專利名稱：近似頻率同步的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及補(bǔ)償偏離解調(diào)系統(tǒng)中的振蕩器頻率的載波頻率的近似頻率同步的方法和設(shè)備。具體地說，本發(fā)明涉及用于多載波調(diào)制信號的解調(diào)系統(tǒng)中的這種方法和設(shè)備，其中多載波調(diào)制(MCM)信號具有包括至少一個(gè)有效符號和一個(gè)基準(zhǔn)符號的幀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明特別可用于使用正交頻分多路復(fù)用技術(shù)(OFDM)進(jìn)行數(shù)字廣播的MCM傳輸系統(tǒng)。
在多載波傳輸系統(tǒng)(MCM，OFDM)中，載波頻率偏移的影響比單載波傳輸系統(tǒng)的載波頻率偏移的影響大得多。MCM對相位噪聲和頻率偏移更敏感，頻率偏移是由于振幅失真和載波間干擾(ICI)產(chǎn)生的。載波間干擾使子載波不再相互正交。在接通電源之后或者稍后，由于用于降頻轉(zhuǎn)換為基帶的振蕩器的頻偏，產(chǎn)生頻率偏移。自激振蕩器的頻率的典型精度約為載波頻率的±50ppm。例如，在S波段中的為2．34Ghz的載波頻率的情況下，將存在大于100kHz(117．25kHz)的最大本機(jī)振蕩器(LO)頻率偏移。上面提及的影響導(dǎo)致非常需要用于頻率偏移校正的算法。
大多數(shù)現(xiàn)有的用于頻率同步的算法把頻率校正分成兩階段。在第一階段中，進(jìn)行近似同步。在第二階段中，實(shí)現(xiàn)精確的校正。頻繁使用的，用于載波頻率的近似同步的算法使用在頻域中具有特殊的頻譜圖樣的同頻符號。這種同步符號是，例如，CAZAC序列(CAZAC=恒定振幅零點(diǎn)自動相關(guān)性)。通過比較接收信號的功率頻譜和發(fā)射信號的功率頻譜，即相關(guān)性，可粗略地估計(jì)載波頻率偏移。這些現(xiàn)有算法都在頻域中起作用。參考，例如Ferdinand Classen，Heinrich Meyr，“移動通信的OFDM系統(tǒng)的同步算法”，ITG-Fachtagung 130，Codierung fuer Quelle，Kanal und Uebertragng，pp．105-113，1994年10月26-28日；及Timothy M．Schmidl，Donald C．Cox，“OFDM的低開銷，低復(fù)雜性[脈沖串]同步”，Proceedings of the IEEEInternational Conference on Communication ICC 1996，pp．1301-1306(1996)。
對于載波頻率的近似同步，Paul H．Moose，“正交頻分多路復(fù)用頻率偏移校正技術(shù)”，IEEE Transaction on Communications，Vol．42，No．10，1994年10月中建議增大子載波之間的間距，以便子載波距離大于接收的和發(fā)射的載波之間的最大頻差。通過降低由快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換的樣本值的數(shù)目，增大子載波距離。這對應(yīng)于降低由快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換的采樣值的數(shù)目。
本發(fā)明的目的是提供即使在對應(yīng)于MCM信號中的多個(gè)子載波距離的頻率偏移的情況下，實(shí)現(xiàn)近似頻率同步的方法和設(shè)備。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供執(zhí)行補(bǔ)償偏離解調(diào)系統(tǒng)中的振蕩器頻率的載波頻率偏移的近似頻率同步的方法，所述解調(diào)系統(tǒng)能夠解調(diào)具有幀結(jié)構(gòu)的信號，所述幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)有效符號和一個(gè)基準(zhǔn)符號，所述基準(zhǔn)符號為調(diào)幅序列，該方法包括下述步驟接收信號；降頻轉(zhuǎn)換接收的信號；執(zhí)行降頻轉(zhuǎn)換信號的振幅解調(diào)，以便產(chǎn)生包絡(luò)；使包絡(luò)與預(yù)定的基準(zhǔn)模式相關(guān)，從而確定載波頻率偏移；和根據(jù)載波頻率偏移，控制振蕩器頻率。