TWI680650B - 發射機、接受機以及傳送和接收的方法 - Google Patents
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Abstract
一種接收機,從正交頻分多工(OFDM)符號復原資料,該些OFDM符號包括複數個子載波信號。該些子載波信號的一些攜帶資料符號及該些子載波信號的一些攜帶導頻符號,該些導頻符號包含散佈導頻符號及連續導頻符號。依據連續導頻符號圖案,該些連續導頻符號係被分佈橫跨該些子載波信號,及依據散佈導頻信號圖案,散佈導頻符號係被分佈橫跨該些子載波信號。接收機包含解調器,組態以檢測表示該些OFDM符號的信號,以及產生該些OFDM符號之時域中取樣的數位版本。傅立葉轉換處理器係組態以從承載子載波的該導頻符號及承載子載波的該資料符號可以被復原之處,接收該些OFDM符號之該時域數位版本及形成該些OFDM符號之頻域版本。檢測器係組態以從承載該些OFDM符號之子載波的資料,復原該些資料符號,及依據該散佈符號圖案及該連續導頻符號圖案,從承載該些OFDM符號之子載波的該導頻,復原該些導頻
符號。該散佈導頻符號圖案係複數個散佈導頻符號圖案的其中之一者,及該連續導頻圖案係獨立於該散佈導頻符號圖案。該檢測器包含組態以儲存主要連續導頻圖案的記憶體,以及組態以檢測在該複數個子載波信號中的子載波信號數及基於該子載波信號數從主要導頻圖案導出該連續導頻圖案的處理器。
Description
本發明之揭露係關於發射機、接收機以及在OFDM通信系統中傳送和接收的方法。
有許多無線電通信系統的例子,其中資料係使用正交頻分多工(OFDM)通信。已被配置以操作與數位視訊廣播(DVB)標準相符的系統,例如利用OFDM。OFDM可以普遍被形容為提供K窄帶子載波(其中K是整數),其係平行調變的,每個子載波通信一調變資料符號,像是正交振幅調變(QAM)符號或正交移相鍵控(QPSK)符號。該些子載波之調變係在頻域中形成,及變換至時域中用於傳輸。因為該些資料符號係在該些子載波上平行地被通信,相同的調變符號可於延伸的期間在每個子載波上被通信,其可比無線電通道之同調時間還長。該些子載波係被同期地平行調變,使得該調變的載波組合形成OFDM符號。該OFDM符號因此包含複數個子載波,該複數個子載波各個已經以不同的調變符號被同期地調變。
為了方便在接收機上的檢測及資料復原,該OFDM符號可包括導頻子載波,其通信該接收器已知的資料符號。
該些導頻子載波提供階段及時間參考,其可透過已通過的該OFDM符號,被用以估計該通道之脈衝回應,及執行像是通道估計與校正、頻偏估計等的工作。這些估計方便在接收機上的檢測及資料復原。在一些例子中,該些OFDM符號包括兩個連續導頻(Continuous Pilot(CP))載波,其維持在該OFDM符號和散佈導頻(Scattered Pilots(SP))中的同一相對頻率位置。該些SP改變它們在連續符號之間的該OFDM符號中的相對位置,提供便於減少冗餘的更準確地估計該通道之脈衝回應。然而,該些導頻之位置係需要為接收機所知,使得該接收機可以從分佈於整個所有該些OFDM子載波上的正確位置提取該些導頻符號。
利用OFDM符號以資料通信的通信系統之發展,可以代表一重大和複雜的工作。特別是,特別與頻率規劃和網路部署相關的通信參數之優化可呈現顯著的需要相當大的努力,以識別適用於利用OFDM的通信系統的該些通信參數之技術問題。可以理解的是已執行大量的工作以優化DVB標準之參數,且尤其是DVB T2。
一種接收機,從正交頻分多工(OFDM)符號復原資料,該些OFDM符號包括複數個子載波信號。該些子載波信號的一些攜帶資料符號及該些子載波信號的一些攜帶導
頻符號,該導頻符號包含散佈導頻符號及連續導頻符號。
該連續導頻符號係被分佈於整個所有該些子載波信號上以符合連續導頻符號圖案的子載波信號和散佈導頻符號係被分佈於整個所有該些子載波信號上以符合散佈導頻信號圖案。該接收機包含解調器,組態以檢測表示該些OFDM符號的信號,以及產生該OFDM符號之該時域中取樣的數位版本。傅立葉轉換處理器,組態以從承載子載波的該導引符號及承載子載波的該資料符號可以被復原之處,接收該些OFDM符號之該時域數位版本及形成該些OFDM符號之頻域版本。檢測器係組態以依據該散佈符號圖案及該連續導頻符號圖案,從承載該些OFDM符號之子載波信號的資料,復原該些資料符號,及從承載該些OFDM符號之子載波信號的該導頻,復原該導頻符號。該散佈導引符號圖案係複數個散佈導引符號圖案的其中之一者,及該連續導引圖案係獨立於該散佈導引符號圖案。該檢測器包含組態以儲存主要連續導引圖案的記憶體,以及組態以檢測在該複數個子載波信號中的子載波信號數及基於該子載波信號數從主要導引圖案導出該連續導引圖案的處理器。
獨立於散佈導頻圖案的連續導頻圖案之規定,意味著當有複數個散佈導引圖案時,更少的連續導頻圖案必須儲存在記憶體中。此外,從依賴於子載波數的主要導頻圖案導出連續導頻圖案的能力可允許當該子載波數從符號到符號間變化時,更少的連續導頻圖案被儲存在記憶體中。
在一些例子中,在該複數個子載波信號中的該些子載
波信號數係一組子載波信號數的其中之一者,且該主要導頻符號圖案係用於OFDM符號的該連續導頻符號的該導頻符號圖案,該些OFDM符號包括來自該組子載波信號數的子載波信號之最高數。
主要導頻圖案之規定,其是用於最高階子載波模式,其意味著用於具有較少的子載波的模式的該導頻子載波可以被導出而無須儲存分開的導頻圖案。這因此可允許單一導頻圖案被儲存以涵蓋所有可能的子載波數,因此在任何一連續導頻圖案係需要為每個模式而被儲存之處,節省記憶體。
在一些例子中,該組子載波數包括大約8k、16k和32k子載波,該主要導頻圖案將被提供給該些32k子載波,及用於該些8k和16k子載波的該連續導頻圖案,將從該32k子載波連續導頻圖案被導出。
各種進一步的態樣以及本技術的特徵係被定義在所附的申請範圍中,並包括用於傳送OFDM符號的發送機、用於傳送OFDM符號的方法和用於接收OFDM符號的方法。
1‧‧‧源編碼及多工
2‧‧‧視頻編碼器
4‧‧‧音頻編碼器
