CN101064576A - 节省内存及运算的信道预测方法 - Google Patents

Abstract

一种通道预测方法。正交频分多路复用调制信号是以多个子通道传送，本方法包括以下步骤。首先，配置与一OFDM符码的大小相同的一内存。接着，接收第一组的多个OFDM符码，解出载有向导位的子信道的信道响应，并分别记录于内存的对应位置。接着，接收第二组的多个OFDM符码，解出载有向导位的子信道的信道响应，并分别与内存中所记录对应的信道响应进行平均，并记录于内存中，其中第一组与第二组的OFDM符码的向导图样为相同。最后，进行频域内插，以求得未有向导位的子信道的信道响应，并存于内存。

Description

节省内存及运算的信道预测方法

技术领域

本发明涉及一种通道预测方法，特别是涉及一种节省内存及运算的信道预测方法。

背景技术

正交频分多路复用(Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)系统具有抗多路径干扰(multi-path interference)的优点，为欧规数字电视地面广播DVB-T(Digital Video Broadcast-Terrestrial)所采用，可以减少鬼影，提高画面品质。

OFDM系统采用多载波调制方式(multi-carrier modulation)，将数据分散至许多子通传道送。每个子信道所使用的次载波的频率不同且彼此正交，使得每个子通道可以用较低的传输速率。每个子信道因其次载波的频率不同，传输过程中受到的影响也会不同。因此在接收端需预测每个子通道所受的影响，也就是预测各子信道的信道响应，并据以对所接收的信号加以补偿，以得到正确的信号。

一般而言，接收端利用子通道k于时间i所接收的信号Y_ki可表示为：

Y_ki＝H_ki·X_ki+N_ki                                     (1)

其中i为时间，k为子通道，Y_ki为接收端利用子通道k于时间i所接收的信号，X_ki为发射端利用子通道k于时间i所输出的信号，H_ki为子通道k于时间i的通道响应，N_ki为子通道k于时间i的噪声。

预测通道响应H的方法有许多种，例如是以向导位为基础的信道预测(pilot-based channel estimation)。请见图1，其示出了一种OFDM系统的向导图样(pilot pattern)示意图。每个圆圈表示一子通道于一时间点所传送的数据，横轴为子通道C，纵轴为时间t。每个时间点接收一OFDM符码(OFDMsymbol)S，包括多个调制于这些子信道的信号。黑色圆圈表示为向导位。向导位的内容及其于频率-时间格(frequency-time grid)的位置为传输端及接收端所共知，因此，接收端可以比较所接收的向导位及已知的向导位而得知此传送向导位的子信道的信道响应。

在向导位的位置的信道响应一般是忽略噪声N_ki的影响而预测为：

${\hat{H}}_{\mathrm{ki}}=Y_{\mathrm{ki}}/X_{\mathrm{ki}}---\left(2\right)$

求得上述传送向导位位置的信道响应后，其它传送数据信号的子信道的信道响应则可以从已知的子信道的信道响应线性内插而得，包括利用时域的内插(time-domain interpolation)及频域的内插(frequency-domaininterpolation)。举例来说，欲求时间点t2时，子通道C(1)的通道响应H₁₂的预测方法如图2所示。请同时参考图1，标示黑点处为向导位，因此其子信道的信道响应为已知，例如子通道C(3)于时点t1的通道响应H₃₁为A₃₁*exp(jθ₃₁)，于时点t5的通道响应H₃₅为A₃₅*exp(jθ₃₅)，其中A为子通道的振幅响应，θ为子通道的相位响应。首先，于步骤201中，由于时点t2与时点t1的差距及时点t2与时点t5的差距的比例为1∶3，所以依据时域线性内插可得子通道C(3)于时点t2的振幅响应A₃₂为：

A₃₂＝(A₃₁*3/4+A₃₅*1/4)

相位响应θ₃₂为：

θ₃₂＝(θ₃₁*3/4+θ₃₅*1/4)

接着，于步骤203中，由于子通道C(1)与子通道C(0)的子载波的频率差距与子信道C(1)与子通道C(3)的子载波的频率差距的比例为1∶2，因此依据频域线性内插可得子通道C(1)于时点t2的振幅响应为

A₁₂＝(A₀₂*2/3+A₃₂*1/3)

