DE69920956T2

DE69920956T2 - Verfahren zur synchronisationsnachführung

Info

Publication number: DE69920956T2
Application number: DE69920956T
Authority: DE
Inventors: L. Tracy FULGHUM
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2019-12-04
Also published as: EP1138136B1; US6314148B1; JP2002532956A; MY122462A; CN1319310C; HK1041135B; JP3547401B2; ATE279059T1; TR200101594T2; IL143628A0; EP1138136A1; AU1934000A; WO2000035140A1; CN1329786A; HK1041135A1; DE69920956D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Kanalabschätzung verwendenden Empfänger Demodulator und insbesondere das Aufrechterhalten eines optimalen Synchronisationspunktes zur Demodulation.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einem typischen Hochfrequenzkommunikationssystem kann sich ein gesendetes Signal von einem Sender zu einem Empfänger über mehrere Pfade, beispielsweise einen direkten Pfad und auch einen reflektierten Pfad, ausbreiten. Das Signal auf dem reflektierten Pfad kommt üblicherweise später an als das Signal auf dem direkten Pfad. Demnach zeigt das empfangene Signal durch die zeitdispersive Art eines Kanals bedingte Verzerrung auf. Kanalumgebungen wie diese sind auch bekannt als Mehrpfadschwundkanäle (multipath fading channels).
In fortgeschrittenen Digitalmobiltelefonsystemen (DAMPS bzw. Digital Advanced Mobile Phone Systems) arbeiten ein Entzerrer oder Demodulator üblicherweise basierend auf der Annahme, dass das gesendete Signal einen symbol-beabstandeten Zwei-Anzapfungs-Mehrpfadkanal vorfindet, unabhängig von den tatsächlich vorliegenden Kanalbedingungen. Um das empfange Signal zu demodulieren, ist es erforderlich, den Empfänger auf eine in dem Signal enthaltene bekannte Synchronisationsabfolge zu synchronisieren. Dies kann anfangs durch Korrelieren der empfangenen Signalform gegenüber einer lokalen Version des Synchronisationswortes ausgeführt werden. Der Synchronisationspunkt in einem Strom überlappender empfangener Daten wird ausgewählt, welcher die Summe zweier Punkte, einen jeder Anzapfung der Kanalschätzung zugeordnet, einer quadrierten Korrelation maximiert, betrachtet bei zwei unterschiedlichen, um ein Symbolintervall von einander getrennten Verzögerungen.
Durch Auswählen des Synchronisationspunktes, der die Summe maximiert, wird die korrelierte empfangene Leistung an Symbolanzapfungen maximiert. Dies bringt die symbolbeabstandete Zwei-Anzapfungs-Kanalschätzung in der Zeit in Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Kanal in einem Maximalleistungssinn.
Wenn rascher Schwund vorliegt, ändert sich die Kanalbedingung zu Beginn eines Schlitz-Bursts gegebenenfalls wesentlich während der Übertragung dieses Bursts. Die Bedingungen des in Übereinstimmungbringen der Kanalschätzung in der Zeit zu dem Kanal im Sinne einer maximalen Leistung können sich ebenfalls wesentlich ändern. Dies kann zu einer Verschiebung des optimalen Synchronisationspunktes über den Verlauf des Bursts führen. Wenn dieselbe Symbolabtastphase verwendet wird, dann wird die Kanalschätzung nicht länger in Übereinstimmung sein in der Zeit mit dem tatsächlichen Kanal in dem Sinne maximaler Leistung.
Dokument WO-A-9838742 beschreibt ein System zum Erlangen und Nachverfolgen der Abtastphase eines Signals. Die beschriebene Einrichtung schließt einen spannungsgesteuerten Taktgeber (VCC bzw. Voltage Controlled Clock) ein zum Bereitstellen einer VCC-Abtastphase, einen mit dem VCC verbundenen Frühsignaldetektor für das Abtasten des Signals in Übereinstimmung mit einer voreilenden Abtastphase und einem mit dem VCC verbundenen Spätdetektor zum Abtasten des Signals in Übereinstimmung mit einer verzögerten Abtastphase. Zudem ist ein mit dem Frühdetektor verbundener Frühkanalmetrikschätzer vorgesehen zum Erhalten eines frühen geschätzten Metrikwertes, und ein mit dem Spätdetektor verbundener Spätkanalmetrikschätzer ist vorgesehen zum Erhalten eines späten geschätzten Metrikwertes. Schließlich ist eine Subtraktionseinheit vorgesehen zum Subtrahieren des späten geschätzten Metrikwertes von dem frühen geschätzten Metrikwert, um hierdurch ein Phasenkorrektursignal zu erhalten, in Übereinstimmung mit welchem die VCC-Abtastphase korrigiert werden kann.
EP-A-0 757 458 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bit-Zeitabstimmungseinholung in einem Direktfolgenspreizspektrumempfänger. Die Bit-Synchronisation wird durch selektives Invertieren einer Taktgeberschaltung zum Verzögern des Abtastens um die Hälfte eines Taktzyklus und zum Kombinieren der Inversion mit einem Überspringen eines Zyklus zum Voreilenlassen der Abtastung um einen halben Zyklus abgeglichen. Ein in diesem Dokument offenbarter Demodulator verwendet eine bekannte Folge und berechnet den höheren Korrelationswert verglichen mit einer früheren und späteren Folge zum Abstimmen eines Taktes.
