DE102013222178B4 - Control Method for Signal Timing and Frequency Deviation Compensation of the Orthogonal Frequency Division Multiplexing System - Google Patents
Control Method for Signal Timing and Frequency Deviation Compensation of the Orthogonal Frequency Division Multiplexing System Download PDFInfo
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Abstract
Steuerverfahren für Signalzeitgebung und Frequenzabweichungskompensation des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilnehmer-Signal M-Unterträger belegt, und bestehend aus den folgenden Schritten:(101) dass die Signalempfangsseite des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems das Zeitbereichssignal y(n) empfängt und anschließend ein separiertes Zeitbereichspilotfrequenzsignal y(n) an der Empfangsseite je nach empfangenem Zeitbereichssignal y(n) erzielt, wofür die Gleichung n=1,...,N gilt, wobei N als die Frequenzbereichspunktzahl für die Fourier-Schnelltransformation gilt, wobei der Frequenzbereich der Fourier-Schnelltransformation 1∼N beträgt,(102) dass das Zeitbereichspilotfrequenzsignal y(n) an der Empfangsseite in einen komplementären Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereich Y(k) =FFT(y(n)) durch die Fourier-Schnelltransformation konvertiert wird, wofür die Gleichungen n=1,...,N und k=1,...,N gelten,(103) dass das Frequenzbereichssignal Y(k) an der Empfangsseite in Verbindung mit dem zu sendenden Pilotfrequenzsignal P(k) anhand der folgenden Formel gebracht wird, um entsprechenden Schätzwert H(k) nach dem Beseitigen der Pilotfrequenzauswirkung zu ermitteln:(104) dass eine grobe zeitgebungsbezogene Abschätzung an dem ermittelten Schätzwert H(k) je nach Einstellung der Unterträger-Schrittweite Δm vorgenommen wird, um einen entsprechenden Zeitgebungsabweichungsschätzwert Δt zu ermitteln,(105) dass eine Zeitgebungskompensation an der Pilotfrequenz in Abhängigkeit von der Größe des Zeitgebungsabweichungsschätzwerts Δt anhand der folgenden Formel vorgenommen wird,(106) dass die Unterträger-Schrittweite Δm verlängert wird und die obigen Schritte (104) und (105) wiederholt werden, wobei die Wiederholungszahl je nach Bandbreite des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems sowie Belegungszustand der Unterträger des Teilnehmer-Signals bestimmt wird,(107) dass die Unterträger-Schrittweite Δm nach einer bestimmten Genauigkeitsanforderung verlängert wird und die obigen Schritte (104) und (105) wiederholt werden, um eine feine zeitgebungsbezogene Abschätzung an dem ermittelten Schätzwert H(k) vorzunehmen, und(108) dass eine Zeitgebungswiederherstellung an dem Zeitbereichspilotfrequenzsignal y(n) an der Empfangsseite vorgenommen wird.A control method for signal timing and frequency deviation compensation of the orthogonal frequency division multiplexing system, characterized in that the subscriber signal occupies M subcarriers, and comprising the steps of: (101) that the signal receiving side of the orthogonal frequency division multiplexing system receives the time domain signal y (n) and then a separated time domain pilot frequency signal y (n) at the receiving end depending on the received time domain signal y (n), for which the equation n = 1, ..., N holds, where N is the frequency domain point number for the Fourier fast transform, the frequency range of the Fourier fast transform 1~N, (102) that the time-domain pilot-frequency signal y (n) at the receiving side is converted to a complementary Fourier fast transform frequency range Y (k) = FFT (y (n)) by the Fourier fast transformation, for which the equations n = 1 , ..., N and k = 1, ..., N, (103) that the frequency domain signal l Y (k) at the receiving side in conjunction with the pilot frequency signal P (k) to be transmitted is given the following formula to obtain corresponding estimate H (k) after elimination of the pilot frequency effect: (104) that a rough timing related estimate the estimated estimate H (k) is made according to the setting of the subcarrier pitch .DELTA.m to obtain a corresponding timing deviation estimation value .DELTA.t (105) that timing compensation is performed on the pilot frequency depending on the magnitude of the timing deviation estimation value .DELTA.t by the following formula; (106) that the sub-carrier pitch Δm is lengthened and the above steps (104) and (105) are repeated, the repetition number being determined according to the bandwidth of the orthogonal frequency-division multiplexing system and occupancy state of the subcarriers of the subscriber signal Subcarrier step size Δm after a certain Accuracy request is lengthened and the above steps (104) and (105) are repeated to make a fine timing related estimate on the detected estimate H (k); and (108) timing recovery is performed on the time domain pilot frequency signal y (n) at the receiving side becomes.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf die Funkverkehrtechnik, insbesondere auf die orthogonale Frequenzmultiplexkommunikationstechnik, und betrifft ein Steuerverfahren für Signalzeitgebung und Frequenzabweichungskompensation des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems.The invention relates to the radio traffic engineering, in particular to the orthogonal frequency division multiplex communication technique, and relates to a control method for signal timing and frequency deviation compensation of the orthogonal frequency division multiplexing system.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren (OFDM) weist viele Eigenschaften wie schnelle Datenübertragung, hohen Spektralnutzungsgrad und Anti-Mehrwege auf. Seit den vergangenen Jahren ist die OFDM-Technik in dem Bereich vom mobilen und/oder feststehenden Datenübertragen erfolgreich eingesetzt, z.B. asymmetrische digitale Teilnehmeranschlussleitung (ADSL), Digitaler Videorundfunk (DVB-T und DVB-H), und WLAN (Wireless LAN), usw. Zurzeit ist das OFDM als die wettbewerbsfähigste Übertragungstechnologie für den Mobilfunk der vierten Generation betrachtet.Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) has many features such as fast data transmission, high spectral efficiency and anti-multipath. For the past few years, the OFDM technique has been successfully used in the field of mobile and / or fixed data transmission, e.g. Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL), Digital Video Broadcasting (DVB-T and DVB-H), and Wireless LAN (WLAN), etc. At present, OFDM is considered the most competitive transmission technology for fourth generation mobile communications.
Weil das OFDM einen Kanal in dem Frequenzbereich in mehrere orthogonale Sub-Kanäle aufteilen kann, wobei die Trägerwellen der verschiedenen Sub-Kanälen miteinander orthogonal bleiben und die Spektren gegeneinander überschnitten sind, ist es möglich, die Störungen zwischen den Sub-Kanälen zu vermindern und den Nutzungsgrad der Spektren zu erhöhen. Das OFDM-System ist deshalb gegen den Frequenzversatz sehr empfindlich. Selbst ein sehr kleiner Frequenzversatz kann die Orthogonalität zwischen den Unterträgern gefährden, was zur Störung (ICI) zwischen den Trägerwellen, und somit zur schlimmen Absenkung der Systemfunktionsfähigkeit führt.Because the OFDM can divide a channel in the frequency domain into a plurality of orthogonal sub-channels, with the carrier waves of the different sub-channels remaining orthogonal with each other and the spectra being overlapped with each other, it is possible to reduce the interference between the sub-channels and the Increase the degree of utilization of the spectra. The OFDM system is therefore very sensitive to the frequency offset. Even a very small frequency offset can jeopardize the orthogonality between the subcarriers, leading to interference (ICI) between the carrier waves, and thus to a poor reduction in system performance.
