TW200400712A - Method and apparatus for pilot estimation using a prediction error method with a Kalman filter and a Gauss-Newton algorithm - Google Patents

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200400712 玖、發明說明： 【相關申請】 美國專利法35 U.S.C. § 119(e)下的專利範圍 本專利申請案聲言美國臨時申請案號碼60/3 86,960 (2〇〇2 年6月5日）的優先權，於此指定給該受讓人，及特此以引用 的方式併入本文中。 【發明所屬之技術領域】 本發明係概略地說明無線通訊系統；且特定言之，本發 日月係說明用以估計一劃碼多向近接系統中一指引信號之方 法及裝置。 【先前技術】 於一無線電話通訊系統中，許多使用者藉由一無線頻道 通訊利用劃碼多向近接（CDMA)調變技藝為其中—種用以 於大里系統使用者間協助通訊之技藝。其它的多向近接通 訊系統技蟄包含例如此項技藝中已知之劃時多向近接 (TDMA)和展頻多向近接（FDMA)。然％，該⑶遍展頻調變 技藝卻顯著優於該等多向近接通訊系統的調變技藝。 該CDMA技藝的優點很多。於胸年2月13日發佈之美國 專利唬碼4,901，307、定名為，，利用衛星或陸地轉發器之展頻 夕向近接it訊系統”中說明_代表性⑶ma系統，其中指定 給本發明的受讓人，及以引用的方式併入本文中。更進一 步於1992年4月7曰發佈之美國專利號碼5，1〇3,459、定名為 用乂於CDMA分區電話系統中產生信號波形之系統及方 法”中說明-代表性CDMA系統，其中指定給本發明的受讓 85925 200400712 人，及以引用的方式併入本文中。 於上述每一專利中，揭示”利用一正向鏈結（基地台到行 動台）指引信號。於一典型的CDMA無線通訊系統中（像是電 子工業協會（EIA)/TIA IS-95中所述），該指引信號為一傳輸 一固定資料值、及藉由該帶有信號的流量所使用的相同虛 擬雜訊（PN)序列來擴展之，，緊急狀態信標”。典型地以該全零 Walsh序列包覆該指引信號。於初始化系統取得期間，該行 動台遍搜PN位移、以找出一基地台的指引信號一旦取得 了居指引k號’即可接著導出一同調解調的穩定相位和規 模參考’像是於1998年6月9日發佈之美國專利號碼 5,764,687、定名為’’ 一展頻多向近接通訊系統之行動解調器 架構”中所述，其中指定給本發明的受讓人，及以引用的方 式併入本文中。 【發明内容】 近來已提出第三代（3G)無線電話通訊系統，其中係利用 一反向鏈結（行動台到基地台）指引頻道。例如，於該該目前 提出之cdma2000標準下，該行動台傳輸一該基地台用作初 始化取得、時間追蹤、犁耙式接收器同調參考恢復、及功 率控制測量之反向鏈結指引頻道（R-pICH)。 指引信號會受到雜訊、衰減及其它因素的影響。結果， 一收到之指引信號的品質會降低，且與該原先被傳輸的指 引信號不同。包含在該指引信號中的資訊會因雜訊、衰減 或其它因素而遺漏。 因此，需處理該指引信號、以抗衡該等雜訊、衰減及其 85925 200400712 它導致信號品質降低因素的作用。 【實施方式】 於此僅將該字”代表性的”限用於表示，，充當一實例、事例 或例澄。未必要將任何此中所述作為，，代表性的，，具體實施 例解釋成比其它具體實施例好或有利。當以圖式呈遞該等 具體實施例的種種觀點時，不一定要按比例繪製該等圖 式’除非另外特別指示。 下四的淪述先藉由先討論一展頻無線通訊系統來展開一 貝料驅動指引估計器的代表性具體實施例。接著，說明關 於提供一指引估計之一行動台其一具體實施例的元件。於 估计居扣引之如，先訓練一指引估計元件。將詳述關於用 以訓練該指引估卩元件的離線系統辨識。料利說明書中 有關該離線系統辨識的部分係一最高相似度參數估計的例 过和數學推演。討論重覆產生狀態估計和計算新參數的過 程。2證說明離線系統辨識和即時指引估計兩者的公式。 ^提仏為代表性具體實施例作為整個討論的一範 例，然而，替代具體實施例可在未脫離本發明的範疇下合 併種種觀點。 認代表性具體實施例使用_展頻無線通訊系統。廣泛地 y署”.、、泉通訊系統、以提供種種通訊塑式，像是聲音、資 料、…等等。蒸等系統可以劃碼多向近接（CDMa)、劃時多 向近接（TDMA)、或其它的調變技藝為基礎。—⑶隐系統 在某二万面優於其它的系統型式，其中包含較大的系統容 量〇 85925 200400712 可將一系統設計成支援一種或多種標準，像是：’’雙模態 寬頻展頻行動電話系統的TIA/EIA/IS-95-B行動台-基地台

