CN1277388C - 在通信系统中用匹配滤波器估计相位信息的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种估计相位信息的装置和方法，包括：匹配滤波器，根据接收的数据输出转换的同步信号，和输出接收数据的转换的信息；相位估计装置，具有多个平均器，所述相位估计装置根据接收的数据、从代码发生器产生的代码和所述匹配滤波器输出的转换的同步信号，输出相位信息；以及CPU，向所述多个平均器输入从匹配滤波器输出的转换的同步信号，并且将所述平均器初始化。

Description

在通信系统中用匹配滤波器估计 相位信息的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种通信系统，特别涉及在通信系统中使用匹配滤波器估计相位信息的装置和方法、及接受机。
背景技术
一般来说，通信系统在发送和接收有效负载数据前先相互交换系统信息。通信系统交换的信号被称为导频信号。图1示出现有技术的导频信号，它具有同步捕获报头和相位提取(估计)报头。
图2是根据现有技术使用匹配滤波器的相位估计装置的方框图。该相位估计装置包括一个匹配滤波器110，它使用接收的数据(I/Q)和转换的信息输出同步信号。具有平均器137和138的相位估计装置130使用接收的数据和代码发生器产生的代码信息输出相位信息，输出相位信息。CPU(中央处理器)120初始化所述平均器。
匹配滤波器110的作用仅是估计同步状态。估计同步状态的含义是产生接收的数据和信息(如锁定能量)的准确时间点(例如锁定位置)。使用同步估计识别在所述匹配的滤波器110中的通过乘法器和加法器获得的带有最大相关值的值。
代码发生器(未示出)根据所述匹配滤波器110估计的同步时间产生代码(PN-I(同相PN代码)，PN-Q(正交PN代码)。
各乘法器131-134用各相应的同步代码(PN-I，PN-Q)乘以接收的I和Q数据，并且各加法器135和136将它的各个代码和接收的数据相加。
平均器(MA：移动平均器)137和138获得一个预定时间的从加法器135和136输出信号的平均值，并且输出。将输出的每个平均值用作相位信息(Cosθ，Sinθ)。
在这样的相位估计装置130中，用平均器137和138获得较准确的相位信息。在用所述匹配滤波器估计同步后，CPU 120清除平均器137和138的初始值，以便在估计同步前所述平均器137和138不受不准确数据的影响。即，在用CPU 120将平均器的初始值清除为零后，对预定时间的加法器137和138的输出值平均，并用作相位信息。
但是，在上述的现有技术中，各平均器获得准确相位值要费相当长的时间。特别是在传输分组数据时，需要尽可能快地估计同步和通过获得准确的相位值来调制数据。
但是，在所述现有技术中报头连续地传输。这是因为能够仅通过在所述平均器137和138中接收预定的比特序列输出完全的相位信息。所述的预定比特序列比数据的传输优先。因此，使得传输的性能受到影响。
如图1所示，在分组数据传输时传输同步捕获的报头、相位提取的报头和数据。不管同步捕获的报头是否传输，必须发送预定比特的相位提取的报头。也就是说，即使在同步捕获报头传输后也传输相位提取报头，从而在现有技术方法中降低了整个数据的传输速率。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题和/或缺点，并且至少提供下述的优点。
本发明的另一个目的是提供使用匹配滤波器估计相位的一种装置和方法，通过改进现有的相位信息估计技术，它能够较快地获得相位信息。
本发明的另一个目的是提供使用匹配滤波器估计相位信息的一种装置和方法，它能够显著地提高整个的传输速率。
本发明的另一个目的是发送相位提取报头，该相位提取报头比为了相位信息估计、使用从匹配滤波器输出的导频信号的转换的相位值(CosA，SinA)的现有技术的相位提取报头更短。
