专利名称：根据接收器的速度解调正交调幅信号的系统、方法和计算机程序产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理正交调幅(QAM)信号的系统和方法，更具体地说，涉及根据接收信号的接收器的速度，解调QAM信号的系统和方法。
背景技术：
通信系统最少由一个基站和一个移动站形成，所述基站和移动站由通信信道互连。将由基站(也称为小区站点)传送给移动站的信息通过通信信道被传送给移动站。开发了各种各样不同类型的通信系统，这些通信系统被正式用于实现基站和移动站之间的信息的传递。
无线通信系统是由于通信技术的发展，已成为可能的通信系统的一个例子。已公布了与各种类型的无线通信系统相关的各种标准，并且对应于这样的标准，构成了各种类型的无线通信系统，以及其它的通信系统。EIA/TIA颁布的IS-95和IS-2000临时标准是和利用码分多址访问(CDMA)通信技术的无线通信系统有关的例证标准。
目前正在开发增强的第三代CDMA系统，以致力于高速因特网分组数据服务。作为IS-95和IS2000的演变的结果的这种系统的例子是1XEV-DO(TIA/EIA/IS-856)和1XEV-DV标准。这些系统既利用CDMA通信技术，又利用某一类型的时分多路复用通信技术。
在努力使因特网与无线通信系统端接，1XEV-DV和1XEV-DO系统使用在许多用户(移动站)间共享的胖数据管道概念。称为共用辅助信道的胖管道被多路分解成按照通常的CDMA访问技术的几个代码信道。在关于1XEV-DV的最新提议中，实际上在多达28个长度为32的Walsh代码上传送该管道。在关于1XEV-DO的最新提议中，实际上在16个长度为16的Walsh代码上传送该管道，所有这些Walsh代码被用于传送分组数据信道(PDCH)。
与其它通信系统相反，1XEV-DV和1XEV-DO系统都包括在基站和移动站之间的前向链路上的分组数据信道(PDCH)。该信道具有完全不同于IS-2000中以前的信道的属性。从物理层的观点来看，最值得注意的属性之一是高阶调制的采用。在这方面，1XEV-DV和1XEV-DO定义了称为16-QAM(正交调幅)的调制技术。
本领域的技术人员会理解，为了解调这种调制格式，需要QAM信号星座图振幅/大小的知识。但是，目前的确定信号星座图振幅/大小的技术复杂，同时需要许多计算资源，并且在实际的信道条件下不能产生最佳的性能。
发明内容
鉴于上述背景，本发明的实施例提供一种估计正交调幅(QAM)信号的信号星座图的振幅，以致随后能够根据振幅估计值，解调QAM信号的改进系统、方法和计算机程序产品。本发明的实施例能够根据接收器的速度，在一个或多个时隙上或者在一个或多个时隙的几分之一(fraction)上估计信号星座图振幅。通过在可包括多个时隙或某一时隙的几分之一的估计时间间隔内估计星座图振幅，本发明的实施例能够在提高精度，并且降低由接收器的移动引起的变化的情况下估计振幅。本发明的实施例还能够与辅助信道上用户通信量(traffic)的码片能量，以及导频信道的码片能量无关地估计信号星座图的振幅。这样，本发明的实施例能够根据已知的值，或者能够由可在移动站的接收器中实现的系统估计的值估计信号星座图振幅。
根据本发明的一个方面，提供一种包括接收器和解映射部件，并且还可包括主控制器的系统。接收器能够在至少一个时隙上接收QAM信号。解映射部件随后能够根据接收器的速度，在一个或多个时隙或者所述一个或多个时隙的几分之一上估计QAM信号的信号星座图的振幅。更具体地说，解映射部件能够通过首先估计通信量符号和导频符号的信号组合的功率的期望值，例如通过根据估计值中的符号的数目和QAM信号中有效(active)Walsh信道的数目估计期望值，估计所述振幅。
例如，解映射部件能够通过确定每个有效Walsh信道的估计值中的每个符号的通信量符号和导频符号的信号组合的功率，估计期望值。随后，解映射部件能够把每个有效Walsh信道的符号的功率总计成每个有效Walsh信道的总功率，之后把有效Walsh信道的总功率总计成累积功率。随后，解映射部件能够对有效Walsh信道求累积功率的平均值，从而估计期望值。有利的是，可在一个或多个时隙或者所述一个或多个时隙的几分之一内估计所述期望值。在这方面，解映射部件能够确定功率，求功率的总和，求总功率的总和，并计算一个或多个时隙或者所述一个或多个时隙的几分之一上累积功率的平均值。
除了估计期望值之外，解映射部件还能够根据两个连续导频符号间的差值的能量和导频符号的能量，估计偏差，这里在所述时隙上估计所述偏差。随后，解映射部件能够根据信号组合的功率的期望值和所述偏差，估计振幅。根据这方面，所述系统还可包括一个能够根据振幅的估计值，解调QAM信号的辅助信道中用户的通信量的主控制器。
还提供一种方法和计算机程序产品，用于估计QAM信号的信号星座图的振幅，以致随后能够根据振幅估计值，解调QAM信号。于是，本发明的实施例能够根据通信量符号和导频符号的信号组合的功率，估计信号星座图的振幅。在这方面，可与辅助信道上用户通信量的码片能量，以及导频信道的码片能量无关地估计所述振幅。本发明的实施例还能够根据接收器的速度，在一个或多个时隙上或者在一个或多个时隙的几分之一上估计信号星座图振幅，从而，在提高精度和降低由接收器的移动而引起的变化的情况下估计所述振幅。从而，与常规的技术相比，本发明的实施例能够按照不太复杂的方式估计信号星座图的振幅，同时需要较少的计算资源，并在实际信道条件下产生更令人满意的性能。于是，本发明的实施例的系统和方法解决了现有技术的问题，并且提供了另外的优点。
