專利名稱：接收器的自適應(yīng)頻率偏移量估計(jì)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接收器的自適應(yīng)頻率偏移量估計(jì)裝置及方法，特別涉及一種根據(jù)DBPSK解調(diào)變技術(shù)的接收器的自適應(yīng)頻率偏移量估計(jì)裝置及方法。
背景技術(shù)：
載波頻率偏移量可以直接由估計(jì)兩相鄰取樣的相位偏移量的旋轉(zhuǎn)率來(lái)決定。通常使用數(shù)字頻率偏移量估計(jì)器來(lái)取出連續(xù)符號(hào)之間的相位增值。由于被傳送的數(shù)據(jù)信息被調(diào)變至接收的符號(hào)內(nèi)，因此在相位偏移量被計(jì)算之前，調(diào)變數(shù)據(jù)效應(yīng)已被消除。在常見技術(shù)中，DBPSK為一廣泛應(yīng)用具有影響力的技術(shù)，如下所述。
圖1表示常見技術(shù)中解調(diào)器內(nèi)一裝置的區(qū)塊示意圖，所述裝置根據(jù)DBPSK調(diào)變方法，用以估計(jì)輸入符號(hào)的相位偏移量。如圖1所示，此裝置包括一相位增值取出電路40、一平方電路25、一求和電路20、一參數(shù)電路30、以及一除法器35，其中所述相位增值取出電路40還包括一延遲電路41、一共軛電路42、以及一乘法器45。所述相位增值取出電路40接收由數(shù)學(xué)式Zk＝dkejkΔθ代表的一輸入符號(hào)，且所述延遲電路41用來(lái)儲(chǔ)存前次的所述輸入符號(hào)Zk-1。所述共軛電路42產(chǎn)生前次的所述輸入符號(hào)Zk-1的共軛值Zk-1*，且所述乘法器45將所述輸入符號(hào)Zk與前次的所述輸入符號(hào)Zk-1的共軛值Zk-1*相乘，以產(chǎn)生一相量Rk。所述相量Rk具有一參數(shù)，其中所述參數(shù)包括相位增值Δθ，且相位增值是根據(jù)連續(xù)的調(diào)變?nèi)拥念l率偏移量及相位差來(lái)旋轉(zhuǎn)。所述平方電路25接收所述相量Rk以產(chǎn)生一平方相量Rk2，其中所述平方相量Rk2對(duì)基于DBPSK調(diào)變技術(shù)的連續(xù)取樣的相位差不敏感。所述求和電路20將所有先前的所述平方相量相加，以計(jì)算所述平方相量的一總和∑Rk2，最后所述參數(shù)電路30取出所述總和∑Rk2的相位偏移量，且相位偏移量根據(jù)頻率偏移量來(lái)旋轉(zhuǎn)。類似所述平方相量Rk2的相位偏移量的期望值的情形，所述總和∑Rk2的相位偏移量等于所述相量Rk的相位偏移量的值的兩倍大小，即2ΔfT。所述除法器35將兩倍的相位偏移量2ΔfT除以二，以產(chǎn)生所述相量Rk的相位偏移量的值ΔfT，因此可以由所述相量Rk的相位偏移量來(lái)估計(jì)頻率偏移量f。
本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知，傳統(tǒng)方法的平方處理會(huì)減低所謂的SNR值(信號(hào)噪聲比)。假設(shè)Rk＝signal+noise且Rk2＝signal2+2×signal×noise+noise2基本上，信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于噪聲強(qiáng)度(即|signal|＞＞|noise|)，所以與其它兩項(xiàng)相比，noise2項(xiàng)可以被忽略。因此，所述平方相量Rk2近似于Rk2≈signal2+2×signal×noise且經(jīng)過(guò)平方處理后SNR值為signal2÷(2×signal×noise)=12×(signal÷noise)]]>很明顯地，此為所述相量Rk的SNR值的一半。
