CN1088950C - 在数字接收机中有效定时估计的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明通过减少门计数和电流消耗提供在数字接收机中经济的预测码元定时估计。本发明还减少处理时延。该预测码元定时估计方法(300)和设备(200)可应用于在连续或半连续基础上发送的任何数字无线电系统。

Description

在数字接收机中有效定时估计的设备和方法
本发明涉及数字接收机中的块处理，特别涉及在时分复用数字接收机中的定时估计。
在典型的数字无线电接收机中，对于码元定时，定时估计必须在所接收信号上进行，以确定最佳取样点，使解调器性能最佳化。码元定时估计和恢复是任何数字无线电接收机设计中的关键问题。在现有技术中，码元定时估计典型地在一个接收时隙期间进行，因此要求缓中信息。这种处理需要附加时间和实施复杂化。
据此，现在需要一种在数字无线电接收机中无需缓冲而更有效的预测码元定时估计的方法和设备。
图1示出本领域已知的数字电无线接收机中码元定时估计设备的方框图。
图2示出根据本发明的优选实施例的设备的方框图。
图3示出根据本发明的方法的一个实施例的步骤流程图。
图4示出根据本发明在利用至少两个天线进行数字地接收已调信号的接收机中优化码元定时估计的实施步骤流程图。
本发明提供了一种在数字无线接收机中预测码元定时估计的方法和设备。本发明的方法允许通过减少门计数和电流消耗来经济地实现数字无线接收机中的码元定时估计。该方法还减少数字接收机中的处理延迟。本发明的预测码元定时估计方法可应用于在连续的或半连续的基础上发送的任何数字无线电系统。
本发明提供一种预测码元定时估计方法，该方法主要使用在无线信道上的先前信息，估计用于当前接收的码元定时。这个方法对于时分复用(TDM)数字无线信号是有用的，其中先前的码元定时信息是根据在先前时隙预定给其它系统用户的信号传输中导出的码元定时。无线信道特性在一个短的时间期间通常是慢变化的或者是“准静态的”，在先前时隙从其它用户的信号传输中导出的码元定时估计对于在所希望的时隙的接收信号是等效的。
典型地，“块处理”方法被用于解调这些数字无线信号，其中每个时隙作为单个的数据块处理，根据该数据块必须对诸如码元定时的所有接收参数进行估计。图1以标号100示出在数字无线接收机中码元定时估计的方框图，如本领域已知的。接收信号典型地以整数倍的发送码元速率的一个速率取样。然而，非整数倍也可使用。例如，该数字接收机在一个码元持续时间可产生8个样值。这个取样速率称为8倍附加取样。典型地，来自预选时隙的接收数字无线信号被附加取样并被存储在随机存取存储器(RAM)缓冲器(102)中而在码元定时估计器(106)中进行接收参数估计计算。在进行这个计算时数字的接收数据必须存储在该RAM时隙缓冲器中，因为所有随后的处理诸如检测都依赖于码元定时的知识。但是这个计算经常要求大多数时隙来完成。因此，数字接收数据必须存储和稍后调用，以在计算时间期间不被丢失。码元定时估计器计算可采用很多形式并可建立在任何几个定时估计算法基础上，如本领域已知的，诸如使测量的接收信号或者估计的失真最小化的技术。
一旦码元定时计算完成和该码元定时估计是可用的，可操作地连接到该RAM时隙缓冲器(102)和码元定时估计器(106)的码元定时抽取器(104)在已确定提供最佳接收的估计的码元定时基础上抽取该存储的附加取样的接收数据为在一个点的预定码元速率。码元定时抽取点经常被估计作为在接收码元流中的具有最大眼开口或最小失真的点，它向数字检测器提供具有最高可能的信噪比。这个提取点在本领域中经常称为最佳码元定时点或最佳取样相位，并且可能与用于选择它的相应的计算失真测量相关。然后抽取的数字接收数据典型地被进一步处理并由该无线接收机检测。
现有技术方法的主要缺点是：在进行码元定时估计计算时需要大量的RAM缓存附加取样的数字接收数据。遗憾的是，随机存取存储器根据专用集成电路(ASIC)设计中的门计数、管芯区域(diearea)和电流消耗是非常昂贵的。数字无线接收机处理时延也由于该RAM缓存时延增加了，这在很多系统中是不希望的。便携数字无线接收机必须优化所有的这些标准参数，即，小尺寸、长电池寿命、低费用，以便能够经济地实现。
图2以标号200示出根据本发明的优选实施例的设备的方框图。在这个例子中无线设备可采用天线选择分集，其中选择具有最高估计的信噪比的天线用于在希望时隙的接收。该设备包括码元定时抽取器(202)、码元定时估计器(204)和选择/存储寄存器(206)。码元定时抽取器(202)可操作地连接，从选择的天线接收附加取样的数据和从该选择/存储寄存器(206)接收最佳取样相位。码元定时估计器(204)可操作地连接，从选择的天线接收附加取样的数据和实时地运行该无线信道即先前时隙上的先前信息，以计算预测的码元定时估计或所希望的数字的接收数据最佳取样相位。通过允许码元定时估计器(204)在希望的接收或时隙之前运行，在存储寄存器中存储计算的码元定时估计值，和随后将预测的码元定时估计加到希望的数字的接收数据上，上述的整个RAM时隙缓冲器可被取消。由于该无线信道是慢慢地变化的，先前的码元定时估计值对于所希望的时隙是等效的。此外，在采用两个和多个天线的数字无线接收机中，即在利用天线选择分集的无线接收机中，该选择/存储寄存器(206)可用于存储该码元定时估计，和在采用分集天线系统时该选择/存储寄存器(206)可用于存储该码元定时估计和每个接收天线的相关失真值。码元定时估计器(204)计算码元定时估计，和以类似于该信号天线情况的方法从每个天线先前的时隙的先前信息中计算相关的失真值。选择/存储寄存器(206)可操作地连接到码元定时估计器(204)，然后比较在分集天线系统中每个天线的存储的计算失真值并且在希望的时隙发送天线选择信号，用于选择具有最小失真值的天线。在提供准静态信道最佳接收即最少失真的意义上，这种天线是最希望的。选择与更希望的天线相关的存储的码元定时估计(最佳取样相位信号)，并且发送到码元定时抽取器(202)，它根据选择的码元定时估计在最佳取样点抽取附加取样的数字接收信号为预定码元速率。在采用单个天线时，选择/存储寄存器(206)只作为一个存储寄存器工作，存储从先前时隙导出的预测的码元定时估计，因为不需要天线选择操作，然后抽取的数字接收数据被发送以进行处理和检测。
本领域的技术人员懂得，有几种有效的方法计算接收的码元定时估计，还有几种度量或测量方法用于确定失真值，例如，数字接收信号的信噪比，它以某种方式趋近其接收和检测的适用性。很多这样的方法可与本发明一起使用，而不失去一般性。此外，本领域的技术人员懂得，最近的码元定时估计典型地在希望的接收期间是更有效的或者比较旧的码元定时估计精确。对于预测定时估计是有效的或者无用的时间期间由在接收的码元定时中的变化率确定。这种变化是由于无线信道特性和无线接收机的本地振荡器中的固有偏移。因此，对于最佳的性能，预测的码元定时估计应该是尽可能地近，即，从仅在希望的时隙前面的时隙。
图3以标号300示出本发明的方法的一个实施例步骤的流程图。该方法优化了在数字接收机接收数字调制的信号的码元定时估计的实现，并包括下列步骤：(A)使用码元定时估计器计算使用基于先前接收的数据的预定方案的数字调制信号的附加取样接收数据的最佳取样相位(302)；(B)在存储寄存器中存储最佳取样相位(304)；(C)使用码元定时估计器根据最佳取样相位抽取附加取样接收数据为预定的码元率(306)。
在选择的情况，数字调制的信号可在时分复用系统中发送。另外，在选择的情况，根据先前接收的数据该预定的方案可包括计算最佳取样相位作为在至少先前接收的附加取样数据的第一预选部分中具有最少失真的取样相位。
图4以标号400示出根据本发明的一个实施例在具有至少两个天线接收数字调制的信号的接收机中优化码元定时估计实施的流程图。该方法包括步骤：(A)利用码元定时估计器接收至少第一和第二失真值，每个失真值与使用至少两个天线和一个基于在前接收的数据的预定方案的数字调制信号的附加取样接收数据的至少第一和第二最佳取样相位相关联(402)；(B)利用选择器存储至少该第一和第二失真值和至少第一和第二最佳取样相位，并且根据该至少第一和第二失真值的最小失真值由选择器确定该至少两个天线的那一个天线是更优选的天线(404)；(C)利用码元定时抽取器在从该更优选的天线接收附加取样接收数据时，根据该更优选的天线的最佳取样相位抽取附加取样接收数据为预定的码元率(406)。先前接收的数据的预选部分至少可包括至少一个先前时隙的一部分。
在选择的情况下，数字调制的信号可在时分复用系统中发送。而且在选择的情况下，基于先前接收的数据的预定方案提供最佳取样相位的计算，作为在至少先前接收的附加取样数据的第一预选部分中具有最小失真的取样相位。
该方法包括由选择器使用多个存储寄存器，用于至少接收该第一与第二失真值和该第一与第二最佳取样相位，以及至少利用第一比较器确定该至少第一与第二失真值的最小失真值，其中选择最优选的天线及其相关的优选取样相位。
虽然上面叙述了示例性的实施例，在不脱离本发明的情况下可进行很多改变和修改，这对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，如在所附的权利要求书中所限定的本发明的精神和范围内包括所有这些改变和修改。