相容性標準"，於此被稱為該IS-95標準；該由一取名為”第 三代通訊系統合作專案組織，，（於此被稱為3GPP)之企業聯 盟所提供、且收錄在一套文件中（包含文件號碼3G TS

25.211、3G TS 25.212、3G TS 25·213、及 3G TS 25.214、3G 丁8 25.3 02)之標準，於此被稱為該^〇〇]^八標準；該由一取 名為”第三代通訊系統合作專案組織編號2，，（於此被稱為 3GPP2)之企業聯盟所提供之標準；及tr-45.5於此被稱為 ^亥cdma2000標準（之前被稱為iS-2000 MC)。特此將該等上文 中所引證的標準以引用的方式併入本文中。 每一標準均明確地定義’’基地台傳輸到行動台，，和”行動 台傳輸到基地台”的資料處理。如一代表性具體實施例，下 面的論述考慮一符合該等CDMA2〇〇〇標準協定之展頻通訊 系統。替代具體實施例可合併另一標準。 圖1充當一支援若干使用者、及至少能夠執行該等此中所 論述具體實施例其某些觀點之通訊系統1〇〇的一實例。可利 用種種通則及方法中的任—種來排程系統_㈣傳輸。系 統100提供通訊給若干細胞1G2A_1G2G，其中該等每一知胞 係分別由-相對應的基地台104A_104G來服務。於該代表性 具體實施例中，該等JL中I此f l 只會/、甲某些基地台104擁有數條接收天 線；而其餘的基地台則只擁有-條接收天線。同樣地，該 寺其中某些基地台1〇4擁有數條傳輸天線；而其餘的基地台 則只擁有-條傳輸天線。傳輸天線和接收天線的組合不受 85925 200400712 限制。因此，一其从Α Τ Λ j 土 " 可能擁有多條傳輸天線和唯一— 條接收天線；或擁有多條 或擁有，-一停傳輸天嗓Γ—一條傳輸天線; “專輸天線和唯--條接收天線、或擁右容 條傳輸天線和多條接收天線。 一 該覆蓋區域中的終端機106可為固定的(即不動的)或行動 :。如圖1中所示，不同的終物0 6散佈在該整個系統上。 母-終端機1G6P遺時藉由該下㈣路和上鏈路與至少一個 (可能多個）基地台1(34通訊，此係視例如是否使用軟式交 遞、或是否將該終端機設計成用以（同時或循序）接收多個基 地台的多個傳輸。CDMA通訊系統中的軟式交遞為此項技藝 中所熟知的，其中於美國專利號碼5，1()1，5()；1、定名為，，用以 於-CDMA行動電話系統中提供_軟式交遞之方法及系統” 中烊述之，並指定給本發明的受讓人。

忒下仃鏈路意指從基地台1〇4傳輸到終端機1〇6 ;而該上 鏈路意指從終端機1〇6傳輸到基地台1〇4。於該代表性具體 貫施例中，其中某些終端機1〇6擁有數條接收天線，·而其餘 的終端機則只有一條接收天線。於圖1中，基地台l〇4A藉由 該下行鏈路將資料傳輸給終端機1〇6八和1〇6J ;基地台1〇4B 將資料傳輸給終端機106B和106J ;基地台104C將資料傳輸 給終端機106C ; 等等。 圖2為一通訊系統中基地台2〇2和行動台2〇4的方塊圖。一 基地台202與行動台204作無線通訊。如上提及，基地台202 將信號傳輸給行動台204，其中行動台204接收該等信號。 此外，行動台204亦可將信號傳輸給基地台202。 85925 -10- 200400712 圖3為基地台202和行動台204之方塊圖，其中例證說明下 行鏈路302和上鏈路304。下行鏈路302意指從基地台202傳 輸到行動台204 ;而上鏈路意指從行動台204傳輸到基地台 202。 圖4為下行鏈路302其一具體實施例中頻道之方塊圖。下 行鏈路302包含指引頻道402、同步頻道404、傳呼頻道406、 及話務頻道408。該例證說明之下行鏈路302僅為一下行鏈 路的一可能具體實施例，且將察知亦可在下行鏈路302中增 加或移除其它的頻道。 雖然未例證說明，但上鏈路304亦可包含一指引頻道。回 想一下已提出之第三代（3G)無線電話通訊系統，其中係利 用一上鏈路304的指引頻道。例如，於該目前提出之 cdma2000標準下，該行動台傳輸一該基地台用作初始化取 得、時間追蹤、犁耙式接收器同調參考恢復、及功率控制 測量之反向鏈結指引頻道（R-PICH)。 根據該電信工業協會其雙模態寬頻展頻行動電話系統的 TIA/EIA/IS-95-A行動台-基地台相容性標準中所述的一種 CDMA標準，每一基地台202將指引頻道402、同步頻道404、 傳呼頻道406、及正向話務頻道408傳輸給其使用者。指引 頻道402為一每一基地台202連續傳輸之未調變的直接序列 展頻信號。指引頻道402容許每一使用者取得基地台202所 傳輸之頻道的時序，及提供一同調解調的相位參考。