专利名称：适合与时变信道一起使用的信号接收装置和方法
技术领域：
本发明涉及通信系统中的信号接收，特别涉及一种适合与时变(timevariant)信道一起使用的信号接收装置和方法。
背景技术：
一般，对于包括发送方和接收方的通信系统，接收方必须知道由接收方接收的信号的当前判定值，以估计信道特征。在此，判定值意味着所恢复的传输信息。此时，在一定的训练时间周期过去之后，使用判定值获得通过假定在其上已经传输了发送信号的信道的特征而获得的信道估计。
在传统信号接收装置之一估计随时间发生变化的信道特征的情况下，所估计的信道特征的延时的减小要求减少估计判定值所花的时间。为此，例如，在最大似然序列估计(下面，称作“MLSE”)中，使用通过减小回溯(trace back)深度而确定的尝试性判定值。在此，MLSE也称作最大似然序列检测(MaximumLikelihood Sequence Detection，MLSD)，这在Proakis的“DigitalCommunications(数字通信)”(Prentice Hall Press，pp.583-602(1995))中有描述。然而，由于尝试性判定值具有高误差率，因此存在一个问题通过使用尝试性判定值所估计的信道特征的误差增大。因此，上述传统的信号接收装置存在一个缺点由于信道的估计特征和信道的实际特征之间存在大的误差，因此不能从具有误差的估计信道特征正确地估计用来恢复用户信息的判定值。
为了克服这一问题，另一传统信号接收装置采用线性预测器(未示出)来估计延时信道的特征并且从延时信道的估计特征预测当前信道特征。在此，线性预测器可以通过使用信道自相关的Wiener解决方案来实施。Wiener解决方案公开在IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS(IEEE通信事务)(Vol.46，pp464-472，1998，Gregory E.Bottomley)内的一篇文章中“Unificationof MLSE receivers and extension to time-varying channels(MLSE接收器和时变信道扩展的统一)”。为了该解决方案的简单性，在1995年11月7日提交给Larsson等并且标题为“Method of forming a channel estimate fora time-varing radio channel(对时变无线信道进行信道估计的方法)”的美国专利第5,465,276号中提出一种线性预测信道特征的方法，其中仅估计信道的梯度并且使用线性函数与信道最大似然。然而，对于上述传统信号接收装置，同样存在一个问题当要预测的信道特征的范围太长时，上述预测器不能正确地预测信道特征。因此，这两种传统信号接收装置中的后一种装置如同上述前一种装置，也采用尝试性判定值，从而尝试性判定值的误差将导致用户信息的不正确恢复。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个主要目的是提供一种适合与时变信道一起使用的信号接收装置，它可以正确地估计延时信道的特征，并且使用延时信道的估计特征来正确地恢复原始用户信息。
本发明的另一个目的是在适合与时变信道一起使用的信号接收装置中执行的信号接收方法。
为了实现主要目的，根据本发明的一方面，提供一种适合与时变信道一起使用的信号接收装置，该信号接收装置接收通过具有时变特征的信道传输的信号作为接收信号，并且从接收信号恢复原始用户信息，该信号接收装置包括第一信道特征估计器，用于从所恢复的传输信号和接收信号估计表示信道延迟特征的第一延迟特征信号，并且输出所估计的第一延迟特征信号；第一信道特征预测器，用于抽取从第一信道特征估计器输入的估计第一延迟特征信号，从第一延迟特征信号的抽取结果预测信道特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且输出信道特征值的插值结果作为表示信道预测特征的第一预测特征信号；和第一接收器，适用于从第一预测特征信号和接收信号估计判定值，从所估计的判定值恢复传输信号，并且将所恢复的传输信号输出到第一信道特征估计器，从而从判定值恢复原始用户信息。
根据本发明的另一方面，还提供一种适合与时变信道一起使用的信号接收装置，该信号接收装置接收通过具有时变特征的信道传输的信号作为接收信号，并且从接收信号恢复原始用户信息，该信号接收装置包括第二抽取器，用于抽取所恢复的传输信号，并且输出恢复信号的抽取结果；第三抽取器，用于抽取接收信号，并且输出接收信号的抽取结果；第二信道特征估计器，用于从第二和第三抽取器输入的抽取结果估计表示信道延迟特征的第二延迟特征信号，并且输出所估计的第二延迟特征信号；第二信道特征预测器，用于从第二信道特征估计器输入的第二延迟特征信号预测信道特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且输出信道特征值的插值结果作为表示信道预测特征的第二预测特征信号；和第二接收器，用于从第二预测特征信号和接收信号估计判定值，从所估计的判定值恢复传输信号，并且将所恢复的传输信号输出到第二抽取器，从而从判定值恢复原始用户信息。
