CN101305537B - 接收装置、误差检测电路以及接收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明用小规模电路结构检测接收信号和接收装置内部的符号定时的误差,抑制接收信号的输入电平的变动引起的误差信号的变动。延迟部(2)使接收信号延迟1个有效符号期间,相关处理部(3)根据接收信号和延迟后的接收信号之积来计算相关信号,积分处理部(4)计算相关信号的积分值,累加部(51)对接收装置内部的符号开始定时之前的规定期间内的积分值进行累加,累加部(52)对符号开始定时之后的规定期间内的积分值进行累加,误差信号生成部(53)生成将累加部(51)的第1加法结果和累加部(52)的第2加法结果的差值用第1加法结果和第2加法结果之和归一化而成的误差信号。
Description
技术领域
本发明涉及接收装置、误差检测电路以及接收方法,具体地说,涉及接收正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的信号的接收装置、检测接收到的OFDM信号的符号定时和接收装置内部的符号定时的误差的误差检测电路以及接收OFDM信号的接收方法。
背景技术
作为多载波传输方式之一的OFDM,是抗多总线延迟的损害的传输方式,开始适用于地波数字广播等。
图6是OFDM信号的说明图。
接收OFDM信号的接收装置,通过对OFDM信号中被称作有效符号的区间进行快速傅立叶变换(FFT:Fast Fourier Transform)来进行解调。在各有效符号之前,***为了去除多总线延迟的损害而采用的被称作保护间隔(GI)的信号,由保护间隔和有效符号构成1个符号的OFDM信号。接收装置中,利用作为保护间隔***的信号是有效符号的最终部的复制的情况,如下所示根据接收信号检测出符号定时。
图7是符号定时的检测方法的说明图。
接收装置使接收信号延迟1个有效符号期间,将接收信号和延迟信号相乘计算出相关信号后,通过移动平均对相关信号进行积分。这样,在符号的开始位置出现峰值。接收装置根据该峰值位置检测符号开始位置,捕捉符号定时。将这样的处理称作符号定时同步处理。
接收装置在取得符号定时同步后,根据内部的时钟对符号的采样数计数,从而生成下一个符号开始定时,确定FFT的运算定时等。
但是,由于接收装置内部的时钟产生的采样频率的误差,有时接收装置内部生成的符号开始定时与图7所示的移动平均输出信号的峰值位置偏移而产生定时误差。
传统的接收装置中,将该偏移量作为误差信号反馈,进行采样频率的控制,使得接收装置内部的符号开始定时和移动平均输出信号的峰值位置总是一致。
另外,以前也有通过求出接收装置内部的符号开始定时前后规定期间内的移动平均输出信号的面积差来检测定时误差的方法。
图8是通过移动平均输出信号的面积来检测定时误差的方法的说明图,(A)是接收信号的符号开始定时和接收装置的符号开始定时一致时的图,(B)是接收装置的符号开始定时比接收信号的符号开始定时早时的图,(C)是接收装置的符号开始定时比接收信号的符号开始定时迟时的图。
传统的接收装置,比较接收装置的符号开始定时前后规定期间的移动平均输出信号的面积。面积SL5是接收装置的符号开始定时之前的规定期间内的移动平均输出信号的面积,面积SR5是接收装置内部的符号开始定时之后的规定期间内的移动平均输出信号的面积。具体地说,各面积SL5、SR5由移动平均输出信号的L个采样值的总和求出。图8中,以2L为误差检测范围。
如图8(A)所示,在移动平均输出信号的峰值(接收信号的符号开始定时)和接收装置内部的符号开始定时一致的情况下,面积SL5和面积SR5的差值成为0,检测为无误差。
另一方面,如图8(B)所示,在接收装置内部的符号开始定时比接收信号的符号开始定时早的情况下,面积SL5和面积SR5的差值(SL5-SR5)成为负值。相反,如图8(C)所示,在接收装置内部的符号开始定时比接收信号的符号开始定时迟的情况下,面积SL5和面积SR5的差值(SL5-SR5)成为正值。传统的接收装置中,通过根据这样的面积SL5、SR5的差值校正采样频率,来校正接收装置的定时误差。
