專利名稱：時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線遠(yuǎn)程通信，尤其涉及使用在重建通過信道發(fā)射的數(shù)據(jù)碼元中使用的用于確定信道估計(jì)的設(shè)備和方法。
相關(guān)技術(shù)以及其它考慮的事項(xiàng)無線電信單元典型情況下包括用于在通信鏈路上與其它無線電信單元通信的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。對(duì)于無線通信來說，通信鏈路典型情況下是通過空中接口(例如，射頻接口)。在此所使用的″無線電信單元″與其″無線電信接收機(jī)″可以被包括在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(例如，一個(gè)諸如基站節(jié)點(diǎn)之類的無線接入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，也稱為節(jié)點(diǎn)B)或終端中。這樣的″終端″包括諸如用戶設(shè)備單元(UE)之類的移動(dòng)終端，也被稱為移動(dòng)站，并且舉例來說還包括移動(dòng)電話(″蜂窩″電話)，具有移動(dòng)驅(qū)動(dòng)端的膝上型電腦。因此，終端例如可以是便攜式的、袖珍的、手持的、包含計(jì)算機(jī)的或者車載的移動(dòng)設(shè)備，其與無線接入網(wǎng)傳送語音和/或數(shù)據(jù)?？商娲?，那些終端可以是固定的無線設(shè)備，例如作為無線本地環(huán)路一部分的固定蜂窩設(shè)備/終端等等。
簡(jiǎn)單地如圖32所示，無線電信系統(tǒng)包含發(fā)射天線2300T和接收天線2300R。信道2302描述了發(fā)射天線2300T和接收天線2300R之間包括無線接口在內(nèi)的關(guān)系。一個(gè)信號(hào)典型情況下被調(diào)制成為脈沖，通過信道2302從發(fā)射天線2300T發(fā)射到接收天線2300R。信號(hào)可以包括一個(gè)″碼元″或者一個(gè)碼元序列串，在圖32中被描述為″m″。信號(hào)可以攜帶用戶數(shù)據(jù)和/或某些控制數(shù)據(jù)(例如導(dǎo)頻比特或?qū)ьl序列)。發(fā)射天線2300T所發(fā)射的信號(hào)m與信道的信道脈沖響應(yīng)h卷積，因此在接收天線2300R處的接收信號(hào)為m*h(例如，m與h卷積)。接收信號(hào)m*h被應(yīng)用到接收機(jī)的基帶處理功能2304，在那里，接收信號(hào)受到射頻處理。接收信號(hào)的數(shù)據(jù)部分被應(yīng)用到檢測(cè)器2306，檢測(cè)器2306例如可以是一臺(tái)諸如瑞克接收機(jī)之類的解調(diào)器。
最現(xiàn)代化的檢測(cè)器試圖從接收信號(hào)m*h中恢復(fù)碼元估計(jì) 為此，最成熟的檢測(cè)器期望接收一個(gè)″信道估計(jì)″來為發(fā)射該信號(hào)的信道建模。這個(gè)信道估計(jì)的精確性影響檢測(cè)器在估計(jì)通過該信道接收到的實(shí)際碼元時(shí)的精確性和性能。
信道模擬(大部分檢測(cè)器都需要)受到由發(fā)射機(jī)發(fā)射的控制數(shù)據(jù)的幫助，控制數(shù)據(jù)的形式常常為導(dǎo)頻比特或?qū)ьl序列。為簡(jiǎn)化起見，在下文中被稱為″導(dǎo)頻數(shù)據(jù)″的控制數(shù)據(jù)是已知的或者可識(shí)別的格式或模型。導(dǎo)頻數(shù)據(jù)典型情況下由發(fā)射機(jī)源頭定期發(fā)射，并從而能夠在接收機(jī)處以連續(xù)的時(shí)間間隔預(yù)測(cè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的反復(fù)接收。考慮到諸如發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)之類的因素，連續(xù)的時(shí)間間隔不一定是恒定的。導(dǎo)頻數(shù)據(jù)可以與用戶數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)射，或者可以穿插用戶數(shù)據(jù)。
為了利用導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，無線接收機(jī)典型情況下包含一個(gè)搜索器和一個(gè)信道估計(jì)器，比如圖32所示的搜索器2308和信道估計(jì)器2310。對(duì)于控制數(shù)據(jù)，接收信號(hào)m*h被應(yīng)用到搜索器2308，它確定到達(dá)時(shí)間(TOA)。到達(dá)時(shí)間然后被應(yīng)用到信道估計(jì)器2310，其使用到達(dá)時(shí)間來確定信道估計(jì) 然后把信道估計(jì) 提供給檢測(cè)器2306。檢測(cè)器用信道估計(jì) 導(dǎo)出它的碼元估計(jì)，例如 接收機(jī)可以在單個(gè)直接傳播路徑上通過開放空間，從發(fā)射機(jī)源頭接收一個(gè)原始信號(hào)(例如短脈沖信號(hào))。替換的，在有障礙物或其它表面的另一環(huán)境中，接收機(jī)可以在多個(gè)傳播路徑上接收同一原始信號(hào)。在多徑情況中，接收信號(hào)在接收機(jī)處表現(xiàn)為脈沖流，每個(gè)脈沖由于信號(hào)行進(jìn)的相應(yīng)傳播多徑而具有不同的時(shí)間延遲，以及可能具有不同的振幅和相位。
由于環(huán)境中諸如建筑物、樹木、汽車、人群等等之類的障礙物的反射，信號(hào)在移動(dòng)無線電信道中產(chǎn)生了多徑。而且，由于影響那些產(chǎn)生多徑的構(gòu)造的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或者由于環(huán)境中的構(gòu)造和物體的移動(dòng)(即使發(fā)射機(jī)和接收機(jī)是固定的)，使得移動(dòng)無線電信道隨著時(shí)間變化并因此是動(dòng)態(tài)的。對(duì)于在隨著時(shí)間變化的多徑信道上發(fā)射的信號(hào)，接收到的相應(yīng)的多徑在時(shí)間、位置、衰減和相位方面有所不同。
某些無線電信接收機(jī)利用多徑的存在以便獲得各種優(yōu)點(diǎn)。這樣的接收機(jī)典型情況下操作在基帶信號(hào)上，來搜索并識(shí)別最強(qiáng)的多徑以及它們相應(yīng)的時(shí)間延遲。接收機(jī)有一個(gè)對(duì)信號(hào)的功率延遲分布進(jìn)行操作的濾波器。功率延遲分布可以被概括為信道脈沖響應(yīng)的時(shí)均的精化或其它推導(dǎo)。搜索器試圖找出功率延遲分布中的峰值，每個(gè)峰值對(duì)應(yīng)于來自于各個(gè)多徑中的信號(hào)波前的到達(dá)。在許多搜索器中，峰值還對(duì)應(yīng)于濾波器的信道抽頭。
因此，應(yīng)用于檢測(cè)器的信道估計(jì) 包括一組參數(shù)到達(dá)時(shí)間(TOA)和復(fù)合信道系數(shù)，每對(duì)TOA和信道系數(shù)與一個(gè)到達(dá)的波前相關(guān)聯(lián)。換言之，每個(gè)到達(dá)的波前有所述參數(shù)組中的一對(duì)要素，例如TOA和信道系數(shù)。從而，信道系數(shù)實(shí)際上形成一個(gè)信道脈沖響應(yīng)矢量，因此下文所使用的名詞″信道系數(shù)″和″信道系數(shù)″應(yīng)該理解為是指信道脈沖響應(yīng)矢量。如果只有一個(gè)波前，則在組中只有一個(gè)TOA和一個(gè)信道(信道脈沖響應(yīng)矢量中的一個(gè)信道系數(shù))。但是對(duì)于多個(gè)到達(dá)的波前，有相應(yīng)的多個(gè)TOA和信道系數(shù)。理想情況下，信道估計(jì) 將提供盡可能優(yōu)良的信道脈沖響應(yīng)估計(jì)，從而在檢測(cè)器產(chǎn)生它的發(fā)射碼元m的估計(jì) 時(shí)提高檢測(cè)器的性能。
然后，信道估計(jì)被提供給諸如瑞克類型的解調(diào)器之類的檢測(cè)器。瑞克解調(diào)器典型情況下分配若干并行的解調(diào)器(被稱為瑞克分支)給多徑搜索處理器所確定的接收到的多徑信號(hào)的最強(qiáng)多徑分量。在寬帶碼分多址(WCDMA)無線接入網(wǎng)中，每一個(gè)瑞克分支的輸出在相應(yīng)的延遲補(bǔ)償之后被分集合并，以便生成一個(gè)顯著改善了無線電通信系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性的″最佳″已解調(diào)信號(hào)。
通常，無線電信接收機(jī)首先使用它們的搜索器來確定一個(gè)波前的到達(dá)時(shí)間。隨后，在搜索器已經(jīng)確定到達(dá)時(shí)間之后，信道估計(jì)器利用該到達(dá)時(shí)間來計(jì)算表示信號(hào)的振幅和相位的信道系數(shù)。
某些無線電信單元具有多于一個(gè)的天線以用于接收相同的信號(hào)。在現(xiàn)有技術(shù)中，搜索器試圖為每個(gè)天線分別地找出功率延遲分布中的峰值。換言之，搜索器為每個(gè)天線獨(dú)立地或多或少地工作。例如參見美國專利公開物US 2002/0048306，它在此通過參考被合并。同樣地，現(xiàn)有技術(shù)的搜索器基本上是一維度的。
如上所述，無線接收機(jī)的性能極大地依賴于峰值確定的精確性，即依賴于搜索器確定到達(dá)時(shí)間的精確性。搜索器的峰值確定得越好，則接收機(jī)的總體性能就越好(例如，差錯(cuò)率越少)?？墒窃谠S多情況中，搜索器可能難以找到功率延遲分布中的真實(shí)峰值。正如前面提到的那樣，在許多搜索器算法中，峰值對(duì)應(yīng)于信道抽頭。由于存在這樣的困難，所以存在著錯(cuò)誤選擇峰值的重大危險(xiǎn)。而且，會(huì)因此而難以估計(jì)實(shí)際的信道抽頭值。低信號(hào)噪聲比(SINR)的信道尤其易受這些困難的影響。
因此，所需要的、以及本發(fā)明的目的是提供一種用于為無線電信接收機(jī)提供改良的信道估計(jì)的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
無線通信接收機(jī)包括天線結(jié)構(gòu)、聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器。天線結(jié)構(gòu)獲取維度區(qū)分信號(hào)，這些信號(hào)并發(fā)地被聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器用來確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。無線通信接收機(jī)可能是移動(dòng)終端或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(例如，諸如基站節(jié)點(diǎn)之類的無線接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，也稱為節(jié)點(diǎn)B)。
在某些實(shí)施例中，天線結(jié)構(gòu)包括多天線陣。由該陣列的不同天線獲取的信號(hào)關(guān)于空間維度而被維度區(qū)分。因而，這些實(shí)施例的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器是″空間″的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器。到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)基本上被聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器并發(fā)地確定。時(shí)間信道系數(shù)是復(fù)合信道系數(shù)，其考慮到與天線陣中多個(gè)天線中每個(gè)天線所關(guān)聯(lián)的信道。
在其它的實(shí)施例中，天線結(jié)構(gòu)包括為天線接收的每組導(dǎo)頻數(shù)據(jù)連續(xù)組提供信號(hào)，以作為維度區(qū)分信號(hào)的天線。天線所獲取的信號(hào)關(guān)于時(shí)間維度而被維度區(qū)分。因而，這些實(shí)施例的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器是″時(shí)間″聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器。
在其一方面中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器包括天線信號(hào)矩陣；矩陣分析器；和信道估計(jì)產(chǎn)生器。指示在抽樣窗口中被接收的維度區(qū)分信號(hào)的復(fù)值被存儲(chǔ)在天線信號(hào)矩陣中，以作為抽樣窗口的時(shí)間指數(shù)和維度區(qū)分指數(shù)的函數(shù)。在不同的實(shí)施例中，矩陣分析器可能采用非參數(shù)或參數(shù)技術(shù)。
在非參數(shù)的實(shí)施例中，矩陣分析器可能采取相關(guān)器的形式，以執(zhí)行來產(chǎn)生矢量或矩陣。相關(guān)器定位天線信號(hào)矩陣中的(一個(gè)或多個(gè))值，以用于確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。特別地，相關(guān)器定位天線信號(hào)矩陣中對(duì)應(yīng)于到達(dá)波前的″音″。信道估計(jì)產(chǎn)生器使用由相關(guān)器定位的(一個(gè)或多個(gè))值來產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
在定位天線信號(hào)矩陣中對(duì)應(yīng)于到達(dá)波前的值的過程中，相關(guān)器考慮關(guān)于抽樣窗口時(shí)間指數(shù)從天線信號(hào)矩陣形成的維度接收矢量。維度接收性能矢量具有與維度接收性能矢量復(fù)值的相位分量之差相關(guān)的頻率，維度接收性能存在由頻率指數(shù)表示的多個(gè)可能的頻率。在空間的實(shí)施例中，多個(gè)可能的頻率對(duì)應(yīng)于多個(gè)可能的波前到達(dá)方向(DOA)。在時(shí)間的實(shí)施例中，多個(gè)可能的頻率對(duì)應(yīng)于多個(gè)可能的到達(dá)波前的頻移。頻移主要可歸因于多普勒偏移，但是也可能包括在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)振蕩器中的頻移。為簡(jiǎn)化起見，這類頻移在下文中被稱為“多普勒偏移”或“多普勒頻移”。
在聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，多個(gè)可能的頻率和多個(gè)時(shí)間指數(shù)的每一組合的非參數(shù)型的相關(guān)器實(shí)施一個(gè)例子中，相關(guān)器根據(jù)表達(dá)式Y(jié)(n，t)＝FFT(n，X(，t))計(jì)算快速傅里葉變換。在這個(gè)表達(dá)式中，t是抽樣窗口時(shí)間指數(shù)；X(，t)是復(fù)合天線矩陣，而表示一個(gè)抽樣窗口時(shí)間指數(shù)的所有維度區(qū)分指數(shù)；而n是頻率指數(shù)。對(duì)于CDMA無線通信系統(tǒng)，相關(guān)器計(jì)算表達(dá)式Y(jié)(n，t)＝∑Cj*FFT(n，X(，t))，j＝1，K，其中，Cj是編碼序列碼元值j和K是編碼序列的長(zhǎng)度。在空間的實(shí)施例中，維度區(qū)分指數(shù)是天線指數(shù)，并且維度接收性能矢量的每個(gè)可能頻率表示到達(dá)波前的不同的可能到達(dá)方向。在時(shí)間的實(shí)施例中，維度區(qū)分指數(shù)是導(dǎo)頻組指數(shù)，并且維度接收矢量的每個(gè)可能頻率表示到達(dá)波前不同的可能的多普勒頻移值。
非參數(shù)型的相關(guān)器的輸出包括Y(n，t)。分析器確定最大絕對(duì)值|Y(n，t)|max。分析器把|Y(n，t)|max出現(xiàn)時(shí)的抽樣窗口時(shí)間指數(shù)t_max用作到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間。在空間的實(shí)施例中，分析器把|Y(n，t)|max出現(xiàn)時(shí)的頻率指數(shù)n_max用作到達(dá)波前的到達(dá)方向，并且通過將|Y(n，t)|max除以包括天線陣的天線數(shù)目而得到到達(dá)波前的振幅。在空間的實(shí)施例中，到達(dá)方向被用來導(dǎo)出信道系數(shù)。在時(shí)間的實(shí)施例中，分析器把|Y(n，t)|max出現(xiàn)時(shí)的頻率指數(shù)n-max用作到達(dá)波前的多普勒頻移，并且通過將|Y(n，t)|max除以該系列中的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的數(shù)目而得到到達(dá)波前的振幅。在時(shí)間的實(shí)施例中，多普勒頻移被用來導(dǎo)出信道系數(shù)。
在參數(shù)的實(shí)施例中，矩陣分析器可能采用估計(jì)器的形式，其估計(jì)信號(hào)中的參數(shù)從而產(chǎn)生參數(shù)輸出估計(jì)值(例如，參數(shù)估計(jì)輸出矢量)。參數(shù)估計(jì)輸出矢量一般包括空間頻率、空間振幅、時(shí)間頻率和時(shí)間振幅或時(shí)空頻率和時(shí)空振幅。參數(shù)估計(jì)輸出矢量可能包括其它參數(shù)。參數(shù)矩陣分析器產(chǎn)生參數(shù)估計(jì)輸出矢量。信道估計(jì)產(chǎn)生器用參數(shù)估計(jì)輸出矢量來產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。信道估計(jì)產(chǎn)生器用參數(shù)估計(jì)輸出矢量的振幅和頻率分量值來確定到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
對(duì)于空間的實(shí)施例來說，參數(shù)估計(jì)器所產(chǎn)生的參數(shù)估計(jì)輸出矢量對(duì)每個(gè)時(shí)間指數(shù)都具有抽樣窗口時(shí)間指數(shù)和空間參數(shù)值?？臻g參數(shù)包括空間頻率和空間振幅。對(duì)于具有相當(dāng)高的絕對(duì)值(即空間振幅)的參數(shù)估計(jì)輸出矢量的分量來說，信道估計(jì)產(chǎn)生器用具有相當(dāng)高的空間振幅值的參數(shù)估計(jì)輸出矢量分量的抽樣窗口時(shí)間指數(shù)來確定到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間。到達(dá)波前的到達(dá)方向從被識(shí)別到達(dá)時(shí)間的空間頻率參數(shù)值得到了增強(qiáng)。
