DE69733993T2 - Korrektur von Gleichstrom-Phasenverschiebungen in PSK-Empfängern - Google Patents

Korrektur von Gleichstrom-Phasenverschiebungen in PSK-Empfängern Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schätzung der DC-Verschiebung und der Phasenverschiebung eines Funkempfängers, der in einem digitalen Durchlassband-Übertragungssystem betriebsfähig ist.
  • 1 zeigt eine allgemeine Anordnung eines bekannten digitalen Durchlassband-Übertragungssystems, in welchem eine Datenquelle 10 ein Datensymbol mn periodisch alle T Sekunden aussendet. Die Rate, mit der die Symbole im System erzeugt, übertragen und empfangen werden, bleibt konstant und ist gleich 1/T, die Symbolrate. Ein Kodierer 11 arbeitet am Ausgang (m0, m1, m2, ...) der Datenquelle 10, indem er jedes Datensymbol mn in einen Konstellationspunkt sn, der geometrisch in einem Signalraum dargestellt werden kann, kodiert. Die Anzahl der unterschiedlichen möglichen Konstellationspunkte ist begrenzt, und der Satz von Konstellationspunkten, die dem Satz der möglichen Datensymbole entsprechen, ist als die Signalkonstellation bekannt. Für jeden erzeugten Konstellationspunkt sn konstruiert ein Modulator 12 ein unterschiedliches moduliertes Signal sn(t) der Dauer T Sekunden als Darstellung des Datensymbols mn. Eine Antenne 13 des Senders sendet dann in Serie jedes modulierte Signal sn(t) auf einem Kommunikationskanal des Übertragungssystems. Ein Empfänger, der im digitalen Durchlassband-Übertragungssystem arbeitet, empfängt über eine Antenne 14 jedes der übertragenen Signale sn(t) als ein empfangenes Signal rn(t) für eine Dauer von T Sekunden. Mit anderen Worten, der Empfänger tastet das empfangene Funksignal mit der Symbolrate des Übertragungssystems ab, um eine Serie von Datenabtastwerten oder empfangenen Signalen rn(t) zu erzeugen. Die Aufgabe des Empfängers besteht darin, die Serie der ausgesandten Datensymbole mn durch das Verarbeiten der Serie von empfangenen Signalen rn(T) zu reproduzieren. Dies wird in zwei Stufen erreicht. Die erste Stufe besteht aus einem Detektor 15, der am empfangenen Signal rn(t) für eine Dauer von T Sekunden arbeitet, um einen Beobachtungspunkt oder einem empfangenen Signalpunkt rn, der wie der Konstellationspunkt geometrisch im Signalraum dargestellt werden kann, zu erzeugen. Ein Dekodierer 16 bildet die zweite Stufe des Empfängers und führt ein Entscheidungsausbildungsverfahren am empfangenen Signalpunkt rn aus, um eine Schätzung m'n des ursprünglichen Nachrichtensignals mn zu produzieren. Das Kodierungs- und Modulationsverfahren, das im Sender der 1 auftritt, umfasst typischerweise ein Schalten (eine Umtastung) beispielsweise der Phase der Trägerwelle 17 in einer Weise gemäß den einlaufenden Datenabtastwerten mn.
  • Eine weitere Diskussion eines digitalen Durchlassband-Übertragungssystems kann man im Kapitel 8 von „Communication Systems", Wiley, 3. Auflage, von Simon Haykin finden.
