CN100346587C - 利用正交频分复用系统中的引导符号补偿频偏的装置 - Google Patents

Abstract

一种利用在OFDM(正交频分复用)系统中的发送器插入的保护间隔，和引导符号的补偿频偏的装置。该OFDM系统接收一其中将引导符号按规则的间隔插入在帧单元的数据中的OFDM信号，将保护间隔插入在数据符号中。在该系统中，第一载波同步器接收通过将OFDM符号转换为数字信号得到的OFDM符号流，并检测每个数据符号的保护间隔，以补偿粗频偏。快速傅里叶变换部分对从第一载波同步器输出的信号进行OFDM解调。第二载波同步器从经解调的数据符号流中检测引导符号，以便对细微频率误差进行补偿。

Description

利用正交频分复用系统中的引导符号补偿频偏的装置

技术领域

11本发明一般地涉及一种用于OFDM/CDMA(正交频分复用/码分多址)系统的频偏(frequency offset)补偿装置，更具体地说，涉及一种利用保护间隔(guard interval)和引导符号(pilot symbol)补偿频偏(或频率误差)的频偏补偿装置。

背景技术

12随着各种类型的近代多媒体的多样化，需要传输高速数据。此外，随着用户对于建设无线网络的需求的增加，无线异步传输模式(下文称为“WATM”)市场需要扩展。因此，每个国家形成关于WATM标准的各种组织，以便加速实施WATM技术。为了实施这种高速数据传输WATM技术，正在对一种在实现高速数据传输时利用正交频分复用(下文称为“OFDM”)技术的方法进行有效的探索。按照OFDM技术，在反快速傅里叶变换(IFFT)之后在多个副载波上传输数据，并在OFDM接收器中通过快速傅里叶变换(FFT)将所传输的副载波转换为原始数据。

13图1表示一般的OFDM/CDMA系统的结构。参照图1介绍OFDM/CDMA系统中的发送接收器的结构和工作。

14首先，介绍发送器的结构。扩展器(spreader)101通过将数据符号流与在数据符号单元(unit)中的N速率(rate)的代码相乘(multiplying)扩展所发送的数据符号流。这里，将通过将数据符号与N速率的代码相乘得到的N个数据位称为“数据样本(sample)”。利用串行并行(S/P)转换器103将根据数据符号扩展的数据样本并行化，然后，输入到引导样本插入器105。引导样本插入器105并行接收N个数据样本，按规则的间隔punc所接收的数据样本，然后，插入引导数据样本，如图2所示，将插入引导样本的数据符号提供到反快速傅里叶变换(IFFT)部分107。IFFT 107并行接收在数据符号单元中的已插入引导样本的数据样本。在如下的介绍中，从IFFT 107输出的经IFFT变换的数据将称为“OFDM符号”。OFDM符号也由N个数据样本组成。从IFFT 107输出的OFDM符号输入到保护间隔插入器109。保护间隔插入器109复制所接收的OFDM符号后端的一部分并将其插入到OFDM符号的前方。利用数模转换器(DAC)111将插入保护间隔的OFDM符号转换为模拟的OFDM符号，并在上转换(up-conversion)之后发送经转换的模拟OFDM符号。

21接着，一接收器对由发送器发送的模拟信号进行下转换(down-conversion)。由于在下转换期间所采用的振荡器不精确，基带信号包括频偏。利用模数转换器(ADC)121将模拟信号转换为数字OFDM符号，然后施加到保护间隔消除器123。保护间隔消除器123对从ADC121输出的OFDM符号进行帧同步，并在帧同步之后消除包含在OFDM符号中的保护间隔，将消除保护间隔的OFDM符号施加到快速傅里叶变换(FFT)部分125。FFT 125对从保护间隔消除器123输出的OFDM符号进行快速傅里叶变换并输出数据符号。在这一点，由于得到经位移了在下转换期间所包含的频偏的信号，所以难于复原原始数据。特别是，在其中按每一频带输送的所期望信号的OFDM/CDMA系统中，应正确地估算频偏并对其补偿以便复原原始信号。为补偿频偏，载波同步器127检测从FFT 125输出的数据符号中的引导样本，并利用所检测的引导样本执行载波同步。去扩展器129对从FFT 125输出的经扩展为N个数据样本的数据符号进行去扩展，并输出原始数据符号。

