Ofdm收發(fā)器的同相和正交相信號傳播時延補償電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于正交頻分復(fù)用(OFDM)收發(fā)器內(nèi)的補償傳播時延失配的方法和系統(tǒng)。該OFDM傳輸方案包括一成幀器、一信道編碼器、一星座編碼器、一快速傅里葉逆變換塊(IFFT)、一循環(huán)前綴塊、一時域加窗塊、一數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一傳輸器射頻接口。該OFDM接收方案包括一接收器射頻接口、一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一加窗/循環(huán)前綴移除器、一快速傅里葉塊(FFT)、一星座解碼器、一信道解碼器和一接收器去幀器。該補償電路通過同相(I)和正交相(Q)的正交性來補償信號傳播時延的失配。補償電路在傳輸方案里添加一預(yù)失真至傳輸?shù)男盘栔杏糜谘a償任何傳播時延失配。
【專利說明】OFDM收發(fā)器的同相和正交相信號傳播時延補償電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種OFDM收發(fā)器的同相和正交相信號傳播時延補償電路。
【背景技術(shù)】
[0002]正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)是一種在多個載波頻率上編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的方法。使用射頻(RF)接口使用同相(I)和正交相(Q)的正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)收發(fā)器需要良好匹配的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和良好匹配的射頻(RF)電路。傳輸(TX)信號的同相⑴和正交相(Q)間的傳播時延失配如果沒有被約束在足夠小的范圍內(nèi)，將導(dǎo)致導(dǎo)致IQ正交性失配，造成TX信號強烈失真。
[0003]如果模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)與接收器RF電路未良好匹配，類似的行為將在收發(fā)器的接收(RX)信號被觀察到。上述失配的原因是一個或多個信號的傳播需要穿過異步DAC對，異步ADC對等。
[0004]用于傳輸(TX)信號的同相⑴和正交相(Q)間正交失配的現(xiàn)有補償技術(shù)包括一精確模擬設(shè)計的使用、昂貴的良好匹配的DAC/ADC設(shè)備的使用、昂貴的RF電路的使用，及精確的印刷電路板(PCB)設(shè)計的使用。模擬時延電路也可用于消除正交性的失配。正交性的失配也可通過實現(xiàn)分數(shù)時延插值來補償。然而，由于實現(xiàn)分數(shù)時延插值在相位響應(yīng)上非線性和相位響應(yīng)上不對稱性，實現(xiàn)分數(shù)時延插值不是一個直接的途徑。
[0005]因此，需要有補償電路在IQ信號內(nèi)補償傳播時延失配，來抵消同相⑴和正交相(Q)間的正交性失配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種用于正交頻分復(fù)用(OFDM)收發(fā)器內(nèi)的補償傳播時延失配的方法和系統(tǒng)。本方法提供了一種在正交頻分復(fù)用(OFDM)接收器和傳輸器內(nèi)使用的系統(tǒng)。本系統(tǒng)由補償同相(I)和正交相(Q)間任何傳播時延失配的電路組成。在OFDM收發(fā)器的傳輸方案中，傳輸(TX)信號預(yù)失真來補償任何可能的傳播時延失配。
