CN1751486B - 具有使用信道估计的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。接收包括导频信道和至少一个其它信道的无线信号。利用均衡器和接收的无线信号来估计发射的信号。通过使用信道估计来适配均衡器的滤波器的抽头。根据导频信道来计算信道估计。分离所述导频信道和至少一个其它信道。

Description

具有使用信道估计的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
通信系统用来从一个设备向另一个设备传输信息。在传输之前，将信息编码为适于在通信信道上适合传输的格式。当发射的信号通过通信信道时出现失真；信号还经历了在传输期间引入的噪声和干扰而造成的衰落。
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。这些多径复制品可以合并并且由于相位偏移而相互抵消。
可能影响信号的其它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造成的传输符号脉冲扩展导致了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换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非理想性和干扰的影响。
可以实现各种不同的接收机设计，以补偿发射机和信道引起的噪声和干扰。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。均衡器校正失真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是通信系统中基站和移动台的框图；
图3是说明基站和移动台之间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是均衡器适配元件的实施例的功能框图；
图10是说明FIR滤波器的实现的框图。
图11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；以及
图12是计算新的均衡器权重的方法的流程图。
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。使用均衡器和接收的无线信号来估计发射的信号。通过使用信道估计来适配均衡器的滤波器的抽头。根据导频信道来计算信道估计。所述导频信道和至少一个其它信道是分离的。
所述均衡器包括多个抽头。在某些实施例中，适配所述抽头包括计算对应于该抽头的新的均衡器权重。在所述抽头的适配期间使用信道估计。根据所述导频信道来计算所述信道估计，所述导频信道与至少一个其它信道被包括在一起。在所述抽头的适配期间还可以使用噪声估计。也可以根据导频信道来计算噪声估计。在某些实施例中，接收的信号包括多个多径信号，并且根据从至少某些多径信号获得的导频符号，来计算所述信道估计和噪声估计。
可以在各种不同的通信接收机中实现所述方法。例如，可以在移动台中实现所述方法。也可以通过基站实现所述方法。
可以使用数字滤波器来实现均衡器。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。此外，可以在频域实现滤波。
在某些实施例中，在每个导频符号间隔适配所述抽头一次。可以在每个导频符号间隔适配所述抽头N次，其中N是任意正整数。在其它实施例中，可以在第N个导频符号间隔适配抽头一次，其中N是任意正整数。
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于接收无线信号的天线和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。所述均衡器包括多个抽头。均衡器适配元件适配所述抽头。在抽头的适配期间使用信道估计。根据与至少一个其它信道包括在一起的导频信道来计算所述信道估计。所述移动台还包括一种用于分离所述导频信道和至少一个其它信道的元件。
所述移动台的元件也是可适用的，并且可以与其它接收系统一起使用。通常还公开了一种装置，其用在包括用于估计发射的信号的自适应均衡器的无线通信系统中。所述装置可以被包括在移动台中、基站中或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用来补偿多径传播。多径信号是通过建筑物和自然形成物的反射而产生的同一无线信号的不同版本。多径信号可能具有相位偏移，所述相位偏移使得信号在某些位置上相互抵消。多径信号的相位抵消所造成的信号损耗称为衰落。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，这些多径复制品可能合并以及相互抵消。
