[发明专利]通信系统中改进的信道估算方法

说明书

本发明一般地涉及通信系统，特别是涉及在这样的通信系统中改进的信道估算方法。本工作参考了Ling等同日提出的美国专利申请号(DocketCE02934R)，《通信系统中相干信道估算的方法与装置》，该文含有与本发明相关的主题，授予本发明的受让人，在此引用供参考。

许多通信系统或者依赖于一个导频信道，或者在接收机处用一个发送的已知样板(pattern)(标志)来解调信号，以便获得低的位(或帧)误码率。一般来说，误码率越低，整个通信系统的呼叫质量就越好。这种依赖于导频信道或者一个发送的已知样板(标志)的接收机典型地被称为相干接收机。这种含有相干接收机的数字通信系统的实例包括，但不局限于集群专用移动通信(GSM，关于时分多址或TDMA的欧洲标准)、暂行标准-54(IS-54、美国时分多址标准)、太平洋数字蜂窝(PDC，日本时分多址标准)以及暂行标准-95(IS-95，美国码分多址或CDMA标准)中的正向链路(基站到移动站)。已经有人为IS-95的反向链路(移动站到基站)提出了另一种接收机设计，借助于使用一个导频信道或者在反向链路中发送的标志，使该设计具有获得低的位(或帧)误码率的解调信号的能力。但是，目前，在IS-95的反向链路中没有导频信道或者被发送的标志。

在本专业领域，使用一个导频信道(或者标志)的发射机-接收机链路的一般运作情况已为人所共知。首先我们考虑发射机部分，一个由导频序列(R)和一个数据序列(D)构成的诸符号的时间序列{S}被发送出去。导频序列的能量为E_导频，数据序列的能量为E_数据。因而E_全部＝E_导频+E_数据。若E_数据对E_导频的比值定义为K，则

E_全部＝{E_数据*(1+k)}/k。把这一点记在心中，符号的时间序列{S}可以表示为：

{S}＝R(0)，D(1)，D(2)，…，D(K)，R(K+1)，D(K+2)，…，D(2K+1)，R(2K+2)，…

式中

S(n)＝R(n)若n对(K+1)的模＝0

S(n)＝D(n)对其他的n值

现在，接收到的信号含有一个可以用下式表示的序列：

S(n)＝h(n)S(n)+Z(n)

式中h为复数平坦衰落信道增益，Z为附加噪声。该接收序列可以进一步地分解为导频以及数据部分：

s(n)＝r(n)若n对(k+1)的模＝0

s(n)＝d(n)对其他的n值

图1一般地描述了适用于数字通信系统的现有技术的相干接收机的方框图。正如前面所定义的那样，接收到的符号序列被表示为s(n)。天线101接收到具有TDMA符号格式的信号100，并进入方框103，用业界熟知的方法进行处理。信号s(n)是方框103的输出，它被输入到一个时分制多路复用器(time multiplexor)106，在其中将s(n)分解为导频序列r(n)109以及一个数据序列d(n)112。该数据序列d(n)112在一个延时元件113中进行缓冲存储，与此同时，信道估算滤波器114对导频序列r(n)109进行平滑处理以使产生一个信道估算(h_导频(n))115。乘法器118利用h_导频115的共轭复数以去除信道旋转，并对从延时元件113输出的已经衰落的、含有噪声的缓冲数据117进行幅度加权。所得到的已纠正和加权的信号119，跟来自其他分集(接收机)元件的诸类似信号通过加法器121组合在一起，以产生一个组合信号122。该组合信号122被送到一个常规的去交织器和解码器124，其输出就是所需要的最终数据150。

如上所述，在接收信号时面临的挑战之一就是如何产生一个精确的信道估算值h_导频。正如业界所熟知的那样，在保持可接受的误码率(典型地，1％的误码率是可接受的)要求的情况下，当每一个用户的E_全部被减到最小值时，蜂窝(通信系统)的容量将增到最大值。符合这种要求的最佳K值取决于信道类型(有无衰落)、车辆的最大速率、载频的最大误差、发送的原始数据速率以及能够承受的接收机的复杂性。让我们考虑不同的K值表示什么。

若K＝0，则全部发射能量集中在导频序列。在这种情况下，将得到一种极好的信道估算值，但诸数据符号本身的幅度将为0，使得良好的信道估算值白白浪费掉。很明显，K＝0并不表示一个实际的多址无线电系统。