專利名稱：利用線移動的相關(guān)性估算信道脈沖響應(yīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及確定通信系統(tǒng)的信道脈沖響應(yīng)(CIR)的方法，如數(shù)字無線網(wǎng)(GSM網(wǎng))無線信道的CIR。特別是，本發(fā)明涉及根據(jù)已知訓練序列的接收確定CIR。
為了確定CIR，必須知道發(fā)送信號的一部分。對于GSM網(wǎng)，同步脈沖(SB)就是信號的一有用部分。從每個基站在至少一個信道上發(fā)送SB，并且按有規(guī)律的圖樣(pattern)發(fā)送。GSM協(xié)議不需要譯碼。在SB中的數(shù)據(jù)和它們采用的圖樣對所有基站都是固定的，而且實質(zhì)上是相同的。
使用SB確定CIR的優(yōu)點是它表示一個相對較長的，類似噪聲的預定發(fā)送信號。典型地，在237微秒的周期內(nèi)發(fā)送64比特。因而，CIR的確定需要對接收信號中的脈沖有足夠的同步，以便使能隨后進行確定CIR的SB提取。
通過使用估算技術(shù)確定CIR。為了估算CIR，發(fā)送一個已知的訓練序列Stx(t)，而這個發(fā)送信號經(jīng)產(chǎn)生接收信號Srx(t)的通信信道而變壞。估算CIR中的問題是確定FIR濾波器的分支-加權(quán){α}(用濾波器取近似CIR)，以便濾波器處理后的已知發(fā)送信號Stx(t)盡可能接近接收信號Srx(t)。
假定發(fā)送信號Stx(t)和接收信號Srx(t)是已知的，從以下可估算出CIR1.已知發(fā)送信號的取樣為TK＝Stx(t0+kτ)，-NC≤k＜N(注意N+NC取樣表示這個完整的訓練序列，編號從接收信號已知干凈的取樣開始安排，訓練序列開始后，接收信號已有NC個取樣)。
2.接收信號的已測取樣RK＝Srx(t0+kτ)，0≤k＜N(訓練序列的前NC個取樣假定變壞，并被忽略)。
通過簡單相關(guān)性確定分支加權(quán){α}αk=Σj=0N-1T‾j-kRj---0≤k≤NC---(2.1)]]>這個算法取決于發(fā)送信號的類似噪聲特性。借此，它將具有低次側(cè)波瓣的自動校正功能。但是，由于訓練序列“干凈”部分的相關(guān)性和對后面的加權(quán)實際上僅執(zhí)行局部的相關(guān)，因而限制了這個算法的波瓣性能。


圖1表示使用這個算法確定簡單信道CIR的結(jié)果。這個結(jié)果指出一個近似17db的動態(tài)范圍和大約在-10db點約9微秒的主波瓣寬度。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)在噪聲中是強有力的，但是從圖1的解釋可以看出，這種分辨率是低劣的(寬主波束)，并因相對較高的側(cè)波瓣限制了動態(tài)范圍。
本發(fā)明力圖減輕采用現(xiàn)有技術(shù)確定CIR時所遇到的問題。
因此，本發(fā)明揭示一個估算通信系統(tǒng)信道脈沖響應(yīng)的方法，這個方法包括如下步驟a.通過脈沖響應(yīng)計算提供CIR的第1估算，脈沖響應(yīng)計算利用信號的相關(guān)性確定所述計算的分支加權(quán)，b.確定上述第1估算中有效峰值表示的無線信道的實際路徑延遲，c.利用上述有效峰值計算精選的CIR估算，這樣上述峰值基本代表上述CIR的第1估算表示的全部能量。
根據(jù)本發(fā)明另一個方面，提供一個估算CIR的方法，該方法包括如下步驟a.通過利用相關(guān)性的計算提供CIR的第1估算；b.識別上述第1估算中具有最小衰減的一個第1峰值；c.確定由上述第1估算的第1峰值表示的實際路徑延遲；d.通過在具有與第1峰值表示實際路徑延遲和幅度相對應(yīng)的路徑延遲的精選估值中提供第1精選的峰值，從初始零精選估值計算CIR的精選估值，e.從第1估值減去與上述第1峰值相對應(yīng)的成分，和f.重復步驟b到e，把其它峰值加到精選的估值，直到上述第一估算中基本上全部能量被去掉。