指引 頻道402亦提供一種用以比較基地台202間信號強度、以判 定基地台202間何時發生軟式交遞（像是於細胞間移動時）之 85925 -11 - 200400712 裝置。 圖5例證說明一行動台5〇4之一具體實施例中某些元件之 万塊圖。為了將重點集中在該等此中具體實施例的新穎特 性上，故不會例證說明其它典型包含在行動台5〇4中的元 件。就商業上而言，許多有關行動台5〇4的具體實施例可供 使用。結果，熟諳此藝者將察知”該等元件並未被顯示，，。 如係在上鏈路304上傳送指引頻道402時，則可將該等例 證說明的元件用於一基地台2〇2中、以估計該指引頻道。應 瞭解的是可將此中有關本發明的原則與種種元件一起使 用、以估計一指引是否被一行動台504接收。如是，該一行 動台504的具體實施例為該等系統及方法的一代表性具體 實施例；當然亦可將該等系、统及方法用於其它種種脈絡中: 再/入參考圖5，一天線5〇6接收一展頻信號。天線將該 展頻信號提供給一接收器5〇8。接收器5〇8下行轉換該信 號、並提供給該前置處理和解擴元件51〇。前置處理和解擴 元件510將該收到之指引信號512提供給指引估計元件 514。該收到之指引信號512典型地包含雜訊，且通常都會 因此而衰減。 則置處理和解擴元件51〇亦將話務頻道516提供給一解調 兀件5 1 8，以將該等資料符號解調變。 指引估計兀件514將一估計指引信號52〇提供給解調元件 518。指引估計元件514亦可將估計指引信號52〇提供給其它 的次系統5 2 2。 熟讀此藝者將察知行動資訊站5〇4會進行額外的處理。將 85925 -12 - 200400712 於下更徹底討論該指引估計元件514的具體實施例。一般而 言，指引估計元件514用以估計該指引信號，及藉由降低該 雜訊和估計該被傳輸的原始指引信號、以有效地清理該指 引信號。 於此揭示之系統及方法利用一卡爾曼濾波器估計該指引 信號。卡爾曼濾波器為熟諳此藝者已知的。總之，一卡爾 曼濾波器為一最隹遞迴資料處理通則。一卡爾曼濾波器將 與該系統相關的資料當作輸入，及估計該等具影響性變數 的目前數值。目前有許多資源可用以詳細闡釋卡爾曼遽波 器的使用。該等資源包含了： Paul Zarchan和Howard Musoff 的’’卡爾曼滤波的原理：一實用法’’ ；Simon Haykin的，，卡爾 曼濾波和神經網路’’；及Yaakov Bar-Shalom和X. R〇ng Li的，， 估計和追蹤：原則，技藝及軟體”，其中以引用的方式全部 併入本文中。 圖6為一種利用一卡爾曼濾波器用以估計該指引之方法 其一具體實施例的泥程圖600。該系統接收該基頻CDMA信 號602。接著，前置處理和解擴元件510執行初始化處理和 解擴604。繼之，將該收到之指引信號提供給指引估計元件 514 (606)。已因種種作用（包含雜訊和衰減）致使該收到之指 引k號的品質降低。指引估計元件514利用——^爾曼濾波5| 估計該指引頻道608。於估計了該指引以後6〇8，則將其提 供給解調元件51 8和其它的次系統522 (610)。 現參考圖7，在利用指引估計元件514中的卡爾曼濾波器 之前、先於一訓練期間判定該卡爾曼濾波器的參數。如所 85925 -13 - 200400712 嘛 '、泉系統辨識元件702判定該卡爾曼濾波器所需 的參數。將離線訓練資料輸入離線系統辨識元件702中，以 便判定"亥等所需的參數。一旦該等參數收斂時，即將它們 提供給指引估計元件7 14和其卡爾曼濾波器，以即時處理該 ^曰 和估汁該原始指引。於該此中所揭示的具體實 施例中 旦設定了該等參數時、即利用離線系統辨識元 件702。於判疋了該等參數之後，該系統則利用指引估計元 件714 ’且不再需要離線系統辨識元件702。 典型地說，係於該終端用戶正利用一元件之前、先利用 離、、泉；τ'統辨識7〇2。例如，如一行動台2〇4正在使用該等系 、、’充及方法時’則當一終端用戶正在使用行動台2〇4時 '行動 台204剛好會去使用指引估計元件714來即時地處理該指 引。於行動台204正即時要判定估計該指引所需的參數以 前 '先利用離線系統辨識元件702。 下面詳細討論有關離線系統辨識元件702和指引估計元 件714中的計算。此中未包含熟諳此藝者已知的額外細目和 衍生。 由下面的公式產生該解擴後收到之指引複合訊息封： Λ i+K 公式1 將公式1中該收到之複合訊息封表示成yk。將該原始、但 衰減了的指引信號表示成^ k。將該雜訊元件表示成P k。就 一單路徑行動通訊頻道而言，可由該公式2中所得到的數學 模型表示該原始指引信號。可由該公式3中所得到的公式表 85925 -14- 200400712 示該相對應的雜訊元件。 