DE60126454T2

DE60126454T2 - Korrektur eines Frequenzversatzes in Mehrträgerempfängern

Info

Publication number: DE60126454T2
Application number: DE60126454T
Authority: DE
Inventors: Jae-Hyun SAMSUNG ELEC.CO.LTD. In Suwon City Kyungki-Do Seo; Int.Prop.Team Dong-Seog SAMSUNG ELEC.CO.LTD. Suwon City Kyungki-do Han
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: KR100376803B1; EP1195961B1; BR0101688A; EP1195961A3; SG114486A1; CN100477565C; EP1195961A2; KR20020025473A; CN1346186A; DE60126454D1; BRPI0101688B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein OFDM(Orthogonal 11 Frequency Division Multiplexing)-System und im Besonderen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erreichen von Frequenzsynchronisation unter Verwendung einer Korrelation zwischen aufeinanderfolgenden Symbolen.
OFDM wird weithin auf digitale Übertragungstechnologie einschließlich DAB (Digital Audio Broadcasting), Digitalfernsehen, WLAN (Wireless Local Area Network) und WATM (Wireless Asynchronous Transfer Mode) angewendet. OFDM ist eine Mehrträgeranordnung, bei der Sendedaten in eine Vielzahl von Daten geteilt werden, die mit einer Vielzahl von Teilträgern moduliert und parallel gesendet werden.
Auch wenn die OFDM-Anordnung auf Grund ihrer Hardware-Komplexität nicht weithin verwendet wurde, wird sie vorteilhaft, da digitale Signalverarbeitungstechniken, wie FFT (Fast Fourier Transform – schnelle Fourier-Transformation) und IFFT (Inverse Fast Fourier Transform – schnelle Fourier-Rücktransformation), entwickelt wurden. Die OFDM-Anordnung unterscheidet sich von herkömmlichem FDM (Frequency Division Multiplexing) darin, dass Daten gesendet werden, wobei Orthogonalität unter einer Vielzahl von Teilträgern beibehalten wird. Daher kann optimale Sendeeffizienz beim Senden hoher Rate erzielt werden. Auf Grund dieses Vorteils wurde OFDM in diversen Formen, wie ein OFDM/TDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Time Division Multiple Access)-System und ein OFDM/CDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Code Division Multiple Access)-System, implementiert.
Wenn der Doppler-Effekt im Hinblick auf Kanalkennlinien auftritt oder ein Tuner in einem Empfänger nicht stabil ist, kann eine Sendefrequenz nicht zu einer Empfangsfrequenz in einem OFDM-Sendesystem synchronisiert werden.
Die instabile Abstimmung zwischen Trägern erzeugt einen Frequenzversatz, der wiederum die Phase eines Eingangssignals ändert. Folglich geht Orthogonalität zwischen Teilträgern verloren und die Decodierleistung des Systems wird verschlechtert. In diesem Fall wird ein leichter Frequenzversatz eine signifikante Ursache für die Systemleis tungsverschlechterung. Entsprechend ist Frequenzsynchronisation für das OFDM-Sendesystem von wesentlicher Bedeutung, um Orthogonalität zwischen Teilträgern beizubehalten.
Im Allgemeinen wird ein Frequenzversatz bei einem Empfänger auf Basis eines Teilträgerintervalls beseitigt und kann als ein ganzzahliger Teil und ein Dezimalteil durch Teilen des Frequenzversatzes durch ein Teilträgerintervall ausgedrückt werden. Hier ist Beseitigung eines anfänglichen Frequenzversatzes entsprechend dem ganzzahligen Teil grobe Frequenzsynchronisation und Beseitigung eines Restversatzes entsprechend dem Dezimalteil nach der groben Frequenzsynchronisation ist feine Frequenzsynchronisation.
Die grobe Frequenzsynchronisation dauert jedoch eine lange Zeit, da der Frequenzversatz des ganzzahligen Teils wiederholt kompensiert werden muss, um Frequenzsynchronisation zu erreichen.
Nebenbei müssen, wenn der Dezimalteil 1/2 des Teilträgerintervalls von zum Beispiel 1 KHz beträgt, Fehler, die möglicherweise während des Schätzens des Frequenzversatzes des ganzzahligen Teils erzeugt werden, korrigiert werden und der Frequenzversatz des Dezimalteils muss kompensiert werden. Daher wird eine lange Zeit benötigt, um die feine Frequenzsynchronisation zu erreichen.
