用於回波消去中繼器的插入導頻構造的製作方法

2023-05-20 11:27:21

專利名稱：用於回波消去中繼器的插入導頻構造的製作方法
用於回波消去中繼器的插入導頻構造背景相關申請的交叉引用本申請要求2009年5月11日提交的美國臨時專利申請S/N. 61/177，196的權益， 該申請通過援引全部納入於此。本申請與以下同時提交且共同受讓的美國專利申請有關題為「Feedback Delay Control In An Echo Cancellation R印eater (回波消去中繼器中的反饋延遲控制)，，的申請 S/N. xx/xxx, XXX,題為"Delay Control To Improve Frequency Domain Channel Estimation In An Echo Cancellation Itepeater(用於改善回波消去中繼器中的頻域信道估計的延遲控制)」的申請 S/N. xx/xxx, XXX，題為 「DuaUtage Echo Cancellation In A Wireless Repeater Using An Inserted Pilot (無線中繼器中使用插入導頻的雙級回波消去)」的申請 S/N. xx/xxx, XXX，以及題為「Wideband Echo Cancellation In a Repeater (ψ 繼器中的寬帶回波消去)」的申請S/N. χχ/χχχ, χχχ0這些申請通過援引全部納入於此。MM本公開一般涉及無線通信系統中的中繼器，尤其涉及用於在回波消去中繼器中進行插入導頻構造的方法和裝置。無線通信系統和技術已成為我們進行通信的方式中的重要部分。然而，提供覆蓋對於無線服務供應商而言可能是重大挑戰。一種拓展覆蓋的方式是部署中繼器。一般而言，中繼器是接收信號、放大該信號並且傳送經放大信號的設備。

圖1示出了在蜂窩電話系統的上下文中的中繼器110的基本圖示。中繼器110包括施主天線115 作為對諸如基站125之類的網絡基礎設施的示例網絡接口。中繼器110還包括服務天線 120(亦稱為「覆蓋天線」)作為對行動裝置130的移動接口。在工作中，施主天線115與基站125處於通信狀態，而服務天線120與行動裝置130處於通信狀態。在中繼器110中，使用前向鏈路電路系統135來放大來自基站125的信號，而使用反向鏈路電路系統140來放大來自行動裝置130的信號。有許多配置可被用於前向鏈路電路系統135和反向鏈路電路系統140。有許多類型的中繼器。在一些中繼器中，網絡接口和移動接口兩者均是無線的，而在其他中繼器中，使用有線的網絡接口。一些中繼器用第一載波頻率來接收信號並且用不同的第二載波頻率來發射經放大信號，而其他中繼器使用相同的載波頻率來接收和發射信號。對於「相同頻率」的中繼器而言，一個特殊的挑戰在於管理由於發射出的信號中的一些可能漏洩回接收電路系統並且再次被放大和發射而發生的反饋。現有的中繼器使用數種技術來管理反饋；例如，中繼器被配置成提供這兩個天線之間的物理隔絕，使用濾波器，或者可以採用其他技術。概述本文中公開的系統、裝置和方法允許中繼器能力能得以增強。在一個實施例中， 一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的設備包括一個或更多個導頻生成器，其中，導頻信號被添加至發射信號以供在該中繼器的發射天線上發射。每個導頻生成器生成與該發射信號的單個載波相關聯的載波導頻信號，並且由該一個或更多個導頻生成器生成的載波導頻信號被加總以生成該導頻信號。該一個或更多個導頻生成器中的每個導頻生成器包括導頻碼元單元，其提供具有預定數據結構的多個數據碼元作為載波導頻信號；導頻加擾器，其用於對該多個數據碼元加擾；濾波器，其用於對載波導頻信號的頻譜性質進行整形；導頻功率確定單元，其用於相對於發射信號的功率電平來設定載波導頻信號的功率電平；以及循環前綴插入單元，其用於向載波導頻信號插入循環前綴。根據本發明的另一方面，提供了一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的方法，其中導頻信號被添加至發射信號以供在該中繼器的發射天線上發射，該方法包括提供具有預定數據結構的多個數據碼元作為載波導頻信號，對該多個數據碼元加擾，使用濾波器來對載波導頻信號的頻譜性質進行整形，相對於發射信號的功率電平來設定載波導頻信號的功率電平，以及向載波導頻信號插入循環前綴以生成單個載波的載波導頻信號， 其中導頻信號是由至少一個載波的載波導頻信號形成的。根據本發明的又一方面，一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的設備包括一個或更多個導頻生成器，其中，導頻信號被添加至發射信號以供在該中繼器的發射天線上發射。每個導頻生成器生成與發射信號的單個載波相關聯的載波導頻信號，並且由該一個或更多個導頻生成器生成的載波導頻信號被加總以生成該導頻信號。該一個或更多個導頻生成器中的每個導頻生成器包括導頻碼元單元，其提供頻域中的多個數據碼元作為載波導頻信號，其中一個數據碼元與一個頻調相關聯；導頻加擾器，其用於對該多個數據碼元加擾；導頻功率整形器，其用於縮放經加擾的數據碼元以跨頻調地調整這些數據碼元的功率；以及IFFT濾波器，其用於將該多個數據碼元變換到時域中；導頻功率確定單元，其用於相對於發射信號的功率電平來設定載波導頻信號的平均功率電平和載波導頻信號跨頻調的功率電平；以及循環前綴插入單元，其用於向載波導頻信號插入循環前綴。根據本發明的又一方面，提供了一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的方法，其中該導頻信號被添加至發射信號以供在該中繼器的發射天線上發射，該方法包括提供頻域中的多個數據碼元作為載波導頻信號，其中一個數據碼元與一個頻調相關聯； 對該多個數據碼元加擾；縮放經加擾的數據碼元以跨頻調地調整這些數據碼元的功率；執行IFFT以將該多個數據碼元變換到時域中；相對於發射信號的功率電平來設定載波導頻信號的平均功率電平和載波導頻信號跨頻調的功率電平；以及向載波導頻信號插入循環前綴以生成單個載波的載波導頻信號，其中導頻信號是由至少一個載波的載波導頻信號形成的。附圖簡述圖1是根據現有技術的中繼器的簡化圖示。圖2示出了根據本公開的一些實施例的中繼器環境的圖示。圖3A是根據本發明的一個實施例的實現反饋延遲控制的回波消去中繼器的框圖。圖IBB是根據本發明的替換實施例的實現反饋延遲控制的回波消去中繼器的框圖。圖4是根據本發明的一個實施例的實現導頻延遲控制的回波消去中繼器的框圖。
圖5是根據本發明的一個實施例的採用插入導頻來實現雙級回波消去的中繼器的框圖。圖6描繪了根據本發明的一個實施例的採用插入導頻的中繼器的輸入信號、輸出信號和反饋信號的功率電平。圖7是根據本發明的替換實施例的採用插入導頻來實現雙級回波消去的中繼器的框圖。圖8是根據本發明的一個實施例的中繼器和導頻構造系統的框圖。圖9是根據本發明的替換實施例的導頻生成器的框圖。圖10是根據本發明的一個實施例的實現寬帶回波消去的中繼器的框圖。詳細描述在結合附圖考慮以下詳細描述之後，所公開的方法和裝置的性質、目的和優點對於本領域的技術人員而言將變得更加明顯。諸如以上所描述的那些中繼器之類的現有技術中繼器可以為蜂窩電話網絡或類似網絡提供顯著的優點。然而，現有的中繼器配置可能並不適合於某些應用。例如，現有的中繼器配置可能不適合於可能要求中繼器的天線之間有顯著更大隔絕的室內覆蓋應用 (例如，為住宅或企業環境中繼信號)。不僅如此，在一些傳統的中繼器實現中，目標是達成儘可能高的合理增益而同時維持穩定的反饋環路(環路增益小於單位一)然而，增大中繼器增益會致使隔絕更加困難，因為漏洩回施主天線中的信號會增大。一般而言，環路穩定性需求要求從覆蓋天線漏洩回施主天線中的信號比遠程信號(要被中繼的信號)低得多。那麼，中繼器的輸出處最大可達成的信號幹擾/噪聲比(SINR)就與中繼器的輸入處的SINR 相同。高增益和改善的隔絕形成了要求現代中繼器實現的兩個牴觸的需求，對於那些用於室內應用的中繼器而言尤甚。本文中的系統和技術為無線中繼器提供了中繼器的施主天線(對於前向鏈路傳輸的示例而言為「接收天線」)與覆蓋天線(對於前向鏈路傳輸而言為「發射天線」)之間改善的隔絕。另外，在一些實施例中，本文中的系統和技術提供了採用幹擾消去或回波消去來顯著改善隔絕的獨特的中繼器設計。在一些實施例中，使用本文中提供的用於準確估計信道的改善的信道估計技術來實現幹擾消去和回波消去。有效的回波消去要求對漏洩信道有非常準確的信道估計。一般而言，信道估計越準確，消去的程度就越高，並且因此有效隔絕的程度就越高。