6‧‧‧資料編碼器
10‧‧‧程式多工器
12‧‧‧連接通道
20‧‧‧OFDM發射機
22‧‧‧多工器適應和能量分散區塊
24‧‧‧轉發錯誤校正編碼器
26‧‧‧位元交錯器
28‧‧‧群集映射器
30‧‧‧時間-交錯器
31‧‧‧其他通道
32‧‧‧訊框建立器
33‧‧‧符號交錯器
36‧‧‧導頻及嵌入的信號形成
37‧‧‧OFDM符號建立器區塊
38‧‧‧OFDM調變器
40‧‧‧防護***處理器
42‧‧‧數位轉類比轉換器
44‧‧‧RF前端
46‧‧‧天線
64‧‧‧OFDM符號
66‧‧‧OFDM符號
68‧‧‧訊框關閉符號(FCS)
100‧‧‧天線
102‧‧‧調諧器
104‧‧‧類比轉數位轉換器
106‧‧‧防護間隔移除處理器
108‧‧‧快速傅立葉轉換器(FFT)處理器
110‧‧‧通道估計器和校正器
111‧‧‧嵌入的信號解碼單元
112‧‧‧解映器
114‧‧‧符號解交錯器
116‧‧‧位元解交錯器
118‧‧‧錯誤校正解碼
120‧‧‧連續導頻符號
122‧‧‧散佈導頻
124‧‧‧盲點
126‧‧‧頻帶
本發明的實施例將在下面藉由示例所描述,僅參照隨附圖式,其中相似的部件以相應的參照數字被提供:圖1提供了一示例OFDM發射機的示意圖;圖2提供了一示例OFDM超訊框;
圖3提供了一示例OFDM接收機的示意圖;圖4提供了一示例OFDM訊框之一部分的示意圖;圖5提供了說明在DVB T2系統中連續導頻位置的分佈,其與散佈導頻位置不一致的圖示;圖6提供了根據本發明的一示例的8k模式的連續導頻符號子載波位置的圖表;圖7提供了根據本發明的一示例的8k模式的連續導頻符號子載波位置的說明;圖8提供了根據本發明的一示例的8k模式的連續導頻符號子載波位置的間隔的直方圖;圖9提供了適用於根據本發明的一示例的連續導頻符號子載波位置的高頻振動的直方圖;圖10提供了根據本發明的一示例的16k模式的連續導頻符號子載波位置的圖表;圖11提供了根據本發明的一示例的16k模式的連續導頻符號子載波位置的說明;圖12提供了根據本發明的一示例的16k模式的連續導頻符號子載波位置的間隔的直方圖;圖13提供了根據本發明的一示例的32k模式的連續導頻符號子載波位置的圖表;圖14提供了根據本發明的一示例的32k模式的連續導頻符號子載波位置的說明;圖15提供了根據本發明的一示例的32k模式的連續導頻符號子載波位置的間隔的直方圖;
圖16提供了根據本發明的一示例的發送機之操作的流程圖;及圖17提供了根據本發明的一示例的接收機之操作的流程圖。
圖1提供了可用於例如根據所提出的ATSC 3標準或DVB-T、DVB-H、DVB-T2或DVB-C2標準的傳輸視頻圖像和音頻信號的OFDM發送機一示例方塊圖。在圖1中,程式源碼產生由OFDM發送機所傳送的資料。視頻編碼器2及音頻編碼器4和資料編碼器6產生的視頻、音頻和其他將被發送的資料,其被饋送到程式多工器10。該程式多工器10之輸出形成具有通信視頻、音訊和其他資料所需要的多工串流。該多工器10提供在連接通道12上的串流。可能有很多這種多工串流其係被饋送至不同的分支A、B等。為簡單起見,只有分支A將被描述。
如圖1所示,OFDM發射機20接收在多工器適應和能量分散區塊22的串流。該多工器適應及能量分散區塊22隨機化該資料及饋送合適的資料至執行錯誤校正編碼該串流的轉發錯誤校正編碼器24。位元交錯器26被提供以交錯該編碼的資料位元,其用於在DVB-T2系統中的示例係該LDCP/BCH編碼器輸出。來自該位元交錯器26的輸出被饋送至一位元進入群集映射器28,其映射位元組至將被用於運送該已編碼的資料位元的一調變架構之群集
點上。從該位元進入群集映射器28的該輸出係群集點標籤,其表示實際和想像的元件。該群集點標籤表示從兩個或多個依附在使用的調變架構的位元上所形成的資料符號。這些可以稱為資料細胞。這些資料細胞被通過時間-交錯器30,其作用係用以交錯從多重LDPC碼字產生的資料細胞。
資料細胞係由訊框建立器32接收,通過其他通道31的資料細胞係由在圖1中的分支B等所製造。訊框建立器32接著形成形成許多資料細胞進入序列以運送OFDM符號,其中OFDM符號包含資料細胞數,資料細胞各個被映射到複數個子載波中之其中一者上。該子載波數將取決於系統之操作之模式,其可包括一或多個的8k、16k或32k,其每個都提供不同的子載波數及因此加速傅立葉轉換(FFT)的尺寸。
被攜帶進每個OFDM符號的資料細胞之順序係接著被傳遞至該符號交錯器33。該OFDM符號係接著藉由OFDM符號建立器區塊37產生,根據導頻符號圖案,該OFDM符號建立器區塊37引進由導頻及嵌入的信號形成器36所產生的及饋入的導頻及同步信號。OFDM調變器38接著形成在時域中的該OFDM符號,該時域係饋入至用於在符號之間產生防護間隔的防護***處理器40,及接著至數位轉類比轉換器42,及最後至在RF前端44內的RF放大器,用於從天線46由COFDM發射機作最終廣播。
對於圖1之系統,每OFDM符號之子載波數可以取決於導頻數與其他保留的載波數而變化。「超級訊框」之示例說明如圖2所示。
例如,在DVB-T2中,不同於在DVB-T中,用於攜帶資料的該些子載波數不是固定的。廣播裝置可以選擇1k、2k、4k、8k、16k、32k的操作模式的其中之一者,其各個提供用於每OFDM符號之資料的子載波之範圍,對於這些模式各個的最大分別係1024、2048、4096、8192、16384、32768。在DVB-T2中一實體層訊框係由許多OFDM符號所組成。通常,如圖2中所示該訊框以前文或P1符號開始,其提供與DVB-T2部署之組態相關的發信資訊,包括該模式之指示。該P1符號後接著一或多個P2 OFDM符號64,其係之後接著攜帶OFDM符號66的酬載數。該實體層訊框之端點係藉由訊框關閉符號(FCS)68所標記。對於每個操作模式,子載波數對每種類型之符號可為不同的。此外,根據頻寬延展是否被選擇、頻帶保留是否被致能以及根據導頻子載波圖案是否被選擇,子載波數可針對各者變化。
圖3提供OFDM接收機之示例說明,該OFDM接收機可被用於從圖1中所示的發射機接收被傳送的信號。如