顯然，傳統(tǒng)上用來(lái)估計(jì)頻率的方法具有以下缺點(diǎn)。首先，如上所述，在所述平方電路25中，噪聲會(huì)被增強(qiáng)而大幅度地減低SNR，因此，當(dāng)使用訓(xùn)練序列時(shí)，取得決策范圍的能力也會(huì)跟著下降。也就是說(shuō)，傳統(tǒng)的作法是以一種費(fèi)時(shí)的方式來(lái)使估計(jì)達(dá)到應(yīng)用時(shí)的要求。然而，對(duì)于那些未飽受費(fèi)時(shí)之苦的應(yīng)用而言，當(dāng)使用訓(xùn)練序列方案時(shí)，估計(jì)的相位偏移量可能無(wú)法達(dá)到應(yīng)用時(shí)所需精確的要求。其次，傳統(tǒng)方法在實(shí)踐上需要相當(dāng)復(fù)雜的電路。例如，所述平方電路基本上需要四個(gè)乘法器來(lái)計(jì)算平方值，且需要一個(gè)除法器，其通常由復(fù)雜的電路組成，以計(jì)算估計(jì)的相位偏移量。因此，需要提供一個(gè)裝置及其方法，其使用更簡(jiǎn)單的電路構(gòu)造并具有高于傳統(tǒng)方法的SNR值，經(jīng)由數(shù)據(jù)決策方法自適應(yīng)地估計(jì)頻率偏移量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的之一在于提供一個(gè)接收器的自適應(yīng)頻率偏移量估計(jì)裝置及方法，用以有效率地估計(jì)頻率偏移量。
本發(fā)明公開的自適應(yīng)頻率偏移量估計(jì)方法中，輸入符號(hào)被視為由連續(xù)取樣符號(hào)取得的旋轉(zhuǎn)的一相量，其中所述相量具有一參數(shù)，其中所述參數(shù)包括根據(jù)調(diào)變極性的頻率偏移量及相位差來(lái)旋轉(zhuǎn)的相位。所述相量為去極性化之，亦即由一邊界決策旋轉(zhuǎn)到相同極性，以形成一去噪聲相量，所述去噪聲相量?jī)H包括根據(jù)頻率偏移量來(lái)旋轉(zhuǎn)且保存相同SNR值的相位。頻率偏移量直接由被取樣周期所除的所述去噪聲相量的求和的參數(shù)來(lái)估計(jì)。
在實(shí)施例中，本發(fā)明所提供的裝置包括一自適應(yīng)判斷電路與一決策反饋方法來(lái)去極化所述相量，亦即將調(diào)變參數(shù)去掉。所述自適應(yīng)判斷電路包括一決策電路與一乘法器。所述決策電路接收由一相位增值取出電路產(chǎn)生的所述相量，將所述相量與一去噪聲符號(hào)相乘以得到所述去噪聲相量，其中所述去噪聲符號(hào)乃根據(jù)所述相量與儲(chǔ)存在一求和電路的前次的一總和的內(nèi)積來(lái)決定。在進(jìn)入下一級(jí)的所述求和電路之前，所述乘法器將所述相量與所述去噪聲符號(hào)相乘來(lái)產(chǎn)生一去極化相量。求和電路通過(guò)多個(gè)去極化相量相加的一總和以估計(jì)所述去極化相量，其中所述總和反饋至所述決策電路以幫助產(chǎn)生下次輸入符號(hào)的內(nèi)積。最后，參數(shù)電路由包含頻率偏移量的所述總和取出相位偏移量。


圖1表示常見技術(shù)中解調(diào)器內(nèi)一裝置的區(qū)塊示意圖，其中此裝置根據(jù)DBPSK調(diào)變方法，用以估計(jì)輸入符號(hào)的相位偏移量；圖2表示本發(fā)明實(shí)施例中DBPSK解調(diào)器內(nèi)一裝置的區(qū)塊示意圖，其中此裝置自適應(yīng)地執(zhí)行邊界決策；圖3表示決策區(qū)域圖。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明41～延遲電路42～共軛電路45、12～乘法器25～平方電路20～求和電路30～參數(shù)電路35～除法器40～相位增值取出電路10～自適應(yīng)判斷電路15～決策電路具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的所述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖2表示本發(fā)明實(shí)施例中DBPSK解調(diào)器內(nèi)一裝置的區(qū)塊示意圖，其中此裝置自適應(yīng)地執(zhí)行邊界決策。如圖2所示，此裝置包括一自適應(yīng)判斷電路10、一求和電路20、一參數(shù)電路30、以及一相位增值取出電路40。所述自適應(yīng)判斷電路10包括一決策電路15及一乘法器12，而所述相位增值取出電路40包括一延遲電路41、一共軛電路42、以及一乘法器45。