CN1613202A - 强低复杂度的多路天线自适应最小均方误差均衡器 - Google Patents

强低复杂度的多路天线自适应最小均方误差均衡器 Download PDF

Info

Publication number
CN1613202A
CN1613202A CNA028266609A CN02826660A CN1613202A CN 1613202 A CN1613202 A CN 1613202A CN A028266609 A CNA028266609 A CN A028266609A CN 02826660 A CN02826660 A CN 02826660A CN 1613202 A CN1613202 A CN 1613202A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
channel
receives
needs
equalizer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA028266609A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100394708C (zh
Inventor
D·耶林
L·埃伦瓦尔德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaiwei International Co
Marvell International Ltd
Marvell Asia Pte Ltd
Original Assignee
Intel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intel Corp filed Critical Intel Corp
Publication of CN1613202A publication Critical patent/CN1613202A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100394708C publication Critical patent/CN100394708C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0891Space-time diversity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842Weighted combining
    • H04B7/0848Joint weighting
    • H04B7/0854Joint weighting using error minimizing algorithms, e.g. minimum mean squared error [MMSE], "cross-correlation" or matrix inversion
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L2025/03592Adaptation methods
    • H04L2025/03598Algorithms
    • H04L2025/03605Block algorithms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

经过信道接收信号,该信号包括与需要信道相联系的需要部分和与需要部分相混和的不需要部分。根据现有知识和/或对需要信道的经验估算以及对信号的互协方差的经验估算,通过对信道进行适应性均衡,从接收信号中恢复出所需要的部分。在一实施例中,接收器(10)例如移动设备(例如蜂窝电话)包含可操作地与通信接口(15)耦合的处理器(75),该通信接口包括至少两个天线(55)以接收信号。接收器(10)还包括可操作地与处理器(75)耦合的MODEM(70),它包括自适应均衡器86,该自适应均衡器可以在存在多个独立源提供的同信道干扰、码间干扰和衰减的情况下检测信号,用于在时分多址(TDMA)蜂窝环境中恢复需要部分,从而实现信号的数字传输。这样,就可以根据最小均方误差(MMSE),实现盲目自适应时空均衡。

