CN101969420B - 具有自适应均衡器的通信接收机 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于在无线通信系统中估计发射的信号的方法。所接收的无线信号包括导频信道和至少一个其它信道。利用均衡器和所述接收的无线信号来估计发射的信号。所述均衡器包括具有多个抽头的滤波器，通过使用自适应算法来适配所述抽头，该自适应算法使用根据所述接收的无线信号来估计的被估计的导频。在无线信号中传输所述导频信道，该无线信号包括至少一个其它信道。提取所述被估计的导频并将其提供给所述自适应算法。

Description

具有自适应均衡器的通信接收机
技术领域
本发明通常涉及通信系统中的均衡，并且特别涉及无线通信系统中使用的自适应均衡器。
背景技术
使用通信系统将信息从一个设备传送到另一个设备。信息在传送前被编码为适于在通信信道上传送的格式。被传送的信号在其通过通信信道时产生失真；信号还经历由于传输过程中产生的噪声和干扰所引起的衰落。
产生信号失真的一个现象是多径传播。多径信号是通过建筑和自然形成物的反射而产生的同一无线信号的不同版本。多径信号可能具有导致信号在某些位置相互抵消的相位偏移。多径信号的相位抵消所引起的信号损耗被称为衰落。由于衰落干扰了用户的通信而成为无线系统中的问题。例如，来自于树和建筑物的反射可以产生由无线通信设备所传送的单个无线信号的若干多径复制品。由于相位偏移，这些多径复制品可以合并以及相互抵消。
另一个可能影响信号的问题是不够充足的信噪比。信噪比(“SNR”)代表了信号关于环境噪声的功率。需要维持充足的SNR，以便可以从噪声中分离出信号。
通常在有限带宽信道中遇到的干扰的例子称为符号间干扰(ISI)。由于信道的色散特性而引起的发射的符号脉冲的扩展导致了ISI的发生，所述信道特性导致了邻近符号脉冲的交叠。信道的色散特性是多径传播的结果。接收的信号被解码并被转化为原始的编码前的形式。设计发射机和接收机以最小化信道的非理想性和干扰的影响。
可以实现各种不同的接收机设计，来补偿由发射机和信道所引起的噪声和干扰。作为例子，通常选择均衡器用来处理多径、ISI，并且用来改善SNR。均衡器对失真进行校正并产生传输符号的估计。在无线环境中，需要均衡器来处理时变信道条件。理想地，调节均衡器的响应，以改变信道特性。均衡器响应改变条件的能力与均衡器的自适应能力有关。难以通过设计高效且有效的自适应算法来优化均衡器，因为这需要竞争目的的平衡。
因此，需要一种优化各种系统和条件的性能的均衡器设计。
附图说明
图1示出了支持若干用户的扩频通信系统；
图2是通信系统中的基站和移动台的框图；
图3是说明基站和移动台之间的下行链路和上行链路的框图；
图4是下行链路的实施例中的信道的框图；
图5是上行链路的实施例中的信道的框图；
图6是用户单元的实施例的框图；
图7是说明无线信号的传输的功能框图；
图8是说明无线信号的接收的功能框图；
图9是说明FIR滤波器的实现的框图；和
图10是当移动台接收无线信号时使用自适应均衡器的方法的流程图。
具体实施方式
在无线通信系统中，公开了一种用于估计发射的信号的方法。接收包括导频信道和至少一个其它信道的无线信号。使用均衡器和所接收的无线信号来估计发射的信号。所述均衡器包括具有多个抽头(tap)的滤波器，通过使用自适应算法来适配所述抽头，所述自适应算法使用根据接收的无线信号来估计的被估计的导频。在包括至少一个其它信道的无线信号中传输所述导频信道。所述被估计的导频被提取并被提供给所述自适应算法。
各种不同的算法可以用于所述自适应算法。例如可以使用迭代算法。
所述方法可以在各种通信接收机中被实现。例如，该方法可以在移动台中被实现。所述无线信号可以包括正交和非正交信道。所述方法也可以通过基站来实现。
可以使用数字滤波器来实现所述均衡器。可以使用的一个可能的数字滤波器是FIR滤波器。也可以使用IIR滤波器。另外，可以在频域实现滤波。
可以将不同的适配标准用于所述自适应算法。在一个实施例中，每个导频符号间隔可以使用一次所述自适应算法来更新所述抽头。每个导频符号间隔可以使用N次所述自适应算法来更新所述抽头，其中N是任意正整数。在另一个实施例中，每第N个导频符号间隔可以使用一次所述自适应算法来更新所述抽头，其中N是任意正整数。所述自适应算法可以继续适配新的抽头值直到所述新的抽头值收敛(converge)，或者其可以在一定的时间段内继续适配。当信道条件改变时所述自适应算法可以执行适配，以使所述均衡器不匹配于当前的信道条件。
还公开了一种用在无线通信系统中的移动台。所述移动台包括用于估计发射的信号的自适应均衡器。所述移动台包括至少一个用来接收无线信号的天线以及与所述至少一个天线进行电子通信的接收机。均衡器估计发射的信号。所述均衡器包括具有多个抽头的滤波器，通过使用自适应算法来适配所述抽头，所述自适应算法使用根据接收的无线信号来估计的被估计的导频。所述导频信道与至少一个其它信道一起被发射。所述移动台还包括用于提取所述被估计的导频并将其提供给所述自适应算法的元件。
