CN1845538B - 一种时域信道同步*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时域信道同步***。该时域信道同步***包括信号重采样模块、均衡器中心指示器、信道相关估计器、大步长同步调整控制器、小步长同步调整控制器、信道信息分析器和信号叠加器。均衡器中心指示器的输入为信号重采样模块输出的信号，信道相关估计器的输入与信号重采样模块的输出相连接，信道相关估计器的输出和信道信息分析器的输入相连接，大步长同步调整控制器及小步长同步调整控制器的输出通过信号叠加器叠加后与信号重采样模块相连接。本发明采用大步长和小步长的联合调整来实现多径信号的“拉动”，从而使得多径信号被均衡器最优地覆盖，提高了均衡器对抗多径信号的能力。

Description

一种时域信道同步***

技术领域

本发明涉及一种时域信道***，通过对信道的时域估计和同步跟踪，结合改进的时域线性均衡技术，起到对抗时变多径效应，属于同步信道估计和自适应均衡技术领域。

背景技术

在诸如声音、数据和视频通讯等许多不同的数字信息的实际应用中，均衡器是一种非常重要的元件。均衡器被用作全双工通信中喇叭扩音器的回声消除器或补偿器、数字电视或数字电缆传输中的视频消重影器、无线调制解调器和无线电话的信号调节器等。在信号传输过程中，信道中多径信号的存在会带来码间干扰(ISI)，而码间干扰是产生误差的一个重要原因。在大部分单载波数字应用中，一般都使用时域自适应均衡器来修正ISI错误。

在信号传输过程中，由于周围反射物的移动和接收或发射台的移动，使得各个反射回波的大小，方向和时延都随着时间发生了变化，即信道在传输过程中随时间的变化而发生了变化，通常称为传输中的多普勒效应。

在信道发生时变时，传统的时域自适应均衡器无法跟踪变化的主径信号，从而无法对抗时变的多径效应，而具有虚拟中心的时域线性均衡器无需固定跟踪主径信号，从而使得对抗时变多径效应成为可能。由于均衡器本身的长度是有限的，需要通过合理设置均衡器虚拟中心，使多径信号更好被均衡器覆盖，从而提高均衡器对抗多径信号的能力；同时，均衡器动态跟踪能力也是有限的，需要通过对信道的及时估计和动态调整虚拟中心的位置，提高均衡器对抗时变多径信号能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时域信道同步***。该时域信道同步***通过对信道同步估计来跟踪动态多径的变化，可以帮助确定均衡器的虚拟中心，根据信道的变化对信号进行重采样，动态调整多径信号相对于虚拟中心的位置，使多径信号最优地被自适应均衡器覆盖，从而最佳的对抗动态多径信道。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

本发明所提供的时域信道同步***，包括信号重采样模块、均衡器中心指示器、信道相关估计器、大步长同步调整控制器、小步长同步调整控制器、信道信息分析器和信号叠加器。均衡器中心指示器的输入为信号重采样模块输出的信号，信道相关估计器的输入与信号重采样模块的输出相连接，信道相关估计器的输出和信道信息分析器的输入相连接，信道信息分析器的输出同时和大步长同步调整控制器、小步长同步调整控制器及均衡器中心指示器的输入相连接，大步长同步调整控制器及小步长同步调整控制器输出的步长调整信号通过信号叠加器叠加输出至信号重采样模块，所述信号重采样模块受控于输入的调整步长。

信号重采样模块完成对输入模拟信号R进行采样，得到数字信号T；信道相关估计器完成对信道信息参数的估计；均衡器中心指示器，根据信道信息分析器的输出结果，动态调整多径信号相对于“具有虚拟中心的自适应均衡器”的虚拟中心的位置，从而使得该种均衡器能随着信道变化而自适应的变化；大步长同步调整控制器，根据信道信息分析器的分析结果，完成对信道的大步长同步跟踪控制；小步长同步调整控制器，根据信道信息分析器的分析结果，完成对信道的小步长同步跟踪控制。

