專利名稱：模式序列同步的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在第一模式序列與第二模式序列之間的模式(pattern)序列同步的方法和設(shè)備。在本說明書中所討論的一些實(shí)施例涉及在所接收的例如可在發(fā)射設(shè)備處產(chǎn)生的模式序列與接收設(shè)備的基準(zhǔn)(reference)模式序列之間的同步。一些實(shí)施例可在帶有幀同步的單載波收發(fā)信機(jī)(transceiver)內(nèi)用來檢測導(dǎo)頻信號(hào)、在單載波正交直接變換收發(fā)信機(jī)內(nèi)用來檢測單載波和/或在OFDM(正交頻分多路復(fù)用)系統(tǒng)內(nèi)用來發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練序列。
背景技術(shù)：
幀同步通常在接收鏈內(nèi)用來啟動(dòng)其他一些功能塊和/或糾錯(cuò)回路。通常在接收機(jī)處已知的和通過導(dǎo)頻檢測和同步方案同步的基準(zhǔn)模式序列通常給接收機(jī)數(shù)據(jù)輔助誤差檢測器回路一些必需的信息，一般用于改善接收機(jī)性能。
在基于連續(xù)傳輸?shù)南到y(tǒng)內(nèi)，通常必需有非常能容忍信號(hào)失真的體系結(jié)構(gòu)。主要誤差之一是發(fā)射機(jī)/接收機(jī)載波頻率失配。
基準(zhǔn)導(dǎo)頻碼元(symbol)序列與接收數(shù)據(jù)內(nèi)的導(dǎo)頻碼元序列的同步按照現(xiàn)有技術(shù)通常是通過將接收模式序列的IQ碼元與導(dǎo)頻碼元基準(zhǔn)模式序列相關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。這樣的過程通常也稱為導(dǎo)頻向量(PV)相關(guān)過程。
在以下對傳統(tǒng)的PV相關(guān)過程的說明中，假設(shè)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間沒有頻率失配。
通常是持久地對接收導(dǎo)頻碼元運(yùn)行這種相關(guān)。對于每個(gè)接收導(dǎo)頻碼元s(n)，通常是用基準(zhǔn)導(dǎo)頻碼元(r(1)...r(Z))對最后“Z”個(gè)接收碼元(s(n)...s(n-Z))執(zhí)行相關(guān)。
其中，Z為搜索序列長度。
假設(shè)沒有不完善，如果基準(zhǔn)導(dǎo)頻碼元模式序列與接收的導(dǎo)頻碼元模式序列匹配，而且“|s(n)|＝|r(k)|＝α”，則相關(guān)輸出corrPV通常為corrPV(n)=Σk=1za·a·ej(0)=Z·a2---(3)]]>收發(fā)信系統(tǒng)的模擬級(jí)通常會(huì)引入不希望有的不完善性，諸如(但不限于)發(fā)射機(jī)/接收機(jī)載波頻率和/或相位失配。通常，載波頻率越高，對發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)載波頻率失配的影響越大。例如，在系統(tǒng)啟動(dòng)過程期間，通常失配會(huì)更大一些。接收機(jī)必需能在可能的最大范圍內(nèi)檢測和/或校正這些影響。通常將載波頻率失配看作所接收的IQ碼元s(n)上的遞增相移 按照現(xiàn)有技術(shù)，傳統(tǒng)方法通常是將所接收的IQ碼元模式序列與基準(zhǔn)導(dǎo)頻碼元模式序列相關(guān)。這種方法通常對載波頻率失配頗為敏感，因?yàn)槊總€(gè)相關(guān)積受到看作IQ碼元旋轉(zhuǎn) 的失配的影響。通常要將在整個(gè)模式序列長度上計(jì)算得到的這些相關(guān)積相加。這樣，載頻失配的影響通常使相關(guān)結(jié)果明顯失真。
如上面所提到的，載波失配對上面所說明的模式序列相關(guān)具有值得注意的影響。在載波失配超過一定范圍的情況下相關(guān)通常得不到必要的周期性最大峰值。因此，發(fā)現(xiàn)不了導(dǎo)頻序列和/或成幀的精確位置。此外，對基準(zhǔn)導(dǎo)頻碼元和/或接收導(dǎo)頻碼元操作的與幀關(guān)連的操作塊以及檢測塊會(huì)到不到必要的輸入。甚至，由于不能發(fā)現(xiàn)導(dǎo)頻序列，接收機(jī)往往進(jìn)入不了“鎖定”狀態(tài)。
也就是說，如果采用傳統(tǒng)的幀同步方法，數(shù)字接收機(jī)通常在高于失配門限時(shí)不能啟動(dòng)。典型的是，基于現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的幀同步技術(shù)只能容忍在一定限度內(nèi)的載波頻率偏差，因?yàn)檩d頻失配的影響通常使相關(guān)結(jié)果明顯失真。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一些實(shí)施例的目的是增大對載波頻率失配的可容忍范圍。
按照本發(fā)明的一些實(shí)施例，這個(gè)目的可以例如用在這里所說明的和在權(quán)利要求書中所列舉的方法、設(shè)備、系統(tǒng)和/或計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。
本發(fā)明的一些實(shí)施例用通常包含在碼元模式序列內(nèi)的差分相位信息進(jìn)行相關(guān)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以有以下優(yōu)點(diǎn)-在數(shù)字接收機(jī)輸入端，通?？扇萑谈叩枚嗟妮d波頻率失配，導(dǎo)頻檢測能夠在該載波頻率失配上操作；-在模式序列同步中，作為相關(guān)的一個(gè)結(jié)果，可得到恒定的載波頻率失配；-通常改善了接收機(jī)的導(dǎo)頻碼元產(chǎn)生；-按照本發(fā)明的一些實(shí)施例，快速載波頻率和/或相位誤差檢測器通常可在更差的失配范圍內(nèi)工作(其可從相關(guān)過程中直接得出)；以及-對接收導(dǎo)頻碼元和基準(zhǔn)導(dǎo)頻碼元進(jìn)行操作的檢測器通常在較差的載波失配時(shí)獲得改善的輸入。
