在无线通信系统中确定定时的方法及设备的制作方法

专利名称：在无线通信系统中确定定时的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及在无线通信系统中确定定时，且更具体地说涉及在无线通信系统 的收发器中确定设定取样周期的开始的定时的方法及设备。
背景技术：
举例来说，例如使用正交频分多路复用(OFDM)的通信系统等特定类型的通信系 统对同步误差(例如定时误差及频率误差)非常敏感。为了使得这些类型的系统正确工 作，收发器与发射器必须同步，所述同步包括定时同步及频率同步。理想情况下，收发 器中的同步及定时应跟随发射器。举例而言，在OFDM系统中，定时同步特别涉及找到 每一OFDM符号的开始的定时。除非已知正确定时，否则收发器不能恰好在符号的定时 瞬间将符号之间发生的循环前缀移除及在计算样本的快速傅立叶变换(FFT)以将符号解 调之前正确地分离各个符号。
当前，用于使用例如OFDM的协议的无线通信系统中的定时同步的标准技术是未知 的。通常具体情况具体对待地执行定时同步。举例而言，在具有1024个样本的信道中， 当执行定时同步时，必须找到信道或符号的开始。在某些情况中，已知査看速率或差异 且随后将开始设定在符号功率开始以某个预定速率增大处。随后距此点设定某个任意补 偿(backoff)或偏移以确保在设定的时间周期中接收到整个符号。所述方法的问题具体 在于如果在设定的取样周期期间较早地出现后续符号(例如在多路径传输可导致在相 同定时窗口中发生新符号的情况中)，则定时解调可能失败。亦即，如果后续信道较早地 出现，则定时会由于时钟定时误差而移动。
设定符号定时的另一已知方法是将符号定位于取样窗口的近似中间。然而，所述方 法同样有问题，因为在定时窗口的任一端可能发生符号间干扰(ISI)及载波间干扰(ICI)。 所述两种类型的干扰可一起表征为"有效干扰"(EI)。因此，所述方法也可能会产生定 时解调误差。
因此，例如OFDM系统的系统中的定时追踪的目标是在给定当前OFDM符号或信道 的情况下找到用于下一OFDM符号或信道的取样窗口的最佳取样开始位置。应选择所述 取样位置以使得由现有信道分布导致的符号间干扰(ISI)及载波间干扰(ICI)(称为"有 效干扰"(EI))得以抑制且相应地增强信噪比(SNR)。 EI的来源可分为多个类型。第一
类型为静态EI，其在给定当前信道分布的情况下是由OFDM符号结构(例如，循环前缀 的长度)确定的确定性EI。然而，在动态环境中，信道时间变化(未来可能出现的新到 达路径)及系统定时误差(例如，睡眠定时误差)也可能引起EI。所述EI可表示为动态 EI，其本质上是随机的且最好由概率模型加以描述。另一类型的EI因信道衰减而产生， 其中衰减信道抽头(channel tap)也可能会影响定时判定，从而导致EI。

发明内容
本文揭示用以通过考虑到各种类型的符号间干扰来提供对定时开始的准确设定的方 法及设备。在一个实例中，揭示一种方法....[待在权利要求的最终批准后完成]。


图1是符号的示范性能量密度函数的曲线图。
图2是被定义为定时偏移的函数的示范性静态有效干扰(EI)密度函数/(^200的曲 线图。
图3是将静态与动态有效干扰密度相组合的有效干扰密度函数的示范性曲线图。
图4是展示长期信道能量分布的实例的曲线图。
图5是展示短期信道能量分布的实例的曲线图。
图6是分别在图4及图5中说明的长期及短期能量分布的总和的复合信道能量分布 的曲线图。
图7是表示有效ISI密度函数的示范性曲线图。
图8是用于用经计算的能量密度分布来确定开始定时位置的示范性方法的流程图。 图9说明根据一实例的信道能量分布的曲线图。
图IO说明根据一实例的在取样窗口的特定定时设定时的信道能量分布的曲线图。 图11说明根据一实例的在使得开始处对应于最小点的信道能量分布的特定定时窗口 设定时的曲线图。
图12说明用于用经计算的能量密度分布来确定开始定时位置的示范性方法的流程图。
图13说明用于确定复合能量分布的示范性方法的流程图。
图14说明使用图1-7的方法中的两个或两个以上方法的示范性方法的流程图。
图15说明根据本发明的示范性收发器的方框图。
图16说明根据所揭示的实例的逐段能量密度函数的曲线。
图17说明根据所揭示的实例的分组(binned)质量分布的实例。
图18说明根据本发明的另一示范性收发器的方框图。 图19说明根据本发明的又一示范性收发器的方框图。 图20说明根据本发明的再一示范性收发器的方框图。 图21说明根据本发明的另一示范性收发器的方框图。
具体实施例方式
本申请案揭示在无线系统中确定符号的定时的方法及设备，其使得上文所讨论的三 种类型的有效干扰(EI)最小化。通过设定收发器或类似装置中的定时以确保总有效干 扰(EI)的最小化(亦即，ISI及ICI的最小化及信号能量的最大化)，收发器解码及解 调的性能得以更好地最佳化。
具体来说，本申请案揭示用于确定定时窗口的定时的方法，其考虑到至少三个不同 的有效干扰(EI)来源，即静态EI、动态EI及因衰减信道抽头而产生的EI。所述考虑 可通过以分析的形式导出复合EI函数来实现，所述函数将所述三种类型的EI组合成一 个有效EI密度函数。
