CN1206252A - 在有关无线接收机中抑制干扰直流分量移动的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于为零中频型无线电接收机抑制直流分量的干扰移动的装置以及相应的抑制方法。对影响信号组元即所说的“脉冲串”发射的射频信号的接收的直流分量的干扰移动进行抑制的、特别是用于零中频型接收机的一种装置,和一种相应的抑制方法。该装置包含有对连续脉冲串的功率相对于得到的有用信号的功率进行规范化的装置(10),有用于对被接收的每个脉冲串确定直流分量移动的数值和位置的特性的装置(8)。

Description

在有关无线接收机中抑制 干扰直流分量移动的装置和方法

本发明涉及用于保护无线电接收机特别是零中频型的接收机、防止可能影响被接收的信号的直流分量的干扰移动的一种抑制装置，以及包含此装置的设备。

本发明尤其被用于分区数字无线电网络中使用的接收机，其接收可能受到由脉冲串(burst)的干扰引起的直流分量的移动的干扰。本发明也涉及使用的抑制方法。

在接收机中不再使用中频、并从接收到的射频信号直接过渡到一种基带信号，有可能简化无线电接收机，特别是那些装备有移动无线电话网络的无线电通讯终端的无线电接收机。因而这可以从这种接收机中去除和这种中频的使用有关的部件。

在文件EP-A-0474615的开头回顾了一种避免使用中频的解决办法。它主要在于使用此被接收的信号和一个cosωt的本地信号相乘的结果和此被接收的信号和一个sinωt的本地信号相乘的结果恢复包含在接收到的信号中的有用信号，这种接收信号的载波是一个f=Acosωt+φ型的信号，其中ω对于被接收的信号和两个本地信号都有相同的值。

这两个乘积的结果分别对应于同相的信号组元I和一个正交的信号组元Q，这些信号组元包含有通过差分得到的零频率附近的分量和通过相加得到的接收信号的载波频率的两倍附近的分量。通过低通滤波可以仅保存通过差分得到、并被用于得到接收信号的有用区段的信号组元I和Q在零频率处的所说的分量。

使用这种技术的接收机出现的问题之一是干扰发射容易造成基带直流分量的移动，使在接收机输出端得到的有用信号质量降低，被收到的有用信号的功率可比它所干扰的直流分量的要低得多。

这可以是GSM型的数字分区无线电网络中一个噪音发生器干扰一个接收终端、向此终端应接收的有用信号添加直流分量的移动或“偏移”的情况。特别如果此噪音发生器是“脉冲脉冲串的”，也就是说，如果它是向一个按时间划分的载波发射，如同在时分多址的移动无线电网络中的典型情况那样。在这种情况下，直流分量的移动不一定干扰整个被接收的信号，而是对此被接收信号的同相分量I和正交分量Q有不同的作用。

对后者的正确解调需对此问题加以考虑，特别是需要可以在使用前对它们进行校正而对影响被接收信号的各个分量的干扰移动的特性的确定。

本发明因此提出一种装置，可用于保证抑制影响一种时分多路调制发射的、具有每个由同样数目“m”个采样构成的信号组元即所说的“脉冲串”的序列的形式的射频信号的接收的、直流分量的干扰移动。

按照本发明的一个特征，该装置包含有对连续接收到的脉冲串的功率相对于得到的有用信号的功率进行规一化的装置，有用于对包含同一脉冲串的同样整数m／n个采样的脉冲串的每区段(segment)确定直流分量的瞬时值和从连续的脉冲串经累加得到的对区段的平均值的装置，有用于对接收到的每个脉冲串通过从每区段的平均值和瞬时值进行计算、确定直流分量移动的数值和位置的特性的装置，其中至少假定每次移动在此时位置接近它所损害的脉冲串、如同下一次移动对于下一个脉冲串那样，有用于将对每个脉冲串确定的移动特性从归一化后得到的基带信号减去的校正装置。

按照本发明的一个特征，此装置包含有用于确定被接收的射频信号的零频率处的同相分量I和正交分量Q的直流分量的瞬时值的装置，和通过对此区段得到的由一个贡献因子加权的瞬时值、和对此同一信号事先接收的脉冲串得到的由一个疏忽因子加权的累计值的总和、用于对一个接收的脉冲串的先是同相的、后是正交的分量的区段确定一个累计平均值的装置，其中疏忽因子和贡献因子之和等于1。

