專利名稱：頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備及方法、接收機(jī)及信號接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頻域擴(kuò)頻碼分多址系統(tǒng)，特別是涉及應(yīng)用于頻域擴(kuò)頻碼分多址系統(tǒng)中的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備及方法、接收機(jī)及信號接收方法。
背景技術(shù)：
頻域擴(kuò)頻碼分多址技術(shù)結(jié)合了正交頻分復(fù)用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)和碼分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)技術(shù)的優(yōu)勢，在未來無線通信系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。頻域擴(kuò)頻碼分多址系統(tǒng)主要包括兩大類系統(tǒng)一類為單純頻域擴(kuò)頻的多載波碼分多址(Multi-Carrier CDMA，MC-CDMA)系統(tǒng)；另一類為在時(shí)間域和頻率域同時(shí)擴(kuò)頻的雙域碼分多址(Two-Domain Spreading CDMA)系統(tǒng)。
在頻域擴(kuò)頻碼分多址系統(tǒng)中，多采用正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)中已有的信道估計(jì)方法。這些信道估計(jì)方法包括MMSE、Wienner濾波、LMS、RLS、Kalman濾波以及非線性濾波等。由于其利用導(dǎo)頻信息來估計(jì)信道，因此計(jì)算速度比較快，在信道條件較穩(wěn)定時(shí)可以獲得穩(wěn)定可靠的信道估計(jì)。但是，當(dāng)信道變化較快，或是出現(xiàn)嚴(yán)重衰落時(shí)，很難做出正確的信道估計(jì)。此外，導(dǎo)頻信息的插入造成了頻譜資源的浪費(fèi)。
在2001年5月6日到9日召開的春季Vehicular Technology Conference大會上，Jun Wu，Yi Wang和Cheng，K.K.M等人發(fā)表的“Blind ChannelEstimation Based on Subspace for Multicarrier CDMA”一文中提出了“用于多載波碼分多址系統(tǒng)的時(shí)域子空間盲信道估計(jì)方法”(收錄于該會議錄第4卷第2374-2378頁)。該方法利用信號矢量與接收信號的噪聲子空間正交的特點(diǎn)，將等效接收信號化成擴(kuò)頻碼與時(shí)域信道響應(yīng)卷積的形式，從而獲得時(shí)域信道響應(yīng)的估計(jì)，然后通過對時(shí)域信道響應(yīng)進(jìn)行離散傅里葉變換(DFT)，最終獲得頻域信道響應(yīng)的估計(jì)。與利用導(dǎo)頻信息來估計(jì)信道的方法相比，其不需要任何導(dǎo)頻信息，因而有效地提高了頻譜利用率。
在該文章中的仿真結(jié)果顯示，該方法在有效提高頻譜利用率的同時(shí)，可以提供具有一定可靠性的信道響應(yīng)的估計(jì)。
然而，該方法應(yīng)用了接收信號的噪聲子空間，由于該噪聲子空間的獲得要通過信號的頻域接收矢量，而估出的信道響應(yīng)是時(shí)域的，因此需要同時(shí)運(yùn)用時(shí)域和頻域信息，其應(yīng)用需要對現(xiàn)有的多載波碼分多址系統(tǒng)做較大的變動(dòng)，使其很難集成于現(xiàn)有的多載波碼分多址系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種頻域子空間信道估計(jì)方法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種接收機(jī)。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種信號接收方法。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，包括一信號子空間獲得設(shè)備，用于根據(jù)所接收的載波組的傳輸信號的統(tǒng)計(jì)特性，獲得該傳輸信號的信號子空間矩陣，該載波組具有多個(gè)碼信道，該多個(gè)碼信道中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶；一碼矢量存儲設(shè)備，用于存儲上述屬于該檢測用戶的碼信道所對應(yīng)的擴(kuò)頻碼矢量；多個(gè)碼子空間獲得設(shè)備，用于并行地分別接收其所對應(yīng)的擴(kuò)頻碼矢量，并將擴(kuò)頻碼矢量轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的碼子空間矩陣；多個(gè)最小二乘處理設(shè)備，用于并行地分別接收其所對應(yīng)的碼子空間獲得設(shè)備所輸出的碼子空間矩陣、以及來自信號子空間獲得設(shè)備的信號子空間矩陣，并將碼子空間矩陣和信號子空間矩陣轉(zhuǎn)化為二者所對應(yīng)的矢量；以及一平均設(shè)備，用于統(tǒng)一接收自多個(gè)最小二乘處理設(shè)備的矢量，將各矢量的模進(jìn)行歸一化處理，并平均統(tǒng)一模后的矢量。
進(jìn)一步，該信號子空間獲得設(shè)備，包括一自相關(guān)求解裝置，用于接收載波組中的傳輸信號，并將其作為矢量進(jìn)行自相關(guān)處理，得到該信號的自相關(guān)矩陣；一矩陣特征分解裝置，用于將上述的自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，得到該自相關(guān)矩陣的全部特征矢量和各個(gè)特征矢量對應(yīng)的特征值；一特征矢量選擇裝置，用于根據(jù)矩陣特征分解裝置所輸入的特征值，按照一定的順序選取特征矢量，并將選取的特征矢量依次串行輸出；以及一矢量矩陣組合裝置，將串行輸入的特征矢量按照順序組合為信號子空間矩陣。
其中，該矩陣特征分解裝置選擇輸出全部特征矢量及其對應(yīng)特征值，或者選擇輸出一個(gè)特定的特征矢量及其對應(yīng)特征值至特征矢量選擇裝置。
進(jìn)一步，最小二乘處理設(shè)備包括一矩陣組合裝置，用于將輸入的信號子空間矩陣和碼子空間矩陣進(jìn)行組合為一個(gè)矩陣；一矩陣共軛轉(zhuǎn)置裝置，用于將矩陣組合裝置輸入的矩陣進(jìn)行共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算，獲得其共軛轉(zhuǎn)置矩陣；一矩陣乘法器，用于將矩陣組合裝置輸入的矩陣和矩陣共軛轉(zhuǎn)置裝置輸入的共軛轉(zhuǎn)置矩陣相乘獲得一矩陣；一矩陣特征分解裝置，用于將矩陣乘法器輸入的矩陣進(jìn)行特征分解，得到該矩陣的全部的特征矢量和各個(gè)特征矢量對應(yīng)的特征值；一子矢量截取裝置，用于截短矩陣特征分解裝置輸入的矢量；以及一矢量求反裝置，用于對子矢量截取裝置輸入的矢量求反。
其中，子矢量截取裝置截取矢量方式為截取輸入矢量后部與載波組中載波數(shù)相同數(shù)量的矢量。
進(jìn)一步，平均設(shè)備包括多個(gè)矢量模歸一化裝置，用于并行接收各個(gè)碼信道的最小二乘處理設(shè)備的輸出矢量，并并行進(jìn)行矢量模歸一化處理；以及一簡單平均器，用于將多個(gè)矢量模歸一化裝置并行輸入的模歸一后的矢量進(jìn)行簡單平均，獲得一個(gè)平均矢量。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種頻域子空間信道估計(jì)方法，其包括第一步驟，根據(jù)所接收的載波組的傳輸信號的統(tǒng)計(jì)特性，獲得該傳輸信號的信號子空間矩陣，該載波組具有多個(gè)碼信道，該多個(gè)碼信道中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶；第二步驟，并行地接收各個(gè)碼信道所對應(yīng)的擴(kuò)頻碼矢量，并將各個(gè)碼信道所對應(yīng)的擴(kuò)頻碼矢量分別轉(zhuǎn)化為其對應(yīng)的碼子空間矩陣；第三步驟，并行地接收各個(gè)碼信道所對應(yīng)的碼子空間矩陣、以及信號子空間矩陣，利用各個(gè)碼信道所對應(yīng)的碼子空間矩陣和信號子空間矩陣的統(tǒng)計(jì)特性，分別獲得各個(gè)碼信道所對應(yīng)的矢量；以及第四步驟，統(tǒng)一接收各個(gè)碼信道所對應(yīng)的矢量，將各個(gè)矢量的模分別進(jìn)行歸一化處理，并平均統(tǒng)一模后的矢量。
