专利名称：移动无线信道关联评估的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于移动无线信道的关联评估的方法以及装置。
背景技术：
移动台以及基地台在移动无线系统中传输以及接收数字调整的射频信号。接收信号，其已经经由移动无线信道被传输，是受到线性扭曲如射频信号在阻碍物上例如建筑或类似的其它物体的反射，散射以及衍射的一结果。扭曲可能藉由信道脉冲反应被描述。为了允许接收信号的均等化，接收者必须知道移动无线信道的信道脉冲反应。因为信道特性随时改变，接收者完成迅速重复的信道评估以决定且更新信道脉冲反应。为了此目的，传输者发出一调整序列，其是为接收者所已知，在每一出现中。接收者比较接收的调整序列与(已知)传输的调整序列，且自此比较中决定信道脉冲反应。
GSM(移动通信的全球系统)移动无线标准以及其另外的发展(EDGE(GSM进化提高数据速率))是TDMA方法(时分多个址)。两方法军使用爆发中的信号传输。一GSM爆发的结构是完全相同于一EDGE爆发的结构，且是图标说明于图1中。爆发包含148符号s0，s1，…，s147。前面三个符号s0，s1，s2在LTS(左端符号)区域中是为初始符号。随后的爆发区域LDS(左边数据符号)包含第一数据符号s3，…，s60。调整序列TS是由符号s61，…，s86形成。RDS(右边数据符号)爆发区域包含数据符号s87，…，s144。RTS(右边尾端符号)区域在爆发的终点包含一另外的三个符号s145，s146，s147。
在调整序列TS中的符号是永远+1或-1。在GSM的例子中，此一被使用于其它符号，因为GSM使用一两数值的调整符号系统(GSMK调整)。8-PSK调整(相位移键入)是被定义于EDGE标准中，其符号系统包含八个不同的复杂符号。8-PSK符号是被递增旋转经由角度φ＝ej3π/8，而GMSK符号是经由角度φ＝ejπ/2被递增旋转。在此例中，j表示虚数单位。8-PSK符号的均等化是因此比GSMK符号的均等化相当易受信道评估错误的影响。
如同一般已知，移动无线信道在一传输器S以及一接收器E之间可被当成一传输过滤器H具有信道系数hk的模型，如图2中所示。传输器S提供传输符号sk进入传输信道，那就是说传输过滤器H。一模型加法器SU考虑到一附加的噪声影响nk，其是被加入传输符号sk，其已经被hk所过滤，在传输过滤器H的输出端。
指数k表示不连接的时间在符号计时速率的时间单位中。传输信号sk，其已经被传输过滤器H过滤且在其噪声上已经被叠加上去，是由接收器E所接收如接收信号xk。接收信号xk通过由具有信道脉冲反应加上噪声影响的传输符号的序列卷积所获得Xk=Σi=0LhiSk-i+nk---(1),]]>其中L表示传输信道的顺序其由过滤器H所模式化。
图3显示顺序L的一信道模型过滤器H。过滤器H具有一位移登录器包含L内存胞元Z。分接头(他们的一全部的L+1)是在每一例子中位于每一内存胞元Z的前以及的后且导向乘法器其乘算符号sk，sk-1，…，sk-L的数值插入偏移登录器经由一输入IN在符号计时速率T-1藉由对应的L+1信道系数h0，h1，…，hL。L+1亦表示信道脉冲反应的长度。过滤器H的一输出台AD加入L+1乘法器的输出，因此造成如方程式1所示的一输出信号OUT。
对于信道评估，现在假设接收器是与爆发同步限制至少足够精确地而载体的L+1组件h＝[h-L…h-1h0h1…hL] (2)
表示信道脉冲反应。这表示实际信道脉冲反应通过由此载体的L+1组件形成，且其它载体的组件为0。如果同步与爆发被充分限制，载体的第一L信道系数h-L，…，h-1＝0以及h0，h1，…，hL是为引用在方程式1中的信道系数。为了避免一过度复杂的数学表示，相同的标记是被使用于发生在方程式(1)中的信道系数且对于载体h的组件h-L，…，hL其是被说明于方程式(2)。
