Eine Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung umfasst einen Empfänger (210), der ein Eingabesignal aus komplexen Abtastwerten (SAM) empfängt; einen Phasendetektor (220), der Phasen der komplexen Abtastwerte (SAM) detektiert; einen ersten Schätzer (230), der eine temporäre Offset-Frequenz $I1 und eine Anfangsphase $I2 anhand der detektierten Phasen der komplexen Abtastwerte (SAM) unter Verwendung eines linearen Regressionsanalyseverfahrens schätzt; und einen zweiten Schätzer (240), der eine endgültige Offset-Frequenz $I3 schätzt, indem er fehlerhafte Abtastwerte auslässt, die anhand der temporären Offset-Frequenz $I4 und der Anfangsphase $I5 bestimmt wurden.
Beschreibung[de]
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Offset-Frequenz-Schätzverfahren
und eine Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung.
Allgemein ist in Systemen, die ein Modulationsverfahren verwenden,
wie Phasenumtastung (Phase Shift Keying – PSK) oder Minimum Shift Keying
(MSK), die korrekte Schätzung oder angenäherte Bestimmung eines Trägerfrequenz-Offsets
von Bedeutung.
Eine herkömmliche Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung empfängt
ein Eingangssignal, das komplexe Abtastwerte umfasst. Die empfangenen Abtastwerte
können Rauschen enthalten, das während eines Sende-/Empfangsprozesses
erzeugt wurde.
Ein Referenzabtastwert ist ein Signal, das keinen Rauschanteil enthält,
und kann bestimmt werden, indem die empfangenen Abtastwerte entzerrt und gefiltert
werden. Der Referenzabtastwert oder die empfangenen Abtastwerte können konjugiert
sein. Ein in Sende- und Empfangssystemen voreingestelltes Signal kann ebenfalls
als Referenzabtastwert verwendet werden.
Zur Erleichterung der Beschreibung sei angenommen, dass der Referenzabtastwert
konjugiert ist. Herkömmlicherweise multipliziert die Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung
die empfangenen Abtastwerte mit einem konjugierten Wert des Referenzabtastwerts.
Wenn jedoch die empfangenen Abtastwerte konjugiert sind, multipliziert die Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung
den Referenzabtastwert mit einem konjugierten Wert der empfangenen Abtastwerte.
Phasen der empfangenen Abtastwerte, die sich in Abhängigkeit
von der Zeit verändern, werden anhand des Ergebnisses detektiert, das sich
ergibt, wenn die empfangenen Abtastwerte mit dem konjugierten Wert des Referenzabtastwerts
multipliziert werden. Die detektierten Phasen der empfangenen Abtastwerte können
in eine Offset-Frequenz umgewandelt werden, wobei ein Verfahren der kleinsten Quadrate
zum Einsatz kommt.
Gleichungen 1 bis 4 zeigen einen herkömmlichen Offset-Frequenz-Schätzvorgang.
R = S·ej&ohgr;t(1)
Hierin bezeichnet R einen empfangenen Abtastwert, ej&ohgr;t
bezeichnet einen Rauschanteil, der während eines Signalsübertragungs/empfangsvorgangs
erzeugt wurde, und S bezeichnet den Referenzabtastwert, der den Rauschanteil nicht
enthält.
X = R·S* = S·ej&ohgr;t·S* = A·ej&ohgr;t=
A·(cos&ohgr;t + jsin&ohgr;t)(2)
Gleichung 2 zeigt den Fall, bei dem der Referenzabtastwert konjugiert
ist.
&ohgr;t + &phgr; + &egr; = arctan(sin&ohgr;t/cos&ohgr;t)(3)
Bei dem herkömmlichen Offset-Frequenz-Schätzvorgang, der
vorstehend beschrieben wurde, kann aufgrund von fehlerhaften Abtastwerten während
des Offset-Frequenz-Schätzvorgangs ein Fehler erzeugt werden. Eine fehlerhafte
Offset-Frequenz-Schätzung kann zu einer fehlerhaften Erkennung einer Empfangsfrequenz
führen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Offset-Frequenz-Schätzverfahren
und eine Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung anzugeben, die eine fehlerhafte
Schätzung der Offset-Frequenz verhindern.
