專利名稱：調(diào)整偽隨機(jī)噪聲序列并插入碼元中的正交頻分復(fù)用發(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一4殳涉及一種正交頻分復(fù)用(OFDM )發(fā)射才幾及其一種OFDM發(fā) 射方法，更具體而言涉及在時(shí)域同步(TDS)發(fā)送一個(gè)OFDM碼元之前在所 述OFDM碼元中插入偽隨機(jī)噪聲(PN)序列和保護(hù)間隔(GI)的OFDM發(fā) 射機(jī)及其OFDM發(fā)射方法。
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 18 Mbps的數(shù)據(jù)。所述圖像調(diào)制單元通過大約 6 8 MHz的一個(gè)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 地面廣播系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)使用被分配用于電視廣播目的的甚高頻/超高頻 (VHF/UHF )。在歐洲，作為數(shù)字調(diào)制方法之一的正交頻分復(fù)用(OFDM)方法已經(jīng)被 采納用作可以獲得諸如提高每帶寬的傳輸速度和防止干擾的優(yōu)點(diǎn)的下一代電 一見地面廣纟番方法。OFDM系統(tǒng)將串行輸入的碼元流轉(zhuǎn)換為以塊為單位的并行數(shù)據(jù)，并將并 行的碼元復(fù)用為不同的子載波頻率。這樣的OFDM系統(tǒng)使用多載波，與使用 單一載波的現(xiàn)有的系統(tǒng)非常不同。所述多載波之間具有正交屬性。通過多載 波的正交屬性，兩個(gè)載波的相乘將產(chǎn)生0值，這是使用多載波的必要條件之 一。OFDM系統(tǒng)通過兩個(gè)變換來實(shí)現(xiàn) 一個(gè)是快速傅立葉變換(FFT)，另一 個(gè)是逆快速傅立葉變換(IFFT )，它們是通過在子載波之間的正交性和快速傅 立葉變換(FFT)的定義而容易地獲得的。申請?zhí)枮?9907836.3的歐洲專利公開了一種OFDM接收系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括調(diào)諧器，將通過天線接收到的信號轉(zhuǎn)換為中頻信號；乘法器，將中頻信 號轉(zhuǎn)換為基帶的OFDM信號；FFT電路，將對OFDM信號執(zhí)行FFT處理， 從而OFDM解調(diào)基帶OFDM信號；均衡電路，對經(jīng)過FFT處理的信號進(jìn)行 均衡；解碼單元，對信號進(jìn)行解碼。OFDM系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下根據(jù)電視地面?zhèn)鬏敺椒ǖ谋举|(zhì)，電視地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量嚴(yán) 重依賴于反射波和在同 一信道或在相鄰信道之間的干擾。因此對于傳輸系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)的要求是非常復(fù)雜的。相反，OFDM系統(tǒng)對于多徑屬性很健壯。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(shí)間。因此， 數(shù)據(jù)傳輸變得對于由于多徑的干擾信號抗擾，甚至對于發(fā)生較長時(shí)間的回波 信號也如此。而且，OFDM系統(tǒng)也對現(xiàn)有的信號類型很健壯，因此它受在同 一信道之間的干擾的影響較小。由于上述的OFDM系統(tǒng)的這樣的特點(diǎn)，可以 實(shí)現(xiàn)一個(gè)單一頻率網(wǎng)絡(luò)(SFN)，通過它， 一個(gè)廣播站可以以一個(gè)單一的頻率 進(jìn)行全國的廣播。在傳輸期間，在同一信道中的干擾可能很強(qiáng)，但是在OFDM 系統(tǒng)中可以克服，OFDM系統(tǒng)對于這樣的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境是健壯的。