相位响应为

θ₁₂＝(θ₀₂*2/3+θ₃₂*1/3)

然而，上述的信道预测方式需实时地计算每个频率-时间格的信道响应，非常耗费运算资源，并且需储存先前的信道响应，额外增加内存的需求而影响制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种可节省内存及运算的信道预测方法。

根据本发明的目的，提出一种通道预测方法，用于一正交频分多路复用调制信号的接收器。正交频分多路复用调制信号是以多个子通道传送，本方法包括以下步骤。首先，配置与一OFDM符码(OFDM symbol)的大小相同的一内存。接着，接收第一组的多个OFDM符码，解出载有向导位的子信道的信道响应，并分别记录于内存的对应位置。接着，接收第二组的多个OFDM符码，解出载有向导位的子信道的信道响应，并分别与内存中所记录对应的信道响应进行平均，并记录于内存中，其中第一组与第二组的OFDM符码的向导图样为相同。最后，进行频域内插，以求得未有向导位的子信道的信道响应，并存于内存。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1示出了一种OFDM系统的向导图样(pilot pattern)示意图。

图2示出了通道预测示意图。

图3示出了依照本发明一较佳实施例的一种通道预测方法的流程图。

附图符号说明

C：子通道

S：OFDM符码

具体实施方式

传统的无线接收器，例如是数字电视接收器，必须随时预估传输信道的信道响应以适应随时变化的传输环境，因此必须耗费运算资源及预测过程所需的内存。但是，以家用数字电视接收器而言，其为静态地置于固定位置，因此其传输信道的信道响应不易随时变化，本发明利用此项特点而提出一种可用于静态无线接收器的信道预测方法，只需在某些事件发生才预测通道响应，例如开机后、信号品质转为欠佳等等，不需随时预测，因此可以节省运算资源及内存。

请参照图3，其示出了依照本发明一较佳实施例的一种通道预测方法的流程图。本实施例所使用的向导图样如图1所示，每四个OFDM符码(OFDMsymbol)为一组，如S(t0)-S(t3)为一组，每组的向导位的图样为相同，然并不限于四个符码一组。首先，在步骤301中，配置与一个OFDM符码的大小相同的内存，用以记录各子信道的信道响应，并初始化此内存以预设各子信道的信道响应，例如将的预设为1。接着，在步骤303中，依据第一组的OFDM符码更新内存中的信道响应，包括以下步骤。首先，于时间t0接收第一组的第一个OFDM符码S(t0)，解出载有向导位的子信道的信道响应，并记录于对应的内存的位置。例如，OFDM符码S(t0)于子通道C(0)、C(12)等有向导位，因此据以解出其信道响应后，记录于内存的第0个位置及第12个位置。接着，接收第一组中接下来的第二个OFDM符码S(t1)，解出载有向导位的子信道的信道响应，并记录于对应的内存的位置。举例来说，于时间t1的OFDM符码S(t1)的向导位是位于子信道C(0)、子通道C(3)、子通道C(15)等等。所以依据OFDM符码S(t1)，子通道C(0)于时间t1的信道响应对应地记录于内存中第0个位置，子信道C(3)于时间t1的信道响应对应地记录于内存中第3个位置，子信道C(15)于时间t1的信道响应对应地记录于内存中第15个位置，其它依此类推。同样地，依序接收第一组中的第三个OFDM符码S(t2)及第四个OFDM符码S(t3)，并分别更新内存中所记录的信道响应。于内存中，未载有向导位的子信道的信道响应可以维持不变，或以频域内差而更新其值。

接着，在步骤303中，依据第二组的OFDM符码，解出其信道响应后，与内存中对应的信道响应平均，并据以更新内存，包括以下程序。首先，于接收第二组的第一个OFDM符码S(t4)后，求得具有向导位的子信道的信道响应，并分别与内存中所记录对应的信道响应值进行平均以更新内存。也就是说，此OFDM符码S(t4)的子通道C(0)于时间t4的信道响应是与内存中第0个位置所记录的信道响应平均，并记录于第0个位置；此OFDM符码S(t4)的子通道C(12)的信道响应是与内存中第12个位置的信道响应平均，并记录于第12个位置；其它依此类推。第二组的第二、第三及第四个OFDM符码S(t5)、S(t6)、S(t7)亦以相同步骤与内存中相关的信道响应值平均并据以更新内存。