Die Erfindung löst das Problem mittels eines Offset-Frequenz-Schätzverfahrens
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mittels einer Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben, deren Wortlaut hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen
wird, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
Beispielhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung schalten
allgemein Offset-Frequenz-Schätzverfahren und -vorrichtungen zum Vermeiden
einer fehlerhaften Offset-Frequenz-Schätzung aufgrund fehlerhafter Abtastwerte.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die nachfolgend im Detail
beschrieben werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt/zeigen:
1 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Offset-Frequenz-Schätzverfahrens
gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockdiagramm einer Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung
gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
3A und 3B Flussdiagramme
zur Darstellung des Detektierens empfangener Abtastwerte in dem Verfahren gemäß
1;
4 ein Diagramm zur Darstellung eines Ergebnisses, das
durch Detektieren von Phasen empfangener Abtastwerte gemäß 1
und 2 bestimmt wurde;
5 ein Diagramm zur Darstellung eines Ergebnisses, das
durch Schätzen einer temporären Offset-Frequenz und einer Anfangsphase
gemäß 1 und 2
bestimmt wurde;
6 ein Diagramm zur Darstellung von Unterschieden zwischen
geschätzten Phasen und detektierten Phasen in dem Verfahren und der Vorrichtung
gemäß 1 bzw. 2;
7 ein detailliertes Flussdiagramm zur Darstellung einer
Schätzung einer endgültigen Offset-Frequenz, wie sie in dem Verfahren
gemäß 1 durchgeführt wird;
8 ein Diagramm zur Darstellung von Fehlerwerten empfangener
Abtastwerte der Vorrichtung oder des Verfahrens, die/das in 2
bzw. 7 dargestellt ist;
9 ein Diagramm zur Darstellung von Fehlerwerten, die
unter Verwendung der in 1 gezeigten Vorrichtung bzw.
des in 7 gezeigten Verfahrens bestimmt wurden, die
in Betragsreihenfolge angeordnet sind;
10 ein Diagramm zur Darstellung einer endgültigen
Offset-Frequenz, die unter Verwendung des Verfahrens in 1
bzw. der Vorrichtung in 2 bestimmt wurde;
11 ein Diagramm zur Darstellung einer endgültigen
Offset-Frequenz, die unter Verwendung des Verfahrens in 1
bzw. der Vorrichtung in 2 bestimmt wurde;
12 ein Diagramm zur Darstellung eines Mittelwerts der
endgültigen Offset-Frequenz, die unter Verwendung des Verfahrens in
1 bzw. der Vorrichtung in 2
bestimmt wurde; und
13 ein Diagramm zur Darstellung einer Standardabweichung
der endgültigen Offset-Frequenz, die unter Verwendung des Verfahrens in
1 bzw. der Vorrichtung in 2
bestimmt wurde.
1 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Offset-Frequenz-Schätzverfahrens
100 gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung.
Bezugnehmend auf 1 beinhaltet das Offset-Frequenz-Schätzverfahren
100 ein Empfangen komplexer Abtastwerte im Schritt S110, ein Detektieren
von Phasen der empfangenen Abtastwerte im Schritt 120, ein
Schätzen einer temporären Offset-Frequenz und einer Anfangsphase aus den
detektierten Phasen der empfangenen Abtastwerte unter Verwendung eines linearen
Regressionsanalyseverfahrens im Schritt S130 und ein Schätzen einer endgültigen
Offset-Frequenz durch Auslassen fehlerhafter Abtastwerte, die durch die temporäre
Offset-Frequenz und die Anfangsphase erkannt wurden, im Schritt S140.
Das lineare Regressionsanalyseverfahren kann beispielsweise ein Verfahren
oder eine Methode kleinster Quadrate sein.
2 ist ein Blockdiagramm einer Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung
200 gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung.
Bezugnehmend auf 2 umfasst die Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung
200 einen Empfänger 210, einen Phasendetektor 220,
einen ersten Schätzer 230 und einen zweiten Schätzer
240.
Nachfolgend werden Offset-Frequenz-Schätzoperationen detailliert
unter Bezugnahme auf die 1 und 2
beschrieben. Bezugnehmend auf die 1 und 2
empfängt der Empfänger 210 im Schritt S110 komplexe Abtastwerte
SAM. Die empfangenen Abtastwerte SAM sind durch Gleichung 1 gegeben.
