CN1574820A - 时域同步正交频分复用接收装置及其均衡方法 - Google Patents

时域同步正交频分复用接收装置及其均衡方法 Download PDF

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CN1574820A CNA2004100482960A CN200410048296A CN1574820A CN 1574820 A CN1574820 A CN 1574820A CN A2004100482960 A CNA2004100482960 A CN A2004100482960A CN 200410048296 A CN200410048296 A CN 200410048296A CN 1574820 A CN1574820 A CN 1574820A
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Abstract

一种根据信道状态使用不同均衡方法的TDS－OFDM接收装置及其均衡方法。该装置包括：同步单元，用于将经天线接收、下变换到基带、并被模－数转换的OFDM信号同步；多路分解器，用于将从同步单元接收到的OFDM信号分解为包括同步信息和OFDM码元的多个信号；时域均衡单元，用于使用同步信息均衡时域中的OFDM码元；第一FFT单元，用于通过FFT变换同步信息的相关性；第二FFT单元，用于通过FFT变换OFDM码元；频域均衡单元，用于使用在第一FFT单元变换的同步信息的相关性均衡在第二FFT单元变换的OFDM码元；和信道状态确定单元，用于计算同步信息的相关性以估计信道状态，并基于估计的信道状态选择时域均衡单元和频域均衡单元之一用于均衡。因此，通过根据信道状态选择时域均衡单元和频域均衡单元之一改善了接收功能。

