專利名稱：使用天線陣列和空間處理的由判定指導(dǎo)的解調(diào)方法和設(shè)備的制作方法
本申請涉及題目為“使用天線陣列和空間處理的估算通信系統(tǒng)的參數(shù)的方法和設(shè)備”的共同申請、共同擁有和待審專利申請，這里引用該專利申請作為參考，并在以下稱其為“我們的參數(shù)估算發(fā)明”。
本發(fā)明的領(lǐng)域是無線(無線電)通信。具體地講，本發(fā)明的領(lǐng)域是，存在同信道干擾情況下，在無線通信系統(tǒng)中使用天線陣列和空間信號處理執(zhí)行包括頻偏校正和對準(zhǔn)的解調(diào)。
無線通信系統(tǒng)的用戶一般使用蜂窩電話和裝配有無線電收發(fā)機(jī)的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器之類的遠(yuǎn)程終端接入系統(tǒng)。這種系統(tǒng)一般具有一個(gè)或多個(gè)無線電基站，每個(gè)基站對稱為蜂窩的地理區(qū)域提供覆蓋。遠(yuǎn)程終端和基站有用于起始呼叫，接收呼叫和一般信息傳送的協(xié)議。
在這樣一個(gè)系統(tǒng)中，把頻譜的一個(gè)分配部分劃分成可以用頻率、時(shí)間、編碼、或上述的一些組合區(qū)分的通信信道。在這里把這些信道的每一個(gè)稱為常規(guī)信道。為了提供全雙工通信鏈路，一般是把通信信道中的一些用作從基站到用戶遠(yuǎn)程終端的通信(下行鏈路)，把其它的信道用作從用戶遠(yuǎn)程終端到基站的通信(上行鏈路)。在它的蜂窩內(nèi)，利用用于每個(gè)遠(yuǎn)程終端的不同常規(guī)通信信道，一個(gè)無線電基站可以同時(shí)與許多遠(yuǎn)程終端通信。
我們早先公開了利用天線陣列的空間處理，以提高這種系統(tǒng)的頻譜效率。見美國專利申請序列號07/806,695，申請日1991年12月12日，題目“多址無線通信系統(tǒng)”(也就是1996年5月7日公告的第5,515,378號美國專利)；序列號08/234,747，申請日1994年4月28日，題目“校準(zhǔn)天線陣列的方法和設(shè)備”(1996年8月13日公告的現(xiàn)在的第5,546,909號美國專利)；序列號08/283,470，申請日1994年8月1日，題目“頻譜高效和高容量確認(rèn)無線電尋呼系統(tǒng)”；和序列號08/375，848，申請日1995年1月20日，題目“頻譜高效高容量無線通信系統(tǒng)(統(tǒng)稱為“我們的待審專利申請”)。一般的構(gòu)想是利用天線陣列而不是單一天線和處理天線接收的信號共同提高通信質(zhì)量。通過對常規(guī)信道增加空間多路復(fù)用而使多個(gè)用戶可以在相同的常規(guī)信道上同時(shí)通信，也可以把天線陣列用來提高頻譜效率。我們稱之為空分多址，SDMA。因此，以頻分多路復(fù)用(FDMA)為例，利用SDMA，多個(gè)遠(yuǎn)程終端可以在相同的頻道上，即，同一常規(guī)信道上，與單一蜂窩上的一個(gè)或多個(gè)基站通信。同樣，利用時(shí)分多路復(fù)用(TDMA)和SDMA，多個(gè)遠(yuǎn)程終端可以在相同的頻道和相同的時(shí)隙，即，同一常規(guī)信道上，與單一蜂窩上的一個(gè)或多個(gè)基站通信。SDMA也可以同樣地與碼分多址(CDMA)一同使用。
本發(fā)明提出的問題是要設(shè)計(jì)一種無線通信系統(tǒng)，能夠在存在來自一個(gè)或多個(gè)干擾源干擾信號的情況下成功地接收和解調(diào)來自一個(gè)特定源的一個(gè)特定信號或多個(gè)特定信號。在許多場合，特別是在蜂窩通信系統(tǒng)場合，干擾信號實(shí)際上來自相同通信系統(tǒng)中的其它源，并且因此具有相同的調(diào)制格式。這種干擾是來自相同信道上的其它信號的各種可能干擾中的一種，因此被稱為同信道干擾。本發(fā)明提出了在存在這種同信道干擾以及其它干擾和噪聲時(shí)解調(diào)信號。通過它可以評價(jià)這種系統(tǒng)的質(zhì)量因數(shù)是多么好，與干擾源的強(qiáng)度相比，能夠提取希望的信號。
如同我們的待審申請一樣，本發(fā)明為一個(gè)無線通信系統(tǒng)增加了多個(gè)天線，因而導(dǎo)致了每個(gè)信號的多種型式，這些型式中每一種包括所有同信道信號與干擾和噪聲共同的組合。利用多個(gè)天線，由于幾何考慮，一個(gè)感興趣的信號與干擾同信道信號的幅度和相位關(guān)系在每個(gè)天線信號(在-m個(gè)天線系統(tǒng)中的m個(gè)信號中的每一個(gè))中是不同的，這是因?yàn)樘炀€相互隔開一段距離，因?yàn)樵谝恍┣闆r下不同的源也是隔離的。在應(yīng)用到蜂窩通信系統(tǒng)中時(shí)，多個(gè)接收天線的使用是基于各基站天線不在同一位置，各個(gè)源也不在同一位置這種事實(shí)。
在m個(gè)天線的(復(fù)數(shù)值的)m個(gè)信號的空間處理包括為感興趣的每個(gè)信號確定一個(gè)天線信號的加權(quán)和。復(fù)數(shù)值加權(quán)可以用一個(gè)這里稱為加權(quán)矢量的矢量表示。更為一般的情況是，也需要臨時(shí)地均衡接收的天線信號，在這種情況下，對于每個(gè)感興趣的信號要確定天線信號的卷積和，而不是加權(quán)和。也就是說，對于線性非時(shí)變均衡場合，加權(quán)矢量的意義應(yīng)推廣到復(fù)數(shù)值脈沖響應(yīng)的矢量。為了本發(fā)明的目的，加權(quán)矢量一詞應(yīng)當(dāng)根據(jù)是否包括臨時(shí)均衡，應(yīng)用到復(fù)數(shù)加權(quán)的矢量，或脈沖響應(yīng)的矢量。
已經(jīng)提出了用包括我們待審權(quán)利申請中所述的一些技術(shù)在內(nèi)的幾種技術(shù)，在存在同信道干擾時(shí)利用天線陣列以及可用或估算的空間信息接收信號。本發(fā)明的方法不需要在先的空間確認(rèn)，只是利用臨時(shí)信息，特別是輸入信號的調(diào)制格式。在存在其它調(diào)制格式的干擾信號時(shí)利用調(diào)制格式相對比較容易，并且有許多已知的實(shí)施方法。本發(fā)明的方法利用了感興趣的信號具有一特殊的調(diào)制格式的事實(shí)，并且不僅在存在這種干擾時(shí)工作，而且也在存在具有相同調(diào)制格式的干擾信號時(shí)工作。也就是說，在也有同信道干擾時(shí)。
在存在同信道干擾時(shí)分離和解調(diào)信號和利用信號具有一特殊調(diào)制格式的事實(shí)的現(xiàn)有技術(shù)的確存在。它們已經(jīng)在發(fā)表的文章中被提出，例如A.van der Veen和A.Paulraj的“移動通信中靈巧天線應(yīng)用的常模數(shù)因子分解技術(shù)”(in Proc.SPIE,”Advances Signal ProcessingAlgorithms,Architectures,and Implementations V”(F.Luk,ed.),vol.2296,(San Diego,CA),pp.230-241,July 1994)；S.Talwar和A.Paulraj的“估算在天線陣列接收的多個(gè)同信道數(shù)字信號的遞歸算法”(in Proc.FifthAnnual IEEE Dual Use Technologies and Applications Conference,May1995)；S.Talwar,M.Viberg和A.Paulraj的“到達(dá)天線陣列的多個(gè)同信道數(shù)字信號的盲目估算”(in Proc.27thAsilomar Conference on Signals,Systems and Computers,volume I,pp.349-342,1993)；以及A.L.Swindlehurst,S.Daas和J.Yang的“判決射束成形裝置的分析”(IEEETransaction on Signal Processing,vol.43,no.12,pp.2920-2927,Dec.1995)。如以下將更詳細(xì)地說明的那樣，由于具體實(shí)施的問題，這些發(fā)表的技術(shù)不能在實(shí)際中工作。也就是說，它們沒有考慮信號的“真實(shí)世界”特征。
有時(shí)把這些現(xiàn)有技術(shù)叫作特征恢復(fù)技術(shù)，因?yàn)樗鼈儚?qiáng)制使感興趣的信號的任何估算具有實(shí)際信號已知擁有的某些調(diào)制格式或其它結(jié)構(gòu)特征。例如，已知常模數(shù)技術(shù)使用了具有等幅的調(diào)制方案，并且利用其特征。除了上述的具體實(shí)施問題以外，常模數(shù)技術(shù)還不能應(yīng)用于不是常模數(shù)的共調(diào)制方案，例如，正交調(diào)幅(QAM)。
本發(fā)明的方法和設(shè)備也是特征恢復(fù)，并且可以用于那些具有“有限字母表”的各種類型的調(diào)制方案。這些是其中信號的幅度和相位在特定的時(shí)間周期占據(jù)一些有限選項(xiàng)之一的調(diào)制格式。許多數(shù)字調(diào)制技術(shù)具有這種特征。在任何時(shí)間的這樣一個(gè)信號的值的不確定性僅僅是由于同步化和發(fā)送了有限字母表的哪個(gè)碼元。優(yōu)選的實(shí)施例使用了π/4差分四相或正交相移鍵控(π/4DQPSK)，但是本發(fā)明可以應(yīng)用于任何有限字母表調(diào)制。
使用一個(gè)m個(gè)天線的陣列以給出來自以已知數(shù)字調(diào)制方案發(fā)送的p個(gè)原始信號的m個(gè)接收天線信號的現(xiàn)有技術(shù)的特征恢復(fù)技術(shù)是要遞歸地進(jìn)行以下的步驟，以分離和解調(diào)一感興趣的特定信號a)從信號的某個(gè)多路分解加權(quán)矢量開始，從到達(dá)天線的數(shù)據(jù)形成感興趣的信號的新估算；b)解調(diào)信號的新估算，以獲得發(fā)送碼元的估算；c)形成發(fā)送碼元的估算，形成一個(gè)最接近實(shí)際發(fā)送信號(即是具有已知調(diào)制格式的信號)的估算的參考信號；和d)一旦具有了一個(gè)參考信號，確定信號需要的空間多路分解加權(quán)矢量，即，求出在最接近組成參考信號的天線接收信號的組合(再回到步驟1)。
以這種方式，從某個(gè)起始點(diǎn)開始遞歸，直到獲得一個(gè)“非常好的”發(fā)送碼元集”和一個(gè)“非常好的”空間多路分解加權(quán)集，應(yīng)用到天線輸出，以產(chǎn)生一個(gè)“非常好的”參考信號的估算。
執(zhí)行這些步驟的現(xiàn)有技術(shù)包括前面列出的參考文獻(xiàn)中的那些技術(shù)。在文獻(xiàn)中有時(shí)把遞歸稱為交替投影，因?yàn)槿绻讯嗦贩纸饧訖?quán)集考慮為一個(gè)復(fù)數(shù)值矢量wr，可以把遞歸表述為從wr的一個(gè)估算值開始，將它投影到參考信號空間以得到參考信號的較好估算，將參考信號的的較好估算投影到wr空間以獲得一個(gè)更好的wr的估算，并且在wr空間和參考信號空間之間來回重復(fù)，直到獲得一個(gè)產(chǎn)生了一個(gè)“非常好的”參考信號估算的“非常好的”wr。
在空間或是在參考信號空間中，首先需要確定開始值。熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都知道，兩個(gè)值中任何一個(gè)就足夠了，因?yàn)槿绻辛藚⒖夹盘柕暮玫牟聹y值，就可以得到wr的下一個(gè)更好的猜測值，反過來也是一樣，如果有了wr的好的猜測值，就可以產(chǎn)生參考信號的更好的猜測值。有關(guān)交替投影方法的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)建議可以利用諸如ESPRIT或MUSIC之類的現(xiàn)有技術(shù)方法的某種估算作為開始，并利用這個(gè)估算作為一般遞歸的起始點(diǎn)。還有獲得起始wr的其它已知方法。例如，可以利用眾所周知的最大比值合并方法獲得起始wr，或眾所周知的主分量復(fù)制技術(shù)得到起始wr。利用這些技術(shù)給出了經(jīng)常造成在最強(qiáng)信號上會聚的起始wr。因此，如果目標(biāo)是總能從干擾信號集選出最強(qiáng)的信號，那么這些技術(shù)很理想。但是，當(dāng)如同在具有強(qiáng)同信道干擾的情況一樣具有低載波干擾比(C/I)時(shí)，這些現(xiàn)有技術(shù)一般不理想。
我們的參考估算發(fā)明公開了一種用于發(fā)現(xiàn)提取一個(gè)不必是最強(qiáng)信號的并且存在強(qiáng)同信道干擾時(shí)工作良好的信號的起始wr估算值的技術(shù)。
此外，利用一個(gè)起始wr隨后進(jìn)行交替投影的現(xiàn)有技術(shù)，為了適當(dāng)?shù)毓ぷ鳎枰紫刃Ｕ魏晤l偏和首先在時(shí)間上校準(zhǔn)(同步化)。
頻偏問題可以如下解釋。在典型的射頻(RF)接收機(jī)中，用一般由晶體振蕩器和/或頻率合成器產(chǎn)生的本機(jī)基準(zhǔn)頻率混合原始RF信號，以產(chǎn)生其相位和幅度在由調(diào)制格式?jīng)Q定的可預(yù)測特征曲線周圍改變的基帶信號。在理想情況下，信號沒有剩余頻率偏移分量，例如，這種偏移是由于本機(jī)振蕩器頻率與發(fā)送信號中使用的振蕩器頻率稍有差別而造成的。在從一手機(jī)向基站發(fā)送的移動通信的情況中，無線電信號的頻率是由手機(jī)中的本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的，而下變頻所用的基準(zhǔn)頻率是由基站中的不同本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的。盡管基站本機(jī)振蕩器一般很好，但在剩余信號中仍有頻率偏移。
