專利名稱：Qpsk調制系統(tǒng)的自動頻率控制設備和方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種QPSK(四相相移鍵控)調制系統(tǒng)的AFC(自動頻率控制)，尤其是涉及一種能夠通過計算排除了誤碼的頻差來提高AFC的精確度的QPSK調制系統(tǒng)的AFC設備和方法。
相關技術背景一般來說，當移動通信系統(tǒng)中的信道改變時，發(fā)送/接收頻率也隨之改變。因此，接收側需要把頻率調諧到發(fā)送側所使用的相應的改變頻率上。
更進一步，所述接收側使用AFC設備檢測所分配給信道的頻率。另外，所述接收側也使用AFC設備來防止由于多徑衰落現象引起的接收靈敏度的降低。
常規(guī)AFC設備使用向量積型鑒頻器計算相鄰I和Q信號之間的頻差，計算所計算頻差的平均值，然后用所得到的平均值執(zhí)行AFC。
在此方式中，所述常規(guī)AFC設備用接收到的訓練序列碼來計算頻差，并用計算的頻差執(zhí)行AFC。然而，由于所述常規(guī)AFC設備計算包括誤碼訓練序列的頻差，這就會降低頻差值的精確度并且降低所述AFC設備的性能。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和其它所提到的目的。
本發(fā)明的另一個目的是消除誤碼的在頻差值上的影響，并提高AFC的精確度。
為了全部或部分地至少達到上述目的，本發(fā)明提供了一種QPSK調制系統(tǒng)的新穎AFC設備，包括一個鑒頻單元，其用于使用接收序列中的相鄰I和Q信號之間的頻率差來計算一個實部峰值，并使用在一個接收序列中的相鄰I和相鄰Q信號之間的頻率差來計算一個虛部峰值；一個誤碼檢測單元，用于從接收序列中檢測誤碼。該設備還包括一個開關單元，用于在誤碼檢測單元的控制下消除檢測到的誤碼；和一個平均頻差計算單元，用于計算不包含誤碼的接收序列的頻差平均值。本發(fā)明還提供一種新穎的AFC方法。
該發(fā)明所具有的其它優(yōu)點、目的、和特性，一部分將在下面隨后的描述中闡明，一部分將對于本領域的普通技術人員來說，在細查下述內容的基礎上變的顯而易見，或從本發(fā)明的實踐中學會得出。本發(fā)明的目的和優(yōu)點可以如所附的權利要求書中特別指出的方式來實現并獲得。
附圖簡述本發(fā)明將參考下面的附圖進行詳細描述，其中相同的參考數字指代相同成分，其中

圖1是依照本發(fā)明的一個QPSK調制系統(tǒng)的AFC設備的方塊圖；圖2是一個雙倍積型鑒頻單元的概括圖；圖3是一個平均頻差計算單元的概括圖；圖4是依照本發(fā)明的一個QPSK調制系統(tǒng)的AFC方法的流程圖；圖5展示了通過雙倍積型鑒頻單元在相鄰碼字之間輸出的實部和虛部峰值；圖6圖示了實部峰值、虛部峰值與相鄰碼間的頻差之間的關系；和圖7圖解了一個誤碼判決區(qū)域。
最佳實施例在本發(fā)明中，AFC設備用一個雙倍積型鑒頻單元用相鄰符號的I和Q信號之間的頻率區(qū)別來計算一個實部峰值，用相鄰I信號和相鄰Q信號之間的頻率區(qū)別來計算一個虛部峰值，用計算得到的兩種類型峰值來計算輸入信號的頻差，并用計算得到的頻差執(zhí)行AFC。
另外，依照本發(fā)明，檢測沒有落在判決區(qū)域中的接收碼元，然后排除所檢測到的碼元來計算一個頻差。
現在轉到圖1，依照本發(fā)明的一個QPSK調制系統(tǒng)的AFC設備的方塊圖。如所示，QPSK調制系統(tǒng)的AFC設備包括一個雙倍積型鑒頻單元100，其用來接收一個QPSK型輸入序列，順序使用用相鄰I和Q信號的乘積計算一個實部峰值，并使用用相鄰I信號的乘積和相鄰Q信號的乘積順序計算一個虛部峰值；一個誤碼檢測單元200，用于用實部和虛部峰值檢測一個誤碼符號，并輸出一個控制信號來根據檢測的誤碼符號排除一個實部峰值和一個虛部峰值；一個開關單元300，用于根據控制信號選擇性的旁路從雙倍積型鑒頻單元100輸出的實部和虛部峰值；和一個平均頻差計算單元400，用于計算從開關單元300輸出的實部峰值的平均值和虛部峰值的平均值，并用計算得到的實部峰值的平均值和虛部峰值的平均值計算輸入序列的一個平均頻差。
