用於相域準相干解調的方法和設備的製作方法
2023-05-29 10:48:56 1
專利名稱：用於相域準相干解調的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及無線技術領域，並且更具體地涉及一種用於數字無線電收發信機的方法和系統。
背景技術：
舉例來說，諸如地面和衛星移動通信之類的無線技術和諸如BLUETOOTH(藍牙)之類的短距離無線系統通常使用用於發射數據的M進位差分編碼相移鍵控(MDPSK)。由於MDPSK的有利特性，例如不需要載波恢復電路、快速捕獲性能、相位模糊分辨能力以及在多徑衰落信道上的良好性能，因此典型地採用MDPSK。
當前用於改善MDPSK檢測性能的解決方案利用一個配備有與判決反饋結合的無限衝激響應(IIR)濾波器的傳統差分檢測電路。通過一個載頻跟蹤環來補償在移動通信中典型產生的載頻偏置。準相干解調器接近相干MDPSK解調器的性能而不需載波相位捕獲和跟蹤。
現在參照圖1，說明了已知的準相干解調器100。在附圖中，粗箭頭表示一個覆信號，而細箭頭表示一個實信號。通過準相干解調器100接收以複數形式的輸入信號xi。準相干解調器100根據下面的等式分別經一個幅度計算器104和一個相位計算器106把輸入信號處理為實信號的幅度Ai100和相位θi100分量xi=Ai100eji100,i=1,2,3...---(1)]]>為了產生一個參考信號ui100，從等式1中消除了輸入信號xi上的調製影響。通過把輸入信號xi旋轉判決單元110的一個延遲判決i-1100來消除調製的影響。判決i100基於在下面更詳細描述的一個參考相位ψi100和相位分量θi100。輸入信號xi的旋轉可以通過從輸入信號xi的相位分量θi100中減去判決單元110的輸出判決i100來實現。
為了得到一個旋轉的輸入相位ξi100，相位求和加法器112執行從相位分量θi100中減去判決i100。旋轉的輸入相位ξi100連同幅度Ai100一起輸入到一個幅度和相位到複數的轉換器114。該幅度和相位到複數的轉換器114輸出一個參考信號ui100。下面的等式適用於參考信號ui100 參考信號ui100可能一直受到諸如噪聲和碼間幹擾(ISI)這種損害的幹擾。可以通過在積分器108的積分來使損害得到平均。為了確保考慮到準相干解調器100的幅度Ai100，該積分器108在複數域操作。相干參數α和參考信號ui100一起輸入以形成積分器108的輸出-參考矢量ri100。可以採用許多方法對參考信號ui100積分。在本發明的一個實施例中，指數積分窗產生下面的等式ri100=*ri-1100+(1-)*ui100,i=1,2,3...---(3)]]>參考矢量ri100輸入到一個複數到相位的轉換器116。從複數到相位的轉換器116輸出參考相位ψi100到一個單位延遲118。
如上所述，為了消除調製的影響，在判決單元110進行有關輸入信號xi的發射碼元的試驗判決。試驗判決輸入到相位求和加法器112。在判決單元110進行的判決i100基於在實際的輸入相位分量θi100和前一個參考相位ψi-1100之間的相位差。從單位延遲118輸出前一個參考相位ψi-1100。單位延遲118接收來自複數到相位的轉換器116的參考相位ψi100作為輸入。通過一個第二相位求和加法器120計算在實際的輸入相位分量θi100和前一個參考相位ψi-1100之間的相位差並且將其輸入到判決單元110。
判決單元110的功能依賴於調製級數M。例如，對於M＝2，下面的等式是成立的 判決i100輸入到一個第二單位延遲122。該第二單位延遲122輸出的延遲判決i-1100然後被輸入到一個相位求和加法器124和一個相位求和加法器126。第一附加相位求和加法器124從相位求和加法器120的輸出中減去延遲判決i-1100。相位求和加法器124的輸出是準相干解調器100的輸出yi100。
用一個校正的前一個相差γi-1100來代替前一個相差θi-1100。校正的前一個相差γi-1100包括比前一個相差θi-1100更少的噪聲。校正的前一個相差γi-1100表示如下γi-1100＝ψi100+i-1100i＝2，3...(5)準相干解調器100的輸出yi100，也就是相位求和加法器124的輸出由下式給出yi100＝θi-1100-γi-1100i＝2，3... (6)相位求和加法器126從判決i100減去延遲判決i-1100以產生輸出的一個判決D(yi100)。判決D(yi100)輸入到一個查找表(LUT)128以輸出檢測比特。
