在无线通信系统的接收机中估计和补偿载波频率偏移的设备及数据接收方法技术方案

本发明专利技术涉及一种在无线通信系统的接收机中用于估计并补偿载波频率偏移的设备以及数据接收方法。该设备使接收到的信号与延迟了该接收到的信号的预定周期的信号在相关窗内相关，将相关值转换为相位值，根据前导段号补偿转换结果的相位，并估计初始载波频率偏移值，其中，相关窗基于循环前缀（ＣＰ）和从预定位置开始的前导重复长度而设置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无线通信系统，更具体地，涉及一种用于在才艮据正交频分多址(OFDMA)的无线通信系统的接收机中估计和补偿初 始载波频率偏移的设备和方法。
技术介绍
为实现第四代(4G)移动通信而正在各领域开展大量研究。在 根据IEEE 802.16d/e、 WiBro、 WiMAX等的4G移动通信中，无线 LAN网络、数字音频及4见频广播网络等、以及卫星通信网络-故结合 为一个网络以系统地一起运4亍。因此，在4G移动通信网全各中，对 用户的良务可以是平稳、且最优的。通过处理从基站系统接收到的前导信号以使系统同步，移动装 置(便携式用户站)可以与基站(无线接入站)进行通信。在每帧 的第一个符号位置处从基站系统发送下行链路(DL )前导信号。因 此，移动装置基于该前导信号使系统同步，搜索小区，以及解调在 从基站系统发送的前导信号之后的数据。图1是示出传统无线通信系统100的框图。在传统无线通信系 统100中，在发射机的调制器110中根据预定方法对发送数据进行 调制。经调制的数据被载入载波信号并经由发射机(Tx)电路120 通过信道发送。通过信道发送的信号在接收机的接收机(Rx)电路150中被接收并受到加性白高斯噪声(AWGN)的影响。Rx电路 150将接收到的信号转换为基带信号，并且解调器160解调该基带 信号以获得发送数据。在OFDMA系统中，例如，解调器160根据来自下行链3各(DL ) 的第 一个符号位置的前导信号使系统同步，搜索小区并解调在前导 信号之后的数据。可以采用一种用于在频域内估计初始载波频率偏 移的方法来使移动装置系统同步并接收乂人基站系统发送的凝:据。然 而，由于在频域内的未知快速傅立叶变换(FFT)定时，可以在初 始同步过禾呈之后4吏用频域内的频率偏移估计方法，其可以通过4吏用 导频符号来估计细樣i的频率偏移。因此，应该在时域内4丸4亍初始载波频率偏移估计。即，如果在 时域内在重复才羊本中存在相同的频率偏移，则可以通过使用 OFDMA前导的训练符号的重复图案特4正来估计相应的偏移。图2是示出传统载波频率偏移估计器200的框图。在图2中， 当接收到的信号r(t)被采样并被存储在寄存器210中时，每隔N个 的重复4言号才羊本，例i。， r(n)禾口 r(n+N)， r(n+l)和r(n+N+l),…，r(n+d) 和r(n+N+d)等，在复共辄器211、213、…、215和乘法器212、214、…、 216中一皮处理。相力口/平均计算单元220将乘法器212、 214、…、216 的输出相加并进行平均，从而获得结果。计算器230对来自相加/ 平均计算单元220的结果进行反正切运算并产生相位偏移值。因此， 乘法器240通过将相位偏移值乘以-l/( 2兀N )而获得频率偏移^直Df。例如，在根据IEEE 802.16d/e标准头见范的OFDMA系统中，如 图3所示，在CP (循环前缀)间隔之后，才艮据下行链路(DL)的 第一个符号位置的前导符号，发送/接收的信号在时域内具有3个重 复周期的特征。在图4中，IEEE 802.16d/e规范中的前导符号的1024 个子载波具有除包括86个子载波的保护间隔(GI)外的852个子载波被分为3个段(segment)并被发送/接收的结构。此处，1024 个子载波具有每隔341.3个子载波的重复周期特征。因此，由于1024 个子载波以一个非零子载波与两个零子载波的方式发送，所以当对 1024个子载波进行采样时，经采样的子载波根据段号彼此周期性地 经历相4立偏移。因此，如图2所示，在根据传统技术的频率偏移估计器200(其 根据平均机制和相位补偿方法来计算频率偏移)中，由于不考虑在 平均机制中4吏用的样本数量，所以估计出的频率偏移是不精确的。 同样，频率偏移估计器200需要^^艮多硬件和软件资源，诸如复共轭 凄t运算器211, 213,…，215，乘法器212， 214, .216，对目力口/平 均计算单元220等，从而降低了链接性能。因此，需要一种使用较 少资源估计关于每个段号的精确频率偏移并使移动装置系统同步 的设备
