ES2296097T3 - Aparato de estimacion de la potencia de ruido, metodo de estimacion de la potencia de ruido y aparato de deteccion de señal. - Google Patents
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Abstract
Un aparato de estimación de potencia de ruido para un esquema tipo MIMO, que comprende: medios (404) para calcular una correlación entre una señal recibida y una serie de código que indica una señal piloto, al objeto de obtener una potencia recibida de la señal piloto, para cada uno de los trayectos desde los que se recibe la señal piloto; un medio (406) de generación de interferencia de trayectos múltiples para calcular, para cada trayecto, un componente de interferencia de trayectos múltiples incluido en la señal piloto, mediante el uso de una relación de potencias predeterminada, entre la señal piloto y una señal de datos transmitida con una señal piloto; medios (408) para retirar la componente de interferencia de trayectos múltiples, respecto de la potencia recibida de la señal piloto, al objeto de obtener una potencia recibida corregida de la señal piloto, para cada trayecto; medios (410) para estimar, para cada trayecto, una potencia total estimada de la señal piloto y la señal de datos incluidas en la señal recibida, en base a la potencia recibida corregida para cada trayecto, y a la relación de potencias predeterminada; y medios (412) para sustraer la potencia total estimada respecto de una potencia total de la señal recibida, que se recibe mediante una antena de recepción, al objeto de obtener una potencia de ruido para cada trayecto.
Description
Aparato de estimación de la potencia de ruido,
método de estimación de la potencia de ruido y aparato de detección
de señal.
La presente invención se refiere al campo de las
comunicaciones por radio. Más en concreto, la presente invención se
refiere a un aparato de detección de señal utilizado en un receptor
de radio, y a un aparato y un método para estimar una potencia de
ruido, utilizados para la detección de señal.
En el campo de las comunicaciones por radio, se
está llevando a cabo investigaciones y desarrollos dirigidos a
conseguir comunicaciones de información alta velocidad y gran
capacidad, para las generaciones actual y siguiente, o posterior.
Especialmente, está siendo objeto de atención el esquema Múltiple
Entrada Múltiple Salida (MIMO, Multi Input Multi Output) para
incrementar la capacidad de comunicación.
La figura 1 es un diagrama esquemático de un
sistema de comunicación del esquema MIMO, que incluye un transmisor
102 y un receptor 104. En el esquema MIMO se trasmite diferentes
señales desde una pluralidad de antenas de transmisión
106-1\simN, al mismo tiempo y con la misma
frecuencia. Estas señales de transmisión son recibidas por una
pluralidad de antenas receptoras 108-1\simN. Por
simplicidad, cada número de antenas de transmisión y de antenas de
recepción es N, pero los números pueden ser diferentes entre el
transmisor y el receptor.
La figura 2 muestra una parte relativa a la
separación de señal en el receptor 104. Descrito a grandes rasgos,
el receptor recibe con la pluralidad de antenas de recepción,
señales transmitidas desde la pluralidad de antenas de transmisión,
una parte de detección de señal detecta las señales de transmisión,
y las señales de transmisión son separadas en señales por cada
antena de transmisión. La separación de señal se lleva a cabo
mediante procesamiento de señal, en el dominio de frecuencia
bidimensional, mediante el uso del método del Mínimo Error
Cuadrático Medio (MMSE, Minimum Mean Square Error). Las señales
recibidas (r), que recibe cada antena receptora, son suministradas
a una parte 202 de estimación de canal. La parte 202 de estimación
de canal obtiene respuestas al impulso del canal, o valores de
estimación de canal, entre las antenas de transmisión y las antenas
de recepción. El resultado de la estimación de canal se proporciona
a la parte de transformada rápida de Fourier (FFT, Fast Fourier
Transform) 204, para ser convertido en información en el dominio de
frecuencia, y se proporciona a la parte de generación de
ponderación 106. Una ponderación W generada en la parte de
generación de ponderación 106, se representa por ejemplo mediante la
siguiente ecuación:
\vskip1.000000\baselineskip
donde "H" indica una matriz de
canal que tiene respuestas al impulso del canal, como elementos de
matriz, "I" indica la matriz unitaria y \sigma^{2} indica una
potencia de ruido que aparece en el receptor. El superíndice
"H" significa conjugada
traspuesta.
Las señales recibidas (r) son además
proporcionadas a la parte de transformada rápida de Fourier 210, y
son convertidas en señales en el dominio de frecuencia, de forma que
las señales son suministradas a una parte de igualación MMSE 208. La
parte de igualación MMSE 208 lleva a cabo sustancialmente separación
de señal, mediante multiplicar las señales recibidas en el dominio
de frecuencia, por una ponderación W^{H}. Las señales separadas
son proporcionadas a la parte 212 de transformada rápida de Fourier
inversa, de forma que las señales se convierten en señales en el
dominio de tiempo, y las señales son entregadas como señales
estimadas t, que están separadas para cada antena de
transmisión.