圖3所示,OFDM信號係由天線100所接收及由調諧器102所檢測,及由類比轉數位轉換器104轉換成數位形式。防護間隔移除處理器106從接收的OFDM符號移除該防護間隔,在該酬載資料和導頻資料從使用快速傅立葉轉換器(FFT)處理器108與通道估計器和校正器110組合的該OFDM符號復原之前,嵌入的信號解碼單元111及導頻符號模式。解調的資料係從解映器112恢復,並被饋送到符號解交錯器114,其操作以影響接收的資料符號的反向映射來重新產生具有解交錯資料的輸出資料串流。同樣地,該位元解交錯器116反轉由該位元交錯器26所執行的該位元交錯。圖3所示的該OFDM接收機之其餘部分被提供給效應錯誤校正解碼118,以校正錯誤且恢復源資料之估計。
本發明技術的實施例提供一利用OFDM以傳送資料,且重複使用許多系統設計及已用於DVB-T2標準的組態參數的通信系統。然而,通信系統係適用於6MHz之通道內傳送OFDM符號,而不是被用於DVB T2標準的8MHz,及利用8k、16k和32k模式。因此,本發明揭示提出用於OFDM系統為6MHz的參數之適用,但合理化在可能被開發用於DVB T2標準,以簡化結構及通信系統之實施的參數。
除了發信資料及酬載資料之外,OFDM訊框及它們包
括的細胞也可包含已經被***在發射機中的導頻符號。例如已被該導頻及嵌入的信號形成器36產生的及被符號建立器37***的這些導頻符號。導頻符號係以已知的振幅和相位被傳送,及依據他們傳送的子載波可被稱為導頻子載波。導頻符號可能需要被用於接收機的不同目的之範圍,例如通道估計、同步、粗頻偏估計和精細頻偏估計。
由於導頻符號的振幅和相位之先前知識,該通道脈衝回應可基於接收的導頻符號被估計,該估計的通道接著被使用於像是均衡的用途。
為了使接收機接收該導頻符號,及從其他的發信符號及資料符號區別該導頻信號,根據子載波導頻符號圖案,該導頻符號可被分佈於整個所有該些子載波及OFDM訊框之符號。因此,如果該接收機具有導頻符號圖案之知識,且與OFDM訊框同步,它將能夠從在該些OFDM符號及訊框中的適當位置或子載波提取所接收的導頻符號。
相應於OFDM子載波的導頻之分佈可分為兩類:連續導頻和散佈導頻。連續導頻係從導頻符號所形成的,該些導頻符號之位置相對於該些子載波從符號到符號不改變,具有每次它們被傳送於相同的子載波上的結果。散佈導頻符號大致描述了導頻符號的位置從符號到符號的改變,可能根據某些重複的圖案。
圖4說明了一系列的OFDM符號,其中圓圈表示OFDM細胞和灰色的圓圈表示導頻符號。圖4中水平方向表示頻率或子載波數量,及垂直方向表示時間或符號數。
連續導頻符號120係每次位於相同子載波(CP)上,而散佈導頻122係位於從符號到符號不同的子載體上。可以藉由變數Dx和Dy表示散佈導頻之重複。Dx表示從一OFDM符號到另一OFDM符號的該頻域中於散佈導頻之間的分隔,使得在第一OFDM符號上的該些散佈導頻符號係藉由子載波數被置換,該些子載波數相等於在下一個OFDM符號中的子載波上的頻域中的Dx。Dy表示一參數,該參數指示於該相同的子載波再次被使用以攜帶於下次的導頻符號之前的OFDM符號數。例如,在圖4中散佈導頻符號的位置可由Dy=8和Dx=10所表示。散佈導頻係提供導頻符號的有效方式,因為用於在介於散佈導頻符號之間中的子載波和符號的通道估計,可從已知的導頻符號或通道估計藉由在時間和頻率兩者中的內插而被估計。因此,導頻符號可不需要以出現於所有的子載波上,以獲得用於OFDM訊框內的每個子載波和細胞的通道估計。
導頻符號佔用子載波和可另外攜帶資料的細胞,因此導頻符號不利地影響系統之容量,它可能對最小化導頻符號數目係有利的。因此,精心設計的導頻圖案,其致能通道估計等等,以跨越該整個OFDM訊框來獲得,同時期望使用少數導頻符號。
選擇用於OFDM信號的散佈導頻圖案可取決於許多因素,像是相對於時間和頻率的通道變化之速率。例如,導頻之密度必須滿足在時間和頻率兩者中的採樣定理,如果獲得準確的通道估計,例如最大通道脈衝回應長度決定在
頻率方向中的導頻符號重複,且該通道之最大多普勒頻率決定在時域中的導頻符號重複。在一些示例OFDM系統中防護間隔係由通道脈衝回應之長度所決定的,且因此在頻率方向中的導頻符號重複也可取決於該防護間隔期間。
如果連續導頻符號和散佈導頻符號之位置不重疊或重合,而使得有每訊框之導頻符號之大約恆定數量,且沒有重大的「盲點」,則可能是有益的。在OFDM訊框中有大量不包括導頻符號的相鄰細胞,這個區域可被稱為盲點。通常希望避免這種情況,因為它們可能導致精確通道估計的降低及內插,以及可能無法檢測和補償有色噪聲,像是類比電視或其他窄帶干擾。圖5提供了連續導頻位置之圖,該圖不與在DVB-T2系統中的散佈導頻位置一致,並說明了上述的問題,其中盲點124所示的區域有缺乏的導頻符號。也在圖5中示出的係頻帶126之邊緣,其中通過對這些區域上的導頻符號進行的測量可能受到增加噪聲和衰減,及因此如果可能應盡量避免。
連續導頻符號和散佈導頻符號重合的延伸之測量可稱為利用率,並且可以使用下面的公式來計算
其中CPnSP表示連續導頻符號數,連續導頻符號數在OFDM訊框期間與散佈導頻子載波不一致。因此,由於上述的原因,嘗試和最大化該產能利用率可能是有益的。也
有一些可以具有決定散佈導頻和連續導頻圖案時,必須考慮到的其它因素,例如,具有靠近OFDM信號之外部子載波的導頻符號則可能不為有用的,因為很可能是這些子載波可能係在調諧濾波器的過渡帶內,並遭受到上述額外的噪音。在一定程度上隨機化導頻符號之位置也可能是有益的,以確保干擾被適當地建模並獲得可靠的通道估計。此外,由於散佈導頻之相依因素,像是防護間隔的持續時間和多普勒擴展,OFDM系統可具有可用的複數個導頻圖案,每個由重複率Dx和Dy所指定。
由於散佈導頻模式之可能的變化,為了最大化利用率,最小化盲點,及避免導頻符號被置於靠近外部子載波,可能需要用於散佈導頻一或多個的不同連續導頻圖案。例如,在DVB-T2中在某些模式中,有八個散佈導頻圖案和八個相應連續導頻圖案。在一些OFDM系統中每模式可能有多於一個圖案,及跨越不同模式的不同圖案,使得總共可能有大量的導頻圖案。
