专利名称：用于扩频接收机中延迟选择的设备、方法及计算机程序产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频通信，更具体地说，涉及处理扩频通信信号的设备、方法和计算机程序产品。
背景技术：
扩频信号传输技术在诸如码分多址(CDMA)蜂窝电话网络等通信系统中广泛使用。参照图1，信息符号一般在从发射站110传输前由扩频序列调制，使得符号由已发射信号中的多个码片表示。在接收机120上，使用一般为扩频码共轭的解扩码将已接收信号解扩。接收机120包括射频处理器122，该处理器执行下变频、滤波和/或其它操作以产生提供到基带处理器124的基带信号。基带处理器124将基带信号解扩以产生提供到附加处理器126的符号估计，该附加处理器可执行附加信号处理操作，如纠错解码。
在相干直接序列CDMA(DS-CDMA)系统中，通常使用相干RAKE接收。此类型的接收机通过相关到码片序列以产生根据估计的信道系数加权组合的解扩值，从而将已接收信号解扩。加权可消除信道的相位旋转，并换算解扩值以提供表示已发射信号的“软”值。
已发射信号的多径传播可导致时间分散，这会使已发射信号的多个可分解回波到达接收机。在常规RAKE接收机中，相关器一般匹配所需信号的选定回波。每个相关器产生如上述加权组合的解扩值。虽然RAKE接收机在某些环境中可能有效，但自干扰和多用户干扰会造成扩频序列定义的信道之间正交性丢失，从而使性能降级。
“通用”RAKE(G-RAKE)接收机已被提议为在此类干扰环境中提供改进的性能。常规G-RAKE接收机一般使用组合加权，组合加权随信道系数和包括与干扰信号有关信息的噪声协方差而变化。这些加权w可表示如下w＝R-1c， (1)其中，R是噪声协方差矩阵，并且c是信道系数向量。
图2中示出了用于G-RAKE接收机的典型基带处理器。码片样本被提供给耙指放置单元230，该单元确定相关单元210在何处放置耙指(选择用于一个或多个天线的延迟)。相关单元210将一个或多个业务信道解扩并产生业务解扩值。选定的路径还提供给加权计算机240，该计算机计算用来在组合器220中组合解扩值以产生软值的组合加权。
如图3所示，类似的功能可用码片均衡器结构提供。在此类结构中，码片样本被提供给抽头放置单元330，该单元确定在何处放置有限脉冲响应(FIR)滤波器310的滤波抽头(即，哪些延迟用于一根或多根天线)。选定的抽头位置还提供给为滤波器310计算滤波系数(或加权)的加权计算器340。滤波器310对加片样本进行滤波以产生信号，该信号由相关器320解扩来产生符号估计。
图4中示出了用于G-RAKE接收机的常规加权计算机。信号样本被提供给相关单元410，该单元将符号从导频或业务信道解扩以产生初始解扩值。可用调制去除器420从这些值中去除符号调制，并且结果值被提供给生成信道估计的信道跟踪器430。解扩值和信道估计被提供给噪声协方差估计器450，该估计器产生在使用的延迟集的噪声协方差估计。信道估计和噪声协方差估计被提供给加权计算器440，该计算机从中计算组合加权(滤波系数)。
G-RAKE接收机与传统RAKE接收机的不同之处在于它考虑了除对应于所需信号回波的那些延迟外的延迟。这些其它延迟一般被选择以提供有关干扰的信息，以使接收机可抑制干扰。
在一个实用的RAKE接收机(传统RAKE或G-RAKE)中，硬件和/或软件约束一般限制可在任一给定时间使用的“耙指”数。在传统RAKE接收机中，这些耙指一般被选择以收集最大量的所需信号能量。然而，在G-RAKE接收机中，耙指选择标准也可收集干扰信号信息，以能够实现所需量的干扰抑制。
人们已提议了用于为RAKE接收机选择耙指的多种策略。授予Dent等人的美国专利5572552描述了一种进程，由此根据计算得出的随信道系数、功率电平和可选的扩频码而变化的信噪比(SNR)度量来放置耙指。授予Bottomley的美国专利6363104描述了为不同的耙指位置组合，估计随每个候选组合的信道估计和损害相关矩阵估计而变化的SNR并选择使SNR达到最大的耙指组合。授予Ottosson等人的美国专利6683924描述了一种基于信号路径的时差和相对信号强度的耙指选择进程。Kutz等人在加拿大温哥华举行的Proc.IEEEVeh.Technol.Conf.(2002年9月24-28日)发表的“下行链路CDMA常规RAKE接收机的低复杂性实施”(“Low complexity implementation ofa downlink CDMA generalized RAKE receiver”)和“实用下行链路CDMA常规RAKE接收机性能论述”(“On the performance of a practicaldownlink CDMA generalized RAKE receiver)中描述了其它选择技术。
发明内容
根据本发明的一些实施例，提供了用于从包括一个或多个源的信号的复合信号中恢复信号的方法。可为复合信号确定信道和相关特征。基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中的各延迟确定复合信号信息的相应组合加权。基于所确定的加权，从多个候选延迟中选择一组延迟，例如，RAKE相关器延迟或码片均衡器滤波抽头。可根据扩频码为所选定延迟处理来自符号信号中的信息，以产生符号估计。
在本发明的一些实施例中，可确定时域信道响应和数量相关，并可根据时域信道响应和数量相关确定相应的加权。数量相关可以为噪声协方差。选定的延迟组可包括具有最大相关联加权的一组延迟，例如，相关器延迟或码片均衡器滤波抽头。
在本发明的其他实施例中，频域方案可用于确定相关器延迟和/或码片均衡器滤波抽头的加权。可确定包括噪声信息的加权频率响应，并且可根据加权频率响应确定相应的加权，例如通过将有效信道响应转换到时域以确定对应时域有效信道模型的系数。可选择具有最大系数的延迟。
