TWI333751B - Method and apparatus for pilot estimation using prediction error method - Google Patents

Description

1333751 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於無線通信系統，明確言之係關於用於 在一分碼多向近接系統中估計一引導信號之方法及裝置。 【先前技術】 在一無線電話通信系統中，有許多的使用者會於一無線 頻道上進行通信。分碼多向近接（CDMA)調變技術之使用係 有助於大量系統使用者存在於其中的通信之數種技術中其 中一者。本技術中已知其他多向近接通信系統技術，例如 分時多向近接（TDMA)以及分頻多向近接（fdma) β但是， 對於多向近接通信系統，CDMA展頻調變技術具有顯著優 於該些調變技術之處。 該CDMA技術具有許多優點。於丨99〇年2月13日發表的 美國專利案第4,901，307號，標題為「使用人造衛星或地面 中繼站之展頻多向近接通信系統」，便說明一示範性的 CDMA系統，該案已讓渡予本發明的受讓人，且以引用的 方式併入本文中。於1992年4月7曰發表的美國專利案第 5，1〇3,459號，標題為「用於在一CDMA蜂巢式電話系統令 產生信號波形之系統及方法，，推—本相。α _ 且以引用的 CDMA系統，該案已讓渡予本發明的受讓人 方式併入本文中。 至 統 信 在以上專利之每-專利中’均揭示—正向鏈路（基地台 行動台）引導信號之使用。在一典型的CDMA無線通信系 中，例如EIAmA IS-95中所說明者，該引導信號係二

O:\88\88917.DOC 1333751 標」’其發送一不變資料值並以與流量承載信號所使用者同 樣的一偽雜訊（pseudonoise ; PN)序列擴展。一般以全零 Walsh序列覆蓋該引導信號。在初始系統擷取期間，該行動 台搜尋全部PN偏移以定位一基地台之引導信號。一旦其獲 得該引導信號，則其能接著導出一穩定相位與幅度參考用 於連貫解調變，例如，於1998年6月9曰發表的美國專利案 第5,764,687號’標題為「用於一展頻多向近接通信系統之 行動解調變器架構」中所說明者，該案已讓渡予本發明的 受讓人’且以引用的方式併入本文中。 已&出第二代（3 G)無線電話通信系統，其中使用 近來 -反向鏈路引導頻道（行動台至基地台）。例如，在當前所提 出的咖32_標準中，該行動台發送-反向鏈路引導頻道 (Reverse Link Pilot Channel ； 鏈路引導頻道用於初始擷取 考還原以及功率控制測量。 R-PICH)，該基地台將該反向 、時間追蹤、犛接收器連貫參 雜訊、衰減及其他因素可能影響料信號。因此，一接 收到的引導信號可能降級， ▲降級結最初所發送的引導信號不 同。由於雜矾' 哀減及其他因 中包含之資訊。 素U遺失該引導信號 進行處理以對抗雜 訊、衰減及 因此，需要對該引導信號 其他信號降級因素之影響。 【發明内容】 本文專門使用的「示範性 例或說明」。本文中當作「亍範：⑽「當作-範例、， $祕」說日㈣任何具體實㈣