数字采样信号T作为信道相关估计器和均衡器中心指示器的输入，信道相关估计器的输出H为信道信息分析器和小步长同步调整控制器的输入，信道信息分析器输出控制信息C为均衡器中心指示器、大步长同步调整控制器和小步长同步调整控制器的输入，信道信息分析器输出步长控制信息L给大步长同步调整控制器。大步长同步调整控制器输出S1和小步长同步调整控制器输出S2，加和产生步长控制信号S给压控晶体振荡器控制或重采样器，均衡器中心指示器的输出信号为数据信号0和控制信号I。数字信号T为采样后的数据复信号，数字信号0为输出给均衡器的信号，数字信号C、G、I为布尔型控制信号，用于指示控制的状态，数字信号H、S1、S2、S、L为数据型控制信号，用于指示具体控制的大小。

信号重采样模块可以由一个A/D采样器和一个压控晶体振荡器构成，输入模拟信号R进入A/D采样器，A/D采样器在压控晶体振荡器的控制下生成数字采样信号T，此时信号叠加器的输出连接到信号重采样模块的压控晶体振荡器；信号重采样模块还可以由一个A/D采样器、一个固定晶体振荡器和一个信号重采样器构成，A/D采样器受固定晶体振荡器的控制，输入模拟信号R通过A/D采样器后再进入信号重采样器，得到数字采样信号T，此时信号叠加器的输出连接到信号重采样模块的固定晶体振荡器。

所述信号重采样器包括一个加法和控制器、两个内插器、一个数据选通控制器和三个延时单元。加法和控制器的三个输出分别和三个延时单元连接，两个延时单元的输出和内插器连接，另一个延时单元的输出和两个内插器的输出连到接数据选通控制器。加法和控制器的输入为步长变化量Δu，加法和控制器对Δu取模运算得到步长输出u；内插器完成数据的内插运算，根据步长输出u的大小，对数据进行重采样，内插器可以是正弦结构的内插器，也可以是Farrow结构的内插器；数据选通控制器，根据内插器和加法和控制器的输出决定输出重采样后的信号。

信道相关估计器包括两个信道相关器、两个平方器、一个信号叠加器和一个能量聚合滤波器。信道相关器的两个输入分别为采样信号的同相分量II和正交分量IQ，信道相关器的输出为平方器的输入，同相路信号和正交路信号的平方器输出为信号叠加器的输入，信号叠加器的输出为能量聚合滤波器的输入，能量聚合滤波器的输出即为信道相关器的输出。

所述信道相关器，为时域信号相关器，通过前导字或其他预置序列的相关得到信道的时域冲击响应；平方器对信号进行平方运算，以消除掉相位偏差的影响；信号叠加器对信号进行加和运算；能量聚合滤波器对信号相关估计能量信号进行匹配聚合。

信道相关器利用传输信号中的前导字或其他已知信息，对输入信号进行异步相关运算，考虑到噪声的影响对相关的输出进行门限检测，超过门限的响应数值作为信道的时域冲击响应，其中相关器可以是整数倍的相关器，也可以是分数倍的相关器。如：“PN255+0”的M序列采用对角的BPSK映射得到256个符号，对于将此256个符号作为前导字、1024个符号作为数据的帧结构，信道相关器选用该256个符号做异步相关，再对相关器的输出门限选择，对超过门限的相关值作为信道时域冲击响应。

所述能量聚合滤波器，其滤波器结构为一个FIR滤波器，且所述滤波器能够对信号进行叠加，该滤波器系数要求和相关器输出信号相匹配。考虑到相关器为平方和的相关，该滤波器系数应为SINC函数的平方。另外，考虑到硬件实现上的问题，该滤波器系数可以简化为“中间大，两边小”的形状，如三角型的滤波器系数、半圆型的滤波器系数、或抛物线的滤波器系数等系数模型。

信道信息分析器包括一个信息检测器、一个区域划分器、一个区域峰值检测器、一个状态控制机和一个方向置信计数器。信息检测器的输入信号为信道估计信息，信息检测器的输出为区域划分器的输入，区域划分器的输出为区域峰值检测器的输入，区域峰值检测器的输出为状态控制机的输入，状态控制机的输出为方向置信计数器的输入。

所述信息检测器，完成对信道相关估计器估计的信道信息进行检测，找到信息所在的区域位置，为区域划分器的工作做准备；区域划分器，对信息检测器找到的信道信息进行时间区域上的划分；区域峰值检测器，对不同区域内的信道信息进行提取，找出该区域内相关值最大的峰值的大小和相对位置并输出；状态控制机，以区域峰值检测器输出的各区域内峰值的大小和位置为触发，以状态机的工作流程图为机制，调整工作状态；方向置信计数器，通过对控制信号的置信来最终产生输出的控制信息。

