專利名稱：數(shù)字解調(diào)器、最大值選擇器和分集式接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于解調(diào)由相移鍵控調(diào)制的信號(hào)的數(shù)字解調(diào)器、涉及采用此數(shù)字解調(diào)器的分集式接收機(jī)和此數(shù)字解調(diào)器中所采用的最大值選擇器。
相移鍵控(PSK)是一種正逐步在包括微蜂窩汽車電話系統(tǒng)和日本個(gè)人手持式電話系統(tǒng)(PHS)的移動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)中所采用的數(shù)字調(diào)制方式。PSK接收機(jī)傳統(tǒng)上采用相對(duì)抗衰落的差分檢測(cè)，但在沒(méi)有快衰落的系統(tǒng)中，采用更靈敏并對(duì)于一給定的發(fā)射功率允許更大通信范圍的相干檢測(cè)為有利。
相干PSK檢測(cè)器通常采用從所接收的PSK信號(hào)中恢復(fù)的并因而與此接收的PSK信號(hào)同步的載波信號(hào)，但載波恢復(fù)是固有的復(fù)合處理，要求不適于大規(guī)模集成的大的并且昂貴的電路。大多數(shù)載波恢復(fù)電路還包括具有有限響應(yīng)速度的反饋環(huán)路，此反饋環(huán)路在以短脈沖發(fā)射的通信系統(tǒng)中產(chǎn)生問(wèn)題。
由兩個(gè)本發(fā)明人提出的并公開(kāi)在美國(guó)專利第XXXXXXX號(hào)的一個(gè)替換方法不利用載波恢復(fù)而使用不與所發(fā)射的載波同步的本地載波信號(hào)進(jìn)行相干檢測(cè)。所檢測(cè)的信號(hào)在相位平面上旋轉(zhuǎn)以便校正在兩載波之間的頻率偏移和相位偏移。
本發(fā)明組合檢測(cè)和補(bǔ)償這兩類偏移的改善方法。在檢測(cè)相位偏移中，本發(fā)明著手解決最大值選擇的一般問(wèn)題，和獲得在分集接收中有用的信息。
本發(fā)明的一個(gè)目的是從用于時(shí)鐘恢復(fù)的已知前置碼(preamble)數(shù)據(jù)中檢測(cè)頻率偏移，即使大多數(shù)前置碼數(shù)據(jù)是在所恢復(fù)的時(shí)鐘變?yōu)榉€(wěn)定之前收到的。
本發(fā)明的另一目的是在頻率偏移檢測(cè)中提供大相位噪聲容限(margin)。
本發(fā)明還有另一目的是調(diào)整所檢測(cè)的頻率偏移以補(bǔ)償頻率漂移。
又另一目的是在出現(xiàn)相位噪聲中精確地檢測(cè)相位偏移。
進(jìn)一步目的是從多個(gè)輸入值中快速選擇最大值，而不要求額外的時(shí)鐘信號(hào)。
還有進(jìn)一步的目的是在分集式接收機(jī)中提供選擇輸出數(shù)據(jù)的快速的、價(jià)廉的和精確的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，數(shù)字解調(diào)器從數(shù)字調(diào)制的信號(hào)中恢復(fù)具有某一時(shí)鐘周期的時(shí)鐘信號(hào)。此數(shù)字解調(diào)器具有一個(gè)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)在所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)變?yōu)榉€(wěn)定之前從數(shù)字調(diào)制的信號(hào)中所獲得的樣值。在所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)變?yōu)榉€(wěn)定之后，以等于時(shí)鐘周期的間隔存儲(chǔ)在此存儲(chǔ)器中的樣值從此存儲(chǔ)器中讀出并被處理。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，數(shù)字解調(diào)器接收已由相移鍵控調(diào)制過(guò)的信號(hào)以便發(fā)射其后跟隨信息部分的前置碼，并從中生成與本地生成的未調(diào)制信號(hào)有關(guān)的一個(gè)瞬時(shí)相位信號(hào)。此數(shù)字解調(diào)器具有處理在前置碼期間所生成的瞬時(shí)相位信號(hào)的樣值的一個(gè)頻率偏移檢測(cè)器，利用此檢測(cè)器檢測(cè)在已調(diào)制與未調(diào)制信號(hào)之間的頻率偏移。這些樣值最好如本發(fā)明的第一方面一樣存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并從其中讀出。通過(guò)處理樣值，此頻率偏移檢測(cè)器生成以響應(yīng)此頻率偏移的速率變化的一個(gè)頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)。此頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)與在信息部分期間的瞬時(shí)相位信號(hào)組合，從而補(bǔ)償頻率偏移。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，數(shù)字解調(diào)器接收由相移鍵控調(diào)制的信號(hào)，并從中生成與本地生成的未調(diào)制信號(hào)有關(guān)的一個(gè)瞬時(shí)相位信號(hào)。模計(jì)算器計(jì)算此瞬時(shí)相位信號(hào)模一定相角的值。直方圖(histogram)計(jì)算器計(jì)算這些值的出現(xiàn)的次數(shù)以便獲得一個(gè)直方圖。最大計(jì)數(shù)選擇器選擇直方圖中的一個(gè)最大計(jì)數(shù)值，從而忽略由噪聲產(chǎn)生的邊遠(yuǎn)值。運(yùn)算電路生成與所選值和標(biāo)稱值之間的差相等的一個(gè)相位偏移補(bǔ)償信號(hào)。此相位偏移補(bǔ)償信號(hào)與瞬時(shí)相位信號(hào)組合以補(bǔ)償相位偏移，使所接收的數(shù)據(jù)能通過(guò)在所調(diào)制的信號(hào)中的相位信號(hào)的相干檢測(cè)獲得。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，最大值選擇器具有比較器，這些比較器根據(jù)多輪的單淘汰比賽方案操作，在每輪中進(jìn)行同時(shí)比較，以便快速獲得一個(gè)最后結(jié)果而不需要額外的時(shí)鐘信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，分集式接收機(jī)具有多個(gè)接收電路，每個(gè)接收電路如本發(fā)明的第三方面中所描述的一樣引入一個(gè)數(shù)字解調(diào)器。比較由在這些數(shù)字解調(diào)器中的最大計(jì)數(shù)選擇器所選擇的最大計(jì)數(shù)，并選擇由產(chǎn)生此最大的最大計(jì)數(shù)的數(shù)字解調(diào)器生成的接收數(shù)據(jù)作為輸出數(shù)據(jù)。
本發(fā)明將利用結(jié)合附圖的例子進(jìn)行描述，附圖中

圖1是本發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器的第一實(shí)施例的方框圖2表示具有前置碼的通信脈沖串；圖3是圖1中的相位比較器的方框圖；圖4是圖3中所采用的雙移動(dòng)平均濾波器的方框圖；圖5是表示相位比較器操作的時(shí)序圖；圖6是圖1中的相位存儲(chǔ)器的方框圖；圖7A、7B和7C是表示相位存儲(chǔ)器操作的時(shí)序圖；圖8是第一實(shí)施例中的頻率偏移檢測(cè)器的方框圖；圖9表示相位平面中點(diǎn)的構(gòu)象；圖10表示四相PSK(移相鍵控)調(diào)制系統(tǒng)中的相移；圖11表示載波頻率偏移的效果；圖12表示前置碼相位轉(zhuǎn)變；圖13表示反向π/4相移之后的前置碼相位轉(zhuǎn)變；圖14表示圖13中出現(xiàn)相位噪聲的轉(zhuǎn)變；圖15是第一實(shí)施例中的相位偏移檢測(cè)器的方框圖；圖16A和16B表示由圖15中的直方圖計(jì)算器獲得的直方圖的兩個(gè)例子；圖17A和17B表示增強(qiáng)這些直方圖的一種方法；圖18A和18B表示增強(qiáng)這些直方圖的另一種方法；圖19表示載波相位偏移的效果；圖20表示相位偏移補(bǔ)償?shù)男Ч?；圖21表示業(yè)務(wù)脈沖串；圖22是在本發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器的第二個(gè)實(shí)施例中的頻率偏移檢測(cè)器的方框圖；圖23是第二實(shí)施例中的相位偏移檢測(cè)器的方框圖；圖24表示相位平面中的同一象限中的相位偏移的變化；圖25表示從相位平面的一個(gè)象限到另一象限的相位偏移的變化；圖26是常規(guī)最大值選擇器的方框圖；圖27是本發(fā)明的最大值選擇器的第一部分的方框圖；圖28A表示圖27中的比較器的輸入和輸出；圖28B表示圖28A中的輸出值；圖29是本發(fā)明的最大值選擇器的第二部分的方框圖；圖30是表示本發(fā)明的最大值選擇器的第二部分的操作的表；
圖31是表示具有前置碼的通信脈沖串中的本發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器的整體操作時(shí)序圖；圖32是表示沒(méi)有前置碼的通信脈沖串中的本發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器的整體操作時(shí)序圖；和圖33是本發(fā)明的分集式接收機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
本發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器的實(shí)施例將首先進(jìn)行描述。這些實(shí)施例假定使用π/4漂移差分四相移相鍵控調(diào)制方案(通常稱為π/4漂移QPSK)，其中根據(jù)表1偏碼兩比特值作為所發(fā)射的載波信號(hào)中的相移。每個(gè)比特對(duì)應(yīng)為一個(gè)符號(hào)，所發(fā)射的數(shù)據(jù)由從一個(gè)符號(hào)到下一個(gè)符號(hào)的相位的相對(duì)差值表示。表1所發(fā)射的數(shù)據(jù) 相移(弧度)00 π/401 3π/410 -π/411 -3π/4第一實(shí)施例也假定通信以脈沖串形式進(jìn)行，并且至少一些這些脈沖串以前置碼開(kāi)始，在前置碼中發(fā)射數(shù)據(jù)“100110011001…”用于時(shí)鐘恢復(fù)。許多通信系統(tǒng)采用這種類型的前置碼。在日本無(wú)線系統(tǒng)研究與發(fā)展中心的標(biāo)準(zhǔn)28中所描述的日本PHS系統(tǒng)即是一個(gè)例子。以這類前置碼開(kāi)始的脈沖串一般稱為控制脈沖串或同步脈沖串。
圖1表示第一實(shí)施的整體結(jié)構(gòu)。新特征將在頻率偏移補(bǔ)償部分1和相位偏移補(bǔ)償部分2中找到。
輸入信號(hào)是經(jīng)π/4漂移QPSK調(diào)制的載波信號(hào)，所調(diào)制的載波信號(hào)由相位比較器10接收并與由載波生成器11所生成的未調(diào)制載波信號(hào)相比較。此未調(diào)制載波信號(hào)具有與已調(diào)制的載波信號(hào)一樣的標(biāo)稱頻率，但不把頻率或相位鎖定到所調(diào)制的載波信號(hào)。因?yàn)榇藘奢d波信號(hào)的頻率只是標(biāo)稱相等，所以通常在它們之間有稱為載波頻率偏移的微小差值。
相位比較器10生成表示與涉及未調(diào)制載波信號(hào)一樣的已調(diào)制載波信號(hào)相位的瞬時(shí)相位信號(hào)X。此頻率偏移補(bǔ)償部分1旋轉(zhuǎn)此相位一個(gè)補(bǔ)償此載波頻率偏移的數(shù)量。頻率偏移補(bǔ)償部分1包括存儲(chǔ)瞬時(shí)相位信號(hào)的值的相位存儲(chǔ)單元12、處理這些值以產(chǎn)生頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)的頻率偏移檢測(cè)器13、和把此頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)與此瞬時(shí)相位信號(hào)組合的加法器14，從而作為頻率偏移校正器進(jìn)行操作。
接下來(lái)，此瞬時(shí)相位信號(hào)在相位偏移補(bǔ)償部分2中經(jīng)歷兩次進(jìn)一步的相位旋轉(zhuǎn)。-π/4相位旋轉(zhuǎn)器實(shí)施反向π/4弧度旋轉(zhuǎn)。這使相位偏移檢測(cè)器16能有效檢測(cè)在已調(diào)制和未調(diào)制載波信號(hào)之間的相位偏移，并生成相位偏移補(bǔ)償信號(hào)。然后，加法器17把此相位偏移補(bǔ)償信號(hào)加到瞬時(shí)相位信號(hào)上以便使瞬時(shí)相位旋轉(zhuǎn)進(jìn)入一組已知的標(biāo)稱位置。此加法器17操作如同相位偏移校正器。
在這些相位旋轉(zhuǎn)之后，提供此瞬時(shí)相位信號(hào)給數(shù)據(jù)判定電路18，此判定電路18確定由此瞬時(shí)相位信號(hào)表示的符號(hào)值，并輸出這些符號(hào)值作為所接收的數(shù)據(jù)。