如果调整序列TS的符号是被视为传输符号，则下列关是从方程式(1)联合方程式(2)所获得xk＝[s61+k+L…s61+k…s61+k-L][h-L…h0…hL]T+nk(3)接收符号在时间间隔[k1，k2]中自下列 缩写[s61…s86]＝[t0…t25]将被使用于下列文中用于调整符号。调整序列TS可藉由向量表示t＝[t0t1t2…t15t0…t9]T(5)。
上标T(移项)指示t是一管状向量。调整序列TS因此具有一周期性关于一序列长度为P。对于GSM/EDGE，P＝16。
再者，调整序列TS具有特征为每一长度16(一般上长度P)的向量组件t16(1)＝[t1…t1+15]T(6)是垂直关于非无价值的循环位置位移τ在间隔τ∈[1，6]中，那就是说R(1，1+τ)＝[t1，…，t1+15It1+τ，…，t1+τ+15]T＝0(7)对于|τ|∈[1，6]。
信道脉冲反应的评估的两步骤是从现有技术中已知。在第一步骤中，信道脉冲反应是被使用最少平方的方法来评估(最少平方评估LSE)以方程式(4)为基础。方程式(4)可被解出藉由最少平方方法，因为所有的组件在矩阵中是为从调整序列TS已知的符号。为了避免过度界定等式系统(4)，载体的未知信道系数[h-L…hL]的数量必须被降低到L+1(信道脉冲反应的长度)。此需要更多个精确的同步化，其迫使额外的复杂性产生(必须记得的是，在此同步化的前，信道脉冲反应载体h的L+1组件表示信道系数[h0…hL]不为已知)。
一另外的方法，其是从现有技术所已知对于信道脉冲反应的评估是为具有接收符号的调整序列的核心t16(5.0)＝[t5…t20]的关联。五个组件在整个调整序列的左边以及五个组件在整个调整序列右边表示调整序列的核心的重复。关联运算规则是h^1=116[t5···t20]x5+1···x20+1,1=L,...,L---(8)]]>其中 表示2L+1评估数值用于信道脉冲反应载体h的参数基于等式(2)。2L+1关联数值 的最高的相邻的L+1估计数值表示L+1评估信道系数基于等式(1)。信道系数的关联的决定因此允许接收器同时同步化。
根据等式(8)，关联窗口越过接收符号，那就是说，被扭曲的调整序列。图4说明传统的L＝6的关联步骤。接收爆发是从13(一般上2L+1)接收爆发组成B-6，…，B0，…，B6的重叠获得，其再次造成，基于等式(3)，从传输爆发藉由一别的偏移经由一符号时间周期且以信道系数秤重。具有对角线的盒子表示接收调整序列的个别的核心。此核心是被接收爆发组成B-6的参考符号K所表示。五个资料符号，其是一部份的核心K的重复，是位于每一的核心K的两侧。参考符号TS在此例中代表接收爆发组成B-6的调整序列。
未扭曲的调整序列的核心是对三个不同的时间(l＝-6，0，+6)图标于图4的较低部分。整个接收爆发的关联于未扭曲的调整序列在时间l＝0造成全部经由信道传输的爆发组成的抑制除了爆发组成B0其是以信道系数h0估计。关联结果是因此16h0(因为核心具有16符号)。其它信道系数通过由偏移时间窗口到左边或右边来获得。
图4清楚地显示，当计算h0，与爆发组成B-6以及B6之间的关联每一包括藉由一未知数据符号(s87以及s60，分别地)来倍数化。其它关联结果包含一大数量的倍数化未扭曲的符号于调整序列中藉由未知的数据符号。关联窗口F-6以及F6被使用于计算信道系数h-6以及h6。结果，造成明显的关联错误。
德国公开提出的说明书DE 100 43 742 A1揭露一种方法用于信道脉冲反应的关联评估，其中关联窗口辗过接收数据符号。
