专利名称：传输路径响应估计器的制作方法
技术领域：
本发明涉及对频域上的传输路径响应进行估计的传输路径响应估计器，尤其涉及 在具有如下帧结构的无线系统的接收机中使用的传输路径响应估计器，上述帧结构为周期 性插入了对代码序列进行了循环扩展的指定的已知模式信号的结构。
背景技术：
一般而言，在使用无线的通信/广播系统中，从发送站/广播站发送的无线信号在 到达接收机的期间，由于地形或地面物体等而反射、散射、绕射，经过了上述多个路径的多 个电波相互合成，由此信号波形有时发生失真。该现象一般被称为多路径(multi path)。 另外，在发生了该多路径时，发送信号所经过的路径被称为多路径传输路径。因此，在接收机中，进行以下处理(均衡处理)，即从波形失真的接收信号中，提 取出从发送站/广播站发送的无线信号的原波形。均衡处理大多通过数字信号处理来进 行，重要的是高精度地估计从多路径传输路径接收的失真成分。一般而言，在多路径传输路径中发生的失真成分是以脉冲为输入信号时的滤波器 响应，能够使用在时间域表现各路径的传播延迟、强度衰减、相位旋转的传输路径脉冲响应 (延迟分布)，或在频域表现强度、相位的频率特性的传输路径频率响应来表现。因此，接收 机中的信号失真的均衡处理的精度很大程度上依赖于这些传输路径响应的估计精度。以往，作为无线系统的接收机的传输路径响应估计器，已知以下结构，S卩求出接 收信号与作为已知信号序列的参照信号之间的复时间相关，计算将其在时间序列上排列的 结果，作为延迟分布(例如参照佐藤拓朗《CDMA技术的基础到应用》，株式会社U 7 9
(例如第1章1. 11节))。但是，在以往的传输路径响应估计器中，关于具有将对PN序列进行了循环扩展的 唯一字(unique word)作为参照信号(已知模式信号)插入的帧结构的接收信号，存在以 下问题，即由于在延迟分布中产生模拟峰值(称为映象路径)，因此无法仅识别实际到来 的路径，传输路径响应的估计精度显著恶化。为了避免检测出映象路径，提出了一种不在时间域求相关、而在频域估计传 输路径响应的传输路径响应估计器(例如，参照日本特开2005-51404号公报、日本特 开 2005-223698 号公 艮、J. Wang，etc. ,"Iterative padding subtraction of the PN sequence for the TDS-OFDM over broadcast channel (广播信道上 TDS-OFDM 中 PN 序列 的迭代填充相减),，，IEEE Trans. Consumer Electronics, vol. 51，no. 4，pp. 1148—1152， November 2005.,以及 F. Yang, etc. , "Novel channel estimation method based on PN sequence reconstruction forChinese DTTB system(中国 DTTB系统中基于PN序列重建的新的信道估计方法)，” IEEE Trans. Consumer Electronics, vol. 54, no. 4，pp. 1583—1589， November 2008)。另外，日本特开2005-51404号公报公开了以下技术，即通过在发送信号之中包 含功率小的频率成分，来减少所产生的对传输路径估计值的不良影响，实现传输路径特性 的估计精度的提高。日本特开2005-223698号公报公开了以下技术，S卩在使用时间域上是功率一定 的序列、但频率特性不一定的控制信号的无线通信系统的传输路径特性估计装置中，实现 传输路径特性估计值的精度提高。在上述频域的传输路径响应估计器中，能够忽略映象路径的存在而实现频域上 的均衡。但是，在唯一字的序列长度较长的情况、或多路径所造成的延迟时间较长的情况 下，将FFT窗设定为从先行波的唯一字开头包括到最大延迟波的唯一字的末尾，因此，需要 FFT尺寸大的FFT及IFFT，存在电路规模及处理延迟量显著增大的问题。