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電信系統(tǒng)及其傳輸信道特性的估計(jì)方法

文檔序號(hào):7666396閱讀:222來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱:電信系統(tǒng)及其傳輸信道特性的估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種規(guī)定由發(fā)射機(jī)通過(guò)一個(gè)信道發(fā)送到接收機(jī)的信道估計(jì)序列。這要樣一種序列,例如,被用在一種估計(jì)傳輸信道的方法中,這也是本發(fā)明的目的。這種信道估計(jì)方法的結(jié)果是在具有單路徑或多路徑信道的情況下,不同路徑的延時(shí),相位和衰減的一種最佳估計(jì)。正如以下將會(huì)理解的那樣,這種最佳估計(jì)是在帶有當(dāng)信道估計(jì)序列被構(gòu)成的確定和選取的持續(xù)時(shí)間的時(shí)間窗內(nèi)獲得的。

背景技術(shù)
在一種遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)中,信息借助于信道在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間流動(dòng)。圖1示出一種時(shí)間上離散的,借助于傳輸信道3在發(fā)射機(jī)1和接收機(jī)2之間的傳輸鏈模型。一般地說(shuō),傳輸信道可對(duì)應(yīng)于不同的物理媒介,無(wú)線電,電纜,光,等,并對(duì)應(yīng)于不同的環(huán)境,固定的或移動(dòng)通信,衛(wèi)星,海底電纜,等。
由于發(fā)射機(jī)1發(fā)送的波可能經(jīng)受許多反射,信道3是一種所謂的多徑信道,因?yàn)樵诎l(fā)射機(jī)1和接收機(jī)2之間通常有障礙物,這導(dǎo)致沿著幾個(gè)路徑傳播的波的反射。一個(gè)多徑信道通常被模型化為如圖1所示,也就是說(shuō),它由具有串聯(lián)的L個(gè)盒(在此L=5)的移位寄存器30組成,用下標(biāo)K表示,可取值1和L之間,每次一個(gè)符號(hào)到達(dá)其入口時(shí),其內(nèi)容在圖1中向右滑動(dòng)。從下標(biāo)K的每個(gè)盒的出口經(jīng)過(guò)一個(gè)濾波器31,表示經(jīng)受干擾,其作用是對(duì)幅度衰減ak,給出相移αk和延時(shí)rk。然后將每個(gè)濾波器31的輸出在相加器32中相加。將這樣所得到的總的脈沖響應(yīng)標(biāo)記為h(n)。該信道的這種脈沖響應(yīng)h(n)可寫(xiě)成以下形式 其中δ(n)表示狄拉克(Dirac)脈沖,δ(n-rk)表示值rk的一個(gè)延時(shí)函數(shù)。
將相加器32的輸出供給相加器33的輸入,以便加上用由高斯噪聲w(n)模型化的隨機(jī)信號(hào),它相應(yīng)于在遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)中存在的熱噪聲。
將會(huì)理解,如果發(fā)射機(jī)1發(fā)送信號(hào)e(n),由接收機(jī)2接收到的信號(hào)r(n)可寫(xiě)成以下形式 算子*表示卷積,一般地說(shuō)由下式定義 為了抵消在由發(fā)射機(jī)1發(fā)送的信號(hào)e(n)中引起的畸變,必須每次確定或估計(jì)信道3的特性,也就是說(shuō),估計(jì)圖1所示的信道3的模型的所有系數(shù)ak,rk和αk。必須依據(jù)信道特性變化的速度,以或多或少的頻度重復(fù)這種估計(jì)的運(yùn)算。
一種估計(jì)信道的普遍方法包括使得由發(fā)射機(jī)1發(fā)送預(yù)先確定并對(duì)接收機(jī)2已知的導(dǎo)頻信號(hào)e(h);和,例如,借助于一種非周期性的相關(guān),比較在接收機(jī)2中接收到的信號(hào)r(n),通過(guò)預(yù)期的操作,以導(dǎo)出發(fā)射機(jī)1與接收機(jī)2之間信道3的特性。
應(yīng)該說(shuō)明,兩個(gè)長(zhǎng)度N的信號(hào)的非周期性相關(guān)具有總長(zhǎng)度為2N-1,利用卷積,對(duì)于兩個(gè)有限長(zhǎng)度N的信號(hào)a(n)和b(n),由下式表達(dá)
