專利名稱：通信系統(tǒng)中改進(jìn)的信道估算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及通信系統(tǒng)，特別是涉及在這樣的通信系統(tǒng)中改進(jìn)的信道估算方法。本工作參考了Ling等同日提出的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?DocketCE02934R)，《通信系統(tǒng)中相干信道估算的方法與裝置》，該文含有與本發(fā)明相關(guān)的主題，授予本發(fā)明的受讓人，在此引用供參考。
許多通信系統(tǒng)或者依賴于一個(gè)導(dǎo)頻信道，或者在接收機(jī)處用一個(gè)發(fā)送的已知樣板(pattern)(標(biāo)志)來(lái)解調(diào)信號(hào)，以便獲得低的位(或幀)誤碼率。一般來(lái)說(shuō)，誤碼率越低，整個(gè)通信系統(tǒng)的呼叫質(zhì)量就越好。這種依賴于導(dǎo)頻信道或者一個(gè)發(fā)送的已知樣板(標(biāo)志)的接收機(jī)典型地被稱為相干接收機(jī)。這種含有相干接收機(jī)的數(shù)字通信系統(tǒng)的實(shí)例包括，但不局限于集群專用移動(dòng)通信(GSM，關(guān)于時(shí)分多址或TDMA的歐洲標(biāo)準(zhǔn))、暫行標(biāo)準(zhǔn)-54(IS-54、美國(guó)時(shí)分多址標(biāo)準(zhǔn))、太平洋數(shù)字蜂窩(PDC，日本時(shí)分多址標(biāo)準(zhǔn))以及暫行標(biāo)準(zhǔn)-95(IS-95，美國(guó)碼分多址或CDMA標(biāo)準(zhǔn))中的正向鏈路(基站到移動(dòng)站)。已經(jīng)有人為IS-95的反向鏈路(移動(dòng)站到基站)提出了另一種接收機(jī)設(shè)計(jì)，借助于使用一個(gè)導(dǎo)頻信道或者在反向鏈路中發(fā)送的標(biāo)志，使該設(shè)計(jì)具有獲得低的位(或幀)誤碼率的解調(diào)信號(hào)的能力。但是，目前，在IS-95的反向鏈路中沒(méi)有導(dǎo)頻信道或者被發(fā)送的標(biāo)志。
在本專業(yè)領(lǐng)域，使用一個(gè)導(dǎo)頻信道(或者標(biāo)志)的發(fā)射機(jī)-接收機(jī)鏈路的一般運(yùn)作情況已為人所共知。首先我們考慮發(fā)射機(jī)部分，一個(gè)由導(dǎo)頻序列(R)和一個(gè)數(shù)據(jù)序列(D)構(gòu)成的諸符號(hào)的時(shí)間序列{S}被發(fā)送出去。導(dǎo)頻序列的能量為E導(dǎo)頻，數(shù)據(jù)序列的能量為E數(shù)據(jù)。因而E全部＝E導(dǎo)頻+E數(shù)據(jù)。若E數(shù)據(jù)對(duì)E導(dǎo)頻的比值定義為K，則E全部＝{E數(shù)據(jù)*(1+k)}/k。把這一點(diǎn)記在心中，符號(hào)的時(shí)間序列{S}可以表示為{S}＝R(0)，D(1)，D(2)，…，D(K)，R(K+1)，D(K+2)，…，D(2K+1)，R(2K+2)，…式中S(n)＝R(n)若n對(duì)(K+1)的模＝0S(n)＝D(n)對(duì)其他的n值現(xiàn)在，接收到的信號(hào)含有一個(gè)可以用下式表示的序列S(n)＝h(n)S(n)+Z(n)式中h為復(fù)數(shù)平坦衰落信道增益，Z為附加噪聲。該接收序列可以進(jìn)一步地分解為導(dǎo)頻以及數(shù)據(jù)部分s(n)＝r(n)若n對(duì)(k+1)的模＝0s(n)＝d(n)對(duì)其他的n值

圖1一般地描述了適用于數(shù)字通信系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的相干接收機(jī)的方框圖。正如前面所定義的那樣，接收到的符號(hào)序列被表示為s(n)。天線101接收到具有TDMA符號(hào)格式的信號(hào)100，并進(jìn)入方框103，用業(yè)界熟知的方法進(jìn)行處理。信號(hào)s(n)是方框103的輸出，它被輸入到一個(gè)時(shí)分制多路復(fù)用器(time multiplexor)106，在其中將s(n)分解為導(dǎo)頻序列r(n)109以及一個(gè)數(shù)據(jù)序列d(n)112。該數(shù)據(jù)序列d(n)112在一個(gè)延時(shí)元件113中進(jìn)行緩沖存儲(chǔ)，與此同時(shí)，信道估算濾波器114對(duì)導(dǎo)頻序列r(n)109進(jìn)行平滑處理以使產(chǎn)生一個(gè)信道估算(h導(dǎo)頻(n))115。乘法器118利用h導(dǎo)頻115的共軛復(fù)數(shù)以去除信道旋轉(zhuǎn)，并對(duì)從延時(shí)元件113輸出的已經(jīng)衰落的、含有噪聲的緩沖數(shù)據(jù)117進(jìn)行幅度加權(quán)。所得到的已糾正和加權(quán)的信號(hào)119，跟來(lái)自其他分集(接收機(jī))元件的諸類似信號(hào)通過(guò)加法器121組合在一起，以產(chǎn)生一個(gè)組合信號(hào)122。該組合信號(hào)122被送到一個(gè)常規(guī)的去交織器和解碼器124，其輸出就是所需要的最終數(shù)據(jù)150。
