CN1317863C - 无线局域网络的频率位移补偿估计系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种无线局域网络的频率位移补偿估计系统及其方法，其先将频率封包的一前置序列送至一频率位移估算器中算出初始频率位移信号量并送至频率位移补偿器中进行补偿；然后将补偿后的讯号送至一频率相位旋转位移估算器(FOS RPE)算出相位的偏移量并送至频率相位旋转位移补偿器(FOS RPC)中进行补偿；其主要是在于利用一剩余频率位移估算器(Residual FOE)将经频率补偿器补偿后的每一频率信号的残余频率位移信号予以估算并回授至频率补偿器予以补偿；如此可降低频率相位旋转位移补偿器(FOS RPC)的运作负担并提升系统运作效率。

Description

无线局域网络的频率位移补偿估计系统及其方法

技术领域

本发明为一种无线局域网络的频率位移补偿估计系统及其方法，特别是一种可降低频率相位旋转位移补偿器(FOS RPC)的运作负担并提升系统运作效率的无线局域网络的频率位移估计器(FOE)及其补偿方法。

背景技术

近来，无线局域网络(WLAN)通讯正被大量而广泛的研究、讨论及应用。在以正交频分多路复用(OFDM)为基础的无线区域通讯网路(WLAN)技术上，在无线接收端其频率偏移补偿(Frequency offset compensation)是一极重要的工作。一般目前所使用的做法是先将频率封包的一前置序列送至一频率位移估算器中算出初始频率位移信号量并送至频率位移补偿器中进行补偿；然后将补偿后的讯号送至一频率相位旋转位移估算器(FOSRPE)算出频率的偏移量并送至频率相位旋转位移补偿器(FOS RPC)中进行相位校正及补偿。然而，此种方式对于频率相位旋转位移补偿器的负担较大，进而更会降低系统整体的运作效率。

为解决上述传统无线局域网络的频率位移估计器(FOE)所遇到的问题，本发明提出一种无线局域网络的频率位移补偿估计系统及其方法来降低频率相位旋转位移补偿器(FOS RPC)的运作负担并提升整体系统运作效率。

发明内容

本发明为一种无线局域网络的频率位移补偿估计系统及其方法，其主要是利用一剩余频率位移估算器(Residual FOE)将经频率补偿器补偿后的每一频率信号的残余频率位移信号予以估算并回授至频率补偿器予以补偿；如此可降低频率相位旋转位移补偿器(FOS RPC)的运作负担并提升系统运作效率。

为实现上述目的，本发明的无线局域网络的频率位移补偿估计系统设于一无线局域网络的接收端中，其包括：一频率位移补偿器，用以校正补偿输入的偏移频率信号；一频率位移估算器，用以接收由接收端所接收的前置序列信号，算出初始频率位移信号量后送至频率位移补偿器中进行补偿；一频率相位旋转位移估算器(FOS RPE)，用以接收由一快速富立叶转换器所传入的时域信号并估算出偏移的相位量；一频率相位旋转位移补偿器(FOS RPC)，用以将其偏移的相位量予以补偿；一剩余频率位移估算器(Residual FOE)，将经频率补偿器补偿后的每一频率信号的残余频率位移信号予以估算并回授至频率位移补偿器予以补偿，如此可降低频率相位旋转位移补偿器(FOS RPC)的运作负担并提升系统运作效率。

本发明的无线局域网络的频率位移补偿估计方法包括：首先，令一频率估算器估算出前置序列的初始频率位移信号量后送至频率补偿器中补偿；接着令一剩余频率位移估算器估算出每一频率位移信号的残余频率位移信号；最后使一频率相位旋转位移估算器算出频率的偏移相位量后送至频率相位旋转位移补偿器中进行补偿即完成讯号的估算补偿作业。

