CN1315100A - 使用接收信号的多采样定时减小同信道干扰的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

对于接收信号估计多个定时,其中该多个定时相应于多个发送的信号。然后,按照该多个定时采样接收信号,以便从接收信号产生多个样本流。产生对于多个发送信号的信道估计,以及通过使用样本流和信道估计计算矩阵。通过使用矩阵检测相应于发送信号的信息符号。因此,通过使用接收信号的多个定时,而不是使用一个公共定时,可以减小所使用的信道抽头数目,以及可以提高符号检测的精度。可以通过产生脉冲形状信息和使用接收信号与该脉冲形状信息产生对于多个发送信号的信道估计,而产生信道估计。可以产生相应于多个符号序列假设的信道估计。信道估计可以通过使用误差信号而被更新。

Description

使用接收信号的多采样定时 减小同信道干扰的方法和系统
                      发明领域
本发明涉及数字通信,更具体地,涉及在数字通信中同信道信号的接收。
                       发明背景
带宽是有线和无线通信系统中宝贵的资源。频率可以在无线网中被重用,以便减少费用。与想要的信号占用同一带宽的信号称为同信道信号,它会造成干扰,以及可能严重地限制传统的单用户接收机的性能。而且,在无线环境下,发送的信号可以沿着几条路径到达接收机。这个多路径传播也可以引起信号衰落和符号间干扰。
同信道干扰(CCI)和符号间干扰(ISI)的影响可以通过在接收机中使用联合均衡/干扰抵消而被减小。在包括线性滤波和判决反馈的各种方法中,同信道信号的联合最大似然序列估计(JMLSE)可以给出优良的性能。例如参阅Ranta等的“Co-Channel InterferenceCancelling Receiver for TDMA Mobile Systems(用于TDMA移动系统的同信道干扰消除接收机)”,IEEE ICC会议文件,1995年2月,第17-21页。然而,Ranta的方法只能应用于平稳信道(在数据突发上是平稳的)。不幸地是,在移动通信系统中的射频信号通常会经受由汽车运动引起的多卜勒频移。当数据突发很长时,这通常会导致时变的信号衰落。Yoshino等人在Yoshino等的“InterferenceCancelling Equalizer(ICE)for Mobile Radio Communication(用于移动无线通信的干扰消除均衡器(ICE))”(IEEE Trans.VehicularTech.,Vol.46,No.4,1997年11月,第849-86l页)中提出了联合自适应信道估计和解调。
在上面提到的文件中建议的接收机借助于同步的同信道信号的训练序列而得到联合的同信道冲击响应估计。在当前的时分多址(TDMA)蜂窝无线电话系统中(例如GSM和D-AMPS),同信道信号在任一个链路中都是不同步的。这样,联合训练可能不容易被使用于信道估计。然而,有可能利用单独信号的训练序列。一种这样的利用所有信号的训练序列的方法在Wales的“Technique for CochannelInterference Suppression in TDMA Mobile Radio Systems(用于TDMA移动无线系统的同信道干扰抑制的技术)”(IEEE Proc.Comm.,Vol.142,No.2,1995年4月)中被描述。这种技术通常也可应用于平稳信道。
Giridhar等人在Giridhar等的“Nonlinear Technique for theJoint Estimation of Cochannel Signals(用于同信道信号的联合估计的非线性技术)”(IEEE Trans.Comm.,Vol.45,No.4,1997年4月,第473-483页)中,提出自适应联合MLSE和MAPSD算法,这种算法可以盲估计信道响应而不需要任何训练。他们使用一种称为按每个残存处理(PSP)的技术,该技术涉及MLSE处理器递归中的并行信道状态反馈。PSP可以提供对于利用单信道估计器的传统自适应算法的有效的替换方案。然而,基于PSP的MLSE接收机的捕获性能可能受到限制,例如在Chugg等的“Accqusition Performance of BlindSequence Detectors Using Per-Survivor Processing(使用按每个残存处理(PSP)的盲序列检测器的捕获性能)”(IEEE VT会议文件,Vol.2,1997年5月,第539-543页)中描述的。
在TDMA系统中,每个同信道信号可能受总的信道冲击响应的影响,后者包括发送脉冲成形滤波器、色散媒体、和与发送脉冲成形滤波器匹配的接收滤波器。发送和接收滤波器响应是事先已知的,因此可被使用来约束总的信道冲击响应。在异步同信道信号的情况下,由采样偏移引起的振铃效应会增加要被模型化的信道抽头的数目。估计误差通常随被估计的抽头数目增加而增大。
                      发明概要
所以,本发明的一个目的是提供改进的接收机和接收方法,它们可减小和优选地消除同信道干扰。
本发明的另一个目的是提供接收机和接收方法,它们可减小同信道干扰,而不需要过度增加要被模型化的信道抽头的数目。
这些和其它目的可以按照本发明、通过估计接收信号的多个定时和按照该多个定时采样接收信号以便产生多个样本流,而被提供。该多个样本流然后被使用来检测信息符号。通过产生和使用接收信号的多个定时和样本,可以得到信息符号的有效检测,而不需要过度增加要被估计的抽头的数目。由此,可以减小和优选地消除同信道干扰。
