DE69831190T2 - Verfahren und Einrichtung zur Schätzung der Frequenzverschiebungen eines von einem Mobiltelefondemodulator empfangenen Signals - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Schätzung der Frequenzverschiebungen eines von einem Mobiltelefondemodulator empfangenen Signals Download PDF

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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schätzen des Frequenz-Offsets, insbesondere für einen Mobiltelephon-Demodulator.
  • Die Frequenzmodulation ist die Modulationstechnik, die in Mobilfunksystemen am umfassendsten verwendet wird.
  • Bei der Frequenzmodulation enthalten die Signale all ihre Informationen in der Phase oder der Frequenz des Trägers.
  • Um die Daten zurückzugewinnen, muss der verwendete Demodulator die Phase oder die Frequenz des Signals schätzen. Falls die Trägerfrequenz nicht genau die erwartete Frequenz ist (infolge einer Frequenzdifferenz zwischen den Frequenzen der Oszillatoren des Senders und des Empfängers), kann dies zu einer Ungenauigkeit führen und deshalb die Fehlerrate des Demodulators vergrößern.
  • Es wird im Folgenden angenommen, dass der Oszillator des Empfängers perfekt ist, dass jedoch der Oszillator des Senders unvollkommen ist. In der Realität sind beide unvollkommen.
  • Eines der größten Probleme bei Funksystemen ist das der Verringerung des Einflusses des Frequenzfehlers des empfangenen Signals, indem er lokal kompensiert wird.
  • Um die Gesamtsystemkosten zu verringern, verwenden die Hersteller in der Tat nur ungern Oszillatoren, die genau und deshalb teuer sind.
  • Es gibt normalerweise zwei Arten, um den Frequenzfehler des Trägers zu kompensieren:
    • a) die Frequenz des Oszillators des Empfängers wird geändert, um sie an die Frequenz des Trägers anzupassen.
  • Dies umfasst eine externe Kompensation unter Verwendung eines VTCXO;
    • b) die Frequenz wird direkt innerhalb des Demodulators korrigiert. Dies umfasst deshalb die interne Kompensation.
  • In beiden Fällen ist es notwendig, einen guten Schätzwert des Frequenzfehlers in einer wahrscheinlich unvollkommenen Umgebung (geringer Rauschabstand) in einer ziemlich kurzen Zeit zu erhalten.
  • Außerdem muss der Empfänger, falls er nacheinander Signale von verschiedenen Sendern empfängt, häufig neue Frequenzfehler schätzen.
  • In diesem Fall muss die Frequenzfehler-Schätzeinrichtung einen zuverlässigen Schätzwert anhand einer sehr kleinen Anzahl von Abtastungen liefern.
  • Das Dokument EP 0 533 208 A2 beschreibt ein Verfahren, um ein mehrphasiges analoges PSK-IF-Signal kohärent zu erfassen, das die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines digitalen Basisbandsignals, Multiplizieren dieses digitalen Basisbandsignals mit einem lokalen Signal, Eingeben des erhaltenen Signals in mehrere einzeln abgestimmte Filter, die gestaffelte Abstimmfrequenzen besitzen, wobei diese Filter ein resultierendes Signal, ein Frequenzfehlersignal und einen Korrelationskoeffizienten erzeugen, Auswählen eines der resultierenden Signale und Erzeugen eines reproduzierten Trägers durch das Teilen dieses resultierenden Signals.
  • Das Dokument EP-0 252 500 beschreibt einen 8-phasigen Phasenumtastungsdemodulator, der einen Transversalentzerrer, der ein Transversalfilter und einen Generator für ein Anzapfungs-Verstärkungssteuersignal enthält, erste Mittel, um das entzerrte Signal kohärent zu demodulieren, zweite Mittel, um mehrere Fehlersignale zu erzeugen, dritte Mittel, um die Fehlersignale zu empfangen und um zu bestimmen, ob ein Signalpunkt des 8-phasigen phasenmodulierten Signals verwendbar ist, um den Transversalentzerrer zu steuern, vierte Mittel, um eine Asynchronität des Demodulators zu erfassen, fünfte Mittel, die mit den vierten Mitteln verbunden sind und den Generator für ein Anzapfungs-Verstärkungssteuersignal steuern, wenn die vierten Mittel eine Asynchronität des Demodulators angeben, umfasst.