根据本发明的另一方面，还提供一种适合与时变信道一起使用的信号接收装置，该信号接收装置接收通过具有时变特征的信道传输的信号作为接收信号，并且从接收信号恢复原始用户信息，该信号接收装置包括第一传输信号重新生成器，用于重新生成从所恢复的用户信息恢复的传输信号，并且输出重新生成的传输信号；第三信道特征估计器，用于从第一传输信号重新生成器输入的重新生成的传输信号和接收信号估计表示信道延迟特征的第三延迟特征信号，并且输出所估计的第三延迟特征信号；第三信道特征预测器，用于抽取从第三信道特征估计器输入的第三延迟特征信号，从第三延迟特征信号的抽取结果预测信道特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且输出信道特征值的插值结果作为表示信道预测特征的第三预测特征信号；第三接收器，用于从第三信道特征预测器输入的第三预测特征信号和接收信号估计判定值，并且输出所估计的判定值；和解码器，用于对从第三接收器输入的估计判定值进行解码，并且将解码结果作为通过恢复原始用户信息而获得的恢复的用户信息输出到第一传输信号重新生成器。
根据本发明的另一方面，还提供一种适合与时变信道一起使用的信号接收装置，该信号接收装置接收通过具有时变特征的信道传输的信号作为接收信号，并且从接收信号恢复原始用户信息，该信号接收装置包括第二传输信号重新生成器，用于重新生成从所恢复的用户信息恢复的传输信号，并且输出重新生成的传输信号；第五抽取器，用于抽取从第二传输信号重新生成器输入的重新生成的传输信号，并且输出重新生成的传输信号的抽取结果；第六抽取器，用于抽取接收信号，并且输出接收信号的抽取结果；第四信道特征估计器，用于从第五和第六抽取器输入的抽取结果估计表示信道延迟特征的第四延迟特征信号，并且输出所估计的第四延迟特征信号；第四信道特征预测器，用于从第四信道特征估计器输入的第四延迟特征信号预测信道特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且输出信道特征值的插值结果作为表示信道预测特征的第四预测特征信号；第四接收器，用于从第四预测特征信号和接收信号估计判定值，并且输出所估计的判定值；和第二解码器，用于对从第四接收器输入的估计判定值进行解码，并且将解码结果作为通过恢复原始用户信息而获得的恢复的用户信息输出到第二传输信号重新生成器。
为了实现另一个目的，根据本发明的一方面，提供一种在适合与时变信道一起使用的信号接收装置中执行的信号接收方法，包括(a)使用接收信号和所恢复的传输信号估计第一延迟特征信号；(b)抽取所估计的第一延迟特征信号，从第一延迟特征信号的抽取结果预测信道特征值，并且对所预测的信道特征值进行插值，从而获得第一预测特征信号；和(c)从第一预测特征信号和接收信号估计判定值，并且从所估计的判定值恢复传输信号，从而获得恢复的传输信号。
根据本发明的另一方面，还提供一种在适合与时变信道一起使用的信号接收装置中执行的信号接收方法，包括(a)抽取所恢复的传输信号和接收信号；(b)使用抽取结果估计第二延迟特征信号；(c)从所估计的第二延迟特征信号预测信道特征值，并且对所预测的信道特征值进行插值，从而获得第二预测特征信号；和(d)从第二预测特征信号和接收信号估计判定值，并且从所估计的判定值恢复传输信号，从而获得恢复的传输信号。
根据本发明的另一方面，还提供一种在适合与时变信道一起使用的信号接收装置中执行的信号接收方法，包括(a)重新生成从所恢复的用户信息恢复的传输信号，并且获得重新生成的传输信号；(b)使用重新生成的传输信号和接收信号估计第三延迟特征信号；(c)抽取所估计的第三延迟特征信号，从第三延迟特征信号的抽取结果预测信道特征值，并且对所预测的信道特征值进行插值，从而获得第三预测特征信号；(d)从第三预测特征信号和接收信号估计判定值；和(e)对所估计的判定值进行解码，从而获得恢复的用户信息。
根据本发明的另一方面，还提供一种在适合与时变信道一起使用的信号接收装置中执行的信号接收方法，包括(a)重新生成从所恢复的用户信息恢复的传输信号，并且获得重新生成的传输信号；(b)抽取重新生成的传输信号和接收信号；(c)使用抽取结果估计第四延迟特征信号；(d)从所估计的第四延迟特征信号预测信道特征值，并且对所预测的信道特征值进行插值，从而获得第四预测特征信号；(e)从第四预测特征信号和接收信号估计判定值；和(f)对所估计的判定值进行解码，从而获得恢复的用户信息。
通过参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述目的和优点将会变得更加清楚，其中图1是示出一般性通信系统的整体构造的方框图，以说明本发明的适合与时变信道一起使用的信号接收装置；图2是示出根据本发明第一实施例的适合与时变信道一起使用的信号接收装置的构造的方框图；图3是示出在图2所示的信号接收装置中实现的本发明信号接收方法的流程图；图4是示出根据本发明第二实施例的适合与时变信道一起使用的信号接收装置的构造的方框图；图5是示出在图4所示的信号接收装置中实现的本发明信号接收方法的流程图；图6是示出根据本发明第三实施例的适合与时变信道一起使用的信号接收装置的构造的方框图；图7是示出在图6所示的信号接收装置中实现的本发明信号接收方法的流程图；图8是示出根据本发明第四实施例的适合与时变信道一起使用的信号接收装置的构造的方框图；图9是示出在图8所示的信号接收装置中实现的本发明信号接收方法的流程图；和图10(a)到10(c)是示出本发明信号接收装置和方法与现有技术信号接收装置和方法之间特征比较的图。
具体实施例方式
下面将参照图1对可以根据本发明应用适合与时变信道一起使用的信号接收装置的一般性通信系统的构造和操作进行详细的描述。
图1是示出一般性通信系统的整体构造的方框图，以说明本发明的适合与时变信道一起使用的信号接收装置。
