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    • 专利摘要:
    Es wird ein gemeinsamer Phasenwert von Pilot-Unterträgern eines empfangenen Datensymbols (n) geschätzt und zur Phasenkorrektur aller Unterträger des Datensymbols verwendet, wobei bei zeitlich veränderlicher Frequenz des lokalen Oszillators (VCO) die geschätzten, verrauschten Phasenwerte (PSI¶n¶) direkt für die Phasen- und Frequenzkorrektur verwendet werden, wohingegen bei zeitlich konstanter Frequenz des VCO aus den geschätzten Phasenwerten des aktuellen Datensymbols (PSI¶n¶) und früherer Datensymbole (PSI¶m¶) in einer linearen FIR-Filteranordnung (17-20) ein korrigierter Phasenwert DOLLAR I1 ermittelt und für die Phasenkorrektur verwendet wird.A common phase value of pilot subcarriers of a received data symbol (s) is estimated and used to phase correct all subcarriers of the data symbol, with the local oscillator (VCO) time varying frequency providing the estimated noisy phase values (PSI¶n¶) directly for the data symbol Phase and frequency correction are used, whereas at constant time frequency of the VCO from the estimated phase values of the current data symbol (PSI¶n¶) and previous data symbols (PSI¶m¶) in a linear FIR filter arrangement (17-20), a corrected phase value DOLLAR I1 determined and used for the phase correction.
    公开号:DE102004021860A1
    申请号:DE200410021860
    申请日:2004-05-04
    公开日:2005-12-01
    发明作者:Stefan Fechtel
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:H04L27-26
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtungzum Nachführeneines Empfängerseines Mehrträgersystemsals Reaktion auf das Frequenzverhalten eines zum Herabmischen desEmpfangssignals verwendeten lokalen Oszillators.TheThe present invention relates to a method and an apparatusfor trackinga recipienta multi-carrier systemin response to the frequency response of one to mix down theReceived signal used local oscillator.
    [0002] DieErfindung liegt auf dem Gebiet der digitalen Signalverarbeitungfür Mehrträgersysteme,insbesondere OFDM-Übertragungssysteme(Orthogonal Frequency Division Multiplex). Bei diesen wird das Übertragungsbandin eine Anzahl N von Subträgernaufgeteilt, wobei jeder Subträgermit einer Modulation (PSK, QAM) belegt wird. Im Sender wird derVektor aller N modulierten Subträgereines im Frequenzbereich vorliegenden OFDM-Symbols mittels einerschnellen Fouriertransformation FFT (Fast Fourier Transform) inden Zeitbereich transformiert. Im Empfänger werden die N Zeitsignal-Abtastwerteeines OFDM-Symbols mittels einer FFT wieder in den Frequenzbereichtransformiert und dort demoduliert.TheInvention is in the field of digital signal processingfor multi-carrier systems,in particular OFDM transmission systems(Orthogonal Frequency Division Multiplex). These will be the transmission bandin a number N of subcarrierssplit, with each subcarrierwith a modulation (PSK, QAM) is occupied. In the transmitter is theVector of all N modulated subcarriersan OFDM symbol present in the frequency domain by means of aFast Fourier Transform FFT (Fast Fourier Transform) intransformed the time domain. In the receiver, the N time signal samplesan OFDM symbol by means of an FFT back into the frequency domaintransformed and demodulated there.
    [0003] Während imRundfunk (DAB, DVB-T) kontinuierliche OFDM-Datenströme übertragen werden, erfolgt beiden hier zugrunde liegenden Systemen (z.B. WLAN) die Übertragungdurch OFDM-Datenpaketevariabler Länge,die zu nicht oder ungenau bekannten Zeitpunkten beim Empfänger eintreffen.Daher muss der Empfängerzunächsteine Anfangssynchronisation durchführen, bei der unter anderemder Phasen- und Trägerfrequenzfehlergefunden (acquisition) und ständignachgeführt(tracking) werden muss.While in theBroadcasting (DAB, DVB-T) continuous OFDM data streams are transmitted takes place atthe underlying systems (e.g., WLAN) the transmissionthrough OFDM data packetsvariable length,which arrive at the receiver at not or inaccurately known times.Therefore, the recipient mustfirstperform an initial synchronization, among othersthe phase and carrier frequency errorfound (acquisition) and constantlytracked(tracking) must be.
    [0004] ImEmpfänger-Frontendwird üblicherweiseein lokaler Oszillator zum Herabmischen des Empfangssignals aufeine Zwischenfrequenz oder direkt in das Basisband verwendet. Derlokale Oszillator ist üblicherweiseals VCO (Voltage Controlled Oscillator) realisiert und wird für den Sende-und Empfangsbetrieb verwendet. Problematisch sind dabei Ein- oderUmschaltvorgängevon Sende- und Empfangsbetrieb (TX-RX oder RX-TX) und entsprechende Schaltvorgänge am VCO(oder dessen Last), die ein erhebliches Einschwingen der Trägerfrequenzund -phase (VCO glitch oder VCO-Abweichung) auf den stabilen Endwertbewirken können.Diese Transienten beeinflussen nicht nur die Synchronisations-Präambel einesDatenpakets, sondern setzen sich oft weit in den Bereich der Nutzdaten(payload) fort. In der 1 istbeispielshalber der zeitliche Verlauf der VCO-Frequenz nach einemUmschaltvorgang (oberer Teil) und der Anfangsteil eines OFDM-Bursts(unterer Teil) dargestellt. Der OFDM-Burst weist eine durch denStandard IEEE 802.11a bekannte sogenannte PLCP-Präambel miteiner Längevon 16 μsauf. Ein erster, 8 μslanger Abschnitt der PLCP-Präambelist in zehn kurze Symbole unterteilt, und ein zweiter, 8 μs langerAbschnitt besteht aus einem Schutzintervall und zwei OFDM-SymbolenC1 und C2, welche der Kanalschätzungdienen. Daran schließensich die Nutzdatensymbole an. Man erkennt in der 1, dass der VCO-Transient weit in dasGebiet der Nutzdatensymbole hinein reicht. An marktgängigen WLAN-Karten(auch IFX-boards) wurden Frequenzverschiebungen bis zu 16 kHz über bis zu10 OFDM-Nutzdatensymbolen gemessen.In the receiver front end, a local oscillator is usually used for down-converting the received signal to an intermediate frequency or directly into the baseband. The local oscillator is usually realized as a VCO (Voltage Controlled Oscillator) and is used for the transmission and reception operation. The problem is switching on or switching operations of transmit and receive operation (TX-RX or RX-TX) and corresponding switching operations on the VCO (or its load), which is a significant settling of the carrier frequency and phase (VCO glitch or VCO deviation) can cause the stable end value. These transients not only affect the synchronization preamble of a data packet but often extend far into the payload domain. In the 1 For example, the timing of the VCO frequency after a switching operation (upper part) and the beginning part of an OFDM burst (lower part) are shown. The OFDM burst has a known by the standard IEEE 802.11a so-called PLCP preamble with a length of 16 microseconds. A first 8 μs long portion of the PLCP preamble is subdivided into ten short symbols, and a second 8 μs long portion consists of a guard interval and two OFDM symbols C1 and C2 which serve for channel estimation. This is followed by the user data symbols. One recognizes in the 1 in that the VCO transient extends far into the domain of the payload symbols. Frequency shifts of up to 16 kHz over up to 10 OFDM user data symbols were measured on commercially available WLAN cards (also known as IFX boards).
    [0005] Beider OFDM-Demodulation äußert sicheine VCO-Abweichung im Frequenzbereich (post-FFT) als Weglaufender Phase (common phase, CP). Genauere Untersuchungen zeigen, dassdies die Nutzdaten weit stärkerstört alsdie Präambel-Synchronisation,die trotz der VCO-Abweichung gute Anfangswerte für Frequenz und Phase liefert.Ohne eine schnelle Frequenz-/Phasennachführung im Frequenzbereich (post-FFT) während derersten OFDM-Nutzdatensymbole (bei WLAN: SIGNAL S gefolgt von DATAD1, D2, ...) kann die Phasenkohärenzvollständigverloren gehen. Darüberhinaus führteine erhebliche Frequenzverschiebung zum Verlust der Orthogonalität und damitzu gegenseitigen Störungen(intercarrier interference, ICI) der empfangenen Subträger. DieserEffekt kann nur im Zeitbereich (pre-FFT) wirksam bekämpft werden.atthe OFDM demodulation expresses itselfa VCO deviation in the frequency domain (post-FFT) as running awaythe phase (common phase, CP). More detailed investigations show thatthis the payload much strongerdisturbs asthe preamble synchronization,which provides good initial values for frequency and phase despite the VCO deviation.Without a fast frequency / phase tracking in the frequency domain (post-FFT) during thefirst OFDM payload symbols (for WLAN: SIGNAL S followed by DATAD1, D2, ...) can phase coherenceCompletelyget lost. About thatleads outa significant frequency shift to the loss of orthogonality and thusto mutual disturbances(intercarrier interference, ICI) of the received subcarriers. ThisEffect can be effectively counteracted only in the time domain (pre-FFT).
