專利名稱：改進(jìn)接收性能的正交頻分復(fù)用發(fā)射機和處理其信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正交頻分復(fù)用(OFDM)發(fā)射機，特別涉及能夠改進(jìn)接收性能的OFDM發(fā)射機。
背景技術(shù)：
一般而言，高清晰度電視(HDTV)的廣播系統(tǒng)可以被大致劃分為圖像編碼單元和圖像調(diào)制單元。圖像編碼單元將從高清晰度的圖像源輸入的大約1Gbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)壓縮為15～18Mbps的數(shù)據(jù)。所述圖像調(diào)制單元通過大約6～8MHz的一個限帶信道向接收端發(fā)送幾十Mbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。HDTV使用地面同時廣播方法，這個方法使用被分配用于電視廣播的甚高頻/超高頻(VHF/UHF)。考慮到地面同時廣播環(huán)境，用于HDTV的廣播系統(tǒng)的調(diào)制方法被要求滿足下列條件。
首先，用于HDTV廣播系統(tǒng)的調(diào)制要求高的頻譜效率，以通過大約6～8MHz的一個有限的頻帶頻道向接收端發(fā)送幾十Mbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。其次，HDTV的廣播系統(tǒng)的調(diào)制方法應(yīng)當(dāng)可以經(jīng)受衰落，因為經(jīng)常發(fā)生由于建筑物或某些結(jié)構(gòu)的多徑衰落。第三，HDTV的廣播系統(tǒng)的調(diào)制方法應(yīng)當(dāng)可以經(jīng)受在同一信道內(nèi)的干擾，所述干擾由于模擬電視信號而總是發(fā)生。第四和最后，在HDTV的廣播系統(tǒng)中的調(diào)制的信號應(yīng)當(dāng)能夠最小化在模擬電視的接收機中的干擾。
作為一種能夠提供諸如提高傳輸速度和防止干擾的優(yōu)點的調(diào)制方法，正交頻分復(fù)用(OFDM)方法已經(jīng)在歐洲被接受用于HDTV的下一代地面廣播方法。
OFDM系統(tǒng)將串行輸入的碼元序列轉(zhuǎn)換為預(yù)定的塊為單位的并行數(shù)據(jù)，并隨后將并行的碼元復(fù)用為不同的副載波頻率。不象使用單一載波的現(xiàn)有的調(diào)制方法那樣，OFDM系統(tǒng)使用多載波。所述多載波中具有正交性。通過“正交性”，兩個副載波的相乘將產(chǎn)生0值，這是使用副載波的必要條件之一。OFDM系統(tǒng)通過快速傅里葉變換(FFT)和逆快速傅里葉變換(IFFT)來實現(xiàn)，它們是通過在子載波之間的正交性和快速傅里葉變換(FFT)的定義而簡單地獲得的。
同時，OFDM的優(yōu)點如下由于電視地面?zhèn)鬏敺椒ň哂行诺捞攸c，按照它傳輸質(zhì)量嚴(yán)重依賴于在信號傳輸期間的反射波，并依賴于在同一信道和相鄰信道中的干擾，因此對于傳輸系統(tǒng)的設(shè)計的要求是非常復(fù)雜的。但是，OFDM在多徑環(huán)境中很強。換句話說，由于OFDM系統(tǒng)使用各種載波，因此可以延長碼元傳輸時間。因此，系統(tǒng)變得對于干擾信號較為抗擾，因此即使對于發(fā)生了較長時間的回波信號也具有更小的質(zhì)量惡化。OFDM系統(tǒng)也對現(xiàn)有的信號也很強，因此對于同一信道中的干擾具有較小的影響。由于這樣的特點，可以建立一個單一頻率網(wǎng)絡(luò)(SFN)。在此，“SFN”表示這樣一種情況，其中單一的廣播以單一的頻率來進(jìn)行全國的廣播。即使當(dāng)在一個頻道中的干擾增加的時候，它也在可接受的范圍，因為OFDM系統(tǒng)在這樣的系統(tǒng)中很強。如上所述，通過使用單一頻率網(wǎng)絡(luò)，可以有效地使用有限數(shù)量的頻率資源。
同時，OFDM信號包括多載波，每個具有較小的帶寬。由于在正方形中定義了整個的頻譜，實質(zhì)上頻率效率好于單一載波。OFDM系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是，由于OFDM信號的波形與白高斯噪聲相同，因此與諸如逐行倒相制(PAL)、順序與存儲彩色電視系統(tǒng)(SECAM)等的其他形式的廣播業(yè)務(wù)相比，它具有較小的干擾。由于OFDM系統(tǒng)可以對于每個載波可變地使用調(diào)制方式，因此使能了分層傳輸。
