CN102316066B - Ofdm接收装置 - Google Patents

Abstract

一种OFDM接收装置，在多路时的SP信号的插补滤波器中对应于延迟时间长的延迟波而良好地进行SP信号插补，在提高噪声除去性能的基础上实现提高接收性能。该装置具备：滤波器部(9)，使用多个滤波器特性在频率方向上对传输线路推断信号进行频带限制；均衡部(7)，使用滤波器部的输出对接收信号进行均衡；品质检测部(122)，检测均衡部的输出的接收品质；判定部(12)，使用检测到的接收品质，从多个滤波器特性之中判定最佳的滤波器特性；多个滤波器特性包括规定带宽的滤波器特性和使该规定带宽内的一部分通过的多个滤波器特性，允许一部分通过的多个滤波器特性包含2个以上的通频带。

Description

OFDM接收装置

技术领域

本发明的实施方式涉及OFDM接收装置中的传输线路响应的推断。

背景技术

在地面波数字广播中，作为调制方式采用了使用相互正交的多个载波的正交频分复用方式(以下称为OFDM方式)。

一般来说，OFDM方式中的信号格式为，在传输信号中除了数据信号之外还复用有离散导频信号(以下称为SP信号)，将SP信号在时间方向和频率方向上进行插补，使用插补后的SP信号推断传输线路响应，并进行多路失真等的均衡。

在从广播站发送SP信号的状态下，在传输信号中分别在时间方向和频率方向上隔开规定的符号数量而间歇地插入SP信号。在接收装置中，从送来的传输信号中提取出SP信号，并针对该SP信号使用插补滤波器在时间方向和频率方向上对数据信号的所有符号进行插补，使用插补后的所有SP信号推断传输线路响应。

SP信号的插补滤波器，优选能够通过包含基于多路的延迟时间较长的延迟波(称为长延迟波)在内的较多的延迟波成分，并且能够除去噪声成分。

发明内容

本发明要解决的课题是提供一种OFDM接收装置，在多路时的SP信号的插补滤波器中，能够使包含长延迟波的延迟波成分通过，并且提高噪声除去性能而实现接收性能的提高。

实施方式的OFDM接收装置为，具备：滤波器部，使用多个滤波器特性在频率方向上对传输线路推断信号进行频带限制；均衡部，使用所述滤波器部的输出对接收信号进行均衡；品质检测部，检测所述均衡部的输出的接收品质；以及判定部，使用检测到的接收品质从所述多个滤波器特性之中判定最佳特性；所述多个滤波器特性具有规定带宽的滤波器特性和使所述规定带宽内的一部分通过的多个滤波器特性；使所述一部分通过的多个滤波器特性包含2个以上的通频带。

发明的效果：

根据上述结构的OFDM接收装置，在多路时的SP信号的插补滤波器中能够使包含长延迟波的延迟波成分通过，并且提高噪声除去性能而实现接收性能的提高。

附图说明

图1是第1实施方式的OFDM接收装置的框图。

图2是说明OFDM信号的传输格式的图。

图3是说明第1实施方式中的滤波器系数控制的一例的图。

图4是关于能够对应于长延迟的延迟波成分的宽频带滤波器的说明图。

图5是关于能够对应于短延迟的延迟波成分的窄频带滤波器的说明图。

图6是说明第1实施方式中的滤波器系数控制的其他例的图。

图7是第2实施方式的OFDM接收装置的框图。

图8是说明第2实施方式中的滤波器系数控制的一例的图。

图9是系数判定电路的其他实施例的框图。

图10是系数判定电路的另一其他实施例的框图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明实施方式。

[第1实施方式]

图1是第1实施方式的OFDM接收装置的框图。

在图1中，OFDM接收装置100具备天线1、调谐器2、A/D转换器3、IQ解调电路4、FFT电路5、FFT开窗控制电路6、第1均衡电路7、第1SP时间插补滤波器8、第1SP频率插补滤波器9、纠错电路10、第1系数切换电路11和系数判定电路12。

