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Dokumentenidentifikation DE102007018708A1 13.12.2007
Titel Offset-Frequenz-Schätzverfahren und-vorrichtung
Anmelder Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon, Kyonggi, KR
Erfinder Voloshin, Dmitry, Yongin, Kyonggi, KR;
Jong, Il-yong, Yongin, Kyonggi, KR
Vertreter Patentanwälte Ruff, Wilhelm, Beier, Dauster & Partner, 70174 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 16.04.2007
DE-Aktenzeichen 102007018708
Offenlegungstag 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse H04B 17/00(2006.01)A, F, I, 20070829, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04L 27/22(2006.01)A, L, I, 20070829, B, H, DE   
Zusammenfassung 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.






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