頻率偏移量檢測裝置的製作方法
2023-05-27 03:49:01
專利名稱：頻率偏移量檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及頻率偏移量檢測裝置，特別涉及數字移動通信的通信裝置中使用的頻率偏移量檢測裝置及其頻率偏移量檢測方法。
在模擬通信為主流時，在AFC中，使用在按任意範圍來掃描接收端時鐘源的頻率，選擇接收電平高的點的方法等。但是，在無線數字通信成為主流的今天，使用根據將接收信號解調到基帶頻帶上並進行A/D變換後的數位訊號來估計頻率偏移量，從而進行校正的方法。
對於該頻率偏移量的估計方法，正在使用、研討各種各樣的方法，而一般知道求前後接收數據的相位差分，通過數據調製來除去差分值，從而求頻率偏移量這樣的方法。
這種情況下，如果為了追求傳輸效率而使用數目有限的已知信號，則初始的同步引入會花費很多時間，所以提出使用未知信號(數據信號)來檢測頻率偏移量的方法。
以下，用
圖1至圖3來說明現有的接收裝置。圖1表示現有的接收裝置的示意結構的方框圖，圖2表示現有的接收裝置的AFC部的示意結構的方框圖，而圖3表示用於說明頻率偏移的I-Q平面的一例的曲線圖。再有，在這裡，考慮CDMA方式的移動通信中使用的接收裝置。
在圖1中，天線1接收無線信號，無線調製解調部2將接收信號從高頻信號變換為基帶信號，輸出到接收處理部3。接收處理部3由A/D變換部4、相關部5、AFC部6、解碼部7、糾錯部8構成。A/D變換部4對輸入的接收信號進行A/D變換處理，相關部5例如由匹配濾波器構成，檢測解調信號。
AFC部6根據從相關部5輸出的解調信號來檢測頻率偏移量，將檢測出的頻率偏移量輸出到解碼部7和時鐘源10。細節將後述。
解碼部7對輸入的解調信號根據作為AFC部6輸出的頻率偏移量進行相位補償處理後進行軟判定處理。糾錯部8對判定信號進行解交織處理和糾錯處理等編解碼處理，輸出到基帶信號處理部9。基帶信號處理部9從接收處理部3接收處理過的接收信號中獲得接收數據，此外，獲得發送數據，並輸出到發送處理部11。
時鐘源10保持基準時鐘頻率，根據AFC部6輸出的頻率偏移量來校正基準時鐘頻率，將基準時鐘頻率輸出到無線調製解調部2、A/D變換部3、以及基帶信號處理部9。發送處理部11對發送基帶信號進行發送處理，輸出到無線調製解調部2。
接著，用圖2和圖3來說明AFC部6的結構和頻率偏移檢測操作。
在不使用已知信號而使用未知信號(數據信號)來檢測頻率偏移的情況下，接收解調信號Dm處於第1～第4象限中的某個上，但不能確定。這裡，如果假設噪聲電平充分小，則在沒有頻率偏移的情況下，如圖3A所示，解調信號處於各象限內的1個點上，而在存在頻率偏移θf的情況下，如圖3B所示，解調信號位置隨時間而不斷出現偏差。
這裡，被延遲1個符號的接收符號和當前接收符號之間的偏移量θf一般是一定的，所以通過獲得被延遲1個符號的接收符號和當前接收符號之間的差分，可以求偏移量θf。
因此，延遲器21將輸入的接收解調信號Dm延遲1個符號，減法器22從當前符號中減去延遲器21的輸出，進而，相位檢測器23將減法器22的減法結果ΔDm變換為相位角度，並檢測相位偏差θm。
但是，該相位偏差θm與頻率偏移θf不等價，還包括數據調製造成的相位偏移θd(θm=θd+θf)，所以必須除去該相位偏移θd。
這裡，如果假設調製方式為QPSK方式，則相位偏移θd為0°、90°、180°、270°。這些值乘以4則為360°的倍數，所以通過下述計算式從θm中除去θd，可以獲得頻率偏移θf。
((4×θm)mod(360°))/4=((4×(θd+θf))mod(360°))/4=((4θd+4θf)mod(360°))/4
=4θf/4=θf這裡，在乘法器24中，將相位偏差θm乘以4，通過模(mod)運算器25計算將乘法器24的輸出除以360°時的餘數，通過乘法器26將4θf乘以1/4，得到相位偏移θf。最後，平均化部27將頻率偏移θf在任意區間進行平均，進行頻率偏移量的估計及校正。
這樣，現有的頻率偏移檢測方法不使用有限的已知信號而使用數據信號，所以可以縮短AFC的初始引入時間。
但是，在現有的頻率偏移檢測方法中，使用未實施糾錯處理階段的接收信號，所以存在估計精度可能惡化的問題。
在今後使用CDMA等的蜂窩系統中預想的糾錯後的比特差錯率(BER)為10-3左右，所以如果進行逆運算則在糾錯前的信號中BER=10-1以上，如果使用有這樣的BER的信號來估計頻率偏移量，則估計精度惡化大，可能難以進行初始引入。
本發明的主題在於通過使用已知信號來提高頻率偏移量的估計精度，並且通過兼用1個符號相位差信息和2個符號相位差信息，從有限的符號信息中提出很多相位差分採樣數，縮短初始引入時間。
