專利名稱：用于參數(shù)估計的并行施密特-卡爾曼濾波的制作方法
用于參數(shù)估計的并行施密特-卡爾曼濾波
相關(guān)申ffr
根據(jù)35 U.S.C. § 119 (e),本申請要求享受2006年9月29曰 提交的、標(biāo)題為"Method and Apparatus For Providing Frequency Offset and Channel Estimation"的美國臨時申請序列號No.60肪，491的較 早申請日的優(yōu)先權(quán)，通過引入將該申請整體包含于此。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)為用戶提供了移動便利性以及一套豐富的服務(wù)和 功能。此便利性使得持續(xù)增長的消費者數(shù)目顯著地將其用作可接受 的通信模式，以用于傳輸語音和數(shù)據(jù)(包括文本和圖形信息)方面 的商務(wù)和個人使用。這種通信系統(tǒng)的 一 個長期挑戰(zhàn)是抵抗信號干擾， 信號干擾隨著系統(tǒng)中用戶數(shù)目的遞增而變得越來越難以解決。為了 有效地最小化干擾，需要可靠的信道和頻率偏移估計。傳統(tǒng)上，這 種估計非常困難，尤其是當(dāng)信號通過時變信道進行傳輸時。這些信 道特性反映了涉及移動終端的場景。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種方法來提供信道和頻率偏移估計。根據(jù)一個實施 方式，針對MIMO (多輸入多輸出)OFDMA(正交頻分多址)系統(tǒng)， 在由于移動性而導(dǎo)致的時變信道上對頻率偏移和信道估計進行聯(lián)合確定。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，一種方法包括接收來自移動終端的 信號。該方法還包括使用并行施密特-卡爾曼濾波器對接收信號的頻 率偏移估計和信道估計進行聯(lián)合確定。頻率偏移估計和信道估計用 于去除所述接收信號的干擾。設(shè)備，包括處理器，其被配置 用于接收來自移動終端的信號，以及使用并行施密特-卡爾曼濾波器 對接收信號的頻率偏移估計和信道估計進行聯(lián)合確定。頻率偏移估 計和信道估計用于去除所述接收信號的干擾。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式， 一種系統(tǒng)，包括基站，其被配置用 于接收來自移動終端的信號，以及使用并行施密特-卡爾曼濾波器對 接收信號的頻率偏移估計和信道估計進行聯(lián)合確定。頻率偏移估計 和信道估計用于去除所述接收信號的干擾。
僅僅通過圖示出包括被構(gòu)思以實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式在內(nèi)的多 個特定實施方式和實現(xiàn)，本發(fā)明的其他方面、特征和優(yōu)點將從下文 的詳細描述中變得明顯。本發(fā)明還能夠具有其他不同的實施方式， 并且在各種明顯方面其若干細節(jié)可以修改，所有這些都不脫離本發(fā) 明的精神和范圍。相應(yīng)地，附圖和說明書應(yīng)視為在本質(zhì)上是示意性 的，而不是限制性的。


在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的、利用被配置成使用施密特-卡爾曼濾波器來提供頻率偏移、信道和傳播估計的基站的通信系統(tǒng)
的圖示；
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的、提供能夠使用并行施密特-卡爾曼濾波器來處理頻率偏移估計和信道估計的多個處理塊的基站 的圖示；
圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的、用于提供頻率偏
移估計和信道估計的過程的流程圖4是可以用于實現(xiàn)本發(fā)明一個實施方式的硬件的圖示；
圖5A和圖5B是能夠支持本發(fā)明各種實施方式的不同蜂窩移動
電話系統(tǒng)的圖示；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的、能夠在圖5A和圖5B的系
統(tǒng)中#:作的移動臺的示例性組件的圖示；以及
圖7是根據(jù)本發(fā)明 一 個實施方式的、能夠支持此處所描述的過程 的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的圖示。
具體實施例方式
公開了使用施密特-卡爾曼濾波器來提供通信參數(shù)的估計的裝 置、方法和軟件。在下文的描述中，出于解釋的目的，闡述了多個
域技術(shù)人員來說很顯然，本發(fā)明的實施方式可以在沒有這些具體細 節(jié)或者具有等效布置的情況下被實踐。在其他實例中，以框圖的形 式示出了公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以避免不必要地模糊本發(fā)明的實施方式。