在相位和複數域中的計算增加了計算複雜度。需要相位到複數的轉換器、複數到相位的轉換器、積分器等來執行必需的附加計算。為了獲得增強的MDPSK準相干解調器100性能，附加的計算導致過度的功率消耗和矽面積。
發明內容
通過本發明的實施例可以克服這些和其他缺點，這些實施例提供了一種相域準相干解調器。本發明的實施例不要求通信系統中發射機和接收機之間的完全載頻同步。本發明的實施例還通過在相域而不是複數域執行計算來降低複雜度。相域準相干解調器包括一個接收機，用於接收一個輸入信號的至少一個相位分量。相域準相干解調器可以包括一個判決單元，用於基於一個延遲參考信號和該輸入信號的相位分量來形成一個判決。此外，該相域準相干解調器可以包括一個相位求和加法器，其以模2π加法操作，用於從輸入信號的相位分量中減去該判決以形成一個旋轉輸入相位；一個第二相位求和加法器，用於從旋轉輸入相位中減去該延遲參考信號以形成一個合成信號；一個定標器，用於對合成信號定標以形成一個更新信號。一個第三相位求和加法器把該更新信號和該延遲參考信號相加以形成一個參考信號。
根據本發明的另一方面，一種方法為準相干解調器在相域種計算信息。該方法包括接收一個輸入信號的至少一個相位分量，並且基於一個延遲參考信號和該輸入信號的相位分量通過一個判決單元形成一個判決值。該方法可以包括從該輸入信號的相位分量中減去該判決值以形成一個旋轉輸入相位，並且從該旋轉的輸入相位中減去該延遲相位信號以形成一個合成信號。可以對合成信號定標以形成一個更新信號。該更新信號可以與該延遲信號相加以形成一個參考信號。
在另一方面，本發明涉及一件用於輸入信號的相域準相干解調的製品。該件製品包括至少一個計算機可讀介質和包含在該至少一個計算機可讀介質上的處理器指令。該處理器指令被配置為可通過至少一個處理器從該至少一個計算機可讀介質上讀取，從而引起該至少一個處理器操作為接收一個輸入信號的至少一個相位分量，並且通過一個判決單元基於一個延遲參考信號和該輸入信號的相位分量形成一個判決值。可以從該輸入信號的相位分量中減去該判決以形成一個旋轉的輸入相位。從該旋轉的輸入相位中減去該延遲參考信號以形成一個合成信號。對該合成信號定標以形成一個更新信號。該更新信號與該延遲參考信號相加以形成一個參考信號。
通過下面結合附圖給出的詳細描述，本發明的進一步優點和具體細節將變得顯而易見。
圖1是示意性說明一個已知的MDPSK準相干解調器，這在前面進行了部分說明；圖2是根據本發明原理的一個相域準相干解調器的框圖；以及圖3是在相域中計算該參考相位的方法的流程圖。
具體實施例方式
準相干解調器通常使用輸入信號xi的幅度信息以執行計算。應該理解，在具體實施方式
中使用的各種符號可能涉及信號本身或用於發射一個角度或其他值的信號。
可以以硬體或軟體實現準相干解調器，硬體例如是專用集成電路(ASIC)。該軟體可以在數位訊號處理器(DSP)或其他處理器上運行。準相干解調器的實現可以依賴於製造商或通信產品的設計選擇和/或約束。如圖1所示的準相干解調器要求執行各種相位到複數以及複數到相位的轉換，從而增加了複雜度。準相干解調器100可以在無線通信裝置20的接收機部分10中實現。
現在參考圖2，說明了一個相域準相干解調器200。在一個相位求和加法器212從一個輸入信號xi的相位分量θi200中減去來自一個判決單元210的判決i200。在相域準相干解調器200中，該相位求和加法器212的輸出，即一個旋轉的輸入相位ξi200沒有被轉換為覆信號。該旋轉輸入相位ξi200而是輸入到一個相位求和加法器230。該相位求和加法器230從該旋轉輸入相位ξi200中減去一個延遲的參考相位ψi-1200以得到一個合成信號ζi200。重寫相域中的等式3可以得到下面的等式i200=phase(ri)]]>i200=phase(*eji-1+(1-)*eji)]]>i200=phase(eji-1(+(1-)*ej(i-i-1)))---(7)]]>i200=i-1200+arctan((1-)*sin(i)+(1-)*cos(i))]]> 等式7的簡化表明，可以通過把一個更新值θi200和延遲的參考相位ψi-1200相加來得到在時刻i的參考相位ψi200，而無需在複數域中進行計算。因此，避免了要求額外的處理和更大的矽面積以及消耗額外的功率的複數計算。
