專利名稱：符號定時恢復(fù)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明原理涉及相移鍵控系統(tǒng)中的粗糙及精細符號定時恢復(fù)。
背景技術(shù)：
數(shù)字視頻廣播發(fā)展了電纜、地面和衛(wèi)星傳輸數(shù)字廣播標(biāo)準。在2003年，歐洲電信標(biāo)準協(xié)會(ETSI)開發(fā)并批準了第二代數(shù)字視頻廣播衛(wèi)星傳輸標(biāo)準(DVB-S》。DVB-S2標(biāo)準的特征之一是和第一代標(biāo)準DVB-S向后兼容。DVB-S2也包括自適應(yīng)編碼和調(diào)制、LDPC編碼和外BCH碼、及幾種編碼率。另外的特征是四種調(diào)制模式(QPSK、8PSK、16APSK和32APSK)。 未來新一代標(biāo)準可以在這些關(guān)鍵特征上擴展，并且可以想象將包括向后兼容性。一般，在利用反饋符號定時恢復(fù)(STR)回路恢復(fù)載波的相移和頻移之前，完成符號定時恢復(fù)。由于STR回路中延遲所造成的相位裕度損失問題，通常在接收器的匹配濾波器前面完成符號定時恢復(fù)的誤差估計，以使回路中的延遲最小化。對于脈沖整形，一般利用根升余弦(RRC)濾波器對發(fā)送的脈沖進行整形。這造成了匹配濾波器前面的接收信號中的符號間干擾(ISI)，因為RRC脈沖不屬于Nyquist脈沖類型。當(dāng)滾降因子減小時，ISI變得更嚴重，且反饋解決方法的捕獲范圍或拉入將減小。對于高于奈奎斯特速率(FTN)的信令，出現(xiàn)另一個問題，其中經(jīng)過脈沖整形的符號在時間上移得更靠近。FTN將變成今后的主要主題，因為帶寬有限，并且除了通常的帶寬和對于給定信噪比(SNR)和誤碼率的額外帶寬以外，在接收器設(shè)計中FTN還提供另一維。利用時間壓縮定時網(wǎng)格上的信息脈沖，F(xiàn)TN造成了大量的ISI，并且對于大的定時偏移，基于反饋解決方法的經(jīng)典定時恢復(fù)失效。在此描述的粗糙符號定時恢復(fù)方法解決在ISI變得更嚴重時的捕獲范圍減小問題，并提供非常魯棒的恢復(fù)方法，甚至是對于由FTN傳輸造成的
ISIo—般，利用具有Gardner定時誤差檢測器的經(jīng)典反饋解決方法來實現(xiàn)衛(wèi)星接收器中的定時偏移估計。其它解決方案也是周知的，如M&M檢測器，它使用后匹配濾波的樣本， 并且對ISI更不靈敏，但是對相位和頻率誤差更靈敏。粗糙外部定時估計后面可以是精細符號定時恢復(fù)回路，或者可以分別實施每種想法。在此討論的精細符號定時恢復(fù)方法幫助符號定時恢復(fù)系統(tǒng)在不利條件下鎖定，包括低SNR、低額外帶寬以及在使用FTN信令時。為了從現(xiàn)有衛(wèi)星信道擠出更大容量，正在研究新方法使更多數(shù)據(jù)適合于可用帶寬，如減小額外帶寬、使用FTN信令以及在更低SNR閾值下操作。這些方法的每一種都給符號定時恢復(fù)帶來了困難。符號定時恢復(fù)是采用這些容量增強選項的限制因素之一。本發(fā)明原理解決這些和其它問題，本發(fā)明提出了粗糙和精細符號定時恢復(fù)方案。 利用類似DVB-S2的傳輸流中嵌入的預(yù)知數(shù)據(jù)，用于數(shù)據(jù)輔助符號定時估計的新的符號定時偏移檢測算法用于粗糙定時調(diào)節(jié)，后面可以是精細符號定時恢復(fù)方法。前饋恢復(fù)依賴于數(shù)據(jù)流中嵌入的預(yù)知數(shù)據(jù)符號(如導(dǎo)頻或同步(sync)符號)。在此描述的粗糙定時恢復(fù)想法解決傳統(tǒng)反饋方法的當(dāng)ISI變得更嚴重時的捕獲范圍減小問題。它是利用數(shù)據(jù)輔助前饋符號定時恢復(fù)方法來實現(xiàn)該解決方案的，該數(shù)據(jù)輔助前饋符號定時恢復(fù)方法提供一種非常魯棒的恢復(fù)方法，甚至是對于由FTN傳輸造成的ISI。在此提出的粗糙符號定時偏移檢測器的一個優(yōu)點是對相位和頻率偏移及ISI不靈敏。當(dāng)使用反饋的經(jīng)典定時恢復(fù)方案由于大的ISI而不適用時，所提出的方法利用類似 DVB-S2的傳輸流中的預(yù)知數(shù)據(jù)，來估計定時偏移。所提出的檢測器依賴于預(yù)知符號，但是對于現(xiàn)代通信設(shè)計，使用具有長幀長的Turbo碼或LDPC碼，這使得必須插入預(yù)知符號供幀同步之用。而且，對于低SNR下的操作，常常將附加導(dǎo)頻信息加到信號上，以輔助解調(diào)。在此討論的精細符號定時恢復(fù)方法幫助符號定時恢復(fù)系統(tǒng)在不利條件下實現(xiàn)和保持鎖定，包括那些用于增加衛(wèi)星信道容量的不利條件，如在較低SNR閾值下操作、減小額外帶寬以及當(dāng)使用FTN信令時，它們常常使符號定時恢復(fù)變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明原理針對符號定時恢復(fù)方法和設(shè)備，并解決先有技術(shù)的這些及其它缺點。根據(jù)本發(fā)明原理的一個特征，提供一種符號定時恢復(fù)方法。