CN1052135C - 用于提供数字无线链路的设备中的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于提供数字无线链路的设备中的装置和方法，所述装置包括用于接收输入信号的设备；用于解码数据和为正确检测输入信号中的一帧数据中每组可能反相的数据而计算所有可靠性度量标准的设备；用于比较每个反相的度量标准的比较设备以及用于选择最高量标准的选择设备。上述方法，包括接收表示数据帧的输入信号，解调输入信号给数据帧提供检查和，确定检查和是否正确，反相所述数据，并在数据帧与检查和不对应时提供检查和。

Description

用于提供数字无线链路的设备中的装置和方法

本发明涉及在一个固定和一个移动无线单元之间提供一条数字无线链路的设备中使用的装置。

在GB专利申请第9304901.3号中描述了提供这样一条无线链路的设备。该申请描述了使用Wiener型滤波器对例如，扩展频谱导频信号同相位I分量，正交相位Q分量的振幅作良好估计。

通常，需要全相干解调的调制方案必须包括某种形式的已知传输或者一个导频传输。这是因为在任何形式的仅依靠数据传输本身的解调中都不可避免地存在相位模糊。在这些方案中，所发送信号的导频成份中包括一定量的附加能量。

最好有一种方案使附加能量减低到最小。

本发明的目的之一是提供一种装置，该装置为一个固定和一个移动无线单元之间提供一条数字无线链路，其中包括在一个被发送信号的导频成分中的附加能量降低到最小。

一种装置，供在固定无线单元与移动无线单元之间提供数字无线链路的设备中使用，所述装置包括：

一个检测器，供接收表示数据帧的输入信号和供解调所述输入信号以表示所述帧；

一个检查和计算器，耦合到所述检测器上，且配置得使其限据包含在所述帧中的至少一个冗余数据计算检查和；

一个控制器，耦合到所述检查和计算器上，且配置得使其确定所述数据帧是否根据所述检查和计算器产生的结果正确接收下来；

其特征在于，

所述控制器还反相所述数据帧，且在所述数据帧不正确时再使用所述检查和计算器，从而分辨所述经解调数据帧中的相位模糊性。

一种在配置得可检测表示数据帧的无线电信号的收信机中分辨相位模糊性的方法，其特征在于，它包括下列步骤：

接收表示在通信中的数据帧的输入信号；

解调所述收到的输入信号从而恢复所述数据帧；

给所述数据帧提供一个检查和，该数据帧具有至少一个根据所述检查和确定的冗余数据；

根据所述至少一个冗余数据确定所述数据帧的所述检查和是否正确；

反相所述数据并在所述数据帧与所述检查和不相应时再提供所述检查和。

下面将参考附图描述本发明的实施例；

图1所示为一个差动二进制相移键控的接收器的方框图，它使用判定定向Wiener滤波器解调。

图2所示为一个接收器，它有一个双程(double-pass)的判定定向解调器；

图3所示为一个电路的方框图，它可以和图1或图2相结合来实现本发明。

本发明依赖包括在差错控制编码中的冗余信息来解决任何的相位模糊。被发送的一个二进制相移键控信号，它可能是一个差动二进制相移键控信号并且可以用图1和2中所示任一解调器来对其解调。

参考图1，判定定向Wiener滤波器解调器包括第一信号相关器2，用来处理信号的同相位I分量和第二信号相关器4，用来处理输入信号的正交相位Q分量。输入信号从一个下转换器来接收。每个信号相关器2，4的一个输出分别与半线性乘法器6，8的一个输入端连接，并且分别与线性乘法器10，12的一个第一输入端连接。每个半线性乘法器6，8的一个输出端分别和Wiener型滤波器14，16的一个输入端连接。每个Wiener型滤波器14，16的一个输出端分别和线性乘法器10，12的第二输入端连接。每个线性乘法器10，12的一个输出端和加法器设备18的一个输入端连接。至此所描述的电路表示单个瑞克指(Rake finger)20的内容，应当理解，其它的瑞克指22，24，26包括相同的电路。

随后将细述线性乘法器31，32，加法器电路33，34和移位寄存器35，36。

加法器电路18有一个和另外一个加法器电路28相连的输出端，它接收来自其它瑞克指的类似输出。加法器电路28有一个输出端和硬限制设备30的一个输入端连接，硬限制设备30的输出端反馈回每个半线性乘法器6，8的另一个输入端。自加法器电路28的输出端提供数据输出。