La Aplicación de Patente Japonesa Pendiente para
Examen Número 2003 - 124 907, revela el uso de una relación de señal
frente a ruido, en el esquema MIMO.
Para estimar correctamente las señales de
transmisión es necesario llevar a cabo separación de señal con muy
alta precisión, en la parte de detección de señal. Con este objeto,
es necesario obtener correctamente la ponderación W. Como se
muestra en la ecuación (1), puesto que la ponderación W está muy
influida por la matriz de canal, es necesario llevar a cabo
correctamente la estimación de canal en la parte de estimación de
canal 202. Adicionalmente, de acuerdo con la ecuación (1) la
ponderación W está influida por la potencia de ruido \sigma, de
forma que es necesario obtener correctamente la potencia de ruido.
Sin embargo, de acuerdo con la tecnología convencional en este
campo se ha realizado pocos intentos de obtener correctamente la
potencia de ruido. No obstante, en futuros productos para
transmisión de información de alta capacidad y a alta velocidad,
existe el riesgo de que la separación de señal no se lleve a cabo
apropiadamente debido a la ausencia de precisión en la estimación de
la potencia de ruido.
El documento EP 1 176 730 revela una estimación
de niveles de potencia de ruido de interferencia, en concreto para
sistemas CDMA, mediante correlacionar dos señales recibidas que
contienen secuencias de símbolos ortogonales.
La invención proporciona aparatos para
estimación de la potencia de ruido tal como se define de las
reivindicaciones 1 y 3, y aparatos para detectar señales tal como se
define en reivindicaciones 7 y 8.
La presente invención se las ingenia para
resolver al menos uno de los problemas mencionados arriba. La
presente invención puede proporcionar un aparato de estimación de la
potencia de ruido, un método de estimación de la potencia de ruido y
un aparato de detección de señal, para estimar la potencia de ruido
de chip utilizada para el cálculo de la ponderación en un igualador
MMSE con alta precisión.
De acuerdo con la presente invención, puede
estimarse con alta precisión la potencia de ruido utilizada para el
cálculo de la ponderación en el igualador en MMSE y similares.
Otros objetivos, características y ventajas de
la presente invención, se harán más evidentes a partir de la
siguiente descripción detallada, cuando se lea junto con los dibujos
anexos, en los cuales:
la figura 1 es un diagrama esquemático de un
sistema de comunicación, en el esquema MIMO;
la figura 2 muestra un aparato de igualación
MMSE convencional, del dominio de frecuencia bidimensional;
la figura 3 muestra un aparato de igualación
MMSE del dominio de frecuencia bidimensional, acorde con una
realización de la presente invención;
la figura 4 es un diagrama de bloques de una
parte de estimación de ruido, acorde con una realización de la
presente invención;
la figura 5 es un diagrama conceptual, para
explicar relaciones entre señales de transmisión, señales recibidas
y el componente de interferencia de trayectos múltiples;
la figura 6 es un diagrama que muestra la
relación de potencias entre la señal piloto y la señal de datos;
la figura 7 es un diagrama que muestra
características de respuesta de impulso del filtro de corte
progresivo;
la figura 8 es un diagrama de bloques de la
parte de estimación de ruido, acorde con una realización de la
presente invención;
la figura 9 muestra un diagrama conceptual de un
aparato de detección de señal de varias etapas, acorde con una
realización de la presente invención.
En lo que sigue se describe realizaciones de la
presente invención, con referencia a los dibujos.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, se estima la potencia de ruido de forma que se elimina el
efecto de la interferencia de trayectos múltiples. Así, la potencia
de ruido puede estimarse de forma más correcta en comparación con la
tecnología convencional. Por tanto la ponderación utilizada para la
separación de señal puede obtenerse correctamente, de forma que
puede mejorarse la precisión de la separación de señal.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, la potencia de ruido puede actualizarse de forma
recursiva, mediante el uso de una fórmula de recurrencia que incluye
un coeficiente de prescripción. Así, la potencia de ruido puede ser
actualizada de forma adaptativa de acuerdo con un entorno de
comunicación, de forma que puede mejorarse adicionalmente la
precisión del cálculo de las ponderaciones y la precisión de la
separación de señal.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, el componente de interferencia en múltiples trayectos
puede obtenerse mediante la acumulación, para una pluralidad de
trayectos y para una pluralidad de antenas de transmisión, de un
producto de la potencia recibida de la señal piloto por una
constante que incluye la relación de potencias predeterminada. Así,
el componente de interferencia de múltiples trayectos puede
obtenerse fácilmente y de forma fiable.
