專(zhuān)利名稱(chēng)：使用濾波器組的多載波接收器的健壯同步的方法和對(duì)應(yīng)的接收器與收發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在極低信噪比和大頻率偏移時(shí)、要在采用例如余弦調(diào)制濾波器組、小
波包濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波器組的濾波器組的多載波收發(fā)器中使用的同步方法和適合 于執(zhí)行此方法的接收器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)同步方法已開(kāi)發(fā)用于單音無(wú)載波調(diào)幅(CAP)或用于數(shù)字多音(匿T)和正 交頻分復(fù)用(OFDM)收發(fā)器。 DMT和OFDM收發(fā)器對(duì)載波頻率偏移和相位噪聲的敏感性是這些調(diào)制技術(shù)相對(duì)CAP 調(diào)制的公知缺點(diǎn)。 使用例如余弦調(diào)制濾波器組、小波包濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波器組的數(shù)字濾波器 組的多載波收發(fā)器具有比匿T和OF匿收發(fā)器更佳的頻譜屬性，因?yàn)樗鼈兲峁└训淖鑾?減，但其同步要求更高。 例如EP 0 827 655中所述的聯(lián)合頻率偏移和時(shí)序失配檢測(cè)與校正技術(shù)不適合在 采用濾波器組的多載波收發(fā)器中使用，特別是在接收器的信噪比極低和/或載波頻率偏移 大時(shí)。 US 5，228，062公開(kāi)了一種用于基于0FDM調(diào)制的多音接收器的粗同步的方法和系 統(tǒng)，它使用單音傳送在訓(xùn)練期間實(shí)現(xiàn)粗同步。因此，載波頻率偏移和時(shí)序失配也在多音通信 模式中的數(shù)據(jù)傳送之前一起被估計(jì)和校正。粗同步借助于鎖定空符號(hào)轉(zhuǎn)變的能量檢測(cè)器來(lái) 實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)單導(dǎo)頻音隨后用于同時(shí)的頻率和時(shí)序誤差估計(jì)和校正。要注意的是，這只允許 在窄的偏移頻率范圍上獲得。 現(xiàn)有技術(shù)的裝置和方法的另一個(gè)限制是在操作頻帶內(nèi)的一些頻帶不能用于持續(xù) 共存時(shí)，它們的性能被降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的因此是提供一種用干甚至在極低的信噪比和大的載波頻率偏 移時(shí)(例如在通過(guò)電力線(xiàn)的寬帶通信中所遇到的)、同步使用例如余弦調(diào)制濾波器組、小波 包濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波器組的濾波器組的多載波收發(fā)器的方法。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種使用例如余弦調(diào)制濾波器組、小波包濾波器組或 復(fù)雜調(diào)制濾波器組的濾波器組的多載波收發(fā)器，該收發(fā)器甚至能在極低的信噪比和大的載 波頻率偏移(例如在通過(guò)電力線(xiàn)的寬帶通信中所遇到的)時(shí)同步。 根據(jù)本發(fā)明，這些目的借助于包括對(duì)應(yīng)獨(dú)立權(quán)利要求的特征的同步方法來(lái)實(shí)現(xiàn)， 并且具體而言通過(guò)一種用于使用例如余弦調(diào)制濾波器組、小波包濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波 器組的濾波器組的多載波收發(fā)器的同步方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，收發(fā)器包括能夠通過(guò)通信信道與彼此 通信的傳送器和接收器，方法包括以下步驟
在操作的訓(xùn)練模式中從傳送器通過(guò)通信信道發(fā)送周期性編碼訓(xùn)練序列， 在接收器中從接收的訓(xùn)練序列確定時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息， 使用所述時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息執(zhí)行接收器對(duì)于所述傳送器的粗同步， 在操作的數(shù)據(jù)模式中從傳送器通過(guò)通信信道發(fā)送多載波調(diào)制數(shù)據(jù)，導(dǎo)頻信號(hào)復(fù) 用到所述數(shù)據(jù)中， 使用接收的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)跟蹤接收器內(nèi)的采樣頻率偏移和相位抖動(dòng)， 借助于使用接收的導(dǎo)頻信號(hào)確定的跟蹤信息，執(zhí)行收發(fā)器的持續(xù)同步。 根據(jù)本發(fā)明，這些目的借助于一種用于接收多載波信號(hào)的接收器而實(shí)現(xiàn)，該接收