所述移动台的元件也是适用的，且可以用于其它接收系统。通常还公开了一种用在无线通信系统中的装置，该装置包括用于估计发射的信号的自适应均衡器。所述装置可以被包括在移动台中、基站中或者需要接收和处理无线信号的任何其它系统中。
这里公开的系统和方法可以被用来补偿多径传播。多径信号是通过建筑和自然形成物的反射而产生的同一无线信号的不同版本。多径信号可能具有导致所述信号在某些位置相互抵消的相位偏移。由多径信号的相位抵消所引起的信号损耗被称为衰落。由于衰落干扰了用户的通信而成为无线系统中的问题。例如，通过树和建筑物的反射可能产生由无线通信设备所发射的单个无线信号的若干多径复制品。由于相位偏移，这些多径复制品可以合并以及相互抵消。
这里公开的系统和方法还可以有助于优化通信系统中使用的功率。CDMA系统受益于功率控制的使用。信噪比(“SNR”)是指信号功率与环境噪声之比。必须维持足够的SNR，以便可以从噪声中分离出所述信号。由于对于给定的链路方向而言，CDMA信号没有通过频率和时间来划分，因此所述比值的噪声成分包括了所有其它接收的CDMA信号。如果单独的CDMA信号的功率太高，则其有效地淹没了所有其它CDMA信号。在上行链路(从终端到基站的传输)和下行链路(从基站到终端的传输)上使用了功率控制。在所述上行链路上，使用功率控制来维持针对在基站接收的所有用户信号的适当的功率电平。应当最小化这些接收的CDMA信号的功率电平，但其必须仍然足够强以维持合适的SNR。在所述下行链路上，使用功率控制来维持针对在不同的终端接收的所有信号的适当的功率电平。这最小化了同一小区内由于多径信号所造成的用户之间的干扰。这也最小化了相邻小区内的用户之间的干扰。CDMA系统动态地控制所述基站和终端的发射功率，以在所述上行链路和下行链路上维持合适的功率电平。通过本行业已知的开环和闭环控制技术来应用动态控制。
所述CDMA系统的范围直接涉及接收的信号的公用功率电平，这是因为每个附加信号对所有其它信号增加了噪声。当降低了平均接收功率电平时，减少了SNR的用户噪声成分。减少来自于通信设备的CDMA信号功率的技术，直接地增大了所述CDMA系统的范围。接收分集是一种用来最小化所需信号功率的技术。较低的信号功率也降低了用户通信设备的成本，同时增加了电池的使用寿命及范围。优化所使用的功率在高数据速率系统中可能具有额外的益处，如果可以达到适当的SNR则可以在所述高数据速率系统中仅支持高数据速率。
通信系统被用来将信息从一个设备传输到另一设备。在传输之前，信息被编码为适于通过通信信道传输的格式。所述通信信道可以是发射机和接收机之间的传输线路或自由空间。当信号通过所述信道传播时，信道的非理想性使所发射的信号失真。另外，所述信号还经历了由于传输过程中产生的噪声和干扰所引起的衰落。通常在有限带宽信道中遇到的干扰的例子称为符号间干扰(ISI)。所述信道的色散特性所引起的发射的符号脉冲的扩展导致了ISI的发生，所述信道特性导致了邻近符号脉冲的交叠。所述信道的色散特性是多径传播的结果。在接收机处，所接收的信号被处理并被转化为原始的编码前的形式。设计发射机和接收机以最小化信道的非理想性和干扰的影响。
可以实现各种不同的接收机设计，来补偿由所述发射机和信道所引起的噪声和干扰。作为例子，通常选择均衡器来处理所述问题。可以通过横向滤波器来实现均衡器，即具有T秒抽头的延迟线(其中T是所述均衡器滤波器的时间解析度)。所述抽头的内容被加权并被累加以产生发射的信号的估计。调节抽头系数(tap coefficient)来补偿无线信道的改变。通常，使用自适应均衡技术，由此连续自动地调整所述抽头系数。所述自适应均衡器使用指定的算法，例如最小均方(LMS)或递归最小二乘(RLS，Recursive Least Squares)，来确定所述抽头系数。所述信号估计被耦合到例如解扰器(descrambler)/解扩器(despreader)的信道分离设备，和例如解码器或符号切割器(symbolslicer)的决策设备(decision-making)。
接收机在噪声背景中检测信号的能力是基于接收信号的功率和噪声功率的比率的，通常称为SNR或载波干扰比(C/I)。所述术语或类似的术语的行业使用通常是可互相交换的，然而含义相同。因此，本领域的技术人员应当理解，这里提及的C/I包括在通信系统中不同点处测量噪声影响的概括性概念。
无线通信系统中的均衡器被设计以调整时变信道条件。当信道特性改变时，所述均衡器相应地调整其响应。所述改变可以包括传播媒介中的改变或者发射机和接收机的相对运动，以及其它情况。如上所述，经常使用自适应滤波算法来修改所述均衡器抽头系数。采用自适应算法的均衡器通常被称为自适应均衡器。
这里专门使用“示例性”这一词语来表示“用作例子、实例或说明”。这里作为“示例性”所描述的任何实施例不必被解释为相对于其它实施例而言是优选的和有利的。虽然在图中说明了所述实施例的不同方面，然而除非明确指出，否则所述图不必按规定比例绘出。
