專利名稱：Ofdm接收機(jī)及ofdm信號(hào)接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于4妄收正交頻分復(fù)用(OFDM) 4言號(hào)以及解調(diào) OFDM信號(hào)的OFDM 4妄收才幾及OFDM 4言號(hào)4妄收方法。
背景技術(shù)：
4皮稱為正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)的調(diào)制系統(tǒng)被用作地面數(shù) 字廣4番系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)。這種OFDM系統(tǒng)是用于^是供傳輸頻 帶中大量的正交副載波信號(hào)，給各個(gè)副載波信號(hào)的振幅和相位分配 數(shù)據(jù)，以及根據(jù)PSK (相移鍵控)或QAM (正交幅度調(diào)制)數(shù)字 ;也調(diào)制4言號(hào)的系統(tǒng)。OFDM系統(tǒng)具有以下特性由于傳輸頻帶被大量的副載波信號(hào) 分割，所以盡管每一個(gè)副載波信號(hào)的頻帶變窄并且降低了調(diào)制速 度，但總體的發(fā)射速度與過(guò)去調(diào)制系統(tǒng)中的發(fā)射速度相同。OFDM 系統(tǒng)還具有由于并行傳輸大量的副載波信號(hào)，所以降低了符號(hào) (symbol)速度的特性。因此，在OFDM系統(tǒng)中，可以減小相對(duì)于 符號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度的多路的時(shí)間長(zhǎng)度，并且發(fā)射較少受多路干擾的影 響。進(jìn)一步，OFDM系統(tǒng)具有以下特性由于將數(shù)據(jù)非配給多個(gè)副
載波，所以可以通過(guò)在調(diào)制期間使用執(zhí)行傅立葉逆變換的IFFT(快 速傅立葉逆變換)運(yùn)算電路以及在解調(diào)期間使用執(zhí)行傅立葉變換的 FFT (快速傅立葉變換)運(yùn)算電^各來(lái)形成發(fā)射和接收電i 各。由于OFDM系統(tǒng)具有上述4爭(zhēng)性，所以通常3夸OFDM系統(tǒng)應(yīng)用 于凈皮多^各干擾強(qiáng)烈影響的地面凄t字廣4番。當(dāng)?shù)孛鏀?shù)字廣插-使用這種 OFDM系統(tǒng)時(shí)，存在諸如DVB-T(地面凄史字4見(jiàn)頻廣#番)、ISDB-T(地 面集成業(yè)務(wù)數(shù)字廣播)以及ISDB-TSB (集成業(yè)務(wù)數(shù)字廣播-地面聲 音廣才番)的才示準(zhǔn)(例長(zhǎng)口，參見(jiàn)"Receiver for Terrestrial Digital Sound Broadcast-Standard (Desirable Specifications ) ARIB STD-B30 version 1.1"，無(wú)線電工業(yè)和商業(yè)協(xié)會(huì)，2001年5月31日決定，2002年3 月28日》l"i丁，以及"Transmission System for Terrestrial Digital Sound Broadcast ARIB STD-B29 version 1.1"，無(wú)線電工業(yè)和商業(yè)十辦會(huì)， 2001年5月31日決定，2002年3月28日》!^丁 )。通過(guò)被稱為OFDM符號(hào)的符號(hào)單位傳輸OFDM系統(tǒng)中的發(fā)射 信號(hào)。這種OFDM符號(hào)包括有效符號(hào)和保護(hù)間隔，其中，有效符號(hào) 是在發(fā)射期間執(zhí)行IFFT的信號(hào)周期，以及在保護(hù)間隔中，直接復(fù) 制該有效符號(hào)后半部分的波形。在OFDM符號(hào)的前半部分中^l置該 保護(hù)間隔。在OFDM系統(tǒng)中，i殳置這種4呆護(hù)間隔以改善多3各抗性。 集中多個(gè)OFDM符號(hào)以形成一個(gè)OFDM傳輸幀。例如，在ISDB-T 標(biāo)準(zhǔn)中，通過(guò)204個(gè)OFDM符號(hào)形成10個(gè)OFDM傳輸幀。以這種 OFDM傳輸幀單位作為基準(zhǔn)i殳定導(dǎo)頻信號(hào)的插入位置。在QAM系統(tǒng)的調(diào)制:帔用作每個(gè)副載波的調(diào)制系統(tǒng)的OFDM系 統(tǒng)中，由于傳輸期間多路等的影響，振幅和相位特性對(duì)于每個(gè)副載 波信號(hào)是不同的。因此，在接收側(cè)，需要均衡接收信號(hào)以使對(duì)于每 個(gè)副載波的振幅和相位相等。在OFDM系統(tǒng)中，在發(fā)射側(cè)，在傳輸 信號(hào)的傳輸符號(hào)中離散地插入預(yù)定振幅和預(yù)定相位的導(dǎo)頻信號(hào)。在
接收側(cè)，使用導(dǎo)頻信號(hào)的振幅和相位計(jì)算信道的頻率特性，并且根 據(jù)計(jì)算的信道特性均衡接收信號(hào)。用于計(jì)算信道特性的導(dǎo)頻信號(hào)被稱作離散導(dǎo)頻(SP)信號(hào)
發(fā)明內(nèi)容