器包括對(duì)應(yīng)獨(dú)立權(quán)利要求的特征，并且特別是包括 信號(hào)處理單元，使用例如余弦調(diào)制濾波器組、小波包調(diào)制濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾
波器組的濾波器組來(lái)解調(diào)多載波信號(hào)， 預(yù)處理單元，用于預(yù)處理接收的信號(hào)， 粗同步單元，用于確定預(yù)處理單元的調(diào)諧參數(shù)以便當(dāng)傳送器和接收器通過(guò)傳送信 道與彼此通信時(shí)，執(zhí)行接收器對(duì)于傳送器的粗同步， 切換部件，用于將預(yù)處理單元的輸出連接到粗同步單元的輸入或連接到信號(hào)處理 單元的輸入， 其中，粗同步單元包括用于從接收的訓(xùn)練序列確定時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)模 塊。 根據(jù)本發(fā)明，這些目的借助于一種包括此類(lèi)接收器和傳送器的收發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，先發(fā)送其中切除了禁止頻帶的周期性編碼訓(xùn)練序列，以允許被叫方 的接收器甚至在低信噪比和大的載波頻率偏移時(shí)與傳送器同步。 一旦此粗同步被執(zhí)行，傳 送器便開(kāi)始在數(shù)據(jù)模式中發(fā)送具有復(fù)用的導(dǎo)頻音的多載波調(diào)制的數(shù)據(jù)。復(fù)用的導(dǎo)頻音在接 收器中用于持續(xù)跟蹤接收信號(hào)的相位抖動(dòng)和時(shí)序偏差，以便允許通過(guò)在接收器內(nèi)應(yīng)用必需 的校正度量(measure)來(lái)實(shí)現(xiàn)收發(fā)器的正確同步。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)收發(fā)器在傳送器發(fā)送周期性編碼訓(xùn)練序列的訓(xùn) 練模式中時(shí)執(zhí)行粗同步。在第一步驟中，使用為傳送的訓(xùn)練序列而優(yōu)化的匹配濾波器來(lái)確 定時(shí)間對(duì)準(zhǔn)。在第二步驟中，通過(guò)使用接收器已知的訓(xùn)練序列，由此獲得的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息用 于檢測(cè)和校正載波頻率偏移。 一旦校正載波頻率偏移，便例如通過(guò)將均衡的、載波頻率偏移 已校正的且時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的接收信號(hào)與已知的且優(yōu)選是本地生成的訓(xùn)練序列之間的頻率加權(quán) 均方誤差(MSE)降到最低來(lái)計(jì)算接收器內(nèi)時(shí)域均衡器的系數(shù)。 根據(jù)本發(fā)明，一旦實(shí)現(xiàn)粗同步，接收器便切換到數(shù)據(jù)模式。優(yōu)選的是接收器包括跟
蹤符號(hào)對(duì)準(zhǔn)偏差和載波頻率抖動(dòng)(其例如由于本地振蕩器的頻率抖動(dòng)而產(chǎn)生)的部件，這
些部件利用復(fù)用到由傳送器發(fā)送的數(shù)據(jù)中的導(dǎo)頻音。應(yīng)用的多載波同步技術(shù)優(yōu)選地暗示時(shí)
域采樣頻率誤差檢測(cè)和校正，而相位和頻率偏差優(yōu)選由相位旋轉(zhuǎn)器來(lái)校正。 —般情況下，本發(fā)明的收發(fā)器使用不同帶寬的傳送信道(例如，0.5腿z、l腿z、
2MHz、4腿z和/或8MHz的信道)。在一個(gè)實(shí)施例中，這些帶寬受限信道例如包括在1. 6MHz
到lOOMHz的頻帶中。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，從訓(xùn)練模式到數(shù)據(jù)模式的切換由檢測(cè)到接收的周期性編碼 訓(xùn)練序列而啟動(dòng)。


