專利名稱：用于多載波接收機的頻率偏移估計器及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多載波接收機的頻率偏移估計器，并且特別涉及一種用于在使用時域中的同步信號來執(zhí)行同步的多載波接收機中估計頻率偏移的頻率偏移估計器及其估計方法。
背景技術：
傳統(tǒng)OFDM(正交頻分復用)系統(tǒng)具有一種構造，其中，要發(fā)射的數(shù)據(jù)排列在與頻域中的每個副載波相對應的位置上，IFFT將頻域上的OFDM信號調(diào)制為時域上的OFDM信號，以及將保護間隔(GI)插入到時域中的調(diào)制后的OFDM信號的前面，以便最小化符號間的干擾。
同時，在OFDM信號中TDS(time domain synchronization，時域同步)-OFDM的信號結(jié)構表示在圖1中，其中GI被插入到時域上的調(diào)制后的OFDM信號的前面，和偽噪聲序列(在下文中稱之為“PN序列”)，即Sync，被插入到GI的前面。
即，在TDS-OFDM接收機中，如圖1所示的TDS-OFDM信號被發(fā)射，并通過使用時域上的PN序列來執(zhí)行同步。PN序列是插入到時域上的TDS-OFDM信號中的同步信號。
其是包括在TDS-OFDM信號中的同步信號的PN序列具有隨每個OFDM符號而改變的特性。因而，為了估計頻率偏移，就需要準確地得到PN序列。
因此，為了在傳統(tǒng)的TDS-OFDM接收機中準確地估計頻率偏移，就需要準確地得到隨每個OFDM符號而改變的PN序列。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面在于提供一種不考慮所得到的同步信號的準確性而估計頻率偏移的頻率偏移估計器及其頻率偏移估計方法。
為了實現(xiàn)上述方面，根據(jù)本發(fā)明的多載波接收機的頻率偏移估計器包括第一信號發(fā)生器，通過使用同步信號的I分量和Q分量產(chǎn)生復信號；延遲器，延遲所產(chǎn)生的復信號預定時間，然后輸出延遲的復信號；第二信號發(fā)生器，產(chǎn)生與延遲的復信號相對應的共軛復信號；乘法器，使用復信號及共軛復信號使得復信號的相位分量恒定；以及偏移檢測器，基于其是常數(shù)的復信號的相位分量，檢測頻率偏移。
在第一信號發(fā)生器中產(chǎn)生的復信號S1(t)是通過如下公式得到的。
S1(t)=(I2PN(t)-Q2PN(t))+j2(IPN(t)×QPN(t))]]>=B(t){cos(2Δωct)+jsin(2Δωct)}]]>=B(t)·ej2Δωct]]>其中，B(t)是由{ΣnPN2(n)g2(t-nT)+ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)}]]>得到的，而PN(n)表示同步信號，g(t-nT)表示由脈沖整形濾波器整形的脈沖信號。
由延遲器延遲了預定時間D的復信號S2(t)是通過如下公式得到的。
S2(t)=B(t-D)ej(2ΔωCt-2ΔωCD)]]>在第二信號發(fā)生器中產(chǎn)生的共軛復信號S2*(t)是通過如下公式得到的。
S2*(t)=B(t-D)e-j(2ΔωCt-2ΔωCD)]]>根據(jù)乘法器輸出的復信號的相位分量使其成為常數(shù)的信號S3(t)是由如下公式得到的，并且偏移檢測器從相位分量2ΔωCD中檢測ΔωC。
S3(t)=S1(t)·S2*(t)=B2(t)·ej2ΔωCD]]>根據(jù)本發(fā)明的多載波接收機的頻率偏移估計方法包括第一信號產(chǎn)生步驟，通過使用同步信號的I分量和Q分量產(chǎn)生復信號；延遲步驟，延遲所產(chǎn)生的復信號預定時間，然后輸出；第二信號產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生對應于延遲的復信號的共軛復信號；利用復信號及共軛復信號使復信號的相位分量恒定的步驟；以及檢測步驟，基于其是常數(shù)的復信號的相位分量來檢測頻率偏移。
在第一信號產(chǎn)生步驟中產(chǎn)生的復信號S1(t)是通過如下公式得到的。
S1(t)=(I2PN(t)-Q2PN(t))+j2(IPN(t)×QPN(t))]]>=B(t){cos(2Δωct)+jsin(2Δωct)}]]>=B(t)·ej2ΔωCt]]>
