專利名稱：不具有過采樣模數轉換的接收設備和方法
技術領域：
本發明涉及用于在無線通信系統中接收信號的接收設備和接收方法。
背景技術：
無線通信系統的大多數接收機實施方式使用模數轉換器來在將所接收的信號下 變頻到基帶之后將它們轉換成數字采樣(主要是復數字采樣)。在一些無線通信系統(諸 如例如單載波頻域均衡(SC-FDE)系統)或者其它無線通信系統中，模數轉換器的采樣率 (也被稱為采樣頻率)是所發射的以及所接收的信號的符號率的兩倍或更多(有時四倍或 八倍或更多)。特別地，在其中符號率相當高(例如大約或大于lGbps)的無線通信系統中， 模數轉換器的復雜性、制造成本和功率消耗變得非常高。
發明內容
因此本發明的目的是建議一種帶有具有降低的復雜性和功率消耗的模數轉換的 用于接收信號的接收設備和方法以及無線通信系統。上述目的通過根據本發明第一方面的接收設備和根據本發明第二方面的接收方 法來實現。本發明建議了一種用于在無線通信系統中接收信號的接收設備，其中所述信號包 括專用信道估計序列，所述接收設備包括模數轉換器，其適于以與所接收的信號的符號率 等同的采樣率將所接收的信號轉換成數字采樣；信道估計裝置，其適于基于被包括在所接 收的信號的數字采樣中的專用信道估計序列來執行信道估計；評估裝置，其適于評估來自 所述信道估計裝置的信道估計結果；以及控制裝置，其適于基于信道估計結果的評估來控 制所述模數轉換器的采樣率的相位。本發明還建議一種用于在無線通信系統中接收信號的接收方法，其中所述信號包 括專用信道估計序列，所述接收方法包括以下步驟以與所接收的信號的符號率等同的采 樣率來將所接收的信號模數轉換成數字采樣；基于被包括在所接收的信號的數字采樣中的 專用信道估計序列來執行信道估計；評估來自所述信道估計裝置的信道估計結果；以及基 于信道估計結果的評估來控制所述模數轉換器的采樣率的相位。因此，通過基于信道估計結果的評估來保持和調整模數轉換器的采樣率的相位， 實施適于以與所接收的信號的符號率等同的采樣率來將所接收的信號轉換成數字采樣的 模數轉換器成為可能。換句話說，由本發明建議的模數轉換器不會過采樣所接收的信號，而 是以所接收的信號的符號率來采樣所接收的信號。因此，與現有技術的過采樣模數轉換相 比，該模數轉換能夠以降低的成本、降低的復雜性以及降低的功率消耗來實施。有利地，所發射的和所接收的信號中的專用信道估計序列包括第一和第二專用信 道估計序列，并且信道估計裝置適于對所述第一和第二專用信道估計序列執行信道估計。 因此，所述控制裝置有利地適于控制所述模數轉換器的采樣率的相位，以使得模數轉換器 以具有第一相位的采樣率轉換第一專用信道估計序列，以及以具有第二相位的采樣率轉換第二專用信道估計序列，所述第一相位與所述第二相位不同。進一步有利地，所述評估裝置 適于評估對于所述第一和第二專用信道估計序列的信道估計結果的品質并且基于所述評 估為所述控制裝置提供控制信號。因此，本發明建議一種用于在無線通信系統中發射和接收的信號的新的(時域) 幀結構，即在包括(至少)第一和第二專用信道估計序列的幀中的專用信道估計序列。在 本發明的接收設備中，能夠以相同的采樣率(其與所接收的信號的符號率等同)但是以不 同的相位來模數轉換第一和第二(或者另外)信道估計序列。然后，對于第一和第二(或 者另外)專用信道估計序列的信道估計結果能夠被比較和評估。具有最好品質的信道估計 結果被識別，并且模數轉換器的采樣率的相位被設置成被用來模數轉換具有該最好品質的 專用信道估計序列的相同相位。然后，模數轉換器被設置成以該相位來采樣所接收的信號， 特別是所接收的信號中的數據內容。