22FFT 125通常利用在如下公式(1)中所示的FFT特性复原频偏。

$X\left[n\right]W_N^{K_{0}n}\↔X[k-k_0](W_N=e^{\frac{-j2\mathrm{\π}}{N}})---\left(1\right)$

其中X[n]是输入到FFT的时域中的输入信号，W_N ^K0n是偏移项，以及X[k-k₀]代表所接收的具有频偏的信号，在下转换期间其从该发送信号位移k₀。

31图2表示在一般OFDM/CDMA系统中采用的数据结构，该图表示对于按特定模式的每个数据样本在标点(puncturing)N个数据样本之后将引导数据样本插入。由于按特定模式插入引导数据样本，所以利用引导数据样本计算公式(1)，并通过计算由公式(1)所计算的数据的位移量k₀来补偿频偏。

32在理想系统中，由于在从原始基准样本位置位移k₀个样本的位置处接收按公式(1)所示接收的引导样本，可以利用相关器(correlator)通过估算位移值来计算频偏k₀。然而，在OFDM/CDMA系统中，使用上述引导样本当数据速率增加2倍以上时使得这种性能恶化，用于频偏补偿的接收级复杂化，噪声电平增加，从而难于利用引导样本。

33非理想系统存在更严重的问题。影响的因素包括计时误差、共同(common)相位误差(CPE)和噪声。在接收器中，在通过FFT级之后，在时域中的计时误差n_e用频域中的原始信号和指数项的乘积来表达。这恰恰对引导样本值产生最终影响，这一数值的增加使得相关器性能明显恶化。因此，在OFDM/CDMA系统中，常规的频偏补偿方法难于检测正确的频偏值。

                            发明内容

34因此，本发明的目的是提供一种发送器，其当发送数据符号流时，按照规则的间隔插入符号单元引导物(或引导符号)，以便能够在接收器实现严格的频偏校正。

41本发明的另一目的是提供一种频偏补偿装置，其利用保护间隔和包含在所接收的其中按照规则的间隔插入引导符号的帧数据中的引导符号，对频偏补偿两次。

42为了实现上述目的，用于OFDM系统的发射器包括：调制器，用于对所接收的数据符号进行OFDM调制；保护间隔插入器，用于在经OFDM调制的数据符号中插入保护间隔；引导符号插入器，用于将引导符号插入到从保护间隔插入器输出的帧单元的数据中；以及模数转换器，用于将从引导符号插入器输出的数据转换为模拟信号。

43为了实现另一个目的，用于OFDM系统的接收器接收OFDM信号，对于该OFDM信号按规则的间隔将引导符号插入到帧单元的数据中以及将保护间隔插入数据符号中，该接收器包括：第一载波(carrier)同步器，用于接收通过将OFDM信号转换为数字数据得到的数据符号流，以及通过检测每个数据符号的保护间隔对近似的(approximate)频偏进行补偿；快速傅里叶变换部分，用于对从第一载波同步器输出的信号进行OFDM解调；以及第二载波同步器，用于通过检测经解调的数据符号流中的引导符号，对细微的频偏进行补偿。

根据本发明的一个方面，提供一种利用关于在OFDM/CDMA系统中的引导符号补偿频偏的装置，该系统包括一用于利用引导符号执行精确频率同步的接收器，该装置用于发送器，包括：引导符号插入器，用于接收经扩展的数据符号流和按照预定的数据符号的间隔插入引导符号；串行并行S/(P)转换器，用于接收已插入引导符号的数据符号流，及并行输出一符号单元中的N个数据样本；反快速傅里叶变换(IFFT)部分，用于对该N个数据样本执行IFFT操作；并行串行(P/S)转换器，用于将经IFFT的N个数据样本并行化并输出OFDM符号；以及保护间隔插入器，用于复制OFDM符号的N个数据样本的一部分，并将所复制的数据样本插入到OFDM符号的前方。

