專利名稱：用于確定接收器中頻率偏移的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及通信接收器。更具體地說，本發(fā)明涉及確定接收器的 接收信號中可能存在的頻率偏移。
背景技術(shù)：
本節(jié)預(yù)定向讀者介紹可能與以下將描述和/或聲明的本發(fā)明各方面相 關(guān)的各個技術(shù)方面。該討論被認(rèn)為有助于向讀者提供背景信息，以便于更 好地理解本發(fā)明各方面。因此，應(yīng)該理解，應(yīng)就此而論來閱讀這些聲明， 而不應(yīng)將它們看作先有技術(shù)的許可。
眾所周知，近些年來衛(wèi)星電視系統(tǒng)已變得越來越普及。實(shí)際上，自從
1994年引入數(shù)字衛(wèi)星電視，已有超過1200萬美國家庭成為衛(wèi)星電視用戶。 這些用戶中的大多數(shù)都住在獨(dú)戶住宅中，在獨(dú)戶住宅中圓盤衛(wèi)星電視天線 比較容易安裝和連接。例如，可以將圓盤衛(wèi)星電視天線安裝在屋頂上。為 了持續(xù)增長，用戶經(jīng)常期望每年得到更多服務(wù)。因而，服務(wù)提供商一直在 考慮新的特征和升級，如記錄、多室操作以及更大、更好的內(nèi)容。最近， 更多地關(guān)注高清晰視頻和音頻信號。
高清晰信號需要比衛(wèi)星系統(tǒng)當(dāng)前提供的服務(wù)更大的容量或帶寬。而且， 是在當(dāng)前服務(wù)以外又提供許多高清晰服務(wù)，而不是替代當(dāng)前服務(wù)。為了提供這些新服務(wù)， 一些服務(wù)提供商正在增大他們的系統(tǒng)的總?cè)萘??？梢砸远?種方式來增大容量，包括增加轉(zhuǎn)發(fā)器或可用衛(wèi)星信道的數(shù)量，或者增加所 用衛(wèi)星的數(shù)量。衛(wèi)星系統(tǒng)的最大變化涉及改變實(shí)際通信系統(tǒng)規(guī)范。
最新技術(shù)發(fā)展已允許衛(wèi)星系統(tǒng)服務(wù)提供商考慮通過以多種方式改變系
統(tǒng)規(guī)范來增大容量，包括使用新解碼算法，例如由通常被稱為MPEG-4的運(yùn) 動圖像專家組(MPEG)所創(chuàng)建的解碼算法。另外，有可能使用更高級的調(diào) 制格式，例如在為數(shù)字視頻廣播(DVB)創(chuàng)建的被稱為DVB-S2的標(biāo)準(zhǔn)中發(fā) 現(xiàn)的8相相移鍵控(8PSK)。 DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)也提供一種被稱為低密度奇偶校驗(yàn) (LDPC)編碼的新糾錯系統(tǒng)，該糾錯系統(tǒng)允許進(jìn)一步增大總系統(tǒng)容量。雖 然這些變化可以增大通信系統(tǒng)的容量，但是它們也可能改變信號接收的操 作裕度，并迫使改變接收器設(shè)計(jì)。
為了滿足用戶期望的增加，仍然重要的是，這些進(jìn)展不能中斷當(dāng)前期 望的服務(wù)操作。即使對于新的高級服務(wù)，用戶可能認(rèn)為重要的一個參數(shù)也 是獲取和改變節(jié)目信道所花的時間。對通信系統(tǒng)所作的改變(即降低輸入 信號的信噪比(SNR)以及/或者增加調(diào)制格式和解碼功能的復(fù)雜性)可能大 大影響信道改變時間。信道獲取時間的一個重要要素涉及確定和校正頻率 偏移。頻率偏移是期望接收頻率和實(shí)際接收頻率之間所存在的偏移。
接收系統(tǒng)，如衛(wèi)星接收器中所使用的那些接收系統(tǒng)，通常與系統(tǒng)部件 如衛(wèi)星接收器中的低噪聲塊變頻器(LNB)和調(diào)諧器以及時鐘基準(zhǔn)誤差所造 成的頻率偏移相抗衡。偏移可能保持為靜態(tài)的，或者可能隨時間或溫度變 化而變。信道獲取時間的主要部分都花在以下方面確定接收信號的頻率 偏移，然后提供頻率偏移校正的手段，使得可以實(shí)現(xiàn)正確的信號解調(diào)。
確定和校正接收器中頻率偏移問題的一個當(dāng)前解決辦法是，使用控制 回路，如數(shù)字解調(diào)器中的數(shù)字載波跟蹤回路。調(diào)節(jié)控制回路，以允許控制 回路確定、并在某些情況下校正可能存在的頻率偏移。然而，載波跟蹤回路的性能取決于接收的信號質(zhì)量以及所操作的信號類型。用于諸如衛(wèi)星接
收器的產(chǎn)品的當(dāng)前系統(tǒng)在以下環(huán)境下工作SNR大于3dB，且調(diào)制格式是正 交相移鍵控(QPSK)。必須恢復(fù)的頻率偏移通常被規(guī)定為±5兆赫(MHz)。在 這些條件下，用作載波恢復(fù)回路的傳統(tǒng)鎖相環(huán)(PLL)不能在整個土5MHz的 可能頻偏內(nèi)定位和鎖定信號。在這種情況下，回路將分步(st印)調(diào)試或 調(diào)節(jié)幾個捕捉范圍，以便覆蓋整個頻偏范圍。如果PLL的捕捉范圍是土lMHz， 則為了恢復(fù)士5MHz的頻率偏移，需要以大約2腿z的步長強(qiáng)行重新調(diào)節(jié)PLL， 以致某些數(shù)量的步長覆蓋全部的所需頻率搜索空間。利用當(dāng)前可得的硬件， 可以較迅速地執(zhí)行該過程，因?yàn)橹恍枰蠹s5步來覆蓋整個范圍，且信號 狀態(tài)允許PLL使用較大捕捉范圍。
