CN100574306C

CN100574306C - 自适应同步设备和方法

Info

Publication number: CN100574306C
Application number: CNB2003801064335A
Authority: CN
Inventors: 奥尔夫·舒尔特; 德克·加什勒
Original assignee: Nokia Solutions and Networks Oy
Current assignee: Nokia Solutions and Networks Oy
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2023-11-17
Also published as: EP1432194A1; AU2003276567A1; JP2006510324A; JP4171465B2; CN1726685A; IL168887A; WO2004062225A1

Abstract

本发明涉及一种用于同步具有符号率的原始数据序列(IS)与对应处理后输出信号(OS)的方法和装置，其中估计输出信号的特征参数的所采样信号与用于所采样信号(SS)的参考信号(MS)之间的延迟，所述采样后的信号是以高于所述符号率的采样率采样的，所述延迟被用于控制原始数据序列(IS)与所述采样后的信号(SS)之间的延迟。因此，可实现改变延迟的跟踪，这改善了误差补偿和/或预失真的性能。

Description

自适应同步设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于同步原始数据序列和对应处理后输出信号的方法和装置，所述原始数据序列具有符号率，例如可通过调制所述原始数据序列，或通过其它信号处理，包括依据处理期间内的温度变化、时效效应和生产容差来提供时移的模拟处理步骤，从而得到所述对应处理后输出信号。

背景技术

为了使WO 98/24209的自适应信号补偿或校正系统有效工作，必须提供所述原始和失真信号的准确校准。

使用通过非线性级发射的非持续包络调制的系统经历已处理信号星座和符号间干扰所引起的严重性能降级，从而限制比特误差性能，所述非线性级例如是功率放大器、调制器或解调器。互调分量会引起其它问题，其引起频谱再增长与相邻信道干扰。高数据容量的传输基于数字调制方案，例如带宽有效QAM(正交幅度调制)或PSK(相移键控)。所述系统确实经历增益、均衡、正交和偏压的偏离。尤其是，高级QAM系统对于原始复星座图的极小偏差也很敏感。这些误差在模拟基带和RF(射频)硬件内生成。在不对所述误差效应进行补偿的情况下，所述接收机将无法确定原始发射的数字数据。

增益、均衡、正交和偏压误差的校正算法使用所述原始信号相对于处理之后的失真信号的比较。两个信号都具有数字和模拟分量的群延迟所引起的时移。然而，完美的误差检测和误差补偿或预失真仅可由所述原始信号和失真信号的理想同步来确保。

在正式产品中，单个初始人工调谐操作已实现同步。因此，在系统的后续操作期间内，无法跟踪归因于温度改变、时效效应或生产容差的模拟部分的延迟改变。因此，误差跟踪和纠错或预失真的性能为次优。

发明内容

因此，本发明的目标是提供自动同步方案，借助于此可减少所述原始信号和处理后输出信号之间的延迟变化，并在操作期间内自动使两者匹配。

所述目标的实现是通过一种用于同步具有符号率的原始数据序列与对应处理后输出信号的装置，所述装置包括：

采样装置，其用于以高于所述符号率的采样率采样所述输出信号，以得到所采样输出信号；

匹配装置，其用于从所述原始数据序列中生成用于所述采样后的输出信号的参考信号；

估计装置，其用于估计所述采样后的输出信号与所述参考信号之间的延迟；以及

延迟调整装置，其用于在基于所述估计的延迟比较所述原始数据序列与所述采样后的输出信号之前，控制两个分量之间的延迟。

此外，上述目标的实现是通过一种用于同步具有符号率的原始数据序列与对应处理后输出信号的方法，所述方法包括步骤：

通过以高于所述符号率的采样率采样所述输出信号，得到所采样输出信号；

从所述原始数据序列中生成用于所述采样后的输出信号的参考信号；

估计所述采样后的输出信号(SS)与所述参考信号之间的延迟；以及

基于所述估计步骤的结果，控制所述原始数据序列与所述采样后的输出信号之间的延迟。

因此，提供了一种自动延迟同步方案，用于例如在处理装置使用内部误差补偿或信号预失真时，调整原始数据符号序列与对应处理后输出之间的时间相关。尤其是，对于高级QAM信号而言，和/或当使用最高传输频率时，错误的延迟同步引起接收机内的不足误码率。跟踪改变的延迟因而可改善所述误差补偿器和/或预失真器的性能。

所述用于自动调整所述原始数字数据符号序列与对应模拟处理后输出信号之间的相关的信号延迟同步方案，是发射机内的误差补偿或预失真装置准确操作的重要要求，其中尤其需要提高准确度。

