TWI258270B - Apparatus and method for tracking sampling clock of multi-carrier communication system - Google Patents

Description

1258270 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係揭露一種通訊系統，尤指一種多載波通訊系統之取 樣時脈追蹤裝置與方法。 【先前技術】 如業界所習知，多載波通訊（multi_carrierc〇mmunicati〇n)系 統係利用複數個子載波來調變欲傳送的資料，並且經由傳送端將 調變後的資料以一連續資料流的形式傳送給接收端。此時，接收 端利用一取樣時脈（sampling clock)對上述的連續資料流進行取 樣。當取樣時脈的頻率具有些許的偏移量時，接收端所產生的接 收符元與傳送端原先欲傳送的資料之間便會存在一相位偏移量， 而可月bk成該接收符元發生載波間干擾（inter_carrier ICI)的情形。 因此，多載波通訊系統藉由複數個引導符元（pilotsymbol) 估测出取樣時脈的偏移量來補償上述]^個接收符元，以消除取樣 時脈偏移所造·影響，其巾刻導符元係用來傳送—預定資料 X而接收端依制導符元所職的接⑽元R以及航資料χ 運算出取樣時脈的偏移量。 1258270 接收付元R與預定傳送資料X的關係請參考下列方程式： RU，k =

7J'^，j Η J\k 'XU,k+Ni,j,k 方程式（一） 其中，Ri社代表第i個時段，第j個頻帶，以及由第k個子載 波所傳达的接收符元；ry為取樣時脈偏移所造成的相位差；^ 為載波相⑽移量；H表示通道侧值；&㈣表示通道中的雜 訊0 習知接收端必須一一排除載波相位偏穆量％』、通道估測值 Η、以及雜訊、對接收符元R的影響來運算出取樣時脈偏移量 ry，才能依據取樣時脈偏移量Tij補償上述1^個接收符元，以確 保所傳遞的資料内容不因取樣時脈偏移而發生錯誤。接收端必須 先進行大里的運异求出取樣時脈偏移量r ^，在運算的過程中往往 會消耗大量系統資源。 【發明内容】 因此’本發明的目的之一在於提供一種取樣時脈追縱農置與 方法，以解決上述問題。 /、 、依據本發_露-種取樣雜追财法。該方法包含··移除 =數個第-接收符元之—第—預定傳送資料以產生複數個第一資 料移除符元，以及移除複數個第二接收符元之一第二預定傳送資 1258270 料以產生複數«二資料移除符元；依據該些第—㈣移除符元 之相關性（―）緑生—第_她偏移量；鎌該些第二 資料移除符it之相關性來產生-第二相位偏移量；以及依據該第 -與第二相位偏移量運算出—控制訊號來補償複數個接收符元之 取樣時脈。 【實施方式】 請參閱第1圖’第1圖係為本發明取樣時脈追蹤裝置1〇〇之 -實施例的功能方塊示意圖。取樣時脈追蹤裝置廳係應用於一 多載波通訊祕（mUlti_earriei·_____)，絲依據 複數個將符it (pilotsymbol)騎_縫個魏符元R55、 〜、…R_55估測出-勒步取樣時脈偏移量r〇nesh〇〇t，並且依據該初 步取樣時脈偏移量產生-控觀齡至辣波通訊系統之符元補 償電路細以補償多載波通訊系統中所有的接收符元^、·又％ (亦即’包含資料符元與引導符元），以產生不受取樣時脈偏移所 汾響之接收符元〜Ά。如圖中所示，取樣時脈追蹤裝置卿 包含有-資料雜歡2G、—相錄聰組4G、⑽-時脈偏移 H组60。首先，浦移除模組2()會移除每-接收符元r的 預定傳讀料X以產生複數個資料移除符元#，本實施例中，資 料移除模組20的運作請參照下列方程式： ij,k ^u,k * XiJyk * 方程式（二） 1258270 方程式（二）中，Ri5j，k代表第i個時段，第〗個頻帶，以及由 第k個子載波所傳送的接收符元，此一編號規則亦適用於資料移 除付元i?以及預疋傳送貢料的共輛數值X*。 、 本實施例巾，龍移雜組20解聽理複油不同子載波 的接收符元R (亦即k=55,45，...，_55)，請注意，該複數個子載波中 每-子載波都對應另-子載波’例如：編號為“55”的子载波係 ❿對應至編號為“_55，，的子載波，其中，該兩互相對應料载波於 星狀圖（constellationdiagram)上係分別位於不相鄰之兩象限中、， 舉例來祝，若編縣“55”的子載波於星細上所對應的數值為 “Ρ+q”（第-象限），職號為“_55，，的子概在星狀圖上所對 應的數值便為“判”（第三象限）。接著，她估_組如會利 用複數個不同時段所接收到的資料移除符元辣產生一相位偏曰移 量△。最後，時脈偏移運算模、组6〇利用對應至不同子载波的相位 偏移量ΖΛ來進行運算，以產生一控制訊號f，並且利用控制訊號/ 釀來補償由每一子載波所傳送的接收符元R。相位估测模組40以 及日^脈偏移運县模組60的澤作將在下文中詳述。 請繼續參閱第1圖，如圖中所示，相位估測模組4G中設置有 -相關運算單元42與-幅角運算單元44。本實施例中，相^曾 單元42係針對兩相鄰時段的資料移除符元心1做相關性運算了 以產生-相隨值Λ。接著，幅歧算單元44會運算_疆值 Λ的幅角（argUffient)以產生一相位偏移量j。相關運算單元似 1258270 的運作請參照下列方程式： 方程式（三） 對於時脈偏移運算模組60而言，其設置有一運算單元62以 及一控制訊號產生單元64。運算單元62係依據不同子载波所對應 的相位偏移量ζλ產生一初步時脈偏移量（。於也^，而運算單元62 的運作請參照下列方程式： ζone-shoot,i Μ ,· 2π k 方程式（四） 於方私式（四）中，ν係表示多載波通訊系統中所有子載波的 個數，My則表示接收時段的時間間隔（亦即荩、&之間的時間 差）因此’ —約等於每一引導符元（k=55,45，."-55) k 所對應之相位偏移量的平均值，然後將平均值除以Mi』以求出單位 W間上的相位偏移量，亦即初步時脈偏移量 旦但是’自於初#時脈偏移量（娜偏並不是一準確的時脈偏移 里的估雜’所以不能直接用來補償接收符元，亦即，取樣時脈 ^縱裝置靡必須透過控制訊號產生單元64而利用初步時脈偏移 I f。^⑽產生一遞迴數值f smwth，然後，再利用遞迴數值r_th 1258270 逐步调整控制汛號τ。控制訊號產生單元料利用初步時脈偏移量 f one-shoot產生一遞迴數值f sm()()th的運作請參照下列方程式： ζsmooth^ = ^ * ζsmooth,i-l + (1 ' / 方程式（五） 於方程式（五）中，&係為—指數型加獅數，用來平滑地 糊初步喊偏移里f 調整遞迴數值，由於指數型加 權錬的顧方式係為業界所習知，料在核巾贅述，另外， 請特別注意，本發騎使用的加_數#並不財實施例所揭露 之指數型加權錄為限。最後，控制訊號產生單⑽會利用遞迴 數财_她逐步調整控制嶋，以進一步地補償多載波通訊系統 中所有的接收符元。控制訊號產生單元64利用遞迴 調整控制訊號f的運作請參照下列方程式： Csm〇〇th mooth,i 方程式（六） 因此，請參閱第2圖，第2圖係為第1圖所示之取樣時脈 賴綱補償多载波通訊系統 = =;=償補償一-=符 步驟綱：物__崎_㈣κ做相關性運 125827〇 算，以產生一相關數值Λ ;

