CN101606366A - 相位校正装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种信号的一种相位校正装置(12)，其中该信号具有多个被调制到相应一个载波信号上的信号分量，在一个发送装置中发送之前利用具有一个发送采样时钟持续时间的一个发送采样时钟而被采样，并在接收装置中接收之后利用具有一个接收采样时钟持续时间的一个接收采样时钟而被采样，其中每个载波信号都具有一个所属的载波频率。为了尤其有效地实施相位校正，该相位校正装置(12)设置用于根据该发送采样时钟持续时间与接收采样时钟持续时间之比把信号分量的相位相应改变一个所属的相位值。

Description

相位校正装置

当前技术

本发明涉及一种根据权利要求1前述部分所述的相位误差校正装置、尤其涉及用于OFDM传输***的相位校正装置、根据权利要求6前序部分所述的相应的相位校正方法以及根据权利要求10前序部分所述的具有相应的相位校正装置的接收装置。

这样的相位校正装置在DE 103 24 418中公开，并针对于一种信号，其中该信号具有多个分别被调制到载波信号上的信号分量，在发送装置中的发送之前利用具有发送采样时钟持续时间(Sendeabtasttaktdauer)的发送采样时钟来进行采样，并在接收装置中的接收之后利用具有接收采样时钟持续时间的接收采样时钟来进行采样，其中每个载波信号都具有一个所属的载波频率。该相位校正装置构造于该接收装置之中。该信号具有周期重复的信号片段。构造于接收装置之中的相位误差检测装置借助周期重复的信号片段来检测每个信号分量的相位误差，其中所述信号片段基于的是在发送采样时钟持续时间与接收采样时钟持续时间之间的差。相位误差通过该相位校正装置然后针对单个信号分量利用内插公式而被校正。

该方法的缺点在于，需要高的计算耗费来实施内插。

本发明的公开

本发明所基于的任务是，提供一种相位校正装置、具有该相位校正装置的接收装置以及相位校正方法，通过其可以尤其有效地实施相位校正。

本发明所基于的任务通过具有权利要求1特征部分所述特征的相位校正装置、具有权利要求6特征部分所述特征的相位校正方法以及具有权利要求10特征部分所述特征的接收装置而得到解决。

本发明涉及一种相位校正装置，该相位校正装置被设置用于根据发送采样时钟持续时间与接收采样时钟持续时间之比把信号分量的相位分别改变一个所属的相位值(Phasenbetrag)。

这种相位校正装置有利地不需要高的存储需求和计算耗费。

在一个优选的实施方案中，该相位校正装置被设置用于根据所属的载波频率来进行这些信号分量的相位值的改变。

由此可以有利地实现尤其精确的校正。

在优选实施方案的一个改进方案中，以复数形式通过乘以一个校正系数

来进行这些相位之一的改变，其中δ是发送采样时钟持续时间与接收采样时钟持续时间之比，k是自然数，nω_s是载波频率，该载波频率是该发送装置的基频ω_s的整数倍，T_U是发送采样时钟持续时间。

在又一优选的实施方案中，该相位误差校正装置被设置用于将信号分量分别变换为差分相位(Differenzphasen)(ΔΦ)，并且分别通过加上一个相位值来改变这些差分相位(ΔΦ)。