  • Das Dokument EP-0 564 361 bezieht sich auf eine Demodulationsvorrichtung für ein durch die pi/4-QPSK-Modulationstechnik auf zwei Quadraturachsen moduliertes Signal, die zwei phasenverschobene Konstellationen abwechselnd verwendet. Diese Vorrichtung umfasst einen spannungsgesteuerten Oszillator, der ein lokales Signal mit der Trägerfrequenz bereitstellt, Demodulationsmittel, die die Phasen- und Quadraturkomponenten P bzw. Q des demodulierten empfangenen Signals bereitstellen, und Phasenverriegelungsmittel, die ein Steuersignal erzeugen, um den Oszillator zu steuern. Die Phasenveiegelungsmittel umfassen Mittel, um die Polarität im Tempo mit dem Abwechseln der Konstellationen abwechselnd umzukehren und um das Steuersignal bereitzustellen, um den Oszillator zu steuern.
  • Das Dokument EP-01 08358 beschreibt einen Phasendemodulator, der einen ersten Phasendetektor, der eine modulierte Trägerwelle empfängt, eine variable Phasenschiebersteuerung durch ein Steuersignal, einen zweiten Phasendetektor, der die modulierten Trägerwellen empfängt und mit dem variablen Phasenschieber in Beziehung steht, A/D-Umsetzer für die Mehramplituden-Unterscheidungsausgänge der ersten und zweiten Phasendetektoren; und Logikmittel, um die Ausgangssignale des A/D-Umsetzers zu verarbeiten und um ein Orthogonalitätsfehlersignal als das Steuersignal bereitzustellen, umfasst.
  • Der Aufsatz "A comparison study of low bit rate DE-QPSK and TCM 8-PSK fully digital demodulators over a land mobile satellite link" stellt die Leistung eines anderen digitalen trelliscodierten (TMC) kohärenten 8-PSK-Demodulators dar, der über einen mobilen Satellitenkanal arbeitet.
  • Der Aufsatz "VLSI implemented 60 Mb/s QPSK/OQPSK barst digital demodulator for radio application" stellt einen vollständig digitalen Hochgeschwindigkeits-Vierphasenumtatungs-Offset-QPSK-Burst-Demodulator (Hochgeschwindigkeits-QPSK-OQPSK-Burst-Demodulator) für Funkanwendungen dar, der auf einer 0,5-μm-Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-Master-Slice-Größtintegrationsschaltung (0,5-μm-CMOS-Master-Slice-VLSI) implementiert worden ist.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine sehr effiziente Frequenzfehler-Schätzeinrichtung zu erzeugen, die mit einem differentiellen Phasendemodulator verwendet wird.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Frequenzfehler-Schätzeinrichtung zu erzeugen, die für einen π/4-QPSK-Demodulator besonders gut geeignet ist, der eine Vierzustands-Phasenmodulation mit einem Sprung von π/4 besitzt, der für Funkanwendungen, wie z. B. PHS- und PDC-Mobiltelephone, gewidmet ist.
  • Die Erfindung bezieht sich deshalb auf ein Verfahren zum Schätzen des Frequenz-Offsets in einem Signal, das von einem Demodulator eines Mobiltelephongeräts empfangen wird. Das Verfahren ist durch das Merkmal des Anspruchs 1 charakterisiert.
  • Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Schätzvorrichtung entsprechend Anspruch 3.
  • Die Erfindung wird mit Hilfe der folgenden Beschreibung, die nur beispielhaft gegeben wird, und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung deutlicher verstanden, worin:
  • 1 eine graphische Darstellung ist, die die Phasenpunkte einer QPSK-Modulation repräsentiert;
  • 2 eine graphische Darstellung ist, die zu der in 1 ähnlich ist und den Einfluss des Frequenz-Offsets auf die differentielle QPSK-Demodulation zeigt;
  • 3 eine graphische Darstellung ist, die die Wirkung des Frequenzfehlers auf die phasengleiche Komponente I des Signals in der π/4-QPSK-Modulation repräsentiert;
  • 4 ein Histogramm des Signals I ist;
  • 5 eine graphische Darstellung ist, die das Histogramm von I in einer verrauschten Umgebung ohne Frequenzfehler repräsentiert;
  • 6 eine graphische Darstellung ist, die das Histogramm von I in einer verrauschten Umgebung mit Frequenzfehler repräsentiert;
  • 7 eine graphische Darstellung ist, die den Einfluss des Frequenz-Offsets auf den Qualitätsschätzwert repräsentiert; und
  • 8 ein Blockschaltplan der Schaltung für das Schätzen des Frequenz-Offsets gemäß der Erfindung ist.