为了达到上述目的，提供一种使用匹配滤波器估计相位信息的装置。所述装置包括：
匹配滤波器，根据接收的数据输出转换的同步信号，并输出接收的数据的转换的信息；
CPU，接收所述转换的同步信号和转换的信息，根据从匹配滤波器输出的转换的同步信号和转换的信息中至少之一，提供第一输出信号；和
相位估计装置，根据接收的数据产生解码的数据，所述估计装置具有至少一个平均器，所述平均器通过CPU接收由匹配滤波器输出的第一转换的信息或者通过一个延时器接收相位信息，以及接收所述解码的数据，产生相位信息，
其中，根据接收数据输出的转换的信息是所述匹配滤波器输出的导频信号的改变的相位值(CosA，SinA)并且所述CPU根据从匹配器输出的相位值来初始化所述平均器。
另外，提供一种根据本发明的使用匹配滤波器估计相位信息的方法。所述方法包括如下步骤：
根据接收的数据估计同步数据，和输出接收的数据的转换的信息，所述转换的信息是匹配滤波器输出的导频信号的改变的相位值(CosA，SinA)；
根据从匹配器输出的相位值来初始化平均器；
根据所述接收的数据和代码产生解码的数据；和
输出通过平均由匹配滤波器或平均器输出的所述同步数据和解码数据获得的相位信息的平均值。
通过一种估计相位信息的方法，另外能够全部或部分地达到本发明的目的，所述方法包括：根据接收的数据用匹配滤波器产生一个同步信号和转换的相位值；根据所述同步信号建立一个平均周期；和在平均周期期间用组合的数据将转换的相位值平均，产生所述平均周期的相位信息。
通过一种估计相位信息的装置另外能够全部或部分地达到本发明的目的，所述装置包括：一个匹配滤波器，根据接收的数据产生同步信号和转换相位值；一个处理器，它根据所述同步信号建立平均周期；和一个平均装置，在平均周期期间用组合的数据平均转换的相位值，产生所述平均周期的相位信息。
根据本发明，使用匹配滤波器输出的导频信号的转换的相位值作为所述平均器的初始值，能够快速地获得相位信息。
另外，根据本发明的估计相位信息的方法，能够缩短在传输实际数据前为了提取相位信息使用的报头的长度，因为与现有技术比较它能够较快地获得相位信息。
因此，能够显著地提高以高速处理分组数据的通信系统的性能和整个的传输速率。
通过以下说明和本发明的实践，业内人士能够部分地明了本发明的其他的优点、目的和特征。可以如权利要求具体指出的那样来实现本发明的目的和优点。
附图说明
参照以下的附图详细说明本发明，图中相同的符号表示相同的单元。
图1是现有技术的报头和数据的结构图；
图2是现有技术使用匹配滤波器的相位估计装置的方框图；
图3是根据本发明的报头和数据结构图；
图4是根据本发明的使用匹配滤波器的相位估计装置的方框图；和
图5是根据本发明的估计相位信息方法的图示。
具体实施方式
在现有技术方法中，在同步后提取相位信息。在本发明中，使用在匹配滤波器中接收的数据(I/Q)和Cos A和Sin A的值匹配同步。使用配滤波器输出的导频信号的转换的相位值提取相位信息。因此，在本发明中能够缩短要发送的导频信号的长度，而输出预定长度的平均值。
图3示出为了估计相位信息，在使用Cos A和Sin A值时，从发送器向接收器发送相位提取报头的长度，所述Cos A和Sin A值表示从匹配滤波器输出的导频信号的转换的相位值。因为使用从匹配滤波器输出的信息提取相位信息，所以在此不需要像图1那样的传输提取相位信息的每个信息。因此，结果是如图3那样发送的报头变得较短。
图4是根据本发明使用匹配滤波器的相位估计装置的方框图。匹配滤波器10输出：时间信息(锁定位置)、用于与输入数据(I和Q)同步的相关值(锁定位置)、和导频信号的转换的相位值(Cos A，Sin A)；乘法器31-34将接收的数据与代码发生器产生的代码相乘；加法器35和36将各乘法器输出的数据相加；具有两个平均器37和38的相位估计装置30，获得从各加法器和匹配滤波器输出的数据的平均值；连接到各平均器的延时器39在产生新的相位信息时，向各平均器发送从各平均器输出的相位信息的反馈；CPU 20向各平均器输入从匹配滤波器输出的导频信号的转换的相位值(Cos A，Sin A)，并初始化各平均器。
