专利名称：频率同步设备和频率同步方法
技术领域：
本发明涉及一种频率同步设备和频率同步方法，并且尤其涉及一种用于同时根据单个同步符号来校正接收信号中的频移和绝对相位的技术。
背景技术：
近年来许多传输方法已经被开发出来用于移动通信、数字CATV(有线电视)系统等。为了正确地执行传输，接收设备有必要在接收信号和内部接收参考信号的频率之间建立同步。这是因为如果接收设备在不建立同步的情况下解调接收信号，那么接收设备将不能正确地获得原始传输的数据。
通常使用同步符号来执行频率同步，并入信号发送所述同步符号。接收信号时，接收设备根据信号之间的相关性来检测在所接收的信号和内部参考信号之间的频率误差，并且依照检测的结果来校正接收信号，所述内部参考信号表示与同步符号相同的波形。
通常已知使用同步符号来执行频率同步的常规接收设备。
作为一个例子，日本公开专利申请号2001-136149公开了一种OFDM(正交频分多路复用)接收设备，所述接收设备从接收信号提取作为同步符号的短报头，并且根据所提取的短报头来校正接收器的载波频率。
作为进一步的例子，日本公开专利申请号2002-511710公开了一种频率粗略同步化方法，用于当由信号振幅包络来表示同步信号时根据在通过解调接收信号而获得的包络和参考信号之间的交互相关性，来校正载波频率，并且当与包络相同的波形出现两次时根据包络的自相关来校正所述载波频率。
然而，尽管它们校正接收信号的频率误差，但常规的设备和方法并不校正接收信号的绝对相位。这导致以下问题，当下级(latter stage)设备使用绝对相位作为参考来处理由常规的设备和方法所获得的信号时，在下级的设备会获得不想要的结果。
例如，如果下级设备是用于参考绝对相位来解调信号的解调器，那么因为解调器不能正确地解调所述信号所以BER(比特差错率)增高。
此外，当在两个阶段同步时，即依照常规设备和方法的粗略同步和依照下级设备和方法的精细同步，如果下级设备是具有校正绝对相位误差功能的同步器，那么下级设备用于校正绝对相位误差所要求的时间随绝对相位误差增加而增加。
注意，其它相关技术包括在IEEE标准802.11a-1999中，“5GHz带中的高速物理层”，第12-13页，其涉及OFDM无线通信，并且规定两种类型的同步信号用于频率同步的STS(短训练符号)，和用于绝对相位同步的LTS(长训练符号)。
遵循此标准的接收设备对已经使用STS校正过其频率的时间域接收信号执行傅立叶转换，并且还使用LTS来执行每个子载波的频率域信号的绝对相位校正。
此相关技术实现了每个子载波高度准确的绝对相位校正，不过仅限应用于OFDM，并且导致以下问题，因为必须发送两种类型的同步符号，所以降低了实际传输效率。
发明内容
为了解决所声明的问题，本发明的目的是提供一种频率同步设备和频率同步方法，其可以在不依赖于调制方法的情况下适用，而且能够使用单个同步符号来同时校正接收信号中的频率误差和绝对相位误差。
本发明的频率同步设备根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间的频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与所述波形相同的波形，所述频率同步设备包括相关部件，可操作来依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测部件，可操作来根据所获得的相关向量的幅度中按序转变来产生同步波形定时信号，同步波形定时信号表明在同步波形的每个周期中的预定定时；第一频率误差检测部件，可操作来根据在每对按序邻近的相关向量之间的平均相位差来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差，利用由同步波形定时信号所表明的定时来获得每个相关向量；绝对相位误差检测部件，可操作来根据用由同步波形定时信号所表明的定时而发现的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；和第一频率校正部件，可操作来通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差。
本发明的频率同步电路根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间的频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，所述频率同步电路包括相关电路，可操作来依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测电路，可操作来根据所获得的相关向量的幅度中按序转变来产生同步波形定时信号，同步波形定时信号表明在同步波形的每个周期中的预定定时；第一频率误差检测电路，可操作来根据在每对按序邻近的相关向量之间的平均相位差来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差，利用由同步波形定时信号所表明的定时来获得每个相关向量；绝对相位误差检测电路，可操作来根据用由同步波形定时信号所表明的定时而发现的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；和第一频率校正电路，可操作来通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差。
单芯片集成电路根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间的频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，所述单芯片集成电路包括输入端，可操作来获得输入信号；相关电路，可操作来依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测电路，可操作来根据所获得的相关向量的幅度中按序转变来产生同步波形定时信号，同步波形定时信号表明在同步波形的每个周期中的预定定时；第一频率误差检测电路，可操作来根据在每对按序邻近的相关向量之间的平均相位差来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差，利用由同步波形定时信号所表明的定时来获得每个相关向量；绝对相位误差检测电路，可操作来根据用由同步波形定时信号所表明的定时而发现的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；第一频率校正电路，可操作来通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差；和输出端，可操作来输出所校正的输入信号。
依照所声明的结构，用于频率同步的频率同步设备、频率同步电路和单芯片IC能够根据同步符号来同时校正输入信号中的频率误差和绝对相位误差，所述输入信号包括同步符号。
同步符号是由信号波形组成的单个信号，所述信号波形展示上述的自相关属性并且至少出现两次，因此发送同步信号的效率损失很低。此外，因为由涉及信号校正的合成元件执行的处理都是时间序列中的操作，所以不需要诸如傅里叶变换之类的复杂处理，并且可以利用相对简单的总体结构来实现所述设备。此外，可以在不依赖调制方法的情况下采用所声明的结构。
此外，频率同步设备还可以包括频率误差保持部件，可操作来保持所发现的频率误差，并且当随后发现新的频率误差时，根据在所保持的频率误差和新的频率误差之间的差异来用新的频率误差更新所保持的频率误差；和绝对相位误差保持部件，可操作来保持所发现的绝对相位误差，并且当随后发现新的绝对相位误差时，根据在所保持的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异，来用新的绝对相位误差更新所保持的绝对相位误差，其中第一频率校正部件通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转用于抵消由频率误差保持部件保持的频率误差和由绝对相位误差保持部件保持的绝对相位误差。
依照所声明的结构，当频率误差中没有大的波动时或当绝对相位误差中没有大的波动时，在不更新的情况下保持频率误差或绝对相位误差，并且基于所保持的频率误差和绝对相位误差来校正输入信号。因此，校正量相对很少波动。例如，如果在频率同步设备下级存在遵循频率同步设备的校正量波动的设备，那么下级设备上用于遵循校正量波动的负载较轻。
