專利名稱：一組接收信號(hào)的解讀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一部無線接收機(jī)的信號(hào)處理，上述接收機(jī)使用含有若干天線振子的一組或多組天線。


圖1表示在一個(gè)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)中，從一部發(fā)射機(jī)到一部接收機(jī)之間的信號(hào)傳輸。待發(fā)送的信息在一條傳輸信道上被傳送，上述信道例如一條無線信道，它被調(diào)制到一種適合于該信道的形式。已知的各種調(diào)制方法包括幅度調(diào)制，在其中信息被包含在信號(hào)的幅度之中，頻率調(diào)制，在其中信息被包含在信號(hào)的頻率之中，以及相位調(diào)制，在其中信息被包含在信號(hào)的相位之中。傳輸信道的各種不理想的特性，諸如信號(hào)反射，由于各種其他連接所導(dǎo)致的噪聲和干擾，使得含有信息的信號(hào)發(fā)生改變，這就是為什么由接收機(jī)所得到的信號(hào)永遠(yuǎn)不是由發(fā)射機(jī)所發(fā)送的信號(hào)的一份精確的拷貝的原因。在數(shù)字系統(tǒng)中，借助于信道編碼，可以使待發(fā)送的信息能更好地承受傳輸通路的不理想特性。在接收端，接收機(jī)將用一個(gè)基于它所知道的信道諸特性的信道校正器來校正接收信號(hào)，并且它將解除在傳輸信道上所使用的調(diào)制以及信道編碼。
除了幅度衰減以外，在傳輸信道上，一組已發(fā)送的信號(hào)將在頻率水平和時(shí)間水平上被展寬。通過某種調(diào)制方法被包含在信號(hào)中的信息將由此發(fā)生改變。特別是在各種無線系統(tǒng)中，信號(hào)的展寬主要地是由多徑傳播引起的，如圖2所示。在圖中，被觀察的一組信號(hào)從基站收發(fā)信機(jī)BTS行進(jìn)到位于一個(gè)移動(dòng)站系統(tǒng)中的一個(gè)移動(dòng)站MS。該信號(hào)從基站收發(fā)信機(jī)沿著一條長度為Lstraight的直線路由行進(jìn)。此外，該移動(dòng)站還收到兩個(gè)波束，它們是從一個(gè)障礙物那里反射過來的，并且其路由長度分別為Lrefl1和Lrefl2。移動(dòng)站在一段延時(shí)ΔT1＝(Lrefl1-Lstraight)/c(c＝光速)之后接收到由反射波束1傳送的信號(hào)，并且在一段延時(shí)ΔT2＝(Lrefl2-Lstraight)/c之后接收到由反射波束2傳送的信號(hào)，上述延時(shí)都是相對(duì)于沿直線傳播的信號(hào)而言的。因此，接收機(jī)所收到的已發(fā)送的信號(hào)是在稍微不同的時(shí)間以及從不同的諸方向到達(dá)的3組信號(hào)，并將它們疊加為一組信號(hào)，這種疊加導(dǎo)致連續(xù)發(fā)送的諸符號(hào)的重疊，這就是符號(hào)間干擾ISI。
除了多徑傳播以往，所使用的各種調(diào)制方法也會(huì)引起符號(hào)間干擾。例如在用于GSM系統(tǒng)中的一種高斯最小頻移鍵控方法(GMSK)中，以這樣一種方式來平滑介于相繼的諸信號(hào)之間的變化以便節(jié)省頻帶，使得一個(gè)個(gè)別符號(hào)的影響將延伸到3個(gè)符號(hào)周期的時(shí)間上。由于這種影響是作用于信號(hào)的相位上，所以它將在符號(hào)間干擾中產(chǎn)生一種非線性成分。例如在ETSI(ETSI＝歐洲遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))頒布的GSM 05.04標(biāo)準(zhǔn)中，更詳細(xì)地描述了GMSK方法。
為了校正因信道而引起的變化，在接收端應(yīng)當(dāng)具備充分準(zhǔn)確的關(guān)于信道的諸特性的知識(shí)。已知的各種信道估計(jì)方法是使用一個(gè)訓(xùn)練周期TP以及盲信道估計(jì)，在盲信道估計(jì)中，通過從接收信號(hào)中定義在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上最相似的發(fā)射信號(hào)，來獲得信道諸特性的一個(gè)估計(jì)。若借助于所估計(jì)的信道諸特性從接收信號(hào)中重構(gòu)的信號(hào)是沒有希望的或者甚至是不可能的，則需要對(duì)信道諸特性的這種估計(jì)進(jìn)行修改。