Description

强低复杂度的多路天线自适应最小均方误差均衡器
背景技术
本发明概括地说涉及信号处理系统,更具体地涉及在使用时空处理技术的无线通信系统中的信号检测和估算。
典型的无线通信系统通常包括三个主要部件:发射器、信道和接收器。例如,在无线数字通信系统中,发射器可以处理来自数据源的数字数据,使其经过脉冲整形滤波器,然后使用它来调制载波信号。对于传输,将调制后的载波提供到信道。接收器利用相同的载波信号对信道的输出进行解调从而形成基带信号。该基带信号经过匹配滤波器并以符号率对其进行采样。然后将这些采样传送到判断逻辑电路以确定接收到的符号,提供原始数字数据。
当信号在信道中时,由于很多现象会使信号失真和损坏,这样信号在到达接收机之前已经明显地衰减了。其中的一些主要原因是:码间干扰(ISI)、衰落、同信道干扰(CCI)、和热(白)噪声。当数据流中包含的数据符号彼此干扰时,即由于无线信道自身不希望的相互作用,会产生码间干扰。这主要是因为信道和/或整形滤波器的信号带宽限制,和/或由于多种原因无线信道经常变为多路信道造成的,其中所述的多种原因例如视行(line-of-sight)中出现干扰。多路信道也会导致衰减。
当两个或更多用户在同一射频下工作时,会产生同信道干扰。这在蜂窝电话系统中非常普遍,因为总是从一个电话到另一个电话反复应用相同的频率。但不好的是,所发送的信号会被错误地发送到非目标的最接近电话,从而导致与该非目标最近的电话中的信号产生干扰。热(白)噪声经常存在于电子设备中。
已经有多种技术用于解决上述不希望的情况。本质上来说,经常在多种通信系统中执行均衡以补偿码间干扰;通常使用分集技术来补偿衰减;通过使用匹配滤波器来使白噪声效应最小化。另一方面,根据各用户信号的强度不同,同信道干扰可能会妨碍精确接收所涉及的用户数据。对于特定用户,可以在不同位置存在任何数目的干扰源,因此通过上述技术的简单组合很难实现有效的补偿。另外,处于未知区域的干扰源与接收器不一致的行为可能会导致多种干扰经常变化,这些行为包括例如开关的打开/切断。固定的补偿系统不可能有效地补偿随时间变化的干扰,因为它不能跟踪这些随时间变化并消除这种变化的干扰。
因此,在无线通信系统中,需要一种更为有效的补偿手段来解决上述不希望的问题。
附图说明
图1示出根据本发明一实施例的移动设备的方块图,该移动设备包括用于通过信道接收信号的通信接口,该信号具有包括希望的和不希望的部分;
图2示出根据本发明一实施例的蜂窝电话的方块图,该蜂窝电话包括至少两个天线以便通过大气界面(例如信道)接收信号(包括希望的和不希望的部分);
图3为根据本发明一实施例的接收器,该接收器集成了多天线自适应均衡器,用于对信号的至少两个传播信号部分进行自适应均衡;
图4为根据本发明一实施例的均衡器计算模块,其中输出为FIR滤波器,这些FIR滤波器对所接收到的包括希望和不希望部分的信号自适应地执行时空均衡,以便从该信号中恢复出希望的部分,均衡器计算是基于希望信道1和2中的自适应估算和/或初始信息,以及全部接收到信号互协方差的自适应经验估算量;
图5为根据本发明一实施例,用于图4中的均衡器计算模块的自适应均衡程序的流程图,用于从经过信道接收到的失真和有噪声的信号中恢复希望信号,该信道中存在同信道和/或码间干扰;
图6为根据本发明一实施例,比较多个基于最小均方误差(MMSE)均衡器的接收器的未编码比特误差率(误码率)(UBER)的流程图。
实施例的详细描述
本实施例中如图1所示的移动设备10包括通信接口15,用于通过一个或更多通信链路,例如无线电链路进行通信。在一实施例中,通信接口15通过信道接收信号,该信号包括需要的部分和不需要的部分。但是,移动设备10可能会接收到失真信号的不需要部分,该失真信号中包括一个或更多干扰源导致的干扰。移动设备10还包括均衡器20,该均衡器20与通信接口15耦合从而在多路接收模式下自适应工作。
在一实施例中,通信接口15可以与处理器30和收发器25耦合,以便接收和/或发送一个或更多无线电通信。收发器25还包括接收器电路35和存储接收器应用程序42的存储单元40,以便根据多个可用通信标准中的任何一个处理无线电通信。
本质上说,用于从信号中恢复所需要的部分的操作必须使用由至少两个空间分离的天线组成的阵列,这两个天线都与通信接口15耦合,该通信接口通过至少两个传输路径接收至少两个传输信号部分中的信号。利用接收器应用程序42,均衡器20可以使用这两个传输信号部分和与所需部分相关的先验信息,来估算全部接收到的信号的时空互协方差矩阵和对应所接收到的信号的需要部分的需要信道部分。
由于信号的不需要部分随时间改变且在统计上不一致,因此这些估算值仅是作为适应性的加权测量值,用于表示信道在该信号的时间窗期间的平均性能。根据该适应性的加权测量值,可以对经过这两个传输路径得到的两个传输信号部分中的每个传输信号部分进行调节,以提供对应的均衡后输出。为了从该信号中去除不需要的部分,可以还将均衡后的输出与公共输出合并。最后,为了从信号中恢复出需要的部分,需要向该公共输出提供阈值判断标准。
如上所述,数字通信中的一个实际问题是码间干扰(ISI),它导致其它传输的符号使特定传输的符号失真。由于实际信道的带宽限制效应以及由于信道的多路效应(即回波),从而在传输信号中出现ISI。克服这种信道失真最常用的技术之一是线性信道均衡。由于均衡器为线性滤波器,因此均衡器可以提供信道响应的近似可逆响应。由于信道特征经常是未知的或随时间变化,因此均衡器应当是自适应的。
