專利名稱：參數(shù)估計方法和接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字無線系統(tǒng)接收機(jī)中的一種參數(shù)估計方法，該接收機(jī)包括一個檢波器，該檢波器生成的數(shù)字描述了通過軟判決矩陣接收的符號的概率。
本發(fā)明還涉及一種用于所需參數(shù)估計的數(shù)字無線系統(tǒng)接收機(jī)，該接收機(jī)生成的數(shù)字描述了通過軟判決矩陣接收的符號的概率。
在無線系統(tǒng)中，信道估計是可由不同算法生成的一組參數(shù)或矢量。例如，不同的無線系統(tǒng)檢波器在檢測接收信號時需要信道估計。信道估計通常通過訓(xùn)練序列或者類似方式生成，因而在GSM系統(tǒng)中，訓(xùn)練序列與接收的采樣相關(guān)?，F(xiàn)有技術(shù)算法經(jīng)常采用最小平方問題。普通的最小平方差問題可以通過卡爾曼濾波器、擴(kuò)展的卡爾曼濾波器、遞歸最小平方和最小均方來實現(xiàn)。這些算法一般適用于可以獲得預(yù)定數(shù)據(jù)情況下的參數(shù)估計，但也有用于盲均衡(Blind Equalization)的算法，例如期望最大算法。在不同時刻，信道估計不是一個常量，而是不斷變化。因此，通過訓(xùn)練序列生成的信道估計不一定適用于數(shù)據(jù)檢測。
美國專利公開第5,263,033號代表了現(xiàn)有技術(shù)，此處將其并入以資參考。在該公開的方案中，將初步的符號判決反饋給LMS算法，以便在維特比算法格構(gòu)計算期間指定信道估計。該方案的問題在于，為了指定信道估計，需要初步或精確的判決，而這些判決的正確性有待考證。因此，如果判決不正確，則信道估計被不正確地修正，由此導(dǎo)致的最終結(jié)果比接收的信號處理中預(yù)期的結(jié)果還要差。
本發(fā)明的目的是提供一種參數(shù)估計方法，以及一種實現(xiàn)該方法以解決上述問題的接收機(jī)，該接收機(jī)能夠糾正參數(shù)估計而不需要初步或最終的判決。
這通過前序中描述的方法實現(xiàn)，該方法的特征在于，生成描述接收符號概率的數(shù)的均值，以使用該均值的參數(shù)的形式生成新的信道估計。
本發(fā)明的接收機(jī)的特征則在于，包括利用均值估計信道估計的裝置，該均值根據(jù)描述檢波器所生成的接收符號概率的數(shù)生成，檢波器利用生成的信道估計估計所需參數(shù)。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)提供了多個優(yōu)點。該方案避免了符號判決的使用，同時避免了使用不正確的判決來共同糾正參數(shù)估計。因為估計的信道估計較好，所以該方案還改進(jìn)了接收機(jī)的敏感性。該方案還可以用作接收機(jī)的內(nèi)置多普勒均衡器。
下面結(jié)合附圖，通過優(yōu)選實施例來詳細(xì)描述本發(fā)明，在附圖中
圖1示出了無線系統(tǒng)接收機(jī)，以及圖2示出了反饋參數(shù)均衡器部件。
本發(fā)明適用于數(shù)字無線系統(tǒng)，例如GSM和DCS-1800，但本發(fā)明并不局限于此。本創(chuàng)新方案處理盲參數(shù)估計的自適應(yīng)算法。在盲估計中，糾正的完成不需要使用預(yù)知的數(shù)據(jù)。
讓我們首先詳細(xì)考察本發(fā)明的理論背景。根據(jù)利用最小均方差接收的采樣y和根據(jù)估計的不可靠數(shù)據(jù)
可以如下估計信道的估計參數(shù)hh=argmin(E((y-X~h)2|y)),]]>其中E代表均值運算符，假定接收的采樣y已知，塊類型代表了矩陣或矢量形式的表示。因此，希望使接收信號y和該方法中的基準(zhǔn)信號
之間的有效差盡可能小。根據(jù)估計的信道響應(yīng)項hn如下推導(dǎo)上述等式，從而得到最小均方差∂h∂hn=∂{E[(yk-Σihix~k-i)2|y]}∂hn=0,]]>其中
代表了對應(yīng)于接收信號y的采樣k的估計符號i。通過推導(dǎo)得到估計信道估計的以下條件hn=[yk-Σi≠nhiE(x~k-i|y)]E(x~′k-n|y)E(x~′k-nx~k-n|y),]]>其中hi是一個信道估計項，E代表了概率的均值，
代表了對應(yīng)于接收信號y的采樣k的估計符號i，E(
)代表了接收到信號y時符號
的均值，y代表了接收的信號，yk是接收信號的第k個采樣，