結(jié)合以下圖形考慮本發(fā)明的實(shí)施例的以下詳細(xì)描述時(shí)，能得到本發(fā)明的更好理 解，其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的多載波收發(fā)器的框圖。 圖2示出將通信信道劃分成不同帶寬的子信道的示例。 圖3a是訓(xùn)練模式中的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的接收器的部分框圖。 圖3b是數(shù)據(jù)模式中的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的接收器的部分框圖。 圖4a示出其中切除了禁止的頻帶的簡(jiǎn)單編碼訓(xùn)練序列的示例。 圖4b示出圖4a的信號(hào)的匹配濾波的結(jié)果。 圖5a示出當(dāng)圖4a的訓(xùn)練序列通過(guò)帶通通信信道傳送時(shí)接收的噪聲信號(hào)的解調(diào)同 相部分。 圖5b示出當(dāng)圖4a的訓(xùn)練序列通過(guò)帶通通信信道傳送時(shí)接收的噪聲信號(hào)的解調(diào)正 交部分。 圖6a示出解調(diào)同相部分(圖5a)的匹配濾波的結(jié)果。 圖6b示出解調(diào)正交部分(圖5b)的匹配濾波的結(jié)果。 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例、在訓(xùn)練模式期間執(zhí)行的載波頻率偏移的 數(shù)據(jù)輔助迭代估計(jì)。 圖8a示出在數(shù)據(jù)模式期間根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的相位旋轉(zhuǎn)器的跟蹤性能。 圖8b示出在0dB的信噪比，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的相位旋轉(zhuǎn)器的相位跟
蹤誤差。 圖8c示出在5dB的信噪比，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的相位旋轉(zhuǎn)器的相位跟
蹤誤差。 圖8d示出在10dB的信噪比，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的相位旋轉(zhuǎn)器的相位 跟蹤誤差。 圖9a示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的插入器/重采樣器在數(shù)據(jù)模式期間校 正采樣頻率和相位誤差的同步性能。 圖9b示出對(duì)應(yīng)于圖9a的同步性能的誤差信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例、使用濾波器組的多載波收發(fā)器的簡(jiǎn)化框 圖。收發(fā)器包括使用例如離散余弦調(diào)制濾波器組、小波包濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波器組的 傳送器100和對(duì)應(yīng)的接收器300。 傳送器100和接收器300能通過(guò)通信信道200相互通信。在下面的描述中，假設(shè) 通信信道200是基帶或帶通和有噪聲的，并且具有高度頻率選擇性衰減和相位響應(yīng)。此類(lèi) 通信信道能例如在通過(guò)電力線(xiàn)的寬帶通信中遇到。然而，任何有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)或混合通信信道能 與本發(fā)明的收發(fā)器一起使用。 收發(fā)器100包括使用例如離散余弦調(diào)制濾波器組、小波包濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾 波器組的濾波器組的調(diào)制器10，以調(diào)制要通過(guò)通信信道200傳送到接收器300的輸入數(shù)據(jù)1。根據(jù)本發(fā)明，傳送器100包括用于生成周期性編碼訓(xùn)練序列的訓(xùn)練序列生成器ll，如下 面進(jìn)一步解釋的，該序列將在訓(xùn)練模式中用于使接收器300與傳送器100粗同步。傳送器 100還包括例如機(jī)械、電子或電磁開(kāi)關(guān)的切換部件12，用于將濾波器組輸入在訓(xùn)練模式中 連接到訓(xùn)練序列生成器11的輸出，或在數(shù)據(jù)模式中連接到要傳送的數(shù)據(jù)(1)。
如下面更詳細(xì)所述，接收器300包括預(yù)處理單元13和粗同步單元15，預(yù)處理單元 13用于在帶通情況下下變頻和均衡接收的信號(hào)3，粗同步單元15用于確定用于調(diào)諧預(yù)處理 器單元13的參數(shù)，并因此執(zhí)行收發(fā)器的粗同步。接收器300還包括用于將接收的信號(hào)解調(diào) 并因此生成對(duì)應(yīng)于發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)1的輸出數(shù)據(jù)7的信號(hào)處理單元16。解調(diào)使用例如離散 余弦調(diào)制濾波器組、小波包濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波器組的濾波器組來(lái)執(zhí)行，優(yōu)選是與傳 送器100的調(diào)制器10中使用的濾波器組相反。如下面進(jìn)一步解釋的，優(yōu)選的是信號(hào)處理單 元16還執(zhí)行精細(xì)同步和跟蹤。接收器300還包括用于生成周期性編碼訓(xùn)練序列的參考訓(xùn) 練序列生成器17和例如機(jī)械、電子或電磁開(kāi)關(guān)的用于將預(yù)處理單元13的輸出4在訓(xùn)練模 式中引導(dǎo)到粗同步單元15或在數(shù)據(jù)傳送模式中引導(dǎo)到信號(hào)處理單元16的切換部件14。