參考圖2，所述雙倍積型鑒頻單元100包括第一單級型鑒頻器，其用于用相鄰I和Q信號的乘積計算一個實部峰值；和第二單級型鑒頻器，其用于用相鄰I信號的乘積和相鄰Q信號的乘積計算一個虛部峰值。
所述第一單級型鑒頻器包括一個第一延遲單元110，用于延遲一個輸入I信號一定量時間；一個第一乘法器120，用于相乘在第一延遲單元110延遲的I信號和一個輸入的Q信號；一個第二延遲單元130，用于延遲一個輸入Q信號一定量時間；一個第二乘法器140，用于相乘在第二延遲單元130延遲的Q信號和所述輸入I信號；和一個第一加法器150，用于計算第一乘法器120與第二乘法器140輸出之間的一個差值，并輸出一個實部峰值(rc(t))。
所述第二單型鑒頻器包括一個第三乘法器160，用于相乘輸入的I信號和延遲了一定量時間的I信號；一個第四乘法器170，用于相乘輸入的Q信號和延遲了一定量時間的Q信號；和一個第二加法器180，用于計算第一乘法器160和第二乘法器170的輸出，并輸出一個虛部峰值(rs(t))。所述一定量時間表示一個碼元周期。
參考圖3，所述平均頻差計算單元140包括峰值平均計算單元，用于用矢量和方法來計算輸入序列的一個實部和虛部峰值的平均值；和一個頻差輸出單元(未示出)，用于用計算得到的實部和虛部峰值的平均值計算輸入序列的一個平均頻差(foff)。
所述峰值平均計算單元包括第一加法器410和第二加法器420，分別用于用矢量和方法把從開關單元300輸出的實部和虛部峰值加到實部和虛部峰值的平均值上；和一個第一平均計算器430，用于用一個從第一加法器410輸出的值輸出實部峰值平均值，并把該實部峰值平均值提供給第一加法器410；和一個第二平均計算器440，用于用一個從第二加法器420輸出的值輸出虛部峰值平均值，并把該虛部峰值平均值提供給第二加法器420。
現在描述上面所提及的QPSK調制系統(tǒng)的AFC設備的操作。
圖4是依照本發(fā)明的一個QPSK調制系統(tǒng)的AFC方法的流程圖。在執(zhí)行AFC中，采用發(fā)送端和接收端都知道的訓練序列。例如，在TD-SCDMA(時分同步碼分多址)系統(tǒng)中，采用144片的一個訓練序列。
當144片的訓練序列以一種QPSK復碼元形式輸入時，雙倍積型鑒頻單元100計算相鄰碼元的實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))，并且該計算是在訓練序列區(qū)域期間順序執(zhí)行的(步驟S10和S12)。因此，例如，如果一個輸入序列是144-片訓練序列，如圖5所示，從雙倍積型鑒頻單元100輸出的實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))分別是143。
用相鄰碼元間的頻率區(qū)別對實部峰值(rc(t))的計算如下所述。當輸入一個QPSK復碼元的I信號(I(t))和Q信號(Q(t))時，雙倍積型鑒頻單元100的第一乘法器120相乘一個通過第一延遲單元110延遲一個碼元周期(T)的I信號(前一碼元的I信號)(I(t+T))和一個當前輸入的Q信號。此外，第二乘法器140相乘一個通過第二延遲單元130延遲一個碼元周期(T)的Q信號(前一碼元的Q信號)(Q(t+T))和一個當前輸入的I信號(I(t))。第一加法器150計算第一乘法器120與第二乘法器140輸出之間的差值，并輸出一個當前碼元與前一碼元之間的實部峰值(rc(t))。
另外，用相鄰碼元間的頻率區(qū)別的對虛部峰值(rs(t))的計算如下所述。所述雙倍積型鑒頻單元100的第三乘法器160相乘當前輸入的I信號(I(t))和一個通過第一延遲單元(110)延遲一個碼元周期(T)的I信號(前一碼元的I信號)(I(t+T))。第四乘法器170相乘一個當前輸入的Q信號(Q(t))和一個通過第二延遲單元130延遲一個碼元周期(T)的Q信號(前一碼元的Q信號)(Q(t+T))。第二加法器180相加第三乘法器160的一個輸出和第四乘法器170的一個輸出，并輸出一個當前碼元與前一碼元之間的虛部峰值(rs(t))。
對于QPSK調制系統(tǒng)來說，如果輸入頻差是Δf，那么輸入信號I(t)和Q(t)可以用下面所示的方程(1)和(2)表示I(t)＝sin(2πΔft+θ)---------(1)Q(t)＝cos(2πΔft+θ)---------(2)其中θ表示輸入信號的相位。
