移動通信系統中的直流偏移校正的製作方法
2023-07-02 07:14:16 1
專利名稱：移動通信系統中的直流偏移校正的製作方法
技術領域：
本發明特別涉及移動通信系統中的直流偏移校正。
背景技術：
在移動通信系統中，信號從移動臺傳輸到基站。將數位訊號經過一種調製技術調製，並使用結果信號調製載波到一定頻率後由移動臺準備傳輸。從移動臺到基站的信號傳輸過程中，依賴於傳輸的環境，信號可能會受到各種不同影響。受包括移動臺和基站之間的距離、區域內的建築物和其它設施引起的幹擾在內的因素制約，環境的變化相當大。比較常見的情況是在基站從移動臺收到的信號含有多種不同的多徑效應影響，同時也受噪聲影響。在基站接收機的信號處理技術被認為解決了信號傳輸環境(通信信道)的影響，同時也考慮了噪聲的影響。在接收機的第一步工作是將輸入信號抽樣以從輸入的模擬信號中取出多個數字抽樣，通常是按照發射信號的預期比特率來抽樣。這樣會引起直流偏移成分產生，這種直流偏移如果得不到去除，將會破壞接收信號採樣，導致後續處理受到影響。特別是數位訊號抽樣可通過均衡器進行處理以補償信道影響，但已知的均衡器沒有假定直流偏移的存在。還有其它源可能會引起直流偏移，直流偏移的量值可能會變化。本發明旨在獲取需要從信號中去除掉的偏移量的可靠估計，即使在實際上並沒有引入直流偏移的情況下也不會降低系統性能太多。
在目前的基站中，通過數位訊號處理裝置來去除接收信號中可能存在的直流成分。這是通過分別從實數和虛數成分中去除平均信號電平來實現的。因此，接收信號y被認為包含了被分別處理的實數成分和虛數成分。為提高可靠性，可在整個突發上計算平均值(Ey)。然而，即使在沒有真正的直流偏移情況下，所傳輸的數據本聲也會使平均值具有一個錯誤的均值。這顯然降低了後續數位訊號處理的性能。
發明內容
根據本發明一方面，提供一種在移動通信系統中，對於第二站經由通信信道從第一站接收的信號同時確定直流偏移(adc)和信道脈衝響應(h)的方法，所述信號包括數字數據和一組在發射前已被調製的訓練序列位，所述方法包括產生一組代表所述訓練序列位的參考信號抽樣和一組取決於發射前對所述數字數據使用的調製的旋轉元素；接收和抽樣所述信號以從所述信號的訓練序列部分中產生多個接收信號抽樣，所述接收信號抽樣可能包含直流偏移；以及用所述接收信號抽樣組和旋轉元素組對接收信號進行處理，以通過使平方化距離函數實現最小來同時估計出直流偏移(adc)和信道脈衝響應(h)。
根據本發明的另一方面，提供一種在移動通信系統中，對於第二站經由通信信道從第一站接收的信號中的直流偏移進行校正的方法，所述信號包括數字數據和一組在發射前已被調製的訓練序列位，所述方法包括接收和抽樣所述信號以從所述信號的訓練序列部分中產生多個接收信號抽樣，所述接收信號抽樣可能包含直流偏移；利用一組代表所述訓練序列位的參考信號抽樣和一組取決於發射前對所述數字數據使用的調製的旋轉元素對接收信號抽樣進行處理，以通過最小化平方化距離函數來同時估計出直流偏移(adc)和信道脈衝響應(h)；以及通過從所述接收信號抽樣中去除如此估計的直流偏移來校正所述信號的所述數字數據部分中的所述接收信號抽樣組。
優選平方化距離函數是F＝|y-X.h-e.adc|2，其中y表示接收信號的抽樣，X表示訓練序列抽樣，而e表示旋轉元素組。
根據本發明另一方面，提供一種在移動通信系統中，對於第二站經由通信信道從第一站接收的信號同時確定直流偏移和信道脈衝響應的系統，所述信號包括數字數據和一組在發射前已被調製的訓練序列位，所述系統包括用於接收和抽樣所述信號以從所述信號的訓練序列部分中產生多個接收信號抽樣的電路，所述接收信號抽樣可能包含直流偏移；用於保存一組代表所述訓練序列位的參考信號抽樣和一組取決於發射前對數字數據使用的調製的旋轉元素的存儲器；用於用所述接收信號抽樣和所述旋轉元素組對接收信號進行處理，以通過最小化平方化距離函數來同時估計出直流偏移(adc)和信道脈衝響應(h)的擴展信道脈衝響應計算單元；以及用於從通過所述擴展信道脈衝響應計算單元執行的同時估計中提取出所述直流偏移的裝置。