對準(zhǔn)問題是要精確地同步化基站中發(fā)送信號和接收信號中的碼元的初始定時(shí)。現(xiàn)有技術(shù)中有許多用于對準(zhǔn)的技術(shù)。這些技術(shù)經(jīng)常使用混合在感興趣的突發(fā)脈沖串中的已知訓(xùn)練序列。選擇這些訓(xùn)練序列，以具有特殊的相關(guān)(或卷積)特征。然后，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，可以把相關(guān)(或卷積)操作用于確定定時(shí)偏差。這些技術(shù)的問題是，在存在高同信道干擾時(shí)，它們執(zhí)行不好。
我們的參數(shù)估算發(fā)明披露了在存在強(qiáng)同信道干擾時(shí)能很好工作的發(fā)現(xiàn)開始時(shí)間對準(zhǔn)和開始頻率偏移的技術(shù)。
除了開始加權(quán)矢量確定問題以及初始校準(zhǔn)和頻率偏移問題之外，現(xiàn)有技術(shù)的交替投影方法還存在著正在進(jìn)行基礎(chǔ)上的時(shí)間對準(zhǔn)(同步化)問題和頻率偏移問題。首先，從參考信號前進(jìn)到對下一個(gè)wr猜測的步驟對于使參考信號與天線接收信號在時(shí)間上正確地排列十分敏感。如果它們排列不正確，那么估算的wr可能沒有用。此外，在從參考信號投影到wr矢量的下一個(gè)較好猜測的步驟中，投影中使用的參考信號與求解的實(shí)際信號的頻率之間一般存在小的頻率差。這種偏移能夠完全中斷wr估算。在相位空間中，這種小的頻率差隨時(shí)間逐漸積累，使得僅僅發(fā)送了幾個(gè)碼元之后就積累到一個(gè)循環(huán)的大部分。因此，完全中斷了應(yīng)當(dāng)把什么相位應(yīng)用到一特定信號的復(fù)數(shù)值求解。因此，從一個(gè)當(dāng)前參考信號產(chǎn)生一個(gè)新wr的直接求解對于小頻率偏移是十分敏感的。
因此，在本領(lǐng)域需要有對于頻率偏移和時(shí)間對準(zhǔn)問題不敏感，并且在存在同信道干擾的高電平時(shí)工作良好的解調(diào)和信號分離技術(shù)。還需要在本領(lǐng)域中通過包括在正在進(jìn)行基礎(chǔ)上的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移估算而改進(jìn)交替投影技術(shù)，估算應(yīng)當(dāng)在存在強(qiáng)同信道干擾時(shí)工作良好。因而在本領(lǐng)域中也需要改進(jìn)在這些交替投影方法中產(chǎn)生一個(gè)參考信號(投影到信號參考空間上)的步驟，這種改進(jìn)減小了這種參考信號中的頻率偏移和校準(zhǔn)問題。
頻率偏移是包括字母表中碼元之間的相位差的有限字母表調(diào)制格式中的主要問題。這包括所有的相移鍵控(PSK)系統(tǒng)和許多QAM系統(tǒng)。還有調(diào)制格式，這包括對于幅度誤差敏感的AM和QAM系統(tǒng)。在用于這些系統(tǒng)的交替投影步驟中，幅度誤差漂移可能成為一個(gè)問題。即，如果不考慮參考信號與實(shí)際信號之間的幅度誤差，可能會產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。因而在本領(lǐng)域中也需要改進(jìn)在這些交替投影方法中產(chǎn)生參考信號(投影到信號參考空間上)的步驟，這種改進(jìn)減小了這種參考信號中的幅度偏移。
本發(fā)明的方法和設(shè)備沒有這些問題帶來的缺陷。我們的方法包括在有上述問題的情況下，投影接近實(shí)際信號而不是理想信號的信號，本發(fā)明可以應(yīng)用于所有有限字母表調(diào)制格式。
產(chǎn)生對于頻率偏移、時(shí)間對準(zhǔn)和/或幅度偏移誤差不敏感的較好的參考信號不僅可以應(yīng)用于解調(diào)中使用的交替投影方法，而且可以應(yīng)用到所有需要產(chǎn)生參考信號的所有信號處理，例如，許多自適應(yīng)濾波處理，判定反饋均衡系統(tǒng)，等等。
本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種對于頻率偏移和時(shí)間對準(zhǔn)問題比較不敏感的并且在有同信道干擾時(shí)工作良好的解調(diào)方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種包括在正在進(jìn)行基礎(chǔ)上的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移估算的改進(jìn)的交替投影方法，這種估算在有同信道干擾情況下工作良好。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是要提供一種產(chǎn)生具有減小的頻率偏移和校準(zhǔn)問題的參考信號的改進(jìn)的方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是要提供一種產(chǎn)生具有減小的幅度偏移的參考信號的改進(jìn)的方法。
在一產(chǎn)生參考信號的基站執(zhí)行的方法中提供了本發(fā)明的上述和其它目的，基站是包括至少一個(gè)基站和至少一個(gè)遠(yuǎn)程終端的無線通信系統(tǒng)的一部分，基站包括一個(gè)天線陣列。參考信號是在碼元點(diǎn)用具有有限碼元字母表的調(diào)制方案調(diào)制的。陣列中的每個(gè)天線接收一個(gè)對應(yīng)的接收信號，所有接收信號形成一個(gè)接收信號矢量，每個(gè)接收信號包括來自正在發(fā)送的所有遠(yuǎn)程終端的信號。方法包括一個(gè)利用一空間加權(quán)矢量從接收信號矢量分離出一個(gè)遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號的信號復(fù)制操作，和對于每個(gè)抽樣點(diǎn)，(a)從遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號構(gòu)造出一個(gè)理想信號，理想信號具有調(diào)制方案，把在初始碼元點(diǎn)的理想信號設(shè)置為等于在初始碼元點(diǎn)的遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號；和(b)向所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號松弛(relaxing)理想?yún)⒖夹盘枺a(chǎn)生參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號。在一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)制方案的字母表包括具有不同幅度的碼元，和松弛步驟把理想信號的幅度向遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號的幅度松弛。在另一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)制方案包括相移鍵控，并且松弛步驟把理想信號的相位向遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號的相位松弛。
還公開了一種無線通信系統(tǒng)中基站執(zhí)行的解調(diào)一個(gè)特定遠(yuǎn)端站發(fā)送的調(diào)制信號的方法，無線通信系統(tǒng)包括至少一個(gè)基站和至少一個(gè)遠(yuǎn)程終端，基站包括一個(gè)天線陣列。假設(shè)調(diào)制信號是由一種有限碼元字母表調(diào)制方案調(diào)制的。天線陣列中的每個(gè)特定天線接收一個(gè)對應(yīng)接收信號，所有接收信號形成一個(gè)接收信號矢量。每個(gè)接收信號包括來自所有正在發(fā)送的遠(yuǎn)程終端的信號。方法包括步驟下變頻接收信號；估算接收信號矢量的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移；利用初始空間加權(quán)矢量從接收信號矢量分離出一個(gè)遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號，分離包括利用估算的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移校正時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移，以形成一個(gè)校正遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號；解調(diào)校正遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號，以產(chǎn)生一個(gè)解調(diào)信號；然后至少執(zhí)行一次步驟(a)和步驟(b)(a)從解調(diào)信號合成一個(gè)參考信號；通過求一個(gè)取決于參考信號的規(guī)定價(jià)值函數(shù)的最小值計(jì)算一個(gè)新的空間加權(quán)矢量；和(b)重復(fù)以上分離和解調(diào)步驟，對于分離步驟使用最后確定的新空間加權(quán)矢量而不是初始空間加權(quán)矢量。然后輸出解調(diào)信號。
在一種變化中，分離步驟包括利用估算時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移作為對接收信號矢量的校正，以形成一個(gè)校正信號矢量，和利用對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的初始空間加權(quán)矢量從校正信號矢量分離出校正遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號。
在另一種變化中，分離步驟包括利用對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的初始空間加權(quán)矢量從接收信號矢量分離出一個(gè)對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號；和應(yīng)用估算時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移作為所述特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號的校正，以形成一個(gè)校正的遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號。


圖1示出了本發(fā)明的設(shè)備優(yōu)選實(shí)施例的構(gòu)造；圖2示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中用于執(zhí)行同步化的突發(fā)脈沖串的示意圖；圖3示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中使用的一個(gè)SYNCH突發(fā)脈沖串的幅度(幅值)；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的對準(zhǔn)方法的流程圖；圖5示出了在初始對準(zhǔn)和頻率偏移估算器的優(yōu)選實(shí)施例中考慮的SYNCH突發(fā)脈沖串的對準(zhǔn)窗口和子集；
圖6是解調(diào)方法的流程圖；圖7是圖6的步驟629的詳細(xì)流程圖。
本發(fā)明的各種優(yōu)選和替代實(shí)施例用于與使用“個(gè)人手持電話系統(tǒng)”(PHS),ARIB標(biāo)準(zhǔn)，第二版(RCR STD-28)的蜂窩系統(tǒng)結(jié)合。具體地講，本發(fā)明的優(yōu)選和替代實(shí)施例與我們的解調(diào)發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例組合。
PHS系統(tǒng)是一種帶有真時(shí)分雙工(TDD)的8時(shí)隙時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)。因此，8個(gè)時(shí)隙被分為4個(gè)發(fā)射(TX)時(shí)隙和4個(gè)接收(RX)時(shí)隙。優(yōu)選實(shí)施例中所用的PHS系統(tǒng)的頻帶是1895-1918-1MHz。8個(gè)時(shí)隙中的每個(gè)都是625微秒長。PHS系統(tǒng)具有用于在其上進(jìn)行呼叫初始化的控制信道的專用頻率和時(shí)隙。一旦建立了鏈接，呼叫接入到一正常通信的服務(wù)信道。在任何信道中以32干比特/秒(kbps)速率發(fā)生的通信，稱為全速率。PHS也支持半速率(16kbps)和四分之一速率(8kbps)通信。
在優(yōu)選實(shí)施例中使用的PHS中，一個(gè)突發(fā)脈沖串被定義為有限持續(xù)時(shí)間的RF信號，它是在一個(gè)單一時(shí)隙中通過無線發(fā)送和接收的。把一個(gè)組定義為一個(gè)4TX和4RX時(shí)隙的集。一個(gè)組總是從第一TX時(shí)隙開始，并且它的持續(xù)時(shí)間是8×0.625=5msec。為了支持半速率和四分之一速率通信，PHS標(biāo)準(zhǔn)定義一個(gè)PHS幀為4個(gè)組，即，4個(gè)8時(shí)隙的完整周期。在這里所述的實(shí)施例中，僅支持全速率通信，因而在本說明中，幀應(yīng)當(dāng)與PHS的組同義。也就是說，一幀是4TX和4RX時(shí)隙并且是5msec長。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道如何改造這里說明的實(shí)施例以結(jié)合低于全速率的通信的細(xì)節(jié)。