更具体地,按照本发明,对于接收信号估计多个定时,其中该多个定时相应于多个发送的信号。然后,按照该多个定时采样接收信号,以便从接收信号产生多个样本流。对于多个发送信号产生信道估计,以及通过使用样本流和信道估计来计算矩阵。通过使用该矩阵检测相应于发送信号的信息符号。因此,通过使用接收信号的多个定时,而不是使用一个公共定时,可以减小所使用的信道抽头数目,以及可以提高符号检测的精度。
对于接收信号的多个定时可以通过把接收信号与至少一个符号序列相关而估计。替换地,可以假设一个定时,以及可以计算与假设的定时有关的矩阵。采样可以按照多个定时得出接收信号的每个符号周期的单个样本。替换地,采样可以按照多个定时得出接收信号的每个符号周期的多个样本。
可以通过产生脉冲形状信息和使用接收信号与脉冲形状信息产生对于多个发送信号的信道估计,而产生信道估计。替换地,可以产生相应于多个符号序列假设的信道估计。信道估计可以通过使用误差信号而被更新。
可以通过用信道估计来滤波样本流以提供多个滤波输出而计算矩阵。可以使用一个滤波器或多个滤波器。该滤波器的输出然后可被使用来计算矩阵。替换地,该矩阵可以通过使用信道估计和假设的符号来估计接收的数值以及使用估计的接收数值来计算矩阵,而被计算。
最后,可以通过存储与多个路径有关的路径信息以及借助于假设符号值和计算的矩阵来扩展路径,而检测该信息符号。路径可以根据矩阵或根据矩阵和状态空间而被丢弃。
按照本发明的另一个方面,接收机可以通过使用接收信号的脉冲形状信息来减少要被模型化的信道抽头的数目。当使用脉冲形状信息时,可以使用公共定时和采样。然而,如上所述,脉冲形状信息也可以连同多个定时和采样被使用。脉冲形状信息可以从被包括在接收脉冲中的振铃数量得出。通过使用脉冲形状信息,可以减少信道抽头。
更具体地,对于接收信号产生脉冲形状信息。通过使用接收的信号和脉冲形状信息而对于多个发送信号产生信道估计。通过使用接收信号和信道估计计算矩阵,以及通过使用矩阵检测相应于多个发送信号的信息符号。正如上面详细地描述的,信道估计可被产生,矩阵可被计算,以及信息符号可被检测。
按照本发明的再一个方面,当相应于一个信号的信息组已知时(例如因为信号包括同步字),可以使用信号的“半盲”捕获。因此,如上所述,定时可被估计以及样本可被得出。然而,信道估计可以对于多个发送信道进行初始化,以及矩阵可以根据已知的信息符号对于样本流进行初始化。然后,更新的矩阵可以通过使用样本流、初始化的信道估计和初始化的矩阵而被计算,以及通过使用更新的矩阵可以检测相应于至少其中一个发送信号的信息符号。然后可以通过使用更新的矩阵来更新信道估计。估计、初始化、计算矩阵和检测信息符号可以如上所述地被执行。
因此,可以提供接收机和接收方法,它们可通过使用多个定时和/或脉冲形状信息和/或已知的信息符号信息而减小和优选地消除同信道干扰。要被模型化的信道抽头数目可被减少,由此得到减小的估计误差。
                      附图简述
图1是按照本发明的数字无线通信系统的方框图;
图2显示按照本发明的接收机和接收方法的实施例;
图3显示按照本发明的捕获的实施例;
图4显示按照本发明的采样的实施例;
图5显示按照本发明的联合媒体响应估计的流程图;
图6显示按照本发明的解调的实施例;
图7显示按照本发明的采样的替换的实施例;以及
图8显示按照本发明的脉冲形状信息的使用。
                  优选实施例详细说明
现在参照附图在下面更充分地描述本发明,图上显示本发明的优选实施例。然而,本发明可以以多种不同的形式来实现,以及不应当被认为是受限于这里阐述的实施例的;而是,提供这些实施例是使得本揭示内容更透彻和全面,以及把本发明的范围更充分地表达给本领域技术人员。在全文中相似的数字是指相似的元件。
本发明将结合无线通信来进行描述。然而,本发明可应用于任何通信系统或贮存装置。图1显示可利用本发明的数字无线通信系统100。数字信息符号a1(n)被传送到发射机102a,它把符号流变换成射频波形,以便通过天线104a进行发送。第二发射机102b把第二个独立的符号流a2(n)变换成射频波形,以便通过天线104b进行发送。这两个射频信号占用相同的频带,尽管带有可能的小的频率偏移,以及它们都被天线106接收。将会看到,虽然显示了单个天线106,但可以使用多个天线,例如分集天线。接收的信号被射频(RF)处理器108处理,它对信号进行预处理,例如适当地滤波、放大、混频、和采样该信号,以产生接收样本序列。优选地,滤波是与发送滤波器匹配的。数据样本在接收机110中被处理,以产生分别相应于发送序列a1(n)和a2(n)的估计的数字信息序列1(n)和2(n)。
图2显示按照本发明的接收系统和方法110。接收系统和方法110执行两种操作:捕获和解调。捕获202联合估计同信道信号的某些信道参量和适当地下采样接收的数据样本,这取决于实施方案。解调204通过使用由捕获202提供的信道参量和数据样本来联合估计发送的信息序列。将会看到,捕获202和解调204可通过使用一个或多个模拟或数字集成电路、运行存储的程序的集成电路微处理器、专用集成电路(ASIC)、或任何其它的硬件和/或软件的组合来实现。
图3上显示了按照本发明的捕获的示例性实施例。如图所示,捕获202包括定时估计器302、采样器304、脉冲形状信息产生器306和联合媒体响应估计器308。接收的数据样本被输入定时估计器302和采样器304。该定时估计器的输出被耦合到脉冲形状信息产生器306以及另一个输出被耦合到采样器304。采样器304的输出和脉冲形状信息产生器306的输出被耦合到联合媒体响应估计器308。联合媒体响应估计器产生同信道媒体响应的估计,被称为媒体响应系数。