平方化距離函數優選為F＝|y-X.h-e.adc|2，其中y表示接收信號的抽樣，X表示訓練序列抽樣，而e表示旋轉元素組。
對抽樣進行處理在數學上方便的方法是將接收信號抽樣和旋轉元素組合為m+1列的擴展訓練序列矩陣，其中前m列包含了參考信號抽樣，第m+1列包含了旋轉元素。
下面將詳細討論用擴展參考矩陣對接收信號抽樣作精確處理。本發明人發現通過在數學處理中使用這種擴展矩陣將噪聲函數w最小化，能同時估計信道脈衝響應和直流偏移，然後去除直流偏移。對於矩陣運算處理，產生的擴展信道脈衝向量包括m個信道脈衝響應元素和另一元素adc。
本發明特別但並非唯一適用於TDMA通信系統，在TDMA通信系統中，每一信號包含一個傳輸突發。
這裡描述的系統還包括均衡器，其使用從擴展信道脈衝向量中提取的信道脈衝元素來解決通信信道的影響。容易理解的是，為提取出突發中的原始數據，在均衡後，數據還需要經過多個後續處理步驟。由於這些對本領域的技術人員已經熟知，在此不做說明，也不構成本發明的一部分。
為了更好的理解本發明和解釋本發明如何實現，藉助例子參照附圖予以說明，其中。
圖1為傳輸系統的模型圖；圖2為這種系統的另一模型圖；圖3為移動通信系統中信號突發的標準結構示意圖；圖4a和圖4b分別為擴展訓練序列矩陣和擴展脈衝響應向量的構成示意圖；圖5為接收機框圖；圖6為示意直流偏移值去除方法的流程圖；圖7為另一改進的接收機的框圖；圖8示意使用圖7的接收機實現的性能提高。
具體實施例方式
圖1是一典型數字傳輸系統的模型的示意圖。同時一併示意了被映射為模型的蜂窩射頻(RF)通信系統的實際實施例。無線通信系統包括一個基站BTS 2和至少一個移動臺MS 4，它們通過空中接口經通信信道相互通信。在下面的描述中，移動臺被認為是發射機，而基站收發信臺被認為是接收機。附圖標記6指示由移動臺4傳送給基站收發信臺2的傳輸信號。然而容易理解的是，下面描述的系統和技術也同樣適用於基站收發信臺2用作發射機，而移動臺MS 4用作接收機的情況。
為了下面的描述，發射機被認為包括一個調製器，所述調製器對信號施加必要的調製以便信號能通過通信信道傳輸。通信信道本身可以被模型化為信道脈衝響應h和噪聲成分w，噪聲成分w通常是由於對系統的一些外部擾動引入的。接收機一側被認為包括一個解調器，解調器執行必要的解調功能，以便能從接收信號中恢復原始發射的信息。因此，根據圖1所示的模型，調製器被認為實施調製過程處理，而解調器被認為實施解調過程處理。這裡假設在發射前必須對信號實施調製，因而在接收到信號後實施相應的解調處理。在圖1中，X被用於表示調製前的信號，而y被用於表示解調後恢復的接收信號。
為了便於描述，調製和解調過程可被認為引入兩個成分。這兩個成分為直流偏移(adc)和相移向量(e)，它們可如圖2所示被模型化。也就是說，接收信號y不同於輸入信號x的信道均衡形式在於adc和e。直流偏移(adc)的大小未知，如果不予以去除的話，將會導致對接收信號的後續DSP處理出現問題。相移向量(e)取決於使用的調製方法，因此是已知的。EDGE(GSM演進的增強型數據率)調製就是一個例子。EDGE中所選擇的調製為3pi/8-8PSK。在基本的8PSK構象中，單位圓上有8個等距點。這意味著傳輸的符號xk有8個可能值。
Xk=ej*i*pi/4,]]>在這裡，根據符號值的不同，i在0到7間取值(j為複數指示符)。
對於3pi/8-8PSK，3*pi/8移位表示傳輸符號被乘以3pi/8旋轉值。這樣，Xk=Xk*ej*k*3*pi/8,]]>這裡k為符號下標。
這表明在接收機，所傳輸的抽樣(Xk′)必須以e-j*k*3*pi/8退旋以得到原始的8psk構象(Xk)來均衡。這種退旋也可使直流偏移旋轉e-j*k*3*pi/8。
