CN101159723A - 改变iir滤波器系数的信道估计器和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种根据移动通信终端的移动速度改变IIR滤波器的系数的信道估计器和方法。在信道估计器中，系数改变单元从当前基站接收I信号和Q信号，并且选择根据当前移动通信终端的移动速度最优的IIR滤波器的系数。系数改变单元将选择的IIR滤波器的系数设置到信道估计器的IIR滤波器。因此，能够防止由于移动通信终端的速度引起的信道估计器的性能降低。

Description

改变IIR滤波器系数的信道估计器和方法
技术领域
本发明涉及一种使用在移动通信终端中的信道估计器，更具体地讲，涉及一种使用无限冲击响应(IIR)滤波器的信道估计器。
背景技术
通常，信道估计器用于估计信道预测值，以补偿衰落信道。使用在信道估计器中的第三代合作伙伴项目(3GPP)物理信道包括公共导频信道(CPICH)。在一般情况下使用主CPICH(P-CPICH)，在特定目的的情况下，辅CPICH(S-CPICH)用于物理下行链路共享信道(PDSCH)和专用物理信道(DPCH)。
在这种配置的信道估计器中，可使用有限冲击响应(FIR)滤波器或IIR滤波器。图1是示出使用IIR滤波器102的信道估计器的配置的框图。参照图1，信道估计器在CPICH的帧边界开始它的操作，在积分和泄放(I&D)单元100中按照作为CPICH的扩展因数的256码片(chip)对I和Q信号求和，从而获得当前接收的输入信号的信道预测值。
信道估计器使得此值能够通过IIR滤波器102，并且获得影响每一天线接收的信号的信道预测值(Ant_out_I 108、Ant_out_Q 110)。这里，IIR滤波器102使用影响当前接收的输入信号的信道预测值来降低噪声。其结果是，可通过使用信道预测值来估计噪声。具体地讲，可通过将I和Q信号的扩展因数求和来获得信道预测值。当将扩展因数的和与没有误差的扩展因数比较时，可确定当前发生的噪声量。例如，在CPICH的扩展因数按照256码片扩展I信号或Q信号的通信系统的情况下，根据所述和与没有误差的值(即，‘256’)之间的差可估计发生在传输当前I信号或Q信号的信道中的噪声的值。
可通过等式(1)来表示IIR滤波器102的输入和输出之间的关系，可通过等式(2)来表示IIR滤波器102中的传递函数。可如等式(3)所表示的通过将等式(2)中的ejw代替为Z来获得IIR滤波器102的频率特性函数：
y(n)＝b0·x(n)+a1·y(n-1)......(1)
H ( e jw ) = b 0 1 - a 1 · e - jw . . . . . . ( 2 )
H ( Z ) = Y ( Z ) X ( Z ) = b 0 1 - a 1 · Z - 1 . . . . . . ( 3 )
在使用IIR滤波器102的传统信道估计器中，当移动通信终端的速率快时，衰落信道效应或多普勒效应更加频繁发生。例如，当移动通信终端通过存在衰落信道或多普勒效应的区域时，由衰落信道或多普勒效应引起的噪声更加频繁发生。因此，存在的问题在于信道估计器的性能可根据移动通信终端的移动速度降低。
在这种情况下，为了补偿信道估计器的性能降低，应根据移动通信终端的移动速度合适地设置为IIR滤波器102设置的系数(即，值a1 104和b0 106)，从而防止信道估计器的性能下降。然而，在传统信道估计器中，由于仅为IIR滤波器102设置基于预设默认值的系数b0 106、a1 104，因此存在的问题在于很难防止由于移动通信终端的移动速度引起的性能降低。
发明内容
因此，做出本发明来解决发生在现有技术中的至少上述问题，并且本发明提供一种用于防止由于移动通信终端的移动速度引起的信道估计单元的性能降低的设备和方法。
此外，本发明提供一种通过选择对于移动通信终端的移动速度最优的IIR滤波器系数来防止信道估计单元的性能降低的设备和方法。
根据本发明的方面，提供一种信道估计器，包括：积分和泄放(I&D)单元，用于接收扩展I信号和Q信号，并且将扩展I信号和Q信号的扩展因数求和；系数改变单元，用于接收扩展因数已经求和的I信号和Q信号，基于移动终端的当前移动速度选择并且输出最佳系数值；和无限冲击响应(IIR)滤波器，用于接收扩展因数已经求和的I信号和Q信号以及最佳系数，并且基于输入的系数执行IIR滤波以输出求和的I信号和Q信号的信道预测值。
根据本发明的另一方面，提供一种改变由移动终端的移动速度引起的IIR滤波器系数的方法，所述方法包括以下步骤：从预设系数对顺序选择一对系数；接收扩展因数已经求和的I信号和Q信号，以通过输入了选择的系数对的IIR滤波器执行IIR滤波，并且根据当前选择的系数对来输出信道预测结果值；存储IIR滤波的结果，根据顺序选择的系数对来存储所述信道预测结果值；和将存储的信道预测结果值与没有噪声的信道预测值进行比较，以将根据具有最小差的信道预测结果值的系数对设置为IIR滤波器的系数。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它方面、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出传统信道估计器的配置的框图；
