數(shù)字通信系統(tǒng)中的頻率偏差估計方法和模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種估計對代表一碼元幀的數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差的方法（30），其中，所述方法包括步驟：（300）在采樣周期Te下產(chǎn)生數(shù)字信號，采樣周期Te比該幀碼元的每一個的預(yù)定時間短；（302）為數(shù)字信號的多對樣本計算值，每個值表示一對中的樣本之間的相位差；（304）根據(jù)計算Np對樣本得到的值估計對數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差，以使多個所述Np對嚴格屬于該幀中的單一碼元。本發(fā)明還涉及用于實施該估計方法（30）的模塊（217），以及一種通信方法（40）和系統(tǒng)（1）。
【專利說明】數(shù)字通信系統(tǒng)中的頻率偏差估計方法和模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字通信領(lǐng)域，更具體的涉及估計對數(shù)字通信系統(tǒng)中由終端傳輸和由站接收的一幀碼元具有負面影響的頻率偏差。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明特別有利的用于無線通信的載波頻率上。
[0003]“在載波頻率上”指的是終端傳輸一幀碼元的過程包括對所述頻率幀進行頻移的步驟，目的是修改頻率幀的頻譜的中心頻率。
[0004]事實上，一幀碼元實際上是圍繞在一個“基帶”中的零頻率周圍形成的，為了可以圍繞在一個非零的載波頻率特別是由于頻率資源共享的原因，該幀碼元必須進行移位。
[0005]載波頻率上的一幀碼元采用射頻信號的形式傳輸，然后被通信系統(tǒng)的站接收。站然后需提取終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，提取步驟包括一個或多個對射頻信號進行頻移的步驟，目的是使該幀碼元返回基帶，以及一個對接收到的信號進行模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換的步驟，以便能用數(shù)字計算方法提取數(shù)據(jù)。
[0006]然而，代表了站接收到的射頻信號的數(shù)字信號，通常有頻率偏差作為負面影響，如果頻率偏差不能充分的被補償，會擾亂數(shù)據(jù)提取。
[0007]這樣的頻率偏差尤其會導(dǎo)致:
[0008]-終端中頻率合成裝置的頻率漂移，會導(dǎo)致傳輸?shù)纳漕l信號的頻譜的中心頻率與所需載波頻率不同；
[0009]-在站，射頻信號的頻譜的中心頻率的估計錯誤；
[0010]-終端中頻率合成裝置的頻率漂移，會導(dǎo)致中心頻率上的誤差，中心頻率用于對所接收的射頻信號進行頻移以將該幀碼元返回到基帶；
[0011]-射頻信號的頻譜的不必要的頻率偏移，使終端相對于站的相對位移，稱為多普勒效應(yīng)，等等。
[0012]因此，從終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中提取的數(shù)字信號，會有頻率偏差的負面影響，該頻率偏差對應(yīng)于數(shù)字信號的頻譜的假定中心頻率，一般是零頻率，與數(shù)字信號的所述頻譜的實際中心頻率之差。
[0013]圖1示出了一個由對與BPSK (二進制相移鍵控)碼元對應(yīng)的數(shù)字信號具有負面影響的殘余頻偏引入干擾的例子。該圖示出了 BPSK碼元的振幅變化很大，且可能發(fā)生所述BSPK碼元的符號反轉(zhuǎn)。應(yīng)當理解的是，如果不估計和校正頻率偏差，對終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的提取的性能將帶來非常不利的影響。
[0014]將訓(xùn)練序列插入碼元是已知的，特別是在小區(qū)移動通信系統(tǒng)中，例如GSM (全球移動通信系統(tǒng))。訓(xùn)練序列是終端和站隨便就可知的一組碼元，相應(yīng)的與終端傳輸?shù)挠杏脭?shù)據(jù)不對應(yīng)。由于站知道碼元形成這樣的訓(xùn)練序列，它可以通過比較訓(xùn)練序列和與訓(xùn)練序列對應(yīng)的數(shù)字信號的碼元來估計頻率偏差。
[0015]然而，插入這樣的訓(xùn)練序列會降低終端和站之間的數(shù)據(jù)交換效率，該效率對應(yīng)于每幀有用數(shù)據(jù)(即并非接收站隨便就可知的數(shù)據(jù))的比例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明目的在于提供一種解決方案，不需要在碼元中插入訓(xùn)練序列就能估計對數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差(即，頻率偏差能夠被“盲目地”估計)。
[0017]沒有這一限制，本發(fā)明能夠有利地用于低比特率通信系統(tǒng)中，其中傳輸?shù)膸ㄉ倭康拇a元，例如，至少幾十個碼元。
[0018]本發(fā)明更一般的目的在于提供一種數(shù)字通信系統(tǒng)，其中終端實施起來更簡單便且。
[0019]根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種對頻率偏差進行估計的方法，該頻率偏差對代表從數(shù)字通信系統(tǒng)的一個終端傳輸?shù)揭粋€站的一幀碼元的數(shù)字信號具有負面影響，所述頻率偏差對應(yīng)于數(shù)字信號的頻譜的假定中心頻率與所述頻譜的實際中心頻率之差。根據(jù)本發(fā)明，該估計方法包括以下步驟:
[0020]-通過對模擬信號采樣產(chǎn)生表示該幀碼元的數(shù)字信號，其中采樣周期Te比該幀碼元的每一個的預(yù)定時間短，如此數(shù)字信號每碼元包括至少三個樣本；