Eine weitere Schwierigkeit beim Realisieren des OFDM-Systems liegt darin, dass das System einer anspruchsvollen Synchronisation unterliegt, weil das OFDM-System im Vergleich zu Einzelträgerwellen hinsichtlich der Zeitgebungsabweichungen empfindlicher ist. Symbolische Zeitgebungsabweichung bedeutet die Vorlaufzeit oder Verzögerung des FFT-Fensters beim Demodulieren der OFDM-Symbol. Falls die symbolische Zeitgebungsabweichung zu groß ist und die Zusammenzählung des Zeitgebungsversatzes mit der Erweitungslänge der maximalen Zeitverzögerung somit kleiner als die Länge der Zyklusvorsilbe ist, wird die Störung (ISI) zwischen den Zeichen hervorgerufen, was zum Zerstören der OFDM-Symbol und Absenken des Systemverhaltens führt. Es ist offensichtlich, dass eine korrekte symbolische Zeitgebungsabweichungsabschätzung für das Realisieren des OFDM-Systems entscheidend ist.Another difficulty in implementing the OFDM system is that the system is subject to sophisticated synchronization because the OFDM system is more sensitive to timing variations compared to single carrier waves. Symbolic timing deviation means the lead time or delay of the FFT window when demodulating the OFDM symbol. If the symbolic timing deviation is too large and the cumulation of the timing offset with the extension length of the maximum time delay is thus less than the length of the cycle prefix, the interference (ISI) is caused between the characters, resulting in destroying the OFDM symbol and lowering the system behavior , It is obvious that correct symbolic timing deviation estimation is critical to the realization of the OFDM system.
Es ist für die Planung des OFDM-Empfängers sehr wichtig, wie man den Zeitgebungsgleichlauf sowie die Effizienz und Genauigkeit der Trägerwellenfrequenzabweichungsabschätzung erhöht.It is very important for the planning of the OFDM receiver how to increase the timing tracking as well as the efficiency and accuracy of the carrier wave frequency deviation estimation.
Aus
Aus
Aus
Im Stand der Technik ist ferner ein auf die OFDM-Zeitgebung und Trägerwellenfrequenzabweichung bezogenes Kombi-Sychronisationsverfahren bekannt. Bei den meisten Algorithmen ergeben sich die Zeitgebungs- und die Trägerwellenfrequenzabweichungs-Abschätzungen aus den Berechnungen anhand der empfangenen Signale. Im Juni 2011 hat
Es sei doch bemerkt, dass das zuvor genannte Verfahren nicht in der Lage ist, sehr genaue Zeitgebung zu erbringen, da einerseits eine große Menge der FFT-Operation dafür erforderlich ist, weshalb sich die das Verfahren nutzenden Produkte sehr schwierig oder nur mit aufwendigen Kosten realisieren lassen, andererseits eine Zunahme der FFT-Punktzahl bzw. massive Steigerung der zu verarbeitenden Berechnungsgröße erforderlich ist, da eine hochgenaue Zeitgebung eine vielfache oder dutzendfache Signal-Probenahme in Anspruch nimmt.It should be noted that the aforementioned method is not able to provide very accurate timing because, on the one hand, a large amount of FFT operation is required, which is why the products using the method are very difficult or expensive to implement On the other hand, an increase in the FFT score or massive increase in the amount of computation to be processed is required, since a highly accurate timing requires a multiple or dozens of times signal sampling.
Inhalt der ErfindungContent of the invention
Ausgehend von den Nachteilen der herkömmlichen Ausführungsform ist ein Steuerverfahren für Signalzeitgebung und Frequenzabweichungskompensation des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems bereitgestellt, welches die Zeitgebung während der ergebenen ganzzahlig vielfachen Frequenzabweichungsabschätzung aus der Frequenzbereichsverarbeitung genau rechnen kann, so dass eine hohe Genauigkeit der Zeitgebungs- und Frequenzabweichungs-Abschätzung nur mittels einer kleinen Berechnungsgröße zur Verfügung steht und somit geringe Anwendungskosten sowie leichte Realisierungen möglich sind.Based on the disadvantages of the conventional embodiment, there is provided a control method for signal timing and frequency deviation compensation of the orthogonal frequency division multiplexing system which can accurately calculate the timing during the resulting integer multiple frequency deviation estimation from the frequency domain processing, so that high accuracy of the timing and frequency deviation estimation can be achieved only by means of one small calculation size is available and thus low application costs and easy implementations are possible.
Zum Lösen der Aufgabe wird mit der Erfindung ein Steuerverfahren für Signalzeitgebung und Frequenzabweichungskompensation des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems vorgeschlagen, bei dem vorgesehen ist,
- - dass das Teilnehmer-Signal M- Unterträger belegt, (101) dass die Signalempfangsseite des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems das Zeitbereichssignal y(n) empfängt und anschließend ein separiertes Zeitbereichspilotfrequenzsignal yp(n) an der Empfangsseite je nach empfangenem Zeitbereichssignal y(n) erzielt, wofür die Gleichung n = 1,...,N gilt, wobei N als die Frequenzbereichspunktzahl für die Fourier-Schnelltransformation gilt, wobei der Frequenzbereich der Fourier-
Schnelltransformation 1~N beträgt, - - (102) dass das Zeitbereichspilotfrequenzsignal yp(n) an der Empfangsseite in einen komplementären Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereich Yp(k) = FFT(yp(n)) durch die Fourier-Schnelltransformation konvertiert wird, wofür die Gleichungen n = 1,...,N und k = 1,...,N gelten,
- - (103) dass das Frequenzbereichssignal Yp(k) an der Empfangsseite in Verbindung mit dem zu sendenden Pilotfrequenzsignal P(k) anhand der folgenden Formel gebracht wird, um entsprechenden Schätzwert H(k) nach dem Beseitigen der Pilotfrequenzauswirkung zu ermitteln:
- - (104) dass eine grobe zeitgebungsbezogene Abschätzung an dem ermittelten Schätzwert H(k) je nach Einstellung der Unterträger-Schrittweite Δm vorgenommen wird, um einen entsprechenden Zeitgebungsabweichungsschätzwert Δt zu ermitteln,
- - (105) dass eine Zeitgebungskompensation an der Pilotfrequenz in Abhängigkeit von der Größe des Zeitgebungsabweichungsschätzwerts Δt anhand der folgenden Formel vorgenommen wird,
- - (106) dass die Unterträger-Schrittweite Δm verlängert wird und die obigen Schritte (104) und (105) wiederholt werden, wobei die Wiederholungszahl je nach Bandbreite des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems sowie Belegungszustand der Unterträger des Teilnehmer-Signals bestimmt wird,
- - (107) dass die Unterträger-Schrittweite Δm nach einer bestimmten Genauigkeitsanforderung verlängert wird und die obigen Schritte (104) und (105) wiederholt werden, um eine feine zeitgebungsbezogene Abschätzung an dem ermittelten Schätzwert H(k) vorzunehmen, und
- - (108) dass eine Zeitgebungswiederherstellung an dem Zeitbereichspilotfrequenzsignal yp(n) an der Empfangsseite vorgenommen wird.