  • Ein populärer Typ einer digitalen Durchlassband-Datenübertragung, der in zellularen Telefonsystemen verwendet wird, ist die M-wertige Phasenumtastung (MPSK) oder spezifischer die Quadratur-Phasenumtastung (QPSK). Ein bekannter QPSK-Sender ist in 2 gezeigt. Jede Nachricht mn, die von der Datenquelle 10 ausgesandt wird, wird in einen Konstellationspunkt sn, der im QPSK-System durch die zwei Quadratursignale sn[I] und sn[Q] definiert ist, umgewandelt. Die zwei Quadratursignale modulieren zwei orthonormale Trägerwellen, die dieselbe Frequenz ωc aufweisen, sich aber in der Phase um 90° unterscheiden. Diese zwei modulierten Signale sn(t)[I] und sn(t)[Q] werden dann summiert, um das Sendesignal sn(t) zu erzeugen. 3 zeigt einen bekannten QPSK-Empfänger, der jedes übertragene Signal sn(t) als ein empfangenes Signal rn(t) empfangen kann. Das empfangene Signal rn(t) wird dann in einen I-Korrelator 31, der die I-Komponente rn[I] des empfangenen Signals wieder gewinnt, und einen Q-Korrelator 32, der die Q-Komponente rn[Q] des empfangenen Signals wieder gewinnt, gegeben. Die Signale rn[I] und rn[Q] definieren den empfangenen Signalpunkt rn.
  • Der Konstellationspunkt sn und der empfangene Signalpunkt rn des QPSK-Systems kann in einem Signalraumdiagramm, bei dem die x-Achse die In-Phase-I-Komponente und die y-Achse die π/2-Aus-Phase-Quadratur-Q-Komponente bezeichnet, aufgezeichnet werden. 4 ist ein Beispiel eines Signalraumdiagramms, das einen Satz von vier empfangenen Signalpunkten r1, r2, r3 und r4 und ihre zugehörigen Konstellationspunkte s1, s2, s3 und s4 zeigt.
  • In digitalen Durchlassband-Übertragungssystemen, die MPSK- und QPSK-Modulationsschemata verwenden, ist es bekannt, dass ein empfangener Signalpunkt rn von seinem zugehörigen Konstellationspunkt sn abweicht. Dies kann das Ergebnis zufälliger Fehler sein, die typischerweise verursacht durch Rauschkomponenten, die dem Übertragungssignal sn(t) im Kommunikationskanal hinzugefügt werden, auftreten. Die Abweichung der empfangenen Signalpunkte kann auch das Ergebnis systematischer Fehler, die in den empfangenen Signalpunkten rn vorhanden sind, sein. Diese systematischen Fehler können das Ergebnis einer Phasenverschiebung im Übertragungssystem, das jeden der empfangenen Signalpunkte im Signalraum dreht, sein. Die systematischen Fehler können auch das Ergebnis einer DC-Verschiebung im Übertragungssystem sein, die jeden der empfangenen Signalpunkte im Signalraum verschiebt.
  • Die gesamte DC-Verschiebung, die in den empfangenen Signalpunkten rn vorhanden ist, kann das Ergebnis einer Kombination von DC-Verschiebungsquellen sein, wie beispielsweise:
    • a) Das Basisband (Datenquelle und Kodierer) des Senders erzeugen eine DC-Verschiebung.
    • b) Ein Zwischenfrequenz- oder Trägerrest am Sender.
    • c) Ein Zwischenfrequenz- oder Trägerrest am Empfänger.
    • d) Das Basisband des Empfängers erzeugt eine DC-Verschiebung.
    • e) Eine Interferenz von einem Systemtakt erscheint als eine DC-Verschiebung, die einem speziellen Kanal überlagert ist.
  • Die Abweichung eines empfangenen Signalpunkts rn von seinem zugehörigen Konstellationspunkt sn kann für die Leistung des Empfängers abträglich sein. Die Optimierung des Empfängers hilft die Abweichung zu reduzieren, so dass der Dekodierer 16 das Entscheidungsausführungsverfahren genauer durchführen kann. Die Optimierung kann das Verbessern des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, so dass die Zufallsfehlerkomponente in der Abweichung, die sich aus Rauschen ergibt, reduziert wird, umfassen. Die Optimierung kann auch das Reduzieren der systematischen Fehler in der Abweichung durch das Schätzen der systematischen Fehler im System und dann das Eliminieren des geschätzten systematischen Fehlers aus dem empfangenen Signal umfassen.