所述信息检测器，完成从信道相关估计器输出的信息中检测到要分析的信道信息，包括一个门限检测器、位置信息计数器和一个置信计数器。如对于上述“256前导字+1024数据”的帧结构，信道相关估计器估计的信道信息为信道的时域冲击响应，该时域冲击响应会根据帧结构的情况周期出现，每1280个符号出现一次，信息检测器首先对相关值进行门限检测，超过门限则置信计数器开始计数，当每隔1280个符号超过门限的情况又出现则计数加1，否则减1，门限值为0时信息检测器复位，如果置信计数器超过门限置信数，比如6，则标志信道信息的位置已经找到。通过该种置信的方法，信息检测器完成对信道信息的检测。

所述状态控制机，为几个状态之间的状态协调控制机，根据区域划分器和区域峰值检测器的输出结果，动态调整***状态的变化，同时输出控制信号给置信计数器，控制信号为+1、-1或0的布尔型信号，其中+1指示为大步长加快采样速率，-1指示为大步长减慢采样速率，0为不做大步长调整。

所述方向置信计数器确定调整的方向，防止调整方向的变化过于频繁，计数器对持续为正的情况或持续为负的情况计数，当计数满足一定的门限时，则输出方向控制信号。

大步长同步调整控制器大步长地调整数据在均衡器中的位置，使多径信号最优地被均衡器覆盖，从而增强均衡器对抗多径信号的能力。大步长调整控制器根据信道信息分析器输出的控制信号C和L的具体数值，产生步长调整信号S1。S1的符号决定加快或者减慢采样速率，步长调整信号的具体数值决定采样速率调整的大小。S1的符号根据控制信号C的符号决定的，S1的具体数值是通过对L采用适当的加权来决定的，要求变化的过程为平滑的变化过程，即加权函数的一阶导数连续，加权的方法有很多，如采用y＝x³的加权方法。L越大，S1就越大，“拉动”的速度就越快；L越小，S1就越小，“拉动”的速度就越慢，目的是完成一个不间断的、平滑的、渐进的“拉动”。

小步长同步调整控制器包括一个信道鉴频滤波器和一个环路滤波器。信道鉴频滤波器的输入为信道估计信息和信道信息分析器输出的控制信息，信道鉴频滤波器的输出和信道信息分析器输出的控制信息为环路滤波器的输入，环路滤波器的输出为小步长控制信息。

所述信道鉴频滤波器为一个FIR结构的滤波器和一个数据选通器，滤波器的输出结果输入到数据选通器中，数据选通器根据信道信息分析器输出的控制信息决定滤波器的输出是否作为信道鉴频滤波器的输出，从而使滤波器完成了一种“照相方式”的鉴频滤波功能。滤波器的长度为区域划分器划分的中心区域大小，滤波器的抽头系数模型为中心奇对称的模型，即“两边大、中间小”的模型，滤波器抽头系数模型可以是一阶线性函数型，或者正余切函数型或者抛物线函数型。

所述环路滤波器为二阶有源比例积分低通滤波器的结构，具体的系数根据环路公式计算。

本发明设计的时域信道同步***，通过对信道同步估计来跟踪动态多径的变化，可以帮助确定均衡器的虚拟中心，根据信道的变化对信号进行重采样，动态调整多径信号相对于虚拟中心的位置。随着多径信号的变化，本发明采用大步长和小步长的联合调整来实现多径信号的“拉动”，从而使得多径信号被均衡器最优地覆盖，提高了均衡器对抗多径信号的能力。

