專利名稱：同步跟蹤方法
技術領域：
本發明涉及使用信道估計的接收機解調器，更具體地說，涉及保持解調的最佳同步點。
背景技術：
在一個典型的RF通訊系統中，被發送的信號可以通過多種路徑從發送機傳送到接收機，例如，可以通過直接路徑也可通過反射路徑傳送。通過反射路徑的信號通常比通過直接路徑的信號要晚到達。因此，由于信道的時間分散特性，所接收到的信號會出現失真。這樣的信道環境被稱為多徑衰落信道。
在數字高級移動電話系統(DAMPS)中，均衡器或解調器通常基于下面的假設來工作所發送的信號遇上符號間隔兩分支(tap)多徑信道，而不管實際主要的信道條件。為了解調接收到的信號，必須使接收機與包含在所述信號中的已知同步序列保持同步。開始，這可以通過將接收到的波形與本地形式的同步字相關來完成。選擇抽樣接收數據流中使具有符號間隔隔開的兩個不同延遲得到的平方相關的兩點的總和為最大的同步點，其中一個點與每一個信道估計分支有關。通過選擇使總和最大的同步點，使符號分支的相關接收功率最大。這使得時間上符號間隔兩分支信道估計與最大功率意義上的實際信道匹配。
當發生快速衰落時，時隙突發開始的實際信道條件實質上會在所述突發傳輸過程中改變。使得時間上信道估計與最大能量意義上的實際信道匹配的條件實質上也會變化。這會導致最佳同步點在突發的過程中發生漂移。如果使用相同的符號抽樣相位，則信道估計在時間上變得不再與那個最大能量意義上的實際信道相匹配。
本發明就是要以一種新穎和簡單的方式來克服以上討論的一個或多個問題。
發明概述按照本發明，公開一種同步跟蹤系統和方法，它使用當前抽樣滯后和之前的抽樣在均衡器中重新計算量度。
概括地說，在此公開一種用于在承載發送符號的多徑信道中工作接收機的解調器。所述解調器包括用于接收代表發送符號序列的信號并在對應于同步點的選擇的抽樣相位輸出抽樣的裝置。提供用于從假定序列產生假定抽樣的裝置。第一裝置將所述輸出抽樣與多個所述假定抽樣相比較以確定多個量度，并基于產生最佳量度的所述假定抽樣產生每一個發送序列的初始估計。第二裝置將所述假定抽樣與在所述選擇抽樣相位之前的早期抽樣相位的接收抽樣以及在從所述選擇抽樣相位滯后的后期抽樣相位的接收抽樣相比較，并確定所述發送符號的第二估計是否比所述初始估計產生更佳量度，并響應所述第二估計產生調整所述同步點的更佳量度。
本發明的特征在于所述第二裝置僅僅將產生最佳量度的所述假定抽樣與在所述選擇抽樣相位之前的早期抽樣相位的接收抽樣以及在從所述選擇抽樣相位滯后的后期抽樣相位的接收抽樣相比較。
按照本發明的另一方面，公開一種用于工作于承載發送符號序列的多徑信道的接收機的解調器，所述解調器包括用于對表示發送符號序列的接收信號進行抽樣并在對應于同步點的選擇抽樣相位產生每符號選擇抽樣數的輸出信號的裝置。裝置產生多個假定符號序列和有關假定抽樣的裝置。第一裝置將所述輸出信號與所述假定符號序列的抽樣相比較以確定多個量度，并基于產生最佳量度的所述假定序列產生發送符號序列的初始估計。第二裝置將所述多個假定抽樣與在所述選擇抽樣相位之前的早期抽樣相位的接收信號以及在從所述選擇抽樣相位滯后的后期抽樣相位的接收信號相比較。根據從所述比較計算的量度是否比從所述初始比較計算的量度更佳，調整所述同步點。
本發明的特征在于所述第二裝置僅僅將產生最佳量度的所述假定符號序列與在所述選擇抽樣相位之前的早期抽樣相位的接收信號以及在從所述選擇抽樣相位滯后的后期抽樣相位的接收信號相比較。
本發明的特征在于由所述第一比較裝置確定的所述多個量度包括累積量度。
本發明的特征在于由所述第二比較裝置產生的量度包括累積量度。
本發明的特征在于所述第一比較裝置包括最大似然序列估計器。
按照本發明的另一個方面公開一種在承載發送符號序列的多徑信道中解調接收信號的方法，所述方法包括如下步驟對表示所述發送符號序列的所述接收信號進行抽樣并且在對應于同步點的選擇抽樣相位產生每符號選擇抽樣數的輸出信號；產生多個假定符號序列，并且通過這些假定符號序列，基于所述信道的當前估計產生多個假定接收抽樣；將所述輸出信號與所述多個假定抽樣相比較以產生所述多個假定接收序列的初始量度；在比對應于所述同步點的抽樣相位早或遲的抽樣相位對所述接收信號重新抽樣；將所述假定抽樣與所述早期或后期抽樣相比較來產生早期或后期量度；以及根據所述初始、早期和后期中最佳量度者來調整所述同步點。