在概括说明了本发明的情况下，现在将参考附图，所述附图不必按比例描绘，其中图1根据本发明的一个实施例，图解说明用在无线通信系统中的例证接收器的示意方框图；图2图解说明在16-QAM中使用的信号星座图；图3图解说明根据本发明的一个实施例，解调QAM信号的方法中的各个步骤；图4根据本发明的一个实施例，图解说明解映射部件的寄存器的示意图。
具体实施例方式
现在参考附图更充分地说明本发明，附图中表示了本发明的优选实施例。但是，本发明可以体现为许多不同的形式，不应被理解为局限于这里陈述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并向本领域的技术人员传达本发明的范围。附图中，相同的附图标记表示相同的部件。
参见图1，图中提供了包括会受益于本发明的终端，比如移动站104的一种无线通信系统100的图解。但是，应明白图解所示并且在下文中描述的移动电话机只是作为会受益于本发明的一种移动站的例证，于是，不应被理解为对本发明范围的限制。虽然出于举例的目的，图解所示并在下文中描述了移动站的几个实施例，不过其它类型的移动站，比如便携式数字助手(PDA)，寻呼机，膝上型计算机和其它类型的语音和文本通信系统，能够容易地采用本发明。另外，虽然本发明的系统和方法的几个实施例包括包含移动站的终端，不过终端不必包含移动站。此外，主要结合移动通信应用描述本发明的系统和方法。但是，应明白可结合移动通信行业内外的各种其它应用，利用本发明的系统和方法。
通信系统100通过在两个通信站，比如基站(BS)102和移动站104之间形成的无线电链路，提供这两个通信站之间的无线通信。移动站被配置成接收和发射信号，以便与包括图解说明的基站在内的多个基站通信。在图解说明的例证实施例中，通信系统按照为1XEV-DV通信系统提出的规范(最新提议#C05-20010611-007MNTIPA 1XEV-DVL1Framework)工作，所述规范利用CDMA通信和正交调幅(QAM)技术。应明白本发明的实施例的操作类似地在其它类型的无线电通信系统和其它通信系统中也是可能的。于是，虽然下面的描述将关于1XEV-DV系统描述本发明的一个实施例的操作，不过对于任何各种其它类型的通信系统，包括1XEV-DO系统，可类似地描述本发明的一个实施例的操作。
基站102与基站控制器(BSC)140耦接。基站控制器再与移动交换中心(MSC)142耦接。MSC与主干网，这里PSTN(公共交换电话网)144耦接，通信节点(CN)146与PSTN 144耦接。通过PSTN，MSC，BSC和基站，以及在基站和移动站之间形成的无线电链路，可在通信节点146和移动站104之间形成通信路径。从而，在CN和移动站之间语音数据的通信和非语音数据的通信是有效的。在图解说明的例证实现中，基站定义一个小区，在某一地理区域内，众多的基站被布置在间隔一定距离的位置，从而形成许多小区，在任意一个小区内，移动站能够和与其通信的相关基站进行无线通信。
在按照1XEV-DV系统的通信系统100的操作中，基站102在通常称为前向链路的链路上，把扩频QAM信号传送给移动站104。一般来说，前向链路传输包含由提出的系统规范定义的多个帧。在例证的通信系统中，基本上在多个信道(前向链路信道)上接收帧的期间，接收信号，包含用于导频信道，控制信道，辅助信道和专用信道的信号。辅助信道包含交织的扩展数据信号。专用信道包含与在辅助信道上传送的数据有关的信令信息。
基站102在前向链路信道，例如在导频信道，寻呼信道，控制信道，专用信道和多个辅助信息上广播。一般来说，在称为Walsh覆盖(covering)的过程中，利用Walsh代码扩展所有的辅助信道。另外，利用具有调制类型和编码速率的调制-编码方案(MCS)调制所有的信道。调制方案由系统的类型，例如1XEV-DV确定，其中与一个或多个基站通信的每个移动站提供诸如载波干扰比(C/I)或者信噪比(SNR)之类的信息，以帮助基站确定调制类型和编码速率。
在例证的通信系统中，辅助信道在包括移动站104的多个移动站间被共享。基站102按照许可控制算法工作，从而确定何时把数据分组传送给特定的移动站，使用什么调制类型和编码速率，哪些Walsh代码将被分配给该移动站，以及系统的哪个基站将传送数据分组。在根据1XEV-DV的例证通信系统中，辅助信道一般包含多达28个信道(Walsh信道)，其中任意一个信道可包含给特定移动站的数据的分组。利用不同的Walsh覆盖，扩展每个Walsh信道。
在例证的通信系统中，基站102同时传送数据分组和信令信息。所述信令信息向移动站104指出该数据分组被发送给移动站。所述信令信息还确定辅助信息的处理，这种情况下，所述信令信息可包含调制类型和编码速率，利用的Walsh代码，以及在辅助信道上发射的基站。
可在1XEV-DV系统中工作的移动站104包含天线106，前置滤波器108，模-数(A/D)转换器110，随机存取存储器(RAM)112，瑞克接收器118，内插器128，主控制器130，解映射部件134和解码器132。天线从基站102以及从附近的其它基站接收射频(RF)信号(前向链路)。接收的RF信号由天线转换成电信号，并被提供给前置滤波器。前置滤波器过滤信号，并提供到基带信号的转换。基带信号被提供给A/D转换器，A/D转换器把基带信号转换成数字信号以便进一步处理。虽然未示出，不过移动站还可包括自动增益控制器(AGC)，自动增益控制器(AGC)可与前置滤波器分开，或者与前置滤波器结合在一起。
