專利名稱：聯(lián)播信號的干擾減小的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于聯(lián)播信號的接收器，其中所述聯(lián)播信號包括數(shù)字信號部分和模擬信號部分。此外，本發(fā)明涉及一種用于接收通過失真信道傳輸?shù)穆?lián)播信號的方法。
數(shù)字無線電標準正變得越來越為重要。例如，數(shù)字無線電標準DRM(數(shù)字無線電世界范圍(Digital Radio Mondiale))是在30MHz以下的廣播帶中的數(shù)字服務。常規(guī)模擬和新數(shù)字服務的同時傳輸將簡化并加速DRM系統(tǒng)的引入，這是因為在DRM的引入期間模擬服務的收聽者不被丟失。
為了這個原因，數(shù)字無線電(或傳輸)信號在所謂的聯(lián)播信號中與常規(guī)模擬無線電(或音頻或傳輸)信號一起被傳輸。在歐洲專利申請EP-A-01118908.1“DRM/AM Simulcast”中，聯(lián)播傳輸信號和聯(lián)播信號發(fā)生器被詳細描述。依照那里所述的解決方案，DRM信號在聯(lián)播信號的上邊帶信號內被傳輸。在下邊帶內，校正信號被傳輸，其被確定以使聯(lián)播信號的包絡對應于常規(guī)AM信號。
已由本申請的申請人提交的歐洲專利申請EP-A-01118908.1“DRM/AM Simulcast”的完整公開內容在此引入本說明書作為參考。
在所述發(fā)明中描述的聯(lián)播系統(tǒng)基于傳輸信道(包括在接收器部分的輸入濾波器)的平坦頻率響應的假設。然而在許多情況下，該假設是不滿足的。由于傳輸信道的多通道傳播，信道可表現(xiàn)出復雜的頻率響應，其是頻率選擇性衰減發(fā)生的原因。與平坦頻率響應的任何偏差導致從DRM信號到AM信號中的串擾。
因此本發(fā)明的目的是提供一種用于聯(lián)播信號的接收器和一種用于接收通過失真信道傳輸?shù)穆?lián)播信號的方法，由此從DRM信號到AM信號中的串擾被減小，并且由此AM信號的信號質量被提高。
本發(fā)明的目的是通過依照權利要求1用于聯(lián)播信號的接收器并通過依照權利要求15用于接收通過失真信道傳輸?shù)穆?lián)播信號的方法而解決的。其優(yōu)選實施例在相應的隨后相關的子權利要求中被分別限定。依照本發(fā)明的計算機程序產品在權利要求24中被限定，并且依照本發(fā)明的計算機可讀存儲介質在權利要求25中被限定。
依照本發(fā)明，用于聯(lián)播信號的接收器包括用于將初始數(shù)字信號從所述聯(lián)播信號分離的濾波器裝置，所述聯(lián)播信號包括數(shù)字信號部分和模擬信號部分。優(yōu)選地是使用帶通濾波器裝置。此外，接收器包括用于從所述聯(lián)播信號減去所述初始數(shù)字信號以獲得中間模擬信號的減法器裝置。接收器進一步包括信道估計和均衡單元，用于估計信道的頻率響應并用于去除由于頻率選擇性衰減和/或非對稱接收器輸入濾波器造成的信道衰減以產生被校正的數(shù)字信號。加法器裝置將所述經(jīng)校正的數(shù)字信號或從其得到的信號加到所述中間模擬信號以獲得改進的聯(lián)播信號。
本發(fā)明的主要思想是，在失真數(shù)字信號已從聯(lián)播信號被分離之后，所述數(shù)字信號可被用于估計信道傳輸特性。一旦知道了信道行為的模型，則由于多通道傳播或非對稱接收器輸入濾波器造成的數(shù)字信號的失真可被消除。該步驟被稱為信道均衡，并因此獲得具有大幅降低的失真的經(jīng)校正數(shù)字信號。由此有可能將所接收的數(shù)字信號替換為顯示出平坦頻率響應的經(jīng)校正數(shù)字信號。