由于使用 了單一頻率網(wǎng)絡(luò)，可以更有效地使用有限的頻率資源。OFDM信號包括多載波，每個(gè)具有小帶寬。由于整個(gè)的頻譜的形狀實(shí)質(zhì) 上是方形的，頻率效率好于使用單一載波。OFDM系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是， OFDM信號的波形與白高斯噪聲相同。即，由于OFDM信號具有與白高斯噪 聲類似的波形，因此與諸如以線改變相位(PAL)、順序與存儲彩色電視系統(tǒng) (SECAM)等的其他的廣播業(yè)務(wù)相比，它具有較小的干擾。由于在OFDM 系統(tǒng)中可以對于每個(gè)載波的調(diào)制是可能的，因此使能了分層數(shù)據(jù)傳輸。一般，利用時(shí)域同步發(fā)送OFDM信號的OFDM發(fā)射機(jī)時(shí)域同步地將提時(shí)間軸的數(shù)據(jù)。在傳輸OFDM信號之前，OFDM發(fā)射機(jī)在沿著時(shí)間軸形成的 OFDM信號之前插入一個(gè)保護(hù)間隔GI以便抑制信號間干擾，并在保護(hù)間隔 GI之前插入同步信息。圖l是示出一個(gè)OFDM信號幀的結(jié)構(gòu)的圖，它在數(shù)據(jù)傳輸期間由一個(gè)傳 統(tǒng)的TDS型的OFDM發(fā)射4幾形成。OFDM信號的幀被構(gòu)建成使得GI和PN序列被插入到包含要發(fā)送的數(shù)據(jù)的OFDM碼元中。換句話說，OFDM碼元包含要發(fā)送到OFDM接收機(jī)的數(shù) 據(jù)。GI是分配的某個(gè)區(qū)域，用于抑制碼元間干擾。PN序列是對于每個(gè)OFDM 碼元的同步信息。PN序列在OFDM接收機(jī):故用于同步和信道估計(jì)。被設(shè)置為由具有3,780個(gè)點(diǎn)的多個(gè)子載波進(jìn)行逆離散傅立葉變換。而且在 OFDM的IDFT之后，GI被以對應(yīng)于OFDM碼元的3,780個(gè)點(diǎn)的1/6、 1/9、 1/20或1/30的大小插入到OFDM碼元中。PN序列以對應(yīng)于255個(gè)碼元的大 小被插入到插入GI的OFDM碼元中。問題是，與包括在多個(gè)子載波中的3,780個(gè)點(diǎn)的OFDM碼元的大小相比， PN序列的大小255個(gè)碼元相當(dāng)小。因此，接收具有這樣的幀的OFDM信號 的OFDM接收機(jī)難于利用包括在所接收的OFDM信號中的PN序列來執(zhí)行對 于所接收的OFDM信號的同步和信道估計(jì)。結(jié)果，OFDM接收機(jī)經(jīng)常不準(zhǔn)確 地還原所接收的OFDM信號。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種正交頻分復(fù)用(OFDM)發(fā)射機(jī)， 它能夠在發(fā)送OFDM信號之前調(diào)整被插入到OFDM碼元中的PN序列的大 小，以便OFDM接收機(jī)可以基于插入到所接收的OFDM碼元中的PN序列而 更準(zhǔn)確地執(zhí)行同步和信道估計(jì)，本發(fā)明還提供了一種對應(yīng)的OFDM的發(fā)送方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種正交頻分復(fù)用發(fā)射機(jī)，該正交頻分復(fù)用發(fā) 射機(jī)包括前向糾錯(cuò)編碼單元，用于編碼所輸入的數(shù)據(jù)；逆離散傅立葉變換 單元，用于將所述編碼的數(shù)據(jù)變換為正交頻分復(fù)用碼元；偽隨機(jī)噪聲序列插 入單元，用于所述正交頻分復(fù)用碼元中插入偽隨機(jī)噪聲序列以及前同步信號/ 后同步信號；脈沖整形單元，用于對所述插入偽隨機(jī)噪聲序列的正交頻分復(fù) 用碼元進(jìn)行脈沖整形濾波；射頻上變換單元，用于將所述脈沖整形濾波的正 交頻分復(fù)用碼元上變換為射頻信號。優(yōu)選的是，在所述正交頻分復(fù)用發(fā)射機(jī)中，所述偽隨機(jī)噪聲序列的大小 為超過255個(gè)碼元。