專利名稱：在采用ofdm調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法
發(fā)明目的本發(fā)明涉及在利用OFDM(正交頻分復(fù)用)的調(diào)制傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法。該方法的目的在于改進各種情況下OFDM符號起始的估計和振蕩器中頻率誤差的估計，如在含有窄帶噪聲的信道中，頻率選擇性信道中或噪聲功率隨頻率變化的信道中。將此方法用于實現(xiàn)同步以及方便同時估計模擬轉(zhuǎn)換中的頻率誤差和系統(tǒng)抽樣頻率誤差，從而使所述估計操作可以在常規(guī)同步方法得不到結(jié)果情況下執(zhí)行。
再者，在可以對這些因素執(zhí)行各種估計的情況中，可以將平均值或加權(quán)平均值形式的結(jié)果進行組合，以得到與想要估計的真實值偏差更小的更精確的估計。
背景技術(shù)：
在大多數(shù)電信系統(tǒng)中實施同步方法是必需的，以便充分獲取從接收信號傳送到信道的信息。根據(jù)傳輸方式和所用調(diào)制方式，需要一種或多種類型的同步。一般來說，為利用OFDM調(diào)制方式傳輸，需要執(zhí)行時間同步，時間同步包括在接收中確定OFDM符號的起始位置，還要執(zhí)行頻率同步，以便用于抽樣或用于對發(fā)送和接收信號進行模擬轉(zhuǎn)換的振蕩器頻率非常接近。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已知許多種OFDM信號同步方法，但這些方法均不不夠安全，以避免在以電網(wǎng)作為傳輸手段的點到多點系統(tǒng)中作出錯誤的同步指示。
眾所周知，將電網(wǎng)用作傳輸手段存在同步的問題，因為網(wǎng)絡(luò)上各種裝置的連接-斷開在線路上產(chǎn)生強峰值和阻抗變化，從而導(dǎo)致信道響應(yīng)隨時間變化。電網(wǎng)中常出現(xiàn)的脈沖噪聲會影響同步，大部分是因為按定義，它們都是影響少量樣本的偶然性噪聲，因此如果它們在時間上與同步序列重合，則可能阻礙對所述序列的充分檢測。本發(fā)明提出的頻帶分離減輕了這些噪聲的后果，由此可以應(yīng)用已知的同步方法，這是因為所提出的改進方案可在噪聲環(huán)境(如電網(wǎng))中提供最優(yōu)結(jié)果。
在現(xiàn)有技術(shù)的各種同步方法中，具有代表性的方法可參見美國專利No.5732113和西班牙專利申請200.101.121，美國專利No.5732113描述了使用具有兩個等半符號的單個同步符號的時間同步方法，而西班牙專利申請200.101.121介紹了“在使用OFDM調(diào)制的點到多點傳輸系統(tǒng)中的多用戶下行流同步方法”，它描述了兩個完全相同的同步符號的傳輸。本發(fā)明由于在不同頻帶中實現(xiàn)了同步而改進了時域和頻域上的同步，從而取得與通過應(yīng)用先前所述任一方法取得的相比，方差更小且更好地校準到實際值的結(jié)果。此外，在線路上的噪聲和信道特征會在使用已知同步方法時防止取得任何結(jié)果的許多情況下，應(yīng)用本發(fā)明方法可以實現(xiàn)同步。
另一方面，要指出的是，雖然諸如Prentice Hall于1993年出版的由P.P.Vaidyanathan所著的書籍“多速率系統(tǒng)和濾波器組(MultirateSystems and Filters Banks)”中描述的那些濾波器組是已知的，但尚未將這些濾波器用于分解接收到的同步序列，以如本發(fā)明所述在各頻帶中進行獨立檢測，在各頻帶中進行獨立檢測可取得比上述現(xiàn)有技術(shù)顯著得多的改進。
發(fā)明描述為了實現(xiàn)上述目的并且避免前述的不便之處，本發(fā)明由用于在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法。