Description

时域同步正交频分复用接收装置及其均衡方法
                         技术领域
本发明涉及一种根据信道状态使用不同均衡器的时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)接收装置。更具体地，本发明涉及一种根据信道状态有选择地使用时域均衡器和频域均衡器之一进行均衡和改善TDS-OFDM***的接收的TDS-OFDM接收装置及其均衡方法。
                         背景技术
OFDM方案将以串行形式输入的码元行转换为预定的基于块的并行数据，并将并行的码元多路复用到各不相同的副载频。OFDM方案使用多载波，这与使用单载波的常规方法很不同。在多载波中，各载波彼此具有正交性。正交性是指两载波相乘为零的特性，这是使用多载波的必要条件。OFDM方案主要使用快速傅立叶变换(FFT)和快速傅立叶逆变换(IFFT)。因此，基于载波间的正交性和FFT实现OFDM方案。
OFDM信号包括多载波，每个多载波具有很小的带宽。因此，整个频谱形状基本上变为方形，相应地，与使用单载波的情形相比频率效率提高了。另外，由于OFDM信号的波形和高斯白噪声的波形相同，与其他广播业务比如逐行倒相(PAL)和顺序传送色彩与记忆制(SECAM)相比，OFDM信号具有更少的干扰。
近来，为了提高陆地数字电视(DTV)传输***标准的速度，提出了数字多媒体陆地广播(DMB-T)，这是陆地DTV的新传输标准。使用DMB-T的传输***也使用TDS-OFDM方案。OFDM调制单元使用3780-点的离散傅立叶逆变换/离散傅立叶变换(IDFT/DFT)处理器。
然而，在传输信道上，根据信道状态可能产生多种信号失真。信号受失真尤其是由于多径而产生的失真的影响极大，在数字广播中失真是致命的。为了补偿失真，为接收端提供了均衡器以补偿传输信道的错误。
图1是常规的TDS-OFDM接收装置的方框图，该装置包括：射频接收单元(RF RX)10、模数转换器(ADC)12、同步单元14、多路分解器16、伪噪声(PN)相关单元20、第一FFT单元30、第二FFT单元40、频域均衡单元50、和前向纠错器(FEC)单元60。
RF RX 10将通过天线接收的OFDM信号下变换到基带。ADC 12将来自RF RX 10的模拟信号转换为数字信号。
同步单元14使用作为同步信息发送的PN序列进行码元定时和频率同步。PN序列是同步信息，用于从TDS-OFDM接收装置接收到的OFDM信号的同步和信道预测。PN序列被***在将在下文描述的保护间隔(GI)之前。
多路分解器16将从同步单元14接收到的OFDM广播信号分解为PN序列、GI、和OFDM码元并输出。GI被***在PN序列和OFDM码元之间，以抑制多径环境中的码元间干扰(ISI)。
PN相关单元20将参考信号行和PN序列间的PN相关性输出到第一FFT单元30，以提供信道状态信息。第一FFT单元30变换PN相关性，并将其输出到频域均衡单元50。
从多路分解器16输出的OFDM码元被输出到第二FFT单元40，第二FFT单元40通过FFT变换OFDM码元，以输出到频域均衡单元50。
频域均衡单元50基于从第一FFT单元30接收到的PN相关性，均衡从第二FFT单元40接收到的变换的OFDM码元。
FEC单元60使用适于均衡的OFDM码元的检错方法检测错误，并纠正检测到的错误。
如上所述，常规的TDS-OFDM接收装置使用PN相关性估计信道状态，并使用估计的信道状态均衡频域。然而，当信道状态的信息由于失真和噪声分量而不准确时，均衡功能恶化。
                         发明内容
本发明的目的在于至少解决上述问题和/或缺点并提供至少下面描述的优点。因此，本发明的目的在于提供一种时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)接收装置及其均衡方法，该装置根据信道状态使用时域均衡器和频域均衡器之一进行均衡，并由此提高TDS-OFDM***的接收效率。
为了实现本发明的上述方面，提供了一种TDS-OFDM接收装置，包括：同步单元，用于将经天线接收的、下变换到基带、并经模-数转换的正交频分复用(OFDM)信号同步；多路分解器，用于将从同步单元接收到的OFDM信号分解为包括同步信息和OFDM码元的多个信号；时域均衡单元，用于使用同步信息均衡时域中的OFDM码元；第一快速傅立叶变换(FFT)单元，用于通过FFT变换同步信息的相关性；第二FFT单元，用于通过FFT变换OFDM码元；频域均衡单元，用于使用在第一FFT单元变换的同步信息的相关性，均衡在第二FFT单元变换的OFDM码元；和信道状态确定单元，用于计算同步信息的相关性，以估计信道状态，并基于估计的信道状态，选择时域均衡单元和频域均衡单元之一用于均衡。
同步单元使用同步信息，同步信息是PN序列。
时域均衡单元是判决反馈均衡器(DFE)、卡尔曼均衡器、和数据再循环(data recycling)均衡器之一。
信道状态确定单元估计多径的长度和延迟时间，如果长度和延迟时间分别小于第一和第二阈值，则选择时域均衡单元，否则，选择频域均衡单元。
一种TDS-OFDM接收装置的均衡方法，包括下述步骤：(a)将经天线接收、下变换到基带、并被模-数转换的正交频分复用(OFDM)信号同步；(b)将同步的OFDM信号分解为包括同步信息和OFDM码元的多个信号；(c)计算同步信息的相关性以估计信道状态，并基于估计的信道状态选择时域均衡模式和频域均衡模式之一；(d)当在步骤(c)中选择时域均衡模式时，使用同步信息均衡时域中的OFDM码元，并通过FFT变换均衡的OFDM码元；和(e)当在步骤(c)中选择频域均衡模式时，变换同步信息的相关性和OFDM码元，并使用变换的同步信息的相关性均衡频域中的变换的OFDM码元。
步骤(a)使用同步信息，同步信息是PN序列。