技术实现思路
技术问题为了解决在传统才支术中出现的前述问题而作出了本专利技术，本发 明的目的在于^是供一种用于OFDMA无线ii/f言系统的4妻收4几的初始 同步器，该初始同步器具有用于估计并补偿初始载波频率偏移的i殳 备，其可以与基于用于^青确J4估计频率偏移的简实现方法的初始 帧边界4企测处理和有效可扩展共享结构兼容。本专利技术的另 一 目的在于提供了 一种用于估计和补偿初始载波 频率偏移的方法，其通过使用平均方案有效处理下行链^各的前导来 估计和补偿提供小区搜索的基础，该下行链路的前导表示根据 OFDM子载波的,殳号的4皮it匕相〗立偏移的4争4正以及OFDM子栽波的 非整数重复样本图案的特征。才支术方案为实3E见以上目的，才艮据本专利技术的一个方面，4是供了一种用于在正交频分复用(OFDM)系统中估计并补偿载波频率偏移的设备， 包括第一装置，使接收到的信号和该接收到的信号的预定周期的 延迟信号在相关窗内相关；以及第二装置，将相关值转换为相位值， 根据前导段号补偿转换结果的相位，并估计初始载波频率偏移值， 其中，相关窗基于循环前缀(CP )和从根据接收到信号的初始帧边 界确定的位置的前导重复长度而设置。根据本专利技术的另 一 方面，还提供了 一种用于无线通信系统的接 收机的初始同步器，包括帧边界检测器，累加接收到的信号的当 前样本值与反映了前导重复的接收到的信号的前一样本的复共轭 值的乘积值，并基于累加值计算相关值的最大值的位置作为初始帧 边界标记(index,也称索引)；以及载波频率偏移估计器，基于在 初始帧边界标记处的最大相关值的反正切值来估计关于3个段号的相4立偏移<直，乂十估计出的相^f立偏移j直进^f亍归一4b,并产生关于每个段号的初始载波频率偏移值。根据本专利技术的另 一 方面，还提供了 一种无线通信系统的接收 机，包括接收机电路，接收基于OFDM的射频(RF)信号并将 接收到的信号转换为基带信号；以及同步器，基于基带信号的样本 值计算表示前导的最后位置的初始帧边界标记，基于在初始帧边界 标记处的相位偏移值来估计关于3个,殳号的相位偏移值，从估计出 的相位偏移值来计算关于每个段号的始载波频率偏移值，并产生同 步信号，其中，根据该同步信号来使基带信号同步并且对同步的基 带信号进行解调以获得对应于发送信号的信号。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种用于在正交频分复用 (OFDM)系统中估计并补偿载波频率偏移的方法，该方法包4舌以下步骤使接收到的信号和从该接收到的信号延迟了预定周期的信 号在相关窗内相关，相关窗基于循环前缀(CP )和从根据接收到的 信号的初始帧边界确定的位置的前导重复长度而设置；以及将相关 结果转换为相位值，根据前导段号补偿转换结果的相位，并估计初 始载波频率偏移值。根据本专利技术的另 一方面，还提供了 一种用于无线通信系统的数 据接收方法，该方法包括以下步骤接收基于OFDM的射频(RF ) 信号并将接收到的信号转换为基带信号；基于该基带信号产生表示 前导的最后位置的初始帧边界标记；基于在初始帧边界标记处的相 位偏移来估计关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在正交频分复用（ＯＦＤＭ）系统中估计并补偿载波频率偏移的方法，所述方法包括以下步骤：　使接收到的信号和从所述接收到的信号延迟了预定周期的信号在相关窗内相关，其中，所述相关窗基于循环前缀（ＣＰ）和从预定位置的前导重复长度而设置； 以及　将相关结果转换为相位值，并在根据前导段号补偿转换结果的相位的基础上估计初始载波频率偏移值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-3-29 11/394,269;KR 2006-12-29 10-2006-01391.一种用于在正交频分复用(OFDM)系统中估计并补偿载波频率偏移的方法，所述方法包括以下步骤使接收到的信号和从所述接收到的信号延迟了预定周期的信号在相关窗内相关，其中，所述相关窗基于循环前缀(CP)和从预定位置的前导重复长度而设置；以及将相关结果转换为相位值，并在根据前导段号补偿转换结果的相位的基础上估计初始载波频率偏移值。