是
的復(fù)共軛，轉(zhuǎn)置或類似變換。結(jié)果則由符號概率
的均值加權(quán)。這樣，盡管本創(chuàng)新方案與LMS算法相似，但本創(chuàng)新方案不同于現(xiàn)有技術(shù)方案，通過它能夠得到一種確定信道估計的有效方式，以及無線連接的另一重要參數(shù)。在搜索新的信道估計時，采用信道估計變化的平均或加權(quán)系數(shù)，可以使本創(chuàng)新方案更為有效。
現(xiàn)在讓我們詳細(xì)考察本發(fā)明的接收機(jī)。圖1示出了典型的無線系統(tǒng)接收機(jī)的框圖。該接收機(jī)包括天線100，射頻部件102，A/D轉(zhuǎn)換器，檢波器106和信道估計器108。從天線100接收的信號傳播到射頻部件102，后者以已知方式使射頻信號相乘，并濾波到較低的頻率。然后，在A/D轉(zhuǎn)換器104中將靜態(tài)的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將數(shù)字信號進(jìn)一步傳播給檢波器106，后者對傳送的符號進(jìn)行解調(diào)和檢測。根據(jù)比特或比特組合生成數(shù)字無線系統(tǒng)符號。信道估計器108生成信道脈沖響應(yīng)估計，在檢測過程中以已知方式使用該信道脈沖響應(yīng)估計。檢波器106生成軟符號判決，對檢測的符號而言，它還附加通知了判決的可靠性。根據(jù)判決的可靠性，可以以已知方式生成描述符號概率的數(shù)，本發(fā)明方案的檢測也生成數(shù)字。
圖2示出了整個參數(shù)均衡器，包括檢波器200，生成均值的第一裝置202，生成均值的第二裝置204，估計器206和時延裝置208。裝置209包括裝置202-208，它生成均衡器的反饋部分。在接收的信號y到達(dá)檢波器時，參數(shù)均衡器負(fù)責(zé)糾正信道對信號造成的失真。參數(shù)均衡器最好是糾正信道估計的信道均衡器。接收的信號y可以表示成信道脈沖響應(yīng)和發(fā)送的信號的卷積。在一般模式下，如下計算兩個函數(shù)f(t)和g(t)之間的卷積f(t)*g(t)=(f*g)(t)=∫0tf(τ)g(t-τ)dτ,]]>其中t和τ是變量，*代表了卷積。接收機(jī)通過一般包括5個抽頭的信道估計來估計實際脈沖響應(yīng)。接收機(jī)中例如可以利用信號中的預(yù)定序列來生成信道估計。在信道均衡器中例如變換后的信道估計將失真的信號還原成它的原始形式。因為這樣生成的信道估計不能充分接近實際的信道脈沖響應(yīng)，因此，信道糾錯也不充分，在本創(chuàng)新方案中利用描述接收的符號概率的數(shù)的均值來確定信道估計。
現(xiàn)在讓我們詳細(xì)考察基于圖2的參數(shù)均衡器的功能。信道估計是該參數(shù)，因此，信道均衡器是檢波器200的參數(shù)均衡器。檢波器200可以是維特比檢波器或類似設(shè)備，利用軟判決矩陣生成描述估計符號
的概率的數(shù)p(
)210，符號
是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在接收到信號y時接收的，它并不只是例如噪聲。一般在傳輸中使用r個不同的實符號或復(fù)符號，因此符號
是符號
之一。描述每個符號變化性的概率的數(shù)可以加在一起，在裝置202中例如根據(jù)以下公式生成均值212E(x~|y)=Σ[p(x~i|y)x~i],]]>其中E代表了概率的均值運算符。在生成均值的第二裝置204中，生成估計符號
的能量214，使得符號
乘上它的復(fù)共軛
或類似變換，其均值，即E(
)。然而，如果以這樣一種方式進(jìn)行編碼就不需要裝置204，即能量或符號的幅度為常量，由于平均值E(
)也總是常量，不需要單獨計算。這種情況例如出現(xiàn)在采用二進(jìn)制調(diào)制的GSM系統(tǒng)中，待發(fā)送符號X取值為1或-1。這樣，均值E(
)的值為1。為了能夠生成信道估計，裝置208對接收的信號進(jìn)行延時y，<p>令人感興趣的是這樣的新方法，其中成分(a)是至少1種選自通式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)及(7)的化合物
