CN1213548C

CN1213548C - 用于估测移动无线信道的信道脉冲响应的方法

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Publication number: CN1213548C
Application number: CNB008103186A
Authority: CN
Inventors: M·多伊奇; P·荣格; J·普莱钦格; P·施米特; M·施奈德; T·科拉
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2020-07-11
Also published as: US6765951B2; US20020150073A1; EP1195016A1; JP3487842B2; WO2001006670A1; EP1195016B1; JP2003505917A; CN1360761A; DE50007018D1; ATE270796T1

Abstract

用于估测移动无线信道的信道脉冲响应的方法，在较宽的带宽上借助码分多址方法来访问所述的移动无线信道，其中，通过同步的第二移动无线信道把一些用于同步移动无线接收机的序列连续地传输给多个移动无线接收机，而且这些序列对于多个移动无线接收机中的每一个来说是已知的，本发明的这种方法具有如下步骤：a)估测由多径传播所造成的所述移动无线信道的延迟参数，b)根据在步骤a)中所估测的延迟参数调节所述的移动无线接收机，以及c)估测所述移动无线信道的加权因数，其中在步骤a)中利用所述经同步信道传输的序列来估测所述移动无线信道的延迟参数。这种估测移动无线信道参数只需要更少的计算费用。

Description

用于估测移动无线信道的信道脉冲响应的方法

技术领域

本发明涉及一种用于估测移动无线信道的信道脉冲响应的方法。

背景技术

为了在移动无线系统中实现较好的传输质量，了解移动无线信道的信道脉冲响应是非常重要的。只有通过这种方法才能充分地均衡经移动无线信道传输的信号，以便稍后在接收机内进行分析。接收机知道移动无线信道的信道脉冲响应越精确，对接收信号的均衡和分析也就可能越好。

为了估测信道脉冲响应，譬如在诸如GSM(全球移动通信系统)和遵照IS-95标准的Qualcomm CDMA(码分多址)等窄带系统中使用了最大似然方法。最大似然方法尤其适用于每频率资源具有较少用户的窄带系统。

譬如在GSM系统中，总是由一个用户在一个特定的时间点使用200kHz的窄带频率间隙。在用户可用的该时隙内，由基站传输一个对用户的移动无线接收机来说为已知的测试信号。利用该测试信号，移动无线接收机根据最大似然方法来估测移动无线信道的信道脉冲响应。这种估测既提供延迟参数，又提供有效均衡所需要的移动无线信道的加权因数。

在遵照IS-95标准的Qualcomm CDMA系统中，最多可以有63个用户在1.25MHz的频带内同时进行发射和接收。平均为20～25个用户同时在这种系统内发射和接收。移动无线信道的信道脉冲响应是通过一个单独的导频信道来估测的，该导频信道由一个用码片速率1.2288兆码片/秒进行表征的伪随机二进制序列组成，且没有任何信道编码。

然而，在具有较大带宽可用于传输的移动无线系统中，尤其是在CDMA移动无线系统中，为了移动无线接收机内的解码而需要增加一个预定时帧内的采样数目，因此大大增加了基于最大似然方法的解码方法的计算费用。

在诸如W-CDMA(宽带CDMA)等宽带移动无线系统中，同时发射和接收的用户数目也大于窄带系统。从原理上讲，W-CDMA在5MHz的频带内允许多于250个用户。这将进一步增加最大似然方法的计算费用。

在代表最接近现有技术的欧洲专利申请EP 0 876 002中讲述过一种用于信道估测的方法，其中，利用导频序列来估测延迟参数，并按照如此确定的延迟时间来调节RAKE指。在确定信道或加权参数方面，该文献表明它们可以从导频符号中计算出来。

在欧洲专利申请EP 0 704 987 A2中讲述过一种方法，其中，通过分析一个经同步信道传输的同步序列来在接收机内确定基站的预定PN偏移，并由此确定系统时间和基站发射导频信号的时间之间的时差。

发明内容

本发明所基于的目的是提供一种估测移动无线信道的信道脉冲响应的方法，其中该方法所需要的计算要小于最大似然方法的计算费用。此外，使用该方法可以确定需达到的传输质量。

在估测移动无线信道的信道脉冲响应的方法中，在较宽的带宽上借助码分多址方法来访问所述的移动无线信道，其中，通过一个第二移动无线信道把一些用于同步移动无线接收机的序列连续地传输给多个这种移动无线接收机，而且这些序列对于多个移动无线接收机中的每一个来说是已知的，本发明的方法具有如下步骤：

a)估测由多径传播所造成的所述移动无线信道的延迟参数，

b)根据在步骤a)中所估测的延迟参数调节所述的移动无线接收机，以及

c)估测所述移动无线信道的加权因数。在该方法中，在步骤a)中利用所述经同步信道传输的序列来估测所述移动无线信道的延迟参数。

作为基本的步骤，这种多级方法表现为估测移动无线信道的延迟参数，然后再估测移动无线信道的加权因数。与譬如最大似然方法相比，这种两级地估测移动无线信道参数需要更少的计算费用。另外，通过两级的估测，用于估测移动无线信道的加权因数的计算费用可以相应地与需达到的传输质量相匹配。