- (101) that the signal receiving side of the orthogonal frequency division multiplexing system receives the time domain signal y (n) and then obtains a separated time domain pilot frequency signal y p (n) at the receiving side according to the received time domain signal y (n), for which the equation n = 1, ..., N holds, where N is the frequency domain point number for the Fourier fast transformation, the frequency range of the Fourier fast transformation being 1 ~ N,
- (102) that the time domain pilot frequency signal y p (n) at the receiving side is converted into a complementary Fourier fast transformation frequency range Y p (k) = FFT (y p (n)) by the Fourier fast transformation, for which the equations n = 1, ..., N and k = 1, ..., N apply,
- - (103) that the frequency domain signal Y p (k) at the receiving side in conjunction with the pilot frequency signal P (k) to be transmitted is given the following formula to obtain corresponding estimated value H (k) after elimination of the pilot frequency effect:
- (104) a coarse timing-related estimate is made on the determined estimate H (k) depending on the setting of subcarrier step size Δm to determine a corresponding timing deviation estimate Δt,
- - (105) that timing compensation is performed on the pilot frequency depending on the magnitude of the timing deviation estimation value Δt by the following formula.
- - (106) incrementing the sub-carrier pitch Δm and repeating the above steps (104) and (105), the repetition number being determined according to the bandwidth of the orthogonal frequency-division multiplexing system and occupancy state of the subcarriers of the subscriber signal,
- - (107) incrementing the sub-carrier pitch Δm after a certain accuracy requirement and repeating the above steps (104) and (105) to make a fine timing-related estimate on the determined estimate H (k), and
- - (108) that timing recovery is performed on the time domain pilot frequency signal y p (n) at the receiving side.
Zweckmäßig ist es, wenn der Schritt (104) die folgenden Sub-Schritte umfasst:
- (104-1) Ermitteln von tg(k) laut der folgenden Formel durch die Division der Schätzwerte H der beiden Frequenzpunkte, die voneinander einen Abstand von Δm aufweisen und innerhalb des Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereichs durch das Teilnehmer-Signal belegt sind:
- (104-2) Ermitteln des Mittelwertes aus allen tg(k) zum Ermitteln von tg_ave anhand der folgenden Formel:
- (104-3) Ermitteln des Zeitgebungsabweichungsschätzwertes Δt anhand der folgenden Formel:
- (104-1) Determining tg (k) according to the following formula by dividing the estimated values H of the two frequency points spaced from each other by Δm and occupied by the subscriber signal within the Fourier fast transformation frequency range:
- (104-2) Find the mean of all tg (k) to find tg_ave using the following formula:
- (104-3) determining the timing deviation estimation value Δt by the following formula:
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Steuerverfahrens kann vorgesehen sein, dass das erneute Einstellen der Unterträger-Schrittweite Δm bei dem Schritt (107) folgendermaßen erfolgt:
- - erneutes Einstellen der Unterträger-Schrittweite Δm je nach Belegungszustand der Teilnehmer in dem positiven und negativen Frequenzbereich:
- - Re-setting the subcarrier step size Δm depending on the occupancy state of the participants in the positive and negative frequency range:
Bei diesem Steuerverfahren ist npos die erste Frequenzpunktnummer, die in dem Nullfrequenzbereich und dem positiven Frequenzbereich innerhalb des Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereichs durch das Teilnehmer-Signal belegt ist, während nneg die erste Frequenzpunktnummer ist, die in dem negativen Frequenzbereich innerhalb des Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereichs durch das Teilnehmer-Signal belegt ist.In this control method, n pos is the first frequency point number occupied in the zero frequency range and the positive frequency range within the Fourier fast transform frequency range by the subscriber signal, while n neg is the first frequency point number in the negative frequency range within the Fourier fast transform frequency range the subscriber signal is busy.
Der positive Frequenzbereich gilt als der positive Frequenzbereich beim Umsetzen des Teilnehmer-Signals auf das Basisband zum Verarbeiten und bezieht sich auf alle über der Mitte der Systembandbreite liegenden Frequenzpunkte im Hinblick auf die durch die Teilnehmer belegte Systembandbreite. Der negative Frequenzbereich bezieht sich auf alle unter der Mitte der Systembandbreite liegenden Frequenzpunkte. Der Systembandbreite-Mittenfrequenzpunkt gilt im Allgemeinen als der Frequenznullpunkt während der Verarbeitung des Basisband-Signals. In dem Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereich gelten die Nummer 1∼N/2+1 als der Nullfrequenzbereich bzw. die positiven Frequenzbereichspunkte und die Nummern N/2+2∼N als die negativen Frequenzbereichspunkte.The positive frequency range is considered to be the positive frequency range in translating the subscriber signal to baseband for processing, and refers to all frequency points above the center of the system bandwidth with respect to the system bandwidth occupied by the subscribers. The negative frequency range refers to all frequency points below the center of the system bandwidth. The system bandwidth center frequency point is generally considered to be the frequency zero during processing of the baseband signal. In the Fourier fast transform frequency range, the
Bei dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren kann der Schritt (108) zweckmäßigerweise die folgenden Sub-Schritte umfassen:
- (108-1) Umwandeln des Zeitbereichspilotfrequenzsignals yp(n) an der Empfangsseite in das Frequenzbereichssignal Y(k) durch die Fourier-Schnelltransformation anhand der folgenden Formel:
- (108-2) zeitgebungsbozogenes Kompensieren an dem Frequenzbereichssignal Y(k) anhand der folgenden Formel,
- (108-3) Umwandeln des kompensierten Frequenzbereichssignals Y_comp(k) in das Zeitbereichssignal, um eine weitere Signalverarbeitung zu ermöglichen.
- (108-1) converting the time-domain pilot-frequency signal y p (n) at the receiving side into the frequency-domain signal Y (k) by the Fourier fast-transformation using the following formula:
- (108-2) timing-compensated on the frequency-domain signal Y (k) by the following formula,
- (108-3) converting the compensated frequency domain signal Y_comp (k) into the time domain signal to enable further signal processing.
Ferner kann be idem Steuerverfahren mit Vorteil vorgesehen sein, dass der Schritt (101) die folgenden Sub-Schritte umfasst:
- (101-1) Empfangen des Zeitbereichssignals y(n) durch die Signalempfangsseite des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems,
- (101-2) Umsetzen des Mittenfrequenzpunktes von dem Zeitbereichssignal y(n) in den Nullfrequenzbereich, um das Signal y-shift(n) nach dem Spektralversetzen zu erfassen, falls das Zeitbereichssignal y(n) nur in dem positiven Frequenzbereich oder nur in dem negativen Frequenzbereich liegt, oder in dem positiven Frequenzbereich und dem negativen Frequenzbereich asymmetrisch verlegt ist,
- (101-3) Ermitteln des Zeitbereichspilotfrequenzsignals yp(n) an der Empfangsseite gemäß dem spektralversetzten Signal y_shift(n).
