專利名稱：計算脈沖響應(yīng)的方法和接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于估算數(shù)字無線電系統(tǒng)中脈沖響應(yīng)的方法，系統(tǒng)中被發(fā)送的信號包括碼元構(gòu)成的脈沖串，脈沖串包括一個已知訓(xùn)練序列，這種方法包括抽樣接收信號，抽樣值中DC偏差的測量和對這一信號與已知訓(xùn)練序列進行相關(guān)處理。
在一個典型的蜂窩無線電環(huán)境中，基站和用戶終端之間的信號在發(fā)射機和接收機之間以多條路徑傳播。這種多徑傳播主要是由來自周圍各個表面的信號反射造成的。以不同路徑行進的信號因為傳播時延的不同因而到達接收機的時間不同。這對兩個傳輸方向都適用。在接收機中通過測量接收信號的脈沖響應(yīng)，可檢測信號的多徑傳播，并可看到在不同時間到達的信號其峰值與信號強度成正比。

圖1通過一個例子說明了測量到的脈沖響應(yīng)。橫軸100為時間，縱軸102為接收信號強度。曲線的峰值104,106,108表示接收信號中最強的多徑傳播成分。
在現(xiàn)有技術(shù)方案中，用一個已知訓(xùn)練序列施加到脈沖串上來估算脈沖響應(yīng)。在眾所周知的方案中，如在GSM系統(tǒng)中，通過對接收的抽樣值與一個已知訓(xùn)練序列進行互相關(guān)處理估算脈沖響應(yīng)。圖2說明了現(xiàn)有技術(shù)方案的某一例子。變換到中頻或一個基帶的接收信號200傳送到抽樣裝置202，得到的抽樣值204傳送到存儲裝置206，然后數(shù)字信號處理器210從中讀出抽樣值208并進行處理。抽樣值204包括一個在解調(diào)和脈沖響應(yīng)計算前被去除的DC偏差。這導(dǎo)致了信號處理延遲。在信號處理器中，去除DC偏差，然后對該信號進行解調(diào)，并可通過對信號與訓(xùn)練序列進行相關(guān)處理計算脈沖響應(yīng)。相關(guān)包括加減運算，與由特殊部件構(gòu)成的方案相比這種信號處理器不能有效地完成所述運算。尤其是存取脈沖串的計算對該信號處理器而言計算量相當大。
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種方法和一種接收機，可減少其中信號處理器的負荷，并可快速有效地計算脈沖響應(yīng)。
這可由本文開頭所提出的方法實現(xiàn)，其特征在于本方法包括在去除DC偏差前對得到的抽樣值與一個訓(xùn)練序列進行相關(guān)處理的脈沖響應(yīng)計算和從計算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差的影響。
本發(fā)明還涉及數(shù)字無線電系統(tǒng)中的一種接收機，其中接收信號包括碼元構(gòu)成的脈沖串，脈沖串包括一個已知訓(xùn)練序列，這一接收機包括用于對接收信號抽樣的裝置，和用于測量抽樣值中DC偏差的裝置。本發(fā)明的這種接收機其特征在于接收機包括用于在去除DC偏差前通過對得到的抽樣值與訓(xùn)練序列進行相關(guān)處理計算脈沖響應(yīng)的裝置，和用于從計算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差影響的裝置。
本發(fā)明的這一方案有數(shù)個優(yōu)點。本發(fā)明的方案易于實現(xiàn)。如GSM系統(tǒng)中，存取脈沖串的脈沖響應(yīng)計算是GSM基站中的頻率均衡器最繁重的計算操作。利用本發(fā)明的方案，這一計算的實現(xiàn)比起現(xiàn)有方案要容易一倍。再者，由于本發(fā)明的方案允許與抽樣有關(guān)的脈沖響應(yīng)計算，因此加快了計算速度。由于DC偏差造成的誤差，這在以前是不可能實現(xiàn)的。