根据本发明的另一些实施例，可以渐增方式选择要纳入一组延迟中的延迟。例如，使用上述技术或其它选择技术为该延迟组选择第一延迟。根据与第一延迟相关联的加权来为第二延迟估计出信号与噪声含量估计。基于生成的信号与噪声含量估计，为该延迟组选择第二延迟。可确定第一延迟的复合信号信息与第二延迟的复合信号信息之间的相关，并可根据该相关和与第一延迟相关联的加权来确定第二延迟的信号与噪声含量估计。根据本发明的其他实施例，可生成信号与噪声含量估计而不求噪声协方差矩阵的逆。
在本发明的一些实施例中，可从与第一延迟相关联的加权生成多个第二延迟中的各延迟的相应信号与噪声含量估计。基于所生成的信号与噪声含量估计来为该延迟组选择第二延迟的操作，可包括基于信号与噪声含量估计从多个第二延迟中进行选择。此类进程可迭代进行，例如，可选择第一个第二延迟，为包括该选定的第一个第二延迟的选定延迟组的各延迟确定新的相应加权，为尚未选择的多个第二延迟中相应的延迟生成新的信号与噪声含量估计，以及基于新信号与噪声含量估计选择又一个第二延迟。选择新的候选延迟可包括基于信号与噪声含量估计比较来替代选定延迟组中以前选定的延迟。
在本发明的又一些方面，例如RAKE相关器延迟和/或码片均衡器滤波抽头等延迟可用聚合方式评估，例如，评估为“超级耙指”。可为延迟集生成聚合的信号与噪声含量估计。基于聚合的信号与噪声含量估计，评估要纳入选定延迟组中的延迟集。
根据本发明的其他实施例，可为复合信号确定信道和相关特征。基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中的各延迟确定符号信号中的信息的相应加权。从多个候选延迟中选择具有满足预定标准的加权的一组延迟。可根据扩频码为选定延迟来处理符号信号中的信息以产生符号估计。
在本发明的再一些实施例中，可根据复合信号来恢复信号。可确定该复合信号的信道和相关特征。基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中的各延迟确定符号信号中的信息的相应组合加权。选择要纳入一组延迟的第一延迟。根据与第一延迟相关联的加权为第二延迟生成信号与噪声含量估计。基于生成的信号与噪声含量估计，选择要纳入该延迟组的第二延迟。可根据扩频码为所选定延迟处理符号信号中的信息，以产生符号估计。
在本发明的其他实施例中，扩频通信接收机包括射频处理器，该处理器配置成接收包含来自多个源的信号的射频信号并产生包含来自多个源的信号的复合信号。该接收机还包括基带处理器，该处理器配置成确定复合信号的信道和相关特征；基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中的各延迟确定复合信号信息的相应加权；基于所确定的加权，从多个候选延迟中选择一组延迟；以及根据扩频码为选定延迟来处理符号信号中的信息，以产生符号估计。
根据本发明的另一些实施例，一种计算机程序产品包括计算机程序代码，该计算机程序代码包括配置成确定复合信号的信道和相关特征的代码；配置成基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中的各延迟确定符号信号中的信息的相应组合加权的代码；配置成基于所确定的组合加权，从多个候选延迟中选择一组延迟的代码；以及配置成根据扩频码为选定延迟处理符号信号中的信息以产生符号估计的代码。
图1是示出常规扩频通信系统的框图。
图2是示出具有常规RAKE结构的常规基带处理器框图。
图3是示出具有码片均衡器结构的常规基带处理器框图。
图4是示出用于通用RAKE接收机的加权计算机的框图。
图5是示出根据本发明一些实施例的处理设备的框图。
图6是示出根据本发明其他实施例的射频接收机的框图。
图7是示出根据本发明的其他实施例，具有通用RAKE结构的信号处理设备的框图。
图8是示出根据本发明的另一些实施例，具有码片均衡器结构的信号处理设备的框图。
图9是示出根据本发明的其他实施例，具有探测耙指单元的信号处理设备的框图。
图10-16是示出根据本发明不同实施例的不同相关器耙指和滤波抽头选择操作的流程图。
图17是示出扩频通信系统的系统模型的框图。
图18是示出根据本发明其他实施例的相关器耙指和滤波抽头选择操作的流程图。
图19是示出非参数噪声协方差估计器的框图。
图20是示出参数噪声协方差估计器的框图。
具体实施例方式
现在，参照表示本发明实施例的附图，在下文更全面地描述本发明。然而，本发明不应被视为限于本文所述的实施例。相反，这些实施例的提供使本公开内容将变得详尽和完整，并且将向本领域的技术人员完全传达本发明的范围。类似的标号指所有图形中类似的部件。
应理解，术语“包括”在本文中使用时是开放式的，即，表示一个或多个所述要素、步骤和/或功能，而不排除一个或多个未指出的要素、步骤和/或功能。也可理解，术语“和/或”在本文中使用时表示和包含一个或多个相关联所列项的任何和所有可能组合。还应理解，在传送、通信或其它交互描述为在要素“之间”进行时，此类传送、通信或其它交互可以是单向和/或双向的。
下面将参照根据本发明实施例的方法、设备和/或计算机程序产品的框图和/或操作图例来描述本发明。可理解，框图和/或操作图例的每个框及框图和/或操作图例中框的组合可通过模拟和/或数字硬件和/或计算机程序指令实施。这些计算机程序指令可提供给通用计算机、专用计算机、ASIC和/或其它可编程数据处理设备的处理器，使得经计算机和/或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令形成用于实施框图和/或操作图例中指定功能/动作的工具。在一些替代实施中，图中所示的功能/动作可不以框图和/或操作图例中所示的顺序进行。例如，视涉及的功能/动作而定，表示可为连续进行的两个操作实际上可大致并发执行，或者操作有时可以相反的顺序执行。