根據(jù)本發(fā)明，圖1的多載波收發(fā)器因此可在兩種不同的模式中操作訓(xùn)練模式和 數(shù)據(jù)模式。收發(fā)器能借助于切換部件12和14從一種模式切換到另一模式。訓(xùn)練模式用于 在傳送器100與接收器300之間的通信會(huì)話(huà)開(kāi)始時(shí)執(zhí)行粗同步，而精細(xì)同步和跟蹤在數(shù)據(jù) 模式期間與多載波數(shù)據(jù)調(diào)制、傳送和解調(diào)一起執(zhí)行。
i廳就 在通信會(huì)話(huà)開(kāi)始時(shí)，傳送器100切換到訓(xùn)練模式。在此模式中，切換傳送器的切換 部件12，使得傳送器100發(fā)送的信號(hào)2對(duì)應(yīng)于由濾波器組10使用來(lái)自訓(xùn)練序列生成器11 的數(shù)據(jù)生成的周期性編碼訓(xùn)練序列，同時(shí)切換接收器300中的切換部件14，使得預(yù)處理單 元16的輸出被引導(dǎo)到粗同步單元15。 在訓(xùn)練模式中傳送器100發(fā)送的信號(hào)2因此對(duì)應(yīng)于由濾波器組10使用來(lái)自訓(xùn)練 序列生成器ll的數(shù)據(jù)生成的周期性編碼訓(xùn)練序列。根據(jù)本發(fā)明，在訓(xùn)練模式中發(fā)送的信號(hào) 2是其中禁止的頻帶被開(kāi)切口的周期性編碼訓(xùn)練序列。正如下面將更詳細(xì)解釋的，接收器 300包括部件15、13以使用時(shí)域匹配濾波技術(shù)來(lái)檢測(cè)接收的周期性編碼訓(xùn)練序列的時(shí)間對(duì) 準(zhǔn)，而不管接收信號(hào)3的低信噪比。 隨后，結(jié)果時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息與已知訓(xùn)練序列8—起用于估計(jì)和執(zhí)行接收器300內(nèi)的 必需的載波頻率偏移調(diào)整。已知的周期性編碼訓(xùn)練序列8優(yōu)選通過(guò)使用訓(xùn)練序列生成器17 本地生成。預(yù)處理單元13內(nèi)的時(shí)域均衡器的系數(shù)隨后得到調(diào)整以便將通信信道200的不 利影響降到最低，并因此實(shí)現(xiàn)收發(fā)器的粗同步。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如例如在圖2中示意示出的，可用于傳送器100與接收器 300之間通信的帶寬被分成不同帶寬的子信道，其中，水平軸表示頻率，垂直軸是信號(hào)功率 譜密度。在此特定示例中，每個(gè)子信道的帶寬是0. 5MHz、lMHz、2MHz或4MHz，并且所有子信 道包括在1. 6MHz到lOOMHz的頻帶中。然而，在本發(fā)明的框架內(nèi)，其它帶寬值和頻帶是可能 的。根據(jù)本發(fā)明，在訓(xùn)練模式中用于周期性編碼訓(xùn)練序列的傳送的通信信道200能夠是任 何一個(gè)子信道。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的預(yù)處理單元13和粗同步單元15的細(xì)節(jié)在圖3a 中示意示出。根據(jù)此實(shí)施例，預(yù)處理單元13包括用于在帶通情況下對(duì)接收的信號(hào)3下變頻
7CN 101743729 A 的頻率下移乘法器(frequencydownshift multiplier) 20和用于將通信信道200的不利影 響降到最低的時(shí)域均衡器21。在訓(xùn)練模式中，預(yù)處理單元13的輸出4由切換部件14引導(dǎo) 到粗同步單元15的輸入6。 粗同步單元15包括用于確定預(yù)處理的接收信號(hào)4的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)模塊22、 用于估計(jì)調(diào)諧均衡器21所需系數(shù)的系數(shù)估計(jì)器23及載波頻率偏移估計(jì)器24。優(yōu)選的是粗 同步單元15還包括數(shù)控振蕩器25。在訓(xùn)練模式中，粗同步單元15接收對(duì)應(yīng)于預(yù)處理的接 收信號(hào)4的輸入信號(hào)6和本地生成的周期性編碼訓(xùn)練序列8。通過(guò)使用適合于發(fā)送的訓(xùn)練 序列的已知匹配濾波技術(shù)，在接收的信號(hào)6上執(zhí)行時(shí)間對(duì)準(zhǔn)。