專利名稱：多載波接收機(jī)的頻率偏移估計(jì)器及其頻率偏移估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種多載波接收機(jī)的頻率偏移估計(jì)器。更具體地講，本發(fā)明涉及這樣一種用于在多載波接收機(jī)中估計(jì)頻率偏移的頻率偏移估計(jì)器，其使用時(shí)域的同步信號(hào)執(zhí)行同步，及其頻率偏移估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)在頻域中每個(gè)子載波的位置排列要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過(guò)快速傅立葉逆變換(IFFT)調(diào)制頻域OFDM信號(hào)成為時(shí)域OFDM信號(hào)，并且在時(shí)域中的調(diào)制后的OFDM信號(hào)的前面插入保護(hù)間隔(GI)以防止碼元間干擾。
如在圖1中所示，在OFDM信號(hào)中的時(shí)域同步(TDS)-OFDM信號(hào)具有這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，GI插入到時(shí)域OFDM信號(hào)前面，并且偽噪聲(PN)序列插入到GI前面。該P(yáng)N序列是同步信號(hào)。
TDS-OFDM發(fā)射機(jī)發(fā)送如在圖1中顯示的TDS-OFDM信號(hào)，并且TDS-OFDM接收機(jī)通過(guò)使用PN序列來(lái)同步接收到的信號(hào)，該P(yáng)N序列是插入在時(shí)域TDS-OFDM信號(hào)中的同步信號(hào)。
根據(jù)OFDM碼元，PN序列不同。因此，通過(guò)準(zhǔn)確地獲得PN序列，能夠估計(jì)頻率偏移，該P(yáng)N序列根據(jù)每個(gè)OFDM碼元而不同。
因此，為了準(zhǔn)確地估計(jì)在傳統(tǒng)的TDS-OFDM接收機(jī)中的頻率偏移，盡管在每個(gè)OFDM碼元中的PN序列不同，仍然必須準(zhǔn)確地獲得PN序列。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明的一方面在于提供一種不管是否準(zhǔn)確地獲得同步信號(hào)，均能夠估計(jì)頻率偏移的頻率偏移估計(jì)器，和使用該估計(jì)器的頻率偏移估計(jì)方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述方面，頻率偏移估計(jì)器包括第一信號(hào)產(chǎn)生單元，用于通過(guò)使用同步信號(hào)的I分量產(chǎn)生第一信號(hào)；第二信號(hào)產(chǎn)生單元，用于通過(guò)使用同步信號(hào)的Q分量產(chǎn)生第二信號(hào)；除法器，用于計(jì)算第一信號(hào)對(duì)第二信號(hào)的比率；和偏移檢測(cè)單元，用于基于計(jì)算出的比率，檢測(cè)頻率偏移。
第一信號(hào)產(chǎn)生單元包括第一延遲器，用于將I分量延遲預(yù)定的時(shí)間；和第一加法器，用于計(jì)算I分量和延遲后的I分量之間的差。第二信號(hào)產(chǎn)生單元包括第二延遲器，用于將Q分量延遲預(yù)定的時(shí)間；和第二加法器，用于計(jì)算Q分量和延遲后的Q分量的和。
在第一信號(hào)產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的第一信號(hào)errI如下面的方程定義為errI＝PN(n)cos(Δω·n+φ)-PN(n-D)cos(Δω·(n-D)+φ)。
PN(n)cos(Δω·n+φ)指同步信號(hào)的I分量，D指延遲值，N指時(shí)間變量，φ指相位變量，和Δω指載波頻率偏移。
在第二信號(hào)產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的第二信號(hào)errQ如下面的方程定義為errQ＝PN(n)sin(Δω·n+φ)+PN(n-D)sin(Δω·(n-D)+φ)。
PN(n)sin(Δω·n+φ)指同步信號(hào)的Q分量，D指延遲值，N指時(shí)間變量，φ指相位變量，和Δω指載波頻率偏移。