下面的讨论通过首先讨论扩频无线通信系统，详细说明了具有自适应均衡器的通信接收机的实施例。然后讨论了基站、移动台及其之间所发送的通信。接着示出了用户单元的实施例的元件。示出并描述了关于无线信号的传输和接收的功能框图。也阐明了接收系统中关于均衡器和自适应算法的细节。涉及信号处理的规范中包括说明和数学推导。接着讨论了使用所述均衡器并适配所述均衡器的内部元件的过程。
可选实施例可以包括各个不同的方面而不脱离本发明的范围。特别地，本发明适用于数据处理系统、无线通信系统、移动IP网络和任何其它期望用来接收和处理无线信号的系统。
所说明的实施例采用了扩频无线通信系统。广泛部署了无线通信系统以提供不同类型的通信，例如语音、数据等。这些系统可以基于码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)或某些其它调制技术。CDMA系统相对于其它类型的系统而言具有某些优势，包括增加了系统的容量。
系统可以被设计以支持一个或多个标准，例如这里称为IS-95标准的“TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standardfor Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System”，由这里称为3GPP的名为“3rd Generation Partnership Project”的联盟所提供的标准，并且该标准被包括在这里称为W-CDMA标准的一组文档中，该组文档包括文档号3GPP TS 25.211、3GPP TS 25.212、3GPP TS 25.213、3GPPTS 25.214和3GPP TS 25.302，由这里称为3GPP2的名为“3rd GenerationPartnership Project 2”的联盟所提供的标准，以及这里称为cdma2000标准的、原先称为IS-2000 MC的TR-45.5。
每个标准明确地定义了从基站到移动台及其相反方向传输的数据的处理。接下来的讨论考虑了符合cdma2000标准协议的扩频通信系统。可选实施例可以包括其它标准。
这里描述的系统和方法可以被用于高数据速率通信系统。为了清楚，贯穿下面的讨论描述了特定的高数据速率系统。。可以实现提供信息的高数据速率传输的可选系统。对于被设计用来以较高数据速率传输的例如高数据速率(HDR)通信系统的CDMA通信系统而言，可以使用可变数据速率请求方案，从而以C/I可以支持的最大数据速率进行通信。所述HDR通信系统被典型地设计以符合一个或多个标准，例如由“第三代伙伴项目2”联盟于2000年10月27日发布的“cdma2000High Rate Packet Data Air Interface Specification”，3GPP2 C.S0024，版本2。
HDR通信系统中的接收机可以采用可变速率数据请求方案。可以将所述接收机包括在用户站中，所述用户站通过在上行链路向基站(下面示出)传送数据来与地面(land-based)数据网络进行通信。所述基站接收数据，并通过基站控制器(BSC)(未示出)将所述数据发送到地面网络。相反，与所述用户站的通信可以通过所述BSC，从地面网络被发送到所述基站，并且在下行链路上从所述基站被发射到所述用户单元。
图1用作通信系统100的例子，该系统支持若干用户并能够实现这里讨论的实施例的至少某些方面。可以使用任何各种算法和方法来调度系统100中的传输。系统100为若干小区102A-102G提供通信，相应的基站104A-104G分别服务于所述小区的每一个。在本实施例中，某些基站104具有多个接收天线，而其它仅具有一个接收天线。类似地，某些基站104具有多个发射天线，而其它仅具有一个发射天线。关于发射天线和接收天线的组合不存在限制。因此，基站104可以具有多个发射天线和单个接收天线，或者具有多个接收天线和单个发射天线，或者具有单个或多个发射和接收天线。
覆盖区域中的终端106可以是固定的(即静止的)或者移动的。如图1所示，不同的终端106散布在整个系统中。每个终端106在任何给定的时刻，在下行链路和上行链路上与至少一个并且可能多个基站104进行通信，所述给定时刻取决于例如是否使用软切换，或者该终端是否被设计并被操作以从多个基站(同时地或者相继地)接收多个传输。CDMA通信系统中的软切换在现有技术中是已知的，并且在标题为“Method and System for Providing a Soft Handoff in a CDMACellular Telephone System”的美国专利5,101,501中被详细描述，该专利被转让给本发明的受让人。
所述下行链路涉及从基站104到终端106的传输，并且所述上行链路涉及从终端106到基站104的传输。在本实施例中，某些终端106具有多个接收天线，而其它仅具有一个接收天线。在图1中，基站104A在下行链路上向终端106A和106J传输数据，基站104B向终端106B和106J传输数据，基站104C向终端106C传输数据等等。
