-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Frequenzsynchronisationsvorrichtung
und auf ein Frequenzsynchronisationsverfahren, und insbesondere
auf eine Technik, um gleichzeitig eine Verschiebung der Frequenz
und der absoluten Phase in einem Empfangssignal, basierend auf einem
einzelnen Synchronisationssymbol, zu korrigieren.
-
In
den vergangenen Jahren sind zahlreiche Sendeverfahren zur Verwendung
in einer Mobil-Kommunikation, einem digitalen CATV-(Cable Television)-System,
und dergleichen, entwickelt worden. Damit eine Datenübertragung
korrekt durchgeführt
wird, ist es notwendig, dass eine Empfangsvorrichtung eine Synchronisation
zwischen der Frequenz eines Empfangssignals und dem internen Empfangsbezugssignal
einrichtet. Dies kommt daher, dass die Empfangsvorrichtung nicht
in der Lage sein wird, die ursprünglichen
Sendedaten direkt zu erhalten, wenn sie das Empfangssignal demoduliert,
ohne dass eine Synchronisation eingerichtet ist.
-
Eine
Frequenzsynchronisation wird allgemein unter Verwendung von Synchronisationssymbolen durchgeführt, die,
eingeschlossen in ein Signal, gesendet werden. Beim Empfang des
Signals erfasst die Empfangsvorrichtung einen Frequenzfehler zwischen
dem empfangenen Signal und einem internen Bezugssignal, das dieselbe
Wellenform wie das Synchronisationssignal ausdrückt, und zwar basierend auf
einer Korrelation zwischen den Signalen, und korrigiert das Empfangssignal
entsprechend dem Ergebnis der Erfassung.
-
Eine
Technik, die eine Zeit- und Frequenzsynchronisation in dem OFDM-Netzwerk
verbindet, ist in dem Artikel von T. Keller und L. Hanzo, „Orthogonal
Frequency Division Multiplex Synchronization Techniques for Wireless
Local Area Networks",
IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio
Communications, 15. Oktober 1996, Seiten 963-967, beschrieben. Die
Technik basiert auf einem bestimmten Bezugssymbol. Das Bezugssymbol,
das eingesetzt ist, liefert drei hierarchische, periodische Zeit-Domäne-Strukturen. Eine
Synchronisation basiert auf einer Peak-Evaluierung von zwei Autokorrelationsfunktionen.
-
Herkömmliche
Empfangsvorrichtungen, die eine Frequenzsynchronisation unter Verwendung
von Synchronisationssymbolen durchführen, sind allgemein bekannt.
Die japanische, offen gelegte Patentanmeldung Nr. 2001-136149 offenbart,
als ein Beispiel, eine OFDM-(Orthogonal
Frequency Division Multiplexing)-Empfangsvorrichtung, die eine kurze
Präambel,
die ein Synchronisationssymbol ist, von einem Empfangssignal extrahiert
und die Trägerfrequenz
eines Empfängers
basierend auf der extrahierten, kurzen Präambel korrigiert.
-
Als
ein weiteres Beispiel offenbart die japanische, offen gelegte Patentanmeldung
Nr. 2002-511710 ein Frequenz-Grob-Synchronisationsverfahren zum
Korrigieren der Trägerfrequenz,
basierend auf einer groben Korrelation zwischen einer einhüllenden,
die durch Demodulieren eines Empfangssignals erhalten ist, und einem
Bezugssignal, wenn das Synchronisationssignal durch eine Signal-Amplituden
einhüllende
ausgedrückt wird,
und durch Korrigieren der Trägerfrequenz
basierend auf einer Autokorrelation der einhüllenden, wenn eine Wellenform,
identisch zu der Einhüllenden,
zweimal auftritt.
-
Allerdings
korrigieren die herkömmliche
Vorrichtung und das Verfahren nicht korrekt die absolute Phase des
Empfangssignals, obwohl sie den Frequenzfehler des Empfangssignals
korrigieren. Dies gibt Anlass zu einem Problem, dass ein nicht erwünschtes
Ergebnis durch eine Vorrichtung an einer späteren Stufe erhalten wird,
wenn die Vorrichtung der späteren
Stufe eine absolute Phase als eine Referenz verwendet, um das Signal,
das durch die herkömmliche
Vorrichtung und das Verfahren erhalten ist, zu verarbeiten.
-
Zum
Beispiel tritt, wenn die Vorrichtung der späteren Stufe ein Demodulator
ist, der das Signal unter Referenz auf die Absolut-Phase demoduliert,
eine erhöhte
BER (Bit Error Rate – Bit-Fehler-Rate)
auf, da der Demodulator nicht in der Lage ist, korrekt das Signal
zu demodulieren.
-
Weiterhin
erhöht
sich die Zeit, die durch die Vorrichtung der späteren Stufe erforderlich ist,
um die Absolut-Phasenabweichung zu korrigieren, wenn sich die Absolut-Phasenabweichung
erhöht,
und zwar wenn eine Synchronisierung in zwei Stufen, d.h. eine grobe
Synchronisierung entsprechend der herkömmlichen Vorrichtung und dem
herkömmlichen
Verfahren, und eine feine Synchronisation entsprechend der Vorrichtung
und dem Verfahren der späteren
Stufe, wenn die Vorrichtung der späteren Stufe ein Synchronisierer
ist, der eine Funktion zum Korrigieren der Absolut-Phasenabweichung
besitzt, erfolgt.
-
Es
ist anzumerken, dass andere entsprechende Techniken, einschließlich derjenigen
in dem IEEE Standard 802.11a-1999, „High Speed Physical Layer
in the 5 GHz Band",
Seiten 12-13, die sich auf eine drahtloses OFDM-Kommunikation bezieht
und die zwei Typen von Synchronisationssignalen festsetzt: STS (Short Training
Symbols), die für
eine Frequenzsynchronisation dienen, und LTS (Long Training Symbols),
die für
eine Absolut-Phasensynchronisation
dienen, existieren.
-
Eine
Empfangsvorrichtung, die diesem Standard entspricht, führt eine
Fourier-Konversation
eines Zeit-Domäne-Empfangssignals
durch, dessen Frequenz unter Verwendung von STS korrigiert worden
ist, und führt
weiterhin eine Korrektur der Absolut-Phase eines Frequenz-Domäne-Signals
jedes Unterträgers,
der LTS verwendet, durch.
-
Diese
entsprechende Technik realisiert eine hoch genaue Korrektur der
Absolut-Phase jedes Unterträgers,
ist allerdings darauf begrenzt, dass sie auf OFDM angewandt wird,
und gibt Anlass zu einem Problem, dass die tatsächliche Übertragungseffektivität verringert
wird, da es notwendig ist, zwei Typen von Synchronisationssymbolen
zu übertragen.
-
Das
Dokument EP-A-0 556 807 beschreibt eine Trägerzurückgewinnung auf dem Gebiet
einer mobilen Satelliten-Kommunikation. In einem Eingangssignal
wird ein Trägersignal
unter einer Rahmen-Periode durch ein Datensignal moduliert. Während des
Datensignals werden eindeutige Worte periodisch verschachtelt. Zuerst
wird das Eingangssignal demoduliert. Auf der Basis eines Kreuz-Korrelations-Koeffizienten
zwischen dem demodulierten Eingangssignal und einem lokal bekannten,
eindeutigen Wort werden eine Phase und ein Frequenzfehler zwischen
einem reproduzierten Trägersignal
(reproduziert von dem demodulierten Signal) und einem regenerierten
Trägersignal
(eine korrekte Regeneration des Trägersignals) erhalten. Sowohl
die erhaltenen Phasen- als auch Frequenzabweichungen werden in eine
Trägerregenerationsschaltung
zum Korrigieren der Phase und der Frequenz des reproduzierten Signals
zugeführt.
-
Um
die vorstehend angegebenen Probleme zu lösen, ist es die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Frequenzsynchronisationsvorrichtung
und ein Frequenzsynchronisationsverfahren zu schaffen, die angewandt
werden können,
ohne das Modulationsverfahren zu erfordern, und die in der Lage
sind, gleichzeitig sowohl eine Frequenzabweichung als auch eine
Absolut-Phasenabweichung in einem Empfangssignal unter Verwendung
eines einzelnen Synchronisationssignals zu korrigieren.
-
Dies
wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
-
Die
Frequenzsynchronisationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung schätzt einen
Frequenzabweichung zwischen einem Eingangssignal von einer externen
Quelle und einem Bezugssignal, basierend auf einer Korrelation dazwischen,
ab und korrigiert das Eingangssignal so, um die Frequenzabweichung
aufzuheben, wobei das Eingangssignal ein Synchronisationssymbol
enthält,
das aus einer Synchronisations-Wellenform zusammengesetzt ist, die
eine vorgegebene Autokorrelationseigenschaft zeigt, und ist mindestens
zweimal in dem Synchronisationssymbol enthalten, und wobei das Bezugssignal
eine Wellenform ausdrückt,
die identisch mit der Synchronisations-Wellenform ist, wobei die
Frequenzsynchronisationsvorrichtung umfasst: eine Korrelationseinheit,
die so betrieben werden kann, dass sie erfolgreich Korrelationsvektoren
zwischen dem Eingangssignal und dem Bezugssignal findet; eine Zeitablauf-Erfassungseinheit,
die so betrieben werden kann, dass sie auf der Basis eines chronologischen Übergangs
des Betrags der gewonnenen Korrelationsvektoren ein Synchronisations-Wellenform-Zeitablaufsignal
erzeugt, das einen vorgegebenen Zeitablauf in jedem Zyklus der Synchronisations-Wellenform
anzeigt; eine erste Frequenzabweichungs-Erfassungseinheit, die so betrieben
werden kann, dass sie eine Frequenzabweichung zwischen dem Eingangssignal
und dem Bezugssignal findet, und zwar basierend auf einer durchschnittlichen
Phasendifferenz zwischen jedem Paar von chronologisch benachbarten
Korrelationsvektoren, von denen jeder mit dem Zeitablauf erhalten
wird, der durch das Synchronisations-Wellenform-Zeitablaufsignal
an gezeigt ist; eine Absolut-Phasenabweichungs-Erfassungseinheit,
die so betrieben werden kann, dass sie eine Absolut-Phasenabweichung
zwischen dem Eingangssignal und dem Bezugssignal auf Basis eines
chronologischen Übergangs
der Phase von Korrelationsvektoren findet, die mit dem Zeitablauf
gefunden werden, der durch das Synchronisations-Wellenform-Zeitablaufsignal angezeigt
wird; und eine erste Frequenzkorrektureinheit, die so betrieben
werden kann, dass sie das Eingangssignal korrigiert, indem sie dem
Eingangssignal gleichzeitig eine Frequenzverschiebung und eine Phasendrehung
verleiht, die die gefundene Frequenzabweichung und die gefundene
Absolut-Phasenabweichung aufheben.