作為在OFDM 4妄收才幾中估計(jì)時(shí)間方向信道的方法，眾所周知 使用平均型估計(jì)器估計(jì)時(shí)間方向信道的方法、使用內(nèi)插型估計(jì)器估 計(jì)時(shí)間方向信道的方法、以及<吏用預(yù)測(cè)型估計(jì)器估計(jì)時(shí)間方向信道 的方法。所有方法在其特性上都具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。預(yù)測(cè)型估計(jì)器可 以準(zhǔn)確地為沒(méi)有時(shí)間波動(dòng)的靜態(tài)信道以及時(shí)間波動(dòng)是周期性的信 道估計(jì)信道。然而，預(yù)測(cè)型估計(jì)器在預(yù)測(cè)上較弱，并且可能不能為 如典型城市已知的隨才幾波動(dòng)的信道正確地估計(jì)信道。另一方面，內(nèi) 插型估計(jì)器比預(yù)測(cè)型估計(jì)器更卓越，內(nèi)插型估計(jì)器甚至在隨機(jī)波動(dòng) 的信道中可以估計(jì)沒(méi)有非常大誤差的信道。然而，當(dāng)它試圖在靜態(tài) 信道或周期性波動(dòng)的信道中獲得等同于預(yù)測(cè)型估計(jì)器的性能時(shí)，需 要大量的抽頭，因此，還需要保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。當(dāng)信道中的波動(dòng) 是非常緩和時(shí)，平均型估計(jì)器獲得較好的性能，但是當(dāng)波動(dòng)較大時(shí)， 平均型估計(jì)器可能不能跟隨波動(dòng)。
因此，需要提供OFDM 4妄收才幾及OFDM信號(hào)4妄收方法，無(wú)論 信道是否是靜態(tài)的、信道中的時(shí)間波動(dòng)是否是周期性的、或者信道 中的時(shí)間波動(dòng)是否是隨機(jī)的，都可以在不顯著增加電路規(guī)模的情況 下接收OFDM信號(hào)。乂人此得到的其它目的和特定優(yōu)點(diǎn)將在實(shí)施例的下列解釋中變 得更加顯而易見(jiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了在不顯著增加電路規(guī)模的情況下獲 得高性能，而不論信道是否是靜態(tài)的、信道中的時(shí)間波動(dòng)是否是周 期性的、或者信道中的時(shí)間波動(dòng)是否是隨機(jī)的，切換使用平均型估 計(jì)器、內(nèi)插型估計(jì)器、預(yù)測(cè)型估計(jì)器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種OFDM接收機(jī)，包括 OFDM信號(hào)接收裝置，用于接收正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)；信 道特性估計(jì)裝置，用于使用由OFDM信號(hào)接收裝置接收的OFDM 信號(hào)中的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)信道特性；以及傳輸失真補(bǔ)償裝置，用于基 于由信道特性估計(jì)裝置估計(jì)的信道特性對(duì)由OFDM信號(hào)接收裝置 接收的OFDM信號(hào)施加用于補(bǔ)償傳輸失真的處理。信道特性估計(jì)裝 置包括多種類型的時(shí)間方向信道估計(jì)裝置，用于信道特性的估計(jì)； 以及切換控制裝置，用于根據(jù)信道狀態(tài)切換這些估計(jì)裝置。才艮據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種OFDM信號(hào)4妄收方 法接收正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)；使用所接收的OFDM信號(hào) 中的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)信道特性；以及基于估計(jì)的信道特性對(duì)所接收的 OFDM信號(hào)施加用于補(bǔ)償傳輸失真的處理，該OFDM信號(hào)接收方 法包括估計(jì)所接收的OFDM信號(hào)的多普勒頻譜；以及根據(jù)估計(jì)的 多普勒頻譜，切換用于估計(jì)信道特性的多種類型的時(shí)間方向信道估 計(jì)裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)信道是靜態(tài)的或信道中的時(shí)間波動(dòng)是 周期性的時(shí)，使用預(yù)測(cè)型估計(jì)器。當(dāng)信道中的時(shí)間波動(dòng)是隨^L的時(shí)， 可以將預(yù)測(cè)型估計(jì)器切換為內(nèi)插型估計(jì)器來(lái)估計(jì)時(shí)間方向信道。換 句話說(shuō)，可以根據(jù)信道的狀態(tài)選擇適當(dāng)?shù)墓烙?jì)方法并在所有信道中 獲得卓越的接收性能。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的OFDM接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是用于解釋OFDM信號(hào)的傳輸符號(hào)的示圖； 圖3是用于解釋OFDM信號(hào)中的SP信號(hào)配置圖案的示圖； 圖4是示出OFDM接收機(jī)中的導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器的結(jié)構(gòu)框圖；圖5A和圖5B是用于解釋在導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器中估計(jì)時(shí)間 方向信道的平均型方法的示圖；圖6A和圖6B是用于解釋在導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器中估計(jì)時(shí)間 