CN1209920A - 计算脉冲响应的方法和接收机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于估算脉冲响应的方法,和一种接收机,其接收信号由包括一个训练序列(208)的脉冲串构成,接收机包括用于对接收信号抽样的装置(404)和用于测量抽样值中DC偏差的装置(412)。为简化接收机结构,该接收机包括用于在去除DC偏差前通过对得到的抽样值与训练序列进行相关处理计算脉冲响应的装置(408),和用于从计算出的脉冲响应中去除DC偏差影响的装置(412)。

Description

计算脉冲响应的方法和接收机

本发明涉及一种用于估算数字无线电系统中脉冲响应的方法，系统中被发送的信号包括码元构成的脉冲串，脉冲串包括一个已知训练序列，这种方法包括抽样接收信号，抽样值中DC偏差的测量和对这一信号与已知训练序列进行相关处理。

在一个典型的蜂窝无线电环境中，基站和用户终端之间的信号在发射机和接收机之间以多条路径传播。这种多径传播主要是由来自周围各个表面的信号反射造成的。以不同路径行进的信号因为传播时延的不同因而到达接收机的时间不同。这对两个传输方向都适用。在接收机中通过测量接收信号的脉冲响应，可检测信号的多径传播，并可看到在不同时间到达的信号其峰值与信号强度成正比。图1通过一个例子说明了测量到的脉冲响应。横轴100为时间，纵轴102为接收信号强度。曲线的峰值104,106,108表示接收信号中最强的多径传播成分。

在现有技术方案中，用一个已知训练序列施加到脉冲串上来估算脉冲响应。在众所周知的方案中，如在GSM系统中，通过对接收的抽样值与一个已知训练序列进行互相关处理估算脉冲响应。图2说明了现有技术方案的某一例子。变换到中频或一个基带的接收信号200传送到抽样装置202，得到的抽样值204传送到存储装置206，然后数字信号处理器210从中读出抽样值208并进行处理。抽样值204包括一个在解调和脉冲响应计算前被去除的DC偏差。这导致了信号处理延迟。在信号处理器中，去除DC偏差，然后对该信号进行解调，并可通过对信号与训练序列进行相关处理计算脉冲响应。相关包括加减运算，与由特殊部件构成的方案相比这种信号处理器不能有效地完成所述运算。尤其是存取脉冲串的计算对该信号处理器而言计算量相当大。

本发明的目的是实现一种方法和一种接收机，可减少其中信号处理器的负荷，并可快速有效地计算脉冲响应。

这可由本文开头所提出的方法实现，其特征在于本方法包括在去除DC偏差前对得到的抽样值与一个训练序列进行相关处理的脉冲响应计算和从计算出的脉冲响应中去除DC偏差的影响。

本发明还涉及数字无线电系统中的一种接收机，其中接收信号包括码元构成的脉冲串，脉冲串包括一个已知训练序列，这一接收机包括用于对接收信号抽样的装置，和用于测量抽样值中DC偏差的装置。本发明的这种接收机其特征在于接收机包括用于在去除DC偏差前通过对得到的抽样值与训练序列进行相关处理计算脉冲响应的装置，和用于从计算出的脉冲响应中去除DC偏差影响的装置。

本发明的这一方案有数个优点。本发明的方案易于实现。如GSM系统中，存取脉冲串的脉冲响应计算是GSM基站中的频率均衡器最繁重的计算操作。利用本发明的方案，这一计算的实现比起现有方案要容易一倍。再者，由于本发明的方案允许与抽样有关的脉冲响应计算，因此加快了计算速度。由于DC偏差造成的误差，这在以前是不可能实现的。

下面，参照结合相应图的几个例子更详细地描述本发明，其中

图1示出了上述接收信号脉冲响应的一个例子，

图2说明了脉冲响应计算的一个现有技术方案，

图3示出了GSM系统的一个标准脉冲串，

图4说明了本发明接收机的一个例子，和

图5更详细地说明了本发明接收机结构的一个例子。

本发明可应用于任何数字无线电系统，系统中一个脉冲串包括一个训练序列。这种系统的一个例子是GSM蜂窝无线电系统，下面在描述本发明时用它作为例子进行描述，尽管本发明并不局限于此。

