通信系统及其相位误差估计方法技术方案

本发明专利技术提供一种通信系统及其相位误差估计方法，其中包含一接收模块与一相位误差估计模块。该接收模块接收一输入信号x。该输入信号x于极座标系统中具有一输入相位θ。利用针对函数f(x,θ)的自然对数施以偏微分运算，该相位误差估计模块产生该输入信号x的一相位误差估计值。f(x,θ)代表该接收模块接收到该输入信号x的一机率函数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与通信系统相关，并且尤其与通信系统中的相位误差估计技术相关。
技术介绍
随着电子相关技术的进步，各种类型的通信设备愈来愈普及。目前有许多采用同步解调(coherent demodulation)技术的数位通信系统，例如第二代数位电视卫星广播(digital video broadcasting–satellite,DVB-S2)系统。由于此类系统的接收端必须要能准确估计接收到的信号存在多大的相位误差，因此以可加性白色高斯杂讯(additive white Gaussian noise,AWGN)模型为基础的相位误差估计近年来在信号处理领域中成为一个被重视且广泛研究的议题。在现行技术中，于接收器追踪相位变化的相位误差侦测器(phase error detector,PED)可分为无资料辅助(non-data aided,NDA)、决策导引(decision directed,DD)、软性决策导引(soft decision directed,SDD)等几大类。
技术实现思路
本专利技术提出一种新的通信系统及其相位误差估计方法，可满足克拉梅-劳下限(Cramer-Rao bound,CRB)，亦即可最小化接收端的相位误差估计值和真实相位误差值间的差异。本专利技术的概念可应用在多种通信系统。根据本专利技术的一具体实施例为一种通信系统，其中包含一接收模块与一相位误差估计模块。该接收模块用以接收一输入信号x。该输入信号x于极座标系统中具有一输入相位θ。f(x,θ)代表该接收模块接收到该输入信号x的一机率函数。该相位误差估计模块根据下列方程式产生该输入信号x的一相位误差估计值： θ ^ = ∂ ∂ θ ln f ( x , θ ) . ]]>根据本专利技术的另一具体实施例为一种通信系统，其中包含一接收模块与一相位误差估计模块。该接收模块用以接收一输入信号。该输入信号对应于一传送端利
用一M相-相位偏移调制(M-phase shift keying,M-PSK)所产生的一输出信号。数值M为二的任一正整数次方。该输入信号于极座标系统中具有一输入信号半径r与一输入相位θ。该相位误差估计模块根据该输入信号半径r产生一第一谐波系数h1(r)与一第二谐波系数h2(r)，并根据该输入相位θ产生一第一正弦函数sin(Mθ)与一第二正弦函数sin(2Mθ)。随后，该相位误差估计模块将该第一谐波系数h1(r)乘以该第一正弦函数sin(Mθ)，以产生一第一运算结果，将该第二谐波系数h2(r)乘以该第二正弦函数sin(2Mθ)，以产生一第二运算结果。根据该第一运算结果与该第二运算结果，该相位误差估计模块产生该输入信号的一相位误差估计值。根据本专利技术的另一具体实施例为一种应用于一通信系统的相位误差估计方法，用以估计一输入信号x的一相位误差。首先，该相位误差估计方法执行一判断步骤，判断该输入信号x于极座标系统中的一输入相位θ。f(x,θ)代表接收到该输入信号x的一机率函数。随后，该输入信号x的一相位误差估计值根据下列方程式被产生： θ ^ = ∂ ∂ θ ln f ( x , θ ) . ]]>根据本专利技术的另一具体实施例为一种应用于一通信系统的相位误差估计方法，用以估计一输入信号x的一相位误差。该输入信号x对应于一传送端利用一M相-相位偏移调制(M-PSK)所产生的一输出信号。数值M为二的任一正整数次方。首先，该相位误差估计方法执行一判断步骤，判断该输入信号于极座标系统中的一输入信号半径r与一输入相位θ。根据该输入信号半径r，一第一谐波系数h1(r)与一第二谐波系数h2(r)被产生。根据该输入相位θ，一第一正弦函数sin(Mθ)与一第二正弦函数sin(2Mθ)被产生。随后，该第一谐波系数h1(r)被乘以该第一正弦函数sin(Mθ)，产生一第一运算结果；该第二谐波系数h2(r)被乘以该第二正弦函数sin(2Mθ)，产生一第二运算结果。随后，根据该第一运算结果与该第二运算结果，该输入信号的一相位误差估计值被产生。关于本专利技术的优点与精神可以藉由以下专利技术详述及附图得到进一步的了解。附图说明图1(A)和图1(B)为根据本专利技术的一实施例中的通信系统的功能方块图。图2为根据本专利技术的一实施例中的相位误差估计方法的流程图。符号说明100：通信系统 12：接收模块12A：自动增益控制单元 14：相位误差估计模块S21～S25：流程步骤具体实施方式本说明书中的数学表示式用以说明与本专利技术的实施例相关的原理和逻辑，除非有特别指明的情况，否则不对本专利技术的范畴构成限制。本专利技术所属