根据本发明的一些实施例，电子设备可包括配置成提供本文所述操作的射频接收机。此类接收机可包括在多种类型中任一类型的装置，包括但不限于蜂窝手机和其他无线终端、蜂窝基站和其他类型的射频网络节点及有线接收机装置。用于执行本发明操作的计算机程序代码可用如下的语言编写面向对象的程序设计语言、过程化程序设计语言或低端代码，如汇编语言和/或微代码。程序代码可完全在单个处理器上和/或跨多个处理器执行，作为一个独立的软件包或作为另一软件包的一部分执行。
根据本发明的不同实施例，根据复合信号的信道和相关特征来确定候选延迟的加权，从而可实现延迟的确定，例如，如RAKE相关器耙指或均衡器滤波抽头等信号路径。在一些示范实施例中，最大加权标准可用来选择相关器延迟和/或均衡器滤波抽头。在一些示范实施例中，从加权导出的信噪比度量可用来识别所需的延迟或抽头。在另一些实施例中，信道频率响应可用来计算加权，这些加权可以最大加权或其他标准来选择。
图5示出根据本发明一些实施例的信号处理设备500。设备500包括符号估计器510，例如，在常规RAKE接收机体系结构中使用的相关单元和组合器的组合或在码片均衡器中使用的FIR滤波器和相关器的组合。利用由延迟选择器520从多个候选延迟中选择的延迟，例如，相关器延迟或滤波抽头，符号估计器510根据扩频码来处理复合信号。延迟选择器520根据加权确定器530生成的组合加权来选择延迟。根据信道和相关确定器540确定的信道和相关特征，生成组合加权530。
如下面详述，按照基于设备500所述的设备和操作可以根据本发明不同实施例的多种不同方式实施。例如，根据本发明的不同实施例，可基于最大加权标准进行延迟选择，例如，选择相关器耙指延迟、均衡器滤波抽头和/或信号源(例如，不同的天线)。在其他示范实施例中，从此类加权导出的信噪比度量可用来确认所需的相关器延迟(耙指)或抽头。在其他实施例中，信道频率响应可用来计算加权，该加权可用最大加权或以其他标准来选择。
可理解，根据本发明不同实施例的设备和方法一般可使用模拟和/或数字电子电路实施。例如，功能框510-540可用在诸如微处理器或数字信号处理器(DSP)等数据处理装置上，或在诸如通信ASIC等专用电子装置中包括的数据处理电路中执行的程序代码实施。本发明也可实施为在数据处理装置上执行时配置成提供上述操作的计算机代码。
图6示出包含如图5所示的信号处理设备的接收机600。射频信号可包括多个发射源的信息，由天线670接收并提供给射频处理器650，该处理器执行滤波、下变频和产生复合基带信号的其它进程。基带信号被提供给基带处理器，该处理器包括符号估计器610、延迟选择器620、信道和相关确定器640及加权确定器630，它们可具有如上面图5描述的对应部分相同的作用。符号估计器610产生的符号估计被提供给附加处理器660，该处理器可执行其它的信号处理功能，如纠错解码。
图7示出根据本发明其他实施例的信号处理设备700。设备700包括处理复合信号以生成符号估计的符号估计器710。符号估计器700包括相关单元712和组合器714。相关单元712通过使用由相关延迟选择器720根据加权确定器730确定的加权从候选延迟中选择的相关延迟，将复合信号与扩频码相关。加权确定器730根据由信道和相关确定器确定的信道和相关特征，例如，诸如噪声协方差估计等信道估计和数量相关估计的组合来确定加权。
图8示出具有根据本发明其他实施例的可供选用的码片均衡器结构的信号处理设备800。设备800包括处理复合信号以生成符号估计的符号估计器810。符号估计器810包括对复合信号进行滤波的滤波器812和将滤波器812的输出与扩频码相关的相关器814。滤波器812的抽头由滤波抽头选择器820根据加权确定器830生成的组合加权从多个候选抽头中选择。滤波器812的系数对应于所选定抽头的系数(即，加权)。系数确定器830根据由信道和相关确定器840确定的复合信号的信道和相关特征来确定系数。
例如相关器延迟和/或滤波抽头等被提供给诸如图5-8中所示信号处理设备的候选延迟，可以多种不同方式中的任一方式生成。例如，“探测耙指”方式可用于按照2001年4月30日提交的上述美国专利申请09/845950(发布为美国专利申请出版物US 2001/0028677)中所述来生成候选延迟。
图9中示出了一种这样的实施方式。如图9所示，根据本发明一些实施例的信号处理设备900包括符号估计器910，该估计器包括将复合信号与业务信道扩频码相关的相关单元912和将该相关器912产生的相关以加权方式组合的组合器914。相关器912使用由相关延迟选择器920根据加权确定器930生成的加权从多个候选延迟中选择的延迟。加权基于信道和相关确定器940生成的信道和相关特征而生成。提供给相关延迟选择器920的候选延迟由探测单元950生成。探测单元950可如上述美国专利申请09/845950中所述，通过例如将复合信号与导频信道代码相关来确认候选延迟。可理解，确认候选延迟或滤波抽头的其它方式也可与本发明一起使用。
图10是示出根据本发明一些实施例的示范信号处理操作的流程图。确定包括所需信号及来自一个或多个发射源的干扰信号的复合信号的信道和相关特征(框1010)。基于复合信号的信道和相关特征，为候选延迟中的各延迟确定相应加权(框1020)。基于加权选择一组候选延迟，例如通过选择具有最大关联加权或从加权导出的所需信噪估计的那些延迟(框1030)。此处，“最大关联加权”可视为最大幅值、最大幅值平方等。来自选定延迟的符号信号中的信息根据扩频码来处理以生成复合信号中的所需信号的符号估计(框1040)。
