专利名称：数字移动通信系统中检测频率校正脉冲串的电路和方法
技术领域：
本发明涉及一种用来在时分多址(TDMA)数字移动通信系统中检测频率校正脉冲串的电路和方法，更具体地说，涉及一种在移动站中检测频率校正脉冲的电路和方法，该频率校正脉冲是由基站周期性发送赤来的，其目的是获得在TDMA数字移动通信系统中的基站与移动站间的频率同步。
一般说来，为了在数字移动通信系统的基站和移动站之间发送和接收数据，要从基站向移动站发送一个具有定义为148比特二进制数据0的正弦波特性的频率校正脉冲。同时，在移动站对该频率校正脉冲信号进行检测，并估测其频偏，以便调整与基站的频率同步。
图1示出了公开在美国专利号5,241,688中的用于检测频率校正脉冲信号用以调整基站和移动站之间的频率同步的方法。
图1是一个说明用来检测频率校正脉冲串的先有技术电路的电路示意图。现参阅图1，其中自适应带通滤波器10对由连续移相键控基带调制的I和Q信道信号的一个信号进行滤波，由此输出将经带通滤波后的信号输出到一个极点自适应装置12和第一能量估测装置14。从滤波器输出的信号用Yn表示。式(1)给出了该滤波后的信号。该滤波器的增益和极点均是自适应的。移动滤波器的极点以使所接收的信号包含在滤波器的通频带中。在能量估测装置14中估测带通滤波后的瞬时频率，并将该瞬时频率反馈到自适应带通滤波器10。
Yn+1＝bnXn+1+an1/n+(-r20)yn-1(1)能量估测装置14用下式2估测经自适应带通滤波器10带通滤波后的信号yn的能量，并将估测后的能量送到增益自适应装置18。
E(y)n+1＝(1-ae)Eyn+aeY2n+1(2)而第二能量估测装置16则用下式(3)估测输入信号xn的能量。
E(x)n+1＝(1-ae)E(x)n+aex2n+1(3)增益适配装置18将由第二能量估测装置16估测到的能量E(x)n+1与由第一能量估测装置14估测到的能量进行比较，以便修改增益，并将修改的增益信号输送到音频检测装置20。该修改后的增益信号被反馈到自适应带通滤波器10以控制滤波器的增益值。音频检测装置20检测是否从增益修改信号中检测到音频信号。此时，当音频检测装置20检测到音频信号时，定时器22检测到一个频率校正脉冲串结束时标，从而结束频率校正脉冲串。
上述检测频率校正脉冲串的方法必须使用复杂的自适应带通滤波器以便即使在有多径衰落特性的移动通信信道环境中也可检测频率校正脉冲串。因为极点自适应装置12和增益自适应装置18要修改自适应带通滤波器10的极点和增益，所以需要复杂的硬件和大量的计算来处理数字信号。此外，由于并无顾及射频(RF)接收机中的本振的频率容差和因移动台行驶产生的多卜勒频移的影响，所以会发生检测不到频率校正脉冲串，或要经历许多时间才检测出频率校正脉冲串。
因此，本发明的目的是为了提供一种用来检测时分多址通信系统中的频率校正脉冲串的电路和方法，即使在具有多径衰落特性的信道环境中采用简化的硬件就可实现。
本发明的另一目的是为了提供一种用来检测一种频率校正脉冲串的方法和电路，用以使移动通信的多径衰落信号和由移动站的行驶产生的多卜勒频移对接收信号的影响减至最小，从而减少漏检频率校正脉冲串。
本发明的再一个目的是为了提供一种用来检测一种频率校正脉冲串的电路和方法，使得即使射频接收机中的本振的容差是不恰当时，可在移动站的基带中处理信号，这样可减少为检测频率校正脉冲串所需的时间。
为达到上述目的，本发明提供了一种用于检测时分多址数字移动通信系统中的频率校正脉冲电路，它包括一个第一乘法装置，用来输入连续移相键控调制的I信道数据并将输入的I信道数据与频率校正脉冲的一个正弦波频率相乘，由此输出一个频道信号I1(nT)；一个第二乘法装置，用来输入连续移相键控调制的Q信道数据并将输入的该Q信道数据与频率校正脉冲的一个正弦波频率相乘，由此输出一个频道信号Q1(nT)；一个低通滤波器，用来对相乘后的信道信号I1(nT)和Q1(nT)进行低通滤波，由此输出信号I2(nT)和Q2(nT)；一个第一能量估值装置，用来估测被频率校正脉冲的正弦波频率相乘后的信号I2(nT)和Q2(nT)的能量，由此输出瞬时信号能量Eq(nT)；一个第二能量估测装置，用来估测被频率校正脉冲的正弦波频率相乘的信号I1(nT)和Q1(nT)的能量，由此输出瞬时信号能量Eq(nT)；一个归一化装置，用来将第一能量估测装置输出的瞬时信号能量Ep(nT)相对于由第二能量估测装置输出的瞬时信号能量Eq(nT)进行归一化，从而输出信号G(nT)；及一个脉冲鉴别器，用来鉴别来自标称化信号G(nT)的频率校正脉冲。
