專利名稱：接收方法和接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在通信系統(tǒng)中用于從一個接收信號中同時檢波許多信號分量的接收方法。
通信系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)中的一個中心問題是信號向幾個同時用戶同時發(fā)送和從幾個同時用戶接收時使信號間的干擾為最小。由于這個原因和所使用的傳輸容量，開發(fā)出了各種傳輸協(xié)議和多址接入方法，在移動電話通信中最普遍的是FDMA和TDMA方法，最近還有CDMA方法。
CDMA是一種基于擴頻技術(shù)的多址聯(lián)接方法，除目前使用的FDMA和TDMA外，它最近被用于蜂窩無線系統(tǒng)中。CDMA相對于現(xiàn)有方法具有許多優(yōu)點，例如頻率規(guī)劃的簡單以及頻譜效率。
在CDMA方法中，用戶的窄帶數(shù)據(jù)信號與一個具有比該數(shù)據(jù)信號更寬帶寬的擴展碼相乘至一個相對寬的頻帶上。用于現(xiàn)有測試系統(tǒng)的帶寬包括例如1.25MHz、10MHz和25MHz。在相乘期間，數(shù)據(jù)信號擴展到整個要使用的頻帶上。所有用戶在同一頻帶上同時發(fā)送。在基站和移動站之間的每個連接上，各使用一個不同的擴展碼，用戶的信號可基于用戶的擴展碼在接收機中相互區(qū)分開來。如果可能，以這樣一種方法選擇擴展碼它們相互正交，即它們相互不相關(guān)。
常規(guī)實現(xiàn)的CDMA接收機中的相關(guān)器與一個預(yù)期信號同步，它們基于擴展碼來識別它。在接收機中，數(shù)據(jù)信號通過將它與和傳輸步驟中相同的擴展碼相乘而恢復(fù)到原始頻帶上。理想情況下，已被某些其它擴展碼相乘的信號不相關(guān)且不恢復(fù)到窄帶上。在想要的信號看來，它們表現(xiàn)為噪聲。因此，目的是從許多干擾信號中檢測出預(yù)期用戶的信號。實際上，擴展碼相關(guān)，從而其它用戶的信號使得檢測預(yù)期信號更加困難，因為它們使接收信號非線性地失真。這種由用戶間相互引起的干擾稱作多址接入干擾。
在運用TDMA多址接入方法的通信系統(tǒng)中使用幾個頻率，每個頻率被劃分成時隙，不同用戶的信號插入其中。這樣，每個用戶有一個它自己的時隙。由于保留給系統(tǒng)的頻率范圍通常是有限的，所使用的頻率通常應(yīng)在位于一個確定距離內(nèi)的多個小區(qū)中重復(fù)。為了提高頻率效率，應(yīng)使該距離盡可能地短。結(jié)果，在同一頻率上的不同傳輸相互干擾。在一個確定的時隙中，除預(yù)期信號外，在接收機中因此還收到一個噪聲信號，該噪聲信號來自使用同一頻率的某些其它的連接。
以上與CDMA共同描述的單用戶檢波方法不是最佳的，因為在檢波中未考慮包含于其它用戶信號中的信息。此外，由部分非正交擴展碼和無線通路上的信號失真而導(dǎo)致的非線性不能通過常規(guī)的檢波方法來糾正。在一個最佳接收機中，考慮了包含于用戶信號中的所有信息，這樣，可使用例如維特比算法最佳地檢波出信號。例如在CDMA系統(tǒng)中，這種檢波方法的優(yōu)點是，接收機的誤碼率曲線類似于無多址接入干擾發(fā)生的單用戶CDMA系統(tǒng)中的情況。例如，不產(chǎn)生已成為CDMA系統(tǒng)特征的近遠(near-far)問題。近遠問題是這樣一種情況來自一個靠近接收機的發(fā)送機的傳輸妨礙(blanket)較遠的發(fā)送機。維特比算法的主要缺點是，它所需的計算能力隨用戶數(shù)目成指數(shù)增加。例如，用QPSK調(diào)制，一個比特率為100kbit/s的10用戶系統(tǒng)計算概率函數(shù)將需1.05億次操作。實際上，這使得實現(xiàn)最佳接收機成為不可能。
但是，可通過不同的方法來近似最佳接收機?，F(xiàn)有技術(shù)講授了各種同時多用戶檢波(MUD)方法。最為熟知的這類方法有線性多用戶檢波，一種解相關(guān)檢波器和一種多級檢波器。這些方法在Varanasi，Aazhang的“異步碼分多址通信的多級檢波”，IEEE通信學(xué)報，Vol.38，pp.509-519，ADr.1990；Lupas，Verdu的“同步碼分多址信道的線性多用戶檢波器”，IEEE信息論學(xué)報，Vol.35，No.1，pp.123-136，Jan.1989；和Lupas，Verdu，“異步信道中多用戶檢波器的抗近遠性”，IEEE通信學(xué)報，Vol.38，ADr.1990中有詳細描述。然而，所有這些方法的缺點是，它們不跟蹤無線信道上的變化。