一個(gè)邏輯信道是一個(gè)通過它在一遠(yuǎn)程終端與基站之間交換消息的概念管道。有兩種類型的邏輯信道涉及起始一通信鏈接的邏輯控制信道(LCCH)，和涉及正在進(jìn)行通信的業(yè)務(wù)信道(SCH)。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)用于業(yè)務(wù)信道中通信。在這里，任何特定遠(yuǎn)程終端和一基站以一幀間隔的時(shí)隙中的突發(fā)脈沖串通信。
幀定時(shí)是幀的開始與停止定時(shí)。在呼叫初始化過程中，遠(yuǎn)程終端收聽稱為基站的廣播控制信道(BCCH)的控制信道，以使其本身與基站的幀定時(shí)同步。為起始一呼叫，基站和遠(yuǎn)程終端在一控制信道上通信，以建立業(yè)務(wù)信道的時(shí)隙和頻率。一旦該特定業(yè)務(wù)信道獲得同意，基站和遠(yuǎn)程終端進(jìn)入跨越業(yè)務(wù)信道的同步(“SYNCH”)模式，在同步模式期間每一方向另一方發(fā)送已知同步突發(fā)脈沖串(“SYNCH”突發(fā)脈沖串)。
本發(fā)明的方法和設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例使用這種SYNCH突發(fā)脈沖串確定時(shí)間對準(zhǔn)的一個(gè)初始估算，和頻率偏移的一個(gè)初始估算。這是必要的，因?yàn)樵趯?shí)際中一個(gè)遠(yuǎn)程終端的RF頻率可能相對于基站載波偏移±5kHz之多，或更多。在SYNCH模式期間，還確定一個(gè)初始空間處理加權(quán)矢量。
一旦估算了對準(zhǔn)和頻率偏移，進(jìn)入通信的“正?！蹦Ｊ?。在正常模式期間，本發(fā)明的方法和設(shè)備繼續(xù)對頻率偏移和對準(zhǔn)補(bǔ)償，并且連續(xù)地更新頻率偏移、對準(zhǔn)和加權(quán)矢量的估算。
PHS系統(tǒng)對基帶信號使用π/4差分正交相移鍵控(π/4DQPSK)調(diào)制。波特率是192kbaud。即，每秒192,000碼元。
坐標(biāo)(constellation)空間是由復(fù)數(shù)值(同相分量I和正交分量Q)的基帶信號掃出的復(fù)數(shù)坐標(biāo)。對于π/4DQPSK，信號坐標(biāo)空間是由繞，在(為了說明方便)I=1(規(guī)一化的)和Q=0，表示為(1,0)開始的單位圓，每隔45度的點(diǎn)組成的。實(shí)際上，由于干擾、多路徑、附加的噪聲、由于頻率偏移的慢旋轉(zhuǎn)、以及系統(tǒng)中無線電接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的頻率響應(yīng)和非線性，坐標(biāo)點(diǎn)偏離了理想位置。差分空間是描述從碼元到碼元在相位上變化的復(fù)數(shù)空間。即，它是由用以前的坐標(biāo)空間點(diǎn)除以每個(gè)坐標(biāo)空間點(diǎn)形成的差分信號掃出的復(fù)數(shù)空間。對于π/4DQPSK，差分空間信號在理論上僅由具有相位+π/4,-π/4,+3π/4和-3π/4的四個(gè)點(diǎn)組成的。在實(shí)踐中，由于干擾、噪聲、信道失真、頻率偏移和時(shí)間對準(zhǔn)問題，實(shí)際差分空間信號可能失真。
在優(yōu)選實(shí)施例作為使用的PHS系統(tǒng)中，RF信號經(jīng)歷頻譜整形，一般是升平方根或升余弦濾波。因而所得的基帶信號在每個(gè)碼元周期中短暫的時(shí)間中僅通過理想坐標(biāo)點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，是以波特率八倍的速率對基帶信號抽樣的。也就是說，對于每個(gè)碼元八個(gè)抽樣的抽樣速率是1.536MHz。為了正確解調(diào)，本發(fā)明的方法和設(shè)備估算每個(gè)碼元的八個(gè)抽樣中哪一個(gè)在時(shí)間上最靠近瞬間理想坐標(biāo)點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)最靠近理想坐標(biāo)點(diǎn)的抽樣的方法叫做抽樣對準(zhǔn)。
圖l中示出了本發(fā)明的設(shè)備優(yōu)選實(shí)施例的構(gòu)造。使用了m多個(gè)天線101.1,…,101.m，其中m=4。天線的輸出以模擬形式由RX模塊105.1,…,105.m在從載頻(大約1.9GHz)至最終384kHz的中頻(IF)三個(gè)階段中混合。然后這個(gè)信號由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器109.1,…,109.m在1.536MHz數(shù)字化(抽樣)。只有信號的實(shí)數(shù)部分被抽樣。因此，在復(fù)相量標(biāo)記法中，可以把這個(gè)數(shù)字信號設(shè)想為包含一個(gè)連同一個(gè)在384kHz的鏡像的384kHz的復(fù)數(shù)值IF信號。通過把每秒1.536兆抽樣的只有實(shí)數(shù)部分的信號乘以一個(gè)384kHz復(fù)相量，數(shù)字化地進(jìn)行最終下變頻至基帶。這等價(jià)于乘以復(fù)數(shù)序列1,j,-1,-j，利用改變正負(fù)號和重新恢復(fù)很容易進(jìn)行。所得結(jié)果是包含復(fù)數(shù)值基帶信號加上一個(gè)-2×384=-768kHz鏡像的復(fù)數(shù)值信號。數(shù)字地濾除這個(gè)不需要的負(fù)頻率鏡像，以產(chǎn)生在1.536MHz抽樣的復(fù)數(shù)值基帶信號。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用了GrayChip公司的GC2011A數(shù)字濾波器裝置，113.1,…,113.m，每個(gè)天線輸出用一個(gè)，以執(zhí)行下變頻和數(shù)字濾波，后者使用了有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波技術(shù)。利用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)確定適當(dāng)?shù)腇IR濾波器系數(shù)。
從每個(gè)天線的GC2011A數(shù)字濾波裝置113有四個(gè)下變頻輸出，每時(shí)隙一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明，對于四個(gè)時(shí)隙中的每一個(gè)，把來自四個(gè)天線的四個(gè)下變頻輸出輸入到一個(gè)數(shù)字信號處理器(DSP)裝置117中，進(jìn)一步處理。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用了四個(gè)Motorola DSP56301 DSP，每接收時(shí)隙一個(gè)。
這里使用了以下的標(biāo)記法。
設(shè)z1(t),z2(t),…,zm(t)分別是下變頻后，即基帶中的第一，第二，…，第m天線振子的復(fù)數(shù)值響應(yīng)。這些可以用一個(gè)m矢量z(t)表示，z(t)的第i行是zi(t)。把z(t)的N個(gè)數(shù)字抽樣表示為z(T),z(2T),…,z(NT)，其中T是抽樣周期。為了簡便，把抽樣周期規(guī)一化為1，并且z(t)(和其它信號)將代表連續(xù)時(shí)間t的函數(shù)或被抽樣的信號，本領(lǐng)域的技術(shù)人員從文章中清楚地理解這種情況。可以將z(t)的N個(gè)抽樣表示為一個(gè)矩陣，Z=[z(1)|z(2)|…|z(N)]。假設(shè)從p個(gè)不同源(遠(yuǎn)程終端)把p個(gè)復(fù)數(shù)值同信道信號z1(t),z2(t),…,zp(t)發(fā)送到天線陣列。在該情況下，在m個(gè)天線陣列振子的zi(t),i=1,…,m，每個(gè)都是p個(gè)信號與噪聲和其它干擾的某種組合。特定組合取決于幾何和傳播特征。設(shè)同信道信號用第k個(gè)振子是復(fù)數(shù)值信號sk(t)的p矢量s(t)代表。
可以把信號sk(t)模型化為sk(t)=Σnbk(n)g(t-nTs)其中求和Σn是在一個(gè)數(shù)據(jù)分組或串中，通過指數(shù)n對n的所有取值的累加，{bk(n)}是第k個(gè)遠(yuǎn)程終端發(fā)送的碼元序列，Ts是碼元周期，g(t)代表組合了使用的任何發(fā)射濾波器，傳播信道，和任何接收濾波器的效應(yīng)的沖激響應(yīng)。為了方便，把g(t)定為單位能量。在優(yōu)選實(shí)施例中，把碼元周期Ts取為抽樣周期T的整數(shù)倍L，其中L=8。由于T規(guī)一化為1，因此Ts=L=8。復(fù)數(shù)值碼元bk(n)屬于某個(gè)有限字母表Ω。對于PHS實(shí)施例的π/4DQPSK調(diào)制，Ω={1,exp±jπ/4,exp±jπ/2,exp±jπ,exp±j3π/4}，并且對于任何k或n，差分信號dk(n)=bk(n)/bk(n-1)的相位屬于有限字母表{±π/4,±3π/4}。
把矩陣S表示為具有對應(yīng)于與Z中相同s(t)的N個(gè)抽樣的列，多路分解的目的是要產(chǎn)生S的某個(gè)估算。使用了線性估算法。即S^=WrHZ]]>其中Wr是稱為加權(quán)矩陣的m×p矩陣，WrH是復(fù)共扼轉(zhuǎn)置，即，Wr厄米特轉(zhuǎn)置。Wr的下標(biāo)r表示“接收機(jī)”，指示我們正在處理接收而不是發(fā)送。Wr的第k列，m矢量Wrk稱為第k信號sk(t)的加權(quán)矢量。因此sk(t)的估算是S^k=WrkHZ(t)]]>在本發(fā)明中，我們現(xiàn)在將說明如何在存在來自遠(yuǎn)程終端j,j≠k,的其它信號時(shí)，也就是說存在同信道干擾時(shí)，解調(diào)從這樣一個(gè)特定遠(yuǎn)程終端k發(fā)送的信號。為了方便，應(yīng)當(dāng)簡化表示法，因此應(yīng)當(dāng)隱去下標(biāo)k。熟悉本領(lǐng)域的人員應(yīng)當(dāng)清楚，應(yīng)當(dāng)利用上述矩陣等式中所示的完整操作對所有來自其它(p-1)個(gè)信號的信號重復(fù)對這樣一個(gè)信號的操作。
一個(gè)信號的復(fù)制操作的意思是操作S^(t)=WrHZ(t)]]>以利用加權(quán)矢量wr估算來自m個(gè)接收信號z(t)的抽樣(在t)的一個(gè)特定信號的特定抽樣。
參考信號是具有需要的調(diào)制結(jié)構(gòu)的信號。即，具有以下結(jié)構(gòu)的信號sR(t)=Σnb(n)g(t+s-nTs)其中ε是定時(shí)誤差。在優(yōu)選實(shí)施例的情況中，sR(t)是一個(gè)π/4DQPSK波形。
在SYNCH模式中的目的是要獲得所感興趣信號的復(fù)數(shù)值加權(quán)矢量wr的一個(gè)初始估算，和獲得對準(zhǔn)和偏移頻率偏移的初始估算。本發(fā)明的方法(和設(shè)備)使用了利用信號的有限字母表特征的對準(zhǔn)和頻率偏移估算技術(shù)。這里提供了對一個(gè)感興趣的信號的詳細(xì)說明，并且其它接收信號是同信道干擾。很清楚，這個(gè)詳細(xì)說明可以用于接收任何同信道信號，并且熟悉本領(lǐng)域的人員應(yīng)當(dāng)知道如何說明同時(shí)接收所有同信道信號的方法，例如用矩陣表示法。
優(yōu)選實(shí)施例中所用的SYNCH突發(fā)脈沖串具有已知的格式。圖2是用于進(jìn)行同步化的突發(fā)脈沖串的示意圖。注意，SYNCH突發(fā)脈沖串具有幾個(gè)字段，可以自由使用突發(fā)脈沖串的所有或任何一個(gè)字段，或一個(gè)字段的一部分。第一字段稱為前言碼，并且是一特定周期比特序列。這個(gè)特定字段的付立葉變換(利用FFT計(jì)算估算的)顯示，有三個(gè)強(qiáng)正弦分量，并且本方法的一個(gè)替代實(shí)施例利用了這個(gè)事實(shí)。優(yōu)選實(shí)施例確定一個(gè)價(jià)值函數(shù)，特別是均方誤差，并且使用了一種優(yōu)化方法，特別是最小二乘方優(yōu)化法，以確定使價(jià)值函數(shù)最小的參數(shù)值。可以使用其它價(jià)值函數(shù)和優(yōu)化方法而不脫離本發(fā)明的范圍。這樣確定的第一個(gè)參數(shù)是時(shí)間對準(zhǔn)，給出最小價(jià)值函數(shù)的一個(gè)時(shí)間偏移(表示為多個(gè)抽樣)。一旦估算了時(shí)間對準(zhǔn)，使用它確定與初始wr和頻率偏移有關(guān)的一個(gè)價(jià)值函數(shù)，并且使用一種優(yōu)化方法確定初始wr和頻率偏移估算。
時(shí)間位置是近似知道的。在第一優(yōu)選實(shí)施例中，假設(shè)已知突發(fā)脈沖串的時(shí)間位置在±2碼元(±16抽樣)內(nèi)，并且對準(zhǔn)估算在32個(gè)抽樣的窗口內(nèi)突發(fā)脈沖串的時(shí)間位置。將一個(gè)單一SYNCH用于對準(zhǔn)，首先估算大致的位置，然后估算更精確的時(shí)間位置。一旦確定了對準(zhǔn)，用相同的SYNCH突發(fā)脈沖串估算頻率偏移和初始加權(quán)矢量wr。在一個(gè)替代實(shí)施例中，當(dāng)用一個(gè)較慢的處理器估算時(shí)，使得計(jì)算的時(shí)間更臨界，總共使用三個(gè)突發(fā)脈沖串。兩個(gè)用于對準(zhǔn)，第一個(gè)估算大致的位置，第二個(gè)估算更精確的時(shí)間位置。一旦確定了對準(zhǔn)，在具有較慢處理器的第三實(shí)施例中，用一個(gè)第三SYNCH突發(fā)脈沖串估算頻率偏移和初始加權(quán)矢量wr。
