均衡处理的制作方法

专利名称：均衡处理的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统的接收机中的信号的均衡处理。
背景技术：
在码分多址(CDMA)蜂窝通信系统中，对系统性能的一个主要损害是存在多路径 传播。多路径可以引起信号包络的深度衰落，以及符号间干扰(ISI)，在这种情况下，与传送 间隔(例如CDMA通信系统中的码片间隔)相比，多路径延迟扩展很明显。此外，在下行链 路中，多路径传播破坏所考虑的移动设备所期望的信号和为该移动设备提供服务的基站上 的其他用户的信号之间的正交性。结果产生的干扰被称为多址干扰(MAI)。一种减轻ISI和MAI的影响的方法是在移动接收机处使用均衡器。这可以被用来 在某种程度上“消除”多路径传播对所传送的信号的影响，并且因此利用一些方法来在解扩 之前恢复相同小区信号的正交性。近年来，已经对在蜂窝移动电信的领域中使用“软件调制解调器”越来越感兴趣。 支持软件调制解调器方法的原理是将信号处理功能的重要部分从专用硬件(如先前已实 施的那样)移动到在移动终端或其他发射机或接收机的处理器上运行的软件中。一种这样 的功能是均衡处理。然而，必须为软件均衡器在均衡器系数的计算以及所接收的信号的实际均衡中的 使用付出处理复杂性方面的代价，例如在线性均衡的情况下所进行的滤波。因此，期望将 均衡器设计限制到某种程度，以避免过高的复杂性以及其处理容量和功率消耗所伴随的问题。本发明的目的是在不过多降低性能的情况下找出一种限制均衡的处理成本的高 效方法。

发明内容
根据本发明的一方面，提供一种在无线通信系统中处理信号的方法，该方法包括 通过无线信道在接收机处接收信号；对该信号进行采样以产生多个信号采样；将所述采样 提供给以运行于接收机的处理器上的软件实施的均衡器，所述均衡器被配置成使用至少一 个具有标称长度的均衡器时间段来处理所述采样；动态地确定所述信道的一个或多个特 性；根据所确定的信道特性，在使用标称长度的均衡器第一操作状态和使用代替所述标称 长度的替换长度的均衡器第二操作状态之间动态地选择；以及使用所确定的均衡器时间段 长度来处理所述均衡器中的采样。因此，本发明能够通过在适合于信道状况时动态地决定均衡器的时间段来避免不 必要的处理成本。动态地执行该调整，即在接收机的正在进行的接收期间“即时地(on the fly)”执行，这意味着它可以根据需要适应于信道状况。在 Icera 的标题为“radio receiver in a wireless communication system，，的 英国专利申请号GB 0721424. 0(对应于美国申请号12/016，640)中解决了均衡器的处理复杂性的问题。在其他实施例中，该申请涉及用于基于对预先限定的窗口之外的信道能量的 估计来连续改变均衡器参数(例如均衡器长度或所估计的信道长度)的可变长度算法。尽 管这降低了均衡的处理成本，但是可变长度算法的实施以及参数化比较复杂，并且本身将 带来某些程度的处理负担。然而，在本情况中，发明人已发现不必需要总是试图计算均衡器时间段和信道特 性之间(例如信道估计长度或均衡器长度和窗口外能量测量之间)的连续可变关系。相反， 可以通过关于是否可以使用替换(例如更短)长度或替换长度是否是完全优选的做出“是 或否”判定仍可以实现均衡器的适当性能。该均衡器在均衡中使用标称长度，除非满足使用 替换长度的标准。就实施和参数化来说，这是比GB0721424.0的算法更有效的算法，并且还 可以允许降低可变长度算法本身的处理成本。在优选实施例中，所述至少一个均衡器时间段之一可以是对应于在其之外所述无 线信道的信道脉冲响应被估计为可忽略的时间范围的所估计的信道长度；并且该均衡器可 以使用对仅在所述所估计的信道长度内的信道脉冲响应的估计来执行所述处理。以及/或 者所述至少一个均衡器时间段之一可以是均衡长度，其对应于对于均衡器系数进行估计的 时间范围；并且该均衡器使用那些系数的估计来对具有仅在所述均衡长度内的时间的采样 执行所述处理。