现在参考图2，示出了多个瑞克指40，42，44，46，它们每个都有下面的电路组成部分。每个瑞克指包括第一信号相关器48，它用来处理输入信号的同相位I成份，另一个信号相关器50，它用来处理输入信号的正交相位Q成分。从一个下转换器来接收输入信号。相关器48与半线性乘法器52的一个输入端和线性乘法器54的第一输入端连接。半线性乘法器52的一个输出端和一个信号移位寄存器56连接并且和一个过去采样平衡滤波器58以及一个一步预测器60连接。信号移位寄存器56和过去采样平衡滤波器58的一个输出端分别和另一个线性乘法器62的输入端连接。一步预测器60的一个输出端和线性乘法器54的第二输入端连接。线性乘法器62的一个输出端和一个第一加法器电路64连接，线性乘法器54的一个输出端和第二加法器电路66的一个输入端连接。

信号相关器50的一个输出端和另一半线性乘法器68的一个输入端以及线性乘法器70的第一输入端连接。半线性乘法器68的一个输出端和信号移位寄存器72的输入端，一步预测器74的输入端，另一个过去采样平衡滤波器76的输入端相连接。信号移位寄存器72的输出端和过去采样平衡滤波器76的输出端分别和线性乘法器78的输入端连接。一步预测器74的输出端和线性乘法器70的第二输入端连接。线性乘法器70的输出端和加法器电路66的第二输入端连接，线性乘法器78的输出端和加法器电路64的第二输入端连接。加法器电路64的输出端和另一加法器电路80连接，加法器电路80从其它瑞克指接收相应的输出并在输出端产生一个数据信号。加法器电路80的输出端还和硬限制设备82连接，它的输出被反馈到每个瑞克指中过去采样平衡滤波器的一个输入端。加法器电路66的输出端和另一加法器电路84的输入端连接，加法器电路84从其它瑞克指接收相应输出。加法器电路84的输出端和另一个限制电路86连接，限制电路86的输出端和每个瑞克指中每个半线性乘法器52，68的另一输入端连接。

以上描述的电路图可以用于实现本发明，它们与图1有关的运行在其同未决GB专利申请号9304901.3中有所描述，与图2有关的运行在GB专利申请号9309748.3中进行描述。

解调后的数据可能全部被反相或它的一部分可被反相。通常，载波参考的方向是任意的，因此假定一个信号数据段中没有反相，那么就有50％的概率解调时对数据反相。如果在一帧传输过程中所有瑞克指都有一个强衰落，那么判定定向导频就会在该衰落中丢失。当信号从衰落中出现而新获得参考时，它将有50％的概率与衰落前保持相反方向。但是，除非在衰落时或衰落时间附近，很不可能发生一个参考的反相。因此，一但识别出强衰落点，那么就可以确定可能产生数据反相的地方。

为达此目的，可从前面讨论过的由一步预测器或过去采样平衡滤波器所作的信道估计发现信号衰落。可以通过平方并求和一步预测器或过去采样平衡滤波器的输出来获得一个发送帧的信号能量分布。

可以通过前向纠错编码(FEC)和差错检测检查和(EDC)或者最好是通过两种的组合来确定最应选择反相或不反相整个一帧或一帧的一部分。通过下述实现。

当只使用前向纠错编码时，每种可能的反相组合数据都被解码并且用来对帧进行差错检测的所有可靠度量标准都被计算。这通常或者是或者与被解码数据序列的后验概率密切相关。例如，在卷积编码情况下，路径度量标准简单地与最终所选路径相对应。对每种反相选择，度量标准度被比较，并对这些比较作一个选择以产生最高度量标准。不能使用那些码字的修饰部(Compliment)仍然是码字的编码，例如循环码。

当使用差错检测检查和时，数据被解调并使用检查和。如果它是正确的，数据就被接收。如果不对，数据就被反相并重新使用检查和。如果正确，过程就结束，否则，衰落时估计信号最小总和点一侧的数据被反相，该(检查和)过程被重复。如果这不成功，整个数据段被反相并继续，穿过最小信号的地方进行，直到检查和成功。同样，带有码字的修饰部的码作为码字不能使用。如果在编码前将已知数据的一位加到源数据中去，那么就可取消这一限制。如果那一位被反相，那么很清楚数据就出错。这一方法可能容易产生随机差错，因此，最好和前向纠错编码一起使用。

当把前向纠错编码和差错检测检查和相结合时，前向纠错编码和差错检测检查和都被应用。如果正确，过程结束，否则，如上所述的用于上面情况差错检测编码的一个规程就继续进行，直到获得成功解码。

当选择可能反相的点时，有必要分开衰落点。不希望识别大量的距离近的点主要都集中在或邻近同一衰落点底部。这是通过采用这一事实达到的，即分开衰落点将与主要衰落条件的信道相关时间有关，如载体速度等。因此，需要估计相关时间。通过检查使用的预测滤波器的类型，可以得到它的一个近似值。

通过下列算法来识别衰落点。

1)识别可用的帧中具有最小信号电平的点。

2)如果它距帧的任一边都大于n位(n是小的数字)就把它加到一张衰落点表中。

3)将最后的最小信号电平点(不论在第2步中用到与否)周围的所有点移动(或设置为任意的高信号电平)到距离±x倍相关时间的地方(如果在一个方向上距帧边缘不远就将其移出帧边缘)。