定时估计器302确定所有的同信道信号的定时。一个方法是使各个训练序列与接收数据样本相关。采样器304按照如图4所示的想要的信号的定时下采样接收的数据信号到每个符号K个样本(速率K/T),其中T是符号周期以及K典型地是1或2。虽然本发明是按照每个符号1个样本描述的,但本领域技术人员将会看到,本发明可以使用于每个符号多个样本。脉冲形状信息产生器306产生脉冲成形滤波器的采样的自相关函数,即 ρ k , j = f * ( - t ) ⊗ f ( t ) | l - jT - τ k - - - ( 1 ) 其中“”表示卷积运算,以及“”表示采样操作。在式(1)中,f(t)是发送或接收脉冲成形滤波器(对于所有信号是相同的),以及τk是第k个信号相比于第一信号的延时(模T)。所产生的样本的数目(下标j)等于被使用来建立每个信号的模型的抽头的数目。由于f(t)是固定的,所以函数ρ可以对于所有可能的延时值被预先计算和被存储在存储器中。然后,正确的样本值可以根据由定时估计器302提供的定时估计而从产生器存储器读出。
图8图形地显示对由脉冲形状信息产生器306产生的脉冲形状信息的使用。更具体地,图8图形地显示一个脉冲,其中只有信号的一条线或图象。由于发送和接收滤波器的作用,每个符号的图象如图8所示地“振铃”。如果像箭头所示地进行采样,则当事实上只有一个符号时,将会看到该符号的四个图象或回波。通过利用振铃图案(脉冲形状自相关)的知识,接收机可以认识到只有一个图象和只估计一个信道系数,而不是四个。
最后,联合媒体响应估计器308联合估计同信道信号的媒体响应。使{rn}是在采样器304的输出端处的数据样本的序列。假定对于两个信号有奈奎斯特脉冲成形和瑞利平衰落。则,数据序列可被模型化为:
        rn=gn HΦαn+wn         (2)其中gn=[g1(n),g2(n)]H是媒体响应的矢量,wn是带有零均值和有限方差的、加性白高斯噪声处理过程的样本,α=[a1(n),a2(n+1),a2(n),a2(n-1)]T和Φ是脉冲自相关矩阵,由下式给出: φ = 1 0 0 0 0 ρ 2 - 1 ρ 2.0 ρ 2.1 - - - ( 3 ) 其中假定对于j>1和j<-1,ρ2,j具有零(或可忽略的)能量。这样,对于第二信号的采样的自相关函数(它不是在其自相关函数的峰值处被采样的)可以通过使用三个数值被完全地模型化。
如果媒体响应gn是事先已知的,则基于式(2)的模型的联合最大似然序列可被确定为使得矩阵最小化的序列{1(n),2(n)}n=1到N: J N = Σ n = 1 N | | r n - g - n H φ α - ^ n | | 2 - - - - - - ( 4 ) 矩阵可以通过使用维特比(Viterbi)算法被递归地计算如下,例如,在van Etten的“Maximum-Likehood Receiver for Multiple ChannelTransmission Systems(用于多信道传输系统的最大似然接收机)”,IEEE Trans.Comm.,1976年2月,第276-283页和其中的参考中所描述的。
           Jn=Jn-1+‖e(σnn-1)‖2    (5)其中σn={2(n),2(n-1)}代表在时间n的状态,以及e(σn,|σn-1)代表分支矩阵(或误差),被给出为:
           e(σnn-1)=rn-gn HΦn    (6)如果媒体响应是事先未知的,则分支矩阵可被计算为: e ( σ n | σ n - 1 ) = r n - g - ^ n H ( σ n - 1 ) φ α - ^ n - - - - - - ( 7 ) 其中 g - ^ n ( σ n - 1 ) 是在与状态(σn-1)有关的残存序列条件下的媒体响应估计。在最小均方(LMS)信道标识情况下,媒体响应的更新按照下式进行: g - ^ n + 1 ( σ n ) = g - ^ n ( σ n - 1 ) + μφ α - ^ n e ″ ( σ n | σ n - 1 ) - - - - ( 8 ) 其中μ是被称为步长尺寸的常数。应当指出,其它形式的信道标识,包括递归最小平方(RLS)或Kalman LMS(KLMS),可被使用于信道更新。这描述了通过使用脉冲形状边信息对于多个用户信号的联合信道跟踪。带有边信息的单个用户信道跟踪,在Molnar等在1998年1月16日提交的、题目为“Methods and Apparatus for ChannelTracking(用于信道跟踪的方法和设备)”的、待审批的美国专利申请第09/007,936号中被公开,其公开内容在此引入以供参考。
与MLSE处理器的状态有关的、保持信道估计的方面被称为按每个残存处理(PSP)。例如参阅Raheli等的“Per-Survior Processing:A General Approach to MLSE in Uncertain Environments(按每个残存处理:在不确定的环境中对MLSE的一般方法)”,IEEE Trans.Comm.,Vol.43,第2/3/4,1995年2月/3月/4月,第354-364页。基于PSP的MLSE在使用于盲捕获时可能有某些限制。由Chugg在“Acquisition Performance of Blind Sequence Detectors UsingPer-Survivor Processing(使用按每个残存处理的盲序列检测器的捕获性能)”,IEEE VTC会议文集,Vol.2,1997年5月,第539-543页中证明,基于PSP的MLSE接收机的捕获的概率可借助于扩展的数据序列搜索而大大增加。在单信道情况下误捕获的原因是存在作者所指的难于区分的或等价的序列。该类别包括诸如发送数据序列的倒相和移相形式的序列。为了改进单个用户捕获的性能,在通用化的PSP算法中Chugg提出在收敛的早期阶段期间减小被消除的序列的数目。
