專利名稱：在一個(gè)用于無(wú)規(guī)則傳輸數(shù)據(jù)塊的多載波傳輸系統(tǒng)中組合測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)塊開(kāi)始和載波頻率 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法和一種裝置，用于當(dāng)一次接收包括一系列數(shù)據(jù)符號(hào)的多載波信號(hào)時(shí)，在接收方一側(cè)確定第一個(gè)符號(hào)的開(kāi)始，并且確定載波頻率偏移，上述數(shù)據(jù)符號(hào)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)塊。確定符號(hào)開(kāi)始來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)制單獨(dú)符號(hào)的符號(hào)節(jié)拍。載波頻率偏移的估計(jì)值用作在接收機(jī)中的頻率微調(diào)的調(diào)整量，不僅在接收數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)而且在后面的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)使用。這時(shí)在發(fā)送方一側(cè)，在一個(gè)不確定的時(shí)刻，一個(gè)測(cè)試信號(hào)和一個(gè)數(shù)據(jù)塊一起發(fā)射，并且接收側(cè)的裝置跟蹤并且分析這個(gè)測(cè)試信號(hào)和數(shù)據(jù)塊。這里說(shuō)明一個(gè)測(cè)試信號(hào)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，這個(gè)結(jié)構(gòu)調(diào)整能夠組合估計(jì)第一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的開(kāi)始并且組合估計(jì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的載波頻率偏移。
本發(fā)明適合于一個(gè)正向處理數(shù)字同步無(wú)繩或者線連接的接收機(jī)，為了傳輸單獨(dú)的不規(guī)則發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，處理OFDM(正交頻率分開(kāi)復(fù)用)信號(hào)。本發(fā)明涉及一個(gè)單直線下滑(Ein-schuss)同步的一般情況，對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)塊，可以不依賴于以前的或者未來(lái)的同步嘗試來(lái)實(shí)施這種同步。它的精確性適合于高比率的OFDM信號(hào)，這種信號(hào)對(duì)于高的帶寬效率可能高價(jià)值的調(diào)制(例如8-DPSK或者16QAM)。當(dāng)時(shí)ODFM作為適合的調(diào)制技術(shù)用于未來(lái)的寬帶多媒體移動(dòng)無(wú)線電系統(tǒng)和寬帶無(wú)繩網(wǎng)絡(luò)。
另外在OFDM信號(hào)的同步，歐洲專利發(fā)明人為Andreas Mueller，申請(qǐng)?zhí)枮?2113788.1，在F.類“用于一個(gè)陸地?cái)?shù)字移動(dòng)寬帶傳輸?shù)南到y(tǒng)元件”，在RWTH Aachen的論述，Shaker出版社，Aachen 1996，和在會(huì)議公開(kāi)文件●M.Schmidl，D.Cox“用于OFDM的低費(fèi)用、低復(fù)雜性(脈沖串)的同步”，會(huì)議記錄，IEEE在96年關(guān)于通信方面的會(huì)議，1301-1306頁(yè)，●M.Sandell，J.Beek，P.Boerjesson，“使用循環(huán)前綴的OFDM系統(tǒng)中的時(shí)間和頻率同步”會(huì)議記錄，在同步方面的國(guó)際比賽，
<p>T-使用的符號(hào)持續(xù)時(shí)間，TG-保護(hù)間隔，它至少和信道的最大回波一樣長(zhǎng)，F(xiàn)Δ-次載波間隔，這適合于關(guān)系TS＝T+TG并且FΔ＝1/T。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，TG＜0.25TS。
一個(gè)數(shù)據(jù)塊包括一系列OFDM符號(hào)gi(t)，，并且該系列至少包括一個(gè)OFDM符號(hào)gi(t)。這提供了一個(gè)測(cè)試信號(hào)，這個(gè)測(cè)試信號(hào)或者在數(shù)據(jù)塊前或者在數(shù)據(jù)塊中。在第一種情況下，稱作前同步，第二種情況中稱作中同步。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)一個(gè)多載波傳輸系統(tǒng)中，適合下面的前提條件●在測(cè)試信號(hào)的持續(xù)時(shí)間2TS內(nèi)，傳輸信道的時(shí)間特性近似于恒定，●至少在2FΔ的頻率間隔內(nèi)，傳輸信道的頻率特性近似于恒定。