下面，參照結(jié)合相應(yīng)圖的幾個例子更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1示出了上述接收信號脈沖響應(yīng)的一個例子，圖2說明了脈沖響應(yīng)計算的一個現(xiàn)有技術(shù)方案，圖3示出了GSM系統(tǒng)的一個標準脈沖串，圖4說明了本發(fā)明接收機的一個例子，和圖5更詳細地說明了本發(fā)明接收機結(jié)構(gòu)的一個例子。
本發(fā)明可應(yīng)用于任何數(shù)字無線電系統(tǒng)，系統(tǒng)中一個脈沖串包括一個訓(xùn)練序列。這種系統(tǒng)的一個例子是GSM蜂窩無線電系統(tǒng)，下面在描述本發(fā)明時用它作為例子進行描述，盡管本發(fā)明并不局限于此。
在現(xiàn)有技術(shù)方案中，將一個已知訓(xùn)練序列施加到一個脈沖串上來估算脈沖響應(yīng)。圖3通過例子示出了GSM系統(tǒng)的一個標準脈沖串，它包括起始和結(jié)束比特300,302，兩個部分中的有效數(shù)據(jù)304,306，和位于脈沖串中間位置的已知訓(xùn)練序列308。在一個標準脈沖串中，訓(xùn)練序列的長度為26比特。
數(shù)字系統(tǒng)的這種接收機一般對接收信號進行抽樣，即以一定的時間間隔對該信號抽樣將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。這些抽樣值包括DC偏差，實際上它表示所有接收抽樣值的計算平均值。接收信號可用矢量形式表示Rre=Rre_id+DCreRim=Rim_id+DCim式中，下標re代表實部，下標im代表虛部。DCre加DCim為DC偏差，而Rre_id=(Rre_id(O)Rre_id(1)...Rre_id(M-1))Rim_id=(Rim_id(O)Rim_id(1)...Rim_id(M-1))代表接收的理想信號，其中M為脈沖串的長度。
在本發(fā)明的這一方案中，脈沖響應(yīng)的測量和解調(diào)是同步并行的。在這方面，由于抽樣值的DC偏差，脈沖響應(yīng)還會失真。在本發(fā)明的這一方案中，利用一個簡單的修正項從計算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差的影響。
下面考查一下GSM系統(tǒng)中的解調(diào)。通過乘以接收的抽樣值可實現(xiàn)解調(diào)S(i)=(Rre(i)+jRim(i))e-j0.25πi式中，i=0,...,M-1。
指數(shù)項e-j0.25πi定義為序列1,-j,-1,j，它一直重復(fù)。也可使用e-j0.25πi項，則只是符號相反。因此S可表示為Sre=(Rre(O)Rim(1)-Rre(2)-Rim(3)Rre(4)...)TSim=(Rim(O)-Rre(1)-Rim(2)-Rre(3)Rim(4)...)T。
由于存在DC偏差，解調(diào)后的抽樣值可寫成Sre_id=Sre-(DCreDCim-DCre-DCim...)TSre_id=Sre-DCreandSim_id=Sim-(DCim-DCre-DCimDCre...)T。
Sim_id=Sim-DCim式中，Sre_id和Sim_id是已從中去除了DC偏差的項。
為計算脈沖響應(yīng)，先將訓(xùn)練序列定義為一個矢量trs=(trs(O)trs(1)...trs(N))，式中，N是訓(xùn)練序列的長度。用訓(xùn)練序列矢量構(gòu)成一個矩陣
矩陣T的行數(shù)與被計算的互相關(guān)分量數(shù)一樣多。因此利用互相關(guān)，脈沖響應(yīng)H可計算如下Hre=T*Sre_id=T*(Sre-DCre)=T*Sre-T*DCreHim=T*Sim-id=T*(Sim-DCim)=T*Sim-T*DCim。
上面的公式表示在從信號中去除DC偏差之前可計算脈沖響應(yīng)分量。通過從計算值中減去T*DCre項和T*DCim項，可從得到的由于DC偏差的影響仍是失真的脈沖響應(yīng)中去除失真。
