2024年4月27日发(作者：漫步者r201t06上市时间)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN98808621.2

(22)申请日 1998.08.28

(71)申请人 诺基亚网络有限公司

地址 芬兰埃斯波

(72)发明人 奥利·皮雷恩

(74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人 张维

(51)

H04B17/00

H04B7/005

(10)申请公布号 CN 1269081 A

(43)申请公布日 2000.10.04

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

参数估计方法和接收机

(57)摘要

本发明涉及数字无线系统接收机中

的一种参数估计方法,以及一种接收机。该

接收机包括检波器(200),该检波器生成的数

字(210)描述了通过软判决矩阵接收的符号

的概率。装置(202)根据描述接收符号概率

的数(210)生成均值(212),估计器(206)利用

该均值生成新的信道估计(218)。因为不同

符号的能量不同,在装置(204)中用待生成的

符号能量(214)加权待生成的信道估计

(218)。通过求变化的平均,或者将变化乘上

某个加权值,可以衰减信道估计(218)的变

化。本发明的信道估计(218)也可用于其它

数据通信参数的估计,从而例如可以纠正多

普勒误差。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.数字无线系统接收机中的一种参数估计方法，该接收机包括检波器(106，200)，

该检波器生成的数字(210)描述了通过软判决矩阵接收的符号的概率，其特征在于，

生成描述接收的符号概率的数(210)的均值(212)，利用均值(212)生成新的信道估计

(218)，用作参数。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，如果信道估计包括若干项，将接收的信号

与信道估计(216)和均值(212)的乘积的和相比较，生成新的信道估计(218)项。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，如果信道估计包括若干项，将接收的信号

与信道估计(216)和均值(212)的乘积的和相比较，如下生成新的信道估计(218)项

h_n：

$>>>h>n>>=>>>[>>y>k>>-$

>>Σ>>i>≠>n>

>>h>i>>E>>(>ver>>x>~>>>k>-

>i>>>|>y>)>>]>E>>(>

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>n>>>|>y>)>>>>E>>(>

ver>>x>~>>′>>>k>-

>n>>>ver>>x>~>>>k>-

>n>>>|>y>)>>>>,> >

其中h_i是一个信道估计项，E代表了概率的均值运算符，代表了对应

于接收信号的采样k的估计符号i，E()代表了接收到信号y时符号概率的均值(212)，

y代表了接收的信号，E()代表了符号的能量(214)，y_k是接收信号的第

k个采样，是的复共轭，或类似变换。

4.根据权利要求1或3的方法，其特征在于，相对于前一信道估计(216)衰减信道估

计(218)的变化。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，利用加权系数相对于前一信道估计(216)衰

减信道估计(218)的变化，如下生成新的信道估计：

h_{n_new}＝h_{n_prev}+μ(h_n-

h_{n_prev})

其中h_{n_new}是新的信道估计，h_{n_prev}是前一信道估计，

h_n是当前信道估计，μ是用户在[0，1]之间选择的加权系数。

6.根据权利要求4的方法，其特征在于，计算多个信道估计的平均，相对于前一信

道估计(216)衰减信道估计(218)的变化。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所需参数是利用信道估计生成的相位，从

而可以纠正多普勒误差。

8.一种用于所需参数估计的数字无线系统接收机，该接收机包括检波器(106，200)，

该检波器生成的数字描述了通过软判决矩阵接收的符号的概率，其特征在于，包括

利用均值(212)估计信道估计(218)的装置(209)，该均值(212)根据描述检波器(200)所

生成的接收符号概率的数(210)生成，检波器(200)利用生成的信道估计(218)估计所

需参数。

9.根据权利要求8的接收机，其特征在于，包括根据描述接收符号概率的数(210)生

成均值(212，214)的装置(202)，以及估计器(206)，用于在信道估计包括若干项的情

况下，将接收的信号与信道估计(216)和均值(212)的乘积的和相比较，生成新的信

道估计(218)项。

10.根据权利要求9的接收机，其特征在于，包括生成描述接收符号概率的数(210)

均值(212)的装置(202)，延时接收信号采样y的延时装置(208)，以及估计器(206)，

用于在发送的符号的能量(214)保持恒定的情况下，将接收的信号与信道估计(216)