根据特定无线系统的符号结构来确定静态EI。举例而言，在OFDM系统中，所述符 号结构具有特定形式，所述形式包括防止两个连续符号之间的干扰的循环前缀。假定EI 为静态的或不变的，则所述EI随后可在给定信道分布的情况下因OFDM符号结构的确 定性质而得以确定。作为说明，图1展示在时间t=0开始的接收的符号的理论能量密度 函数IOO。所述密度函数的持续时间为因信号的多路径传输而引起的延迟扩展D (102)。 在所述符号之前，定义定时偏移r(104)以防止干扰(EI)。如图所示，定时偏移t延伸入 循环前缀CP时间周期106。
图2说明定义为定时偏移t的函数(亦即，每单元信号能量的EI)的典型静态EI 密度函数/W 200。如从此图中可见，如果将定时偏移t设定为循环前缀CP的开始时间， 则存在一些EI能量。然而，当将所述定时偏移t设定为循环前缀与延迟扩展的差异(例 如，CP-D)时，EI能量的量减少为零(0)。由信道的动态行为引入的动态EI可由具有 信道动态概率模型的表示法来确定。亦即，可通过计算因信道的动态变化(亦即，信道 抽头的出现及消失)而将发生多少EI的概率来确定动态EI。所述概率模型可基于(例如) 泊松概率模型(Poisson probability model)或生灭模型(birth and death model)，或任何 其它处理时间周期中事件的计数或发生的概率模型。
静态及动态组合EI密度函数AW可表示如下 其中P("为新信道抽头(射线)可能在偏移f时出现的概率，且y("为静态有效干扰 (EI)密度。图3展示具有组合的静态及动态有效干扰密度的有效干扰密度函数300的示 范性曲线图。
第三类型的EI是因信道衰减特征而产生的EI。此EI可由信道能量分配函数或长期 信道能量分布河f)' 0"<7>莫型化且可由以下方程式表示
(2)
其中T为最大测量时间。作为说明，图4中展示长期信道能量分布400的实例。此 外，将因信道衰减而产生的EI模型化考虑到了瞬时EI，其为由当前信道能量分布或短期
信道能量分布^(A 0〈^T所导致的EI，且可用以下方程式表示 图5中说明所述此短期信道能量分布500的实例。
长期与短期能量分布的组合(其为因信道衰减而产生的总EI)可因此由以下方程式 定义-
其中mO:)口/HO") + A(T)称为复合信道能量分布，图6中的曲线图600说明了其一实例。 因此复合信道能量分布600为图4及图5中分别说明的长期及短期能量分布400及500 的总和。
基于此有效EI密度函数及复合信道能量分布(当前信道能量分布与长期信道能量分
布的组合)，本发明部分地涉及搜寻定时位置》以使得在此定时假设下，所述复合信道能 量分布导致最小总EI或最大总SNR。此可用数学方式表示如下
^ = arg min /(< )
(5)
其中定时位置》因此为总/f"的最小值的自变量。
因此，最佳定时位置表示瞬时EI、动态EI及衰减EI之间的均衡，或者换言之，其 表示上文所讨论的三种类型的EI当中的平衡。
图7说明函数700的曲线图，其也标记为Wn〗。此函数700表示典型的、"现实"有 效干扰密度函数，而不是图3的理论实例。函数700的曲线图的横坐标为信道估计周期 中的样本的数目/i。此处，在使用数目"-7V个信道样本的信道估计上展示函数700，其中 样本数目iV远远大于最大信道或符号长度L或其倍数，例如^>>21。可用于iV的数目的 实例为2048个样本，但此数目可视所需的等级或分辨率而更多或更少。此外，最大信道 长度的实例可为1=768且循环前缀等于512个样本的长度。
函数700为静态与动态EI能量密度的组合。所述静态部分是基于信道符号分布(例 如OFDM符号)而确定，其在先前已加以讨论。使用概率函数(通过将因动态EI而产 生的能量与概率P相乘)来确定函数IOO的动态部分。概率尸为基于一个或一个以上先 前符号中的动态EI的发生而代表将在本符号中的符号中发生动态EI能量的可能性的因 数。如先前所提及，可通过泊松概率模型或任何其它将经指定时间周期上的一定数目事 件的可能性有效地模型化的适当概率模型来将概率P模型化。通过考虑到动态EI，可比 仅考虑到静态EI获得更准确的总EI模型。单单这一点就将产生一用于设定一取样信道 的开始的更准确确定。 一旦在信道取样周期上确定了静态及动态能量密度，所述两个能 量密度的总和便被用以确定函数700。可随后利用此函数700以基于所述经确定的能量 密度分布来设定符号的定时的开始。
图8为用于用上文所述的经计算的能量密度分布来确定开始定时位置的方法的流程 图。过程800开始于方框802且进行到方框804，其中基于静态有效干扰来确定符号的 有效干扰能量密度分布。在此之后(或与其同时)，在方框806中确定涉及动态EI的可 能性的概率P。随后将概率P与动态EI能量密度相乘以获得有效动态EI能量密度。一 旦确定了静态及动态EI能量密度，便如方框808所指示将所述值相加以确定总能量密度 分布(亦即，函数WW)。如先前所述，所述分布可随后被收发器用以设定信道取样周期 定时的开始，如方框810中所指示。如方框812所示，过程800结束，但应注意，针对 每一新的取样周期重复过程800 。
经估计的信道能量分布可额外地加以界定且计算以更准确地确定总信道能量分布。
所述经估计的信道能量分布与上文所讨论的函数700 —起可用以导出接收的传输的取样 周期上的总有效干扰能量。可用以下表达式来计算所述经估计的信道能量分布-