如上所述，在接收信號(hào)時(shí)面臨的挑戰(zhàn)之一就是如何產(chǎn)生一個(gè)精確的信道估算值h導(dǎo)頻。正如業(yè)界所熟知的那樣，在保持可接受的誤碼率(典型地，1％的誤碼率是可接受的)要求的情況下，當(dāng)每一個(gè)用戶的E全部被減到最小值時(shí)，蜂窩(通信系統(tǒng))的容量將增到最大值。符合這種要求的最佳K值取決于信道類型(有無(wú)衰落)、車輛的最大速率、載頻的最大誤差、發(fā)送的原始數(shù)據(jù)速率以及能夠承受的接收機(jī)的復(fù)雜性。讓我們考慮不同的K值表示什么。
若K＝0，則全部發(fā)射能量集中在導(dǎo)頻序列。在這種情況下，將得到一種極好的信道估算值，但諸數(shù)據(jù)符號(hào)本身的幅度將為0，使得良好的信道估算值白白浪費(fèi)掉。很明顯，K＝0并不表示一個(gè)實(shí)際的多址無(wú)線電系統(tǒng)。
若K值非常大，例如趨于無(wú)窮大，則在導(dǎo)頻序列中沒(méi)有能量，全部能量都集中到數(shù)據(jù)序列。在沒(méi)有信道估算值情況下工作的無(wú)線電系統(tǒng)，由于它們是非相干的(即，沒(méi)有參考序列)，需要大的E全部，還必然會(huì)受到正交于信號(hào)載頻的噪聲的影響。因此，難以對(duì)一個(gè)非相干信道(IS-95反向鏈路)作出精確的信道估算。
當(dāng)K為一個(gè)適當(dāng)數(shù)值，例如3，4，5或6時(shí)[例如，許多的數(shù)字時(shí)分多址(TDMA)通信系統(tǒng)，IS-95正向信道]，可以在沒(méi)有多大復(fù)雜性的情況下得到一個(gè)相當(dāng)好的信道估算。這就使得接收機(jī)在以此E導(dǎo)頻＝0情況下更低的E全部下對(duì)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行解調(diào)時(shí)能拋棄正交噪聲中的大部分，而不致?lián)p失太多的信號(hào)。如果想進(jìn)一步地加以改進(jìn)，只需把K值再稍為增加一點(diǎn)，同時(shí)設(shè)法不使信道估算變差，這樣就得到一個(gè)更低的E全部。
因此，存在一種在通信系統(tǒng)中改進(jìn)信道估算的需求，以克服在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的諸缺點(diǎn)和諸附加要求，從而向該通信系統(tǒng)提供改善的呼叫質(zhì)量。
圖1一般地描述現(xiàn)有技術(shù)中適用于數(shù)字通信系統(tǒng)的相干接收機(jī)的方框圖。
圖2一般地描述一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)了信道估算的相干接收機(jī)的方框圖。
圖3以流程圖的形式，一般地描述了按照本發(fā)明去獲得改進(jìn)的信道估算所執(zhí)行的諸步驟。
圖4一般地描述了能按照本發(fā)明有效地實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的信道估算的，兼容于IS-95的反向鏈路(移動(dòng)站到基站)的一種接收機(jī)。
圖5一般地描述了在一個(gè)冪控制組的預(yù)定時(shí)間周期中的6個(gè)快速哈德馬變換(FHT)輸出。
圖6一般地描述了圖5中那些產(chǎn)生具有最大總長(zhǎng)度的順序和的諸矢量。
圖7一般地描述了用最大似然度序列估算法(MLSE)去實(shí)現(xiàn)圖6中諸矢量的信道估算所得到的合矢量。
圖8一般地描述了用按照本發(fā)明的改進(jìn)的信道估算方法去實(shí)現(xiàn)圖6中諸矢量的信道估算所得到的改善了的合矢量。
圖9一般地描述了能按照本發(fā)明有效地實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的信道估算的一種通信系統(tǒng)900的方框圖。