- (101-1) receiving the time domain signal y (n) through the signal receiving side of the orthogonal frequency division multiplexing system,
- (101-2) converting the center frequency point from the time domain signal y (n) to the zero frequency range to detect the signal y-shift (n) after the spectral shift if the time domain signal y (n) is only in the positive frequency range or only in the positive frequency range negative frequency range, or is asymmetrically shifted in the positive frequency range and the negative frequency range,
- (101-3) Determining the time domain pilot frequency signal y p (n) at the receiving side in accordance with the spectrally offset signal y_shift (n).
Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn das Umsetzen des Mittenfrequenzpunktes von dem Zeitbereichssignal y(n) in den Nullfrequenzbereich zum Erfassen des spektralversetzten Signals y_shift(n) folgendermaßen erfolgt: Ermitteln des spektralversetzten Signals y_shift(n) anhand der folgenden Formel:
In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass das Steuerverfahren die folgenden Sub-Schritte zwischen dem Schritt (102) und dem Schritt (103) umfasst, falls das empfangene Signal eine ganzzahlig mehrfache Frequenzabweichung hat:
- (203) Feststellen eines ganzzahlig mehrfachen Frequenzversatzes ΔF je nach Spektralschwerpunkt,
- (204) Erneutes Berechnen der durch das Teilnehmer-Signal belegten M-Unterträger m1+ΔF'∼mM +ΔF anhand des festgestellten ganzzahlig mehrfachen Frequenzversatzes ΔF, wobei die folgenden Sub-Schritte nach dem Schritt (108) vorgegeben sind:
- (207) Ganzzahlig mehrfaches frequenzabweichungsbezogenes Kompensieren an dem Zeitbereichspilotfrequenzsignal yp(n) an der Empfangsseite.
- (203) determining an integer multiple frequency offset ΔF according to the spectral centroid,
- (204) Re-calculating the M-subcarrier m 1 + ΔF'm M + ΔF occupied by the subscriber signal on the basis of the determined integer multiple frequency offset ΔF, the following sub-steps being predefined after step (108):
- (207) Integer multiple frequency deviation related compensation to the time domain pilot frequency signal y p (n) at the receiving side.
Bei diesem Steuerverfahren kann mit Vorteil das Feststellen eines ganzzahlig mehrfachen Frequenzversatzes ΔF je nach Spektralschwerpunkt folgende Schritte aufweisen:
- (203-1) Berechnen der Energie jedes Frequenzpunktes des Frequenzbereichssignals und Generieren eines Energiespektrums,
- (203-2) Rauschunterdrücken an dem generierten Energiespektrum,
- (203-3) Berechnen des sich aus der Rauschunterdrückung ergebenden Spektralschwerpunktes,
- (203-4) Feststellen eines ganzzahlig mehrfachen Frequenzversatzes ΔF gemäß dem sich ergebenden Spektralschwerpunkt.
- (203-1) calculating the energy of each frequency point of the frequency domain signal and generating an energy spectrum,
- (203-2) noise suppression on the generated energy spectrum,
- (203-3) calculating the spectral centroid resulting from the noise suppression;
- (203-4) detecting an integer multiple frequency offset ΔF according to the resulting spectral centroid.
Das vorliegende Steuerverfahren dient zum Erfassen verschiedener Zeitgebungsschätzbereiche und Genauigkeitsabweichungsschätzwerte mithilfe der Unterträger verschiedener Schrittweiten, zum zeitgebungsbezogenen Abschätzen je nach Phasenlagenabweichung in dem positiven bzw. negativen Signalfrequenzbereich, um die zeitgebungs- und frequenzabweichungsbezogene Schätzungsgenauigkeit nur mittels einer kleinen Berechnungsgröße effektiv zu verbessern, und zum genauen Zeitgebungsabschätzen während der Erzielung einer ganzzahlig mehrfachen Frequenzabweichungsabschätzung durch das Verarbeiten des Frequenzbereichs, falls ein Signal einer ganzzahlig mehrfachen Frequenzabweichung besteht. Das so konzipierte Steuerverfahren für Signalzeitgebung und Frequenzabweichungskompensation des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems ist durch geringe Anwendungskosten und leichte Realisierungsart gekennzeichnet.The present control method is for detecting various timing estimation ranges and accuracy deviation estimates using the subcarriers of different step widths for timing-related estimation depending on the phase deviation in the positive and negative signal frequency ranges, respectively, to effectively improve the timing and frequency deviation related estimation accuracy only by a small amount of computation and accurate timing estimation while obtaining an integer multiple frequency deviation estimate by processing the frequency range if a signal of an integer multiple frequency deviation exists. The so-designed control method for signal timing and frequency deviation compensation of the orthogonal frequency division multiplexing system is characterized by low application cost and ease of implementation.
Figurenlistelist of figures
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung, die in
-
1 ein Schrittdiagramm des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens, -
2 die Ansicht des Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereichs des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens, -
3 eine schematische Darstellung der auf den Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereich gemappten orthogonalen Frequenzmultiplexsystembandbreite bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform und -
4 ein Schrittdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens
-
1 a step diagram of the control method according to the invention, -
2 the view of the Fourier fast transformation frequency range of the control method according to the invention, -
3 a schematic representation of the mapped to the Fourier fast transformation frequency range orthogonal frequency division multiplex system bandwidth in the embodiment according to the invention and -
4 a step diagram of a preferred embodiment of the control method according to the invention
Beschreibung der bevorzugten AusführungsformDescription of the preferred embodiment
In
Angenommen, dass sowohl der positive Frequenzbereich als auch der negative Frequenzbereich durch die Teilnehmer-Signale belegt sind, belegen die Teilnehmer-Signale M- Unterträger m1∼mM in dem positiven/negativen Frequenzbereich sowie in dem Nullfrequenzbereich, wobei der minimale Unterträger m1 in dem negativen Frequenzbereich liegt, während sich der maximale Unterträger mM in dem positiven Frequenzbereich befindet. Komplementär mit den Unterträgern in dem negativen Frequenzbereich bleibt der Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereich n1∼N, während die Unterträger in dem Nullfrequenzbereich und dem positiven Frequenzbereich komplementär mit dem Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereich 1∼nM bleiben, so umfasst das Steuerverfahren die folgenden Schritte:
- (101) dass die Signalempfangsseite des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems das Zeitbereichssignal y(n) empfängt und anschließend ein separiertes Zeitbereichspilotfrequenzsignal yp(n) an der Empfangsseite je nach empfangenem Zeitbereichssignal y(n) erzielt, wofür die Gleichung n=1,...,N gilt,
- (102) dass das Zeitbereichspilotfrequenzsignal yp(n) an der Empfangsseite in einen komplementären Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereich Yp(k)=FFT(yp(n)) durch die Fourier-Schnelltransformation konvertiert wird, wofür die Gleichungen n=1,...,N und k=1,...,N gelten,
- (103) dass das Frequenzbereichssignal Yp(k) an der Empfangsseite in Verbindung mit dem zu sendenden Pilotfrequenzsignal P(k) anhand der folgenden Formel gebracht wird, um entsprechenden Schätzwert H(k) nach dem Beseitigen der Pilotfrequenzauswirkung zu ermitteln:
- (104) dass eine grobe zeitgebungsbezogene Abschätzung an dem ermittelten Schätzwert H(k) je nach Einstellung der Unterträger-Schrittweite Δm vorgenommen wird, um einen entsprechenden Zeitgebungsabweichungsschätzwert Δt zu ermitteln,
- (105) dass eine Zeitgebungskompensation an der Pilotfrequenz in Abhängigkeit von der Größe des Zeitgebungsabweichungsschätzwerts Δt anhand der folgenden Formel vorgenommen wird,
- (106) dass die Unterträger-Schrittweite Δm verlängert wird und die obigen Schritte (
104 ) und (105 ) wiederholt werden, wobei die Wiederholungszahl je nach Bandbreite des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems sowie Belegungszustand der Unterträger des Teilnehmer-Signals bestimmt wird, - (107) dass die Unterträger-Schrittweite Δm nach einer bestimmten Genauigkeitsanforderung verlängert wird und die obigen Schritte (
104 ) und (105 ) wiederholt werden, um eine feine zeitgebungsbezogene Abschätzung an dem ermittelten Schätzwert H(k) vorzunehmen, und - (108) dass eine Zeitgebungswiederherstellung an dem Zeitbereichspilotfrequenzsignal yp(n) an der Empfangsseite vorgenommen wird.
