CN101582863A - 正交频分多路复用信道估测装置及其相位保护补偿器 - Google Patents

Abstract

在此提出一种相位保护补偿器，适用于正交频分多路复用信道估测装置。此相位保护补偿器包括引导信号产生电路、相位差产生电路、预定范围限制电路以及解调电路。引导信号产生电路接收第一频域码元以及第二频域码元，藉以获得多个连续的引导信号。相位差产生电路接收信号质量估计值以及上述的连续的引导信号，相位差产生电路依据信号质量估计值以及该些连续的引导信号计算出第一频域码元与第二频域码元的相位差值。预定范围限制电路则接收此相位差值，并藉由限制其相位差值，以产生补偿信号。解调电路则利用补偿信号补偿相位差。

Description

正交频分多路复用信道估测装置及其相位保护补偿器

技术领域

本发明是有关于一种正交频分多路复用装置，且特别是有关于一种正交频分多路复用信道估测器。

背景技术

随着信息时代的来临，即使是在遥远国度所发生的事务，人们也希望可以在最短的时间内得到最正确的讯息。因应这种需求，许多无线的长距离的数据传送的方法被提出。而在近年来最受瞩目的，可以算是正交频分多路复用(orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM)。

正交频分多路复用技术使用循环前缀(Cyclic Prefix；CP)来加入要传输的码元(symbol)中。这种循环前缀的加入可使正交频分多路复用传输具有抗多路径(multi-path)的特性。故亦称为保护区间(Guard Interval；GI)。并且，循环前缀为接收码元时进行同步运算上重要的参考信号。因此，正交频分多路复用装置的同步与信道估计皆为必须解决的重要问题。

一般正交频分多路复用系统中，码元(symbol)会插入引导信号以辅助同步估计与信道估计，以数字视频广播(Digital Video Broadcasting，DVB-T)的系统来说明，引导信号又可细分为连续引导信号CPC(Continual Pilot Carrier)与离散引导信号SPC(Scattered Pilot Carrier)，如同图1绘示的码元symbo1_0～symbo1_4与连续引导信号CPC的关系图。

为了解决上述信道估计的问题，许多不同的装置及技术分别被提出。请参照图2，图2绘示习知的正交频分多路复用信道估测装置200。在信道估测装置200中，在时域(Time domain)的码元S_tn经过解调电路260接收后进行解调程序，并由频域转换器210将时域的码元S_tn从时域转换到频域码元S_n，并同步提供信道估测器220进行信道估测。而先前收到的码元S_n-1则保留在缓冲器230中。相位差计算器240则藉由目前的码元S_n和先前收到码元S_n-1获得相对应的连续引导信号。并且，利用这些连续的引导信号来计算出码元S_n和码元S_n-1间的相位差值，进而得到载波频率偏离值Δfc。振荡器250则利用这个载波频率偏离值Δfc，透过解调电路260来补偿载波的频率偏离。

上述解调电路260的补偿方式则是直接运用频率偏离值Δfc进行补偿。此种情况在没有或是低度噪声的情况下，不会有问题，但是此信道估测装置200在高噪声的环境下使用时，所取得的载波频率偏离值Δfc直接透过解调电路260进行补偿载波的频率偏离，会有不良的后果。引导信号的可靠度会降低，将导致后续同步估计中利用引导信号做估计的结果产生一定程度的误差，进而影响到信道估计的准确度。

发明内容

本发明提出一种相位保护补偿器，适用于正交频分多路复用信道估测装置，用以提升正交频分多路复用信道估测的正确性。

本发明提出一种正交频分多路复用信道估测装置，利用一种相位保护补偿器，使其能够更有效的准确进行道估测。

本发明提出一种相位保护补偿器，适用于正交频分多路复用信道估测装置，其中包括引导信号产生电路、相位差产生电路、预定范围限制电路以及解调电路。引导信号产生电路接收第一频域码元以及第二频域码元，并藉以获得多个连续的引导信号。相位差产生电路接收信号质量估计值以及上述的连续的引导信号，依据信号质量估计值以及连续的引导信号计算出第一频域码元与第二频域码元的相位差值。此外，预定范围限制电路接收相位差值，并限制其相位差值而藉以产生补偿信号。最后，解调电路接收补偿信号，并利用补偿信号来补偿第二频域码元的相位差。