用于按照本发明估测延迟时间的同步信道总是存在于利用码分多址方法的移动无线系统中。由于经同步信道传输已知的序列，所以该信道特别适用于估测延迟参数。同时也可以使移动无线接收机同步。

优选地，利用一种相关方法来执行步骤a)中的移动无线信道的延迟参数估测，所述相关方法利用了所述经同步信道传输的序列的相关特性。

所述被传输的序列尤其为黄金序列。这种黄金序列有利地表现出较好的互相关特性，因此非常适合于利用码分多址方法的移动无线系统。在这种移动无线系统中，为了在移动无线接收机中进行最佳地解码，应该采用不相关的噪声序列，但这种噪声序列在技术上是得不到的。黄金序列非常有利地近似于这种不相关的噪声序列。

在理想的状况下，在移动无线接收机的初始同步之后执行所述移动无线信道的延迟参数估测。在该方案中，由于移动无线接收机已经被调节到传输频率而且能更有效地接收信号，所以估测结果可能会更精确。

优选地，通过分析接收信号中最强的信号来执行所述移动无线信道的延迟参数估测。在该方案中利用了传输信号的频率分集。所传输的信号具有如此的带宽，使得它们能依据频率分集而在移动无线信道的多个传输路径上传播。每个传输路径都具有不同的传输函数。通过只考虑接收信号中的最强信号，可以比考虑所有接收信号要更有利地降低计算费用。

尤其是，利用经第三移动无线信道和第四移动无线信道传输的导频序列来执行所述移动无线信道的加权因数估测。在W-CDMA移动无线系统中，可以采用广播控制信道(BCCH)作为第三移动无线信道，以及采用专用物理信道(DPCH)作为第四移动无线信道。

优选地，在捕获期间执行所述移动无线信道的加权因数估测。在这种方案中，尤其可以使用以前用于同步的扩展频谱码。

作为一种替换方案，也可以在导频积分(Pilot Integration)方法之后执行所述移动无线信道的加权因数估测。另外，还可以利用相位跟踪算法来执行所述移动无线信道的加权因数估测。

为了执行所述的方法，在移动无线接收机内装设了一种具有自适应指的RAKE接收机，其中，所述RAKE接收机利用按步骤c)中所确定的移动无线信道的加权因数来进行调节。

附图说明

其它的优点和可能的应用可以从下面联系附图对实施例的说明中得出，其中：

图1示出了接收和解码宽带移动无线信号并执行本发明方法的RAKE接收机的实施例。

具体实施方式

发射信号s(t)所具有的带宽B远远大于相干带宽B_c，对该发射信号进行采样并通过频选移动无线信道进行传输。于是，接收信号e(t)如下：

e (t) = \underset{n}{Σ} h_{n} (t) \cdot S (t - n / B)

由于频率分集的缘故，发射信号s(t)是在n个传播路径上被传输的。发射信号的第n个传播路径的传输函数由h_n(t)给出。传播路径是用分辨率1/B分隔的，因此接收信号e(t)是由以时间间隔1/B到达的n个信号成分所组成的序列构成的，所有这些信号成分均对应于发射信号乘以相应的传输函数h_n(t)。

为了利用宽带信号的频率分集，使用了具有匹配滤波器或相关器、采样单元和阈值判定电路的RAKE接收机，其中由所述的阈值判定电路输出所检测的信号。在该方案中，RAKE接收机应根据传播路径把接收信号分成单个的信号成分，并把最强的信号成分组合起来以形成分析信号。

图1示出了这种RAKE接收机的实施例。

接收信号1被提供给由第一延迟元件2和第二延迟元件3组成的串联电路，其中所述的延迟元件分别将信号延迟1/B秒。

第一和第二延迟元件2、3的输入信号以及第二延迟元件3的输出信号分别被提供给第一滤波器结构13、14、19、20和第二滤波器结构15、16、21、22以及第三滤波器结构17、18、23、24，并进行滤波。每个滤波器结构均输出一个第一滤波信号成分和一个第二滤波信号成分。

所述第一、第二和第三滤波器结构的第一及第二信号成分分别被提供给第一加法器25和第二加法器26。

第一加法器25和第二加法器26的输出信号分别利用积分器28和29进行积分，然后再利用减法器27相减。

然后利用采样器30对减法器27的输出信号采样，并将其提供给实部计算器31。该实部计算器31计算所提供的信号的实部，并将该实部32提供给一种用于检测经移动无线信道传输的信号的阈值判定电路。