通用化PSP是扩展到任意树搜索算法的每个路径并行反馈的概念。在宽度优先类型树搜索算法类别中的两个主要方法是多状态PSP技术和多残存PSP技术。第一方法通过构建基于存储器长度L’(代替L,以使得L’>L)的网格而增加被保持的残存路径的数目。另一方面,后一种方法允许任意数目的残存路径P被保存(其中P>ML,M是符号字母的尺寸)。像M算法那样,在多残存PSP算法中的残存路径被扩展到PM路径,其中P是根据累加的矩阵被保持的。
在本发明中,通用化PSP技术被扩展使用于多个用户信号。多个同信道的盲捕获可能比起单信道捕获更困难。在基于PSP的联合MLSE接收机中,可能由碰巧在足够大的重叠符号位置的窗口上有高相关性的、发送的同信道序列造成误捕获。这样,当同信道信号没有被同步时,通用化PSP可被使用于联合信道捕获。
按照本发明的联合媒体响应估计器308通过使用通用化PSP算法联合估计同信道媒体响应。图5上的流程图说明了联合媒体响应估计器308的优选实施例。将会看到,流程图说明的每个方块和流程图上方块的组合都可以用计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可被提供给处理器或其它可编程的数据处理设备以产生一个装置,从而使得在处理器或其它可编程的数据处理设备上执行的指令产生用于实施在流程图的一个或多个方块中规定的功能的装置。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中,它可以引导处理器或其它可编程数据处理设备以特定的方式起作用,以使得被存储在计算机可读存储器中的指令产生一种产品,后者包括实施在流程图的一个或多个方块中规定的功能的指令装置。
因此,流程图说明的方块支持用于执行特定功能的装置的组合、用于执行特定功能的步骤和用于执行特定功能的程序指令装置的组合。也将会看到,流程图的每个方块和流程图中方块的组合,可以通过特定目的的、执行特定功能或步骤(诸如图5所描述的)的基于硬件的计算机系统,或通过特定目的的硬件和计算机指令的组合来实施。
参照图5,初始化方块504初始化用于所有同信道信号的媒体冲击响应(MIR)。例如,它们可被初始化到通过单独地使用相应的训练序列找到的、它们的最小平方估计。这些估计然后通过在相应于想要的信号的训练序列的数据样本上实行半盲多残存搜索,而被改进。扩展路径方块506扩展残存路径,它代表对于干扰的符号的假设。根据想要的信号的已知符号、干扰信号的假设的符号、和预测的媒体响应系数,计算对于扩展路径的新的累加的矩阵。如果捕获域的结尾还没有达到(如结尾方块508表示的)和扩展路径的数目超过想要的路径的数目,如由路径数目>P方块510表示的,则由方块512通过使用式(5)根据累加的矩阵进行路径删除。如果扩展路径的数目小于或等于想要的路径的数目,则不执行删除。在方块514中通过使用LMS或RLS方法来对于每个残存路径更新MIR系数并且操作返回到方块506中的扩展路径。当达到捕获周期的结尾时,方块516输出相应于具有最佳累加矩阵的路径的、更新的MIR系数。
一旦在图2的捕获202中获得同信道信号,该信号就在解调204中被联合地自适应解调。图6显示按照本发明的解调204的示例性实施例。它包括联合序列检测器602和自适应信道估计器604。在捕获中于采样器304的输出端处得到的数据样本序列被提供给联合序列检测器602和自适应信道估计器604。在捕获时得到的脉冲形状信息和媒体响应系数被耦合到自适应信道估计器604的两个输入端。联合序列检测器602提供假设的符号值给自适应信道估计器604,后者提供更新的信道估计给序列检测器。联合序列检测器602输出发送的序列的估计。
联合序列检测器602根据式(2)的离散时间符号间隔的模型,找出同信道序列的联合最大似然估计。这可以通过使用式(5)和(7)递归地完成。用于计算在式(7)中的分支矩阵的媒体响应估计由自适应信道估计器604提供,后者以联合序列检测器602的状态(或残存路径)为条件,使用式(8)递归地更新MIR系数。MIR系数被初始化到由联合媒体响应估计器308得到的估计。
在以上的示例性实施例中描述的接收机利用接收信号的符号间隔的样本(在想要的信号的定时上得到的),以便进行信道捕获和解调。按照本发明构建的另一个接收机利用在所有的信号定时上得到的样本。图7上显示了在这个替换的实施例中的采样器,用于有两个同信道信号的情形。
类似于用于每次式(2)在想要的信号定时处得到的数据样本的模型,在干扰信号定时处得到的数据样本序列(在平衰落信号的情况下)可被模型化为:
         rn′=gn HΦ′αn′+wn′    (9)其中w′n是具有零均值和有限方差的加性白高斯噪声处理过程的样本,α′n=(a1(n+1),a1(n),a1(n-1),a2(n))T和Φ’被给出为: φ ′ = ρ 2.1 * ρ 2.0 * ρ 2 - 1 * 0 0 0 0 1 - - - - - - ( 10 ) 其中假定对于第一信号的采样的自相关函数也通过使用三个数值被完全地模型化。噪声过程{wn}和{w′n}与样本协方差E[wnw′n *]=ρ2,j进行相关。
被包含在两个数据样本序列中的信息通过例如扩展到自适应多用户联合估计,可被最佳地提取,对于最大似然序列估计的Ungerboeck公式,如在G.Ungerboeck的“Adaptive MaximumLikelihood Receiver for Carrier Modulated Data TransmissionSystems(用于载波调制的数据传输系统的自适应最大似然接收机)”,IEEE Trans.Comm.,Vol.COM-22,1974年5月,第624-635页的文章中描述的。联合最大似然序列被确定为使得以下矩阵最大化的序列{1(n),2(n)}n=1 N Λ N = Σ n = 1 N M ( n ) - - - - - - ( 11 ) 其中M(n)是分支矩阵,被给出为:
