技术 本发明一般涉及通信系统，尤其涉及生成信道估计。 背景 无线通信系统中的接收机经常利用信道补偿器来对接收到的信号进行滤 波或其它处理以消除无线通信信道对信号的影响。无线通信信道往往具有导致 信号的多个版本在不同时间到达接入终端设备处的散射和多径衰落信道特性。 信道补偿器在对接收到的信号解调之前处理该信号。在码分多址(CDMA)系 统中，例如，接收到的信号在其被解调之前由至少部分地对无线信道特性进行 补偿的线性均衡器进行处理。然而，常规的信道估计器是有局限的，它提供不 能使均衡器功能的性能最大化的不完善的信道估计。特别地，常规信道估计器 不能提供用于判决反馈均衡器(DFE)的充分准确的信道估计。 因此，需要改进的信道估计器。 概要 一种信道估计器被配置成基于包括已知传送的信号和噪声信号的收到信 号来确定指示无线通信信道的特性的信道估计参数。该信道估计器被配置成向 收到信号施加频域表示的、作为频率的函数的已知信号因子与噪声因子的组合 的逆。 附图简述 图1是根据示例性实施例的信道估计器的框图。 图2是示例性信道分析器的框图。 图3是示例性信号路径处理器的框图。 图4是在时间谱内标识出的信号路径的示图。 图5是根据示例性实施例的生成信道估计的方法的流程图。 图6是根据示例性实施例的确定信号路径偏移量的方法的流程图。 具体描述 信道估计器基于通过无线通信信道接收到的信号来确定该无线信道的信 道估计。所接收到的信号至少包括已知传送的信号和噪声。在示例性实施例中， 信道估计器包括确定信道参数的信道分析器和确定降噪参数的非路径信道调 节器。参数处理器将信道参数和降噪参数组合以生成可在用于处理接收到的信 号的线性均衡器或判决反馈均衡器(DFE)中施加的信道估计。信道分析器向 接收到的信号施加当在频域中表示时包括已知信号因子与噪声因子的组合的 逆的逆均衡器函数。非路径信道调节器确定当作为信道估计的一部分被施加时 至少部分地导致标识出的诸信号路径延迟之间的时延窗内的信道估计减小的 降噪参数。搜索器检测导频信号的延时版本以标识出从基站到接收机的诸信号 路径之间的相对时延。窗口滤波器确定在参数处理器中施加的导致上述至少部 分地减小所标识出的诸信号路径之间的时间窗内的信道估计的恰当的降噪参 数。 术语“示例性”在此用来表示“用作示例、实例、或例示”。在此被描述 为“示例性”的任何实施例都无需被解释为优于或胜过其它实施例。 图1是根据本发明的示例性实施例的连接到信道补偿器101的信道估计器 100的框图。信道估计器100可以硬件、软件和/或固件的任意组合来实现。在 该示例性实施例中，在诸如蜂窝式手机等接入终端、或其它便携式通信设备内 的处理器上运行的软件代码执行用以实现信道估计器100的功能的计算、比较、 和调节。参照信道估计器100描述的块的各种功能和操作可以任意数目的设备、 电路、或元件来实现。在一些情况下，这些功能块中的两个或多个可集成在单 个设备中，且描述为在任意单个设备中执行的功能可以在若干个设备上实现。 例如，搜索器118的一些功能在一些情况下可由信道分析器来执行。取决于特 定实现，一些信号可在时域中或在频域中处理。该示例性实施例中的信道估计 器100包括其它功能和块，但为了简明和清晰在图1中省略了这些功能和块。 信道估计器100生成由诸如线性均衡器或判决反馈均衡器等信道补偿器 101用来处理从基站发射并通过无线通信信道接收到的信号的信道估计104。 得到的经补偿的信号106被转发到接收机中的解调器以供进一步处理。信道估 计104是频率的函数且可包括可由信道补偿器101用来降低无线通信信道的负 面影响的参数、变量和/或常数的任意组合。例如，信道补偿器101可以移除噪 声并操纵接收到的信号102以组合传入信号102的多个延时版本。合适的信道 补偿器的例子包括在提交于2006年3月21日且整体援引纳入于此的题为 “Decision Feedback Equalizer For Code Division Multiplexed Signals(用于码分 复用信号的判决反馈均衡器)”的美国专利申请S/N.XX/XXX,XXX[代理案卷 号051238]中讨论的DFE。 信道估计器100在该示例性实施例中包括信道分析器108和信号路径处理 器110。然而，在一些情况下，可省略信号路径处理器110或信道分析器108。 此外，可与信号路径处理器110一起使用其它用于生成信道参数112的技术来 生成信道估计104。传入的收到信号102在信道补偿器101、信道分析器108 和信号路径处理器110处被接收。 