US-5-619,524 beschreibt ein System für kohärenten Kommunikationsempfang in Spreizspektrumskommunikation. Es offenbart einen Decoder maximaler Wahrscheinlichkeit bzw. Maximum-Likelihood-Decoder, bei dem die Synchronisation vor dem Decodierschritt durch Vergleichen von Leistungsschätzungen von drei Zweigen mit unterschiedlichen Zeitabstimmungssätzen erreicht wird.
RESÜMEE DER ERFINDUNG
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Demodulator und ein verbessertes Demodulationsverfahren bereitzustellen.
Dieses Ziel wird jeweils durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen werden in abhängigen Ansprüchen beschrieben.
In Übereinstimmung mit der Erfindung ist ein Synchronisationsnachverfolgungssystem und Verfahren offenbart, das Metriken in einem Entzerrer unter Verwendung von Abtastungen, die verzögert sind von und voreilend sind zu einer momentanen Abtastung, neu berechnet.
Im weitesten Sinne wird hier ein Demodulator für einen in einem gesendete Symbole übertragenden Mehrpfadkanal arbeitenden Empfänger offenbart. Der Demodulator umfasst eine Vorrichtung zum Empfangen eines eine gesendete Abfolge von Symbolen repräsentierenden Signals und zum Erzeugen von Ausgangsabtastwerten bei einer ausgewählten Abtastphase entsprechend einem Synchronisationspunkt. Eine Vorrichtung ist vorgesehen zum Erzeugen hypothetischer Abtastwerte von hypothetischen Folgen. Eine erste Vorrichtung vergleicht den Ausgangsabtastwert mit der Vielzahl hypothetischer Abtastwerte zum Bestimmen mehrerer Metriken und Entwickeln einer Ursprungsschätzung jeder gesendeten Folge basieren auf dem eine beste kumulative Metrik erzeugenden hypothetischen Abtastwert. Eine zweite Vorrichtung vergleicht die Synchronisationsabtastwerte mit dem empfangenen Abtastwert zu einer frühen Abtastphase vor der ausgewählten Abtastphase und zu der empfangenen Abtastphase bei einer späten Abtastphase, die verzögert ist von der ausgewählten Abtastphase und Bestimmen, ob eine zweite Schätzung des gesendeten Symbols eine bessere Metrik erzeugt als die Ursprungsschätzung, und als Reaktion auf die zweite, eine bessere Metrik erzeugende, Schätzung, Abgleichen des Synchronisationspunkts.
Es ist ein Merkmal der Erfindung, dass die zweite Vorrichtung nur den hypothetischen Abtastwert erzeugt, der die beste Metrik zu dem empfangenen Abtastwert bei einer frühen Abtastphase, im voraus bezogen auf die ausgewählte Abtastphase erzeugt, und zu dem empfangenen Abtastwert bei einer späten, von der ausgewählten Abtastphase verzögerten, Abtastphase.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Demodulator für einen in einem eine gesendete Folge von Symbolen übertragenden Mehrpfadkanal arbeitenden Empfänger offenbart. Der Demodulator schließt eine Vorrichtung zum Abtasten eines empfangenen Signals ein, das die gesendete Folge von Symbolen repräsentiert und zum Entwickeln eines Ausgangssignals bei einer ausgewählten Zahl von Abtastwerten pro Symbol zu einer ausgewählten Abtastphase in Übereinstimmung mit einem Synchronisationspunkt. Eine Vorrichtung erzeugt mehrere hypothetische Folgen von Symbolen und zugeordnete hypothetische Abtastwerte. Eine erste Vorrichtung vergleicht das Ausgangssignal mit der Vielzahl von Abtastwerten hypothetischer Abfolgen von Symbolen zum Bestimmen mehrerer Metriken und entwickelt eine Ursprungsschätzung der gesendeten Abfolge von Symbolen basierend auf der hypothetischen Abfolge, die eine beste Metrik erzeugt. Eine zweite Vorrichtung vergleicht die Vielzahl hypothetischer Abtastwerte mit dem empfangenen Signal zu einer frühen Abtastphase vor der ausgewählten Abtastphase und mit dem empfangenen Signal zu einer späten Abtastphase verzögert in Bezug auf die ausgewählte Abtastphase. Basierend darauf, ob die aus diesem Vergleich berechnete Metrik besser ist als die Metrik des Ursprungsvergleichs, wird der Synchronisationspunkt abgeglichen.
Es ist ein Merkmal der Erfindung, dass die zweite Vorrichtung nur die hypothetische Abfolge der Symbole, die die beste Metrik erzeugt, mit dem empfangenen Signal zu einer frühen Abtastphase voraneilend zu der ausgewählten Abtastphase und mit dem empfangenen Signal zu einer späten Abtastphase verzögert von der ausgewählten Abtastphase vergleicht.
Es ist ein ferneres Merkmal der Erfindung, dass die durch die erste Vergleichsvorrichtung bestimmte Vielzahl von Metriken kumulative Metriken umfasst.
