專利名稱：：數(shù)字信號接收方法和裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)中的數(shù)字信號接收技術，特別是涉及一種精確消除接收到的信號的公共相位誤差的正交頻分復用數(shù)字信號接收方法和裝置。
背景技術：
：在電視廣播領域，數(shù)字電視(DTV)是近年來的新一代，是從攝制到傳輸，然后到接收的全數(shù)字系統(tǒng)。DVB-T是世界上四種DTV廣播標準中的一種，而DVB-H是基于DVB-T標準的手持應用標準。DVB-T和DVB-H都是基于正交頻分用(OFDM)技術，這項技術贏得了廣泛關注并在大約IOO個國家得以應用。相關技術的最新研究對于DVB-T/H的巨大市場價值非常重要。在實際的通信系統(tǒng)中，調(diào)制器和解調(diào)器通常在基帶或中頻(IF)工作。由于我們必須將信號在某個分配的無線頻率RF(RadioFrequency)上傳輸，這使得我們必須在發(fā)射器中將調(diào)制好的信號上轉換至RF信道，而在接收器中又將RF信號下轉換至IF或基帶。為此就要采用常用的本地振蕩器，這就會帶來相位噪音(PHN)和信號干擾。由于接收器通常是低成本制造的，相位噪音(PHN)在接收器端被考慮得更多。相位噪音(PHN)對于傳統(tǒng)模擬電視節(jié)目系統(tǒng)不是大問題，但是引入OFDM之后問題的顯著性就大為增強。在OFDM和其它數(shù)字調(diào)試類型之間的主要區(qū)別是OFDM信號由多個低速率互為正交的子載波組成，因此OFDM系統(tǒng)對相位噪音非常敏感。低符號速率使同步在快速相位干擾出現(xiàn)時更加困難，相位噪音會降低子載波的正交性。在DVB-T接收器的OFDM信號中加入了P麗之后，接收到的OFDM信號將受到兩種影響公共相位誤差(CPE)，就是信號星座(signalconstellation)旋轉，也稱為平均相位噪音偏差，對所有子載波影響一致；以及載波間干擾(ICI)，與加性高斯噪音類似，它由子載波的正交損失造成并干擾OFDM符號的解調(diào)。因此消除PHN對于實用的0F匿系統(tǒng)非常重要。公共相位誤差(CPE)可以在接收器中消除，而載波間干擾(ICI)影響僅能被減小。因為插入OFDM符號中的導頻(pilot)信息是接收器認識的，消除CPE的方法就是基于導頻。圖1是一個傳統(tǒng)的OF匿信號接收器100的部分結構示意圖，包括一個解調(diào)模塊IIO，一個快速傅里葉變換(FFT)模塊120，一個同步及定時(S&T)模塊130，一個公共相位誤差(CPE)消除模塊140，一個信道估計(CE)模塊150，以及一個信道解碼模塊160。解調(diào)模塊110將接收到的數(shù)字OFDM信號解調(diào)后產(chǎn)生包括同相(in-phase)信號和正交(quadrature-phase)信號的復合信號。由同步及定時模塊130補償?shù)臄?shù)字信號通過FFT模塊120。然后CPE消除模塊140估計和糾正所有OFDM數(shù)字信號子載波中存在的公共相位誤差CPE。之后，在信道估計模塊150對糾正后的數(shù)字信號進行均衡化(equalize)，再將其傳送到信道解碼模塊160進行解碼處理。主要有三種類型的傳統(tǒng)CPE估計方案，其中第一種是互相關(crosscorrelation)方法，第二種采用自相關(auto-correlation)方法，第三種傳統(tǒng)的CPE估計采用兩步法，分別如圖2A至2C所示。這些傳統(tǒng)CPE估計法的算法將在下列段落中進行討論。假定一個OFDM符號的有用長度為L，子載波的數(shù)量為W，保護間隔GI(Guardinterval)為丄，然后其時間域上的調(diào)制符號為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>接收器收到的信號為-乂(")=x,限(")(")+(")②其中仍(")為CPE，W")為信道響應，^")為加性高斯白噪聲AWGN。通過快速傅立葉變換FFT之后，頻率域的信號為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(3)然后，假定接收器的本地導頻子載波為AOt=l，...,。，《為一個符號中使用的導頻數(shù)。為了便于討論，假定K("卜1，這樣簡化分析。如圖2A所示，在第一種傳統(tǒng)的CPE估計中使用互相關方法，可獲得-+arg,))<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(4)這個基于互相關的方法是最簡單的。但是因為沒有考慮信道影響而不能獲得好的性能。