TW201136220A - Delay control to improve frequency domain channel estimation in an echo cancellation repeater - Google Patents

Description

201136220 六、發明說明： 相關申請的交又引用 • 本專利申請案主張2009年5月11曰提出申請的美國臨 - 時專利申請案第01/1*77，190號的權益，該申請案以引用的 方式全部併入本文。 本案與以下同時申請且共同受讓的美國專利申請案有 關.才示題名稱為「Feedback Delay Control In An Echo Cancellation Repeater (回波消去中繼器中的回饋延遲控 制）」的申請案第xx/xxx，xxx號，標題名稱為「Dual_Stage Echo Cancellation In A Wireless Repeater Using An Inserted Pilot (無線中繼器中使用插入引導頻的雙級回波 消去）」的申請案第xx/xxx，xxx號，標題名稱為「Inserted Pilot C〇nstruction For An Ech〇 CanceUati〇n 尺印加以（用 於回波消去中繼器的插入引導頻構造）」的申請案第 xx/xxx，xxx號，以及標題名稱為「wideband Ech〇

Cancellation In a Repeater (中繼器中的寬頻回波消去）」 的申請案第xx/xxx，xxx號。該等申請案以引用的方式全部 併入本文。 • 【發明所屬之技術領域】 本案大體而言係關於無線通訊系統中的中繼器，且特定 &之係關於用於進行延遲控制以改善回波消去中繼器中 的頻域通道估計的方法和裝置。 【先前技術】 201136220 無線通訊系統和技術已成為吾人進行通訊的方式中的 重要部分。然而’提供覆蓋對於無線服務供應商而言可能 是重大挑戰。一種拓展覆蓋的方式是部署中繼器。 大體而言’中繼器是接枚信號、放大該信號並且傳送經 放大信號的設備。圖1圖示在蜂巢式電話系統的上下文中 的中繼器UO的基本圖式。中繼器110包括施主天線115 作為對諸如基地台125之類的網路基礎設施的示例性網路 介面。中繼器11〇亦包括服務天線12〇(亦稱為「覆蓋天 線」）.作為對行動設備130的行動介面。在操作中，施主 天線115與基地台125處於通訊狀態，而服務天線12〇與 行動設備130處於通訊狀態。 在中繼器uo中，使用前向鏈路電路系統135來放大來 自基地台125的信號，而使用反向鏈路電路系統14〇來放 大來自行動設備13〇的信號。有許多配置可被用於前向鏈 路電路系統1 3 5和反向鍵路電路系統14 〇。 存在許多類型的中繼器。在一些中繼器中，網路介面和 行動介面兩者皆是無線的，而在其他中繼器中，使用有線 的網路介面。一些中繼器用第一載波頻率來接收信號並且 用不同的第二載波頻率來發射經放大信號，而其他中繼器 使用相同的載波頻率來接收和發射信號。對於「相同頻率」 的中繼器而言，一個特殊的挑戰在於管理由於發射出的信 號中的一些可能洩漏回接收電路系統並且再次被放大和 發射而發生的回饋。 現有的中繼器使用數種技術來管理回饋；例如，中繼器 201136220 被配置成提供該兩個天線之間的實體隔離，使用濾波器， 或者可以採用其他技術。 【發明内容】 本文中揭示的系統、裝置和方法允許中繼器能力得以增 強。根據本發明的一個實施例，無線中繼器具有第一天線 和第二天線。為了中繼特定信號，一個天線是用於接收輸 入^§號的接收天線並且另一個天線是用於發射經放大信 號的發射天線’其中輸入信號是要被中繼的遠端信號與因 接枚天線同發射天線之間的回饋通道導致的回饋信號的 總和。該中繼器包括：回波消去器，其接收該輸入信號， 並且藉由估計發射天線與接收天線之間的回饋通道來產 生經回波消去的信號，並且從該輸入信號十消去回饋信號 估計；放大器，其用於放大經回波消去的信號並且向發射 天線k供經放大仏说，及可變延遲元件，其接收該經回波 肩去的彳s號並且向該經回波消去的信號引入第一延遲。該 第一延遲被選擇成最佳化對回饋通道的估計，藉此最佳化 對回饋信號的消去。延遲了的經回波消去的信號被耦合至 回波消去器作為用於估計回饋通道的參考信號。 根據本發明的另一態樣，一種用於在無線通訊系統中的 無線中繼器中提供回波消去的方法包括：在該中繼器的接 收天線處接收輸入信號，其中該輸入信號是要被中繼的遠 鸲仏號與因接收天線同發射天線之間的回饋通道導致的 回饋信號的總和；估計該中繼器的發射天線與接收天線之 201136220 間的回饋通道；從該輸入信號中消去回饋信號估計並產生 經回波消去的信號；放大該經回波消去的信號；在發射天 線上發射經放大信號；及向經回波消去的信號引入第一延 遲’其中該第一延遲被選擇成最佳化對回饋通道的估計， 藉此最佳化對回饋信號的消去。該方法進一步包括：提供 延遲了的經回波消去的信號作為用於估計回饋通道的參 考#號，其中該參考信號是從經放大信號延遲的並且具有 使要被估計的回饋通道提前的效果。 【實施方式】 在結合附圖考慮以下詳細描述之後，所揭示的方法和裝 置的性質、目的和優點對於本領域的技藝人士而言將變得 更加明顯。 諸如以上所描述的彼等中繼器之類的先前技術中 可以為蜂巢式電話網路或類似網路提供顯著的優點❶然

主天線中的信號比遠端信號（要被中繼 覆蓋天線泡漏回施 的信號）低得多。 201136220 則’中繼器的輸出處最大可達成的信號干擾/雜訊比 (SINR)就與中繼器的輸入處的SINR相同。高增益和改 善的隔離形成了要求現代中繼器實現的兩個抵觸的需 求，對於彼等用於室内應用的中繼器而言尤甚。 本文中的系統和技術為無線中繼器提供了中繼器的施 主天線（對於前向鏈路傳輸的實例而言為「接收天線」） 與覆盡天線（對於刖向鍵路傳輸而言為「發射天線）之 間改善的隔離。另外，在一些實施例中，本文中的系統和 技術提供了採用干擾消去或回波消去來顯著改善隔離的 獨特的中繼器設計。在一些實施例中，使用本文中提供的 用於準確估計通道的改善的通道估計技術來實現干擾消 去和回波消去。有效的回波消去要求對洩漏通道有非常準 確的通道估計。大體而言，通道估計越準確，消去的程度 就越高，並且因此有效隔離的程度就越高。本文中，「干 擾消去」《「回波消去」代表減少或消除中繼器天線之間 的浪漏信號量的技術φ即’「干擾消去」代表對估計的 洩漏信號的消去，其提供對實際洩漏信號的部分或完全消 去。 根據本發明的另一態樣 本文中的系統和技術提供採用 增益控制技術來增強中繼器系 中繼器設計。在一些實施例中 統的穩定性的獨特的無線 ，提供了用於量測中繼器系 統的穩定性的度量。基於作么^ _ 、1下為穩定性指示符的該度量的值 來控制中繼器的增益。例如，产士丄a & 4 t ± u如’在有大信號動態的情況下， 並且增益將被降低以保 諸如迴路增益之類的度量會降级， 8 201136220 持中繼器系 應用於採用 繼器。 為穩疋該等增益控制方法和系統能被有利地 干擾肩去的中繼器或者不採用干擾消去的中 :根據本發明的又—態樣，本文中的系統和技術提 ’、夕中繼器環境中改善無線中繼器效能的能力。在一 :實施例巾’提供了促進中繼器間通訊的系統和技術。在 實施例中，提供了用於抑制來自相鄰中繼器的干擾並 減小來自相鄰中繼器的延遲展開的系統和技術。 圖2圖示根據本案的實施例的中繼器2 1 〇的操作瓖境 200的圖式。圖2的實例圖示前向鏈路傳輸；亦即，來自 基地〇 225的遠端信號丨40意欲送給行動設備230。在環 境200中，若沿著基地台225與行動設備23〇之間的路徑 227的未經中繼的信號不能提供充分的信號以便在行動設 備230處接收到有效的語音及/或資料通訊，則可以使用諸 如中繼器210之類的中繼器。具有增益〇和延遲△的中繼 器210被配置成使用服務天線22〇向行動設備23〇中繼在 施主天線21 5上從基地台225接收到的信號。中繼器2 1 0 包括用於放大經由施主天線215從基地台225接收到的信 號並經由服務天線220向行動設備230發射該信號的前向 鏈路電路系統。中繼器210亦可包括用於放大來自行動設 備230的信號並將其發射回基地台225的反向鏈路電路系 統。