專利名稱：當在一個信號間隔內使用不同調制方法時進行信道評估的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在移動無線電接收機中確定與信號間隔第二部分有關的信道參數(shù)的方法，其中，該信號間隔包括使用第一種調制方法進行調制的該信號間隔的第一部分和使用第二種調制方法進行調制的該信號間隔的第二部分。
目前，在基于藍牙標準版本1.1的數(shù)字無繩通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)以1M比特/秒的速率被按照標準發(fā)送。在這種情況下，使用二值GFSK調制方法(高斯型移頻鍵控)。該GFSK調制方法是一種頻移鍵控調制方法(FSK-移頻鍵控)。在基于GFSK調制的情況下，在發(fā)射端還使用高斯濾波器，以便限制頻率帶寬。例如上述的這種濾波器導致對頻率和數(shù)據(jù)脈沖的脈沖整形，其中，每個符號的脈沖在超過該符號時間持續(xù)時間T的時間上擴展。
一種可能的實現(xiàn)較高數(shù)據(jù)傳輸速率的方式是使用那些具有更多值的調制法方法，比如四值DQPSK方法(差分正交相移鍵控)，或者通常來說是DMPSK方法，其中發(fā)送M值符號(M≥4)而不是發(fā)送二值比特。對于未來版本的藍牙標準(可能甚至來自版本1.2，但是最遲來自版本2.0)，計劃使用具有更多值的調制方法來提高數(shù)據(jù)速率。
為了在未來版本的用于標準化數(shù)字無線電發(fā)射系統(tǒng)的標準中提高數(shù)據(jù)速率，一旦無線電鏈路已經存在了一定時間，則從使用較少值的調制方法(例如GFSK)改變成使用較多值的調制方法(例如DQPSK)是值得的。這允許新版本的標準向后兼容早期版本的標準。就藍牙標準而言，在這種情況下可以首先使用那些具有較少值的調制方法來建立連接或者建立所謂的微微網絡，正如對于根據(jù)該標準的所有設備所使用的那樣。如果在已經建立的鏈路或微微網絡中的設備被設計為使用更多值來調制，則該調制可被用于隨后的數(shù)據(jù)傳輸。通常來說，在基于數(shù)字TDMA(時分多址)的移動無線電系統(tǒng)中，信息以具有規(guī)定時間的數(shù)據(jù)脈沖串(burst)的形式被發(fā)送。在面向分組的移動無線電系統(tǒng)中，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)分組在一個或多個數(shù)據(jù)脈沖串上擴展。數(shù)據(jù)脈沖串包括第一數(shù)據(jù)脈沖串報頭或數(shù)據(jù)分組報頭。該報頭包含用于尋址遠端以及指示分組類型的必要信息，因此，出于兼容性的原因，對于所有版本的標準應當使用那些具有較少值的調制方法來發(fā)送該報頭。特別地，報頭向相應的遠端指示該遠端應當切換到具有更多值的第二種調制方法也是可行的。于是，直到數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分才切換到具有更多值的調制方法。如果多個數(shù)據(jù)分組被連續(xù)發(fā)送，則該調制方法被交替地切換多次。
因為其中所涉及的更高的干擾靈敏度，所以為了在接收端恢復在脈沖串的第二部分中使用更多值進行調制的數(shù)據(jù)，使用需要信道估計的方法是基本可行的。信道估計的目的是指示那些描述信道傳輸行為的信道參數(shù)。在這種情況下，所述信道參數(shù)包括空中接口的影響，所述空中接口常常具有頻率選擇性和多徑傳播。此外，在信道估計中可以考慮發(fā)射部件和/或接收部件的影響。這些參數(shù)常常取決于所使用的調制類型。此外，信道參數(shù)還受溫度效應、模擬接收部件(前端)的老化或部件容差的影響。
為了進行信道估計，通常將訓練序列中的接收信號與在接收機端已知的參考信號相比較。信道估計可達到的估計精確度以及從而接收機的性能通常隨著已知數(shù)據(jù)單元的數(shù)量而提高。
未來版本的藍牙標準將在數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分中提供用于信道估計的訓練序列，其中，數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分是使用更多值來調制的。然而，該訓練序列中的符號的數(shù)量相對較少，因此，基于該訓練序列所確定的信道參數(shù)的可達到的估計精確度可能不夠。
因此，本發(fā)明所基于的目的是指定一種能夠足夠精確地工作的確定信道參數(shù)的方法，其中一旦在信號間隔內發(fā)生調制改變，所述信道參數(shù)與該信號間隔的第二部分相關，而該信號間隔的第二部分是使用第二種調制方法來調制的。
本發(fā)明所基于的目的通過權利要求1的特征來實現(xiàn)。
在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法是基于信號間隔的，該信號間隔包括信號間隔的第一部分(使用第一種調制方法調制)和信號間隔的第二部分(使用第二種調制方法調制)。根據(jù)本發(fā)明，使用從信號間隔的第一部分接收的數(shù)據(jù)信號來確定與信號間隔的第二部分(使用第二種調制方法調制)相關的信道參數(shù)。