    [0006] ZurFrequenz-/Phasensynchronisation wurden bisher die pilotengestützte Phasenschätzung (common phaseestimation, CPE) und -kompensation (common phase correction, CPC),die entscheidungsgestützte (decisiondirected, DD) Phasenschätzungund -kompensation sowie Mischungen aus beiden Verfahren eingesetzt.Die pilotengestütztenVerfahren, d.h. Verfahren auf Basis der Pilot-Unterträger sindrobust und vor allem schnell, da sie keine Entscheidungsfehler produzierenund die Phasenfehler verzögerungsfreiim gleichen OFDM-Symbol korrigiert werden können. Sie leiden aber unterhöherenRauscheffekten, da nur wenige Piloten für die Phasenschätzung zurVerfügungstehen (WLAN: K = 4 Piloten gegenüber 48 Datenträgern). Diemit entscheidungsgestütztenFrequenz-/Phasen-Trackingarbeitenden Verfahren, d.h. Verfahren auf Basis der Daten-Unterträger, zeichnensich durch bessere Schätzgenauigkeitaus, sind aber aufgrund der Dekodier- und Remodulationsverzögerung (einigeOFDM-Symbole) zu langsam, um schnellen VCO-Phasenänderungenfolgen zu können.Solche Verfahren, die sowohl piloten- als auch entscheidungsgestützte Elementeenthalten, erlauben einen gewissen Abtausch zwischen Robustheit,Schnelligkeit und Schätzgenauigkeit,sind aber sehr komplex.For frequency / phase synchronization, the pilot-assisted phase estimation (CPE) and compensation (common phase correction, CPC), the decision-driven (DD) phase estimation and compensation as well as mixtures of both methods were previously used. The pilot-based methods, ie methods based on the pilot subcarriers are robust and, above all, fast, since they can not produce decision errors and the phase errors can be corrected without delay in the same OFDM symbol. However, they suffer from higher noise effects, since only a few pilots are available for phase estimation (WLAN: K = 4 pilots versus 48 data carriers). The decision-based frequency / phase tracking techniques, that is, data subcarrier techniques, are characterized by better estimation accuracy, but are too slow to make fast VCO phase changes due to the decoding and remodulation delay (some OFDM symbols) to be able to follow. Such methods, which include both pilot and decision-based elements, allow some trade-offs between robustness, speed, and estimation accuracy, but are very complex.
    [0007] Esist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren undeine Vorrichtung zum Nachführen einesEmpfängerseines Mehrträgersystemsals Reaktion auf das Frequenzverhalten des lokalen Oszillators anzugeben,mit welchem die obengenannten Eigenschaften einer robusten und schnellenNachführungmit den Eigenschaften einer hohen Schätzgenauigkeit in geeigneterWeise verbunden werden können.Itis therefore an object of the present invention, a method anda device for tracking areceivera multi-carrier systemin response to the frequency response of the local oscillator,with which the above characteristics of a robust and fasttrackingwith the properties of a high estimation accuracy in appropriateWay can be connected.
    [0008] DieseAufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. EineVorrichtung zur Durchführungdes erfindungsgemäßen Verfahrensist ebenfalls angegeben. Vorteilhafte Aus gestaltungen und Weiterbildungensind in den Unteransprüchenangegeben.TheseThe object is solved by the features of claim 1. AApparatus for carrying outthe method according to the inventionis also indicated. Advantageous from designs and developmentsare in the subclaimsspecified.
    [0009] Dievorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass das Frequenzverhaltendes lokalen Oszillators grundsätzlichzwei verschiedene Zuständeannimmt, nämlicheinen ersten Zustand, in welchem die Frequenz zeitlich veränderlichist, und einen zweiten Zustand, in welchem die Frequenz zeitlichkonstant ist. Erfindungsgemäß wird einegemeinsame Phasenabweichung (common phase estimation) von bestimmten Unterträgern desempfangenen Datensymbols, im Folgenden auch als Phasenwert bezeichnet,geschätzt.Die Erfindung sieht vor, dass entsprechend der beiden verschiedenenZuständedes lokalen Oszillators zwei verschiedene Verfahren angewandt werden,um einen fürdie Phasenkorrektur zu verwendenden Phasenwert zu erhalten.TheThe present invention is based on the recognition that the frequency responseof the local oscillator in principletwo different statesassumes, namelya first state in which the frequency varies with timeand a second state in which the frequency is timedis constant. According to the invention is acommon phase estimation of certain subcarriers of thereceived data symbol, hereinafter also referred to as phase value,estimated.The invention provides that according to the two differentconditionsof the local oscillator two different methods are appliedone forto obtain the phase correction to be used phase.
    [0010] DieErfindung macht es somit möglich,die Art der Gewinnung des fürdie Phasenkorrektur zu verwendenden Phasenwerts an den Zustand deslokalen Oszillators in flexibler Weise anzupassen und somit zu optimieren.In den beiden verschiedenen Zuständendes Oszillators kommt es darauf an, verschiedene Größen zu optimierenund das Verfahren der Phasenschätzungentsprechend auszuwählen.In dem ersten, zeitabhängigenZustand des lokalen Oszillators kommt es mehr auf die Schnelligkeitdes Verfahrens an, so dass es auch schnellen Änderungen der Frequenz folgenkann. In dem zweiten, zeitkonstanten Zustand des lokalen Oszillatorsspielt dagegen die Schnelligkeit keine Rolle, so dass größeres Gewichtauf die Schätzgenauigkeitgelegt werden kann.TheInvention thus makes it possiblethe way of obtaining the forthe phase correction to be used phase value to the state ofto flexibly adapt and thus optimize the local oscillator.In the two different statesIt is important to optimize different sizes of the oscillatorand the method of phase estimationselect accordingly.In the first, time-dependentState of the local oscillator is more on the speedof the procedure so that it can also follow rapid changes in frequencycan. In the second, time-constant state of the local oscillatoron the other hand, the speed does not matter, so that greater weighton the estimation accuracycan be placed.
    [0011] DieErfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zum Nachführen einesEmpfängerseines Mehrträgersystemsals Reaktion auf das Frequenzverhalten eines zum Herabmischen desEmpfangssignals verwendeten lokalen Oszillators, bei welchem a) ein gemeinsamer Phasenwert von Unterträgern einesempfangenen Datensymbols geschätztund zur Phasenkorrektur aller Unterträger des Datensymbols verwendetwird, wobei b) bei zeitlich veränderlicherFrequenz des lokalen Oszillators ein erstes Verfahren zur Phasenschätzung undGewinnung eines fürdie Phasenkorrektur zu verwendenden Phasenwerts angewandt wird,und c) bei zeitlich konstanter Frequenz des lokalen Oszillatorsein zweites Verfahren zur Phasenschätzung und Gewinnung eines für die Phasenkorrekturzu verwendenden Phasenwerts angewandt wird. The invention thus relates to a method for tracking a receiver of a multi-carrier system in response to the frequency response of a local oscillator used for down-mixing the received signal, in which a) a common phase value of subcarriers of a received data symbol is estimated and used for phase correction of all subcarriers of the data symbol, wherein b) applying a first method for phase estimation and phase correction to be used for the phase oscillator at a time varying frequency of the local oscillator, and c) applying a second method for phase estimation and obtaining a phase value to be used for the phase correction at a time constant frequency of the local oscillator.