隨后，時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息提供到系 數(shù)估計(jì)器23和載波頻率偏移估計(jì)器24及濾波器組16。 系數(shù)估計(jì)器23基于對(duì)應(yīng)于傳送器發(fā)送的訓(xùn)練序列的CF0校正的接收信號(hào)6和本 地生成的周期性編碼訓(xùn)練序列8，計(jì)算用于時(shí)域均衡器的系數(shù)。從時(shí)間對(duì)準(zhǔn)模塊接收的時(shí)序 對(duì)準(zhǔn)信息用于計(jì)算在均衡器21輸出的CF0校正的接收信號(hào)6與本地生成的訓(xùn)練序列8之 間的誤差信號(hào)。隨后，計(jì)算的系數(shù)被轉(zhuǎn)發(fā)到均衡器21，它們?cè)诰馄?1中將用于其調(diào)諧。
均衡器21例如是具有極點(diǎn)和零點(diǎn)的時(shí)域無(wú)限脈沖響應(yīng)均衡器。根據(jù)一個(gè)變型實(shí) 施例，均衡器由小數(shù)間隔有限脈沖響應(yīng)單元和無(wú)限脈沖響應(yīng)單元來(lái)組成。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，均衡器21的系數(shù)的計(jì)算在系數(shù)估計(jì)器23中通過(guò)將已知訓(xùn) 練序列8與均衡器輸出4之間的頻率加權(quán)均方誤差(MSE)降到最低，由此使用來(lái)自時(shí)間對(duì) 準(zhǔn)模塊22的時(shí)序?qū)?zhǔn)信息而完成。 優(yōu)選的是在系數(shù)估計(jì)器23中計(jì)算的系數(shù)，例如具有極點(diǎn)和零點(diǎn)的時(shí)域無(wú)限脈沖 響應(yīng)均衡器21的無(wú)限脈沖響應(yīng)部分的系數(shù)，在傳送到均衡器21前例如在系數(shù)估計(jì)器內(nèi)進(jìn) 行測(cè)試和調(diào)整，以便確保新系數(shù)將產(chǎn)生穩(wěn)定的均衡器。 載波頻率偏移估計(jì)器24也接收本地生成的訓(xùn)練序列8和接收信號(hào)6，以及由時(shí)間 對(duì)準(zhǔn)模塊22確定的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息。載波頻率偏移估計(jì)器24執(zhí)行數(shù)據(jù)輔助檢測(cè)以便估計(jì)接 收信號(hào)3的頻率偏移。由此確定的載波頻率校正被饋送到數(shù)控振蕩器25以便相應(yīng)地調(diào)整 頻率下移乘法器20。
數(shù)據(jù)傳送樽式 —旦實(shí)現(xiàn)粗同步后，接收器便切換到數(shù)據(jù)模式。參照?qǐng)D1，由傳送器100發(fā)送的信
號(hào)2隨后對(duì)應(yīng)于調(diào)制的數(shù)據(jù)1。接收的信號(hào)3在預(yù)處理單元13中已被頻率下移和均衡化，
并且預(yù)處理的接收信號(hào)4、5被引導(dǎo)到信號(hào)處理單元16并在其中解調(diào)。 通過(guò)通信信道200的數(shù)據(jù)1的傳送因此使用濾波器組調(diào)制器10執(zhí)行。優(yōu)選的是
導(dǎo)頻信號(hào)被復(fù)用到數(shù)據(jù)1中以允許在數(shù)據(jù)傳送模式中接收器300與傳送器100之間的持續(xù)
同步。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，使用N個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)(N例如等于8)。根據(jù)一個(gè)變型實(shí)施例，N個(gè)導(dǎo)
頻信號(hào)在頻帶上滑動(dòng)。 圖3b更詳細(xì)地示出數(shù)據(jù)處理單元16。數(shù)據(jù)處理單元16包括載波相位旋轉(zhuǎn)器30 和用于跟蹤預(yù)處理的接收信號(hào)5的相位的載波相位估計(jì)器31，并因此有助于收發(fā)器的持續(xù) 精細(xì)同步。載波相位估計(jì)器31感知載波相位旋轉(zhuǎn)器30的輸出信號(hào)，盲地或通過(guò)使用已知 導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)估計(jì)相位誤差，并且將此估計(jì)和/或校正參數(shù)發(fā)送到載波相位旋轉(zhuǎn)器30以便將 它調(diào)整到接收的信號(hào)5的實(shí)際相位。 數(shù)據(jù)處理單元16還包括與采樣偏移估計(jì)器34和導(dǎo)頻參考生成器35相關(guān)聯(lián)的多
