CN101868936A - 用于处理信号的转发器和方法、以及其用于变换同步频率的方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有不同输入和输出频率的转发器基于用于中频变换的本地振荡频率来将利用输入频率接收的信号变换为第一中频信号，并且通过对第一中频信号执行数字处理来将第一中频信号变换为第二中频信号。然后，该转发器生成与输入和输出频率之间的差对应的第一频率单音信号，并且根据用于中频变换的本地振荡频率和第一频率单音信号来生成第二频率单音信号。该转发器基于第二频率单音信号来将第二中频信号上变频为输出频率，并且传送所述信号。

Description

用于处理信号的转发器和方法、以及其用于变换同步频率的方法
技术领域
本发明涉及转发器(repeater)、和信号处理方法以及该转发器的频率同步变换方法。更具体地，它涉及用于使用与主发射器的传送信号的频率不同的同一输出频率、来减少多个转发器之间的输出频率误差的频率同步方法。
本发明得到MIC/IITA的IT R&D计划[2006-S-016-02，Development ofDistributed Translator Technology for Terrestrial DTV(用于地面DTV的分布式中继器技术的发展)]的支持。
背景技术
通常，在从主发射器传送的信号弱的区域中安装转发器，以便解决所述信号的不稳定接收并扩展其传送范围。
当从主发射器收到信号时，转发器将所接收的信号频率下变换为中频信号，并再次对该中频信号进行上变频，并然后将该中频信号上变频为与输出频率对应的频率。在这个实例中，转发器可使用与用于接收来自主发射器的信号的输入频率不同的频率，作为输出频率。
当转发器的输入频率和输出频率彼此不同时，转发器应该生成要与中频信号混合的单音(tone)信号，以便生成与转发器的输入频率相等的输出频率。当通过使用具有频率误差的本地振荡器的输出信号来生成单音信号时，单音信号频率变得不准确，从而使输出频率的准确度恶化。
为了解决这样的问题，转发器根据通过对主发射器的信号执行码元定时同步而获得的码元或采样时钟来生成单音信号，或者根据通过使用全球定位系统(GPS)获得的GPS时钟信号来生成单音信号。然而，码元定时频率和输出频率之间的频率倍增比率太高，使得从转发器的码元定时同步处理中生成的定时抖动导致了非常高的输出频率抖动。相应地，获得了不稳定的输出频率。此外，由于不同的转发器分别具有独立的抖动，所以同时从两个或更多转发器接收信号的接收器在接收性能方面恶化。
虽然GPS时钟信号可以比码元或采样时钟相对更加稳定，但是GPS时钟信号不够准确，使得为了改善准确度而增加转发器制造成本。因此，需要用于减少定时抖动影响的方法。
在这个背景技术部分中公开的以上信息仅仅用于增强对本发明的背景的理解，并因此它可包含不形成在本国中为本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
技术问题
已经做出本发明，以致力于提供一种具有减少由于定时抖动而导致的转发器的输出信号中的频率误差的优点的转发器、和信号处理方法以及该转发器的频率同步方法。
技术解决方案
根据本发明实施例的示范信号处理方法提供了一种通过处理所接收的信号来对传送信号进行传送的转发器。
所述信号处理方法包括：基于用于中频变换的本地振荡频率来将所接收的信号变换为第一中频信号；通过对第一中频信号执行数字处理来将第一中频信号变换为第二中频信号；生成与所接收的信号的第一无线电频率和传送信号的第二无线电频率之间的差对应的第一频率单音信号；根据用于中频变换的本地振荡频率和第一频率单音信号来生成第二频率单音信号；以及通过基于第二频率单音信号将第二中频信号上变频为第二无线电频率来输出所述传送信号。
根据本发明另一实施例的示范转发器处理所接收的信号并对传送信号进行传送。
所述转发器包括下变频器、数字信号处理器、频率同步器、上变频器、和发射器。所述下变频器基于本地振荡频率来将所接收的信号的第一无线电频率变换为第一中频。所述数字信号处理器将第一中频下变频为基带频率，并且将基带频率频率上变换为第二中频。所述频率同步器根据参考时钟来生成与第一无线电频率和第二无线电频率之间的差对应的第三无线电频率，并通过混合本地振荡频率和第三无线电频率来生成第四无线电频率。所述上变频器通过混合第四无线电频率和第二中频来生成第二无线电频率。所述发射器利用第二无线电频率来传送所述传送信号。