Im Schritt S120 detektiert der Phasendetektor 220 die Phasen
phasei der empfangenen Abtastwerte SAM, wobei phasei eine
erkannte Phase eines empfangenen Abtastwerts i angibt. Um die Phasen phasei
der empfangenen Abtastwerte SAM zu detektieren, umfasst der Phasendetektor
220 eine Konjugationseinheit 222, einen Multiplizierer
224 und einen Detektor 226.
Die 3A und 3B
sind Flussdiagramme zur Darstellung von Schritt S120 in 1.
Bezugnehmend auf die 2 und
3A erzeugt die Konjugationseinheit 222 im
Schritt S121 einen ersten Wert durch Konjugieren eines Referenzabtastwerts REF.
Im Schritt S122 erzeugt der Multiplizierer 224 einen zweiten Wert durch
Multiplizieren des ersten Werts mit den empfangenen Abtastwerten SAM. Im Schritt
S123 bestimmt der Detektor 226die Phase phasei der empfangenen
Abtastwerte SAM unter Verwendung des zweiten Werts.
Ein Verfahren zum Detektieren der Phase phasei der empfangenen
Abtastwerte SAM ist in den Gleichungen 2 und 3 angegeben. Die Phase phasei
der empfangenen Abtastwerte SAM kann gemäß Gleichung 3 den Wert &ohgr;t
+ &phgr; + &egr; aufweisen. Die Phase phasei der empfangenen Abtastwerte
SAM wird als eine erkannte Phase phasei bezeichnet.
Der Referenzabtastwert REF ist ein Signal, das keine in einem Sende-/Empfangsprozess
der empfangenen Abtastwerte SAM erzeugte Rauschkomponente aufweist. Der Referenzabtastwert
REF kann bestimmt werden, indem der empfangene Abtastwert SAM entzerrt und gefiltert
wird. Ein in Sende- und Empfangssystemen voreingestelltes Signal kann ebenfalls
als Referenzabtastwert REF verwendet werden.
Bezugnehmend auf die 2 und
3B erzeugt die Konjugationseinheit 222 im
Schritt S126 einen dritten Wert durch Konjugieren der empfangenen Abtastwerte SAM.
Im Schritt S127 erzeugt der Multiplizierer 224 einen vierten Wert, indem
er den ersten Wert mit dem Referenzabtastwert REF multipliziert. Im Schritt S128
bestimmt der Detektor 226 die Phase phasei der empfangenen Abtastwerte
SAM unter Verwendung des vierten Werts.
Die Phase phasei der empfangenen Abtastwerte SAM wird mittels
Gleichung 3 bestimmt, selbst wenn der Referenzabtastwert REF oder die empfangenen
Abtastwerte SAM konjugiert sind. Allerdings illustriert 2
zur Erleichterung der Beschreibung den Fall, dass der Referenzabtastwert REF konjugiert
ist.
4 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Ergebnisses,
das durch Detektieren der Phasen phasei der empfangenen Abtastwerte SAM
unter Verwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung bestimmt wurde, das/die in
Verbindung mit 1 bzw. 2
beschrieben wurde. Bezugnehmend auf 4 sind die Phasen
phasei der empfangenen Abtastwerte SAM als Punkte dargestellt. Wie in
4 gezeigt, liegen die empfangenen Abtastwerte SAM mit
den detektierten Phasen phasei innerhalb eines vorbestimmten Bereichs.
Weiterhin zeigt 4 empfangene Abtastwerte SAM, die erkannte
Phasen aufweisen, die sich signifikant von den detektierten Phasen phasei
innerhalb des vorbestimmten Bereichs unterscheiden.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 1 und
2 schätzt der erste Schätzer 230
im Schritt S130 eine temporäre Offset-Frequenz
&ohgr;^
und eine Anfangsphase
&phgr;^
aus den Phasen phasei der empfangenen Abtastwerte SAM unter Verwendung
des linearen Regressionsanalyseverfahrens, wie beispielsweise eines Verfahrens kleinster
Quadrate. Die Anfangsphase
&phgr;^
ist eine Phasendifferenz zwischen Sende- und Empfangssystemen, die als Ergebnis
einer Synchronisationsfehlabstimmung oder fehlerhaften Synchronisation zwischen
dem Senden und Empfangen der empfangenen Abtastwerte SAM erzeugt wird.