-
Gemäß den angegebenen
Anordnungen sind die Frequenzsynchronisationsvorrichtung, die Frequenzsynchronisationsschaltung
und der Ein-Chip-IC für
eine Frequenzsynchronisation in der Lage, gleichzeitig eine Frequenzabweichung
und eine Abweichung des absoluten Fehlers in einem Eingangssignal,
das das Synchronisationssymbol umfasst, basierend auf dem Synchronisationssymbol,
zu korrigieren.
-
Das
Synchronisationssignal ist ein einzelnes Signal, das aus einer Signal-Wellenform
zusammengesetzt ist, die die vorstehend angegebene Autokorrelationseigenschaft
zeigt und zweimal auftritt, und deshalb ist der Verlust in der Effektivität einer Übertragung
des Synchronisationssignals niedrig. Weiterhin ist, da die Verarbeitung,
die durch die Bauelemente, die sich auf eine Signalkorrektur beziehen,
durchgeführt
wird, alle solche Operationen in einer Zeit-Folge sind, eine komplizierte
Verarbeitung, wie beispielsweise eine Fourier-Transformation, nicht notwendig, und
die Vorrichtung kann mit einem relativ einfachen Gesamtaufbau realisiert
werden. Weiterhin können
die angegebenen Strukturen angewandt werden, ohne von dem Modulationsverfahren
abzuhängen.
-
Weiterhin
kann die Frequenzsynchronisationsvorrichtung umfassen: eine Frequenzabweichungs-Halteeinheit,
die so betrieben werden kann, dass sie die gefundene Frequenzabweichung
hält, und,
wenn anschließend
eine neue Frequenzabweichung gefunden wird, die gehaltene Frequenzabweichung
mit der neuen Frequenzabweichung in Abhängigkeit von einer Differenz
zwischen der gehaltenen Frequenzabweichung und der neuen Frequenzabweichung
aktualisiert wird; und eine Absolut-Phasenabweichungs-Halteeinheit,
die so betrieben werden kann, dass sie die gefundene Absolut-Phasenabweichung
hält, und,
wenn anschließend eine
neue Absolut-Phasenabweichung gefunden wird, die gehaltene Absolut-Phasenabweichung
mit der neuen Absolut-Phasenabweichung in Abhängigkeit einer Differenz zwischen
der gehaltenen Absolut-Phasenabweichung und der neuen Absolut-Phasenabweichung
aktualisiert wird, wobei die erste Frequenzkorrektureinheit das
Eingangssignal korrigiert, indem sie gleichzeitig dem Eingangssignal
eine Frequenzverschiebung und eine Phasendrehung verleiht, die die
Frequenzabweichungs-Halteeinheit gehaltene Frequenzabweichung und die
durch die Absolut-Phasenabweichungs-Halteeinheit gehaltene Absolut-Phasenabweichung
aufheben.
-
Entsprechend
dem angegebenen Aufbau werden, wenn keine große Fluktuation in der Frequenzabweichung
vorhanden ist oder wenn keine große Fluktuation in der Absolut-Phasenabweichung
vorhanden ist, die Frequenzabweichung oder die Absolut-Phasenabweichung
ohne Aktualisierung beibehalten, und das Eingangssignal wird basierend
auf der beibehaltenen Frequenzabweichung und der Absolut-Phasenabweichung korrigiert.
Deshalb fluktuiert der Korrekturbetrag relativ wenig. Zum Beispiel
ist, wenn eine Vorrichtung, die der Korrekturbetrag-Fluktuation
der Frequenzsynchronisationsvorrichtung folgt, an einer späteren Stufe
als die Frequenzsynchronisationsvorrichtung existiert, die Belastung
an der Vorrichtung der späteren
Stufe, um der Korrekturbetrag-Fluktuation zu folgen, gering.
-
Weiterhin
kann die Frequenzsynchronisationsvorrichtung umfassen: eine zweite
Frequenzabweichungseinheit, die so betrieben werden kann, dass zu
ihr ein Steuersignal zugeführt
wird, und die einem Ausgangssignal von der ersten Frequenzabweichungseinheit
eine Frequenzverschiebung verleiht, die dem Steuersignal entspricht;
eine Absolut-Phasenabweichungs-Erfassungseinheit,
die so betrieben werden kann, dass sie ein Ausgangssignal von der
zweiten Frequenzabweichungseinheit demoduliert und nacheinander
Symbol-Punkte in dem demodulierten Ausgangssignal findet, und eine
Phasenabweichung zwischen den gefundenen Symbol-Punkten und Symbol-Punkten
erfasst, die bei dem Modulationsverfahren des Ausgangssignals gefunden
werden können;
und eine zweite Frequenzabweichungs-Erfassungseinheit, die so betrieben
werden kann, dass sie nacheinander ein Steuersignal an die zweite
Frequenzkorrektureinheit ausgibt, um einem Ausgangssignal von der
ersten Frequenzkorrektureinheit eine Frequenzverschiebung zu verleihen,
die die erfasste Phasenabweichung aufhebt.
-
Entsprechend
dem angegebenen Aufbau korrigiert, nachdem die erste Frequenzkorrektureinheit
die Frequenzabweichung und die Absolut-Phasenabweichung des Eingangssignals
basierend auf dem Synchronisationssymbol korrigiert, die zweite
Frequenzkorrektureinheit dann die Frequenzabweichung des Eingangssignals
während
der Daten-Symbol-Periode,
basierend auf einer Verschiebung der Symbol-Punkte. Deshalb können Frequenz-Fluktuationen,
die in der Daten-Symbol-Periode auftreten, fein korrigiert werden,
und eine hochzuverlässige
Datenübertragung
kann realisiert werden.
-
Weiterhin
kann in der Frequenzsynchronisationsvorrichtung das Eingangssignal
entsprechend einem Mehrfachträger-Modulationsverfahren
moduliert werden müssen,
und zwar entsprechend einem Mehrfachträger-Modulationsverfahren, wobei
die Phasenabweichungs-Erfassungseinheit ein Ausgangssignal von der zweiten
Frequenzkorrektureinheit demodulieren kann und für jeden Teilträger in dem
demodulierten Ausgangssignal nacheinander Symbol-Punkte in dem Teilträger findet
und eine Phasenabweichung zwischen den gefundenen Symbol-Punkten
und Symbol-Punkten findet, die bei dem Modulationsverfahren des
Teilträgers ermittelt
werden können,
wobei die Frequenzsynchronisationsvorrichtung weiterhin umfasst:
eine Phasenabweichungs-Mittlungseinheit, die so betrieben werden
kann, dass sie die Phasenabweichungen mittelt, die gleichzeitig
für alle
oder einige der Teilträger
erfasst werden, und die zweite Frequenzerfassungseinheit kann nacheinander
ein Steuersignal an die zweite Frequenzkorrektureinheit ausgeben,
um einem Ausgangssignal von der ersten Frequenzkorrektureinheit
eine Frequenzverschiebung zu verleihen, die die Bemittelte Phasenverschiebung
aufhebt.
-
Der
angegebene Aufbau ist besonders ideal, um damit fortzufahren, die
Frequenzabweichung eines Eingangssignals, das entsprechend einem
Mehrfachträger-Modulationsverfahren
in der Daten-Symbol-Periode moduliert ist, zu korrigieren. Genauer
gesagt wird der Effekt, wenn ein Ton-Geräusch in einem spezifischen Teilträger vorhanden
ist, der Effekt des Geräuschs über alle
oder einige Teilträger
durch Mittlung der Phasenabweichung aller oder einiger der Teilträger verteilt.
Dies verringert die Gefahr eines fehlerhaften Korrigierens aller
Teilträger
oder eines Teils davon, mit Informationen des spezifischen Teilträgers, in
dem das Rauschen vorhanden ist.
-
Weiterhin
kann in der Frequenzsynchronisationsvorrichtung das Eingangssignal
ein Daten-Symbol zusätzlich
zu dem Synchronisationssymbol enthalten und ein Band des Synchronisationssymbols
kann so begrenzt sein, dass es in ein besetztes Frequenzband des
Daten-Symbols fällt.
-
Der
angegebene Aufbau stellt sicher, dass das Synchronisationssymbol
keinen Kanal einer benachbarten Frequenz beeinflussen wird.
-
Weiterhin
kann in der Frequenzsynchronisationsvorrichtung das Synchronisationssymbol
so gekennzeichnet werden, dass die Synchronisations-Wellenform wenigstens
zweimal mit einem vorgegebenen Zeitintervall dazwischen enthalten
ist.
-
Eine
Beseitigung der Hochfrequenz-Komponenten bewirkt Verzerrungen an
jedem Ende, in Bezug auf die Zeit, einer Synchronisations-Wellenform,
deren Band begrenzt worden ist. Weiterhin wird, entsprechend dem
angegebenen Aufbau, die Synchronisations-Wellenform so wiederholt, dass sich
die verzerrten Teile nicht überlappen.
Deshalb wird die Autokorrelationseigenschaft des Synchronisationssymbols
so stark wie möglich beibehalten.
-
Das
Frequenzsynchronisationsverfahren der vorliegenden Erfindung schätzt eine
Frequenzabweichung zwischen einem Eingangssignal von einer externen
Quelle und einem Bezugssignal, und zwar basierend auf einer Korrelation
dazwischen, ab, und korrigiert das Eingangssignal so, um die Frequenzabweichung aufzuheben,
wobei das Eingangssignal ein Synchronisationssymbol umfasst, das
aus einer Synchronisations-Wellenform aufgebaut ist, die eine vorgegebene
Autokorrelationseigenschaft zeigt, und mindestens zweimal in dem
Synchronisationssymbol vorhanden ist, und wobei das Bezugssignal,
das eine Wellenform ausdrückt,
die identisch mit der Synchronisations-Wellenform ist, wobei das
Frequenzsynchronisationsverfahren umfasst: einen Korrelationsschritt
des aufeinander folgenden Findens von Korrelationsvektoren zwischen
dem Eingangssignal und dem Bezugssignal; einen Zeitablauf-Erfassungschritt
des Identifizierens jedes Zyklus der der Synchronisations-Wellenform
auf Basis von chronologischem Übergang
eines Betrages der erfassten Korrelationsvektoren; einen ersten
Frequenzabweichungs-Erfassungsschritt eines Findens einer Frequenzabweichung
zwischen dem Eingangssignal und dem Bezugssignal, basierend auf
einer durchschnittlichen Phasendifferenz zwischen jedem Paar der chronologisch
benachbarten Korrelationsvektoren, die repräsentativ für die identifizierten Zyklen
sind; einen Absolut-Phasenabweichungs-Erfassungsschritt eines Findens
einer Absolut-Phasenabweichung zwischen dem Eingangssignal und dem
Bezugssignal auf Basis eines chronologischen Übergangs der Phase von Korrelationsvektoren,
die repräsentativ
für die
identifizierten Zyklen sind; und einen ersten Frequenzkorrekturschritt,
mit dem das Eingangssignal korrigiert wird, indem dem Eingangssignal gleichzeitig
eine Frequenzverschiebung und eine Phasendrehung verliehen werden,
die die gefundene Frequenzabweichung und die gefundene Absolut-Phasenabweichung
aufheben.