根据本发明的实施例，接收的信号(也称为当前帧信号)被保存在随机存取存储器(RAM)112中。可在信号的去扩展之前或之后保存接收的信号，但是在一个有利的实施例中，在信号的任何去扩展之前保存该信号。更具体地说，RAM可包括(不过不必)第一和第二缓冲器114和116。在这方面，第一缓冲器于是可以被用于保存当前帧信号，第二缓冲器可被用于保存在前帧信号。与RAM耦接的主控制器130从而可包括在第一缓冲器和第二缓冲器之间来回切换使用的逻辑。由于在对信号去扩展之前保存信号，因此和如果在对信号去扩展之后保存信号相比，存储器容量要求明显较小。有关这种技术的更多信息，参见2001年1月29日提交的美国专利申请No.09/896153，“Method andApparatus for Processing a Signal Received in a High Data RateCommunication System”(在2003年1月2日公布为美国专利申请公开No.2003/0002453)，其内容作为参考整体包含于此。
瑞克接收器118可包括样本选择器120，相关器122，Walsh去扩展器124和符号组合器126。瑞克接收器能够处理在专用信道上接收的信号，从而确定信令信息，之后把所述信令信息发送给主控制器130。利用公知的技术，瑞克接收器能够抽取主控制器有效地评估辅助信道数据所必需的信息。信令信息一般包含给特定移动站的分组数据在辅助信息上的指示。信令信息还包含Walsh代码，辅助信息的数目，基站102使用的调制类型和编码速率。信令信息还可包含系统时间计数器，伪随机噪声状态和长代码状态。
根据本发明的实施例，当调制类型是QAM时，信令信息还可包含QAM信号星座图的振幅。在这方面，解映射部件(Demap)134能够确定或估计信号星座图的振幅。在这方面，解映射部件可包含任意数目的能够处理接收信号的各个部分，从而确定或估计信号星座图的振幅的不同部件。例如，解映射部件可包含诸如数字信号处理器(DSP)，专用集成电路(ASIC)之类的处理器。
主控制器130可包括时钟131，并且包含控制接收器的所有组件的操作的逻辑。时钟控制移动站104的计时。主控制器与移动站的其它部件耦接，这样的互连未被示出，以避免使附图过于复杂。
在本发明的实施例的操作中，对于每一帧，接收器104的瑞克接收器118能够处理接收信号的专用信道，从而确定当前帧的信令信息。之后，瑞克接收器可通过解码器132，把信令信息发送给主控制器130。同时，包含所有信道，包括辅助信道的信号可被保存在RAM 112中。在RAM包括第一和第二缓冲器114，116的实施例中，主控制器可确定要使用缓冲器中的哪一个。一般来说，一个缓冲器被用于保存当前帧信号，另一个缓冲器被用于保存在前帧数据。同时，具有来自在前帧的软信息的主控制器重放保存在RAM中的在前帧数据，以便利用所述软信息处理该数据。如果软信息指示给移动站的分组数据在于辅助信息上接收的信号中，那么主控制器只重放保存的数据。主控制器确定哪个缓冲器将用于保存当前帧信号。
主控制器130包含能够对信令信息解码的逻辑，所述信令信息包含调制类型，编码速率，分配给移动站104的Walsh代码，和发射数据的基站102。利用从软信息抽取的Walsh代码分配，主控制器能够处理控制信道，之后去扩展辅助信道，从而如在1XEV-DV规范中定义的那样抽取数据分组。更具体地说，主控制器能够利用从瑞克接收器118接收的信令信息，处理接收的信号。随后通过利用信令信息，主控制器能够确定在任意共享辅助信道上是否存在给该移动站的数据分组。如果是，那么主控制器能够利用信令信息，例如Walsh代码和其它信息，去扩展接收的信息。之后，主控制器能够处理控制信道和辅助信息，并利用信令信息对数据解码。
主控制器还能够包含控制内插器128的操作，以便为相关器122产生最佳采样时刻的逻辑。主控制器使用来自瑞克接收器118的信令信息以内插器编程。在这方面，内插器可以是按照时分方法(即分时)使用的单一硬件单元。根据本发明的一个实施例，内插器由主控制器130控制。操作上，主控制器随后能够控制内插器，从而产生最佳采样时刻。
如同背景技术中指出的那样，为了根据1XEV-DV通信系统解调16-QAM信号，需要信号星座图振幅的知识。于是，根据本发明的实施例，主控制器130能够估计信号星座图振幅，这里称为参数A。虽然结合1XEV-DV系统描述本发明的实施例，不过，本发明的实施例同样适用于解调16-QAM信号的许多不同系统和方法中的任意一种，更一般地，适用于解调M-ary QAM信号的许多不同系统和方法中的任意一种，包括1XEV-DO系统。有利的是，本发明的实施例能够根据一种与常规的技术相比，需要较少的计算资源，并且产生最佳性能的技术估计参数A。
作为背景，下面说明专用信道，在1XEV-DV通信系统中通常被称为分组数据信道(PDCH)的结果，更具体地说，关于16-QAM的映射的细节。更特别地，所提供的细节如在3GPP2C.S0002-C，版本1.0，Physical Layer Standard for cdma2000 Spread SpectrumSystems-Release C中所述，其内容作为参考整体包含于此。如上面指出的那样，应明白虽然这里关于1XEV-DV系统描述本发明的实施例，不过，本发明的实施例同样适用于其它系统，例如1XEV-DO系统。本领域的技术人员众所周知，对于16-QAM，来自子分组符号选择操作的四个符号(s0，s1，s2，s3)被成组，从而形成单个16-QAM调制符号。可按照多种不同方式中的任意一种表述所述选择，不过如3GPP2C.S0002-C中所述，所述选择可被表述成s0＝x(2L+2i)，s1＝x(2i)，s2＝x(2L+2i+1)，s3＝x(2i+1)。在上面的表达式中，L代表PDCH子分组的所有Walsh信道中的16-QAM调制符号的数目。于是，就16-QAM来说，存在构成L个调制符号的总共4×L个编码符号。这四个编码符号随后可被映射成下述复数调制符号{mI(i)+jmQ(1)}，其中i＝0，...，L-1；k＝0，1，2，3。关于16-QAM的信号星座图的示例，参见图2。