本發(fā)明的任務(wù)是說(shuō)明一種方法，通過(guò)一次發(fā)出的測(cè)試信號(hào)并且顧及到最小的處理費(fèi)用，組合確定第一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的準(zhǔn)確開(kāi)始，并且組合確定在使用這種測(cè)試信號(hào)提供的數(shù)據(jù)塊中在發(fā)送方和接收方之間載波頻率偏移。
根據(jù)本發(fā)明，接收機(jī)通過(guò)觀察接收的信號(hào)并且借助于在權(quán)利要求中提到的處理步驟的全部步驟和步驟序列完成這個(gè)任務(wù)，以便于能夠●預(yù)先提供用于解調(diào)單獨(dú)次載波符號(hào)的OFDM符號(hào)節(jié)拍●控制一個(gè)數(shù)字頻率校正●調(diào)整在接收機(jī)的高頻部分中的頻率合成。
在附圖1中說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的全部處理過(guò)程。另外使用根據(jù)權(quán)利要求10和附圖7的裝置完成上述任務(wù)?；镜慕鉀Q方案是使用數(shù)據(jù)塊，發(fā)送一個(gè)具有根據(jù)附圖3的周期性時(shí)間結(jié)構(gòu)的多載波測(cè)試信號(hào)。通過(guò)權(quán)利要求1中的步驟a)到i)分析多載波測(cè)試信號(hào)。在權(quán)利要求4和5中說(shuō)明多載波測(cè)試信號(hào)的結(jié)構(gòu)。然后優(yōu)選的在發(fā)送多載波測(cè)試信號(hào)前，發(fā)送一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求2和3的單載波測(cè)試信號(hào)，以便于能夠?qū)⒅糜谘a(bǔ)充確定數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始，并且只需要很小的處理費(fèi)用。在附圖2中說(shuō)明通過(guò)多載波傳輸系統(tǒng)原理上產(chǎn)生這個(gè)單載波測(cè)試信號(hào)。在附圖4到附圖6說(shuō)明的單獨(dú)的處理步驟，在一個(gè)實(shí)施例中介紹。
基本的解決方案是根據(jù)附圖1的所有處理步驟的優(yōu)化轉(zhuǎn)換序列，其中未知參數(shù)的存在不會(huì)阻礙在各個(gè)步驟中估計(jì)參數(shù)(時(shí)間或者頻率)。在參數(shù)估計(jì)時(shí)，通過(guò)適合隔離測(cè)試信號(hào)或者測(cè)試向量，不會(huì)由于ISI和子載波干擾引起噪聲。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是組合估計(jì)符號(hào)的開(kāi)始并且通過(guò)一些同步過(guò)程組合估計(jì)頻率偏移。對(duì)于同步過(guò)程，小量的計(jì)算操作是優(yōu)選的，首先僅必需一些用于同步的FFT的實(shí)際情況。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在每個(gè)單獨(dú)的次載波上，在時(shí)間方向上差分調(diào)制的情況下，為了計(jì)算數(shù)據(jù)塊中的第一個(gè)OFDM參考符號(hào)，借助于下面的相位校正，對(duì)于每個(gè)可用的次載波，可以使用同步所必需的FFT。在這次相位校正后，另外進(jìn)行在頻率范圍內(nèi)的信道估計(jì)，這對(duì)于在頻率范圍內(nèi)相干解調(diào)或者對(duì)于頻率范圍內(nèi)修正次載波符號(hào)是必須的。
另外，優(yōu)選的根據(jù)權(quán)利要求6說(shuō)明的處理步驟，能夠特別穩(wěn)定地確定整數(shù)的載波頻率偏移。在根據(jù)權(quán)利要求7的處理步驟中，還可以精確的并且使用小的處理費(fèi)用計(jì)算數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始的精確的估計(jì)值。通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求8的措施還能補(bǔ)償它的小的依賴于傳輸信道的不準(zhǔn)確度。
用于無(wú)線應(yīng)用的本發(fā)明基本的優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間上使用一個(gè)傳輸一個(gè)單向測(cè)試信號(hào)的OFDM子載波。接收機(jī)可以通過(guò)適合的窄帶濾波器濾出這個(gè)測(cè)試信號(hào)，并且通過(guò)節(jié)省功率的單載波操作，和使用每個(gè)時(shí)間單元小數(shù)量的計(jì)算操作，確定符號(hào)節(jié)拍和數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始。這個(gè)步驟是可選的，并且特別優(yōu)選的用于移動(dòng)終端設(shè)備與時(shí)間無(wú)關(guān)的開(kāi)始同步。在單載波處理模塊上的OFDM的一個(gè)相應(yīng)的可標(biāo)度性是前提。
根據(jù)
