專(zhuān)利名稱(chēng)：計(jì)算脈沖響應(yīng)的方法和接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于估算數(shù)字無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中脈沖響應(yīng)的方法，系統(tǒng)中被發(fā)送的信號(hào)包括碼元構(gòu)成的脈沖串，脈沖串包括一個(gè)已知訓(xùn)練序列，這種方法包括抽樣接收信號(hào)，抽樣值中DC偏差的測(cè)量和對(duì)這一信號(hào)與已知訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)處理。
在一個(gè)典型的蜂窩無(wú)線(xiàn)電環(huán)境中，基站和用戶(hù)終端之間的信號(hào)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間以多條路徑傳播。這種多徑傳播主要是由來(lái)自周?chē)鱾€(gè)表面的信號(hào)反射造成的。以不同路徑行進(jìn)的信號(hào)因?yàn)閭鞑r(shí)延的不同因而到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間不同。這對(duì)兩個(gè)傳輸方向都適用。在接收機(jī)中通過(guò)測(cè)量接收信號(hào)的脈沖響應(yīng)，可檢測(cè)信號(hào)的多徑傳播，并可看到在不同時(shí)間到達(dá)的信號(hào)其峰值與信號(hào)強(qiáng)度成正比。

圖1通過(guò)一個(gè)例子說(shuō)明了測(cè)量到的脈沖響應(yīng)。橫軸100為時(shí)間，縱軸102為接收信號(hào)強(qiáng)度。曲線(xiàn)的峰值104,106,108表示接收信號(hào)中最強(qiáng)的多徑傳播成分。
在現(xiàn)有技術(shù)方案中，用一個(gè)已知訓(xùn)練序列施加到脈沖串上來(lái)估算脈沖響應(yīng)。在眾所周知的方案中，如在GSM系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)接收的抽樣值與一個(gè)已知訓(xùn)練序列進(jìn)行互相關(guān)處理估算脈沖響應(yīng)。圖2說(shuō)明了現(xiàn)有技術(shù)方案的某一例子。變換到中頻或一個(gè)基帶的接收信號(hào)200傳送到抽樣裝置202，得到的抽樣值204傳送到存儲(chǔ)裝置206，然后數(shù)字信號(hào)處理器210從中讀出抽樣值208并進(jìn)行處理。抽樣值204包括一個(gè)在解調(diào)和脈沖響應(yīng)計(jì)算前被去除的DC偏差。這導(dǎo)致了信號(hào)處理延遲。在信號(hào)處理器中，去除DC偏差，然后對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并可通過(guò)對(duì)信號(hào)與訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)處理計(jì)算脈沖響應(yīng)。相關(guān)包括加減運(yùn)算，與由特殊部件構(gòu)成的方案相比這種信號(hào)處理器不能有效地完成所述運(yùn)算。尤其是存取脈沖串的計(jì)算對(duì)該信號(hào)處理器而言計(jì)算量相當(dāng)大。
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種方法和一種接收機(jī)，可減少其中信號(hào)處理器的負(fù)荷，并可快速有效地計(jì)算脈沖響應(yīng)。
這可由本文開(kāi)頭所提出的方法實(shí)現(xiàn)，其特征在于本方法包括在去除DC偏差前對(duì)得到的抽樣值與一個(gè)訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)處理的脈沖響應(yīng)計(jì)算和從計(jì)算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差的影響。
本發(fā)明還涉及數(shù)字無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中的一種接收機(jī)，其中接收信號(hào)包括碼元構(gòu)成的脈沖串，脈沖串包括一個(gè)已知訓(xùn)練序列，這一接收機(jī)包括用于對(duì)接收信號(hào)抽樣的裝置，和用于測(cè)量抽樣值中DC偏差的裝置。本發(fā)明的這種接收機(jī)其特征在于接收機(jī)包括用于在去除DC偏差前通過(guò)對(duì)得到的抽樣值與訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)處理計(jì)算脈沖響應(yīng)的裝置，和用于從計(jì)算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差影響的裝置。
本發(fā)明的這一方案有數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的方案易于實(shí)現(xiàn)。如GSM系統(tǒng)中，存取脈沖串的脈沖響應(yīng)計(jì)算是GSM基站中的頻率均衡器最繁重的計(jì)算操作。利用本發(fā)明的方案，這一計(jì)算的實(shí)現(xiàn)比起現(xiàn)有方案要容易一倍。再者，由于本發(fā)明的方案允許與抽樣有關(guān)的脈沖響應(yīng)計(jì)算，因此加快了計(jì)算速度。由于DC偏差造成的誤差，這在以前是不可能實(shí)現(xiàn)的。
