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Abstract

一种用于选择接收机中的调制检测器的方法和一种接收机,该接收机包括第一(103A)和第二(103B)调制检测器,用于确定所存储的训练序列与接收信号(IN)的至少一个训练序列(21)之间的至少一个互相关值的装置(100),和用于根据所确定的至少一个互相关值选择用于检测要被接收的信号的检测器(103A,103B)的装置(102)。

Description

用于选择接收机中的调制 检测器的方法，和接收机
本发明涉及一种用于选择接收机中的调制检测器的方法。
当通过无线信道发送信息时，必须对所要发送的信号进行调制。调制的目的是为了再生信号，以便它可以以射频发送。对良好的调制方式的一种要求是，例如使得能以尽可能窄的频带发送尽可能大量的信息。根据使用情况，也可以强调其他特性。此外，调制对邻近信道的干扰必须尽可能小。
一种调制方法是π/4-DQPSK(π/4移位的四相差分移相键控)调制。这种调制方法包括8个相位状态但只有4个相移。允许的相移(码元)是±π/4和±3π/4。每一相移都与所要发送的两个比特相应。换言之，数字信号通过这样方式以2比特序列来调制载波：在每一码元序列期间，给定的相移与每一2比特组合相应。这里码元序列是指用来发送两个比特的信号序列。与比特组合00、01、10和11相应的相移是π/4、3π/4、-π/4和-3π/4。例如，地面集群无线(TETRA)所用的码元频率是18kHz，因此比特频率为36kHz。
当信号被接收后，它必须被解调，即必须利用检测器来检测调制成信号的比特，以便得到其中所含的信息。接收机可以包括针对各种信道状态所优化的多个检测器。在某些情况下，可能还需要信道均衡器。一般这样来完成所要使用的检测器的选择：检测器同时工作并且各检测器都产生一个可比误差度量值，据此可选择最适合这些状态的检测器。
上述配置有这样的缺点：当检测器同时工作时，需要很大的计算量来计算检测器算法。可能包含在检测器中的信道均衡器尤其需要繁重的计算量。
因此，本发明的目的是提供一种方法和实现该方法的设备，以便能解决以上缺点。利用其特征如独立权利要求1和6中所公开的方法和接收机可以达到这一目的。本发明的的优选实施方式如从属权利要求中所述。
本发明基于这样的思想：在确定无线信道上的状态所要求的合适检测器类型时，可利用从码元同步所得到的互相关结果。
本发明的方法和配置具有这样的优点：由于无需多个检测器同时工作，因此可以使接收机中检测所需的计算量最小。在计算能力有限的终端设备中，这一优点尤其明显。利用本发明，还可以选择最佳检测器类型，以适应无线信道的状态。
下面，参照附图结合一些优选实施方式详述本发明，其中：
图1是根据本发明的接收机结构的框图；和
图2是TETRA系统中的帧结构的示意图。
下面，结合TETRA系统描述本发明，不过不能将本发明局限于任何特定的系统或调制方法。
在TETRA系统中，利用分组编码和卷积编码对从传输通路的媒体访问层(MAC)接收到的信息比特进行编码，以便检测无线通路上出现在信号中的错误并可在接收时纠正这些错误。将编码比特进行交错，以便使连续的比特彼此远离。这样便于纠错，如果所要发送的信号在无线通路上遭受瞬时干扰的话。交错比特利用给定的彩色码来混合，这样就可以识别不同基站的传输。复用时，将不同逻辑信道的比特进行组合。然后，由复用比特构成脉冲串。脉冲串是这样一种结构，它以一个时分多址(TDMA)时隙或子时隙发送。脉冲串包括数据比特字段20和22并在脉冲串中间还包括这两个字段之间的训练序列21，如图2中所示。训练序列21是存储在接收机的存储器中的一种预定比特序列，这样，可将接收信号的训练序列与所存储的训练序列进行比较。训练序列21可用来例如使接收同步并用来识别接收信号。差分编码根据脉冲串中的比特对产生调制码元。通过码元控制所调制的载波在发射机中被放大并发送到无线通路中。
该调制是上述π/4-DQPSK(π/4移位的四相差分移相键控)调制。这种调制方法包括8个相位状态但只有4个相移。允许的相移(码元)是±π/4和±3π/4。因此，实际上，π/4-DQPSK构象在两种4位置构象之间以码元间隔变化。