圖3示意了在根據GSM標準的移動通信系統中的標準突發。此圖表示在基站接收的一個突發。對於根據GSM標準的TDMA系統，移動臺根據由基站控制器分配給各個呼叫的信道在相應載頻上發送突發作為調製信號。一個頻率信道可以支持多達8個呼叫，每個呼叫與一個相應的突發相關，在這裡，每個呼叫被分配TDMA幀中的一個時隙，在此時隙發送該突發。由於本領域的技術人員對根據GSM標準的TDMA系統已熟知，過多的細節在此不再描述。標準突發包含了兩個58位的分組(DATA)，這兩個分組中間是26位的訓練序列(TRS)。在標準突發的每一結尾添加了3個尾部位(TS)。訓練序列(TRS)為由移動臺(MS)發送的預定的位序列，基站控制器(BSC)知道這個訓練序列。通常利用在基站控制器估計發送該突發的信道的脈衝響應。根據下面描述的系統，習慣上是同時計算脈衝響應和直流偏移。發射的真正信息位於突發的數據位(DATA)中。
因此，下面描述的技術基於利用訓練序列TRS同時估計信道脈衝響應和直流偏移。X在下面被用來表示訓練序列，因為就圖1的模型而言，它是與下面的數學說明有關係的輸入信號。在描述系統之前，先解釋一下在該系統中要用到的數學知識。
基於圖1和圖2中所示的模型的線性方程式在形式上如公式1所示y＝X.h+e.adc+w(公式1)該信號的每個數字抽樣在發射前被調製，因此要經過取決於所使用的調製技術的相移。這種相移也被認為是旋轉，可以表示為e-jθ。因而可以形成一個向量(e)，其包含訓練序列的所有抽樣的相移，如公式2所示e＝[e-j.k.θe-j.(k-1).θ.........e-j.(k-n+1).θ]T(公式2)其中θ表示相移(其取決於實施的調製方法)；k表示取自訓練序列的抽樣的時間索引；n表示在訓練序列中使用的抽樣數目；例如，如果使用GMSK調製，則抽樣都旋轉90度(θ＝π/2)。因此，在接收信號被均衡前，這些抽樣需要退旋。
現在通過創建如公式3所示，將相移向量(e)和直流偏移(adc)元素併入上述矩陣(X)和向量(h)中的擴展訓練序列矩陣(Xe)和擴展脈衝響應向量(he)構成公式4 (公式3)y＝Xehe+w(公式4)圖4a示意原始訓練序列和擴展訓練序列矩陣。圖4b示意原始脈衝響應和擴展脈衝響應向量，其中m表示脈衝響應抽頭數(即，i＝0...4)；n表示用於脈衝響應估計的抽樣長度(即，k＝26)。
圖4a示意矩陣大小由構成矩陣的行數和列數決定。原始訓練序列矩陣(X)由已知元素構成，注意到這點非常重要。列數m對應於所提出的脈衝響應過濾器模型所擁有的離散抽頭數。行數n由從訓練序列中使用的抽樣長度決定，用於脈衝響應估計。這使得DSP所需的矩陣大小和計算能力根據用戶的指定更為靈活。擴展訓練序列矩陣(Xe)是通過將元素的附加列添加到已知的訓練序列矩陣(X)創建的。此附加列包含了相移向量(e)的元素(也是可知的)，擴展訓練序列矩陣目前的大小為n行m+1列。
圖4b表示原始和擴展脈衝響應向量(h/he)。擴展脈衝響應含有m+1個元素，這意味著它很容易用由擴展訓練序列矩陣(Xe)提供的m+1個列來進行處理。脈衝響應向量中的最後一個元素為直流偏移(adc)。
通過確保經最小化函數F＝|y-X.h-e.adc|2能對信道脈衝響應和直流偏移做恰當預估，可找到擴展脈衝響應向量he，這裡F表示用以最小化噪聲(w)的最小二乘解法。利用矩陣格式，得到公式5he＝(XeH·Xe)-1·XeH·y(公式5)其中y表示接收信號，而xeH表示廣義矩陣的復共軛轉置矩陣。
這樣就有效地解決了所需的信道脈衝響應元素數和直流偏移(adc)。
圖5示意了實現此技術的框圖。