在多用戶信號的檢波中，使用跟蹤信道上變化的自適應(yīng)信號點陣是以前知道的。這種方法在國際專利申請PCT/FI94/00503中描述，此處作為參考而引用它。但是，該方法的缺點是，隨著同時用戶數(shù)目的增加，所需的計算容量成指數(shù)律地增加。
此外，國際專利申請PCT/US93/01154講授了無線信道上變化的遞歸估計，但該方法局限于信號的加權(quán)系數(shù)的計算，它在單用戶信號的檢波中是有用的。
本發(fā)明提供了一種近似最佳接收機的新方法。該方法更加抗無線通路上的干擾。常規(guī)的多用戶檢波算法特定于信道模型，它們基于信道模型而設(shè)計。理論上的信道模型不適合于本發(fā)明的方法，因為這樣的算法目的在于仿真信道上的失真。即使干擾的起源未知，該方法也適應(yīng)當(dāng)前的情況。例如，CDMA中接收的信號可能包括其擴展碼不為接收機所知的傳輸。這可能包括例如來自一個相鄰小區(qū)的傳輸。在TDMA方法中出現(xiàn)同樣的情況。此外，該方法比以前的神經(jīng)(neural)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用適應(yīng)得更快且需要更少的計算容量。
以上是用在引言中所描述的這類方法來實現(xiàn)的，該方法的特征在于將接收信號在時域中劃分成確定長度的塊，這些塊在接收機中通過各塊的遞歸處理對用戶數(shù)據(jù)和信道參數(shù)進行同時估計。
本發(fā)明還涉及一種包括一個天線、射頻部分、一個A/D轉(zhuǎn)換器和處理接收信號的裝置的接收機。本發(fā)明的接收機的特征在于包括將接收信號在時域中劃分成確定長度的塊的裝置，所述裝置被操作地(operatively)連接到處理接收信號的裝置上；設(shè)置估計初始值的裝置，所述裝置被操作地連接到將接收信號劃分成塊的裝置上；操作地連接到設(shè)置估計初始值的裝置和更新估計參數(shù)的裝置上的第一交換裝置(Switching means)；用于用戶數(shù)據(jù)和信道參數(shù)的同時估計的裝置，所述裝置被操作地連接到第一交換裝置上；第二交換裝置，它被操作地連接到估計裝置上，且其輸出給出對接收信號的估計；和更新估計參數(shù)的裝置，所述裝置的輸入被操作地連接到第二交換裝置上，且輸出連至第一交換裝置上。
本發(fā)明的方法使得以預(yù)期精度近似一個最佳接收機成為可能。本方法的接收機迅速且精確地適應(yīng)隨時間而隨機改變且使接收信號失真的無線通路上的傳播條件。本方法的優(yōu)點是其對應(yīng)于同時用戶數(shù)目的線性復(fù)雜性。因此，當(dāng)用戶數(shù)目大時，本方法的優(yōu)點變得更加顯然。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，信號和信道參數(shù)的同時檢波是利用一個自適應(yīng)信號點陣、用接收信號的遞歸處理來實現(xiàn)的，該自適應(yīng)信號點陣通過一個自適應(yīng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)來控制。
在本發(fā)明的另一實施例中，還與檢波一起計算一個加權(quán)系數(shù)，該系數(shù)用于將用戶數(shù)據(jù)分配給一個正確的信號點陣群。該加權(quán)系數(shù)還可用于數(shù)據(jù)的遞歸檢波及其此后的處理。
以下將參照附圖所說明的例子對本發(fā)明進行更詳細的描述，其中

圖1a和1b說明了匹配濾波器輸出端的接收信號的配置，圖2說明了碼本矢量所指示的點的例子，圖3說明了接收機正在處理一個遞歸接收的信號時信號點陣的運動，圖4是一個說明本發(fā)明接收機結(jié)構(gòu)的示例的框圖，和圖5說明了另一個本發(fā)明接收機結(jié)構(gòu)的示例。
以下將參照一個運用CDMA多址聯(lián)接方法的通信系統(tǒng)來對本發(fā)明的方法進行描述。但是，該方法還適用于使用其它多址聯(lián)接方法的系統(tǒng)。
在數(shù)字通信中，調(diào)制信號在抽樣時刻上僅給出離散值，如±AC，±3AC。因此在接收機中，應(yīng)從一個已通過該無線通路的經(jīng)常是已失真的信號中將離散值識別出來。圖1說明了一個理想的雙用戶信號圖形(pattern)，即接收信號的點密度函數(shù)，在交叉點發(fā)現(xiàn)該函數(shù)的峰值。二維圖形中的各點代表接收信號的一個可能值，該值取決于用戶發(fā)送信號的值。例如，點A1可代表(1，1)，其中第一用戶發(fā)送1，第二用戶發(fā)送1。相應(yīng)地，點A2可代表(-1，1)，其中第一用戶發(fā)送-1，第二用戶發(fā)送1。點A3則代表(-1，-1)，點A4代表(1，-1)。如果有三個用戶，圖形將是三維的；且隨著用戶數(shù)目的增加，圖形維數(shù)相應(yīng)增加。