通常已知的是，用于信道估計的方法基本上使用被與接收信號相比較的接收端參考數(shù)據(jù)來操作。與所接收的數(shù)據(jù)信號相關的參考信號可以代表在接收機中已知的數(shù)據(jù)信息，特別是所存儲的數(shù)據(jù)信息，或者可以代表通過處理接收信號而獲得的其他信息。如果參考信號是在沒有在接收機端已知的數(shù)據(jù)信息的情況下確定的，則這也被稱為所謂的盲估計或盲均衡。在該情況下，通常通過對接收信號的檢測(針對判定)來確定參考信號。
根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)點是，可以對于該估計方法使用更大量的參考數(shù)據(jù)。因此，除了在信號間隔的第二部分內的參考數(shù)據(jù)之外，還可以使用第一部分中的參考數(shù)據(jù)，并且將其與相應的接收信號相關。隨著參考數(shù)據(jù)項的數(shù)量的增加，將要估計的信道參數(shù)的估計精確度也提高了。此外，當只使用來自第一信號間隔的所接收的數(shù)據(jù)信號以用于信道估計時，根據(jù)本發(fā)明的方法可以在更早的時間提供信道參數(shù)，以使得相對于只使用來自信號間隔的第二部分的訓練序列的情況而言、這些信道參數(shù)能夠更早地用于數(shù)據(jù)恢復。
為了本申請的目的，在本例中，不將信道參數(shù)理解為只表示相對狹義的信道參數(shù)，也就是說，不止理解為將要估計的傳輸函數(shù)或脈沖響應的參數(shù)以及該傳輸函數(shù)或脈沖響應本身，而是可以在廣義上理解為信號均衡器或輸入濾波器(匹配濾波器)的參數(shù)。由于這些接收部件的目的是補償接收信號中的信道影響，因此，原理上可以根據(jù)狹義的信道參數(shù)(即信道的脈沖響應)來確定它們的參數(shù)。
此外，信道參數(shù)不僅可以描述空中接口的基本影響，而且可以任選地描述一個或多個發(fā)射部件和/或接收部件的影響。
有利地，包括信號間隔的第一部分(使用第一種調制方法調制)和信號間隔的第二部分(使用第二種調制方法調制)的信號間隔對應于數(shù)據(jù)脈沖串。在較近版本的面向分組的移動無線電標準中，可以使用第一種調制方法來調制用于尋址和控制遠端的第一報頭或接入碼的信息，以便以基于較早版本的標準的那些接收機可以恢復的形式獲得這些信息。一種用于這種數(shù)據(jù)脈沖串的確定數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分的信道參數(shù)的方法的優(yōu)點是，以這種方式估計的信道參數(shù)只稍微不同于實際的信道關系，這是因為在確定該估計的數(shù)據(jù)信號的出現(xiàn)(脈沖串的第一部分)與使用所估計的信道參數(shù)的時間(脈沖串的第二部分)之間的時間差很短。如果該時間間隔更長，則差異也會更大，這是因為信道關系會持續(xù)改變，特別是在信道快速衰落的情況下。
根據(jù)一個有利的實施例，在第一步驟中，首先使用來自數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分的所接收的數(shù)據(jù)信號來確定與數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分有關的信道參數(shù)。這基于假定在第一步驟中所確定的這些信道參數(shù)只描述與調制無關的信道部分。
該措施使得可以以一種簡單方式根據(jù)與第一部分相關的信道參數(shù)來確定在后續(xù)步驟中確定的與數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分相關的信道參數(shù)。如果將要估計的與數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分有關的信道參數(shù)不包括與調制有關的分量，則各組信道參數(shù)彼此對應。如果將要在第二部分中估計的信道參數(shù)還描述與調制有關的分量，則將要在數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分中估計的信道參數(shù)可以通過簡單的卷積運算來確定。為此目的，把在第一步驟中確定的信道參數(shù)與第二種調制方法的與調制相關的分量的脈沖響應相卷積。
有利地，可以令數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分包括接入碼和第一報頭，并且令數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分包括訓練序列。這使得除了能夠使用在接收機端已知的來自第一部分的信息之外還能夠使用具有來自數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分的訓練序列的形式的信息，以便估計信道參數(shù)。