該方法包括以下步驟 執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作；測量相關(guān)結(jié)果峰值之間的時差；利用該時差作為符號定時偏移估計來確定粗糙符號定時；以及利用粗糙符號定時接收另外數(shù)字信號。根據(jù)本發(fā)明原理另一特征，提供一種符號定時恢復(fù)設(shè)備。該設(shè)備包括處理電路， 用于執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作；時差測量電路，用于測量相關(guān)峰之間的時差；定時誤差檢測器，用于確定粗糙符號定時；以及接收器，用于利用粗糙符號定時接收另外數(shù)字信號。根據(jù)本發(fā)明原理另一特征，提供另一種符號定時恢復(fù)方法。該方法包括通過控制數(shù)控延遲對接收的數(shù)字信號插值；利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對插值結(jié)果濾波；以及利用該結(jié)果為精細符號定時尋找定時誤差，然后對該定時誤差濾波，并通過數(shù)控延遲將其用于精細符號定時。根據(jù)本發(fā)明原理另一特征，提供另一種符號定時恢復(fù)設(shè)備。該設(shè)備包括插值器， 用于對接收數(shù)字信號插值，其中通過數(shù)控延遲控制插值；回路濾波器，用于對時差信號濾波；控制器，用于利用回路濾波器的輸出控制數(shù)控延遲；用于利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對插值輸出濾波的另一濾波器，其中該第二濾波器也可以是匹配濾波器；定時誤差檢測器，用于利用時差信號作為符號定時偏移估計來確定符號定時；以及接收器，用于利用精細符號定時接收另外數(shù)字信號。根據(jù)本發(fā)明原理另一特征，提供另一種符號定時恢復(fù)方法。該方法包括；對接收信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作；測量相關(guān)函數(shù)峰值之間的時差；利用該時差作為符號定時偏移估計來確定粗糙符號定時；利用所述粗糙符號定時接收另外的數(shù)字信號；對另外接收的數(shù)字信號插值，其中通過數(shù)控延遲控制插值；利用回路濾波器對定時誤差檢測信號濾波；利用所述回路濾波器的輸出控制數(shù)控延遲；利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對插值輸出濾波，其中該第二濾波器也可以是匹配濾波器；尋找該濾波插值信號的定時誤差作為符號定時偏移的進一步估計，來確定精細符號定時；以及利用所述精細符號定時接收隨后的數(shù)字信號。根據(jù)本發(fā)明原理另一特征，提供另一種符號定時恢復(fù)設(shè)備。該設(shè)備包括處理電路，用于對接收信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作；用于測量相關(guān)函數(shù)峰值之間時差的電路；定時誤差檢測器，用于利用時差作為符號定時偏移估計來確定粗糙符號定時；用于利用所述粗糙符號定時接收另外數(shù)字信號的接收器；插值器，用于對所述另外接收的數(shù)字信號插值，其中通過數(shù)控延遲控制插值；回路濾波器，用于對時差信號濾波；控制器，用于利用所述回路濾波器的輸出控制數(shù)控延遲；用于利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對插值輸出濾波的濾波器，其中第二濾波器也可以是匹配濾波器；定時誤差檢測器，用于計算濾波插值信號的定時誤差作為符號定時偏移估計，來確定符號定時；以及用于利用所述精細符號定時接收隨后數(shù)字信號的接收器。由以下連同附圖一起閱讀的示例實施例詳細描述，本發(fā)明原理的這些及其它方面、特征和優(yōu)點將變得很清楚。


圖1示出了匹配濾波后加德納(Gardner)定時誤差檢測信號的均方根誤差估計 (RMSEE)。圖2示出了匹配濾波后M&M定時誤差檢測信號的均方根誤差估計(RMSEE)。圖3示出了利用本發(fā)明原理的Ts間隔粗糙定時偏移檢測器的一種實施。圖4示出了在IdB SNR下對于β工=0:9的估計定時偏移T。ff。圖5示出了在IdB SNR下對于β工=0:8的估計定時偏移T。ff。圖6示出了 DVB-S2幀結(jié)構(gòu)、sync (同步)和導(dǎo)頻信息。圖7示出了典型的反饋定時恢復(fù)電路。圖8示出了符號定時恢復(fù)系統(tǒng)回路濾波器。圖9示出了符號定時恢復(fù)預(yù)濾波器和匹配濾波器的頻率響應(yīng)。圖10示出了在捕獲模式下本發(fā)明原理的符號定時恢復(fù)電路。圖11示出了在跟蹤模式下本發(fā)明原理的符號定時恢復(fù)電路。圖12示出了 η倍延遲的移動時間平均函數(shù)。圖13示出了匹配濾波器的一種可能實施例。圖14示出了 LDPC迭代計數(shù)器值和BER計數(shù)器值圖示。圖15示出了具有小積分增益的回路濾波積分器的增益。圖16示出了具有高積分增益的回路濾波積分器的增益。圖17示出了在定時誤差檢測器后利用21抽頭移動時間平均濾波器的回路濾波輸
