[发明专利]具有嵌入式判决反馈均衡器的瑞克接收器

说明书

本发明通常涉及无线通信系统，例如但不仅限于无线局域网(WLAN)，更具体地，是涉及一种新型的并得到改进的瑞克接收器，该接收器包含一个嵌入式判决反馈均衡器(DFE)，在不降低抗热噪声能力的情况下，这种均衡器增加了接收器对(室内WLAN)多路径畸变效应的承受能力。

对快速(高数据速率)无线通信产品的不断需求是当前许多商业建议的主题，其中涉及使用针对2.4GHz频谱部分的新标准，联邦通信委员会小组15.247要求使用允许分组内数据速率超过10Mbps以太网速率的扩展频谱技术来实现该标准。受保护的商业标准目前只包括1和2Mbps数据速率，其中使用跳频(FH)或直接序列(DS)扩展频谱(SS)技术。

如图1所示，由于如图2所示简例的一个室内WLAN系统内的多路径畸变，发送信号的功率延迟分布(PDF)表现出大指数衰减瑞利衰减特性。导致这种现象的室内传输环境的物理特性是诸如结点12和13的建筑物内介于发送器站点14和接收器站点15之间的相对大量的反射物(例如墙壁)，并且还包括与到达时间相对滞后的传播路径t1，t2，t3相关的传播损耗，其中包含对数衰减能量。

信号的功率延迟分布是相对于功率发散时间的平均信号功率变化。信号的平均功率电平与其对应的瑞利分量之间有偏差。指数衰减多路径效应的一个基本方面是信号的传播延迟t1和信号经过的总距离成正比，因而平均起来最强(最少障碍)传输路径是信号最早到达接收器的路径。在给定的随机出现中，从发送器站点14到接收器站点15的一个首先到达的直接或直视路径会遇到衰减介质(例如一或多个建筑物墙壁等等)，从而一个滞后到达、经过高反射率表面反射并且没有遇到衰减介质的信号与首先到达信号相比可能有较高的信道脉冲响应(CIR)。但平均起来，相对于CIR尖峰之后的回声信号的数量而言，这种情况是较少出现的。

从实际应用而言，多路径信道的均方根(RMS)延迟扩展范围可以从小办公室和家庭环境(SOHO)的20-50nsec，商用环境的50-100nsec到工厂环境的100-200nsec。对于指数衰减信道，(指数)衰减常数等于RMS延迟扩展。对于相对较低的信号带宽(小于1MHz)，多路径所造成的衰减基本是“平坦”的。但在大于1MHz的带宽上，例如在直接序列扩展频谱(DSSS)系统为得到上述10Mbps的数据速率而要求的10MHz带宽上，衰减对频率却变得有选择性，因而对多路径上的可靠通信构成了严重的障碍。这样，WLAN环境内的多路径畸变会在ISM频带上产生严重的传播损耗。

克服这种严重的频率选择多路径畸变问题的最优机制是一般称为‘瑞克’接收器的信道匹配相关接收器。为了成功地进行瑞克接收器操作，有必要使用发送带宽大于信息带宽的DSSS结构。在一个DSSS信号结构中，一个相应的码字由一个PN码‘码片’序列构成。在这里使用术语‘码字(codeword)’而不是‘符号(symbol)’是为避免混淆‘码片’和码字。可以使用相对简单的，诸如QPSK的调制方法发送DSSS码片，并且码字码片可以被装配成一个签名序列，也可以是一个伪随机序列。

另外，码字的相位调制可以被用来传递信息。即，为了通知每个码字中的附加信息位，码字可以被移相。例如两个附加信息位可以被用来提供正交(90度)相移增量：0度，90度，180度和270度，其中每M个位从N个构成多码字集的码字中选出一个特定的码字。这种方法的一个例子是把Walsh或Hadamard码用作码字集。对于上述2.4GHz频谱，IEEE 802.11标准委员会已经建议使用一种八位编码方法，其中六位选定N=64个多码片码字中的一个码字，其余两位定义选定码字的四种可能(正交)相位中的一个相位。

如图3所示，在一个信道匹配相关或瑞克接收器中，接收(扩展)信号被传递到一个码字相关器31，该相关器的输出(图中为到达时间脉冲32-1，32-2，32-3序列)被提供给一个相关多路径混合器33。码字相关器31包含多个相关器，每个相关器分别用来检测多码字集中一个相对不同的码字。相关多路径混合器可以被实现成信道匹配滤波器(在进行数据传输会话之前通过训练报头建立滤波器抽头)。相关多路径混合器33的输出被传递到一个峰值或最大值检测器35，该检测器选择相关多路径混合器的最大输出以作为发送码字。如图4所示，由于瑞克接收器是线性系统，所以信道匹配滤波器(相关多路径混合器)33和码字相关器31的操作顺序是可逆的，其中信道匹配滤波器33被设在码字相关器31的上行方向上。