下面的實(shí)施例。這里說(shuō)明下面的過(guò)程和裝置附圖1所有根據(jù)本發(fā)明的同步處理過(guò)程附圖2通過(guò)多載波傳輸系統(tǒng)原理上產(chǎn)生單載波測(cè)試信號(hào)附圖3多載波測(cè)試信號(hào)的時(shí)間結(jié)構(gòu)附圖4隔離FFT輸入向量和數(shù)字頻率校正準(zhǔn)確的載波頻率偏移的處理過(guò)程附圖5從FFT值隔離和相位校正一個(gè)測(cè)試向量的處理過(guò)程附圖6確定發(fā)送方和接收方之間整數(shù)載波頻率偏移的處理過(guò)程附圖7執(zhí)行全部根據(jù)本發(fā)明處理過(guò)程的電路裝置在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)附圖1以分步方式和它們的相關(guān)性詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法。定義了一個(gè)集合IM的IFFT索引，它們包括在公式(1)中定義的符號(hào)Si，k，k∈IM，IM＝{NFFT-(M-int(M/2)-1)，NFFT-(M-int(M/2))，...，NFFT-2，NFFT-1，0，1，2，...，int(M/2)-1，int(M/2)} (2)用int(·)表示小于或者等于·的最大的整數(shù)。IM第一個(gè)元素對(duì)應(yīng)于發(fā)射OFDM信號(hào)s(t)頻譜中最低的頻率位置。
在第一個(gè)步驟中，通過(guò)一個(gè)單載波測(cè)試信號(hào)，可以選擇的粗測(cè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始。
單載波測(cè)試信號(hào)包括一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)e、具有很好的自動(dòng)校正的被調(diào)制的復(fù)符號(hào)序列Ce，i，i＝0，...，Le-1。為了構(gòu)成單載波測(cè)試信號(hào)，使用了持續(xù)時(shí)間至少為L(zhǎng)e的OFDM符號(hào)的一組相鄰的OFDM子載波。至少一個(gè)包括這些組的子載波用于符號(hào)序列Ce，i的調(diào)制。這個(gè)組的其余的子載波分別設(shè)置為零，以便于在頻率方向上構(gòu)成和OFDM其余部分的保護(hù)帶。附圖2表示原理的組結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，研究128個(gè)IFFT中的一組六個(gè)相鄰的具有IFFT索引的次載波14、15、16、17、18、19。次載波16和17的頻率偏移對(duì)應(yīng)著一個(gè)2FSK調(diào)制。在每個(gè)OFDM符號(hào)中，這些次載波中的一個(gè)被設(shè)置為零，另一個(gè)設(shè)置為復(fù)符號(hào)Ce，i。次載波14、15、18、19被分別設(shè)置為零。本發(fā)明固定設(shè)置一個(gè)接收機(jī)已知的時(shí)間tΔ＞0，這個(gè)時(shí)間位于可能的發(fā)射單載波測(cè)試信號(hào)和接下來(lái)的發(fā)射多載波測(cè)試信號(hào)之間。
通過(guò)單載波測(cè)試信號(hào)，接收機(jī)首先測(cè)量OFDM信號(hào)的符號(hào)節(jié)拍，通過(guò)持續(xù)窄帶分析接收到的OFDM次載波，上述OFDM次載波用于傳輸序列Ce，i。根據(jù)已經(jīng)公開(kāi)的方法，實(shí)現(xiàn)這些操作，例如在2-FSK情況中的早-遲同步方法。然后。通過(guò)進(jìn)行的校正，測(cè)量符號(hào)序列Ce，i的輸入時(shí)刻pe。這個(gè)序列在時(shí)刻pe的標(biāo)志是一個(gè)符號(hào)，表示在時(shí)刻(pe+tΔ)出現(xiàn)多載波測(cè)試信號(hào)。在這個(gè)時(shí)刻的一個(gè)時(shí)間窗口中，必需測(cè)量和分析多載波測(cè)試信號(hào)。如果接收機(jī)絕對(duì)沒(méi)有關(guān)于時(shí)間參考的預(yù)備性知識(shí)，那么在借助于多載波測(cè)試信號(hào)確定數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始的同步過(guò)程中，這個(gè)根據(jù)本發(fā)明的方法節(jié)省了計(jì)算費(fèi)用。
在第二個(gè)步驟中，通過(guò)一個(gè)多載波測(cè)試信號(hào)(OFDM測(cè)試信號(hào))粗測(cè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始。