例如，在J. Wang， etc. ,"Iterative padding subtraction of the PN sequence for the TDS-OFDM over broadcast channel (广播信道上TDS-OFDM中PN序列的迭代填充相减)，” IEEE Trans. Consumer Electronics, vol.51, no.4, pp. 1148-1152, November 2005.,以及 F. Yang, etc. , "Novel channel estimation method based on PN sequence reconstruction for Chinese DTTB system(中国DTTB系统中基于PN序列重建的新的信道估计方法)，” IEEE Trans. Consumer Electronics, vol. 54, no. 4, pp. 1583-1589, November 2008 中，对于最大 945符号的唯一字，采用了 2048点的FFT和IFFT。另外，如果FFT尺寸这么大，则在FFT窗之中，唯一字前后的数据信号混杂进来并 发生干涉，因此存在传输路径响应的估计精度恶化的问题。这样，针对这种情况，在J. Wang， etc. ,"Iterative padding subtraction of the PN sequence for the TDS-OFDM over broadcast channel, ”IEEE Trans. Consumer Electronics, vol. 51, no. 4, pp.1148-1152, November 2005.,以及 F. Yang, etc. , "Novel channel estimation method based on PN sequence reconstruction for Chinese DTTB system, ”IEEE Trans. Consumer Electronics, vol. 54,no. 4,pp. 1583-1589，November 2008 中，引入了干涉复制生成以及用 于将其减去的反复取消处理，造成了电路规模的进一步增大。进而，存在以下问题，即如果 将FFT尺寸预先设定得较大，则在实际上多路径的延迟时间较短时，电路的耗电也很大。
发明内容
本发明的一个方式提供一种传输路径响应估计器，用于无线系统的接收机，该无 线系统的接收机对连续或间断配置了以下结构的帧的信号进行接收，该结构为周期性插入 了对指定的代码序列进行了循环扩展的已知模式信号的结构，该传输路径响应估计器的特 征在于，具备延迟时间估计部，估计接收信号的延迟时间；FFT参数决定部，根据由上述延迟时间估计部估计的延迟时间，决定FFT窗位置和FFT尺寸；第一 FFT部，根据由上述FFT参数决定部决定的FFT窗位置和FFT尺寸，将上述接收信号变换至频域；
第二 FFT部，按照由上述FFT参数决定部决定的FFT尺寸，将上述已知模式信号变 换至频域；传输路径响应计算部，进行将上述第一 FFT部的FFT输出除以第二 FFT部的FFT 输出的除法运算处理；以及IFFT部，对于上述传输路径响应计算部的输出，按照由上述FFT参数决定部决定 的FFT尺寸进行IFFT ；上述延迟时间估计部根据上述IFFT部的输出来估计延迟时间。本发明的其他方式提供一种传输路径响应估计器，用于无线系统的接收机，该无 线系统的接收机对连续或间断配置了以下结构的帧的信号进行接收，该结构为周期性插入 了对指定的代码序列进行了循环扩展的已知模式信号的结构，该传输路径响应估计器的特 征在于，具备先行波位置检测部，检测接收信号的先行波的位置；延迟时间估计部，估计上述接收信号的延迟时间；切换部，选择由上述先行波位置检测部检测的先行波位置、或由上述延迟时间估 计部估计的延迟时间之中的一方；FFT参数决定部，根据上述切换部的输出，决定FFT窗位置和FFT尺寸；第一 FFT部，根据由上述FFT参数决定部决定的FFT窗位置和FFT尺寸，将上述接 收信号变换至频域；第二 FFT部，按照由上述FFT参数决定部决定的FFT尺寸，将上述已知模式信号变 换至频域；传输路径响应计算部，进行将上述第一 FFT部的FFT输出除以第二 FFT部的FFT 输出的除法运算处理；以及IFFT部，对于上述传输路径响应计算部的输出，按照由上述FFT参数决定部决定 的FFT尺寸进行IFFT ；上述延迟时间估计部根据上述IFFT部的输出来估计延迟时间。