根据本发明的另一方面，提供一种利用关于在OFDM/CDMA系统中的引导符号补偿频偏的装置，该系统包括一用于在发送之前按规定模式将引导符号插入到帧单元中的数据符号的发送器，该装置用于接收器，包括：载波同步器，用于利用按规定模式插入的引导符号对出自经IFFT变换的数据符号流的细微频偏进行补偿，其中该载波同步器包括：引导符号检测器，用于检测出自经OFDM解调的数据符号流的引导符号；延迟器，用于将所检测的引导符号延迟一预定时间；相位差检测器，用于检测从引导符号检测器输出的引导符号的相位和从延迟器输出的经延迟的引导符号的相位，以及计算两个引导符号之间的相位差；平均器，用于通过对在一帧单元中的相位差进行平均来计算近似频偏，并按照细微频偏输出第二频偏补偿信号；以及第二频偏补偿，用于按照第二频偏补偿信号，对经解调的数据符号的细微频偏进行补偿。

根据本发明的再一方面，提供一种利用关于在OFDM/CDMA系统中的引导符号补偿频偏的装置，该系统包括一用于在发送之前按规定模式将引导符号插入到一帧单元中的数据符号流的发送器，该装置用于接收器，包括：第一载波同步器，用于接收包含所接收的保护间隔的OFDM符号流，并利用保护间隔对所接收的OFDM符号流执行近似频率同步；保护间隔消除器，用于在执行频率同步之后从OFDM符号流中消除保护间隔；快速傅里叶变换(FFT)部分，用于对消除了保护间隔的OFDM符号进行FFT操作并输出数据符号；以及第二载波同步器，用于利用按照规定模式插入数据符号流的引导符号对细微频偏进行补偿。

                        附图说明

44通过结合附图的如下的详细介绍，将使本发明的上述和其它目的、特征和优点变得更加明显，其中：

图1是表示一般的OFDM系统结构的示意图；

图2是表示一般的OFDM/CDMA系统中利用引导样本的数据结构的示意图；

图3是表示根据本发明的一个实施例的OFDM/CDMA系统中的发送器结构的示意图；

图4A是表示根据本发明的一个实施例的OFDM/CDMA系统中的插入符号的帧结构的示意图；

图4B是表示根据本发明的一个实施例的OFDM/CDMA系统中的插入保护间隔的帧结构的示意图；

图5是表示根据本发明的一个实施例的OFDM/CDMA系统中的接收器结构的示意图；

图6是表示图5中所示第一载波同步器的详细结构的示意图；

图7是表示图5中所示第二载波同步器的详细结构的示意图。

                    优选实施例的详细介绍

51下面将参照附图介绍本发明的优选实施例。在下面的介绍中对公知的功能或结构不再进行详细的介绍，这是由于它们会因不必要的细节妨碍理解本发明。

52在本发明的示范性实施例中，使用保护间隔和引导符号来按考虑计时误差、共同相位误差和噪声的这样一种实际的状态估算频偏。参照图3介绍用于在发送之前插入保护间隔和引导符号的发送器的结构。