其中各下標(biāo)是整數(shù)，且n是2、3或4；p是1或2；q是2或3；r是4～12；y是1、2或3；z是1～6；A1，當(dāng)n是2時，是C2～C18亞烷基；被氧、硫或-NR4-間隔的C2～C12亞烷基；下列通式的基團(tuán)號。即使信道估計在脈沖串期間根本不發(fā)生變化，本發(fā)明的方案也可以改進(jìn)信道估計的質(zhì)量，因而改善檢測。
因為訓(xùn)練序列位于脈沖串的特定點，所以在因終端移動而生成的數(shù)據(jù)序列中，信道的實際脈沖響應(yīng)可以與訓(xùn)練序列中生成的信道估計相差很大。
本創(chuàng)新方案還可以有效地用于糾正多普勒遷移。多普勒誤差因終端的移動而起。當(dāng)終端位于基站的視距中時，信道估計變化對應(yīng)于信號的相位差。因為本創(chuàng)新方案確定了信道估計的變化，所以最好也檢測并糾正相位誤差。
至于數(shù)字信號處理，本發(fā)明的方案可以例如通過ASI或VLSI電路實現(xiàn)，需要完成的數(shù)字功能最好由基于微處理器技術(shù)的軟件實現(xiàn)。
盡管以上結(jié)合附圖的例子描述了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明并不局限于此，而是可以在后附權(quán)利要求書所公開的創(chuàng)新思想范圍內(nèi)有所變化。
權(quán)利要求
1.數(shù)字無線系統(tǒng)接收機(jī)中的一種參數(shù)估計方法，該接收機(jī)包括檢波器(106，200)，該檢波器生成的數(shù)字(210)描述了通過軟判決矩陣接收的符號的概率，其特征在于，生成描述接收的符號概率的數(shù)(210)的均值(212)，利用均值(212)生成新的信道估計(218)，用作參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，如果信道估計包括若干項，將接收的信號與信道估計(216)和均值(212)的乘積的和相比較，生成新的信道估計(218)項。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，如果信道估計包括若干項，將接收的信號與信道估計(216)和均值(212)的乘積的和相比較，如下生成新的信道估計(218)項hnhn=[yk-Σi≠nhiE(x~k-i|y)]E(x~′k-n|y)E(x~′k-nx~k-n|y),]]>其中hi是一個信道估計項，E代表了概率的均值運算符，
代表了對應(yīng)于接收信號的采樣k的估計符號i，E(
)代表了接收到信號y時符號概率的均值(212)，y代表了接收的信號，E(
)代表了符號
的能量(214)，yk是接收信號的第k個采樣，
是
的復(fù)共軛，或類似變換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3的方法，其特征在于，相對于前一信道估計(216)衰減信道估計(218)的變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，利用加權(quán)系數(shù)相對于前一信道估計(216)衰減信道估計(218)的變化，如下生成新的信道估計hn_new＝hn_prev+μ(hn-hn_prev)其中hn_new是新的信道估計，hn_prev是前一信道估計，hn是當(dāng)前信道估計，μ是用戶在
之間選擇的加權(quán)系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，計算多個信道估計的平均，相對于前一信道估計(216)衰減信道估計(218)的變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所需參數(shù)是利用信道估計生成的相位，從而可以糾正多普勒誤差。
8.一種用于所需參數(shù)估計的數(shù)字無線系統(tǒng)接收機(jī)，該接收機(jī)包括檢波器(106，200)，該檢波器生成的數(shù)字描述了通過軟判決矩陣接收的符號的概率，其特征在于，包括利用均值(212)估計信道估計(218)的裝置(209)，該均值(212)根據(jù)描述檢波器(200)所生成的接收符號概率的數(shù)(210)生成，檢波器(200)利用生成的信道估計(218)估計所需參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的接收機(jī)，其特征在于，包括根據(jù)描述接收符號概率的數(shù)(210)生成均值(212，214)的裝置(202)，以及估計器(206)，用于在信道估計包括若干項的情況下，將接收的信號與信道估計(216)和均值(212)的乘積的和相比較，生成新的信道估計(218)項。