一臺(tái)接收機(jī)實(shí)施改進(jìn)的信道估算。該接收機(jī)對(duì)一組發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并作出初始的信道估算。然后該接收機(jī)就什么數(shù)據(jù)符號(hào)值被發(fā)送以及哪些樣本的分組表示在時(shí)間上連貫的判別等問(wèn)題作出一個(gè)硬判別。該樣本分組的矢量和被計(jì)算出來(lái)，并且每一個(gè)樣本都跟該矢量和進(jìn)行比較。在矢量和(的方向)上具有最大投影的樣本被保留，而其他諸樣本都被考慮為噪聲，并因此被拋棄。在獲得預(yù)定數(shù)量的被保留樣本之后，該被保留的諸樣本被用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)新的信道估算值。由于含有噪聲的估算值被拋棄，所以新的信道估算值所含有的誤差小于初始們道估算值。該新的信道估算值被用來(lái)產(chǎn)生解碼數(shù)據(jù)。
專門地提供了一種對(duì)通信系統(tǒng)中的信道進(jìn)行估算的方法。加入到通信系統(tǒng)的信號(hào)包括一個(gè)參考序列和一個(gè)數(shù)據(jù)序列，其中數(shù)據(jù)序列具有作為信號(hào)傳輸結(jié)果的誤差。實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的信道估算的方法是，首先接收一個(gè)包括該參考序列以及該數(shù)據(jù)序列的發(fā)送信號(hào)，然后基于所接收的參考序列對(duì)該信道進(jìn)行估算，以產(chǎn)生一個(gè)第一信道估算值。隨后，該第一信道估算值被用來(lái)改進(jìn)含有誤差的數(shù)據(jù)序列符號(hào)，以便產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)過(guò)改進(jìn)的數(shù)據(jù)序列。該改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列被修改，并且基于修改后的數(shù)據(jù)序列再次對(duì)信道進(jìn)行估算，以便產(chǎn)生一個(gè)第二信道估算值。跟第一個(gè)初始的信道估算值相比，第二信道估算值是一個(gè)改進(jìn)后的信道估算值。在本優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行這樣的修改首先對(duì)該序列進(jìn)行量化，從該序列中去除未知的調(diào)制信息，并且根據(jù)一個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，從一個(gè)預(yù)定的樣本分組中保留該序列的一個(gè)樣本，同時(shí)拋棄其余的諸樣本。
在獲得第二個(gè)信道估算值之后，它被用來(lái)對(duì)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便產(chǎn)生一個(gè)二次改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列。然后，該二次改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列被解碼以產(chǎn)生解碼數(shù)據(jù)。跟現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生的解碼數(shù)據(jù)相比，使用二次改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列產(chǎn)生的解碼數(shù)據(jù)含有較少的誤差，這樣一來(lái)，整個(gè)通信系統(tǒng)的呼叫質(zhì)量都得到改進(jìn)。
圖2一般地描述了按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的信道估算的相干接收機(jī)200的方框圖。在本優(yōu)選實(shí)施例中，接收機(jī)200是1臺(tái)相干接收機(jī)，即，能利用被嵌入到接收信號(hào)中去的參考序列(或標(biāo)志信息)的那一種。參看圖2，該參考序列109以及該數(shù)據(jù)序列112都按照跟圖1相同的方法進(jìn)行處理，利用初始信道估算值115產(chǎn)生組合信號(hào)122。然而，在這點(diǎn)上，該組合信號(hào)122并沒(méi)有被送到去交織器/解碼器124以產(chǎn)生解碼數(shù)據(jù)150，而是代之以輸入到方框203，在這里，一個(gè)最靠近四相移相鍵控(QPSK)的星座點(diǎn)的“片段”(slice)出現(xiàn)。所得到的結(jié)果信號(hào)204表示早期硬判別(表示為Q)，在本優(yōu)選實(shí)施例中，它是一個(gè)由288個(gè)元素組成的序列。接著，該信號(hào)204在方框205中進(jìn)行共軛處理以產(chǎn)生一個(gè)共軛信號(hào)206。然后，在乘法器207中，該共軛信號(hào)206跟數(shù)據(jù)序列112的延時(shí)形式202相乘。在這一點(diǎn)處從乘法207中退出的信號(hào)210表示一個(gè)新的“含有噪聲的”導(dǎo)頻序列(表示為R-d)。