O:\88\889I7.DOC ~ 8 - 1333751 不—定被視為較佳具體實施例或優於其他具體實施例。雖 然圖式中呈現出該等具體實施例的各方面，不過除非明確 標示’該等圖式未必依比例繪製。 以下討論藉由首先討論一展頻無線通信系統，來說明由 資料驅動的自適應與非自適應引導估計器之範例性具體實 施例。接著顯示與提供一引導估計相關的一行動台之一具 體實施例之組件。在估計該引導之前，串列一引導估計組 件。詳細說明用以串列該引導估計組件之離線系統識別。 對基於該等雜訊衰減引導符號的一創新代表（IR)模式（亦已 知為一 Wold模式）的一預測誤差方法（PEM)之說明及數學導 出’包括在關於該離線系統識別之說明書中。在此所說明 之原理在其他基於預測誤差方法的演算法上提高了穩定性 與群組廷遲性能。對產生狀態估計並計算新的參數之疊代 程序進行討論。對兼用於離線系統識別與即時引導估計之 公式進行說明。顯示出兼用於離線系統識別與即時引導估 計之數項具體實施例。 請注意，雖然該示範性具體實施例在整個討論中係提供 作為範例’不過替代的具體實施例可併入各個方面，而不 會脫離本發明的範疇。 【實施方式】 該示範的具體實施例採用一展頻無線通信系統。廣泛地 ，例如語音、資料 是其他調變技術。 部署無線通信系統以提供各種通信類型 等。該些系統可基於CDMA、TDMA、或 一 CDMA系統提供優於其他類型的系統之特定 1¾點，例如 O:\88\88917.DOC ~ 9 - 1333751 系統容量增加。 系統可設計以支援一或多個標準，如「用於雙重模式 見頻展頻蜂巢系統之ΤΙΑ/ΕΙΑ·95_Β行動台與基地台相容標 準J (在此稱為IS-95標準）；由一協會提供的「第三代通信 合作夥伴計劃（在此稱為3Gpp)」標準，並在一組文件中具 體化’該組文件包括文件號碼3G ts 25.211、3G TS 25.212、 3G TS 25.213及 3G TS 25.2U、3G TS 25·3〇2 (在此稱為 W-CDMA標準）’由一協會提供的「第三代通信合作夥伴計 劃2 (在此稱為3(51)1)2)」標準；以及TR_45 5 (在此稱為 cdma2000標準，原來稱為IS_2〇〇〇 MC)。以上所引用的標準 以引用的方式清楚地併入本文中。 母一標準皆明確地定義用以從基地台發送至行動台（或 反向進行）之資料處理。作為一範例性具體實施例，以下討 論考慮與協定之CDMA2000標準一致的展頻通信系統。不 過替代的具體實施例亦可採用其他的標準。 圖1作為一支援數個使用者的通信系統1〇〇之一範例，其 能實施在此所討論的具體實施例的至少一些方面。各種演 算法與方法之任何項均可用於排程系統i 〇〇中的發送。系統 1〇〇為數個單元102A至102G提供通信，其每一單元分別受 一相對應的基地台104A至104G服務。在該示範性具體實施 例中’基地台1 04之一些具有多根接收天線，而其他基地台 則僅具有一根接收天線。同樣地，基地台1〇4之一些具有多 根發送天線，而其他基地台則僅具有一根發送天線。在發 送天線與接收天線的組合上並沒有任何限制。所以，一基 O:\88\889I7.DOC -10- 1333751 地台104可能具有多根發送天線以及一單根接收天線或是 具有多根接收天線以及一單根發送天線，或是兼具單根或 多根發送以及接收天線。 位於涵蓋區域内的終端機1〇6可能係固定的（即靜止的）或 是行動的。如圖1所示，各種終端機106分佈於整個系統。 每一終端機106可在任何給定時間在該下行鏈路及上行鏈 路上與至少一個及可能更多的基地台i 〇4通信，其係依據例 如是否採用軟交遞，或該終端機是否係設計及運作（同步或 依序）來接收來自多重基地台之多重發送。本技術中已經熟 知CDMA通仏系統中的軟交遞，而且在美國專利案第 5，101，501號’標題為「用於提供一（：〇]^八蜂巢電話系統中 的一軟交遞」中亦有詳細的說明，該案已經讓渡與本發明 的受讓人。 下行鏈路指由該基地台1 〇4向該終端機！ 〇6發送，而上行 鏈路指由該終端機106向該基地台1〇4發送。在該示範性具 體實施例中，基地台106之一些具有多根接收天線，而其他 基地台則僅具有一根接收天線。在圖，基地台1〇4A於下 行鏈路上發送資料給終端機106A與1 〇6j，基地台發送 資料給終端機1〇沾與1〇6;，基地台1〇4C則發送資料給終端 機106C，依此類推。 圖2為一通信系統中的基地台202與行動台204之一方塊 圖。一基地台202與該行動台204進行無線通信。如以上所 述’該基地台202發送信號給行動台2〇4，行動台204接收該 等信號。此外’行動台204亦可發送信號給該基地台2〇2。 O:\88\889n.DOC -11 - 1333751 圖3說明該下行鏈路302與該上行鏈路304，係該基地台 202與行動台204之一方塊圖。下行鏈路302指由該基地台 202向該行動台204的發送，而上行鏈路304指由該行動台 204向該基地台202的發送。

圖4係該下行鏈路302之一具體實施例中的頻道之一方塊 圖。該下行鏈路302包括引導頻道402、同步頻道404、傳呼 頻道406以及流量頻道408。所說明之下行鏈路302僅係一下 行鏈路之一可能的具體實施例，並應瞭解，亦可增加或自 該下行鏈路302移除其他頻道。