更具體地說，即使所述信道估計的分支布局與所述實際信道分支布局不匹配并且對于突發傳輸長度所述信道衰落迅速的情況下所述解調器也保持最佳的同步點。所述解調器利用量度的計算，所述量度利用了早于當前抽樣點的接收信號抽樣和遲于當前抽樣點的抽樣。通過將這些量度與用當前抽樣點計算出的量度相比較，改變定時偏移以按照顯示最佳計算量度的方向來調整最佳同步點。
通過本描述和附圖，本發明的其它特征和優點將容易清楚。
圖1是包括按照本發明的接收機的移動電話的概略方框圖；圖2是說明按照本發明的解調器的功能方框圖；圖3-5說明由圖1的處理器執行的程序的流程圖；圖6是說明按照本發明的圖1的電話實現的早期或延時的抽樣點的曲線。
本發明詳細描述圖1說明包括按照本發明的解調器的典型移動電話10。電話10包括用于在它自己和諸如蜂窩通訊系統的無線通訊系統之間發送和接收無線電信號的天線12。天線12連接到發射機/接收機電路14以向網絡發送無線電信號或從網絡接收無線電信號。可編程的處理器16對控制信道中的消息進行響應而利用存儲在存儲器18中的程序和數據來控制并協調電話的功能。處理器16還響應輸入/輸出電路20的輸入信號來控制電話10的操作。輸入/輸出電路20可以連接到鍵盤，后者作為向用戶提供信息的顯示器中的用戶輸入裝置，象常規的那樣。
參看圖2，圖2說明用于電話10中接收機的解調器22的方框圖。解調器22的功能可以通過發射機/接收機電路14的接收機部分的電路來實現，或者通過處理器16中的軟件來實現，或者由兩者結合來實現。
通過天線12接收到的信號是RF信號。按照常規方式把RF信號轉換到基帶并將其提供給抽樣單元24。在所說明的本發明實施例中，抽樣單元24從每個接收信號的符號獲取8個抽樣。抽樣單元24的輸出信號輸入到下降抽樣單元26。接收的基帶信號按因子N過抽樣。在所說明的本發明實施例中，N＝8。換句話說，按照符號速率的N倍速率對接收的信號抽樣。抽樣的數據存在存儲器18中的陣列中，其中x[n]為所述陣列中第n個元素或抽樣。下降抽樣單元26對所述數據二次抽樣到符號速率，r[k]＝x[kN＋no]，其中no為突發傳輸的開始點，由初始同步例程確定，r[k]是對應于第k個符號的抽樣。利用均衡器28中最大似然序列估計(MLSE)，用接收到的抽樣r[k]來計算量度。在所說明的本發明實施例中，均衡器28使用眾所周知的維特比(Viterbi)算法。使用常規維特比均衡器，用于接收機處理的抽樣相位no的使用限制在時隙開始所確定的值。根據本發明，使用偏移noff，因此r[k]＝x[kN＋no＋noff]，其中noff可以為正或負，并且可以在解調的過程中變化。根據本發明，創新的均衡器28通過滯后和早于當前抽樣的抽樣，或者通過“后期”和“前期”抽樣的抽樣在維特比均衡器中重新計算量度來改變那個偏移。
估計單元32產生假定符號序列，通過信道的估計模型饋送的每一符號序列，產生要饋送給加法器36的假定抽樣。控制器30把接收的信號抽樣饋送到加法器36，從假定接收的抽樣中減去所述接收的信號抽樣而產生誤差，在控制器30中對該誤差求平方以產生量度。然后，控制器30將該量度與合適的假定序列相關聯，并基于所述序列和相關量度形成累積量度。控制器30使用維特比算法來處理這些量度以在線34上產生最后的符號輸出序列，后者最有可能已被發送。維特比算法在本領域是眾所周知的。
參考圖6，曲線38代表接收的信號。在所說明的實例中，每一符號獲得8個抽樣。由下降抽樣單元26輸出的特定抽樣用點40來表示。根據本發明，均衡器28還使用用正方形42表示的早期抽樣和用三角形44表示的晚期抽樣。均衡器28計算與早期和晚期抽樣有關的量度以確定應該較早還是較晚構成抽樣相位，并在線46上產生相應的控制信號給下降抽樣單元26。使用早期和晚期量度是為了觀察傳輸過程中信道的變化。