該方法適用于與同一電網(wǎng)相連的不同設(shè)備之間經(jīng)由該電網(wǎng)進行的雙向通信，以便在接收中提供OFDM符號起始估計以及所述設(shè)備中本地振蕩器頻率誤差估計，它包括生成通過所述電網(wǎng)傳輸?shù)耐叫蛄?。這些同步序列通過用于發(fā)送數(shù)據(jù)的同一信道發(fā)送，所述信道的特征在于一個設(shè)備和其余所有設(shè)備之間的連接。該方法的特征在于它包括分解由不同頻帶或頻率范圍中的同步序列和數(shù)據(jù)構(gòu)成的接收信號。隨后，通過在時間上應(yīng)用同步算法來檢測各所述頻帶的同步序列，從而可以在每個頻帶中估計OFDM符號的起始和本地振蕩器的頻率誤差，而不是如傳統(tǒng)的方法那樣對完整接收信號進行處理。
因為這些特征，本發(fā)明方法改進了在信道中存在窄帶噪聲(即侵入噪聲)的情況下對OFDM符號起始的估計和設(shè)備中振蕩器頻率誤差的估計。在通過頻率選擇性信道傳輸?shù)那闆r下，本發(fā)明改進了對OFDM符號起始的估計，并且在由信號添加到信道中的噪聲功率隨頻率變化的情況下，即在信道包括有色噪聲的情況下改善了頻率誤差。該方法的另一個優(yōu)點在于它允許估計隨頻率線性增加且無法以常規(guī)方式利用完整信號估計的抽樣頻率誤差，并且它還相對于使用完整接收信號來估計模擬轉(zhuǎn)換中的頻率誤差，改善了所述頻率誤差估計。它還允許在估計模擬轉(zhuǎn)換中的頻率誤差的同時，估計OFDM符號的起始，以及在兩個或更多個頻帶或頻率范圍中檢測到頻率誤差時(包括采用完整信號得不到結(jié)果的情況下)，計算抽樣頻率誤差。最后，在通過組合每個頻帶中獲得的估計值以及通過取均值或加權(quán)平均線性回歸運算在一個以上頻帶中實現(xiàn)同步序列檢測的情況下，本發(fā)明方法有利于改進OFDM符號起始估計和振蕩器頻率誤差估計的結(jié)果。
在本方法中本發(fā)明將接收信號分解為不同頻帶或頻率范圍的步驟通過如下方式執(zhí)行應(yīng)用以每個頻帶為中心的帶通濾波器，對濾波后的信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換以在基帶中處理每個頻帶，還可選擇性地應(yīng)用抽取器來簡化檢測同步序列所必需的電子裝置的復(fù)雜度。
另一種執(zhí)行所述分解的方法是，通過具有原型帶通濾波器復(fù)雜度的均勻抽取DFT(離散傅立葉變換)濾波器組和離散傅立葉變換(DFT)同時對所述同步序列進行濾波處理。
以同樣的方式，還可以通過離散傅立葉變換(DFT)電路直接執(zhí)行所述分解或同步序列濾波。
在本發(fā)明所述的方法中，在每個頻帶或頻率范圍中按常規(guī)通過最大似然準則來檢測同步序列，以便由每個頻帶中樣本的最大時間相關(guān)的計算來估計OFDM符號起始，該最大值成為相關(guān)峰平坦區(qū)域的中點，其以樣本數(shù)量計的大小等于沒有符號間干擾(ISI)情況下循環(huán)前綴的樣本數(shù)，隨后在每個頻帶中計算確定為最大相關(guān)的時刻上該相關(guān)的角度，以便估計所述頻率誤差并將所述振蕩器校準到公共基準。
計算相關(guān)最大值通過檢測接收信號中每個頻帶或頻率范圍中超過某個功率閾值的相關(guān)峰；因為該閾值固定為使產(chǎn)生虛警的概率最低，按如下算法計算相關(guān)Pi(d)=Σm=0L-1(ri.d-mr*i,d-m-L)]]>以及通過如下算法來計算功率Rid=12Σm=02L-1|ri,d-m|2]]>其中ri，d是時刻d上與頻帶i-esima對應(yīng)的頻率所對應(yīng)的信號，L是半符號中樣本的數(shù)量，Pi(d)是時刻d上頻帶i-esima中的相關(guān)，以及Ri(d)是時刻d上頻帶i-esima中的功率。
以迭代方式計算相關(guān)和功率，存儲樣本并且最好存儲部分積，以便通過如下公式計算相關(guān)和功率Pi(d)＝Pi(d-1)+ri，dr*i，d-L-ri，d-Lr*i，d-2LRi(d)=Ri(d-1)+12|ri,d|2-12|ri,d-2L|2]]>
其中Pi(d)是時刻d上頻帶i-esima中的相關(guān)，Ri(d)是時刻d上頻帶i-esima中的功率，以及ri，x是時刻x上頻帶i-esima所對應(yīng)的信號。
檢測到同步序列的時刻取為超過90％的最大相關(guān)的所述區(qū)域的中點，同時使足夠數(shù)量的樣本延遲以將符號之間的干擾降至最低，樣本數(shù)量是可調(diào)整的。
