Приемник и способ мобильной связи

Изобретение относится к технике беспроводной связи и может быть использовано для обработки сигналов в приемниках мобильной связи. Способ обработки сигналов из первой соты и второй соты в приемнике мобильной связи заключается в том, что получают синхронизацию сигнала (u(t)) из первой соты, получают синхронизацию сигнала (v(t)) из второй соты, определяют разность (δ) синхронизации между синхронизациями сигналов из первой и второй соты, регулируют синхронизацию (k) для окна для обработки с помощью дискретного преобразования Фурье (DFT) на основании разности (δ) синхронизации, выполняют обработку сигналов с помощью DFT с использованием синхронизации (k) окна DFT и определяют объединенную оценку канала, связанную с первой и второй сотой, с использованием сигнала, обработанного с помощью DFT. Технический результат - повышение качества демодуляции путем уменьшения межсотовых помех регулировкой синхронизации. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу и приемнику для обработки сигнала в системе мобильной связи.

Уровень техники

В последнее время виден повышенный спрос на высокие скорости передачи данных в мобильной связи, и эта тенденция, наиболее вероятно, будет продолжаться в предстоящие годы.

Для того чтобы удовлетворить эту потребность, разработаны новые методы передачи. В ожидаемом развитии настоящих стандартов мобильной сотовой связи, таких как GSM и широкополосный множественный доступ с кодовым разделением (WCDMA), ортогональное частотное уплотнение (OFDM) будет использовано для передачи. OFDM обещает более высокие скорости передачи данных и более эффективное использование ограниченных ресурсов ширины полосы частот, чем ранее использованные методы.

Кроме того, для того чтобы иметь плавный переход от существующих сотовых систем к новой системе с высокой пропускной способностью и высокой скоростью передачи данных в существующем радиоспектре, такая новая система должна быть способной работать в гибкой полосе частот. Предложением для такой новой гибкой сотовой системы является долгосрочное развитие 3G (LTE 3G), которое можно рассматривать как развитие стандарта WCDMA 3G. Эта система будет использовать OFDM в качестве метода множественного доступа (названного OFDMA) в нисходящей линии связи и будет в состоянии работать в ширинах полос частот, находящихся в диапазоне от 1,4 MHz до 20 MHz. Кроме того, для наибольшей ширины полосы частот будут поддержаны скорости передачи данных до 100 Mбит/c и такие скорости передачи данных будут возможны, чтобы добиться использования схем MIMO (множество входов и множество выходов) в нисходящей линии связи.

В такой системе и в ситуации, когда мобильное устройство окружено некоторым числом ячеек, могут иметь место проблемы, связанные с сильными помехами между сотами (ICI). Для того чтобы оптимизировать также пропускную способность в такой ситуации, мобильное устройство должно осуществлять способы для регулирования таких помех между сотами.

Сущность изобретения

Представлен способ обработки сигнала в системе мобильной связи, в котором уменьшают помехи между сотами в приемнике с помощью регулировки позиции окна для дискретного преобразования Фурье, DFT, причем обработка основана на разности синхронизаций между первой сотой и второй сотой. Таким образом улучшают процедуру объединенной оценки канала и, в свою очередь, качество демодулированных символов.

Конкретно, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, в способе, в приемнике мобильной связи для обработки сигналов, принятых из первой соты и второй соты, получают синхронизацию сигнала из первой соты и получают синхронизацию сигнала из второй соты. Определяют разность синхронизаций между синхронизациями сигналов из первой соты и второй соты и синхронизацию для окна для обработки с помощью DFT регулируют на основании разности синхронизаций. Затем сигналы подвергаются обработке DFT с использованием отрегулированной синхронизации окна DFT.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет описано более подробно ниже со ссылкой на чертежи, на которых:

фиг.1 - схематический вид устройства приемника;

фиг.2 изображает часть системы мобильной связи;

фиг.3 иллюстрирует принятые сигналы из ячеек;

фиг.4 изображает профили задержки мощности для двух принятых сигналов;

фиг.5 иллюстрирует принятые многомаршрутные сигналы из двух ячеек;

фиг.6А и фиг.6В иллюстрируют эффективное отношение сигнал-шум (SNR) как функцию размещения окна DFT для двух разных разностей синхронизаций;

фиг.7 изображает части приемника в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

фиг.8 изображает блок-схему последовательности этапов способа вариантов осуществления изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления

Чтобы облегчить понимание иллюстративных вариантов осуществления изобретения, многие аспекты описаны с точки зрения последовательности действий, которые могут быть выполнены с помощью элементов компьютерной системы. Например, будет понятно, что в каждом из вариантов осуществления различные действия могут быть выполнены с помощью специализированных схем или цепей (например, дискретных логических вентилей, соединенных между собой с возможностью выполнения специализированной функции), с помощью программных инструкций, выполняемых с помощью одного или более процессоров, или с помощью комбинации схем и программных инструкций.