應理解的是，圖5中的各個方框儘管被示意為獨立的互連實體，但不必表示獨立的物理實體，而是打算通過圖例表示實施的各個步驟。各方框可以實現為電路，或者一種適當編程的微處理器可以實現分別分配給各個方框的每種功能。此外，BTS或MS的接收機有許多組成部分由於與本發明無關沒有在圖5示意，為了清晰起見在圖中被省略掉。天線12經由空中接口從移動臺接收發射的信號10。天線12被連接到射頻電路14。射頻電路14對接收到的突發進行處理以便下移頻率到基帶頻率，並抽樣突發以從模擬輸入信號提供數字抽樣值。射頻電路14的輸出表示為y，其為一個抽樣突發，包含在該傳輸信號的期望比特率抽樣的多個信號抽樣yi。如上描述，圖3示意了突髮結構。射頻電路14的輸出通過線路16提供給TRS提取器18，同時也提供給減法電路40，這樣做的目的將在稍後描述。
從接收信號y中提取出訓練序列TRS，然後通過線路20提供給擴展信道脈衝響應單元22。應理解的是，TRS在此刻被表示為K個(此實施例中K＝26)數位訊號抽樣。
擴展信道脈衝響應單元22用於計算所謂的擴展信道脈衝響應he，he不僅包含「正常」信道脈衝響應抽頭h(i)i＝0...4，而且包含所需的直流偏移值adc。在已知的接收機中，信道脈衝響應單元使用接收到的訓練序列TRS並通過計算接收到的訓練序列TRS和存儲在接收機中的已知訓練序列TRSref之間的互相關，計算出估計的信道脈衝響應h。在本例中，根據較早描述的數學概念，進行稍微不同的計算。應當理解的是，擴展CIR單元包括一個適當編程的處理器用於完成該計算。擴展信道脈衝響應單元22訪問存儲器34，存儲器裡預存了至少一個所謂的A矩陣。通過對擴展訓練序列矩陣的復共軛的轉置矩陣xeH進行處理，計算出A矩陣，如公式6所示。上面已經描述了擴展訓練序列矩陣xe的形成，而且在圖4a中有示意。
A＝(XeH·Xe)-1·XeH(公式6)容易理解的是，上面示意的存儲器34的布局僅用於說明目的，可以通過任何適當的方式使用存儲容量。此外，許多不同的A矩陣可以被預先計算和存儲以考慮到不同的相移向量(e)和不同的訓練序列。擴展CIR單元能選擇合適的A矩陣。存儲器34也保存了相移向量(e)，其目的稍後再描述。
因此，擴展信道脈衝響應單元22有兩個輸入。其一是接收信號的訓練序列TRS，另外是計算出的A矩陣。擴展CIR單元(22)利用公式5計算出擴展信道脈衝響應向量he(注意公式6中的A值)。矩陣運算處理(基於噪聲函數F的最小二乘方最小化)允許通過僅進行一次矩陣相乘求解脈衝響應h和直流偏移adc，即，(he＝A.y)。
直流偏移提取單元26從he中提取出直流偏移adc，並將其提供給乘法器電路(30)。乘法器電路的另一路輸入信號是保存在存儲器的一部分中的已知相移向量e。如果所用的調製方法不導致抽樣旋轉，則這個向量將由一組1構成。無論何種情況，相移向量(e)均與直流偏移(adc)相乘。接著在減法電路(40)從接收信號y中減去乘積adc·e。輸出即為經校正的信號yc，其被送到均衡器(48)。均衡器(48)同時也接收通過提取h電路(42)從擴展信道脈衝響應向量he中提取出的正常信道脈衝響應h。均衡器在本領域是熟知的，其允許突發中的數據DATAy得以恢復。
簡單的講，均衡器，就如同它的名稱暗示的那樣，是用於消除通信信道的影響(諸如時間分散、衰減等)的過濾器。對脈衝響應向量的計算允許在如圖4b所示的矩陣的前m行元素中計算和反映的脈衝響應抽頭的反轉上進行均衡過濾器建模。
圖6所示的流程圖描述該處理順序分為兩部分。第一部分(S1到S3)可以在接收信號前實施作為建立過程的一部分。第二部分是在圖5的電路中完成。第一步S1將基於已知的調製技術計算出相移向量(e)。接著，在S2，創建擴展訓練序列矩陣(Xe)。假定訓練序列矩陣X已知。相移向量被添加為矩陣X的最後一列，形成擴展矩陣(Xe＝[Xe])。
在建立階段執行的最後處理運算S3將計算由公式6給出的新矩陣A。在運算中，擴展CIR單元5接收兩路輸入信號。第一路輸入S4a為接收信號的訓練序列部分TRS。第二路輸入為A矩陣。擴展脈衝響應向量(he)可以在S5從公式5計算出，其在正常h個抽頭上包含一個另外的元素，即，直流偏移(adc)。接著在S6，從擴展CIR向量he提取出直流偏移元素adc。最後在步驟S7，使用公式7獲得校正信號送往均衡器電路。