Es ist noch ein anderes Merkmal der Erfindung, dass die von der zweiten Vergleichsvorrichtung erzeugten Metriken kumulative Metriken umfassen.
Es ist noch ein weiteres Merkmal der Erfindung, dass die erste Vergleichsvorrichtung einen Maximalwahrscheinlichkeitsfolgenschätzer umfasst.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren des Demodulierens des empfangenen Signals in einem eine gesendete Abfolge von Symbolen übertragenden Mehrpfadkanal offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte des Abtastens des die abgesendete Abfolge von Symbolen repräsentierenden empfangenen Signals und Entwickeln eines Ausgangssignals bei einer ausgewählten Anzahl von Abtastungen pro Symbol zu einer ausgewählten Abtastphase entsprechend einem Synchronisationspunkt, das Erzeugen mehrerer hypothetischen Abfolgen von Symbolen, und aus diesen das Erzeugen mehrerer hypothetischer empfangener Abtastwerte basierend auf der momentanen Schätzung des Kanals, Vergleichen des Ausgangssignals mit der Vielzahl hypothetischer Abtastwerte ursprünglicher Metriken für die hypothetische empfangene Abfolge, Neuabtasten des empfangenen Signals bei Abtastphasen, die früher und später sind als die dem Synchronisationspunkt entsprechende Abtastphase, Vergleichen der hypothetischen Abtastwerte mit den frühen und späten Abtastwerten zum Entwickeln früher und später Metriken, und Abstimmen des Synchronisationspunktes basierend darauf, welche von den ursprünglichen, frühen und späten Metriken eine beste Metrik ist.
Insbesondere behält der Demodulator den optimalen Synchronisationspunkt bei, selbst wo ein Anordnen von Anzapfungen des Kanalschätzers fehlangepasst ist in Bezug auf die Anordnung von Anzapfungen des tatsächlichen Kanals, und der Kanalschwund ist heftig in Bezug auf die Länge der Burst-Übertragung. Der Demodulator nutzt die Berechnung der Metriken, welche Abtastwerte des empfangenen Signals verwenden, welche voreilend sind in Bezug auf einen momentanen Abtastpunkt und Abtastungen, die verzögert sind in Bezug auf einen momentanen Abtastpunkt. Durch Vergleichen dieser Metriken mit mit dem momentanen derzeitigen Abtastpunkt berechneten Metriken wird ein Zeitabstimmungsversatz geändert, um den optimalen Synchronisationspunkt in einer Richtung zu steuern, welche die beste berechnete Metrik zeigt.
Fernere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der Beschreibung und aus den Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 ein verallgemeinertes Blockdiagramm eines Mobiltelefons einschließlich eines Empfängers gemäß der Erfindung;
2 ein Funktionsblockdiagramm zum Erläutern des Demodulators in Übereinstimmung mit der Erfindung;
3-5 ein Ablaufdiagramm eines durch den Prozessor der
1 implementierten Programms; und
6 eine Kurve zum Erläutern früher und verzögerter Abtastungspunkte, implementiert durch das Telefon der 1 in Übereinstimmung mit der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt ein typisches Mobiltelefon 10 einschließlich eines Demodulators gemäß der Erfindung. Das Telefon 10 schließt eine Antenne 12 zum Senden und Empfangen von Funksignalen zwischen sich selbst und einem Funkkommunikationssystem, wie zum Beispiel einem Zellularkommunikationssystem ein. Die Antenne 12 ist mit einer Sender/Empfänger-Schaltung 14 verbunden zum Senden von Funksignalen zum Netz und in ähnlicher Weise zum Empfangen von Funksignalen vom Netz. Ein programmierbarer Prozessor 16 steuert und koordiniert die Funktionen des Telefons ansprechend auf Meldungen auf einem Steuerkanal unter Verwendung von Programmen und in einem Speicher 18 gespeicherten Daten. Der Prozessor 16 steuert auch den Betrieb des Telefons 10 ansprechend auf eine Eingabe von einer Eingabe-/Ausgabeschaltung 20. Die Eingabe-/Ausgabeschaltung 20 kann mit einer Tastatur als eine Benutzereingabeeinrichtung in einer Anzeige verbunden sein, um dem Benutzer Information zu geben, wie üblich.
Es wird Bezug genommen auf 2, ein Blockdiagramm erläutert einen Demodulator 22 für einen in dem Telefon 10 verwendeten Empfänger. Die Funktion des Demodulators 22 kann in der Schaltung eines Empfängerabschnittes der Sender/Empfängerschaltung 14 implementiert sein, oder in Software im Prozessor 16 oder in einer Kombination aus beiden.