[0007]用于補償同相和正交相信號傳播時延失配的方法和系統(tǒng)將傳輸?shù)男盘栐陬l域中進行預(yù)失真處理。預(yù)失真處理后的信號模擬了一個人為的與我們想要抵消的實際失配相反傳播失配。以此方式，一旦預(yù)失真的信號被變換至?xí)r域，當(dāng)人為的時間失配穿過失配的TX電路，人為的時間失配將抵消任何實際物理上的傳播時延失配。該方法和系統(tǒng)并沒有像不具有完整的線性相位響應(yīng)的分數(shù)內(nèi)插一樣依靠時延逼近。預(yù)失真的幅度由為測量傳播時延失配的確切幅度而設(shè)計的校準過程來獲得。相比于昂貴的ADC設(shè)備、DAC設(shè)備等的使用，該方法也提供了低成本解決方案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1A示例性地示出了一正交頻分復(fù)用發(fā)射器的框圖；[0009]圖1B示例性地示出了一正交頻分復(fù)用接收器的框圖；
[0010]圖2示例性地示出了一用于正交頻分復(fù)用收發(fā)器的同相和正交信號時延偏移補償?shù)耐啖藕驼幌?Q)時延補償電路。
【具體實施方式】
[0011]圖1A示例性地示出了一正交頻分復(fù)用(OFDM)發(fā)射器100的通用框圖.該OFDM發(fā)射器100包括一成幀器101、一信道編碼器102、一星座編碼器(constellationencoder) 103、一快速傅里葉逆變換(IFFT)塊104、一循環(huán)前綴塊(cyclic prefixblock) 105、一時域加窗塊106、一數(shù)模轉(zhuǎn)換器107及一射頻接口 108，如圖1A示例性示出。成幀器101將輸入的信息比特流分割為數(shù)據(jù)矢量塊以便進行信道編碼。信道編碼器102編碼信息比特為包含冗余的較大的代碼段。星座編碼器103為OFDM發(fā)射器100的每一個子載波映射編碼的信息比特至星座點。從星座編碼器103至IFFT104的輸入為一系列的頻域塊/向量，“S(co)”，包括N星座點，即I/Q頻域點。矢量的元素為復(fù)數(shù)信號，并指明應(yīng)用至頻率? =2πη/Ν上的振幅和相位，其中η從O至N-1變化。快速傅里葉逆變換(IFFT) 104轉(zhuǎn)換頻域塊S(co)至?xí)r域塊s (t)。時域塊s(t)由N個攜帶由S(co)指明的信息的時域采樣組成。在時域塊s (t)被疊加成一個在時域上連續(xù)幀前，循環(huán)前綴塊105及時域加窗塊106被應(yīng)用于時域塊s (t)。時域連續(xù)幀通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 107被轉(zhuǎn)化為模擬信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 107可以是雙通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 107。射頻接口 108調(diào)制模擬信號來獲得射頻(RF)信號。
[0012]圖1B示例性示出了一正交頻分復(fù)用(OFDM)接收器200。該OFDM接收器200包括接收器射頻接口 109、一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 110、一加窗/循環(huán)前綴移除器111、一快速傅里葉變換塊(FFT) 11 2、一星座解碼器113、一信道解碼器114及接收器去幀器115。接收器RF接口 109解調(diào)接收到的射頻信號(RF)，且模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 110轉(zhuǎn)換解調(diào)的信號至數(shù)字信號。該加窗/循環(huán)前綴移除器111從數(shù)字信號上進行時域加窗并移除循環(huán)前綴?？焖俑道锶~變換112轉(zhuǎn)化時域內(nèi)大小為N的幀矢量r(t)至頻域塊R(o)。星座解碼器113解調(diào)頻域塊，即對數(shù)似然比被計算，并傳遞給信道解碼器114。信道解碼器114解碼使用在發(fā)射端添加的冗余數(shù)據(jù)來解碼從星座解碼器113接收到的輸入。去幀器115接收并合并幀上的數(shù)據(jù)并輸出這些由正交頻分復(fù)用(OFDM)接收方案傳輸?shù)男畔⒈忍亍?br> [0013]矢量S(co)和R(co)為攜帶信息的星座點。每一矢量元素為以正交基表示的復(fù)數(shù)。傳輸?shù)臅r域信號或接收的時域信號的實部和虛部內(nèi)的任何傳播時延失配都會使信號的正交性惡化。
