专利名称：带有直流偏移补偿的均衡的制作方法
背景本发明涉及无线通信技术，更具体地，涉及用于补偿在无线接收机中引入的DC(直流)偏移和低频失真的设备和技术。
近代电信系统，诸如蜂窝电信系统，依靠数字技术来表示信息和传输信息(诸如音频信息)。多种调制技术中的任一种技术被使用来把数字信息施加到射频信号上，然后把它从发送装置的天线发射出去，以及被接收机的天线接收。理想地，接收机仅仅执行与调制相反的处理过程，以便从接收的信号中恢复数字信息。
然而，实际上，在发送装置的天线与接收机的天线之间的信道(即，空中接口)常常使发送的信号失真。例如，发送信号的主要射线可能取发射和接收天线之间的直接路由，但其它射线可以取间接路线，诸如在由接收机的天线接收之前受到环境中各种物体(例如，建筑物，山峰)的反射。这种效应常常被称为信号的“多径传播”。这些间接路径使信号经过的路程比起直接路径会更长。因此，代表同一个信息的信号可以在不同的时间到达接收机。在发射机和接收机之间的各种路径使得信号受到变化的衰减量，这样，它们不是以相同的信号强度被接收。无论如何，它们一般以足够高的功率电平被接收，从而造成这样的效果其中在任何时刻，接收信号包括现在的信号(代表现在的想要的信息片段)加上从先前发射的信号的一个或多个延时的分量(其每个代表以前的信息片段)。这种类型的信号失真常常被称为符号间干扰(ISI)。
为了克服ISI，接收机典型地利用均衡器，均衡器以一种利用信道的模型(也称为信道的“估值”)的方式来解调信号。信道估值典型地由接收机中被称为信道估值器的另一个部件来产生。信道估值器依赖于包括常常称为“训练序列”的那一部分的被接收的信号，训练序列包含被发射机发射的、已知的1和0的预定序列。通过比较实际接收的信号的训练序列部分与预期的训练序列，信道估值器能够构建一个信道模型，当该均衡器试图解调包括未知的信息的一部分接收信号时该信道模型可被均衡器使用。
图1是在突发传输系统(诸如，全球移动通信系统(GSM))中使用的传统的信道估值器和信道均衡器。接收的射频信号由射频接收机中的电路(未示出)下变频到基带信号101。具有预定的突发长度的基带信号101被提供给存储器103，并被存储在其中。同步单元105识别所存储的接收信号中的、相应于训练序列的那个部分，以及把这些样本提供给信道估值器107。信道估值器107在参照参考训练序列信号102的情况下从接收信号中计算K阶信道滤波器抽头{hi}，(i＝0，K)。信道抽头数K是根据应用所特定的，它通常根据接收的射频信号的最大预期的时延扩散而被规定。信道滤波器抽头然后被提供给均衡器109，后者例如可以是具有MK个状态的维特比均衡器，其中M是可能的符号数目。均衡器109然后使用信道估值来解调接收的基带信号(由存储器103所提供的)中对应于未知信息的那些部分。均衡器109的输出是判决的符号111。
上面所述的传统的信道估值器107和均衡器109假定基带信号201不包含直流偏移或低频失真。在本文中，“低频”被规定为一个其变化率比起无线信道的动态特性和发送的信息的速率更慢的信号(例如，低频失真在两个发送的符号的跨度上相对而言是较恒定的)。然而，许多类型的射频接收机(特别是外差式接收机)会引入直流偏移。这些直流偏移是由接收机同相(I)和正交相位(Q)路径中分量失配引起的；来自本地振荡器的信号会泄漏到天线并且会变成为在混频器中被下变频成直流或慢变化的直流；或者，较大的邻近信道干扰信号会泄漏到本地振荡器并且其本身下变频成变化的直流偏移。被提供到传统的均衡器109的信号中所存在的直流偏移和低频失真会导致性能恶化，这种性能恶化可由对接收信号译码的精度来进行量度。
1997年8月21日公布的德国专利文件DE 196 06 102 A1提出用于通过在信道模型中引入直流抽头来补偿均衡器中的直流偏移的方法。然而，这个方法不能照管到低频失真，因为它被假定是纯DC分量，即，DC抽头在整个突发期间是恒定的。
