專利名稱：無(wú)線電信號(hào)接收裝置和無(wú)線電信號(hào)接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線電信號(hào)接收裝置和無(wú)線電信號(hào)接收方法，尤其是這樣一種無(wú)線電信號(hào)接收裝置和無(wú)線電信號(hào)接收方法，即在其中通過(guò)對(duì)相位差分輸出信號(hào)增加數(shù)值限制使接收特性得到提高。
在無(wú)線電通信系統(tǒng)中，AFC(自動(dòng)頻率控制器)單元已被用于補(bǔ)償從發(fā)送端發(fā)送的并在接收端接收的被調(diào)制的信號(hào)和將在接收端解調(diào)的信號(hào)之間的頻移，并抑制接收特性的變差。
當(dāng)一信號(hào)暫時(shí)地受到一大的頻率誤差、大的干擾信號(hào)(噪音信號(hào))、衰落現(xiàn)象等的影響相位突然改變時(shí)，常規(guī)的AFC單元根據(jù)接收信號(hào)短時(shí)的相位變化進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償，而且它將產(chǎn)生過(guò)量的補(bǔ)償，從而使無(wú)線電信號(hào)接收機(jī)的接收特性變差。
本發(fā)明是針對(duì)上述這種情況實(shí)現(xiàn)的，它通過(guò)在AFC單元中應(yīng)用數(shù)值限制從而能夠提高無(wú)線電信號(hào)接收機(jī)的接收特性。
根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線電信號(hào)接收裝置包括一AFC(自動(dòng)頻率控制器)單元，其用于補(bǔ)償信號(hào)調(diào)制所用的頻率與將用于信號(hào)解調(diào)的頻率之間的頻率誤差，這個(gè)補(bǔ)償是通過(guò)從被調(diào)制的信號(hào)中檢測(cè)該頻率誤差并將該檢測(cè)的頻率誤差限制在一預(yù)定的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。
無(wú)線電信號(hào)接收裝置還包括用于將調(diào)制的信號(hào)變換成一基帶定相信號(hào)的檢相器，且AFC單元從該基帶定相信號(hào)中檢測(cè)頻率誤差。
因此，AFC單元包括一頻率誤差檢測(cè)部分，用于從由檢相器變換的基帶定相信號(hào)中檢測(cè)頻率誤差；一積分均衡部分，用于積分和均衡由頻率誤差檢測(cè)部分檢測(cè)的頻率誤差；以及一數(shù)值限制部分，用于將由積分均衡部分積分和均衡的頻率誤差限制在一預(yù)定的范圍內(nèi)。
此外，AFC單元包括用于將數(shù)值限制部分輸出的被限制的頻率誤差積分的一積分器，以及一個(gè)信號(hào)加法器，其用于從被檢相器變換的基帶定相信號(hào)中減去積分器的輸出信號(hào)。
在本發(fā)明中，接收的無(wú)線電信號(hào)可以是被一π/4移位DQPSK(差分四相移鍵控)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制的一信號(hào)，且檢測(cè)的頻率誤差可以被限制在-π/4和π/4之間的一相位偏移范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線電信號(hào)接收方法可以應(yīng)用于一無(wú)線電信號(hào)接收裝置，該裝置設(shè)置有一自動(dòng)頻率控制器單元，其用于補(bǔ)償信號(hào)調(diào)制所用的頻率與將用于信號(hào)解調(diào)的頻率之間的頻率誤差。
所述的方法包括將接收的被調(diào)制的信號(hào)變換成基帶定相信號(hào)；延遲該基帶定相信號(hào)一個(gè)碼元，并根據(jù)基帶定相信號(hào)和超前一個(gè)碼元的基帶定相信號(hào)之間的差別檢測(cè)頻率誤差；將檢測(cè)的頻率誤差限制在一預(yù)定的范圍內(nèi)；以及從變換的基帶定相信號(hào)中減去被限制的頻率誤差。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線電信號(hào)接收裝置的一個(gè)AFC(自動(dòng)頻率控制器)的基本結(jié)構(gòu)的方塊圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線電信號(hào)接收裝置的信號(hào)解調(diào)功能塊的構(gòu)成實(shí)例的一方塊圖。