所述第一、第二和第三滤波器结构具有相同的配置，因此下文只讲述第一滤波器结构的配置。

需滤波的信号被提供给第一乘法器13和第二乘法器14。第一乘法器13和第二乘法器14将用于形成二进制脉冲的正交基脉冲4、5分别与所提供的接收信号1相乘。由此从需滤波的信号得出两个信号成分。

该两个信号成分被随后分别提供给第三乘法器19和第四乘法器20。两个乘法器19和20将一个与需滤波信号的传播路径相对应的、已预先在信道估测中求出的第一传输函数10与所提供的信号成分相乘。

在第二滤波器结构15、16、21和22中，被提供的信号也分别与正交基脉冲6和7相乘，然后再乘以一个与需滤波信号的传播路径相对应的第二传输函数11。这也相应地适用于第三滤波器结构17、18、23、24，其中给编码器乘以一个与需滤波信号的传播路径相对应的第三传输函数12。

通过利用多个串联的延迟元件对接收信号进行延迟，按照多径传播从接收信号中选出接收信号的单个信号成分。在该方案中，接收信号在穿越所有串联的延迟元件之后将表现为与最长传播路径相对应的延迟。随后通过与正交基脉冲相乘来滤除“正确的”信号成分、也即具有相同信息的信号成分。通过乘以一个与各信号成分的传播路径相对应的传输函数h_n(t)来均衡相应的信号成分。在RAKE接收机的实际实施方案中，出于成本的原因，只处理接收信号中最强的信号成分。

因此，RAKE接收机通过用横向滤波从接收信号中滤除具有相同信息的信号成分来使用宽带接收信号的频率分集。在该方案中，所述RAKE接收机必须知道移动无线信道或传播路径的各自参数，尤其是路径加权和传输函数。

下面的方法被用来估测一些参数，尤其是估测具有最大能量成分的传播路径，亦即那些对需传输的信号衰减最弱的传播路径。

在W-CDMA和UMTS移动无线系统中，为估测而采用了一个通过其连续地发射信号的同步信道。此外，依照移动无线接收机的初始同步，这些经同步信道发射的信号是已知的。

在同步信道的每个时隙的开始处发射所谓的“主同步码”和“次同步码”，这些同步码依照初始同步而被接收机所已知。所述的代码利用黄金序列进行扩展。

同步信道内的W个传播路径中的每一个都具有自己的传输函数h_n(t)，其中n＝1，2，…，W。通过将每个代码与每个传输函数相乘并随后相加，可以得到如下的接收信号：

e_{i} = Σ_{w = 1}^{W} m_{i - w + 1} \cdot h_{w} + n_{i}

其中，1＜＝i＜＝L_m+W-1。函数n_i代表在传输期间所产生的信道干扰。L_m表示代码的码片数量，且通常为256。

通过构成相关：

q_{j} = Σ_{n = 1}^{256} e_{j + n - 1} \cdot m_{n}^{*} = h_{j} \cdot Σ_{n = 1}^{256} {| m_{n} |}^{2} + z_{j}

其中，j＝1，2，…，128，而且z_j是干扰所述传输函数h_j的估测的余项。具体地讲，该余项z_j取决于所述代码的相关特性。由于黄金序列或黄金码具有非常好的互相关特性，所以这些余项与所述的代码相比将小得可以忽略，因此，可以从上式很好地估测传输函数h_j。这种估测也被称为利用相关的Tau估测。

Claims

1.用于估测移动无线信道的信道脉冲响应的方法，在较宽的带宽上借助码分多址方法来访问所述的移动无线信道，其中，通过一个为同步信道的第二移动无线信道把一些用于同步移动无线接收机的序列连续地传输给多个移动无线接收机，而且这些序列对于多个移动无线接收机中的每一个来说是已知的，具有如下步骤：

a)估测由多径传播所造成的所述移动无线信道的延迟参数，

c)估测所述移动无线信道的加权因数，

其特征在于：在步骤a)中利用所述经同步信道传输的序列来估测所述移动无线信道的延迟参数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

利用一种相关方法来执行步骤a)中的移动无线信道的延迟参数估测。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述被传输的序列为黄金序列。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

在移动无线接收机的初始同步之后执行所述移动无线信道的延迟参数估测。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

通过分析接收信号中最强的信号来执行所述移动无线信道的延迟参数估测。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

利用经第三移动无线信道和第四移动无线信道传输的导频序列来执行所述移动无线信道的加权因数估测。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

在捕获期间执行所述移动无线信道的加权因数估测。

8.如权利要求7所速的方法，其特征在于：

为了在捕获期间估测所述移动无线信道的加权因数，使用了以前用于同步的扩展频谱码。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

在导频积分方法之后执行所述移动无线信道的加权因数估测。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

利用相位跟踪算法来执行所述移动无线信道的加权因数估测。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

为了执行所述的方法，在移动无线接收机内装设了一种具有自适应指的RAKE接收机，其中，所述RAKE接收机利用在步骤c)中所确定的移动无线信道的加权因数来进行调节。