СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ НИЗКОЙ СЛОЖНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛА СВЯЗИ
METHOD AND APPARATUS FOR LOW-COMPLEXITY INTERFERENCE CANCELLATION IN COMMUNICATION SIGNAL PROCESSING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к обработке сигнала связи и конкретно относится к подавлению помех.
Уровень техники
В беспроводных системах связи разные сигналы часто совместно используют одни и те же ресурсы распространения. Разные системы связи обеспечивают различные механизмы для разделения сигналов (например, во временной, частотной или кодовой области), но разделение редко получается идеальным вследствие наличия ошибок синхронизации передачи, доплеровского расширения или дисперсии в канале и т.д. Кроме того, в системах с множеством входов и множеством выходов (MIMO) множество потоков данных передаются одному и тому же пользователю через одно и то же пространство ресурсов, таким образом, разделение сигнала зависит только от различий канала распространения для разных пар антенн передачи/приема. Даже когда используется предварительное кодирование MIMO, чтобы улучшить разделение между потоками данных, сигналы обычно являются существенно связанными в приемнике.
Во всех этих случаях разные сигналы пользователей или множество потоков вызывают помехи друг для друга в приемнике. Приемник можно понимать как принимающий составной сигнал, включающий в себя некоторое число составляющих сигналов. Один или более составляющих сигналов обычно представляют интерес для приемника, но восстановление любого данного сигнала, представляющего интерес, усложняется помехами, вызванными остальными сигналами.
Известный подход к подавлению помех зависит от обнаружения вызывающих помехи сигналов и имеет ту же сложность обработки, что и используемая для обнаружения полезного сигнала (сигналов). Это подход применяет демодуляцию и декодирование полной сложности к вызывающим помехи сигналам, включая обработку мягких значений. Точное определение вызывающих помехи сигналов позволяет, соответственно, осуществить точное восстановление вызывающих помехи сигналов для подавления помех. Однако полная обработка вызывающих помехи и полезных сигналов налагает существенную нагрузку обработки сигнала на приемник и делает подход нереализуемым или, по меньшей мере, нежелательным для приемников низкой сложности.
Упрощение полной обработки сигналов-источников помех включает в себя упрощенную оценку сигнала источника помех посредством обработки жесткого обнаружения. С помощью обработки жесткого обнаружения сигналы источников помех оценивают на основании жесткого обнаружения, например жесткого обнаружения битов сигнала источника помех, как единиц или нулей, а не как гибко оцененных вероятностей (вероятностных значений). Восстановление сигналов - источников помех упрощается с помощью жесткого обнаружения, но с возможными существенными уменьшениями в точности оценки и в соответствующей производительности подавления помех по сравнению с точностью и производительностью, обеспечиваемыми с помощью полной обработки сигналов - источников помех.
Раскрытие изобретения
Идеи настоящей заявки раскрывают обработку подавления помех, которая использует логические схемы жесткого решения для упрощенной оценки вызывающих помехи сигналов в комбинации с гибким масштабированием жестких решений для лучшей производительности подавления помех, в частности, в условиях низкого качества сигнала. В одном аспекте гибкое масштабирование можно понимать как ослабление величины подавления помех, применяемого приемником, в зависимости от динамического изменения качества принятого сигнала в приемнике. Большее ослабление применяют при более низком качестве сигнала, поскольку жесткие решения являются менее надежными при низком качестве сигналов, в то время как меньшее (или отсутствующее) ослабление применяют при более высоком качестве сигналов. Качество сигнала может быть разбито на диапазоны с использованием разных значений коэффициента гибкого масштабирования для каждого диапазона, или же коэффициент гибкого масштабирования может вычисляться для континуума измеренного качества сигнала.
В одном варианте осуществления настоящих идей способ подавления помех содержит генерацию оценок вызывающих помехи символов для вызывающих помехи символов в составном сигнале с помощью принятия жестких решений на уровне бита или символа и вычисление масштабированных оценок вызывающих помехи символов с помощью гибкого масштабирования оценок вызывающих помехи символов в зависимости от качества принятого сигнала. Способ продолжается получением составного сигнала с уменьшенными помехами с помощью объединения масштабированных оценок вызывающих помехи символов с составным сигналом и обнаружением символов, представляющих интерес, в составном сигнале с уменьшенными помехами.
Способ применяется для широкого диапазона типов сигналов и в качестве не ограничивающего примера может быть использован в многопоточных системах MIMO (с множеством входов и множеством выходов). Кроме того, способ может быть осуществлен в виде множества типов приемников беспроводной связи, например в базовых станциях беспроводной связи и/или мобильных станциях в сотовых сетях связи, таких как сети широкополосного CDMA (WCDMA) или сети долгосрочного развития (LTE).
В другом варианте осуществления настоящих идей приемник беспроводной связи содержит одну или более схем обработки, например схемы обработки цифровых сигналов, таких как один или более процессоров основной полосы частот, DSP, микроконтроллеры, ASIC или другие цифровые схемы обработки, которые осуществляют подавление помех, раскрываемых в настоящей заявке, с помощью средств аппаратного обеспечения, программного обеспечения или любой их комбинации. Одна или более схем обработки конфигурируются с возможностью генерации оценок вызывающих помехи символов для вызывающих помехи символов в составном сигнале с помощью принятия жестких решений на уровне бита или символа и вычисления масштабированных оценок вызывающих помехи символов с помощью гибкого масштабирования оценок вызывающих помехи символов в зависимости от качества принятого сигнала. Кроме того, одна или более схем обработки сконфигурированы с возможностью получения составного сигнала с уменьшенными помехами с помощью объединения масштабированных оценок вызывающих помехи символов с составным сигналом и обнаружения символов, представляющих интерес, в составном сигнале с уменьшенными помехами.