OFDM測(cè)試信號(hào)a(t)，0＜＝t＜2TS，在基帶中包括兩個(gè)聯(lián)系的相同的信號(hào)形式c(t)，0＜＝t＜T，它偏移一個(gè)持續(xù)時(shí)間為2TG的公共保護(hù)間隔。這個(gè)加倍的保護(hù)間隔和具有0＜T-2TG＜＝t＜T的信號(hào)間隔c(t)相同。在附圖3中說(shuō)明OFDM測(cè)試信號(hào)的時(shí)間結(jié)構(gòu)。如下產(chǎn)生信號(hào)c(t)=Σk∈IMCkej2πFΔt,0≤t<T----(3)]]>然后通過(guò)一個(gè)IFFT從符號(hào)塊cl＝(Ck|k∈IM)中計(jì)算得出。cl包括一個(gè)周期擴(kuò)展差分解碼的復(fù)訓(xùn)練序列Qk，k＝0，...，L-1 (4)這個(gè)序列具有恒定的幅度和很好的循環(huán)的自動(dòng)校正特性。這時(shí)涉及一個(gè)有限長(zhǎng)度L的序列，這個(gè)序列對(duì)于互相偏移的序列的循環(huán)自動(dòng)校正具有和L比較小的值(例如值1)。為了在接收機(jī)中簡(jiǎn)單的信號(hào)處理，使用一個(gè)二進(jìn)制序列Qk是有效的。
序列周期性以θ符號(hào)在兩側(cè)擴(kuò)展，其中θ確定數(shù)量上最大的載波頻率偏移的測(cè)量范圍作為FΔ整數(shù)倍。這時(shí)產(chǎn)生序列Q(z)k＝Q(k+L-θ)modL，k＝0，...，L-1+2θ L+2θ≤M-1 (5)為了得到信號(hào)c(t)的相當(dāng)小的符號(hào)波動(dòng)，下面有效的L+2θ不會(huì)大L很多，并且也不會(huì)小(M-1)很多。選擇L+2θ＝(M-1)是可行的。另外假如L+2θ＜(M-1)是有效的，其余的包括IM的(M-1-L-2θ)次載波被設(shè)置為相同幅度的任意的復(fù)符號(hào)，因此c(t)的幅度振蕩很小。為了避免在傳輸段上的負(fù)的非線性效果，這是特別優(yōu)選的。為了這一目標(biāo)，定義下面任意的和接收機(jī)中已知的最小長(zhǎng)度的1的復(fù)符號(hào)序列XkXk，k＝0，...，Mr-1，并且Mr＝(M-L-2θ)(6)另外構(gòu)成一個(gè)符號(hào)序列Zk，k＝0，...，M-2如下構(gòu)成1、假如(M-1)＞L+2θ
2、假如(M-1)＝L+2θZk＝Qk(z)，k＝0，...，M-2(8)使用(·)表示大于或者等于·最小的整數(shù)。通過(guò)差分解碼Zk，構(gòu)成一個(gè)符號(hào)序列Dk，k＝0，...，M-1
符號(hào)Dk，k＝0，...，M-1映射到次載波符號(hào)Ck，k∈IM上。通過(guò)下面關(guān)系，實(shí)現(xiàn)這種投影C[k]＝Dk，k＝0，...，M-1 (10)[·]在這時(shí)表示包括具有位置·的IM的元素。
在實(shí)施例中，對(duì)于次載波M＝49使用了長(zhǎng)度L＝35的一個(gè)二進(jìn)制序列Qk，并且使用了一個(gè)數(shù)量值θ＝4的最大的整數(shù)載波頻率偏移。在下面根據(jù)公式(5)和(7)的表中說(shuō)明在差分解碼前一個(gè)可行的符號(hào)序列Zk
>使用*表示相對(duì)應(yīng)隊(duì)列Qk的邊界。這里Mr＝6。例如使用計(jì)算機(jī)模擬，在0FDM測(cè)試信號(hào)的數(shù)量最小的時(shí)間振蕩上優(yōu)化符號(hào)Xk，k＝1，...，5。
通過(guò)多載波測(cè)試信號(hào)粗測(cè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始基于下面的事實(shí)在接收多載波測(cè)試信號(hào)時(shí)，在時(shí)刻零，這些接收信號(hào)α1(t)包括一個(gè)用于0＜＝t＜T的ISI分量，和一個(gè)TG＜＝t＜2TS的ISI自由分量。另外假設(shè)TG通過(guò)G，T通過(guò)G表示在數(shù)字接收機(jī)中的掃描值。
通過(guò)關(guān)于在全部持續(xù)時(shí)間2N的兩個(gè)完備的接收信號(hào)間隔之間N個(gè)復(fù)掃描值的互相關(guān)性，得到一個(gè)相關(guān)的測(cè)量(metrik)。對(duì)于每個(gè)得到的掃描值，重新計(jì)算這些相關(guān)的測(cè)量。對(duì)于一個(gè)關(guān)于最小的G的掃描值的時(shí)間間隔，得出一個(gè)幾乎恒定的測(cè)量值。當(dāng)正在計(jì)算相關(guān)的測(cè)量時(shí)，在這個(gè)G掃描值的范圍內(nèi)，粗測(cè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始。在這個(gè)范圍內(nèi)，這時(shí)作為結(jié)果輸出那一個(gè)掃描值的位置pg，其中在一個(gè)時(shí)間已知的搜索窗口內(nèi)，在所有計(jì)算的測(cè)量值中相關(guān)的測(cè)量是最小的或者最大的。值pg用于在接收機(jī)中粗略估計(jì)多載波測(cè)試信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度。因?yàn)檫@些測(cè)試信號(hào)具有一個(gè)已知的長(zhǎng)度，所以pg還確定數(shù)據(jù)塊的第一個(gè)符號(hào)的大概開(kāi)始。在第七步驟中精確的確定符號(hào)塊的開(kāi)始。
