一種用于噪聲功率估計(jì)的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種用于噪聲功率估計(jì)的方法
【背景技術(shù)】
[0001] 對(duì)于無(wú)線通信系統(tǒng)，信號(hào)質(zhì)量很大程度上可能取決于雜散信號(hào)量、噪聲量W及在 設(shè)備的接收器電路中的其它條件。運(yùn)樣，用于抑制雜散信號(hào)的噪聲估計(jì)和其他方法可提供 設(shè)備中的接收器電路的性能的指示。例如，噪聲估計(jì)可W提供接收器電路中可能存在的噪 聲的量和特性。在運(yùn)個(gè)例子中，在信號(hào)的解調(diào)和解碼過(guò)程中為了降低解碼后的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤 率，噪聲估計(jì)可能是關(guān)鍵的。
[0002] 對(duì)于有效的接收器，了解或至少能夠準(zhǔn)確地估計(jì)在接收器中的噪聲功率是很重要 的。在通信系統(tǒng)中，噪聲功率通常通過(guò)測(cè)量在時(shí)間和/或頻率時(shí)隙中接收到的信號(hào)功率來(lái)進(jìn) 行估計(jì)，該時(shí)間和/或頻率時(shí)隙不用于在系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸。運(yùn)些時(shí)隙通常分別是在時(shí)間和 頻域中的保護(hù)時(shí)間和保護(hù)頻帶。然而，保護(hù)時(shí)間和保護(hù)頻帶可能并不總是可用的，因此不能 總是為噪聲估計(jì)的方法提供高效的基礎(chǔ)。
[0003] 因此，有必要W廉價(jià)的和獨(dú)特的方式來(lái)解決上述問(wèn)題，即在設(shè)備接收器上的噪聲 功率估計(jì)。
【附圖說(shuō)明】
[0004] 圖1示出在便攜式設(shè)備中實(shí)現(xiàn)噪聲功率估計(jì)的示例性情景。
[0005] 圖2示出根據(jù)本文所描述的實(shí)施方式的便攜式設(shè)備接收器的示例性框圖。
[0006] 圖3示出根據(jù)本文所描述的實(shí)施方式的噪聲功率估計(jì)的示例性圖解。
[0007] 圖4示出根據(jù)本文所描述的實(shí)施方式的用于實(shí)現(xiàn)噪聲功率估計(jì)的示例性過(guò)程。
【具體實(shí)施方式】
[000引本文所述的是一種用于在設(shè)備的接收器中實(shí)現(xiàn)噪聲功率估計(jì)的技術(shù)。例如，設(shè)備 的接收器接收數(shù)據(jù)分組，該數(shù)據(jù)分組包括在其前導(dǎo)中的周期性特征。在該例子中，數(shù)據(jù)分組 可包括來(lái)自于前導(dǎo)或周期序列的兩個(gè)或更多個(gè)采樣。
[0009] 在實(shí)施方式中，為了確定噪聲功率估計(jì)W消除頻率偏移(FO)和相位噪聲(PN)的影 響，執(zhí)行對(duì)每個(gè)采樣的絕對(duì)值的平方運(yùn)算。在該實(shí)施方式中，第一期望值即E( I y 12)可W從 每個(gè)采樣的絕對(duì)值的平方的平均值導(dǎo)出。此外，可W確定一對(duì)輸入采樣之間的功率差值，然 后用作進(jìn)行平方和平均運(yùn)算的基礎(chǔ)，W獲得例如第二期望值，即E(S 2)D
[0010] 用所確定的第一和第二期望值，可導(dǎo)出接收到的數(shù)據(jù)分組的信噪比（SNR)的水平。 根據(jù)該SNR的水平，可分別針對(duì)低水平的SNR和高水平的SNR確定第S期望值（即Sigl)或第 四期望值（即Sig2)。第S期望值Sigl或第四期望值Sig2可W是在DC補(bǔ)償后用于噪聲功率估 計(jì)的基礎(chǔ)。例如，由于DC預(yù)濾波使得DC補(bǔ)償可W被實(shí)現(xiàn)，該DC預(yù)濾波可W是噪聲功率估計(jì)過(guò) 程的一部分。