-
Das
Frequenzsynchronisationsverfahren kann weiterhin umfassen: einen
Frequenzabweichungs-Aufzeichnungsschritt, mit dem die gefundene
Frequenzabweichung aufgezeichnet wird, und, wenn anschließend eine
neue Frequenzabweichung gefunden wird, die aufgezeichnete Frequenzabweichung
mit der neuen Frequenzabweichung in Abhängigkeit von einer Differenz
zwischen der aufgezeichneten Frequenzabweichung und der neuen Frequenzabweichung
aktualisiert wird; und einen Absolut-Phasenabweichungs-Aufzeichnungsschritt,
mit dem die gefundene Absolut-Phasenabweichung aufgezeichnet wird,
und, wenn anschließend eine
neue Absolut-Phasenabweichung gefunden wird, die aufgezeichnete
Absolut-Phasenabweichung mit der neuen Absolut-Phasenabweichung
in Abhängigkeit
von einer Differenz zwischen der aufgezeichneten Absolut-Phasenabweichung
und der neuen Absolut-Phasenabweichung aktualisiert wird, wobei
der erste Frequenzkorrekturschritt das Eingangssignal korrigiert,
indem er dem Eingangssignal gleichzeitig eine Frequenzverschiebung
und eine Phasendrehung verleiht, die die in dem Frequenzabweichungs-Halteschritt
aufgezeichnete Frequenzabweichung und die in dem Absolut-Phasenabweichungs-Aufzeichnungsschritt
aufgezeichnete Absolut-Phasenabweichung
aufheben.
-
Das
Frequenzsynchronisationsverfahren kann weiterhin umfassen: einen
zweiten Frequenzkorrekturschritt, bei dem eine Frequenzverschiebung
angewiesen wird und einem Signal, das in dem ersten Frequenzkorrekturschritt
gewonnen wird, die angewiesene Frequenzverschiebung verliehen wird;
einen Absolut-Phasenabweichungs-Erfassungsschritt des Demodulierens
eines in dem zweiten Frequenzkorrekturabschnitt gewonnenen Signals
und des aufeinander folgenden Findens von Symbol-Punkten in dem
demodulierten Ausgangssignal und des Erfassens einer Phasenabweichung
zwischen den gefundenen Symbol-Punkten und Symbol-Punkten, die in
einem Modulationsverfahren des Ausgangssignals gefunden werden können; und
einen zweiten Frequenzabweichungs-Erfassungsschritt, mit dem dem zweiten
Frequenzkorrekturabschnitt aufeinander folgend eine Frequenzverschiebung
angewiesen wird, die die erfasste Phasenabweichung aufhebt.
-
Hierbei
kann das Eingangssignal entsprechend einem Mehrfachträger-Modulationsverfahren
moduliert worden sein, wobei der Phasenabweichungs-Erfassungsschritt
ein Signal demodulieren kann, das in dem zweiten Frequenzkorrekturschritt
gewonnen wird und für
jeden Teilträger
in dem demodulierten Ausgangssignal nacheinander Symbol-Punkte in
dem Teilträger
findet und eine Phasenabweichung zwischen den gefunden Symbol-Punkten
und Symbol-Punkten erfasst, die in einem Modulationsverfahren des
Teilträgers
gewonnen werden können,
wobei das Frequenzsynchronisationsverfahren des Weiteren einen Phasenabweichungs-Mittlungsschritt
des Mittelns von Phasenabweichungen umfasst, die gleichzeitig für alle oder
einige der Teilträger in
dem Absolut-Phasenabweichungs-Erfassungsschritt erfasst werden,
und der zweite Frequenzerfassungsschritt den zweiten Frequenzkorrekturschritt
aufeinander folgend eine Frequenzverschiebung anweist, die die gemittelte
Phasenabweichung aufhebt.
-
Entsprechend
diesen Verfahren kann eine Frequenzsynchronisation mit den vorstehend
erwähnten Effekten
ausgeführt
werden.
-
Ein
Synchronisationssymbol wird durch Wiederholen einer Synchronisations-Wellenform,
die eine hohe Autokorrelationseigenschaft besitzt und die von einem
Frequenzbereich ist, der innerhalb eines erwünschten Bands fällt, erhalten.
Deshalb kann ein Synchronisationssymbol erhalten werden, das keine
Kanäle der
benachbarten Frequenzen beeinflusst und das für die vorstehend erwähnte Frequenzsynchronisationsvorrichtung
und das Frequenzsynchronisationsverfahren geeignet ist.
-
Zusätzlich wird,
wenn die Synchronisations-Wellenform mit einem vorbestimmten Intervall
dazwischen wiederholt wird, die Autokorrelationseigenschaft des
Synchronisationssymbols so stark wird möglich aus den vorstehend erwähnten Gründen beibehalten.
-
1 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der ersten Ausführungsform
darstellt;
-
2 stellt
den Aufbau eines Senderahmens dar;
-
3 zeigt
eine konzeptmäßige Zeichnung,
um die Verarbeitung zum Erfassen einer Frequenzabweichung und einer
Absolut-Phasenabweichung zu beschreiben;
-
4 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, um den detaillierten Aufbau einer
Korrelationsabschätzungseinrichtung
darzustellen;
-
5 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau eines
Zeitablauf-Detektors darstellt;
-
6 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau eines
ersten Frequenzabweichungs-Detektors darstellt;
-
7 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau eines
Absolut-Phasenabweichungs-Detektors
darstellt;
-
8 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau einer
ersten Frequenzkorrigiereinrichtung darstellt;
-
9 zeigt
eine grafische Darstellung, die einen chronologischen Übergang
(Konvergenz-Geschwindigkeit)
einer Absolut-Phasenabweichung darstellt;
-
10 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform
darstellt;
-
11 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der dritten Ausführungsform
darstellt;
-
12 zeigt
eine grafische Darstellung, die einen chronologischen Übergang
(Konvergenz-Geschwindigkeit) einer Absolut-Phasenabweichung darstellt;
-
13 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Modifikation
eines zweiten Frequenzsynchronisierers darstellt;
-
14 stellt
den detaillierten Aufbau einer Synchronisations-Wellenform dar;
-
15 zeigt eine grafische Darstellung, die
eine Autokorrelationseigenschaft einer Synchronisations-Wellenform
darstellt;
-
16 zeigt
eine grafische Darstellung, die das Spektrum der Synchronisations-Wellenform darstellt; und
-
17 zeigt ein Zeitdiagramm, das eine chronologische
Anordnung von Synchronisations-Wellenformen darstellt, die ein Synchronisationssymbol
zusammensetzen.
-
Die
Frequenzsynchronisationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung synchronisiert
eine Frequenz und eine Absolut-Phase eines Eingangssignals, das
zu einer höheren
Vorrichtung zugeführt
wird und das ein Synchronisationssymbol umfasst, in dem eine Synchronisations-Wellenform,
die eine starke Autokorrelationseigenschaft zeigt, wenigstens zweimal
auftritt. Hierbei synchronisiert die Frequenzsynchronisationsvorrichtung das
Eingangssignal mit einem internen Bezugssignal, das eine Wellenform
ausdrückt,
die dieselbe wie die Synchronisations-Wellenform ist. Die Frequenzsynchronisationsvorrichtung
gibt dann das synchronisierte Eingangssignal zu der höheren Vorrichtung
aus.
-
Zur
Vereinfachung wird beschrieben, dass die höhere Vorrichtung eine drahtlose
Empfangsvorrichtung ist; zum Beispiel wird die Frequenzsynchronisationsvorrichtung
mit einem Empfangssignal (einem Empfangssignal in einem breiten
Sinne, das orthogonale Signalkomponenten umfasst, die in dem Empfangssignal
enthalten sind) von der drahtlosen Empfangsvorrichtung versorgt
und synchronisiert die Frequenz und die absolute Phase des Empfangssignals
mit dem Bezugssignal.
-
<Erste Ausführungsform>
-
Das
Nachfolgende beschreibt eine Frequenzsynchronisationsvorrichtung
einer ersten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
-
<Gesamter Aufbau>
-
1 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den gesamten Aufbau der Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der ersten Ausführungsform,
zusammen mit einem Teil der draht losen Empfangsvorrichtung, die
die höhere
Vorrichtung ist, darstellt. In 1 entspricht
ein erster Frequenzsynchronisierer 103 der Frequenzsynchronisationsvorrichtung
und ein A/D-(Analog/Digital)-Wandler 101, ein orthogonaler
Detektor 102 und ein Demodulator 113 entsprechen
teilweise der drahtlosen Empfangsvorrichtung.
-
Das
Empfangssignal wird in ein Signal sig(t) einer Zwischenfrequenz,
die geeignet durch einen Tuner (nicht dargestellt) in der drahtlosen
Empfangsvorrichtung ausgewählt
ist, umgewandelt. Der A/D-Wandler 101 wandelt das Signal
sig(t) in ein digitales Zeitfolgesignal Sig(nT) um und der orthogonale
Detektor 102 erhält ein
orthogonales Basisband-Komponenten-Signal
Sig(i,q)(nT) unter Durchführen
einer orthogonalen Erfassung des digitalen Signals Sig(nT). Nachfolgend
wird die orthogonale Signal-Komponente Sig(i,q) (nT) einfach als
ein Empfangssignal bezeichnet, und zwar in Abhängigkeit des Zusammenhangs.