M(n)=Re{1 *(n)(2y1(n)-1(n)|g1(n)|2-22(n-1)S-1 *(n))}
    +Re{2 *(n)(2y2(n)-2(n)|g2(n)|2-21(n)s0(n)-21(n-1)S1(n))} (12)其中y1(n)=g1 *(n)rn,y2(n)=g2 *(n)r′n和sj(n)=g1(n)g2 *(n)ρ2,j。在时间n时的状态被给出为βn={1(n-1),2(n-1)}。式(11)中的矩阵可以例如通过使用带有维特比删除的网格搜索算法或带有或不带有M算法类型删除的树搜索算法,而被递归地计算。另外,对于MPSK和其中所有的符号都具有相同的幅度的调制,正比于|g1(n)|2和|g2(n)|2的项可以从式(12)中被省略。
为了描述自适应信道估计,式(2)和式(9)可被组合为: r - n = g - n H ψ A ^ n + w - n
其中rn=[rn,rn′],Wn=[Wn,Wn′],Ψ=[Φ,Φ′]以及 A ^ n a 1 ( n ) a 2 ( n + 1 ) a 2 ( n ) a 2 ( n - 1 ) 0 0 0 0 0 0 0 0 a 1 ( n + 1 ) a 1 ( n ) a 1 ( n - 1 ) a 2 ( n ) T - - - - - - ( 14 ) 把MLSE处理器中相应于转移βn-1→βn的误差定义为 e - ( β n | β n - 1 ) = r - n - 1 - g - ^ n - 1 H ( β n - 1 ) ψ A ^ n - 1 - - - - ( 15 ) 媒体响应然后可以通过使用例如LMS方法被更新为: g - ^ n ( β n ) = g - ^ n - 1 ( β n - 1 ) + μψ A ^ n - 1 e - H ( β n | β n - 1 ) - - - ( 16 ) 得到的对于时间n的估值
Figure A9981017200235
可被用作为对于时间n+1的近似估计。替换地,对于时间n+1的估计可以通过外推 被得出。
在替换的实施例中的联合媒体响应估计器308通过使用通用化PSP算法根据如上所述的误差联合地估计同信道媒体响应。在替换实施例中的联合序列检测器602找出使得式(11)的矩阵递归地最大化的序列。对于计算式(12)中的分支矩阵所需要的媒体响应估计由自适应信道估计器604提供,后者以联合序列检测器602的状态为条件,通过使用式(16)循环地更新MIR系数。MIR系数被初始化到由联合媒体响应估计器308得到的估计。
已针对两个非色散同信道信号的情形描述了本发明的两个优选实施例。本领域技术人员将会看到,本发明可被使用于两个以上的色散的同信道信号。本领域技术人员也将看到,可以作出各种修改以适合于特定的需要。例如,可以以多种替换的方式估计信号定时。当接收机只知道需要的信号的训练序列时,或不可能或不能可靠地利用该干扰信号的训练序列时,可以连同在想要的信号的训练序列上的媒体响应来联合假设和估计它们的定时。替换地,在单个非色散的和同步的干扰信号的情况下,可以通过从数据样本中减去想要的信号分量和辨认在剩余信号中的功率峰值而估计定时。
在缺乏有关该干扰信号的同信道响应的事先信息的情况下,联合信道估计器可被相应于每个干扰信号初始化到零。在这种情况下,有可能约束对于每个干扰信号的第一假设的符号为任意选择。这是因为剩余的假设会导致同样可能是相应于该选择的估计的相位旋转形式的信道估计,因此可被去除。在单个非色散和同步的干扰信号的情况下,用于干扰信号的初始信道响应可以通过从数据信号中减去想要的信号分量而被找到。该干扰信号的幅度可被初始化为剩余信号的平均幅度,而它的相位可被初始化为剩余信号的第一分量的相位。联合信道估计也可以以多通道方式被执行,其中在第一通道中得到的信道估计被使用来初始化用于第二通道等等的估计器。
当脉冲形状方面的信息不能提供给接收机或信号定时不能被可靠地估计时,有可能获得和跟踪联合的总的信道响应,而不是媒体响应。如果信道在突发上缓慢地变化,则可能希望在捕获后冻结媒体或总的信道响应,以及使用它们来进行解调而不跟踪它们。
接收机可被修改成对在所有的(或想要的)同信道信号的定时处得到的部分间隔的样本上操作。接收机也可被修改成对在任意的定时处得到的部分间隔的样本上操作。在每个符号多个数据样本的情况下,通过忽略噪声相关,有可能使用欧几里得距离矩阵,而不使用式(11)的Ungerboeck矩阵。
符号检测也包括当需要用于进一步处理,例如纠错译码时,产生“软”信息。如何通过使用例如SOVA算法或它的派生物从基于MLSE的接收机提取软信息是熟知的。
虽然已针对单个天线接收描述了本发明,但本领域技术人员将会看到,本发明可被使用于在多个天线上接收。对于多个接收天线,可以有多个接收信号,相应于每个天线接收一个信号。也可以进行天线信号的预组合,诸如波束成形,以使得多个接收信号相应于多个波束信号。本发明可和矩阵组合一起使用,如在授权给Backstrm等的美国专利5,191,598中公开的。本发明也可与干扰抑制组合(IRC)一起使用,如在授权给Bottomley的美国专利5,680,419中公开的,该专利的揭示内容整体地在此引用,以供参考。对于IRC,来自多个天线的误差值通过使用有害分量相关特性的估计被组合,后者也称为有害相关估计。对于联合用户解调,有害分量相应于用户在信道估计时未解决的噪声加干扰。通过矩阵组合,可以形成误差平方值的加权和。