盡管針對多輸入多輸出(MIMO) OFDMA (正交頻分多址)系 統(tǒng)和施密特-卡爾曼濾波器來討論本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可以意識到，本發(fā)明的實施方式可以應(yīng)用于任何類型的 通信系統(tǒng)和等效的濾波技術(shù)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的、利用被配置成使用施密特-卡爾曼濾波器來提供頻率偏移、信道和傳播估計的基站的通信系統(tǒng) 的圖示。出于示意性的目的，通信系統(tǒng)100具有與一個或多個移動 臺(MS) 103a-103n通信的基站101。取決于上下文，術(shù)語"移動臺
(MS)"、"用戶設(shè)備(UE)"、"用戶終端"以及"移動節(jié)點(MN)" 可互換地用來表示任何類型的客戶端設(shè)備或終端。如所示，基站101 包括用于生成信道估計的信道估計模塊105,以及用于提供頻率偏移 估計的頻率偏移估計模塊107。此外，傳播估計模塊109輸出傳播延 遲的估計。如后面所描述的，這些估計涉及采用施密特-卡爾曼濾波。 根據(jù)某些實施方式，系統(tǒng)IOO是MIMO(多輸入多輸出)OFDMA
(正交頻分多址)系統(tǒng)。OFDMA，也稱為多用戶OFDM,其被認為 是用于第4代無線網(wǎng)絡(luò)的調(diào)制和多址方法。OFDMA是正交頻分復(fù)用(OFDM)的擴展，其目前是用于高速數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)的調(diào)制選擇，高 速數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)諸如IEEE 802.1 la/g/n無線LAN ( WiFi)(無線保 真)以及IEEE 802.16a/d/e無線寬帶接入系統(tǒng)(WiMAX )(全球微 波接入互操作性)。OFDMA允許多個用戶在不同的子載波上同時發(fā)射。
在MIMO系統(tǒng)100中，發(fā)射器(其可以是移動臺103或基站101) 可以從多個天線同時發(fā)射多個數(shù)據(jù)流。接收機(例如移動臺103或 基站101 )可以經(jīng)由多個天線接收所發(fā)射的流，其中接收機可以基于 所接收的導(dǎo)頻符號推導(dǎo)出信道響應(yīng)矩陣，以及執(zhí)行接收機空間處理。 接收機可以合并信號以獲得增強的信道響應(yīng)信號。
OFDM系統(tǒng)100 (采用頻域均衡方法)可以支持高速數(shù)據(jù)，同時 保持很高的信號質(zhì)量，即使在嚴重的多徑衰落環(huán)境下。為了實現(xiàn) OFDM技術(shù)的潛能，需要高精確度的信道估計器。具體地，為了從 期望用戶所接收的矢量信號去除干擾信號，確定可靠的信道和頻率 偏移估計。作為示例，在上行鏈路-MIMO-OFDMA (UL-MIMO-OFDMA )系統(tǒng)中，主要因為設(shè)備的移動性，使得使用 傳統(tǒng)的方法很難估計和跟蹤偏移和信道參數(shù)。考慮此方法可以在使 用OFDM波形的其他應(yīng)用中實現(xiàn)。
已經(jīng)提議了若千種方法用于解決頻率偏移和信道估計。例如，使 用最大似然(ML)法用于聯(lián)合估計，其中采用交替投影用于頻率偏 移估計。還提議了基于子空間的頻率偏移估計。然而，由于高移動 性使得在戶外會經(jīng)歷高多普勒偏移，因此這些方法可能不適合實際 的時變環(huán)境。而且，常規(guī)的方法在時變環(huán)境中估計頻率偏移不太可 靠。對了聯(lián)合估計，在MIMO-OFDM系統(tǒng)中使用非線性濾波技術(shù)。 然而，此方法依賴于基于卡爾曼濾波器的非線性濾波方法，因此可 能不適合并行處理。
作為對比，根據(jù)某些實施方式，基站101通過并行地使用施密特 -卡爾曼濾波器來在時變信道上為MIMO-OFDMA系統(tǒng)100提供聯(lián)合 頻率偏移和信道估計。在OFDM系統(tǒng)中，頻率偏移估計是保持載波正交性的重要部分。在MIMO-OFDMA系統(tǒng)100中，發(fā)射機(例如， MS 103或BS 101 )可以使用多個天線(例如，基站101的天線111, 或者移動臺103a-103n的天線113a-113n)在多個子帶上同時發(fā)射多
個數(shù)據(jù)流。
在可選實施方式中，估計過程可以在沒有OFDM的單載波系統(tǒng) 中實現(xiàn)。在這種情況下，針對一個子帶執(zhí)行信道估計。對于寬帶單 載波系統(tǒng)，可以使用各種技術(shù)來解決寬帶信道中的頻率選擇性。
注意，此處描述的與數(shù)據(jù)處理技術(shù)相關(guān)聯(lián)的信道估計和頻率偏移 估計可以用于無線通信系統(tǒng)100中的下行鏈路以及上行鏈路。下行 鏈路是指從基站101到用戶終端103的通信鏈路，而上行鏈路是指 從用戶終端103到基站101的通信鏈路。
此外，基站101可以在MIMO-CDMA (碼分多址)系統(tǒng)中操作， 以便通過信道估計模塊105和傳播估計模塊109來提供聯(lián)合信道和 傳播延遲估計。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的、提供能夠使用并行施密特-卡爾曼濾波器來處理頻率偏移估計和信道估計的多個處理塊的基站 的圖示。在示例性架構(gòu)中，圖1的基站101利用多個處理塊200a-200n 來執(zhí)行聯(lián)合估計過程。處理塊200a-200n的數(shù)目對應(yīng)于通信中所涉及 的移動臺113a-113n的數(shù)目。