根據(jù)第一個有利的實施例，借助于MMSE(最小均方誤差)估計方法、特別是借助于MAP-LMMSE(MAP-最大后驗；LMMSE-線性最小均方誤差)估計方法使用來自與數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分以及該數(shù)據(jù)信號相關的參考信息的所接收的數(shù)據(jù)信號來估計與數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分相關的信道參數(shù)。特別地，所使用的數(shù)據(jù)信號還可以代表所述接入碼或該接入碼的一部分。在該情況下，有利地是，對于參考信息和/或作為參考信息的函數(shù)，MMSE和LMMSE估計方法的多個計算運算結果位于接收機內或在工廠時就被存儲在接收機中。
本領域技術人員已知的MMSE和LMMSE方法是基于最小化均方估計誤差的。MMSE估計器的一般表示不僅包括ML(最大似然性)估計器，而且包括MAP估計器，在這種情況下，與ML估計器相比，MAP估計器使用所謂的后驗信息，即預先知道的信息，例如關于信道噪聲或信道本身的信息。與MMSE方法相比，線性估計器是LMMSE方法的必要前提。在用于估計信道參數(shù)的MMSE或LMMSE方法中執(zhí)行矩陣運算，特別是矩陣求逆和矩陣乘法?；揪仃嚠斨械囊环N是自相關矩陣，該矩陣的元素取決于標準化的數(shù)據(jù)序列。除了參考序列以外，出于本發(fā)明的目的，該自相關矩陣還代表在接收機端已知的參考信息。為了降低計算復雜度，自相關矩陣的矩陣求逆結果、該標準化數(shù)據(jù)序列或者取決于該標準化數(shù)據(jù)序列的其他計算運算的結果例如可以被存儲在這一級的信道估計器中。
根據(jù)一個替換實施例，借助于迭代LMS(最小均方)估計方法、使用來自數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分的所接收的數(shù)據(jù)信號和與該數(shù)據(jù)信號相關的參考信息來估計與數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分相關的信道參數(shù)。
原理上，該替換實施例的優(yōu)點是，不用對矩陣求逆就可以執(zhí)行信道參數(shù)估計。例如，由于可在估計方法中使用的接入碼的信息通常是可用的(尤其是在藍牙系統(tǒng)中)，因此，只有當建立了連接時，在對應于非迭代估計方法的運算期間才必須執(zhí)行自相關矩陣的矩陣求逆。借助于本領域技術人員已知的迭代LMS方法，不用對矩陣求逆就能夠確定信道參數(shù)。此外，諸如LMS方法的迭代估計方法需要更多的參考信息，以便達到足夠的估計精確度。因此，使用比報頭長的接入碼比特序列尤其適用于LMS方法。
有利地是，可以規(guī)定首先將與調制相關的參考信號確定為用于估計與數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分相關的信道參數(shù)的參考信息。在這種情況下，與調制相關的參考信號通過脈沖整形來確定，該脈沖整形對應于與調制無關的參考序列的第一種調制方法。
原理上，如上所述，信道參數(shù)不僅能夠描述空中接口的實質影響，而且可選地能夠描述一個或多個發(fā)射部件和/或接收部件的影響。在這些可選的影響中，將特別提到取決于調制方法的發(fā)射端脈沖整形。為了確定與數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分(使用第二種調制方法調制)相關的信道參數(shù)，首先確定與數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分(使用第一種調制方法調制)相關的信道參數(shù)。在該情況下，這些最初確定的信道參數(shù)僅僅描述信道的與調制不相關的部分。上述程序使得可以直接計算與第一部分相關的信道參數(shù)，而不受調制的影響，即不受與調制相關的脈沖整形的影響。在該情況下，與調制不相關的參考序列(即離散值符號序列)被轉換為與調制相關的參考序列(即脈沖調制的符號序列)。因此，不需要根據(jù)與第一部分相關的信道參數(shù)來計算信道參數(shù)中的與調制相關的部分。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，此外，使用來自訓練序列的所接收到的數(shù)據(jù)信號以及與該數(shù)據(jù)信號相關的參考信息來確定與數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分(使用第二種調制方法調制)相關的附加信道參數(shù)。在該情況下，有利地是使用所述附加信道參數(shù)來確定與數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分相關的信道參數(shù)。
如上所述的程序使得可以進一步提高信道估計的精確度。在如上所述的情況下，信道估計不只取決于數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分。