附图说明

图1为本发明信道同步***结构模块框图。

图2为本发明第一实施例信道结构模块框图。

图3为本发明第二实施例信道结构模块框图。

图4为信号重采样器的功能模块框图。

图5为Farrow内插器的结构模块框图。

图6为信道相关估计器功能模块框图。

图7为能量聚合滤波器示例系数简图。

图8为信道信息分析器功能模块框图。

图9为小步长同步调整控制器功能模块框图。

图10为信道信息分析器功能示例简图。

图11为状态机控制流程图。

图12为信道鉴频滤波器系数示例简图。

图13为环路滤波器结构模块框图。

图14为大步长同步调整控制加权示例(y＝x³)。

图15为小步长同步调整控制示例简图。

具体实施方式

以数字电视地面广播传输***为应用实例。该***发端采用单载波调制方式，传输帧的帧结构为“前导字+数据”的结构，其中前导字为“PN255+0”的M序列，映射方式为对角的BPSK方式，即，0映射为(4.5，4.5)，1映射为(-4.5，-4.5)；数据为经过编码保护的传输信息和***信息，长度为1024个符号，映射方式为4QAM方式。为了对抗地面广播环境下的恶劣信道情况，即接收到的信号为各种反射波的叠加，同时为了能实现高质量的移动接收，***采用“一种具有虚拟中心的时域自适应均衡器”。本发明的信道同步***利用前导字做信道估计，得到动态信道的信道信息，通过控制重采样器或A/D采样器来调整多径信号，使得多径信号最优的被均衡器覆盖。

模拟信号R经过采样后成为数字信号T，数字信号T为QAM的解调信号，采样率为符号率的2倍，解调信号经过信号重采样器进行重采样(也可以通过控制压控晶体振荡器来进行重采样)，重采样器受控于输入的调整步长。经过重采样后的复数据信号送入到工作在采样率上的信道相关估计器，信道相关估计器将输入信号的I路和Q路分别同“PN255+0”的前导字进行相关，并平方累加，得到相关信息，即信号的时域相关能量值。再经过如图7所示的能量聚合滤波器进行能量匹配滤波，然后将经过能量匹配的相关信息分别送入大步长同步控制器和小步长同步控制器。

本发明所提供的时域信道同步***，包括信号重采样模块、均衡器中心指示器、信道相关估计器、大步长同步调整控制器、小步长同步调整控制器、信道信息分析器和信号叠加器。均衡器中心指示器的输入为信号重采样模块输出的信号，信道相关估计器的输入与信号重采样模块的输出相连接，信道相关估计器的输出和信道信息分析器的输入相连接，信道信息分析器的输出同时和大步长同步调整控制器、小步长同步调整控制器及均衡器中心指示器的输入相连接，大步长同步调整控制器及小步长同步调整控制器的输出通过信号叠加器叠加后与信号重采样模块相连接。

信号重采样模块完成对输入模拟信号R进行采样，得到数字信号T；信道相关估计器完成对信道信息参数的估计；均衡器中心指示器，根据信道信息分析器的输出结果，动态调整多径信号相对于“具有虚拟中心的自适应均衡器”的虚拟中心的位置，从而使得该种均衡器能随着信道变化而自适应的变化；大步长同步调整控制器，根据信道信息分析器的分析结果，完成对信道的大步长同步跟踪控制；小步长同步调整控制器，根据信道信息分析器的分析结果，完成对信道的小步长同步跟踪控制。

数字采样信号T作为信道相关估计器和均衡器中心指示器的输入，信道相关估计器的输出H为信道信息分析器和小步长同步调整控制器的输入，信道信息分析器输出控制信息C为均衡器中心指示器、大步长同步调整控制器和小步长同步调整控制器的输入，信道信息分析器输出步长控制信息L给大步长同步调整控制器。大步长同步调整控制器输出S1和小步长同步调整控制器输出S2，加和产生步长控制信号S给压控晶体振荡器控制或重采样器，均衡器中心指示器的输出信号为数据信号0和控制信号I。数字信号T为采样后的数据复信号，数字信号0为输出给均衡器的信号，数字信号C、G、I为布尔型控制信号，用于指示控制的状态，数字信号H、S1、S2、S、L为数据型控制信号，用于指示具体控制的大小。

信号重采样模块可以由一个A/D采样器和一个压控晶体振荡器构成，输入模拟信号R进入A/D采样器，A/D采样器在压控晶体振荡器的控制下生成数字采样信号T，此时信号叠加器的输出连接到信号重采样模块的压控晶体振荡器；信号重采样模块还可以由一个A/D采样器、一个固定晶体振荡器和一个信号重采样器构成，A/D采样器受固定晶体振荡器的控制，输入模拟信号R通过A/D采样器后再进入信号重采样器，得到数字采样信号T，此时信号叠加器的输出连接到信号重采样模块的固定晶体振荡器。