依照本發(fā)明，從這個“重新產生的”數(shù)字信號開始，有可能產生改進的聯(lián)播信號。為此，重新產生的數(shù)字信號被加到已通過從所接收聯(lián)播信號減去失真數(shù)字信號而獲得的中間模擬信號。失真數(shù)字信號被替換為經(jīng)校正的數(shù)字信號，而聯(lián)播信號的其余部分即中間模擬信號保持不變。
當所得到的重新產生的聯(lián)播信號借助包絡解調器被解調時，從數(shù)字信號部分到模擬信號部分的串擾量由于數(shù)字信號被提高質量而減小。結果是聯(lián)播信號的包絡的質量亦被提高，并因此經(jīng)AM包絡解調的音頻或傳輸信號的質量被提高。
這樣，通過執(zhí)行數(shù)字信號的信道估計和均衡并將數(shù)字信號部分替換為經(jīng)校正的信號，有可能從整體上提高聯(lián)播信號的質量。
本發(fā)明可被用于AM信號是數(shù)字信號部分的某種備份的情況。前提是接收器可獲得聯(lián)播信號的DRM信號部分上的正確同步。因此，當信噪比(SNR)處于數(shù)字DRM音頻服務的損失和DRM接收器的同步損失之間的范圍時，本發(fā)明可被使用。根據(jù)傳輸模式，該區(qū)間是5dB到15dB的量級。
此外，本發(fā)明對于AM和DRM傳送收聽者想要并行地使用的不同服務的情況是有用的。對于將新數(shù)據(jù)服務引入DRM框架中將是特別有吸引力的。
優(yōu)選地是，所述接收器進一步包括用于解碼所述經(jīng)校正數(shù)字信號的解碼裝置和/或用于解調所述改進的聯(lián)播信號的解調裝置。由此有可能解碼通過數(shù)字信道傳輸?shù)某绦蚝?或解調同時通過模擬信道傳輸?shù)某绦颉?br> 優(yōu)選地是，所述接收器包括位于所述信道估計和均衡裝置之前的數(shù)字信號處理通道中的FFT單元，用于將所述初始數(shù)字信號從時域轉換為頻域，由此所述信道估計和均衡單元在頻域中處理所述初始數(shù)字信號。
進一步優(yōu)選地是，所述接收器包括位于所述信道估計和均衡裝置之后的數(shù)字信號處理通道中的IFFT單元，用于將所述經(jīng)校正的數(shù)字信號轉換回時域。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，接收器包括用于去除初始數(shù)字信號的保護間隔(guard interval)的裝置，其位于所述信道估計和均衡裝置之前的數(shù)字信號處理通道中。此外，接收器包括用于將所述保護間隔的經(jīng)校正版本重新插入到經(jīng)校正的數(shù)字信號中的裝置，其位于所述信道估計和均衡裝置之后的數(shù)字信號處理通道中。
優(yōu)選地是，所述接收器包括用于執(zhí)行所述初始數(shù)字信號的時間和頻率校正的裝置，所述裝置位于所述信道估計和均衡裝置之前的數(shù)字信號處理通道中；和/或在所述信道估計和均衡裝置之后(IFFT之后)用于重新插入經(jīng)校正的時間和頻率偏移的裝置。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，接收器包括增益控制單元，用于將所述經(jīng)校正的數(shù)字信號的信號功率與所述初始數(shù)字信號的信號功率相比較，并用于適配增益以使所述經(jīng)校正的數(shù)字信號的信號功率等于所述初始數(shù)字信號的信號功率。
優(yōu)選地是，在確定所述增益時，所述增益控制單元將在預定時間段上的所述初始數(shù)字信號和所述經(jīng)校正的數(shù)字信號的信號功率進行平均。
進一步優(yōu)選地是，所述增益控制單元在符號接符號的基礎由所述信道估計和均衡裝置提供了相應的信號功率并相應地更新所述增益。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，接收器包括時間相關單元，用于使所述經(jīng)校正的數(shù)字信號與所述初始數(shù)字信號相關以確定所述兩個信號之間的時間延遲。
