專利名稱：通信系統(tǒng)中提供載頻偏移補(bǔ)償?shù)姆椒ㄅc設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說來涉及無線電接收機(jī)，更確切地說，涉及到數(shù)字無線電接收機(jī)。不過，說得具體些，本發(fā)明是關(guān)于如一種自適應(yīng)的時(shí)分多路存取方式(TDMA)(Time Division Multiple Access)的無線電接收機(jī)系統(tǒng)，提供載頻偏移補(bǔ)償之方法與設(shè)備的。
在高數(shù)據(jù)率的TDMA移動(dòng)式無線電通信系統(tǒng)中，典型的發(fā)送信道除受到瑞利衰落的影響外，還要經(jīng)受到多路徑干擾。這樣，用于移動(dòng)式或便攜式TDMA系統(tǒng)的無線電接收機(jī)，就必須要能接納一發(fā)送信號(hào)的多個(gè)復(fù)制形式，而各個(gè)這樣的復(fù)制形式相對(duì)于此發(fā)送信號(hào)則具有無規(guī)的大小、相位與延時(shí)。如果不采取校正手段，因多路徑與瑞利衰落兩者造成的符號(hào)間干擾(ISI)就會(huì)嚴(yán)重地削弱上述接收機(jī)的性能。
熟悉此種技術(shù)的人當(dāng)知，校正這類信道感生的失真方法稱之為均衡化。在這樣的校正工作中可以選用多種類型的均衡器，例如線性均衡器、判定反饋均衡器(DFE)以及最大似然序列估計(jì)(MLSE)均衡器。
下面的討論集中于采用MLSE型均衡的接收機(jī)。
1972年，G.D.Forney Jr.博士從理論上提出，MLSE函數(shù)可適用于數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的均衡且的[參看“存在符號(hào)間干擾時(shí)數(shù)字序列的最大似然序列估計(jì)”，G.D.Forney，Tr，《IEEE Transactions on Information Theory》，vol.18，NO.3，May 1972，pp.363-377]。MLSE乃是一種序列估計(jì)技術(shù)，涉及到使一目標(biāo)函數(shù)最大或最小化。
最初利用MLSE來評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)的種種努力已證明因太復(fù)雜而不能實(shí)用。于是Torney博士重新闡明了這一問題，并采用了Viterbi算法來支持這種函數(shù)的計(jì)算。需要指出，Viterbi算法能顯著減少實(shí)施MLSE所需的計(jì)算次數(shù)。想要更詳細(xì)地了解Viterbi算法與MLSE均衡法時(shí)，可參看“Viterbi算法”，G.D.Forney，《IEEE Transactions Communication》，Vol.COM-22，pp.624-636，May 1974。最近，R.D′avella等人又公開了另一種MLSE接收機(jī)“一種用于TDMA數(shù)字式移動(dòng)無線電裝置的自適應(yīng)MLSE接收機(jī)”，《IEEE Joarnal on Selected Areas IN Communications》vol.7，vo.1，Jannary 1989。d p tkh D′avella系統(tǒng)中，假定了載頻偏移在一列短脈沖群的基礎(chǔ)上將于各個(gè)接收到的TDMA信號(hào)內(nèi)造成失真，而這種載頻偏移則或者是起因于如部分無線電信道特征的多普勒感生的頻移，今后稱之如信道脈沖響應(yīng)(CIR);或者是由于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的本機(jī)振蕩器之間的頻差所造成。因此，D′avella系統(tǒng)是設(shè)計(jì)用來限蹤和消除這種失真的。利用一種相干的，判定式定向的探測技術(shù)，P′avella的MLSE接收機(jī)能對(duì)各個(gè)接收到的短脈沖群，誘導(dǎo)出CIR的一種新的估計(jì)。其次，這種匹配濾波器的抽頭增益是作為所會(huì)計(jì)的CIR詳本之復(fù)共制了D′avella系統(tǒng)所能補(bǔ)償?shù)妮d頻偏移的允許范圍。