另一方面，因為上述相關(guān)的實數(shù)部分支配虛數(shù)部分，所以在頻率誤差小于某個閾值的情況下可以僅采用相關(guān)的實數(shù)部分，以簡化每個頻帶或頻率范圍中相關(guān)的計算。
為了改善每個頻帶中OFDM符號起始的估計結(jié)果，可以將這些結(jié)果以平均值或加權(quán)平均值的形式組合，從而使最終估計更可靠，其方差比在不進行頻率范圍分離的情況下使用完整接收信號獲得的方差小。
分離頻帶因在使用在每個頻帶中計算的誤差值的平均值或加權(quán)平均值時減少了方差，而改進了模擬轉(zhuǎn)換中頻率誤差的計算。
再者，分離頻帶允許通過對在每個頻帶中獲得的誤差值進行線性回歸處理來估計抽樣頻率誤差，所述誤差值無法使用完整接收信號以常規(guī)技術(shù)來估計，因為抽樣頻率中的誤差會隨頻率增加。
最后，由于進行了頻帶分離，所以可以同時估計模擬頻率轉(zhuǎn)換中的誤差和抽樣頻率誤差。
另一方面，本發(fā)明的方法還可以用于傳輸共存符號時，這些符號在接收中通過頻帶分離檢測，并在這些頻帶的每個頻帶中進行檢測，旨在允許系統(tǒng)識別另一個系統(tǒng)是否在該信道中傳輸了某個序列。
為了便于更好地理解本發(fā)明，提供了一些附圖，雖然這些附圖構(gòu)成詳細說明和權(quán)利要求的組成部分，但這些附圖是說明性的，不對本發(fā)明原理構(gòu)成限制。
附圖簡介

圖1表示特定情況下接收中信號功率和噪聲的示例頻譜密度。
2圖示利用抽取(decimated)的均勻離散傅立葉變換(DFT)濾波器執(zhí)行頻帶或頻率范圍劃分的方法之一。
圖3圖示一種典型的相關(guān)情況以及從接收中獲得的樣本起與閾值相乘的功率。
圖4演示抽樣頻率中的誤差與模擬轉(zhuǎn)換頻率中的誤差的一致(comportment)。
本發(fā)明實施例的說明下面參考附圖描述本發(fā)明一個實施例的示例。
為了能夠工作，所有通信系統(tǒng)或至少通信系統(tǒng)的一部分如同步功能塊均要求最小信噪比(SNR)，即線路上接收信號必須具有相對于噪聲值的某個值，以便系統(tǒng)可以進行通信。使用頻率選擇性信道的通信系統(tǒng)中，或者在噪聲依賴于頻率的系統(tǒng)中或在這兩種系統(tǒng)中，無法在系統(tǒng)所用的所有帶寬上達到最小SNR，這是因為存在信道衰減或噪聲電平，但是可以在全部帶寬內(nèi)的某些頻率范圍上達到最小SNR。本發(fā)明所述的方法利用此情況來計算此類場合中的估計和同步。
圖1表示某種情況下接收器入口處信號功率和噪聲的示例頻譜密度。在本例中，全部頻帶上的平均SNR是0dB，不足以用于通信，但可以看到，在某些頻率范圍中，信號功率密度高于噪聲，因此，在這些范圍中將可以進行通信。因為此類情況下信道的行為特性，傳統(tǒng)方法或者無法實現(xiàn)同步，或者可以實現(xiàn)同步但質(zhì)量非常差。此類型的信道在將電網(wǎng)用作傳輸介質(zhì)的系統(tǒng)中非常常見。本發(fā)明所述方法采取劃分不同頻率范圍(通過接收中進行濾波來實現(xiàn))，并分別對這些信號中的每一個進行處理。在大多數(shù)情況下，需要實現(xiàn)同步以在每個所述頻帶中傳輸特定信號，能夠在任何頻帶中同步可以改善結(jié)果。由于此類調(diào)制的特點，發(fā)送OFDM信號是不夠的，由此可以在頻帶上重組曾經(jīng)分離的多個載波。為了將信號劃分成頻帶，可以應(yīng)用以每個頻帶為中心的帶通濾波器。此外，必須將信號解調(diào)到基帶，并進行抽取，因為如果不這樣做，則每個頻帶中的頻率將與原始信號中的頻率相同，從而總的復(fù)雜程度將按頻帶數(shù)成倍增加。所有這些操作均可以利用均勻抽取DFT(離散傅立葉變換)濾波器組同時高效執(zhí)行(這是本領(lǐng)域熟知的方法)。在本例中，濾波器組的復(fù)雜度與原型帶通濾波器相當(它如上所述位于每個頻帶中)，并且結(jié)合DFT使用。此結(jié)構(gòu)可參見圖2，其中濾波器Ei(z)對應(yīng)于原型濾波器的多相分解，其中i＝0，1，…，M-1，M是分解接收信號x(n)的頻帶數(shù)，1是(z-1)的抽樣延遲，2是M點的抽取器。在逆傅立葉變換(IDFT)3的出口處執(zhí)行輸入信號到M個頻帶的分解，其中每個頻帶具有比所述輸入信號的頻率小M倍的抽樣頻率。M也是IDFT中的點數(shù)。就此而言，在系統(tǒng)中，獨立地處理M個信號中的每一個并對每個所述頻帶分別執(zhí)行估計。其復(fù)雜度類似于對原始信號執(zhí)行估計，因為有M個信號，而其中每個信號的主頻率已經(jīng)除以M。此外，如果其中一些頻帶(子頻帶)不包含信息，則還可以將其消除，從而進一步降低復(fù)雜度。