时域均衡是判决反馈均衡(DFE)、卡尔曼均衡、和数据再循环均衡之一。
步骤(c)估计多径的长度和延迟时间，如果长度和延迟时间分别小于第一和第二阈值，则选择时域均衡模式，否则，选择频域均衡模式。
                         附图说明
通过参照附图对本发明示例性的实施例进行的详细描述，本发明的上述目的和其他特点将会变得更加清楚，其中：
图1是常规TDS-OFDM接收装置的方框图；
图2是本发明的实施例的TDS-OFDM接收装置的方框图；和
图3是表示本发明实施例的根据信道状态使用不同均衡方法进行均衡的TDS-OFDM接收装置的均衡方法的流程图。
应该理解的是，图中相同的标号表示相同的图形和结构。
                       具体实施方式
以下，将参照附图来详细说明本发明。
图2是本发明实施例的TDS-OFDM接收装置的框图。参照图2，TDS-OFDM接收装置包括：射频接收单元(RF RX)100、ADC 120、同步单元140、多路分解器160、信道状态确定单元200、第一开关210、第二开关220、第一FFT单元310、第二FFT单元320、时域均衡单元400、频域均衡单元500、和FEC单元600。
RF RX 100将经天线接收的OFDM广播信号下变换到基带，ADC 120将来自RF RX 100的模拟信号转换为数字信号。
同步单元140使用作为同步信息发送的PN序列进行码元定时和频率同步。
多路分解器160将从同步单元140接收到的OFDM广播信号分解为PN序列、GI、和OFDM码元并输出。
信道状态确定单元200选择TDS-OFDM接收装置中提供的时域均衡单元400和频域均衡单元500之一，以使用被选择的均衡单元进行均衡。
时域均衡单元400通常使用PN序列，该序列是OFDM广播信号同步信息。均衡范围依赖于PN序列的长度。当信道中存在长多径时，时域均衡单元400可能不能完全起作用。使用PN相关性的频域均衡单元500在均衡中不受PN序列长度中的多径的影响。因此，尽管信道中存在长多径，均衡效率不会恶化。但是，频域均衡单元500对噪声很敏感。
因此，信道状态确定单元200计算从多路分解器160接收到的PN相关性，并使用PN相关性估计信道中多径的长度和延迟时间。如果多径的长度小于预定的第一阈值T1，且延迟时间小于预定的第二阈值T2，则信道状态确定单元200调整第一和第二开关210和220，以将从多路分解器的输出的OFDM码元发送到时域均衡单元400。因此，信道状态确定单元200设置路径，从而OFDM码元在时域均衡单元400中被均衡，并通过第二FFT单元320被发送到FEC单元600。另一方面，当多径的长度等于或大于第一阈值T1，或多径的延迟时间等于或大于第二阈值T2，则信道状态确定单元200调整第一和第二开关210和220来设置路径，以便从多路分解器160输出的OFDM码元通过第二FFT单元320被发送到频域均衡单元500。信道状态确定单元200基于多径的长度和延迟时间选择两个均衡单元之一。根据时域均衡单元400可以处理的多径的长度和重影范围确定长度和延迟时间。
时域均衡单元400使用从多路分解器160接收到的PN序列信息均衡时域中的OFDM码元。对于时域均衡单元400，可以采用判决反馈均衡器(DFE)、卡尔曼均衡器、和数据再循环均衡器。
当信道状态确定单元200输出PN相关性到第一FFT单元310时，该相关性是参考信号行和PN序列之间的计算出的用于信道状态的信息的相关性，第一FFT单元310通过FFT变换PN相关性，并将其输出到频域均衡单元500。频域均衡单元500基于从第一FFT单元310接收到的PN相关性均衡从第二FFT单元320接收到的OFDM码元。
FEC单元600使用相应的错误检测方法检测均衡的OFDM码元的错误，并纠正检测到的错误。
图3是表示本发明实施例的根据信道状态使用不同均衡方法的TDS-OFDM接收装置的均衡方法的流程图。参照图3，经天线接收的OFDM广播信号在RFRX 100中被下变换到基带，在ADC 120中转换为数字信号，在同步单元140中被同步(S810)。
多路分解器160将从同步单元140接收到的OFDM广播信号分解为PN序列、GI、和OFDM码元并输出(S820)。
信道状态确定单元200计算从多路分解器160接收到的PN序列的PN相关性，并使用PN相关性估计信道中多径的长度和延迟时间(S830)。
如果多径的长度小于预定的第一阈值T1，和延迟时间小于预定的第二阈值T2，则信道状态确定单元200设置路径，以便OFDM码元在时域均衡单元400中被均衡(S851)，在第二FFT单元320中被变换，并通过第二FFT单元320发送到FEC单元600(S861)。
另一方面，当多径的长度等于或大于第一阈值T1，和多径的延迟时间等于或大于第二阈值T2时，信道状态确定单元200设置路径，以便从多路分解器160输出的OFDM码元通过第二FFT单元320被发送到频域均衡单元500。信道状态确定单元200将PN相关性输出到第一FFT单元310，以便PN相关性被变换并输出到频域均衡单元500(S853)。频域均衡单元500基于从第一FFT单元310接收到的PN相关性均衡从第二FFT单元320接收到的OFDM码元。(S863)。
FEC单元600使用相应的错误检测方法检测均衡的OFDM码元的错误，并纠正检测到的错误(S870)。
从上述本发明实施例的描述可以理解，为了提高的TDS-OFDM***的接收效率，根据信道状态在时域均衡单元和频域均衡单元中选择一个。因此，可以解决常规的接收装置的问题，即由于常规接收装置只在频域中均衡而不能补偿由相关性抖动和噪声引起的小多径的问题。
尽管参照其特定实施例已表示和描述了本发明，本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下可作各种形式和细节的修改。