由相位比較器10輸出的瞬時(shí)相位信號(hào)X也提供給差分相位計(jì)算器19和時(shí)鐘恢復(fù)電路20。這些電路恢復(fù)具有等于已調(diào)制載波信號(hào)中的符號(hào)率的頻率和等于此符號(hào)率倒數(shù)的時(shí)鐘周期的時(shí)鐘信號(hào)RC。所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC提供給頻率偏移補(bǔ)償部分1、相位偏移補(bǔ)償部分2、數(shù)據(jù)判定電路18和處理由數(shù)據(jù)判定電路18輸出的數(shù)據(jù)的其他電路(看不見(jiàn)的)。
圖2表示在控制脈沖串或同步脈沖串中由第一實(shí)施例接收的已調(diào)制載波信號(hào)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如此的脈沖串例如包括一個(gè)31符號(hào)的前置碼，此前置碼隨后跟著包含一個(gè)唯一字(uw)、一個(gè)標(biāo)識(shí)符(ID)和其他數(shù)據(jù)的信息部分。此前置碼包括上面提到的固定數(shù)據(jù)序列“ 100110011001…”的重復(fù)。
在接收控制或同步脈沖串中，第一實(shí)施例一般操作如下。在接收此前置碼的同時(shí)，時(shí)鐘恢復(fù)電路20使所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC同步到已知的前置碼數(shù)據(jù)碼型。同步是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才完成的，所以所恢復(fù)的時(shí)鐘RC開(kāi)始不穩(wěn)定，但在前置碼期間的一些點(diǎn)A鎖定到同步并在此后保持穩(wěn)定。相位存儲(chǔ)單元12存儲(chǔ)由相位比較器10在直到至少點(diǎn)A的間隔期間產(chǎn)生的瞬時(shí)相位信號(hào)X的所有值。
在靠近前置碼末尾的點(diǎn)上，不是點(diǎn)A之前，頻率偏移檢測(cè)器13從相位存儲(chǔ)單元12中讀出數(shù)據(jù)。從點(diǎn)A之后的已知符號(hào)定時(shí)向后操作，頻率偏移檢測(cè)器13讀出在等于所恢復(fù)的時(shí)鐘周期的間隔中所存儲(chǔ)的值。頻率偏移檢測(cè)器13因此即使在獲得時(shí)鐘同步之前接收的那些符號(hào)中，也獲得在基本上是每個(gè)符號(hào)的中心提取的瞬時(shí)相位信號(hào)的樣值。這是本發(fā)明的一個(gè)新特征。
通過(guò)處理從相位存儲(chǔ)單元12中讀出的樣值數(shù)據(jù)，頻率偏移檢測(cè)器13確定在已調(diào)制與未調(diào)制載波信號(hào)之間的頻率偏移，并且生成一個(gè)相應(yīng)的頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)。在前置碼結(jié)束之后，加法器14開(kāi)始把此頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)加到此瞬時(shí)相位信號(hào)上。此加法器14與所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC同步操作，在每個(gè)符號(hào)間隔中心每一時(shí)鐘周期生成一個(gè)瞬時(shí)相位值。
在-π/4相位旋轉(zhuǎn)器15中進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)之后，如果忽略噪聲和衰落效應(yīng)，此瞬時(shí)相位信號(hào)接受四個(gè)等間隔的相位值。利用直方圖分析，相位偏移檢測(cè)器16檢測(cè)這四個(gè)值與π/4、3π/4、-3π/4、和-π/4弧度的標(biāo)稱值之間的相位偏移，并給加法17器提供消除此相位偏移的一個(gè)相位偏移補(bǔ)償信號(hào)。
數(shù)據(jù)判定電路18因此獲得已精確補(bǔ)償在已調(diào)制和未調(diào)制載波信號(hào)之間的頻率與相位兩者偏移的瞬時(shí)相位值，并能作出關(guān)于由每個(gè)瞬時(shí)相位值所表示的標(biāo)稱值的精確判決。通過(guò)解碼連續(xù)的標(biāo)稱值之間的差值，數(shù)據(jù)判定電路18恢復(fù)所發(fā)射的符號(hào)數(shù)據(jù)。解碼規(guī)則由表2給出。表2值之間的差值解碼的數(shù)據(jù)000π/2 01π 11-π/2 10接下來(lái)，將給出電路結(jié)構(gòu)的更詳細(xì)的描述和第一實(shí)施例的幾部分的操作。
圖3表示相位比較器10和載波生成器11的一個(gè)優(yōu)選電路結(jié)構(gòu)。載波生成器11包括主振蕩器30和1/m頻率除法器31。由主振蕩器30輸出的主時(shí)鐘信號(hào)提供給相位比較器10，并且必要時(shí)提供給其他電路。頻率除法器31將此主時(shí)鐘信號(hào)頻率除以m以便產(chǎn)生未調(diào)制的載波信號(hào)。
相位比較器10包括一對(duì)異或門31和32、一個(gè)π/2相移器34、兩個(gè)雙移動(dòng)平均濾波器35和36與一個(gè)極性邏輯電路37。
所調(diào)制的載波信號(hào)提供給兩個(gè)異或門32和33。異或門32也從頻率除法器31中接收未調(diào)制的載波信號(hào)，而異或門33從未調(diào)制的載波信號(hào)中接收由π/2相移器34生成的一個(gè)正交載波信號(hào)。異或門32與33進(jìn)行它們相應(yīng)的輸入信號(hào)對(duì)的異或，并把此得到的異或信號(hào)提供給雙移動(dòng)平均濾波器35和36。由這些雙移動(dòng)平均濾波器35與36輸出的雙移動(dòng)平均信號(hào)如下面描述的一樣在極性邏輯電路37中組合以便產(chǎn)生瞬時(shí)相位信號(hào)X。
圖4表示雙移動(dòng)平均濾波器35與36的一個(gè)優(yōu)選電路結(jié)構(gòu)。每個(gè)雙移動(dòng)平均濾波器包括一對(duì)(P+1)級(jí)移位寄存器40-1與40-2、一對(duì)邏輯電路41-1與41-2、一對(duì)可逆計(jì)數(shù)器42-1與42-2、一個(gè)加法器43、一個(gè)減法器、和一個(gè)輸出寄存器45。P是適當(dāng)?shù)恼麛?shù)。
圖4中的雙移動(dòng)平均濾波器的操作可描述如下。來(lái)自圖3中的相應(yīng)異或門32或33的異或信號(hào)輸入給移位寄存器40-1的第一級(jí)并且與主時(shí)鐘信號(hào)同步地移位經(jīng)過(guò)兩個(gè)移位寄存器40-1和40-2，從移位寄存器40-1的第P級(jí)進(jìn)入移位寄存器40-2。
可逆計(jì)數(shù)器42-1指示在異或信號(hào)的最新P比特值中的“1”的數(shù)量。邏輯電路41-1根據(jù)移入和移出這個(gè)P比特間隔中的值控制可逆計(jì)數(shù)器42-1，如果一個(gè)“1”移入并且一個(gè)“0”移出就控制此可逆計(jì)數(shù)器遞增，如果一個(gè)“0”移入而一個(gè)“1”移出就遞減，而且在移入和移出比特具有同一值時(shí)就保持計(jì)數(shù)器不變。可逆計(jì)數(shù)器42-1因此在最新P主時(shí)鐘周期期間保持異或信號(hào)的移動(dòng)總量。
邏輯電路41-2和可逆計(jì)數(shù)器42-2的操作類似。在可逆計(jì)數(shù)器42-2中的值表示只在最新P主時(shí)鐘周期開(kāi)始之前結(jié)束的P主時(shí)鐘周期的間隔期間的移動(dòng)總量。
輸出寄存器45包含也在P主時(shí)鐘周期的一個(gè)間隔期間的這些移動(dòng)總量的一個(gè)移動(dòng)總量。在每個(gè)主時(shí)鐘周期上，可逆計(jì)數(shù)器42-1中的值加到此移動(dòng)總量上，并減去在可逆計(jì)數(shù)器42-2中的值。在輸出寄存器45中的可能值的范圍從零到P2。除了比例因子外，移動(dòng)總量與移動(dòng)平均數(shù)相同，所以在輸出寄存器35中的值表示一個(gè)雙移動(dòng)平均數(shù)移動(dòng)平均數(shù)的一個(gè)移動(dòng)平均數(shù)。
如果未調(diào)制載波信號(hào)的頻率是f，那么主時(shí)鐘頻率是mf，并且P主時(shí)鐘周期的持續(xù)時(shí)間是P/mf。這個(gè)關(guān)系能用來(lái)選擇給出所要的移動(dòng)平均間隔的P值。
雖然已調(diào)制的和未調(diào)制的載波信號(hào)可能是模擬信號(hào)，但異或門32和33及所有后續(xù)電路的輸出是數(shù)字信號(hào)。特別地，此瞬時(shí)相位信號(hào)是一個(gè)數(shù)字信號(hào)。
圖5通過(guò)顯示雙移動(dòng)平均濾波器35的輸出47、雙移動(dòng)平均濾波器36的輸出48和極性邏輯電路37的輸出49來(lái)表示圖3中的相位比較器10的操作。信號(hào)49是瞬時(shí)相位信號(hào)X。圖5中的水平軸表示已調(diào)制的與未調(diào)制的載波信號(hào)的相位差值，垂直軸表示輸出信號(hào)47、48和49在各自刻度上的相應(yīng)值。
如果已調(diào)制的和未調(diào)制的載波信號(hào)相位相同，那么異或門32的輸出總是“0”；如果已調(diào)制和未調(diào)制載波信號(hào)相位相差π度，那么異或門32的輸出總是“1”，而如果相位差值在零到π之間，那么輸出是“0”和“ 1”的混合，“1”的數(shù)量正比于相位差。移動(dòng)平均濾波器35的輸出信號(hào)47根據(jù)相位差值在零到P2之間線性地變化，移動(dòng)平均濾波器36的輸出是恒定的，但因?yàn)閳D3中的π/2相移器，此濾波器36向左移位π/2。
為了產(chǎn)生瞬時(shí)相位信號(hào)49，邏輯電路37給移動(dòng)平均濾波器35的輸出信號(hào)47加上一個(gè)標(biāo)記比特，根據(jù)移動(dòng)平均濾波器36的輸出信號(hào)48是大于還是小于P2/2的中間值來(lái)使此標(biāo)記為正或負(fù)。結(jié)果，瞬時(shí)相位信號(hào)49在2π間隔中(例如，在從π到3π間隔期間，或從3π到5π期間)，從-P2到+P2線性變化，并相對(duì)于未調(diào)制的載波信號(hào)表示已調(diào)制載波信號(hào)的標(biāo)記相位。如圖中所標(biāo)注的，P2和-P2等效于相位角π和-π。
瞬時(shí)相位信號(hào)49或X也能被當(dāng)作從零到2P2范圍中的一個(gè)未標(biāo)記值。另外，極性邏輯電路37可以通過(guò)去掉一個(gè)或多個(gè)最低有效位來(lái)舍入此瞬時(shí)相位信號(hào)X。在下面的描述中假定此瞬時(shí)相位信號(hào)X是作為6比特信號(hào)輸出，表示整數(shù)值從0到63時(shí)相位角從0到2π弧度。因此相位角以π/32分辨率測(cè)量，當(dāng)然本發(fā)明不限于這個(gè)特定的相位角分辨率。
接下來(lái)，將描述相位存儲(chǔ)單元12的結(jié)構(gòu)和操作。
參見(jiàn)圖6，相位存儲(chǔ)單元12包括一個(gè)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)12A、和控制存取RAM12A的一個(gè)存儲(chǔ)控制器12B。RAM12A具有足夠的容量來(lái)存儲(chǔ)例如在前置碼的25符號(hào)部分期間或必要時(shí)在整個(gè)前置碼期間從相位比較器10中接收到的瞬時(shí)相位信號(hào)的所有值。
存儲(chǔ)控制電路12B接收所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC、一個(gè)相位取樣時(shí)鐘SC和一個(gè)時(shí)鐘恢復(fù)定時(shí)信號(hào)TCR。此相位取樣時(shí)鐘SC由分頻此主時(shí)鐘頻率而產(chǎn)生。允許單一頻率劃分，在此情況相位取樣時(shí)鐘與此主時(shí)鐘相同。此時(shí)鐘恢復(fù)定時(shí)信號(hào)TCR在前置碼部分期間被確立，并保持在確立狀態(tài)直到至少在點(diǎn)A上獲得時(shí)鐘同步為止。將省略產(chǎn)生此相位取樣時(shí)鐘和時(shí)鐘恢復(fù)定時(shí)信號(hào)的電路的描述，因?yàn)檫@些類型的電路是公知的。
此相位取樣時(shí)鐘SC的頻率fs是所恢復(fù)的取樣時(shí)鐘信號(hào)RC頻率fr的整數(shù)倍，這個(gè)整數(shù)由字母K表示，因此fs＝K×fr存儲(chǔ)控制電路12B如圖7A、7B和7C所示進(jìn)行操作。符號(hào)t1、t2、t3和t4指定前置碼中的控制脈沖串或同步脈沖串中的四個(gè)瞬間。
從圖7A的時(shí)間t1到時(shí)間t3確立此時(shí)鐘恢復(fù)定時(shí)信號(hào)TCR。圖中，時(shí)間t1與前置碼的起始重合，時(shí)間t3與點(diǎn)A之后所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC的有效轉(zhuǎn)換重合，相對(duì)應(yīng)一個(gè)符號(hào)間隔的中心。從t1到t3的期間可以是固定的或變化的。從簡(jiǎn)單的立場(chǎng)出發(fā)，最好是固定的持續(xù)期間，能保證在固定期間內(nèi)的同步。
存儲(chǔ)控制電路12B產(chǎn)生與TCR一致的一個(gè)內(nèi)部寫入定時(shí)信號(hào)TW、和從時(shí)間t3到時(shí)間t4確立的一個(gè)內(nèi)部讀出定時(shí)信號(hào)TR。圖中，時(shí)間t4與前置碼末尾重合，但這不是必要條件；此讀出定時(shí)信號(hào)TR可以在前置碼結(jié)束之前或之后撤銷(de-asserted)。瞬時(shí)相位信號(hào)數(shù)據(jù)X在確立TW的同時(shí)被寫入，并在TR被確立的同時(shí)被讀出。