Однако настоящее изобретение не ограничено вышеприведенным кратким изложением признаков и преимуществ. В действительности специалисты в данной области техники узнают дополнительные признаки и преимущества после прочтения следующего подробного описания и после просмотра сопровождающих чертежей.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - блок-схема одного варианта осуществления беспроводной сети связи, в которой проиллюстрированные базовая станция и/или мобильные станции включают в себя приемник, сконфигурированный в соответствии с идеями подавления помех, представленными в настоящей заявке.
Фиг.2 - блок-схема одного варианта осуществления приемника мобильной станции, сконфигурированного в соответствии с идеями подавления помех, представленными в настоящей заявке.
Фиг.3 - логическая блок-схема последовательности этапов одного варианта осуществления способа, предназначенного для выполнения идей подавления помех, представленных в настоящей заявке.
Фиг.4 - логическая блок-схема последовательности этапов другого варианта осуществления способа, предназначенного для выполнения идей подавления помех, представленных в настоящей заявке.
Фиг.5 - блок-схема другого варианта осуществления приемника мобильной станции, сконфигурированного в соответствии с идеями подавления помех, представленными в настоящей заявке.
Фиг.6 - блок-схема другого варианта осуществления приемника мобильной станции, сконфигурированного в соответствии с идеями подавления помех, представленными в настоящей заявке.
Осуществление изобретения
Фиг.1 иллюстрирует один вариант осуществления базовой станции 10, которая передает сигналы нисходящей линии связи в мобильную станцию 12 и принимает сигналы восходящей линии связи из мобильной станции 12. Базовая станция 10 включает в себя приемник 14, предназначенный для обработки сигналов восходящей линии связи, принятых из мобильной станции 12. Также мобильная станция 12 включает в себя приемник 16, предназначенный для обработки сигналов нисходящей линии связи, принятых из базовой станции 10. Базовая станция и мобильная станция сконфигурированы для работы в сети широкополосного CDMA (WCDMA) в одном варианте осуществления и для работы долгосрочного развития (LTE) в другом варианте осуществления, но это следует понимать как не ограничивающие примеры. Следует понимать, что базовая станция 10 может поддерживать другие мобильные станции, например мобильные станции 13 и 15.
В соответствии с идеями, представленными в настоящей заявке, один или оба из приемников 14 и 16 сконфигурированы с возможностью выполнения способа подавления помех, который использует логические схемы жесткого решения для упрощенной оценки вызывающих помехи сигналов в комбинации с гибким масштабированием жестких решений для лучшей производительности подавления помех, в частности, в условиях низкого качества сигнала. Это осуществление предусматривает структуру подавления помех (IC) в приемнике, которая является надежной и имеет низкую добавочную сложность по сравнению с приемником без IC, в то же время обеспечивая улучшение производительности относительно приемников без IC и относительно приемников с IC, которые выполняют подавление помех с использованием оценок жестко обнаруженных помех, но выполняют такое подавление только в условиях высокого качества сигнала.
С помощью идей, представленных в настоящей заявке, подавление помех выполняют относительно всего рабочего диапазона качества сигнала (например, всего отношения сигнала к помехам или диапазона SIR) без необходимости в сложных эвристических механизмах для включения и выключения подавления помех. С другой точки зрения одним из преимуществ, получаемых посредством этих идей, является существенное уменьшение сложности по сравнению с подавлением помех на основании полной гибкой обработки величин (например, полной обработки ожидаемых (прогнозируемых) величин вызывающих помехи символов). Такие уменьшения сложности, в частности, полностью реализуются в варианте осуществления, рассмотренном в настоящей заявке, в котором предварительно вычисляют коэффициенты масштабирования, используемые для гибкого масштабирования значений жестко обнаруженных вызывающих помехи сигналов. В одном примере предварительно вычисленных значений приемник хранит справочную таблицу значений гибкого масштабирования, которые индексированы в зависимости от измеренного качества принятого сигнала.
Специалисты в данной области техники поймут, что идеи приемника, представленные в настоящей заявке, являются независимыми от рассматриваемых стандартов связи, например независимыми от любой конкретной технологии доступа к радиосвязи. Таким образом, структурные подробности верхнего уровня для сетей связи, базовых станций, мобильных станций и т.д. не требуются для понимания идей приемника настоящего изобретения, однако не ограничивающие примеры таких подробностей являются полезными при установлении контекста для обсуждения. С этой целью и возвращаясь к иллюстрации примера фиг.1, видно, что базовая станция 10 содержит часть беспроводной сети 20 связи, которая также включает в себя один или более дополнительных объектов 22 базовой сети (CN), соединяющих с возможностью связи сеть 20 с одной или более внешними сетями 24, например Internet, PSTN и/или другими сетями связи.
