專利名稱：用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行頻率捕獲的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及通信，尤其涉及初始頻率捕獲和同步。
背景技術(shù)：
對于高容量和可靠通信系統(tǒng)的需求日益漸增。今天，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要源于移動電話以及臺式或便攜式計算機(jī)。隨著時間的推移和科技的進(jìn)步，可以預(yù)見到，來自其他通信裝置的需求也將會增加，雖然其中的一些裝置還未被開發(fā)出來。例如，目前未被考慮作為通信裝置的裝置，如家電以及其他消費(fèi)電子裝置，將產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)傳輸量。此外，諸如移動電話及個人數(shù)字助手(PDA)等之類的當(dāng)前裝置不僅將更加普遍，而且需要空前的帶寬來支持較大且復(fù)雜的交互式應(yīng)用程序和多媒體應(yīng)用程序。
雖然數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以通過線纜進(jìn)行傳輸，但是，當(dāng)前對無線通信的需求是高速增長的，并且還將繼續(xù)高速增長。在當(dāng)前社會，人們的移動性越來越大，這就要求與之相關(guān)的科技也是便攜的。因此，如今許多人利用移動電話和PDA進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)傳輸(例如，移動網(wǎng)頁、電子郵件、即時消息等)。此外，越來越多的人正在構(gòu)建無線家庭以及辦公室網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)一步希望無線熱點(diǎn)能夠在學(xué)校、咖啡館、機(jī)場以及其他公共場所進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)連接。并且，將繼續(xù)朝向諸如汽車、船只、飛機(jī)、火車等運(yùn)輸車輛中的計算機(jī)和通信技術(shù)整合而闊步前進(jìn)。事實(shí)上，隨著計算機(jī)和通信技術(shù)變得越來越普遍，無線領(lǐng)域中的需求將會繼續(xù)增加，特別是由于它經(jīng)常是最實(shí)用和方便的通信媒介。
通常，無線通信過程包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。發(fā)射機(jī)將數(shù)據(jù)調(diào)制到載波信號上，隨后將載波信號通過傳輸媒介(例如，射頻)進(jìn)行發(fā)射。然后，接收機(jī)負(fù)責(zé)通過傳輸媒介接收載波信號。更具體地，接收機(jī)的任務(wù)是將收到的信號進(jìn)行同步，從而確定信號的開始、該信號包含的信息以及該信號是否包含消息。但是，同步由于噪音、干擾以及其他因素而變得復(fù)雜。盡管存在這些障礙，接收機(jī)仍必須檢測或識別信號，并解釋內(nèi)容以實(shí)現(xiàn)通信。
通信系統(tǒng)通常用于提供各種通信服務(wù)，例如，語音、分組數(shù)據(jù)等。這些系統(tǒng)可以是時分多址系統(tǒng)、頻分多址系統(tǒng)和/或碼分多址系統(tǒng)，其能夠通過共享可用的系統(tǒng)資源支持與多個用戶同時進(jìn)行通信。這種多址系統(tǒng)的例子包括碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、多載波CDMA(MC-CDMA)、寬帶CDMA(W-CDMA)、高速下行鏈路分組接入(HSDPA)、時分多址(TDMA)系統(tǒng)、頻分多址(FDMA)系統(tǒng)以及正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)。
一種快速獲得商業(yè)認(rèn)可的調(diào)制方案基于正交頻分復(fù)用(OFDM)。OFDM是并行傳輸通信方案，其中，高速率數(shù)據(jù)流分在多個低速率流上，以及，在以特定頻率或音調(diào)間隔開的多個子載波上同時進(jìn)行發(fā)射。精確的頻率間隔提供音調(diào)之間的正交性。正交頻率可以降低或消除通信信號之間的串話或干擾。除了高傳輸速率和抗干擾性外，因?yàn)轭l率可以在沒有相互干擾的情況下重疊，所以可以獲得高頻譜效率。
但是，OFDM系統(tǒng)對于接收機(jī)同步誤差很敏感。這可能會造成系統(tǒng)性能的降低。具體而言，系統(tǒng)可能會丟失子載波之間的正交性，從而丟失網(wǎng)絡(luò)用戶。為了保護(hù)正交性，可以將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)進(jìn)行同步?？傊邮諜C(jī)同步對于成功進(jìn)行OFDM通信極為重要。
因此，需要一種對OFDM/OFDMA系統(tǒng)進(jìn)行快速和可靠初始頻率捕獲和同步的新系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所公開的實(shí)施例提供了用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行初始頻率捕獲的方法和系統(tǒng)。按照一個方面，一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行初始頻率捕獲的方法包括以下動作從發(fā)射機(jī)接收輸入采樣流；基于收到的輸入采樣，確定發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的頻率偏移的估計；補(bǔ)償所述頻率偏移，從而實(shí)現(xiàn)初始頻率捕獲。


根據(jù)以下結(jié)合附圖給出的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他方面將變得顯而易見，其中圖1是粗略幀檢測系統(tǒng)的框圖；圖2a是在理想的單徑環(huán)境中的相關(guān)曲線圖；圖2b是在實(shí)際的多徑環(huán)境中的相關(guān)曲線圖；圖3是確認(rèn)部件的實(shí)施例的框圖；圖4是后沿(trailing edge)部件的實(shí)施例的框圖；圖5是延遲相關(guān)器部件的實(shí)施例的框圖；圖6是精確的幀檢測系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖；圖7是初始粗略幀檢測方法的流程圖；圖8是前沿(leading edge)檢測方法的流程圖；圖9是前沿確認(rèn)和平坦區(qū)檢測方法的流程圖；圖10a是前沿確認(rèn)和平坦區(qū)檢測方法的流程圖；圖10b是前沿確認(rèn)和平坦區(qū)檢測方法的流程圖；圖11是后沿檢測方法的流程圖；圖12是幀同步方法的流程圖；圖13是適于執(zhí)行所公開實(shí)施例的工作環(huán)境的示意性框圖；圖14示出了用于OFDM系統(tǒng)中的超幀結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；
圖15a示出了TDM導(dǎo)頻-1的實(shí)施例；圖15b示出了TDM導(dǎo)頻-2的實(shí)施例；圖16是在接入點(diǎn)中的TX數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻處理器的實(shí)施例的框圖；圖17是在接入點(diǎn)中的OFDM調(diào)制器的實(shí)施例的框圖；圖18a示出了TDM導(dǎo)頻-1的時域表示；圖18b示出了TDM導(dǎo)頻-2的時域表示；圖19是在接入終端中的同步和信道估計單元的實(shí)施例的框圖；以及圖20是鎖頻環(huán)(FLL)的框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明所公開的實(shí)施例，其中，在全文中相同的標(biāo)記表示相同的或相應(yīng)的部件。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖以及詳細(xì)描述并沒有將本發(fā)明限于所公開的特定實(shí)施例的意圖。相反，本發(fā)明所公開的實(shí)施例將要包括落入本發(fā)明權(quán)利要求的精神和保護(hù)范圍內(nèi)的所有修改、等價物以及替換。
在本申請中所使用的術(shù)語“部件”和“系統(tǒng)”意在表示與計算機(jī)相關(guān)的實(shí)體，其為硬件、軟件與硬件的組合、軟件或者執(zhí)行中的軟件。例如，一個部件可以是在處理器上運(yùn)行的程序、處理器、目標(biāo)、可執(zhí)行的執(zhí)行線程、程序和/或計算機(jī)(例如，臺式、便攜式、袖珍型、掌上型等)，但并不限于此。例如，在計算機(jī)裝置上運(yùn)行的應(yīng)用程序以及裝置本身都可以是一個部件。一個或多個部件可以駐留于程序和/或執(zhí)行線程中，并且，可以將部件置于一個計算機(jī)中和/或分布在兩個或多個計算機(jī)中。
此外，可以將本發(fā)明公開的實(shí)施例的各方面實(shí)現(xiàn)為方法、裝置或制造品，其使用標(biāo)準(zhǔn)的編程和/或工程技術(shù)來生產(chǎn)軟件、固件、硬件或其任何組合，從而控制計算機(jī)來執(zhí)行本發(fā)明所公開的方法。這里使用的術(shù)語“制造品”(或替換地，“計算機(jī)程序產(chǎn)品”)意在包括可從任何計算機(jī)可讀器件、載體或介質(zhì)訪問的計算機(jī)程序。例如，計算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括磁存儲器件(例如，硬盤、軟盤、磁帶等)、光盤(例如，緊湊光盤(CD)、數(shù)字化視頻光盤(DVD)等)、智能卡以及閃存器件(例如，卡、棒)，但也并不限于此。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用載波來承載計算機(jī)可讀電子數(shù)據(jù)，例如，在發(fā)射和接收電子郵件時或在訪問諸如因特網(wǎng)或局域網(wǎng)(LAN)之類的接入網(wǎng)絡(luò)時使用的可算機(jī)可讀電子數(shù)據(jù)。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明所公開的實(shí)施例的保護(hù)范圍或精神的前提下，可以對該配置做出許多修改。
