專利名稱：使用訓練序列和數據比特的迭代頻率校正的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種接收包含依賴頻率或頻率相關特性的信息的信號。
背景技術：
無線通信系統是已知的。在圖1中示意性地示出一個已知系統。
由無線通信網絡2所覆蓋的區域被劃分成多個小區4。小區可以并排 和/或重疊。每個小區4提供有基站6。每個基站6被設置成與位于
小區內的移動臺8或其他用戶設備通信。
已知多個不同的標準規范了基站和移動臺之間的通信。 一種常
見使用的標準是GSM (全球移動通信系統)標準。這是數字通信系 統。在GSM中，在移動臺8和基站6之間傳輸的數據作為物理信道 上的無線信號，該物理信道可使用頻分和/或時分復用來創建射頻信 道和時隙的序列。每個頻帶被劃分成時分多址幀，每個幀具有8個 用戶。每個用戶被分配時間來發送信息的單個突發。通常，通信中 的移動臺和基站將使用不同的頻帶。
在一些實現中，GSM可使用GMSK(高斯最小頻移鍵控)調制。 GMSK調制使用無線信號的相位以便傳輸數據。當然，信號的相位 取決于信號的頻率。為了正確地識別傳輸的數據，相比較于傳輸該 信號的預定頻率，在基站和移動臺的 一 個接收處接收到的信號的頻 率應該位于定義的限度內。如果頻率已經偏移超出這些限度，則數 據恢復中的誤差可能發生。
在移動臺和基站的 一 個接收處的頻率中的誤差可以由于多種原 因而發生。例如，這可以發生在當移動臺和基站中的一個正在移動。 通常，當然，移動臺將移動。由于多普勒頻移，頻率中的改變當然會發生。當移動臺正在相對快地移動時，該影響尤其明顯。例如提
出具有大約330公里/小時的高速列車。在這些速度，由于移動臺的 移動，所以引入的多普勒頻移將導致相對大的頻率改變。當然也應 該注意到以較低速率的移動也將導致多普勒頻移。
移動臺相對于基站的移動不是頻率改變的唯一來源。其他的誤 差也可能被引入。例如，多徑傳播可能改變接收到的信號的頻率。 例如由于溫度的改變，發射機的振蕩器可能無法正確地工作，并且 相應地發送的信號和接收的信號將處于不正確的頻率。另外，不利 的天氣條件，特別是很熱或很冷的天氣可改變無線信道的條件，也 將同樣導致接收到的無線信號的頻移。 一般地，由射頻故障或信道 特性中的改變引入頻率中的改變。射頻故障包括多徑傳播和晶體振 蕩器特性中的變化。信道特性中的改變包括由于移動造成的影響和 天氣條件中的變化。
一般地，GSM標準是相當具有魯棒性的。這樣，其能夠處理頻 率中的一些變化。然而，可能出現來自多于一個源的誤差，其累積 地提供相對大的頻率誤差。另外，快速移動的移動臺自身可引入相 對大的頻移。
參考本申請人名下的國際專利申請WO 03/039025。在該文檔中， 描述了自動的頻率校正。在第一階段，使用訓練序列部分來估計頻 率。估計的頻偏從樣本和抽頭中去除。在第二階段，使用判決反饋 均衡器來對一些符號進行預均衡。使用訓練序列、尾部和擴展符號 來估計頻偏。接著從樣本和抽頭中去除頻偏。
該設置具有潛在的問題，即整個自動頻率校正的性能依賴于第 一階段。然而，第一階段僅使用訓練序列。當信噪比糟糕時，單獨 使用訓練序列部分的頻偏估計可能是不可靠的。在這樣的情景中， 判決反饋均衡器可能比在沒有第一階段的情況下做出的判決引入更 多的誤差并且因此影響整體性能。
另外，考慮可在時隙之間跳躍的快合成器。然而，這將嚴格的 限制引入到數字信號處理器算法中。尾部和少數符號可能被破壞并且不能被使用。由于所提出的在時隙間的跳躍，這些合成器的穩定
時間是成本的函數并且穩定時間可以例如是20-30微秒的量級。作為 該穩定時間的結果，令少數符號和尾部不可用。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種接收機，其用于接收傳輸的 信號，該信號包括所述接收機已知的參考信息，所述接收機包括用 于估計所述參考信息和非參考信息以提供估計信息的裝置，所述非 參考信息是緊接在所述參考信息之前和緊接在所述參考信息之后的 至少 一個；以及用于使用估計信息來確定所述接收到的信號的誤差 并且對所述誤差進行補償的裝置。
