專利名稱：用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行偏差補(bǔ)償?shù)碾娐费b置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行偏差補(bǔ)償?shù)碾娐费b置，所述信號(hào)特別是在一個(gè)無繩數(shù)字通信系統(tǒng)中的頻率調(diào)制的接收信號(hào)，以及一種通過使用這種電路裝置實(shí)現(xiàn)偏差補(bǔ)償?shù)姆椒?，以便能夠補(bǔ)償在各信號(hào)中包含的低頻或者直流偏差成分。
背景技術(shù)：
在許多無繩數(shù)字通信系統(tǒng)中，例如，按照DECT-、WDCT-、藍(lán)牙-、或者SWAP移動(dòng)無線電標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)中，為接收頻率調(diào)制的高頻信號(hào)使用FM(頻率調(diào)制)解調(diào)器。作為一種數(shù)字頻率調(diào)制技術(shù)，這里經(jīng)常使用GFSK(高斯頻移鍵控)調(diào)制。這種FM解調(diào)器的輸出信號(hào)一般受一個(gè)在時(shí)間上緩慢地依賴時(shí)間變化的偏差干擾，這一偏差是由于在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的設(shè)備容差、頻率偏差或者漂移引起的。這種偏差事先是不知道的。
由于這一理由，在接收機(jī)中需要使用電路裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)這種偏差的補(bǔ)償，以便能夠在以后不受干擾地和正確地決定和評(píng)價(jià)經(jīng)過偏差補(bǔ)償?shù)慕邮招盘?hào)的符號(hào)，由此能夠優(yōu)化接收機(jī)的效率和減小在一個(gè)給定的信噪比下的位錯(cuò)誤率。
在常規(guī)模擬接收機(jī)中，專門地使用模擬電路來補(bǔ)償?shù)皖l或直流偏差。這一已知的模擬電路由一個(gè)模擬低通濾波器組成，以便近似地估計(jì)偏差，接著依賴于這一估計(jì)從輸入信號(hào)中減去低通濾波的信號(hào)，它整體上相應(yīng)于一個(gè)高通濾波。
但是，當(dāng)必須補(bǔ)償或?yàn)V波相對(duì)短的時(shí)間段，例如持續(xù)時(shí)間僅4微秒的數(shù)字藍(lán)牙通信信號(hào)的前部成分時(shí)，這種專門的模擬原理不適用。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于對(duì)信號(hào)、特別是通信信號(hào)進(jìn)行偏差補(bǔ)償?shù)碾娐费b置和一種相應(yīng)的方法，其具有改進(jìn)的偏差補(bǔ)償效率。
根據(jù)本發(fā)明，這一任務(wù)通過一個(gè)具有權(quán)利要求1所述特征的電路裝置和一種具有權(quán)利要求11所述特征的方法解決。從屬權(quán)利要求定義了本發(fā)明的有利的和優(yōu)選的實(shí)施例。
按照本發(fā)明，假定要補(bǔ)償?shù)男盘?hào)以數(shù)字形式存在。為進(jìn)行偏差補(bǔ)償，不使用任何模擬濾波器，而使用遞歸數(shù)字濾波器，它的一個(gè)或者多個(gè)濾波系數(shù)可依賴于時(shí)間設(shè)定。
以這種方式，可以實(shí)現(xiàn)不同的補(bǔ)償階段。特別是因此可以使一個(gè)數(shù)字通信信號(hào)的一個(gè)時(shí)間間隙或者脈沖串的前部成分經(jīng)受較快的偏差補(bǔ)償，和使同一時(shí)間間隙或者脈沖串的原本有用信息經(jīng)受慢的偏差補(bǔ)償。通過基于本發(fā)明的時(shí)間變化的濾波以及通過遞歸數(shù)字濾波器的上述多階段原理，顯著改善了補(bǔ)償?shù)挠行?。特別是也能夠有效地補(bǔ)償短的時(shí)間間隙，例如藍(lán)牙通信信號(hào)的短的前部成分。
對(duì)于遞歸數(shù)字濾波器，建議一種特別的安排，它特別是也可以沒有真正的乘法器，因此可以以適宜的費(fèi)用和開銷實(shí)現(xiàn)。遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)H(z)可以有利地相應(yīng)于表達(dá)式11-γ·1-z-R1-γ·z-R.]]>具體實(shí)施方式
下面參考附圖
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
在唯一的一幅附圖中表示出具有隨時(shí)間變化的濾波特性的遞歸數(shù)字濾波器(IIR-濾波器，無限脈沖響應(yīng))，其用于補(bǔ)償或者消除一個(gè)供給遞歸數(shù)字濾波器的數(shù)字輸入信號(hào)r[k]＝r(k·Ts)的低頻偏差分量。在現(xiàn)在的情況下，數(shù)字輸入信號(hào)涉及在一個(gè)相應(yīng)的數(shù)字通信系統(tǒng)的一個(gè)接收機(jī)中所使用的FM解調(diào)器的模擬PAM(脈幅調(diào)制)輸出信號(hào)，該信號(hào)被數(shù)字化，亦即被采樣，接著量化。