WO-A-00 33496 offenbart eine Frequenzsynchronisiervorrichtung für ein OFDM/CDMA-Kommunikationssystem, das Daten unter Verwendung eines OFDM-Rahmens austauscht, der OFDM-Symbole enthält, die jeweils aus einer Vielzahl von Datenabtastungen und einem Schutzintervall, das zum Verhindern von Interferenz zwischen den Symbolen an dem Kopf jedes Symbols eingefügt ist, bestehen. Die Frequenzsynchronisiervorrichtung umfasst eine Frequenz-Korrektureinrichtung zum Kompensieren eines Frequenzversatzes empfangener Analogdaten entsprechend einem Frequenzkorrektursignal; einen Analog/Digital-Wandler zum Umwandeln der empfangenen Analogdaten zu OFDM-Rahmen; und eine Frequenzsynchronisiervorrichtung zum Erfassen von Kopierdaten, die zum Erzeugen des Schutzintervalls von dem OFDM-Rahmen verwendet werden und aus einigen Datenabtastungen aus den OFDM-Symbolen bestehen, um sequenziell grobe, reguläre und feine Frequenzversätze zu schätzen, und Versorgen der Frequenz-Korrektureinrichtung mit dem Frequenz-Korrektursignal entsprechend den geschätzten Frequenzversätzen.
GB-A-2 334 836 offenbart ein automatisches Frequenzregelungsverfahren oder -system in einem digitalen Rundfunkempfänger, das simultanes Extrahieren von Trägerindizes von den Ausgangsdaten einer schnellen Fourier-Transformations-Einheit 17 und zum Ermitteln konjugiert komplexer Zahlen zweier angrenzender OFDM-Symbole für jeden extrahierten Trägerindex und Ausgeben des Ergebnisses als ein Signal d 1,m in einem groben Modus, Annehmen eines Wertes n in einem vorgegebenen Erfassungsbereich, Multiplizieren von d 1,m mit einem kontinuierlichen Pilotpositions-Informationsvektor P 1,n, Summieren der kontinuierlichen Pilotindizes für jeden angenommenen Wert von n, Nehmen des absoluten Wertes des summierten Ergebnisses und Auswählen des maximalen Wertes unter dem jeweiligen angenommenen Wert von n als den geschätzten Wert n' des Trägerversatzes und Ausgeben des Trägerversatzes n' als einen geschätzten Wert von n in einem feinen Modus, Teilen des Signals d 1,m in zwei Phasenabschnitte R1 und R2, Addieren von R1 und R2 bei 36, Erfassen einer Phase 38 aus dem summierten Wert und Schätzen der erfassten Phase als einen Bruchteil des Trägerfrequenzversatzes und Multiplizieren von R1 mit der konjugiert komplexen Zahl von R2 bei 37, Erfassen einer Phase 40 aus dem Multiplikationswert und Schätzen der erfassten Phase als einen Abtastfrequenzversatz. Das System stellt grobe und feine automatische Frequenzregelung bereit.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung und ein Frequenzversatz-Kompensationsverfahren zum Verringern der zum Erreichen von Frequenzsynchronisation erforderlichen Zeit und zum Vereinfachen eines Frequenzversatz-Kompensationsprozesses bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1 und 12 erfüllt.
Bevorzugte Ausführungen werden in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kompensieren eines Frequenzversatzes in einem OFDM-System bereitgestellt. In einer Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung demoduliert ein Korrelierabschnitt Eingangsdaten durch schnelle Fourier-Transformation, verzögert ein demoduliertes Symbol um eine vorgegebene Periode und korreliert ein demoduliertes Symbol während der Verzögerung zu dem verzögerten Symbol. Ein Pilotpositions-Erfassungsabschnitt vergleicht die Korrelation mit einer vorgegebenen Pilotposition und extrahiert eine Korrelation, die der Pilotposition entspricht. Ein Frequenzversatz-Kompensationsabschnitt schätzt einen Frequenzversatz zu der extrahierten Korrelation, wenn die extrahierte Korrelation ein vorgegebenes Maximum ist und verschiebt die Phase von Pilotdaten um den geschätzten Frequenzversatz.
