專利名稱：信號質(zhì)量估計(jì)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開主要涉及通信領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于在通信系統(tǒng)中估計(jì) 信號質(zhì)量的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)通常處理(例如編碼和符號映射)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以 生成數(shù)據(jù)符號，該數(shù)據(jù)符號是數(shù)據(jù)的調(diào)制符號。發(fā)射機(jī)然后處理數(shù)據(jù)符號 以生成調(diào)制信號并且經(jīng)由通信信道發(fā)送該信號。通信信道根據(jù)信道響應(yīng)使 發(fā)送的信號失真并且還因噪聲和干擾而使信號降級。接收機(jī)接收所發(fā)送的 信號并且處理所接收的信號以獲得被檢測符號，該被檢測符號是所發(fā)送的 數(shù)據(jù)符號的估計(jì)。接收機(jī)然后處理(例如解調(diào)和解碼)已檢測符號以獲得 解碼數(shù)據(jù)。
接收機(jī)通常估計(jì)接收信號的質(zhì)量。可以通過信噪比(SNR)、信號與噪 聲和干擾比(SINR)、每符號能量與噪聲比(Es/No)等來量化信號質(zhì)量。 信號質(zhì)量估計(jì)可以用于各種目的。例如，信號質(zhì)量估計(jì)可以在解碼過程中， 例如用來向更髙質(zhì)量的被檢測符號給予更大加權(quán)而向更低質(zhì)量的被檢測符 號給予更小加權(quán)。信號質(zhì)量估計(jì)也可以用來選擇適合的數(shù)據(jù)傳輸速率。系 統(tǒng)可以支持一組速率，并且各個所支持的速率可以要求用于可靠接收的某 個最低信號質(zhì)量?？梢曰谛盘栙|(zhì)量估計(jì)來選擇能夠可靠接收的最高速率。 因此準(zhǔn)確的信號質(zhì)量估計(jì)可以提高解碼性能、增強(qiáng)吞吐量、減少延時并且提供其它益處。
因此在本領(lǐng)域中需要用于在通信系統(tǒng)中準(zhǔn)確地估計(jì)信號質(zhì)量的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
這里描述了用于在通信系統(tǒng)中估計(jì)信號質(zhì)量的技術(shù)。在實(shí)施例中，基
于被檢測符號的縮放誤差來確定信號質(zhì)量估計(jì)(例如SNR估計(jì))?；谀?夠針對低SNR和高SNR均提供高分辨率的函數(shù)來確定縮放誤差。
在實(shí)施例中，基于第一函數(shù)來確定被檢測符號的縮放誤差，其中第一 函數(shù)對于在信號星座中在被檢測符號與調(diào)制符號之間的小誤差比對于大誤 差具有更高分辨率。第一函數(shù)可以是平方根函數(shù)、對數(shù)函數(shù)或者能夠擴(kuò)展 小誤差的動態(tài)范圍的一些其它函數(shù)?；谠摽s放誤差來確定被檢測符號的 信號質(zhì)量。
在實(shí)施例中，針對被檢測符號的同相(I)分量和正交(Q)分量獲得 縮放誤差，并且組合這些縮放分量以獲得組合縮放誤差。對組合縮放誤差 進(jìn)行平均以獲得平均縮放誤差。基于平均縮放誤差并且根據(jù)第二函數(shù)來確 定信號質(zhì)量估計(jì)，其中第二函數(shù)具有非線性用于補(bǔ)償?shù)谝缓瘮?shù)。信號質(zhì)量
估計(jì)可以用來導(dǎo)出被檢測符號的對數(shù)似然比(LLR)和/或用來選擇數(shù)據(jù)傳 輸速率。
下文更具體地描述了本公開的各種方面和實(shí)施例。


根據(jù)下面結(jié)合附圖給出的具體描述，本公開的方面和實(shí)施例將變得更 加清楚，在附圖中相同的參考標(biāo)記全文標(biāo)識一致。 圖1示出了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的方框圖。 圖2示出了在QPSK信號星座圖中的被檢測符號。 圖3示出了針對平方函數(shù)和平方根函數(shù)的縮放誤差； 圖4A到3E示出了五種調(diào)制方案的信號星座圖。 圖5A到5F示出了用于五種調(diào)制方案的縮放誤差函數(shù)。 圖6示出了五種調(diào)制方案的SNR函數(shù)。 圖7示出了在接收機(jī)處的SNR估計(jì)器的方框圖。圖8示出了用于導(dǎo)出和使用信號質(zhì)量估計(jì)的過程。 圖9示出了用于導(dǎo)出和使用信號質(zhì)量估計(jì)的裝置。
具體實(shí)施例方式
詞語"示例性"在這里用來意指"作為例子、實(shí)例或示例"。這里描 述為"示例性"的任何實(shí)施例或設(shè)計(jì)不必理解為比其它實(shí)施例或設(shè)計(jì)更優(yōu) 或有利。
這里描述的信號質(zhì)量估計(jì)技術(shù)可以用于各種通信系統(tǒng)，比如碼分多址 (CDMA)、頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、空分多址(SDMA)、 正交FDMA (OFDMA)和單載波FDMA (SC-FDMA)系統(tǒng)。OFDMA系 統(tǒng)利用正交頻分復(fù)用(OFDM)。 SC-FDMA系統(tǒng)利用單載波頻分復(fù)用 (SC-FDM)。 OFDM和SC-FDM將系統(tǒng)帶寬分割成多個(K個)正交子載 波，其也稱為音調(diào)、頻段等。各個子載波可以調(diào)制有數(shù)據(jù)。 一般而言，在 頻域中利用OFDM而在時域中利用SC-FDM來發(fā)送調(diào)制符號。