    [0012] Einempfangenes OFDM-Datensymbol liegt zunächst im Zeitbereich vor undwird fouriertransformiert, um die Unterträger zu erhalten. Die Unterträger zk,n könnendurch
    [0013] Demersten und dem zweiten Verfahren ist gemeinsam, dass ein gemeinsamerPhasenwert von Unterträgerneines empfangenen Datensymbols geschätzt und zur Phasenkorrekturverwendet wird. Im Übrigen unterscheidensich die beiden Verfahren jedoch voneinander, entweder in der Artder Schätzungdes gemeinsamen Phasenwerts und/oder der späteren Auswertung, d.h. derGewinnung des fürdie vorzunehmende Phasenkorrektur zu verwendenden Phasenwerts.thefirst and the second method is common that a commonPhase value of subcarriersof a received data symbol and for phase correctionis used. Otherwise differHowever, the two methods from each other, either in the artthe estimatethe common phase value and / or the later evaluation, i. of theObtaining the forthe phase correction to be made to be used phase value.
    [0014] Ineiner bevorzugten, weiter unten noch näher zu spezifizierenden Ausführungsvarianteführenbeide Verfahren die Schätzungdes aktuellen gemeinsamen Phasenwerts zunächst auf die gleiche Weisedurch, insbesondere indem sie den gemeinsamen Phasenwert der Pilot-Unterträger einesempfangenen Datensymbols schätzenund zur Phasenkorrektur verwenden. Sie unterscheiden sich jedochdarin, dass bei dem ersten Verfahren gemäß Verfahrensschritt b) dergeschätztePhasenwert des aktuellen Datensymbols direkt für die Phasenkorrektur verwendetwird, währendbei dem zweiten Verfahren gemäß Verfahrensschrittc) zusätzlichzu dem geschätztenPhasenwert des aktuellen Datensymbols noch geschätzte Phasenwerte von früheren Datensymbolenherangezogen werden und aus den aktuellen und den früheren Phasenwertenein korrigierter Phasenwert ermittelt und für die Phasenkorrektur verwendetwird.In a preferred embodiment to be specified in more detail below, both methods first carry out the estimation of the current common phase value in the same way, in particular by estimating the common phase value of the pilot subcarriers of a received data symbol and using it for phase correction. However, they differ in that, in the first method according to method step b), the estimated phase value of the current data symbol is used directly for the pha In the second method according to method step c), estimated phase values from previous data symbols are used in addition to the estimated phase value of the current data symbol and a corrected phase value is determined from the current and the earlier phase values and used for the phase correction.
    [0015] Insbesonderewenn im Verfahrensschritt a) als Unterträger die Pilot-Unterträger verwendetwerden, kann der Phasenwert Ψn mit den empfängerseitig bekannten Pilotsymbolenak,n wie folgt geschätzt werden: υk,n =a*k,n ·zk,n (2)
    [0016] Indem ersten Verfahren gemäß dem Verfahrensschrittb) wird gemäß der bevorzugtenAusführungsformdieser wie oben ermittelte Phasenwert Ψn direktfür diePhasenkorrektur verwendet.In the first method according to method step b), according to the preferred embodiment, this phase value Ψ n determined as above is used directly for the phase correction.
    [0017] Indem zweiten Verfahren gemäß dem Verfahrensschrittc) wird dann jedoch nicht nur der Phasenwert Ψn sondernzusätzlich nochdie aus früherenDatensymbolen ermittelten Phasenwerte Ψm für die Berechnung eineskorrigierten Phasenwerts φ ^ herangezogen. Dabei werden bevorzugtermaßen diegeschätztenPhasenwerte sämtlicherzurückliegenderDatensymbole berücksichtigt,die seit der angenommenen oder festgestellten Konstanz der Frequenzdes lokalen Oszillators aufgetreten sind. Bei konstanter Frequenzdes lokalen Oszillators sind die Phasenwerte nominell auf einerGeraden angeordnet. Durch die geschätzten Phasenwerte kann somiteine Gerade gelegt werden, welche die geschätzten Phasenwerte bestmöglich approximiertund der korrigierte Phasenwert wird durch den Punkt auf der Geradenan der Stelle des aktuellen Datensymbols gegeben. Mathematisch führt diesauf folgende Gleichung:
    [0018] DieseGleichung kann entweder softwaremäßig (in einem digitalen Signalprozessor)berechnet werden oder aber auch hardwaremäßig durch ein lineares FIR-Filterder Längen' = n – M implementiertwerden, wobei die Größen wn',m' die FIR-Filterkoeffizientensind.This equation can either be computed by software (in a digital signal processor) or else be implemented in hardware by a linear FIR filter of length n '= n-M, where the quantities w n', m 'are the FIR filter coefficients.
    [0019] Durchdie Heranziehung mehrerer Phasenwerte für die Ermittlung eines korrigiertenPhasenwerts im Verfahrensschritt c) wird das Rauschen vermindertund die Schätzgenauigkeiterhöht.Dabei wird in Kauf genommen, dass durch den höheren Rechenaufwand die Schnelligkeitbei der Phasenschätzungund der nachfolgenden Phasenkorrektur vermindert wird.Bythe use of multiple phase values to determine a corrected onePhase value in step c), the noise is reducedand the estimation accuracyelevated.It is accepted that due to the higher computational effort, the speedat the phase estimationand the subsequent phase correction is reduced.
    [0020] Beider vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsvariante ist wie erwähnt vorgesehen, dassbei dem ersten und bei dem zweiten Verfahren die Pilot-Unterträger für die Schätzung desPhasenwerts herangezogen werden.atThe above-described preferred embodiment is provided as mentioned thatin the first and second methods, the pilot subcarriers for estimating thePhase value are used.
    [0021] Erfindungsgemäß ist jedochnur entscheidend, dass das zweite Verfahren eine höhere Schätzgenauigkeitals das erste Verfahren erzielt und dabei eine Einbuße in derSchnelligkeit in Kauf genommen wird. Somit kann alternativ zu derbevorzugten Ausführungsvarianteauch vorgesehen sein, dass das erste Verfahren auf der Basis derPilot-Unterträgerarbeitet und das zweite Verfahren auf der Basis der Daten-Unterträger arbeitet. Durchdie Anzahl der verfügbarenDaten-Unterträger(K = 48) kann ebenfalls die Schätzgenauigkeitgegenüber derpilotgestütztenSchätzungerhöhtwerden. Es genügtdann auch, wenn nur ein Phasenwert geschätzt und für die Phasenkorrektur herangezogenwird.According to the invention, however, it is only crucial that the second method achieves a higher estimation accuracy than the first method and that a drop in speed is accepted. Thus, as an alternative to the preferred embodiment, it may also be provided that the first method operates on the basis of the pilot subcarriers and the second method operates on the basis of the data subcarriers. The number of available data sub-carriers (K = 48) can also increase the estimation accuracy over the pilot-assisted estimate. It is then sufficient if only one phase value is estimated and used for the phase correction.
    [0022] Daserfindungsgemäße Verfahrenist insbesondere auf die eingangs anhand der 1 geschilderte Problematikanwendbar, bei der in einer ersten Phase nach einem Ein- oder Umschaltvorgangdes lokalen Oszillators die von ihm abgegebene Frequenz zeitlichveränderlichist und in einer sich an die erste Phase anschließenden zweitenPhase die Frequenz des lokalen Oszillators zeitlich konstant ist.Währendder ersten Phase wird dann das erste Verfahren gemäß dem Verfahrensschrittb) durchgeführtund währendder zweiten Phase wird das zweite Verfahren gemäß dem Verfahrensschritt c)durchgeführt.The inventive method is particularly to the beginning with reference to the 1 described problem in which in a first phase after a switching or switching operation of the local oscillator, the frequency emitted by it is variable in time and in a subsequent to the first phase second phase, the frequency of the local oscillator is temporally constant. During the first phase, the first method according to method step b) is then carried out, and during the second phase, the second method according to method step c) is carried out.