根據本發明的另一方面，提供一種接收機，其用于接收傳輸的 信號，該信號包括所述接收機已知的參考信息，所述接收機包括估 計器，用于估計所述參考信息和非參考信息以提供估計信息，所述 非參考信息是緊接在所述參考信息之前和緊接在所述參考信息之后 的至少一個；以及誤差估計器，用于使用估計信息來確定所述接收 到的信號的誤差；以及頻率誤差校正器，用于針對所述誤差補償接 收到的信號。
根據本發明的另 一 方面，提供 一 種用于接收傳輸的信號的方法， 該信號包括已知的參考信息，所述接收方法包括用于估計所述參 考信息和非參考信息以提供估計信息的步驟，所述非參考信息是緊 接在所述參考信息之前和緊接在所述參考信息之后的至少一個；以 及用于使用估計信息來確定所述接收到的信號的誤差并且對所述誤 差進行補償的步驟。
根據本發明的另一方面，提供一種頻率校正方法，該方法包括 第一階段和第二階段，所述第一階段包括第一裝置，該第一裝置用 于估計接收到的信號的第一數目的符號，用于基于估計的符號來估 計頻率誤差，以及用于對接收到的信號的第二數目的符號實施頻偏 校正來提供修改的信號，并且第二階段包括第二裝置，該第二裝置用于估計修改的信號的至少第二數目的符號，用于基于由所述第二 估計裝置所輸出的估計符號來估計頻率誤差，以及用于使用由所述 第二估計裝置所估計的頻率誤差來實施對接收到的信號的頻偏校 正。
為了更好的理解本發明以及如何相同地去實施，現有將通過例
子來參考附圖，其中
圖1表示網絡的示意圖2表示GSM標準中的突發的圖形表示；
圖4更為詳細地表示圖3的接收機的部分； 圖5表示修改的突發結構；
圖6表示在本發明的實施方式中實施的步驟的流程圖；以及 圖7表示本發明的第二實施方式。
具體實施例方式
現在參考圖2，其示出GSM突發的圖形表示。在GSM標準中， GMSK或8PSK調制數據形成包含156.25個復符號的序列的突發。 每個符號具有實部和虛部。156.25個符號是可裝入到一個時隙中的 符號的數目。突發22具有六個部分。提供第一 "尾部比特，，字段26。 第一尾部比特字段26包括三個符號。下一個是第一組加密數據28。 其包括58個符號。接著是訓練序列24，其是單獨的26個符號。接 收^L預先已知訓練序列。這^皮稱為中間碼(mid-amble),因為其來 自于兩個數據字段之間。訓練序列24由第二數據集30跟著，該第 二數據集再次包括58個符號的加密數據。最后，由第二個"尾部比 特"字段跟著，其包括3個符號。在該突發的結尾是保護間隔34， 其是空的并且可以擴展到等于8.25個符號的周期。
在GMSK調制方案中，符號等同于比特，從而在突發中有148個比特。應該理解接收機預先已知訓練序列符號。由移動臺和基站中接收的 一 個接收到的突發的頻率以某個量的 "頻偏"從突發的期望傳輸頻率變化。該頻偏具有令信號的相位隨 時間變化的后果。本發明的實施方式被設置成無論原因如何都補償任何的頻偏。 例如，可能由移動臺的移動、溫度的改變、組件特性的改變等引入 的頻偏。現在參考圖3,其示意性地示出體現本發明的接收機。接收機可 以并入在移動臺或可以并入在基站中或并入在二者中。由天線12接收發送的突發22。由天線12接收到的該信號被輸 入到放大器14，該放大器14放大該信號。由放大器將放大的信號輸 出到濾波器和混頻器16。該濾波器和混頻器16具有去除落入到感興 趣的頻率之外的信號并且將信號減小到基帶頻率的效果。濾波器和 混頻器16的輸出被輸入到模數轉換器18。濾波器和混頻器的輸出是 模擬信號。這由模數轉換器18轉換成數字信號。數字信號被輸入到 數字信號處理器。本發明的實施方式優選地實施在數字信號處理器 中或至少在數字域中。然而，可以設想本發明的可選實施方式可以 至少部分地實施在才莫擬域內。現有參考圖4,其更為詳細地示出圖3的接收機的部分。第 一 塊RSSE (縮減狀態序列估計)20從訓練序列塊100接收訓本。