在這一點(diǎn)處，該信號(hào)210的3個(gè)連續(xù)樣本在方框212中計(jì)算出一個(gè)矢量平均值，以產(chǎn)生信號(hào)214。在本實(shí)施例中，使用3個(gè)連續(xù)的樣本，但正如本專業(yè)普通技術(shù)人員都懂得的那樣，可以使用任意數(shù)目(的樣本)。接著，代表“有噪聲的”導(dǎo)頻序列的該信號(hào)210在一個(gè)投影方框216中跟該信號(hào)214(代表一個(gè)信道估算值)進(jìn)行比較。信號(hào)210諸樣本中，其投影劣于信道估算值214的均被認(rèn)為是“分離物(outliers)”，即，來(lái)自QPSK星座的不正確選擇。通過(guò)抽樣器220，從信號(hào)210中去除被評(píng)估為分離物的那些樣本。信號(hào)218含有關(guān)于被認(rèn)為是分離物的諸樣本的信息。從抽樣器220輸出的信號(hào)222是一個(gè)含有減少了的分離物數(shù)目的代理導(dǎo)頻序列。隨后信號(hào)222進(jìn)入一個(gè)信道估算濾波器224(類似于信道估算濾波器214)。
根據(jù)表示一個(gè)代理導(dǎo)頻序列(含有分離物的數(shù)目已經(jīng)減少)的信號(hào)122，信道估算濾波器224對(duì)信道進(jìn)行估算。由于被認(rèn)為是分離物的諸樣本已經(jīng)從信號(hào)210中被去除，所以從信道估算濾波器224輸出的信道估算值將被附加的噪聲損壞，上述附加的噪聲跟在圖1中確定的出現(xiàn)于信道估算器115處的誤差不相關(guān)。信道估算值h數(shù)據(jù)用因子β加權(quán)并且跟原始導(dǎo)頻(序列)h導(dǎo)頻組合在一起，以形成一個(gè)最終的信道估算信號(hào)236，表示為h全部。代表最終信道估算值h全部的信號(hào)236被用來(lái)對(duì)原始數(shù)據(jù)序列112進(jìn)行糾錯(cuò)和加權(quán)，最終地產(chǎn)生信號(hào)240。隨后，信號(hào)240跟來(lái)自其他分集元件的類似信號(hào)組合在一起產(chǎn)生信號(hào)246。組合信號(hào)246現(xiàn)在輸入到去交織器/解碼器124，在這里輸出解碼數(shù)據(jù)250。該解碼數(shù)據(jù)250的誤碼率低于圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的解碼數(shù)據(jù)150的誤碼率，這是由于許多分離物(錯(cuò)誤的估算值)已經(jīng)被去除的緣故。因此，按照本發(fā)明去實(shí)施信道估算，在呼叫質(zhì)量方面的改進(jìn)將是顯而易見的。
圖3以流程圖的形式一般地描述了按照本發(fā)明以獲得改進(jìn)的信道估算所執(zhí)行的諸步驟。該過(guò)程從步驟300開始并且進(jìn)入步驟301，在這里該組合信號(hào)122被切成片段并分配到最靠近的QPSK星座點(diǎn)。換句話說(shuō)，該組合信號(hào)122中的每一個(gè)樣本都被分配到它在QPSK星座中的近鄰(.7+j.7，-.7+j.7，-.7-j.7，.7-j.7諸點(diǎn))。需要著重注意的是，在這些片段(或者分配)中，有10％以上將被分配到錯(cuò)誤的QPSK星座點(diǎn)上。這些就是上面所說(shuō)的被確定為分離物的諸樣本，由于這是在通信系統(tǒng)中使呼叫質(zhì)量惡化的重要原因，因此，在下面要更詳細(xì)地作出規(guī)定。
為了去除有錯(cuò)誤的10％的片段(分配)，代表有噪聲的導(dǎo)頻序列的信號(hào)210在下一步進(jìn)入下列過(guò)程。在步驟302，對(duì)每3個(gè)樣本，計(jì)算一個(gè)矢量平均值。其次，在步驟303，這3個(gè)樣本中的每一個(gè)都投影到該矢量平均值(的方向上)。一個(gè)復(fù)數(shù)V1(2元矢量)在另一個(gè)復(fù)數(shù)V2上的投影p由下式給出p＝Real(V1*conj(V2))，式中“conj()”為共軛運(yùn)算。利用該投影，在矢量平均值方向上具有最大幅值的數(shù)據(jù)樣本(出自這3個(gè)數(shù)據(jù)樣本)，作為一個(gè)幸存者樣本在步驟304中被保留下來(lái)，同時(shí)諸數(shù)據(jù)樣本的剩余部分在步驟305中被拋棄。在本優(yōu)選實(shí)施例中，諸數(shù)據(jù)樣本中被拋棄的剩余部分被確定為分離物，或者不正確的硬判別(片段分配)。接著，在步驟306中按預(yù)定次數(shù)重復(fù)諸步驟301-305，并且具有諸保留樣本的信號(hào)222被用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)信道估算值。去除了分離物(那些代表不正確的硬判別的諸樣本)之后，所得到的結(jié)果信號(hào)表示一個(gè)代理導(dǎo)頻序列(信號(hào)222)，其中所含分離物的數(shù)量已經(jīng)減少。