In einer Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung demoduliert ein Korrelierabschnitt Eingangsdaten durch schnelle Fourier-Transformation, verzögert ein demoduliertes Symbol um eine vorgegebene Periode und korreliert ein demoduliertes Symbol während der Verzögerung zu dem verzögerten Symbol. Ein Pilotpositions-Erfassungsabschnitt vergleicht die Korrelation mit einer vorgegebenen Pilotposition und extrahiert eine Korrelation, die der Pilotposition entspricht. Ein Frequenzversatz-Kompensationsabschnitt schätzt das Maximum extrahierter Korrelationen, schätzt einen Frequenzversatz durch Vergleichen der maximalen Korrelation und angrenzender Korrelationen mit einem vorgegebenen Schwellenwert und verschiebt die Phase von Pilotdaten um den geschätzten Frequenzversatz.
Bei einem Frequenzversatz-Kompensationsverfahren nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Eingangsdaten durch schnelle Fourier-Transformation demoduliert und ein demoduliertes Symbol wird um eine vorgegebene Periode verzögert. Ein demoduliertes Symbol wird während der Verzögerung zu dem verzögerten Symbol korreliert. Die Korrelation wird mit einer vorgegebenen Pilotposition verglichen und eine Korrelation, die der Pilotposition entspricht, wird extrahiert. Ein Frequenzversatz wird zu der extrahierten Korrelation geschätzt, wenn die extrahierte Korrelation ein vorgegebenes Maximum ist, und die Phase von Pilotdaten wird um den geschätzten Frequenzversatz verschoben.
Bei einem Frequenzversatz-Kompensationsverfahren nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Eingangsdaten durch schnelle Fourier-Transformation demoduliert und ein demoduliertes Symbol wird um eine vorgegebene Periode verzö gert. Ein demoduliertes Symbol wird während der Verzögerung zu dem verzögerten Symbol korreliert. Die Korrelation wird mit einer vorgegebenen Pilotposition verglichen und eine Korrelation, die der Pilotposition entspricht, wird extrahiert. Das Maximum wird aus extrahierten Korrelationen erfasst, ein Frequenzversatz wird durch Vergleichen der maximalen Korrelation und angrenzender Korrelationen mit einem vorgegebenen Schwellenwert geschätzt und die Phase von Pilotdaten wird um den geschätzten Frequenzversatz verschoben.
Die Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, die oben genannt werden, werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlicher, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird, bei denen:
1 ein Blockdiagramm eines Senders in einem OFDM-System ist, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
2 ein Blockdiagramm eines Empfängers in dem OFDM-System ist;
3 die Struktur eines Signalrahmens in dem OFDM-System darstellt;
4 ein Blockdiagramm einer Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;
5A und 5B Ausgänge einer in 4 gezeigten schnellen Fourier-Transformations-Vorrichtung darstellen;
6 eine grafische Darstellung ist, die Pilotkorrelationen zur Verwendung beim Erreichen grober Frequenzsynchronisation nach der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 eine grafische Darstellung ist, die Pilotkorrelationen zur Verwendung beim Erreichen feiner Frequenzsynchronisation nach der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt; und
8 eine grafische Darstellung ist, die Verhältnisse der größeren von angrenzenden Korrelationen zu einer maximalen Korrelation entsprechend dem Dezimalteil eines Frequenzversatzes zeigt.
Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird hierin im Folgenden mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden wohlbekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht ausführlich beschrieben, da sie die Erfindung mit unnötiger Ausführlichkeit verschleiern würde.
1 ist ein Blockdiagramm eines Senders in einem OFDM-System, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird. Das OFDM-System ist in ein CDMA-System integriert.
