专利名称：利用分析音的用于ofdm系统的定时和频率偏移系统和方法
技术领域：
本发明涉及在正交频分复用(OFDM)系统中使用分析音来计算定时和频率偏移的系统和方法。
背景技术：
公知的OFDM(正交频分复用)的现有技术复用方法已经被广泛地应用在高速率数字传输中，诸如数字音频/TV广播和无线LAN。现有技术的OFDM接收机必须在合理的成本下在诸如速度、温度和湿度之类变化的条件下正确地工作。因为解调对频偏是敏感的，并且由于相对于受抑制的载波频偏将导致接收频谱的移动，因此存在控制频偏的需要。在现有技术的OFDM系统中，快速富利叶变换(FFT)技术已经被用于确定频偏。
由于上述现有技术的OFDM技术对改变着的条件和同步误差是非常敏感的，所以已经提出用于OFDM系统的频率同步的现有技术方法，该方法包括由粗同步和细同步组成的两步处理。粗同步补偿副载波间距的一整数的频率偏移，而细同步校正小于副载波间距的1/2的频率偏移。对于现有技术的频率同步而言，粗同步和细同步必须分别地进行，因为细同步的最大估算范围是副载波间距的1/2。粗同步的现有技术算法的例子包括GIB(以保护间隔为基础的)和PB(以导频为基础的)。
粗同步可以利用比较接收的谱线位置与原始参考峰值位置(即，所期望的位置)来实现。粗同步提供数据载波的0.5频率间距的精度。但是，当FFT窗口未填充接收信号的整数周期时，产生各种漏泄分量(例如，不希望的谐波)。因此，要求细同步补偿这个问题，从而要求粗同步和细同步两者解决上述的问题。
将Timothy M.Schmidl和Donald C.Cox的文章“Robust Frequncy andTiming Synchronization for OFDM”(IEEE Trans.on Communication，Vol.45，No.12，pp.161 3-1621，December 1997，)援引在这里，以供参考，Schmidl和Cox提出一种现有技术的用于同步的码元，在单一的OFDM码元中，该用于同步的码元重复相同的模式两次，以通过一个副载波间距增加估算范围。另外，将文献IEEE，Supplement to Standard for Telecommunicationand Information Exchange Between Systems-LAN/MAN SpecificRequirements-Part 11Wireless MAC and PHY SpecificationHigh SpeedPhysical Layer in the 5-Ghz Band，P802.11a/D7.0，July 1999也援引在这里，以供参考，该文献定义进行训练的OFDM码元，使得重复周期为有用数据间隔的1/4，这以两倍的系数增加了副载波间距。但是，仍然要求两步同步处理(即，粗同步和细同步)。
上述两步同步序列要求通常在一帧的开始的两个码元训练序列。每个码元有一个在先的涉及多径效应的保护间隔，和每个帧由数个系统码元开始，包括一个用于帧同步和确定信道特性的零码元，和一个用于初始相位参考的训练码元。
通过搜索在时域前一半与后一半相同的一个码元找到码元/帧定时。然后，根据现有技术的粗同步和细同步，校正载波频率偏移。如上所述，在现有技术的系统中要求两个码元，以估算频率偏移，并且每个码元具有两个等分部分，含有从前半部分到后半部分复制的每个训练码元的部分，如图8所示。
图8表示根据IEEE补充建议，按照现有技术OFDM系统的一种用于无线局域网(WLAN)的信号结构。在每个训练码元R1、R2、R3、R4和数据码元D1的开始设置保护间隔G1、G2、G3、G4、G5。第一训练码元R1用于信号检测和增益控制，第二训练码元R2用于细和粗频率同步，第三训练码元R3用于定时同步和第四训练码元R4用于信道估算。然后，接着数据码元D1。例如，在每个码元中，保护间隔是N/4，其中N＝64，使得保护码元的长度是16，对于第一和第二训练码元，该模式将按如上所述的和在Schmidl和Cox的文章中的方式重复10次。
