[发明专利]TDM/TDMA接收机中使用的自适应滤波器

说明书

本发明涉及在固定长度时帧范围内的预定时隙中发送数字数据消息的接收机的解调器。

众多的均衡器自适应(即自适应数字滤波)方法已经被开发和广泛使用。报道得最广泛的方法是称作最小均方(LMS)和递归最小均方(RLS)的算法。这两种算法之间基本的差别在于用于调整滤波器系数的误差最小化判定准则不一样。意如其名，LMS是将误差的统计期望值(平均值)最小化，并且理论上在经过无数次迭代后，才收敛于一最佳值。相反，RLS是使给定的操作参数集合的即时误差最小化，并且具有只由要处理的数据确定的收敛特性。这两种类型的方法的出现可归因于它们相对的优点和不足：

LMS的收敛相对较慢，使得在跟踪中速到快速信道变化时的性能较差，但是实现的成本低。

RLS的收敛快，具有较好的跟踪特性，但是其计算代价高且易于不稳定。

这些年，试图降低必要的计算量的“快”的和折衷的基本RLS算法的变种已经开发出来，但是，这些算法的计算密集度还是要比LMS多5到10倍。有关LMS、RLS和一般地自适应的技术在普林梯斯·霍尔(PrenticeHall)1991年出版的西蒙·海肯(Simon Haykin)著的第二版的“自适应滤波器原理(Adaptive fieter Theory)”一书中有详细描述。

TDM/TDMA(时分复用/时分多址)网络中用自适应滤波器(均衡器)来补偿多路径干扰。信号会从建筑物、小山和高侧面交通工具上反射，因此在发射机和接收机之间会经过不同路径。如阿尔泰克·豪斯(Artech House)公司1993年出版的由巴尔士顿(DM Balston)和麦卡里奥(RCV Macario)编辑的“蜂窝无线电系统(Cellular Radio Systems)”一书第167页及后续部分中讨论的，通过估算传输介质的信号传输特性(例如，通过确定冲激响应)然后对接收的信号进行处理从而进行补偿来执行均衡。已知有多种方法用于估算传输路径的传输函数，这些方法中的大部分方法取决于接收预期的数据序列。这是一个作为数据包的一部分被发送的训练序列。接收机检测该序列，由于得知该序列旨在代表什么样的二进制码元模式(1，0等)，即码元，所以能够估算最可能生成该接收信号的传输函数和补偿多路径失真所必要的滤波器(均衡器)系数。

在已知的移动的TDM/TDMA网络中，即那些具有移动用户的网络中，帧到帧的传播延迟可以不同到在每一新接收的数据包解调之前需要完全重新训练均衡器的程度。不幸的是，这意味着必须以高的计算代价使用RLS算法，或必须把大量的训练码元插入各数据包中以便能够重新训练因而送出较少的其他数据。

本发明在应当参照的权利要求书中被限定。其优先的特征将在从属权利要求中描述。

在本发明的第一方面，最好提供一用于TDM/TDMA接收机单元的解调器，该解调器包括：自适应滤波器装置，用于在一帧的每个时隙中接收的每个数据包上执行操作以确定数字比特值并使滤波器系数自适应，其中，对时隙中的数据包进行滤波时的滤波器系数值用作对下一帧的相应时隙中的下一个接收的数据包进行自适应滤波时的初始值。在相应时隙之间的时段中，滤波器系数最好存储在存储器中以备再次使用。

解调器最好包括相关装置，用于执行接收的和期望的同步数据之间的复数相关操作以确定在接收的数据包中的预定码元处的载波相位。“复数相关”的意思是使包括实部和虚部值的数据相关。

这种解调器具体可应用于具有基站和基本上具有固定位置的用户单元的TDM/TDMA网络中。虽然由于多路径传播有可能发生衰减，但是与传输帧速率相比这种作用产生的变化只是缓慢的。优先的解调器通过再次使用先前帧的自适应的滤波器系数把预期的多路径传播的缓慢的变化特性考虑在内。所以，训练序列的长度可以大幅度地减少，从而提供更大比例的用户数据的可用带宽。

在包括本发明的解调器的优先TDM/TDMA网络中，虽然序列短，但数据包仍旧包括适合训练的数据序列。该优先解调器接收预期的序列以确定载波相位和数据包定时，但是不一定用于训练自适应滤波器系数。

按照本发明的优先解调器其好处是降低了必要的训练数据的量，因此使用户数据可获得的带宽为最大并避免了使用RLS自适应算法。所以，该优先的解调器可以是一种简单的结构并具有低功率损耗。另外，通过使用前一帧的相应数据包的滤波器系数作为开始点，可以使用一种缓慢收敛的并且能简单实现的滤波器系数自适应的方法。