在使用一種訓(xùn)練周期的各種信道估計(jì)方法中，其想法是將一個(gè)訓(xùn)練周期納入到發(fā)射信號(hào)之中，而訓(xùn)練周期的內(nèi)容對(duì)接收機(jī)來說是已知的。通過將已經(jīng)經(jīng)由該信道行進(jìn)的、已接收的和已畸變的訓(xùn)練周期跟接收機(jī)所知道的并且被送往該信道的訓(xùn)練周期加比較，接收機(jī)將獲得關(guān)于信道諸特性的信息?；谠谠撁}沖串中的其他各部分所傳送的其他已發(fā)送的、而接收機(jī)事先不知道的信息，接收機(jī)就可能校正因信道而引起的任何畸變。
圖3表示在用于數(shù)字無線通信的一組脈沖串中如何定位一個(gè)訓(xùn)練周期。在圖中訓(xùn)練周期被定位于脈沖串的中部，由此從訓(xùn)練周期到各信息位的平均距離得以最小化。含有待發(fā)送信息的一個(gè)第1半脈沖串被定位于訓(xùn)練周期之前，并且含有信息的一個(gè)第2半脈沖串被定位于訓(xùn)練周期之后。此外，在脈沖串的兩端還有為接收脈沖串的兩端所需的尾部，以及一段安全時(shí)間，用以避免連續(xù)的各脈沖串的相互重疊。
圖4表示因各種連接同時(shí)發(fā)生而引起的相互干擾的出現(xiàn)。在圖中，3個(gè)移動(dòng)站MS1、MS2和MS3跟各基站收發(fā)信機(jī)BTS1、BTS2和BTS3進(jìn)行通信?；臼瞻l(fā)信機(jī)BTS1所接收的信號(hào)中含有由移動(dòng)站MS1所發(fā)送的、并且用一根實(shí)線來表示的一個(gè)信號(hào)S1，其強(qiáng)度取決于移動(dòng)站MS1所使用的發(fā)射功率，取決于介于移動(dòng)站MS1以及基站收發(fā)信機(jī)BTS1之間的無線通路中的衰落，還取決于在波束到達(dá)方向上天線的靈敏度。典型地，移動(dòng)站離開基站收發(fā)信機(jī)越近，無線通路的衰落就越小。除了信號(hào)S1以外，基站收發(fā)信機(jī)所接收的信號(hào)還包括由諸移動(dòng)站MS2和MS3所發(fā)送的諸信號(hào)所引起的諸信號(hào)成分121和131。接收機(jī)將諸信號(hào)S1、121和131視為一個(gè)直射波束，但也視為來自不同方向的若干個(gè)反射波束，然而為了簡單起見，在圖中沒有示出這些反射波束。諸成分121和131在接收中將引起干擾，除非從來自基站收發(fā)信機(jī)的接收信號(hào)中將它們?yōu)V除。與此相對(duì)應(yīng)，由移動(dòng)站MS1所發(fā)送的信號(hào)在各基站收發(fā)信機(jī)BTS2和BTS3所接收的諸信號(hào)中也會(huì)產(chǎn)生信號(hào)成分112和113，它們在接收中也會(huì)產(chǎn)生干擾。在各移動(dòng)站從各基站收發(fā)信機(jī)那里所接收的諸信號(hào)中，也會(huì)出現(xiàn)類似的各種成分。
若諸信號(hào)成分121和131跟信號(hào)S1處于同一條信道上，則不能通過濾波來去除它們。處于某些其他信道而不是相同信道上的諸信號(hào)也會(huì)引起干擾。由于例如在使用頻分復(fù)用(FDM)的系統(tǒng)中，為了最佳地有效利用頻譜，這些在頻率水平上互相鄰近的諸信道通常略有重疊，所以在接收中，相鄰信道的諸信號(hào)也會(huì)引起干擾。類似地，當(dāng)使用碼分復(fù)用(CDM)時(shí)，使用彼此很相似的諸代碼的諸連接也將產(chǎn)生相互間的干擾。然而，由于在其他諸信道上的諸信號(hào)引起的所謂相鄰信道干擾，較之在相同信道上由同等強(qiáng)度的諸信號(hào)所引起的干擾要小得多。
因此，由于相互間各種連接所引起的干擾的大小取決于諸連接所使用的諸信道、諸連接所處的地理位置以及所使用的發(fā)射功率。這些可能受到下列諸因素的影響在考慮到干擾的前提下對(duì)各小區(qū)的系統(tǒng)信道分配，發(fā)射功率控制，以及各種不同連接所經(jīng)受的干擾的平均值。