Das von der Antenne 12 empfangene Signal ist ein Hochfrequenzsignal. Das Hochfrequenzsignal wird auf konventionelle Weise ins Basisband umgesetzt und einem Abtastblock 24 zugeführt. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung nimmt der Abtastblock 24 acht Abtastungen pro Symbol des empfangenen Signals vor. Die Ausgangsgröße des Abtastblocks 24 wird in den Abwärtsabtastblock eingegeben. Das empfangene Signal im Basisband wird überabgetastet um einen Faktor N. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung gilt N=8. Mit anderen Worten, das empfangene Signal wird mit einer Rate von N mal größer als der Symbolrate abgetastet. Die abgetasteten Daten werden in einem Array im Speicher 18 gepuffert, wobei x[n] das n-te Element oder der n-te Abtastwert in dem Array ist. Der Abwärtsabtastblock 26 führt eine Unterabtastung der Daten durch herunter zu einer Symbolrate r [k] = x[kN + n0]wobei n₀ der Anfangspunkt der Burst-Übertragung ist, wie durch eine Anfangssynchronisationsroutine bestimmt und r[k] der Abtastwert entsprechend dem k-ten Symbol ist. Der empfangene Abtastwert r[k] wird verwendet zum Berechnen von Metriken unter Verwendung des Maximalwahrscheinlichkeitsfolgeschätzers (MSLE) in einem Entzerrer 28. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung verwendet der Entzerror 28 den wohlbekannten Viterbi-Algorithmus. Unter Verwendung eines konventionellen Viterbi-Entzerrers wird die Verwendung der Abtastphase n₀ für die Empfängerverarbeitung eingeschränkt auf die zu Beginn des Schlitzes bestimmte. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein Versatz n_off derart verwendet, dass r[k] = x[kN + n0 + noff]wobei n_off Positiv oder negativ sein kann und im Verlauf der Modulation variieren kann. In Übereinstimmung mit der Erfindung ändert der erfindungsgemäße Entzerrer 28 den Versatz durch neuberechnete Metriken in einem Viterbi-Entzerrer unter Verwendung von in Bezug auf den momentanen Abtastwert verzögerten Abtastungen und voreilenden Abtastungen, oder "späten" und "frühen" Abtastungen.
Ein Schätzblock 32 erzeugt hypothetische Folgen von Symbolen, von denen jede durch ein Kanalschätzmodell gespeist wird, hypothetische Abtastwerte erzeugend, die einem Summierer 36 zuzuführen sind. Ein Controller 30 speist eine empfangene Signalabtastung dem Summierer 36 zu, um von dem hypothetisch empfangenen Abtastwert subtrahiert zu werden zum Erzeugen eines Fehlers, der in dem Controller 30 quadriert wird zum Erzeugen einer Metrik. Der Controller 30 ordnet dann diese Metrik der geeigneten hypothetischen Folge zu und bildet kumulative Metriken basierend auf der Abfolge und den zugeordneten Metriken. Diese Metriken werden durch den Controller 30 unter Verwendung des Viterbi-Algorithmus verarbeitet zum Erzeugen einer finalen Ausgangsfolge von Symbolen auf einer Leitung 34, die die wahrscheinlichste zu übertragende ist. Der Viterbi-Algorithmus ist im Stand der Technik wohlbekannt.
Nun wird Bezug genommen auf 6, in der eine Kurve 36 das empfangene Signal repräsentiert. In der dargestellten Ausführungsform werden acht Abtastungen pro Symbol erhalten. Der spezielle von dem Abwärtsabtastblock 26 ausgegebene Abtastwert ist mit einem Punkt 40 dargestellt. In Übereinstimmung mit der Erfindung verwendet der Entzerrer 28 auch eine frühe Abtastung, die als Viereck 42 dargestellt ist und eine späte Abtastung, die mit einem Dreieck 44 dargestellt ist. Der Entzerrer 28 berechnet Metriken in Übereinstimmung mit den frühen und späten Abtastwerten, zum Bestimmen, ob oder nicht die Abtastphase früher oder später gesetzt werden sollte und entwickelt ein entsprechendes Steuersignal auf einer Leitung 46 zu dem Abwärtsabtastblock 26. Die Verwendung früher und später Metriken dienen dem Zweck des Beobachtens von Änderungen im Kanal während der Übertragung.
Es wird Bezug genommen auf 3 bis 5, in denen ein Ablaufdiagramm das Synchronisationsnachverfolgungsverfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung dargestellt ist, wie in dem Steuerblock 30 der 2 implementiert.
3 beschreibt allgemein den Prozess des Viterbi-Algorithmus, wie er im Stand der Technik bekannt ist. Der Viterbi arbeitet mit einem Gitter, bestehend aus mehreren Knoten, von denen jeder ein Symbolzeitintervall repräsentiert, jedes mit mehreren Zuständen. Jeder Zustand in einem Knoten repräsentiert einen möglichen Zustand für den empfangenen Abtastwert. Die Zustände werden von Knoten zu Knoten durch Übergänge verbunden, die ein mögliches übertragenes Symbol repräsentieren. Durch Berechnen von Metriken für alle Übergänge bei einem gegebenen Knoten und Erzeugen kumulativer Metriken, dann Vergleichen dieser kumulativen Metriken, kann eine signifikante Zahl möglicher empfangener Abfolgen eliminiert werden durch alleiniges Beibehalten des Übergangs zu einem Zustand, der die beste Metrik hat.
