[发明专利]发送和接收数字信号以及估计通信信道的方法和设备

说明书

本发明涉及一个方法和系统，根据这个方法实施数值通信，特别是在频率上有色散和在时间上变化很快而增加噪音的信道的通信。

无线电信道在高速数值通信上的应用受到字符间干扰(ISI)和传播衰落的限制，这个衰落是由于特性一般随时变化和发送机与接收机之间路径存在多样性造成的。在这种情况中，接收的信号表达为如下的时间离散基带(字符取样时间Ts)中的等效模型(复数)： Y ( i ) = Σ m = 0 L - 1 g ( i ; m ) a ( i - m ) + v ( i ) ]]>其中a(i)是被发送的数值序列(例如PSK(相移键控)、QAM(正交调幅)、等价GMSK(高斯滤波最小频移键控))，v(i)是增加的噪音(热噪音加上外部干扰)和g(i；m),m=0,…,L-1是L个系数，它们表示包含发送和接收滤波器的发送信道的时变脉冲响应。

特别是如同在移动无线电通信中发生的那样，发送机和/或接收机的移动引起发送信道临时的变化，它随着运输工具的速度而加大，或者就如HF(高频)无线电桥接那样随着大气层的高度起伏而变化。这种变化可以用相干时间tc表示，它的定义是从统计的观点看，这一段时间内信道没有显著的变化，或者等价地说，用多卜勒(Doppler)展宽Bd=1/tc来表示。把tc对符号时间ts规一化得到相继的符号数Lc=tc/ts，可以认为信道在符号时间内几乎是恒定的。在HF或移动无线电应用中，Bd×Ts乘积的典型值从10^-4(缓慢变化信道)到10^-3(快信道)最大直到5×10^-3或10^-2(例如用于快速列车或飞机之类的高速运输工具)；相反，对小于10^-4的信道可以认为实际上静止的。

为了得到在误码率(BER)方面满意的性能，ISI的存在使得采用非线性均衡技术成为必要。在这些技术之中，最大似然序列估计(MLSE)算法减少了计算的复杂性，例如，归功于用维特比(Viterbe)算法(MLSE-VA)来实施它，对于实际上是静止的信道，因为对一个确定的接收到的符号的判定是根据在它的前面或后面的符号产生的，它提供显然最好的性能。MLSE根据延迟D个接收到的样本后的判定工作，通常选择D是信道脉冲响应长度L的数倍。在技术文献中看到各种方式的MLSE解法的功效是它常用来均衡选频信道，例如在通用序列计算(GSM)接收机中那样。

当发送信道随时间变化，MLSE必须有一个信道估计器协同，它在发送一开始就进行信道估计，然后在数据接收期间不断地更新估计，不断地提供给MLSE均衡器。这种解法称为自适应MLSE或AMLSE。信道估计器典型地采用在MLSE的输出端的数据判定，并常常由一个梯度算法或一个卡尔曼(Kalman)滤波器来实施，卡尔曼滤波器(参考例如J.G.Proakis著的Digital Communication，第二版的6.8节。McGraw-Hill,1989出版)是最好的解决办法。但是在任何情况下，更新在一个等于判定延迟D的时间后发生。