CN102387111B - Ofdm接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及OFDM接收装置，在存在超过有效码元长度的1/3那样的延迟波时也能够以接收质量最好的方式控制FFT窗。OFDM接收装置具备用于设定截取窗的傅立叶变换单元、数据解调单元、导频提取单元、利用了导频信号的脉冲响应检测单元、脉冲响应输出的波峰检测单元、检测上述OFDM信号的接收质量的质量检测单元、进行主波搜索和截取窗精密搜索的截取窗控制单元，该主波搜索利用波峰检测信号(假定的主波位置的信号)和质量检测信号检测排除了对称翻折的影响之后的真正的主波位置，该截取窗精密搜索在包含该主波搜索检测出的主波位置的规定的范围内使FFT窗位置阶段性地变化来进行搜索，并确定S/N信号最好的截取窗位置。

Description

OFDM接收装置

技术领域

本发明的实施方式涉及对基于正交频分复用(OFDM)调制方式的传送信号进行接收的OFDM接收装置，尤其涉及对傅立叶变换的截取窗位置进行设定的截取窗控制。

背景技术

近年来，在音声信号及影像信号的传送中，数字调制方式的传送受到重点开发。尤其，在数字地面广播中，具有耐多径传输干扰且频率利用效率高等特征的正交频分复用(以下称为OFDM)调制方式备受瞩目。以下，说明与本发明相关的现有技术。

日本国内的地面数字广播中，对5617个副载波进行OFDM调制后传送。在接收装置中，在通过调谐器选择所希望的OFDM调制信号后，使该信号在A/D转换电路转换为数字信号，通过数字信号处理进行数据解调。此时，利用在频率方向及时间方向稀疏地配置的离散导频信号(以下称为SP信号)来推断传送路径失真，并通过均衡处理进行校正。

另外，OFDM信号包括有效码元期间和对有效码元期间的后端部进行复制而成的保护间隔(guard interval)期间。关于设定在对该时域的信号进行FFT运算时应截取哪个范围进行运算的方法，已经是公知技术。根据该现有技术，根据SP信号的脉冲响应对传送路径特性进行评价，来决定FFT窗。而且，通过判定干扰波是延迟波还是前进波，多径传输干扰能够应对有效码元长度的1/4为止的延迟时间。

如上所述，在现有的OFDM接收装置中，能够使延迟波的延迟时间应对有效码元长度的1/4。但是，随着纠错技术的发展和码元间干扰消除技术的进步，出现了如下的可能性，即，在存在超过保护间隔期间(以下称为保护期间)那样的延迟波的情况下，也能够进行接收。但是，在现有技术中，在存在超过有效码元长度的1/4那样的延迟波的情况下，不能够控制FFT窗。而且，在尝试搜索FFT窗来进行控制的情况下，在存在超过有效码元长度的1/3的延迟波时，在为了将与接收码元数对应地准备的SP码元数的比例限定为全部接收码元中的1/3而利用SP信号进行的脉冲响应中，不能够对超过有效码元长度的1/3的延迟波进行表现，从而不能够求出FFT窗搜索的基准位置。因此，不能够将FFT窗控制在接收质量最好的位置上。

因此，希望即使在存在超过有效码元长度的1/3的延迟波的情况下也能够将FFT窗控制在接收质量最好的位置上的OFDM接收装置。

发明内容

本发明所要解决的问题为提供一种OFDM接收装置，即使在存在超过有效码元长度的1/3的延迟波的情况下也能够将FFT窗控制在接收质量最好的位置上。

实施方式的OFDM接收装置，接收含有在频率方向及时间方向上周期性地配置的导频信号的OFDM信号，其特征在于，具备：傅立叶变换单元，通过截取窗信号对上述OFDM截取时域的信号，通过傅立叶变换将该时域的信号转换为频域的信号；数据解调单元，对该傅立叶变换单元的输出进行解调，取得解调数据；导频提取单元，从上述傅立叶变换单元的输出中提取在上述频率方向及时间方向上周期性地配置的导频信号；脉冲响应检测单元，根据上述导频提取单元的输出检测脉冲响应；波峰检测单元，根据上述脉冲响应检测单元的输出检测波峰位置；质量检测单元，检测上述OFDM信号的接收质量；以及截取窗控制单元，进行主波搜索和截取窗精密搜索，上述主波搜索用于利用来自上述波峰检测单元的波峰检测信号和来自上述质量检测单元的质量检测信号来检测排除了对称翻折(折り返し)的影响之后的真正的主波位置，上述截取窗精密搜索用于在包含该主波搜索检测出的主波位置的规定的范围内使傅立叶变换用截取窗位置阶段性地变化来进行搜索，并确定质量检测信号最好的傅立叶变换用截取窗位置。

