CN101005579A - 提高具有分集的接收器的载波噪声比的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提高具有分集的接收器的载波噪声比的方法以及相关联的设备，包括下列步骤：在通过移相提取要解调的信号的噪声分量之后，经由作用于移相器的反馈环来优化有用分量的消除，并且将噪声分量同相地和反相地与这些信号相加来提高载波噪声比。

Description

提高具有分集的接收器的载波噪声比的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于提高具有分集的接收器的载波噪声比的设备和方法。其具体应用于数字地面电视(DTT)网的配置情况。
背景技术
最近，数字地面传输(广播)系统已经作为向移动、室内甚至手持设计传送多媒体内容的方式出现。
然而在移动接收情况下，已经暴露出明显的接收问题。与降级通常是渐进的模拟接收的信号不同，在数字地面的情况下，从非常好的接收到全部丢失图像乃至数据是突然变化的。
在用于数字地面传输的欧洲DVB-T标准的情况下，有可能通过使用多于一个天线(典型地2个)来获得更健壮的接收，并且有可能在数字处理电路中组合从每个接收信道中获得的信号。
分别从两个接收信道中获得的信号被再组合，然后获得在室内便携或移动接收情况下的最佳的MRC(最大比例组合)类型的结果。
因此，现在分集(diversity)是解决方案之一，其可以用于改进给定物理环境(固定的或移动的)中的接收。
然而，对于确保好的接收质量，这是不够的。这是因为，在受干扰的环境下，由于室内接收的衰减效应和移动接收的多普勒效应所产生的所接收的信号的低电平和非常低的信噪比两者，室内或移动接收特别困难。信道端的主要干扰可能最终导致接收的突然中断或图像中出现宏块。为此，DVB-T标准指出了确保无错传输所需要的最小载波噪声(C/N)比值。
然而，经验和所进行的各种现场试验显示这些值是不适当的。因此，将其应用于接收解决方案以提高该载波噪声比已经成为必要。
发明内容
本发明旨在通过提出提高来自具有分集的数字接收器的至少两个接收子系统的要解调的信号的载波噪声比的方法来解决该问题。对于两个同步的接收子系统，其在于：通过消除调制的信号的有用分量来提取代表信号的噪声分量的信号，然后形成反馈环以优化有用分量的消除；并且最终在于将代表噪声分量的该信号同相相加到要解调的两个信号之一，并且反相相加到要解调的两个信号的另一个。
为了确保准无错(QEF)传输，该方法具体地使得在解调器的输入端的载波噪声(C/N)比方面，提高接收器的性能等级成为可能。
优选地，提取信号的噪声分量的步骤在于：将中频的要解调的两个信号相加，信号之一按180°相移。
优选地，反馈环在于在移相的信号上引入附加相移以便优化期望的信号的消除。
本发明还由用于提高来自具有分集的数字接收器的至少两个接收子系统的要解调的信号的载波噪声比的设备组成，每个子系统包括：设备上游的调谐器元件、下游的解调器。对于两个包括同步的调谐器的接收子系统而言，该设备包括：
-用于从两个接收子系统提取代表信号的噪声分量的信号的装置；
-形成反馈环以最小化加法器输出端的中频的残留的期望信号的装置；
-将代表噪声分量的信号与要解调的两个信号之一同相地相加，并且将该信号与要解调的两个信号的另一个反相地相加，以最小化在每个信道上的相关的噪声贡献的装置。
优选地，用于提取信号的噪声分量的装置包括用于将来自两个接收子系统的中频信号反相相加的加法器。
优选地，形成反馈环的装置包括：混频器，按等同于中频的本地振荡器的频率驱动；低通滤波器，用于隔离产生的连续分量；以及误差放大器，传递移相器的控制电压以在移相的信号上引入附加相移。
本发明还由具有分集的数字接收器构成，该数字接收器包括至少两个接收子系统，并在至少两个接收子系统中并入用于提高要解调的信号的载波噪声比的设备。
附图说明
上面提及的本发明的特性和优点、以及其它方面，将从阅读结合附图给出的下面说明中变得更加明显，在附图中：
-图1示意性地表示了配备有根据本发明的设备的具有分集的接收器。
具体实施方式
图1示意性地表示了配备有根据本发明的设备的具有分集的接收器。传统地，如本领域技术人员公知的，其包括至少两个用于在分集模式中接收电磁信号的天线A1、A2。接收子系统与每个天线相关联。其主要包括用于选择和解调所接收的信号的调谐器元件11、12和解调元件13、14。
如图1所示，根据本发明的设备插入在与天线A1和A2相关联的两个UHF信号接收子系统的调谐器和解调器元件之间。当然，接收器可以包括各自与一个天线相关联的若干接收子系统。在许多成对的接收子系统之间，例如在与天线A1和A2或者其它天线相关联的子系统之间，插入多个根据本发明的设备将是可能的。所有的组合都是可能的，记住本发明的原理是基于比较从两个分离的子系统中获得的信号以提高信噪比。
通过利用公共基准时钟驱动两个调谐器在两个合成器处产生两个选择的子系统之间的同步。在设备4的输入端(E1和E2)由调谐器11、12选择的中频信号IF1、IF2因此被同步，并且具有载波噪声比C1/N1。
在设备4的输出端S1和S2，信号IF1’和IF2’具有载波噪声比C2/N2，然后分别施加到解调器13和14被解调，之后以本领域技术人员公知的方式由MRC电路15重新组合。
为了确保准无错(quasi error-free，QEF)传输，在室内接收或移动环境的框架中必须明显地提高接收器在解调器输入端的载波噪声比C2/N2方面的性能等级。
设备4包括可以用于消除在中频调制的信号IF1、IF2的有用分量的反馈环。
在此实现的方法的基本原理一方面基于接收子系统中产生的噪声的随机性，另一方面基于将由天线接收的UHF信号转换为中频所需要的非常大增益。由OFDM解调器通过AGC增益控制环路控制的该增益使得吸收所有接收动态范围成为可能，并且取决于接收配置和传输调制可以达到，例如70至80dB。结果是在两个分离的接收子系统中产生的并且分别转换为IF1和IF2的中频的合成噪声分量被解相关。
如前面所看到的，使用驱动两个调谐器的相应合成器的公共基准使得转换为中频IF1、IF2的接收的信号同步。因此其结果是由信道滤波影响的中频信号IF1和IF2的反相相加消除了受调制的信号的有用分量，而保留了噪声分量。
移相器21用于移相从接收信道之一获得的中频信号之一。然后通过加法器22将这两个信号相加。中频信号IF1和IF2的反相相加应该因此可以使得消除被称为期望的信号的要传输的信号，同时保留噪声分量成为可能。目前，受调制的信号的有用分量的这种消除是不完全的。因此，在加法器22的输出端发现由残留分量伴随的噪声分量。由混频器23、低通滤波器24和误差放大器25构成的反馈环用于通过向移相器电路21传递控制信号来优化这种有用分量的消除。
为此，混频器23按等同于本地振荡器的频率的本地振荡器LO 26的频率驱动，生成调谐器的中频-在我们的例子中，该频率是36MHz。低通滤波器24用于隔离中频的噪声信号的合成连续分量。通过向移相器21传递控制电压的误差放大器25将该分量与参考信号进行比较。当将移相的信号IF2和非移相的信号IF1相加时，由该移相器引入的附加相移使得获得因此与中频信号IF1和IF2的噪声分量相对应的合成信号B成为可能。
设备4的第二部分应用根据本发明的方法的下面步骤。该部分包括用于将信号移相p的移相元件33和加法器31、32。这些用于使合成噪声分量B的一部分与出现在与信道1或信道2相对应的相应输入端的信号同相地和反相地相关。其结果是因此有可能通过同相地和反相地相加来最小化在每个信道上的相关的噪声的影响。
用实验方法，并且通过实例，这里描述的构思在解调器的输入端的信道之一上提供高达4dB的载波噪声C/N比的增益。在移动接收模式下，与固定模式接收相比较，在载波噪声C/N比上所需要的差对于16QAM 2/3调制可以是8dB。对于移动或便携接收模式下的其它调制类型，例如16QAM 1/2或16QAM 3/4、或者甚至64QAM 2/3，这些差将具有大约7或8dB的类似值。对于给定最小的所需C/N，4dB的噪声减少等效于4dB的敏感增益。由于该增益同时出现在解调器的两个输入端，所以相应地提高了由该分集提供的增益。
使用这种设备，因此有可能展望利用给定的接收配置而接收较大的信息速率。利用所提出的设备，处于所要求的C/N是15dB的16-QAM 2/3类型调制模式的传输的接收限制情况下的移动接收器，可以或更充裕地接收这种传输，或者接收所要求的C/N是19dB的64-QAM 2/3的传输。
因此，显然这里提出的设备使得在具有分集的数字地面接收的情况下，通过在解调之前显著提高信噪比来明显地增强接收器的性能水平成为可能。其结果是固定配置的更佳覆盖率或更苛刻的移动和便携模式的接收性能的提高或者，如前所述，给定接收配置接收更大信息速率的可能性。

