專利名稱：檢測幀和碼元的時間同步的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字接收系統(tǒng)，更具體地講，本發(fā)明涉及一種檢測根據(jù)正交頻分復用(OFDM)方法接收到的數(shù)字廣播數(shù)據(jù)幀的同步和OFDM碼元的同步的設備和方法。
背景技術：
目前使用的地面數(shù)字無線電廣播系統(tǒng)是歐洲、美國和日本類型的，它們都采用正交頻分復用方法。歐洲的數(shù)字音頻廣播(DAB)，即EUREKA-147，是一種采用有強抗地面多徑衰減的編碼OFDM(COFDM)的數(shù)字調制方法。韓國的數(shù)字多媒體廣播(DMB)提供了基于歐洲DAB的光盤(CD)水平的聲音質量、各種類型的數(shù)據(jù)服務、以及高質量的移動接收。
圖1是表示使用COFDM方法的數(shù)字數(shù)據(jù)幀的結構的圖。參考圖1，76個OFDM碼元位于在空碼元a后，這76個OFDM碼元的第一個OFDM碼元是相位參考碼元(PRS)b，有效數(shù)據(jù)碼元c位于該PRS b之后?？沾a元a和PRS b組成了數(shù)字數(shù)據(jù)幀的同步信道。每一個上述碼元包括時域OFDM副載波信號e和引導間隔(GI)d。部分時域OFDM副載波信號e被插入到GI d中以處理發(fā)生在同步信道中的重像的中斷。
PRS b是發(fā)射機和接收機已知的數(shù)據(jù)，并為下一個OFDM碼元的差動調制提供相位參考。PRS b也用于檢測幀和碼元的時間同步。
被用來檢測OFDM的同步的傳統(tǒng)算法的結構被分類為使用GI d的相關性的結構和使用信道的單位響應的結構。
使用GI d的碼元時域同步算法具有簡單的結構，但是其穩(wěn)定性取決于信道特性而改變。碼元時域同步算法在Gaussian信道上相當穩(wěn)定，但是由于同步誤差發(fā)生于一個或更多個碼元中，在像Reilay信道和Riacian信道等具有多路特性的信道中，該碼元時域同步算法是不穩(wěn)定的。
使用信道的單位響應的結構比使用GI d的結構穩(wěn)定，但是要消耗大量的功率。因此，使用信道的單位響應的結構不適合于開發(fā)需要低功率消耗的同步檢測算法。這是因為移動DBA或DMB需要低功率消耗。

發(fā)明內容
因此，做出本發(fā)明的總體構思以解決以上提到的和/或問題，本發(fā)明總體構思的一方面是提供一種使用依賴于低功率和信道的特性的PRS來穩(wěn)定地檢測幀和碼元的時間同步的設備和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種設備，該設備用于檢測具有包括相位參考碼元并使用正交頻分復用方法調制的幀結構的數(shù)字信號的幀和碼元的時間同步，其包括相關濾波器，用于獲得預定時域中的局部相位參考碼元與數(shù)字信號之間的相關值；最大值檢測器，用于檢測相關濾波器的輸出的最大值的位置；幀同步器，用于從最大值的位置搜索幀的起始點；和碼元定時同步器，用于從最大值的位置同步幀的碼元定時。
該設備還包括頻率誤差補償器，該頻率誤差補償器用于從數(shù)字信號中移除隨時間變化的頻率分量以補償頻率誤差并將該數(shù)字信號輸出到相關濾波器。
頻率誤差補償器可包括延遲器，用于將數(shù)字信號延遲一個采樣時間；共軛復數(shù)單元，用于獲得延遲的數(shù)字信號的共軛復數(shù)；第一乘法器，用于將數(shù)字信號與共軛復數(shù)相乘并輸出相乘結果。
相關濾波器可包括局部相位參考碼元單元，用于獲得局部相位參考碼元的共軛復數(shù)；第二乘法器，用于將從頻率誤差補償器輸出的數(shù)字信號與由局部相位碼元參考單元獲得的共軛復數(shù)相乘；和積分器，用于在預定的一段時間內累積并相加第二乘法器的相乘結果。
