專利名稱：環(huán)境適應(yīng)性均衡接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在數(shù)字通信的應(yīng)用中，本發(fā)明設(shè)計的高效能環(huán)境適應(yīng)性均衡接收器將接收到的無 線電信號轉(zhuǎn)換成高可靠性的軟度量值(soft metrics)，隨后解碼器將軟度量值解碼，用于 提取傳送的數(shù)字信息。此項發(fā)明尤其可以應(yīng)用在以"碼分"為準(zhǔn)則的標(biāo)準(zhǔn)中，例如寬帶碼分 多址(寬帶CDMA (WCDMA) ， 3GPP標(biāo)準(zhǔn)的99/4/5/6/7系列和更新的系列)、時分同步碼分多址 (TimeDivision Synchronous Code Division Multiple Access,TD-SCDMA)以及碼分多址 (CodeDivision Multiple Access, CDMA IS-95/IS-2000和更新的系列)。此項發(fā)明還適 用于其它不是以碼分系統(tǒng)為基礎(chǔ)的數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)中，例如全球移動通信系統(tǒng)(the Global System for Mobile, GSM)、通用分組無線電業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service, GPRS) 等。
背景技術(shù)：
多徑干擾現(xiàn)象出現(xiàn)在很多數(shù)字通信的環(huán)境中。比如，多徑干擾現(xiàn)象在廣域蜂窩網(wǎng) 絡(luò)環(huán)境中就非常普遍。在這樣的環(huán)境中，所傳送的無線電波在到達(dá)目的地之前就會遇到各 種不同的障礙物而反射回發(fā)送端。由于發(fā)送端和接收端之間存在不同路徑，導(dǎo)致了不同的 信號衰減、延時和相位反轉(zhuǎn)等情況的發(fā)生。 —旦出現(xiàn)多徑傳播現(xiàn)象，它將成為接收器所要面臨的最嚴(yán)重的信道損失。由于信 號經(jīng)由具有不同延時的路徑傳送，接收到的信號(在時間上)便成了發(fā)送信號的混亂版。因 此，即便沒有噪音，也很難從接收到的數(shù)字信息中提取出發(fā)送的數(shù)字信息。以上所提到的問 題被稱之為碼間干擾(intersymbol interference, ISI)。多徑所帶來的另一個問題是不 同時間點到達(dá)的信號會被信道分別給予一個頻率相依的增益。換句話說，傳送的信號在某 些頻率上的衰減比在其它頻率上的衰減要大。有時衰減嚴(yán)重到了在某些頻率上接收到的信 號完全消失，盡管接收器非?？拷l(fā)射器。對于某些系統(tǒng)，傳輸內(nèi)容的還原主要依賴于特定 頻率的接收。這樣的系統(tǒng)，例如全球移動通信系統(tǒng)(GSM)，受到依賴于頻率的衰減的嚴(yán)重影 響。 直接擴(kuò)頻(Direct spread, DS)是一種擴(kuò)頻技術(shù)。通過直接擴(kuò)頻，傳輸信號分散 于較寬的頻率范圍。這使得信號在嚴(yán)重干擾的情況下被檢測到。隨著DS技術(shù)的使用，多 個點對點的通信可以同時出現(xiàn)而不會相互嚴(yán)重影響。這種DS信號同時分享同一頻譜的概 念被稱為碼分多址(CDMA)。 一些現(xiàn)代蜂窩系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，比如3GPP-FDD標(biāo)準(zhǔn)系列(通常稱為 WCDMA) 、3GPP-TDD標(biāo)準(zhǔn)系列(通常稱為TD-SCDMA)和3GPP2標(biāo)準(zhǔn)系列(通常稱為CDMA)，均 基于CDMA的原理。 傳統(tǒng)技術(shù)中，耙型接收器(rake receiver)用于處理直接擴(kuò)頻信號。耙型接收 器是整個接收器的一部分。基于耙型接收器的典型接收器100顯示在圖1中。解擴(kuò)器 (despreader)為用戶解擴(kuò)專用的正交碼，以和其它使用者區(qū)隔開來，是CDMA系統(tǒng)的特有裝 置。解交織器和解碼器通常用于大多數(shù)的商業(yè)通信系統(tǒng)。耙型接收器的細(xì)節(jié)如圖2所示。在 圖2中，使用了二元信號，在這里具有傳輸帶寬W。也就是說，有兩個相等能量的信號Sll (t)和Su(t)，要么是正相反要么是正交。信道可以通過具有統(tǒng)計上獨立的時變抽頭權(quán)重系數(shù) {cn(t)}的抽頭延遲線(t即ped delay line)來建模。接收到的信號用巧(t)表示，仏和仏 是二元信號的相干檢測的決策變量。在這個例子中，假設(shè)在耙型接收器中具有L根耙指。耙 型接收器包括許多耙指。每根耙指提取出特定無線信道路徑的能量。這些耙指的輸出結(jié)合 在一起從而形成接下來的解碼器需要的軟度量值。在CDMA、 WCDMA和TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)中，基 于耙型接收器的接收器是默認(rèn)預(yù)設(shè)的接收器結(jié)構(gòu)。 當(dāng)接收到的信號以干擾信號為主時，耙型接收器可以運(yùn)作達(dá)到接近理論的接收器 極限。這使它成為用于低速率數(shù)據(jù)的良好通信的一項不錯的選擇。但是，當(dāng)傳送信號強(qiáng)度 強(qiáng)于或大致相同于干擾信號的強(qiáng)度時，耙型接收器表現(xiàn)得不夠好。 典型的均衡器如圖3A和圖3B所示。圖3A表示具有5個抽頭權(quán)重系數(shù)的線性均 衡器。圖3B表示判決反饋均衡器110。該均衡器110包括兩個過濾器，一個前向反饋濾波 器112和一個后向反饋濾波器114。和耙型接收器一樣，均衡器用于將接收到的波形標(biāo)轉(zhuǎn)換 為軟度量值。在另一方面，通過利用期望信號和干擾信號之間的統(tǒng)計差異，均衡器試圖避免 干擾信號的負(fù)面影響。在一個高信號干擾比(signal-to-interference ratio)且有多條 路徑環(huán)境下，均衡器可以比耙型接收器提供更卓越的性能。