應(yīng)當注意，如果訓(xùn)練序列不在脈沖串的起始端，則相應(yīng)的偏差應(yīng)被用于標示(indexing)。為簡單起見，這里假定訓(xùn)練序列在脈沖串的起始端，盡管例如GSM系統(tǒng)中的情況不是如此。
DCre項和DCim項僅包括四種可能值±DCre和±DCim，它們在由解調(diào)確定的序列中重復(fù)，其值可測量出。于是從計算出的脈沖響應(yīng)中減去一個修正項，可去除DC偏差的影響，修正項通過將利用訓(xùn)練序列測量出的DC偏差值乘以預(yù)先計算好的乘數(shù)來計算。該修正項可用下面的公式計算
和
式中，A,B,C和D可以是取決于所用訓(xùn)練序列的預(yù)先計算好的常數(shù)乘數(shù)。
上述公式有效的前提是，在互相關(guān)中有四個要計算的分量并且訓(xùn)練序列在脈沖串的起始端。該公式的一般形式可用下式表示
和
式中，i是脈沖串中訓(xùn)練序列的起點指數(shù)，L是矩陣T的行數(shù)即要計算的互相關(guān)分量數(shù)。Rem()是彌補完成除法后的余數(shù)的余數(shù)函數(shù)。應(yīng)當注意，即使在一般情況下對A,B,C和D項中的每一個，只需四個預(yù)定值。
下面考查一下參照圖4中有關(guān)部分進行說明的本發(fā)明的接收機結(jié)構(gòu)。接收機包括天線400，用于將接收信號傳送到射頻部分402，在射頻部分將信號變換到中頻或基帶。變換后的信號傳送到抽樣裝置404，將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。上述各部分可用熟練技術(shù)人員熟知的方法實現(xiàn)。
抽樣裝置的輸出包括從信號得到的抽樣值的實部和虛部414,416，并傳送到存儲裝置406和計算裝置408。計算裝置408在接收到抽樣值的同時計算脈沖響應(yīng)。計算裝置計算出的脈沖響應(yīng)仍包含由DC偏差產(chǎn)生的失真。脈沖串計數(shù)器410的輸出作為計算裝置的輸入被輸入。有關(guān)脈沖串起始點的信息418作為脈沖串計數(shù)器的控制。計算裝置的輸出傳送到信號處理器412，來自存儲裝置406的原始抽樣信號也作為其輸入被輸入。信號處理器應(yīng)用上述計算方法從計算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差的影響。在本發(fā)明的這一方案中，信號處理器的計算量大大地小于現(xiàn)有技術(shù)方案中的計算量。
下面考查一下參照圖5中有關(guān)部分進行說明的計算裝置結(jié)構(gòu)的一個例子。在計數(shù)器中，通過對抽樣值與訓(xùn)練序列進行互相關(guān)處理計算脈沖響應(yīng)分量，同時將抽樣值解調(diào)。傳送到乘法器(multiplexer)500,502的抽樣信號的實部和虛部414,416作為計數(shù)器的輸入被輸入。復(fù)用后的信號再傳送到計算單元504,506，計算兩者的補碼，然后再傳送到屏蔽裝置508,510進行“與”運算。從屏蔽裝置輸出的抽樣值傳送到加法器，與反饋538,540相加，加法器的輸出再傳送到存儲裝置516,518，對由于DC偏差造成失真的輸出實和虛脈沖響應(yīng)534,536進行計算。訓(xùn)練序列長度522，比特計數(shù)器524，訓(xùn)練序列的比特526，起始和結(jié)束標記528，530構(gòu)成的作為輸入被引入的一個控制，作用于計數(shù)器的控制裝置520。利用控制信號532，控制裝置控制其他部分的功能。
利用乘法器500,502和計算單元504,506將接收信號解調(diào)。再者，控制裝置520利用補碼(complement)塊504,506來完成解調(diào)結(jié)果和當前與每一互相關(guān)分量對應(yīng)的訓(xùn)練序列位的乘法運算，即在互相關(guān)計算中產(chǎn)生必需的乘積。被計算的每一互相關(guān)分量對應(yīng)不同的訓(xùn)練序列比特，據(jù)此，與互相關(guān)分量數(shù)相等的一些發(fā)送信號，在補碼塊504,506的輸出中對到達一個塊的每一個比特是需要的。在存儲裝置516,518中，每一互相關(guān)的結(jié)果被存在它自己的存儲地址下。在接收到該比特后同時計算每一互相關(guān)分量。利用屏蔽裝置508,510，可在訓(xùn)練序列位置的基礎(chǔ)上選擇開始進行互相關(guān)的合適時機。