-
Der
erste Frequenz-Detektor 103 wird mit dem Empfangssignal
Sig(i,q)(nT) versorgt, synchronisiert die Frequenz und die absolute
Phase davon mit einem Bezugssignal, das durch eine Korrelationsabschätzungseinrichtung 104 erzeugt
ist, und gibt das Synchronisationssignal Sig'(i,q)(nT) zu dem Demodulator 113 aus.
-
Der
Demodulator 113 ersetzt die ursprünglichen, gesendeten Daten
durch Demodulieren des Signals Sig'(i,q)(nT).
-
Der
erste Frequenzsynchronisierer 103 kann durch zum Beispiel
einen DSP (Digital Signal Processor) und einen ROM (Read Only Memory),
und dergleichen, realisiert werden, und kann seine Funktionen durch den
DSP, der ein Programm ausführt,
das in dem ROM aufgezeichnet ist, erreichen. In einem solchen Fall
entsprechen die Blöcke
in dem ersten Frequenzsynchronisierer 103 Programm-Modulen,
um die Funktionen des ersten Frequenzsynchronisierers 103 zu
realisieren.
-
Alternativ
kann der erste Frequenzsynchronisierer 103 durch zum Beispiel
digitale Schaltungen realisiert werden, die den Funktionen der Blöcke entsprechen,
oder kann durch eine Ein-Chip-IC (integrierte Schaltung) realisiert
werden, in der die Schaltungen bzw. Schaltkreise gebildet sind.
Eine solche Ein-Chip-IC umfasst einen Eingangsanschluss, um ein
Signal, das von einer externen Quelle zugeführt ist, zu erhalten, und einen
Ausgangs anschluss, um ein Signal, dessen Frequenz synchronisiert
worden ist, zu der externen Quelle auszugeben.
-
<Empfangssignal>
-
Die
drahtlose Empfangsvorrichtung empfängt ein Signal, das durch ein
chronologisches Wiederholen von Sende-Rahmen ausgedrückt wird,
die die Einheit sind, mit der das Signal gesendet wird.
-
2 zeigt
ein Format-Diagramm, das den Aufbau eines Sende-Rahmens darstellt.
Der Sende-Rahmen ist aus einer Vielzahl von Sende-Symbolen zusammengesetzt,
wobei das obere Sende-Symbol ein Synchronisationssymbol ist, das
für eine
Frequenzsynchronisation verwendet wird, und Daten-Symbole, die tatsächliche
Informationen ausdrücken,
folgen dem Synchronisationssymbol.
-
Das
Synchronisationssymbol ist ein Signal, in dem eine Synchronisations-Wellenform
(zum Beispiel ein Chirp-Signal, eine PN-(Pseudorandom Noise)-Sequenz,
oder dergleichen, die eine starke Autokorrelationseigenschaft zeigt,
wenigstens zweimal auftritt. Das Synchronisationssymbol kann unter
vorgegebenen Intervallen durch den Sende-Rahmen eingeschlossen werden,
anstelle davon, dass es an der Oberseite des Sende-Rahmens vorhanden
ist. Ein Signal, in dem jeder Sende-Rahmen eine Vielzahl von Synchronisationssymbolen
umfasst, kann genauer aufgenommen werden, da eine Frequenzsynchronisation
erneut zu jedem Zeitpunkt eingerichtet werden kann, zu dem das Synchronisationssymbol
erfasst wird.
-
Das
Verfahren, das zum Erzeugen der Synchronisations-Wellenform und
des Synchronisationssymbols verwendet wird, wird im Detail später beschrieben.
-
<Erster Frequenzsynchronisierer 103>
-
Wie
wiederum 1 zeigt, besitzt der erste Frequenzsynchronisierer 103 eine
Korrelationsabschätzungseinrichtung 104,
einen Zeitablauf-Detektor 105, einen ersten Frequenzabweichungs-Detektor 106,
einen Absolut-Phasenabweichungs-Detektor 107 und eine erste
Frequenzkorrigiereinrichtung 108.
-
Die
Korrelationsabschätzungseinrichtung 104 erzeugt
ein Bezugssignal, das eine Wellenform ausdrückt, die dieselbe ist wie diejenige
in dem Synchronisationssymbol, und berechnet eine Zeitfolge von
Korrelationsvektoren Ccorr(i,q)(nT) des Empfangssignals Sig(i,q)(nT)
und des Bezugssignals. Der Zeitablauf-Detektor 105 gibt
ein Synchronisations-Wellenform-Zeitablaufsignal Tsyn und ein Synchronisationssymbol-End-Zeitablaufsignal
Tfin aus. Das Synchronisations-Wellenform-Zeitablaufsignal Tsyn
zeigt an, wenn die Größe des Korrelationsvektors
einen vorgegebenen Schwellwert (nachfolgend wird dieser als „Peak-Zeitablauf“ bezeichnet)
in jedem Zyklus der Synchronisations-Wellenform in dem Empfangssignal übersteigt,
basierend auf dem Korrelationsvektor-Zeitübergang.
Das Synchronisationssymbol-End-Zeitpunktsignal Tfin zeigt an, wenn
das Synchronisationssymbol endet. Der erste Frequenzabweichungs-Detektor 106 schätzt eine
Frequenzabweichung Δf1
zu dem Synchronisationssymbol-End-Zeitablauf des Empfangssignals
und des Bezugssignals, basierend auf einer mittleren Phasendifferenz
zwischen jedem chronologisch benachbarten Paar von Korrelationsvektoren,
die an jedem Peak-Zeitablauf erhalten sind, ab. Der Absolut-Phasenabweichungs-Detektor 107 findet
eine Absolut-Phasenabweichung Δθ zu dem
Synchronisationssymbol-End-Zeitablauf des Empfangssignals und des
Bezugssignals, basierend auf dem chronologischen Übergang
der absoluten Phase des Korrelationsvektors, der zu jedem Peak-Zeitablauf
erhalten ist. Die erste Frequenzkorrigiereinrichtung 108 erhält ein korrigiertes
Empfangssignal Sig'(i,q)
(nT), indem dem Empfangssignal gleichzeitig eine Frequenzverschiebung und
eine Phasendrehung gegeben wird, die die erhaltene Frequenzabweichung Δf1 und die
Absolut-Phasenabweichung Δθ aufheben.
Die erste Frequenzkorrigiereinrichtung 108 gibt dann das
korrigierte Empfangssignal sig'(i,q)(nT)
zu dem Demodulator 113 aus.
-
3 zeigt
eine konzeptmäßige Zeichnung,
um die vorstehende Signalverarbeitung zu beschreiben, und stellt
schematisch die prinzipiellen Signalinhalte dar. Das Nachfolgende
beschreibt Details des Aufbaus jeder Komponenten des ersten Frequenzsynchronisierers 103 und
der Signalverarbeitung, die durch die Komponenten durchgeführt ist.
-
<Korrelationsabschätzungseinrichtung 104>
-
4 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau der
Korrelationsabschätzungseinrichtung 104 darstellt.
Die Korrelationsabschätzungseinrichtung 104 besitzt
einen Korrelator 301 und einen Synchronisationssymbol-Generator 302.
-
Der
Symbol-Generator 302 erzeugt ein Bezugssignal Ref(i,q)(nT),
das eine Wellenform, dieselbe wie diejenige in dem Synchronisationssymbol,
ausdrückt.
Der Synchronisationssymbol-Generator 302 wird, zum Beispiel,
unter Verwendung einer Speicherschaltung realisiert. Der Synchronisationssymbol-Generator 301 kann
genauer gesagt im voraus Zeitfolgen-Abtastwerte halten, die die
Synchronisations-Wellenform angeben, und zwar in einer Speicherschaltung
(nicht dargestellt), und das Synchronisationssymbol durch wiederholtes Lesen
der Abtastwerte erzeugen.
-
Der
Korrelator
301 berechnet Korrelationsvektoren Ccorr(i,q)(nT)
zwischen dem Empfangssignal Sig(i,q)(nT) und dem Bezugssignal Ref(i,q)(nT)
(
3(e)). Diese werden entsprechend
zu Gleichung 1 berechnet.
- L:
Abtastzählung
eines Zyklus einer Synchronisations-Wellenform in dem Bezugssignal
-
<Zeitablauf-Detektor 105>
-
5 zeigt
die Zeichnung eines funktionalen Blockdiagramms, die den detaillierten
Aufbau des Zeitablauf-Detektors 105 darstellt. Der Zeitablauf-Detektor 105 besitzt
einen Leistungs-Kalkulator 304, einen Schwellwert-Kalkulator 305,
einen Absolutwert-Kalkulator 306, einen Peak-Detektor 307 und
einen Zeitablauf-Protektor 308.
-
Der
Absolutwert-Kalkulator 306 findet eine Korrelation |Ccorr(i,q)(nT)|
der Korrelationsvektoren Ccorr(i,q)(nT) (3(d)).
Diese Korrelation kann zum Beispiel als das Quadrat von der i,q
Komponenten, dem Absolutwert der Korrelationsvektoren oder dem absoluten
Gesamtwert der i,q Komponenten gefunden werden.
-
Der
Peak-Detektor 307 gibt ein Synchronisations-Wellenform-Zeitablauf-Signal
Tsyn aus, das einen Zeitablauf anzeigt, wenn die Korrelation |Ccorr(i,q)(nT)|
einen Schwellwert THLD übersteigt,
der als eine Referenz für
die Beurteilung verwendet wird (3(b)).
-
Da
eine Wellenform, die eine starke Autokorrelationseigenschaft zeigt,
verwendet wird, erscheint der Korrelations-Peak einmal in jedem
Zyklus der Synchronisations-Wellenform in dem Empfangssignal. Mit
anderen Worten können
die Zyklen der Synchronisations-Wellenform
in dem Empfangssignal durch die Peaks identifiziert werden.
-
Der
Schwellwert THLD wird durch den Schwellwert-Kalkulator 305 entsprechend
der Signalleistung Pow(nT) des Empfangssignals Sig(i,q)(nT), berechnet
durch den Leistungs-Kalkulator 304,
eingestellt. Der Schwellwert-Kalkulator 305, der den Schwellwert
entsprechend der Leistung des Empfangssignals einstellt, ermöglicht,
dass der Peak-Detektor 307 den Peak geeignet durch Verfolgen
einer Fluktuation in den Sende-Pfad-Eigenschaften erfasst. Der Schwellwert-Kalkulator 305 kann
den Schwellwert entsprechend einem durchschnittlichen Übergang
der Signalleistung über
eine vorgegebene Zeitperiode einstellen.