在這種情況下，優(yōu)選地作為選擇變量的函數(shù)來確定與數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分相關的信道參數(shù)，其取決于相應的連接被確定為a)與數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分相關的最終得到的信道參數(shù)，所述最終得到的信道參數(shù)是通過利用第二種調制方法對所確定的與數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分相關的信道參數(shù)進行發(fā)射端脈沖整形而獲得的；或者b)與數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分相關的附加信道參數(shù)，這些信道參數(shù)考慮了第二種調制方法中的發(fā)射端脈沖整形；或者c)對各個最終得到的信道參數(shù)和各個附加信道參數(shù)的平均，在這種情況下，這些信道參數(shù)考慮了在第二種調制方法中的脈沖整形。
這樣做的優(yōu)點是，信道估計可以靈活地匹配于不同的傳輸條件。已知信道估計a)和b)的質量取決于傳輸條件。如果基于數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分的估計a)更好一些，則其被專用于信道參數(shù)的表示。相反，如果基于數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分的估計b)更好一些，則只有這些結果被用于信道估計。如果兩種估計器a)和b)的質量相當，則可以通過對兩個估計器的結果進行平均來進一步提高估計質量。
根據(jù)一個有利實施例，第一種調制方法描述GFSK調制，而第二種調制方法描述DMPSK調制，其中M≥4。在這種情況下，GFSK調制的調制指數(shù)被有利地確定，并且代表取決于相應連接的選擇變量。
該方法的這種擴展考慮了GFSK調制的調制指數(shù)對與數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分相關的信道估計的質量的影響。因此，盡管調制指數(shù)具有特別差的值，也可以最佳地并且足夠精確地確定將要為數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分估計的信道參數(shù)。
在下文中將利用一個典型實施例并參考附圖來更詳細地解釋本發(fā)明，其中

圖1示出數(shù)據(jù)脈沖串的結構的圖示；圖2示出信道的脈沖響應c(i)的圖示；圖3a示出借助于LMMSE方法來估計與數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分相關的信道參數(shù)cGFSK(i)的一種實施方式的圖示；
圖3b示出借助于LMS方法來估計與數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分相關的信道參數(shù)cGFSK(i)的一種替換實施方式的圖示；以及圖4示出作為調制指數(shù)η的函數(shù)來確定信道參數(shù)c(i)的圖示。
圖1示出數(shù)據(jù)脈沖串DB的結構，該數(shù)據(jù)脈沖串DB在基于高于1.1的藍牙標準的藍牙傳輸系統(tǒng)中通過無線電在已建立的微微網絡中的訂戶之間互換。
圖1中的數(shù)據(jù)脈沖串DB或數(shù)據(jù)分組包括第一部分ET，該第一部分ET具有位于起始處的接入碼AC以及跟隨在其后的第一報頭H1，其中，該接入碼AC具有符號序列{a(1)，a(2)，...，a(Na-1)，a(Na)}，第一報頭H1具有符號序列{p(1)，p(2)，...，p(NH1-1)，p(NH1)}。保護時間間隔SZI可選地與第一部分ET的報頭H1相鄰。該數(shù)據(jù)脈沖串DB還包括第二部分ZT，其跟隨在保護時間間隔SZI的后面。第二部分ZT具有第二數(shù)據(jù)脈沖串報頭或第二報頭H2，跟隨在其后的是訓練序列Sync2，該訓練序列Sync2具有符號序列{q(1)，q(2)，...，q(NS2-1)，q(NS2)}。該訓練序列之后是第二部分ZT的有效載荷數(shù)據(jù)區(qū)P。
