頻率同步跟蹤裝置的製作方法
2023-04-30 21:47:36 1
專利名稱：頻率同步跟蹤裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信，特別涉及載波和採樣鍾頻率同步跟蹤裝置。
背景技術：
手機電視業務簡單地說就是利用手機終端觀看視頻節目的業務，是近年來全球關注的一個熱點。基於傳統的地面數字廣播電視技術，全球已經
湧現出多個手機電視標準，其中主流的標準包括歐洲的DVB-H、韓國的T-DMB、日本的ISDB-T、美國的MediaFLO、以及中國的STiMi等。目前為這些標準分別研發的集調諧器、解調器和解碼器等於一身的單一手機電視晶片已經上市，單一晶片的使用將大大減少手機的功耗和體積。另外，由於多個手機電視標準的共同存在，將這些只支持單個標準的晶片進行再次融合，研發可以同時支持多個手機電視標準的單一晶片以極大提高產品競爭力已經成為一些主流ASIC廠商的下一個目標。
手機電視標準中大多採用了OFDM技術，原因是OFDM系統具有優越的抗時延擴展能力。但OFDM系統也具有一個被廣泛關注的難點就是同步問題。同步性能的好壞直接影響到OFDM系統的性能。OFDM系統的同步通常包括符號定時同步，載波同步和採樣鍾同步，每種同步通常分為兩個過程同步捕獲和同步跟蹤，通常在時域(FFT之前)和頻域(FFT之後)實現。為方便接收機端進行同步，發射信號中通常嵌入循環前綴，散射導頻和連續導頻等資源。這裡連續導頻將主要用於解決載波和採樣鐘的同步跟蹤問題。但由於每種手機電視標準都具有不同的連續導頻發射結構，這導致接收端需要針對不同手機電視標準採用不同的頻率同步跟蹤方法和裝置，這無疑增加了多個單制式晶片融合時的複雜度和成本。
發明內容
本發明的目的是提供一種載波和採樣鍾頻率同步跟蹤裝置。
3為實現上述目的， 一種頻率同步跟蹤裝置，包括連續導頻提取器，把分布在不同子載波上的連續導頻提取出來；連續導頻固有相位自我消除器，消除連續導頻的固有相位信息；最小二乘估計器，估計當前的載波和採樣鍾頻率偏移值。本發明的頻率同步跟蹤裝置，使用時只需要進行簡單的參數配置，就
可以達到同時支持多種手機電視標準的目的，以降低晶片融合時的設計復
雜度和生產成本。
圖l是通用頻率同步跟蹤裝置示意圖;圖2是連續導頻固有相位自我消除器結構示意圖3是最小二乘估計器結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖描述本發明。如圖1所示，通用頻率同步跟蹤裝置101
的輸入包括己經刪去保護間隔的OF畫時域基帶信號；匹配當前發射信號模式的連續導頻子載波序號；匹配當前發射信號模式的相位加權因子。通用頻率同步跟蹤裝置101的輸出即為載波頻率偏移估計值和採樣鍾頻率偏
移估計值。通用頻率同步跟蹤裝置101的功能根據輸入的參數值，計算
得到載波和採樣鐘的頻率偏移估計值。輸入的參數值隨手機電視標準的不
同而不同。
下面描述通用頻率同步跟蹤裝置101的具體構成。
通用頻率同步跟蹤裝置101包括FFT單元103，連續導頻提取器105，連續導頻固有相位信息自我消除器107,最小二乘估計器109，參數寄存器111，數據寄存器113。
FFT單元103，用於把OF畫信號從時域轉換到頻域，並根據發射信號模式的不同，做不同變換長度的FFT運算，例如DRM系統有1152點，1024點，704點和448點等四種FFT長度，DVB-H系統有2K， 4K和8K等三種FFT長度。FFT單元103的輸入為0FDM基帶信號，輸出為恢復的子載波調製信息。
連續導頻提取器105，用於把分布在不同子載波上的連續導頻提取出來。不同的發射信號模式，其連續導頻的數量和子載波位置也不同。通常相應的標準規範中會明確規定連續導頻的數量以及它們所佔用的子載波
序號。連續導頻提取器105的輸入包括FFT單元103的輸出值以及參數寄存
器111的值，輸出為恢復的連續導頻。
連續導頻固有相位自我消除器107，顧名思義，其用於消除連續導頻的固有相位信息，這樣殘餘的相位值將只含有載波和採樣鍾頻率偏移信息，為下一步兩個頻率偏移值的估計提供了可能性。連續導頻固有相位自我消除器107的輸入為連續導頻提取器105的輸出值，輸出為殘餘相位信息。
最小二乘估計器109，即用於估計當前的載波和採樣鍾頻率偏移值，
進而反饋到前端的載波和採樣鍾同步單元進行誤差修正。最小二乘估計器109的輸入包括連續導頻固有相位自我消除器107的輸出值以及數據寄存
器113值，輸出即為載波和採樣鍾頻率偏移估計值。
參數寄存器lll，用於存貯與當前發射信號模式相匹配的連續導頻子載波序號信息，通常這些子載波序號有外部的DSP控制器寫入。DSP控制器事先存貯了大量不同發射信號模式所對應的子載波序號信息。
數據寄存器113，用於存貯與當前發射信號模式相匹配的相位加權因子信息，通常加權因子有外部的DSP控制器寫入。DSP控制器根據當前的發射信號模式，通過實時計算得到相應的相位加權因子。
本發明的通用頻率同步跟蹤裝置具有兩個關鍵特點， 一是使用了連續導頻固有相位自我消除器107， 二是使用了最小二乘估計器109。消除連續導頻自身的相位信息是使用連續導頻進行載波和採樣鍾頻率偏移估計方法中的一個必不可少的步驟。一個通常的做法是把接收端恢復出來的導頻與重建的本地導頻作共軛相關。而根據系統的不同，本地導頻可以事先制表並存貯起來，或者通過數據輔助的本地導頻生成器實時重建。不同的系統不同的模式所對應的不同的本地導頻獲得方法增大了晶片融合時的複雜度和成本。
本發明則採用了一種不需要進行本地導頻重建的自身固有相位消除方法。該方法原理如圖2所示，這裡，輸入x^表示第/7個時域0FDM符號的第A個頻域子載波的調製數據(這裡專指連續導頻)，方框203輸出Aa表示其幅度信息，方框205輸出仗^表示其相位信息，並且d^e (m，2兀/M， m=0， 1，…，M-1}， M表示調製進位信息，如BPSK調製時 二2， QPSK調製時M二4。相位值乘以輸入進位值M (部件207實現)可以使導頻固有相位信息 歸零，從而可以達到自身相位消除的目的。複數合成器209輸出p^即為消 除自身相位信息的連續導頻，其原理可以描述為『w二AreJ2^".