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供執(zhí)行補(bǔ)償偏離解調(diào)系統(tǒng)中的振蕩器頻率的載波頻率偏移的近似頻率同步的方法，所述解調(diào)系統(tǒng)能夠解調(diào)具有幀結(jié)構(gòu)的信號，所述幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)有效符號和一個(gè)基準(zhǔn)符號，所述基準(zhǔn)符號為包括兩個(gè)相同序列的調(diào)幅序列，該方法包括下述步驟接收信號；降頻轉(zhuǎn)換接收的信號；執(zhí)行降頻轉(zhuǎn)換信號的振幅解調(diào)，以便產(chǎn)生包絡(luò)，該包絡(luò)具有基于所述兩個(gè)相同序列的兩個(gè)部分；使包絡(luò)的兩個(gè)部分之一與所述兩個(gè)部分的另一部分相關(guān)，從而確定載波頻率偏移；和根據(jù)載波頻率偏移，控制振蕩器頻率。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明為能夠解調(diào)具有幀結(jié)構(gòu)的信號的解調(diào)系統(tǒng)，提供執(zhí)行補(bǔ)償偏離振蕩器頻率的載波頻率偏移的近似頻率同步的設(shè)備，所述幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)有效符號和一個(gè)基準(zhǔn)符號，所述基準(zhǔn)符號為調(diào)幅序列，該設(shè)備包括接收信號的接收裝置；降頻轉(zhuǎn)換接收的信號的下變頻器；執(zhí)行降頻轉(zhuǎn)換信號的振幅解調(diào)，以便產(chǎn)生包絡(luò)的振幅解調(diào)器；使包絡(luò)與預(yù)定的基準(zhǔn)模式相關(guān)，從而確定載波頻率偏移的相關(guān)器；和根據(jù)載波頻率偏移，控制振蕩器頻率的裝置。
根據(jù)第四方面，本發(fā)明為能夠解調(diào)具有幀結(jié)構(gòu)的信號的解調(diào)系統(tǒng)，提供執(zhí)行補(bǔ)償偏離振蕩器頻率的載波頻率偏移的近似頻率同步的設(shè)備，所述幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)有效符號和一個(gè)基準(zhǔn)符號，所述基準(zhǔn)符號為包括兩個(gè)相同序列的調(diào)幅序列，該設(shè)備包括接收信號的接收裝置；降頻轉(zhuǎn)換接收的信號的下變頻器；執(zhí)行降頻轉(zhuǎn)換信號的振幅解調(diào)，以便產(chǎn)生包絡(luò)的振幅解調(diào)器，該包絡(luò)具有基于所述兩個(gè)相同序列的兩個(gè)部分；使包絡(luò)的兩個(gè)部分之一與所述兩個(gè)部分的另一部分相關(guān)，從而確定載波頻率偏移的相關(guān)器；和根據(jù)載波頻率偏移，控制振蕩器頻率的裝置。
本發(fā)明為近似頻率同步，尤其是在MCM系統(tǒng)中的近似頻率同步，提供了一種新的方案。本發(fā)明特別適用于沿著頻率軸使用差分編碼和映射的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，用于近似頻率同步的算法以基準(zhǔn)符號為基礎(chǔ)，該基準(zhǔn)符號由調(diào)幅序列構(gòu)成。該調(diào)幅序列符號的長度可小于有效符號的長度。根據(jù)本發(fā)明的算法可在時(shí)域中使用，也可在頻域中使用。為了確定頻率偏移，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，執(zhí)行接收的MCM符號和預(yù)定的基準(zhǔn)模式的相關(guān)性計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，基準(zhǔn)符號包括至少兩個(gè)相同的調(diào)幅序列，其中根據(jù)對應(yīng)于這些相同序列的解調(diào)部分之間的相關(guān)性，確定頻率偏移。
最好同等于信號的剩余部分的平均振幅，選擇基準(zhǔn)符號的平均振幅，即最好在它們的振幅范圍的中間選擇解調(diào)的調(diào)幅序列的所有樣本。必須注意選擇足夠大的自動增益控制(AGC)的時(shí)間常數(shù)，以便基準(zhǔn)符號的強(qiáng)信號部分不會過度地影響自動增益控制信號。否則，在調(diào)幅序列后產(chǎn)生的信號會被嚴(yán)重衰減。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，基準(zhǔn)符號的調(diào)幅序列被選擇為偽隨機(jī)位序列(PRBS)，因?yàn)檫@樣的序列具有良好的自相關(guān)特性，同時(shí)在應(yīng)該盡可能寬的相關(guān)信號中，具有清楚的相關(guān)最大值。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在已實(shí)現(xiàn)MCM信號的幀同步之后，可利用調(diào)幅序列實(shí)現(xiàn)近似頻率同步。本發(fā)明的算法既可在時(shí)域中起作用，也可在頻域中起作用?？尚Ｕ哌_(dá)±10倍子載波間距的頻率偏移。
