專利名稱：對(duì)角化傳送信道的可控濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，其中，該節(jié)點(diǎn)布置為接收與經(jīng)信道已傳送到該節(jié)點(diǎn)的至少兩個(gè)傳送的非相關(guān)信號(hào)流對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)信號(hào)，所述信道借助于信道矩陣來(lái)表示。本發(fā)明還涉及一種用于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的方法，其中，方法包括在所述節(jié)點(diǎn)接收至少兩個(gè)信號(hào)的步驟，所述信號(hào)對(duì)應(yīng)于經(jīng)信道已傳送到所述節(jié)點(diǎn)的至少兩個(gè)傳送的非相關(guān)信號(hào)流，所述信道借助于信道矩陣來(lái)表示。
背景技術(shù)：
在無(wú)線通信系統(tǒng)中，傳送的信號(hào)由于信號(hào)傳送通過(guò)的無(wú)線電信道的動(dòng)態(tài)屬性而失真。為補(bǔ)償無(wú)線電信道的動(dòng)態(tài)屬性，不同的方法可用于抑制干擾。理想的補(bǔ)償將完全抵消 無(wú)線電信道的效應(yīng)，并且結(jié)果量化信道將是完整頻率平坦的。然而，此類方案在大多數(shù)情況將導(dǎo)致不需要的噪聲放大，限制了性能。均衡方案因此必須在噪聲放大與使均衡的信道頻率平坦之間提供折衷。對(duì)于在接收器要恢復(fù)的傳送的數(shù)據(jù)，抑制干擾是重要的。除用戶設(shè)備的功耗方面夕卜，也希望限制用戶設(shè)備的大小和成本以使其具吸引力。降低大小、成本和功耗的希望對(duì)基站中的接收器也是有效的。因此，用于處理電路的空間及其成本應(yīng)保持在最低。用于抑制干擾的方法的復(fù)雜性與盡可能大程度地抵消干擾的希望競(jìng)爭(zhēng)。通常，對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)，其中，估計(jì)是基于所謂的導(dǎo)頻序列。導(dǎo)頻序列是通信系統(tǒng)的兩端均已知的序列。結(jié)果是部分空中接口資源(譜、時(shí)間、代碼)被導(dǎo)頻占用，并因而不能用于傳送數(shù)據(jù)。然而，傳送導(dǎo)頻序列使得系統(tǒng)能夠優(yōu)化用于傳送用戶數(shù)據(jù)的帶寬。每個(gè)導(dǎo)頻序列只在某些時(shí)間和頻率時(shí)期期間被傳送，并且這帶來(lái)的結(jié)果是隨著時(shí)間的進(jìn)展，由于信道的變化，估計(jì)變得不那么好。換而言之，這意味著信道估計(jì)的誤差作為時(shí)間的函數(shù)而增大。誤差增大的一個(gè)含意是用戶數(shù)據(jù)吞吐量減少。此外，預(yù)編碼器在更不可靠的權(quán)重方面受到影響。也就是說(shuō)，關(guān)于在何處放置天線波束能量方面存在更大的不確定性。如果基本信道模型用于內(nèi)插中間信道結(jié)果，則基于環(huán)境和用戶行為更改用戶模型是至關(guān)重要的。這導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜的算法，其中，諸如多普勒位移、多普勒擴(kuò)展和延遲擴(kuò)展等各種參數(shù)是需要的組件。估計(jì)的質(zhì)量自然取決于模型能夠描述基礎(chǔ)信道行為的良好程度。有鑒于以上所述，合乎需要的是通過(guò)使用導(dǎo)頻序列來(lái)提供信道的增強(qiáng)估計(jì)，該估計(jì)不像當(dāng)前采用的信道估計(jì)一樣易受經(jīng)過(guò)時(shí)間的影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供從接收的導(dǎo)頻序列開始的信道的增強(qiáng)估計(jì)，該估計(jì)不像當(dāng)前采用的信道估計(jì)一樣易于受經(jīng)過(guò)時(shí)間的影響。所述目的借助于一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)而獲得，其中，所述節(jié)點(diǎn)布置為接收與經(jīng)信道已傳送到所述節(jié)點(diǎn)的至少兩個(gè)傳送的非相關(guān)信號(hào)流對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)信號(hào)，所述信道借助于信道矩陣來(lái)表示。