图1示出了针对例如TETRA系统的本发明的接收机结构框图。图中只示出了接收机的与理解本发明有关的组成部分。接收时，天线(未示出)接收到信号，并首先由射频部件(未示出)对信号进行处理。然后，A/D转换器(未示出)对中频信号进行抽样。抽样值输入到同步块100，如图1中用信号IN表示。同步块100从得到的抽样值中搜寻属于帧结构的训练序列21。据此，同步块可以准确确定理想抽样时刻，即抽样流中所有码元的位置。这也称为码元同步。这可以通过计算在不同抽样时刻接收信号脉冲串的训练序列21与所存储的训练序列之间的复互相关来实现。通常，互相关是指两个信号的乘积的整体，它表示信号的相关程度。因此，产生最大互相关值的接收信号的抽样时刻是理想抽样时刻，从而以已知的方式进行同步。在上述针对TETRA系统的例子中，所计算的互相关是复数，因为信号IN是复信号。同步块100还控制接收机中的射频部件，以便到达A/D转换器的信号可保持在最佳电平。
根据本发明的基本思想，在确定无线信道状态所要求的检测器类型103A或103B时，可利用从同步100所得到的相关数据。因此，如上所述，从同步100所得到的互相关结果的最大值与上述理想同步时刻相应。在理想情况下，当无线通路上没有干扰时，互相关零点位于理想同步时刻前后的一个码元序列的间隔内。换言之，当抽样时刻从理想抽样时刻向前或向后移位一个码元序列并计算所得到的训练序列与所存储的训练序列之间的互相关时，在理想情况下其结果为零。然而，如果在无线信道中出现多径传播，那么在这些互相关零点开始出现一些偏离零的值即功率。在本说明书中，术语“互相关零点”是指根据互相关的最大值在一个码元序列的间隔内所确定的上述互相关，在理想情况下，当无线通路上没有干扰时，该互相关结果为零，但如果有干扰则该互相关未必为零。
通常，在无线信道上，发送的信号通过若干个传播路径到达接收机，每一路径都有特定的延时，此外，信道特性也随时间而变化。例如，无线通路上反射和延时的波束会产生码元间干扰(ISI)。信道的频率响应或脉冲响应可利用其分支系数模拟无线信道的离散时间滤波器即信道估算器来估算。目的是为了通过信道估算来描述无线信道的状态。在本说明书中，信道估算器一般是指一种机理，它用来估算和保持无线信道的复脉冲响应的描述。更新信道估算的方法实际上与这种机理有关。在TETRA系统中，例如可用最小均方(LMS)算法来更新信道估算。为了确保在实际信息比特起动之前LMS算法收敛，检测器103A或103B必须得到信道的状态的尽可能好的初始估算。这一估算可从同步100得到，在搜寻最佳抽样时刻时，它可以计算接收信号的训练序列21与所存储的那种训练序列之间的复互相关。互相关结果为信道估算提供一个初始值，该初始值指示训练序列期间信道的平均状态。将在接收到训练序列之后才开始信道纠错和码元检测。这样保证了码元同步可以尽可能精确地调整码元的时序并可以产生信道的初始估算。信道纠错最好在前向和后向都进行，以便在初始化估算后，检测器103A或103B分别向着脉冲串的终点方向或向着脉冲串的起点方向通过训练序列21。因此，如果多径传播有很多，那么最好采用装有信道均衡器的检测器，相反，如果没有多径传播，那么可采用例如常规差分检测器作为检测器。
同步块100将接收到的信号帧输入到选择器单元102，该单元根据相关数据选择所要使用的检测器103A或103B，并通过输出端A或B将帧转发到选定的检测器块103A或103B。检测器103A或103B检测信息比特，而与此有关的可选择的信道均衡器以已知的方式纠正无线信道所造成的非理想情况，如上所述。最后，在成帧104中，将帧组成逻辑信道，逻辑信道被转发以便进一步处理OUT。
根据本发明的一种优选实施方式，在同步100中，如上所述，确定互相关的一个零点或两个零点处的接收信号的训练序列21与所存储的训练序列之间的复互相关。如果在任一零点处计算互相关，那么可以计算两个所得到的值的平均值或者可将它们相加，从而得到一个互相关值。或者，在进一步处理中也可以使用两个单独的互相关值。利用所得到的互相关的绝对值，选择器12选择用于码元检测的检测器103A或103B。均衡器之一(例如103A)最好包括信道均衡器，因此，如果所确定的复互相关的绝对值超过预定的限值，那么采用装有信道均衡器的检测器103A，而如果所确定的复互相关的绝对值小于预定的限值，那么采用另一个检测器103B(例如是差分检测器)。可以有两种以上的检测器类型，并且它们可与上述检测器不同，这与本发明的基本思想无关。最好只有用于检测的检测器103A或103B在使用中，这样使检测所需的计算量最小。