在圖4中，基于均衡器的接收器 120，在這里用于CDMA/WCDMA，類似于圖1所示的接收器100，具有取代圖1所示的耙型接收 器的均衡器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種環(huán)境適應(yīng)性均衡接收 器。 為了實現(xiàn)上述的目的，與本發(fā)明的內(nèi)容一致的一種示例性的適應(yīng)性均衡接收器包 括一輸入端，設(shè)置成接收無線通信信號；一均衡器，與輸入端連接，并設(shè)置成對所述的無 線通信信號進(jìn)行均衡以產(chǎn)生均衡的通信信號；一耙型接收器，與輸入端連接，并設(shè)置成處理 所述的無線通信信號以產(chǎn)生耙型的通信信號；和一合成器，與均衡器和耙型接收器連接，并 設(shè)置成提供合成器輸出信號，如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第一關(guān)系， 則合成器輸出信號包括均衡的通信信號和耙型的通信信號的一個第一相對量，如果均衡的 通信信號與耙型的通信信號具有一個第二關(guān)系，則合成器輸出信號包括耙型的通信信號和 均衡的通信信號的一個第二相對量，及如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第 三關(guān)系，則合成器輸出信號包括均衡的通信信號和耙型的通信信號的一個第三相對量，第 一、第二和第三關(guān)系互不相同，且第一、第二和第三相對量互不相同。 適應(yīng)性均衡接收器的具體實施例可以包括下列特征的一個或多個。合成器這樣設(shè) 置從而如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有第一關(guān)系，輸出信號本質(zhì)上由均衡的通 信信號組成，如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有第二關(guān)系，合成器輸出信號本質(zhì) 上由耙型的通信信號組成。均衡器通信信號的第三相對量包括耙型的和均衡的通信信號的 線性相關(guān)量，與均衡的通信信號和耙型的通信信號的共同特征值一致。共同特征是信號與 干擾力口噪聲的比例(signal to interference and noise ratio)。 此外，適應(yīng)性均衡接收器的具體實施例可以包括下列特征的一個或多個。接收器
還可以包括一個信道估計器，與輸入端連接，并設(shè)置成基于所述的無線通信信號和一個信道估計采樣因子確定信道響應(yīng)估計，和一個參數(shù)計算機(jī)，與信道估計器連接，并設(shè)置成使用 信道響應(yīng)估計計算均衡器系數(shù)和耙型接收器系數(shù)。均衡器連接參數(shù)計算機(jī)并設(shè)置成通過 將所述的無線通信信號與均衡器系數(shù)相巻積產(chǎn)生均衡的通信信號。耙型接收器連接參數(shù) 計算機(jī)，并設(shè)置成通過將所述的無線通信信號與耙型均衡器系數(shù)相巻積產(chǎn)生耙型的通信信 號。接收器還可以包括一個行為適配器，與信道估計器、參數(shù)計算機(jī)、均衡器和耙型接收器 連接，并設(shè)置成提供調(diào)整數(shù)據(jù)至信道估計器去影響信道響應(yīng)估計，設(shè)置成提供時間的信道 特性至參數(shù)計算機(jī)，設(shè)置成提供數(shù)值穩(wěn)定性指示，及設(shè)置成提供至少一采樣因子至信道估 計器、均衡器參數(shù)計算機(jī)、均衡器或耙型接收器中至少其中之一。接收器還可以包括一信號 質(zhì)量模塊，與行為適配器、均衡器和耙型接收器連接，并設(shè)置成使用數(shù)值穩(wěn)定性指示確定均 衡器的輸出信號的信號與干擾加噪聲的比例的第一指示和耙型接收器的輸出信號的信號 與干擾加噪聲的比例的第二指示。 與本發(fā)明的內(nèi)容一致的一種示例性的用于無線通信的數(shù)字通信設(shè)備包括一個適 應(yīng)性均衡接收器，其包括一個輸入端，設(shè)置成接收無線通信信號；一個均衡器，與輸入端 連接，并設(shè)置成對所述的無線通信信號進(jìn)行均衡以產(chǎn)生均衡的通信信號；一個耙型接收器， 與輸入端連接，并設(shè)置成處理所述的無線通信信號以產(chǎn)生耙型的通信信號；和與均衡器和 耙型接收器連接的裝置，用于處理均衡的通信信號和耙型的通信信號以提供輸出信號，如 果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第一關(guān)系，輸出信號本質(zhì)上由均衡的通信信 號組成，如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第二關(guān)系，輸出信號本質(zhì)上由耙 型的通信信號組成，及如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第三關(guān)系，輸出信 號包括相對量的均衡的通信信號和耙型的通信信號，第一、第二和第三關(guān)系互不相同。
數(shù)字通信設(shè)備的具體實施例可以包括下列特征的一個或多個。第三相對量的均衡 的通信信號包括線性相關(guān)量的耙型的和均衡的通信信號，與均衡的通信信號和耙型的通信 信號的共同特征值一致。共同特征是信號與干擾加噪聲的比例。通信設(shè)備還可以包括一個 信道估計器，與輸入端連接，并設(shè)置成基于所述的無線通信信號和一個信道估計采樣因子 確定信道響應(yīng)估計，和一個參數(shù)計算機(jī)，與信道估計器連接，并設(shè)置成使用信道響應(yīng)估計計 算均衡器系數(shù)和耙型接收器系數(shù)。通信設(shè)備還可以包括一個行為適配器，與信道估計器、 參數(shù)計算機(jī)、均衡器和耙型接收器連接，并設(shè)置成提供調(diào)整數(shù)據(jù)至信道估計器去影響信道 響應(yīng)估計，設(shè)置成提供時間的信道特性至參數(shù)計算機(jī)，設(shè)置成提供數(shù)值穩(wěn)定性指示，及設(shè)置 成提供至少一個采樣因子至信道估計器、均衡器參數(shù)計算機(jī)、均衡器或耙型接收器中至少 其中之一。通信設(shè)備還可以包括一個信號質(zhì)量模塊，與行為適配器、均衡器和耙型接收器連 接，并設(shè)置成使用數(shù)值穩(wěn)定性指示確定均衡器的輸出信號的信號與干擾加噪聲的比例的第 一指示和耙型接收器的輸出信號的信號與干擾加噪聲的比例的第二指示。