传统的均衡技术在预先指定的时隙(对于时间变化情况为周期性)内传输训练信号。作为一个例子,可以使用接收器和发射器共同知道的较短数据序列来训练该均衡器,从而在传输任何数据之前使该均衡器收敛在最优状态。这种公知数据组通常称为训练序列并由很多自适应均衡系统使用。通过在接收器中使用适当的自适应算法(例如最小均方值),可以改变或修改均衡器系数,从而使该均衡器的输出与训练序列紧密匹配。
参照图2,蜂窝电话50可以包括天线55(1)到55(N),以便通过大气界面65接收通信例如无线电通信。天线55(1)到55(N)可以与调制器-解调器(MODEM)70耦合,以通过信道接收衰减和失真(例如由于ISI)后的信号,该信号包括需要的部分和不需要的部分(例如由于一个或更多干扰源导致的同信道干扰)。MODEM70可以包括无线接口84、多路天线自适应均衡器86、和移动接收器电路88。在一些实施例中,该无线接口84可以是无线电频率接口。同样地,在一实施例中,多路天线自适应均衡器86可以按照多路接收模式来工作,以便在上述所有非理想情况存在的情况下检测信号。
移动处理器75可以与内存80耦合。在某些实施例中,该内存80可以包括移动接收器模块82。在一实施例中,移动处理器75与键盘90和显示器95通信,以便在正常操作期间处理键盘90的输入并向显示器95输出信号。音频接口100与移动处理器75耦合,用于产生或接收音频信号。在一实施例中,音频接口100包括具有传统编译码器(CODEC)的传统麦克风和传统扬声器,它们可操作地耦合在一起从而与移动处理器75适当地进行相互通信。
根据本发明特定实施例的一个操作包括使用自适应均衡器86的MODEM70,可以在存在同信道干扰和/或码间干扰的情况下检测接收到的信号。更特别的是,MODEM70可用于在可实现所需要信号的数字传输的时分多址(TDMA)蜂窝环境中操作,它可以通过向各信道中的各用户分配唯一的时隙(unique time slots),使多个用户不受干扰地访问单个射频(RF)信道。
为此,本实施例提供了用于蜂窝电话50中的MODEM70的软件,该蜂窝电话50用于对具有TDMA蜂窝环境中的信号进行处理,它可以实现在全球移动通信(GSM)系统网络中实现通用分组无线业务(GPRS)。这里,蜂窝电话50使用至少两个例如具有不同极性的天线55(1)和55(N),尽管一个天线在天线增益和信噪比(SNR)上比另一个差。本实施例通过使用具有线性最小均方差(MMSE)的自适应均衡器86,可以在CCI和/或ISI存在的情况下进行信号检测。
本实施例中,根据仿真和解析分析,通过自适应均衡器86对双路(或多路)天线阵列的双路(或多路)输出进行处理,利用时空处理可以实现可观的增益。本实施例中,这可以通过归纳传统单天线MMSE的近似值来实现。
本实施例中最优MMSE均衡器可以计算接收到信号的(统计)自协方差矩阵和接收到的和相关发送的符号的互协方差向量。然后,需要知道需要的不同信道以及所有信号源对所有天线的干扰信号以及热噪声变化的知识和信息,同时热噪声离散也是需要的。在GSM情况下,通常不能得到这种知识和信息。因此,出现了用于调节自适应均衡器86的盲目方法。由于信道参数随时间变化,因此这些方法实际上仅能进行理想化的自适应。
盲目自适应时空均衡技术通常仅能用于TDMA蜂窝系统,特别情况下也能用于GSM/GPRS。特别是,一种方法是,利用可用的接收到的信号,根据利用时间平均对平稳过程的统计二阶矩进行逼近,来估算上述自协方差矩阵和互协方差向量。
当使用引入有自适应均衡器86的接收器时,由于信道通常随时间改变,因此根据特定环境会出现不同的信道情况。在这些环境中,利用接收到的数据,自适应均衡器86可以适当地被适应。例如,在一实施例中,自适应均衡器86根接收到的数据,确定最优的均衡器参数组。但是,也可以使用基于任何数目标准的不同类型的自适应算法。根据本发明一实施例,可以使用均方误差。例如,可以使用基于价值函数的结构来定义这种标准。在一个实施例中,可以在保持到特定水平的收敛率的同时,通过对算法的实际输出和所需的输出进行比较来确定该价值函数,该特定水平可以是例如根据特定应用而预先确定的可接收的“平均”值。
当接收到的信号在长度上比希望的短,或者当一个干扰源或多个干扰源像在GSM情况下一样频繁地出现和消失时,该“平均”就不能收敛或跟踪正确的自协方差矩阵。在这种情况下,可以通过缩短接收到的信号的长度,来相应地调节自适应均衡器86。在一个实施例中,当一个干扰源或多个干扰源的转换次数或图形可识别时,在使蜂窝系统学习新的自协方差矩阵的同时,对于每次变化都重新设置估算处理。如果两次变化之间的时间片段太短,则其它逼近避免了重新设置从而加速了自协方差收敛到预定的“平均”正确值。
在一实施例中,可以将接收到的信号分为多个时间片段,例如相同接收到的信号的两个或更多片段,这些片段的长度可以相等。该片段长度应当足够长以使上述自适应均衡器86的计算收敛,并且足够短以便对干扰信道的时间变化进行计算。在一实施例中,对于每个片段,可以利用接收器中两个平行的传输路径,经过两个模拟RF和IF阶段将两个接收到的RF信号一直处理为数字基带。可以根据上述说明,使用接收到的数字带宽信号和与需要的信道相关的先验信息,来计算均衡器分支(tap)(例如对均衡器的一个或更多分支或分支值进行正常调节从而形成最小化价值函数的自适应均衡器)。最后,对自适应均衡器86的输出进行求和并向该求和值提供判断标准。