本文中，「幹擾消去」或「回波消去」是指減少或消除中繼器天線之間的漏洩信號量的技術；即「幹擾消去」是指對估計的漏洩信號的消去，其提供對實際漏洩信號的部分或完全消去。根據本發明的另一方面，本文中的系統和技術提供採用增益控制技術來增強中繼器系統的穩定性的獨特的無線中繼器設計。在一些實施例中，提供了用于衡量中繼器系統的穩定性的度量。基於作為穩定性指標的該度量的值來控制中繼器的增益。例如，在有大信號動態的情況下，諸如環路增益之類的度量會降格，並且增益將被降低以保持中繼器系統穩定。這些增益控制方法和系統能被有利地應用於採用幹擾消去的中繼器或者不採用幹擾消去的中繼器。最後，根據本發明的又一方面，本文中的系統和技術提供了在多中繼器環境中改善無線中繼器性能的能力。在一些實施例中，提供了促成中繼器間通信的系統和技術。在其他實施例中，提供了用於抑制來自鄰中繼器的幹擾並減小來自鄰中繼器的延遲張開的系統和技術。圖2示出了根據本公開的實施例的中繼器210的操作環境200的圖示。圖2的示例解說了前向鏈路傳輸；即，來自基站225的遠程信號140旨在送給行動裝置230。在環境 200中，如果沿著基站225與行動裝置230之間的路徑227的未經中繼的信號不能提供充分的信號以便在行動裝置230處接收到有效的語音和/或數據通信，那麼可以使用諸如中繼器210之類的中繼器。具有增益G和延遲Δ的中繼器210被配置成使用服務天線220向行動裝置230中繼在施主天線215上從基站225接收到的信號。中繼器210包括用於放大通過施主天線215從基站225接收到的信號並通過服務天線220向行動裝置230發射該信號的前向鏈路電路系統。中繼器210還可包括用於放大來自行動裝置230的信號並將其發射回基站225的反向鏈路電路系統。在中繼器210處，遠程信號s(t)作為輸入信號被接收， 並且該遠程信號s(t)作為中繼的或經放大的信號y(t)被中繼，其中。理想情況下，增益G會是很大的，中繼器的固有延遲Δ會是很小的，輸入SINR在中繼器210的輸出處將得以維持(這對於數據話務支持而言可能是特別重要的)，並且僅合意載波會被放大。實踐中，中繼器210的增益受到施主天線215與服務天線220之間的隔絕的限制。 如果增益太大，那麼中繼器可能由於信號漏洩而變得不穩定。信號漏洩是指在其中從一個天線(在圖2中為服務天線220)發射的信號的一部分被另一天線(在圖2中為施主天線 215)接收到的現象，如由圖2中的反饋路徑222所示的那樣。在沒有幹擾消去或其他技術的情況下，作為中繼器的正常操作的一部分，該中繼器將會放大此亦被稱為漏洩信號的反饋信號，並且經放大的反饋信號將再次由服務天線220發射。由於信號漏洩和高中繼器增益而對經放大的反饋信號的重複發射可能導致中繼器不穩定。另外，中繼器210中的信號處理具有固有的不可忽略的延遲△。中繼器的輸出SINR取決於RF非線性度和其他信號處理。因此，往往得不到上述理想的中繼器工作特性。最後，在實踐中，合意載波可能取決於中繼器部署於其中的操作環境或市場而變化。要提供僅放大合意載波的中繼器並不總是可能的。在本公開的實施例中，提供了適合於室內覆蓋(例如，企業、住宅、或類似用途)的中繼器。該中繼器具有約70dB或以上的有效增益，該增益是對於中等大小住宅中的覆蓋而言充足的增益的示例。另外，該中繼器具有小於1的環路增益以實現穩定性(環路增益被稱為發射天線與接收天線之間的反饋環路的增益)並且具有充分的穩定性餘裕量和很低的輸出噪聲本底。在一些實施例中，該中繼器具有大於80dB的總隔絕。在一些實施例中， 該中繼器採用幹擾/回波消去來達成很高程度的有效隔絕，這顯然具有比對目前可得的中繼器的要求更大的挑戰性。本公開的一些技術利用信道估計來實現所要求的回波消去程度。通過以充分的準確度來估計反饋信道(天線之間的信道)，回波消去之後的殘差能夠顯著低於遠程信號以便實現對穩定性而言合意的環路增益餘裕。在其中能夠部署本發明的中繼器的通信系統包括基於紅外、無線電、和/或微波技術的各種無線通信網絡。此類網絡可包括例如無線廣域網(WWAN)、無線區域網(WLAN)、 無線個域網(WPAN)等。WffAN可以是碼分多址(CDMA)網絡、時分多址(TDMA)網絡、頻分多址(FDMA)網絡、正交頻分多址(OFDMA)網絡、單載波頻分多址(SC-FDMA)網絡，等等。⑶MA 網絡可實現諸如^嫩2000、寬帶^嫩(1-^嫩)等一種或更多種無線電接入技術(RAT)。 CDMA2000涵蓋IS-95、IS-2000和IS-856標準。TDMA網絡可實現全球移動通信系統(GSM)、 數字高級行動電話系統(D-AMPS)、或其他某種RAT。GSM和W-CDMA在來自名為「第三代夥伴項目」(3GPP)的聯盟的文獻中描述。CDMA2000在來自名為「第三代夥伴項目2」(3GPP2) 的聯盟的文獻中描述。3GPP和3GPP2文獻是公眾可獲取的。WLAN可以是IEEE 802. Ilx網絡，並且WPAN可以是藍牙網絡、IEEE 802. 15x、或其他某種類型的網絡。本文中所描述的這些系統和技術也可用於WWAN、WLAN和/或WPAN的任何組合。幹擾/回波消去技術在一些實施例中，採用回波消去的中繼器使用發射信號作為用於估計反饋信道 (或即「漏洩信道」)並且還用於回波消去的導頻或參考信號。為了估計反饋信道的目的， 發射信號是導頻並且將遠程信號作為噪聲來對待。中繼器的收到信號是遠程信號加上反饋信號(或即漏洩信號)。發射信號被饋送到信道估計算法中並且結果得到的反饋信道估計 (h )被用來生成反饋信號的副本——即，發射信號中被回波返回到施主天線的那部分。隨
後，從收到信號中扣除估計的反饋信號以消掉中繼器的輸入處的非合意反饋信號。由此在中繼器中實現回波消去。在其他實施例中，採用回波消去的中繼器使用插入導頻作為用於估計反饋信道並且還用於回波消去的參考信號。在放大並轉發中繼器中，遠程信號不大可能具有循環前綴。 通過將已知的導頻插入RF信號，就迴避了與缺少循環前綴相關聯的問題。1.反饋延遲控制方法在一個實施例中，一種反饋延遲控制方法被實現在回波消去中繼器中以改善信道估計和回波消去性能。在該反饋延遲控制方法中，將可變延遲(Dl)引入中繼器中以減小導頻與遠程信號之間的相關性。作為發射信號的導頻與遠程信號之間的相關性會使信道估計降格。可變延遲Dl的值被選擇成引入足以減小相關性而不會使中繼器的性能降格的延遲。 以下將參照圖3A來更詳細地描述回波消去中繼器中的反饋延遲控制方法的詳情。圖3A是根據本發明的一個實施例的實現反饋延遲控制的回波消去中繼器的框圖。參照圖3A，「遠程信號」 s (t)是要被放大的信號，「輸出信號」 y(t)是經放大信號，並且 「漏洩信號」或即「反饋信號」是該輸出信號從發射(或即覆蓋)天線漏洩回接收(或即施主)天線的經衰減版本。亦被稱為漏洩信道的反饋信道被描繪為「h(t)」。對於典型的中繼器操作而言，總環路增益必須小於1以便實現穩定性。這通常暗示在典型的中繼器中，放大器增益「G」受到(從發射到接收的)天線隔絕的限制。根據本發明的一個方面，通過基帶幹擾消去來增進有效隔絕，在此基帶幹擾消去中，反饋信號是在中繼器設備的基帶處被估計並消去的。這允許了中繼器增益「G」能得以增大。有效的消去要求非常準確的反饋信道估計。實際上，一般而言，信道估計越準確，消去的程度就越高，並且因此有效隔絕的程度就越高。根據本發明的一個實施例，為了信道估計的目的，將輸出信號y(t)或者指示輸出信號y(t)的信號用作導頻信號，並且將遠程信號s(t)作為噪聲來對待。遠程信號s(t)是蜂窩信號並且由此可以像帶限的隨機過程那樣來對待(並且因此反饋信號亦是如此)。在給定s(t)是帶限信號的前提下，彼此接近的採樣可能會被相關起來。相關(correlation)也可能是由於基站與中繼器之間的延遲張開造成的。通常，導頻與噪聲相關可能會引起反饋信道估計中產生偏差，從而導致信道估計不準確以及中繼器性能降格。頻帶越小，相關就越大並且降格就越嚴重。當反饋信號y(t)被用作導頻信號並且遠程信號被作為噪聲來對待時，在導頻信號與噪聲之間可能有很強的相關，因為遠程信號S (t)和作為經中繼的遠程信號的輸出信號y(t)本質上是相同的信號。通常，對於帶限的過程而言或者在基站與中繼器之間的信道中呈現延遲張開的情況下，該相關作為採樣之間的延遲的函數而減小，即，其間具有較大延遲的信號片的相關要小於其間具有較小延遲的信號片。因此，通過增大採樣之間的延遲就能減少相關並且改善信道估計/幹擾消去性能。然而，對延遲有相爭的要求。出於多種原因(解調，定位)，除了基帶處理所要求的最小延遲之外，由中繼器引入信號中的延遲應當儘可能小。參照圖3A，回波消去中繼器310在施主天線(記為輸入節點340)上接收遠程信號 s(t)並且在服務天線(記為輸出節點352)上生成要被發射的輸出信號y(t)。