4)从第一步开始重复，直到识别出所有所需点。

5)当所有点被识别出之后，颠倒表的顺序以获得一张有效数字递减顺序的表。衰落最严重的地方最可能是一个参考的反相的点。

上述步骤2被应用，是因帧任意一边或两边的衰落被初始的反相所覆盖。如果信道估计是无噪声，那么n的值将为零，但实际中它被设置为一个小的数值，以允许在帧的边缘出现最低信号电平而噪声又将这一事实掩盖的可能性。进而，如果最严重的衰落距帧边缘只有n比特那么只有这n比特将受影响并且这可通过前向纠错过程来纠正。

步骤3中的因子x必须根据经验被设置一个值，该值对于通过选择Wiener滤波器所加的可能相关倍数的范围应是最佳值。

回头参考图1，它代表DPSK的一个传统的判定定向信道估计解调器，解调器由线性乘法器31，32修正，并由为每个瑞克指加法器电路33修正，瑞克指一共包括一个信号能量预测器和移位寄存器35，36。预测值在加法器电路34中在瑞克指之间相结合，在任意给定点产生一个接收能量的总预测。接收到的这个预测在一个移位寄存器35中累加。在发送一帧结束，移位寄存器35中将包括该帧发送过程中的能量分布。

参考图3，实现本发明的电路包括移位寄存器35，它被连接以接收图1中加法器电路34的输出。移位寄存器的输出端被环路绕到一个输入端，其输出端还和比较器100的一个输入端连接，以及和一个寄存器102连接。计数器106有一个输出端和一个寄存器104的一个输入端连接，并且寄存器104的输出端和另一计数器108的一个输入端连接。寄存器102的输出端和比较器100的另一输入端连接，比较器100的代表一个写信号的输出端被加到寄存器102和104的一个写输入端。计数器108的一个输出端被加到一个零锁存电路的一个输出端，零锁存电路被连接以控制一个可用开关控制的反相器112。反相器112被连接在移位寄存器37的一个环路环绕通路中。移位寄存器37被连接，以从图1所示移位寄存器36被装载。移位寄存器37的一个输出端和反交错电路114的输入端连接，反交错电路的输出端和一个维特比解码器116连接。解码器116的输出端和检查和电路118的输入端连接。

计数器106，计数器108和移位寄存器35，37被连接以接收一个时钟输入信号，该时钟输入信号被例如图1所示电路初始化。

本发明的目的是检查(能量)分布以找到最小值。图3描述了本发明一个优选实施例的实现，并且表示了数字硬件设备，用它可以确定一个信号内最小能量的位置。电路按如下运行。

移位寄存器35由解调器初始化并且包括存贮的信号能量分布(表)。移位寄存器35被连接在一个回路环绕反馈电路中并且被计时以便使移位寄存器的连续内容周期地存在。因为移位寄存器35被定时，它的输出被馈送到比较器电路100，比较器的另一输入端与寄存器102连接，寄存器102被初始化包含一个任意高的值。因为移位寄存器35的内容周期出现，比较器100的输出将根据它来自移位寄存器35的输入高于或低于来自寄存器102的输入而变化。当来自移位寄存器35的输入低时，比较器电路100的输出将变高，并驱动寄存器102的写输入变高以便该寄存器的内容被移位寄存器35的输出重写。这样，当移位寄存器35的内容循环(出现)，寄存器102将一直保留目前为止遇到的最小值。与这个操作并行的是，计数器106被计时以计算移位寄存器35的循环次数。一但比较器电路100的输出端变高，这个计数器的内容就被写入另一寄存器104。当移位寄存器35的所有周期结束后，寄存器104将保留移位寄存器35的移位，它和最小能量的位置相对应。

寄存器104的内容用来按下述方法转移一份相位补偿解调的数据的复份。与移位寄存器35相同的方式，寄存器37中包括一份与图1中数据输出线连接的移位寄存器36的内容的复份。移位寄存器37被周期地计时并且包括一个反馈通路。该反馈通路中包括开关控制的反相器112。减计数计数器电路108按寄存器104的内容进行初始化，因此，由于它减计数，在与最低能量位置相应的一次计数，计数器减为零。在这一点，它通过一个锁存的零电路110产生一个输出以这种方法控制可开关反相器112，即在这一次计数之后，所有其它数据被反相后拷贝回移位寄存器37，因此，在移位寄存器完成循环之后，部分数据将根据剩余值被反相。这次操作后，移位寄存器37被计时输出到反交错电路114。反交错电路114的输出被加到一个维特比解码器116并且由110完成检查和。如果检查和给出正确数据，那么就不再需要其它操作，否则，移位寄存器37的内容被反相并被加到反交错器上，过程重复进行。