圖2說明了接收機中與擴展碼匹配的濾波器輸出端的信號圖形的失真，該失真由非正交碼引起或在無線通路上發(fā)生。點密度函數(shù)的峰值加寬了，并因失真而偏移。接收信號的點偏離它們的理想位置，且接收機的函數(shù)(function)是將接收信號看作分配給一個預(yù)定信號點。
如果完全線性地作出判定，則將因為失真的點陣而有許多錯誤的判定，如圖2所示。通過本發(fā)明的方法，可能實現(xiàn)分段線性判定邊界，通過它可能以預(yù)期精度來近似最佳非線性檢波。
設(shè)系統(tǒng)有K個用戶，即CDMA發(fā)送機，它們中的每個具有它自己的獨立擴展碼Sk，k＝1，2…K，它在間隔0，T中為非零，這里T代表符號持續(xù)時間。所有用戶在同一頻帶內(nèi)發(fā)送，且各用它自己的擴展碼去調(diào)制數(shù)據(jù)比特bk(i)。接收機的函數(shù)則對信號解調(diào)信號，例如在BPSK調(diào)制方法中它如下定義r(t)=ΣiΣk=1Kwkbk(i)sk(t-iT)+n(t),t∈R,]]>其中n(t)是一個噪音項(term)，bk(i)∈{-1，1}代表第k個用戶在第i個時隙的信息比特，Wk代表第k個用戶的接收信號的能量。
在多用戶檢波中，對所有k個用戶同時作出關(guān)于接收信號的判定。設(shè)本例中的信道是高斯型信道，并設(shè)所有K個用戶在一個確定時刻同時發(fā)送的比特由矢量b∈{-1，1}k來定義。已知在接收機中所作出的最大似然判定是基于一個對數(shù)概率函數(shù)bopi＝argb∈{-1，1}kmax{2yTb-bTHb}這里信道矩陣H＝RW，其中R是使用的擴展碼之間的一個互相關(guān)矩陣，即(R)ij＝<Si，Sj>，i，j＝1，2，…，K，而W是一個用戶能量的對角矩陣，即W＝diag(W1，…，Wk)。矢量y＝(y1，…，yk)T由接收機的匹配濾波器輸出組成。上述等式可用一種維特比型算法來解，但如上所述，計算的復(fù)雜性使得實際上不可能實現(xiàn)這類最佳接收機。
在本發(fā)明的接收方法中，使用一種遞歸檢波器來同時檢波多用戶數(shù)據(jù)和信道參數(shù)。此處信道參數(shù)包括作出關(guān)于數(shù)據(jù)檢波的判定所需的所有信道信息，例如各接收信號的功率、相位和延時，以及不同信號分量之間的相關(guān)性。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，檢波基于一種以自適應(yīng)多維信號點陣為基礎(chǔ)的檢波方法。在RF部分和A/D轉(zhuǎn)換之后，接收信號送給信號處理裝置，它在CDMA中可以是例如匹配濾波器。然后，在時域?qū)⑿盘杽澐譃榇_定長度的塊，然后在接收機中對它遞歸地進行處理。在遞歸檢波中，對同一信號塊進行預(yù)期次數(shù)的處理。從每個信號塊，即在一個確定時隙內(nèi)接收的信號中，通過公共的估計來檢波用戶數(shù)據(jù)和信道參數(shù)。在時域中，信號塊不必要完全分離，而且，如果必要，則部分重疊?？梢园搭A(yù)期順序和預(yù)期次數(shù)從每個塊中選取抽樣?？梢淮我粋€地或成塊地處理抽樣。在公共估計中，各塊的內(nèi)容至少使用一次。一個特定時間周期的信道參數(shù)和數(shù)據(jù)根據(jù)該特別時間周期內(nèi)所接收到的信號來估計。
在檢波中，從信號預(yù)處理裝置接收的信號—它可表示為矢量y—被分配給一個最近的碼本矢量，即mi所屬于的一個信號點陣群。為了發(fā)現(xiàn)最接近的碼本矢量，使用了一個距離函數(shù)d(y，mi)，該函數(shù)對應(yīng)于檢波中所使用的判據(jù)。這樣，通過該距離函數(shù)，使用以下公式得到最接近的碼本矢量c=argmini{d(y,mi)}]]>。
一種用于確定到最接近的碼本矢量的距離的常用計算方法是通過以下公式計算歐幾里德距離c=argmini{||y-mi||}]]>。
隨著用戶數(shù)目的增加，由上述兩個公式確定的距離函數(shù)—最佳的和歐幾里德距離函數(shù)—導(dǎo)致指數(shù)的復(fù)雜性。這引起接收機中的重計算負荷。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，使用相關(guān)網(wǎng)絡(luò)對信號進行分類，因此，復(fù)雜性線性地增加，且接收機中的計算負荷顯著降低。相關(guān)網(wǎng)絡(luò)原理在Hecht-NielsenNeurocomputing，Addison-Wesley，紐約，1989，第4、5章中得到更詳細的描述?；谙嚓P(guān)網(wǎng)絡(luò)的描述的檢波可以是線性的或非線性的。