    [0023] DieDauer der ersten Phase ist durch Messungen in etwa bekannt. Siekann fürdie Durchführungdes erfindungsgemäßen Verfahrensunabhängigvon dem tatsächlichenErreichen der zeitlichen Konstanz der Ausgangsfrequenz des lokalenOszillators fest vorgegeben sein. Insbesondere kann sie als eineAnzahl M von Datensymbolen vorgegeben sein. Es sollte jedoch dieMöglichkeitbestehen, die Dauer der ersten Phase anzupassen bzw. umzuprogrammieren,insbesondere einen neuen Wert fürdie Anzahl M zu programmieren.TheDuration of the first phase is approximately known by measurements. shecan forthe implementationthe method according to the inventionindependentlyfrom the actualAchieving the temporal constancy of the output frequency of the localFixed oscillator. In particular, she can act as oneNumber M of data symbols to be predetermined. It should, however, thepossibilityto adjust or reprogram the duration of the first phase,especially a new value forto program the number M
    [0024] Letztereszeigt, dass die erfindungsgemäß vorgeseheneAnwendung des zweiten Verfahrens zur Phasenschätzung bei zeitlich konstanterFrequenz nicht notwendig so zu verstehen ist, dass die Frequenzkonstanztatsächlichbereits eingetreten ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass daszweite Verfahren bereits angewandt wird, wenn die Frequenzkonstanztatsächlichnoch nicht eingetreten ist, ein intern vorgegebener Wert für die AnzahlM der Datensymbole der ersten Phase jedoch dazu zwingt, zu dem zweitenVerfahren überzugehen.The lattershows that the inventively providedApplication of the second method for phase estimation with constant timeFrequency is not necessary to understand so that the frequency constancyindeedalready occurred. It can also be provided that thesecond method is already applied if the frequency constancyindeedhas not yet occurred, an internally given value for the numberM forces the data symbols of the first phase, however, to the secondProceeding with the procedure.
    [0025] Eskann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Dauer der ersten Phaseintern nicht fest vorgegeben wird, sondern selbsttätig beendetwird, wenn festgestellt wird, dass die geschätzten Phasenwerte mit vorgegebenerApproximation einen linearen Verlauf annehmen. Somit wird auf automatisierteWeise intern festgestellt, dass die Ausgangsfrequenz des lokalenOszillators einen konstanten Zustand erreicht hat und erst zu diesemZeitpunkt wird auf das zweite Verfahren übergegangen.ItHowever, it may also be provided that the duration of the first phaseinternally not fixed, but automatically terminatedwhen it is determined that the estimated phase values are predeterminedApproximation take a linear course. Thus, on automatedWay internally determined that the output frequency of the localOscillator has reached a constant state and only to thisTime is transferred to the second method.
    [0026] Daserfindungsgemäße Verfahrendient dazu, einen Phasenwert fürdie Durchführungeiner Phasenkorrektur zu ermitteln und auf der Basis dieses Phasenwertseine Phasenkorrektur aller Unterträger durchzuführen. Beider Phasenkorrektur werden die Unterträger zk,n gemäß
    [0027] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kannauf der Basis des fürdie Phasenkorrektur zu verwendenden Phasenwerts eine Frequenzkorrekturdes nächstfolgendenDatensymbols durchgeführtwerden. Dabei wird durch Vergleich des Phasenwerts mit einem früher ermitteltenPhasenwert ein Frequenzversatz ermittelt und die I/Q-Werte des Datensymbols werdenum den ermittelten Frequenzversatz korrigiert. Diese Ausführungsvariantewird vorzugsweise abgeschaltet, wenn die Ausgangsfrequenz des lokalen Oszillatorsein konstantes Niveau erreicht hat.Ina further advantageous embodiment of the invention canon the basis of forthe phase correction to be used phase correction, a frequency correctionthe nextData symbol performedbecome. This is done by comparing the phase value with an earlier determinedPhase value determines a frequency offset and the I / Q values of the data symbol becomecorrected by the determined frequency offset. This variantis preferably turned off when the output frequency of the local oscillatorhas reached a constant level.
    [0028] DieErfindung bezieht sich ebenso auf eine Vorrichtung zur Durchführung desVerfahrens, welche einen lokalen Oszillator zum Herabmischen desEmpfangssignals, einen Phasenschätzermit einem Eingang zur Eingabe von Unterträger-Datenwerten und einem erstenAusgang zur Ausgabe von geschätztenPhasenwerten und einen Phasenkorrektor mit einem ersten Eingangzur Eingabe der Unterträger-Datenwerteund einem mit dem ersten Ausgang des Phasenschätzers verbundenen zweiten Eingangzur Eingabe der geschätzten Phasenwerteaufweist.TheThe invention also relates to a device for carrying out theMethod, which includes a local oscillator for mixing down theReceive signal, a phase estimatorwith an input for input of subcarrier data values and a first oneExit to the output of estimatedPhase values and a phase corrector with a first inputto enter subcarrier data valuesand a second input connected to the first output of the phase estimatorto enter the estimated phase valueshaving.
    [0029] DieVorrichtung weist insbesondere einen Fouriertransformer mit einemEingang fürdie Zuführungdes herabgemischten Empfangssignals und einem mit dem Eingang desPhasenschätzersund dem ersten Eingang des Phasenkorrektors verbundenen Ausgangfür die Übermittlungder Unterträger-Datenwerteauf.TheDevice has in particular a Fourierransformer with aEntrance forthe feederthe reduced received signal and one with the input of thephase estimatorand the output connected to the first input of the phase correctorfor the transmissionthe subcarrier data valueson.
    [0030] Ineiner bevorzugten Ausführungsformist ein zweiter Ausgang des Phasenschätzers mit einem Eingang einesFrequenzkorrektors verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang einesnumerisch gesteuerten Oszillators verbunden ist, dessen Ausgangmit einem Eingang eines Multiplizierers verbunden ist.Ina preferred embodimentis a second output of the phase estimator with an input of oneFrequency corrector whose output is connected to an input of anumerically controlled oscillator whose outputis connected to an input of a multiplier.
    [0031] Ineiner weiter bevorzugten Ausführungsformist der Phasenschätzerfür einePhasenschätzungauf der Basis der Pilot-Unterträger ausgelegtund weist einen ersten Multiplizierer für die Multiplikation der Pilot-Unterträger mitden konjugiert-komplexen Pilotsymbolen, welcher an seinem Ausgangdemodulierte Pilot-Unterträgerliefert, einen zweiten Multiplizierer für die Multiplikation der demoduliertenPilot-Unterträger mit denkonjugiert-komplexen Kanalkoeffizienten, einen mit dem zweiten Multipliziererverbundenen Akkumulator, welcher die von dem zweiten Multiplizierergelieferten Aus gangswerte akkumuliert und eine CORDIC-Einheit auf,welche aus dem von dem Akkumulator gelieferten Wert mittels desCORDIC-Algorithmus den Phasenwert ermittelt.In a further preferred embodiment, the phase estimator is for a phase estimate the base of the pilot subcarriers and has a first multiplier for the multiplication of the pilot subcarriers with the complex conjugate pilot symbols, which provides at its output demodulated pilot subcarriers, a second multiplier for the multiplication of the demodulated pilot subcarrier with the conjugate complex channel coefficients, an accumulator connected to the second multiplier which accumulates the output values supplied by the second multiplier and a CORDIC unit which determines the phase value from the value supplied by the accumulator by means of the CORDIC algorithm.
    [0032] Ineiner weiter bevorzugten Ausführungsformweist der Phasenschätzerdarüberhinaus ein FIR-Filter auf, in welchem ein Schieberegister, dessenRegisterstellen im Wechsel mit einem Ausgang des Schieberegistersverbindbar sind, ein Multiplizierer, dessen erster Eingang mit demAusgang des Schieberegisters verbunden ist, eine FIR-Koeffiziententabelle,deren Ausgang mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers verbundenist und ein Akkumulator, dessen Eingang mit dem Ausgang des Multiplizierersverbunden ist, enthalten sind, wobei das FIR-Filter im Wechsel zwischen dem Ausgangder CORDIC-Einheit und dem Ausgang des Phasenschätzers schaltbar ist.Ina further preferred embodimentpoints the phase estimatorabout thatIn addition, an FIR filter in which a shift register whoseRegister locations alternating with an output of the shift registerconnectable, a multiplier whose first input with theOutput of the shift register, an FIR coefficient table,whose output is connected to the second input of the multiplieris and an accumulator whose input is connected to the output of the multiplierare connected, with the FIR filter alternating between the outputthe CORDIC unit and the output of the phase estimator switchable.