根据本发明的一些方面，最大加权标准可用来选择延迟，例如，G-RAKE相关器延迟或码片均衡器滤波抽头。就G-RAKE结构而言，假设已确认了N个候选相关器延迟的集，并且假定有用于N个候选延迟的噪声协方差矩阵RN形式的相关特征和信道系数向量CN形式的信道特征，候选延迟的组合加权WN可表示如下wn=RN-1cN,---(2)]]>组合加权WN可用例如直接矩阵求逆或为线性方程组求解的另一方法(例如，高斯-塞德尔方法)确定。根据本发明的一些实施例，通过选择那些具有最大关联加权的延迟，可选择N个候选延迟的子集。
图11表示根据此种方式的示范信号处理操作。确定复合信号和候选延迟集的信道系数和协方差矩阵(框1110)。根据所确定的信道系数和协方差矩阵生成候选延迟的加权(框1120)。选择具有最大加权的候选延迟(框1130)。将复合信号与所选定延迟上的扩频码相关(框1140)。所产生的相关根据重算的加权组合，以生成符号估计(框1150)。重算可使用式(2)，其中，N用选定的延迟数代入。
图12表示一个备选码片均衡器实施方式中的示范操作。确定复合信号和候选滤波抽头集的信道系数和协方差矩阵(框1210)。从所确定的信道系数和协方差矩阵生成候选滤波抽头的加权(框1 220)。选择具有最大加权的候选滤波抽头(框1230)。使用具有只用于选定抽头的非零系数的有限脉冲响应(FIR)滤波器，对复合信号进行滤波(框1240)。这可例如用具有可编程延迟的滤波器实施。滤波系数通过重算加权得到。将FIR滤波器的输出与扩频序列相关，以生成符号估计(框1250)。
可理解，在本发明范围内，延迟选择可以多种不同的方式完成。例如，可以幅值的升序或降序对加权排序，并选择前面(或最后)的M个延迟。或者，也可使用迭代搜索技术。例如，可搜索最大幅值加权，选择关联延迟，并取消考虑该延迟(和加权)。还可理解，可使用噪声协方差外的“数量相关”。例如，对于最小均方误差(MMSE)组合，可使用对应于导频解扩值生成的数据相关矩阵。
根据本发明的其他方面，通过确定与添加特定延迟或延迟集相关联的信号与噪声含量更改，可以渐增方式选择RAKE相关器延迟、码片均衡器滤波抽头或其它延迟。为便于以下讨论，假设为G-RAKE结构，并且已选定一组M个候选耙指。对于这样的一个M耙指集，M×1向量c包含对应的信道抽头，并且M×M矩阵R包含对应的相关系数。矩阵R是厄米特矩阵(Hermitian)，并且除在退化情况外，它是可逆的。一个M×1向量w包含各M个耙指的组合加权。组合器输出z是由M×1向量r表示的解扩值的加权和z＝wHr。
(3)对于给定的组合加权向量w，信噪比(SNR)可表示为γ=wHccHwwHRw.---(4)]]>
对于G-RAKE实施方式，理论上使SNR达到最大的组合加权可表示如下w＝R-1c。
(5)相应地，SNR可表示如下γ＝cHR-1c。(6)如果要添加新耙指到选定组，则添加新耙指对SNR的影响可根据以前选定耙指的加权和噪声协方差确定。将新耙指置于已更新信道抽头向量c′中的最后c′=cχ,---(7)]]>其中，χ表示对应于新耙指的新信道抽头。新相关矩阵R′可表示如下R′=Rρρσ2,---(8)]]>其中，M×1向量ρ包含旧耙指与新耙指之间的相关系数，并且σ2是新耙指的噪声方差。新相关矩阵R′的逆矩阵R′-1可表示如下R′-1=R-1+αR-1ρρHR-1-αR-1ρ-αρHR-1α,---(9)]]>其中α-1＝σ2-ρHR-1ρ (10)。
使用等式(9)，新最佳加权向量可表示如下w′=R′-1c′=w+Δww,---(11)]]>其中，加权增量向量Δw表示如下Δw＝αR-1ρρHw-αR-1ρχ，(12)并表示由于添加新耙指而造成的旧最佳加权的更改。新耙指的加权w可表示如下
w＝-αρHw+αχ。
(13)假设正在为添加评估“噪声”耙指，即与所需信号回波不一致的耙指，该信道抽头χ可设为零，因此c′=c0.---(14)]]>对于此类情况，等式(12)可简化为Δw＝αR-1ρρHw， (15)并且等式(13)可简化为w＝-αρHw。(16)新的SNR 可用等式(9)和(10)，以旧SNRγ表示如下γ′＝c′HR′-1c′＝γ+Δγ， (17)其中，SNR增量Δγ可表示如下Δγ=αwHρρHw=wHρρwσ2-ρHR-1w.---(18)]]>SNR增量Δγ表示由于添加新耙指而引起的SNR更改。
等式(18)的分析显示通过使新相关向量ρ与旧加权向量w相匹配可使分子达到最大，并且在新相关向量ρ与旧相关逆矩阵R-1匹配时，可使分母达到最小。因此，要使SNR增量Δγ达到最大，新相关向量ρ可在旧相关逆矩阵R-1的最大本征值的本征向量上。由于旧相关矩阵R是可逆的，它不具有零空间，因此，对于此最佳条件，新相关向量ρ达到在旧相关矩阵R的零空间中。这可理解为表示新耙指应提供有关现有耙指未有效覆盖的维的信息。
根据本发明的一些实施例，可提供一种不用到矩阵逆的确定SNR增量的简化方法。新加权的第一阶近似 可表示如下w~′=ww~.---(19)]]>可不使用等式(13)设置新耙指的加权 而是确定使 的SNR 达到最大的加权 的值。使用等式(4)、(8)和(14)
γ~′=w~′Hc′c′Hw~′w~′HR′w~′=wHccHwwHRw+w~*ρHw+wHρw~+w~*σ2w~.---(20)]]>等式(20)的分子不依赖于加权 。分母可用下式最小化w~=-ρHwσ2,---(21)]]>这产生了如下给出的近似SNR 的最大值γ~′=wHccHwwHRw-|ρHw|2/σ2.---(22)]]>近似SNR增量Δ 可表示如下Δγ~′=γ~′-γ=γ(|ρHw|2/σ2wHRw-|ρHw|2/σ2).---(23)]]>此表达式不需要矩阵求逆，因而比等式(18)更易于计算。理论上，近似SNR 应小于根据式(17)计算得出的SNRγ′。如果旧耙指的数量不是太小，则近似SNR 可极为接近根据等式(17)计算得出的SNRγ′。相应地，近似SNR (或增量Δ )可用于评估新耙指。