Die temporäre Offset-Frequenz
&ohgr;^
und die Anfangsphase
&phgr;^
können unter Verwendung der Gleichungen 5 bis 7 geschätzt werden.
phasei = &ohgr;·i + &phgr;(5)
Hierin bezeichnen &ohgr; und &phgr; eine tatsächliche Offset-Frequenz
bzw. eine tatsächliche Anfangsphase, die in den Sende- und Empfangssystemen
existieren, und phasei bezeichnet eine erkannte Phase eines empfangenen
Abtastwerts i. Werte der detektierten Phasen phasei werden gemäß
der Darstellung in 4 bestimmt, sodass ein Prozess zum
Schätzen von &ohgr; und &phgr; benötigt wird.
Ein Prozess zum Schätzen von &ohgr; und &phgr; unter Verwendung
der Methode der kleinsten Quadrate wird nachfolgend beschrieben. Insbesondere werden
142 empfangene Abtastwerte SAM benutzt, um das Schätzen von &ohgr;
und &phgr; zu beschreiben.
Die X- und Y-Matrizen in Gleichung 6 werden in der Methode der kleinsten
Quadrate verwendet.
Die temporäre Offset-Frequenz
&ohgr;^
und die Anfangsphase
&phgr;^
aus Gleichung 7 werden unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate aus
den X- und Y-Matrizen in Gleichung 6 geschätzt. Da die Methode der kleinsten
Quadrate dem Fachmann bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung der Methode
der kleinsten Quadrate aus Gründen der Vereinfachung verzichtet. Anders als
bei der herkömmlichen Offset-Frequenz-Schätzung können das Offset-Frequenz-Schätzverfahren
und die Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung gemäß beispielhafter Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung Schätzungen der falschen Offset-Frequenz vermeiden,
indem eine Offset-Frequenz und eine Anfangsphase bestimmt werden.
Wenn beispielsweise die empfangenen Abtastwerte SAM, die in
4 gezeigt sind, empfangen werden, werden die temporäre
Offset-Frequenz
&ohgr;^
und die Anfangsphase
&phgr;^
unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate als 0,0017 bzw. -0,0952 bestimmt.
Durch Invertieren der geschätzten temporären Offset-Frequenz
&ohgr;^
und der Anfangsphase
&phgr;^
kann eine geschätzte Phase für jeden empfangenen Abtastwert SAM bestimmt
werden. Die geschätzte Phase jedes empfangenen Abtastwerts SAM kann unter Verwendung
von Gleichung 8 bestimmt werden.
phasei = &ohgr;^·i + &phgr;^(8)
Jede geschätzte Phase wird unter Verwendung des linearen Regressionsanalyseverfahrens
bestimmt, bei dem die temporäre Offset-Frequenz
&ohgr;^
und die Anfangsphase
&phgr;^
als Parameter verwendet werden. Nachfolgend wird die geschätzte Phase als
phaseest bezeichnet, um sie von der detektierten Phase phasei
des empfangenen Abtastwerts i in Gleichung 5 zu unterscheiden.
5 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Ergebnisses,
das durch Schätzen der temporären Offset-Frequenz
&ohgr;^
und der Anfangsphase
&phgr;^
unter Verwendung des Verfahrens gemäß 1
bzw. der Vorrichtung gemäß 2 bestimmt wurde.
Bezugnehmend auf 5 ist die geschätzte Phase phaseest
jedes empfangenen Abtastwerts SAM auf einer Geraden A angeordnet, deren Steigung
die temporäre Offset-Frequenz
&ohgr;^
und deren anfänglicher y-Achsen-Wert die Anfangsphase
&phgr;^
ist.
6 ist ein Diagramm zur Darstellung von Unterschieden
zwischen geschätzten Phasen und detektierten Phasen, die unter Verwendung des
Verfahrens gemäß 1 bzw. der Vorrichtung gemäß
2 bestimmt wurden. 6 zeigt
Unterschiede d1, d2 und d3 zwischen detektierten Phasen phasei und geschätzten
Phasen phaseest, die auf einer Geraden A angeordnet sind, die eine der
temporären Offset-Frequenz
&ohgr;^
entsprechende Steigung und einen der Anfangsphase
&phgr;^
entsprechenden anfänglichen y-Achsen-Wert aufweist. Ein empfangener Abtastwert
SAM, der einen Unterschied zwischen einer geschätzten Phase phaseest
und einer detektierten Phase phasei aufweist, der größer als
ein vorbestimmter Wert ist, wird als fehlerhafter Abtastwert bezeichnet.