此外，频率同步设备还可以包括第二频率校正部件，可操作来被提供控制信号，并且向来自第一频率校正部件的输出信号给出对应于控制信号的频移；绝对相位误差检测部件，可操作来解调来自第二频率校正部件的输出信号，并且依次发现所解调的输出信号中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够依照所述输出信号的调制方法而发现的符号点之间的相位误差；和第二频率误差检测部件，可操作来向第二频率校正部件依次输出控制信号，以便向来自第一频率校正部件的输出信号给出用于抵消所检测相位误差的频移。
依照所声明的结构，在第一频率校正部件根据同步符号校正输入信号的频率误差和绝对相位误差之后，第二频率校正部件然后在数据符号周期期间根据符号点的移位来校正输入信号的频率误差。因此，还可以精细校正在数据符号周期出现的频率波动，并且可以实现高度可靠的通信。
此外，在频率同步设备中，可以依照多载波调制方法来调制输入信号，相位误差检测部件可以解调来自第二频率校正部件的输出信号，并且对于所解调的输出信号中的每个子载波，依次发现子载波中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够依照子载波调制方法而获得的符号点之间的相位误差，频率同步设备还可以包括相位误差平均部件，可操作来平均为所有或一些子载波同时检测的相位误差，和第二频率检测部件，可以向第二频率校正部件依次输出控制信号，以便向来自第一频率校正部件的输出信号给出用于抵消平均相位误差的频移。
所声明的结构特别理想地适于继续校正输入信号的频率误差，其中在数据符号周期中依照多载波调制方法来调制输入信号。特别地是，如果特定子载波中存在音调噪声，那么通过平均所有或一些子载波的相位误差来把噪声的影响分散在所有或一些子载波上。这降低了用其中存在噪声的特定子载波的信息来错误地校正所有或一些子载波的危险。
此外，在频率同步设备中，输入信号除同步符号之外可以包括数据符号，并且可以限制同步符号的带以便使其落入数据符号所占用的频带。
所声明的结构确保同步符号将不会影响邻近频率的信道。
此外，在频率同步设备中，同步符号其特征在于在预定时间间隔期间至少包括同步波形两次。
消除高频分量按照时间在同步波形的一端引起失真，其中已经限制所述同步波形的带。然而，依照所声明的结构，重复同步波形使得所失真的部分不重叠。因此，尽可能保持同步符号的自相关属性。
本发明的频率同步方法根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间的频率误差，并且校正输入信号以便抵消所述频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，所述频率同步方法包括相关步骤，依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测步骤，根据在所获得的相关向量的幅度中按序转变来识别同步波形的每个周期；第一频率误差检测步骤，根据在表示所识别周期的每对按序邻近相关向量之间的平均相位差，来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差；绝对相位误差检测步骤，根据表示所识别周期的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；和第一频率校正步骤，通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差。
所述频率同步方法还可以包括频率误差记录步骤，记录所发现的频率误差，并且当随后发现新的频率误差时，根据在所记录的频率误差和新的频率误差之间的差异来用新的频率误差更新所记录的频率误差；和绝对相位误差记录步骤，记录所发现的绝对相位误差，并且当随后发现新的绝对相位误差时，根据在所记录的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异，来用新的绝对相位误差更新所记录的绝对相位误差，其中第一频率校正步骤通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转用于抵消在频率误差保持步骤中记录的频率误差和在绝对相位误差记录步骤中记录的绝对相位误差。
所述频率同步方法还可以包括第二频率校正步骤，命令频移，并且向在第一频率校正步骤中获得的信号给出所命令的频移；绝对相位误差检测步骤，解调在第二频率校正步骤中获得的信号，并且依次发现在所解调的输出信号中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够在输出信号的调制方法中发现的符号点之间的相位误差；和第二频率误差检测步骤，依次命令用于抵消所检测相位误差的频移的第二频率校正步骤。
这里，可以依照多载波调制方法来调制输入信号，相位误差检测步骤可以解调在第二频率校正步骤中获得的信号，并且对于所解调的输出信号中的每个子载波，依次发现在子载波中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够依照子载波的调制方法而获得的符号点之间的相位误差，所述频率同步方法还可以包括相位误差平均步骤，平均在绝对相位误差检测步骤中为所有或一些子载波同时检测的相位误差，并且第二频率检测步骤可以依次命令用于抵消所述平均相位误差的频移的第二频率校正步骤。
依照这些方法，可以在上述作用的情况下执行频率同步。
本发明的同步符号产生方法包括选择步骤，选择表示数字信号而且具有预定自相关属性的数字序列；同步波形产生步骤，通过根据由采样频率被处理的数字序列所表示的数字信号来消除在期望带之外的高频分量从而产生同步波形，以便所述同步波形是期望带宽的一半或更少；和同步符号产生步骤，产生同步符号以便包括所述同步波形至少两次。
这里，在同步符号产生步骤中，可以产生所述同步符号以致把预定时间间隔放置在每个同步波形之间。
依照所声明的方法，通过重复同步波形来获得同步符号，所述同步波形具有高自相关属性而且具有落入期望带的频率范围。因此，可以获得同步符号，所述同步符号不影响邻近频率信道，而且适于上述的频率同步设备和频率同步方法。
另外，如果以预定间隔重复同步波形，那么由于上述原因尽可能保持同步符号的自相关属性。
本发明的信号传输方法用于发送包括预定同步符号的信号并且使用包括在所接收信号内的同步符号来校正所接收的信号，所述信号传输方法包括选择步骤，选择表示数字信号而且具有预定自相关属性的数字序列；同步波形产生步骤，通过根据由采样频率被处理的数字序列所表示的数字信号来消除在期望带之外的高频分量从而产生同步波形，以便所述同步波形是期望带宽的一半或更少；和同步符号产生步骤，产生同步符号以便包括同步波形至少两次；传输步骤，发送包括所产生同步符号的信号；接收步骤，接收所发送的信号；和同步步骤，根据在所接收的信号和参考信号之间的相关性，来估计在所接收的信号和用于表示同步波形的参考信号之间的频率误差，和校正那些接收的信号以便抵消频率误差。
这里，在同步符号产生步骤中，可以产生同步符号以致把预定时间间隔放置在每个同步波形之间。
这里，同步步骤可以包括相关子步骤，依次发现在所接收的信号和参考信号之间的相关向量；定时检测子步骤，根据所发现的相关向量的幅度中的按序转变，来识别包括在所接收信号内的同步波形的每个周期；第一频率误差检测子步骤，根据在表示每个所识别周期的每对按序邻近相关向量之间的平均相位差，来发现在所接收的信号和参考信号之间的频率误差；和第一频率校正子步骤，通过向所接收的信号给出用于抵消所发现的频率误差的频移，来校正所接收的信号。
这里，周步步骤还可以包括绝对相位误差检测子步骤，根据表示每个所识别周期的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在所接收的信号和参考信号之间的绝对相位误差；并且在第一频率校正子步骤中，可以通过同时向所接收的信号给出用于抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差的频移和相位旋转，来校正所接收的信号。
依照所声明的方法，可以获得具有上述优点的同步符号，并且可以执行具有上述效果的频率同步。
图1是示出第一实施例的频率同步设备的总体结构的功能框图；图2示出了传输帧的配置；图3是描述用于检测频率误差和绝对相位误差的处理的示意图；图4是示出相关估计器的详细结构的功能框图；图5是示出定时检测器的详细结构的功能框图；图6是示出第一频率误差检测器的详细结构的功能框图；图7是示出绝对相位误差检测器的详细结构的功能框图；图8是示出第一频率校正器的详细结构的功能框图；图9是示出绝对相位误差的按序转变(收敛速度)的图；图10是示出第二实施例的频率同步设备的总体结构的功能框图；