参照图1，通信系统包括编码器10、调制器12、信道14、合成器16和信号接收装置18。在此，编码器10和调制器12对应于发送方。图1中，编码器10对通过输入端IN1输入的原始用户信息进行编码，并且将编码结果作为发送信息输出到调制器12。此时，调制器12对从编码器10输入的发送信息进行调制，并且输出发送信息的调制结果作为传输信号。从调制器12输出的传输信号通过具有时变特征的信道14进行传输。此时，通过信道14传输的传输信号与噪声N进行合成，并且合成结果发送到信号接收装置18。更具体地说，合成器16将经过信道14的信号与噪声N进行合成，并且将合成结果输出到信号接收装置18。在此，信号接收装置18接收从合成器16输出的信号，即通过信道14发送的带噪声的传输信号作为接收信号，从接收信号恢复原始用户信息，并且通过输出端OUT1输出恢复结果作为恢复的用户信息。
现在，将参照附图对应用于图1所示通信系统的根据本发明各个实施例的适合与时变信道一起使用的信号接收装置18的构造和操作，以及在各个实施例中执行的本发明信号接收方法进行详细的描述。
图2是示出根据本发明第一实施例的适合与时变信道一起使用的信号接收装置的构造的方框图。
参照图2，信号接收装置包括第一接收器40、第一信道特征预测器42和第一信道特征估计器44。
图3是示出在图2所示的信号接收装置中实现的本发明信号接收方法的流程图，其中，信号接收方法包括估计信道延迟特征(步骤80)，预测信道特征(步骤82到88)和获得判定值和所恢复的传输信号(步骤90)。
本发明的图2信号接收装置接收从通信系统的发送方通过图1中具有时变特征的信道14传输的信号作为接收信号，并且从接收信号恢复原始用户信息。为此，第一信道特征估计器44首先从第一接收器40通过输出端OUT2输出的恢复的传输信号和从输入端口IN2输入的接收信号，估计表示信道14的延迟特征的第一延迟特征信号，并且将所估计的第一延迟特征信号输出到第一信道特征预测器42(步骤80)。在此，信道特征表示信道中每个抽头的幅度和/或相位。
在步骤80之后，用于补偿估计信道特征延时的第一信道特征预测器42执行抽取操作，即对从第一信道特征估计器44输入的第一延迟特征信号进行抽样，从第一延迟特征信号的抽取结果预测信道特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且将信道特征值的插值结果作为表示信道14预测特征的第一预测特征信号输出到第一接收器40(步骤82到88)。
为执行这些操作，第一信道特征预测器42可以通过第一抽取器52、第一特征值预测器50、第一扩展器48和第一插值器46来实现。在此，在步骤80之后，第一抽取器52用来抽取从第一信道特征估计器44输入的第一延迟特征信号，并且将第一延迟特征信号的抽取结果输出到第一特征值预测器50(步骤82)。在步骤82之后，第一特征值预测器50用来从第一抽取器52输入的第一延迟特征信号的抽取结果预测信道14的特征值，并且将所预测的信道特征值输出到第一扩展器48(步骤84)。在步骤84之后，第一扩展器48用来在从第一特征值预测器50输入的预测信道特征值中间插入预定值，例如“0”，并且将插入结果输出到第一插值器46(步骤86)。在步骤86之后，第一插值器46用来对从第一扩展器48输入的插入结果进行插值，并且将插值结果作为第一预测特征信号输出到第一接收器40(步骤88)。
在步骤88之后，第一接收器40用来从第一信道特征预测器42输入的第一预测特征信号和从输入端IN2输入的接收信号估计判定值，从所估计的判定值恢复传输信号，并且将所恢复的传输信号输出到第一信道特征估计器44，并且通过输出端OUT2将估计判定值输出到例如解码器(未示出)。此时，解码器对从第一接收器40输入的估计判定值进行解码，并且输出解码结果作为恢复的原始用户信息。
例如，假定在第一接收器40中估计判定值所需的时间周期为τ，并且在时间t，信号在图2所示的组成单元40、42和44中的每个单元进行输入/输出，第一信道特征预测器42使用在时间t-τ-1从输入端IN2施加到第一信道特征估计器44的接收信号和与在时间t-τ-1从调制器12输出的传输信号对应的恢复的传输信号，生成第一预测特征信号。此时，第一预测特征信号显示在时间t传输信号所经过的信道14的预测特征。通过使用第一预测特征信号和在时间t通过输入端IN2输入的接收信号，第一接收器40获得经过恢复的在时间t-τ从调制器12输出的传输信号。
图4是示出根据本发明第二实施例的适合与时变信道一起使用的信号接收装置的构造的方框图。
参照图4，信号接收装置包括第二信道特征估计器114、第二抽取器110、第三抽取器112、第二信道特征预测器116和第二接收器118。
图5是示出在图4所示的信号接收装置中实现的本发明信号接收方法的流程图，其中，信号接收方法包括估计信道延迟特征(步骤140和142)，预测信道特征(步骤144到148)和获得判定值和所恢复的传输信号(步骤150)。
不同于图2所示的信号接收装置，图4所示的信号接收装置不是在预测信道特征时执行抽取操作，而是正好在估计信道延迟特征之前执行该操作。除此之外，图4所示的信号接收装置和在该信号接收装置中实现的图5所示信号接收方法与图2和3所示的相同。
首先，抽取恢复的传输信号和接收信号(步骤140)。为此，第二抽取器110抽取从第二接收器118输入的恢复的传输信号，并且将恢复信号的抽取结果输出到第二信道特征估计器114。另外，第三抽取器112抽取从输入端IN3输入的接收信号，并且将接收信号的抽取结果输出到第二信道特征估计器114。
在步骤140之后，第二信道特征估计器114从第二抽取器110和第三抽取器112输入的抽取结果估计表示信道14延迟特征的第二延迟特征信号，并且将所估计的第二延迟特征信号输出到第二信道特征预测器116(步骤142)。
在步骤142之后，用于补偿估计信道特征延时的第二信道特征预测器116从第二信道特征估计器114输入的第二延迟特征信号预测信道14的特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且将信道特征值的插值结果作为表示信道14的预测特征的第二预测特征信号输出到第二接收器118(步骤144到148)。