图2是示出根据本发明示例性实施例的信道估计器的配置的框图；
图3是示出根据本发明示例性实施例的在信道估计器中的系数改变单元的配置的框图；和
图4是示出根据本发明示例性实施例的系数改变单元中改变系数的操作的流程图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。在整个所有附图中，相同标号表示相同结构组件。在本发明的下面描述中，当合并于此的已知功能和配置的详细描述可能使得本发明的主题不清楚时，省略对其的描述。
在根据本发明示例性实施例的信道估计器中，系数改变单元从当前基站接收I信号和Q信号，并且根据移动通信终端的移动速度选择最佳IIR滤波器系数。系数改变单元为信道估计器的IIR滤波器设置选择的IIR滤波器系数。因此，本发明能够防止由于移动通信终端的速度引起的信道估计器的性能降低。
图2是示出根据本发明示例性实施例的信道估计器的配置的框图。
参照图2，信道估计器包括积分和泄放(I&D)单元100、IIR滤波器102和系数改变单元200，系数改变单元200用于接收I&D单元100求和的输入信号I和输入信号Q，选择与当前移动通信终端的速度相应的系数，并且根据选择的系数改变为IIR滤波器102设置的系数。系数改变单元200从多对设置的系数选择与移动通信终端的速度相应的一对系数，所述多对设置的系数提前设置，并且从根据移动通信终端的速度确定最佳系数的试验得出的试验数据中得到。这样的预设系数对在表1中作为示例表示。
表1
a1 B0(＝1-a1) 移动速度
  1/4   3/4   1000km/h
  1/2   1/2   700km/h
  3/4   1/4   100km/h
  7/8   1/8   50km/h
  15/16   1/16   10km/h
在这种情况下，系数改变单元200根据当前移动速度选择最佳IIR滤波器的系数值(例如，一对系数a1或b0)，随后将它们设置为a1 204和b0 202。因此，根据移动通信终端的移动速度优化IIR滤波器102。其结果是，通过IIR滤波器102的天线输出信号可具有根据移动通信终端的移动速度优化的信道估计值Ant_out_I 206，Ant_out_Q 208。因此，本发明能够防止信道估计器的性能下降。
图3是示出根据本发明示例性实施例的信道估计器中的系数改变单元的详细配置的框图。
参照图3，信道估计器的系数改变单元200包括：系数存储单元302，用于存储表1中列出的预设系数对；系数选择器300，用于选择存储在系数存储单元302中的存储系数；内部IIR滤波器304，用于检查由系数选择器300选择的系数是否相应于移动通信终端的移动速度是最优的；结果值存储单元308，用于存储信道预测结果值；和比较单元306，用于比较存储的结果值以确定最优系数对。
系数存储单元302可包括系数选择器300。系数选择器300根据预设顺序从存储在系数存储单元302中的系数对选择一对系数，并且输出该对系数。根据移动通信终端的移动速度确定预设顺序，即从移动通信终端的最高速度到最低速度的顺序，或者从最低速度到最高速度的顺序。在存储当前输出系数对的信道预测值的情况下，系数选择器300根据预设顺序选择所述系数对并且输出该系数对。
内部IIR滤波器304是将从系数选择器300输入的系数对应用到实际IIR滤波器的结构组件。具体地讲，内部IIR滤波器304是操作组件，用于从I&D单元100接收扩展因数被求和的I信号和Q信号，并且设置从系数选择器300输入的系数以执行IIR滤波。在从实际输出的信道预测值Ant_out_I 206Ant_out_Q 208单独地输出根据从系数选择器300输出的系数对的预测结果值的情况下，可以不需要内部IIR滤波器304。在这种情况下，从系数选择器300输出的系数对被输出到IIR滤波器102，并且结果值存储单元308存储根据所述系数对输出的信道预测结果值。
如果从内部IIR滤波器304输出信道预测结果值，则结果值存储单元308存储信道预测结果值。将信道预测结果值作为通过经由IIR滤波器304对I信号或Q信号的扩展因数的和滤波获得的值输出。因此，通过由IIR滤波器102设置的系数(即，从系数选择器300输出的系数)确定信道预测结果值。
此外，比较单元306根据预设给系数选择器300的系数对检查信道预测结果是否被输出。如果涉及所有预设系数对的信道预测结果值被输出，则将信道预测结果值彼此比较。具体地，信道预测结果值与没有噪声的值(即，‘256’)比较，并且选择近似于值‘256’的一对系数。该选择的系数对被输出到IIR滤波器102。其结果是，IIR滤波器102的系数a1 204，b0 202被改变为从系数改变单元200输出的系数，从而信道预测值Ant_out_I 206，Ant_out_Q208可相应于移动通信终端的移动速度最优。在这种情况下，可以防止信道估计单元的性能下降。