從服務天線返回施主天線的信號漏洩導致輸出信號y(t)的一部分在遠程信號被該中繼器接收到之前漏洩回並被添加至該遠程信號。信號漏洩被表示為反饋信道h(t)，記為輸出節點352與輸入節點340之間的信號路徑354。因此，中繼器310實際上接收到作為遠程信號s (t)與反饋信號的總和的接收信號r(t)作為輸入信號。圖3A中的加法器342是僅用於解說接收信號Ht)中諸信號分量的符號並且不代表中繼器310的操作環境中的實際的信號加法器。作為回波消去中繼器的中繼器310作用於估計反饋信號以便消掉接收信號(「輸入信號」)中的非合意反饋信號分量。為此目的，中繼器310的接收機電路系統包括由加法器344以及與信道估計塊350協作的反饋信號估計塊351形成的回波消去器。收到信號 r(t)被耦合至加法器344，該加法器344作用於從接收信號r(t)中扣除反饋信號估計/⑴。 只要反饋信號估計/(O是準確的，非合意反饋信號就從接收信號中被移除並且實現了回波消去。在本實施例中，消去後信號r』 (t)被耦合通過(以下要討論的)具有可變延遲Dl的延遲元件346並且隨後被耦合至向消去後信號提供增益G的增益級348。增益級348在輸出節點352上生成輸出信號y(t)以供在服務天線上發射。圖3A僅解說了與回波消去中繼器中的反饋延遲控制方法的操作有關係的元件。中繼器310可包括未在圖3A中示出但是在本領域中已知用以實現完整的中繼器操作的其它元件。信道估計塊350作用於估計反饋信道h(t)並計算對反饋信道的估計《(0。為了回波消去的目的，反饋信號估計塊351取反饋信道估計力《並計算對反饋信號的估計。在本實施例中，信道估計塊350使用接收信號r(t)並且還使用經回波消去的信號作為導頻信號或者參考信號來進行信道估計。反饋信號估計塊351基於反饋信道估計糹《來計算反饋信號估計/(O，其中該反饋信號估計被用於加法器344處的回波消去。更具體地，反饋信號估計 /ω是反饋信道估計力(O與指示發射信號的參考信號的卷積。根據本發明的反饋延遲控制方法，在回波消去中繼器310的接收電路系統中提供可變延遲Dl以在該回波消去中繼器的消去後信號中引入延遲。延遲Dl正好大到足以使輸出信號y(t)和遠程信號S(t)能被解相關但是又小到足以滿足中繼器性能要求。例如，該延遲可被選擇成提供輸出信號y(t)與遠程信號s(t)之間的解相關，但是小於最大合意解相關延遲量。可變延遲Dl是可調諧的並且能夠在中繼器啟動時被調整以及在中繼器工作中時被周期性地調諧以計及遠程信號的相關(correlation)結構上的變化。在本實施例中，中繼器310在消去後信號的信號路徑中包括延遲元件346以向消去後信號r』 (t)引入延遲D1。延遲了的經回波消去的信號r」 (t)被耦合至增益級348以生成輸出信號y(t)。延遲了的經回波消去的信號r」 (t)還被耦合至信道估計塊350以供在信道估計中使用並且被進一步耦合至反饋信號估計塊351以用於估計反饋信號(未示出)。以此方式，就在作為反饋信號正通過反饋信道h(t)被反饋的輸出信號y(t)與遠程信號s(t)之間引入了一定的延遲量D1。在工作中，經回波消去的輸出信號y(t)與遠程信號s(t)之間充分大的延遲改善了信道估計，並且由此改善了中繼器性能。在一個實施例中，合意的延遲量是包含在信號 s(t)內的載波的數目的函數。在另一實施例中，合意的延遲量是包含在信號s(t)內的載波的帶寬的函數。例如，5MHz內的3個DO載波將比20MHz上的4個WCDMA載波要求更多的延遲。因此，延遲Dl是可變延遲或可調諧延遲以允許取決於要被中繼的信號來修改該延遲量。在一個實施例中，通過搜索來調諧或調整延遲量Dl。即，調整延遲Dl，直至達到最大可允許的延遲或者直至經回波消去的輸出信號y(t)與遠程信號s(t)充分解相關。在另一實施例中，直接測量或通過其他量度(諸如總消去增益)來推斷遠程信號s(t)與輸出信號y(t)的相關或解相關。隨後，從計算出的相關計算恰適的延遲。在圖3A中所示的實施例中，增益級348之前的經回波消去的信號r」(t)被用作用於信道估計的導頻信號或參考信號。在其他實施例中，也可以將增益級348之後的輸出信號y(t)用作導頻信號。在本發明的反饋延遲控制方法的上述實施例中，向回波消去中繼器的消去後信號引入可變延遲D1。在本發明的其他實施例中，該反饋延遲控制方法在回波消去中繼器的前饋部分中的任何點處將可變延遲Dl引入該中繼器中。具體地，在一個實施例中，在回波消去之前將可變延遲Dl引入中繼器電路中。無論延遲Dl在何處被引入回波消去中繼器的信號路徑中，本發明的反饋延遲控制方法均以相同的方式作用於將輸出信號y(t)與遠程信號s(t)解相關以改善信道估計準確性並且由此改善中繼器性能。圖IBB是根據本發明的替換實施例的實現反饋延遲控制的回波消去中繼器的框圖。圖3A和;3B中相似的要素被給予相似的參考標號以簡化討論。參照圖:3B，在回波消去中繼器360中提供可變延遲Dl以在回波消去中繼器的消去前信號中引入延遲。在本實施例中，中繼器360在接收信號r(t)的信號路徑中包括延遲元件366以向接收信號r(t)引入延遲D1。延遲了的接收信號r』(t)被耦合至回波消去器，該回波消去器包括加法器344 以及與信道估計塊350 —起工作的反饋信號估計塊351。加法器344作用於從延遲了的接收信號r』 (t)中扣除反饋信號估計/⑴。延遲了的經回波消去的信號r」(t)被耦合至增益級348以生成輸出信號y(t)。延遲了的經回波消去的信號r」 (t)還被耦合至信道估計塊 350以供在信道估計中使用。在中繼器360中，在作為反饋信號正通過反饋信道h(t)反饋的輸出信號y(t)與遠程信號s(t)之間引入一定的延遲量Dl以將這兩個信號解相關。可以與以上參照圖3A所描述的方式相同的方式來選擇由延遲元件366提供的可變延遲值Dl 以獲得合意的解相關量。另外，可以與以上參照圖3A所描述的方式相同的方式來調諧或調整圖:3B中的可變延遲Dl。
2.導頻延遲控制根據本發明的另一方面，在回波消去中繼器中實現導頻延遲控制方法以改善頻域信道估計和回波消去性能。具體地，頻域信道估計對反饋信道中存在的延遲敏感。為了改善信道估計的準確性，向發射信號引入可變延遲(擬)並且隨後將延遲了的發射信號供應給信道估計算法以被用作導頻信號或參考信號來計算反饋信道估計。由此計算出的反饋信道估計被供應給回波消去塊以供在回波消去中使用。當對不具有循環前綴的RF信號使用頻域信道估計時，可變延遲D2在實際效果上「左移」了反饋信道估計並且緩減了正交性效果的喪失。以下將參照圖4來更詳細地描述回波消去中繼器中的導頻延遲控制方法的詳情。圖4是根據本發明的一個實施例的實現導頻延遲控制的回波消去中繼器的框圖。 參照圖4，回波消去中繼器410在施主天線(記為輸入節點440)上接收要被中繼的遠程信號S[k]並且在服務天線(記為輸出節點452)上生成要被發射的輸出信號YDO。從服務天線返回施主天線的信號漏洩導致輸出信號y(t)的一部分在遠程信號被該中繼器接收到之前漏洩回並被添加至該遠程信號。信號漏洩經過反饋信道hl·]，記為輸出節點452與輸入節點440之間的信號路徑454。因此，中繼器410實際上接收到作為遠程信號S[k]與反饋信號的總和的接收信號dk]，其中該反饋信號基本上是輸出信號Y[k]的經衰減版本。圖4 中的加法器442是僅用於解說接收信號中諸信號分量的符號並且不代表中繼器410的操作環境中的實際的信號加法器。作為回波消去中繼器的中繼器410作用於估計反饋信號以消掉接收信號中的非合意反饋信號分量。在本描述中，可互換地使用註記s(t)和S[k]來指代遠程信號。類似的註記方案也被用於本文中所描述的其他信號。應當理解，這兩種樣式的註記僅指代時域中的信號或者指時間採樣序列形式的信號，並且這些註記僅是相同信號的不同表示。在中繼器410中，接收信號x[k]( 「輸入信號」)被耦合至接收濾波器442( 「rx濾波器」)並且經濾波的接收信號被耦合至加法器444，該加法器444作用於從經濾波的接收信號中扣除反饋信號估計/>)。只要反饋信號估計是準確的，那麼非合意反饋信號就從該接收信號中被移除並且實現了回波消去。消去後信號χ』 [k]被耦合通過具有可變延遲Dl的延遲元件446。根據以上所描述的反饋延遲控制方法來引入可變延遲Dl以減小輸出信號與遠程信號之間的相關，由此改善反饋信道估計和中繼器性能。可變延遲Dl在本實施例中是隨意任選的並且在本發明的其他實施例中可被省去。消去後且延遲了的信號χ」 [k]被耦合至提供可變增益Gv的可變增益級448。由增益控制塊447控制可變增益級448以調整中繼器410的增益值Gv。經放大信號被耦合至發射濾波器449( 「tx濾波器」)以生成第一輸出信號Kk]。