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定位置是根据所述 4妾收到的信号的初始帧边界确定的位置。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述相关结果在表示所述 初始帧边界的位置处一皮最大化。4. 才艮据权利要求1所述的方法，其中，所述预定周期是341个样 本周期。5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述相关窗是811个样本 周期。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，对于段号1将所述转换结 果的所述相位补偿2兀/3以及对于革殳号2将所述转换结果的所 述相位补偿-2兀/3。7. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用估计出的初始载波频率偏移来#卜偿所述接收到的信 号的频率偏移。8. 根据权利要求1所述的方法，其中，使所述接收到的信号和延 迟信号的复共轭相关。9. 才艮据权利要求1所述的方法，其中，所述估计初始载波频率偏 移4直包^以下步-骤在所述补偿所述转换结果的相位的步骤之后，根据归一 化值对补偿后的相位进4于归一化。10. —种用于在OFDM系统中估计并补偿载波频率偏移的i殳备， 所述设备包括第 一装置，用于使接收到的信号和所述接收到的信号的 预定周期的延迟信号在相关窗内相关；以及第二装置，用于将相关值转换为相位值，并在根据前导 段号补偿转换结果的相位的基础上估计初始载波频率偏移值；其中，所述相关窗基于循环前缀(CP)和A^预定^f立置的 前导重复长度而设置。11. 根据权利要求10所述的设备，其中，所述预定位置是根据所 述接收到的信号的初始帧边界确定的位置。12. 才艮据权利要求10所述的设备，其中，对于段号1将所述转换 结果的所述相位补偿2兀/3以及对于段号2将所述转换结果的 所述相位补偿-2兀/3。13. —种用于无线通信系统的4妄收才几的初始同步器，所述初始同步 器包括帧边界检测器，用于在累加接收到的信号的当前样本值 与反映了前导重复的所述接收到的信号的前一样本的复共轭值的乘积值的基础上，基于累加值计算相关值的最大值的位置作为初始帧边界标记；以及载波频率偏移估计器，用于在基于在所述初始帧边界标 记处的最大相关值的反正切值来估计关于段号的相位偏移值， 对估计出的相位偏移值进行归一化的基础上，产生关于每个段 号的初始载波频率偏移4直。14. 根据权利要求13所述的初始同步器，进一步包括小区搜索器，用于基于所述初始载波频率偏移值产生同 步信号，并搜索小区标识符和每个所述段号。15. 根据权利要求14所述的初始同步器，其中，所述小区搜索器 参考从所述载波频率偏移估计器输出的所述初始载波频率偏 移值搜索所述段号，并根据对应于每个所述段号的所述初始载 波频率偏移值来从所述接收到的信号搜索所述小区标识符。16. 根据权利要求13所述的初始同步器，其中，所述帧边界检测 器基于811个最近乘积值的累加值的绝对值或所述绝对值的 平方，使用被延迟了多达341个样本的所述接收到的信号的样 本的复共轭来计算相关值。17. 才艮据^l利要求13所述的初始同步器，其中，所述载波频率偏 移估计器产生使所述最大相关值的所述反正切值被归一化为 关于第 一段的初始载波频率偏移值的值，产生使比所述最大相关值的所述反正切^直大2兀/3的相位 被归 一化为关于第二段的初始载波频率偏移值的值，以及产生使比所述最大相关值的所述反正切值小2兀/3的相位 被归一化为关于第三段的初始载波频率偏移值的值。18. 根据权利要求13所述的初始同步器，其中，所述初始帧边界 标记是当所述接收到的信号的前导结束并且基于811个最近 乘积值的累加值的绝对值或所述绝对值的平方的相关值被最 大化时获得的。19. 才艮据4又利要求13所述的初始同步器，其中，所述帧边界^r测 器包括滤波器，用于计算所述接收到的信号的所述当前样本值 和反映了所述前导重复的所述接收到的信号的所述前一样本 的复共轭值的所述乘积值；累加器，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔埈相，尹正男，金宰亨，
申请(专利权)人：POSDATA株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]