向具有不同的输入和输出频率的转发器提供根据本发明另一实施例的示范频率同步方法。
所述频率同步方法包括：生成与输入频率和输出频率之间的差对应的第一频率；通过混合本地振荡频率和第一频率来生成第二频率，其中用于中频变换的所述本地振荡频率用于将输入频率下变频为中频；以及通过混合第一中频和第二频率来生成输出频率。
有利效果
根据本发明的示范实施例，可通过使定时抖动的影响最小化来减少转发器之间的传送信号中的频率误差。
附图说明
图1示意性示出了根据本发明的数字广播系统。
图2示出了根据本发明示范实施例的频率同步方法的构思。
图3是根据本发明示范实施例的转发器的配置框图。
图4是根据本发明示范实施例的转发器的操作的流程图。
图5是根据本发明示范实施例的数字信号处理器的框图。
具体实施方式
在接下来的详细描述中，已经简单通过说明的方式而仅仅示出并描述了本发明的某些示范实施例。如本领域技术人员将意识到的，可以以各种不同的方式来修改所描述的实施例，而全部不脱离本发明的精神或范围。相应地，附图和描述将被认为本质上是说明性的而不是限制性的。贯穿说明书中，同样的附图标记指定了同样的元件。
贯穿这个说明书和接下来的权利要求书中，除非明确地相反描述，否则词语“包括(comprising)”以及诸如“comprises”之类的变化将被理解为意指包括所陈述的元件、但并不排除任何其它元件。此外，本说明书中的术语单元、装置、和模块代表用于处理预定功能或操作的单元，其可以用硬件、软件、或者硬件和软件的组合来实现。
将参考附图来描述根据本发明示范实施例的转发器、信号处理方法、和频率同步方法。
图1示意性示出了根据本发明示范实施例的数字广播系统。
如图1所示，数字广播系统包括主发射器100和多个转发器200。
主发射器100通过传送频率(例如，频率A)来对传送信号进行传送。
多个转发器200分别接收从主发射器100传送的传送信号，并分别通过与主发射器100的频率不同的频率(例如，频率B)来传送所接收的信号。
详细地，多个转发器200通过对所接收的信号的频率执行下变频来将所接收的信号变换为中频信号，并通过执行数字信号处理来将该中频信号变换为基带信号。然后，多个转发器200通过对基带信号执行数字信号处理来将该基带信号频率上变换为中频信号，并然后对已上变频的中频信号进行频率上变换，从而对传送信号进行传送。根据本发明示范实施例的多个转发器200通过使用图2的方法、从已上变频的中频信号生成与主发射器100所生成的频率不同的频率，作为输出频率。
图2示出了根据本发明示范实施例的频率同步方法的构思。在接下来的描述中，转发器200所接收的信号将被表示为所接收的无线电频率信号，并且从转发器200传送的信号将被表示为传送无线电频率信号。此外，从所接收的无线电频率信号频率下变换的中频信号将被表示为所接收的中频信号，并且从基带信号频率上变换的中频信号将被表示为传送中频信号。
如图2所示，根据本发明示范实施例的转发器200混合传送中频和用于频率上变换的本地振荡频率，并根据参考时钟信号来生成与接收无线电频率和传送无线电频率之间的差对应的信道切换频率。此外，转发器200通过混合传送中频和本地振荡频率并然后混合信道切换频率和先前同步的结果来生成传送无线电频率。以这个方式，可显著地减少码元或采样时钟的频率倍增比率，使得可以最小化在生成传送无线电频率中的定时抖动的影响，从而减少传送无线电频率误差。
尽管转发器200被应用到图1中的数字广播系统中，但是它也可应用于其它通信系统。
将参考图3到图5来进一步详细描述根据本发明示范实施例的转发器200。
图3示出了根据本发明示范实施例的转发器的配置框图，图4示出了根据本发明示范实施例的转发器的操作流程图，而图5示出了图3的数字信号处理器的配置框图。
如图3所示，根据本发明示范实施例的转发器200包括接收器210、本地振荡器220、下变频器230、数字信号处理器240、频率同步器250、上变频器260、和发射器270。
参考图4，接收器210通过接收天线来接收从主发射器100传送的无线电频率信号(S410)。
本地振荡器220生成用于中频变换的本地振荡频率以便将所接收的无线电频率信号下变频为中频信号，并将所生成的本地振荡信号输出到下变频器230(S420)。