Таким образом, базовая станция 10 соединяет с возможностью связи мобильные станции друг с другом и/или с другими сетями связи с помощью передачи к ним сигналов нисходящей линии связи и приема из них сигналов восходящей линии связи. При поддержке этих функций базовая станция 10 включает в себя схемы 40 управления и обработки вызова, схемы 42 интерфейса, вышеупомянутый приемник 14, который может содержать часть всех схем приемника в базовой станции 10, один или более передатчиков 44, интерфейс 46 антенны и одну или более антенн 48 передачи/приема. В одном варианте осуществления базовая станция 10 представляет собой базовую станцию с множеством входов и множеством выходов (MIMO) и, следовательно, использует антенны 48 для передачи множества потоков одному или более пользователям (мобильным станциям). По меньшей мере, в одном варианте осуществления MIMO передатчик (передатчики) 44 включает в себя схемы предварительного кодирования, которые применяют матрицы предварительного кодирования к передаваемым множествам потоков, соответствующих полезным весовым коэффициентам мощности передачи, на антенну для разных потоков MIMO.
В таких вариантах осуществления одна или более мобильных станций 12, 13 и 15 сконфигурированы для работы MIMO, хотя в настоящей заявке предполагаются и варианты осуществления без MIMO. Относительно мобильной станции 12, как проиллюстрировано примером, видно, что она включает в себя одну или более антенн 50 передачи/приема, схемы 52 интерфейса антенны (например, переключатель и/или дуплексор), вышеупомянутый приемник 16, передатчик 54 и дополнительные схемы 56 обработки, которые могут включать в себя один или более микропроцессоров, предназначенных для управления работой мобильной станции, и одну или более схем интерфейса, предназначенных для взаимодействия пользователя с мобильной станцией.
Продолжая с примером мобильной станции 12, на фиг.2 видно, что, по меньшей мере, в одном варианте осуществления приемник 16 содержит препроцессор 60 приемника и одну или более схем 62 обработки, упомянутых в настоящей заявке, как “процессор основной полосы частот”. Препроцессор 60 приемника обрабатывает сигналы, принятые с помощью антенны, например принятый составной сигнал, включающий в себя один или более составляющих сигналов, принятых в одной или более антеннах мобильной станции. В одном варианте осуществления такая обработка включает в себя управление 64 фильтрацией/усилением, преобразование 66 с понижением частоты и квантование 68. Таким образом, процессор 62 основной полосы частот принимает один или более потоков цифровых выборок, соответствующих изменяющимся во времени сигналам, принятым с помощью антенны.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления поток(и) цифровых выборок, введенный(е) в процессор 62 основной полосы частот, содержит(ат) синфазный (I) и квадратурный (Q) потоки данных для одного или более сигналов. Кроме того, следует понимать, что в одном или более вариантах осуществления входные цифровые выборки являются объединением более одного сигнала, один или более из которых представляют собой “полезные сигналы” (или “сигналы, представляющие интерес”), а остальные сигналы представляют собой “вызывающие помехи сигналы”. Более конкретно, данный сигнал может быть полезным сигналом, но он все же представляет помеху относительно обнаружения другого полезного сигнала. Имея это в виду, схема 70 приемника IC сконфигурирована с возможностью выполнения подавления помех для каждых одного или более полезных сигналов, включенных в принятый составной сигнал.
Хотя могут предполагаться и другие устройства для обработки принятых сигналов, проиллюстрированный вариант осуществления процессора 62 основной полосы частот включает в себя схему 70 подавления помех приемника (IC), которая включает в себя процессор 72 качества сигнала, процессор 74 масштабирования и память 76 или связана с ними. Память 76 может содержать более одного устройства и/или более одного типа памяти. Например, процессор 62 основной полосы частот может включать в себя или иметь доступ к энергозависимой памяти (например, кэш-памяти и/или памяти вне процессора) для рабочих вычислений и данных и иметь доступ к энергонезависимой памяти одного или более типов для хранения инструкций компьютерных программ, конфигурации данных, справочных таблиц и т.д., таких как память FLASH и/или EEPROM. Процессор 62 основной полосы частот также может включать в себя дополнительные схемы 78 обработки, такие как схемы приемника/передатчика, управления и сигнализации.
Будет понятно, что выполнение сохраненных инструкций компьютерных программ конфигурирует приемник 16 для работы в соответствии с идеями способа, представленными в настоящей заявке. При поддержке этого выполнения и результирующей обработки процессор 62 основной полосы частот в одном или более вариантах осуществления содержит универсальный или специализированный микропроцессор или процессор цифровых сигналов. Конечно, в одном или более вариантах осуществления обработка, по меньшей мере, некоторых принятых сигналов, представляющих интерес, может быть выполнена, по меньшей мере, частично с использованием схем аппаратного обеспечения.
Фиг.3 иллюстрирует один вариант осуществления способа 100 подавления помех, предлагаемого в настоящей заявке, и следует понимать, что приемник 16 мобильной станции и/или приемник 14 базовой станции сконфигурированы с возможностью выполнения этого способа или его вариантов в одном или более вариантах осуществления. Также следует понимать, что проиллюстрированная последовательность обработки не подразумевается как ограничение. Один или более этапов обработки могут быть выполнены в другой последовательности, или выполнены одновременно, или выполнены как часть текущих операций обработки переднего плана и/или заднего плана. По существу проиллюстрированная обработка может быть выполнена как часть большего множества текущей обработки приемника/устройства и может быть зациклена или итерирована, как необходимо или желательно.