現(xiàn)在更詳細(xì)地說明對準(zhǔn)估算。為此僅使用幅度，不使用復(fù)數(shù)值數(shù)據(jù)。如圖3示出了一個(gè)SYNCH突發(fā)脈沖串的幅度(幅度)。如同所預(yù)料的，觀察幾個(gè)這種具有不同頻率偏移的SYNCH突發(fā)脈沖串，可以看到具有不同頻率偏移的SYNCH信號突發(fā)脈沖串之間的幅度信號(幅度對時(shí)間)沒有顯著的變化。盡管在廣義上，在這個(gè)實(shí)施例中使用的已知特征是SYNCH突發(fā)脈沖串的已知比特序列，但在窄義上，在特定實(shí)施例中用于確定時(shí)間對準(zhǔn)的正是幅度信號沒有顯著改變的已知特征。本領(lǐng)域的人員應(yīng)當(dāng)清楚當(dāng)幅度特性的確隨頻率偏移改變時(shí)的其它各種方法。
圖4示出了根據(jù)第一實(shí)施例方法的流程圖。方法在步驟401開始，下變頻m個(gè)信號z1(t),…,zm(t)的突發(fā)脈沖串，其中m=4。在每個(gè)天線取960個(gè)復(fù)數(shù)值抽樣。由于信號是以8倍波特率附加抽樣的，因此在步驟403用一個(gè)系數(shù)4抽取使其縮減到每碼元兩個(gè)抽樣的頻率。
在本發(fā)明中僅使用了突發(fā)脈沖串的一部分。在優(yōu)選實(shí)施例中，參考圖3所示的一個(gè)典型突發(fā)脈沖串的幅度，利用SYNCH突發(fā)脈沖串中在PREAMBLE字段中央附近(抽樣數(shù)6-67)開始的一個(gè)單一區(qū)構(gòu)成該突發(fā)脈沖串的一個(gè)子集。在圖4的流程中，步驟405是子集的采用。子集的結(jié)構(gòu)的其它變化包括使用任何數(shù)量的區(qū)，或?qū)嶋H上整個(gè)突發(fā)脈沖串。
在步驟407開始確定加權(quán)矢量和對準(zhǔn)的循環(huán)，假設(shè)時(shí)間偏移在這個(gè)循環(huán)內(nèi)。在步驟409，在這個(gè)循環(huán)中計(jì)算加權(quán)矢量，以確定該窗口內(nèi)的時(shí)間偏移。有輸入信號(和子集)的四個(gè)復(fù)制信號，每個(gè)天線一個(gè)。用復(fù)數(shù)值行矢量表示信號的這些子集，每個(gè)行矢量是特定天線子集的時(shí)間抽樣。設(shè)m×N矩陣|Z|2代表對應(yīng)于在m個(gè)天線的各信號子集的時(shí)間抽樣的幅度平方。即，定義|z|2(t)為m矢量，它的第i個(gè)振子是|zi(t)|2,在時(shí)間抽樣t在第Ⅰ個(gè)天線的信號子集幅度的平方，其中t跨越被考慮的子集。那么，定義|Z|2=[|z|2(1)|z|2(2)…|z|2(N)]
考慮這些|zi(t)|2與實(shí)數(shù)值加權(quán)w1,w2,…,wm的線性組合，并且形成把這個(gè)線性組合與已知SYNCH突發(fā)脈沖串中的相同子集的已知幅度的平方比較的價(jià)值函數(shù)。圖5示出了在窗口501內(nèi)用于SYNCH突發(fā)脈沖串503的由區(qū)511構(gòu)成的子集，和用于參考SYNCH突發(fā)脈沖串505的對應(yīng)區(qū)507的子集。把參考SYNCH突發(fā)脈沖串，一個(gè)信號，保存在只讀存儲器(ROM)中。用|sr|2(t)表示子集507中參考SYNCH突發(fā)脈沖串的幅度平方，并且設(shè)行矢量|sT|2是區(qū)507中的參考突發(fā)脈沖串505的幅度平方的抽樣。即，|sr|2=[|sr(1)|2|sr(2)|2…|sr(N)|2]定義列m矢量wr具有實(shí)數(shù)值加權(quán)w1,w2,…,wm，作為它的元素。定義在|z|2(t)上的信號復(fù)制操作以確定復(fù)制信號wrT|z|2(t)。因而，在步驟409中的優(yōu)化將發(fā)現(xiàn)Wr使復(fù)制信號wrT|z|2(t)盡可能地接近(以某種模方)已知|sr|2(t)。在優(yōu)選實(shí)施例中，價(jià)值函數(shù)J=‖|Sr|2-wrT|z|2‖2被最小化。發(fā)現(xiàn)使J值最小的Wr的優(yōu)化技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的。例如，見G.H.Golub和C.F.Van Loan的“矩陣計(jì)算”(2nd ed.,Baltimore:JohnHopkins University Press,1989),B.N.Datta的“數(shù)字線性代數(shù)和應(yīng)用”(Pacific Grove.Ca.:Brooks/Cole,1995(Section 6.10))，或W.H.Press等的“C語言中的數(shù)值方法”(2nd ed.,Cambridge,UK:Cambridge UniversityPress,1992(Chapter 10))。
這些方法的文獻(xiàn)用形式為J=(b-Ax)H(b-Ax)的價(jià)值函數(shù)解決矩陣優(yōu)化問題。進(jìn)行bT=|Sr|2,AT=|z|2，和xT=wr的替代，就可以變?yōu)楝F(xiàn)在的情況。注意，用在這里表示“一般”矢量的b(和A與X)與這里其它地方使用的碼元bk(n),b(n),b0(n)等沒有關(guān)系。
兩種替代方法用在兩個(gè)不同的解決優(yōu)化問題的實(shí)施例中。第一個(gè)是共軛梯度法。它求f(x)=1/2xHAx-xHb的最小值。對于x=inv(A)b，函數(shù)有一個(gè)最小值-1/2bHinv(A)b，其中inv(A)是A的偽逆矩陣。最小化是通過產(chǎn)生一組搜索方向Pk進(jìn)行的。在由下標(biāo)k表示的每個(gè)階段，發(fā)現(xiàn)一個(gè)使f(x+akPk)最小的量ak，并且把xk+1設(shè)為等于xk+akPk。適當(dāng)選擇Pk，使得函數(shù)f(.)在{P1,P2,…,Pk}跨越的整個(gè)矢量空間上最小。
以下是用于利用共軛梯度法發(fā)現(xiàn)偽逆矩陣的程序。
<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[X=0；sk=b；for k=1∶4rk=skAH；if(k=1) Pk=rk；l_r=rk(∶)Hrk(∶)；elserkOldLen2=l_r；l_r=rk(∶)Hrk(∶)；bk=1_r/rkOldLen2；Pk=rk+Pkbk；endqk=PkA；ak=l_r/qk(∶)Hqk(∶)；x=x+akPk；sk=sk-akqk；end]]></pre>用于發(fā)現(xiàn)偽逆矩陣的第二種方法是通過正式地計(jì)算使方程式Ax-b體系的L2模方最小實(shí)現(xiàn)的，也就是說，它最小化J=(b-Ax)H(b-Ax)使J最小的x值是(AHA)-1AHb,J的最小值是bHb-bH(P-I)b，其中P=A(AHA)-1AH稱為A的投影矩陣，(AHA)-1AH是A的偽逆矩陣。
這種技術(shù)優(yōu)于共軛梯度法之處在于，當(dāng)這種優(yōu)化需要為b的不同值(在本發(fā)明情況下是sref)幾次計(jì)算優(yōu)化法時(shí)，A的偽逆矩陣(AHA)-1AH的計(jì)算不依賴于b，因而對任何A只需進(jìn)行一次，在本發(fā)明的情況下，這意味著對任何接收信號z進(jìn)行一次。在利用共軛梯度法的情況下，每次最小化需要涉及A和b的相同的計(jì)算。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在計(jì)算的每一步都使用自適應(yīng)規(guī)一化。為此，使用了一個(gè)規(guī)一化誤差項(xiàng)(用bHb規(guī)一)。這個(gè)規(guī)一化價(jià)值函數(shù)用J′表示為J′=J/bHb=1-bH(P-I)b/bHb，因而最小化J′等價(jià)于最大化bH(P-I)b/bHb。為數(shù)字和穩(wěn)定性原因，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，確定偽逆矩陣是在一個(gè)比例因數(shù)內(nèi)執(zhí)行的。P并且因此(P-I)對于這樣一個(gè)比例因數(shù)是不變的。在優(yōu)選實(shí)施例中，為了避免必須計(jì)算這樣一個(gè)比例因數(shù)，每當(dāng)為了比較的原因需要計(jì)算J時(shí)，用確定和比較的J′的值代替。例如，見下面的步驟411和421。
作為在計(jì)算偽逆矩陣中使用的這種比例因數(shù)的結(jié)果，矢量x并且因此加權(quán)矢量被確定到這個(gè)比例因數(shù)。為了避免必須明確地計(jì)算這個(gè)比例因數(shù)，為這個(gè)比例因數(shù)定義所有的參考信號，在本例中是定義|sr|。本發(fā)明的特定應(yīng)用是確定的加權(quán)矢量以便在信號復(fù)制操作中使用以及確定和比較參考信號，為了一致的結(jié)果，將所有參考信號和信號復(fù)制操作都規(guī)一到這個(gè)比例因數(shù)。
回到流程圖，一旦計(jì)算了加權(quán)，在步驟411計(jì)算J′形式的估算均方誤差。在步驟413中把這個(gè)誤差與這個(gè)wr的定時(shí)偏移一同存儲。在步驟415還進(jìn)行一次檢驗(yàn)，以確定是否為這個(gè)循環(huán)的所有偏移計(jì)算了誤差，由于抽取，每四個(gè)抽樣計(jì)算一個(gè)。如果沒有，在步驟417把抽取因數(shù)4加到確定的偏移。即，窗口507被移動4，并且在步驟419和409，再確定一組新加權(quán)。在步驟411，確定這個(gè)新偏移的新誤差。以這種方式，總共重復(fù)進(jìn)行了9次嘗試。因此，以誤差作為9個(gè)偏移的函數(shù)結(jié)束，這些偏移被4個(gè)抽樣分割。在步驟421，選定給出最小均方誤差J′的偏移wr，以得出粗偏移估算。
現(xiàn)在方法進(jìn)入到確定在粗估算的四個(gè)抽樣內(nèi)的對準(zhǔn)估算的第二循環(huán)。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用了同樣的SYNCH突發(fā)脈沖串(步驟423)。在替代實(shí)施中，可以使用一個(gè)第二SYNCH突發(fā)脈沖串，以便限制需要的計(jì)算能力。
在步驟425，使用確定的粗對準(zhǔn)，以校正在SYNCH脈沖周期中接收的數(shù)據(jù)。在步驟427再次抽取接收的數(shù)據(jù)，并且確定一個(gè)對應(yīng)于區(qū)511的子集。現(xiàn)在又開始了一個(gè)循環(huán)，除了不考慮用于粗對準(zhǔn)選擇的每四個(gè)抽樣而是關(guān)注4個(gè)抽樣內(nèi)以確定一個(gè)細(xì)對準(zhǔn)之外，這個(gè)循環(huán)與上述粗對準(zhǔn)確定循環(huán)相同。在步驟447，通過將粗對準(zhǔn)與細(xì)對準(zhǔn)估算相加確定最終對準(zhǔn)。
在這個(gè)階段，估算了初始時(shí)間對準(zhǔn)?，F(xiàn)在把它用于估算初始頻率偏移和加權(quán)矢量參數(shù)。再次使用了相同的SYNCH突發(fā)脈沖串。在其中可用計(jì)算能力可能受限制的替代實(shí)施例中，可以使用一個(gè)附加SYNCH突發(fā)脈沖串估算頻率偏移和加權(quán)矢量wr。
在確定對準(zhǔn)中，使用了天線處的信號子集的平方幅度，|zi(t)|2,i=1,…,m，并且wr具有實(shí)數(shù)值分量。對于頻率偏移估算和wr確定，使用了天線信號子集的全復(fù)數(shù)值數(shù)據(jù)|zi(t)|2,i=1,…,m，并且wr是復(fù)數(shù)值。在步驟449接收突發(fā)脈沖串，并且在步驟451用在步驟447中確定的對準(zhǔn)估算校正對準(zhǔn)定時(shí)偏移。在步驟453，用因數(shù)4抽取信號，并提取子集?，F(xiàn)在開始主估算循環(huán)。在循環(huán)中最初使用頻率偏移的五個(gè)值。5個(gè)點(diǎn)中每一個(gè)之間的差稱為delta(δ)，并在最初設(shè)定為2048Hz。五個(gè)點(diǎn)是-4096Hz,-2048Hz,0,+2048Hz和+4096Hz。不同的實(shí)施可以使用不同的值。除了計(jì)算給予我們最小均方誤差的頻率偏移外，主循環(huán)幾乎與上述時(shí)間對準(zhǔn)估算的相同。定義z(t)=[z1(t)z2(t)…zm(t)]T和Z=[z(1)z(2)…z(N)]考慮zi(t)’與復(fù)數(shù)值加權(quán)w1,w2,…,wm的線性組合。用sr(t)表示頻率偏移校正后子集507中的參考SYNCH突發(fā)脈沖串，并且設(shè)行矢量sr是由頻率偏移校正的區(qū)507中參考突發(fā)脈沖串505幅度的抽樣。即，sr=[sr(1)sr(2)…sr(N)]移率偏移是由每個(gè)復(fù)數(shù)值抽樣乘以對應(yīng)于頻率偏移的相移施加的。定義復(fù)數(shù)列m矢量wr=[w1w2…wm]。因此，在步驟457中的優(yōu)化將發(fā)現(xiàn)使復(fù)制信號wrHz(t)盡可能接近(以某種模方)已知的和頻率偏移校正的sr(t)的wr。在優(yōu)選實(shí)施例中，價(jià)值函數(shù)J=‖sr-wrHZ‖2被最小化。以這種方式，為5個(gè)頻率偏移中每一個(gè)確定使價(jià)值函數(shù)最小的加權(quán)wr。如同以前一樣，當(dāng)使用偽逆矩陣方法時(shí)，權(quán)wr被確定到一個(gè)常數(shù)內(nèi)。熟悉本領(lǐng)域的人員知道，在這種情況下，也要考慮到一致性用那種定標(biāo)定義sr(t)。在步驟461，確定這些加權(quán)矢量wr每一個(gè)的均方估算誤差(規(guī)一化為J′)，并隨后選定給出最小誤差的頻率偏移。稱其為粗偏移頻率(Coarse_Offset_Freq)?，F(xiàn)在對以在最后遞歸中給出最小誤差的Coarse_Offset_Freq為中心的并且包括它的三個(gè)值進(jìn)行二分法查找，各值之間的delta是1024Hz。也就是說，為(Coarse_Offset_Freq-delta)和(Coarse_Offset_Freq+delta)這兩個(gè)Coarse__Offset_Freq周圍的附加頻率偏移確定加權(quán)和誤差，并利用二分法查找，從集{(Coarse_Offset_Freq-delta),Coarse_Offset_Freq,(Coarse_Offset_Freq+delta)}選定給出最小均方誤差的頻率偏移。此時(shí)delta減半，并開始一個(gè)新的二分法查找。繼續(xù)這個(gè)減半delta的二分法查找循環(huán)，直到delta小于頻率偏移的所需精度。在優(yōu)選實(shí)施例中，它是16Hz。