На фиг.1 изображен приемник 10, который принимает сигналы с помощью антенны 12 приемника. В приемнике 10 сигналы, принятые с помощью антенны, сначала обрабатывают с помощью устройства 14 радио препроцессора (RF), затем с помощью устройства 16 основной полосы частот (ВВ), а затем, возможно, с помощью некоторого дополнительного устройства 18.

На фиг.2 мобильное устройство 20 соединено с первой сотой 22 (обслуживающей сотой) радио базовой станции 24 (также называемой узлом В). Мобильное устройство содержит приемник 10 фиг.1. Мобильное устройство окружено некоторым числом соседних ячеек 26, связанных с той же самой или другой базовой станцией. В каждой соте передают символы пилот-сигнала, используемые мобильными устройствами при получении оценок канала для этой соты. Однако передача пилот-сигналов из соседней соты (ячеек) также вызывает помехи, когда мобильное устройство 20 получает оценки канала для обслуживающей соты 22. Чтобы улучшить ситуацию, может быть использована объединенная оценка канала, в которой приемник вычисляет оценки канала на основании как символов пилот-сигнала из обслуживающей соты, так и для одной или более соседних ячеек. В этом раскрытии в иллюстративных вариантах осуществления использована только одна соседняя сота, но расширение на более чем одну соседнюю соту является простым.

Когда приемник вычисляет оценки канала в системе, основанной на OFDM (или системе, использующей любой метод доступа с обработкой с помощью DFT в приемнике, такой как множественный доступ с частотным разделением с одной несущей SC-FDMA), должна быть установлена синхронизация $$k$$ для окна для обработки с помощью DFT. На фиг.3 u(t) обозначает сигнал из обслуживающей соты, а v(t) обозначает сигнал из соседней соты. СР обозначает часть циклического префикса сигналов. Сигнал v(t) соседней соты задержан на $$\delta$$ выборок ( $$\delta$$ может быть отрицательной или положительной) по сравнению с сигналом u(t) обслуживающей соты.

Можно заметить, что v(t) также может быть сигналом из второй обслуживающей соты. Это может иметь место, когда используют координированную многоточечную передачу (СОМР).

Первым вариантом является разместить окно DFT таким образом, что начало окна находится где-нибудь в циклическом префиксе сигнала u(t) обслуживающей соты. Это была бы синхронизация, используемая при получении оценок канала только для обслуживающей соты.

Однако когда мобильное устройство вычисляет улучшенные оценки канала с использованием подхода объединенной оценки канала, с соседней сотой обычно с другой синхронизацией, чем обслуживающей соты, в этом случае разность синхронизаций равна $$\delta$$ , надежда на размещение окна DFT только в обслуживающей соте может привести к излишним помехам между сигналами (ISI) и, следовательно, более низкому качеству оценок канала.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения, для определения синхронизации окна DFT учитывают разность $$\delta$$ синхронизаций между сигналом u(t) обслуживающей соты и сигналом v(t) соседней соты. Это может быть сделано разными способами. Одним вариантом является разместить окно DFT таким образом, чтобы начало окна было в $$\delta$$ /2.

Другим вариантом является учесть мощность сигнала обслуживающей соты и соседней соты и использовать отношение между мощностью соседней соты и обслуживающей соты при определении синхронизации для окна, в соответствии c:

$$k=\frac{\delta \cdot P_{NBC}}{P_{SC}+P_{NBC}}$$

причем $$k$$ - синхронизация окна DFT, $$P_{NBC}$$ - мощность сигнала соседней соты и $$P_{SC}$$ - мощность сигнала обслуживающей соты. Мощность сигнала обслуживающей соты и соседней соты, например, может быть получена из измерений мощности принятого контрольного сигнала (RSRP).

Весовой коэффициент $$\alpha ,$$ $$0\le \alpha \le 1$$ , возможно, определенный в моделированиях, может быть включен в соответствии с:

$$k=\frac{\delta \cdot \alpha \cdot P_{NBC}}{\alpha \cdot P_{NBC}+P_{SC}}$$

Оба эти выражения допускают канал с одним ответвлением, но также было бы возможно распространить выражения на канал с множеством ответвлений. В этом случае профиль задержки мощности определяют для сигналов так, как проиллюстрировано на фиг.4. PDP содержит некоторое число ответвлений $$h_0$$ , $$h_1$$ , $$g_0$$ $$$$ и $$g_1$$ канала. $$h_0$$ и $$h_1$$ связаны с сигналом из обслуживающей соты, а $$g_0$$ и $$g_1$$ связаны с сигналом из соседней соты. Каждое ответвление канала имеет соответственную мощность ответвления, которая символически изображена с помощью высоты ответвлений на фиг.4.