Имея в виду эти уточнения, проиллюстрированная обработка включает в себя генерацию оценок вызывающих помехи символов для вызывающих помехи символов в составном сигнале с помощью принятия жестких решений на уровне бита или символа (этап 102) и вычисление масштабированных оценок вызывающих помехи символов с помощью гибкого масштабирования оценок вызывающих помехи символов в зависимости от качества принятого сигнала (этап 104). Способ 100 продолжается получением составного сигнала с уменьшенными помехами посредством объединения масштабированных оценок вызывающих помехи символов с составным сигналом (этап 106) и обнаружения символов, представляющих интерес, в составном сигнале с уменьшенными помехами (этап 108).
В одном варианте осуществления вычисление масштабированных оценок вызывающих помехи символов с помощью гибкого масштабирования оценок вызывающих помехи символов в зависимости от качества принятого сигнала содержит определение коэффициента гибкого масштабирования в зависимости от качества принятого сигнала и масштабирование оценок вызывающих помехи символов с помощью коэффициента гибкого масштабирования. Такие варианты осуществления также включают в себя определение качества принятого сигнала на основании определения среднего качества символов после обработки объединения и выравнивания символов, представляющих интерес, или определение качества принятого сигнала на основании определения среднего отношения логарифмического правдоподобия для символов, представляющих интерес, после демодуляции.
В общих чертах, качество принятого сигнала может быть определено динамически на текущей основе и может быть основано на определении качества приятого сигнала как отношения сигнал-шум (SNR) или отношения сигнал-шум плюс помехи (SINR). Эти измерения могут быть выполнены с использованием сигнала(ов), представляющего(их) интерес, и обычно они выполняются в любом случае из-за других причин, таких как необходимость сообщения качества канала и т.д. Кроме того, принятие жестких решений на уровне бита или символа (для вызывающих помехи сигналов) обычно содержит принятие жестких символьных решений для вызывающих помехи символов или демодуляцию вызывающих помехи символов, чтобы получить гибкие значения битов, и принятие жестких решений относительно гибких значений битов.
В любом случае вычисление масштабированных оценок вызывающих помехи символов с помощью гибкого масштабирования оценок вызывающих помехи символов в зависимости от качества принятого сигнала содержит, в одном или более вариантах осуществления, выбор предварительно вычисленного коэффициента гибкого масштабирования в зависимости от качества принятого сигнала. Такой выбор содержит, например, осуществление доступа к справочной таблице, которая индексирована в зависимости от качества принятого сигнала. По меньшей мере, в одном варианте осуществления справочная таблица содержит структуру данных, содержащую разные значения коэффициента гибкого масштабирования, соответствующие разным значениям или диапазонам качества принятого сигнала. Хотя такая обработка может быть осуществлена с помощью одной справочной таблицы, в настоящей заявке также предполагают хранение разных справочных таблиц для разных схем модуляции и кодирования и осуществление доступа к конкретной одной из разных справочных таблиц в зависимости от схемы модуляции и кодирования, связанной с символами, представляющими интерес.
Пример справочной таблицы для QPSK приведен в виде (SIR (dB), α) как (-14,0000, 0,0103), (-13,0000, 0,0130), (-12,0000, 0,0165), (-11,0000, 0,0209), (-10,0000, 0,0267), (-9,0000, 0,0340), (-8,0000, 0,0434), (-7,0000, 0,0553), (-6,0000, 0,0713), (-5,0000, 0,0910), (-4,0000, 0,1163), (-3,1000, 0,1476), (-2,1000, 0,1865), (-1,1000, 0,2331), (-0,2000, 0,2888), (0,8000, 0,3511), (1,7000, 0,4196), (2,5000, 0,4922), (3,4000, 0,5670), (4,2000, 0,6409), (5,0000, 0,7145), (5,8000, 0,7827), (6,6000, 0,8443), (7,4000, 0,8960), (8,2000, 0,9376) и (9,0000, 1,0000). Кроме того, примерная справочная таблица для 64QAM является (-14,0000, 0,0213), (-13,0000, 0,262), (-12,0000, 0,0324), (-11,0000, 0,0405), (-10,0000, 0,0500), (-9,0000, 0,0617), (-8,0000, 0,0757), (-7,0000, 0,0926), (-6,0000, 0,1132), (-5,0000, 0,1373), (-4,0000, 0,1651), (-3,1000, 0,1980), (-2,1000, 0,2356), (-1,1000, 0,2776), (-0,2000, 0,3219), (0,8000, 0,3695), (1,7000, 0,4208), (2,5000, 0,4746), (3,4000, 0,5255), (4,2000, 0,5799), (5,0000, 0,6326), (5,8000, 0,6809), (6,6000, 0,7282), (7,4000, 0,7724), (8,2000, 0,8142), (9,0000, 0,8493), (9,9000, 0,8981), (10,7000, 0,9050), (11,6000, 0,9256), (12,5000, 0,9476), (13,4000, 0,9904) и (14,3000, 1,0000).
В этих и других вариантах осуществления коэффициент масштабирования может быть определен как скалярная величина, которая принимает дискретные или непрерывные значения между нулем и единицей в зависимости от качества принятого сигнала. Кроме того, в одном или более вариантах осуществления коэффициент масштабирования устанавливают в единицу, если качество принятого сигнала выше определенного порога качества. Иначе говоря, коэффициент масштабирования, равный “1”, может быть использован в моменты времени высокого качества принятого сигнала. Конечно, такая операция является необязательной.