有利地，这种相位误差校正装置可以以尤其微小的耗费在使用4-DQPSK的OFDM***中实现。

在优选实施形式的又一改进方案中，该相位误差校正装置被设置用于把相邻信号分量的相位改变一个相同的相位值。

由此，存储需求和计算耗费有利地被进一步降低。

本发明还涉及用于信号的相位校正方法，其中信号分量的相位根据发送采样时钟持续时间与接收采样时钟持续时间之比而分别被改变一个所属的相位值。

在一个优选的实施方案中，根据所属的载波频率来实施对信号分量的相位值的改变。

在又一优选实施方案中，这些信号分量被变换为差分相位，并且所述差分相位分别通过加上一个相位值而被改变。

在优选实施方案的一个改进中，这些相邻信号分量的相位被改变一个大小相同的相位值。

本发明另外还涉及具有相位校正装置的接收装置，该相位校正装置被设置用于根据发送采样时钟持续时间与接收采样时钟持续时间之比把信号分量的相位分别改变一个所属的相位值。

附图的简述

下面本发明参照附图来详细解释。其中：

图1示出了一种发送装置的图示；

图2示出了一种接收装置的图示；

图3示出了一个相位星座图，其示出了差分相位的正交分量Q和同相分量I；以及

图4示出了一个相位星座图，其示出了出了差分相位的正交分量Q和同相分量I。

本发明的实施方案

图1示出一种OFDM传输***的发送装置的示意性图示，其中该OFDM传输***基于的是4-DQPSK。具有多个序列片段{b_k}的要传输的比特序列通过一个解复用器(Demultiplexer)1首先在N个子信道上被划分为并行的数据流b_i，n其中k＝持续时间T_u的0，1，2，3…，n＝0，1，2，…N-1。这些并行的数据流通过一个差分编码器2被差分编码为复数的发送符号d_k(n)，这些发送符号相应于差分相位，并在下文中称为信号分量。这些信号分量d_k(n)然后通过调制器3被调制到具有不同载波频率ω_n＝n·ω_s的载波信号上，其中n＝0，1，2，3…N-1。这种调制对应于与系数exp(jnω_nt)的乘法。分别被调制到载波信号上的信号分量然后在加法器4中被相加为一个和信号。在输出装置5中一个保护持续时间T_G被添加到该和信号中，并且该和信号利用持续时间t_U＝2π/N·ω_s＝T_U/N的发送装置采样时钟而被采样(abtasten)，并然后作为OFDM发送信号m(t)通过发送天线6被发送。对于OFDM发送信号m(t)的持续时间，有：T＝T_U+T_G。

图2示出了一种接收装置的示意性图示。接收天线7接收该OFDM接收信号u(t)，该接收信号去除干扰就等同于发送信号m(t)。在该输入装置8中，该信号u(t)利用持续时间t_U′＝2π/N·ω_s′＝T_U′/N的接收装置采样时钟被采样，并然后保护持续时间T_G被去除，其中理想情况下T_U′＝T_U，并从而得出ω_s′＝ω_s。在解复用器9中，信号在N个子信道上被划分为并行的数据流。并行的数据流然后在解调器10中利用频率ω_n′＝n·ω_s′被解调。这种解调相应于与系数exp(-jnω_n′t)的乘法，并且在解调之后得到的信号U_k(n)又相应于差分相位。

因为该接收装置可以看作是相关接收机(参见Christian Hansen的“Synchronisationsverfahren für OFDM-basierte Rundfunksysteme，基于OFDM的无线电***的同步方法”，论文，汉诺威大学，第12页，2004)，所以在解调之后所得到的信号可以表示为：

$U_k\left(n\right)=\frac{1}{{T^{\′}}_U}{\∫}_{{\mathrm{kT}}^{\′}}^{{\mathrm{kT}}^{\′}+{T^{\′}}_U}{u}_k\left(t\right)\·e^{-\mathrm{jn}{{\mathrm{\ω}}^{\′}}_S(t-{\mathrm{kT}}^{\′})}\mathrm{dt}---\left(1\right)$

在忽略干扰的情况下，该OFDM接收信号u(t)与OFDM发送信号m(t)相一致，并从而可以表示为(见图1)：

$u_k\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{d}_k\left(n\right)e^{\mathrm{jn}{\mathrm{\ω}}_S(t-\mathrm{kT})}---\left(2\right)$

通过把公式(2)用于公式(1)中而得到：

$U_k\left(n\right)=\frac{1}{{T^{\′}}_U}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{d}_k\left(m\right){\∫}_{{\mathrm{kT}}^{\′}}^{{\mathrm{kT}}^{\′}+{T^{\′}}_U}{e}^{\mathrm{jm}{\mathrm{\ω}}_S(t-\mathrm{kT})}{e}^{-\mathrm{jn}{{\mathrm{\ω}}^{\′}}_S(t-{\mathrm{kT}}^{\′})}\mathrm{dt}---\left(3\right)$