對(duì)于時(shí)間的實(shí)施例來說，參數(shù)估計(jì)器所產(chǎn)生的參數(shù)估計(jì)輸出矢量對(duì)每個(gè)時(shí)間指數(shù)都具有抽樣窗口時(shí)間指數(shù)和時(shí)間參數(shù)值。時(shí)間參數(shù)包括時(shí)間頻率和時(shí)間振幅。對(duì)于具有相當(dāng)高的絕對(duì)值的參數(shù)估計(jì)輸出矢量的分量來說，信道估計(jì)產(chǎn)生器用具有相當(dāng)高的絕對(duì)值(即時(shí)間振幅)的參數(shù)估計(jì)輸出矢量的分量的抽樣窗口時(shí)間指數(shù)來確定到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間。到達(dá)波前的多普勒頻移是被識(shí)別的到達(dá)時(shí)間的時(shí)間頻率參數(shù)值。


本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從附圖中所示出的優(yōu)選實(shí)施例的如下更詳細(xì)的描述中變得顯而易見，附圖中附圖標(biāo)記是指各個(gè)視圖各處的相同部分。附圖不一定依照比例繪制，而是相反地重在說明本發(fā)明的原理。
圖1是包括聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的通用無線電信接收機(jī)示例的示意圖。
圖2A和圖2B是空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的不同示例實(shí)施例的示意圖，每個(gè)實(shí)施例示出具有一個(gè)天線陣。
圖3是圖解了從發(fā)射天線沿著三個(gè)分離多徑向無線電信接收機(jī)的一個(gè)天線陣放射出的信號(hào)的視圖。
圖4是向天線陣行進(jìn)的一個(gè)波前的視圖。
圖5A和圖5B是描述在波前到達(dá)天線陣時(shí)所獲得的信號(hào)的視圖。
圖6是一個(gè)天線信號(hào)矩陣的視圖。
圖7是示出由空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例的矩陣分析器和信道估計(jì)生成器執(zhí)行的典型基本步驟的流程圖，矩陣分析器使用了非參數(shù)分析技術(shù)。
圖8A、圖8B、圖8C(1)、圖8C(2)和圖8C(3)是描述對(duì)比一個(gè)空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器和一個(gè)傳統(tǒng)搜索器性能的比較的操作估計(jì)結(jié)果的視圖。
圖9A是天線信號(hào)矩陣、天線加權(quán)矢量和非參數(shù)輸出估計(jì)矢量的視圖。
圖9B是天線信號(hào)矩陣和參數(shù)輸出估計(jì)矢量的視圖。
圖10是示出由空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例的矩陣分析器和信道估計(jì)生成器執(zhí)行的典型基本步驟的流程圖，矩陣分析器使用了參數(shù)分析技術(shù)。
圖11是圖解了一個(gè)聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的信號(hào)輸出的相干合并的視圖。
圖12是用于說明天線加權(quán)矢量如何改進(jìn)圖11中所示的相干合并的視圖。
圖13A是示出一個(gè)示出有天線陣的時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例視圖，該時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器包括一個(gè)采用了非參數(shù)分析技術(shù)的矩陣分析器。
圖13B是示出一個(gè)示出有天線陣的時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例視圖，該時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器包括一個(gè)采用了參數(shù)分析技術(shù)的矩陣分析器。
圖14是描述接收機(jī)接收的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)組序列的視圖，其中接收機(jī)利用了一個(gè)時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器以及一個(gè)由該時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器利用的天線信號(hào)矩陣。
圖15是示出由時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例的矩陣分析器和信道估計(jì)生成器執(zhí)行的典型基本步驟的流程圖，矩陣分析器使用了非參數(shù)分析技術(shù)。
圖16A是時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的天線信號(hào)矩陣、多普勒加權(quán)矢量、和非參數(shù)估計(jì)輸出矢量的視圖。
圖16A是時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的天線信號(hào)矩陣和參數(shù)估計(jì)輸出矢量的視圖。
圖17是示出由時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例的矩陣分析器和信道估計(jì)生成器執(zhí)行的典型基本步驟的流程圖，矩陣分析器使用了參數(shù)分析技術(shù)。
圖18A是示出一個(gè)示出有天線陣的時(shí)間空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例，該時(shí)間空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器包括一個(gè)采用了非參數(shù)分析技術(shù)的矩陣分析器。
圖18B是示出一個(gè)示出有天線陣的時(shí)間空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例，該時(shí)間空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器包括一個(gè)采用了參數(shù)分析技術(shù)的矩陣分析器。
圖19是描述了接收機(jī)接收的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)組序列的視圖，其中接收機(jī)利用了一個(gè)合并空間時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器以及一個(gè)從而被利用的天線信號(hào)矩陣。
圖20是示出了由時(shí)間空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例的矩陣分析器和信道估計(jì)生成器執(zhí)行的典型基本步驟的流程圖，矩陣分析器使用了非參數(shù)分析技術(shù)。
圖21是按照三維基本并發(fā)模式操作的時(shí)間空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例的天線信號(hào)矩陣、多普勒加權(quán)和天線加權(quán)矢量、以及非參數(shù)估計(jì)輸出矢量的視圖。
圖22A和圖22B是描述一個(gè)非參數(shù)的、連續(xù)的時(shí)間空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的第一備選實(shí)施操作的視圖。
圖23描述了空間處理后面跟著時(shí)間處理的時(shí)間空間順序方法的非參數(shù)方法程序。
圖24A和圖24B是描述一個(gè)非參數(shù)的、連續(xù)的時(shí)間空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的第二備選實(shí)施操作的視圖。
圖25描述了時(shí)間處理后面跟著空間處理的時(shí)空順序方法的非參數(shù)方法程序。
圖26是時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例的天線信號(hào)矩陣和參數(shù)估計(jì)輸出矢量的視圖。
圖27是示出了由時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例的矩陣分析器和信道估計(jì)生成器執(zhí)行的典型基本步驟的流程圖，矩陣分析器使用了非參數(shù)分析技術(shù)。
圖28A和圖28B是描述一個(gè)參數(shù)的、連續(xù)的時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的第一備選實(shí)施操作的視圖。
圖29描述了空間處理后面跟著時(shí)間處理的時(shí)間空間順序方法的參數(shù)方法程序。
圖30A和圖30B是描述一個(gè)參數(shù)的、連續(xù)的時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的第二備選實(shí)施操作的視圖。
圖31描述了時(shí)間處理后面跟著空間處理的時(shí)空順序方法的參數(shù)方法程序。
圖32是傳統(tǒng)無線電信接收機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在以下說明中，為了解釋而非限制性的目的，闡明了諸如特定的體系結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)等等之類的特定細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)全面理解?？墒?，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很顯然，本發(fā)明可以被實(shí)踐在偏離這些具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例中。在其它實(shí)例中，熟知的設(shè)備、電路和方法的詳細(xì)說明被省略，以免無用的細(xì)節(jié)模糊本發(fā)明的說明。此外，單獨(dú)的功能塊在某些圖中被示出。
圖1示出了一個(gè)示例，通用無線電信接收機(jī)20，正如前面提到的那樣，可以被包含在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或終端(例如移動(dòng)終端)中。無線電信接收機(jī)20包括一個(gè)天線結(jié)構(gòu)或陣列22；一聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24；一檢測(cè)器26；和一個(gè)定時(shí)與控制單元28。作為選擇，如虛線所述，接收機(jī)20可以包括碼序列生成器30。
正如在此所廣泛采用的，天線陣22可以包括一個(gè)或多個(gè)天線元件。來自天線陣22中的信號(hào)被應(yīng)用到聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24以及檢測(cè)器26。如果天線陣22包括一個(gè)以上天線元件，則來自天線陣22中的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)包括一個(gè)信道脈沖響應(yīng)矢量。
在一個(gè)或多個(gè)信號(hào)例如已被一個(gè)擴(kuò)頻碼等等編碼的可能事件中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24以及檢測(cè)器26都被連接來與碼序列生成器30協(xié)同操作。定時(shí)與控制單元28生成定時(shí)(例如同步)與控制信號(hào)，它們被提供給檢測(cè)器26以及聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24。
應(yīng)該理解接收機(jī)例如可以包括來自天線陣的下行流、某些射頻處理功能和射頻解調(diào)功能，以使應(yīng)用到聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24和檢測(cè)器26的信號(hào)是基帶信號(hào)。從而，圖1的無線電信接收機(jī)20的所示結(jié)構(gòu)基本上涉及基帶信號(hào)的處理。
聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的不同實(shí)施例的各個(gè)非限制性典型示例在下面被描述。確保這些不同實(shí)施例的無線電信接收機(jī)的操作描述是在某些假設(shè)之上提出的。這些假設(shè)中的一些與信道模型相關(guān)，該信道模型將概念化為到達(dá)無線電信接收機(jī)的離散的數(shù)波前的電磁場(chǎng)，尤其是到達(dá)天線陣22中可能采用的一個(gè)或多個(gè)天線元件的電磁場(chǎng)。
正如在此所使用的，一個(gè)″抽樣窗口″包括從給定天線中獲得并被聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器分析的連續(xù)時(shí)隙(或者，在CDMA系統(tǒng)中例如是″碼片″)。正如在下文中更詳細(xì)描述的，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的實(shí)施例對(duì)由多個(gè)抽樣窗口形成的一個(gè)天線信號(hào)矩陣進(jìn)行操作。在以下被稱為″空間″聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的某些實(shí)施例中，天線信號(hào)矩陣由從多個(gè)天線獲得的抽樣窗口形成。在以下被稱為″時(shí)間″聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的其它實(shí)施例中，相對(duì)于單個(gè)天線，天線信號(hào)矩陣是從由天線為連續(xù)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組(在時(shí)間上出現(xiàn)的)而獲得的抽樣窗口中形成。在以下被稱為時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的其它實(shí)施例中，天線信號(hào)矩陣被空間且時(shí)間地形成。
為了在此所述的技術(shù)的目的，天線陣22被概念化為獲得″維度區(qū)分的″信號(hào)。聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器基本上同時(shí)使用由天線陣提供的維度區(qū)分信號(hào)，用于為每個(gè)到達(dá)的波前確定到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)。對(duì)于空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，其中天線結(jié)構(gòu)包括具有隔開或者空間分開的天線元件的一個(gè)多天線陣，由該陣列的不同天線獲得的信號(hào)關(guān)于一個(gè)空間維度而被維度區(qū)分。對(duì)于時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，其中天線結(jié)構(gòu)包括一天線，此天線為在分開的時(shí)間間隔處接收到的每組連續(xù)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)提供信號(hào)，由天線獲得的那些信號(hào)關(guān)于時(shí)間或一個(gè)時(shí)間維度而被維度區(qū)分。對(duì)于時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，具有既包括一多天線陣又包括接收連續(xù)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的一個(gè)或多個(gè)天線的天線結(jié)構(gòu)，由天線獲得的信號(hào)既關(guān)于空間維度又關(guān)于時(shí)間維度而被維度區(qū)分。
聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器在某些情況中據(jù)說執(zhí)行到達(dá)時(shí)間和例如到達(dá)方向或多普勒偏移頻率之類的其它數(shù)值的″并發(fā)″確定。在這種意義上講，″并發(fā)″是指可以從輸出決定的操作結(jié)果中并行導(dǎo)出數(shù)目或確定，例如一個(gè)諸如快速傅里葉變換之類的非參數(shù)技術(shù)或參數(shù)技術(shù)。
空間聯(lián)合的搜索器/估計(jì)器在某些實(shí)施例中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器在一個(gè)抽樣窗口上同時(shí)處理來自多個(gè)天線的信號(hào)以便確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。在這些實(shí)施例中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器基本上是二維單元，第二維度是由陣列的多個(gè)天線的間距給予的空間維度。這個(gè)空間維度基本上涉及來自陣列的多個(gè)天線的信號(hào)的同步和并行處理，以便確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)，此空間維度使實(shí)施例的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器是″空間″聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器。
空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器可以采用不同的實(shí)施例并具有不同的實(shí)施方案。在一個(gè)示例說明性的實(shí)施例中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器包括非參數(shù)型相關(guān)器(例如一個(gè)執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算的相關(guān)器)。在另一示例說明性的實(shí)施例中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器應(yīng)用了參數(shù)方法。
圖2A說明了使用非參數(shù)技術(shù)用于確定到達(dá)時(shí)間和信道估計(jì)的空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A，以及相關(guān)示例天線陣22-2A的一個(gè)示例實(shí)施例。天線陣22-2A借助非限制性的示例包括四個(gè)天線元件22-2A-1到22-2A-4。雖然天線元件22-2A-1到22-2A-4被示出為形成一個(gè)均勻線性天線陣(ULA)，但是應(yīng)該理解，除了均勻線性之外的天線配置也是可能的，并且天線陣中的天線元件數(shù)目可以變化(例如，天線元件數(shù)目不限制為四個(gè))。