Claims (10)

1、一种时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)接收装置，包括：
同步单元，用于将经天线接收、下变换到基带、并被模-数转换的正交频分复用(OFDM)信号同步；
多路分解器，用于将从同步单元接收到的OFDM信号分解为包括同步信息和OFDM码元的多个信号；
时域均衡单元，用于使用同步信息均衡时域中的OFDM码元；
第一快速傅立叶变换(FFT)单元，用于通过FFT变换同步信息的相关性；
第二FFT单元，用于通过FFT变换OFDM码元；
频域均衡单元，用于使用在第一FFT单元变换的同步信息的相关性，均衡在第二FFT单元变换的OFDM码元；和
信道状态确定单元，用于计算同步信息的相关性以估计信道状态，并基于估计的信道状态选择时域均衡单元和频域均衡单元之一用于均衡。
2、如权利要求1所述TDS-OFDM接收装置，其中，同步单元使用同步信息。
3、如权利要求1所述TDS-OFDM接收装置，其中，同步信息是PN序列。
4、如权利要求1所述TDS-OFDM接收装置，其中，时域均衡单元是判决反馈均衡器(DFE)、卡尔曼均衡器、和数据再循环均衡器之一。
5、如权利要求1所述TDS-OFDM接收装置，其中，信道状态确定单元估计多径的长度和延迟时间，如果长度和延迟时间分别小于第一和第二阈值，则选择时域均衡单元，否则，选择频域均衡单元。
6、一种时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)接收装置的均衡方法，包括下述步骤：
(a)将经天线接收、下变换到基带、并被模-数转换的正交频分复用(OFDM)信号同步；
(b)将同步的OFDM信号分解成包括同步信息和OFDM码元的多个信号；
(c)计算同步信息的相关性以估计信道状态，并基于估计的信道状态选择时域均衡模式和频域均衡模式之一；
(d)当在步骤(c)中选择时域均衡模式时，使用同步信息均衡时域中的OFDM码元，并通过FFT变换均衡的OFDM码元；和
(e)当在步骤(c)中选择频域均衡模式时，变换同步信息的相关性和OFDM码元，并使用变换的同步信息的相关性均衡频域中的变换的OFDM码元。
7、如权利要求6所述的均衡方法，其中，步骤(a)使用同步信息。
8、如权利要求6所述的均衡方法，其中，同步信息是PN序列。
9、如权利要求6所述的均衡方法，其中，时域均衡是判决反馈均衡(DFE)、卡尔曼均衡、和数据再循环均衡之一。
10、如权利要求6所述的均衡方法，其中，步骤(c)估计多径的长度和延迟时间，如果长度和延迟时间分别小于第一和第二阈值，则选择时域均衡模式，否则，选择频域均衡模式。
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