與本發(fā)明的內(nèi)容一致的一種示例性的用于無線通信的數(shù)字通信設(shè)備包括一個適 應(yīng)性均衡接收器，其包括一個輸入端，設(shè)置成接收無線通信信號；一個信道估計器，與輸 入端連接，并設(shè)置成基于所述的無線通信信號和一個信道估計采樣因子確定信道響應(yīng)估 計；一個均衡參數(shù)計算機(jī)，與信道估計器連接，并設(shè)置成使用信道響應(yīng)估計計算均衡器系數(shù) 和耙型接收器系數(shù)；一個均衡器，與輸入端、均衡參數(shù)計算機(jī)連接，并設(shè)置成對所述的無線 通信信號進(jìn)行均衡以通過將所述的無線通信信號與均衡器系數(shù)相巻積確定均衡的通信信 號；一個耙型接收器，與輸入端、均衡參數(shù)計算機(jī)連接，并設(shè)置成處理所述的無線通信信號以通過將所述的無線通信信號與耙型接收器系數(shù)相巻積產(chǎn)生耙型的通信信號；一個行為適 配器，與信道估計器、均衡器參數(shù)計算機(jī)、均衡器和耙型接收器連接，并設(shè)置成提供調(diào)整數(shù) 據(jù)至信道估計器去影響信道響應(yīng)估計，設(shè)置成提供時間的信道特性至均衡參數(shù)計算機(jī)，設(shè) 置成提供數(shù)值穩(wěn)定性指示，及設(shè)置成提供至少一個采樣因子至信道估計器、均衡器參數(shù)計 算機(jī)、均衡器或耙型接收器中至少其中之一 ；一個信號質(zhì)量模塊，與行為適配器、均衡器和 耙型接收器連接，并設(shè)置成使用數(shù)值穩(wěn)定性指示確定均衡器的輸出信號的信號與干擾加噪 聲的比例的第一指示和耙型接收器的輸出信號的信號與干擾加噪聲的比例的第二指示；和 一個合成器，與均衡器、耙型接收器和信號質(zhì)量模塊連接，并設(shè)置成使用信號質(zhì)量的第一和 第二指示確定一個均衡器權(quán)值和一個耙型接收器權(quán)值，以便如果第一指示超過第二指示一 閾值，那么均衡器權(quán)值是1 ，耙型接收器權(quán)值是0，如果第二指示超過第一指示一閾值，那么 耙型接收器權(quán)值是1，均衡器權(quán)值是0，如果第一和第二指示相差閾值或更少，那么均衡器 權(quán)值等于第一指示除以第一和第二指示的和，耙型接收器權(quán)值等于第二指示除以第一和第 二指示的和，合成器設(shè)置成合計耙型接收器權(quán)值加權(quán)的耙型的通信信號和均衡器權(quán)值加權(quán) 的均衡的通信信號。 本發(fā)明的內(nèi)容的具體實施例提供了下列功能的一個或多個。在多徑環(huán)境中的信號 可以被更好地處理從而用于解調(diào)。當(dāng)信號以干擾信號為主時或當(dāng)期望信號為主時，信號可 以用單一裝置很好地進(jìn)行處理。接收器可以處理信號，同時適應(yīng)傳輸信號的環(huán)境。在不同 的信號傳輸條件下接收器性能可以得到改善。


圖1是典型的CDMA/WCDMA的基于耙型的接收器的框圖。
圖2是用于寬帶二進(jìn)制信號的耙型接收器的框圖。
圖3A是線性橫向均衡器的框圖。 圖3B是判決反饋均衡器(decision-feedback equalizer)的框圖。
圖4是基于均衡器的接收器的框圖。 圖5是包括接收器的無線通信設(shè)備的框圖，其中接收器包括均衡器和耙型接收 器。 圖6是圖5所示的包括模擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換器、處理器和存儲器的無線通信設(shè)備的框 圖。 圖7是環(huán)境適應(yīng)性均衡接收器的框圖。 圖8是圖7所示的接收器的包括線性合成器細(xì)節(jié)的部分框圖。
具體實施例方式
為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細(xì)說明。
在多徑衰落環(huán)境中，用于直接擴(kuò)頻信號的常規(guī)接收器是基于耙型接收器的接收 器。但是，如果期望高數(shù)據(jù)速率，基于耙型接收器的接收器通常表現(xiàn)并不良好。為了提高性 能，可以采用基于均衡的接收器?？梢允褂酶鞣N不同類型的均衡器，比如線性均衡器(包括 迫零均衡器(zero-forcing equalizer)，最小均方誤差均衡器(匪SE equalizer)，微弱間 隔均衡器(fractionally spaced equalizer)，基頻帶禾口旁頻帶線性均衡器(baseband andpassband linearequalizer))和判決反饋均衡器。此外，基于均衡器的接收器可以采用因 果或非因果類型實現(xiàn)。 均衡接收器可能性能上不會一直勝過耙型接收器。存在某些會導(dǎo)致均衡接收器表 現(xiàn)不佳的因素。這些因素包括，但不僅限于，高車速、寬的時延擴(kuò)展、數(shù)值準(zhǔn)確度、計算資源 的可用性等。對于某些因素，可以預(yù)測耙型接收器和均衡接收器之間的表現(xiàn)差異。對于其 它因素，可以測量它們產(chǎn)生的效果。 本發(fā)明的內(nèi)容的具體實施例提供了用于處理無線信號的技術(shù)。例如，無線通信設(shè) 備包括耙型接收器和均衡接收器。接收器可以接收和處理輸入的信號，處理過的信號可以 使用各種技術(shù)組合，組合較佳地基于一個或多個準(zhǔn)則進(jìn)行加權(quán)，這些準(zhǔn)則指示何種接收器 的處理將提供期望的信號質(zhì)量。 請參閱圖5，一示例性的無線通信設(shè)備10包括接收器部分12、解擴(kuò)器14、解交織 器16和解碼器18。該設(shè)備10特別設(shè)置成用于CDMA/WCDMA，盡管設(shè)備10可以設(shè)置成用于 其它通信技術(shù)。接收器部分12包括耙型接收器20、均衡接收器(均衡器)22和合成器24。 接收器20和均衡器22可以處理通過天線28接收到的在輸入端26的輸入信號，并處理該 輸入信號，如消除噪音或其它，使得輸入信號更容易解釋。