所述信号重采样器包括一个加法和控制器、两个内插器、一个数据选通控制器和三个延时单元。加法和控制器的三个输出分别和三个延时单元连接，两个延时单元的输出和内插器连接，另一个延时单元的输出和两个内插器的输出连到接数据选通控制器。加法和控制器的输入为步长变化量Δu，加法和控制器对Δu取模运算得到步长输出u；内插器完成数据的内插运算，根据步长输出u的大小，对数据进行重采样，内插器可以是正弦结构的内插器，也可以是Farrow结构的内插器；数据选通控制器，根据内插器和加法和控制器的输出决定输出重采样后的信号。

信道相关估计器包括两个信道相关器、两个平方器、一个信号叠加器和一个能量聚合滤波器。信道相关器的两个输入分别为采样信号的同相分量II和正交分量IQ，信道相关器的输出为平方器的输入，同相路信号和正交路信号的平方器输出为信号叠加器的输入，信号叠加器的输出为能量聚合滤波器的输入，能量聚合滤波器的输出即为信道相关器的输出。

所述信道相关器，为时域信号相关器，通过前导字或其他预置序列的相关得到信道的时域冲击响应；平方器对信号进行平方运算，以消除掉相位偏差的影响；信号叠加器对信号进行加和运算；能量聚合滤波器对信号相关估计能量信号进行匹配聚合。

信道相关器利用传输信号中的前导字或其他已知信息，对输入信号进行异步相关运算，考虑到噪声的影响对相关的输出进行门限检测，超过门限的响应数值作为信道的时域冲击响应，其中相关器可以是整数倍的相关器，也可以是分数倍的相关器。如：“PN255+0”的M序列采用对角的BPSK映射得到256个符号，对于将此256个符号作为前导字、1024个符号作为数据的帧结构，信道相关器选用该256个符号做异步相关，再对相关器的输出门限选择，对超过门限的相关值作为信道时域冲击响应。

所述能量聚合滤波器，其滤波器结构为一个FIR滤波器，滤波器要能满足信号叠加的效果，该滤波器系数要求和相关器输出信号相匹配。考虑到相关器为平方和的相关，该滤波器系数应为SINC函数的平方。另外，考虑到硬件实现上的问题，该滤波器系数可以简化为“中间大，两边小”的形状，如三角型的滤波器系数、半圆型的滤波器系数、或抛物线的滤波器系数等系数模型。

信道信息分析器包括一个信息检测器、一个区域划分器、一个区域峰值检测器、一个状态控制机和一个方向置信计数器。信息检测器的输入信号为信道估计信息，信息检测器的输出为区域划分器的输入，区域划分器的输出为区域峰值检测器的输入，区域峰值检测器的输出为状态控制机的输入，状态控制机的输出为方向置信计数器的输入。

所述信息检测器，完成对信道相关估计器估计的信道信息进行检测，找到信息所在的区域位置，为区域划分器的工作做准备；区域划分器，对信息检测器找到的信道信息进行时间区域上的划分；区域峰值检测器，对不同区域内的信道信息进行提取，找出该区域内相关值最大的峰值的大小和相对位置并输出；状态控制机，以区域峰值检测器输出的各区域内峰值的大小和位置为触发，以状态机的工作流程图为机制，调整工作状态；方向置信计数器，通过对控制信号的置信来最终产生输出的控制信息。

所述区域峰值检测器为一个数据搜寻器，从区域划分器的几个缓存器中找到最大值，将该最大值的数值和相对位置输出。对于3个区域的情况，将缓存器R0中的33个数据中，找到最大值P0和相对位置L0，从缓存器R1中的240个数据中找到最大值P1和相对位置L1，从缓存器R2中的240个数据中找到最大值P2和相对位置L2。

所述区域划分器，对信息检测器找到的信道信息进行时间区域上的划分，通过该种方法，对信道信息进行简化提取，区域划分的数目优选为3。如图10：通过信息检测器确定了信息位置，按时间区域划分3个区域，分别为R0、R1和R2区域，R0为中心区域，R1和R2为对称的两边区域，3个区域的大小分别为33个符号、240个符号和240符号，3个区域内的相关值分别存储在3个缓存器中。