該第一輸出信號y[k]隨後被耦合至提供RF增益(if的最終增益級458。最終增益級458在輸出節點452上生成經放大的輸出信號Y[k]( 「經放大信號」)。中繼器410包括信道估計塊450，該信道估計塊450用於估計反饋信道h [k]以及計算對反饋信號的估計以用於回波消去的目的。在本實施例中，經回波消去的輸出信號 y[k]被用作用於信道估計的導頻信號或參考信號。輸出信號y[k]受可調整延遲D2的作用，這將在以下將更詳細地描述。信道估計塊450還接收該接收信號x[k]作為輸入信號。 信道估計塊450使用預定義的信道估計算法(Alg)和存儲著的係數隊來計算反饋信道估計 h。由此計算出的反饋信道估計《被耦合至反饋信號估計計算塊462。反饋信號估計計算塊462執行反饋信道估計《與接收濾波器「rx濾波器」以及與延遲了的導頻信號y』 [k]的卷積以生成反饋信號估計/[A:]。該卷積使用接收濾波器來確保被用於回波消去的反饋信號估計呈現出與受相同接收濾波器443作用的接收信號x[k]相同的信號特性。反饋信號估計/[幻被耦合至加法器444以從接收信號中扣除該反饋信號估計/[幻，以便實現對接收信號的回波消去。根據本發明的一個方面，通過基帶幹擾消去來增進有效隔絕，在基帶幹擾消去中， 反饋信號是在中繼器設備的基帶處被估計並消去的，如以上所描述的那樣。因此，基帶幹擾消去允許中繼器增益得以增大。相應地，有效的消去要求非常準確的反饋信道估計。一般而言，反饋信道估計越準確，消去的程度就越高並且因此有效隔絕的程度就越高。如果正被用作導頻信號或參考信號的信號不具有循環前綴，那麼頻域信道估計就會因缺乏正交性而遭受降格。在諸如中繼器410之類的放大並轉發中繼器中，輸出信號 y[k]被用作參考信號並且由於輸出信號y[k]具有與輸入信號即遠程信號S[k]相同的形式，因而用於信道估計的參考信號不大可能具有所要求的結構(循環前綴)。此環境中的頻域信道估計遭受與在其中信道長於循環前綴的OFDM系統中所經歷的那些效應類似的各種效應。在此處所考慮的極端情形中，循環前綴不存在並且整個反饋信道扮演過度延遲張開信道的角色。來自此類情景的降格在本領域中有文獻記載。當實際信道具有延遲時，該降格尤其劇烈。為了有效地將頻域信道估計應用於中繼器反饋信道估計，需要緩減過度延遲張開的問題。在頻域信道估計中，輸出信號y(t)被用作導頻信號並且遠程信號s (t)被作為噪聲來對待。反饋信道估計是通過以下規程獲得的。首先，導頻信號y[k]的N個接連的採樣受N點快速傅立葉變換(FFT)作用以生成N個採樣，記為Υ[η]，η = 0…N-1。類似地， 接收信號x[k]的N個接連的採樣受N點FFT作用以生成N個採樣，記為X[n]。第二，將數目「P」塊輸入採樣和輸出採樣收集到一起。使用下式將每個頻域採樣處理成採樣Z [η]其中η是頻調的索引並且P是塊索引。最後，Ζ[η]的N個採樣受N點傅立葉逆變換(IFFT)作用以獲得反饋信道估計^。在本實施例中並且如圖4中所示，提供可調整或可變延遲D2的延遲元件460被引入發射信號y[k]中，並且延遲了的發射信號y』 [k]被用作用於信道估計以及用於回波消去的參考信號或導頻信號。引入可調整的延遲D2具有使被用於信道估計的參考序列提前以使得有效反饋信道相對於有任何可調整延遲被引入之前的信道被「左」移了的效果。換言之，延遲D2具有使要被估計的信道提前的效果。反饋信道h[k]中的批量延遲具有增大信道的有效「過度延遲張開」的效果。可變延遲D2具有校準去除反饋信道中的批量延遲由此使過度延遲張開對反饋信道的影響最小化的效果。通過恰當地調整延遲D2，極大地降低了輸入信號中正交性喪失的影響，信道估計得以改善並且中繼器的性能也得以增強。根據本發明的一些實施例，可調諧延遲D2是在中繼器啟動時調整並且在中繼器工作中時周期性地調諧以計及反饋信道的延遲特性上的變化。在一個實施例中，通過搜索來調諧或調整延遲D2。即，調整延遲D2，直至獲得合意的增益和中繼器性能。3.使用插入導頻的雙級回波消去對於使用幹擾消去的中繼器而言，需要極其準確地估計反饋信道，如此反饋信號 (或即「漏洩信號」)才能被估計並扣除掉。在以上所描述的實施例中，通過將所發射的(經放大)信號用作參考信號或導頻信號的方式來執行信道估計。如此配置時，對導頻結構沒有任何控制並且信道估計性能受正被放大的信號的結構的影響。信道估計準確性對經放大信號的統計特性(動態、時間相關性、等等)特別敏感。在諸如大延遲張開或者存在多個中繼器之類的一些情景中，未知的導頻結構可能會限制可達成的中繼器增益。根據本發明的一些實施例，回波消去中繼器為了信道估計的目的而使用插入導頻。即，已知的導頻信號被插入到回波消去中繼器的合意發射信號中，並且所插入的導頻信號被用作用於信道估計的參考信號而不是將發射信號用作參考信號。將已知的插入導頻用於信道估計提供了許多優點，包括對來自基站的多徑延遲張開的穩健性、以及對來自鄰中繼器的幹擾的穩健性。在工作中，中繼器發射合意發射信號加插入導頻。該導頻被從該中繼器接收到此複合發射信號的設備感知為噪聲。為了確保此被感知到的噪聲足夠低，插入導頻的功率電平被選擇成充分低於合意發射信號的功率電平。然而，該導頻信號的功率電平還被選擇成大於背景噪聲以確保插入導頻能夠有效地在信道估計中使用。在一個實施例中，導頻信號的功率電平被選擇成低於合意發射信號並且是該合意發射信號的函數。在另一實施例中，導頻信號的功率電平被選擇成低於合意的發射信號並且是該合意發射信號與中繼器的增益的函數。為了通過將插入導頻用作參考信號的方式來進行反饋信道估計的目的，將合意發射信號被反饋的部分作為噪聲來對待。在信道估計上達成合意SINR所需要的取平均的程度對於任何合理的非靜態信道而言都是過分的。這嚴重地限制了將插入導頻用作估計反饋信道的手段的合用性。根據本發明的實施例，在將插入導頻用於信道估計的回波消去中繼器中實現雙級回波消去方案。該兩級消去方案作用於使為在反饋信道估計上獲得合意 SINR所必需的取平均的量最小化，由此使得能夠在回波消去中繼器中將插入導頻用於信道估計。以下參照圖5和圖6來更詳細地描述使用插入導頻的回波消去中繼器中的雙級回波消去方案的詳情。圖5是根據本發明的一個實施例的採用插入導頻來實現雙級回波消去的中繼器的框圖。圖6描繪了根據本發明的一個實施例的採用插入導頻的中繼器的輸入信號、輸出信號和反饋信號的功率電平。首先參照圖6，當使用插入導頻時，由中繼器610接收到的輸入信號(記為信號「X」)變成遠程信號(R)加上反饋發射信號(Tf)加上反饋導頻信號(Pf)。 即，X = Tf+Pf+R。中繼器610的輸出信號，或即正由中繼器發射的經放大信號(記為信號 「Y」)是合意發射信號T加上導頻信號P。即，Y = T+P。現在將參照圖5來描述本發明的雙級回波消去方案。參照圖5，實現雙級回波消去方案的中繼器510包括用於執行第1級回波消去的第一回波消去器512以及用於執行第2 級回波消去的第二回波消去器530。第一回波消去器512接收到接收信號X(節點502)和發射信號T(節點506)作為輸入信號。第一回波消去器512還從信道估計塊520接收當前可用的反饋信道估計(節點508)。該當前可用的反饋信道估計可以是合理的反饋信道估計或者是來自信道估計塊520的最新近的反饋信道估計糹。該當前可用的反饋信道估計被用來預測反饋發射信號TF。預測的反饋發射信號Tf本質上是合意發射信號T與最新近的反饋信道估計《的卷積。在第一回波消去器512中，從收到信號X中扣除由此預測並重構出的反饋發射信號TF，從而僅留下遠程信號R和反饋導頻信號PF。在實踐中，可能有一些與第一回波消去相關聯的噪聲並且結果並非正好是R+PF，但是非常接近R+Pf。反饋導頻信號Pf 是插入導頻與反饋信道的卷積。隨後，經修改的收到信號(R+Pf)連同插入導頻P—起被提供給信道估計塊520並且被用於信道估計以獲得更新的反饋信道估計糹。因為插入導頻與遠程信號完全不相關，因而獲得了非常準確的反饋信道估計。隨後，行進至雙級回波消去方案的第2級回波消去(第二回波消去器530)，更新的反饋信道估計《被用來預測反饋發射信號Tf和反饋導頻信號PF。為此目的，第二回波消去器530接收到接收信號X(節點50 、發射信號(節點506)和導頻信號P(節點504)。第二回波消去器530還從信道估計塊520接收更新的反饋信道估計糹。第二回波消去器530使用更新的反饋信道估計《來計算對反饋發射信號Tf的更準確的預測。重構並且從收到信號 X中扣除預測出的反饋發射信號Tf和反饋導頻信號Pf以恰好產出遠程信號R。在由中繼器放大之後，諸如在通過具有增益G的增益塊533放大之後，就獲得具有高準確性的經回波消去的放大了的遠程信號T。