其中，B(t)是由{ΣnPN2(n)g2(t-nT)+ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)}]]>得到的，而PN(n)表示同步信號，g(t-nT)表示由脈沖整形濾波器整形的脈沖信號。
在延遲步驟中延遲了預定時間的復信號S2(t)是通過如下公式得到的。
S2(t)=B(t-D)ej(2ΔωCt-2ΔωCD)]]>在第二信號產(chǎn)生步驟中產(chǎn)生的共軛復信號S2*(t)是通過如下公式得到的。
S2*(t)=B(t-D)e-j(2ΔωCt-2ΔωCD)]]>根據(jù)乘法器輸出的復信號的相位分量使其成為常數(shù)的信號S3(t)是由如下公式得到的，并且檢測步驟從相位分量2ΔωCD中檢測ΔωC。
S3(t)=S1(t)·S2*(t)=B2(t)·ej2ΔωCD]]>因此，使用根據(jù)本發(fā)明的頻率偏移估計器，不用搜索準確的PN序列，就可以估計和補償頻率偏移。


在結(jié)合附圖閱讀了下面的詳細描述之后，本發(fā)明的以上方面、特性和優(yōu)點將變得更加清楚，其中圖1示出了傳統(tǒng)TDS-OFDM信號的結(jié)構；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的頻率偏移估計器的方框圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的頻率偏移估計方法的流程圖。
具體實施例方式
以下，通過參照附圖，本發(fā)明將變得清楚。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的頻率偏移估計器的示意框圖。參照圖2，描述了根據(jù)本發(fā)明的頻率偏移估計算法。
頻率偏移估計器510包括第一信號發(fā)生器511；延遲器513；第二信號發(fā)生器515；乘法器517；以及偏移檢測器519。
第一信號發(fā)生器511通過使用PN序列的I分量和Q分量來產(chǎn)生復信號，上述PN序列是輸入的同步信號。即，所產(chǎn)生的復信號具有實數(shù)部分，其是I分量的平方和Q分量的平方之差；和虛數(shù)部分，其是I分量和Q分量之差。
延遲器513延遲在第一信號發(fā)生器511中產(chǎn)生的復信號預定時間D，然后輸出延遲的信號。即，由于在第一信號發(fā)生器511中產(chǎn)生的復信號是時間的三角函數(shù)，將其延遲預定時間以使有關偏移的常數(shù)項與時間無關。
第二信號發(fā)生器515產(chǎn)生在延遲器513中延遲的復信號的共軛復信號。
乘法器517將在第一信號發(fā)生器511中產(chǎn)生的復信號和在第二信號發(fā)生器515中產(chǎn)生的共軛復信號相乘。即，將復信號和具有常數(shù)項的該復信號的共軛復信號相乘，輸出的信號具有有關頻率偏移的常數(shù)項。
偏移檢測器519基于從乘法器517輸出的有關頻率偏移的常數(shù)項來檢測頻率偏移。
因而，使用估計的頻率偏移對頻率偏移進行了補償。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的頻率偏移估計方法的流程圖。參考如下公式，描述了頻率偏移估計方法。
第一信號發(fā)生器511使用其是同步信號的PN序列的I分量和Q分量產(chǎn)生復信號。即，產(chǎn)生復信號S1(t)，其具有實數(shù)部分，其是I分量的平方和Q分量的平方之差；和虛數(shù)部分，其是I分量和Q分量之差(S310)。
例如，如果在PN序列中有頻率偏移ΔωC。I(1)成分和Q(2)成分由如下公式得到。
IPN(t)=cos(ΔωCt)ΣnPN(n)g(t-nT)······(1)]]>QPN(t)=sin(ΔωCt)ΣnPN(n)g(t-nT)······(2)]]>其中，PN(n)表示同步信號，g(t-nT)表示由脈沖整形濾波器整形的脈沖信號。
在第一信號發(fā)生器511中產(chǎn)生的復信號S1(t)的實數(shù)部分是通過公式2到4計算的I分量的平方和Q分量的平方之間的差值而得到的。