  • In der folgenden Beschreibung wird zuerst der Einfluss des Frequenzfehlers auf den Wert der Phase der demodulierten Abtastungen erklärt.
  • Dann wird das Prinzip der Erfindung beschrieben.
  • Schließlich wird die Frequenzfehler-Schätzeinrichtung, die in PHS-Mobiltelephonanwendungen verwendet wird, beschrieben.
  • Der Einfluss des Frequenzfehlers wird zuerst untersucht, indem die PSK-Modulation untersucht wird.
  • In dem Fall der Phasenmodulation sind die Informationen in der Phase des Signals enthalten: U(t) = Acos(2πf0t + ϕ(t)),wobei
    U(t) das modulierte Signal ist,
    f0 die Trägerfrequenz ist und
    ϕ(t) die Phase des Signals als eine Funktion der Informationen ist.
  • Am Abtastpunkt gehört ϕ(kT) im Allgemeinen zu einer bestimmten Gruppe möglicher Werte.
  • 1 zeigt vier Phasenpunkte der QPSK-Modulation.
  • Nun wird der Einfluss des Frequenzfehlers betrachtet.
  • Es gibt im Prinzip zwei Wege, um das Signal zu demodulieren:
    • a) Multiplizieren des empfangenen Signals mit einer internen Frequenz, die auf die erwartete Trägerfrequenz abgestimmt ist, (kohärente Demodulation),
    • b) Multiplizieren des empfangenen Signals mit dem ein Symbol davor gespeicherten selben Signal (differentielle Demodulation).
  • Im Fall der kohärenten Demodulation wird das Folgende erhalten: M(t) = Acos(2πf1t + ϕ(t)) × Bcos(2πf0t + ϕ0),wobei – M(t) der erste Schritt in der Demodulation ist,
    – f0 die Trägerfrequenz ist,
    f1 die um einen Frequenzfehler vergrößerte Trägerfrequenz ist (f1 = fo + ferror),
    ϕ(t) die Phase des Signals als eine Funktion der Informationen ist und
    ϕ0 die Anfangsphase des internen Signals ist.
  • Um die Schreibweise zu vereinfachen, wird angenommen, dass ϕ0 = 0 gilt. M(t) = AB[cos(2π(f1 + f0)t + ϕ(t)) + cos(2π(f1 – f0)t + ϕ(t))] = X + Z
  • Der erste Ausdruck X wird im Demodulator gefiltert.
  • Der zweite Z Ausdruck enthält die Informationen.
  • Wenn es keinen Fehler in der Frequenz des Senders gibt, gilt Z = cos(ϕ(t)). Wenn es einen Fehler in der Frequenz des Senders gibt, gilt Z = cos(2πferrort + ϕ(t)).
  • Im Fall der inkohärenten differentiellen Demodulation wird die folgende Gleichung erhalten: M(t) = Acos(2πf1t + ϕ(t))·Bcos(2πf1(t + T) + ϕ(t + T)),worin
    • – M(t) der erste Schritt in der Demodulation ist,
    • – f1 die Trägerfrequenz plus ein Frequenzfehler ist (f1 = fϕ + ferror),
    • – ϕ(t) die Phase des Signals ist, die von den Informationen abhängig ist, und
    • – T die Periode des Symbols: M(t) = AB[cos(2πf1(2t + T) + ϕ(t)) + ϕ(t + T)) + cos(2πf1T + ϕ(t + T) – ϕ(t))] = X + Zist.
  • Der erste Ausdruck X wird im Demodulator gefiltert.
  • Der zweite Ausdruck Z enthält die Informationen.
  • Wenn es keinen Fehler in der Frequenz des Senders gibt, gilt Z = cos(2πf0T + ϕ(t + T) – ϕ(t)).
  • f0 und T werden üblicherweise so gewählt, dass T = n × 1/fϕ gilt.
  • In diesem Fall gilt Z = cos(ϕ(t)).
  • Wenn es einen Fehler in der Frequenz des Senders gibt, gilt: Z = cos(2πferrorT + ϕ(t + T) – ϕ(t)), Z = cos(ϕe + ϕ(t + T) – ϕ(t)),wobei ϕe ein auf den Frequenzfehler zurückzuführender konstanter Phasenfehler ist.