然而，前面討論的新衛(wèi)星傳輸規(guī)范(例如DVB-S2)具有在ldB或更低 信噪比下操作的模式。而且，DVB-S2規(guī)范所包含的調(diào)制格式具有比傳統(tǒng)QPSK 系統(tǒng)更多的信號點(diǎn)。例如，DVB-S2規(guī)范包含8-PSK等。對于具有極低SNR 和/或更高constellation (群)類型的模式，必須從舊系統(tǒng)的捕捉范圍減 小傳統(tǒng)PLL載波恢復(fù)系統(tǒng)的捕捉范圍，以便回路鎖定信號而不是鎖定背景 噪聲。如果不減小捕捉范圍，則回路可能鎖定背景噪聲，導(dǎo)致不希望發(fā)生 的無鎖或假鎖狀態(tài)。對于示例情況，為利用新衛(wèi)星傳輸規(guī)范正確鎖定系統(tǒng) 所需的捕捉范圍可以是只有士50KHz。利用這樣一個小捕捉范圍，分步頻率 恢復(fù)方法將需要大約100步。獲取包含大頻率偏移的信號所需的時間將大 大增加，并且有可能用戶認(rèn)為時間增加是不可接受的。
結(jié)果，希望一種新的頻率偏移確定方法。此外，還希望頻率偏移確定 設(shè)備包括某些糾正頻率偏移的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及和通信系統(tǒng)內(nèi)各個處理元件相關(guān)聯(lián)的頻率偏移的確定。更 具體地說，本發(fā)明涉及一種在多種條件下，包括在采用各種調(diào)制方案時的 低信噪比情況，確定頻率偏移的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的設(shè)備包括頻率轉(zhuǎn)換器，用于將輸入信號變換為多個第二信號， 每個第二信號都具有不同頻率。該設(shè)備還包括檢測器，用于測量這多個第 二信號的幅度。該設(shè)備還包括控制器，該控制器能夠確定檢測器所測量的 多個幅度的最大值。
本發(fā)明的方法包括接收輸入信號；將輸入信號和多個頻率相混合， 以產(chǎn)生多個第二信號，每個第二信號都具有不同載波頻率；以及處理這多 個第二信號，以產(chǎn)生多個幅度以及和這些幅度相關(guān)聯(lián)的多個頻率值。另外， 該方法包括從多個幅度中來確定最大幅度。


一旦參考附圖閱讀了以下詳細(xì)說明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得很清楚，其
中
圖1是用于解調(diào)信號的示例鏈路電路的框圖2是本發(fā)明的鏈路電路的框圖3是示出本發(fā)明的頻率偏移確定方法的流程圖。
由以下舉例給出的說明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
具體實(shí)施例方式
以下將描述本發(fā)明的一個或多個具體實(shí)施例。在簡明描述這些實(shí)施例 的過程中，在說明書中沒有描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。應(yīng)該理解，與任何 工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中一樣，在任何這種實(shí)際實(shí)施的開發(fā)中，必須作出許多特 定于實(shí)施的決定，以實(shí)現(xiàn)可能隨實(shí)施而不同的開發(fā)者特定目標(biāo)，如遵從系 統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束。而且，應(yīng)該理解，這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜且 耗時的，然而對于那些從該公開受益的普通技術(shù)人員而言，將是設(shè)計(jì)、制 作和制造的例行事項(xiàng)。
以下描述用于接收衛(wèi)星信號的電路。用于接收其它信號類型的可以由 其它某些裝置來提供信號輸入的其它系統(tǒng)可以包括非常相似的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員可以理解，在此描述的電路的實(shí)施例只是一個潛在實(shí)施例。 因而，在替換實(shí)施例中，可以重新排列或省略電路部件，或者可以添加附 加部件。例如，利用小量修改，可以將所描述的電路配置成用于非衛(wèi)星視 頻和音頻服務(wù)，如從電纜網(wǎng)絡(luò)傳送的那些服務(wù)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1，圖1示出了用于數(shù)字解調(diào)的示例鏈路電路100。在電路 輸入，模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器102連接到頻率轉(zhuǎn)換器104。數(shù)字控制振蕩器(NC0) 106也連接到頻率轉(zhuǎn)換器104。頻率轉(zhuǎn)換器104的輸出連接到抗混疊濾波器 108，且抗混疊濾波器108連接到自動增益控制(AGC)放大器塊IIO。 AGC 放大器塊110的輸出連接到抽取器塊112，抽取器塊112連接到符號定時恢 復(fù)塊114。最后，符號定時恢復(fù)塊114連接到載波跟蹤回路116。鏈路處理 器120連接到NCO 106、載波跟蹤回路116和鏈路存儲器122。為清楚起見， 可能省略某些連接和塊，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道這些省略。以下將 進(jìn)一步描述這些塊的每一個的操作。