如图2中所示，分配参数A，以致A=1/10,]]>从而从QAM调制器提供单位总功率，因而可被包括在基站102内。在这方面，总功率可被确定为如下所示P=1NΣn=015[mI2(n)+mQ2(n)]]]>P=116[4(A2+A2)+8{(3A)2+A2}+4{(3A)2+(3A)2}]=160A216=10A2---(1)]]>(1)其中n是通过由符号s0s1s2s3形成二进制数，随后把该二进制数转换成十进制得到的整数。如同通过把A的值与在等式(1)中给出的总功率所示那样，总的基站功率等于1。
本领域的技术人员同样公知，16-QAM是多级调制方案，这样，存在三个不同的调制符号功率级，即A、2A和3A。于是，如果信号星座图上的点(参见图2)不是等概率的，那么可存在偏差。但是，通过利用扰码器来确保符号是等概率的，能够避免这种问题。从而，除了调制符号的数目之外，信号星座图功率的估计显然还依赖于该随机取样。
本领域的技术人员会认识到，为了解调16-QAM信号，需要信号星座图振幅的知识，这里信号星座图振幅可由参数A表示。从而，根据本发明的实施例，移动站104，或者更具体地说，该移动站的解映射部件134能够估计信号星座图的振幅(即，参数A)。下面将说明在对单路径AWGN(加性白高斯噪声)信道估计参数A的过程中移动站的操作。但是应明白，移动站能够对许多不同类型的信道中的任意一种估计参数A，而不脱离本发明的精神和范围。
采取完美相位和AWGN信道，移动站104的接收器能够接收QAM信号r，QAM信号r可被表示成如下所示r={(Ect2QtreWt+Eco2QoretWo+Ecp2Wp)cre-(Ect2QtimWt+Eco2QoimWo)cre+nre}+]]>j{(Ect2QtreWt+Eco2QoreWo+Ecp2Wp)cim+(Ect2QtimWt+Eco2QoimWo)cim+nim}---(2)]]>(2)在等式(2)中，(nre,nim)=N(0,Ioc/2)]]>代表实数和虚数噪声项，Ioc代表带宽有限的白噪声源(模拟在移动站天线连接器(未示出)测量的来自其它小区的干扰)的功率谱密度；Ect，Eco和Ecp分别代表辅助信道上用户通信量的码片能量，辅助信道上其它用户的通信量的码片能量，和导频信道的码片能量；Wt，Wo和Wp分别代表所需用户通信量，其它用户通信量和导频信道的Walsh函数。另外，在等式(2)中，cre，cim∈(1，-1)代表伪噪声(PN)序列的实数和虚数项+。此外，QtI，QtQ和QoI，QoQ分别表示所需用户通信量和其它用户通信量的发射的复数调制符号，它们可以是1XEV-DV通信系统中的QPSK、8-PSK或16-QAM。
为了清楚起见，只考虑辅助信道上来自一个其它用户的通信量，这种情况下，在发射器天线(例如在基站102)的总的发射信号功率等于1(Ior＝1)。但是应明白，可以考虑来自一个以上其它用户的通信量，并且总的发射信号功率不必等于1。另外，虽然接收信号的表示只考虑一个Walsh信道，不过移动站能够接收许多Walsh信道的信号，并对许多Walsh信道估计参数A，而不脱离本发明的精神和范围。
在接收之后，信号由AGC(未示出)按比例缩放，并由A/D转换器110采样，A/D转换器的输出可被表示为rd＝kAGC×GA/D×r＝k×r (3)在等式(3)中，kAGC代表AGC缩放比例，GA/D表示A/D的增益，k代表AGC缩放比例与A/D的增益的乘积。在每个指状元件中，通过利用发射的PN序列的复共轭，信号随后可由Walsh去扩展器124去扩展，从而获得rd=k2EctQtreWt+2EcoQoreWo+2EcpWp+nre′+j(2EctQtimWt+2EcoQoimWo+nim′)---(4)]]>在等式(4)中，n′re＝nrecre+nimcim和n′im＝nimcre-nrecim。并且由于cre，cim∈(1，-1)，根据前面所述，可以证明(nre′,nim′)=N(0,Ioc).]]>在被去扩展之后，信号可被乘以对应的Walsh函数，并由符号组合器126累积，从而形成通信量符号和导频符号。在这方面，导频符号可被表示成如下所示P=kNp2Ecp+npre+jnpim,]]>(npre,npim)=N(0,k2NpIco)---(5)]]>其中Np表示导频符号相关长度。类似地，通信量符号可被表示成如下所示T=kNt2EctQlre+ntI+j{kNt2EctQtim+ntQ},]]>(ntI,ntQ)=N(0,k2NtIoc)---(6)]]>在形成导频符号之后，导频符号可由具有Nrf的等效噪声降低系数的单位增益无限冲激响应(IIR)滤波器(未示出)过滤，IIR滤波器可与符号组合器结合，或者与符号组合器分离。过滤后的导频符号随后可被表示成如下所示Pf=kNp2Ecp+npre+jnpim,]]>(npre,npim)=N(0,k2(Np/Nrf)Ioc)---(7)]]>
