專利名稱：通信系統中的干擾估計的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信系統領域，尤其涉及通信系統中消息信號的傳輸。
II.現有技術的描述在移動無線電通信系統中，發射包含消息信息的信號，讓多個接收機接收。信號通過通信信道傳輸，其中會發生衰落。通信信道中的衰落會引起接收信號的干擾，并且會使接收信號退化，因此引起信號中的消息信息丟失。此外，其它可變功率電平的發射源通常存在，并在接收機處產生噪聲。其它噪聲源的實例包括來自相同發射機的信號，來自其它發射機的信號，或來自不同裝置的信號，這些裝置如電動機、電視機、或CD播放機。
發射信息的成功復原率是含有信息的接收信號功率與接收噪聲功率之比值的函數。因此，接收期間所產生噪聲量的指示可以大大地改進接收信號中信息的復原率。例如，依賴于接收機處噪聲功率精確知識的特搏解碼器可用于改進接收信號中信息的復原率。接收期間所產生噪聲量的指示還可用于控制信號的發射功率，為了將接收信號對噪聲的功率保持在適當的級別。
發明內容
本發明針對改進帶有消息信息的信息信號傳輸的方法和裝置。接收到的信息信號由通過信息信道傳輸的信息信號形成。接收到的信息信號具有信號噪聲。從接收到的信息信號中去除消息信息以提供碼元序列，然后將碼元序列應用于第一濾波器，以提供第一濾波信號。確定第一濾波信號的功率，并將它應用于第二濾波器，以提供表示接收到的信息信號之信號噪聲的第二濾波信號。
從以下的詳細描述中，通過結合附圖，本發明的特征、目的和優點將更明顯，附圖中類似的標號指示相應的單元，其中圖1顯示了多普勒頻譜的頻譜密度的圖示；圖2顯示了衰落通信信道中已知碼元的頻譜密度的圖示；圖3顯示了本發明噪聲估計器系統的框圖；圖4顯示了適用于圖3中噪聲估計器系統的高通濾波器的一個較佳實施例的框圖；圖5顯示了適用于圖3中噪聲估計器系統的高通濾波器的另一較佳實施例的框圖；和圖6顯示了適用于圖3中噪聲估計器系統的高通濾波器的又一較佳實施例的框圖。
本發明的詳細描述現在參考圖1，其中顯示了多普勒頻譜的頻譜密度的圖示10。本領域熟練的技術人員都熟知圖示10的頻譜密度。圖示10的多普勒頻譜具有多普勒頻率fd。
當通過信息信道發射帶有信息的相干調制信號，并在沒有衰落的情況下接收時，接收機可能將信號解調成一系列以下形式的樣本sisi＝Aai+ni(1)其中A是常量或相對慢變化的復數，ni是常量或慢變化的方差σ2的實數或復數噪聲項，ai是包含發射信息的實數或復數項。例如，如果發射信號被BPSK調制，就可能將接收信號解調以獲得等式(1)所示的采樣信號，根據發射信息ai＝+1或-1。在本領域中，ai通常稱為與調制方案關聯的星座點。
如果接收機已知發射信息(ai)，或可以使用解碼過程確定發射信息，那么就能通過有比例的旋轉簡單地從等式(1)的si中去除信息，并獲得以下的等式(2)si’＝A+ni(2)在傳輸信道中沒有衰落的理論情況下，si’的頻譜是對應于fd等于零的中心狄拉克頻譜，它被ni項引起的噪聲常量頻譜包圍。然而，在大多數實際情況下，在傳送帶有消息信息的信號的傳輸信道中有衰落。當衰落以這種方式存在時，A的值隨時間變化，并具有圖示10所示的帶寬有限的功率頻譜密度。A的時變值可表示為Ai，因此等式(2)可以表示為si’＝Ai+ni。此外，要注意到ni的功率σ2也隨時間變化，但是通常相當慢。來自時變Ai的si’的頻譜用圖2中的圖示20表示。
為了獲得接收信號的干擾電平σ2的估計值，本發明的方法使用存在于接收信號中消息信息(ai)的先驗知識，用于從等式(1)中得出等式(2)。使用導頻信號或訓練序列可以獲得先驗知識。此外，也可以通過將接收信號解碼或本領域熟練技術人員所熟知的任何其它技術而獲得。使用接收信號中信息的先驗知識，從接收信號中去除信息(ai)。這提供了信號(si’)，它實質上沒有任何信息量，因此可以表示傳輸接收信號的信道的衰落情況和噪聲。在以下描述的本發明的特殊實施例中，將顯示不需要消息信息(ai)的完整知識，因為從帶有有限先驗知識的等式(1)中可以得出等式(3)。
現在參考圖2，其中顯示了衰落傳輸信道中序列si’的典型頻譜密度的圖示20。不管傳送接收信號的傳輸信道中的衰落量，低通帶狀有限頻譜24存在于圖示20的序列si’中。因此，圖示20的頻譜26對應于Ai，頻譜24對應于噪聲ni。因此，序列si’的頻譜可被表征為帶有低通有限多普勒頻譜的噪聲平臺。