參考圖3-5，圖中的流程圖說明圖2的控制單元30中執行的按照本發明的同步跟蹤方法。
圖3一般地描述本領域眾所周知的維特比算法的過程。維特比對于包括多個節點的格子進行運算，每一個節點代表一個符號時間間隔，每一個節點都具有多個狀態。節點的每一個狀態表示接收的抽樣的可能狀態。通過轉移(transitions)而從一個節點到另一個節點連接狀態，代表可能的發送符號。通過計算給定節點的所有轉移的量度并產生累積量度，然后比較這些累積量度，可以通過僅僅保留對具有最佳量度的狀態的轉移來刪除許多可能接收的序列。
當過程開始時，在單元50中設置累積量度和節點為0。在單元52中對每一個節點計算量度并執行修整處理。判定單元54確定是否對時隙中所有節點、即符號都完成上述計算和處理。如果沒有，則控制回到單元52。如果完成，則單元56選擇產生最佳累積量度的最后一個節點的狀態。眾所周知，哪一個量度最佳取決于正被使用的特定處理。在單元58中，所述處理從該狀態沿所述路徑追溯，對相關符號進行解碼。然后，完成解調過程。
參看圖4，圖4說明用于圖3的單元52進行量度計算和修整處理的方法的流程圖。開始，在單元60中，目的狀態被初始化為零。然后開始計算所有可能的源狀態的轉移的量度的循環。單元62將源狀態和轉移初始化為0。在單元64中，計算特定的源狀態和轉移的量度。通過把所述轉移的量度加到所述轉移的源狀態的累積量度來產生所述轉移的累積量度。對于所有源狀態重復上述過程直到判定單元66確定所有源狀態都已經被處理。如果沒有處理完，則單元67設置源狀態為下一個狀態并返回到單元64。一旦所有狀態都已經被處理，則在單元68中除了具有最佳累積量度的轉移外的所有轉移都被修整以把幸存者提供給來自一個源狀態的目的狀態。然后所述目的狀態采用這個幸存者轉移的累積量度作為它自己的累積量度。在單元70中對所述幸存者計算早期和晚期量度。具體以擴展的形式來說明這個功能，其中，在單元72中計算具有稍早接收抽樣的早期量度，見圖6的單元42。在單元74中，將早期量度加到幸存者轉移的源狀態的累積量度以形成早期累積量度。在單元74中，用稍晚接收的抽樣來計算晚期量度，見圖6的單元44。在單元78中，把晚期量度加到幸存者轉移的源狀態的累積量度以形成晚期累積量度。
一旦對某個目的狀態完成所有轉移，參考圖5，單元80比較早期、當前和晚期累積量度的量度。判定單元82確定早期累積量度是否最佳。如果是，則在單元84中，幸存者轉移的源狀態的目的狀態所采用的定時偏移τ減去選擇的較小量。如果早期累積量度不是最佳，象在判定單元82中確定那樣，則判定單元86確定后期量度是否最佳。如果是，則在單元88中，所采用的目的狀態的定時偏移加上選擇的較小量，然后控制進行到單元90。如果后期累積量度不是最佳，象判定單元86確定那樣，則當前累積量度為最佳，并且控制進行到單元90。
在單元90中，最后所得到的目的狀態的定時偏移τ被用來通過舍入τ值為整數值而產生運行定時偏移。在單元92中目的狀態適應該運行定時偏移，并且將使用該運行定時偏移來確定用于計算下一節點上該狀態(當該狀態變成源狀態時)的量度的抽樣定時。判定單元94測試是否已經處理所述節點中的所有目的狀態。如果是，則控制進行到單元98，并且對于下一個節點重復上述處理。對該節點而言，如果沒有處理完所有目的狀態，象在單元94中確定那樣，則在單元96中對下一個目的狀態重復上述處理，經由節點B返回圖4。
上述方法遵循按幸存者處理(PSPper survivor processing)的基本原則。利用傳統的方法來完成初始同步過程，其中在傳統的方法中，在過抽樣接收數據中選擇符號抽樣相位。
更具體地說，網格中的每一狀態保持實數偏移τstateoff’按照抽樣時間Ts來表示它，Ts＝T/N，T是符號時間。該實數被用來確定抽樣的整數偏移nstaoff＝round(τstateoff)式中round表示舍入運算。