下面，參照結(jié)合相應(yīng)圖的幾個(gè)例子更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1示出了上述接收信號(hào)脈沖響應(yīng)的一個(gè)例子，圖2說(shuō)明了脈沖響應(yīng)計(jì)算的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)方案，圖3示出了GSM系統(tǒng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)脈沖串，圖4說(shuō)明了本發(fā)明接收機(jī)的一個(gè)例子，和圖5更詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明接收機(jī)結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
本發(fā)明可應(yīng)用于任何數(shù)字無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，系統(tǒng)中一個(gè)脈沖串包括一個(gè)訓(xùn)練序列。這種系統(tǒng)的一個(gè)例子是GSM蜂窩無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，下面在描述本發(fā)明時(shí)用它作為例子進(jìn)行描述，盡管本發(fā)明并不局限于此。
在現(xiàn)有技術(shù)方案中，將一個(gè)已知訓(xùn)練序列施加到一個(gè)脈沖串上來(lái)估算脈沖響應(yīng)。圖3通過(guò)例子示出了GSM系統(tǒng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)脈沖串，它包括起始和結(jié)束比特300,302，兩個(gè)部分中的有效數(shù)據(jù)304,306，和位于脈沖串中間位置的已知訓(xùn)練序列308。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)脈沖串中，訓(xùn)練序列的長(zhǎng)度為26比特。
數(shù)字系統(tǒng)的這種接收機(jī)一般對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行抽樣，即以一定的時(shí)間間隔對(duì)該信號(hào)抽樣將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。這些抽樣值包括DC偏差，實(shí)際上它表示所有接收抽樣值的計(jì)算平均值。接收信號(hào)可用矢量形式表示Rre=Rre_id+DCreRim=Rim_id+DCim式中，下標(biāo)re代表實(shí)部，下標(biāo)im代表虛部。DCre加DCim為DC偏差，而Rre_id=(Rre_id(O)Rre_id(1)...Rre_id(M-1))Rim_id=(Rim_id(O)Rim_id(1)...Rim_id(M-1))代表接收的理想信號(hào)，其中M為脈沖串的長(zhǎng)度。
在本發(fā)明的這一方案中，脈沖響應(yīng)的測(cè)量和解調(diào)是同步并行的。在這方面，由于抽樣值的DC偏差，脈沖響應(yīng)還會(huì)失真。在本發(fā)明的這一方案中，利用一個(gè)簡(jiǎn)單的修正項(xiàng)從計(jì)算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差的影響。
下面考查一下GSM系統(tǒng)中的解調(diào)。通過(guò)乘以接收的抽樣值可實(shí)現(xiàn)解調(diào)S(i)=(Rre(i)+jRim(i))e-j0.25πi式中，i=0,...,M-1。
指數(shù)項(xiàng)e-j0.25πi定義為序列1,-j,-1,j，它一直重復(fù)。也可使用e-j0.25πi項(xiàng)，則只是符號(hào)相反。因此S可表示為Sre=(Rre(O)Rim(1)-Rre(2)-Rim(3)Rre(4)...)TSim=(Rim(O)-Rre(1)-Rim(2)-Rre(3)Rim(4)...)T。
由于存在DC偏差，解調(diào)后的抽樣值可寫(xiě)成Sre_id=Sre-(DCreDCim-DCre-DCim...)TSre_id=Sre-DCreandSim_id=Sim-(DCim-DCre-DCimDCre...)T。
Sim_id=Sim-DCim式中，Sre_id和Sim_id是已從中去除了DC偏差的項(xiàng)。
為計(jì)算脈沖響應(yīng)，先將訓(xùn)練序列定義為一個(gè)矢量trs=(trs(O)trs(1)...trs(N))，式中，N是訓(xùn)練序列的長(zhǎng)度。用訓(xùn)練序列矢量構(gòu)成一個(gè)矩陣
矩陣T的行數(shù)與被計(jì)算的互相關(guān)分量數(shù)一樣多。因此利用互相關(guān)，脈沖響應(yīng)H可計(jì)算如下Hre=T*Sre_id=T*(Sre-DCre)=T*Sre-T*DCreHim=T*Sim-id=T*(Sim-DCim)=T*Sim-T*DCim。