因此，本發明建議一種非常簡單但有效的方式來以與所接收的信號的符號率等同 的采樣率實施模數轉換。適于評估對于第一和第二(或者另外)專用信道估計序列的信道估計結果的品質 并且基于所述評估向所述控制裝置提供控制信號的評估裝置能夠按用于信道估計結果的 任何需要的或期望的品質參數被實施或者設置。實例是實施所述評估裝置以檢測是第一還 是第二(或者另外)專用信道估計序列具有更高的相關峰值并且將具有更高相關峰值的專 用信道估計序列識別為具有最佳品質的專用信道估計序列。可替換地，所述評估裝置可以 適于檢測具有最高功率的專用信道估計序列。然而，可以使用和實施任何其它期望的品質 參數。在所述信道估計裝置中對其執行信道估計的第一和第二(或者另外)專用信道估 計序列可以是等同的或者還可以彼此不同。要理解的是，本發明的接收設備和接收方法能夠以任何種類的適當器件、單元、設 備等等來實施，如果必要的話結合相應應用所必需的其它特征和功能來實施。例如，該接收 設備可以被實現為適于在任何種類的無線通信系統中通信的便攜式、手持式、獨立的、常設 等的器件。無線通信系統能夠是其中通過無線接口來發射和接收任何種類的數據的任何種 類的無線通信系統。例如，無線通信系統可以是任何種類的多載波系統，或者任何種類的單 載波系統。例如，所述接收設備和方法可以包括頻域均衡(即在頻域中發生的均衡)，并且 可以在單載波通信系統中實施。然而，本發明的接收設備和接收方法不限于這些實例。此 外，接收設備可以是適于在無線通信系統中接收和發射信號的通信設備的一部分。在整個 本申請中使用的術語“裝置”旨在表征適于執行相應功能的功能單元中的任何種類的實施 方式，例如但不局限于最終與其它功能性結合的任何種類的單元、元件、器件，并且可以以 任何種類的適合的軟件、硬件或其任何適合的混合來實施。此外，本發明涉及其中以幀來 發射和接收信號的任何種類的無線通信系統，其中每個幀包括一個或多個專用信道估計序 列，即在接收側被用來執行信道估計的序列。每個幀還包括以任何適合的方式(例如以數 據塊等等)布置的內容數據。每個幀可以包括或者不包括附加的部分，例如同步序列等等。
在下面優選實施例的描述中結合附圖更詳細地解釋本發明，其中
圖1示出在本發明中使用的幀結構的示意性實例；圖2示出本發明的接收設備的示意性框圖；圖3示出本發明的接收設備的控制裝置的示意性框圖；圖4示出本發明的幀結構的示意性框圖以及采樣率的相位已被切換的方式。
具體實施例方式本發明的優選實施例的以下描述涉及其中實施單載波頻域均衡的接收設備和方 法。然而，本發明不限于單載波系統，而是還可以在多載波系統中使用。此外，還有可能在 具有時域均衡的系統中實施本發明。圖1示出如在本發明的接收設備和方法中使用的無線通信系統中所發射和接收 的信號的幀結構的示意性實例。所示出的幀結構的實例包括同步部分(SYNC)，所述同步 部分(SYNC)之后是開始幀定界符(SFD)，所述開始幀定界符(SFD)之后是信道估計序列 (CES)，所述信道估計序列(CES)之后然后是一個或多個數據塊。所述同步部分在關于圖2 所示出并且解釋的接收設備1中用于自動游戲控制(automatic gamecontrol)和粗幀定 時。開始幀定界符指示同步序列的結束和信道估計序列的開始。信道估計序列可以是或者 包括任何種類的用于接收設備中的信道估計的適合的專用信道估計序列。在圖1示出的幀 結構的實例中，信道估計序列包括第一專用信道估計序列(CES 1)，以及第二專用信道估計 序列(CES 2)，它們每一個之后都有保護間隔(guard period)(分別是保護間隔A和保護間 隔B)。