數(shù)字輸入信號(hào)r[k]可以以過采樣的形式出現(xiàn)，所以下面的等式成立R=TbitTs]]>這里，R表示過采樣因子，Ts表示輸入信號(hào)r[k]的符號(hào)持續(xù)時(shí)間，和Tbit表示由接收機(jī)接收的一個(gè)位的持續(xù)時(shí)間。
通過由遞歸數(shù)字濾波器執(zhí)行的對(duì)具有字寬Nr的數(shù)字輸入信號(hào)的偏差補(bǔ)償，將得到具有字寬為Ny的高通濾波的輸出信號(hào)y[k]。
遞歸數(shù)字濾波器主要包括一個(gè)移位和減法部分1，一個(gè)移位和加法部分2以及一個(gè)寄存器單元3。
移位和減法部分1包括一個(gè)乘法器5和一個(gè)加法器4，給加法器4供給一個(gè)帶相反符號(hào)的數(shù)字中間信號(hào)x[k](字寬Nx)。乘法器5用因子2v乘數(shù)字輸入信號(hào)r[k]的符號(hào)，這里，整數(shù)參數(shù)v由控制器8特別隨時(shí)間改變和設(shè)定。借助加法器4從乘法器5的輸出信號(hào)中減去中間信號(hào)x[k]，以便得到數(shù)字偏差補(bǔ)償?shù)妮敵鲂盘?hào)y[k]。
移位和加法部分2包括一個(gè)乘法器6和一個(gè)加法器7。乘法器6用因子1-2-v乘數(shù)字中間信號(hào)x[k]的符號(hào)。借助加法器7把乘法器6的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)r[k]相加并把相加的結(jié)果供給寄存器單元3。
寄存器單元3包括R個(gè)寄存器，具有傳遞函數(shù)Z-R并輸出在時(shí)間上比中間信號(hào)x[k]晚R個(gè)符號(hào)的加法器7的輸出信號(hào)。寄存器單元3的單個(gè)寄存器同樣由控制器8初始化，這在下面詳細(xì)說明。
所述數(shù)字IIR濾波器可以通過下面的狀態(tài)方程式說明x[k+R]＝γ.x[k]+r[k]y[k]=11-γ·r[k]-x[k]]]>數(shù)字IIR濾波器的相應(yīng)的傳遞函數(shù)H(z)為11-γ·1-z-R1-γ·z-R]]>濾波器系數(shù)如圖中表示，由γ＝1-2-v定義。
如上所述選擇濾波器系數(shù)，以便不要真正的乘法器也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字IIR濾波器。因?yàn)闉V波器使用的濾波器系數(shù)或乘法因子2v或者1-2-v可以通過2的冪表示，所以可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的、相應(yīng)于各濾波器系數(shù)的指數(shù)的移位操作實(shí)現(xiàn)乘法器5、6的功能。
下面根據(jù)一個(gè)在預(yù)先定義的時(shí)間段，亦即在脈沖串或者時(shí)間間隙內(nèi)細(xì)分的接收的通信信號(hào)r[k]來說明所述數(shù)字濾波器的操作，這里，偏差補(bǔ)償在多個(gè)彼此相繼的階段中運(yùn)行。
首先，在一個(gè)接收的脈沖串的開始，由控制器8設(shè)定濾波器系數(shù)參數(shù)v為一個(gè)較小的值，并用值零初始化內(nèi)部RxNx寄存器單元3。接著根據(jù)這一設(shè)定執(zhí)行數(shù)字接收信號(hào)r[k]的偏差補(bǔ)償。由于參數(shù)v有較小的值，因而實(shí)現(xiàn)“較快”的補(bǔ)償，以致這一階段特別適合通常包含信令、同步和訪問信息的接收信號(hào)r[k]的前部成分的偏差補(bǔ)償。
接著對(duì)脈沖串的原來有用的數(shù)據(jù)執(zhí)行“慢”偏差補(bǔ)償。為此目的，對(duì)寄存器單元3及參數(shù)v進(jìn)行一個(gè)新的初始化。在初始化時(shí)，首先在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)積累數(shù)字接收信號(hào)r[k]，這里該時(shí)間段的長(zhǎng)度這樣選擇，使得能夠近似估計(jì)在接收信號(hào)r[k]中包含的偏差。該時(shí)間段相應(yīng)于長(zhǎng)度L·Tbit，亦即L·R個(gè)采樣值或接收信號(hào)r[k]的符號(hào)。接著把積累的結(jié)果用該符號(hào)的數(shù)L.R除，以便用這種方式得出一個(gè)算術(shù)平均值r0。作為時(shí)間段的長(zhǎng)度，例如可以使用L·R＝52。取決于如此計(jì)算出的平均值r0，寄存器單元3的R個(gè)字長(zhǎng)為Nx的單個(gè)寄存器為“慢”偏差補(bǔ)償用值2v·r0初始化，而參數(shù)v設(shè)定在一個(gè)比脈沖串開始時(shí)高的值。接著，一直到相應(yīng)脈沖串的末尾，根據(jù)這一新設(shè)定進(jìn)行數(shù)字接收信號(hào)r[k]的“慢”偏差補(bǔ)償或?yàn)V波。