53串行并行(S/P)转换器201串行接收由利用长度为N的代码扩展并由N个数据样本组成的数据符号，并输出并行的N个数据样本。引导符号插入器203从S/P转换器201并行接收N个数据样本，并在发送之前将引导符号按持定的模式插入到一帧中。引导符号插入器203可以由用于产生引导符号的装置(末示出)和用于按持定的模式切换数据符号和引导符号的切换装置(末示出)组成。切换装置可以由复用器组成。还可以将引导符号插入器203设在S/P转换器201的前置级中。反快速傅里叶变换(IFFT)部分205并行接收从引导符号插入器203输出的N个数据样本，对所接收的数据样本执行反快速傅里叶变换，并将经IFFT变换的OFDM符号输出到并行串行(P/S)转换器207。该经IFFT变换的OFDM符号由N个数据样本组成。由于对在数据符号单元中的OFDM符号的N个数据样本进行OFDM调制，这与在OFDM操作之前的N个数据样本不同。P/S转换器207将经IFFT变换的N个数据样本串行化并将它们输出到保护间隔插入器209。保护间隔插入器209复制从P/S转换器207输出的OFDM符号后端的一部分并将其插入到数据符号的前方。在如下的介绍中，将假设在保护间隔内的数据样本的数目为N(数据样本的数目)×1/2。

61数模转换器(DAC)213将从保护间隔插入器209输出的OFDM符号进行转换，然后在发送之前对经转换的OFDM符号进行上转换。

62图4A是表示根据本发明的一个实施例的OFDM/CDMA系统中的插入符号的帧结构，其中带阴影的符号是引导符号，并按4个数据符号的间隔插入引导符号。还可按规则的间隔将引导符号插入到一帧中或按规则的间隔而无帧分离插入。

63图4B是表示从图3中的保护间隔插入器209输出的插入保护间隔的帧结构。

64在图4B中，对于每个OFDM符号的保护间隔，复制对应的OFDM符号后端的一部分并将其插入到OFDM符号的前方。在本发明的该实施例中，将保护间隔的长度确定为数据样本的个数N的1/2。

65图5表示根据本发明的一个实施例的OFDM/CDMA系统中的接收器结构。

66在一些实际情况下，OFDM/CDMA系统中的接收器具有频偏共同相位误差、噪声和计时误差。在这些实际情况下接收的信号应当模型化。如图3中所示，如假设在OFDM系统中的发送器的IFFT 205的输入端的信号是X_m(K)，通过IFFT 205的其中还未插入保护间隔的信号是X_m[n]，则在消除y′_m[n]之后由接收器进行FFT变换的信号和经模数转换的信号中的保护间隔将在如下的介绍中定义为Y′_m[k]。

71如果每个符号的频偏是ke[赫/符号]，则每个符号的样本偏移是k_e/N[赫/符号]，第m个符号的第n个样本的频偏k_m[n]由以下公式(2)来表达。

$k_n\left[n\right]=\frac{k_e}{N}m\{N+G\}+\frac{k_e}{N}n---\left(2\right)$

其中G代表在保护间隔中的样本的数目。

72在接收器中，包含频偏、共同相位误差和噪声的信号y_m[n]由如下公式(3)表达，其中为了方便，指定样本的数目为从-G到N-1。

$y_m\left[n\right]=X_m\left[n\right]\·e^{j2\mathrm{\π}{k}_m\left[n\right]}\·e^{j{P}_e}+W_m\left[n\right]$

$=X_m\left[n\right]\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_e\left[m\right\{N+G\}+n]}{N}}\·e^{j{P}_e}+W_m\left[n\right]---\left(3\right)$

$=X_m\left[n\right]\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_{e}n}{N}}\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_{e}m\{N+G\}}{N}}\·e^{j{P}_e}+W_m\left[n\right]$

其中P_e代表共同相位误差，W_m[n]代表笫m个符号的AWGN(加性白高斯噪声)。

73下面将参照图5介绍接收器的结构和工作。模数转换器(ADC)221对从发送器发送的模拟信号进行下转换，并对经下转换的模拟信号转换为数字信号。在如下的介绍中，将从ADC 221输出的定义为y′_m[n]。第一载波同步器223是一利用保护间隔的载波同步器。第一载波同步器223接收从ADC 221输出的OFDM符号，检测在用于插入保护间隔的数据符号的后端的OFDM符号的保护间隔G和G个数据样本(下文称为复制的数据样本)，并通过利用保护间隔和为产生保护间隔的被复制的数据样本，补偿从ADC221输出的OFDM符号的频偏。在本发明的该实施例中，在保护间隔中的数据样本的数目N为数据符号的数据样本的个数N的1/2。如果将该保护间隔的信号即由插入到第n个OFDM符号的前方的G个数据样本组成的保护间隔，定义为G_m[n]，，将OFDM符号的最后的G个数据样本即为产生保护间隔而被复制的数据样本定义为R_m[n]，G_m[n]和R_m[n]可以由如下公式(4)来表达。