在本優(yōu)選實(shí)施例中，信號(hào)222是一個(gè)由97個(gè)元素組成的序列。注意表示代理導(dǎo)頻序列的信號(hào)222所擁有的樣本數(shù)僅相當(dāng)于表示早期硬判別的信號(hào)204的1/3；在信號(hào)222中，2/3的樣本已經(jīng)被拋棄。借助于使用該信號(hào)222以形成一個(gè)信道估算值，就獲得了按照本發(fā)明的改進(jìn)的信道估算。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是一臺(tái)相干接收機(jī)，在一臺(tái)非相干接收機(jī)中，也可以有效地實(shí)施按照本發(fā)明的改進(jìn)的信道估算。例如，暫行標(biāo)準(zhǔn)(IS)95所規(guī)定的兼容于碼分多址(CDMA)通信的接收機(jī)，就是這樣一種能有效地實(shí)施上述技術(shù)的接收機(jī)。如果想得到關(guān)于IS-95的更多的信息，可參閱《TIA/EIA/IS-95，雙工作方式寬帶擴(kuò)展頻譜蜂窩系統(tǒng)移動(dòng)站-基站兼容性標(biāo)準(zhǔn)》，1993年7月發(fā)布，已列入本文的參考文獻(xiàn)。
圖4一般地描述了一臺(tái)能按照本發(fā)明有效地實(shí)施改進(jìn)的信道估算的、兼容于IS-95反向鏈路(移動(dòng)站到基站)的接收機(jī)。如圖4所示，一個(gè)信號(hào)401(不含參考序列)被輸入到一個(gè)類似于圖1所示的方框103那樣的方框。方框103的輸出為沃爾什片段403，后者被輸入到業(yè)界熟知的快速哈德馬變換器(FHT)405。FHT405的輸出就是6個(gè)FHT輸出407。在本優(yōu)選實(shí)施例中，在1個(gè)沃爾什符號(hào)時(shí)間周期中，來(lái)自FHT405的輸出是64個(gè)并行的FHT輸出(以下稱為“候選者”)407。
圖5一般地描述了在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間周期中來(lái)自FHT405的6個(gè)FHT輸出0-5。在本優(yōu)選實(shí)施例中。圖5所示的6個(gè)FHT輸出0-5的預(yù)定時(shí)間周期，代表了由IS-95的6.1.3.1.7.1節(jié)所規(guī)定的一個(gè)單獨(dú)的冪控制組(PCG)。要著重注意的是，對(duì)于每一個(gè)FHT輸出0-5來(lái)說(shuō)，在64個(gè)潛在的“候選者”中，只示出了其中的4個(gè)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，這4個(gè)(實(shí)際上64個(gè))投影中只有1個(gè)代表真實(shí)信號(hào)；其他3個(gè)(63個(gè))僅代表噪聲。在符合IS-95規(guī)定的非相干接收機(jī)400中，所面臨的挑戰(zhàn)是，(盡可能精確地)確定在來(lái)自FHT405的64個(gè)潛在的FHT輸出中，那一個(gè)是符合于正確的沃爾什符號(hào)的FHT輸出。
圖6一般地描述了圖5中產(chǎn)生具有最大總長(zhǎng)度的順序和的那些矢量(500-505)。這是在業(yè)界熟知的最大似然度序列估算法(MLSE)后面的一般概念。一般的MLSE是一種無(wú)遺漏的嘗試和誤差接近方法，在其中形成所有可能的組合，并且最佳的(借助于某種標(biāo)準(zhǔn))組合被宣布為最大似然度序列。無(wú)遺漏的組合是這樣形成的先從時(shí)間0選擇1個(gè)候選者，并且跟時(shí)間1的1個(gè)矢量求矢量和，隨后跟時(shí)間2的1個(gè)矢量求矢量和，如此下去，直到跟時(shí)間5的1個(gè)候選者求矢量和。圖6描述了來(lái)自每個(gè)時(shí)間的特定數(shù)據(jù)，最后產(chǎn)生如圖7所示的成功的嘗試序列。所有其他組合所形成的合矢量的幅值都比圖7所示的為小。
如同在圖7中所看到的，矢量502對(duì)總的投影700的貢獻(xiàn)(如果有的話)是很小的，事實(shí)上它更像圖5所示的冪控制組中產(chǎn)生不正確估算值的第2個(gè)沃爾什符號(hào)的FHT輸出。如果使用這個(gè)不正確的矢量502去產(chǎn)生解碼數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)通信系統(tǒng)呼叫質(zhì)量的惡化。事實(shí)上，使用基本的MLSE技術(shù)在沃爾什符號(hào)估算中導(dǎo)致大約30％的誤差。換句話說(shuō)，在1個(gè)冪控制組每6個(gè)沃爾什符號(hào)中差不多有2個(gè)被估算為不正確。