CPE的估計結果以信道響應為條件。在多徑信道或多普勒條件下，CPE估計結果將因信道響應非線性而產(chǎn)生很大的估計誤差。圖2B中，在采用自相關方法時，可獲得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>》-仍("仍-,("+Ap(6)在這個自相關方法中，估計相鄰符號的PHN差異，而從估計結果之和得到PHN結果。消除CPE之后，獲得《(A:)=:r'("-e-"在估計信道之后，獲得=(早)-，+幽)《("這種自相關方法可以獲得比互相關方法更好的性能。因為信道影響可以基本上通過自相關操作予以消除。但它的實施比互相關方法復雜。因為通過信道估計獲得的信息與真實的信道響應有一些差別，在信道估計之后會有一些殘余的相位誤差。這些信道估計之前的方法稱為前置信道估計方法，對信道估計之后的相位誤差補償沒有益處。如圖2C所示，傳統(tǒng)的兩步法可以解決上面提到的問題。除了信道估計之前用的CPE消除步驟，在信道估計之后用到了CPE精確消除步驟。信道估計前的部分和自相關方法相同，而精確CPE估計則跟互相關方法類似。信道估計后的精確消除處理不受信道條件的影響，能夠消除方程(8)中殘余的相位誤差^")-所以兩步法比前置信道估計法精確。但是該方法的主要缺點是因為要做兩次CPE消除而比較復雜。因此，需要提出一種能克服現(xiàn)有技術缺點的、改進的消除OF謹接收信號中的CPE的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種數(shù)字信號接收裝置。該數(shù)字信號接收裝置包括一公共相位誤差(CPE)消除單元，設置成利用已經(jīng)以信號狀態(tài)
發(fā)明內(nèi)容信息(CSI)糾正過的本地導頻子載波來消除所收到信號的公共相位誤差(CPE);以及信道估計(CE)單元，設置成在消除了公共相位誤差(CPE)之后估計接收的信號的信道狀態(tài)信息(CSI)，并將該CSI反饋給CPE消除單元，其中該CPE消除單元包括一裝置，通過僅響應于接收的信號的連續(xù)導頻，根據(jù)本地導頻子載波的正號或負號將從CE單元收到的CSI乘以1或-l，來產(chǎn)生經(jīng)CSI糾正的導頻子載波；一將提取的接收信號的導頻子載波與經(jīng)過CSI糾正的導頻子載波進行相關運算的裝置；以及一通過將相關運算結果的估計相位角度乘以將接收信號延遲一符號的信號來消除接收信號中所含的CPE的裝置。有利的是，本發(fā)明的數(shù)字信號接收裝置引入了CE單元產(chǎn)生的CSI并產(chǎn)生了CSI導頻(CSI-Pilot)用于CPE補償，而且還使用簡單的互相關CPE消除模塊，從而使本發(fā)明的技術實施簡單而精確。本發(fā)明的另一個方面提供了一種數(shù)字信號接收方法，該方法包括對消除了公共相位差(CPE)之后的數(shù)字信號的信道狀態(tài)信息(CSI)進行估計的步驟；和利用前一步驟中產(chǎn)生的CSI糾正本地導頻子載波產(chǎn)生導頻子載波來消除接收信號中的CPE。并且進一步包括子步驟僅響應于接收信號的連續(xù)導頻，根據(jù)本地導頻子載波的正號或負號將從CE單元接收到的CSI乘以1或-1而產(chǎn)生經(jīng)CSI糾正的導頻子載波。將提取的接收信號的導頻子載波與經(jīng)過CSI糾正的導頻子載波進行相關運算，以及將相關運算結果的估計相位角度乘以將接收的信號延遲一符號的信號來消除接收信號中所含的CPE。有利的是，本發(fā)明的數(shù)字信號接收方法在CPE補償中采用CSI導頻，同時采用簡單的互相關CPE消除法，獲得了簡單高效的效果。圖1是一種傳統(tǒng)OFDM數(shù)字信號接收裝置的示意框圖；圖2A-2C是描述傳統(tǒng)OFDM數(shù)字信號接收裝置中的三種CPE消除法的示意框圖3是描述根據(jù)本發(fā)明的OFDM數(shù)字信號接收裝置的示意框圖4是根據(jù)本發(fā)明的OFDM數(shù)字信號接收裝置的CPE消除模塊的示意框圖5是描述根據(jù)本發(fā)明的OFDM數(shù)字信號接收裝置的CPE消除模塊的CSI導頻生成器的示意框圖；以及圖6是描述根據(jù)本發(fā)明的CPE消除方法的示意框圖。具體實施例方式本發(fā)明提供了一種采用改進的公共相位誤差CPE消除方法的OFDM數(shù)字信號接收裝置。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例提供了一種數(shù)字信號接收裝置200，更特定的是指一種OFDM數(shù)字信號接收器。