$G_m\left[n\right]=y_m[n-G]\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_e\{n-G\}}{N}}\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_e\{n+G\}}{N}}{e}^{j{P}_e}+W_m[n-G]$

$R_m\left[n\right]=y_m[n+N-G]\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_e\{n+N+G\}}{N}}\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_e\{n+N+G\}}{N}}{e}^{j{P}_e}+W_m[n+N-G]---\left(4\right)$ ……(4)

81根据公式(2)到(4)对利用第一载波同步器223的保护间隔的载波同步操作进行详细的介绍。第一载波同步器223检测G_m[n]和R_m[n]的相位，并计算所检测的G_m[n]和R_m[n]的相位之间的相位差。G_m[n]和R_m[n]的相位之间的相位差由如下的公式(5)来表达。

$\∠G_m\left[n\right]=\∠X_m[n-G]+\frac{2\mathrm{\π}{k}_e[n-G]}{N}+\frac{2\mathrm{\π}{k}_{e}m[N+G]}{N}+P_e+\∠W_m[n-G]$

$\∠R_m\left[n\right]=\∠X_m[n+N-G]+\frac{2\mathrm{\π}{k}_e[n+N+G]}{N}+\frac{2\mathrm{\π}{k}_e[N+G]}{N}+P_e+$

$\∠W_m[n+N-G]$

$\∠R_m\left[n\right]=\∠X_m[n+N-G]-\∠X_m[n+G]+\frac{2\mathrm{\π}{k}_e[n+N-G]}{N}$

$-\frac{2\mathrm{\π}{k}_{e}m[n-G]}{N}+\∠W_m[n+N-G]-\∠W_m[n-G]$

$=2\mathrm{\π}{k}_e+\∠W_m[n+N-G]-\∠W_m[n-G]---\left(5\right)$

82在公式(5)中，X_m[n+N+G]和X_m[n-G]是相同的信号，因此，相位差为零。

83当根据公式(5)计算G_m[n]和R_m[n]之间的相位差时，第一载波同步器223利用如下的公式(6)计算相位差的平均值。第一载波同步器223根据所计算的相位差的平均值通过近似补偿从ADC 221输入的数据的频偏执行载波同步。

$k_e=\frac{\mathrm{avg}\{\∠R_m[n]-\∠G_m[n\left]\right\}}{2\mathrm{\π}}---\left(6\right)$

91其中，如果存在计时误差，就会出现公式(2)到(6)不正确的情况。如果计时误差例如为FFT起点检测误差和计时频偏为n_e，则包含计时误差y′_m[n]的信号可以由如下的公式(7)来表达。

${y^{\′}}_m=y_m[n-n_e]$

$=X_m[n-n_e]\·e^{\frac{\mathrm{jwpi}{k}_e[n-n_e]}{N}}\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_e\{n+G\}}{N}}{e}^{j{P}_e}+W_m[n-n_e]---\left(7\right)$

92其中，根据n_e的数值，y′_m[n]包含第m-1个OFDM符号或m+1个OFDM符号的数据样本。根据以上假设，利用如下的公式(8)计算各对应样本的相位差。

$\∠R_m\left[n\right]-\∠G_m\left[n\right]=\∠X_m[n+N-G-n_e]-\∠X_m[n-G-n_e]$

$+\frac{2\mathrm{\π}{k}_e[n+N-G-n_e]}{N}-\frac{2\mathrm{\π}{k}_e[N-G-n_e]}{N}---\left(8\right)$