如圖7B所示的那樣控制寫入，圖7B是圖7A中從t1到t2的間隔的放大圖。在確立寫入定時(shí)信號(hào)TW的同時(shí)，存儲(chǔ)控制電路12B發(fā)送一串地址信號(hào)(ADDR)給RAM12A；此地址值從零開(kāi)始并且每個(gè)相位取樣時(shí)鐘SC周期遞增一個(gè)地址。此存儲(chǔ)控制電路12B也發(fā)送一個(gè)寫入脈沖信號(hào)W給RAM12A，使得RAM12A在連續(xù)地址上存儲(chǔ)瞬時(shí)相位信號(hào)X的連續(xù)值。字母n表示僅在圖7A中的時(shí)間t3之前存儲(chǔ)的一個(gè)值在其中的最后地址。
如圖7C所示的那樣控制讀出，圖7C是從時(shí)間t3到時(shí)間t4的間隔的第一部分的放大圖。在確立讀出定時(shí)信號(hào)TR的同時(shí)，存儲(chǔ)控制電路12B確立使能從RAM12A輸出的一個(gè)讀出信號(hào)R，并生成一串地址值，此串地址值從n開(kāi)始并在相位取樣時(shí)鐘SC的每個(gè)周期中遞減K。RAM12A以存儲(chǔ)在地址n、n-k、n-2 k、n-3 k、…上的瞬時(shí)相位信號(hào)值的輸出進(jìn)行響應(yīng)。這些值表示在前置碼中的一個(gè)字符間隔(1/fr的間隔，等于所恢復(fù)的時(shí)鐘周期)上的瞬時(shí)相位信號(hào)X的值。以時(shí)間的反序讀出這些值。
能以這種方式讀出的值的數(shù)量依據(jù)前置碼中的時(shí)間t3的位置而定，但不必要在前置碼中對(duì)每個(gè)符號(hào)都讀出一個(gè)瞬時(shí)相位值。存儲(chǔ)控制電路12B最好讀出固定數(shù)量的符號(hào)值，例如31個(gè)前置碼符號(hào)的25個(gè)符號(hào)值。
通過(guò)與具有比所恢復(fù)的時(shí)鐘RC頻率高K倍頻率的相位取樣時(shí)鐘SC同步地讀出樣值，存儲(chǔ)控制電路12B能及時(shí)從RAM12A中讀出所有必要的瞬時(shí)相位值以便頻率差值檢測(cè)器13檢測(cè)至前置碼末尾或緊靠其后的載波頻率偏移。
接下來(lái)將描述頻率偏移檢測(cè)器13的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和操作。
如上所指出的，頻率偏移檢測(cè)器13接收以時(shí)間反序從RAM12A中讀出的瞬時(shí)相位信號(hào)值。但為清楚起見(jiàn)，將首先描述頻率偏移檢測(cè)器13以正常(正向)時(shí)間順序接收這些值，然后將描述為適應(yīng)此反向順序所作的修改。
參見(jiàn)圖8，頻差檢測(cè)器13包括一對(duì)6比特加法器50與51、一個(gè)1符號(hào)延遲電路52、一個(gè)5比特減法器53、一個(gè)極性反向電路54、一個(gè)前置碼平均器55和另一個(gè)6比特加法器56。所有這些電路除了加法器56外都與相位取樣時(shí)鐘SC同步進(jìn)行操作，而加法器56與所恢復(fù)的時(shí)鐘RC同步操作。此相位取樣時(shí)鐘信號(hào)SC的周期將由字母u表示，并且從RAM12A中讀出的瞬時(shí)相位數(shù)據(jù)將由X(u)表示。
6比特加法器50、51和56執(zhí)行模64運(yùn)算(因?yàn)?6＝64)，而5比特減法器53進(jìn)行模32運(yùn)算(25＝32)。前置碼平均器55最好進(jìn)行更高精度運(yùn)算，諸如10比特運(yùn)算，前置碼平均器僅在從RAM12A中讀出數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算操作，如由讀出定時(shí)信號(hào)TR所表示的那樣。
加法器51操作如同一個(gè)累加器，其輸出開(kāi)始為零，并在每個(gè)時(shí)鐘周期以等效于-π/4弧度的-8固定遞減量遞減。因?yàn)樵诒菊f(shuō)明書中忽略時(shí)間軸的反向，但暫假定加法器51的輸出每個(gè)時(shí)鐘周期遞增8(等效于π/4弧度)而不是遞減。加法器50把加法器51的輸出加到從RAM12A讀出的瞬時(shí)相位值X(u)，從而把8的連續(xù)倍數(shù)加到X(u)，并在上面暫時(shí)假定條件下產(chǎn)生等于X(u)+8u(模64)的值X′(u)。
1字符延遲電路52為一個(gè)相位取樣時(shí)鐘周期存儲(chǔ)每個(gè)X′(u)值并且輸出所存儲(chǔ)的值。5比特減法器53得到加法器50的輸出與此1字符延遲電路52輸出之間的差值，從而獲得下面數(shù)量DLY(u)DLY(u)＝[X’(u)-X’(u-1)]mod32通過(guò)忽略6比特值X′(u)和X′(u-1)的最高有效位進(jìn)行模(mod)運(yùn)算。下面描述的其他模運(yùn)算也是通過(guò)忽略適當(dāng)數(shù)量的最高有效位類似地完成的。DLY(u)當(dāng)作5比特二的補(bǔ)碼，即是從-16到+15的一個(gè)整數(shù)。從RAM12A中讀出25個(gè)值(u＝0至24)，并獲得24個(gè)DLY(u)值(u＝1至24)。
極性反向電路54從零中減去DLY(u)，從而獲得等于-DLY(u)的值FDF(u)。前置碼平均器55找出24個(gè)FDF(u)值的平均值FDFav，并把這個(gè)平均值FDFav減至一個(gè)5比特整數(shù)值(-個(gè)模32值)FDFav＝[FDF(1)+FDF(2)+…+FDF(24)]/24mod32一旦計(jì)算完FDFav，就將其作為一個(gè)常數(shù)值輸出至6位加法器56，后者與所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC同步輸出頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)。字母t表示該所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC的連續(xù)周期，并將頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)表示為AFC(t)。在所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC的每個(gè)時(shí)鐘周期，加法器將FDFav加到頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)的前一值A(chǔ)FC(t-1)上以獲得下列新的值
AFC(t)＝[AFC(t-1)+FDFav]mod64在前置碼結(jié)束之后，圖1中的加法器14在所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC的每個(gè)周期上把AFC(t)加到瞬時(shí)相位信號(hào)X(t)，從而進(jìn)行下面運(yùn)算X(t)＜--[X(t)+AFC(t)]mod64因?yàn)锳FC(t)以每符號(hào)FDFav的速率變化，所以此運(yùn)算以每符號(hào)FDFav的固定速率旋轉(zhuǎn)相位，從而補(bǔ)償載波頻率偏移。
下面將結(jié)合圖9至14說(shuō)明頻率偏移檢測(cè)器13的操作。
參見(jiàn)圖9，在每個(gè)符號(hào)間隔中心上，瞬時(shí)相位信號(hào)標(biāo)稱具有8個(gè)值之一，其可用在相位平面的一個(gè)單元園上的等間隔點(diǎn)的構(gòu)象來(lái)表示。此平面中的I和Q軸是同相和正交軸，分別對(duì)應(yīng)由圖3中的異或門32與33接收的未調(diào)制載波信號(hào)的相位校準(zhǔn)。因?yàn)橐颜{(diào)制和未調(diào)制載波信號(hào)不同步，所以此8點(diǎn)構(gòu)象相對(duì)于I和Q軸能具有任意取向。
符號(hào)值進(jìn)行差分地表示，因?yàn)楦鶕?jù)表1中給出的方案，從一個(gè)符號(hào)到下一符號(hào)的瞬時(shí)相位變化。圖10表示此方案。符號(hào)‘01’由3π/4相位偏移表示，而‘10’由-π/4相移表示。
當(dāng)在已調(diào)制和未調(diào)制載波信號(hào)之間有一頻率偏移時(shí)，圖9和10中所示的點(diǎn)的構(gòu)象如圖11中所示那樣旋轉(zhuǎn)，根據(jù)已調(diào)制載波信號(hào)是具有比未調(diào)制載波信號(hào)更高還是更低頻率決定旋轉(zhuǎn)是順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较?。根?jù)瞬時(shí)相位信號(hào)X(t)的6比特值在圖11中的軸上顯示從零到63的值。
除了因?yàn)檩d波頻率偏移而旋轉(zhuǎn)之外，也有因?yàn)橥ㄐ判诺乐械南辔辉肼暥鸬碾S機(jī)起伏。
圖12表示沒(méi)有頻率偏移或相位噪聲時(shí)由前置碼碼型‘100110011001…’產(chǎn)生的相位偏移。瞬時(shí)相位信號(hào)X(t)和從RAM12A中讀出的數(shù)據(jù)X(u)循環(huán)通過(guò)固定相位構(gòu)象的所有8個(gè)點(diǎn)。
圖13表示把等效于π/4的連續(xù)倍數(shù)的連續(xù)8的倍數(shù)加在前置碼中的X(u)上的結(jié)果。X(u)中對(duì)應(yīng)“10”的-π/4的相位偏移在X′(u)中變成零相移，而對(duì)應(yīng)‘01’的X(u)中的3π/4相位變化在X′(u)中變?yōu)棣械南辔蛔兓?。因此，X′(u)只在相隔π弧度的兩個(gè)值之間前后往復(fù)，如同在二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)一樣。在本實(shí)施例中，如沒(méi)有頻偏和相位噪聲，X′(u)和X′(u-1)不是數(shù)字上恒等就是相差32。當(dāng)由5比特減法器53計(jì)算它們的差值DLY(u)模32時(shí)，其結(jié)果標(biāo)稱是零，任何與零的差異是因?yàn)轭l偏或相位噪聲。
因?yàn)轭l偏補(bǔ)償信號(hào)AFC(t)的目的是消除這樣的差異，所以極性反向電路54把此差值的符號(hào)取反。因相位噪聲是隨機(jī)的，打算在前置碼平均器55的輸出中平均達(dá)到零，所以FDFav實(shí)際上具有校正幅度以補(bǔ)償因載波頻率偏移而引起的旋轉(zhuǎn)。
如圖12和13所示，通過(guò)把X(u)變成X′(u)，頻偏檢測(cè)器13把瞬時(shí)相位值的數(shù)量從8減少到2。其優(yōu)點(diǎn)如下。
圖14表示除了頻偏外還有相位噪聲的示例。D′(u-1)和D′(u)表示頻偏和相位噪聲的組合，引起加法器50的輸出值X′(u-1)和X′(u)與標(biāo)稱值Xo′(u-1)和Xo′(u)不同。DLY(u)值計(jì)算如下DLY(u)＝[X′(u)-X′(u-1)]mod32＝{[X0′(u)+D(u)]-[X0′(u-1)+D(u-1)]}mod32＝{[X0′(u)-X0′(u-1)]+[D(u)-D(u-1)]}mod32＝{0+[D(u)-D(u-1)]}mod32＝[D(u)-D(u-1)]mod32因?yàn)镈LY(u)從-16至+15中取值，如果|D(u)-D(u-1)|＜16那上面的計(jì)算將正確地執(zhí)行。
如果載波頻偏和相位噪聲在DLY(u)值上的組合結(jié)果的絕對(duì)幅度小于等效于π/2弧度的16，那么前置碼平均器55將相應(yīng)接收正確輸入。載波頻偏標(biāo)稱是小的，所以這個(gè)16值大部分是相位噪聲容限。
在前置碼之后，X′(u)不限為圖13所示的兩個(gè)點(diǎn)，并且能隨表示任意數(shù)據(jù)的0、16、32和48標(biāo)稱頻偏而變化。如果從這些任意數(shù)據(jù)中檢測(cè)出頻偏，必須模16而不是模32來(lái)計(jì)算DLY(u)，并且將由下面更嚴(yán)格的不等式限制此相位噪聲容限|D(u)-D(u-1)|＜8如果不轉(zhuǎn)換到X′(u)而直接從X(u)中檢測(cè)出頻偏，那么因?yàn)閄(u)以8的標(biāo)稱倍數(shù)變化，所以必須模8計(jì)算DLY(u)，并且相位噪聲容限甚至將更加嚴(yán)格地限制為下面不等式所示的|D(u)-D(u-1)|＜4模32計(jì)算提供兩倍于模16計(jì)算的相位噪聲容限，并提供四倍于模8計(jì)算的相位噪聲容限。把X(u)轉(zhuǎn)換到X′(u)，并限制前置碼平均器55的操作到前置碼，從而在載波頻偏檢測(cè)中提供有效增加的抗相位噪聲度。
上面描述忽略了值X(u)是以反序從RAM12A中讀出的事實(shí)。為了允許時(shí)間軸的這個(gè)反向，到加法器51的固定輸入是-8，如圖所示(等效于56模64或-π/4弧度)，并省略極性反向電路54。另外，可以保留極性反向電路54，如果如下計(jì)算DLY(u)值DLY(u)＝[X′(u-1)-X′(u)]mod32接下來(lái)將描述相位偏移補(bǔ)償部分2的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和操作。
-π/4相位旋轉(zhuǎn)器15包括一對(duì)類似圖8中的加法器50與51的加法器，用于把-8(-π/4弧度)的連續(xù)倍數(shù)加到加法器14的輸出上。由-π/4相位旋轉(zhuǎn)器15輸出的結(jié)果瞬時(shí)相位信號(hào)將表示為REVSFT(t)。
REVSFT(t)標(biāo)稱地取相隔π/2弧度的四個(gè)等間隔相位值。因?yàn)橐殉チ溯d波頻偏影響，所以這四個(gè)值在I-Q相位平面上基本上保持不變，但由于已調(diào)制與未調(diào)制載波信號(hào)之間的相位偏移，這四個(gè)值還可以相對(duì)于I和Q軸位于任何位置。相位偏移補(bǔ)償部分2的功能是通過(guò)旋轉(zhuǎn)REVSFT(t)可進(jìn)行相干檢測(cè)，因此取等效于π/4、3π/4、-3π/4和-π/4弧度的標(biāo)稱值。