公式2 公式3 I : 二 g kN 拉 J k η = gk^iNL· m + Sk ^^mTc - 於表1中產生該等在公式2和3中所得到之公式的變數和 參數。 表1 iF : 指引訊息封 I〇C * 總加法性白色高斯雜訊（AWGN) I0r: 總傳輸分封式交換資料（PSD) gk : 自動增益控制（AGC)控制信號 Pk · Rice(瑞雷）衰減處理 一_ L' 克拉克頻譜之複合高斯衰減處理 〇k ： -——-—1 -—--- 衰減相位 m，k ·· ______________ 晶片和符號計數 N : 處理增益 Rhh(i) · 一------ 關聯性 τ · .—-^- -- 時間差距 n k, wk * 1----— _ L零平均值單位功率高斯雜訊 解調元件518要求該指引信號的相位。為了取得該相位， 在矸用一種包括I和Q元件的形式（而不用一種訊息封的形 式）來撰寫該等信號。於公式4中？表示該收到之指引（包括其 !和Q tl件）。將孩衰減、且無任何雜訊之指引表示成公式5 85925 -15 - 200400712 公式7將該衰減例 中的？。將該總雜訊表示成公式6中的v 證說明成7 ° y^y^+jy〇 公式 4 ? = M 公式5 ~ 7 = V，+扒 公式6 7Sf,”fQ 公式 7 假設該等公式的關聯性如上，則可將該衰減、且無雜訊 之指引符號的I和Q元件撰窝成如公式8和公式9所示。 死物㈨ 公式8 ⑺汾） 公式9 熟諳此藝者將察知可利用該％〇1(1分解定理模製一時間序 列。根據Wold分解，可將-時間序列分解成可預測和不可 預測的元件。可就該時間序列不可預測元件的觀點來擴充 該元件（在熟知的光譜分解條件下）。可由一有限維的自回歸 移動平均（ARMA)模型模擬觀測資料_yk的w〇id擴充，如公 式10所TF。由ek表示該等近似創新，且假定E(ejLq)二〇。 可依據公式10繁衍該最佳估計，其中導致了三種替代形气 (如公式11、13及16所示）。該等由ekK表示的近似創新亦為 該預測錯誤，如公式12所示。該等於公式14和15中所看到 的等式係設定給公式13。公式11、13及16為該單一步驟預 測的三種替代形式。 85925 -16- 200400712 一义一一…一义3^ = 4 一式〜···一 e k^n 公式10 夕_二五+…+αϋ^ 1 η e 公式11 i k-m n夕小“丨 公式12 一久=“ΐΛ-1 + …+ “Λ 夕 i-n + AA-1 十··♦十 L 合 m k-m 公式13 Λ = Vi 公式14 L=q-4 公式15 一 Λ = 十…+十 Ali 十…+l v 公式16 該㈣公心、MM所示的替代形式為一單 卡爾曼遽波器的ARMA同等物’其中可於該第一級事例" 知•’當 m = η = 1、a = d、及 L = τ。土 T、

Ll時，將產生如公式17中所 示的等式。因夕k指示一第一細本窗 弟級卡爾曼濾波器狀態，救 提供一卡爾曼濾波器（如公式丨8所示） 公式17 公式18 ^ =欢+ 4=(^戌+从=唤十从 - dXk + ]jy^ 於該具體實施例中係制田 ^ 、矛】用一預測錯誤方法。預測錯誤方 法包含藉由使該單〜步蛛箱 、 鄉預測錯誤的一函數最小化、以找 出最佳模型參數ai、屯及丨.x τ ’如公式19所示，其中g為某一價 則不需持有一植基於該實際指引 值函數。利用該方法時， 信號的錯誤。 85925 -17- 200400712 可利用一二次品質損失函數，如公式2 0所示。將該如公 式20所示之二次品質損失函數運用到公式丨6上，而產生公 式21。公式2 2為一第一級模型的表示法。 -又卜】〇9)) 公式19 = 公式 20 〜少’[又-i，…，L 7 L，·，” y J [々…，心心…，Ij皱1⑼ Λ - C^.-! y] [dL] Αφ^{ {Q)Q 公式 2 2 公式21中的函數Φη係一從=夕k(0)而產生之0的模型 依存函數。會注意到，由於該函數ΦΐΜ(0)，故g(ek(0)) = (yk • Φμ(0)6>)2並非一 0的二次方程式。結果，有一封閉形式 解。 於一此中所揭示的具體實施例中，利用一高斯-牛頓方法 解決找出該價值函數之一數值解的問題。使g(〜）=^最小 化相當於使該鬲斯假設下的對數概似函數最大化。 於該具體實施例中，利用該高斯_牛頓方法（一廣義最速下 降通則）以數字解答該價值函數。於公式23和24二===決 了該最佳化。該函數外0)則如公式25所示。於公中顯 示該等指引樣本其整個長度的總預測錯誤方法價值函數。 公式23 公式24 85925 -18 - 200400712 ： φ“{β)θ 公式 2 5 Λ(6〇 =古 |(Λ i(_2 二^⑹ 公式 26 下面的公式例證說明該梯度導數。公式27詳逑Vq Λ( ^)。ψ 為一列向量，且如公式2 8所示。 ▽溯;(盖綱)“=-讀%J爲^

9 N N =Z^l^)ek Φ) = -|.y ^ 0)(yk - λ φ)) π ksl ^ ίτί ψ^{θ) = ^Jeek{G) = ^λWW) 公式 28 由公式29和30產生所需之= 的導數。 Κ機叫去(句，··.， 丨⑹ β - Ψ^ι (β) = — [φ^χ (/9)^] βΤ 公式29 公式30 於該第一級事例中， 其中d = i。屮匕2(0)牙口 φ a式30變成公式3 1中所示的陳式 ^1(0)為列向量。亦會注意到▽〇為 且V„

行向量，·^為一列向量 公式31 —廣義梯度下降通則的形 /八如公式32所示。該項Δ6相當 物25 -19 - 200400712 於公式3 3中所示之陳式。 公式32 公式33 a^=2Sn£^a 於公式32中，νθΛ(^)為該預測錯誤方法價值函數Λ(0)其 在該目前估計4上所評估出來的梯度。該參數α為該可調整 步階。該項Q為一對稱正定矩陣。該結果可為一標準梯度下 降（像最小平方（LMS)—樣的）方法、或一牛頓方法，此係視 Q的數值而定。當Q == I時，則該結果為該標準梯度下降（像 ^ ^ (d2A0)V } 取小平方（LMS)—樣的）方法。當2 - 一^ 赫斯）時， 則該結果為該牛頓方法。 藉由模擬該赫斯以獲得該高斯-牛頓方法，如公式34所 示。如是，Q相當於公式35所述。公式36-39說明公式34中 所導出的赫斯近似值。公式39說明該高斯-牛蟥近似值。公 式38的第二項（一吾|^(勿立％二省略成公式39中的近似 值。 公式34 公式35 公式36 d2A(S) 2 ^ τ —=4秦磊▽，八(勿 85925 -20- 200400712 式37 〇))公

N N jui Ψΐ^ ^ 77S❹恥肩 公式38 公式39 為了切練该卡爾ι〉慮波器的即時作業，故該具體實施例 將-第-級ARMA用於、k，，和,，預測以n n 上。如公式4G.42所示獲得該單—步驟預測（卡爾曼遽波器）。 ，我們獲得該單-步驟預測（卡爾曼滤波器），其中f = a _ )，k = 1，.··，Ν。 λ 十 i|Jt 公式40 公式41 公式42 公式43 公式44 可根據公式43-44使該價值函數最小化 Θ^Θ + αΑΘ 指引估計元件714用以將該收到之指引信號當作輸入、以 產生該指引信號的一估計，其中該收到之指引信號係有雜 音的、且因而較衰弱。可即時利用一卡爾曼濾波器估計該 指引。於該訓練狀態下’訓練该卡爾曼濾、波器的訓練資料。 85925 -21 - 200400712 參數估计元件估計下面討論的參數，及將該等參數提供 給孩卡爾曼遽波器。該卡爾曼濾波器利用該等參數和將一 狀態估計提供給該參數估計元件。一直反覆該顯示之處 理、直到该卡爾曼濾波器的參數收斂了為止。將就圖 更徹底地討論該處理。 圖8為一例證說明離線系統辨識作業7〇2之方塊圖。將已 不刀始化的參數提供給卡爾曼濾波器8〇6，以產生狀態估計。 此外，亦將訓練資料808(Υι，Υ2，·· Yn)提供給卡爾曼滤波器 8〇6卡爾笑濾波益806藉由該等已起始化的參數和訓練資 料、並根據該等上述的公式產生一狀態估計左n = { ^，，~} 。將該新的狀態估計提供給最高相似度參數估計元件8iq。 最高相似度參數估計元件81〇利用公式43和44中的方程 式計算新的參數值。形成一狀態空間模型，且卡爾曼濾波 器806產生新的序列狀態估計。如川，則—參數調整元件 ⑴可根據圖8、參數調整元件811中所示之公式調整該參數 心卡爾曼滤波器806和最高相似度參數估計元件81〇持續運 作、直到該等參數收斂了為止。 於圖8的該具體實施例中，該訓練執行該指引符號紀錄的 長度。此外，可將該指引符號序列變成該特選的目標速度 和環境。 圖9為-種用以架構—穩態作業卡爾曼遽波器祕、以估 計該指引之方法的流程圖。將訓練樣本提供給離線系統辨 識元件702 (902)。將參數初始化9〇4。此外，將該狀態初始 化9〇6。接著，利用卡爾曼遽波㈣6產生_新的狀態估計 85925 -22 - 200400712 908。利用最高相似度參數估計81〇產生新的參數9ι〇。重複 孩等產生步驟908、910 (912)、直到該濾波器和該等參數收 斂了為止。熟諳此藝者將察知，一個人可以不同的方式判 定該滤波器和該等參數已經收斂了。於該系統訓練完遽波 器806之後，其則將該等收斂的參數提供給線上穩態（即時） 卡爾曼濾波器作業914。 圖ίο為一例證說明進、出離線系統辨識元件7〇2和指引估 計元件714之輸入和輸出的方塊圖。將訓練樣本及初始 條件又和提供給離線系統辨識元件7〇2。