其中，第一步驟包括以下步驟步驟(a)，接收載波組中的傳輸信號，并將其作為矢量進(jìn)行自相關(guān)處理，得到該信號的自相關(guān)矩陣；步驟(b)，將上述的自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，得到該自相關(guān)矩陣的全部特征矢量和各個(gè)特征矢量對應(yīng)的特征值，并選擇輸出特征矢量及其對應(yīng)的特征值；步驟(c)，根據(jù)步驟(b)選擇輸出的特征值，按照一定的順序選取特征矢量，并將選取的特征矢量依次串行輸出；以及步驟(d)，將串行輸入的特征矢量按照順序組合為信號子空間矩陣。
進(jìn)一步，第三步驟包括以下步驟步驟(e)，將輸入的信號子空間矩陣和各個(gè)碼信道所對應(yīng)的碼子空間矩陣分別組合為各個(gè)碼信道所對應(yīng)的矩陣；步驟(f)，將步驟(e)中組合得到的各個(gè)碼信道的矩陣分別進(jìn)行共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算，獲得其共軛轉(zhuǎn)置矩陣；步驟(g)，將步驟(e)中組合得到的各個(gè)碼信道所對應(yīng)的矩陣乘以步驟(f)獲得的其所對應(yīng)的共軛轉(zhuǎn)置矩陣，分別獲得各個(gè)碼信道所對應(yīng)的矩陣；步驟(h)，將步驟(g)獲得的各個(gè)碼信道對應(yīng)的矩陣分別進(jìn)行特征分解，得到各個(gè)矩陣的全部的特征矢量及對應(yīng)的特征值，并輸出特征值最小的特征矢量。
步驟(i)，分別截短步驟(h)所得到的各個(gè)碼信道的矢量；以及步驟(j)，分別將步驟(i)獲得的截短的各個(gè)碼信道的矢量求反。
此外，第四步驟包括以下步驟步驟(k)，并行接收步驟(j)獲得的各個(gè)碼信道的輸出矢量，并并行進(jìn)行矢量模歸一化處理；以及步驟(l)，將各個(gè)碼信道的模歸一后的矢量進(jìn)行簡單平均，獲得一個(gè)平均矢量。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種接收機(jī)，其包括一模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備，用于將自天線設(shè)備接收的模擬載波信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字基帶信號，和至少一組以下設(shè)備一同步設(shè)備，用于將接收到的數(shù)字基帶信號進(jìn)行時(shí)間同步處理，獲得同步的數(shù)字基帶信號；一單載波/多載波變換設(shè)備，用于將輸入的同步數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)化為并行的一組頻域多載波信號；一小區(qū)解碼設(shè)備，用于去除單載波/多載波變換設(shè)備輸入的、并行的頻域多載波信號中識別小區(qū)的小區(qū)碼，并行輸出對應(yīng)的純擴(kuò)頻信號；一載波分組設(shè)備，用于將該組并行的純擴(kuò)頻信號中不同的載波組分開，每個(gè)載波組傳輸一組頻域擴(kuò)頻的碼分多址信號，并且每個(gè)載波組中均有多個(gè)碼信道，其中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶，其擴(kuò)頻碼為已知；多個(gè)頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，分別用于接收載波分組設(shè)備輸入的一個(gè)對應(yīng)的載波組，并根據(jù)該載波組中的傳輸信號和屬于同一檢測用戶的碼信道的擴(kuò)頻碼，進(jìn)行盲子空間信道估計(jì)，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量；多個(gè)頻域均衡設(shè)備，分別用于根據(jù)載波分組設(shè)備輸入的一個(gè)對應(yīng)的載波組以及對應(yīng)的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備輸入的該載波組的頻域信道響應(yīng)矢量，進(jìn)行信道的頻域均衡，獲得各子載波能量相同的與該載波組對應(yīng)的傳輸矢量；多個(gè)頻域解擴(kuò)設(shè)備，分別用于接收對應(yīng)的頻域均衡設(shè)備輸入的一個(gè)碼信道的傳輸矢量，根據(jù)傳輸矢量和與其對應(yīng)的已知碼信道擴(kuò)頻碼，對碼信道進(jìn)行解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的傳輸符號；多個(gè)數(shù)字解調(diào)設(shè)備，分別用于接收對應(yīng)的頻域解擴(kuò)設(shè)備輸入傳輸符號，并對該傳輸符號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的比特；一信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備，用于將來自多個(gè)數(shù)字解調(diào)設(shè)備的并行比特進(jìn)行信道復(fù)接，轉(zhuǎn)化為一組串行比特；以及一信道解碼設(shè)備，用于對信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備輸入比特串進(jìn)行解交織和信道譯碼，輸出一組串行比特作為接收機(jī)的最終輸出結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種信號接收方法，包括以下步驟將接收模擬載波信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字基帶信號；將數(shù)字基帶信號進(jìn)行時(shí)間同步處理，獲得同步的數(shù)字基帶信號；將同步數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)化為并行的一組頻域多載波信號；去除并行的頻域多載波信號中識別小區(qū)的小區(qū)碼，并行輸出對應(yīng)的純擴(kuò)頻信號；將該組并行的純擴(kuò)頻信號中不同的載波組分開，每個(gè)載波組傳輸一組頻域擴(kuò)頻的碼分多址信號，并且每個(gè)載波組中均有多個(gè)碼信道，其中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶，其擴(kuò)頻碼為已知；根據(jù)該載波組中的傳輸信號和屬于同一檢測用戶的碼信道的擴(kuò)頻碼，進(jìn)行盲子空間信道估計(jì)，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量；
根據(jù)載波組以及該載波組的頻域信道響應(yīng)矢量，進(jìn)行信道的頻域均衡，獲得與該載波組中各子載波能量對應(yīng)的傳輸矢量；接收一個(gè)碼信道的傳輸矢量，根據(jù)傳輸矢量和與其對應(yīng)的已知碼信道擴(kuò)頻碼，對碼信道進(jìn)行解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的傳輸符號；對傳輸符號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，將其轉(zhuǎn)化為并行的比特；將并行比特進(jìn)行信道復(fù)接，轉(zhuǎn)化為一組串行比特；以及對串行比特進(jìn)行解交織和信道譯碼，輸出一組串行比特作為最終輸出結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種接收機(jī)，其包括一模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備，用于將自天線設(shè)備接收的模擬載波信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字基帶信號，和至少一組以下設(shè)備一同步設(shè)備，用于將接收到的數(shù)字基帶信號進(jìn)行時(shí)間同步處理，獲得同步的數(shù)字基帶信號；一單載波/多載波變換設(shè)備，用于將輸入的同步數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)化為并行的一組時(shí)域頻域多載波信號；一小區(qū)解碼設(shè)備，用于去除單載波/多載波變換設(shè)備輸入的、并行的時(shí)域頻域多載波信號中識別小區(qū)的小區(qū)碼，并行輸出對應(yīng)的時(shí)域頻域多載波信號；一時(shí)域處理及解擴(kuò)設(shè)備，其用于將小區(qū)解碼設(shè)備輸入的時(shí)域頻域多載波信號各個(gè)載波上的時(shí)域擴(kuò)頻解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的頻域擴(kuò)頻多載波信號；一載波分組設(shè)備，用于將該組并行的純頻域擴(kuò)頻信號中不同的載波組分開，每個(gè)載波組傳輸一組頻域擴(kuò)頻的碼分多址信號，并且每個(gè)載波組中均有多個(gè)碼信道，其中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶，其擴(kuò)頻碼為已知；多個(gè)頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，分別用于接收載波分組設(shè)備輸入的一個(gè)對應(yīng)的載波組，并根據(jù)該載波組中的傳輸信號和屬于同一檢測用戶的碼信道的擴(kuò)頻碼，進(jìn)行盲子空間信道估計(jì)，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量；多個(gè)頻域均衡設(shè)備，分別用于根據(jù)載波分組設(shè)備輸入的一個(gè)對應(yīng)的載波組以及對應(yīng)的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備輸入的該載波組的頻域信道響應(yīng)矢量，進(jìn)行信道的頻域均衡，獲得各子載波能量相同的與該載波組對應(yīng)的傳輸矢量；多個(gè)頻域解擴(kuò)設(shè)備，分別用于接收對應(yīng)的頻域均衡設(shè)備輸入的一個(gè)碼信道的傳輸矢量，根據(jù)傳輸矢量和與其對應(yīng)的已知碼信道擴(kuò)頻碼，對碼信道進(jìn)行解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的傳輸符號；多個(gè)數(shù)字解調(diào)設(shè)備，分別用于接收對應(yīng)的頻域解擴(kuò)設(shè)備輸入傳輸符號，并對該傳輸符號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的比特；一信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備，用于將來自多個(gè)數(shù)字解調(diào)設(shè)備的并行比特進(jìn)行信道復(fù)接，轉(zhuǎn)化為一組串行比特；以及一信道解碼設(shè)備，用于對信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備輸入比特串進(jìn)行解交織和信道譯碼，輸出一組串行比特作為接收機(jī)的最終輸出結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種信號接收方法，其包括以下步驟將接收的模擬載波信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字基帶信號；將接收到的數(shù)字基帶信號進(jìn)行時(shí)間同步處理，獲得同步的數(shù)字基帶信號；將同步數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)化為并行的一組時(shí)域頻域多載波信號；去除并行的時(shí)域頻域多載波信號中識別小區(qū)的小區(qū)碼，并行輸出對應(yīng)的時(shí)域頻域多載波信號；將時(shí)域頻域多載波信號各個(gè)載波上的時(shí)域擴(kuò)頻解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的頻域擴(kuò)頻多載波信號；將該組并行的頻域擴(kuò)頻信號中不同的載波組分開，每個(gè)載波組傳輸一組頻域擴(kuò)頻的碼分多址信號，并且每個(gè)載波組中均有多個(gè)碼信道，其中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶，其擴(kuò)頻碼為已知；根據(jù)每一載波組中的傳輸信號和屬于同一檢測用戶的碼信道的擴(kuò)頻碼，進(jìn)行盲子空間信道估計(jì)，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量；用于根據(jù)載波組以及該載波組的頻域信道響應(yīng)矢量，進(jìn)行信道的頻域均衡，獲得與該載波組中各子載波能量對應(yīng)的傳輸矢量；根據(jù)傳輸矢量和與其對應(yīng)的已知碼信道擴(kuò)頻碼，對碼信道進(jìn)行解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的傳輸符號；對該傳輸符號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的并行比特；將并行比特進(jìn)行信道復(fù)接，轉(zhuǎn)化為一組串行比特；以及對比特串進(jìn)行解交織和信道譯碼，輸出一組串行比特作為最終輸出結(jié)果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)備和方法，在多載波碼分多址系統(tǒng)中，直接將頻域的信道響應(yīng)作為估計(jì)對象，利用接收信號的信號子空間和碼子空間進(jìn)行盲子空間信道估計(jì)，在提供可靠的頻域信道估計(jì)的同時(shí)可以很好地集成于現(xiàn)有的多載波碼分多址系統(tǒng)中。


圖1是應(yīng)用在多載波碼分多址下行系統(tǒng)中的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1所示的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是信號子空間獲得設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是最小二乘處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是平均設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是應(yīng)用在多載波碼分多址上行系統(tǒng)的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是應(yīng)用在雙域擴(kuò)頻碼分多址下行系統(tǒng)的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是應(yīng)用在雙域擴(kuò)頻碼分多址上行系統(tǒng)的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是當(dāng)每個(gè)載波組的載波數(shù)N＝16、碼信道數(shù)K＝12時(shí)，應(yīng)用在多載波碼分多址上行系統(tǒng)中的接收機(jī)的頻域信道估計(jì)矢量在不同信號噪聲比時(shí)的估計(jì)均方誤差曲線圖。
圖10是當(dāng)每個(gè)載波組的載波數(shù)N＝16，碼信道數(shù)K＝8時(shí)，應(yīng)用在多載波碼分多址上行系統(tǒng)中的接收機(jī)的頻域信道估計(jì)矢量在不同信號噪聲比時(shí)的估計(jì)均方誤差曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中，相同的參考符號表示相同或類似的組件。
實(shí)施例一首先，請參考圖1，是本發(fā)明應(yīng)用于多載波碼分多址下行系統(tǒng)中的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該接收機(jī)包含模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備1、同步設(shè)備2、單載波/多載波變換設(shè)備3、小區(qū)解碼設(shè)備4、載波分組設(shè)備5、頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備6、頻域均衡設(shè)備7、頻域解擴(kuò)設(shè)備8、數(shù)字解調(diào)設(shè)備9、信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備10和信道解碼設(shè)備11。
模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備1，用于將自天線設(shè)備接收的模擬載波信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字基帶信號。具體地，從天線設(shè)備接收下來的模擬載波信號首先輸入到模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備1，模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備1將模擬載波信號通過下變頻處理變成模擬基帶信號，然后通過模擬/數(shù)字信號變換、以及帶外信號濾除等處理，最后獲得與該模擬載波信號等效的數(shù)字基帶信號，并將該數(shù)字基帶信號輸出至同步設(shè)備2。