這些技術(shù)也可以用于單輸入單輸出(SISO)、單輸入多輸出(SIMO)、 多輸入單輸出(MISO)和多輸入多輸出(MIMO)傳輸。單輸入是指一個 發(fā)射天線用于數(shù)據(jù)發(fā)送，而多輸入是指多個發(fā)射天線用于數(shù)據(jù)發(fā)送。單輸 出是指一個接收天線用于數(shù)據(jù)接收，而多輸出是指多個接收天線用于數(shù)據(jù) 接收。這些技術(shù)也可以用于各種調(diào)制方案，比如二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)、 正交相移鍵控(QPSK)、 M進(jìn)制相移鍵控(M-PSK)、正交幅度調(diào)制(QAM)、 高斯最小頻移鍵控(GMSK)、連續(xù)相比特調(diào)制(CPM)等。
圖1示出了通信系統(tǒng)100中發(fā)射機(jī)110和接收機(jī)150的實(shí)施例的方框 圖。對于下行鏈路(或前向鏈路)，發(fā)射機(jī)110可以是基站、接入點(diǎn)、節(jié)點(diǎn) B和/或一些其它網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的一部分。接收機(jī)150可以是終端、移動站、用 戶設(shè)備、用戶單元和/或一些其它設(shè)備的一部分。對于上行鏈路(或反向鏈 路)，發(fā)射機(jī)110可以是終端、移動站、用戶設(shè)備等的一部分，而接收機(jī)150 可以是基站、接入點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)B等的一部分。
發(fā)射機(jī)110配備有多個(T個)發(fā)射天線，而接收機(jī)150配備有多個(R 個)接收天線。各個發(fā)射天線和各個接收天線可以是物理天線或天線陣列。 對于MIMO傳輸，發(fā)射機(jī)110可以同時將S個數(shù)據(jù)流從T個發(fā)射天線發(fā)送到R個接收天線，其中BS^minrr, R}。數(shù)據(jù)流也可以稱為數(shù)據(jù)符號流、空 間流、輸出流或一些其它術(shù)語。為了簡明起見，下面的大部分描述是針對 一個實(shí)施例，在該實(shí)施例中各個數(shù)據(jù)流在一個空間信道上發(fā)送并且數(shù)據(jù)流 和空間流可互換使用。在一個實(shí)施例中，S個數(shù)據(jù)流以相同速率發(fā)送。在另 一實(shí)施例中，各個數(shù)據(jù)流可以用為該數(shù)據(jù)流選擇的速率來發(fā)送。在這兩個 實(shí)施例中，速率可以表示數(shù)據(jù)速率或信息比特速率、編碼方案或編碼速率、 調(diào)制方案、分組大小和/或其它參數(shù)。速率也可以稱為分組格式、傳輸格式 或一些其它術(shù)語。
在發(fā)射機(jī)110處，編碼器112接收各個數(shù)據(jù)流的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、根據(jù)所選 編碼方案對該業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并且生成碼比特。編碼方案可以包括巻積 碼、Turbo碼、低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼、循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)碼、 塊碼等或其組合。編碼器112也對碼比特執(zhí)行交織。PSK/QAM調(diào)制器114 根據(jù)所選調(diào)制方案來映射各個數(shù)據(jù)流的碼比特并且提供數(shù)據(jù)符號，其中這 些數(shù)據(jù)符號是數(shù)據(jù)的調(diào)制符號。調(diào)制器114將每B個碼比特分為一組以形 成B比特的二進(jìn)制值，其中Bd，并且調(diào)制器114還基于可以是BPSK、 QPSK、 M-PSK或M-QAM的所選調(diào)制方案將各個B比特值映射到具體調(diào) 制符號，其中M-2B。各個調(diào)制符號是在所選調(diào)制方案的信號星座圖中的復(fù) 數(shù)值。用于各個數(shù)據(jù)流的編碼方案和調(diào)制方案可以由該數(shù)據(jù)流的速率來確 定。
TX空間處理器116將數(shù)據(jù)符號與導(dǎo)頻符號進(jìn)行多路復(fù)用，其中導(dǎo)頻符 號是導(dǎo)頻的調(diào)制符號。TX空間處理器116對數(shù)據(jù)符號和/或?qū)ьl符號執(zhí)行空 間處理并且將T個輸出符號流提供到T個OFDM調(diào)制器/發(fā)射機(jī)(OFDM Mod/TMTR) 118a到118t。 TX空間處理器116可以將各個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)符 號映射到一個發(fā)射天線或所有T個發(fā)射天線。各個OFDM調(diào)制器118對其 輸出符號流執(zhí)行OFDM調(diào)制并且生成OFDM符號。發(fā)射機(jī)118處理(例如 轉(zhuǎn)換成模擬、濾波、放大和上變頻)OFDM符號并且生成調(diào)制符號。分別 從天線120a到120t發(fā)送來自發(fā)射機(jī)118a到118t的T個調(diào)制信號。
在接收機(jī)150處，R個天線152a到152r從發(fā)射機(jī)110接收T個調(diào)制信 號，并且各個天線152將所接收的信號提供到各自的接收機(jī)/OFDM解調(diào)器 (RCVR/OFDMDemod) 154。各個接收機(jī)154處理(例如濾波、放大、下變頻、數(shù)字化)其所接收的信號并且提供采樣。各個OFDM解調(diào)器154對 采樣執(zhí)行OFDM解調(diào)并且將所接收的符號提供到接收(RX)空間處理器 156。 RX空間處理器156基于所接收的導(dǎo)頻符號和/或所接收的數(shù)據(jù)符號來 估計(jì)MIMO信道響應(yīng)。RX空間處理器156還利用信道估計(jì)對所接收的數(shù) 據(jù)符號執(zhí)行MIMO檢測并且提供被檢測符號。RX空間處理器156可以實(shí) 現(xiàn)最小均方誤差(MMSE)、迫零(ZF)、連續(xù)干擾消除(SIC)或一些其它 MIMO檢測技術(shù)。單元158基于來自RX空間處理器156的被檢測符號和 來自SNR估計(jì)器162的SNR估計(jì)來計(jì)算碼比特的LLR。 LLR表示碼比特 的可靠性。解碼器160對LLR進(jìn)行解交織和解碼并且提供己解碼數(shù)據(jù)。