按照本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供了一種用于與模式序列同步的方法。這種方法包括對第一模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)，從而得到第一差分相位信息序列的第一相關(guān)步驟；對第二模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)，從而得到第二差分相位信息序列的第二相關(guān)步驟；對第一和第二差分相位信息序列執(zhí)行相關(guān)，從而得到相關(guān)結(jié)果的第三相關(guān)步驟；以及根據(jù)所得到的相關(guān)結(jié)果確定第一與第二模式序列之間的同步的確定步驟。
按照其他一些實(shí)施例，提供了一種用于與模式序列同步的設(shè)備。這種設(shè)備包括一種用于與模式序列同步的設(shè)備，所述設(shè)備包括對第一模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第一差分相位信息序列的第一相關(guān)裝置；對第二模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第二差分相位信息序列的第二相關(guān)裝置；對第一和第二差分相位信息序列執(zhí)行相關(guān)并輸出相關(guān)結(jié)果的第三相關(guān)裝置；以及根據(jù)相關(guān)結(jié)果確定第一與第二模式序列之間的同步的確定裝置。
按照又一些實(shí)施例，提供了一種用于與模式序列同步的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括發(fā)射設(shè)備，這個(gè)發(fā)射設(shè)備本身包括產(chǎn)生用于同步的模式序列的碼元的產(chǎn)生裝置，以及發(fā)射模式序列的碼元的發(fā)射裝置。這種系統(tǒng)還包括接收設(shè)備，這個(gè)接收設(shè)備本身包括對第一模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第一差分相位信息序列的第一相關(guān)裝置，接收發(fā)射設(shè)備所發(fā)射的模式序列的碼元的接收裝置，對含有振幅和相位信息的接收模式序列碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第二差分相位信息序列的第二相關(guān)裝置，對第一和第二差分相位信息序列執(zhí)行相關(guān)并輸出相關(guān)結(jié)果的第三相關(guān)裝置，以及根據(jù)相關(guān)結(jié)果確定接收模式序列與基準(zhǔn)模式序列之間的同步的確定裝置。
按照另一些實(shí)施例，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。這種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括在產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)可執(zhí)行一種方法的軟件代碼部分。這種方法包括對第一模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)，從而得到第一差分相位信息序列的第一相關(guān)步驟；對第二模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)，從而得到第二差分相位信息序列的第二相關(guān)步驟；對第一和第二差分相位信息序列執(zhí)行相關(guān)，從而得到相關(guān)結(jié)果的第三相關(guān)步驟；以及根據(jù)所得到的相關(guān)結(jié)果確定第一與第二模式序列之間的同步的確定步驟。
按照本發(fā)明的又一些實(shí)施例，提供了一種用于與模式序列同步的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括發(fā)射設(shè)備，這個(gè)發(fā)射設(shè)備本身包括產(chǎn)生用于同步的模式序列的碼元的碼元產(chǎn)生裝置，以及發(fā)射模式序列的碼元的發(fā)射機(jī)。這種系統(tǒng)還包括接收設(shè)備，這個(gè)接收設(shè)備包括對第一模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第一差分相位信息序列的第一處理器，接收發(fā)射機(jī)所發(fā)射的模式序列的碼元的接收機(jī)，對含有振幅和相位信息的接收模式序列碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第二差分相位信息序列的第二處理器，對第一和第二差分相位信息序列執(zhí)行相關(guān)并輸出相關(guān)結(jié)果的第三處理器，以及根據(jù)相關(guān)結(jié)果確定接收模式序列與基準(zhǔn)模式序列之間的同步的第四處理器。