和均值(212)的乘积的和相比较，如下生成信道估计(218)的项h_n：

$>>>h>n>>=>[>>y>k>>-$

>>Σ>>i>≠>n>

>>h>i>>E>>(>ver>>x>~>>>k>-

>i>>>|>y>)>>]>E>>(>

ver>>x>~>>′>>>k>-

>n>>>|>y>)>>,> >其中h_i

是一个信道估计(216)项，E代表了概率的均值运算符，代表了对应于接收信号的采

样k的估计符号i，E()代表了接收到信号y时符号概率的均值(212)，y代表了接收

的信号，y_k是接收信号的第k个采样，是的复共轭，或类似变换。

11.根据权利要求9的接收机，其特征在于，包括生成符号能量(214)的装置(204)，

生成描述接收符号概率的数(210)均值(212)的装置(202)，延时接收信号采样y的延

时装置(208)，以及估计器(206)，用于将接收的信号与信道估计(216)和均值(212)的

乘积的和相比较，如下生成信道估计(218)的项h_n：

$>>>h>n>>=>>>[>>y>k>>-$

>>Σ>>i>≠>n>

>>h>i>>E>>(>ver>>x>~>>>k>-

>i>>>|>y>)>>]>E>>(>

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>n>>>|>y>)>>>>E>>(>

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>n>>>ver>>x>~>>>k>-

>n>>>|>y>)>>>>,> >

其中h_i是信道估计，E代表了概率的均值运算符，代表了对应于接收

信号y的采样k的估计符号i，E()代表了接收到信号y时符号概率的均值(212)，y

代表了接收的信号，E()代表了符号的能量(214)，y_k是接收信号的第k

个采样，是的复共轭，转置或类似变换。

12.根据权利要求8或10的接收机，其特征在于，估计器(206)相对于前一信道估计

(216)衰减信道估计(218)的变化。

13.根据权利要求12的接收机，其特征在于，估计器(206)如下生成信道估计(218)