同步設(shè)備2用于將接收到的數(shù)字基帶信號進(jìn)行時(shí)間同步處理，使得接收機(jī)與發(fā)送端同步，并輸出完成同步的數(shù)字基帶信號至單載波/多載波變換設(shè)備3。
單載波/多載波變換設(shè)備3，用于將輸入的同步數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)化為并行的一組頻域多載波信號，并對其進(jìn)行頻偏校正。具體地，單載波/多載波變換設(shè)備3，將輸入的數(shù)字基帶信號按照符號長度進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換后，獲得一組并行數(shù)據(jù)，然后對該組并行數(shù)據(jù)實(shí)施快速傅立葉變換(FFT)，將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的一組頻域多載波信號，再將該組頻域多載波信號中的無傳輸信號的、起保護(hù)作用的虛子載波去除，并校正該組頻域多載波信號中具有傳輸信號的各個(gè)子載波(假設(shè)為Nt個(gè))的頻偏，最后，將經(jīng)過頻偏校正后的Nt個(gè)子載波并行地輸入到小區(qū)解碼設(shè)備4。
小區(qū)解碼設(shè)備4，用于去除接收到的子載波的識別小區(qū)的小區(qū)碼，獲得對應(yīng)的純擴(kuò)頻信號，并將純擴(kuò)頻信號并行地輸入到載波分組設(shè)備5。
載波分組設(shè)備5，用于按照與發(fā)送端相對應(yīng)的規(guī)則(以等間隔或者非等間隔的方式，使得同一載波組內(nèi)的子載波的衰落盡量不一樣)，將該組并行的純擴(kuò)頻信號中不同的載波組分開，并將不同的載波組分別輸入到與其對應(yīng)的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備6和頻域均衡設(shè)備7。每個(gè)載波組傳輸一組頻域擴(kuò)頻的碼分多址信號。
為了敘述方便，假設(shè)上述載波組的數(shù)目為m(m≥1)，每個(gè)載波組中的載波數(shù)目為N。顯然，Nt＝N×m。同時(shí)，假設(shè)上述的每個(gè)載波組中均有K(N≥K≥1)個(gè)碼信道，其中前J(1≤J≤K)個(gè)碼信道為檢測用戶所有，其擴(kuò)頻碼為已知，剩余的(K-J)個(gè)信道為未知的干擾信道。并且，碼信道的擴(kuò)頻系數(shù)與其所在的載波組中的載波數(shù)目相同。
頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備6，用于根據(jù)輸入其中的載波組的傳輸信號和已知的J個(gè)碼信道的擴(kuò)頻碼，進(jìn)行盲子空間信道估計(jì)，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量，并將該矢量輸入頻域均衡設(shè)備7。
頻域均衡設(shè)備7，用于根據(jù)載波分組設(shè)備5輸入的該載波組的傳輸信號和頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備6輸入的頻域信道響應(yīng)矢量，進(jìn)行信道的頻域均衡，獲得與該載波組中各子載波能量對應(yīng)的傳輸矢量，并將所獲得的傳輸矢量并行輸入各個(gè)碼信道所對應(yīng)的頻域解擴(kuò)設(shè)備8。
頻域解擴(kuò)設(shè)備8，用于根據(jù)傳輸矢量和與其對應(yīng)的已知碼信道擴(kuò)頻碼，對碼信道進(jìn)行解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的傳輸符號，并將該傳輸符號輸出至數(shù)字解調(diào)設(shè)備9。數(shù)字解調(diào)設(shè)備9的主要功能是進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，將傳輸符號解調(diào)為比特輸出至信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備10。
為了敘述方便，假設(shè)數(shù)字解調(diào)設(shè)備9的數(shù)字調(diào)制階數(shù)為M，即M個(gè)比特對應(yīng)一個(gè)符號。這樣，每個(gè)數(shù)字解調(diào)設(shè)備9輸出M個(gè)并行比特，一個(gè)載波組對應(yīng)的所有數(shù)字解調(diào)設(shè)備9共輸出M×J個(gè)并行比特，所有載波組對應(yīng)的所有數(shù)字解調(diào)設(shè)備9總共輸出M×J×m個(gè)并行比特全部輸入至信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備10。
信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備10，用于按照與發(fā)送機(jī)相對應(yīng)的順序，將來自不同載波組不同碼信道的并行比特進(jìn)行信道復(fù)接，轉(zhuǎn)化為一組長M×J×m的串行比特輸出至信道解碼設(shè)備11。
信道解碼設(shè)備11，用于對輸入比特串進(jìn)行解交織和信道譯碼，假設(shè)信道編碼的效率為R，則最后輸出一組長M×J×m×R的串行比特作為接收機(jī)的最終輸出結(jié)果。
圖2是本發(fā)明的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備6包括信號子空間獲得設(shè)備61、碼矢量存儲設(shè)備62、碼子空間獲得設(shè)備63、最小二乘處理設(shè)備64和平均設(shè)備65。
具體地，信號子空間獲得設(shè)備61從圖1所示的載波分組設(shè)備5接收其對應(yīng)的載波組(如前所述，該載波組包括N個(gè)載波，并且該載波組具有K個(gè)碼信道，K個(gè)碼信道中的前J個(gè)碼信道屬于同一檢測用戶所有)的傳輸信號，并根據(jù)該傳輸信號的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)特性，獲得該傳輸信號的信號子空間矩陣，并將該信號子空間矩陣輸入至最小二乘處理設(shè)備64的輸入端口P6411。
為了敘述方便假設(shè)信號子空間矩陣為Us，則Us為N×K維的矩陣。
碼矢量存儲設(shè)備62存儲所有J個(gè)屬于該檢測用戶的碼信道的擴(kuò)頻碼矢量，并將各個(gè)擴(kuò)頻碼矢量輸入到對應(yīng)該碼信道的碼子空間獲得設(shè)備63。
碼子空間獲得設(shè)備63將碼矢量存儲設(shè)備62輸入的擴(kuò)頻碼矢量進(jìn)行對角化處理，將其變換為對應(yīng)的碼子空間矩陣并輸出至對應(yīng)的最小二乘處理設(shè)備64的輸入端口P6412。假設(shè)碼子空間獲得設(shè)備63的輸入的擴(kuò)頻碼矢量為ck，輸出的碼子空間矩陣為Ck，則Ck為N×N維矩陣且其與ck的關(guān)系如公式1所示Ck＝diag(ck) (1)該公式(1)表示對擴(kuò)頻碼矢量ck進(jìn)行對角化變換，獲得其對應(yīng)的碼子空間矩陣Ck。
最小二乘處理設(shè)備64，用于根據(jù)端口1P6411的輸入矩陣Us和端口P6412的輸入矩陣Ck，依照最小二乘準(zhǔn)則，獲得一個(gè)N維矢量Hk，該Hk受公式(2)約束。
CkHk＝Usfk(2)其中，fk為一個(gè)K維的參數(shù)矢量。各個(gè)碼信道的最小二乘處理設(shè)備64將輸出矢量Hk(k＝1，2，...J)并行輸入平均設(shè)備65。
平均設(shè)備65將各個(gè)碼信道的輸入矢量統(tǒng)一模后，再進(jìn)行簡單平均，將平均結(jié)果作為最終輸出，輸入到圖1所示的頻域均衡設(shè)備7。
圖3是信號子空間獲得設(shè)備61的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，信號子空間獲得設(shè)備61包括自相關(guān)求解裝置611、矩陣特征分解裝置612、特征矢量選擇裝置613和矢量矩陣組合裝置614。
具體地，自相關(guān)求解裝置611從圖1所示的載波分組設(shè)備5接收其對應(yīng)的載波組(如前所述，該載波組包括N個(gè)載波，并且該載波組具有K個(gè)碼信道，K個(gè)碼信道中的前J個(gè)碼信道屬于同一檢測用戶所有)的傳輸信號，并將此含有N個(gè)載波的多載波信號作為N維矢量進(jìn)行自相關(guān)求解，得到該N維矢量的N×N維自相關(guān)矩陣，并將該N×N維自相關(guān)矩陣輸出至矩陣特征分解裝置612。
