[发明专利]频带自适应解调的方法与装置

说明书

本发明涉及通信系统中的信号处理。更具体地说，本发明涉及通信系统中随着在其中传输对应的调制信号的频带而变地自适应地解调基带信号。

对无线通信服务的需求已以异常的速率增长。为了适应这种需求，已经增加了可用于无线通信的射频频谱。例如，诸如蜂窝式电话系统等无线通信系统现在使用蜂窝式与PCS频带的混合物。因此，当客户跨国旅行及接受来自不同蜂窝供应商的服务时，蜂窝客户现在比以前更需要能双频带工作以确保无缝电话服务的移动电话。

此外，已采用各种调制方法及多路存取技术来进一步满足对无线服务的高需求。当然，频分多址或FDMA是传统的方法。这里，将频谱分成若干无线电信道，其中各信道对应于不同的载波频率。时分多址或TDMA是另一方法，其中将FDMA系统中的各载波频率或频道进一步分成时隙，将各时隙分配给不同用户。因此，各频道能容纳多个用户。如本领域中普通技术人员能理解的，在D-AMPS、PDC及GSM数字蜂窝式系统中采用了TDMA与FDMA。如果无线电频道足够宽，使用扩展频谱技术及码分多址或CDMA，多个用户能使用同一频道，IS-95与J-STD-008便是CDMA标准的实例。

在数字通信系统中，诸如蜂窝语音、电子邮件及因特网数据等信息是用一系列二进制信息符号表示的。然后将这些二进制信息符号编码及调制，以便能将它们在诸如线路、空中或磁带等传输介质上从发送单元传送到接收单元。例如，在数字蜂窝式电话系统中，表示蜂窝语音的位被调制，然后将得出的波形从基地台发射到蜂窝式移动电话单元。为了使蜂窝客户听见说话，移动电话必须使用能接收及解调该波形并最终能恢复二进制信息符号序列以再生语音的接收机。

为了做到这一点，数字接收机尤其包括无线电信号处理器。将无线电信号处理器调谐到发射的信号的频带与载频。然后无线电信号处理器将发射信号放大、混频及向下滤波到基带。虽然基带通常指的是零中频，但这里它用于指固定的基准中频。

然而，传输介质可能引入干扰及可使发射的信号失真的其它现象。例如，传输介质可引入符号间干扰、多路效应或同信道干扰。此外，接收机上的频率误差可导致基带波形旋转，从而影响所接收的信号的同相(I)及正交(Q)分量。通常无线电信号处理器未从发射的信号中消除这些效应。因此，为了从基带信号中恢复想要的二进制信息符号，接收机通常采用基带处理器。

在对付信号干扰与失真中，基带处理器可采用均衡器。均衡器是一种跟踪诸如波形被传输介质变形的程度等各种信道特征的专用的滤波器。通常，均衡器通过周期性获取信道分支来跟踪信道特征。这是通过产生预期的接收值(如使用已知或检测到的符号)来完成的。将预期的接收值与实际接收值比较，实际接收的与预期的之间的差反映正在跟踪的信道特征。然后均衡器便能利用这一信息来调节信道分支估计量以补偿传输介质引入的干扰和/或失真。

适应速率或均衡器获得信道分支的速率通常称作信道跟踪步长。信道跟踪步长取决于信道改变的速度。这又尤其取决于发射信号的对应频带和/或载频。例如，频带或载频越高，信道特征改变的趋势越快。然而，无线电信号处理器消除载频，因而不能利用这一信息来帮助基带处理器确定如何正确地设定适应速率。因此，传统上将基带处理器设计成按照最坏的可能情况条件(如最高频带和/或最高载频)来设定适应速率。

当实际上不存在最坏情况条件时，根据最坏情况设定适应速率的传统方法导致过度使用基带信号处理或低劣的跟踪性能。过度使用基带处理会非常费时，导致较不精确的二进制信息符号检测，并且能快速用完接收单元的电源(如电池)。

已提出过其它解决方法。例如，美国专利5,230,007(Baum等人)提出随信道跟踪器本身的性能而修改信道跟踪步长。这种方法在估计用于不同跟踪步长的性能及确定哪一跟踪器性能最好方面增加了复杂性。因为性能估计不是完善的，所以，不是总能利用最佳跟踪步长。此外，美国专利5,268,930(Sendyk等人)提出估计移动电话的速度来确定信道跟踪步长。由于需要估计运送电话的运载工具的速度而再一次增加复杂性。同时，不精确的运载工具速度估计会导致性能损失。

因此，在诸如双频带蜂窝式电话系统等采用相对地大的动态频率范围的数字通信系统中，存在着改进接收机的效率的要求。具体地说，存在着改进接收机的基带处理功能的要求，使得基带处理器能更高效地补偿传输介质引入的干扰与失真，更精确地复原二进制信息符号，并且重现高语音质量，而无须过度消耗单元的电源。

因此，本发明的目的为提供具有更有效和更可行地处理基带信号的能力的接收机。