鏈路電路100包含A/D轉(zhuǎn)換器102，用于把從調(diào)諧器(未示出)輸送的 一個或多個基帶信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。來自A/D轉(zhuǎn)換器102的數(shù)字信號代表這一個或多個基帶信號的一系列采樣，其中每個采樣都包含例如10位字 數(shù)據(jù)。時鐘信號(未示出)也連接到A/D轉(zhuǎn)換器102，以便產(chǎn)生采樣序列。 可以從諸如晶體的源產(chǎn)生時鐘信號。
然后，來自A/D轉(zhuǎn)換器102的數(shù)字信號被提供給頻率轉(zhuǎn)換器104。頻率 轉(zhuǎn)換器104也接收來自于NC0 106的輸入信號。NCO 106和頻率轉(zhuǎn)換器104 能夠使輸入的數(shù)字信號相對于輸入信號的載波頻率發(fā)生偏移，由此產(chǎn)生經(jīng) 過頻移的數(shù)字信號。NC0 106典型地是可編程頻率數(shù)字信號源?？梢酝ㄟ^鏈 路處理器120來產(chǎn)生對于NCO 106數(shù)字頻率編程的控制。頻率轉(zhuǎn)換器塊104 和NCO 106允許在位于鏈路電路100中的電路中，直接消除由載波跟蹤回 路116確定的頻率偏移。頻率轉(zhuǎn)換器104的輸出把經(jīng)過頻移的數(shù)字信號提 供給抗混疊濾波器108?？够殳B濾波器108典型地是數(shù)字濾波器，用于消除 與期望輸入信號無關(guān)的信號能量、同時使期望輸入信號基本上保持不變地 通過。
濾波后的數(shù)字信號進(jìn)入自動增益控制(AGC)塊IIO。 AGC塊110包含 可控增益數(shù)字信號放大器和信號檢測器。信號檢測器用于測量AGC塊110 中存在的信號的幅度。AGC塊110中的檢測器典型地可以檢測一段時間內(nèi)的 信號總功率。AGC塊110中的檢測器的輸出典型地作為可控增益數(shù)字信號放 大器的控制信號連接在回路中，以致該放大器的輸出可以維持在恒定電平。
AGC塊110從它的可控增益數(shù)字信號放大器輸出經(jīng)過增益補(bǔ)償?shù)男盘枺?并將該經(jīng)過增益補(bǔ)償?shù)男盘柼峁┙o抽取器112。抽取器112根據(jù)輸入信號采 樣率和符號定時恢復(fù)塊114所需采樣率之間的比較來去除經(jīng)過增益補(bǔ)償?shù)?信號的采樣，由此減小有效采樣率。
符號定時恢復(fù)塊114包含控制回路，該控制回路調(diào)節(jié)輸入的抽取后的 信號的相位，以便優(yōu)化采樣位置，并允許對輸入信號中發(fā)送的數(shù)據(jù)符號迸 行最佳檢測。然后，符號定時恢復(fù)塊114的輸出連接到包含載波跟蹤回路116的塊。載波跟蹤回路116包含控制回路，該控制回路相對于期望或正確 載波頻率來確定和校正輸入信號的相位和/或頻率。載波跟蹤回路116典型 地不考慮實(shí)際符號值就執(zhí)行載波頻率的確定和校正。
現(xiàn)在是解調(diào)信號的載波跟蹤回路116的輸出被傳遞給下游處理塊，如 用于進(jìn)一步處理的糾錯塊(未示出)。
在操作中，載波跟蹤回路116確定輸入信號的頻率偏移。鏈路處理器 120控制載波跟蹤回路116的操作參數(shù)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知的回路帶 寬、鎖定范圍以及鎖定范圍的標(biāo)稱頻率。載波跟蹤回路116向鏈路處理器 120輸出值，如載波跟蹤回路116所確定的鎖定狀態(tài)和頻率偏移。然后，這 些值可用于進(jìn)一步對載波跟蹤進(jìn)行編程，以便例如分步調(diào)試(step)鎖定 范圍的標(biāo)稱頻率。鏈路處理器120也可使用這些值來調(diào)節(jié)NC0 106中編程 的頻率。如前所述，載波跟蹤回路116在確定頻率偏移、以及為諸如新衛(wèi) 星系統(tǒng)中所用信號的信號鎖定輸入信號載波頻率上花的時間，可能是不可 接受的。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，圖2示出了本發(fā)明的示例鏈路電路200。在電路的輸入， A/D轉(zhuǎn)換器202連接到頻率轉(zhuǎn)換器204。諸如NCO 206的振蕩器也連接到頻 率轉(zhuǎn)換器204。頻率轉(zhuǎn)換器204的輸出連接到抗混疊濾波器208，且抗混疊 濾波器208連接到AGC放大器塊210。 AGC放大器塊210的輸出連接到抽取 器塊212，抽取器塊212連接到符號定時恢復(fù)塊214。符號定時恢復(fù)塊214 連接到載波跟蹤回路216，最后載波跟蹤回路塊216連接到糾錯塊218。鏈 路處理器220連接到NCO 206、 AGC放大器塊210、載波跟蹤回路216以及 鏈路存儲器222。為清楚起見，可以省略某些連接和塊，但是本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)該知道這些省略。以下將進(jìn)一步描述這些塊的每一個的操作。