在實(shí)施例中，一個(gè)在所給出的源已知的連續(xù)的測(cè)量，從所存儲(chǔ)的接收信號(hào)r(1)的復(fù)數(shù)的掃描值Metrik(n)=Σl=0N-1(|r(n-l)|2+|r(n-l-N)|2)-2|Σl=0N-1r(n-l)r*(n-l-N)|,n∈[n1,n2]]]>這個(gè)值pg從下面得出Pg=minn∈[n1,n2](Metrik(n))]]>假設(shè)實(shí)際上存在一個(gè)接收信號(hào)(沒(méi)有發(fā)送暫停)。Pe例如表示一個(gè)存儲(chǔ)器地址。替換的，根據(jù)本發(fā)明可以使用一個(gè)次優(yōu)化測(cè)量。但是可以計(jì)算上有效率的實(shí)現(xiàn)在這個(gè)此優(yōu)化的測(cè)量Metrik(n)=|Σl=0N-1r(n-l)r*(n-l-N)|2,Pg=maxn∈[n1,n2](Metrik(n))----(11)]]>結(jié)合接收機(jī)中的放大控制(增益控制，GC)，這個(gè)測(cè)量在搜索窗口中發(fā)送暫停時(shí)是很適合的。
在第三個(gè)步驟中，隔離一個(gè)測(cè)試信號(hào)和估計(jì)準(zhǔn)確的載波頻率偏移，也就是說(shuō)載波頻率偏移在數(shù)量上小于半個(gè)子載波間隔。
在值pg出現(xiàn)后，測(cè)試信號(hào)從已知的接收到的數(shù)字多載波測(cè)試信號(hào)中隔離開(kāi)b(n)＝a1(n+pg+δ) 其中n＝0，...，2N-1(12)δ是一個(gè)整數(shù)，它補(bǔ)充定義向量b(n)的位置，并且還可以設(shè)為零。在附圖4中簡(jiǎn)化說(shuō)明這個(gè)處理過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明隔離b(n)的優(yōu)點(diǎn)是最大真正的b(n)不包括ISI分量的掃描值。另外優(yōu)選的如果b(n)一些少量的掃描值包括ISI噪聲，那么盡管這樣還可以確定一個(gè)十分精確的用于準(zhǔn)確頻率偏移的估計(jì)值。
通過(guò)計(jì)算信號(hào)b(n)關(guān)于2K＜＝2N的掃描值，提供準(zhǔn)確載波頻率偏移的估計(jì)值α。從說(shuō)明的源中已知的方法是
這適合于關(guān)系α＝fV/FΔ，其中fV是絕對(duì)頻率偏移，單位為Hz。使用子載波間距標(biāo)準(zhǔn)化載波頻率偏移，計(jì)算作為結(jié)果。優(yōu)選的方法和存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)器中，在第四步處理步驟中，對(duì)準(zhǔn)確的載波頻率偏移進(jìn)行數(shù)據(jù)頻率校正，并且計(jì)算FFT。
這時(shí)一個(gè)估計(jì)值控制一個(gè)數(shù)字振蕩器，這個(gè)振蕩器產(chǎn)生信號(hào)，n＝0，...，NFFT-1。NFFT是解調(diào)OFDM信號(hào)的FFT的長(zhǎng)度。這里N＝r NFFT，其中r是一個(gè)正整數(shù)，在接收方表示掃描系數(shù)。
另外一個(gè)信號(hào)從部分信號(hào)b(n)隔離開(kāi)c(n)＝b(rn+γ)，n＝0，...，NFFT-1，γ是G＜γ＜N的任意整數(shù)，(14)在附圖4中說(shuō)明這個(gè)處理過(guò)程。優(yōu)選的設(shè)置γ＝N/2。信號(hào)c(n)由于時(shí)間偏移γ僅包括沒(méi)有ISI分量的a1(n)中的掃描值。
信號(hào)c(n)和數(shù)字振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)相乘，然后輸出到FFT模塊。此后，計(jì)算一個(gè)NFFT-FFT。在附圖4中簡(jiǎn)單說(shuō)明這個(gè)處理過(guò)程。FFT提供值Ck1。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于使用數(shù)字振蕩器頻率校正，F(xiàn)FT值Ck1中不包括由于子載波干擾引起的噪聲，這對(duì)于另外的同步過(guò)程特別有效。
在第五個(gè)步驟中，將一個(gè)測(cè)試向量從FFT值中分離開(kāi)并且對(duì)其進(jìn)行相位校正。
值Ck1不同于FFT值，在一個(gè)適合的時(shí)刻，從OFDM測(cè)試信號(hào)的第一個(gè)接收到的OFDM純符號(hào)(附圖3)中計(jì)算得出這個(gè)值，區(qū)別僅在于相位偏移(k+2πγk/NFFT)，其中，k是由于估計(jì)值pg的不準(zhǔn)確性造成的相位錯(cuò)誤。僅M值Ck1必需的，即具有包括IM的索引。為了能夠得到具有元素Dk1的向量d1，實(shí)現(xiàn)了隔離這個(gè)M FFT值d1＝(D1k|k＝0，...，M-1)＝(C1k|k∈IM) (15)在附圖5中說(shuō)明這個(gè)處理過(guò)程。對(duì)于另外的同步過(guò)程，除去符號(hào)C1k的相位錯(cuò)誤2πγk/NFFT是有效的。每個(gè)這樣的符號(hào)和相乘。因此生成具有元素Dk2的相位調(diào)整向量d2d2=(D2k|k=0,...,M-1)=(C1ke-j2πγk/NFFT|k∈IM)---(16)]]>在附圖5中說(shuō)明這個(gè)處理過(guò)程。假如根據(jù)本發(fā)明，選擇γ＝N/2，優(yōu)選的適合于簡(jiǎn)單的乘法d2＝(C1k(-1)k|k∈IM).