這樣，在一個(gè)脈沖串期間執(zhí)行兩種不同的初始化階段。對(duì)于遞歸數(shù)字濾波器的第一初始化，不使用任何先驗(yàn)的信息，而對(duì)于在前部成分區(qū)域結(jié)束處的第二次初始化使用接收的信號(hào)模式。這里例如可以涉及在一個(gè)同步字結(jié)束時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)模式等。由于這兩種不同的初始化，所以執(zhí)行兩個(gè)不同的濾波或者偏差補(bǔ)償階段“快”的第一濾波在這里覆蓋了特別是在前部成分中傳輸?shù)脑L問信息，而“慢”的第二濾波為各脈沖串原本的有用信息而執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行偏差補(bǔ)償?shù)碾娐费b置，其特征在于，所述電路裝置以遞歸數(shù)字濾波器的形式構(gòu)成，給所述數(shù)字濾波器供給要補(bǔ)償?shù)臄?shù)字輸入信號(hào)(r)，其中遞歸數(shù)字濾波器的至少一個(gè)濾波器系數(shù)(γ，v)可隨時(shí)間變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于，遞歸數(shù)字濾波器包括一個(gè)第一乘法設(shè)備(5)和一個(gè)減法設(shè)備(4)，這里，第一乘法設(shè)備(5)用一個(gè)隨時(shí)間變化的第一濾波器系數(shù)乘以要補(bǔ)償?shù)臄?shù)字輸入信號(hào)(r)的符號(hào)，減法設(shè)備(4)從第一乘法器(5)的數(shù)字輸出信號(hào)的符號(hào)中減去一個(gè)數(shù)字中間信號(hào)(x)的符號(hào)，以便得到一個(gè)經(jīng)偏差補(bǔ)償?shù)臄?shù)字輸出信號(hào)(y)的符號(hào)，遞歸數(shù)字濾波器包括一個(gè)第二乘法設(shè)備(6)和一個(gè)加法設(shè)備(7)，這里，第二乘法設(shè)備(6)用一個(gè)隨時(shí)間變化的第二濾波器系數(shù)乘以數(shù)字中間信號(hào)(x)的符號(hào)，加法設(shè)備(7)把第二乘法器(6)的數(shù)字輸出信號(hào)的符號(hào)與數(shù)字輸入信號(hào)(r)的符號(hào)相加，和遞歸數(shù)字濾波器包括一個(gè)寄存器設(shè)備(3)，它接收加法設(shè)備(7)的數(shù)字輸出信號(hào)的符號(hào)，和輸出數(shù)字中間信號(hào)(x)的符號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電路裝置，其特征在于，如此選擇第一和第二濾波器系數(shù)，使其可以用2的冪表示，和以移位設(shè)備的形式實(shí)現(xiàn)第一和第二乘法設(shè)備(5，6)，它們分別移位各輸入符號(hào)值一個(gè)比特位置數(shù)目，該數(shù)目相應(yīng)于表示第一和第二濾波器系數(shù)的2的冪的指數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的電路裝置，其特征在于，寄存器設(shè)備(3)按照傳遞函數(shù)Z-R構(gòu)成，這里R表示一個(gè)過采樣比率，要補(bǔ)償?shù)臄?shù)字輸入信號(hào)(r)的符號(hào)以該比率出現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一個(gè)的電路裝置，其特征在于，第一乘法器(5)的第一濾波器系數(shù)相應(yīng)于值2v，第二乘法器(6)的第二濾波器系數(shù)相應(yīng)于值1-2-v，這里v表示一個(gè)隨時(shí)間變化的整數(shù)參數(shù)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個(gè)的電路裝置，其特征在于，遞歸數(shù)字濾波器相應(yīng)于傳遞函數(shù)11-γ·1-z-R1-γ·z-R]]>構(gòu)成，這里，R相應(yīng)于過采樣比率，要補(bǔ)償?shù)臄?shù)字輸入信號(hào)(r)的符號(hào)按照它出現(xiàn)，γ相應(yīng)于可隨時(shí)間變化的濾波器系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6的電路裝置，其特征在于，關(guān)系γ＝1-2-v成立。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一個(gè)的電路裝置，其特征在于，提供一個(gè)控制設(shè)備(8)，以便依賴于輸入信號(hào)(r)隨時(shí)間設(shè)定遞歸數(shù)字濾波器的至少一個(gè)可變的濾波器系數(shù)(γ，v)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8和權(quán)利要求5或7的電路裝置，其特征在于，數(shù)字輸入信號(hào)(r)以預(yù)定時(shí)間段內(nèi)被細(xì)分，控制設(shè)備(8)如此構(gòu)成，使得它在每一時(shí)間段開始時(shí)設(shè)定參數(shù)v為一個(gè)第一值，和用零初始化寄存器設(shè)備(3)的寄存器，以便接著在相應(yīng)時(shí)間段的一個(gè)第一階段期間按照該設(shè)定執(zhí)行偏差補(bǔ)償，和控制設(shè)備(8)如此構(gòu)成，使得它在第一階段運(yùn)行后設(shè)定參數(shù)v為第二值，該第二值大于參數(shù)v的第一值，并在輸入信號(hào)(r)的規(guī)定的符號(hào)數(shù)目上建立平均值r0，和用值2v·r0初始化寄存器設(shè)備(3)的寄存器，以便接著在相應(yīng)時(shí)間段的第二階段按照該設(shè)定執(zhí)行偏差補(bǔ)償。