第一和第二專用信道估計序列(分別是CES 1和CES 2)就內容和/或就相應長度 而言可以彼此等同或不同。有利地，保護間隔A和保護間隔B具有相同的長度但是也可以 具有不同的長度。然而，保護間隔A和保護間隔B的長度應該被設置成使得有可能進行該 接收設備的模數轉換器的符號率的相位的切換，如將在下面進一步解釋的那樣。數據塊通 常以具有數據內容的塊之后是保護區間(guard interval)的方式來布置。然而，其它布置 可以是可能的。圖2示出根據本發明的用于在無線通信系統中接收信號的接收設備1的實施例的 示意性框圖。必須注意的是，圖2和下面的解釋僅提及理解本發明所必需的接收設備1的 元件和功能性。在實際實施方式中，接收設備將包含用于正常操作的附加功能性和元件。接收設備1包括適于在無線通信系統中接收無線信號的天線2。所接收的信號被 轉發到適于將所接收的信號從射頻下變頻到基帶的RF(射頻)單元3等等。然后，所接收的 經下變頻的信號被轉發到通常具有與所發射的脈沖相同的脈沖形狀的模擬脈沖濾波器4。 然后，脈沖整形的信號被轉發到模數轉換器5，模數轉換器5適于以與所接收的信號的符號 率等同的采樣率來將所接收的信號轉換成數字采樣(例如復采樣)。在該上下文中，應該指出，在圖1中示出的幀的同步部分、開始幀定界符、信道估 計序列以及數據塊的每一個都由一定數目的符號組成，每個符號都對應于一采樣(例如復 采樣)。所發射和所接收的信號的符號率是每秒的符號數目。換句話說，模數轉換器5不 執行過采樣，而是以與接收信號的符號率(或比特率)等同的采樣率來采樣所接收的信號。 因此由時鐘裝置16提供模數轉換器5的采樣率，所述時鐘裝置16提供具有與所接收的信 號的符號率等同的頻率速率的時鐘信號。因此由時鐘裝置16在輸出生成的時鐘信號被供 應給控制裝置17，所述控制裝置17適于在將時鐘信號供應給模數轉換器5之前控制并改變
6所述時鐘信號的相位，這將在下面被進一步詳細地解釋。從模數轉換器5輸出的數字采樣被分解到數個分支上，其中為了清楚圖2僅示 出三個不同的分支。第一分支通向幀定時裝置7，向幀定時裝置7供應每個幀的同步部分 (SYNC)的數字采樣。該幀定時裝置7適于例如通過對同步部分執行自相關或互相關或任何 其它適合的處理以便獲得指示每個幀中信道估計序列的開始位置的同步峰值來執行同步。 關于信道估計序列的開始位置的信息被從幀定時裝置7供應給信道估計裝置6，所述信道 估計裝置6是第二分支的部分。信道估計裝置6經由所述第二分支從模數轉換器5接收信道估計序列的數字采 樣。因此，信道估計裝置6執行自相關、互相關或任何其它適合的處理以便獲得基于時域的 信道估計，所述基于時域的信道估計例如是信道的復估計(I和Q)。因為如圖1所示的本 發明的無線通信系統的幀包括(至少)第一和第二信道估計序列，所以信道估計裝置6計 算并獲得兩個信道延遲分布(profile)，即基于第一信道估計序列(CS1)的第一信道延遲 分布以及基于第二信道估計序列(CS2)的第二信道延遲分布。信道估計裝置6因此執行全 (完全)信道估計。因此，在信道估計裝置6中，在時間上相繼地獲得第一和第二信道延遲分布。因 此，要注意的是模數轉換器5以相同的采樣率(其與所接收的信號的符號率等同)但是以 不同的相位來采樣所述第一和第二信道估計序列。也就是說，在模數轉換器5已采樣了第 一信道估計序列之后，控制裝置17改變來自時鐘裝置16的采樣率時鐘信號的相位。控制裝 置17因此接收來自評估裝置10的控制信號，所述評估裝置10評估在信道估計裝置6中計 算的信道延遲分布。