专利名称：对角化传送信道的可控滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信网络中的节点，其中，该节点布置为接收与经信道已传送到该节点的至少两个传送的非相关信号流对应的至少两个信号，所述信道借助于信道矩阵来表示。本发明还涉及一种用于无线通信网络中节点的方法，其中，方法包括在所述节点接收至少两个信号的步骤，所述信号对应于经信道已传送到所述节点的至少两个传送的非相关信号流，所述信道借助于信道矩阵来表示。
背景技术：
在无线通信系统中，传送的信号由于信号传送通过的无线电信道的动态属性而失真。为补偿无线电信道的动态属性，不同的方法可用于抑制干扰。理想的补偿将完全抵消 无线电信道的效应，并且结果量化信道将是完整频率平坦的。然而，此类方案在大多数情况将导致不需要的噪声放大，限制了性能。均衡方案因此必须在噪声放大与使均衡的信道频率平坦之间提供折衷。对于在接收器要恢复的传送的数据，抑制干扰是重要的。除用户设备的功耗方面夕卜，也希望限制用户设备的大小和成本以使其具吸引力。降低大小、成本和功耗的希望对基站中的接收器也是有效的。因此，用于处理电路的空间及其成本应保持在最低。用于抑制干扰的方法的复杂性与尽可能大程度地抵消干扰的希望竞争。通常，对信道进行估计，其中，估计是基于所谓的导频序列。导频序列是通信系统的两端均已知的序列。结果是部分空中接口资源(谱、时间、代码)被导频占用，并因而不能用于传送数据。然而，传送导频序列使得系统能够优化用于传送用户数据的带宽。每个导频序列只在某些时间和频率时期期间被传送，并且这带来的结果是随着时间的进展，由于信道的变化，估计变得不那么好。换而言之，这意味着信道估计的误差作为时间的函数而增大。误差增大的一个含意是用户数据吞吐量减少。此外，预编码器在更不可靠的权重方面受到影响。也就是说，关于在何处放置天线波束能量方面存在更大的不确定性。如果基本信道模型用于内插中间信道结果，则基于环境和用户行为更改用户模型是至关重要的。这导致计算复杂的算法，其中，诸如多普勒位移、多普勒扩展和延迟扩展等各种参数是需要的组件。估计的质量自然取决于模型能够描述基础信道行为的良好程度。有鉴于以上所述，合乎需要的是通过使用导频序列来提供信道的增强估计，该估计不像当前采用的信道估计一样易受经过时间的影响。
发明内容
因此，本发明的目的是提供从接收的导频序列开始的信道的增强估计，该估计不像当前采用的信道估计一样易于受经过时间的影响。所述目的借助于一种无线网络中的节点而获得，其中，所述节点布置为接收与经信道已传送到所述节点的至少两个传送的非相关信号流对应的至少两个信号，所述信道借助于信道矩阵来表示。所述节点包括布置为对角化信道矩阵、从而可获得信道矩阵估计的可控滤波器结构。所述目的还借助于一种用于无线通信网络中节点的方法而获得，其中，所述方法包括以下步骤在所述节点接收至少两个信号，所述信号对应于经信道已传送到所述节点的至少两个传送的非相关信号流，所述信道借助于信道矩阵来表示；以及使用可控滤波器结构对角化信道矩阵，从而可获得信道矩阵估计。根据一方面，接收的信号包括噪声，其中，所述节点布置为预白化接收的信号，使得噪声变换成时间和空间白序列。预白化的接收信号可写为P(q-1)y(n) = P(q-1)H(q-1)-X(R)H-W(H)j
其中，P(q_0是预白化矩阵，y(n)是包括接收信号(Y1 (n), y2(n))的向量，x(n)是包括传送的信号(Xl(n)，X2(n))的向量，以及命⑴)是变换的噪声。根据另一方面，可控滤波器结构具有对应于传送的非相关信号流的滤波器输出信号流，其中滤波器结构受到控制，使得滤波器输出信号流基本上是非相关的。从在某一时刻可控滤波器结构的特性来为该时刻计算信道矩阵估计。根据另一方面，滤波器输出信号流可写为其中，s(n)是包括滤波器输出信号流的向量，Di1)是表示可控滤波器结构的特性的矩阵，A(qd)是被约束为具有统一主对角线(unity main diagonal)的信道矩阵，以及Mn)是带有通过真实信道矩阵lKcf1)的主对角线来滤波的未知传送的信号的向量。借助于本发明，获得了多个优点。例如，按照长期演进(LTE)系统，在上行链路中快速傅立叶变换(FFT)后能够直接获得更新的信道矩阵。这意味着在解码与解调之间不要求迭代。因此，本公开中描述的所有信道估计改进计算可与诸如频率偏移估计等其它处理并行运行。
现在将参照附图更详细地描述本发明，其中图I示意示出无线通信网络中的节点；图2示意示出可控滤波器结构；以及图3示意示出根据本发明的方法的流程图。