對(duì)于天線陣22-2A的天線元件以及在此描述的所有其它多個(gè)天線陣的天線元件有相干性要求。相干性要求可以由同步的多個(gè)天線元件來滿足?？商娲?，即使多個(gè)天線元件不同步，但是卻已知它們的相位差，則相干性要求可以通過補(bǔ)償已知的相位差來滿足。
從天線元件中獲得的復(fù)合基帶信號(hào)每一個(gè)都被應(yīng)用到聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A，以及一個(gè)(圖2A中未示出的)檢測(cè)器。聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A包括一個(gè)天線信號(hào)矩陣處理單元40-2A。在一個(gè)特定示例顯示中，天線信號(hào)矩陣處理單元40-2A包括天線信號(hào)矩陣生成器42-2A和天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-2A。一個(gè)矩陣分析器(對(duì)于圖2A的非參數(shù)技術(shù)來說它可以是相關(guān)器50-2A)對(duì)天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-2A中儲(chǔ)存的復(fù)合值進(jìn)行操作。優(yōu)選地，相關(guān)器50-2A包括一個(gè)濾波器。相關(guān)器50-2A生成某些輸出值，它們例如可以被儲(chǔ)存在相關(guān)器輸出值存儲(chǔ)器52-2A中。聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A還包括一個(gè)信道估計(jì)(CE)生成器60-2A。在所示的示例實(shí)施例中，信道估計(jì)(CE)生成器60-2A包括一個(gè)相關(guān)器輸出分析器62-2A和一個(gè)檢測(cè)器接口64-2A。檢測(cè)器接口64-2A為每個(gè)波前生成一到達(dá)時(shí)間(TOA)和一信道系數(shù)(CC)。在圖2A中，檢測(cè)器接口64輸出的到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)分別被應(yīng)用到線條66-2A和68-2A上的檢測(cè)器。
在圖2A以及在此所述的其它實(shí)施例中，發(fā)射的電磁信號(hào)被假定以若干離散的電磁波前到達(dá)接收機(jī)。若干離散的電磁波前被假定，來適應(yīng)上面討論的多徑現(xiàn)象。例如，圖3圖解了沿著三條分開的多徑P1、P2和P3從發(fā)射天線70發(fā)射到天線陣22的一個(gè)信號(hào)。每個(gè)多徑有其單獨(dú)的振幅，并且相應(yīng)地有一個(gè)相關(guān)的基帶信號(hào)復(fù)數(shù)″a″和時(shí)間延遲τ。例如，多徑P1有相關(guān)的復(fù)數(shù)a1和相關(guān)的時(shí)間延遲τ1；多徑P2有相關(guān)的復(fù)數(shù)a2和相關(guān)的時(shí)間延遲τ2；等等。如圖3所示，多徑P1是發(fā)射天線70和天線陣22之間的一條相對(duì)直接的路徑；而多徑P2和多徑P3分別被障礙物722和723反射。因此，多徑P1的時(shí)間延遲τ1比多徑P2的時(shí)間延遲τ2短，多徑P2進(jìn)而又比多徑P3的時(shí)間延遲τ3短。類似地，不包括其它現(xiàn)象，則將料想到多徑P1的復(fù)數(shù)a1大于多徑P2的復(fù)數(shù)a2，諸如此類。
為了討論的緣故，電磁波前在向天線陣傳播時(shí)被假設(shè)為平坦的(″平面的″)電磁波前，比如圖4中所示的單個(gè)波前76。在此所述的所有實(shí)施例中，應(yīng)該理解波前不必是平坦的波前，而是可以同樣考慮任何其它已知形式的波前。而且，應(yīng)該切記圖4只表示了僅僅一個(gè)波前的到達(dá)，但是典型情況下是多個(gè)波前在一個(gè)天線陣上入射。
正如圖4示出的，由于單獨(dú)波前的入射，來自每個(gè)天線元件的輸出(例如，信號(hào))有它對(duì)于該波前的復(fù)數(shù)形式。例如，對(duì)于圖3的第一多徑P1的波前，天線元件22-1輸出復(fù)數(shù)a1-1，天線元件22-2輸出復(fù)數(shù)a1-2等等。這些數(shù)字是復(fù)數(shù)，并且如果在如下特定情況中(1)天線元件完全相同；(2)存在相干性；和(3)平坦波在陣列寬度內(nèi)具有恒定振幅；那么這些數(shù)字的絕對(duì)值是相同的。此外，關(guān)于相同的到達(dá)波前，每個(gè)天線檢測(cè)到達(dá)信號(hào)為具有一個(gè)相位。例如，對(duì)于圖3的第一多徑P1的波前，天線元件22-1的輸出具有相位θ1-1，天線元件22-2的輸出具有相位θ1-2，等等。
在一個(gè)波前到達(dá)均勻線性天線陣(ULA)后獲得的信號(hào)在圖5A和圖5B中都被示出。圖5A為四個(gè)天線22-1到22-4的每一個(gè)都特別地示出了在一個(gè)固定時(shí)間(碼片)指數(shù)內(nèi)，在天線元件上的平面波傳播以及結(jié)果各自的輸出脈沖78(例如，輸出脈沖781到784)。對(duì)于每個(gè)相應(yīng)的天線，圖5B示出了作為復(fù)數(shù)且復(fù)數(shù)增量(augment)為θ的脈沖。增量(θ)對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)的相位。θ值在時(shí)間上變化的速率(例如相位旋轉(zhuǎn)的速率)被認(rèn)為是相位旋轉(zhuǎn)速度或頻率。通過在θ1、θ2、θ3、θ4的范圍增加θ的角度值來描述波前隨此天線陣的相位旋轉(zhuǎn)，并且因此頻率是此角度值在時(shí)間上的變化速率。相位旋轉(zhuǎn)速度是恒定的。線性相位傳播的速度取決于入射波前的到達(dá)方向(DOA)。
在圖2A的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A中，天線矩陣處理單元40-2A對(duì)來自每個(gè)天線元件的復(fù)合基帶信號(hào)進(jìn)行抽樣。使用已抽樣的復(fù)合基帶信號(hào)，天線信號(hào)矩陣生成器42-2A生成諸如圖6所示的天線信號(hào)矩陣80之類的一個(gè)天線信號(hào)矩陣。天線信號(hào)矩陣80可以以任何方便的方式被儲(chǔ)存，比如天線矩陣存儲(chǔ)器44-2A之類的。
天線信號(hào)矩陣80是一個(gè)二維函數(shù)相關(guān)的矩陣。換言之，復(fù)抽樣作為兩個(gè)不同指數(shù)的函數(shù)被儲(chǔ)存在天線信號(hào)矩陣80中。對(duì)于如圖6所示的天線信號(hào)矩陣80，第一指數(shù)是沿著圖6X坐標(biāo)所示的一個(gè)抽樣窗口時(shí)間指數(shù)。對(duì)于應(yīng)用擴(kuò)頻碼或類似代碼的那些實(shí)施例，第一指數(shù)例如可以是一個(gè)碼片指數(shù)。因此，抽樣窗口時(shí)間指數(shù)指向抽樣窗口中相對(duì)于抽樣窗口開始的時(shí)間。在圖6的天線信號(hào)矩陣80中，沿著Y坐標(biāo)示出的第二指數(shù)是一個(gè)天線指數(shù)(它充當(dāng)維度區(qū)分指數(shù))。天線指數(shù)指向天線信號(hào)矩陣80中不同的行，每一行與天線陣22中不同的天線元件相關(guān)。與包括四個(gè)天線元件的一個(gè)天線陣的前一示例相一致，圖6示出了天線信號(hào)矩陣80中的四行?？墒菓?yīng)該重申一個(gè)天線陣中的天線數(shù)目以及因此天線信號(hào)矩陣80中的行數(shù)和天線指數(shù)的最大值可能對(duì)于每個(gè)接收機(jī)來說各不相同，并且選擇四個(gè)天線只是為了說明示例的緣故。
天線信號(hào)矩陣80被概念化為儲(chǔ)存從天線陣中獲得的″維度區(qū)分的″信號(hào)。對(duì)于空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，其中天線結(jié)構(gòu)包括具有隔開或者空間分開的天線元件的一個(gè)多天線陣，由該陣列的不同天線獲得的信號(hào)關(guān)于一個(gè)空間維度而被維度區(qū)分。即，每一行的值從鑒于每個(gè)天線元件相對(duì)于陣列中的其它天線元件是分開的物理布置，而在空間維度上分開的不同天線元件中被獲得，在這樣的意義上，對(duì)于天線信號(hào)矩陣80的一個(gè)給定的列，每一行中的值被維度區(qū)分。
為了簡(jiǎn)潔的緣故，包括從天線獲得的復(fù)合值在內(nèi)的儲(chǔ)存在天線信號(hào)矩陣80中的復(fù)合值未在圖6中示出。這樣的復(fù)合值將在第三維度中被圖示，例如在圖6的平面之外。天線信號(hào)矩陣80包括復(fù)合白噪聲和(為了當(dāng)前例證起見)至少一個(gè)波前(平坦的或其它已知形狀)的一個(gè)復(fù)合抽樣。儲(chǔ)存天線信號(hào)矩陣80中的波前具有已知的相位(時(shí)間的非相干檢測(cè))并且是已調(diào)制的碼序列。
結(jié)合圖6的天線信號(hào)矩陣80，并且尤其是與天線陣中的天線元件間距不是分開非常遠(yuǎn)的WCDMA情況結(jié)合，到達(dá)天線陣的平坦波前可以被認(rèn)為是在同一抽樣窗口時(shí)間指數(shù)(或碼片指數(shù))中到達(dá)。
為圖6的天線信號(hào)矩陣80的每一列儲(chǔ)存的復(fù)合值可以被概念化為一個(gè)維度接收性能矢量。即，相對(duì)于單個(gè)抽樣窗口時(shí)間實(shí)例并且與來自天線陣的多個(gè)天線中的每一個(gè)中的復(fù)合值形成一個(gè)維度接收性能矢量。從天線信號(hào)矩陣80的某行中取得的每個(gè)元件按圖5所示的不同θ值的方式具有不同的相位。因?yàn)橛刹煌奶炀€元件接收，所以對(duì)于空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，相位在時(shí)間上的變化是維度接收性能矢量的頻率。如果波例如徑直向前抵達(dá)，則角度可能是相同的。對(duì)于抽樣窗口時(shí)間實(shí)例，維度接收性能矢量的相位旋轉(zhuǎn)速度或頻率可以被解釋為到達(dá)方向(DOA)。因此，每個(gè)維度接收性能矢量對(duì)應(yīng)于分離的到達(dá)方向。有多個(gè)可能的維度接收性能矢量頻率，多個(gè)可能頻率的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)波前的不同的可能到達(dá)方向(DOA)。對(duì)于在此使用的非參數(shù)技術(shù)，多個(gè)可能頻率可以是一個(gè)連續(xù)的頻率范圍。為了區(qū)分多個(gè)可能頻率的緣故，多個(gè)可能頻率每一個(gè)都通過一個(gè)頻率指數(shù)來表示。
信道估計(jì)生成器60-2A(參見圖2A)設(shè)法開發(fā)一種基于儲(chǔ)存在天線信號(hào)矩陣80中的復(fù)值的″合成″信道估計(jì)。在這一點(diǎn)上應(yīng)該理解因?yàn)樘炀€陣22-2A有多個(gè)天線元件，所以有接收那些波前的相應(yīng)的多個(gè)信道，并且相應(yīng)地，對(duì)于多個(gè)信道的每一個(gè)，還可能有一個(gè)分開的信道脈沖響應(yīng)或分開的信道估計(jì)。但是通過按照前述的方式把復(fù)合抽樣儲(chǔ)存在天線信號(hào)矩陣80中，并且通過在整個(gè)天線信號(hào)矩陣80上同時(shí)查找到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)，信道估計(jì)生成器60-2A提供一個(gè)信道估計(jì)，其包含所有天線元件的所有信道并且為此緣故被認(rèn)為是一個(gè)″合成″信道估計(jì)。
正如前面提到的那樣，合成信道估計(jì)包括抽樣窗口中的每個(gè)到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)(例如，映射到到達(dá)時(shí)間(TOA)的一個(gè)信道系數(shù))。因此，信道估計(jì)可以包括(一組或多組)數(shù)據(jù)對(duì)，每數(shù)據(jù)對(duì)包括到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)。相關(guān)器50-2A的任務(wù)從而是找出天線信號(hào)矩陣80中與一個(gè)到達(dá)波前最佳對(duì)應(yīng)的值或″音″，例如在抽樣窗口中為每個(gè)到達(dá)的波前找出一個(gè)值。
找出天線信號(hào)矩陣80中與一個(gè)到達(dá)波前最佳對(duì)應(yīng)的一個(gè)值或″音″可以通過包括和非參數(shù)技術(shù)在內(nèi)的各種技術(shù)來完成。正如在下面討論的，快速傅里葉變換(FFT)技術(shù)只不過是可以被利用的非參數(shù)型相關(guān)器的一個(gè)代表性和說明性的示例。
圖7描述了與快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算結(jié)合，由示例相關(guān)器50-2A和相關(guān)器輸出分析器62-2A執(zhí)行的示例基本步驟。作為步驟7-1，圖2A的相關(guān)器50-2A計(jì)算表達(dá)式1。
Y(n，t)＝FFT(n，X(，t))表達(dá)式1在表達(dá)式1中，t是抽樣窗口時(shí)間指數(shù)；X(，t)是復(fù)合天線矩陣(冒號(hào)″″表示一個(gè)抽樣窗口時(shí)間指數(shù)的所有天線指數(shù))；并且n是頻率指數(shù)。從而，每個(gè)FFT計(jì)算是關(guān)于基帶信號(hào)的一維FFT計(jì)算，并且對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定的到達(dá)方向(由頻率指數(shù)描述)和天線加權(quán)組，天線加權(quán)組實(shí)際上是FFT加權(quán)。
使用表達(dá)式1計(jì)算的相關(guān)器50-2A的輸出，即Y(n，t)值作為相關(guān)器輸出值被儲(chǔ)存。相關(guān)器輸出值例如可以被儲(chǔ)存在圖2A的相關(guān)器輸出值存儲(chǔ)器52-2A中。
信道估計(jì)(CE)生成器60-2A的相關(guān)器輸出分析器62-2A搜索相關(guān)器輸出值，并且(作為步驟7-2)從那里確定一個(gè)最大絕對(duì)值|Y(n，t)|max。這個(gè)最大絕對(duì)值|Y(n，t)|max被相關(guān)器輸出分析器62-2A利用，來確定在抽樣窗口中看見的一個(gè)到達(dá)波前的到達(dá)方向(DOA)和到達(dá)時(shí)間(TOA)。具體地說，作為步驟7-3，相關(guān)器輸出分析器62-2A把|Y(n，t)|max出現(xiàn)時(shí)的抽樣窗口時(shí)間指數(shù)t_max選擇為到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間。另外，作為步驟7-4，相關(guān)器輸出分析器62-2A把|Y(n，t)|max在那里出現(xiàn)的那個(gè)頻率指數(shù)n_max選擇來表示到達(dá)波前的到達(dá)方向(DOA)。頻率指數(shù)對(duì)應(yīng)于一個(gè)到達(dá)方向(例如0)。在相關(guān)器輸出分析器62-2A把|Y(n，t)|max除以包括該天線陣的天線數(shù)目時(shí)，到達(dá)波前的振幅被確定(步驟7-5)。
表達(dá)式1和圖7的步驟表示一個(gè)通用的非參數(shù)FFT計(jì)算。在利用編碼生成器(比如圖1的編碼生成器30)的特定的CDMA情形中，可以使用表達(dá)式1的進(jìn)一步改進(jìn)(表示為表達(dá)式2)來進(jìn)行一個(gè)類似的FFT計(jì)算。
Y(n，t)＝∑Cj*FFT(n，X(，t))，j＝1，K表達(dá)式2表達(dá)式2從表達(dá)式1中推測(cè)而來，進(jìn)一步提及Cj是編碼序列碼元值j和K是編碼序列的長(zhǎng)度。
作為聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A的操作結(jié)果，一個(gè)精確的信道估計(jì)可以作為一個(gè)空間特征標(biāo)被提供給檢測(cè)器?？臻g特征標(biāo)包括到達(dá)時(shí)間(TOA)、以及到達(dá)方向(DOA)和振幅。正如在下面解釋的那樣，每個(gè)波前的信道系數(shù)(CC)是從到達(dá)方向(DOA)和振幅中導(dǎo)出。到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)(CC)被應(yīng)用到在圖2A中分別由線條66-2A和68-2A表示的檢測(cè)器。
如上所述，每個(gè)波前的信道系數(shù)(CC)是從到達(dá)方向(DOA)和振幅中導(dǎo)出。回想一下在步驟7-4處，相關(guān)器輸出分析器62-2A選擇|Y(n，t)|max出現(xiàn)時(shí)的頻率指數(shù)n_max來表示到達(dá)波前的到達(dá)方向(DOA)，所選的頻率指數(shù)對(duì)應(yīng)于一個(gè)到達(dá)方向(例如，θ)。因此，信道脈沖響應(yīng)矢量(即，陣列傳播矢量)x根據(jù)表達(dá)式3，由檢測(cè)器接口64-2A生成(對(duì)于完全相同的各向同性天線元件來說)。
x＝[1，ejkd*sinθ，ejkd*2sinθ，...ejkd*(K-1)sinθ]*C表達(dá)式3在表達(dá)式3中，j是傳統(tǒng)的虛部記號(hào)；k＝2*πλ；d是天線陣元件之間的間距；λ是接收/發(fā)射的電磁信號(hào)的波長(zhǎng)(f*A，＝c)并且，K是天線元件指數(shù)(例如圖9A中被示出為天線數(shù)目A1，A2，A3，A4)。在表達(dá)式3中，C是一個(gè)復(fù)數(shù)常數(shù)，其中|C|＝|FFT_max|/天線數(shù)目；C的增量，即arg(C)＝arg(FFT_max)，其中|FFT_max是在圖7的步驟7-1處計(jì)算的FFT值。
在上述說明中，信道估計(jì)(CE)生成器60-2A、并尤其檢測(cè)器接口64-2A的角色是生成到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)，信道系數(shù)是從到達(dá)方向中導(dǎo)出，例如在上面結(jié)合表達(dá)式3所描述的那樣。在這里描述的這個(gè)以及其它實(shí)施例的一個(gè)備選實(shí)施方案中，檢測(cè)器本身(例如圖1中所示的檢測(cè)器26之類的)在為每個(gè)到達(dá)波前接收到達(dá)時(shí)間(TOA)和到達(dá)方向(DOA)后，可以有能力從相應(yīng)的到達(dá)方向(DOA)信息中計(jì)算每個(gè)波前的信道系數(shù)。在這種情況下，到達(dá)時(shí)間和到達(dá)方向由檢測(cè)器接口64輸出到檢測(cè)器。