此外，所采样输出信号和所述参考信号的相关可能用于估计所述采样后的输出信号与所述原始数字数据符号序列之间的群延迟。

所述输入数据序列可能包括复数据符号。

所述输出信号可能被以所述符号率的多倍采样，以得到多倍过采样的输出信号。

所述估计过程可能用于选择用于大致调整的第一延迟，以及用于精细调整的第二延迟。所述第一延迟可能被基于所述符号率采样或量化，而所述第二延迟可被基于所述符号率的N倍采样或量化，其中第一与第二延迟可能被设置为组合提供同步调整，所述同步调整具有高于所述符号率的分辨率。

所述第一延迟可能被选为高于或等于所采样输出信号与所述参考信号之间的所述所估计延迟，而所述第二延迟可能被选为，使得所估计延迟与第二延迟之和尽可能靠近于所选择的第一延迟。

所述延迟调整可能包括根据所选择第一延迟控制的大致调整，以及根据所选择第二延迟控制的精细调整。尤其是，所述大致和精细调整可能共同由单个控制字控制，所述单个控制字的最高有效位可被提供给或用于所述大致调整，而所述单个控制字的最低有效位可被提供给或用于所述精细调整。

根据本发明，所述大致调整允许依据所述原始数据序列的分辨率，而所述精细调整允许依据所述采样后的信号的采样率的分辨率。所述原始数字数据路径内的延迟单元的可调分辨率依据符号持续期间，因而仅允许大致同步。另一路径内的可调分辨率依据所述处理输出端的采样率。由于所述符号率的过采样，精细调谐和准确延迟跟踪是可能的。

附图说明

以下将基于优选实施例，并且参照附图详细描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明优选实施例的同步电路布置的示意框图；以及

图2示出了根据本发明优选实施例的指示延迟控制方案的示意图。

具体实施方式

以下将基于发射机的延迟同步方案来描述优选实施例，所述发射机可能用于发射通信系统内的QAM信号。

图1示出了在无线电发射机的调制器内使用的自动延迟同步方案的优选示意框图。所述延迟同步的控制方案用于，实现从所连接网络实体10中得到的原始基带信号IS，与采样电路90所得到的所采样输出信号SS之间的自动时间相关，所述采样电路90被设置为采样在信号处理电路30的输出端处得到的输出信号OS，所述信号处理电路30可能包括至少一个处理级，例如具有引起不稳定群延迟的模拟信号处理的调制电路和/或放大电路等。

在延迟同步器70内提供的延迟估计器702将匹配电路50所生成的参考信号MS用作内部参考信号MS，所述匹配电路50连接在误差补偿和/或预失真电路20的输入端处。所述匹配电路50可能是算术或逻辑电路，其被设置为生成所述参考信号MS，所述参考信号MS用于所述采样电路90所生成的所采样输出信号SS种类。例如，所述采样后的输出信号SS可能是所述输出信号OS的采样包络。因此，所述匹配电路50被设置为从所述输入基带信号IS生成包络信号。基于所述参考信号MS与所采样输出信号SS之间的比较，在所述延迟估计器702处计算信号相关。所述延迟估计器基于所述相关计算的结果，控制至少一个可调延迟单元，所述至少一个可调延迟单元被设置在指向比较电路60的至少一个信号比较路径内。因此，所述输入基带信号IS与所采样输出信号SS得以同步，并被提供给所述比较电路60，所述比较电路60用于确定所比较信号之间的误差或失真，并生成提供给所述误差补偿和/或预失真电路20的控制输出。

因此，所述输入基带信号IS与其相关所采样输出信号SS的同步可得到自动执行。可跟踪例如在所述电路布置的模拟信号处理部分内的延迟改变，所述延迟改变归因于温度改变、时效效应或生产容差。因此，不再需要生产期间内的耗时和昂贵的人工校准。