步驟306 :運算出相關數值八的幅角，u產生一相位偏移量 步驟308 :依據不同子載波所對應的相位偏移量^八產生一栌 脈偏移量tcmehoot ; / T 步驟310 :利用初步時脈偏移量Γ〇_〇ί產生一遞迴 後（smooth， 亚且利用遞迴數值fsm()()th逐步調整控制訊號？，· 步肆犯：依據該控制訊號補償多載波通訊系統中所有的接收符 本發明係_ -相位估測模組與—運算單元產生—初步時脈 ，量Γ—t ’峨_ —㈣訊缝生單元依據初步時脈偏移 = 逐步調整控制訊號卜因此，本發明無須精確地運算出 時脈偏移纽可以產生㈣減靖所有減符元進行補償，故 可卽省運#時間’同時降低系統中微處理器的負擔。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範 圍所做之均等變倾修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明轉時脈追縱裝置之一實施例的功能方塊示意圖。 第2圖係為第1圖所示之取樣時脈追縱裝置補償一多載波通訊系 統中複數個麵符元的流程圖。 1258270 【主要元件符號說明】 20 資料移除模組 40 相位估測模組 42 相關運算單元 44 幅角運算單元 60 時脈偏移運算模組 62 運算單元 64 控制訊號產生單元， 100 取樣時脈追蹤裝置 200 符元補償電路

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Claims (1)