图2是通信系统100中的基站202和移动台204的框图。所述基站202与所述移动台204进行无线通信。如上所述，所述基站202向接收信号的移动台204发射信号。另外，移动台204也可以向基站202发射信号。
图3是说明所述下行链路302和上行链路304的基站202和移动台204的框图。所述下行链路302涉及从基站202到移动台204的传输，而所述上行链路304涉及从移动台204到基站202的传输。
图4是下行链路302的实施例中的信道的框图。所述下行链路302包括导频信道402、同步信道404、寻呼信道406以及业务信道408。所说明的下行链路302仅仅是下行链路302的一个可能的实施例，并且应该认识到，其它信道可以被添加到下行链路302中或者从该链路中除去。
根据电信行业协会的TIA/EIA/IS-95-A Mobile Stations-Base StationCompatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread SpectrumCellular System所描述的一个CDMA标准，每个基站202向其用户发射导频402、同步404、寻呼406和前向业务408信道。所述导频信道402是由每个基站202连续发射的未调制的直接序列扩频信号。该导频信道402允许每个用户捕获由基站202所发送的信道定时，并且提供了用于相干解调的相位基准。所述导频信道202还提供了一种用于比较基站202之间的信号强度的方法，以确定何时在基站202之间进行切换(例如当在小区102之间移动时)。
所述同步信道404向所述移动台204传送定时和系统配置信息。所述寻呼信道406被用来在移动台204未被分配给业务信道408时与其进行通信。该寻呼信道406被用来向所述移动台204传送寻呼，即来话通知。所述业务信道408被用来传送用户数据和语音。信令消息也可以通过业务信道408被发送。
图5是上行链路304的实施例中的信道的框图。所述上行链路304可以包括导频信道502、接入信道504和业务信道506。所说明的上行链路304仅是上行链路的一个可能的实施例，并且应该认识到，其它信道也可以被添加到所述上行链路304中或者从该链路中除去。
图5的上行链路304包括导频信道502。回想所提出的第三代(3G)无线电话通信系统，其中使用了上行链路304的导频信道502。例如，在当前提出的cdma2000标准中，所述移动台204发射反向链路导频信道(R-PICH，Reverse Link Pilot Channel)，基站202使用该信道进行初始捕获、时间跟踪、rake接收机相干基准恢复(coherent referencerecovery)以及功率控制度量。因此，这里的方法和系统适用于所述下行链路302和上行链路304上的导频信号。
当所述移动台204没有分配的业务信道506时，其使用所述接入信道504与所述基站202进行通信。所述上行链路业务信道506被用来传送用户数据和语音。信令消息也通过所述上行链路业务信道506被发送。
图6的功能框图所说明的用户单元系统600中示出了移动台204的实施例。所述系统600包括处理器602，其控制该系统600的操作。所述处理器602也可以称为中央处理单元(CPU)。可以包括只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)的存储器604，向所述处理器602提供指令和数据。所述存储器604的一部分也可以包括非易失性(non-volatile)随机存储器(NVRAM)。
典型的包括在例如蜂窝电话的无线通信设备中的系统600还包括机架(housing)606，该机架包括发射机608和接收机610，以允许在所述系统600和例如蜂窝站点控制器(cell site controller)或基站202的远端位置之间发射和接收数据，例如音频通信。所述发射机608和接收机610可以合并为收发信机612。天线614被附着于所述机架606并被电子地耦合到所述收发信机612。也可以使用附加的天线(未示出)。所述发射机608、接收机610和天线614的操作在现有技术中是已知的并且不需要在此对其进行描述。
所述系统600还包括信号检测器616，其用于检测和量化由所述收发信机612所接收的信号电平。该信号检测器616检测现有技术中已知的这样的信号：总能量、每伪随机噪声(PN)码片的导频能量、功率谱密度和其它信号。
所述系统600的状态改变器626基于当前状态和由所述收发信机612所接收并由所述信号检测器616所检测的信号，来控制所述无线通信设备的状态。所述无线通信设备能够在若干状态的任何一个中进行操作。
所述系统600还包括系统判定器(system determinator)628，其被用来控制所述无线通信设备，并在其确定当前服务提供商系统不合适时，判定该无线通信设备应该转换到哪个服务提供商系统。
