CN1322416A - 正交频分复用/码分多址通信系统中采用导频码元补偿定时误差的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种OFDM/CDMA通信系统中的定时误差补偿系统,包括:模/数转换器,用于通过预定的抽样同步将从发送器接收到的OFDM信号转换为数字OFDM码元流,所述OFDM信号由其中以预定数个数据码元的间隔插入了导频码元的数据码元流组成;保护间隔去除器,用于采用规定的帧同步去除插在OFDM码元中保护间隔;以及快速傅里叶变换(FFT)设备,用于对去除了保护间隔的OFDM码元执行快速傅里叶变换并输出数据码元流;在定时误差补偿系统中,导频码元检测器接收数据码元流,并检测以预定间隔插在数据码元流中的导频码元。定时补偿器确定检测到的导频码元的线性相位差线,按照确定的线性相位差线生成定时误差估计信号,并将定时误差估计信号提供给模/数转换器以及保护间隔去除器,以确定抽样同步和帧同步。

Description

正交频分复用/码分多址通信系统中 采用导频码元补偿定时误差的系统和方法

发明背景

1.本发明领域

本发明一般涉及在OFDM/CDMA通信系统中补偿定时误差的系统和方法，具体涉及通过检测插在码元单元中的导频信号以及采用相位差线(line)，对定时误差进行连续补偿的系统和方法。

2.相关技术说明

通常，OFDM/CDMA(正交频分复用/码分多址)通信系统是使用多个具有正交性的载波。OFDM/CDMA通信系统中，由于接收器中多个载波之间正交性的保持与呼叫的质量紧密相关，因此在解调期间保持多个载波之间的正交性非常重要。与其它移动通信系统中的接收器相似，为了解调从发送器发送的OFDM信号，OFDM/CDMA通信系统中的接收器还执行帧同步、抽样同步以及载波频率同步。因为OFDM/CDMA通信系统在解调期间必须通过采用多个载波来保持正交性，所以必须执行精确的同步。

图1表示了一般的OFDM/CDMA通信系统的方框图，图2表示了用于插入导频信号的通用方法。图1和图2的说明如下所述。

图1表示了一般的OFDM/CDMA通信系统中发送器的结构。导频样本插入器101通常接收由N个扩展数据样本组成的数据码元，并按图2所示的规定间隔插入导频样本。导频样本插入方法分为：(1)延迟在待插入导频样本处的实际样本数据的插入方法；(2)对实际样本数据进行先穿孔后插入的穿孔方法(即，对一个特定位进行穿孔，然后将实际样本数据插在穿孔位的位置上)。在以下的说明中，穿孔方法用于导频样本的插入。数据码元是采用具有N倍速率的编码进行扩展的信号。串行/并行(S/P)转换器103将导频样本插入器101输出的导频码元分为N个数据样本，并将分离出的数据样本并行地提供给逆快速傅里叶变换(IFFT)块105。IFFT 105执行逆快速傅里叶变换，即，执行对由S/P转换器103输出的N个数据样本的OFDM调制，并以并行形式输出N个经过OFDM调制后的OFDM数据样本。并行/串行(P/S)转换器106以并行的形式接收从IFFT 105输出的OFDM数据样本，并将由N个样本组成的OFDM码元输出给保护间隔插入器107。然后，保护间隔插入器107在OFDM码元的头部插入通过复制N个OFDM数据样本中的最后G个数据样本(这G个数据样本因此被称为“复制数据样本”)而得到的保护间隔。数/模转换器(DAC)109将保护间隔插入器109输出的OFDM码元转换为模拟OFDM信号并发送转换后的模拟OFDM信号。

