專利名稱：在數(shù)字接收機(jī)中有效定時(shí)估計(jì)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字接收機(jī)中的塊處理，特別涉及在時(shí)分復(fù)用數(shù)字接收機(jī)中的定時(shí)估計(jì)。
在典型的數(shù)字無(wú)線電接收機(jī)中，對(duì)于碼元定時(shí)，定時(shí)估計(jì)必須在所接收信號(hào)上進(jìn)行，以確定最佳取樣點(diǎn)，使解調(diào)器性能最佳化。碼元定時(shí)估計(jì)和恢復(fù)是任何數(shù)字無(wú)線電接收機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題。在現(xiàn)有技術(shù)中，碼元定時(shí)估計(jì)典型地在一個(gè)接收時(shí)隙期間進(jìn)行，因此要求緩沖信息。這種處理需要附加時(shí)間和實(shí)施復(fù)雜化。
據(jù)此，現(xiàn)在需要一種在數(shù)字無(wú)線電接收機(jī)中無(wú)需緩沖而更有效的預(yù)測(cè)碼元定時(shí)估計(jì)的方法和設(shè)備。


圖1示出本領(lǐng)域已知的數(shù)字電無(wú)線接收機(jī)中碼元定時(shí)估計(jì)設(shè)備的方框圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)備的方框圖。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟流程圖。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明在利用至少兩個(gè)天線進(jìn)行數(shù)字地接收已調(diào)信號(hào)的接收機(jī)中優(yōu)化碼元定時(shí)估計(jì)的實(shí)施步驟流程圖。
本發(fā)明提供了一種在數(shù)字無(wú)線接收機(jī)中預(yù)測(cè)碼元定時(shí)估計(jì)的方法和設(shè)備。本發(fā)明的方法允許通過(guò)減少門(mén)計(jì)數(shù)和電流消耗來(lái)經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)數(shù)字無(wú)線接收機(jī)中的碼元定時(shí)估計(jì)。該方法還減少數(shù)字接收機(jī)中的處理延遲。本發(fā)明的預(yù)測(cè)碼元定時(shí)估計(jì)方法可應(yīng)用于在連續(xù)的或半連續(xù)的基礎(chǔ)上發(fā)送的任何數(shù)字無(wú)線電系統(tǒng)。
本發(fā)明提供一種預(yù)測(cè)碼元定時(shí)估計(jì)方法，該方法主要使用在無(wú)線信道上的先前信息，估計(jì)用于當(dāng)前接收的碼元定時(shí)。這個(gè)方法對(duì)于時(shí)分復(fù)用(TDM)數(shù)字無(wú)線信號(hào)是有用的，其中先前的碼元定時(shí)信息是根據(jù)在先前時(shí)隙預(yù)定給其它系統(tǒng)用戶的信號(hào)傳輸中導(dǎo)出的碼元定時(shí)。無(wú)線信道特性在一個(gè)短的時(shí)間期間通常是慢變化的或者是“準(zhǔn)靜態(tài)的”，在先前時(shí)隙從其它用戶的信號(hào)傳輸中導(dǎo)出的碼元定時(shí)估計(jì)對(duì)于在所希望的時(shí)隙的接收信號(hào)是等效的。
典型地，“塊處理”方法被用于解調(diào)這些數(shù)字無(wú)線信號(hào)，其中每個(gè)時(shí)隙作為單個(gè)的數(shù)據(jù)塊處理，根據(jù)該數(shù)據(jù)塊必須對(duì)諸如碼元定時(shí)的所有接收參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。圖1以標(biāo)號(hào)100示出在數(shù)字無(wú)線接收機(jī)中碼元定時(shí)估計(jì)的方框圖，如本領(lǐng)域已知的。接收信號(hào)典型地以整數(shù)倍的發(fā)送碼元速率的一個(gè)速率取樣。