在第六步處理步驟中，隔離一個(gè)向量，并且估計(jì)整數(shù)的載波頻率偏移，也就是說(shuō)載波頻率偏移，這個(gè)載波頻率偏移在數(shù)量上是次載波間隔的數(shù)倍。
這時(shí)通過(guò)Dk2的差分解碼構(gòu)成一個(gè)包括復(fù)符號(hào)序列Zk1的估計(jì)向量z1Z1=(Zkl=conj(Dk2)Dk+12|k=0,...,M-2)---(17)]]>其中conj(·)表示·的修正復(fù)數(shù)值。
為了估計(jì)整數(shù)的載波頻率偏移，現(xiàn)在在估計(jì)向量中，搜索訓(xùn)練序列Qk的位置。當(dāng)滿足下面情況時(shí)，它的開(kāi)始沒(méi)有整數(shù)頻率偏移k0＝int((Mr-1)/2)+2θ (18)通過(guò)根據(jù)下面方法計(jì)算與(2θ+1)相關(guān)的Mi，i＝-θ，-θ+1，...，θ-1，θ，根據(jù)本發(fā)明的解決方案確定在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的整數(shù)載波頻率偏移Mi=Σl=0L-1Z1+k0+i1conj(Q1),i=-θ,...,θ---(19)]]>整數(shù)的頻率偏移m等于值i，這個(gè)值i對(duì)應(yīng)于最大的相關(guān)量|Mi|m=maxi∈[-θ,θ](|Mi|)---(20)]]>在附圖6中說(shuō)明這個(gè)處理過(guò)程。
在第七步處理步驟中，隔離一個(gè)測(cè)試向量，并且估計(jì)到數(shù)據(jù)塊的正確開(kāi)始所存在的時(shí)間位移，也就是說(shuō)精確測(cè)量OFDM數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始。
根據(jù)下面方法，在認(rèn)識(shí)m后，根據(jù)本發(fā)明精確測(cè)量第一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的符號(hào)開(kāi)始Pf=NFFT2πtan-1(Im(Σl=0M-2Z1+m1conj(Z1))Re(Σl=0M-2Z1+m1conj(Z1)))]]>，其中Zk1＝0，k＜0并且k＞(M-2)(21)在附圖6中說(shuō)明用于這個(gè)處理步驟的預(yù)計(jì)。估計(jì)值pf具有一個(gè)以來(lái)于信道的不準(zhǔn)確度λ＞0，通過(guò)相應(yīng)的在發(fā)射一側(cè)延長(zhǎng)保護(hù)間隔TG來(lái)補(bǔ)償這個(gè)值。
在第八步處理步驟中，根據(jù)步驟2和7的結(jié)果計(jì)算第一個(gè)OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)開(kāi)始。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)pg和pf的修正加法，得出接收到數(shù)據(jù)塊的第一個(gè)OFDM符號(hào)的精確開(kāi)始ΔΔ＝pg+r(pf+2NFFT-λ)(22)其中int(Δ)用作用于接收信號(hào)的復(fù)掃描值在存儲(chǔ)器中的地址，并且指出距離數(shù)據(jù)塊第一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的第一個(gè)掃描值的精確位置。值Δ還可以用于控制接收機(jī)中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的掃描節(jié)拍的調(diào)整變量。
在第九步處理步驟中，根據(jù)步驟3和6的結(jié)果，計(jì)算在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的載波頻率偏移。
通過(guò)m和α相加，得出在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間全部的標(biāo)準(zhǔn)化的次載波間距的載波頻率偏移εε＝m+α(23)為了在接收機(jī)中數(shù)字頻率校正或者微調(diào)頻率合成，使用這個(gè)估計(jì)值。
在附圖1中說(shuō)明了使用一系列單獨(dú)處步驟的全部的根據(jù)本發(fā)明的處理過(guò)程。在附圖7中說(shuō)明相應(yīng)的裝置。
權(quán)利要求
1.接收一個(gè)多載波信號(hào)的方法，這個(gè)多載波信號(hào)特別用于一次傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)塊，其中一個(gè)具有周期性時(shí)間結(jié)構(gòu)的多載波測(cè)試信號(hào)和數(shù)據(jù)塊一起發(fā)送，并且這個(gè)多載波測(cè)試信號(hào)用于在一個(gè)數(shù)字接收機(jī)中執(zhí)行全部下面連續(xù)實(shí)施的處理步驟后，組合測(cè)量數(shù)據(jù)塊第一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的開(kāi)始，并且在組合測(cè)量在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間可能的載波頻率偏移a)通過(guò)分析多載波測(cè)試信號(hào)粗測(cè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始，這時(shí)不需要計(jì)算一個(gè)FFT，b)通過(guò)隔離和分析周期性多載波測(cè)試信號(hào)的一部分，確定在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間可能存在的準(zhǔn)確的載波頻率偏移，這時(shí)不需要計(jì)算一個(gè)FFT，c)從周期多載波測(cè)試信號(hào)中，隔離和數(shù)字頻率校正NFFT掃描值，并且從這些值中計(jì)算一個(gè)長(zhǎng)度NFFT的FFT，d)從這些計(jì)算得到的FFT值中隔離和進(jìn)行長(zhǎng)度M＜NFFT的一個(gè)測(cè)試向量d1的可能的相位修正，e)通過(guò)對(duì)可能相位修正過(guò)的測(cè)試向量d1的差分解碼，計(jì)算一個