1258270 十、申請專利範圍： 於夕載波通喊統之取樣時脈追職置，絲置包含: 一貧料移f驗，时移除概轉-純符元之-第-預定 傳^貝料以產生複數個第一資料移除符元，以及移除複數 11 第—接收符元之—第二預定傳職料以產生複數個第二 貝料移除符70，其中該些第一及該些第二接收符元係分別 由第+載波及-第二子載波所傳送，該些第一及該些 第二接收符元係對應至複數個時段； 相位估測模組，触至該資料移雜組，肋依據該些第一 貝料移除付70之相關性（eQrrelati()n)來產生—第一相位偏 移1 ’以及依據該些第二資料移除符元之相關性來產生一 弟二相位偏移量；以及 時脈偏移運异权組，輕接至該相位估測模組，用來依據該第 一、第一相位偏移量運算出一控制訊號來補償複數個接收 符元之取樣時脈。 2·如專利申请範圍第丨項所述之裝置，其中該第一、二子載波於 一星狀圖上係分％位於不相鄰之兩象限。 3·如專利申请範圍第丨項所述之裝置，其中該些第一接收符元與 該些第二接收符元皆為引導符元。 1258270 4.:專,請顧第3項所述之聚置，其中婦料移除模組係合 成一弟-預定傳送嫌輯叙雜（—gate)資料與一第 一接收符元以產生―第—資料移除紅，以及合成-第二預定 傳送資料所對應之共輛資料與—第二接收符元以產生一第二資 料移除符元。 、 5.如專利憎侧第1項所述之裝置，其中該相位估測模組包含 有·· 相關^异單％ ’祕至該雜移賴組，用贿據分別對應 -第-時段與一第二時段之兩第一資料移除符元產生一第 :相關數值，並且依據對應該第—時段與該第二時段之兩 第二資料移除符元產生一第二相關數值；以及 -幅角運算單元，減至該相_算單元，用來分別運算該第 一、第二相關數值之幅角，以產生該第一、第二相位偏移 其中該第一時段係早於該第二時段。 6· 如專利申請範圍第1項所述之裝置 包含有： ，其中該時脈偏移運算模組 運异單元，耦接至該相位估測模組，用來依據該第一相位偏 移量與該第二相位偏移量以產生一加總結果，並且依據診 複數個時段之時間間隔調整該加總結果以產生一初步時耻" 偏移量（coarse timing offset);以及 15 1258270 一控制訊號產生單元，輕接至兮 芏该運异早凡，用來依據該初步時 脈偏移量調整一遞迴數值廿 值亚且依據該調整後之遞迴數值 來調整該控制訊號。 7. 如專利申請翻第6項所述u，其中該遞迴數值於一第一 t段係制—第—數值，並轉㈣訊號產生單元於該第-時 &後Γ第—喊帽細步時脈偏移4與該第-數值執行一權 鲁 重運算，以產生一第二數值來更新該遞迴數值。 8. -種朗好紐魏錢之轉時脈之魏方法，該方法 含： 移除複數個第-接收符元之一第一預定傳送資料以產生複數個 第一資料移除符元，以及移除複數個第二接收符元之一第 二預定傳送資料以產生複數個第二資料移除符元，其中該 些第一及該些第二接收符元係分別由一第一子載波及一第. 瞻 =子載波所傳送，該些第—及該些第二接收符元係對應至 複數個時段； 依據該些第一資料移除符元之相關性（correlation)來產生一第 一相位偏移量； 依據該些第一資料移除符元之相關性來產生一第二相位偏移 量；以及 依據該第一及第二相位偏移量運算出一控制訊號來補償複數個 接收符元之取樣時脈。 16 1258270 9·如專利申請範圍第8項所述之方法，其中該第—及該第二子載 波於-星狀g上齡麻於不相鄰之兩象限。 10·如專利申請範圍第8項所述之方法，其中該些第一與第二接收 符元為引導符元。 1·如專利巾德’ ω項所述之方法，其巾產生該些第一資料 移除符元之步驟包括： 口成第-預定傳送資料所對應之共輛（c〇咖細〇資料與一第 接收符兀以產生一第一資料移除符元。 12.如專利申請範圍第11項所述之方法，其中產生該些第二資料 移除符元之步驟包括： 合成一第二預賴送資料所對應之共輛資料與-第二接收符元以 產生一第二資料移除符元。 I3·如專利申晴减第8項所述之方法，其中產生該第—與第二相 位偏移量之步驟包含： 依據分別對第—時段與—第二時段之兩第—資料移除符元 產生第一相關數值（correlati〇nvalue)，並且依據對應該 第一與該第二時段之兩第二資料移除符元產生-第二相 數值；以及 刀另J運該第與第二相關數值之幅角，以產生該第一與第 17 1258270 相位偏移量； 其中該第—時段解於該第二時段。 14·如專射㈣_ 8項所述之方法，其巾產生該控制訊號之步 驟包含： 依據該第與对二她偏移量以產生—減結果，並且依據 該^時段之時_隔輕該加總結絲產生—初步時脈偏 移量； 依據該初辦脈_量輕—遞魏值 依據該調整後遞迴數絲難該控制訊號。 14撕私妓，其㈣輕於-第- 第一a，：一f:數值，並且調整該控制訊號之步驟係於該 執行:時段中對該初步時脈偏移量與該第一數僅 運异’以產生-第二數縣更__數值。 十一、圖式： 18