专利名称：估计一前导无线通信系统的载波频率偏置的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种估计载波频率偏置的方法，特别是涉及一种估计一固定周期中一前导无线通信系统的载波频率偏置的方法。
背景技术：
扩频技术，与大多数的通信系统不同，其利用一伪随机噪声(pseudorandom，PN)信号以及一个或多个数据信号来调制一载波信号，在直接连续扩频(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS)系统中，PN信号的位率(如芯片率，chip rate)比数据信号的位率高，因此，当载波信号经由PN信号以及数据信号所调制后，载波信号的频谱的频宽即相当广，用以避免信号干扰、多路径、信号衰落、信号遭人为干扰以及信号拦截，藉此提升该技术应用于手机以及其它通信装置中。
在无线DSSS系统中，在发射端上利用一第一本地震荡器上转换基频频谱至一适当的载波频率，而接收端上利用一第二本地震荡器下转换所接收到的信号以得到原始的基频频谱，由于发射端与接收端的第一以及第二本地震荡器的缺陷会造成一载波偏置，此载波偏置会在信号分布图中造成连续的旋转，因此需要对载波偏置作适当的补偿，以提供接收端无错误的检测。
许多载波频率偏置的估计方法已广泛地被使用，这些方法中利用一前导(preamble)来估计载波偏置，举例来说，一DSSS前导为一连串的巴克码-11(Barker-11)，其传输的芯片率为11MHz，基本周期为1μs，接收端根据所接到的前导顺序估计载波偏置，然而，当无法精确地确认前导信号时，这些传统方法将无用武之地，此外，传统方法中仅利用正相位信号的方法无法正确地在双相(bi-phase)系统中运作。
发明内容
本发明提供一种估计一固定周期中的一前导无线通信系统的载波频率偏置的方法，以解决上述的问题。
本发明披露了一种估计一固定周期中的一前导无线通信系统的载波频率偏置的方法，其包含自一匹配码输出中确认一相对应于一主光标路径的主光标信号，将该主光标信号乘以一主光标信号的延迟共轭，用以得到一第一结果以及根据一预先定义的方程式，利用该第一结果估计一载波频率偏置。
图1为DSSS系统的方块图。
图2为简化图1的DSSS系统的示意图。
图3为本发明估计频率偏置所需的方程式列表。
图4为本发明估计载波频率偏置的流程图。
图5为本发明的DSSS装置。
附图符号说明100装置102键盘104液晶屏幕106控制电路106c 中央处理单元106m 内存107程序代码108收发器具体实施方式
请参考图1，图1为基频DSSS系统的示意图，图1中s(n)代表二进制相移键控(binary phase-shift keying，BPSK)，M为展开系数，c(n)为伪随机噪声展开码，h(n)为多路径信道，Δf为载波偏置，以及T为芯片间隔。在此系统中，x(n)的前导展开信号由图3中的方程式1所计算出。
假如c(n)(c*(-n)e-J2πΔfnT)≈δ(n)，其中δ(n)为差量方程式，为回旋积分，则图1中的DSSS系统可简化为图2。图2中h(0)为多路径信道的主光标路径，其可利用峰值检测(peak detection)寻找出，匹配码输出y(n)根据图3的方程式2所计算出，并利用匹配码输出y(n)来估计频率偏置Δf。
假设在BPSK信号中的s(n)为s(n+1)s*(n)＝±|s(n)|2，而信号y(n)乘以y(n)的延迟共轭的第一结果(Pn)由图3的方程式3所计算出，显然地，在不背离本发明的精神的前提下，亦可将延迟信号y(n)乘以y(n)的非延迟共轭以得到另一第一结果。对于小频率偏置Δf，其符合以下的式子-π2<<2πΔfMT<<π2,]]>因此，Δf可利用图3的方程式4与5计算出。方程式4与5中，arg{…}为一代表Pn相位的参数函数，其值介于-π至+π之间，Re{…}为一实部分方程式，以及sign{…}为一记号方程式。将数个Pn加总起来，如图3的方程式5，可用以改进信号/噪声比例，当计算出频率偏置Δf时，即可在接收端提供无错误的检测。