    [0033] Ineiner weiter bevorzugten Ausführungsformweist der Phasenkorrektor eine sin/cos-Tabelle, der an ihrem Eingangder geschätztePhasenwert zugeführtwird und die an ihrem Ausgang die komplexe Größe
    [0034] Ineiner weiter bevorzugten Ausführungsformweist der Frequenzkorrektor ein Addierglied auf, dessen erster Eingangmit dem Eingang des Frequenzkorrektors verbunden ist und dessenzweiter Eingang überein Verzögerungsgliedmit dem Eingang des Frequenzkorrektors verbunden ist und der einenVorzeichenwechsler aufweist, und dessen Ausgang eine Phasendifferenzbereitstellt, wobei der Ausgang des Addierglieds mit dem Eingangdes numerisch gesteuerten Oszillators verbunden ist.Ina further preferred embodimentthe frequency corrector has an adder whose first inputis connected to the input of the frequency corrector and whosesecond entrance viaa delay elementconnected to the input of the frequency corrector and the oneSign changes has, and the output of a phase differencewherein the output of the adder is connected to the inputthe numerically controlled oscillator is connected.
    [0035] DieErfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindungmit den Zeichnungsfiguren nähererläutert.Es zeigen:TheThe invention will be described below on the basis of exemplary embodimentscloser with the drawing figuresexplained.Show it:
    [0036] 1 dasZeitverhalten des lokalen Oszillators (oben) und die Struktur einesWLAN-Bursts; 1 the timing of the local oscillator (top) and the structure of a WLAN burst;
    [0037] 2 eineschematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtungzur Durchführungdes erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 a schematic block diagram of an embodiment of an apparatus for performing the method according to the invention;
    [0038] 3 dasZeitverhalten des lokalen Oszillators (oben) und der Zeitverlaufder geschätztenPhasenwerte (unten); 3 the timing of the local oscillator (top) and the timing of the estimated phase values (bottom);
    [0039] 4 eineschematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels für einenPhasenschätzer; 4 a schematic block diagram of an embodiment of a phase estimator;
    [0040] 5 eineschematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels für einenFrequenzkorrektor; und 5 a schematic block diagram of an embodiment of a frequency corrector; and
    [0041] 6 eineschematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels für einenPhasenkorrektor. 6 a schematic block diagram of an embodiment of a phase corrector.
    [0042] Inder 2 ist eine Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtunggezeigt, wie sie beispielsweise in einem OFDM-Empfänger enthaltensein kann. Das Empfangssignal wird mittels eines spannungsgesteuertenOszillators VCO (nicht dargestellt) auf eine Zwischenfrequenz (oderdirekt in das Basisband) gemischt. In dem Frequenzkorrektor 2 wirddas Signal in das Basisband gemischt und gleichzeitig eine Frequenzkorrekturvorgenommen, wie noch gezeigt werden wird. Die in der Zeitdomäne vorliegendenAbtastwerte werden in einem Fouriertransformer 3 einerFouriertransformation unterzogen, so dass am Ausgang des Fouriertransformers 3 entsprechendeUnterträger-Datenwertegeliefert werden. Bekanntermaßensind von den 52 Unterträgern,wie sie in dem Standard IEEE 802.11 vorgesehen sind, vier Unterträger alssogenannte Pilot-Unterträger ausgebildet.Diese Pilot-Unterträgerwerden an einen Phasenschätzer 1 (CPE,Common Phase Estimation) gelie fert, in welchem der gemeinsame Phasenwertder Pilot-Unterträger geschätzt werdensoll.In the 2 a block diagram of a device according to the invention is shown, as it may be included for example in an OFDM receiver. The received signal is mixed by means of a voltage-controlled oscillator VCO (not shown) to an intermediate frequency (or directly into the baseband). In the frequency corrector 2 the signal is mixed into the baseband and at the same time a frequency correction is made, as will be shown. The samples present in the time domain are in a Fourier transform 3 subjected to a Fourier transform, so that at the output of the Fourierransformers 3 corresponding subcarrier data values are supplied. As is known, from the 52 Subcarriers, as provided in the standard IEEE 802.11, four subcarriers formed as a so-called pilot subcarriers. These pilot subcarriers are sent to a phase estimator 1 (CPE, Common Phase Estimation) in which the common phase value of the pilot subcarriers is to be estimated.
    [0043] DerPhasenschätzer 1 übermitteltden geschätztenPhasenwert sowohl an einen Phasenkorrektor 4 (CPCpost)als auch an einen Frequenzkorrektor 5 (CPCpre). In demPhasenkorrektor 4 wird eine Phasenkorrektur des aktuellenOFDM-Symbols im Frequenzbereich durchgeführt, indem alle Unterträger miteinem Korrekturphasor multipliziert werden. In dem Frequenzkorrektor 5 wirdein Signal zur Frequenzkorrektur des nächstfolgenden OFDM-Symbolsim Zeitbereich erzeugt. Währenddem zeitabhängigenZustand des VCO-Oszillators wird in dem Frequenzkorrektor 5 durchVergleich zweier aufeinander folgender Phasenschätzwerte ein Frequenzversatzgeschätzt.Ein diesem Frequenzversatz entsprechender Phasen-Inkrementwert wirdan einen NCO-Oszillator(numerically controlled oscillator, numerisch gesteuerter Oszillator)abgegeben, in welchem die NCO-Frequenz um den entsprechenden Korrekturwertverstellt wird. Der NCO-Oszillatorweist eine Sinus-Nachschlagetabelle und eine Cosinus-Nachschlagetabelleauf. Die Frequenzkorrektur wird ausgeführt, indem in dem Multiplizierer 2 dieI/Q-Zeitbereichs-Abtastwertedes folgenden OFDM-Symbols mit den NCO-sin/con-Werten multipliziert werden. Den durchVCO-Frequenz-Transientenverursachten Störungen,wie beispielsweise Unterträger-Interferenz(ICI, intercarrier interference) kann damit begegnet werden. Während derfrequenzstabilen Phase des VCO sollte jedoch vorzugsweise die Frequenzkorrekturabgeschaltet sein.The phase estimator 1 transmits the estimated phase value both to a phase corrector 4 (CPCpost) as well as to a frequency corrector 5 (CPCpre). In the phase corrector 4 a phase correction of the current OFDM symbol in the frequency domain is performed by multiplying all subcarriers by a correction phasor. In the frequency corrector 5 a signal for frequency correction of the next following OFDM symbol in the time domain is generated. During the time-dependent state of the VCO oscillator is in the frequency corrector 5 A frequency offset is estimated by comparing two consecutive phase estimates. A phase increment value corresponding to this frequency offset is output to an NCO oscillator (numerically controlled oscillator) in which the NCO frequency is adjusted by the corresponding correction value. The NCO oscillator has a sine lookup table and a cosine lookup table. The frequency correction is performed by using in the multiplier 2 the I / Q time domain samples of the following OFDM symbol are multiplied by the NCO sin / con values. The interference caused by VCO frequency transients, such as intercarrier interference (ICI), can thus be counteracted. However, during the frequency stable phase of the VCO, the frequency correction should preferably be turned off.