也可以在確定頻率偏移中使用兩個(gè)替代方法。這些技術(shù)——梯度技術(shù)和內(nèi)插技術(shù)——可能有更高的計(jì)算效率。在梯度技術(shù)中，利用了誤差函數(shù)曲線對頻率偏移是平滑的并且一般有兩個(gè)有時(shí)三個(gè)最小值的觀察。因此利用已知的梯度減小技術(shù)很容易發(fā)現(xiàn)主最小值，并且只需要很少幾次重復(fù)。在開始梯度檢索循環(huán)之前，用與二分法查找法中所用的同樣的主估算循環(huán)近似得出最小值。內(nèi)插法使用了一個(gè)第四級多項(xiàng)式。通過確定在它的主最小值附近最小二乘方意義上“最好地”擬合誤差函數(shù)曲線的多項(xiàng)式確定頻率誤差。這種方法包括兩個(gè)循環(huán)。第一個(gè)循環(huán)確定近似最小值。為此，計(jì)算五個(gè)誤差點(diǎn)，對應(yīng)于-4,000Hz,-2,000Hz,0Hz,2,000Hz和4,000Hz,并且把近似估算作為給出最小誤差的偏移。在第二循環(huán)中，把近似估算附近的四個(gè)精選誤差值確定為近似估算±1500Hz和近似估算±750Hz。把這四個(gè)值與近似估算一同用于擬合第四級多項(xiàng)式。然后，確定對多項(xiàng)式的導(dǎo)數(shù)和三個(gè)根。頻率偏移參數(shù)的估算是最接近于近似估算的非復(fù)數(shù)根。
這樣就確定了初始頻率偏移和初始加權(quán)矢量。因此，在一個(gè)單一SYNCH突發(fā)脈沖串中，估算了全部三個(gè)參數(shù)初始對準(zhǔn)，頻率偏移和加權(quán)矢量wr。如上所述，如果沒有足夠的計(jì)算能力，在替代實(shí)施例中，可以在兩或三個(gè)SYNCH突發(fā)脈沖串中確定這些參數(shù)。
這結(jié)束了SYNCH模式。現(xiàn)在遠(yuǎn)程終端和基站統(tǒng)一了，并進(jìn)入到正常模式。在SYNCH模式中確定的數(shù)值用作正常模式的初始條件，在這個(gè)過程中本發(fā)明的方法和設(shè)備繼續(xù)對頻率偏移和對準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償。在正常模式中更新偏移和對準(zhǔn)值。
以下是對估算一個(gè)感興趣的特定信號的復(fù)數(shù)值加權(quán)矢量wr和在正在進(jìn)行基礎(chǔ)上解調(diào)該信號的本發(fā)明的方法和設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的說明。這是正常模式的目的，并且該方法包括每一個(gè)幀都重復(fù)進(jìn)行的遞歸循環(huán)。第一次進(jìn)入正常模式，以wr的一個(gè)初始估算和從SYNCH模式得到的對準(zhǔn)和頻率偏移初始估算開始遞歸循環(huán)。在正在進(jìn)行的基礎(chǔ)上，以wr的開始估算和從在前面幀上的相同信號的處理得到的對準(zhǔn)和頻率偏移的開始估算開始該循環(huán)。
現(xiàn)在用圖6的流程圖幫助說明正常模式。這里僅對一個(gè)感興趣的特定信號進(jìn)行詳細(xì)說明，接收的其它信號是同信道干擾信號。很清楚，詳細(xì)說明可以用于接收任何同信道信號，和如何說明本方法，例如用矩陣表示法，因?yàn)槭煜け绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員都清楚同時(shí)接收所有同信道信號的方法。
用來自前一幀，或是在開始，來自SYNCH模式估算的wr值開始(圖6中602)。給予wr一個(gè)開始值，用wr0表示，通過利用這個(gè)wr0連同下變頻接收信號矢量z(t)(標(biāo)號601)的初始信號復(fù)制操作603產(chǎn)生一個(gè)感興趣信號的估算，以產(chǎn)生一個(gè)稱為初始復(fù)制信號的信號的估算605s0^(t)=wr0Hz(t).]]>步驟607利用來自上一幀的，或是如果這是第一幀，來自SYNCH模式的頻率偏移，校正初始復(fù)制信號605的頻率偏移。在步驟611使用頻率校正的初始復(fù)制信號609計(jì)算一個(gè)新的頻率偏移差估算和一個(gè)對準(zhǔn)估算。所得的頻率偏移差和對準(zhǔn)估算613在一估算濾波器617中與來自前一幀的估算615，或如果是第一幀時(shí)與SYNCH模式估算組合，以產(chǎn)生更新的頻率偏移和對準(zhǔn)估算619。替代實(shí)施例可以使用利用來自一個(gè)以上的前一幀的頻率偏移和對準(zhǔn)估算的濾波器。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用下面的濾波操作617<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[Offset_to_use=Offset_last_frame +ρOffset_new_differenceAlignment_to_use=ρAlignment_last_frame+(1-ρ)Alignment_new]]></pre>常數(shù)ρ是通過觀察遠(yuǎn)程終端的典型頻率偏移和對準(zhǔn)漂移經(jīng)驗(yàn)地確定的。在使用的特定實(shí)施中，ρ=0.8。濾波操作617的目的是要抑制校正的頻率偏移和對準(zhǔn)從一幀到另一幀的改變，因而使得強(qiáng)干擾信號的存在不能影響這些量的估算。
步驟621使用頻率偏移和對準(zhǔn)估算校正輸入信號數(shù)據(jù)z(t)，以產(chǎn)生一個(gè)校正的和抽取的z(t)版本，表示為zN(t)，并在圖6的流程中標(biāo)號為623。抽取是通過一個(gè)8的因數(shù)進(jìn)行的，以給出每碼元一個(gè)zN(t)，抽取是每突發(fā)脈沖串120個(gè)抽樣。
抽取和頻率校正步驟621的抽取部分包括僅保留對準(zhǔn)中最靠近準(zhǔn)確碼元時(shí)間的那些點(diǎn)。頻率校正包括用適當(dāng)?shù)南辔怀藭r(shí)間以調(diào)節(jié)在估算精度之內(nèi)的剩余頻率。
此時(shí)將這些zN(t)用在一個(gè)遞歸循環(huán)中，解調(diào)和估算加權(quán)矢量，以便用于其它突發(fā)脈沖串，或作為用于下一幀的wr0。
在步驟625，從具有最初是wr0的wr的最好估算635的zN(t)產(chǎn)生一個(gè)中間復(fù)制信號627。當(dāng)獲得對wr的更新值635時(shí)，在步驟625中使用表示為wrN的更新值，以產(chǎn)生抽取的和校正的復(fù)制信號627，表示為
。因此，步驟625的操作是sN^(t)=wrNHzN(t)]]>最初的wm=wr0。這種信號復(fù)制操作625能夠比初始復(fù)制操作603更為高效地進(jìn)行，因?yàn)楝F(xiàn)在，在抽取之后，對于每個(gè)突發(fā)脈沖串僅涉及原始960信號抽樣中的八個(gè)。
在步驟629解調(diào)校正的復(fù)制信號627，以產(chǎn)生解調(diào)比特流630和標(biāo)記為sR(t)的參考信號631。步驟629使用校正的復(fù)制信號的有限字母表特征和已知的調(diào)制格式產(chǎn)生頻率與zN(t)匹配的參考信號sR(t)。即，參考信號631的頻率偏移足夠靠近用其可靠地解出表示為wrN的wr的新值的z信號的頻率偏移。通過定義，參考信號sR(t),631具有要求的有限字母表特征。
由于參考信號sR(t)(圖6中的631)不受來自諸如不確定剩余頻率偏移和不確定對準(zhǔn)之類問題的困擾，現(xiàn)在可以用它與zN(t)一起確定wrN,wr的一個(gè)較好的估算。這是在步驟633進(jìn)行的。在現(xiàn)有技術(shù)中有許多已知的方法用于在wr平面上投影。目標(biāo)是適當(dāng)?shù)亟獬鰓rN，使得wrNHzN(t)盡可能地接近參考信號sR(t)。優(yōu)選實(shí)施例使用了最小二乘方優(yōu)化法，并且對wr的模方加了限制。因此解決了優(yōu)化問題，確定了使價(jià)值函數(shù)最小化的wrNJ=‖sR(t)-wrNHzN(t)‖2+δ‖wrN‖2其中δ是某一常數(shù)，在優(yōu)選實(shí)施例中，使用了0.2的近似值。
此時(shí)重復(fù)循環(huán)，并且步驟625使用wrN的這個(gè)新值635確定一個(gè)新的復(fù)制信號，并隨后確定一個(gè)新的參考信號。這個(gè)循環(huán)重復(fù)Num次，在優(yōu)選實(shí)施例中，Nun=2。在Num次重復(fù)之后，把解調(diào)信號630用作對于該突發(fā)脈沖串的所感興趣的特定信號的接收碼元流，并且把加權(quán)矢量wrN635用于在步驟625中計(jì)算下一個(gè)突發(fā)脈沖串使用的新復(fù)制信號，或如下所述如果是在幀的末端或突發(fā)脈沖串模式中操作，設(shè)置wrN等于用于下一幀的wr0，并且用前面的估算對時(shí)間和頻率偏移濾波，并輸送到步驟607和下一幀使用的濾波器617。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，交替投影循環(huán)僅重復(fù)對被處理的突發(fā)脈沖串的加權(quán)估算和解調(diào)循環(huán)625/629/633。對這個(gè)突發(fā)脈沖串僅估算一次頻率偏移和對準(zhǔn)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，圖6的流程的改變在于，把wrN(635項(xiàng))，在步驟633產(chǎn)生的新加權(quán)矢量，送到步驟603以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的復(fù)制信號，然后把這個(gè)改進(jìn)的復(fù)制信號用于產(chǎn)生改進(jìn)的頻率偏移和對準(zhǔn)估算，并且處理過程象前面所述的實(shí)施例一樣繼續(xù)進(jìn)行。
在接收突發(fā)脈沖串期間產(chǎn)生的加權(quán)矢量可以用于利用天線陣列發(fā)送。在一個(gè)實(shí)施例中，可以把接收加權(quán)矢量wr用作在特定邏輯業(yè)務(wù)信道上正常模式通信所用的發(fā)射加權(quán)矢量。在一個(gè)替代實(shí)施例中，把接收加權(quán)矢量wr的復(fù)共軛用作發(fā)射加權(quán)矢量。
在一個(gè)幀的末端(或在突發(fā)脈沖串模式中的一個(gè)突發(fā)脈沖串的末端)，方法返回到步驟603，結(jié)束幀的wrN成為用于新幀的wr0，并且重復(fù)全循環(huán)。把前面幀的頻率偏移和對準(zhǔn)估算通過例如步驟617的濾波，用于初始頻率偏移校正步驟607和估算濾波器617。
步驟611是估算對準(zhǔn)和頻率偏移的步驟。本發(fā)明的方法和設(shè)備使用了一種利用信號的有限字母表特征和在高干擾情況下(低載波-干擾比)，特別是高同信道干擾情況下工作良好的對準(zhǔn)和頻率估算技術(shù)611。
考慮由跟隨著初始頻率偏移校正607的初始復(fù)制操作603產(chǎn)生的復(fù)數(shù)值信號信號串609，并且把信號609表示為
。設(shè)復(fù)數(shù)值序列{bc(n)}是在等間隔抽樣點(diǎn)的
的復(fù)數(shù)值。信號609是以因數(shù)L(在優(yōu)選實(shí)施例中L=8)附加抽樣的。注意這個(gè)序列和表示為
的復(fù)數(shù)值信號串627，與序列{bN(n)}之間在抽樣周期中的差別。bN(n)是碼元點(diǎn)并且在附加抽樣的信號
的每L個(gè)抽樣產(chǎn)生，而bC(n)是在等間隔抽樣點(diǎn)的
的復(fù)數(shù)值。考慮子序列抽樣之間的相位差信號。把由bC(n)被在假設(shè)的前面的坐標(biāo)點(diǎn)的抽樣bC(n-L)相除形成的差分流表示為dC(n)。{dC(n)}是其相位是從一個(gè)信號抽樣至離開一波特符號(L個(gè)抽樣)處的信號的相移的信號序列。即，dC(n)=bC(n)/bC(n-L)∠dC(n)=∠bC(n)-bC(n-L)。
在現(xiàn)有技術(shù)π/4DQPSK解調(diào)中，在理想差分坐標(biāo)點(diǎn)的復(fù)數(shù)值dC(n)的象限是解調(diào)判決。把復(fù)平面的四個(gè)象限分別表示為代表第一，第二，第三和第四象限的φ1,φ2,φ3和φ4。象限足以用于解調(diào)是π/4DQPSK信號的有限字母表特征的主要后果，并且在理想情況下，在一個(gè)理想差分坐標(biāo)點(diǎn)，∠dC(n)=±π/4或±π3/4。此時(shí)利用了信號的有限字母表特征。確定了一個(gè)把dC(n)松弛到最近的理想差分坐標(biāo)點(diǎn)的理想差分信號dcideal(n)。即，dC(n)∈φi∠dCideal(n)=(2i-1)π/4,i=1,2,3，或4。