考虑单路径AWGN，符号组合器126的的输出可被表示成Pf*T=2k2NpNtEcpEctQlre+ntrekNp2Ecp+nprekNt2EctQlre]]>+nprentre+npimkNt2EctQlim+npimntim]]>+j{2k2NpNtEcpEctQlim+ntimkNp2Ecp+nprekNt2EctQlim]]>(8)+npre+ntim+npimkNt2EctQlre+npimntre}]]>为了估计参数A，只对信号部分，也就是下述感兴趣{Pf*T}signal=2k2NtNpEcpEctE[Qlre+jQlim]---(9)]]>根据前面等式(1)中所示，信号星座图功率可被表示成PQ＝10A2。为了达到参数A的最佳值，随后可把等式(9)给出的信号功率的期望值，或者说平均信号功率与等式(1)的信号星座图功率结合，如下所示 =4k4Nt2Np2EcpEct]]>根据前面所述，在发射器(例如在基站102)的16-QAM的调制符号具有为1的平均功率，如等式(1)中证明的那样。从而，通过使等式(9)自乘从而获得信号功率，使乘方项与等式(10)相等，并求解参数A，得到A=210k2NtNpEcpEct---(11)]]>本领域的技术人员会认识到，在上面的等式(11)中，导频信道的码片能量Ecp，和辅助信道上的用户通信量的码片能量Ect都是在接收器的未知量，因此通常必须要被估计。Ecp的可靠估计值一般不太难，因为导频信号未被调制。相反，一般更难以获得Ect的可靠估计值。在检查等式(8)的实数和虚数部分的第一项的过程中，可证明除了数据符号之外，第一项非常类似于等式(11)。从而，使等式(8)自乘，并采用期望值来除去噪声项，得到E[(Pf*T)2]=4k4Np2Nt2EcpEct+4k4Np2NtIcoEcp+4k4NpNt2IocEctNrf+4k4NtNpNrfIoc2---(12)]]>可以看出，在等式(12)的第一项中获得所需的表达式。但是，等式(12)还包括偏项。考虑在一个典型的实施例中，Np＝64，Nt＝32，Nrf≈14.4，并且在极限值下，Ecp≈Ect，前两项占优势。从而省略等式(12)中的第三项和第四项，得到下述表达式
E[(Pf*T)2]=4k4Np2Nt2EcpEct+4k4Np2NtIocEcp---(13)]]>为了估计所需的信号，可从等式(13)中减去偏项(第二项)。但是为了进行这种减法，必须考虑到该偏项。根据一个有利的实施例，利用伴有噪声方差的平方导频符号，可获得该偏项的估计值。在这方面，本领域的技术人员会认识到，导频符号的能量可被表示成如下所示p2=E{(Pf*Pf)}=2k2Np2Ecp+2k2NpNrfIoc---(14)]]>利用和前面相同的推理(第一项优于第二项)，等式(14)中的第二项可被忽略，从而得到p2=E{(Pf*Pf)}=2k2Np2Ecp---(15)]]>可以看出，通过如下计算两个连续导频符号之间的差值的能量，能够估计信号的方差σ2=E{(P(t)-P(t-1))2}]]>=E{kNp2Ecp(t)+npre(t)+jnpim(t)-(kNp2Ecp(t-1)+npre(t-1)+jnpim(t-1))2}---(16)]]>=E{kNp(2Ecp(t)-2Ecp(t-1))+npre(t)-npre(t-1)+j(npim(t)-npim(t-1))2}]]>现在，假定在两个导频符号周期内，专用信道是恒定不变的，等式(16)中的第一项变为零，从而得到σ2=E{npre2(t)}+E{npim2(t)}+E{npre2(t-1)}+E{npim2(t-1)}=4k2NpIoc---(17)]]>随后通过首先组合等式(17)中给出的两个连续导频符号间的差值的能量的表达式和等式(15)中给出的导频符号的能量的表达式，可估计偏项p2σ2=8k4Np3EcpIoc---(18)]]>使等式(13)中的第二项与等式(18)相等，得到4k2Np2NtIocEcp=(Nt2Np)p2σ2---(19)]]>从而，代入(上面为一个典型实施例说明的)Np＝2Nt，参数A的估计值可用公式表示成
A=110E[(Pf*T)2]-p2σ240---(20)]]>为了进一步限定参数A的估计值，可以证明期望值可被估计为E[(Pf*T)2]=1NsNAWΣk=0NAW[Σi=0Ns(Pf*T)i2]k---(21)]]>其中Ns代表估计值中的符号的数目，NAW代表当前传输中的有效Walsh信道的数目。如果假定估计间隔超过四分之一时隙间隔，如下所述，那么Ns＝12，并且等式(21)可被重写为A=1120NAWΣk=0NAW[Σi=011(Pf*T)i2]k-p2σ240---(22)]]>现在参见图3，解调QAM信号的方法可包括估计QAM信号星座图的振幅。在这方面，为了估计信号星座图的振幅，可确定通信量符号和导频符号，或者更具体地说，过滤后的导频符号的信号组合的功率(Pf*T)2。更具体地说，解调QAM信号的方法可包括确定每个有效Walsh信道(k＝0，...，NAW)的估计值中的每个符号(i＝0，...，Ns)的功率。每个有效Walsh信道的符号的功率随后可被相加，以计算每个有效Walsh信道的总功率，如方框140中所示。随后，有效Walsh信道的总功率可被相加，以确定累积功率，如方框142中所示。随后通过把累积功率除以估计值中符号的数目(Ns)与有效Walsh信道的数目(NAW)的乘积，可求有效Walsh信道上累积功率的平均值，如方框144中所示。如等式(21)中所示，有效Walsh信道上累积功率的平均值代表通信量符号和过滤的导频符号的信号组合的功率(Pf*T)2的期望值。