導頻信號嵌入器36,其在發射機嵌入導頻符號,及導頻信號提取器111,其在接收機提取導頻符號,要求導頻圖案之知識。因此,可能所有的可被使用在系統中的導頻圖案,將必須被儲存在發射機和接收機兩者的ROM中,因此需要一顯著的記憶體量如果每模式有多個模式及多個導頻圖案。此記憶體需求係特別相關於在廣播系統中的接收機,因為相較於發射機較有可能有大量的接收機,且接收機之成本很可能比發射機的低。因此,減少記憶體
的需求可能為有利的,尤其是,在接收機側的系統。
除了記憶體要求,利用了在系統中大量的不同的散佈和連續導頻模式也使系統更為複雜,因為發射機必須選擇哪個導頻模式係最適合用於當前的通道條件和信號屬性,且接收機需要識別將被使用的導頻模式。接收機可經由指定導頻圖案及操作模式的發信資訊做到這一點,或接收機可經由該信號之特性檢測該模式和導頻圖案。然而,這兩種方式變得更加複雜,且當一系統中有更多導頻圖案時有更大的間接費用。因此,希望的是,減少被用於在一系統中同時最大化利用率的導頻圖案數,避免盲點和最小化鄰近外部子載波的導頻數。
根據本發明技術之示例,具有6MHz頻寬和8k、16k、32k模式的OFDM系統對於每個模式具有單連續導頻子載波圖案,其係適合與每種模式內複數個不同的散佈導頻符號圖案一起使用。在一例子中,有一連續導頻圖案其係適合使用與下表2中所給的一或多個散佈導頻圖案一起使用。
在OFDM系統之8k模式中(正常或延伸的),其利用上表2中給定散佈導頻序列,連續導頻之分佈可藉由圖6中的表給定。如圖6中所給的相同位置,就在延伸的頻寬模式中的子載波位置而言是由41、173、357、505、645、805、941、1098、1225、1397、1514、1669、1822、1961、2119、2245、2423、2587、2709、2861、3026、3189、3318、3510、3683、3861、4045、4163、4297、4457、4598、4769、4942、5113、5289、5413、5585、5755、5873、6045、6207、6379、6525、6675、6862所給定的。用於在正常8k模式中的操作,導頻圖案可以藉由丟棄最後的子載波位置而被導出。相對於圖6中給定的子載波,連續導頻符號之位置與在上述表2中給定的散佈導頻之位置不一致,且因此,連續導頻圖案獲得100%的利用率。圖7圖示了圖6之用於延伸的8k模式的連續導頻之位置,及顯示有跨越延伸8k模式之子載波的實質上均勻分佈的連續導頻,其不具有任何實質性的盲點。圖8提供相對於子載波間隔的連續導頻符號之直方圖。直方圖再一次顯示有實質上一致分佈於整個所有子載波上的連續導頻符號,因此加強盲點之缺乏。雖然分佈於整個所有子載波上的導頻符號之分佈實質上是均勻的,它們的位置已藉由高頻振動(Dither)之引入而在一定程度上被隨機化。圖9顯示了高頻振動,其已被施加於圖6中的連續導頻符號之置放。
在OFDM系統之16k模式中(正常或延伸的)其利用上
表2中給定散佈導頻序列,連續導頻之分佈可藉由圖10中的表給定。如圖10中所給的相同位置,就在延伸的頻寬模式中的子載波位置而言是由82、243、346、517、714、861、1010、1157、1290、1429、1610、1753、1881、2061、2197、2301、2450、2647、2794、2899、3027、3159、3338、3497、3645、3793、3923、4059、4239、4409、4490、4647、4847、5013、5175、5277、5419、5577、5723、5895、6051、6222、6378、6497、6637、6818、7021、7201、7366、7525、7721、7895、8090、8199、8325、8449、8593、8743、8915、9055、9197、9367、9539、9723、9885、10058、10226、10391、10578、10703、10825、10959、11169、11326、11510、11629、11747、11941、12089、12243、12414、12598、12758、12881、13050、13195、13349、13517、13725、13821所給定的。用於在正常16k模式中的操作,導頻圖案可以藉由丟棄最後兩個的子載波位置而被導出。相對於圖10中給定的子載波,連續導頻符號之位置與在上述表2中給定的散佈導頻之位置不一致,且因此,連續導頻圖案獲得100%的利用率。圖11圖示了圖10之用於延伸的16k模式的連續導頻之位置,及顯示有跨越延伸16k模式之子載波的實質上均勻分佈的連續導頻,其不具有任何實質性的盲點。圖12提供相對於子載波間隔的連續導頻符號之直方圖。直方圖再一次顯示有實質上一致分佈於整個所有子載波上的連續導頻符號,因此加強盲點
之缺乏。對於8k模式,雖然於整個所有子載波上的導頻符號之分佈實質上是均勻的,它們的位置已藉由高頻振動之引入而在一定程度上被隨機化。作為施加到8k連續導頻符號的置放的同一高頻振動也被施加到16k連續導頻符號的置放,因此,圖9說明了在圖10中的已被施加的連續導頻符號的高頻振動。
在OFDM系統之32k模式中,其利用上述表2中給定的散佈導頻序列,連續導頻的分佈可由例如圖13中的表給出。如圖13中所給的相同位置,就在延伸的頻寬模式中的子載波位置而言是由163、290、486、605、691、858、1033、1187、1427、1582、1721、1881、2019、2217、2314、2425、2579、2709、2857、3009、3219、3399、3506、3621、3762、3997、4122、4257、4393、4539、4601、4786、4899、5095、5293、5378、5587、5693、5797、5937、6054、6139、6317、6501、6675、6807、6994、7163、7289、7467、7586、7689、7845、8011、8117、8337、8477、8665、8817、8893、8979、9177、9293、9539、9693、9885、10026、10151、10349、10471、10553、10646、10837、10977、11153、11325、11445、11605、11789、11939、12102、12253、12443、12557、12755、12866、12993、13150、13273、13445、13635、13846、14041、14225、14402、14571、14731、14917、15050、15209、15442、15622、15790、15953、
