专利名称：：在drm中的采样时钟频率偏移量估计的制作方法
技术领域：
：本发明总体上涉及数字无线电世界范闺通用标准(DigitalRadioMondialeDRM)接收机，更具体而言，涉及DRM接收机时钟同步.
背景技术：
所发送的数字无线电世界范闺通用标准(DRM)信号包括一连串正交频分复用(OFDM)码元.每个OFDM码元是在频率上等间距的K个正弦波部分之和.每个正弦波部分，称为"单元"，被以对应于栽波位置的给定幅度和相位发送.每个OFDM码元中的一定数目的单元被以预定的幅度和相位发送，并且被称为"参考导频".参考导频代表总数单元的某一部分.这些单元是用于信道估计和同步的导频单元.这些单元的位置、幅度和相位被仔细地挑选出来，用以优化性能，尤其是优化初始的同步持续时间和可靠性.一般来讲，有三种类型的参考单元使用在DRM中:頻率导频单元、时间导频单元和增益导频单元.OFDM系统一般依靠两个条件.在笫一条件下，所发送的栽波和解调的栽波应该相互对准.在笫二条件下，接收机在等于栽波间距倒数的持续时间上执行整合和倾卸(integrate-and—dump)过程.在这些条件下，信号正交性保持着并且在栽波之间没有串扰.如果这两个条件中的任一条件都没有保持，那么正交性也就得不到保持.因而，在栽波之间某一程度的串扰不可避免地会产生.在接收机时钟頻率上的误差将导致解调栽波的间距不同于那些所发送的栽波.另外，在接收机时钟频率上的误差会导致接收机整合和倾卸过程的持续时间不同于所发送的栽波间距的倒数，这导致在载波之间有很显著的串扰.在OFDM中由时钟频率偏移所导致的误差涉及到子栽波的数目和偏移.随着偏移的增加或者随着子栽波数目的增加，误差也在增加.子栽波的数目对于DRM的每种健壮性模式和頻率占有率模式是不同的，表l列出了在DRM的每种模式下的子栽波数目.<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表l如果接收机时钟的稳定性是100ppm，那么在最差的情况下，如果假设接收机时钟稳定性与发送机时钟的稳定性相同，那么应该有大约200ppm的误差.然而，在大多数情况下，能够假设一般都有较好的时钟质量.继续该例子，在此条件下，对于每种DRM模式由在发送机和接收机之间的时钟频率偏移所导致的最坏情况的栽波间干扰(分贝)被测量出来并且在表2中示出.<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2一个例子示出在图3中，示出子栽波对栽波302与栽波间干扰(C/ICI)比率304的曲线的示例性图示300.更具体而言，困3困示了对于健壮性模式D和频详占有率模式5的170个子栽波的每一个子栽波在E=l.0002(或者在采样频率上有200ppm的误差)之下C/ICI的比率.因此，为了确保所接收的节目质量，在接收机部分应该采取某一措施来纠正这种时钟频率偏移.用于时钟频率偏移量估计的常规方法常常使用导频辅助的或者基于时间同步的方法.常规数字无线电世界范闺通用标准(DRM)接收机应用，诸如像在梦(DREAM)软件接收机中的应用，使用导频辅助的时钟频率偏移量估计方法，该方法使用在每个正交频分复用(OFDM)码元中所插入的三个频率导频.该接收机计算两个导频频率之差，并且把该差与希望的导频频率相关起来.然而，这种方法在采样时钟频率估计上却表现出很高的偏差.另外，在DRM被用在例如中频率/高频率(MF/HF)广播中之时，所接收的信号常常从恶劣的信遣条件传播，因而估计结果处于易变且不能令人满意.基于常规时间同步的时钟频率偏移重估计方法典型地考虑如困l所示的两个时间指示器之间的采样数目.例如，困1困示了系统100,其中OFDM单元或者码元102a、102b和l(Wc(在此有时将它们一起称为OFDM码元102)和参考或者采样点N记来a04和N期望的106.可以根据所记录的采样数目N记乘的104和期望的采样数目N期-的106，按照在以下由等式l所示例的关系中所示出的那样来计算时钟频率偏移重.izZL-:^一(等式.l)々A记录的在等式1中，Ts被定义为发送机的采样间隔(类似地，T，，是接收机的采样间隔).尽管困1困示了N记来的104和N期^106之间的一种可能的关系，然而，应当理解，可以通过例如使用任何合适数目的采样和/或码元102来找出在N记:Ma04和N期4^106之间的其他关系.一般来讲，为了达到更大准确性，需要更长的观察时间，而不是只需要一个OFDM码元持续时间(例如，可以观察10个码元)，然而，当利用更长的观察时间之时，相应的同步延迟也就更大.因此，在本领域中需要一种在DRM中进行采样时钟频率偏移量估计的改进方法.