原型濾波器的規(guī)格取決于本發(fā)明所述方法的具體應(yīng)用。此類應(yīng)用的一些示例包括估計信號參數(shù)、檢測共存信號或檢測同步信號。
另一種應(yīng)用是實現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的同步。大多數(shù)OFDM信號同步方法時域信號來執(zhí)行同步功能，因此不適用圖1所示的情況。
在此類情況下，采用圖2所示結(jié)構(gòu)基本上主要是可以改進同步。在信號劃分到的每個頻帶中，可以應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)中所述的任何方法，并且在一個頻帶中正確同步就足以根據(jù)所用調(diào)制類型在接收中開始解調(diào)過程。
當SNR足夠高，使得各頻帶同步，于是可同時得到符號起始和頻率誤差的各種估計，因此可以應(yīng)用諸如對結(jié)果進行組合的技術(shù)來改善最終估計值。
從而得到這樣一種同步方法，其具有頻率分集，高度抗窄帶噪聲、信道選擇性和頻率相關(guān)功率噪聲，并且可在包括整個頻帶上具有少于-10dB的SNR的典型信道中工作。所需的唯一要求是，上述頻帶或頻率范圍之一的SNR足以用于檢測該頻帶中所用的同步信號。
例如，為了獲得最優(yōu)結(jié)果，該方法可以結(jié)合有關(guān)“在使用OFDM調(diào)制的點到多點傳輸系統(tǒng)中的多用戶下行流同步方法”的西班牙專利申請200.101.121中所述的同步方法來使用。
在此情況下，待發(fā)送信號與所述專利中相同，即為兩個完全相同的同步符號，因為此特性在于多個頻帶中分解信號時保持。圖2所示結(jié)構(gòu)設(shè)在接收器中，然后如上述專利中一樣計算功率和相關(guān)度量，不同之處在于在本例中，所有和值的極限除以M，其中M是輸入信號的抽取值，或者換句話說為頻帶個數(shù)。
由于將頻率分成頻帶，所以可以利用僅一個同步符號來執(zhí)行各種估計，甚至在僅將一個同步符號用作同步序列時仍可能取得好的同步結(jié)果。
在此情況下，同步序列僅由一個分成兩個對等部分的同步符號構(gòu)成。在載波中傳輸?shù)挠糜谕椒栔械男畔⒖梢允枪潭ǖ男蛄谢騻坞S機序列。OFDM符號中的奇偶載波設(shè)在零點上，以便具有同步符號中所需的對稱性。
同步符號的特性(即其對稱性)在接收中分離頻帶時得以保持，這就可以得到多個同步結(jié)果，這有助于提高它們的精度。
只要執(zhí)行頻帶分離時保持同步符號的特性，則任何其它類型的同步序列(與已發(fā)送的符號的數(shù)量相關(guān))和檢測方法可以采用與先前所述相同的方法。
因此，可以如題為“OFDM信號的定時和頻率同步”的美國專利5732113所述在每個間隔中使用如下估計，且僅將一個符號用作同步序列而對這些進行組合而得到方差減小了的估計值
Pi(d)=Σm=0L-1(ri,d-mr*i,d-m-L)]]>Ri(d)=12Σm=02L-1|ri,d-m|2]]>其中ri，d是時刻d上濾波器頻帶的i-esima分支的輸出，L是除以M的半符號中的樣本數(shù)量，M是信號劃分的頻帶的個數(shù)，Pi(d)是時刻d上i-esima分支的相關(guān)，Ri(d)是時刻d上i-esima分支中的功率。以類似的方式，可以迭代方式應(yīng)用這兩個公式。