所述系统600的各个元件通过总线系统630被耦合在一起，该总线系统除了数据总线还可以包括电源总线、控制信号总线和状态信号总线。然而，为了清楚，各个不同的总线在图6中被示出为总线系统630。所述系统600也可以包括用来处理信号的数字信号处理器(DSP)607。本领域的技术人员应当认识到，图6示出的系统600是功能框图而不是特定元件的列表。
在此公开的用于使用通信接收机中的自适应均衡器的方法可以实现在用户单元600的实施例中。所公开的系统和方法也可以实现在具有接收机的其它通信系统中，例如基站202。如果基站202被用来实现所公开的系统和方法，则图6的功能框图也可以用来描述基站202的功能框图中的元件。
图7是说明了无线信号的传输的功能框图。如图所示，该无线信号包括导频信道702和其它正交信道704。该无线信号也可以包括附加的非正交信道706。CDMA 2000中没有使用非正交信道706。非正交信道的一个例子是WCDMA中的同步信道(SCH)。
向正交扩频元件(orthogonal spreading component)708提供所述正交信道。然后向信道增益元件710提供所述正交和非正交信道，该增益元件为所述信道增加增益。加法器712如所示的那样将所述信道增益元件710的输出累加在一起。如图7所示，所述非正交信道也可以是时分复用(TDM)711的。在其它实施例中，一个或者多个正交信道可以是时分复用的。
所述非正交信道706不具有正交扩频成份，但是被直接输入至所述信道增益元件710中。所述加法器712累加所述信道增益710的输出。
所累加的信号被输入至PN加扰元件714中。基带滤波器716获得来自该PN加扰元件714的输出，并向发射机718提供滤波后的输出723。该发射机718包括天线720。然后所述无线信号进入所述无线信道722。
说明无线信号的传输的图7的功能框图，可以被实现在不同的元件中。例如，所述基站202包括图7所示的框图的一个形式。另外，所述移动台204也实现了所述传输框图的一种形式。
图8是说明无线信号801的接收的功能框图。接收机802通过使用天线804来接收所述无线信号801。所接收的信号包括发射导频信道的失真版本。所接收的信号被输入匹配滤波器806，该滤波器806与发射机中的基带滤波器的脉冲响应相匹配。向均衡器810提供所述匹配滤波器806的输出808。来自所述匹配滤波器806的信号输出808在输出808中仍包括被发射的所有不同的信道。
所述均衡器810校正了失真，并产生了发射的信号的估计。该均衡器810也处理时变信道条件。该均衡器810包括通过使用若干均衡器抽头811所实现的滤波器。所述抽头可以是平均分布的或者非平均分布的。
向所述PN解扰814和解扩816元件提供均衡器输出812。本领域的技术人员应当认识到，所述导频信道702和其它信道704也是所述解扩元件816的输出。所述解扩元件816提取所述导频信道702和其它信道，并为所述导频信道和其它信道提供分别的估计。然后由解码元件820来解码所述不同的信道。
自适应算法元件822适配所述均衡器810。所述解扩元件816向自适应算法元件822提供所述被估计的导频824。所述自适应算法元件822具有被传输的导频信道的先验知识。在无线通信系统中，通常在所述导频信道上传输先验知识符号的序列。输入到所述自适应算法元件822的被估计的导频824可以是码分复用(CDM)导频。当所述接收机802接收包括业务信道的无线信号时(在业务期间)，所述自适应算法822更新抽头811。这样，尽管在当前使用的其它系统中，自适应均衡器在业务之前适配，在此公开的系统和方法也在业务期间训练和适配。
可以向所述自适应算法元件822提供附加的算法参数(algorithmparameter)823。已知的基准信号可以是被提供给所述自适应算法元件822的算法参数823的一部分。自适应步阶大小也可以被包括为所述算法参数823的一部分。根据所使用的特定算法，所述算法参数823将如同本领域的技术人员知道的那样改变。
如下面将要进一步讨论的，所述自适应算法元件822继续适配所述均衡器810，以提供所述发射的信号的估计并且使所述均衡器810能够按照需要改变。所述自适应算法元件822更新由所述均衡器810使用的均衡器滤波器权重826。该权重826对应于所述均衡器抽头811。
参考图7和8，接下来提供了可以被使用的不同的信号、公式和算法的数学描述和背景。
从图7中的基带滤波器716所传输的复数基带模拟信号(complexbaseband analog signal)723可以写为公式1。公式1所示的公式不包括噪声成分。表1给出了公式1的变量和参数。关于表1，OVSF代表正交可变扩频因子。OVSF码也称为Walsh(沃尔什)码。
S l ( t ) = Σ u = 0 N - 1 Σ n = - ∞ + ∞ g u [ k ] · W u N [ n mod N ] · d u [ k ] · PN [ n ] · h ( t - nT c ) 公式1.
表1.
