CN101060514B - 信道测量器和信道测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信道量测器及其信道量测方法，以供一正交频分复用接收器使用。其中，一时域内插器接收多个符元信号以产生一领航响应，一反快速傅利叶转换单元耦接该时域内插器，根据该领航响应产生一有限脉冲响应。一数字信号处理器耦接该反快速傅利叶转换单元，根据该有限脉冲响应中的特征，选择一系数表。一频域内插器耦接该时域内插器和该数字信号处理器，通过该系数表对该领航响应进行内插运算，以测量一信道响应。

Description

信道测量器和信道测量方法

技术领域

本发明有关于正交频分复用(OFDM)通讯系统，尤其是有关于DVB-T系统的信道测量方法。

背景技术

图1a为现有的DVB-T符元(symbol)信号。水平列表示一时间点上收到的多个子载波，每一子载波各负载一DVB-T数据。纵轴方向表示不同时间点所收到的符元。其中白色圆点代表数据信号200，携带着数据，而黑色圆点如210a，210b和210c则代表领航信号。领航信号的分布随着时间而异且具有周期性，每四个符元重复一次。传统来说，领航信号携带的是已知的值，可用来测量信道响应。举例来说，在第5行(t＝5)所在的领航响应可由时域方向的相邻领航信号经过内插而产生。领航信号210a和领航信号230a内插而得领航信号220a，领航信号210b和领航信号230b内插而得领航信号220b，领航信号210c和领航信号230c内插而得领航信号220c。内插的运算可以是一种线性内插，又称为时域内插(TDI)。

图1b为从图1a中的DVB-T符元信号产生的领航响应。领航信号H₀到H₅间隔地出现。介于其中的子载波，例如H_a和H_b，则是以频域内插法估算而得。传统上频域内插法可以使用好几种算法来达成，例如线性内插，二次线性内插，三次线性内插，双线性内插或是固定有限脉冲响应内插。所测量到的信道响应，则用来在均衡步骤里回复子载波所携带的数据信号。因此一个有效率的信道测量方法可以增进DVB-T接收器的效能。

发明内容

为了能够更有效率的进行信道测量，本发明提供一信道测量器及其信道测量方法，以供一正交频分复用接收器使用。

本发明的信道测量器包含：一时域内插器接收多个符元信号以产生一领航响应，一反快速傅利叶转换单元耦接所述时域内插器，根据所述领航响应产生一有限脉冲响应，并且根据所述有限脉冲响应产生一观察窗。一数字信号处理器耦接所述反快速傅利叶转换单元，根据所述有限脉冲响应的所述观察窗的特征，选择一系数表。一频域内插器耦接所述时域内插器和所述数字信号处理器，通过所述系数表对所述领航响应进行内插运算，以测量一信道响应。

所述时域内插器收集分散在所述符元信号中所有的领航信号。所述领航响应将时域上相邻的多个领航信号进行内插运算，以产生所述领航响应中的其中一元素。所述反快速傅利叶转换单元对所述领航响应进行反快速傅利叶转换运算，以产生所述有限脉冲响应。更进一步的说，所述反快速傅利叶转换单元过滤所述有限脉冲响应，将其中低于一临界值的元素消去后，产生一观察窗，接着计算所述观察窗的一观察窗宽度和一观察窗位置。

所述信道测量器可更进一步包含一存储器，储存多个系数表，每一系数表各适用于一观察窗宽度。所述数字信号处理器耦接于所述存储器，根据所述观察窗宽度选择对应的一系数表，并根据所述观察窗位置，从所述系数表中产生多个系数向量。更进一步的说，所述系数表包含多个实数组。所述数字信号处理器根据所述观察窗位置，将所述实数组旋转一角度，即对应地产生所述系数向量。

所述频域内插器将所述系数向量与领航响应中的元素相乘，以重建所述信道响应。

本发明另提供一种信道测量方法，用于一正交频分复用接收器，该方法包含：接收多个符元信号以产生一领航响应；根据所述领航响应产生一有限脉冲响应；根据所述有限脉冲响应产生一观察窗；根据所述有限脉冲响应的所述观察窗的特征，选择一系数表；以及根据所述系数表对领航响应进行内插运算，以测量一信道响应。