所公開的實(shí)施例以及相應(yīng)的說明是針對用戶站而展開描述的。也可以將用戶站稱為系統(tǒng)、用戶單元、移動站、移動臺、遠(yuǎn)程站、接入點(diǎn)、遠(yuǎn)程終端、接入終端、用戶終端、用戶代理或用戶設(shè)備。用戶站可以是具有無線連接能力的蜂窩電話、無繩電話、會話發(fā)起協(xié)議(SIP)電話、無線本地環(huán)路(WLL)站、個人數(shù)字助理(PDA)、手持裝置或與無線調(diào)制解調(diào)器相連的其他處理裝置。
首先參照圖1，描述幀檢測系統(tǒng)100。更具體地說，系統(tǒng)100是與OFDM同步傳輸相關(guān)聯(lián)的接收機(jī)端子系統(tǒng)。同步一般指的是由接收機(jī)執(zhí)行的獲取幀和符號時序的過程。在下面部分中將更加詳細(xì)地進(jìn)行描述的那樣，幀檢測基于在幀或超幀開始處發(fā)射的導(dǎo)頻或訓(xùn)練符號的識別。在一個實(shí)施例中，導(dǎo)頻符號是時分復(fù)用(TDM)的導(dǎo)頻。具體而言，可以采用第一導(dǎo)頻符號進(jìn)行粗略估計幀以及OFDM符號邊界等，同時，可以采用第二導(dǎo)頻符號來提高該估計。系統(tǒng)100主要涉及檢測用于進(jìn)行幀檢測的第一導(dǎo)頻符號，但是也可以利用它來結(jié)合檢測其他訓(xùn)練符號。系統(tǒng)100包括延遲相關(guān)器部件110、前沿檢測部件120、確認(rèn)部件130以及后沿檢測部件130。
延遲相關(guān)器部件110從接入終端接收機(jī)(未示出)中接收數(shù)字輸入信號流。延遲相關(guān)器部件110處理該輸入信號，并產(chǎn)生檢測度量或其相關(guān)輸出(Sn)。檢測度量或相關(guān)輸出表示一個導(dǎo)頻序列的能量。下面將詳細(xì)介紹根據(jù)輸入信號流生成檢測度量的計算機(jī)理。將檢測度量提供給前沿部件120、確認(rèn)部件130以及后沿部件140，以便作進(jìn)一步處理。
現(xiàn)在參照圖2a和圖2b，為清楚起見以及為便于認(rèn)識和克服所識別的一個問題，示出了兩個示例性的導(dǎo)頻相關(guān)圖。相關(guān)圖或曲線描述了通過檢測度量的量值隨時間所捕獲的相關(guān)器輸出。圖2a描述了在沒有噪音的情況下在單徑信道中的相關(guān)器輸出。相關(guān)器輸出明顯地具有前沿、平坦部分以及隨后是后沿。圖2b示出了在有噪音的情況下在多徑信道中的示例性相關(guān)曲線。雖然可以觀測到存在導(dǎo)頻，但是它受到信道噪音和多徑延遲的影響而變得模糊。過去，采用單個門限來檢測導(dǎo)頻符號。具體而言，當(dāng)相關(guān)值大于設(shè)定或預(yù)定的門限時，門限用于確定符號的開始。在圖2a的理想情況下，將門限設(shè)定成接近平坦區(qū)值，當(dāng)其越過該值時，檢測到符號。隨后，將啟動計數(shù)，從而確定后沿。當(dāng)然，當(dāng)曲線值低于門限時，可以僅僅檢測后沿。但是，這種傳統(tǒng)方法和技術(shù)在實(shí)際的多徑環(huán)境中并不有效。從圖2b中可知，不能根據(jù)相關(guān)值輕易地確定前沿，因?yàn)槎鄰叫?yīng)可能會擴(kuò)展該值，并且噪音可以會進(jìn)一步影響前沿。這可以會導(dǎo)致大量的誤判(falsepositive)檢測。此外，信號的擴(kuò)展不利于對采樣進(jìn)行計數(shù)以檢測后沿，以及，當(dāng)值低于門限時，噪音將妨礙后沿的檢測。這里所公開的技術(shù)提供了在實(shí)際多徑環(huán)境中檢測導(dǎo)頻和幀的健壯系統(tǒng)和方法。
回到圖1中，可以采用前沿部件120來檢測相關(guān)曲線的潛在前沿。前沿部件120從延遲相關(guān)器部件120中接收一系列的檢測度量值(Sn)。一旦收到，就將該值與固定或可編程的門限(T)相比較。具體而言，判斷是否Sn＞＝T。如果是，那么增加計數(shù)或計數(shù)器(例如，運(yùn)行計數(shù))?；蛘撸绻鸖n＜T，那么可以將計數(shù)器設(shè)至零。因此，計數(shù)器存儲超過該門限的連續(xù)相關(guān)輸出值的數(shù)量。前沿部件120監(jiān)控該計數(shù)器，從而確保已經(jīng)分析過預(yù)定或已程序化數(shù)量的采樣。根據(jù)一個實(shí)施例，這可以與運(yùn)行計數(shù)＝64時相對應(yīng)。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以改變該值，從而使在特定環(huán)境的特定系統(tǒng)中的檢測優(yōu)化。該技術(shù)的優(yōu)勢在于，它降低了由于初始噪音或擴(kuò)展而導(dǎo)致錯誤地檢測到前沿的可能性，因?yàn)椴蓸颖仨氝B續(xù)地在門限上停留一段時間。一旦滿足條件，前沿部件就可以宣布檢測到潛在前沿。隨后，可以將信號提供給確認(rèn)部件130，以指示這一點(diǎn)。
物如其名，確認(rèn)部件130用于確認(rèn)前沿部件120確實(shí)檢測到了前沿。在前沿之后，期望一定長度的平坦時間段。因此，如果檢測到平坦部分，那么這更加確信通過前沿部件120檢測了導(dǎo)頻符號的前沿。如果沒有檢測到平坦部分，那么將需要檢測新的前沿。一旦從前沿部件120中收到信號，那么確認(rèn)部件130就可以開始接收以及分析附加的檢測度量值(Sn)。
參照圖3，為了便于理解，描述了確認(rèn)部件130的一種示例性實(shí)現(xiàn)方式的框圖。確認(rèn)部件130可以包括或涉及處理器310、門限值320、間隔計數(shù)330、點(diǎn)擊計數(shù)340、運(yùn)行計數(shù)350以及頻率累加器360。處理器310與門限320、間隔計數(shù)器330、點(diǎn)擊計數(shù)器340、運(yùn)行計數(shù)器350以及頻率累加器360可通信地相連接。此外，處理器310用于接收和/或獲得相關(guān)值Sn，以及與前沿部件120(圖1)和后沿部件140(圖1)交互(例如，接收以及發(fā)射信號)。門限值320可以與前沿部件120(圖1)所采用的門限相同。此外，應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然這里將門限值示為確認(rèn)部件130的一部分，例如，作為硬編碼值，但是，也可以從外部件接收和/或獲得門限值320，從而有利于該值的程序化。簡言之，間隔計數(shù)330可以用于確定何時更新鎖頻環(huán)，從而通過頻率累加器360確定頻率偏移，以及用于檢測后沿。點(diǎn)擊計數(shù)340可以用于檢測符號平坦區(qū)，運(yùn)行計數(shù)350用于識別后沿。
在相關(guān)值的初始處理之前，例如，處理器310可以將各計數(shù)器330、340和350以及頻率累加器360初始化為零。然后，處理器310可以接收或獲得相關(guān)輸出Sn和門限420。然后，可以增加間隔計數(shù)430，從而表示已經(jīng)獲得新的采樣。每當(dāng)獲得新的相關(guān)采樣時，可以增加間隔計數(shù)430。隨后，處理器310可以將相關(guān)值與門限320相比較。如果Sn大于或等于該門限，那么可以增加點(diǎn)擊計數(shù)。對于運(yùn)行計數(shù)，如果Sn小于門限320，可以增加該運(yùn)行計數(shù)；否則，將其設(shè)為零。與前沿類似，運(yùn)行計數(shù)可以表示低于門限的連續(xù)采樣的數(shù)量?？梢苑治鲈撚嫈?shù)值，從而判斷是否已經(jīng)檢測到前沿、是否存在誤判或否則錯過了前沿(例如，太晚)等。
在一個實(shí)施例中，確認(rèn)部件130可以通過檢查運(yùn)行計數(shù)和點(diǎn)擊計數(shù)，確定前沿部件120檢測到錯誤的前沿。因?yàn)榇_認(rèn)部件應(yīng)當(dāng)正在檢測值大于或等于門限的相關(guān)曲線的平坦區(qū)，所以，如果點(diǎn)擊計數(shù)充分地低并且運(yùn)行計數(shù)大于設(shè)定值或者點(diǎn)擊計數(shù)和運(yùn)行計數(shù)基本相等，那么就可以判斷出該噪音可能已經(jīng)產(chǎn)生了錯誤的前沿檢測。具體而言，應(yīng)當(dāng)指出的是，所收到的相關(guān)值與所期望的值不一致。根據(jù)一個實(shí)施例，當(dāng)運(yùn)行計數(shù)大于或等于128并且點(diǎn)擊計數(shù)小于400時，可以判定檢測到錯誤的前沿。
通過再次比較運(yùn)行計數(shù)和點(diǎn)擊計數(shù)的值，確認(rèn)部件130可以判定前沿丟失或檢測到其對于合適的時機(jī)已經(jīng)太晚。具體而言，如果點(diǎn)擊計數(shù)和運(yùn)行計數(shù)充分地大，那么可以做出該判決。在一個實(shí)施例中，當(dāng)運(yùn)行計數(shù)大于或等于786并且點(diǎn)擊計數(shù)大于或等于400時，可以做出該判決。當(dāng)然，對于這里提供的所有特定值，針對特定的幀結(jié)構(gòu)和/或環(huán)境，可以優(yōu)化或者調(diào)整這些值。
應(yīng)當(dāng)理解的是，確認(rèn)部件130可能開始檢測曲線的后沿同時正在分析平坦區(qū)，從而判斷是否檢測到合適的前沿。如果檢測到后沿，那么可以成功地終止確認(rèn)部件。為了檢測后沿，可以采用間隔計數(shù)和運(yùn)行計數(shù)。如上所述，間隔計數(shù)包括收到及相關(guān)的輸入采樣的數(shù)量。已知平坦區(qū)的長度處于特定計數(shù)內(nèi)。因此，如果在檢測潛在前沿并且接收到適當(dāng)數(shù)量的平坦區(qū)采樣之后存在后沿的某種跡象，那么確認(rèn)部件可以宣布檢測到后沿。運(yùn)行計數(shù)可以證明后沿的存在，其對相關(guān)值低于門限的連續(xù)次數(shù)進(jìn)行了計數(shù)。在一個實(shí)施例中，當(dāng)間隔計數(shù)大于或等于34*128(4352)并且運(yùn)行計數(shù)大于零時，確認(rèn)部件130可以宣布檢測到后沿。
