專利名稱：時域同步正交頻分復(fù)用接收機及其信道均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種TDS-OFDM接收器及其信道均衡方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種基于使用擴散導頻估計出的信道狀態(tài)進行信道均衡的TDS-OFDM接收機及其信道均衡方法。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)方案將串行輸入的碼元序列轉(zhuǎn)換成預(yù)定的基于塊的并行數(shù)據(jù)，并把并行的碼元多路復(fù)用到不同的副載頻。與常規(guī)單載波系統(tǒng)不同，OFDM方案使用多載波。多載波間具有正交性。正交性是指載波相乘為“0”，它是使用多載波的必要條件。OFDM方案通過快速傅立葉變換(FFT)和快速傅立葉逆變換(IFFT)實現(xiàn)，這可以根據(jù)載波間正交性的定義和FFT很容易地得到。
OFDM信號由多載波組成，每個載波具有窄的帶寬。因此，頻譜的形狀是方形，或基本上是方形，因此，OFDM信號與單載波相比提高了頻率效率。由于OFDM信號的波形與高斯型白噪聲的波形相同，所以與其他廣播標準，如逐行倒相(PAL)或順序傳送色彩與記憶制(SECAM)相比，OFDM信號具有更少的干擾。
目前，陸地數(shù)字多媒體廣播(DMB-T)已被建議作為新的陸地數(shù)字電視傳輸標準以提高傳輸率。使用DMB-T系統(tǒng)的接收機采用時域同步正交頻分復(fù)用(TDS-OFDM)系統(tǒng)，使用3780-點的離散傅立葉逆變換(IDFT)/離散傅立葉變換(DFT)處理器作為OFDM調(diào)制單元。
這時，應(yīng)該考慮通過信道傳輸?shù)男盘枙捎谛诺罈l件發(fā)生多種失真和其他失真中由于多徑發(fā)生的影響信號，特別是對數(shù)字廣播信號最嚴重的失真。因此，當在接收端解調(diào)信號時使用均衡器來補償失真和傳輸信道上的錯誤。
圖1表示的是常規(guī)TDS-OFDM接收機，該TDS-OFDM接收機包括射頻接收單元(RFRX)10、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)12、同步單元14、多路分解器16、偽噪聲(PN)相關(guān)器20、第一FFT單元30、第二FFT單元40、頻域均衡器50、和前向糾錯(FEC)單元60。
RF RX 10將通過天線接收到的OFDM信號下變換到基帶。ADC 12將從RF RX 10接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
同步單元14使用PN序列信息，該信息是接收到的同步信息，執(zhí)行碼元定時和頻率同步。PN序列信息被用來預(yù)測通過TDS-OFDM接收機接收到的OFDM信號的同步和信道。PN序列信息被插入到保護間隔(GI)之前，如后所述。
多路分解器16將從同步單元14接收到的OFDM廣播信號分解成PN序列、GI、和OFDM碼元，并輸出。GI被插入到PN序列和OFDM碼元之間以減少多徑環(huán)境中的碼元間干擾(ISI)。
PN相關(guān)器20將參考信號序列和PN序列之間的相關(guān)性輸出到第一FFT單元30以提供信道狀態(tài)的信息。第一FFT單元30對相關(guān)性進行FFT變換并將變換的相關(guān)性輸出到頻域均衡器50。
從多路分解器16輸出的OFDM碼元被輸出到第二FFT單元40。第二FFT單元40對輸入的OFDM碼元進行FFT變換并將變換的OFDM碼元輸出到頻域均衡器50。
FEC單元60根據(jù)預(yù)定的檢錯方法檢測均衡的OFDM碼元中的錯誤，并糾正檢測到的錯誤。FEC單元60包括內(nèi)去交織器61、內(nèi)解碼器62、外去交織器63、外解碼器64、和解擾器65。
發(fā)送端的內(nèi)交織器交織編碼數(shù)據(jù)以擴展數(shù)據(jù)中可能產(chǎn)生的級聯(lián)錯誤。內(nèi)去交織器61，它相應(yīng)于發(fā)送端的內(nèi)交織器，把數(shù)據(jù)去交織并恢復(fù)到它被輸入到發(fā)送端的內(nèi)交織器前的原始數(shù)據(jù)序列。也就是說，內(nèi)去交織器61擴展接收到的信號的級聯(lián)錯誤。通常，位去交織器和碼元去交織器被用作內(nèi)去交織器61。