在數(shù)據(jù)分組或數(shù)據(jù)脈沖串DB的傳輸開始時，使用二值GFSK調制方法調制的第一部分ET由發(fā)射無線電單元以第一數(shù)據(jù)速率發(fā)送，并由遠程站接收。作為藍牙標準數(shù)據(jù)速率的該第一數(shù)據(jù)速率是1M比特/秒。在特定于標準的基礎上，借助于該微微網絡的接入碼AC在該第一部分ET的起始處發(fā)送標識和同步信息，其中，在接入碼AC后面跟有第一數(shù)據(jù)脈沖串報頭H1。一旦已經建立了微微網絡，就知道了該接入碼。作為脈沖串的第一部分的另一個組成部分，報頭H1不僅可以包括尋址信息和與所使用的分組類型相關的細節(jié)，而且可以包括關于第二數(shù)據(jù)速率的信息，其中，跟隨在第一部分ET之后的該數(shù)據(jù)脈沖串DB的第二部分ZT預定以該第二數(shù)據(jù)速率發(fā)送。第二部分ZT以比第一部分ET更高的數(shù)據(jù)速率發(fā)送。在該典型實施例中，使用基于DMPSK調制(其中M≥4)的第二種調制方法來發(fā)送數(shù)據(jù)脈沖串DB的第二部分ZT。在具有四值符號的DQPSK調制的情況下，該脈沖串的第二部分ZT以基于GFSK調制的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率的兩倍發(fā)送。在保護時間間隔SZI的可選時間周期期間不發(fā)送數(shù)據(jù)。保護時間間隔SZI被用于在發(fā)射端與接收端進行與調制相關的部件切換。
如果無線電鏈路中的兩種設備都支持基于DMPSK調制的提高的數(shù)據(jù)速率，則在每一個脈沖串中都可以從第一種調制方法切換到第二種調制方法。在這種情況下，實際上在建立微微網絡的同時檢查對提高的數(shù)據(jù)速率的支持。
為了對包含在數(shù)據(jù)脈沖串DB的第二部分中的數(shù)據(jù)(有效載荷)進行接收端恢復，通常需要知道對于DMPSK調制的信道傳輸響應。在這種情況下，特別地，根據(jù)調制方法選擇的發(fā)射端脈沖整形對整個信道的傳輸響應具有不同的影響，其中，所述整個信道包括空中接口、發(fā)射機和接收機。
與調制相關的脈沖整形可以用線性脈沖gModulation(i)來表征。在高斯脈沖整形的情況下，脈沖的延伸時間超過符號持續(xù)時間T。作為信道的一部分，空中接口通常具有多徑信道響應，也就是說，所發(fā)送的信號經由多個路徑到達接收機，這些路徑相對于彼此在時間上被延遲。像這樣的多徑信道傳輸響應可以用它的脈沖響應cMP(i)來表征。在這種情況下，脈沖響應cMP(i)不僅可以描述空中接口，而且可以描述信道的其他部分，特別是接收濾波器。
包括多徑信道和發(fā)送端脈沖整形的最終得到的信道的脈沖響應由下式給出C(i)＝gModulation(i)*CMP(i)(1)圖2示出具有L＝3個系數(shù)的最終得到的信道的脈沖響應曲線的一個例子。在該例中，信道由具有三個系數(shù)的模型來描述，其中ci＝c(i)其中i＝-1，0，1(2)接收信號r(i)由下式給出r(i)=s(i)*c(i)+n(i)=Σk=-(L-1)/2(L-1)/2s(i-k)·c(k)+n(i)---(3)]]>其中，s(i)表示所發(fā)送的信號，n(i)是噪聲信號，該噪聲信號的噪聲功率是Pnoise，并且“*”是卷積運算符。
用于估計與脈沖串的第二部分相關的信道參數(shù)c(i)的最明顯的方法是將脈沖串的第二部分ZT的序列Sync2中的已知的訓練數(shù)據(jù)q(1)，q(2)，...，q(NS2-1)，q(NS2)用于信道估計。然而，這些訓練數(shù)據(jù)項的數(shù)量較少。為此，利用像這樣的只基于上述訓練數(shù)據(jù)作為在接收端已知的參考信息的信道估計處理不可能實現(xiàn)非常好的精確度。
根據(jù)本發(fā)明，使用從脈沖串的第一部分接收的數(shù)據(jù)來確定與數(shù)據(jù)脈沖串DB的使用DMPSK調制的那部分相關的信道參數(shù)c(i)。為此目的，在該典型實施例中，首先確定與第一部分ET相關的信道參數(shù)cMP_GFSK(i)，在這種情況下，這些信道參數(shù)只描述信道的與調制無關的部分。
圖3a示出借助于基于最小化均方估計誤差的LMMSE(線性最小均方誤差)方法來估計與第一部分相關的信道參數(shù)cMP_GFSK(i)的一種實施方式。從接入碼AC的一部分接收的數(shù)據(jù)信號r(i)以及與該數(shù)據(jù)信號相關的參考序列a(i)被用作用于估計的輸入變量。此外，描述脈沖整形的脈沖gGFSK(i)必須是已知的，以便估計cMP_GFSK(i)。此外，可選地，可以通過包含所測量的噪聲功率Pnoise來改進該估計。
P.Jung、Teubner-Verlag(1997年)的教科書“Analyse und Entwurf digitalerMobilfunksysteme(數(shù)字移動無線電系統(tǒng)的分析與設計)”的第5.2.2和5.2.3章(第197頁-206頁)描述了用于確定信道脈沖響應的計算步驟。在本文獻的公開內容中引用這些細節(jié)以作參考。
通常，所尋求的脈沖響應C的系數(shù)矢量可以被確定為C＝(C-(L-1)/2...C0...C(L-1)/2)T＝M·r(4)其中，M描述估計矩陣，而r＝(ra(min)ra(min+1)...ra(max))T描述所接收的信號相對于參考序列a(i)的矢量。在這種情況下，只考慮接入碼的一部分。