Pi(d)＝Pi(d-1)+ri，dr*i，d-L-ri，d-Lr*i，d-2LRi(d)=Ri(d-1)+12|ri,d|2-12|ri,d-2L|2]]>一旦計算了相關(guān)和功率，則如上述專利中所述的方法檢測同步，區(qū)別在于現(xiàn)在具有容易同步的各個頻帶。圖2顯示當計算的功率超過相關(guān)閾值時達到同步的典型情況。在各頻帶同步的情況下，要使用的適當估計量是符號起始的估計值的平均。必須說明，因由于使用抽取器的原因，每個估計量分別具有比全局估計值小M倍的分辨率，但當使用平均值時，最后得到的估計值的方差好于先前所述方法。
以同樣方式，可以fi取代頻帶(子帶)中心頻率，由窗口中最佳時刻的相關(guān)角度計算抽樣頻率誤差。
Δfs/fs=-∠Pi(diopt)2πfiK(N/2)]]>其中∠(.)是角度參數(shù)，fi是i-esima頻帶的中心頻率，K是內(nèi)插級(interpolation order)或抽取級，N是OFDM符號中樣本的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明中系統(tǒng)引入的誤差類型，可以估計轉(zhuǎn)換到模擬頻帶的相關(guān)頻率誤差、抽樣頻率誤差或二者。每個頻帶中得到的結(jié)果根據(jù)需要估計的誤差類型以一種或另一種方式進行組合。
如果系統(tǒng)僅具有轉(zhuǎn)換到模擬頻帶的相關(guān)頻率誤差，則可以將不同頻帶中估計的平均值用作估計值，如圖4(誤差類型1)所示，因為誤差在所有頻帶中均是相同的。但是，如果需要計算抽樣頻率誤差(誤差類型2)，則不能直接使用該方法，因為該誤差值并非在所有頻帶中都是相同的，確切地說，該誤差值如圖4所示，從座標原點起隨頻率增加。對每個頻帶中相關(guān)角度進行線性回歸運算(通過最小平方或其他已知數(shù)學(xué)方法)，以估計該直線的斜率并獲得更好的估計值，此操作可獨立于正被同步的頻帶來執(zhí)行。前述西班牙專利中給出的估計在頻率選擇性信道中減少，因為它在受到較少衰減的信道中測量頻率誤差。采用本新方法，該估計減少的情況消失了，因為每個頻帶中的誤差是獨立測量的，由此改善了誤差估計。可將如下公式用于估計該誤差m=Σifi*∠PI(Diopt)fi2]]>Δfs/fs=-m2πKI(N/2)]]>其中m是不同頻帶的估計值的線性回歸結(jié)果，Δfs/fs是抽樣頻率誤差。
本發(fā)明方法的另一個優(yōu)點是，它提供了同時計算抽樣頻率誤差和轉(zhuǎn)換到模擬頻帶的誤差(誤差類型3)的可能性，其方式為對每個頻帶中測得的誤差進行線性回歸運算，以計算斜率(抽樣頻率誤差)和與垂直軸的交叉點(模擬轉(zhuǎn)換頻率誤差)，如圖4所示。這些值可以數(shù)學(xué)方式通過如下公式計算
m=nΣi|fi*∠Pi(diopt)|-Σifi*Σi∠Pi(diopt)nΣifi2-[Σifi]2]]>b=Σi∠Pi(diopt)-mΣifin]]>ΔflQ=-b2π(Ts/2)]]>其中n是用于線性回歸的估計量的個數(shù)，Ts是帶循環(huán)前綴的符號的時間，以及ΔflQ是模擬頻帶中的頻率轉(zhuǎn)換誤差。與在僅發(fā)生抽樣頻率誤差的情況中一樣，抽樣頻率誤差是由m得到的。
本發(fā)明的方法還可用于共存信令，即檢測用于實現(xiàn)各種技術(shù)在一個傳輸介質(zhì)上共存的協(xié)議的信號。在這些協(xié)議中，采用所有系統(tǒng)必定能夠發(fā)送和接收的特殊信號，以實現(xiàn)公平的媒體訪問控制，這些信號甚至在SNR非常低的條件下也必須被檢測。在傳輸介質(zhì)如電網(wǎng)或無線電中，增加了一個問題，即如果這些系統(tǒng)之間的衰減大得足以使一方的信號低于噪聲水平到達另一方，從而使其不能被彼此檢測到，則這些系統(tǒng)可以同時進行傳輸。共存信號用于確定兩個或兩個以上節(jié)點(即可屬于一個或多個不同通信系統(tǒng)的設(shè)備)是否可以同時進行傳輸，這取決于對通信所用的每個頻率，一個節(jié)點的信號被另一個節(jié)點收到時是否具有高于或低于噪聲的功率。
使用目前已知的方法，難以在例如圖1所示的情況中執(zhí)行這種檢測，因此，采用本發(fā)明所述方法是適宜的。在此情況下，最佳選擇是以不同的頻率發(fā)送各種信號(頻率的數(shù)量取決于信道中的頻率選擇性)，這些信號在接收中獨立地加以檢測。檢測到這些頻率之一足以確定一個節(jié)點正在發(fā)送共存信號。為分離不同的信號，在接收中采用圖2所示的結(jié)構(gòu)。