所述節(jié)點(diǎn)包括布置為對(duì)角化信道矩陣、從而可獲得信道矩陣估計(jì)的可控濾波器結(jié)構(gòu)。所述目的還借助于一種用于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的方法而獲得，其中，所述方法包括以下步驟在所述節(jié)點(diǎn)接收至少兩個(gè)信號(hào)，所述信號(hào)對(duì)應(yīng)于經(jīng)信道已傳送到所述節(jié)點(diǎn)的至少兩個(gè)傳送的非相關(guān)信號(hào)流，所述信道借助于信道矩陣來(lái)表示；以及使用可控濾波器結(jié)構(gòu)對(duì)角化信道矩陣，從而可獲得信道矩陣估計(jì)。根據(jù)一方面，接收的信號(hào)包括噪聲，其中，所述節(jié)點(diǎn)布置為預(yù)白化接收的信號(hào)，使得噪聲變換成時(shí)間和空間白序列。預(yù)白化的接收信號(hào)可寫為P(q-1)y(n) = P(q-1)H(q-1)-X(R)H-W(H)j
其中，P(q_0是預(yù)白化矩陣，y(n)是包括接收信號(hào)(Y1 (n), y2(n))的向量，x(n)是包括傳送的信號(hào)(Xl(n)，X2(n))的向量，以及命⑴)是變換的噪聲。根據(jù)另一方面，可控濾波器結(jié)構(gòu)具有對(duì)應(yīng)于傳送的非相關(guān)信號(hào)流的濾波器輸出信號(hào)流，其中濾波器結(jié)構(gòu)受到控制，使得濾波器輸出信號(hào)流基本上是非相關(guān)的。從在某一時(shí)刻可控濾波器結(jié)構(gòu)的特性來(lái)為該時(shí)刻計(jì)算信道矩陣估計(jì)。根據(jù)另一方面，濾波器輸出信號(hào)流可寫為其中，s(n)是包括濾波器輸出信號(hào)流的向量，Di1)是表示可控濾波器結(jié)構(gòu)的特性的矩陣，A(qd)是被約束為具有統(tǒng)一主對(duì)角線(unity main diagonal)的信道矩陣，以及Mn)是帶有通過(guò)真實(shí)信道矩陣lKcf1)的主對(duì)角線來(lái)濾波的未知傳送的信號(hào)的向量。借助于本發(fā)明，獲得了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，按照長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)，在上行鏈路中快速傅立葉變換(FFT)后能夠直接獲得更新的信道矩陣。這意味著在解碼與解調(diào)之間不要求迭代。因此，本公開中描述的所有信道估計(jì)改進(jìn)計(jì)算可與諸如頻率偏移估計(jì)等其它處理并行運(yùn)行。


現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖I示意示出無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)；圖2示意示出可控濾波器結(jié)構(gòu)；以及圖3示意示出根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將基于觀察的以下數(shù)據(jù)模型y(n) = H(q-1)x(n)+w(n)，(I)其中，x(n)是在時(shí)間n的N個(gè)獨(dú)立傳送的信號(hào)流的向量，y (n)是受頻率選擇性信道矩陣!Kef1)影響的對(duì)應(yīng)觀察，以及項(xiàng)w(n)是包括干擾和噪聲的噪聲向量。在等式⑴中，q-1是所謂的單位延遲算子，其定義為^1X(Ii) = x(n-l)。