在中繼器510中，合意發射信號T被添加以由導頻插入單元535 生成的導頻信號P並且隨後作為複合發射信號Y(Y = T+P)從中繼器發射出去。在另一實施例中，迭代地重複這兩個消去級，其中第一級將第二級所使用的最新近的反饋信道估計用作當前可用的信道估計。信道估計塊在連續的基礎上基於接收信號的新的傳入採樣來生成更新的反饋信道估計。根據本發明，通過使用具有插入導頻的雙級回波消去方法就能達成高度準確的回波消去和高中繼器增益。再次參照圖6，假定中繼器610將接收到的遠程信號R放大70dB並且插入功率比經放大的遠程信號T低20dB的導頻P。假定在施主天線與覆蓋天線之間有40dB的隔絕， 插入導頻以比遠程信號高IOdB的功率電平漏洩返回(Pf)，並且合意發射信號以比遠程信號高30dB的功率電平漏洩返回(Tf)。假定要求信道估計SINR接近50dB以便達到可容忍的殘留消去誤差。在一級消去辦法中，信道的初始SINR為-20dB，(因為插入導頻比扮演噪聲角色的合意發射信號低20dB)，並且因此由於目標SINR為50dB，因而需要有70dB的額外處理增益(其中的大部分通過加量地取平均來獲得)以達到合意的信道估計SINR。在兩級消去辦法中，首先扣除掉反饋的發射信號TF，所以信道的初始SINR為10dB，並且因此僅需要 40dB的處理增益。因此，該兩級消去使得額外的取平均量能夠大致等於插入導頻與合意發射信號的發射功率電平之差(20dB)。所要求的取平均上的減量使得插入導頻辦法能夠變得穩健以便應用在甚至具有反饋信道時間變動的中繼器中。在以上所描述的實施例中，雙級回波消去方案在第一級中消去反饋發射信號Tf以獲得更準確的信道估計，並且隨後該雙級回波消去方案在第二級中使用更新的反饋信道估計來消去反饋發射信號Tf和反饋導頻信號Pf以獲得遠程信號。使用插入導頻以在中繼器中實現回波消去的其他消去方案是可能的。圖7是根據本發明的替換實施例的採用插入導頻來實現雙級回波消去的中繼器的框圖。圖5和圖7中相似的要素被給予相似的參考標號以簡化討論。參照圖7，根據本發明的實現雙級回波消去方案的中繼器560包括用於執行第1級回波消去的第一回波消去器512以及用於執行第2級回波消去的第二回波消去器570。第一回波消去器512接收到接收信號X(節點502)和發射信號T(節點506)作為輸入信號。 第一回波消去器512還從信道估計塊520接收當前可用的反饋信道估計《。該當前可用的反饋信道估計可以是合理的反饋信道估計或者是來自信道估計塊520的最新近的反饋信道估計A。該當前可用的反饋信道估計被用來預測反饋發射信號TF。在第一回波消去器512 中，從收到信號X中扣除由此預測並重構出的反饋發射信號TF，從而僅留下遠程信號R和反饋導頻信號Pf作為第一經回波消去的信號。反饋導頻信號Pf是插入導頻與反饋信道的卷積。隨後，該第一經回波消去的信號(R+Pf)連同插入導頻P—起被提供給信道估計塊520 並且被用於信道估計以獲得更新的反饋信道估計A。因為插入導頻與遠程信號完全不相關， 因而獲得了非常準確的反饋信道估計。隨後，在第2級回波消去處，第二回波消去器570從第一回波消去器512接收第一經回波消去的信號(R+Pf)。第二回波消去器570還接收導頻信號以及更新的反饋信道估計。 第二回波消去器570使用該更新的反饋信道估計《來預測反饋導頻信號PF。重構並從第一經回波消去的信號(R+Pf)中扣除預測出的反饋導頻信號Pf以恰好產出遠程信號R。在由中繼器放大之後，諸如在通過具有增益G的增益塊533放大之後，就獲得具有高準確性的經回波消去的放大了的遠程信號T。在中繼器560中，合意發射信號T被添加以由導頻插入單元535生成的導頻信號P並且隨後作為複合發射信號Y = T+P從中繼器發射出去。與圖5中實現的雙級回波消去方案相比，圖7中實現的雙級回波消去方案被簡化， 因為第二回波消去器僅預測和消去反饋導頻信號。儘管圖7中實現的雙級回波消去方案可能略微不準確，因為反饋發射信號Tf是使用當前可用的反饋信道估計來預測的，而該當前可用的反饋信道估計可能是也可能不是最準確的或最新更新的反饋估計信道。然而，在大多數情形中，圖7的雙級回波消去方案將提供充分準確的結果。另外，當通過由第一級將第二級所使用的最新近的反饋信道估計用作當前可用的信道估計的方式迭代地重複這兩個消去級時，能夠極大地改善回波消去的準確性。4.插入導頻構造對於使用幹擾消去的中繼器而言，需要極其準確地估計反饋信道，以使得反饋/ 漏洩信號能被扣除掉。為反饋信道估計的目的而使用插入導頻具有一些優點，包括對來自基站的多徑延遲張開的穩健性以及對來自鄰中繼器的幹擾的穩健性。在本描述中，僅討論中繼器的下行鏈路傳輸，但是本討論也適用於上行鏈路傳輸。當使用插入導頻時，中繼器發射合意發射信號(經放大的遠程信號)加上插入導頻。該導頻被從該中繼器接收到複合發射信號的設備感知為噪聲。在本發明的一些實施例中，提供了插入導頻的結構以及用於構造插入導頻以供在回波消去中繼器中用於信道估計的方法。當根據本文中的方法來構造時，插入導頻具有對於信道估計而言有利的合意功率、頻譜特性以及數據結構。在一些實施例中，由於該導頻將被末端設備感知為噪聲，因而參照發射信號的功率來控制該導頻信號的功率電平，以使得導頻功率將不會引入畸變。在其他實施例中，如此構造導頻，以使得其具有與經放大信號相同的頻譜特性。最後，在其他實施例中，導頻被構造成具有有助於信道估計規程的性質和數據結構。在一個實施例中，使用具有循環前綴的OFDM結構來構造導頻。圖8是根據本發明的一個實施例的中繼器和導頻構造系統的框圖。回波消去中繼器710接收到接收信號或即輸入信號X (節點70 並生成要被發射的輸出信號或即經放大信號Y(節點740)。在回波消去中繼器710中，提供了導頻構造單元762以將導頻P引入到輸出信號Y。更具體地，在中繼器710中，回波消去器760從收到信號X生成合意發射信號 T。由導頻構造單元762生成的導頻P (節點704)被添加至此合意發射信號T (加法器763) 以生成輸出信號Y，諸如Y = T+P。在圖8中進一步解說導頻構造系統的詳情。在本解說中， 發射信號被假定為多載波信號並且因此導頻信號被構造為具有N個載波的多載波信號。當然，導頻信號也可以被構造為單載波信號，諸如當發射信號是單載波信號時便是如此。在多載波信號的情形中，導頻構造單元762包括用於載波1到N中的每個載波的導頻生成器76 到76#。為每個載波生成載波導頻信號P1到IV並且將載波導頻信號P1 到加總在一起(加法器766)以形成導頻信號P。如下生成用於給定載波的導頻信號。根據本發明的一個實施例，代表導頻生成器76 到76 中的任何一個導頻生成器的導頻生成器76 使用具有循環前綴的OFDM數據結構來構造插入導頻P。當使用FFT/ IFFT算法(頻域信道估計)時，具有循環前綴的OFDM數據結構的使用具有對反饋信道估計而言特別有益的特徵。具體而言，可以如所願地優化跨頻調的功率分布(例如，可以跨頻帶地跳躍單個頻調或者頻調群)。在導頻生成器76 中，導頻碼元單元774提供關於OFDM 數據結構的碼元。在其他實施例中，可以使用用於插入導頻的其他數據結構。可以使用預定的種子或者加擾序列來對具有該OFDM結構的導頻碼元加擾。在導頻生成器76 中，導頻加擾器776提供加擾序列以在乘法器778處對由導頻碼元單元774 提供的OFDM數據碼元加擾。該加擾序列可以賦予中繼器唯一性的標識符。隨後，對於每個正被放大的載波，導頻由具有合意的頻譜性質的濾波器780整形。在一個實施例中，藉由使白噪聲通過效仿發射濾波器的濾波器的方式來對導頻進行整形。為了維持導頻信號的正確功率，首先通過功率測量和濾波單元770來估計合意發射信號T (節點706)的功率。在導頻功率確定單元772處確定導頻信號的功率並參照此合意發射信號功率來將該導頻信號的功率設定到合意電平。通常，導頻信號的功率電平被設定成低於發射信號的功率電平。在一個實施例中，導頻信號功率比發射信號功率低20dB。 在乘法器782處設定經濾波導頻的功率。當合意發射信號由多個載波構成時，測量並估計每個載波中的合意發射信號的功率。在(乘法器78 建立了導頻信號的功率電平之後，在循環前綴插入單元處插入循環前綴以生成特定載波的導頻信號1^。本文中所描述的導頻構造系統具有以下優點。首先，頻域信道估計在複雜度意義上是可取的，並且如果使用循環前綴，則碼元間幹擾(ISI)和載波間幹擾(ICI)會是最小限度的。因此，使用具有包括循環前綴的OFDM結構的導頻降低了信道估計的總體複雜度並且不具有中繼器性能意義上的缺點。第二，用與已被用來對合意發射信號進行整形的濾波器(發射濾波器)相同的濾波器來對導頻進行濾波是有利的，因為不需要額外的濾波器，並且確保了導頻不具有非合意的頻譜分量。