图11是示出第三实施例的频率同步设备的总体结构的功能框图；图12是示出绝对相位误差的按序转变(收敛速度)的图；图13是示出第二频率同步器的修改例子的功能框图；图14示出了同步波形的详细配置；图15是示出同步波形的自相关属性的图；图16是示出同步波形谱的图；和图17是示出组成同步符号的同步波形的按序布置的时间图。
具体实施例方式
本发明的频率同步设备使输入信号的频率和绝对相位同步，所述输入信号由更高的设备提供而且包括同步符号，在所述同步符号中用于展示强自相关属性的同步波形至少出现两次。这里，频率同步设备使输入信号与内部参考信号同步，所述内部参考信号表示与同步波形相同的波形。然后所述频率同步设备向更高的设备输出所同步的输入信号。
为简单起见，更高的设备例如被描述为无线接收设备，并且向频率同步设备提供来自无线接收设备的接收信号(在广义上接收信号包括正交分量信号，所述正交分量信号包括在接收信号内)，并且所述频率同步设备使接收信号的频率和绝对相位与参考信号同步。
<第一实施例>
下面参考附图描述了第一实施例的频率同步设备。
<总体结构>
图1是连同作为更高设备的无线接收设备的部分一起，示出第一实施例的频率同步设备的总体结构的功能框图。在图1中，第一频率同步器103对应于所述频率同步设备，而A/D(模拟/数字)转换器101、正交检测器102和解调器113对应于无线接收设备的部分。
把接收信号转换为由无线接收设备中的调谐器(未举例说明)所适当选择的中间频率信号sig(t)。A/D转换器101把信号sig(t)转换为时间序列数字信号Sig(nT)，并且正交检测器102通过执行数字信号Sig(nT)的正交检测来获得基带正交分量信号Sig(i，q)(nT)。以下，根据上下文只把正交分量信号Sig(i，q)(nT)简单地称为接收信号。
第一频率检测器103被提供有接收信号Sig(i，q)(nT)，使其频率和绝对相位与由相关估计器104产生的参考信号同步，并且向解调器113输出同步信号Sig’(i，q)(nT)。
解调器113通过解调信号Sig’(i，q)(nT)来还原原始发送的数据。
第一频率同步器103可以由例如DSP(数字信号处理器)和ROM(只读存储器)等来实现，并且可以通过DSP执行记录在ROM中的程序来实现其功能。在这种情况下，第一频率同步器103中的块对应于用于实现第一频率同步器103功能的程序模块。
作为选择，第一频率同步器103可以例如由对应于功能块的数字电路来实现，或可以由单芯片IC(集成电路)来实现，在所述IC中形成电路。这种单芯片IC包括用于获得从外部源提供的信号的输入端，和用于向外部源输出其频率已经被同步的信号的输出端。
<接收信号>
无线接收设备接收通过按序重复传输帧来表示的信号，所述传输帧是借此发送信号的单元。
图2是示出传输帧配置的格式图。传输帧由多个传输符号组成，上面传输符号是用于频率同步的同步符号，而表示实际信息的数据符号在同步符号下面。
同步符号是其中用于展示强自相关属性的同步波形(例如，线性调频信号，PN(伪随机噪声)序列等)至少出现两次的信号。代替处于传输帧的上面，同步符号可以包含在穿过所述传输帧的预定间隔处。因为每当检测到同步符号时可以重建频率同步，所以可以更准确地接收其中每个传输帧包括多个同步符号的信号。
稍后详细描述用于产生同步波形和同步符号的方法。
<第一频率同步器103>
返回到图1，第一频率同步器103具有相关估计器104、定时检测器105、第一频率误差检测器106、绝对相位误差检测器107和第一频率校正器108。
相关估计器104产生用于表示与同步符号中相同的波形的参考信号，并且计算接收信号Sig(i，q)(nT)和参考信号的相关向量Ccorr(i，q)(nT)的时间序列。定时检测器105输出同步波形定时信号Tsyn和同步符号结束定时信号Tfin。同步波形定时信号Tsyn根据相关向量时间转变来表明在接收信号的同步波形的每个周期中，何时相关向量的幅度超过预定阈值(以下被称为“峰值定时”)。同步符号结束定时信号Tfin表明何时同步符号结束。第一频率误差检测器106根据在每个峰值定时获得的每个按序相邻相关向量对之间的平均相位差，来估计在接收信号和参考信号的同步符号结束定时上的频率误差Δf1。绝对相位误差检测器107根据在每个峰值定时获得的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在所述接收信号和参考信号的同步符号结束定时上的绝对相位误差Δθ。第一频率校正器108通过同时向接收信号给出用于抵消所获得的频率误差Δf1和绝对相位误差Δθ的频移和相位旋转，来获得校正的接收信号Sig’(i，q)(nT)。然后第一频率校正器108向解调器113输出所校正的接收信号Sig’(i，q)(nT)。
图3是用于描述上述信号处理并且示意地示出主要信号成分的示意图。下面描述了第一频率同步器103的每个分量的结构以及由所述分量所执行的信号处理的细节。
<相关估计器104>
图4是示出相关估计器104的详细结构的功能框图。所述相关估计器104具有相关器301和同步符号产生器302。
符号产生器302产生用于表示与同步符号中相同的波形的参考信号Ref(i，q)(nT)。例如利用存储电路来实现同步符号产生器302。特别地是，同步符号产生器302可以预先在存储电路(未举例说明)中保持用于表明同步波形的时间序列采样值，并且通过重复地读取采样值来产生同步符号。
相关器301计算在接收信号Sig(i，q)(nT)和参考信号Ref(i，q)(nT)之间的相关向量Ccorr(i，q)(nT)(图3(e))。依照方程式1来计算这些。
Ccorr(i,q)(nT)=ΣkL{Sig(i,q)((n-k)T)·Ref(i,q)(k)}----(1)]]>L参考信号中同步波形一个周期的样本计数<定时检测器105>
图5是示出所述定时检测器105的详细结构的功能框图。定时检测器105具有功率计算器304、阈值计算器305、绝对值计算器306、峰值检测器307和定时保护器308。
绝对值计算器306发现相关向量Ccorr(i，q)(nT)的相关性|Ccorr(i，q)(nT)|(图3(d))。可以把此相关性认为例如i，q分量的平方，相关向量的绝对值或i，q分量的绝对值总和。
峰值检测器307输出同步波形定时信号Tsyn，用于表明相关性|Ccorr(i，q)(nT)|超过阈值THLD的定时，所述阈值THLD被用作判断的参考(图3(b))。
由于使用了展示强自相关属性的波形，所以在接收信号中同步波形的每个周期内，相关峰值出现一次。换句话说，可以由峰值来识别接收信号中同步波形的周期。
由阈值计算器305依照由功率计算器304计算的接收信号Sig(i，q)(nT)的信号功率Pow(nT)来设置阈值THLD。依照接收信号功率来设置阈值的阈值计算器305使峰值检测器307能通过跟踪传输路径属性中波动来适当地检测峰值。阈值计算器305可以依照信号功率经过预定时段的平均转变来设置阈值。
当已经由同步波形定时信号Tsyn示出了峰值定时并且在随后预定的时段(例如，参考信号中同步波形的一个周期的样本计数L)没有示出新的峰值定时时，定时保护器308输出用于表明同步符号已经结束的同步符号结束定时信号Tfin(图3(c))。
<第一频率误差检测器106>
图6是示出第一频率误差检测器106的详细结构的功能框图。第一频率误差检测器106具有乘法器309、延迟器310、平均器311、频率误差计算器312和保持器313。
乘法器309通过乘以相位向量Ccorr(i，q)(nT)和所延迟的相关向量Ccorr(i，q)((n-D)T)的复共轭，发现相位差向量Acorr(i，q)(nT)，其用于表明在相关向量Ccorr(i，q)(nT)和由延迟器309延迟的预定样本计数D的相关向量(i，q)((n-D)T)之间的相位差(图3(g))。
通过把样本计数D作为参考信号中一个同步频率周期的样本计数L，可以获得相位差向量，所述相位差向量表明在接收信号和参考信号之间相位误差在两个同步波形之间改变多少。
平均器311通过总计相位差向量来发现平均相位差向量Accum(i，q)(图3(h))。频率误差计算器312把平均相位差向量方向计算为相位误差平均θ，并且根据相位误差平均θ来发现第一频率误差Δf1。依照方程式2和方程式3计算这些。
Accum(i，q)＝∑Acorr(i，q)(2)θ=tan-1Accum(q)Accum(i),Δf1=θ2πT-----(3)]]>平均器311可以通过只总计在由同步波形定时信号Tsyn示出的峰值定时所获得的相位向量，来发现平均相位差向量。这是因为在峰值定时的相关性大于在其它时候的相关性，因此实际上在所述峰值定时的相位向量影响平均值。此外，可以使用具有长周期的波形以便提高所获得相位误差的分辨率。