如果確認(rèn)部件未能檢測上述三種狀況中的任何一種，那么它可以簡單地繼續(xù)接收相關(guān)值并更新計數(shù)器。如果檢測到一種狀況，那么處理器可以對計數(shù)器提供一個或多個附加的檢查，從而更加確信一種狀況確實(shí)已經(jīng)發(fā)生。具體而言，處理器310可以堅持處于平坦區(qū)中的最小點(diǎn)擊量上，就如圖那是前沿檢測之后所期望觀測到的一樣。例如，處理器可以檢測點(diǎn)擊計數(shù)是否大于設(shè)定值，例如2000。根據(jù)這里所公開的幀結(jié)構(gòu)的一個實(shí)施例，在平坦區(qū)中所期望的點(diǎn)擊數(shù)量應(yīng)當(dāng)是34*128，其超過4000。但是，噪音會調(diào)整實(shí)際的結(jié)果，所以可以設(shè)定門值稍微低于4000。如果滿足附加條件，那么確認(rèn)部件130可以將信號提供給后沿部件，或者，確認(rèn)部件可以通知前沿部件來定位新的前沿。
還應(yīng)當(dāng)理解的是，確認(rèn)部件130也可以提供附加的功能，例如，保存時間點(diǎn)以及更新頻率。圖1的幀檢測系統(tǒng)100提供了幀和符號邊界的粗略檢測。因此，后面需要執(zhí)行某些精調(diào)，以獲得更加精確的同步。因此，應(yīng)當(dāng)通過精確的計時系統(tǒng)和/或方法對至少一個時間參考進(jìn)行保存，以供以后使用。根據(jù)一個實(shí)施例，每次運(yùn)行計數(shù)均等于零時，可以將時間點(diǎn)保存為相關(guān)曲線平坦區(qū)的最后時間或者在檢測到后沿之前的時間的估計。此外，適當(dāng)?shù)耐叫枰獙m當(dāng)?shù)念l率進(jìn)行鎖定。因此，在特定的時間，例如輸入是周期性時，處理器310可以利用頻率累加器來更新鎖頻環(huán)。根據(jù)一個實(shí)施例，可以每隔128個輸入采樣對鎖頻環(huán)進(jìn)行更新，例如，該輸入采樣由間隔計數(shù)器跟蹤。
回到圖1中，如果確認(rèn)部件130未檢測到后沿，那么可以采用后沿部件140檢測該后沿。概括地說，后沿部件140用于檢測后沿或者簡單地暫停，從而使得前沿部件120可以檢測另一前沿。
圖4示出了后沿部件140的一個實(shí)施例。后沿部件140可以包括或涉及處理器410、門限420、間隔計數(shù)430以及運(yùn)行計數(shù)440。與其他檢測部件類似，后沿部件140可以從延遲相關(guān)器部件110中接收多個相關(guān)值，并增加適當(dāng)?shù)挠嫈?shù)，從而便于檢測與第一個TDM導(dǎo)頻符號相關(guān)聯(lián)的相關(guān)曲線的后沿。具體而言，處理器410可以將相關(guān)值與門限420相比較，以及，增加(populate)間隔計數(shù)430和運(yùn)行計數(shù)440或其中一個。應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然這里將門限420示為后沿部件的一部分，但是，也可以從該部件外(如，中央節(jié)目區(qū)域)接收或獲得該門限。當(dāng)然，還應(yīng)當(dāng)理解的是，處理器410可以在其最初比較之前將間隔計數(shù)430和運(yùn)行計數(shù)440初始化為零。間隔計數(shù)430存儲收到的相關(guān)輸出的數(shù)量。因此，通過每個收到或獲得的相關(guān)值，處理器410可以增加間隔計數(shù)430。運(yùn)行計數(shù)將相關(guān)值或輸出小于門限420的連續(xù)次數(shù)進(jìn)行存儲。如果相關(guān)值小于門限，那么處理器410可以增加運(yùn)行計數(shù)440，否則可以將運(yùn)行計數(shù)440設(shè)至零。例如，后沿部件140通過處理器410，利用間隔計數(shù)430和/或運(yùn)行計數(shù)440可以檢測是否已經(jīng)滿足間隔計數(shù)值或運(yùn)行計數(shù)值。例如，如果運(yùn)行計數(shù)440達(dá)到一定值，那么后沿部件可以宣布檢測到后沿。如果未達(dá)到，那么后沿部件140可以繼續(xù)接收相關(guān)值，并更新計數(shù)。然而，如果間隔計數(shù)430變得充分地大，那么這可能表明將檢測不到后沿以及需要定位新的前沿。在一個實(shí)施例中，該值可以是8*128(1024)。另一方面，如果運(yùn)行計數(shù)440達(dá)到或超過一個值，那么這可能表明已經(jīng)檢測到后沿。根據(jù)一個實(shí)施例，該值可以是32。
此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，后沿部件140也可以保存用于捕獲精確時序的時間點(diǎn)。根據(jù)一個實(shí)施例，后沿部件140可以保存當(dāng)運(yùn)行計數(shù)等于零時的時間點(diǎn)，從而提供正好在后沿檢測之前的時間點(diǎn)。根據(jù)一個實(shí)施例及以下描述的幀結(jié)構(gòu)，所保存的時間點(diǎn)可以對應(yīng)于下一個OFDM符號(TDM導(dǎo)頻-2)中的第256個采樣。隨后，精確的幀檢測系統(tǒng)可以對該值進(jìn)行改進(jìn)，這將在下面部分中討論。
圖5更加詳細(xì)地示出了根據(jù)一個實(shí)施例的延遲相關(guān)器部件110。延遲相關(guān)器部件110使用導(dǎo)頻-1 OFDM符號的周期性特征，進(jìn)行幀檢測。在一個實(shí)施例中，相關(guān)器110使用下面的檢測度量進(jìn)行幀檢測Sn=|Σi=n-L1+1nri-L1·ri*|2---(1)]]>其中，Sn是采樣周期n的檢測度量，“*”表示復(fù)共軛，|x|2表示x的絕對值平方。
方程式(1)計算兩個連續(xù)導(dǎo)頻-1序列中的兩個輸入采樣ri和ri-L1之間的延遲相關(guān)，即，Cl=ri-L1·ri*.]]>該延遲相關(guān)在不需要信道增益估計的情況下消除了通信信道的影響，以及，進(jìn)一步通過通信信道將收到的能量相干地進(jìn)行組合。然后，方程式(1)將導(dǎo)頻-1序列的所有L1采樣的相關(guān)結(jié)果相累加，從而獲得累加相關(guān)結(jié)果Cn，其是復(fù)數(shù)值。然后，方程式(1)導(dǎo)出采樣周期n的判決度量或相關(guān)輸出Sn，其是絕對值平方Cn。如果在用于進(jìn)行延遲相關(guān)的兩個序列之間存在匹配，那么判決度量Sn表示一個收到的長度為L1的導(dǎo)頻-1序列的能量。
在延遲相關(guān)器部件110中，移位寄存器512(長度L1)對輸入采樣{rn}進(jìn)行接收、存儲以及移位，并且提供已經(jīng)延遲了L1個采樣周期的輸入采樣{rn-L1}。也可以用采樣緩沖器取代移位寄存器512。單元516也接收輸入采樣以及提供復(fù)共軛的輸入采樣{rn*}。對于各采樣周期n，乘法器514將來自移位寄存器512的延遲輸入采樣rn-L1乘以來自單元516的復(fù)共軛的輸入采樣rn*，以及，將相關(guān)結(jié)果cn提供給移位寄存器522(長度L1)和加法器524。小寫字母cn表示一個輸入采樣的相關(guān)結(jié)果，大寫字母Cn表示L1個輸入采樣的累加相關(guān)結(jié)果。移位寄存器522接收、存儲以及延遲來自乘法器514的相關(guān)結(jié)果cn，并且，提供已經(jīng)延遲了L1個采樣周期的相關(guān)結(jié)果{cn-L1}。對于各采樣周期n，加法器524接收寄存器426的輸出Cn-1以及將其與乘法器414的結(jié)果cn相加，再減去來自移位寄存器522的延遲結(jié)果cn-L1，并將其輸出Cn提供給寄存器526。加法器524和寄存器426形成一個累加器，其執(zhí)行方程式(1)中的求和運(yùn)算。移位寄存器522和加法器524也可以用于對L1個最近的相關(guān)結(jié)果cn至cn-L1+1執(zhí)行轉(zhuǎn)動求(runningsummation)或滑動求和(sliding summation)。這通過對來自乘法器514的最近相關(guān)結(jié)果cn進(jìn)行求和以及減去由移位寄存器522提供的L1個采樣時間段前的相關(guān)結(jié)果cn-L1來實(shí)現(xiàn)。單元532計算來自加法器524的累加輸出Cn的絕對值平方，并提供檢測度量Sn。
圖6示出了精確的幀檢測系統(tǒng)600。系統(tǒng)650包括精確計時部件610和數(shù)據(jù)解碼器部件620。精確計時部件610可以接收由粗略幀檢測系統(tǒng)100(圖1)保存的時間點(diǎn)。如上所述，該時間點(diǎn)可以對應(yīng)于下一個OFDM符號的第256個采樣，該OFDM符號可以是TDM導(dǎo)頻-2。這是有點(diǎn)任意性的，但是對于多徑而言是最佳的。然后，精確計時部件610可以利用TDM導(dǎo)頻-2符號來提高該粗略計時估計(Tc)。有許多機(jī)制便于進(jìn)行精確計時，包括在該技術(shù)中已知的那些機(jī)制。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，可以將鎖頻環(huán)或自動頻率控制環(huán)從捕獲模式切換至跟蹤模式，其利用不同的算法來計算誤差以及不同的跟蹤環(huán)帶寬。數(shù)據(jù)解碼器部件620可以嘗試對一個或多個數(shù)據(jù)OFDM符號進(jìn)行解碼。這是一個額外的步驟，從而能更加確信已經(jīng)實(shí)現(xiàn)同步。如果數(shù)據(jù)未解碼，那么前沿部件120(圖1)將必須再次檢測新的前沿。下面提供有關(guān)精確計時的進(jìn)一步描述。
針對上述示例性的系統(tǒng)，參照圖7-12的流程圖，將可以更好地理解所執(zhí)行的方法。雖然為了描述簡單起見，將該方法表示和描述為一系列框，但應(yīng)當(dāng)理解和認(rèn)識到的是，其并不受限于框的次序，因?yàn)橐恍┛蚩梢园床煌拇涡虬l(fā)生和/或與這里描述的其他框同時出現(xiàn)。此外，執(zhí)行所公開的方法可能并不需要所有描述的框。
此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，在下文以及整個說明書中所公開的方法能夠存儲在制造品上，從而便于將該方法傳送及傳遞給計算機(jī)裝置。所使用的制造品意在包括可從任何計算機(jī)可讀裝置、載體或媒體獲得的計算機(jī)程序。