OFDM接收装置100例如经由无线传输线路接收按照OFDM方式的传输信号(以下称为OFDM信号)。另外，也可以经由有线传输线路进行接收。

调谐器2将通过天线1接收的RF信号频率变换成IF信号，并将IF信号输出到A/D转换电路3。A/D转换电路3对由调谐器2供给的IF信号实施A/D转换，并将数字的IF信号输出到IQ解调电路4。

IQ解调电路4通过进行正交解调，从由A/D转换电路3供给的IF信号中取得时间域的OFDM信号。IQ解调电路4将时间域的OFDM信号输出到FFT电路5和FFT开窗控制电路6。

FFT电路5基于由FFT开窗控制电路6供给的FFT开窗控制信号，从1个OFDM符号的信号中提取有效符号长度的范围的信号。并且，FFT电路5通过对提取的时间域的OFDM信号进行FFT运算，由此生成频率域的OFDM信号，并输出到第1均衡电路7和第1SP时间插补滤波器8。

FFT开窗控制电路6从接收信号中检测出主波的定时，并以此为基准检测FFT开窗位置，以使FFT输出成为最佳。FFT电路5根据FFT开窗位置将时间轴的OFDM信号变换为频率轴上的信号。FFT电路5的输出成为图2的信号格式所示的信号波配置。

在图2所示的OFDM信号的信号格式例中，包含如下的各个符号：信息符号S1；表示OFDM信号的传输方式等的TMCC/AC符号S2；表示OFDM信号的终端的CP符号S3；以及作为SP信号的符号的SP符号S4。SP符号S4例如在频率方向上以1/3以及在时间方向上以1/4的比例插入。

第1SP时间插补滤波器8从频率域的OFDM信号中提取SP信号，对SP信号进行时间方向的插补，并输出到第1SP频率插补滤波器9。第1SP频率插补滤波器9对在时间方向上插补了的SP信号进一步进行频率方向的插补，根据该在时间方向和频率方向上插补了的SP信号取得与全部数据相对应的传输线路响应。

如图2所示，SP信号以4个符号中为1个的比例存在，因此第1SP时间插补滤波器8对于其他3个符号量例如进行直线插补(将SP之间的时间差等分的插补)而插入值。

如后所述，第1SP频率插补滤波器9为，使用根据对OFDM信号的信号品质进行了检测的结果而确定的最佳滤波器系数，按照每个符号对SP信号的频率频带进行限制，由此在频率方向上对SP信号进行插补。

这里，SP信号是相位以及功率被预先决定的已知信号，被用作为传输线路推断符号，以求取用于推断传输信号失真的传输线路响应。

第1均衡电路7使用基于SP信号的传输线路推断信号，对频率域的OFDM信号进行均衡。第1均衡电路7的输出被供给到纠错电路10，被进行纠错的解码处理而接收数据被解码。

对第1SP频率插补滤波器9的滤波器系数进行切换的第1系数切换电路11具备：通频带偏移部11a，依次切换设定图3(a)的多个偏移模式；和通频带模式选择部11b，依次切换设定图3(b)的多个通频带模式。

系数判定电路12具备第2SP频率插补滤波器125、第2系数切换电路124、第2均衡电路121、信号品质检测电路122和控制部123。

对第2SP频率插补滤波器125的滤波器系数进行切换的第2系数切换电路124具备：通频带偏移部124a，依次切换设定与图3(a)相同的多个偏移模式；和通频带模式选择部124b，依次切换设定与图3(b)相同的多个通频带模式。

图3是说明第1实施方式中的滤波器系数控制的一例的图。

如图3所示，第1系数切换电路11为，能够切换以主波位置为基准使中心频率偏移了的多个滤波器特性、和从偏移后的滤波器特性之中使包含主波位置的一部分频带通过的多个滤波器特性，并按照从系数判定电路12供给的偏移量和通频带模式而动作。