具体实施例方式本发明将基于观察的以下数据模型y(n) = H(q-1)x(n)+w(n)，(I)其中，x(n)是在时间n的N个独立传送的信号流的向量，y (n)是受频率选择性信道矩阵!Kef1)影响的对应观察，以及项w(n)是包括干扰和噪声的噪声向量。在等式⑴中，q-1是所谓的单位延迟算子，其定义为^1X(Ii) = x(n-l)。
在使用等式(I)作为数据模型时，可能在导频块期间根据下面的等式(2)在例如最小二乘意义上估计信道参数。0 = arg m in E|y(n) - H(q-1;0) x(n)『，(2)其中，0是信道模型的参数化。等式(2)指出通过最小化均方误差来获得估计的参数。获得的估计§预期接近真正的参数向量0 O。为了阐明通过等式⑴描述的模型，能够去除噪声序列w(n)。去除噪声意味着取得完美的输入输出关系。另外，如果在信道矩阵HQ—1)中未假设随机性，则知道输入X(n)和输出y(n)意味着信道完全已知，并且找到信道矩阵H(Cfi)的问题是确定性的。然而，在随机输入(仍无相加噪声)的情况下，问题是非确定性的。解决后者随机问题的可能方法的类称为来源分离技术。为了抑制信道估计中的不确定性，我们能够假设由模型描述的信道的一些基础行 为。一个示例是将信道更改建模为在两个信道估计之间的线性趋势。这些估计例如能够基于导频可用的两个连续时刻。除为趋势建模外，当然可能考虑更一般的回归模型。基于回归的方法的一备选是使用解调且可能解码的用户数据。在此类方法中，数据被解调并用作导频序列，这是因为在解调后数据是已知的。这意味着相加噪声变得可用，并且如果噪声包含信息(颜色)，则这能够用于改进信道估计。在本描述的暗示(reminder)中，假设传送的信号流是相互非相关的或相互独立的。显然，通过知道到系统的输入信号符合一些正则性条件，可能识别系统。然而，在通信情形中，噪声项w(n)存在且不能去除，因此，来源分离变得更加困难。预滤波是在诸如来源分离算法等处理块之前能够应用的滤波器。此滤波器的一个目的是它对信号起作用，使得(可能多维的)协方差函数仅对零时间滞后为非零。预白化是基本上根据下面的等式(3)变换观察的方法P (q_1) y (n) =P (q_1) H (q_1) x (n) +P (q_1) w (n)(3)其中，P(Cfi)是将噪声变换成时间和空间白序列的矩阵。因此，数据模型现在符合在相加白噪声中受信道影响的数据。假设适当的初始信道估计A (q-1琍预白化滤波器P (q_1)可用。参照图1，无线通信网络中的节点I布置为接收对应于两个传送的非相关信号流X1 (n)、x2 (n)的两个信号Y1 (n)、y2 (n)。这些传送的非相关信号流X1 (n)、x2 (n)经由信道矩阵Hi1)表示的信道2，从用户设备U1、U2传送到节点I。换而言之，为简明起见，解释限于两层情形，但这对于本发明的范围当然不受限。在此示例中，这意味着任一用户具有两个数据流或者两个用户每个具有一个数据流。接收的信号向量y(n) = U(n).可写为y(n) = H(q-1).x(n) + w(n) = h115q_') OTH—). (4)
[_h21(q 1) h22(q 1JJLx2(Ii)J
预白化的使用产生了以下预白化的观察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)是相互非相关的白噪声序列的向量。等式(5)中预白化的观察向量能够重新用公式表示为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)已知时，可n)中的元是非相关的，并且R(n)中的因子已知。此外，A(q_1)具有各自等于I的对角元。根据本发明，参照图2，节点I包括布置为对角化信道矩阵H(Cf1)、从而可获得信道矩阵估计的可控滤波器结构3。对角化信道矩阵lKcf1)此处指可控滤波器结构和信道矩阵!Kef1)的特性之积是对角矩阵。可控滤波器结构的特性表示为滤波器函数向量DQ—1)。现在将仍参照图2，更详细地描述此方面。其两个分量为yJnhy2(Ii)的信号向量9(n)输入滤波器结构3,而其输出信号向量s (n)包括两个分量S1 (n)、s2 (n)。滤波器结构的功能性表示为s(n) = D(q-1)H(q-1)x(n) = D(q-1)y(n),(9)带有滤波器函数向量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，为了对角化信道矩阵H(Cfi),必须计算某个滤波器函数向量D(Cf1)15输出信号向量S(n)的两个分量S1 (n)、S2 (n)因此可写为
权利要求
