专利名称：用于对信号进行偏差补偿的电路装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对信号进行偏差补偿的电路装置，所述信号特别是在一个无绳数字通信系统中的频率调制的接收信号，以及一种通过使用这种电路装置实现偏差补偿的方法，以便能够补偿在各信号中包含的低频或者直流偏差成分。
背景技术：
在许多无绳数字通信系统中，例如，按照DECT-、WDCT-、蓝牙-、或者SWAP移动无线电标准的通信系统中，为接收频率调制的高频信号使用FM(频率调制)解调器。作为一种数字频率调制技术，这里经常使用GFSK(高斯频移键控)调制。这种FM解调器的输出信号一般受一个在时间上缓慢地依赖时间变化的偏差干扰，这一偏差是由于在发射机和接收机之间的设备容差、频率偏差或者漂移引起的。这种偏差事先是不知道的。
由于这一理由，在接收机中需要使用电路装置实现对这种偏差的补偿，以便能够在以后不受干扰地和正确地决定和评价经过偏差补偿的接收信号的符号，由此能够优化接收机的效率和减小在一个给定的信噪比下的位错误率。
在常规模拟接收机中，专门地使用模拟电路来补偿低频或直流偏差。这一已知的模拟电路由一个模拟低通滤波器组成，以便近似地估计偏差，接着依赖于这一估计从输入信号中减去低通滤波的信号，它整体上相应于一个高通滤波。
但是，当必须补偿或滤波相对短的时间段，例如持续时间仅4微秒的数字蓝牙通信信号的前部成分时，这种专门的模拟原理不适用。
发明内容
因此本发明的任务是，提供一种用于对信号、特别是通信信号进行偏差补偿的电路装置和一种相应的方法，其具有改进的偏差补偿效率。
根据本发明，这一任务通过一个具有权利要求1所述特征的电路装置和一种具有权利要求11所述特征的方法解决。从属权利要求定义了本发明的有利的和优选的实施例。
按照本发明，假定要补偿的信号以数字形式存在。为进行偏差补偿，不使用任何模拟滤波器，而使用递归数字滤波器，它的一个或者多个滤波系数可依赖于时间设定。
以这种方式，可以实现不同的补偿阶段。特别是因此可以使一个数字通信信号的一个时间间隙或者脉冲串的前部成分经受较快的偏差补偿，和使同一时间间隙或者脉冲串的原本有用信息经受慢的偏差补偿。通过基于本发明的时间变化的滤波以及通过递归数字滤波器的上述多阶段原理，显著改善了补偿的有效性。特别是也能够有效地补偿短的时间间隙，例如蓝牙通信信号的短的前部成分。
对于递归数字滤波器，建议一种特别的安排，它特别是也可以没有真正的乘法器，因此可以以适宜的费用和开销实现。递归数字滤波器的传递函数H(z)可以有利地相应于表达式11-γ·1-z-R1-γ·z-R.]]>具体实施方式
下面参考附图
根据一个优选实施例详细说明本发明。
在唯一的一幅附图中表示出具有随时间变化的滤波特性的递归数字滤波器(IIR-滤波器，无限脉冲响应)，其用于补偿或者消除一个供给递归数字滤波器的数字输入信号r[k]＝r(k·Ts)的低频偏差分量。在现在的情况下，数字输入信号涉及在一个相应的数字通信系统的一个接收机中所使用的FM解调器的模拟PAM(脉幅调制)输出信号，该信号被数字化，亦即被采样，接着量化。
数字输入信号r[k]可以以过采样的形式出现，所以下面的等式成立R=TbitTs]]>这里，R表示过采样因子，Ts表示输入信号r[k]的符号持续时间，和Tbit表示由接收机接收的一个位的持续时间。
通过由递归数字滤波器执行的对具有字宽Nr的数字输入信号的偏差补偿，将得到具有字宽为Ny的高通滤波的输出信号y[k]。
递归数字滤波器主要包括一个移位和减法部分1，一个移位和加法部分2以及一个寄存器单元3。
移位和减法部分1包括一个乘法器5和一个加法器4，给加法器4供给一个带相反符号的数字中间信号x[k](字宽Nx)。乘法器5用因子2v乘数字输入信号r[k]的符号，这里，整数参数v由控制器8特别随时间改变和设定。借助加法器4从乘法器5的输出信号中减去中间信号x[k]，以便得到数字偏差补偿的输出信号y[k]。
移位和加法部分2包括一个乘法器6和一个加法器7。乘法器6用因子1-2-v乘数字中间信号x[k]的符号。借助加法器7把乘法器6的输出信号与输入信号r[k]相加并把相加的结果供给寄存器单元3。