SNR估計(jì)器162如下所述基于被檢測符號來估計(jì)各個數(shù)據(jù)流的信號質(zhì) 量。為求簡潔，SNR在以下大部分描述中用來表示信號質(zhì)量。速率選擇器 164基于SNR估計(jì)為S個數(shù)據(jù)流選擇一個或多個速率。雖然在圖1中沒有 示出，但是接收機(jī)150可以將所選一個或多個速率和/或其它反饋信息發(fā)送 到發(fā)射機(jī)110。發(fā)射機(jī)IIO可以基于反饋信息來控制向接收機(jī)150的數(shù)據(jù)發(fā) 送。
控制器/處理器130和170分別控制在發(fā)射機(jī)110處和接收機(jī)150處的 操作。存儲器132和172分別存儲用于發(fā)射機(jī)110和接收機(jī)150的數(shù)據(jù)和 程序代碼。
一般而言，接收機(jī)150可以基于導(dǎo)頻符號、數(shù)據(jù)符號或者導(dǎo)頻符號和 數(shù)據(jù)符號來導(dǎo)出SNR估計(jì)。在一個實(shí)施例中，接收機(jī)150基于對被檢測符 號的硬判決來導(dǎo)出SNR估計(jì)。例如根據(jù)在由發(fā)射機(jī)110發(fā)送的各個幀的報 頭中包括的信令來得知用于各個數(shù)據(jù)流的調(diào)制方案。對于MIMO OFDM傳 輸，可以對用于傳輸?shù)母鱾€空間信道的各個子載波導(dǎo)出SNR估計(jì)。
圖2示出了 QPSK的示例性信號星座圖。該信號星座圖包括與械，M2， 械和M這四個可能QPSK調(diào)制符號對應(yīng)的四個信號點(diǎn)。各個調(diào)制符號是 具有同相(I)分量和正交(Q)分量的復(fù)數(shù)值。在這里的描述中，術(shù)語"同 相"、"I"和"實(shí)數(shù)"同義，而術(shù)語"正交"、"Q"和"虛數(shù)"也同義。調(diào) 制符號M,具有復(fù)數(shù)值-l-/并且由碼比特對(0, O)來選擇，調(diào)制符號錄具有 復(fù)數(shù)值-1 + /并且由碼比特對(0, l)來選擇，調(diào)制符號^W3具有復(fù)數(shù)值+ 1-7并 且由碼比特對(l, O)來選擇，而調(diào)制符號M4具有復(fù)數(shù)值+ l + y并且由碼比特對(i，i)來選擇，其中y-V^T。針對碼比特對(fl,6)發(fā)送四個調(diào)制符號其中之 一，其中所發(fā)送的調(diào)制符號取決于碼比特"和6的值。
圖2也示出了在接收機(jī)150處的一個被檢測符號D(O。由于噪聲和其它
有害效應(yīng)，被檢測符號D(/)可能具有任何復(fù)數(shù)值并且可能未直接落在四個可
能QPSK調(diào)制符號其中之一上。可以對被檢測符號D(/)進(jìn)行硬判決，并且可
以提供最近的調(diào)制符號M4作為最有可能己經(jīng)被發(fā)送的調(diào)制符號。因此可以
假設(shè)調(diào)制符號M4已經(jīng)發(fā)送并且由噪聲推送到被檢測符號Z)(/)的位置。在被 檢測符號D(/)與最近調(diào)制符號M4之間的距離表示被檢測符號D(/)的質(zhì)量和 可靠性。 一般而言，被檢測符號的質(zhì)量隨著與最近調(diào)制符號的距離越近而 越高而隨著距離越大而越低。
可以通過信號功率與噪聲功率之比來導(dǎo)出SNR估計(jì)。信號功率等于從 信號星座圖中心到信號星座中的調(diào)制符號的距離的平方。對于圖2中所示 信號星座而言，信號功率是常數(shù)值并且等于2。可以通過對在被檢測符號與 最近調(diào)制符號之間的平方距離進(jìn)行平均來估計(jì)噪聲功率。通常利用固定數(shù) 目的比特，例如L個比特，來執(zhí)行SNR計(jì)算。利用平方函數(shù)，從0到2叭1 的總范圍中的大部分將用來代表與低SNR對應(yīng)的較大距離，而總范圍中的 僅一小部分將用來代表與高SNR對應(yīng)的較小距離。這造成SNR估計(jì)的動態(tài) 范圍較差。具體而言，由于SNR與平方距離成反比并且由于總范圍中的大 部分用于大距離，所以分辨率對于低SNR而言更佳而對于高SNR而言更差。
在一個實(shí)施例中，使用能夠針對低SNR和高SNR均提供良好分辨率的 映射函數(shù)來代表被檢測符號與最近調(diào)制符號之間的誤差。在一個實(shí)施例中， 映射函數(shù)是平方根函數(shù)。在其它實(shí)施例中，映射函數(shù)可以是對數(shù)函數(shù)、線 性函數(shù)、雙曲正切函數(shù)或一些其它函數(shù)。 一般而言，對于小誤差比對于大 誤差具有相等或更高分辨率的任何函數(shù)都可以用作映射函數(shù)。為求簡潔， 以下大部分描述是針對映射函數(shù)為平方根函數(shù)的實(shí)施例。
圖3示出了針對平方函數(shù)和平方根函數(shù)的縮放誤差與I或Q誤差的關(guān) 系曲線繪圖。平方根函數(shù)對小誤差提供更高分辨率并壓縮大誤差。這些特 征對小誤差有效地擴(kuò)展了動態(tài)范圍而對高SNR提供了更佳的分辨率。對照 而言，平方函數(shù)對大誤差利用總范圍中的大部分而對小誤差利用小范圍， 這造成對于高SNR的更小動態(tài)范圍和較差分辨率。被檢測符號可以表示為"(^A(0 + Pe(/)，其中A(/)是I值，D"/)是Q 值，而/是用于SNR估計(jì)的被檢測符號的索引。最近調(diào)制符號可以表示為 M(/)-M,(/) + yM"/)。在圖2中所示實(shí)例中，最近調(diào)制符號是M4或M(/)-M^ 。 在被檢測符號與最近調(diào)制符號之間的誤差可以以線性單位表達(dá)為