MMSE估計器的一個要求是所估計的誤差的平方是最小的?？梢曰谠撘髞矶x一個適當?shù)目赡芄烙嬀仃嘙＝(R-1·P)*T(5)其中，R描述所接收的訓練序列的自相關矩陣，而P描述所接收的訓練序列與信道脈沖響應之間的互相關矩陣。該自相關矩陣R是正在使用的訓練序列、信道噪聲以及將要估計的脈沖響應的相關特性的函數(shù)。在自相關矩陣R的定義中，只是可選地使用信道噪聲和將要估計的脈沖響應的相關特性，以便改進估計。該可選信息代表先驗估計信息。因此，對先驗估計信息的使用代表MAP估計器，特別是代表作為使用線性估計器的結果的MAP-LMMSE估計器。互相關矩陣P是訓練序列和將要估計的脈沖響應的相關特性的函數(shù)。
在圖3a中圖示的估計器的情況下，使用具有以下形式的最終得到的參考信息pres(i)作為參考信息pres(i)＝gGFSK(i)*p(i) (6)這樣做的優(yōu)點是，在圖3a中示出的信道估計不定義關于包括GFSK脈沖整形的信道的信道參數(shù)，而是只定義沒有GFSK脈沖整形的信道參數(shù)cMP_GFSK(i)。在這種情況下，類似于等式(5)來確定所述估計矩陣、自相關矩陣和互相關矩陣。不使用卷積運算，通過適于卷積的濾波也能獲得相同的結果。原理上，這適用于在本申請中提到的所有卷積運算。
序列{a(min)，...，a(max)}是接入碼的子序列，其包括68個比特，并且一旦在藍牙特定的微微網絡中建立了連接就已經知道。作為所謂的網絡特定的LAP地址的函數(shù)，一個長度為64比特的同步序列被確定為接入碼的一部分，并且在藍牙規(guī)范1.1的第13.2.1章第142-145頁中進行了描述。在這種情況下，根據(jù)該LAP地址中的一個特定比特的值，該同步序列在其末尾具有長度為6比特的第一或第二標準特定的比特序列。此外，根據(jù)該LAP地址中的相同比特，在接入碼的末尾定義長度為4比特的第一或第二標準特定的比特序列，即所謂的報尾比特(trailer bits)。被用于MAP-LMMSE估計的序列{a(min)，...，a(max)}對應于由此產生的接入碼的11比特的內聚序列(cohesive sequence)，其中，根據(jù)該LAP地址中的該特定比特的值，序列{a(min)，...，a(max)}的兩種置換是可能的。
對應于該序列的自相關矩陣R的逆和互相關矩陣P的兩個置換或者兩個估計矩陣M可在工廠時就直接被存儲在接收機內的存儲器中。在這種情況下，對于噪聲功率Pnoise假設特定值，并且該特定值對應于噪聲功率Pnoise的所預期的最小值。此外，還可以預先存儲其他計算結果。根據(jù)實際上發(fā)生了參考序列的哪個置換，在每一種情況中選擇兩個自相關矩陣R的逆的其中之一和兩個互相關矩陣P的其中之一，或者在每種情況下選擇估計矩陣M以用于估計。
圖3b示出借助于基于最小化均方估計誤差的迭代LMS(最小均方)方法來估計與第一部分相關的信道參數(shù)cMP_GFSK(i)的一種替換實施方式。來自整個接入碼AC的所接收的數(shù)據(jù)信號r(i)以及與該數(shù)據(jù)信號相關的參考信息a(i)被用作輸入變量以用于估計。此外，知道描述脈沖整形的脈沖gGFSK(i)是必要的，以便估計cMP_GFSK(i)。
在這種情況下，與MAP-LMMSE估計器類似，基于下式的最終得到的參考信息ares(i)被用作用于LMS信道估計的參考信息ares(i)＝gGFSK(i)*a(i) (7)一旦已經建立了微微網絡，則接入碼的整個序列a(i)就是已知的。由于基于該整個接入碼的參考序列的置換的數(shù)量非常大，因此在不能訪問先前計算的值的情況下，在估計過程中的所有計算操作也必須在接收機中執(zhí)行。
如已經提到的那樣，當打算對用于該估計方法的矩陣使用所存儲的值時，只有該接入碼中的大小為11比特的一部分可被用于MAP-LMMSE估計。
然而，已知的迭代LMS方法可用于估計信道參數(shù)而不用矩陣求逆，因此整個接入碼AC能夠被用作用于該估計方法的參考信息，同時只有很小的計算復雜度。當然，在這種情況下，也可以只使用整個接入碼的一部分以用于估計。在該LMS方法中，和MAP-LMMSE估計方法的情況一樣，誤差的平方被最小化。LMS方法在迭代梯度方法(最陡下降方法)的基礎上操作，其中在總共n次迭代之后達到最小的平方誤差。然后，相關的信道參數(shù)對應于該估計結果。在J.G.Proakis的教科書“Digital Communications(數(shù)字通信)”(第四版，McGraw-Hill)的第11.1.2章第663-666頁中詳細描述了LMS方法，其內容被引用在本文獻的公開內容中以作參考。
除了在圖3a和圖3b中所示的替換實施例的基礎上估計與GFSK調制的第一部分相關的信道參數(shù)cMP_GFSK(i)以外，還可以可選地確定與數(shù)據(jù)脈沖串的DMPSK調制的第二部分ZT相關的附加信道參數(shù)cDMPSK(i)。在這種情況下，使用來自脈沖串的第二部分中的訓練序列Sync2的所接收的數(shù)據(jù)信號以及與該數(shù)據(jù)信號相關聯(lián)的參考序列q(i)來確定附加的信道參數(shù)cDMPSK(i)。在藍牙標準的情況下，該參考序列的長度為10個訓練符號。在使用DQPSK調制的情況下，這對應于20比特的長度。由于整個估計方法的目的是確定與包括DMPSK特定的發(fā)射端脈沖整形的DMPSK調制的部分相關的信道參數(shù)c(i)，因此附加信道參數(shù)cDMPSK(i)也描述DMPSK特定的發(fā)射端脈沖整形是值得的?？墒褂梅謩e對應于圖3a和圖3b所示實施例的LMMSE或LMS方法來確定附加信道參數(shù)cDMPSK(i)。然而，在這種情況下，不需要通過卷積運算來產生最終得到的參考信號；在這種情況下，參考序列{q(1)..q(N)}形成用于LMMSE或LMS運算的輸入信號。