根據前面所述，連續導頻固有相位自我消除器107的輸出為只含有載
波和採樣鍾頻率偏移信息的相位值，連續導頻的固有調製相位值在這裡將 被消除，所以稱連續導頻固有相位自我消除器107的輸出為殘餘相位信息。
需要指出的是，消除連續導頻自身相位值從而得到殘餘相位值是基於連續 導頻的頻率同步方法的必不可少的一個步驟，但如何得到殘餘相位信息的 方法是多種的，本發明採用的方法具有高度的通用性和可擴展性。計算得 到殘餘相位107並將其作為最小二乘估計器109的輸入是通用頻率同步跟 蹤裝置101的一個關鍵步驟，本文只探討了一種最易於ASIC實現的計算殘 餘相位方法，但具體實現時，並不局限於本文討論的方法。
最小二乘估計器用於頻偏估計時，其輸入元素為殘餘相位信息以及各 個相位值的最小二乘加權因子，內部只需要在輸出元素之間進行簡單的乘 法運算，因而具有結構簡單通用，容易實現的優點。其實現結構如圖3所 示，圖3中，部件303表示加法器，部件305表示乘法器。輸入7(0)，…， /U-1)表示一個0FDM符號內各個連續導頻位置的殘餘相位值，Z表示一個 OFDM符號含有的連續導頻數目，輸入4(0)，…，^a-l)表示相位的載波 加權值，輸出力。(0)，…，& "-l)表示相位的採樣鍾加權值。則輸出載 波頻偏估計值可以表示為
輸出採樣鍾頻偏估計值可以表示^T
相位加權因子的計算基於最小二乘原理，描述如下首先構造一個Ax2維 矩陣
formula see original document page 6
式中，一),
formula see original document page 6
p(z-l)表示連續導頻的子載波序號，不同的系統不同的模式對應不同的p(O)，…，l)值。設H為矩陣X的Moore-Penrose偽逆，
則H可以用下式計算得到
formula see original document page 7
通過構造矩陣x，然後對其求偽逆即可得到載波和採樣鐘的相位加權值
AU)和&( A)。因為加權因子計算涉及多維的矩陣求偽逆運算，眾所周
知，這種多維偽逆運算因為複雜度高而不適合放在ASIC晶片中進行，並且 一種矩陣運算單元只能適應一種系統的一種模式，多系統多模式情況下必 需裝備多個矩陣運算單元，這將大大增加晶片設計的複雜度和成本，所以， 加權因子的計算不適合放在ASIC晶片中進行，可以由外部DSP器件進行計 算並把結果輸入到ASIC晶片中。
權利要求
1.一種頻率同步跟蹤裝置，包括連續導頻提取器，把分布在不同子載波上的連續導頻提取出來；連續導頻固有相位自我消除器，消除連續導頻的固有相位信息；最小二乘估計器，估計當前的載波和採樣鍾頻率偏移值。
2. 根據權利要求l所述的裝置，其特徵在於所述的連續導頻固有相位 自我消除器包括-求相位值的裝置，計算得出連續導頻的相位信息； 乘法器，—將求相位值得到的相位乘以調製方式的進位信息； 求絕對值的裝置，計算連續導頻的幅度信息； 複數合成器，將幅度信息與乘法器的輸出合成為複數。
3. 根據權利要求l所述的裝置，其特徵在於所述的最小二乘估計器包括載波頻偏估計器，估計得到載波頻偏值； 採樣鍾頻偏估計器，估計得到採樣鍾頻偏估計值。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於還包括 參數寄存器，用於存儲與當前發射信號模式相匹配的連續導頻子載波序號信息。
5. 根據權利要求l所述的裝置，其特徵在於還包括 數據寄存器，用於存儲與當前發射信號模式相匹配的相位加權因子信息。
6. 根據權利要求l所述的裝置，其特徵在於在所述最小二乘估計器中 計算加權因子或在外部器件計算加權因子。
全文摘要
一種頻率同步跟蹤裝置，包括連續導頻提取器，把分布在不同子載波上的連續導頻提取出來；連續導頻固有相位自我消除器，消除連續導頻的固有相位信息；最小二乘估計器，估計當前的載波和採樣鍾頻率偏移值。本發明的頻率同步跟蹤裝置，使用時只需要進行簡單的參數配置，就可以達到同時支持多種手機電視標準的目的，以降低晶片融合時的設計複雜度和生產成本。
文檔編號H04L27/26GK101677308SQ20081014922
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月17日 優先權日2008年9月17日
發明者晨 陳 申請人:三星電子株式會社;北京三星通信技術研究有限公司