參看圖15，相位偏移檢測(cè)器16包括模計(jì)算器70、一個(gè)間隔控制電路71、一個(gè)時(shí)鐘分配器72、一個(gè)直方圖計(jì)算器73、一個(gè)直方圖增強(qiáng)器74、一個(gè)最大值計(jì)數(shù)選擇器75、一個(gè)6比特減法器76和一個(gè)16符號(hào)延遲電路77。加法器17把6比特減法器76和16符號(hào)延遲電路77的輸出相加。
模計(jì)算器70計(jì)算REVSFT(t)模16(等效于π/2弧度)的值，并把結(jié)果值提供給時(shí)鐘分配器72，實(shí)際上，模計(jì)算器70把I-Q相位平面的四個(gè)象限縮在從0到π/2的單個(gè)象限上。模計(jì)算器70的輸出是以PA(t)表示的一個(gè)4比特信號(hào)。
間隔控制電路71接收所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC、提供RC到時(shí)鐘分配器72、把RC頻率除以16生成一個(gè)間隔時(shí)鐘信號(hào)τ、并把τ提供給直方圖處理電路73與74、最大值計(jì)數(shù)選擇器75和6比特減法器76。
直方圖計(jì)算器73包括16個(gè)4比特計(jì)數(shù)器73-0至73-15，用于計(jì)數(shù)PA(t)能確定的16個(gè)值(0至15)的每一個(gè)的出現(xiàn)。這些計(jì)數(shù)器在16個(gè)符號(hào)的間隔上由間隔時(shí)鐘信號(hào)τ的輸入復(fù)位至0。
如果PA(t)的當(dāng)前值是d，時(shí)鐘分配器72就發(fā)送所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC至計(jì)數(shù)器73-d，使計(jì)數(shù)器73-d遞增。保持在計(jì)數(shù)器73-d中的數(shù)值(值d出現(xiàn)的次數(shù))將在下面以PH(d)表示。
在15個(gè)所恢復(fù)的時(shí)鐘周期之后，構(gòu)成直方圖計(jì)算器73的計(jì)數(shù)器指示在這15個(gè)周期期間PA(t)值的分配。因此，直方圖計(jì)算器73保持圖16A和16B所示的類型的出現(xiàn)次數(shù)數(shù)據(jù)。圖16A表示具有唯一最大計(jì)數(shù)的直方圖，而圖16B的直方圖具有兩個(gè)相等的最大計(jì)數(shù)。
直方圖增強(qiáng)器74通過(guò)用幾個(gè)相鄰值的出現(xiàn)計(jì)數(shù)的加權(quán)和代替每個(gè)計(jì)數(shù)來(lái)修改出現(xiàn)計(jì)數(shù)值。這些加權(quán)和可取比計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)PW(d)自身更寬范圍的值，因此減少兩個(gè)或更多相等最大計(jì)數(shù)的可能性。在本實(shí)施例中，所加權(quán)的和是以轉(zhuǎn)換的值為中心的7個(gè)值的出現(xiàn)計(jì)數(shù)的總和。一般必須使用至少三個(gè)相鄰值的計(jì)數(shù)?？刹捎孟嗟然虿坏鹊募訖?quán)，下面將給出兩種類型的加權(quán)例子。由直方圖增強(qiáng)器74輸出的增強(qiáng)的計(jì)數(shù)值將用PW(d)(d＝0，…，15)表示。
由下面等式給出具有連續(xù)二次加權(quán)的一個(gè)不等加權(quán)方案PW(d)＝8×pH(d)+4×[pH(d-1)+pH(d+1)]+2×[pH(d-2)+pH(d+2)]+1×[pH(d-3)+pH(d+3)]因?yàn)閐從0變到15，如果d-n＜0，那么用d-n+16代替d-n，并且如果15＜d+n，那么用d+n-16代替d+n(其中n是1，2，或3)。
這個(gè)不等加權(quán)增強(qiáng)把圖16A和16B的直方圖分別轉(zhuǎn)換為圖17A和17B所示的直方圖。圖17A和17B中的直方圖都具有唯一的最大值。
由下面等式給出一個(gè)相等加權(quán)方案PW(d)＝pH(d)+[pH(d-1)+pH(d+1)]+[pH(d-2)+pH(d+2)]+[pH(d-3)+pH(d+3)]這個(gè)相等加權(quán)增強(qiáng)把圖16A和16B的直方圖分別轉(zhuǎn)換為圖18A和18B中的直方圖，圖18A和18B的直方圖也具有唯一最大值。
上面給出的加權(quán)方案僅是許多可能的例子中的兩個(gè)示例，本發(fā)明不限于任何一個(gè)特別的方案。
甚至在直方圖增強(qiáng)之后，可能保留兩個(gè)或更多的相等最大計(jì)數(shù)，但這樣的束縛如下面所述在最大值計(jì)數(shù)選擇器75中得到解決。
例如，直方圖增強(qiáng)器74包括16個(gè)7位運(yùn)算電路，用于同時(shí)完成有關(guān)所有16個(gè)直方圖值的上面的增強(qiáng)操作。
最大值計(jì)數(shù)選擇器75在由直方圖增強(qiáng)器74輸出的已增強(qiáng)的計(jì)數(shù)PW(d)之中找出一個(gè)具有最大計(jì)數(shù)的值，并把以dmax(τ)表示的這個(gè)值提供給6比特減法器76。在組成一個(gè)τ周期的16個(gè)所恢復(fù)的時(shí)鐘周期的最后一個(gè)周期期間獲得dmax(τ)值。
6比特減法器76在每個(gè)τ周期的最后鎖定這APS(τ)值并在接下來(lái)的τ周期期間輸出等效于π/4弧度的相位偏移補(bǔ)償信號(hào)APS(τ)減去由最大值計(jì)數(shù)選擇器75所選擇的值作為具有最大出現(xiàn)計(jì)數(shù)值。因?yàn)棣?4等效于8，所以如下計(jì)算APS(τ)APS(τ)＝[8-dmax(τ)]mod1616符號(hào)延遲電路77延遲瞬時(shí)相位信號(hào)REVSFT(t)以補(bǔ)償直方圖處理延遲。例如，延遲電路77是一個(gè)16級(jí)移位寄存器。(為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，圖1中省略延遲電路77。)加法器17是一個(gè)6比特加法器，用于把APS(τ)加到所延遲的瞬時(shí)相位信號(hào)REVSFT(t)上，從而在16個(gè)RC時(shí)鐘周期期間旋轉(zhuǎn)此瞬時(shí)相位信號(hào)一個(gè)數(shù)值，此數(shù)值從那些同樣的時(shí)鐘周期期間所構(gòu)成的直方圖中確定。計(jì)算加法器17輸出的值A(chǔ)PSO(t)如下APSO(t)＝[REVSFT(t)+APS(τ)]mod64圖19和20表示相位偏移補(bǔ)償部分2的操作。REVSFT(t)信號(hào)的值群集在圖19中所示的四個(gè)位置，形成一個(gè)以任意角θ與I和Q軸傾斜的正方形。在加法器17中把APS(τ)加到REVSFT(t)上使REVSFT(t)旋轉(zhuǎn)這個(gè)角度θ，所以所旋轉(zhuǎn)的信號(hào)APSO(t)群集在圖20中所示的等效于π/4、3π/4、-3π/4和-π/4的四個(gè)值附近。
數(shù)據(jù)判定電路18因此能夠首先把瞬時(shí)相位信號(hào)APSO(t)值分配給圖20中的四個(gè)點(diǎn)的最近點(diǎn)，然后差分地解碼每個(gè)表2有這些點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換。因?yàn)檫@四個(gè)點(diǎn)是位于它們各自象限中心，所以數(shù)據(jù)判定電路18只得確定每個(gè)APSO(t)值所屬的象限，如同由APSO(t)的最高有效兩位所表示的，并解碼在象限之間移位。
與常規(guī)平均方法相反，找出相位偏移的直方圖方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能由一些外圍值明顯擾亂一個(gè)平均數(shù)，諸如可能由隨機(jī)相位噪聲引起。然而，相位偏移檢測(cè)器16找出具有最大直方圖計(jì)數(shù)值并且忽略與最大值計(jì)數(shù)值相隔很遠(yuǎn)的值，因此相位偏移檢測(cè)器16具有高度的抗噪聲度。
通過(guò)檢測(cè)在前置碼期間的載波頻率和檢測(cè)所有時(shí)刻的相位偏移，第一實(shí)施例能精確檢測(cè)載波頻偏、跟蹤相位偏移中的變化、和產(chǎn)生一個(gè)精確與靈敏地解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)而不管相位噪聲的存在。但在兩個(gè)方面仍有改善的余地。
一個(gè)方面是在前置碼期間一般不完全精確地檢測(cè)載波頻率，并且在任何情況中，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上的振蕩器的頻率漂移可能引起載波頻率偏移隨時(shí)間而變化。結(jié)果，由頻率偏移補(bǔ)償部分1輸出的瞬時(shí)相位信號(hào)可能仍趨向于在相位平面上的一個(gè)方向或另一方向慢慢地旋轉(zhuǎn)。
這方面的改善對(duì)于僅在通信開(kāi)始或僅在偶爾間隔上采用長(zhǎng)前置碼的系統(tǒng)尤為必要。例如，移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)常把分配的頻譜劃分成用于起始通信的控制信道和用于發(fā)送構(gòu)成通信的實(shí)際消息數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)信道?？刂泼}沖串包含一個(gè)長(zhǎng)前置碼，但業(yè)務(wù)脈沖串一般不含長(zhǎng)脈沖串。
圖21表示在一個(gè)典型時(shí)分系統(tǒng)的業(yè)務(wù)信道中的一個(gè)通信脈沖串的例子。具有約583us持續(xù)時(shí)間的幀被劃分成64個(gè)符號(hào)時(shí)隙分配給不同的通信站。PSA和PSB表示在這些時(shí)隙中的一個(gè)時(shí)隙的開(kāi)始和末尾處的載波相位偏移。每個(gè)時(shí)隙是完全組成或幾乎完全組成消息數(shù)據(jù)的一個(gè)信息部分。最多只提供一些前置碼符號(hào)，這對(duì)于載波頻偏的檢測(cè)是不夠的。第一實(shí)施例在下面稱為業(yè)務(wù)脈沖串的這類脈沖串期間調(diào)整相位偏移補(bǔ)償信號(hào)，但不能調(diào)整頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)。
要求改善的另一方面是有關(guān)載波相位偏移的檢測(cè)。因?yàn)樵谟?jì)算相位直方圖時(shí)，相位平面的四個(gè)象限群集在一個(gè)象限上，所以導(dǎo)致模糊不知道相位偏移屬于哪個(gè)象限中。第一實(shí)施例通過(guò)任意地把相位偏移放置在第一象限中來(lái)解決這個(gè)模糊問(wèn)題。只要真實(shí)相位偏移保持在同一象限中就令人滿意，但如果相位偏移從一象限移動(dòng)到另一象限，相位偏移補(bǔ)償部分將在相位偏移越過(guò)一個(gè)象限邊界時(shí)應(yīng)用不正確的校正而引起數(shù)據(jù)差錯(cuò)。具有約583us持續(xù)時(shí)間的幀被劃分成64個(gè)符號(hào)時(shí)隙分配給不同的通信站。PSA和PSB表示在這些時(shí)隙中的一個(gè)時(shí)隙的開(kāi)始和末尾處的載波相位偏移。每個(gè)時(shí)隙是完全組成或幾乎完全組成消息數(shù)據(jù)的一個(gè)信息部分。最多只提供一些前置碼符號(hào)，這對(duì)于載波頻偏的檢測(cè)是不夠的。第一實(shí)施例在下面稱為業(yè)務(wù)脈沖串的這類脈沖串期間調(diào)整相位偏移補(bǔ)償信號(hào)，但不能調(diào)整頻率偏移補(bǔ)償信號(hào)。
要求改善的另一方面是有關(guān)載波相位偏移的檢測(cè)。因?yàn)樵谟?jì)算相位直方圖時(shí)，相位平面的四個(gè)象限群集在一個(gè)象限上，所以導(dǎo)致模糊不知道相位偏移屬于哪個(gè)象限中。第一實(shí)施例通過(guò)任意地把相位偏移放置在第一象限中來(lái)解決這個(gè)模糊問(wèn)題。只要真實(shí)相位偏移保持在同一象限中就令人滿意，但如果相位偏移從一象限移動(dòng)到另一象限，相位偏移補(bǔ)償部分將在相位偏移越過(guò)一個(gè)象限邊界時(shí)應(yīng)用不正確的校正而引起數(shù)據(jù)差錯(cuò)。
第二實(shí)施例具有圖1中所示的總的結(jié)構(gòu)，除了由相位偏移檢測(cè)器16發(fā)現(xiàn)的相位偏移反饋到頻率偏移檢測(cè)器13之外。頻率偏移檢測(cè)器13和相位偏移檢測(cè)器16的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也與第一實(shí)施例不同。
圖22表示第二實(shí)施例中的頻率偏移檢測(cè)器13的結(jié)構(gòu)，對(duì)于相同的部件使用圖8中相同的標(biāo)號(hào)。敘述將只涉及新的部件，它們是一個(gè)減法器60、一個(gè)極性反向電路61，一個(gè)移動(dòng)平均電路62和一對(duì)加法器63和64。加法器63與64代替第一實(shí)施例的頻率偏移檢測(cè)器13中的加法器56。
減法器60接收在圖21中所示的那類型的64符號(hào)串的開(kāi)頭與結(jié)尾由相位偏移檢測(cè)器16檢測(cè)的載波相位偏移PSA及PSB，并且計(jì)算它們的差。如果字母T表示每個(gè)符號(hào)串遞增一次的符號(hào)串時(shí)鐘信號(hào)，則減法器60得到以下的差PSD(T)PSD(T)＝[PSB(T)-PSA(T)]mod64在圖中符號(hào)串時(shí)鐘也以BC表示。