系数判定电路12为，依次产生图3所示的滤波器系数(滤波器模式)，根据使用了各个频率插补的均衡输出的调制误差比(以下称为MER)来检测接收品质，判定接收品质最好的滤波器系数，将偏移量和通频带模式的判定结果供给到第1系数切换电路11。

另外，在图3(a)和(b)中，表示时间轴上的主波和延迟波(以及先导波)的图(横轴表示延迟时间、纵轴表示功率的图)，不是以延迟曲线表示实际检测结果的图，而是对信号电平最大的主波例如设置阈值，当作为主波电平实际检测到超过阈值的电平时，能够假定以该主波位置为中心在前后的时间位置上存在先导波以及延迟波。因此，假定为在包含存在主波的窄频带(以下称为主波频带)在内的规定带宽内例如存在延迟波的状态，也在时间轴上虚拟地表示。为了使延迟波相对于主波的存在容易辨别而成为与延迟曲线类似的图，但在实施方式中完全不进行延迟曲线检测，而是如下地进行动作，通过依次改变滤波器系数来预先设定能够考虑到的较多的滤波器模式，并确定为接收品质成为最佳的滤波器模式(滤波器特性)。该情况在后述的图6和图8中也同样。

关于主波，对于相同广播信道中的包含主波、延迟波和先导波在内的所有信号波，将功率电平最高的信号波定义为主波。

并且，作为生成在如图3(a)那样使规定带宽的偏移模式沿频率方向移动之后、如图3(b)那样具有使该规定带宽内的一部分通过的2个以上的通频带的最佳滤波器特性的方法为，从与主波频带相同的窄带宽的通频带模式重叠多个(在图3(b)中为2个)的状态开始，使以该主波频带的通频带模式为中心重叠的另一个通频带模式逐渐远离，换言之，控制滤波器系数而使重叠的另一个通频带模式从主波频带的通频带模式的中心分离，从而生成具备2个通频带的滤波器特性(例如通频带模式6)。即，通过系数控制对包含使多个窄带宽的滤波器频带沿频率方向依次展开为滤波器模式的过程的模式在内的所有滤波器模式进行尝试，并确定主波和延迟波良好地通过滤波器通频带而得到最好的信号品质结果的滤波器模式。该情况在后述的图6(b)和图8(b)中也同样。

下面参照图3进一步说明系数判定电路12的动作。图3(a)和(b)是说明第1实施方式中的滤波器系数控制的一例的图。图3(a)表示依次改变偏移量而尝试多个偏移模式的动作，图3(b)表示的动作为：在图3(a)中选择了偏移模式1之后，在由该偏移模式1决定的规定带宽内依次改变通频带模式而从连续的通频带进行尝试，直到对包含2个独立的通频带的通频带模式进行尝试为止。

在系数判定电路12中，控制部123通过滤波器系数控制，首先依次产生图3(a)所示的使中心频率偏移后的滤波器模式1～7的滤波器特性。在输入了图3所示的主波和延迟波的延迟差的2个波多路的情况下，在2个波收敛于滤波器通频带内的偏移模式1时，信号品质检测电路122中的MER成为最小，接收品质被判定为最好。接着，对于偏移模式1，如图3(b)所示那样，依次产生使主波和其他一部分频带通过的多个通频带模式1～6的滤波器特性。在图3(b)所示的2个波多路的情况下，与使整个频带通过的偏移模式1相比，仅使主波和延迟波的附近通过的通频带模式6的噪声除去能力较高，因此信号品质检测电路122中的MER减小，最终接收品质被判定为最好。

图4是能够通过相对于主波的延迟差较大的延迟波成分(称为长延迟的延迟波成分)的宽频带滤波器的说明图，图5是能够通过相对于主波的延迟差较小的延迟波成分(称为短延迟的延迟波成分)的窄频带滤波器的说明图。

图4(a)表示相对于主波的延迟差较大的延迟波的关系，图4(b)表示具有图4(a)那样的长延迟的延迟波成分的传输信号的频率特性。这种情况下的频率特性，成为拍频间隔变短、以较快周期进行变动的特性。因此，为了能够对应于这种长延迟的延迟波，而需要包含较高频率频带的宽频带滤波器。但是，当仅使用宽频带滤波器时，产生噪声成分增加的问题。

