CN101405947A - 具有接收信号和残余信号的均衡的并行干扰消除器 - Google Patents

Abstract

通过滤波基于接收信号与经估计的接收信号之间的差异的误差信号来处理具有多个码信道的接收信号。所述接收信号经处理以恢复所述码信道的每一者上的数据且产生对对应于所述接收信号的传输信号的估计。对所得的经估计的传输信号应用信道估计以产生经估计的接收信号。在滤波基于接收信号与经估计的接收信号之间的差异的误差信号之后，组合器组合所述经滤波的误差信号与所述经估计的传输信号。

Description

具有接收信号和残余信号的均衡的并行干扰消除器

技术领域

本发明大体来说涉及通信系统，且更明确地说涉及用于码判决多路复用(CDM)信号的判决反馈均衡器(DFE)。

背景技术

判决反馈均衡器(DFE)常常用于通过对无线信道应用均衡而改进对数据的接收。基于经解调的数据符号而调整滤波器以抵消无线信道的效应。用于单一载波信号的典型DFE包括前馈滤波器及基于符号级解调器的输出的反馈滤波器。不幸的是，应用于码分多路复用系统的常规DFE会导致不可靠的码片级解调，因为所述判决不利用CDM处理增益。

因此，存在对用于CDM信号的DFE的需求。

发明内容

判决反馈均衡器(DFE)通过滤波基于接收信号与经估计的接收信号之间的差异的误差信号来处理具有多个码信道的信号。所述接收信号经处理以恢复所述码信道的每一者上的数据且产生对对应于所述接收信号的传输信号的估计。对所得的经估计的传输信号应用信道估计以产生经估计的接收信号。在滤波器滤波所述误差信号之后，组合器组合所述经滤波的误差信号与所述经估计的传输信号。

附图说明

图1为根据本发明的示范性实施例的判决反馈均衡器(DFE)的框图。

图2为根据本发明的示范性实施例的包括第二迭代的DFE的框图。

图3为示范性DFE的框图，其中在频域中执行滤波。

图4为根据本发明的示范性实施例的处理接收信号的方法的流程图。

具体实施方式

在示范性实施例中，判决反馈均衡器(DFE)接收包括多个码信道的码分多路复用(CDM)信号。经由无线信道从发射器(例如，基站)传输所述接收信号且在便携装置(例如，无线接入终端)内的DFE处接收所述接收信号。所述无线信道具有散射及多次衰退信道特征，从而导致在不同时间到达接入终端装置的所述信号的多个版本。在数据估计器解扩展、解扰并解调所述信号以恢复经估计的数据符号之前，由线性均衡器处理所述接收信号，所述线性均衡器至少部分地补偿无线信道特征。由信号重构器调制、加扰并扩展经估计的数据符号以产生经估计的传输信号。对经估计的传输信号应用信道估计以产生经估计的接收信号。在从所述接收信号中减去经估计的接收信号之后，由具有部分地基于接收信号与误差信号之间的差异的响应的滤波器滤波所述误差信号。将所得的经滤波的信号与经估计的传输信号组合。示范性实施例中的DFE 100包括为简洁及清楚起见而在图1中省略的其它功能及区块。

本文中所使用的单词“示范性”意味着“充当实例、范例或说明”。本文中被描述为“示范性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例优选或有利。

图1为根据本发明的示范性实施例的判决反馈均衡器(DFE)的框图。可以硬件、软件及/或固件的任何组合来实施DFE 100。在所述示范性实施例中，在接入终端内的处理器上运作的软件码执行计算、比较及调整以执行DFE 100的功能。可以任何数目的装置、电路或元件实施参考DFE 100所描述的区块的各种功能及操作。可将功能区块的两者或两者以上集成于单一装置中，且在一些情况下可在若干装置上实施被描述为在任何单一装置中予以执行的功能。如以下参看图3所论述，可视特定实施例而定，在时域或频域中处理信号。

在DFE 100处接收对应于通过传输器和经由无线信道传输的传输信号的接收信号102。在所述示范性实施例中，DFE 100经实施为接入终端内的接收器的一部分，所述接入终端例如CDMA手持机、便携电话、无线个人数字助理(PDA)或其它无线装置。因此，可经由天线、低噪声放大器(LAN)及其它硬件来接收所述接收信号102。视DFE 100的实施方案而定，可将硬件视为无线信道的一部分或可将硬件视为作用于信号的单独机构。