每個處理塊200a包括并行施密特-卡爾曼濾波器201，其例如基 于在時變信道上接收到的信號而輸出頻率偏移估計和信道估計。處 理塊200a-200n提供并行處理方案，其可以操作來估計相位噪聲以及 跟蹤信道偏移和信道估計。
施密特-卡爾曼濾波器201通過去除不感興趣的狀態(tài)來將處理器 上的計算負荷最小化。該去除可以通過劃分如下測量和傳播方程來 實現(xiàn)
<formula>formula see original document page 8</formula>其中，x表示包含感興趣的狀態(tài)(例如信道狀態(tài))的矢量。
在對接收到的信號濾波之后，已濾波信號(并行濾波輸出)可以
在編碼器(未示出)中進行編碼和交織，繼而在調(diào)制器(未示出) 中調(diào)制，該調(diào)制器可以是固定的或自適應(yīng)的。通過噪聲消除過程， 已濾波數(shù)據(jù)中的任何噪聲可以被消除，并且被饋送到天線以便將已
濾波信號發(fā)射給目標(biāo)終端103。在接收到已濾波信號之后，終端103 的本地振蕩器(未示出)可以根據(jù)頻率偏移估計進行調(diào)整。
圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的、用于提供頻率偏 移估計和信道估計的過程的流程圖。如圖3A所示，在步驟301中， 通過時變信道從移動終端103a接收傳輸信號。在步驟303中，處理 繼而使用并行施密特-卡爾曼濾波器(例如，濾波器201)來跟蹤和 估計針對傳輸鏈路(例如，上行鏈路)的頻率偏移和信道參數(shù)。使 用該信道和頻率偏移估計，處理可以減輕干擾信號(步驟305 )。
為了計算卡爾曼增益，需要針對A"的0(7V3)乘法和加法、針對所
有g(shù) (")的K x (9(iV(K - l)(乂 (TV, +1))2 AO乘法和力口法、原始的卡爾曼增益、 以及針對所有iq (")的〖x O(iV(K —1)2 (7V, (iV, +1))2 AO乘法和力口法、施密特畫
卡爾曼增益。從這些事實可知，隨著移動臺103a-103n的數(shù)目的增加， 并行施密特-卡爾曼濾波方法更為可取。據(jù)觀察，在實際的 MIMO-OFDMA系統(tǒng)中，沒有必要將千擾建模成簡單的AWGN (加 性白高斯噪聲)。
對于圖3B,在步驟311中，處理將信號分解為期望信號和干擾 信號。接著，創(chuàng)建多個處理塊200a-200n。作為示例，處理塊的數(shù)目 等于系統(tǒng)中移動臺103a-103n (或用戶)的總數(shù)目(步驟313)。每 個塊200a僅針對一個期望用戶執(zhí)行處理，如步驟315中所示。在示 例性實施方式中，根據(jù)步驟317,每個塊200a-200n執(zhí)行信道估計和 信道更新。
在示例性實施方式中，相對于聯(lián)合估計所有用戶信道估計的最優(yōu) 卡爾曼濾波器而言，圖3A和圖3B的處理為多用戶上行鏈路MIM0提供了較低復(fù)雜度的信道估計/頻率偏移算法。此方法好于將所有其 他用戶視為AWGN的方法。其還優(yōu)于使用概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)濾波器
(PDAF),概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)濾波器利用反映數(shù)據(jù)流異步性的某種概率 分布函數(shù)(PDF)來對其他用戶建模。在一個實施方式中，估計過程 通過不對干擾者進行估計，以最優(yōu)方式利用了干擾用戶的二階統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
進一步地，過程與天線的數(shù)目、FFT(快速傅立葉變換)的大小 以及每個接收天線的用戶數(shù)目很成比例。處理具有矢量矩陣乘法和 加法，并且可以在典型的帶有矢量-矩陣包的DSP(數(shù)字信號處理器) 中很容易地實現(xiàn)。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認識到，所描述的估計過程可以通過軟 件、硬件(例如，通用處理器、數(shù)字信號處理(DSP)芯片、專用集 成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等)、固件或其組合 來實現(xiàn)。以下針對圖4詳細描述用于執(zhí)行所述功能的此類示例性硬 件。
計算系統(tǒng)400包括總線401或者用于傳送信息的其他通信機制，以 及耦合至總線401以用于處理信息的處理器403。計算系統(tǒng)400還包 括主存儲器405,諸如隨機存取存儲器(RAM)或其他動態(tài)存儲設(shè) 備，其耦合至總線401以用于存儲信息和將由處理器403執(zhí)行的指 令。主存儲器405也可以用于存儲在處理器403對指令的執(zhí)行期間 的臨時變量或者其他中間信息。計算系統(tǒng)400還可以包括只讀存儲 器(ROM) 407或其他靜態(tài)存儲設(shè)備，其耦合至總線401以用于存 儲用于處理器403的靜態(tài)信息和指令。諸如磁盤或光盤之類的存儲 設(shè)備409耦合至總線401以用于永久性地存儲信息和指令。