能夠在中繼器開始放大傳入信號之前就生成導頻，因此在中繼器工作期間， 發射濾波器將僅被用於對輸出信號進行整形而不用於對導頻進行整形。第三，將導頻功率維持在比合意發射信號的功率低給定量處以使得輸出SINR不會不必要地降格是關鍵的。使用濾波器來跟蹤合意發射信號的功率並且基於此濾波得到的值距開地設置導頻功率具有以下優點能夠調諧濾波器係數，以使得導頻功率有效地跟蹤合意信號功率而同時中繼器保持相對穩定。另外，在每載波的基礎上構造插入導頻具有以下優點導頻功率將跨頻率地跟蹤合意信號功率。最後，使用預定的種子對導頻碼元加擾允許插入導頻能被其他中繼器(或設備) 用作檢測中繼器的存在的參考。導頻還可被用於將有用信息(例如，發射功率/增益)信令通知附近的其他中繼器/設備。在以上描述中，導頻生成器76 實現時域導頻構造方案。根據本發明的另一方面，頻域導頻構造方案被用來構造插入導頻以供在中繼器中使用。圖9是根據本發明的替換實施例的導頻生成器的框圖。參照圖9，導頻生成器96 可被用來實現圖8中的導頻生成器76 到76 中的任何一個導頻生成器。在頻域導頻構造方案下，導頻碼元單元974在頻域中提供具有M個數據碼元的塊， 其中為每個頻調提供一個數據碼元。隨後，這些數據碼元由導頻加擾器976加擾。更具體地，導頻加擾器976使用預定的加擾序列在乘法器975處對這些數據碼元加擾。在一個實施例中，該加擾序列可以賦予中繼器唯一性的標識符。隨後，導頻功率整形器單元978通過乘法器977提供對經加擾碼元的縮放以跨所有M個頻調地調整數據碼元的功率。更具體地， 跨頻調來看，每個數據碼元的功率可以有所不同，以此對頻域功率譜進行整形。隨後，這些數據碼元被提供給IFFT (快速傅立葉逆變換)濾波器980以將這些數據碼元轉化成時域信號。導頻生成器96 的後續操作與圖8的導頻生成器76 的操作相同。首先，為了維持導頻信號的正確功率，先通過功率測量和濾波單元770來估計合意發射信號T (節點706) 的功率。在導頻功率確定單元772處確定導頻信號的功率(導頻信號的平均功率以及導頻信號跨頻調的功率)並將該導頻信號的功率設定到相對於合意發射信號功率而言合意的電平。通常，導頻信號的功率電平被設定成低於發射信號的功率電平。在乘法器782處設定導頻信號的功率。當合意發射信號由多個載波構成時，測量並估計每個載波中的合意發射信號的功率。在(乘法器78 建立了導頻信號的功率電平之後，在循環前綴插入單元處插入循環前綴以生成特定載波的導頻信號1^。5.寬帶回波消去根據本發明的另一方面，一種無線中繼器實現寬帶回波消去和數字增益控制以達成穩定性和改善的中繼器性能。更具體地，該中繼器採用時域回波消去來實現寬帶回波消去，採用具有可調整的和自適應的延遲的頻域信道估計來改善信道估計性能，以及採用數字增益控制來監視並維持中繼器經過基帶增益修改的工作穩定性。如此配置時，就實現了能夠進行寬帶回波消去、具有改善的信道估計性能和改善的穩定性的無線中繼器。圖10是根據本發明的一個實施例的實現寬帶回波消去的中繼器的框圖。參照圖 10，回波消去中繼器1010在第一天線1115上接收要被中繼的遠程信號S [k]並且在第二天線1120上生成要被發射的輸出信號Y[k]。中繼器1010包括耦合至第一天線1115的第一前端電路1012，耦合至第二天線1120的第二前端電路1016，以及耦合在第一與第二前端電路之間的中繼器基帶塊1014。注意，中繼器1010被配置成使得該電路系統(例如，第一前端電路1012，第二前端電路1016)能夠耦合至恰適的天線以進行特定的通信(前向或反向鏈路)。第一和第二前端電路1012、1016納入了用於實現無線中繼器的接收和發射功能的數字和模擬前端處理電路系統。基本上，第一和第二前端電路1012、1016包括中繼器1010裡的位於中繼器基帶塊1014之外的電路系統。在一個實施例中，第一和第二前端電路1012、1016各自包括在常規的無線接收機和發射機中使用的數字和模擬前端處理電路系統。接收機/發射機前端處理電路系統可包括可變增益放大器、濾波器、混頻器、驅動器以及數位訊號處理器。中繼器前端電路1012、1016的具體實現對於實踐本發明而言並不是關鍵的，並且任何目前已知的或者待開發的接收機/發射機前端處理電路系統都能被應用在本發明的無線中繼器中。中繼器1010包括在其中實現信道估計、基帶回波消去以及增益控制操作的中繼器基帶塊1014。圖10中解說了中繼器基帶塊1014的詳情。中繼器基帶塊1014接收一接收信號x[k]並生成輸出信號Kk]。接收信號x[k]是要被中繼的遠程信號S[k]與因第一天線1115同第二天線1120之間的反饋信道產生的反饋信號的總和。在工作中，從服務天線返回施主天線的信號漏洩導致輸出信號Y[k]的一部分在遠程信號S[k]被中繼器接收到之前通過反饋信道漏洩返回並且被添加至該遠程信號S [k]。因此，中繼器1010實際上接收到作為遠程信號S[k]與反饋信號的總和的接收信號dk]，其中該反饋信號基本上是輸出信號Y[k]的經衰減版本。作為回波消去中繼器的中繼器1010作用於估計此反饋信號以消掉接收信號中的非合意反饋信號分量。在中繼器基帶塊1014中，輸入節點1130上的接收信號x[k]( 「輸入信號」)被耦合至接收濾波器1132 (「rx濾波器」)。在一個實施例中，接收濾波器1132是可調諧的數字基帶接收濾波器，以使得能夠對收到波形進行恰適的濾波。另外，接收濾波器使得能夠選擇性地放大收到波形。經濾波的接收信號被耦合至實現時域回波消去的回波消去器。時域回波消去具有能實現寬帶(即，大帶寬)反饋信號消去而同時使經過中繼器的延遲維持在少量的優點。在本實施例中，回波消去器包括加法器1134，該加法器1134作用於從經濾波接收信號中扣除反饋信號估計/[幻。只要反饋信號估計/[幻是準確的，那麼非合意反饋信號就從接收信號中被移除並且實現了回波消去。該反饋信號估計/[幻是由以下更詳細描述的信道估計塊生成的。消去後信號χ』 [k]被耦合通過具有可變延遲Dl的自適應延遲元件1136。根據以上所描述的反饋延遲控制方法來引入可變延遲Dl以控制中繼器延遲並微調信道估計性能。更具體地，自適應地引入可變增益Dl以減少輸出信號Y[k]與遠程信號S[k]之間的相關，由此改善反饋信道估計和中繼器性能。在本實施例中，可變延遲Dl是在回波消去之後引入的。在其他實施例中，可變延遲Dl是在中繼器的前饋部分中的任何點處引入的。具體地，在一個實施例中，在回波消去之前將可變延遲Dl引入中繼器電路中。消去後且延遲了的信號X」 [k]被耦合至提供可變增益Gv的可變增益級1138。由增益控制塊1150控制可變增益級1138以通過基帶增益修改來調整中繼器1010的增益。在本實施例中，增益控制塊1150實現數字增益控制並接收延遲了的經回波消去的輸出信號 r [k]作為導頻信號。增益控制塊1150監視導頻信號並通過一個或更多個增益控制度量來確定中繼器1010的穩定性。增益控制塊1150以維持中繼器1010的工作穩定性的方式來調整可變增益級1138的增益值Gv。增益控制塊1150能夠提供快速振蕩檢測以確保中繼器的穩定性受到良好的控制。放大了的經回波消去的信號被耦合至發射濾波器1140( 「tx濾波器」)以在輸出節點1142上生成輸出信號y[k]。在一個實施例中，發射濾波器1140是可調諧的數字基帶發射濾波器，以使得能夠對所發射波形進行恰適的濾波。來自中繼器基帶塊1014的輸出信號y[k]被耦合至第二前端電路1016以作為最終輸出信號Y[k]在第二天線1120上發射。中繼器基帶塊1014包括信道估計塊，該信道估計塊作用於估計記為h[k]的反饋信道並且計算對反饋信號的估計以用於回波消去的目的。在本實施例中，信道估計塊包括信道估計電路1148。回波消去器包括反饋信號估計計算塊1146，該反饋信號估計計算塊 1146使用來自信道估計電路1148的反饋信道估計來計算反饋信號估計。經回波消去的輸出信號y[k]被用作用於信道估計、用於反饋信號估計以及還用於數字增益控制的導頻信號或參考信號。在本實施例中，輸出信號y[k]受由可調整的延遲元件1144提供的可調整延遲D2的作用。可調整延遲D2是根據以上所描述的導頻延遲控制方法來引入的，並且具有使被用於信道估計的參考序列提前以使得有效反饋信道相對於有任何可調整延遲被引入之前的信道「左」移了的效果。換言之，延遲D2具有使要被估計的信道提前的效果。以上描述了引入可調整延遲D2的益處，並且一般而言，通過延遲D2來使要被估計的信道提前這一手段通過校準去除反饋信道中的批量延遲而改善了中繼器性能。在中繼器基帶塊1014中，信道估計電路1148接收延遲了的經回波消去的信號 y』[k]作為導頻信號並且還接收該接收信號X[k]作為輸入信號。信道估計電路1148使用預定義的信道估計算法(Alg)和存儲著的係數Nb來計算反饋信道估計A。