CN1118153C - 数字数据传输系统中的同步 - Google Patents

Abstract

一种用于数字电信站的信道估计方法，包括下列步骤：通过扫描所要求的信道寻找频率校正脉冲串；用频率校正脉冲串使时间大致同步和频率大致同步；接收同步脉冲串；计算所预期的训练序列与包含在所述脉冲串中的训练序列的相互关系以得出信道估计结果；从信道估计结果求出频率误差估计值；根据所述频率误差估计值校正所收到的脉冲串的频率误差；均衡所收到的同步脉冲串；和用频率校正过的符号再修正时间同步和频率同步。

Description

数字数据传输系统中的同步

技术领域

本发明涉及数字数据传输，更具体说，涉及一种数字数据解码器。

背景技术

为介绍现有技术和技术背景，这里参看了Ranta的美国专利5,838,672号、Malkamaki等人的美国专利5,479,444号和Johun Wiley &Sons出版的Raymond Steele(版)的《移动无线电通信》一书。

下面的说明是根据对本发明特别有用的GSM(全球移动通信系统)蜂窝式通信系统撰写的。但本技术领域的行家们显然都知道，本发明也适用于其它数字数据传输系统。

移动电话终端要用来通过网络进行通信时，必须先与网络取得同步。这实质上是个三步被动过程。移动终端必须先后在时间和频率上与基地台的传输取得同步，然后必须读取控制信息，以便启动位置更新程序。在下面的说明中，假设选用了含广播控制信道(BCCH)的信道。

图1是流程图示出了现有技术方案的信道估计法。在步骤401，先通过扫描想使用的信道寻找频率校正脉冲串(FCB)，它是一种未调制的载波。收到脉冲串之后，在步骤402，用脉冲串并借助例如窄带滤波器大致实现时间和频率同步。大致的时间和频率同步用于同步过程的下一阶段。

在步骤403，收到同步脉冲串(SB)时，在步骤404、405中进行处理，以改善时间和频率同步。SB中含有使移动终端起作用的信道编码信息，以便可访问网络。SB经过有效解码之后，移动终端完全处于与网络同步的状态，通信可以进行下去。

同步脉冲串均值化的现行这些方案由于不允许因估计由频率脉冲串得出的频率所引起的剩余频偏，因而在性能上受到限制。实际上这意味着，当频偏的干扰估计是从脉冲串的处理中得出时，则大大降低了同步脉冲串被成功解码的可能性。在这些情况下，移动终端可能不能与网络同步。

同步脉冲串解码的现行方案是根据传统的信道估计法、均衡法和卷积解码法提出的。所用的信道估计法是靠计算预计的64个符号训练序列与同步脉冲串中收到的64个符号训练序列的相互关系进行的。此相互关系可估计出传播信道。对没有频率误差的信道，用现行的这些方案能令人满意地作出估计。

然而，对真正衰落的信道来说，当移动终端试图一开始就与网络同步时，情况一般就不是这样。对衰落的信道来说，剩余频率误差是从对初始频率脉冲串检测得出的不完善的频率估计引出的。所收到的同步脉冲串的符号上的剩余频率误差是以常数出现的，并作为时间的函数累积着相位偏移。

这反过来影响通过处理收到的同步脉冲串与预计的训练序列的相互关系而得出的信道估计，从而使均衡过程变坏。当均衡脉冲串的误码率超过用于保护包含在SB中的信息的信道编码所允许的误码率时，就达不到同步。

发明内容

本发明的目的是提供一种即使对衰落的信道也能有效地进行信道估计的信道估计法。

本发明提供了用于数字电信站的信道估计方法，其中，将收到的训练序列与所选择的预计训练序列的子集相互联系起来，以得出信道估计值，并从该信道估计值求出频率误差估计值，以及根据所述频率误差估计值校正所收到的脉冲串的频率误差。

结合说明本发明一些实例的附图从下面的说明可以清楚理解本发明的上述和其它目的、特点和优点。

附图说明

图1是现有技术同步脉冲串解码器的流程图。

图2是本发明同步脉冲串解码器的流程图。

图3是GSM(全球移动通信系统)同步脉冲串的训练序列。

图4是多普勒跟踪锁相环。

具体实施方式

图2是流程图示出在允许有同步脉冲串解码过程的剩余频率误差时改进现有技术的方法的一种措施。频率脉冲串检测(步骤101)和大致时间与频率估计(步骤102)按现有技术的方法进行。

图3中示出了GSM训练序列，各符号以1至64编号标出。为方便起见，这里示出了由A、B、C三部分组成的训练序列。但整个从1到64的符号序列是依次连续发送的。图3用来说明作为B部分的用以估计频率误差的24个符号子集。符号1至64为移动电话终端将会收到的训练序列。

返回图2。捕获到同步脉冲串时(步骤103)，就将收到的训练序列与预计的训练序列的子集B相互联系起来。此相互联系利用了同步脉冲串训练序列B子集的自动相互关系性能。虽然这24个符号序列不是完全自动相关，但它们几乎是自动相关的。