接收器的模/数转换器(ADC)111接收由发送器发送的OFDM信号。ADC111将接收到的OFDM信号转换为由保护间隔和N个OFDM数据样本组成的数字OFDM码元，并将转换后的OFDM码元提供给保护间隔去除器112。保护间隔去除器112将提供的OFDM码元中所包含的保护间隔去除，然后输出由N个OFDM数据样本组成的纯OFDM码元。ADC 111和保护间隔去除器112根据预先规定的定时误差估计信号进行操作。S/P转换器113将保护间隔去除器112输出的OFDM码元分为N个OFDM数据样本，并以并行的形式输出这N个OFDM数据样本。快速傅里叶变换(FFT)块114对以并行形式从S/P转换器113接收的N个数据样本执行快速傅里叶变换，即，执行OFDM解调，并输出N个经过OFDM解调后的数据样本。P/S转换器115将N个数据样本转换为串行数据码元并提供给导频样本检测器116。导频样本检测器116检测插在P/S转换器115输出的数据码元中的导频数据样本，然后将检测到的导频数据样本提供给定时补偿器117，并将数据样本提供给解扩器119。在从导频样本检测器116接收到导频数据样本后，定时补偿器117采用下面等式(1)所示的FFT属性来计算定时误差，补偿计算出的定时误差，并将定时误差估计信号输出给ADC 111和保护间隔去除器112。 $x[n-n_0]\⇔X\left(k\right)W_N^{k_{n0}}$ ，其中， $W_N=e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N}}----\left(1\right)$

在等式(1)中，x[n-n₀]表示延时n₀的发送信号，

表示根据延时n₀将相位线性移动了

的接收到的信号。

参照等式(1)，将详细说明定时补偿器117的具体操作。定时补偿器117计算导频样本检测器16检测到的导频样本相位与预知参考相位之间的差值，并采用计算所得差值的波动来估计定时误差。解扩器119对从导频样本检测器116接收到的数据样本进行解扩。

如上所述，OFDM/CDMA通信系统具有两类定时补偿方法。

第一类方法是以特定的周期或模式，在原始数据样本之间插入导频数据样本。在这种情况下，由于一个码元中的各个样本都具有相同的信息，因此OFDM/CDMA通信系统在接收器处理码元单元中的数据。但是，在采用这种方法时，为了在码元单元中不执行发送，需按导频样本的数量回移数据。此外，要连续改变实际数据码元开始的样本位置，从而使得接收器必须连续搜索实际数据码元开始位置。

第二类方法是以特定的周期或模式，对一些实际数据样本进行穿孔，并在穿孔后的数据样本处插入导频样本。在这种情况下，由于在接收器对实际数据样本进行解扩时，对作为原始数据的样本数据进行了穿孔，因此产生了严重的噪声。

此外，在接收器中，用经过FFT阶段后频域中的定时变化来表示时域中的频率误差。如果大于副载波频带的频率误差经过了FFT阶段，那么移动一个或多个样本，从而将其它数据样本定位在导频数据样本所要定位的位置上。这是因为码元中导频数据样本的位置是不连续的。在这种情况下，不能获取所需的信息。因此，不能以传统方法来补偿定时误差。

更具体的说，在理想的系统中，如等式(1)所示，接收到的导频数据样本与参考数据样本之间的相位差是(2πn_ek)/N并且具有与索引k相关的线性属性。也就是说，通过计算相位差的索引k的斜率并将计算出的斜率除以2π/N，可以计算定时误差n_e。但是，由于相位具有相位值限定在±π的特征，所以不可能获取线性相位差线，并且相位差线具有在±π周围大约±2π的突变波动。在这种情况下，需要有将相位差线转换为线性相位差线的过程。这点在非理想系统中产生了更严重的问题。影响相位差线的因素包括频率误差、公共相位差、噪声以及非周期移位。

在接收器，可将频率误差k_e分为多个1-数据样本间隔的频率误差k_ei和在1-数据样本间隔内的频率误差k_ed。用经过FFT阶段后频域中的定时变化来表示时域中的频率误差k_e，并且如果其出现大于一个抽样周期的频率误差k_ei经过了FFT阶段，那么将数据码元中各个导频数据样本偏移一个以上的数据样本，从而接收除原始导频数据样本以外的数据样本，并因此很难计算出精确的相位差。此外，频率误差k_ed也会影响由相位波动而产生的相位差线。在这种情况下，相位差线按图3所示形成。在该相位差线中的点表示导频数据样本。