频率误差计算器312向保持器313输出用由同步符号结束定时信号Tfin表明的定时而获得的第一频率误差Δf1，并且保持器313保留由频率误差计算器312提供的第一频率误差Δf1。采用这种方法，根据同步符号获得的频率误差用于随后数据符号的频率校正。
<绝对相位误差检测器107>
图7是示出绝对相位误差检测器107的详细结构的功能框图。绝对相位误差检测器107具有绝对相位计算器315、绝对相位误差估计器316和保持器317。
绝对相位计算器315把相关向量Ccorr(i，q)(nT)方向计算为接收信号和参考信号的绝对相位θ(nT)。
与绝对相位一致，绝对相位误差估计器316保留由同步波形定时信号Tsyn表明的每个峰值定时的时间，并且根据时间和支持估计时间的绝对相位来计算绝对相位时间转变。特别地是，绝对相位误差估计器316例如可以使用最小二乘法来发现用于表示时间和绝对相位之间关系的近似直线。绝对相位误差估计器316然后发现在由同步符号结束定时信号Tfin表明的近似直线上定时的绝对相位，作为绝对相位误差Δθ(图3(f))。
保持器317保持由所述绝对相位误差估计器316获得的绝对相位误差Δθ。采用这种方法，根据同步符号获得的绝对相位误差用于随后数据符号的绝对相位校正。
<第一频率校正器108>
图8是示出所述第一频率校正器108的详细结构的功能框图。第一频率校正器108具有乘法器318和校正值计算器319。
校正值计算器319产生复正弦波X(i，q)(nT)以便对接收信号Sig(i，q)(nT)给出用于抵消第一频率误差Δf1和绝对相位误差Δθ的频移和相位旋转。
乘法器318通过执行接收信号和复正弦波的复数乘法来同时校正接收信号的频率和绝对相位，并且输出所校正的的接收信号Sig’(i，q)(nT)。
<绝对相位误差转变>
图9是示出由常规的频率同步设备校正的每个接收信号、以及用参考信号由第一实施例的频率同步设备来校正的接收信号的绝对相位误差的按序转变(收敛速度)的图。
图9(a)示出了由只校正频率误差的常规方法获得的信号的绝对相位误差的转变。依照所述常规方法，在同步符号周期中只校正频率误差，因此在数据符号周期中没有展示相位的波动，但是在不规则的位置固定绝对相位误差。
图9(b)示出了通过下级同步器校正在(a)中信号的绝对相位差异来获得的信号的绝对相位误差的转变。这里，在同步符号结束点的绝对相位误差越大，同步器用于校正绝对相位误差并且把绝对相位误差收敛到稳定操作范围所要求的时间量越大。时间上所造成的损失导致传输效率恶化。如果过分减少收敛时间以便缓和传输效率的恶化，那么可能出现不同的问题，尚在下级的设备将不能遵循所产生的相位的急剧波动。因此，这限制了能够减少收敛时间的程度。
图9(c)示出了依照第一实施例的频率同步设备而获得的信号的绝对相位误差的转变。由于依照在同步符号周期中计算的绝对相位误差来校正随后数据符号的绝对相位，所以绝对相位误差从数据符号周期的开始非常低，并且大约保持为频率和绝对相位的估计误差值。
<第一实施例的概要>
如前所述，依照本发明第一实施例的频率同步设备，使用预定符号能够同时校正信号的频率误差和绝对相位误差。
由于把其中用于展示高自相关属性的信号波形至少出现两次的单个信号用作预定符号，所以可以减少在传输同步符号中出现的效率损失。此外，由于可以在时间序列中执行与信号校正有关的所有处理，所以频率同步设备可以用相对简单的结构来实现，并且不局限于应用于诸如OFDM的特定传输方法。
注意，还把频率同步方法包括在本发明内，所述频率同步方法包括对应于由第一频率同步器103的块执行的处理的步骤。
<第二实施例>
第二实施例的频率同步设备不同于第一实施例的频率同步设备，这是因为第二实施例的频率同步设备增加了用于保持第一频率误差Δf1和绝对相位误差Δθ的保持器，并且依照由所述保持器保持的第一频率误差Δf1和绝对相位误差Δθ来校正接收信号。
下面参考附图描述了第二实施例的频率同步设备。注意，与第一实施例中相同的结构元件因此具有相同的附图标记，并且在下面的描述中省略。
图10是连同作为更高设备的无线接收设备的部分一起，示出第二实施例的频率同步设备的总体结构的功能框图。在图10中，第一频率同步器115对应于第二实施例的频率同步设备。除第一实施例中第一频率同步器103的结构(参见图1)之外，第一频率同步器115具有频率误差保持器401和绝对相位误差保持器402。
频率误差保持器401保持由第一频率误差检测器106获得的第一频率误差Δf1，并且当随后获得新的频率误差时，如果在所保持的频率误差和新的频率误差之间的差异的绝对值大于预定阈值时，用新的频率误差更新所保持的频率误差，并且如果绝对值不大于预定阈值时，忽略新的频率误差并且继续保持先前的频率误差。
绝对相位误差保持器402保持由绝对相位误差检测器107获得的绝对相位误差Δθ，并且当获得新的绝对相位误差时，如果在所保持的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异的绝对值大于预定阈值时，用新的绝对相位误差更新所保持的绝对相位误差，并且如果绝对值不大于预定阈值时，忽略新的绝对相位误差并且继续保持先前的绝对相位误差。
修改第一频率校正器108以便向其提供由频率误差保持器401保持的频率误差和由绝对相位误差保持器402保持的绝对相位误差。如第一实施例所描述，第一频率校正器108通过同时向接收信号给出用于抵消频率误差和绝对相位误差的频移和相位旋转，来校正接收信号。
在第一频率同步器103中，对每个同步符号用新计算的频率误差和绝对相位误差来更新接收信号的校正量，但是在第一频率同步器115中，依照所声明的结构，当传输路径属性在相对大范围内波动时，只用频率误差和绝对相位误差来更新接收信号的校正值。
<第二实施例的概要>
如已经所述，依照本发明第二实施例的频率同步设备，实际上尽可能更少次数地限制更新校正值。
本频率同步设备理想地用于两级结构中，其中本频率设备执行粗略同步并且在下级提供的同步器执行精细同步。尽管在这种结构中出现以下问题，即每当本频率同步设备更新校正值时，下级同步器用于重建精细同步效率损失，但因为实际上尽可能限制本频率同步设备更新校正值的次数，所以减轻了此损失。
本频率同步设备还理想地用于处理传输帧中，其中在预定间隔包括同步符号。在这种情况下，虽然给出了用于获得适当校正值的许多机会，不过本频率同步设备尽可能少地更新所述校正值，因此能够在同步中保持高精度并且在精细同步中减少损失。
注意，频率同步方法包括在本发明内，所述频率同步方法包括对应于由第一频率同步器115中的块执行的处理的步骤。
<第三实施例>
第三实施例的频率同步设备不同于第二实施例的频率同步设备，这是因为其还另外包括用于按照调制方法执行频率同步的第二频率同步器。第二频率同步器例如通过解调接收信号而发现信息符号的时间序列，并且检测每个或多个符号的符号点的移位量，来校正接收信号的频率误差。
下面参考附图描述了第三实施例的频率同步设备。注意，与第二实施例中相同的结构元件因此具有相同的附图标记，并且在下面的描述中省略。
图11是连同作为更高设备的无线接收设备的部分一起，示出第三实施例的频率同步设备的总体结构的功能框图。在图11中，第一频率同步器115和第二频率同步器109对应于第三实施例的频率同步设备。
第二频率同步器109具有第二频率校正器111、相位误差检测器110和第二频率误差检测器112。
第二频率校正器111向由第一频率同步器115校正的接收信号Sig’(i，q)(nT)给出用于抵消由第二频率误差检测器112通知的第二频率误差Δf2的频移，并且借此获得进一步校正的接收信号Sig”(i，q)(nT)，把所述接收信号Sig”(iq)(nT)输出到解调器113。
相位误差检测器110把所校正的接收信号Sig”(i，q)(nT)解调为信息信号，并且对于每一个或多个信息符号，检测在由所获得信息信号表示的符号点和离能依照调制方法获得的符号点最近的符号点之间的相位误差Δθ2。
第二频率误差检测器112向第二频率校正器111通知对应于相位误差Δθ2的第二频率误差Δf2。
<绝对相位误差转变>
图12是示出在从第三实施例的频率同步设备获得的信号和参考信号之间绝对相位误差的按序转变(收敛速度)的图。与图9(c)相比较，即使在由于第二频率同步器动作而开始数据符号周期之后，也降低了绝对相位误差，并且以更大的准确性实现了同步。
此外，由于绝对相位误差从数据符号周期开始非常低，所以如果绝对相位误差在数据符号周期开始时偏离稳定操作范围，那么偏离量将最小，并且与图9(b)相比，用于把相位误差带回到稳定操作比率所要求的时间将非常短。
<第三实施例的概要>
如已经描述，依照本发明第三实施例的频率同步设备，第一频率同步器115为每个同步符号发现频率误差和绝对相位误差，并且校正接收信号以便抵消频率误差和绝对相位误差。第二频率同步器109使用调制方法的知识来发现每个信息符号或多个信息符号的频率误差，并且进一步校正所校正的接收信号以便抵消频率误差。因此，精细校正依照传输属性的变化而出现在数据符号周期中的频率波动，并且获得高度可靠的通信。