為了理解本發(fā)明的一些實(shí)施例，下面對附圖作一下說明，在這些附圖中圖1示出了例示按照本發(fā)明的一些實(shí)施例與模式序列同步的一般方法的典型流程圖；圖2示出了例示按照本發(fā)明的一些實(shí)施例與模式序列同步的典型設(shè)備的示范性原理方框圖；圖3示出了按照本發(fā)明的一些實(shí)施例設(shè)計(jì)的包括導(dǎo)頻檢測原理的一般單載波系統(tǒng)的典型方框圖；圖4示出了TCM 32調(diào)制的數(shù)據(jù)碼元和QPSK調(diào)制的導(dǎo)頻碼元的示范性星座圖；圖5示出了按照本發(fā)明的一些實(shí)施例用周期性插入的預(yù)定導(dǎo)頻碼元模式序列實(shí)現(xiàn)的典型IQ數(shù)據(jù)流幀同步的情況；圖6示出了按照本發(fā)明的一些實(shí)施例設(shè)計(jì)的導(dǎo)頻位置觀察塊的示范性方框圖；圖7示出了包括基準(zhǔn)模式序列的典型導(dǎo)頻碼元模式序列；圖8示出了例示典型的理想QPSK調(diào)制的導(dǎo)頻碼元位置的示范性星座圖；圖9示出了例示由于載波頻率失配而引起的經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)頻碼元位置的典型星座圖；圖10至12示出了例示按照現(xiàn)有技術(shù)的一般相關(guān)技術(shù)的示范性星座圖；以及圖13至18示出了一些示范性模擬結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了例示按照本發(fā)明的一些實(shí)施例設(shè)計(jì)的使第一模式序列和第二模式序列同步的典型方法的流程圖。在步驟S11，對第一模式序列的各個(gè)碼元r(k)＝rI(k)+jrQ(k)執(zhí)行相關(guān)，所述第一相關(guān)步驟得到第一差分相位信息序列αr(k)。在步驟S12，對第二模式序列的各個(gè)碼元s(n)＝sI(n)+jsQ(n)執(zhí)行相關(guān)，所述第二相關(guān)步驟得到第二差分相位信息序列αs(n)。在步驟S13，對第一和第二差分相位信息序列進(jìn)行相關(guān)，所述第三相關(guān)步驟得到相關(guān)結(jié)果corrDPV(n)。然后，在步驟S14，通常根據(jù)所得到的相關(guān)結(jié)果確定第一與第二模式序列之間的同步。
圖2示出了例示按照本發(fā)明的一些實(shí)施例設(shè)計(jì)的同步兩個(gè)模式序列的公用同步器20的方框圖。同步器20通常至少包括對第一模式序列的碼元r(k)＝rI(k)+jrQ(k)執(zhí)行相關(guān)和/或輸出第一差分相位信息序列αr(k)的第一相關(guān)塊21，對第二模式序列的碼元s(n)＝sI(n)+jsQ(n)執(zhí)行相關(guān)和/或輸出第二差分相位信息序列αs(n)的第二相關(guān)塊，對第一和/或第二差分相位信息序列進(jìn)行相關(guān)和/或輸出相關(guān)結(jié)果corrDPV(n)的第三相關(guān)塊23，以及根據(jù)相關(guān)結(jié)果確定第一與第二模式序列之間的同步的確定塊24。
以上所說明的相關(guān)技術(shù)的目的之一是為了發(fā)現(xiàn)第一模式序列在第二模式序列內(nèi)的絕對位置。這種相關(guān)技術(shù)通常都基于利用差分相位信息和/或差分相位向量(DPV)序列。DPVαs通常是從第二模式序列的碼元s(n)(可以是當(dāng)前接收的碼元s(n))和第二模式序列的前一碼元s(n-1)計(jì)算出來的。第一模式序列的DPVαr(k)是從碼元r(k+1)和碼元r(k)計(jì)算出來的。
其中Δs＝s(n)-s(n-1)；Δr＝r(n)-r(n-1)；第一DPV的個(gè)數(shù)通常比碼元的第一模式序列的長度Z少。
corrDPV(n)=Σk=1z-1αs(n-k)·αr*(Z-1-k);]]> 第三相關(guān)通常對第二模式序列的最后“Z-1”個(gè)DPV(αs(n)...αs(n-Z-1))和第一模式序列的最后“Z-1”個(gè)DPV(αr(Z-1)...αr(1))執(zhí)行。如果假設(shè)沒有不完善，在第一和第二模式序列匹配的情況下，在“|s(n)|＝|r(k)|＝α”時(shí)，相關(guān)就可得到corrDPV(n)=Σk=1Z-1a2·a2·ej(0)=(Z-1)·a4---(6)]]>因此，至少從式(3)和(6)可見，在一些優(yōu)選和/或理想的情況下，現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的一些實(shí)施例的相關(guān)技術(shù)之間的差別有時(shí)可以看作只是“α”的冪。
可以例如不斷對第二模式序列的碼元執(zhí)行第二和第三相關(guān)步驟。對于每個(gè)碼元s(n)，典型的是對后Z個(gè)碼元s(n)...s(n-Z)執(zhí)行第二相關(guān)。也就是說，對于每次重復(fù)m，將這些碼元移位一個(gè)碼元，從而通常一次兩個(gè)地對第二模式序列的Z個(gè)碼元l+m至Z+m執(zhí)行相關(guān)。
在第一與第二模式序列之間載波頻率失配的情況下，例如是由于發(fā)射第二模式序列的發(fā)射機(jī)的載波頻率與接收發(fā)射機(jī)所發(fā)射的第二模式序列的接收機(jī)的載波頻率之間的失配引起的，按照現(xiàn)有技術(shù)得到的PV相關(guān)技術(shù)結(jié)果通常將明顯減小。圖8示出了非常優(yōu)選的和/或理想的碼元位置，按照本發(fā)明的一些實(shí)施例，這些碼元是QPSK(正交相移鍵控)調(diào)制的。圖9示出了由于載波頻率失配而轉(zhuǎn)動(dòng)了的示范性碼元位置。在碼元上通常將失配Δf看作將第二模式序列進(jìn)行遞增相移 的旋轉(zhuǎn)(通常是逐碼元的)。也就是說，在很多情況下，與s(0)相比，s(2)的旋轉(zhuǎn) Δf＝ftransmit-freceiver； 其中，PS為碼元或?qū)ьl間距。
在載波失配的情況下，第二模式序列的s′(n)和DPVα′s(n)為
因此，碼元s′(n)通常轉(zhuǎn)動(dòng)了 (式8a)，而DPV只轉(zhuǎn)動(dòng)了 (式8b)。
對于按照現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)技術(shù)和按照本發(fā)明一些實(shí)施例的相關(guān)技術(shù)，通常有 在假設(shè)模式序列匹配、“|s(n)|＝|r(k)|=α”但有載波頻率失配的情況下，通常有 從圖10至12可見，在相對于corrPV的增量相移 的情況下(式5)，PV相關(guān)結(jié)果corr′PV通常減小。corr′PV的和內(nèi)的每項(xiàng)通常都受較大的相移影響。圖10示出了有代表性的第一和第二碼元n＝2的相關(guān)積cv，圖11示出了有代表性的三個(gè)相繼的第一和第二導(dǎo)頻碼元的相關(guān)積cv(0..2)，而圖12示出了為cv(0)至cv(2)之和的共同相關(guān)向量corrPV。