8載波解調(diào)器33和插入器/重采樣器32。接收的信號(hào)5 —旦由載波相位旋轉(zhuǎn)器30處理后， 便由插入器32重新采樣，并且在多載波解調(diào)器33中解調(diào)，該解調(diào)器又輸出數(shù)據(jù)7，對(duì)應(yīng)于 由傳送器100調(diào)制和發(fā)送的數(shù)據(jù)。通過(guò)使用在導(dǎo)頻參考生成器35中本地生成的已知導(dǎo)頻 信號(hào)和濾波器組33的輸出，在采樣偏移估計(jì)器34中估計(jì)采樣頻率偏移。插入器/重采樣 器32隨后從采樣偏移估計(jì)器34接收校正度量以校正在采樣偏移估計(jì)器34中識(shí)別的采樣 頻率偏移。 因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施列，在數(shù)據(jù)傳送模式期間實(shí)現(xiàn)了收發(fā)器的精細(xì) 同步，表現(xiàn)在首先相位旋轉(zhuǎn)器30校正了載波相位抖動(dòng)，其次通過(guò)在將相位校正的接收信號(hào) 轉(zhuǎn)發(fā)到濾波器組33之前對(duì)其進(jìn)行重新采樣，將從數(shù)據(jù)中復(fù)用的導(dǎo)頻信號(hào)獲得的信息用于 精細(xì)符號(hào)對(duì)準(zhǔn)和樣本相位/樣本頻率誤差校正。
扁東獄至l瞧麟獄白麵免 根據(jù)本發(fā)明并參照?qǐng)Dl，一旦在訓(xùn)練模式中執(zhí)行粗同步后，接收器便借助于傳送器 100中的切換部件12和接收器300中的切換部件14，切換到數(shù)據(jù)模式。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施 例，此切換通過(guò)發(fā)送編碼的訓(xùn)練序列的訓(xùn)練序列表查找11來(lái)啟動(dòng)。編碼的訓(xùn)練序列在接收 器300中被檢測(cè)到，并且將接收器300中的切換部件14切換到數(shù)據(jù)傳送模式的命令被發(fā) 出，同時(shí)，傳送器100中的切換部件12也被開(kāi)動(dòng)以便允許通過(guò)通信信道200傳送使用濾波 器組10調(diào)制的數(shù)據(jù)1。 圖4a示出周期性訓(xùn)練序列41的示例及反轉(zhuǎn)的訓(xùn)練序列42，而圖4b示出對(duì)應(yīng)的匹 配濾波43。在兩個(gè)圖中，在水平軸上報(bào)告樣本指數(shù)(sample index)，而在垂直軸上報(bào)告信 號(hào)的歸一化振幅。匹配濾波信號(hào)的峰值44的位置提供時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息?；ハ嚓P(guān)函數(shù)在粗同 步單元15中使用匹配濾波技術(shù)來(lái)計(jì)算。 作為一個(gè)現(xiàn)實(shí)的示例，圖5a示出當(dāng)圖4a的訓(xùn)練序列41和反轉(zhuǎn)的訓(xùn)練序列42通
過(guò)具有高度頻率選擇性衰減和相位響應(yīng)的基帶或帶通有噪聲的通信信道來(lái)傳送時(shí)接收的 信號(hào)的實(shí)部51。在此示例中，接收的信號(hào)具有OdB的信噪比。圖5b示出同一接收的信號(hào) 的虛部52。圖6a和圖6b分別示出對(duì)應(yīng)的匹配濾波器輸出61、62。在所有這些圖中，在水 平軸上報(bào)告樣本指數(shù)，而在垂直軸上報(bào)告信號(hào)的歸一化振幅。如上所述，匹配濾波器輸出 61或62的峰值63或64的位置用于確定時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息，該信息隨后用于收發(fā)器的粗同步。 由61和62組成的匹配濾波器輸出的序列用于確定收發(fā)器必須切換到數(shù)據(jù)傳送模式的時(shí)刻 65。注意，匹配濾波器輸出61、62輸送相同的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息63、64，并且指示相同的切換時(shí) 刻65。 如圖7所示，本發(fā)明的同步方法允許在粗同步期間，甚至在0dB的信噪比和
10800Hz的載波頻率偏移的情況下，實(shí)現(xiàn)頻率偏移70降低到10Hz內(nèi)。在圖7中，頻率偏移
的值在垂直軸上以Hz報(bào)告，而粗同步過(guò)程的迭代指數(shù)在水平軸上報(bào)告。 圖8a作為示例示出當(dāng)相位偏移為45° 、接收的信號(hào)的信噪比為OdB、并且載波頻
率偏移為100ppm時(shí)，數(shù)據(jù)傳送模式中的相位旋轉(zhuǎn)器的跟蹤性能。在圖8a中，在水平軸上報(bào)