現在參考圖3，其中顯示了本發明中噪聲估計器系統50的框圖。噪聲估計器系統50接收序列si’，并提供傳輸序列si的信道中噪聲功率σ2(也可稱為方差)的估計值。高通濾波器和采樣器52首先接收噪聲估計器系統50的輸入序列si’。高通濾波器和采樣器52估計序列si’中Ai的影響，并最好以較低的速率對序列重新采樣。
高通濾波器和采樣器52輸出端處的樣本表示為信號ui。通過獲得范數操作器模塊54中其范數的N次方，確定信號ui的平均功率，N是任何非零實數。除了范數N次方的操作器，模塊54還可以是去除碼元符號的任何其它類型的操作器，并且模塊54提供直接與其輸入信號功率相關的值。操作器模塊54的輸出被施加到低通濾波器和采樣器56。低通濾波器和采樣器56的輸出端提供的樣本表示接收信號的噪聲(ni)方差(σ2)。
在噪聲估計器系統50的較佳實施例中，高通濾波器和采樣器52可以作為帶有抽頭[1，-1]的有限脈沖響應濾波器被實現。這是實現所需函數的簡單方法，因為它只需要序列si’中兩個串行碼元的減法。
現在參考圖4，其中顯示了噪聲估計器系統50中高通濾波器和采樣器52的較佳實施例。濾波器和采樣器52中的低通濾波器62接收估計器系統50的輸入序列si’。低通濾波器62的濾波輸出被施加到差值裝置64。差值裝置64計算濾波和非濾波序列si值之差。因此，差值裝置64執行的計算結果是期望信號ui。當使用該實施例時，低通濾波器可以是非因果的。在這種情況下，必須在計算差值之前延遲非濾波碼元si’。輸入序列si’和差值裝置64之間的延遲模塊74可以執行延遲操作。
現在參考圖5，其中顯示了噪聲估計器系統50中高通濾波器和采樣器52的另一較佳實施例。如果噪聲估計器系統50的輸入序列si’是導頻碼元流，那可以使用信道估計器濾波器72作為低通濾波器，因此就不需要低通濾波器62。在這種情況下，噪聲估計器系統50的期望輸出是碼元si’和信道估計濾波器72輸出之差。當使用該實施例時，信道估計濾波器可以是非因果的。在這種情況下，在計算差值之前必須延遲非濾波的碼元si’。輸入序列si’和差值裝置64之間的延遲模塊74可以執行延遲操作。信道估計濾波器通常還可用于執行發射數據的相干解調。此外，在該實施例中，期望差值操作器64之后跟一個附加的高通濾波器，以去除特定情況下錯誤信道估計濾波器72引起的任何偏置。
圖4和5中所述的兩個實施例的之前和之后可以直接是降低必要計算速率的下采樣器。
在另一實施例中，可以用更少的先驗知識將等式(1)的信號si變換成以下等式(3)中所示的信號s″si″＝Bi+ni(3)其中B是已知相位α的未知、可能時變的復數。從信道估計濾波器或本領域所熟知的任何其它裝置中可以得出α的知識。然后，可以用圖6中的正交操作器80替換圖3中的高通濾波器52，正交操作器80返回si″分量的測量值，該測量值與復數矢量ej*α是非共線的(正交的)，其中j是 定義的虛數。本領域熟練的技術人員應該理解通過將si″投影到矢量e-j*α并返回所得投影的虛部就可以實現正交操作器80。正交操作器80還可以用本領域熟練技術人員所熟知的任何其它方法實現。
當在碼分多址(CDMA)移動無線電通信環境中實施本發明時，所有實施例中的不同單元可以位于接收機指針級和瑞克組合器輸出端之間的任何位置。例如高通濾波器和范數或范數N次方操作器可以在每個指針基礎上實現，在插入公共低通濾波器之前可以將所有指針的輸出組合。
提供了較佳實施例的以上描述，使得本領域熟練的技術人員能制作或使用本發明。這些實施例的各種變化對本領域熟練的技術人員是顯而易見的，這里定義的一般原理無需創造力就可用于其它實施例。因此本發明不限于這里所示的實施例，而是符合與所揭示原理和新穎特征一致的最寬范圍。
權利要求
1.一種在帶有信息信道的通信系統中改進具有消息信息的信息信號傳輸的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(a)在通過信息信道傳輸之后接收信息信號，其中，接收到的信息信號帶有信號噪聲；(b)從接收到的信息信號中去除消息信息，以提供碼元序列；(c)將碼元序列施加于第一濾波器，以提供第一濾波信號；(d)確定第一濾波信號的功率，以提供確定的功率信號；和(e)將確定的功率信號施加于第二濾波器，以提供表示接收到信息信號的信號噪聲的第二濾波信號。