按照本发明的一个特征，此装置包含有用于对被接收的每一脉冲串在一个脉冲串的同相分量或正交分量之一中从直流分量的移动引起的变动之前和之后的直流分量值出发、并根据对应最小误差的区段的“n”个比特确定的直流分量的移动所对应的一个中间值确定直流分量的移动的精确到接近1比特的位置的装置，其中脉冲串的同相分量或正交分量已对于此脉冲串的最小误差对应的区段被确定。

按照本发明的一个特征，此装置包含有用于校正装置的考虑直流分量值一方面为“dch”和“dcb”和另一方面为“dcqh”和“dcqb”之间差值的装置，这些直流分量值是对用于抑制影响此脉冲串的相位和正交分量的干扰移动的直流分量的一个脉冲串、从对此脉冲串确定的约1比特的移动位置确定的。

本发明也提出一种零中频类型的无线电接收机，它可由接收到的射频信号输出两个基带分量，一个是同相分量I、另一个是正交分量Q，特别是用于接收一种时分复用发射的、具有每个由同样数目“m”个采样构成的信号组元即所说的“脉冲串”的序列的形式的信号。

按照本发明的一个特征，此接收机包含有一种如上定义的并至少区段包含在一个信号数字处理器中和在一个根据接收机接收的射频信号送出一个基带信号的同相分量I和正交分量Q的射频变换级的下游的、对直流分量的干扰移动进行抑制的装置。

本发明还提出一种对影响接收时分复用发射的、具有每个由同样数目“m”个采样构成的信号组元即所说的“脉冲串”的序列的形式的射频信号的直流分量的干扰移动进行抑制的方法。

按照本发明的一个特征，此方法包括：

-至少有一个将连续接收的脉冲串的功率相对得到的有用信号功率进行归一化的步骤；

-一个对包含有同样整数m／n个同一脉冲串中的采样的脉冲串的诸区段的直流分量的瞬时值，以及从连续的脉冲串经累加得到的对区段的平均值进行确定的步骤；

-一个对每个接收到的脉冲串通过从各区段的平均值和瞬时值的计算确定直流分量的移动的数值和位置的特性的步骤，其中每个移动至少被假定在时间位置接近它所损害的脉冲串，如同下面的移动相对下面的脉冲串那样；

-一个通过将对每个脉冲串确定的移动特性从归一化后得到的基带信号减去的校正步骤。

本发明、其特征及其优点将在下面的叙述和列出的图中得到明确。

图1表示出在一个零中频型接收机中可以使用按照本发明的方法的装置的的原理图。

图2表示出一个说明对于一个脉冲串的“m／n”个区段的直流分量的瞬时值“dci_inst”的分布的例子的示意图。

图3和图4表示出在考虑了同一个信号的多个“z1”或“z2”连续脉冲串之后，对于一个脉冲串的“m／n”个区段得到的的直流分量的值“tds-dci”的估算的分布的示意图。

图5和图6表示出在考虑了同一个信号的连续组元“z1”或“z2”之后，对于一个脉冲串的“m／n”个区段得到的被确定的最小平方误差的分布的例子。

表示在图1上的接收机1被假定为零中频型。它例如可包括在一个未表示出的接收发射机中，例如如同一个GSM型的数字分区无线电网络的一个移动无线电终端。此接收机1被假定备有一个转换级2，它能接收天线3截获的射频信号并提取一个基带信号的两个零频率的如上所述的分量I和Q。

按照本发明，这些分量被送给一个直流分量移动的消除装置4。此装置可以例如包括在一个信号数字处理器5中，其任务是处理基带信号的同相和正交分量，提取有用信息。它可以被选择为至少区段位于一个这种信号数字处理器的上游。

此提取是利用一个接口6完成的。此接口可以使这些信息在发送往信息处理组件或转换组件之前具有合适的形式。这些组件未画出，可以和接收机合为一体或相连接。

为此，信号的数字处理器5至少包含一个装置7，后者可以按照本发明从接收机的转换级2接收到的基带信号的I和Q分量处理由消除装置4送出的有用信号SU以将其传送至接口6。

此装置7是借助于象消除装置4一样的硬件或软件构成的。对它将不再深入描述，如同本方法中的转换接口6一样，这里这两者都只和本发明的目的有间接的关系。

消除装置4包含有一组装置8，后者的任务是确定对被接收的有用信号的I和Q分量有影响的干扰移动的特性和所说的被接收信号的功率。它也包含有一组移动校正装置9，后者是相对于确定移动特性的装置的伺服装置。它还包含有一组功率归一化装置10。后者由功率测定装置特别控制，并对经测定装置8估算后由移动校正装置9传送给它的接收信号的I和Q分量发生作用。