1.一种无线通信网络中的节点(1)，其中所述节点(I)布置为接收与经信道已传送到所述节点的至少两个传送的非相关信号流(X1 (n)，X2(Ii))对应的至少两个信号(yi(n)，y2(n))，所述信道(2)借助于信道矩阵OKcf1))来表示，所述节点特征在于所述节点(I)包括布置为对角化所述信道矩阵OKcf1))、从而可获得信道矩阵估计(A(q’)的可控滤波器结构⑶。
2.如权利要求I所述的节点，特征在于所接收的信号(yi(n)，y2(n))包括噪声(w(n))，其中所述节点布置为预 白化所接收的信号(yi(n)，y2(n))，使得所述噪声(w(n))变换成时间和空间白序列。
3.如权利要求2所述的节点，特征在于预白化的接收信号写为 P(q'1) y(n) = P(q 1) H(q-1) x(n) + w(n)， 其中，P(q_i)是预白化矩阵，y(n)是包括所接收的信号(Y1Oihy2(Ii))的向量，x(n)是包括所传送的信号(xi(n)，x2(n))的向量，以及W(n)是所变换的噪声。
4.如前面权利要求任一项所述的节点，特征在于所述可控滤波器结构(3)具有对应于所述传送的非相关信号流(X1 (n)，X2(n))的滤波器输出信号流(S1 (n)，S2(n))，其中所述滤波器结构⑶受到控制使得所述滤波器输出信号流(S1 (n)，S2(n))基本上是非相关的，并且从在某一时刻所述可控滤波器结构(3)的特性来为该时刻计算所述信道矩阵估计(印卩―1))。
5.如前面权利要求的任一项所述的方法，特征在于所述滤波器输出信号流写为s(n) = D(q-1)H(q-1)x(n) 其中，s(n)是包括所述滤波器输出信号流的向量，DM—1)是表示所述可控滤波器结构的特性的矩阵，A(q-1)是被约束为具有统一主对角线的信道矩阵，以及ii(n)是带有通过真实信道矩阵lKcf1)的主对角线来滤波的未知传送的信号的向量。
6.如前面权利要求任一项所述的节点，特征在于所述可控滤波器结构(3)被馈送有借助于接收的参考信号而获得的初始信道估计々(q^。
7.如权利要求6所述的节点，特征在于所述节点(I)布置为在接收的参考信号之间调整所述可控滤滤器结构(3)。
8.一种用于无线通信网络中节点(I)的方法，其中所述方法包括以下步骤 (4)在所述节点(I)接收至少两个信号(yi(n)，y2(n))，所述信号(yi(n)，y2(n))对应于经信道(2)已传送到所述节点(I)的至少两个传送的非相关信号流U1 (n)，X2(n))，所述信道(2)借助于信道矩阵OKcf1))来表示，所述方法特征在于所述方法还包括以下步骤 (5)使用可控滤波器结构(3)对角化所述信道矩阵(H(Cf1))，从而可获得信道矩阵估计(H(q1))0
9.如权利要求8所述的方法，特征在于所接收的信号(yi(n)，y2(n))被预白化，使得所接收的信号(yi(n)，y2(n))中的噪声(w(n))变换成时间和空间白序列。
10.如权利要求9所述的方法，特征在于预白化的接收信号写为 P(q"1) y(n) = P(q_1) H(q_1) x(n) + w(n)， 其中，P(q_i)是预白化矩阵，y(n)是包括所接收的信号(Y1Oihy2(Ii))的向量，x(n)是包括所传送的信号(xi(n)，x2(n))的向量，以及W(n)是所变换的噪声。
11.如权利要求8-10的任一项所述的方法，特征在于所述可控滤波器结构(3)具有对应于所述传送的非相关信号流U1 (n)，X2(n))的滤波器输出信号流(S1 (n)，S2(n))，其中所述滤波器结构⑶受到控制使得所述滤波器输出信号流(S1 (n)，S2(n))基本上是非相关的，并且使用在某一时刻所述可控滤波器结构(3)的特性来为该时刻计算所述信道矩阵估计(A(q-1))。
12.如权利要求8-11的任一项所述的方法，特征在于所述可控滤波器结构(3)被馈送有通过使用接收的参考信号而获得的初始信道估计!^(q—1)。
13.如权利要求12所述的方法，特征在于在接收的参考信号之间调整所述可控滤波器结构⑶。
全文摘要
本发明涉及一种无线通信网络中的节点(1)，其中，该节点(1)布置为接收与经信道已传送到节点的至少两个传送的非相关信号流(x1(n)，x2(n))对应的至少两个信号(y1(n)，y2(n))。信道(2)借助于信道矩阵(H(q-1))来表示。所述节点(1)包括布置为对角化信道矩阵(H(q-1))、从而可获得信道矩阵估计(H(q-1))的可控滤波器结构(3)。本发明还涉及一种对应的方法。
文档编号H04L25/03GK102754402SQ200980162137
公开日2012年10月24日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者H·沙林, U·林德格伦 申请人:瑞典爱立信有限公司