對照來看，按照本發(fā)明的一些實(shí)施例在有載波頻率失配的情況下得到的corr′DPV結(jié)果通常只轉(zhuǎn)動(dòng)相移 (式6)。
為了實(shí)現(xiàn)方便，通常將相關(guān)結(jié)果取為實(shí)部加虛部的平方 |corr′DPV(n)|2＝(Z-1)2·a8(14)通常將載波頻率失配對現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)頻向量(PV)方法相關(guān)結(jié)果(式(13))的影響看作可能最大值的明顯減小。如圖11所示，每個(gè)cv(n)都要再轉(zhuǎn)動(dòng)。
對于本發(fā)明的一些實(shí)施例的DPV相關(guān)方法(式(14))，通?？梢匀肯l率誤差的影響。DPV相關(guān)結(jié)果的絕對值與載波頻率沒有失配的相比并沒有改變。此外，這種DPV相關(guān)技術(shù)還可用于載波頻率誤差檢測。它可提供相關(guān)結(jié)果corrDPV的相位信息和/或相角，作為恒定載波頻率失配。
第二模式序列的碼元可以包含在數(shù)據(jù)碼元流內(nèi)，可以用與數(shù)據(jù)碼元流內(nèi)的數(shù)據(jù)碼元不同的方式調(diào)制，并且可以根據(jù)不同的調(diào)制從數(shù)據(jù)碼元流中檢測出來。
如上面所提到的，第二模式序列可以是由接收設(shè)備從發(fā)射設(shè)備接收到的序列，而第一模式序列(通常形成第二模式序列的至少一部分)在其中執(zhí)行第一至第三相關(guān)步驟的接收設(shè)備內(nèi)通常是已知的。
發(fā)射設(shè)備可以至少包括產(chǎn)生第二模式序列的碼元的裝置和/或?qū)⒌诙Ｊ叫蛄械拇a元發(fā)送給接收設(shè)備的裝置。此外，發(fā)射設(shè)備還可以包括按照第一調(diào)制方案對第二模式序列的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制從而提供第二模式序列的碼元的第一調(diào)制裝置、按照第二調(diào)制方案對有效負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制從而提供數(shù)據(jù)碼元流的第二調(diào)制裝置和/或?qū)⒌诙Ｊ叫蛄械拇a元插入數(shù)據(jù)碼元流的插入裝置。
以下將說明本發(fā)明的一些將這種相關(guān)方案用于通常帶有幀同步的單載波收發(fā)信系統(tǒng)的實(shí)施例。然而，本發(fā)明并不局限于單載波收發(fā)信系統(tǒng)，還可例如在單載波正交直接變換收發(fā)信機(jī)內(nèi)用來進(jìn)行單載波檢測和/或在OFDM系統(tǒng)內(nèi)用來尋找訓(xùn)練序列(至少在有頻率誤差的情況下)。
圖3示出了有代表性的帶有采用按照本發(fā)明的一些實(shí)施例所設(shè)計(jì)的導(dǎo)頻檢測的幀同步的單載波系統(tǒng)的方框圖。成幀通?；谥芷谛圆迦氲膶?dǎo)頻碼元模式序列。在數(shù)字接收機(jī)內(nèi)導(dǎo)頻檢測是關(guān)鍵過程，并且通常負(fù)責(zé)幀同步。目的是發(fā)現(xiàn)模式序列在接收數(shù)據(jù)內(nèi)的絕對位置。
如圖3所示，發(fā)射機(jī)內(nèi)的Tx(發(fā)射機(jī))導(dǎo)頻產(chǎn)生塊44產(chǎn)生預(yù)定的導(dǎo)頻碼元模式序列。通常是根據(jù)PRBS(偽隨機(jī)二元序列)比特序列和/或其他的QPSK(正交相移鍵控)調(diào)制產(chǎn)生。也就是說，通常在塊44內(nèi)對所產(chǎn)生的PRBS比特序列進(jìn)行QPSK調(diào)制，和/或輸出經(jīng)QPSK調(diào)制的IQ(同相，正交相位)導(dǎo)頻碼元。因此，如圖4所示，這些導(dǎo)頻碼元通常都具有相同的絕對振幅值，但在相位關(guān)系上通常例如差45°、135°、225°和/或315°。在QAM(正交振幅調(diào)制)/TCM(格碼調(diào)制)調(diào)制塊45內(nèi)，通常對有效負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行M-ray QAM或TCM調(diào)制，輸出經(jīng)M-ray QAM或TCM調(diào)制的IQ有效負(fù)載碼元。
在導(dǎo)頻多路復(fù)用塊46內(nèi)，不時(shí)等距離地將導(dǎo)頻碼元插入IQ有效負(fù)載碼元數(shù)據(jù)流，典型的是用在有效負(fù)載數(shù)據(jù)碼元之間的可調(diào)、但通常恒定的間隔PS(導(dǎo)頻間隔)，如圖5所示。定期納入導(dǎo)頻碼元模式序列通常是用來使發(fā)射和/或有效負(fù)載數(shù)據(jù)成幀、幀同步和/或檢測載波頻率和/或相位失配。幀長度通常由PRBS長度和/或PS給出。在通過天線50發(fā)射前，數(shù)據(jù)流通常通過塊47，受到上采樣(sample up)、內(nèi)插、低通濾波和/或上變頻到載波頻率的處理。
在接收機(jī)內(nèi)的Rx(接收機(jī))下變頻塊52通常對天線51所接收的包括有效負(fù)載和/或?qū)ьl碼元模式序列的IQ數(shù)據(jù)流進(jìn)行下變頻。ADC(模/數(shù)變換器)，輸入數(shù)據(jù)通常被一些由于諸如(但不限于)AWGN(加性高斯白噪聲)、反射回波、載波頻率和載波相位失配之類而引起的誤差損壞。在塊54內(nèi)，例如正交、平衡、偏置和/或增益中的誤差以及例如在IQ碼元上的回聲減小。在塊55內(nèi)，執(zhí)行低通濾波和/或下采樣。