16179、16239、16397、16533、16650、16750、16897、17045、17186、17351、17485、17637、17829、17939、18109、18246、18393、18566、18733、18901、19077、19253、19445、19589、19769、19989、20115、20275、20451、20675、20781、20989、21155、21279、21405、21537、21650、21789、21917、22133、22338、22489、22651、22823、23019、23205、23258、23361、23493、23685、23881、24007、24178、24317、24486、24689、24827、25061、25195、25331、25515、25649、25761、25894、26099、26246、26390、26569、26698、26910、27033、27241、27449、27511、27642、27801所給定的。用於在正常32k模式中操作的導頻模式可藉由丟棄的最後四個子載波位置而導出。相對於圖14中給定的子載波,連續導頻符號之位置與在上述表2中給定的散佈導頻之位置不一致,且因此,連續導頻圖案獲得100%的利用率。圖14圖示了圖13之用於延伸的32k模式的連續導頻之位置,及顯示有跨越延伸8k模式之子載波的實質上均勻分佈的連續導頻,其不具有任何實質性的盲點。圖15提供相對於子載波間隔的連續導頻符號之直方圖。直方圖再一次顯示有實質上一致分佈於整個所有子載波上的連續導頻符號,因此加強盲點之缺乏。對於8k及16k模式,雖然於整個所有子載波上的子載波的導頻符號之分佈實質上是均勻的,它
們的位置已藉由高頻振動之引入而在一定程度上被隨機化。作為施加到8k及16k連續導頻符號的置放的同一高頻振動也被施加到32k連續導頻符號的置放,因此,圖9說明了在圖13中的已被施加的連續導頻符號的高頻振動。
如前面提到的,在上述建議的連續導頻圖案也可達成實質上100%的利用率,然而,它們也達成了在系統中約0.65%的容量損失,像是如前所述建議的ATSC 3系統。
上面所指的連續導頻圖案可提供優於現有的連續導頻圖案的優點,因為只有單連續導頻圖案係需要與表2中所指定的五個散佈導頻一起操作。此外,這些導頻圖案也減少與連續導頻圖案相比的盲點數,像是DVB-T2中指定的那些的。因為與五個相比(如果習知的連續導頻圖案被使用),只有一個連續導頻圖案需要被儲存在發射機和接收機兩者中,記憶體的需求已經降低了約80%。然而,用於多個連續導頻圖案的記憶體可能仍然被需要,當有多於一個的操作模式,例如8k、16k、32k及正常模式和延伸模式係可用的。因此,在一系統中,像是建議的ATSC 3系統,其中有三種模式,可能是三個連續導頻圖案仍需要被儲存。
根據本技術的另一個例子,在圖6、圖10和圖13中說明的連續導頻圖案係相關的,使得8k和16k模式之連續導頻圖案係從32k模式連續導頻符號圖案所導出的。因此,這允許發送機和接收機只儲存一用於最高階模式的單
主要連續導頻圖案的,然後當需要它們時,推導出用於低階模式的連續導頻圖案。
例如,在發射機的導頻和嵌入式信號形成器36可包含處理器,其係可操作以檢測或接收資料,其傳達OFDM系統之操作模式,及然後基於子載波數從主要導頻圖案導出合適的連續導頻圖案,其中該主要導頻圖案係儲存在導頻和嵌入式信號形成器36的記憶體中。如上文所討論的連續導頻圖案之案例中,該主要連續導頻圖案將係32k導頻圖案及16k連續導頻圖案,以及根據接下來的以下方程式,8k連續導頻圖案將藉由處理器從32k導頻圖案導出,其中主要導頻係藉由接下來的子載波位置所給定,用於延伸頻寬模式:163、290、486、605、691、858、1033、1187、1427、1582、1721、1881、2019、2217、2314、2425、2579、2709、2857、3009、3219、3399、3506、3621、3762、3997、4122、4257、4393、4539、4601、4786、4899、5095、5293、5378、5587、5693、5797、5937、6054、6139、6317、6501、6675、6807、6994、7163、7289、7467、7586、7689、7845、8011、8117、8337、8477、8665、8817、8893、8979、9177、9293、9539、9693、9885、10026、10151、10349、10471、10553、10646、10837、10977、11153、11325、11445、11605、11789、11939、12102、12253、12443、12557、12755、12866、12993、13150、13273、13445、13635、13846、14041、14225、14402、14571、14731、
14917、15050、15209、15442、15622、15790、15953、16179、16239、16397、16533、16650、16750、16897、17045、17186、17351、17485、17637、17829,17939、18109、18246、18393、18566、18733、18901、19077、19253、19445、19589、19769、19989,20115、20275、20451、20675、20781、20989、21155、21279、21405、21537、21650、21789、21917、22133、22338、22489、22651、22823、23019、23205、23258、23361、23493、23685、23881、24007、24178、24317、24486、24689、24827、25061、25195、25331、25515、25649、25761、25894、26099、26246、26390、26569、26698、26910、27033、27241、27449、27511、27642、27801。