以前,作为求出面积差的方法,公知有采用由2L个1时钟延迟器构成的FIR(Finite Impulse Response:有限冲击响应)滤波器求出面积差的接收装置(例如,参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2001-285245号公报(段落编号[0018]~[0021]、图9、图10)
但是,利用根据接收信号计算出的面积来校正接收装置的符号定时的定时误差的传统接收装置中,计算面积差所需的加法器的数目多,有电路规模变大的问题。
例如,在采用由2L个1时钟延迟器构成的FIR滤波器的接收装置中,通常需要2L-1个加法器,有当扩大误差的检测范围时电路规模进一步增大的问题。
另外,利用根据接收信号计算出的面积来校正接收装置的符号定时的定时误差的传统接收装置中,有检测出的误差信号随着接收信号的输入电平的变动而变动的问题。从而,有对控制***的稳定性、收敛性产生恶劣影响的问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题而提出的,其目的是,提供一种可由小规模电路结构检测接收信号和接收装置内部的符号定时的误差、可抑制接收信号的输入电平的变动引起的误差信号的变动的接收装置。
另外,本发明的另一个目的是,提供一种可由小规模电路结构检测接收信号和接收装置内部的符号定时的误差、可抑制接收信号的输入电平的变动引起的误差信号的变动的误差检测电路。
另外,本发明的另一个目的是,提供一种可由小规模电路结构检测接收信号和接收装置内部的符号定时的误差、可抑制接收信号的输入电平的变动引起的误差信号的变动的接收方法。
为了解决上述问题,本发明提供一种接收正交频分复用的信号的接收装置,如图1所示,其特征在于,上述接收装置具有:使接收信号延迟1个有效符号期间的延迟部2;根据接收信号和延迟后的接收信号之积来计算相关信号的相关处理部3;计算相关信号的积分值的积分处理部4;对接收装置内部的符号开始定时之前的规定期间内的积分值进行累加的累加部51;对符号开始定时之后的规定期间内的积分值进行累加的累加部52;以及生成将累加部51的第1加法结果和累加部52的第2加法结果的差值用第1加法结果和第2加法结果之和归一化而成的误差信号的误差信号生成部53。
根据上述结构,延迟部2使接收信号延迟1个有效符号期间,相关处理部3根据接收信号和延迟后的接收信号之积来计算相关信号,积分处理部4计算相关信号的积分值,累加部51对接收装置内部的符号开始定时之前的规定期间内的积分值进行累加,累加部52对符号开始定时之后的规定期间内的积分值进行累加,误差信号生成部53生成将累加部51的第1加法结果和累加部52的第2加法结果的差值用第1加法结果和第2加法结果之和归一化而成的误差信号。
在本发明中,对根据接收信号计算出的相关信号进行积分,将接收装置内部的符号开始定时前后的规定期间内的积分值的加法结果(面积)的差值用两个加法结果之和(总面积)归一化,因此,可与接收信号的输入电平的变动无关地生成一定输出电平的误差信号。从而,可更准确地进行接收装置内部的符号定时和接收信号的符号定时的误差的校正。
另外,通过2个累加部来运算相关信号的积分值的、接收装置内部的符号开始定时之前的规定期间内的累加和符号开始定时之后的规定期间内的累加,因此,可用较少加法器形成的小规模电路结构实现误差检测。
通过表示本发明例示的优选实施方式的与附图相关联的以下说明,可更加清楚本发明的上述及其他目的、特征以及优点。
附图说明
图1是本实施方式的接收装置的要部的概略结构图。
图2是表示移动平均输出信号、接收装置内部的符号定时以及用于执行累加的控制信号的图。
图3是说明接收信号和接收装置的符号定时偏移时的误差检测的图,(A)是表示接收装置的符号定时早的情况的图,(B)是表示接收装置的符号定时迟的情况的图。
图4是表示接收信号的输入电平变动时的各信号的变化的图,(A)是表示接收信号的变化的图,(B)是表示总面积(SL1+SR1)的变化的图,(C)是表示误差信号的变化的图。
图5是表示误差检测部的电路结构的图。
图6是OFDM信号的说明图。
图7是符号定时的检测方法的说明图。
图8是通过移动平均输出信号的面积来检测定时误差的方法的说明图,(A)是表示接收信号的符号开始定时和接收装置的符号开始定时一致的情况的图,(B)是表示接收装置的符号开始定时比接收信号的符号开始定时早的情况的图,(C)是表示接收装置的符号开始定时比接收信号的符号开始定时迟的情况的图。
符号说明
1A/D转换部
2延迟部