圖3示出了圖2所示的AFC單元的構(gòu)成實(shí)例的一方塊圖。
圖4示出了圖3所示頻率誤差檢測(cè)部分的構(gòu)成實(shí)例的方塊圖。
圖5示出了圖2中所示的AFC單元的另一構(gòu)成實(shí)例的方塊圖。
圖6是用于說(shuō)明π/4移位DQPSK相位點(diǎn)的示意圖。
下面將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的一實(shí)施例。
圖1示出了本發(fā)明無(wú)線電信號(hào)接收裝置的AFC電路的一原理圖。該AFC電路是這樣一個(gè)電路，在無(wú)線電通信中，其補(bǔ)償在發(fā)送端信號(hào)調(diào)制所用的頻率與在接收端用于信號(hào)解調(diào)制的頻率之間的頻率差，并抑制無(wú)線電信號(hào)接收機(jī)的接收特性的下降。
如圖1所示，頻率誤差檢測(cè)部分301輸入任何可用信息(例如，相位信息)，檢測(cè)那里的頻率誤差并將其輸出。積分均衡部分302為頻率誤差檢測(cè)部分檢測(cè)的頻率誤差值執(zhí)行積分處理和均衡處理，以及為接收系統(tǒng)計(jì)算頻率偏移補(bǔ)償值并將其輸出。一數(shù)值限制部分303對(duì)這個(gè)輸出值施加一數(shù)值限制，在此之后，將其輸出。
下面參照?qǐng)D2，將描述根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線電信號(hào)接收裝置的信號(hào)解調(diào)功能塊的構(gòu)成實(shí)例。
在圖2中，一射頻(RF)單元10將通過(guò)天線接收的一信號(hào)的頻率降低到一中頻(IF信號(hào))。檢相器20從射頻單元10提供的中頻信號(hào)中產(chǎn)生一基帶信號(hào)。AFC單元30補(bǔ)償由于檢相器20提供的基帶信號(hào)的頻率誤差造成的相位偏移。差動(dòng)解碼單元40為AFC單元30提供的信號(hào)執(zhí)行差動(dòng)解碼。判定部分50為來(lái)自差動(dòng)解碼單元40的信號(hào)執(zhí)行一判定處理過(guò)程。
下面將描述信號(hào)解調(diào)功能塊的工作過(guò)程。從天線接收的被調(diào)制的信號(hào)饋送到射頻單元10，在射頻單元10中與來(lái)自本機(jī)振蕩器的信號(hào)混頻并降低至中頻(IF)信號(hào)。接著，該中頻信號(hào)被饋送到檢相器20并根據(jù)一參考時(shí)鐘信號(hào)變換成基帶定相信號(hào)(基帶信號(hào))。在此，在該基帶信號(hào)產(chǎn)生時(shí)使用的參考時(shí)鐘信號(hào)(用于采樣)應(yīng)該是其中建立了位同步的時(shí)鐘信號(hào)。
被轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)的定相信號(hào)被饋送到AFC單元30，并在AFC單元30中，由于頻率誤差造成的相移得到補(bǔ)償。此后，該信號(hào)被饋送到差動(dòng)解碼單元40，并且在差動(dòng)解碼之后，在判定單元50被判定和解調(diào)制。
下面將描述AFC單元30的構(gòu)成和工作過(guò)程。圖3示出了圖2所示的AFC單元30的一構(gòu)成實(shí)例。在圖3中，如圖1所示的一個(gè)電路被設(shè)置成一開環(huán)型，并且加入一積分器304，以便使計(jì)算的頻率誤差補(bǔ)償信號(hào)適合于這個(gè)接收系統(tǒng)。
頻率誤差檢測(cè)部分301從檢相器20提供的基帶定相信號(hào)中檢測(cè)頻率誤差分量，并提供與該頻率誤差分量對(duì)應(yīng)的一頻率誤差信號(hào)到積分均衡部分302。積分均衡部分302積分并均衡來(lái)自頻率誤差檢測(cè)部分301的頻率誤差信號(hào)，并提供一均衡頻率誤差信號(hào)到數(shù)值限制部分303。
數(shù)值限制部分303對(duì)來(lái)自積分均衡部分302的頻率誤差信號(hào)提供一數(shù)值限制。積分器304按照每一個(gè)碼元對(duì)從數(shù)值限制部分303提供的被數(shù)值限制的頻率誤差信號(hào)進(jìn)行積分。該被積分的信號(hào)，即，在加法器中，該頻率誤差補(bǔ)償信號(hào)從原始基帶定相信號(hào)中被減去，并輸出減得的結(jié)果。
