[发明专利]用于正交频分多路复用系统中的载频同步的设备和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及基于正交频分多路复用(OFDM)的无线通信系统。更 具体地，本发明涉及在基于OFDM的无线通信系统中校正初始载频偏移的 设备和方法。

背景技术

无线通信系统典型地使用蜂窝通信方案。这些无线通信系统使用多个接 入方案以与多个用户同时通信。对于多址接入方案，典型地使用时分多址 (TDMA)、码分多址(CDMA)、和频分多址(FDMA)。随着CDMA技术 的快速进步，CDMA系统从语音通信系统发展成为能够以高速度传送分组数 据的系统。

为了克服CDMA系统在使用码字资源方面的限制，最近已经使用了正 交频分多址(OFDMA)方案。

OFDMA方案基于正交频分多路复用(OFDM)。使用多载波传送数据的 OFDM系统是多载波调制(MCM)系统类型，在MCM系统中串行码元流 被转换为并行码元流、并被调制到彼此正交的多个副载波(即多个副载波信 道)上。

在20世纪50年代后期，基于MCM的OFDM方案首先应用到军事上 的高频(HF)无线电通信。用于重叠正交副载波的OFDM方案在20世纪 70年代开始发展。由于存在的问题在于难以实现多个载波之间的正交调制， 所以OFDM方案在实际系统实现中具有限制。然而，在1971年，Weinstein 等提出了可使用离散傅立叶变换(DFT)有效地执行OFDM调制/解调。这 样，OFDM技术迅速发展。此外，插入循环前缀(CP)码元的保护间隔(guard interval)的引入还减轻了多径传播和延迟扩展对OFDM系统的不利影响。

结果，随着技术的发展，OFDM方案已经广泛用于数字传送技术，诸如 数字音频广播(DAB)、数字电视(TV)、无线局域网(WLAN)、无线异步 传输模式(WATM)等。尽管硬件复杂度是实施OFDM系统的障碍，但是 最近包括快速傅立叶变换(FFT)和快速傅立叶逆变换(IFFT)的数字信号 处理技术的发展使得OFDM系统能够实施。OFDM方案类似于传统的频分 多路复用(FDM)方案，并可在传送高速数据时获得最佳的传送效率，同时 保持多个副载波之间的正交性。更具体地，OFDM方案导致有效的频率使用， 并且对多径衰落(fading)鲁棒(robust)，从而在传送高速数据时获得最佳 的传送效率。OFDM方案使用重叠的频谱，从而有效地使用频率。OFDM方 案对于频率选择性衰落、多径衰落、和脉冲噪声鲁棒。OFDM方案可使用保 护间隔来缩减码元间干扰(ISI)，并且可容易地设计硬件的均衡器结构。因 此，在通信系统结构中OFDM方案得到积极地开发。

图1是图示了传统的OFDM系统中的传送和接收的物理层的框图。

要传送的输入比特流101被输入到编码器102。编码器102以预先定义 的方案对输入比特流101进行编码，并然后向串并转换器(SPC)103输出 所编码的比特流。SPC 103将所编码的串行比特流转换为并行比特流，并然 后输出并行比特流以执行IFFT处理。这样，从SPC 103输出的并行比特流 被输入到IFFT处理器104。在这个情况下，假设并行比特流是N个码元。 此外，假设IFFT处理器104接收N个码元，这是因为以N个比特流为单位 执行IFFT处理。这样，IFFT处理器104接收N个并行码元，并对要传送的 N个并行码元执行IFFT处理，从而将频域码元变换为时域码元。时域码元 被输入到并串转换器(PSC)105。PSC 105将并行输入的N个时域码元转换 为N个串行或连续比特流，并然后串行地或连续地输出该N个比特流。下 文中，连续输出的N个比特流称为“OFDM码元”。

OFDM码元被输入到CP添加器106。CP添加器106复制所输入OFDM 码元的预定义数目的后面比特，并然后将所复制的比特插入在OFDM码元 的第一比特之前。添加CP用以去除多径信道的影响。已经添加CP的OFDM 码元被输入到数模转换器(DAC)107。然后，DAC 107将所输入的数字码 元转换为模拟码元，并向接收机传送该模拟码元。

所传送的模拟码元通过预定义的多径信道110输入到接收机。现在，将 描述接收机的结构和操作。