參照圖7，描述初始OFDM幀檢測的健壯方法。該方法主要包括三個階段。在第一階段710中，嘗試觀測檢測導(dǎo)頻符號前沿。通過分析延遲相關(guān)器產(chǎn)生的多個檢測度量或相關(guān)輸出值，可以檢測前沿。具體而言，檢測度量(Sn)或其某函數(shù)(例如，sn2...)可以與門限值相比較。然后，可以根據(jù)度量大于或等于門限的次數(shù)來斷定前沿的潛在檢測。在720中，通過觀測附加的相關(guān)值以及將它們與門限相比較，來確認(rèn)所檢測的前沿。這里，將相關(guān)器輸出再次與門限相比較，并且，觀測相關(guān)器輸出超過門限的次數(shù)。在檢測到連貫的后沿后該過程可以在該階段停留大于或等于預(yù)定時間段(與平坦區(qū)相對應(yīng))。還應(yīng)當(dāng)指出的是，這里可以通過周期性地更新頻率累加器來獲得頻率偏移。如果不滿足任何確認(rèn)條件，那么存在錯誤的前沿檢測，于是，可以將該過程初始化，并在710中再次開始。在730中，如果先前未觀測，那么嘗試觀測后沿。如果相關(guān)器輸出保持低于門限連續(xù)采樣量，例如32，那么可以宣布檢測到TDM導(dǎo)頻，以及，假定初始頻率捕獲結(jié)束。如果不滿足該條件，那么可以初始化該過程，并在710中再次開始。初始OFDM符號時間估計基于后沿。在觀測前沿期間，當(dāng)相關(guān)器輸出第一次低于門限時，可以將該時間點(diǎn)作為下一個OFDM符號(這里為TDM導(dǎo)頻-2)的標(biāo)號(例如，第256個采樣)。
圖8的流程圖描述了前沿檢測方法800。在810中，接收發(fā)射的輸入符號。在820中，對收到的輸入及其延遲版本執(zhí)行延遲相關(guān)。然后將相關(guān)輸出提供給判決框830。在830中，相關(guān)輸出與固定或可編程的門限值相比較。如果相關(guān)值大于或等于門限，那么在840中增加運(yùn)行計數(shù)或計數(shù)器。如果相關(guān)值小于門限值，那么在850中將運(yùn)行計數(shù)設(shè)為0。然后，在860中，運(yùn)行計數(shù)與針對多徑環(huán)境中的前沿檢測而被最優(yōu)化的預(yù)定值相比較。在一個實(shí)施例中，該值可以是64個輸入采樣。如果運(yùn)行計數(shù)等于預(yù)定值，那么終止該過程。如果運(yùn)行計數(shù)不等于該值，那么在810中接收附加的輸入值，并重復(fù)該過程。
圖9是前沿檢確認(rèn)方法900的流程圖。方法900表示粗略或初始幀檢測方法中的第二階段，其中，通過檢測附加的期望結(jié)果(即平坦區(qū)和/或后沿)來確認(rèn)(或拒絕)前沿檢測。在910中，接收無數(shù)輸入采樣中的一個輸入采樣。在920中，針對該輸入采樣及其延遲版本執(zhí)行延遲相關(guān)，從而產(chǎn)生相關(guān)輸出。然后，根據(jù)可編程的門限分析多個相關(guān)器輸出，從而做出隨后的判決。在930中，判斷是否檢測到錯誤的前沿，這可能由信道噪音等導(dǎo)致。如果沒有足夠的相關(guān)輸出值高于門限，那么可以做出該判決。在940中，判斷是否檢測到前沿太晚。換言之，直到完全進(jìn)入到導(dǎo)頻的平坦區(qū)域時才檢測到前沿。在950中，判斷是否正在觀測后沿。如果基于至此收到的相關(guān)輸出這些條件均不滿足時，那么該過程在910中繼續(xù)進(jìn)行，其中，接收多個輸入采樣。如果滿足任何一個條件，那么該過程在960中繼續(xù)進(jìn)行，其中，針對是否觀測到足夠長的平坦區(qū)而做出附加的判斷，以確信檢測到它。如果是，那么終止該過程。如果否，那么該過程可以使用另一種方法，例如方法800(圖8)，來檢測新的前沿。在一個實(shí)施例中，在前面的導(dǎo)頻符號之后一秒，將發(fā)射新的導(dǎo)頻符號。
圖10描述了根據(jù)特定實(shí)施例來檢測平坦區(qū)和確定檢測前沿的更加詳細(xì)的方法1000。具體而言，該過程采用了三個計數(shù)或計數(shù)器間隔計數(shù)、點(diǎn)擊計數(shù)以及運(yùn)行計數(shù)。在1010中，將計數(shù)器均初始化為零。在1012中，接收輸入采樣。在1014中，增加間隔計數(shù)，以表示收到輸入采樣。但是，還應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然在該框圖中未明確指出，但仍可以每隔該間隔計數(shù)跟蹤的128個采樣，更新頻率環(huán)路。在1016中，利用輸入采樣及其延時版本來執(zhí)行延遲相關(guān)，以產(chǎn)生相關(guān)輸出(Sn)。然后，在1018中，判斷Sn是否大于或等于門限(T)。如果Sn≥T，那么在1020中增加點(diǎn)擊計數(shù)，并且，該過程在1028中繼續(xù)進(jìn)行。如果否，那么在1022中判斷Sn是否小于T。如果是，那么在1024中增加運(yùn)行計數(shù)。如果否，那么將運(yùn)行計數(shù)初始化為零，并且，保存該時間。因此，所保存的時間提供觀測后沿之前的時間點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，這里的判決框1022并不是嚴(yán)格必要的，而是為了清楚起見以及進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)這種方法的過程次序并不需要是固定的，如圖所示。該方法繼續(xù)進(jìn)行到1028，其中，仔細(xì)檢查點(diǎn)擊計數(shù)和運(yùn)行計數(shù)，以判斷是否檢測到錯誤的前沿。在一個實(shí)施例中，這對應(yīng)于運(yùn)行計數(shù)大于或等于128并且點(diǎn)擊計數(shù)小于400。如果確定檢測到誤判，那么該過程進(jìn)入到1036，其中，定位新的前沿。如果未能確定檢測到誤判，那么在判決框1030中繼續(xù)進(jìn)行該過程。在1030中，分析運(yùn)行計數(shù)和點(diǎn)擊計數(shù)，以判斷是否后來檢測到前沿。根據(jù)一個特定實(shí)施例，這可以對應(yīng)于運(yùn)行計數(shù)大于或等于768并且點(diǎn)擊計數(shù)大于或等于400。如果符合該情形，那么該過程可以在1034中繼續(xù)進(jìn)行。如果后來未檢測到前沿，那么該過程進(jìn)入到1032，其中，分析間隔計數(shù)和運(yùn)行計數(shù)，以判斷是否正在觀測后沿。在一個實(shí)施例中，這可以對應(yīng)于間隔計數(shù)大于或等于4352(34*128)并且運(yùn)行計數(shù)大于零。換言之，已經(jīng)檢測到平坦區(qū)的全部長度，并且，已經(jīng)觀測到低于門限的斜坡(dip)。如果否，那么三個條件均未滿足，該過程進(jìn)入到1012，其中，接收多個輸入采樣。如果是，那么在1034中判斷是否已經(jīng)檢測到大于門限的足夠的值，從而使該方法確信已經(jīng)檢測到平坦區(qū)。更具體地說，點(diǎn)擊計數(shù)大于某個可編程的值。在一個實(shí)施例中，該值可以是2000。但是，這稍微有點(diǎn)任意。在理想情況下，該過程應(yīng)當(dāng)看到大于門限的34*128個采樣(4352)，但是噪音會影響該計數(shù)。因此，可編程的值可以設(shè)為最佳水平，從而提供已經(jīng)檢測到平坦區(qū)的特定確信度。如果點(diǎn)擊計數(shù)大于規(guī)定值，那么終止該過程。如果否，那么該過程進(jìn)入到1036，其中，需要檢測新的邊緣。
圖11描述了后沿檢測方法1100的一個實(shí)施例?？梢圆捎煤笱胤椒▉頇z測導(dǎo)頻符號的相關(guān)曲線的后沿，如果先前未檢測到的話。在1110中，將包括有間隔的計數(shù)器和運(yùn)行計數(shù)器初始化為零。在1112中，接收輸入采樣。在1114中，對應(yīng)于收到的采樣而增加間隔計數(shù)。在1116中，延遲相關(guān)器利用每個輸入采樣來產(chǎn)生相關(guān)輸出Sn。在1118中，對于相關(guān)輸出Sn是否小于可編程的門限(T)而進(jìn)行判斷。如果Sn＜T，那么增加運(yùn)行計數(shù)，以及，該過程進(jìn)入到1126中。如果相關(guān)輸出不小于門限，那么在1122中將運(yùn)行計數(shù)器設(shè)為零，以及，可以在1124將該時間點(diǎn)進(jìn)行保存。在1126中，判斷是否已經(jīng)連續(xù)檢測到足夠的相關(guān)輸出，以確信地宣布其識別成功。在一個實(shí)施例中，這對應(yīng)于運(yùn)行次數(shù)大于或等于32。如果運(yùn)行次數(shù)足夠大，那么可以成功地終止該過程。如果運(yùn)行次數(shù)不夠大，那么該過程進(jìn)入到判決框1128。在1128中，可以采用間隔計數(shù)器來判斷是否應(yīng)當(dāng)暫停檢測方法1100。在一個實(shí)施例中，如果間隔計數(shù)等于8*128(1024)，那么暫停后沿檢測方法1100。如果該方法在1128中未暫停，那么可以在1112中再次開始接收和分析附加的采樣。如果該方法在1128中暫停，那么將需要檢測新的導(dǎo)頻前沿，因?yàn)榉椒?100未能觀測到后沿。
圖12描述了幀同步方法1200。在1210中，該過程首先等待要進(jìn)行處理的自動增益控制。自動增益控制調(diào)整輸入信號，以提供一致的信號強(qiáng)度或電平，從而使得可以適當(dāng)?shù)靥幚碓撔盘?。?220中，對鎖頻環(huán)累加器進(jìn)行初始化。在1214中，檢測潛在的前沿。在1216中，通過檢測平坦區(qū)和/或后沿可以確認(rèn)前沿。如果在1218中判定出未檢測到有效的前沿，那么該過程在1210中重新開始。同樣，應(yīng)當(dāng)理解的是，在此時，可以通過頻率累加器周期性地更新鎖頻環(huán)，例如，獲得初始頻率偏移。在1220中，可以檢測后沿，如果先前未檢測到的話。這里，可以保存在后沿的起始斜坡之前的時間，從而用于后面的精確計時。如果在1222中未檢測到后沿，并且，先前也未檢測到，那么該過程進(jìn)入到再次開始該方法的1210中。如果檢測到后沿，那么已經(jīng)完成初始粗略檢測。該過程在1224中繼續(xù)進(jìn)行，其中，將鎖頻環(huán)切換到跟蹤模式。利用第二TDM導(dǎo)頻符號和先前粗略估計提供的信息而獲得精確計時。具體而言，所保存的時間點(diǎn)(Tc)可以對應(yīng)于第二個導(dǎo)頻符號中的特定采樣偏移。根據(jù)一個實(shí)施例，所保存的時間采樣可以與第二個導(dǎo)頻符號中的第256個采樣相對應(yīng)。在后面部分中，可以使用特定的算法來改善上述的時序估計。一旦精確時序捕獲終止，就可以獲得一個或多個數(shù)據(jù)符號，并且，在1228中嘗試解碼該符號。如果在1230中解碼成功，那么終止該過程。但是，如果該過程失敗，那么在1212中重新啟動該方法。
