DE102013217141B4

DE102013217141B4 - Frequenzfehlerdetektor und Detektionsverfahren, sowie Empfänger

Info

Publication number: DE102013217141B4
Application number: DE102013217141.2A
Authority: DE
Inventors: Naotoshi Maeda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: CN103685122B; JP5984583B2; DE102013217141A1; CN103685122A; JP2014045433A

Abstract

Frequenzfehlerdetektor zum Detektieren eines Trägerfrequenzfehler in einem Empfänger, der aufweist einen Empfangsabschnitt, der aus einem Sender ein gesendetes Signal, in welchem eine Mehrzahl von Unterträgern mit zueinander abweichenden Unterträgerfrequenzen durch Frequenzteilermultiplexen kombiniert sind, empfängt und ein empfangenes Trägerbandsignal ausgibt, einen orthogonalen Demodulator, der das empfangene Trägerbandsignal orthogonal demoduliert, um ein komplexes Basisbandsignal zu erzeugen, und eine orthogonale Transformationseinheit, die eine orthogonale Transformation am komplexem Basisbandsignal durchführt, um ein komplexes Symbolsignal in einer Frequenzdomäne zu erzeugen, wobei der Frequenzfehlerdetektor beinhaltet:eine bekannte Signalextraktionseinheit zum Extrahieren einer empfangenen bekannten Signalserie aus dem komplexen Symbolsignal;eine komplexe Operationseinheit zum Erzeugen einer komplexen Signalserie durch Ausführen einer ersten komplexen Operation am empfangenen bekannten Signalserie, um eine Phasenrotationskomponente aufzuheben, die der empfangenen bekannten Signalserie durch die orthogonale Transformation auferlegt ist;eine Referenzsignalzufuhreinheit zum Erzeugen einer komplexen Referenzsignalserie durch Ausführen einer zweiten komplexen Operation identisch zur ersten komplexen Operation an einer bekannten Signalserie identisch zu einer am Sender verwendeten bekannten Signalserie;eine Korrelationsoperationseinheit zum Berechnen einer Mehrzahl von Verteilungen von Korrelationswerten zwischen der durch die komplexe Operationseinheit erzeugten komplexen Signalserie und der komplexen Referenzsignalserie; undeine Spitzendetektionseinheit zum Detektieren, aus der Mehrzahl von Verteilungen, einer Verteilung mit einer maximalen Spitze; wobeidie Korrelationsoperationseinheit die Mehrzahl von Verteilungen durch mehrmals Versetzen der Relativposition der komplexen Signalserie in Bezug auf die komplexe Referenzsignalserie auf der Frequenzachse berechnet; unddie Spitzendetektionseinheit den Trägerfrequenzfehler aus dem relativen Positionsversatz entsprechend der Verteilung mit der Maximal-Spitze detektiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Technologie zum Empfangen eines unter Verwendung einer Mehrzahl von Unterträgerwellen gesendeten Signals, die durch Frequenzteilermultiplexen kombiniert sind, und Detektieren eines Fehlers im Empfangssignal.
2. Beschreibung verwandten Stands der Technik
In einem Empfänger, der ein Empfangsträgerbandsignal (empfangen in einem Trägerfrequenzband) orthogonal demoduliert, um ein empfangenes Basisbandsignal zu erzeugen, falls die Trägerfrequenz des empfangenen Signals nicht zur bei der orthogonalen Demodulation verwendeten Trägerfrequenz passt, das heißt falls ein Frequenzfehler vorliegt, gibt es eine allgemeine Wahrscheinlichkeit inkorrekter Wiederherstellung der gesendeten Daten. Empfänger dieses Typs sind daher dafür ausgestattet, einen Frequenzfehler zu detektieren und zu korrigieren.
Bei orthogonalem Frequenzteilermultiplexen (OFDM), werden eine Mehrzahl von zueinander orthogonalen Unterträgern digital moduliert und gemultiplext, um das gesendete Signal zu erzeugen. OFDM wird weit verwendet in den Gebieten digitalen Rundfunks und von Kommunikation. Bei OFDM verwendete beispielhafte digitale Modulationsverfahren beinhalten Quadraturphasenverschiebungsverschlüsseln (QPSK), Quadraturamplitudenmodulation (QAM) und differentiell codierte Quadraturphasenverschiebungsverschlüsselung (DQPSK).
Techniken zum Detektieren von Frequenzfehlern in einem empfangenen OFDM-Signal werden beispielsweise in JP 3556047 B (Absätze 37 bis 42, 2, etc.) und JP 4563622 B (Absätze 25-30, 2, etc.) offenbart.
JP 3556047 B offenbart einen Digitalrundfunkempfänger mit Mitteln zum Durchführen einer diskreten Fourier-Transformation (DFT) an einem empfangenen OFDM-Signal. Die DFT-Ausgabe wird dann durch einen ersten Frequenzfehlerdetektor zum Detektieren eines Frequenzfehlers in Einheiten der Unterträgerfrequenzbeabstandung und durch einen zweiten Frequenzfehlerdetektor zum Detektieren eines Frequenzfehlers innerhalb der Unterträgerfrequenzbeabstandung prozessiert. Die ersten und zweiten Frequenzfehlerdetektoren führen eine inverse diskrete Fourier-Transformation (IDFT) an einem empfangenen bekannten Signal (einem Phasenreferenzsignal), das aus der DFT-Ausgabe extrahiert wird, aus und detektieren einen Frequenzfehler aus der IDFT-Ausgabe.
JP 4563622 B offenbart einen OFDM-Demodulator, der in der Lage ist, Symbolzeitfehler zu detektieren, wenn es einen zeitlichen Fehler in dem Symbol-Timing gibt. Der OFDM-Demodulator berechnet eine zweidimensionale Korrelationsfunktion, basierend auf einem komplexen Symbolsignal auf der Frequenzachse und entsprechender Referenzsignalinformation und detektiert einen Frequenzfehler und Symbol-Timing-Fehler im komplexen Symbolsignal auf der Frequenzachse auf Basis der dreidimensionalen Korrelationsfunktion. Die Referenzsignalinformation basiert auf angenommenen Symbol-Timing Abweichungen in bezeichneten Unterträgern und wird in einem Speicher vorgespeichert.
Ein Problem beim in JP 3556047 B offenbarten Digitalrundfunkempfänger ist, dass die Verwendung der rechenmäßig intensiven IDFT verursacht, dass die Frequenzfehlerdetektion übermäßig Zeit erfordert, falls die ersten und zweiten Frequenzfehlerdetektoren in Software implementiert werden, oder zu einer übergroßen Schaltungskonfiguration führt, falls die ersten und zweiten Frequenzfehlerdetektoren in Hardware implementiert werden.
Der in JP 4563622 B offenbarte OFDM-Demodulator ist unpraktisch, weil Referenzsignalinformation in dem Speicher für jeden bezeichneten Unterträger gespeichert werden muss und wenn nicht eine große Menge an Referenzsignalinformation gespeichert wird, der Symbol-Timing-Fehlerdetektionsbereich beschränkt ist.
Aus EP 1 460 814 B1 ist ein Frequenzfehlerdetektor zum Detektieren eines Trägerfrequenzfehlers in einem Empfänger bekannt, der aufweist: einen Empfangsabschnitt, der aus einem Sender ein gesendetes Signal, in welchem eine Mehrzahl von Unterträgern mit zueinander abweichenden Unterträgerfrequenzen durch Frequenzteilermultiplexen kombiniert sind, empfängt und ein empfangenes Trägerbandsignal ausgibt, einen orthogonalen Demodulator, der das empfangene Trägerbandsignal orthogonal demoduliert, um ein komplexes Basisbandsignal zu erzeugen, und eine orthogonale Transformationseinheit, die eine orthogonale Transformation am komplexem Basisbandsignal durchführt, um ein komplexes Symbolsignal in einer Frequenzdomäne zu erzeugen, wobei der Frequenzfehlerdetektor beinhaltet: eine komplexe Operationseinheit zum Erzeugen einer komplexen Signalserie, eine Referenzsignalzufuhreinheit zum Erzeugen einer komplexen Referenzsignalserie, eine Korrelationsoperationseinheit zum Berechnen einer Mehrzahl von Verteilungen von Korrelationswerten zwischen der durch die komplexe Operationseinheit erzeugten komplexen Signalserie und der komplexen Referenzsignalserie und eine Spitzendetektionseinheit zum Detektieren, aus der Mehrzahl von Verteilungen, einer Verteilung mit einer maximalen Spitze, wobei die Korrelationsoperationseinheit die Mehrzahl von Verteilungen durch mehrmals Versetzen der Relativposition der komplexen Signalserie in Bezug auf die komplexe Referenzsignalserie auf der Frequenzachse berechnet und die Spitzendetektionseinheit den Trägerfrequenzfehler aus dem relativen Positionsversatz entsprechend der Verteilung mit der Maximal-Spitze detektiert.