矩陣特征分解裝置612，用于將輸入的自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，得到該自相關(guān)矩陣的全部特征矢量和各個(gè)特征矢量對應(yīng)的特征值。并且，可選擇輸出全部或一個(gè)特定的特征矢量及其對應(yīng)特征值至特征矢量選擇裝置613。這里，考慮選擇輸出全部特征矢量(N×N維自相關(guān)矩陣的特征矢量為N維列矢量)及其對應(yīng)特征值至特征矢量選擇裝置613。
特征矢量選擇裝置613，根據(jù)特征值由大到小的順序，選取前K個(gè)特征矢量，并將其依次輸入矢量矩陣組合裝置614。矢量矩陣組合裝置614將此K個(gè)串行輸入的N維特征矢量，按順序組合為N×K維信號子空間矩陣Us輸出至最小二乘處理設(shè)備64的輸入端口P6411。
請參考圖4，是最小二乘處理設(shè)備64的結(jié)構(gòu)示意圖。最小二乘處理設(shè)備64包括矩陣組合裝置641、矩陣共軛轉(zhuǎn)置裝置642、矩陣乘法器643、矩陣特征分解裝置644、子矢量截取裝置645和矢量求反裝置646。
具體地，矩陣組合裝置641的輸入端口P6411從圖2中信號子空間獲得設(shè)備61接收信號子空間矩陣Us，輸入端口P6412從圖2中碼矢量存儲設(shè)備62接收碼子空間矩陣Ck。矩陣組合裝置641的主要功能是將P6411端口的輸入的信號子空間矩陣Us置左，P6412端口的輸入的碼子空間矩陣Ck置右，將兩個(gè)矩陣進(jìn)行組合形成一個(gè)N×(N+K)維的矩陣Dk。，其中，矩陣Dk與矩陣Us、Ck的關(guān)系為以下公式Dk＝[UsCk] (3)矩陣組合裝置641將這個(gè)新的矩陣Dk輸入到矩陣共軛轉(zhuǎn)置裝置642、矩陣乘法器643的輸入端口P6431。矩陣共軛轉(zhuǎn)置裝置642將輸入矩陣Dk進(jìn)行共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算，并將獲得的共軛轉(zhuǎn)置矩陣輸入矩陣乘法器643的輸入端口P6432。
矩陣乘法器643用輸入端口P6432的輸入矩陣Dk乘以輸入端口P6431輸入的共軛轉(zhuǎn)置矩陣，得到一個(gè)(N+K)×(N+K)維的矩陣輸出至矩陣特征分解裝置644。
矩陣特征分解裝置644的主要功能是將輸入矩陣進(jìn)行特征分解，得到該矩陣的全部的特征矢量和各個(gè)特征矢量對應(yīng)的特征值。并且，可選擇輸出全部或一個(gè)特定的特征矢量及其對應(yīng)特征值。這里，考慮僅選擇輸出特征值最小的特征矢量(在此應(yīng)用場合，特征矢量為N+K維列矢量)至子矢量截取裝置645。
子矢量截取裝置645，用于將(N+K)維的輸入矢量截短為N維輸出矢量，并輸出至矢量求反裝置646。具體的截短方式為取輸入矢量中的后N個(gè)元素，即第(K+1)到(K+N)個(gè)元素，其數(shù)量等于各載波組中載波的數(shù)量。矢量求反裝置646的功能是將輸入矢量求反得到輸出矢量Hk，輸入平均設(shè)備65。
請參考圖5，是平均設(shè)備65的結(jié)構(gòu)示意圖。平均設(shè)備65包括矢量模歸一化裝置651和簡單平均器652。
具體地，一組矢量模歸一化裝置651并行接收各個(gè)碼信道的最小二乘處理設(shè)備64輸出矢量Hk(k＝1，2，...J)，矢量模歸一化裝置651的功能是將接收矢量的模進(jìn)行歸一化處理，并將模歸一后的矢量輸入簡單平均器652。簡單平均器652的功能是將輸入的一組模歸一后的矢量進(jìn)行簡單平均，獲得一個(gè)平均矢量，并將其輸入頻域均衡設(shè)備7。
請參考圖6，是本發(fā)明應(yīng)用在多載波碼分多址上行系統(tǒng)中的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。接收機(jī)包含模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備1、同步設(shè)備2、單載波/多載波變換設(shè)備3、小區(qū)解碼設(shè)備4、載波分組設(shè)備5、頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備6、頻域均衡設(shè)備7、頻域解擴(kuò)設(shè)備8、數(shù)字解調(diào)設(shè)備9、信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備10和信道解碼設(shè)備11。
對比圖6和圖1，上行系統(tǒng)中任一用戶所應(yīng)用的接收設(shè)備中各個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和處理方式與下行系統(tǒng)中的接收設(shè)備完全一樣，二者的區(qū)別在于模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備1輸出的信號要同時(shí)進(jìn)入多個(gè)用戶的同步設(shè)備2。其中，假設(shè)有P個(gè)用戶。
實(shí)施例二請參考圖7，是本發(fā)明應(yīng)用在雙域擴(kuò)頻碼分多址下行系統(tǒng)中的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。接收機(jī)包含模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備1、同步設(shè)備2、單載波/多載波變換設(shè)備3、小區(qū)解碼設(shè)備4、時(shí)域處理及解擴(kuò)設(shè)備12、載波分組設(shè)備5、頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備6、頻域均衡設(shè)備7、頻域解擴(kuò)設(shè)備8、數(shù)字解調(diào)設(shè)備9、信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備10和信道解碼設(shè)備11。
對比圖7與圖1，圖7所示的接收機(jī)與圖1所示的接收機(jī)的區(qū)別在于其接收的信號為雙擴(kuò)頻模擬載波信號(即，時(shí)域頻域擴(kuò)頻信號)，因而，模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備1、同步設(shè)備2、單載波/多載波變換設(shè)備3以及小區(qū)解碼設(shè)備4的輸出信號均為時(shí)域頻域擴(kuò)頻信號，并且小區(qū)解碼設(shè)備4的輸出不是進(jìn)入載波分組設(shè)備5，而是進(jìn)入時(shí)域處理及解擴(kuò)設(shè)備12，經(jīng)過時(shí)域處理后進(jìn)入載波分組設(shè)備5的信號為頻域擴(kuò)頻信號。除此之外，所有設(shè)備的結(jié)構(gòu)與處理方式與圖1所示的接收機(jī)完全相同。
時(shí)域處理及解擴(kuò)設(shè)備12的功能是將各個(gè)載波上的時(shí)域擴(kuò)頻解擴(kuò)，使得信號變?yōu)榧冾l域擴(kuò)頻的多載波信號，再輸入載波分組設(shè)備5，進(jìn)行與圖1所示的接收機(jī)完全相同的后續(xù)處理。
請參考圖8，是本發(fā)明應(yīng)用在雙域擴(kuò)頻碼分多址下行系統(tǒng)中的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。接收機(jī)包含模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備1、同步設(shè)備2、單載波/多載波變換設(shè)備3、小區(qū)解碼設(shè)備4、時(shí)域處理及解擴(kuò)設(shè)備12、載波分組設(shè)備5、頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備6、頻域均衡設(shè)備7、頻域解擴(kuò)設(shè)備8、數(shù)字解調(diào)設(shè)備9、信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備10和信道解碼設(shè)備11。
對比圖8和圖7，圖8所示的接收機(jī)中任一用戶所應(yīng)用的接收設(shè)備中各個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和處理方式與下行系統(tǒng)中的接收設(shè)備完全一樣，。二者的區(qū)別在于模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備1輸出的信號要同時(shí)進(jìn)入多個(gè)用戶的同步設(shè)備2，再并行應(yīng)用圖7中相同的接收機(jī)，進(jìn)行多個(gè)相同的處理。