在使用等式(I)作為數(shù)據(jù)模型時(shí)，可能在導(dǎo)頻塊期間根據(jù)下面的等式(2)在例如最小二乘意義上估計(jì)信道參數(shù)。0 = arg m in E|y(n) - H(q-1;0) x(n)『，(2)其中，0是信道模型的參數(shù)化。等式(2)指出通過(guò)最小化均方誤差來(lái)獲得估計(jì)的參數(shù)。獲得的估計(jì)§預(yù)期接近真正的參數(shù)向量0 O。為了闡明通過(guò)等式⑴描述的模型，能夠去除噪聲序列w(n)。去除噪聲意味著取得完美的輸入輸出關(guān)系。另外，如果在信道矩陣HQ—1)中未假設(shè)隨機(jī)性，則知道輸入X(n)和輸出y(n)意味著信道完全已知，并且找到信道矩陣H(Cfi)的問(wèn)題是確定性的。然而，在隨機(jī)輸入(仍無(wú)相加噪聲)的情況下，問(wèn)題是非確定性的。解決后者隨機(jī)問(wèn)題的可能方法的類稱為來(lái)源分離技術(shù)。為了抑制信道估計(jì)中的不確定性，我們能夠假設(shè)由模型描述的信道的一些基礎(chǔ)行 為。一個(gè)示例是將信道更改建模為在兩個(gè)信道估計(jì)之間的線性趨勢(shì)。這些估計(jì)例如能夠基于導(dǎo)頻可用的兩個(gè)連續(xù)時(shí)刻。除為趨勢(shì)建模外，當(dāng)然可能考慮更一般的回歸模型?；诨貧w的方法的一備選是使用解調(diào)且可能解碼的用戶數(shù)據(jù)。在此類方法中，數(shù)據(jù)被解調(diào)并用作導(dǎo)頻序列，這是因?yàn)樵诮庹{(diào)后數(shù)據(jù)是已知的。這意味著相加噪聲變得可用，并且如果噪聲包含信息(顏色)，則這能夠用于改進(jìn)信道估計(jì)。在本描述的暗示(reminder)中，假設(shè)傳送的信號(hào)流是相互非相關(guān)的或相互獨(dú)立的。顯然，通過(guò)知道到系統(tǒng)的輸入信號(hào)符合一些正則性條件，可能識(shí)別系統(tǒng)。然而，在通信情形中，噪聲項(xiàng)w(n)存在且不能去除，因此，來(lái)源分離變得更加困難。預(yù)濾波是在諸如來(lái)源分離算法等處理塊之前能夠應(yīng)用的濾波器。此濾波器的一個(gè)目的是它對(duì)信號(hào)起作用，使得(可能多維的)協(xié)方差函數(shù)僅對(duì)零時(shí)間滯后為非零。預(yù)白化是基本上根據(jù)下面的等式(3)變換觀察的方法P (q_1) y (n) =P (q_1) H (q_1) x (n) +P (q_1) w (n)(3)其中，P(Cfi)是將噪聲變換成時(shí)間和空間白序列的矩陣。因此，數(shù)據(jù)模型現(xiàn)在符合在相加白噪聲中受信道影響的數(shù)據(jù)。假設(shè)適當(dāng)?shù)某跏夹诺拦烙?jì)A (q-1琍預(yù)白化濾波器P (q_1)可用。參照?qǐng)D1，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)I布置為接收對(duì)應(yīng)于兩個(gè)傳送的非相關(guān)信號(hào)流X1 (n)、x2 (n)的兩個(gè)信號(hào)Y1 (n)、y2 (n)。這些傳送的非相關(guān)信號(hào)流X1 (n)、x2 (n)經(jīng)由信道矩陣Hi1)表示的信道2，從用戶設(shè)備U1、U2傳送到節(jié)點(diǎn)I。換而言之，為簡(jiǎn)明起見，解釋限于兩層情形，但這對(duì)于本發(fā)明的范圍當(dāng)然不受限。在此示例中，這意味著任一用戶具有兩個(gè)數(shù)據(jù)流或者兩個(gè)用戶每個(gè)具有一個(gè)數(shù)據(jù)流。接收的信號(hào)向量y(n) = U(n).可寫為y(n) = H(q-1).x(n) + w(n) = h115q_') OTH—). (4)
[_h21(q 1) h22(q 1JJLx2(Ii)J
預(yù)白化的使用產(chǎn)生了以下預(yù)白化的觀察P(q_1 )y(n) = P(q_1). H(q1) x(n) + P(q1 )w(n)=
(5)=「Pn(q—1) Pi2(q_1)irh1i(q*1) h12(q'1)irxi(n)l+W/n)
LP2i(q"1) P22(q’」Lh21(q-1) h22(q-1)J|_x2(n)J '其中，W(n)是相互非相關(guān)的白噪聲序列的向量。等式(5)中預(yù)白化的觀察向量能夠重新用公式表示為y(n) = H(q-1)x(n) + w(n),(6) 其中
-,h12(q~1)Pii(q~1)+h22(q'1)Pi2(q1)
n u/n-i、hii(q"1 )Pii(q'1)+h2i(q~1 )Pi2(q"1)n(q )==
hn(Q )P2i(q ) + h21(q~1)P22(q~1)1
-h12(qH)+Mq-1)p22(q_1).= ~ \ Uq )(7)
|_h21(q-1) 1」和
~ xJnfhJqUq-1) + h21(q_1)p12(q-1)]x(n)= ^」n .(8)