實施發明的最好形式以下，參照附圖來詳細說明本發明的實施例。
(實施例1)本實施例的接收裝置使用已知符號的1個符號相位差信息和2個符號相位差信息來檢測頻率偏移量。
以下，用圖4說明本實施例的接收裝置。圖4表示本發明實施例1的接收裝置的AFC部的示意結構方框圖。
在圖4中，延遲器101將輸入到AFC部的接收已知符號Dm延遲1個符號，輸出1個符號延遲接收已知符號Dm-1，減法器102從接收符號Dm中減去1個符號延遲接收已知符號Dm-1，並輸出減法結果ΔDm1。
延遲器103將輸入的1個符號延遲接收已知符號Dm-1延遲1個符號，並輸出2個符號延遲接收已知符號Dm-2，減法器104從接收符號Dm中減去2個符號延遲接收已知符號Dm-2，並輸出減法結果ΔDm2。
相位檢測部105將減法結果ΔDm1變換為相位角度，並檢測相位偏差θm1，相位檢測部106將減法結果ΔDm2變換為相位角度，並檢測相位偏差θm2。
這裡，相位偏差θm1、θm2與頻率偏移θf不等價，還包括接收信號的數據調製造成的相位偏移，但如果調製方式是已知的，則已知信號的數據調製造成的相位偏移也是已知的。因此，存儲器107預先保存已知符號的數據調製造成的相位偏移φm1、φm2。
減法器108從相位偏差θm1中減去相位偏移φm1，減法器109從相位偏差θm2中減去相位偏移φm2。乘法器110將作為2個符號的頻率偏移量的減法器109的輸出乘以1/2，調整為1個符號的頻率偏移量。
平均化部111將減法器108的輸出和乘法器110的輸出在任意區間進行平均，將平均化處理後的值作為頻率偏移量輸出。
接著，說明有上述結構的裝置的操作。
由延遲器101將接收符號Dm延遲1個符號，由減法器102進行從接收Dm中減去1個符號延遲接收已知符號Dm-1的處理。
由延遲器103將1個符號延遲接收已知符號Dm-1延遲1個符號，由減法器104進行從接收符號Dm中減去2個符號延遲接收已知符號Dm-2的處理。
分別由相位檢測部105、106將算出的減法結果ΔDm1、ΔDm2變換為相位偏差θm1、θm2，由減法器108、109分別進行減去各自相位偏移φm1、φm2的處理。
減法器108的輸出、以及由乘法器110乘以1/2後的減法器109的輸出由平均化部111進行平均化處理，作為估計的頻率偏移量來輸出。
這樣，根據本實施例，使用已知信號，並且不僅使用1個符號相位差信息，而且使用2個符號相位差信息來增加採樣數，所以可以同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
(實施例2)本實施例的接收裝置有與實施例1相同的結構，但將接收已知符號預先變換為複數信號的相位旋轉量。
以下，用圖5說明本實施例的接收裝置。圖5表示本發明實施例2的接收裝置的AFC部的示意結構方框圖。對與實施例1相同的結構附以相同的符號，並省略其詳細說明。
相位旋轉檢測部201使用存儲器202中保存的已知信號來檢測接收已知符號的相位旋轉量Rm(複數信號)。
以下，使用相位旋轉量Rm代替接收已知符號Dm來進行與實施例1相同的處理，檢測頻率偏移θf。即，由延遲器101將相位旋轉量Rm延遲1個符號，由減法器102進行從相位旋轉量Rm中減去1個符號延遲相位旋轉量Rm-1的處理，由延遲器103將1個符號延遲相位旋轉量Rm-1延遲1個符號，由減法器104進行從相位旋轉量Rm中減去2個符號延遲相位旋轉量Rm-2的處理，分別由相位檢測部105、106將算出的減法結果ΔRm1、ΔRm2變換為相位偏差θm1、θm2，將相位檢測部105的輸出、以及由乘法器110乘以1/2後的相位檢測部106的輸出由平均化部111進行平均，作為估計的頻率偏移量來輸出。
這裡，在對接收符號進行延遲前，預先變換為複數信號的相位旋轉量後進行處理，所以不需要通過圖4中的減法器108、109進行的相位偏移除去處理。
於是，根據本實施例，通過在將接收已知符號預先變換為複數信號的相位旋轉量後進行頻率偏移量檢測處理，可以省去從檢測出的相位偏差中減去數據調製造成的相位偏移的步驟，所以可以用更簡單的結構同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
(實施例3)
本實施例的接收裝置有與實施例2相同的結構，但在平均化處理後將相位旋轉量變換為相位偏差角度。
以下，用圖6和圖7說明本實施例的接收裝置。圖6表示本發明實施例3的接收裝置的AFC部的示意結構方框圖，圖7是說明將複數信號的角度分量乘以1/2的計算方法的曲線圖。對與實施例2相同的結構附以相同的符號，並省略詳細說明。
在圖6中，減法器104輸出的ΔRm2是2個符號的相位旋轉量，所以必須將矢量ΔRm2的角度分量進行乘以1/2的變換。以下，用圖7說明變換原理。