本發(fā)明還揭示一個適合估算數(shù)字通信系統(tǒng)CIR的設(shè)備，這個設(shè)備包括用于確定第1 CIR估值的第1估算裝置，包括脈沖響應(yīng)濾波器裝置和用于上述濾波器裝置計算分支加權(quán)的相關(guān)性裝置，和用于確定由上述第1估值中有效峰值表示的實際路徑延遲的處理裝置，并利用上述有特殊意義的峰值計算精選CIR的估值，這樣，上述峰值基本代表由上述CIR的第1估值表示的全部能量。
本發(fā)明還提供一個適合估算數(shù)字通信系統(tǒng)CIR的裝置，它包括基于相關(guān)性確定第1 CIR估值的第1估算裝置，用于存貯上述第1 CIR估值的第1存儲器裝置，用于存貯CIR的精選估值的第二存儲器裝置，和處理裝置，用于識別上述第1估值中具有最小衰減的第1峰值，確定由上述第1估值的第1峰值表示實際的路徑延遲，以便定義一個精選的峰值，從上述第1估值減去與上述第1峰值相關(guān)聯(lián)的相關(guān)成份，并把上述精選峰值加到第二存儲器裝置，控制上述處理裝置，識別上述第1估算的CIR內(nèi)連續(xù)峰值，使得在連續(xù)地迭代后一個精選的CIR估值存貯到上述第二存儲裝置。
該裝置可以在適宜的處理設(shè)備上以軟件實施。
本發(fā)明是基于通過使用最新研發(fā)的“線移動”技術(shù)方法可改進基于簡單相關(guān)性技術(shù)的分解能力和動態(tài)范圍。這些都涉及獲取簡單的相關(guān)性中確定CIR，并產(chǎn)生精選的CIR，通過由簡單的相關(guān)性的峰值合成矢量定位表示實際路徑延遲，確定精確CIR。
對于相關(guān)性，允許已知信號最小類似噪聲的影響狀況比所期望的側(cè)波瓣大，以便使來自CIR估算最小化或被遷移。最重要的特征是通過內(nèi)插實際路徑延遲將來自初始的相關(guān)性連續(xù)地移動，把這些峰值加到精選的估值上，并從初始估值減去相應(yīng)的相關(guān)值成份。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1解釋僅使用現(xiàn)有技術(shù)的CIR，圖2解釋采用本發(fā)明的精選CIR，
圖3解釋包含有鄰近峰值的CIRR，圖4解釋對應(yīng)于圖3的線性移動技術(shù)方法的效果，圖5是精選估值處理過程的圖解說明，圖6是二次方程近似技術(shù)的曲線圖解。
背景材料中已詳細討論了相關(guān)性處理具有在噪聲中非?？煽康膬?yōu)點，但是，分辨能力是劣的(寬主波束)，而且時間側(cè)波瓣比理想的大，因而限制了其動態(tài)范圍。
為了增加動態(tài)范圍，已研發(fā)了被稱為“線性移動”技術(shù)。利用如背景技術(shù)部分所描述的相關(guān)性計算CIR，然后采用本發(fā)明產(chǎn)生一個精選的CIR。精選的CIR中的所有的項初始設(shè)置為零，搜索CIR的第1峰值的實際方位和幅度，并把有該實際方位和幅度的峰值加到精選估值上。從初始估值中所有CIR接收器減去來自這個峰值的基值。搜索剩余CIR的峰值，并重復這個處理過程，直到從這個CIR減去大部分能量，或直到剩余峰值對得到的精選CIR具有最小或者沒有重要的影響。
通過分析鄰近峰值的接收器的值，更好地搜索峰值的實際方位。要知道將信號分配到一組接收器(bin)的過程，產(chǎn)生這種情況實際峰值不具有屬于任一已知接收器的路徑延遲，以致能量散布在兩個鄰近接收器之間的CIR中，因此，最大接收器值沒有與實際峰值的路徑對應(yīng)，使得實際路徑稍微偏向最大接收器值的一側(cè)或另一側(cè)?？刹捎闷渌m合方法定位峰值，如，通過計算確定峰值最高點。
圖1表示由相關(guān)性獲取的CIR，這個信道由一個與計算裝置CIR相一致的位于7微秒上的單一路徑組成。在這種情況下，有最高值的峰值可通過分析接收器0到14的接收值(最小衰減或最高峰值)來確定。接收值的示例如下接收器號 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112 13 14接收器值-28-25-16-9-5-3-2 0 -2-3-5-9-16-25 -28可以看出，有最大值的是接收器7，而且鄰近接收器7的接收器值是在這個峰值的兩側(cè)對稱地相等值。可以認為真實的峰值位于接收器7內(nèi)，并在這個示例中7微秒的路徑延遲歸因于峰值1的獲取延遲。把7微秒的路徑延遲看作一個精選的接收器。因此，在如圖2解釋的精選CIR中，這個精選峰值2具有一個正好與7微秒CIR接收器相對應(yīng)的一個路徑延遲。在圖1所示的情況中，從相關(guān)性估算CIR中提取峰值1，導致產(chǎn)生圖2所示精選CIR，結(jié)果提供一個非常干凈的信道響應(yīng)估算。