所述采样后的输出信号SS由模拟/数字转换器(ADC)90得到，所述模拟/数字转换器90以采样率操作，所述采样率为输入基带信号IS的发射符号率F_s的N倍。

为了实现所述同步，在所述群延迟估计器702内计算所采样信号SS与内部生成的参考信号MS之间的相关，所述相关用于所述群延迟的估计。在匹配电路50处生成作为尽可能最匹配于所采样信号SS的信号的参考信号MS。基于所估计的群延迟，两个延迟调整电路704、706被控制为分别生成对应信号延迟T₁和T₂。所述原始基带信号IS被经由第一延迟调整电路704供给所述比较电路60，而所采样输出信号SS被经由第二延迟调整电路706和欠采样电路110供给所述比较器60。所述欠采样电路110用于通过平均或过滤减少过采样输出信号SS的采样率，从而使得两个所比较信号的采样率得以匹配。然后，以已知方式将比较结果用于生成控制信号，所述控制信号用于控制误差补偿和/或预失真电路20。所述误差补偿用于补偿可能在所述处理电路30内生成的偏压误差、均衡误差、正交误差、增益误差和其它将补偿的误差中的至少一个。

所述采样后的输出信号SS可能是包络、包络的平方大小或输出信号OS的其它任何信号，例如经由阵天线布置100发射的RF信号。在优选实施例中，所采样信号SS对应于输出信号OS的包络的平方大小。因此，还在所述匹配电路50内生成所述参考信号MS，以对应于所述数字数据符号或输入基带信号IS的包络的平方大小。

电路40可能包括具有RF检测二极管设置的定向耦合器。可通过经由数模转换器DAC 80和处理电路30提供纠错后和/或预失真和处理后基带信号的复合I和Q分量，从而得到QAM调制。所述处理电路30提供256QAM调制，借助于此所述原始数据信号可被作为QAM符号发射。所述输出信号OS对应于引起所采样信号SS的QAM调制后RF信号。如图1所示，前向路径内的DAC 80和反馈路径内的ADC 90都将数字信号处理部分DSP与模拟信号处理部分ASP分离。

使所述原始复基带信号IS和所采样输出信号SS的平方大小相关，以估计所有数字和模拟处理延迟所导致的两个信号之间的真实延迟T_real。所估计的延迟T_est可被分为延迟T₁和T₂。T₁以符号率Fs操作，而延迟T₂以符号率Fs的N倍操作。所述真实和估计时延之间的剩余误差取决于过采样率N。最小的可调延迟为1/(N·F_s)。剩余同步失配满足以下不等式：

| T_{real} - T_{est} | \leq \frac{1}{2 N * Fs}

图2示出了指示如何解释可实施为可控延迟线的两个延迟调整电路704、706与其它数字和模拟组件的示意框图。延迟T₁导致接近T_real的同步，并以符号率F_s工作。对于精细调谐而言，以所述符号率F_s的N倍采样所述输出信号。所述延迟T₂可在范围0到(N-1)内编程。大于或等于N的延迟被分为基于符号率F_s的延迟T₁和基于N倍于符号率F_s的延迟T₂。

所述延迟T₁被群延迟估计器702选为大于或等于图2上部处理链所指示的数字和模拟处理链的延迟T_real。然后，所述延迟T₂被群延迟估计器702选为，使得图2的上部所有链的延迟尽可能接近于T₁。这样，剩余同步失配将会小于1/(2N·F_s)。

第一与第二延迟调整电路704、706的延迟T1和T2可仅由所述群延迟估计器702中的一个控制参数控制。所述控制参数指向在真实存在时移T_real相对于假定时移等于零的情况下相关峰值之间的距离。在数字M是2的幂的情况下，所述控制参数的log₂(M)最低有效位(LSB’s)可用于调整T₂，而所述控制参数的剩余最高有效位(MSB’s)用于调整T₁。因此，所述控制参数的MSB’s值与延迟T₁成正比，即较高值意味着较大延迟，反之亦然。然而，LSB’s的值与延迟T₂成反比，即较高值意味着较小延迟，反之亦然。

应当注意的是，本发明并不仅限于上述优选实施例，而是可在任何同步功能内用于任何信号处理电路。此外，可实施任何种类的延迟调整，即仅在所采样信号的分支内，仅在输入信号的分支内，或在两个分支内。任何种类的估计都可用于估计所述输入与输出信号之间的延迟。因此，优选实施例可在所附权利要求书的范围内改变。