图1是将本发明的实施方式所使用的频域上的传输路径响应与时间域上的传输 路径响应进行对比说明的图。图2是表示在时间域上的传输路径响应的估计时、对于多路径合成波进行与已知 模式之间的相关检测的结果的图。图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的传输路径响应估计器的结构的模块 图。图4是说明中华人民共和国的地面数字广播所使用的传输路径响应估计方式的 图。图5及图6是将本发明的第一实施方式中的FFT窗位置及FFT尺寸与现有例进行 对比说明的图，图5是说明式(7)的τ ≤(M-N)T的情况下的FFT窗位置及FFT尺寸的设 定方法的图。图6是说明式⑶的τ > (M-N) T的情况下的FFT窗位置及FFT尺寸的设定方法的图。图7及图8是将本发明的第一实施方式中的FFT窗位置及FFT尺寸中的FFT窗位 置设定的其他例子与现有例进行对比说明的图，图7是说明式(9)的τ ( (M-N)T的情况 下的FFT窗位置及FFT尺寸的设定方法的图。图8是说明式(10)的τ > (M-N)T的情况下的FFT窗位置及FFT尺寸的设定方 法的图。图9是表示本发明的第二实施方式所涉及的传输路径响应估计器的结构的模块 图。图10是将先行波位置和最大延迟时间表示在延迟分布上的图。图IlA及图IlB是将先行波与主波的关系表示在延迟分布上的图，图IlA是表示 先行波与主波不同的情况的图，图IlB是表示先行波与主波一致的情况的图。图12是说明以往的传输路径响应估计器的结构的模块图。图13是说明以往的传输路径响应估计器的相关器的结构的模块图。图14是概略说明具有循环扩展的唯一字的帧结构的图。
具体实施例方式以下，参照
本发明的实施方式。图12表示现有例的传输路径响应估计器的模块图。表示时间域上的传输路径响 应估计器。图13表示图12中的相关器。在图12中，传输路径响应估计器900具备相关器901，检测接收信号与已知的参 照信号的相关；以及延迟分布估计器902，根据相关器901的输出来估计延迟分布。佐藤拓朗《CDMA技术的基础到应用》，株式会社'J 7，“‘(例如第1章1. 11节) 所示的以往的传输路径响应估计器，将接收信号设为r(t)，将参照信号设为c(t)，将τ作 为延迟时间，此时将如下所示的式(1)的结果存放在存储器中，排列为时间序列，并作为延 迟分布输出。(式1)
权利要求
一种传输路径响应估计器，用于无线系统的接收机，该无线系统的接收机对连续或间断地配置了以下结构的帧的信号进行接收，该结构为周期性地插入了对指定的代码序列进行了循环扩展的已知模式信号的结构，该传输路径响应估计器的特征在于，具备延迟时间估计部，估计接收信号的延迟时间；FFT参数决定部，根据由上述延迟时间估计部估计的延迟时间，决定FFT窗位置和FFT尺寸；第一FFT部，按照由上述FFT参数决定部决定的FFT窗位置和FFT尺寸，将上述接收信号变换至频域；第二FFT部，以由上述FFT参数决定部决定的FFT尺寸，将上述已知模式信号变换至频域；传输路径响应计算部，进行将上述第一FFT部的FFT输出除以上述第二FFT部的FFT输出的除法运算处理；以及IFFT部，对于上述传输路径响应计算部的输出，按照由上述FFT参数决定部决定的FFT尺寸，进行IFFT；上述延迟时间估计部根据上述IFFT部的输出，估计延迟时间。
2.一种传输路径响应估计器，用于无线系统的接收机，该无线系统的接收机对连续或 间断地配置了以下结构的帧的信号进行接收，该结构为周期性地插入了对指定的代码序列 进行了循环扩展的已知模式信号的结构，该传输路径响应估计器的特征在于，具备先行波位置检测部，检测接收信号的先行波的位置； 延迟时间估计部，估计上述接收信号的延迟时间；切换部，选择由上述先行波位置检测部检测出的先行波位置或由上述延迟时间估计部 估计的延迟时间中的一方；FFT参数决定部，根据上述切换部的输出，决定FFT窗位置和FFT尺寸； 第一 FFT部，根据由上述FFT参数决定部决定的FFT窗位置和FFT尺寸，将上述接收信 号变换至频域；第二 FFT部，按照由上述FFT参数决定部决定的FFT尺寸，将上述已知模式信号变换至 频域；传输路径响应计算部，进行将上述第一 FFT部的FFT输出除以上述第二 FFT部的FFT 输出的除法运算处理；以及IFFT部，对于上述传输路径响应计算部的输出，按照由上述FFT参数决定部决定的FFT 尺寸，进行IFFT ；上述延迟时间估计部根据上述IFFT部的输出，估计延迟时间。