yc＝y-e·adc(公式7)這裡考慮了抽樣信號是否被退旋。如果沒有退旋，則向量e為全1向量。在去除了相應的直流偏移成分後，校正信號被送往均衡器(步驟S8)。
應指出，圖1和公式1被定義為通信系統的模型，因此假設存在噪聲成分(w)。然而，公式5LS是對線性方程式(即，公式1)的LS(最小二乘方)解法。這暗示，估計的參數h和adc被選擇以使噪聲項(w)的能量保持最小。
現在參照圖7描述上面提到的對本發明技術的進一步改進。上文描述的本發明技術導致估計成本增加，這是因為參數數量的增多使得噪聲也加大了。在下文中描述的對本發明的進一步改進中，建議通過利用先驗信息以使估計成本最小。在描述改進的系統之前，先解釋一下在該改進的系統中需要用到的相關數學知識。
如上所述，可根據所用的調製方法選擇偏移。從公式3和公式4可得到如下方程y＝Xehe+w，其中Xe＝(X e)，和 擴展脈衝響應向量可利用已知的LMMSE估計器進行估計，其可書寫如下he=E(he)+(Chh-1+XeHCw-1Xe)-1XeHCw-1(y-XeE(he)),]]>其中Cw為噪聲協方差矩陣；而CHH為估計的參數協方差矩陣。
在抽樣退旋前通過y＝y-adc，在退旋後通過y＝y-eadc，可簡單地去除直流偏移。
由於噪聲協方差矩陣、脈衝響應和直流偏移協方差矩陣未知，這種格式不能直接使用。為了能夠使用所提出的LMMSE估計器，有必要作某些推理假設。
首先假設E(he)＝0。由於接收到的信號相位未知，期望值變為0。同樣期望的直流偏移也為0。假設直流偏移可具有隨機相位，因而期望值為0。
第二個假設是針對噪聲協方差矩陣。在此上下文中，噪聲被設為白噪聲，因此噪聲協方差矩陣可書寫如下 其中δ2為起點線性模型的噪聲方差。
第三個假設是獨立的脈衝響應抽頭是不相關的。因此參數協方差矩陣被寫為
其中hi表示抽頭i的脈衝響應，dc為直流偏移。
應用這三種假設，LMMSE估計器可以簡化書寫為he=(2Chh-1+XeHXe)-1XeHy,]]>其中 應當指出，如果方差δ2趨於0，則估計器復原成傳統的LSE，如果訓練序列的自相關特性被適當選擇，則估計器復原成基本的相關法。
在所提出的擴展脈衝響應向量中，有兩個未知的參數Chh和δ2仍然需要直流偏移估計。獲得此信息有好幾種可能性。一種簡單的方法是特定的C/(I+N)值優化該公式，並使用一個固定值用於方差估計。根據關於該脈衝響應的已知先驗信息，Chh可以為固定矩陣。
在本發明中，如前面的段落描述，先驗信息被用於簡化LMMSE方程式。
當使用上面定義的簡化LMMSE方程式時，就可能存在有關該信道或直流偏移的先驗信息。因此，例如，可能知道在某些信道(對一定的載頻)不存在直流偏移。此信息可用到直流偏移估計器中，就沒有必要從接收數據中估計這些參數。因此，在這種情況下，存在涉及這些估計參數的可用先驗信息。
從前一時隙和/或當前時隙中可以測出有關直流偏移的這種信息。LMMSE方程於是可利用這個信息。因為這種信息是由估計器本身產生的，所以由LMMSE使用這種信息並不是真正的使用先驗信息。
更為實際的方案是基於兩階段信道估計，現在參照圖7進行描述。從圖7可看出，圖5的擴展CIR方框22在圖7的優選實施例中被三個方框替代，即，脈衝響應估計方框100、估計方差方框102和LMMSE方框104。存儲器裝有圖5所示的e值。A值沒有應用，但在一個實施例中，A值優選由矩陣Chh替代。
脈衝響應估計100用於提供初始脈衝響應，在一個實施例它用於提供矩陣Chh的值。基於方框100的輸出，在方框102中估計方差。應當指出，估計方差方框102的使用是任選的。在此實施例中，根據上面陳述的原理，脈衝響應估計方框100的輸出被被LMMSE用作先驗信息，以根據改進的技術估計脈衝響應。在此實施例中，值Chh不在存儲器34中存儲，因為它們由脈衝響應估計方框100產生。