<formula>complex formula see original document page 14</formula> (6)
其中m〖"〗或pW为经估计的信道能量分布；c(n)为特定取样点n处的传入信号的复合 增益；且I c〖n〗I表示确定所述复合增益的量值的数学运算。如上文方程式(6)所指示， 可针对0到7V-7取样点中的每一者计算所述经估计的信道能量分布/n〖W。
应注意，可将上述能量密度分布WW及经估计的信道能量分布wf^分别类推为"海 拔"或"高度"函数及"质量"函数。相应地，所述两个函数的乘积(其用于确定总EI 的最小值)相应地类似于势能(亦即，PE = mgh， m为质量，h为高度，且己知常数g 为重力加速度)。在确定最小值或"平衡"的过程中，确定最低"势能"的点且将其用于 设定定时，因为所述点很可能是在待被取样的符号发生之前的点。
在势能的上述模拟情形下，经估计的信道能量分布(或质量)m(/z〗与EI能量密度(或 高度)函数/i〖^的乘积将在给定样本"处产生EI能量(亦即，"势能")。对所述点"中 的每一者上的能量的求和得出整个取样的总能量，如以下方程式所指示
<formula>complex formula see original document page 14</formula>总势能/￡1能量="=° (7)
可利用方程式(7)的上述关系来确定发生能量的最小值或"平衡"的取样点，以用于 将开始定时进一步最佳化的目的。亦即，所述最小值为信道能量分布具有最小有效干扰 能量的点，或质量物体具有最小势能的点，其为最稳定的点。可使用以下方程式来确定 所述最小值或平衡点f:
<formula>complex formula see original document page 14</formula>(8)
其中m((n+it)mod AO为经估计的复合信道能量分布函数，且W")为EI能量密度。根 据方程式(8),对于取样窗口内的所有样本;r将m(fi)与h(n〗的乘积相加。-K;及&为在确 定所述求和的最小值的自变量的(argmin)过程中&值的前缀及后缀长度。&的前缀及后缀长度-^、 ^可分别以界限N-L及N加以设定，但可为那些界限内任何足以考虑到足 够样本以准确地确定平衡点的值。经计算的位置f (其为最小值)随后被认为是最佳定 时位置。模数算子(modN)指示所述运算为循环的，在重复之前达到最大值W。
如果f值为正，则此指示应调节新定时以在比当前取样定时晚的时间取样。因此， 所述取样窗口将向右移位或(换言之)被延迟。另一方面，负的f值指示所述新定时将 较早地移到r样本，因而使取样窗口提前。定时开始的所述延迟或提前(亦即，滑动所 述定时窗口)为设定定时的开始提供了更稳固且更准确的方法。
作为说明，图9-展示对于各种)H直在不同"窗口"设定时与EI能量密度函数WW 对应的示范性信道能量分布的曲线图。确切地说，图9说明*=0 (对应于当前定时位置) 时的信道能量分布900。图IO说明在"窗口"的特定定时设定时的能量分布1000，其中 t值受前缀及后缀长度-^、 & (大致由箭头402指示)限制，其中-^先于或小于&。 如先前所讨论，如果经确定的最小值产生负的r值，则窗口向左移位以调节定时偏移(亦 即，较早样本)以确保实现最小EI的定时的开始。相反，正k值保证了窗口向右的移位 或延迟(亦即，较晚样本)以确保实现最小EI的定时的开始。当定时位置经选定以使得 r的值达到或接近于零或方程式(3)所确定的最小数字时，定时的开始可经设定以将m〖W 与/l〖M〗的乘积最小化。如图11中所说明，所述定时窗口经设定以使在信道能量分布1100 的平衡或最小值点n (图11中的1102)处发生W"〗的最小值。此确保了最小总EI能量 发生于符号或信道的定时的开始时。
图12为用于找到如上文所讨论的平衡点或最小值点的过程的流程图。如图所示，过 程1200开始于方框1202，随后进行到方框1204。在方框1204处，如同在取样周期期间 所发生的一样，在不同定时位置计算总有效干扰(EI)。此可使用上述方程式(7)来完成。 随后如在方框1206所示确定总EI的最小定时位置。可通过采用上述方程式(8)来找到所 述最小值。在确定所述最小值后，流程进行到判定方框1208。如果所述经确定的最小值 (亦即，为正，流程则进行到方框1210，其中将定时的开始设定为比当前为所述定时 的开始设定的样本发生地晚的新样本w。或者在方框1208处，如果所述经确定的最小值 )t为负，那么所述流程进行到方框1212，且将定时的开始设定为比为所述定时的开始设 定的当前样本发生地早的新样本"。应注意，如果f为零，则所述定时的开始保持与先 前样本相同，尽管此未展示于图12的流程图中。在方框1210或1212的过程之后，过程 1200如方框1214所示结束。然而，应注意，针对每一新的取样周期重复过程1200。
确切地说，信道衰减会影响EI的动态部分。当前信道分布加上平均长期信道分布等 于复合函数，所述复合函数用以获得总EI。如先前所讨论，可发生因信道衰减而产生的 第三类型的EI，从而引起定时同步误差。为了补偿所述类型的引入的EI，本发明揭示的 方法也包括通过考虑短期衰减、当前或瞬时特征以及长期衰减特征两者而设定定时的开 始。为了考虑到短期与长期衰减两者，通过如以下方程式所定义而确定复合信道能量分 布m〖/i〗来实现长期信道特征与短期或瞬时信道活动之间的均衡