當輸入輸入信號I(t)和Q(t)時，由雙倍積型鑒頻單元100輸出的實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))可以用下面所示的方程(1)和(2)表示rc(t)＝Q(t)×I(t+T)-I(t)×Q(t+T)＝sin(2πΔft)--------(3)rs(t)＝I(t)×I(t+T)+Q(t)×Q(t+T)＝cos(2πΔft)--------(4)其中“T”表示一個碼元周期。
此外，通過下面所示的等式(5)可以用一個任意的頻差實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))計算頻差。
Δf=12πTtan-1(rc(t)rs(t))---(5)]]>
接下來，圖6圖示了實部峰值、虛部峰值與相鄰碼元間的頻差之間的關系。
參考圖5和6，對于一個144-片訓練序列來說，通過雙倍積型鑒頻單元100可以計算出143個實部峰值(rc(t))和143個虛部峰值(rs(t))，并用143個實部峰值(rc(t))和143個虛部峰值(rs(t))來獲得143個碼元間頻差(Δf)。
當144-片訓練序列的143個實部峰值(rc(t))和143個虛部峰值(rs(t))在每個字符碼元周期通過雙倍積型鑒頻單元100順序輸出時，如在圖7中所示的，誤差檢測單元200基于每個QPSK碼元的判決區(qū)域來檢測一個誤碼符號(步驟S14)。判決區(qū)域是用來判決接收碼元是否是正常的。因此，沒有落在相應區(qū)域的碼元被認為是誤碼。
如果用接收的特定碼元計算的實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))在下面所示的方程(6)的范圍內，那么所述特定碼元就被認為在判決區(qū)域之外。
Tan(rc(t)rs(t))>π/4,tan(rc(t)rs(t))<-(π/4)---(6)]]>方程(6)也可以表示為下面所示的方程(7)rc(t)rs(t)>1,rc(t)rs(t)<-1---(7)]]>從而，誤差檢測器200能夠根據從雙倍積型鑒頻單元100輸出的實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))是否滿足方程(7)的條件檢測一個誤碼符號。
如果從雙倍積型鑒頻單元100輸出的實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))滿足方程(7)的條件(步驟S16)，那么誤碼檢測單元200就確定實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))已經使用誤碼進行了計算，并控制開關單元300以便該實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))不會被旁路。開關單元300在誤碼檢測單元200的控制下斷開，并消除所述實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))(步驟S18)。
然而，如果從雙倍積型鑒頻單元100輸出的實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))不滿足方程(7)的條件，那么誤碼檢測器200就確定實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))已經用正常碼元進行了計算，并控制開關單元300以便所述實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))被旁路。
開關單元300在誤碼檢測單元200的控制下接通，并把該實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))旁路到平均頻差計算單元400。
然后，平均頻差計算單元400用矢量和的方法相加從開關單元300輸出的實部峰值(rc(t))和虛部峰值(rs(t))來計算一個實部峰值平均值(Rc(t))和一個虛部峰值平均值(Rs(t))(步驟S20)。