因此，为了采用传统的定时误差补偿方法，OFDM/CDMA通信系统应必须在定时估计以前，补偿副载波上的频率误差。

导频数据样本的数量也是影响性能的重要因素。随着定时误差的不断增加，相位的波动会增加，并且转变(transition)也会增加，所以需要许多导频数据样本。例如，一个数据码元需要多于4倍的定时误差的导频样本。

                          本发明概述

因此，本发明的一个目的是，提供一种OFDM/CDMA通信系统的发送器中，在进行发送之前，在码元单元中插入导频样本的系统和方法。

本发明的另一个目的是，提供一种具有在发送之前用于在码元单元中插入导频数据样本的发送器的OFDM/CDMA通信系统的接收器中，通过检测码元单元内的导频数据样本来补偿定时误差的系统和方法。

本发明的另一个目的是，提供一种具有在发送之前用于在码元单元中插入导频数据样本的发送器的OFDM/CDMA通信系统的接收器中，通过检测码元单元内的导频数据样本，从而计算线性相位差线，来补偿定时误差的系统和方法。

为了实现上述或其它目的，提供了一种OFDM/CDMA通信系统中的定时误差补偿系统，该系统包括：模/数转换器，用于通过预定的抽样同步，转换从发送器接收到的由数据码元流组成的OFDM信号为数字OFDM码元流，在数据码元流中，按照数据码元的预定数量的间隔插入导频码元到；保护间隔去除器，用于通过预定的帧同步，去除插在OFDM码元中的保护间隔；以及快速傅里叶变换设备(FFT)，用于对去除了保护间隔的OFDM码元执行快速傅里叶变换并输出数据码元流。在定时误差补偿系统中，导频码元检测器接收数据码元流并检测以预定的间隔插在数据码元流中的导频码元。定时补偿器确定检测到的导频码元的线性相位差线，按照确定的线性相位差线生成定时误差估计信号，并将定时误差估计信号提供给模/数转换器以及保护间隔去除器，以确定抽样同步和帧同步。

最好，定时补偿器包括：相位检测器，用于检测样本数据单元中导频码元的相位；相位差检测器，用于检测已检测到的导频样本的相位与参考相位之间的相位差，并将检测到的相位差转换为规定范围内的值；相位波动估计器，用于通过累积码元单元中的相位差来确定相位差线，并对相位差线中的转变次数进行计数；以及定时误差估计信号发生器，用于按照转变次数的计数值，生成用于补偿定时误差的定时误差估计信号。

                         附图的简要说明

通过参照附图以及下面的详细说明，将会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，附图中：

图1是表示传统OFDM/CDMA通信系统的方框图；

图2是表示在传统OFDM/CDMA通信系统中用于插入导频样本的方法的图；

图3是表示在传统OFDM/CDMA通信系统中相位差线的图；

图4是表示按照本发明的实施例的OFDM/CDMA通信系统的方框图；

图5是表示按照本发明的实施例的OFDM/CDMA通信系统中用于插入导频样本的方法的图；

图6是表示按照本发明的实施例的OFDM/CDMA通信系统中相位差线的图；

图7是表示图4的定时补偿器的详细方框图；

图8是表示通过采用定时补偿器中的导频码元来补偿定时误差的方法的流程图；以及

图9是表示按照本发明的实施例的OFDM/CDMA通信系统中相位差线的图。

                     优选实施例的详细描述

下面将参照附图说明本发明的优选实施例。在下面的说明中，没有详细说明公认的功能或结构，以避免出现不必要的细节而混淆本发明。

本发明是基于在通信系统中基于定时的定时误差值的波动不高的事实，例如抽样频率偏移或抽样相位偏移不高。这就意味着，可以认为特定时间周期内的数据样本具有相同的定时误差值。也就是说，对于在上述时间周期内接收到的数据样本，进行一次定时误差补偿就足够了。在码元单元中插入导频样本的周期可按照用于生成抽样时钟的振荡器的操作来确定，或者可以通过适当地确定该周期，使得定时补偿应该在系统所要求的同步时间内执行。