仿真效果對于圖1所示的接收機(jī)，應(yīng)用Matlab軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真測試。在仿真中，設(shè)置載波組數(shù)m＝4，每個(gè)載波組中的載波數(shù)N＝16，調(diào)制方式為BPSK，即調(diào)制階數(shù)M＝1，不考慮信道編碼，即取R＝1。
1)當(dāng)碼信道數(shù)目為K＝12時(shí)應(yīng)用本發(fā)明得到的頻域響應(yīng)矢量的估計(jì)效果如圖9所示，其中，曲線1表示檢測用戶只有1個(gè)碼信道(即J＝1)時(shí)的情況；曲線2表示檢測用戶有4個(gè)碼信道(即J＝4)時(shí)的情況；曲線3表示有效估計(jì)的估計(jì)均方誤差門限。
2)當(dāng)碼信道數(shù)目為K＝8時(shí)應(yīng)用本發(fā)明得到的頻域響應(yīng)矢量的估計(jì)效果如圖10所示，其中，曲線1表示檢測用戶只有1個(gè)碼信道(即J＝1)時(shí)的情況；曲線2表示檢測用戶有4個(gè)碼信道(即J＝4)時(shí)的情況；曲線3表示有效估計(jì)的估計(jì)均方誤差門限。
以上K＝12和K＝8兩種情況下的仿真結(jié)果表明，應(yīng)用本發(fā)明的頻域子空間信道估計(jì)，基本可以達(dá)到有效估計(jì)的要求，特別是當(dāng)檢測用戶存在多個(gè)碼信道時(shí)，通過簡單平均可以較明顯提高估計(jì)性能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明的頻域子空間信道估計(jì)不需要應(yīng)用接收信號的噪聲子空間，因而無需同時(shí)運(yùn)用時(shí)域和頻域信息進(jìn)行信道的估計(jì)，進(jìn)而，其可以較容易的集成于現(xiàn)有的多載波碼分多址系統(tǒng)中，與其對應(yīng)的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)也容易實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其包括一信號子空間獲得設(shè)備(61)，用于根據(jù)所接收的載波組的傳輸信號的統(tǒng)計(jì)特性，獲得該傳輸信號的信號子空間矩陣，該載波組具有多個(gè)碼信道，該多個(gè)碼信道中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶；一碼矢量存儲設(shè)備(62)，用于存儲上述屬于該檢測用戶的碼信道所對應(yīng)的擴(kuò)頻碼矢量；多個(gè)碼子空間獲得設(shè)備(63)，用于并行地分別接收其所對應(yīng)的擴(kuò)頻碼矢量，并將擴(kuò)頻碼矢量轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的碼子空間矩陣；多個(gè)最小二乘處理設(shè)備(64)，用于并行地分別接收其所對應(yīng)的碼子空間獲得設(shè)備(63)所輸出的碼子空間矩陣、以及來自信號子空間獲得設(shè)備(61)的信號子空間矩陣，并將碼子空間矩陣和信號子空間矩陣轉(zhuǎn)化為二者所對應(yīng)的矢量；以及一平均設(shè)備(65)，用于統(tǒng)一接收自多個(gè)最小二乘處理設(shè)備(64)的矢量，將各個(gè)矢量的模進(jìn)行歸一化處理，并平均統(tǒng)一模后的矢量。
2.如權(quán)利要求1所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其中，信號子空間獲得設(shè)備(61)包括一自相關(guān)求解裝置(611)，用于接收載波組中的傳輸信號，并將其作為矢量進(jìn)行自相關(guān)處理，得到該信號的自相關(guān)矩陣；一矩陣特征分解裝置(612)，用于將上述的自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，得到該自相關(guān)矩陣的全部特征矢量和各個(gè)特征矢量對應(yīng)的特征值；一特征矢量選擇裝置(613)，用于根據(jù)矩陣特征分解裝置(612)所輸入的特征值，按照一定的順序選取特征矢量，并將選取的特征矢量依次串行輸出；以及一矢量矩陣組合裝置(614)，將串行輸入的特征矢量按照順序組合為信號子空間矩陣。
3.如權(quán)利要求2所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其中，該矩陣特征分解裝置(612)選擇輸出全部特征矢量及其對應(yīng)特征值至特征矢量選擇裝置(613)。
4.如權(quán)利要求2所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其中，該矩陣特征分解裝置(612)選擇輸出一個(gè)特定的特征矢量及其對應(yīng)特征值至特征矢量選擇裝置(613)。
5.如權(quán)利要求3所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其中，特征矢量選擇裝置(613)按照特征值由大到小的順序，選取特征矢量。
6.如權(quán)利要求5所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其中，最小二乘處理設(shè)備(64)包括一矩陣組合裝置(641)，用于將輸入的信號子空間矩陣和碼子空間矩陣進(jìn)行組合為一個(gè)矩陣；一矩陣共軛轉(zhuǎn)置裝置(642)，用于將矩陣組合裝置(641)輸入的矩陣進(jìn)行共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算，獲得其共軛轉(zhuǎn)置矩陣；一矩陣乘法器(643)，用于將矩陣組合裝置(641)輸入的矩陣和矩陣共軛轉(zhuǎn)置裝置(642)輸入的共軛轉(zhuǎn)置矩陣相乘獲得一矩陣；一矩陣特征分解裝置(644)，用于將矩陣乘法器(643)輸入的矩陣進(jìn)行特征分解，得到該矩陣的全部的特征矢量和各個(gè)特征矢量對應(yīng)的特征值；一子矢量截取裝置(645)，用于截短矩陣特征分解裝置(644)輸入的矢量；以及一矢量求反裝置(646)，用于對子矢量截取裝置(645)輸入的矢量求反。
7.如權(quán)利要求6所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其中，該矩陣特征分解裝置(644)選擇輸出全部特征矢量及其對應(yīng)特征值至子矢量截取裝置(645)。
8.如權(quán)利要求6所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其中，該矩陣特征分解裝置(644)選擇輸出一個(gè)特征值最小的特征矢量至子矢量截取裝置(645)。
9.如權(quán)利要求8所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其中，子矢量截取裝置(645)截取矢量方式為截取輸入矢量后部預(yù)定數(shù)量的矢量。
10.如權(quán)利要求9所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其中，該預(yù)定數(shù)量與載波組中的載波數(shù)相同。
11.如權(quán)利要求10所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，其中，平均設(shè)備(65)包括多個(gè)矢量模歸一化裝置(651)，用于并行接收各個(gè)碼信道的最小二乘處理設(shè)備(64)的輸出矢量，并并行進(jìn)行矢量模歸一化處理；以及一簡單平均器(652)，用于將多個(gè)矢量模歸一化裝置(651)并行輸入的模歸一后的矢量進(jìn)行簡單平均，獲得一個(gè)平均矢量。
12.一種頻域子空間信道估計(jì)方法，其包括第一步驟，根據(jù)所接收的載波組的傳輸信號的統(tǒng)計(jì)特性，獲得該傳輸信號的信號子空間矩陣，該載波組具有多個(gè)碼信道，該多個(gè)碼信道中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶；第二步驟，并行地接收各個(gè)碼信道所對應(yīng)的擴(kuò)頻碼矢量，并將各個(gè)碼信道所對應(yīng)的擴(kuò)頻碼矢量分別轉(zhuǎn)化為其對應(yīng)的碼子空間矩陣；第三步驟，并行地接收各個(gè)碼信道所對應(yīng)的碼子空間矩陣、以及信號子空間矩陣，利用各個(gè)碼信道所對應(yīng)的碼子空間矩陣和信號子空間矩陣的統(tǒng)計(jì)特性，分別獲得各個(gè)碼信道所對應(yīng)的矢量；以及第四步驟，統(tǒng)一接收各個(gè)碼信道所對應(yīng)的矢量，將各個(gè)矢量的模分別進(jìn)行歸一化處理，并平均統(tǒng)一模后的矢量。