发明内容本发明提供了一种在数字无线电世界范闺通用标准(DRM)系统中使用导频来实现时钟同步的数字无线电世界范围通用标准(DRM)采样时钟频率偏移量估计系统和方法.在一个实施例，本发明提供了一种用于在DRM系统中计算估计的采样频率偏移量(A)的方法.该方法包括使用在码元(m和m-周期)中所接收的第一增益导频(PGm和PGm-M)和在该码元(m和m-周期)中所发送的笫二增益导频(PGtnn和Pctrm.用期)之间的关系来计算估计的采样频率偏移量(&)，在另一个实施例中，本发明提供了一种用于估计采样頻率偏移重的集成芯片.该集成芯片包括使用在码元(m和m-周期)中所接收的第一增益导频(Pcm和PGni-fl期)和在该码元(m和m-周期)中所发送的笫二增益导频(Pcjnn和PGJ-*)之间的关系来计算估计的采样频率偏移量(&)的电路。在又一个实施例中，本发明提供了一种用在数字无线电世界范围通用标准(DRM)系统中计算估计的采样频率偏移重(^)的方法.该方法包括使用在笫一增益导频(PGm和PGm-i^)和与特定子栽波(0相关联的笫二增益导频(PGJr旭和PGJrm-周期)的比率之间的线性拟合关系所给出的关系。附困说明根据以下附困、描述和权利要求，对于本领域技术人员而言，其他技术特征会容易地变得清楚明白.闺l困示基于时间同步的时钟频率偏移量估计，考虑了在正交頻分复用(OFDM)码元中所记录的采样数和期望的采样数目之间的关系；图2是当在健壮性模式B中之时和在频谱占有率模式0中之时导频分布在时间和频率域中的示例性图示；图3是子栽波对对于健壮性模式D和频谱占有率模式5的170个子栽波的每个的C/ICI比率在e-1.0002(或者在采样频率上有200ppm误差)的曲线的示例性图示.具体实施方式参考前面描述的等式l，并且忽略栽波频率偏移量，Ts被定义为发送机的采样间隔(类似地，Ts，是接收机的采样间隔)，Tu被定义为发送机的有用码元的持续时间(类似地，Tu，是接收机的有用码元的持续时间)，Tc被定义为发送机的保护间隔的持续时间(类似地，TV是接收机的保护间隔的持续时间)，T被定义为发送机的OFDM码元的持续时间(类似地，T，是接收机的OFDM码元的持续时间)，被定义为发送机的子栽波的孤度频率间隔(类似地，^是接收机的子栽波的孤度频率间隔)，N被定义为有用部分的采样点数，L被定义为时间保护的采样点数，以上定义的变量之间的关系在以下列出，并且在此将它们一起称为等式2.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>以下，假设无线电频率是"。，所发送的信号表达式可以由等式3示出，类似地，所接收的信号表达式可以由等式4示出.w)-Ixy(+"")，此处附I^〈(m+"r(等式.3)=3&.&,^"'十('—wT))，此处mr^^附+^r(等式.4)fc=0在等式3和4中，Hk,m是在笫m个码元的笫k个子栽波处的信道表减.现在，在接收机中，第m个码元的第/个子栽波处的OFDM解调由以下的等式5示出.(等式.5)等式6来自于把/f"的值从等式4替代到等式5中.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>u加y'然后，替代由以上等式2所给出的关系，等式6简化到等式7,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>在等式7中使用由等式8所给出的关系，得出等式9.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(等式.8)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(等式.9)替代在等式2中以上所示的一些已知关系，最终得出等式IO.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(等式.io)该时钟频率偏移量由等式ii给出.在等式io中替代该时钟频率偏移量，得出等式12.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(等式.ii)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(等式.12)现在，因为^一般小于1(即，&<<1),因而等式12简化到等式13，然后得出等式14.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>在DRM系统中，插入在笫(m+周期)个码元中的增益导频的模式与插入在第m个码元中的增益导频的模式是相同的.现在参考困2中的曲线200，在DRM系统中增益导频202被均匀地分布在时间和频率域。健壮性模式B和频率占有率模式O的导频分布200在困2中示出，其中增益导频202按照困形方式被表示为星，其他的健壮性和频率占有率模式是类似的.