图13示出根据本发明的一些实施例渐增地选择G-RAKE耙指的示范操作。假设已选择延迟集的一个或多个成员，并且已确定相关联的加权和协方差矩阵(框1310)。根据以前选定延迟的预定加权和协方差矩阵生成一个或多个候选延迟的SNR估计(框1320)。基于SNR估计，选择一个或多个新延迟(框1330)，并且将新延迟用于处理复合信号(框1340)。选择可以为添加和/或涉及替换以前选定的延迟，例如，如果“旧”延迟通过增量过程添加，则其SNR估计可能保持在存储器中并与新候选耙指的新确定的SNR估计进行比较，以确定是否用新延迟替换旧延迟。
图14示出根据本发明其他实施例渐增地选择延迟的示范操作。同样地，假设已经从多达L个候选延迟中选择了M个延迟的集，并且已确定相关联的加权和协方差矩阵(框1410)。根据M个延迟的加权和协方差矩阵，生成L-M个剩余候选延迟的SNR估计(框1420)。这些SNR估计对应于M个已选定延迟加一个附加延迟的集。通过选择具有最大SNR估计的剩余候选延迟(框1430)，并在处理复合信号中使用更新的延迟集(框1440)，选定延迟的集可被更新。
图15中示出根据本发明其他实施例的一个可供选用的增量方法。从多达L个候选延迟中选出M个延迟的集，并确定相关联的加权和协方差矩阵(框1510)。根据以前选定的延迟的加权和协方差矩阵，生成剩余候选延迟的SNR估计(框1520)。选择具有最佳SNR估计的延迟(框1530)。如果已选到所需数量的新延迟(框1540)，则用经更新的选定延迟组来处理复合信号(框1550)。然而如果未选到所需数量的延迟，则计算包括新选定延迟的选定延迟组的新加权和新协方差矩阵(框1560，1510)，生成剩余候选延迟的新SNR估计(框1520)，并选择另一新延迟(框1530)。图15所示方法可能比图14的操作在计算上更繁重，但它可利用更多信息，并因此可提供更精确的结果，例如，可在避免冗余选择方面表现更佳。
根据本发明另一些实施例，可通过以聚合方式处理延迟组，即将延迟组视为“超级耙指”，实施选择延迟或抽头的增量方法。由于考虑到复杂性，接收机可能无法单独评估每个耙指。为降低复杂性，接收机可将要评估的几个耙指组确认为一个组。如果作为整体的该组显示出所需程度的SNR改进，则作为整体的该组可添加到选定的耙指集而无需单独评估组中的每个耙指。
图16中示出这样一种方法的示范操作。从多达L个候选延迟中选择M个延迟的集，并确定相关联的加权和协方差矩阵(框1610)。根据以前选定延迟的加权和协方差矩阵，生成一组(或几组)剩余候选延迟的聚合SNR估计(框1620)。选择具有最佳SNR估计的R个延迟的组(框1630)。如果选定的延迟更新已完成(框1640)，则用包括R个延迟的选定组的更新集来处理复合信号(框1650)。如果未完成，则确定经更新的加权和新协方差矩阵(框1660，1610)，生成新的SNR估计(框1620)，并选择新的延迟集(框1630)。完成的一次性标准是已使用了所有的可用耙指。当会理解，图16中基于组的方法可与图15的单独评估方法相结合，例如，超级耙指可与单个耙指一起评估。
可注意到，在确定超级耙指的信道抽头和相关参数时，聚合过程会损害超级耙指中与单个耙指相关联的有用信息。换言之，组成耙指(component fingers)可能显示出与已选定耙指的有用相关，但该相关可能在超级耙指聚合中取消。对于超级耙指，可使用确切(例如，等式(18))或近似(例如，等式(23))SNR估计。如果SNR估计量大，则显示该组或子组是被关注的。如果接收机具有多余计算能力，则它可决定详细研究组中的各个耙指。或者，它也可在将来评估中对该组作更详尽的确认。如果SNR的改进小，则接收机可放弃该组。如果超级耙指可提供极大的SNR改进，则它可直接在G-RAKE组合器中使用，即，由于可向各组成耙指施加同一加权，因而不必单独处理组合器中的组成耙指。
超级耙指可视为多个耙指的平均。它还可视为低通组合，这可导致随耙指数量增大而增加的信息损失。这种形态可通过使用类似Hadamard的结构来扩充。例如，假设一个组包括2j个耙指，一个+1/-1加权向量可加到耙指上且其结果被求和。Hadamard序列提供所有(2j-1)个平衡的序列(相同数量的+1和-1)。这些序列可用来尝试获得具有极大SNR改进的超级耙指。这可视为一种只使用+1和-1的简化的预组合。
本发明的另一些形态可用码片均衡器结构进行描述，虽然这些方法也适用于G-RAKE相关器延迟的选择。在G-RAKE接收机中选择组合耙指可视为类似于将码片均衡器FIR滤波器除一个小子集外的所有系数设为0。码片均衡器的公式表述可在频域中进行。
图17示出用于连接到单个基站的终端的扩频信号(例如，IS-2000和CDMA)代表性的下行链路结构。图17中所用的术语如下xi(t)表示第i个用户的扩频/加扰信号；Ei表示第i个用户信号的每符号能量；hTX是发射滤波器的脉冲响应；c(t)是随时间变化的信道响应；hRX是接收滤波器的脉冲响应；n(t)是具有方差N0的复合加性高斯白噪声。
用于图17中的系统的有色噪声匹配滤波器如下HE(ω)=HTX*(ω)Hc*(ω)X0*(ω)ejωt0EI|HTX(ω)Hc(ω)|2+N0,---(24)]]>其中，HTX(ω)是hTX的傅立叶变换，Hc(ω)是c(t)的傅立叶变换，X0(ω)是x0(t)的傅立叶变换，以及EI=Σk=IKEk.---(25)]]>在假定的系统模型和假设的码片均衡器结构的上下文中，式(24)的项可与接收滤波器、FIR滤波器或加权滤波器及相关器相关联。这些项不难观察到接收滤波器HTX*(ω)；FIR滤波器Hwt(ω)=Hc*(ω)e-jωt0EI|HTX(ω)Hc(ω)|2+N0;;]]>以及(26)相关器X0*(ω)。
问题是如何计算加权滤波器上的加权频率响应。此加权滤波器可由(26)表示。