注意，可以按照根据第一实施例中描述的第一频率同步器103和第二实施例中描述的第二频率同步器109的组合而获得的结构来获得所描述的效果。这种结构也包括在本发明内。
此外，包括对应于由第一频率同步器115和第二频率同步器109的块所执行处理的步骤的频率同步方法，和包括对应于由第一频率同步器103和第二频率同步器109的块所执行处理的步骤的频率同步方法，都包括在本发明内。
<第二频率同步器修改例子>
第二频率同步器的修改的一个例子是一种结构，借此频率同步适于多载波调制方法。
图13是示出修改例子的第二频率同步器116的详细结构的功能框图。这里，接收信号Sig’(i，q)(nT)和Sig”(i，q)(nT)是已经按照多载波调制方法调制的信号。第二频率同步器116不同于第二频率同步器109，这是因为其具有遵照多载波调制方法的相位误差检测器117和相位误差平均器114，来代替相位误差检测器110。
相位误差检测器117解调接收信号Sig”(i，q)(nT)的每个子载波，其中已经由第二频率校正器111把所述接收信号Sig”(i，q)(nT)校正为信息信号，并且所述相位误差检测器117对于每个子载波检测在由所获得信息信号表示的符号点和能依照特定子载波中的调制方法获得的最近符号点之间的相位误差Δθ2.1、Δθ2.2直到Δθ2.N。注意，N是子载波计数。
相位误差平均器114发现跨过所有子载波的平均相位误差。
第二频率误差检测器112和第二频率校正器111依照平均相位误差来校正接收信号Sig’(i，q)(nT)的频率误差，借此获得接收信号Sig”(i，q)(nT)。
利用此结构，如果例如在特定子载波上存在音调噪声，那么通过平均子载波的绝对相位误差来把噪声的影响分散到所有子载波，因此降低了由于噪声影响而将错误地校正特定子载波频率的危险。特别地是，如果特定子载波是依照CDMA(码分多址)方法来调制的子载波，那么因为由于解调分散音调噪声，所以如果避免错误校正的话那么获得校正数据的可能性较高。
<第四实施例>
这里，描述了用于第一到第三实施例的频率同步设备和频率同步方法的同步符号产生方法。
对于同步波形有必要构成同步符号以便使其兼有强自相关属性和落入期望频带的谱。这是因为如果把具有强自相关属性的信号用作同步波形，那么可以更准确地检测同步波形。此外，谱必须落入使用的频带，以免影响邻近信道。
下面描述了一种产生方法，用于通过执行选择步骤选择展示强自相关属性的数字序列，通过执行同步波形产生步骤根据所选择的数字序列产生同步波形，并且通过执行产生步骤产生同步符号的同步符号，来产生理想的同步符号，以便包括所产生的同步波形至少两次。
<选择步骤>
在选择步骤中，选择表示数字信号而且具有强自相关属性的数字序列。
这种数字序列的例子是PN代码。PN代码已知具有强自相关属性，Barker代码是其中之一。Barker代码是具有有限抽头的一类PN代码。存在按照抽头长度而改变的几种类型的Barker代码，但是可以使用任何代码。必须考虑这样的事实，如果长Barker代码用于同步波形，可以提高检测频率误差的准确性，但是如果同步符号长那么会降低传输效率。
<同步波形产生步骤>
如果使用所选择不变的PN代码来表示同步波形，那么同步波形的谱将遍布整个信号带的频率。如果把偏离主信号谱的信号用作同步符号，那么将用与邻近主信号重叠的谱来产生干扰。因此，被用作同步波形的信号必须具有窄通频带和期望的频率属性。
为此，在同步产生步骤中，通过根据由采样频率被处理的数字序列所表示的数字信号来消除在期望带之外的高频分量从而产生同步波形，以便所述同步波形是期望带宽的一半或更少。这里，目的是获得其频谱主瓣落入期望带的同步波形，并且据此消除旁瓣，即在期望带之外的频率环回分量。
作为用于获得信号波形的具体方法的一个例子，以致频谱的主瓣落入期望的带，可以重复PN序列的每一个片一次或多次以便建立新的序列。通过采用这种方法重复每个片，原始的PN序列表示沿着时间轴延长的信号。
图14示出了同步符号的配置，其中已经重复了PN序列中的每个片。图14示出了一个帧由同步符号和多个数据符号组成，所述同步符号由多个波形组成，而且所述波形由(a)或(b)组成。在图14中，(a)表示其中把具有抽头数m的PN序列用作同步波形的情况，并且(b)表示其中每个片出现N次的情况。
此外在图15中，(a)和(b)示出了当把图14中的(a)和(b)用作同步波形时各自的自相关属性。图15示出了在(a)和(b)中，自相关峰值出现在其中信号重叠并且自相关属性强的点上。注意，图15中的(b)示出了峰值出现在几个样本中，这是因为重复每个片若干次。然而，在这种情况下最大值也出现在一个点。这里，时间轴上延长的时间意味着频率轴上狭窄的频带。因此，可以通过增加重复次数来降低由多个片组成的信号谱的宽度。通过采用这种方法重复PN序列的每个片，可以把谱的宽度设置为窄。
图16(a)到(c)是示出谱怎样通过重复每个片来改变的示意图。图16(a)示出了当没有改变时把PN序列用为同步波形时谱的范围，并且示出了谱伸展跨过整个可使用的频带。此外，图16(b)示出了当把信号用作同步波形时谱的范围，在所述信号中重复PN序列的每个片。谱的范围小于图16(a)的范围。图16(c)示出了谱的具体例子。此图示出了谱的主瓣落入所期望的频带。通过提高每个片的重复次数，降低了主瓣的频率范围。
此外，当使用其中如上所述重复PN序列的每个片多次的波形时，降低了使用频带的宽度，但是旁瓣与其它噪声等相比仍然较大(图16(c))。由于其它信道的干扰增加，所以这可能降低整体精确性，并且可能导致增加的残留频率误差。残留频率误差表示当不包括噪声时出现的频率估计误差。
为此，可以设计LPF(低通滤波器)来获得同步波形，根据所述同步波形已经消除旁瓣，并且获得通过降低在期望频带之外的信号电平而进一步改进的频率属性。这里，可以使用诸如余弦读出之类的通用方法来设计LPF。采用这种方法，通过把已经通过LPF传送的信号用为同步波形，可以获得具有期望频率属性的同步波形。
图16(d)和(e)示出了同步波形谱依照所描述的处理怎样改变。图16(d)示出了具有截止频率Fc的LPF的频率属性。通过重复在图16(c)中示出的每个PN信号而获得的信号谱通过穿过LPF而变为如图16(e)所示。可以通过切断比此截止频率Fc更高的带部分来获得不影响邻近信道的同步波形。
<同步波形产生步骤>
在同步产生步骤中，通过包括在上述步骤中获得的同步波形至少两次来产生所述同步符号。
在上面，在同步波形的开始和末尾的波动在穿过LPF之后保持为LPF的扩展。为此，当重复已经穿过LPF的同步波形时，特定同步波形的随后和先前同步波形的波动将与特定的波形重叠(图17(a))，这可能恶化频率误差检测的精确性。为了解决此问题，每个同步波形的开始和末尾可以是无效的，借此降低重复中所描述的影响。这在图17(b)和(c)中被示出。如图17(b)所示，可以重复同步波形以便同步波形彼此精确邻近但不重叠，或者如图17(c)所示，彼此删除地完全重复。
<补充说明>
相关器301中的同步符号产生器302产生参考信号，所述参考信号表示与采用这种方法产生的同步波形相同的波形。这里，同步符号产生器302可以产生具有与接收信号中同步波形相同的量化位计数的参考信号，或者可以产生具有比同步波形更低量化位计数(例如，近似为整数)的参考信号。即使利用这种近似法，由于本发明的频率同步器和频率同步方法集中在相关性的幅度(峰值)而不是相关性的值，所以对于频率估计的准确性将没有影响。这种近似法能够减小电路的实际规模。
<信号传输方法的应用>
通过依照所描述的方法产生同步波形并且重复同步波形而获得的同步符号能够在不受邻近信道干扰的情况下执行频率同步。
此外，通过组合所描述的同步符号产生方法和在第一到第三实施例中任何一个所描述的频率同步方法，可以获得具有这两种方法特性的信号传输方法。这种信号传输方法也包括在本发明内。