信道分析器108向接收到的信号施加逆均衡函数以确定指示无线通信信 道特性的信道参数112。虽然逆均衡函数是参照频域中的表示来讨论的，但信 道分析器108也可在时域中执行处理。例如，信道分析器108的响应在一些情 况下可在频域中设计但在时域中实现。本领域的技术人员将认识到，各种时- 频域和频-时域变换以及频域处理可以在时域中组合及处理。此逆均衡函数当 在频域中表示时包括已知信号因子与噪声因子的组合的逆。相应地，信道分析 器108所生成的信道参数112是部分地基于信道分析器108所使用的诸如导频 信号等的参考信号的信噪比(SNR)。信道分析器108在确定信道参数112时 将该参考信号在其中有高SNR的频率分量加重。相反，信道分析器108在确 定信道参数112时将该参考信号在其中具有低SNR的频率分量削弱。将参照 图2更具体地对示例性信道分析器108进行讨论。 信号路径处理器110生成在由参数处理器116施加时至少部分地降低信道 参数112在滤除时间窗内的振幅的降噪参数114。当被施加于信道参数时，降 噪参数得到反映在由信道补偿器101施加时导致噪声降低的滤除时间窗的信道 估计。因此，降噪参数114通过提供与特定延迟上存在信号路径的似然性相关 的信息来导致经补偿的信号106中的噪声降低。搜索器118通过检测诸如导频 信号等已知信号的时间偏移版本来标识出诸信号路径之间的相对时延。虽然搜 索器118在如下所讨论的示例性实施例中是在频域中实现的，但在一些情况下 搜索器118也可在时域中实现。搜索器118生成信号路径的描述，此描述至少 包括诸信号路径之间的路径时间偏移量120。在该示例性实施例中，自诸如具 有最小延迟的信号路径等的参考信号路径起的时间偏移量随该信号路径的相 关联的振幅和相位被存储在存储器中。相应地，搜索器118创建具有相应的振 幅和相位的信号路径时间偏移量表。以下将参照图6对用于确定路径时间偏移 量120的合适技术进行了讨论。窗口滤波器122确定所标识出的各路径时间偏 移量之间应被滤波以降低经信道补偿的信号106中的噪声的滤除窗。窗口滤波 器生成当由参数处理器116施加时形成如信道估计所反映的诸路径时间偏移量 之间的滤除窗的降噪参数114。在该示例性实施例中，滤除窗被设于诸透过窗 之间，在此透过窗自每一标识出的信号路径时间偏移量起延展±3.5个码片。因 此，滤除窗被设于中心在这些路径时间偏移量处的7码片长的透过窗之间。如 下所讨论的，在最大延迟透过窗外施加一最大延迟滤除窗以降低在距离所标识 出的诸信号路径相当远的延迟上的噪声。 所生成的降噪参数114在由参数处理器116处理时导致信道参数112在滤 除时间窗内至少部分的衰减。在一些情形中，信道估计104可被设为0以在滤 除时间窗内完全衰减信道参数112。窗口滤波器112所生成的降噪参数114可 以被设置成使得信道参数112在由参数处理器116处理时在这些滤除时间窗外 保持不变。在该示例性实施例中，落在滤除时间窗外的任何位置总是在离所标 识出的诸信号路径时间偏移量中的至少一个±3.5个码片内。在该示例性实施例 中，降噪参数114被设置成使得信道参数在滤除时间窗外完全不被衰减而在滤 除时间窗内完全被衰减。然而，降噪参数114的其它设置也是可能的。例如， 降噪参数114可以被设置成使得信道参数112在滤除时间窗外被以基于所估计 出的参数SNR的适当比例定标因子来衰减，或者信道参数112可以仅在其振 幅落在恰当选择的阈值以下的情况下才被完全衰减。此类阈值可以被选择为例 如在所预期的噪声振幅以上的某一倍数或在最大信道参数112的振幅以下的某 一分数或在跨所有频率取的信道参数112的均方根(RMS)以下的某一分数。 也可将诸如恰当的比例定标或取阈等的类似技术用于确定将在滤除时间窗内 施加的降噪参数114。一般而言，比例定标因子或阈值水平在滤除时间窗的内 部和外部将被设为不同的值。在该示例性实施例中，这些比例定标因子被分别 设为0和1。 参数处理器116将降噪参数114与信道参数112相组合以生成反映信号路 径处理器110的滤波和信道分析器108的均衡函数的信道估计104。信道估计 104由信道补偿器101施加以在经补偿的收到信号106由解调器作进一步处理 之前使其信噪比(SNR)最大化。 图2是示例性信道分析器108的框图。如上所讨论的，信道分析器108 可在频域中或在时域中实现，虽然响应是在频域中检查的。例如，参照图2所 讨论的快速傅立叶变换(FFT)、快速傅立叶逆变换(IFFT)、和逆均衡函数 可被组合成在时域而非频域中执行计算的时域实现。