利用符号定时恢复对调制信号进行频率与相位偏移补偿的制作方法

本公开的技术总体上涉及通信系统，并且更具体地，一些实施方式涉及用于针对接收到的调制信号利用符号定时恢复来进行频率和相位偏移补偿的系统和方法。

背景技术：

无线通信装置在现今社会已经变得无所不在。实际上，随着通信技术方面的许多持续进步，越来越多的装置以先进的通信能力而被消费者、商业及政府部门所采用。另外，处理功率和低功耗技术方面的进步以及数据编码和调制技术方面的进步导致有线和无线通信能力在更广泛基础上的扩散。

例如，通信网络(有线和无线两者)现在在许多家庭和办公环境中常见。这种网络允许各种迄今为止的独立装置共享数据和其它信息以增强生产力，或者简单地说，改进它们对用户的便利性。示例性网络包括通信网络和诸如802.11和802.16通信网络的各种基于IEEE标准的网络等。

另外，许多领域和工业方面使用的工具、仪表设备以及其它设备已经演进成包括无线通信能力作为它们的常规功能的部分。这些通信能力可以虑及信息交换，包括：举例来说如用于控制该设备的命令和控制信息的信息；由设备收集的遥测、数据或其它信息；如“内务处理(housekeeping)”信息一样的状态、报告以及其它；以及在设备的操作、使用、部署以及维护时有用或者必需的其它信息。

图1是例示可以与包括上述类型设备的许多无线装置中的任一个一起使用的发送器和接收器的示例的简化框图。根据需要的能力，这些装置可以包括发送器、接收器，或两者(称为收发器)。发送器接收用于发送的信息122，并且可以包括预编码器132、调制器134、放大器136及天线138。本领域普通技术人员应当明白，无线发送器同样可以包括其它功能。例如，可以包括预编码器132以通过考虑信道参数或特征来预编码数据，以优化性能。

调制器134基本上被用于接收要发送的信息并且输出射频(RF)调制信号。调制通常通过将信息信号122(无论是否预编码)与需要的载频的载波相组合(例如，复用)来实现。调制可以根据要发送的信息在模拟或数字域中执行。基本的数字调制技术的示例包括相移键控(PSK)、频移键控(FSK)、正交幅度调制(QAM)以及上述技术的变型，但已知并且可以使用其它数字调制技术。

可以包括放大器136以放大用于通过天线138发送的信号。包括天线138以穿过通信信道124(例如，空气)辐射所调制的载波信号作为电磁信号。同样，还可以将天线148包括在该接收器上。在接收侧，使用天线148来捕获穿过通信信道辐射的电磁信号。在使用收发器的实施方式中，可以将单独的天线用于发送操作和接收操作，或者可以根据收发器特征使用同一天线。

继续有关接收器的讨论，图1所示的示例基本接收器包括：天线148、RF放大器142、解调制器144以及滤波器146。RF放大器142放大天线148接收到的信号，并且提供给解调制器144。解调制器144基本上撤销调制器134之前应用的调制。换句话说，解调制器144从调制的载波恢复原始的信息承载信号。可以包括滤波器146以去除所恢复的信息信号123中的不希望的噪声。还可以将滤波用在接收器的前端以改进信道选择性。与发送器一样，本领域普通技术人员应当明白，根据通信系统的目的和目标，可以怎样向接收器提供附加特征和组件。例如，利用数字接收器，该系统可以在解调制之前包括模数转换，并且可以在数字域中执行解调制。作为另一示例，如例如在超外差式接收器中，可以执行多个下变频步骤。更进一步，可以首先将传入信号下变频成中频(IF)，并且可以在将该IF信号下变频至基带之前将该IF信号转换至数字域。

如上所述，调制器134和解调制器144可以被选择成实现许多希望调制技术中的任一种，其中之一是PSK调制。PSK是数字调制技术，其使用载波信号的相位的变化来表示要发送的信息。PSK调制使用有限数量的相位来表示独特的比特模式或符号。因此，传入信息流122通常按组操作，并且每一组都被转换成调制技术的由特定相位表示的比特模式(例如，符号)。在接收器处，解调制器确定接收信号的相位，并映射回其表示的符号。按这种方式，可以恢复原始信息。QPSK或正交相移键控是PSK的变型，其使用4个相位以供调制。随着4个相位可用，QPSK可以编码成每符号的信息比特。PSK可以利用其它有限数量的相位来实现。

图2是例示基本的QPSK调制器和解调制器的框图。QPSK调制在本领域中大体上是公知的，并且本领域普通技术人员应当明白，可以怎样利用另选配置和架构来实现QPSK调制。在图2所示的示例中，调制器202包括串并转换器216、低通滤波器232、234、本机振荡器242、混合器236、238、移相器244以及加法器246。在操作中，串并转换器(或解复用器)216将数据并行化成2个单独的数据流。通常，这分离了偶数比特和奇数比特。奇数比特和偶数比特中的每一个都可以被转换成NRZ格式和并行方式。比特按相臂和正交相臂发送至它们以供调制。低通滤波器232、234被用于从数据流中滤出噪声。本机振荡器242、混合器236、238、移相器244被用于调制同相分量和正交相位分量。

在QPSK调制中，将两个正弦波(例如，sin和cos)用于调制(例如，cos(ωt)和sin(ωt))。同相臂上的信号被使用混合器236与本机振荡器信号相乘，而正交臂上的信号在复用器238处乘以本机振荡器信号的相移版本。通常，相移为90°，允许用cos(ωt)和sin(ωt)相乘。因此，该调制将原始信号分离成两个分量，称为I和Q信道或分量。I和Q分量垂直或正交，因为它们彼此分离90度，但载频是相同的。通过在加法器246处组合来自同相臂和正交相臂的信号而获得QPSK调制信号。因为2个分量正交，所以它们可以求和，并且同时在同一信道上发送。