局部相位參考碼元單元對局部相位參考碼元的有效數(shù)據(jù)的一半可獲得共軛復數(shù)，積分器可以對局部相位參考碼元的有效數(shù)據(jù)的一半累積并相加第二乘法器的相乘結果。
相關濾波器還可包括第一符號單元，用于獲得從頻率誤差補償器輸出的數(shù)字信號的正號和負號并將該正號和負號輸出到第二乘法器、和第二符號單元，用于獲得從局部相位參考碼元單元輸出的共軛復數(shù)的正號和負號并將該正號和負號輸出到第二乘法器。
第一和第二符號單元可將正號輸出為“1”和將負號輸出為“0”。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種檢測具有包括相位參考碼元并使用正交頻分多路復用方法調制的幀結構的數(shù)字信號幀和碼元的時間同步的方法，其包括獲得預定時域內局部相位參考碼元與數(shù)字信號之間的相關值，從最大值的位置搜索幀的起始點，和從最大值的位置同步幀的碼元定時。
該方法還可包括從數(shù)字信號中移除隨時間變化的頻率分量，以補償頻率誤差。
對頻率誤差的補償包括將數(shù)字信號延遲一個采樣時間；獲得延遲的數(shù)字信號的共軛復數(shù)；和將數(shù)字信號與共軛復數(shù)相乘并輸出相乘的結果。
相關值的獲得包括獲得局部相位參考碼元的共軛復數(shù)；將輸出的相乘的結果與局部相位參考碼元的共軛復數(shù)相乘；和在預定的一段時間內累積并相加該相乘結果。
對于局部相位參考碼元的有效數(shù)據(jù)的一半，共軛復數(shù)被獲得。
對于局部相位參考碼元的有效數(shù)據(jù)的一半，相乘的結果可被累積并相加。
數(shù)字信號可與局部相位參考碼元的共軛復數(shù)的符號相乘。


通過下面結合附圖對實施例進行的描述，本發(fā)明的上述方面和特點將會變得更清楚，其中圖1是表示使用COFDM方法的數(shù)字數(shù)據(jù)幀的結構的圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于檢測幀和碼元的時間同步的設備的方框圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的相關濾波器的輸出的圖；和圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的檢測幀和碼元的時間同步的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明特定實施例將參照附圖被詳細地描述。
在下面的描述中，即使在不同的圖中，相同的符號也始終表示相同的部件。描述中定義的事物例如詳細的結構和部件只被提供以有助于對本發(fā)明的全面的理解。因此，很明顯，本發(fā)明沒有那么定義的事物也能被實現(xiàn)。同時，因為已為大家所熟知的功能或結構會在不必要的細節(jié)上使本發(fā)明變得模糊，所以這些功能或結構沒有被詳細描述。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的檢測幀和碼元的時間同步的設備的方框圖。
時間同步檢測設備200安裝在DAB/DMB(數(shù)字音頻廣播/數(shù)字多媒體廣播)接收機的內部，并接收根據(jù)OFDM方法被調制的數(shù)字廣播數(shù)據(jù)以補償在幀同步和碼元定時恢復(STR)中的誤差。
在快速傅立葉變換(FFT)之前，時間同步檢測設備200在時域中操作，以便在檢測設備200的后面部分的FFT能夠基于精確的幀同步和精確的起始點而被執(zhí)行。
輸入到時間同步檢測設備200的信號具有如圖1所示的帶有PRS b的幀結構，該幀結構根據(jù)OFDM方法被調制，以預定的時間為單位被采樣，并經(jīng)過模擬-數(shù)字轉換器(ADC)(沒有示出)被轉換為數(shù)字數(shù)據(jù)。其為復數(shù)的數(shù)字數(shù)據(jù)經(jīng)過同相/正交位移(I/Q)單元(沒有示出)被分解為實數(shù)和虛數(shù)，然后被輸入到時間同步檢測設備200中。