该方法可以包括估计所述信道的延迟分布(profile)，所述延迟分布包括对在延 迟时段上接收到的信号能量的估计，并且所述确定特性可以包括确定落入所述延迟间隔内 的预定延迟窗口内的信号能量。该方法可以包括估计所述信道的延迟分布，所述延迟分布包括对在延迟时段上接 收到的信号能量的估计，并且所述确定特性可以包括确定所述延迟分布的最强分量的能量 与剩余分量的能量和的比值。所述采样可以包括以信号的每二进制元素M倍的整数过采样率来采样该信号，以 便对每个二进制元素产生m = 1到M个采样，m的每个值对应于相应的子信道；该方法可以 包括确定用于判定的子信道；并且可以使用所选子信道的采样来执行所述确定特性以及做 出判定。所述采样可以包括以信号的每二进制元素M倍的整数过采样率来采样该信号，以 便对每个二进制元素产生m = 1到M个采样，m的每个值对应于相应的子信道；该方法可以 包括对每个子信道的能量求和以产生多个求和采样；并且可以使用求和采样来执行所述确 定特性以及做出判定。所接收的信号可以是CDMA信号，并且信号的每个二进制元素是码片。均衡可以包括从时域到频移的变换。替换长度可以比标称长度短。根据本发明的另一个方面，提供一种接收机，其包括用于通过无线信道接收信号 的天线；耦合到所述天线并且被布置成得到所述信号的多个采样的采样电路，每个采样对 应于相应的时间；以及耦合到所述采样电路并且被布置成接收所述采样的处理器，所述处 理器被编程为实施用于使用至少一个具有标称长度的均衡器时间段来处理所述采样的均 衡器；其中所述处理器被进一步编程为动态估计所述信道的一个或多个特性；根据所确 定的信道特性，在使用标称长度的均衡器第一操作状态和使用代替所述标称长度的替换长
6度的均衡器第二操作状态之间动态地选择；以及使用所确定的均衡器时间段长度来处理所 述均衡器中的采样。根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在无线通信系统中处理信号的计算机 程序产品，该程序包括代码，当处理器运行所述代码时执行下述步骤输入通过无线信道所 接收的信号的多个信号采样；将所述采样提供给以代码实施的均衡器，所述均衡器被配置 成使用至少一个具有标称长度的均衡器时间段来处理所述采样；动态地确定所述信道的一 个或多个特性；根据所确定的信道特性，在使用标称长度的均衡器第一操作状态和使用代 替所述标称长度的替换长度的均衡器第二操作状态之间动态地选择；以及使用所确定的均 衡器时间段长度来处理所述均衡器中的采样。根据本发明的另一个方面，提供一种移动终端，其包括用于通过无线信道接收信 号的天线；耦合到所述天线并且被布置成得到所述信号的多个采样的采样电路，每个采样 对应于相应的时间；以及耦合到所述采样电路并且被布置成接收所述采样的处理器，所述 处理器被编程为实施用于使用至少一个具有标称长度的均衡器时间段来处理所述采样的 均衡器；其中所述处理器被进一步编程为动态估计所述信道的一个或多个特性；根据所 确定的信道特性，在使用标称长度的均衡器第一操作状态和使用代替所述标称长度的替换 长度的均衡器第二操作状态之间动态地选择；以及使用所确定的均衡器时间段长度来处理 所述均衡器中的采样。


为了更好地理解本发明并且示出如何使其生效，现在将通过示例来参考附图，其 中图1是电信系统的示意性框图；图2是信道脉冲响应的示意图；图3是信号采样序列的示意性表示；图4是一部分接收机的示意性框图；图5是多路径功率延迟分布的示意图；图6是动态判定过程的示意图；图7是多路径功率延迟分布的示意图；以及图8是多路径功率延迟分布的示意图。