Aus WO 2011/120212 A1 ist ein Frequenzfehlerdetektor zum Detektieren eines Trägerfrequenzfehlers in einem Empfänger bekannt, der aufweist: einen orthogonalen Demodulator, der ein empfangenes Trägerbandsignal orthogonal demoduliert, um ein komplexes Basisbandsignal zu erzeugen, und eine orthogonale Transformationseinheit, die eine orthogonale Transformation am komplexem Basisbandsignal durchführt, um ein komplexes Symbolsignal in einer Frequenzdomäne zu erzeugen, wobei der Frequenzfehlerdetektor beinhaltet: eine komplexe Operationseinheit zum Erzeugen einer komplexen Signalserie, eine Referenzsignalzufuhreinheit zum Erzeugen einer komplexen Referenzsignalserie, eine Korrelationsoperationseinheit zum Berechnen einer Mehrzahl von Verteilungen von Korrelationswerten zwischen der durch die komplexe Operationseinheit erzeugten komplexen Signalserie und der komplexen Referenzsignalserie und eine Spitzendetektionseinheit zum Detektieren, aus der Mehrzahl von Verteilungen, einer Verteilung mit einer maximalen Spitze.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung adressiert diese Probleme mit der Aufgabe, einen Frequenzfehlerdetektor und ein Detektionsverfahren, die einen Trägerfrequenzfehler mit weniger Berechnung detektieren können, und einen Empfänger, der den Frequenzfehlerdetektor enthält, bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung detektiert ein Frequenzfehlerdetektor einen Trägerfrequenzfehler in einem Empfänger, der einen Empfangsabschnitt aufweist, der aus einem Sender ein gesendetes Signal, in welchem eine Mehrzahl von Unterträgern mit zueinander abweichenden Unterträgerfrequenzen durch Frequenzteilermultiplexen kombiniert sind, empfängt und ein empfangenes Trägerbandsignal ausgibt, einen orthogonalen Demodulator, der das empfangene Trägerbandsignal orthogonal demoduliert, um ein komplexes Basisbandsignal zu erzeugen, und eine orthogonale Transformationseinheit, die eine orthogonale Transformation am komplexem Basisbandsignal durchführt, um ein komplexes Symbolsignal in einer Frequenzdomäne zu erzeugen. Der Frequenzfehlerdetektor beinhaltet: eine bekannte Signalextraktionseinheit zum Extrahieren einer empfangenen bekannten Signalserie aus dem komplexen Symbolsignal; eine komplexe Operationseinheit zum Erzeugen einer komplexen Signalserie durch Ausführen einer ersten komplexen Operation am empfangenen bekannten Signalserie, um eine Phasenrotationskomponente aufzuheben, die der empfangenen bekannten Signalserie durch die orthogonale Transformation auferlegt ist; eine Referenzsignalzufuhreinheit zum Erzeugen einer komplexen Referenzsignalserie durch Ausführen einer zweiten komplexen Operation identisch zur ersten komplexen Operation an einer bekannten Signalserie identisch zu einer am Sender verwendeten bekannten Signalserie; eine Korrelationsoperationseinheit zum Berechnen einer Mehrzahl von Verteilungen von Korrelationswerten zwischen den durch die komplexe Operationseinheit erzeugten komplexen Signalserie und der komplexen Referenzsignalserie; und eine Spitzendetektionseinheit zum Detektieren, aus der Mehrzahl von Verteilungen, einer Verteilung mit einer maximalen Spitze. Die Korrelationsoperationseinheit berechnet die Mehrzahl von Verteilungen durch mehrmals Versetzen der Relativposition der komplexen Signalserie in Bezug auf die komplexe Referenzsignalserie auf der Frequenzachse. Die Spitzendetektionseinheit detektiert den Trägerfrequenzfehler aus dem relativen Positionsversatz entsprechend der Verteilung mit der Maximal-Spitze.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Empfänger: einen Empfangsabschnitt, der aus einem Sender ein gesendetes Signal, in welchem eine Mehrzahl von Unterträgern mit zueinander abweichenden Unterträgerfrequenzen durch Frequenzteilermultiplexing kombiniert sind, empfängt und ein empfangenes Trägerbandsignal ausgibt; einen lokalen Oszillator zum Erzeugen eines Oszillationssignals, das eine lokale Oszillationsfrequenz aufweist; einen orthogonalen Demodulator zur Verwendung des oszillierenden Signals zum orthogonalen Demodulieren des empfangenen Trägerbandsignals und Erzeugen eines komplexen Basisbandsignals; eine orthogonale Transformationseinheit zum Durchführen einer orthogonalen Transformation am komplexen Basisbandsignal, um ein komplexes Basisbandsignal in der Frequenzdomäne zu erzeugen; eine bekannte Signalextraktionseinheit zum Extrahieren einer empfangenen bekannten Signalserie aus dem komplexen Symbolsignal; eine komplexe Operationseinheit zum Erzeugen einer komplexen Signalserie durch Ausführen einer ersten komplexen Operation an der empfangenen bekannten Signalserie, um eine Phasenrotationskomponente aufzuheben, die der empfangenen bekannten Signalserie durch die orthogonale Transformation verliehen ist; eine Referenzsignalzufuhreinheit zum Erzeugen einer komplexen Referenzsignalserie durch Ausführen einer zweiten komplexen Operation identisch zur ersten komplexen Operation an einer bekannten Signalserie identisch zu einer bekannte Signalserie, die im Sender verwendet wird; eine Korrelationsoperationseinheit zum Berechnen einer Mehrzahl von Verteilungen von Korrelationswerten zwischen der durch die komplexe Operationseinheit erzeugten komplexen Signalserie und der komplexen Referenzsignalserie; und eine Spitzendetektionseinheit zum Detektieren aus der Mehrzahl von Verteilungen, einer Verteilung mit einer maximalen Spitze. Die Korrelationsoperationseinheit berechnet die Mehrzahl von Verteilungen durch mehrmals Versetzen der Relativposition der komplexen Signalserie in Bezug auf die komplexe Referenzsignalserie auf der Frequenzachse. Die Spitzendetektionseinheit detektiert einen Trägerfrequenzfehler aus dem relativen positionalen Versatz entsprechend der Verteilung mit der maximalen Spitze. Der lokale Oszillator steuert die lokale Oszillationsfrequenz zum Reduzieren des Trägerfrequenzfehlers.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Detektieren eines Trägerfrequenzfehlers in einem Empfänger, der aus einem Sender ein gesendetes Signal empfängt, in welchem eine Mehrzahl von Unterträgern mit zueinander unterschiedlichen Unterträgerfrequenzen durch Frequenzteilermultiplexen kombiniert sind, empfängt, ein empfangenen Trägerbandsignal ausgibt und das empfangenen Trägerbandsignal orthogonal demoduliert, um ein komplexes Basisbandsignal zu erzeugen, die Schritte: Extrahieren einer bekannten Signalserie aus einer komplexen Symbolsignalserie, welche durch Durchführen einer orthogonalen Transformation am komplexen Basisbandsignal erzeugt wird; Erzeugen einer komplexen Signalserie durch Ausführen einer ersten komplexen Operation an der empfangenen bekannten Signalserie, um eine Phasenrotationskomponente aufzuheben, die der bekannten Signalserie durch die orthogonalen Transformation verliehen wurde; Erzeugen einer komplexen Referenzsignalserie durch Ausführen einer zweiten komplexen Operation identisch zur ersten komplexen Operation an einer bekannten Signalserie identisch zu einer im Sender verwendeten bekannten Signalserie; Berechnen einer Mehrzahl von Verteilungen von Korrelationswerten zwischen der komplexen Signalserie und der komplexen Referenzsignalserie durch mehrmals Versetzen der Relativposition der komplexen Signalserie in Bezug auf die komplexe Referenzsignalserie auf der Frequenzachse; Detektieren einer maximalen Spitze aus der Mehrzahl von Verteilungen; und Detektieren des Trägerfrequenzfehlers aus dem relativen positionalen Versatz entsprechend der maximalen Spitze.
In der vorliegenden Erfindung wird keine inverse Fourier-Transformation benötigt, weil die Effekte der Phasenrotation in der orthogonalen Transformation aufgrund eines zeitlichen Fehlers vermieden werden. Die notwenige Berechnungsmenge wird daher stark reduziert. Wenn der Frequenzfehlerdetektor durch Hardware implementiert wird, werden sowohl die Schaltungsgröße als auch der Stromverbrauch des Frequenzfehlerdetektors reduziert.
Figurenliste
In den angehängten Zeichnungen:

1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration eines Empfängers in einer ersten Ausführungsform der Erfindung illustriert;
2A bis 2C illustrieren schematisch die Konfiguration eines gesendeten Rahmens, der einem digitalen Audiorundfunk- (DAB, digital audio broadcasting) Standard entspricht;
3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration des zweiten Frequenzfehlerdetektors in der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration des Frequenzfehlerdetektors in der ersten Ausführungsform illustriert;
5 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration einer komplexen Operationseinheit in der ersten Ausführungsform illustriert;
6A -6C illustrieren schematisch Signalwerte bei entsprechenden Unterträgerfrequenzen;
7 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Spitzendetektionseinheit in der ersten Ausführungsform illustriert;
8 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration der Korrelationsoperationseinheit in der ersten Ausführungsform illustriert;
9A ist ein Graph, der eine beispielhafte Korrelationswertverteilung zeigt, wenn der Trägerfrequenzfehler Null ist;
9B ist ein Graph, der eine beispielhafte Korrelationswertverteilung zeigt, wenn es einen Trägerfrequenzfehler von +5 Unterträgern gibt;
10 ist ein Graph, der die Verarbeitung jedes zweiten Unterträgersignals in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung illustriert;
11 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration des ersten Frequenzdetektors in einer dritten Ausführungsform illustriert;
12 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration des ersten Frequenzdetektors in einer vierten Ausführungsform zeigt;
13 ist ein Graph, der Synchronisationssymbole in Bereichen mit großer und kleiner Störung illustriert;
14 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration des ersten Frequenzdetektors in einer fünften Ausführungsform illustriert;
15 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Berechnungsvorrichtung, die konfiguriert ist, die Funktionen der ersten Frequenzdetektoren in den vorstehenden Ausführungsformen mittels Computerprogrammen zu implementieren;
16 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Verarbeitungsprozedur in einer sechsten Ausführungsform der Erfindung illustriert;
17 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil der Verarbeitungsprozedur in der sechsten Ausführungsform detaillierter illustriert; und
18 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Verarbeitungsprozedur in einer siebten Ausführungsform illustriert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung werden untenstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welcher gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen angezeigt werden.
Erste Ausführungsform
Bezug nehmend auf 1 beinhaltet der Empfänger 1 in der ersten Ausführungsform ein Empfangsantennenelement Rx, einen Tuner 11, einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 12, einen Lokaloszillator 13 und einen Orthogonaldemodulator 14.