  • Ein bekanntes Verfahren für das Schätzen der DC-Verschiebung in einem Empfänger besteht darin, die empfangenen Signalpunkte rn im Basisband des Empfängers zu mitteln, um einen Wert für die komplexe DC-Verschiebung zu erhalten. Beispielsweise können die I-Komponenten rn[I] der empfangenen Signalpunkte zusammen addiert und die Summe durch die Anzahl der Abtastwerte geteilt werden, um eine Schätzung für die I-Komponente der DC-Verschiebung zu erhalten, und die Q-Komponenten rn[Q] der empfangenen Signalpunkte können zusammen addiert werden, und die Summe kann durch die Anzahl der Abtastwerte geteilt werden, um eine Schätzung für die Q-Komponente der DC-Verschiebung zu erhalten. Damit das Verfahren eine genaue Schätzung der DC-Verschiebung erzielt, muss die Anzahl der empfangenen Signalpunkte N groß genug sein, um die Zufallsfehler in den empfangenen Signalpunkten signifikant zu reduzieren. Um auch systematische Fehler zu vermeiden, hängt das Verfahren vom Mitteln des Satzes der ursprünglichen Konstellationspunkte, die mit dem Satz der empfangenen Signalpunkte verbunden sind, auf im wesentlichen null ab.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abschätzen der DC-Verschiebung und der Phasenverschiebung für einen Funkempfänger, der in einem digitalen Durchlassband-Übertragungssystem betriebsfähig ist, vorgesehen, wobei das Verfahren umfasst: Abtasten eines empfangenen Funksignals bei der Symbolrate des Übertragungssystems, um einen Satz von Datenabtastwerten zu erzeugen, Verarbeiten jedes Datenabtastwertes im Satz, um einen empfangenen Signalpunkt im Signalraum für jeden Datenabtastwert zu bestimmen, Bestimmen eines zugehörigen Konstellationspunktes im Signalraum für jeden empfangenen Signalpunkt, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Umfassen der Berechnung der DC-Verschiebung und der Phasenverschiebung, welche für den Satz der Datenabtastwerte die Summe des Quadrats der Fehler zwischen jedem empfangenen Signalpunkt und seinem zugehörigen Konstellationspunkt minimiert.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abschätzen der DC-Verschiebung für einen Funkempfänger, der in einem digitalen Durchlassband-Übertragungssystem betreibbar ist, vorgesehen, wobei das Verfahren umfasst: Abtasten eines empfangenen Funksignals bei der Symbolrate des Übertragungssystems um einen Satz von Datenabtastwerten zu erzeugen, Verarbeiten jedes Datenabtastwertes im Satz, um einen empfangenen Signalpunkt im Signalraum für jeden Datenabtastwert zu bestimmen, Bestimmen eines zugehörigen Konstellationspunktes im Signalraum für jeden empfangenen Signalpunkt, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Umfassen der Berechnung der DC-Verschiebung, welche für den Satz der Datenabtastwerte die Summe des Quadrats der Fehler zwischen jedem empfangenen Signalpunkt und seinem zugehörigen Konstellationspunkt minimiert.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abschätzen der DC-Verschiebung für einen Funkempfänger, der in einem digitalen Durchlassbandübertragungssystem betreibbar ist, vorgesehen, wobei das Verfahren umfasst: Abtasten eines empfangenen Funksignals bei der Symbolrate des Übertragungssystems um einen Satz von Datenabtastwerten zu erzeugen, Verarbeiten jedes Datenabtastwertes im Satz, um einen empfangenen Signalpunkt im Signalraum für jeden Datenabtastwert zu bestimmen, Bestimmen eines zugehörigen Konstellationspunktes im Signalraum für jeden empfangenen Signalpunkt, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Umfassen der Berechnung der Phasenverschiebung, welche für den Satz der Datenabtastwerte die Summe des Quadrats der Fehler zwischen jedem empfangenen Signalpunkt und seinem zugehörigen Konstellationspunkt minimiert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Funkempfänger ein Phasen-Umtastungs(phase shift keying)Funkempfänger.