由除法器計(jì)算出的比率R如下面方程定義，并且偏移檢測(cè)單元基于比率R檢測(cè)頻率偏移ΔωR=errIerrQ=tan(Δω),]]>或1tan(Δω).]]>根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率偏移估計(jì)方法包括步驟使用同步信號(hào)的I分量產(chǎn)生第一信號(hào)；使用同步信號(hào)的Q分量產(chǎn)生第二信號(hào)；計(jì)算第一信號(hào)對(duì)第二信號(hào)的比率；和基于計(jì)算出的比率檢測(cè)頻率偏移。
產(chǎn)生第一信號(hào)的步驟包括下述步驟將I分量延遲預(yù)定的時(shí)間；和計(jì)算I分量和延遲后的I分量之間的差。產(chǎn)生第二信號(hào)的步驟包括下述步驟將Q分量延遲預(yù)定的時(shí)間；和計(jì)算Q分量和延遲后的Q分量的和。
產(chǎn)生第一信號(hào)errI的步驟是基于下面的方程errI＝PN(n)cos(Δω·n+φ)-PN(n-D)cos(Δω·(n-D)+φ)。
PN(n)cos(Δω·n+φ)指同步信號(hào)的I分量，D指延遲值，N指時(shí)間變量，φ指相位變量，和Δω指載波頻率偏移。
產(chǎn)生第二信號(hào)errQ的步驟是基于下面的方程
errQ＝PN(n)sin(Δω·n+φ)+PN(n-D)sin(Δω·(n-D)+φ)。
PN(n)sin(Δω·n+φ)指同步信號(hào)的Q分量，D指延遲值，N指時(shí)間變量，φ指相位變量，和Δω指載波頻率偏移。
使用下面方程計(jì)算出比率R，并且檢測(cè)頻率偏移Δω的步驟是基于比率RR=errIerrQ=tan(Δω),]]>或1tan(Δω)]]>因此，不管是否準(zhǔn)確地檢測(cè)同步信號(hào)，仍能夠準(zhǔn)確地估計(jì)和補(bǔ)償頻率偏移。


通過(guò)參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的某實(shí)施例，本發(fā)明的上述目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖1是顯示傳統(tǒng)的在時(shí)域中的TDS-OFDM信號(hào)的結(jié)構(gòu)的示圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率偏移估計(jì)器的方框圖；和圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率偏移估計(jì)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將要詳細(xì)本發(fā)明實(shí)施例，其中的例子在附圖中顯示。為了解釋本發(fā)明，通過(guò)參考附圖下面描述了多個(gè)實(shí)施例。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率偏移估計(jì)器的方框圖。
頻率偏移估計(jì)器包括第一信號(hào)產(chǎn)生單元210、第二信號(hào)產(chǎn)生單元230、除法器250和偏移檢測(cè)單元270。
第一信號(hào)產(chǎn)生單元210具有第一延遲器211，第二延遲器212，和第一加法器213，并且基于偽噪聲序列(PN)的I分量產(chǎn)生第一信號(hào)，該P(yáng)N序列是同步信號(hào)。
第二信號(hào)產(chǎn)生單元230具有第三延遲器231，第四延遲器232，和第二加法器233，并且基于PN序列的Q分量來(lái)產(chǎn)生第二信號(hào)。
除法器250用從第一信號(hào)產(chǎn)生單元210產(chǎn)生的第一信號(hào)除以從第二信號(hào)產(chǎn)生單元230產(chǎn)生的第二信號(hào)，并且因此，輸出與頻率誤差有關(guān)的函數(shù)，該函數(shù)中去除了時(shí)間變量和相位變量。該時(shí)間和相位分量是可變分量。
偏移檢測(cè)單元270基于從除法器250輸出的與頻率誤差有關(guān)的函數(shù)來(lái)估計(jì)頻率偏移。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率偏移估計(jì)方法的流程圖，參考圖3在下面詳細(xì)地描述該流程圖。
第一信號(hào)產(chǎn)生單元210使用PN序列的I分量產(chǎn)生第一信號(hào)。如果該P(yáng)N序列中存在載波頻率偏移Δω，那么使用方程1來(lái)獲得PN序列的I分量IPN。
IPN＝PN(n)cos(Δω·n+φ)其中，PN(n)表示PN序列函數(shù)，n表示時(shí)間，φ表示相位，和Δω表示載波頻率偏移。