鏈路電路200包含A/D轉(zhuǎn)換器202，用于把從調(diào)諧器(未示出)輸送的 一個或多個基帶信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。來自A/D轉(zhuǎn)換器202的數(shù)字信號代表這一個或多個基帶信號的一系列采樣，其中每個采樣都包含例如10位字
數(shù)據(jù)。重要的是要注意，優(yōu)選實(shí)施例把一個或多個基帶信號用作A/D轉(zhuǎn)換 器202的輸入。然而，在另一實(shí)施例中，可以使調(diào)諧器所提供的作為A/D 轉(zhuǎn)換器202輸入的信號位于基帶附近的頻率處，或者位于另一中間頻率 (IF)。
時鐘信號(未示出)也連接到A/D轉(zhuǎn)換器202，以便產(chǎn)生采樣序列?？?以從另一個源(如晶體)產(chǎn)生時鐘信號，并且/或者也可通過鏈路處理器220 來進(jìn)一步控制時鐘信號。在一個實(shí)施例中，鏈路處理器220可以確定為適 當(dāng)處理輸入接收信號所需的時鐘速率。在另一實(shí)施例中，可以以固定速率 執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換器202中的采樣，并且可以在后面的塊中執(zhí)行處理，例如將 采樣信號向下抽取成適當(dāng)采樣率。
然后，來自A/D轉(zhuǎn)換器202的數(shù)字信號被提供給混頻器或頻率轉(zhuǎn)換器 204。頻率轉(zhuǎn)換器204也接收來自于NC0 106的輸入信號。NCO 106和頻率 轉(zhuǎn)換器204能夠使輸入的數(shù)字信號相對于輸入信號的載波頻率發(fā)生偏移， 由此產(chǎn)生經(jīng)過頻移的數(shù)字信號。NCO 106典型地是可編程頻率數(shù)字信號源。 可以通過鏈路處理器120來產(chǎn)生對NC0 106數(shù)字頻率編程的控制。在某些 實(shí)施例中，可以通過后面描述的和鏈路處理器220 —起的、或者和鏈路處 理器220分開的載波跟蹤回路216，來確定控制?？梢砸罁?jù)NC0 206的頻率 偏移調(diào)節(jié)范圍來規(guī)定NCO 206的工作范圍。可以利用許多因素，如輸入數(shù) 字信號的符號率和/或A/D轉(zhuǎn)換器202用來處理輸入基帶信號的采樣率，來 確定該范圍。在一個實(shí)施例中，頻率轉(zhuǎn)換器塊204和NCO 206允許在位于 鏈路電路200中的電路中，直接消除由載波跟蹤回路216所確定的頻率偏 移。校正鏈路電路200內(nèi)的偏移將消除可能發(fā)生的調(diào)諧器重新調(diào)諧，調(diào)諧 器的重新調(diào)諧可能會導(dǎo)致用戶不希望發(fā)生的附加延時。
頻率轉(zhuǎn)換器204的輸出將經(jīng)過頻移的數(shù)字信號提供給抗混疊濾波器208?？够殳B濾波器208典型地是一種數(shù)字濾波器，用于消除與期望輸入信 號無關(guān)的信號能量、同時使期望的輸入信號基本保持不變地通過。取決于 可能用于鏈路電路200中解調(diào)的輸入信號的符號率范圍，抗混疊濾波器208 可以是具有一個或多個固定濾波器或可編程濾波器的濾波器組。在優(yōu)選實(shí) 施例中，可以對抗混疊濾波器208編程，以改變其通帶頻率響應(yīng)和/或其它 特性。在另一實(shí)施例中，可以對濾波器進(jìn)行編程，以匹配輸入的經(jīng)過頻移 的數(shù)字信號的通帶特性。 一種這樣的通帶特性可以是信號帶寬。
濾波后的數(shù)字信號進(jìn)入AGC放大器塊210中。AGC放大器塊210可以包 含可控增益數(shù)字信號放大器和信號檢測器。AGC放大器塊210中的檢測器用 于測量存在的信號的幅度。檢測器可以檢測一段時間內(nèi)的信號總功率，如 均方根(RMS)功率?？梢詫GC塊210中的檢測器的輸出，作為可控增益 數(shù)字信號放大器的控制信號連接在回路中，以致放大器的輸出可以維持在 恒定電平。另外，AGC塊210內(nèi)的檢測器可用于提供輸入信號電平的指示。 然后，可以將檢測器的一個輸出一電平指示符信號，傳送到鏈路處理器220 供進(jìn)一步處理。
AGC塊210從其可控數(shù)字信號放大器輸出經(jīng)過增益補(bǔ)償?shù)男盘枺⒔?jīng) 過增益補(bǔ)償?shù)男盘柼峁┙o抽取器212。抽取器212根據(jù)輸入信號采樣率和符 號定時恢復(fù)塊214所需采樣率之間的比較，來消除經(jīng)過增益補(bǔ)償?shù)男盘柕?采樣，由此減小有效采樣率。