3.如权利要求1记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述传输路径响应计算部通过最小二乘误差算法来计算传输路径响应。
4.如权利要求1记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述FFT参数决定部根据由上述延迟时间估计部估计的延迟时间，对预先决定的规定 的FFT尺寸和比上述FFT尺寸小的FFT尺寸进行切换。
5.如权利要求1记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述第一 FFT部、第二 FFT部以及上述IFFT部的FFT尺寸按照由上述FFT参数决定部决定的FFT尺寸可变。
6.如权利要求1记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述延迟时间估计部在作为上述IFFT部的输出而得到的延迟分布中，搜索具有最大 功率的路径，将相对于该路径的最大功率成为规定的衰减等级以上的等级的路径识别为延 迟波，并测定它们的延迟时间。
7.如权利要求1记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述延迟时间是被识别为延迟波的多个延迟波中的最晚的延迟波的最大延迟时间。
8.如权利要求1记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述FFT参数决定部在最初的步骤中，将上述第一 FFT部、第二 FFT部以及上述IFFT 部中的FFT以及IFFT的尺寸固定为作为多路径延迟时间能够设想到的最大的尺寸，上述第 一 FFT部、第二 FFT部以及上述IFFT部按照该固定的FFT尺寸进行FFT以及IFFT，上述延 迟时间估计部根据由上述IFFT部得到的传输路径响应，求出最大延迟时间τ，上述FFT参 数决定部为了能够根据表示上述最大延迟时间τ与PN序列长度N及已知模式信号长度M 的关系的规定算式、来估计正确的传输路径响应，在下一步骤中，使上述第一 FFT部及第二 FFT部以及IFFT部的FFT尺寸按照上述最大延迟时间τ可变。
9.如权利要求1记载的传输路径响应估计器，其特征在于，在将先行波位置设为P，将已知模式信号长度设为Μ，将上述FFT尺寸设为K时，上述 FFT窗位置被设定为由算式Ρ+Μ-Κ表示的时间位置。
10.如权利要求1记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述FFT窗位置被设定为具有规定的阈值以上的功率的最晚的延迟波的延迟时刻。
11.如权利要求1记载的传输路径响应估计器，其特征在于，在将上述已知模式信号的已知模式信号长度设为Μ，上述已知模式信号中的上述指定 的代码序列为PN序列且将该PN序列长度设为N，将多路径延迟波的最大延迟时间设为τ， 将1个符号时间设为Τ，将上述FFT尺寸设为K时，在最大延迟时间τ为相当于上述PN序列的循环扩展部分的时间即(M-N)T以下的情 况下，上述FFT尺寸K被设定为PN序列长度的N点以上且已知模式信号长度的M点以下， 以包括先行波以及所有延迟波的PN序列或使PN序列循环扩展的信号序列。
12.如权利要求1记载的传输路径响应估计器，其特征在于，在将上述已知模式信号的已知模式信号长度设为Μ，上述已知模式信号中的上述指定 的代码序列为PN序列且将该PN序列长度设为N，将多路径延迟波的最大延迟时间设为τ， 将1个符号时间设为Τ，将上述FFT尺寸设为K时，在最大延迟时间τ比相当于上述PN序列的循环扩展部分的时间即(M-N)T大的情况 下，上述FFT尺寸K被设定为比相当于循环扩展部分的点数(M-N)大的尺寸。