3相关处理部
4积分处理部
5误差检测部(误差检测电路)
6误差检测控制信号生成部
7控制部
8时钟生成部
51,52累加部
53误差信号生成部
具体实施方式
以下,参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是本实施方式的接收装置的要部的概略结构图。
本实施方式的接收装置具有A/D(模拟/数字)转换部1、延迟部2、相关处理部3、积分处理部4、误差检测部(误差检测电路)5、误差检测控制信号生成部6、控制部7、时钟生成部8。
另外,在图1中省略了进行符号定时同步处理的结构,主要表示假定接收装置已经捕捉到符号定时,检测在接收装置内捕捉到的符号定时和接收装置逐次接收的接收信号的符号定时的误差的结构。
A/D转换部1对未图示的调谐器接收到的OFDM信号进行A/D转换。
延迟部2使A/D转换部1进行A/D转换后的接收信号延迟1个有效符号期间。
相关处理部3将接收信号和延迟1个有效符号期间后的延迟信号相乘,计算相关信号。
积分处理部4例如通过移动平均对相关信号进行积分。
本实施方式的特征部分即误差检测部5具有累加部51、52和误差信号生成部53。累加部51对接收装置内部的符号开始定时之前的规定期间内的相关信号的积分值(移动平均输出信号)进行累加。累加部52对符号开始定时之后的规定期间内的积分值进行累加。另外,符号开始定时前后的规定期间是相同长度的期间,例如,是保护间隔长度。另外,误差信号生成部53生成将累加部51的加法结果和累加部52的加法结果的差值用各加法结果之和归一化而成的误差信号。误差检测部5的详细电路结构将在后面说明。
误差检测控制信号生成部6生成使累加部51在接收装置内部的符号开始定时之前的规定期间执行累加的控制信号SEL0、使累加部52在符号开始定时之后的规定期间执行累加的控制信号SEL1。
控制部7根据从误差检测部5输出的误差信号,在接收信号的符号定时和接收装置内部的符号定时存在误差的情况下,为了使它们一致,生成控制时钟的控制信号。
时钟生成部8按照来自控制部7的控制信号,控制时钟频率,对A/D转换部1的A/D转换和FFT等使用的采样频率进行校正。
以下,说明本实施方式的接收装置的动作。
由A/D转换部1进行A/D转换后的接收信号被延迟部2延迟1个有效符号期间。相关处理部3根据接收信号和延迟后的接收信号之积来计算相关信号。而且,积分处理部4,例如通过保护间隔期间的移动平均,对相关信号进行积分,将该积分结果即移动平均输出信号输入到误差检测部5。
图2是表示移动平均输出信号、接收装置内部的符号定时以及用于执行累加的控制信号的图。
这里,表示在接收装置内部的符号定时从符号n向符号n+1转变时的移动平均输出信号和控制信号SEL0、SEL1。
误差检测控制信号生成部6在接收装置内部的符号定时,在符号n+1的符号开始定时之前的期间L(例如,保护间隔长度)生成H(High)电平的控制信号SEL0,输入到累加部51。累加部51对在该符号开始定时之前的期间L输入的移动平均输出信号的值进行累加。从而,可得到符号开始定时之前的期间L内的移动平均输出信号的加法结果即面积SL1。符号开始定时后控制信号SEL0成为L(Low)电平,累加部51停止累加,保持该加法结果。
接着,误差检测控制信号生成部6在符号开始定时之后的期间L生成H电平的控制信号SEL1,输入到累加部52。累加部52对在该符号开始定时之后的期间L输入的移动平均输出信号的值进行累加。从而,可得到符号开始定时之后的期间L内的移动平均输出信号的加法结果即面积SR1。在期间L后控制信号SEL1成为L电平,累加部52停止累加,保持该加法结果。
符号开始定时前后的加法结果都得到后,误差信号生成部53将累加部51、52的加法结果的差值(SL1-SR1)除以两个加法结果之和(总面积:SL1+SR1),从而生成归一化的误差信号。如图2所示,在移动平均输出信号的峰值与接收装置内部的符号开始定时一致的情况下,作为累加部51、52的加法结果的面积SL1等于面积SR1,因此差值(SL1-SR1)=0,误差信号也为0。该情况下,检测出接收信号的符号定时和接收装置内部的符号定时一致,不进行由控制部7执行的时钟控制。
图3是说明接收信号和接收装置的符号定时偏移时的误差检测的图,(A)是表示接收装置的符号定时早的情况的图,(B)是表示接收装置的符号定时迟的情况的图。
