專利名稱：頻率同步跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信，特別涉及載波和采樣鐘頻率同步跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
手機(jī)電視業(yè)務(wù)簡單地說就是利用手機(jī)終端觀看視頻節(jié)目的業(yè)務(wù)，是近年來全球關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)?；趥鹘y(tǒng)的地面數(shù)字廣播電視技術(shù)，全球已經(jīng)
涌現(xiàn)出多個(gè)手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)，其中主流的標(biāo)準(zhǔn)包括歐洲的DVB-H、韓國的T-DMB、日本的ISDB-T、美國的MediaFLO、以及中國的STiMi等。目前為這些標(biāo)準(zhǔn)分別研發(fā)的集調(diào)諧器、解調(diào)器和解碼器等于一身的單一手機(jī)電視芯片已經(jīng)上市，單一芯片的使用將大大減少手機(jī)的功耗和體積。另外，由于多個(gè)手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)的共同存在，將這些只支持單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的芯片進(jìn)行再次融合，研發(fā)可以同時(shí)支持多個(gè)手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)的單一芯片以極大提高產(chǎn)品競爭力已經(jīng)成為一些主流ASIC廠商的下一個(gè)目標(biāo)。
手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)中大多采用了OFDM技術(shù)，原因是OFDM系統(tǒng)具有優(yōu)越的抗時(shí)延擴(kuò)展能力。但OFDM系統(tǒng)也具有一個(gè)被廣泛關(guān)注的難點(diǎn)就是同步問題。同步性能的好壞直接影響到OFDM系統(tǒng)的性能。OFDM系統(tǒng)的同步通常包括符號定時(shí)同步，載波同步和采樣鐘同步，每種同步通常分為兩個(gè)過程同步捕獲和同步跟蹤，通常在時(shí)域(FFT之前)和頻域(FFT之后)實(shí)現(xiàn)。為方便接收機(jī)端進(jìn)行同步，發(fā)射信號中通常嵌入循環(huán)前綴，散射導(dǎo)頻和連續(xù)導(dǎo)頻等資源。這里連續(xù)導(dǎo)頻將主要用于解決載波和采樣鐘的同步跟蹤問題。但由于每種手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)都具有不同的連續(xù)導(dǎo)頻發(fā)射結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致接收端需要針對不同手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)采用不同的頻率同步跟蹤方法和裝置，這無疑增加了多個(gè)單制式芯片融合時(shí)的復(fù)雜度和成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種載波和采樣鐘頻率同步跟蹤裝置。
3為實(shí)現(xiàn)上述目的， 一種頻率同步跟蹤裝置，包括連續(xù)導(dǎo)頻提取器，把分布在不同子載波上的連續(xù)導(dǎo)頻提取出來；連續(xù)導(dǎo)頻固有相位自我消除器，消除連續(xù)導(dǎo)頻的固有相位信息；最小二乘估計(jì)器，估計(jì)當(dāng)前的載波和采樣鐘頻率偏移值。本發(fā)明的頻率同步跟蹤裝置，使用時(shí)只需要進(jìn)行簡單的參數(shù)配置，就
可以達(dá)到同時(shí)支持多種手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)的目的，以降低芯片融合時(shí)的設(shè)計(jì)復(fù)
雜度和生產(chǎn)成本。


圖l是通用頻率同步跟蹤裝置示意圖;圖2是連續(xù)導(dǎo)頻固有相位自我消除器結(jié)構(gòu)示意圖3是最小二乘估計(jì)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明。如圖1所示，通用頻率同步跟蹤裝置101
的輸入包括己經(jīng)刪去保護(hù)間隔的OF畫時(shí)域基帶信號；匹配當(dāng)前發(fā)射信號模式的連續(xù)導(dǎo)頻子載波序號；匹配當(dāng)前發(fā)射信號模式的相位加權(quán)因子。通用頻率同步跟蹤裝置101的輸出即為載波頻率偏移估計(jì)值和采樣鐘頻率偏
移估計(jì)值。通用頻率同步跟蹤裝置101的功能根據(jù)輸入的參數(shù)值，計(jì)算