图9表示根据T.Keller和L.Hanzo的文章“用于无线局域网的正交频分复用同步技术”(Proc.OF PIMRC’96，pp.963-967)第二现有技术数据结构，该文章援引在这里，以资参考。与第一码元一样，设置没有信号的零码元N0，和接着用于定时和粗、细频率同步的第一训练码元R1，接着用于信道估算的第二训练码元R2，和然后是数据码元D1。在每个数据码元和第二训练码元的开始设置保护间隔G。但是，零码元N0和第一训练码元R1没有保护间隔G。
图10表示用于如图8和9所示的现有技术数据结构的现有技术OFDM系统发送机和接收机。细同步发生在FFT前的B点，和粗同步发生在FFT后的A点。在发生在B点的细同步以后，通过计数检测每个码元的开始点，从每个码元去掉保护间隔G，并且无保护间隔的剩余各码元经受一系列并行变换，并且然后进行FFT处理。接下来，这些码元在A点通过粗频率同步，和进一步的处理，在接收机的输出端产生串行数据。
图11表示在图10的B点上的现有技术OFDM系统的定时和细频率偏移估算。在模数变换(ADC)51以后，由延迟器5 3和共扼器(conjugator)55实现的用于细同步的频率偏移在混合器57中与ADC的输出信号进行混合。然后，运动取和器(moving sum)59进行计算并输出到频率偏移计算器61和定时偏移计算器63。然后检测定时偏移的最大值，并根据定时偏移的估算计算频率偏移。但是，在细同步中已经估算定时和频率偏移以后，现有技术OFDM系统要求附加的粗同步，如图10在A点所示。
现有技术OFDM系统和方法存在各种问题和缺点。例如，为了克服估算范围不足而需要粗和细同步步骤。另外，现有技术OFDM系统必须处理用于定时和频率同步的所有副载波。如上所述，需要粗和细同步来同步该频率。再有，定时偏移估算取决于频率偏移的估算。
现有技术OFDM系统还必须在一OFDM码元中重复两次相同的模式，以利用一个副载波间隔增加估算范围。例如，需要1/4有用的数据间隔的以增加2个副载波间隔。但是，这些估算范围还是不足以克服需要粗和细同步步骤。增加的间隔具有降低和长度的附加的缺点，因此降低了性能。
发明内容
本发明的一个目的是克服现有技术的各个问题和缺点。
本发明的另一个目的是消除在频率同步处理中需要的粗同步，并简化了计算频率偏移估算所要求的数学计算。
本发明的还另一个目的是不依赖于频率偏移估算来计算定时偏移估算。
本发明的还再一个目的是利用分析信号作为位于数据分组的额外部分的单一副载波中的训练码元进行频率同步。
为了实现上述各个目的，提供一种在正交频分复用(OFDM)系统中用于估算频率偏移的系统，该系统包括滑动窗口相关取和装置，该装置根据训练码元接收输入信号和产生一个滑动窗口相关和；和频率偏移估算器，该估算器连接到所述滑动窗口相关取和装置并接收所述滑动窗口相关和并且根据定时偏移估算计算频率偏移估算，其中所述训练码元包括位于所述训练码元的仅仅一个副信道中的分析音。
提供一种另用于正交频分复用(OFDM)系统中的估算频率偏移的系统，该系统包括滑动窗口相关取和装置，该装置根据一个码元接收一个输入并产生滑动窗口相关和；和频率偏移估算器，该估算器连接到所述滑动窗口相关取和装置并接收所述滑动窗口相关和，并且根据定时偏移估算计算频率偏移估算。频率偏移估算器包括分析音-相位补偿装置，该装置接收所述滑动窗口相关和并且进行相位补偿操作以产生经相位补偿的输出；和频率偏移估算器，该估算器接收所述经相位补偿的输出并计算所述频率偏移估算，其中一分析音被用在一个相关函数中。该系统还包括定时偏移估算器，该估算器接收所述输入信号并产生不取决于所述频率偏移估算的所述定时偏移估算，其中通过调节各个样值之间的相关间隔可以扩展估算范围，所述分析音具有至少一个均匀的幅度和均匀相位旋转，并且不要求粗同步。
另外，提供一种用于正交频分复用(OFDM)系统中估算频率偏移的系统，该系统包括滑动窗口相关取和装置，该装置根据训练码元接收一个输入信号并产生滑动窗口相关和；和频率偏移估算器，该估算器连接到所述滑动窗口相关取和装置并且接收所述滑动窗口相关和，根据定时偏移估算计算频率偏移估算，其中分析音被用在相关函数中。