在中繼器210處，遠端信號s(t)作為輸入信號被接收’ 並且該遠端信號s(t)作為中繼的或經放大的信號y⑴被中 繼，其中y⑴=展(/—△)。理想情況下，增益G會是很大的’ 201136220 中繼器的固有延遲△會是很小的，輸入SINR在中繼器2 i 〇 的輸出處將得以維持（此對於資料訊務支援而言可能是特 別重要的）’並且僅所欲載波會被放大。 實務上’中繼器21〇的增益受到施主天線215與服務天 線220之間的隔離的限制。若增益太大，則中繼器可能由 於信號泡漏而變得不穩定。信號洩漏代表在其中從一個天 線（在圖2中為服務天線220)發射的信號的一部分被另 一天線（在圖2中為施主天線215)接收到的現象，如由 圖2中的回饋路徑222所示。在沒有干擾消去或其他技術 的情況下，作為中繼器的正常操作的一部分，該中繼器將 會放大此亦被稱為洩漏信號的回饋信號，並且經放大的回 饋信號將再次由服務天線22〇發射。由於信號洩漏和高中 繼器增益而對經放大的回饋信號的重複發射可能導致中 繼器不穩定。另外，中繼器210中的信號處理具有固有的 不可忽略的延遲△。中繼器的輸出SINR取決於RF非線性 度和其他信號處理。因此，往往得不到上述理想的中繼器 操作特性。最後’實務上，所欲載波可能取決於中繼器部 署於其中的操作環境或市場而變化。要提供僅放大所欲載 波的中繼器並不總是可能的。 在本案的實施例中’提供了適合於室内覆蓋（例如，企 業、住宅 '或類似用途）的中繼器。該中繼器具有約7〇dB 或以上的有效增益，該增益是對於中等大小住宅中的覆蓋 而言充足的增益的實例。另外，該中繼器具有小於i的迴 路增益以實現穩定性（迴路增益被稱為發射天線與接收天 10 201136220 線之間的回饋迴路的增益）並且具有充分的穩定性餘裕量 和很低的輸出雜訊底。在一些實施例中，該中繼器具有大 於80 dB的總隔離。在一些實施例中，該中繼器採用干擾/ 回波消去來達成很高程度的有效隔離，此顯然具有比對目 前可得的中繼器的要求更大的挑戰性。 本案的一些技術利用通道估計來實現所要求的回波消 去程度。藉由以充分的準確度來估計回饋通道（天線之間 的通道），回波消去之後的殘餘誤差能夠顯著低於遠端信 號以便實現對穩定性而言所欲的迴路增益餘裕。 在其中能夠部署本發明的中繼器的通訊系統包括基於 紅外、無線電、及/或微波技術的各種無線通訊網路。此類 網路可包括例如無線廣域網路（WWAN )、無線區域網路 (WLAN )、無線個人區域網路（WPAN )等。WWAN可以 是分碼多工存取（CDMA)網路、分時多工存取（TDMA) 網路、分頻多工存取（FDMA )網路、正交分頻多工存取 (OFDMA )網路、單載波分頻多工存取（SC-FDMA )網 路，等等。CDMA網路可實施諸如CDMA2000、寬頻-CDMA (W-CDMA )等一或多個無線電存取技術（RATs )。 CDMA2000 包括 IS-95、IS-2000 和 IS-856 標準。TDMA 網 路可實施行動通訊全球系統（GSM )、數位高級行動電話 系統（D-AMPS )、或其他某種RAT。GSM和W-CDMA在 來自名為「第三代合作夥伴專案」（3GPP)的聯盟的文件 中描述。CDMA2000在來自名為「第三代合作夥伴專案2」 (3GPP2)的聯盟的文件中描述。3GPP和3GPP2文件是 201136220 公眾可獲取的。WLAN可以是IEEE 802.Ιΐχ網路，並且 WPAN可以是藍芽網路、IEEE 802.15x、或其他某種類型 的網路。本文中所描述的此等系統和技術亦可用於 WWAN、WLAN及/或WPAN的任何組合。 干擾/回波消去技術 在一些實施例中’採用回波消去的中繼器使用發射信號 作為用於估計回饋通道（或「洩漏通道」）並且亦用於回 波消去的引導頻或參考信號。為了估計回饋通道的目的， 發射信號是引導頻並且將遠端信號作為雜訊來對待。中繼 器的收到信號是遠端信號加上回饋信號（或洩漏信號）。 發射信號被饋送到通道估計演算法中並且所得回馈通道 估計（G)被用來產生回饋信號的複本——亦即，發射信號 中被回波返回到施主天線的部分。隨後，從收到信號中減 去估計的回饋信號以消掉中繼器的輸入處的非所欲回饋 信號。由此在中繼器中實現回波消去。 在其他實施例中，採用回波消去的中繼器使用插入引導 頻作為用於估計回饋通道並且亦用於回波消去的參考信 1在放大並轉發中繼器中，遠端信號不大可能具有循環 藉由將已知的引導頻插入RF信號，就迴避了與缺 少循環字首相關聯的問題。 h回饋延遲控制方法 在 個實施例中，% „ Μ α ψ 種回饋延遲控制方法被實施在回波 证去中繼@中W改善通道估計和回波消去效能。在該回饋 € ^ t ’將可變延遲（D1 )引人中繼器中以減小 12 201136220 弓I導頻與遠端信號之間的相關性。作為發射信號的引導頻 與遠端信號之間的相關性會使通道估計降級。可變延遲D1 的值被選擇成引入足以減小相關性而不會使中繼器的效 -此降級的延遲。以下將參照圖3 A來更詳細地描述回波消 去中繼器中的回饋延遲控制方法的詳情。 圖3A疋根據本發明的一個實施例的實施回饋延遲控制 =回波消去中繼器的方塊圖。參照圓从，「遠端信號」s⑴ 疋要被放，的仏號’「輸出信號」y⑴是經放大信號，並且 肩漏乜號」或「回饋信號」是該輸出信號從發射（或覆 蓋）天線洩漏回接收（或施主）天線的經衰減版本。亦被 稱為洩漏通道的回饋通道被圖示為「h(t)」。 對於典型的中繼器操作而言，總迴路增益必須小於1以 便實現穩疋Jt。此通常暗示在典型的中繼器中，放大器增 ^ 〇」又到（從發射到接收的）天線隔離的限制。根據 本土月的個態樣’經由基頻干擾消去來增進有效隔離， 在此基頻干擾消去中，回饋信號是在中繼器設備的基頻處 被估計並消去的。此允許了中繼器增益「G」能得以增大。 有效的消去要求非常準確的回饋通道估計。實際上，大體 •而言’通道估計越準確，消去的程度就越高，並且因此有 . 效隔離的程度就越高。 根據本發明的—個實施例，為了通道估計的目的，將輸 出信號y⑴或者指示輸出信號y⑴的信號用作引導頻信 f ’並且將遠端信號s⑴作為雜訊來對待。遠端信號s⑴ 是蜂巢信號並且由此可以像有限頻寬隨機過程來對待（並 13 201136220 且因此回饋信號亦是如此）。在給定s(t)是有限頻寬信號的 前提下’彼此接近的取樣可能會被相關起來。相關 , (correlati〇n)亦可能是由於基地台與中繼器之間的延遲 - 展開造成的。通常，引導頻與雜訊相關可能會引起回饋通 道估計中產生偏差，從而導致通道估計不準確以及中繼器 效能降級。頻帶越小’相關就越大並且降級就越嚴重。當 回饋信號y⑴被用作引導頻信號並且遠端信號被作為雜訊 來對待時，在引導頻信號與雜訊之間可能有很強的相關， 因為遠端信號s(t)和作為經中繼的遠端信號的輸出信號y⑴ 本質上是相同的信號。 通常，對於有限頻寬過程而言或者在基地台與中繼器之 間的通道中呈現延遲展開的情況下，該相關隨著取樣之間 的延遲的函數而減小，亦即，其間具有較大延遲的信號片 的相關要小於其間具有較小延遲的信號片。因此，藉由增 大取樣之間的延遲就能減少相關並且改善通道估計/干擾 消去效能。然而，對延遲有相爭的要求。出於多種原因（解 調，定位），除了基頻處理所要求的最小延遲之外，由中 繼器引入信號中的延遲應當盡可能小。 . 參照圖3A，回波消去中繼器31〇在施主天線（表示為輸 入節點340)上接收遠端信號s⑴並且在服務天線（表示為 輸出節點352 )上產生要被發射的輸出信號。從服務 天線返回施主天線的信號洩漏導致輸出信號y(t)的一部分 在遠端化號被該中繼器接收到之前洩漏回並被添加至該 遠端信號。信號浪漏被表示為回饋通道h⑴，纟示為輪出 14 201136220 節點352與輸入節點340之間的信號路徑3m。因此，中 繼器31〇實際上接收到作為遠端信號s⑴與回饋信號的總 - 和的接收信號Γ⑴作為輸入信號。圖3A中的加法器342 是㈣於說明接收信號r⑴中諸信號分量的符號並且不代 表中繼器310的操作環境中的實際的信號加法器。 作為回波消去中繼器的中繼器31〇可操作以估計回饋信 號以便消掉接收信號（「輸入信號」）中的非所欲回饋信號 分量。