出ο圖18示出了本發(fā)明原理的第一示例方法。圖19示出了本發(fā)明原理的第一示例設(shè)備。
圖20示出了本發(fā)明原理的第二示例方法。圖21示出了本發(fā)明原理的第二示例設(shè)備。圖22示出了本發(fā)明原理的第三示例方法。圖23示出了本發(fā)明原理的第三示例設(shè)備。
具體實施例方式在此提出的粗糙符號定時偏移估計器利用具有兩個不同定時偏移檢測器的兩步方法，來改進符號定時恢復(fù)操作。在第一步，利用圖6中給出的類似DVB-S2的幀結(jié)構(gòu)中的預(yù)知符號、SYNC符號，來估計定時偏移。通過pi/2BPSK調(diào)制構(gòu)建SYNC符號。接收器中差分相關(guān)的最重要優(yōu)點是相對于載波相位和頻率偏移誤差的魯棒性。因為可以在定時被鎖定后完成載波相位和頻率偏移補償，所以在這種情況下，差分相關(guān)接收器非常適于衛(wèi)星接收器設(shè)計。利用本發(fā)明原理，利用Ts間隔雙相關(guān)改進差分相關(guān)，其中Ts指示ADC的采樣間隔。 此外，Ts間隔雙相關(guān)被執(zhí)行兩次。利用匹配濾波樣本v[n(Ts+T。ff)]饋送給第一 Ts間隔雙相關(guān)塊，用經(jīng)過Ts/2移位的匹配濾波樣本ν [n (Ts+T。ff) +Ts/2]饋送給第二 Ts間隔雙相關(guān)塊。 時間常數(shù)T。ff指示必須通過在此描述的定時偏移檢測器估計的時間偏移。該調(diào)制可以容易實現(xiàn)，因為對于每個符號系統(tǒng)，Gardner TED已經(jīng)使用了兩個樣本。對于具有后匹配濾波樣本y[nTs]的預(yù)知同步符號a[nTsym]的Ts間隔差分相關(guān)，必須執(zhí)行差分相關(guān)參考(參數(shù))計算，而a[nTsym]指示DVB-S2前同步的預(yù)知90個同步符號。然后，獲得兩個Tsym間隔雙相關(guān)矢量dai、Ck2，以構(gòu)建后面如式(1)所示的互相關(guān)的參考，其中Tsym指示真實符號周期。Ck1 [nTsym] = a [nTsym] a* [ (η+1) Tsym] η e 0 …N-2(1)da2 [nTsym] = a [nTsym] a* [ (n+2) Tsym] η G 0 …N_3然后，利用差分共軛復(fù)數(shù)乘法器對匹配濾波樣本y[nTs]進行預(yù)處理，以獲得兩個 Ts間隔的匹配濾波差分信號Cly1和dy2，如式(2)所示。dYl = y[nTjy*[(n+l)Tjdy2 = y [nTj y* [ (n+2) Tj (2)接下來，將兩個Ts間隔差分信號dyi、dy2和時間反向參考信號dai、da2進行卷積， 以構(gòu)建差分參考和差分匹配濾波矢量之間的互相關(guān)。然后，利用式C3)實施互相關(guān)函數(shù)，其中^rag是所謂的nTs時刻的同步峰值。
8887 Smag inTs ]= Y4daI [(88 - nKym ]Φ ^J + Σ ^2 [(87 " nKym ]Φ2 Ws ]
η=0η=0(3)如前所述，即使最優(yōu)定時相位正相對于兩個同步符號間的T。ff移動，也對匹配濾波輸出y [n (Ts+T。ff)]和移位Ts/2的匹配濾波輸出y [n (Ts+T。ff) +Ts/2]執(zhí)行兩次Ts間隔差分互相關(guān)，以檢測正確的同步峰，形成smag[n(Ts+T。ff)]和i^g[n(Ts+T。ff)+Ts々]。為了選擇正確的同步峰輸出，利用后面有比較器的max(最大)設(shè)備指示似然同步峰時間位置s’ Mg。比較器將輸入的似然同步位置和閾值進行比較，以指示噪聲層的同步峰。通過下式，利用兩個連續(xù)同步峰之間的距離來估計定時偏移
T _ S'mag ~ 1) ~ ^'mag jk)i。ff = φ^ ι Λ(4)
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其中，dflength表示數(shù)據(jù)和同步字段長度，fs表示采樣率，s，mag是最大似然同步峰位置。圖3示出了粗糙定時偏移檢測器的一個實施例。定時偏移的第一估計1~0。 用于調(diào)節(jié)數(shù)字時間振蕩器(DT0，a. k. a數(shù)控延遲)，以重新采樣接收器的下變頻信號χ (IiTOs)。 在此，為了簡化討論，將插值濾波器和匹配濾波器合并。然后，使后匹配濾波樣本y(nTs)通過如上所述的定時偏移檢測器，以構(gòu)建兩個估計的同步位置sOmag[nTj和SOmag[nTs+Ts/2]。 為避免同步檢測中的虛警，利用預(yù)期同步峰間隔周圍的置信窗來幫助驗證同步。使用置信區(qū)間[dflength-confidence，dflength+confidence]表示兩個同步之間距離范圍。模擬結(jié)果對于符號定時偏移估計的例子，使用以FTN率β1 = 0:9和β2 = 0:8產(chǎn)生的、 用稍微超過每符號兩個樣本的采樣率采樣的20Μ波特QPSK流。將置信區(qū)間對稱設(shè)置為 dflength = 3Μ90個符號的標(biāo)稱同步距離周圍的[31990，3四90]。圖4顯示出，甚至在IdB 的很低SNR水平下也能很精確估計FTN率β 1 = 0:9的250k波特定時偏移。