[发明专利]基于判决反馈信道估计的采样频偏跟踪的接收机

说明书

采样频偏(SFO)跟踪和估计电路对输入数据执行SFO补偿。SFO获取模块使用来自媒体访问控制器(MAC)层的网络时间基准(NTB)或使用物理层的相邻同步符号进行初始粗略估计。前导码信道估计器比较频域前导码符号和参考符号以生成第一信道估计。当接收到其他符号时，将其转换到频域，进行解调和纠错，对结果数据重新进行纠错编码，并与纠错和解调之前存储的相应符号进行比较，以产生判决反馈信道估计。判决反馈信道估计的共轭与上一次信道估计相乘以产生新的SFO估计，其由滤波常数缩放，用于调整SFO补偿。每个符号在不使用导频的情况下产生一个新估计。

技术领域

本发明涉及通信系统，具体涉及跟踪采样频偏。

背景技术

通信系统使用各种方法来编码信号并增加带宽。正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)是使用大量平行窄带子载波的信号调制格式。但是，OFDM对采样频偏很敏感。

图1显示没有采样频偏的OFDM波形。子载波10携带调制符号，用于要被传输的数据。其他信号12包括背景噪声和谐波，但这些都倾向于抵消，使子载波10可被接收机检测到。

理想情况下，接收机对每个子载波10的子载波峰值附近进行采样。例如，第一子载波C1在其最大值附近被接收机时钟采样，第二子载波C2在其最大值附近被采样，第三子载波C3在其峰值附近被采样，最后一个子载波CN在其峰值附近被采样。接收机中的振荡器使接收机数据提取电路能够周期性地对接收波形进行采样。该接收机时钟振荡器的频率需要被仔细调整，以便在子载波10的峰值附近进行采样。

图2显示具有采样频偏的OFDM波形。在此示例中，有小误差出现在接收机采样时钟振荡器中。接收机时钟周期加长，导致接收机采样时钟太慢。接收机时钟的第一采样边缘出现在第一子载波C1的峰值附近，因此检测到C1的高信号S1。但是，采样时钟的一个小误差会导致下一个采样边缘出现在第二子载波C2峰值之后一点点。载波C2的信号S2略低于C1。

采样误差是累积的，所以第三采样边缘的误差更大。当信号在下降时，第三子载波C3被采样，且其采样信号强度S3小于S1或S2。类似地，子载波C4、C5、C6的采样点被进一步延迟，导致采样信号强度S4、S5、S6离其峰值越来越远。

在子载波C7的最后采样点16上，该子载波的信号已经下降到远低于其峰值，使得信号强度S7在其他信号12的噪声内，不再能够被正确地读取。虽然接收机时钟在第一采样点14与第一子载波C1精确同步，但对于每个连续的子载波10，轻微的误差累积会导致采样误差增加，直到最后一个子载波不可读。

采样频偏(Sampling Frequency Offset，SFO)是由发射机和接收机之间的时钟失配引起的。两个振荡器之间始终存在时钟不匹配。当SFO存在时，正交性降低，数据误差增加。随着每个载波远离第一个载波，采样差异会增加。即使很小的差异，也会导致误差率增加。

为了克服SFO的这些缺点，采样频偏估计(Sampling Frequency OffsetEstimation，SFOE)可以用于OFDM接收机的同步。大多数SFOE方法依赖前导码和导频。前导码位于用于同步的帧的开始位置。前导码可用于SFO估计。导频分布在有效载荷内。导频通常用于跟踪残余频偏。

图3显示OFDM帧中的导频。OFDM帧20包括数据传输时的数据块22和导频24。导频24交错排列，使得任何子载波频率(x轴)在该频率处每隔4个频隙就有一次导频。导频24包含一个允许接收机采样时钟重新同步的模式，从而允许时钟同步错误可以被重置。尽管这些导频是有用的，但一些通信标准并不使用导频。

另一种方法是使用在OFDM符号之前的循环前缀。这些循环前缀可用于SFO估计。但性能受限于循环前缀长度和信道反射。