[发明专利]数字资料辅助频率偏移估计

说明书

技术领域

本发明与无线通讯装置相关，尤其与利用资料辅助(data-aided)方案估计接收器中的频率偏移(frequency offset)错误的技术相关。

背景技术

若希望移动通讯系统顺利运作，其中的发射器和接收器的时间及频率必须被正确锁定。就接收器而言，此目标可借由控制本地振荡器的频率达成；该频率是用以将天线接收的信号自射频降频转换至基频。

实务上，无线接收器收到的信号通常存在频率偏移，其导因可能是发射器的频率漂移、空气介面中的瞬间多普勒频率偏移(原因为移动装置及基站间的距离改变)，或是降频转换的频率错误。频率偏移会造成载波间干扰，且不利于其他参数(例如信道增益)的估计程序。因此，准确的频率偏移补偿有助于提升无线接收器的表现。

在接收器的信号处理链中，频率偏移的估计通常是在数字信号处理阶段进行。频率偏移的估计结果随后通过反馈回路被用以控制本地振荡器产生的参考频率，此过程亦称为反馈校正。在发射器频率非常稳定且无多普勒偏移的情况下，这种做法相当有效。在传统蜂窝式通讯系统中，由于用户装置本身具有移动性，为了避免效能下降，频率偏移校正必须尽快进行。

在某些情况下，除了上述反馈校正之外，接收器的数字信号处理阶段亦可能包含频率偏移的校正，也就是在估计频率偏移残留量后立即对目前收到的信号施以相位校正(称为前馈校正)，以移除频率偏移残留量。估计频率偏移残留量可采用资料辅助(data-aided)方案，亦即借由传输已知的资料区块或训练序列(training sequence)，并根据这些资料区块于接收器端的相位旋转量来估计载波频率偏移。

本发明提出的数字资料辅助频率偏移估计技术可提高正确性、降低复杂性，进而增进接收器效能。

发明内容

根据本发明的实施例提供的频率偏移估计方法是以输入样本及与训练样本相关的已知信息做为估计频率偏移的根据。

一组样本首先借由对输入样本与一参考信号的共轭复数施以元素乘法而产生，该参考信号与训练样本有关。当噪声能量对该组样本而言并非常数，有可能以噪声能量的倒数预先缩放输入样本。随后，反旋转后样本被分组为多个区块，每一样本区块被累积起来。接着，针对多种延迟，所述累积样本的一组相关值被计算出来。

于根据本发明的一实施例中，与所述相关值(对应于不同的延迟)有关的多个相位被计算，并且该多个相位的一加权总和被据以产生频率偏移。用于加权总和的所述权重与该组传输样本有关。

于另一实施例中，不同的相关值被加总，而单一相位根据该累积后相关值被产生。一加权因数被施于此相位，以产生频率偏移，其中该加权因数亦相关于该组传输样本。

于一实施例中，所述权重是根据不同相关值的大小决定。于另一实施例中，一第二组反旋转后样本系独立于输入信号之外产生。根据输入样本产生的该第一组反旋转后样本被用以决定所述相位，而该第二组反旋转后样本被用以计算施于相位的权重。或者，该组样本可以是这些传输样本的能量。

于另一实施例中，所述权重系借由产生一第二组反旋转后样本被预先计算。除了利用根据输入样本产生的传播信道估计之外，该第二组反旋转后样本系与输入样本无关。此另一第二组样本可为考量传播信道估计的传输样本的能量。

反旋转后样本系借由将输入信号乘上一参考信号的共轭复数而产生。该参考信号与该传输信号有关。于一实施例中，正常的传输符号被用做该参考信号。于另一实施例中，是根据输入信号估计传播信道，并且该传播信道是应用于已知传输符号，以产生该参考信号。可根据传播信道的特性(例如信道的频率选择性)在两种参考信号实施例中动态选择。

于另一实施例中，若预期频率偏移范围的中间点不是零，等于该偏移后中间点的一频率偏移可被据以产生该参考信号。

区块大小可根据信号噪声比被调整，以令频率偏移估计方法的实现复杂度能配合传播链结特性，同时达到期望的估计正确性并限制运算负担以减少能量消耗。于另一实施例中，区块大小可根据期望的偏移范围被调整，举例而言，借由参考相关性的质心(较小的质心对应于较大的捕捉范围)。

本发明提供的频率估计方法能在多种信号噪声比状况中达到良好的估计正确性，且其复杂性通常低于现有技术。本发明提供的频率估计方法系结合输入样本及已知的发射器信号特性。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为采用反馈校正模式的接收器的简易方块图。

图2为采用前馈校正模式的接收器的简易方块图。