除了上述諸方法以外，通過利用有用信號(hào)與干擾信號(hào)典型地從不同方向到達(dá)接收機(jī)這一事實(shí)，就能減小連接干擾。通過自適應(yīng)地引導(dǎo)天線的方向，使得在有用波束的方向上其靈敏度為最大，而在干擾波束到達(dá)的方向上其靈敏度為顯著地較小，就能由此減小干擾。通過使用可控制信號(hào)相位的若干天線振子來引導(dǎo)天線的方向。這種方法被稱為空間分割多址方法(SDMA)。使用空間分割多址方法，不僅通過它們的頻率和時(shí)隙信道，而且還通過它們的到達(dá)方向來區(qū)分諸信號(hào)。由此，在本方法中，即使在一個(gè)和相同的小區(qū)中，也可以多次使用相同的信道。
圖5表示一個(gè)SDMA系統(tǒng)的基本原理?；臼瞻l(fā)信機(jī)用若干不同的天線振子A1...A4接收由兩個(gè)移動(dòng)用戶MS1和MS2發(fā)出的信號(hào)S1和S2。本方法基于下列事實(shí)雖然由每一個(gè)個(gè)別的天線振子所接收的信號(hào)X1...X4都是兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)射信號(hào)S1和S2的一個(gè)組合，但是不同的諸天線將接收到不同的諸組合。在這種情況下，由諸天線所接收的合成信號(hào)X1...X4形成諸信號(hào)S1和S2，借助于由各移動(dòng)用戶所使用的不同的訓(xùn)練周期，就能相互區(qū)分上述信號(hào)S1和S2。
圖6和7表示用于將從一個(gè)天線矢量所獲得的諸信號(hào)加以合并的各種已知方法。在圖6所示的設(shè)計(jì)安排中，諸天線A1...A8的諸信號(hào)X1...X8被直接地饋送到一個(gè)最佳合并器，例如一個(gè)多維最大似然度序列估計(jì)器MD-MLSE?？梢杂美缫环N矢量化的維特比算法來實(shí)現(xiàn)MD-MLSE。除了諸輸入矢量X1...X8以外，一個(gè)能減小符號(hào)間干擾的信道特性估計(jì)器H也被提供到合并器算法之中。此外，該估計(jì)器還可以向組合算法MD-MLSE提供關(guān)于介于不同信號(hào)之間的任何相關(guān)的信息Q。
直接最佳合并所帶來的一個(gè)問題是，隨著輸入信號(hào)的增加，合并算法的復(fù)雜性典型地按照指數(shù)關(guān)系來增加。由此，在使用例如8個(gè)天線振子的較大的系統(tǒng)中，該算法的實(shí)現(xiàn)就需要很高的計(jì)算能力。這個(gè)方法的另一個(gè)問題是它對(duì)噪聲的敏感度相當(dāng)高。
圖7表示用于解讀由一個(gè)天線矢量所接收的一組信號(hào)的另一種已知方法。在S.Ratnavel等人發(fā)表的論文《用于GSM蜂窩系統(tǒng)的MMSE空間-時(shí)間均衡》(載于《IEEE車輛技術(shù)會(huì)議論文集》，美國阿特蘭大，1996年)中，就提出了這種方法。該方法將由無線信道引起的線性符號(hào)間干擾跟在GSM中使用的GMSK調(diào)制所引起的非線性符號(hào)間干擾互相分開。從天線矢量A1...A4的信號(hào)X1...X4中首先分離出待發(fā)送的數(shù)據(jù)以及訓(xùn)練周期。通過將所接收的諸訓(xùn)練周期跟已調(diào)制的訓(xùn)練周期進(jìn)行比較，用最小均方差(MMSE)方法來估計(jì)無線信道的諸特性。MMSE方法使得介于經(jīng)過信道校正器校正的所接收的訓(xùn)練周期與真正的訓(xùn)練周期之間的偏差的平方和最小化。在定義信道諸特性的過程中，使用了同時(shí)從所有天線振子那里獲得的信息。估計(jì)產(chǎn)生系數(shù)Wi，它被用于依賴于時(shí)間和地點(diǎn)的信道校正器，并且其數(shù)目為Mp，其中M為天線的數(shù)目，p為在信道校正中被考慮的諸信號(hào)的延時(shí)差異的可能的數(shù)值的數(shù)目。在一個(gè)GSM系統(tǒng)中，使用大約等于15微秒的4位的諸周期作為信道校正器所考慮的時(shí)間展寬。
由于在不同的天線信號(hào)中所使用的諸校正系數(shù)Wi在計(jì)算過程中使用了關(guān)于介于發(fā)射機(jī)以及可同時(shí)從所有天線振子中得到的諸振子之間的無線信道的信息，所以諸系數(shù)也包含介于諸天線之間的相位信息。借助于這個(gè)信息，使天線的接收波束被引導(dǎo)指向發(fā)送有用信號(hào)的發(fā)射機(jī)。