計算系統(tǒng)400可以經(jīng)由總線401耦合至顯示器411,諸如液晶顯 示器或者有源矩陣顯示器，以用于向用戶顯示信息。諸如包括字母 數(shù)字和其他鍵的鍵盤之類的輸入設(shè)備413可以耦合至總線401以用 于將信息和命令選擇傳送給處理器403。輸入設(shè)備403可以包括光標(biāo)控制，諸如鼠標(biāo)、軌跡球或光標(biāo)方向鍵，用于將方向信息和命令選
擇傳送給處理器403以及用于控制光標(biāo)在顯示器4U上的運動。
根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式，響應(yīng)于處理器403執(zhí)行包含在主存 儲器405中的指令安排，可以由計算系統(tǒng)400提供此處所描述的過 程?？梢詮牧硪挥嬎銠C可讀介質(zhì)(諸如存儲設(shè)備409 )將此類指令讀 入主存儲器405中。對包含在主存儲器405中的指令安排的執(zhí)行， 使得處理器403執(zhí)行此處所描述的過程步驟。也可以利用多處理裝 置中的一個或多個處理器來執(zhí)行包含在主存儲器405中的指令。在 可選實施方式中，可以使用硬線電路來代替軟件指令或與軟件指令 相結(jié)合來實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式。在另一示例中，可以使用諸如現(xiàn) 場可編程門陣列(FPGA)之類的可重配置硬件，其中通常通過對存 儲器查找表進行編程，可重配置硬件的邏輯門的功能和連接拓樸在 運行時是可定制的。因此，本發(fā)明的實施方式不限于硬件電路和軟 件的任何具體組合。
計算系統(tǒng)400還包括耦合至總線401的至少一個通信接口 415。 通信接口 415提供耦合至網(wǎng)絡(luò)鏈路(未示出)的雙向數(shù)據(jù)通信。通 信接口 415發(fā)送和接收電信號、電磁信號或光信號，其攜帶表示各 種信息類型的數(shù)字數(shù)據(jù)流。而且，通信接口 415可以包括外圍接口 設(shè)備，諸如通用串行總線(USB )接口 、 PCMCIA (個人計算機存儲 卡國際協(xié)會)接口，等等。
處理器403可以在代碼被接收的同時執(zhí)行所發(fā)射的代碼，和/或 將代碼存儲在存儲設(shè)備409或其他非易失性存儲器中以供之后執(zhí)行。 在此方式中，計算系統(tǒng)400可以獲得載波形式的應(yīng)用代碼。
此處所使用的術(shù)語"計算機可讀介質(zhì)，，是指參與向處理器403 提供指令以供執(zhí)行的任何介質(zhì)。此類介質(zhì)可以采取許多形式，包括 但不限于非易失性介質(zhì)、易失性介質(zhì)以及傳輸介質(zhì)。非易失性介質(zhì) 例如包括，光盤或磁盤，諸如存儲設(shè)備409。易失性介質(zhì)包括動態(tài)存 儲器，諸如主存儲器405。傳輸介質(zhì)包括同軸電纜、銅線以及光纖， 包括包含總線401的線路。傳輸介質(zhì)還可以采取聲波、光波或電》茲波的形式，諸如在射頻(RF)和紅外(IR)數(shù)據(jù)通信期間生成的波。 計算機可讀介質(zhì)的通用形式包括，例如軟盤、柔性盤、硬盤、磁帶、 任何其他磁性介質(zhì)、CD-ROM、 CDRW、 DVD、任何其他光介質(zhì)、 穿孔卡、紙帶、光標(biāo)記頁、具有孔或其他光學(xué)可識別記號的模式的 任何其他物理介質(zhì)、RAM、 PROM和EPROM、閃速-EPROM、任何 其他存儲芯片或帶盒、載波、或者計算機可以讀取的任何其他介質(zhì)。 在向處理器提供指令以供執(zhí)行時可以涉及各種形式的計算機可 讀介質(zhì)。例如，用于執(zhí)行至少一部分本發(fā)明的指令最初可以在遠程 計算機的磁盤上生成。在這種情形下，遠程計算機將指令加載到主 存儲器中，并且使用調(diào)制解調(diào)器通過電話線路發(fā)送指令。本地系統(tǒng) 的調(diào)制解調(diào)器在電話線路上接收數(shù)據(jù)，并且使用紅外發(fā)射機將數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換為紅外信號，以及將該紅外信號發(fā)射到便攜式計算設(shè)備，諸如 個人數(shù)字助理(PDA)或膝上型筆記本。便攜式計算設(shè)備上的紅外 檢測器接收由該紅外信號產(chǎn)生的信息和指令并將數(shù)據(jù)放在總線上。 總線將數(shù)據(jù)傳送至主存儲器，處理器從主存儲器取回指令并執(zhí)行之。 主存儲器所接收的指令可選地可以在處理器執(zhí)行之前或之后存儲在 存儲設(shè)備上。
圖5A和圖5B是能夠支持本發(fā)明的各種實施方式的不同蜂窩移 動電話系統(tǒng)的圖示。圖5A和圖5B示出了若干示例性蜂窩移動電話 系統(tǒng)，其每個都具有移動臺(例如，手持機)和基站，在基站和移 動臺中安裝有收發(fā)機(作為數(shù)字信號處理器(DSP)的一部分)、硬 件、軟件、集成電路和/或半導(dǎo)體設(shè)備。作為示例，無線網(wǎng)絡(luò)支持國 際電信聯(lián)盟(ITU)為國際移動電信2000 (IMT-2000)定義的第二 代和第三代(2G和3G)服務(wù)。出于解釋的目的，針對cdma2000架 構(gòu)來闡述無線網(wǎng)絡(luò)的載波和信道選擇能力。作為IS-95的第三代版 本，cdma2000是在第三代合作伙伴項目2 ( 3GPP2 )中標(biāo)準(zhǔn)化的。