該更新值θi200是一個0均值的隨機變量，對於M＝2、4和8，它分別被限定在範圍[-π/2，π/2]、[-π/4，π/4]和[-π/8，π/8]中。該更新值θi200可以相對較小，從而允許在更新值θi200的計算中簡化。該簡化基於下式 c1=1-]]>with--c2=16-122+133---(8)]]>c3=-1120+182-5123+124-155]]>可以通過等式(8)所示的級數展開的前三項來近似θi200。如等式8所示，為與相域準相干解調器200相關的特定系統確定相干參數α。
為了進一步簡化相域準相干解調器200，可以把具有係數c1、c2和c3的三階等式降低為一階等式，而不會明顯損失性能。該一階近似允許利用一個定標器232通過係數c1來對瞬時誤差信號ζi200定標。定標器232的輸出是如等式8所述的更新值θi200。相位求和加法器234把一個更新值θi200和該延遲的參考相位ψi-1200相加以便輸出參考相位ψi200。如果定標的實現可以簡單地比作相位加法，那麼可以以附加定標操作的代價來消除額外的加法。這可以通過下式看出c1*(i200-i-1200)+i-1200=c1*i200+(1-c1)*i-1200---(9)]]>通過一個單位延遲218對參考相位ψi200延遲以形成一個延遲的參考相位ψi-1200。在進一步的計算中利用該延遲參考相位ψi-1200。相位求和加法器220從相位分量θi200中減去該延遲參考相位ψi-1200。判決單元210和一個相位求和加法器224接收相位求和加法器220的輸出。
判決單元210形成判決i200，它被單位延遲222延遲以形成延遲判決i-1200。該相位求和加法器224從相位求和加法器220的輸出中減去延遲判決i-1200。相位求和加法器224的輸出是相域準相干解調器200的輸出yi200。在相位求和加法器226從判決i200中減去延遲判決i-1200以產生該輸出的判決D(yi200)。該判決D(yi200)輸入到一個查找表(LUT)228以輸出檢測比特。
圖3是說明在相域中計算參考相位的方法300的流程圖。流程300在步驟302開始。在步驟302，從旋轉的輸入相位ξi200中減去延遲參考信號ψi-1200以得到瞬時誤差信號ζi200。在步驟304，通過係數c1來對瞬時誤差信號ζi200定標以形成更新值θi200。在步驟306，更新值θi200與延遲參考信號ψi-1200相加以形成參考相位ψi200。如上所述，為了獲得相域準相干解調器200的輸出yi200並產生該輸出的判決D(yi200)，可以在各種計算和判決中利用參考信號ψi200。
儘管在上面的說明中已經示出了用來對瞬時誤差信號ζi200定標的定標器232，但是在本發明中可以採用各種另外的定標器來形成高階近似以得到更好的結果。但是，為了獲得更精確的結果，需要在增加的複雜度中有一個折衷。
本發明的實施例例如可以在集成電路或晶片組、無線系統和接收機系統產品中實施。例如，一個計算機可操作地執行適於執行本發明的解調技術的軟體。解調軟體適於駐留在計算機可讀介質上，例如在磁碟驅動單元內的磁碟上。計算機可讀介質還可以包括快閃記憶體卡、基於EEROM的存儲器、磁泡存儲器、ROM存儲器等等。適於執行該解調方法的軟體還可以完全或部分在一個處理器內的靜態或動態主存儲器或固件中(即在微控制器、微處理器或微計算機內存內)駐留。該解調方法還可以應用於在集成電路、現場可編程門陣列(FPGA)、晶片組或專用集成電路(ASIC)、無線系統和其他通信系統產品中的實現。
儘管已經描述了本發明的示範性實施例，但是應該認識到，在不脫離本發明的情況下，本發明可以以各種方式變化。因為本發明可以以許多方式變化，因此應該理解本發明應該僅受如下面的權利要求的範圍所要求的範圍的限制。
權利要求
1.一種相域準相干解調器，包括一個接收機，用於接收一個輸入信號的至少一個相位分量；一個判決單元，用於基於一個延遲參考信號和該輸入信號的該相位分量形成一個判決值；一個第一相位求和加法器，用於從該輸入信號的該相位分量中減去該判決值以形成一個旋轉的輸入相位；一個第二相位求和加法器，用於從該旋轉的輸入相位中減去該延遲參考信號以形成一個瞬時誤差信號；一個定標器，用於對該瞬時誤差信號定標以形成一個更新信號；以及一個第三相位求和加法器，用於把該更新信號與該延遲參考信號相加以形成一個參考信號。