平均頻差計算單元400還可以用如下所示的方程(8)使用相同的方法計算一個來自于所獲得的實部峰值平均值(Rc(t))和虛部峰值平均值(Rs(t))的訓練序列的平均頻差(Δfoff)(步驟S22)(Δfoff)=tan-1(Rc(t)Rs(t))---(8)]]>所述AFC設備用從平均頻差計算單元400輸出的訓練序列的平均頻差(Δfoff)執(zhí)行AFC(步驟S24)。在AFC設備中計算訓練序列的平均頻差(Δfoff)的過程中，使用誤碼計算的一個頻差被排除以最小化在AFC中由誤碼引起的影響。
描述到此，依照本發(fā)明的QPSK調制系統(tǒng)的AFC設備和方法有許多優(yōu)點。
也就是說，例如，第一，如果利用相鄰碼元的頻率區(qū)別的實部和虛部峰值不出現在某一定的范圍內，那么用于計算實部峰值和虛部的一個碼元被確定為一個誤碼，從而可以簡單地檢測輸入序列的誤碼。
第二，誤碼從一個輸入序列中被檢測到并計算除去誤碼的的輸入字符的頻差，由此，消除了誤碼在頻差值上的影響并從而提高了AFC的精確度。
第三，用相鄰I信號的乘積和相鄰Q信號的乘積來計算在相鄰I信號和Q信號之間的實部峰值，然后，用兩種類型的峰值計算頻差，從而得到更精確的頻差值。
本發(fā)明可以用依照本說明書的教導進行編程的傳統(tǒng)通用數字計算機或微處理器方便地實現，對那些熟練的計算機技術人員來說是很顯然的?；谒秲热莸慕虒В炀毜木幊倘藛T能夠容易的準備適當的軟件編碼，這對軟件領域中的熟練的技術人員來說是很顯然的。本發(fā)明也可以通過準備實用的專用集成電路或通過對常規(guī)的元件電路網絡進行適當的互連來實現，這對本領域的熟練技術人員來說是很顯然的。
本發(fā)明包括一個計算機程序產品，其是一種包括指令的存儲介質，所述指令能夠被用來對計算機編程使其執(zhí)行本發(fā)明的處理。所述存儲介質包括，但不限于，任何類型的盤，包括軟盤、光盤、CD-ROMs、和磁光盤、ROMs、RAMs、EPROMs、EEPROMs、磁卡片或光卡片、或任何類型適于存儲電子指令的媒體。
前述的實施例和優(yōu)點僅僅是示范性的，不能被解釋為用來限制本發(fā)明。當前教導可以很容易的應用于其它類型的裝置。本發(fā)明的描述被認為是示例性的，并不限制權利要求的范圍。對本領域熟練技術人員來說，在技術上的許多選擇、修改、和變化是顯而易見的。
權利要求
1.一種QPSK(四相相移鍵控)調制系統(tǒng)的AFC(自動頻率控制)設備，包括鑒頻單元，用來使用在接收序列中的相鄰I和Q信號之間的頻率區(qū)別來計算一個實部峰值，和使用在所述接收序列中的相鄰I和相鄰Q信號之間的頻率區(qū)別來計算一個虛部峰值；誤差檢測單元，用于從所述接收序列中檢測誤碼；開關單元，用于在誤碼檢測單元的控制下消除檢測到的誤碼；和平均頻差計算單元，用于計算不包含所述誤碼的接收序列的頻差平均值。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述實部峰值是當前碼元的Q信號與前一碼元的I信號的乘積和當前碼元的I信號與前一碼元的Q信號的乘積之間的一個差值。
3.如權利要求1所述的設備，其中所述的虛部峰值是通過相加當前碼元的I信號與前一碼元的I信號的乘積和當前碼元的Q信號與前一碼元的Q信號的乘積而獲得的一個值。
4.如權利要求1所述的設備，其中所述的實部峰值和虛部峰值在每個碼元周期被計算。
5.如權利要求1所述的設備，其中相鄰碼元之間的頻差用下面的方程得到12πT,tan-1(rc(t)rs(t))]]>其中(rc(t)是實部峰值，(rs(t)是虛部峰值，和“T”表示一個碼元周期。
6.如權利要求1所述的設備，其中所述的鑒頻單元包括第一單級型鑒頻器，用于用相鄰I和Q信號的乘積來計算所述的實部峰值；和第二單級型鑒頻器，用于用相鄰I信號的乘積和相鄰Q信號的乘積來計算所述的虛部峰值。
7.如權利要求6所述的設備，其中所述第一單級型鑒頻器包括第一延遲單元，用于延遲輸入的I信號一定量時間；第一乘法器，用于相乘在第一延遲單元延遲的I信號和一個輸入的Q信號；第二延遲單元，用于延遲輸入的Q信號一定量時間；第二乘法器，用于相乘在第二延遲單元延遲的Q信號和所述輸入的I信號；和第一加法器，用于計算第一乘法器輸出與第二乘法器輸出之間的差值，并輸出所述實部峰值。