在一個實施例中， 信道估計電路1148採用頻域信道估計。由此計算出的反饋信道估計《被耦合至反饋信號估計計算塊1146。反饋信號估計計算塊1146執行反饋信道估計糹與接收濾波器「rx濾波器」 以及與導頻信號y』 [k]的卷積以生成反饋信號估計/[幻。該卷積使用接收濾波器來確保被用於回波消去的反饋信號估計呈現出與受相同接收濾波器443作用的接收信號x[k]相同的信號特性。反饋信號估計/[幻被耦合至加法器1134以從接收信號中扣除該反饋信號估計 hk]，以便實現對接收信號的回波消去。如此構造時，中繼器1010通過基帶幹擾消去增進了施主天線與服務天線之間的有效隔絕。通過使用自適應延遲Dl所實現的輸出信號與遠程信號之間增進的解相關、以及被用於信道估計、反饋信號估計和增益控制的延遲了的導頻信號(延遲D2)作用於改善信道估計性能，由此增進了基帶幹擾消去的準確性。準確的基帶幹擾消去允許中繼器增益得以增大。有了準確的寬帶回波消去，中繼器1010能夠以比之常規的中繼器設備而言很高的增益水平來工作。在圖10中所示的實施例中，中繼器基帶塊1014的諸元件採用了給定的布置。例如，自適應延遲元件1136繼以可變增益級1138並隨後繼以發射濾波器1140。在本發明的其他實施例中，中繼器基帶塊1014的這些元件能夠採用其他配置來實現相同的信道估計和回波消去功能。中繼器基帶塊1014中的元件的布置的確切次序對於本發明的實踐而言並非關鍵。在一個實施例中，可變增益級1138被放置在發射濾波器1140之後。在另一實施例中，自適應延遲元件1136被放置在可變增益級1138之後或者發射濾波器1140之後。 即，自適應延遲元件1136能被放置在消去後信號路徑中的任何地方。另外，在其他實施例中，自適應延遲元件1136還能被放置在中繼器的前饋部分中回波消去之前的地方。在一個實施例中，遠程信號具有多個載波並且接收濾波器1132和發射濾波器 1140被調諧成提供窄帶或寬帶回波消去。
本領域技術人員將理解，信息和信號可使用各種不同技術和技藝中的任何技術和技藝來表示。例如貫穿上面說明始終可能述及數據、信息、信號、比特、碼元、碼片、指令和命令。它們可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子、或其任何組合來表示。在上述實施例中的一個或更多個實施例中，所描述的功能和過程可以在硬體、軟體、固件、或其任何組合中實現。如果在軟體中實現，則各功能可以作為一條或更多條指令或代碼存儲在計算機可讀介質上或藉其進行傳送。計算機可讀介質包括計算機存儲介質和通信介質兩者，其包括促成電腦程式從一地向另一地轉移的任何介質。存儲介質可以是能被計算機訪問的任何可用介質。作為示例而非限定，這樣的計算機可讀介質可包括RAM、 R0M、EEPR0M、CD_R0M或其它光碟存儲、磁碟存儲或其它磁存儲設備、或能被用來攜帶或存儲指令或數據結構形式的合意程序代碼且能被計算機訪問的任何其它介質。如本文中所使用的盤(disk)和碟(disc)包括壓縮碟(⑶)、雷射碟、光碟、數字多用碟(DVD)、軟盤和藍光碟，其中盤(disk)往往以磁的方式再現數據，而碟(disc)用雷射以光學方式再現數據。上述的組合也應被包括在計算機可讀介質的範圍內。本文中所用術語「控制邏輯」適用於軟體 (其中功能由存儲在機器可讀介質上的將通過使用處理器來執行的指令來實現)、硬體(其中功能通過使用電路系統(諸如邏輯門)來實現)——其中該電路系統被配置成針對特定輸入提供特定輸出、以及固件(其中功能通過使用可重編程電路系統來實現)，並且還適用於軟體、硬體和固件中的一者或更多者的組合。對於固件和/或軟體實現，這些方法體系可用執行本文中描述的功能的模塊(例如，規程、函數等等)來實現。有形地實施指令的任何機器可讀介質可用於實現本文中所描述的方法體系。例如，軟體代碼可被存儲在例如移動站或中繼器的存儲器之類的存儲器中， 並由例如數據機的微處理器等處理器執行。存儲器可以實現在處理器內部或處理器外部。如本文所使用的，術語「存儲器」是指任何類型的長期、短期、易失性、非易失性、或其他存儲器，而並不限於任何特定類型的存儲器或特定數目的存儲器、或記憶存儲在其上的介質的類型。而且，計算機指令/代碼可經由物理傳輸介質上的信號從發射機傳向接收機傳送。例如，如果軟體是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數字訂戶線(DSL)、或諸如紅外、 無線電、以及微波之類的無線技術的物理組件從web網站、伺服器、或其他遠程源傳送而來的。上述的組合也應被包括在物理傳輸介質的範圍內。此外，提供前面對所公開的實現的描述是為了使本領域任何技術人員皆能製作或使用本發明。對這些實現的各種改動對於本領域技術人員將是顯而易見的，並且本文中定義的普適原理可被應用於其他實現而不會脫離本發明的精神或範圍。由此，本發明並非旨在被限定於本文中示出的特徵，而是應被授予與本文中公開的原理和新穎性特徵一致的最廣義的範圍。
權利要求
1.一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的導頻構造設備，所述中繼器被配置成向發射信號添加所述導頻信號以供發射，所述設備包括一個或更多個導頻生成器，每個導頻生成器生成與所述發射信號的單個載波相關聯的載波導頻信號，其中所述導頻構造設備被配置成通過對由所述一個或更多個導頻生成器生成的所述載波導頻信號進行加總來構造所述導頻信號，其中所述一個或更多個導頻生成器中的每個導頻生成器包括導頻碼元單元，用於提供具有預定數據結構的多個數據碼元作為所述載波導頻信號；導頻加擾器，用於對所述多個數據碼元加擾；濾波器，用於對所述載波導頻信號的頻譜性質進行整形；導頻功率確定單元，用於相對於所述發射信號的功率電平來設定所述載波導頻信號的功率電平；以及循環前綴插入單元，用於向所述載波導頻信號插入循環前綴。
2.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述預定數據結構包括OFDM數據結構。
3.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述導頻加擾器被配置成使用賦予所述中繼器唯一性的標識符的加擾序列來對所述多個數據碼元加擾。
4.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，還包括用於測量所述發射信號中的每個載波的功率電平的功率測量單元，所述導頻功率確定單元用於相對於所述發射信號中的相應載波的測得功率電平來控制所述載波導頻信號的所述功率電平，以使得所述載波導頻信號的所述功率電平跟蹤所述發射信號中的所述相應載波的所述功率電平。
5.如權利要求4所述的設備，其特徵在於，所述功率測量單元包括用於對所述測得的功率電平值進行濾波的濾波器。
6.如權利要求4所述的設備，其特徵在於，所述導頻功率確定單元被配置成將所述載波導頻信號的所述功率電平設定到低於所述發射信號中的所述相應載波的所述測得功率電平的值。
7.如權利要求6所述的設備，其特徵在於，所述導頻功率確定單元被配置成將所述載波導頻信號的所述功率電平設定成比所述發射信號中的所述相應載波的所述測得功率電平低至少20dB。
8.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述濾波器具有指示所述中繼器的用於對所述發射信號的所述頻譜性質進行整形的發射濾波器的特性，其中所述載波導頻信號被生成為具有與所述發射信號相同的頻譜性質。
9.一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的導頻構造設備，所述導頻信號被添加至發射信號以供在所述中繼器的發射天線上發射，所述設備包括用於生成與所述發射信號的單個載波相關聯的載波導頻信號的一個或更多個裝置，由所述一個或更多個裝置生成的所述載波導頻信號被加總以生成所述導頻信號，其中所述一個或更多個裝置中的每個裝置包括用於提供具有預定數據結構的多個數據碼元作為所述載波導頻信號的裝置；用於對所述多個數據碼元加擾的裝置；用於對所述載波導頻信號的頻譜性質進行整形的裝置；用於相對於所述發射信號的功率電平來設定所述載波導頻信號的功率電平的裝置；以及用於向所述載波導頻信號插入循環前綴的裝置。