В качестве другого варианта, кроме варианта, который предлагает, возможно, существенные операционные преимущества, приемник 16 (или 14) может определять сочетание весовых коэффициентов, по меньшей мере, частично на основании коэффициента масштабирования, причем сочетание весовых коэффициентов используют при объединении значений сигналов для символов, представляющих интерес. В этом отношении приемник 16 (или 14) может быть сконфигурирован с возможностью определения сочетания весовых коэффициентов на основании оценок корреляции ухудшения, которые включают в себя элементы корреляции, относящиеся к межсигнальным помехам между полезным сигналом и одним или более вызывающими помехи сигналами. Эти элементы корреляции ухудшения, которые объединяют корреляцию таких межсигнальных помех, могут быть масштабированы или иначе скомпенсированы с использованием коэффициента масштабирования, чтобы отражать уменьшение помех в составном сигнале с уменьшенными помехами, из которого обнаруживают полезные символы сигнала.
Способ может быть выполнен во множестве структур приемника IC, включая параллельные приемники IC (PIC) и последовательные приемники IC (SIC). Для приемника SIC, включающего в себя два или более последовательных каскадов подавления помех, по меньшей мере, один каскад сконфигурирован с возможностью выполнения подавления помех на основании гибкого масштабирования для составного сигнала, введенного в этот каскад. В однокаскадном SIC (с одним источником помех) гибкое масштабирование используют в одном каскаде для жестких решений, определенных для одного источника помех. В качестве примера PIC, приемник PIC включает в себя два или более параллельных каскадов подавления помех, где, по меньшей мере, один каскад сконфигурирован с возможностью выполнения подавления помех на основании гибкого масштабирования для составного сигнала, введенного в этот каскад.
Независимо от принятой конкретной структуры приемника будет понятно, что гибкое масштабирование жестко обнаруженных вызывающих помехи сигналов, как раскрывается в настоящей заявке, может быть применено к одному или более сигналам, включенным в принятый составной сигнал. В частности, модулированные символы, представляющие сигналы для других пользователей (например, других мобильных станций) или представляющие потоки данных, не представляющие интерес в контексте MIMO, могут быть созданы с низкими вычислительными непроизводительными затратами с помощью применения жестких решений на уровне бита или уровне символа. Эти жестко обнаруженные вызывающие помехи символы затем масштабируют с возможностью соответствия ожидаемому уровню сигнала, соответствующему данному SIR или качеству гибкого значения. Как упомянуто, коэффициент (коэффициенты) масштабирования могут быть предварительно вычислены и сохранены в справочной таблице.
Более подробно, после того как оценка символа для вызывающего помехи сигнала демодулирована, отдельные гибкие значения битов (LLR) отражают надежность каждого бита. Используя эту информацию, ожидаемый модулированный символ может быть вычислен как
(уравнение 1)
с
(уравнение 2)
d
l=l…L
p
m
m
l
m
l…M
M
log
L
i
l,m
2
где  - точки совокупности, ,  - вероятность того, что переданный бит для позиции  в символе равен значению -го бита точки  совокупности, =, =. Эту вероятность можно выразить как
(уравнение 3)
m
l
m
l,m
где  - отношение логарифмического правдоподобия (LLR) для бита , а b - значение бита для точки  совокупности, позиции  бита.
P
d
l
l
Следует заметить, что это математическое ожидание дано как априорная информация из демодулятора, и, конечно, не информированное математическое ожидание было бы равно нулю для симметричных совокупностей. Для почти нулевых  LLR вероятности  всех резко заканчивающихся символов приблизительно равны, а ожидаемые значения  символов для симметричной совокупности (которая является типичной конструкцией) близки к нулю. Следовательно, средняя мощность ожидаемых модулированных символов  является низкой, когда величины LLR являются малыми. С другой стороны, когда LLR указывают надежные биты, одна точка  совокупности будет переносить большую часть величины вероятности для оценки каждого символа, таким образом, средняя ожидаемая величина символа будет близка к средней мощности совокупности QAM. (При допущении, что квадратурная амплитудная модуляция или QAM является основой для модуляции совокупности. Конечно, QAM является просто примером модуляции симметричной совокупности, где величины LLR указывают надежность бита, но идеи настоящей заявки не ограничены QAM.)
Специалисты в данной области техники заметят, что упрощенную подпрограмму генерации LLR часто используют для турбодекодеров max-log-MAP, где значения LLR имеют величины, не отражающие SIR среды распространения. Подход ожидаемых символов, описанный в настоящей заявке, требует правильных абсолютных величин LLR, и таким образом дополнительное масштабирование может применяться в зависимости от SIR. Это может быть сделано, например, как
(уравнение 4)
c
где  - первоначальный LLR без масштабирования и где коэффициент  зависит от того, как были вычислены первоначальные LLR.
Одним аспектом идей настоящей заявки является то, что зависимость величины ожидаемого символа в зависимости от качества принятого сигнала может быть использована, даже когда значения ожидаемых символов явно не вычислены в приемнике. Иначе говоря, гибкое масштабирование жестко обнаруженных вызывающих помехи символов, рассматриваемых в настоящей заявке, может быть основано на использовании коэффициента гибкого масштабирования, который получается из зависимости между величинами ожидаемых символов и качеством принятого сигнала или, иначе, отражает эту зависимость, и соответствующей надежностью жесткого решения. С помощью введения соответствующего масштабирования относительно оценки модулированных символов, созданных с помощью жесткого обнаружения на уровне символа или бита, приемник, рассматриваемый в настоящей заявке, избегает чрезмерного (неправильного) подавления помех, когда качество или надежность жесткого решения является низкой.
