DE60018060T2

DE60018060T2 - Signalempfänger und verfahren zur kompensation der frequenzabweichung

Info

Publication number: DE60018060T2
Application number: DE60018060T
Authority: DE
Inventors: Kimihiko Imamura; Yoshiteru Midori-ku MATSUSHITA; Hidekazu Tsuboi; Takashi Yoshimoto
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2020-05-16
Also published as: EP1179901A1; DE60018060D1; WO2000070802A1; JP3486576B2; JP2001036500A; EP1179901A4; ES2235863T3; EP1179901B1; US7149266B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Signalempfänger und ein Frequenzverschiebungskompensationsverfahren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Signalempfänger, welcher Signale empfängt, welche durch das Mehrträger- bzw. Multicarrierübertragungsverfahren wie das orthogonale Frequenzteilungsmultiplexen bzw. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Verfahren übertragen wurden, und ein Verfahren des Kompensierens einer Frequenzverschiebung bzw. eines Frequenzversatzes von Unterträgern bzw. Subcarriern, welche in solch einer Signalübertragung verwendet werden.
Stand der Technik
Als ein Beispiel eines Übertragungsschemas, welches in der Übertragung von Massendaten, wie in terrestrischen digitalen Fernsehen übertragen bzw. -Rundfunk und Hochgeschwindigkeitsradio-LAN (Local Area Network), zieht das OFDM-Verfahren, welches eine Art der Mehrträgerübertragungsverfahren ist, seit kurzem Aufmerksamkeit auf sich. Gemäß diesem OFDM-Verfahren werden Daten übertragen durch Anordnen eines Zugs von Symbolen der Eingabedaten parallel zueinander und dann zuweisen der aus Symbolen ausgebildeten Daten parallel zu einer Mehrzahl von Unterträgern bzw. Subcarriern, welche orthogonal zueinander sind.
Insbesondere, wird das Signal, welches durch das OFDM-Verfahren (im nachfolgenden als OFDM-Signal bezeichnet) übertragen wird, erzeugt durch Zuweisen von Codedaten, welche seriell-parallel umgewandelt wurden, zu einer Mehrzahl von Unterträgern mit Frequenzen in orthogonaler Beziehung zueinander unter Verwendung eines Modulators, Anwenden einer inversen Fouriertransformation (Umwandlung bzw. Konvertierung des Frequenzbereichs in den Zeitbereich) auf entsprechenden Codedaten für Umwandlung in digitale Modulationswellen und dann Anwenden einer Parallel-Seriell-Um wandlung auf die erhaltenen digital modulierten Wellen. Auf der Demodulatorseite, können die ursprünglichen Codedaten reproduziert bzw. wiederhergestellt werden durch Anwenden eines Prozesses, welcher umgekehrt ist zu dem vorstehend beschriebenen Prozess, auf der Modulatorseite.
43A repräsentiert das Spektrum eines Übertragungssignals und eines Empfangssignals in dem Modulationsverfahren einer Einzelträgerwelle (Einzelträgermodulation). Im Gegensatz dazu repräsentiert 43B das Spektrum eines Übertragungssignals und eines Empfangssignals des OFDM-Verfahrens.
Wie in 43A gezeigt, wird das Übertragungssignal durch das Einzelträgermodulationsverfahren beeinflusst durch das frequenzselektive Fading, welches bewirkt wird durch eine Variation in den Frequenzcharakteristik des Übertragungspfades, wobei die Qualität des Empfangssignals bedeutend herabgesetzt wird. Im Gegensatz dazu ist das in 43B gezeigte Übertragungssignal durch das OFDM-Verfahren unempfindlich bezüglich des Einflusses des frequenzselektiven Fadings, da die Bandbreite von jedem Unterträger bzw. Subcarrier klein ist bezüglich der Variation in den Frequenzcharakteristik des Übertragungspfads. Deshalb kann eine Verschlechterung der Qualität des Empfangssignals verringert werden. Da Daten übertragen werden unter Verwendung einer Mehrzahl von Unterträgern in dem OFDM-Verfahren, gibt es den Vorteil, dass die Verwendungseffizienz der Frequenz gut ist.
Jedoch geht in dem OFDM-Verfahren die Synchronisation zwischen der Übertragungsfrequenz und der Empfangsfrequenz verloren, wenn das Dopplerphänomen auftritt, in welchem das Frequenzband des Übertragungssignals verschoben wird oder der Tuner bzw. Kanalwähler des Empfängers unstabil ist, was in einer Frequenzabweichung Δf resultiert (im Nachfolgenden als Frequenzverschiebung bezeichnet) von der ursprünglichen Unterträgerfrequenz, wie in 44 gezeigt. Diese Frequenzverschiebung wird die Phase des Empfangssignals verändern, um die Decodierfähigkeit des Empfängers zu verschlechtern.
Ein Auftreten von solch einer Frequenzverschiebung in Empfangssignalen in dem OFDM-Verfahren, welches eine Mehrzahl von Unterträgern verwendet, wird die Frequenzorthogonalität zwischen Unterträgern unterbrechen. Wenn das empfangene OFDM-Signal eingegeben wird in den Fouriertransformator des Empfängers in solch einem Zustand, wird die Signalkomponente eines Unterträgers angrenzend an denjenigen Unterträger erscheinen als eine Intermodulationskomponente in der Ausgabe des Fouriertransformators, um zu verhindern, dass die ursprünglichen Codedaten korrekt reproduziert werden. Dies bringt das Problem auf, dass die Qualität von reproduzierten Daten verschlechtert wird.
Es sollte beachtet werden, dass, wenn die Anzahl von Unterträgern in dem OFDM-Verfahren zunimmt, entsprechende Unterträger dichter verteilt sein werden in entsprechenden bestimmten Bändern. Deshalb wird auch sogar eine kleine Frequenzverschiebung eine bedeutende Interferenz zwischen angrenzenden Unterträgern bewirken. Deshalb ist die Kompensation einer Frequenzverschiebung einer der wichtigsten Aspekte, welcher bedacht werden muss beim Implementieren eines Systems.
Herkömmlicherweise wurden verschiedene Ansätze vorgeschlagen bezüglich der Technik des Detektierens und Kompensierens solch einer Frequenzverschiebung. Z.B. ist ein Ansatz offenbart in "Synchronisation scheme of OFDM systems for high-speed wireless LAN", TECHNICAL REPORT OF IEICE, DSP97-165, SAT97-122, RCS97-210 (1998-01) von Takeshi Onizawe et al.
Als ein Beispiel eines herkömmlichen Übertragungs- und Empfangssystems eines OFDM-Signals wird im Nachfolgenden ein System beschrieben, welches ein DQPSK-(Differential Quadrature Phase Shift Keying bzw. differentielles Quadraturphasensprungabtastung)-System als ein Modulationsschema einsetzt, und welches eine Verzögerungsdetektion auf der Empfängerseite durchführt, mit Bezug auf 45 bis 51, beschrieben.
Zunächst wird eine Struktur eines herkömmlichen OFDM-Signalsenders mit Bezug auf 45 beschrieben. In 45 bezeichnet die Signallinie, welche durch eine fette Linie dargestellt ist, ein komplexes Signal (ein Signal, welches ausgebildet ist aus einem Inphasendetektionsachsensignal und einem Orthogonaldetektionsachsensignal), wohingegen die Signallinie, welche durch eine dünne Linie dargestellt ist, ein reales Nummernsignal bezeichnet.
Wie in 45 gezeigt, beinhaltet die erste Hälfte des herkömmlichen OFDM-Senders einen Seriell-Parallel-Umwandler 1, welcher eine Seriell-Parallel- Umwandlung auf eingegebene Informationssignale anwendet, einen Codemodulator 2, welcher eine Modulation wie DQPSK auf Informationssignale anwendet, welche parallel zu entsprechenden Unterträgern zugewiesen sind, einen einen inversen diskreten Fouriertransformator 3, welcher eine inverse diskrete Fouriertransformation auf Signale anwendet, welche von dem Codemodulator 2 ausgegeben werden, einen Parallel-Seriell-Umwandler 4, welcher die Signale, welche von dem inversen diskreten Fouriertransformator 3 ausgegeben werden, in Signale in Serie umwandelt, und einen Schutzabschnitteinfügeschaltkreis bzw. -kreis 5, welcher einen Schutzabschnitt am Anfang des Ausgabesignals von dem Parallel-Seriell-Umwandler 4 hinzufügt, um ein Datensymbol zu erzeugen.
Die hintere Hälfte des herkömmlichen OFDM-Senders beinhaltet einen Speicher 6, welcher die Präambel und das Startsymbol von bekannten Symbolen, welche zu dem Anfang eines Pakets hinzugefügt wurden, speichert, einen Umschalter 7, welcher die Präambel, das Startsymbol und Datensymbol umschaltet zur Ausgabe entsprechend des Umschalttakts, welcher von einem Controller 1000 zugeführt wird, welcher später beschrieben wird, einen Digitalquadraturmodulator 8, welcher die reale Komponente und imaginäre Komponente der Ausgabe von dem Umschalter 7 als eine Signalkomponente bereitstellt, einen D/A-Umwandler 9, welcher die Ausgabe des Digitalquadraturmodulators 8 in analoge Daten umwandelt, und einen Frequenzumwandler 10, welcher die Frequenz der analogen Daten von dem D/A-Umwandler 9 umwandelt, um ein OFDM-Signal zu übertragen. Der OFDM-Sender beinhaltet weiter einen Controller 1000, welcher aus einer CPU und ähnlichem ausgebildet ist, um den Gesamtbetrieb des OFDM-Senders zu regeln bzw. zu steuern.
Das Signalformat des OFDM-Signals, welches durch den vorstehend beschriebenen OFDM-Sender erzeugt wird, ist ausgebildet aus bekannten Symbolen beinhaltend die Präambel und (zwei) Startsymbolen, welche an dem Anfang eines Pakets hinzugefügt sind, und einem Datensymbol mit invers diskret fouriertransformierten Daten, welche mit einem Schutzabschnitt hinzugefügt sind.
Insbesondere wird das Datensymbol erzeugt durch Kopieren des Signals einer Abschnittslänge Tgi an der hinteren Hälfte der Ausgabe (gültiger Symbolabschnitt) des inversen diskreten Fouriertransformators 3 und Anwenden desselben vor (dem Schutzabschnitt) dem gültigen Symbolab schnitt. Diese Anwendung eines Schutzabschnitts erlaubt eine Robustheit zu einer verzögerten Welle, welche um einen Zeitbereich verzögert ankommt, innerhalb der Schutzabschnittlänge Tgi.
Die Präambel, welche das bekannte Symbol ausbildet, ist ein Signal, welches in der Gewinn- bzw. Verstärkungsanpassung der automatischen Verstärkungsregelung (AGC) verwendet wird, Symbolsynchronisation und ähnlichem. Das Startsymbol, welches das bekannte Symbol ausbildet, dient dazu, die Anfangsphase beim Durchführen der Modulation durch differentielle Codierung zu bestimmen, und ist ein Signal, welches all die Unterträger beinhaltet. Die Länge von jedem Startsymbol ist gleich der gültigen Symbolabschnittslänge Tw ausschließlich des Schutzabschnitts des Datensymbols.
In dem Fall, wenn N Unterträger mit dem Frequenzintervall von df verwendet werden, muss die Signalamplitude N mal abgetastet werden während der Startsymbollänge Tw (= 1/df).
Die Struktur eines herkömmlichen OFDM-Signalempfängers wird hier mit Bezug auf 47 beschrieben. In 47 bezeichnet die Signallinie, welche durch eine fette Linie dargestellt ist, ein komplexes Signal, wohingegen die Signallinie, welche durch eine dünne Linie dargestellt ist, ein Realzahlsignal bezeichnet.
Bezug nehmend auf 47, beinhaltet die erste Hälfte des herkömmlichen OFDM-Empfängers einen Frequenzumwandler 11, welcher die Frequenz eines Empfangssignals auf ein vorbestimmtes Band umwandelt, einen A/D-Umwandler 12, welcher die Ausgabe des Frequenzumwandlers 11 in ein digitale Daten umwandelt, einen digitalen Orthogonaldetektor 13, welcher die Ausgabe des A/D-Umwandlers 12 in eine reale Komponente und eine imaginäre Komponente aufteilt, einen Frequenzverschiebungskompensator 14, welcher eine Frequenzverschiebung kompensiert und eine Symbolzeitgabe (Position) schätzt, und einen Symboltaktgenerator 15, welcher einen Symboltakt generiert, basierend auf einem Symbolpositionsschätzwert von dem Frequenzverschiebungskompensator 14.
Die hintere Hälfte des herkömmlichen OFDM-Empfängers beinhaltet einen Schutzabschnittentfernungsschaltkreis bzw. -kreis 16, welcher den Schutzabschnitt von der Ausgabe des Frequenzverschiebungskompensators 14 entfernt, entsprechend einem Schutzabschnittentfernungstakt, welcher von einem Controller 2000 zugeführt wird, welcher später beschrieben wird, basierend auf dem Symboltakt, welcher erzeugt wird von dem Symboltaktgenerator 15, einen Seriell-Parallel-Umwandler 17, welcher eine Seriell-Parallel-Umwandlung auf die Ausgabe von dem Schutzabschnittentfernungsschaltkreis 16 anwendet, einen diskreten Fouriertransformator (FFT) 18, welcher eine diskrete Fouriertransformation auf die Ausgabe von dem Seriell-Parallel-Umwandler 17 anwendet, einen Codebestimmungsschaltkreis bzw. -kreis 19, welcher die Ausgabe des diskreten Fouriertransformators 18 demoduliert, und einen Parallel-Seriell-Umwandler 20, welcher eine Parallel-Seriell-Umwandlung auf die Ausgabe des Codebestimmungsschaltkreises 19 anwendet. Der OFDM-Empfänger beinhaltet weiter einen Controller 2000, welcher aus einer CPU oder ähnlichem ausgebildet ist, welcher den Gesamtbetrieb des OFDM-Empfängers regelt bzw. steuert.
Bezug nehmend auf 48, beinhaltet der digitale orthogonal Detektor 13 von 47 einen lokalen Oszillator 21, welcher mit einer konstanten Frequenz oszilliert, einen π/2-Phasenverschieber 22, welcher um π/2 die Phase des Ausgabesignals von dem lokalen Oszillator 21 verschiebt, Mulitplizierer 23 und 24, welche die Ausgabe des A/D-Umwandlers 12 von 47 mit entsprechenden Ausgaben des lokalen Oszillators 21 und des π/2-Phasenschiebers 22 multiplizieren, und Filter 25 und 26, welche gewünschte komplexe Signale von entsprechenden Ausgaben von Multiplizierern 23 und 24 extrahieren.
Bezug nehmend auf 49 beinhaltet der Frequenzverschiebungskompensator 14 von 47 eine Verzögerungseinheit 31, welche das Ausgabesignal von dem digitalen orthogonalen Detektor 13 (47) um eine gültige Symbolabschnittslänge Tw verzögert, einen Kreuzkorrelator 32, welcher einen Kreuzkorrelationswert zwischen der Ausgabe der Verzögerungseinheit 31 und dem Empfangssignal von dem digitalen orthogonalen Detektor 13 berechnet und einen Autokorrelator 33, welcher den Autokorrelationswert des Empfangssignals von dem digitalen orthogonalen Detektor 13 berechnet.
Der Frequenzverschiebungskompensator 14 beinhaltet einen Spitzendetektor 34, welcher die Spitzenposition des Kreuzkorrelationswerts unabhängig von dem Empfangssignalpegel detektiert durch Teilen der Ausgabe des Kreuzkorrelators 32 durch die Ausgabe des Autokorrelators 33, und einen Symbolsynchronisationspositionsschätzer 35, welcher einen Schätzwert der Sym bolposition von der Ausgabe (Kreuzkorrelationswertspitzenposition) des Spitzendetektors 34 bereitstellt.
Der Frequenzverschiebungskondensator 14 beinhaltet weiter einen Rotationswinkelschätzer 36, welcher den Rotationswinkel des Kreuzkorrelationswerts von der Ausgabe des Kreuzkorrelators 32 und der Ausgabe des Spitzendetektors 34 (Kreuzkorrelationswertspitzenposition) schätzt, um einen Schätzwert der Frequenzverschiebung auszugeben, und einen Phasenrotationsschaltkreis bzw. -kreis 37, welcher ein Signal bereitstellt, welches eine Frequenzverschiebung kompensiert durch Rotieren der Phase des Empfangssignals von dem Digitalorthogonaldetektor 13 basierend auf dem Schätzwert der Frequenzverschiebung von dem Rotationswinkelschätzer 36.
Bezug nehmend auf 50, beinhalten Korrelatoren 32 und 33 von 49 eine Verzögerungsleitung 41, einen Anschluss bzw. eine Abzweigung 42 und einen Addierer 43, um den Korrelationswert zu berechnen durch Integrieren des ersten Eingabesignals unter Verwendung der Abzweigungsnummer, welche erhalten wird von dem zweiten Eingabesignal.
Mehr im Einzelnen, erhält der Kreuzkorrelator 32 ein Empfangssignal von dem Digitalorthogonaldetektor 13 (47) als das erste Eingabesignal und eine verzögerte Version des Empfangssignals von dem Digitalorthogonaldetektor 13, welches um Tw verzögert wird bei der Verzögerungseinheit 31, als das zweite Eingabesignal. Ein Kreuzkorrelationswert kann erhalten werden durch Integrieren des ersten Eingabesignals über die Nummer bzw. Anzahl von Abzweigungen bzw. Anschlüssen M, welche von dem zweiten Eingabesignal erhalten wird.
Der Autokorrelator 33 erhält bzw. empfängt zusammen das Empfangssignal von dem Digitalorthogonaldetektor 13 (47) als die ersten und zweiten Eingabesignale. Durch Integrieren dieses Empfangssignals über eine Anzahl von Abzweigungen M, welche erhalten wird von dem Empfangssignal, wird ein Autokorrelationswert erhalten. Hier ist die Anzahl von Abzweigungen M gleich der Anzahl von Punkten (die maximale Anzahl von Subträgern, welche bestimmt wird in Abhängigkeit der Struktur von FFT 18) des diskreten Fouriertransformators (FFT) 18 (47).
Der Betrieb des Frequenzverschiebungskompensators 14 wird nachfolgend mit Bezug auf 49 beschrieben.
Spitzendetektor 34 von 49 stellt die Spitzenposition eines Kreuzkorrelationswerts bereit durch Teilen der Ausgabe des Kreuzkorrelators 32 durch die Ausgabe des Autokorrelators 33. Basierend auf dem detektierten Ergebnis des Spitzendetektors 34 erzeugt der Symbolsynchronisationspositionsschätzer 35 einen Symbolsynchronisationspositionsschätzwert.