儘管並未說明，該上行鏈路304亦可包括一引導頻道。回 想起已提出的第三代（3G)無線電話通信系統，其中使用一 上行鏈路304引導頻道。例如，在當前所提出的cdma 2000 標準中，該行動台發送一反向鏈路引導頻道（Reverse Link Pilot Channel ; R-PICH)，該基地台將該上行鏈路引導頻道 用於初始擷取、時間追蹤、犛接收器連貫參考還原以及功 率控制測量。因此，本文之系統與方法亦可用於估計一引 導信號，無論是在該下行鏈路302或該上行鏈路304上。 依據電信工業協會的「用於雙重模式寬頻展頻蜂巢系統 之TIA/EIA-95-B行動台與基地台相容標準」中所述的一 CDMA標準，每一基地台202將引導頻道402、同步頻道 404、傳呼頻道406以及正向流量408頻道發送給其使用者。 該引導頻道402係由每一基地台202不斷發送的一未調變 的、直接序列展頻信號。該引導頻道402允許每一使用者 獲取由該基地台202發送的頻道時序，並提供一相位參考用 O:\88\889I7.DOC -12- 1333751 於連貫解調變。該引導頻道術亦提供—構件用於基地台 2〇2之間的信號強度比較’以決定何時在基地台2〇2之間二 遞（例如當在單元之間移動時）。 圖5說明在一行動台5〇4之一具體實施例中的特定組件之 一方塊圖。可不對該行動台504中一般包括的其他組件進行 說明，以便著重說明本文具體實施例之新型特點。行動台 504之許多具體實施例可用於商業，因此，熟習此項技術者 將瞭解到未顯示出的組件。 如在該上行鏈路304上進行該引導頻道402發送，則所說 明的組件可用於一基地台2〇2中以估計該引導頻道。應瞭 解’可藉由各種組件使用本文之發明原理，以估計一引導、 一行動台504、一基地台2〇2或在一無線通信系統中的任何 八他且件疋否接收到該引導。因此，一行動台504之具體實 施例係該等系統及方法之一範例性具體實施例，但應瞭 解’該等系統及方法亦可用在各種其他上下文中。 再參考圖5 ,於一天線506處接收到一展頻信號。由該天 線506將該展頻信號提供給一接收器5〇8。該接收器5〇8降頻 該信號並將其提供給該前端處理與解擴組件510。該前端處 理與解擴組件510將所接收到的引導信號512提供給該引導 估計組件514。所接收到的引導信號5 12—般包括雜訊並通 常會遭到衰減。 該前端處理與解擴組件510亦將該流量頻道516提供給解 調變該等資料符號的解調變組件518。 該引導估計組件5 14將一估計到的引導信號520提供給該 O:\88\889 丨 7.DOC -13- 1333751 解調變組件518。該引導估計組件514亦可將估計的引導信 號520提供給其他子系統522。 熟習此項技術者應瞭解，額外的處理發生於該行動台 504。下面將對該引導估計組件514之具體實施例作更全面 的討論。一般地，該引導估計組件5 14運作以估計該引導产 號並藉由減少該雜訊並估計所發送的原始i導信號以有效 地清理該引導信號。 本文所揭示的系統與方法使用一 Kalman濾波器估計該引 導信號。Kalman濾波器已為熟習此項技術者所知。簡而玄 之，一 Kalman濾波器係一最佳的遞迴資料處理演算法。一 Kalman濾波器取出與該系統相關的輸入資料並估計該（等） 令人感興趣的變數現值。數件目前可用的資料詳細說明了 Kalman濾波器之使用。該些資料之數件為：paul Zarchan 與Howard Musoff所著「Kalman濾波之基本原理：一種實用 方法」，Simon Haykin所著「Kalman濾波與神經網路」以及 Yaakov Bar-Shalom與XRong Li所著「估計與追蹤：原理、 技術與軟體」，所有該些資料均以引用的方式併入於此。 圖6係用於使用一 Kalman濾波器以估計該引導的一方法 之一具體實施例之一流程圖600。該系統接收602該基頻 CDMA〗§號。接下來’該前端處理與解擴組件實行初始 處理與解擴604。然後將所接收到的引導信號提供6〇6給該 引導估計組件514。各種效應，包括雜訊與衰減，降級所接 收到的引導信號°該引導估計組件5 14使用一 Kalman濾波器 估計608該引導頻道。在對該引導作估計6〇8後，將其提供 O:\88\88917.DOC -14- 1333751 610給該解調變組件51 8以及其他子系統522。 現在參考圖7，在使用該引導估計組件514中的Kalman濾 波器之前，該Kalman濾波器之參數決定於一串列週期期 間。如圖所示，使用一離線系統識別組件7〇2以決定該 Kalman濾波器所需的參數。將離線串列資料輸入給該離線 系統識別組件702以決定所需的參數。一旦該等參數匯聚， 則將其提供給該引導估計組件714及其Kalman濾波器，以處 理所接收到的引導並即時估計該原始引導。在此所揭示的 具體實施例中，使用一次該離線系統識別組件7〇2以設立該 等參數。在決定該等參數後，該系統使用該引導估計組件 714並不再需要該離線系統識別組件7〇2。 一般在該終端使用者對一組件進行使用之前，使用該離 線系統識別組件702。例如，如果該系統與方法用在一行動 台204内，則當一終端使用者使用該行動台2〇4時，其2〇4將 使用該引導估計組件714以即時處理該引導。在該行動台 204即時進行運作之前，使用該離線系統識別組件7〇2以決 定估計該引導所需的參數。 以下讨論提供了與在該離線系統識別組件7〇2以及該引 導估計組件714中將進行的計算有關的細節。在此並不包括 熟習此項技術者所知的額外細節與導出。 以下公式給出解擴後所接收到的引導複合包絡： 公式 1 公式1中所接收到的複合包絡表示為冗。該原始但衰減的 信號表示為該雜訊成分表示為η。對於一單一路徑的行

〇:\88\889l7DOC -15- Ϊ333751 S 〇 〜 /。 在公式6中將整個雜訊表示為“公式7將該衰減說明 為 公式4 公式5 公式6 公式7 可寫入沒 公式8 公式9 y = y,+Jye

s=S[+jsQ ^ = ^ +J'VQ peJ^ =/,+ jfQ = f 假定以上公式之關係，則如公式8與9中所示 有雜訊的衰減引導符號之I與Q成分。 挪=/八kw阮RMm sQi.k) = fQ{k)N^Rhh{j)g{k) 熟習此項技術者將瞭解到，可使_〇ld分解定理以模擬 —時間序列。依據W〇ld分解，可將—時間序列分解為可預 測的與不可預測的成分。該時間序列之不可預測成分（在熟 知的頻譜分解條件下）可在其創新方面得以擴展。可由公式 1 〇中所示的-有限維ARMA模型近似得到w〇ld觀測之擴展 八。由&表示該近似創新，並假定科= 〇。該最佳估計器 可傳播於U1G上’並產生公式u、13與16所示的三個替 代性形式。由4所表示的近似創新，亦係預測誤差，如公式 12中所示。公式14與15中得出的等式係假定用於公式 公式11、13及16係用於一步驟預測器的三個替代性形式。 公式10 公式11 公式12 ~Λ ~-··-a„yk-n =ek~(iiek-\~· --dmek_m -yk\ =Λ[*-ι = +-- + anyk.n-d,ek_, ~...~dmek ek=yk-yk\ 公式13 O:\88\88917.DOC -17- 1333751 久-夕*丨*-丨 公式14 公式15 公式16 公式1 7至1 9說明該等第一階（假設X=y) 一步韓預測器。公 式17係與公式Π相對應的該第一階一步驟預測器。公式18 係與公式13相對應的該第一階一步驟預測器。公式19係與 公式1 6相對應的該第一階一步驟預測器。 -xk+l =axk+ Lek = xk