依賴于時(shí)間和地點(diǎn)的信道校正器用諸系數(shù)W10...w14來校正從天線A1那里獲得的信號(hào)，并且用諸系數(shù)w20...w24來校正從天線A2那里獲得的信號(hào)，等等。諸天線的經(jīng)過信道校正的諸信號(hào)被疊加在一起，并且所得到的已校正信號(hào)被送往GMSK解調(diào)器，它將解除在無線通路上用于該信號(hào)的調(diào)制。
在本方法中，所使用的訓(xùn)練周期的有限長度是一個(gè)問題。若該訓(xùn)練周期長度為例如26位，如同例如在一個(gè)GSM系統(tǒng)中那樣，并且信道校正被用于校正時(shí)間展寬，其長度為4位的諸周期，則在信道諸特性估計(jì)中有22位是可用的?；谶@22位，有可能不含糊地定義不多于22種參數(shù)，因此，所得到的諸天線的數(shù)目M和在信道校正中被考慮的時(shí)間展寬p的結(jié)果Mp應(yīng)當(dāng)小于22。由于估計(jì)器的過分參數(shù)化所帶來的限制，使得諸天線的數(shù)目從理論上來說甚至被限制為4，這就再次降低了接收機(jī)的干擾與噪聲容限。
因此，各種最新發(fā)展的系統(tǒng)存在的問題是高度的復(fù)雜性，以及相當(dāng)高的對(duì)噪聲的敏感度，或者對(duì)可能被使用的天線數(shù)目存在一種限制。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)就是消除或者至少減輕這些最新發(fā)展的各種問題。使用在各項(xiàng)獨(dú)立權(quán)利要求中所提出的方法和設(shè)備，就能達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。
創(chuàng)新性的構(gòu)思是在兩個(gè)步驟中進(jìn)行已接收信號(hào)的解讀。在第1步驟中，用從包括若干天線振子的一個(gè)天線矢量那里獲得的一組多維信號(hào)來形成動(dòng)態(tài)引導(dǎo)的諸信號(hào)波束。在第2步驟中，被引導(dǎo)的諸信號(hào)被送往一個(gè)最佳合并器，它根據(jù)用作輸入的若干信號(hào)分支來推斷發(fā)射信號(hào)。
在一個(gè)第1優(yōu)選實(shí)施例中，通過將從天線矢量那里得到的信號(hào)矢量乘以從對(duì)信號(hào)的到達(dá)方向的分析中獲得的諸復(fù)系數(shù)，來引導(dǎo)從諸天線振子那里獲得的諸信號(hào)。由于信號(hào)到達(dá)方向的改變跟無線通路的衰落相比是較慢的，在一段較長時(shí)間內(nèi)獲得的信息可以被用來估計(jì)到達(dá)方向，由此就能更精確地引導(dǎo)天線波束。針對(duì)從波束形成中獲得的、并且已經(jīng)經(jīng)歷了不同的無線信道的諸信號(hào)波束，來定義信道諸特性的估計(jì)。它連同諸波束信號(hào)一起，被輸入到最佳合并器。被引導(dǎo)的波束的數(shù)目最好小于諸天線振子的數(shù)目，由此最佳合并器的復(fù)雜性實(shí)質(zhì)上得以降低。最佳合并器從不同的諸信號(hào)波束所獲得的信息中推斷出最相似的發(fā)送信號(hào)。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，從各天線振子處獲得的諸信號(hào)首先被劃分為較小的各小組。每一個(gè)小組的諸信號(hào)被輸入到它們各自的MMSE估計(jì)器，后者校正信道以及確定各振子的諸相位。每一個(gè)MMSE估計(jì)器產(chǎn)生一組信道已被校正的和已被引導(dǎo)的信號(hào)，后者被切換到最佳合并器。最佳合并器從來自不同的MMSE估計(jì)器并且含有相同信息的諸信號(hào)中推斷出最相似的發(fā)送信號(hào)。
下面參照于諸附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，在諸附圖中圖1表示在一條遠(yuǎn)程通信信道上的信號(hào)傳輸；圖2表示在一條無線信道上，一組信號(hào)的多徑傳播；圖3表示在一個(gè)GSM系統(tǒng)中一個(gè)脈沖串的結(jié)構(gòu)；圖4表示介于諸連接之間的干擾的出現(xiàn)；圖5表示使用一個(gè)天線矢量的一個(gè)SDMA系統(tǒng)的工作情況；圖6表示用于解讀從一個(gè)天線矢量中獲得的一組信號(hào)的一種已知的方法；圖7表示用于解讀從一個(gè)天線矢量中獲得的一組信號(hào)的另一種已知的方法；圖8表示本發(fā)明的主要原理；圖9表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第1優(yōu)選實(shí)施例的從一個(gè)天線矢量中解讀一組信號(hào)的一種方法；圖10表示一個(gè)天線波束以及與之正交的兩個(gè)波束；圖11表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的從一個(gè)天線矢量中解讀一組信號(hào)的一種方法；圖8表示創(chuàng)新性的原理。