由于目的是要抵消該差PSD(T)，所以極性反向電路61反向該輸入信號(hào)PSD(T)的極性，并將反向的信號(hào)-PSD(T)提供給移動(dòng)平均電路62。移動(dòng)平均電路有8個(gè)寄存器，用于保持-PSD(T)的8個(gè)連續(xù)值，還有運(yùn)算和邏輯電路，它們從這8個(gè)值計(jì)算每個(gè)符號(hào)移動(dòng)平均值FDD(T)。在第一業(yè)務(wù)符號(hào)串的開(kāi)頭，8個(gè)寄存器復(fù)位為0。在該8個(gè)業(yè)務(wù)符號(hào)串之后得到第一個(gè)每個(gè)符號(hào)移動(dòng)平均值FDD(T)，此后在每個(gè)業(yè)務(wù)符號(hào)串得到一個(gè)新的FDD(T)的值。由于每個(gè)符號(hào)串包括64個(gè)符號(hào)，通過(guò)除以512(64×8＝512)計(jì)算8個(gè)符號(hào)串上的每個(gè)符號(hào)的平均值如下FDD(T)＝-[PSD(T)+PSD(T-1)+…+PSD(T-7)]/512加法器63作為一個(gè)累加器工作，其輸出AFCA(T)每個(gè)符號(hào)串時(shí)鐘周期以上述值FDD(T)調(diào)節(jié)一次。加法器63在關(guān)于相位存儲(chǔ)讀出定時(shí)信號(hào)TR給出的定時(shí)被初始化為從前置碼平均器55所提供的值FDFav。在第八個(gè)業(yè)務(wù)串和每個(gè)后繼業(yè)務(wù)串，加法器63執(zhí)行以下計(jì)算AFCA(T)＝[AFCA(T-1)+FDD(T)]mod64加法器64也作為一個(gè)累加器工作，在每個(gè)恢復(fù)的時(shí)鐘(RC)周期其輸出AFC(t)遞增AFCA(T)。
加法器64執(zhí)行以下計(jì)算AFC(t)＝[AFC(t-1)+AFCA(T)]mod64接著敘述第二實(shí)施例中的頻偏檢測(cè)器13的操作原理。
如果由前置碼平均器56檢測(cè)的值FDFav不代表準(zhǔn)確的載波頻偏，則圖19中的角度θ不保持恒定，而將隨時(shí)間增加或減少。相位偏移的變化以Δθ(t)表示，它通過(guò)下式與殘余載波頻偏Δf有關(guān)，式中C是常數(shù)。
Δθ(t)＝C·Δf·t這個(gè)式子表示殘余載波頻率偏移可從Δθ(t)的值得到。
數(shù)量FDD(T)相應(yīng)于殘余載波頻偏。通過(guò)將這個(gè)量加到FDFav，第二實(shí)施例的頻偏檢測(cè)器13能夠進(jìn)行精確的載波偏移校正，即使FDFav的原始計(jì)算不完全精確，和即使載頻偏移隨時(shí)變化。
順便說(shuō)說(shuō)，雖然第二實(shí)施例假定FDFav是從存儲(chǔ)在相位存儲(chǔ)單元12中的瞬時(shí)相位數(shù)據(jù)中計(jì)算的，正如在第一實(shí)施例中那樣，但第二實(shí)施例中的頻偏檢測(cè)器13也可應(yīng)用于沒(méi)有相位存儲(chǔ)單元的數(shù)字解調(diào)器中。例如，在不用控制或同步符號(hào)串的通信系統(tǒng)中，AFCA(T)可初始化為0，或?yàn)槟硞€(gè)其它的預(yù)定偏移值，然后在從相位偏移補(bǔ)償部分2反饋的信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)節(jié)。
下面敘述第二實(shí)施例中的相位偏移檢測(cè)器16。
圖23表示相位偏移檢測(cè)器16的結(jié)構(gòu)，對(duì)于等同的單元使用與圖15中一樣的標(biāo)號(hào)。圖15和23之間的差別是第一實(shí)施例的6比特減法器76已被一個(gè)減法器78、一個(gè)象限選擇器79和一個(gè)6比特加法器80所代替，這些單元構(gòu)成一個(gè)運(yùn)算電路81。
減法器78計(jì)算從一個(gè)十六符號(hào)周期(一個(gè)τ周期)到下一個(gè)周期在由最大計(jì)數(shù)選擇器75輸出的相位偏移dmax(τ)中的變化dd(τ)，如下dd(τ)＝[dmax(τ)-dmax(τ-1)]mod32象限選擇器79接收dmax(τ)和dd(τ)，并且根據(jù)后者修改前者產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部值d′max(τ)，計(jì)算如下如果|dd(τ)|＜8，則d′max(τ)＝dmax(τ)。
如果|dd(τ)|≥8和8≤dmax(τ-1)＜16則d′max(τ)＝dmax(τ)+16如果|dd(τ)|≥8和0≤dmax(τ-1)＜8則d′max(τ)＝dmax(τ)-16dmax(τ)的初始值為8。在獲得d′max(τ)之后，象限選擇器79計(jì)算并輸出以下值dd′(τ)dd′(τ)＝[dmax(τ-1)-d′max(τ)]mod64加法器80作為一個(gè)累加器工作，將相連的dd′(τ)值加到初始的零值產(chǎn)生提供到加法器17的相位偏移補(bǔ)償信號(hào)APS(τ)。因此，APS(τ)＝[APS(τ-1)+dd′(τ)]mod64第二實(shí)施例中的相位偏移檢測(cè)器16的操作將對(duì)照?qǐng)D24和25進(jìn)行敘述。直方圖(histogram)操作與第一實(shí)施例一樣，因此省去不再敘述。假定τ值從0開(kāi)始，而dmax(τ)的第一值是在τ＝1時(shí)從最大計(jì)數(shù)選擇器75中得到的。在開(kāi)始，dmax(0)＝8和APS(0)＝0。還假定dmax(1)具有一個(gè)正值(從1至15)，所以dd(1)＜8和d′max(1)等于dmax(1)。然后計(jì)算APS(1)如下APS(1)＝[APS(o)+dd′(1)]mod64＝O+[dmax(0)-d′max(1)]mod64＝O+[8-dmax(1)]mod64得到的APS(1)的值與第一實(shí)施例中相同。此后，只要dmax(τ)與dmax(τ-1)之差小于8，如圖24中所示的，d′max(τ)與dmax(τ)是相同的，dd′(τ)與dd(τ)是相同的，APS(τ)將被調(diào)節(jié)等于dmax(τ)與dmax(τ-1)之差的一個(gè)量，和APS(τ)繼續(xù)與第一實(shí)施例相符。
圖24中的區(qū)域A和B由條件8≤dmax(τ)＜16和0≤dmax(τ)＜8定義。因?yàn)橹挥袕?至15的值是在直方圖處理中計(jì)數(shù)的，所以dmax(τ)被限制在區(qū)域A和B。雖然dmax(τ)與dmax(τ-1)之差仍然小于8，dmax(τ)可在區(qū)域A或B內(nèi)移動(dòng)或者在區(qū)域A與B之間移動(dòng)，而無(wú)需改變計(jì)算APS(τ)的方法。
但是，如果dmax(τ)與dmax(τ-1)相差8或更大，則在計(jì)算中dmax(τ)以值d′max(τ)代替，d′max(τ)與dmax(τ-1)相差8或更小。圖25表示條件|dd(τ)|≥8和8≤dmax(τ-1)＜16是真的情況，使得d′max(τ)等于dmax(τ)+16。在這種情況下，很可能實(shí)際的相位偏移與從dmax(τ-1)到dmax(τ)的大的順時(shí)針跳動(dòng)相比進(jìn)行從dmax(τ-1)到d′max(τ)的小的反時(shí)針偏移。在計(jì)算直方圖時(shí)，明顯大的順時(shí)針移動(dòng)很可能是四個(gè)象限壓縮到一個(gè)象限的產(chǎn)物。
由于dd′(τ)是從d′max(τ)中計(jì)算的，所以在這種情況的加法器80中附加的dd′(τ)以d′max(τ)與dmax(τ-1)之間的小差值而不是以dmax(τ)與dmax(τ-1)之間的大差值調(diào)節(jié)相位偏移補(bǔ)償信號(hào)APS(τ)。即，第二實(shí)施例將真實(shí)的相位偏移看成是已反時(shí)針移動(dòng)到相鄰的象限中。
如果dmax(τ)是在區(qū)域B中而不是在區(qū)域A中，則當(dāng)dmax(τ)與dmax(τ-1)之差為8或更大時(shí)，d′max(τ)等于dmax(τ)-16，而且真實(shí)的相位偏移被看成是已順時(shí)針移動(dòng)入下一個(gè)相鄰象限。在任一種情況下，選擇移動(dòng)的方向以使相位偏移補(bǔ)償信號(hào)APS(τ)的變化絕對(duì)值大小為最小。第二實(shí)施例通過(guò)假定相位偏移總是以8(等效于π/4弧度)或更小的步長(zhǎng)變化來(lái)解決有關(guān)相位偏移所屬的象限不明確的問(wèn)題。
如果出現(xiàn)相位偏移的實(shí)際變化超過(guò)π/4弧度，則信號(hào)破壞(disruption)如此之大，以致即使以適當(dāng)?shù)南辔谎a(bǔ)償，也幾乎沒(méi)有恢復(fù)正確數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)。相位偏移的變化不超過(guò)每個(gè)符號(hào)串π/4弧度的假設(shè)幾乎沒(méi)有產(chǎn)生額外數(shù)據(jù)差錯(cuò)的危險(xiǎn)。
如果dmax(1)等于0，則d′max(1)為16，dd′(1)變?yōu)?8而不是+8，而且APS(1)變?yōu)?而不是16。這只在由相位偏移補(bǔ)償信號(hào)占用的初始象限中產(chǎn)生一個(gè)差，而不在相位偏移補(bǔ)償值的隨后的變化中產(chǎn)生差值。
運(yùn)算電路81的整個(gè)操作可概括如下APS(τ)＝[E-dmax(τ)]mod64E＝8，24，40或56|APS(τ)-APS(τ-1)|≤8在第一實(shí)施例中，從固定的標(biāo)稱值8減去dmax(τ)，但在第二實(shí)施例中，從相差16(等效于π/2弧度)的倍數(shù)的四個(gè)額定值的所選的一個(gè)值減去dmax(τ)，其中進(jìn)行的選擇使得相位偏移補(bǔ)償信號(hào)APS(τ)的連續(xù)值不會(huì)相差大于8(等效于π/4弧度)。
如上所述的，即使在相位偏移越過(guò)象限邊界時(shí)，第二實(shí)施例可正確地跟蹤相位偏移的變化。由于相位偏移APS(τ)反饋給頻偏檢測(cè)器13，用于調(diào)節(jié)頻偏補(bǔ)償信號(hào)，改善了相位和頻率偏移補(bǔ)償?shù)木?。因此檢測(cè)和補(bǔ)償頻偏的功能由頻偏檢測(cè)器13和相位偏移檢測(cè)器16共用。
接著敘述在前面的兩個(gè)實(shí)施例中采用的最大計(jì)數(shù)選擇器75。為了比較起見(jiàn)，首先敘述常規(guī)的最大值選擇器。
參見(jiàn)圖26，常規(guī)最大值選擇器有N個(gè)輸入源，在這些輸入源接收N個(gè)數(shù)字值。在本數(shù)字解調(diào)器的意義上講，這些輸入源接收由直方圖增強(qiáng)器74產(chǎn)生的增強(qiáng)的直方圖計(jì)數(shù)。為響應(yīng)源號(hào)碼(SOURCE NO.)選擇信號(hào)，選擇器90又選擇這些輸入源，并提供所選的值B給比較器91。比較器91比較B與存儲(chǔ)在最大值寄存器(MAX REG)92中的當(dāng)前最大值A(chǔ)。值A(chǔ)開(kāi)始時(shí)為0，但在A＜B時(shí)，A以值B代替。此外，當(dāng)A＜B時(shí)，比較器91發(fā)送一個(gè)寫脈沖信號(hào)到通過(guò)存儲(chǔ)該當(dāng)前源號(hào)碼進(jìn)行響應(yīng)的源寄存器93，在已經(jīng)選擇了所有源之后，源寄存器93保持從其接收到最大值的一個(gè)輸入源的源號(hào)碼。
常規(guī)最大值選擇器的一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)有許多輸入源時(shí)，獲得最后結(jié)果要花費(fèi)時(shí)間的。在目前的數(shù)字解調(diào)器中，另一個(gè)問(wèn)題是比較需要與具有比恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)高的一個(gè)頻率的專門時(shí)鐘信號(hào)同步進(jìn)行。
新的最大計(jì)數(shù)選擇器75包括一個(gè)比較部分和一個(gè)結(jié)果輸出部分。圖27表示該比較部分，它包括比較器111至141，根據(jù)四輪單淘汰賽的方案組織比較。每個(gè)比較器接收一對(duì)輸入值A(chǔ)和B，和產(chǎn)生等于A或B的輸出信號(hào)C以及指示哪個(gè)輸入值變?yōu)樵撦敵鲋档慕Y(jié)果信號(hào)AGBN。在第一輪中8個(gè)比較器111至118接收增強(qiáng)的直方圖計(jì)數(shù)PW(0)至PW(15)，這時(shí)它們表示PWo至PWF。在第二輪四個(gè)比較器121至124接收第一輪比較器的C輸出值。在第三輪的兩個(gè)比較器131和132接收第二輪比較器的C輸出值。第四輪比較器141接收第三輪比較器的C輸出值。在圖中從不同比較器來(lái)的結(jié)果信號(hào)給予從AGBN01至AGBNZ不同的表示。
圖28A表示比較器111，…，141的輸入和輸出。A、B和C是7比特的值，而AGBN是一比特信號(hào)。圖28B描述這些比較器的操作，表示C等于A和B的較大值，當(dāng)A＞B時(shí)AGBN等于“0”，和當(dāng)A≤B時(shí)AGBN等于“1”。
從圖27、28A和28B可看出，所有輸入值的最大值在所有四輪比較中繼續(xù)存在，在每輪中由一個(gè)比較器輸出。特別是比較器141的C輸出是這個(gè)最大的輸入值，等于上述實(shí)施例表示式中的PW[dmax(τ)]。
如果本發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器中的增強(qiáng)的直方圖有兩個(gè)相同的最大計(jì)數(shù)值，則采用圖27中較低位置的值自動(dòng)地解決該限制。例如如果PWE和PWF相等，則結(jié)果信號(hào)AGBNEF將指示在比較器111中PWF贏得比較。