Der Tuner 11 empfängt ein Radiosignal über das Empfangsantennenelement Rx. Der Tuner 11 führt analoge Signalverarbeitung wie etwa Tuning-Verarbeitung am empfangenen Radiosignal durch, um ein Empfangsträgerband-Analogsignal zu erzeugen, das er an den Analog-Digital-Wandler 12 ausgibt. Der Analog-Digital-Wandler 12 wandelt das empfangene Trägerbandanalogsignal in ein empfangenes Digitalsignal um, das er an den Orthogonaldemodulator 14 ausgibt. Das empfangene Digitalsignal ist ein Mehrträgersignal, das durch digitales Modulieren und Multiplexen einer Mehrzahl von zueinander orthogonalen Unterträgern erzeugt wird. In der ersten Ausführungsform wird ein orthogonales Frequenzteilermultiplex-(OFDM) Signal als ein bestimmter Typ eines Multiträgersignals verwendet.
Der Lokaloszillator 13 liefert ein Oszillationssignal Os mit einer variablen Lokaloszillationsfrequenz f_s an den Orthogonaldemodulator 14. Der Lokaloszillator 13 kann beispielsweise konfiguriert sein unter Verwendung eines numerisch gesteuerten Oszillators (NCO). Obwohl es wünschenswert ist, dass die Lokaloszillationsfrequenz f_s zur Trägerfrequenz f_c passt, die zur Übertragung des Funksignals durch den (nicht gezeigten) Sender verwendet wird, passt f_s nicht immer zu f_c. es kann ein Trägerfrequenzfehler zwischen der Lokaloszillationsfrequenz f_s und der Trägerfrequenz f_c vorliegen. Der Lokaloszillator 13 ist betreibbar, die variable Lokaloszillationsfrequenz f_s so zu steuern, dass der Trägerfrequenzfehler reduziert wird, auf Basis von aus den ersten und zweiten Frequenzfehlerdetektoren 21 und 22 zugeführten Frequenzfehlersignalen Ds1, Ds2.
Der Orthogonaldemodulator 14 verwendet das Oszillationssignal Os, um das empfangene Trägerbanddigitalsignal orthogonal zu demodulieren und ein empfangenes Basisbandsignal r(t) zu erzeugen. Die Variable t in r(t) bezeichnet die Zeit. Das empfangene Basisbandsignal r(t) ist ein komplexes Signal, das eine In-Phasen-Komponente und eine Quadraturkomponente beinhaltet. Falls die durch das komplexe Signal repräsentierende komplexe Zahl als I+ jQ bezeichnet wird (wobei j die Einheitsimaginärzahl ist), ist die In-Phasen-Komponente ein Signal, das den Realteil I der komplexen Zahl repräsentiert und ist die Quadraturkomponente ein Signal, das den Imaginärteil Q repräsentiert.
Ein dem Digitalaudiorundfunk-(DAB) Standard, welcher ein terrestrischer digitale Audiorundfunkstandard ist, genügendes Sendeformat kann als ein beispielhaftes Übertragungsformat des empfangenen Signals verwendet werden. Wie in 2A gezeigt, beinhaltet jeder gesendete Rahmen einen Synchronisationskanalteil, einen schnellen Informationskanal (FIC, fast information channel)-Teil und einen Hauptservicekanal (MSC, main service channel)-Teil. Der Rahmensendezeitraum ist ungefähr 96 Millisekunden. Wie in 2B gezeigt, beinhaltet der Synchronisationskanalteil ein Null-Symbol-Intervall und ein Phasenreferenzsymbol (PRS)-Intervall.
Das PRS-Intervall wird verwendet, um eine bekannte Serie von Symbolsignalen, die im (nicht gezeigten) Sender unter Verwendung beispielsweise einer pseudo-zufälligen Binärbitsequenz (PRBS) erzeugt sind, zu senden. Der FIC-Teil beinhaltet drei schnelle Informationsblöcke (FIBs). Außer bezüglich des Nullsymbols besteht der gesendete Rahmen aus einer Mehrzahl von OFDM-Symbolen.
Wie in 2C gezeigt, beinhaltet ein einzelnes OFDM-Symbol eine valides Symbolintervall, in welchem eine Mehrzahl von Datensymbolen durch Frequenzmultiplexen kombiniert werden, und ein Wachintervall (GI), das ein redundantes Signal identisch zum Folgeende des validen Symbols enthält. Das PRS beinhaltet zumindest ein OFDM-Symbol. In der ersten Ausführungsform ist das GI unmittelbar vor dem validen Symbolintervall platziert, jedoch ist diese Konfiguration nicht beschränkend; beispielsweise kann das GI stattdessen unmittelbar nach dem validen Symbolintervall platziert sein.
Die im OFDM-Signal verwendete k-te Unterträgerfrequenz f_k wird beispielsweise als folgende Gleichung angegeben. $f_{k} = f_{C} + k \times f_{0}$
In dieser Gleichung ist f_c eine Referenzträgerfrequenz. Der Versatz f_o ist gleich 1/Tu, wobei Tu die Länge des validen Symbolintervalls im OFDM-Symbol ist. Die Ganzzahl k ist die Unterträgernummer, die von 0 bis N-1 (wobei N eine positive Ganzzahl ist) reicht. Die Unterträgerfrequenzbeabstandung ist daher konstant und gleich f_o.
Wieder Bezug nehmend auf 1, beinhaltet der Empfänger 1 auch eine orthogonale Transformationseinheit 15, einen Differentialdemodulator 16 und einen Kanaldecodierer 17. Die Transformationseinheit 15 tastet das empfangene Basisbandsignals mehrmals während eines einzelnen validen Symbolintervalls ab, führt eine diskrete Fourier-Transformation (DFT) an den Abtastwerten durch und gibt ein komplexes Symbolsignal in der Frequenzdomäne aus. Übrigens kann das komplexe Symbolsignal unter Verwendung einer anderen orthogonalen Transformation statt der DFT erzeugt werden.
Von der Ausgabe aus der DFT 15 empfängt der Differentialdemodulator 16 als eine Eingabe das dem FIC-Teil und dem MSC-Teil entsprechende komplexe Symbolsignal, außer bezüglich des Synchronisationskanalteils, und demoduliert differentiell das empfangene komplexe Symbolsignal, um eine empfangene Datenserie zu erzeugen. Der Kanaldecodierer 17 beinhaltet einen Viterbi-Decodierer 18 und einen Reed-Solomon-Decodierer (RS-Decodierer) 19. Der Viterbi-Decodierer 18 und der RS-Decodierer 19 führen eine Viterbi-Decodierung und eine Reed-Solomon-Decodierung an der aus dem Differentialdemodulator 16 empfangenen Datenserie durch. Ein Quelldecodierer 20 decodiert die Ausgabe aus dem Kanaldecodierer 17, um Audiodaten zu erhalten. Es wird erkannt werden, dass der Differentialdemodulator 16, der Kanaldecodierer 17 und der Quelldecodierer 20 eine beispielhafte Konfiguration bilden, auf welche die Erfindung nicht beschränkt ist.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet der Empfänger 1 in der ersten Ausführungsform weiter einen ersten Frequenzfehlerdetektor 21 und einen zweiten Frequenzfehlerdetektor (Schmalbandfehlerdetektor) 22 zum Detektieren eines Trägerfrequenzfehlers. Der zweite Frequenzfehlerdetektor 22 arbeitet, um einen Trägerfrequenzfehler innerhalb der Unterträgerfrequenzbeabstandung zu detektieren; der erste Frequenzfehlerdetektor 21 arbeitet, um einen Trägerfrequenzfehler bei ganzzahligen Mehrfachen des Unterträgerfrequenzabstands zu detektieren.
Bezug nehmend auf 3, beinhaltet der zweite Frequenzfehlerdetektor 22 eine Verzögerungseinheit 41, eine Korrelationsoperationseinheit 42, eine Durchschnittsbildungseinheit 43 und eine Operationseinheit 45.
Die Verzögerungseinheit 41 verzögert das Basisbandsignal r(t), das aus dem Orthogonaldemodulator 14 empfangen ist, um die Länge des validen Symbolintervalls Tu, um ein empfangenes, verzögertes Basisbandsignal r(t-Tu) zu erzeugen. Die Korrelationsoperationseinheit 42 arbeitet zum Berechnen einer Korrelation zwischen dem empfangenen Basisbandsignal r(t) und dem empfangenen verzögerten Basisbandsignal r(t-Tu) und zum Erzeugen eines Korrelationssignals Corr(t). Spezifischer berechnet sie das Produkt des empfangenen Basisbandsignals r(t) und des komplexen Konjugats r*(t-tu) des empfangenen verzögerten Basisbandsignals r(t-Tu) als Korrelationssignal Corr(t).
In der ersten Ausführungsform, wenn es einen Trägerfrequenzfehler Δf innerhalb des Unterträgerfrequenzabstands zwischen der lokalen Oszillationsfrequenz f_s und der Trägerfrequenz f_c gibt, beinhaltet das empfangene Basisbandsignal r(t) eine Phasenfehlerkomponente (= 2 π·Δf·t), gezeigt in der folgenden Gleichung (1). $r (t) = s (t) exp (- j 2 π \cdot Δ ƒ \cdot t)$
In dieser Gleichung ist s(t) die empfangene Basisbandsignalkomponente, wenn es keinen Trägerfrequenzfehler Δf gibt.
Weil ds redundante Signal GI identisch zum Folgeende des validen Symbols ist, wie in 2C gezeigt, gilt die folgende Gleichung (2). $s (t) = s (t - T u)$
Die Korrelationsoperationseinheit 42 kann das durch die nachfolgende Gleichung (3) gegebene Korrelationssignal Corr(t) berechnen. $C o r r (t) = r (t) \times r * (t - T u) = {| s (t) |}^{2} exp (j 2 π \cdot Δ ƒ \cdot T u)$
Der Trägerfrequenzfehler Δf des Korrelationssignals Corr(t) kann daher aus der nachfolgenden Gleichung (4) ermittelt werden. $Δ ƒ = \frac{1}{2 π \cdot T u} {tan}^{- 1} [\frac{Im (C o r r (t))}{Re (C o r r (t))}]$
In dieser Gleichung bezeichnet tan^-1(x) die Arctangensfunktion einer Variable x, ist Re(Corr(t)) der Realteil oder die In-Phasen-Komponente des Korrelationssignals Corr(t) und ist Im(Corr(t)) der Imaginärteil oder die Quadraturkomponente des Korrelationssignals Corr(t).