￡,(/) = abs M,(/)}，以及 方程(1)
￡e(/) = abs {""/)-Me(/)}，
其中^W是I誤差，即I分量中的誤差，以及 ￡e(0是Q誤差，即Q分量中的誤差。 在一個實(shí)施例中，被檢測符號的縮放誤差可以表達(dá)為
X力')-G.V^，以及 方程(2)
其中X, (/)是I分量中的縮放誤差，
A(/)是Q分量中的縮放誤差，以及
G是縮放因子。
誤差范圍可以對于具有較少信號點(diǎn)的信號星座圖(例如BPSK或 QPSK)而言更大而對于具有較多信號點(diǎn)的信號星座圖(例如64-QAM或 256-QAM)而言更小。不同縮放因子可以用于不同調(diào)制方案并且可以選擇 使得平均縮放誤差對于所有調(diào)制方案均落在近似相同的范圍中。
圖4A示出了 BPSK的信號星座圖。該信號星座圖在實(shí)軸或I軸上在 Pb+/0和-&+/0處具有兩個信號點(diǎn)，其中Pb是適當(dāng)選擇的值?？蛇x地，可 以在虛軸或Q軸上定義這兩個信號點(diǎn)。
圖4B示出了 QPSK的信號星座圖。該信號星座圖在實(shí)軸上在iPq處以
及在虛軸上在土Pq處具有四個信號點(diǎn)，其中Pq是適當(dāng)選擇的值。
圖4C示出了 16-QAM的信號星座圖。該信號星座圖在實(shí)軸和虛軸上均
在士P^和土Pa2處具有16個信號點(diǎn)，其中P^和Pa2是適當(dāng)選擇的值。
圖4D示出了 64-QAM的信號星座圖。該信號星座圖在實(shí)軸和虛軸上均 在土Pb,、 ±Pb2、 土Pw和土Pb4 (在圖4D中未標(biāo)注)處具有64個信號點(diǎn)，其中Pw到Pb4是適當(dāng)選擇的值。
圖4E示出了 256-QAM的信號星座圖。該信號星座圖在實(shí)軸和虛軸上 均在土Pd、 ±Pc2、 ±Pc3、 ±Pc4、 ±Pc5、 ±Pc6、 hPc7和土Pc8 (在圖4E中未標(biāo)注) 處具有258個信號點(diǎn)，其中Pel到P^是適當(dāng)選擇的值。
如圖4A所示，BPSK的信號星座圖就實(shí)軸和虛軸而言不對稱。實(shí)軸具 有標(biāo)稱值士Pb，而虛軸具有標(biāo)稱值零。因此，I分量的誤差分布不同于Q分 量的誤差分布。
如圖4B到4E所示，QPSK和M-QAM的信號星座圖就實(shí)軸和虛軸而 言對稱。因此，這些信號星座圖的90。移位版本看起來與原信號星座圖相同。 因此，I分量的誤差分布與Q分量的誤差分布相同。
接收機(jī)150將各個所接收的信號進(jìn)行數(shù)字化并且對采樣執(zhí)行各種處理 以獲得被檢測符號。可以由I分量的L個比特值(或I值)和Q分量的另 外L個比特值(或Q值)代表各個被檢測符號，其中L可以是任何比特數(shù) 目。接收機(jī)150通常也執(zhí)行自動增益控制(AGC)，使得被檢測符號的平均 功率處于預(yù)定設(shè)置點(diǎn)。 一般而言，在接收機(jī)150處I值和Q值的分布取決 于比特數(shù)目L和AGC設(shè)置點(diǎn)。在下述實(shí)施例中，L=9，被檢測符號的I值 和Q值的范圍從0到511，并且256代表零信號值。
圖5A示出了針對BPSK的縮放誤差與I值的關(guān)系曲線繪圖510。當(dāng)I 值是+Pb或-Pb時縮放誤差為零并且縮放誤差隨著I值從+Pb或-Pb移開而增 加。
圖5B示出了針對BPSK的縮放誤差與Q值的關(guān)系曲線繪圖520。當(dāng)Q 值處于中間刻度即標(biāo)稱值時縮放誤差為零并且縮放誤差隨著Q值從中間刻 度移開而增加。
圖5C示出了針對QPSK的縮放誤差與I值或Q值的關(guān)系曲線繪圖530。 當(dāng)I值或Q值是+Pq或-Pq時縮放誤差為零并且縮放誤差隨著I值或Q值從 + ￡)或^￡1移開而增加。
圖5D示出了針對16-QAM的縮放誤差與I值或Q值的關(guān)系曲線繪圖 540。當(dāng)I值或Q值是土Pa,或土Pa2時縮放誤差為零并且縮放誤差隨著I值或 Q值從這些點(diǎn)移開而增加。
圖5E示出了針對64-QAM的縮放誤差與I值或Q值的關(guān)系曲線繪圖540。當(dāng)I值或Q值是土Pb,、 ±Pb2、 土Pb3或土Pb4時縮放誤差為零并且縮放誤差 隨著I值或Q值從這些點(diǎn)移開而增加。
圖5F示出了針對256-QAM的縮放誤差與I值或Q值的關(guān)系曲線繪圖 540。當(dāng)I值或Q值是士Pd、 ±Pc2、 ±Pc3、 ±Pc4、 ±Pe5、 ±Pe6、 士Pc7和土Pe8時縮 放誤差為零并且縮放誤差隨著I值或Q值從這些點(diǎn)移開而增加。
圖5A到5F示出了用于不同調(diào)制方案的示例性縮放誤差函數(shù)。對于各 個縮放誤差函數(shù)，可以如下針對各個可能的I值或Q值(或各個信號電平) 計(jì)算縮放誤差。針對各個I值或Q值確定最近調(diào)制符號的標(biāo)稱值，這等效 于做出硬判決。如方程組(1)中所示，確定該標(biāo)稱值與I值或Q值之差。 如方程組(2)中所示，隨后確定該差值的平方根并且乘以縮放因子以生成 該I值或Q值的縮放誤差?？梢葬槍Ω鱾€可能I值或Q值重復(fù)相同的計(jì)算。
一般而言，可以使用硬件、固件和域軟件來計(jì)算縮放誤差。在一個實(shí) 施例中，使用査找表來存儲不同的可能I值和Q值的縮放誤差。因?yàn)橛糜贗 的縮放誤差函數(shù)與用于Q的縮放誤差函數(shù)相同，所以可以對具有對稱I分 量和Q分量的比如QPSK和M-QAM的各個調(diào)制方案使用一個査找表。因 為用于I和Q的縮放誤差函數(shù)不同，所以可以對具有非對稱I分量和Q分 量的比如BPSK的各個調(diào)制方案使用兩個查找表。例如，可以使用六個查 找表來存儲在圖5A到5F中所示的六個縮放誤差函數(shù)。各個査找表存儲具 體調(diào)制方案的各個可能I值或Q值的縮放誤差。