在确定通信量符号和过滤的导频符号的信号组合的功率的期望值之前，之后或者之时，可根据两个连续导频符号间的差值的能量和导频符号的能量，确定偏项。更具体地说，可根据导频符号方差σ2与导频符号的能量p2的乘积，确定偏项，如方框146中所示。在确定所述偏项和信号组合的功率的期望值之后，根据该偏项和信号组合的功率的期望值，可估计信号星座图的振幅(即参数A)。在这方面，如方框148中图解说明和等式(20)中所示那样，可根据期望值与所述偏项之间的差值，估计信号星座图的振幅。
如前面的章节中所述，参数A的估计取决于系统配置和信道条件。出于举例说明的目的，考虑两种配置，一种配置利用具有单时隙传输的26个Walsh信道，另一种配置利用一个Walsh信道，但是具有四时隙传输。如果假定在一时隙时间间隔内完成参数A的估计，那么与后者相比，在前者中存在26倍更复杂的符号，根据所述符号估计功率。如果已知移动站104的接收器未遭遇中等或快速衰减，那么对于后一情况来说，在所有四个时隙内计算功率理应是有利的。于是，这会降低估计值的方差。这扩展到事先已知在多时隙时间间隔内，信道是静态的或者几乎静态的所有多时隙传输。于是，最好包含一种允许在1个、2个或4个时隙内估计的模式，这里时隙一般被定义成一个PCG(功率控制组)。
相反，如果事先已知移动站104的接收器正在以中高速度移动，那么在时隙的子间隔内估计功率同样是有利的。于是，在一个优选实施例中的估计参数A的技术是灵活的，以致能够逐个时隙地配置接收器。细分估计时间间隔提供一种抗衰减，并且提高接收器的性能的手段。如同这里所述，时隙被细分成1/4时隙，但是应明白在不脱离本发明的精神和范围的情况下，时隙可被细分成更小或更大的分数。
估计时间间隔可由例如主控制器130或瑞克接收器118根据移动站104的速度选择。具体地说，可根据代表移动站的速度，或者更具体地说，代表移动站的接收器的速度的一个或多个值，选择估计时间间隔。例如，主控制器可根据接收的符号的数目，编码速率等选择估计时间间隔。可按照多种不同方式中的任意一种，根据移动站的速度，或者更具体地说，根据接收器的速度的表示，选择估计时间间隔。但是一般来说，在较高的速度下选择较短的估计时间间隔，在较低的速度下选择较长的估计时间间隔。
对于多时隙/子时隙处理来说，可以引入称为Mslot的另一参数(寄存器(register))。根据Mslot的设置，可在分别对应于Mslot＝1、2、3、4或5的1/4、1/2、1、2或4时隙间隔内求符号功率的总和。这样的估计时间间隔一般适用于如等式(12)中给出的，及在等式(22)中估计的接收符号功率的估计。但是，由于在等式(18)中给出的，以及在等式(15)和(17)中估计的偏项估计值对噪声方差更敏感，因此可在较长的时间间隔内估计所述偏项。
根据图1中所示的系统100，功率(Pf*T)2可由解映射部件134确定。这种功率一般由每个有效Walsh信道的所有符号构成。于是，解映射部件能够预先计算(在解码器132对PDCH子分组解码之前)每个Walsh信道的每个符号的功率。一旦PDCH子分组已被解调，那么解映射部件能够选择每个有效Walsh信道的预先计算的功率值，并求这些值的总和，从而达到总功率。
为了达到参数A的估计值，可从总计的功率中减去来自等式(18)的偏项，这里可如上所述计算所述偏项。由于这种技术是基于导频的，因此例如对于运送PDCH子分组的有效指状元件，可在瑞克接收器118中计算所述偏项。随后在能够实现PDCH解调之前，解映射部件134能够写入这些值。一旦瑞克接收器开始PDCH子分组的解调，那么通过求有效Walsh信道的总和，随后减去瑞克接收器提供的偏项，解映射部件就能够计算总的功率。在从有效Walsh信道的总和中减去所述偏项之后，解映射部件能够计算最终值的平方根，从而估计参数A。
为简单起见，对于所有Mslot种配置，解映射部件134可按照相同的方式操作。一般来说，解映射部件在时隙的前1/4内利用第一个阈值寄存器，在接下来的1/4时隙内利用第二个时隙寄存器，依次类推。解映射部件一般始终如一地操作，而不管Mslot的值，如下所述。图4中提供了一个时隙的解映射部件寄存器及它们的内容的示意图，解映射部件可包括用于一个或多个时隙(例如，1、2或4个时隙)的寄存器。在这方面，对于解映射部件来说，为了支持Mslot功能，需要另外的寄存器。具有为1/4的最小子时隙，意味着解映射部件包括用于接收功率值的另外的32×Mslot×5＝640个存储单元。
如图所示，寄存器可包括用于在预处理器阶段(即在对PDCH子分组解码之前)中使用的Walsh功率计算的五组缓冲器。这里可关于1/4时隙时间内多达28个Walsh函数计算功率，并将其保存在5个缓冲器之一中。为了适应最高到四时隙传输，外加第五个缓冲器的加入，以便在接收新时隙的时候允许进行后处理，需要五个缓冲器。除了这五个缓冲器之外，寄存器还包括形成解映射阈值的四个缓冲器。在这方面，这四个寄存器可适应最高到四时隙传输。注意这里不需要额外的缓冲器，因为这四个时隙被用于后处理。一旦PDCH子分组被解调，并且解映射部件被编程，那么有效Walsh函数已知，并被求和，从而达到1/4时隙平均功率估计值。如图所示，一般四个1/4时隙被用于所述四个缓冲器。
