专利名称：用以获取多路径信号的频率的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种获取频率的方法及装置，并且特别地，涉及一种获取多 路径信号的目标频率的方法及装置。
背景技术：
正交步贞分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 乃是一种高效率的多路径调制/解调制技术，其原理即利用多个次载波同时传 送数据，以提升数据传输速率。0F函为一多路径调制/解调制的技术。顾名 思义，OFDM是将可使用的带宽划分为数个狭窄的频带，使得数据可以平行地 通过这些频带进行传输。由于OF画无线通信系统具有高数据传输率、高带宽 使用效率以及避免无线电波受到多路径衰减等优点，因此，被广泛应用于新 世代的无线通信系统中。然而，OFDM技术仍有其缺点，例如高峰值/均值功率比(peak-to-average power ratio)以及对子信道(sub-channel)的频率错误非常敏感。因此，在 0F画无线通信系统中，如何进行频率回复的工作，以达到频率同步的功效， 是一项非常重要的课题。传统的多路径信号频率同步法，是在信号中的数据区段之前加入一循环 前缀(Cyclic Prefix, CP)。接收端接收该信号后，利用该循环前缀对于频率 相位进行估测而得到同步频率。然而，当循环前缀受到干扰时，很可能会对 其进行相位估测所得的频率造成相当大的误差，导致严重的频率偏移现象。因此，本发明的主要目的在于提供一种获取多路径信号的频率的方法及 装置，以解决上述问题。发明内容根据本发明的 一较佳具体实施例是一种获取多路径信号目标频率的方 法。其中，该多路径信号包含一第一路径信号以及一第二路径信号。首先， 该方法经由 一第 一路径接收该第 一路径信号且经由 一第二路径接收该第二路径信号。接着，该方法决定一目标区域，该目标区域是第二路径信号的一 第二循环前缀的一部分，并且该目标区域与该第一路径信号的一第一循环前 缀重迭。之后，该方法根据该目标区域决定该目标频率。根据本发明的另一较佳具体实施例是一种获取多路径信号目标频率的装 置。其中，该多路径信号包含一第一路径信号及一第二路径信号。该装置包 含一接收模块、 一区域决定模块以及一频率决定模块。该接收模块用于经由 一第 一路径接收该第 一路径信号以及经由 一第二路径接收该第二路径信号。 该区域决定模块用于决定一目标区域，该目标区域是第二路径信号的一第二 循环前缀的一部分，并且该目标区域与该第一路径信号的一第一循环前缀重 迭。该频率决定模块用于根据该目标区域决定该目标频率。关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的 了解。
图1示出了现有技术中多路径信号所包含的第一路径信号与第二路径信 号的示意图。图2示出了根据本发明的第一较佳具体实施例的获取多路径信号目标频 率方法的流程图。图3示出了第一路径信号、第二路径信号以及延迟的第二路径信号的范例。图4示出了图2所示的步骤S12可包含的子步骤S121-S123的流程图。 图5示出了图2所示的步骤S13可包含的子步骤S131-S135的流程图。 图6示出了根据本发明的第二较佳具体实施例的获取多路径信号目标频 率装置的功能方块图。图7示出了图6所示的区域决定模块的详细功能方块图。 附图符号说明S11-S135:流程步骤 12:接收模块 16:频率决定模块 142:计算装置 1421:第一计算单元10:频率获取装置 14:区域决定模块 141:选择装置 143:区域决定装置 1422:第二计算单元1423:減法单元 1432:区分单元 21、 24:循环前缀
1431:设定单元 1433:比较单元 22:数据
23、 25A、 25B、 26、 27
数据区段
24A、 24B:部分循环前缀 L22:数据长度 P2:第二路径信号
L21:循环前缀长度 PI:第一路径信号 P2':延迟的第二路径信号。
具体实施例方式
本发明的方法及装置用于获取一多路径信号的频率。在实际应用中，该 多路径信号可为一OFDM信号。请参阅图1,图1示出了该多路径信号的范例。 如图1所示，该多路径信号包含一第一路径信号PI以及一第二路径信号P2。 以0FDM信号为例，第一路径信号PI的循环前缀21由复制第一路径信号PI 中的数据22的数据区段23所产生。因此，循环前缀21所包含的内容与数据 区段23相同。