接收装置的符号定时早的情况下,如图3(A)所示,面积SR1比面积SL1大,因此差值(SL1-SR1)成为负值。另外,归一化的误差信号(SL1-SR1)/(SL1+SR1)也成为负值。在这样的情况下,控制部7根据误差信号控制时钟,进行使采样频率延迟的校正,从而使接收信号和接收装置的符号定时一致。
另一方面,接收装置的符号定时迟的情况下,如图3(B)所示,面积SL1比面积SR1大,因此差值(SL1-SR1)成为正值。另外,归一化的误差信号(SL1-SR1)/(SL1+SR1)也成为正值。在这样的情况下,控制部7根据误差信号控制时钟,进行使采样频率提前的校正,从而使接收信号和接收装置的符号定时一致。
图4是表示接收信号的输入电平变动时的各信号的变化的图,(A)是表示接收信号的变化的图,(B)是表示总面积(SL1+SR1)的变化的图,(C)是表示误差信号的变化的图。
接收信号的输入电平如图4(A)所示变动的情况下,从相关处理部3输出的相关信号也与输入电平成正比,因此,传统的误差信号即SL1-SR1也如图4(C)所示与输入电平成正比变动。相对地,本实施方式的接收装置中,总面积(SL1+SR1)如图4(B)所示,利用与输入电平成正比的情况,将差值(SL1-SR1)用总面积(SL1+SR1)归一化。从而,如图4(C)所示,即使输入电平变动也输出一定的误差信号。
这样,根据本实施方式的接收装置,由于将符号开始定时前后的期间L的移动平均输出信号的值的加法结果的差值用两个加法结果之和归一化,因此,可与接收信号的输入电平的变动无关地生成一定输出电平的误差信号。从而,可更准确地进行接收装置内的符号定时和接收信号的符号定时的误差的校正。
另外,由于通过累加部51、52运算面积SL1、SR1,因此,可用较少加法器形成的小规模电路结构实现误差检测部5。
以下,说明误差检测部5的具体电路结构。
图5是表示误差检测部的电路结构的图。
误差检测部5中,累加部51、52分别具有选择器51a、52a、加法器51b、52b、锁存电路(触发器(FF))51c、52c。
选择器51a、52a根据控制信号SEL0、SEL1,选择从图1的积分处理部4输入的移动平均输出信号的值或者0的任意一者进行输出。
加法器51b、52b将从选择器51a、52a输出的值和锁存电路51c、52c保持的值相加。
锁存电路51c、52c保持加法器51b、52b的加法结果。
另外,误差信号生成部53具有减法器53a、加法器53b、除法器53c。
减法器53a计算累加部51的加法结果即面积SL1和累加部52的加法结果即面积SR1的差值(SL1-SR1)。
加法器53b计算面积SL1和面积SR1之和(总面积)(SL1+SR1)。
除法器53c计算将差值(SL1-SR1)用总面积(SL1+SR1)归一化而成的误差信号(SL1-SR1)/(SL1+SR1)。
接着,说明图5的误差检测部5的动作。
如图2、图3所示,在接收装置的符号开始定时之前的期间L,控制信号SEL0是H电平,控制信号SEL1是L电平。此时,选择器51a选择移动平均输出信号的值,选择器52a选择0进行输出。从而,通过累加部51的加法器51b和锁存电路51c,累加移动平均输出信号的值而计算出面积SL1。另一方面,在接收装置的符号开始定时之前的期间L,累加部52的加法器52b被输入0,因此,累加部52的输出是0。
接收装置的符号开始定时到来时,在随后的期间L,控制信号SEL0成为L电平,控制信号SEL1成为H电平。此时,选择器51a选择0,选择器52a选择移动平均输出信号的值进行输出。从而,累加部51的输出保持面积SL1,通过累加部52的加法器52b和锁存电路52c,累加移动平均输出信号的值而计算出面积SR1。
累加部51、52计算出的面积SL1、SR1被输入到误差信号生成部53的减法器53a来计算差值(SL1-SR1),并被输入到加法器53b来计算总面积(SL1+SR1)。另外,差值(SL1-SR1)和总面积(SL1+SR1)被输入到除法器53c,计算误差信号(SL1-SR1)/(SL1+SR1)并输出。
这样,本实施方式的误差检测部5中,累加部51、52分别具有1个加法器51b、52b即可,可通过小规模电路结构,与输入电平的变动无关地输出一定的误差信号。