方向信道的內(nèi)插型方法的示圖；圖7A至圖7C是示意性示出多普勒頻譜實(shí)例的示圖；圖8是用于解釋在導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器中通過(guò)估計(jì)時(shí)間方向信 道估計(jì)的副載波信號(hào)的示圖；圖9是用于解釋在OFDM 4妄收4幾中通過(guò)頻率方向信道估計(jì)器 估計(jì)的副載波信號(hào)的示圖；圖IO是示出OFDM接收機(jī)中的導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器的另一結(jié) 構(gòu)實(shí)例的沖匡圖；圖IIA和圖IIB是用于解釋在導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器中估計(jì)時(shí)間 方向 <言道的予貞觀'J型方法的示圖；圖12是示出OFDM接收機(jī)中的導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器的又一結(jié) 構(gòu)實(shí)例的沖匡圖；圖13是示出導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器中的波動(dòng)類型判定裝置的結(jié) 構(gòu)實(shí)例的才匡圖；圖14是示出波動(dòng)類型判定裝置中的判定裝置操作的流程圖；圖15A至圖15C是示意性示出在沒(méi)有波動(dòng)時(shí)的多普勒頻i普形 狀的判定狀態(tài)的示圖；圖16A至圖16C是示意性示出在波動(dòng)為周期性時(shí)的多普勒頻 譜形狀的判定狀態(tài)的示圖；以及圖17A至圖17C是示意性示出在波動(dòng)是隨才幾時(shí)的多普勒頻譜 形狀的判定狀態(tài)的示圖。
具體實(shí)施方式
下面，將參照附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的實(shí)施例。不用說(shuō)，本發(fā)明 并不限于下面描述的實(shí)施例，并且在不背離本發(fā)明精神的條件下可 以任意進(jìn)行修改。例如，^夸本發(fā)明應(yīng)用于具有圖1所示結(jié)構(gòu)的OFDM接收機(jī)IO。OFDM接收4幾10包括天線11、調(diào)諧器12、帶通濾波器(BPF ) 13、 A/D轉(zhuǎn)換器14、凄t字正交解調(diào)器15、 FFT運(yùn)算電路16、導(dǎo)頻 使用信道估計(jì)器17、信道失真補(bǔ)償器18、誤差校正電路19、傳輸 參數(shù)解碼器20、延遲剖面(profile )估計(jì)器21、以及窗口 (window) 再生器22。
,人廣4番站傳送的凄t字廣4番的廣4番波由OFDM 4妄收才幾10的天線 11接收并提供給調(diào)諧器12作為RF信號(hào)。調(diào)諧器12包^舌乘法電^各121和本積4展蕩器122。調(diào)諧器12將 通過(guò)天線11接收的RF信號(hào)頻率轉(zhuǎn)換為IF信號(hào)。由調(diào)諧器12獲得 的IF信號(hào)由帶通濾波器(BPF ) 13進(jìn)行濾波，然后被A/D轉(zhuǎn)換器 14數(shù)字化并提供給數(shù)字正交解調(diào)器15。數(shù)字正交解調(diào)器15使用預(yù)定頻率(載波頻率)的載波信號(hào)正 交解調(diào)被數(shù)字化的IF信號(hào)，并輸出基帶的OFDM信號(hào)。從數(shù)字正 交解調(diào)器15輸出的基帶OFDM信號(hào)是經(jīng)受FFT運(yùn)算前在所謂時(shí)域 中的信號(hào)。因此，數(shù)字正交解調(diào)之后以及在FFT運(yùn)算之前的基帶信 號(hào)在下文中^皮稱作OFDM時(shí)i或4言號(hào)。作為正交解調(diào)的結(jié)果，該 OFDM時(shí)域信號(hào)變?yōu)榘▽?shí)軸分量(I信道信號(hào))和虛軸分量(Q 信道信號(hào))的復(fù)信號(hào)。將由數(shù)字正交解調(diào)器15輸出的OFDM時(shí)域 信號(hào)提供給FFT運(yùn)算電路16、窗口再生器22、以及延遲剖面估計(jì) 器21。FFT運(yùn)算電^各16對(duì)OFDM時(shí)域信號(hào)施加FFT運(yùn)算，4是取在每 個(gè)副載波中正交調(diào)制的數(shù)據(jù)，并輸出該數(shù)據(jù)。從FFT運(yùn)算電路16 中輸出的信號(hào)是經(jīng)受FFT運(yùn)算之后在所謂頻域中的信號(hào)。因此，F(xiàn)FT 運(yùn)算之后的信號(hào)^皮稱作OFDM頻域信號(hào)。FFT運(yùn)算電路16從一個(gè)OFDM符號(hào)中提取有效符號(hào)長(zhǎng)度范圍 中的信號(hào)，即，從一個(gè)OFDM符號(hào)中排除保護(hù)間隔的范圍，并對(duì)提 取的OFDM時(shí)域信號(hào)施加FFT運(yùn)算。具體地，如圖2所示，開(kāi)始 運(yùn)算操作的位置是從OFDM符號(hào)的邊界(圖2中的A位置)到保 護(hù)間隔的末端位置(圖2中的B位置)的任意位置。該運(yùn)算才喿作范 圍4皮稱作FFT窗口 。