因此，考慮在上面討論的那些方面，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A查看離散的許多可能的到達(dá)方向，并且挑選具有最高相關(guān)性(最高絕對(duì)值)的到達(dá)方向。一個(gè)比較的操作評(píng)估被執(zhí)行，以便圖解諸如圖2A的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A之類的一個(gè)聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的功效。該比較的操作評(píng)估的第一方案涉及一種對(duì)抽樣窗口基本上按照現(xiàn)有技術(shù)的方式起作用的傳統(tǒng)搜索器。這樣做時(shí)，相對(duì)于抽樣窗口的每個(gè)天線，傳統(tǒng)搜索只挑選具有最大絕對(duì)值的時(shí)刻(例如，碼片)。換言之，分別地處理來自每個(gè)天線的信號(hào)。比較的操作評(píng)估的第二方案按照上述相對(duì)于聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A的方式以及表達(dá)式1來執(zhí)行。同一信號(hào)在兩個(gè)方案中都被應(yīng)用到有八個(gè)天線元件的一個(gè)天線陣。兩個(gè)方案的抽樣窗口的長(zhǎng)度是二十碼片，并且使用編碼序列{1}(例如，只是其中一個(gè)碼片包含信號(hào)，碼片的剩余部分包含復(fù)合白噪聲)。
圖8A說明了利用傳統(tǒng)搜索器的第一方案。相比之下，圖8B說明了為第二方案所利用的圖2A的空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A。通過圖8A和圖8B的比較，第二種方案(以及空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器)的優(yōu)勢(shì)很明顯，因?yàn)閳D8B中感興趣信號(hào)的SNR更高。在第二種方案中，挑選出到達(dá)波前的音或值更為容易。對(duì)于第二種方案，圖8C(1)示出了復(fù)合信道脈沖響應(yīng)抽頭的絕對(duì)值；圖8C(2)示出了復(fù)合信道脈沖響應(yīng)抽頭的相位誤差；而圖8C(3)示出了檢測(cè)到的到達(dá)時(shí)間。
然而圖2A的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器包括一個(gè)非參數(shù)型矩陣分析器，例如，一個(gè)相關(guān)器(例如，執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算的濾波器)，在其它示例實(shí)施例中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的矩陣分析器執(zhí)行參數(shù)技術(shù)。正如圖2A實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的那樣，圖2B的空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2A(它使用參數(shù)技術(shù))及其相關(guān)的示例天線陣22-2B被示出。同樣以實(shí)例的方式，天線陣22-2B包括四個(gè)天線元件22-2B-1到22-2B-4。從天線元件中獲得的信號(hào)每一個(gè)都被應(yīng)用到聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2B以及一個(gè)檢測(cè)器(圖2B中未示出)。
類似于前面描述的實(shí)施例，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2B可以包括一個(gè)天線信號(hào)矩陣處理單元40-2B，天線信號(hào)矩陣處理單元40-2B進(jìn)而又包括天線信號(hào)矩陣生成器42-2B和天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-2B，它們按照先前描述的方式起作用。例如，儲(chǔ)存在天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-2B中的復(fù)合基帶值還可以被概念化為矩陣80，并且同樣地具有一個(gè)抽樣窗口時(shí)間指數(shù)。結(jié)合圖6先前已經(jīng)討論了天線信號(hào)矩陣80，并且為了闡述圖2B的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2B的緣故，現(xiàn)在也參考圖9A討論之。
聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2B還包括一個(gè)矩陣分析器，例如利用參數(shù)技術(shù)的參數(shù)估計(jì)器51-2B。另外，按照與前面實(shí)施例類似的方式，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2B包括一個(gè)信道估計(jì)生成器60-2B，它有參數(shù)估計(jì)輸出矢量分析器62-2B和一個(gè)解調(diào)器接口64-2B。參數(shù)估計(jì)器51-2B和圖2B的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2B的參數(shù)估計(jì)輸出矢量分析器62-2B執(zhí)行的基本步驟在圖10中被示出。
對(duì)于天線信號(hào)矩陣80的每個(gè)抽樣窗口時(shí)間指數(shù)，步驟10-1，參數(shù)估計(jì)器51-2B例如在每個(gè)時(shí)間瞬時(shí)估計(jì)兩個(gè)參數(shù)一個(gè)空間頻率參數(shù)和一個(gè)空間振幅參數(shù)。空間頻率參數(shù)估計(jì)當(dāng)?shù)竭_(dá)ULA時(shí)入射波產(chǎn)生的頻率?？臻g振幅參數(shù)估計(jì)這個(gè)頻率的振幅?？臻g頻率參數(shù)和空間振幅參數(shù)被認(rèn)為是一個(gè)參數(shù)對(duì)，并且在圖9B中，它們被示出為沿著抽樣時(shí)間指數(shù)每一抽樣的一個(gè)參數(shù)。這些參數(shù)可以通過一種適當(dāng)?shù)牟呗曰蚰繕?biāo)準(zhǔn)則(例如通過最小均方差技術(shù)(MMSE))來計(jì)算。
作為步驟10-2，參數(shù)估計(jì)輸出矢量分析器62-2B查找參數(shù)估計(jì)輸出矢量中某些″合格″值，即高的或最大的空間振幅參數(shù)值。合格值例如可以是絕對(duì)值相當(dāng)高或最大的那些值。參數(shù)估計(jì)輸出矢量90的每個(gè)合格值可以對(duì)應(yīng)于抽樣窗口的一個(gè)到達(dá)波前。
對(duì)于每個(gè)合格值，作為步驟10-3，參數(shù)輸出估計(jì)矢量分析器62-2B選擇與合格值的抽樣窗口時(shí)間指數(shù)t對(duì)應(yīng)的到達(dá)時(shí)間(TOA)，例如參數(shù)估計(jì)輸出矢量的最大/合格絕對(duì)值出現(xiàn)時(shí)的時(shí)間指數(shù)。
類似地，對(duì)于每個(gè)合格值，作為步驟10-4，分析器62-2B選擇一個(gè)到達(dá)方向(DOA)，作為在10-3中判斷的該到達(dá)時(shí)刻處的空間頻率參數(shù)值。
作為步驟10-5，參數(shù)估計(jì)輸出矢量分析器62-2B把該振幅確定為除以陣列中天線元件數(shù)目后的空間振幅值。
從而，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-2B尋找最佳方向，并準(zhǔn)備可以作為一個(gè)空間特征標(biāo)被提供給檢測(cè)器的信道估計(jì)。該空間特征標(biāo)包括到達(dá)方向(DOA)和振幅。每個(gè)波前的信道系數(shù)(CC)按照在上面參考表達(dá)式3所解釋的方式從到達(dá)方向(DOA)和振幅中導(dǎo)出。到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)(CC)被應(yīng)用到在圖2B中分別由線條66-2B和68-2B表示的檢測(cè)器。
從上文應(yīng)該理解表示一個(gè)以上入射波前的信息可以在抽樣窗口中被看見。例如，參考圖9B的參數(shù)估計(jì)輸出矢量90，參數(shù)估計(jì)輸出矢量分析器62-2B可以看到其它的高數(shù)字，并且對(duì)于每一個(gè)合格的高數(shù)字，可以確定一個(gè)到達(dá)波前。例如，如果有兩個(gè)高數(shù)字，那么信道脈沖響應(yīng)可以反映兩個(gè)到達(dá)波前。對(duì)于兩個(gè)到達(dá)波前的每一個(gè)，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器將挑選出到達(dá)時(shí)間(TOA)和到達(dá)方向(DOA)，以及映射到兩個(gè)不同信道系數(shù)映射的振幅，這兩個(gè)不同的信道系數(shù)形成信道估計(jì)的一部分。
圖4示出了一個(gè)波前各個(gè)地到達(dá)天線陣的四個(gè)示例天線元件的每一個(gè)，對(duì)于每個(gè)天線元件提供不同的天線輸出(復(fù)合基帶信號(hào))。例如，天線元件22-1的輸出具有復(fù)合矢量a1-1(并且相位為θ1-1)；天線元件22-2的輸出是復(fù)合矢量a1-2(并且相位為θ1-2)等等。復(fù)合天線基帶信號(hào)和天線加權(quán)矢量Wi的線性組合具有一個(gè)和效應(yīng)，或者是圖12中示出為和函數(shù)100的時(shí)域和空間域中的相干組合。
由天線加權(quán)矢量Wi改進(jìn)的相干組合在圖11中示出。在如圖12所示的四個(gè)天線元件的示例情況中，屬于天線指針2的加權(quán)效果(在這里被表示為W2)將要旋轉(zhuǎn)天線元件22-2的輸出，以使其相位θ1-2按照?qǐng)D11中示出的方式與天線元件22-1的輸出的相位θ1-1成線性排列。類似地，加權(quán)W3的效果要旋轉(zhuǎn)天線元件22-3的輸出，以使其相位θ1-3與天線元件22-1的輸出的相位θ1-1成線性排列。加權(quán)W4的效果要旋轉(zhuǎn)天線元件22-4的輸出，以使其相位θ1-4與天線元件22-1的輸出的相位θ1-1成線性排列。為了簡(jiǎn)潔，圖11忽略了傾向于使結(jié)果矢量不夠筆直的噪聲考慮。注意在前述段落中，用Wi表示加權(quán)矢量，在此，i表示沒有指數(shù)表示的加權(quán)矢量W的天線指數(shù)。
在空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器中，用于查找信道抽頭(峰值)的SINR應(yīng)該與包括該陣列的天線元件的數(shù)目成比例?？臻g聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的操作可以被采用來考慮在時(shí)間上的信道變化，例如環(huán)境中(例如在發(fā)送和接收天線中)的空間變化。
例如通過圖2A和圖2B分別在上面示出的非參數(shù)FFT型相關(guān)器和參數(shù)技術(shù)只是兩個(gè)用于查找天線信號(hào)矩陣80中與到達(dá)波前相關(guān)的值或″音″的示例技術(shù)。從Stocia，Petre和Moses，Randolph的″Introduction To Spectral Analysis″(ISBN-013-258419-0，Prentice Hall)中描述了其它參數(shù)方法或者說可以從中了解其它方法，該文獻(xiàn)在此通過參考而全部被合并，尤其是其第4章。
如上所述空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器及其操作技術(shù)適于具有多個(gè)接收天線的任何接收機(jī)單元。因此，空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器尤其特別適合于但不限于一個(gè)具有多個(gè)天線的基站。同時(shí)還包含具有多個(gè)天線的移動(dòng)終端。
時(shí)間聯(lián)合的搜索器/信道估計(jì)器在另外的實(shí)施例中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器同時(shí)處理在一個(gè)天線元件處接收到的、來自多個(gè)連續(xù)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組(每一導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組在其自己的抽樣窗口中被接收)中的信號(hào)，以便確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。這樣做時(shí)，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器考慮了多普勒偏移或移頻(與時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的說明結(jié)合時(shí)，名詞″多普勒偏移″和″移頻″可交換使用)。移頻主要可歸于多普勒頻移，但是還可能包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)振蕩器中的移頻。為了簡(jiǎn)化，這些移頻在下文稱作″多普勒偏移″或″多普勒頻移″。
多普勒偏移會(huì)由于諸如發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之一的相對(duì)運(yùn)動(dòng)之類的移動(dòng)(例如移動(dòng)終端的移動(dòng))、環(huán)境中影響信號(hào)路徑的物體或結(jié)構(gòu)的移動(dòng)(其甚至?xí)?duì)固定發(fā)射機(jī)和固定接收機(jī)引起多普勒頻移)而引起。
在提供信道估計(jì)時(shí)，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器基本上同時(shí)考慮天線元件接收到的多個(gè)信號(hào)(例如多個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組)。聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器把信道系數(shù)和到達(dá)時(shí)間應(yīng)用于例如提供碼元估計(jì)的檢測(cè)器。
在這些實(shí)施例中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器基本上是一個(gè)二維單元，第二維度是由連續(xù)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組抵達(dá)的時(shí)間間隔所給予的一個(gè)時(shí)間維度。這個(gè)時(shí)間維度基本上涉及在天線元件處接收到的來自多個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的每一個(gè)之中的信號(hào)一起的同步和并行處理，此時(shí)間維度使這些聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的實(shí)施例區(qū)別于″時(shí)間″聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器。
時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器可以采用不同的實(shí)施例并具有不同的實(shí)施方案。在一個(gè)示例說明性的實(shí)施例中，時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器包括非參數(shù)型相關(guān)器(例如一個(gè)執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算的相關(guān)器)。在另一示例說明性的實(shí)施例中，時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器應(yīng)用了參數(shù)方法。
圖13A說明了使用非參數(shù)技術(shù)用于確定到達(dá)時(shí)間和信道估計(jì)的空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13A，以及相關(guān)示例天線陣22-13A的一個(gè)示例實(shí)施例。在圖13A的示例中，天線陣22-13A被示出為具有一個(gè)天線元件22-13A-1。正如在下文中解釋的那樣，在接收連續(xù)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的每一個(gè)后(如下文所述)，從同一天線元件(例如天線元件22-13A-1)中獲得的復(fù)合基帶信號(hào)每個(gè)都被應(yīng)用到聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13A，以及應(yīng)用到一個(gè)檢測(cè)器(圖13A中未示出)。
聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13A包括一個(gè)天線信號(hào)矩陣處理單元40-13A。在一個(gè)特定示例顯示中，天線信號(hào)矩陣處理單元40-13A包括天線信號(hào)矩陣生成器42-13A和天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-13A。一個(gè)矩陣分析器(對(duì)于圖2A的非參數(shù)技術(shù)來說它可以是相關(guān)器50-13A)對(duì)天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-13A中儲(chǔ)存的復(fù)合值操作。優(yōu)選地，相關(guān)器50-13A包括一個(gè)濾波器。相關(guān)器50-13A生成某些輸出值，它們例如可以被儲(chǔ)存在相關(guān)器輸出值存儲(chǔ)器52-13A中。聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13A還包括一個(gè)信道估計(jì)(CE)生成器60-13A。在所示的示例實(shí)施例中，信道估計(jì)(CE)生成器60-13A包括一個(gè)相關(guān)器輸出分析器62-13A和一個(gè)檢測(cè)器接口64-13A。檢測(cè)器接口64-13A為每個(gè)波前生成一個(gè)信道估計(jì)，該估計(jì)包括一個(gè)到達(dá)時(shí)間(TOA)和一個(gè)信道系數(shù)(CC)。在圖13A中，檢測(cè)器接口64-13A輸出的到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)分別被應(yīng)用到檢測(cè)器線條66-13A和68-13A。