公式17 -xi+I =ayk- dek=bk~ek^a d ~ = dyk + Lyk = yk yk [dL] 公式18 公式19 如較早所討論，公式20給出解擴後所接收到的引導複合 包絡。該Wold分解亦可完成於沒有雜訊心的該引導信號 上。在81{上實行該W〇ld分解產生該引導之一濾波估計（該引 導具有改善的群組延遲p該等創新（殘餘或預測誤差）係由 公式21與22給出。公式21說明該s_w〇ld創新，而公式22說 明該Y-Wold創新。 公式20 公式21 公式22

Yk = Sk + vk ek =yk 公式23與24中顯示所產生的有限維近似ARMA模型。公 式23說明所產生的在,上的有限維近似arma模型，公式24 說月所產生的在；;上的有限維近似arma模型。關於公式 23，bri。 h ~ - - - - a„sk_n = bxwk_{ +... +bnw k—n 公式23 O:\88\88917.DOC -18- 1333751 公式24 因為八=+ 。 Λ -«,Λ-, -···-any^n =ek~dxek_x -...-dnek_n 該S-Wold與Y-Wold具有同樣的極， 以上公式20中顯示用於該引導信號之測量模型。此係兼 用於該引導信號之I與Q成分之測量模型。公式25與26中顯 示提前一步驟的最小均方誤差（minimum咖扣squm en*〇r; MMSE)預測器。熟習此項技術者已知該解決方法係 如公式27與28中所示。 公式25 hArSMMyk~ykf)

y^k-O 公式 26 公式27 公式28 假定&之—步驟預測器係與較早所顯示者一 心亚可m_W()ld單獨得i但是，需要獲得心外n 該術語β係具有改善的群組延遲之真實的經濾波的估計。 為獲得對⑽形式之認知，公式29至31表達該arma以及 以均等η維狀態空間為形式的該測量雜訊模型。 公式29 公式30

Xk+\ ~ ^xic + B\Vk sk = Cxk Λ =ί* +v* =Cxk +ν 、 公式3 1 a式32至34中所得的以下運算式給出該等系統矩陣β、c 二 《矩陣，B係一”χ1矩陣，而c係一 矩陣。關 於公式32, bl的值可mmi = i而沒有—般性的損失。

O:\88\889I7.DOC -19· ⑴3751 b.

B A〆 c = (i 〇 公式32 〇) 、丨 1 0 0 . 0 0、 0 1 0 0 0 α3 0 0 1 0 0 αη-1 0 0 0 · • 0 1 0 0 0 · • 0 〇> 公式33 公式34 可由該狀態空間模型構建一 Kalman濾波器以獲得—單一 步驟之預測器之以及一濾波估計毛+。公式35與36中顯示用於 該棋型之穩態一步驟預測器Kalman濾波器。該術語毛如公 式37中所示。用於觀測之創新序列係4。公式38中顯示該真 實濾波估計％。公式39中顯示用於V的該運算式。公式40 與41說明用於l與κ的運算式。 公式35 公式36 公式37 公式38 公式39 公式40 公式41 基於S-Wold的調適提供具有改盖 ^ λ+ ^ a队。的群組延遲之it+，而 Y-Wold僅給出久公式42中县 Λ中.4不用於<之一運算式，公 式43中顯示用於、之一運算式。 =£K|I*}=^+Q：e4 = (y4 ~ Lc)^ + Ly^ L(y ~Cxk) = Axk+ Lek ~ 少* 一（¾ = —么 ^ = V» =sk=cxk ^ = Xk]k =(/- K〇xk + Kyk =xk+K{yk_ Ckk) = Ke^ sk ~ Cxk = Cxk + CKek -sk+ CKe. Σπ+ρ.. L a

:K 公式42

O:\88\88917.DOC -20- 1333751 公式 43 該S-Wold提供模型統計。例如，該S-Wold提供信號對雜 訊比（signal-to-noise ratio ; SNR)。但是，該 γ-Wold 不提供 模型統計。 對S-Wold之調適約束用於提高穩定性與性能。用於該 S-Wold之調適約束優於許多其他的調適約束。來自該 S-Wold的另一優點係，該S-Wold允許該模型測量雜訊相關 性部分補償該模擬誤差。 由於該X-Wold與該Y-Wold有關，因此可以決定夂=4/。 f / 由A可獲得經濾波的估計H +c^* —之）=五該濾 波估計具有一更佳的群組延遲特性以及一較小的估計器誤 差協方差。 由於該X-Wold與該Y-Wold相關，而且使用一 Kalman遽波 器’因此可以獲得用於以下的新穎估計。公式44中顯示該 4號預測誤差協方差。公式45中顯示該信號經遽波的預測 誤差協方差。公式46中表達該測量雜訊功率。公式47中顯 示該信號功率估計。 Σ„ =cov(^ -sk) 公式44 Σ,+, =cov(i+ -5i) 公式45 Pv =cov(vJ 公式46 P, =cov(st) 公式47 可實施新的穩定性與統計一致性測試以提高穩定性與性 能。所實行的該穩定性測試可用以決定該Kalman濾波器以 及該等創新模型之極是否在 e cz>c/e)之内。該性能測試可加