QPSK解调制器204包括本机振荡器243、混合器237、239、移相器245、低通滤波器233、235以及判定模块249。所接收的QPSK调制数据流252被分裂并且提供给混合器237、239。混合器237、239将数据解调制，以从I和Q信道去除载波。这例如可以通过将传入信号乘以cos(ωt)和sin(ωt)来实现。经下变频的信号被低通滤波器233、235滤波并发送至判定模块249。判定模块249评估经下变频的数据流以得出原始发送数据222的估计

利用QPSK中的相干检测，接收器必须知道载频和相位以解调制数据。因此，接收器通常使用载波和相位恢复技术来实现。这例如可以通过在接收器处使用PLL(锁相环路)来实现，其锁定到传入载频上，并且跟踪频率和相位的变化。

许多其它调制和解调制技术还需要某种形式的定时和相位估计。例如，最小移位键控(MSK)调制(其还可以表示为偏移正交相移键控(O-QPSK)调制)具有几个有吸引力的特性：相对于数据速率的低带宽和用于有效功率放大的恒定包络。然而，在接收器侧上的MSK型信号的成功相干解调制需要具有精确频率和相位同步的符号定时信息。通常，发送器和接收器振荡器具有某种频率失配，这导致频率和相位偏移误差。这种误差的另一源可以是多普勒效应，其可以在发送器和接收器处于彼此相对的运动中的情况下出现。

用于相位和频率偏移补偿的先前解决方案可以被分类成几个类别。一个类别包括针对频率和相位误差估计或者定时同步使用某种已知序列的一类算法，即，它们是数据辅助的。数据辅助算法可能需要非常长的已知序列来估计偏移，尤其是在接收器按低信噪比(SNR)水平操作的时候。

其它类别的算法采用几种方法，一种方法是利用傅里叶变换，在频域中估计频率偏移。在另一方法中，提出了全数字非数据辅助前馈解决方案。参见Mehlan, R.；Yong-En Chen；Meyr, H.,“A Fully Digital Feedforward MSK Demodulator with Joint Frequency Offset and Symbol Timing Estimation for Burst Mode Mobile Radio”，Vehicular Technology, IEEE Transactions on , vol.42, no.4, pp.434,443, Nov 1993(“Mehlan Reference”)。该方法依靠特殊变换机制来提取频率偏移和符号定时。由Mehlan Reference描述的系统寻找误差信号预期值，如：

E{e(m)}＝(1+cos2π∈))e^2jΔωT

其中，E{e(m)}是按采样频率f_s＝R输出的变换函数的预期值；T是符号持续时间；R＝1/T是数据速率：ε是相对于T的定时误差，-0.5≤∈≤0.5；Δω是频率偏移。如可以根据其看出，该变换对定时误差ε和频率偏移Δω进行估计，但不处理相位偏移。因此，该方法的缺点在于失去有关初始相位误差的信息，而且不能提取瞬时相位偏移。

技术实现要素：

根据所公开技术的各种实施方式，提出了提供频率和相位偏移补偿的解决方案。在另一些实施方式中，该技术可以贯注于用于符号定时恢复的解决方法，其可被实现成确定符号起始时间。在另一些实施例中，提供了用于执行非数据辅助数字前馈估计技术的系统和方法，所述系统和方法可被实现为连续估计和补偿频率和相位偏移误差。

根据所公开技术的各种实施方式，射频接收器可以被配置成接收通过信道发送的调制信号，并且其可以包括变换模块，该变换模块被配置成针对表示所述接收器接收到的所述调制信号的信息信号生成第一误差信号。所述变换模块可以包括：求平方模块，该求平方模块被配置成对所述信息信号求平方，由此生成平方信号；混合器，该混合器被配置成执行所述平方信号与本机基准信号的复数乘法；以及下采样器，该下采样器被配置成执行混合信号的频谱叠合(folding)。在不同实施方式中，所述无线电接收器还可以包括符号定时估计器模块，该符号定时估计器模块被配置成基于由所述变换模块生成的所述误差信号来估计所述接收信号的符号定时，并且生成符号定时信号；频率偏移估计器模块，该频率偏移估计器模块被配置成基于由所述变换模块生成的所述误差信号来估计所述接收信号的频率偏移；以及相位偏移估计器模块，该相位偏移估计器模块被配置成基于通过所述变换模块生成的所述误差信号来估计所述接收信号中的相位误差。

根据下面结合附图进行的详细描述，本公开技术的其它特征和方面将变清楚，附图通过示例的方式例示了根据本公开技术的实施方式的特征。本概述不旨在限制在此描述的任何发明的范围，其完全通过所附于此的权利要求书来限定。

附图说明

参照下列图，对根据一个或更多个各种实施方式的、在此公开的技术进行详细描述。提供附图仅出于例示的目的，并且仅描绘所公开技术的典型或实施实施方式。提供这些附图以易于读者理解所公开技术，而不应被视为限制其广度、范围或可应用性。应注意，为了清楚和容易例示，这些附图不必按比例制成。