该周期依赖于在表3中所示的健壮性模式.<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表3分析集中于在笫/个子栽波上调制的信息，其中增益导频被插入，并且假设该信道是緩慢地变化的(即，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>)，得出等式15a和15b中所见的关系.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(等式.15)等式16图示两个码元的增益导频之间的相位偏差之间的关系，此处每个码元具有相同的插入增益导频模式.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(等式.16)在具有周期-l个码元距离的两个码元的相同子栽波之间的相位偏差之间的差，f2"周期"A)./，与该周期和子栽波的索引/成比例.当DRM健壮性模式在如表3中所示的那样是已知的，则该周期就是个常量.因此，斜率K可以通过在频率轴上借助所有导频收集等式16的结果并且应用线性拟合操作而获得.根据本发明的一个实施例，通过使用在有规律地分布的增益导频上出现的相位偏差，可以按照以下等式17所示出的那样计算所估计的采样时钟频率偏移量(&)，线性拟合角度<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(等式.n)在等式17，PGm是在第m个码元中所接收的増益导频，Pcjnn是在第m个码元中所发送的增益导频，Pcn^期是在第(m-周期)码元中所接收的增益导频，PG—trm-M是在笫(m-周期)码元中所发送的增益导频，而/是与增益导频相关联的子栽波的索引，周期是在相同的子栽波处插入的增益导频的两个码元的间隔.另外，N是有用码元的采样点的数目，L是保护间隔的采样点的数目.然而，要注意的是，在一些情况下，增益导频落在与已经为频率或者时间导频所定义的那些位置相一致的位置.在这种情况下，根据本发明的一个实施例，在等式17中所使用的导频应当取而代之是相对应的频率或者时间导频.假设该信道在作为是相同子栽波处插入的增益导频的两个码元的间隔期间几乎是不变的.如果该信道变化的很慢并且由时间和频率纠正所导致的任何類外的偏差得到了补偿(即，使用了合适的闭环时间和频率跟踪结构)，那么这样的假设就是合理的.对以上所描述的系统和方法的验证是通过使用从空中所接收的真实DRM信号来完成的.表4中所示的仿真结果表明根据本发明的一个实DRM发送机的时钟频率.例如，这些结果表明由本发明的系统和方法所估计的时钟频率偏移量的准确性很好地落在希望的实验误差之内.在该仿真中所使用的信道模型是在ETSIES2015>80V2丄1(2004-0Q中所描述的WSSUS模型，<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表4应当理解本发明的系统和方法的实施例可以作为集成芯片的一部分而包括进来，例如包括在芯片之内的ARM7TDMI核心中.阐明在本专利文献中所使用的某些词语和短语的定义可能会是有利的。术语"耦合"及其派生词指的是在两个或者多个元件之间的任何直接或者间接的通信，而不用关心那些元件相互之间是否是物理接触的。术语"包括"和"包含"及其派生词，意思是无限制地包括。术语"或"是包含性的，意思是和/或.短语"相关联"和与"其相关联"及其派生词，可以意味着包括、被包括在内、与其相互连接、包含、被包含在内、连接到或者与其连接、耦合到或者与其耦合、可与其相通信、与其相协作、交错、并置、最接近于、与其相接或者相接到、具有、具有特性等.尽管本发明已经描述了某些实施例以及一般相关联的方法，但是对于本领域技术人员而言对这些实施例和方法的修改和改变也将是清楚明白的，因此，以上对示例性实施例的描述并不限定或者限制本发明。在不偏离由以下权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，也可以做出其他的改变、替换和修改.权利要求1.一种用于在数字无线电世界范围通用标准(DRM)系统中计算估计的采样频率偏移量(εs)的方法，包括使用在码元(m和m-周期)中所接收的第一增益导频(PGm和PGm-周期)和在该码元(m和m-周期)中所发送的第二增益导频(PG_trm和PG_trm-周期)之间的关系来计算估计的采样频率偏移量(εs)。2.如权利要求l所述的方法，其中该关系还包括与笫一增益导频(PGm和PGm-M)相关联的子栽波的索引(0.3.如权利要求l所述的方法，其中该关系还包括与第二增益导频(PG—trm和PG」m-W期)相关联的子栽波的索引(0.4.如权利要求l所述的方法，其中该关系还包括有用码元的采样点数的倍数(N).5.如权利要求l所述的方法，其中该关系还包括保护间隔的采样点数(L)。6.如权利要求l所述的方法，其中该关系还包括在第m和第(m-周期)码元中所接收的笫一增益导频(PGm和Pcm-W期).7.