圖4說明了根據(jù)之前描述的估計結果cMP_GFSK(i)和cDMPSK(i)來確定信道參數(shù)c(i)。與數(shù)據(jù)脈沖串的GFSK調制的第一部分有關的信道參數(shù)cMP_GFSK(i)首先與用于DMPSK調制的脈沖整形的脈沖gDMPSK(i)相卷積，其中，所述信道參數(shù)cMP_GFSK(i)是使用圖3a或圖3b所示的方法的其中之一來確定的。與GFSK調制的脈沖相對比，該脈沖是所謂的奈奎斯特脈沖。卷積結果cMP_GFSK_PF_DMPSK(i)形成隨后的3選1選擇操作S的一個選項，該選擇操作S用于指示所尋求的信道參數(shù)c(i)。此外，與DMPSK調制的第二部分ZT相關的附加信道參數(shù)cDMPSK(i)代表另一選項。第三選項是作為信道響應cMP_GFSK_PF_DMPSK(i)與cDMPSK(i)的平均值M而獲得的。在這種情況下，經由通過測量已知的調制指數(shù)η來控制該3選1選擇S。
選擇用于指示所尋求的估計結果的信道估計的理由是，基于數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分ET的信道參數(shù)cMP_GFSK(i)的質量依賴于與相應的連接相對應的GFSK調制的調制指數(shù)η。該調制指數(shù)η可以在一定的容差間隔內波動。已知基于GFSK調制的部分的估計對于調制指數(shù)的某些值可能會變得很差。這是因為所分別使用的最終得到的參考序列的相關特性作為η的函數(shù)而改變。在這種情況下，只有信道參數(shù)cCMPSK(i)被用于指示所尋求的信道參數(shù)c(i)。對于調制指數(shù)η的某些其他值，基于數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分的估計精確度非常好，這樣，在這種情況下，適當?shù)倪x擇允許信道參數(shù)cMP_GFSK，PF_DMPSK(i)與所尋求的信道參數(shù)c(i)相等。如果信道參數(shù)cCMPSK(i)和cMP_GFSK，PF_DMPSK(i)的精確度相當，則可以執(zhí)行對這些參數(shù)集取平均值M。這一措施導致經平均后的估計結果的波動寬度比各個參數(shù)集的波動寬度窄，這樣，平均來說，所尋求的估計結果c(i)更精確。
最后，應當指出的是，在本發(fā)明的范圍之內，也可以考慮在接收機前端中確定接收信號路徑的傳輸特性改變的信道參數(shù)，其中在各種調制方法之間切換時就會發(fā)生上述情況，這是由于在接收信號路徑中使用不同的接收機模塊。如果接收信號路徑的各個傳輸特性在接收機前端中是已知的，則可以按照和與調制有關的脈沖整形類似的方式將這些特性用于計算與使用DMPSK調制方法調制的數(shù)據(jù)脈沖串的第二部分相關的信道參數(shù)。
權利要求
1.一種用于在移動無線電接收機中確定與信號間隔的第二部分相關的信道參數(shù)的方法，該信號間隔包括使用第一種調制方法(GFSK)調制的信號間隔的第一部分(ET)和使用第二種調制方法(DMPSK)調制的信號間隔的第二部分(ZT)，該方法包括以下步驟使用來自該信號間隔的第一部分(ET)的所接收的數(shù)據(jù)信號來確定與使用第二種調制方法(DMPSK)調制的第二部分(ZT)相關的信道參數(shù)(c(i))。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于該信號間隔對應于數(shù)據(jù)脈沖串(DB)。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于以下步驟使用來自該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第一部分(ET)的所接收的數(shù)據(jù)信號來確定與該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第一部分(ET)相關的信道參數(shù)(cMP_GFSK(i))，這些信道參數(shù)(cMP_GFSK(i))只描述信道的與調制無關的部分。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第一部分(ET)包括接入碼(AC)和第一報頭(H1)，并且該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第二部分(ZT)包括訓練序列(Sync2)。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于使用來自該數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分(ET)的所接收的數(shù)據(jù)信號以及與該數(shù)據(jù)信號相關的參考信息(a(i)，ares(i))、借助于特別是MAP-LMMSE估計方法的MMSE估計方法來估計與該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第一部分相關的信道參數(shù)(cMP_GFSK(i))。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于所述參考信息(a(i)，ares(i))和/或依賴于該參考信息的所述MMSE或LMMSE估計方法的計算操作的多個結果實際上在工廠時就被存儲在接收機中。