    [0044] ImFolgenden wird zunächstder Aufbau und die Funktionsweise des Phasenschätzers 1 anhand der 4 näher erläutert. Vondem Fouriertransformer 2 werden dem Phasenschätzer 4 komplexwertigePilot-Unterträgerz1,n, ..., z4,n zugeführt undzunächstin einem Register 10 zwischengespeichert. Ebenso werdendem Phasenschätzer 1 vierdem Empfängerbekannte BPSK-Pilotsymbolea1,n, ..., a4,n zugeführt undebenfalls in einem Register 11 zwischengespeichert. Ineinem Multiplizierer 12 werden die Pilot-Unterträger mitden Pilotsymbolen multipliziert. Da die Pilotsymbole im vorliegendenBeispiel lediglich durch reellwertige Zahlen +1 oder –1 gebildetwerden, vereinfacht sich der Multiplizierer 12 zu einemfallweisen Vorzeichenwechsler. Die von dem Multiplizierer 12 abgegebenenvier demodulierten Pilot-Unterträger υ1,n ... υ4,n werdeneinem Multiplizierer 13 zugeführt. Die durch eine Kanalschätzung mittelsWiener-Filterung gewonnenen komplexwertigen Kanalkoeffizienten c1 ... c4 werden einemRegister 14 zugeführtund anschließendebenso dem Multiplizierer 13 zugeführt, wobei in einem Konjugiert-Komplex-Erzeuger 13.1 vonden Kanalkoeffizienten entsprechende konjugiert-komplexe Werte erzeugtwerden. In einem anschließendenBegrenzer 13.2 wird die Wortbreite reduziert, so dass alleWerte, die größer alsdie reduzierte Wortbereite sind, abgeschnitten ("gesättigt") werden. Die Ergebnisseder Multiplikationen werden anschließend in einem Akkumulator 15 zusammenaddiertund liefern die komplexwertige Größe pn.Aus dieser wird überdie Beziehung Ψn = arg(pn) in einernachgeschalteten CORDIC-Einheit 16 der Phasenwert Ψn mittels des CORDIC-Algorithmus ermittelt.The following is the structure and operation of the phase estimator 1 based on 4 explained in more detail. From the Fourier Transformer 2 become the phase estimator 4 complex-valued pilot subcarriers z 1, n , ..., z 4, n fed and first in a register 10 cached. Likewise, the phase estimator 1 four BPSK pilot symbols a 1, n ,..., a 4, n known to the receiver , and also in a register 11 cached. In a multiplier 12 the pilot subcarriers are multiplied by the pilot symbols. Since the pilot symbols in the present example are formed only by real-valued numbers +1 or -1, the multiplier is simplified 12 to a case-by-case sign changer. The from the multiplier 12 delivered four demodulated pilot subcarrier υ 1, n ... υ 4, n become a multiplier 13 fed. The complex-valued channel coefficients c 1 ... c 4 obtained by a channel estimation by Wiener filtering become a register 14 and then also the multiplier 13 supplied in a conjugate complex generator 13.1 corresponding to the channel coefficients corresponding complex conjugate values are generated. In a subsequent limiter 13.2 the word width is reduced such that all values larger than the reduced word width are truncated ("saturated"). The results of the multiplications are then stored in an accumulator 15 are added together and yield the complex-valued variable p n . This is determined by the relationship Ψ n = arg (p n ) in a downstream CORDIC unit 16 the phase value Ψ n determined by means of the CORDIC algorithm.
    [0045] Biszu diesem Punkt erfolgt die Verarbeitung identisch bei dem erfindungsgemäßen erstenund zweiten Verfahren der Phasenwertermittlung. Das weitere Prozederehängt jedochdavon ab, ob der VCO noch instabil ist oder ob er bereits einenstabilen Zustand erreicht hat. In dem vorliegenden Ausführungsbeispielist hierfürentscheidend, ob der Index n fürdie Datensymbole einen voreingestellten Wert M überschritten hat. Liegt ernoch unterhalb des Wertes M, so wird der vorab ermittelte Phasenwert Ψn als Endwert ausgegeben und an den Phasenkorrektor 4 undden Frequenzkorrektor 5 abgegeben. Dieser Wert weist keinebesonders gute Schätzgenauigkeitauf und wird deshalb als verrauschter Phasenwert bezeichnet. Indiesem Stadium kommt es jedoch mehr auf die Schnelligkeit des Verfahrensan, um schnellen VCO-Frequenz-Transienten folgen zu können. Wennjedoch der Datensymbol-Index n den Wert M überschritten hat, so wird derPhasenwert Ψn einem linearen FIR-Filter 17 zugeführt, welcheseine variable Längeaufweist. Seine Registerstellen weisen Ausgänge auf, die im Wechsel aufeinen gemeinsamen Ausgang des FIR-Filter 17 schaltbar sind.Dieser Ausgang ist mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 19 verbunden.Der zweite Eingang des Multiplizierers 19 ist mit einerFIR-Koeffiziententabelle 18 verbunden. Die Multiplikationsergebnissewerden anschließendin einem Begrenzer 19.1 in ihrer Wortbreite begrenzt undin einem Akkumulator 20 aufaddiert. Während die Multiplikationenund die Summenbildung durch die weiter oben genannte Gleichung (5)gegeben sind, sind die FIR-Koeffizienten in der weiter oben genanntenGleichung (6) angegeben. Von dem Akkumulator 20 wird dann derkorrigierte Phasenwert φ ^n an den Ausganggegeben.Up to this point, the processing is identical to the first and second phase value determination methods according to the invention. The further procedure, however, depends on whether the VCO is still unstable or whether it has already reached a stable state. In the present exemplary embodiment, it is decisive for this whether the index n for the data symbols has exceeded a preset value M. If it is still below the value M, the previously determined phase value Ψ n is output as the final value and to the phase corrector 4 and the frequency corrector 5 issued. This value does not have a particularly good estimation accuracy and is therefore called a noisy phase value. At this stage, however, the speed of the procedure is more important in order to be able to follow fast VCO frequency transients. However, if the data symbol index n has exceeded M, the phase value Ψ n becomes a linear FIR filter 17 fed, which has a variable length. Its registers have outputs that alternate to a common output of the FIR filter 17 are switchable. This output is connected to a first input of a multiplier 19 connected. The second input of the multiplier 19 is with a FIR coefficient table 18 connected. The multiplication results are then in a limiter 19.1 limited in word width and in an accumulator 20 added. While the multiplication and the summation are given by the above-mentioned equation (5), the FIR coefficients are given in the above-mentioned equation (6). From the accumulator 20 Then the corrected phase value φ ^ n is given to the output.
    [0046] DieUmschaltung kann durch zwei Wechselschalter 1.1 und 1.2 erfolgen,durch die die Einheiten 17 bis 20 zwischen denAusgang der CORDIC-Einheit 16 und dem Ausgang des Phasenschätzers 1 schaltbar sind.Switching can be done by two changeover switches 1.1 and 1.2 done by the units 17 to 20 between the output of the CORDIC unit 16 and the output of the phase estimator 1 are switchable.
    [0047] Inder 3 ist das durch den Phasenschätzer 1 gemäß 4 durchgeführte Verfahrennochmals veranschaulicht. Währendin dem oberen Teil nochmals die zeitveränderliche VCO-Frequenz dargestelltist, zeigt die untere Kurve den entsprechenden Verlauf der geschätzten Phasenwerte über derZeit. Dabei ist die Phase, die normalerweise auf den Bereich [–π, +π) beschränkt ist,auf den Bereich aller reellen Zahlen ausgerollt (unwrapped). Diein dem ersten Abschnitt der ersten M Datensymbole geschätzten Phasenwerte Ψn werden direkt ausgegeben, obwohl sie relativstark verrauscht sind. In dem zweiten Abschnitt einer stabilen VCO-Frequenz werdendie geschätztenPhasenwerte Ψn der Filteranordnung 17 bis 20 zugeführt, woraufdiese jeweils die korrigierten Phasenwerte φ ^n ermitteltund ausgibt. In der Darstellung ist anschaulich wiedergegeben, wiedurch die verrauschten Phasenwerte Ψn mittelsder Filterung eine Gerade mit bestmöglicher Approximation gelegt wirdund die korrigierten Phasenwerte φ ^n auf dieserGeraden zu liegen kommen.In the 3 is that through the phase estimator 1 according to 4 performed procedure illustrated again. While in the upper part again the time-variable VCO frequency is shown, the lower curve shows the corresponding course of the estimated phase values over time. The phase, which is normally restricted to the range [-π, + π), is unwrapped to the range of all real numbers. The phase values Ψ n estimated in the first section of the first M data symbols are output directly, although they are relatively noisy. In the second section of a stable VCO frequency become the estimated phase values Ψ n of the filter arrangement 17 to 20 whereupon it respectively determines and outputs the corrected phase values φ n . In the illustration, it is clearly illustrated how a line with the best possible approximation is laid by the noisy phase values Ψ n by means of the filtering, and the corrected phase values φ ^ n come to lie on this straight line.