Bezugnehmend auf die 1 und
2 schätzt der zweite Schätzer 240
im Schritt S140 eine endgültige Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
, indem er fehlerhafte Abtastwerte auslässt, die anhand der temporären
Offset-Frequenz
&ohgr;^
und der Anfangsphase
&phgr;^
erkannt wurden.
Dies bedeutet, dass gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung im Schritt S140 die endgültige Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
aus detektierten Phasen phasei empfangener Abtastwerte SAM geschätzt
wird, wobei fehlerhafte Abtastwerte unter den empfangenen Abtastwerten SAM ausgeschlossen
werden, indem die Methode kleinster Quadrate verwendet wird. Der zweite Schätzer
240 kann einen Fehlerwertberechner 242, eine Einstelleinheit
246 und einen Schätzer 248 umfassen, um die endgültige
Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
zu schätzen.
7 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Schritts
S140 in 1.
Bezugnehmend auf die 2 und
7 berechnet der Fehlerwertberechner 242 im
Schritt S141 Fehlerwerte, die Unterschiede zwischen den detektierten Phasen phasei
und den geschätzten Phasen phaseest anzeigen. Die Fehlerwerte können
die absoluten Beträge dieser Unterschiede sein.
8 ist ein Diagramm zur Darstellung der Fehlerwerte
der empfangenen Abtastwerte SAM der Vorrichtung oder des Verfahrens gemäß
2 oder 7. 8
zeigt die Fehlerwerte ➀ bis ➄ der empfangenen Abtastwerte SAM, die
in Reihenfolge des Betrags nummeriert sind.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 2 und
7 kann der zweite Schätzer 240 eine Neuordnungseinheit
244 umfassen. Im Schritt S142 ordnet die Neuordnungseinheit 244
die empfangenen Abtastwerte SAM in Reihenfolge des Betrags der Fehlerwerte.
9 ist ein Diagramm zur Darstellung der Fehlerwerte,
die unter Verwendung der anhand von 2 beschriebenen
Vorrichtung bzw. des anhand von 7 beschriebenen Verfahrens
bestimmt wurden, die in Reihenfolge des Betrags angeordnet sind.
Im Schritt S143 setzt oder markiert die Einstelleinheit
246 die empfangenen Abtastwerte SAM, die einen Fehlerwert besitzen, der
größer als ein vorbestimmter Wert ist, als die fehlerhaften Abtastwerte
unter den empfangenen Abtastwerten SAM. Der vorbestimmte Wert kann in Abhängigkeit
von einer Anzahl auszulassender fehlerhafter Abtastwerte eingestellt werden. Bei
einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine fehlerhafte
Offset-Frequenz-Schätzung vermieden werden, indem eine geeignete Anzahl auszulassender
fehlerhafter Abtastwerte eingestellt wird.
Im Schritt S144 schätzt der Schätzer 248 die endgültige
Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
unter Verwendung der detektierten Phasen phasei der empfangenen Abtastwerte
SAM unter Ausschluss der fehlerhaften Abtastwerte. Die endgültige Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
kann unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate geschätzt werden,
wie oben beschrieben.
Ein Verfahren zum Bestimmen der endgültigen Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
unter Verwendung der detektierten Phasen phasei der empfangenen Abtastwerte
SAM unter Ausschluss der fehlerhaften Abtastwerte kann eine Verwendung der Gleichungen
5 bis 7 beinhalten, die dazu verwendet wurden, die temporäre Offset-Frequenz
&ohgr;^
der empfangenen Abtastwerte SAM zu bestimmt. Jedoch kann gemäß einer
beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die endgültige Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
, die näher an einer tatsächlichen Offset-Frequenz liegt, durch Auslassen
der fehlerhaften Abtastwerte bestimmt werden.
Die endgültige Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
kann durch Verwendung von Gleichung 9 bestimmt werden.
Hierin bezeichnet n die Anzahl auszulassender fehlerhafter Abtastwerte
und {·} bezeichnet einen Index der auszulassenden fehlerhaften Abtastwerte.