圖29表示結(jié)果輸出部分，它包括11個(gè)一比特選擇器電路，該電路處理由圖27中該比較器輸出的結(jié)果信號(hào)。每個(gè)選擇器電路包括一個(gè)或(OR)門和一對(duì)與(AND)門，如圖所示那樣互連。
結(jié)果輸出部分從每輪中選擇一個(gè)結(jié)果信號(hào)。AGBNZ是第四輪的唯一結(jié)果信號(hào)，所以它是自動(dòng)地選擇的。其它的結(jié)果信號(hào)是在接連各輪中的結(jié)果信號(hào)的基礎(chǔ)上選擇的。當(dāng)?shù)谒妮喗Y(jié)果信號(hào)AGBNZ是“1”時(shí)，選擇器電路200選擇第三輪的結(jié)果信號(hào)AGBNY1，而當(dāng)AGBNZ為“0”時(shí)選擇AGBNY0。根據(jù)第三輪和第四輪結(jié)果信號(hào)AGBNZ、AGBNY1和AGBNY0的值，選擇器電路201、202和203選擇第二輪結(jié)果信號(hào)AGBNX3、AGBNX2、AGBNX1和AGBNX0之一。選擇器電路204至210類似地在第二輪、第三輪和第四輪結(jié)果信號(hào)的基礎(chǔ)上選擇第一輪的結(jié)果信號(hào)。
AGBNZ和選擇器200、201及204的輸出組合為4比特的值dmax(τ)，指示PWO至PWF的哪一個(gè)是最大的。AGBNZ變?yōu)樽罡哂行?比特3)。選擇器200的輸出變?yōu)榈诙?比特2)。選擇器201的輸出變?yōu)榈谌?比特1)。選擇器204的輸出變?yōu)樽畹陀行?比特0)。
圖30示出結(jié)果輸出電路的工作。例如，如果PWO是最大的輸入值，則dMAX(τ)具有通過(guò)組合AGBNO1、AGBNXO、AGBNYO和AGBNZ得到的值″0000″。這些是由圖27中的四個(gè)使PWO與其它值比較的比較器118、124、132和141輸出的結(jié)果信號(hào)。類似地，如果PW9是最大的輸入值，則dMAX(τ)具有通過(guò)組合由圖27中的比較器114、122、131和141輸出的結(jié)果信號(hào)AGBN89、AGBNX2、AGBNY1和AGBNZ得到的值″1001″，這些比較器是使PW9與其它值比較。在單淘汰賽中，輸出結(jié)果是通過(guò)回溯比賽中獲勝輸入的過(guò)程和組裝指示被獲勝輸入打敗的對(duì)方是來(lái)自較高編號(hào)還是來(lái)自較低編號(hào)的輸入源位而得到的。
圖27和29中的比較和選擇都是在恢復(fù)的取樣時(shí)鐘的一個(gè)時(shí)鐘周期中進(jìn)行的。一旦增強(qiáng)直方圖計(jì)數(shù)PWO到PWF是可用的，則最大計(jì)數(shù)選擇器75的操作在圖27中從左波動(dòng)到右，和在圖29中從左波動(dòng)到右，無(wú)需附加的時(shí)鐘信號(hào)。不管輸入值的數(shù)量如何，得到的最后結(jié)果dmax(τ)基本上無(wú)延遲。這是由于在圖27中進(jìn)行同時(shí)的比較和由于由圖29中結(jié)果輸出電路組裝該結(jié)果的方法，無(wú)需在寄存器中存儲(chǔ)源的數(shù)量或重寫寄存器內(nèi)容。
圖27至30中所示的電路可用作在要求從多個(gè)輸入值中快速識(shí)別最大值的各種應(yīng)用中的通用最大值選擇器。最大值選擇器的輸出可以是該最大值本身，作為圖27中比較器141的C輸出所得到的，或者由圖29中該電路輸出的、識(shí)別最大值的源的信息，或者這個(gè)信息和該最大值二者。
在圖31和32中示出發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器的第一和第二實(shí)施例二者的整個(gè)操作。圖31表示在控制信道中的操作，在這里前置碼后接控制信息。圖32表示在業(yè)務(wù)信道中的后續(xù)操作，在這里只存在消息信息。水平軸表示時(shí)間，垂直軸上表示信號(hào)值。
在前置碼期間，在相連的符號(hào)間隔上，從相位比較器10輸出的瞬時(shí)相位信號(hào)X(t)在八個(gè)相位值中循環(huán)，如圖12中所示的。由于衰落效應(yīng)，已調(diào)制的和未調(diào)制的載波信號(hào)之間的頻率和相位偏移，以及在傳輸信道中的隨機(jī)噪聲，所以這八個(gè)值的構(gòu)象是不穩(wěn)定的。圖31表示一個(gè)強(qiáng)載波頻偏的效果，使得X(t)的八個(gè)值穩(wěn)定地和快速地向下偏移。
在由延遲計(jì)算器19進(jìn)行差分檢測(cè)之后，瞬時(shí)相位信號(hào)提供給時(shí)鐘恢復(fù)電路20，該時(shí)鐘恢復(fù)電路20輸出恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)RC。在RC已穩(wěn)定之后，頻偏檢測(cè)器13開(kāi)始輸出頻偏補(bǔ)償信號(hào)AFC(t)。在前面的敘述中輸出AFC(t)在前置碼結(jié)束之后開(kāi)始，但是在圖31中，在前置碼結(jié)束之前一點(diǎn)開(kāi)始輸出AFC(t)。準(zhǔn)確的定時(shí)取決于何時(shí)取得時(shí)鐘同步。AFC(t)的值相當(dāng)準(zhǔn)確，因?yàn)樗诨謴?fù)時(shí)鐘已穩(wěn)定之后從相位存儲(chǔ)單元12讀出的前置碼數(shù)據(jù)中得到的值FDFav開(kāi)始。
通過(guò)加上X(t)和AFC(t)，加法器14消除了大多數(shù)頻偏的影響，但是仍存在小的殘留頻偏。即使在前置碼結(jié)束之后，圖31中X(t)+AFC(t)的八個(gè)值繼續(xù)向下漂移，雖然是以大大減小的速率漂移。
通過(guò)旋轉(zhuǎn)X(t)+AFC(t)每個(gè)符號(hào)-π/4，-π/4相位旋轉(zhuǎn)器15將相位構(gòu)象中值的數(shù)量從8減至4。在前置碼期間，只出現(xiàn)其中的兩個(gè)值，如圖13所示的。-π/4相位旋轉(zhuǎn)器15的輸出是圖31中的REVSFT(t)信號(hào)。由于殘留的頻偏的原因，REVSFT(t)也繼續(xù)向下漂移。
相位偏移檢測(cè)器16從REVSFT(t)中產(chǎn)生一個(gè)相位偏移補(bǔ)償信號(hào)APS(τ)，該補(bǔ)償信號(hào)APS(τ)在8個(gè)符號(hào)的間隔被更新并且加到REVSFT(t)產(chǎn)生APSO(t)。在圖31中，APS(τ)的逐漸增加抵消了REVSFT(t)向下漂移，使得它們的和APSO(t)穩(wěn)定在四個(gè)額定值π/4，3π/4，-3π/4和-π/4上，如在圖31下部所示的。
在控制信道中初始通信完成之后，接收機(jī)轉(zhuǎn)移到業(yè)務(wù)信道并開(kāi)始接收消息數(shù)據(jù)。數(shù)字解調(diào)器的工作以相同的方式繼續(xù)進(jìn)行，如在圖32中所示的。附加的AFC(t)抵消了X(t)的8個(gè)值中的大部分漂移，這些值在REVSFT(t)中減至4個(gè)值。附加的APS(τ)基本上抵消所有的剩余漂移。
圖32中所示的AFC(t)信號(hào)以每個(gè)符號(hào)FDFav的恒定速率變化，但是在第二實(shí)施例中，這個(gè)速率可在相位偏移變化的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)節(jié)以便減少殘留頻偏和跟蹤頻偏的變化。
如圖31和32所示的，相位偏移補(bǔ)償信號(hào)APS(τ)的精度對(duì)于提供給數(shù)據(jù)判定電路18的值的精度具有最后的確定影響。本發(fā)明中采用的增強(qiáng)的直方圖處理能夠產(chǎn)生一個(gè)精確的相位偏移補(bǔ)償信號(hào)，該補(bǔ)償信號(hào)不輕易被相位噪聲干擾。第二實(shí)施例中的適應(yīng)性使得相位偏移檢測(cè)器16能夠成功地起作用，即使在相位偏移越過(guò)相位平面中的象限邊界時(shí)。
數(shù)據(jù)判定電路18用于檢測(cè)四個(gè)固定值(π/4，3π/4，-3π/4和-π/4)的相干檢測(cè)方案已具有改善接收靈敏度幾個(gè)分貝的能力。上述檢測(cè)頻偏和相位偏移的改進(jìn)方法提供另一個(gè)改善，可能通信的距離相應(yīng)地增加了。
通過(guò)在相位存儲(chǔ)單元12中存儲(chǔ)前置碼樣值，發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器使得該前置碼不僅用于時(shí)鐘同步(其原來(lái)的目的)，而且用于頻偏的精確檢測(cè)，因而最大地利用已知的前置碼數(shù)據(jù)碼型。結(jié)果是大大地增加相位噪聲容限，使得通信能夠迅速和可靠地建立，即使在噪聲環(huán)境中。
發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器很適合于大規(guī)模集成。發(fā)明的最大計(jì)數(shù)選擇器75特別提供獲得最大值的有效手段，無(wú)需產(chǎn)生額外的時(shí)鐘信號(hào)。
接著敘述發(fā)明的分集接收機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。
參見(jiàn)圖33，這個(gè)實(shí)施例是雙分集接收機(jī)，具有以一定距離分開(kāi)的兩個(gè)天線301和302、兩個(gè)頻率處理級(jí)303和304、兩個(gè)相位處理級(jí)305和306、以及兩個(gè)數(shù)據(jù)判定級(jí)308，形成兩個(gè)獨(dú)立的接收系統(tǒng)。
頻率處理級(jí)303和304放大并且下變頻在天線301及302接收的信號(hào)，以及補(bǔ)償載頻偏移。每個(gè)頻率處理級(jí)分別包括本發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器的相位比較器10、載波發(fā)生器11、相位存儲(chǔ)單元12、頻移檢測(cè)器13和加法器14，或者等效電路，以及放大器及其它熟知的接收電路。
每個(gè)相位處理級(jí)305和306包括本發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器的-π/4相位旋轉(zhuǎn)器15、相位偏移檢測(cè)器16和加法器17。由每個(gè)相位處理級(jí)305和306的相位偏移檢測(cè)器16中的最大計(jì)數(shù)選擇器75得到的最大增強(qiáng)的直方圖計(jì)數(shù)PW[dmax(τ)]輸出給比較器309。兩個(gè)最大增強(qiáng)直方圖計(jì)數(shù)分別表示為PW0和PW1。
相位處理級(jí)305和306也輸出瞬時(shí)相位信號(hào)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)判定級(jí)307和308，這些瞬時(shí)相位信號(hào)被旋轉(zhuǎn)用于補(bǔ)償如在第一和第二實(shí)施例中所述的頻率和相位偏移。這些瞬時(shí)相位信號(hào)表示為APS00和APS01。數(shù)據(jù)判定級(jí)307和308等效于圖1中的數(shù)據(jù)判定電路18，并且產(chǎn)生分開(kāi)接收的數(shù)據(jù)值RXD0和RXD1。
比較器309比較PW0和PW1，并且命令數(shù)據(jù)選擇器310從具有較高最大增強(qiáng)直方圖計(jì)數(shù)的接收系統(tǒng)中選擇接收的數(shù)據(jù)。如果PW0大于PW1就選擇RXD0，而如果PW1大于PW0就選擇RXD1。所選擇的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)選擇器310輸出。
在常規(guī)的雙分集接收機(jī)中，輸出數(shù)據(jù)的選擇是通過(guò)檢測(cè)和比較在兩個(gè)天線接收的信號(hào)強(qiáng)度控制的。信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)是利用模擬檢測(cè)器執(zhí)行的，一般要求在制造之后進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果沒(méi)有進(jìn)行調(diào)節(jié)，則必須提供補(bǔ)償檢測(cè)器之間的差的一個(gè)附加裝置。總之增加額外的費(fèi)用，而且盡管調(diào)節(jié)或補(bǔ)償，仍然存在一個(gè)制造單元與另一制造單元的偏差。這個(gè)形式的控制固有地昂貴和不準(zhǔn)確。
在根據(jù)本發(fā)明的分集接收機(jī)中，輸出數(shù)據(jù)是在從不要求調(diào)節(jié)或補(bǔ)償?shù)臄?shù)字電路得到的增強(qiáng)直方圖計(jì)數(shù)的基礎(chǔ)上選擇的。雖然在信號(hào)強(qiáng)度和最大增強(qiáng)的直方圖計(jì)數(shù)之間沒(méi)有精確的關(guān)系可形成，但在良好的通信信道上相位偏移趨向于密集地圍繞一個(gè)值聚集，產(chǎn)生具有高峰值的直方圖，而在差的信道上相位偏移趨向于更分散，產(chǎn)生具有較大變化和較低峰值的直方圖。因此最大增強(qiáng)直方圖計(jì)數(shù)PW0和PW1指示相應(yīng)通信信道的質(zhì)量。
這些信道不僅包括從發(fā)送天線(看不見(jiàn))到兩個(gè)接收天線301和302的信號(hào)路徑，而且包括在相位處理級(jí)305和306前面的接收電路。特別是，PW0和PW1的比較提供在頻率處理級(jí)303與304中放大器和其它模擬電路單元之間差別的影響的內(nèi)置檢測(cè)，不需要這些模擬電路單元的精確匹配。