符號定時恢復(fù)塊214包含控制回路，該控制回路調(diào)節(jié)輸入的抽取后的 信號的相位，以便優(yōu)化采樣位置，并允許對輸入信號中發(fā)送的數(shù)據(jù)的符號 進(jìn)行選擇性檢測。符號定時恢復(fù)塊214的輸出連接到載波跟蹤回路216。載 波跟蹤回路216包含控制回路，該控制回路可以相對于期望或正確載波頻 率，來確定和/或校正輸入信號的相位和/或頻率。載波跟蹤回路216可以 不考慮實(shí)際符號值就執(zhí)行該確定和校正。重要的是要注意，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知的，符號定時恢復(fù)塊214 和載波跟蹤回路216可以操作性地互連，并且/或者可以操作性地連接到鏈 路電路200中的其它塊。另外，在此描述的載波跟蹤回路216典型地包含 前面規(guī)定的限制，根據(jù)關(guān)于頻率偏移的輸入信號特性，這些限制可變成固 有的。
現(xiàn)在是去旋轉(zhuǎn)(de-rotated)信號的載波跟蹤回路216的輸出進(jìn)入糾 錯塊218中。典型地，糾錯塊218可以包含用于確定實(shí)際符號值的符號限 幅器模塊。糾錯塊218也可包含符號至位映射器模塊，用于產(chǎn)生位，包括 數(shù)據(jù)和糾錯位。另外，糾錯塊218還包含用于使用和輸入信號中的數(shù)據(jù)一 起發(fā)送的糾錯信息的模塊。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知的，在通信系統(tǒng)如在 此描述的系統(tǒng)中，可以采用多種類型的糾錯方法。 一些糾錯方法可以包括 里德-所羅門(Reed-Solomon)糾錯、網(wǎng)格(Trellis)糾錯或交錯。而且， 也可以使用某些被稱為特比(turbo)碼糾錯和LDPC糾錯的更新類型的糾 錯方法。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知的，可以將這些糾錯方法中的任何一種 單獨(dú)使用，或者組合起來一起使用。
現(xiàn)在參考圖3，圖3示出了包括本發(fā)明方法的流程圖(400)。該流程圖 包含一些步驟，以指示基于本發(fā)明方法的特定實(shí)施例的完整過程。本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以省略或者交換這些步驟中的幾個步驟，以便適應(yīng) 不同的實(shí)施例。首先，在步驟402，調(diào)節(jié)調(diào)諧器，以接收從L帶信號傳送的 信道(例如衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器)。另外，在步驟402，可以在鏈路處理器220的控 制下對鏈路電路200初始化。該初始化可以包括對用于NC0 206、 AGC塊210 和鏈路存儲器222的寄存器的任何初始化。在步驟404，可以對抗混疊濾波 器208的帶寬編程。如果抗混疊濾波器208不允許對濾波器帶寬進(jìn)行編程， 則可以省略步驟404?？梢曰谝韵聨讉€準(zhǔn)則來選擇帶寬，包括輸入信道 的帶寬，輸入信道的信號質(zhì)量和/或工作參數(shù)，或抗混疊濾波器208中的可 能帶寬范圍。在一個實(shí)施例中，可以將抗混疊濾波器208編程為它的最窄可能值，例如500KHz。在另一實(shí)施例中，可以將抗混疊濾波器208編程為 大約等于輸入信道帶寬二分之一的值。
在步驟406，將NCO 206編程為第一或起始頻率?？梢詫⒃擃l率選為 NC0 206的可能調(diào)諧范圍的一端的頻率。例如，最初可以將NC0 206調(diào)諧為 其最低頻率。常常選擇NCO 206的調(diào)諧范圍，以便覆蓋這樣一個特定頻率 范圍，當(dāng)考慮頻率偏移時，可能己知在該特定頻率范圍內(nèi)存在輸入信號。 在優(yōu)選實(shí)施例中，將NCO 206的調(diào)諧范圍選擇成，跨越等于待接收最高帶 寬信號的奈奎斯特頻率的頻率范圍。在另一實(shí)施例中，可以將NCO 206的 調(diào)諧范圍選擇成，跨越等于或大于系統(tǒng)中可能發(fā)生的總頻率偏移的頻率范 圍。
而且，重要的是，應(yīng)該生成并跟蹤用于調(diào)諧NCO 206的模型，因?yàn)樵?過程將需要分步調(diào)試(st印through) —系列頻率。例如，在一個實(shí)施例 中，調(diào)諧始于作為第一頻率的最低頻率，并將結(jié)束于作為最后頻率的最高 頻率，并分步調(diào)試第一頻率和最后頻率之間的一組頻率。在大多數(shù)情況下， 可以將模型存儲在存儲器中，或者可以在調(diào)諧NCO 206之前導(dǎo)出模型作為 鏈路處理器220中的算法。
在NCO 206處于其起始頻率后，在步驟408利用AGC塊210測量信號 功率。在一個實(shí)施例中，可以利用前面描述的、連接到鏈路控制器的AGC 塊210的電平指示符輸出，來進(jìn)行測量。在一個實(shí)施例中，鏈路控制器可 以將電平指示符輸出直接用作測量值，而在其它實(shí)施例中，鏈路控制器可 以執(zhí)行某些附加處理，例如對不同時刻的多個采樣進(jìn)行平均，以便導(dǎo)出測 量值。