一般，用于傳輸帶有時分同步信號的OFDM信號的OFDM發(fā)射機在OFDM信號沿著時間軸形成之前插入保護(hù)間隔(GI)，以便抑制信號間的干擾，在GI之前插入同步信息并隨后將它們發(fā)送。在此，同步信息是PN序列，它被用于在OFDM接收機中的同步和信道預(yù)測。
通過在OFDM碼元前插入作為同步信息的PN序列，OFDM接收機可以在進(jìn)行離散傅立葉變換(DFT)之前獲得時域中的同步信號。但是如果使用長的PN序列，則傳輸?shù)絆FDM接收機的數(shù)據(jù)量減少，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸率減少。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種具有OFDM碼元結(jié)構(gòu)的OFDM發(fā)射機，它能夠更有效地獲取同步信號而不減少發(fā)送到接收機的數(shù)據(jù)量。
為了實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種OFDM發(fā)射機，包括一前向糾錯(FEC)單元，用于編碼輸入的數(shù)據(jù)，以便糾正在傳輸期間發(fā)生的在接收機的錯誤；一導(dǎo)頻插入單元，用于向?qū)?yīng)于N個編碼數(shù)據(jù)的中間的副載波插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)；一N點逆離散傅立葉變換(N-IDFT)單元，用于將N個編碼數(shù)據(jù)調(diào)制為N個抽樣數(shù)據(jù)，這N個抽樣數(shù)據(jù)被定義為OFDM碼元；一GI插入單元，用于向從N-IDFT單元輸出的調(diào)制數(shù)據(jù)中每N個抽樣數(shù)據(jù)插入GI；一同步插入單元，用于向插入GI的OFDM碼元插入同步信息；一脈沖整形濾波單元，用于對OFDM碼元濾波；和一個RF單元，用于將濾波的OFDM信號處理為RF信號，并通過信道發(fā)送它們。
最好，如果N是任意偶數(shù)，則所述插入部分分別在N個編碼數(shù)據(jù)的前端和后端部分插入第一和第二保護(hù)帶，以便將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)定位在N個編碼數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)的中間。
在此，如果第一保護(hù)帶是偶數(shù)個數(shù)據(jù)無效，則第二保護(hù)帶是奇數(shù)個無效數(shù)據(jù)，而如果第一保護(hù)帶是奇數(shù)個無效數(shù)據(jù)則第二保護(hù)帶是偶數(shù)個無效數(shù)據(jù)。隨后，在N個編碼數(shù)據(jù)的 和N/2的位置插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)。
為了實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種通過OFDM發(fā)射機的信號處理方法，包括步驟(a)編碼輸入的數(shù)據(jù)，以便糾正在傳輸期間發(fā)生的在接收機的錯誤；(b)在對應(yīng)于N個編碼數(shù)據(jù)中間的副載波中插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)；(c)將N個編碼數(shù)據(jù)調(diào)制成N個抽樣數(shù)據(jù)，這N個抽樣數(shù)據(jù)被定義為OFDM碼元；(d)在OFDM碼元中插入GI和同步信息；以及(e)對OFDM碼元濾波并將濾波的OFDM碼元處理成RF信號，并通過信道發(fā)送它們。
優(yōu)選的是，當(dāng)N是任意偶數(shù)的時候，步驟(c)包括分步驟(c1)在N個編碼數(shù)據(jù)的前端和后端部分插入第一和第二保護(hù)帶；以及(c2)在N個編碼數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)的中間位置插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)。