图1是例示可以与无线装置一起使用的发送器和接收器的示例的简化框图。

图2是例示基本的调制器和解调制器的框图。

图3是例示可以借以实现在此公开的技术的实施方式的设备的一个示例的框图。

图4是例示根据各种实施方式的、可以借以使用在此公开的技术的典型数字接收器的示例的图。

图5是例示图4所示接收器的典型操作的流程图。

图6是例示根据在此描述的技术的一个实施方式的、用于频率和相位偏移补偿的一个示例实现的图。

图7是例示可以根据在此公开的技术的各种实施方式执行的示例变换的图。

图8是例示通过图7的变换模块执行的处理的示例的操作流程图。

图9是例示根据在此公开的技术的各种实施方式的、用于执行频率估计的示例模块的图。

图10是例示根据在此公开的技术的各种实施方式的、用于频率估计的示例处理的操作流程图。

图11是例示根据在此描述的技术的一个实施方式的、用于估计残留相位误差的相位估计器模块的示例的图。

图12是例示根据在此描述的技术的一个实施方式的、用于相位偏移估计的示例处理的操作流程图。

图13是例示根据在此公开的技术的各种实施方式的、用于执行符号定时恢复的示例模块的图。

图14是例示根据在此公开的技术的各种实施方式的、用于符号定时恢复的示例模块的操作流程图。

图15是例示根据在此描述的技术的一个实施方式的、用于利用符号定时恢复来进行频率和相位估计的系统的示例架构的框图。

图16是例示根据在此公开的技术的一个实施方式的另一示例变换的框图。

图17是例示根据在此公开的技术的一个实施方式的、用于该变换的操作流程图的图。

图18是例示由Mehlan Reference描述的现有技术变换的图。

图19例示可在实现所公开技术的实施方式的各种特征方面使用的示例计算模块。

这些图不是旨在穷举或将本发明限制成所公开的精确形式。应当明白，本发明可用变型例和另选例来具体实践，并且所公开技术仅通过权利要求书及其等同物来限制。

具体实施方式

在本文中一个实施方式中公开的技术旨在提供频率和相位偏移补偿的解决方案。在另一些实施方式中，该技术可以旨在用于符号定时恢复的解决方法，其可以被实现以确定符号起始时间。仍在另一些实施方式中，提供了用于执行非数据辅助数字前馈估计技术的系统和方法，其可以被实现以连续估计和补偿频率和相位偏移误差。在此公开的技术的实施方式可跟踪慢的频率偏移漂移，并且同样可使用实施方式来恢复符号定时。可以提供不需要对发送数据的任何了解并且可适于在数字电路中有效实现的估计技术。可以提供符号定时恢复解决方案来降低相关器复杂性并实现更鲁棒的性能。

根据所公开技术的各种实施方式，射频接收器可以被配置成接收通过信道发送的调制信号，并且其可以包括一个或更多个变换模块，所述一个或更多个变换模块被配置成针对表示接收器接收到的调制信号的信息信号生成第一误差信号。所述变换模块可以包括：求平方模块，该求平方模块被配置成对信息信号求平方，由此生成平方信号；混合器，该混合器被配置成执行平方信号与本机基准信号的复数乘法；以及下采样器，该下采样器被配置成执行混合信号的频谱叠合(folding)。在不同实施方式中，该无线电接收器还可以包括：符号定时估计器模块，其被配置成基于变换模块生成的误差信号来估计接收的信号的符号定时，并且生成符号定时信号；频率偏移估计器模块，该频率偏移估计器模块被配置成基于变换模块生成的误差信号来估计接收的信号的频率偏移；以及相位偏移估计器模块，该相位偏移估计器模块被配置成基于变换模块生成的误差信号来估计接收的信号中的相位误差。在一些实施方式中，可以使用同一变换模块来生成误差信号并供应给其它模块，而在其它实施方式中，可以提供分离的变换模块来生成被一个或更多个其它模块使用的误差信号。而且，给定的变换模块可以包括多个分离的变换模块以向它们各自的对应模块或多个模块提供误差信号。为了容易讨论和清楚描述起见，在频率估计器、相位估计器以及符号定时估计器的各个示例中示出分离的变换模块。

在一些实施方式中，可以使用变换来提取MSK调制信号的符号定时、频率偏移以及相位偏移。可以将变换应用至其它调制方案，包括各种形式的连续相位调制(CPM)方案。

在进一步详细描述所述技术之前，有用的是，描述可以借以实现该技术的设备的示例。一个这样的示例是诸如图3所示的既有有线又有无线通信接口的设备。在阅读本说明书之后，本领域普通技术人员应当清楚，在此公开的技术可以与具有无线通信能力的许多不同装置或设备中的任一个一起使用。

下面，参照图3，在本示例应用中，示例设备300包括：通信模块301、处理器306(可包括多个处理器或处理单元)以及存储器310(可包括不同类型的存储器单元或模块)。这些组件经由总线312以通信方式联接，通过总线312，这些模块可以交换和共享信息和其它数据。通信模块301包括无线接收器模块302、无线变换器模块304以及I/O接口模块308。

天线316联接至无线发送器模块304，并且被设备300使用以向其所连接的无线设备无线地发送无线电信号。这些出站(outbound)的RF信号可以包括由设备300向其它实体发送的几乎任何种类的信息。例如，对于多功能外围设备(MFP)的情况，这可以包括表示扫描的图像或文档的文件、日志信息、内务处理信息或通过MFP发送的与其操作有关的其它信息。作为另一示例，在像机的情况下，这种出站信息可以包括像机向计算机、打印机或其它装置发送的图像文件和相关数据(包括元数据)。

天线314被包括并联接至无线接收器模块302，以允许设备300接收来自其接收范围内的各种无线终端的信号。接收信号可以包括来自其它设备的、用于设备300的操作的信息。继续上面两个示例，在MFP的情况下，无线接收器模块302接收的入站(inbound)信号例如可以包括要通过MFP打印或传真的文件。在像机的情况下，所接收的信息可以是固件更新、控制信息或像机所使用的其它信息。

尽管在该示例中例示了两个天线，但本领域普通技术人员应当明白，可以将各种天线和天线配置提供为不同数量的天线。例如，发送和接收功能可以利用公共的天线或天线结构来适应，或者可以提供分离的天线或天线结构用于所示的发送和接收功能。另外，可以将天线阵列或多个天线或天线元件的其它组(包括无源和有源部件)用于发送和接收功能。利用通信模块301实现的无线通信可以根据许多不同的无线协议(包括标准化协议)来实现。这种标准化协议的示例包括：HiperLan以及各种IEEE 802.11通信标准，但可以实现其它通信接口(无论是否标准化)。