[x2(n)[h12(q'1)p21(q-1) + h22(q-1)p22(q-1)]J要注意，x(n)中的元(entry)已知時(shí)，可n)中的元是非相關(guān)的，并且R(n)中的因子已知。此外，A(q_1)具有各自等于I的對(duì)角元。根據(jù)本發(fā)明，參照?qǐng)D2，節(jié)點(diǎn)I包括布置為對(duì)角化信道矩陣H(Cf1)、從而可獲得信道矩陣估計(jì)的可控濾波器結(jié)構(gòu)3。對(duì)角化信道矩陣lKcf1)此處指可控濾波器結(jié)構(gòu)和信道矩陣!Kef1)的特性之積是對(duì)角矩陣?？煽貫V波器結(jié)構(gòu)的特性表示為濾波器函數(shù)向量DQ—1)?，F(xiàn)在將仍參照?qǐng)D2，更詳細(xì)地描述此方面。其兩個(gè)分量為yJnhy2(Ii)的信號(hào)向量9(n)輸入濾波器結(jié)構(gòu)3,而其輸出信號(hào)向量s (n)包括兩個(gè)分量S1 (n)、s2 (n)。濾波器結(jié)構(gòu)的功能性表示為s(n) = D(q-1)H(q-1)x(n) = D(q-1)y(n),(9)帶有濾波器函數(shù)向量D(q_l)=[d2l(1q-1)d12iq 1). ■其中y^n) = X1(Ii)+ h12(q~1)x2(n)以及其中y2(n) = x2(n) + h21(q_1 Jx1(Ii)。此外，為了對(duì)角化信道矩陣H(Cfi),必須計(jì)算某個(gè)濾波器函數(shù)向量D(Cf1)15輸出信號(hào)向量S(n)的兩個(gè)分量S1 (n)、S2 (n)因此可寫為
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)(1)，其中所述節(jié)點(diǎn)(I)布置為接收與經(jīng)信道已傳送到所述節(jié)點(diǎn)的至少兩個(gè)傳送的非相關(guān)信號(hào)流(X1 (n)，X2(Ii))對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)信號(hào)(yi(n)，y2(n))，所述信道(2)借助于信道矩陣OKcf1))來(lái)表示，所述節(jié)點(diǎn)特征在于所述節(jié)點(diǎn)(I)包括布置為對(duì)角化所述信道矩陣OKcf1))、從而可獲得信道矩陣估計(jì)(A(q’)的可控濾波器結(jié)構(gòu)⑶。
2.如權(quán)利要求I所述的節(jié)點(diǎn)，特征在于所接收的信號(hào)(yi(n)，y2(n))包括噪聲(w(n))，其中所述節(jié)點(diǎn)布置為預(yù) 白化所接收的信號(hào)(yi(n)，y2(n))，使得所述噪聲(w(n))變換成時(shí)間和空間白序列。
3.如權(quán)利要求2所述的節(jié)點(diǎn)，特征在于預(yù)白化的接收信號(hào)寫為 P(q'1) y(n) = P(q 1) H(q-1) x(n) + w(n)， 其中，P(q_i)是預(yù)白化矩陣，y(n)是包括所接收的信號(hào)(Y1Oihy2(Ii))的向量，x(n)是包括所傳送的信號(hào)(xi(n)，x2(n))的向量，以及W(n)是所變換的噪聲。
4.如前面權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的節(jié)點(diǎn)，特征在于所述可控濾波器結(jié)構(gòu)(3)具有對(duì)應(yīng)于所述傳送的非相關(guān)信號(hào)流(X1 (n)，X2(n))的濾波器輸出信號(hào)流(S1 (n)，S2(n))，其中所述濾波器結(jié)構(gòu)⑶受到控制使得所述濾波器輸出信號(hào)流(S1 (n)，S2(n))基本上是非相關(guān)的，并且從在某一時(shí)刻所述可控濾波器結(jié)構(gòu)(3)的特性來(lái)為該時(shí)刻計(jì)算所述信道矩陣估計(jì)(印卩―1))。
5.如前面權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，特征在于所述濾波器輸出信號(hào)流寫為s(n) = D(q-1)H(q-1)x(n) 其中，s(n)是包括所述濾波器輸出信號(hào)流的向量，DM—1)是表示所述可控濾波器結(jié)構(gòu)的特性的矩陣，A(q-1)是被約束為具有統(tǒng)一主對(duì)角線的信道矩陣，以及ii(n)是帶有通過(guò)真實(shí)信道矩陣lKcf1)的主對(duì)角線來(lái)濾波的未知傳送的信號(hào)的向量。