另一方面，例如，如果這個信道的單一路徑已定位在接收器6和7之間，則由看起來和圖1同樣的相關(guān)性獲取CIR，但是，稍微向左移動(一個接收器的幾分之一)。如果把簡單的移線算法應(yīng)用在這里，其結(jié)果是獲取圖3的精選CIR。由于實際上不允許形成位于接收器之間的路徑，這種表現(xiàn)有可觀的寄生產(chǎn)生。因此，如果我們把簡單算法應(yīng)用到位于接收器之間的路徑延遲的情況，于是得到圖3的結(jié)果。
圖3中，峰值沒有干凈地落在具有來自相關(guān)性CIR最高值的峰值3的接收器值中，而且，有效的峰值4和5位于鄰近峰值3的兩側(cè)。
修改移線算法，可以改進性能，這允許為精選CIR移動的“線”位于中間位置，不是全部都在接收器內(nèi)。
如果我們知道這個路徑就在接收器6和7之間的一半上，可通過安置一半幅度在精選CIR的接收器6中和一半在接收器7中來精選CIR。如果已知這個路徑位于6·4上，則將幅度的60％安置在接收器6中，40％幅度安置在接收器7中。通常，如果這個路徑位于6+X(X＜1)處，此時，把(1-X)倍幅度放入接收器6中，把X倍幅度放入接收器7中。如果在接收器之間已組成信道的單一路徑情況下采用這個技術(shù)，其結(jié)果如圖4所示，應(yīng)該注意的是改良了圖3。注意與落在1個接收器的圖2對照，圖4中的峰值擴展到兩個接收器。
現(xiàn)在僅有一個問題是確定X值。這個X是二次方程插入值，例如，設(shè)想接收器不是第4頁的表中所述的那樣，而是如下形式接收器號 45 678 9接收器值-4.5 -2.5 -1.5 0 -2.5 -3.5注意接收器7中的峰值，而且，接收器6和8具有不相等的值，表示這個峰值實際位置離開了接收器7?？衫枚畏匠滩迦胫荡_定所述的X值。
假定獲取的數(shù)據(jù)點或接收器值落在拋物線上。這個彎曲部分的實際峰值為(x0，y0)。由函數(shù)定義圖6中所示的彎曲特性曲線
y＝y(tǒng)0-α(x-x0)2假定3個數(shù)據(jù)點可以獲得的，此時數(shù)據(jù)點之間-d-是已知的，它是接收器的寬度。α值確定這個特性彎曲輪廓，而且在這個應(yīng)用中通常它是已知的，或者可由對“a”的確定值來確定。
設(shè)觀測峰值具有值在x＝x0-Δ時，y＝a鄰近接收器具有值在x＝x0+d-Δ時y＝b在x＝x0-d-Δ時y＝c從而b＝y(tǒng)0-α(d-Δ)2c＝y(tǒng)0-α(d+Δ)2h-c＝4αd Δ⇒Δ=b-c4αd]]>所以，可推導出值x0、y0。例如，通過硬件或軟件可以很容易地實現(xiàn)這個處理。
利用這樣的近似值的插入確定峰值3中心的實際位置在近似5.04微秒點上。這個峰值的高度保持原始的峰值高度。計算出的有擴展合成精選CIR峰值6表示在圖4中。
顯然，與計算的峰值6相對應(yīng)的相關(guān)成份從初始的CIR減去，以便用移動峰值相關(guān)聯(lián)的能量。而后，在剩下的CIR上重復這個處理過程，進一步產(chǎn)生圖4中峰值7的情況。這個處理過程可一直到從殘留的CIR移出所有效能量，產(chǎn)生有非常好的動態(tài)范圍的精選CIR。可用各種方法確定這個處理過程的終止點。一個相當簡單的實現(xiàn)方法是由一個預定次數(shù)運行這個處理過程，比如說40，憑經(jīng)驗說明可在所關(guān)注的系統(tǒng)中獲得相關(guān)的峰值。另一個可供選擇的方法是歸定最大能量數(shù)，例如1％，當減去精選的峰值時，這個能量可留在初始相關(guān)CIR中。
圖4中所產(chǎn)生殘留部分7較低，表示CIR是信道響應(yīng)的最好估算。已發(fā)現(xiàn)線移動算法也適合噪聲中執(zhí)行。