另一方面，第一路径信号Pl与第二路径信号P2的主要差异在于第二路 径信号P2抵达接收端的时间较晚。第一路径信号Pl与第二路径信号P2来自 同一发射源的信号，其区别是因为多路径信号的效应所产生的区别，因此， 第二路径信号P2的循环前缀24与第一路径信号Pl的循环前缀21亦相同。 同理可知，循环前缀21与第二路径信号P2中的数据区段(25A及25B的组合) 理论上也是相同的。此外，数据区段25A与循环前缀24中标号为24A的部份 相同，数据区段25B则与循环前缀24中标号为24B的部份相同。
由于第二路径信号P2的部分循环前缀24B与第一路径信号Pl的数据22 在时间上有重迭之处，所以循环前缀24B的部份会受到数据22的干扰。若直 接利用循环前缀24估测该多路径信号的频率，将会有严重的误差。因此，根 据本发明的方法与装置主要采用未受干扰的循环前缀区段(如标号24A所示 的区域)作为 一 目标区域，进而利用该目标区域决定该多路径信号的 一 目标频 率。
根据本发明的第一较佳具体实施例是一种获取多路径信号的一目标频率 的方法。请参阅图2，图2示出了该方法的流程图。如图2所示，首先，该 方法执行步骤Sll，经由一第一路径接收该第一路径信号并且经由一第二路径接收该第二路径信号。接着，该方法执行步骤S12，决定一目标区域。该 目标区域是第二路径信号的一第二循环前缀的一部分，且该目标区域与该第 一路径信号的一第一循环前缀重迭。之后，该方法执行步骤S13，根据该目 标区域决定该目标频率。该目标频率可由针对该目标区域^l行的一时钟回复 程序决定。
在实际应用中，根据本发明的方法可将第二路径信号P2延迟，以产生一 延迟的第二路径信号P2'，并藉由比较第二路径信号P2与该延迟的第二路径 信号P2'找出该目标区域。请参阅图3,图3示出了第一路径信号Pl、第二 路径信号P2以及延迟的第二路径信号P2'的范例。
在图3所示的范例中，延迟的第二路径信号P2'是藉由将第二路径信号 P2延迟数据22的长度U产生。根据本发明，第二路径信号P2中的数据区段 26与目标区域24A的组合可被视为一第一区域，数据区段27与数据区段25A 的组合则可被视为一第二区域。如图3所示，延迟的第二路径信号P2'中的 数据区段26在时域中是与第二路径信号P2中的数据区段27重迭，延迟的第 二路径信号P2'中的目标区域24A在时域中则是与第二路径信号P2中的数据 区段25A重迭。易言之，延迟的第二路径信号P2'中的该第一区域在时域中 与第二路径信号P2中的该第二区域重迭。
根据本发明的方法可以计算该第一区域与该第二区域的差异以产生一差 异信号。如先前所述，数据区段25A与目标区域24A的内容相同。因此，该 差异信号中对应于数据区段25A(亦即对应于目标区域24A)的部份应大致等 于零。相对地，第一区域中的数据区段26与第二区域中的数据区段27并无 必然的关连性。因此，该差异信号中对应于数据区段26(亦即对应于数据区 段27)的部份并不会等于零。藉由判断该差异信号中的哪一个区段的信号能 量接近于零，根据本发明的方法可由该差异信号中找出目标区域24A的位置。
如图3所示，该第一区域、第二区域以及该差异信号的长度皆大致等于 循环前缀21的长度L2U
如图4所示，图2中的步骤S12可包含子步骤S121-S123。子步骤S121 是自该第二路径信号中选择一第一区域及一第二区域。其中，该第一区域包
含该目标区域，且该第二区域包含对应于该目标区域的一原始区域。子步骤 S122计算该第一区域与该第二区域的差异以产生一差异信号。子步骤S123 则根据该差异信号决定该目标区域。其中，该目标区域的信号能量小于一默认值。
在实际应用中，子步骤S122可以先计算该第 一 区域的 一组第 一振幅以及 该第二区域的一组第二振幅，再将该组第二振幅减去该组第一振幅以产生该 差异信号。
为了能进一步由该差异信号中定义出目标区域24A的范围，根据本发明 的方法可先将该差异信号设为一预设区域。该预设区域可进一步划分成第一 子区域与第二子区域，并针对第 一子区域与第二子区域的总能量进行比较。 若第一子区域的总能量大于第二子区域的总能量且其能量差大于一能量临界 值时，也就是说，第一子区域的信号强度较第二子区域强很多时，将信号强 度较大的第一子区域再设为预设区域，并且重复上述的步骤，将第一子区域 再分成两个子区域并比较其总能量。如此持续进行下去，直至划分的两个子 区域的能量差小于一能量临界值。此时的两子区域的信号强度大小相当接近。 合并此两子区域即可得到该差异信号中对应于数据区段26(亦即对应于数据 区段27)的部分。自该差异信号中对应于数据区段26的部分即可定义出目标 区域24A的范围。