接收到的數(shù)字數(shù)據(jù)幀可為如圖1所示的幀結構，如果接收到的數(shù)字數(shù)據(jù)在下面的示例性實施例中所描述的傳輸模式1(Tx1)中，那么GI d包括504個采樣，有效數(shù)據(jù)e包括2048個采樣。
參照圖2，時間同步檢測設備200包括頻率誤差補償器210、相關濾波器230、最大值檢測器250、幀同步器270、以及碼元定時同步器290。
頻率誤差補償器210補償輸入到相關濾波器230的數(shù)字信號的載波頻率誤差。數(shù)字信號的載波頻率誤差阻礙相關濾波器230計算相關值。
頻率誤差補償器210包括延遲器211，共軛復數(shù)單元213以及第一乘法器215。
延遲器211以采樣為單位順序地延遲OFDM調制的數(shù)字信號。延遲的數(shù)字信號被傳送到共軛復數(shù)單元213中。
共軛復數(shù)單元213計算被分解為實數(shù)和虛數(shù)的數(shù)字信號的共軛復數(shù)。
第一乘法器215將從共軛復數(shù)單元213輸出的延遲的數(shù)字信號與接收的沒有延遲的數(shù)字信號相乘。相乘后的信號輸入到相關濾波器230。第一乘法器215相乘的結果有助于移除隨著時間而改變的頻率分量。
相關濾波器230包括局部PRS單元233、第二乘法器237、積分器239、第一符號單元231、以及第二符號單元235，并計算接收到的數(shù)字信號幀的PRS與相關濾波器230已知的并存儲在該相關濾波器中的局部PRS之間的相關值。
相關濾波器230將接收到的數(shù)字信號幀的PRS與時域中的局部PRS的共軛復數(shù)相乘，并在預定的一段時間累積相乘結果以獲得相關值。
第一符號單元231獲得輸入到相關濾波器230的幀數(shù)據(jù)的采樣值的(正或負)符號，并將該符號輸出到第二乘法器237。結果，只有一位而不是多位可被用來使用實際數(shù)據(jù)的值以獲得相關值。
局部PRS單元233獲得包括時域中的實數(shù)和虛數(shù)的局部PRS的共軛復數(shù)。這樣，局部PRS單元233對頻域中的局部PRS進行逆FFT(IFFT)，以將頻域中的PRS轉換為時域中的PRS，然后獲得時域中的局部PRS的共軛復數(shù)。局部PRS單元233獲得有效數(shù)據(jù)(n＝2048)或該有效數(shù)據(jù)的一半(n＝1024)的采樣值的共軛復數(shù)。
第二符號單元235獲得從局部PRS單元233輸出的共軛復數(shù)的(正或負)符號，并將該符號輸出到第二乘法器237。
第一符號單元231和第二符號單元235可以將每個采樣的正號和負號分別輸出為“1”和“0”。
第二乘法器237將從第一符號單元231輸出的值與從第二符號單元235輸出的值相乘，并將相乘的結果輸出到積分器239。第二乘法器237順序地將PRS的有效數(shù)據(jù)或有效數(shù)據(jù)的一半相乘。
如果第一和第二符號單元231和235將正號和負號分別輸出為“1”和“0”，那么第二乘法器237可以將正號“1”與正號“1”相乘以輸出值“1”，將正號“1”與負號“0”相乘以輸出值“0”，將負號“0”與負號“0”相乘以輸出值“1”。
積分器239在預定的一段時間將從第二乘法器237輸出的值順序地相加以獲得相關值。換句話說，積分器239可以對于一個有效的數(shù)據(jù)間隔(n＝2048)或該有效數(shù)據(jù)間隔的一半(n＝1024)累積并相加從第二乘法器237輸出的值。
相關濾波器230可獲得每個PRS的有效數(shù)據(jù)間隔(2048個采樣)的相關值。或者，相關濾波器230也可以獲得有效數(shù)據(jù)間隔的一半(1024個采樣)的相關值。無論哪種情況，幀同步和碼元定時同步都可被精確地獲得。