在现有技术方案中，将一个已知训练序列施加到一个脉冲串上来估算脉冲响应。图3通过例子示出了GSM系统的一个标准脉冲串，它包括起始和结束比特300,302，两个部分中的有效数据304,306，和位于脉冲串中间位置的已知训练序列308。在一个标准脉冲串中，训练序列的长度为26比特。

数字系统的这种接收机一般对接收信号进行抽样，即以一定的时间间隔对该信号抽样将其转换为数字形式。这些抽样值包括DC偏差，实际上它表示所有接收抽样值的计算平均值。接收信号可用矢量形式表示

                R_re=R_{re_id}+DC_re

                R_im=R_{im_id}+DC_im

式中，下标re代表实部，下标im代表虚部。DC_re加DC_im为DC偏差，而

                R_{re_id}=(R_{re_id}(O)R_{re_id}(1)...R_{re_id}(M-1))

                R_{im_id}=(R_{im_id}(O)R_{im_id}(1)...R_{im_id}(M-1))

代表接收的理想信号，其中M为脉冲串的长度。

在本发明的这一方案中，脉冲响应的测量和解调是同步并行的。在这方面，由于抽样值的DC偏差，脉冲响应还会失真。在本发明的这一方案中，利用一个简单的修正项从计算出的脉冲响应中去除DC偏差的影响。

下面考查一下GSM系统中的解调。通过乘以接收的抽样值可实现解调

                S(i)=(R_re(i)+jR_im(i))e^-j0.25πi

式中，i=0,...,M-1。

指数项e^-j0.25πi定义为序列1,-j,-1,j，它一直重复。也可使用e^{-j0.25 πi}项，则只是符号相反。因此S可表示为

        S_re=(R_re(O)R_im(1)-R_re(2)-R_im(3)R_re(4)...)^T

        S_im=(R_im(O)-R_re(1)-R_im(2)-R_re(3)R_im(4)...)^T。

由于存在DC偏差，解调后的抽样值可写成

        S_{re_id}=S_re-(DC_reDC_im-DC_re-DC_im...)^T

        S_{re_id}=S_re-DC_reand

        S_{im_id}=S_im-(DC_im-DC_re-DC_imDC_re...)^T。

        S_{im_id}=S_im-DC_im

式中，S_{re_id}和S_{im_id}是已从中去除了DC偏差的项。

为计算脉冲响应，先将训练序列定义为一个矢量

        trs=(trs(O)trs(1)...trs(N))，

式中，N是训练序列的长度。用训练序列矢量构成一个矩阵

矩阵T的行数与被计算的互相关分量数一样多。因此利用互相关，脉冲响应H可计算如下：

    H_re=T^*S_{re_id}=T^*(S_re-DC_re)=T^*S^re-T^*DC_re

    H_im=T^*S_im-id=T^*(S_im-DC_im)=T^*S_im-T^*DC_im。

上面的公式表示在从信号中去除DC偏差之前可计算脉冲响应分量。通过从计算值中减去T^*DC_re项和T^*DC_im项，可从得到的由于DC偏差的影响仍是失真的脉冲响应中去除失真。

应当注意，如果训练序列不在脉冲串的起始端，则相应的偏差应被用于标示(indexing)。为简单起见，这里假定训练序列在脉冲串的起始端，尽管例如GSM系统中的情况不是如此。

DC_re项和DC_im项仅包括四种可能值：±DC_re和±DC_im，它们在由解调确定的序列中重复，其值可测量出。于是从计算出的脉冲响应中减去一个修正项，可去除DC偏差的影响，修正项通过将利用训练序列测量出的DC偏差值乘以预先计算好的乘数来计算。该修正项可用下面的公式计算：

和

式中，A,B,C和D可以是取决于所用训练序列的预先计算好的常数乘数。

上述公式有效的前提是，在互相关中有四个要计算的分量并且训练序列在脉冲串的起始端。该公式的一般形式可用下式表示：

和

式中，i是脉冲串中训练序列的起点指数，L是矩阵T的行数即要计算的互相关分量数。Rem()是弥补完成除法后的余数的余数函数。应当注意，即使在一般情况下对A,B,C和D项中的每一个，只需四个预定值。

下面考查一下参照图4中有关部分进行说明的本发明的接收机结构。接收机包括天线400，用于将接收信号传送到射频部分402，在射频部分将信号变换到中频或基带。变换后的信号传送到抽样装置404，将信号转换为数字形式。上述各部分可用熟练技术人员熟知的方法实现。