所述相位增值取出電路40具有如本文現(xiàn)有技術(shù)中所述的相同架構(gòu)及功能。也就是說(shuō)，所述相位增值取出電路40接收一輸入符號(hào)Zk，所述延遲電路41儲(chǔ)存前次的所述輸入符號(hào)Zk-1，所述共軛電路42產(chǎn)生前次的所述輸入符號(hào)Zk-1的共軛值Zk-1*，且所述乘法器45將所述輸入符號(hào)Zk與前次的所述輸入符號(hào)的共軛值Zk-1*相乘，以產(chǎn)生一相量Rk。所述自適應(yīng)判斷電路10接收所述相量Rk，且將所述相量Rk與一去噪聲符號(hào) 相乘以得到一去噪聲相量 其中所述去噪聲符號(hào) 由所述決策電路15根據(jù)所述相量Rk與一總和Ak-1的內(nèi)積來(lái)決定。所述乘法器12將所述相量Rk與所述去噪聲符號(hào) 相乘，而所述求和電路20將所有先前的所述去噪聲相量 相加以產(chǎn)生所述總和Ak-1。所述總和Ak-1與所述去噪聲符號(hào) 定義如下Ak-1=Σn=0k-1Rn=Σn=0k-1RkRk^]]>而Rk與Ak-1的內(nèi)積P表示為P＝Rk·Ak-1＝Re(Rk)×Re(Ak-1)+Im(Rk)×Im(Ak-1) Re(Rk)real part of RkRe(Ak-1)real part of Ak-1Im(Rk)imaginary part of RkIm(Ak-1)imaginary part of Ak-1在DBPSK調(diào)變技術(shù)中，所述相量Rk具有兩個(gè)彼此相反的相位，亦即具有兩個(gè)彼此相反的極性，此意味著需要一種機(jī)構(gòu)來(lái)將極性相反的相量旋轉(zhuǎn)成相同極性，用以估計(jì)相位偏移量。實(shí)施例中所述決策電路15及所述乘法器12即提供達(dá)到所述要求的機(jī)構(gòu)。所述去噪聲符號(hào) 用來(lái)檢測(cè)所述相量Rk的極性及去極性所述相量Rk。所述決策電路15使用一決策邊界來(lái)決定當(dāng)噪聲存在時(shí)，所述去噪聲符號(hào) 該落在哪一個(gè)決策區(qū)域中。圖3表示決策區(qū)域圖。在不失普遍性下，可以假設(shè)所述總和Ak-1落在決策區(qū)域H1中。此處有兩種可能的情形H1及H2，分別代表所述相量Rk可能落在的兩個(gè)決策區(qū)域。當(dāng)所述相量Rk與所述總和Ak-1皆落在決策區(qū)域H1中，所述相量Rk與所述總和Ak-1具有相同的極性，代表所述相量Rk與所述總和Ak-1的內(nèi)積大于零。因此，所述去噪聲符號(hào)等于1，所述相量Rk直接加至所述總和Ak-1。當(dāng)所述相量Rk落在決策區(qū)域H2中，所述相量Rk與所述總和Ak-1具有相反的極性，代表所述相量Rk與所述總和Ak-1的內(nèi)積小于零。因此，所述去噪聲符號(hào)等于-1，所述相量Rk必須先旋轉(zhuǎn)180度，再加至所述總和Ak-1。因此，所述去噪聲相量 由所述相量Rk去極化而來(lái)，亦即所述去噪聲相量 與所述總和永遠(yuǎn)落在相同的決策區(qū)域中。
這里要注意的是，所述去噪聲相量 與所述相量Rk具有相同的SNR值，亦即在所述去噪聲相量 中噪聲并未增加，因?yàn)樗鋈ピ肼暦?hào) 具有強(qiáng)度值1。所述總和Ak-1用來(lái)估計(jì)偏移相量期望值(jΔfT)，其中Δf為頻率偏移量，T為符號(hào)間隔。因?yàn)樗隹偤虯k-1取出附加噪聲的平均值，與所述相量Rk相比，所述總和Ak-1的方位顯然更接近偏移相量期望值(jΔfT)的方位。所述相量Rk與所述總和Ak-1的內(nèi)積幾乎等于偏移相量期望值(jΔfT)與所述相量Rk的內(nèi)積。因此，所述去噪聲符號(hào) 可以被正確地決定，最后，一參數(shù)電路30由包含頻率偏移量的所述總和Ak-1取出相位偏移量。這里要注意的是，實(shí)施例中公開的裝置使用去噪聲相量來(lái)取代平方處理，也就是說(shuō)，類似所述相量Rk的相位偏移量的期望值的情形，所述總和Ak-1的相位偏移量等于ΔfT，而不是2ΔfT。再者，傳統(tǒng)方法中用來(lái)做除以2處理的一除法器在此實(shí)施例中可以被省略，也就是說(shuō)，此發(fā)明的SNR值會(huì)跟原始信號(hào)的SNR值相同。