相關濾波器230可以在沒有第一符號單元231和第二符號單元235的情況下將實際的采樣值相乘來獲得相關值。但是，在這種情況下，第二乘法器237和積分器239的尺寸可被增加。
相關濾波器230可以通過第一符號單元231和第二符號單元235僅將PRS的符號和局部PRS的符號相乘、累積以及相加，來獲得相關值。這樣，指示PRS的1024個或2048個采樣值的相關濾波器230可以減小為足以指示一個符號的尺寸。結果，第二乘法器237的尺寸能被減小。
最大值檢測器250獲得從相關濾波器230輸出的相關值的最大值的位置。
圖3是顯示本發(fā)明實施例的相關濾波器230的輸出的圖。參照圖3，相關值的最大值f被顯示在有效數(shù)據(jù)的一半的位置上。最大值檢測器250將最大值f的位置輸出到幀同步器270和碼元定時同步器290中。
基于被最大值檢測器250檢測到的相關值的最大值f的位置，幀同步器270搜索幀的起始點。幀同步器270將關于幀的起始點的信息發(fā)送到位于時間同步檢測設備200的尾部的FFT單元(沒有示出)。
碼元定時同步器290基于由最大值檢測器250檢測到的相關值的最大值f的位置執(zhí)行STR以獲得FFT的精確的起始點。碼元定時同步器290的輸出被發(fā)送到FFT單元(沒有示出)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的檢測幀和碼元時間同步的方法的流程圖。
在操作S401中，時間同步檢測設備200接收OFDM調制的數(shù)字信號。在操作S403中，時間同步檢測設備200補償可能發(fā)生在OFDM調制的數(shù)字信號中的載波頻率誤差。為了這個目的，頻率誤差補償器200的延遲器211以采樣為單位延遲OFDM調制的數(shù)字信號，共軛復數(shù)單元213獲得延遲的數(shù)字信號的共軛復數(shù)。另外，第一乘法器215將共軛復數(shù)單元213輸出的延遲的數(shù)字信號與接收到的OFDM調制的數(shù)字信號相乘，并將相乘的結果輸出到相關濾波器230中。
相關濾波器230獲得輸入信號與局部PRS之間的相關值。第一符號單元231檢測輸入到相關濾波器230的輸入信號的每個采樣值的符號。局部PRS單元233獲得局部PRS的有效數(shù)據(jù)的一半(n＝1024)的共軛復數(shù)，第二符號單元235獲得并輸出僅共軛復數(shù)的1024個采樣的符號。在操作S405中，第二乘法器237將從第一符號單元231和第二符號單元235輸出的信號相乘，積分器239對有效數(shù)據(jù)的一半(n＝1024)累積并相加相乘結果以獲得相關值。
在操作S407中，最大值檢測器250獲得由相關濾波器230得到的相關值的最大值的位置。在操作S409中，幀同步器270基于最大值的位置搜索幀的起始點，碼元定時同步器290基于最大值的位置搜索FFT的精確的起始點。
根據(jù)本發(fā)明的檢測幀和碼元的時間同步的設備的操作根據(jù)上述的過程被執(zhí)行。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的檢測幀和碼元的時間同步的設備和方法中，基于精確的幀同步和FFT的起始點，F(xiàn)FT能夠被穩(wěn)定地執(zhí)行。對于有效數(shù)據(jù)的一半或只使用有效數(shù)據(jù)的一半的符號，數(shù)字信號和局部PRS之間的相關值能被得到。這樣，設備的尺寸能被相當?shù)販p小。結果，這種設備能夠在低功率下實現(xiàn)。
前面所述的實施例和優(yōu)點只是示例性的，并不被解釋為限制本發(fā)明。本教述可容易地被應用于其他類型的設備。另外，本發(fā)明實施例的描述意圖是是說明性的，而并不限制權利要求的范圍，很多替換、修改和改變對于本領域的技術人員是清楚易見的。