在参阅附图阅读了下面的详细描述之后，读者将会更容易理解本发明的这些和其它许多特征和优点。
图1是一个说明现有技术的用于检测频率校正脉冲串的电路示意图；图2是一个说明本发明的实施例的检测频率校正脉冲串的电路；图3A至3D是用来说明图2的本发明的实施例的所有部件的工作原理的波形图；及图4A和4B是说明本发明的实施例的检测频率校正脉冲串的控制过程的流程图。
现在参阅附图来详细描述本发明的最佳实施例。在附图中所有相同的参考数字或符号用来指定具有相同功能的相同或等效的元件。
图2是说明本发明的检测频率校正脉冲串电路的电路示意图。频率发生器3产生一个频率校正脉冲的正弦波频率。第一乘法装置1输入一个被连续移相键控调制的I信道数据并将该I信道数据与频率校正脉冲串的正弦波频率相乘，由此输出一个信号I1(nT)。第二乘法装置2输入被连续移相键控调制的Q信道数据，并将该Q信道数据与频率校正脉冲串的正弦波频率相乘，由此输出信号Q1(nT)。低通滤波器4对信号I1(nT)和Q1(nT)进行低通滤波，由此输出信号I2(nT)和Q2(nT)。第一能量估测装置5估测由低通滤波器4输出的信号I2(nT)和Q2(nT)的能量，并由此输出瞬时信号能量Ep(nT)。第二能量估测装置6估测被频率校正脉冲串的正弦波频率相乘后的信号I1(nT)和Q1(nT)，并由此输出瞬时信号能量Eq(nT)。归一化装置7将第一能量估测装置5输出的瞬时信号能量Ep(nT)相对于由第二能量估测装置6输出的瞬时信号能量Eq(nT)进行归一化，由此输出归一化后的信号G(nT)。脉冲鉴别器8检测来自该归一化的信号的频率校正脉冲串。
图3A至3D是用来说明图2的本发明实施例的所有元件的工作原理的波形图。
图4A和4B是用以说明本发明的实施例的检测频率校正脉冲串的控制过程的流程图。
现参阅图2至图4A和4B来具体地描述本发明的最佳实施例的工作原理。
输入信号I(nT)和Q(nT)是连续移相键控调制的基带数字信号，它通过移动站天线，经由双工器，射频接收机和模/数(A/D)变换器。上述输入信号可响应于周期化从基站发射的、用来在基站与移动站间同步的频率校正脉冲串信号和其它脉冲串信号。这些信号包括移动通信信道的多径衰落和附加的高斯白噪声。频率发生器3产生具有频率校正脉冲串的正弦波周期的频率fcb。第一乘法装置1输入被连续移相键控调制的I信道数据并将此I信道数据与频率校正脉冲串的正弦波频率相乘，由此输出具有图3A所示的频率校正脉冲串的信号和其它脉冲串的信号I1(nT)。第二乘法器装置2输入被连续移相键控调制的Q信道数据并将该Q信道数据与频率校正脉冲串的正弦波频率相乘，由此输出信号Q1(nT)。因为除了相差90度以外，Q信道信号是类似于I信道信号，所以Q信道未予示出。相应于图3A的频率校正脉冲串的信号I1(nT)属于直流分量(DC)，该直流分量混合在射频接收机中本振的频率容差，由移动站行驶产生的多卜勒频移，及附加的高斯白噪声中。然而，除了频率校正脉冲串以外，其它的脉冲信号几乎表明为任意的周期特性的波形。低通滤波器4对被频率校正脉冲串的正弦波频率相乘的信号I1(nT)和Q1(nT)低通滤波，由此输出信号I2(nT)和Q2(nT)。低通滤波器4的截止频率fcat由下式4计算fcat＝(r)fLO+fD(4)式中r为射频接收机的本振频率容差，fLO为本振频率，而fD为多卜勒频移。