通過(guò)稱為OFDM符號(hào)的符號(hào)單位傳豐lr OFDM系統(tǒng)中的發(fā)射信 號(hào)。該OFDM符號(hào)包括有效符號(hào)和保護(hù)間隔，其中，有效符號(hào)是在 發(fā)射期間執(zhí)行IFFT的信號(hào)周期，以及在保護(hù)間隔中，直接復(fù)制該 有效符號(hào)后半部分的波形。在OFDM符號(hào)的前半部分中設(shè)置該保護(hù) 間隔。在OFDM系統(tǒng)中，設(shè)置這種保護(hù)間隔以改善多路抗性。集中 多個(gè)OFDM符號(hào)以形成一個(gè)OFDM傳輸幀。例如，在ISDB-T標(biāo) 準(zhǔn)中，通過(guò)204個(gè)OFDM符號(hào)形成10個(gè)OFDM傳輸幀。以這種 OFDM傳輸幀單位作為基準(zhǔn)設(shè)定導(dǎo)頻信號(hào)的插入位置。在QAM系統(tǒng)的調(diào)制被用作每個(gè)副載波的調(diào)制系統(tǒng)的OFDM系 統(tǒng)中，由于傳輸期間多路等的影響，振幅和相位特性對(duì)于每個(gè)副載 波信號(hào)是不同的。因此，在接收側(cè)，需要均衡接收信號(hào)以使對(duì)于每 個(gè)副載波的振幅和相位相等。在OFDM系統(tǒng)中，在發(fā)射側(cè)，在傳輸 信號(hào)的傳輸符號(hào)中離散地插入預(yù)定振幅和預(yù)定相位的導(dǎo)頻信號(hào)。在 接收側(cè)，使用導(dǎo)頻信號(hào)的振幅和相位計(jì)算信道的頻率特性，并且才艮 據(jù)計(jì)算的信道特性均衡^妄收信號(hào)。用于計(jì)算信道特性的導(dǎo)頻信號(hào)被稱作離散導(dǎo)頻(SP)信號(hào)。在 圖3中示出了在DVB-T標(biāo)準(zhǔn)和ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)中采用的SP 4言號(hào)的 OFDM符號(hào)中的配置圖案。在OFDM接收機(jī)10中，通過(guò)窗口再生器22 #1行該FFT窗口 位置的指定。作為窗口再生器22,例如，4吏用用于利用OFDM時(shí) 域信號(hào)#4居保護(hù)間隔周期的相關(guān)值的4企測(cè)#1行窗口再生的裝置以 及用于使用延遲剖面估計(jì)器21估計(jì)信道的延遲剖面并執(zhí)行窗口再 生的裝置。導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17提取在由FFT運(yùn)算電路16計(jì)算的 OFDM頻域信號(hào)中插入的SP信號(hào)并估計(jì)配置SP信號(hào)的副載波的信 道特性。 例如，在圖4所示的導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17A中，OFDM接收 機(jī)IO中的導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17包括SP信號(hào)提取電路171、平均 型時(shí)間方向信道估計(jì)器172、內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173、選 擇器174、多普勒頻譜估計(jì)器175、以及最大多普勒頻率判定電路 176。在導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17A中，將OFDM頻域信號(hào)^是供給SP 信號(hào)提取電路171和多普勒頻譜估計(jì)器175。SP信號(hào)提取電路171僅提取在圖3所示位置中插入的SP信號(hào)， 并去除導(dǎo)頻信號(hào)的調(diào)制分量以計(jì)算SP位置中的信道特性。將由SP 信號(hào)提取電路171計(jì)算的SP位置中的信道特性提供給平均型時(shí)間 方向信道估計(jì)器172和內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173。平均型時(shí)間方向信道估計(jì)器172包括具有如圖5A所示結(jié)構(gòu)的 初級(jí)IIR濾波器。如圖5B所示，平均型時(shí)間方向信道估計(jì)器172 將由SP信號(hào)提取電路171估計(jì)的SP位置中的信道估計(jì)值求平均。 在時(shí)間方向上相鄰的SP信號(hào)期間重復(fù)4吏用IIRI命出。內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173包括具有如圖6A所示結(jié)構(gòu)的 線性內(nèi)插電3各。內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173在時(shí)間方向上內(nèi)插 由SP信號(hào)4是取電路171估計(jì)的SP4立置中的信道估計(jì)值，以在如圖 6B所示的三個(gè)符號(hào)期間估計(jì)信道。多普勒頻譜估計(jì)器175從OFDM頻域信號(hào)中估計(jì)多普勒頻語(yǔ)。 最大多普勒頻率判定電路176從由多普勒頻譜估計(jì)器175估計(jì)的多 普勒頻譜中計(jì)算最大多普勒頻率。在圖7A至圖7C中示出了對(duì)應(yīng)于信道中波動(dòng)的多普勒頻i普。 當(dāng)沒(méi)有波動(dòng)或波動(dòng)非常緩和時(shí)，如圖7A所示，頻譜是集中于O[Hz]