用“fa”(有限字母表)表示dc(n)與dcideal(n)之間的關(guān)系。即，dcideal(n)=fa{dc(n)}。注意，在解調(diào)步驟629中，相繼點(diǎn)一般已經(jīng)靠近碼元點(diǎn)，因此差分信號抽樣比較地接近一個(gè)理想的π/4DQPSK坐標(biāo)點(diǎn)。這不需要“fa”操作中的情況。定義對準(zhǔn)均方誤差eA2(n)=|dC(n)-dCideal(n)|2為一個(gè)差分點(diǎn)與它的最靠近的理想差分坐標(biāo)點(diǎn)之間的距離(在復(fù)平面上)的平方。由于還沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)的抽取，在一個(gè)不靠近一碼元點(diǎn)的抽樣點(diǎn)，誤差距離可能相對較大。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，不明確的確定{dC(n)}，而是利用每個(gè)dC(n)的角度，∠dC(n)=∠[bC(n)bC*(n-L)]這樣的事實(shí)。
設(shè)在復(fù)平面上，[bC(n)bC*(n-L)]=xRe(n)jxIm(n),(j2=-1)。那么，信號|xRe(n)|+j|xIm(n)|∈φ1，第一象限，在這種情況下，當(dāng)規(guī)一化時(shí)，dcideal(n)將是1/√2+j√2。在優(yōu)選實(shí)施例中使用的對準(zhǔn)均方誤差eA2(n)的測量是eA2=(|xRe(n)|-1/2)2+(|xIm(n)|-1/2)2]]>這避免了必須解調(diào)信號。此時(shí)形成了一個(gè)對應(yīng)并與時(shí)間對準(zhǔn)參數(shù)相關(guān)的價(jià)值函數(shù)。在這個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)價(jià)值函數(shù)是Jx=&Sigma;j=1N/LeA2(x+jL),x=0,&CenterDot;&CenterDot;&CenterDot;,(L-1),]]>這是作為對準(zhǔn)x的一個(gè)函數(shù)的，一個(gè)突發(fā)脈沖串中所有抽樣的所有誤差距離的和。本方法選擇具有最小Jx的點(diǎn)作為對準(zhǔn)點(diǎn)xmin?？梢蕴娲褂闷渌鼉r(jià)值函數(shù)，例如平均絕對誤差。
注意，在本實(shí)施例中，xmin是波特點(diǎn)附近L抽樣點(diǎn)內(nèi)的對準(zhǔn)，而在使用SYNCH突發(fā)脈沖串的第一實(shí)施例中，確定總對準(zhǔn)。利用已知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，通過考慮成幀比特，很容易從xmim確定總對準(zhǔn)。
因此，一旦確定了xmin，利用對準(zhǔn)參數(shù)估算xmin進(jìn)行估算頻率偏移參數(shù)，以對準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在用xmin對準(zhǔn)后，分別用dC’(n)和d’Cideal(n)表示差分點(diǎn)dC(n)和dCideal(n)。即，dC’(n)=dC(n+xmin)和d’Cideal(n)=dCideal(n+xmin)。如同以前，并且如同以下將說明的，實(shí)際實(shí)施并不涉及明確地確定dC’(n)和d’Cideal(n)。把相位誤差表示為eP(n)=∠dC’(n)-∠d’Cideal(n)把一個(gè)價(jià)值函數(shù)定義為抽樣上的相位誤差ep(n)的平均值。本發(fā)明的方法確定這個(gè)平均值，而不用明確地需要解調(diào)。
定義b′C(n)為bN(n)的對準(zhǔn)后型式。第一步是要確定[b’C(n)b’C*(n-L)]。現(xiàn)在確定[b’C(n)b’C*(n-L)]位于的象限φi。接著，根據(jù)[b’C(n)b’C*(n-L)]位于哪一個(gè)象限，對于φi=1,2,3，或4，分別把[b’C(n)b’C*(n-L)]旋轉(zhuǎn)-π/4,-3π/4,3π/4或π/4。這使∠[b’C(n)b’C*(n-L)]在-π/4和π/4之間的范圍移動。在復(fù)平面中用P’(n)=PRe’(n)+jPIm’(n)表示這個(gè)旋轉(zhuǎn)的[b’C(n)b’C*(n-L)]。
計(jì)算ep(n)的方法利用了倍數(shù)相量加相角的事實(shí)。為確定總相位，需要分離出正相位組分和負(fù)相位組分。對它們中的每一個(gè)，倍增相量，通過計(jì)算有多少2π的倍數(shù)來記錄，由于否則其結(jié)果將是模2π。最后的總相位是總的正相位組分減去總的負(fù)相位組分。用于此偽碼如下<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[a_pos=1；a_neg=1；c_pos=0；c_neg=0；for n=1,…,N/Lif PIm′(n＞0a"_pos=a_pos；a_pos*=P′(n)；if((Re{a"_pos}Re{a"_pos})(Re{a_pos}Im{a_pos})＜0)c_pos+=1；elsea"_neg=a_neg；a_neg*=P′(n)if((Re{a"_pos}Re{a"_neg})(Re{a_neg}Im{a_neg})＜0)c_neg+=1；a_tot=(a_pos exp{-j(c_pos mod4)π/2})·(a_negexp{j(c_posmod4)π/2})；tot=2(Im a_tot＞0)-1；Ave{eP(n)}=(∠(a_tot exp{-j totπ/4})+(c_pos-c_neg+tot/2)π/2)/(N/L)；]]></pre>利用抽樣率的知識，可以把這個(gè)平均相角誤差轉(zhuǎn)換為需要的頻率偏移估算。注意，這樣做是要減少相位(∠)計(jì)算的數(shù)量，因?yàn)樵谌鐑?yōu)選實(shí)施例中所用的DSP上反正切運(yùn)算的開銷是很大的。
當(dāng)把這個(gè)估算用于在解調(diào)過程中校正信號的頻率偏移時(shí)，使用平均相角本身，而不是頻率偏移估算。
步驟629是解調(diào)步驟。解調(diào)π/4DQPSK信號的技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的。一種現(xiàn)有技術(shù)是要產(chǎn)生相繼抽樣之間的比例信號，和識別相繼碼元之間的相位差的象限。這些相位差的象限確定發(fā)送的碼元。這種現(xiàn)有技術(shù)有兩個(gè)主要的缺陷。第一個(gè)是相繼碼元之間比例的確定是在兩個(gè)用于確定比例的碼元中都存在噪聲和失真時(shí)進(jìn)行的，因此比例具有比原始信號更大的失真和噪聲。第二個(gè)缺陷是，做出有關(guān)發(fā)送碼元的“硬”(即，不能取消的)判決。根據(jù)硬判決產(chǎn)生一個(gè)π/4DQPSK參考信號導(dǎo)致一個(gè)不包括可能被看成是信號坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)(通常慢)的剩余頻率偏移的參考信號，并且這樣一個(gè)參考信號是不能在步驟633中用于再投影到wr空間的。
本發(fā)明的解調(diào)方法同時(shí)解決了這兩個(gè)問題。它產(chǎn)生具有所需已知有限字母表特征并且跟蹤由于剩余頻率偏移造成的坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)(通常慢)的一個(gè)參考信號631。然后通過檢查實(shí)際信號與減小了現(xiàn)有技術(shù)造成的噪聲放大的參考信號的相繼抽樣之間的相位差作出解調(diào)判決。
本發(fā)明可以概括為產(chǎn)生一個(gè)首先被超前根據(jù)π/4DQPSK信號決定的理想相移的參考信號。然后緩慢地向?qū)嶋H信號松弛(即，濾波)這個(gè)理想地超前的理想信號，以便避免它積累顯著的相位(即，頻率)偏移?？紤]表示為
的復(fù)數(shù)值信號串627，并且設(shè)復(fù)數(shù)值序列{bN(n)}是在等間距碼元點(diǎn)的
的復(fù)數(shù)值。像許多慣用解調(diào)方法一樣，本方法是通過形成由bN(n)除以前面的抽樣bN(n-1)得到的差分流d(n)開始的。這產(chǎn)生了一個(gè)其相位是從一個(gè)信號抽樣到下一個(gè)信號抽樣的相移的信號序列。即，d(n)=bN(n)/bN(n-1)∠d(n)=∠bN(n)-∠bN(n-1)，
當(dāng)把這個(gè)估算用于在解調(diào)過程中校正信號的頻率偏移時(shí)，使用平均相角本身，而不是頻率偏移估算。
步驟629是解調(diào)步驟。解調(diào)π/4DQPSK信號的技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的。一種現(xiàn)有技術(shù)是要產(chǎn)生相繼抽樣之間的比例信號，和識別相繼碼元之間的相位差的象限。這些相位差的象限確定發(fā)送的碼元。這種現(xiàn)有技術(shù)有兩個(gè)主要的缺陷。第一個(gè)是相繼碼元之間比例的確定是在兩個(gè)用于確定比例的碼元中都存在噪聲和失真時(shí)進(jìn)行的，因此比例具有比原始信號更大的失真和噪聲。第二個(gè)缺陷是，做出有關(guān)發(fā)送碼元的“硬”(即，不能取消的)判決。根據(jù)硬判決產(chǎn)生一個(gè)π/4DQPSK參考信號導(dǎo)致一個(gè)不包括可能被看成是信號坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)(通常慢)的剩余頻率偏移的參考信號，并且這樣一個(gè)參考信號是不能在步驟633中用于再投影到wr空間的。
本發(fā)明的解調(diào)方法同時(shí)解決了這兩個(gè)問題。它產(chǎn)生具有所需已知有限字母表特征并且跟蹤由于剩余頻率偏移造成的坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)(通常慢)的一個(gè)參考信號631。然后通過檢查實(shí)際信號與減小了現(xiàn)有技術(shù)造成的噪聲放大的參考信號的相繼抽樣之間的相位差作出解調(diào)判決。
本發(fā)明可以概括為產(chǎn)生一個(gè)首先被超前根據(jù)π/4DQPSK信號決定的理想相移的參考信號。然后緩慢地向?qū)嶋H信號松弛(即，濾波)這個(gè)理想地超前的理想信號，以便避免它積累顯著的相位(即，頻率)偏移?？紤]表示為
的復(fù)數(shù)值信號串627，并且設(shè)復(fù)數(shù)值序列{bN(n)}是在等間距碼元點(diǎn)的
的復(fù)數(shù)值。像許多慣用解調(diào)方法一樣，本方法是通過形成由bN(n)除以前面的抽樣bN(n-1)得到的差分流d(n)開始的。這產(chǎn)生了一個(gè)其相位是從一個(gè)信號抽樣到下一個(gè)信號抽樣的相移的信號序列。即，d(n)=bN(n)/bN(n-1)∠d(n)=∠bN(n)-∠bN(n-1)，
并定義dideal(n)為bN(n)/bR(n-1)。步驟629.2示出了通過根據(jù)dideal(n)進(jìn)行慣用的解調(diào)判決的bideal(n)相位的計(jì)算方法。然后用這個(gè)判決在兩個(gè)步驟中確定bideal(n)。首先，如下確定相位如果∠dideal(n)∈φi，那么設(shè)∠bideal(n)=/bR(n-1)+(2i-1)π/4。
如圖7的步驟629.3中所示，現(xiàn)在把bideal(n)的相位向bN(n)的相位松弛，如下所示∠bR(n)=∠bideal(n)-γ(∠bideal(n)-∠bN(n))，γ是一個(gè)小的參數(shù)。利用某種處理，可以將它寫為/bR(n)=a∠bideal(n)+(1-a)∠bN(n)，其中α=1-γ是一個(gè)一般接近于1的參數(shù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，α=0.8(近似的)。步驟629.3的輸出相應(yīng)于圖6的步驟629的輸出630。步驟629.4指示從步驟629.3的∠bR(n)構(gòu)造參考信號sR(t)。
在本優(yōu)選實(shí)施例中使用上述簡單濾波器把參考信號631的“理想”相位向復(fù)制信號627的相位稍微松弛。參數(shù)α表明包括多少理想相位。一般原則是用真實(shí)信號與理想信號之間的差的一部分校正理想信號。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中可以使用其它更復(fù)雜的濾波器。真實(shí)信號與理想信號之間相位差被零平均噪聲破壞，部分是由于頻率偏移把一個(gè)DC偏移表現(xiàn)為這個(gè)噪聲差信號，并且是希望的差分信號。執(zhí)行本發(fā)明的一般原則是要低通濾波這個(gè)差信號，以產(chǎn)生DC偏移。在這里說明的優(yōu)選實(shí)施例中，使用了一種簡單的線性濾波器。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，如果需要消除噪聲分量時(shí)，如何構(gòu)造更為復(fù)雜的濾波器。