α
α
Коэффициент  гибкого масштабирования может быть вычислен с помощью оценки средней мощности значений ожидаемых символов и соответственной совокупности модуляции, например совокупности QAM. Поскольку, как объяснено ранее, мощность ожидаемого символа зависит от качества приема, характеризуемого, например, с помощью значения SINR после объединения, результирующее значение  является функцией, например, преобладающего значения SINR. Таким образом, коэффициент масштабирования может быть выражен как
(уравнение 5)
α
Конечно, одним преимущественным аспектом подавления помех низкой сложности, раскрытого в настоящей заявке, является то, что приемнику не нужно выполнять полную обработку гибких значений подавляемого вызывающего помехи сигнала (сигналов), например не нужно выполнять полную обработку ожидаемых значений для вызывающих помехи символов. Таким образом, коэффициент  гибкого масштабирования может быть предварительно вычислен для некоторого числа рабочих точек SIR и сохранен в памяти приемника, например в справочной таблице. (См. фиг.2 для примерной справочной таблицы, сохраненной в памяти 76, включенной в схему 70 приемника IC или доступной для схемы 70 приемника IC в процессоре 62 основной полосы частот.)
Приемник, например приемник 14 базовой станции и/или приемник 16 мобильной станции из фиг.1, может быть предварительно сконфигурирован с соответствующими значениями коэффициента масштабирования на основании определенных зависимостей между надежностью жесткого обнаружения и качеством принятого сигнала. В качестве не ограничивающего примера мобильная станция 12 может быть сконфигурирована с разными значениями коэффициента масштабирования для разных диапазонов или значений качества принятого сигнала. Такое конфигурирование может быть выполнено на производстве или во время конфигурирования, например, с помощью системного оператора или другого производителя.
α
α
α
α
α
α
В любом случае один вариант осуществления определения соответствующих значений коэффициента масштабирования включает в себя следующие этапы операций: для размера L={L1,…,Ln} модуляции совокупности создать последовательность модулированных символов, установить дисперсию var=var_min:var_min и шум в соответствии с модулированным сигналом источника помех (“sig2”), демодулировать последовательность символов, вычислить значения ожидаемых символов, оценить среднюю мощность ожидаемых символов, вычислить SINR символа или оценить среднюю величину LLR, сохранить значение SINR или величину LLR вместе с соответствующим значением для  (т. е. сохранить точку данных как {SINR, } или как {значение LLR, }). С этим подходом разные значения коэффициента  масштабирования могут сохраняться для разных величин SINR или LLR. Например, данный диапазон величин SINR или LLR может быть разделен на разное число областей, и разное значение коэффициента  масштабирования может быть сохранено для каждой такой области. В “реальной” обработке приемник определяет величину SINR или LLR для символов, представляющих интерес, которая является обработкой, которую он выполнял бы как часть обработки полезного сигнала, а затем выбирает подходящее значение коэффициента  масштабирования, чтобы использовать для гибкого масштабирования жестко обнаруженных вызывающих помехи символов.
В одном или более вариантах осуществления каждая схема модуляции (размер совокупности) может иметь специализированную таблицу значений коэффициента масштабирования. То есть приемник может сохранять разные таблицы значений коэффициента масштабирования для каждой схемы модуляции, которую поддерживает приемник. Этот подход выдает наилучшую точность масштабирования, но некоторые варианты осуществления используют одинаковое множество значений гибкого масштабирования для более чем одной схемы модуляции. В действительности один или более вариантов осуществления, рассмотренных в настоящей заявке, принимают компромиссное решение между точностью масштабирования для удобства осуществления и простым использованием одной таблицы значений масштабирования для всех схем модуляции.
Следует заметить, что, поскольку постобъединение/выравнивание зависимости качества SIR и LLR символов по существу не зависит от канала, преимущественно могут быть использованы произвольные однопользовательские (например, AWGN) моделирования, чтобы создавать таблицы. В реальной работе приемника среднее SINR символов после объединения/выравнивания или средняя величина LLR после демодуляции могут быть использованы в качестве справочных параметров, чтобы выбирать подходящее значение масштабирования.
α
α
α
Таким образом, коррекция гибкого масштабирования в приемнике требует только масштабирования оценок вызывающих помехи символов с помощью предварительно определенного скалярного коэффициента, который может быть . В настоящей заявке приемник может хранить разные значения для , где значения  представляют мощность. В таких случаях, поскольку масштабирование оценок вызывающих помехи символов является операцией величины сигнала, приемник использует  для фактической операции масштабирования, чтобы получать масштабированные оценки вызывающих помехи символов, используемые для подавления помех. Конечно, специалисты в данной области техники поймут, что приемник мог бы просто хранить значения коэффициента масштабирования в виде . В таких случаях приемник мог бы вычислять , когда необходимо. Например, приемник вычислял бы  для использования в сообщении качества канала, таком как сообщение качества канала, которое зависит от измерений мощности сигнала/помех, отражает результаты подавления масштабированных помех.