的線't生頻i普。當(dāng)波動(dòng)是周期'性的時(shí)，由于可以通過(guò)添力。幾個(gè)正弦波近4以波動(dòng)，所以可由幾個(gè)線性光i普表示多普勒頻-潛。在圖7B中示 出了由兩個(gè)線性光i普表示的多普勒頻i普的狀態(tài)。當(dāng)波動(dòng)隨才幾時(shí)，如 圖7C所示，頻譜展開(kāi)并示出了眾所周知的豎井型頻譜。OFDM 4妄收才幾10中的導(dǎo)頻4吏用信道估計(jì)器17A /人OFDM頻域 信號(hào)中計(jì)算圖7A至圖7C所示的多普勒頻譜，并從頻譜形狀和最大 多普勒頻率中選^^估計(jì)時(shí)間方向信道的最佳方法，以執(zhí)行對(duì)應(yīng)于信 道中波動(dòng)的時(shí)間方向信道的估計(jì)。選擇器174根據(jù)從最大多普勒頻率判定電路176輸出的最大多 普勒頻率切換平均型時(shí)間方向信道估計(jì)器172和內(nèi)插型時(shí)間方向信 道估計(jì)器173的輸出。當(dāng)最大多普勒頻率非常小時(shí)，選擇器174選 擇執(zhí)行時(shí)間方向信道的平均型估計(jì)的平均型時(shí)間方向信道估計(jì)器 172。當(dāng)存在波動(dòng)時(shí)，選擇器174選擇執(zhí)行時(shí)間方向信道的內(nèi)插型 估計(jì)的內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173。因此，在信道中的時(shí)間波 動(dòng)較慢以及信道中的時(shí)間波動(dòng)較快的兩種情況下，都可以執(zhí)行高性 能的信道估計(jì)，并且如圖8所示，為所有OFDM符號(hào)在頻率方向上 的每三個(gè)副載波估計(jì)信道特性。信道失真補(bǔ)償器18包括補(bǔ)償器181和頻率方向信道估計(jì)器182。在信道失真補(bǔ)償器18中，頻率方向信道估計(jì)器182使通過(guò)導(dǎo) 頻使用信道估計(jì)器17A為每三個(gè)副載波計(jì)算的信道特性在頻率方 向上經(jīng)受處理，以計(jì)算如圖9所示OFDM符號(hào)中所有副載波的信道 特性。結(jié)果，可以為OFDM符號(hào)的所有副載波估計(jì)信道特性。補(bǔ)償 器181使用由頻率方向信道估計(jì)器182提供的所有副載波的信道特 性從由FFT運(yùn)算電^各16計(jì)算的OFDM頻域信號(hào)中去除歸因于信道 的失真。 傳輸參數(shù)解碼器20通過(guò)對(duì)插入傳輸參數(shù)信息的副載波進(jìn)行解 碼來(lái)從OFDM頻域信號(hào)中提取傳輸參數(shù)信息，并將傳輸參數(shù)信息提 供纟會(huì)誤差才交正電i 各19。誤差校正電路19根據(jù)由傳輸參數(shù)解碼器20提供的傳輸參數(shù)信 息對(duì)OFDM頻域信號(hào)(通過(guò)信道失真補(bǔ)償器18從中去除信道失真) 施加去交錯(cuò)處理。誤差校正電路19輸出OFDM頻域信號(hào)作為通過(guò) 收縮i爭(zhēng)碼(depuncture)、 Viterbi、擴(kuò)散信號(hào)去除、以及RS解碼的解碼凄t據(jù)。延遲剖面估計(jì)器21計(jì)算信道的脈沖響應(yīng)并將脈沖響應(yīng)提供給 窗口再生器22。作為延遲剖面估計(jì)的方法，例如，采用4吏用匹配濾 波器(使用OFDM時(shí)域信號(hào)將保護(hù)間隔周期i殳定為抽頭系數(shù))的方 法以及通過(guò)使由導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17提供的信道特性經(jīng)受IFFT 來(lái)計(jì)算延遲剖面的方法。作為導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17，代替通過(guò)選擇器174切換平均型 時(shí)間方向信道估計(jì)器172和內(nèi)插型時(shí)間方向4言道估計(jì)器173的導(dǎo)頻 使用信道估計(jì)器17A,還可以采用具有圖10所示結(jié)構(gòu)的導(dǎo)頻使用 信道估計(jì)器17B或具有圖12所示結(jié)構(gòu)的導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17C。圖10所示的導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17B包括SP信號(hào)提取電路 171、內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173、預(yù)測(cè)型時(shí)間方向信道估計(jì)器177、 選擇器174、多普勒頻譜估計(jì)器175、以及波動(dòng)類型判定裝皇178。在導(dǎo)頻4吏用信道估計(jì)器17B中，將OFDM頻域信號(hào)沖是供^合SP 信號(hào)提取電路171和多普勒頻譜估計(jì)器175。 SP信號(hào)提取電路171 <又4是取在圖3所示位置中插入的SP信號(hào)并去除導(dǎo)頻信號(hào)的調(diào)制分 量以計(jì)算SP位置中的信道特性。將由SP信號(hào)提取電路171計(jì)算的 SP位置中的信道特性提供給內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173和預(yù) 測(cè)型時(shí)間方向^f言道估計(jì)器177。內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173包括真有圖6A所示結(jié)構(gòu)的可 變系凄tFIR濾波器。內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173在時(shí)間方向上 內(nèi)插由SP信號(hào)提取電路171估計(jì)的SP位置中的信道估計(jì)值，以在 如圖6B所示的三個(gè)符號(hào)期間估計(jì)信道。預(yù)測(cè)型時(shí)間方向信道估計(jì)器177包括具有例如圖11A所示結(jié)構(gòu) 的初級(jí)IIR濾波器。