其中^(")及^")分别为长期及短期信道能量分布，其可使用分别以有效带宽fi,!。w及
(其中^^<<8/。,,)在符号上的低通过滤估计的信道能量分布。(")来估计，且cc及^ 为总和等于一 (亦即，100%)的第一及第二百分比加权系数。使用"慢过滤器"来消除 因衰减而产生的信道振幅变化的效应以便获得长期信道特征估计。使用"快速过滤器" 来减少信道估计误差。通常，亦即，将所述两个值均设定在0.5或50%以同等地考 虑到较慢及较快衰减效应，但可不同地设定所述值以相对于所述衰减效应中的一者而偏 向另一者。应注意，当确定最小值或平衡点时，方程式(9)中定义的所述复合能量分布可 用于方程式(8)中的函数m。因此，在方程式(8)中计算的所述经确定的最小值也可考虑到 长期及短期衰减效应，以更准确地确定定时开始位置。本平衡方法因此可经调适以帮助 找到一定时位置，以便均衡由pw。w (表示长期信道行为)产生的惯性力与由(表示 短期信道活动)生成的快速攻击力两者。因此，通过考虑因衰减而对EI造成的效应，可 获得对定时开始的更准确估计。
图13说明用于确定复合能量分布的示范性方法的流程图。在此图中，过程1300首 先开始于方框1302。流程进行到方框1304,其中对短期估计信道能量分布及长期能量分 布作出确定。此通过低通过滤经估计的信道能量分布p〖W以实现经估计的复合信道能量 分布来完成。在方框1306处，通过将短期与长期信道能量分布相加(其可用变量ot及〃 来加权)来确定复合信道能量分布。接着，流程进行到方框1308，此处基于所述经确定 的复合信道能量分布来设定取样周期的开始。所述过程结束于方框1310，但应注意，针 对每一取样周期重复所述过程1300。
可一起使用上述结合图7-13描述的方法来实现甚至更准确的开始定时估计，因为组 合所述方法会有累积效应。图14为说明使用所有上述方法的示范性方法的流程图。如图 所示，用于设定开始定时的过程1400开始于方框1402。流程进行到方框1404,此处基
于静态及动态EI来确定总EI能量密度分布，类似于结合图8所述的方法。在确定能量 密度分布(亦即，之后或与其同时，确定复合能量分布，这类似于结合图13所述 的方法。方框1404及其之后的方框1406展示了所述过程的此部分，但或者方框1404及 1406的过程可并行地发生。
在确定能量密度分布及复合能量分布之后，(例如)通过先前所讨论且结合图12所 讨论的方程式(8)来确定总符号间干扰的最小值。方框1408指示此找到最小值或"平衡" 的过程。在找到最小值后，如方框1410所指示，基于所述经确定的最小值将信道取样周 期的定时开始调节到或滑动到一个定时设定。如所指示，过程1400结束于终点1412。 然而，应注意，针对每一定时周期重复过程1400。
图15为示范性收发器1500的方框图，所述收发器可采用上述用于估计定时开始的 方法中的任一方法或所有方法。如图所示，所述收发器包括天线1502,其接收经传输的 无线信号。所述天线将所述信号递送到模拟到数字(A/D)转换器1504,所述转换器将 模拟无线信号转换为数字信号1505。 A/D转换器1504将数字信号1505输出到取样器 1506。取样器1506为收发器1500的一部分，其产生用于对信号1505内的子载波或频率 组进行取样的实际定时窗口。将所述取样器的输出(其为经同步的数字信号1507)输入 到信道估计器1508与解调器/FFT 1512两者。信道估计器1508 (例如)使用由发射器(未 图示)插入到数字信号的符号中的导频音(pilot tone)来执行相千检测。估计器1508执 行产生每一信道的脉冲响应及频率响应的信道估计。将所述结果1509传输到定时估计电 路1510以用于计算定时偏移或信道取样的定时开始，且将其传输到解调器/FFT1512。
确切地说，定时估计电路1510执行先前结合图7-14所述的方法中的一者或一者以 上以建立取样器的正确定时同步。因此，电路1510将定时资料1511输出到取样器1506 以用于设定取样器1506的取样窗口的定时。应注意，电路1510可实施为收发器设备(例 如收发器1500)内的硬件、软件或固件。此外，在软件实施方案的情况下，收发器1500 可包括集成电路，例如包括上面存储有指令的计算机可读取媒体或与所述媒体介接的专 用集成电路(ASIC)，当所述存储指令被处理器执行时，导致所述处理器执行上述方法。
如图15中所示，取样器1506的输出也将信号1507馈入到解调器1512以用于解调 所述信号1507,所述信号1507由发射器(未图示)根据许多已知技术中的一者来调制。 在解调之后，所得的经解调信号1513由解码器1514解码且作为由其中放置有收发器的 移动通信装置(例如移动电话装置或个人数据助理)使用的串行位流而输出。
根据一个实例，为了降低因计算有效干扰(EI)能量密度函数(亦即，WW)而产生的复杂度，可利用如图16中所示的"逐段"函数。所述逐段函数1602近似于图7所示 的计算上更复杂的函数700。在图16的实例中，所述逐段函数1602仅利用五个样本(例 如，"=0, 128， 256， 512, 768及2048)来定义函数1602。在所述实例中，信道估计长度为 2048个样本长，其中循环前缀为512个样本长且最大信道长度为L=76S。