Блок-схема последовательности этапов такой обработки приведена на фиг.4, которую следует понимать как более подробный пример способа 100, проиллюстрированного на фиг.3. Обработка фиг.4 относится к сигналам “пользователя 1” и ”пользователя 2”, которые могут быть сигналами разных пользователей, разными потоками данных и т.д. Минимально сигнал пользователя 2 является полезным сигналом, и обработка, приведенная на фиг.4, представляет собой жесткое обнаружение символов пользователя 1 как вызывающих помехи символов относительно пользователя 2.
α
Обработка начинается с приема блока данных (этап 110), который включает в себя символы пользователя 1 и пользователя 2. Обработка продолжается демодуляцией символов пользователя 1 (этап 112) и определением подходящего значения коэффициента гибкого масштабирования, чтобы использовать для масштабирования жестких решений (этап 114). Обработка этапа 114 включает в себя оценку SINR символа и использование оцененного символа SINR, чтобы выбрать или, иначе, определить соответствующее значение коэффициента  масштабирования (или эквивалентно ). В качестве альтернативы обработка этапа 114 включает в себя оценку средней величины LLR и выбор или иначе определение соответствующим образом подходящего значения коэффициента масштабирования.
Обработка продолжается с помощью применения жестких решений на уровне символа или бита к символам пользователя 1 (этап 116) и масштабирования соответствующим образом этих жестких решений с помощью коэффициента масштабирования (например, с помощью перемножения значений жестких решений со скалярной величиной ) (этап 118). Это масштабирование генерирует масштабированные оценки вызывающих помехи символов для пользователя 1, и, таким образом, обработка продолжается с помощью получения составного сигнала с уменьшенными помехами с помощью объединения масштабированных оценок вызывающих помехи символов с составным сигналом (т.е. объединенного составного сигнала пользователя 1 и пользователя 2). Например, приемник может генерировать сигнал пользователя 1 с помощью применения оценок канала к масштабированным оценкам вызывающих помехи символов (этап 120), а затем вычитания повторно сгенерированного сигнала пользователя 1 в составном сигнале (этап 122).
Это вычитание создает смешанный сигнал с уменьшенными помехами, и, таким образом, обработка продолжается с помощью демодуляции полезного сигнала пользователя 2 в составном сигнале с уменьшенными помехами (этап 124) и декодирования демодулированных символов, чтобы восстановить данные пользователя 1 (этап 126). Следует заметить, что символы пользователя 1 также могут быть декодированы в зависимости от того, является ли или нет сигнал пользователя 1 также сигналом, представляющим интерес.
Фиг.5 иллюстрирует вариант осуществления процессора 62 основной полосы частот, как представленного на фиг.2, причем проиллюстрированная конфигурация осуществляет способ фиг.4. Процессор 62 основной полосы частот в этой конфигурации включает в себя схему 130 взвешивания, демодулятор 132, декодер 134, процессор 136 жесткого решения, схему 138 масштабирования (которая может содержать ранее описанный процессор 74 масштабирования или, иначе, может быть его частью), процессор 140 канала, схему 142 объединения, схему 144 взвешивания, процессор 146 объединений весовых коэффициентов, демодулятор 148 и декодер 150.
α
На фиг.5 вызывающие помехи символы для пользователя 1 являются жестко обнаруженными на уровне символа после применения весовых коэффициентов (w1) пользователя 1 с помощью схемы 130 взвешивания. То есть аппаратный детектор 136 предоставляет жесткие решения относительно символов пользователя 1. В свою очередь, схема 138 масштабирования гибко масштабирует жестко обнаруженные значения вызывающих помехи символов, например, с помощью умножения их на , где значение  выбирают из справочной таблицы или иначе определяют в зависимости от качества принятого сигнала. (“Качество принятого сигнала” в этом смысле может быть самым последним измерением качества принятого сигнала, таким, что использованное фактическое значение гибкого масштабирования является подходящим для текущего или преобладающего качества принятого сигнала.)
Масштабированные вызывающие помехи символы затем объединяют с составным сигналом таким образом, как с помощью передачи его через процессор 140 канала, а затем вычитания отрегулированных относительно канала масштабированных вызывающих помехи символов из составного сигнала с помощью схемы объединения. Следует заметить, что процессор 140 канала применяет оцененные коэффициенты канала распространения к масштабированным оценкам вызывающих помехи символов. Процессор 140 канала включает в себя схему оценки канала или связан с ней и, таким образом, имеет доступ к комплексным коэффициентам канала, оцененным для маршрута (маршрутов) распространения между приемником и передатчиком.
α
α
α
Схема 142 объединения выводит составной сигнал с уменьшенными помехами, который представляет входящий составной сигнал с восстановленными вызывающими помехи символами, вычтенными из него. Схема 144 взвешивания применяет сочетание весовых коэффициентов пользователя 2 к составному сигналу с уменьшенными помехами. Значительно в одном или более вариантах осуществления процессор 62 основной полосы частот компенсирует или иначе регулирует свой процесс вычисления весового объединения/выравнивания весовых коэффициентов, чтобы составить расширение подавления помех таким образом, чтобы его модель подавления соответствовала фактически выполняемому подавлению. В одном таком варианте осуществления процессор 62 основной полосы частот составляет подавление помех с помощью масштабирования элемента мощности или ковариации помех для вызывающего помехи сигнала с помощью коэффициента масштабирования, который равен значению, как использованному для гибкого масштабирования жестко обнаруженных вызывающих помехи символов или определенному из другой функции того же . Например, приемник мог бы быть сконфигурирован с возможностью применения коэффициента масштабирования, определенного эвристически как монотонная функция . В любом случае генератор 146 весовых коэффициентов, который включает в себя процессор корреляции искажений или связан с ним, который предоставляет элементы мощности или ковариации помех для вызывающего помехи сигнала (сигналов), составляет гибкое масштабирование, которое применяют к сигналу пользователя 1.