在圖5中，示出了 β =0:8時的估計定時偏移T。ff?？梢钥闯?，20M波特流的200k波特定時偏移的估計誤差僅為0.證波特，這足以將后面的精細符號定時恢復(fù)系統(tǒng)的帶寬降到很小的值。和基于 Gardner或M&M STR算法的經(jīng)典定時恢復(fù)相比，該想法在拉入范圍和鎖定穩(wěn)定性方面都勝過那些方法。該粗糙STR系統(tǒng)后面可以是精細STR回路，以利用傳統(tǒng)STR方法如Gardner、M&M 或其它算法追蹤出殘余定時偏移。Gardner方法是利用兩次符號率樣本估計定時偏移的定時誤差檢測方法。在本發(fā)明原理下，也可以使用利用類似DVB-S2的傳輸流中嵌入的預(yù)知數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)輔助符號定時估計的符號定時偏移檢測算法。后面的原理描述了，針對在粗糙回路后可能使用的低額外帶寬和低SNR操作而作出的精細STR回路設(shè)計的附加改進。所提出的用于精細回路設(shè)計的方法和設(shè)備考慮了幾個因素以提高STR函數(shù)的性能?？梢酝ㄟ^粗糙的外部定時估計來擴充所提出的精細回路，以擴展捕獲范圍及增大實際捕獲速度。圖7示出了典型的符號定時恢復(fù)回路。通過受數(shù)控延遲(NCD)控制的插值器對信號X(nTs)重新采樣，NCD又受到通過定時誤差檢測器(TED)的、經(jīng)過回路濾波器濾波的重新采樣輸出的控制。nTs是輸入信號的采樣率，通常大于符號率Ts。例如，η可以稍大于2， 或者稍大于4，取決于插值器輸出是每符號2個樣本或4個樣本。圖8示出了定時恢復(fù)回路中通常采用的典型比例積分(PI) 二階回路濾波器。衛(wèi)星系統(tǒng)中的損害主要是由衛(wèi)星TWT放大器造成的AWGN和非線性。因為該信道， 傳統(tǒng)的匹配濾波器接收器結(jié)構(gòu)對于衛(wèi)星接收器是理想的。在低額外帶寬系統(tǒng)的實施中，脈沖整形濾波器的尖銳下降需要長脈沖響應(yīng)，這大大增加了 STR回路中的延遲。在沒有脈沖整形濾波器的情況下，在低額外帶寬下ISI大大增加。這些問題導(dǎo)致了 STR回路中的捕獲問題。用兩種方式來解決這些問題。首先，在捕獲過程中，在STR回路中繞過匹配濾波器。為回路增加預(yù)濾波器，用于加重包含定時信息的頻帶邊緣。這提供了兩倍的好處一窄帶定時信號增強了，而噪聲減小了。當(dāng)回路被鎖定時， 通過從未濾波的插值器輸出切換到匹配濾波器輸出，來獲得進一步改進。這樣衰減了來自頻帶區(qū)域之外的噪聲，并大大減小了 ISI，由此給出更好的定時估計。圖9示出了預(yù)濾波器和脈沖整形濾波器的頻率響應(yīng)例子。在此描述的本發(fā)明原理另外實施例使用兩個匹配濾波器一全長濾波器，用于準確恢復(fù)脈沖串；以及截斷濾波器，用于以小得多的延遲改善ISI問題。這在低EB情況下是有利的，因為在沒有匹配濾波器的情況下ISI嚴重。短匹配濾波器通過衰減ISI而不以大的延遲損害回路性能，來幫助回路。在實施例中，也可將附近的最小相位脈沖整形濾波器用作回路中的匹配濾波器，以減小ISI及保持回路延遲降低。圖13 示出了雙輸出匹配濾波器的一個實施例，其中一條路徑y(tǒng)具有小延遲，而全路徑W具有最小的 ISI。系統(tǒng)的附加改進來自于增益切換。一旦定時回路被鎖定，回路濾波器增益就減小， 同時帶寬減小。雖然這確實減小了回路跟蹤能力，但是關(guān)于定時，衛(wèi)星信道很穩(wěn)定。一旦捕獲，就只通過局部定時參考振蕩器(通常為晶體)的漂移、超慢多普勒漂移(在對地同步衛(wèi)星上)和發(fā)送器中的漂移(幾乎沒有)來改變定時。回路中的跟蹤帶寬可以大大減小。附加實施例包括在定時誤差檢測器后面增加移動定時平均(MTA)濾波器。雖然可以通過進一步減小回路濾波器帶寬來實現(xiàn)這一點，但是和在單位圓上實際上有極點的窄帶回路濾波器相比，HR MTA濾波器更穩(wěn)定。MTA濾波器幫助從符號定時回路中消除抖動。圖 12示出了 MTA濾波器的一個實施例。圖10和11示出了捕獲模式(圖10)和跟蹤模式(圖11)下的STR系統(tǒng)。實際上， 可以用多路復(fù)用器和相關(guān)設(shè)計技術(shù)來執(zhí)行該轉(zhuǎn)變，或者可以在數(shù)字信號處理器中實施該轉(zhuǎn)變。在從捕獲模式轉(zhuǎn)變到跟蹤模式時，回路濾波器參數(shù)也將改變。當(dāng)下行接收器函數(shù)指示回路被鎖定時，如LDPC解碼器收斂，則完成從捕獲模式到跟蹤模式的轉(zhuǎn)換。LDPC迭代計數(shù)器是接收信號質(zhì)量的粗估計。當(dāng)LDPC迭代計數(shù)器指示一小于規(guī)定迭代次數(shù)(在本例中為63)的值時，可以認為定時回路被鎖定，且回路切換到跟蹤模式。圖 14示出了 LDPC迭代計數(shù)器以及當(dāng)接收器被正確鎖定時作為幀數(shù)函數(shù)的誤碼率計數(shù)。圖15和16示出了從捕獲模式轉(zhuǎn)換到跟蹤模式時回路濾波器參數(shù)的MTA變化效果。圖15示出了具有高積分增益的跟蹤模式，圖16示出了具有低積分增益的跟蹤模式。從捕獲模式到跟蹤模式的轉(zhuǎn)變發(fā)生在大約1. 4百萬符號處。