  • Der Einfluss des Frequenz-Offsets im Fall der inkohärenten Demodulation ist folglich ein konstanter Phasenfehler.
  • Dieser Phasenfehler kann leicht korrigiert werden.
  • Die Rolle der Frequenz-Offset-Fehlerschätzeinrichtung besteht darin, einen Schätzwert von ϕe so schnell wie möglich und mit der besten Zuverlässigkeit zu liefern, sogar in einer im hohen Grade ungünstigen Umgebung.
  • Der Einfluss des Frequenz-Offsets auf die differentielle PSK-Demodulation ist in 2 dargestellt.
  • Die allgemeine Verwendung einer Frequenz-Offset-Schätzeinrichtung wird nun beschrieben.
  • Ein normaler Demodulator berechnet die phasengleichen und Quadraturkomponenten I und Q des Signals, um die Daten zurückzugewinnen.
  • Deshalb wird die Wirkung der Frequenz-Offset-Schätzeinrichtung auf die Signale I und Q erklärt.
  • Das Prinzip bleibt jedoch dasselbe, falls der Demodulator die Phase des Signals oder eine weitere monotone Funktion der Phase direkt schätzt.
  • Als Beispiel wird die π/4-QPSK-Modulation verwendet, die z. B. in PHS-, PDC-, PACS-Systemen verwendet wird.
  • Das Prinzip ist bei anderen differentiellen Demodulationen des PSK-Typs dennoch gültig.
  • Die Frequenz-Offset-Schätzeinrichtung verwendet den Fehler zwischen der Abtastung (der weiße Punkt in 2) und der idealen Abtastung (der graue Punkt).
  • Dieser Fehler wird als ε bezeichnet.
  • Wie 3 deutlich entnommen werden kann, kann im Fall des Schätzens von I und Q entnommen werden, dass das Vorzeichen des Einflusses eines Frequenz-Offsets von dem Quadranten abhängig ist, in dem die Abtastung liegt.
  • Falls die Abtastung im grauen Abschnitt liegt, beträgt der Fehler in I +ε.
  • Falls die Abtastung im weißen Abschnitt liegt, beträgt der Fehler –ε.
  • Die Wirkung des Frequenzfehlers auf die Komponente I ist in 3 dargestellt.
  • Es wird im Folgenden angenommen, dass das Vorzeichen kompensiert wird, sodass der Einfluss des Frequenzfehlers ungeachtet der Abtastung immer ε ist.
  • Im Fall der π/4-QPSK-Modulation ist das Histogramm von I (oder Q) mit oder ohne Offset unter perfekten Bedingungen in 4 dargestellt.
  • Dies erklärt, warum eine normale Offset-Schätzeinrichtung den Mittelwert des Fehlers ε verwendet, um einen Schätzwert des Frequenzfehlers zu erhalten. Dieser Schätzwert wird im Folgenden als FO-RAW = Mittelwert(ε) bezeichnet.
  • Im Fall einer ungünstigen Umgebung, z. B. beim Vorhandensein von (additivem) weißem Gaußcchen Rauschen (AWGN), wird das Histogramm von I größer, wobei Demodulationsfehler auftreten, insbesondere im Fall eines Frequenz-Offset-Fehlers.
  • 5 zeigt das Histogramm der phasengleichen Komponente I in einer verrauschten Umgebung und ohne Frequenzfehler.
  • Wenn eine fehlerhafte Demodulation auftritt, wird der Fehlerschätzwert ε außerdem fehlerhaft.
  • In 6 ist ε1 der wahre Fehler in den "dunklen" Abtastungen.
  • Infolge der fehlerhaften Demodulation ist der Fehlerschätzwert jedoch ε2.
  • 6 zeigt das Histogramm der von I in einer verrauschten Umgebung mit einem Frequenzfehler.
  • Infolge dieser Fehler ist der Schätzwert FO-RAW kleiner als der, der erwartet wird.
  • Der Fehler in FO-RAW nimmt mit dem Frequenzfehler und der Menge des Rauschens zu.
  • Es ist deshalb ersichtlich, dass der Schätzwert FO-RAW vom Frequenz-Offset und außerdem von der Qualität des empfangenen Signals abhängt. FO-RAW = FO-RAW(Frequenz-Offset, Qualität)
  • Nun wird der Qualitätsschätzwert beschrieben.