图4是表示按照本发明的实施例的OFDM/CDMA通信系统的方框图。下面将参照图4来描述OFDM/CDMA通信系统的结构。

在发送器中，乘法器131将实际数据码元与具有N倍速率的编码相乘，以扩展码元单元中的输入数据。此处，一个数据码元是由N个数据样本组成的。导频码元插入器133接收扩展的数据码元流，并按照上述的插入方法将导频数据样本插入码元单元中。尽管在图4中导频码元插入器133是置于S/P转换器135的前级，但是它也可以置于S/P转换器135的后级。在下面的示例描述中，导频码元插入器133是置于S/P转换器135的前级。S/P转换器135接收从导频码元插入器133输出的数据码元或导频码元，并以并行形式输出N个数据样本。IFFT 137对从S/P转换器135接收到的数据样本执行逆快速傅里叶变换，并输出OFDM码元。保护间隔插入器139在OFDM码元中插入保护间隔，并且DAC 141将插入了保护间隔的OFDM码元转换为模拟OFDM信号并发送转换后的模拟OFMD信号。

在接收器中，ADC 145根据预定的定时同步信号，将从发送器发送的OFDM信号转换为包含有保护间隔的数字OFDM码元，并将转换后的数字OFDM码元提供给保护间隔去除器147。保护间隔去除器147根据定时同步信号，检测并去除包含在从ADC 145接收到的OFDM码元中的保护间隔。FFT 149对从保护间隔去除器147输出的OFDM码元执行快速傅里叶变换，并以并行的形式输出N个数据样本。P/S转换器150将N个并行数据样本转换为串行数据码元，并将转换后的串行数据码元提供给导频码元检测器152。导频码元检测器152从输入数据码元流中检测导频码元，并将检测到的导频码元提供给定时补偿器151以及将去除了导频码元的数据码元提供给解扩器153。解扩器153对P/S转换器150提供的数据码元进行解扩。定时补偿器151采用导频码元检测器152输出的导频码元以及接收器预先已知的原始导频码元，对定时误差进行估计，并将用于补偿估计的定时误差的定时误差估计信号提供给ADC 145。

下面将详细说明接收器的操作。

在OFDM/CDMA通信系统的实际发送期间，会产生频率误差。如果每个码元单元的频率误差是k_e[Hz/码元]，并且在第m个码元中的第n个样本的频率误差为k_m[n]，那么频率误差k_m[n]可以表示为： $k_m\left[n\right]=\frac{k_e}{N}m(N+G)+\frac{k_e}{N}n----\left(2\right)$

如果发送器的保护间隔插入器139的前级输入信号是X_m[n]，并且FFT149的输入信号以及在去除保护间隔后FFT 149的输出信号分别是y’_m[k]和y’_m[n]，那么信号y’_m[k]和y’_m[n]可以表示为： $y_m^{\′}\left[n\right]=x_m\left[n\right]e^{j2\mathrm{\π}{k}_m\left[n\right]}\·e^{p_e}+W_m\left[n\right]$ $=x_m\left[n\right]e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_{e[m(N+G)+n]}}{N}}\·e^{j{p}_e}+W_m\left[n\right]$ $=x_m\left[n\right]e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_{e}n}{N}}\·e^{\frac{2\mathrm{\π}{k}_{e}m(N+G)}{N}}\·e^{j{p}_e}+W_m\left[n\right]----\left(3\right)$