图5(a)表示相对于主波的延迟差较小的延迟波成分(称为短延迟的延迟波成分)的关系，图5(b)表示具有图5(a)那样短延迟的延迟波成分的传输信号的频率特性。这种情况下的频率特性，成为拍频间隔变长、以迟缓的周期进行变动的特性。因此，在这种情况下，能够通过与低频率频带相对应的窄频带滤波器来对应。

图6是说明第1实施方式中的滤波器系数控制的其他例的图。

在系数判定电路12中，控制部123首先依次产生图6(a)所示的使中心频率偏移了的滤波器模式1～7的滤波器特性。在输入了图6所示的先导波、主波和延迟波的延迟差的3个波多路的情况下，在3个波收敛到滤波器通频带内的偏移模式4时，信号品质检测电路122中的MER成为最小，接收品质被判定为最好。接着，对于偏移模式4，如图6(b)所示那样依次产生使主波和其他一部分频带通过的多个通频带模式1～6的滤波器特性。在图6(b)所示的3个波多路的情况下，与使整个频带通过的偏移模式4相比，具有仅使先导波、主波和延迟波附近通过的3个通频带的通频带模式6的噪声除去能力较高，因此信号品质检测电路122中的MER减小，最终接收品质被判定为最好。

根据以上，通过使用在规定频带内具有1个或多个通频带的滤波器特性来检索接收品质最好的滤波器特性，由此即使在多路波的延迟差较大的情况下，在延迟波未扩展到滤波器通频带整体时，通频带以外的噪声被消除，因此能够除去SP信号即传输线路推断信号的噪声，提高接收性能。

根据第1实施方式，在扩大了能够均衡的多路延迟时间范围的情况下，即使在多路的延迟差较大的情况下，在延迟波未扩展到滤波器通频带整体时，能够除去SP信号的噪声而提高接收性能。

[第2实施方式]

图7是第2实施方式的OFDM接收装置的框图。对于与图1的第1实施方式相同的部分赋予相同符号而省略其说明。

图7的第2实施方式与图1的第1实施方式的不同点在于：第1系数切换电路11A除了通频带偏移部11a和通频带模式选择部11b之外，还具备依次切换设定图8(a)的多个带宽的带宽切换部11c；以及第2系数切换电路124A除了通频带偏移部124a和通频带模式选择部124b之外，还具备依次切换设定与图8(a)相同的多个带宽的带宽切换部124c。因此，控制部123A构成为还控制带宽切换部11c和带宽切换部124c。其他结构与图1相同。

图8是说明第2实施方式中的滤波器系数控制的一例的图。

如图8(a)所示，图7的第1系数切换电路11A从带宽较窄开始依次具有带宽1、带宽2、带宽3的滤波器特性，对于最宽的带宽3具有以主波位置为基准使中心频率偏移的多个滤波器特性。并且，对于带宽3的滤波器特性，从所偏移的滤波器特性之中使包含主波位置在内的一部分频带通过的多个滤波器特性能够切换，根据由系数判定电路12A供给的带宽、偏移量、通频带模式来进行动作。

图7的系数判定电路12A具备第2SP频率插补滤波器125、第2系数切换电路124A、第2均衡电路121、信号品质检测电路122和控制部123A，生成图8所示的滤波器系数(滤波器模式)，根据使用了各个频率插补的均衡输出的MER来检测接收品质，并判定接收品质最好的滤波器系数，将判定结果供给到第1系数切换电路11A。

下面参照图8进一步说明系数判定电路12A的动作。

在系数判定电路12A中，控制部123A首先如图8(a)所示那样，对于带宽1、带宽2、带宽3依次产生以主波位置为基准使中心频率偏移了的多个滤波器特性。在输入了图8所示的延迟差的2个波多路的情况下，在2个波收敛到滤波器通频带内的带宽3+偏移模式1时，MER成为最小，接收品质被判定为最好。