O:\88\88917.DOC -21 - 1333751 強公式48與49中所顯示的該等統計約束，用於經改進的線 上使用。 、' 公式48 公式49 dn 'Ln >〇 Κι ~ ~~_ ^il ^ ly- -1 該引導估計組件714運作以將所接收到的引導信號作為 輸入而取走以產生該引導信號之一估計，該信號係雜訊並 衰減以之一估計。可即時使用一 Kalman濾波器以估計該 弓丨導。在該串列狀態，該Kalman濾波器串列於串列資料 上。一參數估計組件估計參數，如以下所討論，並將該等 參數提供給該Kalman濾波器。該Kaiman濾波器使用該 等參數並將一狀態估計提供給該參數估計組件。該程序係 以豐代所不直到用於該Kalman濾波器之參數會聚。 上述結果及原理可用於擴展以演算法為基礎的預測誤測 方法，以用於經提高的穩定性與群組延遲性能。以下具體 實施例說明本文所述的該發明原理之應用。熟習此項技術 者應瞭解，此處的發明原理亦可應用於許多其他上下文及 應用以提南穩定性與群組延遲性能。 圖8至9係方塊圖，其說明對由Farrokh Abrishamkar等人 所著的，標題為「使用具有一 Kalman濾波器及偽線性回歸 之一預測誤差方法用在引導估計之方法及裝置」（律師檔案 號為020201)之修改與改進，該文在此以引用的方式清楚地 併入。 圖8為說明一離線系統識別（system identificati〇n ; sid) 運作802之一方塊圖。圖8之具體實施例使用預測誤差方法 O:\8S\889 丨 7.DOG -22- 1333751 (Prediction Error Method ; PEM)以及偽線性回歸 (Pseudo-Linear Regression ; PLR)。該離線系統識別 802係 非自適應的。將初始參數提供給該Kalman濾波器806以產生 狀態估計》此外，亦將串列資料（Υι，γ2，…YN)提供給該 Kalman濾波器806。藉由該等初始參數及串列資料，該 Kalman濾波器806產生一狀態估計={V·.，、}。將新的狀態 估計提供給該最大可能（maximum likelihood ; ML)參數估計 組件810。該最大可能參數估計組件81 〇使用圖8中所示的等 式計算新的參數值。形成一狀態空間模变，並且該Kaiman 濾波器806產生新的序列狀態估計。該Kalman濾波器806及 最大可能參數估計組件810繼續運作直至該等參數會聚。 在圖8之具體實施例中，該_列運行該引導符號記錄之長 度。另外，亦可調諧引導符號之序列至該目標速度與選擇 環境。 圖9係說明輸入至以及自該離線系統識別組件8〇2與引導 估計組件914輸出之一方塊圖。如所指出的，使用偽線性回 歸（PseUd〇-Linear Regressi〇n ; PLR)。該離線系統識別組件 802配備有串列樣本&以及初始條件吞與έ。。如上所述，該 系統識別組件802以一疊代方式運作，直至所需的參數會 聚。在該系統識別組件8〇2完成串列後，其8〇2將該狀態、 參數以及初始條件提供給該引導估計組件9丨4。該引導估計 組件914包含即時運行的Kalman濾波器8〇6。因此將所接 收到的引導假定為輸入，則在此階段，該Kalman濾波器8〇6 不再串列，但將其用於估計該引導。 O:\88\889I7.DOC -23- 1333751 、如以上所討論，該5丨導估計組件914使用一Kalman濾波器 以估計該引導。圖9顯示用於即時運作的Kalman濾波器8〇6 之計算。該Kalman濾波器806具有線上所接收到的引導符號 並估計該引導。如所顯示，該Kalman濾波器806產生一估計 兼用於該引導信號之1與〇成分。 圖10至11係方塊圖，其說明對由Farr〇kh Abrishamk打等人 所著的，標題為「使用具有一 Kalman濾波器及一高斯牛頓 演算法之一預測誤差方法用在引導估計之方法及裝置」（律 師檔案號為020205)之修改，該文在此以引用的方式清楚地 併入。 圖10為說明一離線系統識別運作1002之另一具體實施例 之一方塊圖。使用一高斯牛頓（「GN」）演算法。將初始參 數提供給該Kalman濾波器1〇〇6以產生狀態估計。此外，亦 將串列負料（YUY2,…γΝ)提供給該Kalman渡波器1〇〇6»藉由 該等初始參數及串列資料，依據以上所述之公式，該Kalman 濾波器1〇〇6產生一狀態估計I=氐…，又」。將新的狀態估計 提供給該最大可能參數估計組件i 〇丨〇。 該最大可能參數估計組件1010使用圖10中所示的等式計 算新的參數值。形成一狀態空間模型，而且該Kalman濾波 器1006產生新的序列狀態估計。如果μ|〈丨，則一參數調整組 件1011可依據圖10之參數調整組件1011中所示的公式調整 該參數0。該Kalman濾波器1006及最大可能參數估計組件 1010繼續運作直至該等參數會聚。 在圖10之具體實施例中，該串列運行該引導符號記錄之 O:\88\S89I7.DOC -24- 1333751 長度。另外’亦可調諧引導符號之序列至該目標速度與選 擇環境。 圖11係說明輸入至以及自該離線系統識別組件1002與引 導估計組件1114輸出之一方塊圖。