系統辨識元件7〇2 以一種反覆的方式操作（如上所述），直到該等必要的參數收 斂了為止。在系統辨識元件702訓練完之後，其則將該等狀 態、參數、及初始條件提供給指引估計元件714。指引估計 元件714包括即時操作的卡爾曼濾波器8〇6。如是，卡爾曼 如假設該收到之指 濾波器806於該階段將不再訓練；然而 引係作為輸入時，則利用該濾波器估計該指引 如上所討論，指引估計元件7】4利 丨、兩趸滬疚器估計 該指引。於圖10中說明對即時方式搡作 衣1下 < 卞爾芰濾波器806 所執行的計算。將該等線上收到之㈣符號提供给卡爾曼 遽波器806,且該滤波器估計該指引。如所示，卡爾曼滤波 器806估計該指引信號的I和q元件。 〜 圖11為-指引估計之方塊圖，其中該遽波被分解成㈣ 元件。利用如上所述”預測錯誤方法”、，，最高相似度"、及 ’’高斯牛頓”（PEM-ML-GN)之系統辨識元件7〇2將該等初始 條件提供給穩態卡爾曼預測/修正（創新形式）8〇2。如所示， 85925 -23 - 200400712 處理該1元件係與處理該Q元件相類似。將該特殊元件提供 給卡爾笑預測802。卡爾曼預測8()2產生一估計指引給該元 件。接著，將孩指引估計提供給解調元件5丨8和其它的次系 統 522。 可於許多不同的狀況下、利用 信號，其中一種狀況為”當一使用 --^爾曼預測估計該指 者正快速移動時、則一 爾曼預測可係有效的，，。例如，如該使用者在一子彈列 上，則其在该列車上的速度可能達到約5〇〇公里/小時。 處於彥等狀況下時，則利用一卡爾曼預測來估計該指引 引 卡 車 當 信 號會比目^其它方法所估計出來的結果佳。 熟諳此藝者應瞭解，可利用種種不同技術和技藝中的任 -種來表示資訊和信號。例^，可藉由電壓、電流、電磁 波、磁場或磁粒、光場或光粒子、或前述任何組合表示上 面整個說明中所參照到的資料、指令、命令、資訊、信號、 位元、符號及晶片。 熟諳此藝者將更進一步察知，可將種種就該等此中所揭 示之具體實施例來說明之例證性邏輯區塊、模組、電路及 遇則步驟執行成電子硬體、電腦軟體、或前述兩者的組合。 已於上概括地就機能性觀點說明了種種例證性元件、區 塊、模組、電路及步騾，以明確地例證說明硬體和軟體間 的可交換性。是否將該機能執行成硬體或軟體、係視加諸 於居整體系統上的特殊應用和設計限制而定。熟諳的技師 可以不同的方式對每一特殊應用執行該所述之機能；然而 不應將該等執行決策解譯成”導致脫離本發明的範嘴,，。 85925 -24 - 200400712 可藉由一通用處理器、一數位信號處理器（DSP)、一特別 應用積體電路（ASIC)、一場域可程式化閘陣列（FPGA)或其 它的可程式化邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體 元件、或前述任何設計成執行該等此中所述功能的組合來 執行或實行種種就該等此中所揭示之具體實施例所說明的 例證性邏輯區塊、模組及電路。一通用處理器可為一微處 理器；或者，該處理器可為任何傳統的處理器、控制器、 微控制器、或狀態機器。亦可將一處理器執行成一計算裝 置組合，例如一 DSP和一微處理器、複數個微處理器、一個 或多個結合一 DSP核心之微處理器、或其它任何像這樣的架 構。 可直接將一種就該等此中所揭示具體實施例來說明之方 法或通則的各步騾具現於硬體、一處理器執行之一軟體模 組、或前述兩者的一組合中。一軟體模組可常駐在隨機存 取記憶體（RAM)、快閃記憶體、唯讀記憶體（ROM)、電氣式 可程式化僅讀記憶體（EPROM)、電氣可清除式可程式僅讀 記憶體（EEPR0M)、暫存器、硬式磁碟、一可移式磁碟、一 唯讀光碟、或其它任何此項技藝中已知之儲存媒體形式 中。一代表性儲存媒體耦合至該處理器，其中該處理器可 於該儲存媒體中讀、寫資訊或者，可將該儲存媒體整合到 該處理器上。該處理器和該儲存媒體可常駐在一 ASIC中該 AS 1C可常駐在一使用者終端機中。或者，該處理器和該儲 存媒體可如離散元件一樣、常駐在一使用者終端機中。 先前描述該等揭示之具體實施例係用以致能熟諳此藝者 85925 25 - 200400712 實行或利用本發明。熟諳此藝者將輕易顯見到種種對該等 具體貫施例所作的修正，1可方去此丄 I』在未脫離本發明的精髓或範 蜂下、將該等此中所定義的通用原則用於其它具體實施例 上。如是，不希望將本發明限制在該等此中所示之具體實 施例上；而係授予本發明符合該等此中所揭示原則和新賴 特性的最寬廣範疇。 【圖式簡單說明】 圖1為一支援若干使用者之展頻通訊系統的圖式； 圖2為一通訊系統中一基地台和一行動台之方塊圖； 圖3為一例證說明該基地台與該行動台間下行鏈路和上 键路之方塊圖； 圖4為該下行鏈路一具體實施例中該等頻道之方塊圖； 圖5例證說明一行動台具體實施例中某些元件之方塊圖； 圖6為一種用以利用一卡爾曼濾波器估計該指引之方法 之一具體實施例的流程圖； 圖7為一例證說明利用一離線系統辨識元件判定該卡爾 曼滤波器所需參數之方塊圖； 圖8為一例證說明該離線系統辨識作業之方塊圖； 圖9為一種用以架構一穩態作業卡爾曼濾波器、以估計該 指引之方法的流程圖； 圖1〇為一例證說明進、出該離線系統辨識元件和指引估 計元件之輸入和輸出的方塊圖；及 圖11為一指引估計之方塊圖，其中該濾波被分解成〗和卩 元件。 s5925 -26 - 200400712 【圖式代表符號說明】 100