1990年，Kazuhiro Okanoue等人公開了又一種MLSE型的接收機(jī)“TDMA移動(dòng)式無線電裝置用的帶載頻估算機(jī)的MLSE接收機(jī)”，《Proceedings of the Fourth Nordic Corference on Digital Mobile Radio Communication》，挪威，奧斯陸，1990年6月26-28日。此種MLSE接收機(jī)采用了解調(diào)原理，在進(jìn)行任何數(shù)據(jù)信號(hào)的估算之前，作為匹配濾波器的函數(shù)進(jìn)行了載頻偏移估計(jì)。這樣，Kaxahiro Okanoue等人就提出了一種非判定式定向的載頻估計(jì)技術(shù)。熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人當(dāng)知，這類非判定式定向探測技術(shù)一般會(huì)犧牲對(duì)速度有利的性能。因此，最為有益的是去提供另一種MLSE接收機(jī)裝置，它能在TDMA通信系統(tǒng)中提供載頻偏移補(bǔ)償，同時(shí)可克服先有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
簡單地說，本發(fā)明涉及到一種用來為TDMA能信系統(tǒng)提供載頻偏移補(bǔ)償?shù)姆椒ㄅc設(shè)備。作為本發(fā)明的成果是提供了一種TDMA接收機(jī)，它適用于在-TDMA時(shí)隙中經(jīng)由發(fā)送信道接收一發(fā)送信號(hào)，此信號(hào)包括一同步信號(hào)部分、至少一已知部分以及一信息信號(hào)部分。起始時(shí)，去測定接收信號(hào)中與發(fā)送信號(hào)已知部分相對(duì)應(yīng)之部分的相位誤差。然后調(diào)節(jié)各接收信號(hào)參數(shù)以消除此相位誤，據(jù)此來補(bǔ)償任何載頻偏移。
本發(fā)明的首要優(yōu)點(diǎn)是，能在信息信號(hào)序列估計(jì)之前提供偏移補(bǔ)償。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，能將不同的相位誤差平均化，而得以提高采用了本發(fā)明之通信系統(tǒng)的精度與穩(wěn)定性。
下面簡釋本發(fā)明的附圖。


圖1是采用正交型數(shù)字發(fā)送接受的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)框圖;
圖2示明了本發(fā)明的短脈沖群傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu);
圖3如-TDMA接收機(jī)的框圖，此接收機(jī)接收?qǐng)D2中的短脈沖群傳輸，同時(shí)應(yīng)用本發(fā)明來補(bǔ)償載頻偏移;
圖4如圖3中之TDMA接收機(jī)采用了本發(fā)明另一種載頻偏移補(bǔ)償實(shí)施例時(shí)的框圖;而圖5如采用了本發(fā)明又一種載頻偏移補(bǔ)償實(shí)施例之TDMA接收機(jī)的框圖。
現(xiàn)在來詳細(xì)描述有關(guān)的實(shí)施例。
圖1中示明了一種射頻系統(tǒng)100，它將一數(shù)據(jù)信號(hào)從發(fā)射機(jī)103輸送至接收機(jī)(105-117)。在此最佳實(shí)施例中，采用高斯最小移位鍵控(GMSK)來提高信道的通過量，當(dāng)然，也可采用其它正交型的信號(hào)裝置，例如以下各種形式的信號(hào)裝置最小移位鍵控(MSK);移相鍵控(PSK)、正交移相鍵控(QPSK)、偏移正交移相鍵控(OQPSK)以及多重移相鍵控(MPSK)等。除此，也可采用在大量用戶中分配有限信道源的TSMA技術(shù)。
