[发明专利]用于无线网络的接收端以因应频率偏移的方法与相关装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种用于无线网络接收端以应对频率偏移的方法与相关装置，且特别是有关于一种能在副载波分频多工的无线网络接收端中针对整数倍副载波频率间隔的频率偏移进行检测/补偿的方法与相关装置。

背景技术

无线网络能以无线信号进行封包、数据、讯息、指令、语音、影音串流的互联、通讯及/或广播，已成为现代信息社会中最重要的网通技术之一。在无线信号中以多个副载波携载数字数据的分频多工技术则是无线网络发展的重点。举例而言，IEEE 802.11a/g与802.16标准下的无线网络即是使用正交分频多工(OFDM，Orthogonal Frequency Division)技术携载数字数据。

在正交分频多工技术的无线网络中，当传输端要传输数据、指令及/或讯息时，会先经由编码、交织等处理以形成数字的封包，封包中的位元则每多个位元为一组而被逐一映射为一星座图(constellation)上的一个星座符元，此星座符元可被表现为一复数数字(complex number)，包括一实部与一虚部。预设数目个星座符元会被集合起来，分别携载至预设数目个副载波，据以形成无线信号中的一个正交分频多工符元(OFDM symbol)，并传输至无线网络的接收端。也就是说，每个星座符元对应一个副载波，其实部与虚部分别决定对应副载波的平行相位(in-phase)部份与垂直相位(quadrature-phase)部份的振幅大小与正负。

这预设数目个(多数个)副载波的频率由一中心频率(center frequency)展开，各副载波的频率各不相同且相互正交，而相邻两副载波频率之间的频率差异即为一副载波频率间隔(sub-carrier frequency space)。举例而言，在IEEE 802.11g标准中，副载波频率间隔为312.5KHz。

由于副载波相互正交，在将预设数目个星座符元携载至对应副载波时，便可利用反频域转换(如反快速傅立叶转换，Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)来进行。举例而言，可对该预设数目个星座符元进行反频域转换以得到一时域序列，将此时域序列转换为模拟波形并与中心频率的振荡信号混波(mixing)，便可将该时域序列升转(up-convert)为无线信号。

当无线网络的接收端以天线接收到传输端发出的无线信号后，会将其适当地增益，并与接收端的本地振荡信号(local oscillation signal)进行混波与滤波，以将其降转(down-convert)为低频信号，例如中频(IF，Intermediate Frequency)或基频(baseband)信号。低频信号可被数字化(如取样及/或模拟至数字转换)为时域序列；对时域序列进行频域转换(如快速傅立叶转换，Fast Fourier Transform，FFT)，可得到一频域序列。对此频域序列进行进一步的数字处理(如星座图的反映射、解码、反交织等等)，就可撷取出封包，取回传输端欲传输的数据、指令及/或讯息等等。

为了要在接收端正确地取回封包的位元，接收端本地振荡信号的频率应该要符合各副载波频率的共有部份，例如传输端的中心频率。若本地振荡信号的频率偏离其应有的理想频率，就会影响无线网络信号交换的品质(例如位元错误率等等)。因此，接收端需要针对本地振荡信号的频率偏移建立因应的检测与补偿机制，以减抑频率偏移对无线信号接收的影响。

在无线网络中，为了要使接收端能获悉无线信号的各种参数与无线频道的状况以进行时序同步、增益控制与频道估测(channel estimation)等操作，传输端会在形成封包时在封包的启始部份加入一前文(preamble)信号，其包括有多个(如10个)短训练符元(short training symbol)与多个(如2个)长训练符元(long training symbol)。各个短训练符元的内容彼此相同，各个长训练符元的内容亦相等，故接收端可利用内容已知的短训练符元与长训练符元来检测并补偿本地振荡信号的频率偏移。经由短训练符元，可进行频率偏移概估(coarse frequency offset estimation)；运用长训练符元，则可进行频率偏移细估(fine frequency offset estimation)。

不过，频率偏移概估与细估只能检测到有限的频率偏移。若本地振荡信号的频率偏移相当于副载波频率间隔的整数倍加上一个小于副载波频率间隔的小数部份，则概略频率偏移估测与精细频率偏移估测只能检测到频率偏移中的小数部份，无法检测到整数倍副载波频率间隔的频率偏移。