其中，n＝0，1，2，…，N-1：样本的数量

      m＝0，1，2，…，N-1：码元的数量

      N：每个码元中样本的数量

      G：每个保护间隔中样本的数量

      K_m[n]：第m个码元中第n个样本的频率偏移

      P_e：公共相位误差

      W_m[n]：第m个码元的AWGN

如果定时误差是n_e，如FFT起始点检测误差、定时频率偏移或定时相位偏移，那么去除保护间隔后输入给FFT 149的信号可以表示为：

 y’_m(k)＝y_m[n-n_e] $=x_m[n-n_e]e^{\frac{j2\mathrm{\π}{k}_e(n-n_e)}{N}}\·e^{\frac{2\mathrm{\π}{k}_{e}m(N+G)}{N}}\·e^{j{p}_e}+W_m[n-n_e]----\left(4\right)$

当信号y’_m(k)经过FFT 149的作用后，根据FFT的特征，频率误差被转换为信号的位移，而定时误差被转换为相位的波动，如下所示： $y_m^{\′}\left(k\right)=X_m(k-k_e)e^{\frac{j2\mathrm{\π}(k-k_e)n_e}{N}}\·e^{\frac{2\mathrm{\π}{k}_{e}m(N+G)}{N}}\·e^{j{p}_e}+W_m[k-k_e]$ $=X_m(k-k_e)e^{\frac{j2\mathrm{\πk}{n}_e}{N}}\·e^{\frac{-j2\mathrm{\π}{k}_e{n}_e}{N}}\·e^{\frac{2\mathrm{\π}{k}_{e}m(N+G)}{N}}\·e^{j{p}_e}+W_m[k-k_e]----\left(5\right)$

如果定时补偿器151从y’_m(k)中只检测到导频码元， $y_m^{\′}\left(k\right)=X_m(k-k_e)\·e^{\frac{j2\mathrm{\π}{\mathrm{kn}}_e}{N}}\·e^{\frac{-j2\mathrm{\π}{k}_e{n}_e}{N}}\·e^{\frac{2\mathrm{\π}{k}_{e}m(N+G)}{N}}\·e^{j{p}_e}+W_m[k-k_e]----\left(6\right)$

           m＝o，l-1，2l-1，....

在等式(6)中，‘l’表示导频码元的插入周期。接收到的导频码元的相位可以通过下面的等式(7)进行计算： $\∠Y_m\left(k\right)=\∠X_m(k-k_e)+\frac{2\mathrm{\π}{n}_e}{N}k-\frac{2{\mathrm{\πn}}_e{k}_e}{N}+2{\mathrm{\πk}}_e\frac{m(N+G)}{N}+p_e+\∠W_m[k-k_e]----\left(7\right)$

在等式(7)中，根据索引‘k’，第二项表示相位的波动，接下来的三项表示固定相位偏移，而最后一项表示相位的波动。

由于接收器具有参考相位∠X_m(k)，所以接收到的导频码元的相位与参考相位之间的差值可按下式进行计算，从而计算定时误差，

diff_phase(k)＝∠Y’_m(k)-∠X_m(k) $=\∠X_m(k-k_e)-\∠X_m\left(k\right)+\frac{2\mathrm{\π}{n}_e}{N}k-\frac{2\mathrm{\π}{n}_e{k}_e}{N}$ $+2\mathrm{\π}{k}_e\frac{m(N+G)}{N}+p_e+\∠W_m[k-k_e]-----\left(8\right)$

在等式(8)中，如果频率误差K_e是0，那么∠X_m(k-k_e)-∠X_m(k)＝0。因此，由于索引‘k’的噪声，相位差表示为包含波动(∠W_m[k-k_e])的线性直线。所以，可以通过估计相位差线的斜率，采用等式(8)来估计定时误差n_e。否则，如果频率误差K_e不是0，那么∠X_m(k-k_e)-∠X_m(k)≠0。因此，在上述的方法中很难计算定时误差n_e。所以，在本发明的实施例中，导频码元中的所有样本都具有相同的相位，以便即使在出现频率误差时也能够计算定时误差。为此，采用了用于输出用于导频码元的实部和虚部的相同信号的方法。在这种情况下，如果可以忽略信道的影响，那么可以在没有任何频率误差的影响的情况下，计算定时误差。