與圖1所示的傳統(tǒng)的OFDM數(shù)字信號接收器相似，本發(fā)明的OF畫數(shù)字信號接收器的主要結構包括一解調(diào)模塊210，一FFT模塊220，一同步和定時模塊230，一CPE消除模塊240，一信道估計(CE)模塊250，以及一信道解碼模塊260，其特征在于自CE模塊250至CPE消除模塊240之間提供了一個反饋回路。如圖4所示，該OF匿數(shù)字信號接收器200的CPE消除模塊240包括一CSI導頻生成單元241，一導頻提取單元242，一互相關單元243，一相位估計單元244，一延遲單元245，以及一CPE補償單元246。該CSI導頻生成單元241利用由CE模塊250產(chǎn)生CSI反饋來糾正本地子載波，生成經(jīng)CSI糾正的子載波的算法將在下面的段落中解釋。導頻提取單元242用于提取接收信號的OFDM符號中的導頻，并在導頻位置給予標識。舉例來說，每個2K模式的DVB-T標準的符號中含有45個連續(xù)的導頻(ContinualPilots)信號。該互相關單元243包括本地CSI導頻和提取的導頻的復數(shù)乘法的第一部分，和將一個符號內(nèi)的乘法結果求和的第二部分，從而產(chǎn)生本地CSI導頻子載波和提取的導頻子載波之間的互相關運算結果。然后，由相位估計單元244計算該互相關運算結果的反正切值e，即由CPE導致的相位角度，然后將其轉化為包括一實數(shù)分量(I=c0Se)和一虛數(shù)分量(Q二sin9)的復數(shù)。在延遲單元245，接收到的OF簡數(shù)字信號被延遲一個符號，其輸出被饋至CPE補償單元246。最后，該CPE補償單元246將延遲一個符號的信號與相位估計單元244的結果相乘，從而消除包含在接收信號中的CPE。如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的CSI導頻生成單元241的實施例，該CSI導頻生成運算只能由連續(xù)的導頻(CPs)產(chǎn)生。響應于接收信號的CP標識，自CE單元250產(chǎn)生的CSI首先被乘以3/4，然后再根據(jù)本地導頻子載波的正或負號，有選擇地乘以1或-i，從而利用CSI糾正本地子載波，而產(chǎn)生新的CSI導頻子載波。如圖5所示，"向右移2"的意思是CSI除以2'2，而"向右移1"的意思是將CSI除以2"1。接下來，將其結果相加即意味著所引入的CSI被乘以3/4。其它將CSI乘以3/4的實施方法也是可行的。因此，CSI導頻生成單元241輸出的是一個新的經(jīng)CSI糾正的導頻子載波，也就是說一個反映CSI的本地導頻子載波。圖6是描述根據(jù)本發(fā)明的用在OFDM數(shù)字信號接收裝置中的CPE消除方法的簡化框圖。本發(fā)明將信道狀態(tài)信息CSI引入到CPE估計中。如圖6所顯現(xiàn)的，本發(fā)明還是用簡單的互相關CPE消除方法，該方法的使用決定了它實際實施的低復雜性。本發(fā)明方法與傳統(tǒng)的互相關CPE消除方法的區(qū)別是，利用自CE產(chǎn)生的CSI來糾正本地導頻子載波，并且使用能夠反映信道響應的新導頻子載波(CSI導頻)進行互相關運算。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該CPE消除法包括在消除公共相位誤差之后估計接收到的數(shù)字信號的信道狀態(tài)信息CSI的步驟；僅在響應于接收信號的連續(xù)導頻時，根據(jù)本地導頻子載波的正號或負號將CSI乘以1或-1來產(chǎn)生經(jīng)CSI糾正的導頻子載波；以及利用以前一步驟產(chǎn)生的CSI對本地導頻載波進行糾正而得到的導頻子載波來消除接收信號的CPE。本發(fā)明的數(shù)字信號接收方法進一步包括提取接收信號的導頻并在導頻位置給予標識，然后將提取的接收信號的導頻子載波與經(jīng)CSI糾正過的導頻子載波進行相關運算，最后通過將相關運算結果的估計相位角度與延遲一個符號的接收信號相乘以消除接收信號中的CPE。因此，CE的信道影響和相位誤差可以在CPE消除過程中被消除，獲得準確的相關運算結果<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>消除CPE之后，獲得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>在CE之后，獲得然后，幾種不同的仿真試驗被用來評定本發(fā)明的性能，其條件設置參考下面的表1所示表1仿真條件<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>不同信道模式的各個試驗結果顯示于圖7至圖11。