2.如權利要求1的相域準相干解調器，進一步包括一個用於延遲該參考信號的單位延遲。
3.如權利要求1的相域準相干解調器，進一步包括一個第四相位求和加法器，用於從該輸入信號的該相位分量中減去該延遲參考信號。
4.如權利要求3的相域準相干解調器，進一步包括一個第五相位求和加法器，用於從接收自第四相位求和加法器的信息中減去一個延遲判決以形成該相域準相干解調器的輸出。
5.如權利要求4的相域準相干解調器，進一步包括一個用於形成該延遲判決的第二單位延遲。
6.如權利要求3的相域準相干解調器，進一步包括一個第六相位求和加法器，用於從該判決單元的判決中減去一個延遲判決以形成該輸出的一個判決。
7.如權利要求6的相域準相干解調器，進一步包括一個查找表，用於基於該輸出的判決輸出檢測比特。
8.如權利要求1的相域準相干解調器，其中該相域準相干解調器在一個無線接入裝置中實現。
9.如權利要求1的相域準相干解調器，其中該相域準相干解調器在一個可操作地經短距離無線信號通信的裝置中實現。
10.一種用於對準相干解調器計算相域中的信息的方法，該方法包括接收一個輸入信號的至少一個相位分量；通過一個判決單元基於一個延遲參考信號和該輸入信號的該相位分量形成一個判決值；從該輸入信號的該相位分量中減去該判決值以形成一個旋轉的輸入相位；從該旋轉的輸入相位中減去該延遲參考信號以形成一個瞬時誤差信號；對該瞬時誤差信號定標以形成一個更新信號；以及把該更新信號與該延遲參考信號相加以形成一個參考信號。
11.如權利要求10的方法，進一步包括通過一個相位求和加法器從該輸入信號的相位分量中減去一個延遲參考信號的步驟。
12.如權利要求10的方法，進一步包括從接收自該相位求和加法器的信息中減去一個延遲判決以形成該相域準相干解調器的輸出的步驟。
13.如權利要求10的方法，進一步包括從該判決單元的判決中減去一個延遲判決以形成該輸出的一個判決的步驟。
14.如權利要求12的方法，進一步包括基於該輸出的判決輸出檢測比特的步驟。
15.一件用於輸入信號的相域準相干解調的製品，該件製品包括至少一個計算機可讀介質；包含在該至少一個計算機可讀介質上的處理器指令，該處理器指令被配置為可通過至少一個處理器從該至少一個計算機可讀介質上讀取，從而引起該至少一個處理器操作為接收一個輸入信號的至少一個相位分量；通過一個判決單元基於一個延遲參考信號和該輸入信號的該相位分量形成一個判決值；從該輸入信號的該相位分量中減去該判決值以形成一個旋轉的輸入相位；從該旋轉的輸入相位中減去該延遲參考信號以形成一個瞬時誤差信號；對該瞬時誤差信號定標以形成一個更新信號；以及把該更新信號與該延遲參考信號相加以形成一個參考信號。
16.一種用於對準相干解調器在相域中計算信息的方法，該方法包括基於一個級數擴展計算一個更新值；以及通過把該更新值和前一個參考相位相加來計算一個參考相位。
17.如權利要求16的方法，其中所述計算更新值的步驟包括以下步驟通過一個判決單元基於一個延遲參考信號和該輸入信號的該相位分量形成一個判決值；從該輸入信號的該相位分量中減去該判決值以便形成一個旋轉的輸入相位；從該旋轉的輸入相位中減去該延遲參考信號以便形成一個瞬時誤差信號；以及對該瞬時誤差信號定標以形成一個更新信號。
全文摘要
一種用於相域準相干解調的方法和設備包括一個用於接收一個輸入信號的至少一個相位分量的接收機。該相域準相干解調器可以包括一個用於基於延遲的參考信號和該輸入信號的相位分量形成一個判決的判決單元。此外，該相域準相干解調器可以包括一個相位求和加法器，用於從該輸入信號的相位分量中減去該判決以形成一個旋轉的輸入相位，第二相位求和加法器，用於從旋轉的輸入相位中減去延遲的參考信號以形成一個合成信號，以及一個定標器，用於對該合成信號定標以形成一個更新信號。一個第三相位求和加法器把該更新信號和該延遲參考信號相加以形成一個參考信號。
文檔編號H04L27/233GK1663210SQ03814966
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月26日 優先權日2002年6月27日
發明者G·斯米特 申請人:艾利森電話股份有限公司