图17说明为了进一步降低计算的复杂度，可在以分辨率为代价的情况下将复合信道 能量分布K"〗或w^分为多个频率组1702。确切地说，图17说明与图9到图11所说明 的相同的概念，只不过图17的分布的部分仅经过组合以产生较小数目的样本(频率组)， 所述样本(频率组)随后被用于降低计算复杂度。定时估计单元1510可利用图16及图 17的逐段及分组分布来(例如)减少收发器1500的计算资源，所述资源可(例如)实 施于ASIC中。
图18说明根据本发明的另一示范性收发器的方框图。如图所示，无线收发器1800 包括天线1802以用于接收和传输无线通信信号。所述装置内有各个用于实现(例如)图 8中所揭示的方法的装置。确切地说，所述各个装置用以实现通过至少使用静态及动态 有效干扰密度来设定信道取样周期的定时开始。
如图18中所示，用于确定有效干扰密度分布的装置1804经配置以基于静态EI来确 定EI密度分布。将所得EI密度分布递送到用于确定动态EI的发生概率的装置1806。装 置1806利用(例如)泊松概率模型来确定概率(P)。装置1806也经配置以将所述经确定 的概率与从装置1804接收的静态EI密度相乘以导出动态EI密度。装置1806将所得动 态EI密度发送到用于求和的装置1808。
用于求和的装置1808从装置1806接收动态EI密度，且从装置1804接收静态EI密 度，且将所述两个值相加。装置1808将所得的总和递送到用于设定定时的开始的装置 1810。所述装置1810基于所述相加的EI密度设定定时的开始。举例而言，各个装置1804、 1806、 1808及1810可通过硬件、软件或固件而实现。此外，所述装置可由图15中说明 的定时估计电路1510基于来自信道估计器1508的输入而实施。
图19说明根据本发明的又一示范性收发器的方框图。如图所示，无线收发器1900 包括天线1902以用于接收和传输无线通信信号。所述装置内有各个用于实现(例如)图 12中所揭示的方法的装置。确切地说，所述各个装置用以实现通过使用总EI来为新的信 道取样周期设定定时的开始。
如图所示，其包括用于计算总有效干扰(EI)密度分布的装置1904。所述装置1904 计算对于特定取样周期期间的不同定时位置发生的总EI。装置1904将所得的经计算的总
EI发送到用于确定取样周期期间发生的总EI的最小值定时位置的装置。装置1904可实 现(例如)方程式(8)中的关系以作出所述确定。装置1906将所述最小值定时位置的所得 值发送到用于确定所述所得最小值是正还是负的装置1908。将最小值定时位置的值及对 所述值是正还是负的所得指示发送到装置1910，其将定时的开始设定成新样本。应注意， 装置1910经配置以在所述最小值定时位置的值为正值时将定时的开始设定成比为定时 开始设定的当前样本发生地晚的新样本。相反，当所述最小值定时位置的值为负时，装 置1910将定时的开始设定成比为定时开始设定的当前样本发生地早的新样本。举例而 言，各个装置l卯4、 1906、 l卯8及1910可通过硬件、软件或固件而实现。此外，所述 装置可由图15中说明的定时估计电路1510基于来自信道估计器1508的输入来实施。
图20说明根据本发明的再一示范性收发器的方框图。如图所示，无线收发器2000 包括天线2002以用于接收和传输无线通信信号。所述装置2000内有各个用于实现(例 如)图13中所揭示的方法的装置。确切地说，所述各个装置用以实现通过至少使用复合 信道能量分布(例如上文由方程式(4)或(9)所定义)来设定信道取样周期的定时的开始。
如图20中所示，其包括用于确定短期经估计的信道能量分布及经估计的长期能量分 布的装置2004。所述装置2004可实现(例如)上述方程式(2)及(3)。装置2004将所得长 期及短期信道能量分布发送到装置2006,其用于通过将短期与长期能量分布相加来确定 复合信道能量分布(例如，(例如上述方程式(4)或(9)所示)。所述经确定的复合 能量分布被用于使用复合信道能量分布来设定取样周期的开始的装置2008接收。举例而 言，所述各个装置2004、 2006及2008可通过硬件、软件或固件而实现。此外，所述装 置可由图15中说明的定时估计电路1510基于来自信道估计器1508的输入来实施。
图21说明根据本发明的另一示范性收发器的方框图。如图所示，无线收发器2100 包括天线2102以用于接收和传输无线通信信号。所述装置2100内有各种用于实现(例 如)图14中所揭示方法的装置。确切地说，所述各种装置用以实现通过考虑到先前所讨 论的所有三种类型的有效EI来设定信道取样周期的定时的开始。
图21说明收发器2100包括装置2104，装置2104用于基于静态及动态EI来确定有 效干扰(EI)的能量密度分布。应注意，装置2104可由(例如)图18中说明的各种装 置实施。收发器2100还包括装置2106，装置2106用于基于使用短期增益的量值且考虑 短期及长期衰减效应而计算的经估计信道能量分布来确定复合能量分布。应进一步注意， 装置2106可由(例如)图20中说明的各种装置实施。