对于多个天线,本发明也可与在信道估计时用于抵消干扰的方法一起使用,如在Bottomley的待审理的美国专利申请序列号08/689,584中描述的,该专利的揭示内容整体地在此引用,以供参考。来自多个天线的误差信号连同有害分量估计一起被使用来估计相应于不同的天线的信道响应。对于本发明,每个天线的信道响应可以包括与多个用户信号有关的响应。
在附图和说明书中,揭示了本发明的典型的优选实施例,虽然采用特定的术语,但它们只是在通用的和说明的意义上被使用,而不是为了限制的目的,本发明的范围在以下的权利要求中被阐述。

Claims (77)

1.一种接收机,它包括:
用于为至少一个接收信号估计多个定时的装置,该多个定时相应于多个发送信号;
用于按照多个定时采样至少一个接收信号以便产生多个样本流的装置;
用于产生对于多个发送信号的信道估计的装置;
用于通过使用该样本流和信道估计来计算矩阵的装置;以及
用于通过使用该矩阵来检测相应于多个发送信号的信息符号的装置。
2.按照权利要求1的接收机,其特征在于,其中用于估计的装置包括用于把至少一个接收信号与至少一个符号序列进行相关的装置。
3.按照权利要求1的接收机,其特征在于:
其中用于估计的装置包括用于假设一个定时的装置;以及
其中用于计算的装置包括用于计算与该假设的定时有关的矩阵的装置。
4.按照权利要求1的接收机,其特征在于,其中用于采样的装置包括用于按照多个定时得出至少一个接收信号的每个符号周期的单个样本以便产生多个样本流的装置。
5.按照权利要求1的接收机,其特征在于,其中用于采样的装置包括用于按照多个定时得出至少一个接收信号的每个符号周期的多个样本以便产生多个样本流的装置。
6.按照权利要求1的接收机,其特征在于,其中用于产生信道估计的装置包括:
用于产生脉冲形状信息的装置;以及
用于通过使用至少一个接收信号和该脉冲形状信息,产生对于多个发送信号的信道估计的装置。
7.按照权利要求1的接收机,其特征在于,其中用于产生信道估计的装置包括用于产生与多个符号序列假设有关的信道估计的装置。
8.按照权利要求1的接收机,其特征在于,其中用于产生信道估计的装置包括用于通过使用误差信号更新信道估计的装置。
9.按照权利要求1的接收机,其特征在于,其中用于计算矩阵的装置包括:
用于用信道估计来滤波样本流以产生多个滤波输出的装置;以及
用于通过使用该滤波输出来计算矩阵的装置。
10.按照权利要求1的接收机,其特征在于,其中用于计算矩阵的装置包括:
用于通过使用信道估计和假设的符号来估计接收的数值的装置;以及
用于通过使用估计的接收数值来计算矩阵的装置。
11.按照权利要求1的接收机,其特征在于,其中用于检测的装置包括:
用于存储与多个路径有关的路径信息的装置;
用于通过假设符号值和计算矩阵来扩展路径的装置;以及
用于根据该矩阵丢弃路径的装置。
12.按照权利要求11的接收机,其特征在于,其中用于丢弃路径的装置包括用于根据该矩阵和状态空间丢弃路径的装置。
13.按照权利要求1的接收机,其特征在于,其中用于计算矩阵的装置包括:
用于估计在接收天线中间的有害相关以便产生有害相关估计的装置;以及
用于通过使用样本流、信道估计、和有害相关估计来计算矩阵的装置。
14.按照权利要求13的接收机,其特征在于,其中用于产生信道估计的装置包括用于通过使用有害相关估计来产生信道估计的装置。
15.一种接收机,它包括:
用于为至少一个接收信号产生脉冲形状信息的装置;
用于通过使用至少一个接收信号和脉冲形状信息产生对于多个发送信号的信道估计的装置;
用于通过使用至少一个接收信号和信道估计来计算矩阵的装置;以及
用于通过使用矩阵来检测相应于多个发送信号的信息符号的装置。
16.按照权利要求15的接收机,其特征在于,其中用于产生信道估计的装置包括用于产生与多个符号序列假设有关的信道估计的装置。
17.按照权利要求15的接收机,其特征在于,其中用于产生信道估计的装置包括通过使用误差信号更新信道估计的装置。
18.按照权利要求15的接收机,其特征在于,其中用于计算矩阵的装置包括:
用于用信道估计来滤波至少一个接收信号以产生多个滤波输出的装置;以及
用于通过使用滤波输出来计算矩阵的装置。
19.按照权利要求15的接收机,其特征在于,其中用于计算矩阵的装置包括:
用于通过使用信道估计和假设的符号来估计接收的数值的装置;以及
用于通过使用估计的接收数值来计算矩阵的装置。
20.按照权利要求15的接收机,其特征在于,其中用于检测的装置包括:
用于存储与多个路径有关的路径信息的装置;
用于通过假设符号值和计算矩阵来扩展路径的装置;以及
用于根据矩阵丢弃路径的装置。
21.按照权利要求20的接收机,其特征在于,其中用于丢弃路径的装置包括用于根据矩阵和状态空间丢弃路径的装置。
22.按照权利要求15的接收机,其特征在于,其中用于计算矩阵的装置包括:
用于估计在接收天线中间的有害相关以便产生有害相关估计的装置;以及
用于通过使用每个接收信号、信道估计、和有害相关估计来计算矩阵的装置。
23.按照权利要求22的接收机,其特征在于,其中用于产生信道估计的装置包括用于通过使用每个接收信号、脉冲形状信息、和有害相关估计来产生信道估计的装置。
24.一种接收机,它包括:
用于为至少一个接收信号估计多个定时的装置,该多个定时相应于多个发送信号;
用于按照多个定时采样至少一个接收信号以便产生多个样本流的装置;
用于对多个发送信道初始化信道估计和用于初始化矩阵的装置;
用于通过使用样本流、初始化的信道估计、和初始化的矩阵来计算更新的矩阵的装置;
用于通过使用更新的矩阵来检测相应于至少其中一个发送信号的信息符号的装置;以及
用于通过使用更新的矩阵来更新信道估计的装置。
