CN1118539A - 采用差动解调器的无线脉冲接收器 - Google Patents

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Abstract

采用差动解调器的无线脉冲接收器，在分时多路的数字无线通信系统的特殊应用。被接收的带通输入信号(S)，由分配器(1)分隔成两相同的信号，再由频率变换装置(2)获得两个低通信号，一个同相信号和一个正交信号(Is、Qs)，应用自适应滤波装置(3)，来对通信信道补偿，并输出被补偿了的信号(Rc)，最终供给差动解调器装置(4)解调，产生解调信号(Rd)，传送给判决装置(5)产生输出数据信号(D)。信号(D)、(Rd)和被补偿了信号经过一个符号周期延迟的信号(Rt)，被用在自适应滤波装置(3)来更新自适应滤波器系数。

Description

采用差动解调器的无线脉冲接收器
这是关于数字无线接收器的发明。它用于接收调相的带通信号，并且，在不恢复载频的情况下，采用带通差动解调方法，用同相分量和正交分量再生传送前的数据。这等于校正产生于通信信道的线性失真。
在多向传播的无线脉冲通信系统中，要求信道均衡时，本发明有特殊的应用。在系统中，系统效率是极其重要的，这个效率值用有用信息位与总信息位的比值来表示。
在一个多向传播的通信系统中，如由一点到多点的情况，中心站的天线通常是全方向型的。因为，虽然这些终端设备有方向性的天线，但是，分布在一个确定区域内的终端会受到干扰。在这个区域内，中心站发送始终端的接收信号常常受到有选择的衰减，这明显地影响了接收信号的质量。
为了克服这个衰减并保障通信质量，采用具有依赖内部参数的可变传输函数的均衡电路。均衡电路的目的是校正传送信号信道的线性失真，以便使信号不会遭受信道的损伤。
然而，对于在基带上正常工作的系统，必须要求在某个特定时间恢复载频。这通常对无线脉冲传输系统是不适合的，无线脉冲传输系统需尽量缩小无用信息部分，以便提高系统效率。
另一方面，在质量与效率的折衷方案中，采用了差动解调器。基带差分解调的框图可以在《编码调制工具》中查找到(Shuzo Kato等所作，IEEE通信杂志，1991年12月p88—87)。
这类解调器无需恢复载频，因此，它是一个速度极快的解调器，输出值只有一比特的延迟。
在任何情况下，本机振荡器的频率误差必须限定在一定值范围内。这个值是在一比特时间内产生的移相。这个误差序列与解调引起的移相比较起来，是微不足道的。
如上情况，不需要恢复载频的大量处理过程，就可以获得信息。这些大量处理过程将大大地降低无线脉冲通信系统的效率。
然而，在多向传播环境下，对无线脉冲传输系统，由于选择性衰减造成接收信号的降低，给无线脉冲传输产生严重困难。这种困难很难克服，为此，经常采用效率、复杂性和质量折衷方案。
采用不恢复载频的解调系统时，对有选择衰减使用信道校正克服技术问题，我们并没有采用众所周知的等效算法。
本发明无线脉冲接收器接收一个带通的输入信号。这个信号通过分配器将信号分隔成另两个信号，提供给频率变换装置，它输出两个低通信号。两个低通信号，一个是同相信号、一个是正交信号，被送到判决装置，用以前值作为参考值进行比较，并以适当的形式和电平产生输出数据信号。
这个接收器的特征是：在频率变换部分和解调部分间，连接了一个自适应滤波装置，执行对同相和正交低通信号的前置滤波，以校正通信信道的线性失真。
本发明的接收器的特征，前面提到的适当滤波部分，接收输出数据信号，解调信号和经过一个符号周期的延迟的自己的输出信号。所有这些信号被滤波部分利用来更新它的滤波系数。
最后，发明的这个接收器特色，还在于，两个连续的取样时刻滤波系数间的关系：
W(K＋1)＝ W(K)＋μ[e(K). Rt.R* (K)＋e* (K).Rc. R* (K-1)]，
— W(K－1)是K＋1时刻的滤波系数矢量。
— W(K)是K时刻的滤波系数矢量。
—μ是比例常数
—e(K)是k时刻输出数据信号与解调信号差值确定的误差信号。
—e* (K)是e(K)的共轭信号。
—Rt是自适应滤波装置经过一个符号周期延迟的输出信号，也就是K－1时刻的输出信号。
—Rc是自适应滤波装置在K时刻的输出信号。
— R* (K)是K时刻通信自适应滤波装置的抽样矢量的共轭信号。
－ R* (K-1)是K－1时刻，通过自适应滤波装置的抽样矢量的共轭信号。
随着本发明接收器的应用，它可能完成信道均衡的过程中校正一系列选择性衰减产生的线性失真。所有这些处理工作都用到了不要求恢复载频差分解调。它将为高效的无线传输系统提供战略性的优点。
下面基于图的描述将给出本发明更全面的解释。
—图1所示为基带差分解调接收器的框图。
—图2所示为依据本发明，具有基带差分解调和信道均衡的接收器的框图。
正如前面所提到的，差分解调不要求恢复载频，适用于调相系统。在一个调相系统中，以一个符号周期的相位差来表示传输的符号。
这种处理可以用在中频，但是它也可以应用在从包络开始的基带中，这个复合包络也就是如图1所示的等效的同相和正交信号。
以这样的情况，输入信号S经过分配器1分隔成两个相同信号，它们被频率变换装置2所用。关于频率变换装置2的组成，它的技术情况我们都已经了解了。它包括自激振荡器24，它具有与输入信号S相同的频率，一个90°移相电路23，用来改变来自自激振荡器24的信号S的相位，以及两个乘法器21和22，它将输入信号S分别与自激振荡器24提供的信号及自激振荡器24经移相电路23偏移90°的信号的倍增取样。
从两个乘法器输出的信号分别在低通滤波器25和26中滤波，得到同相和正交的低通信号Is和Qs，这两个信号符号输入信号S的复合包络采用的微小频率误差限值，这个限值取决于由输入信号载频与由自激振器24之间产生的频率差值。
根据技术文献所述，前面所提到的同相和正交的低通信号Is和Qs用于差动解调器4中的解调。差动解调器4的输出被用于判决装置。判决装置分别从同相和正交的路径上产生两个输出数据信号Di和Dq。
本发明可由图2看出，同相和正交的低通信号Is和Qs被适当的滤波部分3所采用。从许多技术出版物了解到，适当滤波部分3由一个横向滤波器组成。这个滤波器的系数(术语W)形成一个复合矢量，这个矢量符号平方误差最小判别准则。
自适应滤波装置输出信号Rc用于差动解调部分4，众所周知，它由乘法器电路43组成，它将滤波装置3的输出信号Rc倍增，并把此信号经延迟电路41延迟一个符号周期，再经移相电路42中偏移90°相位，形成共轭信号相乘。
上述差动解调装置4的输出信号是解调信号Rd，它被送到判决装置5来产生一个输出数据信号D。
适当的滤波器部分3是由横向滤波器组成，如上所述，横向滤波器是由确定的阶数构成的，所以也有复合矢量，术语为 R，对于每个横向滤波器的取样阶，它的成份是由同相和正交的两个低通信号Is和Qs引入的合成值。
由此可见，对于下一个取样时刻 W(K＋1)，横向滤波器的系数矢量 W修改可由下面的表达式获得：
W(K＋1)＝ W(K)＋μ[e(K).Rt. R* (K)＋e* (K).Rc. R* (K-1)]，
在上面的表达式中：
·括号中的K，K－1和K＋1表明给定的时刻，以前的时刻和后面的时刻的各自变量。
·μ是一个常数，它与修改滤波器的收敛速度和要求的误差等级有关，它的值始终是在两个参数之间的折衷值。
·e(K)是一个误差信号，它是从输出数据信号D和解调信号Rd之间的差值获得。
·Rt是个输出信号，它是从适当的滤波器部分3输出信号经过一个符号周期延迟产生的，它分别在差动解调装置4和自适应滤波装置3中使用，在适当的滤波器部分3中用来更新滤波系数公式。
剩下的参数已从描述中了解到，这些术语在均衡器的有关技术文献的公式中经常使用，例如在LMS中。