優(yōu)選地是，所述模擬信號處理通道包括時間延遲單元，用于將所述中間模擬信號延遲由所述時間相關單元確定的時間延遲。
優(yōu)選地是，所述接收器包括存儲器裝置，用于為每個站存儲所述增益和/或所述時間延遲。這樣，增益和/或時間延遲不必在每次接收器被切換到新程序時被計算。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述初始數(shù)字信號依照OFDM(正交頻分復用)方法來調制。
進一步優(yōu)選地是，所述初始數(shù)字信號是依照DRM(數(shù)字無線電世界范圍)標準的無線電信號。
用于接收通過失真信道傳輸?shù)穆?lián)播信號的發(fā)明方法(其中所述聯(lián)播信號包括數(shù)字信號部分和模擬信號部分)的特征在于以下步驟第一，初始數(shù)字信號從所述聯(lián)播信號被分離。然后，所述初始數(shù)字信號從所述聯(lián)播信號被減去以獲得中間模擬信號。接下來，信道估計和均衡被執(zhí)行以估計信道的頻率響應并去除由于頻率選擇性衰減和/或非對稱接收器輸入濾波器造成的信道衰減，從而產生被校正的數(shù)字信號。然后，所述經(jīng)校正的數(shù)字信號或從其得到的信號被加到所述中間模擬信號。
本發(fā)明不必被實施為硬件。本發(fā)明亦可被實現(xiàn)為計算機程序產品，當所述計算機程序產品在計算機、數(shù)字信號處理器等上被執(zhí)行時，其實施如以上所述的方法步驟或者至少部分地體現(xiàn)如以上所述的接收器。
本發(fā)明進一步的目的和特點從結合附圖進行的對其示例實施例的以下描述來看將變得明顯，在附圖中

圖1示出包括下邊帶信號和上邊帶信號的聯(lián)播信號的結構；以及圖2示出依照本發(fā)明用于聯(lián)播信號的接收器的方塊圖。
在圖1中，聯(lián)播信號的結構被示出。借助聯(lián)播信號，有可能同時傳輸模擬音頻信號和數(shù)字音頻信號，例如DRM(數(shù)字無線電世界范圍)。數(shù)字DRM信號在聯(lián)播信號的上邊帶1內被傳輸。在下邊帶2中，校正信號C被傳輸。在傳輸器部分上，校正信號C已經(jīng)以整個聯(lián)播信號的包絡等于常規(guī)AM傳輸信號的方式被確定。因此，在接收器部分上解調聯(lián)播信號的雙邊帶包絡解調器可再現(xiàn)常規(guī)音頻或傳輸信號。
用于產生如圖1中所示的聯(lián)播信號的方法與對聯(lián)播傳輸信號和聯(lián)播信號發(fā)生器的描述一起可見于已由本申請的申請人提交的歐洲專利申請EP-A-01118908.1“DRM/AM Simulcat”中。在所述申請中，用于確定圖1中所示校正信號C的迭代方法被公開。所示申請的完整公開內容在此引入本說明書作為參考。
迄今為止描述的聯(lián)播系統(tǒng)基于傳輸信道(包括在接收器部分的輸入濾波器)的平坦頻率響應的假設。與平坦頻率響應的任何偏差導致從DRM信號到AM信號中的串擾。
DRM本身使用相干調制方案，即它具有估計由DRM信號本身占用的頻譜內的傳輸信道的復雜頻率響應的能力。因此，有可能估計在傳輸頻譜的該部分中信道的頻率響應并將所接收的DRM信號替換為顯示出信道平坦頻率響應的一個信號。
依照本發(fā)明用于聯(lián)播信號的接收器在圖2中被示出。所傳輸?shù)男盘柾ㄟ^天線3來接收并被轉送給調諧器4，其選擇所需的頻帶。所接收的聯(lián)播信號5被轉送給帶通濾波器6和固定延遲單元7。帶通濾波器6的下限和上限被選擇以使上邊帶通過帶通濾波器6，而下邊帶被抑制。這樣，DRM信號8被單獨獲得。