在維特比均衡器中，對網格中的每一個狀態的每一轉移計算出量度。在該PSP實現過程中，每一個狀態使用一個特定抽樣相位偏移nstaoff以產生符號速率抽樣，用于計算那個狀態的轉移的量度。
rsta[k]＝x[kN＋no＋nstaoff]對于基本的維特比處理，將這些轉移量度加到所述轉移的源狀態的累積量度，產生每一個轉移的累積量度。基于這些量度，修整到某個狀態的轉移以留下具有最佳累積量度(在我們最終的執行中的最小值)的轉移作為幸存者。
跟蹤該同步點的基本思想是在使用當前抽樣相位計算維特比網格中的每一個轉移的量度的過程中，使用早于當前抽樣相位的抽樣相位來計算平行轉移的量度，并且對于平行的轉移，使用遲于當前抽樣相位的抽樣相位，或者rstaearly[k]＝x[kN＋no＋nstaoff－1]r’stalate[k]＝x[kN＋no＋nstaoff＋1]照這樣，如果存在保證早期或后期抽樣相位的信道條件下的漂移，則這作用在于計算早期或后期抽樣的最佳量度。
為了更新每一狀態的偏移值τstateoff，新的狀態從幸存轉移的源的狀態繼承所述偏移，τnewoff＝τoldoff然后根據早期量度和后期量度計算的結果刷新繼承偏移。對于給定的狀態，如果幸存轉移的早期量度最佳，則所述偏移減去步長α，τnewoff＝τnewoff－α如果幸存轉移的后期量度最佳，則所述偏移加上α，τnewoff＝τnewoff＋α
另外，如果初始的、當前的量度勝過早期和后期量度，則不去動偏移。照這樣，同步偏移朝著顯示最佳計算量度的方向(較早或較遲)調整。對于這個方法，通常希望較小步長(＜0.5，或者抽樣時間間隔的一半)，以致在遇到適合的早期或后期量度時同步不會立即發生變化，而是在實現實際同步偏移nstaoff之前需要多次遞增。
對上面討論的方法有許多變化，其中一些是所述處理的子集(復雜性減少)，而其中一些是所述處理的超集(通常復雜性增加)。
不是象上面那樣僅僅對幸存轉移計算早期或或后期量度，而是可以對所有轉移計算早期或后期量度(在本示例中，計算量度的總數為48)。然后，根據所有量度而不是僅僅根據上述的當前量度來修整轉移。根據哪一個使得轉移幸存就使用哪一個量度(早期、后期或當前)來更新定時偏移。然后，將路徑量度加入單個累積量度。這意味著通過網格的路徑包括基于在可能多個不同同步點計算的量度的轉移。
上面討論的發明是基于按照幸存者處理的原則構成，其中在均衡器網格中保持每一狀態各自的定時偏移。然而這么做是不必要的，并且可以將所述處理簡化為保持單個抽樣偏移，這個抽樣偏移是用于所有量度計算的抽樣的基礎。因為只有單個偏移要保持，幸存轉移可以減少到用于更新的一個轉移。這可以通過檢查與每一個幸存轉移有關的累積量度并獲得具有最佳累積量度的那個(用來為進行符號判定而選擇最佳路徑的處理)來完成。然后，“獲勝者”轉移將具有為它計算的早期或晚期量度，而更新將基于最占優勢的轉移量度。
因此，根據本發明，按照提供最佳計算量度的方向把定時偏移調整到最佳同步點。這種跟蹤同步點的漂移使得符號間隔信道估計在時間上盡可能與實際信道匹配，因此改進MLSE均衡器的性能。
盡管是關于MLSE均衡器來公開本發明，但本發明不僅限于用在MLSE均衡器。本發明可用于其它種類的解調器，例如差分檢波器，這一點是明顯的。
本領域的普通技術人員將懂得，本發明可以作為方法或裝置來實施。因此，本發明可以表現為完全的硬件實施例、完全的軟件實施例、或結合軟件和硬件的實施例。已經關于本發明的實施例的圖3-5的流程圖說明部分地描述了本發明。當然，流程圖說明中的每一個單元或流程圖說明中的單元組合可以通過計算機程序指令來實現。可以把這些代表步驟的程序指令提供給處理器來產生機器。
因此，流程圖說明的單元支持完成指定功能的裝置和完成指定功能的步驟的組合。當然，流程圖說明中的每一單元、和流程圖說明中的單元的組合可以通過完成特定功能或步驟的特定目的基于硬件的系統、或特定目的硬件和計算機指令的組合來完成。
權利要求