另外，提供一种用于频率偏移估算的方法，该方法包括以下步骤(a)根据输入信号产生仅位于训练码元的一个副载波上的分析音；(b)根据所述分析音产生滑动窗口相关和；和(c)根据定时偏移估算计算所述滑动窗口相关和的频率偏移估算，其中调节相关间隔，使得不要求粗同步。
还有，提供一种频率偏移估算方法，包括以下步骤(a)根据输入信号产生仅位于训练码元的一个副载波的分析音，和(b)根据所述分析音产生滑动窗口相关和。所述步骤(b)包括根据频率偏移间隔延迟所述输入信号，产生第一延迟输出，执行有关所述第一延迟输出操作以产生共扼输出信号，和所述共扼输出与所述输入混合产生混合输出信号。
另外，该方法包括根据定时偏移估算，计算所述滑动窗口相关和的频率偏移估算，所述计算步骤包括(a)对所述滑动窗口相关和进行相位补偿操作以产生相位补偿输出；(b)进行第一数学运算以产生第一计算的输出信号；和(c)接收所述第一计算的输出和产生所述频率偏移估算。另外，该方法包括通过调整各个样值之间的相关间隔扩展估算范围，其中调整相关间隔，使得不要求粗定时。
包括提供对本发明的优选实施例进一步理解的各个附图，这些附图包括在这里并构成本说明书的一部分，与用作解释各附图的原理的说明一起来说明本发明的各实施例。
图1(a)表示根据本发明优选实施例的对于分析音的复数和实数输入样值；图1(b)表示根据本发明优选实施例的对于分析音的连续输出样值串和样值指数；图1(c)表示根据本发明优选实施例的对于分析音的幅度图；图1(d)表示根据本发明优选实施例的对于分析音的相位图；图2表示根据本发明优选实施例的用于计算定时偏移估算和频率偏移估算的装置的方框图；图3表示根据本发明优选实施例的用于计算定时偏移估算和频率偏移估算的装置的详细图；图4表示根据本发明优选实施例的用于计算定时偏移估算和频率偏移估算的方法；图5(a)-5(c)表示根据本发明的优选实施例的用于定时偏移估算性能的模拟结果的图；图6(a)-6(e)表示根据本发明的优选实施例的用于频率偏移估算性能的模拟结果的图；图7(a)-7(b)表示根据本发明的优选实施例的数据结构的图；图8表示根据现有技术的第一数据结构；图9表示根据现有技术的第二数据结构；图10表示现有技术的接收和发送系统；和图11表示现有技术的细频率同步和定时估算系统。
具体实施例方式
下面将对本发明的优选实施例作出详细的描述，各个实施例的例子是参照各附图进行描述的。在本发明中，一些术语的意思是提供在说明书中进行的定义，而其它的不受说明书的限制。
本发明的优选实施例利用分析信号作为训练码元，用于OFDM系统的帧同步和定时和频率偏移估算算法。分析信号是具有仅正或负频率的复数函数。因为分析信号仅利用一个副载波，下文被称为分析音。利用反向快速富利叶变换(IFFT)很容易产生分析音，并具有均匀幅度和固定相位旋转特性，并且取决于所使用的频率指数。因此，分析信号不受各种其它因素(例如，幅度的非线性)的影响。另外，通过改变产物相关间隔，对于频率偏移的最大估算范围在单步可以扩展到N/2。因此，消除了现有技术所需要的两步同步处理。
本发明的优选实施例为了同步将分析音应用到训练码元。由于OFDM技术已经使用IFFT/FFT，所以很容易产生分析音。但是，本发明仅利用一个副载波用于分析音。表1表示利用11个副载波的IFFT的输入产生分析音。
表1.产生一个分析音的IFFT的输入 实例1-2以及比较实例C1以下实例示出了在自由纤维上喷射水来增加品质因子的有利效果。实例1-2以及比较实例C1的样品均含有浓度为重量0.5％的ChimassorbTM944，以增强充电效果。实例1的样品是使用单一空气雾化喷管制成的，该雾化喷管具有6个单独的喷嘴，这些喷雾嘴安装在模具中心线下约17.8cm(7英寸)以及模具尖端下游约5.08cm(2英寸)处。该喷管是伊利诺斯州的Wheaton的SprayingSystems生产的1/4J型喷管。每一个喷嘴具有一个流体盖(型号2850)以及一个空气盖(型号73320)，以对水进行雾化，这两种盖都是由Spraying Systems生产的。在喷射器中的水压约为344.7kPa(50psi)，而喷射器中的气压约为344.7kPa(50psi)。喷射到纤维上的水量应足以使收集的网润湿。收集器定位在离模具的端部下游约35.6cm(14英寸)处。通过将该网在分批式烘箱中以约54.5℃(130°F)进行干燥处理，将水分从收集的网上去除。