由具有基于对无线信道特征的信道估计的响应的线性均衡器104处理接收信号102。可使用众多技术的任一者获得所述信道估计。适宜的技术的实例论述于2006年3月21日申请的标题为“通信信道估计(Communication Channel Estimation)”的第XX/XXX,XXX号[代理人案号051212]专利申请案中且所述专利申请案以全文引用的方式并入本文中。由信号估计器108处理所得的经最初均衡的信号106以产生经估计的传输信号116。数据估计器110处理经均衡的信号106以产生由信号重构器112加以处理的经估计的数据114。数据估计器110解扩展、解扰并解调经最初均衡的信号106以确定经传输的数据的经估计的数据114。虽然在一些情况下可应用软判决，但在示范性实施例中可应用硬判决以确定数据符号。数据估计器110处理接收信号102内的所有码信道。因此，如果十六个码信道用于无线信道内的传输，则产生十六组数据作为估计。在图1中，箭头114展示为框箭头以说明数据估计器110产生多个数据信号。数据估计器因此应用多个伪随机码以解扩展编码信道且在应用例如正交调幅(QAM)的适当解调之前应用其它信号处理(例如，解扰)。

信号重构器112通过使用与由传输器用来处理经最初传输的数据的技术相同的技术处理经估计的数据114而产生经估计的传输信号116。在示范性实施例中，信号重构器112包括调制器、加扰器及扩展器。使用最初所使用的调制方案来调制经估计的数据114，使用最初所使用的加扰技术来加扰经估计的数据114。对信号应用适当的伪随机码以产生经估计的传输信号116。因此，信号估计器108的输出是对由基站传输的经最初传输的信号的估计(称作经估计的传输信号116)。因此，经估计的传输信号116是经由无线信道传输之前的传输信号。

例如有限脉冲响应(FIR)滤波器的虚拟无线信道处理器118对经估计的传输信号116应用信道估计以产生经估计的接收信号120。如果经最初均衡的信号106不含有过度误差(例如，显著的残余多路径干扰或接收器噪声)，则经估计的接收信号120将等同于接收信号102。组合器122通过从接收信号102中减去经估计的接收信号120而产生误差信号124。延迟126对接收信号102提供适当的时间处理以便在减法功能之前使两个信号102、120同步。

由具有部分地基于信道估计且基于接收信号102与经估计的接收信号120之间的关系的响应的滤波器128处理误差信号124。经滤波的信号130因此基于误差信号124中所含有的功率、信道估计及基于接收信号102与经估计的接收信号120之间的所述关系的参数。在示范性实施例中，所述滤波器为具有基于信道估计、噪声估计及脉冲形状的响应且使用最小均方差(MMSE)函数的线性均衡器。参看图3进一步详细论述适宜的滤波器128的实例。在滤波之后，组合所得的经滤波的误差信号与经估计的传输信号116。将组合信号转发到例如解扩展及解调的信号处理。在示范性实施例中，滤波器128具有线性均衡器104的响应，所述响应进一步基于经估计的接收信号与接收信号之间的关系。

对以下示范性情形的审阅进一步展现DFE 100的操作。在经最初均衡的信号106仅含有少量误差的情况下，经估计的传输信号116等同于传输信号。应用信道估计会导致经估计的接收信号120，除仅在接收信号102中含有的接收噪声及仅在经估计的接收信号120中含有的可能的信道估计误差之外，经估计的接收信号120与接收信号102相同。如果接收噪声与信道估计误差均较小，则组合器122的输出接近于零且经滤波的信号130也接近于零。将经估计的传输信号116添加到接近于零的信号会导致准确表示传输信号的组合信号。

对于经最初均衡的信号106含有显著误差的情形，所得的经估计的接收信号120将具有误差且两个信号之间的差异至少部分地由滤波器128予以校正。由于经均衡的信号106中所含有的显著误差，所以当原始符号作为-1被传输时，符号可能被错误地确定为(例如)+1。由信号重构器调制、扩展并加扰具有其它经估计的数据的错误符号以产生经估计的传输信号116。在应用信道估计之后，所得的经估计的接收信号120反映不准确的符号估计。当从接收信号102中减去经估计的接收信号120时，误差信号124反映经估计的传输信号116的不准确度。因为滤波器响应部分地基于接收信号102与经估计的接收信号120之间的关系，所以所得的经滤波的信号130是对误差信号的估计，其中无线电信道特征的影响减少。

应用于信号处理路径中的线性均衡器或任何其它适宜的滤波器必须基于最小化无线电信道分散(即，多路径传播)的效应与最小化噪声放大之间的折衷而操作。线性均衡器可经设计以实现用于接收信号102的所述两个因素之间的最佳可用折衷。另一方面，对误差信号124操作(与对接收信号本身操作相反)的滤波器128可实现甚至更佳的折衷，因为无线电信道分散在除非常低SNR条件之外的条件中将由于误差信号124含有比接收信号102少的功率的事实而具有减少的影响。