13.如權(quán)利要求12所述的頻域子空間信道估計(jì)方法，其中，第一步驟包括以下步驟步驟(a)，接收載波組中的傳輸信號，并將其作為矢量進(jìn)行自相關(guān)處理，得到該信號的自相關(guān)矩陣；步驟(b)，將上述的自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，得到該自相關(guān)矩陣的全部特征矢量和各個(gè)特征矢量對應(yīng)的特征值，并選擇輸出特征矢量及其對應(yīng)的特征值；步驟(c)，根據(jù)步驟(b)選擇輸出的特征值，按照一定的順序選取特征矢量，并將選取的特征矢量依次串行輸出；以及步驟(d)，將串行輸入的特征矢量按照順序組合為信號子空間矩陣。
14.如權(quán)利要求13所述的頻域子空間信道估計(jì)方法，其中，步驟(b)中選擇輸出全部特征矢量及其對應(yīng)特征值。
15.如權(quán)利要求13所述的頻域子空間信道估計(jì)方法，其中，步驟(b)中選擇輸出一個(gè)特定的特征矢量及其對應(yīng)特征值。
16.如權(quán)利要求14所述的頻域子空間信道估計(jì)方法，其中，步驟(c)中按照特征值由大到小的順序，選取特征矢量。
17.如權(quán)利要求16所述的頻域子空間信道估計(jì)方法，其中，第三步驟包括以下步驟步驟(e)，將輸入的信號子空間矩陣和各個(gè)碼信道所對應(yīng)的碼子空間矩陣分別組合為各個(gè)碼信道所對應(yīng)的矩陣；步驟(f)，將步驟(e)中組合得到的各個(gè)碼信道的矩陣分別進(jìn)行共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算，獲得其共軛轉(zhuǎn)置矩陣；步驟(g)，將步驟(e)中組合得到的各個(gè)碼信道所對應(yīng)的矩陣乘以步驟(f)獲得的其所對應(yīng)的共軛轉(zhuǎn)置矩陣，分別獲得各個(gè)碼信道所對應(yīng)的矩陣；步驟(h)，將步驟(g)獲得的各個(gè)碼信道對應(yīng)的矩陣分別進(jìn)行特征分解，得到各個(gè)矩陣的全部的特征矢量及對應(yīng)的特征值；步驟(i)，分別截短步驟(h)所得到的各個(gè)碼信道的矢量；以及步驟(j)，分別將步驟(i)獲得的截短的各個(gè)碼信道的矢量求反。
18.如權(quán)利要求17所述的頻域子空間信道估計(jì)方法，其中，步驟(h)中選擇輸出全部特征矢量及其對應(yīng)特征值。
19.如權(quán)利要求17所述的頻域子空間信道估計(jì)方法，其中，步驟(h)中選擇輸出一個(gè)特征值最小的特征矢量。
20.如權(quán)利要求19所述的頻域子空間信道估計(jì)方法，其中，步驟(i)中的截取矢量方式為截取各個(gè)矩陣的矢量后部預(yù)定數(shù)量的矢量。
21.如權(quán)利要求20所述的頻域子空間信道估計(jì)方法，其中，該預(yù)定數(shù)量與載波組中的載波數(shù)相同。
22.如權(quán)利要求21所述的頻域子空間信道估計(jì)方法，其中，第四步驟包括以下步驟步驟(k)，并行接收步驟(j)獲得的各個(gè)碼信道的輸出矢量，并并行進(jìn)行矢量模歸一化處理；以及步驟(1)，將各個(gè)碼信道的模歸一后的矢量進(jìn)行簡單平均，獲得一個(gè)平均矢量。
23.一種接收機(jī)，其包括，一模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備(1)，用于將自天線設(shè)備接收的模擬載波信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字基帶信號，和至少一組以下設(shè)備一同步設(shè)備(2)，用于將接收到的數(shù)字基帶信號進(jìn)行時(shí)間同步處理，獲得同步的數(shù)字基帶信號；一單載波/多載波變換設(shè)備(3)，用于將輸入的同步數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)化為并行的一組頻域多載波信號；一小區(qū)解碼設(shè)備(4)，用于去除單載波/多載波變換設(shè)備(3)輸入的、并行的頻域多載波信號中識別小區(qū)的小區(qū)碼，并行輸出對應(yīng)的純擴(kuò)頻信號；一載波分組設(shè)備(5)，用于將該組并行的純擴(kuò)頻信號中不同的載波組分開，每個(gè)載波組傳輸一組頻域擴(kuò)頻的碼分多址信號，并且每個(gè)載波組中均有多個(gè)碼信道，其中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶，其擴(kuò)頻碼為已知；多個(gè)頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備(6)，分別用于接收載波分組設(shè)備(5)輸入的一個(gè)對應(yīng)的載波組，并根據(jù)該載波組中的傳輸信號和屬于同一檢測用戶的碼信道的擴(kuò)頻碼，進(jìn)行盲子空間信道估計(jì)，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量；多個(gè)頻域均衡設(shè)備(7)，分別用于根據(jù)載波分組設(shè)備(5)輸入的一個(gè)對應(yīng)的載波組以及對應(yīng)的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備(6)輸入的該載波組的頻域信道響應(yīng)矢量，進(jìn)行信道的頻域均衡，獲得各子載波能量相同的與該載波組對應(yīng)的傳輸矢量；多個(gè)頻域解擴(kuò)設(shè)備(8)，分別用于接收對應(yīng)的頻域均衡設(shè)備(7)輸入的一個(gè)碼信道的傳輸矢量，根據(jù)傳輸矢量和與其對應(yīng)的已知碼信道擴(kuò)頻碼，對碼信道進(jìn)行解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的傳輸符號；多個(gè)數(shù)字解調(diào)設(shè)備(9)，分別用于接收對應(yīng)的頻域解擴(kuò)設(shè)備(8)輸入傳輸符號，并對該傳輸符號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的比特；一信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備(10)，用于將來自多個(gè)數(shù)字解調(diào)設(shè)備(9)的并行比特進(jìn)行信道復(fù)接，轉(zhuǎn)化為一組串行比特；以及一信道解碼設(shè)備(11)，用于對信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備(10)輸入比特串進(jìn)行解交織和信道譯碼，輸出一組串行比特作為接收機(jī)設(shè)備的最終輸出結(jié)果。
24.如權(quán)利要求23所述的接收機(jī)，其中，該頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備(6)為上述權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備。
25.一種信號接收方法，其包括以下步驟將接收模擬載波信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字基帶信號；下述步驟并行地針對各個(gè)不同用戶同時(shí)處理將數(shù)字基帶信號進(jìn)行時(shí)間同步處理，獲得同步的數(shù)字基帶信號；將同步數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)化為并行的一組頻域多載波信號；去除并行的頻域多載波信號中識別小區(qū)的小區(qū)碼，并行輸出對應(yīng)的純擴(kuò)頻信號；將該組并行的純擴(kuò)頻信號中不同的載波組分開，每個(gè)載波組傳輸一組頻域擴(kuò)頻的碼分多址信號，并且每個(gè)載波組中均有多個(gè)碼信道，其中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶，其擴(kuò)頻碼為已知；各載波組的并行地根據(jù)該載波組中的傳輸信號和屬于同一檢測用戶的碼信道的擴(kuò)頻碼，進(jìn)行盲子空間信道估計(jì)，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量；各載波組的并行地根據(jù)載波組以及該載波組的頻域信道響應(yīng)矢量，進(jìn)行信道的頻域均衡，獲得與該載波組中各子載波能量對應(yīng)的傳輸矢量；各載波組的各個(gè)碼信道并行地接收一個(gè)碼信道的傳輸矢量，根據(jù)傳輸矢量和與其對應(yīng)的已知碼信道擴(kuò)頻碼，對碼信道進(jìn)行解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的傳輸符號；各載波組的各個(gè)碼信道并行地對傳輸符號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，將其轉(zhuǎn)化為并行的比特；將并行比特進(jìn)行信道復(fù)接，轉(zhuǎn)化為一組串行比特；以及對串行比特進(jìn)行解交織和信道譯碼，輸出一組串行比特作為最終輸出結(jié)果。