下面將根據(jù)公開的附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中

圖1示意地表示了包括根據(jù)本發(fā)明的近似頻率同步設(shè)備的MCM傳輸系統(tǒng)；圖2表示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的近似頻率同步的示意方框圖；圖3示意地表示了包括兩個(gè)相同的序列的基準(zhǔn)符號；圖4示意地表示了具有幀結(jié)構(gòu)的典型MCM信號；圖5表示了近似頻率同步設(shè)備的實(shí)施例的方框圖；圖6表示了近似頻率同步設(shè)備的另一實(shí)施例的方框圖；圖7表示了近似頻率同步設(shè)備的又一實(shí)施例的方框圖。
在詳細(xì)討論本發(fā)明之前，首先參考圖1說明MCM傳輸系統(tǒng)的操作模式。雖然參照如圖1中所示的MCM系統(tǒng)說明本發(fā)明，不過顯然可在不同的信號傳輸方面使用本發(fā)明，只要傳輸?shù)男盘柊ㄓ行Х柡突鶞?zhǔn)符號即可。
參見圖1，圖中表示了基本上對應(yīng)于現(xiàn)有MCM發(fā)射器的MCM發(fā)射器100。例如在William Y．Zou，Yiyan Wu的“COFDMANOVERVIEW”，IEEE Transactions on Broadcasting，vo1．41，No．1，1995年3月中可找到對這種MCM發(fā)射器的說明。
數(shù)據(jù)源102向該MCM發(fā)射器提供串行位流104。輸入的串行位流104被提供給位-載波映射器106，位-載波映射器106根據(jù)輸入的串行位流104產(chǎn)生一系列頻譜108。對該系列頻譜108執(zhí)行快速傅里葉逆變換(IFFT)110，以便產(chǎn)生MCM時(shí)域信號112。MCM時(shí)域信號構(gòu)成MCM時(shí)間信號的有效MCM符號。為了避免由多路失真引起的符號間干擾(ISI)，提供在時(shí)間方面相鄰的MCM信號之間插入固定長度的保護(hù)間隔的裝置114。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，通過在有效符號的前面放置同樣的部分，有效MCM符號的最后部分被用作保護(hù)間隔。圖1中在115處表示了最后得到的MCM符號，并且該MCM符號對應(yīng)于圖4中描述的MCM符號160。
圖4表示了具有幀結(jié)構(gòu)的典型MCM信號的結(jié)構(gòu)。MCM時(shí)間信號的一個(gè)幀由多個(gè)MCM符號160組成。每個(gè)MCM符號160由一個(gè)有效符號162及與該有效符號162相關(guān)的一個(gè)保護(hù)間隔164構(gòu)成。如圖4中所示，每個(gè)幀包括一個(gè)基準(zhǔn)符號166。本發(fā)明可和這種MCM信號一起使用，但是，對于實(shí)行本發(fā)明來說，這種信號結(jié)構(gòu)不是必需的，只要傳輸?shù)男盘柊ㄒ粋€(gè)有效部分和至少一個(gè)基準(zhǔn)符號。
為了獲得圖4中所示的最終的幀結(jié)構(gòu)，提供了為預(yù)定數(shù)目的MCM符號的每個(gè)符號添加基準(zhǔn)符號的裝置116。
根據(jù)本發(fā)明，基準(zhǔn)符號是調(diào)幅位序列。這樣，執(zhí)行位序列的幅度調(diào)制，以便調(diào)幅位序列的包絡(luò)確定基準(zhǔn)符號的基準(zhǔn)模式。當(dāng)在MCM接收器接收MCM信號時(shí)，必須檢測由調(diào)幅位序列的包絡(luò)確定的該基準(zhǔn)模式。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，具有良好的自動相關(guān)特性的偽隨機(jī)位序列被用作幅度調(diào)制的位序列。
基準(zhǔn)符號的長度和重復(fù)率的選擇取決于通過其傳輸MCM信號的信道的特性，例如該信道的相干時(shí)間。另外，基準(zhǔn)符號的重復(fù)率和長度，換句話說各幀中的有效符號的數(shù)目，取決于關(guān)于初始同步的平均時(shí)間，以及在歸因于信道衰減的同步損失后的再同步的平均時(shí)間的接收器要求。
最后得到的具有圖1中在118處所示結(jié)構(gòu)的MCM信號被提供給發(fā)射器前端120。大體上講，在發(fā)射器前端120，執(zhí)行數(shù)／模轉(zhuǎn)換和MCM信號的升頻轉(zhuǎn)換。之后，通過信道122傳輸MCM信號。
下面參考圖1簡要說明MCM接收器130的操作模式。在接收器前端132接收MCM信號。在接收器前端132中，MCM信號被降頻轉(zhuǎn)換，此外還進(jìn)行降頻轉(zhuǎn)換信號的模／數(shù)轉(zhuǎn)換。
降頻轉(zhuǎn)換MCM信號被提供給符號幀／載波頻率同步器134。