为执行这些操作，第二信道特征预测器116可以通过第二特征值预测器120、第二扩展器122和第二插值器124来实现。在此，在步骤142之后，第二特征值预测器120从第二信道特征估计器114输入的第二延迟特征信号预测信道14的特征值，并且将所预测的信道特征值输出到第二扩展器122(步骤144)。在步骤144之后，第二扩展器122在从第二特征值预测器120输入的所预测的信道特征值中间插入预定值，例如“0”，并且将插入结果输出到第二插值器124(步骤146)。在步骤146之后，第二插值器124对从第二扩展器122输入的插入结果进行插值，并且将插值结果作为第二预测特征信号输出到第二接收器118(步骤148)。
在步骤148之后，第二接收器118从第二信道特征预测器116输入的第二预测特征信号和从输入端IN3输入的接收信号估计判定值，从所估计的判定值恢复传输信号，并且将所恢复的传输信号输出到第二抽取器110，并且通过输出端OUT3将所估计的判定值输出到解码器(未示出)。此时，解码器对从第二接收器118输入的估计的判定值进行解码，并且输出解码结果作为恢复的原始用户信息。
同时，为了比本发明的上述信号接收装置和方法更准确地估计判定值，不采用从第一接收器40或第二接收器118输出的恢复的传输信号来估计信道的延迟特征，可以采用从恢复的用户信息重新生成的传输信号。为此，下面将参照附图对根据本发明各个实施例的适合与时变信道一起使用的信号接收装置的构造和操作，以及在根据各个实施例的信号接收装置中实现的本发明信号接收方法进行详细的描述。
图6是示出根据本发明第三实施例的适合与时变信道一起使用的信号接收装置的构造的方框图。
参照图6，信号接收装置包括第一传输信号重新生成器180、第三信道特征估计器182、第三信道特征预测器184、第三接收器186和第一解码器188。
图7是示出在图6所示的信号接收装置中实现的本发明信号接收方法的流程图，其中，信号接收方法包括估计信道延迟特征(步骤220和222)，预测信道特征(步骤224到230)和获得判定值和所恢复的用户信息(步骤232和234)。
不同于图2或图4所示的信号接收装置，除了不是采用从第一接收器40或第二接收器118输出的恢复传输信号，而是采用从第一解码器188输出的恢复的用户信息重新生成的传输信号来估计信道的延迟特征之外，图6所示的信号接收装置和在该信号接收装置中实现的图7所示信号接收方法与图2或4所示的接收装置和图3或图5所示的信号接收方法相同。
首先，第一传输信号重新生成器180重新生成从第一解码器188输出的恢复的用户信息恢复的传输信号，并且将重新生成的传输信号输出到第三信道特征估计器182(步骤220)。为此，第一传输信号重新生成器180可以通过编码器(未示出)和调制器(未示出)来实现。在此，编码器对恢复的用户信息进行编码，并且将编码结果输出到调制器。调制器采用与图1所示调制器12相同的方案对从编码器输入的编码结果进行调制，并且将调制结果作为重新生成的传输信号输出到第三信道特征估计器182。
在步骤220之后，第三信道特征估计器182从第一传输信号重新生成器180输入的重新生成传输信号和通过输入端IN4输入的接收信号来估计表示信道14延迟特征的第三延迟特征信号，并且将所估计的第三延迟特征信号输出到第三信道特征预测器184(步骤222)。
在步骤222之后，第三信道特征预测器184对从第三信道特征估计器182输入的第三延迟特征信号进行抽取，从第三延迟特征信号的抽取结果预测信道14的特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且将信道特征值的插值结果作为表示信道14的预测特征的第三预测特征信号输出到第三接收器186(步骤224到230)。
为执行这些操作，第三信道特征预测器184可以通过第四抽取器200、第三特征值预测器202、第三扩展器204和第三插值器206来实现。在此，在步骤222之后，第四抽取器200用来抽取从第三信道特征估计器182输入的第三延迟特征信号，并且将第三延迟特征信号的抽取结果输出到第三特征值预测器202(步骤224)。在步骤224之后，第三特征值预测器202用来从第四抽取器200输入的第三延迟特征信号的抽取结果预测信道14的特征值，并且将所预测的信道特征值输出到第三扩展器204(步骤226)。在步骤226之后，第三扩展器204用来在从第三特征值预测器202输入的所预测的信道特征值中间插入预定值，例如“0”，并且将插入结果输出到第三插值器206(步骤228)。在步骤228之后，第三插值器206用来对从第三扩展器204输入的插入结果进行插值，并且将插值结果作为第三预测特征信号输出到第三接收器186(步骤230)。
在步骤230之后，第三接收器186用来从第三信道特征预测器184输入的第三预测特征信号和从输入端IN4输入的接收信号估计判定值，并且将所估计的判定值输出到第一解码器188(步骤232)。在步骤232之后，第一解码器188对从第三接收器186输入的估计判定值进行解码，并且在通过输出端OUT4输出解码结果的同时，将该解码结果作为通过恢复的原始用户而获得的恢复的用户信息输出到第一传输信号重新生成器180(步骤234)。为此，第一解码器188可以通过用于对从第三接收器186输入的判定值进行解码并且输出解码结果作为恢复的用户信息的解码器(未示出)来实现。例如，第一解码器188用于补偿对应于恢复的传输信号的从第三接收器186输出的估计判定值中包含的误差，以更准确地恢复原始用户信息。
图8是示出根据本发明第四实施例的适合与时变信道一起使用的信号接收装置的构造的方框图。
参照图8，信号接收装置包括第二传输信号重新生成器260、第五抽取器262、第六抽取器264、第四信道特征估计器266、第四信道特征预测器268、第四接收器270和第二解码器272。