合成器24可以確定和/或分析 與接收器20和22中哪個將提供更優(yōu)質(zhì)的輸出信號有關(guān)的一個或多個參數(shù)，并選擇使用接 收器20和22之一的輸出信號或組合它們的輸出信號，較佳地，基于該一個或多個參數(shù)和它 們對接收器20和22的輸出信號的可能的各自的質(zhì)量的重要性，加權(quán)每個接收器20和22 的貢獻(xiàn)。例如，在低速的城市環(huán)境中合成器24可以著重于均衡器輸出，如果設(shè)備10處于快 速移動環(huán)境，例如在火車上，合成器24可以著重于耙型接收器的輸出用于良好的通信。該 設(shè)備10可以是各種各樣的設(shè)備，如移動電話、個人數(shù)據(jù)助理、傳呼機(jī)或其它用戶設(shè)備(user equipment, UE)。圖5中顯示的模塊可以用硬件、固件、軟件或它們的組合來實現(xiàn)。例如， 請參閱圖6，通過天線28接收到的信號可以通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，由此產(chǎn) 生的信號通過處理器62執(zhí)行存儲在存儲器64中的軟件指令進(jìn)行處理以實現(xiàn)這里描述的功 能。 再請參閱圖7，接收器部分12包括預(yù)測性信道估計器30、低階的均衡參數(shù)計算機(jī) 32、均衡器22、耙型接收器20、高階的行為適配器34、信號質(zhì)量測量模塊36、耙型接收器和 均衡器輸出合成器38、以及輔助輸出模塊40。行為適配器34可以通過接收器部分12的各 種其它模塊影響處理。在接收器部分12中的模塊協(xié)調(diào)處理輸入信號以提供輸出信號，其由 來自耙型接收器20和/或均衡器22的處理過的信號構(gòu)成，數(shù)量取決于來自這些模塊20和 22的處理過的信號的可能的品質(zhì)。 高階的行為適配部件34可以適應(yīng)性地調(diào)整圖7所示的其它模塊的行為。為此，高 階的行為適配器34考慮了幾個因素以確定用于其它模塊的適應(yīng)性調(diào)整。例如，行為適配器 34考慮與預(yù)測性信道估計器、接收信號均衡器和耙型接收器關(guān)聯(lián)的采樣因子。由預(yù)測性信 道估計器30使用的采樣因子優(yōu)選不超過輸入信號s[n]的采樣因子(在l和輸入信號s[n] 的采樣因子之間)，也就是說，如果信號s[n]用因子8過度采樣，那么預(yù)測性信道估計器的 采樣因子是1至8之間。例如，如果預(yù)測性信道估計器的采樣因子是2 (即2倍過度采樣因 子)，那么輸入樣本s
、s[4/8T]、s[T]等將用于計算信道估計h[OT] 、h[4/8T] 、h[T]等。 接收信號均衡器22和耙型接收器20的采樣因子較佳地不超過預(yù)測性信道估計器30的采
行為適配器34也考慮信道估計器30的預(yù)測能力。預(yù)測能力是由行為適配器34通 過評價信道質(zhì)量的方法確定的。例如，信號與干擾加噪聲的比例(signal to interference and noise ratio, SINR)由行為適配器34測定以確定信道質(zhì)量，例如，如在"用于蜂窩移動 無線的f言道質(zhì)量估計禾口速率適應(yīng)"(Channel Quality Estimation and Rate Adaptation for Cellular Mobile Radio,byKrishna Balachandran，Srinivas R. Kadaba，and Sanjiv Nanda， IEEE Journal on Selected Area inComm皿ications， July 1999)中討論的那樣。 從信道估計器的評價，高階的行為適配器34提供調(diào)整數(shù)據(jù)至預(yù)測性信道估計器30去影響 由估計器30提供的信道估計。 行為適配器34也考慮均衡頻率和多徑能量收集之間的平衡。行為適配器34可能 從估計器30收集信道估計，從均衡參數(shù)計算機(jī)32收集均衡參數(shù)，從均衡器22收集均衡的 信號，和從信號質(zhì)量測量模塊36收集信號質(zhì)量，并調(diào)整各模塊的系統(tǒng)參數(shù)。例如，在慢衰落 多徑環(huán)境中，行為適配器34可以設(shè)定更長的信道估計時間和降低均衡計算頻率，以幫助提 供精確的信道估計和均衡權(quán)重。與慢衰落相反，對于快衰落環(huán)境，接收器較佳地具有帶高均 衡頻率的快速適應(yīng)能力。隨著更短的信道估計時間，多徑能量收集能力降低，但是產(chǎn)生了更 快的信道變化跟蹤能力。 行為適配器34也考慮均衡接收器22的數(shù)值穩(wěn)定性。信號與干擾加噪聲的比例 (SINR)可以由行為適配器34進(jìn)行分析以確定用于圖6所示的接收器部分12的數(shù)值穩(wěn)定性 的數(shù)值。由接收器12處理的位寬(bit width)的大小可以影響接收器12的計算精度。行 為適配器34使用它對數(shù)值穩(wěn)定性的分析的結(jié)果去適當(dāng)調(diào)整由圖6所示的接收器12的模塊 處理的位寬的大小，以改善與沒有這種調(diào)整進(jìn)行的計算相對的計算精度。行為適配部件36 報告估計的信號質(zhì)量列表至行為適配器34，行為適配器34通知信號質(zhì)量測量模塊36來自 列表的哪個估計發(fā)送到合成器38。例如，以輸入采樣速率8，波形由因子8過度采樣，信號 質(zhì)量估計列表具有8種數(shù)值，行為適配器從中選擇期望估計。 行為適配器34也考慮為圖7所示的模塊的一個或多個確定加權(quán)因子的功耗。行 為適配器34嘗試降低功耗，尤其是當(dāng)輸入信號質(zhì)量低時。行為適配器34可以提供一個或 多個功耗加權(quán)因子至低階的均衡參數(shù)計算機(jī)32、接收信號均衡器22或耙型接收器20中至 少其中之一。由這些模塊的一個或更多個使用的系數(shù)可以根據(jù)行為適配器34提供的功耗 加權(quán)因子進(jìn)行加權(quán)。行為適配器34通過分析信號質(zhì)量確定相應(yīng)的功耗加權(quán)因子。如果信 號質(zhì)量差，則行為適配器34產(chǎn)生一個或多個相對較小值的加權(quán)因子，反過來，如果信號質(zhì) 量好，行為適配器34產(chǎn)生一個或多個相對較大值的加權(quán)因子。功耗補(bǔ)償?shù)睦犹峁┰诘?"