在跟蹤模式下，回路濾波輸出中有振蕩，該振蕩將轉(zhuǎn)換為插值器中的定時抖動。MTA濾波器的加入衰減了該抖動，允許STR 回路收斂，如圖17所示。FTN(高于奈奎斯特速率)信令也可受益于本發(fā)明技術(shù)，因為FTN 信令中引入的ISI使得抖動增大了。圖18示出了本發(fā)明原理的一個實施例，顯示了符號定時恢復(fù)的第一示例方法 1800。在步驟1810對接收信號執(zhí)行差分相關(guān)。在步驟1820執(zhí)行相關(guān)輸出峰之間時差測量。 在步驟1830估計符號定時偏移，在步驟1840使用該偏移來接收附加數(shù)字信號。圖19示出了本發(fā)明原理的另一實施例，顯示了符號定時恢復(fù)的第一示例設(shè)備 1900。處理電路1910用于對接收信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作。時差測量電路1920 計算相關(guān)輸出峰值之間的時差。定時誤差檢測器(TED) 1930利用來自測量電路1920的時差確定粗糙符號定時。接收器1940利用粗糙符號定時輸入隨后的數(shù)字信號，以便同步。圖20示出了本發(fā)明原理的另一實施例，顯示了符號定時恢復(fù)的第二示例方法 2000。在步驟2010對接收數(shù)字信號插值。在步驟2040對插值的接收信號進行濾波，并在步驟2050估計定時誤差。在步驟2020對定時誤差信號濾波，并在步驟2030利用濾波輸出來控制數(shù)控延遲，并反饋給定時誤差檢測濾波器。在步驟2060也利用定時誤差信號接收另外數(shù)字信號。圖21示出了本發(fā)明原理的另一個實施例，顯示了符號定時恢復(fù)的第二示例設(shè)備。插值器2110用于對接收數(shù)字信號插值，并受控制器2130控制?；芈窞V波器2120用于對定時誤差信號濾波，并且也受控制器2130控制。濾波器2140用于對插值器2110的輸出進行濾波，并且也受控制器2130控制。定時誤差檢測器2150接收經(jīng)過濾波的插值接收信號，并將定時誤差用作精細符號定時偏移估計，來確定符號定時，接收器2160將該符號定時用于隨后的數(shù)字信號。圖22示出了本發(fā)明原理的另一實施例，顯示了符號定時恢復(fù)的第三示例方法 2200。在步驟2210對接收信號執(zhí)行差分相關(guān)。在步驟2220執(zhí)行相關(guān)輸出峰之間的時差測量。在步驟2230估計粗糙符號定時偏移，并在步驟2240使用該粗糙符號定時偏移來接收另外數(shù)字信號。在步驟2250對另外的接收數(shù)字信號插值。在步驟2280對插值的接收信號濾波，并在步驟2290估計精細定時誤差。在步驟2260對精細定時誤差信號濾波，并在步驟 2270利用濾波輸出來控制數(shù)控延遲，并反饋給定時誤差檢測濾波器。在步驟2295，也利用精細定時誤差信號接收另外的數(shù)字信號。圖23示出了本發(fā)明原理的另一實施例，顯示了符號定時恢復(fù)的第三示例設(shè)備 2300。處理電路2310用于對接收信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作。時差測量電路2320 計算相關(guān)輸出峰值之間的時差。定時誤差檢測器(TED) 2330利用來自測量電路2320的時差確定粗糙符號定時。接收器2340利用粗糙符號定時輸入另外的接收數(shù)字信號，以便同步。 插值器2350用于對另外的接收數(shù)字信號插值，并受控制器2370控制?；芈窞V波器2360用于對定時誤差信號濾波，并且也受控制器2370控制。濾波器2380用于對插值器2350的輸出濾波，并且也受控制器2370控制。定時誤差檢測器2390接收經(jīng)過濾波的插值接收信號， 并將定時誤差用作精細符號定時偏移的估計，來確定符號定時，接收器2395將該符號定時用于隨后的數(shù)字信號。可以利用專用硬件以及能夠執(zhí)行和適當(dāng)軟件關(guān)聯(lián)的軟件的硬件，來提供附圖所示各部件的功能。當(dāng)通過處理器提供所述功能時，可以通過單個專用處理器、單個共享處理器或其中一些可以共享的多個單獨處理器，來提供所述功能。而且，術(shù)語“處理器”或“控制器” 的顯式使用不應(yīng)被看作專門指能夠執(zhí)行軟件的硬件，而是可以隱含包括但不限于數(shù)字信號處理器(DSP)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(ROM)、隨機存儲器(RAM)和非易失性存儲