发明内容
本发明的目的是信道脉冲反应可被尽可能精确地评估。本发明的另一个目的是提供一种装置用以尽可能精确地估计信道脉冲反应。
本发明是基于调整序列的事实，其是经由移动无线信道被传输而具有特征为一预先决定的长度P的序列在调整序列中，是垂直于经由至多个Lt连续组件偏移的序列。根据本发明的方法中，P接收符号的一序列是以调整序列的一序列长度P被关联，为了计算一第一评估信道系数。P接收符号的相同的序列是接着被与至少一些的经由±1，±2，…，±(Lt+1)偏移的调整序列的序列关联，为了计算另外的评估信道系数。
根据本发明的方法因此与已知方法不同，其中关联窗口并不辗过接收符号(全部的关联使用相同的符号接收序列)，但调整序列的核心是偏移于一位置基础的上。此允许信道脉冲反应被关联地计算具有相当地降低的错误比在现有技术中所使用。
本发明的一有利的变化是对于P接收符号(那就是说显然接收符号序列经由一符号时间周期偏移到左边)的一第一序列(其是被接收一符号早于P接收符号的序列)来说计算Lt-th信道系数，被与经由Lt-1符号位置在增加率的方向偏移的调整序列的长度P的序列关联。此维持Lt-th关联系数的计算的关联错误为小。另外(Lt-1，Lt+2，…)信道系数亦可以一对应的方法被计算。
在一类似的方法中，一有利的方法变化是特征在于P接收符号(那就是说显然经由一符号时间周期偏移到右边的符号序列)的一第二序列(其是被接收一符号晚于P接收符号的序列)是被与经由Lt-1符号位置在降低率方向偏移的调整序列的序列长度P关联，为了计算-Lt+th信道系数。另外(-Lt-1，-Lt-2，…)信道系数亦可以一对应的方法被计算。
在根据本发明的方法一有利的应用中，调整序列是为如同定义于GSM或EDGE标准中的调整序列，其具有一核心长度为P＝16。
本发明将结合以下附图予以具体说明，其中图1显示一数据爆发的结构其具有一调整序列；图2显示物理传输信道的一模式的一概略图标说明；图3显示一模式过滤器的组态用以模式化传输信道；图4显示一概略图标说明决定信道脉冲反应的关联步骤根据现有技术；图5显示矩阵等式用以决定关联的错误矩阵根据现有技术；图6显示错误矩阵计算使用图5中的等式；图7显示一概略图标说明决定信道脉冲反应的关联步骤根据本发明；以及图8显示一概略图标说明一信道评估器根据本发明。
具体实施例方式
首先，一实例将被提出关于为何一相对大的估计错误发生在信道脉冲反应的关联评估中如从现有技术已知且如图4中所示。根据等式(8)，用于信道脉冲反应的载体的评估组件的数学式如下 以下列定义式使用于此例中zn,l=116[t5···t20]n5+l···n20+l;l=-L,...,L---(10)]]>关联矩阵R(L)是由下列数学式定义 其中rλ=116[t5···t20]S66+λ···S81+λ.]]>关联矩阵R(L)具有尺寸为(2L+1)×(2L+1)。等式(8)可以向量标记藉游关联矩阵R(L)被写成h^=h^-L···h^L=R(L)h-L···hL+zn=h+z;---(12)]]>向量zn在此例中藉由数学式zn＝[zn，-L…zn，0…zn，L]T被定义。
在等式(12)中最后的名词代表错误向量z的一界定，其表示实际信道脉冲反应h以及评估信道脉冲反应 之间的错误。
错误向量z是由两组件组成z＝zn+zc。 (13)由噪声所制造的关联错误通过由向量zn来表示，而向量zc表示由具有位置接收数据符号的调整符号的关联所造成的关联错误。此造成zc＝R(L)h-Ih＝C(L)h。
(14)在等式(14)中最后的名词定义关联错误矩阵C(L)。I是同一矩阵。