低功耗可重構(gòu)適應(yīng)性均衡器架構(gòu)，，(A Low-Power Reconf igurable Adaptive Equalizer Architecture. Tschanz， J. and Shanbhag， N. R. ， Signals, Systems, and Computers, 1999， Conference Record of the Thirty—Third AsilomarConference, Vol.2，1999， pp. 1391-1395)中。 也可以考慮其它因素。此外，這里討論的因素的多個可以由行為適配器34—起考 慮，和/或一些因素可以由行為適配器34從考慮中忽略。 預(yù)測性信道估計器30嘗試找出傳播信道的長期和短期特征，并期望獲得精確的 信道估計。使用上述討論的技術(shù)使用SINR去確定信道質(zhì)量，短期特征可以使用上述技術(shù)使用SINR從最近傳入的輸入信號通過最短的處理單元即接收器檢測到的最短的信道行為來 獲得以確定信號質(zhì)量。例如，系統(tǒng)可能設(shè)置256塊芯片作為用于信道估計的輸入信號的最 小單元。長期特征可以從最近傳入的輸入信號和從過去的短期特征(通過過濾，即對各種 信號進(jìn)行加權(quán))來獲得。信道估計器30試圖確定準(zhǔn)確的、噪音去除的信道(響應(yīng))估計。 在該模塊計算的信道估計發(fā)送到低階的均衡參數(shù)計算模塊32用于為均衡器22和耙型接收 器20計算系數(shù)。在"碼分"系統(tǒng)中使用的信道估計的各種方法可以由參數(shù)計算機(jī)32采用。 例如，可以使用的方法包括如在"離散隨機(jī)信號和統(tǒng)計信號處理"(C. W. Therrien，Discrete Random signals and StatisticalSignal Processing, Englewood Cliffs :Prentice Hall，1992)禾口"參數(shù)1古計原5里禾口問題，，(H. W. Sorenson，Parameter Estimation Principles and Problems, Marcel Dekker， New York, 1980)中討論的最大似然法(maximum likelihood)信道估計。另一種可以接受的方法是如在"使用EM算法進(jìn)行疊加信號的參數(shù) 估計，，(M.Feder and E. Weinsten， Parameter Estimation ofSuperimposed Signals Using the EM algorithm, IEEE Trans. On Acoustic, Speech and SignalProcessing， Vol.36， No. 4，April， 1998，pp. 477-489)中討論的期望值最大化(expectationmaximization)信道 估計。信道(響應(yīng))估計可以使用擾碼(scrambling code)根據(jù)下式計算
<formula>formula see original document page 11</formula>其中*表示共軛 (1) 其中，s[n]是輸入信號，h[n]是信道(響應(yīng))估計(估計的信道響應(yīng))，c[n]是 擾碼，n、 d和m是時間指數(shù)。例如
<formula>formula see original document page 11</formula>是由256塊芯片(256k 256k+255)累加。 (2)<formula>formula see original document page 11</formula>是由256塊芯片(256k 256k+255)累力口。
(3) 在公式(1) (3)中，256塊芯片用于計算一個信道響應(yīng)樣本，芯片是用于CDMA符 號的常用術(shù)語。樣本典型地，但不是必須的，是基于芯片的。因此，樣本也可以是l/2芯片 空間，即兩次過度采樣。 低階的參數(shù)計算機(jī)32根據(jù)高階的行為適配器34的指令和來自預(yù)測性信道估計模 塊30的信道估計去計算耙型系數(shù)和均衡系數(shù)。耙型和均衡系數(shù)可以由參數(shù)計算機(jī)32用多 種算法的任意一種進(jìn)行計算。例如，要計算均衡器系數(shù)，可以使用迫零算法或基于最小均 方誤差(匪SE)準(zhǔn)則的算法，如在"數(shù)字通信"(Digital Communications,4th Ed. by John G.Proakis)中討論的那樣。例如，可以根據(jù)下式用最小均方誤差計算均衡器系數(shù)
<formula>formula see original document page 11</formula>， *表示共車厄
(4) 其中S是一數(shù)學(xué)S函數(shù)，h[n]由公式(1)限定，No是代表白噪聲方差的信道(響 應(yīng))估計。 另外，耙型接收器系數(shù)可以根據(jù)下式計算<formula>formula see original document page 11</formula>
其中*表示共軛。均衡器和耙型系數(shù)由信號均衡模塊22和耙型模塊20使用用于可靠的軟度量值的產(chǎn)生。 信號均衡模塊22使用在低階的參數(shù)計算模塊32中計算的均衡系數(shù)來產(chǎn)生相應(yīng)的
軟度量值。在這里，信號均衡模塊22計算軟度量值 YEq[n] = s[n]*WEq[n] (6) 其中*表示巻積。軟度量值Y^[n]是均衡器校正的輸入信號或均衡序列(類似于 均衡器校正的)。 耙型模塊20使用在低階的參數(shù)計算模塊32中計算的耙型系數(shù)來產(chǎn)生相應(yīng)的軟度
量值。在這里，耙型模塊20計算軟度量值 YKake[n] = s[n]*WKake[n] (7) 其中*表示巻積。軟度量值YKake[n]是耙型校正的輸入信號。 使用實際輸出和某些輔助輸出，信號質(zhì)量測量儀36試圖測量耙型輸出和均衡器
輸出的質(zhì)量。實際輸出是接收信號均衡器22和耙型接收器20的輸出。輔助輸出來自輔助
輸出模塊40，例如，產(chǎn)生表示噪聲方差的信號的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)估