脈沖串計數(shù)器410在每一脈沖串的起始端開始計算比特數(shù)，并將該信息發(fā)送到控制520。在開始計算脈沖響應(yīng)的第一個分量的時刻確定起始標記528，在計算最后一個分量的時刻確定結(jié)束標記530。為完成相關(guān)處理需要訓(xùn)練序列526。訓(xùn)練序列和訓(xùn)練序列長度522可存儲在可編程寄存器中。該寄存器未在圖中示出。
盡管以上參照相應(yīng)圖所舉的例子敘述了本發(fā)明，顯然本發(fā)明并不局限于此，而可在隨后的權(quán)利要求書中所揭示的本發(fā)明設(shè)計思想范圍內(nèi)，以不同方式進行變形。
權(quán)利要求
1．一種于估算數(shù)字無線電系統(tǒng)中脈沖響應(yīng)的方法，系統(tǒng)中待發(fā)送的信號包括碼元構(gòu)成的脈沖串，脈沖串包括一個已知訓(xùn)練序列(208)，該方法包括接收信號的抽樣，抽樣值中DC偏差的測量和對這一信號與已知訓(xùn)練序列進行相關(guān)處理，其特征在于，該方法包括在去除DC偏差前通過對得到的抽樣值與訓(xùn)練序列的相關(guān)處理進行脈沖響應(yīng)計算，和從計算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差的影響。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過從計算出的脈沖響應(yīng)中減去一個修正項去除DC偏差的影響，修正項是通過將利用訓(xùn)練序列測量出的DC偏差乘以預(yù)先計算好的乘數(shù)來計算。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于同時進行信號解調(diào)和脈沖響應(yīng)測量。
4．一種數(shù)字無線電系統(tǒng)中的接收機，其中接收信號包括碼元構(gòu)成的脈沖串，脈沖串包括一個已知訓(xùn)練序列(208)，這種接收機包括用于對接收信號抽樣的裝置(404)，和用于測量抽樣值中DC偏差的裝置(412)，其特征在于該接收機包括用于在去除DC偏差前通過對得到的抽樣值與訓(xùn)練序列進行相關(guān)處理計算脈沖響應(yīng)的裝置(408)，和用于從計算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差影響的裝置(412)。
5．如權(quán)利要求4所述的接收機，其特征在于接收機包括用于通過將利用訓(xùn)練序列測量出的DC偏差值乘以預(yù)先計算好的乘數(shù)來計算修正項的裝置(412)，和用于從計算出的脈沖響應(yīng)中減去修正項的裝置(412)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于估算脈沖響應(yīng)的方法,和一種接收機,其接收信號由包括一個訓(xùn)練序列(208)的脈沖串構(gòu)成,接收機包括用于對接收信號抽樣的裝置(404)和用于測量抽樣值中DC偏差的裝置(412)。為簡化接收機結(jié)構(gòu),該接收機包括用于在去除DC偏差前通過對得到的抽樣值與訓(xùn)練序列進行相關(guān)處理計算脈沖響應(yīng)的裝置(408),和用于從計算出的脈沖響應(yīng)中去除DC偏差影響的裝置(412)。
文檔編號H04B1/10GK1209920SQ97191802
公開日1999年3月3日 申請日期1997年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月21日
發(fā)明者奧里·皮萊南 申請人:諾基亞電信公司