Aufgrund der Effekte von Rauschen und Multipfadabschwächung kann eine Verzerrung im Empfangssignal auftreten. Der Zweck der Durchschnittsbildungseinheit 43 in dem zweiten Frequenzfehlerdetektor 22 besteht darin, solche Effekte durch Mitteln der Ausgabe aus der Korrelationsoperationseinheit 42 während des GI zu vermeiden. Die Operationseinheit 45 kann den Trägerfrequenzfehler Δf aus der Ausgabe aus der Durchschnittsbildungseinheit 43 unter Verwendung von Gleichung (4) berechnen. Die Operationseinheit 45 liefert das den Trägerfrequenzfehler Δf repräsentierende Frequenzfehlersignal Ds2 an den Lokaloszillator 13. Es wird erkannt werden, dass die Konfiguration des zweiten Frequenzfehlerdetektors 22 nicht auf die in 3 gezeigte Konfiguration beschränkt ist.
Als Nächstes wird die Konfiguration des ersten Frequenzfehlerdetektors 21 beschrieben.
Bezug nehmend auf 4 beinhaltet der erste Frequenzfehlerdetektor 21 eine bekannte Signalextraktionseinheit, spezifischer eine Synchronisationssignal-Extraktionseinheit 31, eine erste komplexe Operationseinheit 32, eine Referenzsignalzufuhreinheit 33, eine Korrelationsoperationseinheit 36 und eine Spitzendetektionseinheit 37.
Die Synchronisationssignal-Extraktionseinheit 31 arbeitet zum Extrahieren eines dem PRS (2B) entsprechenden Synchronisationssymbols aus dem aus der DFT 15 ausgegebenen komplexen Symbolsignal als das empfangene, bekannte Signal. Das der Unterträgerfrequenz f_k entsprechende Synchronisationssymbol wird als F(f_k) bezeichnet. Das empfangene Basisbandsignal r(t), das die Synchronisationssymbolkomponente F(f_k) beinhaltet, kann dann beispielsweise durch die nachfolgende Gleichung (5) repräsentiert werden. $r (t) = \frac{1}{\sqrt{N}} \sum_{k = 0}^{N - 1} F (ƒ_{k}) exp (j 2 π \cdot ƒ_{k} \cdot t)$
Durch Durchführen einer DFT an N Abtastwerten des empfangenen Basisbandsignals r(t) kann die Transformationseinheit 15 N Synchronisationssymbole F(f_k) ausgeben (wobei k von Null bis N - 1) variiert), wie unten beschrieben. $r (t) \Rightarrow F (f_{k})$
Jedoch kann es einen zeitlichen Versatz (zeitlichen Fehler) t₀ zwischen der Verarbeitungszeit der DFT 15 und dem PRS geben. Dieser zeitliche Fehler t₀ kann auftreten, wenn der Zeitpunkt, zu dem die DFT-Einheit 15 das empfangene Basisbandsignal r(t) abtastet, vom korrekten Zeitpunkt abweicht oder die Position, an der die Abtastung des empfangenen Basisbandsignals beginnt, von der korrekten Position abweicht. Wenn es einen zeitlichen Fehler t₀ in der DFT gibt, gibt die DFT-Einheit 15 ein durch Addieren einer Phasenrotationskomponente exp(-j2π·f_k·t_o) zum Synchronisationssymbol F(f_k) erzeugtes Synchronisationssymbol G(f_k) aus, wie unten gezeigt. $r (t - t_{0}) \Rightarrow G (ƒ_{k}) = F (ƒ_{k}) exp (- j 2 π \cdot ƒ_{k} \cdot t_{0})$
Die DFT 15 gibt hierdurch ein Synchronisationssymbol G(f_k) entsprechend jeder Unterträgerfrequenz f_k aus, wie in 6A gezeigt. Die erste komplexe Operationseinheit 32 empfängt die Synchronisationssymbole G(f_o), G(f₁), G(f₂), G(f₃), ... seriell in der Reihenfolge der Unterträgernummer. Die erste komplexe Operationseinheit 32 führt eine erste komplexe Operation am empfangenen Synchronisationssymbol G(f_k) aus, um die Phasenrotationskomponente exp(-j2π·f_k·t_o) aufzuheben. Wie in 5 gezeigt, beinhaltet die erste komplexe Operationseinheit 32 eine erste Signalverzögerungseinheit 46, einen ersten komplexen Multiplizierer 47, eine zweite Signalverzögerungseinheit 48 und einen zweiten komplexen Multiplizierer 49.
Die erste Signalverzögerungseinheit 46 verzögert die Synchronisationssymbole, welche die erste komplexe Operationseinheit 32 seriell empfängt, um die Länge des Unterträgerfrequenzabstands. Wenn die erste komplexe Operationseinheit 32 ein Synchronisationssymbol G(f_k) empfängt, gibt die erste Signalverzögerungseinheit 46 ein verzögertes Synchronisationssignal G(f_k-1), welches durch Verzögern des Synchronisationssymbols G(f_k) um eine Unterträgerfrequenzabstandslänge erzeugt wird, aus. Der erste komplexe Multiplizierer 47 multipliziert das verzögerte Synchronisationssymbol G(f_k-1) und das komplexe Konjugat G*(f_k) des empfangenen Synchronisationssymbols G(f_k) miteinander, um ein Produktsignal S(f_k) zu erzeugen. Das Produktsignal S(f_k) wird durch die nachfolgende Gleichung (6) angegeben. $S (ƒ_{k}) = G (ƒ_{k - 1}) G * (ƒ_{k}) = F (ƒ_{k - 1}) F * (ƒ_{k}) exp [- j 2 π (ƒ_{k - 1} - ƒ_{k}) t_{0})]$
Der erste komplexe Multiplizierer 47 gibt dadurch ein Produktsignal S(f_k) entsprechend jeder Unterträgerfrequenz f_k aus, wie in 6B gezeigt. Beim Empfangen eines Produktsignals S(f_k) aus dem ersten komplexen Multiplizierer 47 verzögert gleichermaßen die zweite Signalverzögerungseinheit 48 das Produktsignal S(f_k) um die Länge des Unterträgerfrequenzabstandes und gibt das verzögerte Produktsignal S(f_k-1) aus. Der zweite komplexe Multiplizierer 49 multipliziert das verzögerte Produktsignal S(f_k-1) und das komplexe Konjugat G*(f_k) des empfangenen Produktsignals S(f_k) miteinander, um ein Produktsignal D(f_k) zu erzeugen, das durch die nachfolgende Gleichung (7A) angegeben wird. $D (ƒ_{k}) = S (ƒ_{k - 1}) S * (ƒ_{k})$
Das Produktsignal D(f_k) wird auch durch die nachfolgende Gleichung (7B) gegeben, welche aus Gleichungen (6) und (7A) erhalten wird. $D (ƒ_{k}) = F (ƒ_{k - 2}) F * (ƒ_{k - 1}) F (ƒ_{k}) F * (ƒ_{k - 1}) exp [- j 2 π ((ƒ_{k - 2} - ƒ_{k - 1}) - (ƒ_{k - 1} - ƒ_{k})) t_{0}]$
Da der Unterträgerfrequenzabstand konstant ist, reduziert sich Gleichung (7B) auf die nachfolgende Gleichung (7C), welche zeigt, dass das Produktsignal D(f_k) durch Aufheben der Phasenrotationskomponente ermittelt wird. $D (ƒ_{k}) = F (ƒ_{k - 2}) F * (ƒ_{k - 1}) F (ƒ_{k}) F * (ƒ_{k - 1})$
Der zweite komplexe Multiplizierer 49 gibt ein Produktsignal D(f_k) entsprechend jeder Unterträgerfrequenz f_k aus, wie oben beschrieben und in 6C gezeigt.
Wie in 4 gezeigt, führt die Referenzsignalzufuhreinheit 33 eine zweite komplexe Operation identisch zur ersten komplexen Operation, die oben beschrieben ist, an einer im Sender verwendeten bekannten Synchronisationssymbolserie aus und gibt ein resultierendes komplexes Referenzsignal R(f_k) aus. Spezifischer beinhaltet die Referenzsignalzufuhreinheit 33 eine bekannte Signalerzeugungseinheit 34, welche die bekannten Synchronisationssymbole liefert, und eine zweite komplexe Operationseinheit 35, die eine zweite komplexe Operation identisch zur ersten komplexen Operation an der Ausgabe aus der Bekanntsignalerzeugungseinheit 34 ausführt. Wie in 7 gezeigt, beinhaltet die zweite komplexe Operationseinheit 35 eine erste Signalverzögerungseinheit 61, welche dieselbe Verzögerungsfunktion wie die erste Signalverzögerungseinheit 46 aufweist, eine erste komplexe Operationseinheit 62, welche dieselben komplexe Multiplikationsfunktion wie der erste komplexe Multiplizierer 47 aufweist, eine zweite Signalverzögerungseinheit 63, welche dieselbe Verzögerungsfunktion wie die zweite Signalverzögerungseinheit 48 aufweist, und eine zweite komplexe Operationseinheit 64, welche dieselbe komplexe Multiplikationsfunktion wie die zweite komplexe Operationseinheit 64 aufweist.
Die in 4 gezeigte Korrelationsoperationseinheit 36 berechnet eine Mehrzahl von Verteilungen von Kombinationswerten zwischen der Serie von komplexen Referenzsignalen R(f_k) und der Serie von Produktsignalen D(f_k) durch mehrmals Versetzen der Relativposition der Produktsignal D(f_k)-Serie in Bezug auf die komplexe Referenzsignal R(f_k)-Serie auf der Frequenzachse.
Wie in 8 gezeigt, beinhaltet die Korrelationsoperationseinheit 36 einen Puffer 70, der zeitweilig das empfangene Produktsignal D(f_k) und das komplexe Referenzsignal R(f_k) speichert. Der Puffer 70 gibt die Serie von komplexen Referenzsignalen R(f_k) aus und gibt simultan eine Serie von Produktsignalen D(f_k-i), die durch Versetzen der Unterträgerposition (Unterträgernummer) um I (wobei I eine Ganzzahl ist) in Bezug auf die Serie des komplexen Referenzsignals R(f_k) erzeugt wird, aus. Eine komplexe Konjugationseinheit 71 gibt die koaxialen Konjugate R*(f_k) der komplexen Referenzsignale R(f_k), die aus dem Puffer 70 empfangen werden, aus.