Claims (4)

1.采用差动解调的无线脉冲接收器，
接收带通输入信号(S)由分配器(1)分隔成两个相等的信号，它们被加到频率变换装置(2)，由频率变换装置(2)产生同相和正交的两个低通信号(Is，Qs)，Is和Qs分在差动解调装置(4)中解调，并产生解调信号(Rd)、(Rd)送给判决装置(5)，以便再生接收数据，并产生规定电平的输出数据信号(D)，其特征在于在频率变换器装置(2)和差动解调装置(4)之间，接入了自适应滤波装置(3)，对同相和正交低通信号(Is，Qs)滤波，以校正补偿传输接收信号的通信信道的线性失真。
2.根据权利要求1所述无线脉冲接收器，其特征在于：采用的自适应滤波装置(3)也接收输出的数据信号(D)、解调信号Rd、以及它自己输出信号经过一个符号周期延迟的Rt，这些信号被用来更新自适应滤波装置(3)的滤波系数。
3.根据权利要求2所述无线脉冲接收器，自适应滤波装置(3)的滤波系数，按照述公式更新：
W(K＋1)＝ W(K)＋μ[e(K)·Rt. R* (K)＋e* (K)·Rc. R* (K-1)]，
— W(K＋1)是在K＋1时刻的滤波系数矢量；
— W(K)是在K时刻的滤波系数矢量；
—μ是比例常数；
—e(K)是在K时刻的误差信号，它由输出数字信号(D)与解调信号(Rd)之间的差值确定；
—e* (K)是e(K)的共轭信号；
—Rt是在K－1时刻的输出信号，它是从自适应滤波装置(3)的输出信号经过一个符号周期的延迟获得的；
—Rc是在K时刻从自适应滤波装置(3)的输出信号；
— R* (K)是在K时刻，通过自适应滤波装置(3)信号抽样矢量的共轭信号。
— R* (K-1)是在K－1时刻，通过自适应滤波装置(3)信号抽样矢量的共轭信号。
4.根据权利要求1所述无线脉冲接收器，其特征在于它也能被应用到连续的传输。
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