装置8对转换级2根据由无线电通讯通道向其连续传送来的信号脉冲串或信号组元产生的同相分量I和正交分量Q进行考虑，从而确定影响被接收的射频信号的干扰移动特性。

按照本发明的该装置所追求确定的特性之一是每个移动相对于它所作用的脉冲串的位置(pos)。

同样确定的两个另外的特性是对于被接收的信号的同相分量I和相位的正交分量Q分别得到的连续电压的两个剩余值，一个从一个脉冲串的开头到一次移动，另一个从此移动直到该脉冲串终点，在图上表示为一个在该移动的左边而另一个在右边。

图4表示一个描述在其间出现如同由干扰脉冲串引起的干扰电压的移动的一个脉冲串的例子。

对一个被接收的脉冲串的直流分量值的估算的实现，是通过“n”个“n”个地对此脉冲串的“m”个连续采样进行相加，例如在每个脉冲串由m=156个采样组成的情况下数目n被选择等于4，这里Y轴的值为任意的。因此每个脉冲串由直流分量“dci”的“m／n”个值所表示，其中每个值由对此脉冲串的“n”个比特的连续区段中之一个而确定，如同图2的图解说明的例子所示。由于存在噪音发生，不可能直接利用的那样得到的结果，从图2可明显推断出。在此被考虑的类型中，直流分量的移动相对于它们损害的脉冲串的位置和幅度和这些信号组元的发射的帧速率相比只是极缓慢地变化。

于是，可以将直流分量的一个累计值在对同一信号连续接收到的脉冲串的序列中使用于有着同样等级的区段。这导致对此信号的给定脉冲串数的一个序列的被确定的各个区段得到的直流分量值“dci”的储存。对每脉冲串确定的m／n个区段中每个“k”级区段经由累计得到的值被表达成式(1)：

              tds_dci(k)  = A *tds_dci′ (k)  + B * dci_inst(k)

其中对于一个给定区段的最近的估算“t d s—d c i”是从对于同一区段预先确定的累计估算和对此区段最近得到的瞬时值“d c i—i n st”得到的。

“A”是一个疏忽因子，而“B”是一个贡献因子。这些因子A和B被选择得使它们的和等于1，例如A=0．9而B=0．1。

这使得可以对于脉冲串的“m／n”个区段建立一个直流分量数值的表格T，其中对于每个区段经由累计得到的直流分量值“d c i”是稳定的。

这种稳定的两个例子表示在图3和图4上。其中图解表示出在考虑了被一个的干扰脉冲串干扰的一个信号的“z 1”1 0个连续脉冲串及接着“z 2”50个连续脉冲串后分别得到的结果。可以看到干扰产生的直流分量移动的位置，且其准确度随被考虑的被接收信号的脉冲串的数目而增高。

从如上定义的T表通过估算在通过和相对于值“t d s—d c i”的公式(1)对一个区段得到的移动的估算和在一个脉冲串中对移动的m／n个可能的位置得到的那些估算之间的最小平方误差的估算，可以实现对直流分量移动位置“p o s”的估算。为此从下式出发进行两次估算： $\mathrm{dcb}=\frac{\underset{i=1}{\overset{\mathrm{pos}-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tds}\_\mathrm{dci}\left(i\right)}{\mathrm{pos}-1}$ $\mathrm{dch}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m/n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tds}\_\mathrm{dci}\left(i\right)}{(m/n-\mathrm{pos})}$

数值“d c b”对应于在一个脉冲串中直流分量的移动引起的变动出现之前在此脉冲串中观察的直流分量的值。

数值“d c h”对应子在一个脉冲串中的变动出现之后在此脉冲串中观察的直流分量的值。最小平方误差是使用下面的公式得到的： $\mathrm{Er}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{pos}-1}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{tds}\_\mathrm{dci}\left(i\right)-\mathrm{dcd})}^2+\underset{i=\mathrm{pos}}{\overset{m/n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{tds}\_\mathrm{dci}\left(i\right)-\mathrm{dch})}^2$