為此目的，中繼器310的接收電路系統包括由加法 器344以及與通道估計區塊35〇協作的回饋信號估計區塊 351形成的回波消去器。收到信號r⑴被耦合至加法器 344 ’該加法器344可操作以從接收信號r(t)中減去回饋信 號估計如。只要回饋信號估計如是準確的，非所欲回翁 號就從接收信號中被移除並且實現了回波消去。在本實施 例中，消去後信號r，⑴被耦合通過（以下要討論的）具有 可變延遲IM的延遲元件346並且隨後被耗合至向消錢 信號提供增益G的增益級348。增益級348在輸出節點 上產生輸出信號y(t)以供在服務天線上發射。圖3八僅圖 示與回波消去中繼器中的回饋延遲控制方法的操作有關 係的凡件。中繼器310可包括未在圖3A中圖示但是在本 領域中已知用以實現完整的中繼器操作的其他元件。 通道估計區塊350可操作以估計回饋通道h⑴並計算對 回饋通道的估計冲）。為了回波消去的目的，回饋信號估計 區塊351獲得回饋通道估計知)並計算對回饋信號的估計。 在本實施例中，通道估計區塊35〇使用接收信號^⑴並且 15 201136220 亦使用經回波消去的信號作為引導頻信號或者參考信號 來進打通道估計。回饋信號估計區塊351基於回饋通道估 計呦來計算回饋信號估計⑼，其中該回饋信號估計被用於 加法器344處的回波消去。更特定言之，回饋信號估計如 是回饋通道估計如)與指示發射信號的參考信號的迴旋。 根據本發明的回饋延遲控制方法，在回波消去中繼器 310的接收電路系統中提供可變延遲D1以在該回波消去 中繼器的消去後信號中引入延遲。延遲D1正好大到足以 使輸出信號y(t)和遠端信號s(t)能被解相關但是又小到足 以滿足中繼器效能要求。例如，該延遲可被選擇成提供輸 出信號y(t)與遠端信號s(t)之間的解相關，但是小於最大 所欲解相關延遲量。可變延遲D1是可調諧的並且能夠在 中繼器啟動時被調整以及在中繼器操作中時被週期性地 調譜以计及遠端信號的相關（correlation )結構上的變化。 在本實施例中，中繼器3 1 0在消去後信號的信號路徑中 包括延遲元件346以向消去後信號r，⑴引入延遲D1。延 遲了的經回波消去的信號r”⑴被耦合至增益級348以產生 輪出信號y(t)。延遲了的經回波消去的信號Γ”⑴亦被耦合 至通道估計區塊350以供在通道估計中使用並且被進一步 輕合至回饋信號估計區塊35丨以用於估計回饋信號（未圖 不以此方式，就在作為回饋信號正經由回饋通道h(t) 被回饋的輸出信號y(t)與遠端信號s(t)之間引入了特定的 &遲量D1。 在操作中’經回波消去的輸出信號y⑴與遠端信號s(t) 16 201136220 ，間充分大的延遲改善了通道估計，並且藉此改善了中繼 器效能。在一個實施例中，所欲延遲量是包含在信號S⑴ 内的載波的數目的函數。在另_實施例中，所欲延遲量是 包含在信號s⑴内的載波的頻寬的函數。例如，5 MHz内 的3個DO載波將比2〇 MHz上的4個載波要求 更夕的延遲。因此’延遲m是可變延遲或可調諧延遲以 允許取決於要被巾繼的㈣來修改該延遲量。 個實施例中，藉由搜尋來調諧或調整延遲量D1。亦 即’調整延遲m，直至㈣最大可允許岐遲或者直至經 回：消去的輸出㈣y⑴與遠端信號s⑴充分解相關。在 、、實施例中，直接量測或經由其他量測（諸如總消去增 、、,斷遠端l號s⑴與輸出信號y⑴的相關或解相關。 隨後從叶算出的相關計算合適的延遲。 在圖μ +所示的實施例中，增益級348之前的經回波 者一號Γ⑴被用作用於通道估計的引導頻信號或參 U °在其他實施例中，亦可以將增益級348之後的輸 出信號y⑴用作引導頻信號。 在本發明的回饋延遲控制方法的上述實施例中，向回波 "去中繼器的消去後信號引入可變延遲D1。在本發明的jl 他實施例中，分 & 該回饋延遲控制方法在回波消去中繼器的前 饋部分Φ ίΛ / ， 6丄 、何點處將可變延遲引入該中繼器中。特 ^。之，在—個實施例中在回波消去之前將可變延遲ο! J I ^ 。、·器電路中。無論延遲Ό1在何處被引入回波消去 中繼|§的作·妹々 。唬路役中，本發明的回饋延遲控制方法均以相 17 201136220 同的方式操作以將輸出信號y⑴與遠端信號s⑴解相關以 改善通道估計準確性並且藉此改善中繼器效能。 圖3 B是根據本發明的替代實施例的實施回饋延遲控制 的回波消去中繼器的方塊圖。圖3 A和圖3 B中相似的元件 被給予相似的元件符號以簡化討論。參照圖3 B，在回波消 去中繼器360中提供可變延遲D1以在回波消去中繼器的 消去前信號中引入延遲。在本實施例中，中繼器36〇在接 收k號r(t)的信號路徑中包括延遲元件366以向接收信號 r⑴引入延遲D1。延遲了的接收信號r，⑴被耦合至回波消 去器，該回波消去器包括加法器344以及與通道估計區塊 350 —起工作的回饋信號估計區塊351b加法器344可操 作以從延遲了的接收信號r，⑴中減去回饋信號估計知）。延

2.引導頻延遲控制

頻：《£避孜刺刀次Μ ?文善頻域通 在回波消去中繼器中實施弓丨導 通道估計和回波消去效能。特 201136220 定言之，頻域通道估計對回饋通道中存在的延遲敏感。為 了改善通道估計的準確性，向發射信號引入可變延遲（D2 ) 並且隨後將延遲了的發射信號供應給通道估計演算法以 被用作引導頻信號或參考信號來計算回饋通道估計。由此 計算出的回饋通道估計被供應給回波消去區塊以供在回 波消去中使用。當對不具有循環字首的RF信號使用頻域 通道估計時，可變延遲D2在實際效果上「左移」了回饋 通道估計並且緩減了正交性效果的損失。以下將參照圖4 來更詳細地描述回波消去中繼器中的引導頻延遲控制方 法的詳情。 圖4是根據本發明的一個實施例的實施引導頻延遲控制 的回波消去中繼器的方塊圖。參照圖4，回波消去中繼器 410在施主天線（表示為輸入節點44〇)上接收要被中繼 的遠端信號s[k]並且在服務天線（表示為輸出節點452) 上產生要被發射的輸出信號Y[k]。從服務天線返回施主天 線的信號茂漏導致輸出信號y⑴的—部分在遠端信號被該 中繼器接收到之前洩漏回並被添加至該遠端信號。信號洩 漏經過回饋通道h[k]，表示為輸出節點452與輸入節點44〇 之間的信號路徑454。因此’中繼器41〇實際上接收到作 為遠端信號S[k]與回饋信號的總和的接枚信號叫，其中 該回饋信號基本上是輸出信號Y[k]的經衰減版本。圖4中 的加法器442是僅用於說明接收信號中諸信號分量的符號 並且不代表中繼II 410的操作環境中的實際的信號加法 器。作為回波消去中繼器的中繼器41〇可操作以估計回饋 19 201136220 ^號以消掉接收信號中的非所欲回饋信號分量。 在本描述中’可互換地使用註記S(t)和s[k]來代表遠端 仏號。類似的註記方案亦被用於本文中所描述的其他信 號。.應當理解，該兩種樣式的註記僅代表時域中的信號或 者代表時間取樣序列形式的信號，並且該等註記僅是相同 信號的不同表示。 在中繼器410中，接收信號x[k] (「輸入信號」）被耦合 至接收濾波器442 (「rx濾波器」）並且經濾波的接收信號 被耦口至加法器444，該加法器444可操作以從經濾波的 接收信號中減去回饋信號估計如。只要回饋信號估計是準 確的，則非所欲回饋信號就從該接收信號中被移除並且實 現了回波消去。消去後信號x’ [k]被耦合通過具有可變延遲 D1的延遲元件446。根據以上所描述的回饋延遲控制方法 來引入可變延遲D1以減小輸出信號與遠端信號之間的相 關，藉此改善回饋通道估計和中繼器效能。可變延遲m 在本實施例中是可選的並且在本發明的其他實施例中可 被省去。 消去後且延遲了的信號x，，[k]被耦合至提供可變增益匕 的了變增益級448。由增益控制區塊447控制可變增益級 448以調整中繼器41〇的增益值Gv。經放大信號被耦合至 發射濾波器449(「tx濾波器」）以產生第一輸出信號y[k]。 該第一輸出信號y[k]隨後被耦合至提供RF增益心的最終 增益級458。最終增益級458在輸出節點452上產生經放 大的輸出信號Y[k] (「經放大信號」）。 20 201136220 中繼器410包括通道估計區塊45〇，該通道估計區塊45〇 可操作以估計回饋通道h[k]以及計算對回饋信號的估計以 用於回波消去的目的。在本實施例中，經回波消去的輸出 ， 信號y[k]被用作用於通道估計的引導頻信號或參考信號。 