接着，对于带宽3+偏移模式1的规定带宽，如图8(b)所示那样依次产生使主波和其他一部分频带通过的多个通频带模式的滤波器特性。在图8(b)中，带宽2以下的通频带在图8(a)中已经完成判定，因此仅在包含超过带宽2的通频带的情况下进行检索。在图8所示那样的2个波多路的情况下，与使整个频带通过的带宽3+偏移模式1相比，仅使主波和延迟波附近通过的通频带模式4的噪声除去能力较高，因此MER减小，最终接收品质被判定为最好。

在图8(a)的判定中，在多路延迟波收敛在带宽1的情况下，带宽1成为MER最小，在多路延迟波是超过带宽1的带宽2情况下，带宽2成为MER最小。在选择了带宽1或带宽2的滤波器特性的情况下，滤波器的噪声除去良好，因此也可以不进行进一步部分地检索通频带的处理，因此进行省略。

根据以上，先进行基于多个带宽的滤波器特性的判定，在选择了宽频带滤波器的情况下，进行在频带内具有1个或多个通频带的滤波器特性的判定，由此在多路延迟差较小的情况下，不需要检索全部滤波器模式，能够削减电力消耗。并且，即使在延迟差较大的情况下，在延迟波未扩展到滤波器通频带整体的情况下，也能够除去SP信号的噪声而提高接收性能。

根据第2实施方式，能够消减多路延迟差较小时的运算量而抑制电力消耗，并且即使在延迟差较大的情况下，在延迟波未扩展到滤波器通频带整体的情况下，也能够除去SP信号即传输线路推断信号的噪声而提高接收性能。

[第3实施方式]

图9是第3实施方式的OFDM接收装置中的系数判定电路的其他实施例的框图。对于与图1的系数判定电路相同的部分赋予相同符号进行说明。

在图1的系数判定电路12中，依次切换滤波器系数而检测接收品质，但在移动接收等中接收信号的状态变动了的情况下，可能会错误地判定接收品质之差是基于接收状态的变动、或者是基于滤波器系数之差。

图9所示的系数判定电路12B除了由第2SP频率插补滤波器125、第2系数切换电路124、第2均衡电路121和第1信号品质检测电路122构成的与图1相同的一组电路部之外，还设置有由第3SP频率插补滤波器14、第3系数切换电路16、第3均衡电路13和第2信号品质检测电路15构成的新一组电路部。

第3系数切换电路16具备与通频带偏移部124a同样的通频带偏移部16a、与通频带模式选择部124b同样的通频带模式选择部16b。因此，控制部123B构成为，除了图1所示的第1系数切换电路11和第2系数切换电路124之外，还控制第3系数切换电路16。其他结构与图1的系数判定电路相同。

在图9中，设置2组由SP频率插补滤波器、系数切换电路、均衡电路和信号品质检测电路构成的电路部，对于同一接收信号根据通过2个滤波器系数由第2和第3均衡电路121和123均衡后的信号，由第1和第2信号品质检测电路122和15分别检测接收品质，控制部123B选择接收品质较好的一个。依次比较所选择的滤波器特性下的品质和下一个滤波器特性下的品质，由此最终确定最佳的滤波器系数。

通过以上结构，即使在移动接收等中接收信号的状态变动了的情况下，也能够确定最佳的滤波器系数。同样的结构也能够应用于第2实施方式的OFDM接收装置。

[第4实施方式]

图10是第3实施方式的OFDM接收装置中的系数判定电路的又一个其他实施例的框图。

图10所示的系数判定电路12C为，在图1的系数判定电路12中在第2均衡电路121和第2SP频率插补滤波器125各自的前级分别配设了存储器126和127。其他结构与图1的系数判定电路相同。