從這些模擬結果來看，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法較傳統(tǒng)的方法具有更好的性能。再者，本發(fā)明方法在復雜性方面與傳統(tǒng)方法的比較對于實際應用是非常重要的，因為復雜性越低意味著功耗越低成本越低。由于前置信道估計法(pre-CE)的準確性和性能是不可比較的，我們只考慮以兩步法來對比復雜性。對于兩步法和本發(fā)明，本發(fā)明中包含一次互相關運算和一次生成CSI導頻的復數(shù)乘法運算。兩步法則由一個自相關運算和一個互相關運算組成。所以本發(fā)明比傳統(tǒng)的兩步法復雜性低，如下面的表2中所詳細顯示的:表2.資源的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從上述說明可以看出，本發(fā)明比傳統(tǒng)方法更準確和簡單。因此而取得更好的性能和更低的成本。本發(fā)明并不僅限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可能存在其它不同的改變形式和修改方案。權利要求1、一種數(shù)字信號接收裝置，包括公共相位誤差CPE消除單元(240)，設置成利用經(jīng)信道狀態(tài)信息CSI糾正過的本地導頻子載波來消除接收的信號的公共相位誤差CPE；以及信道估計CE單元(250)，設置成在消除公共相位誤差CPE之后估計接收的信號的信道狀態(tài)信息CSI，并且將該信道狀態(tài)信息CSI反饋至公共相位誤差CPE消除單元(240)。2、根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字信號接收裝置，其特征在于該公共相位誤差CPE消除單元(240)包括裝置(241)，通過僅響應于接收的信號的連續(xù)導頻，根據(jù)本地導頻子載波的正或負號將自信道估計CE單元(250)接收的信道狀態(tài)信息CSI乘以1或-1來進行糾正，以生成經(jīng)信道狀態(tài)信息CSI糾正的導頻子載波。3、根據(jù)權利要求2所述的數(shù)字信號接收裝置，其特征在于所述公共相位誤差CPE消除單元(240)還包括將提取的接收信號的導頻子載波與經(jīng)信道狀態(tài)信息CSI糾正過的導頻子載波進行相關運算的裝置(243)，以及通過將相關運算結果的估計相位角度乘以將接收的信號延遲一符號的信號來消除接收信號中包含的公共相位誤差CPE的裝置(246)。4、一種數(shù)字信號接收方法，包括步驟估計消除了公共相位誤差CPE之后的接收信號的信道狀態(tài)信息CSI;以及通過利用前一步驟產(chǎn)生的CSI從本地導頻子載波糾正的導頻子載波來消除接收信號中的公共相位誤差CPE。5、根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于還進一步包括步驟通過僅響應于接收信號的連續(xù)導頻，根據(jù)本地導頻子載波的正或負號將接收的信號的信道狀態(tài)信息CSI乘以1或-i來生成經(jīng)信道狀態(tài)信息CSI糾正的導頻子載波。6、根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于還進一步包括步驟將提取的接收的信號的導頻子載波與經(jīng)信道狀態(tài)信息csi糾正過的導頻子載波進行相關運算，以及通過將相關運算結果的估計相位角度乘以將接收的信號延遲一個符號的信號來消除接收信號中包含的公共相位誤差CPE。全文摘要本發(fā)明涉及數(shù)字信號接收方法和裝置。所述數(shù)字信號接收裝置包括公共相位誤差CPE消除單元(240)，利用經(jīng)信道狀態(tài)信息CSI糾正過的導頻子載波來消除接收的信號中包含的公共相位誤差CPE；信道估計CE單元(250)，在消除公共相位誤差CPE后估計接收的信號的信道狀態(tài)信息CSI，并將信道狀態(tài)信息CSI饋給公共相位誤差CPE消除單元(240)；以及裝置(241)，僅響應于接收的信號的連續(xù)導頻根據(jù)本地導頻子載波的正或負號將所述信道狀態(tài)信息CSI乘以1或-1。所述方法包括在消除公共相位誤差后估計接收的數(shù)字信號的信道狀態(tài)信息CSI，以及利用經(jīng)信道狀態(tài)信息CSI糾正的導頻子載波來消除接收的信號中的公共相位誤差CPE，從而實現(xiàn)低復雜性和高精確度。文檔編號H04L27/38GK101636997SQ200780052355公開日2010年1月27日申請日期2007年4月4日優(yōu)先權日2007年4月4日發(fā)明者鵬劉申請人:湯姆遜許可公司