  • Es ist ersichtlich, dass es wichtig ist, die Qualität des Signals zu bewerten, um einen zuverlässigen Schätzwert des Frequenz-Offsets zu erhalten.
  • Der übliche Weg, die Qualität eines Signals zu schätzen, besteht darin, die Varianz des Signals zu bewerten, d. h. den Mittelwert des Absolutwerts des Phasenfehlers zu bewerten, der als Q-RAW = Mittelwert(ε) bezeichnet wird.
  • In dieser Schätzeinrichtung ist der Einfluss eines Demodulationsfehlers nicht so bedeutend, weil der Absolutwert verwendet wird.
  • Sogar in einer im hohen Grade günstigen Umgebung muss jedoch der Schätzwert Q-RAW zwangsläufig mit dem Frequenz-Offset zunehmen.
  • In dem Fall eines großen Frequenz-Offsets liefert Q-RAW einen hohen Wert, selbst wenn die Qualität des Signals sehr gut ist.
  • 7 zeigt den Einfluss des Frequenz-Offsets auf den Qualitätsschätzwert.
  • Das Ergebnis des Vorhergehenden ist, dass der Schätzwert Q-RAW von der Qualität des Signals und außerdem vom Frequenzfehler abhängt. Q-RAW = Q-RAW(Frequenz-Offset, Qualität)
  • Gemäß der Erfindung werden die Frequenz-Offset-Informationen, die in den beiden Signalen FO-RAW und Q-RAW enthalten sind, verwendet, wobei die Qualitätsinformationen entfernt werden.
  • Um dies auszuführen, ist es notwendig, die folgende Funktion Ω zu bewerten. Ω(FO-RAW, Q-RAW) = Frequenz-Offset.
  • Eine Näherung von Ω wird unter Verwendung eines ROM-Speichers ausgeführt. Der ROM-Speicher kann selbstverständlich durch kombinatorische Logik synthetisiert sein, um eine effizientere Ausführungsform zu erhalten.
  • Um den ROM-Speicher zu programmieren, gibt es zwei Arten, die Funktion Ω zu bewerten, d. h., die besten Koeffizienten zu berechnen, die im ROM zu speichern sind.
  • Ω kann direkt unter Verwendung der Systemgleichungen berechnet werden.
  • In diesem Fall ist alles, was getan werden muss, die Funktion Ω entsprechend den möglichen Werten von Q-RAW und FO-RAW zu quantifizieren.
  • In den meisten Fällen ist es schwierig, die Funktion Ω explizit zu definieren, insbesondere wenn ein Versuch unternommen wird, die Wirkung des Rauschens zu berücksichtigen.
  • Die Koeffizienten könnten durch Simulation oder durch Experimentieren berechnet werden.
  • Der beste Art besteht darin, den Frequenzfehler für jede Prüfung n in einer Folge von Prüfungen auf einem bestimmten bekannten Wert beliebig zu fixieren.
  • Es sei δn der Frequenzfehler während der Prüfung Nummer n.
  • Für diese Prüfung Nummer n seien FO-RAWn und Q-RAWn die entsprechenden Werte von FO-RAW und Q-RAW.
  • Ω(FO-RAW, Q-RAW) ist durch den Mittelwert aller δn definiert, sodass FO-RAW = FO-RAWn und Q-RAW = Q-RAWn gilt.
  • In dem Fall eines differentiellen π/4-QPSK-Demodulators (Vierzustands-Phasenmodulation mit einem Sprung von π/4) ist die Erfindung wie folgt implementiert.
  • Der Demodulator versieht die Frequenz-Offset-Schätzeinrichtung mit einem Schätzwert der phasengleichen und Quadraturkomponenten I und Q des Signals, das er empfangen hat.
  • Diese Komponenten I und Q werden mit den Komponenten I0 und Q0 der idealen Position verglichen.
  • Der Fehler ε in I wird dann geschätzt und korrigiert, um die Variation im Vorzeichen entsprechend dem Wert Q der Abtastung zu entfernen, wie am Anfang der Beschreibung angegeben worden ist.
  • Die Schätzwerte FO-RAW und Q-RAW werden über die Menge der verfügbaren Abtastungen berechnet.
  • Bei nur 12 Abtastungen erhält die Ausführungsform selbst in einer ungünstigen Umgebung ein sehr gutes Ergebnis.