  • Vorzugsweise umfasst der Schritt der Verarbeitung die Verarbeitung jedes Datenabtastwertes unter Verwendung einer Korrelatorenbank. Die Korrelatorenbank kann einen gemeinsamen Eingang aufweisen, und die sich ergebenden Korrelatorausgaben können die empfangenen Signalpunkte in einem Signalraum definieren. Die Korrelatorenbank kann einen In-Phase-I-Korrelator und einen Quadratur-Q-Korrelator umfassen. Alternativ kann die Korrelatorenbank stattdessen eine Bank angepasster Filter sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Funkempfänger ein Quadratur-Phasenumtastungs(QPSK)-Funkempfänger.
  • In einer Ausführungsform wird Vorkenntnis über Information, die im empfangenen Funksignal enthalten ist, verwendet, um einen zugehörigen Konstellationspunkt für jeden empfangenen Signalpunkt zu bestimmen. Dies kann auftreten, wenn der Empfänger eine bekannte Sequenz von Nachrichtensymbolen, die vom Sender zu übertragen sind, erwartet und somit im Vorhinein den zugehörigen Konstellationspunkt für jeden empfangenen Signalpunkt kennt.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein entscheidungsunterstützter Vorgang, der durch den Dekodierer 16 ausgeführt wird, verwendet, um einen zugehörigen Konstellationspunkt für jeden empfangenen Signalpunkt zu bestimmen. In dieser Ausführungsform kann das Verfahren durchgeführt werden, wenn das Signal-zu-Rausch-Verhältnis hoch ist, um zu gewährleisten, dass der entscheidungsgestützte Vorgang genau arbeitet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Abschätzung der DC-Verschiebung für einen Funkempfänger, der in einem digitalen Durchlassband-Übertragungssystem betreibbar ist, vorgesehen, unter Verwendung eines Algorithmus, welcher die Gleichung implementiert:
    Figure 00070001
    wobei u die DC-Verschiebung darstellt, rn den Satz von empfangenen Signalpunkten darstellt, die einem empfangenen Signal entsprechen, das bei der Symbolrate abgetastet worden ist, sn den Satz von Konstellationspunkten, der zum Satz der empfangenen Signalpunkte gehört, darstellt, und N die Anzahl von Abtastwerten ist, die an dem empfangenen Signal ausgeführt worden sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für das Abschätzen der Phasenverschiebung eines Funkempfängers, der in einem digitalen Durchlassband-Übertragungssystem betreibbar ist, vorgesehen, unter Verwendung eines Algorithmus, welche die Gleichung implementiert:
    Figure 00080001
    wobei Y ein Winkel ist, welcher die Phasenverschiebung darstellt, rn den Satz von empfangenen Signalpunkten darstellt, die einem empfangenen Signal entsprechen, das bei der Symbolrate abgetastet worden ist, sn den Satz von Konstellationspunkten, der zum Satz der empfangenen Signalpunkte gehört, darstellt, und N die Anzahl von Abtastwerten ist, die an dem empfangenen Signal ausgeführt worden sind.
  • Ein Vorteil gemäß der Erfindung besteht darin, dass eine genaue Abschätzung der Phasenverschiebung und/oder der DC-Verschiebung im Empfänger unter Verwendung einer relativ kleinen Anzahl von empfangenen Signalpunkten ausgeführt werden kann. Somit kann die Abschätzung in einer kurzen Zeit mit einer einfachen Verarbeitung genau gemacht werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann an einem Satz der empfangenen Signalpunkte ausgeführt werden, wobei die zugehörigen Konstellationspunkte keinen Mittelwert von null bilden. Dies liefert einen signifikanten Vorteil gegenüber dem Verfahren des Stands der Technik.
  • Vorteilhafterweise kann das Verfahren gemäß der Erfindung kurze Datenmuster, die schon im Übertragungssystem existieren, verwenden. Dies gilt für die meisten Übertragungssysteme, die kurze bekannte Muster periodisch für Verwaltungszwecke(house keeping purposes)übertragen. In diesem Fall wird keine zusätzliche Bandbreite durch das Verwenden des Verfahrens gemäß der Erfindung verschwendet.