$+\∠W_m[n+N-G-n_e]-\∠W_m[n-G-n_e]$

$=2\mathrm{\π}{k}_e+\∠W_m[n+N-G-n_e]-\∠W_m[n-G-n_e]$

93在公式(8)中，G_m[n]和R_m[n]具有从它们的原始值位移了n的数值，因而X_m[n+N+G-n_e]和X_m[n-G-n_e]的范围变为n＝n_e，n_e+1，…G-1以及对于负数n＝0，1，2，…G-n_e-1。因此，如果系统的计时误差的近似范围是已知的，则计算在从中排除了该间隔的该范围内的频偏。例如，如果最大计时误差不超过‘a’，则通过利用如下的公式(9)计算n＝a，a+1，…，G-a-2，G-a-1间隔内的相位差和计算平均值，可以估算频偏。

$k_e=\frac{\mathrm{avg}\{\∠R_m[n]-\∠G_m[n\left]\right\}}{2\mathrm{\π}}---\left(9\right)$

94当第一载波同步器223通过估算近似频偏执行载波同步时，使用公式(2)到(9)。当保护间隔变长时第一载波同步器223具有更好的性能，该系统的计时误差具有较窄的范围。在相反情况下，频偏测量间隔变短，使得第一载波同步器223更受噪声的影响，难于正确地测量频偏。在近似载波同步之后，保护间隔消除器225从第一载波同步器223输出的接收数据中消除保护间隔，并向快速傅里叶变换(FFT)部分227输出消除了保护间隔的数据。FFT227接收消除了保护间隔的OFDM符号，对所接收的OFDM符号执行FFT操作并输出原始的数据符号。

101第二载波同步器229接收由FFT 227进行了FFT变换的数据符号，并对所接收的数据符号执行精确载波同步。具体地说，第二载波同步器229检测来自数据符号流中的符号单元的引导符号，并计算所检测的引导符号的相位。第二载波同步器229通过计算所计算的引导符号相位之间的相位差和一已知的引导符号的相位来估算细微频偏。在估算细微频偏后，第二载波同步器229通过补偿细微频偏来执行精确载波同步。

102下面以数学计算方式介绍第二载波同步器229的操作。对于从FFT 227输出的数据符号，按照FFT特性的频偏是信号的位移计时误差以及将其转换为相位的变量。这可以由如下的公式(10)来表达。

${y^{\′}}_m\left[k\right]=X_m[k-k_i]\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}[k-k_i]n_e}{N}}\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_{i}m[N+G]}{N}}{e}^{j{P}_e}+W_e[k-k_i]$

$=X_m[k-k_i]\·e^{\frac{j2\mathrm{\πk}{n}_e}{N}}\·e^{j2\mathrm{\π}{k}_i{n}_e}\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_{i}m[N+G]}{N}}\·W_m[k-k_i]---\left(10\right)$

其中k_i代表频偏。

103如果仅根据所接收的数据检测引导符号，m的范围是0，1-1，21-1，31-1，…，其中1代表插入符号单元中的引导符号的周期。

111由如下的公式(11)来所接收引导符号的相位差。

$\∠{y^{\′}}_m\left[k\right]=\∠X_m[k-k_i]+\frac{2\mathrm{\π}{n}_e}{N}k-\frac{2\mathrm{\π}{k}_i{n}_e}{N}+\frac{2\mathrm{\π}{k}_{i}m[N+G]}{N}---\left(11\right)$

$+P_e+\∠W_m[k-k_i]$

112在公式(11)中，第二项以根据指数k的相位特定变量来表达，后面的3项以恒定的相位偏移来表达，最后的一项以相位变量来表达。如果发送器连续地使用相同的引导符号，则在引导符号的插入周期期间计时误差、共同相位误差和频偏是相同的，于是利用下式来计算接连的两个引导符号Y_mpi′(k)和Y_mpi+1之间的相位差。

${\mathrm{diff}}_{\mathrm{phase}}=\∠{y^{\′}}_{\mathrm{m\π}+1}\left[k\right]-\∠{y^{\′}}_{\mathrm{m\π}}\left[k\right]$