Ein Komplexmultiplizierer 72 multipliziert jedes Produktsignal D(f_k-i), das aus dem Puffer 70 empfangen wird, mit dem komplexen Konjugat R*(f_k). Der komplexe Multiplizierer 72 trennt den Realteil und den Imaginärteil aus dem sich ergebenden Produkt und liefert den Realteil an einen Realteil-Seriellspeichereinheit 73 und den Imaginärteil an eine Imaginärteil-Seriellspeichereinheit 74.
Die Realteil-Seriellspeichereinheit 73 speichert die realen Teile für alle Unterträger; die Imaginärteil-Seriellspeichereinheit 74 speichert die Imaginärteile für alle Unterträger. Eine Leistungsberechnungseinheit 75 liest die zwei Realteile aus der Realteil-Seriellspeichereinheit 73 und die Imaginärteile aus der Imaginärteil-Seriellspeichereinheit 74 aus und berechnet eine Serie von Leistungswerten als eine Verteilung von Korrelationswerten. Wenn der Wert des Realteils RC ist und der Wert des Imaginärteils IC ist, wird jeder Leistungswert Pw durch die nachfolgende Gleichung (8) angegeben. $P w = R C^{2} + I C^{2}$
Statt des Leistungswerts Pw kann ein Amplitudenwert Am berechnet werden, wie durch die nachfolgende Gleichung (9) gezeigt. $A m = {(R C^{2} + I C^{2})}^{1 / 2}$
Die Korrelationsoperationseinheit 36 erzeugt eine Mehrzahl von Verteilungen durch Versetzen der Relativposition (Unterträgerposition) der Produktsignal-D(f_k)-Serie in Bezug auf die komplexe Referenzsignal-R(f_k)-Serie um verschiedene Beträge, und liefert die erzeugten Verteilungen an die Spitzendetektionseinheit 37 in 4. Die Spitzendetektionseinheit 37 detektiert aus der Mehrzahl von durch die Korrelationsoperationseinheit 36 berechneten Verteilungen die Verteilung mit dem maximalen Spitzenleistungswert und kann einen Trägerfrequenzfehler aus dem relativen Positionsversatz entsprechend der Verteilung mit der maximalen Spitze detektieren.
Beispielhafte Verteilungen sind in 9A für den Fall eines Null-Trägerfrequenzfehlers und in 9B für den Fall eines Trägerfrequenzfehlers äquivalent zu fünf Unterträgerabständen gezeigt. In 9A tritt der maximale Spitzenwert auf, wenn die Relativposition Null ist; in 9B tritt die maximale Spitze auf, wenn die Relativposition um +5 Unterträger versetzt ist.
Der erste Frequenzfehlerdetektor 21 detektiert einen Trägerfrequenzfehler in ganzzahligen Mehrfachen des Unterträgerfrequenzabstands, wie oben beschrieben, und liefert das den detektierten Trägerfrequenzfehler repräsentierende Frequenzfehlersignal Ds1 an den Lokaloszillator 13.
In der ersten oben beschriebenen Ausführungsform, selbst falls es einen zeitlichen Fehler t₀ in der DFT 15 gibt, erzeugt die erste komplexe Operationseinheit 32 im ersten Frequenzfehlerdetektor 21 ein Produktsignal D(f_k), in welchem die von dem zeitlichen Fluss t_o herrührende Phasenrotationskomponente aufgehoben ist. Die Korrelationsoperationseinheit 36 führt Korrelationsoperationen unter Verwendung des erzeugten Produktsignals D(f_k) aus, was Ausgaben erzeugt, aus welchen die Spitzendetektionseinheit 37 einen Trägerfrequenzfehler detektieren kann. Der erste Frequenzfehlerdetektor 21 in der ersten Ausführungsform kann entsprechend einen Trägerfrequenzfehler im ganzzahligen Mehrfachen des Unterträgerfrequenzabstands ohne Ausführen einer IDFT detektieren.
Der in JP 3556047 offenbarte Stand der Technik multipliziert das empfangene Signal mit den komplexen Konjugatwerten des bekannten Signals und führt eine IDFT an den resultierenden Produkten aus, um die Effekte einer Phasenrotation, die vom zeitlichen Fehler herrührt, zu vermeiden. Die erste Ausführungsform jedoch kann die Effekte einer solchen Phasenrotation vermeiden, ohne eine IDFT auszuführen.
Die erste Ausführungsform kann daher die erforderliche Berechnungsleistung stark reduzieren. Wenn der erste Frequenzfehlerdetektor 21 in Hardware implementiert wird, können die Schaltungsgröße und der Stromverbrauch einfach reduziert werden.
Der in JP 3556047 beschriebene konventionelle OFDM-Empfänger führt Korrelations- und IDFT-Operationen mit einem Versatz aus, der in Schritten eines Unterträgers variiert. Das bekannte Signal wird oft durch binäre Phasenverschiebungsverschlüsselung (BPSK) oder DQPSK moduliert, was eine komplexe Multiplikation bei den Korrelationsoperationen unnötig macht. Für ein im N-ten Unterträger gesendetes Symbol, wenn der Versatzbereich (Detektionsbereich) D ist, wird die Anzahl von für eine IDFT notwendigen komplexen Multiplikationsoperationen ungefähr durch den nachfolgenden Ausdruck gegeben. $(N \times {log}_{2} (N)) \times D / 2$
Die Anzahl von komplexen Multiplikationen in der ersten Ausführungsform ist jedoch die Summe der Anzahl von komplexen Multiplikationen, welche durch die erste komplexe Operationseinheit 32 und die zweite komplexe Operationseinheit 35 ausgeführt werden, und der Anzahl von komplexen Multiplikationen, welche durch die Korrelationsoperationseinheit 36 ausgeführt werden, und wird durch den nachfolgenden Ausdruck angegeben. $N \times 4$
Wenn N gleich 1024 ist und D gleich 200 ist, beträgt die Anzahl komplexer Multiplikationen in JP 3556047 ungefähr 1.024.000 und die Anzahl komplexer Multiplikationen in der ersten Ausführungsform beträgt 4096. Die Anzahl komplexer Multiplikationen in der ersten Ausführungsform wird daher auf das ungefähr 1/250-stel der Anzahl in JP 3556047 reduziert.
Die oben beschriebenen Synchronisationssymbole werden oft durch BPSK oder DQPSK moduliert. Die durch die erste komplexe Operationseinheit 32, zweite komplexe Operationseinheit 35 und Korrelationsoperationseinheit 36 ausgeführten komplexen Multiplikationen sind dann im Wesentlichen äquivalent zu komplexen Additionen. Falls die Konfiguration der ersten komplexen Operationseinheit 32, der zweiten komplexen Operationseinheit 35 und der Korrelationsoperationseinheit 36 für diesen Fall optimiert ist, kann die Anzahl komplexer Multiplikationen noch weiter reduziert werden, auf N mal Zwei.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die zweite Ausführungsform ist eine beispielhafte Variation der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Obwohl eine Verarbeitung an Synchronisationssymbolen entsprechend allen N Unterträgern in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, ist es möglich, diese Verarbeitung auf die Synchronisationssymbole in einer vorgegebenen Menge von Unterträgern zu beschränken. Die Anzahl komplexer Multiplikationen kann dann noch weiter reduziert werden. Falls beispielsweise nur die Hälfte der N Unterträgern entsprechenden Synchronisationssymbole prozessiert wird, wird die Anzahl komplexer Multiplikationen gleichermaßen auf die Hälfte reduziert.
10 illustriert diesen Fall: Nur die Synchronisationssignale G(f_o), G(f₂), G(f₄), G(f₆), ... entsprechend jedem zweiten Unterträger werden prozessiert. Die erste Signalverzögerungseinheit 46 in 5 verzögert die Synchronisationssymbole, welche die erste komplexe Operationseinheit 32 seriell empfängt, um die Länge von zwei Unterträgerfrequenzabständen. Wenn die erste komplexe Operationseinheit 32 ein Synchronisationssymbol G(f_k) empfängt, gibt die erste Signalverzögerungseinheit 46 ein verzögertes Synchronisationssymbol G(f_k-2) aus, in welchem das Synchronisationssymbol G(f_k) um zwei Unterträgerfrequenzabstände verzögert ist. Der erste komplexe Multiplizierer 47 multipliziert das verzögerte Synchronisationssymbol G(f_k-2) und das komplexe Konjugat G*(f_k) des empfangenen Synchronisationssymbols G(f_k) miteinander, um ein Produktsignal S(f_k) zu erzeugen. Das Produktsignal S(f_k) wird durch die nachfolgende Gleichung (10) gegeben. $S (ƒ_{k}) = G (ƒ_{k - 2}) G * (ƒ_{k}) = F (ƒ_{k - 2}) F * (ƒ_{k}) exp [- j 2 π (ƒ_{k - 2} - ƒ_{k}) t_{0})]$
Die zweite Signalverzögerungseinheit 48 verzögert gleichermaßen das Produktsignal S(f_k), das aus dem ersten komplexen Multiplizierer 47 empfangen wird, um die Länge von zwei Unterträgerfrequenzabständen und gibt das verzögerte Produktsignal S(f_k-2) aus. Der zweite komplexe Multiplizierer 49 multipliziert das verzögerte Produktsignal S(f_k-2) und das komplexe Konjugat S*(f_k) des empfangenen Produktsignals S(f_k) miteinander, um ein Produktsignal D(f_k) zu erzeugen. Das Produktsignal D(f_k) wird durch die nachfolgende Gleichung (11A) gegeben. $D (ƒ_{k}) = S (ƒ_{k - 2}) S * (ƒ_{k})$
Das Produktsignal D(f_k) wird auch durch die nachfolgende Gleichung (11B) gegeben, die aus den Gleichungen (10) und (11A) erhalten wird. $D (ƒ_{k}) = F (ƒ_{k - 4}) F * (ƒ_{k - 2}) F (ƒ_{k}) F * (ƒ_{k - 2}) exp [- j 2 π ((ƒ_{k - 4} - ƒ_{k - 2}) - (ƒ_{k - 2} - ƒ_{k})) t_{0}]$
Da der Unterträgerfrequenzabstand konstant ist, reduziert sich die Gleichung (11B) auf die folgende Gleichung (11C), welche zeigt, dass das Produktsignal D(f_k) durch Aufheben der Phasenrotationskomponente ermittelt wird. $D (ƒ_{k}) = F (ƒ_{k - 4}) F * (ƒ_{k - 2}) F (ƒ_{k}) F * (ƒ_{k - 2})$
Wie bei der ersten Ausführungsform kann die Korrelationsoperationseinheit 36 in der zweiten Ausführungsform Korrelationsoperationen unter Verwendung eines Produktsignals D(f_k), in welchem die Phasenrotationskomponente aufgehoben ist, und des entsprechenden komplexen Referenzsignals R(f_k) ausführen. Die Spitzendetektionseinheit 37 kann den Trägerfrequenzfehler aus der durch die Korrelationsoperationseinheit 36 erzeugten Ausgabe detektieren.