符號幀／載波頻率同步器的第一目的是根據(jù)調(diào)幅基準(zhǔn)符號，執(zhí)行幀同步。根據(jù)調(diào)幅基準(zhǔn)符號和存儲在MCM接收器中的預(yù)定基準(zhǔn)模式之間的相關(guān)性，實(shí)行幀同步。
符號幀／載波頻率同步器的第二目的是實(shí)行MCM信號的近似頻率同步。為此，符號幀／載波頻率同步器134用作確定例如，由發(fā)射器的本機(jī)振蕩器和接收器的本機(jī)振蕩器之間的頻差引起的載波頻率的近似頻率偏差的近似頻率同步器。使用確定的頻率，以便實(shí)現(xiàn)近似頻率校正。下面參考圖2和3詳細(xì)說明近似頻率同步器的操作模式。
如上所述，幀同步器134確定MCM信號中基準(zhǔn)符號的位置。根據(jù)幀同步器134的確定，基準(zhǔn)符號抽取器136從來自于接收器前端132的MCM信號抽取成幀信息，即基準(zhǔn)符號。在抽取基準(zhǔn)符號之后，MCM信號被提供給保護(hù)間隔除去裝置138。在MCM接收器中完成的信號處理的結(jié)果是有效MCM符號。
從保護(hù)間隔除去裝置138輸出的有效MCM符號被提供給快速傅里葉變換器140，以便根據(jù)有效符號形成一系列頻譜。之后，把該系列頻譜提供給載波-位映射器142，在載波-位映射器142中，恢復(fù)串行位流。把該串行位流提供給數(shù)據(jù)接收器144。
下面將參考圖2和3，詳細(xì)說明近似頻率同步器的操作模式。如圖2中所示，接收器前端132的輸出端與模／數(shù)轉(zhuǎn)換器200相連。在模／數(shù)轉(zhuǎn)換器200的輸出端對降頻轉(zhuǎn)換MCM信號采樣，并將其提供給幀／計(jì)時(shí)同步器202。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在幀／計(jì)時(shí)同步器前面提供了快速運(yùn)行的自動增益控制(AGC)(圖中未表示)，以便消除快速信道波動。在通過具有較長的信道脈沖響應(yīng)及選頻衰減的多路信道進(jìn)行傳輸?shù)那闆r下，除了一般使用的慢速AGC外，在信號路徑中還使用快速AGC?？焖貯GC把信號的平均振幅范圍調(diào)節(jié)到基準(zhǔn)符號的已知平均振幅。
如上所述，幀／計(jì)時(shí)同步器使用接收信號中的調(diào)幅序列，以便從MCM信號中抽取成幀信息，并從中除去保護(hù)間隔。幀／計(jì)時(shí)同步器202之后是近似頻率同步器204，近似頻率同步器204根據(jù)MCM信號的基準(zhǔn)符號的調(diào)幅序列，估計(jì)近似頻率偏移。在近似頻率同步器204中，確定載波頻率相對于MCM接收器中的振蕩器頻率的頻率偏移，以便在部件206中執(zhí)行頻率偏移校正。借助復(fù)數(shù)乘法執(zhí)行部件206中的頻率偏移校正。頻率偏移校正部件206的輸出被提供給由圖1中所示的快速傅里葉變換器140和載波-位映射器142構(gòu)成的MCM解調(diào)器208。
為了在兩種情況下都執(zhí)行本發(fā)明的近似頻率同步，必須對預(yù)處理的MCM信號進(jìn)行振幅解調(diào)。預(yù)處理可以是，例如MCM信號的降頻轉(zhuǎn)換及模／數(shù)轉(zhuǎn)換。預(yù)處理的MCM信號的振幅解調(diào)的結(jié)果是代表MCM信號的振幅的包絡(luò)。
對于振幅解調(diào)來說，可使用簡單的αmax+βmin-方法。在，例如PalachelsA．DSP-mP Routine Computes Magnitude，EDN，1989年10月26日；和Adams，W．T．，和Bradley，J．Magnitude Approximations forMicroprocessor Implementation，IEEE Micro，Vol．3，No．5，1983年10月中描述了這種方法。
顯然可使用不同于所述的αmax+βmin-方法的振幅確定方法。出于簡化目的，可把振幅計(jì)算簡化為檢測當(dāng)前(current)振幅是大于還是小于平均振幅。則輸出信號由-1／+1序列組成，通過實(shí)現(xiàn)相關(guān)，-1／+1序列可用于確定近似頻率偏移。利用簡單的集成電路(IC)，可容易地實(shí)現(xiàn)這種相關(guān)。
另外，可執(zhí)行在RF前端接收的信號的附加采樣。例如，可利用兩次附加采樣表示接收的信號。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，通過使通過執(zhí)行如上所述的振幅解調(diào)得到的包絡(luò)與預(yù)定的基準(zhǔn)模式相關(guān)，確定MCM信號與MCM接收器中的振蕩器頻率的載波頻率偏移。