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的接收機(jī)，其特征在于，包括生成描述接收符號概率的數(shù)(210)均值(212)的裝置(202)，延時接收信號采樣y的延時裝置(208)，以及估計器(206)，用于在發(fā)送的符號的能量(214)保持恒定的情況下，將接收的信號與信道估計(216)和均值(212)的乘積的和相比較，如下生成信道估計(218)的項hnhn=[yk-Σi≠nhiE(x~k-i|y)]E(x~′k-n|y),]]>其中hi是一個信道估計(216)項，E代表了概率的均值運算符，
代表了對應(yīng)于接收信號的采樣k的估計符號i，E(
)代表了接收到信號y時符號概率的均值(212)，y代表了接收的信號，yk是接收信號的第k個采樣，
是
的復(fù)共軛，或類似變換。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的接收機(jī)，其特征在于，包括生成符號能量(214)的裝置(204)，生成描述接收符號概率的數(shù)(210)均值(212)的裝置(202)，延時接收信號采樣y的延時裝置(208)，以及估計器(206)，用于將接收的信號與信道估計(216)和均值(212)的乘積的和相比較，如下生成信道估計(218)的項hnhn=[yk-Σi≠nhiE(x~k-i|y)]E(x~′k-n|y)E(x~′k-nx~k-n|y),]]>其中hi是信道估計，E代表了概率的均值運算符，
代表了對應(yīng)于接收信號y的采樣k的估計符號i，E(
)代表了接收到信號y時符號概率的均值(212)，y代表了接收的信號，E(
)代表了符號
的能量(214)，yk是接收信號的第k個采樣，
是
的復(fù)共軛，轉(zhuǎn)置或類似變換。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或10的接收機(jī)，其特征在于，估計器(206)相對于前一信道估計(216)衰減信道估計(218)的變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的接收機(jī)，其特征在于，估計器(206)如下生成信道估計(218)項hn_new，相對于前一信道估計(216)衰減信道估計(218)的變化hn_new＝hn_prev+μ(hn-hn_prev)，其中hn_new是新的信道估計(218)項，hn_prev是前一信道估計(216)項，hn是當(dāng)前信道估計項，μ是用戶在
之間選擇的加權(quán)系數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的接收機(jī)，其特征在于，估計器(206)生成多個信道估計的平均，相對于前一信道估計(216)衰減信道估計(218)的變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的接收機(jī)，其特征在于，所需參數(shù)是利用信道估計生成的相位，檢波器(200)用于糾正多普勒誤差。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字無線系統(tǒng)接收機(jī)中的一種參數(shù)估計方法,以及一種接收機(jī)。該接收機(jī)包括檢波器(200),該檢波器生成的數(shù)字(210)描述了通過軟判決矩陣接收的符號的概率。裝置(202)根據(jù)描述接收符號概率的數(shù)(210)生成均值(212),估計器(206)利用該均值生成新的信道估計(218)。因為不同符號的能量不同,在裝置(204)中用待生成的符號能量(214)加權(quán)待生成的信道估計(218)。通過求變化的平均,或者將變化乘上某個加權(quán)值,可以衰減信道估計(218)的變化。本發(fā)明的信道估計(218)也可用于其它數(shù)據(jù)通信參數(shù)的估計,從而例如可以糾正多普勒誤差。
文檔編號H04L25/02GK1269081SQ98808621
公開日2000年10月4日 申請日期1998年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月29日
發(fā)明者奧利·皮雷恩 申請人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司