如圖14所示，諸如圖13A的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13A之類的時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，為那些與其它數(shù)據(jù)(例如用戶數(shù)據(jù))交替或發(fā)射的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組監(jiān)視來自一個(gè)天線(例如天線22-13-1)的信道響應(yīng)。為了簡(jiǎn)潔的緣故，假定在分開的抽樣窗口中接收每個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組?？墒乔闆r不必如此，因?yàn)槿绻煌牧骼绫淮a復(fù)用，則可以同時(shí)接收不同的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組。僅僅作為一個(gè)說明性的示例，圖14示出了四個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組，即，導(dǎo)頻組T1-T4，它們與用戶數(shù)據(jù)交替并在唯一的全局時(shí)間(在圖4中由″T″軸表示)處被接收。
每個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組典型情況下位于與另一導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組不同的幀中。例如，導(dǎo)頻組T1可以位于幀1中；導(dǎo)頻組T2可以位于幀11中；導(dǎo)頻組T3可以位于幀21中；等等?！鍘瑐鬏敃r(shí)間間隔″是指包含導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的兩個(gè)連續(xù)幀之間的時(shí)間。包含導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的兩個(gè)連續(xù)幀之間的時(shí)間典型情況下由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或其它規(guī)范來規(guī)定。
圖14從而反映了發(fā)射機(jī)源的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的典型周期性傳輸，以及以連續(xù)的時(shí)間間隔在接收機(jī)處導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)的反復(fù)接收?？紤]到諸如發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)之類的因素，不同導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組之間的連續(xù)的時(shí)間間隔不一定是恒定的。
如圖14進(jìn)一步所示，一天線矩陣處理單元(比如圖13A實(shí)施例的天線矩陣處理單元40-13A之類的)為每一個(gè)連續(xù)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組(即，為導(dǎo)頻組T1-T4)對(duì)天線元件接收到的信號(hào)進(jìn)行抽樣。使用已抽樣信號(hào)，天線信號(hào)矩陣生成器42-13A生成諸如圖14所示的天線信號(hào)矩陣110之類的一個(gè)天線信號(hào)矩陣。天線信號(hào)矩陣110可以以任何方便的方式被儲(chǔ)存，比如天線矩陣存儲(chǔ)器44-13A之類的。
天線信號(hào)矩陣110是一個(gè)二維度函數(shù)相關(guān)的矩陣。換言之，復(fù)合抽樣作為兩個(gè)不同指數(shù)的函數(shù)被儲(chǔ)存在天線信號(hào)矩陣110中。對(duì)于如圖14所示的天線信號(hào)矩陣110，第一指數(shù)是沿著圖14X坐標(biāo)所示的一個(gè)抽樣窗口時(shí)間指數(shù)。對(duì)于應(yīng)用擴(kuò)頻碼或類似代碼的那些實(shí)施例，第一指數(shù)例如可以是一個(gè)碼片指數(shù)。因此，抽樣窗口時(shí)間指數(shù)指向抽樣窗口中的相對(duì)于各自抽樣窗口開始時(shí)的時(shí)間。在圖14的天線信號(hào)矩陣110中，沿著Y坐標(biāo)示出的第二指數(shù)是一個(gè)導(dǎo)頻組指數(shù)(它擔(dān)任維度區(qū)分指數(shù))。導(dǎo)頻組指數(shù)表示獲得抽樣的是導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的哪一個(gè)。換言之，一個(gè)導(dǎo)頻組指數(shù)＝T1表示從導(dǎo)頻組T1中獲得該抽樣；導(dǎo)頻組指數(shù)＝T2表示從導(dǎo)頻組T2中獲得該抽樣；等等，正如由連接矩陣110與具有其說明的連續(xù)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的接收信號(hào)敘述的箭頭所描述的那樣。正如可以看到的那樣，導(dǎo)頻組指數(shù)指向天線信號(hào)矩陣110的不同的行，每一行與不同的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組相關(guān)聯(lián)。
圖14示出了與天線信號(hào)矩陣擁有四組連續(xù)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的被說明例子一致的天線信號(hào)矩陣110中的四列。給出的天線信號(hào)矩陣中包含的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的數(shù)目、并且因此導(dǎo)頻組指數(shù)的最大值對(duì)于每個(gè)接收機(jī)來說可能各不相同，因此四組導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的選擇的當(dāng)前例子為舉例起見只是說明性的。通常，將同時(shí)被時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器認(rèn)識(shí)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的數(shù)目的選擇取決于預(yù)期的多普勒效應(yīng)的變化有多迅速。抽頭/入射波的數(shù)目取決于多徑。換言之，在開放空間中，我們具有一個(gè)直接路徑并且因此在信道脈沖響應(yīng)中只具有一個(gè)信道/抽頭系數(shù)。
天線信號(hào)矩陣110還被概念化為存儲(chǔ)從天線陣的單個(gè)天線單元獲取的″維度區(qū)分″信號(hào)。對(duì)于時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，其中，天線結(jié)構(gòu)包括在分離時(shí)間間隔處為所接收的每組連續(xù)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)提供信號(hào)的天線，由天線獲取的信號(hào)關(guān)于時(shí)間或時(shí)間維度被維度區(qū)分。例如，由天線獲取的信號(hào)通過在不同的幀傳輸間隔中被獲取而被維度區(qū)分。
為簡(jiǎn)化起見，天線信號(hào)矩陣110中存儲(chǔ)的復(fù)值(包括從天線獲得的復(fù)值)沒有在圖14中被說明。這類復(fù)值將在第三維度中被說明，例如，從圖14的平面中被說明。天線信號(hào)矩陣110包括復(fù)合白噪聲和(為了本插圖起見)至少一個(gè)波前(平面的或其它已知形狀)的復(fù)合抽樣。波前具有已知的相位(時(shí)間的、非相干檢測(cè))，并且是被調(diào)制的代碼序列。
為圖14的天線信號(hào)矩陣110每列所存儲(chǔ)的復(fù)值能夠被概念化為維度接收性能矢量。即，維度接收性能矢量用關(guān)于抽樣窗口中包括的每組導(dǎo)頻信號(hào)的同一單次抽樣窗口時(shí)間指數(shù)所取的復(fù)值來形成(例如，對(duì)于圖14中的組T1-T4)。從天線信號(hào)矩陣110的唯一行所取的每個(gè)元件按照的圖5中說明不同θ值的方式具有不同的相位。如不同的天線單元所接收的，對(duì)于時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器來說，隨時(shí)間的相位變化是維度接收性能矢量的多普勒頻率。對(duì)于抽樣窗口時(shí)間實(shí)例來說，維度接收性能矢量的相位旋轉(zhuǎn)速度或頻率能夠被解釋為多普勒偏移(DS)。因此，每個(gè)維度接收性能矢量都對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的多普勒偏移頻率。維度接收性能矢量存在多個(gè)可能的頻率，每個(gè)可能的頻率都相當(dāng)于波前的不同的可能多普勒偏移。對(duì)于此處所采用的非參數(shù)技術(shù)，多個(gè)可能的頻率能夠是一個(gè)連續(xù)的頻率范圍。為區(qū)分多個(gè)可能的頻率起見，多個(gè)可能的頻率分別由頻率指數(shù)來表示。
對(duì)于時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，信道估計(jì)如前面所述地包括抽樣窗口中每個(gè)到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間(TOA)和多普勒偏移(例如，映射到多普勒偏移的信道系數(shù))。因此，信道估計(jì)可能包括(一組或多組)數(shù)據(jù)對(duì)，每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)都包括到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)。因此，時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的任務(wù)是定位天線信號(hào)矩陣110中與到達(dá)波前最佳對(duì)應(yīng)的值或″音″，例如為抽樣窗口中的每個(gè)到達(dá)波前定位值或音。這個(gè)定位與天線信號(hào)矩陣110中與到達(dá)波前最佳對(duì)應(yīng)的值或″音″的任務(wù)能夠通過不同的技術(shù)來完成，其中包括參數(shù)和非參數(shù)技術(shù)。下述的快速傅里葉變換(FFT)技術(shù)只不過是能夠使用的非參數(shù)型相關(guān)器的一個(gè)典型的和說明性的例子。
圖15描述了由示例相關(guān)器50-13A和相關(guān)器輸出分析器62-13A結(jié)合快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算執(zhí)行的示例基本步驟。在步驟15-1，圖13A的相關(guān)器50-13A計(jì)算表達(dá)式5。
Y(n，t)＝FFT(n，X(n，t))表達(dá)式5其中，t是抽樣窗口時(shí)間指數(shù)；X(n，t)是復(fù)合天線矩陣；而n是多普勒頻率指數(shù)。因此，每個(gè)FFT計(jì)算都是對(duì)基帶信號(hào)的一維FFT計(jì)算，并且對(duì)應(yīng)于具體的多普勒偏移頻率。
相關(guān)器50-13A的輸出，即用表達(dá)式1計(jì)算得出的Y(n，t)值被存儲(chǔ)為相關(guān)器輸出值。相關(guān)器輸出值能夠被例如存儲(chǔ)在圖13A的相關(guān)器輸出值存儲(chǔ)器52-13A中。
信道估計(jì)(CE)生成器60-13A的相關(guān)器輸出分析器62-13A搜索相關(guān)器輸出值，并且(在步驟15-2)從中確定最大值絕對(duì)值|Y(n，t)|max。這個(gè)最大值絕對(duì)值|Y(n，t)|max被相關(guān)器輸出分析器62-13A用來確定到達(dá)波前的多普勒偏移(DS)和到達(dá)時(shí)間(TOA)。特別地在步驟15-3，相關(guān)器輸出分析器62-13A選擇抽樣窗口時(shí)間指數(shù)t_max，|Y(n，t)|max在該時(shí)間指數(shù)的時(shí)候出現(xiàn)為到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間。另外在步驟15-4，相關(guān)器輸出分析器62-13A選擇|Y(n，t)|max出現(xiàn)時(shí)的多普勒效應(yīng)指數(shù)n_max，以便確定到達(dá)波前的多普勒偏移(DS)。通過相關(guān)器輸出分析器62-13A將|Y(n，t)|max除以包括天線信號(hào)矩陣導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的數(shù)(步驟15-5)，到達(dá)波前的振幅被確定。
表達(dá)式5和圖15的步驟表示普通的FFT計(jì)算。在使用編碼生成器(比如圖1的編碼生成器30)的CDMA具體的情況中，如上所述，可比較的FFT計(jì)算能夠用諸如之類的表達(dá)式5的進(jìn)一步改進(jìn)來做出，但是不是應(yīng)用于空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，而是應(yīng)用于時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器。
由于聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13A操作的結(jié)果，精確的信道估計(jì)能夠作為一個(gè)時(shí)間特征標(biāo)被提供給檢測(cè)器。對(duì)于每個(gè)波前來說，時(shí)間特征標(biāo)包括被映射成多普勒(頻率)偏移的到達(dá)時(shí)間(TOA)。如下所解釋的，每個(gè)到達(dá)時(shí)間的信道系數(shù)(CC)和波前從多普勒頻移中被導(dǎo)出。在圖13A中，到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)(CC)被應(yīng)用于分別由線66-13A和68-13A表示的檢測(cè)器。
如上所述，每個(gè)波前的信道系數(shù)(CC)從多普勒頻移(DS)中被導(dǎo)出。回想在步驟15-4處，相關(guān)器輸出分析器62-2B選擇|Y(n，t)|max出現(xiàn)時(shí)的頻率指數(shù)n_max，以表示到達(dá)波前的多普勒偏移頻率(DSF)，而所選擇的頻率指數(shù)對(duì)應(yīng)于多普勒偏移(例如，θ′，即θ的導(dǎo)數(shù))。因此，信道脈沖響應(yīng)矢量(即，陣列傳播矢量)x由檢測(cè)器接口64-2B根據(jù)表達(dá)式6來產(chǎn)生。
C[ej2πfT+H，ej2πfT2+H，ej2πfT3+H，...ej2πfTN+H]表達(dá)式6在表達(dá)式6中，C是波前的振幅，f是信號(hào)的頻率(包括多普勒偏移)；T是兩個(gè)導(dǎo)頻碼元/序列之間的周期時(shí)間(其被假定為定期的，類似于空間實(shí)施例的均勻陣)，而H是在第一導(dǎo)頻碼元/序列處的信號(hào)復(fù)值，H是增量(FFT max)。為簡(jiǎn)化起見，噪聲已經(jīng)從表達(dá)式6中被排除，并且C被假定為時(shí)間TN內(nèi)的常數(shù)。
在上文的描述中，信道估計(jì)(CE)生成器60-2A、并且特別是檢測(cè)器接口64-2A的任務(wù)是產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)(CC)，信道系數(shù)例如上述結(jié)合表達(dá)式6從多普勒偏移中被導(dǎo)出。在此處描述的這個(gè)及其它實(shí)施例的替換實(shí)施中，只要接收到每個(gè)到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間(TOA)和多普勒偏移(DS)，檢測(cè)器自身(比如圖1中說明的檢測(cè)器26)就有能力從對(duì)應(yīng)的到達(dá)方向(DOA)信息來計(jì)算每個(gè)波前的信道系數(shù)。在這類情況下，到達(dá)時(shí)間和到達(dá)方向被檢測(cè)器接口64-13A輸出給檢測(cè)器。
因此，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13A檢查可能的離散的多普勒頻移數(shù)目，并且挑選具有最高相關(guān)性(最高絕對(duì)值)的多普勒頻率。
盡管圖13A的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器包括執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算的非參數(shù)相關(guān)器(例如，濾波器)，然而在其它的實(shí)施例中，時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器也執(zhí)行參數(shù)技術(shù)。正如圖13A的實(shí)施例所實(shí)現(xiàn)的那樣，圖13B的空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13B與其相關(guān)聯(lián)的示例天線陣22-13B一起被示出，天線陣22-13B包括用圖14的方式接收導(dǎo)頻數(shù)據(jù)連續(xù)組的天線元件22-13B-1。
類似于較早描述的實(shí)施例，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13B可能包括天線信號(hào)矩陣處理單元40-13B，其依次包括天線信號(hào)矩陣生成器42-13B和天線信號(hào)矩陣44-13B，它們按照之前描述的方式起作用。例如，存儲(chǔ)在天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-13B中的復(fù)合基帶值也能夠被概念化為矩陣110，并且同樣地具有抽樣窗口時(shí)間指數(shù)。天線信號(hào)矩陣110之前已經(jīng)結(jié)合圖14被論述，并且現(xiàn)在還將為闡述圖13B的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13B起見而參考圖16A來論述。
聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13B還包括參數(shù)估計(jì)器51-13B，其輸出參數(shù)輸出估計(jì)矢量，以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器52-13B中。另外，用與先前的實(shí)施例類似的方式，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13B包括具有參數(shù)輸出估計(jì)矢量分析器62-13B和解調(diào)器接口64-13B的信道估計(jì)生成器60-13B。由圖13B的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13B的參數(shù)估計(jì)器51-13B和參數(shù)輸出估計(jì)矢量分析器62-13B所執(zhí)行的基本步驟在圖17中被說明。