- (101) that the signal receiving side of the orthogonal frequency division multiplexing system receives the time domain signal y (n) and then obtains a separated time domain pilot frequency signal y p (n) at the receiving side according to the received time domain signal y (n), for which the equation n = 1, ..., N is valid,
- (102) that the time domain pilot frequency signal y p (n) at the receiving side is converted to a complementary Fourier fast transformation frequency range Y p (k) = FFT (y p (n)) by the Fourier fast transformation, for which the equations n = 1,. .., N and k = 1, ..., N apply,
- (103) that the frequency domain signal Y p (k) at the receiving side in conjunction with the pilot frequency signal P (k) to be transmitted is expressed by the following formula to obtain corresponding estimated value H (k) after eliminating the pilot frequency impact:
- (104) that a rough timing related estimate is made to the determined estimate H (k) depending on the setting of the subcarrier pitch Δm to obtain a corresponding timing deviation estimation value Δt,
- (105) that timing compensation is performed on the pilot frequency depending on the magnitude of the timing deviation estimation value Δt by the following formula.
- (106) that the subcarrier pitch Δm is lengthened and the above steps (
104 ) and (105 ), the repetition number being determined according to the bandwidth of the orthogonal frequency division multiplex system and the occupancy state of the subcarriers of the subscriber signal, - (107) that the subcarrier pitch Δm is extended after a certain accuracy requirement and the above steps (
104 ) and (105 ) to make a fine timing-related estimate on the determined estimate H (k), and - (108) that timing recovery is performed on the time-domain pilot frequency signal y p (n) at the receiving side.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schritt (
- (104-1) Ermitteln von tg(k) laut der folgenden Formel durch die Division der Schätzwerte H(k) der beiden Frequenzpunkte, die all im Abstand von Δm Frequenzpunkten innerhalb des Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereichs durch das Teilnehmer-Signal belegt sind:
- (104-2) Ermitteln des Mittelwertes aus allen tg(k) zum Ermitteln von tg_ave anhand der folgenden Formel:
- (104-3) Ermitteln des Zeitgebungsabweichungsschätzwertes Δt anhand der folgenden Formel:
- (104-1) Determining tg (k) according to the following formula by dividing the estimates H (k) of the two frequency points occupied by the subscriber signal all at intervals of Δm frequency points within the Fourier fast transformation frequency range:
- (104-2) Find the mean of all tg (k) to find tg_ave using the following formula:
- (104-3) determining the timing deviation estimation value Δt by the following formula:
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, dass das erneute Einstellen der Unterträger-Schrittweite Δm bei dem Schritt (
Dabei gilt npos als eine Frequenzpunktnummer, z.B. Nr. 1 für den ersten Frequenzpunkt, welche in dem Nullfrequenzbereich und dem positiven Frequenzbereich innerhalb des Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereichs durch das Teilnehmer-Signal belegt ist. nneg gilt als eine Frequenzpunktnummer, z.B. Nr. n1 für den ersten Frequenzpunkt, welche in dem negativen Frequenzbereich innerhalb des Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereichs durch das Teilnehmer-Signal belegt ist, nämlich Δm=n1-1.In this case, n pos is a frequency point number, for example No. 1 for the first frequency point, which is occupied by the subscriber signal in the zero frequency range and the positive frequency range within the Fourier fast transformation frequency range. n neg is considered a frequency point number, eg No. n1 for the first frequency point, which is occupied by the subscriber signal in the negative frequency range within the Fourier fast transformation frequency range, namely Δm = n 1 -1.
Der positive Frequenzbereich gilt als der positive Frequenzbereich beim Umsetzen des Teilnehmer-Signals auf das Basisband zum Verarbeiten und bezieht sich auf alle über der Mitte der Systembandbreite liegenden Frequenzpunkte im Hinblick auf die durch die Teilnehmer belegte Systembandbreite. Der negative Frequenzbereich bezieht sich auf alle unter der Mitte der Systembandbreite liegenden Frequenzpunkte. Der Systembandbreite-Mittenfrequenzpunkt gilt im Allgemeinen als der Frequenznullpunkt während der Verarbeitung des Basisband-Signals. In dem Fourier-Schnelltransformationsfrequenzbereich gelten die Nummer 1∼N/2+1 als der Nullfrequenzbereich bzw. die positiven Frequenzbereichspunkte, N/2+2∼N als die negativen Frequenzbereichspunkte.The positive frequency range is considered to be the positive frequency range in translating the subscriber signal to baseband for processing, and refers to all frequency points above the center of the system bandwidth with respect to the system bandwidth occupied by the subscribers. The negative frequency range refers to all frequency points below the center of the system bandwidth. Of the System bandwidth center frequency point is generally considered to be the frequency zero during processing of the baseband signal. In the Fourier fast transform frequency range, the
Δm darf ein anderer Sollwert sein, vorausgesetzt, dass die beiden miteinander zu dividierenden H-Werte jeweils in dem positiven Frequenzbereich und dem negativen Frequenzbereich liegen.Δm may be a different setpoint, provided that the two H-values to be divided with one another lie in the positive frequency range and the negative frequency range, respectively.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt (
- (108-1) Umwandeln des Zeitbereichspilotfrequenzsignals yp(n) an der Empfangsseite in das Frequenzbereichssignal Y(k) durch die Fourier-Schnelltransformation anhand der folgenden Formel:
- (108-2) Zeitgebungsbozogenes Kompensieren an dem Frequenzbereichssignal Y(k) anhand der folgenden Formel,
- (108-3) Umwandeln des kompensierten Frequenzbereichssignals Y_comp(k) in das Zeitbereichssignal, um eine weitere Signalverarbeitung zu ermöglichen.