在另外一個實施例中，沒有提供脈衝響應估計方框100，矩陣Chh的值被存儲在存儲器34中。存儲的矩陣Chh為LMMSE 104提供先驗信息。
如同圖5中的方框22的輸出被處理的方式一樣，LMMSE的輸出在方框26和42中得到進一步的處理。
應指出，估計方差方框102並不構成對本發明的改進的基本部分。估計方差方框102同樣可以在圖5的方框22的輸入端提供。在圖5中，假設在均衡器48中提供估計方差方框。
對本發明的這種改進的重要方面是在確定去除直流偏移的脈衝響應時使用先驗信息。這種先驗信息可以通過多種方式提供。在此描述的兩個例子的實施例中，先驗信息或者通過執行初始脈衝響應估計提供，或者通過預存儲適當值獲取。在預存儲適當值得情況下，可以基於模擬而產生。
因此在參考圖7描述的優選實施例中，利用方框100中的經典估計器(比如LSE)首先估計初始的直流偏移和脈衝響應。從接收信號抽樣中提取出這個直流偏移，接著利用脈衝響應估計在方框102中估計信號方差。這個方差接著在第二階段中被用於方框104中的改進的脈衝估計方法。Chh的估計需要改進的方法，這優選通過例如從初始脈衝響應估計中估計協方差矩陣Chh來實現。
作為次優方法，下面的公式可被引出用於直流偏移校正。通過直流偏移估計器擴展加權係數aei=|hei|2|hei|2+ei*ei]]>ei*ei的值取決於接收機信號方差乘以一個常量(這樣容易分析)，上面的公式書寫如下aei=|hei|2|hei|2+p2]]>其中p表示用戶選擇的常數；δ2為接收信號方差。
改進的技術需要處理矩陣運算，這樣就增加了直流偏移估計的複雜度。然而，在估計信道脈衝響應的同時可獲得直流偏移估計，這樣總的複雜度不會增加太大。大部分的矩陣是對角矩陣，因而所需的計算量可保持很小。
對GSM系統中使用這種改進的技術需要6*6矩陣求反。因此該改進技術是可實現的。根據所實現的仿真結果，該改進技術在所有的GSM 5.05信道類型以及在不同的C/(I+N)情況下，都能提高接收機性能。使用二次相關方法已經用沒有分集的接收機進行了第一仿真。在該接收機上實現的增益很顯著。
圖8表示一個仿真。直流偏移估計器的參考是基於LSE的估計器，而基於LMMSE的估計器是性能參考。LSE 1是直流偏移存在，而且估計的直流偏移被去除的情況下的LSE估計器；LSE 2是直流偏移不存在，而且估計的直流偏移被去除的情況下的LSE估計器。LMMSE 1是在直流偏移存在，而且估計的直流偏移被去除情況下提出的基於LMMSE估計器的改進方法。LMMSE 2是在直流偏移不存在，而且估計的直流偏移被去除情況下提出的基於LMMSE估計器的改進方法。LMMSE ref 1是在直流偏移存在，而且直流偏移沒有被估計也沒有去除情況下的LMMSE估計器。LMMSE ref 2是在直流偏移不存在，而且直流偏移沒有被估計也沒有被去除情況下的LMMSE估計器。
權利要求
1.一種在移動通信系統中，對於第二站經由通信信道從第一站接收的信號同時確定直流偏移(adc)和信道脈衝響應(h)的方法，所述信號包括數字數據和一組在發射前已被調製的訓練序列位，所述方法包括產生一組代表所述訓練序列位的參考信號抽樣以及一組取決於發射前對所述數字數據所使用的調製的旋轉元素；接收和抽樣所述信號，以根據所述信號的訓練序列部分產生多個接收信號抽樣，所述接收信號抽樣可能包含直流偏移；以及利用所述接收信號抽樣組和旋轉元素組對接收信號進行處理，以通過使平方化距離函數實現最小來同時估計出所述直流偏移(adc)和所述信道脈衝響應(h)。
2.根據權利要求1的方法，其中所述平方化距離函數是F＝|y-X.h-e.adc|2，其中y表示接收信號的抽樣，X表示訓練序列抽樣，而e表示旋轉元素組。