Mit Bezugnahme auf 1 spreizt ein Spreizabschnitt 111 Sendedaten (T)-Daten mit orthogonalen Codes und PN(Pseudorandom Noise)-Sequenzen. Sowohl der Sender als auch ein Empfänger kennen orthogonale Codes und PN-Sequenzen. Ein Addierer 113 summiert die Spreizdaten, die von dem Spreizabschnitt 111 empfangen wurden, und gibt ein serielles Signal d(k) aus. Ein Serien-Parallel-Wandler (SPW) 115 wandelt das serielle Signal d(k) zu einer vorgegebenen Zahl von zum Beispiel N parallelen Daten d_in(k) um. Die Symbollänge der parallelen Daten d_in(k) wird auf das N-fache der Symbollänge der seriellen Daten d(k) erhöht. Ein IFFT (Inverse Fast Fourier Transformer – schneller Fourier-Rücktransformator) 117 moduliert die parallelen Daten d_in(k) mit N Teilträgern und gibt die Modulationsdaten d_on(n) aus. Das heißt, dass die parallelen Daten d_in(k) zu einer komplexen Zahl entsprechend der Phase und Amplitude jedes Teilträgers umgewandelt werden, den jeweiligen Teilträgern auf einem Frequenzspektrum zugewiesen werden und auf einem Zeitspektrum schnell Fourier-rücktransformiert werden. Somit werden die parallelen Daten d_in(k) mit den N Teilträgern zu den Modulationsdaten d_on(k) moduliert, die ausgedrückt werden können als
Ein Serien-Parallel-Wandler (PSW) 119 wandelt die parallelen Daten d_on(n) zu seriellen Daten d_s(n) um. Eine Schutzintervall-Einfügeeinrichtung 121 fügt Schutzintervalle in die seriellen Daten d_s(n) ein. Wenn ein Sendekanal Intersymbol-Interferenz (ISI) verursacht, wird ein Schutzintervall zwischen Sendesymbolen eingefügt, um die Intersymbol-Interferenz zu absorbieren. Folglich kann Orthogonalität zwischen Teilträgern in dem OFDM-System beibehalten werden.
Ein Digital-Analog-Wandler (DAU) 123 wandelt die Daten, die von der Schutzinterwall-Einfügeeinrichtung 121 empfangen wurden, zu einem analogen Basisbandsignal d_s(t) um. Ein Mischer 125 mischt das Signal d_s(t) mit einer synthetischen Trägerfrequenz, die von einem Frequenzsynthetisator 127 empfangen wurde, und gibt reelle Sendedaten P(t) aus, die angegeben werden durch P(t) = ds(t)e(jWct) (2)wobei Wc die synthetische Trägerfrequenz ist. Ein Sendefilter 129 filtert die Sendedaten P(t) zu einem Basisbandsignal aus und sendet das Basisbandsignal.
Additives weißes gaußsches Rauschen (AWGR) wird während des Sendens zu einem Empfänger in der Luft zu den Sendedaten P(t) hinzugefügt.
Die Struktur des Empfängers wird mit Bezugnahme auf 2 beschrieben.
2 ist ein Blockdiagramm des Empfängers in dem OFDM-System, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Ein Trägersignal, das das AWGR enthält, wird auf den Eingang eines Multiplizierers 211 angewendet. Der Multiplizierer 211 wandelt die Frequenz des Eingangs-Trägersignals abwärts zu einer Zwischenfrequenz (ZF) um, indem das Trägersignal mit einer vorgegebenen lokalen Schwingungsfrequenz, die in einem Frequenzsynthetisator 213 synthetisiert wurde, gemischt wird. Ein Tiefpassfilter (TPF) 215 tiefpassfiltert das ZF-Signal, das von dem Multiplizierer 211 empfangen wurde, und ein Analog-Digital-Wandler 217 wandelt ein ZF-Signal, das von dem Tiefpassfilter 215 empfangen wurde, zu einem digitalen Signal um, indem das ZF-Signal in vorgegebenen Intervallen abgetastet wird. Eine Schutzintervall-Entfernungseinrichtung 219 entfernt Schutzintervalle aus dem digitalen Signal. Ein Serien-Parallel-Wandler 221 wandelt das schutzintervallfreie Signal, das von der Schutzintervall-Entfernungseinrichtung 219 empfangen wurde, zu parallelen Daten um. Ein schneller Fourier-Transformator 223 OFDM-demoduliert die parallelen Daten mit einer Vielzahl von Teilträgern zu seriellen Daten, und ein Parallel-Serien-Wandler 225 wandelt die demodulierten parallelen Daten zu seriellen Daten um, indem Symboldaten, die parallel empfangen wurden, hinzugefügt werden. Ein Entspreizer 227 entspreizt die seriellen Symboldaten, wodurch Originaldaten wiederhergestellt werden.