收发器2100还包括装置2108,装置2108用于基于来自装置2104的经确定的能量
密度分布及来自装置2106的复合能量分布来确定经计算的总有效干扰的最小值。应注 意，所述装置2108可由(例如)图19中说明的各种装置中的至少一些装置来实施。此 外，装置2108可利用上述方程式(5)或(8)中的关系来确定所述最小值或"平衡"。装置 2108将所述经确定的最小值发送到一装置2110，装置2110基于所述经计算的最小值来 设定信道取样周期的定时的开始。装置2110可通过"滑动"取样窗口来设定定时的开始， 以确保定时偏移与所述经确定的最小值对应。举例而言，各种装置2104、 2106、 2108及 2110可通过硬件、软件或固件而实现。此外，这些装置可由图15中说明的定时估计电路 1510基于来自信道估计器1508的输入来实施。
总而言之，所揭示的方法及设备提供用以在确定定时的准确开始时在四个因素当中 保持均衡的简单但有效的方法。亦即，"静态EI"与"动态EI"之间的均衡及长期信道 行为与短期信道活动之间的均衡。也应注意，上文所讨论的用于确定符号定时的示范性 方法可单独使用或相互结合使用(例如在图8的实例中)。
结合本文所揭示的实例描述的方法或演算法可直接实施于硬件中、实施于由处理器 执行的软件模块中、实施于固件中或实施于以上中的两者或两者以上的组合物中。软件 模块可驻存于RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存 储器、寄存器、硬盘、可移除式盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储 媒体中。示范性存储媒体耦接到所述处理器，以使得所述处理器可从所述存储媒体读取 信息和向其写入信息。作为替代方案，所述存储媒体可整合到所述处理器。所述处理器 及所述存储媒体可驻存于ASIC中。ASIC可驻存于用户终端中。作为替代方案，所述处
理器及所述存储媒体可作为离散组件而驻存于用户终端中。
上文所述的实例仅为示范性的，且所属领域的技术人员在不脱离本文揭示的发明概 念的情况下，现在可对上述实例进行多种使用且对其作出偏离。所属领域的技术人员将 容易明白对所述实例的各种修改，且在不脱离本文所述的新颖方面的精神或范围的情况 下，本文所定义的一般原理可应用于其它实例，例如，在即时消息传递服务或任何一般 的无线数据通信应用中。因此，本发明的范围并不意图被限制为本文所示的实例，而是 应符合与本文所揭示的原理及新颖特征相一致的最广范围。"示范性"一词在本文中专门
用以意味着"充当实例、例子或说明"。本文中描述为"示范性"的任何实例不一定解 释为比其它实例优选或更有利。因此，本文所述的新颖方面仅由随附权利要求书的范围 定义。
权利要求
1.一种用于设定一个或一个以上符号的取样的定时的方法，其包含计算在取样周期期间发生的总有效干扰；确定在所述取样周期期间发生的所述经计算的总有效干扰的最小值；及基于所述总有效干扰的所述经确定的最小值来设定所述符号的定时的开始。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中设定所述定时的所述开始包括响应于所述经确定 的最小值而滑动取样窗口，以确保将发生所述最小值的样本设定为定时的所述开始。
3. 根据权利要求2所述的方法，其进一步包含确定所述经确定的最小值是否为正数和负数中的一者；当所述经确定的最小值为正时，将定时的所述开始设定成比当前样本发生为晚的新样本；及当所述经确定的最小值为负时，将定时的所述开始设定成比所述当前样本发生为早的新样本。
4. 根据权利要求l所述的方法，其中计算所述总有效干扰包括确定静态有效干扰及动态有效干扰的能量密度函数。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中计算所述总有效干扰包括计算所述符号的经估计的能量分布及确定所述能量密度函数与所述经估计的能量分布的乘积。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中根据正交频分多路复用(OFDM)来配置所述符号。
7. —种用于设定一个或一个以上符号的取样的定时的方法，其包含基于静态有效干扰及动态有效干扰的发生概率来确定至少一个符号中发生的有 效干扰的能量密度分布；及基于所述经确定的能量密度分布来设定所述符号的定时的开始。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中确定所述能量密度分布进一步包括确定所述静态有效干扰的能量密度分布；确定所述动态有效干扰的所述概率与其能量密度分布的乘积；及将所述静态有效干扰的所述能量密度分布与所述乘积相加。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中确定所述静态有效干扰的所述能量密度分布包括利用已知的信道符号分布。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述已知的信道符号分布包括正交频分多路复用 (OFDM)符号。
11. 根据权利要求7所述的方法，其中根据正交频分多路复用(OFDM)来配置所述符 号。