所述信息检测器，完成从信道相关估计器输出的信息中检测到要分析的信道信息，包括一个门限检测器、位置信息计数器和一个置信计数器。如对于上述“256前导字+1024数据”的帧结构，信道相关估计器估计的信道信息为信道的时域冲击响应，该时域冲击响应会根据帧结构的情况周期出现，每1280个符号出现一次，信息检测器首先对相关值进行门限检测，超过门限则置信计数器开始计数，当每隔1280个符号超过门限的情况又出现则计数加1，否则减1，门限值为0时信息检测器复位，如果置信计数器超过门限置信数，比如6，则标志信道信息的位置已经找到。通过该种置信的方法，信息检测器完成对信道信息的检测。

所述状态控制机，为几个状态之间的状态协调控制机，根据区域划分器和区域峰值检测器的输出结果，动态调整***状态的变化，同时输出控制信号给置信计数器，控制信号为+1、-1或0的布尔型信号，其中+1指示为大步长加快采样速率，-1指示为大步长减慢采样速率，0为不做大步长调整。

所述方向置信计数器确定调整的方向，防止调整方向的变化过于频繁，计数器对持续为正的情况或持续为负的情况计数，当计数满足一定的门限时，则输出方向控制信号。

大步长同步调整控制器大步长地调整数据在均衡器中的位置，使多径信号最优地被均衡器覆盖，从而增强均衡器对抗多径信号的能力。大步长调整控制器根据信道信息分析器输出的控制信号C和L的具体数值，产生步长调整信号S1。S1的符号决定加快或者减慢采样速率，步长调整信号的具体数值决定采样速率调整的大小。S1的符号根据控制信号C的符号决定的，S1的具体数值是通过对L采用适当的加权来决定的，要求变化的过程为平滑的变化过程，即加权函数的一阶导数连续，加权的方法有很多，如采用y＝x³的加权方法。L越大，S1就越大，“拉动”的速度就越快；L越小，S1就越小，“拉动”的速度就越慢，目的是完成一个不间断的、平滑的、渐进的“拉动”。

大步长控制器对输入的相关信息进行信息检测，从相关信息中找到要分析的信道信息，工作步骤为设定一个门限值，当超过门限值时认为已经初步找到信道相关信息的位置了，考虑到信道相关信息是周期出现的，每隔1280个符号应周期出现一次，所以对于1280个符号后相关峰值又出现的情况，计数器加1，否则减1，当计数器为0时，认为前面的检测是错误的，而当计数器为6时认为足够可信的找到了信道相关信息的位置，并把这个位置信息传给区域划分器。

小步长同步调整控制器包括一个信道鉴频滤波器和一个环路滤波器。信道鉴频滤波器的输入为信道估计信息和信道信息分析器输出的控制信息，信道鉴频滤波器的输出和信道信息分析器输出的控制信息为环路滤波器的输入，环路滤波器的输出为小步长控制信息。

所述信道鉴频滤波器为一个FIR结构的滤波器和一个数据选通器，滤波器的输出结果输入到数据选通器中，数据选通器根据指示信号决定滤波器的输出是否作为信道鉴频滤波器的输出，从而使滤波器完成了一种“照相方式”的鉴频滤波功能。滤波器的长度为区域划分器划分的中心区域大小，滤波器的抽头系数模型为中心奇对称的模型，即“两边大、中间小”的模型，滤波器抽头系数模型可以是一阶线性函数型，或者正余切函数型或者抛物线函数型。

所述环路滤波器为二阶有源比例积分低通滤波器的结构，具体的系数根据环路公式计算。

所述的状态控制机，为几个状态之间的状态协调控制机，根据区域划分器和区域峰值检测器的输出结果，调整***状态的变化，使得多径信号最优的被均衡器覆盖。图11所示的为3个状态的流程图，根据3个区域的最大值之间的关系，动态调整状态的变化，同时输出控制信号给置信计数器，控制信号为+1、-1或0的布尔型信号，其中+1指示为大步长加快采样速率，-1指示为大步长减慢采样速率，0为不做大步长调整。

所述的方向置信计数器，目的是为了确定调整的方向，防止调整方向的变化过于频繁，计数器对持续为正的情况或持续为负的情况计数，当计数满足一定的门限时，则输出方向控制信号。