根据上述结构的OFDM接收信号装置，即使在存在超过有效码元长度的1/3那样的延迟波的情况下，也能够将FFT窗控制在接收质量最好的位置上。

附图说明

图1是表示第一实施方式的OFDM接收装置的框图。

图2是表示主波和延迟波、以及利用了SP信号的脉冲响应的图。

图3是表示实施方式中的FFT窗控制电路的框图。

图4是实施方式所涉及的脉冲响应检测的说明图。

图5是对实施方式所涉及的OFDM方式中的SP载波的配置进行说明的图。

图6是对第一实施方式所涉及的动作进行说明的流程图。

图7是表示第二实施方式的OFDM接收装置的框图。

图8是表示第三实施方式的OFDM接收装置的框图。

图9是对第三实施方式所涉及的动作进行说明的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明实施方式。

[第一实施方式]

图1是表示第一实施方式所涉及的OFDM接收装置的结构的框图。在图1中，OFDM接收装置100具备OFDM调制信号的输入端子101、调谐器102、A/D转换电路103、正交检波电路104、作为傅立叶变换单元的FFT电路105、作为数据解调单元的解调电路106、解调信号的输出端子107、作为导频提取单元的SP提取电路108、作为脉冲响应检测单元的脉冲响应检测电路109、作为波峰检测单元的波峰检测电路110、FFT窗控制电路111、以及作为接收质量检测单元的S/N检测电路112。

OFDM接收装置100是接收OFDM信号的接收装置，该OFDM信号包括在频率方向及时间方向上周期性地配置的导频信号即SP信号。

FFT电路105通过作为截取窗信号的FFT窗信号对OFDM信号截取时域的信号，并通过傅立叶变换将该时域的信号转换为频域的信号。

SP提取电路108从FFT电路105的输出提取在频率方向及时间方向上周期性地配置的SP信号。

解调电路106基于SP信号对FFT电路105的输出进行解调处理，并将解调数据输出至输出端子107。

脉冲响应检测电路109对SP提取电路108所提取的SP信号进行傅立叶逆变换，检测脉冲响应。

波峰检测电路110检测来自脉冲响应检测电路109的脉冲响应的波峰位置，将该波峰位置作为波峰检测信号(这是未将对称翻折(折り返し)的影响考虑在内的信号，因此作为用于表示假定的主波位置的信号来对待)输出至FFT窗控制电路111。

S/N检测电路112根据来自解调电路106的解调数据对接收S/N进行检测，将其作为质量检测信号即S/N信号输出至FFT窗控制电路111。

FFT窗控制电路111进行主波搜索和FFT窗精密搜索，其中，该主波搜索利用波峰检测信号(表示假定的主波位置的信号)和S/N信号来检测排除了对称翻折的影响的真正的主波位置，该FFT窗精密搜索在包含该主波搜索检测出的主波位置的规定范围内使FFT窗位置阶段性地变化来进行搜索，从而确定S/N信号最好的FFT窗位置。

以下，参照图1对动作进行说明。

从未图示的天线向输入端子101供给OFDM调制信号，由调谐器102选择所希望的OFDM调制信号。调谐器102的输出被A/D转换电路103转换为数字信号后供给至正交检波电路104。A/D转换电路103的输出在正交检波电路104中被进行正交检波，而转换为基带的同相检波轴信号(I信号)和正交检波轴信号(Q信号)，然后输入至FFT电路105。FFT电路105对输入的OFDM调制信号中的通过来自FFT窗控制电路111的FFT窗信号而被截取的信号进行FFT运算。FFT电路105的输出被分支，一方的输出在解调电路106中基于SP信号被进行解调处理，然后从输出端子107作为作为解调数据而输出。

来自FFT电路105的另一方的输出被供给至SP提取电路108。在SP提取电路108中，提取如图5所示那样在频率方向及时间方向上稀疏地配置的SP信号。在脉冲响应检测电路109中，输入SP提取电路108所提取的频域的SP信号，实施傅立叶逆变换运算来检测时域的脉冲响应。脉冲响应检测结果被供给至波峰检测电路110，来检测脉冲响应的波峰位置。检测出的波峰位置作为波峰检测信号供给至FFT窗控制电路111。