下面對多個合適操作環(huán)境中的一個操作環(huán)境進(jìn)行討論，以描述本發(fā)明的上述特定方面。此外，為清楚和理解起見，詳細(xì)描述時分復(fù)用的導(dǎo)頻(TDM導(dǎo)頻-1和TDM導(dǎo)頻-2)的一個實(shí)施例。
下面描述同步技術(shù)，在本文中，該同步技術(shù)可以用于各種多載波系統(tǒng)，以及，用于下行鏈路和上行鏈路。下行鏈路(或前向鏈路)指的是從接入點(diǎn)到接入終端的通信鏈路，以及，上行鏈路(或反向鏈路)指的是從接入終端到接入點(diǎn)的通信鏈路。為清楚起見，下面針對OFDM系統(tǒng)中的下行鏈路來描述這些技術(shù)。
圖13的框圖示出了OFDM系統(tǒng)1300中的接入點(diǎn)(AP)1310和接入終端(AT)1350。接入點(diǎn)1310通常是固定站，也可以將其稱為基本收發(fā)機(jī)系統(tǒng)(BTS)、基站或其他術(shù)語。接入終端1350可以是固定或移動的，也可以將其稱為用戶終端、移動站或其他術(shù)語。接入終端1350也可以是便攜式單元，例如蜂窩電話、手持裝置、無線模塊、個人數(shù)字助理(PDA)等。
在接入點(diǎn)1310中，TX數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻處理器1320接收不同類型的數(shù)據(jù)(例如，業(yè)務(wù)/分組數(shù)據(jù)和開銷/控制數(shù)據(jù))，以及，處理(例如，編碼、交織和符號映射)收到的數(shù)據(jù)，從而生成數(shù)據(jù)符號。在這里所使用的“數(shù)據(jù)符號”是數(shù)據(jù)的調(diào)制符號、“導(dǎo)頻符號”是導(dǎo)頻的調(diào)制符號，以及，調(diào)制符號是調(diào)制方案(例如，M-PSK、M-QAM等)對應(yīng)的信號群(signal constellation)中一個點(diǎn)的復(fù)數(shù)值。處理器1320也處理導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，從而生成導(dǎo)頻符號，并將該數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻符號提供給OFDM調(diào)制器1330。
OFDM調(diào)制器1330將數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻符號復(fù)用到適當(dāng)?shù)淖訋Ш头栔芷谏?，以及進(jìn)一步對復(fù)用符號執(zhí)行OFDM調(diào)制，從而生成OFDM符號，如下所述。發(fā)射機(jī)單元(TMTR)1332將OFDM符號轉(zhuǎn)換成一個或多個模擬信號，以及進(jìn)一步處理(例如，放大、濾波以及上變頻)模擬信號，從而生成調(diào)制信號。然后，接入點(diǎn)1310將調(diào)制信號從天線1334發(fā)射到系統(tǒng)中的接入終端。
在接入終端1350中，天線1352接收來自接入點(diǎn)1310的發(fā)射信號，并將其提供給接收機(jī)單元(RCVR)1354。接收機(jī)單元1354修整(例如，過濾、放大以及下變頻)收到的信號，并將修整過的信號數(shù)字化，從而獲得輸入采樣流。OFDM解調(diào)器1360對輸入采樣執(zhí)行OFDM解調(diào)，從而獲得所收到的數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻符號。OFDM解調(diào)器1360還使用信道估計(例如，頻率響應(yīng)估計)對收到的數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測(例如，匹配濾波)，從而獲得檢測的數(shù)據(jù)符號，其是由接入點(diǎn)1310發(fā)送的數(shù)據(jù)符號的估計。OFDM解調(diào)器1360將檢測的數(shù)據(jù)符號提供給接收(RX)數(shù)據(jù)處理器1370。
同步/信道估計單元1380從接收機(jī)單元1354中接收輸入采樣并執(zhí)行同步，從而確定如上及如下所述的幀和符號時序。單元1380還使用從OFDM解調(diào)器1360收到的導(dǎo)頻符號，導(dǎo)出信道估計。單元1380將符號時序和信道估計提供給OFDM解調(diào)器1360，并可以將幀時序提供給RX數(shù)據(jù)處理器1370和/或控制器1390。OFDM解調(diào)器1360使用符號時序來執(zhí)行OFDM解調(diào)以及使用信道估計對收到的數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測。
RX數(shù)據(jù)處理器1370處理(例如，符號解映射、解交織以及解碼)來自O(shè)FDM解調(diào)器1360的檢測數(shù)據(jù)符號，并提供解碼后的數(shù)據(jù)。RX數(shù)據(jù)處理器1370和/或控制器1390可以使用幀時序來恢復(fù)由接入點(diǎn)1310發(fā)送的不同類型的數(shù)據(jù)。通常，OFDM解調(diào)器1360和RX數(shù)據(jù)處理器1370的處理分別與接入點(diǎn)1310中的OFDM解調(diào)器1330和TX數(shù)據(jù)及導(dǎo)頻處理器1320的處理互補(bǔ)。
控制器1340和1390分別控制接入點(diǎn)110和接入終端1350中的操作。存儲器單元1342和1392分別存儲由控制器1340和1390使用的程序編碼和數(shù)據(jù)。
接入點(diǎn)1310可以將點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸發(fā)送給單個接入終端、將多播傳輸發(fā)送給一組接入終端、將廣播傳輸發(fā)送給處于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有接入終端或其任何組合。例如，接入點(diǎn)1310可以將導(dǎo)頻和開銷/控制數(shù)據(jù)發(fā)送給處于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有接入終端。接入點(diǎn)1310還可以將特定用戶的數(shù)據(jù)發(fā)射給特定的接入終端、將多播數(shù)據(jù)發(fā)射給一組接入終端和/或?qū)V播數(shù)據(jù)發(fā)射給所有接入終端。
圖14示出了可以用于OFDM系統(tǒng)1300的超幀結(jié)構(gòu)1400。數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻可以在超幀中進(jìn)行傳輸，每個超幀具有預(yù)定的持續(xù)時間(例如，一秒)。也可以將超幀稱為幀、時隙或其他術(shù)語。對于圖14中所示的實(shí)施例，每個超幀包括用于第一TDM導(dǎo)頻(或“TDM導(dǎo)頻-1”)的字段1412、用于第二TDM導(dǎo)頻(或“TDM導(dǎo)頻-2”)的字段1414、用于開銷/控制數(shù)據(jù)的字段1416以及用于業(yè)務(wù)/分組數(shù)據(jù)的字段1418。
從1412到1418的四個字段在每個超幀中是時分復(fù)用的，從而在任意給定時刻僅僅發(fā)射一個字段。也按照圖14中的次序排列這四個字段，以便于同步和數(shù)據(jù)恢復(fù)。在每個超幀中首先發(fā)射的字段1412和1414中的導(dǎo)頻OFDM符號可以用于檢測在超幀中隨后發(fā)射的字段1416中的開銷OFDM符號。然后從字段1416獲取的開銷信息可以用于恢復(fù)在字段1418中發(fā)送的業(yè)務(wù)/分組數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)/分組數(shù)據(jù)在超幀中是最后發(fā)射的。
在一個實(shí)施例中，字段1412攜帶TDM導(dǎo)頻-1對應(yīng)的一個OFDM符號，字段1414也攜帶TDM導(dǎo)頻-2對應(yīng)的一個OFDM符號。通常，各字段可以是任何持續(xù)時間，并且，這些可以以任何次序進(jìn)行排列。在各幀中周期性地廣播TDM導(dǎo)頻-1以及TDM導(dǎo)頻-2，以便于接入終端的同步。開銷字段1416和/或數(shù)據(jù)區(qū)域1418也可能包括導(dǎo)頻符號，導(dǎo)頻符號與數(shù)據(jù)符號是頻分復(fù)用的，如下所述。
OFDM系統(tǒng)的總系統(tǒng)帶寬為BW MHz，其使用OFDM被劃分成N個正交子帶。相鄰子帶之間的間隔是BW/N MHz。在N個全部子帶中，可以將M個子帶用于導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)傳輸，其中，M＜N，以及，可以不使用剩余的N-M個子帶，并將其作為保護(hù)子帶。在一個實(shí)施例中，OFDM系統(tǒng)使用具有N＝4096個全部子帶、M＝4000個可用子帶以及N-M＝96個保護(hù)子帶的OFDM結(jié)構(gòu)。通常，具有任何數(shù)量的全部子帶、可用子帶和保護(hù)子帶的任何OFDM結(jié)構(gòu)都可以用于OFDM系統(tǒng)。
如上所述，可以將TDM導(dǎo)頻1和2設(shè)計成便于系統(tǒng)中接入終端的同步。接入終端可以使用TDM導(dǎo)頻-1來檢測每個幀的開始、獲取符號時序的粗略估計以及估計頻率誤差。該接入終端可以隨后使用TDM導(dǎo)頻-2來獲取更精確的符號時序。
圖15a示出了頻域中的TDM導(dǎo)頻-1的一個實(shí)施例。對于該實(shí)施例，TDM導(dǎo)頻-1包括在L1個子帶上傳輸?shù)腖1個導(dǎo)頻符號，每個子帶的一個導(dǎo)頻符號用于TDM導(dǎo)頻-1。L1個子帶均勻地分布在N個全部子帶上，并相等地間隔S1個子帶，其中，S1＝N/L1。例如，N＝4096，L1＝128，以及S1＝32。但是，對于N、L1和S1，也可以采用其他值。用于TDM導(dǎo)頻-1的這種結(jié)構(gòu)可以(1)針對包括嚴(yán)重多徑信道在內(nèi)的各種類型的信道中的幀檢測提供優(yōu)良的性能；(2)在嚴(yán)重的多徑信道中提供充分準(zhǔn)確的頻率誤差估計和粗略的符號時序；以及(3)簡化接入終端中的處理，如下所述。