使用一高斯牛頓（「gn」） 次异法。該離線系統識別組件1002配備有串列樣本l以及 初始條件奂。如上所述，該系統識別組件丨002以一疊代方式 運作’直至所需的參數會聚。在該系統識別組件1 〇〇2完成 串列後，其1002將該狀態、參數以及初始條件提供給該引 導估計組件1114。該引導估計組件1114包含即時運行的 Kalman濾波器1006。因此，將所接收到的引導假定為輸入， 則在此階段該Kalman濾波器1006不再串列，而用於估計該 引導。 如以上所討論，該引導估計組件1114使用一 Kalman遽波 器以估計該引導。圖11中顯示用於即時運作的Kaiman渡波 器1006之計算。向該Kalman濾波器1〇〇6提供線上接收到的 引導符號並由其估計該引導。如所顯示，該Kalman渡波器 1006產生一估計兼用於該引導信號之I與q成分。 圖12係用於配置一 Kalman濾波器以進行穩態運作來估計 該引導之一方法之一流程圖。將串列樣本提供1202給該離 線系統識別組件702。將這些參數初始化丨2〇4。此外，將該 狀態初始化1206。接著’使用該Kalman渡波器以產生1208 一新的狀態估計。使用該參數估計，纟且件以產生丨21 〇新的參 數。重複1212該等產生步驟1208、1210直至該濾波器與參 數會聚。熟習此項技術者將瞭解可藉以決定該濾波器與參 O:\8SVS8917.DOC -25- 1333751 數已故會聚的各種方式。在該系統已完成串列該濾波器 後’提供1214該等會聚參數用於線上穩態（即時）〖“爪扣濾 波器運作。 圖13係說明輸入至以及自該離線系統識別組件13〇2與引 導估计組件13 14輸出之一方塊圖。該離線系統識別組件 1302配備有串列樣本匕以及初始條件元。如上所述，該系 統識別組件1302以一疊代方式運作，直至所需的參數會 聚。在該系統識別組件13〇2完成串列後，其13〇2將該狀態、 參數以及初始條件提供給該引導估計組件丨3丨4。該引導估 汁組件13 14包含一即時運行的Kalman濾波器。將所接收到 的引導假定為輸入，則如在此所述，該引導估計組件丨3 14 估計該引導。 如以上所討論，該引導估計組件1314使用一Kalrnan濾波 态以估計該引導。顯示出用於即時運作的Kalman濾波器及 用於該等參數估計與調整之計算並對其作以上討論。向該 Kalman濾波器提供線上所接收到的引導符號並由其估計該 引導。如所顯示，該Kalman濾波器產生一估計兼用於該引 導信號之I與Q成分。 圖14係引導估計之一方塊圖，其中將該濾波分解為其工與 Q成分。該系統識別組件7〇2 ,使用一預測誤差方法，如上 所述，將該等初始條件提供給該穩態Kalman預測器/校正器 (創新形式）714。如顯示，用於該1成分之處理與用於該q成 分之處理類似。將該特定成分提供給該Kalman預測器714。 該Kalman預測器714產生一估計的引導用於該組件。接下來 O:\88\88917.DOC -26- 1333751 將該引導估計提供給該解調變組件518以及其他子系统 522。 將一 Kalman預測器用於估計該引導信號，可用於許多不 同種情況。一 Kalman預測器適用之一情形係當一使用者正 在高速運動時。例如，如果該使用者登上一高速列車，他（她） 在列車上的速度可達到約5〇〇 km/hr。在該情形下使用_ Kalman預測器估計該引導信號可提供比其他當前所用方法 更好的效果。 熟習此項技術者應瞭解，可使用任何各種不同科技及技 術代表資訊及彳§號。例如’以上全部說明中可能提及的資 料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及晶片可由電 壓、電流、電磁波、磁場或粒子、光場或粒子或任何其組 合表示。 熟習此項技術者將進一步瞭解，結合在此揭示的具體實 施例所說明的各種邏輯區塊、模組、電路及計算步驟可作 為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合而實施。為了清楚說 明硬體及軟體之此互通性，以上已就其功能性總體說明各 種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟。此類功能係實 施為硬體或軟體取決於整體系統所用的特定應用及設計限 制。熟習此項技術者可採用各種方法為每個特定應用實施 所說明之功能性，但此類實施決定不應解釋為會引起背離 本發明之範疇。 結合在此揭示的具體實施例所㈣的各種說明性邏輯區 塊、模組及電路’可採用通用處理器、—數位信號處理器 O:\88\88917.DOC -27- 1333751 (DSP)、一特定應用積體電路（ASIC)、一現場可程式化閘極 陣列（FPGA)或其他可程式化邏輯元件、離散閘極或電晶體 邏輯、離散硬體組件或設計用以執行在此說明的功能之任 何組合來實施或執行。一通用處理器可以為一微處理器， 但在另外的範例中，該處理器可以為任何傳統處理器、控 制器、微處理器或狀態機。-處理器也可實施為電腦元件 之一組合，例如，一DSP及一微處理器之一組合、複數個 微處理H、與-DSP心連接的—個或多個微處理器或任 何其他此類配置β