Wenn der Prozess startet, wird eine kumulative Metrik gleich Null eingestellt, und ein Knoten wird gleich Null eingestellt bei Block 50. Für jeden Knoten wird bei Block 52 eine Metrik berechnet und ein Beschneidungsprozess implementiert. Ein Entscheidungsblock 54 bestimmt, ob alle Knoten, d.h. Symbole, im Schlitz erledigt sind. Wenn nicht, dann kehrt die Steuerung zurück zu Block 52. Wenn alle Knoten abgearbeitet worden sind, dann wählt ein Block 56 den Zustand im letzten Knoten, der die beste kumulative Metrik erzeugt, bei einem Block 56. Welche Metrik die "beste" ist, hängt von dem speziellen verwendeten Prozess ab, wie er wohlbekannt ist. Der Prozess führt dann eine Zurückverfolgung entlang des Pfades von diesem Zustand aus zum Decodieren der zugehörigen Symbole bei einem Block 58. Die Demodulationsroutine ist dann erledigt.
Es wird Bezug genommen auf 4, ein Ablaufdiagramm zeigt die in dem Metrikberechnungs- und Beschneidungsprozess bei dem Block 52 der 3 ausgeführten Verfahren. Anfangs wird der Zielzustand auf Null initialisiert bei einem Block 60. Dann beginnt eine Schleife zum Berechnen von Metriken für Übergänge von allen möglichen Quellenzuständen. Ein Block 61 initialisiert den Quellenzustand und den Übergang auf Null. Metriken werden bei einem Block 64 für einen speziellen Quellezustand und Übergang berechnet. Eine kumulative Metrik wird für den Übergang erzeugt durch Hinzufügen der Metrik für diesen Übergang zu der kumulativen Metrik für den Quellenzustand dieses Übergangs. Dies wird für alle möglichen Quellenzustände wiederholt, bis ein Entscheidungsblock 66 bestimmt, dass alle Quellenzustände verarbeitet worden sind. Wenn nicht, dann stellt ein Block 67 den Quellenzustand auf den nächsten Zustand und kehrt zurück zu Block 64. Sobald alle Zustände verarbeitet worden sind, dann werden bei einem Block 68 alle Übergänge mit Ausnahme dessen mit der besten kumulativen Metrik beschnitten zum Bereitstellen eines überlebenden Übergangs zu diesem Zielzustand von einem Quellenzustand. Der Zielzustand nimmt dann die kumulative Metrik des überlebenden Übergangs als seine eigene kumulative Metrik an. Frühe und späte Metriken werden für den überlebenden bei einem Block 70 berechnet. Speziell ist diese Funktion in ausgedehnter Form dargestellt, wobei die frühe Metrik mit einem geringfügig früheren empfangenen Abtastwert, siehe 42 der 6, bei einem Block 72 berechnet wird. Die frühe Metrik wird zu einer kumulativen Metrik von dem Quellenzustand des überlebenden Übergangs hinzugezählt zum Bilden einer frühen kumulativen Metrik bei einem Block 74. Eine späte Metrik wird mit einem geringfügig spät empfangenen Abtastwert berechnet, siehe 44 der 6 bei einem Block 74. Die späte Metrik wird zu einer kumulativen Metrik von dem Quellenzustand des überlebenden Übergangs hinzugefügt zum Bilden einer späten kumulativen Metrik bei einem Block 78.
Sobald alle Übergänge für einen Zielzustand erledigt sind, vergleicht bezugnehmend auf 5 ein Block 80 die Metriken von den frühen, momentanen und späten kumulativen Metriken. Ein Entscheidungsblock 82 bestimmt, ob die frühe kumulative Metrik die beste ist. Ist dies der Fall, wird ein Timing-Versatz τ, der durch den Entscheidungszustand von dem Quellenzustand des überlebenden Übergangs übernommen wird, um einen ausgewählten Bruchteilbetrag bei einem Block 84 dekrementiert. Wenn die frühe kumulative Metrik nicht die beste war, wie bei dem Entscheidungsblock 82 bestimmt, dann bestimmt ein Entscheidungsblock 86, ob die späte Metrik die beste ist. Ist dies der Fall, dann wird der für den Zielzustand übernommene Timing-Versatz τ um einen ausgewählten Bruchteilbetrag bei einem Block 88 dekrementiert und die Steuerung geht weiter zu Block 90. Wenn die späte kumulative Metrik nicht die beste war, wie bei dem Entscheidungsblock 86 bestimmt, dann ist die momentane kumulative Metrik die beste und die Steuerung geht weiter zu Block 90.
Bei Block 90 wird der resultierende Timing-Versatz τ für den Zielzustand verwendet zum Erzeugen eines Laufzeitversatzes durch Runden des τ-Wertes auf eine ganze Zahl. Dieser Laufzeitversatz wird von dem Zielzustand per Block 92 übernommen und wird verwendet zum Bestimmen des Timings der Abtastungen zum Berechnen der Metriken von Übergängen von diesem Zustand beim nächsten Knoten (wenn dieser Zustand ein Quellenzustand wird). Ein Zielblock 94 prüft, um zu sehen, ob alle Zielzustände in dem Knoten verarbeitet worden sind. Ist dies der Fall, geht die Steuerung weiter zu einem Block 98 und der Prozess wird für den nächsten Knoten wiederholt. Wenn nicht alle Zielzustände für diesen Knoten verarbeitet worden sind, wie bei Block 94 bestimmt, dann wird der Prozess wiederholt für den nächsten Zielzustand bei einem Block 96, zurückkehrend über den Knoten B zu 4.