因此，DFE 100通过使线性均衡器(滤波器)128响应基于经重构的经估计的接收信号与接收信号102之间的关系而补偿信道特征。在一些情形下，可通过增加通过滤波器的迭代数目且将先前经估计的接收信号与当前经估计的接收信号进行比较来减少误差。

图2为示范性DFE 100的框图，其中对经估计的接收信号应用第二迭代。在如上所述处理接收信号之后，由信号估计器108处理来自组合器132的组合信号。解扩展、解扰并解调所述信号以产生经估计的数据，调制、扩展并加扰所述经估计的数据以产生第二经估计的传输信号202。对第二经估计的传输信号202应用信道估计以确定第二经估计的接收信号204。从接收信号102中减去第二经估计的接收信号204以产生第二误差信号206，第二误差信号206由具有基于第二经估计的接收信号202与经估计的接收信号120之间的关系的调整响应的滤波器208予以滤波。因此在示范性实施例中，第二滤波器208是具有调整响应的滤波器128。在于接收器中进行进一步处理之前，组合第二滤波器208的输出与第二经估计的传输信号202。在一些情况下可以类似方式执行多次迭代。

图3为示范性DFE 100的框图，其中在频域中执行处理。因此，在参看图3所论述的示范性DFE 100中，将接收信号102从时域变换到频域。如上述所论述，在一些情况下可在时域中实施DFE 100。

快速傅立叶变换(FFT)处理器302将接收信号变换到频域，从而产生被提供到线性均衡器104及组合器122的接收信号频谱303。在示范性DFE 100中，线性均衡器104具有等于(c^*Xp^*)/(|c|²+n²)的响应，其中c^*为信道估计的复共轭，p^*为脉冲形状的频谱的复共轭，且n为噪声频谱估计。线性均衡器104的响应取决于频率，且因此所述参数的每一者均是频率的函数。在一些情况下可使用其它线性均衡器。在线性均衡器104于频域中处理接收信号频谱303之后，快速傅立叶逆变换(IFFT)处理器304将经均衡的信号变换到时域。由解扰器/解扩展器306处理所得信号以解扰并解扩展所述信号。在一些情形下，不对接收信号加扰且不需要解扰功能。量化器308确定并设定数据值为最接近的星座(constellation)值。在示范性实施例中，由解调器310解调所述解扩展信号且在312中应用硬判决以确定对通过数据符号所表示的星座点的最佳估计。举例来说，在调制方案是根据16-QAM(16正交调幅)的状况中，当对16个点的最接近的星座点及调制器314应用所述硬判决以将向量设定到所述星座点时，估计表示所述符号的向量的相位及振幅。扩展器/加扰器316应用由基站所应用的相同扩展及加扰机制以产生经估计的传输信号116。因此，解扰器/解扩展器306、量化器308及扩展器/加扰器316提供一种用于执行信号估计器108的功能的示范性技术。

在应用信道估计之前，由FFT处理器318将经估计的传输信号116变换到频域。在一些情况下，在从接收信号频谱303中减去经估计的接收信号120之前，定标处理器320基于经估计的信噪比(SNR)应用定标因数。如以下所论述，当信噪比较低时，所述定标因数最小化或消除经估计的接收信号120的作用。

系数产生器322确定系数S，所述系数S被应用于所述线性均衡器以产生滤波器128。在示范性实施例中，S等于E{p₂ ²-n²}/E{p₁ ²-n²}，p₂为在组合器122的输出处的信号带宽上平均的误差信号124中所含有的功率，p₁为在信号带宽上平均的接收信号频谱303中所含有的功率，且n为在信号带宽上平均的噪声的经估计的功率。示范性DFE 100中的滤波器响应等于

$\frac{S\×C^{*}\×P^{*}}{{|S\×C|}^2+N^2}.$

因此，当p₂等于p₁时，S等于1且滤波器128的响应与线性均衡器104的响应相同。在低SNR情形下，当经估计的传输信号116受量化器308所作出的判决误差支配时，E{p₂ ²-n²}大致等于E{p₁ ²-n²}的两倍，此导致等于2的最大系数S。然而，在所述低SNR情形下，有益的是对经估计的接收信号120解除权重(de-weight)，因为经估计的接收信号120不携载有用信息。适宜的定标因数的实例为320中应用的等于1-e^{kl X SNR_est}的因数，其中kl为常数且SNR_est为对信噪比的估计。当使用所述定标因数时，所述定标因数提供用于最小化或消除经估计的接收信号对接收信号的影响的机制。举例来说，如果SNR足够低，经估计的接收信号不应用于组合器122且接收信号102与误差信号相同，则系数S等于1且滤波器响应与线性均衡器响应相同。在320中应用定标因数的另一适宜的解决方法的实例包括在量化器308中应用软判决而不是硬判决312。在低SNR情形下，所述软判决可为零，其导致与在320中应用零定标因数的结果相同的最终结果。虽然滤波器响应是频率的函数，但为了简洁及清楚起见省略指示相依性的记法。