為了從圖13和上述給出的32k的導頻位置導出16k連續導頻位置,每隔32k連續導頻位置被取時,該位置除以2,並將結果向上取整。就一電腦可實現方程而言,這由下式給出CP_16K_pos=round(CP_33K_pos(1:2:last_32k_cp_pos)/2)。
為了從圖13和上述給出的32k的導頻位置導出8k連續導頻位置,32k連續導頻位置之每4個被取時,該被取的位置除以4,並將結果向上取整。就一電腦可實現方程而言,這由下式給出
CP_8K_pos=round(CP_32K_pos(1:4:last_32k_cp_pos)/4)。
使用以上方程式是可能的,8k、16k和32k連續導頻圖案可從單一主要集合被導出,因此OFDM系統是有效地能夠以跨越所有模式和所有散佈導頻圖案的單連續導頻圖案來操作。因此,就記憶體需求方面,這可簡化OFDM系統之操作,但還是需要程序處理,因為它不再需要於不相關的獨立連續導頻圖案之間轉換。
雖然在前面的段落中的連續導頻圖案的推導在發射機中發生,類似的程序也可在接收機中被執行。例如,嵌入的信號解碼單元111還包含一處理器,其基本上類似於參考導頻和嵌入式信號形成器36所描述的處理器。該處理器將係可操作以檢測或接收傳達OFDM系統之操作模式的資料,即,每OFDM符號的子載波數,接著從先前所描述的主要導頻圖案導出合適的連續導頻圖案。
由於上述的推導過程之計算的簡單性,在ROM記憶體需求中的減少,即,記憶體需要儲存8k和16k連續導頻圖案,可以只有一小的、增加的計算複雜度來實現。在一些例子中根據目前的技術,在發射機和接收機的推導可藉由在導頻相關的元素內的現有計算元素來執行,且因此在這些情況下不需要額外的元件。
根據本發明技術的其他示例中,用於8k、16k和32k模式的連續導頻符號可被用在OFDM系統中,像是ATSC 3.0系統,例如,為了利用連續導頻符號圖案的內在優
勢。舉例來說,有關於導頻位置之常態分佈及在靠近外部子載波的導頻位置中的減少之優勢,可藉由連續導頻子載波圖案來達成,其具有以下指數:用於8k模式的41、173、357、505、645、805、941、1098、1225、1397、1514、1669、1822、1961、2119、2245、2423、2587、2709、2861、3026、3189、3318、3510、3683、3861、4045、4163、4297、4457、4598、4769、4942、5113、5289、5413、5585、5755、5873、6045、6207、6379、6525、6675、(6862);用於16k模式的82、243、346、517、714、861、1010、1157、1290、1429、1610、1753、1881、2061、2197、2301、2450、2647、2794、2899、3027、3159、3338、3497、3645、3793、3923、4059、4239、4409、4490、4647、4847、5013、5175、5277、5419、5577、5723、5895、6051、6222、6378、6497、6637、6818、7021、7201、7366、7525、7721、7895、8090、8199、8325、8449、8593、8743、8915、9055、9197、9367、9539、9723、9885、10058、10226,10391、10578、10703、10825、10959、11169、11326、11510、11629、11747、11941、12089、12243、12414、12598、12758、12881、13050、13195、13349、13517、(13725、13821);以及用於32k模式的163、290、486、605、691、858、1033、1187、1427、1582、1721、1881、2019、2217、2314、2425、2579、2709、2857、3009、3219、3399、
3506、3621、3762、3997、4122、4257、4393、4539、4601、4786、4899、5095、5293、5378、5587、5693、5797、5937、6054、6139、6317、6501、6675、6807、6994、7163、7289、7467、7586、7689、7845、8011、8117、8337、8477、8665、8817、8893、8979、9177、9293、9539、9693、9885、10026、10151、10349、10471、10553、10646、10837、10977、11153、11325、11445、11605、11789、11939、12102、12253、12443、12557、12755、12866、12993、13150、13273、13445、13635、13846、14041、14225、14402、14571、14731、14917、15050、15209、15442、15622、15790、15953、16179、16239、16397、16533、16650、16750、16897、17045、17186、17351、17485、17637、17829、17939、18109、18246、18393、18566、18733、18901、19077、19253、19445、19589、19769、19989、20115、20275、20451、20675、20781、20989、21155、21279、21405、21537、21650、21789、21917、22133、22338、22489、22651、22823、23019、23205、23258、23361、23493、23685、23881、24007、24178、24317、24486、24689、24827、25061、25195、25331、25515、25649、25761、25894、26099、26246、26390、26569、26698、26910、27033、27241、(27449、27511、27642、27801),其中在托架中的值與頻