Das oben beschriebene Verfahren folgt den Basislehren der pro Überlebender-Verarbeitung (PSP bzw. Per Survivor Processing). Anfangssynchronisation wird unter Verwendung konventioneller Verfahren durchgeführt, in welchen eine Symbolabtastphase in den überabgetasteten empfangenen Daten ausgewählt wird.
Insbesondere behält jeder Zustand im Gitter einen realzahligen Versatz bei, τ state / off, welcher ausgedrückt wird durch eine Abtastzeit T_S, wobei T_S = T/N gilt und T die Symbolzeit ist. Die reale Zahl wird verwendet zum Bestimmen des ganzzahligen Versatzes zum Abtasten: nstaoff = round (τstaoff ).
In dem Viterbi-Entzerrer werden Metriken für jeden Übergang von jedem Zustand im gitter berechnet. In dieser PSP-Implementierung verwendet jeder Zustand einen speziellen Abtastphasenversatz, n sta / off, zum Erstellen des Symbolratenabtastwertes zum Berechnen der Metrik für Übergänge von dem Zustand rsta[k] = x[kN + n0 + nstaoff ]
Für den Grund-Viterbi-Prozess werden diese Übergangsmetriken addiert zu kumulativen Metriken des Quellenzustandes des Übergangs, eine kumulative Metrik für jeden Übergang bildend. Basierend auf diesen Metriken werden die Übergänge zu einem Zustand beschnitten, um den Übergang mit der besten kumulativen Metrik (der niedrigsten im Falle unserer Endgeräteimplementierung) als den Überlebenden zu belassen.
Die Grundidee hinter dem Nachverfolgen dieses Synchronisationspunktes ist, dass während in dem Prozess des Berechnens der Metrik für jeden Übergang im Viterbi-Gitter unter Verwendung der vorliegenden Abtastphase die Metrik für einen parallelen Übergang berechnet wird unter Verwendung einer Abtastphase, die früher als die momentane Abtastphase ist, und für einen parallelen Übergang unter Verwendung einer Abtastphase, die später als die momentane Abtastphase ist, oder rstaearly [k] = x⌊kN + n0 + nstaoff – 1⌋ r/stalate [k] = x⌊kN + n0 + nstaoff + 1⌋.
Auf diese Weise würde, wenn es eine Verschiebung in den Kanalbedingungen gibt, die eine frühe oder späte Abtastphase garantieren würde, diese sich selbst in einer besseren Metrik manifestieren, die berechnet ist für einen frühen oder späten Abtastwert.
Zum Aktualisieren des Versatzes für jeden Zustand, τ state / off, übernimmt der neue Zustand den Versatz von Zustand, der bei der Quelle des überlebenden Übergangs vorliegt, τnewoff = τoldoff .
Der übernommene Versatz wird dann basierend auf dem Ergebnis der Berechnung der frühen Metrik- und späten Metrik aktualisiert. Für einen gegebenen Zustand wird dann, wenn die frühe Metrik des überlebenden Übergangs die beste ist, der Versatz um eine Schrittgröße α dekrementiert τnewoff = τnewoff – α
Wenn die späte Metrik die beste für den überlebenden Übergang ist, dann wird der Versatz inkrementiert, um eine Schrittweite α, τnewoff = τnewoff + α
Andernfalls, wenn die ursprünglich vorliegende Metrik gegenüber den frühen und späten Metriken überwiegt, wird der Versatz in Ruhe gelassen. Auf diese Weise wird der Synchronisationsversatz in der Richtung (früher oder später) gesteuert, die die beste berechnete Metrik zeigt. Für dieses Verfahren ist üblicherweise eine geringe Schrittgröße < 0,5 oder die Hälfte einer Abtastzeitdauer) wünschenswert, so dass die Synchronisation nicht unmittelbar auf das Auftreten einer guten frühen oder späten Metrik ändert, sondern eine Anzahl von Inkrementierungen erfordert, bevor der tatsächliche Synchronisationsversatz n sta / off bewirkt wird.
Es gibt eine Zahl von Variationen des oben diskutierten Verfahrens, von denen einige eine Untergruppe des Prozesses sind (und von reduzierter Komplexität) und von denen einige eine Übergruppe des Prozesses sind (und allgemein von erhöhter Komplexität).
Statt des Berechnens der frühen und späten Metriken nur für die überlebenden Übergänge, wie oben, können die frühen und späten Metriken für alle Übergänge berechnet werden (in diesem Beispiel würde die Gesamtzahl der Metrikberechnungen 48 sein). Dann könnte das Beschneiden der Übergänge basierend auf allen Metriken ausgeführt werden, nicht nur der momentanen Metrik, wie zuvor diskutiert. Die Aktualisierung des Timingversatzes würde darauf basierend ausgeführt werden, welche Metrik (frühe, späte oder momentane) verwendet worden ist, die einen Übergang erlaubt, der überlebt. Die Metrik für den Pfad würde dann summiert werden in eine einzelne kumulative Metrik. Dies impliziert, dass ein Pfad durch das Gitter sich zusammensetzen würde aus Übergängen, die auf an möglicherweise vielen unterschiedlichen Synchronisationspunkten berechneten Metriken basieren.