6.如前面權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的節(jié)點(diǎn)，特征在于所述可控濾波器結(jié)構(gòu)(3)被饋送有借助于接收的參考信號(hào)而獲得的初始信道估計(jì)々(q^。
7.如權(quán)利要求6所述的節(jié)點(diǎn)，特征在于所述節(jié)點(diǎn)(I)布置為在接收的參考信號(hào)之間調(diào)整所述可控濾濾器結(jié)構(gòu)(3)。
8.一種用于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)(I)的方法，其中所述方法包括以下步驟 (4)在所述節(jié)點(diǎn)(I)接收至少兩個(gè)信號(hào)(yi(n)，y2(n))，所述信號(hào)(yi(n)，y2(n))對(duì)應(yīng)于經(jīng)信道(2)已傳送到所述節(jié)點(diǎn)(I)的至少兩個(gè)傳送的非相關(guān)信號(hào)流U1 (n)，X2(n))，所述信道(2)借助于信道矩陣OKcf1))來(lái)表示，所述方法特征在于所述方法還包括以下步驟 (5)使用可控濾波器結(jié)構(gòu)(3)對(duì)角化所述信道矩陣(H(Cf1))，從而可獲得信道矩陣估計(jì)(H(q1))0
9.如權(quán)利要求8所述的方法，特征在于所接收的信號(hào)(yi(n)，y2(n))被預(yù)白化，使得所接收的信號(hào)(yi(n)，y2(n))中的噪聲(w(n))變換成時(shí)間和空間白序列。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，特征在于預(yù)白化的接收信號(hào)寫為 P(q"1) y(n) = P(q_1) H(q_1) x(n) + w(n)， 其中，P(q_i)是預(yù)白化矩陣，y(n)是包括所接收的信號(hào)(Y1Oihy2(Ii))的向量，x(n)是包括所傳送的信號(hào)(xi(n)，x2(n))的向量，以及W(n)是所變換的噪聲。
11.如權(quán)利要求8-10的任一項(xiàng)所述的方法，特征在于所述可控濾波器結(jié)構(gòu)(3)具有對(duì)應(yīng)于所述傳送的非相關(guān)信號(hào)流U1 (n)，X2(n))的濾波器輸出信號(hào)流(S1 (n)，S2(n))，其中所述濾波器結(jié)構(gòu)⑶受到控制使得所述濾波器輸出信號(hào)流(S1 (n)，S2(n))基本上是非相關(guān)的，并且使用在某一時(shí)刻所述可控濾波器結(jié)構(gòu)(3)的特性來(lái)為該時(shí)刻計(jì)算所述信道矩陣估計(jì)(A(q-1))。
12.如權(quán)利要求8-11的任一項(xiàng)所述的方法，特征在于所述可控濾波器結(jié)構(gòu)(3)被饋送有通過(guò)使用接收的參考信號(hào)而獲得的初始信道估計(jì)!^(q—1)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，特征在于在接收的參考信號(hào)之間調(diào)整所述可控濾波器結(jié)構(gòu)⑶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)(1)，其中，該節(jié)點(diǎn)(1)布置為接收與經(jīng)信道已傳送到節(jié)點(diǎn)的至少兩個(gè)傳送的非相關(guān)信號(hào)流(x1(n)，x2(n))對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)信號(hào)(y1(n)，y2(n))。信道(2)借助于信道矩陣(H(q-1))來(lái)表示。所述節(jié)點(diǎn)(1)包括布置為對(duì)角化信道矩陣(H(q-1))、從而可獲得信道矩陣估計(jì)(H(q-1))的可控濾波器結(jié)構(gòu)(3)。本發(fā)明還涉及一種對(duì)應(yīng)的方法。
文檔編號(hào)H04L25/03GK102754402SQ200980162137
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者H·沙林, U·林德格倫 申請(qǐng)人:瑞典愛立信有限公司