Primera
realización
La figura 3 muestra la parte relativa a un
aparato de detección de señal en el receptor 104. De forma
esquemática, el receptor recibe con N antenas de recepción señales
transmitidas desde N antenas de transmisión, detecta señales de
transmisión y separa las señales para cada antena de transmisión. La
separación de señal se lleva a cabo por medio de procesamiento de
señal en el dominio de frecuencia bidimensional, mediante el uso del
método de MMSE. En lugar de utilizar el dominio de frecuencia, la
igualación mediante MMSE puede también llevarse a cabo en el dominio
de tiempo. Sin embargo, a la vista de la simplicidad del cálculo es
deseable llevar a cabo procesamiento de señal en el dominio de
frecuencia, como en la presente realización. Aunque en esta
realización el número tanto de las antenas de transmisión como de
las antenas de recepción es de N, ambos números pueden ser
diferentes.
El receptor incluye una parte de estimación de
canal 302, una parte de estimación de ruido 304, partes de
transformada rápida de Fourier (FFT) 306 y 308, una parte de
generación de ponderación 310, una parte de igualación MMSE 312 y
una parte de transformada rápida de Fourier inversa (IFFT) 314.
La parte de estimación de canal 302 recibe
señales recibidas r = (r_{l}, ..., r_{N}), que son recibidas por
cada correspondiente antena de recepción. La parte de estimación de
canal 302 calcula respuestas al impulso del canal (CIR), o valores
estimados de canal entre las antenas de transmisión y las antenas de
recepción, en base a las señales recibidas y a las señales
piloto.
La parte de estimación del ruido 304 estima una
potencia de ruido o una potencia de ruido de chip \sigma^{2}, en
base a las señales recibidas. Más abajo se describe configuraciones
y operaciones detalladas de la parte de estimación de ruido 304.
Cada una de las partes de transformada rápida de
Fourier 306 y 308, lleva a cabo la transformada rápida de Fourier
sobre señales de entrada, al objeto de transformar las señales en
señales en el dominio de frecuencia. Por otra parte, la parte de
transformada rápida de Fourier inversa 314 lleva a cabo la
transformada rápida de Fourier inversa sobre señales de entrada, al
objeto de transformar las señales de entrada en las señales en el
dominio de tiempo.
La parte de generación de ponderación 310
obtiene la ponderación W utilizada en la parte de la igualación MMSE
312, en base al resultado de la estimación de canal y a la potencia
de ruido. La ponderación W está representada por la siguiente
ecuación:
donde "H" indica una matriz de
canal que tiene como elementos de matriz las respuestas al impulso
del canal, el superíndice "H" significa conjugada traspuesta,
"I" indica una matriz unitaria y \sigma^{2} indica una
potencia del ruido que se produce en el receptor. En el caso ideal,
la potencia de ruido incluye solo un ruido que aparece en el
receptor, y no incluye un ruido aplicado en el exterior del receptor
(por ejemplo, interferencia de señal aplicada en una ruta de
propagación). Sin embargo, la potencia de ruido incluye el ruido en
el exterior del receptor en el momento actual. Por lo tanto, es
necesario estimar con precisión la potencia de ruido de la
siguiente forma. En la presente realización, puesto que el número de
antenas es de N tanto para el lado de recepción como para el lado de
transmisión, tanto la matriz de canal H como la matriz ponderación
se convierten en una matriz cuadrada N x N. Cuando la matriz de
canal es una matriz M x N, HH^{H} se convierte en una matriz
cuadrada M x M, y la matriz ponderación W se convierte en una matriz
M x N. En este caso N representa el número de antenas de transmisión
y M indica el número de antenas de
recepción.
La parte de igualación MMSE 312 multiplica las
señales de dominio de frecuencia convertidas, por la ponderación
W^{H}, al objeto de llevar a cabo separación de señal (t_{r} =
W^{H}r_{f}),
donde r_{f} indica señales obtenidas mediante
convertir las señales recibidas r al dominio de frecuencia, y
t_{f} indica señales separadas en el dominio de frecuencia. Las
señales separadas son suministradas a la parte de transformada
rápida de Fourier inversa 314, de forma que las señales son
transformadas en señales en el dominio de tiempo, para ser
entregadas como señales de transmisión estimadas t = (t_{l}, ...,
t_{N}), que son separadas para cada antena de transmisión.
La figura 4 es un diagrama de bloques de la
parte de estimación de ruido 304, acorde con una realización de la
presente invención. La parte de estimación de ruido 304 incluye una
parte 402 de medida de la potencia total de señal recibida, una
parte 404 de estimación de la potencia recibida piloto, una parte
406 de generación de interferencia de trayectos múltiples, una parte
408 de retirada de interferencia de trayectos múltiples, una parte
410 de estimación de potencia total de señal recibida, una parte de
sustracción 412 y una parte de promedio 414.
La parte de 402 de medida de la potencia total
de señal recibida, mide una potencia total recibida R_{m} de las
señales recibidas por una antena de recepción r_{m}, como se
muestra en la siguiente ecuación:
donde E(\cdot) indica un
proceso para calcular un promedio, o un valor esperado, de la
cantidad entre paréntesis y m es un parámetro para especificar una
antena de recepción (1 \leq m \leq M). En esta realización, el
número M de antenas de recepción es el mismo que el número N de
antenas de transmisión. La parte 402 de medida de la potencia total
de señal recibida, obtiene una potencia total recibida para cada
antena de
recepción.
