[发明专利]在无线通信系统的接收机中估计和补偿载波频率偏移的设备及数据接收方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统，更具体地，涉及一种用于在根据正交频分多址(OFDMA)的无线通信系统的接收机中估计和补偿初始载波频率偏移的设备和方法。 

背景技术

为实现第四代(4G)移动通信而正在各领域开展大量研究。在根据IEEE802.16d/e、WiBro、WiMAX等的4G移动通信中，无线LAN网络、数字音频及视频广播网络等、以及卫星通信网络被结合为一个网络以系统地一起运行。因此，在4G移动通信网络中，对用户的服务可以是平稳且最优的。 

通过处理从基站系统接收到的前导信号以使系统同步，移动装置(便携式用户站)可以与基站(无线接入站)进行通信。在每帧的第一个符号位置处从基站系统发送下行链路(DL)前导信号。因此，移动装置基于该前导信号使系统同步，搜索小区，以及解调在从基站系统发送的前导信号之后的数据。 

图1是示出传统无线通信系统100的框图。在传统无线通信系统100中，在发射机的调制器110中根据预定方法对发送数据进行调制。经调制的数据被载入载波信号并经由发射机(Tx)电路120通过信道发送。通过信道发送的信号在接收机的接收机(Rx)电路  150中被接收并受到加性白高斯噪声(AWGN)的影响。Rx电路150将接收到的信号转换为基带信号，并且解调器160解调该基带信号以获得发送数据。 

在OFDMA系统中，例如，解调器160根据来自下行链路(DL)的第一个符号位置的前导信号使系统同步，搜索小区并解调在前导信号之后的数据。可以采用一种用于在频域内估计初始载波频率偏移的方法来使移动装置系统同步并接收从基站系统发送的数据。然而，由于在频域内的未知快速傅立叶变换(FFT)定时，可以在初始同步过程之后使用频域内的频率偏移估计方法，其可以通过使用导频符号来估计细微的频率偏移。 

因此，应该在时域内执行初始载波频率偏移估计。即，如果在时域内在重复样本中存在相同的频率偏移，则可以通过使用OFDMA前导的训练符号的重复图案特征来估计相应的偏移。 

图2是示出传统载波频率偏移估计器200的框图。在图2中，当接收到的信号r(t)被采样并被存储在寄存器210中时，每隔N个的重复信号样本，例如，r(n)和r(n+N)，r(n+1)和r(n+N+1)，...，r(n+d)和r(n+N+d)等，在复共轭器211、213、...、215和乘法器212、214、...、216中被处理。相加/平均计算单元220将乘法器212、214、...、216的输出相加并进行平均，从而获得结果。计算器230对来自相加/平均计算单元220的结果进行反正切运算并产生相位偏移值。因此，乘法器240通过将相位偏移值乘以-1/(2πN)而获得频率偏移值D_f。 

例如，在根据IEEE802.16d/e标准规范的OFDMA系统中，如图3所示，在CP(循环前缀)间隔之后，根据下行链路(DL)的第一个符号位置的前导符号，发送/接收的信号在时域内具有3个重复周期的特征。在图4中，IEEE802.16d/e规范中的前导符号的1024个子载波具有除包括86个子载波的保护间隔(GI)外的852个子  载波被分为3个段(segment)并被发送/接收的结构。此处，1024个子载波具有每隔341.3个子载波的重复周期特征。因此，由于1024个子载波以一个非零子载波与两个零子载波的方式发送，所以当对1024个子载波进行采样时，经采样的子载波根据段号彼此周期性地经历相位偏移。 

因此，如图2所示，在根据传统技术的频率偏移估计器200(其根据平均机制和相位补偿方法来计算频率偏移)中，由于不考虑在平均机制中使用的样本数量，所以估计出的频率偏移是不精确的。同样，频率偏移估计器200需要很多硬件和软件资源，诸如复共轭数运算器211，213，...，215，乘法器212，214，...216，相加/平均计算单元220等，从而降低了链接性能。因此，需要一种使用较少资源估计关于每个段号的精确频率偏移并使移动装置系统同步的设备。 

发明内容

技术问题 

为了解决在传统技术中出现的前述问题而作出了本发明，本发明的目的在于提供一种用于OFDMA无线通信系统的接收机的初始同步器，该初始同步器具有用于估计并补偿初始载波频率偏移的设备，其可以与基于用于精确地估计频率偏移的简化实现方法的初始帧边界检测处理和有效可扩展共享结构兼容。