10.一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的方法，所述導頻信號被添加至發射信號以供發射，所述方法包括提供具有預定數據結構的多個數據碼元作為載波導頻信號；對所述多個數據碼元加擾；使用濾波器來對所述載波導頻信號的頻譜性質進行整形；相對於所述發射信號的功率電平來設定所述載波導頻信號的功率電平；以及向所述載波導頻信號插入循環前綴以生成單個載波的所述載波導頻信號，所述導頻信號是由至少一個載波的所述載波導頻信號形成的。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，還包括為所述發射信號的一個或更多個載波中的每個載波生成載波導頻信號；以及將每個載波的所述載波導頻信號加總以生成所述導頻信號。
12.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述預定數據結構包括OFDM數據結構。
13.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，對所述多個數據碼元加擾包括使用賦予所述中繼器唯一性的標識符的加擾序列來對所述多個數據碼元加擾。
14.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，還包括測量所述發射信號中的每個載波的功率電平；以及相對於所述發射信號中的相應載波的測得功率電平來控制所述載波導頻信號的所述功率電平，以使得所述載波導頻信號的所述功率電平跟蹤所述發射信號中的所述相應載波的所述功率電平。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，還包括在測量了所述發射信號中的每個載波的所述功率電平之後，對所測得的功率電平值進行濾波。
16.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，設定所述載波導頻信號的功率電平包括將所述載波導頻信號的所述功率電平設定到低於所述發射信號中的所述相應載波的所述測得功率電平的值。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，設定所述載波導頻信號的功率電平包括將所述載波導頻信號的所述功率電平設定成比所述發射信號中的所述相應載波的所述測得功率電平低至少20dB的值。
18.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，使用濾波器來對所述載波導頻信號的頻譜性質進行整形包括使用具有指示所述中繼器的用於對所述發射信號的所述頻譜性質進行整形的發射濾波器的特性的濾波器來對所述載波導頻信號的頻譜性質進行整形，由此生成的所述載波導頻信號具有與所述發射信號相同的頻譜性質。
19.一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的導頻信號構造單元，所述導頻信號被添加至發射信號以供發射，所述設備包括一個或更多個導頻生成器，每個導頻生成器用於生成與所述發射信號的單個載波相關聯的載波導頻信號，其中所述導頻信號構造單元被配置成通過對由所述一個或更多個導頻生成器生成的所述載波導頻信號進行加總來構造所述導頻信號，其中所述一個或更多個導頻生成器中的每個導頻生成器包括導頻碼元單元，用於提供頻域中的多個數據碼元作為所述載波導頻信號，一個數據碼元與一個頻調相關聯；導頻加擾器，用於對所述多個數據碼元加擾；導頻功率整形器，用於縮放所述經加擾的數據碼元以跨所述頻調地調整所述數據碼元的功率；以及IFFT濾波器，用於將所述多個數據碼元變換到時域中；導頻功率確定單元，用於相對於所述發射信號的功率電平來設定所述載波導頻信號的平均功率電平和所述載波導頻信號跨所述頻調的功率電平；以及循環前綴插入單元，用於向所述載波導頻信號插入循環前綴。
20.如權利要求19所述的設備，其特徵在於，所述導頻加擾器被配置成使用賦予所述中繼器唯一性的標識符的加擾序列來對所述多個數據碼元加擾。
21.如權利要求19所述的設備，其特徵在於，還包括用於測量所述發射信號中的每個載波的功率電平的功率測量單元，所述導頻功率確定單元被配置成相對於所述發射信號中的相應載波的測得功率電平來控制所述載波導頻信號的所述功率電平，以使得所述載波導頻信號的所述功率電平跟蹤所述發射信號中的所述相應載波的所述功率電平。
22.如權利要求21所述的設備，其特徵在於，所述功率測量單元包括用於對所述測得的功率電平值進行濾波的濾波器。
23.如權利要求21所述的設備，其特徵在於，所述導頻功率確定單元被配置成將所述載波導頻信號的所述功率電平設定到低於所述發射信號中的所述相應載波的所述測得功率電平的值。
24.如權利要求23所述的設備，其特徵在於，所述導頻功率確定單元被配置成將所述載波導頻信號的所述功率電平設定成比所述發射信號中的所述相應載波的所述測得功率電平低至少20dB。
25.一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的導頻構造設備，所述導頻信號被添加至發射信號以供發射，所述設備包括用於生成與所述發射信號的單個載波相關聯的載波導頻信號的一個或更多個裝置，由所述一個或更多個裝置生成的所述載波導頻信號被加總以生成所述導頻信號，其中所述一個或更多個裝置中的每個裝置包括用於提供頻域中的多個數據碼元作為所述載波導頻信號的裝置，一個數據碼元與一個頻調相關聯；用於對所述多個數據碼元加擾的裝置；用於縮放所述經加擾的數據碼元以跨所述頻調地調整所述數據碼元的功率的裝置。 用於執行IFFT以將所述多個數據碼元變換到時域中的裝置； 用於相對於所述發射信號的功率電平來設定所述載波導頻信號的平均功率電平和所述載波導頻信號跨所述頻調的功率電平的裝置；以及用於向所述載波導頻信號插入循環前綴的裝置。
26.一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的方法，所述導頻信號被添加至發射信號以供發射，所述方法包括提供頻域中的多個數據碼元作為所述載波導頻信號，一個數據碼元與一個頻調相關聯；對所述多個數據碼元加擾；縮放所述經加擾的數據碼元以跨所述頻調地調整所述數據碼元的功率。 執行IFFT以將所述多個數據碼元變換到時域中；相對於所述發射信號的功率電平來設定所述載波導頻信號的平均功率電平和所述載波導頻信號跨所述頻調的功率電平；以及向所述載波導頻信號插入循環前綴以生成單個載波的所述載波導頻信號，所述導頻信號是由至少一個載波的所述載波導頻信號形成的。
27.如權利要求沈所述的方法，其特徵在於，還包括為所述發射信號的一個或更多個載波中的每個載波生成載波導頻信號；以及將每個載波的所述載波導頻信號加總以生成所述導頻信號。
28.如權利要求沈所述的方法，其特徵在於，對所述多個數據碼元加擾包括使用賦予所述中繼器唯一性的標識符的加擾序列來對所述多個數據碼元加擾。
29.如權利要求沈所述的方法，其特徵在於，還包括 測量所述發射信號中的每個載波的功率電平；以及相對於所述發射信號中的相應載波的測得功率電平來控制所述載波導頻信號的所述平均功率電平和所述功率電平，以使得所述載波導頻信號的所述功率電平跟蹤所述發射信號中的所述相應載波的所述功率電平。
30.如權利要求四所述的方法，其特徵在於，還包括在測量了所述發射信號中的每個載波的所述功率電平之後，對所測得的功率電平值進行濾波。
31.如權利要求四所述的方法，其特徵在於，設定所述載波導頻信號的功率電平包括將所述載波導頻信號的所述功率電平設定到低於所述發射信號中的所述相應載波的所述測得功率電平的值。
32.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，設定所述載波導頻信號的功率電平包括將所述載波導頻信號的所述功率電平設定成比所述發射信號中的所述相應載波的所述測得功率電平低至少20dB的值。
全文摘要
在一個實施例中，一種用於構造導頻信號以供在無線中繼器中使用的設備包括一個或更多個導頻生成器，其中該導頻信號被添加至發射信號。每個導頻生成器生成與發射信號的單個載波相關聯的載波導頻信號並且由該一個或更多個導頻生成器生成的載波導頻信號被加總以生成該導頻信號。該一個或更多個導頻生成器中的每個導頻生成器包括提供具有預定數據結構的多個數據碼元作為載波導頻信號的導頻碼元單元、導頻加擾器、濾波器、導頻功率確定單元、以及用於向載波導頻信號插入循環前綴的循環前綴插入單元。在另一實施例中，導頻碼元單元提供頻域中的多個數據碼元作為載波導頻信號。
文檔編號H04B7/155GK102422562SQ201080021204
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月11日 優先權日2009年5月11日
發明者D·A·高爾, G·D·巴裡克, J·A·小普洛克特, M·M·王, T·田 申請人:高通股份有限公司