PW0和PW1的值經(jīng)常地更新，例如以16個(gè)符號(hào)的間隔更新，因此當(dāng)在一條信道上出現(xiàn)衰落時(shí)，選擇器310能立即轉(zhuǎn)換到另一條信道而保持良好的接收。PW0和PW1的比較提供快速、便宜的和精確的控制分集接收機(jī)的方法。
本發(fā)明不限于上面敘述的實(shí)施例。例如，相位比較器不限于圖3和4中所示的電路?？梢圆捎米儞Q兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相位差為在2&P的間隔內(nèi)線性地變化的值的任何電路。本發(fā)明不限于6比特相位分辨率或相關(guān)的數(shù)值如在實(shí)施例中提到的8和64。本發(fā)明不限于π/4偏移的QPSK調(diào)制。本發(fā)明的電路已經(jīng)能適應(yīng)于用在其它相移鍵控系統(tǒng)，諸如BPSK、無(wú)偏移的QPSK、8元(8-ary)PSK和偏移QPSK。本發(fā)明的第一方面一般地可應(yīng)用于數(shù)字解調(diào)器，包括頻移鍵控(FSK)解調(diào)器。
由-π/4相位旋轉(zhuǎn)器15執(zhí)行的-π/4相位轉(zhuǎn)動(dòng)可在相位偏移補(bǔ)償之后而不是在其之前執(zhí)行。如果調(diào)制系統(tǒng)不采用π/4相位偏移，則可省去-π/4相位旋轉(zhuǎn)器15，而且可省去頻偏檢測(cè)器13中的加法器50和51。
在相位偏移檢測(cè)器16中，如果進(jìn)行直方圖計(jì)數(shù)的間隔足夠長(zhǎng)，直方圖增強(qiáng)器74可省去。
通過(guò)附加輸入源信息(例如圖27中的十六進(jìn)制數(shù)0至F)到被比較的值可以修改最大值選擇器75，因而從最后一輪的比較器中得到最大值及其輸入源數(shù)，無(wú)需圖29中的結(jié)果信號(hào)或結(jié)果輸出電路。
本發(fā)明的數(shù)字解調(diào)器和分集接收機(jī)在各種通信設(shè)備中都是有用的，不限于蜂窩電話系統(tǒng)，而且也不限于無(wú)線系統(tǒng)。本發(fā)明的最大值選擇器可應(yīng)用在數(shù)字解調(diào)器之外的器件中和不是通信系統(tǒng)的系統(tǒng)中。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員懂得，在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可能作進(jìn)一步的變化。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字解調(diào)器，它接收數(shù)字地調(diào)制的信號(hào)、從其中恢復(fù)具有一定的時(shí)鐘周期的時(shí)鐘信號(hào)和在由所述時(shí)鐘信號(hào)確定的定時(shí)上處理數(shù)字地調(diào)制的信號(hào)，包括一個(gè)存儲(chǔ)器(12)，當(dāng)所述時(shí)鐘信號(hào)不穩(wěn)定時(shí)，存儲(chǔ)從所述數(shù)字地調(diào)制的信號(hào)得到的值，所述的值是在比所述時(shí)鐘周期短的間隔上得到的，和在所述時(shí)鐘信號(hào)已變得穩(wěn)定之后提供在等于所述時(shí)鐘周期的間隔存儲(chǔ)的值的輸出；其中在處理在所述時(shí)鐘信號(hào)變?yōu)榉€(wěn)定之前收到的數(shù)字地調(diào)制的信號(hào)中，所述數(shù)字解調(diào)器處理從所述存儲(chǔ)器輸出的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字解調(diào)器，其中存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器(12)中值的輸出是以在所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所述值的反向順序提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字解調(diào)器，其中所述值是在比所述時(shí)鐘周期短的間隔從所述存儲(chǔ)器(12)輸出。
4.一種數(shù)字解調(diào)器，它接收由相移鍵控調(diào)制的已調(diào)信號(hào)，具有一個(gè)載波發(fā)生器(11)，它產(chǎn)生一個(gè)未調(diào)制的信號(hào)，其頻率標(biāo)稱等于所述已調(diào)信號(hào)的頻率但是其相位與所述已調(diào)信號(hào)不同步，具有一個(gè)相位比較器(10)，它比較所述已調(diào)信號(hào)與所述未調(diào)制的信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)相位信號(hào)，和具有一個(gè)頻偏補(bǔ)償部分(1)，它旋轉(zhuǎn)所述瞬時(shí)相位信號(hào)的相位以便補(bǔ)償所述已調(diào)信號(hào)與所述未調(diào)制信號(hào)之間的頻偏，其中所述已調(diào)信號(hào)具有用于同步的一個(gè)前置碼和用于通信的一個(gè)信息部分，和所述頻偏補(bǔ)償部分包括一個(gè)頻偏檢測(cè)器(13)，用于在所述前置碼期間從所述瞬時(shí)相位信號(hào)中檢測(cè)所述頻偏，并且產(chǎn)生一個(gè)頻偏補(bǔ)償信號(hào)；和連接到所述頻偏檢測(cè)器(13)的一個(gè)頻偏校正器(14)，用于組合所述瞬時(shí)相位信號(hào)和所述頻偏補(bǔ)償信號(hào)，因而在所述信息部分期間旋轉(zhuǎn)所述瞬時(shí)相位信號(hào)的相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)字解調(diào)器，其中在沒(méi)有所述頻偏時(shí)所述相移鍵控產(chǎn)生一定數(shù)量的所述瞬時(shí)相位信號(hào)的值，和所述頻偏檢測(cè)器(13)變換所述瞬時(shí)相位信號(hào)為具有較小數(shù)量值的變換的信號(hào)，并且從所述變換的信號(hào)中檢測(cè)所述頻偏。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)字解調(diào)器，還包括一個(gè)相位偏移補(bǔ)償部分(2)，用于檢測(cè)所述已調(diào)信號(hào)與所述未調(diào)制信號(hào)之間的相位偏移，和旋轉(zhuǎn)所述瞬時(shí)相位信號(hào)的相位以便補(bǔ)償所述相位偏移，其中所述頻偏檢測(cè)器(13)在所述信息部分期間調(diào)節(jié)所述頻偏補(bǔ)償信號(hào)，以響應(yīng)由所述相位偏移補(bǔ)償部分檢測(cè)的相位偏移的變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的數(shù)字解調(diào)器，其中在沒(méi)有所述頻偏時(shí)所述相移鍵控產(chǎn)生一定數(shù)量的的所述瞬時(shí)相位信號(hào)的值，和所述頻偏檢測(cè)器(13)變換所述瞬時(shí)相位信號(hào)，因而將所述一定數(shù)量的值減少至較小數(shù)量的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)字解調(diào)器，還包括連接到所述相位比較器(10)的一個(gè)時(shí)鐘恢復(fù)電路(20)，用于從所述已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)具有一定的時(shí)鐘周期的時(shí)鐘信號(hào)，和提供所述時(shí)鐘信號(hào)給所述頻偏校正器(14)，使得所述頻偏校正器在由所述時(shí)鐘信號(hào)確定的定時(shí)上工作；和一個(gè)存儲(chǔ)器(12)，連接到所述相位比較器(10)，在所述前置碼部分期間存儲(chǔ)由所述相位比較器(10)輸出的瞬時(shí)相位信號(hào)的值，所述的值是在比所述時(shí)鐘周期短的間隔中得到的，和在所述部分已結(jié)束之后，為所述頻偏檢測(cè)器(13)提供在等于所述時(shí)間周期的間隔中存儲(chǔ)的值其中所述頻偏檢測(cè)器從所述存儲(chǔ)器提供的值中檢測(cè)所述頻偏。
9.一種接收由相移鍵控調(diào)制的已調(diào)信號(hào)的數(shù)字解調(diào)器，具有一個(gè)載波發(fā)生器(11)，它產(chǎn)生一個(gè)未調(diào)制的信號(hào)，其頻率標(biāo)稱等于所述已調(diào)信號(hào)，但是其相位與所述已調(diào)信號(hào)不同步，具有一個(gè)相位比較器(10)，它比較所述已調(diào)信號(hào)與所述未調(diào)制的信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)相位信號(hào)，和具有一個(gè)相位偏移補(bǔ)償部分(2)，它旋轉(zhuǎn)所述瞬時(shí)相位信號(hào)的相位以補(bǔ)償所述已調(diào)信號(hào)與所述未調(diào)制信號(hào)之間的相位偏移，其中所述相位偏移補(bǔ)償部分包括一個(gè)模計(jì)算器(70)，用于在規(guī)則的間隔模計(jì)算一定的相位角計(jì)算所述瞬時(shí)相位信號(hào)的值；連接到所述模計(jì)算器(70)的一個(gè)直方圖計(jì)算器(73)，用于計(jì)數(shù)由所述模計(jì)算器計(jì)算的每個(gè)值的出現(xiàn)，因而建立所述值的直方圖；連接到所述直方圖計(jì)算器(73)的一個(gè)最大計(jì)數(shù)選擇器(75)，用于檢測(cè)具有所述直方圖中最大計(jì)數(shù)的值；連接到所述最大計(jì)數(shù)選擇器(75)的一個(gè)運(yùn)算電路(76或81)，用于對(duì)具有最大計(jì)數(shù)的所述值執(zhí)行運(yùn)算操作，從而產(chǎn)生一個(gè)相位偏移補(bǔ)償信號(hào)；和連接到所述運(yùn)算電路(76或81)的一個(gè)相位偏移校正器(17)，用于組合所述瞬時(shí)相位信號(hào)和所述頻偏補(bǔ)償信號(hào)，從而旋轉(zhuǎn)所述瞬時(shí)相位信號(hào)的相位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的數(shù)字解調(diào)器，其中所述運(yùn)算電路(76)采用固定值與具有最大計(jì)數(shù)的所述值之間的差。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的數(shù)字解調(diào)器，其中所述運(yùn)算電路(18)采用具有最大計(jì)數(shù)的所述值與相差所述相位角的多個(gè)固定值的一個(gè)選擇值之間的差，選擇所述多個(gè)固定值的所述一個(gè)值使得所述相位偏移補(bǔ)償信號(hào)的相連值相差不大于所述相位角的一半。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的數(shù)字解調(diào)器，其中所述相位偏移補(bǔ)償部分(2)還包括一個(gè)直方圖增強(qiáng)器(74)，通過(guò)以至少三個(gè)相鄰值出現(xiàn)的計(jì)數(shù)的加權(quán)和代替所述直方圖中的每個(gè)計(jì)數(shù)來(lái)增強(qiáng)所述直方圖。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的數(shù)字解調(diào)器，其中所述加權(quán)和是使用不相等的加權(quán)計(jì)算的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的數(shù)字解調(diào)器，其中所述加權(quán)和是使用相等的加權(quán)計(jì)算的。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的數(shù)字解調(diào)器，其中所述最大計(jì)數(shù)檢測(cè)器(75)根據(jù)單淘汰賽方案通過(guò)同時(shí)比較所述直方圖中不同對(duì)的計(jì)數(shù)來(lái)檢測(cè)具有最大計(jì)數(shù)的所述值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的數(shù)字解調(diào)器，其中所述最大計(jì)數(shù)檢測(cè)器(75)包括一個(gè)比較部分，用于進(jìn)行所述的同時(shí)比較和產(chǎn)生指示所述比較結(jié)果的結(jié)果信號(hào)；以及一個(gè)結(jié)果輸出部分，響應(yīng)所述結(jié)果信號(hào)選擇具有最大計(jì)數(shù)的所述值。
17.一種最大值選擇器，用于在從同樣多個(gè)輸入源接收的多個(gè)輸入值中選擇最大值，包括多個(gè)比較器(111，…，141)，根據(jù)單淘汰賽方案在連續(xù)輪中在不同對(duì)的所述值之間進(jìn)行比較，所述比較是在所述輪的每一輪內(nèi)同時(shí)進(jìn)行的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的最大值選擇器，其中在所述比較器中的每個(gè)比較器輸出比較值中的一個(gè)較大的值和指示所述兩個(gè)比較值的哪個(gè)值是該較大值的結(jié)果信號(hào)二者，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)果輸出部分，響應(yīng)由所述比較器中每個(gè)比較器輸出的結(jié)果信號(hào)，識(shí)別從中收到所述最大值的輸入源。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的最大值選擇器，其中每個(gè)所述結(jié)果信號(hào)是一個(gè)一比特信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的最大值選擇器，其中所述結(jié)果輸出部分通過(guò)從每個(gè)所述輪中的一個(gè)比較器中取出結(jié)果信號(hào)來(lái)識(shí)別所述輸入源。