然而，非整數(shù)倍也可使用。例如，該數(shù)字接收機(jī)在一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間可產(chǎn)生8個(gè)樣值。這個(gè)取樣速率稱為8倍附加取樣。典型地，來(lái)自預(yù)選時(shí)隙的接收數(shù)字無(wú)線信號(hào)被附加取樣并被存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)緩沖器(102)中而在碼元定時(shí)估計(jì)器(106)中進(jìn)行接收參數(shù)估計(jì)計(jì)算。在進(jìn)行這個(gè)計(jì)算時(shí)數(shù)字的接收數(shù)據(jù)必須存儲(chǔ)在該RAM時(shí)隙緩沖器中，因?yàn)樗须S后的處理諸如檢測(cè)都依賴于碼元定時(shí)的知識(shí)。但是這個(gè)計(jì)算經(jīng)常要求大多數(shù)時(shí)隙來(lái)完成。因此，數(shù)字接收數(shù)據(jù)必須存儲(chǔ)和稍后調(diào)用，以在計(jì)算時(shí)間期間不被丟失。碼元定時(shí)估計(jì)器計(jì)算可采用很多形式并可建立在任何幾個(gè)定時(shí)估計(jì)算法基礎(chǔ)上，如本領(lǐng)域已知的，諸如使測(cè)量的接收信號(hào)或者估計(jì)的失真最小化的技術(shù)。
一旦碼元定時(shí)計(jì)算完成和該碼元定時(shí)估計(jì)是可用的，可操作地連接到該RAM時(shí)隙緩沖器(102)和碼元定時(shí)估計(jì)器(106)的碼元定時(shí)抽取器(104)在已確定提供最佳接收的估計(jì)的碼元定時(shí)基礎(chǔ)上抽取該存儲(chǔ)的附加取樣的接收數(shù)據(jù)為在一個(gè)點(diǎn)的預(yù)定碼元速率。碼元定時(shí)抽取點(diǎn)經(jīng)常被估計(jì)作為在接收碼元流中的具有最大眼開(kāi)口或最小失真的點(diǎn)，它向數(shù)字檢測(cè)器提供具有最高可能的信噪比。這個(gè)提取點(diǎn)在本領(lǐng)域中經(jīng)常稱為最佳碼元定時(shí)點(diǎn)或最佳取樣相位，并且可能與用于選擇它的相應(yīng)的計(jì)算失真測(cè)量相關(guān)。然后抽取的數(shù)字接收數(shù)據(jù)典型地被進(jìn)一步處理并由該無(wú)線接收機(jī)檢測(cè)。
現(xiàn)有技術(shù)方法的主要缺點(diǎn)是在進(jìn)行碼元定時(shí)估計(jì)計(jì)算時(shí)需要大量的RAM緩存附加取樣的數(shù)字接收數(shù)據(jù)。遺憾的是，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器根據(jù)專用集成電路(ASIC)設(shè)計(jì)中的門(mén)計(jì)數(shù)、管芯區(qū)域(diearea)和電流消耗是非常昂貴的。數(shù)字無(wú)線接收機(jī)處理時(shí)延也由于該RAM緩存時(shí)延增加了，這在很多系統(tǒng)中是不希望的。便攜數(shù)字無(wú)線接收機(jī)必須優(yōu)化所有的這些標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，即，小尺寸、長(zhǎng)電池壽命、低費(fèi)用，以便能夠經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)。