附图说明

有关本发明的详细内容及技术，现结合附图说明如下：

图1为本发明实施例的频率位移补偿估计系统设置于一无线网络接收器的电路方块连接示意图；

图2为本发明频率位移补偿估计系统12的电路方块示意图；

图3为本发明实施例在无线局域网络中的传输封包示意图；

图4A为二长前置序列讯号(long premble)平均相位示意图；

图4B为每一资料讯号(data symbol)的相位示意图；及

图5为本发明频率位移补偿估计方法的流程示意图。

符号说明：

1............................无线网络接收器；

10...........................模拟数字转换器；

11...........................快速富立叶转换器；

12.........................频率位移补偿估计系统；

13.........................讯号侦测自动增益控制；

14...........................信道校正器；

15...........................反向星状图化器；

16...........................解交错器；

17...........................维特比译码器；

18...........................解倒乱器；

19...........................媒体存取控制器；

120..........................频率位移估算器；

121..........................频率位移补偿器；

122..........................频率相位旋转位移估算器；

123..........................频率相位旋转位移补偿器；

124..........................剩余频率位移估算器；

30...........................前置序列讯号封包；

31...........................信号封包；及

32...........................资料封包。

具体实施方式

本发明无线局域网络的频率位移补偿估计系统的无线局域网络为以正交分频多任务(OFDM)为基础的无线区域通讯网路(WLAN)技术，此系统设于无线局域网络的接收端上，用以补偿接收无线讯号时频率偏移所造成的问题。

图1所示为本发明实施例的频率位移补偿估计系统12设置于一无线网络接收器1的电路方块连接示意图。整个图1所示为一无线局域网络接收器1，在接收到讯号后，经由一模拟数字转换器10将模拟讯号转换为数字讯号，转换后的数字讯号则分别输出连接至一快速富立叶转换器11(Fourier transfer)将时域讯号转换为频域讯号及传至本发明的频率位移补偿估计系统12用以做频率位移估计的作用；及传至一讯号侦测自动增益控制13及功率量测器作增益控制的作用。输出的时域讯号再回授至频率位移补偿估计系统12中用以做剩余位移频率的估计补偿以及位移旋转补偿的工作。然后连接至一信道校正器14用以校正补偿信道的效应；接着依序连接至一反向星状图化器15(Constellation Mapper)进行解星状图化的工作；一解交错器16将讯号解交错化；之后连接至一维特比译码器17(Viterbi Decoder)将讯号加以译码，译码后的讯号再连接至一解倒乱器18(De-Scrambler)，将原来发射器中所倒乱的讯号加以解开，之后连接至一媒体存取控制器19(MAC)。如此，即为本发明频率位移补偿估计系统装置12于一无线网络接收器1的电路方块连接示意图。

图2所示为本发明频率位移补偿估计系统12的电路方块示意图，其包括有一频率位移估算器120、一频率位移补偿器121(Frequency OffsetCompensation；FOC)、一频率相位旋转位移估算器122(Frequency OffsetRotate phase estimation；FOS RPE)、一频率相位旋转位移补偿器123(Frequency Offset Rotate phase Compensation；FOS RPC)及一剩余频率位移估算器124(Residual Frequency Offset estimation；FOE)。其频率位移估算器120，用以接收由数字模拟转换器10(ADC)所输出的前置序列信号，算出初始频率位移信号量后送至频率位移补偿器中进行补偿；频率位移补偿器121(FOC)则用以校正补偿输入的偏移频率信号；频率相位旋转位移估算器122(FOS RPE)，用以接收由一快速富立叶转换器11所传入的时域信号并估算出偏移的相位旋转量；频率相位旋转位移补偿器123(FOS RPC)则用以将其偏移的相位量予以补偿；剩余频率位移估算器124(Residual FOE)，将经频率位移补偿器121补偿后的每一频率信号的残余频率位移信号予以估算并回授至频率位移补偿器121予以补偿，如此可降低频率相位旋转位移补偿器123(FOS RPC)的运作负担并提升系统运作效率。

图3所示为本发明实施例在无线局域网络中的传输封包示意图，其包括有两长前置序列讯号封包30；一包括有传输速率、长度等资料的信号封包31(Singnal package)及数组资料封包32。

在本发明实施例中，其补偿的实施方法如下所示：

图4A所示为二长前置序列讯号(long premble)平均相位示意图，其x轴所示为声调(tone)；Y轴所示为相位(Phase)，在本实施例中取样4个导音相位ε_L(pilot tone phase)，其算式如下所示：

ε_L＝(θ_-21+θ_-7+θ₊₇+θ₊₂₁)....(1)

图4B所示为每一资料讯号(data symbol)的相位示意图，其x轴所示为声调(tone)；Y轴所示为相位(Phase)，在本实施例中取样4个导音(pilot tone)，其算式如下所示

