CN1672379B - 跟有非线性补偿器的差分解码器 - Google Patents

Abstract

将非线性补偿器(20)提供给接收机用于为解码器输出信号补偿干扰项(的一部分)以改进解码过程并降低错误决定的数量，接收机包括(差分积分)移相键控解调器(4)和由解码器(19)组成的差分检测器(10)。非线性补偿器(20)包括用于估计解调器输出信号项的系数的信道估计器(22)以及用于移去所述解码器输出信号项的移去器(21、23)。接收机为蓝牙环境设计。在解码器输出信号u_k＝Ab_k+Bb_k-1+Cb_k+1+Db_k ^*+Eb_k-1b_k+Fb_kb_k+1+Gb_k-1b_kb_k+1+H中，移去器移去H项和B项以降低从u_k提取b_k的复杂性。限制器限制补偿解码器输出信号以进一步补偿解码器输出信号，以便解码器输出信号的可能值彼此间更特异。

Description

跟有非线性补偿器的差分解码器

本发明涉及用于接收调制编码信号的接收机，其包括用于解调所述信号的移相键控解调器并包括用于将所述信号解码的差分检测器。

本发明还涉及在用于接收调制编码信号的接收机中使用的非线性补偿器，其包括用于解调所述信号的移相键控解调器和用于将所述信号解码的差分检测器，本发明还涉及收发信机，其包括用于发射调制编码信号的发射机和用于接收所述调制编码信号的接收机，发射机具有差分编码器和移相键控调制器，接收机具有用于解调所述信号的移相键控解调器和用于将所述信号解码的差分检测器，本发明还涉及用于接收调制编码信号的方法，其包括经由移相键控解调解调所述信号的步骤以及将所述信号解码的步骤，本发明还涉及用于接收调制编码信号的处理器程序产品，其包括经由移相键控解调解调所述信号的功能以及将所述信号解码的功能。

例如，这种接收机构成收发信机的一部分，在消费品中使用收发信机用于短距离(例如1米或10米)上的无线通信。所述移相键控解调器例如与四相差分移相键控解调器对应，四相差分移相键控解调器包括π/4四相差分移相键控解调器(π/4-DQPSK解调器)。

从美国专利US6127884了解到现有技术的接收机，该专利的图1中公开了具有用于接收调制编码信号的接收机部分的收发信机，其包括用于解调所述信号的四相差分移相键控解调器和用于将所述信号解码的差分检测器，四相差分移相键控解调器由两个混频器和移相器组成。所述收发信机进一步包括用于发射所述调制编码信号的发射机部分，其包括编码器和调制器。

其中，已知的接收机存在不足，由于所述解码过程可能包括错误的决定，结果，解码输出信号包括干扰项。

其中，本发明的目的在于提供序言中所定义的接收机，在该接收机中改进了所述解码过程。

按照本发明的接收机的特征在于，所述差分检测器包括耦合到解码器的非线性补偿器，用于补偿解码器输出信号。

例如，用于补偿解码器输出信号的所述非线性补偿器至少部分补偿所述解码器输出信号中存在的干扰项(的一部分)。结果，所述解码过程将包括更少的错误决定。

其中，本发明基于对所述解码器输出信号可能包括导致错误决定的干扰项的洞察，其中，本发明还基于至少可以部分补偿这些干扰项(的一部分)这一基本思路。

其中，本发明解决了为接收机提供改进的解码过程的问题，其中，本发明是有利的，由于所述解码过程包括更少的错误决定。

按照权利要求2中定义的本发明的接收机的第一实施例是有利的，由于所述非线性补偿器包括用于估计所述解码器输出信号的至少一项的至少一个系数的信道估计器和用于移去所述解码器输出信号的至少一项的移去器。

所述信道估计器估计所述解码器输出信号的一个或多个干扰项的系数以及可能一个或多个干扰项的系数，移去器移去所述解码器输出信号的至少一个干扰项。

按照权利要求3中定义的本发明的接收机的第二实施例是有利的，由于所述接收机为蓝牙环境设计。

所述接收机包括所述π/4-DQPSK解调器和所述解码器，和已知的2.45GHz频带中1Mbit/s的高斯频移键控(G-FSK)技术相比，所述非线性补偿器将使传输速率是该比特速率的至少2倍(例如2Mbit/s)。