其中對(duì)于指數(shù)的符號(hào)*標(biāo)記復(fù)共軛運(yùn)算。
非周期性相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果構(gòu)成了該信道脈沖響應(yīng)的估計(jì)。
由接收機(jī)2接收到的信號(hào)r(n)與由發(fā)射機(jī)1發(fā)送并對(duì)接收機(jī)2已知的信號(hào)e(n)的非周期性相關(guān)因而可被寫(xiě)成如下 e,r(n)=r(n)*e*(-n)=[e(n)*h(n)+w(n)]*e*(-n)=e,e*h(n)+e,w(n) =e,e(n)*h(n)+e,w(n) 在實(shí)踐中,由發(fā)射機(jī)1發(fā)送的序列e(n)將被這樣選取,使得自相關(guān)e,e(n)趨向于K·δ(n),K是一個(gè)實(shí)數(shù),且e,w(n)/e,e(n)趨于0。則由于非周期性相關(guān)可被寫(xiě)成 e,r(n)=k·δ(n)*h(n)+e,w(n)=k·h(n)+e,w(n) 因?yàn)辇玡,w(n)與e,e(n)相比是可忽略不計(jì)的,因而可寫(xiě)成 e,r(n)≈k·h(n) 則可看到,考慮以上的假設(shè),由接收機(jī)2接收到的信號(hào)r(n)與由發(fā)射機(jī)1發(fā)送并對(duì)接收機(jī)2已知的信號(hào)e(n)的非周期性相關(guān)的結(jié)果構(gòu)成對(duì)信道3的脈沖響應(yīng)的估計(jì)。
已經(jīng)可以指明,對(duì)于非周期性相關(guān)函數(shù)e,e(n)=Kδ(n)沒(méi)有唯一的序列e(n)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于利用一對(duì)互補(bǔ)的序列,它們具有這樣的性質(zhì),它們的非周期性自相關(guān)之和是一個(gè)完全的狄拉克函數(shù)。
如果將兩個(gè)互補(bǔ)的序列稱為s(n)和g(n),n=0,1,...,N-1,因而根據(jù)定義可寫(xiě)成 s,s(n)+g,g(n)=k·δ(n)(1) 幾種方法在用于構(gòu)成這樣的互補(bǔ)序列的文獻(xiàn)中是已知的Golay互補(bǔ)序列,多相互補(bǔ)序列,Welti序列,等。
因此本發(fā)明的目的是提議一種利用互補(bǔ)序列估計(jì)傳輸或遠(yuǎn)程通信信道的方法。
更精確地說(shuō),本發(fā)明的目的是提議一種信道估計(jì)序列,規(guī)定由發(fā)射機(jī)通過(guò)一個(gè)信道發(fā)送到接收機(jī),使得它可以實(shí)現(xiàn)一種信道估計(jì)方法,所述的信道估計(jì)序列由分別由兩個(gè)互補(bǔ)序列組成的兩個(gè)級(jí)聯(lián)序列組成,至于信道估計(jì)方法,包括在發(fā)射機(jī)側(cè),發(fā)送所述的信道估計(jì)序列,和在接收機(jī)側(cè),將所述的接收到的信號(hào)與所述的互補(bǔ)序列中的第一個(gè)相關(guān),將所述的接收到的信號(hào)與所述的被延時(shí)的互補(bǔ)序列中的第二個(gè)相關(guān),將所述的兩個(gè)相關(guān)的結(jié)果相加,并從該所述的相關(guān)過(guò)程的結(jié)果得到所述的信道的所述的特性。
依據(jù)本發(fā)明,所述的兩個(gè)互補(bǔ)序列通過(guò)外延被周期性地延伸,該外延構(gòu)成它們的起始部分和/或結(jié)束部分的復(fù)制品,并將其分別在該序列的末端和/或起點(diǎn)上級(jí)聯(lián)。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特性。所述的外延的長(zhǎng)度是這樣的,使它們的和大于或等于該信道的長(zhǎng)度。
依據(jù)本發(fā)明的又一特性,所述的外延的長(zhǎng)度等于相同的值。
本發(fā)明也涉及一種估計(jì)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間傳輸信道的特性的方法,實(shí)施一種剛描述過(guò)的信道估計(jì)序列。