天線信號(hào)矩陣110的每個(gè)抽樣窗口時(shí)間指數(shù)。在步驟17-1中，參數(shù)估計(jì)器51-13B例如估計(jì)每個(gè)時(shí)刻處的兩個(gè)參數(shù)時(shí)間頻率參數(shù)和時(shí)間振幅參數(shù)。時(shí)間頻率參數(shù)為連續(xù)的導(dǎo)頻碼元估計(jì)入射波到達(dá)天線時(shí)所創(chuàng)建的頻率。時(shí)間振幅參數(shù)估計(jì)這個(gè)頻率的振幅。時(shí)間頻率參數(shù)和時(shí)間振幅參數(shù)被認(rèn)為是一個(gè)參數(shù)對(duì)，并且它們?cè)趫D16B中被說明為沿著抽樣時(shí)間指數(shù)的每一抽樣的一個(gè)參數(shù)。
在由聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13B執(zhí)行的步驟17-2中，分析器62-13B發(fā)現(xiàn)參數(shù)輸出估計(jì)矢量120中的某一″合格″值，即時(shí)間振幅矢量的最大值。參數(shù)輸出估計(jì)矢量120的每個(gè)合格值可以對(duì)應(yīng)于抽樣窗口的到達(dá)波前。
用于每個(gè)合格值，在步驟17-3中，參數(shù)輸出估計(jì)矢量分析器62-13B為該合格值選擇對(duì)應(yīng)于抽樣窗口時(shí)間指數(shù)t的到達(dá)時(shí)間(TOA)，例如，參數(shù)估計(jì)輸出矢量的最大/合格絕對(duì)值出現(xiàn)的時(shí)間指數(shù)。
同樣地，對(duì)于每個(gè)合格值，在步驟17-4中，參數(shù)輸出估計(jì)矢量分析器62-13B在17-3中決定的到達(dá)時(shí)間，選擇多普勒偏移頻率(DS)作為時(shí)間頻率參數(shù)值。
在步驟17-5中，參數(shù)估計(jì)輸出矢量分析器62-13B把振幅確定為最大/合格絕對(duì)值被除以信號(hào)串中的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組數(shù)。
因此，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13B尋找最佳的多普勒(偏移)頻率，并且準(zhǔn)備可能作為時(shí)間特征標(biāo)被提供給檢測(cè)器的信道估計(jì)。時(shí)間特征標(biāo)包括到達(dá)時(shí)間(TOA)，以及多普勒偏移頻率(DSF)和振幅。每個(gè)到達(dá)時(shí)間和波前的信道系數(shù)(CC)用上述方法參考表達(dá)式6從多普勒偏移(DS)中被導(dǎo)出。到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)(CC)被應(yīng)用于圖13B中分別由線條66-13B和68-13B表示的檢測(cè)器。
通過上文應(yīng)當(dāng)明白，表示超過一個(gè)入射波前的信息可以在抽樣窗口中被看見。例如，參考圖16B的參數(shù)輸出估計(jì)矢量120，參數(shù)輸出估計(jì)矢量分析器62-13B可以看見其它的高數(shù)字，并且可以為每個(gè)合格高數(shù)字查明到達(dá)波前。例如，如果存在兩個(gè)高數(shù)字，則信道脈沖響應(yīng)可能反映兩個(gè)到達(dá)波前。對(duì)于兩個(gè)到達(dá)波前中的每一個(gè)，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器將挑選出到達(dá)時(shí)間(TOA)和多普勒偏移頻率(DSF)以及振幅，它們被映射成兩個(gè)不同的信道系數(shù)，這兩個(gè)不同的信道系數(shù)形成信道脈沖響應(yīng)的信道估計(jì)的一部分。
時(shí)間的搜索器與信道估計(jì)器的操作已經(jīng)對(duì)于天線陣22的一個(gè)天線元件如上所述。應(yīng)當(dāng)理解，天線陣22可能包括多個(gè)天線元件，并且上述操作可以分別地對(duì)于陣列的一個(gè)或多個(gè)天線元件來執(zhí)行。此外稍后將描述，之前操作的原則可以對(duì)于天線陣的多個(gè)天線用結(jié)合的方式來執(zhí)行。
上述的時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器及其操作技術(shù)非限制性地特別很適用于只具有一個(gè)天線元件的接收機(jī)單元，例如只具有一個(gè)天線的移動(dòng)終端。然而如前文指出，時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)技術(shù)能夠被分別但是并行地由多個(gè)天線用于接收機(jī)。
例如考慮圖11中反映的情況，其中，天線元件22-13A-1(或22-13B-1)對(duì)于導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組T1的輸出具有復(fù)矢量a1-1(和相位θ1-1)；同一天線元件對(duì)于導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組T2的輸出具有復(fù)矢量a1-2(和相位θ1_2)，諸如此類。在這個(gè)情況中，復(fù)合天線基帶信號(hào)和多普勒加權(quán)矢量Wj的線性結(jié)合還具有和效應(yīng)，或時(shí)間域中的相干結(jié)合的效應(yīng)，被示為圖12中的和功能100。通過連貫地增加這些復(fù)矢量，時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器增加了搜索和信道估計(jì)的性能。
在不存在多普勒偏移的情況中(例如，移動(dòng)終端靜止不動(dòng)或者以相對(duì)于基站的徑向移動(dòng))，多普勒偏移頻率可能為零。在此情況下，(一個(gè)或多個(gè))到達(dá)波前的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)基本上具有相同的復(fù)值。沒有多普勒偏移的情況只不過是上述的時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的普通操作的一個(gè)特例。當(dāng)移動(dòng)站開始移動(dòng)時(shí)可能發(fā)生多普勒偏移，時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器獲得多普勒偏移頻率，并因此增強(qiáng)了信道估計(jì)。信道估計(jì)通過考慮多普勒偏移而被增強(qiáng)，而不考慮多普勒偏移的數(shù)值。
例如分別由圖13A和圖13B所描述的非參數(shù)FFT型相關(guān)器和參數(shù)估計(jì)器技術(shù)只是用于發(fā)現(xiàn)天線信號(hào)矩陣110中的值或″音″的兩個(gè)示例技術(shù)。從Stocia，Petreand Moses，Randolph，IntroductionTo Spectral Analysis，ISBN-013-258419-0，Prentice Hall中描述的可以理解其它的參數(shù)方法，其內(nèi)容、尤其該文獻(xiàn)第4章在此通過參考被全面合并。
時(shí)空聯(lián)合的搜索器/估計(jì)器在另一些實(shí)施例中，天線陣的多個(gè)天線單元為連續(xù)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組提供相應(yīng)的多個(gè)信號(hào)串。這些別的實(shí)施例的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器基本上并發(fā)地考慮由多個(gè)天線提供的多個(gè)信號(hào)串以確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
通過并發(fā)地考慮由多個(gè)天線提供的信號(hào)，信道估計(jì)在確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)的過程中考慮到到達(dá)方向。通過并發(fā)地考慮每個(gè)天線提供的信號(hào)串，其中，每個(gè)序列包括連續(xù)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組，信道估計(jì)還考慮到可能是多普勒偏移的頻移(由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)或發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的領(lǐng)域中的物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起)。信道估計(jì)通過共同和并發(fā)地考慮空間和時(shí)間域來執(zhí)行。
因?yàn)樗幚韥碜杂诙鄠€(gè)天線的信號(hào)串，而每個(gè)序列都包括連續(xù)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器被考慮為三維單元。第一維度指的是抽樣窗口的時(shí)間指數(shù)，即抽樣窗口時(shí)間指數(shù)。第二維度是通過陣列的多個(gè)天線的間距給予的空間維度。這個(gè)空間維度包括基本上同時(shí)和并行一起處理來自于陣列多個(gè)天線的信號(hào)，以便確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)，從而贈(zèng)予聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器是″空間″聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的區(qū)分。第三維度是通過由連續(xù)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組反映的時(shí)間間隔所給予的時(shí)間維度。這個(gè)時(shí)間維度基本上包括同時(shí)和并行地一起處理導(dǎo)頻數(shù)據(jù)每個(gè)連續(xù)組的信號(hào)以便確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)，從而贈(zèng)予搜索器與信道估計(jì)器是″時(shí)間″聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的區(qū)分?？紤]到是空間和時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器還被稱為″組合″空間/時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器，或空間/時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器。
并行考慮多個(gè)信號(hào)串可能是以基本上一致的三維模式或者以順序模式。三維基本并發(fā)模式涉及通過同時(shí)為全部的多個(gè)信號(hào)串考慮來自于陣列所有天線的信號(hào)而對(duì)到達(dá)音和信道系數(shù)單步確定。順序模式涉及到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)的兩步確定。在順序模式中，第一步包括通過并發(fā)地為多個(gè)信號(hào)串的第一信號(hào)串考慮多個(gè)天線提供的多個(gè)信號(hào)，來確定到達(dá)時(shí)間和到達(dá)方向。通過并發(fā)地考慮具有第一步中確定的到達(dá)方向的多個(gè)信號(hào)串的元件，順序模式的第二步包括基于多普勒偏移來進(jìn)一步精化信道系數(shù)的估計(jì)。這個(gè)程序還能夠從相反的方向來執(zhí)行首先確定到達(dá)時(shí)間和多普勒偏移，然后通過并發(fā)地考慮具有第一步驟中確定的多普勒偏移的多個(gè)信號(hào)串單元來進(jìn)一步精化信道估計(jì)。
圖18A說明了時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-13A的一個(gè)示例實(shí)施例，以及相關(guān)聯(lián)的示例天線陣22-18A。天線陣22-18A通過非限制性舉例的方式包括四個(gè)天線元件22-18A-1到22-18A-4。雖然天線元件22-18A-1到22-18A-4被示為形成均勻線性天線陣(ULA)，但是應(yīng)當(dāng)理解，均勻線性類型之外的天線結(jié)構(gòu)也是可能的，并且天線陣中的天線元件數(shù)目可能發(fā)生變化(例如，天線元件的數(shù)目不被限制在四個(gè))。在進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒o線電頻率處理之后，從天線元件獲得的信號(hào)分別作為基帶信號(hào)被應(yīng)用到聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18A以及(圖18A中未示出的)檢測(cè)器。
聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18A包括天線信號(hào)矩陣處理單元40-18A。在一個(gè)特殊的示例表示中，天線信號(hào)矩陣處理單元40-18A包括天線信號(hào)矩陣生成器42-18A和天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-18A。對(duì)于圖18A的非參數(shù)技術(shù)可能是相關(guān)器50-18A的矩陣分析器，對(duì)天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-18A中存儲(chǔ)的復(fù)值進(jìn)行操作。相關(guān)器50-18A優(yōu)選地包括濾波器。相關(guān)器50-18A產(chǎn)生確定的輸出值，其可以例如被存儲(chǔ)在相關(guān)器輸出值存儲(chǔ)器52-18A中。聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18A還包括信道估計(jì)(CE)生成器60-18A。在所說明的示例實(shí)施例中，信道估計(jì)(CE)生成器60-18A包括相關(guān)器輸出分析器62-18A和檢測(cè)器接口64-18A。檢測(cè)器接口64-18A為每個(gè)波前產(chǎn)生包括到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)(CC)的信道估計(jì)。在圖18A中，為檢測(cè)器接口64輸出的到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)被分別應(yīng)用于線條66-18A和68-18A上。
在圖18A的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18A中，對(duì)于每個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組串(由導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組T1-T4表示)，天線矩陣處理單元40-18A從每個(gè)天線元件中抽樣信號(hào)。天線信號(hào)矩陣生成器42-18A用抽樣信號(hào)產(chǎn)生諸如圖19中說明的天線信號(hào)矩陣130之類的天線信號(hào)矩陣。天線信號(hào)矩陣130可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞奖淮鎯?chǔ)，比如以天線矩陣存儲(chǔ)器44-18A之類的。
天線信號(hào)矩陣130是三維函數(shù)相關(guān)的矩陣。換言之，復(fù)合抽樣作為三個(gè)不同指數(shù)的函數(shù)被存儲(chǔ)在天線信號(hào)矩陣130中。對(duì)于圖19中所示的天線信號(hào)矩陣130，第一指數(shù)是沿著圖19的X軸來說明的抽樣窗口時(shí)間指數(shù)。對(duì)于利用擴(kuò)頻碼或類似代碼的實(shí)施例，第一指數(shù)可能例如是碼片指數(shù)。因此，抽樣窗口時(shí)間指數(shù)指向抽樣窗口中相對(duì)于抽樣窗口開始的時(shí)間。
在圖19的天線信號(hào)矩陣130中，沿著Y軸示出的第二指數(shù)是天線指數(shù)。天線指數(shù)指向天線信號(hào)矩陣130的不同行，每行都與天線陣22中不同的天線元件相關(guān)聯(lián)。與包括四個(gè)天線元件天線陣的上述例子相一致，圖19示出了天線信號(hào)矩陣130中的四行。然而應(yīng)該重申，天線陣中的天線數(shù)目以及因此天線信號(hào)矩陣130中的行數(shù)和天線指數(shù)的最大值可能每個(gè)接收機(jī)各不相同，并且四個(gè)天線的選擇為示例起見只是說明性的。
在圖19的天線信號(hào)矩陣130中，沿Z軸示出的第三指數(shù)是導(dǎo)頻組指數(shù)。導(dǎo)頻組指數(shù)指出獲得了抽樣獲得了哪組導(dǎo)頻數(shù)據(jù)。換言之，導(dǎo)頻組指數(shù)＝T1指出抽樣從導(dǎo)頻組T1中獲得；導(dǎo)頻組指數(shù)＝T2指出抽樣從導(dǎo)頻組T2中獲得；諸如此類由連接矩陣110與被接收信號(hào)的箭頭所描述的描述了其說明性的連續(xù)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組?？梢钥闯觯瑢?dǎo)頻組指數(shù)指向天線信號(hào)矩陣110的不同平面，每個(gè)平面都與不同的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組相關(guān)聯(lián)。
與所說明的包含導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的四個(gè)連續(xù)組的天線信號(hào)矩陣的例子相一致，圖19示出了天線信號(hào)矩陣130中的四個(gè)平面。給出的天線信號(hào)矩陣中包含的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的數(shù)目、并且因此導(dǎo)頻組指數(shù)的最大值在接收機(jī)與接收機(jī)之間可能不相同，因此四組導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的選擇的當(dāng)前例子為舉例起見只是說明性的。通常，將同時(shí)被時(shí)空、空間/時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器認(rèn)識(shí)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的數(shù)目的選擇取決于被預(yù)期的多普勒效應(yīng)變化有多迅速。抽頭/入射波的數(shù)目取決于多徑。換言之，在開放空間中，我們具有一個(gè)直接路徑并且因此在信道脈沖響應(yīng)中只具有一個(gè)信道/抽頭系數(shù)。