区域划分器基于该位置信息，将相关信息按时间分成3个区域，如图10所示，3个区域为R0、R1和R2，R0区域大小为33个采样点，R1区域为496个采样点，R2区域也为496个采样点。通过区域划分器得到的三个缓存器，大小分别为33、496和496。区域峰值检测器对于此3个缓存器内的数据进行最大值搜索，如找到最大值P0、P1和P2，同时得到最大值对应的三个相对位置L0、L1和L2。假定P0＝100，P1＝10，P2＝120，L0＝0，L1＝-20，L2＝30。

状态机根据区域峰值检测器输出的三个区域的最大值P0、P1和P2调整工作状态，根据P0＝100、P1＝10和P2＝120的情况，状态机将即通过加快采样率，将峰值P2的位置“拉进”R0的区域，因为“具有虚拟中心的自适应均衡器”的中心位置对应着R0的区域的中心，所以将P2的位置“拉进”R0区域将使得强径落在均衡器的中心位置，从而提高时域均衡器对抗多径信号的能力。状态机输出方向控制信号+1表示加快采样率，同时输出要调整的距离30给方向置信计数器。方向置信计数器在连续收到4个+1时，认为确实是要加快采样的速率，从而输出方向控制信号C为+1，同时输出要调整的距离L为30。

小步长同步调整控制器仅当C为0时候工作，在C为+1时不工作，内部的计数器全部复位为0。大步长同步调整控制器在C为+1的时候开始工作，输出S1根据C＝+1和L＝30，采用y＝x³的加权，S1输出为+27000。

通过步长的加权S为+27000，压控振荡器或信号重采样器根据输入的步长调整+27000，将加快信号的采样率，使得多径信号被“拉动”，从而使得多径P2被均衡器中心覆盖，提高了均衡器对抗多径的性能。

其中，随着采样率的加快，P2逐渐被“拉动”靠近均衡器中心R0区域，L越小，步长S也就越小，“拉动”的速度也就越缓慢。从而实现了平滑的、不间断的、渐进的“拉动”，这种方式对应采用LMS自适应算法的均衡器很重要。

另外，当峰值P2通过大步长同步调整控制器被“拉动”进入R0区域后，大步长同步调整控制器将停止工作，而小步长同步调整控制器开始工作。小步长同步调整控制器举例如图15。其中在R0区域内有2个多径的信号，通过信道相关估计器得到其相关值为3和2，若R0区域的中心如图a所示，则通过信道鉴频滤波器“照相”方式得到鉴频滤波输出值为3×0.5+2×(-0.5)＝0.5，数值0.5通过环路滤波将控制压控振荡器或信号重采样器加快采样速率，从而调整R0区域的中心为图b所示，此时鉴频滤波器的输出值为3×0.4+2×(-0.6)＝0，从而环路进入稳定的状态。

以上所述的例子中可以看出，随着多径信号的变化，本发明采样大步长和小步长的联合调整来实现多径信号的“拉动”，从而使得多径信号被均衡器最优地覆盖，提高均衡器对抗多径信号的能力。

Claims (7)

1.一种时域信道同步***，其特征在于，包括信号重采样模块、均衡器中心指示器、信道相关估计器、大步长同步调整控制器、小步长同步调整控制器、信道信息分析器和信号叠加器；均衡器中心指示器的输入为信号重采样模块输出的信号，信道相关估计器的输入与信号重采样模块的输出相连接，信道相关估计器的输出和信道信息分析器的输入相连接，信道信息分析器的输出同时和大步长同步调整控制器、小步长同步调整控制器及均衡器中心指示器的输入相连接，大步长同步调整控制器及小步长同步调整控制器输出的步长调整信号通过信号叠加器叠加输出至信号重采样模块，所述信号重采样模块受控于输入的调整步长；

信号重采样模块完成对输入模拟信号R进行采样，得到数字信号T；信道相关估计器完成对信道信息参数的估计；均衡器中心指示器，根据信道信息分析器的输出结果，动态调整多径信号相对于“具有虚拟中心的自适应均衡器”的虚拟中心的位置，从而使得该种均衡器能随着信道变化而自适应的变化；大步长同步调整控制器，根据信道信息分析器的分析结果，完成对信道的大步长同步跟踪控制；小步长同步调整控制器，根据信道信息分析器的分析结果，完成对信道的小步长同步跟踪控制。

2.根据权利要求1所述的时域信道同步***，其特征在于，信号重采样模块由一个A/D采样器和一个压控晶体振荡器构成，输入模拟信号R进入A/D采样器，A/D采样器在压控晶体振荡器的控制下生成数字采样信号T，此时信号叠加器的输出连接到信号重采样模块的压控晶体振荡器。