而且，4是供一種正交頻分復(fù)用發(fā)射方法，該正交頻分復(fù)用發(fā)射方法包括 步驟編碼所輸入的數(shù)據(jù)；將所編碼的數(shù)據(jù)逆離散傅立葉變換為正交頻分復(fù) 用碼元；所述正交頻分復(fù)用碼元中插入偽隨機(jī)噪聲序列以及前同步信號/后同步信號；對插入偽隨機(jī)噪聲序列的正交頻分復(fù)用碼元進(jìn)行脈沖整形濾波；將 所述脈沖整形濾波的正交頻分復(fù)用碼元上變換為射頻信號。優(yōu)選的是，在所述正交頻分復(fù)用發(fā)射方法中，所述偽隨機(jī)噪聲序列的大 小為超過255個(gè)碼元。由于在傳輸所述OFDM碼元之前，所述大小為511碼元或1，023碼元的 PN序列被插入到所述OFDM碼元中，用于接收端的同步和信道估計(jì)，因此，果，OFDM接收機(jī)可以更準(zhǔn)確地還原所接收的數(shù)據(jù)。而且，由于接收機(jī)可以從插入到所述OFDM碼元中的大小為511碼元或 1,023碼元的PN序列中更準(zhǔn)確地執(zhí)行所接收的OFDM碼元的同步和信道估 計(jì)，因此可以減小插入來抑制碼元間干擾的GI的大小。結(jié)果，可以提高OFDM 碼元的傳輸率。通過參照


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述目的和特點(diǎn)將會 變得更加清楚，其中圖l是示出OFDM信號幀的結(jié)構(gòu)的圖，所述OFDM信號幀在OFDM信 號傳輸期間由一個(gè)傳統(tǒng)的TDS型OFDM發(fā)射機(jī)形成；圖2是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的OFDM發(fā)射機(jī)的方框圖；圖3 (a)是包括9個(gè)線性反饋移位寄存器的一個(gè)PN發(fā)生器；圖3 (b)是包括IO個(gè)線性反饋移位寄存器的一個(gè)PN發(fā)生器；圖4是示出由圖2形成的OFDM信號幀的結(jié)構(gòu)的圖；圖5是示出用于使用按照本發(fā)明的OFDM發(fā)射機(jī)發(fā)送OFDM信號的方 法的流程圖。以下，參照附圖來更詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。 如圖2所示，4姿照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例， 一種OFDM發(fā)射機(jī)包括前向糾 錯(cuò)(FEC)單元100、逆離散傅立葉變換(IDFT)單元200,保護(hù)間隔(GI) 插入單元300、 PN發(fā)生器400、偽隨機(jī)噪聲(PN)序列插入單元500、脈沖 整形單元600和射頻(RF)上變換單元700。;"言道估計(jì)。結(jié)

具體實(shí)施方式
FEC單元100編碼OFDM碼元，用于糾正在傳輸期間發(fā)生的錯(cuò)誤。IDFT 單元200對于在FEC編碼單元100編碼的OFDM碼元執(zhí)行IDFT。當(dāng)在IDFT單元200的IDFT之后，GI插入單元300在OFDM碼元中插 入一個(gè)保護(hù)間隔(GI),以抑制信號間干擾。此時(shí)，GI的大小模式對應(yīng)于在 IDFT單元200被逆離散傅立葉變換的OFDM碼元的1/6、 1/9、 1/12、 1/20或 1/30。作為一種選擇，GI插入單元300可以以對應(yīng)于1/12、 1/20、 1/30、 1/36 或1/40的大小模式插入GI。因此，可以提高在OFDM信號幀中的OFDM碼 元的傳輸有效比率。PN發(fā)生器400產(chǎn)生長度為511或1023的PN序列。然后，PN插入單元500在被以預(yù)定的大小模式插入GI的OFDM碼元中 插入PN序列。此時(shí)，PN插入單元400在插入GI的OFDM碼元中插入大小 超過255碼元的PN序列。優(yōu)選的是，PN插入單元400在插入GI的OFDM 碼元中插入511碼元或1,023碼元的PN序列。在如上所述511碼元或1,023碼元的PN序列^皮插入到OFDM碼元中的 之后，脈沖整形單元500按照OFDM碼元的預(yù)定的滾降因數(shù)來脈沖整形濾波 OFDM碼元。