使用方程1獲得的I分量IPN通過(guò)第一和第二延遲器211和212延遲2n，作為I分量I′PN輸出。使用方程2獲得I′PN。
I′PN＝PN(n-2)cos(Δω·(n-2)+φ)在步驟S311，第一加法器213通過(guò)計(jì)算I分量IPN和延遲后的I分量I′PN之間的差來(lái)產(chǎn)生第一信號(hào)errI。使用方程3獲得第一信號(hào)errI。
errI＝IPN-I′PN＝PN(n)cos(Δω·n+φ)-PN(n-2)cos(Δω·(n-2)+φ)第二信號(hào)產(chǎn)生單元230通過(guò)使用PN序列的Q分量來(lái)產(chǎn)生第二信號(hào)。如果在PN序列中存在載波頻率偏移Δω，那么使用方程4獲得PN序列的Q分量的QPN。
QPN＝PN(n)sin(Δω·n+φ)PN(n)表示PN序列函數(shù)，n表示時(shí)間，φ表示相位，和Δω表示載波頻率偏移。
由方程4獲得的Q分量QPN通過(guò)第三延遲器和第四延遲器231和232延遲2n，作為Q分量Q′PN輸出。使用方程5獲得延遲后的Q分量Q′PN。
Q′PN＝PN(n-2)sin(Δω·(n-2)+φ)在步驟S313中，第二加法器233相加Q分量QPN和延遲后的Q分量Q′PN來(lái)產(chǎn)生第二信號(hào)errQ。使用方程6獲得第二信號(hào)errQ。

errQ＝QPN+Q′PN＝PN(n)sin(Δω·n+φ)+PN(n-2)sin(Δω·(n-2)+φ)參考方程3和方程6，分別在第一和第二信號(hào)產(chǎn)生單元511和513中產(chǎn)生的第一和第二信號(hào)errI和errQ的PN(n)是實(shí)數(shù)項(xiàng)。該實(shí)數(shù)項(xiàng)具有固定值并且符號(hào)單獨(dú)變化。因此，方程6能夠擴(kuò)展到方程7。
errI＝PN(n)·{cos(Δω·n+φ)±cos(Δω(n-2)+φ)}errQ＝PN(n)·{sin(Δω·n+φ)±sin(Δω(n-2)+φ)}在步驟S315中，除法器250計(jì)算第一信號(hào)errI對(duì)第二信號(hào)errQ的比率。具體地說(shuō)，使用方程8通過(guò)三角函數(shù)去除PN(n)、n和φ來(lái)從除法器250輸出比率R。
R=errIerrQ=tan(Δω),]]>或1tan(Δω)]]>即，除法器250的輸出信號(hào)涉及Δω的函數(shù)。
接下來(lái)，在步驟S317，偏移檢測(cè)單元270使用方程8的正切函數(shù)的值來(lái)檢測(cè)頻率偏移Δω。例如，如果tan(Δω)值小于1，則與tan(Δω)相應(yīng)的Δω設(shè)置為頻率偏移。如果tan(Δω)值等于或者大于1，則與1tan(Δω)]]>相應(yīng)的Δω設(shè)置為頻率偏移。這個(gè)檢測(cè)是以頻率偏移等于或者小于 的假設(shè)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上，沒(méi)有比 大的頻率偏移。
其結(jié)果是，沒(méi)必要準(zhǔn)確地檢測(cè)PN序列，就能夠準(zhǔn)確地估計(jì)和補(bǔ)償頻率偏移。
根據(jù)以上所述的本發(fā)明實(shí)施例，不需要準(zhǔn)確的PN序列的檢測(cè)，并且不需要考慮根據(jù)碼元而不同的PN序列。另外，防止了由于不準(zhǔn)確的PN序列而產(chǎn)生的頻率偏移估計(jì)誤差，并且沒(méi)必要實(shí)現(xiàn)附加電路來(lái)更準(zhǔn)確地檢測(cè)PN序列。
盡管顯示和描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求及其等效所限定的本發(fā)明的原則和精神的情況下，可以在本實(shí)施例中做出改變。
權(quán)利要求
1.一種多載波接收機(jī)的頻率偏移估計(jì)器，包括第一信號(hào)產(chǎn)生單元，用于通過(guò)使用同步信號(hào)的I分量來(lái)產(chǎn)生第一信號(hào)；第二信號(hào)產(chǎn)生單元，用于通過(guò)使用同步信號(hào)的Q分量來(lái)產(chǎn)生第二信號(hào)；除法器，用于計(jì)算第一信號(hào)對(duì)第二信號(hào)的比率；和偏移檢測(cè)單元，用于基于計(jì)算出的比率來(lái)檢測(cè)頻率偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的頻率偏移估計(jì)器，其中，第一信號(hào)產(chǎn)生單元包括第一延遲器，用于將I分量延遲預(yù)定的時(shí)間；和第一加法器，用于計(jì)算I分量和延遲后的I分量之間的差，和第二信號(hào)產(chǎn)生單元包括第二延遲器，用于將Q分量延遲預(yù)定的時(shí)間；和第二加法器，用于計(jì)算Q分量和延遲后的Q分量的和。