從諸天線振子接收的諸信號(hào)X1...X8被輸入到一個(gè)被引導(dǎo)的信號(hào)形成器，后者動(dòng)態(tài)地形成被引導(dǎo)的各中間信號(hào)x’1...x’4。由于各中間信號(hào)已被引導(dǎo)，所以它們跟從各天線振子獲得的諸信號(hào)相比，含有較小的干擾和噪聲。被引導(dǎo)的諸信號(hào)被輸入到一個(gè)最佳合并器，在其中，根據(jù)若干中間信號(hào)來推斷發(fā)射信號(hào)。由于被輸入到最佳合并器的已被引導(dǎo)的諸信號(hào)跟從各天線振子那里獲得的諸信號(hào)相比，含有較小的干擾和噪聲，所以從最佳合并器獲得的已解讀的信號(hào)的質(zhì)量也得以改進(jìn)。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第1實(shí)施例的一個(gè)接收機(jī)系統(tǒng)。本方法直接地基于對(duì)一個(gè)波束的到達(dá)方向(DoA)的分析。在DoA估計(jì)中，根據(jù)從各天線振子獲得的諸信號(hào)以及根據(jù)有用波束的訓(xùn)練周期中的信號(hào)來確定有用波束的到達(dá)方向。從諸天線振子中獲得的信號(hào)矢量X被輸入到波束形成器(BF)。其中該矢量被乘以用以確定諸天線信號(hào)的相位的一個(gè)復(fù)數(shù)加權(quán)矢量，由此該信號(hào)可以被引導(dǎo)。由于這樣的引導(dǎo)，由不同的各天線振子所接收的有用信號(hào)被相干地疊加，并且噪聲按照平方關(guān)系被疊加。例如，當(dāng)使用8個(gè)天線振子時(shí)，信噪比改善8倍，這就是說，大約改善9分貝。只有那些按照與有用信號(hào)相同的方向到達(dá)的、對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生干擾的任何信號(hào)才被相干地放大。若一個(gè)干擾信號(hào)從一個(gè)不同的方向到達(dá)，則跟有用信號(hào)相比它將被衰減，這就改善了有用信號(hào)的信號(hào)對(duì)干擾的比值。
除了含有有用信號(hào)的最強(qiáng)的主波束W1X以外，也形成了在其他方向上被引導(dǎo)的諸波束W2X和W3X。這些被引導(dǎo)的波束也使得從它們自己的方向到達(dá)的信號(hào)相對(duì)于噪聲以及從其他方向到達(dá)的諸信號(hào)來說得以放大。若信號(hào)的角離散度很大，則可以使用諸波束形成器BF1、BF2和BF3，來形成一組指向有用信號(hào)的最好的3個(gè)波束的信號(hào)。若角離散度很小，則除了主波束W1X以外，還形成與主波束正交的諸波束W2X和W3X。
圖10表示一個(gè)信號(hào)波束的放大以及作為信號(hào)的入射角的一個(gè)函數(shù)的它的兩個(gè)正交波束的信號(hào)的放大的實(shí)例。在如圖所示的實(shí)例中，使用了8個(gè)天線振子，它們被定位于彼此間的距離為半波長的位置上。根據(jù)定義，主波束的各正交波束是這樣的波束，在一個(gè)使主波束信號(hào)達(dá)到它的零點(diǎn)的角度上，正交波束達(dá)到信號(hào)的峰值電平。
若使用一組分集天線，這就是說，(至少)第2組各天線振子的定位跟第1組各天線振子相互獨(dú)立，從它的各天線振子獲得的諸信號(hào)Xdiv(圖9)完全按照上述方式被引導(dǎo)。當(dāng)估計(jì)信號(hào)的到達(dá)方向以及當(dāng)形成被引導(dǎo)的諸天線信號(hào)時(shí)，一組分集天線的各天線振子的諸信號(hào)Xdiv當(dāng)然可以跟第1組天線的各天線振子一起被使用。