在本发明的一实施例中，其中预定范围限制电路依据判断相位差值是否大于预设范围值，并藉以限制使相位差值在预设范围值之内。

在本发明的一实施例中，该第一频域码元以及第二频域码元为依据快速傅利叶转换而产生的频域码元。

本发明另提出一种正交频分多路复用信道估测装置，包括频域转换器、缓冲器、相位保护补偿器以及信道估测器。频域转换器接收第一码元以及第二码元，并转换第一码元为第一频域码元，转换第二码元为第二频域码元。缓冲器则耦接至频域转换器，用以暂存第一频域码元。相位保护补偿器耦接至缓冲器及频域转换器，包括引导信号产生电路、相位差产生电路、预定范围限制电路以及第一解调电路。而估测器耦接至相位保护补偿器，用以提供信号质量估计值，并接收输出信号以进行信道估测。

在本发明的一实施例中，频域转换器为快速傅利叶转换器。

在本发明的一实施例中，其中的信道估测装置更包括相位差计算器、振荡器以及第二解调电路。相位差计算器耦接至频域转换器及缓冲器，用以接收第一频域码元以及第二频域码元。并计算出第一频域码元以及第二频域码元的相位差。振荡器耦接至相位差计算器，依据所接收到的相位差产生振荡频率。第二解调电路耦接在频域转换器接收第一码元及第二码元的路径间，用来接收振荡频率，并且依据振荡频率来补偿第二码元的相位差。

本发明因采用相位保护补偿器，使受到噪声严重干扰的引导信号在被纳入信道计算之前，可以被有效的补偿。因此，使得正交频分多路复用信道估测可以减低受环境噪声的影响而更加准确。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示的码元Symbol_0～Symbol_4与连续引导信号CPC的关系图。

图2绘示习知的正交频分多路复用信道估测装置200。

图3绘示本发明的一实施例的正交频分多路复用信道估测装置300示意图。

图4绘示图3的信道估测装置300的实施例中的相位保护补偿器330的一实施方式示意图。

【主要组件符号说明】

200、300：信道估测装置

210、310：频域转换器

220、320：信道估测器

230、340：缓冲器

240、360：相位差计算器

250、350：振荡器

260、370、334：解调电路

330：相位保护补偿器

331：引导信号产生电路

332：相位差产生电路

333：预定范围限制电路

SR：信号质量估计值

CPC：连续引导信号

symbo1_0～4：码元

Δf：相位差

Δfc：频率偏离值

S_n、S_n-1：频域码元

S_tn、S_tn-1：码元

具体实施方式

在以下的说明中，将提出实施例以及对应的实施方式，来详细说明如何有效的进行相位保护，进而提高信道估测准确性的实施方式。

请参照图3，图3绘示本发明的一实施例的正交频分多路复用信道估测装置300示意图。信道估测装置300包括频域转换器310、信道估测器320、相位保护补偿器330、缓冲器340、振荡器350、相位差计算器360以及解调电路370。在信道估测装置300的作动方面，首先，频域转换器310依序接收第一码元S_tn-1以及第二码元S_tn，并藉以获得多个连续的引导信号。在本实施例中，频域转换器310为一个快速傅利叶转换器，并将所接收到的码元，分别从时域(Time Domain)转换至频域(Frequency Domain)中，并产生对应的频域码元S_n以及S_n-1。而缓冲器340则是耦接至频域转换器310，用以暂存频域码元S_n-1。

相位保护补偿器330耦接缓冲器340以及频域转换器310，并接收频域码元S_n-1以及频域码元S_n。相位保护补偿器330依据其所接收的频域码元S_n-1以及频域码元S_n来得到连续的引导信号。并且，利用这个连续的信道信号以及由其后段的信道估测器320所接收的信号质量估计值SR，来求得两个码元间的相位差。相位保护补偿器330的重要功能就是补偿这个相位差，使得被加入后端信道估测器320进行信道估测的引导信号是一个可靠的引导信号，藉以确保信道估测的质量。

而相位保护补偿器330还参照了信号质量估计值SR来进行补偿，这个信号质量估计值SR是由信道估测器320所产生的。信道估测器320是计算其所接收的码元的信噪比(signal noise ratio，SR)来产生信号质量估计值SR。信道估测器320产生的信号质量估计值SR会随每个码元而有所不同。并且，当信道估测装置300刚开始运作时，因为信道估测器320还没产生信号质量估计值SR，相位保护补偿器330相关于依据信号质量估计值SR进行相位补偿的动作可以暂时不执行。

另外，振荡器350、相位差计算器360以及解调电路370也构成了信道估测装置300中的另一个补偿回路，其中的相位差计算器360接收了缓冲器340中所储存的码元S_n-1，以及由频域转换器310所传送的码元S_n，并计算出它们的相位差Δf。振荡器350则接收这个相位差Δf，并据以产生一个振荡频率。解调电路370则接收上述的振荡频率，利用解调的方式，将相位差Δf补偿回去。