圖2以標(biāo)號(hào)200示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)備的方框圖。在這個(gè)例子中無(wú)線設(shè)備可采用天線選擇分集，其中選擇具有最高估計(jì)的信噪比的天線用于在希望時(shí)隙的接收。該設(shè)備包括碼元定時(shí)抽取器(202)、碼元定時(shí)估計(jì)器(204)和選擇/存儲(chǔ)寄存器(206)。碼元定時(shí)抽取器(202)可操作地連接，從選擇的天線接收附加取樣的數(shù)據(jù)和從該選擇/存儲(chǔ)寄存器(206)接收最佳取樣相位。碼元定時(shí)估計(jì)器(204)可操作地連接，從選擇的天線接收附加取樣的數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)地運(yùn)行該無(wú)線信道即先前時(shí)隙上的先前信息，以計(jì)算預(yù)測(cè)的碼元定時(shí)估計(jì)或所希望的數(shù)字的接收數(shù)據(jù)最佳取樣相位。通過(guò)允許碼元定時(shí)估計(jì)器(204)在希望的接收或時(shí)隙之前運(yùn)行，在存儲(chǔ)寄存器中存儲(chǔ)計(jì)算的碼元定時(shí)估計(jì)值，和隨后將預(yù)測(cè)的碼元定時(shí)估計(jì)加到希望的數(shù)字的接收數(shù)據(jù)上，上述的整個(gè)RAM時(shí)隙緩沖器可被取消。由于該無(wú)線信道是慢慢地變化的，先前的碼元定時(shí)估計(jì)值對(duì)于所希望的時(shí)隙是等效的。此外，在采用兩個(gè)和多個(gè)天線的數(shù)字無(wú)線接收機(jī)中，即在利用天線選擇分集的無(wú)線接收機(jī)中，該選擇/存儲(chǔ)寄存器(206)可用于存儲(chǔ)該碼元定時(shí)估計(jì)，和在采用分集天線系統(tǒng)時(shí)該選擇/存儲(chǔ)寄存器(206)可用于存儲(chǔ)該碼元定時(shí)估計(jì)和每個(gè)接收天線的相關(guān)失真值。碼元定時(shí)估計(jì)器(204)計(jì)算碼元定時(shí)估計(jì)，和以類似于該信號(hào)天線情況的方法從每個(gè)天線先前的時(shí)隙的先前信息中計(jì)算相關(guān)的失真值。選擇/存儲(chǔ)寄存器(206)可操作地連接到碼元定時(shí)估計(jì)器(204)，然后比較在分集天線系統(tǒng)中每個(gè)天線的存儲(chǔ)的計(jì)算失真值并且在希望的時(shí)隙發(fā)送天線選擇信號(hào)，用于選擇具有最小失真值的天線。在提供準(zhǔn)靜態(tài)信道最佳接收即最少失真的意義上，這種天線是最希望的。選擇與更希望的天線相關(guān)的存儲(chǔ)的碼元定時(shí)估計(jì)(最佳取樣相位信號(hào))，并且發(fā)送到碼元定時(shí)抽取器(202)，它根據(jù)選擇的碼元定時(shí)估計(jì)在最佳取樣點(diǎn)抽取附加取樣的數(shù)字接收信號(hào)為預(yù)定碼元速率。在采用單個(gè)天線時(shí)，選擇/存儲(chǔ)寄存器(206)只作為一個(gè)存儲(chǔ)寄存器工作，存儲(chǔ)從先前時(shí)隙導(dǎo)出的預(yù)測(cè)的碼元定時(shí)估計(jì)，因?yàn)椴恍枰炀€選擇操作，然后抽取的數(shù)字接收數(shù)據(jù)被發(fā)送以進(jìn)行處理和檢測(cè)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員懂得，有幾種有效的方法計(jì)算接收的碼元定時(shí)估計(jì)，還有幾種度量或測(cè)量方法用于確定失真值，例如，數(shù)字接收信號(hào)的信噪比，它以某種方式趨近其接收和檢測(cè)的適用性。很多這樣的方法可與本發(fā)明一起使用，而不失去一般性。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員懂得，最近的碼元定時(shí)估計(jì)典型地在希望的接收期間是更有效的或者比較舊的碼元定時(shí)估計(jì)精確。對(duì)于預(yù)測(cè)定時(shí)估計(jì)是有效的或者無(wú)用的時(shí)間期間由在接收的碼元定時(shí)中的變化率確定。這種變化是由于無(wú)線信道特性和無(wú)線接收機(jī)的本地振蕩器中的固有偏移。因此，對(duì)于最佳的性能，預(yù)測(cè)的碼元定時(shí)估計(jì)應(yīng)該是盡可能地近，即，從僅在希望的時(shí)隙前面的時(shí)隙。