具体实施例方式图1是无线蜂窝通信系统的示意性框图，其包括移动终端1和基站3。移动终端1包括用于通过无线信道(上行链路)将信号传送给基站3并且通过无 线信道(下行链路)从基站3接收信号的收发机电路。可以以许多不同方式来实现这样的 电路，但是在图1的示例中它包括一个或多个天线14、包括一系列射频(RF)和中频(IF) 级的RF接口(或“前端”)12、数据传输引擎10、数据存储器6、指令存储器4和处理器2。 一个或多个天线14耦合到RF接口 12，所述RF接口 12耦合到数据传输引擎10。该数据传 输引擎10耦合到数据存储器6和指令存储器4，它们俩都耦合到处理器2。前端12被布置成经由一个或多个天线14接收和传送无线信号(Rx和Tx)。前端12包括用于处理所接收的模拟无线电信号Rx并提供数字信号采样的部件。这可以以本领 域中公知的不同方式来实现。采样被提供给数据传输引擎10，其与处理器2、指令存储器4和数据存储器6进行 通信。处理器2负责处理采样。处理器2可以执行以代码序列的形式保存在指令存储器4 中的多个不同功能。移动终端1的上述收发机可以被称为软件调制解调器或者软调制解调器。优选 地，软件调制解调器是软基带调制解调器。也就是说，从接收方来看，以前端12中的专用硬 件实施来自从天线14向上接收RF信号并且包括向下混频到基带的所有无线电功能。类似 地，从传送方来看，在前端12中以专用硬件实施来自从基带向上混频到将RF信号输出给天 线14的所有功能。然而，以存储在存储器4上并且由处理器2执行的软件实施基带域中的 所有功能。尽管这是优选实施例，但是也设想在其中不由专用硬件实施RF/IF级的解决方 案。在优选实施例中，在前端12的接收部分中的专用硬件可以包括低噪声放大器 (LNA)、用于将所接收的RF信号下转换到IF并用于从IF下转换到基带的混频器、RF和IF 滤波器级、以及模拟到数字转换(ADC)级。在每一个同相和正交基带分支上为多个接收分 集分支中的每一个提供ADC。前端12的传送部分中的专用硬件可以包括数字到模拟转换 (DAC)级、用于将基带信号上转换到IF并用于从IF上转换到RF的混频器、RF和IF滤波器 级、以及功率放大器(PA)。本领域技术人员已知用于执行这些基本无线电功能的所需硬件 的细节。于是，在处理器2上运行的软件可以处理诸如下述的功能调制和解调、交错和 去交错、速率匹配和去匹配、信道估计、均衡、耙式处理(rake processing)、比特对数似然 比(LLR)计算、传送分集处理、接收分集处理、多个传送和接收天线处理(多输入多输出或 MIMO处理)、语音编解码、通过功率控制的链路适配或自适应调制和编码、以及小区测量。 特别地，在本发明中，它处理均衡。在优选实施例中，数据传输引擎10、数据存储器6、指令存储器4、处理器2和前端 12的至少一部分全部实施在相同芯片上。优选地，使用由Icera制造并且售出的商品名称 为Livanto 的芯片。这样的芯片具有例如在W02006/117562中描述的专用处理器平台。如本领域技术人员所熟悉的那样，如果从发射器传送理论瞬时脉冲，则因为信道 的影响所接收的信号r将会随时间散播。对应于该理论脉冲的所接收的信号被称为信道的 脉冲响应h(t)。这在图2中示意性示出。对于实际的非瞬时信号χ⑴，在某一时刻t所接收到的信号r⑴将是传输信号与 信道脉冲响应的卷积。r(t) =I h( τ )x(t- τ )d τ均衡器的任务是试图消除信号随时间的这一 “散播”的影响。前面已通过考虑连续积分在理论上进行了描述，但是当然数字接收机将通过采用 所接收的信号的离散采样来工作。考虑同步CDMA系统的下行链路传送。如在图3中示意性 图示的那样，所接收的CDMA信号包括多个二进制码片，每一个都持续周期Τ。(码片周期)。 可以以相对于码片周期的整数速率M来过采样该信号，以使得接收机每Τ。/Μ(采样周期) (即以Μ/Τ。的速率)采样一次。或者，如果没有过采样该信号，则M实际上等于1以使得接
8收机每个码片采样一次。然后可以根据码片索引来测量时间，所述码片索引是从某一参考时间偏移的整数 个码片周期，即以使得对于码片索引k，则t = kT。。也可以根据采样索引来测量时间，所述 采样索引是从某一参考时间偏移的整数个采样周期，即以使得对于码片索引i，则t = iTc/ M0上面的积分然后可以被近似为离散采样的有限和，给出所接收的离散时间信号模 型
权利要求