工作中，接收機(jī)(105-117)于一時(shí)隙中將接收來自-TDMA發(fā)射機(jī)103的，已接收在天線104上并作為一信號(hào)y(t)施加到正交解調(diào)器105的猝通信信號(hào)x(t)。此正交解調(diào)器105產(chǎn)生兩個(gè)短脈沖群頻變頻信號(hào)x(t)。此正交解調(diào)器105產(chǎn)生兩個(gè)短脈沖群頻率頻信號(hào)i(t)與q(t)，它們分別不一復(fù)解調(diào)信號(hào)z(t)的實(shí)部與虛部。z(t)的振幅寫作為z(t)|=i2(t)+q2(t)----(1)]]>而z(t)的相位it作為tan-1(q(t))/(i(t)) (2)這兩個(gè)信號(hào)i(t)與q(t)加到通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器107與109上，使之?dāng)?shù)字化，以便把此種已數(shù)字化的樣本送給由信號(hào)處理機(jī)115構(gòu)成的均衡電路111以及數(shù)據(jù)信號(hào)碳復(fù)電路117。i(t)與q(t)的數(shù)字化樣本分別表示為I(n)與Q(n)，其中n為這些數(shù)字化樣本的指數(shù)。
熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人當(dāng)知，圖1中由h(t)描述的無線電信道脈沖響應(yīng)(CIR)，會(huì)受到發(fā)射機(jī)103與接收機(jī)(105-117)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)所造成的多普勒頻率變化的影響。這種多普勒效應(yīng)將造成所發(fā)射之信號(hào)的載頻變化。這種率變化也稱之為載頻偏移，會(huì)在解調(diào)的信號(hào)z(t)內(nèi)引入時(shí)變相位誤差。而當(dāng)發(fā)射機(jī)的載頻振蕩器是在接收機(jī)的載頻振蕩器的不同頻率下工作時(shí)，還可能引入另外的時(shí)變相位誤。所合成的誤差可以表示為發(fā)射信號(hào)x(t)與角調(diào)信號(hào)z(t)間的一個(gè)時(shí)變相位誤差或頻率誤差。本發(fā)明之目的即在于測定此種相位誤差并對(duì)之提供補(bǔ)償。
在絕大多數(shù)無線電通信系統(tǒng)中，例如在GSM文件中GSM05.01“關(guān)于無線電波路徑的物理層概述”以及GSM05.02“關(guān)于無線電波路徑的多路存取聯(lián)接”所規(guī)定的用于歐洲的無線電活通信系統(tǒng)中，所發(fā)射的短脈沖群內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)已然明確界定。圖2示明了短脈沖群傳輸信號(hào)(200)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。每一個(gè)傳輸信號(hào)包括148位，它們以270.833千位/秒的速率傳送。這當(dāng)位中的114個(gè)(210)適用于實(shí)承的數(shù)據(jù)輿，其余的則用于輔助此種短脈沖群的接收與波。在此短脈沖群中間稱之為同步信號(hào)圖象或同步信號(hào)字碼(230)的一列，它為接收機(jī)(105-117)用來估計(jì)無線電信道脈沖響應(yīng)(CIR)和使此接收機(jī)的作業(yè)同步。在此短脈沖群任一端部的三終端或三尾端的位(205與215)界定了此短脈沖群的開始和/或終結(jié)，并用來輔助此信號(hào)(200)的數(shù)據(jù)信息部分均衡化。最后，緊鄰?fù)叫盘?hào)字(230)之前和之后的兩個(gè)竊用標(biāo)記(220)與(240)指明了原先歸屬于話務(wù)信道的短脈沖群已被“偷”用于信號(hào)裝置。
根據(jù)這一最佳實(shí)施例，本發(fā)明利用了所傳輸?shù)亩堂}沖群(200)的尾端位部作為基準(zhǔn)，而得以相對(duì)于它作出載頻偏移補(bǔ)償。每一尾端的位包括有已知的從短脈沖群至短脈沖群保持不變的信息。這樣就能在所接收到的對(duì)應(yīng)于已知尾端位之短脈沖群的那些部分，測定出感生相位誤差的載頻偏移。于是，在短脈沖群緊鄰短脈沖群的基礎(chǔ)上，對(duì)所接對(duì)到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，得以分辨相位誤，由此補(bǔ)償載頻偏移。