[0021]-根據(jù)計算Np對所選樣本得到的值，估計對數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差，以使多個所述Np對必須屬于該幀的同一碼元，每個值表示所考慮的樣本對中的樣本之間的相位差，每個Np對中的樣本由采樣周期的相同非零數(shù)D分離。
[0022]由于 數(shù)字信號每碼元包括至少三個樣本，應(yīng)當理解的是，可以有多對，具有所有屬于同一碼元的樣本(通過選擇D，使得數(shù)字信號每碼元包括至少兩個連續(xù)對樣本)。例如，如果數(shù)字信號每碼元正好包括三個樣本，則通過選擇D等于1，每個碼元將包括兩對樣本。
[0023]屬于同一碼元的兩個樣本之間的相位差獨立于該碼元的相位，應(yīng)當理解的是，為了能“盲目地”估計頻率偏差，應(yīng)考慮計算屬于同一碼元的樣本對得到的值。進一步的，通過考慮若干對屬于同一碼元的樣本，應(yīng)當理解的是，即使該幀包括少量碼元，頻率偏差也可以被估計。
[0024]根據(jù)特定實施例，頻率偏差估計方法包括一個或多個單獨采取或所有技術(shù)上可能的組合的以下特征。
[0025]優(yōu)選的，該頻率偏差是根據(jù)計算Np對所選樣本得到的值進行估計的，以便所述Np對的所有樣本必須屬于該幀的至多兩個連續(xù)樣本。優(yōu)選的，數(shù)D等于1，以便在Np對樣本中的單個對可以形成屬于不同碼元的樣本。
[0026]優(yōu)選的，采樣周期Te使得數(shù)字信號每碼元包括至少10個樣本，優(yōu)選為每碼元至少100個樣本。
[0027]優(yōu)選的，根據(jù)以下關(guān)系估計頻率偏差fEST:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種估計對數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差的方法(30)，該數(shù)字信號表示數(shù)字通信系統(tǒng)(I)中的終端(10)傳輸?shù)秸?20)的一幀碼元，所述頻率偏差對應(yīng)于數(shù)字信號的頻譜的假定中心頻率與所述頻譜的實際中心頻率之差，其特征在于，包括以下步驟: (300)通過對模擬信號采樣產(chǎn)生表示該幀碼元的數(shù)字信號，其中采樣周期Te比該幀碼元的每一個的預(yù)定時間短，如此數(shù)字信號每碼元包括至少三個樣本； (304)根據(jù)計算Np對所選樣本得到的值(302)，估計對數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差，以使幾個所述Np對必然屬于該幀的同一碼元，每一個值表示所考慮的樣本對的樣本之間的相位差,每個Np對中的樣本由采樣周期的一個相同非零數(shù)D分離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法(30)，其特征在于，根據(jù)計算Np對所選樣本得到的值估計頻率偏差，以使所述Np對中的所有樣本必然屬于該幀的至多兩個連續(xù)樣本。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法(30)，其特征在于，采樣周期Te為:使數(shù)字信號每碼元包括至少10個樣本，優(yōu)選每碼元至少100個樣本。
4.如任一前述權(quán)利要求所述的方法(30)，其特征在于，根據(jù)以下關(guān)系估計頻率偏差
5.如任一前述權(quán)利要求所述的方法(30)，其特征在于，數(shù)D等于I。
6.如任意前述權(quán)利要求所述的方法(30)，其特征在于，根據(jù)計算不同組樣本對得到的值，執(zhí)行多個頻率偏差估計，在于該方法包括所述頻率偏差估計的一個低通濾波步驟(306)。
7.一種用于在數(shù)字通信系統(tǒng)(I)中的終端(10)和站(20)之間進行數(shù)據(jù)交換的通信方法(40)，所述數(shù)據(jù)以一幀碼元的形式進行交換，其特征在于，包括以下步驟: (400)終端以射頻信號的形式傳輸一幀碼元，射頻信號具有寬度比所述終端的頻率合成裝置的頻率漂移小的瞬時頻譜； (402)站(20)接收所述射頻信號； (404)根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項的估計方法，估計對代表射頻信號的數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差； (406)根據(jù)所述頻率偏差的估計值，補償對數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差； (408)提取終端(10)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
8.一種用于估計對數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差的單元(217)，該數(shù)字信號代表終端傳輸?shù)秸?20)的一幀碼元，所述頻率偏差對應(yīng)于一方面的數(shù)字信號的頻譜的假定中心頻率和另一個方面的所述頻譜的實際中心頻率之差，其特征在于，包括被配置為根據(jù)權(quán)利要求I至6任一項的估計方法(30)估計對數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差的裝置。
9.一種數(shù)字通信系統(tǒng)(I)中的站(20)，其特征在于，包括權(quán)利要求8中的用于估計對數(shù)字信號具有負面影響的頻率偏差的單元(217)。
10.一種數(shù)字通信系統(tǒng)(I)，其特征在于，包括: 權(quán)利要求9中的站(20)； 至少一個終端(10)，被配置為以射頻信號的形式傳輸數(shù)據(jù)，射頻信號具有一個瞬時頻譜，其寬度比所述至少一 個終端(10)的頻率合成裝置的頻率漂移小。
【文檔編號】H04L27/22GK103748846SQ201280031660
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月11日
【發(fā)明者】塞德里克·阿蒂格, 克里斯多夫·伏爾泰, 弗特斯·馬克 申請人:西格福克斯公司