26.如權(quán)利要求25所述的信號接收方法，其中，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量的步驟為權(quán)利要求12-22中任一項(xiàng)所述的頻域子空間信道估計(jì)方法中的步驟。
27.一種接收機(jī)，其包括，一模擬載波信號/數(shù)字基帶信號變換設(shè)備(1)，用于將自天線設(shè)備接收的模擬載波信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字基帶信號，和至少一組以下設(shè)備一同步設(shè)備(2)，用于將接收到的數(shù)字基帶信號進(jìn)行時(shí)間同步處理，獲得同步的數(shù)字基帶信號；一單載波/多載波變換設(shè)備(3)，用于將輸入的同步數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)化為并行的一組時(shí)域頻域雙域擴(kuò)頻的多載波信號；一小區(qū)解碼設(shè)備(4)，用于去除單載波/多載波變換設(shè)備(3)輸入的、并行的時(shí)域頻域雙域擴(kuò)頻的多載波信號中識別小區(qū)的小區(qū)碼，并行輸出對應(yīng)的時(shí)域頻域多載波信號；一時(shí)域處理及解擴(kuò)設(shè)備(12)，其用于將小區(qū)解碼設(shè)備(4)輸入的時(shí)域頻域多載波雙域擴(kuò)頻的信號各個(gè)載波上的時(shí)域擴(kuò)頻解擴(kuò)并進(jìn)行相關(guān)處理，獲得對應(yīng)的純頻域擴(kuò)頻多載波信號；一載波分組設(shè)備(5)，用于將該組并行的純頻域擴(kuò)頻信號中不同的載波組分開，每個(gè)載波組傳輸一組頻域擴(kuò)頻的碼分多址信號，并且每個(gè)載波組中均有多個(gè)碼信道，其中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶，其擴(kuò)頻碼為已知；多個(gè)頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備(6)，分別用于接收載波分組設(shè)備(5)輸入的一個(gè)對應(yīng)的載波組，并根據(jù)該載波組中的傳輸信號和屬于同一檢測用戶的碼信道的擴(kuò)頻碼，進(jìn)行盲子空間信道估計(jì)，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量；多個(gè)頻域均衡設(shè)備(7)，分別用于根據(jù)載波分組設(shè)備(5)輸入的一個(gè)對應(yīng)的載波組以及對應(yīng)的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備(6)輸入的該載波組的頻域信道響應(yīng)矢量，進(jìn)行信道的頻域均衡，獲得各子載波能量相同的與該載波組對應(yīng)的傳輸矢量；多個(gè)頻域解擴(kuò)設(shè)備(8)，分別用于接收對應(yīng)的頻域均衡設(shè)備(7)輸入的一個(gè)碼信道的傳輸矢量，根據(jù)傳輸矢量和與其對應(yīng)的已知碼信道擴(kuò)頻碼，對碼信道進(jìn)行解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的傳輸符號；多個(gè)數(shù)字解調(diào)設(shè)備(9)，分別用于接收對應(yīng)的頻域解擴(kuò)設(shè)備(8)輸入傳輸符號，并對該傳輸符號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的比特；一信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備(10)，用于將來自多個(gè)數(shù)字解調(diào)設(shè)備(9)的并行比特進(jìn)行信道復(fù)接，轉(zhuǎn)化為一組串行比特；以及一信道解碼設(shè)備(11)，用于對信道復(fù)接以及并/串轉(zhuǎn)換設(shè)備(10)輸入比特串進(jìn)行解交織和信道譯碼，輸出一組串行比特作為接收機(jī)設(shè)備的最終輸出結(jié)果。
28.如權(quán)利要求27所述的接收機(jī)，其中，該頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備(6)為上述權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備。
29.一種信號接收方法，其包括以下步驟將接收的模擬載波信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字基帶信號；下述步驟并行地針對各個(gè)不同用戶同時(shí)處理將接收到的數(shù)字基帶信號進(jìn)行時(shí)間同步處理，獲得同步的數(shù)字基帶信號；將同步數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)化為并行的一組時(shí)域頻域雙域擴(kuò)頻的多載波信號；去除并行的時(shí)域頻域雙域擴(kuò)頻的多載波信號中識別小區(qū)的小區(qū)碼，并行輸出對應(yīng)的時(shí)域頻域多載波信號；將時(shí)域頻域雙域擴(kuò)頻的多載波信號各個(gè)載波上的時(shí)域擴(kuò)頻解擴(kuò)并進(jìn)行相關(guān)處理，獲得對應(yīng)的純頻域擴(kuò)頻多載波信號；將該組并行的頻域擴(kuò)頻信號中不同的載波組分開，每個(gè)載波組傳輸一組頻域擴(kuò)頻的碼分多址信號，并且每個(gè)載波組中均有多個(gè)碼信道，其中至少部分碼信道屬于同一檢測用戶，其擴(kuò)頻碼為已知；各載波組并行地根據(jù)每一載波組中的傳輸信號和屬于同一檢測用戶的碼信道的擴(kuò)頻碼，進(jìn)行盲子空間信道估計(jì)，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量；各載波組并行地根據(jù)載波組以及該載波組的頻域信道響應(yīng)矢量，進(jìn)行信道的頻域均衡，獲得與該載波組中各子載波能量對應(yīng)的傳輸矢量；各載波組的各個(gè)碼信道并行地根據(jù)傳輸矢量和與其對應(yīng)的已知碼信道擴(kuò)頻碼，對碼信道進(jìn)行解擴(kuò)，獲得對應(yīng)的傳輸符號；各載波組的各個(gè)碼信道并行地對該傳輸符號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的并行比特；將并行比特進(jìn)行信道復(fù)接，轉(zhuǎn)化為一組串行比特；以及對比特串進(jìn)行解交織和信道譯碼，輸出一組串行比特作為最終輸出結(jié)果。
30.如權(quán)利要求29所述的信號接收方法，其中，估計(jì)出該載波組對應(yīng)的頻域信道響應(yīng)矢量的步驟為權(quán)利要求12-22中任一項(xiàng)所述的頻域子空間信道估計(jì)方法中的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備及方法、接收機(jī)以及信號接收方法。其中，頻域子空間信道估計(jì)方法依次包括步驟根據(jù)接收信號獲得信號子空間；根據(jù)碼信道擴(kuò)頻碼矢量并行地獲得各碼信道的碼子空間；利用信號子空間和各碼道碼子空間的統(tǒng)計(jì)特性并行地獲得各碼道所對應(yīng)矢量；將上述各矢量進(jìn)行歸一化處理后獲得平均矢量，作為頻域信道估計(jì)的結(jié)果。其中，該頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備，包括一信號子空間獲得設(shè)備(61)、一碼矢量存儲設(shè)備(62)、多個(gè)碼子空間獲得設(shè)備(63)、多個(gè)最小二乘處理設(shè)備(64)、以及一平均設(shè)備(65)。該頻域子空間信道估計(jì)設(shè)備在提供可靠的頻域信道估計(jì)的同時(shí)，可以很好地集成于現(xiàn)有的多載波碼分多址系統(tǒng)的接收機(jī)中。
文檔編號H04J13/00GK1809043SQ200510002309
公開日2006年7月26日 申請日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月17日
發(fā)明者王明曙, 加山英俊 申請人:都科摩(北京)通信技術(shù)研究中心有限公司