每个脉冲串保留的位置数值“p o s”是对其误差最小的值，也就是说，是最接近累计值“t d s—d c i”的值。

图5和图6的图形表示从处理算法的初始化出发、分别对于已考虑的信号的1 0个和5 0个连续脉冲串分别进行位置估算所得到的结果，运算结果列于图3和图4。

在那种情况下，对于选取的“n”个比特的区段可以实现直流分量的移动的精确到接近一个比特位置的准确的位置估算。此估算是从数值“dc b”、“d c h”和与被选取的区段的“n”个比特的直流分量的移动对应的一个中间值“d c i—i n t”出发完成的。此中间值由以下公式给出：

            dci_int = A_pos * dcb +  (n - A_pos)  * dch其中“△-p o s”对应于该区段的“n”个比特位置之一的精确位置和大致位置间之差，也就是说：

                  A_pos =  (dc_int    dch) / (dcb - dch)

知道“p o s”因子可以确定在一个脉冲串中的校正从其开始进行的位置。而知道因子“d c b”和“d c h”可以通过简单的差值确立对在如上提到的操作中被考虑的分量要进行的校正值。此分量已被假定为在前面叙述中信号的同相分量I的分量。

在本发明的第一个变动方案中，对接收信号的另一个分量，这里假定为正交分量Q，要进行的校正是用上面对同相分量I已提到的方法实现的。

在第二个更经济的变动方案中，对分量之一正交分量Q，或有可能是同相分量I，可以考虑对于另一个分量已经确定的位置“p o s”。

在先前考虑的情况下，位置“p o s”对于同相分量I已经确定，可以对和正交分量Q有关的值“d c q b”和“d c q h”、和对与同相分量I有关的相应值“d c b”和“d c h”相同的方式、按照下面的公式

$\mathrm{dcqh}=\frac{\underset{i=\mathrm{pos}}{\overset{m/n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tds}\_\mathrm{dci}\left(q\right)}{(m/n)-\mathrm{pos}}$

导致应用校正的两个值的估算是藉助于在接收的信号的多个连续脉冲串上直流分量的移动值得到的。

这两个平均值dcqb_mem(p脉冲串)和dcqh_mem(p脉冲串)为如下所述对一个作为被考虑作为紧挨在前被接收的脉冲串的值的函数和对于当前的脉冲串得到的瞬时值的函数的“p”脉冲串计算得的。

这里有：

dcqb_mem(burst p)=A*dcqb_mem(burst p-1)+B*dcqb_inst以及：

dcqh_mem(burst p)=A*dcqh_mem(burst p-1)+B*dcqh_inst

疏忽因子A和贡献因子在这里被假定和那些已经定义的相同。对于疏忽因子的值许可对使用的算法的收敛速度以及对其稳定性因而对它对测量结果进行的整理光滑发生影响。

知道数值dcqb_mem(p脉冲串)和dcqh_mem(p脉冲串)许可从如上指出的确定的位置“pos”由差值确定要对信号脉冲串、或更准确地说是对接收到的信号正交分量Q的校正。

疏忽因子的值许可影响使用的算法的收敛速度以及稳定性和因而它对测量结果进行的平滑。误差率“BER”实际上很快变得没有，例如在接收20个左右的连续脉冲串以后由50％变为1％。

也可以在如上指出的对分量进行校正后对接收信号的相位和正交分量一个一个地实现第二次归一化。

这可以改善接收机接收的信号的解调质量，特别是在存在与接收的有用信号相比幅度很大的直流分量移动的情况。接收机的增益自动控制指令被调整得能使用如上指出的完成的对接收信号的有用能量进行确定的结果。

Claims (8)

1．一种抑制能影响一种时分复用发射的、具有每个由同样数目“m”个采样构成的信号组元即所说的“脉冲串”的序列的形式的射频信号的接收的直流分量的干扰移动的装置，其特征在于，该装置包含有对连续接收到的脉冲串的功率相对于得到的有用信号的功率进行规范化的装置(10)，有用于对包含同一脉冲串的同样整数m／n个采样的脉冲串的各区段确定直流分量的瞬时值和从连续的脉冲串经累加得到的对区段的平均值的、以及用于对接收到的每个脉冲串通过根据每区段的平均值和瞬时值进行计算、其中至少假定每次移动在时间位置相对于它所损害的脉冲串、如同下一次移动对于下一个脉冲串那样，确定直流分量移动的数值和位置的特性的装置(8)，有用于将对每个脉冲串确定的移动特性从归一化后得到的基带信号减去的校正装置(9)。