  • nFO-RAW und nQ-RAW sind die Anzahl der in FO-RAW bzw. Q-RAW verwendeten Bits, nfreq.offset ist die Anzahl der Bits im Schätzwert des Frequenz-Offsets.
  • Die Gesamtgröße des ROM ist: ROM-Größe = 2(nFO-RAW + nQ-RAW)·nfreq.offset
  • Der ROM-Speicher kann durch eine Logikschaltung ersetzt sein. In diesem Fall kann die Größe der Ausführungsform aufgrund der Redundanz und der Symmetrie in Ω beträchtlich verbessert werden.
  • Die Schaltung zum Schätzen des Frequenz-Offsets gemäß der Erfindung ist in 8 dargestellt.
  • Sie umfasst eine Fehlerberechnungsschaltung 1, die an ihren Eingängen die Signale I, Q, die aus dem gesendeten Signal entnommen werden, und I0, Q0, die der idealen Phase entsprechen, empfängt.
  • Die Schaltung 1 ist an ihrem Ausgang direkt mit einem ersten Addierer 2 und über eine Schaltung 4 zum Bilden des Absolutwerts ABS des Fehlersignals ε, das am Ausgang der Fehlerberechnungsschaltung 1 erscheint, mit einem zweiten Addierer 3 verbunden.
  • Der Ausgang des ersten Addierers 2 ist mit einer FO-RAW-Schaltung 5 verbunden, die dazu vorgesehen ist, n FO-RAW-Bits von den verfügbaren FO-RAW-Bits zu erfassen.
  • Der Ausgang des zweiten Addierers 3 ist mit dem Eingang einer Q-RAW-Schaltung 6 verbunden, die dazu vorgesehen ist, n Q-RAW-Bits von den verfügbaren Q-RAW-Bits zu erfassen.
  • Die Ausgänge des ersten und des zweiten Addierers 2 und 3 sind außerdem über entsprechende Ein-Symbol-Verzögerungsschaltungen 7, 8 auf die zweiten Eingänge zurückgeschleift.
  • Die Ausgänge der Schaltungen 5 und 6 sind mit den entsprechenden Adresseneingängen eines ROM-Speichers 10 verbunden, der in der oben angegebenen Weise programmiert ist und der die Mittel zum Modellieren der Funktion Ω(FO-RAW, Q-RAW) bildet.
  • Das Frequenz-Offset-Signal erscheint am Ausgang dieses ROM-Speichers.
  • Es wird angemerkt, dass dieselbe Ausführungsform verwendet werden kann, um einen Qualitätsschätzwert zu erhalten, der vom Frequenzfehler unabhängig ist.
  • Bestimmte durch die Schaltung zum Schätzen des Frequenz-Offsets gemäß der Erfindung gelieferte Ergebnisse sind im Folgenden angegeben.
  • In dem Fall der Ausführungsform in 8 ist das Ergebnis des Frequenz-Offsets mit einer Genauigkeit von 3 ppm gegeben.
  • Der Anwendungsbereich beträgt –9 ppm bis 9 ppm.
  • Das Verfahren und die Vorrichtung zum Schätzen des Frequenz-Offsets, die gerade beschrieben worden sind, sind für Funkanwendungen besonders gut geeignet, die durch eine kurze Lernfolge und eine ungünstige Kommunikationsumgebung gekennzeichnet sind.
  • Der Algorithmus schätzt zuerst den Mittelwert des Phasenfehlers des demodulieren Signals und seine Varianz.
  • Aufgrund dieser zwei statistischen Parameter und der Beteiligung des ROM-Speichers oder der kombinatorischen Logik wird ein im hohen Grade zuverlässiger Schätzwert des Frequenz-Offsets mit Mitteln erhalten, die einen sehr niedrigen Grad der Komplexität besitzen.
  • Die Effizienz des Verfahrens und der Vorrichtung der Erfindung machen es möglich, die Frequenz innerhalb eines Pakets zu korrigieren und nicht auf das nächste Datenpaket zu warten, um den Schätzwert anzuwenden.