另外，解调电路106的输出被供给至S/N检测电路112，在S/N检测电路112中，根据解调数据的星座图(constellation)检测接收S/N并供给至FFT窗控制电路111。

FFT窗控制电路111首先进行主波搜索，所述主波搜索中，一边对FFT窗切换包含假定的主波位置的多个窗基准位置，一边检测S/N信号，由此，求出排除了对称翻折的影响的真正的主波的位置。此后，在求出的真正的主波位置的规定范围内，一边使FFT窗阶段性地变化，一边进行FFT窗精密搜索，来检测S/N信号最好的FFT窗位置，由此确定FFT窗信号。

图2(a)示出了主波和延迟波，图2(b)示出了利用了SP信号的脉冲响应。另外，延迟波相对于作为直接波的主波具有延迟时间τ。在图2(a)中，将延迟波的宽度描绘得窄于主波的宽度，这为了表示延迟波的功率小于主波的功率。1码元包括有效码元期间和将该有效码元期间的后端部分复制后连接于有效码元期间的前端而成的保护期间。图2(b)是将主波及延迟波各自的与有效码元期间的最前头部分对应的脉冲响应的输出(换而言之即延迟分布(delay profile)输出)在时间轴上进行表示的图。

如图5所示，OFDM码元的格式为，在从输送侧往过输送的状态下，SP载波在频率方向上以每12个载波中存在1个SP载波的比例被插入，在接收机侧，对时间方向上以每4个载波中存在1个SP载波的比例被插入的SP载波，在时间方向上进行SP载波的插补，从而在频率方向上以每3个载波中存在1个SP载波的比例插入SP载波。因此，如果使用通过这样的插补以每3个载波中存在1个SP载波的比例而插入的SP信号，则对于具有与有效码元长度的1/3长度相当的延迟时间的延迟波，能够将脉冲响应的输出表现在时间轴上。换而言之，通过1次的脉冲响应仅能够表现有效码元长度的1/3(＝±1/6)的范围。

图4是说明本实施方式所涉及的脉冲响应检测的图。

在将波峰检测电路110检测出的波峰位置(假定的主波位置)作为时间轴的基准0时，当在1次的脉冲响应中在基准0的位置上如图所示那样存在1个脉冲响应波峰的情况下，可以认为其是主波，但是，由于作为脉冲响应的输出仅能表现与有效码元长度的1/3长度相当的时间范围，因此，在时间轴上以0的位置为中心离开±1/3的位置上如图所示那样有可能存在延迟信号或前进信号。

结果，例如，时间轴上与基准0的位置相距有效码元长度的+1/3的位置上的延迟信号可能在+1/6的位置对称翻折而被看做是0的位置。或者，与基准0的位置相距有效码元长度的-1/3的位置上的前进信号可能在-1/6的位置对称翻折而被看做是0的位置。这样，在实施方式中，由于已经知道在±1/6处对称翻折，所以原理上来讲，将FFT窗位置依次切换为将FFT窗设于0的位置(以0的位置为中心的±1/6的范围)时、设于+1/3的位置(以+1/3的位置为中心的±1/6的范围)时、设于-1/3的位置(以-1/3的位置为中心的±1/6的范围)时，来进行FFT，并设定成此时的接收质量(例如接收S/N)最好时为主波的位置，首先找到真正的主波，然后，一边使包含该主波位置的规定的范围(该范围可以小于图示的脉冲响应检测范围)中的FFT窗位置每此变化规定的延迟量，一边进行FFT窗位置的精密搜索，检测(确定)接收质量(例如接收S/N)最好的FFT窗位置。

图3示出了实施方式所涉及的FFT窗控制电路111的结构。

在图3中，FFT窗控制电路111具备主波检测电路201、窗搜索电路202、FFT窗设定电路203。

主波检测电路201是用于利用来自波峰检测电路110的波峰检测信号和来自S/N检测电路112的S/N信号来检测真正的主波的位置的电路。窗搜索电路202进行检测考虑了对称翻折的影响后的真正的主波的位置的主波搜索，另一方面，一边基于来自主波检测电路201的主波位置检测信号(主波检测结束标志)在规定的延迟时间范围内对FFT窗信号进行精密搜索，一边选择接收质量最好的FFT窗信号。FFT窗设定电路203将从窗搜索电路202输出的表示与主波位置之间的偏移的窗偏移信号和来自主波检测电路201的表示主波位置的窗基准信号结合起来，生成FFT窗信号，然后将其供给至FFT电路105。