In der zweiten Ausführungsform kann, weil, einigen der N Unterträger entsprechende, Synchronisationssymbole nicht verarbeitet werden, die Anzahl komplexer Multiplikationen reduziert werden. Weiterhin, selbst falls einige der Synchronisationssymbole unbekannte Signale sind, vorausgesetzt, dass es bekannte Signale in gleichmäßigen Abständen gibt, gestattet die zweite Ausführungsform, dass der Trägerfrequenzfehler unter Verwendung der bekannten Signale detektiert wird. Der Trägerfrequenzfehler kann auch aus den in einem anderen Übertragungsverfahren verwendeten Synchronisationssymbolen entdeckt werden.
Obwohl im oben gegebenen Beispiel die jedem zweiten Unterträger entsprechenden Synchronisationssymbole verarbeitet werden, können stattdessen Synchronisationssymbole entsprechend jedem M-ten Unterträger prozessiert werden (wobei M eine Ganzzahl gleich oder größer zwei ist). Die erste Signalverzögerungseinheit 56 kann dann das empfangene Synchronisationssymbol G(f_k) um die Länge der M Unterträgerfrequenzabstände verzögern und die zweite Signalverzögerungseinheit 48 kann das empfangene Produktsignal S(f_k) um die Länge von M Unterträgerfrequenzabständen verzögern.
Dritte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bezug nehmend auf 11, beinhaltet der erste Frequenzdetektor 21B in der dritten Ausführungsform die Synchronisationssymbol-Extraktionseinheit 31, die erste komplexe Operationseinheit 32, die Korrelationsoperationseinheit 36 und die oben beschriebene Spitzendetektionseinheit 37, und eine andere Referenzsignalzufuhreinheit 33B. Die Konfiguration des Empfängers in der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Konfiguration des Empfängers 1 in der ersten Ausführungsform dadurch, dass er den anderen ersten Frequenzdetektor 21B enthält.
Wie in 11 gezeigt, beinhaltet die Referenzsignalzufuhreinheit 33B eine Signalspeichereinheit 34B, in welcher die komplexen Referenzsignale R(f_k), die oben beschrieben sind, vorgespeichert sind. Die Signalspeichereinheit 34B kann der Korrelationsoperationseinheit 36 eine Serie von komplexen Referenzsignalen R(f_k) entsprechend der Serie von aus der ersten komplexen Operationseinheit 32 ausgegebenen Produktsignalen D(f_k) liefern.
Da die Serie komplexer Referenzsignale R(f_k) die Eigenschaft aufweist, eine Serie von Signalen mit einem festen Muster zu sein, kann durch Vorspeichern der komplexen Referenzsignale R(f_k) in der Signalspeichereinheit 34B die Anzahl komplexer Multiplikationen reduziert werden. Die Anzahl komplexer Multiplikationen, die in der dritten Ausführungsform notwendig ist, wird durch den nachfolgenden Ausdruck gegeben. $N \times 2$
Wenn beispielsweise N gleich 1024 ist und D gleich 200 ist, ist die Anzahl komplexer Multiplikationen in der dritten Ausführungsform 2048, was nur ungefähr 1/500 der Anzahl in JP 3556047 ist.
Vierte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bezug nehmend auf 12, beinhaltet der erste Frequenzfehlerdetektor 21C in der vierten Ausführungsform die Synchronisationssymbol-Extraktionseinheit 31 und die oben beschriebene Spitzendetektionseinheit 37, eine abweichende erste komplexe Operationseinheit 32C, eine Referenzsignalzufuhreinheit 33C und eine Korrelationsoperationseinheit 36C und eine Bereichsauswahleinheit 38. Die Referenzsignalzufuhreinheit 33C beinhaltet die bekannte Signalerzeugungseinheit 34, die oben beschrieben wurde, und eine abweichende zweite komplexe Operationseinheit 35C.
Die Konfiguration des Empfängers in der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der Konfiguration des Empfängers 1 in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, indem der andere erste Frequenzfehlerdetektor 21C enthalten ist. Die Konfigurationen der Synchronisationssymbol-Extraktionseinheit 31, der bekannten Signalerzeugungseinheit 34, und der Spitzendetektionseinheit 37, gezeigt in 12, sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform.
Die Bereichsauswahleinheit 38 arbeitet zum Bestimmen der Signalqualität der Ausgabe aus der Synchronisationssignal-Extraktionseinheit 31 und wählt einen Bereich aus, in welchem die erste komplexe Operationseinheit 32C und die Korrelationsoperationseinheit 36C dazu ausgelegt sind, Operationen an den Signalen durchzuführen. Die Bereichsauswahleinheit 38 liefert Bereichsauswahlinformationen, welche den ausgewählten Bereich anzeigen, an die erste komplexe Operationseinheit 32C, die zweite komplexe Operationseinheit 35C und die Korrelationsoperationseinheit 36C. Spezifischer berechnet die Bereichsauswahleinheit 38 einen Synchronisationssymbolleistungswert, vergleicht den Leistungswert mit einem Schwellenwert und bestimmt die Signalqualität der Synchronisationssymbole aus dem Ergebnis.
Die erste komplexe Operationseinheit 32C führt die oben beschriebene erste komplexe Operation an Synchronisationssymbolen in einer Menge von Unterträgern aus, die durch die Bereichsauswahlinformation bezeichnet sind, und gibt sich ergebende Produktsignale D(f_k) aus. Die zweite komplexe Operationseinheit 35C gibt die komplexen Referenzsignale R(f_k) entsprechend diesen Produktsignalen D(f_k) auf Basis der Bereichsauswahlinformation aus. Die Korrelationsoperationseinheit 36C führt die oben beschriebene Korrelation nur an den Signalen aus, die der durch die Bereichsauswahlinformation bezeichneten Menge an Unterträgern entspricht.
Der erste Frequenzfehlerdetektor 21C kann dadurch einen Trägerfrequenzfehler unter Verwendung nur zuverlässiger Synchronisationssymbole in einem Bereich mit kleiner Störung detektieren, die von Effekten von Mehrpfadabschwächung etc. herrühren. Für den in 13 gezeigten Fall werden Informationen aus auf Unterträgern in den Bereichen mit großer Störung gesendeten Synchronisationssymbolen als unzuverlässig betrachtet und werden nicht bearbeitet; der Trägerfrequenzfehler wird unter Verwendung nur der Synchronisationssymbole im Bereich mit kleiner Störung detektiert. Die Bereichsauswahleinheit 38 kann die Bereichsauswahlinformation ausgeben, wenn der Bereich von Unterträgern, die als mit guter Signalqualität (kleiner Störung) angenommen werden, zumindest eine vorgegebene Länge aufweist.
In der vierten Ausführungsform kann, da ein Trägerfrequenzfehler unter Verwendung nur von Synchronisationssymbolen aus einem zuverlässigen Satz von Unterträgern detektiert wird, die Genauigkeit des Trägerfrequenzfehlers verbessert werden, selbst wenn Synchronisationssymbole durch Mehrpfadeffekte und dergleichen, wie oben beschrieben gestört sind.
Fünfte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bezug nehmend auf 14, beinhaltet der erste Frequenzfehlerdetektor 21D in der fünften Ausführungsform die Synchronisationssymbol-Extraktionseinheit 31 und die oben beschriebene Peak-Detektionseinheit 37, eine abweichende erste komplexe Operationseinheit 32D, Referenzsignalzufuhreinheit 33D, Korrelationsoperationseinheit 36D und Bereichsauswahleinheit 38D, eine Positionsinformations-Speichereinheit 39 und eine Signalbezeichnungseinheit 40. Die Referenzsignalzufuhreinheit 33D beinhaltet die oben beschriebene bekannte Signalerzeugungseinheit 34 und eine andere zweite komplexe Operationseinheit 35D.
Die Konfiguration des Empfängers in der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von der Konfiguration des Empfängers 1 in der ersten Ausführungsform dadurch, dass der unterschiedliche erste Frequenzfehlerdetektor 21D enthalten ist. Die Konfiguration der Synchronisationssymbol-Extraktionseinheit 31, der bekannten Signalerzeugungseinheit 34 und der Spitzendetektionseinheit 37, die in 14 gezeigt sind, ist dieselbe wie in der ersten Ausführungsform.
Die Positionsinformations-Speichereinheit 39 speichert Positionsinformationen, die vorausgewählte Unterträger bezeichnen, aus den oben beschriebenen N Unterträgern. Die Bereichsauswahleinheit 38D beliefert die erste komplexe Operationseinheit 32D und die zweite komplexe Operationseinheit 35D mit Auswahlinformationen, die den durch die in der Positionsinformations-Speichereinheit 39 gespeicherten Positionsinformationen bezeichneten Satz von Unterträgern auswählt.