然而在许多情形中，由处 理器采用频域实现来执行的计算任务比在时域实现中所需的计算任务的要求 要低。 接收到的信号102由FFT处理器202从时域表示变换到频域表示。频域 逆均衡器204对该频域收到信号施加逆均衡函数以确定信道参数112。逆均衡 函数至少部分地基于已知信号因子和噪声因子。当在频域中表示时，此逆均衡 函数包括该已知信号因子与该噪声因子的组合的逆。在该示例性实施例中，逆 均衡函数等于： 其中，K*(f)是在频域中作为频率的函数的已知信号的复共轭，而N是估计出的 噪声谱密度。因此，该已知信号因子是作为频率的函数的已知信号的绝对值的 平方，而噪声因子是所估计出的噪声的绝对值的平方。虽然所估计出的噪声206 即N在一些情形中可能是频率的函数，但N在该示例性实施例中为常数。在 该示例性实施例中，N是基于在一时间段上相继解调的导频码元之差的RMS 来确定的。在一恰当的时间段上，计算出相继解调的导频码元之间的差分并确 定这些差值的RMS。在该示例性实施例中，该时间段为32个导频码元，但也 可使用其它时间段。N被设为在用恰当的归一化因子作比例定标之后计算出的 RMS值。该归一化因子是基于导频码元长度、信号带宽、频率分辨率、以及 在一些情况下还可能有其它因素来确定的。 已知信号208是频率的函数且包括诸如导频信号210等存储在存储器中的 先验信号与在接收机214处被接收之后确定的收到信号212的任意组合。由于 在由逆均衡器204处理时，已知信号是在频域中表示的，因此导频信号210或 者被存储为频域表示或者被变换到频域。导频信号表示不但反映了导频序列还 反映了脉冲波形的频谱表示。 被接收到并解调的信号根据在基站中所使用的技术作调制和处理来重建 对应于该接收到的信号的估计传送的信号。信号重建器216使用与基站中同样 的技术来对该信号进行调制、扩展、加扰、及其它处理以生成估计传送的信号 218。估计传送的信号218在作为已知信号208的一部分在逆均衡器204中被 施加之前由FFT处理器220转换到频域。 因此，在该示例性实施例中，信道分析器108施加一逆均衡器函数，该函 数在频域表示中等于已知信号的复共轭除以该已知信号的平方加上噪声估计 的平方。因此，逆均衡器函数在该示例性实施例中为最小均方误差(MMSE) 函数。得到的信道参数可在诸如DFE等信道补偿器中施加以在接收到的信号 被接收机作进一步处理之前使其信噪比(SNR)最大化。 图3是一示例性信号路径处理器110的框图。搜索器118标识出导频信号 的构成信号102的一部分的时间偏移量版本。在该示例性实施例中，搜索器118 在频域处理传入信号102。因此，接收到的信号102在FFT处理器302中被从 时域变换到频域。搜索器118使用经填充的导频参考信号在频域中执行卷积。 路径搜索器118基于在接收机系统处接收到的导频信号的时移版本标识出从发 射机到接收机系统的多条信号路径。时域搜索器的示例包括将传入数据流(接 收到的信号)与导频信道的伪随机噪声(PN)序列的本地拷贝(CPICH)相关 的相关器。发送自基站的导频信号作为原始导频信号的时移版本到达搜索器 处。搜索器118确定多个时移信号的能级和相对时间偏移量以标识出从基站到 接收机系统的信号路径。两个信号在频域中的乘法导致在时域中的循环卷积。 为了使在用比块长度长的导频序列处理参考导频信号时的误差最小化，参考导 频信号被填充以允许在频域中进行循环卷积。在该示例性实施例中，向该导频 序列添加了前缀和后缀。合适的后缀和前缀包括在导频序列的开头和末尾处对 该导频序列作0填充。 在频域中得到的谱包括所标识出的导频信号版本的表示，并因而包括诸信 号路径在频域中的表示。频域信号路径306由IFFT处理器308从频域变换到 时域。信号路径120的时域表示120由窗口滤波器122在时域中施加以确定恰 当的滤除窗。 图4是时间谱400内所标识出的信号路径402、404和406的示图。虽然 图4示出了3条信号路径402、404和406，但搜索器118可标识任意数目的信 号路径。窗口滤波器122围绕所标识的信号路径放置透过窗408、412和414， 并且在其它延迟时间内放置滤除窗416、418。在该示例性实施例中，透过窗 408、412、414中的每一个具有7个码片的长度且中心位于所标识出的信号路 径上。两个重叠的透过窗412和414形成组合的透过窗410。因此，以图4中 所示为例，第一滤除时间窗416介于距第一标识出的信号路径402有3.5个码 片和6.5个码片的延迟之间。