CN1476538A - 用于估算信号相位的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

输入信号是一复数矢量，其相位是在所接收的CDMA信号的两个分离符号之间出现的相位旋转的相干量度。处理块(30)将显示输入信号虚部的幅度和符号的第一信号和显示输入信号实部的幅度和符号的第二信号提供给初始化块(31)。象限确定块(32)检查信号的符号以确定输入信号的相位所在的象限。比较器块(33)确定第一信号的幅度是否大于或者等于第二信号的幅度。如果做出否定的判断，则在乘法块(35)中加倍第一信号的幅度以形成乘积信号，并从零开始递增计数器。接着，比较器块(33)确定乘积信号是否大于或者等于第二信号的幅度。此过程连续进行直到乘积信号等于或者超过第二信号的幅度。将乘积信号(或者，如果没有乘积信号时为第一信号)、第二信号的幅度以及计数器(M)的计数传送到递增块(36)。递增块(36)检查所述乘积信号(或者第一信号)，并且确定递增因子。用递增因子乘以乘积信号(或者第一信号)，同样用递增因子乘以第二信号。并且，将已递增的信号提供给角度确定块(34)。用公式θe=45°/2M估计用度表示的相位误差θe。

Description

用于估算信号相位的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于估算感兴趣的信号的相位的方法，也涉及用于估算感兴趣的信号的相位的装置。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供了一种根据第一和第二信号估算感兴趣的信号的相位旋转的方法，该方法包括：
a)确定在第一和第二信号的幅度之间是否存在预定关系；
b)如果确定所述预定关系存在，则运行到步骤g)；
c)如果所述预定关系不存在，则用预定的比例因子和所述第一信号相乘，以产生一乘积信号；
d)确定在所述乘积信号和第二信号之间是否存在预定关系；
e)如果在所述乘积信号和第二信号之间不存在所述预定关系，则用预定的比例因子和所述乘积信号相乘；
f)重复步骤d)和e)，直到预定关系存在；
g)确定在预定关系存在之前有多少场合对信号相乘；以及
h)利用这样确定的相乘场合的次数估算相位旋转。
根据本发明的第二方面，提供了一种根据第一和第二信号估算感兴趣的信号的相位旋转的装置，该装置包括：
用于确定在第一和第二信号的幅度之间是否存在预定关系的部件；
用于如果所述预定关系不存在，则用预定的比例因子和所述第一信号相乘，以产生一乘积信号的部件；
用于确定在所述乘积信号和第二信号之间是否存在预定关系的部件；
用于如果在所述乘积信号和第二信号之间不存在所述预定关系，则用预定的比例因子和所述乘积信号重复相乘，直到预定关系存在的部件；
用于确定在预定关系存在之前有多少对信号相乘的场合的部件；以及
用于估算所述相位旋转以响应这样确定的相乘场合的次数的部件。
本发明允许频率误差降低(mitigation)能够在不使用定点计算的扩展用法和不使用浮点计算的情况下实现。
附图说明
现在将仅参考附图用举例的方法描述本发明的实施例，其中：
图1用示意图说明了应用本发明的耙式(rake)接收机的指状元件(finger)部分；
图2显示了根据本发明用于确定频率误差的数学运算的流程图；以及
图3显示了利用图2的数学运算获得的相位误差。
具体实施方式
图1显示了应用本发明的耙式接收机的指状元件10。参照图1，一般来说，指状元件10包括业务信道11和导频(pilot)信道12。在业务信道11中的混频器13将从示意性的延迟线14接收的输入信号和由加扰代码生成器15提供的代码及由第一OVSF代码生成器16提供的业务信道专用代码混频。将该结果信号按传统方法馈送给第一累加器17和先进先出(FIFO)缓冲器18。在导频信道12中，在第二混频器19中将输入信号和由加扰代码生成器15提供的代码及由第二OVSF代码生成器20生成的导频信道专用代码混频。接着，在第二累加器21中，在等于复位前的加扰代码的256个码片或者一个符号的时间周期上累加该混频信号。将第二累加器的复位周期和由第一OVSF代码生成器16提供的OVSF代码的复位周期对齐。将作为结果得到的复数信号馈送给第二延迟线22，并且，从此处通过相干相位基准设备24馈送给复数乘法器23。该复数乘法器23将来自业务信道11和导频信道12的输出信号相乘，而把该结果和来自耙式接收机其他指状元件(未示出)的信号提供给相干合成器(combiner)。
代码生成器15、16和20是彼此锁定的符号，且以代码率运行。