对于给定系统，积HTX(ω)Hc(ω)HRX(ω)是净信道系数的傅立叶变换HNET(ω)。一般在接收机处已确切或近似地获知HRX(ω)。因此，H*TX(ω)H*c(ω)可计算如下HTX*(ω)Hc*(ω)=(HNET(ω)HRX(ω))*,---(27)]]>并且只需要信号能量EI和噪声方差N0来计算频率响应Hoff(ω)。要获得信号能量EI和噪声方差N0的估计，可执行例如在授予DouglasA.Cairns和Leonid Krasny，2005年9月17日提交，题为“用于CDMA接收机的方法和设备”(Method and Apparatus for CDMA Receivers)的美国专利10/943274中所述的过程。
图18示出根据本发明一些实施例用加权频率响应来选择相关器延迟或滤波抽头的示范实施例。确定信道系数、接收滤波器响应、信号能量和噪声方差(框1810)。从这些因素确定加权频率响应(例如式(26))(框1820)。此加权频率响应转换到时域以产生时域加权频率响应(1830)。基于加权来选择相关器延迟或FIR滤波抽头(框1840)。使用选定的延迟或抽头来处理复合信号(框1850)。
图5-16的和图18的框图和流程图示出根据本发明不同实施例的设备、方法和计算机程序产品的可能实现方式的体系结构、功能和操作。还应注意的是，在一些可选用的实现方式中，图中所示的动作可不以图中所示的顺序进行。例如，视涉及的功能而定，表示为连续进行的两个操作实际上可大致并发地执行，或者有时可以相反的顺序执行操作。
本发明还包括上述设备、方法和计算机程序产品的其他变形。例如，采用如噪声协方差或数据相关等“数量相关”的技术中，可用参数或非参数方法获得此类相关。非参数方法可涉及例如用探测耙指或现有耙指集来测量数量相关。参数方法可涉及例如用信道估计和/或其它数量来计算噪声相关。
图19中示出如授予bottomley等人的美国专利6363104中所述，可与本发明一起使用的常规非参数噪声协方差估计器。信道估计被提供给去除信号单元1910，该单元从(已去除调制的)解扩值中提取信道估计以形成误差值。误差处理器1920接收误差值且包含噪声相关计算机1922，在该计算机中，误差乘以其它误差的共轭以产生噪声相关值。这些噪声相关值随后被提供给平滑器1924，该平滑器将一段时间(例如多个时隙)内的值平均。
图20示出如2004年3月12日提交，题为“用于常规RAKE接收机中参数估计的方法和设备”(Method and Apparatus for ParameterEstimation in a Generalized Rake Receiver)的美国申请10/800167中所述，可与本发明一起使用的参数噪声协方差估计器。去除信号单元2010产生误差信号，该信号用于在子处理器2020的噪声相关计算机2022中执行噪声相关测量。测量结果与噪声协方差模型拟合，其中包括结构要素计算机2024提供的结构要素和G-RAKE参数估计器2026确定的换算参数。换算参数和结构要素由噪声协方差计算机2028组合，以产生噪声协方差估计。
对于非参数方法，耙指可置于候选延迟以测量数据或噪声相关。对于码片均衡器，可将样本与基于候选延迟的其它样本相关。对于参数方法，可引入“虚拟”探测耙指的概念，即，即使不能得到实际对应的物理延迟或抽头信息，参数方法也允许评估候选延迟或抽头。
还可理解，本发明还包含使用多个接收天线的实施例。例如，耙指或抽头选择可逐个天线地进行，或者组合的数量相关可用来选择来自多个天线的延迟。本发明也涵盖提供发射分集的实施例。例如，对于具有反馈的发射分集，来自多个发射天线的导频可用来计算复合信道估计。对于软切换，加权解决方法可单独计算，并用于从候选延迟的合并集中选择。或者，也可使用联合SNR度量。对于使用Alamouti代码的发射分集，相同的耙指选择可用于两个发射信号。对于多输入多输出(MIMO)应用，可为每个信号单独执行延迟选择，或者可使用使最小SNR达到最大的方法。
在附图和说明书中，公开了本发明的典型说明性实施例，并且虽然在本文中采用了特定的术语，但它们只是一般性和描述性地使用，并不是要进行限制，本发明的范围在随附权利要求书中陈述。
权利要求
1.一种从包含一个或多个源的信号的复合信号中恢复信号的方法，所述方法包括如下步骤确定所述复合信号的信道和相关特征；基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中各延迟确定相应的关于所述复合信号中的信息的组合加权；基于所确定的组合加权，从所述多个候选延迟中选择一组延迟；以及根据扩频码为所选定延迟处理所述复合信号的信息，以生成符号估计。
2.如权利要求1所述的方法，其中，基于所确定的组合加权从所述多个候选延迟中选择一组延迟的步骤包括选择一组具有最大对应组合加权的延迟。
3.如权利要求2所述的方法其中，确定信道和相关特征的步骤包括确认时域信道响应及数量相关；以及其中，确定相应的组合加权的步骤包括根据所述时域信道响应和数量相关来确定所述相应的组合加权。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述数量相关包括噪声协方差。
5.如权利要求2所述的方法，其中确定信道和相关特征的步骤包括确定包括噪声信息的加权频率响应；以及确定相应的组合加权的步骤包括根据所述加权频率响应来确定所述相应的组合加权。
6.如权利要求5所述的方法，其中，确定加权频率响应的步骤包括确定信道频率响应；确定所述多个源的白噪声方差和聚合的信号能量；以及根据所述信道频率响应、所述白噪声方差和所述聚合的信号能量来确定所述加权频率响应。
7.如权利要求5所述的方法，其中根据所述加权频率响应确定所述相应的组合加权的步骤，包括将所述加权频率响应转换为包括多个信号抽头和对应系数的时域加权模型；以及基于所确定的组合加权从所述多个候选延迟中选择一组延迟的步骤，包括基于所述系数从所述多个信号抽头中选择一组信号抽头。