圖5舉例說明適合于執(zhí)行本發(fā)明的一個設(shè)備實施例的示意圖。輸入信號8表示進入通信系統(tǒng)信號。這個信號8被饋送到第1估算裝置9，而且在沒有本發(fā)明支持的情況下，裝置9的功能是利用相關(guān)技術(shù)估算CIR的第1估算。把第1估算裝置9的輸出作為輸入提供給衰減測量裝置10。裝置10用有關(guān)的接收器值(圖1中最高峰值)確定第1峰值位置。把這個位置信息提供給第2估算裝置11，根據(jù)這個峰值位置的方位履行一個精選的CIR，如圖1所示。通路13示出這個處理過程重復特性，如圖2所述。在參照圖4描述的環(huán)境中，衰減測量裝置10確定峰值實際路徑延遲變換到一個擴展到的精選CIR 12的峰值。
由于含有相對于很少的非零的接收器，利用線移動產(chǎn)生計算的CIR已表明非常合適更進一步的處理(如確定延遲傳播系數(shù)和C/I)。這些將更進一步提高處理算法的速度。
權(quán)利要求
1.一種估算通信系統(tǒng)信道脈沖響應(yīng)的方法，該方法包括如下步驟a.通過脈沖響應(yīng)計算提供CIR的第1估算，脈沖響應(yīng)計算利用信號的相關(guān)性確定所述計算的分支加權(quán)，b.確定上述第1估算中有效峰值表示的無線信道的實際路徑延遲，c.利用上述有效峰值計算精選的CIR估算，這樣上述峰值基本代表上述CIR的第1估算表示的全部能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟b和c包括如下步驟(1)在上述第1估算中識別具有最小衰減的第1峰值，(2)確定由上述第1估算的第1峰值表示的實際路徑延遲，(3)通過在具有與第1峰值表示實際路徑延遲和幅度相對應(yīng)的路徑延遲的精選估值中提供第1精選的峰值，從初始零精選估值計算CIR的精選估值，(4)從第1估值減去與上述第1峰值相對應(yīng)的成分，和(5)重復步驟(1)到(4)，把其它峰值加到精選的估值，直到上述第一估算中基本上全部能量被去掉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中上述第1估值在相等地時間間隔接收器內(nèi)提供一組幅值，并參照具有最大幅度的接收器值周圍的接收器值計算實際路徑延遲。
4.一種適應(yīng)于估算數(shù)字通信系統(tǒng)CIR的設(shè)備，該設(shè)備包括用于確定第1 CIR估值的第1估算裝置，包括脈沖響應(yīng)濾波器裝置和用于上述濾波器裝置計算分支加權(quán)的相關(guān)性裝置，和用于確定由上述第1估值中有效峰值表示的實際路徑延遲的處理裝置，并利用上述有特殊意義的峰值計算精選CIR的估值，這樣，上述峰值基本代表由上述CIR的第1估值表示的全部能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中，上述設(shè)備還包括第1存儲器裝置，用于存貯第1 CIR估值，第2存儲器裝置，用于存貯精選的CIR估值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中上述處理裝置還進一步包括裝置，用于識別上述第1估值中具有最小衰減的第1峰值，通過來自上述第1估值的第1峰值確定表示實際的路徑延遲，以便定義精選的峰值，從上述第1估值減去與上述第1峰值相關(guān)聯(lián)的相關(guān)性成份，并把上述精選峰值填加到上述第2存儲器裝置，上述處理裝置控制在上述第1估算的CIR中連續(xù)地識別峰值，以便在連續(xù)地迭代之后CIR的精選估值貯存在上述第二存儲器裝置內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及確定通信系統(tǒng)的信道脈沖響應(yīng)的方法,如數(shù)字移動無線網(wǎng)(GSM網(wǎng))無線信道的CIR。特別是,本發(fā)明涉及根據(jù)已知訓練序列的接收確定CIR。本發(fā)明根據(jù)通過利用新近研制的“線移動”技術(shù)可改善基于簡單相關(guān)性的技術(shù)的分解力和動態(tài)范圍。這些涉及獲取在簡單的相關(guān)性中確定的CIR并產(chǎn)生精選的CIR。精選的CIR通過來自簡單相關(guān)性的峰值組合找出實際的路徑延遲來確定。
文檔編號H04B7/26GK1250559SQ98803279
公開日2000年4月12日 申請日期1998年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月12日
發(fā)明者彼得·約翰·懷特 申請人:諾基亞電信公司