  • Vorteilhafterweise werden bei den Verfahren gemäß den vierten und fünften Aspekten der vorliegenden Erfindung die Ausdrücke
    Figure 00090001
    im Vorhinein berechnet und in einer Tabelle im Empfänger gespeichert, um die erforderliche Verarbeitung, insbesondere wenn das Verfahren mehr als einmal im Empfänger durchgeführt wird, zu reduzieren.
  • Idealerweise ist der Satz der empfangenen Signalpunkte rn in Bezug auf Frequenz- und Symbolzeitfehler korrigiert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung schätzt der Empfänger die DC-Verschiebung (sowohl im I- als auch im Q-Pfad) des im Basisband empfangenen Signals. Die unerwünschte Wirkung der DC-Verschiebung auf die Empfängerleistung kann dann durch das Durchführen der Umkehrtransformation der Verschiebungen beim empfangenen Signalpunkt eliminiert werden.
  • Die systematischen Fehler, die im Übertragungssystem vorhanden sind, können sich von Zeit zu Zeit ändern. Somit ist es vorteilhaft, periodisch den Empfänger zu kalibrieren oder zu optimieren durch das Abschätzen der DC-Verschiebung und der Phasenverschiebung unter Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung und dann die Verschiebungen in den empfangenen Signalen zu eliminieren. Änderungen bei den systematischen Fehlern können durch plötzliche Temperaturänderungen oder durch das Altern von Bauteilen im Empfänger verursacht werden. Änderungen bei den systematischen Fehlern können auch durch den Empfänger, der auf einen anderen Sender einrastet, verursacht werden.
  • Die Aspekte der Erfindung beziehen sich auch auf Funkempfänger, mobile Zellulargeräte und digitale Durchlassband-Übertragungssysteme, die angeordnet sind, um die hier beschriebenen Verfahren durchzuführen.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezug auf die angefügten Figuren beschrieben.
  • 1 ist ein Diagramm eines digitalen Übertragungssystems;
  • 2 ist ein Diagramm eines QPSK-Sender des Stands der Technik;
  • 3 ist ein Diagramm eines QPSK-Empfängers des Stands der Technik;
  • 4 ist ein Signalraumdiagramm für ein QPSK-System; und
  • 5 ist ein Signalraumdiagramm für ein digitales Durchlassband-Übertragungssystem, das das QPSK-Modulationsschema einschließt, das einen empfangenen Signalpunkt und einen zugehörigen Konstellationspunkt zeigt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung wird unter Bezug auf ein digitales Durchlassband-Übertragungssystem, das das QPSK-Modulationsschema einschließt, beschrieben. Der Empfänger ist vorzugsweise ein Empfänger eines mobilen Zellulartelefons, das in einem Zellulartelefonnetzwerk arbeitet.
  • Betrachtet man die 2 und 3, so ist dort ein Sender und ein Empfänger gezeigt, die ausgelegt sind, um in einem digitalen QPSK-Durchlassband-Übertragungssystem zu arbeiten. Der Sender umfasst Signale sn[I] und sn[Q], die den Konstellationspunkt sn definieren. Der Empfänger umfasst Signale rn[I] und rn[Q]. die den empfangenen Signalpunkt rn definieren. Da die I- und Q-Komponenten der Signale sn und rn sich auf orthogonalen Achsen befinden, ist es passend, die Signale sn und rn als komplexe Zahlen darzustellen, wobei die I-Komponente dem realen Teil der komplexen Zahl entspricht, und die Q-Komponente dem imaginären Teil der komplexen Zahl entspricht.
  • 5 zeigt einen einzelnen empfangenen Signalpunkt rn und seinen zugehörigen Konstellationspunkt sn, die in der komplexen Ebene aufgezeichnet sind. Gemäß der Erfindung kann die Beziehung zwischen dem Konstellationspunkt und dem empfangenen Signalpunkt in der folgenden Weise modelliert werden: rn = Gsneiφ + u + En 1)wobei
    G die Verstärkung des Systems ist.