- (108-1) converting the time-domain pilot-frequency signal y p (n) at the receiving side into the frequency-domain signal Y (k) by the Fourier fast-transformation using the following formula:
- (108-2) Timing Boost Compensating on the frequency domain signal Y (k) by the following formula,
- (108-3) converting the compensated frequency domain signal Y_comp (k) into the time domain signal to enable further signal processing.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt (
- (101-1) Empfangen des Zeitbereichssignals y(n) durch die Signalempfangsseite des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems,
- (101-2) Umsetzen des Mittenfrequenzpunktes von dem Zeitbereichssignal y(n) in den Nullfrequenzbereich, um das Signal y_shift(n) nach dem Spektralversetzen zu erfassen, falls das Zeitbereichssignal y(n) nur in dem positiven Frequenzbereich oder nur in dem negativen Frequenzbereich liegt, oder in dem positiven Frequenzbereich und dem negativen Frequenzbereich asymmetrisch verlegt ist,
- (101-3) Ermitteln des Zeitbereichspilotfrequenzsignals yp(n) an der Empfangsseite je nach Signal y_shift(n) nach dem Spektralversetzen.
- (101-1) receiving the time domain signal y (n) through the signal receiving side of the orthogonal frequency division multiplexing system,
- (101-2) converting the center frequency point from the time domain signal y (n) to the zero frequency range to detect the signal y_shift (n) after the spectral shift if the time domain signal y (n) is only in the positive frequency range or only in the negative frequency range or asymmetrically in the positive frequency range and the negative frequency range,
- (101-3) Determining the time domain pilot frequency signal y p (n) at the receiving end according to the signal y_shift (n) after the spectral shift.
Dass das Umsetzen des Mittenfrequenzpunktes von dem Zeitbereichssignal y(n) in den Nullfrequenzbereich zum Erfassen des Signals y_shift(n) nach dem Spektralversetzen folgendermaßen konkret vorgeht: Ermitteln des Signals y_shift(n) nach dem Spektralversetzen anhand der folgenden Formel:
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Steuerverfahren die folgenden Sub-Schritte zwischen den Schritten (
- (203) Feststellen eines ganzzahlig mehrfachen Frequenzversatzes ΔF je nach Spektralschwerpunkt,
- (204) Erneutes Berechnen der durch das Teilnehmer-Signal belegten M-Unterträger m1+ΔF∼mM+ΔF anhand des festgestellten ganzzahlig mehrfachen Frequenzversatzes ΔF,
wobei die folgenden Sub-Schritte nach dem Schritt (
108 ) vorgesehen sind: - (207) Ganzzahlig mehrfaches frequenzabweichungsbezogenes Kompensieren an dem Zeitbereichspilotfrequenzsignal yp(n) an der Empfangsseite.
- (203) determining an integer multiple frequency offset ΔF according to the spectral centroid,
- (204) Re-calculating the M-subcarrier m 1 + ΔF~ m M + ΔF occupied by the subscriber signal based on the detected integer multiple frequency offset ΔF, the following sub-steps after the step (
108 ) are provided: - (207) Integer multiple frequency deviation related compensation to the time domain pilot frequency signal y p (n) at the receiving side.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Feststellen eines ganzzahlig mehrfachen Frequenzversatzes ΔF je nach Spektralschwerpunkt folgende Schritte aufweist:
- (203-1) Berechnen der Energie jedes Frequenzpunktes des Frequenzbereichssignals und Generieren eines Energiespektrums,
- (203-2) Rauschunterdrücken an dem generierten Energiespektrum,
- (203-3) Berechnen des aus der Rauschunterdrückung ergebenen Spektralschwerpunktes,
- (203-4) Feststellen eines ganzzahlig mehrfachen Frequenzversatzes ΔF nach dem ergebenen Spektralschwerpunkt.
- (203-1) calculating the energy of each frequency point of the frequency domain signal and generating an energy spectrum,
- (203-2) noise suppression on the generated energy spectrum,
- (203-3) calculating the spectral centroid resulting from the noise suppression,
- (203-4) Find an integer multiple frequency offset ΔF after the resulting spectral centroid.
In dem orthogonalen Frequenzmultiplexsystem erfolgt die zeitgebungsbezogene Bewertung je nach Phasenlage des Frequenzbereichs. Je nach Einstellung der Unterträger-Schrittweite lassen sich verschiedene zeitgebungsbezügliche Schätzbereiche und Genauigkeiten ermitteln. Ferner können hochgenaue Zeitgebungspositionen laut der Abschätzung der Phasenlagenabweichungen in dem positiven und negativen Signalfrequenzbereich erfasst werden. Bei dem mit einer ganzzahlig vielfachen Frequenzabweichung versehenen Signal kann nach der abgeschätzten ganzzahlig vielfachen Frequenzabweichung in dem Frequenzbereich wieder berechnet werden, auf welchem Unterträger sich das Signal befindet. Daraufhin ergibt sich die zeitgebungsbezogene Abschätzung aus der Phasenlagendifferenz zwischen diesen Unterträgern.In the orthogonal frequency multiplexing system, the timing-related evaluation is made according to the phase position of the frequency domain. Depending on the setting of the sub-carrier step size, various timing-related estimation ranges and accuracies can be determined. Further, highly accurate timing positions may be detected according to the estimation of the phase angle deviations in the positive and negative signal frequency ranges. In the case of the signal provided with an integer multiple frequency deviation, it is again possible to calculate, on the basis of the estimated integer multiple frequency deviation in the frequency range, on which subcarrier the signal is located. Thereupon, the timing related estimate results from the phase difference between these subcarriers.
Das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Schrittweitensteuerverfahrens liegt darin, dass die sequentiellen Zeitbereichsversätze komplementär mit der Rotation der Phasenlagen in dem Frequenzbereich bleiben. Für die begrenzte Sequenz x(n),0≤n≤N-1 gilt X(k) als die auf x(n) bezogene zerstreute Fourier-Transformation: X(k) = DFT[x(n)].The basic principle of the step size control method according to the invention is that the sequential time domain offsets remain complementary to the rotation of the phase positions in the frequency range. For the limited sequence x (n), 0≤n≤N-1, X (k) is considered the scattered Fourier transform related to x (n): X (k) = DFT [x (n)].
In der Formel xm(n)=x((n+m))NRN(n) gilt x((n+m))N als die auf xn bezogene Umsetzung der Intervallfortsetzungssequenz, die Multiplikation mit RN(n) bedeutet die Auswahl der Hauptwerte-Sequenz in der Intervallsequenz nach dem Umsetzen in der Fortsetzungssequenz. Deshalb gilt xm(n) noch als eine eingeschränkte Sequenz mit N Punkten. Für xm(n) gilt die zerstreut Fourier- Transformation Xm(k), so dass
Aus der Phasenlagendifferenz zwischen den Frequenzpunkten k1 und k2 kann die Umsetzung m ermittelt werden:
Dabei gilt atan(•) für das Berechnen der Phasenlage.Atan (•) applies to the calculation of the phase position.