無線網(wǎng)絡(luò)500包括與基站子系統(tǒng)(BSS) 503通信的移動臺501 (例如，手持機、終端、臺、單元、設(shè)備或至用戶的任何類型的接 口 (諸如"可穿戴的"電路，等))。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，
12無線網(wǎng)絡(luò)支持國際電信聯(lián)盟(ITU )為國際移動電信2000( IMT-2000 ) 定義的第三代(3G)服務(wù)。
在此示例中，BSS 503包括基站收發(fā)臺(BTS) 505和基站控制 器(BSC) 507。盡管示出了單個BTS,但是可以認識到通常有多個 BTS例如通過點到點鏈路連接至BSC。每個BSS 503通過傳輸控制 實體或分組控制功能(PCF) 511鏈接至分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(PDSN) 509。由于PDSN 509用作對外部網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng)513或其他私 人用戶網(wǎng)絡(luò)515)的網(wǎng)關(guān)，因此PDSN 509可以包括訪問、授權(quán)和記 賬系統(tǒng)(AAA) 517，以便安全地確定用戶的身份和權(quán)限以及跟蹤每 個用戶的活動。網(wǎng)絡(luò)515包括鏈接至一個或多個數(shù)據(jù)庫533的網(wǎng)絡(luò) 管理系統(tǒng)(NMS) 531,通過由歸屬AAA 537確保的歸屬代理(HA ) 535可以訪問這些^t據(jù)庫。
盡管示出了單個BSS 503,但是可以認識到通常有多個BSS 503 連接至移動交換中心(MSC) 519。 MSC519提供到電路交換電話網(wǎng) 絡(luò)(諸如公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN) 521)的連接。類似地，還可 以認識到，MSC 519可以連接至同一網(wǎng)絡(luò)500上的其他MSC 519和 /或連接至其他無線網(wǎng)絡(luò)。MSC 519通常配置有訪問位置寄存器 (VLR) 523數(shù)據(jù)庫，其保存有關(guān)該MSC 519的活躍訂戶的臨時信 息。VLR 523數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)很大程度上是歸屬位置寄存器(HLR) 525數(shù)據(jù)庫的副本，HLR數(shù)據(jù)庫存儲詳細的訂戶服務(wù)訂閱信息。在 某些實現(xiàn)中，HLR 525和VLR 523是同一個物理數(shù)據(jù)庫；然而，HLR 525可以位于例如通過7號信令系統(tǒng)(SS7)網(wǎng)絡(luò)可訪問的遠程位置。 認證中心(AuC)527包含訂戶特定的認證數(shù)據(jù)，諸如秘密認證密鑰， 其與HLR 525相關(guān)聯(lián)以用于對用戶進行認證。此外，MSC519連接 至短消息服務(wù)中心(SMSC) 529, SMSC存儲和轉(zhuǎn)發(fā)去往和來自無 線網(wǎng)絡(luò)500的短消息。
在蜂窩電話系統(tǒng)的典型操作期間，BTS 505接收和解調(diào)來自實施 電話呼叫或其他通信的多組移動單元501的多組反向鏈路信號。由 給定BTS 505接收的每個反向鏈路信號在該臺內(nèi)被處理。結(jié)果數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)給BSC 507。 BSC 507提供呼叫資源分配和移動性管理功能， 所述移動性管理功能包括安排BTS 505之間的軟切換。BSC 507還 將接收到的數(shù)據(jù)路由至MSC 519, MSC 519繼而提供附加的路由和/ 或交換以用于與PSTN 521進行對接。MSC519還負責(zé)呼叫建立、呼 叫終止、MSC內(nèi)切換和補充服務(wù)的管理、以及對信息進行收集、計 費和記賬。類似地，無線網(wǎng)絡(luò)500發(fā)送前向鏈路消息。PSTN 521與 MSC 519進行對接。MSC 519附加地與BSC 507進行對4妄，BSC繼 而與BTS 505通信，BTS 505調(diào)制多組前向鏈路信號并將其發(fā)射至 多組移動單元501。
如圖5B所示，通用分組無線服務(wù)(GPRS)基礎(chǔ)設(shè)施550的兩 個關(guān)鍵單元是服務(wù)GPRS支持節(jié)點(SGSN) 532和網(wǎng)關(guān)GPRS支持 節(jié)點(GGSN) 534。此外，GPRS基礎(chǔ)設(shè)施包括分組控制單元PCU (536 )和鏈接至賬單系統(tǒng)539的計費網(wǎng)關(guān)功能(CGF) 538。 GPRS 移動臺(MS) 541采用用戶標(biāo)識模塊(SIM) 543。