在平均器37和38中，设定一个不是清除逻辑值的初始值。也就是说，在现有技术中平均器的初始值清除为零，而在本发明中，从所述的匹配滤波器输出的导频信号的转换的相位值作为平均器的初始值被输入。
匹配滤波器10对同步进行估计，同时向CPU 20通知用作时间信息和同步的估计基础的导频信号的转换的相位值(Cos A，Sin A)。导频信号的转换的相位值是表达成多位的整数。两个值的相位表示在接收信号中的相移。
代码发生器(未示出)产生与匹配滤波器10估计的同步时间相对应的代码。第一乘法器31将输入数据(I)乘以被同步的第一代码(PN-I)。第二乘法器32将输入数据(Q)乘以被同步的第二代码(PN-Q)。第三乘法器将输入的数据(I)乘以被同步的第二代码(PN-Q)。第四乘法器34将输入数据(Q)乘以被同步的第一代码(PN-I)。
第一加法器35继续地将第一和第二乘法器31和32的输出信号相加，第二加法器36将第三和第四乘法器33和34的输出信号相加。
所述代码是多位的整数，它们的大小表示信号的值和相位。
此时，CPU 20将设定所述各平均器的信号Sig 1加到平均器37和38的输入端上。
然后，在CPU 20的控制下，加法器35和36的输出信号和从匹配滤波器10输出的导频信号的转换的相位值分别被输入到平均器37和38，从而输出/使用通过施加预定时间的平均值而获得的信息作为相位信息。
另外，用每个平均器的输出(相位信息)获得一个相对于加法器的下一个输出值的平均值。如图4所示，为了使用从各平均器输出的相位信息，以便从平均器产生新的相位信息，由延时器39向各平均器提供平均器的输出。
在延时器39中将平均器的输出延时预定时间后，该输出被输入到平均器，用于提取新的相位信息。并且延时器能够在MA(37，38)内。
因为匹配滤波器10的基本结构与在相位估计装置30中使用的相关器的结构相同，所以能够用与利用从匹配滤波器输出的Cos A和SinA提取第一相位信息的相同的方式，用以前的相位信息提取新的相位信息。
图5是本发明的估计相位信息的方法流程图。匹配滤波器10获取一个同步(锁定位置表示实际接收一个信号的时间点并且锁定能量表示相关值的大小)，并且使用接收的数据(I，Q)输出导频信号的转换的相位值(S31)。
在CPU 20的控制下，通过向平均器37和38输入同步信息进行初始化(S32)。即，该操作与现有技术的图2的清除平均器37和38相同。因此，在CPU 20控制下导频信号的转换的相位值(Cos A，Sin A)被输入到各平均器(S33)。
同时，代码发生器(未示出)产生与获取的同步时间相对应的代码(PN-I/Q)(S34)。接收的数据(I，Q)和产生的代码(PN-I/Q)通过乘法器31-34和加法器35和36被输出到各平均器(S35)。
从加法器输出的数据和从匹配滤波器10输出的数据(Cos A，SinA)被输入到平均器(如移动平均器)37和38，从而获得预定时间的一个平均值(S36)。用获得的平均值作为相位信息。另外，通过延时器39，用平均器的输出获得相对于加法器的输出值的下一个平均值。即，当前输入到平均器的值，用通过延时器38向各平均器反馈获得的最近(以前的)平均的值的相位信息进行平均。然后，当前平均的值作为新相位信息(Cosθ，Sinθ)输出。然后，在步骤S37、S38和S39中，重复用新输出的相位信息获得相对于所述加法器随后的输出值的下一个平均值的循环。
因此，适时地使用在输出的相位信息中产生的延时估计随后的相位信息。因为随后的相位信息使用匹配滤波器输出的信息或平均器输出的相位信息，所以如图3所示，相位提取的报头信息减少。从而，使得数据传输速率提高。通过向平均器输入从匹配滤波器输出的导频信号的转换的相位值，提取第一相位信息。然后，通过用加法器35和36提供的随后接收的相位信息，重复地平均由延时器39提供的以前(例如第一个)产生的相位信息，而获得相位信息。