再者，根据本发明的这一优选实施方式，可通过求得多个接收时隙的互相关值的平均来进行检测器103A或103B的选择。这可以利用一个接收来自同步100的相关数据的平均器101来完成，如图1中所示。因此，将用来进行检测器选择的计算平均数据输入到选择器102。例如，可以在各接收脉冲串之后针对一定个数的以前脉冲串来计算平均值。例如，如前面所述，可通过将平均值与预定的限值进行比较来进行检测器的选择102。
为了便于理解本发明，以上描述了接收机的普通结构的一个例子。然而，在不违背本发明的前提下，接收机的结构可以变化。对熟练技术人员而言，显然，随着技术的发展，可以以多种方法来实现本发明的基本思想。因此，本发明及其实施方式并不局限于上述例子，而可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (10)

1．一种用于选择接收机中的调制检测器的方法，该接收机至少包括第一和第二检测器，这种方法包括以下步骤：
确定所存储的训练序列与接收信号的至少一个训练序列之间的至少一个互相关值，其特征在于：
根据所确定的至少一个互相关值，选择用于检测要被接收的信号的检测器。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定至少一个互相关值的步骤包括以下步骤：
搜寻接收信号的理想同步时刻，此刻接收信号的训练序列与所存储的训练序列之间的互相关具有最大值，和
计算所存储的训练序列与接收信号的训练序列之间的互相关值，这通过将接收信号的同步时刻从理想同步时刻向前移位一个码元序列而得到，和/或
计算所存储的训练序列与接收信号的训练序列之间的互相关值，这通过将接收信号的同步时刻从理想同步时刻向后移位一个码元序列而得到。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，接收信号是复信号，因此所要确定的至少一个互相关值是复互相关值。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于：
针对接收信号的给定的一些训练序列，完成确定至少一个互相关值的步骤，
计算所确定的互相关值的平均值的绝对值，和
如果互相关值的平均值的绝对值超过预定的限值，那么选择用于检测要被接收的信号的第一检测器，而如果互相关值的平均值的绝对值小于预定的限值，那么选择第二检测器。
5．如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，第一检测器包含有信道均衡器。
6．一种接收机，它包括：
第一(103A)和第二(103B)调制检测器，
用于确定接收信号(IN)的至少一个训练序列(21)与所存储的训练序列之间的至少一个互相关值的装置(100)，其特征在于，该接收机还包括：
用于根据所确定的至少一个互相关值选择用于检测要被接收的信号的检测器(103A,103B)的装置(102)。
7．如权利要求6所述的接收机，其特征在于，用于确定至少一个互相关值的装置(100)用来：
搜寻接收信号(IN)的理想同步时刻，此刻接收信号的训练序列(21)与所存储的训练序列之间的互相关具有最大值，和
计算所存储的训练序列与接收信号的训练序列之间的互相关值，这通过将接收信号的同步时刻从理想同步时刻向前移位一个码元序列而得到，和/或
计算所存储的训练序列与接收信号的训练序列之间的互相关值，这通过将接收信号的同步时刻从理想同步时刻向后移位一个码元序列而得到。
8．如权利要求6或7所述的接收机，其特征在于，接收信号(IN)是复信号，因此所要确定的至少一个互相关值是复互相关值。
9．如权利要求8所述的接收机，其特征在于，还包括装置(101)，该装置用来：
收集根据接收信号的训练序列所确定的预定个数的互相关值，和
计算所确定的互相关值的平均值的绝对值，据此，用于选择检测器的装置(102)用来：
如果互相关值的平均值的绝对值超过预定的限值，那么选择用于检测要被接收的信号的第一检测器(103A)，而如果互相关值的平均值的绝对值小于预定的限值，那么选择第二检测器(103B)。
10．如权利要求8或9所述的接收机，其特征在于，第一检测器(103A)含有信道均衡器。
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