PCU 536是負責(zé)GPRS相關(guān)功能(諸如空中接口訪問控制、空中 接口上的分組調(diào)度以及分組組裝和重新組裝)的邏輯網(wǎng)元。通常， PCU 536在物理上與BSC 545集成；然而，其可以與BTS 547或SGSN 532配合。SGSN 532提供與MSC 549等同的功能，包括移動性管理、 安全性以及訪問控制功能，不過是在分組交換域中。而且，SGSN 532 例如使用BSSGPRS協(xié)議(BSSGP)通過基于幀中繼的接口與PCU 536相連接。盡管只示出了一個SGSN，但是可以認識到，可以采用 多個SGSN 531 ，并且可以將服務(wù)區(qū)域劃分為對應(yīng)的i 各由區(qū)域(RA )。 當(dāng)在進行中的個人發(fā)展規(guī)劃(PDP)上下文期間發(fā)生RA更新時， SGSN/SGSN接口允許分組從舊的SGSN隧穿至新的SGSN。盡管給 定的SGSN可以服務(wù)多個BSC 545,但是任何給定的BSC 545通常 與一個SGSN 532進行對接。同樣，SGSN 532可選地通過使用GPRS 增強型移動應(yīng)用部分(MAP)的基于SS7的接口與HLR551相連接， 或者通過使用信令連接控制部分(SCCP)的基于SS7的接口與MSC 549相連接。SGSN/HLR接口允許SGSN 532向HLR 551提供位置更新并且取回在SGSN服務(wù)區(qū)域內(nèi)的GPRS相關(guān)訂閱信息。SGSN/MSC 接口支持在電路交換服務(wù)與分組數(shù)據(jù)服務(wù)(諸如針對語音呼叫尋呼 訂戶)之間的協(xié)調(diào)。最后，SGSN 532與SMSC 553進行對接以通過 網(wǎng)絡(luò)550支持短消息收發(fā)功能。
GGSN 534是針對外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(諸如因特網(wǎng)513或其他私 人用戶網(wǎng)絡(luò)555 )的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)555包括鏈接至一個或多個數(shù)據(jù)庫 559的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(NMS) 557,通過PDSN 561可訪問這些數(shù)據(jù) 庫。GGSN 534指派互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)地址，并且也可以作為遠程il 證撥入用戶服務(wù)主機來對用戶進行認證。位于GGSN 534的防火墻 也執(zhí)行防火墻功能以限制未授權(quán)業(yè)務(wù)。盡管只示出了一個GGSN 534,但是可以認識到，給定的SGSN 532可以與一個或多個GGSN 533進行對接，以便允許用戶數(shù)據(jù)在兩個實體之間進行隧穿以及去往 和來自網(wǎng)絡(luò)550。當(dāng)外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)550對會話進行初 始化時，GGSN 534向HLR551查詢當(dāng)前服務(wù)MS 541的SGSN 532。
BTS 547和BSC 545管理無線接口 ，包括控制哪個移動臺(MS) 541在何時有權(quán)接入無線信道。這些元件實際上在MS 541和SGSN 532之間中繼消息。SGSN 532管理與MS 541的通信，發(fā)送和接收 數(shù)據(jù)以及保持跟蹤其位置。SGSN 532還對MS 541進行注冊、認證 MS 541以及對發(fā)送給MS 541的數(shù)據(jù)進行加密。
圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的、能夠在圖5A和圖5B的系 統(tǒng)中操作的移動臺(例如，手持機)的示例性組件的圖示。 一般說 來，無線接收才幾經(jīng)常按照前端和后端特性進行定義。接收機的前端 包括所有射頻(RF)電路，而后端包括所有基帶處理電路。電話的 相關(guān)內(nèi)部組件包括主控制單元(MCU) 603、數(shù)字信號處理器(DSP) 605、以及包括麥克風(fēng)增益控制單元和揚聲器增益控制單元的接收機 /發(fā)射機單元。主顯示單元607在支持各種應(yīng)用和移動臺功能時向用 戶提供顯示。音頻功能電路609包括麥克風(fēng)611和麥克風(fēng)放大器， 其對從麥克風(fēng)611輸出的語音信號進行放大。從麥克風(fēng)611輸出的 經(jīng)放大的語音信號被饋送到編碼器/解碼器(CODEC) 613。無線部分615放大功率以及轉(zhuǎn)換頻率以便經(jīng)由天線617與包括在 移動通信系統(tǒng)(例如，圖5A或圖5B的系統(tǒng))中的基站通信。功率 放大器(PA ) 619以及發(fā)射機/調(diào)制電路可操作地對MCU 603進行響 應(yīng)，PA 619的輸出耦合至本領(lǐng)域公知的雙工器621或循環(huán)器或天線 開關(guān)。PA619還耦合至電池接口和功率控制單元620。