輸出信號y[k]受可調整延遲的作用，此將在以下將更 詳細地描述。通道估計區塊450亦接收該接收信號x[kHt 為輸入信號。通道估計區塊45〇使用預定義的通道估計演 算法（Alg )和儲存著的係數NB來計算回饋通道估計a。 由此計算出的回饋通道估計 <被耦合至回饋信號估計計算 區塊462。回饋信號估計計算區塊462執行回饋通道估計a 與接收濾'波器「rx濾波器」以及與延遲了的引導頻信號y，[k] 的迴旋以產生回饋信號估計。該迴旋使用接收濾波器來 確保被用於回波消去的回饋信號估計呈現出與受相同接 收遽波器443作用的接收信號x[k]相同的信號特性。回饋 仏號估計取]被輕合至加法器444以從接收信號中減去該回 饋^號估計取]’以便實現對接收信號的回波消去。 根據本發明的一個態樣，經由基頻干擾消去來增進有效 隔離’在基頻干擾消去中，回饋信號是在中繼器設備的基 . 頻處被估計並消去的，如以上所描述。因此，基頻干擾消 * 去允許中繼器增益得以增大。相應地，有效的消去要求非 *準確的回饋通道估計。大體而言，回饋通道估計越準 確肖去的程度就越高並且因此有效隔離的程度就越高。 右正被用作引導頻信號或參考信號的信號不具有循環 字首’則頻域通道估計就會因缺少正交性而遭受降級。在 21 201136220 諸如中繼器41〇之類的放大並轉發中繼器中，輸出信號別 制作參考信號並且由於輸出信號y[k]具有與輸人信號亦 即遠端4號S [k]相同的形式，因而用於通道估計的參考庐 號不大可能具有所要求的結構（循環字首^此環境中= 頻域通道估計遭受與在其中通道長於循環字首的〇fdm系 統中所經歷的彼等效應類似的各種效應。在此處所考慮的 極端情形中，循環字首不存在並且整個回饋通道充當過度 延遲展開通道。來自此類情景的降級在本領域中有文件記 載。當實際通道具有延遲時，該降級尤其劇烈。為了有效 地將頻域通道估計應用於中繼器回饋通道估計，需要缓減 過度延遲展開的問題。 在頻域通道估計中，輸出信號y⑴被用作引導頻信號並 且遠端信號s⑴被作為雜訊來對待。回饋通道估計如)是經 由以下程序獲得的。首先，引導頻信號奵”的N個連續的 取樣受N點快速傅立葉變換（FFT )作用以產生N個取樣， 表不為Y[n]，n=0......N-卜類似地，接收信號对⑴的N個 連續的取樣受N點FFT作用以產生N個取樣，表示為 X[n]。第二，將數目「p」區塊輸入取樣和輸出取樣收集到 起。使j f下方程式將每個頻域取樣處理成取樣Z[n]: z[nl ,2^rfe[n]^fe[7l] 其中η是音調的索引並且ρ是區塊索引。最後，ζ[η]的 Ν個取樣受Ν點傅立葉逆變換（IFFT )作用以獲得回饋通 道估計纟。 22 201136220 在本實施例中並且如圖4中所示，提供可調整或可變延 遲D2的延遲元件460被引入發射信號y[k]中，並且延遲 了的發射信號y’[k]被用作用於通道估計以及用於回波消 去的參考信號或引導頻信號。引入可調整的延遲D2具有 使被用於通道估計的參考序列提前以使得有效回饋通道 相對於有任何可調整延遲被引入之前的通道被「左」移了 的效果。換言之’延遲D2具有使要被估計的通道提前的 效果。 回饋通道h[k]中的批量延遲具有增大通道的有效「過度 延遲展開」的效果。可變延遲D2具有校準去除回饋通道 中的批量延遲藉此使過度延遲展開對回饋通道的影響最 小化的效果。藉由恰當地調整延遲D2,極大地降低了輸入 信號中正交性損失的影響，通道估計得以改善並且中繼器 的效能亦得以增強。 根據本發明的一些實施例，可調諧延遲D2是在中繼器 啟動時調整並且在中繼器操作中時週期性地調譜以計及 e a通道的延遲特性上的變化。在—個實施例中，藉由搜 尋來調諧或調整延遲D2。亦即，調整延遲〇2，直至獲得 所欲增益和中繼器效能。 3·使用插入弓丨導頻的雙級回波消去 對於使用干擾消去的中繼器而言，需要極其準破地估計 以使得回饋信號（或、漏信號」)才能被估 t並減掉。在以上所描述的實 1 j肀，藉由將所發射的（經 大）信號用作參考信號或引導頻信號的方式來執行通道 23 201136220 估計。如此配置時，對引導頻結構沒有任何控制並且通道 估計效能受正被放大的信號的結構的影響。通道估計準辱 性對經放大信號的統計特性（動態、時間相關性、等等） 特別敏感。在諸如大延遲展開或者存在多個中繼器之類的 —些情景中，未知的引導頻結構可能會限制可達成的中繼 器增益。 根據本發明的一些實施例，回波消去中繼器為了通道估 計的目的而使用插入引導頻。亦即，已知的引導頻信號被 插入到回波消去中繼器的所欲發射信號中，並且所插入的 引導頻信號被用作用於通道估計的參考信號而不是將發 射信號用作參考信號。將已知的插入引導頻用於通道估計 提供了許多優點，包括對來自基地台的多路徑延遲展開的 穩健性、以及對來自相鄰中繼器的干擾的穩健性。在操作 中，中繼器發射所欲發射信號加插入引導頻。該引導頻被 從該中繼器接收到此複合發射信號的設備感知為雜訊。為 了確保此被感知到的雜訊足夠低，插入引導頻的功率位準 被選擇成充分低於所欲發射信號的功率位準。然而，該引 導頻信號的功率位準亦被選擇成大於背景雜訊以確保插 入引導頻能夠有效地在通道估計中使用。在一個實施例 中，引導頻信號的功率位準被選擇成低於所欲發射信號並 且疋該所欲發射信號的函數。在另一實施例中，引導頻信 號的功率位準被選擇成低於所欲發射信號並且是該所欲 發射信號與中繼器的増益的函數。 為了藉由將插入引導頻用作參考信號的方式來進行回 24 201136220 饋通道估計的目的，將所欲發射信號被回饋的部分作為雜 訊來對待。在通道估計上達成所欲SINR所需要的取平均 的程度對於任何合理的非靜態通道而言皆是禁止的。此舉 嚴重地限制了將插入引導頻用作估計回饋通道的手段的 合用性。根據本發明的實施例，在將插入引導頻用於通道 估計的回波消去中繼器中實施雙級回波消去方案。該兩級 消去方案可操作以使為在回饋通道估計上獲得所欲 所必需的取平均的量最小化，藉此使得能夠在回波消去中 繼器中將插入引導頻用於通道估計。以下參照圖5和圖6 來更詳細地描述使用插入引導頻的回波消去中繼器中的 雙級回波消去方案的詳情。 圖5疋根據本發明的一個實施例的採用插入引導頻來實 施雙級回波消去的中繼器的方塊圖。圖6圖示根據本發明 的一個實施例的採用插入引導頻的中繼器的輸入信號、輸 出k號和回饋信號的功率位準。首先參照圖6，當使用插 入引導頻時，由中繼器610接收到的輸入信號（表示為信 號「X」）變成遠端信號⑻加上回饋發射信號加 上回饋引導頻信號（PF)。亦即，x=Tf+Pf+r。中繼器61〇 的輸出信號，或正由中繼器發射的經放大信號（表示為信 號「Y」）是所欲發射信號τ加上引導頻信號p。亦即， γ=Τ+ρ 0 現在將參照® 5來描述本發明的雙級回纟消去#案。參 照圖5，實施雙級回波消去方案的中繼器5丨〇包括用於執 行第1級回波消去的第一回波消去器512以及用於執行第 25 201136220 2級回波消去的第二回波消去器$ 3 〇。第一回波消去器5 12 接收到接收信號X (節點502 )和發射信號Τ (節點506 ) 作為輪入信號。第一回波消去器5 12亦從通道估計區塊520 接收當前可用的回饋通道估計Α (節點508 )。該當前可用 的回饋通道估計可以是合理的回饋通道估計或者是來自 通道估計區塊520的最新近的回饋通道估計A。該當前可 用的回饋通道估計被用來預測回饋發射信號TF。預測的回 饋發射信號TF本質上是所欲發射信號τ與最新近的回饋 通道估計A的迴旋。在第一回波消去器5丨2中，從收到信 號X中減去由此預測並重建的回饋發射信號TF’從而僅留 下遠端信號R和回饋引導頻信號pF。實務上，可能存在與 第一回波消去相關聯的一些雜訊並且結果並非正好是 R+PF，但是非常接近R+Pf。回饋引導頻信號pF是插入引 導頻與回饋通道的迴旋。隨後，經修改的收到信號（r+Pf ) 連同插入引導頻P 一起被提供給通道估計區塊520並且被 用於通道估計以獲得更新的回饋通道估計纟。因為插入引 導頻與遠端信號完全不相關，因而獲得了非常準確的回饋 通道估計。 隨後’行進至雙級回波消去方案的第2級回波消去（第 二回波消去器530 )，更新的回饋通道估計A被用來預測回 館發射信號TF和回饋引導頻信號pF。