圖8一般地描述了在按照本發(fā)明改進(jìn)了信道估算之后所得到的改進(jìn)的合矢量800。在應(yīng)用上述諸步驟301-305(圖3)之后，在圖7中所示的矢量502將被確定為分離物(即一個(gè)選得不正確的候選者)。通過(guò)把矢量502置換為一個(gè)零長(zhǎng)度的候選者(如同在圖4中，在步驟301-305之后，分離物確定方框409所做的那樣)，該改進(jìn)的合矢量800所產(chǎn)生的解碼信號(hào)，跟圖7的合矢量700所產(chǎn)生的解碼信號(hào)相比，前者含有較少的誤差。在圖4中由信號(hào)411表示的改進(jìn)的合矢量800，是一個(gè)改進(jìn)的信道估算值，它被輸入到一個(gè)量度產(chǎn)生和卷積解碼方框412。量度產(chǎn)生和卷積解碼方框412的運(yùn)作，在Ling等提出的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?Docket CE02934R)中作了說(shuō)明，并且列入本文的參考文獻(xiàn)。由于改進(jìn)了的信號(hào)411跟由嚴(yán)格的MLSE方法所產(chǎn)生的信號(hào)相比，在均方意義上是一種比較好的信道估算，因此，從去交織器/解碼器方框124輸出的解碼數(shù)據(jù)415含有較少的誤差。結(jié)果，借助于按照本發(fā)明實(shí)施改進(jìn)的信道估算，按照本發(fā)明由改進(jìn)的信道估算所產(chǎn)生的解碼數(shù)據(jù)415含有較少的誤差，從而向整個(gè)通信系統(tǒng)提供改進(jìn)了的呼叫質(zhì)量。
圖9一般地描述了能按照本發(fā)明有效地實(shí)施改進(jìn)的信道估算的一種通信系統(tǒng)900的方框圖。在本優(yōu)選實(shí)施例中，該通信系統(tǒng)是一個(gè)碼分多址(CDMA)蜂窩無(wú)線電話系統(tǒng)。然而，本專業(yè)技術(shù)人員將懂得，按照本發(fā)明的改進(jìn)的信道估算可以在任何通信系統(tǒng)中實(shí)施，并使之從這項(xiàng)技術(shù)中受益。
參照?qǐng)D9，為方便起見擬使用縮略詞。下面是在圖9中使用的縮略詞的定義表BTS 收發(fā)兩用機(jī)基站CBSC 集中化基站控制器EC回聲抵消器VLR 訪問(wèn)者位置寄存器HLR 初始位置寄存器ISDN 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)MS移動(dòng)站MSC 移動(dòng)交換中心MM可移動(dòng)性管理器OMCR 運(yùn)行與維修中心-無(wú)線電OMCS 運(yùn)行與維修中心-交換PSTN 公共交換電話網(wǎng)絡(luò)TC代碼轉(zhuǎn)換器從圖9可以看出，每一個(gè)BTS901-903向一個(gè)MS905-906提供無(wú)線電頻率(RF)通信。在諸BTS901-903以及諸MS905-906中為支持無(wú)線電頻率通信而安裝的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)(收發(fā)兩用機(jī))的硬件，在1993年7月由遠(yuǎn)程通信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)發(fā)布的題為《TIA/EIA/IS-95，雙工作方式寬帶擴(kuò)展頻譜蜂窩系統(tǒng)移動(dòng)站-基站兼容性標(biāo)準(zhǔn)》的文件中作出了規(guī)定。在該實(shí)施例中，圖4中的接收機(jī)可以安裝到諸BTS901-903里面。圖9同樣地表示一個(gè)在反向鏈路(MS905-906到諸BTS901-903)中加入?yún)⒖夹蛄械拇a分多址(CDMA)通信系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，圖2中的接收機(jī)可以安裝到諸BTS901-903里面。
從圖9還可以看出，諸BTS901-903被連接到一個(gè)CBSC904。在該CBSC904的內(nèi)部[注1]，通過(guò)TC910負(fù)責(zé)呼叫處理，并且通過(guò)MM909負(fù)責(zé)可移動(dòng)性管理。CBSC904的其他任務(wù)包括特征控制以及傳輸/網(wǎng)絡(luò)接口。如果想得到關(guān)于CBSC904的功能的更多信息，可參閱Bach等提出的美國(guó)專利號(hào)5,756,686，該專利已授與本申請(qǐng)的受讓人，并已列入本文的參考文獻(xiàn)。
在圖9中還描述了跟CBSC904中的MM909相連接的一個(gè)OMCR912。該OMCR912在通信系統(tǒng)900中負(fù)責(zé)無(wú)線電部分(CBSC904跟諸BTS901-903的組合)的運(yùn)行和一般維修。該CBSC904被連接到MSC915，后者在PSTN920/ISDN922以及該CBSC904之間提供交換能力。OMCS924在通信系統(tǒng)900中負(fù)責(zé)交換部分(MSC915)的運(yùn)行和一般維修。HLR916以及VLR917向通信系統(tǒng)900提供主要用于記帳目的的用戶信息。安裝諸EC911和919是為了改進(jìn)通過(guò)通信系統(tǒng)900進(jìn)行傳輸?shù)恼Z(yǔ)音信號(hào)的質(zhì)量。CBSC904、MSC915、HLR916以及VLR917的功能以分布方式示于圖9，然而，本專業(yè)的普通技術(shù)人員將懂得，這些功能同樣可以集中到一個(gè)單獨(dú)的部件里面。