結合在此揭示的該等具體實施例所說明的一方法或演算 法之步驟可以直接採用硬體、由_處理器執行的一軟體模 組或採用二者之-組合而具體化。軟體模組可位純綱己 憶體、㈣記憶體、R0M記憶體、咖⑽記憶體、EEPR0M 記憶體、暫存器、硬碟、可抽換式磁碟、CD_ROM或此項 技術中已知的任何其他儲存媒體形式…示範性儲存媒體 係輕。至該處理器，以使得該處理器可從該儲存媒體讀取 資訊，並將資訊寫入至該儲存媒體。在替代性的範例中， 該儲存媒體可與該處理器整合。該處理器及該料媒體可 駐留於-ASICf。該ASIC可置於一使用者終端機之内。 在該替代性的範例中，該處理器及該儲存媒體可以離散組 件的形式置於一使用者終端機内。 月J面對該等已揭路之具體實施例所作的說明可讓熟習此 項技術者製造或使用本發明^熟習此項技術者將容易明白 對該等具體實施例所作&各種I改，m且在此定義的一般

O:\88\S8917.DOC 28· 1333751 原理可應用於其他具體實施例而不背離本發明之精神或範 嘴。因此’本發明並不意味著受限於在此所示的該等具體 實施例’而係符合與在此揭示的該等原理及新穎特徵相一 致的最廣範轉。 【圖式簡單說明】 圖1為支援數個使用者的一展頻通信系統之一圖式。 圖2為通L系統中的一基地台與一行動台之一方塊圖。 圖3為該基地台與該行動台間之下行鏈路與上行鏈路之 一方塊圖。 圖4係該下行鏈路之一項具體實施例中的頻道之一方塊 圖。 圖5說明一行動台之一項具體實施例中的特定組件之一 方塊圖。 圖6係使用一 Kalman濾波器估計該引導的—方法之一具 體實施例之一流程圖。 圖7係說明使用一離線系統識別組件以決定該以麵滤 波器所需的參數之一方塊圖。 塊圖 圖8係說明一離線系統識別運作之一具體實施例之一方 圖9係說明輸入至以及自該 離線系統識別組件與引導估 3十。且件輸出之一方塊圖。 施例之 圖兒明一離線系統識別運作之另一且 方塊圖。 八貫 圖η係㈣輸人至以及自該離線系統識別組件與引導估 0:\88V889!7.〇〇c -29- 1333751 計組件之另外具體實施例輸出之一方塊圖。 圖12係配置一 Kalman濾波器以穩態運作來估計該引導的 一方法之一流程圖。 圖13係說明輸入至以及自該離線系統識別組件與引導估 計組件之具體實施例輸出之一方塊圖。 圖14係引導估計之一方塊圖，其中將該濾波分解為其I與 Q成分。 【圖式代表符號說明】 100 通信系統 104 基地台 106 終端機 102A 至 102G XJO 早7G 104A 至 104G 基地台 106A 至 106J 終端機 106B至106J 終端機 106C 終端機 202 基地台 204 行動台 302 下行鏈路 304 上行鏈路 402 引導頻道 404 同步頻道 406 傳呼頻道 408 流量頻道 O:\88\88917.DOC -30- 1333751 504 行動台 506 天線 508 接收器 510 前端處理與解擴組件 512 引導信號 514 引導估計組件 516 流量頻道 518 解調變組件 520 引導信號 522 子系統 702 離線系統識別組件 714 引導估計組件/預測器/校正器 802 離線系統識別 806 Kalman遽波器 810 最大可能參數估計組件 914 引導估計組件 1002 離線系統識別運作 1114 引導估計組件 1302 離線糸統識別組件 1314 引導估計組件 1006 Kalman渡波器 1010 最大可能參數估計組件 I 引導信號之成分 Q 引導信號之成分 O:\88\88917.DOC -31 -

Claims (1)

1333751 年刁月U 曰修正本 苐〇92129487號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(99年7月） 拾、申請專利範圍：

一種在一無線通信系統中用於估計一 方法，該方法包含： 原始引導信號之 接收一 CDMA信號； 解擴該CDMA信號； 從該CDMA信號獲取一引導信號；以及 使用包括-Kalman濾波器的一引導估計器來估計該原 始引導信號以產生一引導估計，其中藉由使用基於該初始 引導信號之一創新代表之一預測誤差方法來決定該 Kalman濾波器，且其中該Kahnan濾波器進一步經配置以 依據下式計算渡波估計： Λ A + Λ. L 其中e係濾波估計； 係單一步驟之預測器； 係近似創新； fd係估計之參數。 2.如申味專利範圍第1項之方法，其中該cdma信號於一下 行鏈路上發送，而其中該下行鍵路包含―引導頻道。 3 ·如申明專利範圍第1項之方法，其中該cdma信號於一上 订鏈路發送上’而且其中該上行鏈路包含一引導頻道。 4.如申明專利範圍第丨項之方法其進一步包含解調變該 引導估計。 5. 如中請專利範圍第w之方法，其中由—離線系統識別 程序配置該Kalman遽波器。 6. 如巾明專利範圍第5項之方法，其中該民—抓濾波器係 88917-990706.doc 1333751 配置成用於改善之群組延遲。 7·如申請專利範圍第5項之方法 序包含： 提供串列樣本；以及 使用該預測誤差方法與偽線性回歸來計算參數並使 用該Kalman濾波器來產生一狀態估計，其中疊代地執行 該計算與產生直至該Kalman濾波器匯聚。

8.如申請專利範圍第7項之方法，其中依據下式計算該等 參數： X 其中6表示參數 么-1係由Kalman濾波器之轉置之狀態估計 I係由Kalman濾波器之轉置之狀態估計 八係收到之引導信號。