所述领航响应的产生，包含：收集分散在所述符元信号中所有的领航信号；以及将时域上相邻的多个领航讯号进行内插运算，以产生所述领航响应中的其中一元素。

所述有限脉冲响应是对领航响应进行反快速傅利叶转换运算所产生。

所述信道测量方法更进一步包含：过滤所述有限脉冲响应，将其中低于一临界值的元素消去后，产生一观察窗；以及计算所述观察窗的一观察窗宽度和一观察窗位置。

所述信道测量方法更进一步包含：提供多个系数表，每一系数表各适用于一观察窗宽度；以及根据所述观察窗宽度选择对应的一系数表，用以测量所述信道响应。

所述信道测量方法更进一步包含根据所述观察窗位置，从所述系数表中产生多个系数向量。

所述系数表包含多个实数组；以及所述系数向量的产生，根据所述观察窗位置，将所述实数组旋转一角度而得。

将所述领航响应进行内插运算的步骤包含，将所述系数向量与所述领航响应中的元素相乘，以重建所述信道响应。

本发明能够为正交频分复用通信系统提供一种有效率的信道测量器和信道测量方法，尤其能够增进DVB-T接收器的效能。

附图说明

图1a为现有的DVB-T符元信号；

图1b为从图1a中的DVB-T符元信号产生的领航响应；

图2为本发明实施例之一的信道测量器100；

图3为从该领航响应产生的一有限脉冲响应；

图4为本发明实施例之一的频域内插运算；以及

图5为本发明的信道测量方法流程图。

主要组件符号说明：

200：数据信号；          210a-210c：领航信号；

220a-220c：领航信号；    230a-230c：领航信号；

100：信道测量器；        102：时域内插器；

104：反快速傅利叶转换器；

106：存储器；            108：数字信号处理器；

110：频域内插器；        302：观察窗。

具体实施方式

图2为本发明实施例之一的信道测量器。其中使用了一种新的内插方法。一时域内插器102从前端如快速傅利叶转换(FFT)单元(未图标)接收多个符元信号，并已完成帧同步，移除保护间隔，而得到如图1a所示的符元数据数组，包含多个连续的符元信号。每一符元信号中的领航信号依照规格，平均分散在子载波中，以便于进行信道测量。时域内插器102针对时域方向进行内插，以产生一领航响应，如第1a图第5行所示，包含了多个领航信号。时域内插的进行，使用了一漏式积分器，计算平均值做为该领航响应。以运作于2K模式的DVB-T系统为例，一符元包含1705个有效子载波，每三个子载波有一个是领航信号，所以该符元的三分之一被用来内插产生该领航响应。领航响应中的单位元个数随着模式而异。举例来说，包含第一个领航信号在内，2K模式有569个单位元，4K模式有1137个，而8K模式有2273个。领航响应可以代表一种粗略的信道响应，而经过频域内插后可重建出一个完整的信道响应，包含所有的子载波信道。反快速傅利叶转换器(IFFT)104耦接时域内插器102，将该领航响应进行反快速傅利叶转换运算，而产生一有限脉冲响应。反快速傅利叶转换器104接着再将该有限脉冲响应过滤，将其中低于一临界值的元素消除，并取一观察窗做为后续的计算依据。该临界值可以是一固定值，或是该有限脉冲响应最大值的一比例。过滤后剩下的脉冲，形成该观察窗，具有对应的宽度t₁和位置t₀。观察窗宽度t₁代表其中第一个脉冲到最后一脉冲的时间差，而观察窗位置t₀代表观察窗正中央所对应的时间点。观察窗位置t₀和观察窗宽度t₁两值接着被传送至数字信号处理器108。该数字信号处理器108耦接反快速傅利叶转换器104和存储器106。存储器106中提供有多个系数表，每一系数表适用于一种观察窗宽度。因此数字信号处理器108根据观察窗宽度t₁的值从其中选择一适合的系数表。系数表中定义了许多组实数，用以提供频域内插运算。在根据观察窗宽度t₁选定系数表后，数字信号处理器108接着根据观察窗位置t₀的值，将其中的实数组旋转一角度，而产生许多组对应的系数向量。因此系数向量和观察窗宽度t₁和观察窗位置t₀具有一种对应函数关系。接着通过进行时域内插，频域内插器110耦接时域内插器102和数字信号处理器108，将该系数向量与领航响应相乘，以重建出该信道响应。