10 ist ein Diagramm zur Darstellung der endgültigen
Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
, die unter Verwendung des anhand von 1 beschriebenen
Verfahrens bzw. der anhand von 2 beschriebenen Vorrichtung
bestimmt wurde.
Bezugnehmend auf 10 schätzen das
Offset-Frequenz-Schätzverfahren und die Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung
gemäß den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung die endgültige
Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
, indem empfangenen Abtastwerte ➀ bis ➄ in der Reihenfolge des Betrags
der fehlerhaften Abtastwerte ausgelassen werden. Eine Gerade B weist eine Steigung
gemäß der endgültigen Offset-Frequenz
auf.
11 ist ein Diagramm zur Darstellung einer endgültigen
Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
, die unter Verwendung des anhand von 1 beschriebenen
Verfahrens bzw. der anhand von 2 beschriebenen Vorrichtung
bestimmt wurde. Wie in 11 gezeigt, weist die endgültige
Offset-Frequenz
&ohgr;^imp
, die gemäß beispielhafter Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung
bestimmt wurde, einen Wert auf, der verglichen mit der temporären Offset-Frequenz
&ohgr;^
näher bei der tatsächlichen Offset-Frequenz liegt. Hierbei sei zur Erleichterung
der Beschreibung angenommen, dass ein Referenzcharakter einer Geraden, deren Steigung
eine Offset-Frequenz ist, die Offset-Frequenz anzeigt.
Bezugnehmend auf 11 beträgt die
endgültige Offset-Frequenz B, die gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung geschätzt wurde, ungefähr 0,0019, während
die herkömmliche Offset-Frequenz A ungefähr 0,0017 beträgt. Die tatsächliche
Offset-Frequenz I beträgt ungefähr 0,0020. Somit liegt die endgültige
Offset-Frequenz B, bei der es sich um eine Offset-Frequenz gemäß einer
beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung handelt, näher bei
der tatsächlichen Offset-Frequenz I als die temporäre Offset-Frequenz
A, bei der es sich um eine herkömmliche Offset-Frequenz handelt.
12 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Mittelwerts
der endgültigen Offset-Frequenz, die durch Verwenden des anhand von
1 beschriebenen Verfahrens bzw. der anhand von
2 beschriebenen Vorrichtung bestimmt wurde. Wie in
12 gezeigt, liegt ein Mittelwert der endgültigen
Offset-Frequenz, die gemäß beispielhafter Ausgestaltungen der vorliegenden
Erfindung bestimmt wurde, verglichen mit der temporären Offset-Frequenz näher
bei einem Mittelwert der tatsächlichen Offset-Frequenz.
13 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Standardabweichung
der endgültigen Offset-Frequenz, die unter Verwendung des anhand von
1 beschriebenen Verfahrens bzw. der anhand von
2 beschriebenen Vorrichtung bestimmt wurde. Wie in
13 gezeigt, ist die Standardabweichung der endgültigen
Offset-Frequenz, die gemäß beispielhafter Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung bestimmt wurde, geringer als diejenige der temporären Offset-Frequenz.
Unter Bezugnahme auf die 12 und
13 liegt der Mittelwert der Offset-Frequenz, die gemäß
beispielhafter Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung geschätzt wurde,
näher bei einem Mittelwert der tatsächlichen Offset-Frequenz und weist
eine Standardabweichung auf, die kleiner ist als diejenige der in herkömmlicher
Weise geschätzten Offset-Frequenz. Wie oben beschrieben, kann bei einem Verfahren
und einer Vorrichtung zum Schätzen einer Offset-Frequenz gemäß beispielhaften
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung durch adaptives Auslassen fehlerhafter
Abtastwerte eine korrektere Offset-Frequenz geschätzt werden.