25.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于估计的装置包括用于把至少一个接收信号与至少一个符号序列进行相关的装置。
26.按照权利要求24的接收机,其特征在于:
其中用于估计的装置包括用于假设一个定时的装置;以及
其中用于计算的装置包括用于计算与假设的定时有关的更新矩阵的装置。
27.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于采样的装置包括用于按照多个定时得出至少一个接收信号的每个符号周期的单个样本以便产生多个样本流的装置。
28.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于采样的装置包括用于按照多个定时得出至少一个接收信号的每个符号周期的多个样本以便产生多个样本流的装置。
29.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于初始化信道估计的装置包括:
用于产生脉冲形状信息的装置;以及
用于通过使用该脉冲形状信息来初始化信道估计的装置。
30.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于初始化信道估计的装置包括用于对多个符号序列假设初始化信道估计的装置。
31.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于更新信道估计的装置包括用于通过使用误差信号更新信道估计的装置。
32.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于计算矩阵的装置包括:
用于用信道估计来滤波样本流以产生多个滤波输出的装置;以及
用于通过使用该滤波输出来计算矩阵的装置。
33.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于计算更新的矩阵的装置包括:
用于通过使用信道估计、假设的符号、和已知符号值来估计接收的数值的装置;以及
用于通过使用估计的接收数值来计算矩阵的装置。
34.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于检测的装置包括:
用于存储与多个路径有关的路径信息的装置;
用于通过假设符号值和计算的矩阵来扩展路径的装置;以及
用于根据矩阵丢弃路径的装置。
35.按照权利要求34的接收机,其特征在于,其中用于丢弃路径的装置包括用于根据矩阵和状态空间丢弃路径的装置。
36.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于初始化的装置包括用于通过使用接收信号和已知符号值来为多个信道的选择的其中一个信道初始化信道估计的装置。
37.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于初始化的装置包括用于通过使用接收信号和想要的信号的信道估计来初始化对于干扰信号的信道估计的装置。
38.按照权利要求24的接收机,其特征在于,其中用于初始化的装置包括用于对至少一个干扰符号序列初始化预定符号值的矩阵的装置。
39.接收相应于多个发送信号的至少一个信号的方法,包括以下步骤:
估计对于至少一个接收信号的多个定时,该多个定时相应于多个发送信号;
按照多个定时采样至少一个接收信号,以便产生多个样本流;
产生对于多个发送信号的信道估计;
通过使用样本流和信道估计计算矩阵;以及
通过使用矩阵检测相应于多个发送信号的信息符号。
40.按照权利要求39的方法,其特征在于,其中估计步骤包括把至少一个接收信号与至少一个符号序列进行相关的步骤。
41.按照权利要求39的方法,其特征在于:
其中估计步骤包括假设一个定时的步骤;以及
其中计算步骤包括计算与假设的定时有关的矩阵的步骤。
42.按照权利要求39的方法,其特征在于,其中采样步骤包括按照多个定时得出至少一个接收信号的每个符号周期的单个样本以便产生多个样本流的步骤。
43.按照权利要求39的方法,其特征在于,其中采样步骤包括按照多个定时得出至少一个接收信号的每个符号周期的多个样本以便产生多个样本流的步骤。
44.按照权利要求39的方法,其特征在于,其中产生信道估计的步骤包括以下步骤:
产生脉冲形状信息;以及
通过使用至少一个接收信号和脉冲形状信息,产生对于多个发送信号的信道估计。
45.按照权利要求39的方法,其特征在于,其中产生信道估计的步骤包括产生与多个符号序列假设有关的信道估计的步骤。
46.按照权利要求39的方法,其特征在于,其中产生信道估计的步骤包括通过使用误差信号更新信道估计的步骤。
47.按照权利要求39的方法,其特征在于,其中用于计算矩阵的步骤包括以下步骤:
用信道估计来滤波样本流以产生多个滤波输出;以及
通过使用该滤波输出来计算矩阵。
48.按照权利要求39的方法,其特征在于,其中计算矩阵的步骤包括以下步骤:
通过使用信道估计和假设的符号来估计接收的数值;以及
通过使用该估计的接收数值来计算矩阵。
49.按照权利要求39的方法,其特征在于,其中检测步骤包括以下步骤:
存储与多个路径有关的路径信息;
通过假设符号值和计算矩阵来扩展路径;以及
根据该矩阵丢弃路径。
50.按照权利要求49的方法,其特征在于,其中丢弃路径的步骤包括根据矩阵和状态空间丢弃路径的步骤。
51.按照权利要求39的方法,其特征在于,其中计算矩阵的步骤包括以下步骤:
估计在接收天线中间的有害相关,以便产生有害相关估计;以及
通过使用样本流、信道估计、和有害相关估计来计算矩阵。
52.按照权利要求51的方法,其特征在于,其中产生信道估计的步骤使用该有害相关估计。