3.如權(quán)利要求1所述的頻率偏移估計(jì)器，其中在第一信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第一信號(hào)errI是在下面的方程定義為errI＝PN(n)cos(Δω·n+φ)-PN(n-D)cos(Δω·(n-D)+φ)其中PN(n)cos(Δω·n+φ)指同步信號(hào)的I分量，D指延遲值，N指時(shí)間變量，φ指相位變量，和Δω指載波頻率偏移。
4.如權(quán)利要求1所述的頻率偏移估計(jì)器，其中在第二信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第二信號(hào)errQ是在下面的方程定義為errQ＝PN(n)sin(Δω·n+φ)+PN(n-D)sin(Δω·(n-D)+φ)其中PN(n)sin(Δω·n+φ)指同步信號(hào)的Q分量，D指延遲值，N指時(shí)間變量，φ指相位變量，和Δω指載波頻率偏移。
5.如權(quán)利要求1所述的頻率偏移估計(jì)器，其中由除法器計(jì)算出的比率R是在下面的方程定義，并且偏移檢測(cè)單元基于該比率R來(lái)檢測(cè)頻率偏移ΔωR=errIerrQ=tan(Δω),]]>或1tan(Δω).]]>
6.一種多載波接收機(jī)的頻率偏移估計(jì)方法，包括步驟使用同步信號(hào)的I分量來(lái)產(chǎn)生第一信號(hào)；使用同步信號(hào)的Q分量來(lái)產(chǎn)生第二信號(hào)；計(jì)算第一信號(hào)對(duì)第二信號(hào)的比率；和基于計(jì)算出的比率來(lái)檢測(cè)頻率偏移。
7.如權(quán)利要求6所述的頻率偏移估計(jì)方法，其中，產(chǎn)生第一信號(hào)的步驟包括將I分量延遲預(yù)定的時(shí)間；和計(jì)算I分量和延遲后的I分量之間的差，和產(chǎn)生第二信號(hào)的步驟包括將Q分量延遲預(yù)定的時(shí)間；和計(jì)算Q分量和延遲后的Q分量的和。
8.如權(quán)利要求6所述的頻率偏移估計(jì)方法，其中產(chǎn)生第一信號(hào)errI的步驟是基于下面的方程errI＝PN(n)cos(Δω·n+φ)-PN(n-D)cos(Δω·(n-D)+φ)其中PN(n)cos(Δω·n+φ)指同步信號(hào)的I分量，D指延遲值，N指時(shí)間變量，φ指相位變量，和Δω指載波頻率偏移。
9.如權(quán)利要求6所述的頻率偏移估計(jì)方法，其中產(chǎn)生第二信號(hào)errQ的步驟是基于下面的方程errQ＝PN(n)sin(Δω·n+φ)+PN(n-D)sin(Δω·(n-D)+φ)其中PN(n)sin(Δω·n+φ)指同步信號(hào)的Q分量，D指延遲值，N指時(shí)間變量，φ指相位變量，和Δω指載波頻率偏移。
10.如權(quán)利要求6所述的頻率偏移估計(jì)方法，其中使用下面的方程計(jì)算比率R，并且檢測(cè)頻率偏移Δω的步驟是基于該比率RR=errIerrQ=tan(Δω),]]>或1tan(Δω).]]>
全文摘要
一種多載波接收機(jī)的頻率偏移估計(jì)器及其頻率偏移估計(jì)方法。該頻率偏移估計(jì)器包括第一信號(hào)產(chǎn)生單元，用于通過(guò)使用同步信號(hào)的I分量來(lái)產(chǎn)生第一信號(hào)；第二信號(hào)產(chǎn)生單元，用于通過(guò)使用同步信號(hào)的Q分量來(lái)產(chǎn)生第二信號(hào)；除法器，用于計(jì)算第一信號(hào)對(duì)第二信號(hào)的比率；和偏移檢測(cè)單元，用于基于計(jì)算出的比率來(lái)檢測(cè)頻率偏移。因此，不管是否進(jìn)行準(zhǔn)確的同步信號(hào)的檢測(cè)，仍能夠準(zhǔn)確地估計(jì)頻率偏移。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1574807SQ200410045248
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者樸贊燮 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社