內(nèi)解碼器62對被內(nèi)去交織器61去交織的數(shù)據(jù)進行解碼以糾錯。通常，卷積解碼起和快速(turbo)解碼器被用作內(nèi)解碼器62。
發(fā)送端的外交織器根據(jù)預(yù)定的規(guī)則通過改變順序排列編碼數(shù)據(jù)。外去交織器63以與發(fā)送端的外交織器相反的順序排列在內(nèi)解碼器62中解碼的數(shù)據(jù)。結(jié)果，在內(nèi)解碼器62中沒有被糾正的錯誤被擴展并且原始信號序列被恢復(fù)到它被輸入到發(fā)送端的外交織器前的狀態(tài)。通常，卷積去交織器被用作外去交織器63。
外解碼器64對被外去交織器63擾碼的數(shù)據(jù)進行解碼以糾錯。通常，里德-索羅門(RS)解碼器被用作外解碼器64。
發(fā)送端的擾碼器將偽隨機二進制序列(PRBS)擾碼到輸入的MPEG-格式的傳輸流(TS)并去除輸入信號的相關(guān)性。相反，解擾器65從TS中去除PRBS并恢復(fù)原始的MPEG-格式的TS。
如上所述，常規(guī)的TDS-OFDM接收機使用參考信號序列和PN序列之間的相關(guān)性并估計信道狀態(tài)。常規(guī)的TDS-OFDM接收機還使用估計的信道狀態(tài)并在頻域中均衡OFDM碼元。然而，如果通過相關(guān)性估計出的信道狀態(tài)的信息由于失真和噪聲而不準確，均衡性能可能降低。
本申請人已經(jīng)于2002年6月20號提交的(filed，還是申請的)韓國專利申請第2002-0034684號中公開了“一種用來根據(jù)數(shù)據(jù)區(qū)的接收優(yōu)先級插入導頻音調(diào)的微分數(shù)值的數(shù)字廣播系統(tǒng)(a digital broadcasting system forinserting the differential number of pilot tone according to receptionpriority of data area)”。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述缺點，本發(fā)明的一方面是提供一種TDS-OFDM接收機，用來基于使用擴散導頻估計出的信道狀態(tài)來執(zhí)行信道均衡，以及使用相同技術(shù)的信道均衡方法。
為了滿足本發(fā)明的上述方面，TDS-OFDM接收機包括射頻接收單元(RFRX)，用于將接收到的OFDM廣播信號下變換到基帶；和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，用于把下變換的OFDM廣播信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。該接收機還包括同步單元，用于將從模擬形式轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的OFDM廣播信號同步；多路分解器，用于將從同步單元接收到的OFDM廣播信號分解成包括OFDM碼元的多個信號；快速傅立葉變換(FFT)單元，用于對OFDM碼元進行FFT變換；和頻域均衡器，用于基于使用插入到OFDM碼元中的擴散導頻估計出的信道狀態(tài)在頻域中進行信道均衡。
多個信號中的每一個包括保護間隔和OFDM碼元，同步單元使用擴散導頻同步。多個信號中的每一個可包括同步信息、保護間隔、和OFDM碼元，同步單元使用同步信息同步。同步信息是偽噪聲(PN)序列。
擴散導頻根據(jù)第一副載波周期的OFDM碼元的頻率軸插入，并根據(jù)第二副載波周期的OFDM碼元的時間軸插入。第一副載波周期包括12個副載波，第二副載波周期包括4個副載波。
頻域均衡器基于通過關(guān)于在時間軸和頻率軸間具有較短的副載波周期的一個軸的擴散導頻的插值估計的信道狀態(tài)，并基于通過關(guān)于另一個具有較長副載波周期的軸的擴散導頻的插值估計的信道狀態(tài)進行信道均衡。該插值是線性插值、零階插值(最近鄰域插值)、線性插值后零階插值、和使用分級延遲濾波器的插值之一。
TDS-OFDM接收機的信道均衡方法包括(a)同步通過天線接收、下變換到基帶、并從模擬形式轉(zhuǎn)換到數(shù)字形式的OFDM廣播信號；(b)把同步了的OFDM廣播信號分解成包括OFDM碼元的多個信號；(c)對分解的OFDM碼元進行快速傅立葉變換(FFT)；和(d)基于使用插入到OFDM碼元中的擴散導頻估計出的信道狀態(tài)在頻域中進行信道均衡。