图3所示的接收器125包括多路天线自适应最小均方误差(MMSE)均衡器130,它通过第一天线135a和第二天线135b接收用于处理的传输。第一天线135a可以与射频和模拟接口148a耦合,第二天线135b可以与射频和模拟接口140b耦合,从而通过两个传输路径接收信号的两个传输信号部分。
在一个实施例中,在传输路径均衡器145a上,可以通过射频和模拟接口A 140a来接收第一传输信号部分。另外,在传输路径均衡器145b上,可以通过射频和模拟接口140b来接收第二传输信号部分。为了处理信号,控制单元150可以与存储均衡器应用程序160的存储设备155耦合,它估算上述的时空自协方差和互协方差。均衡器应用程序160可以提供对应的均衡后的多个输出,并可以将它们组合成为公共输出以便从信号中去除不需要的部分。为了从信号中恢复需要的部分,可以向该公共输出提供判断逻辑电路165,例如阈值判断标准。
在一个实施例中,多路天线自适应MMSE均衡器130是线性滤波器,它的系数随时间变化。另外,通过适应,例如线性均方(LMS)或递归最小二乘方(recursive least squares)(RLS)算法,可以计算每个位出现时间(each bit epoch)的系数,这两个算法中适应都会收敛以提供理想的(例如最优)滤波器。训练前同步码可以与各数据传输结合,与LMS算法符合。当然,也可以使用算法的盲目版本,它不需要任何训练序列。有利的是,在一个实施例中,多路天线自适应MMSE均衡器130可以抑制来自其它使用中用户的干扰。
图4所示的均衡器计算模块175可以利用第一天线180a和与第一天线180a间隔的第二天线180b来接收经过信道的信号,该信号包括需要的部分和不需要的部分。虽然仅示出了第一和第二天线180a和180b,但也可以使用任何数目的天线。
均衡器计算模块175还包括与反相器模块190耦合的时空均衡模块185。在一实施例中,可以提供信道一估算器模块195a和信道二估算器模块195b,以便接收对应信号部分中的信号。通过使用时空均衡模块185,均衡器计算模块175可以通过根据对需要部分的现有知识和信号的经验估算来自适应性地均衡信道,从而实现从信号中恢复出需要的部分。在一个实施例中,可以从经过信道接收的先验信息200来获得该现有知识。在操作中,为了从经过信道接收到的信号中去除不需要的部分,可以通过将均衡后输出合并以提供公共输出,其中所述信道就是传输路径一个均衡器205a和传输路经两个均衡器205b。
根据本发明的一个实施例,图5所示的自适应均衡程序225从接收到的信号中恢复出所需的信号。通过自适应地均衡信道,如前所述可以根据现有知识和经验估算,从接收到的信号中恢复出需要的部分。在方块230可以经过信道接收无线信号,例如射频通信。
但是,无线信号可能包含多种干扰,这些干扰包括但不局限于同信道干扰和码间干扰。在一实施例中,无线信号包括所需的信道部分组的同时,不需要的失真部分可能就是由于例如同信道和/或码间干扰产生的。
在方块235中,可以使用至少两个空间分离的天线所构成的阵列来接收无线电信号,并利用至少两个传输路径将该无线电信号分为至少两个传输信号部分。在一个实施例中,可以从所需的源(例如在蜂窝网络中工作的基站,用于为多个使用中的移动设备提供服务)中接收无线电信号的需要部分。还可以通过信道接收与所需部分相关的先验信息,从而与该无线电信号的不需要部分一起,得到现有知识。该不需要部分可能是处于由一个或更多干扰源所提供的干扰所导致的失真状态(例如,蜂窝网络中一个或更多其它基站当前并没有服务于使用中的移动设备)。
根据至少两个传输信号部分和与所需要部分相关的先验信息,在方块240中可以估算出该无线电信号的时空互协方差矩阵和对应所需要的部分的所需要的信道部分组。根据一个实施例,可以得到表示在无线信号的第一时变窗口中的信道平均性能的自适应加权后测量值。利用该自适应加权后测量值,可以对第二时变窗口中的无线信号进行估算。
特别地,在一种情况下,为了提供对应的均衡后输出,在方块245中可以根据该自适应加权后测量值,调节经过至少两个传输路径的两个传输信号部分的各传输信号部分。在方块250中可以将均衡后输出合并为公共输出,从而从无线电信号中去除不需要的部分。最后,在一实施例中,可以对该公共输出提供阈值判断标准,从而从无线电信号中恢复出需要的部分(方块255)。
在某些实施例中,可以观察信道中的干扰图形,从而根据经过至少两个传输路径接收到的无线电信号的至少两个传输信号部分,得到经验估算。根据该无线电信号的经验估算,可以从无线电信号中提取出不需要的部分。通过对两个传输信号部分中的干扰图形的时间变化(temporal transitions)取平均值,可以从该无线电信号中得到需要的部分。
可以根据与本发明的一实施例相符合的自适应均衡器,双路(indual)实现接收器的不同分量和信号流。例如,在GSM中,可以实现自适应均衡器的双路(dual)结构,既包括两个天线、两个射频和用于利用最小均方误差(MMSE)降低或去除干扰(例如ISI、CCI或二者兼备)的模拟级(stage)。
根据本发明的一个特定实施例,示出用于有限长度双MMSE线性均衡器的一组相关公式,该有限长度双MMSE线性均衡器例如是作为可直接适应的双MMSE线性均衡器的多路天线自适应MMSE均衡器130。
          V=[v1(1)v1(2)…v1(N)v2(1)v2(2)…v2(N)]T
                (1)
表示在整个字符组(burst)期间N个双天线采样的接收到的信号。