如果必須共存的系統(tǒng)之一中采用的調(diào)制方式是OFDM，則由于此類調(diào)制在這些類型的頻率選擇性信道中的良好特性，一些載波具有滿足要求的SNR，以將這些載波正確解調(diào)就已足夠。如果在接收信號劃分成的范圍之一中可以得到正確的值，則即使在SNR是平均值或負值時仍可以進行檢測。如果將占據(jù)全帶寬的共存信號用于實現(xiàn)共存，則可能導(dǎo)致此信號將不被采用OFDM調(diào)制的節(jié)點檢測到，兩個節(jié)點可能同時占用信道而引起干擾，因為一個節(jié)點的信號將不會低于第二節(jié)點接收過程中在所有頻率上檢測到的噪聲水平。根據(jù)本文所述，本發(fā)明方法解決了這一問題。
權(quán)利要求
1.一種在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其可應(yīng)用于與同一電網(wǎng)相連的不同設(shè)備之間經(jīng)由該電網(wǎng)進行的雙向通信，以便在接收中估計OFDM符號的起始以及所述設(shè)備中本地振蕩器的頻率誤差，包括生成通過所述電網(wǎng)傳輸?shù)耐叫蛄泻屯ㄟ^用于發(fā)送數(shù)據(jù)的同一信道發(fā)送這些同步序列，其中所述信道由一個設(shè)備與其余所有設(shè)備之間的連接確定，其特征在于它包括-將含有所述數(shù)據(jù)和同步序列的接收信號分解為不同頻帶或頻率范圍；-通過在時間上應(yīng)用同步算法以在每個頻帶中基于所述算法估計所述OFDM符號的起始和所述本地振蕩器的頻率誤差，從而在接收中檢測每個頻率范圍或頻帶中的同步序列；-將每個頻帶中獲得的估計值進行組合。
2.如權(quán)利要求1所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于將所述接收信號分解為不同頻帶或頻率范圍的所述步驟以如下方式執(zhí)行使用以各所述頻帶為中心的帶通濾波器，對每個所述濾波信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換以便在基帶中處理每個頻帶以及選擇性地使用抽取器以簡化檢測所述同步序列所需的電子裝置的復(fù)雜度。
3.如權(quán)利要求1所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于分解所述接收信號的所述步驟同時通過具有原型帶通濾波器復(fù)雜度的均勻抽取DFT濾波器組和離散傅立葉變換(DFT)電路來執(zhí)行。
4.如權(quán)利要求1所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于分解所述接收信號的所述步驟通過離散傅立葉變換(DFT)電路來執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求1所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于檢測所述同步序列的所述步驟在每個頻帶或頻率范圍中通過如下方式執(zhí)行采用最大化最大似然準則來估計所述OFDM符號的起始，首先計算每個頻帶中樣本的最大時間相關(guān)性，此最大值為所述相關(guān)峰平坦區(qū)域的中點，其以樣本數(shù)量計的大小等于沒有符號間干擾(ISI)的情況下循環(huán)前綴的樣本數(shù)，然后計算確定為每個頻帶中的最大相關(guān)的時刻上該相關(guān)的角度，以便估計所述頻率誤差并將所述振蕩器校準到公共基準。
6.如權(quán)利要求5所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于通過檢測所述接收信號中每個所述頻帶或頻率范圍內(nèi)超過某個功率閾值的相關(guān)峰來計算所述相關(guān)最大值；以及該閾值固定為使產(chǎn)生虛警的概率最低，所述相關(guān)按如下算法計算Pi(d)=Σm=0L-1(ri,d-mr*i,d-m-L)]]>所述功率按如下公式計算Ri(d)=12Σm=02L-1|ri,d-m|2]]>其中rid是時刻d上與頻帶i-esima對應(yīng)的頻率所對應(yīng)的信號，L是半符號中的樣本數(shù)量，Pi(d)是時刻d上頻帶i-esima中的相關(guān)以及Ri(d)是時刻d上頻帶i-esima中的功率。