按照权利要求4中定义的本发明的接收机的第三实施例是有利的，由于将所述解码器输出信号定义为u_k＝Ab_k+Bb_k-1+Cb_k+1+Db_k ^*+Eb_k-1b_k+Fb_kb_k+1+Gb_k-1b_kb_k+1+H，其中所述移去器移去H项。

所述H项的所述移去将降低从u_k提取b_k的复杂性。H项作为没有与b_k-1和/或b_k和/或b_k+1组合的一项并且是仅有的一项，可有利地将其移去。更一般地，u_k＝f(b_k-1，b_k，b_k+1)+H，其中移去/补偿H。

按照权利要求5中定义的本发明的接收机的第四实施例是有利的，由于所述移去器包括用于从所述信道估计器接收H系数的组合器，用于将所述解码器输出信号与所述H项结合以便移去所述H项。

所述组合器接收正(读：初始)H系数并从所述解码器输出信号减去该正H系数，或者接收负(读：反向)H系数并将该负H系数加到所述解码器输出信号。

按照权利要求6中定义的本发明的接收机的第五实施例是有利的，由于将所述解码器输出信号定义为u_k＝Ab_k+Bb_k-1+Cb_k+1+Db_k ^*+Eb_k-1b_k+Fb_kb_k+1+Gb_k-1b_kb_k+1+H，其中所述移去器移去Bb_k-1项。

所述Bb_k-1项的所述移去将降低从u_k提取b_k的复杂性。更一般地，u_k＝f(b_k，b_k-1，b_k+1)+H，其中移去/补偿所述b_k-1项。

按照权利要求7中定义的本发明的接收机的第六实施例是有利的，由于所述移去器包括组合器，用于接收源自所述信道估计器的B系数以及源自所述非线性补偿器的输出并延迟T_s时间的b_k-1信号的乘积，用于将所述解码器输出信号与所述Bb_k-1项组合以便移去所述Bb_k-1项。

所述组合器接收正(读：初始)乘积并从所述解码器输出信号减去该正乘积，或者接收负(读：反向)乘积并将该负乘积加到所述解码器输出信号。

按照权利要求8中定义的本发明的接收机的第七实施例是有利的，由于所述移去器包括位于所述组合器和所述非线性补偿器的所述输出之间的限制器，用于限制补偿解码器输出信号。

所述限制器进一步补偿所述解码器输出信号以便解码器输出信号的可能值可以更好彼此区别。在四相差分移相键控解调的情况下，可能值的数量等于4。在差分移相键控解调的情况下，可能值的数量等于2。在8-差分移相键控调制的情况下，可能值的数量等于8，等等。

需要注意的是，由于用于减/加的所述组合器和用于相乘并产生所述乘积的乘法器都工作在复域中，每个复数组合(减法/加法)包括两个实数组合并且每个复数乘法包括四个实数乘法和三个实数组合。

按照本发明的非线性补偿器的实施例、按照本发明的收发信机的实施例、按照本发明的方法的实施例以及按照本发明的处理器程序产品的实施例与按照本发明的接收机的实施例一致。

结合下文中描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见和清楚。

图1以框图的形式示出本发明包括本发明非线性补偿器的接收机。

图1公开了收发信机1，其包括耦合到天线的天线接口2并具有耦合到接收接口3(例如滤波器、前置放大器等)的输入的输出，接收接口3的输出耦合到(π/4-)四相差分移相键控解调器4(或(π/4-)DQPSK调制器4)，(π/4-)DQPSK调制器4的输出耦合到另一个接收接口5(例如另一个滤波器、另一个前置放大器、转换器等)的输入，另一个接收接口5的输出耦合到差分检测器10的输入。接收接口3、(π/4-)DQPSK调制器4、另一个接收接口5和差分检测器10共同构成了接收机(的一部分)。