这里公开的系统和方法还可能有助于优化通信系统中使用的功率。CDMA系统受益于使用功率控制。必须维持足够的SNR，以便可以将信号从噪声中分离出来。由于针对给定的链路方向而言，CDMA信号没有通过频率或时间来划分，所述比率的噪声成分包括所有其它接收的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。在上行链路中，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。应当最小化所述接收CDMA信号的功率电平，但是其仍然必须足够强以维持合适的SNR。在下行链路中，使用功率控制来维持针对在不同的终端所接收的所有信号的合适的功率电平。这最小化了同一小区中由于多径信号造成的用户之间的干扰。这也最小化了相邻小区中用户之间的干扰。CDMA系统动态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。
由于每个附加信号给所有其它信号添加了噪声，因此CDMA系统的范围直接涉及接收的信号的公共功率电平。当平均接收功率电平下降时，减小了SNR的用户噪声成分。降低来自通信设备的CDMA信号功率的技术直接增加了CDMA系统的范围。接收分集是一种用于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以及范围。优化所使用的功率可能在高数据速率系统中具有额外的优势，在所述高数据速率系统中如果可以达到合适的SNR，就可以仅支持高数据速率。
使用通信系统以从一个设备向另一个设备传输信息。在传输之前，将信息编码为适于在通信信道上传输的格式。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。当信号通过信道传播时，信道的非理想性造成了发射的信号的失真。另外，信号经历了传输期间引入的噪声和干扰所造成的衰落。通常在有限带宽信道中遇到的干扰的例子称作符号间干扰(ISI)。所述信道的色散特性所造成的发射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。在接收机处，信号被处理并被转换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非理想性和干扰的影响。
可以实现各种不同的接收机以补偿由发射机和信道引起的干扰和噪声。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(其中T是均衡器滤波器的时间解析度)的延迟线。对抽头的内容进行加权并累加，以产生发射符号的估计。调节抽头系数以补偿无线信道的改变。耦合信号到例如解扰器(descrambler)/解扩器(despreader)的信道分离设备，和例如译码器或符号切割器(symbolslicer)的决策(decision-making)设备。
接收机在存在噪声时检测信号的能力是基于接收信号功率和噪声功率之间的比率的，通常称为SNR和载波干扰比(C/I)。所述术语或类似的术语的行业使用通常是可相互交换的，然而含义相同。因此，本领域技术人员应当理解，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。
设计无线通信系统中的均衡器以调节时变信道条件。当信道特性改变时，均衡器相应地调节其响应。所述改变可能包括传播媒介中的变化，或发射机和接收机的相对移动，以及其它情况。适配时变信道条件的均衡器通常称为自适应均衡器。
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示例性实施例。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的适配的细节。涉及信号处理的规范中包括说明和数学推导。接着讨论了使用并适配所述均衡器的示例性方法。
应当指出，贯穿所述讨论，将示例性实施例提供为范例；然而，可选实施例可以包括各个方面而不脱离本发明的范围。特别地，本发明可适用于数据处理系统、无线通信系统、移动IP网络和期望接收和处理无线信号的任何其它系统。
示例性实施例使用了扩频无线通信系统。广泛部署无线通信系统以提供各种不同类型的通信，例如语音、数据等等。所述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系统相比其它类型的系统而言具有某些优势，包括增加了系统容量。
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-2000MC的TR-45.5。这里引入上述标准的内容作为参考。
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。作为示例性实施例，下面的讨论考虑了符合cdma2000标准协议的扩频通信系统。可选实施例可以包括另一个标准。
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“3rd GenerationPartnership Project 2”联盟于2000年10月27日发布的“cdma2000HighRate Packet Data Air Interface Specification”，3GPP2C.S0024，版本2。这里引入上述标准的内容作为参考。