Es ist wichtig, Frequenzsynchronisation zwischen den Teilträgern in dem vorgenannten Empfänger zu erreichen. Die Frequenzsynchronisation ermöglicht das Beibehalten von Orthogonalität zwischen den Teilträgern und somit genaues Decodieren eines Signals. Eine Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung für die Frequenzsynchronisation nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
3 stellt das Format eines Signalrahmens dar, der in dem OFDM-System, das in den 1 und 2 gezeigt wird, verwendet wird.
Mit Bezugnahme auf 3 enthält ein Rahmen 300, der in dem OFDM-System verwendet wird, 12 Symbole. Ein Symbol NULL zeigt den Beginn des Rahmens 300 an und die Symbole Sync#1 und Sync#2 sind Synchronisationssymbole und Datensymbol #1 301 bis Datensymbol #9 sind reelle Sendedaten. Ein Datensymbol wie zum Beispiel Datensymbol #1 301 weist eine vorgegebene Anzahl von beispielsweise 256 Daten auf. Eine vorgegebene Zahl von beispielsweise 10 Pilotdaten wird so in die 256 Daten eingefügt, dass der Empfänger einen Frequenzversatz zwischen Teilträgern durch Phasenschätzung der Pilotdaten kompensieren kann.
4 ist ein Blockdiagramm der Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung nach der Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Wie oben angegeben, OFDM-demoduliert der schnelle Fourier-Transformator 223 ein Eingangssignal mit einer Vielzahl von Teilträgern. Die OFDM-Demodulationssignale sind in dem in 3 gezeigten Format.
Wenn die von dem schnellen Fourier-Transformator 223 ausgegebenen Signale S_n,k sind, ist (n) eine Symbolzahl, k ist eine Teilträgerzahl und wenn K Teilträger verwendet werden, gilt 1 ≤ k ≤ K. Eine Verzögerung 411 verzögert das Symbol S_n,k um eine Symbolperiode. Ein Korrelator 413 korreliert das verzögerte Symbol zu einem Symbol S_n,k, das aktuell von dem schnellen Fourier-Transformator 223 empfangen wird, und führt eine Korrelation einer Pilotpositions-Erfassungseinrichtung 415 zu.
Eine Korrelation zwischen einem n-ten Symbol und einem (n+1)-ten Symbol, das von dem Korrelator 413 ausgegeben wird, kann ausgedrückt werden als
und Informationen zu den Positionen von Pilotdaten sind Pm = [p1 + m, p2 + m, ..., pL + m] (4)wobei P_m eine Reihe der Zahlen von Teilträgern mit Pilotdaten ist, m ein ganzzahliger Teil eines Frequenzversatzes und –M ≤ m ≤ M ist, L die Zahl von Piloten in einem Datensymbol ist und p_i die Zahl eines Teilträgers mit einem i-ten Piloten und 1 ≤ i ≤ M ist.
Wenn M = 20, kann der ganzzahlige Teil des Frequenzversatzes auf ±20 geschätzt werden durch f ^o = maxm (Cm) (5)wobei der geschätzte ganzzahlige Teil des Frequenzversatzes, f ^_o m ist, wenn die Korrelation C_m ein Maximum ist, das heißt, wenn die Korrelation von Pilotdaten ein Maximum ist, wie von der Pilotpositions-Erfassungseinrichtung 415 ausgegeben. Eine Pilot positions-Verschiebeeinrichtung 417 verschiebt eine Pilotposition so, dass die Pilotpositions-Erfassungseinrichtung 415 einen Piloten mit der maximalen Korrelation erfasst. Die in der Pilotpositions-Erfassungseinrichtung 415 erfasste Pilotkorrelation wird in einer Pilotkorrelations-Akkumuliereinrichtung 419 akkumuliert. Die akkumulierte Korrelation ist C_m. Eine Frequenzversatz-Schätzeinrichtung 421 gibt einen geschätzten ganzzahligen Teil eines Frequenzversatzes, f ^_o, an eine Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung 423 aus. Die Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung 423 kompensiert den ganzzahligen Teil f ^_o.
Die Kompensation des ganzzahligen Teils eines Frequenzversatzes wird mit Bezugnahme auf die 5A, 5B und 6 beschrieben.