在该例示例中提供有I/O接口模块308，并且I/O接口模块308可以被配置成将设备300联接至其它网络节点。这些可以包括节点或设备。在该示例架构中，I/O接口模块308包括接收器模块318和发送器模块320。经由I/O接口模块的通信可以是有线或无线通信，并且I/O接口模块308中包含的发送器和接收器可以包括：可以适于该指定通信接口的线路驱动器和接收器、无线电装置、天线或其它项。发送器模块320可以被配置成发送可包括语音、数据及其它通信的信号。若希望的话，这些可以按标准网络协议来发送。接收器模块318被配置成接收来自其它设备的信号。这些信号可以包括来自另一设备的语音、数据及其它通信，而且若希望的话，还可以按标准网络协议来接收。在MFP或数字像机的上述示例方面，I/O接口308可以向上述无线接口提供硬布线的补充接口。这例如可以是以太网接口、USB接口、火线(Fire Wire)接口或其它硬布线接口。

存储器310可以由一种或更多种不同类型存储器的一个或更多个模块制成，并且在该例示例中被配置成存储数据和其它信息324以及可由处理器使用以操作设备300的操作指令。处理器306(其例如可以被实现为一个或更多个核心、CPU、DSP或其它处理单元)被配置成执行指令或例程，并且结合该指令来使用存储器310中的数据和信息以控制设备300的操作。例如，诸如压缩例程的图像处理例程可以存储在存储器310中，并且由处理器306使用以将图像文件从原始文件压缩成JPEG文件。

还可以根据设备的希望功能或用途向设备300提供其它模块。各种附加组件和模块的完整列表太冗长而未包括，然而几个示例是例示性的。例如，还可以向设备提供单独的通信模块334以管理和控制从其它实体接收的通信，并且恰当地引导接收的通信。通信模块334可以被配置成管理向其它实体发送和从其它实体接收的各种信息的通信。通信模块334可以被配置成管理有线和无线通信两者。

可以包括单独的控制模块336以控制设备300的操作。例如，控制模块336可以被配置成实现设备300的特征和功能。还可以包括功能模块338以提供设备功能。例如，在MFP的情况下，可以提供各种模块(可包括各种形式的硬件和软件)来执行装置的打印、扫描、传真及复印操作。在数字像机的情况下，功能模块338可以包括诸如光学系统、图像捕捉模块、图像处理模块等多个模块。此外，如这些示例例示，本领域普通技术人员应清楚如何根据设备300的用途或目标使该设备可包括其它模块和组件。

描述了如此描述的示例应用，在此公开的技术可以按照该示例应用在此不时加以描述。提供环境方面的描述，以允许本发明的各种特征和实施方式在示例性应用的背景下描绘。在阅读本说明书后，本领域普通技术人员应当明白如何在不同和另选环境与应用中实现本发明。

图4是例示根据各种实施方式的、可以借以使用在此公开的技术的典型数字接收器的图。图5是例示该示例接收器的典型操作的流程图。下面，参照图4和图5，在该示例中，传入的模拟信号S_IF(t)以中频f_IF为中心。因此，该信号已被模拟混合器(未示出)下变频至中频。在操作502，中频信号S_IF(t)被模数转换器(ADC)404采样，使该信号置于数字域中。该处理的剩余部分在数字域中执行，如虚线框406所示。在操作504，采样的数字信号S_IF(n)被下变频成复合基带信号s(n)。基带信号s(n)通常包括在调制信号中从发送器向接收器传送的信息，并由此可以被称为表示接收器接收到的调制信号的信息信号。然而，术语信息信号不限于描述数字基带信号，而可以不时其它信息信号，无论是否数字或模拟、基带、IF或RF或其它方式。

由于发送器与接收器之间的频率失配，s(n)具有相对于零基带频率的频率偏移。该频率偏移产生初始相位偏移误差和频率偏移误差。这些对应于接收器接收到的调制RF信号中的相位和频率偏移。另外，因数字和模拟路径延迟，符号定时在接收器侧的未知的。因此，可以执行在此公开的技术来补偿这些相位和频率误差并且寻找符号定时。因此，在操作506，数字接收器执行符号定时同步410，并且在操作508，执行频率和相位偏移补偿412。一旦恢复符号定时并补偿了频率和相位偏差误差，就在操作512由解调制器422解调制所校正的基带信号s(n)。在解调制之前，可以执行前导码相关器420以在操作510检测前导码序列并识别该帧的起始。

图6是例示根据在此描述的技术的一个实施方式的、利用符号定时恢复400进行频率和相位偏移补偿的示例实现的图。图6所示的示例实现包括：延迟模块602、符号定时估计器606、频率/相位偏移估计器604、直接数字合成器(DDS)608以及混合器610。因为这可在数字域中实现，所以可利用例如可包括执行程序代码的数字信号处理器或电路以执行所述功能的处理系统来实现相位和频率偏移补偿以及符号定时估计。

在不同实施方式中，频率/相位偏移估计器604可以被配置成生成传入信号的频率偏移估计Δω和/或相位估计θ。这些Δω、θ估计可被直接数字合成器(DDS)608使用以生成校正信号c(n-D)。该校正信号c(n-D)可应用在混合器610处以去除确定的频率和相位偏移。在所示示例中，该校正信号c(n-D)被应用至由延迟模块602生成的接收的信号的延迟版本s(n-D)。该延迟D用于补偿处理时间。可使用符号触发器将频率/相位估计器与所接收的信号同步。其也可被前导码相关器和解调制器使用。符号定时估计器606可用于生成符号触发器“sym trig”(例如，选通(strobe))以指示符号的起始。因此，输出处是经过相位/频率校正的输出信号614和符号定时信号sym trig 616。