由IFFT 324将经滤波的信号变换到时域且解扰器/解扩展器306解扰并解扩展时域信号。剩余的调制符号表示所得的经估计的接收信号的数据与接收信号的数据中的差异。在组合器132中组合经调制的误差符号与经估计的传输调制符号。信号对准器326存储从调制器314的操作得到的调制符号且延迟数据以便将所述数据与对应的经调制的误差符号对准。将组合信号转发到信号解调，其中可应用软解调。

图4为根据本发明的示范性实施例处理接收信号的方法的流程图。由有助于以上参看图1到图3所描述的功能的接入终端内的组件及软件执行所述示范性方法。然而，可通过硬件、软件及/或固件的任何组合执行所述方法。

在步骤402处，产生经估计的传输信号。在示范性实施例中，在解扩展、解扰并解调经均衡的信号之前，由线性均衡器处理接收信号以产生经估计的传输数据。根据基站中所使用的技术调制、加扰并扩展经估计的传输数据以产生经估计的传输信号。

在步骤404处，对经估计的传输信号应用信道估计以产生经估计的接收信号。

在步骤406处，由具有至少部分地基于信道估计的响应的滤波器滤波基于接收信号与经估计的接收信号之间的差异的误差信号。在示范性实施例中，所述滤波器具有基于误差信号与接收信号之间的比较的响应。

在步骤408处，组合经滤波的误差信号与经估计的传输信号。在示范性实施例中，解扩展并解扰经滤波的误差信号且将所得信号添加到经调制的估计数据。因此，存储或延迟经调制的估计数据且组合经调制的估计数据与经滤波的经解扩展及解扰的误差信号。

所属领域的技术人员将了解，可使用多种不同技艺和技术的任一者表示信息及信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其任何组合表示在以上描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。

所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文所揭示的实施例所描述的各种说明性逻辑区块、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为清楚说明硬件与软件的此互换性，以上已大致在功能性方面描述各种说明性组件、区块、模块、电路及步骤。所述功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。对于每一特定应用，所属领域的技术人员可以变化的方式实施所描述的功能性，但所述实施判决不应被解释为会导致背离本发明的范围。

可用以下装置来实施或执行结合本文所揭示的实施例所描述的各种说明性逻辑区块、模块及电路：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合。通用处理器可为微处理器，但在替代实施例中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此种配置。

结合本文所揭示的实施例所描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件中、由处理器执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块可驻留于RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬磁盘、可拆卸式磁盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到所述处理器，以使所述处理器可从所述存储媒体读取信息且将信息写入到所述存储媒体。在替代实施例中，存储媒体可与处理器成一体。处理器及存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代实施例中，处理器及存储媒体可作为离散组件驻留于用户终端中。

本文对所揭示实施例的先前描述，旨在使任何所属领域的技术人员均能够制作或使用本发明。对于所属领域的技术人员来说，对所述实施例的各种修改将容易显而易见，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文中界定的一般原理可适用于其它实施例。因此，本发明并不希望被限定于本文中所示的实施例，而是将被赋予与本文中揭示的原理及新颖特征一致的最宽广范围。

Claims (22)

