[發明專利]數字資料輔助頻率偏移估計

在審

• 申請號: 201310306087.0
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103685089A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 克雷格·朋內;馬克·莫非;西羅·瓦蘭登
• 申請（專利權）人: 晨星半導體股份有限公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

技術領域

本發明與無線通訊裝置相關，尤其與利用資料輔助(data-aided)方案估計接收器中的頻率偏移(frequency?offset)錯誤的技術相關。

背景技術

若希望移動通訊系統順利運作，其中的發射器和接收器的時間及頻率必須被正確鎖定。就接收器而言，此目標可借由控制本地振蕩器的頻率達成；該頻率是用以將天線接收的信號自射頻降頻轉換至基頻。

實務上，無線接收器收到的信號通常存在頻率偏移，其導因可能是發射器的頻率漂移、空氣介面中的瞬間多普勒頻率偏移(原因為移動裝置及基站間的距離改變)，或是降頻轉換的頻率錯誤。頻率偏移會造成載波間干擾，且不利于其他參數(例如信道增益)的估計程序。因此，準確的頻率偏移補償有助于提升無線接收器的表現。

在接收器的信號處理鏈中，頻率偏移的估計通常是在數字信號處理階段進行。頻率偏移的估計結果隨后通過反饋回路被用以控制本地振蕩器產生的參考頻率，此過程亦稱為反饋校正。在發射器頻率非常穩定且無多普勒偏移的情況下，這種做法相當有效。在傳統蜂窩式通訊系統中，由于用戶裝置本身具有移動性，為了避免效能下降，頻率偏移校正必須盡快進行。

在某些情況下，除了上述反饋校正之外，接收器的數字信號處理階段亦可能包含頻率偏移的校正，也就是在估計頻率偏移殘留量后立即對目前收到的信號施以相位校正(稱為前饋校正)，以移除頻率偏移殘留量。估計頻率偏移殘留量可采用資料輔助(data-aided)方案，亦即借由傳輸已知的資料區塊或訓練序列(training?sequence)，并根據這些資料區塊于接收器端的相位旋轉量來估計載波頻率偏移。

本發明提出的數字資料輔助頻率偏移估計技術可提高正確性、降低復雜性，進而增進接收器效能。

發明內容

根據本發明的實施例提供的頻率偏移估計方法是以輸入樣本及與訓練樣本相關的已知信息做為估計頻率偏移的根據。

一組樣本首先借由對輸入樣本與一參考信號的共軛復數施以元素乘法而產生，該參考信號與訓練樣本有關。當噪聲能量對該組樣本而言并非常數，有可能以噪聲能量的倒數預先縮放輸入樣本。隨后，反旋轉后樣本被分組為多個區塊，每一樣本區塊被累積起來。接著，針對多種延遲，所述累積樣本的一組相關值被計算出來。

于根據本發明的一實施例中，與所述相關值(對應于不同的延遲)有關的多個相位被計算，并且該多個相位的一加權總和被據以產生頻率偏移。用于加權總和的所述權重與該組傳輸樣本有關。

于另一實施例中，不同的相關值被加總，而單一相位根據該累積后相關值被產生。一加權因數被施于此相位，以產生頻率偏移，其中該加權因數亦相關于該組傳輸樣本。

于一實施例中，所述權重是根據不同相關值的大小決定。于另一實施例中，一第二組反旋轉后樣本系獨立于輸入信號之外產生。根據輸入樣本產生的該第一組反旋轉后樣本被用以決定所述相位，而該第二組反旋轉后樣本被用以計算施于相位的權重?；蛘?，該組樣本可以是這些傳輸樣本的能量。

于另一實施例中，所述權重系借由產生一第二組反旋轉后樣本被預先計算。除了利用根據輸入樣本產生的傳播信道估計之外，該第二組反旋轉后樣本系與輸入樣本無關。此另一第二組樣本可為考量傳播信道估計的傳輸樣本的能量。

反旋轉后樣本系借由將輸入信號乘上一參考信號的共軛復數而產生。該參考信號與該傳輸信號有關。于一實施例中，正常的傳輸符號被用做該參考信號。于另一實施例中，是根據輸入信號估計傳播信道，并且該傳播信道是應用于已知傳輸符號，以產生該參考信號。可根據傳播信道的特性(例如信道的頻率選擇性)在兩種參考信號實施例中動態選擇。

于另一實施例中，若預期頻率偏移范圍的中間點不是零，等于該偏移后中間點的一頻率偏移可被據以產生該參考信號。

區塊大小可根據信號噪聲比被調整，以令頻率偏移估計方法的實現復雜度能配合傳播鏈結特性，同時達到期望的估計正確性并限制運算負擔以減少能量消耗。于另一實施例中，區塊大小可根據期望的偏移范圍被調整，舉例而言，借由參考相關性的質心(較小的質心對應于較大的捕捉范圍)。

本發明提供的頻率估計方法能在多種信號噪聲比狀況中達到良好的估計正確性，且其復雜性通常低于現有技術。本發明提供的頻率估計方法系結合輸入樣本及已知的發射器信號特性。

附圖說明

為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明，其中：

圖1為采用反饋校正模式的接收器的簡易方塊圖。

圖2為采用前饋校正模式的接收器的簡易方塊圖。