ο也可包括其它常規(guī)和/或定制硬件。類似地，附圖中示出的任何開關(guān)都只是概念性的。可以通過程序邏輯操作、專用邏輯、程序控制和專用邏輯交互作用、乃至手動地執(zhí)行它們的功能，實施者可以選擇特殊技術(shù)，由上下文可以更具體地理解這一點?，F(xiàn)在將描述描述本發(fā)明的諸多附帶優(yōu)點和特征，其中一些上面已經(jīng)描述了。例如， 一種對接收的數(shù)字信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作的符號定時恢復(fù)方法，其測量相關(guān)峰值之間的時差，使用該時差估計符號定時偏移，作為粗糙符號定時的基礎(chǔ)。另一特征是對具有重復(fù)已知符號的信號執(zhí)行以上方法。另一特征是上述相同方法，其中相關(guān)操作被執(zhí)行兩次。另一特征是上述相同方法，其使用數(shù)據(jù)輔助前饋符號定時恢復(fù)方法，使用信號中嵌入的已知同步符號。另一特征是用于執(zhí)行上述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括處理電路，用于執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作；時差測量電路，用于測量相關(guān)峰之間的時差；定時誤差檢測器，用于確定粗糙符號定時；以及接收器，用于利用粗糙符號定時接收另外的數(shù)字信號。另一特征是上述設(shè)備，但是其中處理電路對具有重復(fù)已知符號的信號執(zhí)行相關(guān)。另一特征是上述設(shè)備，其中處理電路執(zhí)行兩次相關(guān)。另一特征是上述設(shè)備，其中處理電路利用數(shù)據(jù)輔助前饋符號定時恢復(fù)方法執(zhí)行相關(guān)操作，該數(shù)據(jù)輔助前饋符號定時恢復(fù)方法使用信號中嵌入的已知同步信號。本發(fā)明原理的另一特征是一種改進的符號定時恢復(fù)方法，其中通過控制數(shù)控延遲對接收的數(shù)字信號插值，利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對插值的接收的數(shù)字信號濾波，并利用濾波后的插值接收數(shù)字信號為精細符號定時尋找定時誤差，然后該定時誤差被濾波并被數(shù)控延遲用于符號定時。另一特征是以上方法，其中在通過回路濾波器進行濾波之前，通過移動時間平均濾波器對定時誤差濾波。另一特征是以上方法，其中利用迭代計數(shù)器確定捕獲時間和跟蹤時間。另一特征是以上方法，其中在捕獲階段通過第二濾波器對插值輸出進行濾波，且在跟蹤階段通過匹配濾波器對插值輸出進行濾波。另一特征是以上方法，其中在捕獲階段未對插值輸出濾波，而在跟蹤階段通過匹配濾波器對插值輸出濾波。 另一特征是以上方法，其中將低延遲匹配濾波器用于定時恢復(fù)，并將不同的匹配濾波器用于數(shù)據(jù)。另一特征是一種用于執(zhí)行以上方法的設(shè)備，該設(shè)備包括插值器，用于對接收數(shù)字信號插值，其中通過數(shù)控延遲來控制插值；回路濾波器，用于對時差信號濾波；控制器，用于利用回路濾波器輸出控制數(shù)控延遲；另一濾波器，用于利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對插值輸出進行濾波，其中第二濾波器也可以是匹配濾波器；定時誤差檢測器，用于將時差信號用作符號定時偏移估計，以確定符號定時；以及接收器，用于利用精細符號定時接收另外的數(shù)字信號。另一特征是以上設(shè)備，其中在通過回路濾波器進行濾波之前，通過移動時間平均濾波器對定時誤差濾波。另一特征是以上設(shè)備，其中利用迭代計數(shù)器確定捕獲時間和跟蹤時間。另一特征是以上設(shè)備，其中在捕獲階段通過第二濾波器對插值輸出進行濾波，且在跟蹤階段通過匹配濾波器對插值輸出進行濾波。另一特征是以上設(shè)備，其中在捕獲階段未對插值輸出濾波，而在跟蹤階段通過匹配濾波器對插值輸出濾波。另一特征是以上設(shè)備，其中將低延遲匹配濾波器用于定時恢復(fù)，并將不同的匹配濾波器用于數(shù)據(jù)。本發(fā)明原理的另一特征是一種符號定時恢復(fù)方法，該方法包括對接收信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作；測量相關(guān)函數(shù)峰值之間的時差；將時差用作符號定時偏移估計來確定粗糙符號定時；利用所述粗糙符號定時接收另外的數(shù)字信號；對該另外的接收數(shù)字信號插值，其中通過數(shù)控延遲控制插值；利用回路濾波器對定時誤差檢測信號濾波；利用所述回路濾波器的輸出控制數(shù)控延遲；利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對插值輸出進行濾波，其中第二濾波器也可以是匹配濾波器；尋找濾波后插值信號的定時誤差作為符號定時偏移的進一步估計，來確定精細符號定時；以及利用所述精細符號定時接收隨后的數(shù)字信號。另一特征是一種用于執(zhí)行以上方法的設(shè)備，該設(shè)備包括處理電路，用于對接收信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作；測量電路，用于測量相關(guān)函數(shù)峰值之間的時差；定時誤差檢測器，用于將時差用作符號定時偏移估計，來確定粗糙符號定時；接收器，用于利用所述粗糙符號定時接收另外的數(shù)字信號；插值器，用于對所述另外接收數(shù)字信號進行插值，其中通過數(shù)控延遲控制插值；回路濾波器，用于對時差信號濾波；控制器，用于利用所述回路濾波器的輸出控制數(shù)控延遲；濾波器，用于利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對插值輸出進行濾波，其中第二濾波器也可以是匹配濾波器；定時誤差檢測器，用于計算濾波后插值信號的定時誤差作為符號定時偏移估計，由此確定符號定時；以及接收器，用于利用所述精細符號定時接收隨后的數(shù)字信號。