在此，數(shù)值限制部分303對(duì)來(lái)自積分均衡部分302的頻率誤差信號(hào)提供一數(shù)值限制。包括數(shù)值限制的AFC單元30的詳細(xì)的操作過(guò)程將在后面描述。應(yīng)注意，由于本發(fā)明涉及此AFC單元30，解調(diào)制功能塊的其他單元(射頻單元，檢相器，差動(dòng)解碼單元和判定單元)不作特別地描述。
下面將參照?qǐng)D4和圖6詳細(xì)地描述圖3所示的AFC單元的工作過(guò)程。圖4中示出了圖3所示的AFC單元的頻率誤差檢測(cè)部分301的一構(gòu)成實(shí)例。一延遲電路(表示為Z-1)將輸入基帶定相信號(hào)僅延遲一個(gè)碼元，此后將其輸出。一加法器計(jì)算該輸入基帶定相信號(hào)和經(jīng)過(guò)延遲電路的超前一碼元的信號(hào)的差別，并輸出相位差分信號(hào)。另一加法器從加法器提供的相位差分號(hào)中減去一固有值(在此例中，如圖6所示的四個(gè)相位點(diǎn)的相位[數(shù)據(jù)真值]是最靠近±π/4、±3π/4之中的相位差分信號(hào)的相位的一相位)，并計(jì)算偏移量。
首先，為輸入基帶定相信號(hào)導(dǎo)出與一碼元超前的基帶定相信號(hào)的差別。在圖4中，Z-1意味著一碼元延遲。
設(shè)定本實(shí)施例的無(wú)線電接收裝置的調(diào)制系統(tǒng)是一π/4移位DQPSK(差分四相移鍵控)系統(tǒng)。因此，一個(gè)碼元的差分信號(hào)，即，表示輸入基帶定相信號(hào)和一碼元提前的基帶定相信號(hào)之間的差別的信號(hào)的相位點(diǎn)只能夠在如圖6所示的四個(gè)點(diǎn)上(±π/4、±3π/4)，假設(shè)在那里沒(méi)有噪音信號(hào)或衰落現(xiàn)象的任何影響。
相位的時(shí)間差分是一頻率。因此，如果在發(fā)送端的頻率與在接收端的頻率之間(調(diào)制用的本機(jī)振蕩器信號(hào)頻率和解調(diào)用的本機(jī)振蕩信號(hào)頻率之間)存在某一差別，那么在相位差分信號(hào)中將出現(xiàn)一定的偏移。
例如，如果存在一千赫茲(KHz)的頻率誤差，那么其相位偏移一周(每1/1K秒(千分之一秒)2π弧度[rad])。這意味著在信號(hào)的一個(gè)碼元(1/192K[秒])的時(shí)間相位移位1/192周(2π/192弧度[約兩度])。換句話說(shuō)，在相位差分信號(hào)上作用了2π/192的偏移。由于這個(gè)原因，通過(guò)從相位差分信號(hào)中減去該固有值(在此例中是±π/4、±3π/4)可以計(jì)算上述的偏移。
在積分均衡部分302中以這種方式檢測(cè)的頻率差(上述的偏移)被積分和均衡，以便減少白噪音的影響。從上面的例子可清楚地看出，即使存在具有白噪音的1KHz的頻率偏移，在平均了一足夠長(zhǎng)的時(shí)間時(shí)，輸出頻率誤差差分信號(hào)應(yīng)收斂在2π/192弧度。
接著，由數(shù)值限制部分303對(duì)該被平均的頻率誤差信號(hào)施加一數(shù)值限制。在上面的實(shí)施例中，頻率誤差信號(hào)被限制在-π/4至+π/4的范圍內(nèi)以便不產(chǎn)生超過(guò)一個(gè)象限的補(bǔ)償。換句話說(shuō)，如果數(shù)值限制部分303的輸入是x而其輸出是y，那么
y＝-π/4(設(shè)x≤-π/4)y＝x(設(shè)-π/4＜x＜π/4)y＝π/4 (設(shè)π/4≤x)則成立。
在上面所述例子中，因?yàn)?π/4＜(2π/192)＜π/4，2π/192是作為頻率誤差信號(hào)輸出的。在某些情況中，例如當(dāng)頻率誤差超過(guò)24KHz時(shí)，則存在x的絕對(duì)值超過(guò)π/4，因此施加數(shù)值限制。具體地說(shuō)這將是不可能發(fā)生的。然而，在有些情況下由于噪音信號(hào)或衰落現(xiàn)象的影響輸入值x的絕對(duì)值是超過(guò)π/4的，在這樣的情況下數(shù)值限制表現(xiàn)出了積極的效果。