项h_{n_new}，相对于前一信道估计(216)衰减信道估计(218)的变化：

h_{n_new}＝h_{n_prev}+μ(h_n-

h_{n_prev})，

其中h_{n_new}是新的信道估计(218)项，h_{n_prev}是前一信道

估计(216)项，h_n是当前信道估计项，μ是用户在[0，1]之间选择的加权

系数。

14.根据权利要求11的接收机，其特征在于，估计器(206)生成多个信道估计的平均，

相对于前一信道估计(216)衰减信道估计(218)的变化。

15.根据权利要求8的接收机，其特征在于，所需参数是利用信道估计生成的相位，

检波器(200)用于纠正多普勒误差。

说 明 书

本发明涉及数字无线系统接收机中的一种参数估计方法，该接收机包括一个检波器，

该检波器生成的数字描述了通过软判决矩阵接收的符号的概率。

本发明还涉及一种用于所需参数估计的数字无线系统接收机，该接收机生成的数字

描述了通过软判决矩阵接收的符号的概率。

在无线系统中，信道估计是可由不同算法生成的一组参数或矢量。例如，不同的无

线系统检波器在检测接收信号时需要信道估计。信道估计通常通过训练序列或者类

似方式生成，因而在GSM系统中，训练序列与接收的采样相关。现有技术算法经

常采用最小平方问题。普通的最小平方差问题可以通过卡尔曼滤波器、扩展的卡尔

曼滤波器、递归最小平方和最小均方来实现。这些算法一般适用于可以获得预定数

据情况下的参数估计，但也有用于盲均衡(Blind Equalization)的算法，例如期望最

大算法。在不同时刻，信道估计不是一个常量，而是不断变化。因此，通过训练序

列生成的信道估计不一定适用于数据检测。

美国专利公开第5,263,033号代表了现有技术，此处将其并入以资参考。在该公开

的方案中，将初步的符号判决反馈给LMS算法，以便在维特比算法格构计算期间

指定信道估计。该方案的问题在于，为了指定信道估计，需要初步或精确的判决，

而这些判决的正确性有待考证。因此，如果判决不正确，则信道估计被不正确地修

正，由此导致的最终结果比接收的信号处理中预期的结果还要差。

本发明的目的是提供一种参数估计方法，以及一种实现该方法以解决上述问题的接

收机，该接收机能够纠正参数估计而不需要初步或最终的判决。

这通过前序中描述的方法实现，该方法的特征在于，生成描述接收符号概率的数的

均值，以使用该均值的参数的形式生成新的信道估计。

本发明的接收机的特征则在于，包括利用均值估计信道估计的装置，该均值根据描

述检波器所生成的接收符号概率的数生成，检波器利用生成的信道估计估计所需参

数。

本发明的方法和系统提供了多个优点。该方案避免了符号判决的使用，同时避免了

使用不正确的判决来共同纠正参数估计。因为估计的信道估计较好，所以该方案还

改进了接收机的敏感性。该方案还可以用作接收机的内置多普勒均衡器。

下面结合附图，通过优选实施例来详细描述本发明，在附图中：

图1示出了无线系统接收机，以及

图2示出了反馈参数均衡器部件。

本发明适用于数字无线系统，例如GSM和DCS-1800，但本发明并不局限于此。

本创新方案处理盲参数估计的自适应算法。在盲估计中，纠正的完成不需要使用预

知的数据。

让我们首先详细考察本发明的理论背景。根据利用最小均方差接收的采样y和根据

估计的不可靠数据可以如下估计信道的估计参数h：

$>>h>=>arg>min>>(>E>>(>>>($

>>y>-

ver>>X>~>>h>)>>2>>|>y>)>

>)>>,>>>

其中E代表均值运算符，假定接收的采样y已知，块类型代表了矩阵或矢量形式

的表示。因此，希望使接收信号y和该方法中的基准信号之间的有效差尽可能小。

根据估计的信道响应项h_n如下推导上述等式，从而得到最小均方差：

/mo>>>>∂>{>E>[>>>(>>y>k>>-

>>Σ>i>>>h>i>>ver>>x>~>>>k

>>-

>i>>>)>>2>>|>y>]>}>>>>&Partial

D;>h>>n>>>=>0>,>>>

其中代表了对应于接收信号y的采样k的估计符号i。通过推导得到估计信道估计

的以下条件：

$>>>h>n>>=>>>[>>y>k>>-$

>>Σ>>i>≠>n>>>>h>i>>E

>>(>ver>>x>~>>>k>-

>i>>>|>y>)>>]>E>>(>>ver>>x

>>~>>′>>>k>-

>n>>>|>y>)>>>>E>>(>>ver>>x>~

mo>>>′>>>k>-

>n>>>ver>>x>~>>>k>-

>n>>>|>y>)>>>>,>>>

其中h_i是一个信道估计项，E代表了概率的均值，代表了对应于接收

信号y的采样k的估计符号i，E()代表了接收到信号y时符号的均值，y代表了接

收的信号，yk是接收信号的第k个采样，是的复共轭，转置或类似变换。结果则

由符号概率的均值加权。这样，尽管本创新方案与LMS算法相似，但本创新方案

不同于现有技术方案，通过它能够得到一种确定信道估计的有效方式，以及无线连

接的另一重要参数。在搜索新的信道估计时，采用信道估计变化的平均或加权系数，

可以使本创新方案更为有效。

现在让我们详细考察本发明的接收机。图1示出了典型的无线系统接收机的框图。

该接收机包括天线100，射频部件102，A/D转换器，检波器106和信道估计器

108。从天线100接收的信号传播到射频部件102，后者以已知方式使射频信号相

乘，并滤波到较低的频率。然后，在A/D转换器104中将静态的模拟信号转换成

数字信号，将数字信号进一步传播给检波器106，后者对传送的符号进行解调和检

测。根据比特或比特组合生成数字无线系统符号。信道估计器108生成信道脉冲响

应估计，在检测过程中以已知方式使用该信道脉冲响应估计。检波器106生成软符

号判决，对检测的符号而言，它还附加通知了判决的可靠性。根据判决的可靠性，

可以以已知方式生成描述符号概率的数，本发明方案的检测也生成数字。

图2示出了整个参数均衡器，包括检波器200，生成均值的第一装置202，生成均

值的第二装置204，估计器206和时延装置208。装置209包括装置202-208，它生

成均衡器的反馈部分。在接收的信号y到达检波器时，参数均衡器负责纠正信道对

信号造成的失真。参数均衡器最好是纠正信道估计的信道均衡器。接收的信号y可

以表示成信道脉冲响应和发送的信号的卷积。在一般模式下，如下计算两个函数

f(t)和g(t)之间的卷积：

/mo>>>=>>(>>f>*>>g>)>>>(>t>)