Figure GSB00000746521200141
公式2中示出了路径i的实际衰减的函数。公式3示出了路径i的传播延迟。公式4示出了路径i的复数衰减。在公式4中，项fc是载波频率。参数d0是标称距离(nominal distance)。项C是光速。
ai(t)     公式2
τi(t)    公式3
α i ( t ) = a i ( t ) · e - j 2 π f c d 0 / c 公式4
假设简化和/或完成必要的计算。假设所述均衡器自适应周期上的准静态衰落。也假设了Ω的过采样(over-sampling)因子。可以如公式5所示来表示路径i的传播延迟。“天棚”函数可以被用于如公式6所示的λi。公式6中的项Tc是码片周期。可以使用“地板”函数来容易地替代用于公式6中的λi的“天棚”函数而不会造成任何一般性损失。
参考图8的匹配滤波器806，通过Cx4接收缓存器在码片x8(“Cx8”)典型地进行匹配滤波。(利用迟早延迟锁定环(early-latedelay-locked loop))将Cx4采样插入Cx8用来时间跟踪，而工作时间采样(on-time sample)被用于频率跟踪。对于公式7中的等式，假设在CxΩ进行匹配滤波，可以如公式7所示来表示所述匹配滤波器806的输出808。公式7中的表达式xl[m]代表匹配滤波之后的CxΩ处的数字采样，并且还代表所述均衡器810的输入采样。表2给出了公式7的变量和参数。关于公式7和表2，需要通过路径延迟来偏置信号定时。这被称为均衡器时间偏置。表2提及的脉冲整形滤波器有时也称为基带传输滤波器。
τi(t)≈τi    公式5
λ l = [ Ω · τ l T c ] 公式6
x l ( m ) = Σ i = 0 P - 1 α i · Σ u = 0 N - 1 Σ n = - ∞ + ∞ d u [ k ] · W u N [ n mod N ] · PN [ n ] · p os [ m - nΩ - λ i ] + w [ m ] 公式7
表2.
IS-95和WCDMA的基带传输滤波器两者都具有过大的带宽。为了避免混叠(aliasing)，所述均衡器输入是在CxΩ，而所述均衡器抽头811相对于码片周期(FSE)被极小地隔开。所述均衡器输出是在Cx1。为了说明，假设均衡器抽头811的数量在CxΩ处为2F+1，其中F是任意非负整数。
下面定义了所述FSE的输入。项λ*被定义为定时偏置(利用rake接收机的支路(finger)前端)。公式8和9中定义了FSE的附加输入。再次参考图8，通过这样定义的FSE的输入，公式10示出了Cx1处的被均衡的信号812。公式11示出了xe的矩阵符号(matrix notation)。表3给出了公式8和9中的变量和参数的定义。
xl[-b；n]＝xl[ΩN-b；n-1]     公式8
xl[ΩN+b-1；n]＝xl[b；n+1]    公式9
x e [ m ; n ] = Σ k = - F F e [ k ] · x l · [ Ωm - k + λ * ; n ] 公式10
⇒ x e [ n ] = X [ n ] · e 公式11
表3.
Figure GSB00000746521200161
由所述正交解扩元件816输出824的期望信号是r[0；n]＝1，其对应于公用导频。将所述正交解扩元件816的输出824，输入至适配所述均衡器810的自适应算法元件822中。如上所述，所述自适应算法822的输入824是CDM导频。
可以使用各种不同的自适应算法来适配所述均衡器810的抽头811。可以使用迭代算法来适配所述均衡器。可以使用各种不同的迭代算法。可以使用的一个可能的算法是最小均方(LMS)算法。可以使用的另一个可能的算法是递归最小二乘(RLS)算法。还可以使用Kalman(卡尔曼)滤波器。还可以使用非迭代算法。本领域的技术人员将认识到，其它自适应算法也可以被用来适配所述均衡器810的抽头811。
在一个实施例中，可以通过有限脉冲响应(FIR)滤波器来实现所述均衡器810。图9的框图示出了FIR滤波器900的实现。如图所示，该滤波器的输入为xl，输出为xe。如所述延迟块902所指出的，所述输入xl包括当前的输入采样和以前的采样。可以根据公式10所示的等式来计算所述输出。公式10的等式可以写为公式11所示的矩阵形式。
除了FIR滤波器，所述均衡器810中可以使用其它元件。例如，可以使用无限脉冲响应(IIR)。另外，可以在频域实现滤波。
图10是方法1000的流程图，该方法用于在移动台204接收无线信号时，使用自适应均衡器810。无线通信系统100中的基站202和其它类型的接收机也可以使用图10的方法。所接收的无线信号1002包括导频402和其它信道。所述其它信道可以包括各种信道，所述各种信道包括(但不限于)业务408、同步404和寻呼406信道。所述接收无线信号也可以包括其它信道。可以连续地发射所述导频和其它信道。另外，也可以不连续地发射所述导频和其它信道。另外，如果所述方法1000通过基站202来实现，则将包括较少的信道。例如，如果基站202接收到无线信号，则该无线信号可以包括导频、业务和接入信道。如图所示，所述方法1000可以容易地被修改以用在无线通信系统100的各种不同的接收机中。