Da jeder Korrelationswert berechnet wird mit einer komplexen Zahl, kann der Rotationswinkel Δθ bezüglich der realen Achse des Kreuzkorrelationswerts geschätzt werden von der Spitzenposition des Kreuzkorrelationswerts beim Rotationswinkelschätzer 36, wie in 51 gezeigt. Basierend auf diesem Rotationswinkel Δθ kann der Rotationswinkelschätzer 36 einen Frequenzverschiebungswert Δf unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung schätzen. Δf = Δθ/(2πTw)
Basierend auf dem Frequenzverschiebungswert Δf, welcher durch den Rotationswinkelschätzer 36 geschätzt wurde, kann der Phasenrotationsschaltkreis 37 eine Frequenzverschiebung kompensieren durch Rotieren der Phase des Empfangssignals von dem Digitalorthogonaldetektor 13 (47). Da der Rotationswinkel Δθ bezüglich der realen Achse des Kreuzkorrelationswerts einen Wert von –π bis π annimmt, kann die Frequenzverschiebung in dem Bereich von –1/(2Tw) bis 1/(2Tw) kompensiert werden.
Obwohl die Frequenzverschiebung kompensiert wird durch Rotieren der Phase eines Empfangssignals unter Verwendung des Phasenrotationsschaltkreises 37 in dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Frequenzverschiebungskompensator 14, kann die Frequenzverschiebung des Empfangssignals kompensiert werden ohne Verwendung des Phasenrotationsschaltkreises 37. Insbesondere wird der Frequenzverschiebungswert Δf, welcher erhalten wird von dem Rotationswinkel Δθ durch den Rotationswinkelschätzer 36, an den nicht gezeigten Regel- bzw. Steuereingang des lokalen Oszillators 21 in dem in 48 gezeigten Digitalorthogonaldetektor 13 angelegt. Durch variables Regeln bzw. Steuern der Oszillationsfrequenz kann die Frequenzverschiebung des Empfangssignals kompensiert werden.
Jedoch wendet der herkömmliche Frequenzverschiebungskompensator das Verzögerungsautokorrelationsverfahren an, welches eine verzögerte Version des Empfangssignals als ein Referenzsignal verwendet. Es gab das Problem, dass nur eine Frequenzverschiebung in dem Bereich von –0,5 bis +0,5 detektiert und kompensiert werden kann bezüglich der normalisierten Frequenzverschiebung, welche normalisiert ist bei dem Frequenzintervall des Subträgers.
EP 0 898 403 offenbart eine Vorrichtung zum Empfangen von Digitalinformationssignalen, und insbesondere eine Digitalinformationssignalempfangsvorrichtung, welche ausgelegt ist, ein digitales Informationssignal, wie ein Digitalaudiorundfunksignal zu empfangen, und ein reproduziertes Informationssignal zu erhalten, wie ein reproduziertes Audiosignal, basierend auf dem dabei erhaltenen Digitalinformationssignal.
EP 0 898 457 offenbart ein Synchronisationssystem für ein Eingabesignal mit einer Mehrzahl von OFDM-Symbolen, wobei jedes Symbol zumindest ein Schutzintervall aufweist, welches beinhaltet eine Korrelationseinrichtung zum Bereitstellen eines Produkts des Eingabesignals mit einer komplexen Konjugierten des Eingabesignals, welches für eine vorbestimmte Zeitspanne verzögert ist, eine arithmetische Einrichtung zum Erhalten eines Argumentwerts des Produkts und eine Detektionseinrichtung zum Detektieren einer Transition in Phasenwerten einer Ausgabe der arithmetischen Einrichtung, wobei die Transition auftritt, wenn der Phasenwert in einem Abschnitt der Symboldauer wesentlich geringer ist als ein anderer Abschnitt der Symboldauer. Das System beinhaltet zusätzlich einen Leistungsschätzer zum Detektieren eines OFDM-Symbolrahmens des Eingabesignals mit Bezug auf einen vorbestimmten Schwellwert, und eine Einrichtung zum Schätzen einer teilweisen bzw. geringfügigen Trägerfrequenzverschiebung.
US 4 527 278 offenbart ein Frequenzkorrekturverfahren, welches in dem Empfänger eines Datenübertragungssystems verwendet wird, in welchem ein Synchronisierwort übertragen wird vor den Daten. Während jedem der Mehrzahl an Schritten wird zumindest ein Paar von in Phasen partiellen Korrelationen C_r(k–1), C_r(k) und zumindest ein Paar von quadraturpartiellen Korrelationen C_i(k–1), C_i(k) berechnet.
Offenbarung der Erfindung
Es ist wünschenswert, einen Signalempfänger und ein Frequenzverschie bungskompensationsverfahren bereitzustellen mit einem vergrößerten Kompensationsbereich der Frequenzverschiebung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Signalempfänger bereitgestellt zum Empfangen und Demodulieren eines Empfangssignals, welches ausgebildet ist aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Unter- bzw. Subträgern zugewiesen und moduliert werden, und einem Startsymbol, welches hinzugefügt ist vor dem Datensymbolabschnitt, wobei der Signalempfänger umfasst:
eine erste Speichereinrichtung zum Speichern von N (N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) Referenzsignalen, welche jeweils einem zufälligen Abschnitt in dem Startsymbol entsprechen,
eine Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem Empfangssignal und jedem der N Referenzsignale,
eine Spitzenpositionsdetektionseinrichtung zum Detektieren einer Spitzenposition von jedem der N Kreuzkorrelationswerte, welche durch die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung berechnet wurden,
eine Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung bzw. Frequenzoffsetschätzeinrichtung zum Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N Spitzenpositionen, welche durch die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung detektiert wurden, und
eine Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung zum Kompensieren einer Frequenzverschiebung des Empfangssignals basierend auf dem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung geschätzt wurde,
wobei die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung umfasst
eine Phasenrotationswinkelberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Phasendifferenz von Kreuzkorrelationswerten bei jeder der N Spitzenpositionen,
eine zweite Speichereinrichtung zum Speichern von Referenzdaten basierend auf einem Phasenrotationswinkel zwischen Kreuzkorrelationswerten entsprechend der N Referenzsignale unter einem Zustand, in welchem eine bestimmte Frequenzverschiebung vorhanden ist, und
eine Teileinrichtung zum Teilen der Phasendifferenz von Kreuzkorrelationswerten, welche berechnet wurde bzw. wurden durch die Rotationswinkelberechnungseinrichtung, durch die Referenzdaten, um den Frequenzverschiebungsschätzwert zu berechnen.
Vorzugsweise beinhaltet ein Signalempfänger, welcher ein Empfangssignal empfängt und demoduliert, welches ausgebildet ist aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Unterträgern zugewiesen und moduliert werden und einem Startsymbol, welches hinzugefügt ist vor dem Datensymbolabschnitt: eine erste Speichereinrichtung, eine Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung, eine Spitzenpositionsdetektionseinrichtung, eine Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung und eine Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung. Die erste Speichereinrichtung speichert N (N ist eine ganze Zahl von 3 oder mehr) Typen von Referenzsignalen, wobei jedes einem beliebigen oder zufälligen Abschnitt in dem Startsymbol entspricht. Die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung berechnet einen Kreuzkorrelationswert zwischen dem Empfangssignal und jedem der N Typen von Referenzsignalen. Die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung detektiert eine Spitzenposition von jedem der N Kreuzkorrelationswerte, welche berechnet wurden durch die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung. Die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung schätzt und mittelt eine Mehrzahl von Frequenzverschiebungsschätzwerten eines Unterträgers des Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N Spitzenpositionen, welche detektiert wurden durch die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung. Die Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung kompensiert eine Frequenzverschiebung eines Sub- bzw. Unterträgers des Empfangssignals basierend auf dem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher geschätzt und gemittelt wurde durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung.
Vorzugsweise beinhaltet ein Signalempfänger, welcher ein Empfangssignal empfängt und demoduliert, welches aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Subträgern zugewiesen und moduliert werden, und einem Startsymbol, welches hinzugefügt ist vor dem Datensymbolabschnitt, ausgebildet ist: eine erste Speichereinrichtung, eine Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung, eine Spitzenpositionsdetektionseinrichtung, eine Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung, eine Phasenrotationseinrichtung, eine zweite Speichereinrichtung, eine Regel- bzw. Steuereinrichtung und eine Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung. Die erste Speichereinrichtung speichert N (N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) Typen von Referenzsignalen, wobei jedes einer beliebigen bzw. zufälligen Position in dem Startsymbol entspricht. Die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung berechnet einen Kreuzkorrelationswert zwischen einem angelegten ersten Signal und jedem der N Typen von Referenzsignalen. Die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung detektiert eine Spitzenposition von jedem der N Kreuzkorrelationswerte, welcher berechnet wurde durch die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung. Die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung schätzt einen Frequenzverschiebungsschätzwert eines Subträgers des ersten Signals, welches an die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung angelegt wird zur Ausgabe basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N Spitzenpositionen, welche detektiert wurde durch die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung, und akkumuliert die Frequenzverschiebungsschätzwerte. Die Phasenrotationseinrichtung rotiert eine Phase eines Subträgers eines angelegten zweiten Signals basierend auf dem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung geschätzt wurde. Die zweite Speichereinrichtung speichert das zweite Signal, dessen Phase rotiert ist durch die Phasenrotationseinrichtung. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung führt einmal einen ersten Regel- bzw. Steuervorgang durch des Anlegens des Empfangssignals an die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung als das erste Signal und an die Phasenrotationseinrichtung als das zweite Signal, um die Frequenzverschiebungsschätzwerte eines Subträgers des Empfangssignals zu akkumulieren und des Rotierens der Phase des Subträgers des Empfangssignals zur Speicherung in der zweiten Speichereinrichtung und wiederholt (N – 1) mal einen zweiten Regel- bzw. Steuervorgang des Anlegens des in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Signals an die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung als das erste Signal und an die Phasenrotationseinrichtung als das zweite Signal um Frequenzverschiebungsschätzwerte eines Subträgers des in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Signals zu akkumulieren und Rotierens der Phase des Subträgers des in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Signals zur Speicherung in der zweiten Speichereinrichtung. Die Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung kompensiert eine Frequenzverschiebung des Subträgers in dem Empfangssignal basierend auf einem addierten Wert von N Frequenzverschiebungsschätzwerten, welche durch den ersten und zweiten Regel- bzw. Steuervorgang akkumuliert wurden.
Vorzugsweise beinhaltet ein Signalempfänger, welcher ein Empfangssignal empfängt und demoduliert, welches ausgebildet ist aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole einer Mehrzahl von Subträgern zugewiesen und moduliert werden, und einem Startsymbol, welches hinzugefügt ist vor dem Datensymbolabschnitt: eine erste Speichereinrichtung, eine Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung, eine Spitzenpositionsdetektionseinrichtung, eine zweite Speichereinrichtung, eine Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung, eine Addiereinrichtung, eine Phasenrotationseinrichtung, eine Regel- bzw. Steuereinrichtung und eine Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung. Die erste Speichereinrichtung speichert N (N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) Typen von Referenzsignalen, wobei jedes einem beliebigen bzw. zufälligen Abschnitt in dem Startsymbol entspricht, und eine Mehrzahl von Referenzdaten speichert, basierend auf einem Phasenrotationswinkel zwischen Kreuzkorrelationswerten entsprechend einer Mehrzahl von Sätzen von Referenzsignalen, wobei jeder Satz von zwei oder mehr Typen der Referenzsignale ausgebildet ist, unter einem Zustand, wenn eine bestimmte Frequenzverschiebung vorhanden ist. Die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung berechnet einen Kreuzkorrelationswert zwischen einem angelegten ersten Signal und entsprechenden Referenzsignalen von jedem Satz. Die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung detektiert eine Spitzenposition von jedem Kreuzkorrelationswert, welcher durch die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung berechnet wurde. Die zweite Speichereinrichtung extrahiert und speichert einen Abschnitt des Empfangssignals. Die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung schätzt einen Frequenzverschiebungsschätzwert des ersten Signals, welches an die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung zur Ausgabe angelegt wird, basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder Spitzenposition, welche durch die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung detektiert wurde, und Referenzdaten entsprechend den Referenzsignalen von jedem Satz. Die Addiereinrichtung akkumuliert die Frequenzverschiebungsschätzwerte, welche von der Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung ausgegeben wurden. Die Phasenrotationseinrichtung rotiert eine Phase des Empfangssignals, welches in der zweiten Speichereinrichtung gespeichert ist, basierend auf dem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung geschätzt wurde. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung führt einen ersten Regel- bzw. Steuervorgang durch, des Anlegens des Empfangssignals an die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung als das erste Signal, um einen Kreuzkorrelationswert mit entsprechenden Referenzsignalen eines Satzes entsprechend den kleinsten Referenzdaten der Mehrzahl von Referenzdaten zu berechnen, und des Schätzens eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Empfangssignals durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung basierend auf dem berechneten Kreuzkorrelationswert und den kleinsten Referenzdaten und wiederholt einen zweiten Regel- bzw. Steuervorgang des Anlegens des Empfangssignals, dessen Phase rotiert ist basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert und gespeichert in der zweiten Speichereinrichtung zu der Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung als das erste Signal, um einen Kreuzkorrelationswert mit dem Satz von Referenzsignalen entsprechend den kleinsten nicht verwendeten Referenzdaten von der Mehrzahl von Referenzdaten zu berechnen und des Schätzens eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Signals durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung basierend auf dem berechneten Kreuzkorrelationswert und den kleinsten nicht verwendeten Referenzdaten. Die Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung kompensiert eine Frequenzverschiebung des Subträgers des Empfangssignals basierend auf einem addierten Wert der Frequenzverschiebungsschätzungen, welche durch die Addiereinrichtung akkumuliert wurden und durch die ersten und zweiten Regel- bzw. Steuervorgänge berechnet wurden.
Vorzugsweise beinhaltet ein Signalempfänger, welcher ein Empfangssignal empfängt und demoduliert, welches ausgebildet ist aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Subträgern zugewiesen und moduliert werden, und einem Startsymbol, welches hinzugefügt ist vor dem Datensymbolabschnitt: eine C/N-Detektionseinrichtung, eine Speichereinrichtung, eine Referenzsignalausgabeeinrichtung, eine Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung, eine Spitzenpositionsberechnungseinrichtung, eine Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung und eine Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung. Die C/N-Detektionseinrichtung detektiert ein C/N bzw. Traäger-zu-Rauch-Verhältnis des Empfangssignals. Die Speichereinrichtung speichert eine Datentabelle, welche ein optimales Referenzsignal entsprechend dem C/N des Empfangssignals identifiziert. Die Referenzsignalausgabeeinrichtung gibt N (N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) Typen von optimalen Referenzsignalen aus, wobei jedes einem beliebigen bzw. zufälligen Abschnitt des Startsymbols ent spricht, basierend auf der Datentabelle entsprechend dem detektierten C/N. Die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung berechnet einen Kreuzkorrelationswert zwischen dem Empfangssignal und jedem der N Typen von Referenzsignalen. Die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung detektiert eine Spitzenposition von jedem der N Kreuzkorrelationswerte, welcher durch die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung berechnet wurde. Die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung schätzt einen Frequenzverschiebungsschätzwert eines Subträgers des Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N Spitzenpositionen, welche durch die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung detektiert wurde. Die Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung kompensiert eine Frequenzverschiebung des Subträgers des Empfangssignals basierend auf einem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung geschätzt wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren des Kompensierens einer Frequenzverschiebung eines Empfangssignal in einem Signalempfänger, welcher das Empfangssignal empfängt und demoduliert, welches ausgebildet ist aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Unter- bzw. Subträgern zugewiesen und moduliert werden, und einem Startsymbol, welches vor dem Datensymbolabschnitt hinzugefügt ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Berechnen eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem Empfangssignal und jedem der N (N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) Referenzsignale, wobei jedes einem zufälligen bzw. beliebigen Abschnitt in dem Startsymbol entspricht,
Detektieren einer Spitzenposition von jedem der N berechneten Kreuzkorrelationswerte,
Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N detektierten Spitzenpositionen, und
Kompensieren einer Frequenzverschiebung des Empfangssignals basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert, wobei der Schritt des Schätzens eines Frequenzverschiebungsschätzwerts zur Ausgabe die Schritte umfasst:
Berechnen einer Phasendifferenz von Kreuzkorrelationswerten bei jeder der N Spitzenpositionen,
Speichern von Referenzdaten basierend auf einem Phasenrotationswinkel zwischen Kreuzkorrelationswerten entsprechend der N Referenzsignale in einem Zustand, in welchem eine bestimmte Frequenzverschiebung vorhanden ist, und
Teilen der Phasendifferenz der berechneten Kreuzkorrelationswerte durch die Referenzdaten, um den Frequenzverschiebungsschätzwert zu berechnen.
Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren des Kompensierens einer Frequenzverschiebung eines Subträgers eines Empfangssignals in einem Signalempfänger, welcher das Empfangssignal empfängt und demoduliert, welches ausgebildet ist aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Subträgern zugewiesen und moduliert werden, und einem Startsymbol, welches vor dem Datensymbolabschnitt eingefügt ist, die folgenden Schritte:
Berechnen eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem Empfangssignal und jedem von N (N ist eine ganze Zahl von 3 oder mehr) Typen von Referenzsignalen, wobei jedes einem zufälligen bzw. beliebigen Abschnitt in dem Startsymbol entspricht, Detektieren einer Spitzenposition der N berechneten Kreuzkorrelationswerte, Schätzen und Mitteln einer Mehrzahl von Frequenzverschiebungsschätzwerten des Subträgers des Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N detektierten Spitzenpositionen und Kompensieren einer Frequenzverschiebung des Subträgers des Empfangssignals basierend auf dem geschätzten und gemittelten Frequenzverschiebungsschätzwert.
Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren des Kompensierens einer Frequenzverschiebung eines Subträgers eines Empfangssignals in einem Signalempfänger, welcher das Empfangssignal empfängt und demoduliert, welches ausgebildet ist aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Subträgern zugewiesen und moduliert werden, und einem Startsymbol, welches vor dem Datensymbolabschnitt hinzugefügt ist, einen ersten Regel- bzw. Steuerschritt und einen zweiten Regel- bzw. Steuerschritt. Der erste Steuerschritt beinhaltet die Schritte des Berechnens eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem Empfangssignal und jedem der N (N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) Typen von Referenzsignalen, wobei jedes einem beliebigen bzw. zufälligen Abschnitt in einem Startsymbol entspricht, Detektieren der Spitzenposition von jedem der N berechneten Kreuzkorrelationswerte, Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Subträgers des Empfangssignals basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N detektierten Spitzenpositionen zur Ausgabe, sowie Akkumulieren der geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerte, Rotieren der Phase des Subträgers des Empfangssignals basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert und Speichern des phasenrotierten Empfangssignals. Der zweite Steuerschritt beinhaltet die Schritte des Berechnens eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem gespeicherten phasenrotierten Empfangssignal und jedem der N Typen von Referenzsignalen, Detektieren einer Spitzenposition von jedem der berechneten Kreuzkorrelationswerte, Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Subträgers des gespeicherten phasenrotierten Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N detektierten Spitzenpositionen sowie Akkumulieren des geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerts, Rotieren der Phase des Subträgers des gespeicherten phasenrotierten Empfangssignals basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert und Speichern des phasenrotierten Empfangssignals. Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Wiederholens des zweiten Steuerschritts (N – 1) mal nach dem ersten Steuerschritt und Kompensieren einer Frequenzverschiebung durch Rotieren der Phase des Subträgers des Empfangssignals basierend auf einem addierten Wert der N Frequenzverschiebungsschätzwerte, welche durch den ersten und zweiten Steuerschritt akkumuliert wurden.
Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren des Kompensierens einer Frequenzverschiebung eines Subträgers eines Empfangssignals in einem Signalempfänger, welcher das Empfangssignal empfängt und demoduliert, welches ausgebildet ist aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Subträgern zugewiesen und moduliert werden, und einem Startsymbol, welches vor dem Datensymbolabschnitt hinzugefügt ist, die folgenden Schritte: Speichern von N (N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) Typen von Referenzsignalen, wobei jedes einem beliebigen bzw. zufälligen Abschnitt des Startsymbols entspricht und einer Mehrzahl von Referenzdaten basierend auf Phasenrotationswinkeln zwischen Kreuzkorrelationswerten entsprechend einer Mehrzahl von Sätzen der Referenzsignale, wobei jeder Satz aus zumindest zwei oder mehr Typen von Referenzsignalen ausgebildet ist, unter einem Zustand, in welchem eine bestimmte Frequenzverschiebung vorhanden ist, einen ersten Regel- bzw. Steuerschritt und einen zweiten Regel- bzw. Steuerschritt. Der erste Steuerschritt beinhaltet die Schritte des Berechnens eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem Empfangssignal und entsprechenden Referenzsignalen eines Satzes entsprechend den kleinsten Referenzdaten von der Mehrzahl von Referenzdaten, Detektierens einer Spitzenposition von jedem der berechneten Kreuzkorrelationswerte, Schätzens eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Subträgers des Empfangssignals, basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder der detektierten Spitzenpositionen und den kleinsten Referenzdaten zur Ausgabe sowie Akkumulierens der geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerte, Extrahierens und Speicherns eines Abschnitts des Empfangssignals und Rotierens der Phase des gespeicherten Empfangssignals basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert. Der zweite Steuerschritt beinhaltet die Schritte des Berechnens eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem gespeicherten Empfangssignal dessen Phase rotiert ist basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert und entsprechenden Referenzsignalen eines Satzes entsprechend den kleinsten nicht verwendeten Referenzdaten der Mehrzahl von Referenzdaten, Detektieren einer Spitzenposition von jedem der berechneten Kreuzreferenzwerte und Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des phasenrotierten gespeicherten Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder der detektierten Spitzenpositionen und den geringsten nicht verwendeten Referenzdaten sowie des Akkumulierens der geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerte. Das Verfahren beinhaltet weiter die Schritte des Wiederholens des zweiten Steuerschritts nach dem ersten Steuerschritt und Kompensierens einer Frequenzverschiebung durch Rotieren der Phase des Unterträgers des Empfangssignals basierend auf einem addierten Wert der Frequenzverschiebungsschätzwerte, welche akkumuliert wurden durch die ersten und zweiten Steuerschritte.
Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren des Kompensierens einer Frequenzverschiebung eines Subträgers eines Empfangssignals in einem Signalempfänger, welcher das Empfangssignal empfängt und demoduliert, welches ausgebildet ist aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Subträgern zugewiesen und moduliert werden und einem Startsymbol, welches vor dem Datensymbolabschnitt hinzugefügt ist, die folgenden Schritte:
Detektieren der C/N des Empfangssignals, Speichern einer Datentabelle, welche ein optimales Referenzsignal entsprechend dem C/N des Empfangssignals entspricht, Bereitstellen von N (N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) Typen von optimalen Referenzsignalen, wobei jedes einem beliebigen bzw. zufälligen Abschnitt in dem Startsymbol entspricht, basierend auf der Datentabelle entsprechend dem detektierten C/N, Berechnen eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem Empfangssignal und jedem der N Typen von Referenzsignalen, Detektieren einer Spitzenposition von jedem der N berechneten Kreuzkorrelationswerte, Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Subträgers des Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N detektierten Spitzenpositionen und Kompensieren einer Frequenzverschiebung des Subträgers des Empfangssignals basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert.
Damit die vorliegende Erfindung besser verstanden werden kann, werden bestimmte Ausführungsformen davon nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, welches einen Frequenzverschiebungskompensator eines OFDM-Empfängers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ist ein Diagramm, um den Verarbeitungsmechanismus des Frequenzverschiebungskompensators des OFDM-Empfängers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. x repräsentiert die äquivalente geschätzte Position zu einem Phasenrotationswinkel. Ngi repräsentiert die Anzahl von Abtastungen bzw. Abtastwerten, welche in Tgi beinhaltet sind. Nw repräsentiert die Anzahl von Abtastwerten bzw. Abtastungen, welche im Tw beinhaltet sind.
3 ist ein Diagramm, um die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik des Frequenzverschiebungskompensators des OFDM-Empfängers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
4 ist ein Diagramm, um die Position eines Referenzsignals für ein Startsymbol des Frequenzverschiebungskompensators des OFDM-Empfängers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
5 ist ein Diagramm, um die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik zu beschreiben, wenn ein Referenzsignal mit verschiedenen Referenzdaten (äquivalente geschätzte Zeitdifferenz) TE verwendet wird, in einem Frequenzverschiebungskompensator mit einem hohen CNR des OFDM-Empfängers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Diagramm, um die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehleratenrcharakteristik zu beschreiben, wenn ein Referenzsignal mit verschiedenen Referenzdaten (äquivalente geschätzte Zeitdifferenz) TE verwendet wird, in einem Frequenzverschiebungskompensator mit einem niedrigen CNR des OFDM-Empfängers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Diagramm, um die Zunahme in einer Frequenzverschiebung zu beschreiben, welche geschätzt werden kann, wenn Rauschen relativ gering ist und TE/Tw gering ist in dem Frequenzverschiebungskompensator des OFDM-Empfängers.
8 ist ein Diagramm, um die Verminderung in einer Frequenzverschiebung zu beschreiben, welche geschätzt werden kann, wenn TE/Tw groß ist in dem Frequenzverschiebungskompensator des OFDM-Empfängers.
9 ist ein Diagramm, um die Zunahme in einem Frequenzverschiebungsschätzfehler aufgrund von Rauschen zu beschreiben, wenn TE/Tw klein ist in dem Frequenzverschiebungskompensator des OFDM-Empfängers.
10 ist ein Diagramm, um die Verminderung in einem Frequenzverschiebungsschätzfehler aufgrund von Rauschen zu beschreiben, wenn TE/Tw groß ist in dem Frequenzverschiebungskompensator des OFDM-Empfängers.
11 ist ein Blockdiagramm, welches einen Frequenzverschiebungskompensator eines OFDM-Empfängers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Diagramm, um den Verarbeitungsmechanismus des Frequenzverschiebungskompensators des OFDM-Empfängers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. x repräsentiert die äquivalente geschätzte Position des Phasenrotationswinkels.
13 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen einem Frequenzverschiebungswert und einem Frequenzverschiebungsschätzwert durch das allgemeine Frequenzverschiebungsschätzverfahren in einem Frequenzverschiebungskompensator eines OFDM-Empfängers zeigt. Die fette durchgezogene Linie repräsentiert den rauschfreien Abschnitt. Der schraffierte Bereich repräsentiert den Frequenzverschiebungsschätzfehlerbereich, wenn Rauschen vorhanden ist. Δf repräsentiert den Frequenzverschiebungswert. ΔF repräsentiert den Frequenzverschiebungsschätzwert.
14 ist ein Diagramm, um die Zunahme in dem geschätzten Fehler des Phasenwinkels eines Kreuzkorrelationswerts zu beschreiben, wenn die Amplitude des Kreuzkorrelationswerts kleiner wird in einem Frequenzverschiebungskompensator eines OFDM-Empfängers. Der schraffierte Bereich repräsentiert den Fehlerbereich der Kreuzkorrelationswertausgabe aufgrund von Rauschen.
15 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzverschiebungskompensators eines OFDM-Empfängers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist ein Blockdiagramm, um die Verarbeitung bzw. den Betrieb des Frequenzverschiebungskompensators des OFDM-Empfängers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
17 ist ein Blockdiagramm, um einen Betrieb des Frequenzverschiebungskompensators des OFDM-Empfängers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
18 ist ein Blockdiagramm, um einen Betrieb des Frequenzverschiebungskompensators des OFDM-Empfängers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
19 ist ein Flussdiagramm, welches das Verfahren in dem Frequenzverschiebungskompensator des OFDM-Empfängers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
20 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der normalisierten Frequenzverschiebung und der Bitfehlerrate, welche von dem Frequenzverschiebungskompensator des OFDM-Empfängers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wurde bzw. wurden, zeigt.
21 ist ein Blockdiagramm, welches einen Frequenzverschiebungskompensator eines OFDM-Empfängers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 ist ein Blockdiagramm, welches einen Frequenzverschiebungskompensator eines OFDM-Empfängers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
23 zeigt die Beziehung zwischen Referenzsignalen, welche in einem Speicher 211 des Frequenzverschiebungsschätzers von 22 gespeichert sind. x repräsentiert die äquivalente geschätzte Position des Phasenrotationswinkels (Länge des Referenzsignals ist konstant).
24 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens des Frequenzverschiebungsschätzers eines OFDM-Empfängers gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
25 ist ein Diagramm, um die Beziehung zwischen Signalen, welche im Speicher 211 eines Frequenzverschiebungsschätzers eines OFDM-Empfängers gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gespeichert sind, zu beschreiben. x repräsentiert eine äquivalente geschätzte Position des Phasenrotationswinkels (Länge des Referenzsignals ist konstant).
26 ist ein Blockdiagramm, welches einen orthogonalen Detektor mit einer Frequenzverschiebungskompensationsfunktion eines OFDM-Empfängers gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
27 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzverschiebungsschätzers des OFDM-Empfängers gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
28 ist ein Blockdiagramm, welches einen digitalen orthogonalen Detektor der orthogonalen Detektoreinheit mit der Frequenzverschiebungskompensationsfunktion von 26 zeigt.
29 ist ein Blockdiagramm, welches die Beziehung zwischen einem Frequenzverschiebungsschätzer und einem Digitalorthogonaldetektor eines OFDM-Empfängers gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
30 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzverschiebungsschätzers von 29,
31 ist ein Graph, welcher die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik zeigt, wenn die Breite "Breite" des Referenzsignals konstant ist und der Zeitunterschied "Verschiebung" des Referenzsignals verändert wird in dem Fall, wenn das C/N relativ klein ist.
32 ist ein Graph, welcher die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik zeigt, wenn die Breite "Breite" des Referenzsignals konstant ist und der Zeitunterschied "Verschiebung" des Referenzsignals verändert wird in dem Fall, wenn das C/N gemäßigt ist.
33 ist ein Graph, welcher die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik zeigt, wenn die Breite "Breite" des Referenzsignals konstant ist und der Zeitunterschied "Verschiebung" des Referenzsignals verändert wird in dem Fall, wenn das C/N relativ groß ist.
34 ist ein Diagramm, um die Verminderung in der Betriebsabschlusszeit mit einem geringeren Zeitunterschied "Verschiebung" des Referenzsignals zu beschreiben. A repräsentiert den Wert (konstant) von "Breite". B repräsentiert den Wert von "Verschiebung" (B1 < B2). S1 repräsentiert das erste Referenzsignal, welches verwendet wird für eine Korrelation aus einem Paar von Referenzsignalen mit Breite = A1. S21 repräsentiert das Referenzsignal, welches für die Korrelation verwendet wird, nach einer Verschiebung um B1 von S1. S22 repräsentiert das Referenzsignal, welches für die Korrelation nach einer Verschiebung um B2 von S2 verwendet wird.
35 ist ein Graph, welcher die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik repräsentiert, wenn der Zeitunterschied "Verschiebung" des Referenzsignals konstant ist und Breite "Breite" des Referenzsignals verändert wird in dem Fall, in welchem C/N relativ klein ist.
36 ist ein Graph, welcher die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik repräsentiert, wenn der Zeitunterschied "Verschiebung" des Referenzsignals konstant ist und Breite "Breite" des Referenzsignals verändert wird in dem Fall, in welchem C/N gemäßigt ist.
37 ist ein Graph, welcher die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik repräsentiert, wenn der Zeitunterschied "Verschiebung" des Referenzsignals konstant ist und Breite "Breite" des Referenzsignals verändert wird in dem Fall, in welchem C/N relativ groß ist.
38 ist ein Diagramm, um die Verminderung in der Betriebsabschlusszeit mit einer kleineren Breite "Breite" des Referenzsignals zu beschreiben. B repräsentiert den Wert (konstant) von "Breite". A repräsentiert den Wert von "Verschiebung" (A1 < A2). S11 bezeichnet das erste Referenzsignal, welches für eine Korrelation von einem Paar von Referenzsignalen mit Breite = A1 verwendet wird. S12 bezeichnet das Referenzsignal, welches für eine Korrelation verwendet wird nach einer Verschiebung um B von S11. S21 bezeichnet das erste Referenzsignal, welches für eine Korrelation von einem Paar von Referenzsignalen mit Breite = A2 verwendet wird. S22 bezeichnet das Referenzsignal, welches für eine Korrelation nach einer Verschiebung um B von S21 verwendet wird.
39 ist ein Graph, welcher die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik bezeichnet, wenn der Zeitunterschied "Verschiebung" und Breite "Breite" des Referenzsignals verändert werden in dem Fall, wenn C/N relativ klein ist.
40 ist ein Graph, welcher die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik bezeichnet, wenn der Zeitunterschied "Verschiebung" und Breite "Breite" des Referenzsignals verändert werden in dem Fall, wenn C/N gemäßigt ist.
41 ist ein Graph, welcher die normalisierte Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik bezeichnet, wenn der Zeitunterschied "Verschiebung" und Breite "Breite" des Referenzsignals verändert werden in dem Fall, wenn C/N relativ groß ist.
42 zeigt einen C/N-Detektor, welcher die C/N-Information eines Empfangssignals in einem OFDM-Empfänger gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhält.
43A ist ein Diagramm, um das Spektrum eines Einzelträgermodulationsverfahrens zu beschreiben.
43B ist ein Diagramm, um das Spektrum eines OFDM-Übertragungsverfahrens zu beschreiben.
44 ist ein Diagramm, um eine Frequenzverschiebung in einem OFDM-Signal zu beschreiben. Die vertikale gestrichelte Linie repräsentiert den Fall, wenn keine Verschiebung vorhanden ist (wenn nicht beeinflusst durch eine andere Welle), wohingegen die horizontale durchgezogene Linie den Fall repräsentiert, wenn eine Frequenzverschiebung vorhanden ist (wenn durch eine andere Welle beeinflusst).
45 ist ein Blockdiagramm, welches eine OFDM-Übertragungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt.
46 ist ein Diagramm, um eine allgemeine Paketstruktur eines OFDM-Signals zu beschreiben.
47 ist ein Blockdiagramm, welches einen OFDM-Empfänger gemäß dem Stand der Technik zeigt.
48 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel eines digitalen Orthogonaldetektors in einem OFDM-Empfänger gemäß dem Stand der Technik zeigt.
49 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel eines Frequenzverschiebungskompensators in einem OFDM-Empfänger gemäß dem Stand der Technik zeigt.
50 ist ein Blockdiagramm, welches einen Korrelator eines Frequenzverschiebungskompensators in einem OFDM-Empfänger gemäß dem Stand der Technik zeigt.
51 ist ein Diagramm, um den Betriebsmechanismus eines Frequenzverschiebungskompensators in einem OFDM-Empfänger gemäß dem Stand der Technik zu beschreiben.
Beste Modi zum Durchführen der Erfindung
[Erste Ausführungsform]
Ein OFDM-Empfänger gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf 1 bis 6 beschrieben. Komponenten, welche gleich sind zu dem OFDM-Empfänger vom Stand der Technik, welcher mit Bezug auf 47 beschrieben wurde, wurden dieselben Bezugszeichen zugewiesen, und eine Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
Der OFDM-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform ist eine verbesserte Version eines Frequenzverschiebungskompensators bzw. Frequenzoffsetkompensators 14 des herkömmlichen OFDM-Empfängers, welcher mit Bezug auf 47 beschrieben ist. Komponenten verschieden von dem Frequenzverschiebungskompensator 14 weisen eine gleiche Struktur auf zu denjenigen des herkömmlichen OFDM-Empfängers.
Es wird angenommen, dass der OFDM-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform sowohl die entsprechende nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ihren Gesamtbetrieb durch Regler bzw. Steuerer bzw. Kontroller 2000 in 47 gezeigt bzw. geregelt bzw. kontrolliert aufweisen.
Die Struktur eines Frequenzverschiebungskompensators in dem OFDM-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
In 1 repräsentiert die Signalleitung in einer fetten Linie ein komplexes Signal, wohingegen die Signallinie in einer dünnen Linie ein Realzahlsignal repräsentiert.
Ein Speicher 51 in 1 speichert N (N ist zwei in der ersten Ausführungsform) Typen von Signalen, wobei jedes einen zufälligen bzw. beliebigen Abschnitt in einem Startsymbol entspricht, als Referenzsignale. Kreuzkorrelatoren 52 und 53 berechnen die Kreuzkorrelationswerte zwischen den Ausgabesignale von dem Digitalorthogonaldetektor bzw. digitalen Orthogonaldetektor 13 (47) und entsprechende der zwei Referenzsignale, welche im Speicher 51 gespeichert sind.
Der Spitzendetektor 54 detektiert eine Spitzenposition von jeder Ausgabe der Kreuzkorrelatoren 52 und 53. Der Frequenzverschiebungsschätzschaltkreis bzw. -kreis 55 berechnet einen Phasenrotationswinkel, um einen Frequenzverschiebungswert eines empfangenen OFDM-Signals zu schätzen, basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder Spitzenposition, weiche bei dem Spitzendetektor 54 detektiert wurde.