    φ ein systematischer Fehler, der sich aus einer Phasenverschiebung ergibt, ist.
    u ein systematischer Fehler, der sich aus einer komplexen DC-Verschiebung ergibt, ist.
    En ein komplexer Zufallsfehler ist, der sich aus dem Rauschen im System ergibt.
  • Wenn man die Gleichung 1) neu anordnet, wird der komplexe Zufallsfehler in der folgenden Gleichung ausgedrückt En = rn – Gsneiφ – u
  • Im QPSK-Modulationsschema besitzt die Signalkonstellation Konstellationspunkte, die auf einem Kreis in der komplexen Ebene liegen, wobei der Kreis am Ursprung zentriert ist und einen Eeinheitsradius aufweist. Somit kann jeder Konstellationspunkt durch seinen Phasenwinkel θn wie in der folgenden Gleichung definiert werden:
  • Figure 00110001
  • Die Verstärkung und die Phasenverschiebung können in einer einzigen komplexen Variablen A kombiniert werden, so dass A = Geiφ
  • Somit wird der komplexe Zufallsfehler nun definiert als:
  • Figure 00120001
  • Das Quadrat der Größe dieses Zufallsfehlers ist durch die folgende Gleichung gegeben:
  • Figure 00120002
  • Durch das Summieren des Quadrats der Größe des Zufallsfehlers über der Anzahl der empfangenen Signalpunkte N wird die folgende Gleichung abgeleitet:
  • Figure 00120003
  • L(A, u, A, u) ist die Kostenfunktion für das System und gemäß der Erfindung muss, um die beste Abschätzung für die DC-Verschiebung und die Phasenverschiebung zu erhalten, diese Kostenfunktion minimiert werden. Durch das Minimieren der Kostenfunktion werden die Zufallsfehler und somit auch das Rauschen minimiert.
  • Minimieren der Kostenfunktion L in Bezug auf u und A:
  • Figure 00120004
  • Aus 4):
  • Figure 00120005
  • Substituiere A in 3):
  • Figure 00130001
  • Unter Verwendung von Gleichung 2)
  • Figure 00130002
  • Löse auf nach A:
  • Figure 00130003
  • Ersetze für u:
  • Figure 00140001
  • Es sei
    Figure 00140002
  • Somit liefern die Gleichungen 5) und 6) eine komplexe Abschätzung für die komplexe DC-Verschiebung u und die komplexe Variable A.
  • Die DC-Verschiebung für die I-Komponente rn[I] des empfangenen Signalpunktes ist gegeben durch Re(u).
  • Die DC-Verschiebung für die Q-Komponente rn[Q] des empfangenen Signalpunktes ist gegeben durch Im(u).
  • Die Phasenverschiebung ist gegeben durch Arg(A).
  • Die Verstärkung des Systems ist gegeben durch |A|.
  • In einem mobilen Zellulartelefon kann die Berechnung der DC-Verschiebungen und/oder der Phasenverschiebungen und/oder der Verstärkung in einem Basisband unter Verwendung eines Algorithmus, der in einem digitalen Signalprozessor des Zellulartelefons arbeitet, erzielt werden. Die Werte für die I- und Q-Komponenten der empfangenen Signalpunkte rn[I] und rn[Q] können in einer integrierten Schaltung des Zellulartelefons gepuffert und an den digitalen Signalprozessor gegeben werden, wenn dies durch den Algorithmus gefordert wird.
  • Gemäß dem Modell des Übertragungssystems, das in Gleichung 1) definiert ist, ist die Phasenverschiebung über der Schätzungszeitdauer (Summationszeitdauer) konstant. Somit wird in einer bevorzugten Ausführungsform die Abschätzung der DC-Verschiebung über 4 empfangene Signalpunkte ausgeführt, so dass die Schätzungszeitdauer kurz genug ist, dass man annehmen kann, dass die Phasenverschiebung konstant ist. Die Schätzung der DC-Verschiebung wird dann über folgende Sätze von 4 empfangenen Signalpunkten wiederholt, um einen Satz von Abschätzungen der DC-Verschiebung zu erzeugen. Dieser Satz der DC-Abschätzungen wird gemittelt, um eine endgültige Abschätzung für eine DC-Verschiebung zu erhalten. Durch das Berechnen der Phasenverschiebung für jeden Satz von 4 empfangenen Signalpunkten kann die Variation der Phasenverschiebung mit der Zeit bestimmt werden, wobei diese äquivalent zur Frequenzverschiebung des Systems ist.