本說明書說明了本發(fā)明原理。因此，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計雖然未在此明確描述或顯示、但具體實施本發(fā)明原理并屬于本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的各種配置。在此列舉的所有例子和條件語言都是用于教學(xué)目的，以幫助讀者理解本發(fā)明人提出的促進本領(lǐng)域的原理和概念，并且應(yīng)該被看作不限于這樣具體列舉的例子和條件。而且，在此列舉本發(fā)明原理的原理、特征和實施例的所有陳述及其特定例子都預(yù)定包括其功能和結(jié)構(gòu)等效物。另外，這種等效物意圖包括當(dāng)前已知的等效物以及未來開發(fā)的等效物，即未來開發(fā)的與結(jié)構(gòu)無關(guān)地執(zhí)行相同功能的任何部件。因而，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在此給出的框圖代表體現(xiàn)本發(fā)明原理的說明性電路的概念視圖。類似，應(yīng)該理解，任何流程表、流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、偽碼等都代表實質(zhì)上可在計算機可讀媒介中表示、由此被計算機或處理器執(zhí)行的各種過程，而不管這種計算機或處理器是否明確示出。在權(quán)利要求中，被表示為用于執(zhí)行指定功能的裝置的任何部件都預(yù)定包括執(zhí)行該功能的任何方式，包括例如a)執(zhí)行該功能的電路部件的組合，或b)任何形式的軟件，由此包括固件、微代碼等，它們和適當(dāng)電路組合用于執(zhí)行該軟件以執(zhí)行該功能。如這些權(quán)利要求所定義的本發(fā)明原理在于，通過各種列舉裝置提供的功能性按權(quán)利要求所要求的方式組合且集合在一起。因而，認為可提供那些功能性的任何裝置都等效于在此示出的那些裝置。說明書中對本發(fā)明原理的“一個實施例”或“實施例”以及其它變型的引用表示， 連同實施例描述的特殊特征、結(jié)構(gòu)、特性等都被包括在本發(fā)明原理的至少一個實施例中。因而，說明書中各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”或“在實施例中”以及其它任何變型， 不必全都指同一實施例。
權(quán)利要求
1.一種符號定時恢復(fù)方法，包括 對接收信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作； 測量所述相關(guān)函數(shù)峰值之間的時差；利用所述時差作為符號定時偏移估計來確定粗糙符號定時； 利用所述粗糙符號定時來接收另外的數(shù)字信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對具有重復(fù)已知符號的信號執(zhí)行所述相關(guān)操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述相關(guān)操作被執(zhí)行兩次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中利用數(shù)據(jù)輔助前饋符號定時恢復(fù)方法，使用信號中嵌入的已知同步符號來執(zhí)行所述相關(guān)操作。
5.一種符號定時恢復(fù)設(shè)備，包括處理電路，用于對接收信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作； 用于測量所述相關(guān)函數(shù)峰值之間時差的電路；定時誤差檢測器，用于利用所述時差作為符號定時偏移估計來確定粗糙符號定時； 接收器，用于利用所述粗糙符號定時接收另外數(shù)字信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中對具有重復(fù)已知符號的信號執(zhí)行所述相關(guān)操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)操作被執(zhí)行兩次。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中利用數(shù)據(jù)輔助前饋符號定時恢復(fù)方法，使用信號中嵌入的已知同步符號來執(zhí)行所述相關(guān)操作。