La parte 404 de estimación de la potencia
recibida piloto, calcula una potencia recibida P_{nml} de una
señal piloto, para cada trayecto, mediante la siguiente
ecuación:
donde n es un parámetro que indica
una antena de transmisión, I es un parámetro que especifica un
trayecto en L trayectos asumidos, \tau_{l} indica una cantidad de
retardo en el trayecto 1-ésimo, * significa conjugado complejo, Nc
indica el número de chips en una trama, y especifica el número de
chips en una trama o un tamaño de una ventana, de un rango en que se
lleva a cabo el cálculo de correlación, y c_{n}(t) es una
serie de código que indica una señal piloto relativa a una antena de
transmisión
n-ésima.
La parte 406 de generación de interferencia de
trayectos múltiples, calcula los componentes de interferencia de
trayectos múltiples incluidos en las señales piloto, para cada
trayecto. La figura 5 es un diagrama conceptual para explicar las
relaciones entre la señal de transmisión, la señal recibida y el
componente de interferencia de trayectos múltiples. Por
simplicidad, se asume que solo dos antenas de transmisión Tx1 y Tx2
transmiten señales piloto c_{1} y c_{2} respectivamente, y las
señales son transmitidas bajo un entorno de propagación de
trayectos múltiples, y recibidas por una antena receptora Rx1.
Adicionalmente se asume que hay dos trayectos, un trayecto 1 y un
trayecto 2. Aunque se asume el número de antenas y el número de
trayectos como los mencionados arriba, puede asumirse números
mayores. En este caso, una potencia obtenida en función de la
correlación entre señales recibidas por la antena receptora Rx1 de
señal piloto c1, incluye un componente de interferencia de
trayectos múltiples de Tx1, desde el trayecto 1. Cuando hay más
trayectos, aparecen componentes de interferencia de trayectos
múltiples de acuerdo con el número de trayectos. Cuando el número de
antenas de transmisión se incrementa, aparecen los componentes de
interferencia de trayectos múltiples de acuerdo con el número
incrementado de antenas de transmisión.
Contribuyen a la interferencia de trayectos
múltiples no solo la señal piloto, sino también una señal de datos
transmitida con la señal piloto. Cuando una señal es transmitida
desde una antena de transmisión, hay una relación de potencia
predeterminada entre la señal piloto y la señal de datos. Por
ejemplo como se muestra en la figura 6, una relación de potencia de
la señal de datos frente a la señal piloto es \alpha. Por lo
tanto, cuando se determina la potencia de la señal piloto puede
determinarse la potencia de la señal de datos. De acuerdo con las
consideraciones mencionadas arriba, la parte 406 de generación del
componente de interferencia de trayectos múltiples, obtiene en la
figura 4 los componentes de interferencia de trayectos múltiples
para cada trayecto.
La parte 408 de retirada interferencia de
trayectos múltiples, calcula una potencia recibida corregida
P'_{nml} de la señal piloto, para cada trayecto, mediante restar
el componente interferencia de trayectos múltiples, de la potencia
recibida de la señal piloto, para cada trayecto obtenido en la parte
404 de estimación de la potencia recibida piloto, en función de la
siguiente ecuación:
donde (1 + \alpha) P_{n'ml'}
indica una potencia total (de la señal piloto y la señal de datos)
de un trayecto I'-ésimo, en señales procedentes de una n'-ésima
antena de transmisión. Como se muestra en esta ecuación, la suma
relativa a I' se lleva a cabo para todos los trayectos excluyendo el
propio trayecto (I-ésimo), la suma relativa a n' se lleva a cabo
para todas las antenas de transmisión, Nc indica el número de chips
en una trama y se introduce 1/Nc en un término que indica el
componente de interferencia de trayectos múltiples, para obtener la
interferencia de trayectos múltiples por
chip.
chip.
