號以獲得濾波的信號。
23.權利要求22所述的接收機電路，還包括RAKE接收機，該RAKE接收機被配置成從濾波信號中獲得RAKE合并信號以用于解碼。
24.權利要求13所述的接收機電路，其中濾波器電路包括碼片均衡濾波器的一部分，以及其中接收機電路被配置成將碼片均衡濾波器應用于通信信號以獲得用于解碼的濾波信號。
25.權利要求13所述的接收機電路，還包括用于識別通信信號的多徑分量的搜索器，用于估計相應多徑傳播延遲的延遲估計器，用于估計純傳播信道響應的信道估計器，以及用于估計介質傳播信道響應的介質信道估計器。
26.一種寬帶碼分多址(W-CDMA)接收機，包括接收機電路，該接收機電路被配置成為從W-CDMA網絡中的基站發(fā)射的通信信號產生白化濾波器，該接收機電路包括計算電路，其被配置成基于總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度的估計比來計算比例因子；以及濾波器電路，其被配置成作為比例因子、與在基站所用的發(fā)射脈沖整形濾波器相關的頻率響應、以及通過其接收通信信號的傳播信道的頻率響應的函數來確定用于白化通信信號的白化濾波器。
27.一種計算機可讀介質，其存儲用于產生白化濾波器的計算機程序，該白化濾波器白化從無線通信網絡基站發(fā)射的通信信號，該計算機程序包括用于估計總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度的比的程序指令；用于基于總的基站發(fā)射功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度的估計比來計算比例因子的程序指令；以及用于基于該比例因子、與在基站所用的發(fā)射脈沖整形濾波器相關的頻率響應、以及通過其接收通信信號的傳播信道的頻率響應的函數來確定用于白化通信信號的白化濾波器的程序指令。
全文摘要
使得白化濾波器的頻域表示基本取決于一個未知數，即基于總的基站功率與小區(qū)間干擾加上噪聲的功率譜密度(PSD)的估計比的比例因子。該比例因子又可以基于在用于所接收通信信號的損害相關的參數模型中使用的建模項來計算。優(yōu)選地，該模型包括由第一模型擬合參數縮放的干擾損害項以及由第二模型擬合參數縮放的噪聲損害項。此外，該比例因子可以通過直接估計總的基站發(fā)射功率以及小區(qū)間干擾加上噪聲的PSD來計算。無論如何，例如，白化濾波器都可以在與信道均衡處理或RAKE接收機處理相結合來白化接收的通信信號中使用。
文檔編號H04L25/03GK101023593SQ200580031195
公開日2007年8月22日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權日2004年9月17日
發(fā)明者D·凱恩斯, L·卡拉斯尼 申請人:艾利森電話股份有限公司