定义
v(n)=[v1(n+d1+L1)...v1(n+d1)...v1(n+d1-L2)v2(n+d1+L1)...v2(n+d1)...v2(n+d1-L2)]T
       (2)
其中d1为信道1中的符号延迟(symbol delay)。需要估算So(n),
例如
S ^ O ( n ) = C + · v ( n ) ‾ = C 1 + · v 1 ( n ) ‾ + C 2 + · v 2 ( n ) ‾
= Σ j = - L 1 + L 2 c 1 j * v 1 ( n + d 1 - j ) + Σ j = - L 1 + L 2 c 2 j * v 2 ( n + d 1 - j ) . . . ( 3 )
最直接的解法是通过下划线的正交原理进行的,
E { [ SO ( n ) - S ^ O ( n ) ] v ( n ) ‾ * } 0 ‾ , . . . ( 4 )
在该等式
E { SO ( n ) v ( n ) ‾ * } = r vSO = [ h 01 L 1 + d 1 · · · h 01 0 + d 1 · · · h 01 - L 2 + d 1 h 02 L 1 + d 1 · · · h 02 0 + d 1 · · · h 02 - L 2 + d 1 ] + . . . ( 5 )
E { S ^ O ( n ) v ( n ) ‾ * } = R 11 R 12 + R 12 R 22 C 1 C 2 = R vv C ‾
· [ c 1 - L 1 * · · · c 1 0 * · · · c 1 + L 2 * c 2 - L 2 * · · · c 2 0 * · · · c 2 + L 2 * ] T , · · · ( 6 )
其中
r 12 ( + k ) = E { v 1 ( k ) v 2 ( k - k ) * } = Σ l = 0 l Σ j hl 1 j hl 2 j - k *
r 12 ( - k ) = E { v 1 ( k ) v 2 ( k + k ) * } = Σ l = 0 l Σ j hl 1 j hl 2 j + k
r 11 ( + k ) = E { v 1 ( k ) v 2 ( k - k ) * } = Σ l = 0 l Σ j hl 1 j hl 1 j - k * + N 1 δ ( k )
r 11 ( - k ) = E { v 1 ( k ) v 1 ( k + k ) * } = Σ l = 0 l Σ j hl 1 j hl 1 j + k * + N 1 δ ( k ) . . . ( 7 )
r 22 ( + k ) = E { v 2 ( k ) v 2 ( k - k ) * } = Σ l = 0 l Σ j hl 2 j hl 2 j - k * + N 2 δ ( k )
r 22 ( - k ) = E { v 2 ( k ) v 2 ( k + k ) * } = Σ l = 0 l Σ j hl 1 j hl 2 j + k * + N 2 δ ( k )
r 21 ( k ) = r 12 ( k ) * .
答案为
C ‾ + = R vv - 1 r vSO . . . . ( 8 )
如果2(1+I)个需要的信道和干扰信号是未知的,则可以根据接收到的信号自身,来估算接收到的信号协方差矩阵RVV和传输-接收到的互协方差向量rvs0。该协方差矩阵的分量可以被估算为
Figure A0282666000171
可以利用传统信到估算技术来估算互协方差向量的分量,该向量实际上是需要信道的分量,另外在本发明中为了简便起见,我们假设这些传统信道估算技术都是已知的。因此,这种情况下的均衡器解答为:
C ‾ ^ + = R ^ vv - 1 r vSO . . . ( 10 )
其中
Figure A0282666000173
为根据等式(9)估算后的相关矩阵的逆矩阵。通过在每个数据块之后重复该估算,执行跟踪,均衡就可以自适应地变得缓慢衰减和跳跃(hopping)。
图6所示的图对根据本发明一个实施例的多个基于最小均方误差(MMSE)均衡器的接收器的模拟比特误差率(BER)性能进行了比较。在例如经过信道的传输期间,可以将比特误差率(BER)限定为具有错误的彼特相对于传输中接收到的比特总数的百分比,通常表示为10的负次幂。例如,传输可能具有10-6的BER,即每1000000个传输比特中有1个比特出现误差。通常,BER指示由于误差导致信息包或其它数据单元需要重新传输的频率。
如图6所示,对四个基于MMSE均衡器的接收器的BER性能进行比较。通过模拟GSM环境,产生157个符号字符组(symbol burst),利用传统的发射高斯滤波器对其进行后续处理,并经过衰减多路信道将其发射。在接收器处,九种不同起因和强度的干扰加上热噪声一起加入到衰减和ISI破坏的需要信号中。对于信噪比(SIR)为9-12分贝(dB)的典型工作点,本发明一实施例的双天线MMSE均衡器的性能接近不能实现的最佳信息均衡器接收器,可以得到大约4dB的增益。其他的模拟试验进一步验证了上述公式对双天线MMSE接收器的研究,BER性能比任何单天线接收器都有显著提高。
上面已经参照有限数目的实施例对本发明进行了描述,本领域技术人员可以对它们进行多种适当的修改和变化。权利要求将覆盖所有落入本发明精神和范围的所有这样的修改和变化。

