[发明专利]物理信道估计器

说明书

本发明涉及通信系统，尤其涉及包含均衡器的无线数字通信系统。

一些数字通信系统使用均衡来增加存在符号间干扰(ISI)时发射符号的精确检测。这种系统常使用“脉冲整形”，以便产生的脉冲在符号间隙有一个零值(例如，奈奎斯特脉冲)。在不存在信道失真的情况下，脉冲整形能理想地防止脉冲序列在被抽样时的互相干扰。例如，整形可用来实现奈奎斯特脉冲，这是公知的。例如，由于在具有不同时延的多个路径上接收发射信号，即使在发射奈奎斯特脉冲时也会引起ISI。于是要求用均衡来补偿这个ISI，以便发射符号能被精确检测出来。这种均衡以及脉冲整形系统是为大家所公知的(例如，关于均衡和Proakis的美国专利Nos.5,414,734和5,513,215，关于脉冲整形的DIGITAL COMMUNICATIONS，第三版，McGraw-Hill,1995)。图1为示意使用脉冲整形和均衡的系统10的简化框图。

系统10包含发射机12、带有均衡器16的接收机14。系统10为无线数字系统，其中发射机12广播的射频(RF)信号，射频信号被调制以包含数字信号。在这个系统中，发射机12接收符号X(t)，将其调制和广播出去。每个符号一般代表一个或多个比特。例如，16个电平的正交调幅(QAM)方案中每个符号代表4个比特。

接收机14接着接收、解调，以及抽样该广播符号。尽管为清晰起见，图1进行了简化，然而，在系统10中，接收机14是通过一个以上的发射路径来接收一个发射的。例如，多个路径可能是由于一个以上发射机用于发射信号，或来自一个发射机的发射信号被附近的构件反射造成的。典型地，接收机14和各个其它发射机之间的发射路径长度不同，而且可随时改变(由于发射机在接收符号时被移动)，从而导致多路径衰落和ISI。均衡器16在ISI随时改变时补偿ISI，接收机14接着输出检测到的符号

均衡器系数可根据对信道响应的估计来计算，在此信道被模型化为图2中的模型20。在前述的美国专利Nos.5,414,734和5,513,215中，对均衡、ISI以及衰落作了更为详细的描述，它们被转让为本发明的同一受让人。

图2为示意系统10的简化模型20的框图。在这个模型中，发射机12包含脉冲整形滤波器22。除脉冲整形滤波器22外，发射机12一般还包含其它组件，用来影响发射波形的形状，为清晰起见在此框图中被省略掉。这种效果可被模型化为脉冲整形滤波器22的一部分。而且，接收机14一般也可包含在此被省略掉的其它滤波器和组件，但它们也可被模型化为脉冲整形滤波器28的一部分。发射机12接收由符号X(t)表示的数字信息，将其施加到脉冲整形器，并利用该结果调制载波信号。

模型20也包含物理信道24，它代表衰落信道的多个路径(为清晰起见，附加的发射机被省略)。在模型20中，物理信道24被模型化为具有时间变量脉冲响应的滤波器。由物理信道24“过滤”的发射信号接着被接收机14接收。累加器26包含在模型20中，用于叠加噪声n(t)到接收信号。接收机14包含脉冲整形滤波器28，它输出信号y(t)到均衡器16。脉冲整形滤波器22和28这样配置的目的是在没有信道失真或发射机和接收机的影响时，组合过滤产生奈奎斯特脉冲。在这种常规的模型中，系统10根据下述定义(1)产生信号y(t)：

y(t)={[X(t)*P_tt(t)*h(t)]+n(t)}*P_r(t)    (1)

y(t),X(t),P_t(t),h(t)和P_r(t)分别表示脉冲整形滤波器28的输出信号、将要发射的符号、脉冲整形滤波器22的脉冲响应、物理信道24的脉冲响应，以及时域中脉冲整形滤波器的脉冲响应。符号“*”表示卷积操作。

一些常规系统(例如，见Crozier,S.N.,Falconer,D.D.,Mahmoud,S.A.,“Least Sum Of Squared Errors(LSSE)Channel Estimation”,IEEE Proceedings-F,Vol.138,No.4,pp.371-278,Augest 1991)，利用符号X(t)输入到系统，估计整个信道响应(即，由于脉冲整形滤波器以及物理信道引起的响应)。典型地，整个信道利用预定数量的系数，被模型化为有限脉冲响应(FIR)滤波器。充分选择系数数量以模型化信道响应，而不引入将大大影响系统性能的估计误差。在这种类型的常规系统中，整信道根据下述定义(2)模型化：