RF上變換單元700高頻轉(zhuǎn)換脈沖整形的OFDM碼元，以便通過天線800 和傳輸信道向OFDM 4妻收機(jī)發(fā)送它們。由于用于在接收一方同步和信道估計(jì)的511碼元或1,023碼元的PN序列 被包括在要發(fā)送的OFDM碼元中，因此OFDM接收機(jī)可以更準(zhǔn)確地執(zhí)行對 于所接收的OFDM信號的同步和信道估計(jì)。結(jié)果，OFDM接收機(jī)可以更準(zhǔn)確 地還原所接收的OFDM信號。而且，由于在OFDM碼元中插入大小為511碼元或1,023碼元的PN序 列使得接收一方能夠更準(zhǔn)確地執(zhí)行對于所接收的OFDM信號的同步和信道估 計(jì)，因此可以減小插入來抑制碼元間干擾的GI的大小。結(jié)果，改進(jìn)了 OFDM 碼元的傳輸率。圖3(a)和(b)是分別是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例用于產(chǎn)生長度為511和 1023的PN序列的PN發(fā)生器。如圖3(a)所示，PN發(fā)生器包括一個(gè)XOR和含有9個(gè)移位寄存器D的線 性反饋移位寄存器(LFSR)電路，因此它構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)511 PN序列發(fā)生器。如圖3(b)所示，PN發(fā)生器包括一個(gè)XOR和含有10個(gè)移位寄存器D的 LFSR,因此構(gòu)成了本發(fā)明的一個(gè)1023 PN序列發(fā)生器。圖4是示出由圖2形成的OFDM信號幀的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。如圖4所示，OFDM信號的幀包括一個(gè)包含要發(fā)送的數(shù)據(jù)的OFDM碼 元，以及插入到OFDM碼元的 一個(gè)GI和一個(gè)PN序列。按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，由OFDM發(fā)射機(jī)發(fā)送的OFDM碼元被N點(diǎn) 的多個(gè)子載波進(jìn)行逆離散傅立葉變換。所述N點(diǎn)包括3,780點(diǎn)、2,048點(diǎn)，4，096 點(diǎn)和8,192點(diǎn)，并且2,048點(diǎn)，4,096點(diǎn)、8，192點(diǎn)的多個(gè)子載波的模式分別為 2K模式、4K模式和8K模式。GI以對應(yīng)于相對于OFDM碼元的確定大小的大小被插入到N點(diǎn)的多個(gè) 子載波的OFDM碼元中。所述相對于OFDM碼元的確定的大小是OFDM碼 元的1/6、 1/9、 1/12、 1/20或1/30，或者也可以是OFDM碼元的1/12、 1/20、 1/30、 1/36或1/40之一。圖5是一流程圖，示出了按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例通過利用OFDM發(fā)射 機(jī)發(fā)送OFDM信號的方法。首先，F(xiàn)EC編碼單元100編碼要發(fā)送的OFDM碼元，以糾正在數(shù)據(jù)傳輸 期間發(fā)生的錯(cuò)誤(步驟S100)。在由FEC編碼單元100編碼之后，IDFT單元 200對于被編碼的OFDM碼元執(zhí)行IDFT (步驟S120 )。在OFDM碼元的IDFT之后，GI插入單元300在OFDM碼元中插入GI， 以便抑制碼元間干擾(步驟S140)。此時(shí)，GI插入單元300插入GI,其大小 對應(yīng)于一個(gè)確定的模式，即OFDM碼元的1/6、 1/9、 1/12、 1/20或1/30，或 者是OFDM碼元的1/12、 1/20、 1/30、 1/36或1/40。因此，可以提高OFDM 信號幀的OFDM碼元的傳輸率。PN發(fā)生器400產(chǎn)生長度為511或1023的PN序列(步驟S160 )。PN插入單元500在插入GI的OFDM碼元中插入PN序列，其大小為超 過255碼元(步驟S180 )。