權利要求
1.一種設備，用于檢測具有包括相位參考碼元并使用正交頻分復用方法調制的幀結構的數(shù)字信號的幀和碼元的時間同步，包括相關濾波器，用于獲得預定時域中的局部相位參考碼元與數(shù)字信號之間的相關值；最大值檢測器，用于檢測相關濾波器的輸出的最大值的位置；幀同步器，用于從最大值的位置搜索幀的起始點；和碼元定時同步器，用于從最大值的位置同步幀的碼元定時。
2.如權利要求1所述的設備，還包括頻率誤差補償器，用于從數(shù)字信號中移除隨時間變化的頻率分量以補償頻率誤差并將該數(shù)字信號輸出到相關濾波器。
3.如權利要求2所述的設備，其中，頻率誤差補償器包括延遲器，用于將數(shù)字信號延遲一個采樣時間；共軛復數(shù)單元，用于獲得延遲的數(shù)字信號的共軛復數(shù)；和第一乘法器，用于將數(shù)字信號與共軛復數(shù)相乘并輸出相乘結果。
4.如權利要求2所述的設備，其中，相關濾波器包括局部相位參考碼元單元，用于獲得局部相位參考碼元的共軛復數(shù)；第二乘法器，用于將從頻率誤差補償器輸出的數(shù)字信號與由局部相位碼元參考單元獲得的共軛復數(shù)相乘；和積分器，在預定一段時間內累積并相加第二乘法器的相乘結果。
5.如權利要求4所述的設備，其中局部相位參考碼元單元對于局部相位參考碼元的有效數(shù)據(jù)的一半獲得共軛復數(shù)；并且積分器對局部相位參考碼元的有效數(shù)據(jù)的一半累積并相加第二乘法器的相乘結果。
6.如權利要求4所述的設備，其中，相關濾波器還包括第一符號單元，用于獲得從頻率誤差補償器輸出的數(shù)字信號的正號和負號，并將該正號和負號輸出到第二乘法器；和第二符號單元，用于獲得從局部相位參考碼元單元輸出的共軛復數(shù)的正號和負號并將該正號和負號輸出到第二乘法器。
7.如權利要求6所述的設備，其中，第一和第二符號單元將正號輸出為“1”，將負號輸出為“0”。
8.一種檢測具有包括相位參考碼元并使用正交頻分多路復用方法調制的幀結構的數(shù)字信號的幀和碼元的時間同步的方法，包括獲得預定時域中的局部相位參考碼元與數(shù)字信號之間的相關值；從最大值的位置搜索幀的起始點；和從最大值的位置同步幀的碼元定時。
9.如權利要求8所述的方法，還包括從數(shù)字信號中移除隨時間變化的頻率分量，以補償頻率誤差。
10.如權利要求9所述的方法，其中，補償頻率誤差的步驟包括將數(shù)字信號延遲一個采樣時間；獲得延遲的數(shù)字信號的共軛復數(shù)；和將數(shù)字信號與共軛復數(shù)相乘并輸出相乘結果。
11.如權利要求10所述的方法，其中，獲得相關值的步驟包括獲得局部相位參考碼元的共軛復數(shù)；將輸出的相乘結果與局部相位參考碼元的共軛復數(shù)相乘；和在預定的一段時間內累積并相加相乘的結果。
12.如權利要求11所述的方法，其中，對局部相位參考碼元的有效數(shù)據(jù)的一半獲得共軛復數(shù)。
13.如權利要求12所述的方法，其中，對局部相位參考碼元的有效數(shù)據(jù)的一半累積并相加該相乘結果。
14.如權利要求11所述的方法，其中，數(shù)字信號與局部相位參考碼元的共軛復數(shù)的符號相乘。
全文摘要
提供了一種檢測幀和碼元的時間同步的設備和方法。該設備包括獲得預定時域中的局部相位參考碼元與數(shù)字信號之間的相關值的相關濾波器；檢測相關濾波器的輸出的最大值的位置的最大值檢測器；從最大值的位置搜索幀的起始點的幀同步器；和從最大值的位置同步幀的碼元定時的碼元定時同步器。
文檔編號H04L27/26GK1722720SQ20051008077
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月5日 優(yōu)先權日2004年7月7日
發(fā)明者李冕熙, 樸贊燮 申請人:三星電子株式會社