  • Wenn ein spezielles N gegeben ist, so gibt es eine endliche Anzahl möglicher Sequenzen für den Satz der übertragenen Konstellationspunkte sn. Somit können die möglichen Werte für:
    Figure 00160001
    die man in den Gleichungen für u und A findet, im Vorhinein berechnet und als multiplikative Faktoren in einer Tabelle des digitalen Signalprozessors gespeichert werden. Die Berechnungen für u und A können im digitalen Signalprozessor unter Verwendung der Tabelle schneller durchgeführt werden, da weniger Berechnung erforderlich ist.
  • Mit der geschätzten DC-Verschiebung und Phasenverschiebung können die empfangenen Signalpunkte gemäß der Gleichung 1) eingestellt werden, um die DC-Verschiebung und die Phasenverschiebung zu eliminieren.
  • Es sollte verständlich sein, dass die vorangehende Beschreibung die Erfindung nur illustriert. Verschiedene Alternativen und Modifikationen können von Fachleuten ins Auge gefasst werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Somit soll die vorliegende Erfindung alle solche Alternativen, Modifikationen und Varianzen, die in den Umfang der angefügten Ansprüche fallen, umfassen.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Abschätzen der DC-Verschiebung (u) und der Phasenverschiebung (Arg(A)) für einen Funkempfänger, der in einem digitalen Durchlassband-Übertragungssystem betriebsfähig ist, wobei das Verfahren umfasst: – Abtasten eines empfangenen Funksignals (sn(t)) bei der Symbolrate (1/T) des Übertragungssystems, um einen Satz von Datenabtastwerten (rn(t)) zu erzeugen; – Verarbeiten jedes Datenabtastwerts (rn(t)) in dem Satz, um einen empfangenen Signalpunkt (rn) im Signalraum für jeden Datenabtastwert (rn(t)) zu bestimmen; – Bestimmen eines zugehörigen Konstellationspunkts (sn) im Signalraum für jeden empfangenen Signalpunkt (rn); wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch – Berechnen der DC-Verschiebung (u) und der Phasenverschiebung (Arg(A)), welche für den Satz von Datenabtastwerten (rn(t)) die Summe des Quadrats der Fehler (εn) zwischen jedem empfangenen Signalpunkt (rn) und seinem zugehörigen Konstellationspunkt (sn) minimieren.
  2. Verfahren zum Abschätzen der DC-Verschiebung (u) für einen Funkempfänger, der in einem digitalen Durchlassband-Übernagungssystem betriebsfähig ist, wobei das Verfahren umfasst: – Abtasten eines empfangenen Funksignals (sn(t)) bei der Symbolrate (1/T) des Übertragungssystems, um einen Satz von Datenabtastwerten (rn(t)) zu erzeugen; – Verarbeiten jedes Datenabtastwerts (rn(t)) in dem Satz, um einen empfangenen Signalpunkt (rn) im Signalraum für jeden Datenabtastwert (rn(t)) zu bestimmen; – Bestimmen eines zugehörigen Konstellationspunkts (sn) im Signalraum für jeden empfangenen Signalpunkt (rn); wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch – Berechnen der DC-Verschiebung (u), welche für den Satz von Datenabtastwerten (rn(t)) die Summe des Quadrats der Fehler (εn) zwischen jedem empfangenen Signalpunkt (rn) und seinem zugehörigen Konstellationspunkt (sn) minimiert.