使用所述匹配滤波器806对接收的信号进行滤波1004。为所述均衡器810提供所述匹配滤波器806的输出808以进行均衡1006。如先前所述，所述均衡器纠正失真，并产生发射的信号的估计，并且还处理时变信道条件。
所述均衡器810包括滤波器，该滤波器通过使用这里由e表示的若干抽头811来实现。为了实现该滤波器，所述均衡器810装入所述抽头811的当前值。如果更新所述均衡器抽头811，则所述均衡器810可以使用该抽头811的更新值。本领域的技术人员将认识到，使所述均衡器810知道所述抽头811的新值各种不同的方法是可用的。
向所述PN解扰元件814提供了均衡器输出812，其中，执行了PN解扰1008。然后执行解扩1010以获得所述导频和其它信道的估计。
当方法1000操作时，可以连续执行图10中的步骤。因此，所述方法1000可以连续地接收1002无线信号，可以连续地使用所述匹配滤波器806进行滤波1004，并且可以在主处理环中并行执行示为1006、1008、1010和1012的剩余步骤。
如图8所示，所述自适应算法822从所述解扩元件816获得所述被估计的导频，并在所述自适应过程中使用它。就所述均衡器810是否应当被更新/适配方面来进行判定1014。可以进行不同的设置来适配所述均衡器810。例如，可以配置所述方法以在每个导频符号间隔适配所述均衡器抽头811。可选地，可以配置所述方法以在每第N个导频符号间隔来适配所述均衡器抽头811，其中N是正整数。N的值可以是静态的或者动态的。可以配置所述方法以在每个导频符号间隔多次适配所述均衡器抽头811。本领域的技术人员将认识到，根据环境，必须或多或少频繁地适配所述均衡器抽头811。例如，在低速情况中，不必如在高速情况中使用所述系统时那样频繁地适配并更新所述抽头811。
如果判定1014所述均衡器抽头811应当被适配/更新，则将导频符号输入1016至所述自适应算法822中，直到该自适应算法822完成。可以使用各种不同的方法来确定所述自适应算法822何时停止操作。例如，所述自适应算法可以操作直到所述抽头811收敛。可选地，所述自适应算法822可以在一定的时间段内操作。另外，所述自适应算法822可以在信道条件改变时开始进行适配。本领域的技术人员将认识到，可以使用其它方法来确定所述自适应算法822何时停止操作。一旦所述自适应算法822完成，则更新1018所述抽头值811。然后恢复或解码1012其它信道。
如果在所述上行链路304上发送所述导频信道702，则基站202可以使用所说明的元件来估计所述导频信道。应当理解，这里的发明的原理可以用于各种不同的元件，以估计导频是否由移动台204、基站202或无线通信系统100中的任何其它元件所接收。因此，所述移动台204的实施例是所述系统和方法的目前实施例，但应当理解，所述系统和方法可以被用在各种其它背景中。
本领域的技术人员应当理解，可以使用任何各种不同的技术和方法来表示信息和信号。例如，可以通过电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任何组合，来表示可以贯穿上面的描述来参考的数据、指示、命令、信息、信号、比特、符号和码片。
本领域的技术人员还应当认识到，结合这里公开的实施例所描述的各种不同的说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤，可以被实现为电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的可交换性，上文通常就其功能性方面描述了各种不同的说明性元件、块、模块、电路和步骤。所述功能性被实现为硬件还是软件取决于特定的应用以及强加于全部系统的设计限制。技术人员可以针对每个特定的应用以各种不同的方法来实现所描述的功能性，但这样的实现决定不应当被解释为导致脱离本发明的范围。
结合这里公开的实施例所描述的各种不同的说明性逻辑块、模块和电路，可以通过下列元件来实现或执行：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)或其它可编程逻辑设备、离散门或者晶体管逻辑、离散硬件元件，或者设计用来执行这里描述的功能的以上元件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但作为选择，该处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器的组合、结合DSP核心的一个或多个微处理器，或者任何其它这样的配置。
结合这里公开的实施例所描述的方法和算法的步骤可以被直接包括在硬件中、由处理器执行的软件模块中或者二者的组合中。软件模块可以存在于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM中或者现有技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。存储媒体被耦合到处理器，以使该处理器可以从该存储媒体读取信息并向其写入信息。作为选择，所述存储媒体可以是所述处理器的组成部分。所述处理器和存储媒体可以存在于ASIC中。所述ASIC可以存在于用户终端中。作为选择，所述处理器和存储媒体可以作为离散元件存在于用户终端中。