天线接口2的输入耦合到发射接口6(例如滤波器、放大器等)的输出，发射接口6的输入耦合到(π/4-)四相差分移相键控调制器7(或(π/4-)DQPSK调制器7)的输出，(π/4-)DQPSK调制器7的输入耦合到另一个发射接口8(例如另一个滤波器、另一个放大器、转换器等)的输出，另一个发射接口8的输入耦合到差分编码器30的输出。发射接口6、(π/4-)DQPSK调制器7、另一个发射接口8和差分编码器30共同构成了发射机(的一部分)。

差分检测器10包括输入接口11(例如滤波器等)，输入接口11其输入耦合到差分检测器10的输入，输出耦合到第一乘法器12的第一输入和第一延迟块13的输入。第一延迟块13的输出耦合到共轭块14的输入，共轭块14的输出耦合到第一乘法器12的第二输入，第一乘法器12的输出耦合到采样器15的输入。采样器15的输出耦合到非线性补偿器20的输入。输入接口11、第一乘法器12、第一延迟块13、共轭块14和采样器15共同构成了解码器19(的一部分)。

非线性补偿器20包括第一组合器21和信道估计器22，第一组合器21的第一输入耦合到所述非线性补偿器20的所述输入，信道估计器22的输入耦合到所述非线性补偿器20的所述输入。信道估计器22的第一输出耦合到第一组合器21的第二输入，信道估计器22的第二输出耦合到第二乘法器24的第一输入。第一组合器21的输出耦合到第二组合器23的第一输入，第二组合器23的第二输入耦合到第二乘法器24的输出。第二组合器25的输出耦合到限制器25的输入，限制器25的输出耦合到第二延迟块26的输入，第二延迟块26的输出耦合到第二乘法器24的第二输入。第一组合器21和第二组合器22共同构成了移去器(的一部分)。

限制器25的输出构成非线性补偿器20的输出和差分检测器10的输出，限制器25的输出耦合到数据处理器40的输入，数据处理器40的输出耦合到差分编码器30的输入，差分编码器30包括编码器32，编码器32的输入构成所述差分编码器30的所述输入，编码器32的输出耦合到输出接口31(例如滤波器等)的输入，输出接口31的输出构成差分编码器30的输出。

本发明的收发信机1包括接收机3、4、5、10，本发明的非线性补偿器20按照以下方式运行。源自另一个收发信机的另一个发射机、通过另一个差分编码器编码并通过另一个四相差分移相键控调制器调制(均未示出)的信号经由天线到达天线接口2并且经由接收接口3流到解调器4用于解调。解调后，解调(但仍编码)的信号经由另一个接收接口5流到差分检测器10，在该差分检测器中经由解码器19将这些编码信号解码然后经由非线性补偿器20补偿这些信号。

解码器19将编码信号解码是通过：经由输入接口11连接所述编码信号，然后经由第一乘法器将连接编码信号与经由共轭块14的复共轭连接编码信号相乘，并且经由第一延迟块13延迟时间间隔T_s(例如与符号周期对应)。最后，经由采样器15将乘法结果信号采样以得到解码器输出信号。

例如，将该解码器输出信号定义为u_k＝Ab_k+Bb_k-1+Cb_k+1+Db_k ^*+Eb_k-1b_k+Fb_kb_k+1+Gb_k-1b_kb_k+1+H，b_k-1是b_k信号延迟一个时间间隔T_s，b_k ^*是b_k信号的复共轭，Ab_k是非干扰项，A是非干扰系数，所有其他项是干扰项，B-H是干扰系数，等等。将所述解码器输出信号提供给第一组合器21和信道估计器22，信道估计器22估计H系数并将其提供给第一组合器21，第一组合器21将其加到所述解码器输出信号(在反向提供H系数的情况下)或从所述解码器输出信号减去(在非反向地提供H系数的情况下)它。结果，移去了H项。