最后，在由數(shù)值限制部分303實(shí)施了數(shù)值限制之后，在積分器304中，對(duì)于頻率誤差信號(hào)的積分是通過(guò)每一個(gè)碼元進(jìn)行的，而且被積分的信號(hào)被輸出。這個(gè)信號(hào)被從原始基帶定相信號(hào)中減去。
在此，將描述積分器304的作用。在上述的實(shí)施例中，導(dǎo)出對(duì)于一個(gè)碼元期間的由頻率誤差移位的相位量。然而，對(duì)于每一個(gè)碼元的原始基帶定相信號(hào)的移位增加而且其移位是積累的。由于此原因，對(duì)每個(gè)碼元積分一個(gè)碼元期的移相量，然后作為頻率誤差補(bǔ)償信號(hào)輸出。并且，通過(guò)從原始的基帶定相信號(hào)中減去該輸出(頻率誤差補(bǔ)償信號(hào))，由于頻率誤差產(chǎn)生的相移分量將被消除。由于這個(gè)目的，設(shè)置了積分器304。
在上面的例子中，施加數(shù)值限制后的值是2π/192。這是為每個(gè)碼元輸出的如2π/192、4π/192、6π/192…，并且被從原始信號(hào)中減去。
因此，在上述的實(shí)施例中，可以獲得如下的效果。第一個(gè)效果是在由于衰落現(xiàn)象、噪音信號(hào)等的影響使接收情況變差時(shí)，或者在頻率誤差是一大的量時(shí)，接收特性可以得到提高。這個(gè)原因是當(dāng)頻率誤差大而且噪音也大時(shí)，或者在由于衰落現(xiàn)象等使相位突然短時(shí)的變化時(shí)，通過(guò)對(duì)AFC單元的頻率誤差信號(hào)施加一限制可以限制AFC單元產(chǎn)生的過(guò)量補(bǔ)償，與輸出量沒(méi)有限制時(shí)相比改善了接收特性。實(shí)際上，在上述的實(shí)施例中，因?yàn)椴恍∮讦?4弧度的誤差(等效于頻率誤差24KHz)不能被檢測(cè)到，所以輸出一不小于π/4的值作為頻率誤差被認(rèn)為是超量補(bǔ)償。
圖5是示出了本發(fā)明無(wú)線電信號(hào)接收裝置中使用的AFC單元的另一實(shí)施例的構(gòu)成結(jié)構(gòu)的方塊圖。圖5所示的AFC單元從圖3所示的AFC單元改成一反饋型。其工作過(guò)程與圖3所示的相同，并且也可以與圖2所示的解調(diào)制系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。因此，在圖5所示的實(shí)施例中，也可以獲得與圖3所示實(shí)施例情況下的相同效果。
如上所述，在上述的每個(gè)實(shí)施中，通過(guò)對(duì)頻率誤差檢測(cè)部分的輸出數(shù)值施加一限制，可以改善接收系統(tǒng)的誤差率特性。尤其是當(dāng)接收條件差或頻率誤差大的情況下，則更有效。
在上面描述的實(shí)施例中，雖然調(diào)制系統(tǒng)被確定為π/4移位DQPSK，但這不是對(duì)此系統(tǒng)的一必要限制。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線電信號(hào)接收裝置，其特征在于包括一自動(dòng)頻率控制器單元，其用于補(bǔ)償信號(hào)調(diào)制所用的頻率與將用于信號(hào)解調(diào)的頻率之間的頻率誤差，這個(gè)補(bǔ)償是通過(guò)從被調(diào)制的信號(hào)中檢測(cè)該頻率誤差并將該檢測(cè)的頻率誤差限制在一預(yù)定的范圍內(nèi)進(jìn)行的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線電信號(hào)接收裝置，其特征在于還包括用于將被調(diào)制的信號(hào)變換成一基帶定相信號(hào)的檢相器，其中自動(dòng)頻率控制器單元從該基帶定相信號(hào)中檢測(cè)頻率誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線電信號(hào)接收裝置，其特征在于，自動(dòng)頻率控制器單元包括一頻率誤差檢測(cè)部分，用于從由檢相器變換的基帶定相信號(hào)中檢測(cè)頻率誤差；一積分均衡部分，用于積分和均衡由頻率誤差檢測(cè)部分檢測(cè)的頻率誤差；以及一數(shù)值限制部分，用于將由積分均衡部分積分和均衡的頻率誤差限制在一預(yù)定的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線電信號(hào)接收裝置，其特征在于，自動(dòng)頻率控制器單元還包括用于