频率误差K_e可以分为多个单个抽样周期的频率误差K_ei和具有单个抽样周期内的值的频率误差K_ed。当按上述方法将具有相同频率的导频样本插入码元单元中时，K_ei对相位差线没有影响，而由于K_ed具有固定的相位偏移，所以它不影响斜率。

图5表示按照本发明的实施例的在OFDM/CDMA通信系统中插入导频码元的方法。图5表示了以5-码元的间隔插入导频码元的示例。

图6表示按照本发明的实施例的在OFDM/CDMA通信系统中的相位差线。与在样本单元中插入导频信号的情况相比，在码元单元中插入导频信号能更有效地减少噪声的影响，并因此能够计算精确的定时误差。

图7表示图4中定时补偿器151的详细方框图，图8表示按照本发明的实施例的定时误差补偿的方法。

参照图7和8，相位检测器161检测由导频码元检测器152提供的码元单元中的导频样本的相位，并将检测到的导频样本的相位提供给相位差检测器163。相位差检测器163计算检测到的导频样本的相位与由上层提供且接收器已知的参考相位之间的相位差，将计算出的相位差转换为在±π以内的值，并将所得的相位差提供给相位波动估计器165(步骤801)。

相位波动估计器165接收相位差值，并在考虑方向的情况下，对相位差线的转变次数进行计数(步骤803)。此处，考虑到方向确定的转变的计数结果及其符号表示了相对于参考信号的快或慢的定时误差的方向，其绝对值表示了((多个样本周期)+1){(定时误差/样本周期)+1}的定时误差。当接收到的信号中包含噪声和固定的相位偏移时，由于噪声会出现波动。因此，当噪声的线值接近±π时，会发生几次不希望出现的转变。在本发明中，基于由于噪声引起的转变次数在正(+)和负(-)方向上是相等的，所以可以通过同时考虑转变的方向和次数来减少噪声的影响。

在对转变值进行计数后，相位波动估计器165将计数值输出给定时误差补偿信号发生器167。定时误差补偿信号发生器167根据计数值生成定时误差补偿信号。在生成定时误差补偿信号时，定时误差被分为超过抽样周期的定时误差n_ei和抽样周期以内的定时误差n_ed，并且根据转变计数值nt是否大于1，来确定定时误差是超过抽样周期的值还是抽样周期内的值(步骤805)。

如果在步骤805判定转变计数值|nt|是超过1的整数，那么根据转变计数值nt来重复地估计定时误差，直到转变计数值变为小于‘1’的绝对值为止。也就是说，定时误差补偿信号发生器167从相位波动估计器165接收其长度为多个抽样周期的定时误差n_ei的估计信号，根据n_ei估计信号(nt)，生成用于补偿其长度为多个抽样周期的定时误差的定时误差估计信号，并将生成的定时误差估计信号提供给ADC 145(步骤807)。

否则，当在步骤805，转变计数值|nt|具有小于或等于1的绝对值时，相位波动估计器165生成抽样周期以内的定时误差n_ed的估计信号(步骤809)。也就是说，在按照等式(8)计算了定时误差相位差线的斜率后，可以采用等式(8)估计定时误差n_e。如上所述，与在将图9A的相位差线转换为图9B的无转变线性相位差线后计算斜率的情况相比，当转变计数值nt具有小于‘1’的绝对值时，可以更精确地计算斜率。下面提出的等式(9)用于在取消由于噪声引起的转变影响的情况下计算定时误差。