RSSE塊102也接收信道沖激響應h輸入和接收到的樣本y。該 塊估計訓練序列的任意一側的IO個符號。換句話說，估計位于該訓 練序列的任意一側的接收到的數據的10個符號的均衡。20個估計符號(在訓練序列的任意一側IO個)Xrsse和已知的 26個訓練符號(XTRS )被輸入到LMMSE (線性最小均方誤差)頻 率估計器塊104。該塊104也接收作為輸入的信道沖激響應h和接收 到的樣本y。LMMSE頻率估計器塊104使用訓練序列的任意一側上的10個估計符號以及26個訓練序列符號來估計頻偏。LMMSE頻率估計器塊104的輸出因此是fo。pp,erTmp,其是多普勒頻偏的估計，并且被輸入到頻偏纟交正塊106。頻偏一交正塊106附加地接收信道沖激響應h和纟妄收到的樣本y。 針對接收到的樣本和抽頭來校正估計的頻偏。然而，該校正僅針對 訓練序列和在訓練序列的每側上的30個數據符號來實施。由頻率校 正塊106將修改的信道沖激響應hA和校正的接收到的樣本yA輸出到 DFE/RSSE (判決反饋均衡器/縮減狀態序列估計)塊108。該塊108附加地從塊IOO接收訓練序列。塊108;陂設置成均tf, 即估計訓練序列的任意一側上的30個符號。換句話說，總共60個 符號被估計。該塊使用修改的信道沖激響應和校正的樣本。估計的擴展符號從塊108輸出到第二 LMMSE頻率估計器塊 110。第二頻率估計器塊110也接收信道沖激響應h和接收到的樣本 y以及訓練序列。接著使用60個預均衡或估計的符號和訓練序列的 26個符號來估計頻率。接著第二頻率估計器提供多普勒頻率fD。pplerFina的第二估計，其被輸入到第二頻偏校正塊112。第二頻偏校正塊也接收原始信道沖激響應h和接收到的樣本y。 第二頻偏校正將修改的信道沖激響應h，，和修改的樣本y，，提供 給頻偏校正的第二、最終階段。因此，不像現有技術，最終頻偏校 正對沒有進行過頻偏校正的樣本和抽頭進行最終校正。已經看到通 過對原始樣本應用頻偏校正，可提供比對中間校正樣本應用校正更 好的性能。因此，本發明的實施方式能夠通過改進預均衡判決來改進針對 判決的AFC性能。這也將可用于針對基于尾部和獨立于尾部的判決 的自動頻率校正。已經發現這也可以解決需要穩定時間來考慮跳頻 的增強的基站性能問題。在本發明的至少一些實施方式中，本發明 的實施方式接近于匹配使用尾部的已知算法的性能。在本發明的一 些實施方式中，可以附加地使用尾部符號。Edge (GSM演進的增強數據速率)正在考慮引入新的常規突發格式以改進移動多時隙類別的效率。 一 種考慮增加凈荷數據率的選 擇是在初始時隙后從時隙去除一 些或所有的預定數據，例如從分配
的多時隙2....n去除尾部比特、FACCH標記、訓練序列和/或保護間 隔。為了維持信道跟蹤能力，對于分配的時隙2...n，需要更新頻偏。 在該情形下，需要使用與用于根據本發明的實施方式列出的訓練序 列擴展相同的DFE/RRSE原理來生成用于頻率估計的參考數據。
現在參考圖5，其表示出用于EDGE階段2多時隙可能性的建議。 在該例子中，多時隙被擴展到覆蓋兩個時隙。在該建議中，第一字 段126包括尾部。這由第一數據字段128跟著。提供包含一個標記 符號的標記字段146。這由訓練序列字段124跟著。跟著訓練序列字 段提供第二標記字段148。應該理解到標記字段可以提供在圖2示出 的實施方式中。因此字段的結構類似于在圖2中所示出的。然而， 這由數據字段跟著，該數據字段從一個時隙擴展進下 一個時隙并且 包含很多的字符。例如，當前建議第二數據時隙包含57個符號。在 圖5中示出的建議具有213.25個符號。該擴展的數據時隙由時隙132 的尾部跟著。應該理解到第二數據字段的長度可以被擴展到覆蓋進 一步的時隙。因此，從GSM突發格式去除訓練序列將釋放更多的空 間用于附加的用戶it據。因此，在多時隙分配內，這可以A人時隙2...n 執行，即，保留在第一時隙內并且將在后續一個中消失的訓練序列。 由于時隙的標記將應用，所以可以從時隙2...n去除標記。本發明的 實施方式特別地可以應用于在圖5中示出的時隙結構。
