CN101232473B - 在无线通信系统接收机中估计误码率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无线通信系统接收机中的自适应均衡器的误码率估计方法，该方法包括被相继执行的训练过程和判决过程，在所述训练过程中，利用接收到的数据中的已知序列中的每个符号进行迭代计算，以调整所述自适应均衡器的滤波系数，在后续的所述判决过程中，利用调整后的滤波系数对接收到的数据进行解调，其中所述判决过程包括以下步骤：对所述已知序列中的至少一个符号进行判决；以及利用该判决结果计算误码率。

Description

在无线通信系统接收机中估计误码率的方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统，更具体地说，涉及无线通信系统中用于接收端信号解调的均衡器。

背景技术

PHS(个人手持电话系统)是一种简单的并且成本低的无线通信系统，其采用简单的发送/接收机技术，例如调制和解调方法分别采用π/4移位的DQPSK(差分正交相移键控)调制和接收机中的非相干差分解调。PHS由于其简单以及成本低的特性而成为广泛应用的通信系统。

图1示出了PHS系统所传输的帧格式。如图1所示，PHS传输的帧格式主要有两种：控制信道(CCH)帧和业务信道(TCH)帧。CCH帧主要用于基站(CS)与终端(PS)之间的同步以及其它控制等。TCH帧主要用于传输通信数据。每个时隙用于传输一个帧，因此整个PHS信道中的时隙也可分为用于传输CCH帧的CCH时隙和用于传输TCH帧的TCH时隙。每个时隙为120个符号，共625μs。这两种帧都包括上升/下降时间(R)、初始码元(SS)、前导码(PR)、唯一字(UW)、数据(DATA)、循环冗余校验码(CRC)和保护时间(GT)。在这两种帧中，相应各个字段的符号数有所不同。例如，如图1所示，CCH帧的UW字段长达16个符号，而TCH帧的UW字段仅有8个符号。

终端(PS)中的接收机用于接收CCH帧和TCH帧。图2示出了基于利用自适应均衡方法的相干解调而设计的PHS接收机的部分框图。如图2所示，模拟前端(AFE)部分201对基带接收信号进行模数转换。转换后的数字信号通过抽取滤波器202被滤波和抽取。该信号经过载波恢复模块203和旋转器模块204。载波恢复模块203的功能是检测突发并且估计接收信号和发送信号之间的载波频率偏移。因此，接下来的旋转器模块204用于补偿载波偏移。经旋转器204处理后的信号经过A/B缓冲器205，被输入到相关器206和均衡器207。

相关器206用于通过相关计算的方式对帧的UW字段进行定位。在相关模块中，将输入数据与UW进行相关计算，得到相关性值，在检测到该相关性值的峰值就对应着UW在突发数据中的位置。均衡器207用于对信道中的码间串扰进行评估，然后对其进行补偿，从而实现信道的均衡。均衡后的信号被输出到帧解调器。

均衡器207一般用滤波器实现，例如自适应滤波器。自适应均衡器主要工作于两种模式：训练模式和跟踪模式。图3示出了现有技术的自适应均衡器的工作模式的示意图。对于接收到的每个帧，均衡器首先工作于训练模式，用相关器206检测到的唯一字(UW)符号(已知序列)通过公知的算法来评估信道特性并对信道进行补偿，同时用迭代计算的方式修正滤波器的系数；在UW符号结束后，自适应均衡器工作于跟踪模式，利用训练模式下迭代计算得到的滤波系数来对数据符号进行判决，并且根据判决得到的符号或者已知序列，通过均衡的自适应算法不断对滤波系数进行微调，从而跟踪不断变化的信道。显然，训练过程对于解调结果是至关重要的，因此应该确保在训练过程结束之前滤波系数收敛或尽可能地接近收敛，否则接下来的数据符号被错误地解调的概率将增加。

但是，如图1所示，PHS协议规定的TCH帧的UW字段只有8个符号。因此，当均衡器207按照图3所示的方式利用UW进行训练时，在UW字段结束时也难以确保滤波系数很好地收敛，尤其当SNR(信噪比)不高时，滤波系数更难收敛，从而导致数据符号的解调性能较差，BER(误码率)较高。

另外，在PHS规范中，手持机必须具有向网络报告信号质量的能力，这可以采用数种形式，例如CRC校验、SNR或BER。在仿真过程中主要使用BER，而在实际工作环境中BER通常是不可用的。

发明内容

鉴于现有技术中的上述及其他问题，本发明的一个技术方案提供了一种用于无线通信系统接收机中的自适应均衡器的误码率估计方法，该方法包括被相继执行的训练过程和判决过程，在所述训练过程中，利用接收到的数据中的已知序列中的每个符号进行迭代计算，以调整所述自适应均衡器的滤波系数，在后续的所述判决过程中，利用调整后的滤波系数对接收到的数据进行解调，其中所述判决过程包括以下步骤：对所述已知序列中的至少一个符号进行判决；以及利用该判决结果计算误码率。