輸入導(dǎo)頻檢測塊40的IQ碼元通常用CMA(常模算法)自適應(yīng)均衡器和/或其他非數(shù)據(jù)輔助校正塊(未示出)進(jìn)行預(yù)校正。導(dǎo)頻檢測塊40通常分成兩個(gè)子塊。第一子塊通常是PPO(導(dǎo)頻位置觀察)塊41，用來識(shí)別導(dǎo)頻碼元在接收數(shù)據(jù)流上的等間距位置。
PPO塊41通常用已知的導(dǎo)頻間隔和/或?qū)ο嗤^對導(dǎo)頻碼元振幅的知識(shí)，來識(shí)別插入的導(dǎo)頻碼元(Pilot 1-Pilot n)在接收數(shù)據(jù)流內(nèi)的等間距位置。圖6示出了PPO塊41的有代表性的實(shí)施例的示范性方框圖。在塊62內(nèi)，計(jì)算碼元s(n)的絕對值。然后，在塊62后，從當(dāng)前碼元振幅|s(n)|減去接收的(通常延遲了導(dǎo)頻間隔PS的)碼元振幅|s(n-PS)|，隨后在塊65內(nèi)執(zhí)行最小搜索。
由于導(dǎo)頻碼元振幅通常恒定和/或數(shù)據(jù)碼元振幅均勻分布，減法操作|s(n)|-|s(n-PS)|通常會(huì)定期得出具有PS距離的最小值?？紤]到在塊63內(nèi)用計(jì)數(shù)器61的選擇執(zhí)行的多路分離，可以給出導(dǎo)頻位置為具有最小結(jié)果的那個(gè)累加器64的索引(index)?？梢酝ㄟ^要求N個(gè)相繼的最小值位置一致來改善PPO塊41的穩(wěn)定性。
PPO塊41通常標(biāo)出數(shù)據(jù)流內(nèi)的導(dǎo)頻，啟動(dòng)第二子塊，例如導(dǎo)頻序列同步器PSS 42。也就是說，如果PPO塊41發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)頻碼元的位置，就使PSS 42啟動(dòng)，并執(zhí)行相關(guān)過程。PSS 42通常是導(dǎo)頻檢測塊40的第二子塊，其同步接收模式序列和/或基準(zhǔn)模式序列。
PSS 42的任務(wù)是根據(jù)結(jié)合圖1和2以及式(4)至(6)所說明的方案，通過接收導(dǎo)頻序列(第二模式序列)與接收機(jī)內(nèi)已知的基準(zhǔn)模式序列(第一模式序列)的相關(guān)，在接收數(shù)據(jù)流內(nèi)發(fā)現(xiàn)幀結(jié)構(gòu)。如果發(fā)現(xiàn)了幀，PSS就啟動(dòng)Rx導(dǎo)頻產(chǎn)生塊43，產(chǎn)生與包含在發(fā)射機(jī)內(nèi)的相同的導(dǎo)頻碼元模式序列。所產(chǎn)生的導(dǎo)頻碼元序列與接收數(shù)據(jù)同步，可以供隨后的快速數(shù)據(jù)輔助誤差檢測塊56和58使用。這兩個(gè)塊將所產(chǎn)生的導(dǎo)頻碼元模式序列與接收導(dǎo)頻碼元模式序列相比較，以進(jìn)一步計(jì)算誤差。在快速校正塊56之后，數(shù)據(jù)碼元在塊57內(nèi)受到QAM/TCM解調(diào)。
如上所述，幀結(jié)構(gòu)檢測在PSS 42內(nèi)例行地通過對從接收的導(dǎo)頻碼元模式序列s(n)和基準(zhǔn)導(dǎo)頻碼元模式序列r(k)計(jì)算得出的DPV(差分相位向量)序列執(zhí)行相關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。導(dǎo)頻碼元基準(zhǔn)序列不一定要具有與所發(fā)送的導(dǎo)頻碼元模式序列相同的長度，如圖7所示。然而，通常高度優(yōu)選而有時(shí)甚至必需的是基準(zhǔn)模式在整個(gè)所發(fā)送的導(dǎo)頻碼元模式序列內(nèi)只存在一次，以避免在幀內(nèi)多重檢測。通?；鶞?zhǔn)模式序列的長度Z是可調(diào)的，發(fā)射機(jī)內(nèi)的模式序列的長度P也是可調(diào)的。
如結(jié)合式(4)至(6)所說明的那樣，給出的DPV為兩個(gè)相繼導(dǎo)頻碼元的共軛復(fù)數(shù)的乘積。這將對接收導(dǎo)頻碼元模式序列和/或基準(zhǔn)導(dǎo)頻碼元模式序列執(zhí)行。將不斷計(jì)算得的接收數(shù)據(jù)的DPV序列與基準(zhǔn)導(dǎo)頻碼元模式序列的DPV序列相關(guān)。在所接收的導(dǎo)頻序列與基準(zhǔn)模式序列匹配的情況下，DPV相關(guān)的絕對值通常得出最大值。如果在恒定的預(yù)期周期性的距離內(nèi)檢測到這種情況，幀檢測通常是成功的。有內(nèi)部狀態(tài)機(jī)觀測正確處在計(jì)算出的周期性距離處的最大值的個(gè)數(shù)。在接連的最大值的個(gè)數(shù)達(dá)到所希望的情況下，啟動(dòng)接收鏈內(nèi)的各后繼塊(即，圖3中的塊43、56、57、58)。
在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的載波頻率失配的情況下(這通常是無線電收發(fā)信系統(tǒng)內(nèi)主要誤差之一)，基于DQPSK的導(dǎo)頻檢測通常表現(xiàn)出對這種誤差的耐受性比傳統(tǒng)技術(shù)的高得多。此外，從式(12)可見，導(dǎo)頻檢測塊40通常還以相關(guān)結(jié)果的相角形式給出恒定載波頻率失配的度量。根據(jù)得到同步的接收導(dǎo)頻信號(hào)和/或基準(zhǔn)導(dǎo)頻信號(hào)，可以計(jì)算IQ相移。此外，數(shù)據(jù)輔助IQ振幅誤差檢測器通常能利用這個(gè)信息?？赡艿恼`差檢測器包括(但不局限于)快速載頻、偏置、正交、不平衡和/或碼間干擾檢測器。
如上所述，基于DPV(差分相位向量)相關(guān)的相關(guān)技術(shù)通常對載波頻率誤差的耐受性是很強(qiáng)的，一般能維護(hù)良好的相關(guān)和/或互相關(guān)特性。由于使用了導(dǎo)頻到導(dǎo)頻差分相位信息，發(fā)射機(jī)/接收機(jī)載波頻率失配至少在一定限度內(nèi)對DPV技術(shù)幾乎沒有影響。在相關(guān)結(jié)果中，誤差只是表現(xiàn)為相移。通常不影響絕對值(相關(guān)峰值)?？扇萑痰妮d波頻率誤差的范圍通常只是受到輸入導(dǎo)頻檢測塊40的碼元率、PS和/或?qū)ьl到導(dǎo)頻的理想90°相移的限制。