1.用于工作于承載發送符號的多徑信道的接收機的解調器，所述解調器包括抽樣裝置，用于接收表示發送符號序列的信號并在對應于同步點的選擇抽樣相位產生輸出抽樣；用于從假定序列產生多個假定抽樣的裝置；第一裝置，用于將所述輸出抽樣與所述多個假定抽樣相比較以確定多個量度，并基于產生最佳量度的所述假定抽樣產生每一個發送序列的初始估計；和第二裝置，用于將所述假定抽樣與在所述選擇抽樣相位之前的早期抽樣相位的所述接收抽樣以及在從所述選擇抽樣相位滯后的后期抽樣相位的所述接收抽樣相比較，并確定所述發送符號的第二估計是否比所述初始估計產生更佳量度，并響應所述第二估計產生調整所述同步點的更佳量度。
2.權利要求1的解調器，其特征在于所述第二裝置僅僅將產生最佳量度的所述假定抽樣與在所述選擇抽樣相位之前的早期抽樣相位的接收抽樣以及在從所述選擇抽樣相位滯后的后期抽樣相位的接收抽樣相比較。
3.用于工作于承載發送符號序列的多徑信道的接收機的解調器，所述解調器包括抽樣裝置，用于對表示所述發送符號序列的接收信號進行抽樣并在對應于同步點的選擇抽樣相位產生每符號選擇抽樣數的輸出信號；用于產生多個假定符號序列和有關假定抽樣的裝置；第一裝置，用于將所述輸出信號與所述假定符號序列的抽樣相比較以確定多個量度，并基于產生最佳量度的所述假定序列產生發送符號序列的初始估計；和第二裝置，用于將所述多個假定抽樣與在所述選擇抽樣相位之前的早期抽樣相位的所述接收信號以及在從所述選擇抽樣相位滯后的后期抽樣相位的所述接收信號相比較來產生發送符號序列的第二估計，并且如果所述第二估計比所述初始估計產生更佳量度則調整所述同步點。
4.權利要求1的解調器，其特征在于所述第二裝置僅僅將產生最佳量度的所述假定符號序列與在所述選擇抽樣相位之前的早期抽樣相位的接收信號以及在從所述選擇抽樣相位滯后的后期抽樣相位的接收信號相比較。
5.權利要求3的解調器，其特征在于由所述第一比較裝置確定的所述多個量度包括累積量度。
6.權利要求3的解調器，其特征在于由所述第二比較裝置產生的量度包括累積量度。
7.權利要求3的解調器，其特征在于所述第一比較裝置包括最大似然序列估計器。
8.一種在承載發送符號序列的多徑信道中解調接收信號的方法，所述方法包括如下步驟對表示所述發送符號序列的所述接收信號進行抽樣并且在對應于同步點的選擇抽樣相位產生每符號選擇抽樣數的輸出信號；產生多個假定符號序列，并且通過這些假定符號序列，基于所述信道的當前估計產生多個假定接收抽樣；將所述輸出信號與所述多個假定抽樣相比較以產生所述多個假定接收序列的初始量度；在比對應于所述同步點的抽樣相位早或遲的抽樣相位對所述接收信號重新抽樣；將所述假定抽樣與所述早期或后期抽樣相比較來產生早期或后期量度；和根據所述初始、早期和后期中最佳量度者來調整所述同步點。
9.權利要求8的所述方法，其特征在于所述第二比較步驟僅將產生最佳量度的所述假定符號序列與在所述選擇抽樣相位之前的早期抽樣相位的接收信號以及在從所述選擇抽樣相位滯后的后期抽樣相位的接收信號相比較。
10.權利要求8的方法，其特征在于所述第一比較步驟確定多個累積量度。
11.權利要求8的方法，其特征在于所述第二比較步驟產生累積量度。
全文摘要
一種解調器工作在承載發送符號的多徑(ISI)信道。該解調器接收表示發送序列的信號,并且以對應于同步點的選擇抽樣相位產生輸出抽樣。產生表示多個假定序列的多個假定抽樣。將所述輸出抽樣與所述多個假定抽樣相比較以確定多個量度并根據產生最佳量度的假定序列產生每一個發送序列的初始估計。將假定抽樣與在所述選擇抽樣相位之前的早期抽樣相位的接收抽樣以及在從所述選擇抽樣相位滯后的后期抽樣相位的接收抽樣相比較,以確定所述發送符號的第二估計是否比初始估計產生更佳量度,并且響應產生更佳量度的第二估計來調整同步點。
文檔編號H04L25/03GK1329786SQ99814118
公開日2002年1月2日 申請日期1999年12月3日 優先權日1998年12月8日
發明者T·L·福爾胡姆 申請人:艾利森公司