雖然本發(fā)明在以上的敘述和說(shuō)明中帶有一定程度的特殊性，可以理解，這里所公開的實(shí)施例僅僅是借助于實(shí)例而作出的，同樣可以理解，本專業(yè)的技術(shù)人員在不離開本發(fā)明在權(quán)利要求中體現(xiàn)的精神和范圍的前提下，在具體安排、各部分的組合以及步驟等方面，可以作出許許多多的更改。例如，本專業(yè)的技術(shù)人員將理解，在本文中說(shuō)明并提出權(quán)利要求的改進(jìn)信道估算的技術(shù)也能適用于其他類型的傳輸系統(tǒng)，像那些采用非相干接收機(jī)的基于時(shí)分多址(TDMA)和頻分多址(FDMA)的系統(tǒng)。在下面的權(quán)利要求書中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作以及所有方法或步驟加上功能元件的等效物都打算包括如同專門地提出權(quán)利要求的、跟其他已提出權(quán)利要求的諸要素一起履行諸功能的任何結(jié)構(gòu)，材料或動(dòng)作。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)中對(duì)信道進(jìn)行估算的方法，施加于該通信系統(tǒng)的諸信號(hào)包括一個(gè)參考序列和一個(gè)數(shù)據(jù)序列，該數(shù)據(jù)序列含有作為信號(hào)傳輸結(jié)果的誤差，本方法包括以下諸步驟接收一組包括該參考序列和該數(shù)據(jù)序列的發(fā)送信號(hào)；基于該參考序列對(duì)一個(gè)信道進(jìn)行估算，以產(chǎn)生一個(gè)第一信道估算值；使用該第一信道估算值去改進(jìn)含有誤差的數(shù)據(jù)序列，以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的數(shù)據(jù)序列；修改該改進(jìn)的數(shù)據(jù)序列，以產(chǎn)生一個(gè)修改后的數(shù)據(jù)序列；以及基于修改后的數(shù)據(jù)序列再次對(duì)信道進(jìn)行估算，以產(chǎn)生一個(gè)第二信道估算值。
2.權(quán)利要求1的方法進(jìn)一步地包括以下步驟使用第二信道估算值，對(duì)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列作進(jìn)一步的改進(jìn)，以產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)過(guò)兩次改進(jìn)的數(shù)據(jù)序列；并且對(duì)經(jīng)過(guò)兩次改進(jìn)的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行解碼，以產(chǎn)生解碼數(shù)據(jù)。
3.在權(quán)利要求1的方法中，對(duì)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行修改的步驟進(jìn)一步地包括以下諸步驟；對(duì)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行量化，然后送到一個(gè)預(yù)定的樣本分組中去；并且根據(jù)一個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，從預(yù)定的樣本分組中保留一個(gè)幸存者樣本，同時(shí)將該預(yù)定的樣本分組中的剩余部分拋棄掉。
4.在權(quán)利要求3的方法中，保留該幸存者樣本的步驟進(jìn)一步地包括計(jì)算該預(yù)定樣本分組的一個(gè)矢量平均值的步驟。
5.在權(quán)利要求4的方法中，根據(jù)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)保留幸存者樣本的步驟進(jìn)一步地包括以下步驟把在該預(yù)定的樣本分組的矢量平均值方向上具有最大投影的樣本作為幸存者樣本予以保留。