在步驟410，將來自鏈路處理器220的測量值存儲在存儲器如鏈路存儲 器222的特定位置。另外，鏈路處理器220可以將NCO 206的頻率指示存 儲在存儲器的單獨(dú)特定位置?？梢砸匀魏斡杏梅绞酱鎯︻l率值，例如可以將頻率值存儲為絕對頻率值、縮放的相對值或相對于中心值或期望值的偏 移值。以后可以使用存儲的值，并且可以基于對存儲值的格式的了解，來
恢復(fù)所需信息。
步驟412初始化重復(fù)分支。如果在步驟412仍然沒有達(dá)到NC0 206的 最后頻率值，則過程前進(jìn)到步驟414，在步驟414將NC0 206改變成調(diào)諧頻 率的下一步長值。在優(yōu)選實(shí)施例中，可以從以前的步長值遞增步長值。遞 增值的值可以取決于多種因素。例如，遞增值可以是選擇用于抗混疊濾波 器208的帶寬值。在任何情況下，遞增值的大小和NCO 206的總頻率范圍 都將確定重復(fù)分支的返回次數(shù)。重復(fù)分支返回到步驟408，以便基于NCO 206 中的新調(diào)諧頻率來測量AGC塊210中的功率。然后，和前面一樣，過程前 進(jìn)到步驟410，以便將該新的測量功率和新的頻率步長值記錄在存儲器中。 最后，過程返回到步驟412，以確定是否達(dá)到NCO 206的最后頻率值。
如果在步驟412已達(dá)到NCO 206的最后頻率值(例如NCO 206的調(diào)諧 范圍的最高頻率值)，則結(jié)束重復(fù)過程，且步驟412的決策分支現(xiàn)在前進(jìn)到 步驟416。在步驟416，開始確定最大測量值的處理。可以通過鏈路處理器 220檢索和處理鏈路存儲器222中先前存儲的值，來確定最大測量功率值。 鏈路處理器可以直接地逐個值進(jìn)行比較，或者可以對多組連續(xù)值應(yīng)用"加 窗"函數(shù)。在加窗函數(shù)中，對來自存儲器的一組連續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以產(chǎn) 生加窗值。在一個實(shí)施例中，將窗口選擇成與輸入信號的帶寬對應(yīng)，并且 窗口中使用的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)是信號帶寬和先前為抗混疊濾波器208選擇的帶寬 的倍數(shù)。可以根據(jù)許多參數(shù)來選擇窗函數(shù)，并且可以以這樣一種方式來選 擇窗函數(shù)，以便通過試圖保證信號將出現(xiàn)在窗函數(shù)內(nèi)，來確保適當(dāng)?shù)男盘?檢測。例如，如果信號帶寬是lOMHz，且所選的抗混疊濾波器帶寬為lMHz， 則"窗"可以是10MHz，且每個窗所取的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)可以是IO。為了使窗口 便于靠近所存儲的第一個值和最后一個值，窗函數(shù)可以始于窗函數(shù)被充滿 的點(diǎn)，并且可以重復(fù)終點(diǎn)值，以充滿窗口，或者窗函數(shù)可以包括分割步驟，以允許減小存儲器終點(diǎn)附近的窗口大小。然后，也可將相同的窗函數(shù)應(yīng)用
于和鏈路存儲器222中存儲的每個幅度值關(guān)聯(lián)的那些頻率值。在生成加窗 值后，比較這些加窗值以確定最大加窗值。
最后，在步驟418，報告最大測量單獨(dú)值或最大測量加窗值，另外也報 告與最大測量單獨(dú)值或最大測量加窗值對應(yīng)的頻率值。然后，這些值可用 于進(jìn)一步調(diào)節(jié)鏈路電路200中的其它塊。在一個實(shí)施例中，可以通過鏈路 控制器218來處理與最大測量值對應(yīng)的頻率報告值，以產(chǎn)生新的值用于對 NC0 206的額定工作頻率進(jìn)行編程。在另一實(shí)施例中，可以通過鏈路處理器 220來處理與最大測量值對應(yīng)的頻率值，以產(chǎn)生回路頻率偏移值，用于對載 波跟蹤回路216進(jìn)行編程。在又一實(shí)施例中，鏈路處理器220可以利用與 最大測量值對應(yīng)的頻率值和最大測量值，來確定向NCO 206或載波跟蹤回 路216應(yīng)用多大調(diào)節(jié)量。 一旦此處描述的處理完成了，鏈路電路200就可 以在其通常操作之下開始處理輸入信號。
在鏈路存儲器220中需要最小量存儲器的另一實(shí)施例中，可以去掉步 驟416，并且可以修改步驟410，以便只存儲到那時的最大測量幅度值和關(guān) 聯(lián)頻率。在該實(shí)施例中，當(dāng)執(zhí)行包括步驟408、 410、 412和414的每個循 環(huán)時，都將最后測量幅度值和當(dāng)前存儲的最大值進(jìn)行比較。如果最后幅度 值大于當(dāng)前存儲值，則用最后幅度值和關(guān)聯(lián)頻率代替當(dāng)前存儲值和關(guān)聯(lián)頻 率值。否則，保持存儲位置不變，直到確定下一幅度值為止。 一旦在步驟 412的決策分支中完成了循環(huán)，則存儲器中的值就是用于步驟418中報告的 值。
