[发明专利]载波频偏估计装置及载波频偏估计方法

说明书

本发明涉及一载波频偏估计装置及载波频偏估计方法。一接收信号与一段参考信号被施以差分相关计算以产生多个计算结果，且其中振幅最大的M个峰值被找出。每次该M个峰值中的一个峰值做为一候选峰值被输出。数据撷取电路自接收信号中撷取出对应于候选峰值的数据区段，做为一候选数据区段。快速傅立叶转换电路对候选数据区段与参考数据的共轭信号的乘积施以快速傅立叶转换，以得出一候选转换结果。选择电路根据候选转换结果的最高振幅判断是否选择该候选转换结果为一目标转换结果。载波频偏计算电路根据该目标转换结果的最高振幅对应的频率决定载波频偏估计值。

技术领域

本发明与通信系统相关，并且尤其与通信系统中用于估计载波频偏(carrierfrequency 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)，用以提供时脉信号，做为其电路运作的参考依据。在运作过程中，传送端与接收端的时脉频率须有相当程度的一致性，接收端始能正确解读传送端发出的信号。

若接收端进行降频转换(down-conversion)时采用的本地时脉信号频率不同于传送端实际加诸于信号的载波频率，一般称为存在载波频偏。载波频偏可能会导致载波间干扰(inter-carrier interference)等问题，严重时甚至会使得接收端无法判读其输入信号。载波频偏的成因通常是传送端与接收端的振荡器互不匹配。实务上，传送端与接收端可能是由不同厂商制造、采用不同规格的硬体配件，要令两端的振荡器完全匹配极为困难。许多接收端因此针对载波频偏设有补偿机制。显然，必须先正确估计出载波频偏的大小，始能有效进行补偿。

传送端令其输出信号包含一些具有特定内容的数据，供接收端进行通道估测与载波频偏估计。以目前中国大陆地区采行的数位地面多媒体广播(digital terrestrialmultimedia broadcast,DTMB)标准为例，其信号由一连串交错出现的数据帧标头(frameheader)与数据帧本体(frame body)组成，每个数据帧标头中各自包含一段二进制序列(binary sequence)。在不同的传输模式下，该二进制序列的长度及内容各不相同。只要得知目前的传输模式，接收端便能知道该二进制序列的长度及原始内容。接收端在进行载波频偏估计之前的重要工作之一是找出该二进制序列在接收信号中的位置。

图1A呈现一个现行DTMB接收端中r载波频偏估计装置的功能方块图。连贯相关器(coherent correlator)110、时域峰值寻找电路120与数据撷取电路130自接收信号中找出上述二进制序列的所在位置，且撷取出该二进制序列。接着，快速傅立叶转换(fastFourier transform,FFT)电路140、频域峰值寻找电路150以及载波频偏计算电路160负责根据该二进制序列进行载波频偏估计，详述如下。

连贯相关器110的输入信号包含一接收信号(以下用符号r表示)以及接收端已知的二进制序列原始内容(以下用符号c表示)，其运算工作可被表示为下列运算式：

其中符号n代表一时间指标，符号r(n)代表接收信号r对应于时间点n的数据内容，符号L代表二进制序列c的长度，符号i为一整数指标，符号c(i)代表二进制序列c中的第i笔数据，而符号c^*(i)为该第i笔数据的共轭信号；符号R(n)代表连贯相关器110对应于时间点n的计算结果。

连贯相关器110会针对多个时间点n各自找出相对应的计算结果R(n)。理论上，计算结果R(n)的绝对值|R(n)|愈大，表示接收信号r中以时间点n为终点且长度为L的那一段数据与二进制序列c愈相似。因此，时域峰值寻找电路120负责收集多个计算结果R(n)，并自其中找出振幅(亦即计算结果R(n)的绝对值平方|R(n)|²)最大的一个计算结果R(n)。