被引導(dǎo)的諸信號(hào)WiXj被送往信道特性估計(jì)器，后者借助于位于待發(fā)送的信號(hào)里面的諸訓(xùn)練周期來確定由于傳輸通路對(duì)從不同方向接收的信號(hào)所引起的變化。所獲得的信道估計(jì)H以及該估計(jì)留下的任何剩余數(shù)據(jù)，連同被引導(dǎo)的諸信號(hào)一起被送往一個(gè)最佳合并器，在如圖所示的實(shí)例中，它是一種所謂的Ungerboeck算法，包括一個(gè)噪聲白化濾波器以及一個(gè)多維最大似然度序列估計(jì)器(MD-MLSE)。諸信號(hào)和諸估計(jì)首先被輸入到噪聲白化濾波器，它使得諸剩余數(shù)據(jù)與所有的信號(hào)矢量無關(guān)。此項(xiàng)功能的構(gòu)思是去除諸信號(hào)所產(chǎn)生的差錯(cuò)的任何調(diào)整，由此，在所有信號(hào)中所看到的干擾信號(hào)為X’i，這是從獨(dú)立于其他(各振子)之外的噪聲白化濾波器那里獲得的。其結(jié)果連同信道估計(jì)H被輸入到多維最大似然度序列估計(jì)器(MD-MLSE)，其中，在各信號(hào)波束中進(jìn)行信道校正，從來自不同方向的所接收的信號(hào)中推斷出發(fā)送信號(hào)，并且解除信道編碼。然而，應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明并不局限于僅使用這種最佳合并器結(jié)構(gòu)，也可以按照某些其他已知的方法來實(shí)現(xiàn)最佳合并器。
從干擾消除的觀點(diǎn)來看，當(dāng)有用信號(hào)和干擾信號(hào)從精確地相同的方向、但從不同的距離到達(dá)時(shí)，將出現(xiàn)可能的最壞的情形。甚至它們將在不同的信號(hào)波束中經(jīng)受不同的衰落，但若有不同的訓(xùn)練周期跟它們配合使用，則它們?nèi)匀豢梢员换ハ鄥^(qū)分。由3組信號(hào)形成的這個(gè)信號(hào)矢量的特定數(shù)值就是有用信號(hào)與干擾信號(hào)(以及噪聲信號(hào)，如果有的話)。
在所提出的設(shè)計(jì)安排中，波束形成器由此形成3個(gè)波束，其中的每一個(gè)都按照一種略有不同的角度來看待有用信號(hào)和干擾。對(duì)本發(fā)明來說，精確地使用指向不同方向的3個(gè)波束是不重要的，但是波束的數(shù)目可以是某些其他數(shù)目，例如5個(gè)。然而，當(dāng)使用一個(gè)被引導(dǎo)的波束的數(shù)目可觀地小于各天線振子的數(shù)目時(shí)，就能獲得最佳合并器的可觀地較小的復(fù)雜性。
當(dāng)天線可以精確地被引導(dǎo)指向信號(hào)的到達(dá)方向或到達(dá)的諸方向時(shí)，就能獲得有用信號(hào)的最佳放大。由于波束的到達(dá)方向改變得比衰落的變化要慢，所以在一段較長時(shí)間(例如120毫秒)內(nèi)收集的信號(hào)的到達(dá)方向的信息可以被用來估計(jì)諸系數(shù)Wi，該系數(shù)用于將天線的靈敏度引導(dǎo)到有用信號(hào)的方向上來。例如在一個(gè)GSM系統(tǒng)中，這對(duì)應(yīng)于25個(gè)脈沖串。
下面，從這樣一個(gè)角度來研究上面提出的系統(tǒng)的工作情況，即，有用信號(hào)從一個(gè)70°的方向、并且有用波束的一個(gè)反射波束從一個(gè)80°的方向到達(dá)諸天線振子。對(duì)信號(hào)的干擾是由從一個(gè)63°的方向到達(dá)的一組干擾信號(hào)以及從一個(gè)75°的方向到達(dá)的它的反射波束引起的。
為了簡單起見，讓我們研究不使用分集天線這樣一種情形。各波束形成器BF1、BF2和BF3被用來形成指向一個(gè)70°方向的一個(gè)主波束，并且它的兩個(gè)正交旁瓣被引導(dǎo)指向57°和83°兩個(gè)方向。主波束的信號(hào)W1X為
式中S為所發(fā)送的有用信號(hào)，并且I為所發(fā)送的干擾信號(hào)，hS1，hs2，hl1，hl2為包括直射和反射諸波束的延時(shí)和衰減在內(nèi)的諸沖擊響應(yīng)，并且N1為噪聲。*為卷積運(yùn)算的一個(gè)符號(hào)。在正交的各旁瓣中形成了下列諸信號(hào)