上面的公式表示在從信號(hào)中去除DC偏差之前可計(jì)算脈沖響應(yīng)分量。通過(guò)從計(jì)算值中減去T*DCre項(xiàng)和T*DCim項(xiàng)，可從得到的由于DC偏差的影響仍是失真的脈沖響應(yīng)中去除失真。
應(yīng)當(dāng)注意，如果訓(xùn)練序列不在脈沖串的起始端，則相應(yīng)的偏差應(yīng)被用于標(biāo)示(indexing)。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里假定訓(xùn)練序列在脈沖串的起始端，盡管例如GSM系統(tǒng)中的情況不是如此。
DCre項(xiàng)和DCim項(xiàng)僅包括四種可能值±DCre和±DCim，它們?cè)谟山庹{(diào)確定的序列中重復(fù)，其值可測(cè)量出。于是從計(jì)算出的脈沖響應(yīng)中減去一個(gè)修正項(xiàng)，可去除DC偏差的影響，修正項(xiàng)通過(guò)將利用訓(xùn)練序列測(cè)量出的DC偏差值乘以預(yù)先計(jì)算好的乘數(shù)來(lái)計(jì)算。該修正項(xiàng)可用下面的公式計(jì)算
和
式中，A,B,C和D可以是取決于所用訓(xùn)練序列的預(yù)先計(jì)算好的常數(shù)乘數(shù)。
上述公式有效的前提是，在互相關(guān)中有四個(gè)要計(jì)算的分量并且訓(xùn)練序列在脈沖串的起始端。該公式的一般形式可用下式表示
和
式中，i是脈沖串中訓(xùn)練序列的起點(diǎn)指數(shù)，L是矩陣T的行數(shù)即要計(jì)算的互相關(guān)分量數(shù)。Rem()是彌補(bǔ)完成除法后的余數(shù)的余數(shù)函數(shù)。應(yīng)當(dāng)注意，即使在一般情況下對(duì)A,B,C和D項(xiàng)中的每一個(gè)，只需四個(gè)預(yù)定值。
下面考查一下參照?qǐng)D4中有關(guān)部分進(jìn)行說(shuō)明的本發(fā)明的接收機(jī)結(jié)構(gòu)。接收機(jī)包括天線(xiàn)400，用于將接收信號(hào)傳送到射頻部分402，在射頻部分將信號(hào)變換到中頻或基帶。變換后的信號(hào)傳送到抽樣裝置404，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。上述各部分可用熟練技術(shù)人員熟知的方法實(shí)現(xiàn)。
抽樣裝置的輸出包括從信號(hào)得到的抽樣值的實(shí)部和虛部414,416，并傳送到存儲(chǔ)裝置406和計(jì)算裝置408。計(jì)算裝置408在接收到抽樣值的同時(shí)計(jì)算脈沖響應(yīng)。計(jì)算裝置計(jì)算出的脈沖響應(yīng)仍包含由DC偏差產(chǎn)生的失真。脈沖串計(jì)數(shù)器410的輸出作為計(jì)算裝置的輸入被輸入。有關(guān)脈沖串起始點(diǎn)的信息418作為脈沖串計(jì)數(shù)器的控制。計(jì)算裝置的輸出傳送到信號(hào)處理器412，來(lái)自存儲(chǔ)裝置406的原始抽樣信號(hào)也作為其輸入被輸入。信號(hào)處理器應(yīng)用上述計(jì)算方法從計(jì)算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差的影響。在本發(fā)明的這一方案中，信號(hào)處理器的計(jì)算量大大地小于現(xiàn)有技術(shù)方案中的計(jì)算量。
下面考查一下參照?qǐng)D5中有關(guān)部分進(jìn)行說(shuō)明的計(jì)算裝置結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。在計(jì)數(shù)器中，通過(guò)對(duì)抽樣值與訓(xùn)練序列進(jìn)行互相關(guān)處理計(jì)算脈沖響應(yīng)分量，同時(shí)將抽樣值解調(diào)。傳送到乘法器(multiplexer)500,502的抽樣信號(hào)的實(shí)部和虛部414,416作為計(jì)數(shù)器的輸入被輸入。復(fù)用后的信號(hào)再傳送到計(jì)算單元504,506，計(jì)算兩者的補(bǔ)碼，然后再傳送到屏蔽裝置508,510進(jìn)行“與”運(yùn)算。從屏蔽裝置輸出的抽樣值傳送到加法器，與反饋538,540相加，加法器的輸出再傳送到存儲(chǔ)裝置516,518，對(duì)由于DC偏差造成失真的輸出實(shí)和虛脈沖響應(yīng)534,536進(jìn)行計(jì)算。訓(xùn)練序列長(zhǎng)度522，比特計(jì)數(shù)器524，訓(xùn)練序列的比特526，起始和結(jié)束標(biāo)記528，530構(gòu)成的作為輸入被引入的一個(gè)控制，作用于計(jì)數(shù)器的控制裝置520。利用控制信號(hào)532，控制裝置控制其他部分的功能。
利用乘法器500,502和計(jì)算單元504,506將接收信號(hào)解調(diào)。再者，控制裝置520利用補(bǔ)碼(complement)塊504,506來(lái)完成解調(diào)結(jié)果和當(dāng)前與每一互相關(guān)分量對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練序列位的乘法運(yùn)算，即在互相關(guān)計(jì)算中產(chǎn)生必需的乘積。被計(jì)算的每一互相關(guān)分量對(duì)應(yīng)不同的訓(xùn)練序列比特，據(jù)此，與互相關(guān)分量數(shù)相等的一些發(fā)送信號(hào)，在補(bǔ)碼塊504,506的輸出中對(duì)到達(dá)一個(gè)塊的每一個(gè)比特是需要的。在存儲(chǔ)裝置516,518中，每一互相關(guān)的結(jié)果被存在它自己的存儲(chǔ)地址下。在接收到該比特后同時(shí)計(jì)算每一互相關(guān)分量。利用屏蔽裝置508,510，可在訓(xùn)練序列位置的基礎(chǔ)上選擇開(kāi)始進(jìn)行互相關(guān)的合適時(shí)機(jī)。