7.如權利要求4所述的方法，其特征在于使用來自該數(shù)據(jù)脈沖串的第一部分(ET)的所接收的數(shù)據(jù)信號以及與該數(shù)據(jù)信號相關的參考信息(a(i)，ares(i))、借助于迭代LMS估計方法來估計與該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第一部分相關的信道參數(shù)(cMP_GFSK(i))。
8.如權利要求5-7的其中之一所述的方法，其特征在于以下步驟通過使用第一種調制方法(GFSK)對與調制無關的參考序列(a(i))進行脈沖整形而把與調制相關的參考信號(ares(i))確定為參考信息。
9.如權利要求4-8的其中之一所述的方法，其特征在于以下步驟使用來自所述訓練序列(Sync2)的所接收的數(shù)據(jù)信號以及與該數(shù)據(jù)信號相關聯(lián)的參考信息(q(i))來確定與使用第二種調制方法(DMPSK)調制的該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第二部分(ZT)相關的附加信道參數(shù)(cDMPSK(i))。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于使用所述附加信道參數(shù)(cDMPSK(i))來確定與該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第二部分(ZT)相關的信道參數(shù)(c(i))。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于作為選擇變量的函數(shù)來確定與該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第二部分(ZT)相關的信道參數(shù)(c(i)，h(i))，其取決于相應的連接被確定為-與該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第一部分(ZT)相關的最終得到的信道參數(shù)(cMP_GFSK，PF_DMPSK(i))，其是通過使用第二種調制方法(DMPSK)對所確定的與該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第一部分(ET)相關的信道參數(shù)(cMP_GFSK(i))進行發(fā)射端脈沖整形而獲得的；或者-與該數(shù)據(jù)脈沖串(DB)的第二部分(ZT)相關的附加信道參數(shù)(cDMPSK(i))，這些信道參數(shù)(cDMPSK(i))考慮了第二種調制方法(DMPSK)中的發(fā)射端脈沖整形；或者-對各個最終得到的信道參數(shù)(cMP_GFSK，PF_DMPSK(i))和各個附加信道參數(shù)(cDMPSK(i))的平均，在這種情況下，這些信道參數(shù)考慮了在第二種調制方法(DMPSK)中的發(fā)射端脈沖整形。
12.如前述權利要求的其中之一所述的方法，其特征在于第一種調制方法(GFSK)描述GFSK調制，而第二種調制方法(DMPSK)描述DMPSK調制，其中，M≥4。
13.如權利要求11和12所述的方法，其特征在于該方法具有附加的方法步驟確定GFSK調制的調制指數(shù)(η)，該調制指數(shù)(η)是取決于相應的連接的選擇變量。
14.如前述權利要求的其中之一所述的方法，其特征在于該方法被用在基于藍牙標準版本1.2或更高版本的藍牙傳輸系統(tǒng)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于信號間隔(DB)的方法，該信號間隔由使用第一種調制方法(GFSK)調制的信號間隔的第一部分(ET)和使用第二種調制方法(DMPSK)調制的信號間隔的第二部分組成。所述方法在于在所接收的數(shù)據(jù)信號(a(i)，p(i))的幫助下，利用所述信號間隔(DB)的第一部分(ET)來確定與通過第二種調制方法調制的信號間隔的第二部分有關的信道參數(shù)(c(i))。
文檔編號H04L25/02GK1922838SQ200480030129
公開日2007年2月28日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權日2003年10月16日
發(fā)明者M·哈默斯, A·諾伊鮑爾, M·施佩特 申請人:英飛凌科技股份公司