本发明的另一技术方案提供了一种用于无线通信系统接收机中的自适应均衡器的误码率估计方法，该方法包括被相继执行的训练过程和判决过程，在所述训练过程中，利用接收到的数据中的已知序列中的每个符号进行迭代计算，以调整所述自适应均衡器的滤波系数，在后续的所述判决过程中，利用调整后的滤波系数对接收到的数据进行解调，其中所述训练过程包括以下步骤：从所述已知序列的最后一个符号开始，沿与数据接收顺序相反的顺序依次进行迭代计算；判断是否已经对所述已知序列的第一个符号进行了迭代计算；如果已经对所述已知序列的第一个符号进行了迭代计算，则开始沿数据接收顺序依次进行迭代计算；判断是否到达了第N个符号，其中N是预先设置的整数且N小于所述已知序列中的符号总数；如果到达了第N个符号，则开始所述判决过程。所述判决过程包括如下步骤：按数据接收顺序对所述已知序列中的符号进行判决；以及利用该判决结果计算误码率。

附图说明

结合附图阅读本发明的以下详细描述，可以更好地理解本发明及其优点和其它特征，其中：

图1示出了PHS系统所传输的时隙格式；

图2示出了PHS接收机的部分框图；

图3示出了现有技术的自适应均衡器的工作模式的示意图；

图4示出了一种自适应均衡器的工作模式的示意图；

图5示出了另一种自适应均衡器的工作模式的示意图；

图6示出了本发明实施例的自适应均衡器的工作模式的示意图；

图7示出了本发明实施例的BER估计方法的流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面将详细描述本发明的具体实施例。但是要了解到，这些实施例仅仅是示例性的而非限制性的，本领域的技术人员在这些实施例的教导之下，很容易做出各种替代、变形和改进。另外，在本说明书中，对某些公知的结构、部件、特征、方法没有进行详细说明，以免使本发明的主要内容变得模糊。在附图中，除非特别指明，相同或类似的标号表示相同或类似的部件。

在本发明的一个实施例中，设计LMS(最小均方)自适应均衡器来实现相干解调。在用于训练的已知序列较短的情况下，例如对于PHS的TCH帧中UW仅有8个符号的情况，为了让滤波系数更好地收敛，可以对UW进行两次或者更多次训练。图4示出了一种自适应均衡器的工作模式的示意图。如图4所示，在已知序列UW结束以后，训练模式并不结束，而是从UW的起始符号开始再进行一次训练，然后才进行判决，即总共对UW进行两次训练。图中的训练次数仅仅是示例性的，也可以根据滤波系数收敛的具体要求而对UW进行更多次的训练，以使得滤波系数能够很好地收敛。对UW进行多次训练相当于增加了已知序列的长度，可以更好地保证滤波系数的收敛性。

图5示出了另一种自适应均衡器的工作模式的示意图。如图5所示，均衡器的训练不是从UW的首个符号开始，而是先从其最后一个符号开始进行一次反向训练，然后再对UW进行一次正向训练。这种方法不仅可以获得图4所示的方法的效果，而且确保了整个训练过程中信道脉冲的幅度和相位的连续性，尤其确保了均衡器系数的相位的连续性，从而可以进一步改善性能。

在图4和图5所示的自适应均衡器的工作模式下，通过对UW进行多次训练来保证滤波系数的收敛性。训练次数也可以是更多次，例如4次，此时的训练过程可以是4次正向训练，或者是一次反向训练、一次正向训练、再一次反向训练和再一次正向训练。另外，训练过程也可以是训练次数和训练方向的其它任何组合。特别地，训练过程不一定要对已知序列中的每个符号都进行相同的次数。在一个具体示例中，训练从UW的第8个(即最后一个)符号开始，先进行反向训练到UW的第1个符号，再进行正向训练到UW的第3个符号，这样也同样可以获得增加滤波系数收敛概率的效果，而且还可以用UW的第4到第8个符号来进行其他的一些计算，比如对UW的第4到第8个符号进行判决，以进行误码率(BER)的估计等等。

图6示出了本发明实施例的自适应均衡器的工作模式的示意图。如图6所示，基于反向训练，在滤波器系数基本收敛的前提下，将剩余的UW符号用于BER估计。在该实施例中，一方面用反向训练保证了信道脉冲响应的连续性，用一部分正向训练保证了训练长度，另一方面在正向训练中将UW分成了两部分：训练模式部分和判决模式部分。其中分开的位置是可以配置的，可以根据具体情况而进行设定。当均衡器接近收敛时，将剩余的UW符号与数据一样进行判决，由于UW是已知的，所以可以获得精确的BER估计值。