1.一种判决反馈均衡器(DFE)，其包含：

信号估计器，其经配置以处理接收信号以恢复多个码信道的每一者上的数据且产生对应于所述接收信号的传输信号的经估计的传输信号；

虚拟信道处理器，其经配置以对所述经估计的传输信号应用信道估计以产生经估计的接收信号；

滤波器，其经配置以对基于所述接收信号与所述经估计的接收信号之间的差异的误差信号进行滤波；及

组合器，其经配置以组合由所述滤波器产生的经滤波的误差信号与所述经估计的传输信号。

2.根据权利要求1所述的DFE，其中所述信号估计器包含：

数据估计器，其经配置以解扩展并解调所述多个码信道的每一者以恢复所述数据；及

信号重构器，其经配置以调制并扩展所述数据以产生所述经估计的传输信号。

3.根据权利要求2所述的DFE，其中所述数据估计器经进一步配置以解扰所述多个码信道的每一者。

4.根据权利要求1所述的DFE，其中所述滤波器具有基于所述信道估计的滤波器响应。

5.根据权利要求4所述的DFE，其中所述滤波器响应进一步基于所述接收信号与所述误差信号之间的关系。

6.根据权利要求4所述的DFE，其中所述滤波器响应进一步基于所述接收信号的经估计的噪声。

7.根据权利要求4所述的DFE，其中所述滤波器响应进一步基于脉冲形状。

8.根据权利要求1所述的DFE，其进一步包含：

线性均衡器，其经配置以在所述信号估计器产生所述经估计的传输信号之前均衡所述接收信号。

9.根据权利要求8所述的DFE，其中所述线性均衡器由所述滤波器形成。

10.一种判决反馈均衡器(DFE)，其包含：

线性均衡器，其经配置以对接收信号应用均衡以减少无线信道效应且产生经均衡的接收信号；

解扩展器，其经配置以解扩展所述经均衡的信号以产生解扩展信号；

解调器，其经配置以解调所述解扩展信号以产生经估计的数据；

调制器，其经配置以调制所述经估计的数据以产生经估计的调制信号；

扩展器，其经配置以扩展所述经估计的数据以产生对应于所述接收信号的传输信号的经估计的传输信号；

虚拟信道处理器，其经配置以对所述经估计的传输信号应用信道估计以产生经估计的接收信号；

滤波器，其经配置以对基于所述接收信号与所述经估计的接收信号之间的差异的误差信号进行滤波，所述滤波器具有至少部分地基于所述信道估计及所述接收信号与所述误差信号之间的关系的响应，所述解扩展器经配置以解扩展由所述滤波器产生的经滤波的误差信号；及

组合器，其经配置以组合所述经估计的调制信号与所述经解扩展的经滤波的误差信号。

11.根据权利要求10所述的DFE，其进一步包含：

解扰器，其经配置以解扰所述解扩展器的解扩展器输出；及

加扰器，其经配置以加扰所述扩展器的扩展器输出。

12.根据权利要求10所述的DFE，其进一步包含：

第一快速傅立叶变换(FFT)处理器，其经配置以将所述接收信号从时域变换到频域；

傅立叶逆变换处理器，其经配置以将所述经滤波的误差信号从所述频域变换到所述时域；及

第二FFT处理器，其经配置以将加扰器输出从所述时域变换到所述频域。

13.一种用于接收码分多路复用信号CDM的方法，所述方法包含：

通过恢复对应于传输信号的接收信号的多个码信道的每一者上的数据而产生对应于所述传输信号的经估计的传输信号；

通过对所述经估计的传输信号应用信道估计而产生经估计的接收信号；

对基于所述接收信号与所述经估计的接收信号之间的差异的误差信号进行滤波；及

组合由滤波器产生的所述经滤波的误差信号与所述经估计的传输信号。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述产生所述经估计的传输信号包含：

解扩展并解调所述多个码信道的每一者以估计传输数据；及

调制并扩展所述经估计的传输数据以产生所述经估计的传输信号。

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含：

在解调之前解扰所述多个码信道的每一者；及

在调制所述经估计的传输数据之后加扰所述经估计的传输数据。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述滤波包含基于所述信道估计进行滤波。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述滤波包含基于所述接收信号与所述误差信号之间的关系进行滤波。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述滤波包含基于所述接收信号的经估计的噪声进行滤波。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述滤波包含基于脉冲形状进行滤波。

20.根据权利要求13所述的方法，其进一步包含：

在所述产生所述经估计的传输信号之前对所述接收信号应用线性均衡。

21.一种用于对码分多路复用信号应用判决反馈滤波的程序产品，所述程序产品包含：

计算机可执行逻辑，其包含于计算机可读媒体上且经配置以致使以下由计算机执行的步骤发生：

通过恢复对应于传输信号的接收信号的多个码信道的每一者上的数据而产生对应于所述传输信号的经估计的传输信号；

通过对所述经估计的传输信号应用信道估计而产生经估计的接收信号；

对基于所述接收信号与所述经估计的接收信号之间的差异的误差信号进行滤波；及

组合由滤波器所产生的所述经滤波的误差信号与所述经估计的传输信号。

22.根据权利要求21所述的程序产品，所述计算机可执行逻辑经进一步配置以致使以下由计算机执行的步骤发生：

解扩展并解调所述多个码信道的每一者以估计传输数据；及

调制并扩展所述经估计的传输数据以产生所述经估计的传输信号。

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