  3. Verfahren zum Abschätzen der Phasenverschiebung (Arg(A)) für einen Funkempfänger, der in einem digitalen Durchlassband-Übertragungssystem betriebsfähig ist, wobei das Verfahren umfasst: – Abtasten eines empfangenen Funksignals (sn(t)) bei der Symbolrate (1/T) des Übertragungssystems, um einen Satz von Datenabtastwerten (rn(t)) zu erzeugen; – Verarbeiten jedes Datenabtastwerts (rn(t)) in dem Satz, um einen empfangenen Signalpunkt (rn) im Signalraum für jeden Datenabtastwert (rn(t)) zu bestimmen; – Bestimmen eines zugehörigen Konstellationspunkts (sn) im Signalraum für jeden empfangenen Signalpunkt (rn); wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst – Berechnen der Phasenverschiebung (Arg(A)), welche für den Satz von Datenabtastwerten (rn(t)) die Summe des Quadrats der Fehler (εn) zwischen jedem empfangenen Signalpunkt (rn) und seinem zugehörigen Konstellationspunkt (sn) minimiert.
  4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Funkempfänger ein Phasen-Umtastungs(phase shift keying)Funkempfänger ist.
  5. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Verarbeitens ein Verarbeiten von jedem Datenabtastwert (rn(t)) unter Verwendung einer Korrelatorenbank umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Korrelatorenbank einen gemeinsamen Eingang aufweisen, und die sich ergebenden Korrelatorausgaben die empfangenen Signalpunkte (rn) definieren.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei die Korrelatorenbank einen In-Phase I Korrelator und einen Quadratur Q Korrelator umfassen.
  8. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Funkempfänger ein Quadratur-Phasenumtastungs-Funkempfänger ist.
  9. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vorkenntnis über Information, die in dem empfangenen Funksignal (sn(t)) vorhanden ist, verwendet wird, um einen zugehörigen Konstellationspunkt (sn) für jeden empfangenen Signalpunkt (rn) zu bestimmen.
  10. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein entscheidungsunterstützter Vorgang verwendet wird, um einen zugehörigen Konstellationspunkt (sn) für jeden empfangenen Signalpunkt (rn) zu bestimmen.
  11. Verfahren zum Bestimmen der DC-Verschiebung (u) für einen Funkempfänger, der in einem digitalen Durchlassband-Übertragungssystem betriebsfähig ist, gemäß Anspruch 1 oder 2, unter Verwendung eines Algorithmus, welcher die Gleichung implementiert:
    Figure 00190001
    wobei u die DC-Verschiebung darstellt, rn den Satz von empfangenen Signalpunkten darstellt, die einem empfangenen Signal entsprechen, das bei der Symbolrate abgetastet worden ist, sn den Satz von Konstellationspunkten darstellt, der zu dem Satz von empfangenen Signalpunkten gehört, und N die Anzahl von Abtastwerten ist, die an dem empfangenen Signal ausgeführt worden sind.
  12. Verfahren zum Abschätzen der Phasenverschiebung (Arg(A)) für einen Funkempfänger, der in einem digitalen Durchlassband-Übertragungssystem betriebsfähig ist, gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 3, unter Verwendung eines Algorithmus, welcher die Gleichung implementiert:
    Figure 00200001
    wobei ψ ein Winkel ist, welcher die Phasenverschiebung darstellt, rn den Satz von empfangenen Signalpunkten darstellt, die einem empfangenen Signal entsprechen, das bei der Symbolrate abgetastet worden ist, sn den Satz von Konstellationspunkten darstellt, der zu dem Satz von empfangenen Signalpunkten gehört, und N die Anzahl von Abtastwerten ist, die an dem empfangenen Signal ausgeführt worden sind.
  13. Funkempfänger, eingerichtet um das Verfahren von irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  14. Mobiles Zellulartelefon, eingerichtet um das Verfahren von irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  15. Digitales Durchlassband-Übertragungssystem, eingerichtet um das Verfahren von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
DE69733993T 1996-12-31 1997-12-16 Korrektur von Gleichstrom-Phasenverschiebungen in PSK-Empfängern Expired - Lifetime DE69733993T2 (de)

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