圖3以標(biāo)號(hào)300示出本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例步驟的流程圖。該方法優(yōu)化了在數(shù)字接收機(jī)接收數(shù)字調(diào)制的信號(hào)的碼元定時(shí)估計(jì)的實(shí)現(xiàn)，并包括下列步驟(A)使用碼元定時(shí)估計(jì)器計(jì)算使用基于先前接收的數(shù)據(jù)的預(yù)定方案的數(shù)字調(diào)制信號(hào)的附加取樣接收數(shù)據(jù)的最佳取樣相位(302)；(B)在存儲(chǔ)寄存器中存儲(chǔ)最佳取樣相位(304)；(C)使用碼元定時(shí)估計(jì)器根據(jù)最佳取樣相位抽取附加取樣接收數(shù)據(jù)為預(yù)定的碼元率(306)。
在選擇的情況，數(shù)字調(diào)制的信號(hào)可在時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中發(fā)送。另外，在選擇的情況，根據(jù)先前接收的數(shù)據(jù)該預(yù)定的方案可包括計(jì)算最佳取樣相位作為在至少先前接收的附加取樣數(shù)據(jù)的第一預(yù)選部分中具有最少失真的取樣相位。
圖4以標(biāo)號(hào)400示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在具有至少兩個(gè)天線接收數(shù)字調(diào)制的信號(hào)的接收機(jī)中優(yōu)化碼元定時(shí)估計(jì)實(shí)施的流程圖。該方法包括步驟(A)利用碼元定時(shí)估計(jì)器接收至少第一和第二失真值，每個(gè)失真值與使用至少兩個(gè)天線和一個(gè)基于在前接收的數(shù)據(jù)的預(yù)定方案的數(shù)字調(diào)制信號(hào)的附加取樣接收數(shù)據(jù)的至少第一和第二最佳取樣相位相關(guān)聯(lián)(402)；(B)利用選擇器存儲(chǔ)至少該第一和第二失真值和至少第一和第二最佳取樣相位，并且根據(jù)該至少第一和第二失真值的最小失真值由選擇器確定該至少兩個(gè)天線的那一個(gè)天線是更優(yōu)選的天線(404)；(C)利用碼元定時(shí)抽取器在從該更優(yōu)選的天線接收附加取樣接收數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)該更優(yōu)選的天線的最佳取樣相位抽取附加取樣接收數(shù)據(jù)為預(yù)定的碼元率(406)。先前接收的數(shù)據(jù)的預(yù)選部分至少可包括至少一個(gè)先前時(shí)隙的一部分。
在選擇的情況下，數(shù)字調(diào)制的信號(hào)可在時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中發(fā)送。而且在選擇的情況下，基于先前接收的數(shù)據(jù)的預(yù)定方案提供最佳取樣相位的計(jì)算，作為在至少先前接收的附加取樣數(shù)據(jù)的第一預(yù)選部分中具有最小失真的取樣相位。
該方法包括由選擇器使用多個(gè)存儲(chǔ)寄存器，用于至少接收該第一與第二失真值和該第一與第二最佳取樣相位，以及至少利用第一比較器確定該至少第一與第二失真值的最小失真值，其中選擇最優(yōu)選的天線及其相關(guān)的優(yōu)選取樣相位。
雖然上面敘述了示例性的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的情況下可進(jìn)行很多改變和修改，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。