利用上述方法和設(shè)備，可以大大減少在信道獲取期間為確定頻率偏移 所花的時間。典型地，即使是對于具有極低SNR如ldB SNR的信號，也可 以在較小誤差如土lMHz內(nèi)確定頻率偏移。利用該方法，將允許載波跟蹤回路 216在低SNR信號所需的窄捕捉范圍內(nèi)操作，并且不需要載波跟蹤回路216分步調(diào)試許多捕捉范圍。該方法也同樣適用于任何調(diào)制格式。
另外，該方法可以用作頻率偏移的一種"粗調(diào)"，以允許將更精確的微
調(diào)保留在另一個塊內(nèi)，例如如前所述的載波恢復(fù)回路216。例如，上述發(fā)明
可用于盡可能大地減小頻率搜索空間，以縮短獲取信號所需的時間。本發(fā)
明可用于將相位微調(diào)期間的獲取搜索空間減小到大約土lMHz或更小。然后， 在該空間，可以利用傳統(tǒng)的獲取方法如前面所述的那些方法，在由于消除 某一部分頻率偏移而減小了的該搜索空間中完成信號獲取。
另外，在此說明的本發(fā)明不限于涉及通信系統(tǒng)初始調(diào)諧的處理。也可 在任何時候使用本發(fā)明所描述的處理，例如檢査到系統(tǒng)先前已發(fā)現(xiàn)正確頻 率偏移的時候，或者如果系統(tǒng)中的頻率偏移可能已經(jīng)改變了、并且現(xiàn)在必 須確定和校正頻率偏移。
本發(fā)明可以有各種修改和替換形式，在附圖中舉例示出了本發(fā)明特定 實(shí)施例，并且將在此進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明將不限于所 公開的特殊形式。相反，本發(fā)明將包括落入如所附權(quán)利要求所定義的本發(fā) 明精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效和替換方案。
權(quán)利要求
1.一種方法(400)，包括以下步驟接收具有第一載波頻率的信號(402)；將所述接收信號和具有多個頻率的信號相混合，以產(chǎn)生多個第二信號，每個第二信號都具有不同載波頻率(402)；處理所述多個第二信號，以產(chǎn)生多個幅度以及和所述多個幅度相關(guān)聯(lián)的多個頻率值(408)；以及從所述多個幅度來確定最大幅度(416)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法(400),其進(jìn)一步包括識別選定頻率值 的步驟，其中所述選定頻率值是和所述最大幅度相關(guān)聯(lián)的頻率值(418)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法(400)，其進(jìn)一步包括利用所述選定頻 率值來校正頻率偏移的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法(400)，其進(jìn)一步包括以下步驟將所 述多個幅度以及和所述多個幅度相關(guān)聯(lián)的所述多個頻率值，按照所述多個 幅度和所述多個頻率的產(chǎn)生順序，存儲在存儲器中(410)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法(400)，其中所述處理步驟進(jìn)一步包括 對所述多個第二信號進(jìn)行濾波，以提高所述幅度值的分辨率(404)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法(400)，其中所述經(jīng)過濾波的第二信號 具有不等于所述第二信號帶寬的帶寬。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(400)，其中所述處理進(jìn)一步步驟包括， 測量所述多個經(jīng)過濾波的第二信號的幅度(408)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(400)，其中所述測量幅度的步驟進(jìn)一 步包括，確定所述經(jīng)過濾波的第二信號的均方根功率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(400)，其中所述混合步驟進(jìn)一步包括， 將所述接收信號和從起始頻率分步遞增到結(jié)束頻率的多個離散頻率相混合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法(400)，其中所述起始頻率低于所述 結(jié)束頻率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法(400),其中所述確定步驟進(jìn)一步包括存儲所述多個幅度和所述多個頻率值；對所述存儲的多個所述幅度和所述存儲的多個所述頻率值進(jìn)行加窗， 以產(chǎn)生多個加窗幅度和多個加窗頻率值；以及從所述多個加窗幅度來確定最大加窗幅度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法(400)，其進(jìn)一步包括識別選定加窗 頻率值的步驟，其中所述選定加窗頻率值是和所述最大加窗幅度相關(guān)聯(lián)的 加窗頻率值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法(400)，其進(jìn)一步包括利用所述選定 加窗頻率值來校正頻率偏移的步驟。