(gè)長(zhǎng)度(M-1)的測(cè)試向量z1，f)通過(guò)將至少(L+2θ)個(gè)值從z1中隔離開(kāi)并且通過(guò)一個(gè)基本的已經(jīng)公開(kāi)的長(zhǎng)度L的訓(xùn)練序列Qk進(jìn)行(2θ+1)的相關(guān)計(jì)算，使用數(shù)量上為θ次載波間隔的最大值，測(cè)量一個(gè)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間可能存在的整數(shù)載波頻率偏移，g)至少通過(guò)使用一個(gè)最大長(zhǎng)度為(M-1)的基本的已經(jīng)公開(kāi)的訓(xùn)練序列，對(duì)測(cè)試向量z1進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的方法，精確測(cè)量數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始，這個(gè)訓(xùn)練序列包括作為部分序列的Qk，h)根據(jù)公式(22)，組合a)和g)的結(jié)果，準(zhǔn)確確定在數(shù)據(jù)塊中第一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的開(kāi)始，i)根據(jù)公式(23)，組合測(cè)量b)和f)，準(zhǔn)確確定在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間全部的頻率偏移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，附加的并且首先通過(guò)分析一個(gè)單載波測(cè)試信號(hào)實(shí)現(xiàn)粗測(cè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始，其中在多載波測(cè)試信號(hào)前的在接收機(jī)中已知的時(shí)間tΔ的間隔中，發(fā)射單載波測(cè)試信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，通過(guò)多載波傳輸系統(tǒng)的一組相鄰的次載波產(chǎn)生單載波測(cè)試信號(hào)，其中至少這個(gè)組的一個(gè)次載波用來(lái)傳輸有限長(zhǎng)度的在接收機(jī)中已知的復(fù)數(shù)符號(hào)序列，并且為了頻率分離，另一個(gè)次載波被置為零。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，為多載波測(cè)試信號(hào)分配一個(gè)長(zhǎng)度為M的差分解碼符號(hào)的符號(hào)塊c1，因此a)c1在一個(gè)關(guān)聯(lián)的間隔中包括幅度恒定的訓(xùn)練序列Qk，這個(gè)序列在兩側(cè)周期擴(kuò)展并且具有很好的周性性的自動(dòng)相關(guān)，b)在訓(xùn)練序列的每側(cè)周期性擴(kuò)展的長(zhǎng)度至少和在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間數(shù)量上可能最大的整數(shù)載波頻率位移θ相同，c)c1還可以包括第二個(gè)訓(xùn)練序列，包括任意個(gè)相同恒定幅度的符號(hào)，這個(gè)序列加在周期性擴(kuò)展的訓(xùn)練序列Qk的兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4產(chǎn)生一個(gè)多載波測(cè)試信號(hào)的方法，其特征在于a)通過(guò)一個(gè)IFFT處理符號(hào)塊c1，b)通過(guò)周期性重復(fù)將IFFT輸出向量擴(kuò)展到雙倍長(zhǎng)度，c)在b)中得到的周期性信號(hào)具有一個(gè)作為標(biāo)志部分的保護(hù)間隔，其中保護(hù)間隔表示從這個(gè)信號(hào)的結(jié)尾部分開(kāi)始的一個(gè)拷貝，并且加倍這個(gè)拷貝，使它和在多載波傳輸系統(tǒng)的每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)中的保護(hù)間隔TG一樣長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1f)和4的方法，其特征在于，在計(jì)算一個(gè)FFT后，確定在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間整數(shù)的載波頻率偏移，并且通過(guò)下面的處理步驟實(shí)現(xiàn)a)在(2θ+1)相關(guān)中的每一次相關(guān)中，從測(cè)試向量z1隔離長(zhǎng)度L的向量間隔，并且這個(gè)向量間隔和共軛的復(fù)訓(xùn)練序列Qk以元素方式相乘，b)用于第一次相關(guān)的向量間隔的第一個(gè)元素具有位置(k0-θ)，其中位置k0對(duì)應(yīng)于多載波測(cè)試信號(hào)的數(shù)據(jù)塊c1中的Qk的第一個(gè)符號(hào)c)兩個(gè)相互連續(xù)的相關(guān)的隔離的向量間隔重疊(L-1)個(gè)元素d)從計(jì)算的(2θ+1)相關(guān)結(jié)果中，確定具有最大數(shù)值的那一個(gè)結(jié)果e)向量間隔的開(kāi)始位置整數(shù)偏移k0，這個(gè)向量間隔提供具有最大值的相關(guān)結(jié)果，為了確定整數(shù)的載波頻率偏移使用這個(gè)整數(shù)偏移。
7.根據(jù)權(quán)利要求1g)、4和6的方法，其特征在于，在計(jì)算FFT后，通過(guò)測(cè)試向量z1和一個(gè)可能固定偏移整數(shù)偏移的、差分解碼的并且后繼的復(fù)相關(guān)的符號(hào)塊c1相關(guān)，并且通過(guò)計(jì)算如此得到相關(guān)結(jié)果的角度，確定數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，在發(fā)送一側(cè)，為了至少精確確定數(shù)據(jù)塊開(kāi)始的不準(zhǔn)確度，延長(zhǎng)在多載波傳輸系統(tǒng)的每個(gè)符號(hào)信號(hào)中必需的保護(hù)間隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1a)和2至5的方法，其特征在于，為了在一個(gè)有限數(shù)目的掃描值的范圍內(nèi)接收信號(hào)的每個(gè)掃描值，根據(jù)公式(11)計(jì)算一個(gè)測(cè)量，并且在接收到所有這些掃描值后，為了粗測(cè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始，使用所有計(jì)算測(cè)量的最大的。