Angenommen, dass die Punktanzahl bei der FFT zum Signalverarbeiten als N gilt (siehe
Wie in
Die Mall Unterträger werden auf den FFT-Frequenzbereich (1∼N ) zugeordnet:The M all subcarriers are assigned to the FFT frequency range (1~N):
Die Systembandbreite-Nullfrequenz Mall /2 wird auf den FFT-Frequenzbereich
Angenommen, dass ein bestimmter Unterträger i die Unterträgernummer mi innerhalb der Systembandbreite besitzt und die komplementäre FFT-Frequenzbereich-Nummer ni ist,
dann gilt
then applies
Das erste KompensationsverfahrenThe first compensation procedure
Angenommen, dass das Teilnehmer-Signal M-Unterträger sowohl in dem positiven/negativen Frequenzbereich als auch in dem Nullfrequenzbereich belegt haben, und die Numerierung innerhalb der Systembandbreite m1∼mM ist, wobei m1 als die kleinste Nummer in dem negativen Frequenzbereich liegt, während mM als die größte Nummer in dem positiven Frequenzbereich liegt, dann sind die komplementären Nummern des FFT-Frequenzbereichs bezüglich des negativen Frequenzbereichs n1∼N, sowie bezüglich des Nullfrequenzbereichs und des positiven Frequenzbereichs 1∼nM.Assume that the subscriber signal has occupied M subcarriers in both the positive / negative frequency range and the zero frequency range, and the numbering within the system bandwidth is m 1 ~m M , where m 1 is the smallest number in the negative frequency range While m M is the largest number in the positive frequency range, the complementary numbers of the FFT frequency range are n 1 ~N with respect to the negative frequency range n 1 , and with respect to the zero frequency range and the
y(n) ist das empfangene Zeitbereichssignal, während P(k) das gesendete Pilotfrequenzbereichssignal ist. Das erfindungsgemäße Steuerverfahren kann folgende Schritte umfassen:
- Schritt
101 : Empfangen des Signals y(n), aus dem die Pilotfrequenz daraufhin separiert werden soll, wobei die Formel - Schritt
102 : Umwandeln des Zeitbereichspilotfrequenzsignals an der Empfangsseite mithilfe von FFT in den Frequenzbereich: - Schritt
103 : Zuordnen des empfangenen Frequenzbereichssignals mit dem gesendeten Pilotfrequenzsignals, und Beseitigen der Auswirkung der Pilotfrequenz: - Schritt
104 : Ausführen der groben zeitgebungsbezogenen Abschätzung.
- step
101 Receiving the signal y (n) from which the pilot frequency is to be separated thereupon, where the formula - step
102 : Converting the time-domain pilot frequency signal on the receiving side to the frequency domain using FFT: - step
103 Associating the received frequency domain signal with the transmitted pilot frequency signal, and eliminating the effect of the pilot frequency: - step
104 : Perform the rough timing estimate.
Division der H-Werte der beiden Frequenzpunkte, die im Abstand von Δm Frequenzpunkten in dem positiven und negativen Frequenzbereich liegen (die zu teilenden beiden Frequenzpunkte müssen die durch die Teilnehmer-Signale belegten Frequenzpunkte sein), nämlich:
Ermitteln des Mittelwertes aus tg(k):
Anschließend wird der Zeitgebungsschätzwert anhand der obigen Formel 1 ermittelt:
Schritt
Schritt
Um den Schätzbereich und die Genauigkeit zu berücksichtigen, sind vielmalige Bewertungen erforderlich (dabei wird die Unterträger-Schrittweite stets vergrößert), weil die Genauigkeit der schätzbaren Zeitgebung desto höher bzw. der Schätzbereich desto kleiner ist, je größer die Unterträger-Schrittweite eingestellt ist.To account for the estimation range and the accuracy, multiple evaluations are required (the sub-carrier pitch is always increased), because the larger the sub-carrier pitch, the higher the accuracy of the estimable timing and the smaller the estimation range.
Δm und die Bewertungshäufigkeit sind je nach System-Bandbreite und Belegungszustand der Unterträger des Teilnehmer-Signals zu bestimmen.Δm and the evaluation frequency are to be determined depending on the system bandwidth and occupancy state of the subcarriers of the subscriber signal.
Schritt
Die übrigen Schritte sind gleich wie die Schritte 102∼103.The remaining steps are the same as
Δm darf ein anderer Sollwert sein, vorausgesetzt, dass die beiden zu teilenden H-Werte jeweils in dem positiven Frequenzbereich und dem negativen Frequenzbereich liegen.Δm may be a different setpoint, provided that the two H-values to be divided lie in the positive frequency range and the negative frequency range, respectively.
Schritt
Angenommen, dass die zu kompensierende Zeitgebungsabweichung bei Δt liegt, gelten die Frequenzbereichskompensationsverfahren folgendermaßen:
- Schritt
108.1 : Umwandeln des Signals y(n) an der Empfangsseite mithilfe von FFT in den Frequenzbereich: - Schritt
108.2 : Zeitgebungskompensation an dem Frequenzbereich: - Schritt
108.3 : Umwandeln des kompensierten Frequenzbereichssignals in das Zeitbereichssignal, um eine weitere Signalverarbeitung zu ermöglichen.
- step
108.1 : Converting the signal y (n) on the receiving side by means of FFT in the frequency domain: - step
108.2 : Timing compensation at the frequency range: - step
108.3 By converting the compensated frequency domain signal into the time domain signal to allow further signal processing.
Das zweite Kompensationsverfahren The second compensation procedure
Auf Grund des obigen Schritts
In den Fällen, dass das Signal nur in dem positiven Frequenzbereich oder nur in dem negativen Frequenzbereich liegt, oder im positiven Frequenzbereich und negativen Frequenzbereich asymmetrisch verlegt ist, lässt sich die Mittenfrequenzpunkte des Signals durch die Spektralumsetzung in den Nullfrequenzbereich umsetzen, wonach eine zeitgebungsbezogene Abschätzung erfolgen soll.In cases where the signal is only in the positive frequency range or only in the negative frequency range, or asymmetrically in the positive frequency range and negative frequency range, the center frequency points of the signal can be converted into the zero frequency range by the spectral conversion, followed by a timing-related estimate should.
Bei diesem Verfahren gilt unter der Voraussetzung, dass, wie zuvor, die Teilnehmer-Signale M-Unterträger m1∼mM belegen, dass der Mittenfrequenzpunkt round ((m1+mM)/2) ist (falls (m1+mM)/2 nicht ganzzahlig ist, kann eine Aufrundung, Abrundung oder Rundung je nach Ziffer (< 5 oder ≧ 5) erfolgen, was mit round (•) bezeichnet wird) und der Nullfrequenzbereich innerhalb der Systembandbreite bei Mall/2 liegt. Um den Mittenfrequenzpunkt des Signals in den Nullfrequenzbereich umzusetzen, ist ein Frequenzversatz von
f_offset=round ((m1 +mM)/2)-Mall/2 erforderlich. Das sich aus der Spektralumsetzung ergebende Signal entspricht
y_shift(n)=y(n)×e-j×2π×f_offset×Δf/N, n=1,...,N, wobei Δf der Abstand der Unterträger in dem OFDM-System ist (z.B. Δf=15 kHZ in dem LTE-System).In this method, provided that, as before, the subscriber signals M subcarriers m 1 ~m M prove that the center frequency point is round ((m 1 + m M ) / 2) (if (m 1 + m M ) / 2 is not an integer, a rounding, rounding or rounding can be made according to the number (<5 or ≧ 5), which is indicated by round (•)) and the zero frequency range lies within the system bandwidth at M all / 2. In order to convert the center frequency point of the signal into the zero frequency range, a frequency offset of
f_offset = round ((m 1 + m M ) / 2) -M all / 2 required. The signal resulting from the spectral conversion corresponds
y_shift (n) = y (n) × e -j × 2π × f_offset × Δf / N , n = 1, ..., N, where Δf is the pitch of the subcarriers in the OFDM system (eg, Δf = 15 kHZ) in the LTE system).