图7是例示根据在此公开的技术的各种实施方式的、可以执行的示例变换的图。图8是例示由该变换模块执行的处理的操作流程图。下面参照图7和图8，在操作802，调制信号s(n)被接收并且被求平方模块704求平方。这导致平方调制信号s²(n)。直接数字合成器DDS 706例如可以被配置成生成或合成参照频率源的频率与相位可调谐输出信号。在该示例中，DDS 706可以被配置成生成基准信号r(n),基准信号r(n)是按调制频率ω的两倍的复指数信号。基准信号r(n)可以被系统重置信号rst重置。

在操作804，该平方信号s²(n)利用复数乘法器708乘以本机基准信号r(n)，获得信号mix(n)。该操作将平方信号的频谱分量移位2ω。

在操作806，将信号mix(n)时间移位或延迟，这可以利用具有延迟输入D的移位寄存器710实现。具体地，该信号可被移位D(0≤D＜M)，得到时间移位信号mix(n-D)。在操作808，将该时间移位信号按M＝f_S/R下采样。在不同实施方式中，延迟输入D从sym trig(符号触发)616生成，例如，如下参照图9描述的。

在所示示例中，下采样利用下采样器712生成，以在输出处生成误差信号e(m)，其中，f_S是采样频率，而R是符号速率。通常，对于数字IF接收器来说，f_IF＝f_S/4，f_S＝8R，并且M＝8。利用移位寄存器710对该信号进行时间移位提供了选择由下采样器712从样本流中选择哪个样本的机会。

数学上，图7所示的变换可以如方程1所示重写。

$s_{k,i}={(-1)}^{{\mathrm{\φ}}_k}{e}^{j\{{(-1)}^{b_k}\mathrm{\ω}T\[k+\frac{i}{M}+\∈\]+\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}T\[k+\frac{i}{M}\]+{\mathrm{\θ}}_0\}}---\left(1\right)$

方程(1)示出了对MSK信号S_k,i按M上采样，其中：

-调制数据序列a_k∈(0,1)的偶数数据比特；

-b_k是取决于偶数比特和奇数比特两者的异或(OR)逆运算的结果；

T＝1/R是符号时段；

是调制频率；

i和M分别是符号时间0≤i＜M和符号上采样率M的一小部分；

ε是相对于T的定时误差，0.5≤∈≤0.5；而

Δω和θ₀分别是频率偏移误差和初始相位误差。

该求平方运算(在这种情况下是非线性的)生成如方程(2)所示的信号。

${s^2}_{k,i}=e^{2j\{{(-1)}^{b_k}\mathrm{\ω}T\[k+\frac{i}{M}+\∈\]+\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}T\[k+\frac{i}{M}\]+{\mathrm{\θ}}_0\}}---\left(2\right)$

作为在混合器708处与本机基准信号混合的结果，该信号mix_k,i可以如方程(3)所示，其中，新参数c_k＝2(1-b_k)∈(0,2)。

${\mathrm{mix}}_{k,i}={s^2}_{k,i}{r}_{k,i}=e^{2j\{c_k\mathrm{\ω}T\[k+\frac{i}{M}\]\}}{e}^{2j\{{(-1)}^{b_k}\mathrm{\ω}T\∈+\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}T\[k+\frac{i}{M}\]+{\mathrm{\θ}}_0\}}---\left(3\right)$

最后，按M对被移位寄存器710延迟的信号mix(n-D)下采样(如操作806和808所示)在c_k＝2时，叠合高频频率分量e^2j{2ωTk}＝e^j2πk＝1，并且输出e(m)(其中，m＝k)被简化成方程(4)：

$e\left(m\right)=mix\left(\frac{n-D}{M}\right)=e^{2j\{{(-1)}^{b_m}\mathrm{\ω}T\∈+\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}Tm+{\mathrm{\θ}}_0\}}---\left(4\right)$

注意，下采样可以在所有其它操作之前进行，并且数字电路可以按m＝n/M时钟速率工作，这显著简化了实现，如图16所示。

如上所述，在此提供的三个块或模块包括符号定时生成器、频率估计器及相位估计器。图6示出了这些的组合的示例，其中，在606示出了符号定时估计器，而在604示出了频率和相位偏移估计器。下面，对这些模块的示例进行描述。

图9是例示根据在此公开的技术的各种实施方式的、执行频率估计的示例块的图。图10是例示根据在此公开的技术的各种实施方式的、用于频率估计的示例处理的操作流程图。下面，参照图9和图10，该示例频率估计器包括变换块902、滤波块904、共轭/延迟块906、混合器908、CORDIC 910、除法器912、低通滤波器914及转换器916。在操作中，频率估计器接收到调制信号(例如，MSK调制信号)s(n)。在操作1002，变换块902应用变换，其可以基于sym trig(例如，sym trig 616)进行键控。

符号触发信号可以被转换器916转换成延迟D以供变换902。该转换例如可以通过确定M个时钟中的哪一个包含被设置成一的符号触发来实现。所得延迟D(0≤D＜M)被提供给变换902。

这导致在变换块902的输出处生成误差信号e(m)。在操作1004，低通滤波器块904对该信号滤波以去除高频噪声，得到滤波的误差信号e'(m)。在操作1006，共轭/延迟块906共轭并延迟经变换和滤波的信号，并且在操作1008，将变换的信号和延迟的变换信号在混合器908处复用，以确定两个连续采样之间的相位差。