圖15b示出了頻率域中的TDM導(dǎo)頻-2的一個實(shí)施例。對于該實(shí)施例，TDM導(dǎo)頻-2包括在L2個子帶上傳輸?shù)腖2個導(dǎo)頻符號，其中，L2＞L1。L2個子帶均勻地分布在N個全部子帶上，并相等地間隔S2個子帶，其中，S2＝N/L2。例如，N＝4096，L2＝2048，以及S2＝2。同樣，對于N、L2和S2，也可以采用其他值。用于TDM導(dǎo)頻-2的這種結(jié)構(gòu)可以提供包括嚴(yán)重多徑信道在內(nèi)的各種類型的信道中的精確符號時序。接入終端也能夠(1)高效地處理TDM導(dǎo)頻-2，從而獲取在TDM導(dǎo)頻-2之后立即出現(xiàn)的下一個OFDM符號到來之前的符號時序；(2)將符號時序應(yīng)用于該下一個OFDM符號，如下所述。
對于L1，使用較小值，從而可以使用TDM導(dǎo)頻-1校正較大的頻率誤差。對于L2，使用較大值，從而使導(dǎo)頻-2序列比較長，以使接入終端從導(dǎo)頻-2序列中獲取較長的信道沖激響應(yīng)估計。選擇TDM導(dǎo)頻-1的L1個子帶，從而產(chǎn)生針對TDM導(dǎo)頻-1的S1個相同導(dǎo)頻-1序列。同樣，選擇TDM導(dǎo)頻-2的L2個子帶，從而產(chǎn)生針對TDM導(dǎo)頻-2的S2個相同導(dǎo)頻-2序列。
圖16的框圖示出了接入點(diǎn)1310中的TX數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻處理器1320的一個實(shí)施例。在處理器1320中，TX數(shù)據(jù)處理器1610接收、編碼、交織以及符號映射業(yè)務(wù)/分組數(shù)據(jù)，從而生成數(shù)據(jù)符號。
在一個實(shí)施例中，偽隨機(jī)數(shù)(PN)生成器1620用于生成兩個TDM導(dǎo)頻1和2對應(yīng)的數(shù)據(jù)。例如，PN生成器1620可以用具有15個抽頭的線形反饋移位寄存器(LFSR)來實(shí)現(xiàn)，該寄存器執(zhí)行生成器多項(xiàng)式g(x)＝x15+x14+1。在該情況下，PN生成器1620包括(1)15個串聯(lián)連接的延遲部件1622a至1622o；(2)在延遲部件1622n和1622o之間連接的加法器1624。延遲部件1622o提供導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，也將該導(dǎo)頻數(shù)據(jù)反饋到延遲部件1622a的輸入端和加法器1624的一個輸入端。PN生成器1620可以用TDM導(dǎo)頻1和2的不同初始狀態(tài)進(jìn)行初始化，例如，針對TDM導(dǎo)頻-1初始化成‘011010101001110’，以及針對TDM導(dǎo)頻-2初始化成‘010110100011100’。通常，對于TDM導(dǎo)頻1和2，可以使用任何數(shù)據(jù)?？梢赃x擇導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，從而降低導(dǎo)頻OFDM符號的峰值幅度和平均幅度之間的差異(即，降低TDM導(dǎo)頻的時域波形中的峰值均值比變化)。TDM導(dǎo)頻-2的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)也可以通過用于加擾數(shù)據(jù)的相同PN生成器來生成。接入終端知道用于TDM導(dǎo)頻-2的數(shù)據(jù)，而不需要知道用于TDM導(dǎo)頻-1的數(shù)據(jù)。
比特到符號映射單元1630從PN生成器1620接收導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，并基于調(diào)制方案將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的比特映射成導(dǎo)頻符號。對于TDM導(dǎo)頻1和2，可以使用相同或不同的調(diào)制方案。在一個實(shí)施例中，針對兩個TDM導(dǎo)頻1和2均使用QPSK。在該情況下，映射單元1630將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)分組成二進(jìn)制比特值，并進(jìn)一步將二進(jìn)制比特值映射成特定的導(dǎo)頻調(diào)制符號。各導(dǎo)頻符號是QPSK的信號群中的復(fù)數(shù)值。如果針對TDM導(dǎo)頻使用QPSK的話，那么映射單元1630將TDM導(dǎo)頻1的2L1個導(dǎo)頻數(shù)據(jù)比特映射成L1個導(dǎo)頻符號，并進(jìn)一步將TDM導(dǎo)頻2的2L2個導(dǎo)頻數(shù)據(jù)比特映射成L2個導(dǎo)頻符號。復(fù)用器(Mux)440從TX數(shù)據(jù)處理器1610中接收數(shù)據(jù)符號、從映射單元1630中接收導(dǎo)頻符號以及從控制器1340中接收TDM_Ctrl信號。復(fù)用器1640將TDM導(dǎo)頻1和2字段的導(dǎo)頻符號、以及每個幀的開銷和數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù)符號提供給OFDM調(diào)制器1330，如圖14所示。
圖17的框圖示出了接入點(diǎn)1310中的OFDM調(diào)制器1330的一個實(shí)施例。符號到子帶映射單元1710從TX數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻處理器1320中接收數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻符號，并基于來自控制器1340的Subband_Mux_Ctrl信號將這些符號映射到適當(dāng)?shù)淖訋?。在各OFDM符號周期中，映射單元1710在用于數(shù)據(jù)或?qū)ьl傳輸?shù)母髯訋咸峁┮粋€數(shù)據(jù)或?qū)ьl符號，以及針對未使用的子帶提供“零符號”(其信號值是零)。將指派給未用子帶的導(dǎo)頻符號用零符號取代。對于每個OFDM符號周期，映射單元1710為N個全部子帶提供N個“傳輸符號”，其中，各發(fā)射符號可以是數(shù)據(jù)符號、導(dǎo)頻符號或零符號。離散傅立葉反變換(IDFT)單元1720接收各OFDM符號周期的N個傳輸符號、用N點(diǎn)IDFT將這N個傳輸符號變換到時域以及提供包括有N個時域采樣的“變換”符號。各采樣是要在一個采樣周期中進(jìn)行發(fā)送的復(fù)數(shù)值。如果N是二的冪次方，那么在該典型情況下也可以取代N點(diǎn)IDFT而執(zhí)行N點(diǎn)快速傅立葉反變換(IFFT)。并串(P/S)轉(zhuǎn)換器1730將各變換符號的N個采樣串行化。然后，循環(huán)前綴生成器1740重復(fù)各變換符號的一部分(或C個采樣)，從而形成包括N+C個采樣的OFDM符號。循環(huán)前綴用于抑制通信信道中長延遲擴(kuò)展引起的符號間干擾(ISI)和載波間干擾(ICI)。延遲擴(kuò)展是在接收機(jī)中最早到達(dá)的信號實(shí)例和最晚到達(dá)的信號實(shí)例之間的時間差異。OFDM符號周期(簡言之，“符號周期”)是一個OFDM符號的持續(xù)時間，并等于N+C個采樣周期。
圖18a示出了TDM導(dǎo)頻-1的時域表示。TDM導(dǎo)頻-1的OFDM符號(或“導(dǎo)頻-1 OFDM符號”)包括長度為N的變換符號和長度為C的循環(huán)前綴。因?yàn)門DM導(dǎo)頻1的L1個導(dǎo)頻符號在均勻間隔S1個子帶的L1個子帶上進(jìn)行發(fā)送，以及，因?yàn)榱惴栐谑Ｓ嗟淖訋线M(jìn)行發(fā)送，所以，TDM導(dǎo)頻1的變換符號包括S1個相同的導(dǎo)頻-1序列，且每個導(dǎo)頻-1序列包括L1個時域采樣。各導(dǎo)頻-1序列也可以通過對TDM導(dǎo)頻1的L1個導(dǎo)頻符號執(zhí)行L1點(diǎn)IDFT來生成。TDM導(dǎo)頻-1的循環(huán)前綴包括變換符號最右邊的C個采樣，并插在變換符號的前面。因此，導(dǎo)頻-1 OFDM符號包括總共S1+C/L1個導(dǎo)頻-1序列。例如，如果N＝4096，L1＝128，S1＝32，以及C＝512，那么，導(dǎo)頻-1 OFDM符號將包括36個導(dǎo)頻-1序列，且每個導(dǎo)頻-1序列包括128個時域采樣。
圖18b示出了TDM導(dǎo)頻-2的時域表示。TDM導(dǎo)頻-2的OFDM符號(或“導(dǎo)頻-2 OFDM符號”)也包括長度為N的變換符號和長度為C的循環(huán)前綴。TDM導(dǎo)頻1的變換符號包括S2個相同的導(dǎo)頻-2序列，且每個導(dǎo)頻-2序列包括L2個時域采樣。TDM導(dǎo)頻2的循環(huán)前綴包括變換符號最右邊的C個采樣，并插在變換符號的前面。例如，如果N＝4096，L2＝2048，S2＝2，以及C＝512，那么，導(dǎo)頻-2 OFDM符號將包括兩個完整的導(dǎo)頻-2序列，且每個導(dǎo)頻-2序列包括2048個時域采樣。TDM導(dǎo)頻2的循環(huán)前綴將僅僅包括導(dǎo)頻-2序列的一部分。
圖19的框圖示出了接入終端3150中的同步和信道估計單元1380的一個實(shí)施例。在單元1380中，幀檢測器100(如上詳細(xì)描述)從接收機(jī)單元1354中接收輸入采樣、處理輸入采樣來檢測每個幀的開始以及提供幀時序。符號時序檢測器1920接收輸入采樣和幀時序、處理輸入采樣來檢測收到的OFDM符號的開始以及提供符號時序。頻率偏移估計器1912估計收到的OFDM符號中的頻率偏移。信道估計器1930從符號時序檢測器1920中接收輸出，并導(dǎo)出信道估計。
如圖1中進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣，幀檢測器100通過檢測來自接收機(jī)單元1354的輸入采樣中的TDM導(dǎo)頻-1而執(zhí)行幀同步。為簡單起見，即時的詳細(xì)描述假定通信信道是加性高斯白噪音(AWGN)信道。各采樣周期的輸入采樣可以表示成rn＝xn+wn，(2)其中，n是采樣周期的下標(biāo)；xn是在采樣周期n中由接入點(diǎn)發(fā)送的時域采樣；rn是在采樣周期n中由接入終端獲取的輸入采樣；以及wn是采樣周期n的噪音。