因此所有波束的諸信號(hào)都含有有用信號(hào)S以及一組干擾信號(hào)I，但每一個(gè)波束都從不同的角度來看待它們。諸信號(hào)被輸入到信道特性估計(jì)器，其中根據(jù)訓(xùn)練周期為它們尋找針對(duì)每一個(gè)波束的諸校正運(yùn)算符，它將校正由信道施加于信號(hào)的、以hS1+khs2形式出現(xiàn)的各種不理想的特性。在估計(jì)過程中，也獲得了關(guān)于諸信號(hào)含有一種共同的干擾成分的信息。由于使用噪聲白化濾波器，通過從估計(jì)器那里獲得的諸校正運(yùn)算符來校正各信號(hào)波束的諸信號(hào)，使得在有用信號(hào)之外介于各波束之間的外部校正得以取消。在那些有一組干擾信號(hào)經(jīng)歷了不同于有用信號(hào)的一條無線信道的諸波束中，在這個(gè)運(yùn)算過程中，跟干擾信號(hào)相比，有用信號(hào)被進(jìn)一步地放大。這樣一來，送往最佳合并器的諸信號(hào)中，至少其中的某些部分是十分純凈的，這就可觀地改善了合并器輸出信號(hào)的質(zhì)量。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，用于解讀一組信號(hào)的一種設(shè)計(jì)安排。在所提出的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，通過將從各天線振子獲得的諸信號(hào)劃分為較小的諸小組，來限制從各天線振子獲得的諸信號(hào)分支的數(shù)目，其中每一個(gè)小組的諸信號(hào)都被引導(dǎo)到它們自身的被表示為最新發(fā)展的校正器的依賴于時(shí)間和地點(diǎn)的信道校正器MMSE。在信道校正器中，根據(jù)已知的已調(diào)制的諸訓(xùn)練周期來計(jì)算由不同天線所獲得的諸信道的信道估計(jì)，并且將各天線振子的互相依賴的已進(jìn)行信道校正的諸信號(hào)疊加在一起。例如在一個(gè)GSM的實(shí)例中，不多于4個(gè)天線振子的諸信號(hào)可以被連接到一個(gè)估計(jì)器。除了信道校正以外，估計(jì)器還引導(dǎo)天線波束，并將各信號(hào)分支的數(shù)目從它的輸入諸信號(hào)的數(shù)目減少到1。
由于它的時(shí)間依賴性，MMSE估計(jì)器產(chǎn)生一個(gè)已引導(dǎo)的、已進(jìn)行信道校正的信號(hào)。跟有用信號(hào)相比，由各天線振子所接收的諸信號(hào)中的任何干擾信號(hào)已經(jīng)變得較弱。然而，隨著天線振子的數(shù)目被限制為4個(gè)，就不可能用一個(gè)MMSE估計(jì)器來實(shí)現(xiàn)任何最佳的干擾抑制。
從依賴于時(shí)間與地點(diǎn)的信道校正器MMSE獲得的已引導(dǎo)的諸信號(hào)全都含有一組以略為不同的方式已經(jīng)受到無線信道、干擾和噪聲影響的發(fā)射信號(hào)。已被引導(dǎo)的諸信號(hào)被輸入到最佳合并器。最佳合并器可以包括例如一個(gè)噪聲白化濾波器以及一個(gè)多維最大似然度序列估計(jì)器MD-MLSE，它借助于例如一種維特比算法來實(shí)現(xiàn)。在MD-MLSE中發(fā)出的信號(hào)是從不同的MMSE估計(jì)器中所獲得的諸信號(hào)中推斷出來的，并且信道編碼被解除。本發(fā)明并不局限于僅使用這種最佳合并器結(jié)構(gòu)，但是也可以按照某些其他已知的方法來實(shí)現(xiàn)最佳合并器。
由于待輸入到最佳合并器去的諸信號(hào)的數(shù)目可觀地小于各天線振子的數(shù)目，所以，跟那些將來自各天線振子的諸信號(hào)直接地連接到最佳合并器的一種系統(tǒng)相比，本最佳合并器將更為簡單。此外，送往合并器的已引導(dǎo)的諸信號(hào)跟各天線振子的諸信號(hào)相比，具有較小的噪聲和干擾，這樣就能從合并器輸出端得到一種十分純凈和無差錯(cuò)的輸出信號(hào)。
權(quán)利要求
1.用于對(duì)從若干獨(dú)立的天線振子接收的一組信號(hào)進(jìn)行解讀的方法，其特征在于由從各天線振子接收的諸信號(hào)(X1...X8)來形成動(dòng)態(tài)引導(dǎo)的各中間信號(hào)(x’1...x’4)，它含有從一個(gè)實(shí)質(zhì)上為窄角度扇區(qū)到達(dá)的一組信號(hào)，并且通過將被引導(dǎo)的各中間信號(hào)(x’1...x’4)進(jìn)行合并來解讀所接收的信號(hào)。
2.如在權(quán)利要求1中所定義的方法，其特征在于通過將從各天線振子獲得的諸信號(hào)乘以諸復(fù)數(shù)波束形成系數(shù)，來形成動(dòng)態(tài)引導(dǎo)的各中間信號(hào)，上述諸系數(shù)在一定的諸方向上，引導(dǎo)著由各天線振子組成的天線的靈敏度。