    [0048] Inder 5 ist ein Ausführungsbeispielfür denFrequenzkorrektor 5 gezeigt, welcher nur in der ersten Phaseaktiv ist, so dass ihm nur verrauschte Phasenwerte Ψn zugeführtwerden. Wie bereits erwähnt,wird der Frequenzkorrektor in der zweiten Phase abgeschaltet, daer bei stabilem VCO die lineare Phasen-Trajektorie stören würde. DergeschätztePhasenwert wird einem ersten Eingang eines Addierers 52 zugeführt undgleichzeitig einem Verzögerungsglied 51 zugeführt, dessenAusgang mit dem zweiten Eingang des Addierers 52 verbundenist. Durch den Vorzeichenwechsler 52.2 wird der verzögerte Phasenwert Ψn–1 miteinem negativen Vorzeichen versehen, so dass durch den Addierer 52 einePhasendifferenz gebildet wird. Durch die anschließende Ausrolleinheit 52.1 wirddie Phase ausgerollt, d.h. von [–π, +π) auf den Bereich aller reellenZahlen abgebildet. Die Phasendifferenz wird anschließend einemMultiplizierer 54 zugeführt,in welchem eine Multiplikation mit dem in einem Register 53 gespeichertenWert – 1/80durchgeführtwird. Daran schließtsich ein Begrenzer 54.1 zur Begrenzung der Wortbreite undein Vorzeichenwechsler 54.2 an. Das Ergebnis wird einemersten Eingang eines Addierers 55 zugeführt, dessen zweitem Eingangdie in einem Verzögerungsglied 56 gespeicherteim vorherigen Schritt ermittelte Phasendifferenz zugeführt wird.Im Ergebnis wird somit ein Phasen-Inkrement
    [0049] Inder 6 ist eine Blockdarstellung des Phasenkorrektors 4 gezeigt.Diesem werden die in dem Fouriertransformer er zeugten komplexwertigenUnterträger-Datenwertz1,n ... z48,n der 48 Daten-Unterträger zugeführt. Diesewerden zunächstin einem Register 41 zwischengespeichert und anschließend einemersten Eingang eines Multiplizierers 42 zugeführt. DergeschätztePhasenwert Ψn bzw. φ ^n wird einemVorzeichenwechsler 44 zugeführt und der solchermaßen korrigiertePhasenwert wird in eine sin/cos-Tabelle 43 eingegeben.Der komplexwertige Ausgang der sin/cos-Tabelle 43 wirddem zweiten Eingang des Multiplizierers 42 zugeführt. DerMultiplizierer 42 ist mit einem Begrenzer 42.1 zurBegrenzung der Wortbreite verbunden. Am Ausgang des Begrenzers 42.1 erhält man diephasenkorrigierten Unterträger-Datenwerte.In the 6 is a block diagram of the phase corrector 4 shown. This is in the Fourier transformers he testified complex valued subcarrier data z 1, n ... z 48, n the 48 Data subcarrier supplied. These are first in a register 41 cached and then a first input of a multiplier 42 fed. The estimated phase value Ψ n or φ ^ n becomes a sign changer 44 supplied and the thus corrected phase value is in a sin / cos table 43 entered. The complex-valued output of the sin / cos table 43 becomes the second input of the multiplier 42 fed. The multiplier 42 is with a limiter 42.1 connected to limit the word width. At the exit of the limiter 42.1 one obtains the phase corrected subcarrier data values.
    权利要求:
    Claims (20)
    [1]
    Verfahren zum Nachführen eines Empfängers einesMehrträgersystemsals Reaktion auf das Frequenzverhalten eines zum Herabmischen desEmpfangssignals verwendeten lokalen Oszillators, bei welchem a)ein gemeinsamer Phasenwert (Ψn, φ ^n) von Unterträgern (z1,n ... z4,n) einesempfangenen Datensymbols (n) geschätzt und zur Phasenkorrekturaller Unterträger(z1,n ... z48,n)des Datensymbols (n) verwendet wird, wobei b) bei zeitlichveränderlicherFrequenz des lokalen Oszillators ein erstes Verfahren zur Phasenschätzung und Gewinnungeines fürdie Phasenkorrektur zu verwendenden Phasenwerts angewandt wird,und c) bei zeitlich konstanter Frequenz des lokalen Oszillatorsein zweites Verfahren zur Phasenschätzung und Gewinnung eines für die Phasenkorrekturzu verwendenden Phasenwerts angewandt wird.A method for tracking a receiver of a multicarrier system in response to the frequency response of a local oscillator used for down-converting the received signal, wherein a) a common phase value (Ψ n , φ ^ n ) of subcarriers (z 1, n ... z 4, n ) of a received data symbol (s) and is used for phase correction of all subcarriers (z 1, n ... z 48, n ) of the data symbol (s), b) at a time variable frequency of the local oscillator, a first method for phase estimation and Obtaining a phase value to be used for the phase correction, and c) applying a second method for phase estimation and obtaining a phase value to be used for the phase correction, with a time-constant frequency of the local oscillator.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass – imVerfahrensschritt a) der gemeinsame Phasenwert der Pilot-Unterträger geschätzt wird.Method according to claim 1,characterized,that- in theStep a) the common phase value of the pilot subcarriers is estimated.
    [3]
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass – imVerfahrensschritt b) der geschätztePhasenwert (Ψn) des aktuellen Datensymbols für die Phasenkorrektur verwendetwird, und – imVerfahrensschritt c) aus den geschätzten Phasenwerten des aktuellenDatensymbols (Ψn) und früherer Datensymbole(Ψm) ein korrigierter Phasenwert (φ ^n)ermittelt und fürdie Phasenkorrektur verwendet wird.The method of claim 1 or 2, characterized in that - in step b) the estimated phase value (Ψ n ) of the current data symbol is used for the phase correction, and - in step c) from the estimated phase values of the current data symbol (Ψ n ) and former data symbols (Ψ m ) a corrected phase value (φ ^ n ) is determined and used for the phase correction.
    [4]
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass – eineFouriertransformation des empfangenen Datensymbols zur Ermittlungder Unterträgerdes Datensymbols durchgeführtwird.Method according to one of the preceding claims,therebymarked that- oneFourier transformation of the received data symbol for determinationthe subcarrierof the data symbolbecomes.
    [5]
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass – beider Phasenkorrektur die, insbesondere bei der Fouriertransformation,ermittelten Unterträger(zk,n) gemäß
    [6]
    Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,dass – diePhasenwertschätzungnach der Fouriertransformation durchgeführt wird.Method according to claim 4 or 5,characterized,that- thePhase appreciationis performed after the Fourier transformation.
    [7]
    Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass – nachDurchführungdes Verfahrensschritts b) auf der Basis des geschätzten Phasenwertseine Frequenzkorrektur des nächstfolgendenDatensymbols vor der Fouriertransformation durchgeführt wird.Method according to claim 4,characterized,that- toexecutionof method step b) on the basis of the estimated phase valuea frequency correction of the nextData symbol is performed before the Fourier transform.
    [8]
    Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass – durchVergleich zweier aufeinander folgender Phasenwerte ein Frequenzversatzermittelt wird, die Frequenz eines numerisch gesteuerten Oszillatorsum den Frequenzversatz verstellt wird und die I/Q-Abtastwerte des Datensymbolsmit den sin/cos-Werten des numerisch gesteuerten Oszillators multipliziertwerden.Method according to claim 7,characterized,that- byComparison of two successive phase values one frequency offsetis determined, the frequency of a numerically controlled oscillatoris offset by the frequency offset and the I / Q samples of the data symbolmultiplied by the sin / cos values of the numerically controlled oscillatorbecome.
    [9]
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass – während einerersten Phase nach einer Ein- oder Umschaltung des lokalen Oszillatorsder Verfahrensschritt b) durchgeführt wird und anschließend ineiner zweiten Phase der Verfahrensschritt c) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims,therebymarked that- during onefirst phase after switching on or switching of the local oscillatorthe process step b) is carried out and then ina second phase of step c) is performed.
    [10]
    Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass – dieDauer der ersten Phase vorgegeben wird, insbesondere als eine Anzahl(M) von Datensymbolen vorgegeben wird, wobei der vorzugebende Wertprogrammierbar ist.Method according to claim 9,characterized,that- theDuration of the first phase is specified, in particular as a number(M) is given by data symbols, the value to be givenis programmable.
    [11]
    Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass – dieerste Phase selbsttätigbeendet wird, wenn festgestellt wird, dass die geschätzten Phasenwertemit vorgegebener Approximation einen linearen Verlauf annehmen.Method according to claim 9,characterized,that- thefirst phase automaticallyis terminated when it is determined that the estimated phase valuesassume a linear course with a given approximation.