在操作1010，CORDIC块910提取相位。在一些实施方式中，这通过从x、y坐标向极坐标(幅度和相位)转换来实现，以通过其它方法确定相位差。因此，这导致信号2ΜΔω(m)。该信号因在变换中发生的平方化和下采样而大2M倍(例如，参见图7)。因此，在操作1012，将该频率偏移除以2M，该系统生成频率误差的瞬时估计Δω(m)。此后，在操作1014，该估计器估计该频率误差的平均值。在一个实施方式中，这可以利用低通滤波器914来实现，低通滤波器914可被实现为无限脉冲响应(IIR)滤波器或有限脉冲响应(FIR)滤波器。这可以被实现成连续跟踪频率误差Δω_est(m)的平均值。

该系统还可以被配置成确定相位偏移。在系统执行了频率偏移确定之后，所确定频率仍可以与真实频率具有某种失配。任何这种失配将导致随着时间累积的相位误差。因此，该系统可以配置成不仅估计初始相位，而且估计由频率偏移失配产生的残留相位误差。

图11是例示根据在此描述的技术的一个实施方式的、用于估计残留相位误差的相位估计器块的示例的图。在图11处描绘的示例相位估计器块估计相位误差θ(m)，相位误差θ(m)包括初始相位误差θ₀和根据残留频率误差Δω_res(m)＝Δω_est(m)-Δω_true(m)生成的相位误差θ_f(m)。在各个实施方式中，假定已校正频率误差，因此在相位估计的输入处仅存在小的残留误差。图12是例示根据在此描述的技术的一个实施方式的、用于相位偏移估计的示例处理的操作流程图。下面，参照图11和图12，在操作1202，相位估计器块应用变换1102。它们可被应用的变换1102的示例是上面参照图7描述的变换。

在操作1204，该变换信号e(m)被滤波器1104滤波。滤波器1104可以被配置成在利用CORDIC 1106的相位提取之前对瞬时相位误差求平均。在不同实施方式中，该操作可以利用简单的类LMS(最小均方)自适应滤波器或能够估计瞬时相位的平均值的其它类型滤波器来执行。在不同实施方式中，滤波在CORDIC之前执行，因为CORDIC生成-π至π相位，并且噪声将导致该输出卷绕(wrap)瞬时相位。

在操作1206，提取相位偏移的平均值。在一些实施方式中，这可以通过CORDIC操作来执行。CORDIC 1106生成可以利用简单逻辑解卷绕的两倍相位误差θ(m)。在操作1208，估计器解卷绕该相位误差以跟踪累积的相位偏移。因为存在残留相位偏移，所以该相位最终在π或-π点卷绕(从π至-π限定的复数的相位)。在操作1210，估计器除以二以确定相位估计。在解卷绕之后除以二得到感兴趣的相位误差θ_est(m)。

符号定时恢复被用于确定所发送的符号的定时或时钟。为进行符号定时恢复，系统可以被配置成采用传入信号，并设置从0至M-1的不同延迟D，接着将这些应用为变换延迟。可以使用多相时钟向延迟块提供多个相位以应用不同延迟。该块的输出被用于生成用于频率/相位估计器的符号触发信号“sym trig”，使得可以将接收的信号与自由运行DDS的本机基准同步，其可以根据某一任意重置信号“rst”重置。

图13是例示根据在此公开的技术的各种实施方式的、用于执行符号定时恢复的示例块的图。图14是例示根据在此公开的技术的各种实施方式的、用于符号定时恢复的示例处理的操作流程图。下面，参照图13和14，该示例示出了多个延迟1302。在所示示例中，设想具有D＝0…M-1的M个延迟的变换。图13所示的示例符号定时估计器块以1/M时钟精度恢复符号定时信息。

因此，该块由每一个都按时钟速率m＝n/M工作的M个处理单元和在末端处生成“sym trig”符号触发信号的比较器1310构成。每一个变换单元的时间移位值D等于0…M-1。

在操作1404，可以采用低通滤波器以滤出高频噪声，并且低通滤波器可被实现为IIR或其它合适的低通滤波器。这对于例如去除信号上的加性高斯白噪声(AWGN)可以使有用的。

在操作1406，计算滤除的误差信号的瞬时功率。这由块1306执行。在操作1408，符号定时估计器根据低通滤波瞬时功率来确定平均功率。在这个示例中，低通滤波器被实现为FIR滤波器或IIR滤波器以寻找平均功率。在操作1410，选择最大功率信号来确定符号定时。所示示例中，比较器1310可用于比较来自每一个相关分支的平均功率，以确定哪个分支具有最大功率。系统选择具有最大功率的分支，并且识别其关联的延迟。最大功率输出指出接收的信号与本机基准信号之间的延迟D以恢复符号定时。在不同实施方式中，使用不同相位(例如，分离时钟或多相时钟)的时钟来触发延迟变换1302。

如上参照图6所述，可以使用符号定时估计器以及频率和相位偏移估计器来执行希望定时、频率以及相位估计。以上描述了可与这种系统一起使用的频率估计器、相位估计器及符号定时估计器的示例实施方式。图15是例示根据在此描述的技术的一个实施方式的、利用符号定时恢复来进行频率和相位估计的系统的示例架构的框图。

如在图15中看到的，示例实现包括延迟块1502、1510、频率偏移估计器1504、符号定时估计器1506、DDS 1508、混合器1516和1518、相位偏移估计器1512及DDS块1514。该更详细的示例示出，可以分离地执行频率偏移估计1504和相位偏移估计1512。具体地，在该示例中，在相位偏移估计之前执行频率偏移估计。该示例还例示了，可以将符号定时估计用于生成用于触发频率偏移估计器1504和相位偏移估计器1512的触发信号sym trig。在不同实施方式中，频率偏移估计器1504例如可以利用上述的频率偏移估计器900来实现。DDS 1508可配置成提供合适的校正信号以确保1518去除频率偏移。因为仍可能存在某种频率失配，所以可以使用相位偏移估计器1512来去除这种失配产生的任何附加相位偏移。在不同实施方式中，相位偏移估计器1512例如可以利用上述的相位偏移估计器1100来实现。相位偏移估计器1512可以被配置成向DDS154输出相位偏移估计，使得混合器1516可以应用从该信号去除相位偏移的校正。