图3为从该领航响应产生的一有限脉冲响应。如前所述，领航响应在不同模式下包含了不同数量的元素。为了方便进行反快速傅利叶转换运算以产生有限脉冲响应，元素的数量如果能够选择为2的次方倍最好，例如2^M，其中M是整数。反快速傅利叶转换可以在一段时间内进行好几次，从多个符元信号中产生平均结果，使有限脉冲响应的值为一平均值。有限脉冲响应的更新也可以使用一种自动回归移动平均算法而持续更新。该有限脉冲响应接着根据一临界值V_th进行过滤。该临界值V_th可以是一定值或最大冲脉的一比例。超过临界值V_th而留下来的脉冲，就可以视为有效的信道，使观察窗302藉此形成。观察窗302的观察窗宽度t₁就是第一个脉冲到最后一个脉冲的时间。而观察窗302正中间的时间点就是观察窗位置t₀。观察窗宽度t₁又可称为信道长度，而观察窗位置t₀就是信道位置。最后根据观察窗位置t₀从存储器中多个系数表选择其一，使频域内插器110的内插运算错误率降到最低。

图4为本发明实施例之一的频域内插运算。供做内插运算的系数向量如下所示：

W_a＝{W_a1，W_a2，W_a3，W_a4，……，W_aN}

W_b＝{W_b1，W_b2，W_b3，W_b4，……，W_bN}

W_c＝{W_c1，W_c2，W_c3，W_c4，……，W_cN}

其中的系数可以表示为：

W_ak＝e^j(3M-3k-1)θR_ak    k＝1 to N

W_bk＝e^j(3M-3k)θR_bk      k＝1 to N

W_ck＝e^j(3M-3k+1)θR_ck    k＝1 to N

N的值可以是2M+1，其中M是整数，不超过该领航响应元素数量的二分之一。而θ是从观察窗位置t₀而得：

$\mathrm{\θ}=\frac{2\mathrm{\π}\·t_0}{L}$

其中L是在接收符元时，对应傅利叶转换大小的定值。R_ak，R_bk和R_ck，是系数表中所提供的实数值。系数向量中的系数，就是数字信号处理器108根据θ转换该等实数而产生。如图4所示，第n组子载波包含A_n，B_n和C_n，其中以B_n代表第n个领航信号，而A_n和C_n为欲求出的相邻信道值。因此，第n组子载波的信道值可如此推算：

A_n＝W_a1B₁+W_a2B₂+W_a3B₃+……+W_aNB_N

B_n＝W_b1B₁+W_b2B₂+W_b3B₃+……+W_bNB_N

C_n＝W_c1B₁+W_c2B₂+W_c3B₃+……+W_cNB_N

其中第n个领航信号Bn本身为原本已知的值。上式可推广为：

$A_n=\underset{k=-M}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{n+k}{W}_{\mathrm{ak}}$

$B_n=\underset{k=-M}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{n+k}{W}_{\mathrm{bk}}$

$C_n=\underset{k=-M}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{n+k}{W}_{\mathrm{ck}}$

藉此，符元中每一子载波对应的信道可以从内插方程式中求出。在频域内插器110完成信道测量之后，符元信号接着被传送至均衡器进行后续的处理。

图5为本发明的信道测量方法流程图。在步骤502中，接收多个符元信号以产生一领航响应。在步骤504中，从该领航响应产生一有限脉冲响应。在步骤506中，根据该有限脉冲响应的特征选择一系数表。在步骤508中，以该系数表对该领航响应进行内插，以求出该信道响应。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (16)