为了发现那些关联错误矩阵C(L)的组件其并不消失(数值不等于0)，数值rλ是首先被决定于λ＝-12，…，0，…，12。此造成图5中所示的数学式。在同一矩阵I的基础的后，此造成图6中所示的关联错误的矩阵C(L)，其中L＝0，1，2，…，6。
因为每一线在关联错误矩阵中包含组件具有一数值而其并不等于0，错误由于关连在L＝6中是明显的对于大部分信道脉冲反应。没有关联错误发生于L＝2中。仅小的关联错误发生在L＝3，甚至当h-L或者hL为数值不等于0时。其必须被注意到的是，即使一较长的调整序列被使用(那就是说具有接收载重数具备调整序列符号取代)，错误将发生由于自动关联功能的侧面区域对于时间延迟大于五。
在现有技术中，由噪声以及关联所造成的错误已经藉由一第二评估步骤被移除。第二评估步骤是永远基于一LSE计算且需要从评估信道脉冲反应的载体的评估数值选择L+1信道参数 由于关联程序所造成有系统的错误可导致从载体”正确”评估信道参数的一不正确的选择。在此状况中，信道评估不可被藉由另外的数据处理而更加改善。
根据本发明，评估信道参数的关联是使用下列等式被实行
h^l(1)=116[t5-l···t20-l]x5···x20;l=-5,...,5---(15).]]>关联窗口不移动于接收符号的上但在调整序列的上，其是已知于接收器中。关联向量[t5-l…t20-l]对于l＝-6以及l＝6是从调整序列或得。数据窗口在这些状态中是因此在每一例子中藉由一位置而偏移。
h^-6(l)=116[t10···t25]x4···x19---(16)]]>h^6(l)=116[t0···t20]x6···x21]]>另外的评估信道系数 …以及 …亦可被计算于一类似的方法中使用一数据窗口，其是在每一例子中分别藉由一另外的位置偏移到左或右。
下列数学式是对于评估信道参数的载体被获得 其中
由于关联程序所造成的错误是 (18)]]> 关联错误矩阵是
组件具有一数值不等于0在关联错误矩阵中是列于下16c-12＝[t10…t25][s59s60t0…t13]T16c-11＝[t10…t25][s60t0…t14]T16c-1＝[t0…t15][s60t0…t14]T(20)16c-1＝[t10…t25][t11…t25s87]T16c-11＝[t0…t15][t11…t25s87]T16c-12＝[t0…t15][t12…t25s87s88]T关联错误矩阵因此具有下列特性-信道参数值其是被估计对于载体区块[h-4…h+4]具有无关联依赖的错误。
-评估数值对于h-5具有一关联依赖的错误仅当h+6不等于0时。在此状况下，h-5的实际数值是为数值0且不在信道脉冲反应包含七个信道参数的中。
-相同使用到h5的评估数值有关于h-6。
-相同使用到h-6有关于h+5以及h+6。
-相同使用到h+6有关于h-5以及h-6。
图7说明根据本发明以估计信道脉冲反应的关联方法。如在图4中，接收爆发其包含叠上去的爆发成份B-6，…，B0，…，B6是显不于图7上层区域。决定信道参数h0的关联是实行以相同方法如图4中所示，那就是说藉由形式[t5…t20]的核心T0的倍数化藉由叠上去的爆发，以关联结果为16h0。在同时，基于等式(14)的爆发亦与循环偏移的核心[t5-l…t20-l]被关联，其中l＝-5，-4，-3，-2，-1，1，2，3，4，5。图7显示上述形式l＝1，2，3，4，5的循环偏移的核心T1。藉由一未知，扭曲的数据数值s87h-6或者s60h6的倍数化发生仅在爆发成份B-6以及爆发成份B6的倍数化藉由循环偏移核心T1，l＝-5，…，5而发生时。否则，仅有已知调整符号被倍数化藉由调整符号被信道参数所估量。