8.如权利要求1所述的方法，其中，基于所确定的组合加权从所述多个候选延迟中选择一组延迟的步骤包括选择要纳入所述延迟组中的第一延迟；根据与所述第一延迟相关联的加权，为第二延迟生成信号与噪声含量估计；以及基于所生成的信号与噪声含量估计，选择要纳入所述延迟组的所述第二延迟。
9.如权利要求8所述的方法，其中，生成信号与噪声含量估计的步骤包括确定所述第一延迟的复合信号中的信息与所述第二延迟的复合信号中的信息之间的相关；以及根据所述相关和与所述第一延迟相关联的所述加权来生成所述第二延迟的所述信号与噪声含量估计。
10.如权利要求9所述的方法，其中，根据所述相关和与所述第一延迟相关联的所述加权来生成信号与噪声含量估计的步骤，包括不对噪声协方差矩阵求逆而生成所述信号与噪声含量估计。
11.如权利要求8所述的方法，其中根据与所述第一延迟相关联的加权来为第二延迟生成信号与噪声含量估计的步骤，包括根据与所述第一延迟相关联的所述加权来为所述多个第二延迟中各延迟生成相应的信号与噪声含量估计；以及基于所生成的信号与噪声含量估计来选择要纳入所述延迟组的所述第二延迟的步骤，包括基于所述信号与噪声含量估计从所述多个第二延迟中进行选择。
12.如权利要求11所述的方法，其中，基于信号与噪声含量估计从多个第二延迟中进行选择的步骤，包括选择其相关联信号与噪声含量估计显示出最大信噪比改善的第二延迟。
13.如权利要求11所述的方法，其中基于所述信号与噪声含量估计从所述多个第二延迟中进行选择的步骤包括选择第一个所述第二延迟；基于所确定的信道和相关特征为多个候选延迟中各延迟确定相应的对于所述复合信号的信息的组合加权的步骤，包括为包含所选的第一个所述第二延迟的所选延迟组的各延迟确定新的相应的组合加权；根据与所述第一延迟相关联的所述加权生成所述多个第二延迟中各延迟的相应的信号与噪声含量估计的步骤，包括为尚未选择的所述多个第二延迟中各延迟生成新的信号与噪声含量估计；以及基于所述信号与噪声含量估计从所述多个第二延迟中进行选择的步骤，包括基于所述新的信号与噪声含量估计来选择第二个所述第二延迟。
14.如权利要求13所述的方法，其中，基于所述新的信号与噪声含量估计来选择第二个所述第二延迟的步骤，包括基于信号与噪声含量估计的比较用所述第二个所述第二延迟取代所选延迟组中的一个先前选定的延迟。
15.如权利要求11所述的方法，其中，基于所述信号与噪声含量估计从所述多个第二延迟中选择的步骤包括为所述第二延迟集生成聚合的信号与噪声含量估计；以及基于所述聚合的信号与噪声含量估计，确定是否选择所述第二延迟集纳入所选延迟的组。
16.如权利要求1所述的方法，其中，根据扩频码为所选定延迟处理所述复合信号中的信息以生成符号估计的步骤包括为所选延迟的各延迟，生成相应的所述复合信号与所述扩频码的相关；以及组合所生成的相关以生成所述符号估计。
17.如权利要求1所述的方法，其中，根据扩频码为所选定延迟处理所述复合信号中的信息以生成符号估计的步骤包括用具有对应于所选定延迟中各延迟的滤波抽头的滤波器，对所述复合信号进行滤波；以及将经滤波的扩频通信信号与所述扩频码相关，以生成所述符号估计。
18.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述复合信号的信道和相关特征的步骤，包括以参数方式和/或非参数方式确定所述相关特征。
19.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述复合信号的信道和相关特征的步骤，包括根据所述复合信号在所述多个候选延迟上的相关来确定所述相关特征。
20.一种从包含一个或多个源的信号的复合信号中恢复信号的方法，所述方法包括如下步骤确定所述复合信号的信道和相关特征；基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中各延迟确定相应的关于所述复合信号中的信息的组合加权；从所述多个候选延迟中选择具有满足预定标准的组合加权的一组延迟；以及根据扩频码为所选延迟组处理所述复合信号中的信息以生成符号估计。
21.如权利要求20所述的方法，其中，从所述多个候选延迟中选择具有满足预定标准的组合加权的一组延迟的步骤，包括选择具有最大对应组合加权的一组延迟。
22.如权利要求21所述的方法，其中确定信道和相关特征的步骤包括确认时域信道响应和数量相关；以及确定相应的组合加权的步骤包括根据所述时域信道响应和数量相关来确定所述相应的组合加权。
23.如权利要求22所述的方法，其中，所述数量相关包括噪声协方差。
24.如权利要求20所述的方法，其中确定信道和相关特征的步骤包括确定包含噪声信息的加权频率响应；以及确定相应的组合加权的步骤包括根据所述加权频率响应来确定所述相应的组合加权。
25.如权利要求24所述的方法，其中，确定加权频率响应的步骤包括确定信道频率响应；确定所述多个源的白噪声方差和聚合的信号能量；以及根据所述信道频率响应、所述白噪声方差和所述聚合的信号能量来确定所述加权频率响应。
26.如权利要求24所述的方法，其中根据所述加权频率响应来确定所述相应的组合加权的步骤，包括将所述加权频率响应转换为包含多个信号抽头和对应系数的时域加权模型；以及基于所确定的组合加权从所述多个候选延迟中选择一组延迟的步骤，包括基于所述系数从所述多个信号抽头中选择一组信号抽头。
27.一种从包含一个或多个源的信号的复合信号中恢复信号的方法，所述方法包括如下步骤确定所述复合信号的信道和相关特征；基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中各延迟确定相应的关于所述复合信号中的信息的组合加权；选择一组延迟的第一延迟；根据与所述第一延迟相关联的加权为第二延迟生成信号与噪声含量估计；以及基于所生成的信号与噪声含量估计，选择要纳入所述延迟组的所述第二延迟；以及根据扩频码为所选的第一和第二延迟处理所述复合信号中的信息以生成符号估计。