Die erste komplexe Operationseinheit 32D führt die oben beschriebene erste komplexe Operation an Synchronisationssymbolen in der Menge von Unterträgern, die durch die Auswahlinformation bezeichnet sind, aus, und gibt die resultierenden Produktsignale D(f_k) aus. Die zweite komplexe Operationseinheit 35D gibt die komplexen Referenzsignale R(f_k) entsprechend diesen Produktsignalen D(f_k) auf Basis der Auswahlinformationen aus.
Die Signalbezeichnungseinheit 40 informiert die Korrelationsoperationseinheit 36D über die Signale, die aus der ersten komplexen Operationseinheit 32D und der zweiten komplexen Operationseinheit 35D ausgegeben werden, entsprechend der Menge an Unterträgern, welche durch die in der Positionsinformations-Speichereinheit 39 gespeicherten Positionsinformation bezeichnet sind. Die Korrelationsoperationseinheit 36D führt die oben beschriebene Korrelation nur an diesen Signalen durch.
Weil der erste Frequenzfehlerdetektor 21D wie oben beschrieben konfiguriert ist, selbst wenn Synchronisationssymbole auf N Unterträgern gesendet werden, werden komplexe Operationen und Korrelationen nur an K der N Unterträger (wobei K kleiner als N) ausgeführt. Die Anzahl von Korrelationen kann dadurch um einen Faktor von K/N reduziert werden.
Um die Berechnungsbelastung noch weiter zu reduzieren, kann die Signalspeichereinheit 34B in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform anstelle der Referenzsignalzufuhreinheit 33D verwendet werden.
Indem Positionsinformationen, die in irregulären oder zufälligen Intervallen beabstandete Unterträger auswählen, in der Positionsinformations-Speichereinheit 39 gespeichert werden, ist es möglich, Mehrpfadeffekte, welche bei gleichen Unterträgerintervallen beabstandete Signale stören, zu reduzieren.
Sechste Ausführungsform
Alle oder ein Teil der Funktionen der ersten Frequenzdetektoren 21, 21B, 21C, 21D in den ersten bis fünften Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, können entweder in Hardware-Ressourcen oder über Zusammenarbeit zwischen Hardware-Ressourcen und Software implementiert werden. Die Funktionen können auch durch ein oder mehrere durch einen, eine Zentraleinheit (CPU) beinhaltenden Mikroprozessor ausgeführte Computer-Programme implementiert werden. Wenn die Funktionen teils über Computerprogramme implementiert sind, kann der Mikroprozessor Teile der Funktionen durch Laden der relevanten Computerprogramme aus einem computerlesbaren Medium und Ausführen der geladenen Computerprogramme implementieren.
Diese Computerprogramme können in einer vorcodierten Form oder auf einem physikalischen Aufzeichnungsmedium wie etwa einer optischen Disk vorgesehen sein oder sie können über eine Kommunikationsleitung wie etwa eine Internet-Verbindung bereitgestellt werden.
Bezug nehmend auf 15 weist der erste Frequenzdetektor 21E in der sechsten Ausführungsform einen Prozessor 51 einschließlich einer CPU, einem wahlfreien Zugriffspeicher (RAM) 52, einem nicht-flüchtigen Speicher 53, einem Hochkapazitäts-Aufzeichnungsmedium 54, einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 55 und einem Bus 56 auf. Es kann beispielsweise ein Flash-Speicher als nicht-flüchtiger Speicher 53 verwendet werden. Eine Festplatte (Magnetdisk) oder eine optische Disk können beispielsweise als das Hochkapazitäts-Aufzeichnungsmedium 54 verwendet werden. Die Eingabe/Ausgabe-(I/) Schnittstelle 55 ist operativ, aus der DFT 15 empfangene Digitalsignale an den Prozessor 51 zu senden, und gibt aus dem Prozessor 51 empfangene Signale nach außen aus.
Der Prozessor 51 kann die Funktionen der ersten Frequenzdetektoren 21, 21B, 21C, 21D in den ersten bis fünften Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, durch Laden von Computerprogrammen aus dem nicht-flüchtigen Speicher 53 oder dem Hochkapazitäts-Aufzeichnungsmedium 54 und Ausführen der geladenen Programme implementieren.
Eine beispielhafte Verarbeitungsprozedur ist in 16 für den Fall gezeigt, in welchem der Prozessor 51 in der sechsten Ausführungsform ein Computerprogramm ausführt, welches die Funktionen des in der ersten Ausführungsform beschriebenen ersten Frequenzfehlerdetektors 21 implementiert.
Wie in 16 gezeigt, extrahiert der Prozessor 51 Synchronisationssymbole aus der Ausgabe der DFT 15 (Schritt S11) und führt die oben beschriebene erste komplexe Operation aus (Schritt S12). Die erste komplexe Operation ist im Flussdiagramm in 17 illustriert. Der Prozessor 51 führt die Funktionen der ersten Signalverzögerungseinheit 46, des ersten komplexen Multiplizierers 47, der zweiten Signalverzögerungseinheit 48 und des zweiten komplexen Multiplizierers 49 in der ersten Ausführungsform durch Verzögern der Synchronisationssymbole (Schritt S21), Multiplizieren der verzögerten Synchronisationssymbole durch die komplexen Konjugate der Synchronisationssymbolen (Schritt S22), Verzögern der sich ergebenden Produktsignale (Schritt S23) und Multiplizieren der verzögerten Produktsignale mit den komplexen Konjugaten der Produktsignale (Schritt S24) durch.
Wieder Bezug nehmend auf 16, führt der Prozessor 51 nunmehr die Funktion der Referenzsignalzufuhreinheit 33 in der ersten Ausführungsform durch, indem er bekannte Signale erzeugt (Schritt S13) und die zweite komplexe Operation an ihnen durchführt (Schritt S14) und dann die Funktion der Korrelationsoperationseinheit 36 in der ersten Ausführungsform durch Berechnen einer Mehrzahl von Verteilungen von Korrelationswerten (Schritt S15), in welchen die Relativposition einer Produktsignalserie um unterschiedliche Beträge versetzt ist (Schritt S17), durchführt. Die Verarbeitung in den Schritten S15 und S17 setzt sich fort (NEIN in Schritt S16), bis die Verarbeitung der Signale in einem vorgegebenen Satz an Unterträgern abgeschlossen ist. Wenn die Verarbeitung der Signale in dem vorgegebenen Satz von Unterträgern abgeschlossen ist (JA in Schritt S16), führt der Prozessor 51 die Funktion der Spitzendetektionseinheit 37 in der ersten Ausführungsform durch, indem er einen Spitzendetektionsprozess ausführt (Schritt S18) und ein, den Trägerfrequenzfehler repräsentierendes Frequenzfehlersignals D_s1 ausgibt (Schritt S19).
Wie oben beschrieben, weil die sechste Ausführungsform einen Trägerfrequenzfehler ohne Ausführen einer IDFT detektiert, kann die Berechnungsbelastung und die erforderliche Berechnungszeit und der Stromverbrauch reduziert werden, wie bei der ersten Ausführungsform.
Siebte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine siebte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Eine beispielhafte Bearbeitungsprozedur ist in 18 für den Fall gezeigt, bei welchem der Prozessor 51 in 15 die Funktionen des in der dritten Ausführungsform beschriebenen ersten Fehlerdetektors 21B ausführt.
Das Flussdiagramm in 18 unterscheidet sich vom Flussdiagramm in 16 dadurch, dass ein Schritt S13B enthalten ist, der die Schritte S13 und S14 in 16 ersetzt. Im Schritt S13B liest der Prozessor 51 eine Serie von komplexen Referenzsignalen R(f_k) aus dem nicht-flüchtigen Speicher 53, die er zuführt, um die Funktion der Signalspeichereinheit 34B in der dritten Ausführungsform durchzuführen. Die Berechnungslast wird dadurch wie in der dritten Ausführungsform reduziert.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen und in den Zeichnungen illustrierten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Es sind auch andere Ausführungsformen möglich. Beispielsweise ist es, statt dass der erste komplexe Multiplizierer 47 das verzögerte Synchronisationssymbol und das komplexe Konjugat des empfangenen Synchronisationssymbols miteinander multipliziert, und der zweite komplexe Multiplizierer 49 das verzögerte Produktsignal und das komplexe Konjugat des Produktsignals, das aus dem ersten komplexen Multiplizierer 47 empfangen wird, miteinander multipliziert, wie in den ersten bis fünften Ausführungsformen beschrieben (5), möglich, dass der erste komplexe Multiplizierer 47 das empfangenen Synchronisationssymbol und das komplexe Konjugat des verzögerten Synchronisationssymbols miteinander multipliziert, und dass der zweite komplexe Multiplizierer 49 das aus dem ersten komplexen Multiplizierer 47 empfangene Produktsignal und das komplexe Konjugat des verzögerten Produktsignals miteinander multiplizieren kann. Der zweite komplexe Multiplizierer 49 gibt dann ein Produktsignal, in welchem die Phasenrotationskomponente aufgehoben ist, aus, wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen.
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass weitere Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, welche durch die angehängten Ansprüche definiert ist, möglich sind.