將數(shù)值限制部分輸出的被限制的頻率誤差積分的一積分器，以及一個(gè)信號(hào)加法器，其用于從被檢相器變換的基帶定相信號(hào)中減去積分器的輸出信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線電信號(hào)接收裝置，其特征在于，所述的調(diào)制信號(hào)是被一π/4移位差分四相移鍵控(DQPSK)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制的一信號(hào)，且數(shù)字限制部分將頻率誤差限制在-π/4和π/4之間的一相位偏移范圍內(nèi)。
6.一種無(wú)線電信號(hào)接收裝置，其接收由π/4移位差分四相移鍵控(DQPSK)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制的無(wú)線電信號(hào)，其特征在于該裝置包括用于將被調(diào)制的信號(hào)變換成一基帶定相信號(hào)的檢相器；以及一自動(dòng)頻率控制器單元，其用于補(bǔ)償信號(hào)調(diào)制所用的頻率與將用于信號(hào)解調(diào)的頻率之間的頻率誤差，這個(gè)補(bǔ)償是通過(guò)從檢相器輸出的基帶定相信號(hào)中檢測(cè)該頻率誤差并將該檢測(cè)的頻率誤差限制在-π/4和π/4之間的一相位偏移范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)線電信號(hào)接收裝置，其特征在于自動(dòng)頻率控制器單元包括一頻率誤差檢測(cè)部分，用于從由檢相器變換的基帶定相信號(hào)中檢測(cè)頻率誤差；一積分均衡部分，用于積分和均衡由頻率誤差檢測(cè)部分檢測(cè)的頻率誤差；一數(shù)值限制部分，用于將由積分均衡部分積分和均衡的頻率誤差限制在-π/4和π/4之間的一相位偏移范圍內(nèi)；一積分器，用于將數(shù)值限制部分輸出的被限制的頻率誤差積分；以及一信號(hào)加法器，用于從由檢相器轉(zhuǎn)換的基帶定相信號(hào)中減去積分器的輸出信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無(wú)線電信號(hào)接收裝置，其特征在于頻率誤差檢測(cè)部分僅延遲基帶定相信號(hào)一碼元，并根據(jù)輸入基帶定相信號(hào)和一碼元超前的基帶定相信號(hào)之間的差別檢測(cè)頻率誤差。
9.一種無(wú)線電信號(hào)接收裝置的無(wú)線電信號(hào)的接收方法，該裝置設(shè)置有一自動(dòng)頻率控制器單元，其用于補(bǔ)償信號(hào)調(diào)制所用的頻率與將用于信號(hào)解調(diào)的頻率之間的頻率誤差，其特征在于所述方法包括將接收的調(diào)制信號(hào)變換成一基帶定相信號(hào)；延遲基帶定相信號(hào)一碼元，并根據(jù)基帶定相信號(hào)和一碼元超前的基帶定相信號(hào)之間的差別檢測(cè)頻率誤差；將檢測(cè)的頻率誤差限制在一預(yù)定的范圍內(nèi)；以及從變換的基帶定相信號(hào)中減去限制的頻率誤差。
全文摘要
無(wú)線電信號(hào)接收裝置和接收方法，通過(guò)限制自動(dòng)頻率控制(AFC)電路的過(guò)量補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)改善接收特性?；鶐Фㄏ嘈盘?hào)提供到AFC單元，一路提供到頻率誤差部分、積分均衡部分、數(shù)值限制部分和積分器串聯(lián)處理通道，另一路至加法器。頻率誤差檢測(cè)部分檢測(cè)基帶定相信號(hào)的頻率誤差，積分均衡部分積分和均衡該頻率誤差，此后在數(shù)值限制部分將其限制在一預(yù)定的范圍內(nèi)，最后在積分器中積分。由加法器從原始基帶定相信號(hào)中減去積分的頻率誤差。
文檔編號(hào)H04L27/22GK1239367SQ9910900
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1999年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月12日
發(fā)明者石井達(dá)也 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社