因此，如在所附的權(quán)利要求書(shū)中所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)包括所有這些改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用以在接收數(shù)字調(diào)制信號(hào)的數(shù)字接收機(jī)中優(yōu)化實(shí)施的碼元定時(shí)估計(jì)的設(shè)備的實(shí)施，其特征在于，包括1A)一個(gè)碼元定時(shí)估計(jì)器，使用一基于先前接收的數(shù)據(jù)的預(yù)定方案計(jì)算數(shù)字調(diào)制信號(hào)的附加取樣接收數(shù)據(jù)的最佳取樣相位估計(jì)，1B)存儲(chǔ)寄存器，可操作地連接到該碼元定時(shí)估計(jì)器，用于存儲(chǔ)該最佳取樣相位估計(jì)，1C)一個(gè)碼元定時(shí)抽取器，可操作地連接，以接收附加取樣接收數(shù)據(jù)，和接到該存儲(chǔ)寄存器，根據(jù)該最佳取樣相位估計(jì)抽取該實(shí)時(shí)附加取樣接收數(shù)據(jù)為一個(gè)預(yù)定的碼元率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，包括至少2A-2B之一2A)在時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中發(fā)送該數(shù)字調(diào)制信號(hào)；和2B)基于先前接收的數(shù)據(jù)的預(yù)定方案提供計(jì)算最佳取樣相位估計(jì)作為在先前接收附加取樣數(shù)據(jù)的至少第一預(yù)選部分中具有最小失真的取樣相位，而且在選擇的情況下，其中先前接收的附加取樣數(shù)據(jù)的預(yù)選部分包括至少一個(gè)先前時(shí)隙的至少一部分。
3.一種用以在接收數(shù)字調(diào)制信號(hào)的具有至少兩個(gè)天線的接收機(jī)(數(shù)字接收機(jī))中優(yōu)化碼元定時(shí)估計(jì)設(shè)備的實(shí)施，其特征在于，包括3A)一個(gè)碼元定時(shí)估計(jì)器，使用該至少兩個(gè)天線和基于先前接收的數(shù)據(jù)的預(yù)定方案至少計(jì)算第一和第二失真值，每個(gè)失真值與數(shù)字調(diào)制的信號(hào)的附加取樣接收數(shù)據(jù)的至少第一及第二最佳取樣相位估計(jì)相關(guān)，3B)一個(gè)選擇器，可操作地連接到碼元定時(shí)估計(jì)器，用于3B1)至少存儲(chǔ)該第一與第二失真值和至少該第一與第二最佳取樣相位估計(jì)以及3B2)根據(jù)該至少第一與第二失真值的最小失真值確定該至少兩個(gè)天線的那一個(gè)是最優(yōu)選的天線，3C)一個(gè)碼元定時(shí)抽取器，可操作地連接，以便從該最優(yōu)選的天線接收數(shù)據(jù)，并且接到該選擇器，用于根據(jù)對(duì)該最優(yōu)選的天線的優(yōu)選取樣相位估計(jì)抽取該附加取樣接收數(shù)據(jù)為預(yù)定的碼元率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其特征在于，包括至少4A-4C之一4A)在時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)送該數(shù)字調(diào)制信號(hào)，4B)基于先前接收數(shù)據(jù)的預(yù)定方案提供計(jì)算該最佳取樣相位估計(jì)作為先前接收附加取樣數(shù)據(jù)的至少第一預(yù)選部分中具有最小失真的取樣相位，而且在選擇的情況下，其中先前接收數(shù)據(jù)的該預(yù)選部分至少包括至少一個(gè)先前時(shí)隙的至少一部分，以及4C)一個(gè)選擇器，包括4C1)多個(gè)存儲(chǔ)寄存器，操作地連接以便接收至少該第一與第二失真值和至少該第一與第二最佳取樣相位估計(jì)；以及4C2)至少一個(gè)第一比較器，操作地連接到該存儲(chǔ)寄存器，用于確定該第一與第二失真值的最小失真值，其中選擇該最優(yōu)選的天線及其相關(guān)的最佳取樣相位估計(jì)。