14. 一種設(shè)備(200)，包括頻率轉(zhuǎn)換器(204、 206)，用于將具有第一載波頻率的第一信號變換成多個第二信號，每個所述第二信號都具有不同載波頻率；檢測器(210)，其連接到所述頻率轉(zhuǎn)換器，用于測量所述多個第二信 號的多個幅度；以及處理器(220)，其連接到所述頻率轉(zhuǎn)換器和所述檢測器，由此所述處 理器(220)從所述檢測器(210)所測量的多個幅度值來確定最大幅度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備(200)，其中所述處理器(220)進(jìn) 一步確定選定頻率值，其中所述選定頻率值是和所述最大幅度相關(guān)聯(lián)的頻率值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備(200)，其中所述處理器(220)進(jìn) 一步利用所述選定頻率值來校正頻率偏移。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備(200)，其進(jìn)一步包括存儲器(222)， 用于將所述多個幅度以及和所述多個幅度相關(guān)聯(lián)的所述多個頻率值，按照 所述多個幅度和所述多個頻率值的產(chǎn)生順序存儲在存儲器中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備(200)，其進(jìn)一步包括連接在所述頻 率轉(zhuǎn)換器和所述檢測器之間的濾波器(208)，所述濾波器(208)用于對所 述多個第二信號進(jìn)行濾波，以提高來自所述檢測器的所述幅度值的分辨率。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備(200)，其中所述濾波器(208)的 帶寬不同于具有第二載波頻率的所述信號的帶寬。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備(200)，其中所述處理器(220)進(jìn) 一步存儲所述多個幅度，對所述存儲的多個所述幅度加窗，產(chǎn)生多個加窗 幅度和多個加窗頻率值，并從所述多個加窗幅度來確定最大加窗幅度。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備(200)，其中所述處理器進(jìn)一步確定 和所述最大加窗幅度相關(guān)聯(lián)的選定加窗頻率值。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備(200)，其中所述頻率轉(zhuǎn)換器(204、 206)包括混頻器(204)和振蕩器(206)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備(200)，其中所述振蕩器(206)是 數(shù)字控制振蕩器。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備(200)，其中作為迭代控制所述頻率 轉(zhuǎn)換器的結(jié)果，所述處理器(220)從所述檢測器(210)所測量的多個幅 度來確定最大幅度。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備(200)，其中在不同時間產(chǎn)生所述多 個第二信號的每一個。
26. —種設(shè)備，包括用于接收具有第一載波頻率的信號的裝置(402);用于將所述接收信號和具有多個頻率的信號相混合、以產(chǎn)生多個第二 信號的裝置(402)，每個第二信號都具有不同載波頻率；用于處理所述多個第二信號、以產(chǎn)生多個幅度以及和所述多個幅度相 關(guān)聯(lián)的多個頻率值的裝置(408);以及用于從所述多個幅度來確定最大幅度的裝置(416)。
全文摘要
所公開的實(shí)施例涉及用于確定接收器中頻率偏移的方法和設(shè)備。該設(shè)備包括鏈路電路(200)。該鏈路電路(200)包括頻率轉(zhuǎn)換器(204、206)，用于變換輸入信號；檢測器(210)，用于測量變換后信號的幅度；以及控制器(220)，用于作為控制頻率轉(zhuǎn)換器(204、206)的結(jié)果，來確定檢測器(210)所測量的多個幅度的最大幅度值。該方法(400)包括接收輸入信號；將輸入信號和多個頻率相混合(402)；處理多個第二信號，以產(chǎn)生多個幅度和多個關(guān)聯(lián)頻率值(408)；以及從這多個幅度來確定最大幅度(416)。
文檔編號H04L27/00GK101322369SQ200580052198
公開日2008年12月10日 申請日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月1日
發(fā)明者約翰·西德尼·斯圖爾特 申請人:湯姆遜許可公司