更具体地说，对于Mslot＝1，解映射部件134能够计算每个1/4时隙功率值，并将其写入到每个1/4时隙寄存器中。对于Mslot＝2，解映射部件能够关于整个时隙计算每个1/4时隙内的功率，并如同在Mslot＝1的情况下一样，再次把这些结果写入每个1/4时隙寄存器中。随后，解映射部件能够(在允许位宽度增长的临时寄存器中)计算前两个1/4时隙功率值的总和，并把结果除以2从而获得1/2时隙功率。该1/2功率随后可被写入第一个和第二个1/4寄存器中。另外，目前保存在1/4时隙寄存器中的第三个和第四个功率值可被相加，该结果也被除以2，之后被写入第三个和第四个1/4寄存器中。相同的过程可被用于剩余的Mslot值。对于Mslot＝3，解映射部件可计算整个时隙的每个1/4时隙内的功率，并把这些结果写入每个1/4时隙寄存器中。随后，所有四个1/4时隙功率值可被求和并除以4，从而获得1时隙功率。该结果随后可被复制到四个1/4时隙寄存器中的每个中。
对于Mslot＝4，解映射部件134可计算两个时隙的每个1/4时隙内的功率，并把功率写入每个时隙的四个1/4时隙寄存器中(总共八个值)。随后，解映射部件可计算所有八个1/4时隙值的总和并除以8，从而获得2时隙功率。该单一值随后可被写入八个1/4时隙寄存器中。对于Mslot＝5，解映射部件可计算四个时隙的每个1/4时隙内的功率，并把它们写入每个相应时隙的四个1/4时隙寄存器中(总共16个值)。随后，解映射部件可计算所有16个1/4时隙功率值的总和并除以16，从而获得4时隙功率。该单一值随后可被写入所有16个1/4时隙寄存器中。解映射部件可计算(临时寄存器中的)偏差值中的两个或四个的总和，除以2或4，从而获得2时隙或4时隙平均偏差，随后分别把该单一结果写入Mslot＝4或5的两个或四个平均偏差寄存器中。与选择的Mslot无关，瑞克接收器118能够逐个时隙地计算偏差。解映射部件还可把每个计算的1时隙值写入偏差寄存器中。
根据本发明的一个方面，本发明的系统，例如移动站104的解映射部件134通常在计算机程序产品的控制下工作。执行本发明的实施例的方法的计算机程序产品包括计算机可读存储介质，比如非易失性存储介质，和包含在计算机可读存储介质中的计算机可读程序代码部分，比如一系列的计算机指令。
在这方面，图3是根据本发明的方法，系统和程序产品的流程图。显然该流程图的每个方框或步骤，以及流程图中的方框的组合可由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被装入计算机或者其它可编程设备中，从而产生一台机器，以致在计算机或其它可编程设备上执行的指令创建实现在流程图方框或步骤中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可被保存在能够指导计算机或其它可编程设备按照特定方式发挥作用的计算机可读存储器中，以致保存在计算机可读存储器中的指令产生包括实现在流程图方框或步骤中指定的功能的指令装置的制造产品。计算机程序指令也可被装入计算机或其它可编程设备中，使一系列的操作步骤在计算机或其它可编程设备上执行，从而产生计算机实现的过程，以致在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供实现在流程图方框或步骤中指定的功能的步骤。
因此，流程图的方框或步骤支持实现指定功能的装置的组合，实现指定功能的步骤和实现指定功能的程序指令装置的组合。另外要明白流程图的每个方框或步骤，以及流程图中的方框或步骤的组合可由基于专用硬件的计算机系统实现，所述计算机系统实现指定的功能或步骤，或者实现专用硬件和计算机指令的组合。
受益于上面的说明和相关附图中给出的教导，本发明所属领域的技术人员会想起本发明的许多修改和其它实施例。于是，本发明并不局限于公开的具体实施例，所述许多修改和其它实施例意图被包括在附加权利要求的范围内。虽然这里采用了特定的术语，不过只是在一般和描述性的意义上使用它们，而不是对本发明的限制。
权利要求
1.一种方法，包括从接收器接收正交调幅(QAM)信号，其中所述信号包括导频信道和辅助信道，辅助信道包括一个用户和至少一个其它用户的通信量，其中在至少一个时隙上接收所述信号；和根据接收器的速度，在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上估计QAM信号的信号星座图的振幅。
2.按照权利要求1所述的方法，其中估计振幅包括估计通信量符号和导频符号的信号组合的功率的期望，其中在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上估计所述期望；根据两个连续导频符号间的差值的能量和当前导频符号的能量，估计偏差，其中在至少一个时隙上估计所述偏差；和根据信号组合的功率的期望和所述偏差，估计振幅。
3.按照权利要求2所述的方法，其中估计期望包括根据估计中的符号的数目和QAM信号中有效Walsh信道的数目，在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上估计所述期望。
4.按照权利要求3所述的方法，其中估计期望包括确定每个有效Walsh信道的估计中的每个符号的通信量符号和导频符号的信号组合的功率；把每个有效Walsh信道的符号的功率总计成每个有效Walsh信道的总功率；把有效Walsh信道的总功率总计成累积功率；和在有效Walsh信道上求累积功率的平均值，其中在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上发生功率的确定、功率的总计、总功率的总计、累积功率的求平均值。