На фиг.5 также проиллюстрированы четыре разных ответвления канала, и на фигуре $$n_0$$ , $$n_1$$ , $$n_2$$ и $$n_3$$ являются числом выборок в окне DFT, которые не принадлежат символу, который оценивают.

Синхронизация окна также может быть вычислена с помощью минимизации суммы мощностей ответвлений для ответвлений каналов $$h_0$$ , $$h_1$$ , $$g_0$$ $$$$ и $$g_1$$ , умноженной на соответственное число избыточных выборок $$n_0$$ , $$n_1$$ , $$n_2$$ и $$n_3$$ , вне символа, который оценивают. На фиг.5 это могло бы быть равным минимизации областей, заполненных точками. Ширина этих областей символически изображает число выборок, которые не принадлежат символам, которые оценивают. Высота каждой области, заполненной точками, символически изображает мощность ответвления канала. Таким образом, в проиллюстрированном примере заявители хотят выбрать сигнализацию для окна, т.е. значение $$k$$ , которое минимизирует

$$n_0\cdot {\left|h_0\right|}^2+n_1\cdot {\left|h_1\right|}^2+n_2\cdot {\left|g_0\right|}^2+n_3\cdot {\left|g_1\right|}^2$$ ,

причем прямые скобки означают абсолютные величины.

Другим способом выражения этого было бы с помощью начала с выражения для принятого сигнала после обработки с помощью DFT. Следует заметить, что следующее обсуждение ради простоты ограничено каналом с одним ответвлением, но опять расширение на канал с множеством ответвлений является легким.

Сигнал после DFT может быть описан с помощью:

$$y(t)=H(t)u(t)+G(t)v(t)+\tilde{H}(t)\tilde{u}(t)+\tilde{G}(t)\tilde{v}(t)+n(t)$$

В данном выражении H(t) - канал для обслуживающей соты, а G(t) - канал для соседней соты. $$\tilde{H}(t)\tilde{u}(t)$$ и $$\tilde{G}(t)\tilde{v}(t)$$ моделируют ICI и ISI, т.е. эти два члена соответствуют выборкам, которые находятся внутри окна DFT, но вне символа, который оценивают, это, в свою очередь, соответствует тому, что изображено как области, заполненные точками, на фиг.5 n(t) - фоновый шум.

Для сигнала u(t) обслуживающей соты число выборок $$N_u$$ , находящихся вне символа, представляющего интерес, но все же в окне DFT, равно:

$$N_u=\{\begin{array}{ccc}-k-N_{cp}-1& & k<-N_{cp}-1\\ 0& & k>=-N_{cp}-1\&k<=0\\ k& & k>0\end{array}$$

Для сигнала v соседней соты число выборок $$N_v$$ , которые находятся вне символа, представляющего интерес, но все же в окне DFT, равно:

$$N_v=\{\begin{array}{ccc}-k+\delta -N_{cp}-1& & k-\delta <-N_{cp}-1\\ 0& & k-\delta >=-N_{cp}\&k-\delta <=0\\ k-\delta & & k-\delta >0\end{array}$$

В этих выражениях $$N_{cp}$$ - число выборок в циклическом префиксе символа. Наконец, дисперсия распределения $$e_{tot}$$ объединенной оценки канала вследствие ICI, USU и фонового шума может быть вычислена как

$$V\left[e_{tot}\right]=V(H(t)u(t))\cdot 2\frac{N_u}{N_{DFT}}+V(G(t)v(t))\cdot 2\frac{N_v}{N_{DFT}}+{\sigma }^2$$

В этом выражении $$N_{DFT}$$ - число выборок в окне DFT или, иначе говоря, длина окна DFT. Дисперсия фонового шума равна $${\sigma }^2$$ . С помощью минимизации этого выражения может быть найдена синхронизация $$k$$ для окна DFT.

Эффективное SNR равно мощности сигнала $$V(H(t)u(t))$$ , разделенной на дисперсию помехи $$e_{tot}$$ . На фиг.6А и фиг.6В эффективное SNR изображено для синхронизаций $$k$$ окна для обработки с помощью DFT. Фиг.6А изображает случай, в котором разность $$\delta$$ синхронизаций между обслуживающей сотой и соседней сотой меньше, чем циклический префикс, а фиг.6В изображает случай, в котором $$\delta$$ больше, чем циклический префикс. С помощью использования суперпозиции можно также вычислить позицию для окна DFT для других типов дисперсионных каналов.