实例2的样品是使用两个空气雾化喷管喷制的。实例1的喷管用作顶部喷管。顶部喷管安装在模具中心线上方约17.8cm(7英寸)处，而底部喷管安装在中心线下方约17.8cm(7英寸)处。底部喷管是一种带有15个型号为SDC035H的喷嘴的雾化音速喷射系统，这是由新泽西州的Sonic Environmental公司生产的。这两个喷管均位于模具尖端的下游约5.08cm(2英寸)处。在每一个喷管上的水压和气压均约为344.7kPa(50psi)。该网明显比实例1中的网更加湿润。通过将网在分批式烘箱中以约54.5℃(130°F)进行干燥处理，可以去除水分。比较实例C1与实例1或2类似，但未喷射水。表1中给出了结果。
表1在自由纤维上喷射水的效果
表1中的数据表明在挤压之后以及在收集之前对自由纤维喷上有效量的水可以明显地增加QFi，该数据表明收集的网从气流中过滤微粒的能力增强了。Rn,a(x)=A2·ejaφb=Ra(x).---(3)]]>方程(3)表示乘积的结果不依赖于样值指数n。
对于具有定时偏移θ(各个样值)和归一化频率偏移ε的第n个接收样值zn由方程(4)表示zn＝xn-θ·ej2πεn/N，(4)其中归一化频率偏移是由方程(5)给出的频率偏移与副载波间隔的比ϵ=Δffsub.---(5)]]>因此，具有其间隔为a样值的两个接收样值的复数乘积由方程(6)表示Rn,a(z)=Rn-8,0(x)·ej2πϵa/N.---(6)]]>类似于方程(3)，如果在分析音中有两个样值，则乘积的结果可以由方程(7)表示；Rn,a(z)=Ra(x)·ej2πϵa/N=A2·ejaφb·ej2πϵa/N.---(7)]]>由于接收机已经具有关于幅度A和相位旋转ejaΦb的补偿的信息，所以利用这种特性在单一步骤中可以估算定时偏移和频率偏移。
本发明的优选实施例包括利用上述分析音计算定时偏移和频率偏移的一种算法。利用方程(7)的和的功率(或幅度)计算定时偏移的方法由方程(8)给出θ^=MAXn|Σi=0N+G-a-1Rn+i,a(z)|2orMAXn|Σi=0N+G-a-1Rn+i,a(z)|,---(8)]]>其中G是保护间隔的长度和意味着该函数是一种估算。因为该算法利用指数幂，所以该算法不受频率偏移的影响。另外，a值增加降低了和的长度。
计算频率偏移估算的算法利用方程(7)的相位和，如方程(9)所示ϵ^=N2πa×tan-1{e-jaφb·Σi=0N-a-1Rθ^+c+i,a(z)}.---(9)]]>在估算频率偏移之前、要求定时偏移 和相位旋转补偿ejaΦb。另外，c是低于保护间隔G的长度的整数值。通过利用与保护间隔不同的有效数据间隔将用于频率偏移估算的ISI(码元间干扰)的影响降低到最小。
估算范围取决于一对信号之间的间隔a。根据方程(10)，例如，当a是N/2个样值时，估算范围约为有用数据间隔的一半，最大估算范围等于±1个副载波间隔，和当a是1个样值时，最大估算范围等于±N/2个副载波间隔|ϵ^|≤N2a.---(10)]]>对于定时偏移和频率偏移，一对信号之间的间隔a可以具有不同的值a1、a2，而不是基本相同的间隔a。
图2表示按照本发明第一实施例的计算频率偏移估算的装置。模-数变换器(ADC)1接收输入信号并将输入信号从模拟信号变换到数字信号。滑动窗口相关求和装置3从ADC 1接收信号，并产生由频率朋友估算/分析音相位补偿装置5接收的输出，装置5根据分析音计算频率偏移估算 。定时偏移估算器7还从ADC接收信号并利用频率偏移估算器5不依赖于频率偏移估算ε的计算来计算定时偏移估算 。在开关9中接收定时偏移估算 ，这样就可使用定时偏移估算 在单一步骤中计算频率偏移估算 图3表示按照本发明优选实施例计算频率偏移估算 的装置的更详细的图。用于定时和频率偏移估算的相应的间隔分别是a1和a2。