Claims (30)

1.一种方法,包括:
通过信道接收信号,该信号包括与需要信道相联系的需要部分和与所述需要部分相混合的不需要部分;和
通过根据现有知识和对需要信道的经验估算以及对接收到信号的自协方差的经验估算中的至少一个对信道进行自适应性均衡,从信号中恢复出所需要的部分。
2.如权利要求1所述的方法,接收所述信号包括:
从所需源中接收信号中的需要部分,该信号包括所需信道的需要信道部分;
通过所述信道接收与需要部分相关的现有信息,从而得到所述现有知识;和
接收失真形式的所述信号的不需要部分,该失真形式信号包括从一个或更多干扰源提供的干扰。
3.如权利要求2所述的方法,包括:
利用至少两个空间分离的天线构成的阵列来接收信号,通过至少两个传输路径将信号分为至少两个传输信号部分。
4.如权利要求3所述的方法,包括:
根据与信号符号组期间的需要部分相关的至少两个传输信号部分和所述先验信息,估算接收到的信号的时空互协方差矩阵和所需的信道;和
得到一个或更多均衡器系数,这些系数基于在基本与信号符号组相同的时间窗期间所接收到的信号取平均值。
5.如权利要求4所述的方法,包括:
根据一个或更多均衡器系数,调节经过所述至少两个传输路径的所述至少两个传输信号部分中的每个传输信号部分,从而提供对应的均衡后输出;
将所述均衡后的多个输出合并为公共输出,从而从接收到的信号中去除不需要的部分;和
向公共输出提供阈值判断标准,从而从接收到的信号中恢复出所需的部分。
6.如权利要求1所述的方法,包括:
通过至少两个传输路径接收该接收到信号的至少两个传输信号部分;
观察在该信道中接收到的信号图形,以得到所述经验估算;
根据接收到信号的经验估算,从信号中提取出不需要的部分;
对至少两个传输信号部分上的干扰图形的时间变换取平均值,从而从接收到的信号中得到所需的部分;
利用所述至少两个传输路径对信道工作,从而计算出表示信道平均性能的测量值;和
根据该测量值估算接收到的信号,从而自适应地均衡该信道。
7.如权利要求6所述的方法,包括通过对需要的信道和所接收到的信号自协方差周期性地重复经验估算,提供自适应均衡。
8.如权利要求1所述的方法,包括:
从通过信道接收到的信号中,接收一个或更多数据符号;和
通过根据在第一和第二传输路径中并行传输的信号的至少两个基本相等的信号部分,操作所接收到的信号并对其取平均值,可以估算出所接收到的信号的自协方差矩阵和所接收到信号和一个或更多被传输的数据符号的互协方差向量。
9.如权利要求8所述的方法,包括根据在第一传输路径中收集到的接收到的信号的多个第一采样和在所述第二传输路径中收集到的接收到的信号的多个第二采样,自适应地调节信道的均衡参数。
10.如权利要求9所述的方法,包括:
为了提取出不需要的部分以增加信号的增益,以双接收模式对信道进行操作;
通过从接收到的信号中除去所述不需要的部分,从所述第一和第二传输路径的信号中分离出所述需要的部分。
11.一种装置,包括:
处理器;
可操作地与所述处理器耦合的通信接口,用于通过信道接收信号,该信号包括与需要信道相联系的需要部分和与所述需要部分相混合的不需要部分;和
可操作地与所述处理器耦合的设备,用于通过根据现有知识和对需要信道的经验估算以及对接收到信号的自协方差的经验估算中的至少一个对信道进行适应性均衡,从信号中恢复出所需要的部分。
12.如权利要求11所述的装置,其中所述通信接口包括至少两个天线。
13.如权利要求11所述的装置,其中所述设备为MODEM。
14.如权利要求13所述的装置,其中所述MODEM包括均衡器,在同信道和码间干扰中至少一个存在的情况下,该均衡器可以检测所述信号。
15.如权利要求14所述的装置,其中所述MODEM用于在时分多址的蜂窝环境中工作,从而可以通过向各信道内的备用户分配唯一时隙使多个用户可以不受干扰地访问一个射频信道,实现信号的数字传输。
16.如权利要求11所述的装置,其中所述设备是自适应均衡器,它可以根据最小均方误差提供对所述信号的盲目自适应时空均衡,从而减少在异步时分多址蜂窝系统中的干扰。
17.如权利要求11所述的装置,所述设备还:
通过至少两个传输路径接收该接收到信号的至少两个传输信号部分;
观察在该信道中接收到的信号图形,以得到所述经验估算;
根据接收到信号的经验估算,从信号中提取出不需要的部分;
对至少两个传输信号部分上的干扰图形的时间变换进行平均,从而从接收到的信号中得到所需的部分;
利用所述至少两个传输路径对信道工作,从而计算出表示信道平均性能的测量值;
根据所述测量值估算接收到的信号,从而自适应地均衡该信道;和
通过周期性地重复对需要信道和所接收到信号的自协方差进行经验估算,实现自适应均衡。
18.如权利要求17所述的装置,所述设备还:
利用至少两个空间分离的天线构成的阵列来接收信号,通过至少两个传输路径将信号分为至少两个传输信号部分。
19.如权利要求18所述的装置,所述设备还:
根据与信号符号组期间的需要部分相关的至少两个传输信号部分和所述先验信息,估算接收到的信号的时空互协方差矩阵和所需的信道;和
得到一个或更多均衡器系数,这些系数基于在信号符号组期间所接收到的信号取平均值。
20.如权利要求19所述的装置,所述设备还:
根据一个或更多均衡器系数,调节经过所述至少两个传输路径的所述至少两个传输信号部分中的每个传输信号部分,从而提供对应的均衡后输出;
将所述均衡后的多个输出合并为公共输出,从而从接收到的信号中去除不需要的部分;和
向公共输出提供阈值判断标准,从而从接收到的信号中恢复出所需的部分。
21.一种蜂窝电话,包括:
处理器;
可操作地与所述处理器耦合的至少两个空间分离的天线所构成的阵列,用于通过信道接收信号,该信号包括与需要信道相联系的需要部分和与所述需要部分相混合的不需要部分,并将接收到的信号分为经过至少两个传输路径的至少两个传输信号部分;和
可操作地与所述处理器和所述至少两个空间分离天线构成的阵列耦合的MODEM,用于通过根据现有知识和对需要信道的经验估算以及对接收到信号的自协方差的经验估算中的至少一个对信道进行适应性均衡,从信号中恢复出所需要的部分。
22.如权利要求21所述的蜂窝电话,还包括自适应性均衡器,用于根据最小均方误差对所述信号提供盲目自适应时空均衡。
23.如权利要求22所述的蜂窝电话,应用于对时分多址蜂窝环境中的信号进行处理,从而可以通过移动通信全球系统网络实现通用分组无线业务。
24.一种蜂窝电话,包括:
处理器;
可操作地与所述处理器耦合的至少两个空间分离的天线所构成的阵列,用于通过信道接收信号,该信号包括与需要信道相联系的需要部分和与所述需要部分相混合的不需要部分,并将接收到的信号分为经过至少两个传输路径的至少两个传输信号部分;和
与所述处理器和所述至少两个空间分离天线构成的阵列可操作地耦合的MODEM,用于通过根据现有知识和对需要信道的经验估算以及对接收到信号的自协方差的经验估算中的至少一个对信道进行自适应性均衡,从信号中恢复出所需要的部分。
25.如权利要求24所述的蜂窝电话,还包括自适应性均衡器,用于根据最小均方误差对所述信号提供盲目自适应时空均衡。
26.如权利要求24所述的蜂窝电话,应用于对时分多址蜂窝环境中的信号进行处理,从而可以通过移动通信全球系统网络实现通用分组无线业务。
27.一种包含存储指令的介质的产品,这些指令可以使基于处理器的系统:
通过信道接收信号,该信号包括与需要信道相联系的需要部分和与所述需要部分相混合的不需要部分;和
通过根据现有知识和对需要信道的经验估算以及对接收到信号的自协方差的经验估算中的至少一个对信道进行适应性均衡,从信号中恢复出所需要的部分。
28.如权利要求27所述的产品,还存储指令,这些指令可以使基于处理器的系统包括通过对需要的信道和所接收到的信号自协方差周期性地重复经验估算,提供自适应均衡。
29.如权利要求28所述的产品,还存储有指令,这些指令可以使基于处理器的系统使用至少两个空间分离的天线所构成的阵列,从而将信号分为经过至少两个传输路径的至少两个传输信号部分。
30如权利要求29所述的产品,还存储有指令,这些指令可以使基于处理器的系统:
根据与信号符号组期间的需要部分相关的至少两个传输信号部分和所述先验信息,估算接收到的信号的时空互协方差矩阵和所需的信道;
得到一个或更多均衡器系数,这些系数基于在与信号符号组基本相同的时间窗期间所接收到的信号取平均值值;
根据一个或更多均衡器系数,调节经过所述至少两个传输路径的所述至少两个传输信号部分中的每个传输信号部分,从而提供对应的均衡后输出;
将所述均衡后的多个输出合并为公共输出,从而从接收到的信号中去除不需要的部分;和
向公共输出提供阈值判断标准,从而从接收到的信号中恢复出所需的部分。
CNB028266609A 2002-01-02 2002-12-31 低复杂度的多路天线自适应最小均方误差均衡器 Expired - Lifetime CN100394708C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/039,072 US7133477B2 (en) 2002-01-02 2002-01-02 Robust low complexity multi-antenna adaptive minimum mean square error equalizer
US10/039,072 2002-01-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1613202A true CN1613202A (zh) 2005-05-04
CN100394708C CN100394708C (zh) 2008-06-11