為簡(jiǎn)化起見，天線信號(hào)矩陣130中存儲(chǔ)的復(fù)值(包括從天線獲得的復(fù)值)沒有在圖19中被說明。這類復(fù)值將在第四維度中被說明。
結(jié)合圖19的天線信號(hào)矩陣130，并且特別是天線陣中的天線元件間距相隔不是太遠(yuǎn)的WCDMA情況下，到達(dá)天線陣的平面波前能夠被認(rèn)為到達(dá)同一抽樣窗口時(shí)間指數(shù)(或碼片指數(shù))。
假定波前在不同的時(shí)間到達(dá)天線元件(時(shí)差與抽樣時(shí)間間隔相比較小)，為圖19的天線信號(hào)矩陣130每列所存儲(chǔ)的復(fù)值在列的每行中具有不同的相位(例如，θ值。對(duì)于均勻間隔的天線陣元件，相位差在同一列的相鄰行之間基本上是相同的(雖然噪聲可能是一個(gè)因素)。但是無論什么間距，如前所述，相位相對(duì)于時(shí)間的變化率(趨近波前的傳播時(shí)間)對(duì)于由列形成的矢量來說是相位旋轉(zhuǎn)速度或頻率。這個(gè)每列頻率能夠被解釋為到達(dá)方向(DOA)。對(duì)于天線信號(hào)矩陣130的列來說，存在多個(gè)可能的頻率，多個(gè)可能的頻率中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于波前可能的到達(dá)方向(DOA)。多個(gè)可能的到達(dá)方向頻率由頻率指數(shù)″n1″來表示。
以類似的方式，對(duì)于天線信號(hào)矩陣130沿″Z″方向的每部分來說，復(fù)值具有不同的相位(例如，θ)值?？紤]到由聚集在信號(hào)串的多個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組上的不同導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組檢測(cè)到的可能的多普勒偏移，天線信號(hào)矩陣130的不同″Z″平面的Z排列元件具有不同的相位值。導(dǎo)頻數(shù)據(jù)連續(xù)組之間的相位沿Z方向隨時(shí)間的變化率是與多普勒偏移相關(guān)聯(lián)的頻率。對(duì)于天線信號(hào)矩陣130的Z部分來說存在多個(gè)可能的頻率，多個(gè)可能頻率中的每一個(gè)都對(duì)應(yīng)于波前的可能的多普勒偏移(DS)。多個(gè)可能的多普勒偏移頻率由頻率指數(shù)″n2″來表示。
信道估計(jì)生成器60-18A(見圖18A)設(shè)法基于天線信號(hào)矩陣130中存儲(chǔ)的復(fù)值來開發(fā)″合成″信道估計(jì)。前面提及，因?yàn)橹T如天線陣22-18A之類的天線陣具有多個(gè)天線元件，所以存在對(duì)應(yīng)的接收波前所經(jīng)過的多個(gè)信道，并且因此對(duì)于多個(gè)信道中的每個(gè)信道還存在單獨(dú)的信道脈沖響應(yīng)或單獨(dú)的信道估計(jì)。但是以上述方式把復(fù)合抽樣存儲(chǔ)在天線信號(hào)矩陣130中，并且并發(fā)地發(fā)現(xiàn)整個(gè)天線信號(hào)矩陣130上的到達(dá)時(shí)間(TOA)以及信道系數(shù)，信道估計(jì)生成器60-18A提供一個(gè)信道估計(jì)，其包含用于所有天線元件的所有信道的信道估計(jì)并因此被稱為″合成″信道估計(jì)。
前面提及，合成的信道估計(jì)包括抽樣窗口中每個(gè)到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)(例如，被映射成到達(dá)時(shí)間(TOA)的信道系數(shù))。因此，信道估計(jì)可能包括(一組或多組)數(shù)據(jù)對(duì)，每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)都包括到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)。因此，相關(guān)器50-18A的任務(wù)是定位天線信號(hào)矩陣130中與到達(dá)波前最佳對(duì)應(yīng)的值或″音″，例如定位抽樣窗口中每個(gè)到達(dá)波前的值或音。
在諸如天線信號(hào)矩陣130之類的天線信號(hào)矩陣中，定位最佳對(duì)應(yīng)于到達(dá)波前的值或″音″的任務(wù)能夠通過不同的技術(shù)完成，包括參數(shù)和非參數(shù)技術(shù)。以三維基本并發(fā)模式執(zhí)行的快速傅里葉變換(FFT))在下面結(jié)合僅僅作為非參數(shù)技術(shù)的一個(gè)代表性和說明性的例子而被論述，其中使用了相關(guān)器50-18A。
圖20描述了由示例相關(guān)器50-18A和相關(guān)器輸出分析器62-18A結(jié)合快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算執(zhí)行的示例基本步驟。結(jié)合圖20，圖21示出了天線信號(hào)矩陣；多普勒加權(quán)和天線加權(quán)矢量；以及用于時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的示例實(shí)施例的非參數(shù)估計(jì)輸出矢量，時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器以三維基本并發(fā)模式來操作。在步驟20-1中，圖18A的相關(guān)器50-18A計(jì)算表達(dá)式8。
Y(n1，n2，t)＝FFT(n1，n2，X(，t))表達(dá)式8在表達(dá)式8中，t是抽樣窗口時(shí)間指數(shù)；X(，，t)是復(fù)合天線矩陣(冒號(hào)″，″表示一個(gè)抽樣窗口時(shí)間指數(shù)的所有天線指數(shù))；n1是到達(dá)方向頻率指數(shù)；而n2是多普勒偏移指數(shù)。因此，每個(gè)FFT計(jì)算都是對(duì)基帶信號(hào)的二維FFT計(jì)算，對(duì)應(yīng)于具體的到達(dá)方向(由頻率指數(shù)n1所描述)和具體的多普勒偏移(由頻率指數(shù)n2所描述)。
相關(guān)器50-18A的輸出，即用表達(dá)式8計(jì)算得出的Y(n1，n2，t)值被存儲(chǔ)為相關(guān)器輸出值。相關(guān)器輸出值能夠被例如存儲(chǔ)在圖18A的相關(guān)器輸出值存儲(chǔ)器52-18A中。
信道估計(jì)(CE)生成器60-18A的相關(guān)器輸出分析器62-18A，搜索相關(guān)器輸出值Y(n1，n2，t)并且(在步驟20-2)中從那里確定最大絕對(duì)值|Y(n1，n2，t)|max。這個(gè)最大絕對(duì)值|Y(n1，n2，t)|max被相關(guān)器輸出分析器62-18A用來確定在抽樣窗口中看見的到達(dá)波前的到達(dá)方向(DOA)和到達(dá)時(shí)間(TOA)。特別地在步驟20-3，相關(guān)器輸出分析器62-18A選擇抽樣窗口時(shí)間指數(shù)t_max，|Y(n1，n2，t)|max在該時(shí)間指數(shù)的時(shí)候出現(xiàn)為到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間。另外在步驟20-4中，相關(guān)器輸出分析器62-18A選擇|Y(n1，n2，t)|max出現(xiàn)時(shí)的頻率指數(shù)n1_max以確定到達(dá)波前的到達(dá)方向(DOA)。此外在步驟20-5中，相關(guān)器輸出分析器62-18A選擇|Y(n1，n2，t)|max出現(xiàn)時(shí)的指數(shù)n2_max，以確定到達(dá)波前的多普勒偏移。隨著相關(guān)器輸出分析器62-18A將|Y(n1，n2，t)|max除以包括天線陣的天線數(shù)目與矩陣130中包括的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的數(shù)目的乘積(步驟20-6)，到達(dá)波前的振幅被確定。
表達(dá)式8和圖20的步驟表示普通的FFT計(jì)算。在使用編碼生成器(比如圖1的編碼生成器30)的CDMA具體的情況中，可比較的FFT計(jì)算能夠用被表示為表達(dá)式9的表達(dá)式8的進(jìn)一步精化來做出。
Y(n1，n2，t)＝∑Cj*FFT(n1，n2，X(，，t))，j＝1，K表達(dá)式9表達(dá)式9從表達(dá)式1推導(dǎo)二來，此外還提及Cj是編碼序列碼元值；j和K是編碼序列的長(zhǎng)度。
由于時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18A操作的結(jié)果，精確的信道估計(jì)能夠作為時(shí)空的空間和時(shí)間特征標(biāo)被提供給檢測(cè)器。空間特征標(biāo)包括到達(dá)方向；時(shí)間特征標(biāo)包括多普勒偏移。每個(gè)到達(dá)時(shí)間和天線元件的信道系數(shù)(CC)從到達(dá)方向(DOA)和多普勒偏移中被導(dǎo)出。在圖18A中，到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)(CC)被應(yīng)用于分別由線66-18A和68-18A表示的檢測(cè)器。
如上所述，每個(gè)波前的信道系數(shù)(CC)都從到達(dá)方向(DOA)和多普勒偏移(DS)中被導(dǎo)出?；叵胍幌略诓襟E18-4，分析器62-18A選擇|Y(n1，n2，t)|max出現(xiàn)時(shí)的頻率指數(shù)n1_max，以表示到達(dá)波前的到達(dá)方向(DOA)，而所選擇的頻率指數(shù)對(duì)應(yīng)于到達(dá)方向(例如，θ)。此外，分析器62-18A選擇|Y(n1，n2，t)|max出現(xiàn)時(shí)的頻率指數(shù)n2_max以表示到達(dá)波前的多普勒偏移，所選擇的頻率指數(shù)對(duì)應(yīng)于多普勒偏移。因此，信道脈沖響應(yīng)矢量(即，陣列傳播矢量)x由檢測(cè)器接口64-18A根據(jù)表達(dá)式10來產(chǎn)生(對(duì)于相等的全向天線元件)。
x＝[(1，ejkd*sinθ，ejkd*2sinθ，...ejkd(K-1)sinθ)]*C0；(1，ejkd*sinθ，ejkd*2sinθ，...ejkd*(K-1)sinθ)*C1；...
(1，ejkd*sinθ，ejkd*2sinθ，...ejkd*(K-1)sinθ)*CN表達(dá)式10在表達(dá)式10中，CN＝ej2πfTN＝H，H和其它參數(shù)之前已被定義。
在先前的描述中，信道估計(jì)(CE)生成器60-18A、并特別是檢測(cè)器接口64-18A的任務(wù)是產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間(TOA)和信道系數(shù)(CC)，信道系數(shù)從到達(dá)方向和多普勒偏移中被導(dǎo)出，例如結(jié)合表達(dá)式11所述。在這里描述的這個(gè)及其它實(shí)施例的替換實(shí)施中，只要接收到每個(gè)到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間(TOA)、到達(dá)方向(DOA)以及多普勒偏移，檢測(cè)器自身(比如圖1中說明的檢測(cè)器26)就可以有能力從對(duì)應(yīng)的到達(dá)方向(DOA)和多普勒偏移信息來計(jì)算每個(gè)波前的信道系數(shù)。在這類情況下，到達(dá)時(shí)間、到達(dá)方向以及多普勒偏移由檢測(cè)器接口64輸出給檢測(cè)器。
計(jì)算表達(dá)式8或表達(dá)式9中相關(guān)器50-18A的操作是三維基本并發(fā)模式的一個(gè)例子，因?yàn)楸磉_(dá)式8(或WCDMA實(shí)施的表達(dá)式9)的估值涉及通過同時(shí)對(duì)多個(gè)序列的全部考慮來自于陣列所有天線的信號(hào)來確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)的單個(gè)步驟。換言之，在所說明的三維基本并發(fā)模式的例子中，表達(dá)式8或表達(dá)式9的快速傅里葉變換(FFT)具有三個(gè)增量n1、n2和X(，t)，因此基本上同時(shí)對(duì)所有增量進(jìn)行FFT操作。
與三維基本并發(fā)模式相反，順序模式涉及確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)的兩個(gè)步驟。在用于執(zhí)行順序模式的第一替換方法中，第一步驟包括通過為多個(gè)序列中的第一個(gè)并發(fā)地考慮多個(gè)天線提供的多個(gè)信號(hào)，來確定到達(dá)時(shí)間和到達(dá)方向。例如，順序模式的第一替換的第一步驟涉及計(jì)算諸如表達(dá)式1(或?qū)CDMA來說是表達(dá)式2)的FFT之類的FFT。到達(dá)時(shí)間(TOA)和試探的信道系數(shù)通過第一步驟或第一FFT計(jì)算的結(jié)果被確定。然后，在順序模式的第一替換的第二步驟中，通過進(jìn)一步考慮具有在第一步驟中確定的到達(dá)方向的該多個(gè)序列的元件，試探的信道系數(shù)通過考慮可能的頻移(例如，多普勒偏移)而被進(jìn)一步改進(jìn)。在執(zhí)行順序模式的第二替換方法中，步驟的次序基本上被反向首先，F(xiàn)FT在時(shí)間域中被執(zhí)行，以決定到達(dá)時(shí)間和試探的信道系數(shù)；其次，試探的信道系數(shù)通過空間域中的FFT被進(jìn)一步改進(jìn)。
非參數(shù)技術(shù)的順序模式的第一替換實(shí)施方案的程序結(jié)合圖23在圖22A和22B中被說明。圖22A和圖22B為天線信號(hào)矩陣的圖示；天線加權(quán)矢量；以及連續(xù)的時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的實(shí)施例的非參數(shù)估計(jì)輸出矢量。在圖22A中，F(xiàn)FT在空間域上操作并且在每個(gè)時(shí)段計(jì)算天線矩陣的FFT(由FFT矢量Wi來說明)。到達(dá)時(shí)間通過挑揀絕對(duì)值最高的到達(dá)方向指數(shù)和時(shí)間指數(shù)而被選擇。如果這個(gè)指數(shù)不符合所有的時(shí)間間隔，則該指數(shù)能夠用一些例如多數(shù)決定的方法來選擇。
在已經(jīng)選擇到達(dá)時(shí)間指數(shù)和到達(dá)方向指數(shù)之后，這些FFT處理的抽樣通過時(shí)間域中的FFT計(jì)算被進(jìn)一步FFT處理(由FFT頻率矢量Wj說明)。圖22B示出了對(duì)被識(shí)別的到達(dá)時(shí)間和方向(在圖中標(biāo)記為灰色)的空間濾波抽樣用時(shí)間矢量來濾波。在第二次FFT處理之后，信道估計(jì)從具有最高數(shù)值的抽樣中被創(chuàng)建。圖23的步驟23-1到步驟23-7還描述順序模式的第一替換實(shí)施方案的程序。i用于非參數(shù)技術(shù)的順序模式的第二替換實(shí)施的程序結(jié)合圖25在圖24A和圖24B中被說明。圖24A和圖24B示出了天線信號(hào)矩陣；多普勒加權(quán)矢量；和非參數(shù)估計(jì)輸出矢量。在圖24A中，F(xiàn)FT在時(shí)間域上操作并且在每個(gè)時(shí)段計(jì)算天線矩陣的FFT(由FFT矢量Wi來說明)。到達(dá)時(shí)間通過挑揀絕對(duì)值最高的多普勒指數(shù)和時(shí)間指數(shù)而被選擇。如果這個(gè)指數(shù)不符合所有的時(shí)間間隔，則該指數(shù)能夠用一些例如多數(shù)決定的方法來選擇。在已經(jīng)選擇了到達(dá)時(shí)間指數(shù)和多普勒指數(shù)之后，這些FFT處理的抽樣通過空間域中的FFT計(jì)算，被進(jìn)一步FFT處理(由FFT頻率矢量Wi說明)。圖24B示出了對(duì)被識(shí)別的到達(dá)空間和多普勒偏移(在圖中標(biāo)記為灰色)的空間濾波抽樣用空間矢量來濾波。在第二次FFT處理之后，信道估計(jì)從具有最高數(shù)值的抽樣中被創(chuàng)建。圖25的步驟25-1到步驟25-7還描述了順序模式的第二替換實(shí)施的程序。
盡管圖18A的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器包括非參數(shù)型相關(guān)器(例如，執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算的濾波器)，然后在其它的實(shí)施例中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器也執(zhí)行參數(shù)技術(shù)。在進(jìn)行圖18A的實(shí)施例的過程中，圖18B的參數(shù)的時(shí)間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18B與其相關(guān)聯(lián)的示例天線陣22-18B一起顯示。又舉例來說，天線陣22-18B包括四個(gè)天線單元22-18B-1到22-18B-4。從天線單元獲得的信號(hào)被分別應(yīng)用到聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18B，以及(在圖18B中沒有說明的)檢測(cè)器。
同樣地對(duì)于較早描述的實(shí)施例，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18B可能包括天線信號(hào)矩陣處理單元40-18B，其依次包括天線信號(hào)矩陣生成器42-18B和天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-18B，其用之前所述的方式起更多的作用。例如，存儲(chǔ)在天線信號(hào)矩陣存儲(chǔ)器44-8B中的復(fù)合基帶值還能夠被概念化為矩陣130，并且同樣地具有抽樣窗口時(shí)間指數(shù)。天線信號(hào)矩陣80之前已經(jīng)結(jié)合圖19被論述。
聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18B還包括生產(chǎn)參數(shù)估計(jì)輸出矢量的參數(shù)估計(jì)器51-18B。另外，用與先前的實(shí)施例相類似的方法，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18B包括具有參數(shù)輸出估計(jì)矢量分析器62-18B和解調(diào)器接口64-18B的信道估計(jì)生成器60-18B。
圖26示出了時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的實(shí)施例的天線信號(hào)矩陣和參數(shù)估計(jì)輸出矢量。如同非參數(shù)技術(shù)一樣，參數(shù)技術(shù)能夠用三維基本并發(fā)模式或順序模式來執(zhí)行，順序模式具有兩個(gè)替換實(shí)施方案。