下变频器230基于用于中频变换的本地振荡频率来将所接收的无线电频率信号频率下变换为所接收的中频信号(S430)。
数字信号处理器240将所接收的中频信号频率下变换为基带信号，对基带信号执行数字信号处理，并然后将基带信号频率上变换为传送中频信号(S440)。在这个实例中，数字信号处理器240执行数字信号处理，以便使所接收的中频信号的频率和传送中频信号的频率相等。
频率同步器250基于所接收的无线电频率信号、传送无线电频率信号、和用于中频变换的本地振荡频率，来生成用于频率上变换的本地振荡频率单音信号。
进一步详细地，根据本发明示范实施例的频率同步器250包括第一频率单音信号发生器252、第二频率单音信号发生器254、和带通滤波器256。第一频率单音信号发生器252基于参考时钟信号来生成与接收无线电频率和传送无线电频率之间的差对应的信道切换频率单音信号(S450)。这里，接收无线电频率意指主发射器100的输出信道，即转发器200的输入信道频率，而传送无线电频率意指转发器200的输出信道频率。
第二频率单音信号发生器254通过混合用于中频变换的本地振荡频率和信道切换频率单音信号来生成本地振荡频率单音信号(S460)。带通滤波器256根据接收无线电频率是高于还是低于传送无线电频率来对用于频率上变换的本地振荡频率单音信号进行带通滤波(S470)。当接收无线电频率高于传送无线电频率时，使用高通滤波器作为带通滤波器256，而当接收无线电频率低于传送无线电频率时，使用低通滤波器作为带通滤波器256。
上变频器260基于用于频率上变换的本地振荡频率单音信号来将传送中频信号频率上变换为传送无线电频率信号(S480)。
接收器270通过传送无线电频率来传送所述传送无线电频率信号(S490)。
尽管为了便于描述图2的频率同步方法的构思、而描述了所述传送无线电频率是通过对信道切换频率、和传送中频与用于频率上变换的本地振荡频率的混合结果进行混合而生成的，但是为了便于设计和实现转发器200、所述传送无线电频率可通过对所述传送中频信号、和信道切换频率与用于频率上变换的本地振荡频率的混合结果进行混合来生成，如图4所示。
参考图5，数字信号处理器240包括模数变换器241、频率控制器242、定时恢复单元243、信道均衡器244、内插器245、频率变换器246、数模变换器247、和时钟发生器248。
模数变换器241根据采样定时来将作为模拟信号的、所接收的中频信号变换为数字信号，并输出所述数字信号。
频率控制器242通过估计来自模数变换器241的输出信号的频率误差并补偿所估计的频率误差来将所接收的中频信号变换为基带信号，并输出所述基带信号。
定时恢复单元243估计来自频率控制器242的输出信号的码元定时误差，并补偿所估计的码元定时误差。模数变换器241的采样定时由于数字信号处理器240的复杂度和功耗的原因而具有有限值。在这个实例中，码元定时可不等于模数变换器241的采样定时。因此，模数变换器241计算与模数变换器241的采样定时之间的随机定时对应的采样值作为码元定时误差信息，或者通过使用内插滤波器来内插与来自频率控制器242的输出信号的随机定时对应的采样值，并输出内插结果。在这个情况下，定时恢复单元243传送码元定时误差信息到内插器245或时钟发生器246。
在补偿了定时恢复单元243的输出信号中的信道失真之后，信道均衡器244确定从主发射器100传送的信号在调制星座图中的星座点，并且生成与所确定的星座点对应的调制码元并进行输出。
内插器245计算以下信号采样值，并输出所计算的信号采样值，该信号采样值对应于利用从信道均衡器244的输出信号估计的码元定时误差信息而补偿的定时。
频率变换器246将频率误差信息反映到内插器245的输出信号，并然后输出该频率误差信息。也就是说，频率变换器246通过生成具有与频率误差信息中相同的频率的复单音信号来执行复单音信号与内插器245的输出信号之间的复乘法，并将基带信号频率变换为中频信号，并然后输出该中频信号。然后，所接收的中频信号的频率变得与传送中频信号的频率一致。
数模变换器247将频率变换器246的输出数字信号变换为传送中频模拟信号，并输出该传送中频模拟信号。
时钟发生器248生成根据码元定时误差信息而进行误差补偿的码元时钟。码元时钟可被变换为脉冲密度调制(PDM)值，并用作用于信道切换频率生成的参考时钟。相应地，由于当码元时钟用作参考时钟时、不需要使用像全球定位系统(GPS)时钟一样的外部信号，所以可以减少转发器的制造成本。