寬模式有關。
根據本發明技術的發射機之操作的示例流程圖係如圖16中所示,接收機之操作用以從圖17中所提供的接收的OFDM符號來檢測和復原資料。圖15所示的程序步驟係如下所示:
S1:作為第一步,使用OFDM符號傳送資料,一資料格式器接收用於傳送的資料,及對每個用於傳送的OFDM符號,形成資料至資料符號集合中。因此資料符號被形成至該些集合中,各個具有對應可藉由OFDM符號攜帶的資料數量的資料符號數。
S2:OFDM符號建立器接著從資料格式器接收各個資料符號之集合,及根據預定的散佈及連續導頻圖案來結合資料符號與導頻符號。根據本發明技術,導頻圖案係由用於散佈導頻的表2及用於連續導頻的圖6、圖10和圖13所給出的,其中圖6及圖10中的子載波位置可從圖13中的位置導出。預定的圖案設置攜帶導頻符號之OFDM符號之子載波。OFDM符號之剩餘子載波攜帶資料符號。OFDM符號因此各個包括複數個子載波符號、一些攜帶資料符號的子載波符號及一些攜帶導頻符號的子載波符號。
S4:根據資料符號及導頻符號之值,調變器映射資料符號及導頻符號到調變符號上。以調變符號,各個子載波係接著被調變以形成在頻域中的OFDM符號。
S6:逆傅立葉轉換器接著將在頻域中的OFDM符號轉換至為6MHz或約6MHz的通信系統之頻寬內的時域中。
S8:防護間隔***器,藉由複製OFDM符號之一部分,將防護間隔加入至每個時域OFDM符號中,其包含資料符號或導頻符號的有用的部分,且按順序將在時域中被複製的部分附加至OFDM符號。被複製的部分具有對應於防護間隔的長度,其係預定的防護間隔期間。
S10:無線電頻率傳送單元接著調變具有時域OFDM符號的無線電頻率載波,及經由發射機之天線傳送OFDM符號。
接收機之操作用以從藉由如圖17所示的傳送方法所傳送的OFDM符號來檢測及復原資料,其摘要如下:
S12:解調器接收來自天線及無線電頻率降轉換器的信號,及檢測表示OFDM符號的信號。解調器產生OFDM符號之時域中取樣的數位版本。根據本發明技術係基本上為6MHz,係大約6MHz的頻域中的OFDM符號之頻寬。
S14:防護間隔相關器關聯相應於OFDM符號之防護間隔的樣本之集合以檢測OFDM符號之有用的部分之計時。相應於保護間隔的接收信號樣本之一區段係被複製和儲存的,及接著相對於相同的接收信號樣本相關,以檢測識別其中重複的保護間隔係存在於OFDM符號之有用部分的相關峰值。
S16:傅立葉轉換處理器,接著對由防護間隔相關器
所檢測的時間而識別的OFDM符號之有用部分,轉換接收的信號之時域樣本之區段至使用傅立葉變換的頻域中。從在頻域中的OFDM符號,導頻符號可以從承載子載波的導頻符號被復原,及資料符號可以從承載子載波的資料被復原。根據本發明技術,導頻子載波位置係由用於散佈導頻的表2及用於連續導頻的圖6、圖10及圖13中所給出,其中在圖6和圖10中的子載波的位置可以從圖13中給出的位置所導出。
S18:通道估計與校正單元估計通道之脈衝回應,穿過OFDM符號已經從復原的導頻符號通過之處,以及校正已接收的資料,其承載使用估計的通道脈衝回應的子載波。通常這是根據在頻域中接收信號的均衡技術,其係藉由通道脈衝回應之頻域表示所分割。
S20:解映器藉由執行反向映射至在發射機上執行的,從承載OFDM符號之子載波的資料,復原資料符號。
可以理解的是,分別在圖1和圖3中所示的發射機和接收機只被提供作為說明,而非意圖受限的。例如,可以理解的是本發明技術可以應用於不同的發射機和接收機的架構。
如上所述,本發明的實施例可應用於與ATSC標準,例如ATSC 3.0,它們藉由引用併入本文。例如本發明之實施例可被用於根據手持行動終端操作的發射機或接收機中。可提供的服務可能包括語音、訊息、網路瀏覽、收音機、仍然及/或移動視訊影像、電視服務、互動式服務、
視訊或附近-視訊上的需求和選項。服務可能與另一組合操作。
Claims (21)
- 一種組態以從正交頻分多工(OFDM)符號復原資料的接收機,該些OFDM符號包括複數子載波信號、該些子載波信號的一些攜帶資料符號及該些子載波信號的一些攜帶導頻,該些導頻包含連續導頻,該些連續導頻係依據連續導頻圖案而被分佈於整個所有該些子載波信號上,該連續導頻圖案係選自包括第一連續導頻圖案以及從該第一連續導頻圖案所導出之至少一第二連續導頻圖案的複數連續導頻圖案,該接收機包含:解調器,組態以檢測表示該些OFDM符號的信號,以及在時域中,產生該些OFDM符號之時域中取樣的數位版本,轉換處理器,組態以接收該些OFDM符號之該時域數位版本及形成該些OFDM符號之頻域版本,藉此可復原承載導頻的該些子載波信號及承載資料的該些子載波信號,以及檢測器,組態以:決定該些複數子載波信號中之子載波信號數,基於該子載波信號數以決定該些OFDM符號之該連續導頻圖案,及從該些子載波信號復原該資料及該些導頻。
- 如申請專利範圍第1項所述之接收機,其中:該些OFDM符號之各者的該連續導頻圖案係依據該些OFDM符號之各者的該子載波信號數來選擇,該子載波信號數係一組子載波信號數的其中之一者,該組子載波信號數包括供選擇該第一連續導頻圖案之第一子載波信號數以及供選擇該至少一第二連續導頻圖案之至少一第二子載波信號數,及該第一子載波信號數大於該至少一第二子載波信號數。
- 如申請專利範圍第2項所述之接收機,其中:該組子載波信號數包括大約8k、16k和32k,及用於8k和16k子載波信號的該些連續導頻圖案係從用於32k子載波信號的該連續導頻圖案導出。