在不存在頻率偏移的情況下，接收的基準(zhǔn)符號r(k)將為r(k)=SAM(k)+n(k) (1)其中n(k)表示“附加的高斯噪聲”，SAM表示已被發(fā)送的AM序列。為了簡化該計(jì)算，可忽略附加的高斯噪聲。由此得出r(k)≌SAM(k) (2)在存在恒定的頻率偏移△f的情況下，接收的信號將為r~=SAM(k)·ej2πΔjkTMCM]]>根據(jù)接收的信號r(k)和在接收器中已知的AM序列SAM的相關(guān)性，得到關(guān)于頻率偏移的信息。Σk=1L2r~(k)·SAM*(k)=Σk=1L2|SAM(k)|2ej2πΔfkTMCM--(4)]]>從而，頻率偏移為Δf=12πTMCMarg(Σk=1L2r(k)·SAM*(k))-12πTMCMarg(Σk=1L2|SAM(k)|2)(5)]]>由于自變量︱SAM(k)︱2為零，頻率偏移為Δf=12πTMCMarg(Σk=1L2r~(k)·SAM*)--(6)]]>根據(jù)按照本發(fā)明的近似頻率同步算法的第二實(shí)施例，使用包括如圖3中所示的至少兩個(gè)相同的序列300的基準(zhǔn)符號。圖3表示了MCM信號的具有長度均為L／2的兩個(gè)相同序列300的基準(zhǔn)符號。L表示該基準(zhǔn)符號的這兩個(gè)序列300的值的數(shù)目。
如圖3中所示，在調(diào)幅序列中，具有至少兩個(gè)專用于近似頻率同步的相同部分。這樣的兩個(gè)部分，每個(gè)含有L／2個(gè)樣本，在圖3中表示在調(diào)幅序列的末端。調(diào)幅序列含有大量的樣本。對于相位的明確觀察來說，只應(yīng)使用足以包含2π的相位旋轉(zhuǎn)的足量樣本。在圖3中該數(shù)目被規(guī)定為L／2。
下面給出確定載波頻率偏移的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。根據(jù)圖3，下面的等式適用于這兩個(gè)相同的序列300s(O<k≤L2)≡s(L2<k≤L)----(7)]]>如果不存在頻率偏移，則接收的信號將滿足下面的等式8r(k+L2)≡r(k)O<k≤L2----(8)]]>r(k)表示相同序列的值。k是用于各個(gè)樣本的從1到L／2的索引。
如果存在，例如為△f的頻率偏移，則接收的信號為r~(k)=r(k)·ej2πΔfkTMCM---(9)]]>r~(k+L2)=r(k)·ej2πΔf(k+L2)TMCM----(10)]]>r~(k)]]>表示基于相同序列的接收部分的樣本值。根據(jù)接收信號r~(k+L/2)]]>和接收信號r~(k)]]>的相關(guān)性，得到關(guān)于頻率偏移的信息。該相關(guān)性由下面的等式給出Σk=1L2r~*(k+L2)r~(k)=Σk=1L2|r(k)|2e-j2πΔfL2TMCM---(11)]]>r~*]]>表示上面提及的部分的樣本值的共軛復(fù)數(shù)。
這樣，頻率偏移為Δf=12πL2TMCMarg(Σk=1L2r~(k+L2)·r~*(k))-12πL2TMCMarg(Σk=1L2|r(k)~|2)(12)]]>由于自變量︱r(k)︱2等于零，頻率偏移變成Δf=12πL2TMCMarg(Σk=1L2r~(k+L2)·r~*(k))--(13)]]>從而，顯然在上面說明的兩個(gè)實(shí)施例中，最終得到的相關(guān)性的輸出的最大值的頻率位置確定偏移載波的估計(jì)值。此外，如圖2正所示，以前饋結(jié)構(gòu)的形式執(zhí)行該校正。
圖5中表示了利用基準(zhǔn)符號實(shí)現(xiàn)近似頻率同步的設(shè)備，該基準(zhǔn)符號具有上面已說明的長度均為L／2的兩個(gè)相同部分。
圖5中還表示了幀／計(jì)時(shí)同步器202。如圖5中所示，在幀／計(jì)時(shí)同步器前面，可配置執(zhí)行快速自動增益控制(時(shí)間常數(shù)＜MCM符號持續(xù)時(shí)間)的裝置400。幀／計(jì)時(shí)同步器202的輸出端與可從基準(zhǔn)符號中抽取最后的L個(gè)樣本的抽取裝置402相連。抽取裝置402的輸出端與根據(jù)這L個(gè)樣本，恢復(fù)長度均為L／2的兩個(gè)相同部分的多路分解器404相連。這兩個(gè)相同的部分被提供給執(zhí)行如上所述的相關(guān)計(jì)算的相關(guān)器406。
相關(guān)器406的輸出端與對相關(guān)器406的輸出信號進(jìn)行變元運(yùn)算的運(yùn)算器408相連。運(yùn)算器408的輸出端與使該輸出乘以1／(2π(L／2)TMCM)的乘法器410相連。提供執(zhí)行e-j(πΔfTmcm/l)]]>運(yùn)算的另一運(yùn)算器412，以便根據(jù)對于長度為L的部分，即圖3中所示的相同部分300確定的頻率偏移，得出整個(gè)MCM符號的頻率偏移。