-
Wenn
ein Peak-Zeitablauf durch das Synchronisations-Wellenform-Zeitablauf-Signal
Tsyn dargestellt ist und ein neuer Peak-Zeitablauf nicht für eine darauf
folgende, vorbestimmte Zeitperiode dargestellt ist (zum Beispiel
eine Abtast-Zählung
L von einem Zyklus der Synchronisations-Wellenform in dem Bezugssignal),
gibt der Zeitablauf-Protektor 308 ein Synchronisationssymbol-End-Zeitablauf-Signal
Tfin aus, das anzeigt, dass das Synchronisationssymbol beendet ist
(3(c)).
-
<Erster Frequenzabweichungs-Detektor 106>
-
6 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau des
ersten Frequenzabweichungs-Detektors 106 darstellt. Der
erste Frequenzabweichungs-Detektor 106 besitzt einen Multiplizierer 309, eine
Verzögerungseinrichtung 310,
eine Mittlungseinrichtung 311, einen Frequenzabweichungs-Kalkulator 312 und
eine Halteeinrichtung 313.
-
Der
Multiplizierer 309 findet einen Phasen-Differenz-Vektor
Acorr(i,q)(nT), der eine Differenz in der Phase zwischen einem Korrelationsvektor
Ccorr(i,q)(nT) und einem Korrelationsvektor Ccorr(i,q)((n-D)T),
verzögert
um eine vorgegebene Abtast-Zählung
D durch die Verzögerungseinrichtung 309,
durch Multiplizieren einer komplexen Konjugation des Pha sen-Vektors
Ccorr(i,q)(nT) und dem verzögerten
Korrelationsvektor Ccorr(i,q)((n-D)T), anzeigt (3(g)).
-
Unter
Verwendung der Abtast-Zählung
D als die Abtast-Zählung
L von einem Zyklus der Synchronisationsfrequenz in dem Bezugssignal
kann ein Phasen-Differenz-Vektor erhalten werden, der anzeigt, wie
stark sich die Phasenabweichung zwischen dem Empfangssignal und
dem Bezugssignal zwischen zwei Synchronisations-Wellenformen geändert hat.
-
Die
Mittlungseinrichtung 311 findet einen durchschnittlichen
Phasen-Differenz-Vektor Accum (i,q), indem die Phasen-Differenz-Vektoren
aufsummiert werden (3(h)). Der Phasenabweichungs-Kalkulator 312 berechnet
eine durchschnittliche Phasenabweichungs-Vektor-Richtung als einen
Phasenabweichungs-Durchschnitt θ und
findet eine erste Frequenzabweichung Δf1 von der Phasenabweichungs-Mittlung θ. Diese
werden entsprechend zu Gleichung 2 und Gleichung 3 berechnet.
-
-
Die
Mittlungseinrichtung 311 kann den mittleren Phasen-Differenz-Vektor
durch Aufsummieren nur der Phasen-Vektoren, die zu dem Peak-Zeitablauf,
dargestellt durch das Synchronisations-Wellenform-Zeitablauf-Signal
Tsyn, erhalten sind, finden. Dies kommt daher, dass die Korrelation
zu dem Peak-Zeitablauf größer als
die Korrelation zu den anderen Zeitpunkten ist, und deshalb beeinflusst
in der Realität
der Phasenvektor zu dem Peak-Zeitablauf
den Durchschnittswert. Weiterhin kann eine Wellenform, die einen
langen Zyklus hat, verwendet werden, um die Auflösung der erhaltenen Phasenabweichung
zu erhöhen.
-
Der
Frequenzabweichungs-Kalkulator 312 gibt die erste Frequenzabweichung Δf1, erhalten
zu dem Zeitablauf, der durch das Synchronisationssymbol-End-Zeitablauf-Signal
Tfin zu dem Halter 313 angezeigt ist, aus und der Halter 313 hält die erste
Frequenzabweichung Δf1,
die durch den Frequenzabweichungs-Kalkulator 312 zugeführt ist.
Auf diese Art und Weise wird die Frequenzabweichung, die von den
Synchronisationssymbolen erhalten ist, bei der Frequenzkorrektur
der darauf folgenden Daten-Symbole verwendet.
-
<Absolut-Phasenabweichungs-Detektor 107>
-
7 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau des
Absolut-Phasenabweichungs-Detektors 107 darstellt.
Der Absolut-Phasenabweichungs-Detektor 107 besitzt einen
Absolut-Phasen-Kalkulator 315, eine Absolut-Phasenabweichungs-Abschätzungseinrichtung 316 und
einen Halter 317.
-
Der
Absolut-Phasen-Kalkulator 315 berechnet eine Richtung eines
Korrelationsvektors Ccorr(i,q)(nT) als eine absolute Phase θ(nT) des
Empfangssignals und des Bezugssignals.
-
Die
Absolut-Phasenabweichungs-Abschätzungseinrichtung 316 hält eine
Zeit jedes Peak-Zeitablaufs, angezeigt
durch das Synchronisations-Wellenform-Zeitablauf-Signal Tsyn, entsprechend
zu der absoluten Phase, und schätzt
den Absolut-Phasenzeit-Übergang
basierend auf der Zeit und der absoluten Phase, die zu dem Zeitpunkt
der Abschätzung
gehalten sind, ab. Genauer gesagt kann die Absolut-Phasenabweichungs-Abschätzungseinrichtung 316 zum
Beispiel ein Verfahren der kleinsten Quadrate verwenden, um eine
geeignete, gerade Linie zu finden, die die Beziehung zwischen der
Zeit und der absoluten Phase ausdrückt. Die Absolut-Phasenabweichungs-Abschätzungseinrichtung 316 findet
dann die absolute Phase zu dem Zeitablauf auf der geeigneten, geraden
Linie, die durch das Synchronisationssymbol-End-Zeitablauf-Signal
Tfin angezeigt ist, als die absolute Phasenabweichung Δθ (3(f)).
-
Der
Halter 317 hält
die Absolut-Phasenabweichung Δθ, die durch
die Absolut-Phasenabweichungs-Abschätzungseinrichtung 316 erhalten
ist. Auf diese Art und Weise wird die Absolut-Phasenabweichung,
erhalten von den Synchronisationssymbolen, bei der Absolut-Phasen-Korrektur
der darauf folgenden Daten-Symbole verwendet.
-
<Erste Frequenz-Korrigiereinrichtung 108>
-
8 zeigt
eine Zeichnung eines funktionalen Blockdiagramms, die den detaillierten
Aufbau der ersten Frequenz-Korrigiereinrichtung 108 darstellt.
Die erste Frequenz- Korrigiereinrichtung 108 besitzt
einen Multiplizierer 318 und einen Korrekturwert-Kalkulator 319.
-
Der
Korrekturwert-Kalkulator 319 erzeugt eine komplexe Sinuswelle
X(i,q)(nT), um eine Frequenzverschiebung und eine Phasendrehung
zu liefern, die die erste Frequenzabweichung Δf1 und die Absolut-Phasenabweichung Δθ zu dem
Empfangssignal Sig(i,q)(nT) aufheben.
-
Der
Multiplizierer 318 korrigiert gleichzeitig die Frequenz
und die absolute Phase des Empfangssignals, indem eine komplexe
Multiplikation des Empfangssignals und der komplexen Sinuswelle
durchgeführt wird,
und gibt das korrigierte Empfangssignal Sig'(i,q)(nT) aus.
-
<Absolut-Phasenabweichungs-Übergang>
-
9 zeigt
eine Grafik, die den chronologischen Übergang (Konvergenz-Geschwindigkeit)
der Absolut-Phasenabweichung jedes Empfangssignals, korrigiert durch
die konventionelle Frequenz-Synchronisationsvorrichtung, und eines
Empfangssignals, korrigiert durch die Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der ersten Ausführungsform
mit dem Bezugssignal, darstellt.
-
9(a) stellt einen Übergang der Absolut-Phasenabweichung
des Signals, erhalten durch die herkömmliche Technik nur der Korrektur
der Frequenzabweichung, dar. Entsprechend der herkömmlichen
Technik wird nur die Frequenzabweichung in der Synchronisationssymbol-Periode
korrigiert, und deshalb werden keine Fluktuationen in der Phase
in der Daten-Symbol-Periode gezeigt, sondern die Absolut-Phasenabweichung ist
an einer unregelmäßigen Position
fixiert.
-
9(b) stellt einen Übergang der Absolut-Phasenabweichung
des Signals, das durch einen Synchronisierer einer späteren Stufe
erhalten ist, der die absolute Phasen-Differenz des Signals in (a)
korrigiert, dar. Hierbei ist, je größer die Absolut-Phasenabweichung
an dem Synchronisationssymbol-Endpunkt ist, desto größer der
Betrag der Zeit, die für
den Synchronisierer erforderlich ist, um die Absolut-Phasenabweichung
zu korrigieren und die Absolut-Phasenabweichung zu einem stabilen
Betriebsbereich zu konvergieren. Der sich ergebende Verlust in der
Zeit führt
zu einer Verschlechterung der Übergangseffektivität.
-
Falls
die Konvergenzzeit übermäßig verringert
wird, um die Verschlechterung der Übergangseffektivität zu vermeiden,
kann ein unterschiedliches Problem entstehen, dass eine Vorrichtung
an einer noch späteren Stufe
nicht in der Lage sein wird, den sich ergebenden, drastischen Fluktuationen
in der Phase zu folgen. Demzufolge ist dabei eine Grenze vorhanden,
wie stark die Konvergenzzeit verringert werden kann.
-
9(c) stellt einen Übergang der Absolut-Phasenabweichung
eines Signals, das entsprechend der Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der ersten Ausführungsform
erhalten ist, dar. Da die absolute Phase der darauf folgenden Daten-Symbole
entsprechend der Absolut-Phasenabweichung, abgeschätzt in der
Synchronisationssymbol-Periode, korrigiert wird, ist die Absolut-Phasenabweichung
extrem niedrig von dem Start der Daten-Symbol-Periode an und wird ungefähr bei der
abgeschätzten
Fehlerabweichung der Frequenz und der absoluten Phase gehalten.
-
<Zusammenfassung der ersten Ausführungsform>
-
Wie
beschrieben worden ist, sind, entsprechend der Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, eine Frequenzabweichung und eine Absolut-Phasenabweichung
eines Signals dazu geeignet, dass sie gleichzeitig unter Verwendung
eines vorgegebenen Symbols korrigiert werden.