12. —种用于设定一个或一个以上符号的取样的定时的方法，其包含基于经估计的信道能量分布来计算至少一个符号的复合能量分布，所述计算包括 短期信道能量分布与长期信道能量分布的求和；及基于所述复合能量分布来设定所述至少一个符号的定时的开始。
13. 根据权利要求12所述的方法，其进一步包含通过低通过滤所述符号的经估计的信道能量分布来确定短期及长期分布。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中用相应第一及第二有效带宽来执行对所述短期 及所述长期分布的所述低通过滤，其中所述第一有效带宽小于所述第二有效带宽。
15. 根据权利要求13所述的方法，其进一步包含将所述短期及所述长期分布与相应第一及第二加权因数相乘；及 通过在与所述第一及所述第二加权因数相乘后将所述短期与所述长期分布相加 来计算所述复合能量分布。
16. 根据权利要求12所述的方法，其中根据正交频分多路复用(OFDM)来配置所述符 号。
17. —种用于设定一个或一个以上符号的取样的定时的方法，其包含-基于静态符号间干扰及动态有效干扰来确定至少符号中发生的有效干扰的能量 密度分布；基于一个或一个以上样本处的增益的量值来确定所述至少一个符号的经估计的 信道能量分布；基于所述经估计的信道能量分布来计算所述至少一个符号的复合信道能量分布， 所述计算包括考虑到信道衰减的短期信道能量分布与长期信道能量分布的求和；通过将所述能量密度分布与一个或一个以上样本的所述复合信道能量分布相乘 来确定总有效干扰能量分布；确定预定取样周期上的所述经计算的总有效干扰能量分布的最小值；及基于所述总符号间干扰能量分布的所述经计算的最小值来设定后续取样周期的所述符号的定时的开始。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中设定所述定时的所述开始包括响应于所述经确 定的最小值而滑动取样窗口，以确保将发生所述最小值的样本设定为定时的所述开 始。
19. 根据权利要求18所述的方法，其进一步包含确定所述经确定的最小值是否为正数和负数中的一者；当所述经确定的最小值为正时，将定时的所述开始设定成比当前样本发生为晚的 新样本；及当所述经确定的最小值为负时，将定时的所述开始设定成比所述当前样本发生为 早的新样本。
20. 根据权利要求17所述的方法，其中根据正交频分多路复用(OFDM)来配置所述符 号。
21. —种上面存储有指令的计算机可读取媒体，当所述经存储的指令被处理器执行时导 致所述处理器执行用于设定一个或一个以上符号的取样的定时的方法，所述方法包 含基于静态符号间干扰及动态有效干扰来确定至少符号中发生的有效干扰的能量 密度分布；基于一个或一个以上样本处的增益的量值来确定所述至少一个符号的经估计的 信道能量分布；基于所述经估计的信道能量分布来计算所述至少一个符号的复合信道能量分布， 所述计算包括考虑到信道衰减的短期信道能量分布与长期信道能量分布的求和；通过将所述能量密度分布与一个或一个以上样本的所述复合信道能量分布相乘 来确定总有效干扰能量分布；确定预定取样周期上的所述经计算的总符号间干扰能量分布的最小值；及基于所述总符号间干扰能量分布的所述经计算的最小值来设定后续取样周期的 所述符号的定时的开始。
22. 根据权利要求21所述的计算机可读取媒体，其中所述经存储的指令当被处理器执 行时导致所述处理器进一步执行设定所述定时的所述开始，其包括响应于所述经确 定的最小值而滑动取样窗口，以确保发生所述最小值的样本被设定为定时的所述开 始。
23. 根据权利要求22所述的计算机可读取媒体，其中所述经存储的指令当被处理器执行时导致所述处理器进一步执行确定所述经确定的最小值是否为正数和负数中的一者；当所述经确定的最小值为正时，将定时的所述开始设定成比当前样本发生为晚的新样本；及当所述经确定的最小值为负时，将定时的所述开始设定成比所述当前样本发生为早的新样本。
24. 根据权利要求21所述的计算机可读取媒体，其中所述符号是根据正交频分多路复用(OFDM)来配置的。
25. —种用于无线通信系统中的收发器，其包含取样器，其经配置以在设定的定时偏移处对接收的输入信号进行取样；信道估计器，其经配置以从所述取样器接收所述输入信号且计算脉冲响应；及 定时电路，其经配置以从所述信道估计器接收符号的经计算的脉冲响应，且基于以下中的至少一者来确定定时信息考虑到静态及动态EI的经计算的有效干扰(EI) 密度函数、基于所述符号的经计算的最小总能量的滑动调节，及考虑到长期及短期信道衰减效应的复合信道能量分布。
26. 根据权利要求25所述的收发器，其中所述定时电路经配置以将所述定时信息提供到所述取样器，且所述取样器经配置以基于所述定时信息来设定所述定时偏移。
27. —种用于在无线通信装置中设定一个或一个以上符号的取样的定时的设备，其包含用于计算在取样周期期间发生的总有效干扰的装置；用于确定在所述取样周期期间发生的所述经计算的总有效干扰的最小值的装置；及用于基于所述总有效干扰的所述经确定的最小值来设定所述符号的定时的开始的装置。
28. 根据权利要求27所述的设备，其中所述用于设定所述定时的所述开始的装置经配置以响应于所述经确定的最小值而滑动取样窗口，以确保发生所述最小值的样本被设定为定时的所述开始。