13.如权利要求2记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述先行波位置检测部在时间域上持续进行已知模式信号与接收信号的复相关处理， 将存在表示相关结果的相关值的峰值的位置决定为先行波位置。
14.如权利要求13记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述先行波位置检测部在先行波位置对于每个帧摇摆的情况下，对已知模式信号与多 个帧之间的相关结果进行平均。
15.如权利要求13记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述先行波位置检测部在先行波位置对于每个帧摇摆的情况下，进行设置规定的条件 来使峰值检测位置在帧之间同步的同步保护。
16.如权利要求2记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述先行波位置检测部持续求取已知模式信号和接收信号中循环扩展的部分的对即 前置代码与PN序列的末尾区域的对、或后置代码与PN序列的开头区域的对的相关，并将相 关值最大的位置决定为先行波位置。
17.如权利要求2记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述先行波位置检测部求取至少包括PN序列长度N的已知模式信号与接收信号的相 关，并对于表示该相关结果的相关值的功率值进行阈值判断，该阈值判断是将小于阈值的 波不看作是先行波的判断。
18.如权利要求2记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述先行波位置检测部在最初的步骤中，将上述第一 FFT部、第二 FFT部以及上述IFFT 部中的FFT以及IFFT的尺寸固定为作为多路径延迟时间能够设想到的最大的尺寸，将由上 述先行波位置检测部检测的先行波位置作为FFT窗位置的开头，暂时估计传输路径响应， 上述延迟时间估计部利用得到的传输路径响应，由上述延迟时间估计部求出最大延迟时间 τ，上述切换部在从上述最初的步骤向下一步骤转移时，将电路输出从上述先行波位置检 测部切换至上述延迟时间估计部，并提供给上述FFT参数决定部，上述FFT参数决定部根据 上述最大延迟时间τ与PN序列长度N及已知模式信号长度M的关系，在上述下一步骤中， 使上述第一 FFT部、第二 FFT部以及上述IFFT部中的FFT及IFFT的尺寸根据最大延迟时 间τ可变，从而估计正确的传输路径响应。
19.如权利要求2记载的传输路径响应估计器，其特征在于，上述切换部具备切换上述先行波位置检测部的输出与上述延时时间估计部的输出的 开关；以及控制部，在从最初的步骤向上述下一步骤转移时的定时进行切换上述开关的控 制，该切换部在从上述最初的步骤向上述下一步骤转移时，将电路输出从上述先行波位置 检测部切换至上述延迟时间估计部。
20.如权利要求2记载的传输路径响应估计器，其特征在于，在传输路径的延迟范围较大的环境下，前帧的信号延迟到后续帧的已知模式信号部分 而混入的量大、并且进行相关检测的相关器的输出的峰值精度减弱的情况下，利用对前帧 的延迟分布进行了估计的结果、以及对前帧的数据部即帧主体的解调结果进行重新调制的 信号，生成混入到下一帧中的延迟信号的复制信号，并在下一帧中在估计延迟分布之前减 去该延迟信号的复制信号，由此防止传输路径响应估计的精度劣化。
全文摘要
本发明提供一种传输路径响应估计器，具备延迟时间估计部，估计接收信号的延迟时间；FFT参数决定部，根据估计的延迟时间，决定FFT窗位置和FFT尺寸；第一FFT部，根据决定的FFT窗位置和FFT尺寸，将接收信号变换至频域；第二FFT部，按照决定的FFT尺寸，将已知模式信号变换至频域；传输路径响应计算部，进行将第一FFT部的FFT输出除以第二FFT部的FFT输出的除法运算处理；以及IFFT部，对于传输路径响应计算部的输出，按照决定的FFT尺寸，进行IFFT；延迟时间估计部根据IFFT部的输出来估计延迟时间。
文档编号H04L25/02GK101989972SQ20101024687
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年8月4日
发明者古川达久, 松冈秀浩, 相泽雅己 申请人:株式会社东芝