7.如權(quán)利要求6所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于所述相關(guān)和功率的計算以迭代方式進行，具體為存儲所述樣本且最好存儲部分積以通過如下公式計算所述相關(guān)和功率Pi(d)＝Pi(d-1)+ri，dr*i，d-L-ri，d-Lr*i，d-2LRi(d)=Ri(d-1)+12|ri,d|2-12|ri,d-2L|2]]>其中Pi(d)是時刻d上所述頻帶i-esima中的相關(guān)，Ri(d)是時刻d上頻帶i-esima中的功率，以及ri，x是時刻x上頻帶i-esima所對應(yīng)的信號。
8.如權(quán)利要求6所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于將檢測到所述同步序列的時刻取為超過90％所述最大相關(guān)的所述區(qū)域的中點，同時使足夠數(shù)量的樣本延遲，以將符號之間的干擾降至最低，所述樣本數(shù)量是可調(diào)整的。
9.如權(quán)利要求6所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于當頻率誤差小于先前固定的閾值時，僅采用每個頻帶中相關(guān)的實數(shù)部分。
10.如權(quán)利要求1所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于通過取平均值或加權(quán)平均值來得到方差較小的估計值，從而將每個頻帶中的OFDM符號的起始的估計結(jié)果進行組合。
11.如權(quán)利要求1所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于對模擬頻率轉(zhuǎn)換中的誤差取平均值，以減少在每個所述頻帶中計算的誤差值的方差。
12.如權(quán)利要求1所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于通過在應(yīng)用所述頻帶分離之后對每個頻帶中得到的誤差值進行線性回歸處理來估計抽樣頻率誤差。
13.如權(quán)利要求1所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于通過進行頻帶分離，同時估計模擬頻率轉(zhuǎn)換中的誤差和抽樣頻率誤差。
14.如權(quán)利要求1所述的在采用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備在時域和頻域上同步的方法，其特征在于接收中通過頻帶分離檢測到的共存符號在這些頻帶中的每個頻帶中傳輸并被檢測，從而允許所述系統(tǒng)識別另一個系統(tǒng)是否在所述信道中傳輸了某個序列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在使用OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)中使多個設(shè)備實現(xiàn)時域和頻域同步的方法。本發(fā)明方法可在噪聲環(huán)境中或頻率選擇性信道中利用改進的OFDM符號起始估計和頻率誤差估計來允許多個用戶同步。本發(fā)明的特征在于將含有數(shù)據(jù)和同步序列的接收信號x(n)分解為各個頻帶(M)，并對其中每個頻帶應(yīng)用同步算法。
文檔編號H04L7/00GK1723648SQ200480001900
公開日2006年1月18日 申請日期2004年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月10日
發(fā)明者J·V·布拉斯科克拉雷特, J·C·里韋羅因蘇亞, S·伊蘭佐莫利內(nèi)羅 申請人:硅系統(tǒng)設(shè)計公司