图2的滑动窗口相关求和装置3被表示在图3为彼此串联的和并联在ADC1和混合器14的输出端之间的延迟器11和共扼器13。混合器14对ADC 1经延迟的实数输出与ADC 1的共扼(即复数)输出求和以产生滑动窗口相关。施加上面讨论的频率偏移估算 。另外，移动求和装置27计算对于(N-a2)的移动和。
频率偏移估算/分析音-相位补偿装置5包括连接到移动求和装置27的输出端的分析音-相位补偿器29。分析音-相位补偿器29接收移动和并提供相位补偿。频率偏移估算计算器33包括连接到产生对应于 数学输出的分析音-相位补偿器29的数学运算器31，并且该运算器被连接到频率偏移计算器33，该计算器根据方程(9)按照从定时偏移估算器7接收的定时偏移估算 计算频率偏移估算 正如图3所示，定时偏移估算器7包括通过(a1-a2)样值差进行延迟的第一延迟器15，并发送一个输出到第二延迟器17，该延迟器17根据定时偏移间隔延迟a1样值，和一个混合器20。延迟器17和共扼器19被互相串联连接并且被并联在第一延迟器15和接收第一延迟器15和共扼器19输出的混合器20之间。
混合器20的输出在一移动求和装置21中被接收，装置21对(N+G-a1)个样值计算移动和，并发送一个输出到数学运算器23，该运算器根据方程(8)计算一个输出。数学计算器的输出在一最大值检测器25中被接收，该检测器检测最大值，产生定时偏移估算 。最大值检测器25还产生一个输出到开关9，使得在单一步骤并根据定时偏移估算 计算频率偏移估算 图4表示按照如图2和3所示的本发明优选实施例的单一步骤中计算频率偏移估算 的方法。在第一步骤S1，在ADC 1中接收输入信号，并产生数字化的输出。同时第二和第三步骤S2、S3，计算滑动窗口相关和及定时偏移估算 。例如，定时偏移估算 的计算可以要求延迟(a1-a2)的间隔，接着延迟和共扼(a1)个样值，以便在混合器20接收经第一和第二延迟、共扼的样值。然后计算移动和，并且根据方程(8)进行数学运算，使得检测和输出用于计算频率偏移估算 的最大值。
再有，在步骤S2的滑动窗口相关和的计算可以要求延迟和共扼(a2)个样值，使得混合器14接收经延迟和共扼的输出和ADC 1的输出。在由混合器14进行处理以后，计算出对于(N-a2)个样值的移动和。
在第四步骤S4，分别根据第二和第三步骤S2、S3的输出，计算频率偏移估算 。在本发明的优选实施例中，频率偏移估算 的计算可以包含相位旋转补偿，并且根据方程(9)执行数学运算，如上所述，使得根据定时偏移估算 计算频率偏移估算 在第五步骤S5，确定是否要扩展估算范围。如果要扩展估算范围，则在第六步骤S6调整各样值之间的相关间隔，然后将经调整的相关间隔用于计算下一个频率偏移估算 和定时偏移估算 。如果不扩展估算范围，则计算下一个频率偏移估算 和定时偏移估算 ，并且该方法返回第一步骤S1。
图5(a)-5(c)和图6(a)-6(e)分别表示本发明的优选实施例的频率偏移估算 和定时偏移估算 的模拟结果。信道是AWGN信道，所有非分析音OFDM码元使用64个副载波的52个，并且分析音使用如上所述在表1的情况2中的由 调制的第二副载波。相邻样值之间的相位差是π/16(弧度)，并且保护间隔G的长度是16个样值，是OFDM码元中有用数据间隔的1/4。
图5(a)表示对于等于32个样值的a1和10dB信噪比(SNR)的相关结果。图5(b)表示对于等于32个样值的a1的估算的定时的概率分布。对于0、10、20和30dB的SNR值，集中的概率分布范围高于99％，分别包括25、3、2和2个样值。另外，如果SNR大于20dB，估算性能略微改善。
图5(c)表示对于3个间隔的估算误差值对SNR的关系。如果在低SNR范围间隔增加，则和的长度降低，并且估算的性能变坏。但是，在SNR大于5dB时，性能上的差别不很明显。
图6(a)表示在0和10dB情况下，SNR分别对于1个样值和4个样值间隔的频率估算的特性曲线。估算范围通过间隔的长度变化，如方程(10)所表示的那样。例如，当a2是1个样值时，最大估算范围变成±32个副载波间隔。图6(b)、(c)和(d)表示对于32、4、和1个样值间隔情况下，RMS频率误差相对频率偏移估算 的关系。当间隔的长度降低时，估算的范围增加了。但是，由于相位分辨率而使RMS的误差增加了。图6(e)表示RMS频率误差相对于SNR的关系。