Die 5A und 5B stellen Ausgänge des in 4 gezeigten schnellen Fourier-Transformators 223 dar. 5 stellt ein Signal mit einem Frequenzversatz = 0, das von dem schnellen Fourier-Transformator 223 ausgegeben wurde, in einem Frequenzbereich dar. Pilotdaten bestehen in Teilträgern #8, 22, ... (p₁ = 8, p₂ = 22, ...) und reelle Daten bestehen auf den anderen Teilträgern in dem Symbol. P₀ = [8+0, 22+0, ...] entspricht Pilotpositionen und somit ist C_m ein Maximum, wenn m = 0.
Bei einem Frequenzversatz m = 1, wie in 5B gezeigt, entspricht P₀ = [8+0, 22+0, ...] nicht den Pilotpositionen. Im Hinblick auf m = 1 entspricht P₁ = [8+1, 22+1, ...] den Pilotpositionen und somit ist C_m ein Maximum, wenn m = 1. Somit wird der ganzzahlige Teil eines Frequenzversatzes auf 1 geschätzt.
6 ist eine grafische Darstellung, die von der Pilotkorrelations-Akkumuliereinrichtung 419 ausgegebene Pilotkorrelationen für den Fall grober Frequenzsynchronisationserreichung nach der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In 6 ist die maximale Korrelation von Daten, die durch Kreise markiert sind, mit derjenigen von Daten, die mit Dreiecken markiert sind, identisch. Es wird angenommen, dass zwei aufeinanderfolgende Symbole mit Kreis markierter Daten und mit Dreiecken markierter Daten ein n-tes Symbol bzw. ein (n+1)-tes Symbol sind. Sie werden korreliert, die Korrelation wird mit vorgegebenen Pilotdaten verglichen und Pilotpositionen werden entsprechend dem Vergleichsergebnis erfasst. Die Pilotkorrelation wird in der Pilotkorrelations-Akkumulier einrichtung 419 akkumuliert und wenn die akkumulierte Korrelation ein Maximum ist, kann ein Frequenzversatz geschätzt werden. Somit sind, wenn ein Frequenzversatz 0 ist, die maximalen Korrelationen der aufeinanderfolgenden Symbole identisch. Somit kann der Frequenzversatz genau geschätzt werden.
Bisher wurde die grobe Frequenzsynchronisation, das heißt Schätzung und Kompensation des ganzzahligen Teils eines Frequenzversatzes, beschrieben. Nun erfolgt eine Beschreibung feiner Frequenzsynchronisation, das heißt Schätzung und Kompensation des Dezimalteils des Frequenzversatzes.
Nachdem die grobe Frequenzsynchronisation durch Schätzen und Kompensieren eines Frequenzversatzes, der ein ganzzahliges Vielfaches eines Teilträgerintervalls ist, erreicht wurde, wird die feine Frequenzsynchronisation durchgeführt.
7 ist eine grafische Darstellung, die Pilotkorrelationen für die feine Frequenzsynchronisationserreichung in einem Frequenzbereich zeigt, in dem ein Frequenzversatz 1/2 des Teilträgerintervalls ist. Mit Bezugnahme auf 7 sind, wenn der Frequenzversatz 1/2 des Teilträgerintervalls ist, die maximalen Korrelationen der aufeinanderfolgenden Daten, die mit Kreisen und Dreiecken markiert sind, unterschiedlich, weil es schwierig ist, den Frequenzversatz, der 1/2 des Teilträgerintervalls ist, genau zu schätzen.
Kehrt man zurück zu 4, gibt die Pilotkorrelations-Akkumuliereinrichtung 419 so viele Korrelationen wie die Zahl von C_m (–M ≤ m ≤ M) und ein Maximum aus, wobei C_MAX der von der Pilotkorrelations-Akkumuliereinrichtung 419 ausgegebenen Korrelationen als C_MAX = MAC(C_m) ausgedrückt wird.
Unter der Annahme, dass C_MAX C_m ist, kann ein endgültiger Frequenzversatz unter Verwendung von C_m und seiner angrenzenden Korrelationen C_m-1, und C_m+1, geschätzt werden durch
wobei zum Bestimmen des Schwellenwertes THRESHOLD,
durch Simulation erfasst wird, während der Dezimalteil des geschätzten Frequenzversatzes um 0,1 Hz von –0,5 auf +0,5 Hz erhöht. 8 ist eine grafische Darstellung, die die Verhältnisse der größeren von angrenzenden Korrelationen zu einer maximalen Korrelation entsprechend dem Dezimalteil des Frequenzversatzes in der Simulation zeigt.