告樣本指數(shù)，而在垂直軸上指示量級(jí)，以度數(shù)表示。虛線(xiàn)81表示相位偏移，而相位估計(jì)在82表示。 對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)83在圖8b中示出。為便于比較，接收的信號(hào)的信噪比為5dB和 10dB時(shí)產(chǎn)生的誤差信號(hào)84、85分別在圖8c和圖8d中示出。垂直和水平軸上報(bào)告的單位對(duì)所有圖8a到8d是相同的。 圖9a示出采樣頻率偏移為50ppm、接收的信號(hào)的信噪比為OdB時(shí)使用8個(gè)導(dǎo)頻的 采樣頻率偏移估計(jì)91的示例。在垂直軸上報(bào)告以ppm為單位的采樣頻率偏移，而在水平軸 上報(bào)告多載波符號(hào)指數(shù)。虛線(xiàn)92表示實(shí)際的采樣頻率偏移。 圖9b示出對(duì)應(yīng)的采樣相位偏移93。在圖9b中，在垂直軸上報(bào)告歸一化采樣相位 偏移，而在水平軸上報(bào)告多載波符號(hào)指數(shù)。
10
權(quán)利要求
一種用于使用濾波器組的多載波收發(fā)器的同步方法，所述濾波器組是余弦調(diào)制濾波器組或小波包濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波器組，所述收發(fā)器包括能夠通過(guò)通信信道(200)與彼此通信的傳送器(100)和接收器(300)，所述方法包括以下步驟在操作的訓(xùn)練模式中從所述傳送器(100)通過(guò)所述通信信道(200)發(fā)送周期性編碼訓(xùn)練序列，在所述接收器(300)中從所述周期性訓(xùn)練序列來(lái)確定時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息，使用所述時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息來(lái)執(zhí)行所述接收器(300)對(duì)于所述傳送器(100)的粗同步，在操作的數(shù)據(jù)模式中從所述傳送器(100)通過(guò)所述通信信道(200)在模式中發(fā)送多載波調(diào)制的數(shù)據(jù)(1)，導(dǎo)頻信號(hào)復(fù)用到所述數(shù)據(jù)(1)中，使用所述導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)跟蹤所述接收器(300)內(nèi)的采樣頻率偏移和相位抖動(dòng)，借助于使用所接收的導(dǎo)頻信號(hào)而確定的所述跟蹤信息，執(zhí)行所述收發(fā)器的持續(xù)同步。
2. 如權(quán)利要求1所述的同步方法，其中所傳送的訓(xùn)練序列未占用一些禁止的頻帶。
3. 如前一權(quán)利要求所述的同步方法，包括從所述訓(xùn)練序列切除所述禁止的頻帶的步驟。
4. 如前面權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的同步方法，其中執(zhí)行粗同步的所述步驟包括計(jì)算用于所述接收器(300)的時(shí)域信道均衡器(21)的調(diào)諧的系數(shù)。
5. 如前一權(quán)利要求所述的同步方法，其中所述均衡器(21)是無(wú)限脈沖響應(yīng)均衡器，以及其中在調(diào)諧所述均衡器(21)前為穩(wěn)定性檢查所述系數(shù)。
6. 如前面權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的同步方法，其中執(zhí)行粗同步的所述步驟包括估計(jì)所述接收器(300)中所述訓(xùn)練序列的載波頻率偏移。
7. 如前面權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的同步方法，其中執(zhí)行所述收發(fā)器的持續(xù)同步的所述步驟包括同時(shí)調(diào)整所述接收器(300)的相位旋轉(zhuǎn)器和插入器/重采樣器。
8. —種用于多載波信號(hào)的接收的接收器(300)，包括信號(hào)處理單元(16)，使用濾波器組來(lái)解調(diào)多載波信號(hào)，所述濾波器組是余弦調(diào)制濾波器組或小波包調(diào)制濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波器組，預(yù)處理單元(13)，用于接收的信號(hào)(3)的預(yù)處理，粗同步單元(15)，用于確定所述預(yù)處理單元(13)的調(diào)諧參數(shù)，以便當(dāng)傳送器(100)和所述接收器(300)通過(guò)傳送信道(200)與彼此通信時(shí)，執(zhí)行所述接收器(300)對(duì)于所述傳送器(100)的粗同步，切換部件(14)，用于將所述預(yù)處理單元(13)的輸出連接到所述粗同步單元(15)或連接到所述信號(hào)處理單元(16)，其特征在于所述粗同步單元(15)包括用于從接收的訓(xùn)練序列(6)確定時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)模塊。