第一能量估测装置5估测由低通滤波器4输出的信号I2(nT)和Q2(nT)的能量，由此输出如图3B所示的瞬时信号能量Ep(nT)。瞬时信号能量Ep(nT)用下式5计算Ep(nT)＝[I2(nT)]2+[Q2(nT)]2(5)第二能量估测装置6估测由频率校正脉冲串的正弦频率相乘的信号I1(nT)和Q1(nT)的能量，由此输出瞬时信号能量Eq(nT)。此时，由于如图3B所示的移动站的多径衰落特性，通过估值信号能量Ep(nT)难于鉴别是频率校正脉冲串还是其它脉冲串，因而，为了只鉴别频率校正脉冲串，归一化装置7相对由第二能量估测装置6输出的瞬时信号能量Eq(nT)来归一化自第一能量估测装置5输出的瞬时信号能量Ep(nT)，并由此将如图3c所示的信号G(nT)输出到脉冲鉴别器8。此外，图3D所示的波形是为了放大归一化的输出信号G(nT)。脉冲鉴别器8从被归一化装置7归一化的信号G(nT)中检测频率校正脉冲串。
现参阅图4介绍用来检测频率校正脉冲串的脉冲鉴别器8的工作原理。在101步，存储来自归一化装置7的归一化信号G(nT)并表示为X(i)。其中i大于150。此外，当执行归一化信号的存储时，在102步，所有的变量被初始化，诸如i＝0，CO_L1＝0，CO_L2＝0，FCB_S＝0，FCB_E＝0，n＝0，FCB_NO＝0，COR_FCB_NO＝140，L1＝0.4及L2＝0.7。这里，FCB_S为被频率校正脉冲串起始时鉴别的时标，FCB_E为由频率校正脉冲串结束时鉴别的时标，而由(FCB_E)-(FCB_S)计算的FCB_NO则表示频率校正脉冲串长度。此外，COR_FCB_NO为用来鉴别频率校正脉冲串的脉冲长度基值，而L1和L2则为用来鉴别频率校正脉冲起始/结束时标的信号能量G(nT)的基值并指明L1＞L2。另外CO_L1是用来鉴别频率校正脉冲串起始时标的试变量，而CO_L2为用来鉴别频率校正脉冲串结束标志的试变量。n是替换FCB_S和FCB_E的试变量。在103步，存储归一化信号的指数i增加一，从而程序进到104步。在104步，检测X(i)是否等于或大于L2。如果检查到X(i)小于L2，i继续增加，直至X(i)等于或大于L2，由此进到105步。在105步，存储归一化后的信号的指数再增加一。然后，在106步，检验X(i)是否等于或大于1。如果X(i)小于L1，则进到107步。在107步，用来鉴别频率脉冲串起始时标的试变量CO_L1被初始化为零，并返回到103步。与此相反，如果检验到X(i)是等于或大于L1，则执行108步。在108步，用来鉴别频率校正脉冲串起始时标的试变量CO_L1增加1。然后，在109步，检验CO_L1是否等于或大于12。如果检验到用来鉴别频率校正脉冲串起始时标的试变量小于12，则返回105，并重复以前的操作。相反，如果检验到试变量CO_L1为等于或大于12，则执行110步。在110步，将被频率校正脉冲串起始鉴别的时标FCB_S置于i。此外，在111步，将时标FCB_S赋值n，并在112步n增加1。然后在113步，检验X(n)是否等于或大于L2。如果检验到X(n)大于L2，则返回112步。相反，在113步，若X(n)等于或小于L2，则用来鉴别频率校正脉冲串结束时标的试变量CO_L2在115步被加1，从而进到116步。在116步，检验用来鉴别频率校正脉冲串结束时标的变量CO_L2是否等于或大于8。如果小于8，则返回112步，相反，如果等于或大于8，则将用来鉴别频率校正脉冲串结束的时标FCB_E在117步置于n。然后，在118步，由FCB_E-FCB_S求得频率校正脉冲串长度FCB_NO。接着，在119步，检验是否频率校正脉冲串长度FCB_NO等于或大于用于鉴别频率校正脉冲串的脉冲长度基值COR_FCB_NO。如果小于值COR_FCB_NO，则在121步鉴别其它的脉冲串，与此相反，如果等于或大于COR_FCB_NO值，则在120步鉴别频率校正脉冲串信号。