為此目的，第二回 波消去器530接收到接收信號χ(節點502 )、發射信號（節 點506 )和引導頻信號ρ (節點5〇4)。第二回波消去器530 亦從通道估計區塊52〇接收更新的回饋通道估計第二 26 201136220 回波消去器530使用更新的回饋通道估計A來計算對回饋 發射信號TF的更準確的預測。重建並且從收到信號X中 減去預測出的回饋發射信號TF和回饋引導頻信號pF以恰 好產生遠端信號R。在由中繼器放大之後，諸如在經由具 有增益G的增益區塊533放大之後，就獲得具有高準確性 的經回波消去的放大了的遠端信號T。在中繼器510中， 所欲發射信號T被添加以由引導頻插入單元535產生的引 導頻信號P並且隨後作為複合發射信號Y( Y=T+P )從中 繼器發射出去》 在另一實施例中，迭代地重複該兩個消去級，其中第一 級將第二級所使用的最新近的回饋通道估計用作當前可 用的通道估計。通道估計區塊在連續的基礎上基於接收信 號的新的傳入取樣來產生更新的回饋通道估計。根據本發 明’藉由使用具有插入引導頻的雙級回波消去方法就能達 成高度準確的回波消去和高中繼器增益。 再次參照圖6，假定中繼器610將接收到的遠端信號r 放大70 dB並且插入功率比經放大的遠端信號τ低20 dB 的引導頻P。假定在施主天線與覆蓋天線之間有4〇 的 隔離’插入引導頻以比遠端信號南dB的功率位準茂漏 返回（PF )’並且所欲發射信號以比遠端信號高30 dB的功 率位準洩漏返回（TF)。假定要求通道估計SINR接近5〇dB 以便達到可容忍的殘餘消去誤差。在一級消去辦法中，通 道的初始SINR為-20 dB ’（因為插入引導頻比充當雜訊的 所欲發射信號低20 dB )’並且因此由於目標siNR為50 27 201136220 1= 而需要有_的額外處理增益（其中的大部分經 i取平均來獲得）以達到所欲通道估計隨R。在兩 ’·/去辦法中’首先減掉回饋的發射信號TF，所以通道的 初始SINR為10dB，並且因此僅需要4QdB的處理增益。 因此’該兩級消去使得額外的取平均量能夠大致等於插入 引導頻與所欲發射信號的發射功率位準之差（2G dB)。所 要求的取平均上的減量使得插入引導頻辦法能夠變得穩 健以便應用在甚至具有回馈通道時間變動的中繼器中。 在以上所描述的實施例中，雙級回波消去方案在第一級 中消去回饋發射信號Tf以獲得更準確的通道估計，並且隨 後該雙級回波消去方案在第二級中使用更新的回饋通道 估計來消去回饋發射信號Tf和回饋引導頻信號ρρ以獲得 遠端信號。使用插入引導頻以在中繼器中實現回波消去的 其他/肖去方案是可能的。圖7是根據本發明的替代實施例 的採用插入引導頻來實施雙級回波消去的中繼器的方塊 圖。圖5和圖7中相似的元件被給予相似的元件符號以簡 化討論。 參照圖7 ’根據本發明的實施雙級回波消去方案的中繼 器560包括用於執行第1級回波消去的第一回波消去器 5 12以及用於執行第2級回波消去的第二回波消去器 570。第一回波消去器5 12接收到接收信號X (節點5〇2 ) 和發射信號T (節點5 0 6 )作為輸入信號。第一回波消去 器512亦從通道估計區塊520接收當前可用的回饋通道估 計6。該當前可用的回饋通道估計可以是合理的回饋通道 28 201136220 估計或者是來自通道估計區塊520的最新近的回饋通道估 計Θ。該當前可用的回饋通道估計被用來預測回饋發射信 號TF。在第一回波消去器512中，從收到信號X中減去由 此預測並重建的回饋發射信號TF，從而僅留下遠端信號R 和回饋引導頻信號PF作為第一經回波消去的信號。回饋引 導頻信號PF是插入引導頻與回饋通道的迴旋。隨後，該第 一經回波消去的信號（R+Pf )連同插入引導頻P 一起被提 供給通道估計區塊520並且被用於通道估計以獲得更新的 回饋通道估計纟。因為插入引導頻與遠端信號完全不相 關’因而獲得了非常準確的回饋通道估計。 隨後’在第2級回波消去處，第二回波消去器570從第 一回波消去器5 12接收第一經回波消去的信號（r+Pf )。 第二回波消去器570亦接收引導頻信號以及更新的回饋通 道估计。第二回波消去器5 7 〇使用該更新的回饋通道估計 石來預測回饋引導頻信號Pf。重建並從第一經回波消去的 信號（R+PF)中減去預測出的回饋引導頻信號卜以恰好產 生遠端信號R。在由中繼器放大之後，諸如在經由具有增 益G的增益區塊533放大之後，就獲得具有高準確性的經 回波消去的放大了的遠端信號τ。在中繼器56〇中，所欲 發射信號τ被添加以由引導頻插入單元535產生的引導頻 信號Ρ並且隨後作為複合發射信號γ (γ==τ+ρ)從中繼 發射出去。 ° 與圖5中實施的雙級回波消去方案相比，圖7中實施的 雙級回波消去方案被簡化’因為第二回波消去器僅預測和 29 201136220 消去回饋引導頻信號。儘管圖7 Φ杳# Μ ’甲貫施的雙級 案可能略微不準確，因為回饋發射作 及冷去方 TF是使用备 的回饋通道估計來預測的，而該备_1 田則可用 * 田月g γρ田 可能是或可能不是最準確的或最新 口饋通道估計 計。然而’在大多數情形中，圖7的:回饋通道估 提供充分準確的結果。另外，春# 、；消去方案將 1 田籍由第~纫脒铒_ 用的最新近的回饋通道估計用作n 、、—級所使 田則可用的通道估訃沾 方式迭代地重複該兩個消去級時， 去的準雜。 -夠極大地改善回波消 4.插入引導頻構造 用干擾力去的中繼器而言，需要極其料地估 I饋通道，以使得回饋/_信號能被減掉。為㈣通道估 .^ ^ , 有"些優點，包括對來自基 路徑延遲㈣的穩健性以及對來自相鄰中繼器 ^擾_健性°在本描述中，僅討論t繼器的下行鏈路 「但疋本討論亦適用於上行鏈路傳輸。當使用插入引 導頻時，中繼器發射所欲發射㈣（經放大的遠端信號） …插入？ί導頻。該引導頻被從該中繼器接收到複合發射 信號的設備感知為雜訊。 在本發明的一些實施例中，提供了插入引導頻的結構以 曾用於建構插入巧導頻以供在回波消去中繼器中用於通 '十的方法。當根據本文中的方法來建構時，插入引導 \具有對於通道估計而言有#的所欲功帛、頻譜特性以及 資料結構°在一些實施例中，由於該引導頻將被終端設備 30 201136220 感知為雜訊，因而參照發射信號的功率來控制該引導頻信 號的功率位準，以使得引導頻功率將不會引入畸變。在其 他實施例中’建構引導頻’以使得其具有與經放大信號相 同的頻譜特性。最後，在其他實施例中，引導頻被建構成 具有有助於通道估計程式的性質和資料結構。在一個實施 例中，使用具有循環字首的OFDM結構來建構引導頻。 圖8是根據本發明的一個實施例的中繼器和引導頻構造 系統的方塊圖》回波消去中繼器71〇接收到接收信號或輸 入信號X (節點702 )並產生要被發射的輸出信號或經放 大仏號Y (節點7 4 0 )。在回波消去中繼器71 〇中，提供了 引導頻構造單元762以將引導頻p引入到輸出信號γ。更 特定言之’在中繼器710中，回波消去器760從收到信號 X產生所欲發射信號T。由引導頻構造單元762產生的引 導頻P (節點704 )被添加至此所欲發射信號τ (加法器 763 )以產生輸出信號Y，諸如γ=τ+Ρ。在圖8中進一步 圖示引導頻構造系統的詳情。在本圖示中，發射信號被假 定為多載波信號並且因此引導頻信號被建構為具有Ν個載 波的多載波信號。當然’引導頻信號亦可以被建構為單載 波信號，諸如當發射信號是單載波信號時便是如此。 在多載波信號的情形中’引導頻構造單元762包括用於 載波1到Ν中的每個載波的引導頻產生器764a到764η。 為每個載波產生載波引導頻信號Ρ1到ΡΝ，並且將載波引 導頻信號Pi到Ρν加總在一起（加法器706 )以形成引導 頻信號Ρ。如下產生用於給定載波的引導頻信號。 31 201136220 根據本發明的一個實施例，代表引導頻產生器764a到 764η中的任何一個引導頻產生器的引導頻產生器764χ使 用具有循環字首的OFDM資料結構來建構插入引導頻ρ。 當使用FFT/IFFT演算法（頻域通道估計）時，具有循環 子首的OFDM資料結構的使用具有對回饋通道估計而言特 別有益的特徵。特定言之，可以視需要最佳化跨音調的功 率分佈（例如，可以跨頻帶地跳躍單個音調或者音調群 組）。在引導頻產生器764χ中，引導頻符號單元774提供 關於OFDM資料結構的符號。在其他實施例中，可以使用 用於插入引導頻的其他資料結構。 可以使用預疋的種子或者擾頻序列來對具有該〇FDM結 構的引導頻符號擾頻。在引導頻產生器764x中，引導頻 擾頻器776提供擾頻序列以在乘法器778處對由引導頻符 號單元774提供的0FDM資料符號擾頻。該擾頻序列可以 賦予中繼器唯一性的識別符。隨後，對於每個正被放大的 載波，引導頻由具有所欲頻譜性f的滤波器78()整形。在 -個實施例中’藉由使白雜訊通過模擬發射濾波器的濾波 器的方式來對引導頻進行整形。 為了維持引導頻信號的正確功率，首先經由功率量測和 濾波單元770來估計所欲發射信號τ(節點7〇6)的功