在此，如果第一保護(hù)帶是偶數(shù)個無效數(shù)據(jù)，則第二保護(hù)帶是奇數(shù)個無效數(shù)據(jù)，而如果第一保護(hù)帶是奇數(shù)個無效數(shù)據(jù)，則第二保護(hù)帶是偶數(shù)個無效數(shù)據(jù)。隨后，在N個編碼數(shù)據(jù)的 和N/2的位置插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)。
因此，可以更有效地獲取同步信號，而不降低向接收機發(fā)送的數(shù)據(jù)量。


通過參照附圖詳細(xì)說明優(yōu)選實施例，本發(fā)明的上述目的和特點將會變得清楚，其中圖1是按照本發(fā)明的實施例的OFDM發(fā)射機的方框圖。
圖2a到2b示出了圖1所示的OFDM發(fā)射機處理的OFDM碼元的結(jié)構(gòu)。
圖3示出了圖1所示的OFDM發(fā)射機處理的包括導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的信號的脈沖波形。
圖4是用于由圖1所示的OFDM發(fā)射機處理信號的方法的流程圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。
圖1按照本發(fā)明的實施例的OFDM發(fā)射機的方框圖。所述OFDM發(fā)射機包括前向糾錯(FEC)部分100、插入部分200、N點逆離散傅立葉變換(N-IDFT)部分300、GI插入部分400、同步插入部分500、脈沖整形濾波部分600和RF部分700。
FEC部分100編碼輸入的數(shù)據(jù)以糾正在傳輸期間可能產(chǎn)生的誤差。所述插入部分200在N個編碼數(shù)據(jù)的中間插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P，以便在接收機獲得同步。在此，N表示頻率域索引，也表示副載波索引。輸入到下述的N-IDFT部分300的N個編碼數(shù)據(jù)被定義為在頻率域的一個單一的碼元。即，N-IDFT部分300以N個副載波調(diào)制在頻率域中的N個編碼數(shù)據(jù)，以輸出在時間域中的N個抽樣數(shù)據(jù)。N個編碼數(shù)據(jù)被變換成對應(yīng)于每個副載波的相位和幅度的復(fù)數(shù)，并被分配到在頻率域內(nèi)的每個副載波。然后，這些在頻率域中的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)被逆離散傅立葉變換為在時間域中的數(shù)據(jù)，并且以N個副載波調(diào)制的抽樣數(shù)據(jù)被輸出。
例如，如果N是任意偶數(shù)，則如圖2A和2B所示而插入第一和第二保護(hù)帶GB1、GB2，以便將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P定位到N個編碼數(shù)據(jù)的中間。如圖2A所示，分別在前端部分和后端部分插入第一和第二保護(hù)帶GB1、GB2，并且它們的大小被不同地限定。
例如，如圖2A所示，如果第一保護(hù)帶GB1被以‘0’插入到‘0’的位置，并且第二保護(hù)帶GB2被以兩個‘0’插入到‘N-2’和‘N-1’的位置，則導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P變成插入到N個編碼數(shù)據(jù)的 的位置。
如圖2B所示，如果第一保護(hù)帶被以兩個‘0’插入到位置‘0’和‘1’，并且第二保護(hù)帶被以‘0’插入到‘N-1’的位置，則導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P變成插入到N個編碼數(shù)據(jù)的N/2的位置。
圖3示出了信號的脈沖波形，其中導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P被插入到N個編碼數(shù)據(jù)，即OFDM碼元。在此，對于8MHz頻率帶寬的碼元率是7.56Mbps，脈沖整形濾波部分600的滾降因數(shù)是0.05。