-
Da
ein einzelnes Signal, bei dem eine Signal-Wellenform, die eine hohe
Autokorrelationseigenschaft zeigt, mindestens zweimal auftritt,
als das vorbestimmte Symbol verwendet wird, kann ein Verlust in
der Effektivität,
der bei der Übertragung
des Synchronisationssymbol auftritt, verringert werden. Weiterhin
kann, da die gesamte Verarbeitung, die sich auf eine Signal-Korrektur
bezieht, in Zeitfolgen durchgeführt
werden kann, die Frequenzsynchronisationsvorrichtung mit einem relativ
einfachen Aufbau realisiert werden und ist nicht darauf beschränkt, auf
ein spezifisches Übertragungsverfahren,
wie beispielsweise OFDM, angewandt zu werden.
-
Es
ist anzumerken, dass ein Frequenzsynchronisationsverfahren, das
Schritte umfasst, die der Verarbeitung entsprechen, die durch die
Blöcke
des ersten Frequenzsynchronisierers 103 durchgeführt wird,
auch in der vorliegenden Erfindung umfasst ist.
-
<Zweite Ausführungsform>
-
Die
Frequenzsynchronisationsvorrichtung der zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich von der Frequenzsynchronisationsvorrichtung der
ersten Ausführungsform
dahingehend, dass sie hinzugefügte
Halter besitzt, die die erste Frequenzabweichung Δf1 und die
Absolut-Phasenabweichung Δθ halten,
und sie korrigiert das Empfangssignal entsprechend der ersten Frequenzabweichung Δf1 und der
Absolut-Phasenabweichung Δθ, die durch
die Halter gehalten sind.
-
Das
Nachfolgende beschreibt die Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es ist anzumerken, dass die Bauelemente,
die dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind, dieselben
Bezugszeichen wie diese haben, und sie sind aus der nachfolgenden
Beschreibung weggelassen.
-
10 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau der Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform,
zusammen mit einem Teil der drahtlosen Empfangsvorrichtung, die die
höhere
Vorrichtung ist, darstellt. In 10 entspricht
ein erster Frequenzsynchronisierer 115 der Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform.
Zusätzlich
zu dem Aufbau des ersten Frequenzsynchronisierers 103 in
der ersten Ausführungsform
(siehe 1) besitzt der erste Frequenzsynchronisierer 115 einen
Frequenzabweichungs-Halter 401 und einen Absolut-Phasenabweichungs-Halter 402.
-
Der
Frequenzabweichungs-Halter 401 hält die erste Frequenzabweichung Δf1, die durch
den ersten Frequenzabweichungs-Detektor 106 erhalten ist,
und wenn eine neue Frequenzabweichung darauf folgend erhalten wird,
aktualisiert er die gehaltene Frequenzabweichung mit der neuen Frequenzabweichung,
wenn ein absoluter Wert einer Differenz zwischen der gehaltenen
Frequenzabweichung und der neuen Frequenzabweichung größer als
ein vorgegebener Schwellwert ist, und ignoriert die neue Frequenzabweichung
und fährt
damit fort, die vorherige Frequenzabweichung zu halten, wenn der
absolute Wert nicht größer als
der vorgegebene Schwellwert ist.
-
Der
Absolut-Phasenabweichungs-Halter 402 hält die Absolut-Phasenabweichung Δθ, die durch
den Absolut-Phasenabweichungs-Detektor 107 erhalten ist,
und wenn eine neue Absolut-Phasenabweichung erhalten wird, aktualisiert
er die gehaltene Absolut-Phasenabweichung
mit der neuen Absolut-Phasenabweichung, wenn ein Absolutwert einer
Differenz zwischen der gehaltenen Absolut-Phasenabweichung und der neuen
Absolut-Phasenabweichung größer als
ein vorgegebener Schwellwert ist, und ignoriert die neue Absolut-Phasenabweichung
und fährt
damit fort, die vorherige Absolut-Phasenabweichung zu halten, wenn
der Absolutwert nicht größer als
der vorgegebene Schwellwert ist.
-
Die
erste Frequenz-Korrigiereinrichtung 108 wird so modifiziert,
um mit der Frequenzabweichung, die durch den Frequenzabweichungs-Halter 401 gehalten
ist, und der Absolut-Phasenabweichung,
die durch den Absolut-Phasenabweichungs-Halter 402 gehalten
ist, versorgt zu werden. Die erste Frequenz-Korrigiereinrichtung 108 korrigiert
das Empfangssignal, indem gleichzeitig dem Empfangssignal eine Frequenzverschiebung und
eine Phasendrehung gegeben wird, die die Frequenzabweichung und
die Absolut-Phasenabweichung aufhebt,
wie dies in der ersten Ausführungsform
beschrieben ist.
-
In
dem ersten Frequenz-Synchronisierer 103 wird der Korrekturbetrag
des Empfangssignals bei jedem Synchronisationssymbol mit einer neuen,
berechneten Frequenzabweichung und Absolut-Phasenabweichung aktualisiert,
allerdings wird, in dem ersten Frequenz-Synchronisierer 115,
entsprechend dem angegebenen Aufbau, der Korrekturwert des Empfangssignals
nur mit der Frequenzabweichung und der Absolut-Phasenabweichung aktualisiert, wenn
die Sende-Pfad-Eigenschaften in einem relativ großen Umfang
fluktuieren.
-
<Zusammenfassung der zweiten Ausführungsform>
-
Der
Korrekturwert ist, wie beschrieben worden ist, entsprechend der
Frequenzsynchronisationsvorrichtung der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, begrenzt, um so wenige Male, wie dies praktisch
möglich
ist, aktualisiert zu werden.
-
Die
vorliegende Frequenzsynchronisationsvorrichtung ist zur Verwendung
in einer Zwei-Stufen-Struktur
ideal, bei der die vorliegende Frequenzvorrichtung eine grobe Synchronisation
durchführt
und ein Synchronisierer, der an einer späteren Stufe vorgesehen ist,
eine feine Synchronisation durchführt. Obwohl ein Problem in
einem solchen Aufbau eines Verlusts in der Effektivität für den Synchronisierer
einer späteren
Stufe auftritt, um eine feine Synchronisation zu jedem Zeitpunkt
wieder einzurichten, zu dem die vorliegende Frequenzsynchronisationsvorrichtung
den Korrekturwert aktualisiert, wird dieser Verlust vermieden, der
die Anzahl von Malen, für
die die vorliegende Frequenzsynchronisationsvorrichtung den Korrekturwert
aktualisiert, auf so wenig wie praktikabel begrenzt.
-
Die
vorliegende Frequenzsynchronisationsvorrichtung ist auch zur Verarbeitung
von Sende-Rahmen ideal, in denen Synchronisationssymbole unter vorbestimmten
Intervallen eingeschlossen sind. In diesem Fall aktualisiert, während zahlreiche
Gelegenheiten gegeben werden, um einen geeigneten Korrekturwert
zu erhalten, die vorliegende Frequenzsynchronisationsvorrichtung
den Korrekturwert so wenige Male wie möglich, und ist deshalb in der
Lage, sowohl einen hohen Grad einer Genauigkeit in der Synchronisation
beizubehalten als auch den Verlust in der feinen Synchronisation
zu reduzieren.
-
Es
ist anzumerken, dass in einem Frequenzsynchronisationsverfahren,
das Schritte umfasst, die der Verarbeitung entsprechen, die durch
die Blöcke
in dem ersten Frequenz-Synchronisierer 115 durchgeführt werden,
in der vorliegenden Erfindung umfasst sind.
-
<Dritte Ausführungsform>
-
Die
Frequenzsynchronisationsvorrichtung der dritten Ausführungsform
unterscheidet sich von der Frequenzsynchronisationsvorrichtung der
zweiten Ausführungsform
dahingehend, dass sie zusätzlich
einen zweiten Frequenz-Synchronisierer umfasst, der eine Frequenzsynchronisation
entsprechend einem Modulationsverfahren durchführt. Der zweite Frequenz-Synchronisierer
korrigiert die Frequenzabweichung des Empfangssignals, indem, zum
Beispiel, eine Zeitfolge von Informations-Symbolen durch Demodulieren
des Empfangssignals gefunden wird und ein Betrag einer Verschiebung
eines Symbol-Punkts entweder bei jedem einen Symbol oder einer Vielzahl
von Symbolen erfasst wird.
-
Das
Nachfolgende beschreibt die Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der dritten Ausführungsform unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es ist anzumerken, dass die Aufbauelemente,
die dieselben wie in der zweiten Ausführungsform sind, dieselben
Bezugszeichen tragen, und sie sind aus der nachfolgenden Beschreibung
weggelassen.
-
11 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den gesamten Aufbau der Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der dritten Ausführungsform
darstellt, zusammen mit einem Teil der drahtlosen Empfangsvorrichtung,
die die höhere
Vorrichtung ist. In 11 entsprechen der erste Frequenz-Synchronisierer 115 und ein
zweiter Frequenz-Synchronisierer 109 der
Frequenzsynchronisationsvorrichtung der dritten Ausführungsform.
-
Der
zweite Frequenz-Synchronisierer 109 besitzt eine zweite
Frequenz-Korrigiereinrichtung 111,
einen Phasenabweichungs-Detektor 110 und einen zweiten
Frequenzabweichungs-Detektor 112.
-
Die
zweite Frequenz-Korrigiereinrichtung 111 gibt dem Empfangssignal
Sig'(i,q)(nT), das
durch den ersten Frequenz-Synchronisierer 115 korrigiert
ist, eine Frequenzverschiebung, die eine zweite Frequenzabweichung Δf2 aufhebt,
auf die durch den zweiten Frequenzabweichungs-Detektor 112 hingewiesen
ist, und erhält
dadurch ein weiter korrigiertes Empfangssignal Sig''(i,q)(nT), das zu dem Demodulator 113 ausgegeben wird.
-
Der
Phasenabweichungs-Detektor 110 demoduliert das korrigierte
Empfangssignal Sig''(i,q)(nT) in ein Informations-Signal
und erfasst, für
jedes eine Informations-Symbol oder eine Vielzahl von Informations-Symbolen,
eine Phasenabweichung Δθ2 zwischen
einem Symbol-Punkt, der durch das erhaltene Informations-Signal
ausgedrückt
ist, und einem Symbol-Punkt, der sich am nächsten in den Symbol-Punkten
befindet, die entsprechend dem Modulationsverfahren erhalten werden
können.
-
Der
zweite Frequenzabweichungs-Detektor 112 informiert die
zweite Frequenz-Korrigiereinrichtung 111 über die
zweite Frequenzabweichung Δf2,
die der Phasenabweichung Δθ2 entspricht.