最好是，多個信號中的每一個包括保護間隔和OFDM碼元，步驟(a)使用擴散導頻同步。多個信號可包括同步信息、保護間隔、和OFDM碼元，步驟(a)使用同步信息同步。
擴散導頻根據(jù)第一副載波周期的OFDM碼元的頻率軸插入，并根據(jù)第二副載波周期的OFDM碼元的時間軸插入。第一副載波周期包括12個副載波，第二副載波周期包括4個副載波。
頻域均衡器基于通過關(guān)于在時間軸和頻率軸間具有較短的副載波周期的一個軸的擴散導頻的插值估計的信道狀態(tài)，并基于通過關(guān)于另一個具有較長副載波周期的軸的擴散導頻的插值估計的信道狀態(tài)進行信道均衡。該插值是線性插值、零階插值(最近鄰域插值)、線性插值后零階插值、和使用分級延遲濾波器的插值之一。


通過下面結(jié)合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的上述方面、其他特點和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1是表示常規(guī)TDS-OFDM接收機的方框圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的TDS-OFDM接收機的方框圖；圖3是表示關(guān)于OFDM碼元的擴散導頻的分配的示圖；圖4是表示使用擴散導頻插值的例子的示圖；
圖5A至圖5C是表示失真補償?shù)氖緢D；和圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的特定實施例使用擴散導頻的信道均衡方法的流程圖。
具體實施例方式
將詳細說明本發(fā)明的實施例，其例子列舉在附圖中。下面描述的實施例是為了通過參照附圖解釋本發(fā)明。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的時域同步正交頻分復(fù)用(TDS-OFDM)接收機的方框圖。參照圖2，TDS-OFDM接收機包括射頻接收單元(RF RX)100、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)120、同步單元140、多路分解器160、快速傅立葉變換(FFT)單元300、頻域均衡器500、和前向糾錯(FEC)單元600。
RF RX 100將通過天線接收到的OFDM廣播信號下變換到基帶。ADC 120接收來自RF RX 100的模擬信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
同步單元140使用插入到OFDM碼元中的擴散導頻將OFDM廣播信號同步。如果偽噪聲(PN)序列被插入到OFDM廣播信號，則同步單元140使用PN序列信息進行碼元定時和頻率同步，該PN序列信息是接收到的同步信息。
多路分解器160接收來自同步單元140的OFDM廣播信號，將該信號分解成保護間隔(GI)和OFDM碼元并輸出。如果PN序列被插入到OFDM廣播信號，則多路分解器160也分解并輸出PN序列。
FFT單元300接收來自多路分解器160的OFDM碼元，對OFDM碼元進行FFT變換，并輸出到頻域均衡器500。
頻域均衡器500接收來自FFT單元300的變換的OFDM碼元并使用插入到OFDM碼元的擴散導頻進行信道均衡。
圖3表示的是關(guān)于OFDM碼元的擴散導頻的分配。參照圖3，黑點代表擴散導頻。橫軸是頻率軸，其上每12個副載波中插入一個擴散導頻?？v軸是時間軸，其上每個碼元的每4個副載波中插入一個擴散導頻。TDS-OFDM接收機，接收具有擴散導頻的OFDM碼元，使用OFDM信號的擴散導頻對全部數(shù)據(jù)副載波進行插值和信道估計。
圖4表示使用擴散導頻的插值的例子。如圖4中所示，①代表時間軸的插值，②代表頻率軸的插值。TDS-OFDM接收機進行時間軸的插值以此從頻率軸上的每4個副載波中獲得一個信道估計值。
圖5A至圖5C是表示基于通過時間軸的插值估計出的信道狀態(tài)的失真補償?shù)氖緢D。圖5A表示的是從發(fā)送機發(fā)送的OFDM碼元的基于時間軸的幅值。參照圖5A，陰影條表示擴散導頻的幅值，空白條表示數(shù)據(jù)副載波的幅值。擴散導頻具有接收機已知的設(shè)定的幅值。
參照圖5B，當接收OFDM碼元時，頻域均衡器500測量關(guān)于接收到的OFDM碼元的插入到同一時間軸的擴散導頻的幅值，并通過基于幅值進行插值來估計信道狀態(tài)。圖5B的曲線(A)表示估計出的信道狀態(tài)。如圖5C中所示，頻域均衡器500通過將接收到的OFDM碼元乘以曲線(B)補償失真。