第二窗418从14.5个码片延伸至下一透过窗(未 示出)。窗口滤波器122生成导致参数处理器116向信道参数112施加滤除时 间窗416、418的降噪参数114。滤除时间窗416和418可通过将信道估计104 在时间窗内设为0来完全衰减信道参数112，或者也可施加另一衰减水平。然 而，在透过窗408、412和414内，信道估计104可被设成与相应的信道参数 112相同，或者也可施加其它恰当选择的衰减。信道参数112与信道估计104 之间的关系至少部分是响应于信道参数是落在滤除时间窗内还是落在透过窗 内来确定的。 在该示例性实施例中，在最大延迟的透过窗420外施加最大延迟滤除窗 422以降低在距离所标识出的信号路径402、404、406相当远的延迟上的噪声。 对于根据CDMA2000协议工作的系统而言，合适的最大延迟透过窗420从-4 个码片延伸至+20个码片。最大延迟滤除窗422自最大延迟透过窗420延伸并 降低不大可能存在信号路径的区域中的噪声。虽然对于CDMA2000系统而言 16个码片的延迟可能已经相当长可以避免滤掉信号路径，但仍添加了额外4 个码片以避免在可能未检测到第一个到达的信号以及在最大延迟滤除窗422的 边缘附近仍可能检测到信号的旁瓣的场合滤掉路径。 图5是根据本发明的示例性实施例的生成信道估计的方法的流程图。该方 法可以由硬件、软件、和/或固件的任意组合来执行。在该示例性实施例中，该 方法是由专用集成电路(ASIC)来执行的。 在步骤502，生成信道参数。在频域中表示的、作为频率的函数的已知信 号因子与噪声因子的组合的逆被施加于传入的收到信号。在该示例性实施例 中，收到信号在频域中被乘以： 噪声估计N在一些情形中可以是频率的函数。 在步骤504，生成降噪参数。当由参数处理器施加时，这些降噪参数得到 在其处没有信号路径被标识出的时间窗内至少部分地衰减信道参数的时间滤 除窗。在该示例性实施例中，滤除时间窗被置于诸透过窗之间的时间延迟上， 其中这些透过时间窗是被建立于所标识出的信号路径的时间延迟之前3.5个码 片到之后3.5个码片。在搜索器标识出了路径时间偏移量120之后，窗口滤波 器122确定诸时间窗的位置和大小。以下参照图6所描述的方法提供了用于确 定路径时间偏移量120的合适技术的示例。 在步骤506，降噪参数和信道参数被组合以形成信道估计。当由诸如DFE 或线性均衡器等信道补偿器施加时，此信道估计通过使得在不大可能包括信号 路径的时间延迟内的信号的作用最小化来使无线通信信道的影响最小化并降 噪。 图6是根据该实施例的确定路径时间偏移量120的方法的流程图。相应地， 参照图6所描述的方法提供了用于确定路径时间偏移量120的合适技术的示 例。在该示例性实施例中，在ASIC或处理器中执行的代码执行上述搜索器的 功能以确定路径时间偏移量120。 在步骤602，对于每个信号路径延迟，信号路径延迟d的阈值T(d)被设为 一初始值T_INIT。在该示例性实施例中，d是整数个码片值且范围从0到一相 当大以使其大于一最大延迟(MAX_DELAY_SPREAD(最大延迟张开))的 延迟。该最大延迟(MAX_DELAY_SPREAD)是在其处不大可能存在信号路 径的延迟。在根据CDMA2000工作的系统中，MAX_DELAY_SPREAD被设 为16个或以上的码片。在根据WCDMA工作的系统中， MAX_DELAY_SPREAD被设为48个或以上的码片。在一些情形中，也可使 用其它时间延迟和最大延迟。 在步骤604，接收针对每个信号路径延迟的时域信道估计H(d)。在该示例 性实施例中，信道分析器108所确定的信道参数112是在时域中被施加于这些 延迟。 在步骤606，估计噪声本底N。在该示例性实施例中，N被确定为在最大 延迟张开窗之外的平均功率。相应地，该平均噪声功率是针对大于 MAX_DELAY_SPREAD的d来确定的。 在步骤608，D被初始化为0(D＝0)。 在步骤610，确定d是否小于最大延迟(MAX_DELAY_SPREAD)。如 果d小于最大延迟，则该方法在步骤612继续进行。否则，该方法返回步骤604 以接收针对每个d的新的时域信道估计。 在步骤612，将针对d的时域信道估计的绝对值的平方(|H(d)|2)与噪声 估计N相比较。如果|H(d)|2＜N，则该方法在步骤614继续进行。否则该方法在 步骤616继续进行。 在步骤614，d的阈值被加大，而在步骤616，d的阈值被减小。