29. 根据权利要求28所述的设备，其进一步包含用于确定所述经确定的最小值是否为正数和负数中的一者的装置；用于当所述经确定的最小值为正时将定时的所述开始设定成比当前样本发生为 晚的新样本的装置；及用于当所述经确定的最小值为负时将定时的所述开始设定成比所述当前样本发 生为早的新样本的装置。
30. 根据权利要求27所述的设备，其中所述用于计算所述总有效干扰的装置经配置以 确定静态有效干扰及动态有效干扰的能量密度函数。
31. 根据权利要求27所述的设备，其中所述用于计算所述总有效干扰的装置经配置以 计算所述符号的经估计的能量分布，且确定所述能量密度函数与所述经估计的能量 分布的乘积。
32. 根据权利要求27所述的设备，其中所述符号是根据正交频分多路复用(OFDM)来 配置的。
33. —种用于在无线装置中设定一个或一个以上符号的取样的定时的设备，其包含-用于基于静态有效干扰及动态有效干扰的发生概率来确定至少一个符号中发生 的有效干扰的能量密度分布的装置；及用于基于所述经确定的能量密度分布来设定所述符号的定时的开始的装置。
34. 根据权利要求33所述的设备，其中所述用于确定所述能量密度分布的装置进一步 包括用于确定所述静态有效干扰的能量密度分布的装置；用于确定所述动态有效干扰的所述概率与其能量密度分布的乘积的装置；及 用于将所述静态有效干扰的所述能量密度分布与所述乘积相加的装置。
35. 根据权利要求33所述的设备，其中所述用于确定所述静态有效干扰的所述能量密 度分布的装置经配置以利用已知的信道符号分布。
36. 根据权利要求35所述的设备，其中所述己知的信道符号分布包括正交频分多路复 用(OFDM)符号。
37. 根据权利要求33所述的设备，其中所述符号是根据正交频分多路复用(OFDM)来 配置的。
38. —种用于在无线装置中设定一个或一个以上符号的取样的定时的设备，其包含用于基于经估计的信道能量分布来计算至少一个符号的复合能量分布的装置，所 述计算包括短期信道能量分布与长期信道能量分布的求和；及用于基于所述复合能量分布来设定所述至少一个符号的定时的开始的装置。
39. 根据权利要求38所述的设备，其进一步包含用于通过低通过滤所述符号的经估计的信道能量分布来确定短期及长期分布的 装置。
40. 根据权利要求38所述的设备，其中用相应第一及第二有效带宽来执行对所述短期 及所述长期分布的所述低通过滤，其中所述第一有效带宽小于所述第二有效带宽。
41. 根据权利要求38所述的设备，其进一步包含用于将所述短期及所述长期分布与相应第一及第二加权因数相乘的装置；及 用于通过在与所述第一及所述第二加权因数相乘后将所述短期与所述长期分布 相加来计算所述复合能量分布的装置。
42. 根据权利要求38所述的设备，其中所述符号是根据正交频分多路复用(OFDM)来 配置的。
43. —种用于在无线装置中设定一个或一个以上符号的取样的定时的设备，其包含用于基于静态符号间干扰及动态有效干扰来确定至少符号中发生的有效干扰的 能量密度分布的装置；用于基于一个或一个以上样本处的增益的量值来确定所述至少 个符号的经估 计的信道能量分布的装置；用于基于所述经估计的信道能量分布来计算所述至少一个符号的复合信道能量 分布的装置，其包括用于将短期信道能量分布与长期信道能量分布相加以考虑到信 道衰减的装置；用于通过将所述能量密度分布与一个或一个以上样本的所述复合信道能量分布相乘来确定总有效干扰能量分布的装置；用于确定预定取样周期上所述经计算的总有效干扰能量分布的最小值的装置；及 用于基于所述总有效干扰能量分布的所述经计算的最小值来设定后续取样周期的所述符号的定时的开始的装置。
44. 根据权利要求43所述的设备，其中所述用于设定所述定时的所述开始的装置包括 用于响应于所述经确定的最小值而滑动取样窗口以确保发生所述最小值的样本被 设定为定时的所述开始的装置。
45. 根据权利要求43所述的设备，其进一步包含用于确定所述经确定的最小值是否为正数和负数中的一者的装置； 用于当所述经确定的最小值为正时将定时的所述开始设定成比当前样本发生为晚的新样本的装置；及用于当所述经确定的最小值为负时将定时的所述开始设定成比所述当前样本发 生为早的新样本的装置。 46.根据权利要求43所述的设备，其中所述符号是根据正交频分多路复用(OFDM)来 配置的。
全文摘要
本发明揭示用于设定一个或一个以上符号的取样定时的方法及设备。所揭示的方法考虑到至少三种类型的有效干扰(EI)且用以设定用于对所接收符号进行取样的取样窗口的定时。所述方法包括基于以下方式来设定定时确定考虑到静态与动态EI两者的能量密度函数，确定总能量分布的最小值且滑动所述取样窗口以确保所述最小值点位于预定点处，及确定且使用考虑到短期及长期衰减效应的复合能量分布。所揭示的设备包括收发器，所述收发器在接收符号时使用所揭示的方法中的一者或一者以上来设定定时。
文档编号H04L27/26GK101346961SQ200680049066
公开日2009年1月14日 申请日期2006年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者凌福云, 博杨·弗尔采利, 迈克尔·茂·王 申请人:高通股份有限公司