基于DPV相關(guān)的相關(guān)技術(shù)通常可以在ASIC(專用集成電路)內(nèi)實(shí)現(xiàn)和/或在DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)內(nèi)用軟件代碼實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明的一些實(shí)施例，與傳統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)相比，由于可容忍很大的載波頻率失配，因此改善了模式序列檢測。此外，還可以減少用于使第一和第二模式序列同步的同步時(shí)間。特別是，可以改善接收數(shù)據(jù)流內(nèi)導(dǎo)頻碼元的模式序列檢測和/或減少整個(gè)接收機(jī)的同步時(shí)間。
下面介紹根據(jù)傳統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)和/或根據(jù)按照本發(fā)明的一些實(shí)施例設(shè)計(jì)的DPV相關(guān)技術(shù)得出的一些模擬結(jié)果。
對于已知的導(dǎo)頻向量(PV)相關(guān)方法和按照本發(fā)明的一些實(shí)施例設(shè)計(jì)的差分相位向量(DPV)相關(guān)方法做了一些模擬。進(jìn)行比較的模擬環(huán)境為載波頻率失配最大到450kHz數(shù)據(jù)調(diào)制方案為QAM 16導(dǎo)頻碼元基準(zhǔn)模式序列長度＝32個(gè)導(dǎo)頻碼元插在發(fā)送數(shù)據(jù)流內(nèi)的導(dǎo)頻碼元模式序列長度＝2047碼元率fs＝9.425MHz導(dǎo)頻間隔PS＝9導(dǎo)頻碼元振幅＝|0.719176+j0.719176|2從這些設(shè)置中可得每隔以下周期距離必定可看到相關(guān)最大值Period＝PS·TransmitPatternSequenceLength＝9·2047＝18423 (15)按照一些實(shí)施例，理想的相關(guān)最大值在PV相關(guān)的情況下為|corrPVmax|2＝1100 (16)而在DPV相關(guān)的情況下，相關(guān)最大值為|corrDPVmax|2＝1100 (17)圖13示出了在有AWGN而SNR(信噪比)為6dB的情況下已知的PV相關(guān)方法的示范性模擬結(jié)果。在有AWGN的情況下，相關(guān)最大值通常改變。對于可以認(rèn)為是按照本發(fā)明的一些實(shí)施例所得出的理想的相關(guān)結(jié)果，相關(guān)最大值(例如在n＝17128，n＝35551)和/或其他相關(guān)結(jié)果(例如，n≠17128，n≠35551)之間的相關(guān)最大值差在有噪聲的情況下減小，但通常這些相關(guān)峰還能很好的檢測到。
按照圖13，最大值通常出現(xiàn)在n＝17128和n＝35551。因此，通常在所希望的每隔恒定周期的位置可檢測到周期序列。按照本發(fā)明的一些實(shí)施例，在每隔恒定周期的預(yù)期位置看到相關(guān)最大值是非常重要的，有時(shí)是極為重要的。
圖14示出了有代表性的對于差分相位向量相關(guān)方法在有AWGN而SNR為6dB的情況下的相關(guān)結(jié)果。與由一些實(shí)施例認(rèn)為是理想的情況相比，相關(guān)最大值之差在有AWGN的情況下減小，如圖13所示的PV相關(guān)情況。然而，在兩種情況下都給出了典型的相關(guān)最大值位置以及典型的最大值周期。
下一模擬包括載波頻率失配。導(dǎo)頻向量相關(guān)方法的正常預(yù)期最大工作范圍通常假設(shè)為上限接近16至18kHz。下面將介紹在載波頻率失配直到450kHz和有AWGN的情況下這兩種方法的模擬結(jié)果。
在只是載波頻率失配的情況下，PV相關(guān)結(jié)果通常明顯減小。此外，如圖15所示，在有SNR＝6db的附加AWGN的情況下，結(jié)果會(huì)進(jìn)一步減小，但通常還足夠大。最大值的位置和周期如所預(yù)期的，因此通?？蓪?shí)現(xiàn)所希望的功能。
對于DPV相關(guān)方法，至少在載波頻率失配的情況下相關(guān)最大值與通常標(biāo)為理想情況的相同，如上面結(jié)合式(4)至(6)所說明的。
如圖16所示，相關(guān)最大值與其他相關(guān)結(jié)果之差至少在有SNR＝6dB的AWGN的情況下減小。至少對于這個(gè)例子來說，最大值處在預(yù)期位置和周期。比較這兩種方法的模擬結(jié)果，表明DPV方法通常提供了更好的性能。峰值可更容易檢測和/或頻率誤差通常對相關(guān)結(jié)果幾乎沒有多少影響。
圖17示出了PV方法在有21kHz的載波頻率失配和有SNR為6dB的附加AWGN的這個(gè)有代表性的情況下的模擬結(jié)果。按照這個(gè)例子，在預(yù)期的位置和周期沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)最大值。這個(gè)例子中的模擬結(jié)果表明PV方法的性能往往不足以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)頻碼元序列。如圖所示，已超過了可容忍的載波頻率失配限度。在沒有附加AWGN的情況下通常也得到類似的模擬結(jié)果。
圖18清楚地示出了按照本發(fā)明的一些實(shí)施例設(shè)計(jì)的差分相位向量方法的優(yōu)點(diǎn)。
甚至在載波頻率失配驚人地增大到450kHz的情況下，無論有沒有AWGN，DPV相關(guān)的模擬結(jié)果都表明性能良好。在這兩種情況下相關(guān)最大值和周期都如所預(yù)期的。相關(guān)最大值與其他相關(guān)結(jié)果之差通常也是所期望的。因此，這個(gè)模擬結(jié)果大體上肯定了在理論上所計(jì)算的DPV相關(guān)方法可容忍較大的載波頻率失配的能力。