9.一種改進的符號定時恢復(fù)方法，包括對接收數(shù)字信號插值，其中通過數(shù)控延遲來控制插值； 利用回路濾波器對定時誤差檢測信號濾波； 利用所述回路濾波器的輸出控制所述數(shù)控延遲；利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對所述插值的信號濾波，其中所述第二濾波器也可以是匹配濾波器；尋找所述濾波后插值信號的定時誤差作為精細符號定時偏移估計，來確定符號定時； 利用所述精細符號定時接收另外數(shù)字信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中利用移動時間平均濾波器對所述輸出時差濾波。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中利用迭代計數(shù)器來確定捕獲時間和跟蹤時間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在捕獲階段通過所述第二濾波器對所述插值輸出濾波，并在跟蹤階段通過所述匹配濾波器對所述插值輸出濾波。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在捕獲階段不對所述插值輸出濾波，而在跟蹤階段通過所述匹配濾波器對所述插值輸出濾波。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中將低延遲濾波器用于定時恢復(fù)，并將不同的匹配濾波器用于數(shù)據(jù)。
15.一種改進的符號定時恢復(fù)設(shè)備，包括插值器，用于對接收數(shù)字信號插值，其中通過數(shù)控延遲控制插值； 回路濾波器，用于對時差信號濾波；控制器，用于利用所述回路濾波器的輸出控制所述數(shù)控延遲； 用于利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對所述插值信號濾波的濾波器，其中所述第二濾波器也可以是匹配濾波器；定時誤差檢測器，用于尋找所述定時誤差作為符號定時偏移估計來確定符號定時； 接收器，用于利用所述精細符號定時接收另外數(shù)字信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中利用移動時間平均濾波器對所述輸出時差濾波。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中迭代計數(shù)器被用于確定捕獲時間和跟蹤時間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中在捕獲階段通過所述第二濾波器對所述插值輸出濾波，并在跟蹤階段通過所述匹配濾波器對所述插值輸出濾波。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中在捕獲階段不對所述插值輸出濾波，而在跟蹤階段通過所述匹配濾波器對所述插值輸出濾波。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中將低延遲匹配濾波器用于定時恢復(fù)，并將不同的匹配濾波器用于數(shù)據(jù)。
21.一種符號定時恢復(fù)方法，包括 對接收信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作； 測量所述相關(guān)函數(shù)峰值之間的時差；利用所述時差作為符號定時偏移估計來確定粗糙符號定時； 利用所述粗糙符號定時接收另外數(shù)字信號； 對所述接收的另外數(shù)字信號插值，其中通過數(shù)控延遲控制插值； 利用回路濾波器對定時誤差檢測信號濾波； 利用所述回路濾波器的輸出控制所述數(shù)控延遲；利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對所述插值輸出濾波，其中所述第二濾波器也可以是匹配濾波器；尋找所述濾波后插值信號的所述定時誤差作為符號定時偏移的進一步估計，來確定精細符號定時；利用所述精細符號定時接收隨后的數(shù)字信號。
22.—種符號定時恢復(fù)設(shè)備，包括處理電路，用于對接收信號執(zhí)行一次或多次差分相關(guān)操作； 用于測量所述相關(guān)函數(shù)峰值之間時差的電路；第一定時誤差檢測器，用于利用所述時差作為符號定時偏移估計來確定粗糙符號定時；用于利用所述粗糙符號定時接收另外數(shù)字信號的接收器；插值器，用于對所述接收的另外數(shù)字信號插值，其中通過數(shù)控延遲控制插值；回路濾波器，用于對時差信號濾波；控制器，用于利用所述回路濾波器的輸出控制所述數(shù)控延遲； 用于利用匹配濾波器和第二濾波器至少之一對所述插值輸出濾波的濾波器，其中所述第二濾波器也可以是匹配濾波器；第二定時誤差檢測器，用于計算所述濾波插值信號的定時誤差作為符號定時偏移估計，來確定所述符號定時；用于利用所述精細符號定時接收隨后數(shù)字信號的接收器。
全文摘要
提供符號定時恢復(fù)方法和設(shè)備。描述了粗糙符號定時恢復(fù)方法和設(shè)備及精細符號定時恢復(fù)方法和設(shè)備，它們可共同用于符號恢復(fù)，例如在相移鍵控接收器中。粗糙方法涉及使用差分相關(guān)及尋找相關(guān)結(jié)果峰值之間的時差。精細方法涉及對接收數(shù)字信號插值，接著進行濾波和定時誤差檢測。誤差檢測信號進一步被濾波，并用于控制插值器。這些方法提供魯棒符號定時同步。
文檔編號H04L27/26GK102449950SQ201080023576
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者D.施密特, P.G.克努森, 高文 申請人:湯姆森特許公司