I2PN(t)=cos2(ΔωCt)ΣnPN(n)g(t-nT)ΣmPN(m)g(t-mT)]]>=cos2(ΔωCt)ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)]]>=12(1+cos(2ΔωCt)){ΣnPN2(n)g2(t-nT)+ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)}]]>[公式3]Q2PN(t)]]>=sin2(ΔωCt)ΣnPN(n)g(t-nT)ΣmPN(m)g(t-mT)]]>=sin2(ΔωCt)ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)]]>=12(1-cos(2ΔωCt)){ΣnPN2(n)g2(t-nT)+ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)}]]>[公式4]I2PN(t)-Q2PN(t)]]>=cos(2ΔωCt){ΣnPN2(n)g2(t-nT)+ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)}]]>同時，在第一信號發(fā)生器511中產(chǎn)生的復信號的虛數(shù)部分是由如下的公式5得到的。
IPN(t)×QPN(t)]]>=sin(ΔωCt)·cos(ΔωCt){ΣnPN(n)g(t-nT)PN(m)g(t-mT)}]]>=12sin(2ΔωCt){ΣnPN2(n)g2(t-nT)+ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)}]]>參考公式4和5，產(chǎn)生的復信號可以簡化為如下公式6。
假設，B(t)={ΣnPN2(n)g2(t-nT)+ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)}]]>則:
S1(t)=(I2PN(t)-Q2PN(t))+j2(IPN(t)×QPN(t))]]>=B(t){cos(2ΔωCt)+jsin(2ΔωCt)}]]>=B(t)·ej2ΔωCt]]>
即，在第一信號發(fā)生器511中產(chǎn)生的復信號S1(t)是通過公式6得到的，并輸入到延遲器513。
延遲器513輸出被延遲了預定時間D的復信號S2(t)(S330)。延遲的信號是通過如下公式7得到的。
S2(t)=B(t-D)ej(2ΔωCt-2ΔωCD)]]>第二信號發(fā)生器515產(chǎn)生與從延遲器513輸出的延遲了的復信號相對應的共軛復信號S2*(t)(S350)。
乘法器517將在第一信號發(fā)生器511中產(chǎn)生的復信號S1(t)和在第二信號發(fā)生器515中產(chǎn)生的共軛復信號S2*(t)相乘，并使復信號S1(t)的相位分量成為與時間無關的常數(shù)項(S370)。乘法器517的輸出信號S3(t)是由如下的公式8得到的。
S3(t)=B(t)·ej2ΔωCt·B(t-D)·e-j(2ΔωCt-2ΔωCD)=B2(t)·ej2ΔωCD]]>偏移檢測器519使用來自公式8中的信號S3(t)的相位分量2ΔωCD，并檢測輸入的PN序列的頻率偏移ΔωC(S390)。
根據(jù)上述頻率偏移估計算法，不必搜索準確的PN序列，就能夠準確地估計頻率偏移，從而補償該頻率偏移。
根據(jù)本發(fā)明，由于不考慮其是同步信號的PN序列的準確檢測而對該頻率偏移進行估計，所以該頻率偏移提供了幾個效果。
根據(jù)本發(fā)明的一種效果是不再需要搜索準確的PN序列。另一個效果是頻率偏移估計與隨每個符號而改變的PN序列無關。另一個效果是防止了由PN序列的不準確檢測而導致的頻率偏移估計的誤差。另一個效果是不需要分離的電路實現(xiàn)以便更準確地搜索隨每個符號而改變的PN序列。
雖然描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，一旦本領域的技術人員學到了基礎的發(fā)明原則，該實施例可以發(fā)生另外的變化和修改。因此，所附權利要求應該被解釋為包括該最佳實施例和在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的全部其它變化和修改。
權利要求
1.一種多載波接收機的頻率偏移估計器，包括第一信號發(fā)生器，通過使用同步信號的I分量和Q分量來產(chǎn)生復信號；延遲器，將所產(chǎn)生的復信號延遲預定時間，并輸出該延遲的復信號；第二信號發(fā)生器，產(chǎn)生與該延遲的復信號相對應的共軛復信號；乘法器，通過使用該復信號和該共軛復信號，使該復信號的相位分量恒定；以及偏移檢測器，基于其是常數(shù)的復信號的相位分量來檢測頻率偏移。