圖27示出了涉及參數(shù)三維基本并發(fā)模式的基本、代表性的步驟。步驟27-1示出了產(chǎn)生參數(shù)估計(jì)輸出矢量的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器24-18B。然后在步驟27-2中，分析器62-18B發(fā)現(xiàn)參數(shù)估計(jì)輸出矢量中的″合格″值。
對(duì)于每個(gè)合格值，參數(shù)輸出估計(jì)矢量分析器62-18B在步驟27-3中選擇到達(dá)時(shí)間(TOA)，以對(duì)應(yīng)于合格值的抽樣窗口時(shí)間指數(shù)t，例如，參數(shù)估計(jì)輸出矢量的最大/合格絕對(duì)值所出現(xiàn)的時(shí)間指數(shù)。
對(duì)于每個(gè)合格值，參數(shù)輸出估計(jì)矢量分析器62-18B在步驟27-4中選擇對(duì)應(yīng)于參數(shù)估計(jì)輸出矢量的最大/合格絕對(duì)值的時(shí)空頻率的時(shí)空頻率參數(shù)。
在步驟27-5中，參數(shù)估計(jì)輸出矢量分析器62-13B把振幅確定為步驟27-2中決定的到達(dá)時(shí)間的時(shí)空幅值。
通過上文應(yīng)當(dāng)明白，表示超過一個(gè)入射波前的信息可以在抽樣窗口中被看見。例如，參考圖26的參數(shù)估計(jì)輸出矢量140，參數(shù)輸出估計(jì)矢量分析器62-18B可以看見其它的(例如，多個(gè))高數(shù)字，并且對(duì)于每個(gè)合格高數(shù)字都可以確定一個(gè)到達(dá)波前。
參數(shù)技術(shù)的順序模式的第一替換實(shí)施方案的程序結(jié)合圖29在圖28A和28B中被說明。圖28A和圖28B描述了這個(gè)第一替換實(shí)施方案的參數(shù)、連續(xù)的時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器。在圖28A和圖28B中，參數(shù)方法首先在空間域上操作并且在時(shí)間傳輸間隔上計(jì)算每個(gè)時(shí)間瞬間的空間頻率參數(shù)。到達(dá)時(shí)間通過挑選具有最高絕對(duì)值的空間頻率幅值而被選擇。到達(dá)方向DOA是空間頻率參數(shù)的值。如果這個(gè)到達(dá)時(shí)間不符合所有的時(shí)間間隔，則該到達(dá)時(shí)間能夠用一些例如多數(shù)決定的方法來選擇。如圖28B中所示，在已經(jīng)選擇到達(dá)時(shí)間指數(shù)和到達(dá)方向之后，這些抽樣通過時(shí)間域中應(yīng)用的參數(shù)方法來處理。在第二處理之后，信道估計(jì)從時(shí)間參數(shù)中被創(chuàng)建。圖29的步驟29-1到步驟29-5還描述了參數(shù)順序模式的第一替換實(shí)施方案的程序。
圖30A和圖30B是描述一個(gè)參數(shù)的、連續(xù)的時(shí)間空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的第二備選實(shí)施操作的參數(shù)的、連續(xù)的時(shí)間空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器。在圖30A和圖30B中，參數(shù)方法首先在時(shí)間域上操作并且在時(shí)間傳輸間隔上計(jì)算每個(gè)時(shí)間瞬間的時(shí)間頻率參數(shù)。到達(dá)時(shí)間通過挑選具有最高絕對(duì)值的時(shí)間頻率幅值而被選擇。多普勒偏移頻率DSF是時(shí)間頻率參數(shù)的值。如果這個(gè)到達(dá)時(shí)間不符合所有的時(shí)間間隔，則該到達(dá)時(shí)間能夠用一些例如多數(shù)決定的方法來選擇。如圖30B中所示，在已經(jīng)選擇到達(dá)時(shí)間指數(shù)和DSF之后，這些抽樣通過空間域中應(yīng)用的參數(shù)方法來處理。在第二處理之后，信道估計(jì)從空間參數(shù)中被創(chuàng)建。圖31的步驟31-1到步驟31-7還描述了參數(shù)順序模式的第二替換實(shí)施的程序。
上述的非參數(shù)FFT型相關(guān)器和參數(shù)線性組合邏輯技術(shù)是發(fā)現(xiàn)與到達(dá)波前相關(guān)聯(lián)的天線信號(hào)矩陣130中的值或″音″的唯一的兩個(gè)示例技術(shù)。從Stocia，Petre and Moses，Randolph，IntroductionTo Spectral Analysis，ISBN-013-258419-0，Prentice Hall中描述的可以理解其它的參數(shù)方法，其內(nèi)容、特別是它的第4章在此通過參考被全面合并。
如上所述的時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器及其操作技術(shù)適用于具有多個(gè)接收天線的任何接收機(jī)單元。因此，空間聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器非限制性地特別很適用于具有多個(gè)天線的基站。時(shí)空聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器及其操作技術(shù)還包含具有多個(gè)天線的移動(dòng)終端。
因此，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器采用多維度的和最佳的檢測(cè)和估計(jì)方法。由此處所述所代表的多維度的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器比傳統(tǒng)的一維度搜索器具有更好的性能。多維度的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器具有檢測(cè)到達(dá)時(shí)間的更大的SNIR，這增加了查明正確的到達(dá)時(shí)間的概率。這依次產(chǎn)生更好的信道估計(jì)。
]按照實(shí)施方案，這里描述的聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的不同實(shí)施例的模塊、單元和功能性可能有不同的形式。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的一個(gè)或多個(gè)功能能夠用獨(dú)立的硬件電路，用結(jié)合適當(dāng)編程的數(shù)字微處理器或通用計(jì)算機(jī)的軟件功能，用專用集成電路(ASIC)，和/或用一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來執(zhí)行。而且，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的功能不必用所說明的方式來描述，應(yīng)當(dāng)理解(例如)那些功能能夠被分配、結(jié)合、細(xì)分或重新整理以便基本上達(dá)到相同的結(jié)果。
聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器的使用和操作不是被限制在WCDMA傳輸，然而在有些情況下WCDMA已經(jīng)在上面作為實(shí)施環(huán)境的例子而被描述。此處所描述的原則、技術(shù)、方法和設(shè)備能夠被適配或擴(kuò)充以兼容各種類型的網(wǎng)絡(luò)，不僅是WCDMA，而且還包括其它的網(wǎng)絡(luò)(比如GSM)。
在上文中，應(yīng)該理解與主題關(guān)系不大的無線接收機(jī)結(jié)構(gòu)和操作的其它方面已經(jīng)為了清楚起見而被省略。本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚，這些方面包括無限制脈沖成形、抽樣頻度、時(shí)間抖動(dòng)、時(shí)間排列、解調(diào)、碼間干擾(ISI)和同信道干擾(CCI)。
雖然結(jié)合目前認(rèn)為是最實(shí)際并最佳的實(shí)施例的示例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解本發(fā)明不受限于所公開的實(shí)施例，相反地，本發(fā)明意在覆蓋各種更改和等效方案。
權(quán)利要求
1.一種包括獲取維度區(qū)分信號(hào)的天線結(jié)構(gòu)(22)的無線通信接收機(jī)，該無線通信接收機(jī)的特征在于聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器(24)，其基本上并發(fā)地考慮由天線結(jié)構(gòu)(22)提供的維度區(qū)分的多個(gè)信號(hào)，以確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器(24)基本上并發(fā)地考慮由多個(gè)天線提供的多個(gè)維度區(qū)分信號(hào)，以便確定多個(gè)到達(dá)時(shí)間和多個(gè)信道系數(shù)，到達(dá)波前由多個(gè)到達(dá)時(shí)間之一和對(duì)應(yīng)的多個(gè)信道系數(shù)之一來表示。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，天線結(jié)構(gòu)(22)包括多天線陣，并且由該陣列的不同天線獲取的信號(hào)關(guān)于空間維度被維度區(qū)分。
4.權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)基本上由聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器(24)并發(fā)地確定。
5.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，天線結(jié)構(gòu)(22)包括為由天線接收的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的每個(gè)連續(xù)組提供作為維度區(qū)分信號(hào)的天線，憑此由天線獲取的信號(hào)關(guān)于時(shí)間維度而被維度區(qū)分。
6.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器(24)包括天線信號(hào)矩陣(44)，其中，表示抽樣窗口中接收的維度區(qū)分信號(hào)的復(fù)值被存儲(chǔ)為抽樣窗口時(shí)間指數(shù)和維度區(qū)分指數(shù)的函數(shù)；相關(guān)器(50)，其定位天線信號(hào)矩陣(44)中的值，以用于確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)；分析器(60)，其使用由相關(guān)器(50)定位的值來產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
7.權(quán)利要求6的設(shè)備，其中，在定位值的過程中，相關(guān)器(50)考慮從關(guān)于抽樣窗口時(shí)間指數(shù)的天線信號(hào)矩陣(44)形成的維度接收矢量，維度接收性矢量具有與維度接收性能矢量復(fù)值的相位分量之差有關(guān)的頻率，對(duì)于維度接受性能來說存在多個(gè)可能的頻率，多個(gè)可能的頻率由頻率指數(shù)表示；并且其中，對(duì)于多個(gè)可能的頻率和多個(gè)時(shí)間指數(shù)的每個(gè)結(jié)合，相關(guān)器(50)計(jì)算Y(n，t)＝FFT(n，X(，t))其中，t是抽樣窗口時(shí)間指數(shù)；X(，t)是復(fù)合天線矩陣，而表示一個(gè)抽樣窗口時(shí)間指數(shù)的全部的天線指數(shù)；n是頻率指數(shù)。
8.權(quán)利要求7的設(shè)備，其中，對(duì)于多個(gè)可能的頻率和多個(gè)時(shí)間指數(shù)的每個(gè)結(jié)合，相關(guān)器(50)計(jì)算Y(n，t)＝∑Cj*FFT(n，X(，t))，j＝1，K其中，Cj是編碼序列碼元值j和K是編碼序列的長(zhǎng)度。
9.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器(24)包括天線信號(hào)矩陣(44)，其中，表示抽樣窗口中接收的維度區(qū)分信號(hào)的復(fù)值被存儲(chǔ)為抽樣窗口時(shí)間指數(shù)和維度區(qū)分指數(shù)的函數(shù)；參數(shù)估計(jì)器(51)，其使用天線矩陣中的復(fù)值并且產(chǎn)生參數(shù)輸出估計(jì)矢量；分析器(60)，其使用參數(shù)輸出估計(jì)矢量來產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
10.權(quán)利要求9的設(shè)備，其中，分析器(60)用參數(shù)輸出估計(jì)矢量的分量絕對(duì)值來確定到達(dá)波前的到達(dá)時(shí)間和到達(dá)方向。
11.權(quán)利要求20的設(shè)備，其中，天線結(jié)構(gòu)(22)包括為天線接收的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的每個(gè)連續(xù)組提供作為維度區(qū)分信號(hào)的信號(hào)，并且每個(gè)空間頻率參數(shù)都對(duì)應(yīng)于一個(gè)可能的多普勒頻移。
12.一種操作無線通信接收機(jī)的方法，其特征在于在天線結(jié)構(gòu)(22)處獲取維度區(qū)分信號(hào)；并發(fā)地用維度區(qū)分信號(hào)來確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
13.權(quán)利要求12的方法，其中，天線結(jié)構(gòu)(22)包括多天線陣，并且還包括從陣列的不同天線獲取維度區(qū)分信號(hào)，此信號(hào)關(guān)于空間維度被維度區(qū)分。
14.權(quán)利要求13的方法，還包括用聯(lián)合的搜索器與信道估計(jì)器(24)來基本上并發(fā)地確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
15.權(quán)利要求14的方法，其中，時(shí)間信道系數(shù)是合成信道系數(shù)，其考慮到與天線陣中每個(gè)天線相關(guān)聯(lián)信道的信道脈沖響應(yīng)。
16.權(quán)利要求12的方法，還包括在天線結(jié)構(gòu)的天線處接收天線接收的每個(gè)連續(xù)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)組的信號(hào)以作為維度區(qū)分信號(hào)，憑此由天線獲取的信號(hào)關(guān)于時(shí)間維度被維度區(qū)分。
17.權(quán)利要求17的方法，還包括在天線信號(hào)矩陣(44)中把表示抽樣窗口中接收的維度區(qū)分信號(hào)的復(fù)值，存儲(chǔ)為抽樣窗口時(shí)間指數(shù)和維度區(qū)分指數(shù)的函數(shù)；在天線信號(hào)矩陣(44)中定位(一個(gè)或多個(gè))值，以用于確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)；用被定位的(一個(gè)或多個(gè))值來產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
18.權(quán)利要求17的方法，定位值的步驟還包括，使用從關(guān)于抽樣窗口時(shí)間指數(shù)的天線信號(hào)矩陣(44)形成的維度接收性能矢量，維度接收性能矢量具有與維度接收性能矢量復(fù)值的相位分量之差有關(guān)的頻率，維度接收性能存在多個(gè)可能的頻率，多個(gè)可能的頻率由頻率指數(shù)表示；并且其中，對(duì)于多個(gè)可能的頻率和多個(gè)時(shí)間指數(shù)的每個(gè)結(jié)合，計(jì)算Y(n，t)＝FFT(n，X(，t))其中，t是抽樣窗口時(shí)間指數(shù)；X(，t)是復(fù)合天線矩陣，而表示一個(gè)抽樣窗口時(shí)間指數(shù)的全部的天線指數(shù)；n是頻率指數(shù)。
19.權(quán)利要求18的方法，其中，對(duì)于多個(gè)可能的頻率和多個(gè)時(shí)間指數(shù)的每個(gè)結(jié)合，計(jì)算Y(n，t)＝∑Cj*FFT(n，X(，t))，j＝1，K其中，Cj是編碼序列碼元值j和K是編碼序列的長(zhǎng)度。
20.權(quán)利要求18的方法，其中，天線結(jié)構(gòu)(22)包括多天線陣，并且維度接收性矢量的多個(gè)可能頻率中的每個(gè)頻率都表示到達(dá)波前的不同的可能到達(dá)方向。
21.權(quán)利要求12的方法，還包括把表示抽樣窗口中接收的維度區(qū)分信號(hào)的復(fù)值，作為抽樣窗口時(shí)間指數(shù)和維度區(qū)分指數(shù)的函數(shù)存儲(chǔ)在天線信號(hào)矩陣(44)中；使用天線矩陣中的復(fù)值形成參數(shù)估計(jì)并且產(chǎn)生參數(shù)輸出估計(jì)矢量；使用參數(shù)輸出估計(jì)矢量來產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
全文摘要
一種包括天線結(jié)構(gòu)(22)和的，與信道估計(jì)器(24)的無線通信接收機(jī)(20)。天線結(jié)構(gòu)獲取被，與信道估計(jì)器并發(fā)地使用以便確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)的維度區(qū)分信號(hào)。無線通信接收機(jī)可以是移動(dòng)終端或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。和信道估計(jì)器(24)包括天線信號(hào)矩陣(80，110)、相關(guān)器(50)、和分析器(60)。表示在抽樣窗口中接收到的信號(hào)的復(fù)值被作為抽樣窗口時(shí)間指數(shù)和維度區(qū)分指數(shù)的函數(shù)被存儲(chǔ)在天線信號(hào)矩陣中。相關(guān)器定位天線信號(hào)矩陣中的(一個(gè)或多個(gè))值以用于確定到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。相關(guān)器能夠使用非參數(shù)和參數(shù)技術(shù)來定位天線信號(hào)矩陣中對(duì)應(yīng)于到達(dá)波前的“音”。分析器使用由相關(guān)器定位的(一個(gè)或多個(gè))值來產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間和信道系數(shù)。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1883131SQ200480034502
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月20日
發(fā)明者S·費(fèi)爾特 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司