调整序列的相同的循环偏移核心T5如同亦被使用于计算评估信道参数 是被使用于计算评估信道参数 然而，关联是被实行一次步骤晚于l＝-5，…，5的关联。
一信道脉冲反应的关联计算如图7所示可被延伸于数值L＞6，虽然大于关联依赖的错误将接着必须被接受于另外信道系数的计算中。
在根据等式(15)以及(16)的信道脉冲反应载体的全部信道参数 的决定的后，实际的信道参数(一数量L+1)可被定义为载体的那些相邻的L+1评估参数用于信道脉冲反应其具有最大关联结果。
图8显示一概略的说明根据本发明一关联的信道评估器CE。信道评估器CE是被提供具有样品数值xk从接收爆发在调整序列的区域中，见图7。调整序列(等式(5))是为信道评估器CE已知。信道评估器CE制造评估数值 用于实际信道参数h0，…，h6由于信道评估。
信道评估器CE可能被制造以硬件的形式或藉由一DSP(数字信号处理器)被制造以一韧体解决的形式。一实施例在韧体中看起来为较佳的因为复杂的处理程序以及需要执行一大量的倍数化以及累积操作。
权利要求
1.一种以调整序列(TS)为基础的移动无线信道的关联评估的方法，所述调整序列经由该移动无线信道被传输，且该调整序列的一预先决定的长度P的一次序列是垂直于该经由至多个Lt连续组件偏移的次序列，具有下列步骤(1)将P接收符号的一序列与调整序列的长度P的次序列相关联，以便计算第一估计信道系数 (2)将P接收符号的相同序列与至少一些经由±1，±2…，±(Lt-1)符号位置偏移的调整序列(TS)的次序列相关联，以便计算一数量的再次估计信道系数
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于下列步骤-将P接收符号的一第一序列(其是早于P接收符号的序列被接收一或多个符号)与经由Lt-1符号位置在增加率的方向偏移的调整序列(TS)的序列长度P的次序列相关联，以便计算一第一额外信道系数 和/或计算两或多个第二额外信道系数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于下列步骤-将P接收符号的一第二序列(其是晚于P接收符号的序列被接收一或多个符号)与经由Lt-1符号位置在减少率的方向偏移的调整序列长度P的次序列(TS)的次序列相关联，以便计算一第二额外信道系数 和/或计算两或多个第二额外信道系数。
4.根据前述权利要求其中一项所述的方法，其特征在于该调整序列是为在GSM或EDGE标准中被定义具有P＝16的调整序列。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于Lt＝6。
6.一种以调整序列(TS)为基础的移动无线信道的关联评估的关联器，所述调整序列经由该移动无线信道被传输，具有该调整序列的一预先决定的长度P的一次序列是垂直于经由至多个Lt次序列组件偏移的次序列，其是被设计用以将P接收符号的一序列与调整序列长度P的次序列相关联，以便计算第一评估信道系数 以及将P接收符号的相同序列与至少一些经由±1，±2，...，±(Lt-1)符号位置偏移的调整序列的次序列相关联，以便计算一数量的再次评估信道系数
全文摘要
在以一调整序列(TS)为基础关联评估一移动无线信道的方法中，该调整序列经由移动无线信道被传输，P接收符号的一序列是与一调整序列长度P的次序列关联，以便计算第一评估信道系数(
文档编号H04L25/02GK1543237SQ20041004351
公开日2004年11月3日 申请日期2004年4月29日 优先权日2003年4月29日
发明者M·克雷格, R·赫德戈特, C·克拉科维斯基, M 克雷格, 莆 够, 赂晏 申请人:因芬尼昂技术股份公司