得到載波和采樣鐘的頻率偏移估計(jì)值。輸入的參數(shù)值隨手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)的不
同而不同。
下面描述通用頻率同步跟蹤裝置101的具體構(gòu)成。
通用頻率同步跟蹤裝置101包括FFT單元103，連續(xù)導(dǎo)頻提取器105，連續(xù)導(dǎo)頻固有相位信息自我消除器107,最小二乘估計(jì)器109，參數(shù)寄存器111，數(shù)據(jù)寄存器113。
FFT單元103，用于把OF畫信號從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，并根據(jù)發(fā)射信號模式的不同，做不同變換長度的FFT運(yùn)算，例如DRM系統(tǒng)有1152點(diǎn)，1024點(diǎn)，704點(diǎn)和448點(diǎn)等四種FFT長度，DVB-H系統(tǒng)有2K， 4K和8K等三種FFT長度。FFT單元103的輸入為0FDM基帶信號，輸出為恢復(fù)的子載波調(diào)制信息。
連續(xù)導(dǎo)頻提取器105，用于把分布在不同子載波上的連續(xù)導(dǎo)頻提取出來。不同的發(fā)射信號模式，其連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)量和子載波位置也不同。通常相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中會明確規(guī)定連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)量以及它們所占用的子載波
序號。連續(xù)導(dǎo)頻提取器105的輸入包括FFT單元103的輸出值以及參數(shù)寄存
器111的值，輸出為恢復(fù)的連續(xù)導(dǎo)頻。
連續(xù)導(dǎo)頻固有相位自我消除器107，顧名思義，其用于消除連續(xù)導(dǎo)頻的固有相位信息，這樣殘余的相位值將只含有載波和采樣鐘頻率偏移信息，為下一步兩個(gè)頻率偏移值的估計(jì)提供了可能性。連續(xù)導(dǎo)頻固有相位自我消除器107的輸入為連續(xù)導(dǎo)頻提取器105的輸出值，輸出為殘余相位信息。
最小二乘估計(jì)器109，即用于估計(jì)當(dāng)前的載波和采樣鐘頻率偏移值，
進(jìn)而反饋到前端的載波和采樣鐘同步單元進(jìn)行誤差修正。最小二乘估計(jì)器109的輸入包括連續(xù)導(dǎo)頻固有相位自我消除器107的輸出值以及數(shù)據(jù)寄存
器113值，輸出即為載波和采樣鐘頻率偏移估計(jì)值。
參數(shù)寄存器lll，用于存貯與當(dāng)前發(fā)射信號模式相匹配的連續(xù)導(dǎo)頻子載波序號信息，通常這些子載波序號有外部的DSP控制器寫入。DSP控制器事先存貯了大量不同發(fā)射信號模式所對應(yīng)的子載波序號信息。
數(shù)據(jù)寄存器113，用于存貯與當(dāng)前發(fā)射信號模式相匹配的相位加權(quán)因子信息，通常加權(quán)因子有外部的DSP控制器寫入。DSP控制器根據(jù)當(dāng)前的發(fā)射信號模式，通過實(shí)時(shí)計(jì)算得到相應(yīng)的相位加權(quán)因子。
本發(fā)明的通用頻率同步跟蹤裝置具有兩個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)， 一是使用了連續(xù)導(dǎo)頻固有相位自我消除器107， 二是使用了最小二乘估計(jì)器109。消除連續(xù)導(dǎo)頻自身的相位信息是使用連續(xù)導(dǎo)頻進(jìn)行載波和采樣鐘頻率偏移估計(jì)方法中的一個(gè)必不可少的步驟。一個(gè)通常的做法是把接收端恢復(fù)出來的導(dǎo)頻與重建的本地導(dǎo)頻作共軛相關(guān)。而根據(jù)系統(tǒng)的不同，本地導(dǎo)頻可以事先制表并存貯起來，或者通過數(shù)據(jù)輔助的本地導(dǎo)頻生成器實(shí)時(shí)重建。不同的系統(tǒng)不同的模式所對應(yīng)的不同的本地導(dǎo)頻獲得方法增大了芯片融合時(shí)的復(fù)雜度和成本。
本發(fā)明則采用了一種不需要進(jìn)行本地導(dǎo)頻重建的自身固有相位消除方法。該方法原理如圖2所示，這里，輸入x^表示第/7個(gè)時(shí)域0FDM符號的第A個(gè)頻域子載波的調(diào)制數(shù)據(jù)(這里專指連續(xù)導(dǎo)頻)，方框203輸出Aa表示其幅度信息，方框205輸出仗^表示其相位信息，并且d^e (m，2兀/M， m=0， 1，…，M-1}， M表示調(diào)制進(jìn)制信息，如BPSK調(diào)制時(shí) 二2， QPSK調(diào)制時(shí)M二4。相位值乘以輸入進(jìn)制值M (部件207實(shí)現(xiàn))可以使導(dǎo)頻固有相位信息 歸零，從而可以達(dá)到自身相位消除的目的。復(fù)數(shù)合成器209輸出p^即為消 除自身相位信息的連續(xù)導(dǎo)頻，其原理可以描述為『w二AreJ2^".