Anspruch[de]
Offset-Frequenz-Schätzverfahren, beinhaltend:
– Empfangen eines Eingabesignals aus komplexen Abtastwerten – (SAM);
– Detektieren von Phasen der komplexen Abtastwerte (SAM);
– Schätzen einer temporären Offset-Frequenz
(&ohgr;^)
und einer Anfangsphase
(&phgr;^)
aus den detektierten Phasen der komplexen Abtastwerte (SAM) unter Verwendung eines
linearen Regressionsanalyseverfahrens; und
– Schätzen einer endgültigen Offset-Frequenz
(&ohgr;^imp)
durch Auslassen fehlerhafter Abtastwerte, die unter Verwendung der temporären
Offset-Frequenz
(&ohgr;^)
und der Anfangsphase
(&phgr;^)
detektiert worden sind.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die fehlerhaften Abtastwerte komplexe Abtastwerte sind, bei denen ein Unterschied
zwischen der detektierten Phase und einer geschätzten Phase der komplexen Abtastwerte
größer als ein vorbestimmter Wert ist.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die geschätzte Phase unter Verwendung des linearen Regressionsanalyseverfahrens
bestimmt wird, wobei die temporäre Offset-Frequenz und die Anfangsphase als
Parameter verwendet werden.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsphase eine Phasendifferenz zwischen
Sende- und Empfangssystemen der komplexen Abtastwerte ist, die als ein Ergebnis
einer Synchronisierungsfehlabstimmung zwischen den Sende- und Empfangssystemen erzeugt
wird.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schätzen der endgültigen Offset-Frequenz
die endgültige Offset-Frequenz anhand detektierter Phasen komplexer Abtastwerte
geschätzt wird, wobei die fehlerhaften Abtastwerte unter den komplexen Abtastwerten
ausgeschlossen werden.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schätzen der endgültigen Offset-Frequenz
die Anzahl auszulassender fehlerhafter Abtastwerte basierend auf einer Reihenfolge
von Beträgen der fehlerhaften Abtastwerte eingestellt wird.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schätzen der endgültigen Offset-Frequenz
beinhaltet:
– Berechnen von Fehlerwerten, die Unterschiede zwischen den detektierten
Phasen und den geschätzten Phasen anzeigen;
– Setzen komplexer Abtastwerte, die mehr als einen vorbestimmten Fehlerwert
aufweisen, als die fehlerhaften Abtastwerte unter den komplexen Abtastwerten; und
– Schätzen der endgültigen Offset-Frequenz unter Verwendung detektierten
Phasen komplexer Abtastwerte unter Ausschluss der fehlerhaften Abtastwerte.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass das Schätzen der endgültigen Offset-Frequenz weiterhin ein Anordnen
der komplexen Abtastwerte in der Reihenfolge der Beträge der Fehlerwerte beinhaltet.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fehlerwerte Betragswerte der Differenzen zwischen den detektierten
Phasen und den geschätzten Phasen sind.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach einem der Ansprüche 7
bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzten Phasen unter Verwendung
des linearen Regressionsanalyseverfahrens bestimmt werden, bei dem die temporäre
Offset-Frequenz und die Anfangsphase als Parameter verwendet werden.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren der Phasen der komplexen Abtastwerte
beinhaltet:
– Erzeugen eines ersten Werts durch Konjugieren eines Referenzabtastwerts;
– Erzeugen zweiter Werte durch Multiplizieren des ersten Werts mit jedem
der komplexen Abtastwerte; und
– Bestimmen jeder Phase der komplexen Abtastwerte unter Verwendung der zweiten
Werte.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass der Referenzabtastwert ein Signal ohne eine Rauschkomponente ist, die in einem
Sende-/Empfangsprozess der komplexen Abtastwerte erzeugt wird.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, dass beim Bestimmen jeder Phase der komplexen Abtastwerte
aus dem zweiten Wert die detektierten Phase der komplexen Abtastwerte ein arctan(B/A)
ist, wenn der zweite Wert eine komplexe Zahl vom Typ (A + jB) ist.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren der Phasen der komplexen Abtastwerte
beinhaltet:
– Erzeugen dritter Werte durch Konjugieren jedes komplexen Abtastwerts;
– Erzeugen vierter Werte durch Multiplizieren der dritten Werte mit einem
Referenzabtastwert; und
– Bestimmen jeder Phase der komplexen Abtastwerte unter Verwendung der vierten
Werte.Offset-Frequenz-Schätzverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das lineare Regressionsanalyseverfahren ein
Verfahren der kleinsten Quadrate ist.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung, aufweisend:
einen Empfänger (210), der ein Eingabesignal aus komplexen Abtastwerten
(SAM) empfängt;