一個非線性檢波的例子是Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它在Kechriotis，Manolakos‘用Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)最佳CDMA多用戶檢波’(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電信中的應(yīng)用國際研討會學(xué)報，Lawrence Erlbaum 1993聯(lián)合出版，由J.Alspehtor，R.Goodman，T.Brown編輯)中和在上述Varanasi，Aazhang的論文中得到描述。相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的使用使得降低信道估計和數(shù)據(jù)檢波中的計算數(shù)量成為可能，且依靠信道和預(yù)期的計算數(shù)量，該相關(guān)網(wǎng)絡(luò)可以按預(yù)期的復(fù)雜性來實現(xiàn)。BPSK中Hopfield復(fù)雜異相關(guān)(hetero-associative)網(wǎng)絡(luò)的能量函數(shù)是E＝2Re(y(i)TWb)-bTWRWb，它還可表示為E＝2bTT-bTCb，其中C＝WRW，且T＝Wy(i)。
對每個符號的信道矩陣C(i)和T通常是不同的，因為信道參數(shù)矩陣W隨時間而改變。因此，相關(guān)網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)是自適應(yīng)的。
假定由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生比特估計且信道參數(shù)隨時間改變?？赏ㄟ^相關(guān)映射來認識信道參數(shù)。給定抽樣對(y(i)，～b(i))，相關(guān)映射應(yīng)認識映射y＝Hb?？筛鶕?jù)以下式子通過使用估計的符號來實現(xiàn)認識H^(i+1)=H^(i)+αi(y(i)-H^(i)b^(i))b^(i)T,]]>若y(i)，(i)∈ωnH^(i+1)=H^(i)-αi(y(i)-H^(i)b^(i))b^(i)T,]]>若y(i)∈ωn，(i)nωm，n≠m或H^(i+1)=H^(i)+αi(y(i)-H^(i)b^(i))b^(i)T]]>+Σb^(i)∈Nb^(i)βi(y(i)-H^(i)b^(i))b^(i)T]]>這樣，上述指數(shù)(i)和(i＋1)是迭代指數(shù)而非數(shù)據(jù)指數(shù)。同一數(shù)據(jù)可通過上述公式運行若干次。
一個線性檢波的例子是例如解相關(guān)檢波，在其中，相關(guān)網(wǎng)絡(luò)可因此作為判定規(guī)則使用。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，可通過信道矩陣H來實現(xiàn)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。信道矩陣和信號點陣根據(jù)mi＝Hbi來相互關(guān)聯(lián)，其中bi代表用戶的一個比特矢量。實際上，這意味著當(dāng)計算碼本矢量距離時，僅考慮線性獨立的碼本矢量。
在一個遞歸環(huán)中，根據(jù)同一信號塊在每輪中越來越精確地對信道矩陣進行估計，這使得判定的作出更加精確。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，可使用兩種備選的自適應(yīng)糾正方法認識矢量量化LVQ和自組織映射SOM。
當(dāng)使用LVQ時，利用包含于接收信號中的訓(xùn)練序列對自適應(yīng)信號點陣進行糾正。這樣，接收機能夠通過相應(yīng)地改變信號點陣來適應(yīng)接收信號的失真。該方法在Teuvo Kohonen的自組織和相關(guān)存儲器(Springer-Verlag，柏林—海德堡—紐約—東京，第三版，1989)中得到更詳細的介紹。