優(yōu)選的是，PN插入單元500在插入GI的OFDM 碼元中插入511碼元或1,023碼元的PN序列。脈沖整形單元600按照預(yù)定的滾降因子來脈沖整形濾波被插入511碼元 或1，023碼元的PN序列的OFDM碼元(步驟S200 )。RF上變換單元700高頻轉(zhuǎn)換脈沖整形濾波的OFDM碼元，以經(jīng)由傳輸信道來向OFDM接收片幾發(fā)送OFDM碼元(步驟S220 )。按照本發(fā)明，由于在傳輸OFDM碼元之前在OFDM碼元中插入了大小 為511碼元或1，023碼元的PN序列以用于在接收端的同步和信道估計(jì)，因此 可以減小插入來抑制碼元間干擾的GI的大小，結(jié)果，可以提高OFDM碼元的傳輸率。雖然已經(jīng)說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本 發(fā)明不限于所述的優(yōu)選實(shí)施例，在所附的權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和 范圍內(nèi)可以作出各種改進(jìn)和改變。
權(quán)利要求
1、一種用于接收從發(fā)送端發(fā)送的廣播信號的OFDM接收系統(tǒng)，包括接收單元，用于接收廣播信號，所述廣播信號具有大小超過255個(gè)碼元的PN序列；同步單元，用于通過使用所述廣播信號中插入的PN序列來執(zhí)行碼元定時(shí)和頻率同步；解調(diào)單元，用于解調(diào)被同步的廣播信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的接收系統(tǒng)，其中，所述PN序列的大小為511或 1023個(gè)碼元。
3、 一種用于接收由發(fā)送端發(fā)送的廣播信號的OFDM接收方法，包括下 述步驟接收具有PN序列的廣播信號，所述PN序列的大小超過255個(gè)碼元； 通過使用所述廣播信號中插入的PN序列來執(zhí)行碼元定時(shí)和頻率同步； 解調(diào)被同步的廣播信號。
4、 如權(quán)利要求3所述的OFDM接收方法，其中所述PN序列的大小為 511或1023個(gè)碼元。
5、 一種用于接收從發(fā)送端發(fā)送的廣播信號的OFDM接收機(jī)，包括用于接收具有PN序列的廣播信號的接收裝置，所述PN序列的大小超過 255個(gè)碼元；用于通過使用廣播信號中插入的PN序列來執(zhí)行碼元定時(shí)和頻率同步的 同步裝置；用于解調(diào)被同步的廣播信號的解調(diào)裝置。
6、 如權(quán)利要求5所述的OFDM接收系統(tǒng)，其中，所述PN序列的大小 為511或1023個(gè)碼元。
7、 一種用于接收從發(fā)送端發(fā)送的具有PN序列的廣播信號的OFDM接 收機(jī)，所述PN序列的大小超過255個(gè)碼元，所述接收機(jī)包括用于通過使用所述廣播信號中插入的PN序列來執(zhí)行碼元定時(shí)和頻率同 步的同步單元；用于對被同步的廣播信號解調(diào)的解調(diào)單元。
8、 如權(quán)利要求7所述的接收機(jī)，其中，所述PN序列的大小為511或1023個(gè)碼元。
全文摘要
提供了一種正交頻分復(fù)用發(fā)射機(jī)。該正交頻分復(fù)用發(fā)射機(jī)包括前向糾錯(cuò)編碼單元，用于編碼所輸入的數(shù)據(jù)；逆離散傅立葉變換單元，用于將所述編碼的數(shù)據(jù)變換為正交頻分復(fù)用碼元；偽隨機(jī)噪聲序列插入單元，用于所述正交頻分復(fù)用碼元中插入偽隨機(jī)噪聲序列以及前同步信號/后同步信號；脈沖整形單元，用于對所述插入偽隨機(jī)噪聲序列的正交頻分復(fù)用碼元進(jìn)行脈沖整形濾波；射頻上變換單元，用于將所述脈沖整形濾波的正交頻分復(fù)用碼元上變換為射頻信號。
文檔編號H04L27/34GK101257479SQ200810074110
公開日2008年9月3日 申請日期2002年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月17日
發(fā)明者丁海主, 郭征元 申請人:三星電子株式會社