Взвешенные значения сигнала, выведенные из схемы 144 взвешивания, вводят в демодулятор 148 и демодулированные значения затем вводят в декодер 150 для декодирования данных пользователя 1. Также, как упомянуто, в том смысле, что сигнал пользователя 1 представляет интерес, демодулированные значения сигнала пользователя 1 могут быть декодированы с помощью декодера 134 для восстановления данных пользователя 1.
Фиг.6 иллюстрирует другой вариант осуществления процессора 62 основной полосы частот. Основным различием между фиг.5 и фиг.6 является то, что фиг.5 иллюстрирует жесткое решение на уровне символа для вызывающего помехи сигнала пользователя 1, в то время как фиг.6 иллюстрирует жесткое решение на уровне бита для вызывающего помехи сигнала пользователя 1. Таким образом, процессор 136 жесткого решения расположен после демодулятора 132 для принятия жестких решений относительно демодулированных гибких решений бит, полученных с помощью демодуляции символов пользователя 1. Эти жесткие решения бит повторно модулируют с помощью модулятора 152, который просто может “отображать” группы жестко обнаруженных бит в соответствующие символы модуляции в соответствии с используемой модуляцией совокупности. Эти символы модуляции затем масштабируют, как на фиг.5, в соответствии со значением коэффициента  масштабирования, подходящего для текущего качества принятого сигнала. Остаток обработки является, как описано для фиг.5.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что элементы схем фиг.5 и фиг.6 могут представлять собой физические элементы схем. То есть, по меньшей мере, некоторые из проиллюстрированных элементов схем, например демодулятор 132, процессор 136 жесткого решения, схема 138 масштабирования и т.д., могут быть осуществлены как специализированные схемы (чистое средство аппаратного обеспечения). Однако также должно быть понятно, что один или более элементов схем, представленных на этих схемах, могут быть “функциональными” схемами, осуществленными в универсальном или специализированном процессоре или микропроцессоре посредством выполнения сохраненных компьютерных программных инструкций. В этом смысле выполнение сохраненных компьютерных программных инструкций с помощью процессора 62 основной полосы частот специально конфигурирует его, чтобы выполнять операции способа, раскрытого в настоящей заявке.
α
Специалисты в данной области техники также поймут, что идеи, представленные в настоящей заявке, также могут быть применены к подходу постдекодирования, в котором гибкие значения, полученные на выходе декодера, также используют, чтобы повторно генерировать вызывающие помехи сигналы пользователя. В этом случае предпочтительный вариант осуществления состоял бы в использовании коэффициента . В качестве альтернативы, коэффициент  масштабирования может быть задан как  или , допуская, что выполнены входные условия для декодера и числа итераций декодирования. Соответствующие функциональные результаты могут быть заданы, как было описано ранее в настоящей заявке, и сохранены в справочных таблицах.
В широком смысле идеи, представленные в настоящей заявке, осуществляют структуру приемника IC, которая является надежной или имеет низкую добавочную сложность по сравнению с приемником не IC. При этом производительность улучшается и весь диапазон SIR приемника обрабатывается без требования эвристических механизмов для включения и выключения признака IC, также следует понимать, что раскрытое масштабирование жестко обнаруженных значений предоставляет существенное уменьшение сложности для достижения надежной производительности подавления помех по сравнению с подавлением помех на основе полной обработки гибких значений вызывающих помехи сигналов. Варианты осуществления справочных таблиц, представленные в настоящей заявке, в частности, являются простыми для осуществления, но, конечно, идеи настоящей заявки не ограничены вариантами осуществления справочных таблиц.
Кроме того, следует понимать, что эти идеи применяются непосредственно к широкому диапазону типов приемников и широкому диапазону типов сигналов связи. В примерном варианте осуществления и со ссылкой обратно на фиг.1 сеть 20 является сетью широкополосного CDMA (WCDMA) и базовая станция 10 сконфигурирована как базовая станция WCDMA. В другом варианте осуществления базовая станция 10 сконфигурирована как базовая станция долгосрочного развития (LTE). Мобильные станции 12, 13 и 15 сконфигурированы соответственным образом и, таким образом, могут быть устройствами WCDMA или LTE или могут быть совместимыми более чем с одним стандартом/протоколом. Конечно, эти варианты осуществления приведены как не ограничивающие примеры, и понятию “мобильная станция” в настоящей заявке должно быть дано широкое истолкование. Не ограничивающие примеры мобильной станции включают в себя сотовые радиотелефоны, смартфоны и PDA, ладонные/портативные переносные компьютеры, карты сетевых интерфейсов и т.д.
По существу, настоящее изобретение не ограничено предыдущим обсуждением и сопровождающими чертежами. Напротив, настоящее изобретение ограничивается только следующей формулой изобретения и ее эквивалентами.