上述仅仅说明了本发明的原理。而且,本领域技术人员可进行大量的变形、变更,本发明不限于上述说明的准确的结构和应用例,对应的全部变形例和等效物都被视为所附的权利要求及其等效物限定的本发明的范围。
Claims (13)
1.一种接收装置,用于接收正交频分复用的信号,其特征在于,上述接收装置具有:
使接收信号延迟1个有效符号期间的延迟部;
根据上述接收信号和延迟后的上述接收信号之积来计算相关信号的相关处理部;
计算上述相关信号的积分值的积分处理部;
对接收装置内部的符号开始定时之前的规定期间内的上述积分值进行累加的第1累加部;
对上述符号开始定时之后的上述规定期间内的上述积分值进行累加的第2累加部;以及
生成将上述第1累加部的第1加法结果和上述第2累加部的第2加法结果的差值用上述第1加法结果和上述第2加法结果之和归一化而成的误差信号的误差信号生成部。
2.根据权利要求1所述的接收装置,其特征在于,上述接收装置还具有:
误差检测控制信号生成部,其生成使上述第1累加部在上述符号开始定时之前的上述规定期间执行累加、使上述第2累加部在上述符号开始定时之后的上述规定期间执行累加的控制信号。
3.根据权利要求2所述的接收装置,其特征在于,
上述第1累加部和上述第2累加部分别具有:根据上述控制信号选择上述积分值或零的任意一者进行输出的选择电路;保持累加结果的保持电路;以及将上述保持电路的值和来自上述选择电路的输出值相加后输入到上述保持电路的加法器。
4.根据权利要求1所述的接收装置,其特征在于,
上述规定期间的长度是保护间隔长度。
5.一种误差检测电路,用于检测正交频分复用的接收信号的符号定时和接收装置内部的符号定时的误差,其特征在于,上述误差检测电路 具有:
对根据上述接收信号和使上述接收信号延迟1个有效符号期间后的延迟信号之积计算出的相关信号的、上述接收装置内部的符号开始定时之前的规定期间内的积分值进行累加的第1累加部;
对上述相关信号的、上述接收装置内部的上述符号开始定时之后的上述规定期间内的积分值进行累加的第2累加部;以及
生成将上述第1累加部的第1加法结果和上述第2累加部的第2加法结果的差值用上述第1加法结果和上述第2加法结果之和归一化而成的误差信号的误差信号生成部。
6.根据权利要求5所述的误差检测电路,其特征在于,
上述第1累加部和上述第2累加部被输入使上述第1累加部在上述符号开始定时之前的上述规定期间执行累加、使上述第2累加部在上述符号开始定时之后的上述规定期间执行累加的控制信号。
7.根据权利要求6所述的误差检测电路,其特征在于,
上述第1累加部和上述第2累加部分别具有:根据上述控制信号选择上述积分值或零的任意一者进行输出的选择电路;保持累加结果的保持电路;以及将上述保持电路的值和来自上述选择电路的输出值相加后输入到上述保持电路的加法器。
8.根据权利要求5所述的误差检测电路,其特征在于,
上述误差信号生成部具有:运算上述差值的减法器;将上述第1加法结果和上述第2加法结果相加的加法器;以及将上述差值除以上述加法器的运算结果的除法器。
9.根据权利要求5所述的误差检测电路,其特征在于,
上述规定期间的长度是保护间隔长度。
10.一种接收方法,用于接收正交频分复用的信号,其特征在于,
使接收信号延迟1个有效符号期间,
根据上述接收信号和延迟后的上述接收信号之积来计算相关信号,
计算上述相关信号的积分值,
通过第1累加部对接收装置内部的符号开始定时之前的规定期间内 的上述积分值进行累加,
通过第2累加部对上述符号开始定时之后的上述规定期间内的上述积分值进行累加,
生成将上述第1累加部的第1加法结果和上述第2累加部的第2加法结果的差值用上述第1加法结果和上述第2加法结果之和归一化而成的误差信号。
11.根据权利要求10所述的接收方法,其特征在于,
根据控制信号,使上述第1累加部在上述符号开始定时之前的上述规定期间执行累加,使上述第2累加部在上述符号开始定时之后的上述规定期间执行累加。
12.根据权利要求11所述的接收方法,其特征在于,
上述第1累加部和上述第2累加部分别根据上述控制信号选择上述积分值或零的任意一者,将保持累加结果的保持电路的值和选择结果的值相加,利用上述保持电路保持其结果来进行累加处理。
13.根据权利要求10所述的接收方法,其特征在于,
上述规定期间的长度是保护间隔长度。
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