28.如权利要求27所述的方法，其中，生成信号与噪声含量估计的步骤包括确定所述第一延迟的复合信号信息与所述第二延迟的复合信号信息之间的相关；以及根据所述相关和与所述第一延迟相关联的加权，为所述第二延迟生成所述信号与噪声含量估计。
29.如权利要求28所述的方法，其中，根据所述相关和与所述第一延迟相关联的所述加权来生成信号与噪声含量估计的步骤，包括不对噪声协方差矩阵求逆而生成所述信号与噪声含量估计。
30.如权利要求27所述的方法，其中根据与所述第一延迟相关联的加权来为第二延迟生成信号与噪声含量估计的步骤，包括根据与所述第一延迟相关联的加权为所述多个第二延迟中各延迟生成相应的信号与噪声含量估计；以及基于所生成的信号与噪声含量估计来选择要纳入所述延迟组的所述第二延迟的步骤，包括基于所述信号与噪声含量估计从所述多个第二延迟中进行选择。
31.如权利要求30所述的方法，其中，基于信号与噪声含量估计从多个第二延迟中选择的步骤，包括选择其相关联信号与噪声含量估计显示出最大信噪比改善的第二延迟。
32.如权利要求30所述的方法，其中基于所述信号与噪声含量估计从所述多个第二延迟中选择的步骤，包括选择第一个所述第二延迟；基于所确定的信道和相关特征为多个候选延迟中各延迟确定相应的关于所述复合信号中的信息的组合加权的步骤，包括为包含所选的第一个所述第二延迟的所选延迟组的各延迟确定新的相应的组合加权；根据与所述第一延迟相关联的所述加权来为所述多个第二延迟中各延迟生成相应的信号与噪声含量估计的步骤，包括为尚未选择的所述多个第二延迟中各延迟生成新的信号与噪声含量估计；以及基于所述信号与噪声含量估计从所述多个第二延迟中选择的步骤，包括基于所述新的信号与噪声含量估计来选择第二个所述第二延迟。
33.如权利要求32所述的方法，其中，基于所述新的信号与噪声含量估计来选择第二个所述第二延迟的步骤，包括基于信号与噪声含量估计的比较用所述第二个所述第二延迟取代所选延迟组中先前选定的延迟。
34.如权利要求30所述的方法，其中，基于所述信号与噪声含量估计从所述多个第二延迟中选择的步骤包括为所述第二延迟集生成聚合的信号与噪声含量估计；以及基于所述聚合的信号与噪声含量估计，确定是否选择所述第二延迟集纳入所选延迟的组。
35.一种扩频通信接收机，包括射频处理器，配置成接收包含来自一个或多个源的信号的射频信号并产生包含来自一个或多个源的信号的复合基带信号；以及基带处理器，配置成用来确定所述复合信号的信道和相关特征；基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中各延迟确定相应的关于所述复合信号中的信息的组合加权；基于所确定的组合加权，从所述多个候选延迟中选择一组延迟；以及根据扩频码为所选定延迟处理所述复合信号的信息以生成符号估计。
36.如权利要求35所述的接收机，其中，所述基带处理器用来选择具有最大对应组合加权的一组延迟。
37.如权利要求36所述的接收机，其中，所述基带处理器用来确认时域信道响应和数量相关，并根据所述时域信道响应和数量相关来确定所述相应的组合加权。
38.如权利要求37所述的接收机，其中，所述数量相关包括噪声协方差。
39.如权利要求36所述的接收机，其中，所述基带处理器用来确定包含噪声信息的加权频率响应，并根据所述加权频率响应来确定所述相应的组合加权。
40.如权利要求35所述的接收机，其中，所述基带处理器用来根据与第一延迟相关联的加权为第二延迟生成信号与噪声含量估计，并基于所生成的信号与噪声含量估计来选择要纳入所述延迟组的所述第二延迟。
41.如权利要求40所述的接收机，其中，所述基带处理器用来为所述第二延迟集生成聚合的信号与噪声含量估计，并基于所述聚合的信号与噪声含量估计，确定是否要选择所述第二延迟集纳入所选延迟的组。
42.如权利要求35所述的接收机，其中，所述基带处理器用来为所选延迟中的各延迟生成相应的所述复合信号与所述扩频码的相关，并组合所生成的相关以生成所述符号估计。
43.如权利要求35所述的接收机，其中，所述基带处理器可使用具有对应于所述选定延迟中各延迟的滤波抽头的滤波器，对所述复合信号进行滤波，并将经滤波的扩频通信信号与所述扩频码相关以生成所述符号估计。
44.一种用来从包含来自一个或多个源的信号的复合信号恢复信号的计算机程序产品，所述计算机程序产品包含存入计算机可读存储媒体的计算机程序代码，所述计算机程序代码包括配置成用来确定所述复合信号的信道和相关特征的代码；配置成基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中各延迟确定相应的关于所述复合信号中的信息的组合加权的代码；配置成基于所确定的组合加权，从所述多个候选延迟中选择一组延迟的代码；以及配置成根据扩频码为所选定延迟处理所述复合信号中的信息以生成符号估计的代码。
全文摘要
确定复合信号的信道和相关特征。基于所确定的信道和相关特征，为多个候选延迟中的各延迟确定关于复合信号中的信息的相应的组合加权。基于所确定的加权，从多个候选延迟中选择一组延迟，例如，RAKE相关器延迟或码片均衡器滤波抽头。根据扩频码为选定延迟来处理复合信号中的信息以产生符号估计。本发明可实施为方法、设备和计算机程序产品。
文档编号H04B1/707GK101069362SQ200580041031
公开日2007年11月7日 申请日期2005年10月4日 优先权日2004年10月6日
发明者D·A·凯恩斯, G·B·博顿利, A·S·哈伊拉拉 申请人:艾利森电话股份有限公司