被檢測符號"(/)的I分量和Q分量的縮放誤差可以組合如下
X(0 = X,(/) + %。(/)， 方程(3)
其中是被檢測符號D(/)的組合縮放誤差。
可以將不同被檢測符號的組合縮放誤差如下進(jìn)行平均
藝鄰)， 方程(3)
其中義^(")是針對時間區(qū)間"的平均縮放誤差， N是累計(jì)長度，
"^^N」是時間區(qū)間索引，以及L」表示提供下一個更小整數(shù)值的向下取整(floor)運(yùn)算符。 可以選擇累計(jì)長度N以提供良好性能。
平均縮放誤差可以基于也稱為SNR函數(shù)的SNR與縮放誤差關(guān)系函數(shù)來 映射到SNR值?？梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)仿真、經(jīng)驗(yàn)測量和/或其它手段來確定SNR 函數(shù)。可以針對各個調(diào)制方案確定不同SNR函數(shù)。在一個實(shí)施例中，使用 査找表來存儲對于不同平均縮放誤差值的SNR值。各個查找表存儲針對具 體調(diào)制方案的對于各個可能平均縮放誤差值的SNR值。
圖6示出了針對BPSK、 QPSK、 16-QAM、 64-QAM和256-QAM的五 個示例性SNR函數(shù)的曲線圖。這些SNR函數(shù)是非線性的。該非線性對用來
生成縮放誤差的平方根函數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，并且生成針對不同調(diào)制方案的精確 SNR估計(jì)。
對縮放誤差使用平方根函數(shù)可以提供各種優(yōu)點(diǎn)。平方根函數(shù)擴(kuò)展小的I 誤差和Q誤差，這造成對于高SNR的更佳動態(tài)范圍和更低量化誤差。由于 更低量化誤差，平方根函數(shù)也提供改進(jìn)的SNR測量準(zhǔn)確度。當(dāng)I值或Q值
落在標(biāo)稱水平以上時平方根函數(shù)也調(diào)整縮^:誤差。
一般而言，各種縮放誤差函數(shù)可以用來生成對于被檢測符號的I分量和 Q分量的縮放誤差?？s放誤差函數(shù)匹配于用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制方案的信號 星座圖。各種SNR函數(shù)也可以用來基于平均縮放誤差來生成SNR估計(jì)。 SNR函數(shù)匹配于縮放誤差函數(shù)?？梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)仿真、經(jīng)驗(yàn)測量和/或其它 手段來確定SNR函數(shù)和縮放誤差函數(shù)。
圖7示出了圖1中SNR估計(jì)器162的實(shí)施例的方框圖。在SNR估計(jì)器 162內(nèi)，縮放誤差查找表710包括用于I分量的查找表712和用于Q分量的 查找表714。查找表712接收各個被檢測符號的I值并且提供該I值的縮放 誤差。查找表712可以實(shí)現(xiàn)圖5A和5C到5F中所示的縮放誤差函數(shù)。查 找表714接收各個被檢測符號的Q值并且提供該Q值的縮放誤差。査找表 714可以實(shí)現(xiàn)圖5B到5F中所示的縮放誤差函數(shù)。六個查找表可以實(shí)現(xiàn)圖 5A到5F中所示的六個縮放誤差函數(shù)并且可以以時間共享方式用于I值和Q 值。例如，如方程(3)所示，加法器716將各個被檢測符號的I分量和Q 分量的縮放誤差相加。單元718計(jì)算一組N個被檢測符號的組合縮放誤差
15的平均并且提供該組的平均縮放誤差。SNR查找表720接收平均縮放誤差 并且提供該組被檢測符號的對應(yīng)SNR值。
在一個實(shí)施例中，I值和Q值是9比特值，縮放誤差是8比特值，并且 六個縮放誤差査找表分別具有512x8的大小。在一個實(shí)施例中，平均縮放 誤差是8比特值，SNR估計(jì)也是8比特值，并且五個SNR査找表分別具有 256x8的大小。其它比特寬度也可以用于I值和Q值、縮放誤差、平均縮放 誤差和SNR估計(jì)。
圖7示出了SNR估計(jì)器162的實(shí)施例。 一般而言，可以利用硬件、固 件和/或軟件來執(zhí)行SNR估計(jì)?？s放誤差函數(shù)和SNR函數(shù)可以用査找表來 實(shí)現(xiàn)或者可以使用硬件、固件和/或軟件來計(jì)算。
對于SISO、 SIMO或MISO OFDM傳輸，僅一個空間信道可用于傳輸， 并且可以針對用于傳輸?shù)母鱾€子載波獲得SNR估計(jì)。對于MIMO OFDM傳 輸，多個空間信道可以可用于傳輸，并且可以針對用于傳輸?shù)母鱾€空間信 道的各個子載波獲得SNR估計(jì)。
參照圖1， LLR計(jì)算單元158可以使用SNR估計(jì)來針對來自RX空間 處理器156的被檢測符號計(jì)算LLR。單元158可以針對一組被檢測符號來 聯(lián)合計(jì)算LLR，所述檢測符號可以對應(yīng)于所有空間信道的一個子載波、一 個空間信道的所有子載波或者子載波和空間信道的一些其它組合。單元158 也可以單獨(dú)地針對各個被檢測符號計(jì)算LLR。
單元158可以根據(jù)最大對數(shù)映射(max-log-MAP)檢測器來針對被檢測 符號D(0的B個碼比特6,(/)到~(/)計(jì)算LLR如下 <formula>formula see original document page 16</formula>
其中S(/)是由發(fā)射機(jī)110發(fā)送而在接收機(jī)150處未知的數(shù)據(jù)符號， 是假設(shè)對于數(shù)據(jù)符號S(/)而言已經(jīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)符號， W)是具有數(shù)據(jù)符號S(/)的所有B個碼比特的矢量， 仏(/)是具有柳中除了碼比特A(/)之外的所有碼比特的矢量，