在示例性HDR通信系统中的接收机可以使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。在该示例性实施例中，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了软切换，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 andSystem for Providing a Soft Handoff in a CDMA Cellular TelephoneSystem”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。在所述示例性实施例中，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发射数据，基站104B向终端106B和106J发射数据，基站104C向终端106C发射数据等等。
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所发射的信道定时，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 reference recovery)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。非正交信道的例子包括同步信道(SCH)、由WCDMA中的辅扰码(SSC，secondary scrambling code)来加扰的信道和由cdma2000中的准正交序列(QOS)来扩展的信道。
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建立增益。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，某些非正交信道706(例如同步信道)可以被直接输入至所述信道增益元件710中。以非正交方式对其它非正交信道706(例如由cdma2000中的准正交序列扩频的信道)进行扩频，然后将其输入至所述信道增益元件710中。所述加法器712累加所述信道增益元件710的输出。
所累加的信号被输入至伪随机噪声(PN)加扰(scrambling)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和其它信道的失真版本。所接收的信号被转换至基带并被输入至匹配滤波器806中，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仍包括被发射的所有不同的信道。
所述均衡器810将校正在通过无线信道722传输期间所发生的失真。如前面讨论的，所述失真可能是由干扰、信道的非理想性等造成的。所述均衡器810然后产生发射的信号的估计。在一个实施例中，所述均衡器810包括通过使用若干均衡器抽头811而实现的滤波器。所述抽头可以是平均分布的或非平均分布的。在另一个实施例中，在频域实现均衡。
均衡器适配元件812允许均衡器810适配时变信道722条件。在图8中，也提供匹配滤波器806的输出808给均衡器适配元件812。所述均衡器适配元件812适配所述均衡器810，以补偿信道722条件的改变。典型地，适配所述均衡器包括计算由均衡器810所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。
有利地，所述均衡器适配元件812适配所述均衡器810，而接收机802接收包括导频信道和其它信道的无线信号801。因此，尽管在其它当前使用的系统中，自适应均衡器基于仅包括导频信道的信号进行适配，然而即使当导频信道与其它信道同时共存时，这里公开的系统和方法也可以进行训练和适配。在图9中提供了均衡器适配元件912的示例性实施例的功能框图，并与其结合进行描述。
提供均衡器输出813给PN解扰814和解扩816元件。通过解扩元件816来解扩包括导频和其它信道的信道818，然后将其提供用于进一步处理820。
图9是均衡器适配元件912的实施例的功能框图。所述均衡器适配元件912包括多个支路(finger)902。在图9中，示出了N个支路，其中N是任意正整数。
如前所述，来自匹配滤波器806的输出信号808包括被发射的所有不同的信道。此外，匹配滤波器806的输出808包括多个多径信号。如前所述，多径信号是通过建筑物和自然形成物的反射而产生的同一无线信号的不同版本。多径信号相互之间具有时间偏移。
在图9中，所述匹配滤波器806的输出808被输入至每个支路902。针对每个支路902对信号延迟某个合适的值900。然后提供该延迟信号给所分配的支路902中的PN解扰元件904和导频解扩元件906。在一个实施例中，每个支路902中的导频解扩元件906可以是累加元件(accumulatingcomponent)。均衡器适配元件912中的每个支路902的输出908，包括来自匹配滤波器806输出808中的单个多径信号的估计的导频符号。