除了通过上述的装置和/或方法之外，上述实施例还可以通过用于实现与所述实施例的配置对应的功能的程序或用于记录所述程序的记录介质来实现，这是本领域技术人员容易实现的。
尽管已经结合目前被认为是实际示范实施例的内容而描述了本发明，但是要理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意欲覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效安排。

Claims (13)

1.一种处理所接收的信号并输出传送信号的转发器的信号处理方法，所述信号处理方法包括：
基于用于中频变换的本地振荡频率来将所接收的信号变换为第一中频信号；
通过对第一中频信号执行数字处理来将第一中频信号变换为第二中频信号；
生成与所接收的信号的第一无线电频率和传送信号的第二无线电频率之间的差对应的第一频率单音信号；
根据用于中频变换的本地振荡频率和第一频率单音信号来生成第二频率单音信号；以及
通过基于第二频率单音信号将第二中频信号上变频为第二无线电频率来输出所述传送信号。
2.根据权利要求1的信号处理方法，还包括：根据第一无线电频率是高于还是低于第二无线电频率来对第二频率单音信号进行带通滤波。
3.根据权利要求2的信号处理方法，其中，当第一无线电频率高于第二无线电频率时，对第二频率单音信号的高频带信号进行滤波。
4.根据权利要求2的信号处理方法，其中，当第一无线电频率低于第二无线电频率时，对第二频率单音信号的低频带信号进行滤波。
5.根据权利要求2的信号处理方法，其中，所述输出第二中频信号的步骤包括：
在将第一中频信号频率下变换为第一基带信号的同时，通过补偿频率误差来生成第二基带信号；
通过补偿第二基带信号的码元定时误差来生成第三基带信号；
通过在第三基带信号上反映码元定时误差来生成第四基带信号；以及
在第四基带信号上反映频率误差，并输出所述第二中频信号。
6.根据权利要求5的信号处理方法，其中，所述输出第二中频信号的步骤还包括：从第三基带信号生成码元时钟，并且所述码元时钟用作用于生成第一频率单音信号的参考时钟。
7.根据权利要求1的信号处理方法，其中，所述第一中频信号和第二中频信号具有相同的频率。
8.一种用于处理所接收的信号并对传送信号进行传送的转发器，所述转发器包括：
下变频器，用于基于本地振荡频率来将所接收的信号的第一无线电频率变换为第一中频；
数字信号处理器，用于将第一中频下变频为基带频率，并且将基带频率频率上变换为第二中频；
频率同步器，用于根据参考时钟来生成与第一无线电频率和第二无线电频率之间的差对应的第三无线电频率，并通过混合本地振荡频率和第三无线电频率来生成第四无线电频率；
上变频器，用于通过混合第四无线电频率和第二中频来生成第二无线电频率；以及
发射器，用于利用第二无线电频率来传送所述传送信号。
9.根据权利要求8的转发器，其中，所述频率同步器包括：带通滤波器，用于根据第一无线电频率是高于还是低于第二无线电频率来进行带通滤波。
10.根据权利要求8的转发器，其中，所述数字信号处理器包括：
频率控制器，用于在到基带频率的频率下变换中补偿所接收信号的频率误差；
码元定时恢复单元，用于补偿已补偿频率误差的信号的码元定时误差；以及
时钟发生器，用于根据码元定时误差来生成码元时钟，
其中所述码元时钟被用作所述参考时钟。
11.根据权利要求10的转发器，其中，所述数字信号处理器包括：
内插器，用于将码元定时误差再次反映在已补偿码元定时误差的信号上；以及
频率变换器，用于通过将频率误差再次反映在其上反映了码元时间误差的所接收信号上，来输出第二中频信号，
其中所述第一中频与第二中频相同。
12.一种转发器的频率同步方法，该转发器的输入频率和输出频率彼此不同，所述频率同步方法包括：
生成与输入频率和输出频率之间的差对应的第一频率；
通过混合本地振荡频率和第一频率来生成第二频率，其中用于中频变换的所述本地振荡频率用于将输入频率下变频为中频；以及
通过混合第一中频和第二频率来生成输出频率。
13.根据权利要求12的频率同步方法，还包括根据输入频率是高于还是低于输出频率来对第二频率进行带通滤波。
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