方程(5)L力)是具有對于仏W中所有碼比特的先驗(yàn)LLR的矢量， 丄(6,(/))是碼比特的LLR， o"2是噪聲方差，以及 "F"表示轉(zhuǎn)置。
對于被檢測符號D(/)，針對各個碼比特^(0來估計(jì)方程(5)，其中 / = 1,...，B。對于各個碼比特A(Z)，考慮對于數(shù)據(jù)符號S(!')而言可能己經(jīng)發(fā)送 的所有可能碼比特組W0到&W的2B個假設(shè)比特矢量^)。各個假設(shè)比特矢 量的')具有相應(yīng)的假設(shè)數(shù)據(jù)符號&(/)。對各個假設(shè)比特矢量fe(/)計(jì)算在max{ } 運(yùn)算內(nèi)的表達(dá)式以獲得該矢量的結(jié)果。在第一個max( }運(yùn)算中使用28-'個假 設(shè)比特矢量柳的結(jié)果，其中6力')=+1。在第二個max()運(yùn)算中使用20-'個假 設(shè)比特矢量fe(/)的結(jié)果，其中 (/) = -1。 SNR估計(jì)用于方程(5)中的l/cr2。
在另一實(shí)施例中，使用一組LLR查找表計(jì)算LLR，其中針對不同SNR 確定各個LLR査找表。SNR估計(jì)可以量化為預(yù)定的比特數(shù)目(例如3比特)。 然后使用量化的SNR來選擇其中一個LLR查找表用于針對被檢測符號計(jì)算 LLR。單元158也可以使用SNR估計(jì)以其它方式計(jì)算LLR。 SNR估計(jì)也可 以用來生成除LLR之外的其它格式的軟判決。
速率選擇器164可以對各個數(shù)據(jù)流基于該數(shù)據(jù)流的SNR估計(jì)來選擇適 當(dāng)?shù)乃俾省Ｔ谝粋€實(shí)施例中，在一個空間信道的所有K個子載波上發(fā)送各 個數(shù)據(jù)流。各個數(shù)據(jù)流的速率可以如下確定。可以如下將來自SNR估計(jì)器 162的SNR估計(jì)轉(zhuǎn)換成分貝(dB):
SNRmW = I0.ogl。(;^(")， 方程(6)
其中^("是按照線性單位的空間信道m(xù)的子載波A:的SNR估計(jì)，以及 SNRJ&)是以dB為單位的空間信道m(xù)的子載波A:的SNR估計(jì)。 各個空間信道的平均SNR可以計(jì)算如下
SNRavg,z^.l;SNR""， 方程(7)
其中SNRavg,m是空間信道w的平均SNR。
各個空間信道的有效SNR可以計(jì)算如下-SNR—二SNRa^-SNR—， 方程(8)其中SNR—是空間信道w的回退(backoff)因子，以及
SNReff m是空間信道m(xù)的有效SNR。
倒扣因子可以說明由于頻率選擇性、接收分集順序、分組誤差和/或其它因 素所致的在跨子載波的SNR估計(jì)中的可變性。
系統(tǒng)可以支持一組速率。各個所支持的速率可以與為無衰落AWGN {言 道實(shí)現(xiàn)1%分組錯誤率(PER)所需要的下列因素相關(guān)聯(lián)特定頻譜效率、 特定碼速率、特定調(diào)制方案以及特定最小SNR 。對于各個速率，可以基于 特定系統(tǒng)設(shè)計(jì)(例如系統(tǒng)針對該速率而使用的碼速率、交織方案、調(diào)制方 案等)并且針對AWGN信道通過計(jì)算機(jī)仿真、經(jīng)驗(yàn)測量等來獲得所需SNR。 各個空間信道的有效SNR可以與該組所支持速率的該組所需SNR進(jìn)行比 較?？梢赃x擇使用具有最高頻譜效率和小于或等于有效SNR的所需SNR 的所支持速率。
如果對所有空間信道使用單個速率，則速率選擇器164可以對跨所有 空間信道的SNR估計(jì)進(jìn)行平均。然后速率選擇器164可以導(dǎo)出所有空間信 道的有效SNR并且基于該有效SNR來選擇單個速率。速率選擇器164也可 以用其它方式執(zhí)行速率選擇。
速率選擇器164也可以基于該SNR估計(jì)來選擇用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g信 道的數(shù)目。速率選擇164可以評估各個可能空間信道數(shù)目的性能(例如吞 吐量)并且選擇具有最佳性能(例如吞吐量最高)的空間信道數(shù)目。接收 機(jī)150可以將所選數(shù)目的空間信道及其速率發(fā)送到發(fā)射機(jī)110以便在下一 次向接收機(jī)的傳輸中使用。
圖8示出了用于導(dǎo)出和使用信號質(zhì)量估計(jì)的過程800的實(shí)施例?；?第一函數(shù)來確定被檢測符號的縮放誤差(方框810)，其中第一函數(shù)對于在 被檢測符號與調(diào)制符號之間的小誤差比對于大誤差具有更高分辨率。第一 函數(shù)可以是平方根函數(shù)、對數(shù)函數(shù)或可以擴(kuò)展小誤差動態(tài)范圍的一些其它 函數(shù)。第一函數(shù)也可以取決于用于被檢測符號的調(diào)制方案。然后基于縮放 誤差來確定被檢測符號的信號質(zhì)量(方框820)。在方框810的實(shí)施例中， 例如使用縮放誤差與分量值關(guān)系的査找表來確定被檢測符號的I分量和Q 分量的縮放誤差。在方框820的一個實(shí)施例中，對I分量和Q分量的縮放誤差進(jìn)行組合以獲得組合縮放誤差。然后對組合縮放誤差進(jìn)行平均以獲得 平均縮放誤差?；谄骄s放誤差并且根據(jù)第二函數(shù)來確定信號質(zhì)量估計(jì)， 其中第二函數(shù)具有非線性以補(bǔ)償?shù)谝缓瘮?shù)。
縮放誤差與分量值關(guān)系的査找表可以用于系統(tǒng)支持的各個調(diào)制方案。 然后使用用于被檢測符號的調(diào)制方案的査找表來確定縮放誤差。信號質(zhì)量 估計(jì)與平均縮放誤差關(guān)系的査找表可以用于各個所支持的調(diào)制方案。然后 可以使用用于被檢測符號的調(diào)制方案的查找表來確定被檢測符號的信號質(zhì) 量。也可以基于硬件、固件和/或軟件來確定縮放誤差和信號質(zhì)量估計(jì)。