8.如權利要求7所述的設備，其中所述一定量時間是一個碼元周期。
9.如權利要求7所述的設備，其中所述第二單級型鑒頻器包括第三乘法器，用于相乘輸入的I信號和延遲了一定量時間的I信號；第四乘法器，用于相乘輸入的Q信號和延遲了一定量時間的Q信號；和第二加法器，用于計算所述第一乘法器和第二乘法器的輸出，并輸出一個虛部峰值。
10.如權利要求9所述的設備，其中所述一定量時間是一個碼元周期。
11.如權利要求1所述的設備，其中所述誤碼檢測單元用QPSK調制的一個判決區(qū)域檢測一個誤碼符號。
12.如權利要求11所述的設備，其中如果一個接收的碼元屬于判定域之外的區(qū)域，誤碼檢測單元確定該接收的碼元是一個誤碼。
13.如權利要求12所述的設備，其中不同于判決區(qū)域的區(qū)域包括區(qū)域tan(rc(t)rs(t))>π/4]]>和tan(rc(t)rs(t))<-(π/4),]]>其中(rc(t))表示實部峰值，(rs(t))表示虛部峰值。
14.如權利要求11所述的設備，其中如果從鑒頻單元輸出的實部峰值與虛部峰值的比值小于-1或大于1，誤碼檢測單元就確定用于計算該實部峰值和虛部峰值的碼元是一個誤碼，并輸出一個用于斷開實部峰值和虛部峰值的控制信號到所述開關單元。
15.如權利要求14所述的設備，其中如果從鑒頻單元輸出的實部峰值與虛部峰值的比值不小于-1也不大于1，所述誤碼檢測單元就確定用于計算該實部峰值和虛部峰值的碼元是一個正常碼元，并輸出一個用于旁路實部峰值和虛部峰值的控制信號到開關單元。
16.如權利要求15所述的設備，其中所述開關單元在誤碼檢測單元的控制下選擇性地旁路從鑒頻單元輸出的實部峰值和虛部峰值。
17.如權利要求1所述的設備，其中所述平均頻差計算單元用矢量和方法分別相加通過開關單元旁路的實部峰值和虛部峰值和上一個實部峰值和上一個虛部峰值，并計算一個實部峰值平均值和一個虛部峰值平均值。
18.如權利要求1所述的設備，其中所述接收序列是一個接收的訓練序列。
19.一種QPSK(四相相移鍵控)調制系統(tǒng)的AFC(自動頻率控制)設備，包括用一個接收的訓練序列的相鄰碼元間的頻率區(qū)別來計算一個碼元周期的第一和第二峰值；檢查第一峰值與第二峰值的比值是否屬于第一個值和第二個值之間的區(qū)域；如果所述比值屬于所述區(qū)域，則旁路該第一峰值和第二峰值；和用旁路的第一峰值和第二峰值計算接收的訓練序列的一個頻差。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述第一峰值是當前碼元的一個Q信號與前一碼元的一個I信號的乘積和當前碼元的一個I信號與前一碼元的一個Q信號乘積之間的一個差值。
21.如權利要求19所述的方法，其中所述第二峰值是通過相加當前碼元的一個I信號與前一碼元的一個I信號的乘積和當前碼元的一個Q信號與前一碼元的一個Q信號的乘積獲得的一個值。
22.如權利要求19所述的方法，其中所述第一個值表示-1，所述第二個值表示+1。
23.如權利要求19所述的方法，其中計算所述頻差包括通過矢量和方法把旁路的第一和第二峰值分別相加到上一個第一和第二峰值上，并計算一個第一峰值平均值和一個第二峰值平均值，和通過用一個第一峰值平均值與第二峰值平均值的比值反正切函數來計算接收的訓練序列的一個頻差。
24.如權利要求19所述的方法，其中如果該比值不屬于所述區(qū)域，所述第一和第二峰值被切斷。
25.如權利要求19所述的方法，更進一步包括用計算的頻差執(zhí)行AFC。
全文摘要
一種QPSK調制系統(tǒng)的AFC(自動頻率控制)設備，包括鑒頻單元，用于用接收序列的相鄰I和Q信號之間的頻率區(qū)別來計算一個實部峰值，并用相鄰I和相鄰Q信號之間的頻率區(qū)別來計算一個虛部峰值；誤碼檢測單元，從接收序列中檢測誤碼符號；和一個開關單元，用于在誤碼檢測器的控制下排除檢測到的誤碼。還包括一個平均頻差計算單元，用于計算不包含誤碼的接收序列的頻差。
文檔編號H04L27/22GK1592288SQ20041008510
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權日2003年8月14日
發(fā)明者張錫一 申請人:Lg電子株式會社