計器。信號質(zhì)量測量儀36使用定義術(shù)語(definition term)來表示信號質(zhì)量測量?；?br> 該定義術(shù)語，耙型輸出和均衡器輸出合成模塊38能夠組合耙型和均衡器輸出。能夠表示信
號質(zhì)量的各種術(shù)語可以作為定義術(shù)語使用。例如，定義術(shù)語可以是SINR、SNR等。定義術(shù)語
MEq和MKake被確定用于來自均衡模塊22和耙型模塊20的軟度量值，并分別為均衡模塊22
和耙型模塊20的軟度量值表示信號質(zhì)量。 信號質(zhì)量測量模塊36可以使用來自接收信號均衡塊22的均衡軟度量值輸出 YEq[n]和來自耙型模塊20的耙型軟度量值Y^Jn]和使用均衡器系數(shù)WEq[n]和耙型接收器 系數(shù)W腦e[n]和噪聲功率(輔助輸出)計算SINR值。例如，在時間指數(shù)n的信干噪比(SINR) 可以根據(jù)下式計算 <formula>formula see original document page 12</formula> 其中〈x，y〉是兩個向量x和y的內(nèi)積。S、 I和N都是時間變化變量?！碨[n]，W[n]〉 表示在時間n的信號能量。用于k ! = n的〈s[k] ，W[k]〉的求和是那些沒有被接收器消除 的干擾項，〈W[n] ， W[n]〉No是在時間n的噪聲功率。較高的SINR值優(yōu)于較低的值。
合成器38接收耙型和均衡器輸出并組合它們用于最終的軟度量值輸出。組合可 以是各種形式。例如，組合可以是線性組合或非線性組合。較佳地，對具有定義術(shù)語的更加 期望的值(例如更高SINR)的模塊比另一個給予更多加權(quán)。例如，當(dāng)用于耙型模塊和信號 均衡模塊的定義術(shù)語之間的差異超過閾值，例如，2分貝(dB)，完全使用對應(yīng)具有更加期望 的定義術(shù)語值的模塊的軟度量值(即，對更加期望的定義術(shù)語模塊的度量值100%加權(quán)，對 欠理想的定義術(shù)語模塊的度量值0%加權(quán))。如果定義術(shù)語值差異低于閾值，那么，用基于 兩相應(yīng)定義術(shù)語值的度量值的比例使用來自每個模塊的軟度量值的組合。
使用線性組合的示例性的合成器50如圖8所示。該合成器50包括一系數(shù)控制單元52和一用于確定加權(quán)和的加法器54。系數(shù)單元52基于耙型模塊20和信號均衡模塊22 的定義術(shù)語和所選擇的系數(shù)計算算法計算加權(quán)值Wa和Wb。例如，所選擇的系數(shù)計算算法可 以是 If (abs(MEq_MKake) > Threshold)
{If (MEq > MKake) {(Wa， Wb) = (l，O) ;}
Else{(Wa，Wb) = (0， 1) ;}
} } (X)亞=10 * log10 (X) ， e. g. MEq dB = 10 * log10 (MEq) 其中MEq是信號均衡模塊的定義術(shù)語，M^e是耙型模塊的定義術(shù)語，abs(x)是x的 絕對值，閾值是一個確定值。 然后來自耙型模塊20和信號均衡模塊22的軟度量值用加權(quán)值縮放，并通過加法 器形成最終的輸出值。 在上面的關(guān)于系數(shù)計算算法的例子中，如果SINR是定義術(shù)語，系數(shù)隨該定義術(shù)語 作如下變化。對于均衡器22和耙型接收器20，兩SINR值可以進(jìn)行計算去分別表示信號 質(zhì)量，表示為SINR_Eq和SINR_Rake。對于在合成器50中的系數(shù)計算，存在三種可能的情 形。如果SINR_Eq超過SINR_Rake閾值或以上，Wa是1， Wb是0。如果SINR_Eq不超過或低 于SINR_Rake閾值，那么Wa = SINR_Eq/(SINR_Eq+SINR_Rake)和Wb = SINR_Rake/(SINR_ Eq+SINR_Rake)。如果SINR_Eq低于SINR—Rake閾值或以上，Wa是0， Wb是1。
例如，假設(shè)有一組CDMA信號S[n] (n表示離散時間指數(shù)，n = 1. . . K)進(jìn)入接收器。 首先，基于S[n]和高階的行為適配的輸入(例如信道估計器30的預(yù)測能力)，預(yù)測性信道 估計器30估計一組信道估計h [n] (n = 1. . . NTap， NTap = max (NEq， NKake)，其中NEq表示均衡器 系數(shù)數(shù)量，NKate表示耙型接收器系數(shù)數(shù)量，max (a， b)表示a和b中取較大值)。然后h [n] 和來自高階的行為適配器34的輸入(例如均衡頻率和多徑能量收集和數(shù)值穩(wěn)定性之間的 平衡) 一起發(fā)送到低階的均衡參數(shù)計算機(jī)32去計算均衡系數(shù)WEq[n] (n = 1. . . NEq)和耙型 系數(shù)WKake [n] (n = 1. . . NKake)。隨后，均衡器22和耙型均衡器20單獨使用WEq [n] 、 WKake [n]、 S[n]和來自高階的行為適配器34的輸入(例如，采樣因子)來產(chǎn)生相應(yīng)的軟度量值Un] 和YKake[n] (n = 1. K) 。 YEq[n] = COnv(WEq[n] ， S[n])和YKake[n] = conv (WKake [n] ， S[n])， 其中conv()表示數(shù)學(xué)巻積。YEq[n]和YKake[n]連同其它輔助輸出(例如噪聲功率)被發(fā)送 到信號質(zhì)量測量模塊36，其使用這些輸入去確定相應(yīng)的定義術(shù)語，M^和MKake。合成器38基 于M^和M!^產(chǎn)生一組相應(yīng)的加權(quán)系數(shù){Wa，Wb}。這些加權(quán)系數(shù)和軟度量值Yjn]和Y^[n] 一起使用以產(chǎn)生最后的輸出Y[n] (n = l...K)。 Y[n] = Wa*YEq[n]+Wb*YKak>]，其中*表示 巻積。最后的輸出Y[n]是錯誤減少的(例如，噪音降低的)輸入信號。
其它具體實施例也同樣落在說明書和權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，在這里可能描述