图9是示出在图8所示的信号接收装置中实现的本发明信号接收方法的流程图，其中，信号接收方法包括估计信道延迟特征(步骤310到314)，预测信道特征(步骤316到320)和获得判定值和所恢复的传输信号(步骤322和324)。
不同于图6所示的信号接收装置，图8所示的信号接收装置不是在预测信道特征时执行抽取操作，而是正好在估计信道延迟特征之前执行该操作。除此之外，图8所示的信号接收装置和在该信号接收装置中实现的图9所示信号接收方法与图6和7所示的相同。
首先，第二传输信号重新生成器260重新生成从第二解码器272输出的恢复的用户信息恢复的传输信号，并且将重新生成的传输信号输出到第五抽取器262(步骤310)。为此，第二传输信号重新生成器260具有与图6所示第一传输信号重新生成器180相同的构造和操作。也就是，第二传输信号重新生成器260可以通过如上所述的编码器(未示出)和调制器(未示出)来实现。例如，在图1所示的调制器12采用二进制移相键控(Binary Phase ShiftKeying，BPSK)方案对传输信息进行调制的情况下，包含在第一传输信号重新生成器180或第二传输信号重新生成器260中的调制器(未示出)采用BPSK方案重新生成从恢复的用户信息恢复的传输信号。
在步骤310之后，对重新生成的传输信号和接收信号进行抽取(步骤312)。为此，第五抽取器262抽取从第二传输信号重新生成器260输入的重新生成的传输信号，并且将重新生成的传输信号的抽取结果输出到第四信道特征估计器266。另外，第六抽取器264抽取从输入端IN5输入的接收信号，并且将接收信号的抽取结果输出到第四信道特征估计器266。
在步骤312之后，第四信道特征估计器266从第五抽取器262和第六抽取器264输入的抽取结果估计表示信道14延迟特征的第四延迟特征信号，并且将所估计的第四延迟特征信号输出到第四信道特征预测器268(步骤314)。
在步骤314之后，第四信道特征预测器268从第四信道特征估计器266输入的第四延迟特征信号预测信道14的特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且将信道特征值的插值结果作为表示信道14的预测特征的第四预测特征信号输出到第四接收器270(步骤316到320)。
为执行这些操作，第四信道特征预测器268可以通过第四特征值预测器280、第四扩展器282和第四插值器284来实现。在此，在步骤314之后，第四特征值预测器280从第四信道特征估计器266输入的第四延迟特征信号预测信道14的特征值，并且将所预测的信道特征值输出到第四扩展器282(步骤316)。在步骤316之后，第四扩展器282在从第四特征值预测器280输入的预测的信道特征值中间插入预定值，例如“0”，并且将插入结果输出到第四插值器284(步骤318)。在步骤318之后，第四插值器284对从第四扩展器282输入的插入结果进行插值，并且将插值结果作为第四预测特征信号输出到第四接收器270(步骤320)。
在步骤320之后，第四接收器270用来从第四信道特征预测器268输入的第四预测特征信号和从输入端IN5输入的接收信号估计判定值，并且将估计判定值输出到第二解码器272(步骤322)。在步骤322之后，第二解码器272对从第四接收器270输入的估计判定值进行解码，并且在通过输出端OUT5输出解码结果的同时，将该解码结果作为通过恢复原始用户而获得的恢复的用户信息输出到第二传输信号重新生成器260(步骤324)。为此，第二解码器272可以通过用于对从第四接收器270输入的判定值进行解码并且输出解码结果作为恢复的用户信息的解码器(未示出)来实现。例如，第二解码器272用于补偿对应于恢复的传输信号的从第四接收器270输出的估计判定值中包含的误差，以更准确地恢复原始用户信息。
当在图2或图4所示的第一接收器40或第二接收器118中恢复的传输信号被错误地估计，从而它具有误差时，从第一信道特征预测器42或第二信道特征预测器116生成的第一或第二预测特征信号可能具有误差。为了克服这一问题，如图6或图8所示，可以采用恢复的用户信息，而不是恢复的传输信号，来估计用来预测信道特征的信道延迟特征。
同时，为更好理解本发明，下面将分别对图2、4、6和8所示的本发明适合与时变信道一起使用的信号接收装置的各个组成单元的示例性操作进行详细的描述。
首先，假定信道14的长度为M，并且接收信号yk由下面[表达式1]给出[表达式1]yk＝hHkxk+nk其中，k表示时间，nk表示噪声，hHk表示信道14的脉冲响应，其中hk可以写作下面[表达式2]，并且作为传输信号的xk可以写作下面[表达式3][表达式2]hk＝ [hk，0，hk，1，...hk，M]T[表达式3]xk＝[xkxk-1...Xk-M]T其中，T表示倒置。
此时，第一、第二、第三和第四信道特征估计器44、114、182和266中的每个均可以使用例如最小均方(Least Mean Squares，LMS)法、递归最小二乘(Recursive Least Squares，RLS)法或卡尔门(Kalman)法估计信道的延迟特征。所有这些方法估计信道，以最小化误差(ek)。在此，误差(ek)由下面[表达式4]给出[表达式4]ek=yk-h^k-1HxkH]]>其中，假定在第一、第二、第三或第四接收器40、118、186或270中估计判定值所花的时间为D(在此，D等于上述τ)，[表达式4]可以写作下面[表达式5][表达式5]ek-D=yk-D-h^k-1-DHxk-DH]]>使用在[表达式5]中定义的延迟误差(ek)，估计信道的特征，即幅度和/或相位。因此通过使用延迟误差(ek)估计的第一、第二、第三或第四延迟特征信号对应于hk-D。上述LMS、RMS和卡尔门法分别在Haykins的“Adaptivefilter theroy(自适应滤波器理论)”(Prentice Hall Press，pp.365-439，pp.562-587和pp.302-334(1996))中有描述。