  • Diese Eigenschaft ist im Fall des Demodulierens mehrerer Basisstationen, die verschiedene Frequenz-Offsets besitzen, im hohen Grade vorteilhaft.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Schätzen des Frequenz-Offsets in einem Signal, das von einem Demodulator eines Mobiltelephongeräts empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: – Berechnen eines Fehlersignals ε anhand der Phase ϕ des Ausgangssignals des Demodulators und der idealen Phase ϕ0 dieses Signals; – Berechnen von Schätzwerten der Mittelwerte des Signals ε (FO-RAW) und seines Absolutwerts (Q-RAW) über eine bestimmte Anzahl von Abtastungen, Verwenden einer bestimmen Anzahl von Bits (nFO-RAW, nQ-RAW) dieser Schätzwerte und Eingeben dieser Bits in Mittel zum Modellieren einer Funktion Ω(FO-RAW, Q-RAW), die den Frequenz-Offset repräsentiert, wobei das Modellieren der Funktionen Ω(FO-RAW, Q-RAW) das beliebige Fixieren des Frequenzfehlers δn auf einem bestimmten bekannten Wert für jedes n einer Reihe von Prüfungen, wobei FO-RAWn und Q-RAWn die entsprechenden Werte von FO-RAW bzw. Q-RAW sind, und das Definieren der Funktion Ω(FO-RAW, Q-RAW) durch den Mittelwert aller Fehler δn, derart, dass FO-RAW = FO-RAWn und Q-RAW = Q-RAWn, umfasst.
  2. Schätzverfahren nach Anspruch 1, bei dem der Ausgang des Demodulators durch seine phasengleiche Komponente I und seine Quadraturkomponente Q gebildet ist und das Fehlersignal ε anhand dieser phasengleichen Komponente I und dieser Quadraturkomponente Q des demodulierten Signals und aus der phasengleichen Komponente I0 und der Quadraturkomponente Q0, die einem Signal mit idealer Phase entsprechen, berechnet wird.
  3. Vorrichtung zum Schätzen des Frequenz-Offsets in einem von einem differentiellen Demodulator eines Mobiltelephongeräts empfangenen Signal, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 zu implementieren, dadurch gekennzeichnet, dass sie versehen ist mit Mitteln (1) zum Berechnen eines Fehlersignals ε anhand der Phase ϕ des Ausgangssignals des Demodulators und der idealen Phase ϕ0 dieses Signals, Mitteln (4) zum Bilden des Absolutwertes (ABS) des Fehlersignals ε, Mitteln (2, 5, 7) zum Berechnen eines Schätzwertes des Mittelwertes des Fehlersignals ε, der über eine bestimmte Anzahl von Abtastungen berechnet wird, um daraus Schätzwert-Bits nQ-RAW zu entnehmen, und Mitteln (10) zum Modellieren einer Frequenz-Offset-Funktion Ω(FO-RAW, Q-RAW) anhand dieser Schätzwerte, wobei das Modellieren der Funktion Ω(FO-RAW, Q-RAW) das beliebige Fixieren des Frequenzfehlers δn auf einen bestimmten bekannten Wert für jedes n einer Reihe von Prüfungen, wobei FO-RAWn und Q-RAWn die entsprechenden Werte von FO-RAW bzw. Q-RAW sind, und das Definieren der Funktion Ω(FO-RAW, Q-RAW) durch den Mittelwert aller Fehler δn, derart, dass FO-RAW = FO-RAWn und Q-RAW = Q-RAWn ist, umfasst.
  4. Schätzvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Modellierungsmittel ein ROM-Speicher (10) oder eine kombinatorische Logik sind, die einen ersten Eingang, der verbunden ist mit dem Ausgang der Mittel (2, 7, 5) zum Berechnen eines Schätzwertes des Mittelwertes des Fehlersignals ε, der über eine bestimmte Anzahl von Abtastungen berechnet wird, wovon Schätzungsbits nFO-RAW verwendet werden, und einen zweiten Eingang, der verbunden ist mit dem Ausgang der Mittel (3, 6, 8) zum Berechnen eines Schätzwerts des Mittelwertes des Absolutwerts des Fehlersignals ε über eine bestimmte Anzahl von Abtastungen, wovon Schätzbits nQ-RAW, verwendet werden, umfasst.
  5. Schätzvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, die auf einen π/4-QPSK-Demodulator angewendet wird, wobei die Mittel (1) zum Berechnen des Fehlersignals ε anhand der Phase ϕ des Ausgangssignals des Demodulators und der idealen Phase ϕ0 dieses Signals an einem Eingang die phasengleiche Komponente (I) und die Quadraturkomponente (Q des Ausgangssignals des Demodulators empfangen und an einem weiteren Eingang die phasengleiche Komponente (I0) und die Quadraturkomponente (Q0) des Signals mit idealer Phase empfangen.
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