參照圖4，對時間軸插值后，TDS-OFDM接收機通過使用從時間軸上每4個副載波得到的估計出的導頻對頻率軸進行插值。失真補償基于通過插值估計出的信道狀態(tài)進行。插值和失真補償通過與在時間軸中相同的方式進行。
如上所述，TDS-OFDM接收機得到關(guān)于全部副載波的信道估計值，并通過基于全部副載波的信道估計值補償數(shù)據(jù)來進行信道均衡。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，擴散導頻被插入到頻率軸每12個副載波和被插入到時間軸每4個副載波，但是導頻插入周期不限于本實施例。因此，導頻插入周期可以改變。最好是，通過擴散導頻的插值的信道估計在具有最短導頻插入周期的軸上開始進行。
插值可通過不同的方式進行，如線性插值、零階插值(最近鄰域插值)、線性插值后零階插值、或使用分級延遲濾波器的插值。
參照圖2，F(xiàn)EC單元600接收來自頻域均衡器500的OFDM碼元，根據(jù)預(yù)定的檢錯方法對接收到的OFDM碼元檢錯，并糾正檢測到的錯誤。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的使用擴散導頻的信道均衡方法的流程圖。參照圖6，在步驟S810，通過天線接收到的OFDM廣播信號在RF RX100中被下變換到基帶，被ADC 120轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并被同步單元140同步。
在步驟S820，多路分解器160接收來自同步單元140的OFDM廣播信號，將該信號分解成GI和OFDM碼元，并輸出OFDM碼元到FFT單元300。在步驟S830，F(xiàn)FT單元300對從多路分解器160接收到的OFDM碼元進行FFT變換，并輸出到頻域均衡器500。
在步驟S840至S870，頻域均衡器500接收來自FFT單元300的OFDM碼元并通過使用插入在OFDM碼元中的擴散導頻進行信道均衡，這將在下面敘述。在步驟S840，頻域均衡器500對接收到的OFDM碼元測量插入在同一時間軸上的擴散導頻的幅值，并通過基于測量的幅值進行插值來估計信道狀態(tài)。在步驟S850，基于估計的信道狀態(tài)，頻域均衡器500補償失真。對時間軸插值后，在步驟S860，頻域均衡器500基于從時間軸上每4個副載波得到的估計的導頻對頻率軸進行插值，然后估計信道狀態(tài)。其次，在步驟S870，頻域均衡器500基于估計的信道狀態(tài)補償失真。
在步驟S880，F(xiàn)EC單元600根據(jù)預(yù)定的檢錯方法對從頻域均衡器500接收到的OFDM碼元檢錯，并糾正檢測到的錯誤。
如上所述，本發(fā)明的特定實施例的TDS-OFDM接收機基于使用擴散導頻估計的信道狀態(tài)進行信道均衡，以此通過阻止當信道狀態(tài)由于失真和噪聲不正確時出現(xiàn)的均衡性能的降低來改善接收性能，這時信道狀態(tài)是使用參考信號序列和PN序列之間的相關(guān)性估計的。
雖然描述了本發(fā)明的一些實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員在了解了基本的發(fā)明概念后可以對實施例作附加的變動和修改。因此，所附的權(quán)利要求應(yīng)被解釋為包括上述實施例和所有在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的變動和修改。
權(quán)利要求
1.一種時域同步正交頻分復(fù)用(TDS-OFDM)接收機，包括射頻接收單元(RF RX)，用于將接收到的OFDM廣播信號下變換到基帶；和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，用于將下變換的OFDM廣播信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，該接收機還包括同步單元，用于將從模擬形式轉(zhuǎn)換到數(shù)字形式的OFDM廣播信號同步；多路分解器，用于將從同步單元接收到的OFDM廣播信號分解成包括OFDM碼元的多個信號；快速傅立葉變換(FFT)單元，用于對OFDM碼元進行FFT變換；和頻域均衡器，用于基于使用插入到OFDM碼元中的擴散導頻估計出的信道狀態(tài)在頻域中進行信道均衡。