當(dāng)接收機利用自組織映射SOM對自適應(yīng)信號點陣進行糾正時，不需要獨立的訓(xùn)練序列。象LVQ，SOM方法很早已運用于模式識別問題中，這在上述參考文獻中和在Teuvo Kohonen的‘自組織映射’，IEEE學(xué)報78(9)，pp.1464-1480，1990；Kohonen的‘自組織映射概論’，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)國際聯(lián)合會議學(xué)報IJCNN’93，Nagoya，日本，1993年十月25-29日；Kohonen的‘你未曾聽到的關(guān)于自組織映射的事情’，1993IEEE國際神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會議學(xué)報，圣弗朗西斯科，美國，1993年3月28日至4月1日，pp.1147-1156；和Kohonen，Raivio，Simula，Henriksson的‘雙通路信道中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助判定反饋均衡器的觸發(fā)行為’，IEEE國際通信會議學(xué)報，芝加哥，美國，1992年6月14-18日，pp.1523-1527中得到更詳細的描述。
以下根據(jù)本發(fā)明的方法來說明上述兩種方法。
最佳多用戶CDMA接收機非線性地響應(yīng)從與擴展碼匹配的濾波器中獲得的詳盡的(exhaustive)識別符。LVQ和SOM方法此處可用于估計最佳Bayesian判定邊界。Bayesian判定邊界以最少的差錯數(shù)區(qū)分種類(class)。
每個可能的離散信號空間可被認為是能形成其自身的種類ωk。每個種類由一群其維數(shù)可定義為隨應(yīng)用而改變的碼本矢量來定義。
每個種類的碼本矢量數(shù)取決于近似的預(yù)期精度。如果每個種類僅包括一個碼本矢量，則判定邊界是線性的。碼本矢量越多，當(dāng)判定邊界為片狀線性時判定的做出就越精確地近似最佳接收機，且復(fù)雜性隨碼本矢量數(shù)而增加。每個種類也可包括不同數(shù)目的碼本矢量。每個碼本矢量指向一個代表該種類的點。當(dāng)初始數(shù)目的碼本矢量已分配給每個種類并存儲在相關(guān)網(wǎng)絡(luò)中時，以下LVQ算法可用于估計真實信道矩陣H。
從匹配濾波器的輸出獲得的信息送給LVQ塊，它按照以下公式迭代更新矩陣H^i+1=H^i+αi(y-H^ib^i)b^iT,]]>若y，i∈wiH^i+1=H^i-αi(y-H^ib^i)b^iT,]]>若y∈wi，i∈wj，i≠j其中單獨認識率由例如αi+1=αi1+Siαi]]>來定義，其中Si＝1代表正確分類，而-1代表錯誤分類。選定的判定算法給出判定bi。
LVQ接收的信號包括一個已知的訓(xùn)練序列，根據(jù)它來更新檢波器(自適應(yīng)信號點陣或自適應(yīng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò))。
在基于自組織映射的方法中，認識過程—即碼本矢量的糾正—不同于LVQ，在LVQ中，接收信號不包括一個專門的認識序列，而自組織映射直接根據(jù)接收信號把自適應(yīng)信號點陣中的碼本矢量分配到接收信號點數(shù)目最大處。因此它自動適應(yīng)接收信號。在SOM中，矩陣例如根據(jù)以下公式來更新H^i+1=H^i+αi(yi-H^ib^i)b^iT]]>+Σb^i∈Nb^iβi(yi-H^ib^i)b^iT]]>其中i是選定的判定算法所給出的符號估計，i表示一個備選競爭(rival)比特序列， 表示一系列競爭判定。競爭判定是一系列接收信號的第二最佳—但不是最佳匹配—分類。
αi和βi是收斂(convergent)系數(shù)，檢波器的工作可由它控制。可以選擇系數(shù)，以便檢波器適應(yīng)靜態(tài)(stationary)信道，或者檢波器跟蹤信道的非靜態(tài)變化。
以上所采用的實現(xiàn)是，一個加權(quán)系數(shù)也與檢波一起計算，且根據(jù)它來將用戶數(shù)據(jù)分配給適當(dāng)?shù)男盘桙c陣。加權(quán)系數(shù)可運用于遞歸檢波和此后的數(shù)據(jù)處理申。這種方法使得消除未必確實的判定并因此加速未來的計算成為可能。
用于檢波精度的加權(quán)系數(shù)通過計算信號估計分類的概率和—如果必要—競爭分類概率的函數(shù)來確定。可使用一個估計的信道矩陣來估計概率。計算的加權(quán)系數(shù)也可稱作置信系數(shù)。
這樣，計算的加權(quán)系數(shù)可用于對信號分類和更新檢波器。相關(guān)網(wǎng)絡(luò)或自適應(yīng)信號點陣的更新可基于所實施的信號分類和與之有關(guān)的計算的置信系數(shù)。此外，在更新過程中考慮理想分類和一系列第二最佳分類及其加權(quán)系數(shù)是可能的。