一种在无线通信系统中处理信号的方法，该方法包括通过无线信道在接收机处接收信号；对该信号进行采样以产生多个信号采样；将所述采样提供给以运行于接收机的处理器上的软件实施的均衡器，所述均衡器被配置成使用至少一个具有标称长度的均衡器时间段来处理所述采样；动态地确定所述信道的一个或多个特性；根据所确定的信道特性，在使用标称长度的均衡器第一操作状态和使用代替所述标称长度的替换长度的均衡器第二操作状态之间动态地选择；以及使用所确定的均衡器时间段长度来处理所述均衡器中的采样。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个均衡器时间段之一是对应于在其之外所述无线信道的信道脉冲响应被 估计为可忽略的时间范围的所估计的信道长度；以及所述均衡器使用对仅在所述所估计的信道长度内的信道脉冲响应的估计来执行所述处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个均衡器时间段之一是均衡长度，其对应于对于均衡器系数进行估计的时 间范围；以及所述均衡器使用那些系数的估计来对具有仅在所述均衡长度内的时间的采样执行所 述处理。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中该方法包括估计所述信道的延迟分布，所述延迟分布包括对在延迟时段上接收到的信 号能量的估计；以及所述确定特性包括确定落入所述延迟间隔内的预定延迟窗口内的信号能量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中该方法包括估计所述信道的延迟分布，所述延迟分布包括对在延迟时段上接收到的信 号能量的估计；以及所述确定特性包括确定所述延迟分布的最强分量的能量与剩余分量的能量和的比值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述采样包括以信号的每二进制元素M倍的整数过采样率来采样该信号，以便对每个 二进制元素产生m = 1到M个采样，m的每个值对应于相应的子信道； 该方法包括确定用于判定的子信道；以及 使用所选子信道的采样来执行所述确定特性以及做出判定。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述采样包括以信号的每二进制元素M倍的整数过采样率来采样该信号，以便对每个 二进制元素产生m = 1到M个采样，m的每个值对应于相应的子信道； 该方法包括对每个子信道的能量求和以产生多个求和采样；以及 使用求和采样来执行所述确定特性以及做出判定。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所接收的信号是CDMA信号，并且信号的每个 二进制元素是码片。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中均衡包括从时域到频移的变换。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中替换长度比标称长度短。
11.一种接收机，其包括用于通过无线信道接收信号的天线；耦合到所述天线并且被布置成得到所述信号的多个采样的采样电路，每个采样对应于 相应的时间；以及耦合到所述采样电路并且被布置成接收所述采样的处理器，所述处理器被编程为实施 用于使用至少一个具有标称长度的均衡器时间段来处理所述采样的均衡器；其中所述处理器还被编程为动态估计所述信道的一个或多个特性；根据所确定的信 道特性，在使用标称长度的均衡器第一操作状态和使用代替所述标称长度的替换长度的均 衡器第二操作状态之间动态地选择；以及使用所确定的均衡器时间段长度来处理所述均衡 器中的采样。
12.根据权利要求11所述的接收机，其中所述处理器被编程为使得所述至少一个均衡器时间段之一是对应于在其之外所述无线信道的信道脉冲响应被 估计为可忽略的时间范围的所估计的信道长度；以及所述均衡器使用对仅在所述所估计的信道长度内的信道脉冲响应的估计来执行所述处理。