einen Phasendetektor (220), der Phasen der komplexen Abtastwerte (SAM)
detektiert;
einen ersten Schätzer (230), der eine temporäre Offset-Frequenz
(&ohgr;^)
und eine Anfangsphase
(&phgr;^)
anhand der detektierten Phasen der komplexen Abtastwerte (SAM) unter Verwendung
eines linearen Regressionsanalyseverfahrens schätzt; und
einen zweiten Schätzer (240), der eine endgültige Offset-Frequenz
(&ohgr;^imp)
schätzt, indem er fehlerhafte Abtastwerte auslässt, die anhand der temporären
Offset-Frequenz
(&ohgr;^)
und der Anfangsphase
(&phgr;^)
detektiert worden sind.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
dass die fehlerhaften Abtastwerte komplexe Abtastwerte unter den komplexen Abtastwerten
sind, bei denen eine Differenz zwischen der detektierten Phase und einer geschätzten
Phase größer als ein vorbestimmter Wert ist.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
dass die geschätzte Phase bestimmt wird, indem das lineare Regressionsanalyseverfahren
verwendet wird, bei dem die temporäre Offset-Frequenz und die Anfangsphase
als Parameter verwendet werden.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche
16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsphase eine Phasendifferenz zwischen
Sende- und Empfangssystemen der komplexen Abtastwerte ist, die als ein Ergebnis
einer Synchronisierungsfehlabstimmung zwischen den Sende- und Empfangssystemen erzeugt
wird.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche
16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schätzer (240)
umfasst:
– einen Fehlerwertberechner (242), der Fehlerwerte berechnet, die
Unterschiede zwischen den detektierten Phasen und den geschätzten Phasen anzeigen;
– eine Einstelleinheit (246), die komplexe Abtastwerte unter den
komplexen Abtastwerten, die mehr als einen vorbestimmten Fehlerwert aufweisen, als
die fehlerhaften Abtastwerte setzt; und
– einen Schätzer (248), der die endgültige Offset-Frequenz
unter Verwendung detektierter Phasen komplexer Abtastwerte unter Ausschluss der
fehlerhaften Abtastwerte schätzt.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schätzer die endgültige Offset-Frequenz anhand detektierter Phasen
von Abtastwerten unter Ausschluss der fehlerhaften Abtastwerte aus den komplexen
Abtastwerten schätzt.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch
gekennzeichnet, dass der zweite Schätzer weiterhin eine Neuordnungseinheit
(244) aufweist, welche die komplexen Abtastwerte in einer Reihenfolge des
Betrags der Fehlerwerte anordnet.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
dass die Einstelleinheit die Anzahl auszulassender fehlerhafter Abtastwerte basierend
auf der Reihenfolge des Betrags der Fehlerwerte einstellt.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche
20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerwerte Betragswerte der Unterschiede
zwischen den detektierten Phasen und den geschätzten Phasen sind.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche
20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzten Phasen bestimmt werden,
indem das linearen Regressionsanalyseverfahren verwendet wird, bei dem die temporäre
Offset-Frequenz und die Anfangsphase als Parameter verwendet werden.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche
16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasendetektor (220) aufweist:
– eine Konjugationseinheit (222), die einen ersten Wert durch Konjugieren
eines Referenzabtastwerts (REF) erzeugt;
– einen Multiplizierer (224), der zweite Werte durch Multiplizieren
des ersten Wertes mit jedem der komplexen Abtastwerte (SAM) erzeugt; und
– einen Detektor (226), der eine Phase jedes komplexen Abtastwerts
(SAM) unter Verwendung der zweiten Werte bestimmt.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
dass der Referenzabtastwert (REF) ein Signal ohne eine Rauschkomponente ist, die
bei einem Sende-/Empfangsprozess der komplexen Abtastwerte erzeugt wird.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche
16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasendetektor umfasst:
– eine Konjugationseinheit (222), die dritte Werte durch Konjugieren
jedes komplexen Abtastwerts erzeugt;
– einen Multiplizierer (224), der vierte Werte durch Multiplizieren
des dritten Wertes mit einem Referenzabtastwert erzeugt; und
– einen Detektor (226), der eine Phase jedes komplexen Abtastwerts
unter Verwendung der vierten Werte bestimmt.Offset-Frequenz-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche
16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das lineare Regressionsanalyseverfahren
ein Verfahren kleinster Quadrate ist.