将在第二延迟线22中的位置P(n)的复数值提供给乘法器25的第一输入。用共轭计算设备26计算在第二延迟线22中的另一个位置P(n+k)的复数值的共轭，并将结果提供给乘法器25的第二输入。乘法器25将它接收的两个复数数值相乘，并在输出端27提供作为结果的复数值。一开始，将k的值设为2，则位置P(n)对应累加结果即位置P(n+2)之后的的两个符号。第二延迟线22以滚动方式运行，结果，当第二累加器21提供另一个累加结果时，它通过第二延迟线馈送，并且，接着将第二延迟线中的后续位置的信号馈送给乘法器25。因此，每个符号被提供一新复数输出。
复数的输出是一复数矢量，该复数矢量的相位是在对应位置P(n)和P(n+k)的符号之间出现相位旋转的相干量度。该复数矢量的幅度与那两个符号的累加结果的平均功率成正比。现在，参照图2，在处理块30接收由乘法器提供的复数，该处理块30提供第一信号和第二信号，该第一信号是表示乘法器25的输出信号的虚部的幅度和符号的32比特二进制数，该第二信号是表示乘法器25的输出信号的实部的幅度和符号的32比特二进制数。将此第一信号和第二信号通过初始化块31，传递到象限确定块32和比较器块33。象限确定块32检查该第一信号和第二信号的符号，以确定输入信号所处的象限，并将结果提供给角度确定块34。
比较器块33确定第一信号的幅度是否大于或者等于第二信号的幅度。如果做出否定的判断，则在乘法块35中对第一信号的幅度加倍以形成乘积信号，并且计数器从0增加到1。通过将第一信号左移一个比特并且用“0”填充最后一个有效位来实现加倍处理。接着，比较器块33确定乘积信号的幅度是否大于或者等于第二信号的幅度。如果又做出否定的判断，则在所述乘法块中对乘积信号加倍以提供改变过的乘积信号，并且计数器再增加。当进行到递增块(upscaling block)36时，继续此处理直到乘积信号等于或者超过第二信号的幅度。运送到递增块36的信息是乘积信号(或者，如果不存在乘积信号就为第一信号)、第二信号的幅度和计数器的计数。可以认为计数器的计数是乘法因子。如果第一信号的幅度等于或者大于第二信号的幅度，即，没有乘积信号进行计算，则乘法因子是0。
递增块36依情况检查乘积信号或者第一信号，并确定在该信号超过限定范围之前能够递增多少，该限定范围由为适应该信号而分配的32比特来界定。此后将这样确定的递增量度称作递增因子。依情况用比例因子和乘积信号或者第一信号相乘，同样也用比例因子和第二信号相乘，并且将被递增的信号提供给角度确定块34。
接着用下面公式估计用度表示的相位误差θe
θe＝45°/2M这里，M是计数器的计数。
图3显示了该被估算的相位误差和实际相位误差的不同。参照图3，表示真正的相位误差的相位40的正切显示在紧跟其线性近似41的下面。量化电平42-44由乘法块35和比较块33所实施的加倍和比较处理产生。45-47显示了利用上面公式获得的相位误差和实际相位误差之间的差值。
再参照图2，将所计算的相位误差馈送到角度频率误差转换块37，在此，利用如下公式计算(可能递增的)频率误差fe： f e = θ e 2 π ( T m / C ) 这里，θe是所计算的相位误差，Tm是码片的测量周期(初始值为512码片)，而C是码片速率。对频率误差fe向下取整。
接着，在递减块38中通过用递增因子去除此频率误差fe来递减频率误差fe，并且将作为结果的频率误差提供给输出。对频率误差进行反馈以控制作为组成耙式接收机部件的振荡器(未示出)的频率。由于降低了量化噪声，递增处理及随后的递减处理会导致频率误差估计的精度的提高。
递减块38的布局使得它不提供对应在区域-1°到+1°内的相位误差的频率误差信号。如果提供这样一种频率误差，则频率误差信号增加直至此标准得到满足。因此，一旦达到所接收的信号的频率和在耙式接收机中所实现的下变频(downconversion)频率大致收敛(convergence)，则误差从实际频率的一边摆动到另一边等等。
一旦达到收敛，则k值增加，结果，乘法器25接收到与不仅在空间隔开而且在时间上分离的累加结果对应的信号。因此，这使得要更精确地计算相位误差信号和频率误差信号。
因此，本发明使得用相对少的定点运算并不用浮点运算而提供相位误差信号和频率误差信号。因此，所要求的装置比起传统的数字相位和频率误差估计装置来更简单。不过，结果频率误差信号并不如传统方法得到的一样精确，但是，发明人发现鉴于所获得的优点，其缺点是可接收的。本发明能够被用于对接收信号的载波的采集和跟踪，并且不只限于在码分多址接收机上使用。
尽管本发明是用提供有加倍处理功能的乘法块来描述的，其他的比例因子也是可能的，诸如4和8，尽管更大的比例因子会导致精度降低。