Claims (4)

1.一种用以在接收数字调制信号的数字接收机中优化实施的码元定时估计的设备的实施，其特征在于，包括：
1A)一个码元定时估计器，使用一基于先前接收的数据的预定方案计算数字调制信号的附加取样接收数据的预期的最佳取样相位估计，
1B)存储寄存器，可操作地连接到该码元定时估计器，用于存储该预期的最佳取样相位估计，
1C)一个码元定时抽取器，可操作地连接，以接收附加取样接收数据，和接到该存储寄存器，根据该预期的最佳取样相位估计抽取该实时附加取样接收数据为一个预定的码元率，
其中在时分复用系统发送该数字调制信号，
其中先前接收的数据包括至少一个先前时隙的至少一部分。
2.根据权利要求1的设备，其特征在于，基于先前接收的数据的预定方案提供计算最佳取样相位估计作为在先前接收附加取样数据的至少第一预选部分中具有最小失真的取样相位，而且在选择的情况下，其中先前接收的附加取样数据的预选部分包括至少一个先前时隙的至少一部分。
3.一种用以在接收数字调制信号的数字接收机中优化码元定时估计实施的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3A)使用码元定时估计器计算使用基于先前接收数据的预定方案的数字调制信号的附加取样的接收数据的预期的最佳取样相位估计，
3B)在存储寄存器中存储该预期的最佳取样相位估计，
3C)使用码元定时抽取器根据该预期的最佳取样相位估计抽取该附加取样接收数据为预定的码元率，
其中在时分复用系统发送该数字调制信号，
其中先前接收的数据包括至少一个先前时隙的至少一部分。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，在基于先前接收数据的预定方案中，还包括计算该最佳取样相位估计为在先前接收的附加取样数据的至少第一预选部分中具有最小失真的取样相位。
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