3.如在權(quán)利要求2中所定義的方法，其特征在于至少第1動(dòng)態(tài)引導(dǎo)中間信號(hào)是通過將從各天線振子獲得的諸信號(hào)乘以諸復(fù)數(shù)波束形成系數(shù)來形成的，上述諸系數(shù)在發(fā)射機(jī)的方向上，引導(dǎo)著由各天線振子組成的天線的靈敏度。
4.如在權(quán)利要求3中所定義的方法，其特征在于在待發(fā)送的信號(hào)中含有諸脈沖串，從若干脈沖串中獲得的信息被用來確定諸復(fù)數(shù)波束形成系數(shù)，上述諸系數(shù)決定在發(fā)射機(jī)方向上天線的方向性。
5.如在權(quán)利要求3中所定義的方法，其特征在于至少第2動(dòng)態(tài)引導(dǎo)的中間信號(hào)被引導(dǎo)，使得它形成一個(gè)與第1中間信號(hào)正交的波瓣。
6.如在權(quán)利要求1或2中所定義的方法，其特征在于各中間信號(hào)的數(shù)目實(shí)質(zhì)上小于各天線振子的數(shù)目。
7.如在權(quán)利要求1中所定義的方法，其特征在于通過使用一個(gè)依賴于時(shí)間和地點(diǎn)的信道校正器，將至少兩個(gè)天線振子的諸信號(hào)加以合并，來形成動(dòng)態(tài)引導(dǎo)的各中間信號(hào)。
8.如在權(quán)利要求7中所定義的方法，其特征在于依賴于時(shí)間和地點(diǎn)的信道校正器是一個(gè)MMSE估計(jì)器，用以使序列的平均誤差最小化。
9.如在權(quán)利要求1中所定義的方法，其特征在于最佳合并器是一個(gè)多維最大似然度序列估計(jì)器MD-MLSE。
10.如在權(quán)利要求9中所定義的方法，其特征在于借助于一種矢量化的維特比算法來實(shí)現(xiàn)多維最大似然度序列估計(jì)器MD-MLSE。
11.用于解讀從若干不同的天線振子中接收的一組信號(hào)的無線電接收機(jī)，其特征在于該接收機(jī)包括信號(hào)引導(dǎo)轉(zhuǎn)置，用于從各天線振子接收的諸信號(hào)(X1...X8)來形成動(dòng)態(tài)引導(dǎo)的各中間信號(hào)(x’1...x’4)，上述動(dòng)態(tài)引導(dǎo)的各中間信號(hào)包括從一個(gè)實(shí)質(zhì)上為窄角度扇區(qū)到達(dá)各天線振子的一組信號(hào)，以及合并裝置，用于通過對(duì)被引導(dǎo)的各中間信號(hào)(x’1...x’4)進(jìn)行合并來解讀該信號(hào)。
12.如在權(quán)利要求11中所定義的裝置，其特征在于引導(dǎo)裝置包括一個(gè)波束形成器。
13.如在權(quán)利要求11中所定義的裝置，其特征在于引導(dǎo)裝置包括一個(gè)MMSE估計(jì)器，用以使序列的平均誤差最小化。
14.如在權(quán)利要求11中所定義的裝置，其特征在于合并裝置包括一個(gè)多維最大似然度序列估計(jì)器MD-MLSE。
15.如在權(quán)利要求14中所定義的裝置，其特征在于多維最大似然度序列估計(jì)器MD-MLSE是一種矢量化的維特比算法。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)一組已發(fā)送的信號(hào)的解讀,上述已發(fā)送信號(hào)來自在信號(hào)接收端從包括若干天線振子的一個(gè)天線矢量所獲得的諸信號(hào)。創(chuàng)新性的構(gòu)思是分成兩個(gè)步驟去解讀該信號(hào)。在第1步驟中,由從天線矢量獲得的多維信號(hào)來形成被引導(dǎo)的各信號(hào)波束。在第2步驟中,被引導(dǎo)的諸信號(hào)被輸入到一個(gè)最佳合并器,后者從被用作輸入的若干信號(hào)分支中推斷出該已發(fā)送的信號(hào)。
文檔編號(hào)H01Q3/26GK1262001SQ98806785
公開日2000年8月2日 申請日期1998年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月4日
發(fā)明者朱哈·T·里塔羅, 覃正笛 申請人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司