6.一種在通信系統(tǒng)中對(duì)信道進(jìn)行估算的裝置，施加于該通信系統(tǒng)的諸信號(hào)包括一個(gè)參考序列和一個(gè)數(shù)據(jù)序列，該數(shù)據(jù)序列含有作為信號(hào)傳輸結(jié)果的誤差，該裝置包括接收一組包括該參考序列以及該數(shù)據(jù)序列的發(fā)送信號(hào)的裝置；基于該參考序列對(duì)一個(gè)信道進(jìn)行估算，以產(chǎn)生一個(gè)第一信道估算值的裝置；使用該第一信道估算值去改進(jìn)含有誤差的數(shù)據(jù)序列，以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的數(shù)據(jù)序列的裝置；修改該改進(jìn)的數(shù)據(jù)序列的裝置；以及基于該修改后的數(shù)據(jù)序列再次對(duì)信道進(jìn)行估算，以產(chǎn)生一個(gè)第二信道估算值的裝置。
7.權(quán)利要求6的裝置進(jìn)一步地包括使用第二信道估算值，對(duì)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列作進(jìn)一步的改進(jìn)，以產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)過(guò)兩次改進(jìn)的數(shù)據(jù)序列的裝置；以及對(duì)經(jīng)過(guò)兩次改進(jìn)的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行解碼，以產(chǎn)生解碼數(shù)據(jù)的裝置。
8.在權(quán)利要求6的裝置中，對(duì)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行修改的裝置進(jìn)一步地包括對(duì)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行量化，然后送到一個(gè)預(yù)定的樣本分組的裝置；以及根據(jù)一個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，從該預(yù)定的樣本分組中保留一個(gè)幸存者樣本，并拋棄該預(yù)定樣本分組中的剩余部分的裝置。
9.在權(quán)利要求8的裝置中，保留該幸存者樣本的裝置進(jìn)一步地包括計(jì)算該預(yù)定樣本分組的一個(gè)矢量平均值的裝置。
10.一個(gè)在通信系統(tǒng)中對(duì)信道進(jìn)行估算的裝置，施加于該通信系統(tǒng)的諸信號(hào)包括一個(gè)數(shù)據(jù)序列，后者含有作為信號(hào)傳輸結(jié)果的誤差，該裝置根據(jù)多個(gè)已估算的沃爾什符號(hào)產(chǎn)生一個(gè)信道估算值，該裝置包括接收一組包括該數(shù)據(jù)序列的發(fā)送信號(hào)的裝置；將該數(shù)據(jù)序列去擴(kuò)展，生成沃爾什諸片段的裝置；將該沃爾什諸片段變換為多個(gè)FHT輸出(其中之一含有與該數(shù)據(jù)序列有關(guān)的信息)的裝置；從多個(gè)FHT輸出中，估算出那一個(gè)含有與該數(shù)據(jù)序列有關(guān)的信息的裝置；確定關(guān)于某一個(gè)FHT輸出含有與該數(shù)據(jù)序列有關(guān)的信息這一估算結(jié)果是否不正確的裝置；以及如果該估算結(jié)果被確定為不正確，拋棄該估算結(jié)果使之不被用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)信道估算值的裝置。
全文摘要
一臺(tái)實(shí)施改進(jìn)的信道估算方法的接收機(jī)(200,400)。該接收機(jī)(200,400)解調(diào)一個(gè)發(fā)送信號(hào),并產(chǎn)生一個(gè)初始的信道估算值(115)。然后,該接收機(jī)(200,400)就該信道估算值是否正確作出硬判別(301)并對(duì)代表該判別的諸樣本進(jìn)行分組。計(jì)算出該樣本分組的一個(gè)矢量和(302),并且每個(gè)樣本都跟該矢量和進(jìn)行比較(303)。在矢量和(的方向)上具有最大投影的樣本被保留下來(lái)(304),而其他諸樣本則被認(rèn)為是噪聲并因此被拋棄(305)。在獲得預(yù)定數(shù)目的保留樣本之后(306),該諸保留樣本被用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)新的信道估算值(226)。由于含有噪聲的該諸估算值被拋棄,該新的信道估算值(226)跟初始的信道估算值相比,前者含有的錯(cuò)誤少于后者。該新的信道估算值(226)被用來(lái)產(chǎn)生解碼數(shù)據(jù)(250)。
文檔編號(hào)H04B1/10GK1177428SQ96192349
公開日1998年3月25日 申請(qǐng)日期1996年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月4日
發(fā)明者托馬斯·A·塞克斯頓, 凌復(fù)云 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司