所述H项的所述移去将降低从u_k提取b_k的复杂性。H项作为没有与b_k-1和/或b_k和/或b_k+1组合的一项并且是仅有的一项，可有利地将其移去。更一般地，u_k＝f(b_k-1，b_k，b_k+1)+H，其中移去/补偿H。

信道估计器22进一步估计B系数并将其提供给第二乘法器24，第二乘法器24将B系数与源自第二延迟块26的b_k-1信号相乘(b_k-1是通过第二延迟块26将b_k信号延迟一个时间间隔T_s)并将其加到所述解码器输出信号(在反向提供B系数的情况下)或从所述解码器输出信号(已从其中移去了H项)减去它(在非反向地提供H系数的情况下)，所述解码器输出信号中已经移去了H项。结果，还移去了整个Bb_k-1项。

所述Bb_k-1项的所述移去将降低从u_k提取b_k的复杂性。更一般地，u_k＝f(b_k-1，b_k，b_k+1)+H，其中移去/补偿Bb_k-1项。

限制器25限制补偿解码器输出信号，可看作是所述解码器输出信号的进一步补偿以便解码器输出信号的可能值能更好彼此区别。

将非线性补偿器20的输出上的补偿解码器输出信号提供给数据处理器40(例如包括符号-比特转换器)，例如用于关于接收符号例如经由阈值检测器或类似单元作出决定，并例如用于进一步数据处理的目的。

例如被定义为源自数据处理器40(例如包括比特-符号转换器)的b_n信号并要从另一个收发信机的另一个接收机(均未示出)发射的信号通过差分编码器30的编码器32被编码，并并例如被定义为c_n＝c_n-1b_n，经由输出接口31和另一个发射接口8流到调制器7用于调制。调制以后，调制编码信号经由发射接口6和天线接口2流到所述天线用于发射等。

其中，本发明基于对所述解码器输出信号可能包括导致错误决定的干扰项的洞察，其中，还基于至少可以部分补偿这些干扰项(的一部分)这一基本思路。

其中，本发明解决了为接收机提供改进的解码过程的问题，其中，本发明是有利的，由于所述解码过程包括更少的错误决定。

所述接收机包括所述π/4-DQPSK解调器和所述解码器，和已知的2.45GHz频带中1Mbit/s的高斯频移键控(G-FSK)技术相比，所述非线性补偿器使传输速率是该比特速率的至少2倍(例如2Mbit/s)。

需要注意的是，由于用于减/加的所述组合器和用于相乘并产生所述乘积的乘法器都工作在复域中，每个复数组合(减法/加法)包括两个实数组合并且每个复数乘法包括四个实数乘法和三个实数组合。

所述信道估计器是公知常识，其基于从发射机周期性地向接收机发送并且在所述接收机上预知的专有训练序列的使用。所述解调器、调制器、接口、乘法器、组合器、延迟块、共轭块、采样器、限制器和编码器本身是公知常识。所述收发信机例如构成了便携式电脑卡、移动电话、打印机、手持设备、数码相机、头戴耳机、综合业务数字网(ISDN)接入点、车内子系统、工业应用和/或音频/视频相关装置的无线电设备的一部分。

特别地，解码器19和/或非线性补偿器20(的一部分)可与数据处理器40有效结合。特别地，在解码器19和/或非线性补偿器20中，每个块是可能是100％硬件、100％软件或软硬件的混合。

当追求更高的比特速率(诸如4Mbit/s或10Mbit/s)时，使用非线性补偿器的好处将更加明显。在这些环境下，所述A-H的估计可用于提供更复杂的补偿并进一步改进收发信机的工作。

一般而言，包报头用于在接收机支持信道估计。报头包括一定数量的比特，将这些比特转换为调制符号，在接收机预知这些比特。

假设

$\left(x_{k-M}\right)=1/N\·\underset{i=0}{\overset{i=N-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(x_{i-M}\right)$