$=\∠X_{\mathrm{m\π}+1}[k-k_i]-\∠X_{\mathrm{m\π}}[k-k_i]+\frac{2\mathrm{\π}{k}_i{m}_{\mathrm{\π}+1}[N+G]}{N}-\frac{2\mathrm{\π}{k}_i{m}_{\mathrm{\π}}[N+G]}{N}$

$+\∠W_{m_{\mathrm{\π}+1}}[k-k_i]-\∠W_{m_{\mathrm{\π}}}[k-k_i]---\left(12\right)$

113如果发送器使用如上所述的相同的引导符号，则第一项和第二项具有相同的数值。因此，公式(12)可以由如下的公式(13)来表达。

${\mathrm{diff}}_{\mathrm{phase}}=[m_{\mathrm{\π}+1}-m_x]\frac{2\mathrm{\π}{k}_i[N+G]}{N}+\∠W_{m_{\mathrm{\π}+1}}[k-k_i]-\∠W_{m_{\mathrm{\π}}}[k-k_i]$

$=I\frac{2\mathrm{\π}{k}_i[N+G]}{N}+\∠W_{m_{\mathrm{\π}+1}}[k-k_i]-\∠W_{m_{\mathrm{\π}}}[k-k_i]---\left(13\right)$

114在公式(13)中，第一项以关于一个引导符号的N个样本的常数来表达，和其它项以由于噪声引起的变量来表达。因此，通过计算关于N个样本的相位差的平均值，可以得到第一项中的常数，根据该常数几乎可以消除噪声的影响。根据这一数值，按照如下的公式(14)可以计算细微频偏k_i。

$k_e=\frac{{\mathrm{avgdiff}}_{\mathrm{phase}}\×N}{2\mathrm{\π}[N+G]\×I}---\left(14\right)$

121在利用公式(14)计算细微频偏之后，第二载波同步器229通过根据所计算的频偏补偿OFDM符号的频偏来执行载波同步，并将其输出提供到去扩展器231。去扩展器231对经精确频率同步的接收数据进行去扩展。

122下面参照图6和7介绍第一载波同步器223和第二载波同步器229的详细结构。具体地说，图6表示图5中所示第一载波同步器的详细结构。图7表示图5中所示第二载波同步器的详细结构。

123在图6中，保护间隔检测器301接收从图5中的ADC 221输出的、包含各对应保护间隔的OFDM符号流，检测包含在OFDM符号流中的各对应保护间隔G_m[n]，并计算各对应保护间隔G_m[n]的相位。一复制样本检测器303接收OFDM符号流，检测为生成需检测的保护间隔G_m[n]而复制的OFDM符号的数据样本(下文称为“复制的数据样本”)，并计算该复制的数据样本的相位。在公式(2)到(9)中，利用R_m[n]表示复制的数据样本。相位差检测器305计算从保护间隔检测器301输出的保护间隔G_m[n]的数据样本的相位差和从复制样本检测器303输出的复制的数据样本R_m[n]，并向平均器307输出所检测的相位差。平均器307通过对从相位差检测器305输出的以G(＝R)单元的相位差进行平均，来计算近似频偏，并向第一频偏补偿器309输出近似频偏补偿信号。第一频偏补偿器309接收包含从ADC 221输出的保护间隔的OFDM符号流，以及按照从平均器307输出的近似频偏补偿信号，补偿OFDM符号流的近似频偏。