公式(3)可以被分解为干扰分量U_k(n)|_noise和有用分量U_k(n)|_use：

U_k(n)＝U_k(n)|_use+U_k(n)|_noise               (4)

该干扰分量U_k(n)|_noise包含m n适用于其的、所有的和部分，该干扰分量引起载波间干扰(ICI)，并且在下文中被忽略，因为该载波间干扰在采样时钟精度小的情况下影响(ausfaellen)非常微小。通过积分然后得到：

$U_k\left(n\right){|}_{\mathrm{Nutz}}=d_k\left(n\right)\·e^{j(\mathrm{\δ}-1)\mathrm{nk}{\mathrm{\ω}}_{S}T}\·e^{\mathrm{j\πn}(\mathrm{\δ}-1)}\·\mathrm{si}\left(\mathrm{\πn}(\mathrm{\δ}-1)\right)---\left(5\right)$

在此，有si(πn(δ-1))＝sin(πn(δ-1))/πn(δ-1)，并且采样比δ＝t_U′/t_U＝T_U′/T_U，其理想情况下为1。该系数si(πn(δ-1))在此衰减地作用，而

项导致相位偏移，该相位偏移可以通过乘以校正系数f(n)而被校正，该校正系数相应于一个相位值，对此，有：

$f\left(n\right)=e^{-j(\mathrm{\δ}-1)\mathrm{nk}{\mathrm{\ω}}_{S}T}\·e^{-\mathrm{j\πn}(\mathrm{\δ}-1)}=e^{-j{\mathrm{\ϵ}}_1\left(n\right)}\·e^{-j{\mathrm{\ϵ}}_2\left(n\right)}---\left(6\right)$

该相位值在此由两个校正相位部分ε₁和ε₂组合而成：

ε₁＝(δ-1)nkω_sT

ε₂＝πn(δ-1)

在此该第一项与参数k有关，而第二项与参数k无关。

δ在该输入装置8中根据T_U′和T_U来计算，并然后被传输到该相位校正装置12，在此T_U由周期重复的信号片段来确定，如比如在DE 10324 418中所述。

图3示出了不具有相位校正的4-DQPSK传输***的相位星座图，其示出了在两个相邻的U_k(n)之间的差分相位的正交分量Q和同相分量I。

图4示出了具有相位校正的4-DQPSK传输***的相位星座图，其示出了差分相位的正交分量Q和同相分量I。被示为圆圈的差分相位与图3的差分相位相比相对于其理想位置仅仅被噪声微小地偏移。

信号分量的校正可以尤其简单地直接在解码器11中差分解码之后被实施，其中同样由彼此相继的比特序列来形成差分相位ΔΦ(n，n+1)，使得可以在相位校正装置12中通过加法来实施相位校正。

对于该差分相位得到了一个差分相位值，该差分相位值由Δε₁和Δε₂组成：

Δε₁(n，n+1)＝ε₂(n+1)-ε(n)＝(n+1)kω_sT(δ-1)-nkω_sT(δ-1)

＝kω_sT(δ-1)

Δε₂(n，n+1)＝ε₂(n+1)-ε₂(n)＝π(n+1)(δ-1)-πn(δ-1)

＝π(δ-1)

该差分相位校正部分Δε₁和Δε₂被相加为该差分相位ΔΦ(n，n+1)。

作为例子假定了精确度为200ppm的石英晶体，并且OFDM***按照DAB***(ETSI EN 300401)的参数，具有T＝1.25ms，并基于ω_s＝1kHz和1536个有效信道。由此得到：

δ＝200/10⁶+1＝1.0002，这得到Δε₁＝0.00025k，也即对于第600个信道的约8.6度的相位误差，以及Δε₂＝0.00063，也即约0.036度的相位误差。