中具有通常知识者可理解，有多种技术可实现这些数学式所对应的物理表现形式。以下首先说明根据本专利技术的通信系统及相位误差估计方法可以使相位误差估计结果满足克拉梅-劳下限(Cramer-Rao bound,CRB)。假设一通信系统接收端接收输入信号x，该输入信号x在利用极座标系统(polar coordinate system)表示时具有一输入相位θ。定义可观测量S(x)做为输入相位θ的无偏差估计值(unbiased estimator)，则可观测量S(x)的期望值为：E[S(x)]＝∫S(x)·f(x，θ)dx＝θ， (式1)其中f(x,θ)代表输入信号x的一机率函数。该通信系统接收端产生的相位误差估计值与真实相位误差的估计差值ε(x)为：ε(x)＝S(x)-θcat， (式2)其中θact代表输入信号x的真实相位误差。根据本专利技术的通信系统与相位误差估计方法的主要目标即在于令估计差值ε(x)的变异值(variance)具有一特定下限。且基于相位无偏差的假设，估计差值ε(x)的期望值为零：E[ε(x)]＝∫[S(x)-θact]·f(x，θ)dx＝0。 (式3)在正规情况(regularity condition)下，首先，对期望值E[ε(x)]施以偏微分可得到下列关系式： ∂ ∂ θ E [ ϵ ( x ) ] = ∂ ∂ θ ∫ [ S ( x ) - 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通信系统，包含：一接收模块，用以接收一输入信号x，该输入信号x包含一输入相位θ；以及一相位误差估计模块，用以根据下列方程式产生一相位误差估计值θ^=∂∂θlnf(x,θ),]]>其中f(x,θ)代表该输入信号x的一机率函数。

【技术特征摘要】
1.一种通信系统，包含：一接收模块，用以接收一输入信号x，该输入信号x包含一输入相位θ；以及一相位误差估计模块，用以根据下列方程式产生一相位误差估计值 θ ^ = ∂ ∂ θ ln f ( x , θ ) , ]]>其中f(x,θ)代表该输入信号x的一机率函数。2.一种通信系统，包含：一接收模块，用以接收一输入信号x，该输入信号x包含一输入信号半径r与一输入相位θ，其中该输入信号x是由一M相-相位偏移调制所产生；以及一相位误差估计模块，用以：根据该输入信号半径r产生一第一谐波系数h1(r)与一第二谐波系数h2(r)；根据该输入相位θ产生一第一正弦函数sin(Mθ)与一第二正弦函数sin(2Mθ)；将该第一谐波系数h1(r)乘以该第一正弦函数sin(Mθ)，以产生一第一运算结果，将该第二谐波系数h2(r)乘以该第二正弦函数sin(2Mθ)，以产生一第二运算结果；以及根据该第一运算结果与该第二运算结果产生该输入信号的一相位误差估计值其中该相位误差估计值与的傅利叶级数相关，f(x,θ)代表该接收模块接收到该输入信号x的一机率函数。3.如权利要求2所述的通信系统，其特征在于，该接收模块进一步包含：一自动增益控制单元，用于调整该输入信号x的一信号强度α2，其中α代表一标准化系数；其中该第一谐波系数h1(r)与该第二谐波系数h2(r)与该标准化系数α有关。4.如权利要求3所述的通信系统，其特征在于，该相位误差估计模块根据下列方程式产生该第一谐波系数h1(r)： h 1 ( r ) = 0 , r < d 1 α d 2 + d 3 α ( r - d 4 α ) , r ≥ d 5 α d 6 2 α ( r - d 7 α ) , else , ]]>其中d1～d7各自代表一个常数。5.如权利要求3所述的通信系统，其特征在于，该相位误差估计模块根据下列方程式产生该第二谐波系数h2(r)： h 2 ( r ) = 0 , r < d 8 α d 9 α ( r - d 10 α ) , r ≥ d 8 α , ]]>其中d8～d10各自代表一个常数。6.如权利要求3所述的通信系统，其特征在于，该相位误差估计模块根据下列方程式产生该相位误差估计值 θ ^ = h 1 ( r ) sin ( Mθ ) - h 2 ( r ) sin ( 2 Mθ ) . ]]>7.一种应用于一通信系统的相位误差估计方法，该相位误差估计方法包含：(a)产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：周裕仁，
申请(专利权)人：晨星半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71