對于OFDM傳輸，可以針對多個子載波獲得被檢測符號，并且可以針 對各子載波基于在該子載波上獲得的被檢測符號的縮放誤差來確定信號質(zhì) 量估計(jì)。對于MIMOOFDM傳輸，可以針對多個空間信道的多個子載波獲 得被檢測符號，并且可以針對各空間信道的各子載波基于在該空間信道的 該子載波上獲得的被檢測符號的縮放誤差來確定信號質(zhì)量估計(jì)。
基于被檢測符號的信號質(zhì)量來確定被檢測符號的LLR (方框830)?；?br> 于被檢測符號的信號質(zhì)量來選擇數(shù)據(jù)傳輸速率(方框840)。也可以基于被 檢測符號的信號質(zhì)量來確定用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g信道的數(shù)目。
圖9示出了用于導(dǎo)出和使用信號質(zhì)量估計(jì)的裝置900的實(shí)施例。裝置 900包括用于基于第一函數(shù)來確定被檢測符號的縮放誤差的模塊(方框 910)，其中第一函數(shù)對于在被檢測符號與調(diào)制符號之間的小誤差比對于大 誤差具有更高分辨率；用于基于縮放誤差來確定被檢測符號的信號質(zhì)量的 模塊(方框920);用于基于被檢測符號的信號質(zhì)量來導(dǎo)出被檢測符號的LLR 的模塊(方框930);以及用于基于被檢測符號的信號質(zhì)量來選擇數(shù)據(jù)傳輸 速率的模塊(方框940)。
可以通過各種手段來實(shí)現(xiàn)這里描述的信號質(zhì)量估計(jì)技術(shù)。例如，可以 用硬件、固件、軟件或其組合來實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)。對于硬件實(shí)現(xiàn)，用來估計(jì) 信號質(zhì)量的處理單元可以在一個或多個下列單元中實(shí)現(xiàn)專用集成電路 (ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理設(shè)備(DSPD)、可編程 邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制 器、微處理器、電子設(shè)備、設(shè)計(jì)用來執(zhí)行這里所描述功能的其它電子單元 或其組合。對于固件和/或軟件實(shí)現(xiàn)，可以利用執(zhí)行這里所描述功能的模塊(例如 程序、函數(shù)等)來實(shí)現(xiàn)該技術(shù)。固件和/或軟件代碼可以存儲在存儲器(例
如圖1中的存儲器172)中并且由處理器(例如處理器170)來執(zhí)行。存儲 器可以實(shí)現(xiàn)在處理器內(nèi)部或處理器外部。
前文提供了對所公開實(shí)施例的描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或 制造本發(fā)明。對這些實(shí)施例的各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易 見的，并且在不偏離本公開的精神或范圍的情況下這里限定的一般性原理 可以應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本公開并非旨在局限于這里所示出的實(shí)施 例而是應(yīng)賦予與這里所公開的原理和新穎性特征相一致的最大范圍。
權(quán)利要求
1、一種裝置，包括至少一個處理器，配置用于基于第一函數(shù)來確定被檢測符號的縮放誤差，并且用于基于所述縮放誤差來確定所述被檢測符號的信號質(zhì)量，其中所述第一函數(shù)對于在所述被檢測符號與調(diào)制符號之間的小誤差比對于大誤差具有更高分辨率；以及存儲器，耦合到所述至少一個處理器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述至少一個處理器配置用于確 定所述被檢測符號的同相(I)分量和正交(Q)分量的縮放誤差、將所述I 分量和Q分量的縮放誤差進(jìn)行組合以獲得組合縮放誤差、對所述組合縮放 誤差進(jìn)行平均以獲得平均縮放誤差以及基于所述平均縮放誤差來確定信號 質(zhì)量估計(jì)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述第一函數(shù)是在所述被檢測符 號與最近調(diào)制符號之間的誤差的平方根函數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述第一函數(shù)取決于用于所述被 檢測符號的調(diào)制方案。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器配置用于基 于第二函數(shù)來確定所述被檢測符號的信號質(zhì)量，其中所述第二函數(shù)具有非 線性以補(bǔ)償所述第一函數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述存儲器配置用于存儲所述被 檢測符號的縮放誤差與同相值或正交值的關(guān)系的查找表。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述存儲器配置用于存儲針對多 個調(diào)制方案的所述被檢測符號的縮放誤差與同相值或正交值的關(guān)系的多個査找表，并且其中所述至少一個處理器配置用于使用用于所述被檢測符號 的調(diào)制方案的査找表來確定所述縮放誤差。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述存儲器配置用于存儲信號質(zhì) 量估計(jì)與平均縮放誤差的關(guān)系的査找表。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述存儲器配置用于存儲針對多 個調(diào)制方案的信號質(zhì)量估計(jì)與平均縮放誤差的關(guān)系的多個查找表，并且其 中所述至少一個處理器配置用于使用用于所述被檢測符號的調(diào)制方案的查 找表來確定所述被檢測符號的信號質(zhì)量。