1.一种信道测量器，供一正交频分复用接收器使用，其特征在于，包含：

一时域内插器，接收多个符元信号以产生一领航响应；

一反快速傅利叶转换单元，耦接所述时域内插器，根据所述领航响应产生一有限脉冲响应，并且根据所述有限脉冲响应产生一观察窗；

一数字信号处理器，耦接所述反快速傅利叶转换单元，根据所述有限脉冲响应的所述观察窗的特征，选择一系数表；以及

一频域内插器，耦接所述时域内插器和所述数字信号处理器，根据所述系数表对领航响应进行内插运算，以测量一信道响应。

2.根据权利要求1所述的信道测量器，其特征在于：

所述时域内插器收集分散在所述符元信号中所有的领航信号；以及

将时域上相邻的多个领航信号进行内插运算，以产生所述领航响应中的其中一元素。

3.根据权利要求1所述的信道测量器，其特征在于，所述反快速傅利叶转换单元对所述领航响应进行反快速傅利叶转换运算，以产生所述有限脉冲响应。

4.根据权利要求3所述的信道测量器，其特征在于：

所述反快速傅利叶转换单元过滤所述有限脉冲响应，将其中低于一临界值的元素消去后，产生所述观察窗；以及

所述反快速傅利叶转换单元计算所述观察窗的一观察窗宽度和一观察窗位置。

5.根据权利要求4所述的信道测量器，更进一步包含一存储器，储存多个系数表，每一系数表各适用于一观察窗宽度；其特征在于，所述数字信号处理器耦接于所述存储器，根据所述观察窗宽度选择对应的一系数表。

6.根据权利要求5所述的信道测量器，其特征在于，所述数字信号处理器根据所述观察窗位置，从所述系数表中产生多个系数向量。

7.根据权利要求6所述的信道测量器，其特征在于：

所述系数表包含多个实数组；以及

所述数字信号处理器根据所述观察窗位置，将所述实数组旋转一角度，即对应地产生所述系数向量。

8.根据权利要求7所述的信道测量器，其特征在于，所述频域内插器将所述系数向量与领航响应中的元素相乘，以重建所述信道响应。

9.一种信道测量方法，用于一正交频分复用接收器，其特征在于，包含：

接收多个符元信号以产生一领航响应；

根据所述领航响应产生一有限脉冲响应；

根据所述有限脉冲响应产生一观察窗；

根据所述有限脉冲响应的所述观察窗的特征，选择一系数表；以及

根据所述系数表对领航响应进行内插运算，以测量一信道响应。

10.根据权利要求9所述的信道测量方法，其特征在于，所述领航响应的产生，包含：

收集分散在所述符元信号中所有的领航信号；以及

将时域上相邻的多个领航信号进行内插运算，以产生所述领航响应中的其中一元素。

11.根据权利要求10所述的信道测量方法，其特征在于，所述有限脉冲响应是对领航响应进行反快速傅利叶转换运算所产生。

12.根据权利要求11所述的信道测量方法，其特征在于，更进一步包含：

过滤所述有限脉冲响应，将其中低于一临界值的元素消去后，产生所述观察窗；以及

计算所述观察窗的一观察窗宽度和一观察窗位置。

13.根据权利要求12所述的信道测量方法，其特征在于，更进一步包含：

提供多个系数表，每一系数表各适用于一观察窗宽度；以及

根据所述观察窗宽度选择对应的一系数表，用以测量所述信道响应。

14.根据权利要求13所述的信道测量方法，其特征在于，更进一步包含根据所述观察窗位置，从所述系数表中产生多个系数向量。

15.根据权利要求14所述的信道测量方法，其特征在于：

所述系数表包含多个实数组；以及

所述系数向量的产生，根据所述观察窗位置，将所述实数组旋转一角度而得。

16.根据权利要求15所述的信道测量方法，其特征在于，将所述领航响应进行内插运算的步骤包含，将所述系数向量与所述领航响应中的元素相乘，以重建所述信道响应。

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