如图5所示，前述的步骤S13可细分为子步骤S131-S135。子步骤S131 将该差异信号设为一预设区域。子步骤S132将该预设区域分成一第一子区域 与一第二子区域。子步骤S133则是比较该第一子区域的一第一总能量以及该 第二子区域的一第二总能量以产生一能量差。若该第一总能量大于该第二总 能量且该能量差大于一能量临界值，则该方法执行子步骤S134，将该第一子 区域设为该预设区域并且重复子步骤S132-S134。若该能量差小于该能量临 界值，则执行子步骤S135,自该差异信号删除该第一子区域与该第二子区域 以产生该目标区域。
根据本发明的第二较佳具体实施例是一种获取多路径信号目标频率的装 置。该多路径信号包含一第一路径信号以及一第二路径信号。请参阅图6, 图6示出了该频率获取装置的功能方块图。如图5所示，频率获取装置10包 含接收模块12、区域决定模块14及频率决定模块16。接收模块12用于经由 一第 一路径接收该第 一路径信号以及经由 一第二路径接收该第二路径信号。 区域决定模块14用于决定一目标区域，该目标区域是第二路径信号的一第二 循环前缀的一部分且该目标区域与在该第 一路径信号中的一第 一循环前缀重 迭。其中，该第二循环前缀的长度且该差异信号的长度大致等于该前缀长度。频率决定模块16用于根据该目标区域决定该目标频率。该目标频率可由针对 该目标区域执行的 一 时钟回复程序决定。
如图7所示，在实际应用中，区域决定模块14可包含选择装置141、计 算装置142及区域决定装置143。选择装置141用于自该第二路径信号选择 一第一区域及一第二区域。该第一区域包含该目标区域，且该第二区域包含 对应于该目标区域的一原始区域。计算装置142电连结至选择装置141,并 用于计算该第一区域与该第二区域的差异以产生一差异信号。区域决定装置 143电连结至计算装置142，并根据该差异信号决定该目标区域，其中，该目 标区域的信号能量小于 一 默认值。
此外，如图7所示，计算装置142可包含第一计算单元1421、第二计算 单元1422及减法单元1423。第一计算单元1421用于计算该第一区域的一组 第一振幅。第二计算单元1422用于计算该第二区域的一组第二振幅。减法单 元l"3电连结至第一计算单元1421及第二计算单元1422，并将该组第二振 幅减去该组第一振幅以产生该差异信号。
图7亦显示区域决定装置143可包含设定单元1431、区分单元1432及 比较单元l433。设定单元M31用于将该差异信号设为一预设区域。区分单 元1432电连结至设定单元1431,并用于将该预设区域分成一第一子区域与 一第二子区域。比较单元1433则用以比较该第 一子区域的一第一总能量与该 第二子区域的一第二总能量以产生一能量差。若比较单元1433比较的结果是 该第一总能量大于该第二总能量且该能量差大于一能量临界值，则设定单元 l"l会将该第一子区域设为该预设区域并且重新操作区分单元1432与比较 单元l"3。若该能量差小于该能量临界值，则设定单元1431会合并该第一 子区域与该第二子区域以产生该目标区域。
相较于现有技术，将根据本发明的方法及装置应用于多路径信号(例如 OFDM信号)上，可以避免采用受到干扰的循环前缀而导致估测所得的频率有 严重误差的情形发生。因此，藉由本发明的获取多路径信号目标频率的方法 及装置，可以在多路径无线通信系统(例如OFDM无线通信系统)中达到良好的 频率同步之效。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征 与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限 制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应根据上 述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
权利要求
1. 一种获取一多路径信号的 一 目标频率的方法，该多路径信号包含一第一路径信号及一 第二路径信号，该方法包含下列步骤(a) 经由一第 一路径接收该第 一路径信号，并经由一第二路径接收该第二 路径信号；(b) 决定一 目标区域，该目标区域是该第二路径信号中的一第二循环前缀 的一部分，并且该目标区域与在该第一路径信号中的一第一循环前缀重迭； 以及(c)根据该目标区域决定该目标频率。