Der Frequenzverschiebungsschätzschaltkreis bzw. -kreis 55 beinhaltet einen Phasenrotationswinkelberechnungsschaltkreis bzw. -kreis 56, welcher einen Phasenrotationswinkel berechnet, basierend auf dem Kreuzkorrelationswert von jeder Spitzenposition, welche bei dem Spitzendetektor 54 detektiert wurde, einen Speicher 57, welcher Referenzdaten (äquivalenter geschätzter Zeitunterschied) 2πTE entsprechend den zwei Referenzsignalen, welche im Speicher 51 gespeichert sind, speichert, und einen Teiler bzw. Teileinrichtung 58, welcher die Ausgabe des Phasenrotationswinkelberechnungsschaltkreises 56 durch Referenzdaten 2πTE, welche im Speicher 57 gespeichert sind, teilt.
Durch Berechnen des Phasenrotationswinkels Δθref zwischen Kreuzkorrelationswerten, welche berechnet wurden entsprechend den zwei Referenzsignalen, welche im Speicher 51 gespeichert sind, in einem Zustand, wenn eine bestimmte Frequenzverschiebung Δfref vorhanden sind, können im Speicher 57 gespeicherte Referenzdaten erhalten werden. Insbesondere können Referenzdaten (äquivalenter Zeitunterschied in Referenzsignalen) TE, welche ein Wert sind basierend auf der Wellenform und Position des im Speicher 51 gespeicherten Referenzsignals erhalten werden können unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung: TE = Δθref/2πΔfref
Der Betrieb des Frequenzverschiebungskompensators von 1 wird mit Bezug auf 2 beschrieben. Es wird angenommen, dass die zwei Referenzsignale, welche zwei Abschnitten in aufeinander folgenden Startsymbolen entsprechen, jeweils eine Breite "Breite" aufweisen und zueinander um "Verschiebung" in der Zeitgabe zueinander verschoben sind, wie in 2 gezeigt.
Insbesondere, wenn die Anzahl von Abtastwerten bzw. Abtastungen, welche in der Zeit Tgi und der Zeit Tw enthalten sind, Ngi bzw. Nw ist, ist das erste Referenzsignal ein Signal entsprechend dem Startsymbol des Abschnitts, welcher dargestellt wird durch Ngi + Nw – (Verschiebung + Breite)/2 bis Ngi + Nw – (Verschiebung – Breite)/2 von dem Kopf bzw. Beginn des Startsymbols rechnen. Das zweite Referenzsignal ist ein Signal, welches dem Startsymbol des Abschnitts repräsentiert durch Ngi + Nw – (– Verschiebung + Breite)/2 bis Ngi + Nw – (– Verschiebung – Breite)/2, rechnend von dem Beginn des Startsymbols, entspricht.
Kreuzkorrelatoren 52 und 53 berechnen die Kreuzkorrelationswerte zwischen dem Empfangssignal von digitalen Orthogonaldetektor 13 (47) und entsprechenden der zwei vorstehenden Referenzsignale. Der Phasenrotationswinkelberechnungschaltkreis 56 erthält einen Phasenrotationswinkel Δθ von einem Empfangssignal von dem Kreuzkorrelationswert bei jeder berechneten Spitzenposition. Durch Teilen dieses Phasenrotationswinkels Δθ durch Referenzdaten 2πTE, welche im Speicher 57 gespeichert sind, kann eine Frequenzverschiebungsschätzung Δf = Δθ/(2πTE) geschätzt werden.
Basierend auf dieser Frequenzverschiebungsschätzung Δf, kann der Phasenrotationsschaltkreis 37 eine Frequenzverschiebung des Empfangssignals von dem digitalen Orthogonaldetektor 13 (47) kompensieren.
In dem Fall, wenn zwei Referenzsignale, wie vorstehend beschrieben verwendet werden, kann der Schätzbereich der normalisierten Frequenzverschiebung eingestellt werden von –Tw/(2TE) bis +Tw/(2TE), wie in 3 gezeigt, was unterschiedlich ist von dem Frequenzbereich des Frequenzverschiebungswerts Δf.
Mehr im Einzelnen, wenn TE < Tw, kann der Kompensationsbereich der Frequenzverschiebung vergrößert werden in dem OFDM-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform im Vergleich mit dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Fall.
Das Beispiel von 3 zeigt die normalisierte Frequenzverschiebung (horizontale Achse) gegen die Bitfehlerratencharakteristik (BER = Bit Error Rate bzw. Bitfehlerrate) (vertikale Achse), wenn die Abtasttaktsynchronisation und Symbolzeitgabesynchronisation vollständig aufgebaut sind, und die Anzahl von Abtastungen bzw. Abtastwerten Nw (Anzahl von Punkten von FFT 18 (47)), welche in der gültigen Symbolabschnittslänge Tw beinhaltet ist, 64 ist, und die Anzahl von Unter- bzw. Subträgern N 48 ist.
4 zeigt die Positionen der zwei Referenzsignale in dem Startsymbol, wenn die Breite (Anzahl von Abtastwerten) "Breite" der zwei Referenzsignale 16 ist und das TE/Tw 0,25 bzw. 1,5 ist (Referenzsignalverschiebung (Anzahl von Abtastwerten) "Verschiebung" wird auf 16 bzw. 96 eingestellt.
Wenn ein Fehler nθ in dem Phasenrotationswinkel vorhanden ist, wird der Frequenzverschiebungschätzwert Δf + nf = (Δθ+nθ)/(2πTE), was in einem Frequenzverschiebungsschätzwert of resultiert. Mehr im Einzelnen, wenn der Wert von TE klein ist, nimmt der Einfluss durch den Fehler nθ des Phasenrotationswinkels (Frequenzverschiebungsschätzwert nf mit Bezug auf den Frequenzverschiebungsschätzwert Δf) zu, um einen Fehlerboden bzw. Fehlerbereich zu bewirken.
Z.B., nehmen wir den Fall an, wenn das Rauschen gering ist, wie in 5 gezeigt (z.B. CNR (Carrier to Noise bzw. Träger zu Rausch) = 35 db). In dem Fall, wenn eine bestimmte Frequenzverschiebung Δf vorhanden ist, wird der Rotationswinkel Δθ kleiner (1/6 mal größer, als wenn TE/Tw = 1,5) in dem Fall TE/Tw = 0,25 wie in 7 gezeigt, als wenn TE/Tw = 1,5, wie in 8 gezeigt, durch die Beziehung von: Δf = Δθ/(2πTE)(–p<Δθ<p)
Es sollte beachtet werden, dass der Bereich von Δθ – p < Δθ < p ist. Deshalb nimmt der Bereich der Frequenzverschiebung, welche geschätzt werden kann, zu (6 mal diejenige, wenn TE/Tw = 1,5), wenn der Rotationswinkel Δθ mit Bezug auf eine bestimmte Frequenzverschiebung Δf kleiner wird (d.h. TE/Tw wird kleiner).
Dies bedeutet, dass der Bereich der Frequenzverschiebung, welche geschätzt werden kann, vergrößert werden kann durch Verringerung des Werts der Referenzdaten TE, wenn das Rauschen gering ist, wie in 5.
Das Vorhandensein von Rauschen wird Fehler in dem Kreuzkorrelationswert bewirken. Die Folge ist, dass ein Fehler nθ erzeugt wird für den Rotationswinkel Δθ, wie in 9 und 10 gezeigt. Hier wird der Fehler of aufgrund des Rauschens ebenfalls erzeugt, in dem Frequenzverschiebungsschätzwert. Die Folge ist, dass der Frequenzverschiebungsschätzwert Δf + nf = (Δθ+nθ)/(2πTE) ist.
Deshalb nimmt der Schätzfehler nf der Frequenzverschiebung relativ zu, wenn TE reduziert wird unter der Bedingung, wenn Rauschen vorhanden ist (in dem Fall von TE/Tw = 0,25, 6 mal diejenige von TE/Tw = 1,5).
Deshalb tritt ein Fehlerboden bzw. -bereich auf, da der Frequenzverschiebungsschätzwert nf groß ist, wenn TE/Tw = 0,25, wie in 6 gezeigt, wohingegen der Fehlerbereich nicht auftritt, wenn TE/Tw = 1,5, da der Frequenzverschiebungsschätzwert nf unterdrückt wird auf einen relativ niedrigen Pegel.
Es wird deshalb beachtet, dass der Schätzfehler einer Frequenzverschiebung weiter reduziert werden kann durch Erhöhung des Referenzdaten-TE-Werts.
Somit kann der Schätzbereich und Genauigkeit des Frequenzverschiebungswerts beliebig eingestellt werden in Abhängigkeit von der Auswahl des Werts der Zeitunterschiedsreferenzdaten TE, welche äquivalent sind zu dem Referenzsignal, d.h. Auswahl des Referenzsignals als solches.
Obwohl zwei kontinuierliche Startsymbole, welche jeweils die Länge von Tgi + Tw aufweisen, eingesetzt werden als bekannte Signale, welche vor dem Datensymbol in der ersten Ausführungsform addiert werden sollen, ist die Länge des Startsymbols und die Anzahl von aufeinander folgenden Startsymbolen nicht darauf beschränkt. Startsymbole einer beliebigen Länge und beliebigen Anzahl können addiert werden.
Die erste Ausführungsform wurde für einen Frequenzverschiebungskompensator beschrieben, welcher Frequenzverschiebungen schätzt mit zwei Referenzsignalen als ein Satz (N = 2). Im Allgemeinen kann der Schätzfehler der Frequenzverschiebung, welcher bewirkt wird durch Rauschen, unterdrückt werden durch Schätzen der Frequenzverschiebung von zwei oder mehr Referenzsignalen als ein Satz (N > 2).
[Zweite Ausführungsform]
Ein Frequenzverschiebungskompensator eines OFDM-Empfängers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit zwei oder mehr Referenzsignalen als ein Satz wird mit Bezug auf 11 und 12 beschrieben. Komponenten, welche gemeinsam sind mit denen des Frequenzverschiebungskompensators der ersten in 1 gezeigten Ausführungsform weisen dieselben Bezugszeichen auf und eine Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
Wie in 11 gezeigt, beinhaltet der OFDM-Empfänger gemäß der zweiten Ausführungsform einen Speicher, welcher drei Typen (N = 3) von Referenzsignalen speichert, wobei jedes einem beliebigen bzw. zufälligen Abschnitt in einem Startsymbol entspricht, Kreuzkorrelatoren 52, 53 und 61, welche die Kreuzkorrelationswerte zwischen der Signalausgabe von dem digitalen Orthogonaldetektor 13 (47) und entsprechenden der drei in Speicher 51 gespeicherten Referenzsignale berechnet, einen Spitzendetektor 54, welcher die Spitzenpositionen von jeder der Ausgaben der Kreuzkorrelatoren 52, 53 und 61 detektiert, und einen Frequenzverschiebungsschätzschaltkreis 65, welcher einen Frequenzverschiebungswert schätzt basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder Spitzenposition, welche bei dem Spitzendetektor 54 detektiert wurde.
Der Frequenzverschiebungschätzschaltkreis 65 beinhaltet einen Phasenrotationswinkelberechnungsschaltkreis 56, welcher einen Phasenrotationswinkel eines Empfangssignals von jedem Kreuzkorrelationswert, welcher erhalten wurde mit Bezug auf erste und zweite Referenzsignale, berechnet, einen Teiler 58, welcher die Ausgabe des Phasenrotationswinkelberechnungsschaltkreises 56 durch Referenzdaten (äquivalenter geschätzter Zeitunterschied) 2πTE1, welche in Speicher 57 gespeichert sind, teilt, einen Phasenrotationswinkelberechnungsschaltkreis 66, welcher den Phasenrotationswinkel eines Empfangssignals von entsprechenden Kreuzkorrelationswerten, welche für zweite und dritte Referenzsignale erhalten wurden, berechnet, einen Teiler 68, welcher die Ausgabe des Phasenrotationswinkelberechnungsschaltkreises 66 durch Referenzdaten (äquivalenter geschätzter Zeitunterschied) 2πTE2, welche im Speicher 67 gespeichert sind, teilt, und einen Mittelwertbildungsschaltkreis 69, welcher den Mittelwert zwischen der Ausgabe des Teilers 58 und der Ausgabe des Teilers 68 erhält, um den Mittelwert als einen Frequenzverschiebungsschätzwert auszugeben.
Der Betrieb des Frequenzverschiebungskompensators gemäß der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf 12 beschrieben. Hier weisen die drei Referenzsignale, welche Abschnitten in zwei aufeinander folgenden Startsymbolen entsprechen, jeweils eine Breite "Breite" auf und sind in der Zeitgabe sequentiell um "Verschiebung" zueinander verschoben, wie in 12 gezeigt. Durch Berechnen des Kreuzkorrelationswerts zwischen entsprechenden der drei Referenzsignale und dem Empfangssignal wird der Phasenrotationswinkel des Empfangssignals erhalten von jedem Kreuzkorrelationswert. Dann durch Vergleichen dieser Phasenrotationswinkel miteinander, wird die Frequenzverschiebung geschätzt.
Da drei Referenzsignale in der zweiten Ausführungsform verwendet werden, werden die Kreuzkorrelationswerte an entsprechenden Spitzenpositionen der entsprechenden Kreuzkorrelationswerte, d.h. Dreiphasenrotationswinkeln, erhalten. Basierend auf den erhaltenen Phasenrotationswinkeln, können die Phasenrotationswinkelberechnungsschaltkreise 56 und 66 2 (= N – 1) Phasenrotationswinkelunterschiede berechnen. Der durch den Phasenrotationswinkelberechnungsschaltkreis 56 berechnete Phasenrotationswinkelunterschied wird durch Referenzdaten (äquivalenter geschätzter Zeitunterschied) 2nTE1 entsprechend den ersten und zweiten Referenzsignalen, welche im Speicher 57 gespeichert sind, geteilt. Ebenfalls wird der Phasenrotationswinkelunterschied, welcher durch den Phasenrotationswinkelberechnungsschaltkreis 66 berechnet wurde, durch Referenzdaten (äquivalenter geschätzter Zeitunterschied) 2πTE2 entsprechend zweiten und dritten Referenzsignalen, welche im Speicher 67 gespeichert sind, geteilt. Diese geteilten Ergebnisse werden alle gemittelt und als der Frequenzverschiebungsschätzwert betrachtet. Entsprechend kann ein durch Rauschen bewirkter Schätzfehler unterdrückt werden beim Schätzen des Frequenzverschiebungswerts.
Ähnlich zu der ersten Ausführungsform werden Referenzdaten (äquivalenter Zeitunterschied in Referenzsignalen) TEn (n = 1 ~ N–1) berechnet aus dem Phasenrotationswinkel von entsprechenden Kreuzkorrelationswerten, wenn eine bestimmte Frequenzverschiebung im Vorfeld an das Startsymbol in der zweiten Ausführungsform angelegt wird. Unter Verwendung der berechneten Referenzdaten wird jeder Frequenzverschiebungsschätzwert Δfn = Δθ/(2πTEn)(n = 1 ~ N–1) erhalten, wo Δf = ΣΔfn/(N–1)an den Phasenrotationsschaltkreis 37 als der Frequenzverschiebungsschätzwert ausgegeben wird. Basierend auf diesem gemittelten Frequenzverschiebungsschätzwert kann der Phasenrotationsschaltkreis 37 eine Frequenzverschiebung des Empfangssignals von dem digitalen Orthogonaldetektor 13 (47) kompensieren.
Wenn die Anzahl von Typen N des Referenzsignals angehoben wird, wie in der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform werden N – 1 Frequenzverschiebungsschätzwerte erhalten und gemittelt, um als schließlich Frequenzverschiebungsschätzwerte bereitgestellt zu werden. Deshalb kann eine Frequenzverschiebungsschätzung, welche unempfindlich ist bezüglich Rauschen, implementiert werden.
In dem Frequenzverschiebungskompensator der vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsformen wird die Frequenzverschiebung kompensiert durch die Phasenrotation eines Empfangssignals durch den Phasenrotationsschaltkreis 37. Die Frequenzverschiebung eines Empfangssignals kann kompensiert werden ohne das Verwenden des Phasenrotationsschaltkreises 37. Mehr im Einzelnen wird der Frequenzverschiebungswert Δf, welcher erhalten wurde an dem Frequenzverschiebungsschätzschaltkreis 65, angelegt an den Regel- bzw. Steuereingang eines lokalen Oszillators 21 (48) in dem digitalen Orthogonaldetektor 13, um die Oszillationsfrequenz variabel zu regeln bzw. zu steuern.
[Dritte Ausführungsform]
Ein OFDM-Empfänger gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 13 bis 20 beschrieben. Komponenten, welche gleich sind zu denen des Frequenzverschiebungskompensators in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform wurden dieselben Bezugszeichen zugewiesen, und eine Beschreibung wird davon nicht wiederholt.
Bevor die Struktur der dritten Ausführungsform beschrieben wird, wird der Grund, warum die Genauigkeit der Schätzung verbessert wird durch wiederholtes Schätzen der Frequenzverschiebung beschrieben.
Im Allgemeinen verschlechtert sich die Genauigkeit der Frequenzverschiebungsschätzung, wenn die Frequenzverschiebung größer wird.
Der Graph von 13 repräsentiert die generelle Beziehung zwischen einem Frequenzverschiebungswert und einem Frequenzverschiebungsschätzwert. Es wird beachtet aus dem Graph, dass der Frequenzverschiebungsfehler größer wird, wenn der Frequenzverschiebungswert größer wird. Es wird angenommen, dass dies dadurch bewirkt wird, dass die Amplitude des Kreuzkorrelationswerts kleiner wird, wenn die Frequenzverschiebung groß ist, um empfänglicher für Rauschen zu werden, da die Frequenzverschiebung erhalten wird durch den Phasenrotationswinkel eines Kreuzkorrelationswerts zwischen einem Startsymbol, welches in einem Empfangssignal beinhaltet ist, und einem Referenzsignal beim Schätzen des Frequenzverschiebungswerts.
Anhand des Graphen von 14 erkennt man, dass der Schätzfehler des Phasenwinkels des Kreuzkorrelationswerts größer wird, da das Rauschen zunimmt mit Bezug auf die Amplitude des Kreuzkorrelationswerts, wenn die Amplitude des Kreuzkorrelationswerts kleiner wird.
Die dritte Ausführungsform ist dahingehend gerichtet, um den Frequenzverschiebungsschätzfehler zu verringern durch wiederholtes Durchführen der Frequenzverschiebungsschätzung.