本发明能够适用于使用相干解调器的CDMA(码分多址)通信系统，宽带CDMA无线电本地回路(WLL)系统，IMT-2000系统，和支持无线电分组数据的CDMA通信系统。
上述的实施例和优点仅是示范说明本发明，不是限制本发明。本发明的教导能够应用到其他类型的装置。本发明的这个说明是解释本发明，不是限制权利要求的范围。很多其他的方案对本领域的技术人员是显而易见的。在权利要求中，装置加功能的语言是为了涵盖在此说明的执行所述功能的结构，而且不仅包括结构上的等同物，还包括等同的结构。

Claims (13)

1.一种估计相位信息的装置，其特征在于：包括：
匹配滤波器，根据接收的数据输出转换的同步信号，并输出接收的数据的转换的信息；
CPU，接收所述转换的同步信号和转换的信息，根据从匹配滤波器输出的转换的同步信号和转换的信息中至少之一，提供第一输出信号；和
相位估计装置，根据接收的数据产生解码的数据，所述估计装置具有至少一个平均器，所述平均器通过CPU接收由匹配滤波器输出的第一转换的信息或者通过一个延时器接收相位信息，以及接收所述解码的数据，产生相位信息，
其中，根据接收数据输出的转换的信息是所述匹配滤波器输出的导频信号的改变的相位值并且所述CPU根据从匹配器输出的相位值来初始化所述平均器。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：还包括：
延时器，接收相位信息并且向平均器输出延时的相位信息，其中
平均器根据由延时器输出的延时的相位信息和解码数据产生随后的相位信息，所述的延时器是与相位信息相关的。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述转换的信息包括匹配滤波器产生的A的余弦信号和正弦信号的至少之一。
4.根据权利要求2的装置，其特征在于：延时器进一步包括：
第一/第二延时器，接收所述相位信息，向第一/第二平均器输出延时的相位信息，
相位估计装置的第一/第二平均器根据解码的数据和从第一/第二延时器接收的延时的相位信息产生随后的相位信息。
5.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述的转换的同步信号是锁定位置信号和锁定能量信号中至少之一；和
所述转换的信息是A的余弦信号和正弦信号中至少之一。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于：还包括：
多个乘法器，所述乘法器将所述接收的数据与代码相乘；和
加法器，所述加法器将所述多个乘法器输出的数据相加，其中
第一平均器用第一输出信号将所述加法器输出的数据平均。
7.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述CPU提供转换的信息作为第一输出信号，初始化所述第一平均器。
8.一种估计相位信息的方法，包括如下步骤：
根据接收的数据估计同步数据，和输出接收的数据的转换的信息，所述转换的信息是匹配滤波器输出的导频信号的改变的相位值；
根据从匹配器输出的相位值来初始化平均器；
根据所述接收的数据和代码产生解码的数据；和
输出通过平均由匹配滤波器或平均器输出的所述同步数据和解码数据获得的相位信息的平均值。
9.根据权利要求8的方法，还包括：产生A的余弦信号和A的正弦信号，以识别在导频信号中的接收数据的转换的相位值。
10.根据权利要求8的方法，其中用所述同步数据初始化所述平均值。
11.根据权利要求8的方法，其中所述代码对应于所述同步数据的同步时间。
12.根据权利要求9的方法，其中通过平均解码数据和导频信号的转换的相位值获得相位信息。
13.根据权利要求8的方法，其中，通过用随后的解码数据将相位信息平均，获得随后的相位信息。
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