5.按照权利要求1所述的方法，其中估计振幅包括根据通信量符号和导频符号的信号组合的功率，估计所述振幅。
6.按照权利要求1所述的方法，还包括根据振幅的估计，解调QAM信号的辅助信道中的用户的通信量。
7.一种系统，包含能够接收正交调幅(QAM)信号的接收器，其中所述信号包括导频信道和辅助信道，辅助信道包括一个用户和至少一个其它用户的通信量，其中接收器能够在至少一个时隙上接收所述信号；和与接收器电通信的解映射部件，其中解映射部件能够根据接收器的速度，在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上估计QAM信号的信号星座图的振幅。
8.按照权利要求7所述的系统，其中解映射部件能够估计通信量符号和导频符号的信号组合的功率的期望，其中在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上估计所述期望，其中解映射部件还能够根据两个连续导频符号间的差值的能量和导频符号的能量，估计偏差，其中在至少一个时隙上估计所述偏差，并且其中解映射部件能够根据信号组合的功率的期望和所述偏差，估计振幅。
9.按照权利要求8所述的系统，其中解映射部件能够根据估计中的符号的数目和QAM信号中有效Walsh信道的数目，在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上估计所述期望。
10.按照权利要求9所述的系统，其中解映射部件能够通过下述操作估计所述期望确定每个有效Walsh信道的估计中的每个符号的通信量符号和导频符号的信号组合的功率；把每个有效Walsh信道的符号的功率总计成每个有效Walsh信道的总功率，之后把有效Walsh信道的总功率总计成累积功率；和在有效Walsh信道上求累积功率的平均值，其中解映射部件能够在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上确定功率、总计功率、总计总功率、求累积功率的平均值。
11.按照权利要求7所述的系统，其中解映射部件能够根据通信量符号和导频符号的信号组合的功率，估计振幅。
12.按照权利要求7所述的系统，还包含与解映射部件电通信的主控制器，其中主控制器能够根据振幅的估计，解调QAM信号的辅助信道中的用户的通信量。
13.一种包含计算机可读存储介质的计算机程序产品，所述计算机可读存储介质其中保存有计算机可读程序代码部分，所述计算机可读程序部分包含能够从接收器接收正交调幅(QAM)信号的第一可执行部分，其中所述信号包括导频信道和辅助信道，辅助信道包括一个用户和至少一个其它用户的通信量，其中第一可执行部分能够在至少一个时隙上接收所述信号；和根据接收器的速度，在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上估计QAM信号的信号星座图的振幅的第二可执行部分。
14.按照权利要求13所述的计算机程序产品，其中第二可执行部分通过下述操作估计振幅估计通信量符号和导频符号的信号组合的功率的期望，其中在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上估计所述期望；根据两个连续导频符号间的差值的能量和当前导频符号的能量，估计偏差，其中在至少一个时隙上估计所述偏差；和根据信号组合的功率的期望和所述偏差，估计振幅。
15.按照权利要求14所述的计算机程序产品，其中第二可执行部分根据估计中的符号的数目和QAM信号中有效Walsh信道的数目，在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上估计所述期望。
16.按照权利要求15所述的计算机程序产品，其中第二可执行部分通过下述操作估计期望确定每个有效Walsh信道的估计中的每个符号的通信量符号和导频符号的信号组合的功率；把每个有效Walsh信道的符号的功率总计成每个有效Walsh信道的总功率；把有效Walsh信道的总功率总计成累积功率；和在有效Walsh信道上求累积功率的平均值，其中第二可执行部分在至少一个时隙中的至少一个上或者在所述至少一个时隙的几分之一上确定功率、总计功率、总计总功率、求累积功率的平均值。
17.按照权利要求13所述的计算机程序产品，其中第二可执行部分根据通信量符号和导频符号的信号组合的功率，估计所述振幅。
18.按照权利要求13所述的计算机程序产品，还包括根据振幅的估计，解调QAM信号的辅助信道中的用户的通信量的第三可执行部分。
全文摘要
提供一种根据接收器的速度，解调正交调幅(QAM)信号的系统，方法和计算机程序产品。所述系统包括一个接收器和一个解映射部件。接收器能够在至少一个时隙上接收QAM信号。解映射部件能够根据接收器的速度，在一个或多个时隙上或者在一个或多个时隙的几分之一内估计QAM信号的信号星座图的振幅。更具体地说，解映射部件能够通过首先估计通信量符号和导频符号的信号组合的功率的期望值，估计振幅，可在一个或多个时隙上或者在一个或多个时隙的几分之一上估计所述期望值。解映射部件还能够估计偏差，之后根据信号组合的功率的期望值和所述偏差，估计振幅。
文档编号H04L25/02GK1833417SQ200480022855
公开日2006年9月13日 申请日期2004年6月8日 优先权日2003年6月27日
发明者托马斯·J·肯尼, 琼－玛丽·德兰, 吉尔扬·容 申请人:诺基亚公司