此时，第一抽取器52或第四抽取器200每L周期从第一信道特征估计器44或第三信道特征估计器182输入的第一或第三延迟特征信号的特征值选择一个特征值，并且将所选的特征值输出到第一特征值预测器50或第三特征值预测器202。第三抽取器112或第六抽取器264每L周期从输入端IN3或IN5输入的接收信号的特征值选择一个特征值，并且将所选的特征值输出到第二信道特征估计器114或第四信道特征估计器266。另外，第二抽取器110或第五抽取器262每L周期从第二接收器118或第二传输信号重新生成器260输入的恢复或重新生成的传输信号的特征值选择一个特征值，并且将所选的特征值输出到第二信道特征估计器114或第四信道特征估计器266。
此时，第一、第二、第三或第四特征值预测器50、120、202或280使用线性预测法从所估计的第一、第二、第三或第四延迟特征信号获得由下面[表达式6]给出的第一、第二、第三或第四预测特征信号 [表达式6]h^k=Σi=1NWih^k-iL]]>其中Wi为权值，它可以写作下面[表达式7][表达式7]Wi=wi,10···00wi,2···0············0···0wi,M]]>其中，通过使用由下面[方程8]定义的Wiener-Hopf方程可以获得Wi＝[w1，J，...，wN，J][方程8]RjWj＝pj其中，Rj表示由下面[表达式9]给出的自相关矩阵，wj表示加权向量，并且pj表示由下面[表达式10]给出的互相关向量[表达式9]Rj=rj(0)rj(1)···rj(N-1)rj*(1)rj(0)···rj(N-2)············rj*(N-1)···rj*(1)rj(0)]]>[表达式10]pj＝[rj(1)...rj(N)]
其中，rj(i)由下面[表达式11]给出[表达式11]rj(i)＝E[hk，jhk-Li，j]其中，E[]表示期望值。
上述线性预测方法和Wiener-Hopf方程在Haykins的“Adaptive filtertheory(自适应滤波器理论)”(Prentice Hall Press，pp.241-245(1996))中有描述。
与此相同，由第一、第二、第三或第四特征值预测器50、120、202或280预测的特征值输出到第一、第二、第三或第四扩展器48、122、204或282，第一、第二、第三或第四扩展器48、122、204或282在所预测的特征值中间插入预定值“0”并将插入结果输出到第一、第二、第三或第四插值器46、124、206或284。此时，第一、第二、第三或第四插值器46、124、206或284分别使用例如升余弦插值技术的线性插值法对从第一、第二、第三或第四扩展器48、122、204或282输入的插入结果进行插值，并且将插值结果作为第一、第二、第三或第四预测特征信号输出到第一、第二、第三或第四接收器40、118、186和270，在此，用于对从第一、第二、第三或第四扩展器48、122、204或282施加到第一、第二、第三或第四插值器46、124、206或284的插入结果进行插值的各种插值法在Proakis的“Digital SignalProcessing(数字信号处理)”(Prentice Hall Press，pp.765-774(1996))中有描述。
同时，图2或图4所示的第一接收器40或第二接收器118具有延时D来估计判定值，而图6或图8所示的第三接收器186或第四接收器270可以具有或不具有延时D来估计判定值。另外，不同于图2或6所示的信号接收装置，图4或8所示的信号接收装置在估计信道延迟特征之前执行抽取操作。因此，第二信道特征估计器114或第四信道特征估计器266与第一信道特征估计器44或第三信道特征估计器182相比，用来估计信道延迟特征的计算量可能更少，这导致装置的最小化和能量消耗的减少。
为更好理解本发明，假定符号速率为25Ksps(符号/秒)，载波频率fc为900MHz，传输信息的帧大小或项数为100(符号)，单位帧包括10个已为发送方和信号接收装置所知的传输信息和90个不为所知的传输信息，信道14的抽头数为2，信道14为瑞利(rayleigh)衰减信道，N为相加性白高斯噪声(Additive White Gaussian Noise，AWGN)，信道延迟特征用步长范围为0.1到0.5、D＝50(符号)的LMS法进行估计，调制器12使用BPSK方案、L＝50执行调制，传统信号接收装置具有2-4个(符号)的延时从而其接收方获得判定值，下面将对本发明的信号接收装置和方法与现有技术的信号接收装置和方法进行比较。
图10(a)到10(c)是示出本发明信号接收装置和方法与现有技术信号接收装置和方法之间特征比较的图。
参照图10(a)到10(c)，每个图的横轴表示信噪比(Signal-to-NoiseRatio，SNR)，并且纵轴表示误比特率(Bit Error Rate，BER)。另外，图10(a)中最大多普勒(Doppler)频率(fd)为50Hz、图10(b)中fd为100Hz并且图10(c)中fd为200Hz。而且，图中的虚线表示现有技术的信号接收方法，而实线表示本发明的信号接收方法。
图10(a)中的信道变化慢于图10(b)中的信道变化，而图10(c)中的信道变化快于图10(b)中的信道变化。因此，可以看到，随着信道变化变快，本发明的信号接收方法比现有技术的信号接收方法具有更小的BER。因此，本发明比现有技术具有更优良的恢复用户信息能力。