固定延遲單元7的延遲補償由帶通濾波器6導致的時間延遲。DRM信號8和被延遲的聯(lián)播信號9均被轉送給減法器10。在減法器10內，DRM信號從被延遲的聯(lián)播信號9被減去。在減法器10的輸出處，中間模擬信號11被獲得，其包括所接收聯(lián)播信號5的載波信號和下邊帶部分。
在帶通濾波器6的輸出處獲得的DRM信號8是圖2的上半部分中所示的數(shù)字信號處理通道的開始點。DRM信號8被輸入給時間/頻率校正單元12和同步單元13。DRM信號依照使用多載波途徑的調制方案OFDM(正交頻分復用)來調制。OFDM符號通過周期性地重復符號的“尾巴”而被人工地延長并將符號放在它的前面。在接收器的部分，這個所謂的保護間隔必須被再次去除。時間/頻率校正單元12負責執(zhí)行對DRM信號8的時間和頻率校正，并負責去除所述保護間隔。同步單元13向時間/頻率校正單元提供包含時間/頻率校正所需值的同步信號14。
至此，DRM信號已在時域中被處理。在頻域中處理DRM信號是有利的，這是因為依照OFDM標準，副載波脈沖被選為頻域中的矩形脈沖。在FFT單元15中，時域DRM信號的快速傅立葉變換被實施，并且頻域DRM信號16被產生。依照本發(fā)明，頻域DRM信號16被轉送給信道估計和均衡單元17。首先，傳輸信道的多通道傳播特性被估計。在時隙l和副載波k下被傳輸?shù)姆朼l，k僅被因子Hl，k和附加白高斯噪聲n所干擾，其中因子Hl，k作為在副載波頻率處的信道傳遞函數(shù)zl，k＝al，k·Hl，k+n通過除以Hl，k，信道的影響可被容易地去除。這樣，在頻域中進行信道均衡是相當簡單的。因此，頻域中經(jīng)信道均衡的DRM信號18被獲得，其被轉送給DRM解碼器19。
另外，經(jīng)信道均衡的DRM信號18被轉送給IFFT單元20，并借助逆快速傅立葉變換，經(jīng)信道均衡的DRM信號18從頻域被轉換回時域。在IFFT之后，OFDM調制的保護間隔被重新產生，并且時間和頻率校正被反轉。這些任務是在逆時間/頻率校正單元21內完成的，所述校正單元21從同步單元13接收同步信號22，此同步信號22包含在時間/頻率校正單元12中進行的時間/頻率校正的反轉的所需要的值。
因此，經(jīng)校正的DRM信號23被獲得。接下來，數(shù)字和模擬信號的相對振幅必須被考慮。為此，經(jīng)校正的DRM信號23被轉送給增益控制單元24。適當?shù)脑鲆嬷狄嗫稍贒RM信號流內被傳輸?？蛇x的是，通過比較從DRM信號8通過延遲單元26所獲得的被延遲的DRM信號25的功率與經(jīng)校正的DRM信號23的功率，正確的增益值可被獲得。這允許將增益控制單元24的增益設置為適當?shù)闹狄允瓜鄬τ谀M信號部分的數(shù)字信號部分的振幅不被改變。為了覆蓋傳輸信道的統(tǒng)計行為，有利的是對在足夠長時間上的信號能量進行平均。
信號強度的這種測量必須在系統(tǒng)開始時僅被進行一次。然后，增益控制可在符號接符號的基礎上從信道估計和均衡單元17上被更新(27)。在增益控制單元24中，來自信道估計的可變校正值和恒定增益值的乘積然后被乘以經(jīng)校正的DRM信號23，以調節(jié)所述經(jīng)校正的DRM信號23的功率。在增益控制單元24的輸出處，功率被調節(jié)和被校正的DRM信號28被獲得。功率被調節(jié)的經(jīng)校正的DRM信號28被連接于加法器29的第一輸入。從中間模擬信號11通過時間延遲單元31獲得的被延遲的中間模擬信號30被連接于加法器29的第二輸入。
在系統(tǒng)開始時，時間延遲單元26、31的時間延遲32被計算。在時間相關單元33中，DRM信號8被相關于經(jīng)校正的DRM信號23。所獲得的時間延遲32被轉送給時間延遲單元26和31。時間延遲31將中間模擬信號11延遲一個允許功率被調節(jié)和被校正的DRM信號28被正確地與所延遲的中間模擬信號30復合的量，從而產生改進的聯(lián)播信號34。最后，接收器的包絡解調器35解調改進的聯(lián)播信號34以獲得模擬音頻或傳輸信號。