Claims (12)

1.一种根据第一和第二信号估算感兴趣的信号的相位旋转的方法，该方法包括：
a)确定在第一和第二信号的幅度之间是否存在预定关系；
b)如果确定所述预定关系存在，则运行到步骤g)；
c)如果所述预定关系不存在，则用预定的比例因子和所述第一信号相乘，以产生一乘积信号；
d)确定在所述乘积信号和第二信号之间是否存在预定关系；
e)如果在所述乘积信号和第二信号之间不存在所述预定关系，则用预定的比例因子和所述乘积信号相乘；
f)重复步骤d)和e)，直到预定关系存在；
g)确定在预定关系存在之前在多少场合对信号相乘；以及
h)利用这样确定的相乘场合的次数估算相位。
2.如权利要求1所述的方法，其中，当第一信号的幅度大于，或者大于等于第二信号的幅度时，预定关系存在。
3.如前面任何一个权利要求所述的方法，其中，所述第一和第二信号通过如下步骤提供：
将具有已知数据序列的信号和解扩代码混频；
在第一时间周期累加混频信号以提供第一复数值；
在与第一时间周期隔开的第二时间周期累加混频信号以提供第二复数值；
用第二复数值的共轭与第一复数值相乘；
取乘法结果的实部作为第二信号；以及
取乘法结果的虚部作为第一信号。
5.如前面任何一个权利要求所述的方法，还包括通过检查第一和第二信号确定感兴趣的信号的相位的象限。
6.如前面任何一个权利要求所述的方法，还包括调整第一和第二时间周期的间隔。
7.如前面任何一个权利要求所述的方法，还包括递增第二信号，并递增第一信号，或者，如果确定在预定关系存在之前对第一信号相乘，则递增导致预定关系存在的乘法信号。
8.一种根据第一和第二信号估算感兴趣的信号的相位旋转的装置，该装置包括：
用于确定在第一和第二信号的幅度之间是否存在预定关系的部件；
用于如果所述预定关系不存在，则用预定的比例因子和所述第一信号相乘，以产生一乘积信号的部件；
用于确定在所述乘积信号和第二信号之间是否存在预定关系的部件；
用于如果在所述乘积信号和第二信号之间不存在所述预定关系，则用预定的比例因子和所述乘积信号重复相乘，直到预定关系存在的部件；
用于确定在预定关系存在之前有多少对信号相乘的场合的部件；以及
用于估算所述相位旋转以响应这样确定的相乘场合的次数的部件。
9.如权利要求8所述的装置，其中，用于确定预定关系是否存在的部件包括当第一信号的幅度大于，或者大于等于第二信号的幅度时用于检测的部件。
10.如权利要求8或者9所述的装置，还包括提供所述第一和第二信号的装置，该装置包括：
一混频器，用于将具有已知数据序列的信号和解扩代码混频；
一累加器，用于在第一时间周期累加混频信号以提供第一复数值，并且在与第一时间周期隔开的第二时间周期累加混频信号以提供第二复数值；
用第二复数值的共轭与第一复数值相乘的部件；
取乘法结果的实部作为第二信号的部件；以及
取乘法结果的虚部作为第一信号的部件。
11.如权利要求8至10的任何一个所述的装置，还包括用于通过检查第一和第二信号确定感兴趣的信号的相位的象限的部件。
12.如权利要求8至11的任何一个所述的装置，还包括调整第一和第二时间周期的间隔的部件。
13.如权利要求8至12的任何一个所述的装置，还包括用于递增第二信号的部件，以及用于递增第一信号，或者，如果确定在预定关系存在之前对第一信号相乘，则递增导致预定关系存在的乘法信号的部件。
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