因此，需要一种能够明确地考虑在射频接收机中引入的DC偏移和低频失真的信道估值器和均衡器。
发明概要以上的和其它的目的可通过用于均衡从信道接收的射频信号的方法和设备来达到。按照本发明的一个方面，均衡射频信号的方法包括估计信道；生成已被引入到射频信号中的DC偏移的初始估值；估计DC偏移的初始估值的方差；以及使用信道估值、DC偏移的初始估值和所估计的方差来确定射频信号所代表的最可能的符号。
在本发明的另一个方面，生成已被引入到射频信号中的DC偏移的初始估值的操作包括使用接收信号的训练序列部分和一个参考训练序列信号来生成已被引入到射频信号中的DC偏移的初始估值。
在本发明的再一个方面，估计信道、生成DC偏移的初始估值、和估计DC偏移的初始估值的方差的操作是通过使用最小平方技术根据接收信号的训练序列部分和参考训练序列信号来确定信道估值、DC偏移的初始估值、和DC偏移的初始估值的方差而执行的。
在本发明的又一个方面，使用信道估值、DC偏移的初始估值、和估计的方差来确定由射频信号代表的最可能的符号的操作包括根据DC偏移方差的模型确定多个可能的DC偏移值；对于在译码网格中从状态i到状态j的每个可能的转移，确定相应于多个可能的DC偏移值的多个第一量度值；确定多个可能的DC偏移值中的哪一个DC偏移值对应于多个第一量度值中最佳的第一量度值；以及选择多个可能的DC偏移值的所述DC偏移值作为最佳DC偏移值；使用最佳DC偏移值来确定与从状态i到状态j的转移有关的累积量度；找出与通过译码网格到状态j的最佳路径有关的最低累积量度；以及根据与通过译码网格到状态j的最佳路径有关的最低累积量度来确定由射频信号代表的最可能的符号。
在本发明的又一个方面，使用信道估值、DC偏移的初始估值、和估计的方差来确定由射频信号代表的最可能的符号的操作包括根据DC偏移方差的模型来确定多个可能的DC偏移值；以及使用延时的判决反馈序列估值技术来确定由射频信号代表的最可能的符号，其中延时判决反馈序列估值技术可确定一个量度，该量度部分地基于多个可能的DC偏移值。
附图简述通过结合附图阅读以下的详细说明，将了解本发明的目的和优点，其中图1是在突发传输系统中使用的传统的信道估值器和信道均衡器的方框图；图2是按照本发明的、用于均衡接收信号的设备的示例性实施例的方框图；图3a-3b显示按照传统技术的译码网格状态转移；图4是描述由按照本发明的一个方面的均衡器的示例性实施例的执行的步骤的流程图；以及图5a-5c显示按照本发明的一个方面的示例性译码网格状态转移。
详细说明现在参照附图描述本发明的各种特性，图上相同的部件用相同的参考字符来标识。
按照本发明，一个信道估值器和均衡器被提供来估值和补偿在射频接收机中引入的DC偏移和低频失真。通过明晰地使用信道估值器和均衡器来处理在射频接收机中产生的DC偏移和低频失真，可使误码率大大地低于与传统的均衡方法有关的误码率。这特别对于中等到高信号噪声比(或载波噪声比)的情形是适用的，而且，本发明技术的复杂性比起传统的均衡方法来仅仅是很有限的增加。
本发明的示例性实施例显示于图2。其中各个方块代表可以以多种不同方式中的任一方式来实施的功能，包括但不限于硬连线逻辑，以及由一个或多个可编程处理器来执行被存储在存储器件中的适当的程序指令。
现在参照图2，基带信号yt，t＝1，2，...，N(其中N是预定的突发长度)作为输入被提供，其中yt~=yt+mt;]]>yt＝想要的信号；mt＝在射频接收机中引入的未知的低频失真。