如圖11B所示，預(yù)測(cè)型時(shí)間方向信道估計(jì)器177 將由SP信號(hào)提取電路171估計(jì)的SP位置中的信道估計(jì)值作為輸入 來(lái)預(yù)測(cè)下一個(gè)SP位置中的信道。直到輸入下一個(gè)SP信號(hào)，預(yù)測(cè)型 時(shí)間方向信道估計(jì)器177內(nèi)插預(yù)測(cè)值以生成估計(jì)值。作為更新濾波 器系數(shù)的方法，存在使用最小均方(LMS)算法等的方法。多普勒頻譜估計(jì)器175從OFDM頻域信號(hào)中估計(jì)多普勒頻譜。 波動(dòng)類型判定裝置178判定由多普勒頻譜估計(jì)器175估計(jì)的多普勒頻-潛的形狀。選擇器174根據(jù)波動(dòng)類型判定裝置178的判定輸出切換平均型 時(shí)間方向信道估計(jì)器172和預(yù)測(cè)型時(shí)間方向信道估計(jì)器177的輸 出。當(dāng)信道中的波動(dòng)為線性頻i普時(shí)，選擇器174選擇才丸4亍時(shí)間方向 信道的預(yù)測(cè)型估計(jì)的預(yù)測(cè)型時(shí)間方向信道估計(jì)器177。當(dāng)波動(dòng)是隨 機(jī)的，即，頻譜擴(kuò)展時(shí)，選擇器174選擇執(zhí)行時(shí)間方向信道的內(nèi)插 型估計(jì)的內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173。因此，在信道中的時(shí)間 波動(dòng)是周期性的(包括沒(méi)有波動(dòng)的情況)以及信道波動(dòng)隨機(jī)的兩種 情況下，可以執(zhí)行高性能的信道估計(jì)，并且如圖8所示，為所有 OFDM符號(hào)在頻率方向上的每三個(gè)副載波估計(jì)信道特性。圖12中所示的導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17C包括SP信號(hào)提取電路 171、平均型時(shí)間方向信道估計(jì)器172、內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173、預(yù)測(cè)型時(shí)間方向信道估計(jì)器177、選4奪器174、多普勒頻_潛估 計(jì)器175、最大多普勒頻率判定電路176、以及波動(dòng)類型判定裝置 178。通過(guò)結(jié)合圖4中所示的導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17A和圖10中所 示的導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17B獲得導(dǎo)頻使用信道估計(jì)器17C。在導(dǎo) 頻使用信道估計(jì)器17C中，多普勒頻譜估計(jì)器175從OFDM頻域 信號(hào)中估計(jì)多普勒頻譜。最大多普勒頻率判定電路176計(jì)算最大多 普勒頻率。當(dāng)該最大多普勒頻率較小時(shí)，選擇估計(jì)時(shí)間方向信道的 平均型方法。當(dāng)波動(dòng)較大時(shí)，波動(dòng)類型判定裝置178判定波動(dòng)是周 期性波動(dòng)或隨才幾波動(dòng)。當(dāng)波動(dòng)是周期性波動(dòng)時(shí)，選擇估計(jì)時(shí)間方向 信道的預(yù)測(cè)型方法。當(dāng)波動(dòng)是隨才幾波動(dòng)時(shí)，選擇估計(jì)時(shí)間方向信道 的內(nèi)插型方法。這使得可以根據(jù)信道中波動(dòng)的存在或不存在以及波 動(dòng)類型選擇適當(dāng)?shù)墓烙?jì)方法并執(zhí)行高性能的信道估計(jì)。例如，如圖13所示，波動(dòng)類型判定裝置178包^^中心削減 (center clip)電^各1781、正最大多普勒4叟索裝置1782、負(fù)最大多 普勒搜索裝置1783、 fd區(qū)間0計(jì)數(shù)電路1784、以及判定裝置1785。在波動(dòng)類型判定裝置178中，首先，為了去除噪聲分量，中心 削減電路1781對(duì)頻語(yǔ)施加中心削減處理。中心削減電3各1781從頻 i普中減去閾值，并強(qiáng)制以O(shè)替代負(fù)部分以執(zhí)行中心削減處理。將經(jīng) 受中心削減處理的頻譜提供給正最大多普勒搜索裝置1782、負(fù)最大 多普勒搜索裝置1783、以及fd區(qū)間0計(jì)數(shù)電路1784。正最大多普 勒搜索裝置1782搜索非零值的最大正指數(shù)(index )。負(fù)最大多普勒 搜索裝置1783搜索非零值的負(fù)最大指數(shù)。fd區(qū)間0計(jì)數(shù)電路1784 計(jì)數(shù)正最大多普勒指數(shù)和負(fù)最大多普勒指數(shù)之間的0指數(shù)。判定裝置1785才艮據(jù)圖14中流程圖所示的過(guò)程判定頻i普形狀。首先，判定裝置1785從正最大指數(shù)中減去負(fù)最大指數(shù)，以計(jì) 算多普勒擴(kuò)展(下文稱作"Fds")(步驟SI )。判定裝置1785判定在步驟SI中計(jì)算的多普勒擴(kuò)展(Fds)是 否小于閾值(步驟S2)。當(dāng)步驟S2中的判定結(jié)果為真時(shí)，即，F(xiàn)ds小于閾值，判定裝置 1785判定信道是沒(méi)有波動(dòng)的信道(步驟S4 )，并結(jié)束用于判定頻譜 形狀的處理。在圖15A至圖15C中示出當(dāng)沒(méi)有波動(dòng)時(shí)多普勒頻i普的形狀的 判定狀態(tài)。如圖15A所示，中心削減電^各1781對(duì)由多普勒頻i普估計(jì)器175 計(jì)算的多普勒頻譜施加中心削減處理，以獲得如圖15B所示的從其 中去除了噪聲的多普勒頻-潛。