假設(shè)Rk=ZkZk-1*=signal+noise]]>因?yàn)樗鋈ピ肼暦?hào)不包括噪聲，所以|Rk^|=1]]>很顯然地，所述去噪聲相量 的SNR值與一訓(xùn)練序列Zk的SNR值相同。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下所述首先，在實(shí)踐上所需要的電路復(fù)雜度比傳統(tǒng)方法低，亦即只需要兩個(gè)乘法器就可以達(dá)到需求。實(shí)際上，一個(gè)乘法器就足夠了，因?yàn)榱硪粋€(gè)乘法器用來(lái)做整數(shù)1或-1的乘法，比起一般的乘法器簡(jiǎn)單許多。其次，相位偏移量可以直接由去噪聲相量來(lái)估計(jì)，取代由相量平方來(lái)估計(jì)，因此，用來(lái)做估計(jì)的相位偏移量的除法處理的除法器可以被省略。由于所述去噪聲相量 的SNR值與所述訓(xùn)練序列Zk的SNR值相同，因此在此裝置中，不會(huì)發(fā)生噪聲增強(qiáng)的情形。也就是說(shuō)，與常見技術(shù)相比，本發(fā)明提供更精確的估計(jì)結(jié)果。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，仍可做不同的變化與改進(jìn)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，用以估計(jì)一解調(diào)器的頻率偏移量，其特征在于，包括一相位增值取出電路，用以將一輸入符號(hào)與前次的所述輸入符號(hào)的共軛值相乘，以產(chǎn)生一相量；一自適應(yīng)判斷電路，用以響應(yīng)一總和與所述相量去極化所述相量，以產(chǎn)生一去噪聲相量；以及一求和電路，用以產(chǎn)生多個(gè)去噪聲相量的所述總和來(lái)估計(jì)頻率偏移量。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述自適應(yīng)判斷電路包括一決策電路，用以響應(yīng)所述相量與由所述求和電路所導(dǎo)出的前次的所述總和的內(nèi)積，以產(chǎn)生一去噪聲符號(hào)；以及一乘法器，用以將所述相量與所述去噪聲符號(hào)相乘，以產(chǎn)生所述去噪聲相量。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述相量的極性與前次的所述總和的極性相反時(shí)，所述去噪聲符號(hào)為正，當(dāng)所述相量的極性與前次的所述總和的極性相同時(shí)，所述去噪聲符號(hào)為負(fù)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述相位增值取出電路包括一延遲電路，用以儲(chǔ)存前次的所述輸入符號(hào)；一共軛電路，用以產(chǎn)生前次的所述輸入符號(hào)的共軛值；以及一乘法器，用以將所述輸入符號(hào)與前次的所述輸入符號(hào)的共軛值相乘，以產(chǎn)生所述相量。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一參數(shù)電路，用以取出由所述求和電路輸出的估計(jì)的相位偏移量。
6.一種裝置，用以估計(jì)一解調(diào)器的頻率偏移量，其特征在于，包括一相位增值取出電路，用以將一輸入符號(hào)與前次的所述輸入符號(hào)的共軛值相乘，以產(chǎn)生一相量；一自適應(yīng)判斷電路，用以將所述相量與一去噪聲符號(hào)相乘，以產(chǎn)生一去噪聲相量，其中，所述去噪聲符號(hào)由前次的一總和與所述相量的內(nèi)積來(lái)決定；以及一求和電路，用以產(chǎn)生多個(gè)去噪聲相量的所述總和來(lái)估計(jì)頻率偏移量。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述自適應(yīng)判斷電路包括一決策電路，用以響應(yīng)所述相量與由所述求和電路所導(dǎo)出的前次的所述總和的內(nèi)積，以產(chǎn)生所述去噪聲符號(hào)；以及一乘法器，用以將所述相量與所述去噪聲符號(hào)相乘，以產(chǎn)生所述去噪聲相量。