工业实用性本发明的频率同步设备和频率同步方法可以例如在无线接收设备、数字电视广播接收器、数字CATV接收器、无线LAN适配器或具有通信或广播接收功能的移动信息终端中，用于均衡由无线或有线通信接收的信号。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种频率同步设备，用于根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在所述同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，该频率同步设备包括相关部件，可操作来依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测部件，可操作来根据所获得的相关向量的幅度中按序转变来产生同步波形定时信号，所述同步波形定时信号表明在同步波形的每个周期中的预定定时；第一频率误差检测部件，可操作来根据在每对按序邻近的相关向量之间的平均相位差来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差，利用由同步波形定时信号所表明的定时来获得每个相关向量；绝对相位误差检测部件，可操作来根据用由同步波形定时信号所表明的定时而发现的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；和第一频率校正部件，可操作来通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差。
2.如权利要求1所述的频率同步设备，还包括频率误差保持部件，可操作来保持所发现的频率误差，并且当随后发现新的频率误差时，根据在所保持的频率误差和新的频率误差之间的差异，来用新的频率误差更新所保持的频率误差；和绝对相位误差保持部件，可操作来保持所发现的绝对相位误差，并且当随后发现新的绝对相位误差时，根据在所保持的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异，来用新的绝对相位误差更新所保持的绝对相位误差，其中第一频率校正部件通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转用于抵消由频率误差保持部件保持的频率误差和由绝对相位误差保持部件保持的绝对相位误差。
3.如权利要求1所述的频率同步设备，还包括
第二频率校正部件，可操作来被提供控制信号，并且向来自第一频率校正部件的输出信号给出对应于控制信号的频移；绝对相位误差检测部件，可操作来解调来自第二频率校正部件的输出信号，并且依次发现所解调的输出信号中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够依照输出信号的调制方法而发现的符号点之间的相位误差；和第二频率误差检测部件，可操作来向第二频率校正部件依次输出控制信号，以便向来自所述第一频率校正部件的输出信号给出用于抵消所检测相位误差的频移。
4.如权利要求3所述的频率同步设备，还包括频率误差保持部件，可操作来保持所发现的频率误差，并且当随后发现新的频率误差时，根据在所保持的频率误差和新的频率误差之间的差异，来用新的频率误差更新所保持的频率误差；和绝对相位误差保持部件，可操作来保持所发现的绝对相位误差，并且当随后发现新的绝对相位误差时，根据在所保持的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异，来用新的绝对相位误差更新所保持的绝对相位误差，其中第一频率校正部件通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转用于抵消由频率误差保持部件保持的频率误差和由绝对相位误差保持部件保持的绝对相位误差。
5.如权利要求3所述的频率同步设备，其中已经依照多载波调制方法调制所述输入信号，相位误差检测部件解调来自第二频率校正部件的输出信号，并且对于所解调的输出信号中的每个子载波，依次发现在子载波中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够依照子载波的调制方法而获得的符号点之间的相位误差，频率同步设备还包括相位误差平均部件，可操作来平均为所有或一些子载波同时检测的相位误差，和第二频率检测部件，向第二频率校正部件依次输出控制信号，以便向来自第一频率校正部件的输出信号给出用于抵消平均相位误差的频移。
6.如权利要求1所述的频率同步设备，其中输入信号除同步符号之外包括数据符号，并且限制同步符号带以便使其落入数据符号所占用的频带。
7.如权利要求6所述的频率同步设备，其中同步符号其特征在于在预定时间间隔期间包括同步波形至少两次。
8.一种频率同步电路，用于根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，该频率同步电路包括相关电路，可操作来依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测电路，可操作来根据所获得的相关向量的幅度中按序转变来产生同步波形定时信号，所述同步波形定时信号表明在同步波形的每个周期中的预定定时；第一频率误差检测电路，可操作来根据在每对按序邻近的相关向量之间的平均相位差来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差，利用由同步波形定时信号所表明的定时来获得每个相关向量；绝对相位误差检测电路，可操作来根据用由同步波形定时信号所表明的定时而发现的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；和第一频率校正电路，可操作来通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差。
9.一种单芯片集成电路，用于根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，该单芯片集成电路包括输入端，可操作来获得输入信号；相关电路，可操作来依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测电路，可操作来根据所获得的相关向量的幅度中按序转变来产生同步波形定时信号，所述同步波形定时信号表明在同步波形的每个周期中的预定定时；第一频率误差检测电路，可操作来根据在每对按序邻近的相关向量之间的平均相位差来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差，利用由同步波形定时信号所表明的定时来获得每个相关向量；绝对相位误差检测电路，可操作来根据用由同步波形定时信号所表明的定时而发现的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；第一频率校正电路，可操作来通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差；和输出端，可操作来输出所校正的输入信号。
10.一种频率同步方法，用于根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，频率同步方法包括相关步骤，依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测步骤，根据在所获得的相关向量的幅度中按序转变来识别同步波形的每个周期；第一频率误差检测步骤，根据在表示所识别周期的每对按序邻近相关向量之间的平均相位差，来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差；绝对相位误差检测步骤，根据表示所识别周期的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；和第一频率校正步骤，通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差。
11.如权利要求10所述的频率同步方法，还包括
频率误差记录步骤，记录所发现的频率误差，并且当随后发现新的频率误差时，根据在所记录的频率误差和新的频率误差之间的差异，来用新的频率误差更新所记录的频率误差；和绝对相位误差记录步骤，记录所发现的绝对相位误差，并且当随后发现新的绝对相位误差时，根据在所记录的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异，来用新的绝对相位误差更新所记录的绝对相位误差，其中所述第一频率校正步骤通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转用于抵消在频率误差保持步骤中记录的频率误差和在绝对相位误差记录步骤中记录的绝对相位误差。
12.如权利要求10所述的频率同步方法，还包括第二频率校正步骤，命令频移，并且向在第一频率校正步骤中获得的信号给出所命令的频移；相位误差检测步骤，解调在第二频率校正步骤中获得的信号，并且依次发现在所解调的输出信号中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够在输出信号的调制方法中发现的符号点之间的相位误差；和第二频率误差检测步骤，依次命令用于抵消所检测相位误差的频移的第二频率校正步骤。