如圖15C所示，當(dāng)多普勒頻i普的多普 勒擴(kuò)展(Fds)小于閾值時(shí)，判定裝置1785判定信道是沒(méi)有波動(dòng)的信道。當(dāng)在步驟S2中的判定結(jié)果為假時(shí)，即，F(xiàn)ds等于或大于閾值， 判定裝置1785判定波動(dòng)是周期性波動(dòng)還是隨機(jī)波動(dòng)(步驟S3 )?？苫谠诙嗥绽諗U(kuò)展中0區(qū)間的比率執(zhí)行步驟S3中的判定處 理。當(dāng)由fd區(qū)間0計(jì)數(shù)電^各1784提供的0的個(gè)數(shù)(下文稱作nzero ) 大于Fds"宿放比例(scaling)(即，0.9)時(shí)(步驟S3:真)，判定 裝置1785認(rèn)為波動(dòng)為周期性波動(dòng)(步驟S5)。當(dāng)0的個(gè)數(shù)不大于 Fds"宿放比例時(shí)(步驟S3:假)，判定裝置1785認(rèn)為波動(dòng)為隨機(jī)波 動(dòng)(步驟S6 ),并結(jié)束用于判定頻譜形狀的處理。在圖16A至圖16C中示出當(dāng)波動(dòng)為是周期性時(shí)多普勒頻語(yǔ)的 形狀的判定狀態(tài)。如圖16A所示，中心削減電路1781對(duì)由多普勒頻i普估計(jì)器175 計(jì)算的多普勒頻譜施加中心削減處理，以獲得如圖16B所示的從其 中去除了噪聲的多普勒頻譜。如圖16C所示，當(dāng)正最大多普勒指數(shù) 和負(fù)最大多普勒指凄史之間的0指凄t的個(gè)數(shù)大于Fds"宿i文比例時(shí)，判 定裝置1785判定信道是周期性波動(dòng)的信道。在圖17A至圖17C中示出當(dāng)波動(dòng)為是隨才幾時(shí)多普勒頻"i普的形 狀的判定狀態(tài)。如圖17A所示，中心削減電路1781對(duì)由多普勒頻-潛估計(jì)器175 計(jì)算的多普勒頻譜施加中心削減處理，以獲得如圖17B所示的從其 中去除了噪聲的多普勒頻譜。如圖16C所示，當(dāng)正最大多普勒指數(shù) 和負(fù)最大多普勒指數(shù)之間的0指數(shù)的個(gè)數(shù)等于或小于Fds^宿放比例 時(shí)，判定裝置1785判定信道是隨機(jī)波動(dòng)的信道。在#4居該實(shí)施例的OFDM接收才幾10中，才艮據(jù)波動(dòng)類型判定裝 置178的輸出，選擇器174在信道為靜態(tài)時(shí)選擇平均型時(shí)間方向信 道估計(jì)器172、在周期性時(shí)間波動(dòng)的情況下選擇預(yù)測(cè)型時(shí)間方向信 道估計(jì)器177、以及在隨才幾性時(shí)間波動(dòng)的情況下選擇內(nèi)插型時(shí)間方 向信道估計(jì)器173。如上描述，選擇器174根據(jù)波動(dòng)類型判定裝置178的輸出選擇 性地切換平均型時(shí)間方向信道估計(jì)器172、預(yù)測(cè)型時(shí)間方向信道估 計(jì)器177、以及內(nèi)插型時(shí)間方向信道估計(jì)器173中的任意一個(gè)。因 此，可以根據(jù)信道狀態(tài)選擇適當(dāng)?shù)墓烙?jì)方法，而不增加電路規(guī)模， 并在所有信道中獲得卓越的接收性能。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，才艮據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以 有多種修改、組合、再組合和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求 或等同物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種OFDM 4妾收沖幾，包4舌OFDM信號(hào)接收裝置，用于接收正交頻分復(fù)用(OFDM) 信號(hào)；信道特性估計(jì)裝置，用于使用由所述OFDM信號(hào)接收裝 置接收的所述OFDM信號(hào)中的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)信道特性；以及傳輸失真補(bǔ)償裝置，用于基于由所述信道特性估計(jì)裝置 估計(jì)的所述信道特性，對(duì)由所述OFDM信號(hào)接收裝置接收的 所述OFDM信號(hào)施加用于補(bǔ)償傳輸失真的處理，其中，所述信道特性估計(jì)裝置包括多種類型的時(shí)間方向信道估計(jì)裝置，用于估計(jì)信道 特性；以及切換控制裝置，用于根據(jù)信道狀態(tài)切換這些估計(jì)裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM接收機(jī)，其中，所述切換控制 裝置包括多普勒頻語(yǔ)估計(jì)裝置，用于為由所述OFDM信號(hào)接 收裝置4妄收的所述OFDM信號(hào)估計(jì)多普勒頻-潛，所述切換控 制裝置根據(jù)由所述多普勒頻譜估計(jì)裝置估計(jì)的所述多普勒頻 譜切換用于估計(jì)信道特性的所述多種類型的時(shí)間方向信道估 計(jì)裝置。
3. 才艮據(jù)4又利要求2所述的OFDM^妄收才幾，其中，所述切換控制 裝置包括最大多普勒頻率判定裝置，用于根據(jù)由所述多普勒頻 譜估計(jì)裝置估計(jì)的所述多普勒頻譜計(jì)算最大多普勒頻率，并根 據(jù)所述最大多普勒頻率切換所述多種類型的時(shí)間方向信道估 計(jì)裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的OFDM接收機(jī)，其中，所述切換控制 裝置包括波動(dòng)類型判定裝置，用于判定由所述多普勒頻i普估計(jì) 裝置估計(jì)的所述多普勒頻譜的形狀，并根據(jù)所述多普勒頻譜的 形狀切換所述多種類型的時(shí)間方向信道估計(jì)裝置。