本发明的优点是，即使在移动通信信道的多径衰落环境下，可以从其它的脉冲串的信号能量中明确地鉴别出频率校正脉冲串的信号能量，而且因已考虑到了射频接收机中的本振的频率容差和移动站行驶产生的多卜勒频移，因此对频率校正脉冲串有影响的外部带内噪声可减至最小。
在对认为是本发明的最佳实施例作了以上描述之后，熟悉本技术领域的人们可以理解到，在不脱离本发明的精神实质的范围内，可以对本发明作各种变化和修改，以及对一些原部件作等效替换。
权利要求
1.一种用来检测频率校正脉冲串的电路，包括一个第一乘法装置，用来输入被一个连续移相键控调制的I信道数据，并将此所述输入的I信道数据与频率校正脉冲串的正弦波频率相乘，由此输出一个信道信号I1(nT)；一个第二乘法装置，用来输入被所述连续移相键控调制的Q信道数据，并将此所述Q信道数据与频率校正脉冲串的正弦波频率相乘，由此输出一个信道信号Q1(nT)；一个低通滤波器，用来低通滤波被相乘后的信道信号I1(nT)和Q1(nT)，从而输出信道信号I2(nT)和Q2(nT)；一个第一能量估测装置，用来估值被所述频率校正信号的所述正弦波频率相乘的所述信道信号I2(nT)和Q2(nT)的能量，从而输出一个瞬时信号能量Ep(nT)；一个第二能量估测装置，用来估测被所述频率校正脉冲串的正弦波频率相乘的所述信道信号I1(nT)和Q1(nT)的能量，由此输出瞬时信号能量Eq(nT)；一个归一化装置，用来相对于所述瞬时信号能量Eq(nT)归一化从所述第一能量估测装置输出的信号能量Ep(nT)；并输出信号G(T)；及一个脉冲串鉴别器，用来从所述归一化的信号G(nT)中检测出频率校正脉冲串。
2.如权利要求1所述的电路，所述的脉冲串鉴别器包括用来从所述归一化的信号G(nT)中检测一个频率校正脉冲串起始时标的装置；用来从所述归一化信号G(nT)中检测出频率校正脉冲串结束时标的装置；用来从所述被检测的频率校正脉冲串结束时标中减去所述被检测的频率校正脉冲串起始时标，由此产生一个频率校正脉冲串长度的装置；及用来对所述产生的频率校正脉冲串长度与频率校正脉冲串的基准长度相比较，从而鉴别频率校正脉冲串的装置。
3.一种用来检测频率校正脉冲串的方法，包括步骤输入被连续移相键控调制的I和Q信道数据，并将所述I和Q信道数据与频率校正脉冲串的正弦波频率相乘，并由此输出相应的信道信号I1(nT)和Q1(nT)；低通滤波所述相乘后的信道信号I1(nT)和Q1(nT)，并由此输出信号I2(nT)和Q2(nT)；估测所述低通滤波后的信号I2(nT)和Q2(nT)，并由此输出瞬时信号能量Ep(nT)；估测所述相乘后的信道信号I1(nT)和Q1(nT)，并由此输出瞬时信号能量Eq(nT)；相对于所述瞬时信号能量Eq(nT)来归一化所述瞬时信号能量Ep(nT)，并由此输出归一化的信号G(nT)；及从所述归一化的信号G(nT)中检测频率校正脉冲串。
4.如权利要求3的方法，所述检测所述频率校正脉冲串的步骤包括从所述归一化信号G(nT)中检测频率校正脉冲串的起始时标；从所述归一化信号G(nT)中检测频率校正脉冲串的结束时标；从所述被检测的频率校正脉冲串结束时标中减去所述被检测出的频率校正脉冲串起始时标，由此产生频率校正脉冲串的长度；及将所述产生的频率校正脉冲串长度与基准频率校正脉冲串长度相比较，由此鉴别频率校正脉冲串。
5.如权利要求4所述的方法，所述鉴别所述频率校正脉冲串的步骤还包括如下步骤当所述产生的频率校正脉冲串长度比所述基准频率校正脉冲串长度长时，鉴另所述频率校正脉冲串。
6.在权利要求4中所述的方法，所述鉴别所述频率校正脉冲串的步骤包括如下步骤当所述产生的频率校正脉冲串长度小于基准频率校正脉冲串时，鉴别出其它脉冲串。
全文摘要
频率校正脉冲串检测电路包括第一乘法装置,用来输入经连续移相键控调制的I信道数据并将其与频率校正脉冲串的正弦波频率相乘而输出信道信号I
文档编号H04B7/26GK1180979SQ9711619
公开日1998年5月6日 申请日期1997年8月22日 优先权日1996年8月24日
发明者黄圣圭 申请人:三星电子株式会社