在相位保护补偿器330方面，以下则将提出一个实施方式来说明，使本领域具通常知识者更能了解相位保护补偿器330的构成以及作动方式，并得据以实施。

以下请参照图4，图4绘示图3的信道估测装置300的实施例中的相位保护补偿器330的一实施方式示意图。在本实施方式中，相位保护补偿器330包括引导信号产生电路331、相位差产生电路332、预定范围限制电路333以及解调电路334。

引导信号产生电路331分别接收储存在缓冲器340中的已转换至频域的频域码元S_n-1，以及直接接收频域转换器310转换至频域的频域码元S_n，并借着这些频域码元来获得连续的引导信号。相位差产生电路332则是利用这个连续的引导信号来计算出码元间的相位差Δf，并且，相位差产生电路332还接收信道估测器320所产生的信号质量估计值SR来选择出良好的连续的引导信号，进而确保相位差产生电路332所产生的相位差Δf的质量。

预定范围限制电路333则是用来判断良好的或是所有的连续引导信号的相位差Δf是否超过预定范围值，若是判断的结果为超过则预设范围值，则将引导信号相位差值限制在预定范围值内。相反的，若是判断的结果为不超过则预设范围值时，则直接输出这个相位差Δf。

值得一提的，这个预定范围限制电路333的功能，是要使得被较严重的噪声所干扰的码元不至于影响到信道估测的结果，而将相位差Δf限制在一个有限范围中。此外，这个预定范围可以经由在该正交频分多路复用信道估测装置的工作环境的环境下，经过长期的实际验证所量测得知的值。

此外，解调电路370则接收预定范围限制电路333的输出，并把这个限制在预定范围中的相位差补偿回去。确保提供作为信道估测的码元的质量。

综上所述，本发明利用相位保护补偿器来确保作为信道估测的引导信号为合理的引导信号，可以使得信道估测更为准确，进而使整个正交频分多路复用数据流传输更为正确。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (7)

1.一种相位保护补偿器，适用于正交频分多路复用信道估测装置，包括：

引导信号产生电路，接收第一频域码元以及第二频域码元，藉以获得多数个连续的引导信号；

相位差产生电路，接收信号质量估计值以及该些连续的引导信号，依据该信号质量估计值以及该些连续的引导信号计算出该第一频域码元与该第二频域码元的相位差值；

预定范围限制电路，接收该相位差值，并限制其相位差值，藉以产生补偿信号；以及

解调电路，接收该补偿信号以及该第二频域码元，利用该补偿信号补偿该第二频域码元的相位差。

2.如权利要求1所述的相位保护补偿器，其中该预定范围限制电路依据判断该相位差值是否大于预设范围值，并藉以限制使该相位差值在该预设范围值之内。

3.如权利要求1所述的相位保护补偿器，其中该第一频域码元以及该第二频域码元为依据快速傅利叶转换而产生的频域码元。

4.一种正交频分多路复用信道估测装置，包括：

频域转换器，用以接收第一码元以及第二码元，并转换该第一码元为第一频域码元，转换该第二码元为第二频域码元；

缓冲器，耦接至该频域转换器，用以暂存该第一频域码元；

相位保护补偿器，耦接至该缓冲器及该频域转换器，包括：

引导信号产生电路，接收该第一频域码元以及该第二频域码元，藉以获得多个连续的引导信号；

相位差产生电路，接收信号质量估计值以及该些连续的引导信号，依据该信号质量估计值以及该些连续的引导信号计算出该第一码元与该第二码元的相位差值；

预定范围限制电路，接收该相位差值，并限制其相位差值，藉以产生补偿信号；以及

第一解调电路，接收该补偿信号，利用该补偿信号补偿该第二频域码元的相位差，并产生输出信号；以及

信道估测器，耦接至该相位保护补偿器，用以提供该信号质量估计值，并接收该输出信号以进行信道估测。

5.如权利要求4所述的信道估测装置，其中该预定范围限制电路依据判断该相位差值是否大于预设范围值，并藉以限制使该相位差值在该预设范围值之内。

6.如权利要求4所述的信道估测装置，其中该频域转换器为快速傅利叶转换器。

7.如权利要求4所述的信道估测装置，其中更包括：

相位差计算器，耦接至该频域转换器及该缓冲器，用以接收该第一频域码元以及该第二频域码元，并计算出该第一频域码元以及该第二频域码元的相位差；

振荡器，耦接至该相位差计算器，依据所接收到的相位差产生振荡频率；以及

第二解调电路，耦接在该频域转换器接收第一码元及第二码元的路径间，接收该振荡频率，并依据该振荡频率来补偿该第二码元的相位差。

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