抽样装置的输出包括从信号得到的抽样值的实部和虚部414,416，并传送到存储装置406和计算装置408。计算装置408在接收到抽样值的同时计算脉冲响应。计算装置计算出的脉冲响应仍包含由DC偏差产生的失真。脉冲串计数器410的输出作为计算装置的输入被输入。有关脉冲串起始点的信息418作为脉冲串计数器的控制。计算装置的输出传送到信号处理器412，来自存储装置406的原始抽样信号也作为其输入被输入。信号处理器应用上述计算方法从计算出的脉冲响应中去除DC偏差的影响。在本发明的这一方案中，信号处理器的计算量大大地小于现有技术方案中的计算量。

下面考查一下参照图5中有关部分进行说明的计算装置结构的一个例子。在计数器中，通过对抽样值与训练序列进行互相关处理计算脉冲响应分量，同时将抽样值解调。传送到乘法器(multiplexer)500,502的抽样信号的实部和虚部414,416作为计数器的输入被输入。复用后的信号再传送到计算单元504,506，计算两者的补码，然后再传送到屏蔽装置508,510进行“与”运算。从屏蔽装置输出的抽样值传送到加法器，与反馈538,540相加，加法器的输出再传送到存储装置516,518，对由于DC偏差造成失真的输出实和虚脉冲响应534,536进行计算。训练序列长度522，比特计数器524，训练序列的比特526，起始和结束标记528，530构成的作为输入被引入的一个控制，作用于计数器的控制装置520。利用控制信号532，控制装置控制其他部分的功能。

利用乘法器500,502和计算单元504,506将接收信号解调。再者，控制装置520利用补码(complement)块504,506来完成解调结果和当前与每一互相关分量对应的训练序列位的乘法运算，即在互相关计算中产生必需的乘积。被计算的每一互相关分量对应不同的训练序列比特，据此，与互相关分量数相等的一些发送信号，在补码块504,506的输出中对到达一个块的每一个比特是需要的。在存储装置516,518中，每一互相关的结果被存在它自己的存储地址下。在接收到该比特后同时计算每一互相关分量。利用屏蔽装置508,510，可在训练序列位置的基础上选择开始进行互相关的合适时机。

脉冲串计数器410在每一脉冲串的起始端开始计算比特数，并将该信息发送到控制520。在开始计算脉冲响应的第一个分量的时刻确定起始标记528，在计算最后一个分量的时刻确定结束标记530。为完成相关处理需要训练序列526。训练序列和训练序列长度522可存储在可编程寄存器中。该寄存器未在图中示出。

尽管以上参照相应图所举的例子叙述了本发明，显然本发明并不局限于此，而可在随后的权利要求书中所揭示的本发明设计思想范围内，以不同方式进行变形。

Claims (5)

1．一种于估算数字无线电系统中脉冲响应的方法，系统中待发送的信号包括码元构成的脉冲串，脉冲串包括一个已知训练序列(208)，该方法包括接收信号的抽样，抽样值中DC偏差的测量和对这一信号与已知训练序列进行相关处理，其特征在于，该方法包括

在去除DC偏差前通过对得到的抽样值与训练序列的相关处理进行脉冲响应计算，和

从计算出的脉冲响应中去除DC偏差的影响。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于通过从计算出的脉冲响应中减去一个修正项去除DC偏差的影响，修正项是通过将利用训练序列测量出的DC偏差乘以预先计算好的乘数来计算。

3．如权利要求1所述的方法，其特征在于同时进行信号解调和脉冲响应测量。

4．一种数字无线电系统中的接收机，其中接收信号包括码元构成的脉冲串，脉冲串包括一个已知训练序列(208)，这种接收机包括用于对接收信号抽样的装置(404)，和用于测量抽样值中DC偏差的装置(412)，其特征在于该接收机包括

用于在去除DC偏差前通过对得到的抽样值与训练序列进行相关处理计算脉冲响应的装置(408)，和

用于从计算出的脉冲响应中去除DC偏差影响的装置(412)。

5．如权利要求4所述的接收机，其特征在于接收机包括用于通过将利用训练序列测量出的DC偏差值乘以预先计算好的乘数来计算修正项的装置(412)，和用于从计算出的脉冲响应中减去修正项的装置(412)。

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