Альтернативным способом описания этого является, что дисперсию оценки канала минимизируют для $$k$$ .

В качестве дополнительного варианта для определения, как должна быть отрегулирована синхронизация окна DFT, дисперсия ошибки в демодулированном сигнале может быть минимизирована для $$k$$ .

Демодулированный сигнал равен сигналу y(t), обработанному с помощью DFT, разделенному на оценку канала, принятую из устройства (объединенной) оценки канала. Поскольку как y(t), так и оценка канала зависят от $$k$$ и $$\delta$$ , дисперсия демодулированного сигнала также будет зависеть от $$k$$ и $$\delta$$ . Затем значение $$k$$ может быть найдено с помощью минимизации дисперсии демодулированного сигнала для $$k$$ .

На фиг.7 изображены соответственные части устройства 16 основной полосы частот приемника 10. Устройство 28 поиска соты обнаруживает соседнюю соту и определяет синхронизацию и профиль задержки мощности обслуживающей соты и соседней соты из принятых сигналов. Устройство 30 управления определяет разность $$\delta$$ синхронизаций на основании синхронизаций обслуживающей соты и соседней соты, а затем определяет регулировку синхронизации $$k$$ для окна для обработки с помощью DFT на основании, по меньшей мере, разности $$\delta$$ синхронизаций в соответствии с любым из способов, обсужденных выше. Устройство 32 DFT удаляет циклический префикс и размещает окно для обработки с помощью DFT в соответствии с определенной синхронизацией $$k$$ , а затем обрабатывает с помощью DFT принятый сигнал. В этом контексте можно заметить, что устройство DFT часто осуществляют как устройство, выполняющее обработку с помощью быстрого преобразования Фурье (FFT).

Устройство 34 объединенной оценки канала затем может вычислить объединенную оценку канала с использованием сигнала, обработанного с помощью DFT, и информации, относящейся к символам пилот-сигнала и их частотному местоположению, переданной через id соты, для обслуживающей соты и соседней соты, которую принимают из устройства 28 поиска соты. Затем устройство 36 демодуляции демодулирует сигнал.

В некоторых вариантах осуществления объединенную оценку канала выполняют только в случае, когда устройство управления определяет, что отношение мощности сигнала соседней соты к обслуживающей соте выше предварительно определенного порога, например, если соседняя сота на 10 dB слабее, чем обслуживающая сота.

Кроме того, выравнивание времени между обслуживающей сотой и соседней сотой, т.е. $$\delta$$ , может быть использовано, чтобы определить, должна ли быть выполнена объединенная оценка канала. Например, если $$\delta$$ в 3-5 раз больше, чем длина циклического префикса, оценка канала может быть основана только на обслуживающей соте.

На фиг.8 проиллюстрирован способ в соответствии с вариантами осуществления изобретения. На этапе 38 получают синхронизацию для первой и второй соты. В обсужденном выше примере первая сота является обслуживающей сотой, а вторая сота является соседней сотой. На этапе 40 определяют синхронизацию $$k$$ окна для обработки с помощью DFT на основании, по меньшей мере, разности $$\delta$$ синхронизаций между синхронизациями первой соты и второй соты. На этапе 42 выполняют обработку с помощью DFT с использованием определенной синхронизации $$k$$ окна DFT.

Можно заметить, что приведенное выше обсуждение связано со случаем передатчика с одной антенной/приемника с одной антенной, но было бы легким расширение на передатчик с несколькими антеннами/приемник с несколькими антеннами.

Несмотря на то что в настоящей заявке сделана ссылка на приемник в мобильном устройстве, таком как мобильный терминал или пользовательское оборудование (UE), следует заметить, что описанные способы и устройства могут быть использованы в любом телекоммуникационном приемнике, т.е. в мобильной станции или базовой станции, и передача может быть восходящей линии связи или нисходящей линии связи.

Таким образом, варианты осуществления, раскрытые в настоящей заявке, являются только иллюстративными и никоим образом не должны быть рассмотрены как ограничительные. Рамки объема изобретения заданы с помощью прилагаемой формулы изобретения, а не предыдущего описания, и подразумевается, что все варианты, которые находятся в пределах формулы изобретения, включены в нее.