通過(guò)閱讀以下的與附圖相關(guān)的示范性實(shí)施方案的描述,將更清楚地明確以上提到的,以及其他的本發(fā)明的特性,其中 圖1是一種傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖, 圖2是由傳輸系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)發(fā)送的,依據(jù)本發(fā)明的一種信道估計(jì)序列的示意圖,和 圖3是依據(jù)本發(fā)明的一種相關(guān)設(shè)備的方框圖。

具體實(shí)施例方式 依據(jù)本發(fā)明,信道估計(jì)序列SE由兩個(gè)級(jí)聯(lián)的,分別由兩個(gè)互補(bǔ)序列s和g組成的序列S和G組成(第二序列G在時(shí)間上推移第一序列S的長(zhǎng)度)。
例如,所述的兩個(gè)序列s和g是Golay互補(bǔ)序列,或多相互補(bǔ)序列,或Welti序列,等。一般地說(shuō),它們是互補(bǔ)的,因?yàn)樗鼈兊姆侵芷谛宰韵嚓P(guān)之和是一個(gè)完全的狄拉克函數(shù)。因此它們滿足以下等式 s,s(n)+g,g(n)=k·δ(n)(1) 每個(gè)互補(bǔ)序列s和g具有長(zhǎng)度為N。因而它們可被寫(xiě)成 s={s1s2s3...sN}和 g={g1g2g3...gN} 依據(jù)本發(fā)明,為了獲得序列S和G,序列s和g被通過(guò)外延延伸,外延是由分別在序列的結(jié)束和/或起始級(jí)聯(lián)的它們的起始部分和/或結(jié)束部分的復(fù)制品組成。
在圖2所示的實(shí)施方案中,序列s和g分別通過(guò)外延esf,esd和egf,egd被周期性地延伸到右面和左面。外延esf,egf是序列s和g的各自的結(jié)束部分的復(fù)制品。至于外延esd和egd,它們是相同的序列s和g各自的起始部分的復(fù)制品。
外延的長(zhǎng)度是,例如,Kf和Kd,依據(jù)圖2中所示的實(shí)施方案,長(zhǎng)度Kf和Kd等于相同的值K。
這樣,在圖2的特定的實(shí)施方案中,外延可被寫(xiě)成如下 應(yīng)該指出,在特定的實(shí)施方案中,或者長(zhǎng)度Kf或者長(zhǎng)度Kd可為零。
在圖3中,由接收機(jī)2接收到的信號(hào)r(n)一方面被施加到第一相關(guān)器21,另一方面被施加到第二相關(guān)器22。第一相關(guān)器21建立信號(hào)r(n)與序列s(n)的相關(guān),被用于產(chǎn)生信道估計(jì)序列SE,而第二相關(guān)器22建立相同的信號(hào)r(n)與另一個(gè)序列g(shù)(n)的相關(guān),也服務(wù)于產(chǎn)生在延時(shí)23中以前被延時(shí)的信道估計(jì)序列SE,通過(guò)被加到第一序列s(n)的左邊外延esd和第二序列g(shù)(n)的右邊外延egf的長(zhǎng)度Kd和Kf的第一序列s(n)的長(zhǎng)度N之和實(shí)現(xiàn)延時(shí)。這樣,第一相關(guān)器21實(shí)現(xiàn)相關(guān)函數(shù)(r(n),s(n)),而第二相關(guān)器22實(shí)現(xiàn)函數(shù)(r(n),g(n-N-Kd-Kf))。
第一和第二相關(guān)器21和22的各自的輸出被連到相加器24的各自的輸入,然后支付以下的相關(guān)信號(hào)PCr,s,g PCr,s,g=(r(n),s(n))+(r(n),g(n-N-Kd-Kf)) 可以表明,在理論上這個(gè)相關(guān)信號(hào),在窗[-Kf,Kd]中,在一個(gè)常數(shù)范圍內(nèi),是一個(gè)狄拉克脈沖。
這是因?yàn)?,其中Kf=Kd=K,這個(gè)相關(guān)信號(hào)可被寫(xiě)成 PCe,s,g(n)=(e(n),s(n))+(e(n),g(n-N-2K)) =(S(n),s(n))+(S(n),g(n-N-2K))+(G(n-N-2K),s(n))+ (G(n-N-2K),g(n-N-2K)) 然而,等式的第二部分的項(xiàng)中每一個(gè)是長(zhǎng)度2(N+K)-1,這意味著互相關(guān)項(xiàng)(S(n),g(n-N-2K))和κ(G(n-N-2K),s(n))為0,對(duì)于n∈[-K,K],K<N。因此,在間隔[-K,K]中,K<N時(shí),相關(guān)信號(hào)被簡(jiǎn)化為 PCe,s,g(n)=(S(n),s(n))+(G(n-N-2K),g(n-N-2K)) =(S(n),s(n))+(G(n),g(n)) =s,s(n)+g,g(n) =kδ(n) 而且,一般地說(shuō),相關(guān)信號(hào)PCr,s,g的長(zhǎng)度等于2N+Kf+Kd-1。