5. 才艮才居4又利要求4所述的OFDM4妄收才幾，其中，所述波動(dòng)類型 判定裝置根據(jù)由所述多普勒頻譜估計(jì)裝置估計(jì)的所述多普勒 頻譜的形狀判定信道波動(dòng)是周期性波動(dòng)還是隨機(jī)波動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的OFDM接收機(jī)，其中，所述波動(dòng)類型 判定裝置包括中心削減裝置，用于對(duì)由所述多普勒頻譜估計(jì)裝置估計(jì) 的所述多普勒頻譜施加中心削減處理；正最大多普勒搜索裝置，用于為由所述中心削減裝置施 加了所述中心削減處理的所述多普勒頻譜搜索非零值的最大 正指數(shù)；負(fù)最大多普勒搜索裝置，用于搜索非零值的負(fù)最大指數(shù)；計(jì)凄t裝置，用于為由所述中心削減裝置施加了所述中心 削減處理的所述多普勒頻譜進(jìn)行由所述正最大多普勒搜索裝 置檢測(cè)的所述正最大多普勒指數(shù)和由所述負(fù)最大多普勒搜索 裝置檢測(cè)的所述負(fù)最大多普勒指數(shù)之間的0值的指數(shù)的計(jì)數(shù)；判定裝置，用于從由所述正最大多普勒搜索裝置檢測(cè)的 所述正最大多普勒指數(shù)中減去由所述負(fù)最大多普勒搜索裝置 檢測(cè)的所述負(fù)最大多普勒指數(shù)，以計(jì)算多普勒擴(kuò)展，當(dāng)算出的 多普勒擴(kuò)展小于閾值時(shí)，判定信道是沒(méi)有波動(dòng)的信道，當(dāng)所述多普勒擴(kuò)展等于或大于所述閾值時(shí)，在所述多普勒擴(kuò)展中的0值區(qū)間大于閾值時(shí)判定所述信道波動(dòng)是周期性波動(dòng)，以及在所 述區(qū)間不大于所述閾值時(shí)判定所述信道波動(dòng)是隨機(jī)波動(dòng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的OFDM接收機(jī)，其中，所述切換控制 裝置包括最大多普勒頻率判定裝置，用于根據(jù)由所述多普勒頻譜 估計(jì)裝置估計(jì)的所述多普勒頻i普計(jì)算最大多普勒頻率，并根據(jù) 所述最大多普勒頻率切換所述多種類型的時(shí)間方向信道估計(jì) 裝置；以及波動(dòng)類型判定裝置，用于判定由所述多普勒頻譜估計(jì)裝 置估計(jì)的所述多普勒頻i普的形狀，并才艮據(jù)所述多普勒頻-潛的形 狀切換所述多種類型的時(shí)間方向信道估計(jì)裝置。
8. —種OFDM信號(hào)接收方法，接收正交頻分復(fù)用(OFDM)信 號(hào)，使用所接收的OFDM信號(hào)中的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)信道特性， 以及基于所估計(jì)的信道特性對(duì)所接收的OFDM信號(hào)施加用于 補(bǔ)償傳輸失真的處理，所述OFDM信號(hào)接收方法包括以下步 驟為所接收的OFDM信號(hào)估計(jì)多普勒頻譜；以及才艮據(jù)估計(jì)的多普勒頻鐠，切換用于估計(jì)信道特性的多種 類型的時(shí)間方向信道估計(jì)裝置。X
9. 一種OFDM才妄收才幾，包4舌OFDM信號(hào)接收單元，接收正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)；信道特性估計(jì)單元，用于^f吏用由所述OFDM信號(hào)4妄收單 元4妻收的所述OFDM信號(hào)中的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)信道特性；以及傳輸失真補(bǔ)償單元，用于基于由所述信道特性估計(jì)單元 估計(jì)的所述信道特性，對(duì)由所述OFDM信號(hào)4妄收單元接收的 所述OFDM信號(hào)施加用于補(bǔ)償傳輸失真的處理，其中，所述信道特性估計(jì)單元包括多種類型的時(shí)間方向信道估計(jì)單元，用于估計(jì)信道 凈爭(zhēng)寸生；以及切換控制單元，用于根據(jù)信道狀態(tài)切換這些估計(jì)單元。
全文摘要
一種OFDM接收機(jī)，包括OFDM信號(hào)接收裝置，用于接收正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)；信道特性估計(jì)裝置，用于使用由OFDM信號(hào)接收裝置接收的OFDM信號(hào)中的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)信道特性；以及傳輸失真補(bǔ)償裝置，用于基于由信道特性估計(jì)裝置估計(jì)的信道特性對(duì)由OFDM信號(hào)接收裝置接收的OFDM信號(hào)施加用于補(bǔ)償傳輸失真的處理。信道特性估計(jì)裝置包括多種類型的時(shí)間方向信道估計(jì)裝置，用于信道特性的估計(jì)；以及切換控制裝置，用于根據(jù)信道狀態(tài)切換這些估計(jì)裝置。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101146083SQ20071015460
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者川內(nèi)豪紀(jì), 服部雅之 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社