In 8 bezeichnen Dreiecke an demselben Versatz Verhältnisse der größeren von angrenzenden Korrelationen zu der maximalen Korrelation und Kreise auf einer durchgezogenen Linie bezeichnen die mittleren Werte der Verhältnisse, wenn die Dezimalteile von Frequenzversätzen in der Simulation bestehen. Wenn für einen THRESHOLD von 0,5 ein geschätzter Dezimalteil des Frequenzversatz als 0,4Hz ≤ |f_other| ≤ 0,5Hz angegeben wird, liegt ein normalisierter Frequenzversatz nach Kompensation innerhalb von ±0,1 Hz.
Nach der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wird, kann grobe Frequenzsynchronisation und feine Frequenzsynchronisation, das heißt Schätzen des ganzzahligen Teils und des Dezimalteils eines Frequenzversatzes, durch Korrelieren zweier aufeinanderfolgender Symbole erreicht werden. Daher wird die zum Erreichen der groben und feinen Frequenzsynchronisation erforderliche Zeit selbst dann verringert, wenn der Dezimalteil des Frequenzversatzes 1/2 eines Teilträgerintervalls ist.

Claims

Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung in einem OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)-System, die umfasst: einen Korrelierabschnitt (413) zum Demodulieren von Eingangsdaten durch schnelle Fourier-Transformation, zum Verzögern ein demodulierten Symbols um eine vorgegebene Periode und zum Korrelieren eines demodulierten Symbols während der Verzögerung zu dem verzögerten Symbol; einen Pilotpositions-Erfassungsabschnitt (415) zum Vergleichen der Korrelation mit einer vorgegebenen Pilotposition und zum Extrahieren einer Korrelation, die der Pilotposition entspricht; und einen Frequenzversatz-Kompensationsabschnitt (423) zum Schätzen eines Fregeuenzversatzes aus der extrahierten Korrelation und zum Verschieben der Phase von Pilotdaten um den geschätzten Frequenversatz.
Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Frequenzversatz-Kompensationsabschnitt (423), wenn die extrahierte Korrelation ein vorgegebenes Maximum ist, einen Frequenzversatz (421) zu der extrahierten Korrelation durch Vergleichen der maximalen Korrelation und angrenzender Korrelationen mit einem vorgegebenen Schwellenwert schätzt.
Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Korrelierabschnitt umfasst: ein Verzögerungsglied zum Verzögern des demodulierten Symbols um die vorgegebene Periode; einen Korrelator zum Korrelieren des aktuellen demodulierten Symbols zu dem verzögerten Symbol.
Frequenzversatz-Kompensiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorgegebene Periode eine Symbolperiode ist.
Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Pilotpositions-Erfassungsabschnitt umfasst: eine Pilotpositions-Verschiebeeinrichtung zum Speichern von Pilotdaten, die durch einen Sender gesendet werden, sowie von Informationen über die Positionen des Pilotsignals und zum Verschieben der Pilotdaten-Positionen unter vorgegebener Steuerung; und ein Pilotpositions-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Korrelation zwischen den Ausgängen des Korrelators entsprechend einer von der Pilotpositions-Verschiebeeinrichtung empfangenen Pilotposition.
Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Frequenzversatz-Kompensationsabschnitt umfasst: eine Akkumuliereinrichtung zum Akkumulieren der extrahierten Korrelation; eine Frequenzversatz-Schätzeinrichtung zum Schätzen einer maximalen akkumulierten Korrelation als den Frequenzversatz, wenn die akkumulierte Korrelation einen vorgegebenen Wert erreicht; und eine Frequenzversatz-Kompensationsvorrichtung zum Verschieben der Phase der Pilotdaten entsprechend dem geschätzten Frequenzversatz.
Frequenzversatz-Kompensiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Frequenzversatz bis zum Zweifachen der Zahl von Teilträgern geschätzt werden kann.
Frequenzversatz-Kompensiereinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Frequenzversatz-Kompensierabschnitt umfasst: eine Akkumuliereinrichtung zum Akkumulieren der extrahierten Korrelation; eine Frequenzversatz-Schätzeinrichtung zum Erfassen des Maximums extrahierter Korrelationen und zum Schätzen des Frequenzversatzes durch Vergleichen der maximalen Korrelation und der angrenzenden Korrelationen mit dem vorgebenen Schwellenwert; und eine Frequenzversatz-Kompensiervorrichtung zum Verschieben der Phase von Pilotdaten um den geschätzten Frequenzversatz.