图7(a)和(b)表示按照本发明的优选实施例的数据结构。在表示在图7(a)的第一数据结构中，设置第一训练码元R1用于信号检测和增益控制，和设置第二训练码元，包含保护间隔G，用于按照本发明优选实施例进行频率和定时估算。设置第三训练码元，用于信道估算，接着是数据码元D1、D2。
在如图7(b)所示的第二数据结构中，第一训练码元R1用于信号检测、增益控制和频率与定时同步。设置第二训练码元R2用于信道估算，接着是数据码元D1、D2。
在OFDM码元的处理期间，由于接收机利用现有技术的GIB或PB算法保持跟踪残余频率偏移，所以在分析音中的估算误差必须低于副载波间隔的一半。但是，为了在数据码元之前快速纠正残余频率偏移，该残余频率偏移小于副载波间隔的0.1。因此，考虑到估算范围和RMS误差两者，在AWGN信道中SNR大于10dB的情况下，一种4样值的间隔提供了频率偏移的正确估算。
本发明具有克服现有技术的问题和缺点的各种优点。例如，本发明不要求包括在现有技术频率同步处理所要求的粗同步步骤的两步的现有技术的处理。另外，执行频率同步所要求的复杂的数学运算由简单的处理分析音来代替，这就提供了降低要求的数学运算的复杂性的优点。再有，本发明的优选实施例排除了对于定时偏移估算 的计算需要频率偏移估算 的缺点，以至于可以不依赖于频率偏移估算 来计算定时偏移估算 本专业的技术人员将清楚，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施例作出各种修改和各种变化。因此，我们认为本发明将覆盖与后附的权利要求书及其等效物的范围相一致的所有修改和变化。
权利要求
1.一种在正交频分复用(OFDM)系统中用于估算频率偏移的系统，包括一个滑动窗口相关求和装置，该装置接收一输入，并根据一个参考码元产生滑动窗口相关和；一个频率偏移估算器，连接到所述滑动窗口相关求和装置，并且接收和处理所述滑动窗口相关和以计算频率偏移估算，其中所述参考码元包括仅位于所述参考码元的一个子信道的分析音。
2.权利要求1的系统，还包括定时偏移估算器，接收所述输入信号并不依赖于所述频率偏移估算来产生所述定时偏移估算。
3.权利要求2的系统，所述定时偏移估算器包括一个第一延迟器，根据第一间隔和第二间隔，延迟所述输入，并且产生第一延迟输出；一个第二延迟器，连接到所述第一延迟器并根据所述第一间隔延迟所述第一延迟输出，产生第二延迟输出；一个共扼器，连接到所述第二延迟器并对所述第二延迟输出执行第一操作以产生共扼的输出；一个混合器，连接到所述共扼器和所述第一延迟器，并混合所述共扼的输出与所述第一延迟的输出以产生一个混合输出；一个定时偏移计算器，连接到所述混合器并响应于所述混合器的输出计算多个定时偏移估算；和一个最大值检测器，连接到所述定时偏移计算器，检测自所述定时偏移计算器计算的所述多个定时偏移的最大值并且输出所述定时偏移估算。
4.权利要求3的系统，其中所述第一间隔和所述第二间隔具有不同的值，所述第一间隔是定时偏移估算间隔和所述第二间隔是频率偏移估算间隔。
5.权利要求3的系统，其中所述定时偏移计算器对(N+G-a1)个样值计算所述多个定时偏移，其中N代表副载波的总数，G代表保护间隔长度，和a1代表定时偏移估算器间隔。
6.权利要求3的系统，其中通过对各个样值选择最大值计算所述定时偏移估算，所述定时偏移计算器对每个所述样值执行包括 的第二操作。
7.权利要求1的系统，所述滑动窗口相关和包括一个第一延迟器，根据频率偏移估算间隔延迟所述输入信号以产生第一延迟的输出；一个共扼器，对所述第一延迟输出执行第一操作以产生共扼输出；和一个混合器，混合所述共扼的输出和所述输入信号以产生混合输出。
8.权利要求7的系统，其中根据所述混合器的输出按移动和产生(N-a2)个样值，并且N代表副载波的总数和a2代表频率偏移估算间隔。
9.权利要求1的系统，所述频率偏移估算器包括一个分析音-相位补偿装置，接收所述滑动窗口相关和并执行相位补偿操作以产生相位补偿输出；和一个频率偏移估算器，连接到所述分析音相位补偿装置，并接收所述相位补偿输出并且计算所述频率偏移估算。