-
<Absolut-Phasenabweichungs-Übergang>
-
12 zeigt
eine grafische Darstellung, die einen chronologischen Übergang
(Konvergenz-Geschwindigkeit) der Absolut-Phasenabweichung zwischen
einem Signal, das von der Frequenzsynchronisationsvorrichtung der
dritten Ausführungsform
und dem Bezugssignal erhalten ist, darstellt. Verglichen mit 9(c) wird die Absolut-Phasenabweichung
auch dann verringert, nachdem die Daten-Symbol-Periode startet,
und zwar aufgrund der Wirkung des zweiten Frequenz-Synchronisierers,
und eine Synchronisation wird mit einer noch größeren Genauigkeit realisiert.
-
Weiterhin
würde,
da die Absolut-Phasenabweichung extrem niedrig von dem Start der
Daten-Symbol-Periode an ist, wenn die Absolut-Phasenabweichung von
dem stabilen Betriebsbereich zu dem Beginn der Daten-Symbol-Periode
abweichen würde,
der Betrag der Abweichung minimal sein, und die Zeit, die dazu erforderlich
ist, die Phasenabweichung zurück
zu der stabilen Betriebsrate zu bringen, würde extrem kurz verglichen
mit 9(b) sein.
-
<Zusammenfassung der dritten Ausführungsform>
-
Der
erste Frequenz-Synchronisierer 115 findet, wie beschrieben
worden ist, entsprechend der Frequenzsynchronisationsvorrichtung
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die Frequenzabweichung und die Absolut-Phasenabweichung
für jedes
Synchronisationssymbol und korrigiert das Empfangssignal, um die
Frequenzabweichung und die Absolut-Phasenabweichung aufzuheben.
Der zweite Frequenz-Synchronisierer 109 findet die Frequenzabweichung
bei jedem Informations-Symbol oder jeder Mehrzahl von Informations-Symbolen
unter Verwendung der Kenntnis des Modulationsverfahrens, und korrigiert weiterhin
das korrigierte Empfangssignal, um die Frequenzabweichung aufzuheben.
Deshalb werden Frequenz-Fluktuationen, die in der Daten-Symbol-Periode
entsprechend zu Variationen in den Sende-Eigenschaften auftreten,
feinfühlig
korrigiert, und eine hochzuverlässige
Datenübertragung
wird erreicht.
-
Es
ist anzumerken, dass die beschriebenen Effekte durch einen Aufbau
erhalten werden können,
der aus einer Kombination des ersten Frequenz-Synchronisierers 103,
der in der ersten Ausführungsform
beschrieben ist, und des zweiten Frequenz-Synchronisierers 109,
der in der zweiten Ausführungsform
beschrieben ist, erhalten wird. Ein solcher Aufbau ist auch in der
vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
-
Weiterhin
sind ein Frequenzsynchronisationsverfahren, das Schritte umfasst,
die der Verarbeitung entsprechen, die durch die Blöcke des
ersten Frequenz-Synchronisierers 115 und des zweiten Frequenz-Synchronisierers 109 durchgeführt werden,
und ein Frequenzsynchronisationsverfahren, das die Schritte umfasst, die
der Verarbeitung entsprechen, die durch die Blöcke des ersten Frequenz-Synchronisierers 103 und
des zweiten Frequenz-Synchronisierers 109 durchgeführt werden,
in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
-
<Modifikations-Beispiel des zweiten
Frequenz-Synchronisierers>
-
Ein
Beispiel einer Modifikation des zweiten Frequenz-Synchronisierers
ist ein Aufbau, mit dem eine Frequenzsynchronisation an ein Mehrfachträger-Modulationsverfahren
angepasst wird.
-
13 zeigt
ein funktionales Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau des
zweiten Frequenz-Synchronisierers 116 des Modifikationsbeispiels
darstellt. Hierbei sind Empfangssignale Sig'(i,q)(nT) und Sig''(i,q)(nT)
solche Signale, die durch ein Mehrfachträger-Modulationsverfahren moduliert worden
sind. Der zweite Frequenz-Synchronisierer 116 unterscheidet
sich von dem zweiten Frequenz-Synchronisierer 109 dahingehend,
dass er einen Phasenabweichungs-Detektor 117 und eine Phasenabweichungs-Mittlungseinrichtung 114,
die dem Mehrfachträger-Modulationsverfahren
entsprechen, anstelle des Phasenabweichungs-Detektors 110,
besitzt.
-
Der
Phasenabweichungs-Detektor 117 demoduliert jeden Teilträger des
Empfangssignals Sig''(i,q)(nT), das durch
die zweite Frequenz-Korrigiereinrichtung 111 korrigiert
ist, zu Informations-Signalen und erfasst, für jeden Teilträger, eine
Phasenabweichung Δθ2.1, Δθ2.2, bis Δθ2.N zwischen
einem Symbol-Punkt, der durch das erhaltene Informations-Signal ausgedrückt ist,
und dem am nächsten
liegenden Symbol-Punkt, der dazu geeignet ist, dass er entsprechend
dem Modulationsverfahren in dem bestimmten Teilträger erhalten
wird. Es ist anzumerken, dass N die Teilträger-Zählung ist.
-
Die
Phasenabweichungs-Mittlungseinrichtung 114 findet eine
gemittelte Phasenabweichung über
alle Teilträger.
-
Der
zweite Frequenzabweichungs-Detektor 112 und die zweite
Frequenz-Korrigiereinrichtung 111 korrigieren
die Frequenzabweichung des Empfangssignals Sig'(i,q)(nT) entsprechend der gemittelten
Phasenabweichung, um dadurch das Empfangssignal Sig''(i,q)(nT) zu erhalten.
-
Mit
diesem Aufbau wird, wenn, zum Beispiel, ein Ton-Rauschen auf einem
spezifischen Teilträger
vorhanden ist, der Effekt des Rauschens über alle Teilträger durch
Mittlung der Absolut-Phasenabweichung der Teilträger dispergiert, und deshalb
wird die Gefahr, dass die Frequenz des spezifischen Teilträgers fehlerhaft aufgrund
des Effekts des Rauschens korrigiert werden wird, verringert. Insbesondere
ist, wenn der spezifische Teilträger
ein solcher ist, der entsprechend einem CDMA-(Code Division Multiple
Access)-Verfahren moduliert wird, da das Ton-Rauschen aufgrund einer
Demodulation gespreizt wird, die Möglichkeit, dass korrekte Daten erhalten
werden, hoch, wenn eine fehlerhafte Korrektur vermieden wird.
-
<Vierte Ausführungsform>
-
Hier
wird ein Synchronisationssymbol-Erzeugungsverfahren, das in den
Frequenzsynchronisationsvorrichtungen und den Frequenzsynchronisationsverfahren
der ersten bis dritten Ausführungsform
verwendet wird, beschrieben.
-
Es
ist in Bezug auf die Synchronisations-Wellenform notwendig, dass
sie das Synchronisationssymbol so zusammensetzt, um sowohl eine
starke Autokorrelationseigenschaft als auch ein Spektrum, das innerhalb eines
erwünschten
Frequenzbands fällt,
zu haben. Dies kommt daher, dass die Synchronisations-Wellenform genauer
dann erfasst werden kann, wenn ein Signal, das eine starke Autokorrelationseigenschaft
besitzt, als die Synchronisations-Wellenform verwendet wird. Weiterhin
muss das Spektrum innerhalb des Frequenzbands, das verwendet wird,
fallen, um die Beeinflussung von benachbarten Kanälen zu vermeiden.
-
Das
Nachfolgende beschreibt ein Erzeugungsverfahren, das ein ideales
Synchronisationssymbol durch Ausführen eines Auswahlschritts
eines Auswählens
einer numerischen Folge, die eine starke Autokorrelationseigenschaft
zeigt, eines Synchronisations-Wellenform-Erzeugungsschritts
zum Erzeugen einer Synchronisations-Wellenform von der ausgewählten, numerischen
Folge, und einen Synchronisationssymbol-Erzeugungsschritt eines
Erzeugens eines Synchronisationssymbols, um so die erzeugte Synchronisations-Wellenform mindestens
zweimal einzuschließen,
zeigt.
-
<Auswahlschritt>
-
In
dem Auswahlschritt wird eine numerische Folge, die ein digitales
Signal ausdrückt
und die eine starke Autokorrelationseigenschaft besitzt, ausgewählt.
-
Ein
Beispiel einer solchen numerischen Folge ist ein PN-Code. PN-Code
sind dahingehend bekannt, dass sie starke Autokorrelationseigenschaften
haben, wobei der Barker-Code
ein solcher dieser Code ist. Der Barker-Code ist ein Typ eines PN-Codes,
der eine begrenzte Anzahl von Abgriffen (Taps) besitzt. Dabei sind mehrere
Typen von Barker-Coden
vorhanden, die in Bezug auf die Länge eines Taps variieren, allerdings
kann irgendeiner dieser Code verwendet werden. Es muss die Tatsache
berücksichtigt
werden, dass die Genauigkeit, mit der eine Frequenzabweichung erfasst
werden kann, erhöht
werden kann, wenn ein langer Barker-Code für die Synchronisations-Wellenform
verwendet wird, allerdings wird die Sende-Effektivität verringert,
wenn das Synchronisationssymbol lang ist.
-
<Erzeugungsschritt der Synchronisations-Wellenform>
-
Wenn
die Synchronisations-Wellenform unter Verwendung des ausgewählten PN-Codes
unverändert ausgedrückt wird,
wird sich das Spektrum der Synchronisations-Wellenform über die
Frequenz des gesamten Signalbands spreizen. Wenn ein Signal, das
von dem Spektrum des Hauptsignals abweicht, als das Synchronisationssymbol
verwendet wird, wird eine Interferenz mit dem Spektrum verursacht
werden, das mit dem benachbarten Hauptsignal überlappt. Demzufolge muss das
Signal, das als die Synchronisations-Wellenform verwendet wird, ein schmales
Durchlass-Frequenzband und die erwünschten Frequenzeigenschaften
haben.