所述支路902中的PN解扰元件906可能概念上类似于图8所示的PN解扰元件814。然而，支路902中的PN解扰元件906相对于图8中所示PN解扰元件814具有时间偏移。
在某些实施例中，匹配滤波器806输出808中的某些多径信号可能没有被分配给所述支路902。例如，多径信号的数量可能大于可用支路902的数量，或多径信号可能太弱而不能被分配给支路902。
然后提供各个支路902的输出908给信道估计元件910和噪声参数估计元件912。所述信道估计元件910产生信道估计914，而所述噪声参数估计元件912产生噪声参数估计916。所述信道估计914可能包括例如针对每个多径成分的信道系数的估计。所述噪声参数估计916可能包括例如噪声协方差矩阵的估计。
然后提供所述信道估计914和噪声参数估计916给矩阵构造元件918。该矩阵构造元件918构造信道估计矩阵920和噪声参数估计矩阵922。然后提供所述信道估计矩阵920和噪声参数估计矩阵922给权重计算元件924。该权重计算元件924使用所述信道估计矩阵920、噪声参数估计矩阵922和来自查找表(lookup table)928的已知矩阵926，来计算被提供给均衡器810的均衡器权重826。所述已知矩阵926是PN解扰元件814和解扩元件816的函数。
参考图7到图9，下面提供了可以使用的各种信号、公式和算法的数学描述和背景。
可以如公式1中所示来写出过采样(over-sampled)的发射的信号723的离散时间表示。
s＝H·P·W·d                                    公式1
公式1中的项d包括来自所有信道的所有符号，并在公式2中被定义。
d＝[d(0)T，d(1)T，...，d(N-1)T]T               公式2
在公式3-5中定义了公式1的项W。
W＝[W(0)，W(1)，...，W(N-1)]                   公式3
W(u)∈C(N(2K+1))×(2K+1)，u＝1...N-1                公式4
Figure DEST_PATH_G04804470X20060228D000021
公式5
公式4指出了W是具有N(2K×1)行以及2K+1列的复矩阵。公式5中的项w是扩频码。扩频码的例子包括Walsh(沃尔什)码、正交变长扩频因子(OVSF)码和准正交码。公式5中的项g是信道增益。公式5中的项u是用户的索引。公式3-5中的项N是所述扩频码的长度。公式5中的项i是所述扩频码中码片的索引。公式5中的项j是是符号的索引。
公式6-7中定义了公式1中的项P。
P∈C(N(2K+1))×(2K+1)  对角线                   公式6
Figure DEST_PATH_G04804470X20060228D000022
公式7中的项pi是索引为i的加扰码片。
公式8-9中定义了公式1中的项H。
H∈C(N(2K+1)-1)Ω+2B+1)×(N(2K+1))              公式8
公式9中的项hi是索引为i的基带滤波器系数。
多径信道722具有如公式10中所定义的脉冲响应。
f [ m ] = Σ i = 0 P - 1 α i · δ [ m - i ] 公式10
在公式10中，项αi是复基带信道增益。
可以如公式11中所示来写出接收的信号801。
r＝A·s+v＝A·H·P·W·d+v                      公式11
在公式11中，项v是噪声向量。在公式12中定义了项A。在公式12中，根据复基带信道增益来表示项A。
A = α 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . α P - 2 . . . α 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . 0 α P - 1 α P - 2 . . . α 0 0 0 . . . . . . . . . 0 0 α P - 1 α P - 2 . . . α 0 0 0 . . . . . . 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 . . . . . . 0 α P - 1 α P - 2 . . . α 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . 0 α P - 1 . . . α 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 α P - 1                                              公式12
可以如公式13中所示来定义合成码片信号。
b＝P·W·d                                    公式13
因此，公式13中的项b包括来自所有信道的符号(d)、它们的扩频码(W)以及它们的扰码(P)。因此可以如公式14所示那样重写公式11。