上述方法—在其中這樣使用了實際判定和一系列第二最佳分類—的主要優(yōu)點是，接收機知道判定是多么可靠。當(dāng)計算的加權(quán)系數(shù)表明判定是可靠的時，在接收機中甚至可作出重要改變，而對于不可靠的決定，則逐步作出改變。
本發(fā)明優(yōu)選實施例的方法可通過以下解決方案來說明步驟1在矩陣 中設(shè)置初始值。
步驟2讀出匹配濾波器輸出并將它分成塊。
步驟3對由上述檢波器例程(routones)所處理的塊信號分類。
步驟4使用例如以上式子更新相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。
步驟5如果已對塊進行了預(yù)期次數(shù)的處理，改變要處理的塊。
步驟6跳至步驟3。
以下，我們將用一個簡單的例子說明本發(fā)明的方法。設(shè)系統(tǒng)有兩個具有擴展碼S1＝1，1，1和S2＝1，-1，1的現(xiàn)行用戶，碼的互相關(guān)性是1/3。假設(shè)信道是一個高斯信道。在接收機中，第一用戶的信噪比是8dB，第二用戶的是10dB。這樣，矩陣W具有值W＝diag(1，3.16)。在使用自組織映射的檢波器中矩陣 的初始值被設(shè)置為單位矩陣I。
圖3說明了接收機遞歸地處理接收信號時信號點陣的偏移。在起始點，單位矩陣的點被置為初始值，但此時點陣已朝著為信道所改變的實際信號偏移。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，可通過互相關(guān)矩陣R來實現(xiàn)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。如上所述，通過乘積H＝RW來定義信道矩陣H，其中R是所使用的擴展碼的互相關(guān)矩陣，即(R)ij＝<Si，Sj>，i，j＝1，2，…，K，且W是用戶能量的對角矩陣，W＝diag(W1，…，Wk)。
當(dāng)僅使用互相關(guān)矩陣時，在計算中不需要能量矩陣W，且這使得與使用信道矩陣相比，計算更快。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的接收機的結(jié)構(gòu)，在該例中是一個基站接收機。但是，本發(fā)明也能以類似的方法用于移動站中。接收機包括一個天線10，它通過射頻部分11將接收信號送至A/D轉(zhuǎn)換器12。轉(zhuǎn)換的信號送至裝置13，它對接收信號進行預(yù)處理。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，該裝置可以是例如用若干數(shù)目的瑞克(RAKE)接收機實現(xiàn)的匹配濾波器，它們各從一個用戶接收信令。每個瑞克接收機包括幾個能夠接收一個多通路傳播的信號分量的獨立的相關(guān)器。接收的信號分量最好在瑞克接收機中進行組合。瑞克接收機的結(jié)構(gòu)在G.COOPER，C.McGillem的現(xiàn)代通信和擴展頻譜，McGraw-Hill，紐約，1986，第12章中得到更詳細的描述。
但是，本發(fā)明的接收機也能不用瑞克接收機來實現(xiàn)。另一種方法是，例如增加相關(guān)網(wǎng)絡(luò)或信號點陣的維數(shù)。例如，如果用戶的信道模型具有1分支(taps)，則信號點陣或相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的維數(shù)就增加為1倍(1-fold)。
信號從匹配濾波器送至裝置14，它將接收信號在時域劃分為預(yù)期長度的塊并在整個處理時期將塊存儲起來。在接收機中遞歸地對各信號塊進行預(yù)期次處理，此后從裝置14中獲取下一個塊進行處理。信號首先從劃分裝置14中送至裝置15，在這里設(shè)置用于估計的初始值。換句話說，在相關(guān)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置預(yù)期的初始值，象信道矩陣，用于第一輪估計。
通過以下例子說明塊的劃分。設(shè)匹配濾波器13的輸出包括抽樣Z1，…，Zj，Zj＋1，…，Zj＋J。如果塊的長度例如是j，可這樣形成塊以使第一塊包括抽樣L1＝{Z1，…，Zj}，第二塊包括抽樣L2＝{Zi，…，Zi＋j＋1}，其中i＞1。如果i＝j(luò)＋1，則塊不包括任何相同的抽樣，并因此不重疊。
在裝置15中，通過將所述塊預(yù)期次數(shù)地給往估計算法以及通過將以前獲得的估計值用作比特和信道參數(shù)的初始值來設(shè)置用于估計的初始值。如果無以前的估計值可用，則通過一些已知的方法來估計參數(shù)。例如，在CDMA中，可通過使用瑞克支路的輸出來初始化參數(shù)。另外，還可使用ML方法或亞最佳ML方法。