Die Erfindung, wie sie oben diskutiert ist, ist basierend auf Prinzipien der Pro-Überlebender-Verarbeitung bzw. PSP-Prinzipien entworfen, bei welchen bei jedem Zustand in dem Entzerrergitter ein separater Timing-Versatz aufrecht erhalten wird. Jedoch ist es nicht erforderlich, dies zu tun und der Prozess kann vereinfacht werden zum Aufrechterhalten eines einfachen Abtastversatzes, der die Basis bildet für die Abtastwerte, die für alle Metrikberechnungen verwendet werden. Da es einen einzelnen aufrecht zu erhaltenden Versatz gibt, können die überlebenden Übergänge reduziert werden auf einen, der die Basis der Aktualisierung bildet. Dies könnte erreicht werden durch Überprüfen der jedem überlebenden Übergang zugeordneten kumulativen Metriken und Auswählen eines mit der besten kumulativen Metrik (ein Prozess, der ausgeführt wird zum Auswählen des besten Pfades für das Treffen einer Symbolentscheidung). Der "Gewinner"-Übergang würde dann frühe und späte Metriken für sich berechnet haben und die Aktualisierung könnte auf der vorherrschenden Übergangsmetrik basieren.
Demnach wird in Übereinstimmung mit der Erfindung der Timing-Versatz zu einem optimalen Synchronisationspunkt in einer Richtung gesteuert, die die beste berechnete Metrik bereitstellt. Dieses Nachverfolgen der Verschiebung im Synchronisationspunkt behält die symbolbeabstandete Kanalschätzung bei, die zeitlich so sehr wie möglich mit dem tatsächlichen Kanal übereinstimmt, hierdurch die Performance eines MLSE-Entzerrers verbessernd.
Während diese Erfindung in Verbindung mit einem MSLE-Entzerrer offenbart worden ist, ist dieses nicht erforderlich zum Ausführen der Erfindung. Die Erfindung kann mit anderen Arten von Demodulatoren, wie zum Beispiel differenziellen Detektoren verwendet werden, wie ersichtlich sein wird.
Wie von einem Fachmann leicht eingesehen wird, kann die vorliegende Erfindung als Verfahren oder Einrichtungen umgesetzt werden. Demgemäß kann die vorliegende Erfindung die Form einer vollständigen Hardware-Ausführungsform annehmen, einer vollständigen Software-Ausführungsform oder einer Ausführungsform, die Hardware- und Software-Aspekte kombiniert. Die vorliegende Erfindung ist teilweise in Bezug auf das in 3-5 gezeigte Ablaufdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden. Es ist verständlich, dass jeder Block des Ablaufdiagramms und Kombinationen von Blöcken in dem Ablaufdiagramm durch Computerprogrammanweisungen implementiert werden können. Diese Programmanweisungen, die Schritte repräsentieren, können einem Prozessor bereitgestellt werden zum Bilden einer Maschine.
Demgemäß unterstützen Blöcke der Ablaufdiagrammdarstellung Kombinationen von Vorrichtungen zum Durchführen der spezifizierten Funktionen in Kombinationen von Schritten zum Ausführen der spezifizierten Funktionen. Es wird verstanden, dass jeder Block der Ablaufdiagrammdarstellung und Kombinationen von Blöcken der Ablaufdiagrammdarstellung implementiert werden können durch speziale, hardware-basierte Systeme, die die spezifizierten Funktionen oder Schritte ausführen, oder in Kombinationen von Spezial-Hardware und Computeranweisungen.

Claims

Ein Demodulator (22) für einen Empfänger (17), der in einem gesendete Symbole übertragenden Mehrpfadkanal arbeitet, wobei der Demodulator (22) umfasst: eine Abtastvorrichtung (24, 26) zum Empfangen eines eine gesendete Folge von Symbolen repräsentierenden Signals und zum Entwickeln von Ausgangsabtastwerten bei einer einem Synchronisationspunkt entsprechenden, ausgewählten Abtastphase; eine Vorrichtung (32) zum Erzeugen mehrerer hypothetischer Abtastwerte aus hypothetischen Folgen basierend auf einer Momentanschätzung des Kanals; eine erste Vergleichsvorrichtung (28) zum Vergleichen der Ausgangsabtastwerte mit den mehreren hypothetischen Abtastwerten zum Bestimmen mehrerer Metriken und zum Entwickeln einer Ursprungsschätzung von jeder gesendeten Folge basierend auf dem eine beste Metrik erzeugenden hypothetischen Abtastwert; gekennzeichnet durch eine zweite Vergleichsvorrichtung (28) zum Vergleichen der hypothetischen Abtastwerte zum Empfangen von Abtastwerten zu einer frühen Abtastphase vor der ausgewählten Abtastphase und zum Entwickeln einer zweiten Schätzung eines gesendeten Symbols, und zum Vergleichen der hypothetischen Abtastwerte mit empfangenen Abtastwerten bei einer späten Abtastphase, die zu der ausgewählten Abtastphase verzögert ist und Entwickeln einer dritten Schätzung eines gesendeten Symbols, und Bestimmen, ob eine von den zweiten und dritten Schätzungen des gesendeten Symbols eine bessere Metrik erzeugt als die Ursprungsschätzung, und ansprechend auf die eine bessere Metrik erzeugende zweite oder dritte Schätzung, Abgleichen des Synchronisationspunktes.