La parte 410 de estimación de la potencia total
de señal recibida, estima la potencia total recibida, de señales
piloto recibidas por una m-ésima antena de recepción, mediante
corregir adicionalmente la potencia recibida corregida de la señal
piloto, para cada trayecto. La potencia recibida total de las
señales piloto recibidas por una antena de recepción m-ésima, puede
calcularse principalmente mediante sumar, para todos los trayectos
y para todas las antenas de transmisión, la potencia recibida
corregida P'_{nml} de la señal piloto, para cada trayecto. Sin
embargo, desde el punto de vista de mejorar la precisión es deseable
llevar a cabo una corrección adicional. En general, la señal
recibida mediante una antena de recepción, incluye un componente de
lóbulo lateral que se añade a un lóbulo principal, puesto que la
señal pasa a través de un filtro de corte progresivo (filtro de
limitación de banda). Así, la potencia recibida de la señal piloto
incluye el componente de lóbulo lateral de forma que, en cierta
medida, la cantidad de la potencia de señal recibida es evaluada
por encima de una cantidad real. Puesto que se conoce las
características de respuesta al impulso, del filtro de corte
progresivo, el componente de lóbulo lateral puede compensarse en
función de las características de respuesta conocidas. Las
características de respuesta al impulso h_{RC}(t) del
filtro de corte progresivo son, por ejemplo, tal como se muestra en
la figura 7 y se representan mediante la siguiente ecuación:
donde \alpha es un factor de
corte progresivo, \alpha = 0,22 en el ejemplo de la figura 7 y Tc
indica un período de chip. Generalmente, el rango (|t| \leq
Tc) del período del chip puede asociarse con el lóbulo principal
(componente de la señal real del trayecto), y puede asociarse con el
lóbulo lateral un rango (|t| > Tc) diferente al período del
chip.
De acuerdo con la siguiente ecuación, la parte
410 de estimación de potencia total de señal recibida, corrige
adicionalmente la potencia recibida corregida P'_{nml} de la señal
piloto para cada trayecto, al objeto de estimar una potencia total
recibida P_{all,m} de las señales piloto recibidas por la antena
de recepción m-ésima:
donde N_{os} indica el número de
sobremuestreo y N_{os} = 4 en el presente ejemplo, \theta (n, m,
l) indica una cantidad de rotación de fase de un trayecto I-ésimo
entre una antena de transmisión n-ésima y una antena de recepción
m-ésima (que no contribuye en potencia). La corrección en el
componente de lóbulo lateral se refiere principalmente a la suma en
los parámetros t y c. Mediante llevar a cabo la suma para todos los
trayectos (parámetro 1) y todas las antenas (parámetro n), puede
estimarse la potencia total recibida P_{all,n} de las señales
piloto recibidas por la antena de recepción
m-ésima.
La parte de sustracción 412 calcula una potencia
de ruido (potencia de ruido de chip) \sigma_{m}^{2}, de
señales recibidas por la antena de recepción m-ésima, mediante
restar la potencia recibida total estimada P_{all,m}, de la
potencia recibida total R_{m} de las señales piloto recibidas por
la antena m-ésima, como se muestra en la siguiente ecuación:
donde este proceso se lleva a cabo
para cada antena de
recepción.
La parte de promedio 414 promedia las potencias
de ruido \sigma_{m}^{2} (m = 1 \sim N) que se tiene para
cada antena recibida, para la totalidad de las antenas de recepción,
al objeto de obtener una potencia de ruido \sigma^{2} del
receptor. Puesto que en la potencia de ruido obtenida se ha
eliminado el efecto de la interferencia de múltiples trayectos, la
potencia de ruido se estima más correctamente que con la tecnología
convencional. Por lo tanto, la parte 310 de generación de
ponderación de la figura 3 puede calcular la ponderación
apropiadamente. Además, desde el punto de vista de mejorar
adicionalmente la precisión, la parte de promedio 414 puede calcular
la potencia de ruido de forma recursiva, mediante el uso de un
coeficiente de prescripción a. Es decir, la potencia de ruido puede
actualizarse de acuerdo con \sigma_{k+22} =
a\cdot\sigma_{k}^{2} +
(1-a)\sigma_{k-1}^{2}.
El método de actualización de la potencia de ruido no se limita al
método mencionada arriba, que utiliza el coeficiente de
prescripción. La actualización puede llevarse a cabo mediante el uso
de otras formas de recurrencia. Además, el coeficiente de
ponderación puede ajustarse apropiadamente cuando se promedia las
potencia de ruido, en las antenas de recepción.
Segunda
realización
En la primera realización, la potencia de ruido
\sigma^{2} se estima en función de señales recibidas en las que
no se lleva a cabo desensanchamiento. Por otra parte, en la segunda
realización descrita a continuación, la potencia de ruido
\sigma^{2} se estima en función de señales recibidas
desensanchadas.
La figura 8 es un diagrama de bloques de la
parte de estimación del ruido acorde con la presente realización. La
parte de estimación del ruido incluye M partes
802-1\simM, cada una de la cuales es proporcionada
por una correspondiente antena de recepción, y una aparte 804 de
promedio entre las antenas. Por simplicidad, la figura 8 muestra
solo dos partes de estimación del ruido 802-1 y
802-m. Como cada una de las partes de estimación del
ruido tiene la misma configuración y funciona del mismo modo, se
describe como ejemplo la parte de estimación del ruido
802-1.
\newpage
La parte de estimación del ruido
802-1 incluye una parte de desensanchamiento 806,
una parte 808 de estimación de la potencia total de ruido, una
parte 810 de estimación de la potencia recibida piloto, una parte
812 de retirada de la interferencia de trayectos múltiples y una
parte 814 de promedio.