在例如由于高的建筑物密度從而信道具有強(qiáng)反射的情況下，上面說明的相關(guān)性可能不足以得到適當(dāng)?shù)慕祁l率同步。于是，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，可利用存儲的對應(yīng)于基準(zhǔn)符號的兩個(gè)相同序列的預(yù)定基準(zhǔn)模式的相應(yīng)值，對根據(jù)第二實(shí)施例相關(guān)的所述這兩個(gè)部分的相應(yīng)值進(jìn)行加權(quán)。該加權(quán)可使正確地確定頻率偏移的概率達(dá)到最大。該加權(quán)的數(shù)學(xué)表達(dá)如下所示Δf=12πL2TMCMarg(Σk=1L2[r~(k+L2)·r~*(k)]·[SAM(k)SAM*(k+L2)])(14)]]>SAM表示接收器中已知的調(diào)幅序列，S*AM表示其共軛復(fù)數(shù)。
如果在頻域中計(jì)算上述相關(guān)性，則使用Σk=1L2[r~(k+L2)·r~*(k)]·[SAM(k)SAM*(k+L2)](15)]]>的值，而不是自變量的值。作為頻率校正的函數(shù)，使該值達(dá)到最大值。最大值的位置決定頻率偏移的估計(jì)。如上所述，以前饋結(jié)構(gòu)的形式實(shí)現(xiàn)該校正。
圖6中表示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，執(zhí)行近似頻率同步的設(shè)備的方框圖。
左分支中所示的方框400，202，402，404和406對應(yīng)于圖5中的相應(yīng)方框。在圖6的右分支中，表示了已知的AM序列的準(zhǔn)備。從存儲器420讀出該已知的AM序列，并把其提供給抽取裝置422，抽取裝置422從已知的AM序列中抽取最后的L個(gè)樣本。抽取裝置422的輸出端與具有一個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端的多路分解器424相連，以便恢復(fù)長度均為L／2的兩個(gè)相同部分。多路分解器的兩個(gè)輸出端都與相關(guān)器426相連，相關(guān)器426實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)相同部分之間的相關(guān)性。
提供有乘法器428，乘法器428使相關(guān)器406的輸出乘以相關(guān)器426的輸出。乘法器425的輸出端與變元運(yùn)算器408相連。乘法器的輸出順序地被提供給變元運(yùn)算器408，乘法器410和運(yùn)算器412。這些裝置的操作模式對應(yīng)于圖5中所示的相應(yīng)裝置的操作模式。
圖7中表示了在頻域中執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的近似頻率同步的設(shè)備的備選結(jié)構(gòu)。如圖7中所示，在多路分解器404和相關(guān)器442之間設(shè)置有快速傅里葉變換器440，在多路分解器424和相關(guān)器426之間設(shè)置有快速傅里葉變換器444。相關(guān)器442和446的輸出端與乘法器444相連。乘法器444的輸出端與最大值搜索裝置446相連。最后，設(shè)置有用于執(zhí)行e-j(πΔfTMCM/L)]]>運(yùn)算的裝置448。裝置448的輸出代表近似頻率同步裝置的輸出。
在頻域中執(zhí)行近似頻率同步的情況下，可以在近似頻率同步的檢測之初使用現(xiàn)有的FFT，而不必設(shè)置額外的快速傅里葉變換器。
在上面描述的近似頻率同步之后，在精確的頻率同步是有益的情況下，可進(jìn)行精確的頻率同步。
權(quán)利要求
1．執(zhí)行補(bǔ)償偏離解調(diào)系統(tǒng)(130)中的振蕩器頻率的載波頻率偏移的近似頻率同步的方法，所述解調(diào)系統(tǒng)(130)能夠解調(diào)具有幀結(jié)構(gòu)的信號，所述幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)有效符號(162)和一個(gè)基準(zhǔn)符號(166)，所述基準(zhǔn)符號(166)為調(diào)幅序列，所述方法包括下述步驟接收所述信號；降頻轉(zhuǎn)換所述接收信號；執(zhí)行所述降頻轉(zhuǎn)換信號的振幅解調(diào)，以便產(chǎn)生包絡(luò)；使所述包絡(luò)與預(yù)定的基準(zhǔn)模式相關(guān)，從而確定所述載波頻率偏移；和根據(jù)所述載波頻率偏移，控制所述振蕩器頻率。
2．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述載波頻率偏移被確定為Δf=12πTMCMarg(Σk=1L2r~(k)·SAM*)----(6)]]>其中r~]]>表示所述部分的值；S*AM表示相同序列的值的共軛復(fù)數(shù)；TMCM表示所述有效符號的持續(xù)時(shí)間；k表示索引；及L表示所述基準(zhǔn)符號的所述兩個(gè)序列的值的數(shù)目。