本领域的那些技术人员应该理解，参照图3所描述的实施例和图1所示解调器相结合，也可以和图2所示解调器结合使用。

Claims (14)

1.用于提供数字无线链路的设备中的装置包括：

一个检测器，供接收表示数据帧的输入信号和供解调所述输入信号以表示所述帧；

一个检查和计算器，耦合到所述检测器上，且配置得使其根据包含在所述帧中的至少一个冗余数据计算检查和；

一个控制器，耦合到所述检查和计算器上，且配置得使其确定所述数据帧是否根据所述检查和计算器产生的结果正确接收下来；

其特征在于，

所述控制器还反相所述数据帧，且在所述数据帧不正确时再使用所述检查和计算器，从而分辨所述经解调数据帧中的相位模糊性。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测器还产生一系列表示检测所述数据帧中相应数据时所使用的输入信号能量大小的能量值数据，且所述控制器反相各数据的所述数据帧的数据一侧的所述数据。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制器还反相最小检测出的输入信号能量单元位置相应的数据，且再使用所述检查和计算器直到所述计算器指示出正确结果为止。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器与所述检测器配合工作以产生存入数据存储器中的多种所述数据帧，所述各种数据帧在所述数据帧的不同部分反相，且所述装置还包括一个可靠计度量标准估计器，耦合到所述数据存储器和产生表示各种数据帧可靠性量度的度量标准的数据将其输入所述检查和计算器中，且根据检查和计算器的结果所述控制器选择下一个最高度量标准相应的一种所述帧数据或因所述数据帧正确而输出所述数据帧。

5.如以上任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述控制器通过下列步骤识别信号衰减：

根据最小输入信号能量相应的数据帧识别数据；

若所述点距所述数据帧的任一端超过n比特，则将最低能量数据的位置列入一览表中；

将最后最低输入信号能量周围的所有数据转移到±x倍相关时间相应位移的距离；

所述帧中的所有数据经过监测之后，倒转所述一览表的顺序，从而得出重要性顺序递减的一览表。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，凭经验取确定从作为数据转移前原点的最低能量点的位移的系数x为选取所述检测器中使用的Wiener般滤波器所启示的一系列可能相关时间的最佳值。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据帧用卷积码进行编码，且所述可靠度量标准估计器为最大似然顺序估计器式解码器，所述度量标准为解码器确定的可能性最大的数据序列。

8.用于提供数字无线链路的设备中的方法，其特征在于，它包括下列步骤：

接收表示在通信中的数据帧的输入信号；

解调所述收到的输入信号从而恢复所述数据帧；

给所述数据帧提供一个检查和，该数据帧具有至少一个根据所述检查和确定的冗余数据；

根据所述至少一个冗余数据确定所述数据帧的所述检查和是否正确；

反相所述数据并在所述数据帧与所述检查和不相应时再提供所述检查和。

9.如权利要求8所述的方法，还包括确定各所述数据帧数据接收所述输入信号时所用的能量的步骤；

其特征在于，所述反相所述帧的数据的步骤通过反相所述数据帧对应于所述接收到的输入信号的最小能量的数据一侧的所述各数据。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述反相所述帧的数据的步骤包括：识别所述数据帧中与预定最小信号能量有关的数据，和所述检查和不正确时反相最小信号能量各位置的所述数据帧。

11.如8至10任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述反相所述数据帧的步骤还包括下列步骤：

识别所述数据帧中对应于所述输入信号最小接收到的能量的数据；

若所述最小信号能量移动到±x倍相关时间的距离，则将所述数据在所述数据帧内的位置加入衰落减表中；

重复在整个可使用的帧上识别能量次最小的点的步骤直到识别出所有对应于所收到输入信号在预定阈值以下的能量的数据为止；

得出所有各点之后，按递减的重要性顺序排列所述衰落表的顺序；

有选择地反相信号能量下降电平相应的数据；

再提供所述检查和直到所述检查和正确为止。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述将所述最小能量周围的所有各点转移到±x倍相关时间的距离的步骤还包括凭经验取系数x为选择用以检测和解调所述输入信号的Wiener般滤波器所启发到的一系列可能相关时间的最佳值。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤：

产生多个各种所述数据帧，各所述的各种数据帧对应于在各不同部分反相的所述数据帧；

产生对应于所述数据帧所述形式的可靠性估计值的度量标准；

选择所述多种形式的一种形式；

提供所述检查和，并根据所述检查和的结果再给度量标准次最高的形式提供所述检查和，或因所述数据帧正确而输出所述数据帧。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述数据帧经过卷积编码，且所述估计各形式的可靠度量标准的步骤包括下列步骤：用最大或近最大似然顺序估计器解码各所述形式的数据帧，从而根据估计器最可能通路有关的通路标准制定度量标准。

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