本發明的實施方式，兩個抽頭、兩個狀態縮減復雜度均衡器用 于預均衡。利用該類型的均衡器，用于估計20個硬符號的復雜度相 對來i兌不太明顯。
在本發明的優選實施方式中，已經建議在第一次估計中，使用 訓練序列的任意一側的IO個符號。在第一次頻率估計中，使用20 個預均衡符號和26個訓練序列符號，提供46個符號。在第二頻率 估計器中，使用訓練序列的任意一側上的30個符號。應該理解使用
ii均衡塊中，在使用的訓練序列的任意 一側上的符號的數目優選地在
10和15個符號之間。優選地，由第二均衡器使用的符號的數目大致 與訓練序列符號的數目相同。數字信號處理器的處理部分可關于將 被處理的訓練序列的任意一側上的符號的數目來有效地定義上限。 在本發明的優選實施方式中，均衡在訓練序列的任意一側上的 符號。然而，在本發明的可選實施方式中，僅可以使用在訓練序列 的 一 側上的符號。符號可以直接相鄰于訓練序列或以小數目的符號 從其去除。
現在參考圖6，其表示體現本發明的方法的步驟。 在步驟S1，在訓練序列的任意一側上的IO個符號被均衡(估計)。 在步驟S2,使用訓練序列的任意一側上的IO個符號和訓練序列 來估計多普勒頻移。
在步驟S3，估計的多普勒頻偏用于校正訓練序列的任意一側上 的30個符號以及接收到的訓練序列。在步驟S4中，使用頻率校正 信道沖激響應和接收到的樣本。特別地，均衡(估計)訓練序列的 任意一側上的30個符號。這是基于原始接收到的符號和初始確定的 信道沖激響應。
在步驟S5中，在訓練序列的任意一側上估計的30個符號連同 訓練序列來估計頻率。基于接收到的信道沖激響應和樣本來計算多 普勒頻移的第二估計，沒有任何的校正。換句話說，在步驟S5中使 用與步驟Sl相同版本的信道沖激響應和接收到的樣本。
在步驟S6中^f吏用估計的頻率以4交正初始確定的信道沖激響應和 接收到的樣本。
現在參考圖7,其示出本發明的第二實施方式。在該實施方式中， 使用平均。需要平均來實現高速的要求。由于增加訓練的速率，已 經期望改進基站收發臺的性能以保持相同的質量要求，特別對于 GMSK調制信號。基站收發臺符合平均所需的質量等級4或更好的 成功建立或切換處理，其中移動臺以高達每小時330公里的速率移 動。塊100、 102、 104、 106、 108、 110和112以結合圖4所描述的 類似方式操作。然而，替代于接收信道沖激響應h和接收到的樣本y， 塊102、 104、 106、 110和112替代地4妄收由平均去除塊180輸出的 修改的信道沖激響應h，和修改的接收到的樣本y，。
提供附加的塊LSE (最小均方誤差)頻率估計器塊184。其接收 塊108的輸出以及平均去除塊180的輸出。這使用最小均方誤差算 法來提供頻偏的估計。塊184也使用訓練序列的任意一側上的30個 符號以及訓練序列本身。
由LSE頻率估計器塊184計算的頻偏提供給平均更新塊182。 這提供了頻偏的平均。平均頻偏接著用于在平均去除塊180中。
本發明的實施方式可以被并入在基站和/或移動臺或其他合適的 用戶設備中。
已經在使用GMSK調制的GSM系統的背景中描述了本發明的 優選實施方式。應該理解本發明的實施方式也可以結合不同的調制 方法來使用，這些不同的調制方法依賴于頻率或取決于頻率的特性。 本發明的實施方式當然可結合任意標準或通信方法來使用，其中根 據頻率來使用調制。本發明的實施方式也可以應用于無線蜂窩通信 系統，但也可以使用在任意的設置中，其中使用調制的無線電或類 似的信號來傳輸信號。
權利要求
1.一種接收機，其用于接收傳輸的信號，該信號包括所述接收機已知的參考信息，所述接收機包括用于估計所述參考信息和非參考信息以提供估計信息的裝置，所述非參考信息是緊接在所述參考信息之前和緊接在所述參考信息之后的至少一個；以及用于使用所述估計信息來確定所述接收到的信號的誤差并且對所述誤差進行補償的裝置。
2. 根據權利要求1所述的接收機，其中所述非參考信息包括在 參考信息之前和之后的至少一個的n個符號。
3. 根據權利要求2所述的接收機，其中n處于8和15之間。