如在此所述，可以使用所述变换来提供针对在此描述的操作的估计e(m)。然而，图7和图8所示实施方式不是可用于变换700的唯一实施方式。例如，图16是例示根据在此公开的技术的一个实施方式的另一示例变换的框图。图17是例示根据在此公开的技术的一个实施方式的、用于该变换的操作流程图的图。下面，参照图16和图17，在操作1702，将传入信号s(n)时间移位或延迟。在该示例中，移位寄存器1604被提供在该变换的起始处以将延迟引入到传入信号s(n)中，得到延迟的信号s(n-D)。至于上面参照图7描述的实施方式，该信号s(n)可以按D(0≤D＜M)移位，得到时间移位的信号s(n-D)。利用移位寄存器对该信号进行时间移位提供了选择通过下采样(下面讨论的)从样本流中选择哪个样本的机会。

在操作1704，该时间移位的信号s(n-D)按M＝f_S/R下采样，其中，f_S是采样频率，而R是符号速率。在所示示例中，下采样由下采样块1606实现，以在输出处生成下采样信号s(m)。如通过将图16和图17的实施方式与图7和图8的实施方式进行比较可以看出的那样，延迟和下采样的引入被移动至该变换中的较早的点处。在该变换中将下采样移前允许操作的剩余部分按较慢速率执行。例如，对于典型的数字IF接收器来说，f_IF＝f_S/4，f_S＝8R，因而M＝8。这可以降低操作的成本和复杂性。

在操作1706，下采样的信号通过模块1608求平方。这导致平方的下采样信号S²(m)。在操作1708，使用混合器1612来组合平方的输出S²(m)与来DDS 1610的r(m)。这可以通过对两个信号的复数乘法来进行。在不同实施方式中，基准信号r(m)处于f_S/2，因此，DDS 1610可以被简化成[1,-1,…]实值序列，并因此复数乘法用与[1,-1,…]序列的两个实数乘法来替换。

该实施方式和图7和图8所示实施方式可以与根据Mehlan Reference描述的现有技术变换相比较，如图18所示。下面，参照图18，Mehlan变换1800包括将传入信号移位并下采样移位的信号的操作，如块1802和1804所示。接着，变换1800将下采样信号s(m)与共轭/延迟块1806生成的该信号的延迟的共轭s*(m-1)相乘(通过复数乘法)。所得信号c(m)接着被模块1808求平方。这与上述实施方式形成对比，其中，求平方在与DDS输出相乘之前执行。

如上所述，由Mehlan Reference描述的系统寻找误差信号预期值为：

E{e(m)}＝(1+cos2π∈))e^2jΔωT。

而与此相反，在这里描述的实施方式中，该误差信号是

$e\left(m\right)=e^{2j\{{(-1)}^{b_m}\mathrm{\ω}T\∈+\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}Tm+{\mathrm{\θ}}_0}\},$

其中，ε分量表示符号定时，Δω分量表示频率偏移估计，而θ₀分量表示相位偏移。

如在此使用的，该术语模块可以描述可以根据在此公开的技术的一个或更多个实施方式执行的指定单元的功能。如在此使用的，模块可以利用任何形式的硬件、软件或其组合来实现。例如，一个或更多个处理器、控制器、ASIC、PLA、PAL、CPLD、FPGA、逻辑组件、软件例程或其它机构可以被实现成组成模块。在实现中，在此描述的各种模块可以被实现为离散模块，或者所述功能和特征可以在一个或更多个模块当中部分或全部共有。换句话说，如本领域普通技术人员在阅读本描述之后应当清楚，在此描述的各种特征和功能可以按任何指定应用实现，并且可以按各种组合和置换在一个或更多个分离或共享模块中实现。即使各种特征或功能部件可以作为分离模块单独描述或保护，本领域普通技术人员也应当明白，这些特性和功能可以在一个或更多个公共软件和硬件部件中共有，并且这种描述不应需要或暗示使用分离硬件或软件组件来实现这种功能或功能。

在该技术的组件或模块利用软件整体或部分实现的情况下，在一个实施方式中，这些软件部件可以被实现成利用能够执行针对其描述的功能的计算或处理模块来操作。图19示出了这样示例计算模块。各个实施方式按照该示例计算模块1900来描述。在阅读本描述之后，相关领域的技术人员应当清楚怎样利用其它计算模块或架构来实现该技术。

下面，参照图19，计算模块1900例如可以表示在台式计算机、膝上型计算机及笔记本计算机内找到的计算或处理能力；手持式计算装置(PDA、智能电话、蜂窝电话、掌上计算机等)；大型机(mainframe)、超级计算机、工作站或服务器；或者如可以希望或适于指定应用或环境的任何其它类型的专用或通用计算装置。计算模块1900还可以表示嵌入指定装置内或者以其它方式可用于指定装置的计算能力。例如，计算模块可以在其它电子装置内找到，举例来说，诸如数字像机、导航系统、蜂窝电话、便携式计算装置、调制解调器、路由器、WAP、终端以及可以包括某种形式的处理能力的其它电子装置。

计算模块1900例如可以包括一个或更多个处理器、控制器、控制模块或者其它处理装置，如处理器1904。处理器1904可以利用通用或专用处理引擎来实现，举例来说，如微处理器、控制器或其它控制逻辑。在所示示例中，处理器1904连接至总线1902，但可以使用任何通信介质来与计算模块1900的其它组件的交互作用或者外部通信。

计算模块1900还可以包括一个或更多个存储器模块，在此简称为主存储器1908。例如，优选的是，可以使用随机存取存储器(RAM)或其它动态存储器来存储信息和要由处理器1904执行的指令。主存储器1908还可以被用于在要由处理器1904执行的指令的执行期间存储临时变量或其它中间信息。计算模块1900同样可以包括用于存储静态信息和用于处理器1904的指令的只读存储器(“ROM”)1108或联接至总线1902的其它静态存储装置。