在使用時，移動臺601的用戶對著麥克風(fēng)611說話，他或她的話 音連同檢測到的任何背景噪聲 一起被轉(zhuǎn)換為模擬電壓。模擬電壓繼 而通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 623轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。控制單元603將數(shù) 字信號路由至DSP 605以在其中處理，諸如語音編碼、信道編碼、 加密和交織。在示例性實施方式中，使用碼分多址(CDMA)的蟲奪 窩傳輸協(xié)議通過未單獨示出的單元對該經(jīng)處理的話音信號進行編 碼，正如在電信工業(yè)協(xié)會的TIA/EIA/IS-95-A用于雙模寬帶擴頻蜂窩 系統(tǒng)的移動臺-基站兼容性標(biāo)準(zhǔn)中所詳細描述的那樣，在此通過引用 將其整體并入。
已編碼信號繼而被路由至均衡器625以便補償在通過空中傳輸 期間發(fā)生的任何頻率相關(guān)的缺損，諸如相位和幅度失真。在均衡該 比特流之后，調(diào)制器627將信號與RF接口 629中生成的RF信號組 合。調(diào)制器627通過頻率或相位調(diào)制生成正弦波。為了準(zhǔn)備好信號 以進行傳輸，上變頻器631將輸出自調(diào)制器627的正弦波與合成器 633生成的另一正弦波組合，以獲得期望的傳輸頻率。該信號繼而通 過PA619發(fā)送以將信號增大至適當(dāng)?shù)墓β仕?。在實際系統(tǒng)中，PA 619充任可變增益放大器，其增益由DSP 605根據(jù)接收自網(wǎng)絡(luò)基站的 信息來控制。該信號繼而在雙工器621中濾波，并且可選地發(fā)送至 天線耦合器635以匹配阻抗，從而提供最大的功率傳送。最后，經(jīng) 由天線617將信號發(fā)射至本地基站?？梢蕴峁┳詣釉鲆婵刂?AGC) 來控制接收機末級的增益。信號可以從末級轉(zhuǎn)發(fā)至遠程電話，該遠 程電話可以是另 一蜂窩電話、其他移動電話或連接至公共交換電話 網(wǎng)絡(luò)(PSTN)或其他電話網(wǎng)絡(luò)的陸上線^^。
經(jīng)由天線617接收發(fā)射至移動臺601的話音信號，并且通過低噪
16聲放大器(LNA) 637對其立即放大。下變頻器639降低載波頻率， 同時解調(diào)器641去掉RF只留下數(shù)字比特流。該信號繼而通過均衡器 625并且由DSP 605處理。數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC ) 643轉(zhuǎn)換該信號并將 結(jié)果輸出通過揚聲器645發(fā)送給用戶，所有這些都在主控制單元
(MCU) 603的控制下——MCU可以實現(xiàn)為中央處理單元(CPU)
(未示出)。
MCU 603接收各種信號，包括來自鍵盤647的輸入信號。MCU 603將顯示命令和切換命令分別遞送給顯示器607和語音輸出切換 控制器。進一步地，MCU 603與DSP 605交換信息，并且可以訪問 可選并入的SIM卡649和存儲器651。此外，MCU 603 ^l行該臺所 需的各種控制功能。取決于實現(xiàn)，DPS 605可以對話音信號執(zhí)行各種 常規(guī)數(shù)字處理功能中的任何功能。附加地，DPS 605根據(jù)麥克風(fēng)611 探測到的信號，確定本地環(huán)境的背景噪聲水平，以及將麥克風(fēng)611 的增益設(shè)置為被選擇以補償移動臺601的用戶的自然趨勢的水平。
CODEC 613包括ADC 623和DAC 643。存儲器651存儲包括入 呼音數(shù)據(jù)在內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，并且其能夠存儲其他數(shù)據(jù)，包括例如經(jīng) 由全球因特網(wǎng)接收的音樂數(shù)據(jù)。軟件模塊可以駐留在RAM存儲器、 閃存、寄存器或本領(lǐng)域公知的可寫入存儲介質(zhì)的任何其他形式中。 存儲器設(shè)備651可以是，但不限于，單個存儲器、CD、 DVD、 ROM、 RAM、 EEPROM、光存儲器、或者能夠存儲數(shù)字數(shù)據(jù)的任何其他非 易失性存儲介質(zhì)。
可選并入的SIM卡649例如攜帶重要信息，諸如蜂窩電話號碼、 載波供應(yīng)服務(wù)、訂閱細節(jié)以及安全信息。SIM卡649主要用于標(biāo)識 無線網(wǎng)絡(luò)上的移動臺601。卡649還包括存儲器，用于存儲個人電話 號碼記錄、文本消息以及用戶特定的移動臺設(shè)置。
圖7示出了示例性企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，其可以是利用基于分組的和/或基 于小區(qū)的技術(shù)(例如，異步傳輸模式(ATM)、以太網(wǎng)、基于IP的， 等等)的任何類型的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)701為有線節(jié)點703 以及無線節(jié)點705-709 (固定的或移動的)提供連接，其中每個節(jié)點可以被配置以執(zhí)行上述處理。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)701可以與各種其他網(wǎng)絡(luò)通