寄存器单元3包括R个寄存器，具有传递函数Z-R并输出在时间上比中间信号x[k]晚R个符号的加法器7的输出信号。寄存器单元3的单个寄存器同样由控制器8初始化，这在下面详细说明。
所述数字IIR滤波器可以通过下面的状态方程式说明x[k+R]＝γ.x[k]+r[k]y[k]=11-γ·r[k]-x[k]]]>数字IIR滤波器的相应的传递函数H(z)为11-γ·1-z-R1-γ·z-R]]>滤波器系数如图中表示，由γ＝1-2-v定义。
如上所述选择滤波器系数，以便不要真正的乘法器也可以实现数字IIR滤波器。因为滤波器使用的滤波器系数或乘法因子2v或者1-2-v可以通过2的幂表示，所以可以用一个简单的、相应于各滤波器系数的指数的移位操作实现乘法器5、6的功能。
下面根据一个在预先定义的时间段，亦即在脉冲串或者时间间隙内细分的接收的通信信号r[k]来说明所述数字滤波器的操作，这里，偏差补偿在多个彼此相继的阶段中运行。
首先，在一个接收的脉冲串的开始，由控制器8设定滤波器系数参数v为一个较小的值，并用值零初始化内部RxNx寄存器单元3。接着根据这一设定执行数字接收信号r[k]的偏差补偿。由于参数v有较小的值，因而实现“较快”的补偿，以致这一阶段特别适合通常包含信令、同步和访问信息的接收信号r[k]的前部成分的偏差补偿。
接着对脉冲串的原来有用的数据执行“慢”偏差补偿。为此目的，对寄存器单元3及参数v进行一个新的初始化。在初始化时，首先在一个规定的时间段内积累数字接收信号r[k]，这里该时间段的长度这样选择，使得能够近似估计在接收信号r[k]中包含的偏差。该时间段相应于长度L·Tbit，亦即L·R个采样值或接收信号r[k]的符号。接着把积累的结果用该符号的数L.R除，以便用这种方式得出一个算术平均值r0。作为时间段的长度，例如可以使用L·R＝52。取决于如此计算出的平均值r0，寄存器单元3的R个字长为Nx的单个寄存器为“慢”偏差补偿用值2v·r0初始化，而参数v设定在一个比脉冲串开始时高的值。接着，一直到相应脉冲串的末尾，根据这一新设定进行数字接收信号r[k]的“慢”偏差补偿或滤波。
这样，在一个脉冲串期间执行两种不同的初始化阶段。对于递归数字滤波器的第一初始化，不使用任何先验的信息，而对于在前部成分区域结束处的第二次初始化使用接收的信号模式。这里例如可以涉及在一个同步字结束时传输的信号模式等。由于这两种不同的初始化，所以执行两个不同的滤波或者偏差补偿阶段“快”的第一滤波在这里覆盖了特别是在前部成分中传输的访问信息，而“慢”的第二滤波为各脉冲串原本的有用信息而执行。
权利要求
1.用于对信号进行偏差补偿的电路装置，其特征在于，所述电路装置以递归数字滤波器的形式构成，给所述数字滤波器供给要补偿的数字输入信号(r)，其中递归数字滤波器的至少一个滤波器系数(γ，v)可随时间变化。
2.根据权利要求1的电路装置，其特征在于，递归数字滤波器包括一个第一乘法设备(5)和一个减法设备(4)，这里，第一乘法设备(5)用一个随时间变化的第一滤波器系数乘以要补偿的数字输入信号(r)的符号，减法设备(4)从第一乘法器(5)的数字输出信号的符号中减去一个数字中间信号(x)的符号，以便得到一个经偏差补偿的数字输出信号(y)的符号，递归数字滤波器包括一个第二乘法设备(6)和一个加法设备(7)，这里，第二乘法设备(6)用一个随时间变化的第二滤波器系数乘以数字中间信号(x)的符号，加法设备(7)把第二乘法器(6)的数字输出信号的符号与数字输入信号(r)的符号相加，和递归数字滤波器包括一个寄存器设备(3)，它接收加法设备(7)的数字输出信号的符号，和输出数字中间信号(x)的符号。
3.根据权利要求2的电路装置，其特征在于，如此选择第一和第二滤波器系数，使其可以用2的幂表示，和以移位设备的形式实现第一和第二乘法设备(5，6)，它们分别移位各输入符号值一个比特位置数目，该数目相应于表示第一和第二滤波器系数的2的幂的指数。