将第二组的OFDM符码与第一组的OFDM符码的通道响应对应地平均可以减少噪声的影响。本实施例以两组OFDM而求出，亦可以将第三组或更多组的OFDM符码如步骤303而与内存中所记录的信道响应进行平均，愈多组的OFDM符码进行平均可以更佳地减少噪声。请参考方程式(1)及(2)，依据向导位预测的信道响应与实际的信道响应的误差为：

$\mathrm{\ΔH}=H_{\mathrm{ki}}-{\hat{H}}_{\mathrm{ki}}=N_{\mathrm{ki}}/X_{\mathrm{ki}}---\left(3\right)$

由于噪声N可视为高斯噪声，其平均值为零，因此将步骤303重复多次，将多组OFDM符码所得的通道响应进行平均即可使∑ΔH趋近于零，因此可以降低噪声N的影响，所预测的通道响应可以更接近实际值。

接着，在步骤305中，在未有向导位出现的子信道进行频域内插以求得其信道响应，并记录于内存中，如此，内存中所记录的信道响应

即为最后所预测的值。

步骤305执行完毕后所得的各子信道的信道响应即可用以处理接收的符码，使的频率均等化(frequency equalization)，也就是：x＝y/h

$X_{\mathrm{ki}}=Y_{\mathrm{ki}}/{\hat{H}}_k---\left(4\right)$

当数字电视机顶盒的位置为固定，其通道响应不易随时间而变动，因此依据本实施例于步骤305所得到的通道响应就可以视为固定值，不需如传统作法一直持续地计算信道响应。本方法只需在某些事件发生时才需重新预测通道响应，这些事件例如是开机、信号品质转为欠佳等等。预测好之后，数字电视机顶盒即不需进行通道预测，因此可以大量减少运算所耗费的资源。

并且，本实施例所需的内存大小只需可以容纳一个OFDM符码，因此也大为减少所需内存，可以减低芯片的面积，降低生产成本。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (7)

1.一种通道预测方法，用于一正交频分多路复用调制信号的接收器，该正交频分多路复用调制信号是以多个子通道传送，该方法包括：

配置一内存；

接收一第一组OFDM符码(OFDM symbol)，解出载有向导位的子信道的信道响应，并分别记录于该内存的对应位置；

接收一第二组OFDM符码，解出载有向导位的子信道的信道响应，并分别与该内存中所记录对应的信道响应进行平均，并更新该内存，其中该第一组与该第二组OFDM符码的向导图样为相同；以及

进行频域内插，以求得未有向导位的子信道的信道响应，并存于该内存。

2.如权利要求1所述的通道预测方法，其中于配置步骤后，还包括一步骤以初始化该内存，记录各子信道的信道响应默认值于该内存中。

3.如权利要求1所述的通道预测方法，其中接收该第一组OFDM符码步骤包括：

接收该第一组的一第一OFDM符码，据以解出其具有向导位的子信道的信道响应，并记录于该内存中；以及

接收一第二OFDM符码，据以解出其具有向导位的子信道的信道响应，并记录于该内存中。

4.如权利要求1所述的通道预测方法，其中接收该第二组OFDM符码步骤包括：

接收该第二组的一第一OFDM符码，据以解出其具有向导位的子信道的信道响应，与内存中对应的信道响应平均后，据以更新该内存；以及

接收该第二组OFDM符码的一第二OFDM符码，据以解出其具有向导位的子信道的信道响应，与内存中对应的信道响应平均后，据以更新该内存。

5.如权利要求1所述的通道预测方法，其中，该内存是与一OFDM符码的大小相同。

6.如权利要求1所述的通道预测方法，还包括：

接收一第三组OFDM符码，解出载有向导位的子信道的信道响应，并分别与该内存中所记录对应的信道响应进行平均，并更新该内存，其中该第三组与该第二组OFDM符码的向导图样为相同。

7.如权利要求6所述的通道预测方法，其中接收该第三组OFDM符码步骤包括：

接收该第三组的一第一OFDM符码，据以解出其具有向导位的子信道的信道响应，与内存中对应的信道响应平均后，据以更新该内存；以及

接收该第三组OFDM符码的一第二OFDM符码，据以解出其具有向导位的子信道的信道响应，与内存中对应的信道响应平均后，据以更新该内存。

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