10.一種用于根據(jù)上述權(quán)利要求的方法的裝置，這種裝置至少包括一個(gè)用于計(jì)算FFT的裝置，一個(gè)用于存儲(chǔ)FFT和處理過(guò)程結(jié)果的存儲(chǔ)器，一個(gè)復(fù)乘法器/加法器，至少每個(gè)用于計(jì)算tan-1、根計(jì)算的和數(shù)字頻率合成的裝置，至少每個(gè)用于隔離、差分解碼和對(duì)于各個(gè)測(cè)試頻率相關(guān)的裝置，以及可能至少一個(gè)復(fù)向量乘法器和復(fù)向量加法器，并且具有下面的根據(jù)附圖7的電路結(jié)構(gòu)10.1提供了在不同方法步驟中多次使用的同一個(gè)部件，10.2一個(gè)用于接收信號(hào)的兩個(gè)復(fù)掃描值r(1)和r(1-N)的乘法器和至少一個(gè)FIFO(先進(jìn)先出)存儲(chǔ)器F1連接，10.3一個(gè)累加器A1至少?gòu)腇IFO存儲(chǔ)器F1的輸入和非輸出得到輸入值，并且將計(jì)算得到的結(jié)果寫入一個(gè)存儲(chǔ)器S1，10.4一個(gè)計(jì)算根或者計(jì)算數(shù)量平方的裝置V1和累加器A1連接，10.5一個(gè)用于計(jì)算時(shí)間同步的測(cè)量的計(jì)算單元至少?gòu)脑O(shè)備V1得到輸入值并且將計(jì)算得到的測(cè)量寫入一個(gè)測(cè)量存儲(chǔ)器MS，10.6一個(gè)用于搜索最大或者最小值的裝置連接到存儲(chǔ)器MS，尋址存儲(chǔ)器S1并且至少控制一個(gè)計(jì)算tan-1的裝置，這個(gè)裝置連接到存儲(chǔ)器S1，以及控制一個(gè)測(cè)試信號(hào)的隔離器I1，10.7一個(gè)用于將來(lái)自隔離器I1的測(cè)試信號(hào)和一個(gè)數(shù)字頻率合成-最后從一個(gè)計(jì)算tan-1的裝置輸入-的裝置的輸出進(jìn)行向量相乘的設(shè)備，該裝置為FFT裝置提供輸入值，10.8用于FFT值的存儲(chǔ)器S2和一個(gè)測(cè)試向量隔離器I2連接，10.9一個(gè)裝置將來(lái)自隔離器I2的測(cè)試向量和一個(gè)ROM(只讀存儲(chǔ)器)的輸出向量相乘，這個(gè)裝置和一個(gè)差分解碼的裝置連接，這個(gè)差分解碼的裝置的結(jié)果被寫入到存儲(chǔ)器S3，10.10存儲(chǔ)器S3和一個(gè)隔離器I3連接，預(yù)處理與訓(xùn)練序列Qk相關(guān)的測(cè)試向量，隔離器I3的輸出連接到一個(gè)用于和一個(gè)ROM訓(xùn)練序列的向量向量相乘的裝置，這個(gè)ROM訓(xùn)練序列包括值conj(Qk)，計(jì)算得到的向量的標(biāo)準(zhǔn)從一個(gè)數(shù)量構(gòu)成裝置寫入到一個(gè)存儲(chǔ)器S4，10.11一個(gè)搜索最大值的設(shè)備連接到存儲(chǔ)器S4并且連接到用于計(jì)算精確載波頻率偏移ε的計(jì)算單元R2，10.12一個(gè)受計(jì)算得到的整數(shù)載波頻率偏移控制的用于向量相乘的裝置連接到一個(gè)來(lái)自存儲(chǔ)器S3的測(cè)試向量的隔離器I4，以及連接到一個(gè)用于一個(gè)訓(xùn)練序列conj(Zk)的ROM，并且計(jì)算得到的向量以元素的方式累加，然后輸出到一個(gè)計(jì)算tan-1的裝置，這個(gè)裝置的輸出連接到一個(gè)計(jì)算單元R1，這個(gè)計(jì)算單元計(jì)算數(shù)據(jù)塊的第一個(gè)OFDM符號(hào)的精確位置Δ。10.13計(jì)算單元R1和R2包括至少一個(gè)具有一個(gè)常量的實(shí)數(shù)的乘法器，以及一個(gè)實(shí)數(shù)的加法器，并且將它的結(jié)果寫入一個(gè)用于同步結(jié)果的存儲(chǔ)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種接收一個(gè)多載波信號(hào)的方法,特別用于一次傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)塊,其中一個(gè)具有周期性時(shí)間結(jié)構(gòu)的多載波測(cè)試信號(hào)和數(shù)據(jù)塊一起發(fā)送,并且這個(gè)多載波測(cè)試信號(hào)用于在一個(gè)數(shù)字接收機(jī)中執(zhí)行全部下面連續(xù)實(shí)施的處理步驟后,組合測(cè)量數(shù)據(jù)塊第一個(gè)符號(hào)的開(kāi)始,并且在組合測(cè)量在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間可能的載波頻率偏移:a)通過(guò)分析多載波測(cè)試信號(hào)粗測(cè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始,這時(shí)不需要計(jì)算一個(gè)FFT,b)通過(guò)隔離和分析周期性多載波測(cè)試信號(hào)的一部分,確定在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間可能存在的準(zhǔn)確的載波頻率偏移,這時(shí)不需要計(jì)算一個(gè)FFT,c)從周期多載波測(cè)試信號(hào)中,隔離和數(shù)字校正N
文檔編號(hào)H04L27/26GK1266578SQ98808087
公開(kāi)日2000年9月13日 申請(qǐng)日期1998年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月5日
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