3．執(zhí)行補(bǔ)償偏離解調(diào)系統(tǒng)(130)中的振蕩器頻率的載波頻率偏移的近似頻率同步的方法，所述解調(diào)系統(tǒng)(130)能夠解調(diào)具有幀結(jié)構(gòu)的信號，所述幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)有效符號(162)和一個(gè)基準(zhǔn)符號(166)，所述基準(zhǔn)符號(166)為包括兩個(gè)相同序列(300)的調(diào)幅序列，所述方法包括下述步驟接收所述信號；降頻轉(zhuǎn)換所述接收信號；執(zhí)行所述降頻轉(zhuǎn)換信號的振幅解調(diào)，以便產(chǎn)生包絡(luò)，所述包絡(luò)具有基于所述兩個(gè)相同序列(300)的兩個(gè)部分；使所述包絡(luò)的所述兩個(gè)部分之一與所述兩個(gè)部分的另一部分相關(guān)，從而確定所述載波頻率偏移；和根據(jù)所述載波頻率偏移，控制所述振蕩器頻率。
4．按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所述相關(guān)步驟還包括利用所述兩個(gè)序列的相應(yīng)值，對所述兩個(gè)部分的相應(yīng)值加權(quán)的步驟。
5．按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所述載波頻率偏移被確定為Δf=12πL2TMCMarg(Σk=1L2r~(k+L2)·r~*(k))---(13)]]>其中r~]]>表示所述部分的值；r~*]]>表示所述部分的所述值的共軛復(fù)數(shù)；TMCM表示所述有效符號的持續(xù)時(shí)間；k表示索引；及L表示所述基準(zhǔn)符號的所述兩個(gè)序列的值的數(shù)目。
6．按照權(quán)利要求4所述的方法，其中所述載波頻率偏移被確定為Δf=12πL2TMCMarg(Σk=1L2[r~(k+L2)·r~*(k)]·[SAM(k)SAM*(k+L2)])(14)]]>其中r~]]>表示所述部分的值；r~*]]>表示所述部分的所述值的共軛復(fù)數(shù)；TMCM表示所述有效符號的持續(xù)時(shí)間；k表示索引；及L表示所述基準(zhǔn)符號的所述兩個(gè)序列的值的數(shù)目；SAM表示所述相同序列的值；S*AM表示所述相同序列的所述值的共軛復(fù)數(shù)。
7．按照權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其中所述信號是正交頻分多路復(fù)用信號。
8．按照權(quán)利要求1-7之一所述的方法，還包括在執(zhí)行所述振幅解調(diào)之前，執(zhí)行所述接收的降頻轉(zhuǎn)換信號的快速自動增益控制的步驟。
9．按照權(quán)利要求1-8之一所述的方法，其中執(zhí)行所述振幅解調(diào)的步驟包括利用αmax+βmin-方法計(jì)算所述信號的振幅的步驟。
10．按照權(quán)利要求1-9之一所述的方法，還包括對所述接收的降頻轉(zhuǎn)換信號的各個(gè)振幅采樣，并把所述采樣振幅和預(yù)定門限值比較，以便產(chǎn)生用于執(zhí)行所述振幅解調(diào)的位序列的步驟。
11．按照權(quán)利要求10所述的方法，其中對所述接收的降頻轉(zhuǎn)換信號的各個(gè)振幅采樣的步驟還包括對所述接收的降頻轉(zhuǎn)換信號執(zhí)行附加采樣的步驟。
12．為能夠解調(diào)具有幀結(jié)構(gòu)的信號的解調(diào)系統(tǒng)(130)，執(zhí)行補(bǔ)償偏離振蕩器頻率的載波頻率偏移的近似頻率同步的設(shè)備，所述幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)有效符號(162)和一個(gè)基準(zhǔn)符號(166)，所述基準(zhǔn)符號為調(diào)幅序列，所述設(shè)備包括接收所述信號的接收裝置(132)；降頻轉(zhuǎn)換所述接收信號的下變頻器；執(zhí)行所述降頻轉(zhuǎn)換信號的振幅解調(diào)，以便產(chǎn)生包絡(luò)的振幅解調(diào)器；使所述包絡(luò)與預(yù)定的基準(zhǔn)模式相關(guān)，從而確定所述載波頻率偏移的相關(guān)器；和根據(jù)所述載波頻率偏移，控制所述振蕩器頻率的裝置。
13．按照權(quán)利要求12所述的設(shè)備，包括用于確定所述載波頻率偏移的裝置，所述載波頻率偏移被確定為Δf=12πTMCMarg(Σk=1L2r~(k)·SAM*)--(6)]]>其中r~]]>表示所述部分的值；S*AM表示相同序列的值的共軛復(fù)數(shù)；TMCM表示所述有效符號的持續(xù)時(shí)間；k表示索引；及L表示所述基準(zhǔn)符號的所述兩個(gè)序列的值的數(shù)目。