基带信号101， ，被提供给存储器201，存储在其中。同步单元203识别所存储的接收信号中对应于训练序列的那个部分，以及把这些样本提供给信道估值器205。参考训练序列信号202也被提供给信道估值器205。信道估值器205根据参考训练序列信号202和接收的训练序列样本来估计值无线信道和生成低频失真(包括DC偏移值)的初始估值。例如，假定信道可由K阶信道滤波器来建模。无线信道和在射频接收机中引入的偏移的完整的模型可被写为yt^=h0dt+...+hKdt-K+mt]]>其中 是yt的预测值，di是在时间i的未知的发送符号，以及h0，...，hK是无线信道抽头。信道估值器205生成无线信道抽头的估值，被表示为 ，...， ，连同DC偏移值m0的初始估值 ，这个初始估值是mt的平均值的估值。信道估值器205可以使用熟知的最小平方方法来产生这些估值。
除了信道抽头的估值和低频失真的初始估值以外，信道估值器也使用已知的技术来确定偏移值估值的方差 。这三个估值( 和 )然后被提供给控制单元207。控制单元207根据所提供的参量 和 确定用于偏移值方差的适当的模型。例如，偏移值方差可以由积分器建模被给出为mt^=m^t-1+Δt]]>Δi＝{αj}，i＝1，...，Lm^0=m^---(1)]]>αi=f(m^,σm^2),]]>正如从方程(1)看到的，αi的数值作为 和 的函数而被产生。也就是，给定DC偏移值的平均值和方差后，可以确定低的和高的数值的估值。完整的αi的数值组然后从这些极端值和落在其间的数值组中被确定。
也可以使用偏移值方差模型的另一种形式。例如，可以使用更一般的模型m^t=a1m^t-1+a2m^t-2+...+aWm^t-W+Δt]]>(W是预定的整数)。将会看到，当W＝1和αi＝1时，这个模型归结为由方程(1)给出的那个模型。
估值的信道抽头 连同DC偏移值模型信息一起被馈送到均衡器209。按照本发明的一个方面，均衡器209的运行包括补偿由无线装置引入到接收信号中的DC偏移值和低频失真的步骤。无论如何，均衡器209可以基本上按照多种已知的均衡技术中的任一种均衡技术，诸如在最大或然率序列估值(MLSE)维特比均衡器或延时判决-反馈序列估值器(DFSE)中所使用的均衡技术来运行。
在具有DC偏移值和低频失真补偿的均衡器209中的状态数是与传统的均衡器中的相同。例如，对于全MLSE，状态数是MK，其中M是可能的符号数目，以及K是信道滤波器长度。均衡器209中的每个状态包括这样一个存储器，它在时间t包含对于该状态的mt的最佳估值。
均衡器209不同于传统的均衡器之处在于在任意两个状态i和j之间的转移的数量，对于均衡器209是L个，而对于传统均衡器只是1个。图3a-3b显示按照传统技术的译码网格状态转移。在图3a上，显示了在时间t-1的M个状态连同它们相应的累积量度Q(1，t-1)...Q(M，t-1)。对于在时间t-1的每个显示的状态，只有转移到状态j(时间t)的单个途径。目的是要确定这些M个可能的转移中哪个转移将会导致在时间t的最低的累积量度。这是在图3b上通过显示从时间t-1的状态i到时间t的状态j的转移导致产生最低累积量度Q(j，t)而被说明的。从图上也可看到，对应于这个转移的数据符号是dt＝sk。
与现有技术相反，本发明的均衡器209具有的从M个状态中的每个状态到状态j的转移的数目是与由DC偏移值变化模型(例如，由方程(1)给出)规定的可能转移的数目相对应的。
现在参照图4的流程图更详细地描述示例的均衡器209。示例的均衡器算法遵循标准维特比均衡器的概念，但包括对传统方法的多个修正，以便计及DC偏移和低频失真。
在步骤401，在均衡器209内的DC偏移值变化模型被初始化。这意味着设置 和Δ0的初始值。在示例性实施例中，这些数值由控制单元207被提供给均衡器209。我们记得，这些数值是按照方程(1)产生的。在步骤402，设置对于t的初始值，在步骤403，设置对于j的初始值。然后，在步骤404，设置对于i的初始值。这些参量(i，j和t)被用作为在以后的步骤中的下标。下标i将变化，以便覆盖对于到状态j的可能的转移的所有的状态。