r＝A·H·b+v                              公式14
如果为了估计时刻0上的码片信号而在码片级操作均衡器810，则仅需考虑0附近有限范围内的、具有如公式15所示的码片索引m的码片信号。
m∈{-M，-(M-1)，...-1，0，1，...，(M-1)，M}  公式15
可以如公式16中所示来重写公式11。
rc＝Ac·Hc·bc+vc                            公式16
应当指出，rc、Ac、Hc和vc分别是r、A、H和v的子矩阵。公式17中定义了公式16中的项bc。
bc＝[b[-M]，b[-M+1]，...，b[M]]T             公式17
公式18-19中定义了公式16中的项Hc。项Hc对应于图9中的已知矩阵926。
Hc∈C(2MΩ+2B+1)×(2M+1)                     公式18
Figure DEST_PATH_G04804470X20060228D000032
公式20中定义了公式16中的项Ac。项Ac对应于图9中的信道估计矩阵920。
公式20
公式16中的项rc对应于均衡器810的输入808。均衡器权重826可以表示为w，并且均衡器810的输出813可以表示为y。然后可以如公式21中所示来写出均衡器810的输出813。
y＝wH·rc＝wH·Ac·Hc·bc+WH·vc        公式21
应当指出，以速率Ω/Tc对rc进行计时(clock)，以码片速率对y进行计时，以导频符号速率对w进行更新。
公式22中定义了公式21中的项w。如前所述，w表示均衡器权重826。因此，权重计算元件924使用公式22来计算均衡器权重826。
W = ( A c · H c · H H c · A c H + Λ ) - 1 · A c · H c · e ‾ ref 公式22
在公式22中，项Λ是噪声向量vc的协方差矩阵。项Λ对应于图9中的噪声参数估计矩阵922。项Ac对应于图9中的信道估计矩阵920。项eref由公式23给出。
Figure DEST_PATH_A20048000447000223
公式23
上述数学讨论被提供为一种例子，以使本领域的技术人员能够制造或使用本发明。然而，本领域技术人员将认识到，可以对上述各种信号、公式和算法进行各种修改而不脱离本发明的精神或范围。
在一个实施例中，所述均衡器810可以通过有限脉冲响应(FIR)滤波器来实现。图10是说明FIR滤波器1000的实现的框图。如前所述并如图10所示，rc是FIR滤波器1000的输入808，y是FIR滤波器1000的输出。存在图10的FIR滤波器1000中所示的k个均衡器权重826，每个均衡器权重826表示为w(k)。滤波器1000包括滤波器单元或延迟1002。
除了FIR滤波器以外，可以在均衡器810中使用其它元件。例如，可以使用无限脉冲响应(IIR)。此外，可以在频域实现滤波。
图11是当移动台204接收无线信号801时使用自适应均衡器810的方法1100的流程图。基站202和无线通信系统100中的其它类型的接收机也可以使用图11的方法。接收1102包括导频信道402和其它信道的无线信号801。可以连续发射导频信道402和其它信道。此外，可以不连续发射导频信道402和其它信道。此外，如果基站202正在执行方法1100，则将包括较少的信道。例如，如果基站202接收无线信号801，则无线信号801可以包括导频502、接入504和业务506信道。如所示，可以容易地修改方法1100，以用在无线通信系统100的各种接收机中。
使用匹配滤波器806对接收的信号801进行滤波1104。在匹配滤波器806的输出，就是否应当计算新的均衡器权重826方面来进行判定1106(如前所述，均衡器权重826对应于均衡器抽头811)。可以进行不同的设置以进行所述判定1106。例如，可以配置所述方法1100以在每个导频符号间隔计算新的均衡器权重826。可选地，可以配置所述方法1100以在每第N个导频符号间隔计算一次新的均衡器权重826，其中N是正整数。N的值可以是静态的或动态的。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。本领域的技术人员应当认识到，根据环境，可能必须或多或少频繁地计算新的均衡器权重826。例如，在低速情况下，可能不必如在高速情况中使用所述系统时那样频繁地计算新的均衡器权重826。
如果判定1106应当计算新的均衡器权重826，则使用来自匹配滤波器806的输出808来计算1108新的均衡器权重826。图12中示出了用于计算1108新的均衡器权重826的方法的示例性实施例的流程图，并且与其结合进行描述。一旦计算1108了新的权重826，就更新1110所述抽头811。
不管是否判定1106应当计算1108新的均衡器权重826，仍提供匹配滤波器806的输出808给均衡器810以进行均衡1112。如前所述，所述均衡器810校正信号801的失真，并产生发射的信号的估计。所述均衡器810包括通过使用若干抽头811而实现的滤波器，所述抽头在这里由w表示。为了实现滤波器，均衡器810装入抽头811的当前值。如果更新所述均衡器抽头811，则所述均衡器810装入该抽头811的更新值。本领域的技术人员应当认识到，使均衡器810知道抽头811的新值的各种方式是可用的。