10.权利要求9的系统，所述频率偏移计算器包括一个第一计算器，执行第一操作以产生第一计算输出；和一个第二计算器，接收所述第一计算输出并产生所述频率偏移估算。
11.权利要求10的系统，其中所述第一操作包括计算 和所述频率偏移估算包括由N/2na乘以所述第一计算输出，其中N是总副载波数和a是样值数。
12.权利要求1的系统，还包括一个开关，根据所述定时偏移估算输出所述频率偏移估算。
13.权利要求1的系统，其中所述系统的估算范围可以通过调整各个样值之间的相关间隔进行扩展。
14.权利要求1的系统，其中分析音具有至少一个均匀幅度和均匀相位旋转，并且不要求粗同步。
15.权利要求1的系统，其中所述频率偏移估算小于或等于(N/2a)，其中N代表副载波数和a代表样值数。
16.权利要求15的系统，其中估算的最大估算范围是根据所述样值数确定的。
17.权利要求16的系统，其中当N具有等于1的值时，所述最大估算范围是±32个副载波间隔。
18.一种在正交频分复用(OFDM)系统中用于估算频率偏移的系统，包括一个滑动窗口相关求和装置，接收一输入并根据一个码元产生滑动窗口相关和；一个频率偏移估算器，连接到所述滑动窗口相关求和装置，并接收所述滑动窗口相关和，并且根据定时偏移估算计算频率偏移估算，所述频率偏移估算器包括一个分析音-相位补偿装置，接收所述滑动窗口相关和并执行相位补偿操作以产生相位补偿的输出；和一个频率偏移估算计算器，接收所述相位补偿输出并计算所述频率偏移估算，其中在相关函数中使用分析音；和定时偏移估算器，接收所述输入信号并不依赖于所述频率偏移估算来产生所述定时偏移估算，其中通过调整各个样值之间的相关间隔可以扩展估算范围，所述分析音具有至少一个均匀幅度和均匀相位旋转，并且不要求粗同步。
19.一种在正交频分复用(OFDM)系统中用于估算频率偏移的系统，包括一个滑动窗口相关求和装置，接收一输入并根据一个参考码元产生滑动窗口相关和；和一个频率偏移估算器，连接到所述滑动窗口相关求和装置并接收所述滑动窗口相关和以计算频率偏移估算，其中在相关函数中使用分析音。
20.权利要求19的系统，还包括定时偏移估算器，接收所述输入并不依赖于所述频率偏移估算产生所述定时偏移估算，包括一个第一延迟器，根据第一间隔和第二间隔延迟所述输入以产生第一延迟输出；一个第二延迟器，连接到所述第一延迟器和根据所述第一间隔延迟所述第一延迟输出以产生第二延迟输出；一个共扼器，连接到所述第二延迟器并对所述第二延迟输出执行计算以产生共扼输出；一个混合器，连接到所述共扼器和所述第一延迟器并且相加所述共扼输出与所述第一延迟输出以产生一个和；一个定时偏移计算器，连接到所述混合器并响应于所述和计算多个定时偏移估算；和一个最大值检测器，连接到所述定时偏移计算器，并从所述多个定时偏移估算中选择一个最大值以输出所述定时偏移估算。
21.一种频率偏移估算方法，包括以下步骤(a)检测位于输入信号的参考码元的仅一个副载波上的分析音；(b)根据所述分析音产生滑动窗口相关和；和(c)计算所述滑动窗口相关和的频率偏移估算。
22.权利要求21的方法，其中还包括不依赖于所述频率偏移估算来产生所述定时偏移估算的步骤，该步骤包括(a)根据第一间隔和第二间隔延迟所述输入信号以产生第一延迟输出；(b)根据所述第一间隔延迟所述第一延迟输出以产生第二延迟输出；(c)对所述第二延迟输出进行操作以产生共扼输出；(d)混合所述共扼输出与所述第一延迟输出以产生混合输出；(e)响应于所述混合输出产生对应的多个样值的多个定时偏移估算；和(f)检测所述多个定时偏移计算的最大值以输出所述定时偏移估算。
23.权利要求22的方法，还包括；(a)按照定时估算间隔产生所述第一间隔；和(b)按照频率偏移估算间隔产生所述第二间隔。
24.权利要求22的方法，所述产生步骤包括对于(N+G-a1)个样值产生所述多个定时偏移估算，其中N代表副载波的总数，G代表保护间隔的长度，个a1代表定时偏移估算间隔。
25.权利要求22的方法，其中所述检测步骤包括对各个样值选择最大值，所述产生步骤包括对每个所述样值执行包括 的操作。