2．按照权利要求1的装置，其特征在于，此装置包含有用于为被接收的射频信号的零频率处的同相分量I和正交分量Q确定直流分量的瞬时值的装置(8)，和通过对此区段得到的由一个测量考虑因子加权的瞬时值、和对此同一信号事先接收的脉冲串得到的由一个疏忽因子加权的累计值的相加、用于对一个接收的脉冲串的一方面是相位的、另一方面是正交的分量的区段确定一个累计平均值的装置，其中疏忽因子和贡献因子之和等于1。

3．按照权利要求2的装置，其特征在于此装置包含有装置(8)，后者可用于为被接收的每个脉冲串从脉冲串的各区段的瞬时值和平均值通过计算、确定直流分量的数值的特性，装置(8)并包含一个装置、可以在脉冲串中直流分量的移动引起的变动出现之前确定直流分量的一个值“dcb”或“dcqb”，以及在同一脉冲串中该变动出现之后确定直流分量的一个值“dch”或“dcqh”，如对于此被接收信号的同相分量I有： $\mathrm{dcb}=\frac{\underset{i=1}{\overset{\mathrm{pos}-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tds}\_\mathrm{dci}\left(i\right)}{\mathrm{pos}-1}$ $\mathrm{dch}=\frac{\underset{i=\mathrm{pos}}{\overset{m/n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tds}\_\mathrm{dci}\left(i\right)}{(m/n)-\mathrm{pos}}$ 而对于此被接收信号的正交同相分量Q有： $\mathrm{dcqb}=\frac{\underset{i=1}{\overset{\mathrm{pos}-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tds}\_\mathrm{dci}\left(q\right)}{\mathrm{pos}-1}$ $\mathrm{dcqh}=\frac{\underset{i=\mathrm{pos}}{\overset{m/n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tds}\_\mathrm{dci}\left(q\right)}{(m/n)-\mathrm{pos}}$

4．按照权利要求3的装置，其特征在于此装置包含有装置(8)，后者可用于为被接收的每个脉冲串从该脉冲串的每个区段对于被选择的同相分量或正交分量的最小平方误差的估算出发、通过对此脉冲串的一个区段确定同相与正交分量中之一对于同一分量的最小误差的估算、而确定直流分量移动的位置。

5．按照权利要求4的装置，其特征在于此装置包含有用于对被接收的每一脉冲串在一个脉冲串的同相分量或正交分量之一中从直流分量的移动引起的变动之前和之后的直流分量值出发并根据对应最小误差的区段的“n”：个比特确定的直流分量的移动所对应的一个中间值、确定直流分量的移动的精确到接近1比特的位置的装置(8)，其中所确定的值与对于此脉冲串的最小误差相对应。

6．按照权利要求5的装置，其特征在于此装置包含校正装置(9)，校正装置考虑直流分量值的一方面为“dch”和“dcb”及另一方面为“dcqh”和“dcqb”之间差值，这些直流分量值是对用于抑制影响此脉冲串的相位和正交分量的干扰移动的直流分量的一个脉冲串、并根据对此脉冲串确定的约1比特的移动位置确定的。

7．一种零中频类型的无线电接收机，它可由被接收的射频信号输出两个基带分量，一个是同相分量I、另一个是正交分量Q，特别是可用于接收一种时分复用发射的、具有每个由同样数目“m”个采样构成的信号组元即所说的“脉冲串”的序列的形式的信号，此种接收机的特征在于，它包含有一种按照权利要求1至6中的任一项权利要求对直流分量的干扰移动进行抑制的装置(1)，此装置至少区段包含在一个信号数字处理器(5)的内部或上游，而在一个从接收机接收射频信号并送出一个基带信号的同相分量I和正交分量Q的射频变换级(2)的下游。

8．一种对影响接收时分复用发射的、具有每个由同样数目“m”个采样构成的信号组元即所说的“脉冲串”的序列的形式的射频信号的直流分量的干扰移动进行抑制的方法。

按照本发明的一个特征，此方法包括：

-至少有一个将连续接收的脉冲串的功率相对得到的有用信号功率进行归一化的步骤；

-一个对包含有同样整数m／n个同一脉冲串的采样的脉冲串的各区段的直流分量的瞬时值，以及从连续的脉冲串经累加得到的对区段的平均值进行确定的步骤；

-一个对每个被接收的脉冲串通过从各区段的平均值和瞬时值的计算确定直流分量的移动的数值和位置的特性的步骤，其中每个移动至少被假定在时间位置相对于它所损害的脉冲串，如同下面的移动相对下面的脉冲串那样；

-一个通过将对每个脉冲串确定的移动特性从归一化后得到的基带信号减去的校正步骤。

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