提供均衡器输出813给PN解扰元件814，其中，执行1114PN解扰。然后执行1116解扩以获得所述导频和其它信道。最终，恢复/解码1118其它信道。
图12是计算新的均衡器权重826的方法1200的流程图。所述方法1200可以通过均衡器适配元件812来执行。当接收1202了匹配滤波器806的输出808时开始所述方法1200。如前所述，所述匹配滤波器806的输出808包括多个多径信号。多径信号是通过建筑物和自然形成物的反射而产生的同一无线信号的不同版本。多径信号相互之间具有时间偏移。
然后将所述适配元件912的每个支路902分配给所述输出808内的利用多径信号的时间调整(time-align)。这可以通过延迟1204匹配滤波器806的输出808以不同的时延900来实现。匹配滤波器输出808的每个延迟版本对应于不同的多径信号。每个支路902然后执行1206PN解扰和导频解扩，以获得来自对应多径信号的有噪导频符号。从不同多径信号获得的有噪导频符号然后被用来执行1208信道估计和噪声参数估计。然后获得1210了用来计算均衡器权重826的矩阵。所述矩阵可以包括信道估计矩阵920、噪声估计矩阵922，和作为PN解扰元件814和解扩元件816的函数的已知矩阵926。在一个实施例中，所述信道估计矩阵920是Ac(如公式20所定义的)，所述噪声估计矩阵922是Λ，并且所述已知矩阵926是Hc(如公式18-19所定义的)。然后计算1212均衡器权重826。在一个实施例中，根据公式22计算所述均衡器权重826。
如果正在上行链路304上发射无线信号801，则这里说明的元件可以被用在基站202中。应当理解，不管无线信号801是否由移动台204、基站202和无线通信系统100中的任何其它元件所接收，此处发明的原理可以用于各种不同的元件。因此，移动台204的实施例是系统和方法的示例性实施例，但是应当理解，所述系统和方法可以用在多种其它背景中。
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的组合，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。示例性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 (46)

1.一种用于在无线通信系统中估计发射的信号的方法，所述方法包括下列步骤：
接收包括导频信道和至少一个其它信道的无线信号；
使用匹配滤波器对所述无线信号进行匹配滤波，提供以速率Ω/Tc进行计时的输出rc，其中Ω是过采样因子，Tc是码片时间；
使用均衡器和所述输出rc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并且所述均衡器的输出y以码片速率1/Tc进行计时；
通过使用信道估计来适配所述抽头，其中，所述信道估计是根据所述导频信道来计算的，并且其中，所述导频信道与所述至少一个其它信道一起被发射；并且
分离所述导频信道和所述至少一个其它信道。
2.根据权利要求1的方法，其中，适配所述抽头包括计算对应于该抽头的新的均衡器权重。
3.根据权利要求1的方法，其中，在所述抽头的适配期间还使用了噪声估计，并且其中，根据所述导频信道来计算所述噪声估计。
4.根据权利要求3的方法，其中，所述接收的信号包括多个多径信号，并且其中，根据从不止一个的所述多个多径信号所获得的导频符号，来计算所述信道估计和所述噪声估计。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述导频信道是码分复用的。
6.根据权利要求5的方法，其中，所述无线信号还包括正交和非正交信道。
7.根据权利要求1的方法，其中，所述方法是通过移动台来实现的。
8.根据权利要求1的方法，其中所述方法是通过基站来实现的。
9.根据权利要求1的方法，其中，所述均衡器包括有限冲击响应(FIR)滤波器。
10.根据权利要求1的方法，其中，所述均衡器包括无限冲击响应(IIR)滤波器。
11.根据权利要求1的方法，其中，所述均衡器内的所述滤波器在频域工作。
12.根据权利要求1的方法，其中，在每个导频符号间隔适配一次所述抽头。
13.根据权利要求1的方法，其中，在每第N个导频符号间隔适配一次所述抽头，其中N是大于1的任意正整数。
14.根据权利要求1的方法，其中，在每个导频符号间隔适配N次所述抽头，其中N是任意正整数。
15.根据权利要求1的方法，其中，所述抽头是平均分布的。
16.根据权利要求1的方法，其中，所述抽头是非平均分布的。
17.根据权利要求1的方法，其中，连续地发射所述导频信道。
18.根据权利要求1的方法，其中，不连续地发射所述导频信道。
19.根据权利要求1的方法，其中，连续地发射所述至少一个其它信道。
20.根据权利要求1的方法，其中，不连续地发射所述至少一个其它信道。