在優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)施中，當(dāng)產(chǎn)生參考信號時(shí)，不需要進(jìn)行明確的判決。還要注意，dideal(n)=∠[bN(n)bR*(n-1)]。規(guī)一化，使得bR(0)=bN(0)/|bN(0)|和設(shè)n＞0時(shí)，[bN(n)bR*(n-1)]=xRe(n)+jxIm(n)。產(chǎn)生參考信號的實(shí)施可以概括為以下程序
<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[for(n＞0){ [bN(n)bR*(n-1)]=xRe(n)+jxIm(n)； K=2(xIm(n)＜0)+(xRe(n)＜0)； bR(n)=bR(n-1)expJ{(2K-1)π/4}； if(|bN(n)|＞0)bR(n)=0.8bR(n)+0.2bN(n)/|bN(n)|； bR(n)=bR(n)/|bR(n)|；}]]></pre>當(dāng)需要解調(diào)時(shí)，可以從如上計(jì)算的xRe(n)和xIm(n)提取實(shí)際判決。
為在步驟633中確定wrN，解決的優(yōu)化問題確定最小化價(jià)值函數(shù)的wrNJ=‖sR(t)-wrNHzN(t)‖2+δ‖wrN‖2其中δ是某常數(shù)。這個(gè)問題可以表達(dá)成一個(gè)最小化價(jià)值函數(shù)的問題(b-Ax)H(b-Ax)為了轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的情況，進(jìn)行替代，bT=sR,AT=zN，和xT=wrN。注意，這里使用的“一般”矢量的表示b(和A與x)與用在其它地方的碼元bk(n),b(n),b0(n)，等等沒有關(guān)系。還應(yīng)當(dāng)注意，通過進(jìn)行替換，DT=[AT|diag(ζ2)]和g=[b|0]，它可以表示為(g-Dx)H(g-Dx)=(b-Ax)H(b-Ax)+xdiag(ζ2)xH。
因此，確定最小化價(jià)值函數(shù)j的wrN的問題可以表達(dá)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)最小二乘方最小化的問題。在優(yōu)選實(shí)施例中，為這一最小化使用了共軛梯度法，并且向讀者提供在SYNCH模式中確定初始時(shí)間對準(zhǔn)的共軛梯度法的說明。在一個(gè)替代實(shí)施例中，是通過確定偽逆矩陣確定wrN的。也在SYNCH模式中確定初始時(shí)間對準(zhǔn)的說明中為讀者提供了直接偽逆矩陣計(jì)算的詳細(xì)說明。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例使用π/4DQPSK調(diào)制。本發(fā)明所需的重要特征是，調(diào)制方案的幅度和相位是有限字母表的一部分，相繼碼元之間的相位差是有限字母表之一。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，修改細(xì)節(jié)包括這種替代調(diào)制方案。
同樣，修改如信號復(fù)制這樣的操作的空間處理包括時(shí)間均衡將需要加權(quán)矢量的元素是沖激響應(yīng)，因而信號復(fù)制中的簡單倍增和類似操作將成為卷積。修改實(shí)施例以包括這種時(shí)空處理對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)是清楚的。
現(xiàn)在更詳細(xì)地說明圖1中所示的本發(fā)明設(shè)備優(yōu)選實(shí)施例的構(gòu)造。接收m個(gè)天線101.1,101.2,…,101.m的m個(gè)輸出103.1,103.2,….,103.m(在優(yōu)選實(shí)施例中，m=4)，并將它們以模擬形式在三個(gè)階段中混合，從載頻(1.9GHz左右)至最終的384kHz中頻(IF)。這是在m個(gè)RX模塊105.1,105.2,…,105.m中進(jìn)行的，以產(chǎn)生信號107.1,107.2,…,107.m，然后將它們用A/D變換器109.1,109.2,…,109.m在1.536MHz數(shù)字化(抽樣)，以產(chǎn)生實(shí)數(shù)值信號111.1,111.2,…,111.m。最后用GrayChip公司GC2011A數(shù)字濾波器的模塊113.1,113.2,…,113.m數(shù)字化地進(jìn)行下變頻到基帶。下變頻器還進(jìn)行時(shí)間多路分解，以產(chǎn)生四個(gè)輸出。作為實(shí)例，第一下變頻器113.1，它的輸出是115.1.0,115.1.1,115.1.2和115.1.4，每個(gè)接收時(shí)隙0,1,2和3-個(gè)輸出。每個(gè)下變頻器也為每個(gè)時(shí)隙信號定標(biāo)，進(jìn)一步處理需要定標(biāo)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員清楚如何為信號處理定標(biāo)。因此，對任何時(shí)隙，產(chǎn)生m個(gè)信號，并且它們是z1(t),z2(t),…,zm(t)，分別是第一，第二，…，第m天線振子的復(fù)數(shù)值響應(yīng)。對于第0時(shí)隙，這些信號顯示為信號115.1.0,115.2.0,115.3.0和115.4.0。
因此，對任何時(shí)隙，設(shè)備包括m個(gè)天線，每個(gè)一個(gè)接收機(jī)，每個(gè)接收機(jī)包括一個(gè)數(shù)字變換器，m個(gè)接收機(jī)的輸出是對應(yīng)天線振子的響應(yīng)。在特定實(shí)施例中，RX模塊103,A/D模塊109和下變頻器模塊113一同屬于m個(gè)接收機(jī)，并且可以用任何其它接收裝置替代。
對于任何時(shí)隙，SYNCH模式處理，以確定初始加權(quán)矩陣，頻率偏移和對準(zhǔn)參數(shù)，和正常模式處理，以提供頻率偏移和對準(zhǔn)確定，頻率偏移和對準(zhǔn)校正，信號復(fù)制操作，加權(quán)矢量確定，抽取，濾波，和解調(diào)是由一DSP進(jìn)行的，每個(gè)時(shí)隙一個(gè)。用于四個(gè)接收時(shí)隙0,1,2和3的四個(gè)DSP分別顯示為模塊117.0,117.1,117.2和117.3。每個(gè)都是Motorola公司的DSP56301。產(chǎn)生的解調(diào)信號示為119.0,…,119.3。
因此，設(shè)備包括一個(gè)用于初始加權(quán)矩陣，頻率偏移和時(shí)間對準(zhǔn)參數(shù)確定的裝置，以及用于頻率偏移確定，對準(zhǔn)確定，頻率偏移校正，對準(zhǔn)校正，信號復(fù)制操作，加權(quán)矢量確定，抽取，濾波和解調(diào)的裝置。
盡管本發(fā)明是參考優(yōu)選實(shí)施例說明的，但這些實(shí)施例僅是說明的例子。本發(fā)明不能根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例加以限制或得出限制的結(jié)論。應(yīng)當(dāng)看到可以進(jìn)行各種改變和修改，而不脫離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍，本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求定義的。
權(quán)利要求
1．在包括至少一個(gè)基站和一組遠(yuǎn)程終端的至少一個(gè)遠(yuǎn)程終端的無線通信系統(tǒng)中，所述基站包括天線陣列，一種用于解調(diào)由一特定遠(yuǎn)端站發(fā)送的調(diào)制信號以產(chǎn)生參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號的方法，所述方法在所述至少一個(gè)基站執(zhí)行，所述調(diào)制信號在碼元點(diǎn)由具有有限碼元字母表的調(diào)制方案調(diào)制，天線陣列的每個(gè)不同天線接收對應(yīng)的接收信號，所有接收信號形成一個(gè)接收信號矢量，每個(gè)接收信號包括來自正在發(fā)送的遠(yuǎn)程終端組的所有遠(yuǎn)程終端的信號，方法包括a)利用對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的空間加權(quán)矢量從接收信號矢量分離出對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的遠(yuǎn)程終端信號，以形成特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號，所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號包括抽樣；和b)對每個(gè)碼元點(diǎn)ⅰ)從特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號構(gòu)造理想信號，理想信號具有所述調(diào)制方案，從所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號幅度和相位確定理想信號的幅度和相位，使設(shè)在初始碼元點(diǎn)的理想信號等于在初始碼元點(diǎn)的所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號；和ⅱ)向所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號松弛理想信號，產(chǎn)生參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其中所述調(diào)制方案的字母表包括具有不同幅度的碼元，和其中所述松弛步驟把理想信號的幅度向所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號的幅度松弛，產(chǎn)生參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中把理想信號bidenl(n)的幅度|bideal(n)|向所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號bN(n)的幅度|bN(n)|松弛的所述步驟，相當(dāng)于如下計(jì)算參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號bR(n)的幅度|bR(n)||bR(n)|=α|bidenl(n)|+(1-α)|bN(n)|其中0＜α＜1。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述調(diào)制方案的字母表包括具有不同相位的碼元，和其中所述松弛步驟把理想信號的相位向所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號的相位松弛，產(chǎn)生參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中把理想信號bideal(n)的相位∠bideal(n)向所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號bN(n)的相位∠bN(n)松弛的所述步驟，相當(dāng)于如下計(jì)算參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號bR(n)的相位∠bR(n)∠bR(n)=α∠bideal(n)+(1-α)∠bN(n)其中0＜α＜1。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述調(diào)制方案是相移鍵控。
7．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述調(diào)制方案是QAM，并且所述字母表中每個(gè)碼元具有不同相位。
8．在包括至少一個(gè)基站和一組遠(yuǎn)程終端的至少一個(gè)遠(yuǎn)程終端的無線通信系統(tǒng)中，所述基站包括天線陣列，一種用于解調(diào)由一特定遠(yuǎn)端站發(fā)送的調(diào)制信號以產(chǎn)生解調(diào)的遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號的方法，所述方法在所述至少一個(gè)基站執(zhí)行，所述調(diào)制信號由具有有限碼元字母表的調(diào)制方案調(diào)制，天線陣列的每個(gè)不同天線接收對應(yīng)的接收信號，所有接收信號形成一個(gè)接收信號矢量，每個(gè)接收信號包括來自正在發(fā)送的遠(yuǎn)程終端組的所有遠(yuǎn)程終端的信號，方法包括a)下變頻接收信號矢量；b)估算接收信號矢量的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移；c)利用對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的初始空間加權(quán)矢量從接收信號矢量分離出對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的遠(yuǎn)程終端信號，所述分離包括利用估算的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移校正時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移，所述分離形成校正遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號；d)解調(diào)校正遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號以產(chǎn)生解調(diào)信號；e)執(zhí)行至少一次e.1)從解調(diào)信號合成參考信號；e.2)通過最小化一個(gè)規(guī)定的價(jià)值函數(shù)計(jì)算一個(gè)新空間加權(quán)矢量，所述價(jià)值函數(shù)取決于所述參考信號；和e.3)利用步驟c)中最后確定的新空間加權(quán)矢量而不是初始空間加權(quán)矢量執(zhí)行步驟c)和d)；f)輸出解調(diào)信號。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在步驟e.3)還包括執(zhí)行步驟(b)。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中步驟c)還包括c.1)用估算的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移作為對接收信號矢量的校正，以形成一個(gè)校正的信號矢量c.2)利用對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的初始空間加權(quán)矢量從校正的信號矢量分離出校正的遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號。