    [12]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurchgekennzeichnet, dass – imVerfahrensschritt a) der Phasenwert (Ψn)wie folgt geschätztwird: υk,n = a*k,n ·zk,n
    [13]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurchgekennzeichnet, dass – imVerfahrensschritt c) der korrigierte Phasenwert (φ ^n)durch
    [14]
    Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einemder vorhergehenden Ansprüche,mit – einemlokalen Oszillator zum Herabmischen des Empfangssignals, – einemPhasenschätzer(1) mit einem Eingang zur Eingabe von Unterträger-Datenwertenund einem ersten Ausgang zur Ausgabe von geschätzten Phasenwerten (Ψn; φ ^n), und – einemPhasenkorrektor (4) mit einem ersten Eingang zur Eingabeder Unterträger-Datenwerteund einem mit dem ersten Ausgang des Phasenschätzers (1) verbundenenzweiten Eingang zur Eingabe der geschätzten Phasenwerte.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising - a local oscillator for mixing down the received signal, - a phase estimator ( 1 ) having an input for input of subcarrier data values and a first output for outputting estimated phase values (Ψ n ; φ ^ n ), and - a phase corrector ( 4 ) with a first input for inputting the sub-carrier data values and one with the first output of the phase estimator ( 1 ) for inputting the estimated phase values.
    [15]
    Vorrichtung nach Anspruch 14 zur Durchführung desVerfahrens nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch – einenFouriertransformer (3) mit einem Eingang für die Zuführung desherabgemischten Empfangssignals und einem mit dem Eingang des Phasenschätzers (1)und dem ersten Eingang des Phasenkorrektors (4) verbundenenAusgang fürdie Übermittlungder Unterträger-Datenwerte.Apparatus according to claim 14 for carrying out the method according to claim 4, characterized by a Fourier transformer ( 3 ) with an input for the supply of the reduced received signal and one with the input of the phase estimator ( 1 ) and the first input of the phase corrector ( 4 ) connected to the subcarrier data values.
    [16]
    Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15 zur Durchführung desVerfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass – ein zweiterAusgang des Phasenschätzers(1) mit einem Eingang eines Frequenzkorrektors (5)verbunden ist, dessen Ausgang mit einem Eingang eines numerischgesteuerten Oszillators (6) verbunden ist, dessen Ausgangmit einem Eingang eines Multiplizierers (2) verbunden ist.Apparatus according to claim 14 or 15 for carrying out the method according to claim 8, characterized in that - a second output of the phase estimator ( 1 ) with an input of a frequency corrector ( 5 ) whose output is connected to an input of a numerically controlled oscillator ( 6 ) whose output is connected to an input of a multiplier ( 2 ) connected is.
    [17]
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16 zur Durchführung desVerfahrens nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass – der Phasenschätzer (1)für einePhasenschätzungauf der Basis der Pilot-Unterträgerausgelegt ist, und aufweist: – einen ersten Multiplizierer(12) fürdie Multiplikation der Pilot-Unterträger (zk,n)mit den konjugiert-komplexen Pilotsymbolen (ak,n),welcher an seinem Ausgang demodulierte Pilot-Unterträger (υk,n)liefert, – einenzweiten Multiplizierer (13) für die Multiplikation der demoduliertenPilot-Unterträger(υk,n) mit den konjugiert-komplexen Kanalkoeffizienten(ck,n), – einen mit dem zweiten Multiplizierer(13) verbundenen Akkumulator (15), welcher dievon dem zweiten Multiplizierer (13) gelieferten Ausgangswerteakkumuliert, – eineCORDIC-Einheit (16), welche aus dem von dem Akkumulator(15) gelieferten Wert (pn) mittelsdes CORDIC-Algorithmusden Phasenwert (Ψn) ermittelt.Device according to one of claims 14 to 16 for carrying out the method according to claim 12, characterized in that - the phase estimator ( 1 ) is designed for a phase estimation based on the pilot subcarriers, and comprises: - a first multiplier ( 12 ) for the multiplication of the pilot subcarriers (z k, n ) with the conjugate-complex pilot symbols (a k, n ), which delivers at its output demodulated pilot subcarriers (υ k, n ), - a second multiplier ( 13 ) for the multiplication of the demodulated pilot subcarrier (υ k, n ) with the conjugate-complex channel coefficients (c k, n ), - one with the second multiplier ( 13 ) connected accumulator ( 15 ), which matches that of the second multiplier ( 13 accumulated initial values, - a CORDIC unit ( 16 ), which from that of the accumulator ( 15 ) supplied value (p n ) using the CORDIC algorithm determines the phase value (Ψ n ).
    [18]
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17 zur Durchführung desVerfahrens nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch – eine FIR-Filteranordnung(17 – 20)mit einem Schieberegister (17), dessen Registerstellenim Wechsel mit einem Ausgang des Schieberegisters (17)verbindbar sind, einem Multiplizierer (19) dessen ersterEingang mit dem Ausgang des Schieberegisters (17) verbundenist, einer FIR-Koeffiziententabelle (18), deren Ausgangmit dem zweiten Eingang des Multiplizierers (19) verbundenist, und einem Akkumulator (20), dessen Eingang mit demAusgang des Multiplizierers (19) verbunden ist, wobei – die FIR-Filteranordnung(17 – 20)im Wechsel zwischen dem Ausgang der CORDIC-Einheit (16)und dem Ausgang des Phasenschätzers(1) schaltbar ist.Device according to one of Claims 14 to 17 for carrying out the method according to Claim 13, characterized by an FIR filter arrangement ( 17 - 20 ) with a shift register ( 17 ) whose register locations alternate with an output of the shift register ( 17 ) are connectable to a multiplier ( 19 ) whose first input to the output of the shift register ( 17 ), an FIR coefficient table ( 18 ) whose output is connected to the second input of the multiplier ( 19 ), and an accumulator ( 20 ) whose input is connected to the output of the multiplier ( 19 ), wherein - the FIR filter arrangement ( 17 - 20 ) alternating between the output of the CORDIC unit ( 16 ) and the output of the phase estimator ( 1 ) is switchable.
    [19]
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18 zur Durchführung desVerfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch – eine sin/cos-Tabelle(43), der an ihrem Eingang der geschätzte Phasenwert (Ψn, φ^φ^n) zugeführtwird und die an ihrem Ausgang die komplexe Größe
    [20]
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19 zur Durchführung desVerfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass – der Frequenzkorrektor(5) ein Addierglied (52) aufweist, dessen ersterEingang mit dem Eingang des Frequenzkorrektors (5) verbundenist und dessen zweiter Eingang überein Verzögerungsglied(51) mit dem Eingang des Frequenzkorrektors (5)verbunden ist und der einen Vorzeichenwechsler (52.2) aufweist,und dessen Ausgang eine Phasendifferenz bereitstellt, wobei – die Phasendifferenzdem numerisch gesteuerten Oszillator (6) als Phasen-Inkrementzugeführtwird.Device according to one of claims 14 to 19 for carrying out the method according to claim 8, characterized in that - the frequency corrector ( 5 ) an adder ( 52 ) whose first input to the input of the frequency corrector ( 5 ) and its second input via a delay element ( 51 ) with the input of the frequency corrector ( 5 ) and the one sign changer ( 52.2 ), and whose output provides a phase difference, wherein - the phase difference of the numerically controlled oscillator ( 6 ) is supplied as a phase increment.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN1954572A|2007-04-25|
    WO2005109812A1|2005-11-17|
    DE102004021860B4|2010-04-29|
    US20070110175A1|2007-05-17|
    CN1954572B|2012-07-11|
    US8068567B2|2011-11-29|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-01| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2010-10-21| 8364| No opposition during term of opposition|
    2013-05-08| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS GMBH, 85579 NEUBIBERG, DE Effective date: 20130315 Owner name: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS TECHNOLOGY GMBH, 85579 NEUBIBERG, DE Effective date: 20130326 Owner name: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE Effective date: 20130315 Owner name: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE Effective date: 20130314 Owner name: INTEL DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE Effective date: 20130314 Owner name: INTEL DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS GMBH, 85579 NEUBIBERG, DE Effective date: 20130315 Owner name: INTEL DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE Effective date: 20130315 Owner name: INTEL DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS TECHNOLOGY GMBH, 85579 NEUBIBERG, DE Effective date: 20130326 |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    PCT/DE2005/000625| WO2005109812A1|2004-05-04|2005-04-08|Phasen- und frequenznachführung eines ofdm-empfängers mittels pilotgestützter phasenwertschätzung|
    CN 200580014251| CN1954572B|2004-05-04|2005-04-08|借助于导频支持的相位值估计的ofdm接收机的相位和频率跟踪|
    US11/556,345| US8068567B2|2004-05-04|2006-11-03|Phase and frequency control of an ODFM receiver by means of pilot phase-value estimation|
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