Bezug nehmend auf 15 beinhaltet der Frequenzverschiebungskompensator des OFDM-Empfängers gemäß der dritten Ausführungsform Speicher 101 und 102, welche Referenzsignale speichern, einen Speicher 103, welcher ein Empfangssignal nur während der Periode von Zeit speichert, welche benötigt wird, um eine Frequenzverschiebung zu berechnen, einen Speicher 104, welcher die Ausgabe des Phasenrotationsschaltkreises 108 speichert, Kreuzkorrelatoren 105 und 106, welche die Kreuzkorrelationswerte zwischen der Ausgabe des digitalen Orthogonaldetektors 13 (47) oder den empfangenen Startsymbolen, welche im Speicher 104 gespeichert sind, und entsprechenden Referenzsignalen, welche in Speichern 101 und 102 gespeichert sind, berechnen, einen Spitzendetektor 114, welcher eine Spitzenposition von der Ausgabe von jedem Kreuzkorrelator detektiert, um eine Symbolsynchronisierposition zu schätzen, einen Frequenzverschiebungsberechner 107, welcher den Phasenrotationswinkel von den Ausgaben der Kreuzkorrelatoren 105 und 106 berechnet, um einen Frequenzverschiebungswert zu schätzen, einen Phasenrotationsschaltkreis 108, welcher die Phase der Ausgabe von dem Speicher 103 oder 104 rotiert, basierend auf der Ausgabe von dem Frequenzverschiebungsberechner 107, und nachfolgend das Ergebnis zu dem Speicher 104 zuführt, eine Verzögerungseinheit 109, welche die Ausgabe des Orthogonaldetektors 13 (47) verzögert um eine Zeitperiode, welche benötigt wird, um die Frequenzverschiebung zu kompensieren, einen Phasenrotationsschaltkreis 110, welcher die Phase des Signals, welches von der Verzögerungseinheit 109 ausgegeben wird, rotiert, basierend auf der Ausgabe von dem Frequenzverschiebungsberechner 107, einen Umschalter 111, welcher selektiv zwischen den Ausgaben des digitalen Orthogonaldetektors 13 (47) und Speicher 104 hin- und herschaltet, um die ausgewählte Ausgabe den Kreuzkorrelatoren 105 und 106 bereitzustellen, einen Umschalter 112, welcher selektiv zwischen der Ausgabe des Speichers 103 und der Ausgabe des Speichers 104 hin- und herschaltet, um die ausgewählte Ausgabe für den Phasenrotationsschaltkreis 108 bereitzustellen, und einen Umschalter 113, welcher selektiv zwischen dem im Speicher 104 gespeicherten Signal zu einer Eingabe des Umschalters 111 oder 112 hin- und her zu schalten.
Die Umschaltvorgänge der Umschalter 111, 112 und 113 erfolgen unter der Regelung bzw. Steuerung von Regel- bzw. Steuersignalen von Kontroller 2000 (47).
Der Betrieb des Frequenzverschiebungskompensators gemäß der dritten Ausführungsform wird mit Bezug auf die Blockdiagramme von 16 bis 18 beschrieben.
Wie in 16 gezeigt, wird die Umschaltsteuerung bzw. -regelung bewirkt durch Kontroller 2000, so dass Umschalter 111 mit der Ausgabeseite des digitalen Orthogonaldetektors 13 (47) verbunden ist, Umschalter 112 mit der Speicher-103-Seite verbunden ist und Umschalter 113 mit der Umschalter-111-Seite verbunden ist. Das Signal von dem digitalen Orthogonaldetektor 13 wird an beide Korrelatoren 105 und 106 angelegt durch Umschalter 111. Kreuzkorrelatoren 105 und 106 erhalten Kreuzkorrelationswerte mit entsprechenden Referenzsignalen, welche in Speichern 101 und 102 gespeichert sind. Die Kreuzkorrelationswerte, welche an entsprechenden Kreuzkorrelatoren berechnet wurden, werden an den Frequenzverschiebungsberechner 107 angelegt. Das Signal von dem digitalen Orthogonaldetektor 113 wird im Speicher 103 gleichzeitig gespeichert. Der Fre quenzverschiebungsberechner 107 berechnet die Frequenzverschiebungsschätzung basierend auf den zwei angelegten Kreuzkorrelationswerten. Gemäß dem berechneten Frequenzverschiebungsschätzwert rotiert der Phasenrotationsschaltkreis 110 die Phase der Ausgabe der Verzögerungseinheit 109. Die Verzögerungseinheit 109 hält die Ausgabe des Orthogonaldetektors 13 während der Zeitperiode, welche benötigt wird, um den Frequenzverschiebungsschätzwert zu berechnen, und stellt denselben für den Phasenrotationsschaltkreis 110 bereit nach einer Vollendung bzw. einem Abschluss der Frequenzverschiebungsschätzung. Entsprechend wird eine Frequenzverschiebung kompensiert von dem Beginn des Empfangs der Daten. Der Phasenrotationsschaltkreis 108 rotiert die Phase des im Speicher 103 gespeicherten Signals basierend auf dem berechneten Frequenzverschiebungsschätzwert. Das Ergebnis wird im Speicher 104 gespeichert.
Dann wird eine Umschaltregelung bzw. -steuerung durchgeführt durch Kontroller 2000, so dass Umschalter 111 mit der Umschalter-113-Seite verbunden ist und Umschalter 113 mit der Umschalter-113-Seite verbunden ist, wie in 17 gezeigt. Kreuzkorrelatoren 105 und 106 berechnen die Kreuzkorrelationswerte zwischen dem in Speicher 104 gespeicherten Signal und entsprechenden Referenzsignalen, welche in Speichern 101 und 102 gespeichert sind. Basierend auf den berechneten Kreuzkorrelationswerten berechnet der Frequenzverschiebungsberechner 107 einen Frequenzverschiebungsschätzwert und stellt diesen bereit für Phasenrotationsschaltkreise 108 und 110.
Dann wird die Umschaltsteuerung bewirkt durch Kontroller 2000, so dass Umschalter 110 mit der Umschalter-112-Seite verbunden ist, wie in 18 gezeigt. Basierend auf dem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher durch den Frequenzverschiebungsberechner 107 berechnet wurde, rotiert der Phasenrotationsschaltkreis 108 die Phase des im Speicher 104 gespeicherten Signals und speichert das phasenrotierte Signal wieder im Speicher 104. Dann wird eine Umschaltsteuerung bewirkt durch Kontroller 2000, so dass Umschalter 113 mit der Umschalter-111-Seite verbunden ist. Nachfolgend wird der Vorgang des Erhaltens von Kreuzkorrelationswerten zwischen dem in Speicher 104 gespeicherten Signal und entsprechenden Referenzsignalen Schätzens der Frequenzverschiebung basierend auf den berechneten Kreuzkorrelationswerten, Rotierens der Phase des in Speicher 104 gespeicherten Signals und Speicherns des phasenrotierten Signals wieder im Speicher 104 wiederholt.
Das vorstehende Verfahren eines Frequenzverschiebungskompensators gemäß der dritten Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf das Flussdiagramm von 19 beschrieben.
In dem Beispiel von 19 wird angenommen, dass eine Schätzung einer Frequenzverschiebung N mal bewirkt wird unter der Steuerung des Kontrollers 2000 (47). Ebenfalls durch Überwachen des Kreuzkorrelationswerts zwischen einem Empfangssignal und einem Referenzsignal durch Spitzendetektor 114, kann die Startsymbolposition und Datensymbolposition in dem Frequenzverschiebungsschätzer geschätzt werden.
Bei Schritt S1 wird eine Umschaltsteuerung bzw. -regelung durchgeführt, so dass Umschalter 111 mit der Ausgabeseite des digitalen Orthogonaldetektors 13 verbunden ist und Umschalter 112 mit der Speicher-103-Seite verbunden ist. Bei Schritt S2 werden die Kreuzkorrelationswerte zwischen dem Empfangssignal von dem digitalen Orthogonaldetektor 13 und entsprechenden Referenzsignalen, welche in Speichern 101 und 102 gespeichert sind, berechnet durch Kreuzkorrelatoren 105 und 106. Bei Schritt S3 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Spitzendetektor 114 die Spitzenposition des Kreuzkorrelationswerts detektiert hat. Wenn die Spitzenposition nicht detektiert ist, wird das Verfahren von Schritt S2 wiederholt. Wenn die Spitzenposition detektiert ist, geht die Steuerung zu Schritt S4 weiter, um einen Frequenzverschiebungsschätzwert (Verschiebungswert #1) von den Kreuzkorrelationswerten, welche bei den Kreuzkorrelatoren 105 und 106 berechnet wurden, zu berechnen.
Bei Schritt S5 wird das Signal von dem Orthogonaldetektor 13, welches im Speicher 103 gespeichert ist, zu dem Phasenrotationsschaltkreis 108 über Umschalter 112 zugeführt. Bei Schritt S6 rotiert der Phasenrotationsschaltkreis 108 die Phase des Signals, welches eingegeben wurde vom Speicher 103 gemäß dem vorstehenden Frequenzverschiebungsschätzwert (Verschiebungswert #1). Bei Schritt S7 wird das Empfangssignal, welches phasenrotiert wurde durch den Phasenrotationsschaltkreis 108 im Speicher 104 gespeichert.
Bei Schritt S8 wird eine Umschaltsteuerung bewirkt, so dass Umschalter 111 mit der Umschalter-113-Seite verbunden ist und Umschalter 112 mit der Umschalter-113-Seite verbunden ist. Das nachfolgend ausgeführte Verfahren wird (N–1) mal von Schritt S9 bis Schritt S16 wiederholt.
Bei Schritt S10 berechnen Kreuzkorrelatoren 105 und 106 die Kreuzkorrelationswerte zwischen dem Signal, welches vom Speicher 104 durch Umschalter 113 und 111 angelegt werden, und entsprechenden Referenzsignalen, welche in Speichern 101 und 102 gespeichert sind. Bei Schritt S11 berechnet der Frequenzverschiebungsberechner 104 einen Frequenzverschiebungsschätzwert (Verschiebungswert #n). Bei Schritt S12 wird eine Umschaltsteuerung bewirkt, um den Umschalter 113 zu der Umschalter-112-Seite umzuschalten. Bei Schritt S13 rotiert der Phasenrotationsschaltkreis 108 die Phase des Signals, welches aus dem Speicher 104 ausgelesen wurde, über Umschalter 113 und 112 entsprechend dem berechneten Frequenzverschiebungsschätzwert (Verschiebungswert #n). Bei Schritt S14 wird das durch den Phasenrotationsschaltkreis 108 phasenrotierte Signal wieder im Speicher 104 gespeichert.
Bei Schritt S15 wird eine Umschaltsteuerung bewirkt, um Umschalter 113 mit der Umschalter-111-Seite zu verbinden. Das Verfahren von Schritt S10 bis S16 wird (N–1) mal wiederholt. Nachfolgend der (N–1)-maligen Wiederholung geht die Steuerung zu S17 weiter, um all die berechneten Verschiebungswerte # 1 bis #N zu addieren. Bei Schritt S18, wird die Phase des von der Verzögerungseinheit 109 ausgegebenen Signals durch den Phasenrotationsschaltkreis 110 entsprechend dem addierten Wert rotiert.
20 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der normalisierten Frequenzverschiebung, welche erhalten wird von dem Frequenzverschiebungskompensator der dritten Ausführungsform, und der Bitfehlerrate zeigt, wenn die Breite des Referenzsignals Breite = 16 ist und die Verschiebung zwischen den zwei Referenzsignalen Verschiebung = 8 ist. Wie in 20 gezeigt, werden beim ersten Mal die Kreuzkorrelationswerte zwischen dem Startsymbol in dem Empfangssignal und den Referenzsignalen berechnet, um einen Frequenzverschiebungsschätzwert zu erhalten. Die Frequenzverschiebung wird kompensiert durch den erhaltenen Wert. Beim zweiten Mal wird der Kreuzkorrelationswert zwischen dem Startsymbol nach der Frequenzverschiebungskompensation und den Referenzsignalen berechnet, um einen Frequenzverschiebungsschätzwert zu erhalten. Die Frequenzverschiebung wird kompensiert basierend auf dem erhaltenen Wert. Der bei dieser Stufe erhaltene Kreuzkorrelationswert hat eine größere Amplitude und geringeren Phasenwinkel als diejenigen des Kreuzkorrelationswerts, welcher zwischen dem Startsymbol in dem Empfangssignal und dem Referenzsignal bei dem ersten Mal erhalten wurde. Deshalb wird ein Frequenzverschiebungsschätzwert näher bei dem tatsächlichen Frequenzverschiebungswert erhalten werden durch die zweite Verschiebungsschätzung. Durch Wiederholen eines Verfahrens ähnlich zu demjenigen des zweiten Mals bei dem dritten Mal, nimmt die Anzahl von Verschiebungsschätzungen zu, um eine größere Frequenzverschiebungskompensation zu erlauben.
In der vorstehenden dritten Ausführungsform, wird die Frequenzverschiebung geschätzt mit zwei Referenzsignalen (N = 2) als Einsatz. Durch Ausführen der Schätzung einer Frequenzverschiebung mit mehr als zwei Referenzsignalen (N ≥ 2) als ein Satz kann der durch Rauschen bewirkte Frequenzverschiebungsschätzfehler weiter unterdrückt werden.
[Vierte Ausführungsform]
Ein OFDM-Empfänger gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 21 beschrieben. Komponenten, welche mit denen der vorstehenden dritten Ausführungsform gemeinsam sind, wurden dieselben Bezugszeichen zugeordnet und eine Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
Wie in 21 gezeigt, beinhaltet der Frequenzverschiebungskompensator gemäß der vierten Ausführungsform Speicher 101, 102, 115, welche drei Typen (N = 3) von Referenzsignalen, welche beliebigen bzw. zufälligen Abschnitten in einem Startsymbol entsprechen, speichern, und Kreuzkorrelatoren 105, 106 und 111, welche die Kreuzkorrelationswerte zwischen dem Ausgabesignal von dem digitalen Orthogonaldetektor 13 (14) und den drei Referenzsignalen, welche in Speichern 101, 102 bzw. 115 gespeichert sind, berechnen.
Gemäß dem in 21 gezeigten Frequenzverschiebungskompensator gemäß der vierten Ausführungsform werden die Phasenrotationswinkel durch die drei Kreuzkorrelatoren 105, 106 und 116 berechnet und an den Frequenzverschiebungsberechner 107 angelegt. Der Frequenzverschiebungsberechner 107 schätzt zwei Frequenzverschiebungswerte entsprechend den Phasenrotationswinkeln. Ein Mittelwert davon wird an den Phasenrotationsschaltkreis 103 als ein Frequenzverschiebungsschätzwert für die Frequenzverschie bungsschätzung angelegt. Somit kann der Schätzfehler, welcher durch Rauschen bewirkt wird, beim Schätzen eines Frequenzverschiebungswerts unterdrückt werden.
[Fünfte Ausführungsform]
Ein OFDM-Empfänger gemäß einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 22 bis 24 beschrieben. Komponenten, welche zu denen der vorhergehenden ersten Ausführungsform gemeinsam sind, wurden dieselben Bezugszeichen zugewiesen und eine Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
Bevor die Struktur gemäß der fünften Ausführungsform im Detail beschrieben wird, wird hier der Grund beschrieben, warum die Schätzgenauigkeit verbessert wird durch das Frequenzverschiebungsschätzverfahren gemäß der fünften Ausführungsform.
Wie im Zusammenhang mit jeder der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben, kann der Frequenzverschiebungsschätzwert grundsätzlich aus einem Paar von Kreuzkorrelationswerten berechnet werden. Mehr im Einzelnen, kann die Frequenzverschiebung bei einem breiteren Bereich geschätzt werden, wenn der Wert von Referenzdaten (äquivalenter geschätzter Zeitunterschied) TE kleiner wird aus Gleichung Δf = Δθ/(2nTE), welches die Gleichung ist, um den Frequenzverschiebungsschätzwert abzuleiten. Im Gegensatz dazu, wird der Frequenzverschiebungsschätzbereich kleiner, wenn der Wert von Referenzdaten TE größer wird.
Wenn man den Fall betrachtet, wenn Rauschen zu dem Empfangssignal addiert wird, wird der erhaltene Phasenrotationswinkel Δθ einen Fehler nθ aufgrund des Rauschens beinhalten. Der Frequenzverschiebungsschätzwert, wenn Rauschen zu dem Empfangssignal hinzugefügt wird, ist repräsentiert als Δf + nf = (Δθ+nθ)/(2πTE) unter in Betracht ziehen des Fehlers nθ. Deshalb wird erkannt dass der Frequenzverschiebungsschätzwert mehr oder weniger beeinflusst wird durch den Fehler nθ, welcher bewirkt wird durch Rauschen, wenn der Wert der Referenzdaten TE kleiner bzw. größer wird.
Es wird deshalb verstanden, dass wenn ein kleinerer Wert der Referenzdaten TE genommen wird, eine Frequenzverschiebungsschätzung eines größeren Bereichs erlaubt wird, während der Frequenzverschiebungsschätzfehler nf, welcher durch Rauschen bewirkt wird, größer wird.
In Anbetracht des Vorhergehenden, ist der Frequenzverschiebungskompensator gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestaltet, um eine Schätzung und Kompensation einer Frequenzverschiebung durchzuführen, um die Frequenzverschiebung in einem breiteren Bereich und mit einer höheren Genauigkeit zu kompensieren. Zunächst wird ein kleiner Wert der Referenzdaten TE verwendet, um einen Frequenzverschiebungsschätzwert über einen breiten Bereich zu erhalten, um die Frequenzverschiebungskompensation auszuführen. Dann wird ein größerer Wert von Referenzdaten TE verwendet, um eine Frequenzverschiebung zu schätzen und zu kompensieren, so dass der Fehler der vorher ausgeführten Frequenzverschiebungskompensation vermindert wird.
Mehr im Einzelnen, wird eine Mehrzahl von Sätzen von Referenzsignalen, welche jeweils aus zwei Referenzsignalen ausgebildet sind, und Referenzdaten TE, welche sich unterscheiden für jeden entsprechenden Satz einer Mehrzahl von Referenzsignalen, vorbereitet. Schätzung und Kompensation einer Frequenzverschiebung werden wiederholt sequentiell durchgeführt unter Verwendung des Satzes von Referenzsignalen in der Reihenfolge beginnend von demjenigen mit den kleineren Referenzdaten TE. Der Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher jedes Mal erhalten wird, wird akkumuliert. Der addierte Wert der Frequenzverschiebungsschätzwerte, welcher schließlich erhalten wird, wird an den Phasenrotationsschaltkreis angelegt. Die Phase des Signals von dem orthogonalen Detektorschaltkreis wird rotiert basierend auf dem angelegten Wert. Somit kann eine Frequenzverschiebungsschätzung entsprechend einem breiten Bereich von Frequenzverschiebung und welche robust ist bezüglich von Rauschen, durchgeführt werden.