计算模块1900还可以包括一个或更多个不同形式的信息存储机构1910，例如可以包括介质驱动器1912和存储单元接口1920。该介质驱动器1912可以包括驱动器或用于支持固定或可去除存储介质1914的其它机构。例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、CD或DVD驱动器(R或RW)，或者可以提供的其它可去除或固定介质驱动器。因此，存储介质1914例如可以包括硬盘、软盘、磁带、光盘、CD或DVD，或者通过介质驱动器读取、写入或存取的其它固定或可去除介质。如这些示例例示，存储介质1914可以包括存储有计算机软件或数据的计算机可用存储介质。

在另选实施方式中，信息存储介质1910可以包括用于允许将计算机程序或其它指令或数据加载到计算模块1900中的其它类似工具。这种工具例如可以包括固定或可去除的存储单元1922和接口1920。这种存储单元1922和接口1920的示例可以包括程序盒式存储器(program cartridge)和盒接口、可去除存储器(例如，闪速存储器或其它可去除的存储器模块)和存储器插槽、PCMCIA插槽和卡以及允许软件和数据从存储单元1922向计算模块1900传递的其它固定或可去除的存储单元1922和接口1920。

计算模块1900还可以包括通信接口1924。通信接口1924可以用于允许软件和数据在计算模块1900与外部装置之间传递。通信接口1924的示例可以包括调制解调器或软调制解调器、网络接口(诸如以太网、网络接口卡、WiMedia、IEEE 802.XX或其它接口)、通信端口(举例来说，诸如USB端口、IR端口、RS232端口、接口或其它端口)或其它通信接口。经由通信接口1924传递的软件和数据可以典型地在信号上承载，所述信号可以是能够通过指定通信接口1924交换的电子、电磁(包括光学)或其它信号。这些信号可以经由信道1928提供给通信接口1924。信道1928可以承载信号并且可利用有线或无线通信介质实现。信道的一些示例可以包括电话线路、蜂窝链路、RF链路、光学链路、网络接口、局域网或广域网以及其它有线或无线通信信道。

在本文档中，使用术语“计算机程序介质”和“计算机可用介质”来总体上表示介质，举例来说，诸如存储器1908、存储单元1920、介质1914以及信道1928。这些和其它各种形式的计算机程序介质或计算机可用介质可以涉及向处理装置运送一个或更多个指令的一个或更多个序列以供执行。在该介质上具体实施的这种指令被通称为“计算机程序代码”或“计算机程序产品”(其可以按计算机程序的形式或其它分组方式来分组)。在执行时，这种指令可以使得计算机模块1900能够执行如在此讨论的所公开技术的特征或功能。

虽然上面对本公开技术的各种实施方式进行了描述，但应当明白，它们仅通过示例而非限制的方式呈现。同样，各个图可以描绘针对本公开技术的示例架构或其它配置，以帮助理解可以被包括在本公开技术中的特征和功能。本公开技术不限于所示示例架构或配置，而是可以利用多种另选架构和配置来实现该希望特征。实际上，本领域技术人员应当明白，可以怎样实现另选功能、逻辑或物理划分和配置，以实现在此公开的技术的希望特征。而且，可以将除了在此描述的那些以外的其它众多不同组成模块应用至所述各种划分。另外，关于流程图、操作描述以及方法权利要求书，在此呈现步骤的次序不应要求各种实施方式被实现成按相同次序执行所陈述的功能，除非文中另外指定。

尽管上面按照各种示例性实施方式和实现对所公开技术进行了描述，但应当明白，多个单独实施方式中的一个或更多个实施方式中描述的各种特征、方面以及功能不是将它们的可应用性限制于借以描述它们的该特定实施方式，相反，可以单独或者按各种组合应用至所公开技术的其它实施方式中的一个或更多个实施方式，无论这种实施方式是否被描述和无论这种特征是否被呈现为所描述的实施方式的一部分。由此，在此公开的技术的广度和范围应当不受限于任何上述示例性实施方式。

除非另外明确规定，在本文档中使用术语和短语及其变型都应被视为开放式的，而非限制性的。作为前述的示例：术语“包括”应被理解为含义“包括而不限于”等；术语“示例”被用于提供讨论中的项目的示例性实例，而非其排它或限制列表；术语“一(a)”或“一(an)”应被理解为表示“至少一个”、“一个或更多个”等；而诸如“常规”、“传统”、“正常”、“标准”、“已知”以及类似含义的术语的形容词不应被视为将所述项目限制成指定时段或作为指定时间可用的项目，相反，应被理解成涵盖可以现在或将来任何时间可获或已知的常规、传统、正常，或标准技术。同样，在该文档引用本领域普通技术人员清楚或知道的技术的情况下，这种技术涵盖技术人员现在或将来任何时间清楚或已知的那些技术。

在某些实例中存在的加宽词语和短语(如“一个或更多个”、“至少”、“但不限于”等)不应被理解成意指在可能缺乏这种扩大的短语的实例中想要或需要更狭窄的情况。使用的术语“模块”不暗示作为该模块的一部分描述或要求保护的组件或功能全部配置在公共封装中。实际上，模块的任何或所有各种组件(无论控制逻辑还是其它组件)可以按单一封装组合，或者分离保持，并且还可以按多个分组或封装或者横多个位置分布。

另外，在此阐述的各种实施方式按照示例性框图、流程图以及其它例示来描述。本领域普通技术人员在阅读本文档之后将变清楚的是，所示实施方式和它们的各种另选例可以在不需要针对所示示例的限制下实现。例如，框图和它们的附随描述不应被视为要求特定架构或配置。