圖3為一接收機(jī)框圖，此種接收機(jī)可用來恢復(fù)正交型的調(diào)制計(jì)劃，例如GMSK調(diào)制的數(shù)據(jù)。這樣的接收機(jī)也可利用本發(fā)明來補(bǔ)償載頻偏移。值得注意的是，本發(fā)明可用于采用TDMA的無線電極傳輸?shù)臄?shù)字式無線電通信系統(tǒng)，這里CIR的變化率低于時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施例，來自模數(shù)變換器107與109的數(shù)字化樣本I(n)與Q(n)是分別存儲(chǔ)于I與Q的緩沖寄存器317與319中的。然后把這些數(shù)字化樣本用于復(fù)相關(guān)電路313中。在這一電路中，正如本項(xiàng)技術(shù)中所周知的，在樣本I(n)與Q(n)之間實(shí)現(xiàn)復(fù)相關(guān)，而同步信號(hào)圖案的復(fù)拷貝收存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置321(同步信號(hào)存儲(chǔ)器中)。
兩個(gè)復(fù)數(shù)間的復(fù)相關(guān)定義為
上述方程可以用取樣輸入I(n)與Q(n)寫成它的取樣形式
φ(m)＝Rr(m)+jRi(m) (5)
式中，rr(n)與ri(n)是存儲(chǔ)之復(fù)數(shù)的取樣實(shí)部與虛部，m是輸入信號(hào)與該存儲(chǔ)存復(fù)數(shù)間的相對(duì)樣本位移，而n是樣本指數(shù)。應(yīng)知這種相關(guān)性的計(jì)算會(huì)產(chǎn)生一載有振幅與相位信息兩者的復(fù)數(shù)結(jié)果在接收到各個(gè)短脈沖群信號(hào)時(shí)來計(jì)算的，并將用來提供信道脈沖響應(yīng)的估計(jì)與同步。
為了實(shí)現(xiàn)同步，相關(guān)性的大小依據(jù)下式計(jì)算
然后通過將同步信號(hào)圖形定位于各接收到的短脈沖群內(nèi)的同步電路323。由于每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的單一樣本足以用于檢測，每個(gè)同步信號(hào)字即由若干個(gè)I(n)與Q(n)樣本組成。于是希望能采集每個(gè)同步信號(hào)字的最佳樣本。根據(jù)此最佳實(shí)施例，這一希望可以通過求的峰值大小來實(shí)現(xiàn)。由于在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的只是每個(gè)符號(hào)一個(gè)非零值，因而與這一非零值相應(yīng)的I(n)與Q(n)樣本就為樣本組的進(jìn)一步處理提供了依據(jù)。擬采用的樣本是在一符號(hào)間隔內(nèi)選自同步的樣本基準(zhǔn)的y并且構(gòu)成了序列I′(n)與Q′(n)，它們乃是I(n)與Q(n)的子集。
當(dāng)同步信號(hào)圖形定位后，便由CIR概算機(jī)作出CIR的估計(jì)。DIR的估計(jì)是根據(jù)前述的Ungerboeck法進(jìn)行的。
在圖3所示實(shí)施例中，是將一最大似然序列估計(jì)(MLSE)均衡器用來恢復(fù)數(shù)據(jù)信號(hào)的。這里提出的MLSE均衡器包括一匹配濾波器327、-Viterbi處理機(jī)以及一個(gè)位變換器329。工作時(shí)，I與Q的信道數(shù)據(jù)信號(hào)分別經(jīng)同步電路323與相位校正器，從緩沖寄存器317與319至匹配濾波器327。
上述匹配濾波器327如前Vugerboeck參參考文獻(xiàn)所披露的，與-Viterbi處理機(jī)耦連。在匹配濾波器327的輸出可進(jìn)一步處理之前，必須通過復(fù)數(shù)一實(shí)數(shù)換算過程由復(fù)數(shù)變換為實(shí)數(shù)。在此最佳實(shí)施例中，采用了GMSK調(diào)制。這一數(shù)據(jù)符號(hào)輸入流為前述GSM05.02所建議的，首先要進(jìn)行微分編碼。然后通過一譯碼過程(未示明)隨即完成到實(shí)數(shù)的翻譯，這一譯碼過程根據(jù)匹配濾波器的輸出對(duì)每個(gè)符號(hào)交替地取實(shí)與虛的樣值，這是本項(xiàng)技術(shù)中所周知的。之后，與常規(guī)情形相同，Viterbi處理機(jī)能通過一格子結(jié)構(gòu)，據(jù)匹配濾波器327供給的輸入信號(hào)來估計(jì)可能的數(shù)據(jù)序列。之后，位變換器329將Viterbi處理的輸出(包括邏輯1與邏輯0)變換為由算術(shù)正值與負(fù)值(+1，-1)組成掃硬判定信號(hào)，而這些正值與負(fù)值則表示所接收到的輸入信號(hào)中信息信號(hào)部分的一種估計(jì)。根據(jù)這一最佳實(shí)施例，此MLSE均衡器是通過體現(xiàn)于數(shù)字含量處理機(jī)(DSP)(例如Motorola)公司出售的56001或56116DSP)中的軟件算法來實(shí)現(xiàn)的。自然，這里提出的MLSE均衡器也可由硬件實(shí)現(xiàn)。