Wie in 22 gezeigt, beinhaltet der Frequenzverschiebungsschätzer gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Speicher 211, welcher einen Längenwert, der die Länge von dem Anfang des Startsymbols des Empfangssignals und dem Ende des Referenzsignals repräsentiert, eine Mehrzahl von Referenzsignalen und eine Mehrzahl von Referenzdaten (äquivalenter geschätzter Zeitunterschied) TE jeweils entsprechend zu der Mehrzahl von Sätzen von diesen Referenzsignalen speichert, einen Speicher 212, welcher das empfangene Startsymbol speichert, einen Um schalter 203, welcher selektiv zwischen der Ausgabe des digitalen orthogonalen Detektors 13 (47) und Speichers 212 zur Ausgabe hin- und herschaltet, Kreuzkorrelatoren 204 und 205, welche die Kreuzkorrelationswerte zwischen der Ausgabe des Umschalters 203 und entsprechenden Werten der zwei Typen von Referenzsignalen (ein Satz), welche im Speicher 211 gespeichert sind, berechnen, einen Spitzendetektor 209, welcher eine Spitze des Kreuzkorrelationswerts, welcher von jedem der Kreuzkorrelatoren 204 und 205 ausgegeben wird, detektiert, um einen Symbolpositionsschätzwert auszugeben, einen Frequenzverschiebungsberechner 206, welcher den Frequenzverschiebungsschätzwert berechnet unter Verwendung der Ausgabe der Kreuzkorrelatoren 204 und 205, der Ausgabe des Spitzendetektors 209, und dem Wert der entsprechenden Referenzdaten TE, welche im Speicher 212 gespeichert sind, einen Phasenrotationsschaltkreis 207, welcher die Phase des empfangenen Startsymbols, welches im Speicher 212 gespeichert ist, rotiert, entsprechend der Ausgabe des Frequenzverschiebungsberechners 206, einen Frequenzverschiebungsschätzwertaddierer 214, welcher die Ausgabe des Frequenzverschiebungsberechners 206 addiert zur Ausgabe, eine Verzögerungseinheit 213, welche das Empfangssignal von dem Orthogonaldetektor 13 verzögert bis der Addiervorgang des Frequenzverschiebungsschätzwertaddierers 214 endet, einen Phasenrotationsschaltkreis 208, welcher die Phase der Ausgabe der Verzögerungseinheit 213 rotiert, entsprechend der Ausgabe des Frequenzverschiebungsschätzaddierers 214, einen Schalter 210, welcher das Ein/Aus der Ausgabe des Signals von dem Spitzendetektor 209 regelt bzw. steuert, einen Symbolsynchronisationspositionsschätzer 201, welcher die Position des Datensymbols basierend auf dem Spitzenwert, welcher von Schalter 210 ausgegeben wurde, und dem Längenwert, welcher in Speicher 211 gespeichert ist, schätzt, und einen Startsymbolextrahierer 202, welcher das Signal in den Startsymbolabschnitt des Empfangssignals in Speicher 212 schreibt, basierend auf dem Spitzenwert, welcher ausgegeben wurde von Schalter 210, und dem im Speicher 211 gespeicherten Längenwert.
Wie in 23 gezeigt, speichert Speicher 211 N (N ist eine positive ganze Zahl) Sätze, welche ausgebildet werden durch ein Paar von Referenzsignalen Ref(n,1), Ref(n,2) und Referenzdaten TE(n), welche den Abstand zwischen "äquivalenter geschätzter Position des Phasenrotationswinkels" von entsprechenden Referenzsignalen repräsentieren. Speicher 211 speichert ebenfalls den Abstand von dem Anfang des Startsymbols zu dem Ende von Ref(n,1) als "Länge". Hier fallen die Referenzsignale Ref(n,1) und Ref(n,2) innerhalb das Startsymbol und haben gleiche und konstante Länge.
Der Startsymbolextrahierer 202 extrahiert das Startsymbol von dem Empfangssignal, um ein Schreiben in Speicher 212 zu initiieren. Wenn der Kreuzkorrelator 205 eine Spitzenausgabe bereitstellt, nach dem Kreuzkorrelator 204 eine Spitzenausgabe bereitstellt, schätzt der Frequenzverschiebungsberechner 206 die Frequenzverschiebung. Gemäß dem geschätzten Ergebnis rotiert der Phasenrotationsschaltkreis 207 die Phase des Startsymbols, welches in Speicher 212 geschrieben ist, wobei er ein Wiederbeschreiben des Inhalts von Speicher 212 beginnt. Es sollte beachtet werden, dass der Inhalt von Speicher 212 nicht überschrieben wird über den Schreibvorgang des extrahierten Startsymbols durch den Startsymbolextrahierer 202.
Nachfolgend auf das erste Phaserotationsverfahren auf das Startsymbol, welches in Speicher 212 gespeichert ist, wird der Schreibvorgang des Startsymbols in Speicher 212 von dem Startsymbolextrahierer 202 nicht bewirkt, bis zur Ankunft des Startsymbols des nächsten Pakets. Deshalb bezüglich des zweiten Phasenrotationsverfahrens und weiteren, schreibt nur der Phasenrotationsschaltkreis 207 den Inhalt des Speichers 212 neu. Umschalter 203 empfängt die Daten von Speicher 212, welcher durch den Phasenrotationsschaltkreis 207 wiederbeschrieben wurde. Spitzendetektor 209 hat den eingestellten Schwellwert und führt eine Verarbeitung durch, um die Spitze bei dem Zeitpunkt zu bestimmen, wenn der angelegte Kreuzkorrelationswert den relevanten Schwellwert überschreitet.
Der Betrieb bzw. die Verarbeitung des Frequenzverschiebungsschätzers gemäß der fünften Ausführungsform wird mit Bezug auf 22 beschrieben.
Hier wird angenommen, dass Speicher 212 drei Paare von Referenzsignalen Ref(n,1), Ref(n,2) und Referenzdaten (äquivalenter geschätzter Zeitunterschied) TE(n) zwischen Referenzsignalen von jedem Paar speichert. Es wird ebenfalls angenommen, dass die Werte von entsprechenden TE(n) (n = 1, 2, 3), TE(1) = TW/50, TE(2) = TW/8 bzw. TE(3) = TW/2 sind und Länge = 20.
Das Signal von dem digitalen Orthogonaldetektor 13 (47) wird an den Startsymbolextrahierer 202 angelegt sowie an die Kreuzkorrelatoren 204 und 205 über Umschalter 203. Die Kreuzkorrelatoren 204 und 205 erhalten die Kreuzkorrelationswerte zwischen dem Eingabesignal und entsprechenden Werten von Referenzsignalen Ref(1,1), Ref(1,2) des Paars, welches im Speicher 212 gespeichert ist. Spitzendetektor 209 detektiert die Spitzenposition des berechneten Kreuzkorrelationswerts.
Der Frequenzverschiebungsberechner 206 schätzt einen Frequenzverschiebungswert #1 unter Verwendung des Kreuzkorrelationswerts bei jeder Spitzenposition und dem Wert von entsprechenden Referenzdaten TE(1), welche im Speicher 211 gespeichert sind. Die Ausgabe des Spitzendetektors 209 wird an den Symbolsynchronisationspositionsschätzer 203 über Schalter 210 in einem EIN-Zustand angelegt. Die Symbolpositionsschätzausgabe von dem Symbolsynchronisationspositionsschätzer 201 wird zu dem Symboltaktgenerator 215, welcher in 47 gezeigt ist, zugeführt. Die Ausgabe des Spitzendetektors 209 wird an den Startsymbolextrahierer 202 über Schalter 210 in einem EIN-Zustand angelegt. Der Startsymbolextrahierer 202 extrahiert das Startsymbol von dem Empfangssignal und speichert dasselbe in Speicher 212. Schalter 210 wird ausgeschaltet, nachdem die Spitze detektiert wird durch den Kreuzkorrelator 204.
Wenn Rauschen zu dem Empfangssignal hinzugefügt wird, kann die korrekte Verschiebungsschätzung nicht erreicht werden, da ein Fehler in der geschätzten Verschiebung vorhanden ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Phase des Startsymbols, welches im Speicher 211 gespeichert ist, durch den Phasenrotationsschaltkreis 207 rotiert unter Verwendung von Frequenzverschiebungsschätzwert #1, und dann zurück in Speicher 212 geschrieben. Ebenfalls wird der Verschiebungsschätzwert #1 angelegt an den Frequenzverschiebungsschätzwertaddierer 214, um akkumuliert zu werden.
Unter der Steuerung bzw. Regelung des Kontrollers 2000 (47) wird Umschalter 203 so geschaltet, dass das in Speicher 212 gespeicherte Signal an die Kreuzkorrelatoren 204 und 205 angelegt wird. Kreuzkorrelatoren 204 und 205 berechnen die Kreuzkorrelationswerte zwischen dem Signal, welches von Speicher 212 eingegeben wird, und entsprechenden Werten des Referenzsignalpaars Ref(2,1), Ref(2,2), welche im Speicher 212 gespeichert sind. Spitzendetektor 209 detektiert die Spitzenposition des Kreuzkorrelationswerts.
Frequenzverschiebungsberechner 206 schätzt einen Frequenzverschiebungsschätzwert #2 unter Verwendung des Kreuzkorrelationswerts bei jeder Spitzenposition und des Werts von entsprechenden Referenzdaten TE(2), welche in Speicher 211 gespeichert sind. Der Verschiebungsschätzwert #2 wird an den Frequenzverschiebungsschätzwertaddierer 212 angelegt, um addiert zu werden. Obwohl der geschätzte Verschiebungswert immer noch einen Fehler beinhaltet, ist dieser Fehler kleiner als derjenige der ursprünglichen Schätzung.
Unter Verwendung dieses Verschiebungsschätzwerts #2, wird die Phase des Startsymbols, welche bzw. welches in den Speicher 212 gespeichert ist, durch den Phasenrotationsschaltkreis 207 rotiert, um in Speicher 212 geschrieben zu werden. Dann wird das Signal in Speicher 212 wieder an die Kreuzkorrelatoren 204 und 205 angelegt. Kreuzkorrelatoren 204 und 205 erhielten einen Kreuzkorrelationswert zwischen dem Signal, welches von Speicher 212 eingegeben wurde und entsprechenden Werten von dem Referenzsignalpaar Ref(3,1), Ref(3,2), welche in Speicher 212 gespeichert sind. Spitzendetektor 209 detektiert die Spitzenposition des Kreuzkorrelationswerts.
Der Frequenzverschiebungsberechner 206 schätzt einen Frequenzverschiebungsschätzwert #3 unter Verwendung des Kreuzkorrelationswerts bei jeder Spitzenposition und dem Wert von Referenzdaten TE(3), welche in Speicher 211 gespeichert ist. Der Verschiebungsschätzwert #3 wird an den Frequenzverschiebungsschätzwertaddierer 214 angelegt, um addiert bzw. akkumuliert zu werden. Hier ist der Fehler, welcher in dem geschätzten Verschiebungswert beinhaltet ist, weiter kleiner als derjenige der vorhergehenden Schätzung. Der schließliche Frequenzverschiebungsschätzwert ist das Ergebnis des Addierens der berechneten Verschiebungsschätzwerte #1, #2 und #3, welcher angelegt wird von dem Frequenzverschiebungsschätzaddierer 214 an den Phasenrotationsschaltkreis 208. Der Phasenrotationsschaltkreis 208 rotiert die Phase des Empfangssignals, welches von der Verzögerungseinheit 213 ausgegeben wurde, entsprechend dem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher von dem Frequenzverschiebungsschätzaddierer 214 ausgegeben wurde, um eine Frequenzverschiebung zu kompensieren.
Das Verfahren unter Regelung bzw. Steuerung von Kontroller 2000 (47) in dem Frequenzverschiebungsschätzer gemäß der fünften Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf das Flussdiagramm von 24 beschrieben.
Bei Schritt S21 wird n = 1 eingestellt. Bei Schritt S22 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob n = 1. Wenn n = 1, geht die Steuerung zu Schritt S23 weiter, um die Ausgabe des Umschalters 203 zu der Eingabe von dem digitalen Orthogonaldetektor 13 (47) zu schalten. Wenn n ≠ 1 geht die Steuerung zu Schritt 24, um die Ausgabe von dem Umschalter 203 zu der Ausgabe von Speicher 212 zu schalten.
Bei Schritt S25 wird der Kreuzkorrelationswert zwischen der Ausgabe des Umschalters 203 und dem im Speicher 21 gespeicherten Referenzsignal Ref(n,1) erhalten. Bei Schritt S26 wird eine Bestimmung der Spitzenposition des Kreuzkorrelationswerts durchgeführt. Wenn die Spitzenposition nicht bestimmt ist, wird das Verfahren von Schritten S25 und S26 wiederholt. Wenn die Spitzenposition bestimmt ist, geht die Steuerung zu Schritt S27 weiter, um Schalter 210 auszuschalten.
Bei Schritt S28 wird der Kreuzkorrelationswert zwischen der Ausgabe von Umschalter 203 und dem Referenzsignal Ref(n,2) von Speicher 211 erhalten. Bei Schritt S29 wird eine Bestimmung der Spitzenposition durchgeführt, ähnlich zu derjenigen des vorhergehenden Schritts S26. Wenn die Spitzenposition nicht bestimmt ist, wird das Verfahren von Schritten S28 und S29 wiederholt. Wenn die Spitzenposition bestimmt ist, geht die Steuerung weiter zu Schritt S30, um die Frequenzverschiebung (Verschiebungsschätzwert n) basierend auf entsprechenden Kreuzkorrelationswerten und Referenzdaten TE(n), welche in Speicher 211 gespeichert sind, zu schätzen.
Bei Schritt S31 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob n = N, d.h. ob ein Frequenzverschiebungsschätzverfahren durchgeführt wurde für eine vorbestimmte Anzahl von Malen N. Wenn nicht vollständig ausgeführt, geht die Steuerung zu Schritt S32, um die Phase des in Speicher 212 gespeicherten Signals zu rotieren, entsprechend dem Verschiebungsschätzwert #n und das phasenrotierte Signal wird in Speicher 212 zurück geschrieben. Ebenfalls wird n hochgezählt. Das Verfahren von Schritt S22 bis S30 wird wiederholt bis n = N.
In anderen Worten, wird der Kreuzkorrelationswert berechnet zwischen dem in Speicher 212 gespeicherten Signal und einem Referenzsignalpaar Ref(n,1), Ref(n,2), welche sich unterscheiden von dem Paar, welches verwendet wurde in der Kreuzkorrelationsberechnung mit dem Empfangssignal. Unter Verwendung der Referenzdaten TE(n) (TE(1) < TE(2) < ... TE(N), welche in Speicher 212 gespeichert sind, wird ein Frequenzverschiebungsschätzwert #n auf eine ähnliche Weise erhalten. Dann wird das Verfahren des Rotierens der Phase des Empfangsstartsymbols, welches in Speicher 212 gespeichert ist, basierend auf dem Schätzwert #n N-1-mal durchgeführt (n = 2, 3, ..., N).
Bei Schritt S31, wenn die Bestimmung von n = N durchgeführt wird, d.h. wenn eine Bestimmung durchgeführt wurde, dass ein Frequenzverschiebungsschätzverfahren eine bestimmte Anzahl von Malen N durchgeführt wurde, geht die Steuerung zu Schritt S34, um Verschiebungsschätzwerte # 1 bis #n, welche durch die vorhergehenden Verfahren berechnet wurden, im Frequenzverschiebungsschätzwertaddierer 214 zu addieren. Das Ergebnis wird zu dem Phasenrotationsschaltkreis 208 als der Frequenzverschiebungsschätzwert zugeführt.
Gemäß dem Frequenzkompensator gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Verschiebungskompensation durchgeführt durch Erhalten eines Frequenzverschiebungsschätzwerts jedes Mal, während der Wert von Referenzdaten (äquivalenter geschätzter Zeitunterschied) TE sequentiell erhöht wird für die benötigte Anzahl von Malen. Jeder Frequenzverschiebungsschätzwert wird addiert, um einen schließlichen Frequenzverschiebungsschätzwert zu erhalten, welcher verwendet wird in der Frequenzverschiebungskompensation auf dem Empfangssignal. Deshalb kann die Frequenzverschiebungskompensation mit einer höheren Genauigkeit durchgeführt werden.
[Sechste Ausführungsform]
Ein OFDM-Empfänger gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 25 beschrieben.
In der vorhergehenden fünften Ausführungsform werden N Sätze, welche ausgebildet sind aus einem Paar von Referenzsignalen Ref(1), Ref(n,2) und Referenzdaten TE(n), welche den Abstand zwischen "der äquivalenten geschätzten Position des Phasenrotationswinkels" von entsprechenden Referenzsignalen repräsentieren, wie in 23 gezeigt, vorbereitet. In der vorliegenden sechsten Ausführungsform werden N Sätze (N ist eine positive ganze Zahl), welche ausgebildet sind aus einem Paar von Referenzsignalen Ref(1), Ref(n,2) und Referenzdaten TE(n), welche der Abstand zwischen "der äquivalenten geschätzten Position des Phasenrotationswinkels" von entsprechenden Referenzsignalen sind, gespeichert, sowie die "Länge", welche den Abstand von dem Beginn des Startsymbols zu dem Ende von Ref(1) repräsen tiert. Hier passen Ref(1) und Ref(n,2) in das Startsymbol und haben gleiche und konstante Längen.
Gemäß Erfindung gemäß der sechsten Ausführungsform kann die Menge an verwendetem Speicher vermindert werden durch Verwenden von Ref(1) an einer Seite des Paars von Referenzsignalen.
[Siebte Ausführungsform]
Ein OFDM-Empfänger gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 26 bis 28 beschrieben.
In den vorhergehenden fünften und sechsten Ausführungsformen führte der Frequenzverschiebungskompensator die Frequenzverschiebungskompensation durch, durch Rotieren der Phase des Empfangssignals durch den Phasenrotationsschaltkreis 208 basierend auf dem schließlichen Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher addiert und ausgegeben wurde an dem Frequenzverschiebungsschätzwertaddierer 214, wie in 22 gezeigt. In der vorliegenden siebten Ausführungsform wird der geschätzte und addierte schließliche Frequenzverschiebungsschätzwert an einen lokalen Oszillator eines digitalen Orthogonaldetektors 13 des in 47 gezeigten OFDM-Empfängers angelegt, ähnlich zu der fünften und sechsten Ausführungsform, um die Oszillationsfrequenz variabel zu regeln bzw. zu steuern, um die Frequenzverschiebung des Empfangssignals zu kompensieren.