-
Aus
diesem Grund wird, in dem Synchronisations-Erzeugungsschritt, die
Synchronisations-Wellenform durch Beseitigen von Hochfrequenz-Komponenten
außerhalb
des erwünschten
Bands von einem digitalen Signal, das durch die numerische Folge
ausgedrückt
ist, deren Abtast-Frequenz so behandelt wird, dass sie die Hälfte oder
geringer als die erwünschte
Bandbreite ist, erzeugt. Demzufolge ist die Aufgabe diejenige, eine
Synchronisations-Wellenform zu erhalten, deren Hauptkeule des Frequenz-Spektrums
innerhalb des erwünschten
Bands fällt,
und von der eine Seitenkeule, die die Frequenzschleifen-Rückwärtskomponente
außerhalb
des erwünschten
Bands ist, beseitigt wird.
-
Als
ein Beispiel eines spezifischen Verfahrens zum Erhalten einer Signal-Wellenform
so, dass deren Hauptkeule des Frequenz-Spektrums innerhalb des erwünschten
Bands fällt,
kann jeder Chip der PN-Folge einmal oder mehrere Male wiederholt
werden, um eine neue Folge zu erzeugen. Durch Wiederholen jedes Chips
auf diese Art und Weise drückt
die ursprüngliche
PN-Folge ein Signal aus, das entlang einer Zeitachse aufgetragen
ist.
-
14 stellt
die Konfiguration eines Synchronisationssymbols dar, in dem jeder
Chip in einer PN-Folge wiederholt worden ist. 14 zeigt,
dass ein Rahmen aus einem Synchronisationssymbol und einer Mehrzahl
Daten-Symbolen zusammengesetzt ist, dass das Synchronisationssymbol
aus einer Mehrzahl Wellenformen zusammengesetzt ist und dass die
Wellenform aus (a) oder (b) zusammengesetzt ist. In 14 drückt (a)
einen Fall aus, bei dem eine PN-Folge, die eine Tap-Zählung m
besitzt, als die Synchronisations-Wellenform verwendet wird, und (b) drückt einen
Fall aus, bei dem jeder Chip N Mal auftritt.
-
Weiterhin
zeigen in 15, (a) und (b) jeweilige
Autokorrelationseigenschaften dann, wenn (a) und (b) in 14 als
die Synchronisations-Wellenform verwendet werden. 15 zeigt,
dass, in sowohl (a) als auch (b), ein Autokorrelations-Peak an einem
Punkt auftritt, wo sich die Signale überlappen, und dass die Autokorrelationseigenschaft
stark ist. Es ist anzumerken, dass (b) in 15 zeigt,
dass der Peak über
mehrere Abtastungen auftritt, da jeder Chip mehrere Male wiederholt
wird. Allerdings tritt der maximale Wert an einem Punkt in diesem
Fall ebenso auf. Auch bedeutet eine verlängerte Zeit auf der Zeitachse
ein verschmälertes Frequenzband
auf der Frequenzachse. Deshalb kann die Breite des Spektrums eines
Signals, das aus einer Mehrzahl jedes Chips zusammengesetzt ist,
durch eine Erhöhung
der Anzahl von Wiederholungen verringert werden kann. Durch Wiederholen
jedes Chips der PN-Folge auf diese Art und Weise kann die Breite
des Spektrums so eingestellt werden, dass sie schmal ist.
-
16(a) bis (c) zeigen schematische Diagramme,
die darstellen, wie sich das Spektrum durch Wiederholen jedes Chips ändert. 16(a) stellt den Bereich des Spektrums
dar, wenn die PN-Folge ohne Änderung
als die Synchronisations-Wellenform verwendet wird, und zeigt, dass
sich das Spektrum über
das gesamte, nutzbare Frequenzband ausbreitet. Weiterhin stellt 16(b) den Bereich des Spektrums dar, wenn
ein Signal, in dem jeder Chip der PN-Folge wiederholt wird, als
die Synchronisations-Wellenform verwendet wird. Der Bereich des
Spektrums ist kleiner als derjenige von 16(a). 16(c) stellt ein spezifisches Beispiel des
Spektrums dar. Diese Zeichnung zeigt, dass die Hauptkeule des Spektrums
innerhalb des erwünschten Frequenzbands
fällt.
Durch Erhöhen
der Anzahl von Wiederholungen jedes Chips wird der Frequenzbereich der
Hauptkeule reduziert.
-
Weiterhin
wird die Breite des Frequenzbands, das verwendet ist, verringert,
wenn eine Wellenform, bei der jeder Chip der PN-Folge mehrere Male
wiederholt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, verwendet wird,
allerdings verbleiben die Seitenkeulen groß verglichen mit dem anderen
Rauschen, und dergleichen (16(c)).
Dies kann die gesamte Präzision
verringern, da sich eine Interferenz mit anderen Kanälen erhöht, und
kann eine erhöhte
Rest-Frequenzabweichung verursachen. Eine Rest-Frequenzabweichung
bezeichnet eine Frequenzabschätzungsabweichung,
die dann auftritt, wenn kein Rauschen enthalten ist.
-
Aus
diesem Grund kann ein LPF (Tiefpassfilter) so ausgelegt werden,
um eine Synchronisations-Wellenform zu erhalten, von der die Seitenkeulen
beseitigt worden sind, und die Frequenzeigenschaften können weiterhin
durch Verringern der Signalpegel außerhalb des erwünschten
Frequenzbands verbessert werden. Hierbei kann der LPF unter Verwendung
eines üblichen
Verfahrens, wie beispielsweise ein Cosinus-Roll-Off, ausgelegt werden.
Auf diese Art und Weise kann, unter Verwendung eines Signals, das
durch den LPF als die Synchronisations-Wellenform hindurchgeführt ist,
eine Synchronisations-Wellenform, die die erwünschten Frequenzeigenschaften
besitzt, erhalten werden.
-
Die 16(d) und (e) stellen dar, wie sich das
Spektrum der Synchronisations-Wellenform
entsprechend der beschriebenen Verarbeitung ändert. 16(d) stellt
Frequenzeigenschaften eines LPF dar, der eine Cutoff-Frequenz Fc
besitzt. Das Spektrum des Signals, das durch Wiederholen jedes PN-Signals,
dargestellt in 16(c), erhalten ist,
wird so, wie dies in 16(e) dargestellt
ist, indem es durch den LPF hindurchführt. Eine Synchronisations-Wellenform,
die nicht benachbarte Kanäle
beeinflusst, kann durch Abschneiden von Bandteilen höher als
diese Cutoff-Frequenz Fc erhalten werden.
-
<Synchronisationssymbol-Erzeugungsschritt>
-
In
dem Synchronisations-Erzeugungsschritt wird das Synchronisationssymbol
erzeugt, indem die Synchronisations-Wellenform, die in dem vorstehend
erwähnten
Schritt erhalten ist, zweimal eingeschlossen wird.
-
In
dem Vorstehenden verbleiben Fluktuationen zu dem Beginn und dem
Ende der Synchronisations-Wellenform, nachdem durch den LPF hindurchgeführt ist,
als eine Verlängerung
des LPF. Aus diesem Grund werden, wenn die Synchronisations-Wellenform
wiederholt wird, die durch den LPF hindurchgeführt ist, die Fluktuationen
der darauf folgenden und vorherigen Synchronisations-Wellenformen
einer bestimmten Synchronisations-Wellenform mit der bestimmten Wellenform überlappen
(17(a)), was möglicherweise eine Verschlechterung
in der Präzision
der Erfassung der Frequenzabweichung verursacht. Um dieses Problem
zu lösen,
können
der Beginn und das Ende jeder Synchronisations-Wellenform Null sein,
um dadurch den beschriebenen Effekt in der Wiederholung zu verringern.
Dies ist in 17(b) und (c) dargestellt.
Die Synchronisations-Wellenform kann, wie in 17(b) dargestellt
ist, so wiederholt werden, dass sich die Synchronisations-Wellenformen
zueinander exakt benachbart befinden, allerdings nicht überlappen,
oder, wie in 17(c) dargestellt ist,
wiederholt vollständig
voneinander entfernt sind.
-
<Zusätzliche
Anmerkungen>
-
Der
Synchronisationssymbol-Generator 302 in dem Korrelator 301 erzeugt
ein Bezugssignal, das eine Wellenform ausdrückt, die identisch zu der Synchronisations-Wellenform
ist, die auf diese Art und Weise erzeugt ist. Hierbei kann der Synchronisationssymbol-Generator 302 das
Bezugssignal mit derselben quantisierten Bit-Zählung wie die Synchronisations-Wellenform
in dem Empfangssignal erzeugen, oder kann das Bezugssignal mit einer
niedrigeren, quantifizierten Bit-Zählung wie die Synchronisations-Wellenform
erzeugen (zum Beispiel angenähert
mit einer ganzen Zahl). Gerade mit einer solchen Annäherung wird
dabei kein Effekt in Bezug auf die Genauigkeit der Frequenzabschätzung vorhanden
sein, da sich der Frequenzsynchronisierer und das Frequenzsynchronisationsverfahren
der vorliegenden Erfindung auf die Größe (Peak) der Korrelation konzentrieren,
allerdings nicht auf den Wert der Korrelation. Eine solche Annäherung ermöglicht,
dass der tatsächliche
Maßstab
der Schaltung verringert wird.
-
<Anwendung des Signal-Übertragungsverfahrens>
-
Ein
Synchronisationssymbol, das durch Erzeugen einer Synchronisations-Wellenform
und durch Wiederholen der Synchronisations-Wellenform entsprechend
dem beschriebenen Verfahren erhalten ist, ermöglicht, dass eine Frequenzsynchronisation
durchgeführt
werden kann, ohne mit benachbarten Kanälen in Wechselwirkung zu treten.
-
Weiterhin
kann, durch Kombinieren des beschriebenen Synchronisationssymbol-Erzeugungsverfahrens
und des Frequenz-Synchronisationsverfahrens, das in irgendeiner
der ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben
ist, ein Signal-Übertragungsverfahren,
das die Charakteristika beider Verfahren besitzt, erhalten werden.
Ein solches Signal-Übertragungsverfahren
ist auch in die vorliegende Erfindung eingeschlossen.
-
Industrielle
Anwendbarkeit
-
Die
Frequenzsynchronisationsvorrichtung und das Frequenzsynchronisationsverfahren
der vorliegenden Erfindung können
zum Angleichen von Signalen, die durch eine drahtlose oder verdrahtete
Datenübertragung
empfangen sind, in, zum Beispiel, einer drahtlosen Empfangsvorrichtung,
einem Digital-Fernseh-Sendeempfänger,
einem Digital-CATV-Empfänger, einem
drahtlosen LAN-Adapter oder einem Mobil-Informations-Endgerät, das eine
Datenübertragung-
oder Sendeempfangsfunktionen besitzt, verwendet werden.