2.如權利要求1所述的頻率偏移估計器，其中，在第一信號發(fā)生器中產(chǎn)生的復信號S1(t)是通過如下公式得到的S1(t)=(I2PN(t)-Q2PN(t))+j2(IPN(t)×QPN(t))]]>=B(t){cos(2Δωct)+jsin(2Δωct)}]]>=B(t)·ej2ΔωCt]]>其中，B(t)是由{ΣnPN2(n)g2(t-nT)+ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)}]]>得到的，而PN(n)表示同步信號，g(t-nT)表示由脈沖整形濾波器整形的脈沖信號。
3.如權利要求1所述的頻率偏移估計器，其中，由延遲器延遲了預定時間D的復信號S2(t)是通過如下公式得到的S2(t)=B(t-D)ej(2ΔωCt-2ΔωCD)]]>
4.如權利要求1所述的頻率偏移估計器，其中，在第二信號發(fā)生器中產(chǎn)生的共軛復信號S2*(t)是通過如下公式得到的S2*(t)=B(t-D)e-j(2ΔωCt-2ΔωCD)]]>
5.如權利要求1所述的頻率偏移估計器，其中，根據(jù)乘法器輸出的復信號的相位分量使其成為常數(shù)的信號S3(t)是由如下公式得到的，并且該偏移檢測器從相位分量2ΔωCD中檢測ΔωCS3(t)=S1(t)·S2*(t)=B2(t)·ej2ΔωCD]]>
6.一種多載波接收機的頻率偏移估計方法包括第一信號產(chǎn)生步驟，通過使用同步信號的I分量和Q分量來產(chǎn)生復信號；延遲步驟，將所產(chǎn)生的復信號延遲預定時間，然后輸出；第二信號產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生與該延遲的復信號相對應的共軛復信號；通過利用該復信號及該共軛復信號使該復信號的相位分量恒定的步驟；以及檢測步驟，基于其是常數(shù)的該復信號的相位分量來檢測頻率偏移。
7.如權利要求6所述的頻率偏移估計方法，其中在第一信號產(chǎn)生步驟中產(chǎn)生的復信號S1(t)是通過如下公式得到的S1(t)=(I2PN(t)-Q2PN(t))+j2(IPN(t)×QPN(t))]]>=B(t){cos(2Δωct)+jsin(2Δωct)}]]>=B(t)·ej2ΔωCt]]>其中，B(t)是由{ΣnPN2(n)g2(t-nT)+ΣnΣmPN(n)PN(m)g(t-nT)g(t-mT)}]]>得到的，而PN(n)表示同步信號，g(t-nT)表示由脈沖整形濾波器整形的脈沖信號。
8.如權利要求6所述的頻率偏移估計方法，其中，在延遲步驟中延遲了預定時間的復信號S2(t)是通過如下公式得到的S2(t)=B(t-D)ej(2ΔωCt-2ΔωCD)]]>
9.如權利要求6所述的頻率偏移估計方法，其中，在第二信號產(chǎn)生步驟中產(chǎn)生的共軛復信號S2*(t)是通過如下公式得到的S2*(t)=B(t-D)e-j(2ΔωCt-2ΔωCD)]]>
10.如權利要求6所述的頻率偏移估計方法，其中，根據(jù)復信號的相位分量使其成為常數(shù)的信號S3(t)是由如下公式得到的，并且檢測步驟從相位分量2ΔωCD中檢測ΔωCS3(t)=S1(t)·S2*(t)=B2(t)·ej2ΔωCD]]>
全文摘要
所公開的是一種多載波接收機的頻率偏移估計器及其頻率偏移估計方法。頻率偏移估計器包括第一信號發(fā)生器，通過使用同步信號的I分量和Q分量來產(chǎn)生復信號；延遲器，將所產(chǎn)生的復信號延遲預定時間，并輸出該延遲的復信號；第二信號發(fā)生器，產(chǎn)生與該延遲的復信號相對應的共軛復信號；乘法器，使用該復信號和該共軛復信號，并使該復信號的相位分量恒定；以及偏移檢測器，基于其是常數(shù)的復信號的相位分量來檢測頻率偏移。因此，不管是否準確地檢測了同步信號，都能估計頻率的偏移。
文檔編號H04L27/26GK1574805SQ20041004215
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月8日 優(yōu)先權日2003年6月5日
發(fā)明者樸贊燮 申請人:三星電子株式會社