當信道估計裝置6已基于第一專用信道估計序列建立了第一信道延遲 分布時，評估裝置10檢測到第一信道延遲分布已建立并且將控制信號供應給控制裝置17， 所述控制信號使得控制裝置17改變來自時鐘裝置16的采樣率時鐘信號的相位。在圖3中視覺化了該情況，其示出時鐘裝置16、控制裝置17和模數轉換器5的示 意性框圖以及從時鐘裝置16輸出的采樣率時鐘信號的實例。當從評估裝置10輸出到控制 裝置17的控制信號(Ctrl)是低(Ctrl = 0)時，來自時鐘裝置16的采樣率時鐘信號保持 不變，即其相位不改變。然而，當來自評估裝置10的控制信號具有高電平(Ctrl = 1)時， 例如當評估裝置10已檢測到信道估計裝置6已完成了第一信道延遲分布的計算時，控制裝 置17改變采樣率時鐘信號的相位。在所示出的實例中，在這種情況下控制裝置17反轉采樣率時鐘信號的相位，以使 得與第一信道估計序列的采樣相比模數轉換器5然后將以相同的速率但是以反轉的相位 來采樣第二專用信道估計序列。因此，第一和第二信道估計序列之間的保護間隔A具有足 夠的長度來使得評估裝置10能夠檢測信道估計裝置6是否已定下來第一信道延遲分布，并 且如果是的話則向控制裝置17輸出對應的控制信號，所述控制裝置17然后改變采樣率時 鐘信號的相位。由此，信道估計裝置6生成兩個不同的信道延遲分布，即基于第一信道估計 序列的第一信道延遲分布以及基于第二信道估計序列的第二信道延遲分布，所述第一信道 估計序列和第二信道估計序列在模數轉換器5中以相同的采樣率但以不同的相位被采樣。 應該理解，有可能使用三個或更多信道估計序列，這些信道估計序列中的每一個都在模數 轉換器5中以相同的速率但以不同的相位被采樣。評估裝置10還適于比較由信道估計裝置6建立的信道延遲分布，并且基于一個或多個預先設置的品質參數來確定信道延遲分布中的哪一個具有更好的品質或者在隨后的 均衡中確保更好的數據均衡。因此，(一個或多個)任何有用的或想要的品質參數能夠被 用來選擇更好的信道延遲分布。例如，可以選擇具有最高或最強相關峰值(分布中的最后 峰值)的信道延遲分布。另外，可以選擇具有更大總功率的信道延遲分布。可替換地，可以 根據任何想要的或有用的參數來選擇在隨后的內容數據的均衡中確保更好性能的信道延 遲分布。當評估裝置10已判斷出哪一個信道延遲分布具有更好的品質時，它發送控制信 號到控制裝置17以控制采樣率時鐘信號的相位，從而使得模數轉換器5將以對應于已被用 來采樣導致被評估裝置10選擇為具有更好品質的信道延遲分布的信道估計序列的采樣率 相位的采樣率相位來采樣數據塊中隨后的內容數據。換句話說，包括在所接收的幀的數據 塊中的數據符號將由模數轉換器5以由評估裝置10選擇為給出更好信道延遲分布的采樣 率相位來采樣。在圖4中視覺化了該情況，其示意性示出幀以及從評估裝置10輸出到控制裝置17 的控制信號。如上面所解釋的那樣，典型的幀可以包括SYNC部分、SFD部分、第一信道估計 序列(CES1)、第二信道估計序列(CES2)以及數據塊。在第一和第二信道估計序列之間以及 在第二信道估計序列之后，提供保護間隔。在對SYNC部分、SFD部分以及第一信道估計序列 進行采樣的期間，模數轉換器5的采樣率的相位將不改變，即從評估裝置10提供到控制裝 置17的控制信號保持不變。在信道估計裝置6基于第一信道估計序列建立了第一信道延 遲分布之后，在第一保護間隔(保護間隔A)期間切換控制信號，以使得模數轉換器5以不 同的相位來采樣第二信道估計序列。此后，根據在評估裝置10中哪個信道延遲分布被識別 為具有更好的品質，在第二保護間隔(保護間隔B)期間或者將控制信號切換回去，以使得 在模數轉換器5中將以被用來采樣第一信道估計序列的相位來采樣數據內容，如在圖4的 示意圖a中示出的那樣。