13.如权利要求12所述的频率同步方法，还包括频率误差记录步骤，记录所发现的频率误差，并且当随后发现新的频率误差时，根据在所记录的频率误差和新的频率误差之间的差异，来用新的频率误差更新所记录的频率误差；和绝对相位误差记录步骤，记录所发现的绝对相位误差，并且当随后发现新的绝对相位误差时，根据在所记录的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异，来用新的绝对相位误差更新所记录的绝对相位误差，其中第一频率校正步骤通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转用于抵消在频率误差保持步骤中记录的频率误差和在绝对相位误差记录步骤中记录的绝对相位误差。
14.如权利要求12所述的频率同步方法，其中已经依照多载波调制方法调制输入信号，相位误差检测步骤，解调在第二频率校正步骤中获得的信号，并且对于所解调的输出信号中的每个子载波，依次发现在所述子载波中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够依照子载波的调制方法而获得的符号点之间的相位误差，频率同步方法还包括相位误差平均步骤，平均在绝对相位误差检测步骤中为所有或一些子载波同时检测的相位误差，和第二频率检测步骤，依次命令用于抵消平均相位误差的频移的第二频率校正步骤。
15.(删除)16.(删除)17.(删除)18.(删除)19.(删除)20.(删除)21.一种用于根据在输入信号和参考信号之间的相关性来校正来自外部源的输入信号，并且解调所校正的输入信号的频率解调方法，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，该频率解调方法包括频率同步步骤，根据在输入信号和参考信号之间循环发现的每对按序邻近的相关向量之间的平均相位差，来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差，根据相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差，并且根据所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差来校正输入信号；和解调步骤，解调所校正的输入信号，借此产生解调的信号。
22.如权利要求21所述的解调方法，其中频率同步步骤还包括相关子步骤，依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测子步骤，根据在所获得的相关向量的幅度中按序转变，来识别同步波形的每个周期；第一频率误差检测子步骤，根据在表示所识别周期的每对按序邻近相关向量之间的平均相位差，来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差；绝对相位误差检测子步骤，根据表示所识别周期的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；和第一频率校正子步骤，通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差。
23.如权利要求22所述的频率同步方法，其中同步步骤还包括第二频率校正子步骤，命令频移，并且向在第一频率校正步骤中获得的信号给出所命令的频移；相位误差检测子步骤，解调在第二频率校正步骤中获得的信号，并且依次发现在所解调的输出信号中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够在输出信号的调制方法中发现的符号点之间的相位误差；和第二频率误差检测子步骤，依次命令用于抵消所检测相位误差的频移的第二频率校正步骤。
权利要求
1.一种频率同步设备，用于根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在所述同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，该频率同步设备包括相关部件，可操作来依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测部件，可操作来根据所获得的相关向量的幅度中按序转变来产生同步波形定时信号，所述同步波形定时信号表明在同步波形的每个周期中的预定定时；第一频率误差检测部件，可操作来根据在每对按序邻近的相关向量之间的平均相位差来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差，利用由同步波形定时信号所表明的定时来获得每个相关向量；绝对相位误差检测部件，可操作来根据用由同步波形定时信号所表明的定时而发现的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；和第一频率校正部件，可操作来通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差。
2.如权利要求1所述的频率同步设备，还包括频率误差保持部件，可操作来保持所发现的频率误差，并且当随后发现新的频率误差时，根据在所保持的频率误差和新的频率误差之间的差异，来用新的频率误差更新所保持的频率误差；和绝对相位误差保持部件，可操作来保持所发现的绝对相位误差，并且当随后发现新的绝对相位误差时，根据在所保持的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异，来用新的绝对相位误差更新所保持的绝对相位误差，其中第一频率校正部件通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转用于抵消由频率误差保持部件保持的频率误差和由绝对相位误差保持部件保持的绝对相位误差。
3.如权利要求1所述的频率同步设备，还包括第二频率校正部件，可操作来被提供控制信号，并且向来自第一频率校正部件的输出信号给出对应于控制信号的频移；绝对相位误差检测部件，可操作来解调来自第二频率校正部件的输出信号，并且依次发现所解调的输出信号中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够依照输出信号的调制方法而发现的符号点之间的相位误差；和第二频率误差检测部件，可操作来向第二频率校正部件依次输出控制信号，以便向来自所述第一频率校正部件的输出信号给出用于抵消所检测相位误差的频移。
4.如权利要求3所述的频率同步设备，还包括频率误差保持部件，可操作来保持所发现的频率误差，并且当随后发现新的频率误差时，根据在所保持的频率误差和新的频率误差之间的差异，来用新的频率误差更新所保持的频率误差；和绝对相位误差保持部件，可操作来保持所发现的绝对相位误差，并且当随后发现新的绝对相位误差时，根据在所保持的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异，来用新的绝对相位误差更新所保持的绝对相位误差，其中第一频率校正部件通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转用于抵消由频率误差保持部件保持的频率误差和由绝对相位误差保持部件保持的绝对相位误差。
5.如权利要求3所述的频率同步设备，其中已经依照多载波调制方法调制所述输入信号，相位误差检测部件解调来自第二频率校正部件的输出信号，并且对于所解调的输出信号中的每个子载波，依次发现在子载波中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够依照子载波的调制方法而获得的符号点之间的相位误差，频率同步设备还包括相位误差平均部件，可操作来平均为所有或一些子载波同时检测的相位误差，和第二频率检测部件，向第二频率校正部件依次输出控制信号，以便向来自第一频率校正部件的输出信号给出用于抵消平均相位误差的频移。
6.如权利要求1所述的频率同步设备，其中输入信号除同步符号之外包括数据符号，并且限制同步符号带以便使其落入数据符号所占用的频带。
7.如权利要求6所述的频率同步设备，其中同步符号其特征在于在预定时间间隔期间包括同步波形至少两次。