是以给定的一般延迟M对开始的N个采样的平均函数。

引入了七个平均项(将在所述信道估计器中计算这七个平均项)：

μ₁＝<u_k>

μ₂＝<b_ku_k>

μ₃＝<b_k-1u_k>

μ₄＝<b_k+1u_k>

μ₅＝<b_kb_k-1u_k>

μ₆＝<b_kb_k+1u_k>

μ₇＝<b_k-1b_kb_k+1u_k>

然后考虑已知的报头序列以及u_k的结构，系数A-H可表示为：

A＝f₁(μ)

B＝f₂(μ)

C＝f₃(μ)

D＝G^*

E＝f₄(μ)

F＝f₅(μ)

G＝f₆(μ)

H＝f₇(μ)

f₁和f₂从已知的报头序列属性和u_k和的结构中提取，μ＝{μ₁，μ₂，μ₃，μ₄，μ₅，μ₆，μ₇}。

Claims (10)

1.用于接收已调制的已编码信号的接收机，其包括：

移相键控解调器(4)，用于解调所述信号；以及

差分检测器(10)，所述差分检测器(10)包括用于解码已解调信号的解码器(19)和包括耦合到所述解码器(19)的非线性补偿器(20)，用于补偿解码器输出信号，

其特征在于，所述非线性补偿器(20)包括：

信道估计器(22)，用于估计所述解码器输出信号的至少一项的至少一个系数；以及

移去器(21，23，25)，用于移去所述解码器输出信号的至少一项。

2.如权利要求1所述的接收机，其特征在于：所述接收机为蓝牙环境设计。

3.如权利要求2所述的接收机，其特征在于：将所述解码器输出信号定义为u_k＝Ab_k+Bb_k-1+Cb_k+1+Db_k ^*+Eb_k-1b_k+Fb_kb_k+1+Gb_k-1b_kb_k+1+H，所述移去器(21，23，25)移去H项，b_k是时刻k的信息信号，b_k-1是延迟一个时间间隔的信息信号，b_k ^*是信号b_k的复共轭，Ab_k是非干扰项，A是非干扰系数，B-H是干扰系数。

4.如权利要求3所述的接收机，其特征在于：所述移去器(21，23，25)包括用于从所述信道估计器(22)接收H系数的组合器(21)，用于将所述解码器输出信号与所述H项组合以便移去所述H项。

5.如权利要求2所述的接收机，其特征在于：将所述解码器输出信号定义为u_k＝Ab_k+Bb_k-1+Cb_k+1+Db_k ^*+Eb_k-1b_k+Fb_kb_k+1+Gb_k-1b_kb_k+1+H，所述移去器(21，23，25)移去Bb_k-1项，b_k是时刻k的信息信号，b_k-1是延迟一个时间间隔的信息信号，b_k ^*是信号b_k的复共轭，Ab_k是非干扰项，A是非干扰系数，B-H是干扰系数。

6.如权利要求5所述的接收机，其特征在于：所述移去器(21，23，25)包括组合器(23)，用于接收源自所述信道估计器(22)的B系数与源自所述非线性补偿器(20)的输出并延迟T_s时间的b_k-1信号的积，用于将所述解码器输出信号与所述Bb_k-1项组合以便移去所述Bb_k-1项。

7.如权利要求6所述的接收机，其特征在于：所述移去器(21，23，25)包括位于所述组合器(23)和所述非线性补偿器(20)的所述输出之间的限制器(25)，用于限制已补偿的解码器输出信号。

8.如权利要求1所述的接收机，其特征在于：所述解码器(19)包括采样器(15)，用于提供所述解码器输出信号。

9.收发信机，包括：

发射机，其具有差分编码器(30)和移相键控调制器(7)，用于发射已调制的已编码信号；

并且还包括根据权利要求1-8中任何一个所述的接收机。

10.用于接收已调制的已编码信号的方法，其包括步骤：

通过移相键控解调对所述信号进行解调；

对已解调信号解码，

非线性补偿已解码信号，

其特征在于，所述非线性补偿已解码信号的步骤包括：

信道估计所述已解码信号的至少一项的至少一个系数的子步骤；以及

移去所述已解码信号的至少一项的子步骤。