2. 如权利要求l所述的方法，其中，步骤(b)以下列步骤执行(bl)自该第二路径信号中选择一第一区域及一第二区域，该第一区域包 含该目标区域，且该第二区域包含对应于该目标区域的一原始区域； (b"计算该第一区域与该第二区域的差异以产生一差异信号；以及(b3)根据该差异信号决定该目标区域，其中，该目标区域的一信号能量 小于一默认值。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，步骤(b2)以下列步骤执行 计算在该第 一 区域中的 一 组第 一 振幅； 计算在该第二区域中的一组第二振幅；以及将该组第二振幅与该组第 一振幅相减，以产生该差异信号。
4. 如权利要求2所述的方法，其中，该第二循环前缀具有一前缀长度且该 差异信号的长度大致等于该前缀长度。
5. 如权利要求2所述的方法，其中，步骤(b3)以下列步骤执行 (b31)将该差异信号设为一预设区域；(b32)将该预设区域分成一第 一子区域与 一第二子区域；(b33)比较该第一子区域的一第一总能量以及该第二子区域的一第二总 能量，以产生一能量差；(b^)若该第一总能量大于该第二总能量且该能量差大于一能量临界值， 将该第一子区域设为该预设区域并且重复子步骤(b32)-(b34);以及(b35)若该能量差小于该能量临界值，自该差异信号删除该第一子区域与 该第二子区域以产生该目标区域。
6. 如权利要求l所述的方法，其中，在步骤(C)中，该目标频率由针对该 目标区域:执行的一时钟回复程序决定。
7. 如权利要求l所述的方法，其中，该多路径信号是一正交频分复用信号。
8. —种用以获取一多路径信号的 一 目标频率的装置，该多路径信号包含一第一路径信号及一第二路径信号，该装置包含一接收模块，用以经由一第一路径接收该第一路径信号并经由一第二路径接收该第二路径信号；一区域决定模块，用以决定一目标区域，该目标区域是该第二路径信号 的一第二循环前缀的一部分，并且该目标区域与在该第 一路径信号中的一第 一循环前缀重迭；以及一频率决定模块，用以根据该目标区域决定该目标频率。
9. 如权利要求8所述的装置，其中，该区域决定模块包含 一选择装置，用以自该第二路径信号选择一第一区域及一第二区域，该第一区域包含该目标区域，且该第二区域包含对应于该目标区域的一原始区 域；一计算装置，用以计算该第一区域与该第二区域的差异以产生一差异信 号；以及一区域决定装置，用以根据该差异信号决定该目标区域，其中，该目标 区域的 一信号能量小于 一默认值。
10. 如权利要求9所述的装置，其中，该计算装置包含一第 一计算单元，用以计算该第 一 区域中的 一组第 一振幅； 一第二计算单元，用以计算该第二区域中的一組第二振幅；以及 一减法单元，用以将该组第二振幅与该组第一振幅相减，以产生该差异 信号。
11. 如权利要求9所述的装置，其中，该第二循环前缀具有一前缀长度且 该差异信号的长度大致等于该前缀长度。
12. 如权利要求9所述的装置，其中，该区域决定装置包含 一设定单元，用以将该差异信号设为一预设区域；一区分单元，用以将该预设区域分成一第一子区域与一第二子区域；以及一比较单元，用以比较该第一子区域的一第一总能量与该第二子区域的一第二总能量，以产生一能量差；其中，若该第一总能量大于该第二总能量且该能量差大于一能量临界值， 该设定单元将该第一子区域设为该预设区域且重新操作该区分单元及该比较 单元，若该能量差小于该能量临界值，该设定单元合并该第一子区域与该第 二子区域以产生该目标区域。
13.如权利要求8所述的装置，其中，在该频率决定模块中，该目标频率 由针对该目标区域执行的 一 时钟回复程序决定。".如权利要求8所述的装置，其中，该多路径信号是一正交频分复用信
全文摘要
本发明提供一种获取多路径信号的目标频率的方法及装置。该多路径信号包含一第一路径信号及一第二路径信号。根据本发明的方法首先经由一第一路径接收该第一路径信号，并经由一第二路径接收该第二路径信号。接着，该方法决定一目标区域，该目标区域是第二路径信号的一第二循环前缀的一部分而且该目标区域与该第一路径信号的一第一循环前缀重迭。之后，该方法根据该目标区域决定该目标频率。
文档编号H04L27/26GK101312444SQ20071010518
公开日2008年11月26日 申请日期2007年5月24日 优先权日2007年5月24日
发明者廖学健, 林国全 申请人:明基电通股份有限公司