导音相位ε_i＝(θ_-21+θ_-7+θ₊₇+θ₊₂₁)......(2)

每一资料的相位旋转计算公式则如下所示：

相位旋转(Phase rotation)＝ε_i-ε_L....(3)

若计算残余位移频率的计算窗口长度为L，则平均相位(ε_avg)旋转为

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{avg}}=\frac{1}{L}\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}$ ε_i-ε_L当ε₀-ε_L.....(4)在L个讯号之后，回授的频率位移补偿尺寸 $\left(\mathrm{Feedback\; step\; size}\right)=-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{avg}}}{80}$

图5为本发明频率位移补偿估计方法的流程示意图，包括下列流程：

首先，步骤20，令一频率估算器估算出前置序列的初始频率位移信号量后送至频率补偿器中补偿；接着进入步骤21中令一剩余频率位移估算器估算出每一频率位移信号的残余频率位移信号；最后进入步骤22令一频率相位旋转位移估算器算出频率的偏移相位量后送至频率相位旋转位移补偿器中进行补偿即完成讯号的估算补偿作业。

以上为本发明无线局域网络的频率位移补偿估计系统及其方法实施例的详细说明，其主要是利用一剩余频率位移估算器(Residual FOE)将经频率补偿器补偿后的每一频率信号的残余频率位移信号予以估算并回授至频率补偿器予以补偿；如此可降低频率相位旋转位移补偿器(FOS RPC)的运作负担并提升系统运作效率。

综上所述，充分显示出本发明频率位移补偿估计系统及其方法在目的及功效上均富有实施的进步性，极具产业的利用价值，并且是目前市面上前所未见的新发明，完全符合发明专利的条件，所以依法提出申请。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例，应当不能将其限定为本发明所实施的范围。也就是说大凡依本发明申请专利范围所作出的均等变化与修饰，都应仍属于本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1、一种无线局域网络的频率位移补偿估计系统，设在一无线局域网络的接收端，其特征在于包括：

一频率位移补偿器，用以校正补偿输入的频率位移信号，然后输出至该接收端中的快速富立叶转换器以将频域信号转换成时域信号；

一频率位移估算器，用以接收由该接收端所接收的前置序列信号，算出初始频率位移信号量后送至该频率位移补偿器中进行补偿；

一频率相位旋转位移估算器，用以接收由该快速富立叶转换器所传入的时域信号并估算出偏移的相位量；

一频率相位旋转位移补偿器，用以将该偏移的相位量予以补偿；

一剩余频率位移估算器，估算出该时域信号的残余频率位移信号并回授至频率位移补偿器予以补偿；借此可降低频率相位旋转位移补偿器的运作负担并提升系统运作效率。

2、如权利要求1所述的无线局域网络的频率位移补偿估计系统，其特征在于：该频率位移补偿估计系统设于一无线局域网络的接收机中。

3、如权利要求1所述的无线局域网络的频率位移补偿估计系统，其特征在于：该无线局域网络为以正交频分多路复用为基础的无线局域网络。

4、如权利要求2所述的无线局域网络的频率位移补偿估计系统，其特征在于：该频率位移补偿估计系统的输入端连接至一数字模拟转换器及一快速富立叶转换器的输出端。

5、如权利要求4所述的无线局域网络的频率位移补偿估计系统，其特征在于该接收机还包括：

一讯号侦测自动增益控制及功率量测器，用作增益控制的作用；

一信道校正器，用以校正补偿信道的效应；

一反向星状图化器，用以进行解星状图化的作用；

一解交错器，将讯号解交错化；

一维特比译码器，将讯号加以译码；

一解倒乱器，将发射器中所倒乱的讯号加以解开；及

一媒体存取控制器，接收该解开后的讯号。

6.一种无线局域网络的频率位移补偿估计方法，其特征在于包括：

令一频率估算器估算出前置序列的初始频率位移信号量后送至频率补偿器中补偿；

令一剩余频率位移估算器估算出经过频率补偿器补偿后的每一频率位移信号的残余频率位移信号并回授至频率补偿器予以补偿；及

令一频率相位旋转位移估算器算出频率的偏移相位量后送至频率相位旋转位移补偿器中进行补偿即完成讯号的估算补偿功能。

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