La parte de desensanchamiento 806 desensancha
señales recibidas por una antena correspondiente, para entregar
señales piloto Z_{nml}(s) que son desensanchadas para cada
antena de transmisión y para cada trayecto, donde n es un parámetro
que indica una antena de transmisión, m es un parámetro que indica
una antena de recepción (m = 1 para la parte 802-1
de estimación de la potencia de ruido), l es un parámetro que indica
un trayecto y s es un parámetro que indica un número de símbolo.
La parte 808 de estimación de la potencia total
de ruido calcula las potencias totales de ruido I_{nml} siendo,
cada una, proporcional a la dispersión de la señal piloto
desensanchada, para cada trayecto, de acuerdo con la siguiente
ecuación:
donde Z'_{mnl} es una cantidad
calculada por la siguiente
ecuación:
\vskip1.000000\baselineskip
donde esta ecuación supone calcular
un valor promedio de las señales piloto desensanchadas
Z_{nml}(s) para S símbolos. En el lado derecho de la
ecuación, para calcular la potencia total de ruido I_{nml} el
término entre paréntesis indica una cantidad de dispersión de la
señal piloto desensanchada Z_{nml}. Por lo tanto, la potencia
total de ruido I_{nml} indica una potencia que incluye el ruido
producido en el receptor, la interferencia incluida en la ruta de
propagación, y otros
ruidos.
La parte 810 de estimación de la potencia
recibida piloto, calcula potencias recibidas P_{nml} de las
señales piloto, para cada trayecto, mediante la siguiente
ecuación:
donde el segundo término en el lado
derecho de la ecuación indica el componente de interferencia
incluido en la potencia recibida |Z'_{nml}|^{2} de la señal
piloto promedio. El componente de interferencia de la potencia
recibida |Z_{nml}|^{2} de la señal piloto previamente
promediada, se evalúa mediante la anterior potencia total del ruido
I_{nml}. El componente de interferencia incluido en la potencia
recibida |Z'_{nml}|^{2} que ha sido promediada para los S
símbolos, es disminuido hasta 1/S del componente de interferencia de
la potencia recibida previamente promediada |Z_{nml}|^{2},
debido al cálculo del promedio. Por tanto se introduce 1/S en el
segundo término del lado derecho de la ecuación. Mediante el uso de
la ecuación anterior puede calcularse correctamente la potencia
recibida P_{nml} de la señal piloto, para cada
trayecto.
La parte 812 de retirada de la interferencia de
trayectos múltiples, retira el componente de interferencia de
trayectos múltiples, respecto de la potencia total de ruido
I_{nml}, al objeto de estimar la potencia de ruido (potencia de
ruido de chip) \sigma_{nml}^{2} de acuerdo con la siguiente
ecuación:
donde \alpha indica una relación
de potencias predeterminada, entre la señal piloto y la señal de
datos (véase la figura 6), (1 + \alpha) P_{n'ml'} dentro del
paréntesis del lado derecho indica una potencia total (de la señal
piloto y la señal de datos) de un trayecto I'-ésimo en las señales
procedentes de una n'-ésima antena de transmisión, la suma para I'
se lleva a cabo para todos los trayectos excluyendo el propio
trayecto I-ésimo, la suma para n' se lleva a cabo para todas las
antenas de transmisión, N_{SF} indica una relación de
ensanchamiento de una velocidad del chip de la señal piloto, y
N_{SF} es por ejemplo 256. En el esquema DS-CDMA,
puesto que el componente de interferencia en una señal propagada se
reduce a 1/(relación de ensanchamiento), se introduce 1/N_{SF} en
el segundo término (indicando interferencia de trayectorias
múltiples) dentro del paréntesis del lado derecho. Adicionalmente,
el lado derecho se multiplica por N_{SF} para estimar la potencia
de ruido del
chip.
La parte de promedio 814 promedia las potencias
de ruido \sigma_{nml}^{2} para la pluralidad de antenas de
transmisión (n) y trayectos (I). Además, la parte de promedio 804
promedia las potencias de ruido para la pluralidad de antenas de
recepción (m), al objeto de estimar finalmente una potencia de ruido
deseada \sigma^{2}. Puesto que el efecto de la interferencia de
múltiples trayectos es eliminado en la potencia de ruido obtenida,
la potencia de ruido se estima de forma más correcta que con la
tecnología convencional. Por lo tanto, la parte 310 de generación
de la ponderación de la figura 3, puede calcular la ponderación
apropiadamente. Adicionalmente, desde el punto de vista de mejorar
adicionalmente la precisión, la parte de promedio 814 u 804 puede
actualizar de forma recursiva la potencia de ruido, mediante el uso
de un coeficiente de prescripción a. Es decir, la potencia de ruido
puede actualizarse de acuerdo con \sigma_{k+1}^{2} = a \cdot
\sigma_{k}^{2} + (1 - a)
\sigma_{k-1}^{2}. El método de actualización
de la potencia de ruido no se limita al método mencionado arriba,
que utiliza el coeficiente de prescripción. La actualización puede
llevarse a cabo mediante el uso de otras fórmulas de recurrencia.