2.如權利要求1所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，第一濾波器包括高通濾波器。
3.如權利要求2所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，第一濾波器包括低通濾波器和差值裝置。
4.如權利要求3所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，差值裝置確定碼元序列和第一濾波信號之間的差值。
5.如權利要求1所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，信息信號是導頻信號，第一濾波器包括信道估計濾波器和差值裝置。
6.如權利要求5所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，第一濾波器還包括延遲裝置。
7.如權利要求6所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，延遲裝置用于延遲碼元序列，以提供延遲信號序列，并將延遲碼元序列應用于差值裝置。
8.如權利要求1所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，第一濾波器包括相位確定裝置。
9.如權利要求1所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，步驟(d)包括確定第一濾波信號范數的步驟。
10.如權利要求1所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，步驟(d)包括確定第一濾波信號范數N次方的步驟，其中N是非零實數。
11.如權利要求1所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，第二濾波器包括低通濾波器。
12.如權利要求2所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，高通濾波器包括帶有抽頭[1，-1]的有限脈沖響應濾波器。
13.如權利要求1所述的改進信息信號傳輸的方法，其特征在于，步驟(a)包括使用消息信息的先驗知識，用于從接收到的信息信號中去除消息信息。
14.一種帶有信息信道的通信系統，它用于執行改進帶有消息信息的信息信號傳輸的方法，其特征在于，它包括(a)接收到的信息信號，所述接收到的信息信號在通過信息信道傳輸之后帶有信號噪聲；(b)碼元序列，它是通過從接收到的信息信號中去除消息信息而形成的；(c)第一濾波信號，它是通過將碼元序列施加于第一濾波器而形成的；(d)確定功率信號，它是通過確定第一濾波信號的功率而形成的；(e)第二濾波信號，它表示接收到的信息信號的信號噪聲，且通過將確定的功率信號施加于第二濾波器而形成。
15.一種帶有信息信道的通信系統，它用于執行改進帶有消息信息的信息信號傳輸的方法，其特征在于，它包括(a)在通過信息信道傳輸之后用于接收信息信號的裝置，其中，接收到的信息信號帶有信號噪聲；(b)從接收到的信息信號中去除消息信息以提供碼元序列的裝置；(c)將碼元序列施加于第一濾波器以提供第一濾波信號的裝置；(d)確定第一濾波信號的功率以提供確定的功率信號的裝置；和(e)將確定的功率信號施加于第二濾波器以提供表示接收到信息信號的信號噪聲的第二濾波信號的裝置。
全文摘要
本發明涉及改進帶有消息信息的信息信號傳輸的方法和裝置。從通過信息信道傳輸的信息信號中形成接收到的信息信號。接收到的信息信號具有信號噪聲。從接收到的信息信號中去除消息信息,以提供碼元序列,然后將碼元序列應用于第一濾波器,以提供第一濾波信號。確定第一濾波信號的功率,并將它應用于第二濾波器,以提供表示接收到信息信號的信號噪聲的第二濾波信號。
文檔編號H04B7/005GK1390392SQ00813178
公開日2003年1月8日 申請日期2000年8月18日 優先權日1999年8月20日
發明者S·A·倫比 申請人:高通股份有限公司