正如前面討論到的，當(dāng)發(fā)送的信號(hào)受到多普勒頻移和/或不同的發(fā)射機(jī)與機(jī)收機(jī)之本機(jī)震蕩器頻率之類的影響時(shí)，合成的載頻偏移將會(huì)于MLSE的序列估計(jì)中引致誤差。因此，本發(fā)明之直接目的便是在硬判定信號(hào)發(fā)生之前，測定這種載頻偏移并對(duì)之作出補(bǔ)償。這樣就能降低在MLSE輸出時(shí)所觀察到的誤差率。
根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明利用了已知的尾端位的信息，結(jié)合上估計(jì)的CIR來構(gòu)制一組無頻率誤差的樣本。然后將這些樣本同對(duì)應(yīng)于所接收到的短脈沖群之尾端位部分的襯承接收樣本比較，以便測定相角差(相位誤差)。由于上述尾端的位部分包括有不隨短脈沖主短脈沖而變化的已知信息，這種比較是可能的。然后用此構(gòu)制之樣本組與接收到的樣本組之間的相角差，在MLSE序列估計(jì)之前來調(diào)節(jié)所接收之信號(hào)中的信息信號(hào)部分。
參看圖3一位變換器329從存儲(chǔ)裝置338(基準(zhǔn)存儲(chǔ)器)接收存儲(chǔ)裝置的輸入信息。根據(jù)設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)裝置328含有與傳送之信號(hào)尾端位部相對(duì)應(yīng)的信息(工基準(zhǔn)字與Q基準(zhǔn)字)。然后將這種信息變換為算術(shù)等價(jià)物傳遞到一信號(hào)重物電路331。此信號(hào)重構(gòu)電路331是設(shè)計(jì)用來，通過對(duì)位變換器329的輸出與由CIR概算機(jī)325測定估計(jì)的信道脈沖響應(yīng)作卷積處理，以產(chǎn)生所接收之尾位部分的復(fù)制件而無任何相位誤差。此復(fù)制件信號(hào)的表示式得自以下方程r(n)=Σi=0L1c(i)d(n-i)----(7)]]>式中的r(n)表示復(fù)制件信號(hào)，C(i)表示取樣的CIR估計(jì)值，d(n)表示硬判定信號(hào)序列，而L為所估計(jì)的CIR在所接收之符號(hào)時(shí)間中的變化范圍。由于CIR為一復(fù)數(shù)，此復(fù)制件信號(hào)亦為復(fù)數(shù)并且有相位。如前所述，此復(fù)制件信號(hào)是通過相位誤差概算機(jī)333與所接收的對(duì)應(yīng)于尾端位的信號(hào)樣本進(jìn)行比較，用以測定相角差(相位誤差)。
為了簡化相位誤差的計(jì)算，常須將復(fù)制件信號(hào)樣本轉(zhuǎn)過一角度，這一角度是作為據(jù)先前之短脈沖信號(hào)概算出的載頻偏移量的函數(shù)而確定的。PLL電路335在相位誤差估計(jì)之前為相位誤差概算機(jī)333提供了這一轉(zhuǎn)動(dòng)角度。通常，這種修正的相位誤差要小于未作預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所測得的結(jié)果。正如下面將討論到的，當(dāng)這上位誤差的量值很小時(shí)，可以大大簡化相位誤差的計(jì)算。
另一種測定相位誤差的方法要求在存儲(chǔ)裝置338的內(nèi)容與輸入相號(hào)樣本I(n)與Q(n)之間實(shí)現(xiàn)方程(3)的復(fù)相關(guān)，以提供第二組復(fù)CIR估計(jì)。此第二組CIR估計(jì)值涉及到趨向所接收到的短脈沖群外邊緣的那此數(shù)據(jù)位經(jīng)受的相位誤差。