Family

ID=21903514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB028266609A Expired - Lifetime CN100394708C (zh) 2002-01-02 2002-12-31 低复杂度的多路天线自适应最小均方误差均衡器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7133477B2 (zh)
KR (1) KR100647963B1 (zh)
CN (1) CN100394708C (zh)
AU (1) AU2002359883A1 (zh)
TW (1) TWI234405B (zh)
WO (1) WO2003058845A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101272159B (zh) * 2008-03-31 2011-02-16 北京天碁科技有限公司 一种基于均衡技术的接收机和接收方法
US8457265B2 (en) 2007-08-23 2013-06-04 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for generating coefficients in a multi-input-multi-output (MIMO) system

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7321632B2 (en) * 2003-09-30 2008-01-22 Intel Corporation Method and apparatus for multi-algorithm detection
DE10349566A1 (de) * 2003-10-24 2005-06-09 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Schätzung von Kanaleigenschaften eines Übertragungskanals
JP2005151299A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Sanyo Electric Co Ltd 無線通信装置、誤り訂正方法、および誤り訂正プログラム
US7450635B2 (en) * 2005-03-01 2008-11-11 Broadcom Corporation Single antenna interference cancellation within a wireless terminal
US7529297B2 (en) * 2005-03-01 2009-05-05 Broadcom Corporation Equalizer training method using re-encoded bits and known training sequences
US7184474B2 (en) * 2005-03-01 2007-02-27 Broadcom Corp. Colored noise detection algorithms
US8102907B2 (en) * 2005-04-28 2012-01-24 Qualcomm Incorporated Space-frequency equalization for oversampled received signals
US8073399B2 (en) * 2009-06-23 2011-12-06 Lockheed Martin Corporation Device and method for matrixed adaptive equalizing for communication receivers configured to an antenna array
US9210012B2 (en) * 2011-12-29 2015-12-08 Intel Corporation Frequency-domain turbo equalization, including multi-mode adaptive linear equalization, adaptive decision-directed channel estimation, adaptive noise variance estimation, and dynamic iteration control
IL224200A (en) 2013-01-13 2017-05-29 Opgal Optronic Ind Ltd Optimization of known light sources is known
CN106922217A (zh) * 2014-11-20 2017-07-04 华为技术有限公司 无线通信网络中的方法和节点
KR101949826B1 (ko) * 2016-08-03 2019-02-19 에스케이하이닉스 주식회사 가변 기준전압을 가진 판정 궤환 등화기