[0014]下方給出的是一種補償正交頻分復(fù)用(OFDM)收發(fā)器的傳輸(TX)信號的同相(I)和正交(Q)信號時延內(nèi)的傳播時延失配的方法和系統(tǒng)。舉例來說，假設(shè)TX OFDM信號在實部與虛部間具有一 2T時間的失配，表示如下:
[0015](I) s (t) =Re is (t) I + ilmis (t) I
[0016]明顯地，如果信號在如下傳輸前預(yù)失真，時間偏移失配將抵消:
[0017](2)、:(,) = Ro{s(t — T)S + j Im {λ(/ + )[
[0018]在公式2)中所描述的預(yù)失真無法在時域內(nèi)輕易得到，尤其是當(dāng)T并不是采樣頻率的周期倍數(shù)時。本方法和系統(tǒng)通過“旋轉(zhuǎn)”頻域信號S(co)的實部和虛部，來模擬頻域內(nèi)的預(yù)失真。其中，T可以為任意大小并且沒有任何的限制。
[0019]下方分析顯示預(yù)失真信號(名為上述“旋轉(zhuǎn)”)如何在頻域內(nèi)產(chǎn)生:
【權(quán)利要求】
1.一種用于正交頻分復(fù)用收發(fā)器內(nèi)的補償傳播時延失配電路，包括正交頻分 復(fù)用發(fā)射器及正交頻分復(fù)用接收器； 所述發(fā)射器包括: 成幀器，將輸入的信息比特流分為待編碼的矢量塊； 發(fā)射器信道編碼器，編碼信息比特為代碼段； 發(fā)射器星座編碼器，映射編碼的信息比特至星座點； 快速傅里葉逆變換塊，轉(zhuǎn)換頻域塊至?xí)r域塊； 循環(huán)前綴塊及時域加窗塊，應(yīng)用于所述時域塊； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將時間連續(xù)幀轉(zhuǎn)化為模擬信號；及 發(fā)射器射頻接口，調(diào)制模擬信號得到射頻信號； 所述接收器包括: 接收器射頻接口，解調(diào)接收到的射頻信號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換解調(diào)的信號至數(shù)字信號； 加窗/循環(huán)前綴移除器，加窗并移除數(shù)字信號的循環(huán)前綴； 快速傅里葉變換塊，轉(zhuǎn)化時域塊內(nèi)幀矢量至頻域塊； 接收器星座解碼器，解調(diào)頻域塊； 接收器信道解碼器，接收解調(diào)的頻域塊并解碼； 去幀器，接收并合并幀上的數(shù)據(jù)； 所述發(fā)射器及接收器模擬人為的傳播失配，以抵消物理傳播的時延失配。
2.如權(quán)利要求1所述的補償傳播時延失配電路，其特征在于: 所述代碼段包含冗余。
3.如權(quán)利要求1所述的補償傳播時延失配電路，其特征在于: 所述巾貞矢量的大小為N。
4.如權(quán)利要求1所述的補償傳播時延失配電路，其特征在于: 所述頻域塊為攜帶信息的星座點。
5.如權(quán)利要求4所述的補償傳播時延失配電路，其特征在于: 每一所述頻域塊的元素為以正交基表示的復(fù)數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的補償傳播時延失配電路，其特征在于: 所述接收器星座解碼器以對數(shù)似然比解調(diào)頻域塊。
7.一種用于正交頻分復(fù)用收發(fā)器內(nèi)的補償傳播時延失配方法，包括: 使用星座編碼器的輸出及其復(fù)共軛頻率反轉(zhuǎn)部分乘以COS (ω T)和jsin (ω T)，預(yù)失真頻域中傳輸?shù)男盘枺? 所述預(yù)失真后的信號傳遞至快速傅里葉逆變換塊，用于時域轉(zhuǎn)換； 當(dāng)預(yù)失真造成的人為的時間失配穿過失配電路時，人為的時間失配抵消任何實際物理上的傳播時延失配。
8.如權(quán)利要求7所述的補償傳播時延失配方法，其特征在于: 所述預(yù)失真的幅度由設(shè)計為測量傳播時延失配的確切幅度的校準過程來獲得。
【文檔編號】H04L27/26GK103986679SQ201410042376
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月7日
【發(fā)明者】阿爾韋托·希門尼斯·菲爾茨特羅姆, 弗朗斯科·哈維爾·坎波斯·加西亞, 赫蘇斯·羅德里格斯·桑切斯 申請人:芯迪半導(dǎo)體科技（上海）有限公司