Frequenzversatz-Kompensiervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Frequenzversatz-Schätzeinrichtung einen Frequenzversatz durch
schätzt, wobei C_MAX die Maximumkorrelation ist und f ^_o der geschätzte Frequenzversatz ist.
Frequenzversatz-Kompensiervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Schwellenwert THRESHOLD 0,5 beträgt.
Frequenzversatz-Kompensiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Frequenzversatz-Schätzung durchgeführt wird, nachdem grobe Frequenzsynchronisation erreicht ist.
Frequenzversatz-Kompensierverfahren in einem OFDM-System, das die folgenden Schritte umfasst: Demodulieren von Eingangsdaten durch schnelle Fourier-Transformation, Verzögern eines demodulierten Symbols um eine vorgegebene Periode und Korrelieren eines demodulierten Symbols während der Verzögerung zu dem verzögerten Symbol; und Vergleichen der Korrelation mit einer vorgegebenen Pilotposition und Extrahieren einer Korrelation, die der Pilotposition entspricht; und Schätzen eines Frequenzversatzes zu der extrahierten Korrelation und Verschieben der Phase von Pilotdaten um den geschätzten Frequenzversatz.
Frequenzversatz-Kompensierverfahren nach Anspruch 12, wobei der Schätzschritt, wenn die extrahierte Korrelation ein vorgegebenes Maximum ist, einen Frequenzversatz zu der extrahierten Korrelation durch Vergleichen der maximalen Korrelation und angrenzender Korrelationen mit einem vorgegebenen Schwellenwert schätzen kann.
Frequenzversatz-Kompensierverfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Korrelierschritt die folgenden Schritte umfasst: Verzögern des demodulierten Symbols um die vorgegebene Periode; und Korrelieren des aktuellen demodulierten Symbols zu dem verzögerten Symbol.
Frequenzversatz-Kompensierverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die vorgegebene Periode eine Symbolperiode ist.
Frequenzversatz-Kompensierverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Pilotpositions-Erfassungsschritt die folgenden Schritte umfasst: Speichern von durch einen Sender gesendeten Pilotdaten und von Informationen über die Positionen der Pilotdaten und Verschieben der Pilotdatenpositionen unter vorgegebener Steuerung; und Erfassen einer Korrelation, die einer Pilotpositions-Verschiebung entspricht, unter Korrelationen.
Frequenzveratz-Kompensierverfahren nach Anspruch 12, wobei der Frequenzversatz-Kompensierschritt die folgenden Schritte umfasst: Akkumulieren der extrahierten Korrelation; Schätzen einer maximalen akkumulierten Korrelation als den Frequenzversatz, wenn die akkumulierte Korrelation einen vorgegebenen Wert erreicht; und Verschieben der Phase des Pilotsignals entsprechend dem geschätzten Frequenzversatz.
Frequenzversatz-Kompensierverfahren nach Anspruch 12, wobei der Frequenzversatz bis zum Zweifachen der Zahl von Teilträgern geschätzt werden kann.
Frequenzversatz-Kompensierverfahren nach Anspruch 13, wobei der Frequenzversatz-Kompensierschritt den folgenden Schritt umfasst: Akkumulieren der extrahierten Korrelation; Erfassen des Maximums extrahierter Korrelationen und Schätzen des Frequenzversatzes durch Vergleichen der maximalen Korrelation und der angrenzenden Korrelationen mit dem vorgegebenen Schwellenwert; und Verschieben der Phase von Pilotdaten um den geschätzten Frequenzversatz.
Frequenzversatz-Kompensierverfahren nach Anspruch 19, wobei die Frequenzversatz-Schätzeinrichtung die Frequenz durch
schätzt, wobei C_MAX die Maximumkorrelation ist und f ^_o der geschätzte Frequenzversatz ist.
Frequenzversatz-Kompensierverfahren nach Anspruch 20, wobei der Schwellenwert THRESHOLD 0,5 beträgt.
Frequenzversatz-Kompensierverfahren nach Anspruch 13, wobei die Frequenzversatz-Schätzung durchgeführt wird, nachdem grobe Frequenzsynchronisation erreicht ist.