3.一種在移動通信系統中對於第二站經由通信信道從第一站接收的信號的直流偏移進行校正的方法，所述信號包括數字數據和一組在發射前已被調製的訓練序列位，所述方法包括接收和抽樣所述信號，以根據所述信號的訓練序列部分產生多個接收信號抽樣，所述接收信號抽樣可能包含直流偏移；利用一組代表所述訓練序列位的參考信號抽樣和一組取決於發射前對所述數字數據所使用的調製的旋轉元素對所述接收信號抽樣進行處理，以通過最小化平方化距離函數來同時估計出直流偏移(adc)和信道脈衝響應(h)；以及通過從所述接收信號抽樣中去除所估計的直流偏移來校正所述信號的數字數據部分中的接收信號抽樣組。
4.根據權利要求3的方法，其中所述平方化距離函數為F＝|y-X.h-e.adc|2，其中y表示接收信號的抽樣，X表示訓練序列抽樣，而e表示旋轉元素組。
5.根據權利要求1-4任意一項的方法，其中所述代表所述訓練序列位的參考信號抽樣組和取決於發射前對所述數字數據所使用的調製的旋轉元素組被排列為一個擴展訓練序列矩陣；而且其中所述處理步驟產生一個擴展信道脈衝向量，所述向量包括對直流偏移(adc)的估計和多個信道脈衝響應元素(h)。
6.根據權利要求5的方法，其中利用所述擴展參考矩陣和所述接收信號抽樣來產生所述擴展信道脈衝響應向量he所進行的處理如下he＝(XeH·Xe)-1·XeH·y其中he表示所述擴展信道脈衝響應向量，xe表示所述擴展參考矩陣，y表示所述接收信號抽樣，而xeH表示所述擴展參考矩陣的復共軛轉置矩陣。
7.根據權利要求5或6的方法，還包括從所述擴展信道脈衝向量中提取所述信道脈衝元素，並在均衡步驟中使用所述信道脈衝元素從所述接收信號抽樣中去除所述通信信道對所述信號的影響的步驟。
8.根據前述任何一項權利要求的方法，其中在TDMA移動通信系統中，所述信號包括傳輸突發。
9.根據前述任何一項權利要求的方法，其中所述接收信號以所述信號的預期傳輸比特率進行抽樣，以產生多個對應於所述多個數字數據位和訓練序列位的接收信號抽樣。
10.根據權利要求1或3的方法，其中利用先驗信息對所述信道脈衝響應進行估計。
11.根據權利要求10的方法，其中所述代表所述訓練序列位的參考信號抽樣組和取決於發射前對所述數字數據使用的調製的所述旋轉元素組被排列為一個擴展訓練序列矩陣；而且其中所述處理步驟產生一個擴展信道脈衝向量，所述向量包含所述直流偏移(adc)的估計和多個所述信道脈衝響應元素(h)，利用所述擴展參考矩陣和所接收的信號抽樣來產生所述擴展信道脈衝響應向量he所進行的處理如下he=(2Chh-1+XeHXe)-1XeHy,]]>其中 這裡，he表示所述擴展信道脈衝向量，Xe表示所述擴展參考矩陣，y表示所接收的信號抽樣，而XeH表示所述擴展參考矩陣的復轉置矩陣。
12.根據權利要求10或11的方法，其中所述先驗信息在初始估計步驟中產生。
13.根據權利要求10或11的方法，其中所述先驗信息被預存儲。
14.根據權利要求10、11、12或13的方法，其中所述平方化距離函數是LMMSE函數。
15.根據權利要求14的方法，其中所述平方化距離函數為F＝|y-X.h-e.adc|2。
16.一種在移動通信系統中，對於第二站經由通信信道從第一站接收的信號同時確定直流偏移和信道脈衝響應的系統，所述信號包括數字數據和一組在發射前已被調製的訓練序列位，所述系統包括用於接收和抽樣所述信號以根據所述信號的訓練序列部分產生多個接收信號抽樣的電路，所述接收信號抽樣可能包含直流偏移；用於保存一組代表所述訓練序列位的參考信號抽樣和一組取決於發射前對數字數據所使用的調製的旋轉元素的存儲器；用於利用所述接收信號抽樣和所述旋轉元素組對接收信號進行處理，以通過使平方化距離函數實現最小來同時估計出直流偏移(adc)和信道脈衝響應(h)的擴展信道脈衝響應計算單元；以及用於從通過所述擴展信道脈衝響應計算單元執行的同時估計中提取出所述直流偏移的裝置。