102A-102G 104, 104A-104G，202 106, 106A，106J，

106B, 106C 204, 504 302 304 402 404 406 408 506 508 510 512 514, 714 516 518 520 522 702 702 通訊系統 細胞 基地台 終端機 行動台 下行鏈路 上鍵路 指引頻道 同步頻道 傳呼頻道 (正向）話務頻道 天線 接收器 前置處理和解擴元件 收到之指引信號 指引估計元件 話務頻道 解調元件 估計指引信號 次系統 離線系統辨識元件 離線系統辨識作業 -27- 85925 200400712 806 卡爾曼濾波器 810 最高相似度參數估計元件 802 穩態卡爾曼預測/修正（創新形式）/ 卡爾曼預測 811 參數調整元件 85925 -28-

Claims (1)

1. 200400712 拾、申請專利範圍： 1 一種用以於一無線通訊手 法，包括·· 、统中估計_ 原始指引信號之方 接收一 CDMA信號； 將該CDMA信號解擴； -礼，夂 利用一-^爾曼濾波器估斗 仿叶一原始指引 指引估計，其中藉由利用—古 问斯-牛頓通 濾波器。 號，以產生一 判定該卡爾曼 2. 3. 4. < 53 —Λ 之方法，其中藉由-下行鏈;… SCDMAU ’及其中該下行鏈路包括—指引與道。 如申請專利第1之方法，其中藉由—上鏈路傳輸索 CDMA信號；及其中該上鏈路包括—指引顏道。 如申請專利第1項之方法，尚包括將該指引估計㈣ 變0 5. 如申請專利範圍第1項之方法， 理架構該卡爾曼濾波器。 其中由一離線系統辨識處 其中該離線系統辨識處現 6.如申請專利範圍第5項之方法 包括： 提供訓練樣本；及 利用一預測錯誤方法和該高斯_牛頓通則計算參數，及 利用藏卡爾曼濾波器產生一狀態估計，其中反覆地執行 磁計算和該產生、直到該卡爾曼濾波器收斂為，止。 如申凊專利範圍第6項之方法，其中根據以下計算該等參 85925 200400712 數：

   如申請專利範圍第7項之方法，其中該預測錯誤方法係以 該指引信號的一創新表徵模型為基礎。 9 如申請專利範圍第7項之方法，其中該預測錯誤方法藉由 使該單一步驟預測錯誤的一函數最小化、以找出最佳模 型參數。 10·如申請專利範圍第9項之方法，其中利用該高斯-牛頓通則 找出該函數的一數值解。 如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中當j j時、則根據 下面調整該等參數： 12 —種於一用於一無線通訊系統中之行動台中估計一原始 指引信號之方法，包括： 接收一 CDMA信號； 將該CDMA信號解擴； 自該CDMA信號取得一指引信號；及 刊用一 卡爾曼遽波器估計一原始指引信號’以產生一 指引估計’其中藉由利用一高斯-牛頓通則 濾波器。 _ $ 13如申請專利範圍第12項之方法，里中益丄 /、T稽由一下行鍵敗 輸該CDMA信號；及其中該下行鏈路 ^ 匕栝一指引頻道。 85925 200400712 14.如申請專利範圍第1 2項之方法，尚包括將該指引估計解 調變。 15，如申請專利範圍第12項之方法，其中由一離線系統辨識 處理架構該卡爾曼滤波器。 16. 如申請專利範圍第1 5項之方法，其中該離線系統辨識處 理包括： 提供訓練樣本；及 利用一預測錯誤方法和該高斯-牛頓通則計算參數，及 利用該卡爾曼濾波器產生一狀態估計，其中反覆地執行 該計算和該產生、直到該卡爾曼濾波器收斂為止。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中根據以下計算該等 參數： o 18.如申請專利範圍第π項之方法，其中該預測錯誤方法係 以該指引信號的一創新表徵模型為基礎。 19如申清專利範圍第1 7項之方法，其中該預測錯誤方法藉 由使該單一步驟預測錯誤的一函數最小化、以找出最佳 模型參數。 20如申請專利範圍第19項之方法，其中利用該高斯_牛頓通 則找出該函數的一數值解。 