每個站的時間延遲32和增益控制單元24的增益均可被存儲于接收器的靜態(tài)存儲器中。這樣，在每次接收器被切換到新程序時不必計算它們并且就符號持續(xù)時間而言新程序使用DRM的相同模式來操作。
權利要求
1.用于聯(lián)播信號的接收器，所述聯(lián)播信號包括數(shù)字信號部分和模擬信號部分，該接收器包括濾波器裝置，優(yōu)選地是帶通濾波器裝置(6)，用于將初始數(shù)字信號(8)從所述聯(lián)播信號(5)中分離；減法器裝置(10)，用于從所述聯(lián)播信號減去所述初始數(shù)字信號(8)，以獲得中間模擬信號(11)；其特征在于-信道估計和均衡單元(17)，用于估計信道的頻率響應并用于去除由于頻率選擇性衰減和/或非對稱接收器輸入濾波器造成的信道衰減，以產生經(jīng)校正的數(shù)字信號(23)；-加法器裝置(29)，用于將所述經(jīng)校正的數(shù)字信號或從其得到的信號(28)加到所述中間模擬信號(11)以獲得改進的聯(lián)播信號(34)。
2.依照權利要求1的接收器，特征在于所述接收器進一步包括用于解碼所述經(jīng)校正的數(shù)字信號的解碼裝置、和/或用于解調所述改進的聯(lián)播信號(34)的解調裝置。
3.依照權利要求1或2的接收器，其特征在于位于所述信道估計和均衡裝置之前的數(shù)字信號處理通道中的FFT單元，其用于將所述初始數(shù)字信號從時域轉換為頻域，由此所述信道估計和均衡單元在頻域中處理所述初始數(shù)字信號。
4.依照權利要求3的接收器，其特征在于位于所述信道估計和均衡裝置之后的數(shù)字信號處理通道中的IFFT單元，其用于將所述經(jīng)校正的數(shù)字信號轉換回時域。
5.依照任何一個上述權利要求的接收器，其特征在于用于去除初始數(shù)字信號的保護間隔的裝置，其位于所述信道估計和均衡裝置之前的數(shù)字信號處理通道中；以及用于將所述保護間隔的經(jīng)校正版本重新插入到經(jīng)校正的數(shù)字信號中的裝置，其位于所述信道估計和均衡裝置之后的數(shù)字信號處理通道中。
6.依照任何一個上述權利要求的接收器，其特征在于用于執(zhí)行所述初始數(shù)字信號的時間和頻率校正的裝置，所述裝置位于所述信道估計和均衡裝置之前的數(shù)字信號處理通道中；和/或在所述信道估計和均衡裝置之后用于重新插入所校正的時間和頻率偏移的裝置。
7.依照任何一個上述權利要求的接收器，其特征在于增益控制單元，用于將所述經(jīng)校正的數(shù)字信號的信號功率比較于所述初始數(shù)字信號的信號功率，并用于適配增益以使所述經(jīng)校正的數(shù)字信號的信號功率等于所述初始數(shù)字信號的信號功率。
8.依照權利要求7的接收器，其特征在于在確定所述增益時，所述增益控制單元將在預定時間段上所述初始數(shù)字信號和所述經(jīng)校正的數(shù)字信號的信號功率進行平均。
9.依照權利要求7或8的接收器，其特征在于所述增益控制單元在符號接符號的基礎上由所述信道估計和均衡裝置提供了相應的信號功率并相應地更新所述增益。
10.依照任何一個上述權利要求的接收器，其特征在于時間相關單元，用于使所述經(jīng)校正的數(shù)字信號與所述初始數(shù)字信號相關以確定所述兩個信號之間的時間延遲。
11.依照任何一個上述權利要求的接收器，其特征在于所述模擬信號處理通道包括時間延遲單元，用于將所述中間模擬信號延遲由所述時間相關單元確定的時間延遲。
12.依照權利要求7到11的任何一個的接收器，其特征在于存儲器裝置，用于為每個站存儲所述增益和/或所述時間延遲。
13.依照任何一個上述權利要求的接收器，其特征在于所述初始數(shù)字信號依照OFDM(正交頻分復用)方法來調制。