在步骤405，对于产生在状态i和状态j之间的最佳的转移(即，具有最低量度的转移)的Δt数值可按照下式来计算Δtoptij=argminΔt∈{α1,...,αL}(y‾t-y^ti,j-Δt)2]]>其中 相应于给定状态i和从状态i到状态j的转移的预测的输出。更具体地，y^ti,j=Σt=0Kh1dt-1i,j+m^i,t-1opt]]>其中 是指对应于要从状态i到状态j的转移的该状态i的那些符号。
在步骤407，对于这个最佳的转移的累积量度B(i，j，t)被按如下方式加以保存B(i,j,t)=Q(i,t-1)+(y~t-y^ti,jΔtopti,j)2]]>其中Q(i，t-1)是对于状态i在时间t-1的累积量度。对于初始值，Q(i，0)＝0。
在步骤409，选择对于下标i的另一个值，以及重复进行包括步骤405，407和409的环路，直至i的所有可能的数值被使用为止。
接着，在步骤411，按照下式找出对于状态j的最低累积量度Q(j，t)＝min B(i，j，t)i然后，在步骤413，按照下式确定对于 的数值m^j,topt=m^k,t-1opt+Δtoptk,j.]]>其中，k代表在时间t导致产生到状态的最好的转移(即，导致产生最低累积量度的转移)的状态。
在步骤415，选择对于下标j的另一个值，以及重复进行包括步骤404，405，407，409，411，413和415的环路，直至j的所有可能的数值被使用为止。
然后，在步骤417，选择对于下标t的另一个值，以及重复进行包括步骤403，404，405，407，409，411，413，415和417的环路，直至t的所有可能的数值被使用为止。
最后，在步骤419，找出通过具有最低累积量度的网格的路径。这个路径标识所发送的符号序列的最大或然率(ML)估值，它然后从均衡器209被输出。
为了进一步说明本发明技术，图5a-5c显示按照本发明的示例性译码网格状态转移。在图5a上，显示从时间t-1的示例的状态i到时间t的状态j的转移。可以看到，除了累积量度Q(j，t)以外，希望对于状态j确定对于 的最佳值。因为有L个可能的DC偏移值增量的数值(由Δt表示)，所以对于 的L个候选值被生成。应当指出，相同的符号dt＝si是与这L个可能的转移中的每个转移有关的。
在确定DC偏移增量值的L个候选值后，选择可以使得图4的方块405所示的量度最小的那个候选值。这个最佳DC偏移增量值被表示为 用于从状态i到状态j的转移。
如图所示，对于在时间t转移到状态j的M个可能的状态中的每个状态，确定最佳DC偏移增量数值。
一旦这些数值被确定，就可以找出导致产生最低累积量度的转移。这是在图5c上对于从时间t-1的状态k到时间t的状态j的示例性最佳转移。
本发明已参照特定的实施例被描述。然而，本领域技术人员将会容易地看到，有可能以不同于上述的优选实施例的特定的形式来实施本发明。这可以被完成，而不背离本发明的范围。优选实施例仅仅是说明性的，而无论如何不应当认为是限制性的。本发明的范围由附属权利要求给出，而不是前面的说明给出，以及落在权利要求的范围内的所有的改变和等同物都打算被包括在内。
权利要求
1.均衡从信道接收的射频信号的方法，包括以下步骤估计信道；生成已被引入到射频信号的DC偏移的初始估值；估计DC偏移的初始估值的方差；以及使用信道估值、DC偏移的初始估值和估计的方差来确定由射频信号代表的最可能的符号。
2.权利要求1的方法，其中生成已被引入到射频信号的DC偏移的初始估值的步骤包括使用接收信号的训练序列部分和参考训练序列信号来生成已被引入到射频信号中的DC偏移的初始估值的步骤。
3.权利要求1的方法，其中估值信道、生成DC偏移的初始估值、和估计DC偏移的初始估值的方差的各个步骤是通过使用最小平方技术从接收信号的训练序列部分和参考训练序列信号来确定信道估值、DC偏移的初始估值、和DC偏移的初始估值的方差而被执行的。