21.如申請專利範圍第20項之方法，其中當“寺 '則根據 下面調整該等參數： 85925 200400712 & —一合 λ· αΑ0 ° 22· —種用於一無線通訊系統中之行動台，其中將該行動台 架構成估計一原始指引信號，該行動台包括： 一用以接收一 CDMA信號之天線； 一與該天線作電子通訊之接收器； 一與該接收器作電子通訊、用以將該CDMA信號解擴之 前置處理和解擴元件； 一與該前置處理和解擴元件作電子通訊之指引估計元 件，用以利用--^爾曼滤波器估計一原始指引信號、以 產生一指引估計，其中藉由利用一高斯-牛頓通則判定該 卡爾曼濾波器；及 一與該指引估計元件、及該前置處理和解擴元件作電 子通訊之解調元件，用以將解調變資料符號提供給該行 動台。 23·如申清專利範圍第22項之行動台，其中該接收器接收該 在一下行鏈路上傳輸之CDMA信號；及其中該下行鏈路包 括一指引頻道。 24. 如申請專利範圍第22項之行動台，纟中由一離線系統辨 識處理架構該卡爾曼遽波器。 25. 如申請專利範圍第24項之行動台，其中該離線系統辨識 處理包括： 提供訓練樣本；及 利用一預測錯誤方法和該 利用該卡爾曼濾波器產生_ 高斯-牛頓通則計算參數，及 狀態估計，其中反覆地執行 «5925 200400712 該計算和該產生、直到該卡爾曼濾波器收斂為止。 26如申請專利範圍第2 5項之行動台，其中根據以下計算該 等參數： 〇 27如申請專利範圍第26項之行動台，其中該預測錯誤方法 係以該指引信號的一創新表徵模型為基礎。 28.如申請專利範圍第26項之行動台，其中該預測錯誤方法 藉由使該單一步騾預測錯誤的一函數最小化、以找出最 佳模型參數。 29·如申請專利範圍第28項之行動台，其中利用該高斯-牛頓 地則找出該函數的一數值解。 3〇·如申請專利範圍第29項之方法，其中當j i時、則根據 下面調整該等參數： θ<-θ + αΑΘ ° 31·—種用以使一離線系統辨識架構一卡爾曼濾波器、以即 時用於一無線通訊系統中估計一指引信號之方法，包括： 提供訓練樣本； 將參數初始化；及 反覆地執行以下步驟、直到該卡爾曼濾波器收斂為止： 利用一預測錯誤方法和一高斯_牛頓通則計算新的參 數；及 利用該卡爾曼濾波器產生一新的狀態估計。 85925 200400712 32.如申請專利範圍第3丨項之方法，其中根據以下計算該等 參數：

   Ν 33. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該預測錯誤方法係 以遠指引信號的一創新表徵模型為基礎。 34. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該預測錯誤方法藉 由使該單一步騾預測錯誤的一函數最小化、以找出最佳 模型參數。 35,如申請專利範圍第34項之方法，其中利用該高斯_牛頓通 則找出該函數的一數值解。 36_如申請專利範圍第35項之方法’其中當^ i時、則根據 下面調整該等參數： •種用於一播線通訊系統中之行動台，其中將該行動台 架構成估計一原始指引信號，及其中該行動台包括： 用以接收一 CDMA信號之裝置； 用以將該CDMA信號解擴之裝置； 用以自該CDMA信號取得一指引信號之裝置；及 用以利用一卡爾曼濾波器估計一原始指引信號、以產 生-指引估計之裝置，其中藉由利用—高斯_牛頓通則判 定該卡爾曼濾波器。 其中藉由一下行鏈路 38·如申請專利範圍第3 7項之行動台 ^5925 200400712 傳輸該CDMA信號；及其中該下行鏈路包括一指引頻道。 39如申請專利範圍第37項之行動台，尚包括用以將該指引 估計解調變之裝置。 40如申請專利範圍第3 7項之行動台，其中由一離線系統辨 識處理架構該卡爾曼濾波器。 41. 如申請專利範圍第4〇項之行動台，其中該離線系統辨識處 理包括： 提供訓練樣本；及 利用一預測錯誤方法和假線性回歸計算參數，及利用 該卡爾曼濾波器產生一狀態估計，其中反覆地執行該計 算和該產生、直到該卡爾曼濾波器收斂為止。 42. 如申請專利範圍第41項之行動台，其中根據以 ， 等參數： 斗该 Ν ΣψΙ 方法 43. 如申請專利範圍第42項之行動台，其中該預剛錯 係以該指㈣號的-創新表徵模型為基礎。 44. 如申請專利範圍第43項之行動台，其中該預剛 藉由使該單一步驟預測錯誤的-函數最小化、 佳模型參數。 ^出耳 45如申請專利範圍第44項之行動台，其中利用 歸方法找出該函數的一數值解。 i泉性垣 46如申請專利範圍第45項之方 甘二丄a 万法’其中當“1時、則根| 85925 200400712 下面調整該等參數： S —S + αΔθ 〇 85925