其次，將第一組CIR估計(jì)值(產(chǎn)生于同步過程中且儲(chǔ)存于標(biāo)明之存儲(chǔ)裝置中的)與此第二組CIR估計(jì)值比較，用以確定合成相角差(相位誤差)。
計(jì)算兩復(fù)數(shù)間相角差φ一種方法是，實(shí)承上去計(jì)算此相角差的正弦sinφ，然后再解出φ。用于這一計(jì)算目的之公式由下述方程給出
這里的φ是相角差，i1與i2為兩個(gè)復(fù)數(shù)的虛部，r1與r2為兩個(gè)復(fù)數(shù)的實(shí)部。
另一種用來計(jì)算φ的方法是，當(dāng)φ很小時(shí)，取定SINφ＝φ (9)由于一個(gè)接收到的短脈沖群只有很短的持續(xù)時(shí)間，本發(fā)明可利用上述近似以再次測定兩復(fù)數(shù)間的相角差。
由于方程(6)有助于使此短脈沖群中心的任何相位誤差最小化，因而可知φ乃是在接收的短脈沖群任一端的近似相位誤差。
由TDMA信號(hào)的短脈沖性質(zhì)，輸入信號(hào)樣本可從同步信號(hào)字(23)的中間解調(diào)。鑒于是用存在于一短脈沖群外邊沿尾端位樣本來測定φ的，φ便表示在一短脈沖群任一端的誤差。因而從此短脈沖群的一端至另一端到另一端的相位誤可近似于2φ。
這樣，存在有許多實(shí)行頻率偏移補(bǔ)償?shù)姆椒?。根?jù)此最佳實(shí)施例，用-PLL電路335來驅(qū)動(dòng)相位校正電路337，后者在為匹配濾波器327濾波之前，調(diào)節(jié)著I′(n)與Q′(n)輸入信號(hào)樣本的相位角。這種相位校準(zhǔn)代表著一種企圖，即通過它對(duì)由多普勒頻移和/或不同的本機(jī)震蕩器頻率引入之不希望有的時(shí)變相位誤差作出補(bǔ)償。由于TDMA信號(hào)的短脈沖性質(zhì)，相位校準(zhǔn)電路337再次使這些樣本從同步信號(hào)字(230)的中間解調(diào)。因此，各個(gè)樣本的解調(diào)角將根據(jù)至同步信號(hào)字(230)中心的距離，與抽樣時(shí)間成正比地增加。為了提供偏移補(bǔ)償，這些樣本是相位旋轉(zhuǎn)的，各旋轉(zhuǎn)量則因至同步信號(hào)字中央的距離和從方程(8)或(9)估算出的相位誤差量φ而異。
為提供偏移補(bǔ)償所需的相位旋轉(zhuǎn)量由下述方程確定α(n)＝φ[ (2n)/((M-1)) ] (10)式中的2(n)是對(duì)第n對(duì)樣本相位校準(zhǔn)，φ是上面估算出的相角差，而M是每個(gè)短脈沖的位數(shù)。依據(jù)方程910)校準(zhǔn)了輸入信號(hào)樣本后，由于在MLSE序列估值之前消除了因載頻偏移產(chǎn)生的時(shí)變相位誤差，本發(fā)明就能用來改進(jìn)MLSE輸出中觀察到的錯(cuò)誤率。
根據(jù)又另一個(gè)實(shí)施例，為圖4中以虛線所示，當(dāng)PLL電路335的輸出由數(shù)-模(D/A)變換器410變換為一模擬電壓Vc(t)后，就能提供頻偏補(bǔ)償。此模似電壓Vc(t)驅(qū)動(dòng)正交型解調(diào)器105的電壓控制震蕩器(vco)110，用以在發(fā)送之信號(hào)x(t)與VCO 110之頻率間從實(shí)質(zhì)上消除所有的頻偏。通過調(diào)節(jié)VCO 110的頻率，圖4的實(shí)施例由于在MLSE序列估計(jì)之前消除了載頻偏移，就能有效地改進(jìn)MLSE輸出中觀察到的錯(cuò)誤率。
圖4所表現(xiàn)的實(shí)施例，可用于由相位誤差在成串短脈沖基礎(chǔ)上有徐緩變化所表征的那些環(huán)境。另一方面，為了使此系統(tǒng)能在實(shí)時(shí)基礎(chǔ)上響應(yīng)，可能需要超量的處理功率。圖4中的接收機(jī)400在其它所有方面的根據(jù)圖3對(duì)接收機(jī)300的描述進(jìn)行工作的。
為了改進(jìn)上述頻偏補(bǔ)償技術(shù)的精度與穩(wěn)定性，最好是從先前的短脈沖群，以電流相位誤差估計(jì)值來平均化相位誤差的估計(jì)值。根據(jù)圖3與4所表述的實(shí)施例，采用了PLL電路來提供這種平均化。根據(jù)這一最佳實(shí)施例，PLL電呼335具是等于6個(gè)短脈沖周期的時(shí)間常數(shù)。