早元772處決定引導頻信號的功率並參 :功率來將該引導頻信號的功率設定到 引導頻信號的功率位準被設定成低於發 。在一個實施例中，引導頻信號功率比 32 201136220 發射信號功率低20 dB。在乘法器782處設定經濾波引導 頻的功率。當所欲發射信號由多個載波構成時，量測並估 計每個載波中的所欲發射信號的功率。在（乘法器782 ) 建立了引導頻信號的功率位準之後，在循環字首插入單元 處插入循環字首以產生特定載波的引導頻信號px。 本文中所描述的引導頻構造系統具有以下優點。首先， 頻域通道估計在複雜度意義上是可取的，並且若使用循環 子首，則符號間干擾（ISI )和載波間干擾（ICI)會是最 小限度的。因此，使用具有包括循環字首的OFDM結構的 引導頻降低了通道估計的整體複雜度並且不具有中繼器 效能意義上的缺點。 第二’用與已被用來對所欲發射信號進行整形的濾波器 (發射濾波器）相同的濾波器來對引導頻進行濾波是有利 的，因為不需要額外的濾波器，並且確保了引導頻不具有 不良的頻譜分量。能夠在中繼器開始放大傳入信號之前就 產生引導頻，因此在中繼器操作期間，發射濾波器將僅被 用於對輸出信號進行整形而不用於對引導頻進行整形。 第三’將引導頻功率維持在比所欲發射信號的功率低給 定量處以使得輸出SINR不會不必要地降級是關鍵的β使 用渡波器來追蹤所欲發射信號的功率並且基於此濾波得 到的值距開地設置引導頻功率具有以下優點：能夠調諧濾 波器係數，以使得引導頻功率有效地追蹤所欲信號功率而 同時中繼器保持相對穩定。.另外，在每載波的基礎上建構 插入引導頻具有以下優點：引導頻功率將跨頻率地追蹤所 33 201136220 欲信號功率。 最後，使用預定的種子對引導頻符號擾頻允許插入引導 頻能被其他中繼器（或設備）用作偵測中繼器的存在的參 考。引導頻亦可被用於將有用資訊（例如，發射功率/増益） 訊令通知附近的其他中繼器/設備。 在以上描述中，引導頻產生器764x實施時域引導頻構 造方案。根據本發明的另一態樣，頻域引導頻構造方案被 用來建構插入引導頻以供在中繼器中使用。圖9是根據本 發明的替代實施例的引導頻產生器的方塊圖。參照圖9, 引導頻產生器964x可被用來實施圖8中的引導頻產生器 ?64a到764n中的任何一個引導頻產生器。 在頻域引導頻構造方案下，引導頻符號單元974在頻土 中提供具有Μ個資料符號的區塊，其中為每個音調提供_ 個資料符號。隨後，此等資料符號由引導頻擾頻器97“ 頻。更特定言之’引導頻擾頻器976使用職的擾頻序歹 在乘法器975處對此等資料符號擾頻。在-個實施例中， 該擾頻序列可以賦予中繼器唯一性的識別符。隨後，引琴 頻功率整形器單元978經由乘法器977提供對經授頻㈣ =縮放以跨所有Μ個音調地調整資料符號的功率。更特哀 …跨音調來看，每個資料符號的功率可以有所不同， 譜進行整形。隨後，此等資料符號㈣ :贿（快逮傅立葉逆變換）攄波器_ 號轉換成時域信號。 于此等資枓4 8的引導頻產生器 引導頻產生器964χ的後續操作與圖 34 201136220 為了維持引導頻信號的正確功

載波構成時，量測並估計每個載波中的所欲發射信號的功 764x的操作相同。首先，為了維 率’首先經由功率量測和濾波單元 號T (節點706 )的功率。在引導 決定引導頻信號的功率（引導葙位 率。在（乘法器782)建立了引導頻信號的功率位準之後， 在循環子首插入單元處插入循環字首以產生特定載波的 引導頻信號Ρχ。 5.寬頻回波消去 根據本發明的另一態樣，一種無線中繼器實施寬頻回波 消去和數位增益控制以達成穩定性和改善的中繼器效 月b。更特定言之，該中繼器採用時域回波消去來實現寬頻 回波消去’採用具有可調整的和可適性的延遲的頻域通道 估計來改善通道估計效能，以及採用數位增益控制來監視 並維持中繼器經由基頻增益修改的操作穩定性。如此配置 時’就實現了能夠進行寬頻回波消去、具有改善的通道估 計效能和改善的穩定性的無線中繼器。 圖10是根據本發明的一個實施例的實施寬頻回波消去 的中繼器的方塊圖。參照圖10，回波消去中繼器1 〇 1 〇在 第一天線1115上接收要被中繼的遠端信號s[k]並且在第 35 201136220 二天線1120上產生要被發射的輸出信號Y[k]。中繼器ι〇ι〇 U括耦σ至施主天線1115的第一前端電路1〇12，輕合至 •服務（或覆蓋）天線U2G的第二前端電路HU6,以^ 合在第-前端電路與第二前端電路之間的中繼器基頻區 塊1〇14。注意，中繼器1010被配置成使得該電路系統（例 如，第一前端電路1012，第二前端電路1016)能夠耦合 至合適的天線以進行特定的通訊（前向或反向鏈路）。 第一前端電路1〇12和第二前端電路1〇16併入了用於實 施無線中繼器的接收和發射功能的數位和類比前端處理 電路系統。基本上，第一前端電路1〇12和第二前端電路 1016包括中繼器1010中的位於中繼器基頻區塊ι〇ΐ4之外 的電路系統。在一個實施例中，第一前端電路1〇12和第 二前端電路1016各自包括在一般的無線接收機和發射機 中使用的數位和類比前端處理電路系統。接收機/發射機前 端處理電路系統可包括可變增益放大器、濾波器、混頻 器、驅動器以及數位信號處理器。中繼器前端電路1〇12、 1016的具體實施對於實踐本發明而言並不是關鍵的，並且 任何目前已知的或者待開發的接收機/發射機前端處理電 路系統皆能被應用在本發明的無線中繼器中。 中繼器1010包括在其中實施通道估計、基頻回波消去 以及增益控制操作的中繼器基頻區塊1〇14。圖1〇中圖示 中繼器基頻區塊1014的詳情。中繼器基頻區塊1〇14接收 一接收信號x[k]並產生輸出信號接收信號x[k]是要 被中繼的遠h 號S [k]與因施主（接收）天線jus同發射 36 201136220 (服務）天線112 0之間的回饋通道產生的回饋信號的總 和。在操作中，從服務天線返回施主天線的信號洩漏導致 輸出信號Y[k]的一部分在遠端信號S[k]由中繼器接收到之 前經由回饋通道洩漏返回並且被添加至該遠端信號s[k]。 因此，中繼器1010實際上接收到作為遠端信號s[k]與回 饋k號的總和的接收信號xfk]，其中該回饋信號基本上是 輸出k號Y[k]的經衣減版本》作為回波消去中繼器的中繼 器1010可操作以估計此回饋信號以消掉接收信號中的非 所欲回饋信號分量。 在中繼器基頻區塊1014中’輸入節點mo上的接收信 號x[k] (「輸入信號」）被耦合至接收濾波器U32 (「Γχ濾 波器」）。在一個實施例中，接收濾波器U32是可調諧的數 位基頻接收濾波器，以使得能夠對收到波形進行合適的濾 波。另外，接收濾波器使得能夠選擇性地放大收到波形。 經濾波的接收信號被耦合至實施時域回波消去的回波 消去器。時域回波消去具有賦能寬頻（亦即，大頻寬）回 饋信號消去而同時使經由中繼器的延遲維持在少量的優 點。在本實施例中，回波消去器包括加法器1134，該加法 器1134可操作以從經濾波接收信號中減去回饋信號估計 明。只要回饋信號估計_是準確的，則非所欲回饋信號就 從接收信號中被移除並且實現了回波消去。該回饋信號估 計明是由以下更詳細描述的通道估計區塊產生的。 消去後信號x，[k]被耦合通過具有可變延遲Di的可適性 延遲兀件1136。根據以上所描述的回饋延遲控制方法來引 37 201136220 入可變延遲D1以控制中繼器延遲並微調通道估計效能。 更特定言之，可適性地引入可變延遲D1以減少輸出信號 Y[k]與遠端仏號S[k]之間的相關，藉此改善回饋通道估計 和中繼器效能。