图7示出了本发明实施例的BER估计方法的流程图。如图所示，方法开始于步骤701。在步骤702中，定位UW的第8个符号，即已知序列的最后一个符号。如前所述，可以通过相关模块而获得UW的精确位置，因此可以准确定位UW的第8个符号。然后对UW从第8个符号开始进行反向(图6中从右到左，也即与数据的接收顺序相反)训练(步骤703)。在步骤704中，判断是否到达了UW的第1个符号，如果没有到达第1个符号，则继续对UW进行反向训练。如果在步骤704中判断到达了UW的第1个符号，则对UW从第1个符号开始进行正向(图4中从左到右，也即按数据的接收顺序)训练(步骤705)。在步骤706中，判断是否到达了UW的第N(1＜N＜8)个符号，如果没有到达第N个符号，则继续对UW进行正向训练。其中，N的值可以根据滤波系数的收敛情况和/或需要的BER估计精度而作出规定。如果在步骤706中判断到达了第N个符号，则对UW剩余的符号以及后面的数据进行判决并对系数进行跟踪(步骤707)。然后在步骤708中，计算进行判决的UW部分中的误码数，并将其累计到统计变量中，由此可以精确地获得BER统计。在一个实施例中，BER统计是通过将一定时间内的UW误码数之和除以进行了判决的UW比特总数而得到的，并被周期性地实时报告给基站。方法终止于步骤709。

应该注意的是，以上给出的具体实施例并不是限制性的。例如，虽然实施例中给出的应用环境是PHS接收机的TCH信道的接收，但本发明也可以应用于其他的通信系统。而且，已知序列也不限于UW，可用于进行自适应均衡器训练的任意已知序列都是可以的。

另外，发明人还想到了其他的实施例。例如，虽然以上实施例采用了图6中所示的先反向训练再正向训练的方式，但也可以在如图4所示的正向多次训练的条件下应用本发明的BER估计方法。此时，最后一次的正向训练将只对N(1＜N＜8)个符号进行，而利用其余的(8-N)个符号进行BER估计。

以上对本发明进行了详细描述，其中结合特定实施例陈述了很多具体特征，但是本发明并不限于上述的特定实施方式。在各个具体实施例中，上述各种具体特征也并不限于所描述的结合方式。任何落入所附权利要求书的限定范围内的对本发明具体实施例的替代、变形和改进及其等同物都应视为落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于无线通信系统接收机中的自适应均衡器的误码率估计方法，该方法包括被相继执行的训练过程和判决过程，在所述训练过程中，依次利用接收到的数据中的已知序列中的每个符号进行迭代计算，以调整所述自适应均衡器的滤波系数，在后续的所述判决过程中，利用调整后的滤波系数对接收到的数据中接在所述已知序列之后的数据符号进行判决，

其中，所述训练过程包括至少一次与数据的接收顺序相反的反向训练，以及至少一次与数据的接收顺序相同的正向训练，其中最后一次正向训练仅使用所述已知序列中接收顺序在前的一部分符号，

其中所述判决过程包括以下步骤：

在最后一次正向训练结束后，对所述已知序列中未在所述最后一次正向训练中使用的至少一个符号进行判决；以及

利用该判决结果计算误码率。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述利用判决结果计算误码率的步骤包括将所述已知序列中的误码数累计到统计变量中的步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其中在所述训练过程中，所述已知序列中的至少一个符号被多于一次地用来进行所述迭代计算。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述训练过程中的迭代计算是先从所述已知序列中的最后一个符号开始沿与数据接收顺序相反的顺序对所述已知序列中的每个符号依次进行，当到达所述已知序列中的第一个符号后再沿数据接收顺序进行的。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述无线通信系统是PHS系统，且所述已知序列是业务信道帧中的唯一字。

6.一种用于无线通信系统接收机中的自适应均衡器的误码率估计方法，该方法包括被相继执行的训练过程和判决过程，在所述训练过程中，依次利用接收到的数据中的已知序列中的每个符号进行迭代计算，以调整所述自适应均衡器的滤波系数，在后续的所述判决过程中，利用调整后的滤波系数对接收到的数据中接在所述已知序列之后的数据符号进行判决，其中所述训练过程包括以下步骤：

从所述已知序列的最后一个符号开始，沿与数据接收顺序相反的顺序依次进行迭代计算；

判断是否已经对所述已知序列的第一个符号进行了迭代计算；

如果已经对所述已知序列的第一个符号进行了迭代计算，则开始沿数据接收顺序依次进行迭代计算；

判断是否到达了第N个符号，其中N是预先设置的整数且N小于所述已知序列中的符号总数；以及

如果到达了第N个符号，则开始所述判决过程；并且

所述判决过程包括如下步骤：

按数据接收顺序对所述已知序列中的符号进行判决；以及

利用该判决结果计算误码率。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述利用判决结果计算误码率的步骤包括将所述已知序列中的误码数累计到统计变量中的步骤。

8.如权利要求6或7所述的方法，其中所述无线通信系统是PHS系统，且所述已知序列是业务信道帧中的唯一字。

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