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器配置用于 獲得多個子載波的被檢測符號，以及基于所述縮放誤差來確定所述多個子 載波的信號質(zhì)量估計(jì)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器配置用于 獲得多個空間信道的多個子載波的被檢測符號，以及基于所述縮放誤差來 確定所述多個空間信道的多個子載波的信號質(zhì)量估計(jì)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器配置用于 針對各個空間信道的各個子載波，基于在所述空間信道的所述子載波上獲 得的被檢測符號的縮放誤差來確定信號質(zhì)量估計(jì)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器配置用于 基于所述被檢測符號的信號質(zhì)量來確定所述被檢測符號的對數(shù)似然比。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器配置用于 基于所述被檢測符號的信號質(zhì)量來選擇數(shù)據(jù)傳輸速率。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器配置用于基于所述被檢測符號的信號質(zhì)量來確定用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g信道的數(shù)目。
16、 一種方法，包括基于第一函數(shù)來確定被檢測符號的縮放誤差，其中所述第一函數(shù)對于 在所述被檢測符號與調(diào)制符號之間的小誤差比對于大誤差具有更高分辨 率；以及基于所述縮放誤差來確定所述被檢測符號的信號質(zhì)量。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述確定所述被檢測符號的信 號質(zhì)量包括將所述被檢測符號的同相(I)分量和正交(Q)分量的縮放誤差進(jìn)行 組合以獲得組合縮放誤差，對所述組合縮放誤差進(jìn)行平均以獲得平均縮放誤差，以及 基于所述平均縮放誤差來確定信號質(zhì)量估計(jì)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一函數(shù)是在所述被檢測 符號與最近調(diào)制符號之間的誤差的平方根函數(shù)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述確定所述被檢測符號的信 號質(zhì)量包括基于第二函數(shù)來確定所述被檢測符號的信號質(zhì)量，其中所述第二函數(shù) 具有非線性以補(bǔ)償所述第一函數(shù)。
20、 一種裝置，包括用于基于第一函數(shù)來確定被檢測符號的縮放誤差的模塊，其中所述第 一函數(shù)對于在所述被檢測符號與調(diào)制符號之間的小誤差比對于大誤差具有 更高分辨率；以及用于基于所述縮放誤差來確定所述被檢測符號的信號質(zhì)量的模塊。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述用于確定所述被檢測符號的信號質(zhì)量的模塊包括-用于將所述被檢測符號的同相(I)分量和正交(Q)分量的縮放誤差 進(jìn)行組合以獲得組合縮放誤差的模塊，用于將所述組合縮放誤差進(jìn)行平均以獲得平均縮放誤差的模塊，以及 用于基于所述平均縮放誤差來確定信號質(zhì)量估計(jì)的模塊。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述第一函數(shù)是在所述被檢測 符號與最近調(diào)制符號之間的誤差的平方根函數(shù)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述用于確定所述被檢測符號 的信號質(zhì)量的模塊包括-用于基于第二函數(shù)來確定所述被檢測符號的信號質(zhì)量的模塊，其中所 述第二函數(shù)具有非線性以補(bǔ)償所述第一函數(shù)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，還包括用于存儲所述被檢測符號的縮放誤差與同相值或正交值的關(guān)系的表的 模塊；以及用于存儲信號質(zhì)量估計(jì)與平均縮放誤差的關(guān)系的表的模塊。
25、 一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲有指令，包括第一指令集，用于基于第一函數(shù)來確定被檢測符號的縮放誤差，其中 所述第一函數(shù)對于在所述被檢測符號與調(diào)制符號之間的小誤差比對于大誤 差具有更高分辨率；以及第二指令集，用于基于所述縮放誤差來確定所述被檢測符號的信號質(zhì)
全文摘要
描述了用于在通信系統(tǒng)中估計(jì)信號質(zhì)量的技術(shù)。針對被檢測符號的同相(I)分量和正交(Q)分量獲得縮放誤差?；诘谝缓瘮?shù)來確定縮放誤差，其中第一函數(shù)對于在被檢測符號與調(diào)制符號之間的小誤差比對于大誤差具有更高分辨率。第一函數(shù)可以是平方根函數(shù)或能夠?qū)Φ蚐NR和高SNR均提供高分辨率的一些其它函數(shù)。將I分量和Q分量的縮放誤差進(jìn)行組合以獲得組合縮放誤差，將該組合縮放誤差進(jìn)行平均以獲得平均縮放誤差。然后基于平均縮放誤差并且根據(jù)第二函數(shù)來確定信號質(zhì)量估計(jì)，其中第二函數(shù)具有非線性以補(bǔ)償?shù)谝缓瘮?shù)。
文檔編號H04L1/20GK101449505SQ200780018632
公開日2009年6月3日 申請日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者M·S·華萊士, M·梅農(nóng) 申請人:高通股份有限公司