在圖7中，不使用角度信息而將任意複數信號V的角度分量乘以1/2。假設在I-Q平面上有以I軸和原來的複數信號V為兩邊的菱形，則從原點向剩餘1角的對角線矢量為將複數信號V的角度分量分為兩部分的矢量。因此，通過將平行於I軸的正方向、與複數信號V相同大小的複數信號(｜V｜、0)加在原來的複數信號V上，可以獲得分為兩部分的角度分量的1個複數信號V。
因此，在圖6中，矢量生成部301生成平行於I軸的正方向與複數信號ΔRm2同樣大小的複數信號(｜ΔRm2｜、0)，加法器302將複數信號(｜ΔRm2｜、0)和複數信號ΔRm2進行加法處理，將與複數信號ΔRm2相比角度分量為1/2的複數信號ΔRm2』輸出到平均化部111。相位檢測部303從平均化處理過的複數信號中檢測相位角度，將其作為估計的頻率偏移量來輸出。
於是，根據本實施例，通過對兩種相位差信息按原有複數信號進行平均化處理，將從複數信號中檢測相位角度的步驟集約為平均化處理後的一次，所以可以用更簡單的結構同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
在上述實施例1至實施例3中，列舉了CDMA方式的通信系統的例子，但只要是使用無線AFC的接收裝置，就可以應用本發明，而與通信方式無關。
此外，平均化部的平均化方法可以隨意採用移動平均和使用忘記係數的加權平均等與系統相應的方法。
本發明的頻率偏移量檢測裝置採用這樣的結構，包括第一檢測部件，從根據接收的已知符號的1個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去通過預先保持的數據調製產生的相位偏移量；第二檢測部件，從根據接收的已知符號的2個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去預先保持的數據調製產生的相位偏移量之後乘以1/2；以及平均化部件，對上述第一檢測部件的輸出值和上述第二檢測部件的輸出值在任意區間進行平均並輸出。
根據該結構，使用已知信號，並且不僅使用1個符號相位差信息，而且使用2個符號相位差信息來增加採樣數，所以可以同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
本發明的頻率偏移量檢測裝置採用這樣的結構，包括變換部，將接收的已知符號在上述第一檢測部和上述第二檢測部的前級變換為複數信號。
根據該結構，通過將接收已知符號預先變換為複數信號的相位旋轉量後進行頻率偏移量檢測處理，可以省去從檢測出的相位偏差中減去數據調製產生的相位偏移的步驟，所以可以用更簡單的結構同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
本發明的頻率偏移量檢測裝置採用上述第二檢測部件配有運算部的結構，通過矢量運算將複數信號的相位角度乘以1/2。
根據該結構，通過將兩種相位差信息進行複數信號的平均化處理，可以將從複數信號中檢測相位角度的步驟集約為平均化處理後的一次，所以可以用更簡單的結構同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
本發明的頻率偏移量檢測方法包括第一檢測步驟，從根據接收的已知符號的1個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去通過預先保持的數據調製產生的相位偏移量；第二檢測步驟，從根據接收的已知符號的2個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去預先保持的數據調製產生的相位偏移量之後乘以1/2；以及平均化步驟，對上述第一檢測部件的輸出值和上述第二檢測部件的輸出值在任意區間進行平均並輸出。
按照該方法，使用已知信號，並且不僅使用1個符號相位差信息還使用2個符號相位差信息來增加採樣數，所以可以同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
本發明的頻率偏移量檢測方法將接收的已知符號在上述第一檢測步驟和上述第二檢測步驟的前級變換為複數信號。
按照該方法，通過將接收已知符號預先變換為複數信號的相位旋轉量後進行頻率偏移量檢測處理，可以省去從檢測出的相位偏差中減去數據調製產生的相位偏移的步驟，所以可以用更簡單的結構同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
本發明的頻率偏移量檢測方法在上述第2檢測步驟中通過矢量運算將複數信號的相位角度乘以1/2。