1. Способ, в приемнике мобильной связи, обработки сигналов из первой соты и второй соты, причем способ содержит этапы, на которых
получают синхронизацию сигнала (u(t)) из первой соты,
получают синхронизацию сигнала (v(t)) из второй соты,
определяют разность (δ) синхронизации между синхронизациями сигналов из первой и второй соты,
регулируют синхронизацию (k) для окна для обработки с помощью дискретного преобразования Фурье, DFT, на основании разности (δ) синхронизации,
выполняют обработку сигналов с помощью DFT с использованием синхронизации (k) окна DFT и
определяют объединенную оценку канала, связанную с первой и второй сотой, с использованием сигнала, обработанного с помощью DFT.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых определяют отношение между мощностью сигнала второй соты и мощностью сигнала первой соты и
регулируют синхронизацию (k) окна на основании отношения.

3. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых получают профиль задержки мощности первой соты и профиль задержки мощности второй соты, причем профили задержки мощности содержат некоторое число ответвлений (h₀, h₁, g₀, g₁) канала, имеющих соответственные мощности ответвлений, и
регулируют синхронизацию окна с помощью минимизации суммы, относительно всех ответвлений (h₀, h₁, g₀, g₁) канала, соответственной мощности ответвления, умноженной на соответственное число (n₀, n₁, n₂, n₃) выборок, которые охватываются окном FFT, но находятся вне символа, представляющего интерес.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором
определяют объединенную оценку канала, связанную с первой и второй сотой, только если отношение между мощностью сигнала второй соты и мощностью сигнала первой соты выше предварительно определенного порога мощности сигнала.

5. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором
определяют объединенную оценку канала, связанную с первой и второй сотой, только если разность (δ) синхронизации ниже предварительно определенного порога синхронизации.

6. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором регулируют синхронизацию (k) окна таким образом, чтобы была минимизирована дисперсия объединенной оценки канала.

7. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых
демодулируют сигналы, обработанные с помощью DFT, чтобы создать демодулированный сигнал,
регулируют синхронизацию (k) окна таким образом, чтобы была минимизирована дисперсия ошибки демодулированного сигнала.

8. Приемник мобильной связи, содержащий
устройство (28) поиска соты, выполненное с возможностью получения синхронизации сигнала (u(t)) из первой соты и синхронизации сигнала (v(t)) из второй соты,
устройство (30) управления, выполненное с возможностью определения разности (δ) синхронизации между синхронизацией сигнала из первой соты и синхронизацией сигнала из второй соты и регулировки синхронизации (k) для окна для обработки с помощью дискретного преобразования Фурье, DFT, на основании разности (δ) синхронизации,
устройство (32) FFT, выполненное с возможностью обработки сигналов с помощью DFT с использованием синхронизации (k) окна DFT, и
устройство (34) объединенной оценки канала, выполненное с возможностью определения объединенной оценки канала, связанной с первой и второй сотой, с использованием сигнала, обработанного с помощью DFT.

9. Приемник по п.8, в котором устройство (30) управления дополнительно выполнено с возможностью определения отношения между мощностью сигнала второй соты и мощностью сигнала первой соты и регулировки синхронизации (k) окна на основании этого отношения.

10. Приемник по п.8, в котором устройство (28) поиска соты дополнительно выполнено с возможностью получения профиля задержки мощности первой соты и профиля задержки мощности второй соты, причем профили задержки мощности содержат некоторое число ответвлений (h₀, h₁, g₀, g₁) канала, имеющих соответственные мощности ответвлений, и
устройство управления дополнительно выполнено с возможностью регулировки синхронизации окна с помощью минимизации суммы, относительно всех ответвлений (h₀, h₁, g₀, g₁) канала, соответственной мощности ответвления, умноженной на соответственное число (n₀, n₁, n₂, n₃) выборок, которые охватываются окном FFT, но находятся вне оцениваемого символа.

11. Приемник по п.8, в котором устройство (34) объединенной оценки канала дополнительно выполнено с возможностью определения объединенной оценки канала, связанной с первой и второй сотой, только если отношение между мощностью сигнала второй соты и мощностью сигнала первой соты выше предварительно определенного порога мощности сигнала.

12. Приемник по п.8, в котором устройство (34) объединенной оценки канала дополнительно выполнено с возможностью определения объединенной оценки канала, связанной с первой и второй сотой соответственно, только если разность (δ) синхронизации ниже предварительно определенного порога синхронизации.

13. Приемник по п.8, в котором устройство (30) управления выполнено с возможностью регулировки синхронизации (k) окна таким образом, чтобы была минимизирована дисперсия объединенной оценки канала.

14. Приемник по п.8, в котором устройство (30) управления выполнено с возможностью демодуляции обработанных сигналов для создания демодулированного сигнала, регулировки синхронизации (k) окна таким образом, чтобы была минимизирована дисперсия ошибки демодулированного сигнала.