26 ist ein Blockdiagramm, welches eine Struktur eines Orthogonaldetektors mit der Frequenzverschiebungskompensationsfunktion in einem OFDM-Empfänger gemäß der siebten Ausführungsform zeigt. 27 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur des Frequenzverschiebungsschätzers 218 von 26 zeigt. 28 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur des digitalen Orthogonaldetektors 217 von 26 zeigt. Die Struktur und der Betrieb des in 27 gezeigten Frequenzverschiebungsschätzers 218 sind im Wesentlichen gleich zu denjenigen des Frequenzverschiebungsschätzers von 22. Deshalb wird die Beschreibung davon nicht wiederholt.
Wie in 26 gezeigt, beinhaltet der Orthogonaldetektor mit der Frequenzverschiebungskompensationsfunktion eine Verzögerungseinheit 215, welche die Ausgabe des AD-Umwandlers 12 (47) um eine vorbestimmte Zeit verzögert, einen Umschalter 216, welcher selektiv die Ausgabe zwischen der Verzögerungseinheit 215 und der Ausgabe des A/D-Umwandlers 12 (47) zur Ausgabe umschaltet, einen Digitalorthogonaldetektor bzw. digitalen Orthogonaldetektor 217, welcher die Oszillationsfrequenz wie in 28 regeln bzw. steuern kann und welcher die Ausgabe des Umschalters 216 in die reale Komponente und die imaginäre Komponente trennen kann, und einen Frequenzverschiebungsschätzer 218, welcher den Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher von dem digitalen Orthogonaldetektor 217 ausgegeben wurde, schätzt.
Der Betrieb der Orthogonaldetektoreinheit mit der Frequenzverschiebungskompensationsfunktion von 26 wird hier beschrieben. Der nachfolgend ausgelegte Betrieb wird ausgeführt unter Steuerung bzw. Regelung des Kontrollers 2000 (47). Zuerst wird die Ausgabe des A/D-Umwandlers 12 (47) des OFDM-Empfängers an die Verzögerungseinheit 215 und den Umschalter 216 angelegt. Umschalter 216 wählt die Ausgabe von dem A/D-Umwandler 12 (47), um die ausgewählte Ausgabe dem digitalen Orthogonaldetektor 217 bereitzustellen. Der digitale Orthogonaldetektor 217 teilt das angelegte Signal in die reale Komponente und die imaginäre Komponente und legt dieselben an den Frequenzverschiebungsschätzer 218 an.
Der Frequenzverschiebungsschätzer 218 von 27 empfängt den Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher von dem Frequenzverschiebungsschätzwertaddierer 214 ausgegeben wurde, wie in der vorhergehenden in 22 gezeigten fünften Ausführungsform. Dann wird dieser Frequenzverschiebungsschätzwert an den digitalen Orthogonaldetektor 217 angelegt. Wie in 28 gezeigt, wird die variable Frequenz des lokalen Oszillators 21, welcher verwendet wird beim Durchführen der Orthogonaldetektion an der Ausgabe von der Verzögerungseinheit 215, welche ausgewählt wurde durch Umschalter 216, angepasst durch bzw. um den Frequenzverschiebungsschätzwert. Die Folge ist, dass ein Signal, dessen Frequenzverschiebung kompensiert ist, von dem digitalen Orthogonaldetektor 217 ausgegeben wird.
Die siebte Ausführungsform kann die Menge an verwendetem Speicher einsparen durch Konfigurieren des Referenzsignals, welcher im Speicher 211 im Frequenzverschiebungsschätzer 218 gespeichert ist, wie in der vorhergehenden sechsten Ausführungsform.
[Achte Ausführungsform]
Ein OFDM-Empfänger gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 29 bis 41 beschrieben.
Der Frequenzverschiebungsschätzer 300 des OFDM-Empfängers gemäß der achten Ausführungsform empfängt ein Empfangssignal von dem digitalen Orthogonaldetektor 301, um die Frequenzverschiebung zu schätzen, wie in 29 gezeigt. Der Frequenzverschiebungsschätzwert wird an den digitalen Orthogonaldetektor 301 angelegt. Der digitale Orthogonaldetektor 301 weist eine Struktur ähnlich zu derjenigen in des 28 gezeigten auf. Die Struktur der verbleibenden Komponenten in 29 ist ähnlich zu denjenigen in 47 gezeigten. Deshalb wird eine Beschreibung davon nicht wiederholt.
Bezug nehmend auf 30 beinhaltet der Frequenzverschiebungsschätzer 300 von 29 einen Speicher 302, welcher eine Datentabelle von optimalen Referenzsignalen entsprechend dem C/N (Carrier to Noise Ratio bzw. Träger-zu-Rausch-Verhältnis) von Empfangssignalen speichert, einen Referenzsignalanpasser 303, welcher ein optimales Referenzsignal aus der im Speicher 302 gespeicherten Information auswählt entsprechend dem C/N des Empfangssignals, um einen Befehl auszugeben an Speicher 304 basierend auf den ausgewählten Daten, einen Speicher 304, in welchem Referenzsignale vorgespeichert sind und von welchem ein Referenzsignal ausgegeben wird in Antwort auf einen Befehl von dem Referenzsignalanpasser 303, Kreuzkorrelatoren 305 und 306, welche die Kreuzkorrelationswerte zwischen der Ausgabe des digitalen Orthogonaldetektors 301 (29) und entsprechenden Referenzsignalen, welche von Speicher 304 ausgegeben wurden, berechnet, einen Spitzendetektor 307, welcher die Spitzenposition von der Ausgabe des Kreuzkorrelators detektiert, um die Symbolsynchronisationsposition zu schätzen, und einen Frequenzverschiebungsberechner 208, welcher den Phasenrotationswinkel berechnet basierend auf den Ausgaben der Kreuzkorrelatoren 305 und 306, um einen Frequenzverschiebungsschätzwert zu schätzen.
Der Betrieb des Frequenzverschiebungsschätzers 300 von 30 wird nachfolgend beschrieben.
Der Referenzsignalanpasser 303 empfängt relevante Information von der Quelle (nicht gezeigt), welche Information erzeugt, welche mit dem C/N eines Empfangssignals assoziiert ist. Der Speicher 302 speichert eine Datentabelle von Referenzsignalbreitendaten und Referenzdaten (äquivalenter geschätzter Zeitunterschied) TE entsprechend dem C/N des Empfangssignals und welche erzeugt wurden, basierend auf einem bestimmten Standard.
Der Referenzsignalanpasser 303 identifiziert die entsprechenden Referenzsignalbreitendaten und Referenzdaten TE von der vorstehend beschriebenen Tabelle in Speicher 302 entsprechend der empfangenen Information, welche mit dem C/N des Empfangssignals assoziiert ist und wählt ein Satz von entsprechenden Referenzsignalen aus.
Der Referenzsignalanpasser 303 befiehlt Speicher 304, den ausgewählten Satz von Referenzsignalen auszugeben. Der Speicher 304 speichert das Startsymbol in der Praxis und stellt den Kreuzkorrelatoren 305 und 306 den Abschnitt des gespeicherten Startsymbols als Referenzsignalsatz bereit, um dem Befehlsinhalt von dem Referenzsignalanpasser 303 zu begegnen.
Kreuzkorrelatoren 305 und 306 berechnen die Kreuzkorrelationswerte zwischen angelegten entsprechenden Sätzen von Referenzsignalen und der Ausgabe des digitalen Orthogonaldetektors 301. Jeder berechnete Kreuzkorrelationswert wird an den Frequenzverschiebungsberechner 308 angelegt. Der Frequenzverschiebungsberechner 308 berechnet den Frequenzverschiebungsschätzwert basierend auf dem angelegten Kreuzkorrelationswert.
Der Frequenzverschiebungsschätzer 300 lässt den Kreuzkorrelationswert zwischen einem Empfangssignal und einem Referenzsignal durch Spitzendetektor 307 überwachen, um die Startsymbolposition und die Datensymbolposition zu schätzen und berechnet ebenfalls den Frequenzverschiebungsschätzwert basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei der Spitzenposition.
Ein Beispiel einer Datentabelle von optimalen Referenzsignalen entsprechend der C/N-Information des im Speicher 302 gespeicherten Empfangssignals wird nachfolgend mit Bezug auf 31 bis 41 beschrieben.
Die vorhergehend beschriebenen Referenzdaten TE weisen eine monotone zunehmende Beziehung bezüglich dem Zeitunterschied "Verschiebung" unter einer Mehrzahl von Referenzsignalen (der Zeitunterschied zwischen den Anfängen von entsprechenden Referenzsignalen) auf. Deshalb können die Referenzdaten TE erhöht werden durch Erhöhen der "Verschiebung". Es ist deshalb möglich, die "Verschiebung" als einen Parameter anstatt von Referenzdaten TE zu verwenden. Obwohl Referenzdaten TE im Wesentlichen als der Parameter verwendet werden sollten, wird der Fall, in welchem "Verschiebung" als ein Parameter verwendet wird, nachfolgend aus Gründen der Vereinfachung beschrieben.
31, 32 und 33 sind Graphen der normalisierten Frequenzverschiebung in Bezug auf bzw. gegen die Bitfehlerratencharakteristik, wenn die Breite "Breite" des Referenzsignals konstant ist und die Zeitunterschieddaten "Verschiebung" zwischen Referenzsignalen verändert wird in dem Fall, wenn C/N klein, gemäßigt bzw. groß ist.
In diesen Graphen ist die normalisierte Frequenzverschiebung entlang der Abszisse gezeichnet und die BER bzw. Bitfehlerratecharakteristik ist entlang der Ordinate gezeichnet. Es wird angenommen, dass die Abtasttaktsynchronisation und Symbolzeitgabesynchronisation vollständig aufgebaut sind. Es wird ebenfalls angenommen, dass: der gültige Symbolabschnitt auf Tw = 64 eingestellt ist; die Anzahl von Punkten von FFT 64 ist; die Anzahl von Subträgern 48 ist; DQPSK-Verfahren eingesetzt wird als das Modulationsverfahren; und das Verzögerungsdetektionsverfahren eingesetzt wird als das Demodulationsverfahren. Die numerischen Werte in Klammern geben der Reihe nach "Breite" und "Verschiebung" an.
Es ist offensichtlich aus diesen Graphen, dass die Frequenzverschiebungsschätzgenauigkeit verbessert wird durch Erhöhen der "Verschiebung" in entsprechenden Fällen unabhängig von dem Niveau des C/N des Empfangssignals. Es wird ebenfalls verstanden, dass, wenn das C/N kleiner wird, der Wert von "Verschiebung" um die gewünschte Bitfehlerrate bzw. BER-Charakteristik zu erhalten, zunimmt.
Hier, in dem Fall, wenn die gewünschte Bitfehlerrate BER 1,0 E-3, (Breite, Verschiebung) = (16,9), (Breite, Verschiebung) = (16,6) und (Breite, Verschiebung) = (16,8) eingestellt werden, wenn das C/N des Empfangssignals C/N < 23 dB, 23dB ≤ C/N < 30 dB bzw. 30 dB ≤ C/N. Die vorstehende Einstellung wird im Speicher 302 als eine Tabelle von (Breite, Verschiebung) für das C/N vorgespeichert.
Der Referenzsignalanpasser 303 wählt ein Referenzsignal entsprechend der (Breite, Verschiebung), welche erhalten wurde basierend auf der vorstehend beschriebenen Tabelle aus, entsprechend dem C/N des Empfangssignals und liest das ausgewählte Referenzsignal von dem in Speicher 304 gespeicherten Startsymbol aus. Kreuzkorrelatoren 305 und 306 berechnen einen Kreuzkorrelationswert basierend auf dem ausgelesenen Referenzsignal.
Es sollte beachtet werden, dass, wenn es zwei oder mehr Werte von "Verschiebung" gibt, welche die gewünschte Bitfehlerraten bzw. BER-Charakteristik erfüllen, das Referenzsignal entsprechend der kleineren "Verschiebung" ausgewählt wird. Durch Auswählen eines Referenzsignals mit der kleineren "Verschiebung", kann die Vorgangsabschlusszeit vermindert werden, wie offensichtlich ist aus 34.
Somit wird eine Datentabelle von (Breite, Verschiebung) entsprechend dem eingestellten C/N in Speicher 302 vorgespeichert, und ein Referenzsignal wird eingestellt, basierend auf der Datentabelle entsprechend dem C/N des Empfangssignals. Somit kann die Frequenzverschiebung mit der gewünschten Genauigkeit geschätzt werden.
35, 36 und 37 sind Graphen von einer normalisierten Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik, wenn entsprechende Referenzsignale eine konstante "Verschiebung" und eine veränderte "Breite" aufweisen, wenn das C/N relativ klein, gemäßigt bzw. groß ist.
Es ist offensichtlich aus diesen Graphen, dass die Frequenzverschiebungsschätzgenauigkeit verbessert wird durch Erhöhen der "Breite". Es wird ebenfalls verstanden, dass, wenn das C/N geringer ist, die "Breite, um eine gewünschte Bitfehlerrate bzw. BER zu erhalten, größer wird.
Hier werden mit Bezug auf eine eingestellte gewünschte BER (Breite, Verschiebung) = (32,16), (Breite, Verschiebung) = (16,6) und (Breite, Verschiebung) = (8,16) eingestellt, wenn das C/N des Empfangssignals C/N < 25 dB, 25 dB ≤ C/N < 30 dB bzw. 30 dB ≤ C/N ist. Diese Einstellung wird im Speicher 302 als eine Tabelle von (Breite, Verschiebung) mit Bezug auf das C/N vorgespeichert.
Der Referenzsignalanpasser 303 wählt ein Referenzsignal für die (Breite, Verschiebung), welche erhalten wurden basierend auf der vorstehenden Tabelle entsprechend dem C/N des Empfangssignals, und liest das ausgewählte Referenzsignal aus dem Speicher 304. Kreuzkorrelatoren 305 und 306 berechnen den Kreuzkorrelationswert basierend auf den ausgelesenen Referenzsignalen.
Es sollte beachtet werden, dass, wenn zwei oder mehr Werte von "Breite" vorhanden sind, welche die gewünschte Bitfehlerratencharakteristik erfüllen, wird das Referenzsignal entsprechend der kleinsten "Breite" ausgewählt. Durch Auswählen eines Referenzsignals mit einer kleineren "Breite", kann die Vorgangsabschlusszeit vermindert werden, sowie die Hardwarekomplexität, wie offensichtlich ist aus 38. Durch Speichern solch einer Datentabelle von (Breite, Verschiebung) für einen Satz von C/N im Speicher 302 und Auswählen eines Referenzsignals basierend auf der Datentabelle entsprechend dem C/N des Empfangssignals, kann die Frequenzverschiebung mit der gewünschten Genauigkeit geschätzt werden.
39, 40 und 41 sind Graphen der normalisierten Frequenzverschiebung gegen die Bitfehlerratencharakteristik, wenn "Verschiebung" und "Breite" von entsprechenden Referenzsignalen verändert werden in dem Fall, wenn das C/N relativ gering, gemäßigt bzw. groß ist.
Hier werden mit Bezug auf die Einstellung einer gewünschten Bitfehlerrate bzw. BER (Breite, Verschiebung) = (32,16), (Breite, Verschiebung) = (32,8) und (Breite, Verschiebung) = (16,8) eingestellt, wenn das C/N des Empfangssignals C/N < 23 dB, 23dB ≤ C/N < 30 dB bzw. 30 dB < C/N ist. Die vorstehende Einstellung wird im Speicher 302 als eine Tabelle der (Breite, Verschiebung) für das C/N vorgespeichert.
Der Referenzsignalanpasser 303 wählt ein Referenzsignal entsprechend der (Breite, Verschiebung) welche erhalten werden, basierend auf der vorstehenden Tabelle, entsprechend dem C/N des Empfangssignals aus und liest das ausgewählte Referenzsignal aus Speicher 304. Kreuzkorrelatoren 305 und 306 berechnen den Kreuzkorrelationswert basierend auf dem ausgelesenen Referenzsignal. Es sollte beachtet werden, dass wenn zwei oder mehr Werte von (Breite, Verschiebung) vorhanden sind, welche die gewünschte Bitfehlerraten bzw. BER-Charakteristik erfüllen, wird derjenige, welcher am meisten die Vorgangsabschlusszeit verringern kann, ausgewählt.
Durch Vorspeichern einer Datentabelle von (Breite, Verschiebung) entsprechend dem eingestellten C/N in Speicher 302 und Auswählen eines Referenzsignals basierend auf dieser Datentabelle entsprechend dem C/N des Empfangssignals, kann die Frequenzverschiebung mit einer gewünschten Genauigkeit geschätzt werden.
[Neunte Ausführungsform]
Ein OFDM-Empfänger gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 42 beschrieben.
42 ist ein Blockdiagramm eines OFDM-Empfängers, welches ein Beispiel einer C/N-Informationsquelle zeigt, welche die C/N-Information eines Empfangssignals an den Frequenzverschiebungsschätzer 300 von 30 zuführt. Ein C/N-Detektor 309 detektiert einen Pegel von entsprechenden Ausgabesignalen von einem diskreten Fouriertransformator 18, um das C/N eines Empfangssignals basierend auf dem detektierten Signalpegel zu detektieren. Die Struktur von anderen Komponenten der neunten Ausführungsform ist gleich zu derjenigen in 29 gezeigten. Deshalb wird eine Beschreibung davon nicht wiederholt.
In der Erzeugungsannahme des mit Bezug auf 45 beschriebenen OFDM-Signals, wird die Beziehung der Anzahl von Subträgern < der Anzahl von FFT-Abtastwerten bzw. Abtastungen ausgebildet. Ein inverser diskreter Fouriertransformator 3 (45) weist die Amplitude 0 für einen Subträger zu, welchem keine Informationsdaten zugewiesen sind, um ein OFDM-Signal zu erzeugen. In dem diskreten Fouriertransformator 18 des OFDM-Empfängers gemäß der in 42 gezeigten neunten Ausführungsform, wird ein OFDM-Signal, welches durch die vorstehende Erzeugungsannahme erzeugt wurde, eingegeben. Bezüglich der Ausgabe des diskreten Fouriertransformators 18, wird die Ausgabe entsprechend einem Subträger, welchem die Amplitude 0 zugewiesen ist, eine Amplitude von 0 aufweisen, wenn kein Rauschen angelegt ist. Jedoch, wenn Rauschen angelegt ist, wird die Ausgabe des Subträgers, dem die Amplitude 0 zugewiesen ist, eine Amplitude des Rauschpegels haben. Deshalb kann das C/N des Empfangssignals detektiert werden basierend auf der Ausgabe des Subträgers, welchem die Amplitude 0 zugewiesen ist, und der Ausgabe des Subträgers, welchem die Informationsdaten zugewiesen sind. Ein C/N-Detektor 309 des OFDM-Empfängers gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detektiert das C/N des Empfangssignals basierend auf dem vorstehend beschriebenen Detektionsprinzip und stellt die detektierte C/N-Information dem Frequenzverschiebungsschätzer 300 bereit.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist für einen Signalempfänger und ein Frequenzverschiebungskompensationsverfahren anwendbar. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf einen Signalempfänger, welcher ein Signal empfängt, welches übermittelt wurde durch das Multiträgerübertragungsverfahren, wie ein OFDM-Empfänger, und ein Verfahren des Kompensierens einer Frequenzverschiebung eines Subträgers, welches in solch einer Signalübertragung verwendet wird.