參看圖5，其中給出了采用另一種載頻偏移補(bǔ)償方案之TDMA接收機(jī)500的框圖。按照這一實(shí)施例，除取消了PLL電路335、信號(hào)重構(gòu)器331與位變換器329外，接收機(jī)500的工作是與圖3中對(duì)接收機(jī)300的敘述一致。C＝R概算機(jī)325的輸出即在相應(yīng)的位置上傳遞到相位差概算機(jī)333與Viterbi處理機(jī)328。
假定在復(fù)制信號(hào)產(chǎn)生過程中只用到單一的一個(gè)CIR樣本，則方程(7)可以改定為r(n)＝c(j)d(n-j) (11)然后，所接收的具有相位誤差φ的一個(gè)尾端位部輸入信號(hào)樣本(I(n)+jΩ(n))能夠?qū)懽鳛樾D(zhuǎn)過一角度φ且通過CIR項(xiàng)C(j)處理過的原始發(fā)送符號(hào)。這樣一個(gè)信號(hào)的表示式被描述為I(n)+jQ(n)＝anejφc(j) (12)式中，an為此發(fā)送的信號(hào)，φ為實(shí)際的相位誤差，而C(j)為為CIR項(xiàng)。
至此，熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人當(dāng)知，相位誤差的計(jì)算變得相當(dāng)簡單了。據(jù)此，本實(shí)施例的相位誤差概算機(jī)333接收方程(12)的輸入信號(hào)樣本I(n)+jQ(n)，通過隔離同步過程中產(chǎn)生之最大振幅匹配濾波器的抽頭增益而確定了最有效的CIR分量C(j)，用發(fā)送信號(hào)已知部分的復(fù)共軛1/an去乘尾端位輸入信號(hào)樣本，同時(shí)除去復(fù)抽頭C(j)，通過相除來計(jì)算相位誤差φ。這一過程由以下方程描述
對(duì)若干個(gè)短脈沖將方法(12)所產(chǎn)生之φ的繼后的估計(jì)值平均化，用來依據(jù)方程(10)使輸入之短脈沖群的輸入信號(hào)樣本作相位旋轉(zhuǎn)。此相位誤差概算機(jī)333能了解所用端部符號(hào)的事實(shí)，使得不再需要圖4與5中的信號(hào)重構(gòu)電路。部分地由于這種流線，本實(shí)施例簡化了計(jì)算負(fù)荷大大減小了對(duì)系統(tǒng)處理源的要求。
值得注意的是，迪里所公開的載頻偏移補(bǔ)償技術(shù)，由于能在硬判定信號(hào)產(chǎn)生之前提供補(bǔ)償，就可避免出現(xiàn)先有技術(shù)中與延遲序列估計(jì)有關(guān)的種種問題。
自然，在不脫離本發(fā)明精神的前提下，是可以對(duì)已描述的那些實(shí)施例作出進(jìn)一步之改進(jìn)的。例如，雖然這里所公開的用于載頻偏移補(bǔ)償?shù)姆椒ㄅc設(shè)備是在MLSE型均衡的含義下描述的，但熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人當(dāng)知，各種均衡設(shè)計(jì)都可從本發(fā)明所提供的優(yōu)點(diǎn)中獲益。
權(quán)利要求
1.一種用于時(shí)分多路存取方式(TDMA)通信系統(tǒng)中提供載頻偏移補(bǔ)償?shù)姆椒?，它包括以下步驟在-TDMA時(shí)隙中經(jīng)由發(fā)送信道接收一發(fā)送信號(hào)，些信號(hào)包括一同步信號(hào)圖形，至少一已知部分以及一信息信號(hào)部分；測定接收信號(hào)中與發(fā)送信號(hào)已知部分相對(duì)應(yīng)之部分的相位誤差；同時(shí)調(diào)節(jié)各接收信號(hào)參數(shù)以消除上述相位誤差，并對(duì)各種載頻偏移作出補(bǔ)償。
2.為權(quán)利要求1所述的方法，其中所說發(fā)送信號(hào)的信息信號(hào)部分是配置在上述發(fā)送信號(hào)的同步信號(hào)圖形和其至少一已知部分之間。
3.為權(quán)利要求1所述的方法，其中的測定相位誤差的步驟還包括以下各步對(duì)所接收的信號(hào)抽樣，以提供第一組輸入信號(hào)樣本;在此第一組輸入信號(hào)樣本和所存儲(chǔ)的同步的信號(hào)圖象樣本復(fù)制件之間實(shí)現(xiàn)復(fù)相關(guān);根據(jù)上述相關(guān)性來計(jì)算傳輸信道脈沖響應(yīng)(CIR);通過隔離此復(fù)相關(guān)過程中產(chǎn)生的最大CIR值來測定最有效的CIR分量;根據(jù)此發(fā)送信號(hào)已知部分的復(fù)共軛和對(duì)應(yīng)于此發(fā)送信號(hào)已知部分的至少一個(gè)輸入信號(hào)樣本，測定出它們的乘積;同時(shí)除去CIR分量，由此測定相位誤差。