按照一些實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種基于差分相位向量的導(dǎo)頻序列同步和導(dǎo)頻檢測技術(shù)。以上通過與已知的導(dǎo)頻向量相關(guān)方法的比較論證了至少本發(fā)明的一些實(shí)施例的一種技術(shù)。
圖13至18所示的模擬概括地例示了在載波頻率失配和/或有附加AWGN的情況下本發(fā)明至少與導(dǎo)頻向量方法相比有著較好的性能。計(jì)算和通過模擬示出了常見載波頻率失配的影響。利用差分相位信息，在恒定頻率誤差的情況下這種幀同步技術(shù)比傳統(tǒng)技術(shù)工作得好得多。通常可以完全消除恒定頻率誤差的影響。
可以理解，以上說明例示性地對本發(fā)明的一些實(shí)施例作了說明，這說明不應(yīng)視為對本發(fā)明有所限制。在不背離如由所附權(quán)利要求書給出的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和專利保護(hù)范圍的情況下，熟悉該技術(shù)的人員可以想象得出各種變型和應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種用于與模式序列同步的方法，所述方法包括對第一模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)，從而得到第一差分相位信息序列的第一相關(guān)步驟；對第二模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)，從而得到第二差分相位信息序列的第二相關(guān)步驟；對第一和第二差分相位信息序列執(zhí)行相關(guān)，從而得到相關(guān)結(jié)果的第三相關(guān)步驟；以及根據(jù)所得到的相關(guān)結(jié)果確定第一與第二模式序列之間的同步的確定步驟。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中在第一相關(guān)步驟中，每次兩個(gè)地對第一模式序列的預(yù)定數(shù)量Z個(gè)碼元執(zhí)行相關(guān)；在第二相關(guān)步驟中，每次兩個(gè)地對第二模式序列的Z個(gè)碼元1至Z執(zhí)行相關(guān)；以及重復(fù)第二和第三相關(guān)步驟，其中對于第二相關(guān)步驟中的每個(gè)重復(fù)m，將預(yù)定數(shù)量Z個(gè)碼元移位一個(gè)碼元，使得每次兩個(gè)地對第二模式序列的Z個(gè)碼元1+m至Z+m執(zhí)行相關(guān)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中根據(jù)相關(guān)結(jié)果，檢測由于第一模式序列的碼元與第二模式序列的碼元之間的頻率信息失配所導(dǎo)致的相位信息。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的方法，其中第二模式序列的碼元包含在數(shù)據(jù)碼元流內(nèi)，并且用與數(shù)據(jù)碼元流內(nèi)的數(shù)據(jù)碼元不同的方式調(diào)制，所述方法還包括根據(jù)所述不同的調(diào)制檢測數(shù)據(jù)碼元流內(nèi)第二模式序列的碼元的檢測步驟。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的方法，其中，在確定步驟中，第二模式序列是由接收設(shè)備從發(fā)射設(shè)備接收到的，并且第一模式序列形成第二模式序列的至少一部分并存儲(chǔ)在接收設(shè)備內(nèi)。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的方法，其中，在確定步驟中，第二模式序列包括包含在接收數(shù)據(jù)碼元流內(nèi)的IQ導(dǎo)頻碼元序列，并且第一模式序列包括IQ導(dǎo)頻碼元的基準(zhǔn)模式序列。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中，在確定步驟中，IQ導(dǎo)頻碼元包括QPSK調(diào)制的碼元，并且第二模式序列的IQ導(dǎo)頻碼元在發(fā)射設(shè)備處定期插入數(shù)據(jù)碼元流中。
8.按照權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的方法，其中，在確定步驟中，第二模式序列包括訓(xùn)練序列。
9.一種用于與模式序列同步的設(shè)備，所述設(shè)備包括對第一模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第一差分相位信息序列的第一相關(guān)裝置；對第二模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第二差分相位信息序列的第二相關(guān)裝置；對第一和第二差分相位信息序列執(zhí)行相關(guān)并輸出相關(guān)結(jié)果的第三相關(guān)裝置；以及根據(jù)相關(guān)結(jié)果確定第一與第二模式序列之間的同步的確定裝置。
10.按照權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中第一相關(guān)裝置被配置成每次兩個(gè)地對第一模式序列的預(yù)定數(shù)量Z個(gè)碼元執(zhí)行相關(guān)；第二相關(guān)裝置被配置成每次兩個(gè)地對第二模式序列的Z個(gè)碼元1至Z執(zhí)行相關(guān)；以及第二和第三相關(guān)裝置被配置成重復(fù)相關(guān)操作，所述設(shè)備還包括對于每個(gè)重復(fù)m，將第二相關(guān)裝置中的預(yù)定數(shù)量Z個(gè)碼元移位一個(gè)碼元，使得每次兩個(gè)地對第二模式序列的Z個(gè)碼元l+m至Z+m執(zhí)行相關(guān)的移位裝置。