[OOW 圖巧出在設(shè)備的接收器電路或系統(tǒng)中利用噪聲功率估計(jì)的示例性情景100。情景 100顯示具有天線104的設(shè)備102, W及具有天線108的另一設(shè)備106。此外，為了說(shuō)明本文所 描述的實(shí)施方式，情景100示出用于設(shè)備102和106中的每一個(gè)設(shè)備的噪聲功率估計(jì)器110。
[0012] 該設(shè)備102或106可包括但不限于平板計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、筆記本計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算 機(jī)、移動(dòng)電話、蜂窩電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、多媒體播放設(shè)備、數(shù)字音樂(lè)播放器、數(shù)字 視頻播放器、導(dǎo)航設(shè)備、數(shù)字照相機(jī)等。此外，設(shè)備102或106可包括但不限于非便攜式設(shè)備 如個(gè)人計(jì)算機(jī)，也不限于如當(dāng)通過(guò)電纜連接時(shí)的無(wú)線設(shè)備。
[0013] 例如，該設(shè)備102可W在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中與其他設(shè)備106進(jìn)行通信。例如，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括 配置成使用基站(未示出）促進(jìn)設(shè)備102和106之間通信的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信中，例 如，噪聲功率估計(jì)可能由接收設(shè)備102通過(guò)其噪聲功率估計(jì)器110-2實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，可 由接收設(shè)備102利用噪聲功率估計(jì)，用于確定最小均方誤差(MMSE)均衡器系數(shù)、信噪比 (SNR)確定，如用于鏈路適配等。
[0014] 在實(shí)施方式中，噪聲功率估計(jì)器110可W利用接收到的數(shù)據(jù)分組的前導(dǎo)或周期序 列的周期性特征。例如，該噪聲功率估計(jì)器110可W通過(guò)對(duì)取自周期信號(hào)的輸入采樣的絕對(duì) 值進(jìn)行平方運(yùn)算，消除各種損害如FO和PN的影響。在本實(shí)施例中，計(jì)算來(lái)自于周期信號(hào)的每 個(gè)采樣的絕對(duì)值的平方，并利用它用于噪聲功率估計(jì)，可W消除在噪聲功率估計(jì)中損害的 影響。
[0015] 圖2是根據(jù)本文所描述的實(shí)施方式的接收設(shè)備的接收器配置的示例性框圖200。如 圖所示，該框圖200可包括天線104、射頻(R巧到基帶(BB)信號(hào)轉(zhuǎn)換器202、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 204、噪聲功率估計(jì)器110、均衡器元件206和均衡器輸出208。
[0016] 在實(shí)施方式中，包括數(shù)據(jù)分組的發(fā)送的RF信號(hào)可W由天線104接收。在實(shí)施方式 中，RF到BB轉(zhuǎn)換器202可將RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬基帶信號(hào)。然后，該模擬基帶信號(hào)可由ADC 204 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0017] 在通過(guò)快速傅里葉變換(FFT)(未示出）將數(shù)字基帶信號(hào)從時(shí)域變換到頻域之前， 該噪聲功率估計(jì)器110可配置成估計(jì)在接收到的數(shù)據(jù)分組中的噪聲功率。然而，在從時(shí)域到 頻域信號(hào)的變換不是必須作為均衡過(guò)程的一部分的其他標(biāo)準(zhǔn)中，上述相同的原理可W同樣 適用。用于噪聲功率的確定或估計(jì)的過(guò)程將在圖3中進(jìn)一步詳細(xì)討論。