根據該方法，通過將兩種相位差信息進行複數信號的平均化處理，可以將從複數信號中檢測相位角度的步驟集約為平均化處理後的一次，所以可以用更簡單的結構同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
如以上說明，根據本發明，通過使用已知信號，並且兼用一個符號相位差信息和2個符號相位差信息來從有限的符號信息中取出多個相位差分採樣數，所以可以同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
本說明書基於1999年7月28日申請的特願平11-213955號。其內容全部包含於此。
產業上的可利用性本發明可以適用於數字無線通信系統的通信終端裝置和基站裝置。由此，通過使用已知信號，並且兼用一個符號相位差信息和2個符號相位差信息從有限制的符號信息中取出多個相位差分採樣數，所以可以同時實現提高頻率偏移量的估計精度和縮短頻率偏移補償的初始引入時間。
權利要求
1.一種頻率偏移量檢測裝置，包括第一檢測部件，從根據接收的已知符號的1個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去通過預先保持的數據調製產生的相位偏移量；第二檢測部件，從根據接收的已知符號的2個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去預先保持的數據調製產生的相位偏移量之後乘以1/2；以及平均化部件，對上述第一檢測部件的輸出值和上述第二檢測部件的輸出值在任意區間進行平均並輸出。
2.如權利要求1所述的頻率偏移量檢測裝置，其中，配有變換部件，在上述第一檢測部件和上述第二檢測部件的前級將接收的已知符號變換為複數信號。
3.如權利要求2所述的頻率偏移量檢測裝置，其中，上述第二檢測部件配有運算部，通過矢量運算將複數信號的相位角度乘以1/2。
4.一種配有頻率偏移量檢測裝置的通信終端裝置，其中，上述頻率偏移量檢測裝置包括第一檢測部件，從根據接收的已知符號的1個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去通過預先保持的數據調製產生的相位偏移量；第二檢測部件，從根據接收的已知符號的2個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去預先保持的數據調製產生的相位偏移量之後乘以1/2；以及平均化部件，對上述第一檢測部件的輸出值和上述第二檢測部件的輸出值在任意區間進行平均並輸出。
5.一種配有頻率偏移量檢測裝置的基站裝置，其中，上述頻率偏移量檢測裝置包括第一檢測部件，從根據接收的已知符號的1個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去通過預先保持的數據調製產生的相位偏移量；第二檢測部件，從根據接收的已知符號的2個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去通過預先保持的數據調製產生的相位偏移量之後乘以1/2；以及平均化部件，對上述第一檢測部件的輸出值和上述第二檢測部件的輸出值在任意區間進行平均並輸出。
6.一種頻率偏移量檢測方法，包括第一檢測步驟，從根據接收的已知符號的1個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去通過預先保持的數據調製產生的相位偏移量；第二檢測步驟，從根據接收的已知符號的2個符號相位差分信息檢測的相位偏差角度中減去預先保持的數據調製產生的相位偏移量之後乘以1/2；以及平均化步驟，對上述第一檢測步驟的輸出值和上述第二檢測步驟的輸出值在任意區間進行平均並輸出。
7.如權利要求6所述的頻率偏移量檢測方法，其中，在上述第一檢測步驟和上述第二檢測步驟的前級將接收的已知符號變換為複數信號。
8.如權利要求7所述的頻率偏移量檢測方法，其中，在上述第二檢測步驟中，通過矢量運算將複數信號的相位角度乘以1/2。
全文摘要
延遲器101使輸入到AFC部的接收已知符號延遲1個符號，減法器102從接收符號中減去1個符號延遲接收已知符號，延遲器103使輸入的1個符號延遲接收已知符號延遲1個符號，減法器104從接收符號中減去2個符號延遲接收已知符號，相位檢測部105、106分別將減法結果變換為相位角度並檢測相位偏差，減法器108、109分別進行從相位偏差中減去相位偏移的處理，乘法器110乘以1/2，平均化部111對減法器108的輸出和乘法器110的輸出在任意區間進行平均。
文檔編號H04L27/22GK1317190SQ00801353
公開日2001年10月10日 申請日期2000年7月10日 優先權日1999年7月28日
發明者井手美奈子 申請人:松下電器產業株式會社