信，諸如WLAN網(wǎng)絡(luò)2311 (例如，IEEE 802.il) 、 cdma2000蜂窩 網(wǎng)絡(luò)713、電話網(wǎng)絡(luò)716(例如，PSTN)或公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)717 (例如， 因特網(wǎng))。
盡管結(jié)合多個實施方式和實現(xiàn)描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于 此，而是覆蓋各種明顯的變形和等同布置，其均落入所附權(quán)利要求 的范圍內(nèi)。盡管在權(quán)利要求中將本發(fā)明的特征表示為特定組合，但 是可以設(shè)想這些特征可以按照任何組合和順序來安排。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括接收來自移動終端的信號；以及使用并行施密特-卡爾曼濾波器對接收信號的頻率偏移估計和信道估計進行聯(lián)合確定，其中所述頻率偏移估計和所述信道估計用于去除所述接收信號的干擾。
2. 如權(quán)利要求1的方法，其中所述信號通過多輸入多輸出 (MIMO)信道而^皮接收。
3. 如權(quán)利要求2的方法，其中所述信道與正交頻分多址 (OFDMA)方案兼容。
4. 如權(quán)利要求2的方法，其中所述信道與碼分多址(CDMA) 方案兼容。
5. 如權(quán)利要求4的方法，其中所述并行施密特-卡爾曼濾波器輸 出針對所述接收信號的傳播延遲估計。
6. 如權(quán)利要求1的方法，其中所述移動終端是多個移動終端之 一，所述方法還包4舌接收來自所述多個移動終端的多個信號；以及 為所述移動終端中的每一個并發(fā)地確定頻率偏移估計和信道估計。
7. 一種設(shè)備，包括處理器，其被配置用于接收來自移動終端的信號，以及使用并 行施密特-卡爾曼濾波器對接收信號的頻率偏移估計和信道估計進行 聯(lián)合確定，其中所述頻率偏移估計和所述信道估計用于去除所述接收信號 的干擾。
8.如權(quán)利要求7的設(shè)備，其中所述信號通過多輸入多輸出 (MIMO)信道而^皮4妄收。
9. 如權(quán)利要求8的設(shè)備，其中所述信道與正交頻分多址 (OFDMA)方案兼容。
10. 如權(quán)利要求8的設(shè)備，其中所述信道與碼分多址(CDMA)方案兼容。
11. 如權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所述并行施密特-卡爾曼濾波器 輸出針對所述接收信號的傳播延遲估計。
12. 如權(quán)利要求7的設(shè)備，還包括另 一處理器，其被配置用于接收來自另 一移動終端的另 一信號， 以及為所述另一移動終端確定頻率偏移估計和信道估計，其中所述處理器都被配置用于并發(fā)地操作以生成所述頻率偏移 估計和所述信道估計。
13. —種系統(tǒng)，包括基站，其被配置用于接收來自移動終端的信號，以及使用并行 施密特-卡爾曼濾波器對接收信號的頻率偏移估計和信道估計進行聯(lián) 合確定，其中所述頻率偏移估計和所述信道估計用于去除所述接收信號 的干擾。
14. 如權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述信號通過多輸入多輸出 (MIMO)信道而^皮接收。
15. 如權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述信道與正交頻分多址 (OFDMA)方案兼容。
16. 如權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述信道與碼分多址(CDMA) 方業(yè)兼容。
17. 如權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述并行施密特-卡爾曼濾波器 輸出針對所述接收信號的傳播延遲估計。
18. 如權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述基站還被配置用于接收來 自另一移動終端的另一信號，以及為所述另一移動終端確定頻率偏 移估計和信道估計，其中所述處理器都被配置用于并發(fā)地操作以生 成所述頻率偏移估計和所述信道估計。
全文摘要
提供了一種方法，用于使用并行施密特-卡爾曼濾波器對頻率偏移估計和信道估計進行聯(lián)合確定。接收來自移動終端的信號。使用并行施密特-卡爾曼濾波器對接收信號的頻率偏移估計和信道估計進行聯(lián)合確定。頻率偏移估計和信道估計用于去除所述接收信號的干擾。
文檔編號H04L25/02GK101632274SQ200780044144
公開日2010年1月20日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
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