5.一種用以在接收數(shù)字調(diào)制信號(hào)的數(shù)字接收機(jī)中優(yōu)化碼元定時(shí)估計(jì)實(shí)施的方法，其特征在于，包括以下步驟5A)使用碼元定時(shí)估計(jì)器計(jì)算使用基于先前接收數(shù)據(jù)的預(yù)定方案的數(shù)字調(diào)制信號(hào)的附加取樣的接收數(shù)據(jù)的最佳取樣相位估計(jì)，5B)在存儲(chǔ)寄存器中存儲(chǔ)該最佳取樣相位估計(jì)，5C)使用碼元定時(shí)抽取器根據(jù)該最佳取樣相位估計(jì)抽取該附加取樣接收數(shù)據(jù)為預(yù)定的碼元率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，包括至少6A-6B之一6A)在時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)送該數(shù)字調(diào)制信號(hào)，和6B)在基于先前接收數(shù)據(jù)的預(yù)定方案中，還包括計(jì)算該最佳取樣相位估計(jì)為在先前接收的附加取樣數(shù)據(jù)的至少第一預(yù)選部分中具有最小失真的取樣相位。
7.一種用以在接收數(shù)字地調(diào)制信號(hào)的具有至少兩個(gè)天線的接收機(jī)中優(yōu)化碼元定時(shí)估計(jì)方法的，其特征在于，包括以下步驟7A)使用碼元定時(shí)估計(jì)器計(jì)算至少第一與第二失真值，每個(gè)失真值與使用該至少兩個(gè)天線和基于先前接收數(shù)據(jù)的預(yù)定方案的數(shù)字調(diào)制信號(hào)的附加取樣的接收數(shù)據(jù)的至少第一與第二最佳取樣相位估計(jì)相關(guān)，7B)通過(guò)一個(gè)選擇器存儲(chǔ)至少該第一與第二失真值和該至少第一與第二最佳取樣相位估計(jì)以及通過(guò)該選擇器基于該至少第一與第二失真值的最小失真值確定該至少兩個(gè)天線的那一個(gè)是最優(yōu)選的天線，7C)通過(guò)碼元定時(shí)抽取器，在從該最優(yōu)選的天線接收附加取樣接收數(shù)據(jù)時(shí)根據(jù)對(duì)于該最優(yōu)選天線的最佳取樣相位估計(jì)抽取該附加取樣接收數(shù)據(jù)為預(yù)定的碼元率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，在時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)送該數(shù)字調(diào)制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，基于先前接收數(shù)據(jù)的預(yù)定方案提供計(jì)算該最佳取樣相位估計(jì)作為先前接收附加取樣數(shù)據(jù)的至少第一預(yù)選部分中具有最小失真的取樣相位，而且在選擇的情況下，其中先前接收數(shù)據(jù)的該預(yù)選部分至少包括至少一個(gè)先前時(shí)隙的至少一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，包括10A)通過(guò)該選擇器使用多個(gè)存儲(chǔ)寄存器接收至少該第一與第二失真值和該至少第一與第二最佳取樣相位估計(jì)；10B)通過(guò)至少一個(gè)第一比較器確定該至少第一與第二失真值的最小失真值，其中選擇該最優(yōu)選的天線及其相關(guān)的最佳取樣相位估計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)減少門(mén)計(jì)數(shù)和電流消耗提供在數(shù)字接收機(jī)中經(jīng)濟(jì)的預(yù)測(cè)碼元定時(shí)估計(jì)。本發(fā)明還減少處理時(shí)延。該預(yù)測(cè)碼元定時(shí)估計(jì)方法(300)和設(shè)備(200)可應(yīng)用于在連續(xù)或半連續(xù)基礎(chǔ)上發(fā)送的任何數(shù)字無(wú)線電系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1134769SQ95190838
公開(kāi)日1996年10月30日 申請(qǐng)日期1995年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月30日
發(fā)明者戴維·保羅·蓋尼, 凱文·萊恩·鮑姆 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司