可替換地，在信道估計裝置10中第二信道延遲分布被識別為具有 更好品質的情況下，控制信號不會改變，以使得模數轉換器5將以被用來采樣第二信道估 計序列的相位來采樣內容數據，如在圖4的示意圖b中所示出的那樣。如圖2所示，接收設備1的第三分支是其中所接收的信號中的數據塊的內容數據 被處理的分支，未在圖2中示出的在實際實施方式中的其它分支可以包括執行頻率偏移補 償、時鐘偏移補償等等的塊。在采樣率與符號率等同并且相位由控制裝置在評估裝置10的 控制下設置的模數轉換器5中對內容數據進行采樣。內容數據的數字采樣被供應給定時裝 置9，并且然后被供應給時間到頻率變換裝置12 (例如快速傅里葉變換裝置或者任何其它 適合的裝置)，所述時間到頻率變換裝置12適于執行內容數據的時間到頻率變換。此后，由 均衡裝置13在頻域中對內容數據進行均衡，并且然后由頻率到時間變換裝置14(例如逆快 速傅里葉變換裝置或任何其它適合的裝置)將其變換回到時域中。此后，在時域中利用附 加必需的處理功能(例如解調器15等等)來進一步處理經均衡的數據。均衡裝置13由此適于基于根據信道延遲分布計算的均衡系數來執行數據的均 衡，所述信道延遲分布已被評估裝置10識別為具有更好品質的信道延遲分布，如上所解釋 的。評估裝置10由此檢測該信道延遲分布的開始位置并且將該信息供應給布置在信道估 計裝置6之后的定時裝置8以及之前所述的數據分支中的定時裝置9。在評估裝置10的控 制下，分別地，所選擇的信道延遲分布的開始位置由定時裝置8控制，并且進入時間到頻率變換裝置12 (例如快速傅里葉變換裝置或者任何其它適合的裝置)的數據的開始位置由定 時裝置9控制。信道延遲分布被供應給時間到頻率變換裝置11 (例如快速傅里葉變換裝置 或者任何其它適合的裝置)，被變換到頻域中并且被轉發到均衡裝置13。換句話說，通過控 制定時裝置8和定時裝置9，評估裝置10對準(align)并同步所選擇的信道延遲分布和要 基于所選擇的信道延遲分布進行信道均衡的內容數據的開始位置。要注意的是，上述的評估裝置10的各種功能性可以根據實施方式參考在一個單 元或在數個分離單元中實施。如上所述，本發明建議一種簡單但是非常有效的方式來實施不具有過采樣的模數 轉換。具體來說，這樣的模數轉換器的制造成本以及其功率消耗和其復雜性會降低。本發 明的另一個優點是與在模數轉換器中實施過采樣的系統相比能夠支持更高的符號率。
權利要求
一種用于在無線通信系統中接收信號的接收設備(1)，其中所述信號包括專用信道估計序列，所述接收設備包括模數轉換器(5)，其適于以與所接收的信號的符號率等同的采樣率來將所接收的信號轉換成數字采樣；信道估計單元(6)，其適于基于被包括在所接收的信號的數字采樣中的專用信道估計序列來執行信道估計；評估單元(10)，其適于評估來自所述信道估計單元(6)的信道估計結果；以及控制單元(17)，其適于基于所述信道估計結果的評估來控制所述模數轉換器(5)的采樣率的相位。
2.根據權利要求1所述的接收設備(1)，其中所述專用信道估計序列包括第一和第二 專用信道估計序列，并且所述信道估計單元(6)適于對所述第一和第二專用信道估計序列 執行所述信道估計。
3.根據權利要求2所述的接收設備(1)，其中所述控制單元(17)適于控制所述模數轉 換器(5)的采樣率的相位，以使得所述模數轉換器(5)以具有第一相位的采樣率轉換第一 專用信道估計序列，以及以具有第二相位的采樣率轉換第二專用信道估計序列，所述第一 相位與所述第二相位不同。