Claims (7)

1.用于提高来自具有分集的数字接收器的至少两个接收子系统的要解调的信号的载波噪声比的方法，其特征在于对于两个同步的接收子系统，包括如下步骤：
-通过消除要解调的信号的有用分量来提取代表该信号的噪声分量的B信号；
-形成反馈环以优化有用分量的消除；
-将代表噪声分量的信号B与要解调的两个信号之一同相地相加，并且与要解调的两个信号中的另一个反相地相加。
2.如权利要求1所述的提高信号载波噪声比的方法，其特征在于：提取信号的噪声分量的步骤是将中频的要解调的两个信号相加，这两个信号之一按180°移相。
3.如权利要求2所述的提高信号载波噪声比的方法，其特征在于：反馈环是在移相的信号上引入附加相移。
4.用于提高来自具有分集的数字接收器的至少两个接收子系统的要解调的信号的载波噪声比、位于调谐器元件(11、12)下游和解调器(13、14)上游的设备，其特征在于：对于包括同步调谐器元件(11、12)的两个接收子系统，包括：
-提取代表来自两个接收子系统的信号的噪声分量的信号B的装置(21、22)；
-为了优化有用分量的消除而形成反馈环的装置(23、24、25、26)；
-将代表噪声分量的信号B同相地与要解调的两个信号之一相加(31、32、33)、以及将该信号反相地与要解调的两个信号中的另一个相加，以便最小化在每个信道上的相关的噪声作用的装置。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于：用于提取代表信号的噪声分量的信号B的装置包括用于将来自两个接收子系统的中频的要解调的信号反相地相加的加法器(22)。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于形成反馈环的装置包括：按等同于中频的本地振荡器(20)的频率驱动的混频器(23)，用于隔离产生的连续分量的低通滤波器(24)，和传递移相器(21)的控制电压以在移相的信号上引入附加相移的误差放大器(25)。
7.具有分集的数字接收器，包括至少两个接收子系统，并且在至少两个接收子系统中在解调器上游并入如权利要求4至6所述的用于提高要解调的信号的载波噪声比的设备。
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