13.根据权利要求11或12所述的接收机，其中所述处理器被编程为使得所述至少一个均衡器时间段之一是均衡长度，其对应于对均衡器系数进行估计的时间 范围；以及所述均衡器使用那些系数的估计来对具有仅在所述均衡长度内的时间的采样执行所 述处理。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的接收机，其中所述处理器被编程为估计所述信道的延迟分布，所述延迟分布包括对在延迟时段上接收到的信号能量的估 计；以及以使得所述确定特性包括确定落入所述延迟间隔内的预定延迟窗口内的信号能量。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的接收机，其中所述处理器被编程为估计所述信道的延迟分布，所述延迟分布包括对在延迟时段上接收到的信号能量的估 计；以及以使得所述确定特性包括确定所述延迟分布的最强分量的能量与剩余分量的能量和 的比值。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的接收机，其中所述采样电路被配置成以信号的每二进制元素M倍的整数过采样率来采样该信号，以 便对每个二进制元素产生m = 1到M个采样，m的每个值对应于相应的子信道；所述处理器被编程为确定用于判定的子信道；以及所述处理器被编程为使得使用所选子信道的采样来执行所述确定特性以及做出判定。
17.根据权利要求11至15中任一项所述的接收机，其中所述采样电路被配置成以信号的每二进制元素M倍的整数过采样率来采样该信号，以 便对每个二进制元素产生m = 1到M个采样，m的每个值对应于相应的子信道；所述处理器被编程为对每个子信道的能量求和以产生多个求和采样；以及所述处理器被编程为使得使用求和采样来执行所述确定特性以及做出判定。
18.根据权利要求16或17所述的接收机，其中所接收机是被配置成接收CDMA信号的 CDMA接收机，并且信号的每个二进制元素是码片。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的接收机，其中所述处理器被编程为使得所 述均衡包括从时域到频移的变换。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中替换长度比标称长度短。
21.一种用于在无线通信系统中处理信号的计算机程序产品，该程序包括代码，当处理 器运行所述代码时执行下述步骤输入通过无线信道所接收的信号的多个信号采样；将所述采样提供给以代码实施的均衡器，所述均衡器被配置成使用至少一个具有标称 长度的均衡器时间段来处理所述采样；动态地确定所述信道的一个或多个特性；根据所确定的信道特性，在使用标称长度的均衡器第一操作状态和使用代替所述标称 长度的替换长度的均衡器第二操作状态之间动态地选择；以及使用所确定的均衡器时间段长度来处理所述均衡器中的采样。
22.—种移动终端，其包括用于通过无线信道接收信号的天线；耦合到所述天线并且被布置成得到所述信号的多个采样的采样电路，每个采样对应于 相应的时间；以及耦合到所述采样电路并且被布置成接收所述采样的处理器，所述处理器被编程为实施 用于使用至少一个具有标称长度的均衡器时间段来处理所述采样的均衡器；其中所述处理器被进一步编程为动态估计所述信道的一个或多个特性；根据所确定 的信道特性，在使用标称长度的均衡器第一操作状态和使用代替所述标称长度的替换长度 的均衡器第二操作状态之间动态地选择；以及使用所确定的均衡器时间段长度来处理所述 均衡器中的采样。
全文摘要
一种用于在无线通信系统中处理信号的方法和装置。该方法包括通过无线信道在接收机处接收信号；对该信号进行采样以产生多个信号采样；将所述采样提供给以运行于接收机的处理器上的软件实施的均衡器，所述均衡器被配置成使用至少一个具有标称长度的均衡器时间段来处理所述采样。该方法还包括动态地确定所述信道的一个或多个特性；根据所确定的信道特性，在使用标称长度的均衡器第一操作状态和使用代替所述标称长度的替换长度的均衡器第二操作状态之间动态地选择；以及使用所确定的均衡器时间段长度来处理所述均衡器中的采样。
文档编号H04L25/03GK101983497SQ200980111953
公开日2011年3月2日 申请日期2009年3月26日 优先权日2008年4月3日
发明者C·卢施, P·琼斯, S·赫克特 申请人:艾色拉公司