124在图7中，引导符号检测器311接收从FFT 227输出的对接收的经FFT变换的数据，检测包含在接收的数据中的引导符号。将从引导符号检测器311输出的引导符号施加到延迟器312和相位差检测器313。延迟器312将所检测的引导符号缓冲，将经缓冲的引导符号延迟了该引导符号插入周期，然后向相位差检测器313输出经延迟的引导符号。相位差检测器313接收由引导符号检测器311所检测的引导符号和从延迟器312输出的从所检测的引导符号延迟了该符号插入周期的引导符号，计算两个引导符号的对应符号之间的相位差，并向平均器314输出所计算的相位差。平均器314通过计算在符号插入周期内的相位差的平均值估算细微频偏。在估算精确频偏之后，平均器314向第二偏移补偿器315输出关于该细微频偏的细微频偏补偿信号。第二偏移补偿器315接收来自FFT 327的经FFT变换的接收数据，并按照从平均器314输出的细微频偏补偿信号，对所接收的数据的细微频偏进行补偿。

131如上所述，本发明即使在未补偿计时误差的情况下，也可以补偿频偏，并通过消除由于噪声引起的变量的影响，增加频偏估算的精确度补偿。

Claims (5)

1.一种利用关于在OFDM/CDMA系统中的引导符号补偿频偏的装置，该系统包括一用于利用引导符号执行精确频率同步的接收器，该装置用于发送器，包括：

引导符号插入器，用于接收经扩展的数据符号流和按照预定的数据符号的间隔插入引导符号；

串行并行(S/P)转换器，用于接收已插入引导符号的数据符号流，及并行输出一符号单元中的N个数据样本；

反快速傅里叶变换(IFFT)部分，用于对该N个数据样本执行IFFT操作；

并行串行(P/S)转换器，用于将经IFFT的N个数据样本串行化并输出OFDM符号；以及

保护间隔插入器，用于复制OFDM符号的N个数据样本的一部分，并将所复制的数据样本插入到OFDM符号的前方。

2.一种利用关于在OFDM/CDMA系统中的引导符号补偿频偏的装置，该系统包括一用于在发送之前按规定模式将引导符号插入到一帧单元中的数据符号流的发送器，该装置用于接收器，包括：

第一载波同步器，用于接收包含所接收的保护间隔的OFDM符号流，并利用保护间隔对所接收的OFDM符号流执行近似频率同步；

保护间隔消除器，用于在执行频率同步之后从OFDM符号流中消除保护间隔；

快速傅里叶变换(FFT)部分，用于对消除了保护间隔的OFDM符号进行FFT操作并输出数据符号；以及

第二载波同步器，用于利用按照规定模式插入数据符号流的引导符号对细微频偏进行补偿。

3.根据权利要求2所述的装置，其中该第一载波同步器包括：

保护间隔检测器，用于检测OFDM符号流中的保护间隔；

复制样本检测器，用于检测OFDM符号流中的为生成检测的保护间隔而复制的数据样本；

相位差检测器，用于计算所检测的保护间隔的数据样本的相位和复制的数据样本的相位，并计算两个数据样本之间的相位差；

平均器，用于通过对从相位差检测器输出的一帧单元的相位差进行平均，来计算频率误差，并按照该频偏输出第一频偏补偿信号；以及

第一频偏补偿器，用于按照第一频偏补偿信号对OFDM符号的频偏进行补偿。

4.根据权利要求2所述的装置，其中该第二载波同步器包括：

引导符号检测器，用于检测数据符号流中的引导符号；

延迟器，用于将引导符号延迟一引导符号插入周期；

相位差检测器，用于检测从引导符号检测器输出的引导符号的相位和从延迟器输出的经延迟的引导符号的相位，并计算两个引导符号之间的相位差；

平均器，用于通过对接收的一帧单元中的相位差进行平均来计算细微频偏，并按照该细微频偏输出第二频偏补偿信号；以及

第二频偏补偿器，用于按照第二频偏补偿信号对经解调的数据符号的细微频偏误差进行补偿。

5.根据权利要求4所述的装置，其中利用如下公式计算细微频偏

$k_e=\frac{{\mathrm{avgdiff}}_{\mathrm{phase}}\×N}{2\mathrm{\π}[N+G]\×I},$

其中，avgdiff_phase表示相位差的平均值，N表示数据符号的数据样本的个数，G表示保护间隔中的数据样本的个数，I表示插入符号单元中的引导符号的周期。

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