根據(jù)前面所述，連續(xù)導(dǎo)頻固有相位自我消除器107的輸出為只含有載
波和采樣鐘頻率偏移信息的相位值，連續(xù)導(dǎo)頻的固有調(diào)制相位值在這里將 被消除，所以稱連續(xù)導(dǎo)頻固有相位自我消除器107的輸出為殘余相位信息。
需要指出的是，消除連續(xù)導(dǎo)頻自身相位值從而得到殘余相位值是基于連續(xù) 導(dǎo)頻的頻率同步方法的必不可少的一個(gè)步驟，但如何得到殘余相位信息的 方法是多種的，本發(fā)明采用的方法具有高度的通用性和可擴(kuò)展性。計(jì)算得 到殘余相位107并將其作為最小二乘估計(jì)器109的輸入是通用頻率同步跟 蹤裝置101的一個(gè)關(guān)鍵步驟，本文只探討了一種最易于ASIC實(shí)現(xiàn)的計(jì)算殘 余相位方法，但具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，并不局限于本文討論的方法。
最小二乘估計(jì)器用于頻偏估計(jì)時(shí)，其輸入元素為殘余相位信息以及各 個(gè)相位值的最小二乘加權(quán)因子，內(nèi)部只需要在輸出元素之間進(jìn)行簡單的乘 法運(yùn)算，因而具有結(jié)構(gòu)簡單通用，容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖3所 示，圖3中，部件303表示加法器，部件305表示乘法器。輸入7(0)，…， /U-1)表示一個(gè)0FDM符號內(nèi)各個(gè)連續(xù)導(dǎo)頻位置的殘余相位值，Z表示一個(gè) OFDM符號含有的連續(xù)導(dǎo)頻數(shù)目，輸入4(0)，…，^a-l)表示相位的載波 加權(quán)值，輸出力。(0)，…，& "-l)表示相位的采樣鐘加權(quán)值。則輸出載 波頻偏估計(jì)值可以表示為
輸出采樣鐘頻偏估計(jì)值可以表示^T
相位加權(quán)因子的計(jì)算基于最小二乘原理，描述如下首先構(gòu)造一個(gè)Ax2維 矩陣
<formula>formula see original document page 6</formula>
式中，一),
<formula>formula see original document page 6</formula>
p(z-l)表示連續(xù)導(dǎo)頻的子載波序號，不同的系統(tǒng)不同的模式對應(yīng)不同的p(O)，…，l)值。設(shè)H為矩陣X的Moore-Penrose偽逆，
則H可以用下式計(jì)算得到
<formula>formula see original document page 7</formula>
通過構(gòu)造矩陣x，然后對其求偽逆即可得到載波和采樣鐘的相位加權(quán)值
AU)和&( A)。因?yàn)榧訖?quán)因子計(jì)算涉及多維的矩陣求偽逆運(yùn)算，眾所周
知，這種多維偽逆運(yùn)算因?yàn)閺?fù)雜度高而不適合放在ASIC芯片中進(jìn)行，并且 一種矩陣運(yùn)算單元只能適應(yīng)一種系統(tǒng)的一種模式，多系統(tǒng)多模式情況下必 需裝備多個(gè)矩陣運(yùn)算單元，這將大大增加芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和成本，所以， 加權(quán)因子的計(jì)算不適合放在ASIC芯片中進(jìn)行，可以由外部DSP器件進(jìn)行計(jì) 算并把結(jié)果輸入到ASIC芯片中。
權(quán)利要求
1.一種頻率同步跟蹤裝置，包括連續(xù)導(dǎo)頻提取器，把分布在不同子載波上的連續(xù)導(dǎo)頻提取出來；連續(xù)導(dǎo)頻固有相位自我消除器，消除連續(xù)導(dǎo)頻的固有相位信息；最小二乘估計(jì)器，估計(jì)當(dāng)前的載波和采樣鐘頻率偏移值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于所述的連續(xù)導(dǎo)頻固有相位 自我消除器包括-求相位值的裝置，計(jì)算得出連續(xù)導(dǎo)頻的相位信息； 乘法器，—將求相位值得到的相位乘以調(diào)制方式的進(jìn)制信息； 求絕對值的裝置，計(jì)算連續(xù)導(dǎo)頻的幅度信息； 復(fù)數(shù)合成器，將幅度信息與乘法器的輸出合成為復(fù)數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于所述的最小二乘估計(jì)器包括載波頻偏估計(jì)器，估計(jì)得到載波頻偏值； 采樣鐘頻偏估計(jì)器，估計(jì)得到采樣鐘頻偏估計(jì)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括 參數(shù)寄存器，用于存儲與當(dāng)前發(fā)射信號模式相匹配的連續(xù)導(dǎo)頻子載波序號信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于還包括 數(shù)據(jù)寄存器，用于存儲與當(dāng)前發(fā)射信號模式相匹配的相位加權(quán)因子信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于在所述最小二乘估計(jì)器中 計(jì)算加權(quán)因子或在外部器件計(jì)算加權(quán)因子。
全文摘要
一種頻率同步跟蹤裝置，包括連續(xù)導(dǎo)頻提取器，把分布在不同子載波上的連續(xù)導(dǎo)頻提取出來；連續(xù)導(dǎo)頻固有相位自我消除器，消除連續(xù)導(dǎo)頻的固有相位信息；最小二乘估計(jì)器，估計(jì)當(dāng)前的載波和采樣鐘頻率偏移值。本發(fā)明的頻率同步跟蹤裝置，使用時(shí)只需要進(jìn)行簡單的參數(shù)配置，就可以達(dá)到同時(shí)支持多種手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)的目的，以降低芯片融合時(shí)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和生產(chǎn)成本。
文檔編號H04L27/26GK101677308SQ20081014922
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者晨 陳 申請人:三星電子株式會社;北京三星通信技術(shù)研究有限公司