如上所述，本发明的适合与时变信道一起使用的信号接收装置和方法具有如下优点信道特征的正确预测允许更准确地恢复原始用户信息，并且不需要获得尝试性判定值，从而导致获得更简单的硬件结构以及降低生产成本。
尽管本发明是参照其优选实施例来具体描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可以进行各种修改、变换和等价置换。另外，应该理解，在此使用的措词或术语是为了描述的目的，而不是为了限制的目的。因此本发明的范围仅由所附权利要求进行限定。
权利要求
1.一种适合与时变信道一起使用的信号接收装置，该信号接收装置接收通过具有时变特征的信道传输的信号作为接收信号，并且从接收信号恢复原始用户信息，该信号接收装置包括第一信道特征估计器，用于从所恢复的传输信号和接收信号估计表示信道延迟特征的第一延迟特征信号，并且输出所估计的第一延迟特征信号；第一信道特征预测器，用于抽取从第一信道特征估计器输入的所估计的第一延迟特征信号，从第一延迟特征信号的抽取结果预测信道特征值，对预测的信道特征值进行插值，并且输出信道特征值的插值结果作为表示信道预测特征的第一预测特征信号；和第一接收器，适用于从第一预测特征信号和接收信号估计判定值，从所估计的判定值恢复传输信号，并且将所恢复的传输信号输出到第一信道特征估计器，从而从判定值恢复原始用户信息。
2.如权利要求1所述的信号接收装置，其中，第一信道特征预测器包括第一抽取器，用于抽取从第一信道特征估计器输入的第一延迟特征信号，并且输出第一延迟特征信号的抽取结果；第一特征值预测器，用于从第一抽取器输入的第一延迟特征信号的抽取结果预测信道的特征值，并且输出所预测的信道特征值；第一扩展器，用于在从第一特征值预测器输入的预测的信道特征值中间插入预定值，并且输出插入结果；和第一插值器，用于对从第一扩展器输入的插入结果进行插值，并且将插值结果作为第一预测特征信号输出到第一接收器。
3.一种在如权利要求1所述的适合与时变信道一起使用的信号接收装置中执行的信号接收方法，包括如下步骤(a)使用接收信号和恢复的传输信号估计第一延迟特征信号；(b)抽取所估计的第一延迟特征信号，从第一延迟特征信号的抽取结果预测信道特征值，并且对所预测的信道特征值进行插值，从而获得第一预测特征信号；和(c)从第一预测特征信号和接收信号估计判定值，并且从所估计的判定值恢复传输信号，从而获得恢复传输信号。
4.如权利要求3所述的信号接收方法，其中，抽取步骤(b)包括如下步骤(b1)抽取在步骤(a)估计的第一延迟特征信号；(b2)从第一延迟特征信号的抽取结果预测信道的特征值；(b3)在所预测的特征值中间插入预定值；和(b4)对插入结果进行插值，以获得第一预测特征信号，并且继续到步骤(c)。
5.一种适合与时变信道一起使用的信号接收装置，该信号接收装置接收通过具有时变特征的信道传输的信号作为接收信号，并且从接收信号恢复原始用户信息，该信号接收装置包括第二抽取器，用于抽取恢复的传输信号，并且输出恢复信号的抽取结果；第三抽取器，用于抽取接收信号，并且输出接收信号的抽取结果；第二信道特征估计器，用于从第二和第三抽取器输入的抽取结果估计表示信道延迟特征的第二延迟特征信号，并且输出所估计的第二延迟特征信号；第二信道特征预测器，用于从第二信道特征估计器输入的第二延迟特征信号预测信道特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且输出信道特征值的插值结果作为表示信道预测特征的第二预测特征信号；和第二接收器，用于从第二预测特征信号和接收信号估计判定值，从所估计的判定值恢复传输信号，并且将所恢复的传输信号输出到第二抽取器，从而从判定值恢复原始用户信息。
6.如权利要求5所述的信号接收装置，其中，第二信道特征预测器包括第二特征值预测器，用于从第二信道特征估计器输入的第二延迟特征信号预测信道的特征值，并且输出所预测的信道特征值；第二扩展器，用于在从第二特征值预测器输入的预测的信道特征值中间插入预定值，并且输出插入结果；和第二插值器，用于对从第二扩展器输入的插入结果进行插值，并且将插值结果作为第二预测特征信号输出到第二接收器。
7.一种在如权利要求5所述的适合与时变信道一起使用的信号接收装置中执行的信号接收方法，包括如下步骤(a)抽取恢复的传输信号和接收信号；(b)使用抽取结果来估计第二延迟特征信号；(c)从所估计的第二延迟特征信号预测信道特征值，并且对所预测的信道特征值进行插值，从而获得第二预测特征信号；和(d)从第二预测特征信号和接收信号估计判定值，并且从所估计的判定值恢复传输信号，从而获得恢复的传输信号。
8.如权利要求7所述的信号接收方法，其中，预测步骤(c)包括如下步骤(c1)从在步骤(b)估计的第二延迟特征信号预测信道的特征值；(c2)在预测的特征值中间插入预定值；和(c3)对插入结果进行插值，以获得第二预测特征信号，并且继续到步骤(d)。
9.一种适合与时变信道一起使用的信号接收装置，该信号接收装置接收通过具有时变特征的信道传输的信号作为接收信号，并且从接收信号恢复原始用户信息，该信号接收装置包括第一传输信号重新生成器，用于重新生成从恢复的用户信息恢复的传输信号，并且输出重新生成的传输信号；第三信道特征估计器，用于从第一传输信号重新生成器输入的重新生成的传输信号和接收信号估计表示信道延迟特征的第三延迟特征信号，并且输出所估计的第三延迟特征信号；第三信道特征预测器，用于抽取从第三信道特征估计器输入的第三延迟特征信号，从第三延迟特征信号的抽取结果预测信道特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且输出信道特征值的插值结果作为表示信道预测特征的第三预测特征信号；第三接收器，用于从第三信道特征预测器输入的第三预测特征信号和接收信号估计判定值，并且输出所估计的判定值；和解码器，用于对从第三接收器输入的估计的判定值进行解码，并且将解码结果作为通过恢复原始用户信息而获得的恢复的用户信息输出到第一传输信号重新生成器。