4.為權(quán)利要求1所述的方法，其中測定相位誤差原步驟還包括以下各步構(gòu)制接收信號(hào)一個(gè)與發(fā)送信號(hào)至少一已知部分相應(yīng)部分的復(fù)制信號(hào)，此復(fù)制信號(hào)沒有頻率誤差;同時(shí)將此復(fù)制信號(hào)與接收信號(hào)中同該發(fā)送信號(hào)至少一已知部分相應(yīng)的部分加以比較，以測定相位誤差。
5.為權(quán)利要求1所述的方法，其中測定相位誤差的步驟還包括以下各步在所接收之信號(hào)的同步信號(hào)部分上測定第一種傳輸信道脈沖響應(yīng)(CIR);在所接收信號(hào)的與發(fā)送信號(hào)至少一已知部分相應(yīng)的部分上測定至少一個(gè)第二種傳輸信道脈沖響應(yīng)(CIR);同時(shí)將此第一種CIR與該至少一個(gè)第二種CIR比較，以測定相位誤差。
6.為權(quán)利要求1所述方法，其中調(diào)節(jié)接收信號(hào)參數(shù)的步驟包括至少以下一個(gè)步驟作為相位誤差函數(shù)，改變接收信號(hào)之抽樣頻率;和作為相位誤差函數(shù)，相位旋轉(zhuǎn)接收信號(hào)的信息信號(hào)部分。
7.為權(quán)利要求6所述的方法，其中相位旋轉(zhuǎn)接收信號(hào)之信息部分的步驟還包括下述步驟調(diào)制各信息信號(hào)樣本，使之根據(jù)之同步信號(hào)圖形中心的距離和在接收信號(hào)已知部分上估計(jì)的相位誤差量，各相差一定的量。
8.如為權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)輸入信號(hào)參數(shù)的步驟實(shí)現(xiàn)的時(shí)間是，在信息信號(hào)序列會(huì)計(jì)之前，而在據(jù)一批TDMA時(shí)隙來平均化一批相位誤差會(huì)計(jì)值之后。
9.為權(quán)利要求1所述的方法，其中的接收信號(hào)中從同步信號(hào)圖形中心主接收信號(hào)已知部分解調(diào)。
10.于一時(shí)分多趾聯(lián)接方式(TDMA)通信系統(tǒng)中提供載頻偏移補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，它由下各裝置組成用來接收一發(fā)送信號(hào)的裝置，此發(fā)送信號(hào)包括在-TDMA時(shí)隙內(nèi)，經(jīng)過一傳輸信道的同步信號(hào)圖形，至少一已知部分和一信息信號(hào)部分;與上述接收裝耦連的一種裝置，用來在接收信號(hào)中與此發(fā)送信號(hào)至少一已知部分相應(yīng)的部分上來測定一相應(yīng)誤差;以及與上述測定裝置耦連的一種裝置，用來調(diào)節(jié)接收信號(hào)參數(shù)，用以消除相位誤差和補(bǔ)償載頻偏移。
全文摘要
用于(TDMA)通信系統(tǒng)中提供載頻偏移補(bǔ)償?shù)囊环N方法與設(shè)備。給出了一種TDMA接收機(jī)，可在-TDMA時(shí)隙中經(jīng)傳輸信道接收一發(fā)送的同步信號(hào)短脈沖群，后者包括一同步信號(hào)圖形、一信息信號(hào)部分與至少一已知部分。起始時(shí)測定接收信號(hào)中與該發(fā)送信號(hào)中已知部分相應(yīng)部分上的相位誤差。然后調(diào)節(jié)各個(gè)接收信號(hào)參數(shù)的消除相位誤差，由此來補(bǔ)償任何形式的載頻偏移。
文檔編號(hào)H04L27/233GK1067539SQ9210412
公開日1992年12月30日 申請(qǐng)日期1992年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月31日
發(fā)明者凌賦云, 杰拉爾德·P·拉伯茲 申請(qǐng)人:莫托羅拉公司