了一個以上發(fā)明。例如，由于軟件的性質(zhì)，上面描述的功能可以使用軟件、硬件、固件、硬連 線、或其中任何的組合來實現(xiàn)。實現(xiàn)功能的特征也可以實體地位于各種位置，包括被這樣布 置以便功能的多個部分在不同的物理位置實現(xiàn)。 在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出 各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的 而非限制性的。
權(quán)利要求
一種適應(yīng)性均衡接收器包括一個輸入端，設(shè)置成接收無線通信信號；一個均衡器，與輸入端連接，并設(shè)置成對所述的無線通信信號進(jìn)行均衡以產(chǎn)生均衡的通信信號；一個耙型接收器，與輸入端連接，并設(shè)置成處理所述的無線通信信號以產(chǎn)生耙型的通信信號；和一個合成器，與均衡器和耙型接收器連接，并設(shè)置成提供合成器輸出信號，如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第一關(guān)系，則合成器輸出信號包括均衡的通信信號和耙型的通信信號的一個第一相對量，如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第二關(guān)系，則合成器輸出信號包括耙型的通信信號和均衡的通信信號的一個第二相對量，及如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第三關(guān)系，則合成器輸出信號包括均衡的通信信號和耙型的通信信號的一個第三相對量，所述的第一關(guān)系、第二關(guān)系和第三關(guān)系互不相同，且所述的第一相對量、第二相對量和第三相對量互不相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)性均衡接收器，其特征在于，所述的合成器這樣設(shè)置以致如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有所述的第一關(guān)系，則合成器輸出信號本質(zhì)上由均衡的通信信號組成，如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有所述的第二關(guān)系，則合成器輸出信號本質(zhì)上由耙型的通信信號組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適應(yīng)性均衡接收器，其特征在于，所述的第三相對量的均衡的通信信號包括耙型的通信信號和均衡的通信信號的線性相關(guān)量，所述的線性相關(guān)量與所述的均衡的通信信號和耙型的通信信號的共同特征值一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的適應(yīng)性均衡接收器，其特征在于，所述的共同特征值是信號與干擾加噪聲的比例。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)性均衡接收器，其特征在于，所述的接收器還包括一個信道估計器，與輸入端連接，并設(shè)置成基于所述的無線通信信號和一個信道估計采樣因子確定信道響應(yīng)估計；禾口一個參數(shù)計算機(jī)，與信道估計器連接，并設(shè)置成使用信道響應(yīng)估計計算均衡器系數(shù)和耙型接收器系數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的適應(yīng)性均衡接收器，其特征在于，所述的均衡器連接所述的參數(shù)計算機(jī)，并設(shè)置成通過將所述的無線通信信號與均衡器系數(shù)相巻積產(chǎn)生均衡的通信信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的適應(yīng)性均衡接收器，其特征在于，所述的耙型接收器連接所述的參數(shù)計算機(jī)，并設(shè)置成通過將所述的無線通信信號與耙型均衡器系數(shù)相巻積產(chǎn)生耙型的通信信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的適應(yīng)性均衡接收器，其特征在于，所述的接收器還包括一個行為適配器，該行為適配器與所述的信道估計器、參數(shù)計算機(jī)、均衡器和耙型接收器連接，并設(shè)置成提供調(diào)整數(shù)據(jù)至信道估計器去影響信道響應(yīng)估計，設(shè)置成提供時間的信道特性至參數(shù)計算機(jī)，設(shè)置成提供數(shù)值穩(wěn)定性指示，及設(shè)置成提供至少一個采樣因子至信道估計器、均衡器參數(shù)計算機(jī)、均衡器或耙型接收器中至少其中之一。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的適應(yīng)性均衡接收器，其特征在于，所述的接收器還包括一個信號質(zhì)量模塊，該信號質(zhì)量模塊與所述的行為適配器、均衡器和耙型接收器連接，并設(shè)置成使用數(shù)值穩(wěn)定性指示確定均衡器的輸出信號的信號與干擾加噪聲的比例的第一指示，和耙型接收器的輸出信號的信號與干擾加噪聲的比例的第二指示。
10. —種用于無線通信的數(shù)字通信設(shè)備，所述設(shè)備包括一個適應(yīng)性均衡接收器，所述接收器包括一個輸入端，設(shè)置成接收無線通信信號；一個均衡器，與輸入端連接，并設(shè)置成對所述的無線通信信號進(jìn)行均衡以產(chǎn)生均衡的通信信號；一個耙型接收器，與輸入端連接，并設(shè)置成處理所述的無線通信信號以產(chǎn)生耙型的通信信號；和與均衡器和耙型接收器連接的裝置，用于處理均衡的通信信號和耙型的通信信號以提供輸出信號，如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第一關(guān)系，則輸出信號本質(zhì)上由均衡的通信信號組成，如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第二關(guān)系，則輸出信號本質(zhì)上由耙型的通信信號組成，及如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一個第三關(guān)系，則輸出信號包括相對量的均衡的通信信號和耙型的通信信號，所述的第一關(guān)系、第二關(guān)系和第三關(guān)系互不相同。