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2885612B2 (ja) 1993-06-25 1999-04-26 日本電気株式会社 干渉波除去装置
US5680419A (en) 1994-08-02 1997-10-21 Ericsson Inc. Method of and apparatus for interference rejection combining in multi-antenna digital cellular communications systems
US6101399A (en) * 1995-02-22 2000-08-08 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Jr. University Adaptive beam forming for transmitter operation in a wireless communication system
AU4238697A (en) * 1996-08-29 1998-03-19 Cisco Technology, Inc. Spatio-temporal processing for communication
WO1998018271A2 (en) 1996-10-18 1998-04-30 Watkins Johnson Company Wireless communication network using time-varying vector channel equalization for adaptive spatial equalization
US5852630A (en) * 1997-07-17 1998-12-22 Globespan Semiconductor, Inc. Method and apparatus for a RADSL transceiver warm start activation procedure with precoding
EP0948082A1 (en) 1998-04-03 1999-10-06 Lucent Technologies Inc. Adaptive antenna
ITMI981280A1 (it) 1998-06-05 1999-12-05 Italtel Spa Metodo di rqualizzazione spaziale e temporale a convergenza rapida per la cancellazione di interferenti isofrequenziali stazionari e non
CN1092861C (zh) * 1998-09-11 2002-10-16 国家科学技术委员会高技术研究发展中心 噪声减小的有限冲激响应滤波器均衡器及其噪声减小方法
US6289062B1 (en) 1998-12-11 2001-09-11 Nortel Networks Limited Method and apparatus for high rate data communication utilizing an adaptive antenna array
US6463099B1 (en) * 1999-05-18 2002-10-08 The Hong Kong University Of Science And Technology Blind channel equalizers and methods of blind channel equalization
EP1091447A1 (en) 1999-10-07 2001-04-11 Siemens Aktiengesellschaft Antenna system, in particular for use in a mobile phone handset, and corresponding control method
FI20000820A (fi) * 2000-04-06 2001-10-07 Nokia Networks Oy Kanavakorjaimen optimointi
ES2206374T3 (es) * 2000-12-28 2004-05-16 Com-Research Gmbh Solutions For Communication Systems Procedimiento y sistema para la supresion de interferencias para la transmision tdma y/o fdma.
US6662024B2 (en) * 2001-05-16 2003-12-09 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for allocating downlink resources in a multiple-input multiple-output (MIMO) communication system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8457265B2 (en) 2007-08-23 2013-06-04 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for generating coefficients in a multi-input-multi-output (MIMO) system
CN101785264B (zh) * 2007-08-23 2014-04-23 高通股份有限公司 用于生成多输入多输出(mimo)系统中的系数的方法和装置
CN101272159B (zh) * 2008-03-31 2011-02-16 北京天碁科技有限公司 一种基于均衡技术的接收机和接收方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20030123583A1 (en) 2003-07-03
WO2003058845A3 (en) 2003-12-04
KR100647963B1 (ko) 2006-11-23
KR20040075343A (ko) 2004-08-27
US7133477B2 (en) 2006-11-07
TW200302029A (en) 2003-07-16
TWI234405B (en) 2005-06-11
CN100394708C (zh) 2008-06-11
AU2002359883A1 (en) 2003-07-24
WO2003058845A2 (en) 2003-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100910325B1 (ko) 채널 상태 정보를 사용하여 다중-입력 다중-출력 통신시스템에서 데이터를 처리하기 위한 방법 및 장치
KR101059608B1 (ko) 수신기, 이 수신기를 포함한 이동 단말기 및 이 단말기를 사용한 통신 서비스 제공 방법
US7418035B1 (en) Frequency domain decision feedback equalizer
EP1451964B1 (en) Time-domain transmit and receive processing using singular value decomposition for mimo systems
US6151487A (en) Demodulation structure for fast fading cellular channels
US7991360B2 (en) Receiver apparatus, receiving method, and wireless communication system
US20060182193A1 (en) Technique for adaptive equalization in band-limited high data rate communication over fading dispersive channels
US20070201548A1 (en) Method and communication device for interference concellation in a cellular tdma communication system
US20050195886A1 (en) CPICH processing for SINR estimation in W-CDMA system
US20060045200A1 (en) Signal receiving method in MIMO system and device therefor
KR20040075284A (ko) Mimo시스템에서의 스펙트럴 효율 고속 송신을 위한반복적 소프트 간섭 소거 및 필터링
CN100394708C (zh) 低复杂度的多路天线自适应最小均方误差均衡器
EP2074709B1 (en) Intersymbol interference mitigation
Zhu et al. Novel frequency-domain equalization architectures for a single-carrier wireless MIMO system
Lozano et al. Space-time receiver for wideband BLAST in rich-scattering wireless channels
US20080130805A1 (en) Timing tracking in a multiple receive antenna system
KR20050045836A (ko) Cdma 통신 시스템에서의 수신기 처리를 위한 방법 및장치
KR100789355B1 (ko) 수신장치, 수신방법, 및 무선 통신 시스템
Kurosaki et al. SDM-COFDM scheme using feed-forward inter-channel interference canceller for broadband mobile communications
Pu et al. Transmission and reception of TDD multicarrier CDMA signals in mobile communications system
US20030179812A1 (en) T-spaced equalization for 1xEV systems
Umehara Digital RoHR with Lloyd-Max quantization for distributed collaborative MIMO-OFDM reception
Koorapaty et al. Delta modulation for channel feedback in transmit diversity systems
JP2009171564A (ja) 無線受信装置及び無線受信方法
Fulghum et al. Adaptive multielement DFE receivers for narrowband multiuser detection

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: MARVELL INTERNATIONAL TRADING COMPANY LTD.

Free format text: FORMER OWNER: MARVELL INTERNATIONAL CO., LTD.

Effective date: 20070518

Owner name: MARVELL INTERNATIONAL CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: INTEL CORP

Effective date: 20070518

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20070518

Address after: Babado J San Michael

Applicant after: MARVELL WORLD TRADE Ltd.

Address before: Bermuda Hamilton

Applicant before: MARVELL INTERNATIONAL Ltd.

Effective date of registration: 20070518

Address after: Bermuda Hamilton

Applicant after: MARVELL INTERNATIONAL Ltd.

Address before: California, USA

Applicant before: INTEL Corp.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200426

Address after: Ford street, Grand Cayman, Cayman Islands

Patentee after: Kaiwei international Co.

Address before: Hamilton, Bermuda

Patentee before: Marvell International Ltd.

Effective date of registration: 20200426

Address after: Singapore City

Patentee after: Marvell Asia Pte. Ltd.

Address before: Ford street, Grand Cayman, Cayman Islands

Patentee before: Kaiwei international Co.

Effective date of registration: 20200426

Address after: Hamilton, Bermuda

Patentee after: Marvell International Ltd.

Address before: Babado J San Michael

Patentee before: MARVELL WORLD TRADE Ltd.

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20080611