Claims

Frequenzfehlerdetektor zum Detektieren eines Trägerfrequenzfehler in einem Empfänger, der aufweist einen Empfangsabschnitt, der aus einem Sender ein gesendetes Signal, in welchem eine Mehrzahl von Unterträgern mit zueinander abweichenden Unterträgerfrequenzen durch Frequenzteilermultiplexen kombiniert sind, empfängt und ein empfangenes Trägerbandsignal ausgibt, einen orthogonalen Demodulator, der das empfangene Trägerbandsignal orthogonal demoduliert, um ein komplexes Basisbandsignal zu erzeugen, und eine orthogonale Transformationseinheit, die eine orthogonale Transformation am komplexem Basisbandsignal durchführt, um ein komplexes Symbolsignal in einer Frequenzdomäne zu erzeugen, wobei der Frequenzfehlerdetektor beinhaltet: eine bekannte Signalextraktionseinheit zum Extrahieren einer empfangenen bekannten Signalserie aus dem komplexen Symbolsignal; eine komplexe Operationseinheit zum Erzeugen einer komplexen Signalserie durch Ausführen einer ersten komplexen Operation am empfangenen bekannten Signalserie, um eine Phasenrotationskomponente aufzuheben, die der empfangenen bekannten Signalserie durch die orthogonale Transformation auferlegt ist; eine Referenzsignalzufuhreinheit zum Erzeugen einer komplexen Referenzsignalserie durch Ausführen einer zweiten komplexen Operation identisch zur ersten komplexen Operation an einer bekannten Signalserie identisch zu einer am Sender verwendeten bekannten Signalserie; eine Korrelationsoperationseinheit zum Berechnen einer Mehrzahl von Verteilungen von Korrelationswerten zwischen der durch die komplexe Operationseinheit erzeugten komplexen Signalserie und der komplexen Referenzsignalserie; und eine Spitzendetektionseinheit zum Detektieren, aus der Mehrzahl von Verteilungen, einer Verteilung mit einer maximalen Spitze; wobei die Korrelationsoperationseinheit die Mehrzahl von Verteilungen durch mehrmals Versetzen der Relativposition der komplexen Signalserie in Bezug auf die komplexe Referenzsignalserie auf der Frequenzachse berechnet; und die Spitzendetektionseinheit den Trägerfrequenzfehler aus dem relativen Positionsversatz entsprechend der Verteilung mit der Maximal-Spitze detektiert.
Frequenzfehlerdetektor nach Anspruch 1, wobei die komplexe Operationseinheit weiter umfasst: eine erste Signalverzögerungseinheit zum Verzögern der empfangenen bekannten Signalserie, um eine verzögerte bekannte Signalserie zu erzeugen; einen ersten komplexen Multiplizierer zum Multiplizieren der empfangenen bekannten Signalserie oder der verzögerten bekannten Signalserie mit komplexen Konjugatwerten einer anderen der empfangenen bekannten Signalserie und der verzögerten bekannten Signalserie, um eine erste Produktsignalserie zu erzeugen; eine zweite Signalverzögerungseinheit zum Verzögern der ersten Produktsignalserie, um eine verzögerte Produktsignalserie zu erzeugen; und einen zweiten komplexen Multiplizierer zum Multiplizieren der ersten Produktsignalserie oder der verzögerten Produktsignalserie mit komplexen Konjugatwerten einer anderen der ersten Produktsignalserie und der verzögerten Produktsignalserie, um eine zweite Produktsignalserie zu erzeugen.
Frequenzfehlerdetektor nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend eine Bereichsauswahleinheit zum Bestimmen der Signalqualität der empfangenen bekannten Signalserie und Auswählen eines Bereichs, innerhalb welchem die erste komplexe Operation an der empfangenen bekannten Signalserie durchzuführen ist, wobei die komplexe Operationseinheit die erste komplexe Operation am empfangenen bekannten Signal innerhalb des durch die Bereichsauswahleinheit ausgewählten Bereichs ausführt.
Frequenzfehlerdetektor nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend eine Positionsinformationsspeichereinheit, in der, vorausgewählte Unterträger bezeichnende Positionsinformationen aus der Mehrzahl von Unterträgern gespeichert werden, wobei die komplexe Operationseinheit die erste komplexe Operation an Elementen in der empfangenen bekannten Signalserie entsprechend den durch die Positionsinformationen bezeichneten Unterträgern ausführt; und die Korrelationsoperationseinheit die Mehrzahl von Verteilungen als Verteilungen von Korrelationswerten zwischen den Elementen in der empfangenen bekannten Signalserie entsprechend den durch die Positionsinformation bezeichneten Unterträgern und der durch die komplexe Operationseinheit erzeugten komplexen Signalserie berechnet.
Empfänger, umfassend: einen Empfangsabschnitt, der aus einem Sender ein gesendetes Signal, in welchem eine Mehrzahl von Unterträgern mit zueinander abweichenden Unterträgerfrequenzen durch Frequenzteilermultiplexing kombiniert sind, empfängt und ein empfangenes Trägerbandsignal ausgibt; einen lokalen Oszillator zum Erzeugen eines Oszillationssignals, das eine lokale Oszillationsfrequenz aufweist; einen orthogonalen Demodulator zur Verwendung des oszillierenden Signals zum orthogonalen Demodulieren des empfangenen Trägerbandsignals und Erzeugen eines komplexen Basisbandsignals; eine orthogonale Transformationseinheit zum Durchführen einer orthogonalen Transformation am komplexen Basisbandsignal, um ein komplexes Basisbandsignal in der Frequenzdomäne zu erzeugen; eine bekannte Signalextraktionseinheit zum Extrahieren einer empfangenen bekannten Signalserie aus dem komplexen Symbolsignal; eine komplexe Operationseinheit zum Erzeugen einer komplexen Signalserie durch Ausführen einer ersten komplexen Operation an der empfangenen bekannten Signalserie, um eine Phasenrotationskomponente aufzuheben, die der empfangenen bekannten Signalserie durch die orthogonale Transformation verliehen ist; eine Referenzsignalzufuhreinheit zum Erzeugen einer komplexen Referenzsignalserie durch Ausführen einer zweiten komplexen Operation identisch zur ersten komplexen Operation an einer bekannten Signalserie identisch zu einer bekannte Signalserie, die im Sender verwendet wird; eine Korrelationsoperationseinheit zum Berechnen einer Mehrzahl von Verteilungen von Korrelationswerten zwischen der durch die komplexe Operationseinheit erzeugten komplexen Signalserie und der komplexen Referenzsignalserie; und eine Spitzendetektionseinheit zum Detektieren aus der Mehrzahl von Verteilungen, einer Verteilung mit einer maximalen Spitze, wobei die Korrelationsoperationseinheit die Mehrzahl von Verteilungen durch mehrmals Versetzen der Relativposition der komplexen Signalserie in Bezug auf die komplexe Referenzsignalserie auf der Frequenzachse berechnet; die Spitzendetektionseinheit einen Trägerfrequenzfehler aus dem relativen positionalen Versatz entsprechend der Verteilung mit der maximalen Spitze detektiert; und der lokale Oszillator die lokale Oszillationsfrequenz zum Reduzieren des Trägerfrequenzfehlers steuert.
Empfänger nach Anspruch 5, weiter umfassend eine Bereichsauswahleinheit zum Bestimmen der Signalqualität der empfangenen bekannten Signalserie und Auswählen eines Bereichs, innerhalb welchem die erste komplexe Operation an der empfangenen bekannten Signalserie durchzuführen ist, wobei die komplexe Operationseinheit die erste komplexe Operation am empfangenen bekannten Signal innerhalb des durch die Bereichsauswahleinheit ausgewählten Bereichs ausführt.
Empfänger nach Anspruch 5, weiter umfassend eine Positionsinformationsspeichereinheit, in der, vorausgewählte Unterträger bezeichnende Positionsinformationen aus der Mehrzahl von Unterträgern gespeichert werden, wobei: die komplexe Operationseinheit die erste komplexe Operation an Elementen in der empfangenen bekannten Signalserie entsprechend den durch die Positionsinformationen bezeichneten Unterträgern ausführt; und die Korrelationsoperationseinheit die Mehrzahl von Verteilungen als Verteilungen von Korrelationswerten zwischen den Elementen in der empfangenen bekannten Signalserie entsprechend den durch die Positionsinformation bezeichneten Unterträgern und der durch die komplexe Operationseinheit erzeugten komplexen Signalserie berechnet.
Verfahren zum Detektieren eines Trägerfrequenzfehlers in einem Empfänger, der aus einem Sender ein gesendetes Signal empfängt, in welchem eine Mehrzahl von Unterträgern mit zueinander unterschiedlichen Unterträgerfrequenzen durch Frequenzteilermultiplexen kombiniert sind, empfängt, ein empfangenen Trägerbandsignal ausgibt und das empfangene Trägerbandsignal orthogonal demoduliert, um ein komplexes Basisbandsignal zu erzeugen, wobei das Verfahren umfasst: Extrahieren einer bekannten Signalserie aus einer komplexen Symbolsignalserie, welche durch Durchführen einer orthogonalen Transformation am komplexen Basisbandsignal erzeugt wird; Erzeugen einer komplexen Signalserie durch Ausführen einer ersten komplexen Operation an der empfangenen bekannten Signalserie, um eine Phasenrotationskomponente aufzuheben, die der bekannten Signalserie durch die orthogonalen Transformation verliehen wurde; Erzeugen einer komplexen Referenzsignalserie durch Ausführen einer zweiten komplexen Operation identisch zur ersten komplexen Operation an einer bekannten Signalserie identisch zu einer im Sender verwendeten bekannten Signalserie; Berechnen einer Mehrzahl von Verteilungen von Korrelationswerten zwischen der komplexen Signalserie und der komplexen Referenzsignalserie durch mehrmals Versetzen der Relativposition der komplexen Signalserie in Bezug auf die komplexe Referenzsignalserie auf der Frequenzachse; Detektieren einer maximalen Spitze aus der Mehrzahl von Verteilungen; und Detektieren des Trägerfrequenzfehlers aus dem relativen positionalen Versatz entsprechend der maximalen Spitze.
Verfahren nach Anspruch 8, weiter umfassend: Bestimmen der Signalqualität der empfangenen bekannten Signalserie; und Auswählen eines Bereichs, innerhalb welchem die erste komplexe Operation an der empfangenen bekannten Signalserie durchzuführen ist; wobei die erste komplexe Operation an dem empfangenen bekannten Signal innerhalb des ausgewählten Bereichs ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, weiter umfassend das Referenzieren einer Positionsinformations-Speichereinheit, in welcher Positionsinformationen, die vorausgewählte Unterträger aus der Mehrzahl von Unterträgern bezeichnen, gespeichert werden, wobei die erste komplexe Operation an Elementen in der empfangenen bekannten Signalserie entsprechend den durch die Positionsinformationen bezeichneten Unterträgern ausgeführt wird; und die Mehrzahl von Verteilungen als Verteilungen von Korrelationswerten zwischen den Elementen in der empfangenen bekannten Signalserie entsprechend zu Unterträgern berechnet werden, welche durch die Positionsinformation und die komplexe Signalserie bezeichnet sind.