Claims

Signalempfänger zum Empfangen und Demodulieren eines Empfangssignals, welches ausgebildet ist aus einem Datensymbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Subträgern zugewiesen und moduliert werden, und einem Startsymbol, welches hinzugefügt ist vor dem Datensymbolabschnitt, wobei der Signalempfänger gekennzeichnet ist durch: eine erste Speichereinrichtung (51) zum Speichern von N Referenzsignalen, welche jeweils einem zufälligen Abschnitt in dem Startsymbol entsprechen, wobei N eine ganze Zahl von zwei oder mehr ist, eine Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung (52, 53) zum Berechnen eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem Empfangssignal und jedem der N Referenzsignale, eine Spitzenpositionsdetektionseinrichtung (54) zum Detektieren einer Spitzenposition von jedem der N Kreuzkorrelationswerte, welche durch die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung berechnet wurden, eine Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung (55) zum Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Empfangssignals zur Ausgabe, basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N Spitzenpositionen, welche durch die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung detektiert wurden, und eine Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung (37) zum Kompensieren einer Frequenzverschiebung des Empfangssignals basierend auf dem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung geschätzt wurde, wobei die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung umfasst eine Phasenrotationswinkelberechnungseinrichtung (56) zum Berechnen einer Phasendifferenz von Kreuzkorrelationswerten bei jeder der N Spitzenpositionen, eine zweite Speichereinrichtung (57) zum Speichern von Referenzdaten basierend auf einem Phasenrotationswinkel zwischen Kreuzkorrelationswerten entsprechend der N Referenzsignale unter einem Zustand, in welchem eine bestimmte Frequenzverschiebung vorliegt, und eine Teileinrichtung (58) zum Teilen der Phasendifferenz von Kreuzkorrelationswerten, welche berechnet wurde durch die Rotationswinkelberechnungseinrichtung, durch die Referenzdaten, um den Frequenzverschiebungsschätzwert zu berechnen.
Signalempfänger gemäß Anspruch 1, wobei die ersten Speichereinrichtung (51) ausgelegt ist zum Speichern von drei oder mehr der Referenzsignale, die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung (52, 53, 61) ausgelegt ist zum Berechnen eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem Empfangssignal und jedem der drei oder mehr Referenzsignale, die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung (54) ausgelegt ist zum Detektieren einer Spitzenposition für jeden der drei oder mehr Kreuzkorrelationswerte, welche durch die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtungen berechnet wurden, die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung (65) ausgelegt ist zum Schätzen und Mittelwertbilden einer Mehrzahl von Frequenzverschiebungsschätzwerten des Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder der drei oder mehr Spitzenpositionen, welche durch die Spitzenpositionsdetektionseinrichtungen detektiert wurden, die Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung (37) ausgelegt ist zum Kompensieren einer Frequenzverschiebung des Empfangssignals basierend auf dem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtungen geschätzt und gemittelt wurde, die Phasenrotationswinkelberechnungseinrichtung (56, 66) ausgelegt ist zum Berechnen von Phasendifferenzen einer Mehrzahl von vorbestimmten Kombinationen von Kreuzkorrelationswerten bei entsprechenden der drei oder mehr Spitzenpositionen, die zweite Speichereinrichtung ausgelegt ist zum Speichern einer Mehrzahl von Referenzdaten basierend auf einer Mehrzahl von Phasenrotationswinkeln zwischen den Kreuzkorrelationswerten, welche der Mehrzahl von vorbestimmten Kombinationen der drei oder mehr Referenzsignale entsprechen, in einem Zustand, in welchem eine bestimmte Frequenzverschiebung vorliegt, die Mehrzahl von Teileinrichtungen (58, 68) ausgelegt ist zum Teilen einer Mehrzahl von Phasendifferenzen von Kreuzkorrelationswerten, welche durch die Mehrzahl von Rotationswinkelberechnungseinrichtungen berechnet wurden, durch entsprechende der Mehrzahl von Referenzdaten, um eine Mehrzahl von Frequenzverschiebungsschätzwerten zu berechnen, und die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung weiter eine Mittelwertbildungseinrichtung (69) umfasst zum Mitteln einer Mehrzahl von Fre quenzverschiebungsschätzwerten, welche von der Mehrzahl von Teileinrichtungen ausgegeben wurden, zur Ausgabe.
Signalempfänger gemäß Anspruch 1, wobei die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung (107) ausgelegt ist zum Akkumulieren der geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerte, wobei der Signalempfänger weiter umfasst: eine Phasenrotationseinrichtung (108) zum Rotieren einer Phase des Empfangssignals basierend auf dem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung geschätzt wurde, eine dritte Speichereinrichtung (104) zum Speichern des Empfangssignals, dessen Phase gedreht ist durch die Phasenrotationseinrichtung, und eine Steuereinrichtung zum Durchführen einmal eines ersten Steuervorgangs des Akkumulierens eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Empfangssignals und Rotieren der Phase des Empfangssignals zur Speicherung in der dritten Speichereinrichtung, und Wiederholen (N-1)-mal eines zweiten Steuervorgangs des Anlegens des in der dritten Speichereinrichtung gespeicherten Signals an die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung und die Phasenrotationseinrichtung anstelle des Empfangssignals, um einen Frequenzverschiebungsschätzwert des in der dritten Speichereinrichtung gespeicherten Signals zu akkumulieren, und Rotieren der Phase des in der dritten Speichereinrichtung gespeicherten Signals zur Speicherung in der dritten Speichereinrichtung, wobei die Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung (110) ausgelegt ist zum Kompensieren einer Frequenzverschiebung des Empfangssignals basierend auf einem addierten Wert von N Frequenzverschiebungsschätzwerten, welche durch die ersten und zweiten Steuervorgänge akkumuliert wurden.
Signalempfänger gemäß Anspruch 1, wobei N eine ganze Zahl von drei oder mehr ist, und die erste Speichereinrichtung (211) ausgelegt ist zum Speichern einer Mehrzahl von Referenzdaten basierend auf einem Phasenrotationswinkel zwischen Kreuzkorrelationswerten, welche zumindest zwei Sätzen des Referenzsignals entsprechen, wobei jeder Satz ausgebildet ist aus zwei der Referenzsignale, in einem Zustand, in wel chem eine bestimmte Frequenzverschiebung vorliegt, zusätzlich zu den N Referenzsignalen, wobei der Signalempfänger weiter umfasst: eine dritte Speichereinrichtung (212) zum Extrahieren und Speichern eines Abschnitts des Empfangssignals, die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung (206) ausgelegt ist zum Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Empfangssignals, welches an die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung zur Ausgabe angelegt wurde, basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder Spitzenposition, welche durch die Spitzenpositionsdetektionseinrichtung detektiert wurde, und Referenzdaten, welche dem Referenzsignal eines jeden Satzes entsprechen, eine Addiereinrichtung (214) zum Akkumulieren des Frequenzverschiebungsschätzwerts, welcher von der Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung ausgegeben wurde, eine Phasenrotationseinrichtung (207) zum Rotieren einer Phase des in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Empfangssignals basierend auf dem Frequenzverschiebungsschätzwert, welcher durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung geschätzt wurde, und eine Steuereinrichtung zum Durchführen eines ersten Steuervorgangs des Anlegens des Empfangssignals an die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung, um einen Kreuzkorrelationswert zu berechnen mit entsprechenden Referenzsignalen eines Satzes entsprechend den kleinsten Referenzdaten der Mehrzahl von Referenzdaten, und Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Empfangssignals durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung basierend auf dem berechneten Kreuzkorrelationswert und den kleinsten Referenzdaten, und zum Wiederholen eines Steuervorgangs des Anlegens des Empfangssignals, dessen Phase rotiert ist basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert und welches in der dritten Speichereinrichtung gespeichert ist, an die Kreuzkorrelationswertberechnungseinrichtung, um einen Kreuzkorrelationswert zu berechnen, mit dem Satz der Referenzsignale entsprechend den kleinsten nicht verwendeten Referenzdaten von der Mehrzahl von Referenzdaten, und Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des in der dritten Speichereinrichtung gespeicherten Signals durch die Frequenzverschiebungsschätzeinrichtung basierend auf dem berechneten Kreuzkorrelationswert und den kleinsten nicht verwendeten Referenzdaten, wobei die Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung (208) ausgelegt ist zum Kompensieren einer Frequenzverschiebung des Empfangssignals basierend auf einem addierten Wert von Frequenzverschiebungsschätzwerten, welche durch die Addiereinrichtung akkumuliert wurden und berechnet wurden durch die ersten und zweiten Steuervorgänge.
Signalempfänger gemäß Anspruch 1, weiter umfassend: eine C/N-Detektionseinrichtung (309) zum Detektieren eines C/N, Träger-zu-Rauschverhältnisses, des Empfangssignals, eine dritte Speichereinrichtung (302) zum Speichern einer Datentabelle, welche ein optimales Referenzsignal identifiziert, entsprechend dem C/N des Empfangssignals, und eine Referenzsignalausgabeeinrichtung (303, 304) zum Bereitstellen von N optimalen Referenzsignalen, welches jeweils einem beliebigen Abschnitt in dem Startsymbol entsprichen basierend auf der Datentabelle entsprechend dem detektierten C/N.
Signalempfänger gemäß Anspruch 4, wobei das Signal, welches von dem Empfangssignal extrahiert wurde und in der dritten Speichereinrichtung gespeichert wurde, das Startsymbol ist.
Signalempfänger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung ausgelegt ist zum Kompensieren einer Frequenzverschiebung durch Rotieren der Phase des Empfangssignals basierend auf den geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerten.
Signalempfänger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, welcher ferner eine Detektionseinrichtung zum Detektieren des Empfangssignals umfasst, welche einen lokalen Oszillator umfasst, wobei die Frequenzverschiebungskompensationseinrichtung eine Einrichtung umfasst zum variablen Steuern einer Oszillationsfrequenz des lokalen Oszillators basierend auf den geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerten.
Verfahren des Kompensierens einer Frequenzverschiebung eines Empfangssignals in einem Signalempfänger, welcher das Empfangssignal empfängt und demoduliert, welches ausgebildet ist aus einem Daten symbolabschnitt, in welchem Symbole parallel einer Mehrzahl von Unterträgern zugewiesen und moduliert werden, und einem Startsymbol, welches vor dem Datensymbolabschnitt hinzugefügt ist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Berechnen eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem Empfangssignal und jedem der N Referenzsignale, wobei jedes einem zufälligen Abschnitt in dem Startsymbol entspricht, wobei N eine ganze Zahl von zwei oder mehr ist, Detektieren einer Spitzenposition von jedem der N berechneten Kreuzkorrelationswerte, Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N detektierten Spitzenpositionen, und Kompensieren einer Frequenzverschiebung des Empfangssignals basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert, wobei der Schritt des Schätzens eines Frequenzverschiebungsschätzwerts zur Ausgabe die Schritte umfasst: Berechnen einer Phasendifferenz von Kreuzkorrelationswerten bei jeder der N Spitzenpositionen, Speichern von Referenzdaten basierend auf einem Phasenrotationswinkel zwischen Kreuzkorrelationswerten entsprechend der N Referenzsignale in einem Zustand, in welchem eine bestimmte Frequenzverschiebung vorliegt, und Teilen der Phasendifferenz der berechneten Kreuzkorrelationswerte durch die Referenzdaten, um den Frequenzverschiebungsschätzwert zu berechnen.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Schritt des Berechnens eines Kreuzkorrelationswerts den Kreuzkorrelationswert zwischen dem Empfangssignal und jedem von drei oder mehr der Referenzsignale berechnet, der Schritt des Detektierens einer Spitzenposition die Spitzenposition von jedem der drei oder mehr berechneten Kreuzkorrelationswerte detektiert, der Schritt des Schätzens eines Frequenzverschiebungsschätzwerts zur Ausgabe eine Mehrzahl von Frequenzverschiebungsschätzwerten des Empfangssignals zur Ausgabe schätzt und mittelt basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder drei oder mehr detektierten Spitzenpositionen, der Schritt des Kompensierens einer Frequenzverschiebung die Frequenzverschiebung des Empfangssignals kompensiert, basierend auf dem geschätzten und gemittelten Frequenzverschiebungsschätzwert, der Schritt des Berechnens einer Phasendifferenz, die Phasendifferenzen einer Mehrzahl von vorbestimmten Kombinationen von Kreuzkorrelationswerten an entsprechenden der drei oder mehr Spitzenpositionen berechnet, der Schritt des Speicherns einer Mehrzahl von Referenzdaten eine Mehrzahl von Referenzdaten speichert basierend auf einer Mehrzahl von Phasenrotationswinkeln zwischen Kreuzkorrelationswerten entsprechend der Mehrzahl von vorbestimmten Kombinationen der drei oder mehr Referenzsignale in einem Zustand, in welchem eine bestimmte Frequenzverschiebung vorliegt, der Schritt des Berechnens eines Frequenzverschiebungsschätzwerts eine Mehrzahl von Phasendifferenzen der berechneten Kreuzkorrelationswerte teilt durch entsprechende der Mehrzahl von Referenzdaten, um eine Mehrzahl von Frequenzverschiebungsschätzwerten zu berechnen, wobei das Verfahren weiter den Schritt des Mittelwertbildens der berechneten Mehrzahl von Frequenzverschiebungsschätzwerten zur Ausgabe umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 9, welches einen ersten Steuerschritt umfasst, wobei der Steuerschritt die Schritte umfasst: Berechnen des Kreuzkorrelationswerts, Detektieren der Spitzenposition, Schätzen des Frequenzverschiebungsschätzwerts zur Ausgabe, Akkumulieren der geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerte, und Rotieren der Phase des Empfangssignals, basierend auf den geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerten, wobei das Verfahren weiter einen zweiten Steuerschritt umfasst, wobei der zweite Steuerschritt die Schritte umfasst: Berechnen eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem gespeicherten phasenrotierten Empfangssignal und jedem der N Referenzsignale, Detektieren einer Spitzenposition von jedem der berechneten Kreuzkorrelationswerte, Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des gespeicherten phasenrotierten Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder der N detektierten Spitzenpositionen sowie Akkumulieren des geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerts, Rotieren der Phase des gespeicherten phasenrotierten Empfangssignals basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert, und Speichern des phasenrotierten Empfangssignals, wobei das Verfahren weiter die Schritte umfasst: Wiederholen des zweiten Steuerschritts (N–1)-mal nach dem ersten Steuerschritt, und Kompensieren einer Frequenzverschiebung durch Rotieren der Phase des Empfangssignals basierend auf einem addierten Wert der N Frequenzverschiebungsschätzwerte, welche durch die ersten und zweiten Steuerschritte akkumuliert wurden.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei N eine ganze Zahl von drei oder mehr ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt eines Speicherns einer Mehrzahl von Referenzdaten basierend auf Phasenrotationswinkeln zwischen Kreuzkorrelationswerten entsprechend zumindest zwei Sätzen der Referenzsignale, wobei jeder Satz von zwei der Referenzsignale ausgebildet ist, in einem Zustand, in welchem eine bestimmte Frequenzverschiebung vorliegt, zusätzlich zu den N Referenzsignalen, und einen ersten Steuerschritt, wobei der erste Steuerschritt beinhaltet: den Schritt des Berechnens des Kreuzkorrelationswerts, wobei der Kreuzkorrelationswertberechnungsschritt einen Kreuzkorrelationswert berechnet zwischen dem Empfangssignal und entsprechenden Referenzsignalen eines Satzes entsprechend den kleinsten Referenzdaten von der Mehrzahl von Referenzdaten, der erste Steuerschritt weiter beinhaltet den Schritt des Detektierens der Spitzenposition und den Schritt des Schätzens des Frequenzverschiebungsschätzwerts zur Ausgabe, wobei der Schritt des Schätzens des Frequenzverschiebungsschätzwerts zur Ausgabe den Frequenzverschiebungsschätzwert schätzt, basierend auf einem Kreuzkorrelationswert bei jeder der detektierten Spitzenpositionen und den kleinsten Referenzdaten, wobei der erste Steuerschritt weiter die Schritte beinhaltet: Akkumulieren der geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerte, Extrahieren und Speichern eines Abschnitts des Empfangssignals, und Rotieren der Phase des gespeicherten Empfangssignals basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert, wobei das Verfahren weiter einen zweiten Steuerschritt umfasst, wobei der zweite Steuerschritt die Schritte beinhaltet: Berechnen eines Kreuzkorrelationswerts zwischen dem gespeicherten Empfangssignal, dessen Phase rotiert ist basierend auf dem geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwert und entsprechenden Referenzsignalen eines Satzes entsprechend den kleinsten nicht verwendeten Referenzdaten der Mehrzahl von Referenzdaten, Detektieren einer Spitzenposition von jedem der berechneten Kreuzkorrelationswerte, und Schätzen eines Frequenzverschiebungsschätzwerts des phasenrotierten gespeicherten Empfangssignals zur Ausgabe basierend auf dem Kreuzkorrelationswert bei jeder der detektierten Spitzenpositionen und den kleinsten nicht verwendeten Referenzdaten sowie Akkumulieren der geschätzten Frequenzverschiebungsschätzwerte, wobei das Verfahren weiter die Schritte umfasst: Wiederholen des zweiten Steuerschritts nach dem ersten Steuerschritt, und Kompensieren einer Frequenzverschiebung durch Rotieren der Phase des Empfangssignals basierend auf einem addierten Wert der Frequenzverschiebungsschätzwerte, welche durch die ersten und zweiten Steuerschritte akkumuliert wurden.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Detektieren eines C/N, Träger-zu-Rauschverhältnisses, des Empfangssignals, Speichern einer Datentabelle, welche ein optimales Referenzsignal identifiziert, welches dem C/N des Empfangssignals entspricht, Bereitstellen von N optimalen Referenzsignalen, wobei jedes einer beliebigen Position in dem Startsymbol entspricht basierend auf der Datentabelle gemäß des detektierten C/N, wobei der Schritt des Berechnens eines Kreuzkorrelationswerts die Kreuzkorrelationswerte zwischen dem Empfangssignal und jedem der bereitgestellten N Referenzsignale berechnet.