如权利要求l所述的方法，其中该关系还包括在第m和笫(m-周期)码元中所发送的第二增益导频(PGjnn和PGJrm-M).8.如权利要求l所述的方法，其中该周期是作为在相同的子栽波索引处(l)处插入的增益导频的两个码元的间隔.9.如权利要求l所述的方法，其中该关系由第一增益导频(PGm和PGm』期)和与特定子栽波(/)相关联的笫二增益导频(PGJrm和PG_trm-W*)的比率之间的线性拟合关系给出.10.如权利要求l所述的方法，其中该关系由以下给出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中PGm是在第m码元中所接收的增益导频，PG-trm是在第m个码元中所发送的增益导频，PGm-周期是在第(m-周期)码元中所接收的增益导频，Pc^^是在第(m-周期)码元中所发送的增益导频，f是与该增益导频相关联的子栽波的索引，N是有用码元的采样点数的倍数，L是保护间隔的采样点数，该周期是作为在相同的子栽波(O处插入的增益导频的两个码元的间隔.11.一种用于为数字无线电世界范围通用标准(DRM)应用估计采样频率偏移量的集成芯片，包括使用在码元(m和m-周期)中所接收的第一增益导频(PGm和PGm-用期)和在该码元(m和m-周期)中所发送的笫二增益导频^(5」11和？(^-;Mi)之间的关系计算估计的采样频率偏移量(^)的电路.12.如权利要求ll所述的集成芯片，其中该关系还包括与第一增益导频(PGm和PG坦-用期)和笫二增益导頻(PGJrm和Pgj加-用期)相关联的子栽波的索引(O.13.如权利要求ll所述的集成芯片，其中该关系还包括有用码元的采样点数的倍数(N).14.如权利要求ll所述的集成芯片，其中该关系还包括保护间隔的采样点数(L).15.如权利要求ll所述的集成芯片，其中该关系还包括在第迈和第(m-周期)码元中所接收的第一增益导频(PGm和PGm-fl期)和在第m和第(m-周期)码元中所发送的第二增益导频(PGjrm和Pcjrm-周期).16.如权利要求ll所述的集成芯片，其中该周期是作为在相同的子栽波(/)处插入的增益导频的两个码元的间隔.17.如权利要求ll所述的集成芯片，其中该关系由笫一增益导频(PGm和PGm』期)和与特定子栽波(0相关联的第二增益导频(PG—trm和PGjnn-周期)的比率之间的线性拟合关系给出。18.如权利要求ll所述的集成芯片11，其中该关系由以下给出线性拟合角度<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中i^w是在笫m码元中所接收的増益导频，i^加是在笫m个码元中所发送的增益导频，尸^-"糸是在笫(m-周期)码元中所接收的增益导频，尸GL^-^r是在笫(m-周期)码元中所发送的增益导频，/是与该增益导频相关联的子栽波的索引，W是有用码元的采样点数的倍数，l是保护间隔的采样点数，该周期是作为在相同的子栽波(/)处插入的增益导频的两个码元的间隔.19.一种用于在数字无线电世界范围通用标准(DRM)系统中计算估计的采样频率偏移量(e，)的方法，包括使用在第m和第(m-周期)码元中所接收的第一增益导频(PGm和P(^-用期)和与特定子栽波(/)相关联的在笫m和笫(m-周期)码元中所发送的笫二增益导频(pg」rm和Pgj加-周期)的比率之间的线性拟合关系所给出的关系。20.如权利要求l所述的方法9，其中该关系由以下给出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中Pgw是在第m码元中所接收的增益导频，尸^,rw是在笫m个码元中所发送的增益导频，P^-x^是在笫(m-周期)码元中所接收的增益导频，户GL,训-^是在第(m-周期)码元中所发送的增益导频，f是与该增益导频相关联的子栽波的索引，iV是有用码元的采样点数的倍数，￡是保护间隔的采样点数，该周期是作为在相同的子栽波(/)处插入的增益导频的两个码元的间隔.全文摘要一种在数字无线电世界范围通用标准(DRM)系统-诸如像DRM接收机中估计采样时钟频率偏移量(ε<sub>s</sub>)的系统和方法。该系统和方法包括使用由右式给出的关系，其中P<sub>Gm</sub>是第m码元中所接收的增益导频，P<sub>G_trm</sub>是第m个码元中所发送的增益导频，P<sub>Gm-周期</sub>是第(m-周期)码元中所接收的增益导频，P<sub>G_trm-周期</sub>是第(m-周期)码元中所发送的第二增益导频，l是与该增益导频相关联的子载波的索引，N是有用码元的采样点数的倍数，L是保护间隔的采样点数，该周期是作为在相同的子载波(l)处插入的增益导频的两个码元的间隔。文档编号H04B7/02GK101277284SQ200710089038公开日2008年10月1日申请日期2007年3月29日优先权日2007年3月29日发明者Y·刘申请人:深圳赛意法微电子有限公司