8.一种频率同步电路，用于根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，该频率同步电路包括相关电路，可操作来依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测电路，可操作来根据所获得的相关向量的幅度中按序转变来产生同步波形定时信号，所述同步波形定时信号表明在同步波形的每个周期中的预定定时；第一频率误差检测电路，可操作来根据在每对按序邻近的相关向量之间的平均相位差来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差，利用由同步波形定时信号所表明的定时来获得每个相关向量；绝对相位误差检测电路，可操作来根据用由同步波形定时信号所表明的定时而发现的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；和第一频率校正电路，可操作来通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差。
9.一种单芯片集成电路，用于根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，该单芯片集成电路包括输入端，可操作来获得输入信号；相关电路，可操作来依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测电路，可操作来根据所获得的相关向量的幅度中按序转变来产生同步波形定时信号，所述同步波形定时信号表明在同步波形的每个周期中的预定定时；第一频率误差检测电路，可操作来根据在每对按序邻近的相关向量之间的平均相位差来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差，利用由同步波形定时信号所表明的定时来获得每个相关向量；绝对相位误差检测电路，可操作来根据用由同步波形定时信号所表明的定时而发现的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；第一频率校正电路，可操作来通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差；和输出端，可操作来输出所校正的输入信号。
10.一种频率同步方法，用于根据来自外部源的输入信号和参考信号之间的相关性来估计其之间频率误差，并且校正输入信号以便抵消频率误差，输入信号包括由同步波形组成的同步符号，所述同步波形展示预定的自相关属性并且在同步符号中至少包括两次，并且参考信号表示与同步波形相同的波形，频率同步方法包括相关步骤，依次发现在输入信号和参考信号之间的相关向量；定时检测步骤，根据在所获得的相关向量的幅度中按序转变来识别同步波形的每个周期；第一频率误差检测步骤，根据在表示所识别周期的每对按序邻近相关向量之间的平均相位差，来发现在输入信号和参考信号之间的频率误差；绝对相位误差检测步骤，根据表示所识别周期的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在输入信号和参考信号之间的绝对相位误差；和第一频率校正步骤，通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差。
11.如权利要求10所述的频率同步方法，还包括频率误差记录步骤，记录所发现的频率误差，并且当随后发现新的频率误差时，根据在所记录的频率误差和新的频率误差之间的差异，来用新的频率误差更新所记录的频率误差；和绝对相位误差记录步骤，记录所发现的绝对相位误差，并且当随后发现新的绝对相位误差时，根据在所记录的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异，来用新的绝对相位误差更新所记录的绝对相位误差，其中所述第一频率校正步骤通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转用于抵消在频率误差保持步骤中记录的频率误差和在绝对相位误差记录步骤中记录的绝对相位误差。
12.如权利要求10所述的频率同步方法，还包括第二频率校正步骤，命令频移，并且向在第一频率校正步骤中获得的信号给出所命令的频移；绝对相位误差检测步骤，解调在第二频率校正步骤中获得的信号，并且依次发现在所解调的输出信号中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够在输出信号的调制方法中发现的符号点之间的相位误差；和第二频率误差检测步骤，依次命令用于抵消所检测相位误差的频移的第二频率校正步骤。
13.如权利要求12所述的频率同步方法，还包括频率误差记录步骤，记录所发现的频率误差，并且当随后发现新的频率误差时，根据在所记录的频率误差和新的频率误差之间的差异，来用新的频率误差更新所记录的频率误差；和绝对相位误差记录步骤，记录所发现的绝对相位误差，并且当随后发现新的绝对相位误差时，根据在所记录的绝对相位误差和新的绝对相位误差之间的差异，来用新的绝对相位误差更新所记录的绝对相位误差，其中第一频率校正步骤通过同时向输入信号给出频移和相位旋转来校正输入信号，所述频移和相位旋转用于抵消在频率误差保持步骤中记录的频率误差和在绝对相位误差记录步骤中记录的绝对相位误差。
14.如权利要求12所述的频率同步方法，其中已经依照多载波调制方法调制输入信号，相位误差检测步骤，解调在第二频率校正步骤中获得的信号，并且对于所解调的输出信号中的每个子载波，依次发现在所述子载波中的符号点，并且检测在所发现的符号点和能够依照子载波的调制方法而获得的符号点之间的相位误差，频率同步方法还包括相位误差平均步骤，平均在绝对相位误差检测步骤中为所有或一些子载波同时检测的相位误差，和第二频率检测步骤，依次命令用于抵消平均相位误差的频移的第二频率校正步骤。
15.一种同步符号产生方法，包括选择步骤，选择表示数字信号而且具有预定自相关属性的数字序列；同步波形产生步骤，通过根据由采样频率被处理的数字序列所表示的数字信号来消除在期望带之外的高频分量从而产生同步波形，以便所述同步波形是期望带宽的一半或更少；和同步符号产生步骤，产生同步符号以便包括同步波形至少两次。
16.如权利要求15所述的同步符号产生方法，其中在同步符号产生步骤中，产生同步符号以致把预定时间间隔放置在每个同步波形之间。
17.一种用于发送包括预定的同步符号的信号并且使用包括在所接收信号内的同步符号来校正所接收信号的信号传输方法，包括选择步骤，选择表示数字信号而且具有预定自相关属性的数字序列；同步波形产生步骤，通过根据由采样频率被处理的数字序列所表示的数字信号来消除在期望带之外的高频分量从而产生同步波形，以便同步波形是期望带宽的一半或更少；和同步符号产生步骤，产生同步符号以便包括同步波形至少两次；传输步骤，发送包括所产生同步符号的信号；接收步骤，接收所发送的信号；和同步步骤，根据在所接收的信号和参考信号之间的相关性，来估计在所接收的信号和用于表示同步波形的参考信号之间的频率误差，和校正接收的信号以便抵消频率误差。
18.如权利要求17所述的信号传输方法，其中在同步符号产生步骤中，产生所述同步符号以致把预定时间间隔放置在每个同步波形之间。
19.如权利要求17所述的信号传输方法，其中同步步骤包括相关子步骤，依次发现在所接收的信号和参考信号之间的相关向量；定时检测子步骤，根据所发现的相关向量的幅度中的按序转变，来识别包括在所接收信号内的同步波形的每个周期；第一频率误差检测子步骤，根据在表示每个所识别周期的每对按序邻近相关向量之间的平均相位差，来发现在所接收的信号和参考信号之间的频率误差；和第一频率校正子步骤，通过向所接收的信号给出用于抵消所发现的频率误差的频移，来校正所接收的信号。
20.如权利要求19所述的信号传输方法，其中同步步骤还包括绝对相位误差检测子步骤，根据表示每个所识别周期的相关向量的绝对相位的按序转变，来发现在所接收的信号和参考信号之间的绝对相位误差；并且在第一频率校正子步骤中，通过同时向所接收的信号给出用于抵消所发现的频率误差和所发现的绝对相位误差的频移和相位旋转，来校正所接收的信号。
全文摘要
第一频率同步部件(103)对应于本发明的频率同步设备。更高的设备，例如无线接收器经由A/D转换器(101)和正交检测器(102)向第一频率同步部件(103)提供接收信号。把包括预定波形至少两次的同步符号并入接收信号。相关估计器(104)产生表示与同步符号相同波形的参考信号，并且依次发现在接收信号和参考信号之间的相关向量。第一信号误差检测器(106)根据预定相关向量的平均相位差来发现频率误差，并且根据预定相关向量的绝对相位的转变来发现绝对相位误差。第一频率校正器(108)同时向接收信号给出用于抵消误差的频移和相位旋转。
文档编号H04L27/26GK1768501SQ20048000905
公开日2006年5月3日 申请日期2004年3月30日 优先权日2003年3月31日
发明者尾本幸宏, 白方亨宗, 浦部嘉夫, 原田泰男 申请人:松下电器产业株式会社