[发明专利]载波频偏估测装置与载波频偏估测方法

说明书

技术领域

本发明与电子信号接收装置相关，并且尤其与电子信号接收装置中用以估测载波频率偏移(carrier frequency offset,CFO)的技术相关。

背景技术

随着电子领域中相关技术的进步，各种类型的通信系统愈来愈普及。通信系统的传送端与接收端都各自配备有至少一个振荡信号源(例如石英振荡器)，用以产生供其他电路参考的时钟信号。在运作过程中，传送端与接收端的时钟频率须有相当程度的一致性，接收端才能正确解读传送端发出的信号。若接收端对输入信号施以降频转换时采用的时钟信号频率不同于传送端对基频信号施以升频转换的时钟信号频率，一般称为接收端存在载波频率偏移(简称载波频偏)的问题。载波频偏可能会导致内载波干扰(inter-carrier interference)等减损接收端系统效能的负面作用，严重时甚至会使得接收端无法判读其输入信号。由于传送端与接收端的振荡器要完全匹配极为困难，因此许多接收端针对载波频偏设计有补偿机制。一般来说，接收端必须先正确估计出载波频偏的大小，始能有效进行频偏补偿。

图1(A)呈现一种适用于正交相位偏移调变(quadrature phase-shift keying,QPSK)信号的载波频偏估测装置的方块图。载波频偏估测装置100包含四次方电路11、频谱产生电路12、峰值频率判断电路13与频偏决定电路14。四次方电路11的输入信号y(t)为一QPSK基频信号；该基频信号可能是一射频信号在进入载波频偏估测装置100所配合的接收端之后，经过低噪声放大电路、降频转换电路、模拟-数字转换器、低通滤波器…等等电路所产生的基频信号。四次方电路11对输入信号y(t)施以四次方运算，以产生一四次方运算结果y⁴(t)。频谱产生电路12利用快速傅立叶变换(fast Fourier transform,FFT)为四次方电路11输出的四次方运算结果y⁴(t)产生四次方频谱Z(f)。峰值频率判断电路13负责自四次方频谱Z(f)中找出一峰值频率Ω，其为频谱中一最高能量峰值所对应的频率。以图1(B)呈现的四次方频谱Z(f)为例，峰值频率判断电路13会将能量P0选为最高能量峰值P_MAX，并将相对应的频率视为峰值频率Ω。频偏决定电路14负责将峰值频率判断电路13找出的峰值频率Ω除以四，以产生一载波频偏估测结果Δf_E。

然而，如果输入信号y(t)系透过多重路径(multipath)传播，输入信号y(t)中往往会混合有一回波(echo)信号。回波信号会对四次方频谱Z(f)中的能量分布造成影响，严重时甚至会导致峰值频率判断电路13找出的峰值频率Ω并非对应于四倍的载波频偏，进而使得频偏决定电路14产出错误的载波频偏估测结果Δf_E。

举例来说，请参阅图1(C)，图1(C)呈现一具有回波信号的输入信号的四次方频谱的范例Z’(f)。于此范例中，能量P0所在的频率才对应于真正的四倍载波频偏，但峰值频率判断电路13会将能量P1选为最高能量峰值P’_MAX，并将其所在频率选为峰值频率Ω’，因而造成频偏决定电路14算出错误的载波频偏估测结果Δf_E。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种新的载波频偏估测装置与载波频偏估测方法。

根据本发明的一具体实施例为一种载波频偏估测装置，其中包含N个陷波滤波器、一M次方电路、一频谱产生电路、一峰值频率判断电路、一比较电路与一频偏决定电路。该N个陷波滤波器各自具有不同的抑制频率，用以分别过滤一输入信号，以产生N个过滤后信号，其中N为大于二的整数。该M次方电路系用以分别对该N个过滤后信号施以M次方运算，以产生N个M次方过滤后信号，其中M为大于一的整数且与施于该输入信号的一调变方式相关。该频谱产生电路系用以针对该N个M次方过滤后信号中的每一个M次方过滤后信号分别产生一M次方频谱。该峰值频率判断电路分别根据该N个M次方频谱找出N个峰值频率。该比较电路自该N个峰值频率中找出一最佳峰值频率，其中该最佳峰值频率系为该N个峰值频率中与其他峰值频率相异的一峰值频率。该频偏决定电路系用以根据该最佳峰值频率决定一载波频偏估测结果。