21.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一个其它信道包括业务信道。
22.一种用在无线通信系统中的移动台，其中，所述移动台估计发射的信号，该移动台包括：
用于接收无线信号的至少一个天线以及与所述至少一个天线进行电子通信的接收机，该无线信号包括导频信道和至少一个其它信道；
用于对所述无线信号进行匹配滤波并提供以速率Ω/Tc进行计时的输出rc的匹配滤波器，其中Ω是过采样因子，Tc是码片时间；
用于估计所述发射的信号的均衡器，其中，所述均衡器包括具有多个抽头的滤波器并且所述均衡器的输出y以码片速率1/Tc进行计时；
均衡器适配元件，其用于通过使用信道估计来适配所述抽头，其中，根据所述导频信道来计算所述信道估计，并且其中，所述导频信道与所述至少一个其它信道被包括在一起；以及
用于分离所述导频信道和所述至少一个其它信道的元件。
23.根据权利要求22的移动台，其中，适配所述抽头包括计算对应于该抽头的新的均衡器权重。
24.根据权利要求22的移动台，其中，在所述抽头的适配期间还使用了噪声估计，并且其中，根据所述导频信道来计算所述噪声估计。
25.根据权利要求24的移动台，其中，所述接收的信号包括多个多径信号，并且其中，根据从不止一个的所述多个多径信号所获得的导频符号，来计算所述信道估计和所述噪声估计。
26.根据权利要求22的移动台，其中，所述均衡器包括有限冲击响应(FIR)滤波器。
27.根据权利要求22的移动台，其中，所述均衡器包括无限冲击响应(IIR)滤波器。
28.根据权利要求22的移动台，其中，所述均衡器内的所述滤波器在频域工作。
29.根据权利要求22的移动台，其中，在每个导频符号间隔适配一次所述抽头。
30.根据权利要求22的移动台，其中，在每第N个导频符号间隔适配一次所述抽头，其中N是大于1的任意正整数。
31.根据权利要求22的移动台，其中，在每个导频符号间隔适配N次所述抽头，其中N是任意正整数。
32.根据权利要求22的移动台，其中，所述导频信道是码分复用的。
33.一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：
用于接收无线信号的至少一个天线以及与所述至少一个天线进行电子通信的接收机，该无线信号包括导频信道和至少一个其它信道；
用于对所述无线信号进行匹配滤波并提供以速率Ω/Tc进行计时的输出rc的匹配滤波器，其中Ω是过采样因子，Tc是码片时间；
用于估计所述发射的信号的均衡器，其中，所述均衡器包括具有多个抽头的滤波器并且所述均衡器的输出y以码片速率1/Tc进行计时；
均衡器适配元件，其用于通过使用信道估计来适配所述抽头，其中，根据所述导频信道来计算所述信道估计，并且其中，所述导频信道与所述至少一个其它信道被包括在一起；以及
用于分离所述导频信道和所述至少一个其它信道的元件。
34.根据权利要求33的装置，其中，适配所述抽头包括计算对应于该抽头的新的均衡器权重。
35.根据权利要求33的装置，其中，在所述抽头的适配期间还使用了噪声估计，并且其中，根据所述导频信道来计算所述噪声估计。
36.根据权利要求35的装置，其中，所述接收的信号包括多个多径信号，并且其中，根据从不止一个的所述多个多径信号所获得的导频符号，来计算所述信道估计和所述噪声估计。
37.根据权利要求33的装置，其中，所述均衡器包括有限冲击响应(FIR)滤波器。
38.根据权利要求33的装置，其中，所述均衡器包括无限冲击响应(IIR)滤波器。
39.根据权利要求33的装置，其中，所述均衡器内的所述滤波器在频域工作。
40.根据权利要求33的装置，其中，在每个导频符号间隔适配一次所述抽头。
41.根据权利要求33的装置，其中，在每第N个导频符号间隔适配一次所述抽头，其中N是大于1的任意正整数。
42.根据权利要求33的装置，其中，在每个导频符号间隔适配N次所述抽头，其中N是任意正整数。
43.根据权利要求33的装置，其中，所述导频信道是码分复用的。
44.根据权利要求33的装置，其中，在下行链路上发射所述接收的无线信号，并且其中，所述装置被包括在移动台中。
45.根据权利要求33的装置，其中，在上行链路上发射所述接收的无线信号，并且其中，所述装置被包括在基站中。
46.一种用在无线通信系统中的移动台，其中，所述移动台估计发射的信号，该移动台包括：
用于接收第一无线信号的装置，该第一无线信号包括导频信道和至少一个其它信道；
用于对所述第一无线信号进行匹配滤波并提供以速率Ω/Tc进行计时的输出rc的匹配滤波器，其中Ω是过采样因子，Tc是码片时间；
用于估计所述发射的信号的装置，其中，所述估计装置包括多个抽头以及该估计装置的输出y以码片速率1/Tc进行计时；
用于通过使用信道估计来适配所述抽头的装置，其中，根据所述导频信道来计算所述信道估计，并且其中，所述导频信道与所述至少一个其它信道被包括在一起；以及
用于分离所述导频信道和所述至少一个其它信道的装置。
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