26.权利要求25的方法，所述步骤(b)包括根据频率偏移间隔延迟所述输入信号以产生第一延迟输出；对所述第一延迟输出执行一操作以产生共扼输出；和混合所述共扼输出与所述输入信号以产生混合输出。
27.权利要求26的方法，包括根据所述混合输出在移动和中产生(N-a2)个样值，其中N代表副载波的总数和a2代表频率偏移估算间隔。
28.权利要求21的方法，所述计算步骤包括对所述滑动窗口相关和执行相位补偿操作以产生相位补偿的输出；和接收所述相位补偿输出并计算所述频率偏移估算。
29.权利要求21的方法，所述计算步骤包括执行一运算产生一个计算的输出；和接收所述计算的输出并产生所述频率偏移估算。
30.权利要求29的方法，其中执行的所述运算包括 并且估算所述频率偏移包括利用N/2na乘以所述第一计算输出，其中N是总的副载波数和a是样值数。
31.权利要求21的方法，还包括通过调整各个样值之间的相关间隔扩展估算范围。
32.权利要求21的方法，其中产生的所述分析音具有至少一个均匀幅度和均匀相位。
33.权利要求21的方法，其中所述频率偏移估算小于或等于(N/2a)，其中N代表副载波数和a代表样值数。
34.权利要求21的方法，还包括根据所述样值数改变估算的最大估算范围。
35.权利要求34的方法，其中当N等于1值时，所述最大估算范围是±32个副载波间隔。
36.一种频率偏移估算方法，包括以下步骤(a)检测位于输入信号的参考码元的仅一个副载波上的分析音；(b)根据所述分析音产生滑动窗口相关和，所述步骤(b)包括，根据频率偏移间隔延迟所述输入以产生第一延迟输出，对所述第一延迟输出执行运算以产生共扼输出，和混合所述共扼输出与所述输入信号以产生混合输出，和(c)根据定时偏移估算，计算滑动窗口相关和的频率偏移估算，所述计算步骤包括(a)对所述滑动窗口相关和执行相位补偿操作以产生相位补偿输出，(b)执行第一数学运算，产生所述第一计算输出，和(c)接收所述第一计算输出并产生所述频率偏移估算；和(d)通过调整各个样值之间的相关间隔扩展估算范围，其中调整相关间隔，使得不要求粗调谐。
37.权利要求36的方法，其中还有不依赖于所述频率偏移估算来产生所述定时偏移估算的步骤包括(a)根据定时偏移间隔和频率偏移估算间隔延迟所述输入信号以产生第一延迟输出；(b)根据所述定时估算间隔延迟所述第一延迟输出以产生第二延迟输出；(c)对所述电二延迟输出执行计算以产生共扼输出；(d)相加所述共扼输出与所述第一延迟输出以产生一个和；(e)按照在定时偏移估算器中对应的多个样值和响应于所述和来计算多个定时偏移估算；和(f)从所述定时偏移计算器中检测所述多个定时偏移计算的最大值，输出所述定时偏移估算，其中所述检测步骤包括选择各个样值的最大值，所述计算步骤包括对每个所述样值执行包含 的数学运算，并且根据所述定时偏移估算所述频率偏移估算器进行输出。
38.权利要求37的方法，其中执行的所述运算包括计算 ，并且估算所述频率偏移包括利用N/2na乘以所述第一计算输出，其中N/2na是总的副载波数和a是样值数。
39.权利要求37的方法，其中产生的所述分析音具有至少一个均匀幅度和均匀相位。
40.一种频率偏移估算方法，包括以下步骤(a)检测输入信号的分析音，其中所述分析音具有至少一个均匀幅度和均匀相位旋转；(b)根据所述分析音产生滑动窗口相关和；和(c)计算所述滑动窗口相关和的频率偏移估算。
全文摘要
一种在计算定时偏移估算和频率偏移估算中利用一分析音的用于OFDM的定时和频率偏移估算方法。分析音包括仅含在副载波中的一个信号并且具有均匀幅度和均匀相位旋转的特性。利用分析音的估算算法是基于相关函数。通过改变在相关中的两个样值之间的间隔,用于频率偏移的最大估算范围可以被扩展到±N/2副载波间隔,其中N是总的副载波数。因此,对于OFDM系统的频率同步方案具有较宽的范围并且比传统的要求分别进行细同步和粗同步的复杂的同步方案更简单。
文档编号H04L7/00GK1361519SQ0112247
公开日2002年7月31日 申请日期2001年7月11日 优先权日2000年12月29日
发明者金东奎 申请人:三星电子株式会社