Anschließend erfolgt die zeitgebungsbezogene Abschätzung basierend auf y_shift(n) bzw. anhand des oben genannten ersten Verfahrens. Daraus kann sich die hochgenaue Zeitabweichnungsbewertung für die asymmetrischen Signal in dem Spektrum ergeben.Subsequently, the timing-related estimate is based on y_shift (n) or on the basis of the above-mentioned first method. This may result in the high accuracy timing deviation estimation for the asymmetric signals in the spectrum.
Das dritte KompensationsverfahrenThe third compensation procedure
Falls das empfangene Signal mit einer ganzzahlig vielfachen Frequenzabweichung versehen ist, erfolgt die zeitgebungsbezogene Abschätzung im Allgemeinen nur dann, wenn die ganzzahlig vielfache Frequenzabweichungsabschätzung bzw. die entsprechende Kompensation bereits stattgefunden sind. Es wird hier ein zeitgebungsbezogene Schätzverfahren vorgeschlagen, welches sich ausführen lässt, ohne die ganzzahlig vielfache Frequenzabweichung vorab zu korrigieren, bzw. mit einer reduzierten Berechnungsgröße . Dieses Verfahren (siehe
- Schritt
201 : gleichwie Schritt 101 , - Schritt
202 : gleichwie Schritt 102 , - Schritt
203 : Direkte Bewertung der ganzzahlig vielfachen Frequenzabweichung ΔF mithilfe des Spektrums. Es kann hier ein Schätzverfahren für die ganzzahlig vielfache Frequenzabweichung je nach Spektralschwerpunkt getroffen werden: Berechnen der Energie jedes Frequenzpunktes des Frequenzbereichssignals, Rauschunterdrücken an dem Energiespektrum, Ermitteln des Spektralschwerpunktes nach dem Rauschunterdrücken, Feststellen des ganzzahlig vielfachen Frequenzversatzes nach dem ermittelten Spektralschwerpunkt, - Schritt
204 : Erneutes Berechnen der durch das Signal belegten Unterträger je nach der ganzzahlig vielfachen Frequenzabweichung. Angenommen ebenfalls, dass die ursprünglichen Teilnehmer-Signale M-Unterträger belegen und deren Numerierung innerhalb der Systembandbreite m1∼mM ist, wandeln sich die Unterträger, wo sich die empfangenen Signale befinden, nach dem Auftreten der ganzzahlig vielfachen Frequenzabweichung auf m1+ΔF∼mM+ΔF um, - Schritt
205 : Ausführen der zeitgebungsbezogenen Abschätzung anhand des ersten oder des zweiten Verfahrens, - Schritt
206 : Terminierte Wiederherstellung des empfangenen Signals y(n) oder der Daten von y(n), - Schritt
207 : Ganzzahlig vielfache Frequenzabweichungskompensation an dem Zeitbereichssignal.
- step
201 : same asstep 101 . - step
202 : same asstep 102 . - step
203 : Direct evaluation of the integer multiple frequency deviation ΔF by means of the spectrum. Here, an estimation method for the integer multiple frequency deviation depending on the spectral centroid can be made: calculating the energy of each frequency point of the frequency domain signal, noise suppression on the energy spectrum, determining the spectral centroid after the noise suppression, ascertaining the integer multiple frequency offset after the determined spectral centroid, - step
204 Re-calculating the subcarrier occupied by the signal according to the integer multiple frequency deviation. Assuming also that the original subscriber signals occupy M subcarriers and their numbering is within the system bandwidth m 1 ~m M , the subcarriers where the received signals are located change to m 1 + ΔF after the occurrence of the integer multiple frequency deviation ~ m M + ΔF, - step
205 : Performing the timing estimate using the first or the second method, - step
206 : Scheduled recovery of the received signal y (n) or the data of y (n), - step
207 : Integer multiple frequency deviation compensation on the time domain signal.
Das erfindungsgemäße Steuerverfahren dient zum Erfassen verschiedener Zeitgebungsschätzbereiche und Genauigkeitsabweichungsschätzwerte mithilfe der Unterträger verschiedener Schrittweiten, zum zeitgebungsbezogenen Abschätzen je nach Phasenlagenabweichung in dem positiven bzw. negativen Signalfrequenzbereich, um die zeitgebungs- und frequenzabweichungsbezogene Schätzungsgenauigkeit nur mittels einer kleinen Berechnungsgröße effektiv zu verbessern, und zum genauen Zeitgebungsabschätzen während der Erzielung einer ganzzahlig mehrfachen Frequenzabweichungsabschätzung durch das Verarbeiten des Frequenzbereichs, selbst wenn das Signal eine ganzzahlig mehrfache Frequenzabweichung aufweist. Das so konzipierte Steuerverfahren für Signalzeitgebung und Frequenzabweichungskompensation des orthogonalen Frequenzmultiplexsystems ist durch geringe Anwendungskosten und leichte Realisierungsart gekennzeichnet.The control method of the present invention is for detecting various timing estimation and accuracy deviation estimates using the subcarriers of different step widths for timing-related estimation depending on the phase deviation in the positive and negative signal frequency ranges, respectively, to effectively improve the timing and frequency deviation related estimation accuracy only by a small amount of computation, and for accurate timing estimation while obtaining an integer multiple frequency deviation estimate by processing the frequency range, even if the signal has an integer multiple frequency deviation. The so-designed control method for signal timing and frequency deviation compensation of the orthogonal frequency division multiplexing system is characterized by low application cost and ease of implementation.
In den obigen Abschnitten sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt. Es ist jedoch zu bemerken, dass diese bevorzugten Ausführungsbeispiele den Bereich der Erfindung nicht beschränken, sondern nur zur Beschreibung der Erfindung dienen. In diesem Zusammenhang werden alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale als erfindungswesentlich angesehen.In the above sections the preferred embodiments are shown. It is to be noted, however, that these preferred embodiments do not limit the scope of the invention, but are only for the purpose of describing the invention. In this context, all new, disclosed in the description and / or drawing single and combination features are considered essential to the invention.
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2013
- 2013-10-31 DE DE102013222178.9A patent/DE102013222178B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2009171266A (en) | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Nec Corp | Automatic frequency control method and apparatus |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Tao Wang, Hong Guo, Ou Li und Luokun Liu einen „auf Parallel-FFT basierenden Kombi-Synchronisationsalgorithmus der OFDM-Symbol-Zeitgebung mit der ganzzahlig mehrfachen Frequenzabweichung" offengelegt (siehe „Journal of Information Industry University" Vol. 12, No. 3, June 2011 |
WANG, Tao; GUO, Hong; LIU Luo-kun: Novel Joint Timing Synchronization and Integer Frequency Estimation Algorithm for OFDM Systems. In: Journal of Information Engineering University, China Academic Journal Electronic Publishing House, Vol. 12, No. 3, Juni 2011. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013222178A1 (en) | 2014-07-03 |
CN102984114B (en) | 2015-06-17 |
CN102984114A (en) | 2013-03-20 |
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