- 如申請專利範圍第3項所述之接收機,其中:用於8k子載波信號的該連續導頻圖案中之導頻數為至少45,用於16k子載波信號的該連續導頻圖案中之導頻數為至少90,及用於32k子載波信號的該連續導頻圖案中之導頻數為至少180。
- 如申請專利範圍第3項所述之接收機,其中該檢測器係組態以根據以下方程式之一或更多者來決定該連續導頻圖案:CP_8K_pos=round(CP_32K_pos(1:4:last_32k_cp_pos)/4),CP_16K_pos=round(CP_32K_pos(1:2:last_32k_cp_pos)/2),其中CP_8K為用於8k子載波信號之該連續導頻圖案,CP_16K為用於16k子載波信號之該連續導頻圖案,及CP_32K為用於32k子載波信號之該連續導頻圖案。
- 如申請專利範圍第1項所述之接收機,其中該檢測器係組態以藉由使用配合該些OFDM符號所接收的發信資訊或者藉由檢測一或更多信號特性來決定該子載波信號數。
- 如申請專利範圍第1項所述之接收機,其中該些導頻包含依據具有以下重複參數的複數散佈導頻圖案之一而被分佈於整個所有該些子載波信號上的散佈導頻:Dx=4,Dy=2;Dx=4,Dy=4;Dx=8,Dy=2;Dx=16,Dy=2;或Dx=32,Dy=2。
- 如申請專利範圍第1項所述之接收機,其中該些導頻包含具有與該些連續導頻之位置不一致的位置之散佈導頻。
- 如申請專利範圍第1項所述之接收機,其中該些導頻包含依據其獨立於該連續導頻圖案之散佈導頻圖案而被分佈於整個所有該些子載波信號上的散佈導頻。
- 如申請專利範圍第1項所述之接收機,其中該些OFDM符號包含第一OFDM符號及第二OFDM符號,該些第一OFDM符號包括第一子載波信號數,該些第二OFDM符號包括第二子載波信號數,該第二子載波信號數係相同於或大於該第一子載波信號數,其中該些連續導頻係存在於該些第一OFDM符號及該些第二OFDM符號中之相同的子載波位置上。
- 一種用於從正交頻分多工(OFDM)符號復原資料的方法,該些OFDM符號包括複數子載波信號,該些子載波信號的一些攜帶資料及該些子載波信號的一些攜帶導頻,該些導頻包含連續導頻,該些連續導頻係依據連續導頻圖案而被分佈於整個所有該些子載波信號上,該連續導頻圖案係選自包括第一連續導頻圖案以及從該第一連續導頻圖案所導出之至少一第二連續導頻圖案的複數連續導頻圖案,該方法包含:檢測表示該些OFDM符號的信號;產生時域中之該些OFDM符號的數位版本;接收該些OFDM符號之該時域數位版本及形成該些OFDM符號之頻域版本,藉此可復原承載導頻的該些子載波信號及承載資料的該些子載波信號;決定該些複數子載波信號中之子載波信號數,基於該子載波信號數以決定該些OFDM符號之該連續導頻圖案,及從該些子載波信號復原該資料及該些導頻。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法,其中:該些OFDM符號之各者的該連續導頻圖案係依據該些OFDM符號之各者的該子載波信號數來選擇,該子載波信號數係一組子載波信號數的其中之一者,該組子載波信號數包括供選擇該第一連續導頻圖案之第一子載波信號數以及供選擇該至少一第二連續導頻圖案之至少一第二子載波信號數,及該第一子載波信號數大於該至少一第二子載波信號數。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法,其中:該組子載波信號數包括大約8k、16k和32k,及用於8k和16k子載波信號的該些連續導頻圖案係從用於32k子載波信號的該連續導頻圖案導出。
- 如申請專利範圍第13項所述之方法,其中:用於8k子載波信號的該連續導頻圖案中之導頻數為至少45,用於16k子載波信號的該連續導頻圖案中之導頻數為至少90,及用於32k子載波信號的該連續導頻圖案中之導頻數為至少180。
- 如申請專利範圍第13項所述之方法,其中該連續導頻圖案係根據以下方程式之一或更多者來決定:CP_8K_pos=round(CP_32K_pos(1:4:last_32k_cp_pos)/4),CP_16K_pos=round(CP_32K_pos(1:2:last_32k_cp_pos)/2),其中CP_8K為用於8k子載波信號之該連續導頻圖案,CP_16K為用於16k子載波信號之該連續導頻圖案,及CP_32K為用於32k子載波信號之該連續導頻圖案。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法,其中決定該子載波信號數包括使用配合該些OFDM符號所接收的發信資訊或者檢測一或更多信號特性。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法,其中該些導頻包含依據具有以下重複參數的複數散佈導頻圖案之一而被分佈於整個所有該些子載波信號上的散佈導頻:Dx=4,Dy=2;Dx=4,Dy=4;Dx=8,Dy=2;Dx=16,Dy=2;或Dx=32,Dy=2。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法,其中該些導頻包含具有與該些連續導頻之位置不一致的位置之散佈導頻。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法,其中該些導頻包含依據其獨立於該連續導頻圖案之散佈導頻圖案而被分佈於整個所有該些子載波信號上的散佈導頻。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法,其中該些OFDM符號包含第一OFDM符號及第二OFDM符號,該些第一OFDM符號包括第一子載波信號數,該些第二OFDM符號包括第二子載波信號數,該第二子載波信號數係相同於或大於該第一子載波信號數,其中該些連續導頻係存在於該些第一OFDM符號及該些第二OFDM符號中之相同的子載波位置上。
- 一種非暫態電腦可讀取媒體,其係儲存具有電腦可執行指令的電腦程式,當由電腦所執行時,該些指令導致該電腦執行如申請專利範圍第11項所述之方法。
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