Además, el coeficiente de ponderación puede ajustarse apropiadamente
cuando se promedia las potencias de ruido entre las antenas.
Tercera
realización
La figura 9 muestra un diagrama conceptual del
aparato de detección de señal multietapa, de acuerdo con la
realización de la presente invención. El aparato de detección de
señal incluye una pluralidad de bloques conectados en serie, cada
uno de los cuales incluye una parte 900 de igualación MMSE
bidimensional, una parte 904 de generación de réplica de
interferencia de trayectorias múltiples (MPI) y una parte de
sustracción 906. La parte 902 de igualación MMSE bidimensional
incluye una parte 908 de estimación de canal, una parte 910 de
estimación del ruido de chip, una parte 912 de cálculo de la
ponderación MMSE bidimensional y una parte 914 de multiplicación de
la ponderación. Estos componentes en la parte 902 de igualación MMSE
bidimensional, corresponden respectivamente a la parte 302 de
estimación del canal, la parte 304 de estimación del ruido, la parte
310 de generación de ponderación y la parte de 312 de igualación
MMSE. Cualquiera de los métodos de estimación del ruido en la
primera realización y en la segunda realización, pueden adoptarse
como un método de estimación del ruido utilizado en la parte 910 de
estimación del ruido del chip.
La parte 904 de generación de réplica MPI
regenera componentes de trayectorias múltiples, en base al resultado
de estimación del canal y a las señales de transmisión que han sido
separadas. Por ejemplo, se regenera componentes de señal
(correspondientes al trayecto 2, en el ejemplo la figura 5) de todo
los trayectos diferentes a un trayecto objetivo. Las componentes de
señal regeneradas son denominados réplicas MPI. La parte de
sustracción 906 sustrae las réplicas MPI respecto de las señales
recibidas. En las señales en las que la réplicas MPI han sido
sustraídas se incrementa la proporción del trayecto objetivo. Por lo
tanto, mediante llevar a cabo estimación de canal y separación de
señal, en base a la señal en la que se ha sustraído las réplicas
MPI, puede mejorarse la precisión de la estimación y la precisión
de la separación. Del mismo modo, en base a la señal de la etapa
previa sustraída posteriormente, se realiza la estimación de canal y
la separación de señal al objeto de generar réplicas MPI, y se
resta la réplicas MPI respecto de las señales recibidas, y las
señales son suministradas a la parte de estimación de canal en la
siguiente etapa. Por consiguiente, puede mejorarse enormemente la
precisión de la estimación de canal y la precisión de separación de
señal.
La presente invención no está limitada a las
realizaciones específicamente reveladas, y puede realizarse
variaciones y modificaciones sin apartarse del alcance de la
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del
documento de Patente Europea. Incluso aunque se ha tomado especial
cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u
omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este
respecto.
\bullet JP 2003124907 A [0006]
\bullet EP 1176730 A [0008].
Claims (10)
1. Un aparato de estimación de potencia de ruido
para un esquema tipo MIMO, que comprende:
- medios (404) para calcular una correlación entre una señal recibida y una serie de código que indica una señal piloto, al objeto de obtener una potencia recibida de la señal piloto, para cada uno de los trayectos desde los que se recibe la señal piloto;
- un medio (406) de generación de interferencia de trayectos múltiples para calcular, para cada trayecto, un componente de interferencia de trayectos múltiples incluido en la señal piloto, mediante el uso de una relación de potencias predeterminada, entre la señal piloto y una señal de datos transmitida con una señal piloto;
- medios (408) para retirar la componente de interferencia de trayectos múltiples, respecto de la potencia recibida de la señal piloto, al objeto de obtener una potencia recibida corregida de la señal piloto, para cada trayecto;
- medios (410) para estimar, para cada trayecto, una potencia total estimada de la señal piloto y la señal de datos incluidas en la señal recibida, en base a la potencia recibida corregida para cada trayecto, y a la relación de potencias predeterminada; y
- medios (412) para sustraer la potencia total estimada respecto de una potencia total de la señal recibida, que se recibe mediante una antena de recepción, al objeto de obtener una potencia de ruido para cada trayecto.
2. El aparato de estimación de la potencia de
ruido como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que la
potencia total estimada se calcula en base a la potencia recibida
corregida para cada trayecto, a la relación de potencias
predeterminada y a una respuesta de impulso de un filtro de corte
progresivo.