實(shí)際上,從包括在相關(guān)信號(hào)中的分析窗[-Kf,Kd]內(nèi)相關(guān)信號(hào)PCr,s,g的峰值位置,可以確定由接收機(jī)2接收到的信號(hào)r(n)的時(shí)間位置,換句話說(shuō),可以確定由信道3產(chǎn)生的延時(shí)rk。在分析窗中的峰值特性也使確定信道3的其他特性,也就是由信道3產(chǎn)生的衰減ak和相移αk,成為可能。如果分析窗[-Kf,Kd]的寬度(Kf+Kd)大于或等于信道3的長(zhǎng)度L,可以精確地確定所有路徑的所有接收到的信號(hào)r(n)的時(shí)間位置。
在這個(gè)分析窗之外,也可以確定接收到的信號(hào)的位置,但是不太精確。當(dāng)窗[-Kf,Kd]的寬度(Kf+Kd)小于長(zhǎng)度L時(shí),可以實(shí)施這樣一種在窗[-Kf,Kd]外的分析。
權(quán)利要求
1.一種接收機(jī),該接收機(jī)配置為接收包括級(jí)聯(lián)序列S和G的信道估計(jì)序列,所述級(jí)聯(lián)序列S包括一個(gè)序列s,且包括外延esf和esd其中至少之一,所述外延esf包括所述序列s后面部分的拷貝,而所述外延esd包括所述序列s前面部分的拷貝;所述級(jí)聯(lián)序列G包括一個(gè)互補(bǔ)序列g(shù),且包括外延egf和egd其中至少之一,所述外延egf包括所述序列g(shù)后面部分的拷貝,而所述外延egd包括所述序列g(shù)前一部分的拷貝;
所述接收機(jī)包括
相關(guān)器,該相關(guān)器配置為將接收的信道估計(jì)序列與序列s和互補(bǔ)序列g(shù)相關(guān),以產(chǎn)生第一相關(guān)結(jié)果和第二相關(guān)結(jié)果;以及
加法器,該加法器配置為將所述第一相關(guān)結(jié)果與所述第二相關(guān)結(jié)果相加。
2.如權(quán)利要求1所述的接收機(jī),其中,所述序列s和g均是Golay序列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種規(guī)定由發(fā)射機(jī)(1)通過(guò)信道(3)發(fā)送到接收機(jī)(2)的信道估計(jì)序列,使它能夠?qū)崿F(xiàn)一種信道估計(jì)方法,所述的信道估計(jì)序列由兩個(gè)級(jí)聯(lián)的序列(S和G)組成,它們分別包括兩個(gè)互補(bǔ)序列(s和g),所述的信道估計(jì)方法包括在發(fā)射機(jī)側(cè),發(fā)送所述的信道估計(jì)序列;和在接收機(jī)側(cè)的一個(gè)相關(guān)過(guò)程,包括將所述的接收信號(hào)與所述的互補(bǔ)序列中的第一個(gè)(s)相關(guān),將所述的接收信號(hào)與所述的互補(bǔ)序列中的第二個(gè)(g),被延時(shí)的相關(guān),將所述的兩個(gè)相關(guān)結(jié)果相加,并從所述的相關(guān)過(guò)程結(jié)果導(dǎo)出所述的信道(3)的所述的特性。依據(jù)本發(fā)明,將所述的兩個(gè)互補(bǔ)序列(s和g)通過(guò)外延(esf,esd和egf,egd)周期性地延伸,該外延構(gòu)成在序列的結(jié)束和/或起始上被分別級(jí)聯(lián)的它們的起始部分和/或結(jié)束部分的復(fù)制品。本發(fā)明還涉及利用這種信道估計(jì)序列的信道估計(jì)方法。
文檔編號(hào)H04B7/005GK101150346SQ20071018228
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2001年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月2日
發(fā)明者B·杰喬西, M·魯多爾夫 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社
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