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述相量與前次的所述總和的內(nèi)積為正時(shí)，所述去噪聲符號(hào)為正，當(dāng)所述相量與前次的所述總和的內(nèi)積為負(fù)時(shí)，所述去噪聲符號(hào)為負(fù)。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述相位增值取出電路包括一延遲電路，用以儲(chǔ)存前次的所述輸入符號(hào)；一共軛電路，用以產(chǎn)生前次的所述輸入符號(hào)的共軛值；以及一乘法器，用以將所述輸入符號(hào)與前次的所述輸入符號(hào)的共軛值相乘，以產(chǎn)生所述相量。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括一參數(shù)電路，用以取出由所述求和電路輸出的估計(jì)的相位偏移量。
11.一種估計(jì)一解調(diào)器的相位偏移量方法，其特征在于，包括將一輸入符號(hào)與前次的輸入符號(hào)的共軛值相乘，以產(chǎn)生一相量。根據(jù)由目前的所述輸入符號(hào)前面的多個(gè)輸入符號(hào)導(dǎo)出的多個(gè)去噪聲相量的前次的一總和，去極化所述相量，以產(chǎn)生一去噪聲相量；以及響應(yīng)與所述輸入符號(hào)及前次的所述總和有關(guān)的所述多個(gè)去噪聲相量，產(chǎn)生目前的所述總和，以估計(jì)頻率偏移量。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生所述去噪聲相量的步驟包括根據(jù)所述相量與前次的所述總和以產(chǎn)生一去噪聲符號(hào)；以及將所述相量與所述去噪聲符號(hào)相乘，以產(chǎn)生所述去噪聲相量。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述相量與前次的所述總和的內(nèi)積為正時(shí)，所述去噪聲符號(hào)為正，當(dāng)所述相量與前次的所述總和的內(nèi)積為負(fù)時(shí)，所述去噪聲符號(hào)為負(fù)。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生所述相量的步驟包括產(chǎn)生前次的所述輸入符號(hào)的共軛值；以及將所述輸入符號(hào)與前次的所述輸入符號(hào)的共軛值相乘，以產(chǎn)生所述相量。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括一步驟，響應(yīng)目前的所述總和，用以取出估計(jì)的相位偏移量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)解調(diào)器內(nèi)用來(lái)估計(jì)頻率偏移量的裝置及方法，其中該裝置包括一相位增值取出電路，用以將一輸入符號(hào)與前次的所述輸入符號(hào)的共軛值相乘，以產(chǎn)生一相量；一自適應(yīng)判斷電路，用以響應(yīng)一總和與所述相量去極化所述相量，以產(chǎn)生一去噪聲相量；以及一求和電路，用以產(chǎn)生多個(gè)去噪聲相量的所述總和來(lái)估計(jì)頻率偏移量。該方法包括將一輸入符號(hào)與前次的輸入符號(hào)的共軛值相乘，以產(chǎn)生一相量。根據(jù)由目前的所述輸入符號(hào)前面的多個(gè)輸入符號(hào)導(dǎo)出的多個(gè)去噪聲相量的前次的一總和，去極化所述相量，以產(chǎn)生一去噪聲相量；響應(yīng)與所述輸入符號(hào)及前次的所述總和有關(guān)的所述多個(gè)去噪聲相量，產(chǎn)生目前的所述總和，以估計(jì)頻率偏移量。
文檔編號(hào)H04L27/00GK1534880SQ20041002968
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
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