21.一種接收機(jī)，包括第一接收電路，它接收第一已調(diào)信號(hào)、產(chǎn)生第一未調(diào)制的信號(hào)、構(gòu)成所述第一已調(diào)信號(hào)與所述第一未調(diào)制信號(hào)之間的相位偏移的第一直方圖、在所述第一直方圖中找出第一最大值，因而識(shí)別所述第一已調(diào)信號(hào)與所述第一未調(diào)制信號(hào)之間的第一相位偏移，和解調(diào)所述第一已調(diào)信號(hào)獲得第一接收的數(shù)據(jù)，補(bǔ)償所述第一相位偏移；第二接收電路，它接收第二已調(diào)信號(hào)、產(chǎn)生第二未調(diào)制的信號(hào)、構(gòu)成所述第二已調(diào)信號(hào)與所述第二未調(diào)制信號(hào)之間的相位偏移的第二直方圖、在所述第二直方圖中找出第二最大值，因而識(shí)別所述第二已調(diào)信號(hào)與所述第二未調(diào)制信號(hào)之間的第二相位偏移，和解調(diào)所述第二已調(diào)信號(hào)獲得第二接收的數(shù)據(jù)，補(bǔ)償所述第二相位偏移；一個(gè)比較器(309)，連接到所述第一接收電路和所述第二接收電路，用于比較所述第一最大值與所述第二最大值，以便確定哪一個(gè)較大；和連接到所述比較器的一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器(310)，當(dāng)所述第一最大值大于所述第二最大值時(shí)選擇所述第一接收的數(shù)據(jù)，當(dāng)所述第二最大值大于所述第一最大值時(shí)選擇所述第二接收的數(shù)據(jù)，和提供這樣選擇的接收數(shù)據(jù)的輸出。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的接收機(jī)，其中所述第一接收電路和所述第二接收電路利用相應(yīng)直方圖中值的加權(quán)的和增強(qiáng)所述第一直方圖和所述第二直方圖。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的接收機(jī)，其中所述第一接收電路和所述第二接收電路根據(jù)單淘汰賽方案同時(shí)比較相應(yīng)直方圖中的值來(lái)找出所述第一最大值和所述第二最大值。
24.一種解調(diào)數(shù)字地調(diào)制的信號(hào)的方法，具有一定的時(shí)鐘周期的時(shí)鐘信號(hào)是從該數(shù)字地調(diào)制的信號(hào)中恢復(fù)的，該方法包括步驟在一個(gè)存儲(chǔ)器(12)中存儲(chǔ)從所述數(shù)字地調(diào)制的信號(hào)中得到的樣值，至少到所述時(shí)鐘信號(hào)變得穩(wěn)定為止；在所述時(shí)鐘信號(hào)變得穩(wěn)定之后，從所述存儲(chǔ)器中讀出在等于所述時(shí)鐘周期的間隔存儲(chǔ)的樣值；和處理從所述存儲(chǔ)器中讀出的樣值。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中所述樣值以一個(gè)地址順序存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器(12)中，和以反向地址順序從所述存儲(chǔ)器中讀出。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中在所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的最后樣值先讀出，所述最后樣值已在所述時(shí)鐘信號(hào)穩(wěn)定之后與所述時(shí)鐘信號(hào)同步的時(shí)間被存儲(chǔ)。
27.一種補(bǔ)償由相移鍵控調(diào)制的輸入信號(hào)與未調(diào)制的輸入信號(hào)之間的頻偏的方法，以便發(fā)送后接著一個(gè)信息部分的一個(gè)前置碼，所述輸入信號(hào)與未調(diào)制的信號(hào)比較而得到一個(gè)瞬時(shí)相位信號(hào)，該方法包括步驟在所述前置碼期間從所述瞬時(shí)相位信號(hào)中檢測(cè)所述頻偏產(chǎn)生一個(gè)頻偏補(bǔ)償信號(hào)，該補(bǔ)償信號(hào)響應(yīng)這樣檢測(cè)的頻偏以一個(gè)速率變化；和在所述信息部分期間將所述頻偏補(bǔ)償信號(hào)加到所述瞬時(shí)相位信號(hào)上。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，包括另外步驟在所述前置碼期間，變換所述瞬時(shí)相位信號(hào)為已變換的信號(hào)，采用一個(gè)限定組的標(biāo)稱值，響應(yīng)所述已變換信號(hào)偏離所述標(biāo)稱值來(lái)檢測(cè)所述頻偏。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述輸入信號(hào)是以π/4移位四元相移鍵控調(diào)制的，和所述變換步驟包括將反向π/4相移加到所述瞬時(shí)相位信號(hào)上。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，包括另外步驟在所述前置碼期間從所述輸入信號(hào)中恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)；在所述前置碼期間在存儲(chǔ)器(12)中存儲(chǔ)所述瞬時(shí)相位信號(hào)的樣值；和在所述時(shí)鐘信號(hào)穩(wěn)定之后，從所述存儲(chǔ)器中至少讀出一些所述樣值，所述頻偏是從所述存儲(chǔ)器讀出的樣值中檢測(cè)的。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述時(shí)鐘信號(hào)有一定的時(shí)鐘周期，所述樣值是在比所述時(shí)鐘周期短的間隔上存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器(12)中的，和從所述存儲(chǔ)器讀出的樣值是在等于所述時(shí)鐘周期的間隔上存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中。
32.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，包括另外步驟在補(bǔ)償所述頻偏之后從所述瞬時(shí)相位信號(hào)中檢測(cè)所述輸入信號(hào)與所述未調(diào)制信號(hào)間的相位偏移；和在所述信息部分期間響應(yīng)所述相位偏移調(diào)節(jié)所述頻偏補(bǔ)償信號(hào)。
33.一種補(bǔ)償由相移鍵控調(diào)制的輸入信號(hào)和與所述第一信號(hào)比較而得到瞬時(shí)相位信號(hào)的未調(diào)制信號(hào)之間的相位偏移的方法，包括步驟計(jì)算所述瞬時(shí)相位信號(hào)模一定相位角的值；在一定的時(shí)間間隔內(nèi)計(jì)數(shù)所述值的出現(xiàn)，因而得到一個(gè)直方圖；在所述直方圖中選擇具有最大計(jì)數(shù)的值；產(chǎn)生等于具有最大計(jì)數(shù)的所述值與標(biāo)稱值之間的差的相位偏移補(bǔ)償信號(hào)；在連續(xù)的時(shí)間間隔重復(fù)上述步驟，因而產(chǎn)生連續(xù)的相位偏移補(bǔ)償信號(hào)；和組合所述相位偏移補(bǔ)償信號(hào)與所述瞬時(shí)相位信號(hào)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述標(biāo)稱值是固定的。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，包括另外步驟從相差整數(shù)倍的所述相位角的一組標(biāo)稱值中選擇所述標(biāo)稱值，選擇所述標(biāo)稱值使得連續(xù)的相位偏移補(bǔ)償信號(hào)彼此相差不大于所述相位角的一半。
36.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述輸入信號(hào)以四元相移鍵控調(diào)制，和所述相位角為π/2弧度。
37.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，包括另外步驟以至少三個(gè)相鄰值出現(xiàn)的計(jì)數(shù)的加權(quán)和代替所述直方圖中的每個(gè)計(jì)數(shù)來(lái)增強(qiáng)所述直方圖。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中所述加權(quán)和是使用不等的加權(quán)計(jì)算的。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中所述加權(quán)和是使用相等加權(quán)計(jì)算的。
40.一種從多個(gè)輸入值中選擇最大值的方法，包括步驟根據(jù)具有多輪的單淘汰賽方案比較所述輸入值對(duì)；其中在所述輪的每一輪中比較的所述輸入值對(duì)是同時(shí)比較的。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，包括另外步驟產(chǎn)生在每個(gè)所述輪進(jìn)行的每個(gè)比較的結(jié)果信號(hào)，指示哪個(gè)比較的值是較大的；和響應(yīng)連續(xù)輪中的結(jié)果信號(hào)，從每輪中選擇一個(gè)所述的結(jié)果信號(hào)，從而在所述多個(gè)輸入值中識(shí)別具有所述最大值的一個(gè)輸入值。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，其中每個(gè)所述結(jié)果信號(hào)是一個(gè)一比特信號(hào)。
43.在分集接收機(jī)中選擇輸出數(shù)據(jù)的方法，該分集接收機(jī)具有多個(gè)數(shù)字解調(diào)器，它們接收由相移鍵控調(diào)制的相應(yīng)的調(diào)制信號(hào)、通過(guò)與相應(yīng)的未調(diào)信號(hào)比較來(lái)解調(diào)所述已調(diào)信號(hào)，從而產(chǎn)生相應(yīng)的接收數(shù)據(jù)，包括步驟計(jì)數(shù)所述已調(diào)信號(hào)與相應(yīng)的未調(diào)制信號(hào)之間不同相位偏移的出現(xiàn)，模計(jì)算一定的相位角；獲得每個(gè)所述已調(diào)信號(hào)的所述相位偏移出現(xiàn)計(jì)數(shù)的直方圖；從每個(gè)所述直方圖選擇最大的出現(xiàn)計(jì)數(shù)；比較這樣選擇的最大出現(xiàn)計(jì)數(shù)，從而確定最大的最大出現(xiàn)計(jì)數(shù)；和選擇通過(guò)解調(diào)已調(diào)信號(hào)產(chǎn)生的接收數(shù)據(jù)作為所述輸出數(shù)據(jù)，所述最大的最大出現(xiàn)計(jì)數(shù)也從已調(diào)信號(hào)中得到。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，包括另外步驟以至少三個(gè)相鄰的相位偏移的出現(xiàn)計(jì)數(shù)的加權(quán)和代替所述直方圖中的每個(gè)出現(xiàn)計(jì)數(shù)來(lái)增強(qiáng)每個(gè)所述直方圖。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中所述加權(quán)和是使用不等的加權(quán)計(jì)算的。
46.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中所述加權(quán)和是使用相等的加權(quán)計(jì)算的。
全文摘要
一種數(shù)字解調(diào)器通過(guò)檢測(cè)在具有已知調(diào)制方案的前置碼期間的頻偏來(lái)補(bǔ)償已調(diào)的與未調(diào)制的載波信號(hào)間的頻偏。在該前置碼期間得到的樣值在時(shí)鐘恢復(fù)期間存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，而在恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)已穩(wěn)定之后從該存儲(chǔ)器中讀出。相位偏移是從兩個(gè)載波信號(hào)間的相位差直方圖檢測(cè)的，模一定相位角進(jìn)行計(jì)算，并用于補(bǔ)償相位偏移。通過(guò)根據(jù)單淘汰賽方案進(jìn)行比較找到最大直方圖值。在分集接收機(jī)中，該最大直方圖值用于選擇輸出數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04L27/00GK1166098SQ9710315
公開(kāi)日1997年11月26日 申請(qǐng)日期1997年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月26日
發(fā)明者大浦秀人, 石井義之, 井口裕二 申請(qǐng)人:沖電氣工業(yè)株式會(huì)社