N-IDFT部分300進(jìn)行IDFT，以便將在頻率域中的包括第一和第二保護(hù)帶GB1、GB2和導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P的N個編碼數(shù)據(jù)重新排列成在時間域中的N個抽樣數(shù)據(jù)。逆離散傅立葉變換的抽樣數(shù)據(jù)被并行到串行轉(zhuǎn)換器(未示出)變換成串行數(shù)據(jù)，然后輸出。
GI插入部分400在從N-IDFT部分300輸出的串行數(shù)據(jù)之前每N個抽樣數(shù)據(jù)插入每個GI。例如這些GI被提供來抑制碼元間干擾。它們也通過將在OFDM碼元的后端部分的預(yù)定數(shù)量的抽樣數(shù)據(jù)復(fù)制為在OFDM碼元的前端部分的預(yù)定數(shù)量的抽樣數(shù)據(jù)而預(yù)備。
同步插入部分500將在OFDM接收機中的用于同步和信道預(yù)測的同步信息插入到插入了GI的OFDM信號中。
脈沖整形濾波部分600對OFDM信號濾波，并且RF部分700將濾波的OFDM信號處理成RF信號，并通過信道發(fā)送它們。
通過在OFDM碼元內(nèi)部插入導(dǎo)頻信號可以實現(xiàn)在接收機中的同步獲取以及同步信息獲取的優(yōu)點。
作為本發(fā)明的一個實施例，下面參照圖4詳細(xì)說明在OFDM接收機中的信號處理方法。
首先，F(xiàn)EC部分100編碼輸入的數(shù)據(jù)，以便糾正在傳輸期間可能產(chǎn)生的誤差(步驟S10)。插入部分200將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P插入到N個編碼數(shù)據(jù)的中間以便簡化在接收機的同步獲取。例如，如果N是任意偶數(shù)，則分別在N個編碼數(shù)據(jù)的前端部分和后端部分插入第一和第二保護(hù)帶GB1、GB2，以便將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P定位到N個編碼數(shù)據(jù)的中間(步驟S20)。
例如，與插入一個‘0’的第一保護(hù)帶GB1相對應(yīng)，應(yīng)在第二保護(hù)帶GB2中插入兩個‘0’。隨后，在 的位置插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P。
在頻率域中的包括第一和第二保護(hù)帶GB1、GB2和導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P的N個編碼數(shù)據(jù)被逆離散傅立葉變換以便將它們重新排列為在時間域中的N個抽樣數(shù)據(jù)(步驟S30)。
然后，依次在逆離散傅立葉變換的OFDM信號中插入GI和同步信息(步驟S40)。由脈沖整形濾波部分600濾波的OFDM信號被RF部分700進(jìn)行RF處理，并隨后通過傳輸信道被傳輸(步驟S50)。
因此，可以更有效地獲得同步信號，而不降低發(fā)送到接收機的數(shù)據(jù)量。
按照本發(fā)明，通過在N個數(shù)據(jù)的OFDM碼元中的 和N/2的位置插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P，在接收機的同步獲得變得相對更容易。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地獲得另外的優(yōu)點和進(jìn)行另外的改進(jìn)。因此，本發(fā)明在它的更廣的方面不限于在此示出和說明的具體的細(xì)節(jié)、典型裝置和示例。所以，可以在不脫離所附的權(quán)利要求和它的等同物所限定的一般發(fā)明概念的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種OFDM發(fā)射機，包括一前向糾錯(FEC)單元，用于編碼輸入的數(shù)據(jù)，以便糾正在傳輸期間發(fā)生的在接收機的錯誤；一導(dǎo)頻插入單元，用于向?qū)?yīng)于N個編碼數(shù)據(jù)的中間的副載波插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)；一N點逆離散傅立葉變換(N-IDFT)單元，用于將N個編碼數(shù)據(jù)調(diào)制為N個抽樣數(shù)據(jù)，這N個抽樣數(shù)據(jù)被定義為OFDM碼元；一GI插入單元，用于向從N-IDFT單元輸出的調(diào)制數(shù)據(jù)中每N個抽樣數(shù)據(jù)插入GI；一同步插入單元，用于向插入GI的OFDM碼元插入同步信息；一脈沖整形濾波單元，用于對OFDM碼元濾波；和一個RF單元，用于將濾波的OFDM信號處理為RF信號，并通過信道發(fā)送它們。