頻率偏移估計器1912對收到的導(dǎo)頻-1 OFDM符號中的頻率偏移進(jìn)行估計。該頻率偏移可以源于各種原因，例如，接入點(diǎn)和接入終端中的振蕩器的頻率差異、多普勒頻移等。頻率偏移估計器1912可以生成各導(dǎo)頻-1序列(除了最后的導(dǎo)頻-1序列外)的頻率偏移估計，如下Δfl=1GDArg[Σi=1L1rl,i·rl,i+L1*]---(3)]]>其中，rl,i是第l個導(dǎo)頻-1序列的第i個輸入采樣；Arg(x)是x的虛分量與x的實(shí)分量的比值的反正切，即Arg(x)＝arctan[Im(x)/Re(x)]；GD是檢測器增益，即GD=2π·L1fsamp;]]>以及Δfl是第l個導(dǎo)頻-1序列的頻率偏移估計?？蓹z測的頻率偏移的范圍可以表示成2π·L1·|Δfl|fsamp<π/2,]]>或|Δfl|<fsamp4·L1---(4)]]>其中，fsamp是輸入采樣速率。方程式(4)表示檢測的頻率偏移的范圍取決于導(dǎo)頻-1序列的長度且與之成反比。頻率偏移估計器1912也可以在幀檢測器部件100中實(shí)現(xiàn)，更具體地通過延遲相關(guān)器部件11O來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閬碜约臃ㄆ?24的累加相關(guān)結(jié)果也是可用的。
可以通過各種方式使用頻率偏移估計。例如，各導(dǎo)頻-1序列的頻率偏移估計可以用來更新頻率跟蹤環(huán)，該頻率跟蹤環(huán)嘗試校正接入終端中的任何檢測到的頻率偏移。頻率跟蹤環(huán)可以是鎖相環(huán)(PLL)，其可以調(diào)整用于在接入終端中進(jìn)行下變頻的載波信號的頻率。也可以將頻率偏移估計平均化，從而獲得導(dǎo)頻-1 OFDM符號的單個頻率偏移估計Δf。然后，該Δf可以用于在OFDM解調(diào)器160中的N點(diǎn)DFT之前或之后進(jìn)行頻率偏移校正。DFT之后的頻率偏移校正可以用于校正頻率偏移Δf，該Δf是子帶間隔的整數(shù)倍，對于DFT之后的頻率偏移校正，從N點(diǎn)DFT收到的符號可以用Δf子帶來進(jìn)行平移，以及，可以獲得每個可應(yīng)用的子帶k的頻率校正符號 表示為Rk~=Rk~+Δf.]]>對于DFT之前的頻率偏移校正，可以將輸入采樣相位旋轉(zhuǎn)頻率偏移估計Δf，然后對相位旋轉(zhuǎn)后的采樣執(zhí)行N點(diǎn)DFT。
也可以基于導(dǎo)頻-1 OFDM符號以其他方式執(zhí)行幀檢測和頻率偏移估計。例如，可以用在接入點(diǎn)中生成的實(shí)際導(dǎo)頻-1序列執(zhí)行導(dǎo)頻-1OFDM符號的輸入采樣之間的直接相關(guān)來實(shí)現(xiàn)幀檢測。直接相關(guān)為每個強(qiáng)信號實(shí)例(或多徑)提供高相關(guān)結(jié)果。因?yàn)閷τ诮o定的接入點(diǎn)可以獲取多于一個的多徑或峰，所以接入終端將對檢測到的峰執(zhí)行后處理，從而獲取時序信息。幀檢測也可以用延遲相關(guān)和直接相關(guān)的組合來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)一個實(shí)施例，載波頻率和采樣時鐘頻率捕獲和/或跟蹤在接收機(jī)中通過單個閉環(huán)補(bǔ)償器來實(shí)現(xiàn)。在一個實(shí)施例中，使用一階鎖頻環(huán)(FLL)，其中，也可以使用任何復(fù)雜量級的其他控制方案，例如，線性、非線性、自適應(yīng)、專家系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。載波頻率和/或采樣時鐘頻率可以從例如接收機(jī)中的本地壓控振蕩器(VCXO)中得到。通常，這種本地振蕩器對環(huán)境因素非常敏感，例如使用年限、溫度、制造商等，以及不具有確定的輸出(頻率)對輸入(電壓)特性。如果該載波頻率和/或采樣時鐘頻率要從普通的VCXO中得到，那么直接控制VCXO的單個FLL可以同時提供載波和采樣時鐘頻率捕獲及跟蹤。
在一個實(shí)施例中，循環(huán)前綴相關(guān)用于估計例如每個OFDM符號中、OFDM幀的每個部分或其組合中的頻率偏移。如果所發(fā)射的信號x(t)具有周期性分量，即x[kTs]＝x[(k+N)Ts]，其中，Ts是采樣周期，k是時間標(biāo)號，N是周期，以及，所接收的信號用r(t)表示，r*[kTs]r[(k+N)Ts]的相位提供發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的載波頻率誤差測量。
將具有初始相位偏移φ和頻率偏移Δf的接收信號用下式表示r(t)＝x(t)eJ2πΔft+φ+n(t)(5)其中，n(t)表示噪音信號。所接收信號的采樣版本將是r(kTs)=x(kTs)ej2πΔfkTs+φ+n(kTs)---(6)]]>
OFDM符號中的循環(huán)前綴定義了波形的周期性結(jié)構(gòu)，從而使它適于使用上述算法來估計頻率偏移。
圖20的框圖示出了根據(jù)一個實(shí)施例的鎖頻環(huán)(FLL)。假設(shè){rm，k}表示所收到的(OFDM)符號的采樣序列，其中，m表示(OFDM)符號標(biāo)號以及k表示采樣時間標(biāo)號，例如，k＝0、1、2、...、4607。在一個實(shí)施例中，如圖20的上部分所示，k＝0到511的采樣時間標(biāo)號表示接收的OFDM符號的循環(huán)前綴部分，以及，F(xiàn)FT窗在k＝512的采樣時間標(biāo)號處開始，并在k＝4607處結(jié)束。對于FLL操作的頻率跟蹤模式，頻率偏移的第m個估計可以用下式獲得Δfm^=1GDIm[Σk=0511rm,k*rm,k+4096]---(8)]]>其中，GD是檢測器增益，如上面所定義的那樣。
對于FLL的頻率捕獲模式，頻率偏移的第m個估計可以通過上述方程式(8)或前面已經(jīng)給出且下面重復(fù)表示的方程式(4)來獲得，即Δfm=1GDArg[Σi=0127rm,i·rm,i+128*]---(9)]]>其中，m是在第一個OFDM符號中相同采樣序列的周期標(biāo)號，例如，1到32個序列，各有128個采樣。在一個實(shí)施例中，方程式(8)和/或(9)中的相關(guān)輸入采樣屬于在OFDM幀的第一個導(dǎo)頻符號中收到的至少兩個輸入采樣序列。該至少兩個輸入采樣序列可以分別是128個采樣的連續(xù)序列?？梢詫⑺烙嫷念l率偏移更新預(yù)定的次數(shù)，該預(yù)定數(shù)量可以對應(yīng)于OFDM幀的第一個導(dǎo)頻符號中的相同采樣序列的數(shù)量，例如，大約為32。
根據(jù)一個實(shí)施例，由方程式(8)或(9)給出的頻率偏移可以通過使用例如尺寸為512采樣(跟蹤模式)或128采樣(捕獲模式)的緩沖器2002、頻率偏移檢測器2004(跟蹤模式)或2006(捕獲模式)以及2-to-1 MUX 2008來實(shí)現(xiàn)，該MUX 2008根據(jù)具體情況從檢測器2004、2006中的一個檢測器中選擇輸出。MUX 2008的輸出可以用一個增益參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，例如通過乘法器2010，然后將其提供給頻率偏移累加器2012。頻率偏移累加器2012生成頻率偏移的實(shí)際值。
在一個實(shí)施例中，可以在至少兩種模式下執(zhí)行頻率偏移補(bǔ)償。在OFDMA與CDMA同時操作模式下，其中，CDMA部分可以數(shù)字地控制VCXO，開關(guān)2014在位置“1”處關(guān)閉，并關(guān)閉回路。在獨(dú)立模式中，其中，OFDMA部分可以分析地控制VCXO，開關(guān)2014開至位置“2”，并打開回路，從而FLL通過DAC 2016直接控制VCXO。在一個實(shí)施例中，DAC 2016可以是1比特DAC，其包括脈沖密度調(diào)制器(PDM)和RC濾波器。在該情況下，將頻率偏移的實(shí)際值Δf轉(zhuǎn)換成施加于VCXO的電位差，從而補(bǔ)償頻率偏移。
在CDMA控制的情況下，將頻率偏移的實(shí)際值通過開關(guān)2014提供給相位累加器2018。相位累加器2018生成相位偏移的實(shí)際值φ。在一個實(shí)施例中，正弦/余弦查找表2020生成定義exp(-jφ)的復(fù)數(shù)“cosφ-jsinφ”，以用于旋轉(zhuǎn)輸入采樣的相位。諸如復(fù)數(shù)乘法器之類的相位旋轉(zhuǎn)器2024通過將輸入采樣乘以復(fù)數(shù)“cosφ-jsinφ”來補(bǔ)償輸入采樣的相位偏移，或等效為頻率偏移。
根據(jù)一個實(shí)施例，頻率偏移檢測器2004及2006的增益、VCXO增益和/或VCXO頻率與載波頻率的比值等可以在環(huán)增益參數(shù)α中合在一起。也可以將該參數(shù)α量化成2的冪次方，并可以用簡單的可編程移位器取代乘法器2010。應(yīng)當(dāng)指出的是，α對于兩種操作模式可以是不同的。根據(jù)一個實(shí)施例，可以將α遞增地施加給FLL，直到頻率偏移收斂到預(yù)定值為止，例如，在預(yù)定時間中收斂到零。選擇增量應(yīng)足夠地小，例如0.2，以保持FLL的穩(wěn)定性，以及，對于頻率誤差足夠地大，以在預(yù)定時間中快速收斂到預(yù)定水平，例如，在第一個TDM導(dǎo)頻中。
所公開的實(shí)施例可以應(yīng)用于下列技術(shù)中任何之一或其組合碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、多載波CDMA(MC-CDMA)、寬帶CDMA(W-CDMA)、高速下行鏈路分組接入(HSDPA)、時分多址(TDMA)系統(tǒng)、頻分多址(FDMA)系統(tǒng)以及正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)。
本文描述的頻率捕獲和同步技術(shù)可通過多種方式來實(shí)現(xiàn)。例如，這些技術(shù)可以用硬件、軟件或軟硬件結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)。對于硬件實(shí)現(xiàn)，在接入點(diǎn)處用于支持同步的處理單元(例如，TX數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻處理器120)可以實(shí)現(xiàn)在一個或多個專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理器件(DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、用于執(zhí)行本文所述功能的其他電子單元或其組合中。在接入終端處用于執(zhí)行同步的處理單元(例如，同步和信道估計單元180)也可以實(shí)現(xiàn)在一個或多個ASIC、DSP等中。