4.权利要求1的方法，其中使用信道估值、DC偏移的初始估值、和估计方差来确定由射频信号代表的最可能的符号的步骤包括以下步骤根据DC偏移方差的模型确定多个可能的DC偏移值；对于在译码网格中从状态i到状态j的每个可能的转移，确定相应于多个可能的DC偏移值的多个第一量度值；确定多个可能的DC偏移值中哪个DC偏移值相应于多个第一量度值中最佳的第一量度值，和选择多个可能的DC偏移值的所述DC偏移值作为最佳DC偏移值；使用最佳DC偏移值来确定与从状态i到状态j的转移有关的累积的量度；找出与通过译码网格到状态j的最佳路径有关的最低累积量度；以及根据与通过译码网格到状态j的最佳路径有关的最低累积量度确定由射频信号代表的最可能的符号。
5.权利要求1的方法，其中使用信道估值、DC偏移的初始估值、和估计方差来确定由射频信号代表的最可能的符号的步骤包括以下步骤根据DC偏移方差的模型确定多个可能的DC偏移值；以及使用延时的判决反馈序列估值技术来确定由射频信号代表的最可能的符号，其中延时判决反馈序列估值技术确定一个部分地基于多个可能的DC偏移值的量度。
6.用于均衡从信道接收的射频信号的均衡器，包括信道估值器；用于生成已被引入到射频信号的DC偏移的初始估值的装置；用于估计DC偏移的初始估值的方差的装置；以及用于使用信道估值、DC偏移的初始估值和估计的方差来确定由射频信号代表的最可能的符号的装置。
7.权利要求6的估值器，其中用于生成已被引入到射频信号的DC偏移的初始估值的装置包括用于使用接收信号的训练序列部分和参考训练序列信号来生成已被引入到射频信号中的DC偏移的初始估值的装置。
8.权利要求6的均衡器，其中信道估值器、用于生成DC偏移的初始估值的装置、和用于估计DC偏移的初始估值的方差的装置是通过一个使用最小平方技术从接收信号的训练序列部分和参考训练序列信号来确定信道估值、DC偏移的初始估值、和DC偏移的初始估值的方差的单元而来实现的。
9.权利要求6的均衡器，其中用于使用信道估值、DC偏移的初始估值、和估计方差来确定由射频信号代表的最可能的符号的装置包括用于根据DC偏移方差的模型确定多个可能的DC偏移值的装置；用于对于在译码网格中从状态i到状态j的每个可能的转移，确定相应于多个可能的DC偏移值的多个第一量度值的装置；用于确定多个可能的DC偏移值中哪个DC偏移值相应于多个第一量度值中最好的第一量度值和选择多个可能的DC偏移值的所述DC偏移值作为最佳DC偏移值的装置；用于使用最佳DC偏移值来确定与从状态i到状态j的转移有关的累积的量度的装置；用于找出与通过译码网格到状态j的最佳路径有关的最低累积量度的装置；以及用于根据与通过译码网格到状态j的最佳路径有关的最低累积量度确定由射频信号代表的最可能的符号的装置。
10.权利要求6的均衡器，其中用于使用信道估值、DC偏移的初始估值、和估计方差来确定由射频信号代表的最可能的符号的装置包括用于根据DC偏移方差的模型确定多个可能的DC偏移值的装置；延时的判决反馈序列估值器，确定由射频信号代表的最可能的符号，其中延时判决反馈序列估值技术确定这样一个量度，该量度部分地基于多个可能的DC偏移值。
全文摘要
从信道接收的射频信号是通过估计该信道、生成已被引入到射频信号的DC偏移的初始估值、和估计DC偏移的初始估值的方差，从而被均衡的。信道估值、DC偏移的初始估值、和估计的方差然后被使用来确定由射频信号代表的最可能的符号。已被引入到射频信号中的DC偏移的初始估值可以从接收信号的训练序列部分和参考训练序列信号未确定。例如，最小平方技术可被使用来生成DC偏移以及信道估值和DC偏移的初始估值的方差。在均衡器段中，当判决由射频信号代表的最可能的符号时，要考虑DC偏移和方差值。
文档编号H04B3/06GK1433619SQ00812429
公开日2003年7月30日 申请日期2000年6月27日 优先权日1999年7月2日
发明者B·林多夫 申请人:艾利森电话股份有限公司