10.如权利要求9所述的信号接收装置，其中，第三信道特征预测器包括第四抽取器，用于抽取从第三信道特征估计器输入的第三延迟特征信号，并且输出第三延迟特征信号的抽取结果；第三特征值预测器，用于从第四抽取器输入的第三延迟特征信号的抽取结果预测信道的特征值，并且输出所预测的信道特征值；第三扩展器，用于在从第三特征值预测器输入的预测的信道特征值中间插入预定值，并且输出插入结果；和第三插值器，用于对从第三扩展器输入的插入结果进行插值，并且将插值结果作为第三预测特征信号输出到第三接收器。
11.一种在如权利要求9所述的适合与时变信道一起使用的信号接收装置中执行的信号接收方法，包括如下步骤(a)重新生成从恢复的用户信息恢复的传输信号，并且获得重新生成的传输信号；(b)使用重新生成的传输信号和接收信号估计第三延迟特征信号；(c)抽取所估计的第三延迟特征信号，从第三延迟特征信号的抽取结果预测信道特征值，并且对所预测的信道特征值进行插值，从而获得第三预测特征信号；(d)从第三预测特征信号和接收信号估计判定值；和(e)对所估计的判定值进行解码，从而获得恢复的用户信息。
12.如权利要求11所述的信号接收方法，其中，抽取步骤(c)包括如下步骤(c1)抽取在步骤(b)估计的第三延迟特征信号；(c2)从第三延迟特征信号的抽取结果预测信道的特征值；(c3)在所预测的特征值中间插入预定值；和(c4)对插入结果进行插值，以获得第三预测特征信号，并且继续到步骤(d)。
13.一种适合与时变信道一起使用的信号接收装置，该信号接收装置接收通过具有时变特征的信道传输的信号作为接收信号，并且从接收信号恢复原始用户信息，该信号接收装置包括第二传输信号重新生成器，用于重新生成从恢复的用户信息恢复的传输信号，并且输出重新生成的传输信号；第五抽取器，用于抽取从第二传输信号重新生成器输入的重新生成的传输信号，并且输出重新生成的传输信号的抽取结果；第六抽取器，用于抽取接收信号，并且输出接收信号的抽取结果；第四信道特征估计器，用于从第五和第六抽取器输入的抽取结果估计表示信道延迟特征的第四延迟特征信号，并且输出所估计的第四延迟特征信号；第四信道特征预测器，用于从第四信道特征估计器输入的第四延迟特征信号预测信道特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且输出信道特征值的插值结果作为表示信道预测特征的第四预测特征信号；第四接收器，用于从第四预测特征信号和接收信号估计判定值，并且输出所估计的判定值；和第二解码器，用于对从第四接收器输入的估计判定值进行解码，并且将解码结果作为通过恢复的原始用户信息而获得的恢复用户信息输出到第二传输信号重新生成器。
14.如权利要求13所述的信号接收装置，其中，第四信道特征预测器，包括第四特征值预测器，用于从第四信道特征估计器输入的第四延迟特征信号预测信道的特征值，并且输出所预测的信道特征值；第四扩展器，用于在从第四特征值预测器输入的预测的信道特征值中间插入预定值，并且输出插入结果；和第四插值器，用于对从第四扩展器输入的插入结果进行插值，并且将插值结果作为第四预测特征信号输出到第四接收器。
15.一种在如权利要求13所述的适合与时变信道一起使用的信号接收装置中执行的信号接收方法，包括如下步骤(a)重新生成从恢复的用户信息恢复的传输信号，并且获得重新生成的传输信号；(b)抽取重新生成的传输信号和接收信号；(c)使用抽取结果估计第四延迟特征信号；(d)从所估计的第四延迟特征信号预测信道特征值，并且对所预测的信道特征值进行插值，从而获得第四预测特征信号；(e)从第四预测特征信号和接收信号估计判定值；和(f)对所估计的判定值进行解码，从而获得恢复用户信息。
16.如权利要求15所述的信号接收方法，其中，预测步骤(d)包括如下步骤(d1)从在步骤(c)估计的第四延迟特征信号预测信道的特征值；(d2)在预测特征值中间插入预定值；和(d3)对插入结果进行插值，以获得第四预测特征信号，并且继续到步骤(e)。
17.如权利要求1所述的信号接收装置，其中，信道特征对应于幅度。
18.如权利要求1所述的信号接收装置，其中，信道特征对应于相位。
19.如权利要求1所述的信号接收装置，其中，信道特征对应于幅度和相位。
20.如权利要求1所述的信号接收装置，其中，第一信道特征估计器使用最小均方法估计信道的延迟特征。
21.如权利要求1所述的信号接收装置，其中，第一信道特征估计器使用递归最小二乘法估计信道的延迟特征。
22.如权利要求1所述的信号接收装置，其中，第一信道特征估计器使用卡尔曼法估计信道的延迟特征。
全文摘要
本发明公开一种适合与时变信道一起使用的信号接收装置，该装置包括第一信道特征估计器，适用于从所恢复的传输信号和接收信号估计表示信道延迟特征的第一延迟特征信号，并且输出所估计的第一延迟特征信号；第一信道特征预测器，适用于抽取从第一信道特征估计器向其施加的估计第一延迟特征信号，从第一延迟特征信号的抽取结果预测信道特征值，对所预测的信道特征值进行插值，并且输出信道特征值的插值结果作为表示信道预测特征的第一预测特征信号；和第一接收器，适用于从第一预测特征信号和接收信号估计判定值，从估计判定值恢复传输信号，并且将所恢复的传输信号输出到第一信道特征估计器，从而从判定值恢复原始用户信息。
文档编号H04L25/02GK1396714SQ0214090
公开日2003年2月12日 申请日期2002年7月9日 优先权日2001年7月11日
发明者黄赞洙 申请人:三星电子株式会社