3.根据权利要求1所述的时域信道同步***，其特征在于，信号重采样模块由一个A/D采样器、一个固定晶体振荡器和一个信号重采样器构成，A/D采样器受固定晶体振荡器的控制，输入模拟信号R通过A/D采样器后再进入信号重采样器，得到数字采样信号T，此时信号叠加器的输出连接到信号重采样模块的固定晶体振荡器；

所述信号重采样器包括一个加法和控制器、两个内插器、一个数据选通控制器和三个延时单元；加法和控制器的三个输出分别和三个延时单元连接，两个延时单元的输出和内插器连接，另一个延时单元的输出和两个内插器的输出连到接数据选通控制器；内插器为正弦结构的内插器或者为Farrow结构的内插器；数据选通控制器，根据内插器和加法和控制器的输出决定输出重采样后的信号。

4.根据权利要求1所述的时域信道同步***，其特征在于，信道相关估计器包括两个信道相关器、两个平方器、一个信号叠加器和一个能量聚合滤波器；信道相关器的两个输入分别为采样信号的同相分量II和正交分量IQ，信道相关器的输出为平方器的输入，同相路信号和正交路信号的平方器输出为信号叠加器的输入，信号叠加器的输出为能量聚合滤波器的输入，能量聚合滤波器的输出即为信道相关器的输出；

所述信道相关器，为时域信号相关器，通过前导字或其他预置序列的相关得到信道的时域冲击响应；平方器对信号进行平方运算，以消除掉相位偏差的影响；信号叠加器对信号进行加和运算；能量聚合滤波器对信号相关估计能量信号进行匹配聚合；

信道相关器利用传输信号中的前导字或其他已知信息，对输入信号进行异步相关运算，考虑到噪声的影响对相关的输出进行门限检测，超过门限的响应数值作为信道的时域冲击响应，其中相关器可以是整数倍的相关器，也可以是分数倍的相关器；

所述能量聚合滤波器，其滤波器结构为一个FIR滤波器，且所述滤波器能够对信号进行叠加，该滤波器系数要求和相关器输出信号相匹配；滤波器系数为三角型的滤波器系数、半圆型的滤波器系数、或抛物线的滤波器系数等系数模型。

5.根据权利要求1所述的时域信道同步***，其特征在于，信道信息分析器包括一个信息检测器、一个区域划分器、一个区域峰值检测器、一个状态控制机和一个方向置信计数器；信息检测器的输入信号为信道估计信息，信息检测器的输出为区域划分器的输入，区域划分器的输出为区域峰值检测器的输入，区域峰值检测器的输出为状态控制机的输入，状态控制机的输出为方向置信计数器的输入。

6.根据权利要求1所述的时域信道同步***，其特征在于，大步长调整控制器根据信道信息分析器输出的控制信号C和L的具体数值，产生步长调整信号S1；S1的符号决定加快或者减慢采样速率，步长调整信号的具体数值决定采样速率调整的大小；S1的符号根据控制信号C的符号决定的，S1的具体数值是通过对L进行加权来决定的，加权函数一阶导数连续；所述大步长同步调整控制器大步长地调整数据在均衡器中的位置，使多径信号最优地被均衡器覆盖，从而增强均衡器对抗多径信号的能力。

7.根据权利要求1所述的时域信道同步***，其特征在于，小步长同步调整控制器包括一个信道鉴频滤波器和一个环路滤波器；信道鉴频滤波器的输入为信道估计信息和信道信息分析器输出的控制信息，信道鉴频滤波器的输出和信道信息分析器输出的控制信息为环路滤波器的输入，环路滤波器的输出为小步长控制信息；

所述信道鉴频滤波器为一个FIR结构的滤波器和一个数据选通器，滤波器的输出结果输入到数据选通器中，数据选通器根据信道信息分析器输出的控制信息决定滤波器的输出是否作为信道鉴频滤波器的输出；滤波器的长度为区域划分器划分的中心区域大小，滤波器的抽头系数模型为中心奇对称的模型，是一阶线性函数型，或者正余切函数型或者抛物线函数型；

所述环路滤波器为二阶有源比例积分低通滤波器的结构，具体的系数根据环路公式计算。

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