4.根据权利要求2或3的电路装置，其特征在于，寄存器设备(3)按照传递函数Z-R构成，这里R表示一个过采样比率，要补偿的数字输入信号(r)的符号以该比率出现。
5.根据权利要求2-4中任一个的电路装置，其特征在于，第一乘法器(5)的第一滤波器系数相应于值2v，第二乘法器(6)的第二滤波器系数相应于值1-2-v，这里v表示一个随时间变化的整数参数。
6.根据前述权利要求中任一个的电路装置，其特征在于，递归数字滤波器相应于传递函数11-γ·1-z-R1-γ·z-R]]>构成，这里，R相应于过采样比率，要补偿的数字输入信号(r)的符号按照它出现，γ相应于可随时间变化的滤波器系数。
7.根据权利要求5和6的电路装置，其特征在于，关系γ＝1-2-v成立。
8.根据前述权利要求中任一个的电路装置，其特征在于，提供一个控制设备(8)，以便依赖于输入信号(r)随时间设定递归数字滤波器的至少一个可变的滤波器系数(γ，v)。
9.根据权利要求8和权利要求5或7的电路装置，其特征在于，数字输入信号(r)以预定时间段内被细分，控制设备(8)如此构成，使得它在每一时间段开始时设定参数v为一个第一值，和用零初始化寄存器设备(3)的寄存器，以便接着在相应时间段的一个第一阶段期间按照该设定执行偏差补偿，和控制设备(8)如此构成，使得它在第一阶段运行后设定参数v为第二值，该第二值大于参数v的第一值，并在输入信号(r)的规定的符号数目上建立平均值r0，和用值2v·r0初始化寄存器设备(3)的寄存器，以便接着在相应时间段的第二阶段按照该设定执行偏差补偿。
10.根据权利要求9的电路装置，其特征在于，数字输入信号(r)是一个通信信号，和每一时间段的第一和第二阶段的时间长度如此选择，使得由第一阶段对在各时间段内包含的通信信号的前部成分进行偏差补偿，由第二阶段对在各时间段内包含的通信信号的有用信息进行偏差补偿。
11.一种用于对信号进行偏差补偿的方法，其特征在于，为进行偏差补偿使用一个递归数字滤波器，给所述数字滤波器输入要补偿的数字输入信号(r)，而且递归数字滤波器的至少一个可变的滤波器系数(γ，v)依赖于输入信号(r)随时间变化。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，为进行偏差补偿，使用一个按照权利要求1-7中的任一个构成的递归数字滤波器。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，数字输入信号(r)以预定时间段被细分，为进行偏差补偿，使用一个按照权利要求5或者7构成的递归数字滤波器，在每一时间段开始时设定参数v为一个第一值，和用零初始化寄存器设备(3)的寄存器，以便接着在相应时间段的一个第一阶段期间按照该设定执行偏差补偿，和在第一阶段运行后设定参数v为一个第二值，该第二值大于参数v的第一值，并在输入信号(r)的规定的符号数目上建立平均值r0，以便用值2v.r0初始化寄存器设备(3)的寄存器，和接着在相应时间段的第二阶段期间按照该设定执行偏差补偿。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，数字输入信号(r)是一个通信信号，和每一时间段的第一和第二阶段的时间长度如此选择，使得由第一阶段对在各时间段内包含的通信信号的前部成分进行偏差补偿，由第二阶段对在各时间段内包含的通信信号的有用信息进行偏差补偿。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，所述用于偏差补偿的方法在一个蓝牙通信系统的接收机中实现。
全文摘要
为了对数字信号(r)、特别是对在无绳数字通信系统中传输的通信信号进行偏差补偿，建议使用一个递归数字滤波器，它的至少一个滤波器系数(γ，v)依赖时间而变化。从而可以使该滤波器以不同方式适应于一个脉冲串的访问信息和原本的有用信息，这里所述脉冲串属于所述通信信号(r)。
文档编号H03H17/04GK1411628SQ00817242
公开日2003年4月16日 申请日期2000年12月13日 优先权日1999年12月17日
发明者A·纽鮑尔 申请人:因芬尼昂技术股份公司