對于軟件實(shí)現(xiàn)，所述同步技術(shù)可用執(zhí)行本文所述各種功能的程序模塊(例如，例程、程序、部件、過程、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、模式...)來實(shí)現(xiàn)。這些軟件代碼可以存儲在存儲器單元(如，圖13中的存儲器單元1392)中，并由處理器(如，處理器190)執(zhí)行。存儲器單元可以實(shí)現(xiàn)在處理器內(nèi)或處理器外。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明方法可以用其他計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，包括單處理器或多處理器計算機(jī)系統(tǒng)、微型計算裝置、大型計算機(jī)以及個人電腦、手持計算裝置、基于微處理器的或可編程的消費(fèi)電子裝置等。
以上描述包括本發(fā)明一些實(shí)施方式的例子。當(dāng)然，不可能描述用于說明所公開實(shí)施例的部件和方法的每一種可能組合，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以明白，可以許多其他組合和變通也是可以的。因此，所公開的實(shí)施例意在包括落入所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍和精神中的所有這種改變、修改以及變通。此外，對于在詳細(xì)描述或權(quán)利要求中的用語“包括”來說，其類似于“包含”、“具有”，當(dāng)在權(quán)利要求中用作銜接詞時，它們的涵蓋方式應(yīng)被解釋成開放性的。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行初始頻率捕獲的方法，該方法包括接收輸入采樣流；基于收到的輸入采樣，確定頻率偏移的估計；以及補(bǔ)償所述頻率偏移，從而實(shí)現(xiàn)初始頻率捕獲。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接收輸入采樣流包括接收屬于一個調(diào)制幀的第一導(dǎo)頻符號的輸入采樣；以及其中，所述確定頻率偏移的估計包括把屬于在所述第一導(dǎo)頻符號內(nèi)收到的至少兩個輸入采樣序列的相關(guān)輸入采樣累加起來。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其中，至少兩個輸入采樣序列是各自具有128個采樣的連續(xù)序列，并且還包括將所述頻率偏移更新預(yù)定的次數(shù)。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述預(yù)定的次數(shù)等于所述第一導(dǎo)頻符號中相同的采樣序列的個數(shù)。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述預(yù)定的次數(shù)約為32。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述補(bǔ)償頻率偏移包括用一個增益參數(shù)來調(diào)整所述頻率偏移，其中，所述增益參數(shù)是以在一個預(yù)定時間段內(nèi)補(bǔ)償所述頻率偏移的方式選擇出來的。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述時間段是第一導(dǎo)頻符號的持續(xù)時間。
8.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述補(bǔ)償頻率偏移還包括將調(diào)整后的頻率偏移累加起來，從而獲得實(shí)際的頻率偏移。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述補(bǔ)償頻率偏移還包括基于所述實(shí)際的頻率偏移，控制本地振蕩器。
10.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述補(bǔ)償頻率偏移還包括對所述輸入采樣進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述相位旋轉(zhuǎn)還包括將所述實(shí)際的頻率偏移轉(zhuǎn)換成相位偏移。
12.按照權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述相位旋轉(zhuǎn)還包括基于所述相位偏移，對所述輸入采樣進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)。
13.一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，包含有用于實(shí)現(xiàn)在無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行初始頻率捕獲的方法的模塊，該方法包括接收輸入采樣流；基于收到的輸入采樣，確定頻率偏移的估計；以及補(bǔ)償所述頻率偏移，從而實(shí)現(xiàn)初始頻率捕獲。
14.一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行初始頻率捕獲的裝置，包括接收輸入采樣流的模塊；基于收到的輸入采樣流，確定頻率偏移的估計的模塊；以及補(bǔ)償所述頻率偏移，從而實(shí)現(xiàn)初始頻率捕獲的模塊。
15.按照權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述接收輸入采樣流的模塊包括接收屬于一個調(diào)制幀的第一導(dǎo)頻符號的輸入采樣的模塊；以及其中，所述確定頻率偏移的估計的模塊包括把屬于在所述第一導(dǎo)頻符號內(nèi)收到的至少兩個輸入采樣序列的相關(guān)輸入采樣累加起來的模塊。
16.按照權(quán)利要求15所述的裝置，其中，至少兩個輸入采樣序列是各自具有128個采樣的連續(xù)序列，并且還包括將所述頻率偏移更新預(yù)定次數(shù)的模塊。
17.按照權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述預(yù)定的次數(shù)等于所述第一導(dǎo)頻符號中相同的采樣序列的個數(shù)。
18.按照權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述預(yù)定的次數(shù)約為32。
19.按照權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述補(bǔ)償頻率偏移的模塊包括用一個增益參數(shù)來調(diào)整所述頻率偏移的模塊，其中，所述增益參數(shù)是以在一個預(yù)定時間段內(nèi)補(bǔ)償所述頻率偏移的方式選擇出來的。
20.按照權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述時間段是第一導(dǎo)頻符號的持續(xù)時間。
21.按照權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述補(bǔ)償頻率偏移的模塊還包括將調(diào)整后的頻率偏移累加起來，從而獲得實(shí)際頻率偏移的模塊。
22.按照權(quán)利要求21所述的裝置，其中，所述補(bǔ)償頻率偏移的模塊還包括基于所述實(shí)際頻率偏移，控制本地振蕩器的模塊。
23.按照權(quán)利要求21所述的裝置，其中，所述補(bǔ)償頻率偏移的模塊還包括對所述輸入采樣進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)的模塊。
24.按照權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述相位旋轉(zhuǎn)模塊還包括將所述實(shí)際頻率偏移轉(zhuǎn)換成相位偏移的模塊。
25.按照權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述相位旋轉(zhuǎn)模塊還包括基于所述相位偏移，對所述輸入采樣進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)的模塊。
26.一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行初始頻率捕獲的裝置，包括接收機(jī)，接收輸入采樣流；處理器，基于收到的輸入采樣，確定頻率偏移的估計；以及補(bǔ)償器，補(bǔ)償所述頻率偏移，從而實(shí)現(xiàn)初始頻率捕獲。
27.按照權(quán)利要求26所述的裝置，其中，所述補(bǔ)償器包括用一個增益參數(shù)來調(diào)整所述頻率偏移的乘法器。
28.按照權(quán)利要求27所述的裝置，其中，所述補(bǔ)償器還包括生成實(shí)際頻率偏移的累加器。
29.按照權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述補(bǔ)償器還包括相位旋轉(zhuǎn)器。
30.至少一個處理器，經(jīng)過編程用于實(shí)現(xiàn)在無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行初始頻率捕獲的方法，該方法包括接收輸入采樣流；基于收到的輸入采樣，確定頻率偏移的估計；以及補(bǔ)償所述頻率偏移，從而實(shí)現(xiàn)初始頻率捕獲。
全文摘要
本發(fā)明所公開的實(shí)施例提供了用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行初始頻率捕獲的方法和系統(tǒng)。按照一個方面，一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行初始頻率捕獲的方法包括以下動作從發(fā)射機(jī)接收輸入采樣流；基于收到的輸入采樣，確定發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的相關(guān)頻率偏移的估計；補(bǔ)償所述頻率偏移，從而實(shí)現(xiàn)初始頻率捕獲。
文檔編號H04L27/26GK1998210SQ200580009918
公開日2007年7月11日 申請日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月28日
發(fā)明者阿洛克·K·古普塔, 凌復(fù)云 申請人:高通股份有限公司