除了对所有的相位误差进行精确校正之外，所述校正还可以针对多个相邻的信道来校正相同的相位，以降低存储需求和计算耗费。此外，还针对每第x个信道计算一个精确的校正值，然后把该校正值用于在两侧上的(x-1)/2个相邻信道。利用x＝5，对于k＝600得到了Δε₁＝0.00025·600＝0.15，对于k＝602得到了Δε₁＝0.00025·602＝0.1505。这相应于约0.028度的误差，并从而可以忽略。

在相位误差校正之后，被校正的信号B_k，n在复用器13中最后被多路转换为具有多个序列片段{b_k}的一个比特序列。

Claims (10)

1.一种信号的相位校正装置，该信号具有多个分别被调制到载波信号上的信号分量(d_k(n))，在发送装置中发送之前利用具有发送采样时钟持续时间(t_U)的发送采样时钟被采样，并在接收装置中接收之后利用具有接收采样时钟持续时间(t_U′)的接收采样时钟被采样，其中每个载波信号都具有一个所属的载波频率(n·ω_s)，其特征在于，该相位校正装置被设置用于根据该发送采样时钟持续时间(t_U)与接收采样时钟持续时间(t_U′)之比把这些信号分量(d_k(n))的相位分别改变一个所属的相位值。

2.根据权利要求1所述的相位校正装置，其特征在于，该相位校正装置被设置用于根据所属的载波频率(n·ω_s)来实施这些信号分量的相位值的改变。

3.根据前述权利要求之一所述的相位校正装置，其特征在于，所述的相位之一的改变以复数形式通过乘以校正系数 $e^{-\mathrm{j\π}(\mathrm{\δ}-1)}\·e^{-j(\mathrm{\δ}-1)\mathrm{kn}{\mathrm{\ω}}_{S}T}$ 来进行，其中δ是该发送采样时钟持续时间(t_U)与接收采样时钟持续时间(t_U′  )之比，k是自然数，nω_s是载波频率，其是发送装置的基频ω_s的整数倍，T_U是发送装置采样时钟持续时间。

4.根据权利要求1所述的相位校正装置，其特征在于，该相位误差校正装置被设置用于把这些信号分量分别变换为差分相位(ΔФ)，并分别通过加上一个相位值来改变这些差分相位(ΔФ)。

5.根据前述权利要求之一所述的相位校正装置，其特征在于，该相位误差校正装置被设置用于把相邻信号分量(d_k(n))的相位改变大小相同的相位值。

6.一种信号的相位校正方法，该信号具有多个分别被调制到载波信号上的信号分量(d_k(n))，在发送装置中发送之前利用具有一个发送采样时钟持续时间(t_U)的发送采样时钟被采样，并在接收装置中接收之后利用具有一个接收采样时钟持续时间(t_U′)的接收采样时钟被采样，其中每个载波信号都具有一个所属的载波频率(n·ω_s)，其特征在于，根据该发送采样时钟持续时间与接收采样时钟持续时间之比把这些信号分量的相位分别改变一个所属的相位值。

7.根据权利要求6所述的相位校正方法，其特征在于，根据所属的载波频率(n·ω_s)来实施这些信号分量的相位值的改变。

8.根据权利要求6所述的相位误差校正装置，其特征在于，这些信号分量分别被变换为差分相位(ΔΦ)，并分别通过加上一个相位值来改变这些差分相位(ΔΦ)。

9.根据权利要求6至8之一所述的相位误差校正装置，其特征在于，相邻信号分量(d_k(n))的相位被改变大小相同的相位值。

10.一种具有用于信号的相位校正装置的接收装置，该信号具有多个分别被调制到载波信号上的信号分量(d_k(n))，在发送装置中发送之前利用具有一个发送采样时钟持续时间(t_U)的发送采样时钟被采样，并在接收装置中接收之后利用具有一个接收采样时钟持续时间(t_U′)的接收采样时钟被采样，其中每个载波信号都具有一个所属的载波频率(n·ω_s)，其特征在于，该相位校正装置被设置用于根据该发送采样时钟持续时间(t_U)与接收采样时钟持续时间(t_U′)之比把这些信号分量(d_k(n))的相位分别改变一个所属的相位值。

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