14．為能夠解調(diào)具有幀結(jié)構(gòu)的信號的解調(diào)系統(tǒng)(130)，執(zhí)行補(bǔ)償偏離振蕩器頻率的載波頻率偏移的近似頻率同步的設(shè)備，所述幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)有效符號(162)和一個(gè)基準(zhǔn)符號(166)，所述基準(zhǔn)符號(166)為包括兩個(gè)相同序列(300)的調(diào)幅序列，所述設(shè)備包括接收所述信號的接收裝置(132)；降頻轉(zhuǎn)換所述接收信號的下變頻器；執(zhí)行所述降頻轉(zhuǎn)換信號的振幅解調(diào)，以便產(chǎn)生包絡(luò)的振幅解調(diào)器，所述包絡(luò)具有基于所述兩個(gè)相同序列(300)的兩個(gè)部分；使所述包絡(luò)的所述兩個(gè)部分之一與所述兩個(gè)部分的另一部分相關(guān)，從而確定所述載波頻率偏移的相關(guān)器；和根據(jù)所述載波頻率偏移，控制所述振蕩器頻率的裝置。
15．按照權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)器包括利用所述兩個(gè)序列(300)的相應(yīng)值，對所述兩個(gè)部分的相應(yīng)值加權(quán)的裝置。
16．按照權(quán)利要求13所述的設(shè)備，包括用于確定所述載波頻率偏移的裝置，所述載波頻率偏移被確定為Δf=1πL2TMCMarg(Σk=1L2r~(k+L2)·r~*(k))(13)]]>其中r~]]>表示所述部分的值；r~*]]>表示所述部分的所述值的共軛復(fù)數(shù)；TMCM表示所述有效符號的持續(xù)時(shí)間；k表示索引；及L表示所述基準(zhǔn)符號的所述兩個(gè)序列的值的數(shù)目。
17．按照權(quán)利要求15所述的設(shè)備，包括確定所述載波頻率偏移的裝置，所述載波頻率偏移被確定為Δf=12πL2TMCMarg(Σk=1L2[r~(k+L2)·r~*(k)]·[SAM(k)SAM*(k+L2)])(14)]]>其中r~]]>表示所述部分的值；r~*]]>表示所述部分的所述值的共軛復(fù)數(shù)；TMCM表示所述有效符號的持續(xù)時(shí)間；k表示索引；及L表示所述基準(zhǔn)符號的所述兩個(gè)序列的值的數(shù)目；SAM表示所述相同序列的值；S*AM表示所述相同序列的所述值的共軛復(fù)數(shù)。
18．按照權(quán)利要求13-17之一所述的設(shè)備，其中所述信號是正交頻分多路復(fù)用信號。
19．按照權(quán)利要求13-18之一所述的設(shè)備，還包括在所述振幅解調(diào)器之前，執(zhí)行所述接收的降頻轉(zhuǎn)換信號的快速自動增益控制的裝置。
20．按照權(quán)利要求13-18之一所述的設(shè)備，其中所述振幅解調(diào)器包括利用αmax+βmin-方法計(jì)算所述信號的振幅的裝置。
21．按照權(quán)利要求13-20之一所述的設(shè)備，還包括對所述接收的降頻轉(zhuǎn)換信號的各個(gè)振幅采樣的裝置，其中所述振幅解調(diào)器包括把所述采樣振幅和預(yù)定門限值比較，以便產(chǎn)生位序列的裝置。
22．按照權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述采樣裝置包括對所述接收的降頻轉(zhuǎn)換信號進(jìn)行附加采樣的裝置。
全文摘要
為了執(zhí)行補(bǔ)償偏離解調(diào)系統(tǒng)(130)中的振蕩器頻率的載波頻率偏移的近似頻率同步,所述解調(diào)系統(tǒng)(130)能夠解調(diào)具有幀結(jié)構(gòu)的信號,所述幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)有效符號(162)和一個(gè)基準(zhǔn)符號(166),所述基準(zhǔn)符號(166)為調(diào)幅序列,首先接收所述信號。之后,降頻轉(zhuǎn)換接收的信號。接下來,執(zhí)行該降頻轉(zhuǎn)換信號的振幅解調(diào),以便產(chǎn)生包絡(luò)。使該包絡(luò)與預(yù)定的基準(zhǔn)模式相關(guān),從而確定載波頻率偏移。最后,根據(jù)該載波頻率偏移,控制振蕩器頻率?；鶞?zhǔn)符號可包括兩個(gè)相同的序列(300)。這種情況下,通過振幅解調(diào)得到的包絡(luò)具有基于這兩個(gè)相同的序列(300)的兩個(gè)部分。使包絡(luò)的這兩個(gè)部分之一和所述兩個(gè)部分的另一部分相關(guān),以便確定載波頻率偏移。根據(jù)確定的載波頻率偏移控制振蕩器頻率。
文檔編號H04J1/00GK1292963SQ98814040
公開日2001年4月25日 申請日期1998年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月14日
發(fā)明者額恩斯特·埃伯來恩, 薩巴赫·巴德利, 斯特番·利普, 斯帝芬·布克浩爾茲, 阿爾伯特·修伯格, 軒茲·格豪瑟 申請人:弗蘭霍菲爾運(yùn)輸應(yīng)用研究公司