其中該離線系統識別程 9·如中請專利範圍第5項之方法，其中該離線系統識㈣ 序包含： 提供_列樣本；以及 使用該預測誤差方法與一高斯牛頓演算法來計算參 數並使用該Kalman濾波器產生一狀態估計，其中疊代地 執行6玄计算與產生直至該Kalman濾波器匯聚。 10.如申請專利範圍第9項之方法，其中依據下式計算該等 參數： ^ Λ ( N \-1/ N \ αθ=[ΣψΙ^ \ς^\ 88917-990706.doc 1333751 其中以表示參數 係由Kalman濾波器之狀態估計 丨係由Kalman濾波器之轉置之狀態估計 係近似創新。 11. 一種用在一無線通信系統中之一行動台中用於估計一 原始引導信號之方法，該方法包含： 接收一 CDMA信號； 解擴該CDMA信號； 從該CDMA信號獲取一引導信號；以及 使用包括一 Kalman濾波器的一引導估計器來估計該 原始引導信號以產生—引導估計，其中藉由使用基於該 原始引導信號的一創新代表之一預測誤差方法決定該 Kalman濾波器，且其中該Kalman濾波器係進一步配置成 用以依據下式計算濾波估計： 其中元+係濾波估計； 元係單一步驟之預測器； eM系近似創新； 名，^係估計之參數。 12. 如申清專利範圍第U項之方法’其中該CDMA信號於一 下行鏈路上發送，而其中該下行鏈路包含一引導頻道。 13. 如申凊專利範圍第11項之方法，其進一步包含解調變該 引導估計。 14. 如中請專利範圍第11項之方法，其中由m统識別 889l7-990706.doc 1333751 程序配置該Kalman濾波器。 15. 如申請專利範圍第η項 β <万法，其中該Kalman濾波器 係配置成用於改善之群組延遲。 ° 16. 如申請專利範圍第14項之 万忐，其中該離線系統識別程 序包含： 提供串列樣本；以及 使用該制誤差方法與偽線性㈣來計算參數並使 用紐輪讀波ϋ產生-狀態估計，其中疊代地執行該 計算與產生直至該Kalman濾波器會聚。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中依據下式計算 參數： λ Ml 叫U 其中6表示參數 t係由Kalman濾波器之狀態估計 <丨係由Kalman濾波器之轉置之狀態估計 八係收到之引導信號。 18·如申請專利範圍第14項之方 並 八T為離線系統識別程 序包含： 提供串列樣本；以及 使用該預測誤差方法與—高斯牛頓演算法來計算參 數並使用該Kalman濾波器產生一狀態估計其令疊代地 執行该什算與產生直至該Kalman濾波器會聚。 Ϊ9.如申請專利範圍第18項之 ， ^丹下式計算該等 參數： 88917-990706.doc 1333751 1 / \k^\ \ ) 其中表示參數 A-】係由Kalman濾波器之狀態估計 •係由Kalman濾波器之轉置之狀態估計 係近似創新。 20. —種用於在一無線通信系統中之行動台，其中該行動台 係配置成用以估計一原始引導信號，該行動台包含： 用於接收一 CDMA信號之一天線； 與該天線進行電子通信之一接收器； 與該接收器進行電子通信之一前端處理及解擴組件 ，其用於解擴該CDMA信號； 與該前端處理與解擴組件進行電子通信之一引導估 計組件，以使用包括一 Kalman濾波器的一引導估計器來 估計該原始引導信號以產生一引導估計，其中藉由使用 基於該原始引導信號的一創新代表之一預測誤差方法 來決定該Kalman濾波器，且其中該Kalman濾波器係進一 步配置成用以依據下式計算濾波估計： A K =交k+~^ek 其中元+係渡波估計； 夂係單一步驟之預測器； 係近似創新； 之3係估計之參數；以及 與該引導估計組件及該前端處 理與解擴組件 進行電 88917-990706.doc 一解調變組件，其用於提供若 資料符號。 丁徊士解調變之 請專·㈣娜之行動台，其中該純 二行鏈路上發送的該CDMA信號，而其中該 路 包含一引導頻道。 22·==Γ2°項之行動台，其中由-離線系統識 另J私序配置该Kalman濾波器。

认如申請專利範圍第22項之行動台，其中該κ_η遽波 器係配置成用於改善之群組延遲。 认如申請專利範圍第22項之行動台，其中該離線系統識別 程序包含： 提供串列樣本；以及 使用該預測誤差方法與偽線性回歸來計算參數並使 用該Ka!man濾波器產生—狀態估計，其中疊代地執行該 計算與產生直至該Kalman濾波器會聚。

25. 如申請專利範圍第24項之行動台，其中依據下式計算該 等參數： ' ^=(pU,r'(±^) k=l *=| 其中6表示參數 A 八-丨係由Kalman濾波器之狀態估計 7τ 係由Kalman濾波器之轉置之狀態估計 八係收到之引導信號。 26. 如申請專利範圍第22項之行動台，其中該離線系統識別 程序包含： 88917-990706.doc 1333751 程序包含： 提供串列樣本；以及 使用该預測誤差方法與一高斯牛頓演算法來計算參 數並使用該Kalman濾波器產生一狀態估計，其中疊代地 執行該計算與產生直至該Kalman濾波器會聚。 27. 如申請專利範圍第26項之行動台，其中依 等參數： 算该 Ar:l 其中表示參數 h-i係由Kalman濾波器之狀態估計 <‘係由Kalman濾波器之轉置之狀態估計 〜係近似創新。 889l7-990706.doc