3. Un aparato de estimación de la potencia de
ruido para un esquema tipo MIMO, que comprende:
- medios (808) para obtener potencias de ruido totales, cada una de las cuales es proporcional a la dispersión de una señal piloto desensanchada, para cada uno de los trayectos desde los que se recibe la señal piloto;
- medios (810) para sustraer una cantidad que se obtiene mediante dividir la potencia de ruido total de cada trayecto, por un número predeterminado de símbolos a partir de una potencia promedio de la señal piloto desensanchada, promediada para el número predeterminado de símbolos, al objeto de obtener una potencia recibida de la señal piloto para cada uno de los trayectos;
- medios (812) para obtener un componente de interferencia de trayectos múltiples, en base a la potencia recibida de la señal piloto para cada uno de los trayectos, y a una relación de potencias predeterminada entre la señal piloto y la señal de datos transmitida con la señal piloto; y
- medios (812) para sustraer el componente de interferencia de trayectos múltiples, respecto de la potencia de ruido total, al objeto de obtener una potencia de ruido para cada uno de los trayectos.
4. El aparato de estimación de la potencia de
ruido como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que la
potencia de ruido es actualizada de forma recursiva, mediante el uso
de una forma de recurrencia que incluye un coeficiente de
prescripción.
5. El aparato de estimación de la potencia de
ruido como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que el
componente de interferencia de trayectos múltiples se obtiene
mediante acumular, para una pluralidad de trayectos, un producto de
la potencia recibida de la señal piloto por una constante que
incluye la relación de potencias predeterminada.
6. El aparato de estimación de la potencia de
ruido como el reivindicado en la reivindicación 5, en el que el
componente de interferencia de trayectos múltiples se obtiene
mediante acumular, para una pluralidad de trayectos y para una
pluralidad de antenas de transmisión, un producto de la potencia
recibida de la señal piloto por una constante que incluye la
relación de potencias predeterminada.
7. El aparato de detección de señal que adopta
el esquema de MMSE, en el que las señales recibidas que son
transmitidas mediante la pluralidad de antenas de transmisión y que
son recibidas por una o más antenas de recepción, son multiplicadas
por ponderaciones de recepción al objeto de separar las señales
recibidas, en señales para cada antena de transmisión,
donde el aparato de detección de señal incluye
el aparato de estimación de potencia de ruido como el reivindicado
en la reivindicación 1, y el aparato de detección de señal calcula
las ponderaciones de recepción, mediante utilizar una potencia de
ruido estimada por el aparato de estimación de potencia de
ruido.
8. Un aparato de detección de señal que adopta
el esquema de MMSE, en el que las señales recibidas que son
transmitidas por la pluralidad de antenas de transmisión y que son
recibidas por una o más antenas de recepción, son multiplicadas por
ponderaciones de recepción al objeto de separar las señales
recibidas, en señales para cada antena de transmisión,
donde el aparato de detección de señal incluye
el aparato de estimación de la potencia de ruido como el
reivindicado en la reivindicación 3, y el aparato de detección de
señal calcula las ponderaciones de recepción, mediante utilizar una
potencia de ruido estimada por el aparato de estimación de la
potencia de ruido.
9. Un método de estimación de la potencia de
ruido para un esquema tipo MIMO, que comprende las etapas de:
- calcular la correlación entre una señal recibida y una señal piloto, al objeto de obtener una potencia recibida de la señal piloto, para cada uno de los trayectos desde los que se recibe la señal piloto;
- calcular para cada trayecto, un componente de interferencia de trayectos múltiples incluido en la señal piloto, mediante utilizar una relación de potencias predeterminada, entre la señal piloto y una señal de datos transmitida con la señal piloto;
- retirar el componente de interferencia de trayectos múltiples, respecto de la potencia recibida de la señal piloto, al objeto de obtener una potencia recibida corregida de la señal piloto, para cada trayecto;
- estimar para cada trayecto, una potencia total estimada de la señal piloto y la señal de datos incluidas en la señal recibida, en base a la potencia recibida corregida para cada trayecto y a la relación de potencias predeterminada; y
- sustraer la potencia total estimada respecto de una potencia total de la señal recibida que se recibe mediante una antena de recepción, al objeto de obtener una potencia de ruido para cada trayecto.
10. Un método de estimación de la potencia de
ruido para un esquema tipo MIMO, que comprende las etapas de:
- obtener potencias de ruido totales, cada una de las cuales es proporcional a la dispersión de una señal piloto desensanchada, para cada uno de los trayectos desde los que se recibe la señal piloto;
- sustraer una cantidad que se obtiene mediante dividir la potencia de ruido total de cada trayecto por un número predeterminado de símbolos, respecto de una potencia promedio de la señal piloto desensanchada, promediada para el número predeterminado de símbolos, al objeto de obtener la potencia recibida de la señal piloto para cada uno de los trayectos;
- obtener un componente de interferencia de múltiples trayectos, en base a la potencia recibida de la señal piloto para cada uno de los trayectos, y a una relación de potencias predeterminada entre la señal piloto y una señal de datos transmitida con la señal piloto; y
- sustraer el componente de interferencia de múltiples trayectos, respecto de la potencia de ruido total, al objeto de obtener una potencia de ruido para cada uno de los trayectos.
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