这里公开的方法包括一个或多个步骤和动作来达到所描述的方法。该方法的步骤和/或动作可以彼此相互交换而不脱离本发明的范围。换言之，除非所述实施例的正确操作需要特定顺序的步骤或动作，否则可以修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用而不脱离本发明的范围。
上述对所公开的实施例的描述是为了使本领域的技术人员能够制造或者使用本发明。所述实施例的各种不同的修改对本领域的技术人员是显而易见的，并且这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明不限于这里说明的实施例，而是符合与这里公开的原理和新特性一致的最宽范围。

Claims (28)

1.一种用在无线通信系统中的装置，其中，所述装置估计发射的信号，该装置包括：
至少一个天线，耦合到用于接收无线信号的接收机，该无线信号包括导频信道和至少一个其它信道；
匹配滤波器，用于在CxΩ对所接收的无线信号进行匹配滤波，以提供经过匹配滤波的无线信号，其中Ω是过采样因子，所述经过匹配滤波的无线信号代表匹配滤波后的CxΩ处的数字采样；
均衡器，用于使用所述经过匹配滤波的无线信号来估计所述发射的信号，其中，所述均衡器包括具有多个抽头的滤波器，所述多个抽头是通过使用自适应算法来调整的，所述自适应算法使用根据所述接收的无线信号来估计的被估计的导频，其中，在每第N个导频符号间隔通过所述自适应算法对所述多个抽头进行调整，其中，N是正整数，且其中，所述导频信道与所述至少一个其它信道一起被发射；以及
用于提取所述被估计的导频并将所述被估计的导频提供给所述自适应算法的元件，其中，所述均衡器被进一步配置为：通过使用所述自适应算法来调整所述多个抽头，所述自适应算法在信道条件已经改变时执行适配，以使所述均衡器与当前信道条件不匹配。
2.根据权利要求1的装置，其中，所述自适应算法是迭代算法。
3.根据权利要求1的装置，其中，所述均衡器包括有限脉冲响应(FIR)滤波器。
4.根据权利要求1的装置，其中，所述均衡器包括无限脉冲响应滤波器。
5.根据权利要求1的装置，其中，在频域实现滤波。
6.根据权利要求1的装置，其中，所述自适应算法在每个导频符号间隔更新所述抽头一次。
7.根据权利要求1的装置，其中，所述自适应算法在每第N个导频符号间隔更新所述抽头一次，其中N是大于1的任意正整数。
8.根据权利要求1的装置，其中，所述自适应算法继续适配新的抽头值直到所述新的抽头值收敛。
9.根据权利要求1的装置，其中，所述导频信道是码分复用的。
10.根据权利要求1的装置，其中，所述均衡器被进一步配置为：利用所述导频信道的先验知识，通过使用所述自适应算法来调整所述多个抽头。
11.根据权利要求1的装置，其中，所述均衡器被进一步配置为：调整所述均衡器的自适应步阶大小。
12.根据权利要求1的装置，其中，所述至少一个其它信道包括至少一个非正交信道。
13.根据权利要求12的装置，其中，所述非正交信道是同步信道。
14.根据权利要求1的装置，其中，所述均衡器被进一步配置为：在每第N个导频符号间隔调整所述多个抽头一次。
15.根据权利要求1的装置，其中，所述均衡器被进一步配置为：调整所述多个抽头仅到所述多个抽头已收敛为止。
16.在无线通信系统中，一种用于估计发射的信号的方法，该方法包括下列步骤：
接收无线信号，该无线信号包括导频信道和至少一个其它信道；
在CxΩ对所接收的无线信号进行匹配滤波，以提供经过匹配滤波的无线信号，其中Ω是过采样因子，所述经过匹配滤波的无线信号代表匹配滤波后的CxΩ处的数字采样；
利用均衡器和所述经过匹配滤波的无线信号来估计发射的信号，
其中，所述均衡器包括具有多个抽头的滤波器，所述抽头是通过使用自适应算法来调整的，所述自适应算法使用根据所述接收的无线信号来估计的被估计的导频，其中，在每第N个导频符号间隔通过所述自适应算法对所述多个抽头进行调整，其中，N是正整数，且其中所述导频信道与所述至少一个其它信道一起被发射；
提取所述被估计的导频；
向所述自适应算法提供所述被估计的导频；
通过使用所述自适应算法来调整所述多个抽头；以及
在信道条件已经改变时利用所述自适应算法执行适配，以使所述均衡器与当前信道条件不匹配。
17.根据权利要求16的方法，其中，所述自适应算法是迭代算法。
18.根据权利要求16的方法，其中，所述导频信道是码分复用的。
19.根据权利要求18的方法，其中，所述无线信号还包括正交和非正交信道。
20.根据权利要求18的方法，其中，所述方法通过移动台来实现。
21.根据权利要求18的方法，其中，所述方法通过基站来实现。
22.根据权利要求16的方法，其中，所述均衡器包括有限脉冲响应(FIR)滤波器。
23.根据权利要求16的方法，其中，所述均衡器包括无限脉冲响应(IIR)滤波器。
24.根据权利要求16的方法，其中，在频域实现滤波。
25.根据权利要求16的方法，其中，在每个导频符号间隔使用一次所述自适应算法来更新所述抽头。
26.根据权利要求16的方法，其中，在每第N个导频符号间隔使用一次所述自适应算法来更新所述抽头，其中N是大于1的任意正整数。
27.根据权利要求16的方法，其中，所述自适应算法继续适配新的抽头值直到所述新的抽头值收敛。
28.根据权利要求16的方法，其中，所述自适应算法在一定的时间段内继续适配新的抽头值。
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