17.根據權利要求16的系統，其中所述平方化距離函數為F＝|y-X.h-e.adc|2，其中y表示所述接收信號抽樣，X表示所述訓練序列抽樣，而e表示所述旋轉元素組。
18.根據權利要求17的系統，包括用於從表示所述信號的數字數據部分的所述接收信號抽樣中去除所述直流偏移的電路。
19.根據權利要求17或18的系統，包括組合電路，用於在從表示所述信號的數字數據部分的接收信號抽樣中去除所述直流偏移前，組合所提取的直流偏移與所述旋轉元素組。
20.根據權利要求16、17或18的系統，包括均衡電路，用於利用從通過所述擴展信道脈衝響應計算單元進行的同時估計中提取的信道脈衝元素，從所述接收信號中去除所述通信信道對所述信號的影響。
21.根據權利要求16-20任意一項的系統，還包括用於為所述擴展信道脈衝響應計算單元提供先驗信息的裝置。
22.根據權利要求21的系統，其中所述裝置包括脈衝響應估計功能塊。
23.根據權利要求21的系統，其中所述裝置包括存儲所述先驗信息的存儲器。
24.根據權利要求21-23任意一項的系統，其中所述擴展信道脈衝響應計算單元是LMMSE。
25.根據權利要求24的系統，其中所述擴展信道脈衝響應為he=(2Chh-1+XeHXe)-1XeHy,]]>其中 這裡，he表示所述擴展信道脈衝向量，Xe表示所述擴展參考矩陣，y表示所述接收信號抽樣，而XeH表示所述擴展參考矩陣的復轉置矩陣。
26.根據權利要求21的系統，其中所述平方化距離函數為F＝|y-X.h-e.adc|2，其中y表示所述接收信號抽樣，X表示所述訓練序列抽樣，而e表示所述旋轉元素組。
27.一種在移動通信系統中確定第二站經由通信信道從第一站接收的信號中的直流偏移的方法，所述信號包括數字數據和一組在發射前已被調製的訓練序列位，所述方法包括產生一個具有m+1列的擴展參考矩陣，其中前m列包含代表所述訓練序列位的參考信號抽樣，而第m+1列包含一組取決於發射前對所述數字數據所使用的調製的旋轉元素；接收和抽樣所述信號，以根據所述信號的訓練序列部分中產生多個接收信號抽樣，所述接收信號抽樣可能包含直流偏移；以及利用所述擴展參考矩陣對所述接收信號抽樣進行處理，以產生擴展信道脈衝向量，所述擴展信道脈衝向量包含m個表示所述通信信道的信道脈衝元素和另外一個表示所述直流偏移的元素。
28.一種在移動通信系統中校正第二個站經由通信信道從第一個站接收的信號中的直流偏移的方法，所述信號包括數字數據和一組在發射前已被調製的訓練序列位，所述方法包括接收和抽樣所述信號，以根據所述信號的所述訓練序列部分產生多個接收信號抽樣，所述接收信號抽樣可能包含直流偏移；用一個具有m+1列的擴展參考矩陣對所述接收信號進行處理，以產生擴展信道脈衝向量，所述的擴展信道脈衝向量包含m個表示所述通信信道的信道脈衝元素和另外一個表示所述直流偏移的元素，在所述擴展參考矩陣中，前m列包含代表所述訓練序列位的參考信號抽樣，而第m+1列包含一組取決於發射前對所述數字數據所使用的調製的旋轉元素；從所述擴展信道脈衝向量中提取直流偏移；以及通過去除所確定的直流偏移，校正所述信號的數字數據部分中的接收信號抽樣組。
全文摘要
一種用於在移動通信系統中同時確定來自接收信號的直流偏移和信道脈衝響應的方法。接收信號中包含了一組在發射前已被調製的訓練序列位。調製信號經過一定的相移並被旋轉一定角度。接收信號也可能包含需要去除的直流偏移成分。通過使用原始訓練序列的知識和所使用的調製方法對接收信號抽樣進行處理，就能通過找出對線性方程式的最小二乘方解來同時估計通信信道的脈衝響應和直流偏移，這樣引入到通信信道中的噪聲項的能量可保持到最小。本發明還描述了一種使用先驗信息的改進技術。
文檔編號H04L25/02GK1623304SQ02818908
公開日2005年6月1日 申請日期2002年9月27日 優先權日2001年9月27日
發明者阿基·海普恩, 奧利·匹瑞恩 申請人:諾基亞公司