11.按照權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括從第三相關(guān)裝置輸出的相關(guān)結(jié)果檢測由于第一模式序列的碼元與第二模式序列的碼元之間的頻率信息失配而導(dǎo)致的相位信息的檢測裝置。
12.按照權(quán)利要求9至11的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括存儲(chǔ)第一模式序列的存儲(chǔ)裝置。
13.按照權(quán)利要求9至12中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括檢測數(shù)據(jù)碼元流內(nèi)的第二模式序列的碼元的檢測裝置。
14.一種用于與模式序列同步的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括發(fā)射設(shè)備，所述發(fā)射設(shè)備包括產(chǎn)生用于同步的模式序列的碼元的產(chǎn)生裝置，以及發(fā)射模式序列的碼元的發(fā)射裝置；以及接收設(shè)備，所述接收設(shè)備包括對第一模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第一差分相位信息序列的第一相關(guān)裝置，接收發(fā)射設(shè)備所發(fā)射的模式序列的碼元的接收裝置，對含有振幅和相位信息的接收模式序列碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第二差分相位信息序列的第二相關(guān)裝置，對第一和第二差分相位信息序列執(zhí)行相關(guān)并輸出相關(guān)結(jié)果的第三相關(guān)裝置，以及根據(jù)相關(guān)結(jié)果確定接收模式序列與基準(zhǔn)模式序列之間的同步的確定裝置。
15.按照權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，所述發(fā)射設(shè)備還包括按照第一調(diào)制方案調(diào)制用來進(jìn)行同步的模式序列的數(shù)據(jù)，從而提供模式序列的碼元的第一調(diào)制裝置，按照第二調(diào)制方案調(diào)制有效負(fù)載數(shù)據(jù)，從而提供數(shù)據(jù)碼元流的第二調(diào)制裝置，以及將模式序列的碼元插入數(shù)據(jù)碼元流的插入裝置。
16.按照權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述第一調(diào)制裝置被配置成按照QPSK調(diào)制方案調(diào)制模式序列的數(shù)據(jù)，所述第二調(diào)制裝置被配置成按照QAM或TCM調(diào)制方案調(diào)制有效負(fù)載數(shù)據(jù)。
17.按照權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述插入裝置被配置成定期將QPSK調(diào)制的碼元插入QAM或TCM調(diào)制的數(shù)據(jù)碼元流中。
18.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括在所述產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行按照權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法的步驟的軟件代碼部分。
19.按照權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括存儲(chǔ)有所述軟件代碼部分的計(jì)算機(jī)可讀媒體。
20.按照權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可直接裝入計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器。
21.一種用于與模式序列同步的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括發(fā)射設(shè)備，所述發(fā)射設(shè)備包括產(chǎn)生用于同步的模式序列的碼元的碼元產(chǎn)生裝置，以及發(fā)射模式序列的碼元的發(fā)射機(jī)；以及接收設(shè)備，所述接收設(shè)備包括對第一模式序列的含有振幅和相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第一差分相位信息序列的第一處理器，接收發(fā)射設(shè)備所發(fā)射的模式序列的碼元的接收機(jī)，對含有振幅和相位信息的接收模式序列碼元執(zhí)行相關(guān)并輸出第二差分相位信息序列的第二處理器，對第一和第二差分相位信息序列執(zhí)行相關(guān)并輸出相關(guān)結(jié)果的第三處理器，以及根據(jù)相關(guān)結(jié)果確定接收模式序列與基準(zhǔn)模式序列之間的同步的第四處理器。
全文摘要
包括模式序列的同步。在同步中，對第一模式序列的通常含有振幅和/或相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)從而得到第一差分相位信息序列，對第二模式序列的通常含有振幅和/或相位信息的各碼元執(zhí)行相關(guān)從而得到第二差分相位信息序列，再對第一和第二差分相位信息序列執(zhí)行相關(guān)從而得到相關(guān)結(jié)果。然后，根據(jù)所得到的相關(guān)結(jié)果確定第一與第二模式序列之間的同步。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1813438SQ200480018353
公開日2006年8月2日 申請日期2004年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月8日
發(fā)明者德克·加施勒, 哈拉爾德·伯特 申請人:諾基亞公司