53.接收相应于多个发送信号的至少一个信号的方法,包括以下步骤:
产生对于至少一个接收信号的脉冲形状信息;
通过使用至少一个接收信号和脉冲形状信息产生对于多个发送信号的信道估计;
通过使用至少一个接收信号和信道来估计计算矩阵;以及
通过使用该矩阵来检测相应于多个发送信号的信息符号。
54.按照权利要求53的方法,其特征在于,其中产生信道估计的步骤包括产生与多个符号序列假设有关的信道估计的步骤。
55.按照权利要求53的方法,其特征在于,其中产生信道估计的步骤包括通过使用误差信号更新信道估计的步骤。
56.按照权利要求53的方法,其特征在于,其中计算矩阵的步骤包括以下步骤:
用信道估计来滤波至少一个接收信号,以产生多个滤波输出;以及
通过使用该滤波输出来计算矩阵。
57.按照权利要求53的方法,其特征在于,其中计算矩阵的步骤包括以下步骤:
通过使用信道估计和假设的符号来估计接收数值;以及
通过使用估计的接收数值来计算矩阵。
58.按照权利要求53的方法,其特征在于,其中检测的步骤包括以下步骤:
存储与多个路径有关的路径信息;
通过假设符号值和计算矩阵来扩展路径;以及
根据该矩阵丢弃路径。
59.按照权利要求58的方法,其特征在于,其中丢弃路径的步骤包括根据矩阵和状态空间丢弃路径的步骤。
60.按照权利要求54的方法,其特征在于,其中计算矩阵的步骤包括以下步骤:
估计在接收天线中间的有害相关,以便产生有害相关估计;以及
通过使用每个接收信号、信道估计、和有害相关估计来计算矩阵。
61.按照权利要求60的方法,其特征在于,其中产生信道估计的步骤使用每个接收信号、脉冲形状信息、和有害相关估计。
62.接收相应于多个发送信号的至少一个信号的方法,包括以下步骤:
估计对于至少一个接收信号的多个定时,该多个定时相应于多个发送信号;
按照多个定时采样至少一个接收信号,以便产生多个样本流;
初始化对于多个发送信道的信道估计和初始化矩阵;
通过使用样本流、初始化的信道估计、和初始化的矩阵来计算更新的矩阵;
通过使用该更新的矩阵来检测相应于至少其中一个发送信号的信息符号;以及
通过使用该更新的矩阵来更新信道估计。
63.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中估计步骤包括把至少一个接收信号与至少一个符号序列进行相关的步骤。
64.按照权利要求62的方法,其特征在于:
其中估计步骤包括假设一个定时的步骤;以及
其中计算步骤包括计算与假设的定时有关的更新矩阵的步骤。
65.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中采样步骤包括按照多个定时得出至少一个接收信号的每个符号周期的单个样本以便产生多个样本流的步骤。
66.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中采样步骤包括按照多个定时得出至少一个接收信号的每个符号周期的多个样本以便产生多个样本流的步骤。
67.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中初始化信道估计的步骤包括以下步骤:
产生脉冲形状信息;以及
通过使用该脉冲形状信息初始化信道估计。
68.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中初始化信道估计的步骤包括初始化对于多个符号序列假设的信道估计的步骤。
69.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中更新信道估计的步骤包括通过使用误差信号更新信道估计的步骤。
70.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中计算矩阵的步骤包括以下步骤:
用信道估计来滤波样本流以产生多个滤波输出;以及
通过使用该滤波输出来计算矩阵。
71.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中计算更新矩阵的步骤包括以下步骤:
通过使用信道估计、假设的符号、和已知符号值来估计接收的数值;以及
通过使用估计的接收数值来计算矩阵。
72.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中检测步骤包括以下步骤:
存储与多个路径有关的路径信息;
通过假设符号值和计算矩阵来扩展路径;以及
根据该矩阵丢弃路径。
73.按照权利要求72的方法,其特征在于,其中丢弃路径的步骤包括根据矩阵和状态空间丢弃路径的步骤。
74.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中初始化步骤包括通过使用至少一个接收信号和已知符号值初始化对于多个信道的选择的其中一个信道的信道估计的步骤。
75.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中初始化步骤包括通过使用至少一个接收信号和想要的信号的信道估计初始化对于干扰信号的信道估计的步骤。
76.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中初始化步骤包括对于至少一个干扰的符号序列初始化预定的符号值的矩阵的步骤。
77.按照权利要求62的方法,其特征在于,其中初始化信道估计、计算更新的矩阵、检测信息符号、和更新信道估计的步骤被重复地进行,以便改善信道估计。
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