mo>>>=over>>∫>0>tover>>f>>(>τ

>)>>g>>(>t>-

>τ>)>>dτ>,>>>

其中t和τ是变量，*代表了卷积。接收机通过一般包括5个抽头的信道估计来估

计实际脉冲响应。接收机中例如可以利用信号中的预定序列来生成信道估计。在信

道均衡器中例如变换后的信道估计将失真的信号还原成它的原始形式。因为这样生

成的信道估计不能充分接近实际的信道脉冲响应，因此，信道纠错也不充分，在本

创新方案中利用描述接收的符号概率的数的均值来确定信道估计。

现在让我们详细考察基于图2的参数均衡器的功能。信道估计是该参数，因此，信

道均衡器是检波器200的参数均衡器。检波器200可以是维特比检波器或类似设备，

利用软判决矩阵生成描述估计符号的概率的数p()210，符号是根据现有技术在接收

到信号y时接收的，它并不只是例如噪声。一般在传输中使用r个不同的实符号或

复符号，因此符号是符号之一。描述每个符号变化性的概率的数可以加在一起，在

装置202中例如根据以下公式生成均值212：

$>>E>>(ver>>x>~>>|>y>)>>=$

>>Σ>[>p>>(>ver>>x>~>>i>>|

>>y>)>>ver>>x>~>>i>>]>,>>>

其中E代表了概率的均值运算符。在生成均值的第二装置204中，生成估计符号

的能量214，使得符号乘上它的复共轭或类似变换，其均值，即E()。然而，如果

以这样一种方式进行编码就不需要装置204，即能量或符号的幅度为常量，由于平

均值E()也总是常量，不需要单独计算。这种情况例如出现在采用二进制调制的

GSM系统中，待发送符号X取值为1或-1。这样，均值E()的值为1。为了能够生

成信道估计，装置208对接收的信号进行延时y，使得信号y的定时等于估计符号。

利用均值212和214，延时信号y和前一信道估计216，估计器206可以例如如下

生成新的信道估计h＝[h₁，…，h_p]^T，其中p

是信道估计抽头的数量，前一信道估计216可以例如由训练序列的初始值或者前一

估计的结果形式得到：

$>>>h>n>>=>>>[>>y>k>>-$

>>Σ>>i>≠>n>>>>h>i>>E

>>(>ver>>x>~>>>k>-

>i>>>|>y>)>>]>E>>(>>ver>>x

>>~>>′>>>k>-

>n>>>|>y>)>>>>E>>(>>ver>>x>~

mo>>>′>>>k>-

>n>>>ver>>x>~>>>k>-

>n>>>|>y>)>>>>>>

其中h_i是前一信道估计或信道估计的均值，代表了对应于接收信号y

的采样k的估计符号i，E()代表了在接收到信号y时描述符号概率的数的均值，y

代表了接收的信号，y_k是接收信号的第k个采样，是的复共轭，转置

或类似变换。但是，生成信道估计h的方式随信道脉冲响应变化(过)快，因为延时，

它并不是正确的接收信号。估计器206中可以利用例如以下递归公式对过快的变化

进行时延：

h_{n_new}＝h_{n_prev}+μ(h_n-

h_{n_prev})，

其中h_{n_new}是新的信道估计，h_{n_prev}是前一信道估计，

h_n是当前信道估计，μ是用户在[0，1]之间选择的加权系数。另一方案

是采用多于一个信道估计h的平均。这样生成的新的信道估计h218被反馈到检波

器200，在信道均衡器中使用。

本创新方案可以用于，例如最小位移键控编码。在I/Q图(I＝同相，Q＝正交)，

MSK编码符号对称地位于单位圆周边45°，135°，225°和315°角度。在失真信道中，

这些角度会发生变化，这种错误的变化可以通过利用本创新方案得到的信道估计来

纠正。

信道估计一般通过训练序列来生成。因为训练序列不是有用信号，即不传送实际数

据，所以通常使它尽可能地短。为此，生成的信道估计是不完整的，满是噪声，因

此，检波器无法理想地检测到发送的信号。即使信道估计在脉冲串期间根本不发生

变化，本发明的方案也可以改进信道估计的质量，因而改善检测。

因为训练序列位于脉冲串的特定点，所以在因终端移动而生成的数据序列中，信道

的实际脉冲响应可以与训练序列中生成的信道估计相差很大。

本创新方案还可以有效地用于纠正多普勒迁移。多普勒误差因终端的移动而起。当

终端位于基站的视距中时，信道估计变化对应于信号的相位差。因为本创新方案确

定了信道估计的变化，所以最好也检测并纠正相位误差。

至于数字信号处理，本发明的方案可以例如通过ASI或VLSI电路实现，需要完成

的数字功能最好由基于微处理器技术的软件实现。

尽管以上结合附图的例子描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，而是可以在

后附权利要求书所公开的创新思想范围内有所变化。