信號和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的估計初始值從設(shè)置裝置15通過第一交換裝置16送至檢波裝置17，在那里使用例如上述方法—如LVQ和SOM—由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)同時檢波數(shù)據(jù)和信道參數(shù)。檢波器裝置的輸出則給出信號和信道參數(shù)的估計值以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的瞬時(instant)值。在一個優(yōu)選實施例中，在檢波器裝置17中還計算檢波精度的概率，因此該值還可能包含在裝置17的輸出中。
檢波裝置的輸出送至第二交換裝置18，從其輸出獲得信號估計值和該估計值的概率值，用于此后接收機中的處理。檢波器裝置17的輸出從交換裝置18進而送至估計參數(shù)更新裝置19，在那里根據(jù)前一輪計算的結(jié)果來更新相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。
從更新裝置19獲得的信號—它這時已包括相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的更新參數(shù)—通過第一交換裝置16送回檢波器裝置17，在那里利用更新的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)重新檢波同一數(shù)據(jù)。
在上述遞歸環(huán)中，各信號塊循環(huán)預(yù)期次，之后開始處理下一信號塊。為使處理可實時地發(fā)生，檢波過程應(yīng)自然快于到接收機的用戶數(shù)據(jù)流。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，估計的信道參數(shù)，象接收信號功率—它可運用于例如功率控制—也從第二交換裝置轉(zhuǎn)發(fā)。
圖5是一個示出本發(fā)明另一接收機的框圖。如上所述，接收機包括一個天線10，RF部分11和一個A/D轉(zhuǎn)換器12。之后，接收信號送至信號估計裝置50，它監(jiān)視接收信號的轉(zhuǎn)換速率(rate)。接收機包括兩個估計塊51，52。在第一估計塊51中，使用一個信道矩陣來實現(xiàn)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。在第二估計塊52中，使用一個互相關(guān)矩陣來實現(xiàn)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。估計塊的結(jié)構(gòu)與圖4的類似，包括初始化估計值的裝置15、檢波器裝置17、第一和第二交換裝置16、18和估計參數(shù)更新裝置19。將信號劃分為塊的裝置14可設(shè)計成為兩個塊所共用或位于各塊內(nèi)。在圖中，各塊具有它自己的將信號劃分為塊的裝置14。
裝置50這樣來監(jiān)視接收信號的轉(zhuǎn)換速率，如果轉(zhuǎn)換速率高，則使用一個檢波器塊，它采用一個互相關(guān)矩陣并因此很快；如果信號的轉(zhuǎn)換速率低，則使用一個采用信道矩陣的檢波器塊。
雖然以上參照附圖所說明的例子對本發(fā)明進行描述，但應(yīng)理解本發(fā)明并不局限于此，而是能夠不偏離所附權(quán)利要求中所揭示的發(fā)明思想而以多種方式進行修改。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)中用于從一個接收信號中同時檢波許多信號分量的接收方法，其特征在于接收信號在時域被劃分成確定長度的塊，還在于在接收機中這些塊通過各塊的遞歸處理用戶數(shù)據(jù)和信道參數(shù)進行同時估計。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于一些信號分量從許多不同用戶獲得。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于在信號塊的檢波中采用一個自適應(yīng)信號點陣，還在于對接收信號的瞬時信號抽樣與指向信號點陣上的點的矢量之間的距離進行計算，還在于通過選擇指向它的碼本矢量與瞬時信號抽樣之間的距離為最短的那個點來將信號抽樣分配給信號點陣上的一個確定點。
4.權(quán)利要求3的方法，其特征在于利用一個包含于接收信號中的已知訓(xùn)練序列將自適應(yīng)信號點陣上的點放置在正確位置上。