4. 根據任意前面一項權利要求所述的接收機，其中所述參考信 息包括訓練序列。
5. 根據任意前面一項權利要求所述的接收機，其中所述參考信 息提供在信號的中間區域。
6. 根據任意前面一項權利要求所述的接收機，其中所述估計裝 置包括均衡器。
7. 根據任意前面一項權利要求所述的接收機，其中所述估計裝 置被設置成實施縮減狀態序列估計方法和判決反饋估計方法中的一 個。
8. 根據任意前面一項權利要求所述的接收機，其中所述誤差包 括頻率誤差。
9. 根據任意前面一項權利要求所述的接收機，其中用于使用所 述估計信息的裝置包括頻率估計器。
10. 根據權利要求9所述的接收機，其中所述頻率估計器使用 LMMSE方法來估計所述頻率。
11. 根據任意前面一項權利要求所述的接收機，其中用于使用所述估計信息的所述裝置被設置用于向至少 一 些接收到的信號提供頻 偏校正。
12. 根據任意前面一項權利要求所述的接收機，其中第二裝置提 供用于估計所述參考信息和非參考信息以提供估計信息，所述第二 估計裝置被連接以接收用于使用所述估計信息的所述裝置的輸出。
13. 根據當從屬于權利要求2時的權利要求11所述的接收機， 其中所述第二估計裝置被設置用于估計非參考信息之前和之后的至 少一個的m個符號，其中m大于n。
14. 根據權利要求13所述的接收機，其中m處于25到35的范 圍內并且優選地是30個符號。
15. 根據權利要求12或13所述的接收機，其中用于估計的所述 第二裝置被設置成僅估計非參考信息之前和非參考信息之后的至少 一個的所述m個符號。
16 根據權利要求11到14的任意一項所述的接收機，其中提供 用于使用所述第二估計裝置的所述估計信息的第二裝置。
17. 根據權利要求15所述的接收機，其中所述第二使用裝置被 設置成使用所述接收3 'J的信號來估計頻偏。
18. 根據權利要求15或16所述的接收機，其中所述第二使用裝 置包括用于校正接收到的信號的頻率的頻偏校正裝置。
19. —種接收機，其用于接收傳輸的信號，該信號包括所述接收 機已知的參考信息，所述接收機包括估計器，用于估計所述參考信息和非參考信息以提供估計信息， 所述非參考信息是緊接在所述參考信息之前和緊接在所述參考信息 之后的至少一個；誤差估計器，用于使用所述估計信息來確定所述接收到的信號 的誤差；以及頻率誤差校正器，用于針對所述誤差補償接收到的信號。
20. 一種用于接收傳輸的信號的方法，該信號包括已知的參考信 息，所述接收方法包括步驟估計所述參考信息和非參考信息以提供估計信息，所述非參考 信息是緊接在所述參考信息之前和緊接在所述參考信息之后的至少一個；以及使用所述估計信息來確定所述接收到的信號的誤差并且對所述 誤差進行補償。
21. —種頻率校正方法，該方法包括第一階段和第二階段， 所述第一階段包括第一裝置，該第一裝置用于估計接收到的信號的第一數目的符號，用于基于估計的符號來估計頻率誤差，以及用 于對接收到的信號的第二數目的符號實施頻偏校正來提供修改的信 號，并且第二階段包括第二裝置，該第二裝置用于估計修改的信號 的至少第二數目的符號，用于基于由所述第二估計裝置所輸出的估 計信號來估計頻率誤差，以及用于使用由所述第二估計裝置所估計 的頻率誤差來實施對接收到的信號的頻差校正。
22. 根據權利要求20所述的接收機，其中所述第一數目小于所 述第二數目。
全文摘要
一種接收機，其用于接收傳輸的信號，該信號包括所述接收機已知的參考信息，所述接收機包括用于估計所述參考信息和非參考信息以提供估計信息的裝置，所述非參考信息是緊接在所述參考信息之前和緊接在所述參考信息之后的至少一個；以及用于使用估計信息來確定所述接收到的信號的誤差并且對所述誤差進行補償的裝置。
文檔編號H04L25/03GK101406012SQ200680046981
公開日2009年4月8日 申請日期2006年10月17日 優先權日2005年10月24日
發明者E·瓊斯, K·哈桑, M·薩伊利, S·森達拉林哈姆 申請人:諾基亞公司