14.依照任何一個上述權利要求的接收器，特征在于所述初始數(shù)字信號是依照DRM(數(shù)字無線電世界范圍)標準的無線電信號。
15.用于接收通過失真信道傳輸?shù)穆?lián)播信號的方法，所述聯(lián)播信號包括數(shù)字信號部分和模擬信號部分，其特征在于以下步驟-將初始數(shù)字信號(8)從所述聯(lián)播信號(5)中分離；-從所述聯(lián)播信號減去所述初始數(shù)字信號(8)以獲得中間模擬信號(11)；-執(zhí)行信道估計和均衡(17)以估計信道的頻率響應并去除由于頻率選擇性衰減和/或非對稱接收器輸入濾波器造成的信道衰減，從而產生被校正的數(shù)字信號(23)；-將所述經(jīng)校正的數(shù)字信號或從其得到的信號(28)加到所述中間模擬信號以獲得改進的聯(lián)播信號(34)。
16.依照權利要求15的方法，其特征在于將所述初始數(shù)字信號從時域轉換為頻域，并在頻域中執(zhí)行所述初始數(shù)字信號的所述信道估計和均衡。
17.依照權利要求16的方法，其特征在于將所述經(jīng)正的數(shù)字信號轉換回時域。
18.依照權利要求15到17的任何一個的方法，其特征在于在執(zhí)行所述信道估計和均衡之前去除初始數(shù)字信號的保護間隔，并在所述信道估計和均衡已被執(zhí)行之后將所述保護間隔的經(jīng)校正版本重新插入到所述經(jīng)校正的信號中。
19.依照權利要求15到18的任何一個的方法，其特征在于在執(zhí)行所述信道估計和均衡之前執(zhí)行所述初始數(shù)字信號的時間和頻率校正，和/或在所述信道估計和均衡之后重新插入經(jīng)校正的時間和頻率偏移。
20.依照權利要求15到19的任何一個的方法，其特征在于將所述經(jīng)校正的數(shù)字信號的信號功率與所述初始數(shù)字信號的信號功率相比較，并適配增益以使所述經(jīng)校正的數(shù)字信號的信號功率等于所述初始數(shù)字信號的信號功率。
21.依照權利要求20方法，其特征在于在確定所述增益時，將在預定時間段上的所述初始數(shù)字信號和所述經(jīng)校正的數(shù)字信號的信號功率進行平均。
22.依照權利要求15到21的任何一個的方法，其特征在于使所述經(jīng)校正的數(shù)字信號與所述初始數(shù)字信號相關以確定所述兩個信號之間的時間延遲。
23.依照權利要求25的方法，其特征在于將所述中間模擬信號延遲由所述時間相關單元確定的時間延遲。
24.計算機程序產品，包括計算機程序裝置，其適合于實施在權利要求1到14的任何一個中所限定的接收器的特點并當所述計算機程序產品在計算機、數(shù)字信號處理器等上被執(zhí)行時，執(zhí)行在權利要求15到23的任何一個中所限定的方法步驟。
25.計算機可讀存儲介質，在其上存儲依照權利要求24的計算機程序產品。
全文摘要
一種用于聯(lián)播信號的接收器和一種用于接收通過失真信道傳輸?shù)穆?lián)播信號的方法被描述。借助帶通濾波器，初始數(shù)字信號從聯(lián)播信號中被分離。該初始數(shù)字信號從所述聯(lián)播信號被減去，并且作為減法的結果，中間模擬信號被獲得。對于初始數(shù)字信號，信道估計和均衡被執(zhí)行。這樣，有可能估計信道的頻率響應以去除由于頻率選擇性衰減和/或非對稱接收器輸入濾波器造成的信道衰減并產生經(jīng)校正的數(shù)字信號。所述經(jīng)校正的數(shù)字信號或從其得到的信號被加到所述中間模擬信號以獲得聯(lián)播信號的模擬信號部分。
文檔編號H04L27/26GK1474524SQ03140849
公開日2004年2月11日 申請日期2003年6月6日 優(yōu)先權日2002年6月7日
發(fā)明者D·施爾, J·維爾德哈根, D 施爾, 鹿 申請人:索尼國際(歐洲)股份有限公司