在本實施例中，可變延遲D1是在回波消 去之後引入的。在其他實施例中，可變延遲D1是在中繼 器的則饋部分中的任何點處引入的。特定言之，在一個實 施例中，在回波消去之前將可變延遲D1引入中繼器電路 中。 消去後且延遲了的信號X” [k]被耦合至提供可變增益Gv 的可變增益級1138。由增益控制區塊115〇控制可變增益 級1138以經由基頻增益修改來調整中繼器1〇1〇的增益。 在本實施例中，增益控制區塊丨丨5〇實施數位增益控制並接 收延遲了的經回波消去的輸出信號y，[k]作為引導頻信 號。增益控制區塊1150監視引導頻信號並經由一或多個增 益控制度量來決定中繼器1010的穩定性。增益控制區塊 1150以維持中繼器1010的操作穩定性的方式來調整可變 增益級1138的增益值Gv。增益控制區塊U5〇能夠提供快 速振盪偵測以確保中繼器的穩定性受到良好的控制。 放大了的經回波消去的信號被耦合至發射爐波器ιΐ4〇 (「tx遽波器」）以在輸出節點1142上產生輸出信號训。 在個實施例中，發射濾波器11 40是可調諧的數位基頻發 射濾波器，以使得能夠對所發射波形進行合適的濾波。來 自中繼器基頻區塊1〇14的輸出信號沿]被麵合至第二前 知電路1016以作為最終輸出信號Y[k]在服務天線“π上 38 201136220 發射。 中繼器基頻區塊1014包括通道估計區塊，該通道估計 區塊可操作以估計表示為h[k]的回饋通道並且計算對回饋 信號的估計以用於回波消去的目的。在本實施例中，通道 估汁區塊包括通道估計電路i丨48。回波消去器包括回饋信 號估計計算區塊1146，該回饋信號估計計算區塊1146使 用來自通道估計電路1148的回饋通道估計來計算回馈信 號估汁。經回波消去的輸出信號被用作用於通道估 计用於回饋信號估計以及亦用於數位增益控制的引導頻 L號或參考ϋ。在本實施例中，輸出信號丫[k]受由可調 整的延遲兀件1144提供的可調整延遲D2的作用。可調整 延遲D2疋根據以上所描述的引導頻延遲控制方法來引入 的’並且具有使被用於通道估計的參考序列提前以使得有 效口饋通道相對於有任何可調整延遲被引人之前的通道 「左」移了的效果。換言之’延遲D2具有使要被估計的 通道提前的效果。以μ #、+. 、 上私边了弓丨入可調整延遲D2的益處’ 並且大體而言，經由、屈+ ，、由I遲D2來使要被估計的通道提前此 一手段藉由校準去& t 除口饋通道中的批量延遲而改善了中 在中繼器基頻區塊而4中，通道估計電路Μ·: 二：經！波消去的信㉟y，[k]作為引導頻信號並且 :號x[k]作為輸人信號。通道 估計演算法(Alg)和儲― " 十"。在一個實施例中，通道估計電路i 39 201136220 採用頻域通道估計。由此計算出的回饋通道估計ί被耦合 至回饋信號估計計算區塊1146。回饋信號估計計算區塊 1146執行回饋通道估計Α與接收濾波器「Γχ濾波器」以及 與引導頻信號y’ [k]的迴旋以產生回饋信號估計/>]。該迴 旋使用接收濾波器來確保被用於回波消去的回饋信號估 計呈現出與受相同接收濾波器443作用的接收信號对㈡相 同的彳§號特性。回饋信號估計細被輕合至加法器1134以 從接收k號中減去該回饋信號估計/>]，以便實現對接收信 號的回波消去。 如此建構時’中繼器1 〇丨〇經由基頻干擾消去增進了施 主天線與服務天線之間的有效隔離。經由使用可適性延遲 D1所實現的輸出信號與遠端信號之間增進的解相關、以及 被用於通道估計、回饋信號估計和增益控制的延遲了的引 導頻彳s號（延遲D2 )可操作以改善通道估計效能，藉此改 善了基頻干擾消去的準確性。準確的基頻干擾消去允許中 繼器增益得以增大。有了準確的寬頻回波消去，中繼器 ^10能夠以比之一般的中繼器設備而言很高的增益水平 來操作。 在圖10中所示的實施例中，中繼器基頻區塊1〇14的諸 70件採用了給定的佈置。例如，可適性延遲元件1136繼以 可變增益級1Π8並隨後繼以發射濾波器1140。在本發明 的其他實施例中，中繼器基頻區塊1014的此等元件能夠 採用其他配置來實現相同的通道估計和回波消去功能。中 繼器基頻區塊1014中的元件的佈置的確切次序對於本發 S： 40 201136220 明的實踐而言並非關鍵。在一個實施例中，可變增益級 1138被放置在發射濾波器1140之後。在另一實施例中， 可適性延遲元件1136被放置在可變增益級1138之後或者 發射濾波器1140之後。亦即’可適性延遲元件1136能被 放置在消去後信號路徑中的任何地方。另外，在其他實施 例中，可適性延遲元件113 6亦能被放置在中繼器的前饋部 分中回波消去之前的地方。 在一個實施例中’遠端信號具有多個載波並且接收濾波 器1132和發射濾波器1140被調諧成提供窄頻或寬頻回波 消去。 本領域技藝人士將理解’資訊和信號可使用各種不同技 術和技藝中的任何技術和技藝來表示。例如：貫穿上文描 述始終可能述及資料、資訊、信號、位元、符號、碼片、 指令和命令。此等可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒 子、光％或光粒子、或其任何組合來表示。 在上述實施例中的一或多個實施例中，所描述的功能和 過程可以在硬體、軟體、韌體、或其任何組合中實施。若 在軟體中實施，則各功能可以作為一或多個指令或代碼儲 存在電腦可讀取媒體上或經由其進行傳送。電腦可讀取媒 體包括電腦儲存媒體和通訊媒體兩者，通訊媒體包括促進 電腦程式從一地向另一地轉移的任何媒體。儲存媒體可以 是能被電腦存取的任何可用媒體。舉例而言（但並非限 制），此類電腦可讀取媒體可包括RAM、ROM、EEPr〇m、 CD ROM或其他光碟儲存、磁碟儲存或其他磁性健存設 201136220 備、或能被用來攜帶或儲存指令或f料結構形式的所欲程 式碼且能被電腦存取的任何其他媒體。如本文中所使用的 磁碟（disk)和光碟（disc)包括壓縮光碟（CD)、鐳射光 碟、光碟、數位多功能光碟（DVD)、軟碟和藍光光碟， 其中磁碟（disk)通常以磁性的方式再現資料，而光碟（disc) 用錯射以光學方式再現資料。上述的組合亦應被包括在電 腦可讀取媒體的範圍内。本文中所用術語「控制邏輯」適 用於軟體（其中功能性由儲存在冑器可讀取媒體上的將藉 由使用處理器來執行的指令來實施）、硬體.（其中功能性 藉由使用電路系統（諸如邏輯閘門）來實施）__其中該 電路系統被配置成針對特定輸入提供特定輸出、以及韌體 (其中功能性藉由使用可重程式編寫電路系統來實施）， 並且亦適用於軟體、硬體和韌體中的一或多個的組合。 對於勒體及/或軟體實施，此等方法可用執行本文中描述 的功能的模組（例如，程序、函數等等）來實施。有形地 實施指令的任何機器可讀取媒體可用於實施本文中所描 述的方法。例如，軟體代碼可被儲存在例如行動站或中繼 器的S己憶體之類的記憶體中，並由例如數據機的微處理器 等處理器執行。記憶體可以實施在處理器内部或處理器外 °如本文所使用的，術語「記憶體」代表任何類型的長 '月、短期、揮發性、非揮發性、或其他記憶體，而並不限 於任何特定類型的記憶體或特定數目的記憶體、或記憶體 儲存在其上的媒體的類型。 而且’電腦指令/代碼可經由實體傳輸媒體上的信號從發 42 201136220 射機傳向接收機傳送。例如， ’若軟體是使用同軸電纜、光