使用arg{…}以及记号方程式可在一正负相位BPSK信号中估计出其偏置，举例来说，假如记号方程式的参数落在第二或第三象限，其结果将分别以180度转至第四或第一象限中。
图4为本发明估计载波偏置的流程图。
步骤200开始估计载波偏置。
步骤210匹配码输出y(n)利用峰值检测确认主光标路径h(0)。
步骤220将主光标信号y(n)乘以y(n)的延迟共轭，如方程式3所示。
步骤230估计载波偏置Δf，如方程式4与5所示。
步骤240结束估计载波偏置。
图5为本发明DSSS装置100的示意图，装置100包含一控制电路106以及一收发器108，而根据设计的需求可选择一键盘102以及一液晶屏幕104作为输入使用数据的接口。控制电路106包含一中央处理单元106c，用以控制装置100的运作，以及一内存106m。内存106m包含程序代码107，根据本发明用以执行估计载波偏置。程序代码107可包含图3的任一或全部的方程式以及与其相关应用只程序代码。收发器108用以传送以及接收装置100与其它通信装置之间的通信数据。
相较于已有技术，本发明的估计载波频率偏置可应用于任何固定周期的DSSS系统中，其为多路径信道以及热噪声的系统，而无须前导的识别信号，此外，不同于传统方法中仅利用正相位信号的方法，本发明可正确地在双相系统中运作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种估计一固定周期中的一前导无线通信系统的载波频率偏置的方法，其包含自一匹配码输出中确认一相对应于一主光标路径的主光标信号；将该主光标信号乘以一主光标信号的延迟共轭，用以得到一第一结果；以及一预先定义的方程式利用该第一结果估计一载波频率偏置。
2.如权利要求1所述的方法，其中该主光标信号是利用峰值检测所产生。
3.如权利要求1所述的方法，其中该预先定义的方程式包含将该第一结果的相位乘以该第一结果的实部分的记号。
4.如权利要求3所述的方法，其中该主光标信号为一BPSK讯号。
5.如权利要求1所述的方法，其中该无线通信系统为一DSSS无线通信系统。
6.一种使用于一固定周期中的一前导无线通信系统的装置，该装置包含一收发器，在该无线通讯系统中用以与其它的通信装置作无线通信；以及一控制电路，连接于该收发器，该控制电路包含一中央处理单元以及一内存，该内存包含一第一程序代码，用以使一接收端的匹配码输出确认一相对应于一主光标路径的主光标信号；一第二程序代码，用以使该主光标乘以一主光标信号的延迟共轭，以得到一第一结果；一第三程序代码，其至少包含一预先定义的方程式；以及一第四程序代码，根据该预先定义的方程式利用该第一结果，用以估计一载波频率偏置。
7.如权利要求6所述的装置，其中该主光标信号系利用峰值检测所产生。
8.如权利要求6所述的装置，其中该预先定义的方程式包含将该第一结果的相位乘以该第一结果的实部分的记号。
9.如权利要求6所述的装置，其中该主光标信号为一BPSK讯号。
10.如权利要求6所述的装置还包含一键盘以及液晶屏幕。
11.如权利要求6所述的装置，其中该无线通信系统为一DSSS无线通信系统。
全文摘要
一种用以改善固定周期的DSSS系统中估计载波频率偏置的方法以及相关装置，该DSSS系统为多路径信道以及热噪声的系统。该方法包含匹配码输出先利用峰值检测确认主光标路径，接着将该主光标信号乘以该主光标信号的延迟共轭，再根据预先定义的方程式以及该相乘后的结果计算出该载波频率偏置。一种具有可估计载波频率偏置的装置，该装置包含一控制电路以及一收发器，该控制电路包含一中央处理单元以及一内存，该内存包含程序代码，根据本发明用以执行估计载波偏置。
文档编号H04L27/18GK1681219SQ20041003253
公开日2005年10月12日 申请日期2004年4月8日 优先权日2004年4月8日
发明者侯文生 申请人:矽统科技股份有限公司