11．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中步驟c)還包括c.1)利用對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的初始空間加權(quán)矢量從接收信號矢量分離出對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號；和c.2)用估算的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移校正所述特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號以形成校正的遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號。
12．在包括一個(gè)或更多基站和一個(gè)遠(yuǎn)程基站網(wǎng)的一個(gè)或更多遠(yuǎn)程終端的無線通信系統(tǒng)的一個(gè)基站執(zhí)行的一種解調(diào)方法，所述基站包括天線陣列，該方法解調(diào)一個(gè)特定基站發(fā)送的調(diào)制信號以產(chǎn)生解調(diào)遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號，所述調(diào)制信號是由一種具有有限碼元字母表的調(diào)制方案調(diào)制的，陣列的每個(gè)不同天線接收對應(yīng)的接收信號，所有接收信號形成一個(gè)接收信號矢量，每個(gè)接收信號接收來自正在發(fā)送的遠(yuǎn)程終端組的所有遠(yuǎn)程終端的信號，該方法包括一個(gè)交替投影循環(huán)，交替投影循環(huán)包括步驟a)下變頻接收信號矢量；b)從由接收信號矢量導(dǎo)出的信號矢量分離出對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的遠(yuǎn)程終端信號，以形成特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號；c)從特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號確定理想?yún)⒖夹盘枺籨)從理想?yún)⒖夹盘柎_定一個(gè)空間加權(quán)矢量；和e)執(zhí)行步驟(b),(c)和(d)至少一次，步驟(b)使用在步驟(d)確定的最后空間加權(quán)矢量，改進(jìn)包括在步驟(d)中使用已經(jīng)從理想?yún)⒖夹盘査沙诘教囟ㄟh(yuǎn)程終端復(fù)制信號的松弛參考信號。
13．在包括一個(gè)或更多基站和一組遠(yuǎn)程基站的一個(gè)或更多遠(yuǎn)程終端的無線通信系統(tǒng)的一個(gè)基站執(zhí)行的一種解調(diào)方法，所述基站包括天線陣列，該方法解調(diào)一個(gè)特定基站發(fā)送的調(diào)制信號產(chǎn)生解調(diào)遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號，所述調(diào)制信號是由一種具有有限碼元字母表的調(diào)制方案調(diào)制的，一些所述碼元具有不同的相位，陣列的每個(gè)不同天線接收對應(yīng)的接收信號，所有接收信號形成一個(gè)接收信號矢量，每個(gè)接收信號接收來自正在發(fā)送的遠(yuǎn)程終端組的所有遠(yuǎn)程終端的信號，該方法包括一個(gè)交替投影循環(huán)，交替投影循環(huán)包括步驟a)下變頻接收信號矢量；b)從由接收信號矢量導(dǎo)出的信號矢量分離出對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的遠(yuǎn)程終端信號，以形成特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號；c)從特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號確定理想?yún)⒖夹盘枺籨)從理想?yún)⒖夹盘柎_定一個(gè)空間加權(quán)矢量；和e)執(zhí)行步驟(b),(c)和(d)至少一次，步驟(b)使用在步驟(d)確定的最后空間加權(quán)矢量，改進(jìn)包括估算接收信號的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移，和在步驟(d)中使用已經(jīng)對頻率偏移和時(shí)間對準(zhǔn)校正了的校正參考信號。
14．根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中在步驟(d)中使用的校正參考信號的相位已經(jīng)從理想?yún)⒖夹盘柕南辔幌蛱囟ㄟh(yuǎn)程終端復(fù)制信號的相位松弛。
15．一種在無線通信系統(tǒng)的基站中產(chǎn)生參考信號的設(shè)備，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)基站和一組遠(yuǎn)程終端的至少一個(gè)遠(yuǎn)程終端，一個(gè)特定遠(yuǎn)程終端發(fā)送的信號由一種具有有限碼元字母表的調(diào)制方案在碼元點(diǎn)調(diào)制，基站包括天線陣列，每個(gè)天線接收對應(yīng)的接收信號，所有接收信號形成一個(gè)接收信號矢量；每個(gè)接收信號包括來自正在發(fā)送的組的所有遠(yuǎn)程終端的信號，所述設(shè)備包括a)用于從接收信號矢量分離出對應(yīng)于一個(gè)正在發(fā)送的特定遠(yuǎn)程終端的遠(yuǎn)程終端信號的裝置，所述分離裝置利用一個(gè)對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的空間加權(quán)矢量，以形成特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號，所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號包括抽樣；和b)用于產(chǎn)生參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號的解調(diào)器，所述解調(diào)器包括；ⅰ)用于從特定遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號構(gòu)造理想信號的裝置，理想信號具有所述調(diào)制方案，從所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號的幅度和相位確定理想信號的幅度和相位，使位于初始碼元點(diǎn)的理想信號等于在初始碼元點(diǎn)的所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號；和ⅱ)用于把理想?yún)⒖夹盘栂蛩鲞h(yuǎn)程終端復(fù)制信號松弛，以產(chǎn)生參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號的裝置。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述調(diào)制方案的字母表包括具有不同幅度的碼元，并且其中所述松弛裝置把理想信號的幅度向所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號的幅度松弛，產(chǎn)生參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中把理想信號bideal(n)的幅度|bideal(n)|向所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號bN(n)的幅度|bN(n)|松弛的所述裝置包括用于如下計(jì)算參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號bR(n)的幅度|bR(n)|的裝置|bR(n)|=α |bideal(n)|+(1-α)|bN(n)|其中0＜α＜1。
18．根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述調(diào)制方案的字母表包括具有不同相位的碼元，并且其中所述松弛裝置把理想信號的相位向所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號的相位松弛，產(chǎn)生參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中用于把理想信號bideal(n)的相位∠bideal(n)向所述遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號bN(n)的相位∠bN(n)松弛的所述裝置包括用于如下計(jì)算參考遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號bR(n)的相位∠bR(n)的裝置∠bR(n)=α∠bideal(n)+(1-α)∠bN(n)其中0＜α＜1。
20．根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述調(diào)制方案是相移鍵控。
21．根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述調(diào)制方案是QAM，并且所述字母表中的每個(gè)碼元具有一不同相位。
22．一種用于在一無線通信系統(tǒng)中解調(diào)由一特定遠(yuǎn)端站發(fā)送的調(diào)制信號以產(chǎn)生解調(diào)遠(yuǎn)程終端發(fā)送信號的設(shè)備，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)基站和一組遠(yuǎn)程終端的至少一個(gè)遠(yuǎn)程終端，所述基站包括天線陣列，所述設(shè)備在所述至少一個(gè)基站中，所述調(diào)制信號是由一種具有有限碼元字母表的調(diào)制方案調(diào)制的，天線陣列的每個(gè)不同天線接收對應(yīng)的接收信號，所有接收信號形成一個(gè)接收信號矢量，每個(gè)接收信號包括來自正在發(fā)送的組的所有遠(yuǎn)程終端的信號，設(shè)備包括a)用于下變頻接收信號矢量的下變頻器；b)用于估算接收信號矢量的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移的裝置；c)用于從接收信號矢量分離出對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的遠(yuǎn)程終端信號的裝置，所述分離裝置利用一個(gè)對應(yīng)于特定遠(yuǎn)程終端的初始空間加權(quán)矢量，所述分離裝置包括用于利用估算的時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移校正時(shí)間對準(zhǔn)和頻率偏移的裝置，所述分離裝置形成校正遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號；d)用于解調(diào)校正的遠(yuǎn)程終端復(fù)制信號以產(chǎn)生解調(diào)信號的解調(diào)器；e)從解調(diào)信號合成一參考信號的裝置；和f)用于通過最小化一個(gè)規(guī)定的價(jià)值函數(shù)計(jì)算一新的空間加權(quán)矢量的裝置，所述價(jià)值函數(shù)取決于所述參考信號。
全文摘要
一種產(chǎn)生在交替投影循環(huán)中使用的參考信號(631)的方法和設(shè)備,交替投影循環(huán)是無線通信系統(tǒng)的基站中的解調(diào)部分,松弛參考信號(631)以使頻率偏移和幅度改變的效應(yīng)最小,基站包括天線陣列(110.1—110.4)。交替投影循環(huán)在存在同信道干擾時(shí)解調(diào),并包括校正時(shí)間對準(zhǔn)和/或頻率偏移。
文檔編號H04L27/00GK1233367SQ97198739
公開日1999年10月27日 申請日期1997年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月11日
發(fā)明者克雷格·巴勒特, 法爾德·法扎內(nèi), 戴維M·帕里什 申請人:埃瑞康姆公司