Demodulator (22) nach Anspruch 1, wobei die zweite Vergleichsvorrichtung (28) eingerichtet ist, zum Vergleichen nur des hypothetischen Abtastwertes, der die beste Metrik erzeugt mit dem empfangenen Abtastwert bei der frühen Abtastphase vor der ausgewählten Abtastphase und mit dem empfangenen Abtastwert bei der späten Abtastphase, verzögert zu der ausgewählten Abtastphase.
Demodulator (22) nach Anspruch 1, wobei die Abtastvorrichtung (24, 26) eingerichtet ist zum Abtasten eines die gesendete Folge von Symbolen repräsentierenden empfangenen Signals und zum Entwickeln eines Ausgangssignals bei einer ausgewählten Zahl von Abtastwerten pro Symbol zu einer einem Synchronisationspunkt entsprechenden ausgewählten Abtastphase; und der Demodulator umfasst: eine Vorrichtung (32) zum Erzeugen mehrerer hypothetischer Folgen von Symbolen und zugeordneter hypothetischer Abtastwerte; wobei die erste Vergleichsvorrichtung (28) eingereichtet ist zum Vergleichen des Ausgangssignals mit dem Abtastwerten von den hypothetischen Folgen von Symbolen zum Bestimmen mehrerer Metriken und Entwickeln einer Ursprungsschätzung der gesendeten Folge von Symbolen basierend auf der eine beste Metrik erzeugenden hypothetischen Folge; und wobei die zweite Vergleichsvorrichtung (28) eingerichtet ist zum Vergleichen der mehreren hypothetischen Abtastwerte mit einem empfangenen Signal zu einer frühen Abtastphase vor der ausgewählten Abtastphase und zum Entwickeln einer zweiten Schätzung einer gesendeten Folge von Symbolen und zum Vergleichen der mehreren hypothetischen Abtastwerte mit einem empfangenen Signal zu einer späten Abtastphase, verzögert von der ausgewählten Abtastphase und zum Entwickeln einer dritten Schätzung einer gesendeten Folge von Symbolen, und wenn die zweite oder dritte Schätzung der gesendeten Folge von Symbolen eine bessere Metrik erzeugt, als die Ursprungsschätzung, Abgleichen des Synchronisationspunkts.
Demodulator (22) nach Anspruch 3, wobei die zweite Vergleichsvorrichtung (28) eingerichtet ist zum Vergleichen der die beste Metrik erzeugenden hypothetischen Folge von Symbolen mit dem empfangenen Signal zu der frühen Abtastphase vor der ausgewählten Abtastphase und zum Vergleichen der die beste Metrik erzeugenden hypothetischen Folge von Symbolen mit dem empfangenen Signal zu der späten Abtastphase, verzögert zu der ausgewählten Abtastphase.
Demodulator (22) nach Anspruch 3, wobei die durch die erste Vergleichsvorrichtung bestimmten mehreren Metriken kumulative Metriken umfassen.
Demodulator (22) nach Anspruch 3, wobei von der zweiten Vergleichsvorrichtung erzeugte Metriken kumulative Metriken umfassen.
Demodulator (22) nach Anspruch 3, wobei die erste Vergleichsvorrichtung einen Maximalwahrscheinlichkeitsfolgenschätzer umfasst.
Verfahren des Demodulierens eines empfangenen Signals in einem eine gesendete Folge von Symbolen übertragenden Mehrpfadkanal, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Abtasten des empfangenen, die gesendete Folge von Symbolen repräsentierenden Signals und Entwickeln eines Ausgangssignals bei einer ausgewählten Zahl von Abtastwerten pro Symbol zu einer einem Synchronisationspunkt entsprechenden, ausgewählten Abtastphase; Erzeugen mehrerer hypothetischer Folgen von Symbolen und Erzeugen mehrerer hypothetischer empfangener Abtastwerte von diesen basierend auf einer Momentanschätzung des Kanals; Vergleichen des Ausgangssignals der mehreren hypothetischen Abtastwerte zum Entwickeln (64) von Ursprungsmetriken für die Vielzahl hypothetischer empfangener Folgen; gekennzeichnet durch, Neuabtasten des empfangenen Signals bei Abtastphasen früher und später als die dem Synchronisationspunkt entsprechende Abtastphase; Vergleichen der hypothetischen Abtastwerte mit den frühen und späteren Abtastwerten zum Entwickeln früherer und späterer Metriken (72, 74, 76,78); und Abgleichen (84, 88) des Synchronisationspunktes basierend darauf, welche von den Ursprungs-, frühen und späten Metriken eine beste Metrik ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Vergleichsschritt nur die die beste Metrik erzeugende hypothetische Folge von Symbolen mit dem empfangenen Signal bei der frühen Abtastphase vor der ausgewählten Abtastphase und mit dem empfangenen Signal bei der späten Abtastphase verzögert von der ausgewählten Abtastphase vergleicht.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste Vergleichsschritt mehrere kumulative Metriken bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Vergleichsschritt kumulative Metriken erzeugt.