2.按照權(quán)利要求1的OFDM發(fā)射機，其中所述導(dǎo)頻插入單元分別在N個編碼數(shù)據(jù)的前端和后端部分插入第一和第二保護(hù)帶。
3.按照權(quán)利要求2的OFDM發(fā)射機，其中如果第一保護(hù)帶是偶數(shù)個無效數(shù)據(jù)，則第二保護(hù)帶是奇數(shù)個無效數(shù)據(jù)，而如果第一保護(hù)帶是奇數(shù)個無效數(shù)據(jù)，則第二保護(hù)帶是偶數(shù)個無效數(shù)據(jù)。
4.按照權(quán)利要求2的OFDM發(fā)射機，其中在N個編碼數(shù)據(jù)的 和N/2的位置插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)。
5.按照權(quán)利要求3的OFDM發(fā)射機，其中所述無效數(shù)據(jù)是‘0’數(shù)據(jù)。
6.一種通過OFDM發(fā)射機的信號處理方法，包括步驟(a)編碼輸入的數(shù)據(jù)，以便糾正在傳輸期間發(fā)生的在接收機的錯誤；(b)在對應(yīng)于N個編碼數(shù)據(jù)中間的副載波中插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和GB；(c)將N個編碼數(shù)據(jù)調(diào)制成N個抽樣數(shù)據(jù)，這N個抽樣數(shù)據(jù)被定義為OFDM碼元；(d)在OFDM碼元中加上GI和同步信息；以及(e)對OFDM碼元濾波并將濾波的OFDM碼元處理成RF信號，并通過信道發(fā)送它們。
7.按照權(quán)利要求6的信號處理方法，當(dāng)N是任意偶數(shù)的時候，步驟(c)包括下列分步驟(c1)在N個編碼數(shù)據(jù)的前端和后端部分插入第一和第二保護(hù)帶；以及(c2)在N個編碼數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)的中間位置插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)。
8.按照權(quán)利要求6的信號處理方法，其中如果第一保護(hù)帶是偶數(shù)個無效數(shù)據(jù)，則第二保護(hù)帶是奇數(shù)個無效數(shù)據(jù)，而如果第一保護(hù)帶是奇數(shù)個無效數(shù)據(jù)，則第二保護(hù)帶是偶數(shù)個無效數(shù)據(jù)。
9.按照權(quán)利要求6的信號處理方法，其中在N個編碼數(shù)據(jù)的 和N/2的位置分別插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)。
10.按照權(quán)利要求8的信號處理方法，其中所述無效數(shù)據(jù)是‘0’數(shù)據(jù)。
全文摘要
能夠改進(jìn)接收性能的OFDM發(fā)射機和處理OFDM信號的方法。該發(fā)射機包括前向糾錯單元，編碼輸入數(shù)據(jù)以糾正傳輸期間發(fā)生在接收機的錯誤；導(dǎo)頻插入單元，向?qū)?yīng)于N個編碼數(shù)據(jù)中間的副載波插入導(dǎo)頻數(shù)據(jù)；N－IDFT單元，將N個編碼數(shù)據(jù)調(diào)制為N個抽樣數(shù)據(jù)，這N個抽樣數(shù)據(jù)被定義為OFDM碼元；GI插入單元，向從N－IDFT單元輸出的調(diào)制數(shù)據(jù)中每N個抽樣數(shù)據(jù)插入GI；同步插入單元，向插入GI的OFDM碼元插入同步信息；脈沖整形濾波單元，對OFDM碼元濾波；和RF單元，將濾波OFDM信號處理為RF信號并發(fā)送它們?？筛行У孬@取同步信號，而不降低向接收機發(fā)送的數(shù)據(jù)量。
文檔編號H04L27/32GK1466293SQ0215283
公開日2004年1月7日 申請日期2002年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月7日
發(fā)明者鄭晉熙, 金俊守 申請人:三星電子株式會社