图4是示出根据本发明示例性实施例的系数改变单元中改变系数的操作的流程图。
参照图4，系数改变单元200进行步骤400，并且根据当前预设的顺序选择一对系数。基于表1中列出的速度确定预设的顺序。
系数改变单元200进行步骤402，将当前选择的系数对输入到内部IIR滤波器304。内部IIR滤波器304基于输入的系数对来对通过内部I&D单元100的I和Q信号滤波，并且根据当前输入的系数对来输出信道预测结果值。系数改变单元200进行步骤404，识别基于输入到内部IIR滤波器304的系数对IIR滤波是否完成，以及信道预测结果值的存储是否完成。如果完成，则系数改变单元200进行步骤406，检查所有预设系数对的结果值是否存储在系数存储单元302中。
作为步骤406的结果，如果没有存储所有系数对的结果值，则系数改变单元200进行步骤408，并且根据由系数选择器300预设的下一顺序选择一对系数。随后，系数改变单元200进行步骤402，以将当前选择的系数对输入到IIR滤波器304，并且重复执行步骤402至406。
然而，作为步骤406的结果，如果所有系数对的结果值被存储，则系数改变单元200进行步骤410以基于每对系数将存储的信道预测结果值与没有噪声的信道预测值进行比较，并且将具有最小差的系数对确定为最佳系数。这里，如果当前移动通信终端的通信系统按CPICH的扩展因数的256码片扩展I信号或Q信号，则没有噪声的信道预测值可以是‘256’。
系数改变单元200将当前确定的最佳系数设置到IIR滤波器102。例如，表1中a1是7/8，b0是1/8的一对系数被设置为最佳系数，在步骤412，系数改变单元200在IIR滤波器102中将a1和b0分别设置为7/8和1/8。因此，根据本发明示例性实施例的信道估计单元根据移动通信终端的移动速度改变系数，从而防止由于当前移动通信终端的速度引起的信道估计单元的性能降低。
因此，本发明选择并设置对于当前移动通信终端的移动速度最优的IIR滤波器系数，从而防止信道估计单元的性能降低。
尽管描述了根据多对系数通过IIR滤波找到最佳系数并设置最佳系数的本发明示例性实施例，当然，本发明可还包括实际测量速度的结构单元，以便根据测量的速度设置系数。当然，如果能够通过信道预测值Ant_out_I 206，Ant_out_Q 208和其他值测量移动通信终端的速度，则能够根据采用这种方法测量的速度改变系数，并将系数设置到IIR滤波器。
尽管已经参照其特定示例性实施例显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (6)

1.一种移动通信终端的信道估计器，该信道估计器包括：
积分和泄放单元，用于接收扩展I信号和Q信号，并且将接收的I信号和Q信号的扩展因数求和；
系数改变单元，用于分别接收扩展因数已经求和的I信号和Q信号，使用预设系数对执行IIR滤波，根据使用的预设系数对输出信道预测结果值，将信道预测结果值与没有发生噪声的信道预测值进行比较，选择并且输出最佳系数值，所述最佳系数值是相应于与信道预测结果值具有最小差的信道预测结果值的一对系数；和
第一IIR滤波器，用于分别接收扩展因数已经求和的I信号和Q信号，接收最佳系数，并且基于接收的系数值执行IIR滤波以输出用于扩展因数已经分别求和的求和的I信号和Q信号的信道预测值。
2.如权利要求1所述的信道估计器，其中，系数改变单元包括：
系数存储单元，存储所述预设系数对；
系数选择器，从所述预设系数对选择一对系数；
第二IIR滤波器，用于从积分和泄放单元分别接收扩展因数已经求和的I信号和Q信号，并且基于当前选择的系数对来输出信道预测结果值；
结果值存储单元，用于存储输出的信道预测结果值；和
比较单元，用于将存储在结果值存储单元中的信道预测结果值与没有噪声发生的信道预测值进行比较，并且将相应于与信道预测结果值具有最小差的信道预测结果值的一对系数设置到第一IIR滤波器。
3.如权利要求2所述的信道估计器，其中，第一IIR滤波器基于从系数选择器输出的一对系数执行IIR滤波，并且将基于IIR滤波的系数对的信道预测结果值输出到结果值存储单元。
4.如权利要求2所述的信道估计器，其中，根据设置有信道估计器的移动终端的速度将所述预设的系数对进行彼此区分。
5.一种根据移动终端的移动速度改变IIR滤波器的IIR滤波器系数的方法，所述方法包括以下步骤：
根据预定顺序从预设系数对顺序选择一对系数；
分别接收扩展因数已经求和的I信号和Q信号，通过输入了选择的系数对的第二IIR滤波器执行IIR滤波，并且基于IIR滤波的系数对来输出信道预测结果值；
存储IIR滤波的结果、根据所述系数对而存储的信道预测结果值；和
将存储的信道预测结果值与没有噪声的信道预测值进行比较，并且将相应于与信道预测值具有最小差的信道预测结果值的一对系数设置为第一IIR滤波器的系数。
6.如权利要求5所述的方法，其中，根据移动终端的速度将预设系数对进行彼此区分。
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