Claims

1、一种用于实时同步具有符号率(F_s)的原始数据序列(IS)与对应的处理后输出信号(OS)的设备，所述设备包括：

采样装置(90)，用于以高于所述符号率的采样率采样所述输出信号(OS)，以得到采样后的输出信号(SS)；

匹配装置(50)，用于根据所述原始数据序列(IS)生成所述采样后的输出信号(SS)的参考信号(MS)；

估计装置(702)，用于估计所述采样后的输出信号(SS)与所述参考信号(MS)之间的延迟；以及

延迟调整装置(704、706)，用于基于所述估计的延迟，持续控制所述原始数据序列(IS)与所述采样后的输出信号(SS)之间的延迟(T_real)。

2、根据权利要求1的设备，还包括用于生成所述输出信号(OS)的模拟处理装置(30)。

3.根据权利要求2的设备，其中所述模拟处理装置(30)提供QAM调制。

4、根据权利要求1到3中任何一个的设备，其中所述采样装置(90)用于采样所述输出信号(OS)的包络。

5、根据权利要求1到3中任何一个的设备，其中所述采样后的榆出信号(SS)对应于所述输出信号(OS)的平方包络。

6、根据权利要求1到3中任何一个的设备，其中所述估计装置(702)利用所述采样后的输出信号(SS)与所述参考信号(MS)之间的相关，估计所述采样后的输出信号(SS)与所述参考信号(MS)之间的群延迟。

7、根据权利要求1到3中任何一个的设备，其中所述原始数据序列包括复数据符号。

8、根据权利要求1的设备，其中所述采样装置(90)以所述符、号率(F_s)的多倍采样所述输出信号，以得到多倍过采样的采样输出信号。

9、根据权利要求1的设备，其中所述估计装置(702)控制所述延迟调整装置(704、706)，以提供基于所述符号率量化的第一延迟(T₁)，以及基于所述符号率的多倍量化的第二延迟(T₂)，其中所述第一与第二延迟被设置为组合地提供同步调整，所述同步调整具有高于所述符号率(F_s)的分辫率。

10、根据权利要求9的设备，其中所述第一延迟(T1)被选为大于或等于所述估计延迟。

11、根据权利要求9或10的设备，其中所述延迟调整装置(704、706)由单个控制字控制，所述单个控制字的最高有效位由所述延迟调整装置(704、706)用于控制所述第一延迟(T1)，所述单个控制字的最低有效位可由所述延迟调整装置(704、706)用于控制所述第二延迟(T2)。

12、根据权利要求8的设备，还包括欠采样装置(110)，所述欠采样装置用于将过采样的输出信号(SS)的采样率减少或取消为所述符号率(F_s)。

13、一种发射机电路，包括根据权利要求1到12中任何一个的设备。

14、一种用于实时同步具有符号率(F_s)的原始数据序列(IS)与对应处理后输出信号(OS)的方法，所述方法包括：

通过以高于所述符号率的采样率来采样所述输出信号的特征参数而得到采样信号；

根据所述原始数据序列生成所述采样后的输出信号(SS)的参考信号(MS)；

估计所述采样后的输出信号(SS)与所述参考信号(MS)之间的延迟；以及

基于所述估计步骤的结果，持续控制所述原始数据序列(IS)与所述采样后的输出信号(SS)之间的延迟。

15、根据权利要求14的方法，还包括通过使用模拟处理方案生成所述输出信号(OS)。

16、根据权利要求15的方法，其中所述模拟处理方案是QAM调制。

17、根据权利要求14到16中任何一个的方法，其中通过采样所述特征参数而得到采样信号用于采样所述输出信号(OS)的包络。

18、根据权利要求14到16中任何一个的方法，其中所述采样后的输出信号对应于所述输出信号(OS)的平方包络。

19、根据权利要求14到16中任何一个的方法，其中在所述估计延迟中利用所述采样后的输出信号(SS)与所述参考信号(MS)之间的相关，估计所述采样后的输出信号(SS)与所述参考信号(MS)之间的群延迟。

20、根据权利要求14到16中任何一个的方法，其中所述原始数据序列包括复数据符号。

21、根据权利要求14到16中任何一个的方法，其中所述通过采样所述特征参数而得到采样信号以所述符号率(F_s)的多倍采样所述输出信号(OS)而得到多倍过采样的输出信号。

22、根据权利要求21的方法，其中持续控制延迟提供基于所述符号率量化的第一延迟(T₁)，以及基于所述符号率的N倍量化的第二延迟(T₂)，其中所述第一与第二延迟被设置为组合地提供同步调整，所述同步调整具有高于所述符号率(F_s)的分辫率。

23、根据权利要求22的方法，其中所述第二延迟(T2)被选为大于或等于所述估计延迟。

24、根据权利要求22或23的方法，其中持续控制延迟由单个控制字控制，所述单个控制字的最高有效位用于控制所述第一延迟(T1)，所述单个控制字的最低有效位用于控制所述第二延迟(T2)。

25、根据权利要求21的方法，其中所述过采样的输出信号(SS)被欠采样，以将所述采样率减少或取消为所述符号率(F_s)。