因此，所收到的符号用训练序列的24个符号子集B相互联系。此相互关系提供了从来都由更临时局部化的所收到符号序列中产生的信道估计结果，因此减少了因剩余频偏引起的相位误差所产生的影响，而且信道估计比起用训练序列的全部64个符号时更好。

下一步骤104是用基于24个符号的信道估计结合现有的64个符号训练序列来求得频率误差估计值。这可采用一般的方法进行，例如将二阶锁相环(PLL)锁定在基准(预期的)训练序列符号的频率和相位上。图4示出了适用的PLL的方框图。

图4均衡器中的多普勒跟踪PLL确定为二阶型的。这形成了一个锁定在基准符号相位和频率上的PLL。该PLL提供了对下一个收到的待均衡的符号的校正。

PLL的特性方程为：

φ(n-1)＝φ(n-2)+f(n-1)+k₁θ(n-1)

f(n-1)＝f(n-2)+k₂θ(n-1)

其中k₁为“相”环路增益，k₂为“频率”环路增益。开环传递函数可用下式表示： $\frac{\mathrm{\φ}\left(z\right)}{\mathrm{\θ}\left(z\right)}=\frac{k_2}{1-2z^{-1}+z^{-2}}+\frac{k_1}{1-z^{-1}}$ 环路增益k₁和k₂的值为k₁＝0.08，k₂＝0.08/29.0，它们是用matlap模型以试凑法和纠错法而确定的，其中所用的主判据是正常脉冲串中现有符号数内环路的收敛性。

在该实例中，对于正常脉冲串的均衡，PLL仅用于在均衡期间的相位校正，但脉冲串是同步脉冲串时，PLL还用来根据训练序列进行初步频率估计，然后用这个初步频率估计结果在进行均衡处理之前校正所收到符号集的频率。

使用所选取的频率估计算法之后，在步骤105中用得出的频率估计值校正所有收到的脉冲串的符号。频率估计算法的性能必须超过FCB频率估计算法的性能，这样所用的校正才能改善出现在所收到经校正的符号中的剩余频率误差。在对所收到信号的所有缓存器进行了频率校正之后，在步骤106中对第二信道进行估算。

对第二信道的估计是通过相互联系所收到的训练序列的64个频率校正过的符号和同步脉冲串的预期的训练序列的64个符号而进行的。因此，此信道的估计应比原先计算出的24符号信道的估计要好，也应比通常取得的现有技术的64符号信道的估计好。这是因为剩余频率误差减小了和使用了相互联系中训练序列的所有符号的缘故。接着，在步骤106中用频率校正过的符号按一般方式均衡所收到的SB。频率校正过的符号用来在步骤107中改善时间和频率同步。

有人建议改变或修改训练序列，例如US5,479,444、US5,838,672和WO 9807291在这方面介绍过。适用的训练序列的经选择的子集可用来相互联系所期望的训练序列，从而初步估计频率误差，以便根据频率误差的初步估计校正所收到脉冲串的频率。

训练序列经过修改还可以提供自动校正性能有所改进的训练序列的子集。

上面已使用特定术语说明了本发明的一个最佳实施例，这个说明，其目的仅仅是举例而已，不言而喻，在不脱离所附权利要求书的精神实质或范围的前提下是可以对上述实施例进行更改和修改的。

Claims (11)

1.一种用于数字电信站的信道估计方法，其特征在于包括下列步骤：

通过扫描所要求的信道检测频率校正脉冲串；

用所述频率校正脉冲串使时间同步和频率同步；

接收一个同步脉冲串；

将收到的包含在所述同步脉冲串中的训练序列与预期的训练序列的经选择的子集相互联系起来，得出信道估计结果；

从所述信道估计结果求出频率误差估计值；

根据所述频率误差估计值校正所收到的频率校正脉冲串的频率误差；

均衡所收到的同步脉冲串；和

用所述经校正的频率校正脉冲串再次提供时间同步和频率同步。

2.如权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所收到的训练序列为蜂窝式电话网的基站发送的同步脉冲串中信号的一部分。

3.如权利要求2所述的信道估计方法，其特征在于，所收到的训练序列为全球移动通信系统的64位训练序列。

4.如权利要求3所述的信道估计方法，其特征在于，所选择的子集由训练序列的第21至第44个符号组成。

5.如权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述训练序列为适用的训练序列。

6.如权利要求2所述的信道估计方法，其特征在于，所述训练序列为适用的训练序列。

7.如权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所选择的子集为适用的子集。

8.如权利要求2所述的信道估计方法，其特征在于，所选择的子集为适用的子集。

9.如权利要求6所述的信道估计方法，其特征在于，所选择的子集为适用的子集。

10.如权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述频率误差估计值是用多普勒跟踪锁相环求出的。

11.如权利要求2所述的信道估计方法，其特征在于，所述频率误差估计值是用多普勒跟踪锁相环求出的。

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