[0018] 關(guān)于所估計(jì)的噪聲功率，均衡器206可W使用所估計(jì)的噪聲功率，用于確定最小均 方誤差(MMSE)均衡器系數(shù)。通信系統(tǒng)也可W使用所估計(jì)的噪聲功率，用于信噪比（SNR)確 定，例如用于鏈路適配等。均衡器輸出208可W包括解調(diào)過(guò)的數(shù)據(jù)分組。
[0019] 雖然示例性框圖200W有限的方式示出在設(shè)備的接收器的基本部件，但為了簡(jiǎn)化 本文所描述的實(shí)施方式，對(duì)其它部件如電池、一個(gè)或多個(gè)處理器、SIM卡等不作描述。
[0020] 圖3是示出在噪聲功率估計(jì)器110中的噪聲功率估計(jì)的框圖300?？驁D300的組件可 實(shí)施為并入噪聲功率估計(jì)器110的電路，或者它可通過(guò)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的軟件或 固件程序來(lái)實(shí)施，或者通過(guò)禪合到設(shè)備的接收器電路的單獨(dú)的處理電路來(lái)實(shí)施。
[0021] 在實(shí)施方式中，在框圖300中的噪聲功率估計(jì)是在接收到的數(shù)據(jù)分組Y302的周期 分組前導(dǎo)上執(zhí)行的。在實(shí)施方式中，利用前導(dǎo)的周期性來(lái)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)分組中的定時(shí)誤 差提供彈性。
[0022] 關(guān)于接收到的數(shù)據(jù)分組Y302,其包括來(lái)自于周期序列的兩個(gè)或更多個(gè)信號(hào)采樣， DC濾波器304可配置成對(duì)接收到的數(shù)據(jù)分組Y302的DC分量進(jìn)行預(yù)濾波W提供輸出信號(hào) y306。W運(yùn)種方式，DC偏移對(duì)噪聲功率估計(jì)器110的雜散效應(yīng)被消除或最小化。
[0023] 在實(shí)施方式中，采樣平方組件308可對(duì)在輸出信號(hào)y 306中的每個(gè)采樣的絕對(duì)值進(jìn) 行平方運(yùn)算。通過(guò)計(jì)算在輸出信號(hào)y 306中的每個(gè)采樣的絕對(duì)值的平方，并通過(guò)使用該計(jì)算 W用于噪聲功率估計(jì)，可W消除頻率偏移(FO)和相位噪聲(PN)的影響。在此階段，第一期望 值估計(jì)器即E( I y 12)310可配置成基于從采樣平方組件308中的每個(gè)采樣的絕對(duì)值的平方的 平均值來(lái)導(dǎo)出第一期望值。此外，組件312可W配置成確定來(lái)自于采樣平方組件308的輸出 的一對(duì)采樣之間的差值。
[0024] 例如，組件312實(shí)現(xiàn)了下面的等式（1):
[0025] Sm= (|ymp-|ym-kP)/2 (1)
[0026] 其中Sm為一對(duì)輸入采樣的功率之間的差（或功率差值），k為分組前導(dǎo)或周期序列 的周期的長(zhǎng)度，變量ym和ym-k為在前導(dǎo)中的一對(duì)輸入采樣，即為"k"采樣間距。在上面的實(shí)施 例中，在框312處確定的結(jié)果值(即輸出）由平方組件314進(jìn)行平方運(yùn)算。
[0027] 當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)分組Y 302沒(méi)有遭受DC損害;熱噪聲假設(shè)具有高斯分布；W及當(dāng)噪 聲采樣是"k"采樣間距時(shí)噪聲采樣假設(shè)不相關(guān)，此時(shí)，可假設(shè)下述等式(2)和(3):
[002引 E(|y|2) = 02+p (2)
(3)
[0030] 其中變量E(S2)表示基于平方組件314的輸出的第二期望值，變量O2為平均噪聲功 率，變量P為平均接收信號(hào)功率。
[0031] 基于上述等式(2)和(3)，可W推導(dǎo)出平均噪聲功率變量〇2。
[00