器、或其他遠端源傳送而來的。 π 只姐儿叶攸網站 '伺服 。上述的組合亦應被包括在 實體傳輸媒體的範圍内。 此外，提供對所揭示的實施的先前描述是為了使本領域 任何技藝人士皆能製作或使用本發明。對此等實施的各種 修改對於本領域技藝人士將是顯而易見的，並且本文中定 義的一般原理可被應用於其他實施而不會脫離本發明的 精神或範圍。因此’本發明並非意欲被限定於本文中所示 的特徵’而是應被授予與本文中揭示的原理和新穎特徵一 致的最廣義的範圍。 【圖式簡單說明】 圖1是根據先前技術的中繼器的簡化圖式。 圖2圖示根據本案的一些實施例的中繼器環境的圖式。 圖3A是根據本發明的一個實施例的實施回饋延遲控制 的回波消去中繼器的方塊圖。 圖3B是根據本發明的替代實施例的實施回饋延遲控制 的回波消去中繼器的方塊圖。 圖4是根據本發明的一個實施例的實施引導頻延遲控制 的回波消去中繼器的方塊圖。 圖5是根據本發明的一個實施例的採用插入引導頻來實 施雙級回波消去的中繼器的方塊圖。 43 201136220 圖6圖示根據本發明的一個實施例的採用插入弓^導頻的 中繼器的輸入信號、輸出信號和回饋信號的功率位準。 •圖7是根據本發明的替代實施例的採用插入引導頻來實 ， 施雙級回波消去的中繼器的方塊圖。 圖8是根據本發明的一個實施例的中繼器和引導頻構造 系統的方塊圖。 圖9是根據本發明的替代實施例的引導頻產生器的方塊 圖。 圖10是根據本發明的一個實施例的實施寬頻回波消去 的中繼器的方塊圖。 【主要元件符號說明】 110 中繼器 115 施主天線 120 服務天線 125 基地台 130 行動設備 135 前向鏈路電路系統 140 反向鏈路電路系統 200 操作環境 210 中繼器 215 施主天線 220 服務天線 222 回饋路徑 44 201136220 225 227 230 310 340 342 344 346 348 350 351 352 354 360 366 410 440 442 443 444 446 447 448 449 基地台 路徑 行動設備 回波消去中繼器 輸入節點 加法器 加法器 延遲元件 增益級 通道估計區塊 回饋信號估計區塊 輸出節點 信號路徑 回波消去中繼器 延遲元件 回波消去中繼器 輸入節點 加法器 接收濾波器 加法器 延遲元件 增益控制區塊 可變增益級 發射濾波器 45 201136220 450 通道估計區塊 452 輸出節點 454 信號路徑 458 最終增益級 460 延遲元件 462 回饋信號估計計算區塊 502 節點 504 節點 506 節點 508 節點 510 中繼器 512 第一回波消去器 520 通道估計區塊 530 第二回波消去器 533 增益區塊 535 引導頻插入單元 560 中繼器 570 第二回波消去器 610 中繼器 702 節點 704 節點 706 節點 710 回波消去中繼器 740 節點 46 201136220 760 762 763 764a 764η 764x 766 770 772 774 776 778 780 782 964x 974 975 976 977 978 980 1010 1012 1014 回波消去器 引導頻構造單元 加法器 引導頻產生器 引導頻產生器 引導頻產生器 加法器 功率量測和濾波單元 引導頻功率決定單元 引導頻符號單元 引導頻擾頻器 乘法器 渡波器 乘法器 引導頻產生器 引導頻符號單元 乘法器 引導頻擾頻器 乘法器 引導頻功率整形器單元 IFFT濾波器 回波消去中繼器 第一前端電路 中繼器基頻區塊 47 201136220 1016 1115 1120 1130 1132 1134 1136 1138 1140 1142 1144 1146 1148 1150 第二前端電路 第一天線 服務天線 輸入節點 接收渡波is 加法器 可適性延遲元件 可變增益級 發射渡波器 輸出節點 延遲元件 回饋信號估計計算區塊 通道估計電路 增益控制區塊 48

Claims (1)

1. 201136220 七、申請專利範圍： 1· 一種無線中繼器，其包括用於接收一輸入信號和發射 一經放大的信號的一第一天線和一第二天線，該輸入信號 是要被中繼的一遠端信號與因該第一天線同該第二天線 之間的一回饋通道導致的一回饋信號的一總和，該中繼器 包括： 一回波消去器’其用於接收該輸入信號，並且被配置成藉 由估計該第一天線與該第二天線之間的一回饋通道來產 生一經回波消去的信號’並且進一步被配置成從該輸入信 號中消去一回饋信號估計； 一放大器’其用於放大該經回波消去的信號並且向該第一 天線或者該第二天線提供該經放大的信號以供發射；及 一可變延遲元件’其被配置成接收該經回波消去的信號並 且向該經回波消去的信號引入一第一延遲，該第一延遲被 選擇成減少對該回饋通道的該估計中的延遲展開，其中由 該可變延遲元件輸出的該延遲了的經回波消去的信號被 耗合至該回波消去器作為用於估計該回饋通道的一參考 信號。 2.如請求項1之無線中繼器，其中該回波消去器被配置 成藉由估計該第一天線與該第二天線之間的該回饋通道 並且提供一回饋通道估計的方式來產生該經回波消去的 L號’並且進一步被配置成基於該回鎮通道估計來估計該 49 201136220 回饋信號估計，該回饋信號估計被從該輸入信號中減去以 產生該經回波消去的信號。 3.如請求項2之無線中繼器，其中該回波消去器包括： 一通道估計區塊，其用於接收該輸入信號和該延遲了的經 回波消去的信號並且用於藉由將該延遲了的經回波消去 的信號用作一參考信號的方式來產生該回饋通道估計，該 參考信號是從該經放大的信號延遲的並且其中該延遲使 要被估計的該回饋通道提前； 一回饋信號估計計算區塊，其用於基於該回饋通道估計來 產生該回饋信號估計；及 一加法器’其用於接收該輸入信號和該回饋信號估計，該 加法器用於從該輸入信號中減去該回饋信號估計以產生 該經回波消去的信號。 4-如請求項1之無線中繼器，其中該中繼器被配置成當 該中繼器啟動時調整該第一延遲。 5.如β青求項1之無線中繼器，其中該中繼器被配置成在 器操作期間週期性地調諸該第一延遲。 如1求項1之無線中繼器’其中該第一延遲被選擇成 準去降' 号"Γη >4» 回饋通道中的批量延遲以減少該延遲展開。 50 201136220 7. 如請求項1之無線中繼器，其進一步包括：一第二可 變延遲元件，其用於向該經回波消去的信號引入一第二延 遲’該第二延遲小於一最大解相關延遲量並且被選擇成提 供該遠端信號與該經放大的信號的解相關。 8. 一種無線中繼器，其具有用於接收一輸入信號和用於 發射一經放大的信號的一第一天線和一第二天線，該輸入 信號是要被中繼的一遠端信號與因該第一天線同該第二 天線之間的一回饋通道導致的一回馈信號的一總和，該中 繼器包括： 用於接收該輸入信號、並藉由估計該第一天線與該第二天 線之間的一回饋通道來產生一經回波消去的信號、並且從 該輸入信號中消去一回饋信號估計的構件； 用於放大該經回波消去的信號並且向該發射天線提供該 經放大的信號的構件；及 用於向該經回波消去的信號引入一第一延遲的構件，該第 一延遲被選擇成減少對該回饋通道的該估計中的延遲展 開’該延遲了的經回波消去的信號被耦合至該回波消去器 作為用於估計該回饋通道的一參考信號。 9· 一種用於在一無線通訊系統中的一無線中繼器中提供 回波消去的方法，其包括以下步驟： 在該中繼器的一第一天線處接收一輸入信號，該輸入信號 是要被中繼的一遠端信號與因該第一天線同一第二天線 51 201136220 之間的一回饋通道導致的—回饋信號的一總和； 估計該中繼器的該第一天線與該第二天線之間的一回饋 , 通道； 從該輸入信號中消去一回饋信號估計並且產生一經回波 Λ 消去的信號； 放大該經回波消去的信號； 在該發射天線上發射該經放大的信號； 向該經回波消去的信號引入一第一延遲，該第一延遲被選 擇成減少對該回饋通道的該估計中的延遲展開；及 提供該延遲了的經回波消去的信號作為用於估計該回饋 通道的一參考信號’該參考信號是從該經放大的信號延遲 的並且具有使要被估計的該回饋通道提前的效果。 10.如請求項9之方法’其中估計該第一天線與該第二天 線之間的一回饋通道的步驟包括以下步驟：估計該發射天 線與該接收天線之間的一回饋通道並且提供一回饋通道 估计’及使用該回饋通道估計來估計該回饋信號估計；且 從該輸入信號中消去—回饋信號估計並且產生一經回波 . ’肖去的彳5號的步驟包括以下步驟：從該輪入信號中減去該 .回饋信號估計以產生該經回波消去的信號。 如吻求項9之方法，其中該第一延遲在該中繼器啟動 時被調整。 52 201136220 12_如請求項9之方法 間被週期性地調諧。 如請求項9 其中該第一延遲在中繼器操作期 其中該第一延遲被選擇成校準去 13·如請求項9之方法， 除該回饋通道中的批量延遲。 14.如请求項9之方法，其進一步包括以下步驟： 向該經回波消去的信號引入一第二延遲，該第二延遲小於 一最大解相關延遲量並且被選擇成提供該遠端信號與該 經放大的信號的解相關’ 其中放大該經回波消去的信號的步驟包括以下步驟：放大 具有該第二延遲的該延遲了的經回波消去的信號。 53