脈沖串計(jì)數(shù)器410在每一脈沖串的起始端開(kāi)始計(jì)算比特?cái)?shù)，并將該信息發(fā)送到控制520。在開(kāi)始計(jì)算脈沖響應(yīng)的第一個(gè)分量的時(shí)刻確定起始標(biāo)記528，在計(jì)算最后一個(gè)分量的時(shí)刻確定結(jié)束標(biāo)記530。為完成相關(guān)處理需要訓(xùn)練序列526。訓(xùn)練序列和訓(xùn)練序列長(zhǎng)度522可存儲(chǔ)在可編程寄存器中。該寄存器未在圖中示出。
盡管以上參照相應(yīng)圖所舉的例子敘述了本發(fā)明，顯然本發(fā)明并不局限于此，而可在隨后的權(quán)利要求書(shū)中所揭示的本發(fā)明設(shè)計(jì)思想范圍內(nèi)，以不同方式進(jìn)行變形。
權(quán)利要求
1．一種于估算數(shù)字無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中脈沖響應(yīng)的方法，系統(tǒng)中待發(fā)送的信號(hào)包括碼元構(gòu)成的脈沖串，脈沖串包括一個(gè)已知訓(xùn)練序列(208)，該方法包括接收信號(hào)的抽樣，抽樣值中DC偏差的測(cè)量和對(duì)這一信號(hào)與已知訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)處理，其特征在于，該方法包括在去除DC偏差前通過(guò)對(duì)得到的抽樣值與訓(xùn)練序列的相關(guān)處理進(jìn)行脈沖響應(yīng)計(jì)算，和從計(jì)算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差的影響。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)從計(jì)算出的脈沖響應(yīng)中減去一個(gè)修正項(xiàng)去除DC偏差的影響，修正項(xiàng)是通過(guò)將利用訓(xùn)練序列測(cè)量出的DC偏差乘以預(yù)先計(jì)算好的乘數(shù)來(lái)計(jì)算。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于同時(shí)進(jìn)行信號(hào)解調(diào)和脈沖響應(yīng)測(cè)量。
4．一種數(shù)字無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中的接收機(jī)，其中接收信號(hào)包括碼元構(gòu)成的脈沖串，脈沖串包括一個(gè)已知訓(xùn)練序列(208)，這種接收機(jī)包括用于對(duì)接收信號(hào)抽樣的裝置(404)，和用于測(cè)量抽樣值中DC偏差的裝置(412)，其特征在于該接收機(jī)包括用于在去除DC偏差前通過(guò)對(duì)得到的抽樣值與訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)處理計(jì)算脈沖響應(yīng)的裝置(408)，和用于從計(jì)算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差影響的裝置(412)。
5．如權(quán)利要求4所述的接收機(jī)，其特征在于接收機(jī)包括用于通過(guò)將利用訓(xùn)練序列測(cè)量出的DC偏差值乘以預(yù)先計(jì)算好的乘數(shù)來(lái)計(jì)算修正項(xiàng)的裝置(412)，和用于從計(jì)算出的脈沖響應(yīng)中減去修正項(xiàng)的裝置(412)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于估算脈沖響應(yīng)的方法,和一種接收機(jī),其接收信號(hào)由包括一個(gè)訓(xùn)練序列(208)的脈沖串構(gòu)成,接收機(jī)包括用于對(duì)接收信號(hào)抽樣的裝置(404)和用于測(cè)量抽樣值中DC偏差的裝置(412)。為簡(jiǎn)化接收機(jī)結(jié)構(gòu),該接收機(jī)包括用于在去除DC偏差前通過(guò)對(duì)得到的抽樣值與訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)處理計(jì)算脈沖響應(yīng)的裝置(408),和用于從計(jì)算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差影響的裝置(412)。
文檔編號(hào)H04B1/10GK1209920SQ97191802
公開(kāi)日1999年3月3日 申請(qǐng)日期1997年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月21日
發(fā)明者奧里·皮萊南 申請(qǐng)人:諾基亞電信公司