9. 如前一權(quán)利要求所述的接收器(300)，所述預(yù)處理單元(13)包括時(shí)域均衡器(21)，所述粗同步單元(15)還包括用于使用所述時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息、所述接收的訓(xùn)練序列(6)和已知訓(xùn)練序列(8)來(lái)估計(jì)對(duì)于調(diào)諧所述均衡器(21)所要求的系數(shù)的均衡器系數(shù)估計(jì)器(23)。
10. 如權(quán)利要求8或9的任一項(xiàng)所述的接收器(300)，所述預(yù)處理單元(13)包括頻率下移乘法器(20)，所述粗同步單元(15)還包括載波頻率偏移估計(jì)器(24)，用于使用所述接收的訓(xùn)練序列(6)、所述時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息和 訓(xùn)練序列(8)來(lái)估計(jì)所述接收的訓(xùn)練序列(6)的載波頻率偏移，數(shù)控振蕩器(25)，用于基于所述載波頻率偏移估計(jì)器(24)估計(jì)的載波頻率偏移來(lái)調(diào) 整所述頻率下移乘法器(20)。
11. 如權(quán)利要求8到10的任一項(xiàng)所述的接收器(300)，所述信號(hào)處理單元(16)包括 載波相位旋轉(zhuǎn)器(30)，載波相位估計(jì)器(31)，用于基于所述載波相位旋轉(zhuǎn)器(30)的輸出來(lái)調(diào)整所述載波相 位旋轉(zhuǎn)器(30)。
12. 如權(quán)利要求8到11的任一項(xiàng)所述的接收器(300)，所述信號(hào)處理單元(16)包括 插入器/重采樣器(32)，用于對(duì)接收的多載波信號(hào)(5)重采樣，濾波器組解調(diào)器(33)，用于解調(diào)重采樣的多載波信號(hào)(5)，所述濾波器組是余弦調(diào)制 濾波器組、小波包調(diào)制濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波器組，采樣偏移估計(jì)器，用于基于所述接收的多載波信號(hào)(5)中復(fù)用的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)調(diào)諧所述 插入器/重采樣器(32)。
13. —種收發(fā)器，包括如權(quán)利要求8到12的任一項(xiàng)所述的接收器(300)和傳送器 (100)，所述傳送器(100)和所述接收器(300)能夠通過(guò)通信信道(200)與彼此通信。
14. 如前一權(quán)利要求所述的收發(fā)器，所述傳送器(100)包括濾波器組調(diào)制器(IO)，用于將輸入數(shù)據(jù)(1)調(diào)制成多載波信號(hào)，所述濾波器組是余弦調(diào)制濾波器組、小波包調(diào)制濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波器組，訓(xùn)練序列生成器(ll)，用于生成所述訓(xùn)練序列，其中切除了禁止的頻帶，切換部件(12)，用于將所述調(diào)制器(10)的輸入與所述輸入數(shù)據(jù)(1)或與所述表查找(11)的輸出連接。
全文摘要
用于使用例如余弦調(diào)制濾波器組、小波包濾波器組或復(fù)雜調(diào)制濾波器組的濾波器組的多載波收發(fā)器的同步方法，收發(fā)器包括能夠通過(guò)通信信道(200)與彼此通信的傳送器(100)和接收器(300)，方法包括以下步驟使用傳送器(100)通過(guò)通信信道(200)發(fā)送周期性編碼訓(xùn)練序列，在接收器(300)中從接收的訓(xùn)練序列確定時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息，使用所述時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息執(zhí)行所述接收器(300)對(duì)于所述傳送器(100)的粗同步，使用傳送器(100)通過(guò)通信信道(200)在數(shù)據(jù)模式中發(fā)送調(diào)制的數(shù)據(jù)(1)，導(dǎo)頻信號(hào)復(fù)用到所述數(shù)據(jù)(1)中，使用導(dǎo)頻信號(hào)跟蹤接收器(300)內(nèi)的采樣頻率偏移和相位抖動(dòng)，借助于在跟蹤步驟中確定的跟蹤信息，執(zhí)行收發(fā)器的持續(xù)同步。本發(fā)明還涉及由傳送器(100)和接收器(300)組成的能夠執(zhí)行此同步方法的多載波收發(fā)器。
文檔編號(hào)H04L27/00GK101743729SQ200780052953
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者A·賈明, D·達(dá)利, 斯蒂芬·霍瓦思 申請(qǐng)人:先進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)股份有限公司