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電路裝置，其特征在于，數(shù)字輸入信號(hào)(r)是一個(gè)通信信號(hào)，和每一時(shí)間段的第一和第二階段的時(shí)間長(zhǎng)度如此選擇，使得由第一階段對(duì)在各時(shí)間段內(nèi)包含的通信信號(hào)的前部成分進(jìn)行偏差補(bǔ)償，由第二階段對(duì)在各時(shí)間段內(nèi)包含的通信信號(hào)的有用信息進(jìn)行偏差補(bǔ)償。
11.一種用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行偏差補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于，為進(jìn)行偏差補(bǔ)償使用一個(gè)遞歸數(shù)字濾波器，給所述數(shù)字濾波器輸入要補(bǔ)償?shù)臄?shù)字輸入信號(hào)(r)，而且遞歸數(shù)字濾波器的至少一個(gè)可變的濾波器系數(shù)(γ，v)依賴于輸入信號(hào)(r)隨時(shí)間變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，為進(jìn)行偏差補(bǔ)償，使用一個(gè)按照權(quán)利要求1-7中的任一個(gè)構(gòu)成的遞歸數(shù)字濾波器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，數(shù)字輸入信號(hào)(r)以預(yù)定時(shí)間段被細(xì)分，為進(jìn)行偏差補(bǔ)償，使用一個(gè)按照權(quán)利要求5或者7構(gòu)成的遞歸數(shù)字濾波器，在每一時(shí)間段開始時(shí)設(shè)定參數(shù)v為一個(gè)第一值，和用零初始化寄存器設(shè)備(3)的寄存器，以便接著在相應(yīng)時(shí)間段的一個(gè)第一階段期間按照該設(shè)定執(zhí)行偏差補(bǔ)償，和在第一階段運(yùn)行后設(shè)定參數(shù)v為一個(gè)第二值，該第二值大于參數(shù)v的第一值，并在輸入信號(hào)(r)的規(guī)定的符號(hào)數(shù)目上建立平均值r0，以便用值2v.r0初始化寄存器設(shè)備(3)的寄存器，和接著在相應(yīng)時(shí)間段的第二階段期間按照該設(shè)定執(zhí)行偏差補(bǔ)償。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于，數(shù)字輸入信號(hào)(r)是一個(gè)通信信號(hào)，和每一時(shí)間段的第一和第二階段的時(shí)間長(zhǎng)度如此選擇，使得由第一階段對(duì)在各時(shí)間段內(nèi)包含的通信信號(hào)的前部成分進(jìn)行偏差補(bǔ)償，由第二階段對(duì)在各時(shí)間段內(nèi)包含的通信信號(hào)的有用信息進(jìn)行偏差補(bǔ)償。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，所述用于偏差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄔ谝粋€(gè)藍(lán)牙通信系統(tǒng)的接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
為了對(duì)數(shù)字信號(hào)(r)、特別是對(duì)在無繩數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸?shù)耐ㄐ判盘?hào)進(jìn)行偏差補(bǔ)償，建議使用一個(gè)遞歸數(shù)字濾波器，它的至少一個(gè)濾波器系數(shù)(γ，v)依賴時(shí)間而變化。從而可以使該濾波器以不同方式適應(yīng)于一個(gè)脈沖串的訪問信息和原本的有用信息，這里所述脈沖串屬于所述通信信號(hào)(r)。
文檔編號(hào)H03H17/04GK1411628SQ00817242
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2000年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月17日
發(fā)明者A·紐鮑爾 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司