5.權(quán)利要求3的方法，其特征在于根據(jù)所實施的信號分類將自適應(yīng)信號點陣上的點放置在正確位置上。
6.權(quán)利要求3的方法，其特征在于利用一個自適應(yīng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)對信號抽樣進行分類。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于利用一個包含于接收信號中的已知訓(xùn)練序列更新自適應(yīng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。
8.權(quán)利要求6的方法，其特征在于利用一個信道矩陣實現(xiàn)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。
9.權(quán)利要求3或6的方法，其特征在于對檢波出來的接收信號的符號計算加權(quán)系數(shù)，該系數(shù)表示在檢波中獲得的符號的可靠性。
10.權(quán)利要求3和9的方法，其特征在于根據(jù)理想分類和許多第二最佳分類及為它們計算的加權(quán)系數(shù)將自適應(yīng)信號點陣上的點放置在正確位置上。
11.權(quán)利要求6和9的方法，其特征在于根據(jù)理想的信號分類和許多第二最佳分類及為它們計算的加權(quán)系數(shù)更新自適應(yīng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。
12.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在電信系統(tǒng)中使用CDMA多址聯(lián)接方法。
13.一個包括至少一個天線(10)、射頻部分(11)、一個A/D轉(zhuǎn)換器(12)和處理接收信號的裝置(13)的接收機，其特征在于包括在時域?qū)⒔邮招盘杽澐殖纱_定長度的塊的裝置(14)，所述裝置被操作地連接到處理接收信號的裝置(13)上；設(shè)置估計初始值的裝置(15)，所述裝置被操作地連接到將接收信號劃分成塊的裝置(14)上；操作地連接到設(shè)置初始估計值的裝置(15)和更新估計參數(shù)的裝置(19)上的第一交換裝置(16)；用于用戶數(shù)據(jù)和信道參數(shù)的同時估計的裝置(17)，所述裝置(17)被操作地連接到第一交換裝置(16)上；第二交換裝置(18)，它被操作地連接到估計裝置(17)上且其輸出提供對接收信號的估計值；和更新估計參數(shù)的裝置(19)，所述裝置的輸入被操作地連接到第二交換裝置(18)上，且其輸出連至第一交換裝置(16)上。
14.權(quán)利要求13的接收機，其特征在于在檢波器裝置(17)中，一個自適應(yīng)信號點陣用于信號塊的檢波中，還在于在糾正用于檢波的信號點陣中，檢波器裝置(17)響應(yīng)于正被處理的接收信號。
15.權(quán)利要求14的接收機，其特征在于接收機包括利用自適應(yīng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)同時估計用戶數(shù)據(jù)和信道參數(shù)的裝置(17)，還在于在更新用于檢波的自適應(yīng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)中，檢波器裝置(17)響應(yīng)于正被處理的接收信號。
16.權(quán)利要求13的接收機，其特征在于接收機包括對檢波出來的接收信號的符號計算加權(quán)系數(shù)的裝置(17)，該系數(shù)表示在檢波中獲得的符號的可靠性。
17.權(quán)利要求13的接收機，其特征在于接收機包括監(jiān)視接收信號的轉(zhuǎn)換速率的裝置(50)，和用于對信號檢波的至少兩個不同的檢波器塊(51，52)，和根據(jù)接收信號的轉(zhuǎn)換速率選擇用于對接收信號檢波的檢波器塊的裝置(50)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于通信系統(tǒng)中的接收機和接收方法，其中從接收信號中同時檢波許多信號分量。為盡可能最佳地檢波接收信號，在時域?qū)⒔邮招盘杽澐殖纱_定長度的塊，且在接收機中這些塊通過各塊的遞歸處理受用戶數(shù)據(jù)和信道參數(shù)的同時估計的支配。
文檔編號H04B1/707GK1148922SQ95193148
公開日1997年4月30日 申請日期1995年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月18日
發(fā)明者阿里·豪蒂南 申請人:諾基亞電信公司