2.如權(quán)利要求1所述的接收機，其中，多個信號中的每一個包括保護間隔和OFDM碼元，同步單元使用擴散導頻同步。
3.如權(quán)利要求1所述的接收機，其中，多個信號中的每一個包括同步信息、保護間隔、和OFDM碼元，同步單元使用同步信息同步。
4.如權(quán)利要求3所述的接收機，其中，同步信息是偽噪聲(PN)序列。
5.如權(quán)利要求1所述的接收機，其中，擴散導頻根據(jù)第一副載波周期的OFDM碼元的頻率軸插入，并根據(jù)第二副載波周期的OFDM碼元的時間軸插入。
6.如權(quán)利要求5所述的接收機，其中，第一副載波周期包括12個副載波，第二副載波周期包括4個副載波。
7.如權(quán)利要求5所述的接收機，其中，頻域均衡器基于通過對在時間軸和頻率軸間具有較短副載波周期的一個軸的擴散導頻的插值估計的信道狀態(tài)，并基于對具有較長副載波周期的另一個軸的擴散導頻的插值估計的信道狀態(tài)進行信道均衡。
8.如權(quán)利要求7所述的接收機，其中，插值是線性插值、零階插值(最近鄰域插值)、線性插值后零階插值、和使用分級延遲濾波器的插值之一。
9.一種時域同步正交頻分復(fù)用(TDS-OFDM)接收機的信道均衡方法，包括(a)同步通過天線接收、下變換到基帶、并從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的OFDM廣播信號；(b)將同步了的OFDM廣播信號分解成包括OFDM碼元的多個信號；(c)對分解的OFDM碼元進行快速傅立葉變換(FFT)；和(d)基于使用插入到OFDM碼元中的擴散導頻估計出的信道狀態(tài)在頻域中進行信道均衡。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，多個信號中的每一個包括保護間隔和OFDM碼元，步驟(a)使用擴散導頻同步。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，多個信號中的每一個包括同步信息、保護間隔、和OFDM碼元，步驟(a)使用同步信息同步。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，同步信息是偽噪聲(PN)序列。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，擴散導頻根據(jù)第一副載波周期的OFDM碼元的頻率軸插入，并根據(jù)第二副載波周期的OFDM碼元的時間軸插入。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，第一副載波周期包括12個副載波，第二副載波周期包括4個副載波。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，步驟(d)基于通過對在時間軸和頻率軸間具有較短載波周期的一個軸的擴散導頻的插值估計的信道狀態(tài)，并基于通過對具有較長副載波周期的另一個軸的擴散導頻的插值估計的信道狀態(tài)進行信道均衡。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，插值是線性插值、零階插值(最近鄰域插值)、線性插值后零階插值、和使用分級延遲濾波器的插值之一。
全文摘要
一種使用擴散導頻進行信道均衡的TDS－OFDM接收機及其信道均衡方法。該TDS－OFDM接收機包括RF RX，將接收到的OFDM廣播信號下變換到基帶；和ADC，將下變換的OFDM廣播信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。該接收機還包括同步單元，將從模擬形式轉(zhuǎn)換到數(shù)字形式的OFDM廣播信號同步；多路分解器，將從同步單元接收到的OFDM廣播信號分解成包括OFDM碼元的多個信號；FFT單元，對OFDM碼元進行FFT變換；和頻域均衡器，基于使用插入到OFDM碼元中的擴散導頻估計出的信道狀態(tài)在頻域中進行信道均衡。從而，在TDS－OFDM系統(tǒng)中通過基于使用擴散導頻估計出的信道狀態(tài)的信道均衡，可以改善接收性能。
文檔編號H04L27/01GK1574825SQ20041004964
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月23日
發(fā)明者鄭晉熙 申請人:三星電子株式會社