4.根據權利要求3所述的接收設備(1)，其中所述評估單元(10)適于評估對于所述 第一和第二專用信道估計序列的信道估計結果的品質，并且基于所述評估為所述控制裝置 (17)提供控制信號。
5.根據權利要求4所述的接收設備(1)，其中所述評估單元(10)適于檢測是第一還是 第二專用信道估計序列具有更高的相關峰值，并且向所述控制單元(17)提供控制信號來 控制所述模數轉換器(5)以所述第一或第二專用信道估計序列的采樣率相位來轉換包括 在所接收的信號中的數據內容。
6.根據權利要求2所述的接收設備(1)，其中所述信道估計單元(6)適于對所述第一 和第二專用信道估計序列執行所述信道估計，所述第一和第二專用信道估計序列等同。
7.根據權利要求2所述的接收設備(1)，其中所述信道估計單元(6)適于對所述第 一和第二專用信道估計序列執行所述信道估計，所述第一和第二專用信道估計序列彼此不 同。
8.用于在無線通信系統中接收信號的接收方法，其中所述信號包括專用信道估計序 列，所述方法包括以下步驟以與所接收的信號的符號率等同的采樣率來將所接收的信號模數轉換成數字采樣；基于被包括在所接收的信號的數字采樣中的專用信道估計序列來執行信道估計；評估來自所述信道估計裝置的信道估計結果；以及基于所述信道估計結果的評估來控制所述模數轉換器的采樣率的相位。
9.根據權利要求8所述的接收方法，其中所述專用信道估計序列包括第一和第二專用 信道估計序列，并且對所述第一和第二專用信道估計序列執行信道估計步驟。
10.根據權利要求9所述的接收方法，其中在所述控制步驟中控制模數轉換器的采樣 率的相位，以使得所述模數轉換步驟以具有第一相位的采樣率來轉換第一專用信道估計序 列，以及以具有第二相位的采樣率來轉換第二專用信道估計序列，所述第一相位與所述第二相位不同。
11.根據權利要求10所述的接收方法，其中在所述評估步驟中評估對于所述第一和 第二專用信道估計序列的信道估計結果的品質，基于所述評估為所述控制步驟提供控制信號。
12.根據權利要求11所述的接收方法，其中在所述評估步驟中檢測是第一還是第二專 用信道估計序列具有更高的相關峰值，并且為所述控制步驟提供控制信號來控制所述模數 步驟以所述第一或第二專用信道估計序列的采樣率相位轉換包括在所接收的信號中的數 據內容。
13.根據權利要求9所述的接收方法，其中所述信道估計步驟對所述第一和第二專用 信道估計序列執行所述信道估計，所述第一和第二專用信道估計序列等同。
14.根據權利要求9所述的接收方法，其中所述信道估計步驟對所述第一和第二專用 信道估計序列執行所述信道估計，所述第一和第二專用信道估計序列彼此不同。
全文摘要
本發明涉及不具有過采樣模數轉換的接收設備和方法。本發明涉及一種用于在無線通信系統中接收信號的接收設備(1)，其中所述信號包括專用信道估計序列，所述接收設備包括模數轉換器(5)，其適于以與所接收的信號的符號率等同的采樣率來將所接收的信號轉換成數字采樣；信道估計裝置(6)，其適于基于被包括在所接收的信號的數字采樣中的專用信道估計序列來執行信道估計；評估裝置，其適于評估來自所述信道估計裝置(6)的信道估計結果；以及控制裝置(17)，其適于基于信道估計結果的評估來控制所述模數轉換器(5)的采樣率的相位。本發明還涉及對應的接收方法。
文檔編號H04L25/02GK101827048SQ20101012972
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月4日 優先權日2009年3月4日
發明者R·博恩克, R·斯特林-加拉赫, 王昭誠 申請人:索尼株式會社