在图10中，将FFT输出信号和时间插补后的SP信号分别保存到存储器126和127中，对于同一信号依次切换滤波器系数而检测接收品质，并确定最佳滤波器。

通过以上结构，即使在移动接收等中接收信号的状态变动了的情况下，也能够确定最佳的滤波器系数。同样的结构也能够应用于第2实施方式的OFDM接收装置。

根据本发明的实施方式的OFDM接收装置，通过SP信号插补滤波器在时间方向和频率方向上对在时间方向和频率方向上离散的SP信号进行插补，在使用所插补的SP信号来推断均衡时所需要的传输线路响应时，作为SP信号插补滤波器使用在规定频带内具有2个以上通频带的滤波器特性，依次切换而尝试多个通频带模式，确定接收品质成为最佳那样的滤波器特性的通频带，由此良好地进行SP信号的插补。即使在传输信号中存在长延迟的延迟波成分并对宽频带应用滤波器的情况下，也能够除去噪声的影响而提高多路时的接收性能。

以上说明了本发明的若干实施方式，但这些实施方式是作为例子而呈现的，其意图并不是为了限定发明的范围。这些新实施方式可以通过其他的各种各样的方式加以实施，在不脱离发明主旨的范围内能够进行各种各样的省略、替换、变更。这些实施方式或其变形既包含在发明的范围或主旨内，也包含在权力要求书中记载的发明及其均等的范围内。

Claims (6)

1.一种OFDM接收装置，其特征在于，

具备：

滤波器部，使用多个滤波器特性在频率方向上对传输线路推断信号进行频带限制；

均衡部，使用所述滤波器部的输出对接收信号进行均衡；

品质检测部，检测所述均衡部的输出的接收品质；以及

判定部，使用检测到的接收品质从所述多个滤波器特性之中判定最佳的滤波器特性；

所述多个滤波器特性具有规定带宽的滤波器特性和使所述规定带宽内的一部分通过的多个滤波器特性，使所述一部分通过的多个滤波器特性包含具有2个以上通频带的滤波器特性，

所述判定部具备：通频带偏移部，依次切换设定多个偏移模式；和通频带模式选择部，在所述多个偏移模式中的任意一个偏移模式的带宽内依次切换设定多个通频带模式。

2.根据权利要求1所述的OFDM接收装置，其特征在于，

所述多个滤波器特性，在规定带宽内包含主波的通频带和除此之外的至少1个通频带。

3.根据权利要求1或2所述的OFDM接收装置，其特征在于，

所述多个滤波器特性具有在规定带宽内中心频率不同的多个滤波器特性和对于所述中心频率不同的各个滤波器特性使一部分通过的多个滤波器特性，使所述一部分通过的多个滤波器特性包含具有2个以上通频带的滤波器特性；

所述判定部从多个中心频率的滤波器特性之中确定最佳的滤波器特性，并从之后确定的滤波器特性和使所确定的滤波器特性的一部分通过的多个滤波器特性之中确定最佳的滤波器特性。

4.根据权利要求1或2所述的OFDM接收装置，其特征在于，

所述多个滤波器特性具有带宽以及中心频率不同的多个滤波器特性和对于在所述多个带宽之中带宽为规定带宽以上的滤波器特性使其带宽内的一部分通过的多个滤波器特性，使所述一部分通过的多个滤波器特性包含具有2个以上通频带的滤波器特性；

所述判定部从带宽以及中心频率不同的多个滤波器特性之中确定最佳的规定带宽的滤波器特性，在确定了该规定带宽的滤波器特性的情况下，从所确定的滤波器特性和使所确定的滤波器特性的一部分通过的多个滤波器特性之中确定最佳的滤波器特性。

5.根据权利要求3所述的OFDM接收装置，其特征在于，

所述判定部具备：通频带偏移部，依次切换设定多个偏移模式；和通频带模式选择部，在所述多个偏移模式中的任意一个偏移模式的带宽内依次切换设定多个通频带模式。

6.根据权利要求4所述的OFDM接收装置，其特征在于，

所述判定部具备：通频带偏移部，依次切换设定多个偏移模式；和通频带模式选择部，在所述多个偏移模式中的任意一个偏移模式的带宽内依次切换设定多个通频带模式。