其中，P_k表示具有转变的相位差线的相位值，P_k’表示不存在转变的转换后的相位值。

在步骤809，定时误差估计信号发生器167从包含了由于噪声引起的波动的相位差线中去除噪声的影响，按照下列的等式(10-1)到(10-3)，将相位差线除以N/2个样本，从而计算接近原始斜率的值，并计算N/2个样本的两个平均值。因此，根据下面的等式(11)，可以从两个平均值中获取减少了噪声影响的斜率。 $a,2a,......,\frac{N}{2}a,(\frac{N}{2}+1)a,......,(N-1)a,\mathrm{Na}----(10-1)$ $a+w_1,2a+w_2,...,\frac{N}{2}a+w_{\frac{N}{2}},(\frac{N}{2}+1)a+w_{\frac{N}{2}+1},(N-1)a+w_{N-1},\mathrm{Na}+w_N----(10-2)$ ${\mathrm{avg}}_{\mathrm{first}}=\frac{(a+2a+...+\frac{N}{2}a)+(w_1+w_2+...+w_{\frac{N}{2}})}{\frac{N}{2}}----(10-3)$ ${\mathrm{avg}}_{\sec \mathrm{ond}}=\frac{((\frac{N}{2}+1)a+(\frac{N}{2}+2)a+...+\mathrm{Na})+(w_{\frac{N}{2}+1}+w_{\frac{N}{2}+2}+...+w_{\frac{N}{2}})}{N}$

其中，N：每个码元的样本数量，

      w：噪声，以及

      a：斜率。

等式(10-1)表示具有斜率‘a’的相位差线的各个样本值，等式(10-2)表示其中包括噪声时的各个样本值，等式(10-3)表示开头的N/2个样本和接下来的N/2个样本的平均值。

此外，相位波动估计器165基于等式(11)计算相位差线的斜率，并输出n_ed补偿信号。然后，在步骤811，定时误差估计信号发生器167接收n_ed补偿信号，并向ADC 145输出定时误差估计信号，用于根据n_ed补偿信号来补偿定时误差。 $\mathrm{slope}=\frac{{\mathrm{avg}}_{\sec \mathrm{ond}}-{\mathrm{avg}}_{\mathrm{first}}}{\frac{N}{2}}----\left(11\right)$

如上所述，本发明可在定时误差估计期间去除频率误差的影响。因此，即使在没有完全补偿频率误差时，也可以补偿定时误差。此外，本发明通过去除噪声的影响以及不希望有的转变的影响，可以提高定时误差补偿的精确度。

尽管本发明是参照其特定的优选实施例来描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明特定精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。

Claims (14)

1.一种OFDM/CDMA(正交频分复用/码分多址)通信系统中的定时误差补偿系统，包括：

导频码元插入器，用于接收扩展的数据码元流，并周期性地采用规定的周期在码元单元中插入具有相同相位的N个导频码元，从而补偿接收器的定时误差。

2.一种OFDM/CDMA通信系统中的定时误差补偿系统，所述的OFDM/CDMA通信系统包括：模/数转换器，用于通过采用抽样同步将OFDM信号转换为数字OFDM码元流；从发送器接收到的数据码元流，所述数据码元流中以预定数个数据码元的间隔插入导频码元；保护间隔去除器，用于采用帧同步来去除插在OFDM码元中的保护间隔；以及快速傅里叶变换(FFT)设备，用于对去除了保护间隔的OFDM码元执行快速傅里叶变换并输出数据码元流；所述的定时误差补偿系统包括：

导频码元检测器，用于接收数据码元流，并检测码元单元中以预定的间隔插入在数据码元流中的导频码元；以及

定时补偿器，用于采用导频码元以及接收器预先已知的参考码元，来确定检测到的导频码元的线性相位差线，根据确定的线性相位差线生成定时误差估计信号，并将定时误差估计信号提供给模/数转换器和保护间隔去除器，从而确定抽样同步和帧同步。