在该示例 性实施例中，T(d)在步骤616被设为等于(1-a)T(d)-a(T_INIT)-T_INIT而在步骤 614被设为等于(1-a)T(d)+a(T_INIT)+T_INIT，在此a是介于0与1之间的滤波 器参数常量。此常数a是作为收敛速度与准确性之间的折衷来选择的。随着a 减小，以较慢的收敛为代价，准确性得到提高。因此，步骤612、614和616 所执行的这些阈值调节允许将先前在其下检测到信号路径的阈值减小而将先 前在其下未检测到信号路径的阈值增大。因此，使得检测到信号路径假阳性的 似然性降低，并且还使得在先前标识出的信号路径中信号的振幅暂时减小时确 定不存在信号路径的似然性也降低。 在步骤618，将针对d的时域信道估计(|H(d)|2)的绝对值的平方与d处 的阈值(T(d))相比较。如果|H(d)|2＞T(d)，则该方法在步骤620继续进行，在 此d被确定为是有效的信号路径偏移量。否则，该方法在步骤622继续进行， 在此d被确定为是无效的信号路径偏移量。 在步骤624，将d递增1(d＝d+1)。 本领域的技术人员将可理解，信息和信号可使用各种不同技术和记忆中的 任意一种来表示。例如，贯穿以上描述所述及的数据、指令、命令、信息、信 号、位、码元、以及码片可以由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或 光粒子、或其任意组合来表示。 技术人员还将进一步领会，结合在此公开的实施例所描述的各种说明性逻 辑块、模块、电路、和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件、或两者的 组合。为了清楚地示出硬件和软件的这种可互换性，各种说明性组件、块、模 块、电路、及步骤在以上是以其功能集的形式来描述的。这些功能集是实现为 硬件还是软件取决于特定应用和对整体系统所加的设计约束。技术人员可以针 对每种特定应用以各种方法实现所描述的功能集，但这类实现决不应被解释为 导致脱离本发明的范围。 结合在此公开的实施例所描述的各种说明性逻辑块、模块、和电路可用通 用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门 阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件、 或其被设计成执行在此所描述的功能的任意组合来实现或执行。通用处理器可 以是微处理器、但是在替换方案中，该处理器可以是任意的常规处理器、控制 器、微控制器、或状态机。处理器还可被实现为计算设备的组合，例如，DSP 与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、 或任意其它此类配置。 结合在此公开的实施例所描述的方法或算法的步骤可直接以硬件、以由处 理器执行的软件模块、或以这两者的组合来体现。软件模块可驻留于RAM存 储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬 盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中已知的任何其它形式的存储介质中。示 例性存储介质被耦合到处理器，以使得该处理器可从/向该存储介质读取/写入 信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。该处理器和该存储介质 可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替换方案中，处理器和存 储介质可作为分立组件驻留于用户终端中。 提供以上对所公开的实施例的描述是为使得本领域任何技术人员皆能够 制作或使用本发明。对这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员将是显而 易见的，且在此所定义的普适原理可适用于其它实施例而不会脱离本发明的精 神实质或范围。因此，本发明无意限于这里所示出的实施例，而是应根据与在 此所公开的原理和新颖性特征相一致的最宽的范围来授权。 根据35U.S.C.§119的优先权要求 本专利申请要求提交于2005年9月2日且转让给本申请受让人并因而被 明确援引纳入于此的题为“MEMO ON IMPROVED CHANNEL ESTIMATION ALGORITHM(关于改进型信道估计算法的备忘录)”临时申请No.60/713,995 的优先权。 背景