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的用于無線通信的數(shù)字通信設(shè)備，其特征在于，所述的第三相對量的均衡的通信信號包括耙型的通信信號和均衡的通信信號的線性相關(guān)量，所述的線性相關(guān)量與均衡的通信信號和耙型的通信信號的共同特征值一致。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于無線通信的數(shù)字通信設(shè)備，其特征在于，所述的共同特征值是信號與干擾加噪聲的比例。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的用于無線通信的數(shù)字通信設(shè)備，其特征在于，所述的數(shù)字通信設(shè)備還包括一個信道估計器，該信道估計器與輸入端連接，并設(shè)置成基于所述的無線通信信號和一個信道估計采樣因子確定信道響應(yīng)估計；禾口一個參數(shù)計算機(jī)，與信道估計器連接，并設(shè)置成使用信道響應(yīng)估計計算均衡器系數(shù)和耙型接收器系數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于無線通信的數(shù)字通信設(shè)備，其特征在于，所述的數(shù)字通信設(shè)備還包括一個行為適配器，該行為適配器與所述的信道估計器、參數(shù)計算機(jī)、均衡器和耙型接收器連接，并設(shè)置成提供調(diào)整數(shù)據(jù)至信道估計器去影響信道響應(yīng)估計，設(shè)置成提供時間的信道特性至參數(shù)計算機(jī)，設(shè)置成提供數(shù)值穩(wěn)定性指示，及設(shè)置成提供至少一個采樣因子至信道估計器、均衡器參數(shù)計算機(jī)、均衡器或耙型接收器中至少其中之一。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于無線通信的數(shù)字通信設(shè)備，其特征在于，所述的數(shù)字通信設(shè)備還包括一個信號質(zhì)量模塊，該信號質(zhì)量模塊與所述的行為適配器、均衡器和耙型接收器連接，并設(shè)置成使用數(shù)值穩(wěn)定性指示確定均衡器的輸出信號的信號與干擾加噪聲的比例的第一指示，和耙型接收器的輸出信號的信號與干擾加噪聲的比例的第二指示。
16. —種用于無線通信的數(shù)字通信設(shè)備，所述設(shè)備包括一個適應(yīng)性均衡接收器，所述接收器包括一個輸入端，設(shè)置成接收無線通信信號；一個信道估計器，與輸入端連接，并設(shè)置成基于所述的無線通信信號和一個信道估計采樣因子確定信道響應(yīng)估計；一個均衡參數(shù)計算機(jī)，與信道估計器連接，并設(shè)置成使用信道響應(yīng)估計計算均衡器系數(shù)和耙型接收器系數(shù)；一個均衡器，與輸入端、均衡參數(shù)計算機(jī)連接，并設(shè)置成對所述的無線通信信號進(jìn)行均衡以通過將所述的無線通信信號與均衡器系數(shù)相巻積確定均衡的通信信號；一個耙型接收器，與輸入端、均衡參數(shù)計算機(jī)連接，并設(shè)置成處理所述的無線通信信號以通過將所述的無線通信信號與耙型接收器系數(shù)相巻積產(chǎn)生耙型的通信信號；一個行為適配器，與信道估計器、均衡器參數(shù)計算機(jī)、均衡器和耙型接收器連接，并設(shè)置成提供調(diào)整數(shù)據(jù)至信道估計器去影響信道響應(yīng)估計，設(shè)置成提供時間的信道特性至均衡參數(shù)計算機(jī)，設(shè)置成提供數(shù)值穩(wěn)定性指示，及設(shè)置成提供至少一個采樣因子至信道估計器、均衡器參數(shù)計算機(jī)、均衡器或耙型接收器中至少其中之一 ；一個信號質(zhì)量模塊，與行為適配器、均衡器和耙型接收器連接，并設(shè)置成使用數(shù)值穩(wěn)定性指示確定均衡器的輸出信號的信號與干擾加噪聲的比例的第一指示，和耙型接收器的輸出信號的信號與干擾加噪聲的比例的第二指示；禾口一個合成器，與均衡器、耙型接收器和信號質(zhì)量模塊連接，并設(shè)置成使用信號質(zhì)量的第一和第二指示確定一個均衡器權(quán)值和一個耙型接收器權(quán)值，以便如果第一指示超過第二指示的一個閾值，那么均衡器權(quán)值是1，耙型接收器權(quán)值是0，如果第二指示超過第一指示的一個閾值，那么耙型接收器權(quán)值是1，均衡器權(quán)值是0，如果第一和第二指示相差閾值或更少，那么均衡器權(quán)值等于第一指示除以第一和第二指示的和，耙型接收器權(quán)值等于第二指示除以第一和第二指示的和，合成器設(shè)置成合計耙型接收器權(quán)值加權(quán)的耙型的通信信號和均衡器權(quán)值加權(quán)的均衡的通信信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適應(yīng)性均衡接收器，其中包括一均衡器，與一輸入端連接，并設(shè)置成對通信信號進(jìn)行均衡；一耙型接收器，設(shè)置成處理通信信號；和一合成器，設(shè)置成提供合成器輸出信號，如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一第一關(guān)系，則合成器輸出信號包括均衡的通信信號和耙型的通信信號的一第一相對量，如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一第二關(guān)系，則合成器輸出信號包括耙型的通信信號和均衡的通信信號的一第二相對量，及如果均衡的通信信號與耙型的通信信號具有一第三關(guān)系，則合成器輸出信號包括均衡的通信信號和耙型的通信信號的一第三相對量，第一、第二和第三關(guān)系互不相同，且第一、第二和第三相對量互不相同。
文檔編號H04B1/44GK101741411SQ20091017446
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者吳宇鵬, 王璽政, 許大山 申請人:上海摩波彼克半導(dǎo)體有限公司