3.如权利要求2所述的定时误差补偿系统，其中，定时补偿器包括：

相位检测器，用于检测样本数据单元中的导频码元的相位；

相位差检测器，用于检测已检测到的导频样本的相位与参考相位之间的相位差，并将检测到的相位差转换为规定范围内的值；

相位波动估计器，用于通过累积码元单元中的相位差来确定相位差线，并对相位差线中的转变次数进行计数；以及

定时误差补偿信号发生器，用于根据转变次数的计数值，生成定时误差估计信号，从而补偿定时误差。

4.如权利要求3所述的定时误差补偿系统，其中，导频样本的相位与参考相位之间的相位差按下式计算：

diff_phase(k)＝∠Y’_m(k)-∠X_m(k) $=\∠X_m(k-k_e)-\∠X_m\left(k\right)+\frac{2\mathrm{\π}{n}_e}{N}k-\frac{{2\mathrm{\πn}}_e{k}_e}{N}$ $+2\mathrm{\π}{k}_e\frac{m(N+G)}{N}+p_e+\∠W_m[k-k_e]$

5.一种接收OFDM信号的OFDM/CDMA通信系统中的定时误差补偿系统，所述的OFDM/CDMA通信系统中包括：从发送器接收到的数据码元流，数据码元流中以预定数个数据码元的间隔插入导频码元，并通过快速傅里叶变换输出数据码元流，所述定时误差补偿系统包括：

导频码元检测器，用于检测以预定的间隔插在数据码元流中的导频码元；

定时补偿器，用于确定检测到的导频码元的线性相位差线，并根据确定的线性相位差线生成定时误差估计信号；

模/数转换器，用于根据定时补偿器输出的定时误差估计信号，确定抽样同步，并通过确定的抽样同步将OFDM信号转换为数字OFDM码元；以及

保护间隔去除器，用于根据定时补偿器输出的定时误差信号，确定帧同步，并去除插在模/数转换器输出的OFDM码元中的保护间隔。

6.如权利要求5所述的定时误差补偿系统，其中，定时补偿器包括：

相位检测器，用于检测样本数据单元中的导频码元的相位；

相位差检测器，用于检测已检测到的导频样本的相位与参考相位之间的相位差，并将检测到的相位差转换为规定范围内的值；

相位波动估计器，用于通过累积码元单元中的相位差来确定相位差线，并对相位差线中的转变次数进行计数；以及

定时误差补偿信号发生器，用于根据转变次数的计数值，生成定时误差估计信号，从而补偿定时误差。

7.如权利要求6所述的定时误差补偿系统，其中，当转变次数计数值小于1时，生成补偿在抽样周期内的定时误差的定时误差估计信号，而当转变次数计数值大于1时，生成在超过抽样周期的补偿定时误差的定时误差估计信号。

8.一种OFDM系统中用于补偿定时误差的方法，所述方法以预定数个数据码元的间隔在数据码元流中插入导频码元，所述方法包括下列步骤：

检测以预定的间隔插在接收到的数据码元流中的导频码元；

计算检测到的导频码元的相位与参考相位之间的相位差，并将计算出的相位转换为规定范围内的相位差值；以及

采用转换后的相位差值的转变次数，补偿定时误差。

9.如权利要求8所述的方法，其中，相位差的范围是±π。

10.一种OFDM系统中用于补偿定时误差的方法，所述方法以预定数据码元数量的间隔在数据码元流中插入导频码元，所述方法包括下列步骤：

检测以预定的间隔插在接收到的数据码元流中的导频码元；

检测样本数据单元中已检测到的导频码元的相位；

计算检测到的导频码元的相位与参考相位之间的相位差，并将计算出的相位转换为规定范围内的相位差值；

对各个数据样本在规定的范围内的转变次数进行计数；

确定计数值是否大于预定值；以及

当计数值大于预定值时，补偿定时误差。

11.如权利要求10所述的方法，其中，还包括一附加的步骤：当计数值小于预定值时，通过将计数值转换为相位差线并估计相位差线的斜率，来补偿定时误差。

12.如权利要求11所述的方法，其中，相位差线的斜率按下式计算： $\mathrm{slope}=\frac{{\mathrm{avg}}_{\sec \mathrm{ond}}-{\mathrm{avg}}_{\mathrm{first}}}{\frac{N}{2}}\≈a$

13.如权利要求10所述的方法，其中，预定值是‘1’。

14.如权利要求10所述的方法，其中，相位差的范围是±π。

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