以下，参照图3对动作进行说明。

向主波检测电路201供给来自波峰检测电路110的波峰检测信号和来自S/N检测电路112的S/N信号。通过图5所示的由接收机对发送时的SP载波配置执行的时间方向上的SP载波插补，使得SP信号在频率方向每3个载波间隔进行配置，所以利用了SP信号的脉冲响应仅能够表现有效码元长度的1/3即±1/6为止的时间。因此，如图4所示，主波检测电路201比较将FFT窗位置错开有效码元长度的±1/3时得到的S/N信号与在时间长度上处于0的位置时得到的S/N信号，将S/N信号最好的FFT窗位置时的波峰判定为真正的主波。主波检测电路201将真正的主波位置供给至FFT窗设定电路203，并将主波检测结束标志供给至窗搜索电路202。窗搜索电路202在主波被检测到之后，一边将真正的主波的位置作为窗基准，在规定的范围内使FFT窗信号在时间轴上阶段性地变化，一边检测S/N信号最好的FFT窗信号。然后，FFT窗设定电路203将从窗搜索电路202输出的相对于主波位置的窗偏移信号和来自主波检测电路201的窗基准信号结合起来，生成FFT窗信号，然后将其供给至FFT电路105。

图6是说明第一实施方式所涉及的动作的流程图。参照图6说明设定FFT窗位置的动作。

首先，提取包含在OFDM信号中的SP信号(步骤S1)，基于所提取的SP信号检测脉冲响应(步骤S2)。脉冲响应与传送路径响应或延迟分布的意思相同。在接着的步骤S3中，将脉冲响应检测结果中的最大的波峰检测为主波并将其作为主波候补(假定的主波)，进入步骤S4的FFT窗基准控制模式(主波搜索)。

在步骤S4～S7中，作为步骤S3检测出的主波位置(例如0)在脉冲响应检测范围(1)中设置FFT窗，进行S/N检测(步骤S5)，此后，依次执行步骤S6、S7。例如，在主波位置0之后，作为主波位置(-1/3)在脉冲响应检测范围(2)设置FFT窗，进行S/N检测，之后，作为主波位置(+1/3)在脉冲响应检测范围(3)设置FFT窗，进行S/N检测(步骤S6、S7)。在脉冲响应检测范围(1)～(3)中所有搜索完毕时，将搜索结果为S/N最大的FFT窗作为FFT窗基准，进行之后的FFT窗精密搜索(步骤S8)。

在FFT窗精密搜索中，首先，以包含由先前阶段的主波搜索检测出的真正的主波位置(0、-1/3、+1/3中的某个)的方式，使规定的范围(例如可以是脉冲响应检测范围(1)～(3)中的任意范围，但也可以是比其小的范围)内的FFT窗前后阶段性地变化(步骤S9)，由此，进行S/N检测(步骤S10)。然后，对于使该规定范围(时间宽度)内的FFT窗前后阶段性地变化的整个精密阶段进行S/N检测(步骤S11)，此后，最终选择确定在整个精密阶段中检测出的S/N之中最大的S/N的FFT窗位置(步骤S12)。

根据第一实施方式，即使存在超过有效码元长度的1/3那样的延迟波，也能够将FFT窗控制在接收质量最好的位置。

[第二实施方式]

图7示出了第二实施方式所涉及的OFDM接收装置。

在图7中，OFDM接收装置100A具备OFDM调制信号的输入端子101、调谐器102、A/D转换电路103、正交检波电路104、FFT电路105、解调电路106、解调信号的输出端子107、SP提取电路108、脉冲响应检测电路109A、波峰检测电路110、FFT窗控制电路111、以及S/N检测电路112A。

与第一实施方式的结构上的不同点在于脉冲响应检测电路109A及S/N检测电路112A。在第一实施方式中构成为基于解调电路106的输出进行S/N检测，但是在本第二实施方式中构成为基于脉冲响应检测电路109A的输出进行S/N检测。此外，在与图1相同的构成要素上标注相同的附图标记，并省略说明。

脉冲响应检测电路109A将脉冲响应检测结果供给至波峰检测电路110，并且还供给至S/N检测电路112A。在S/N检测电路112A中，根据脉冲响应检测电路109A的输出计算规定的阈值以下电平的信号的功率。在S/N差时，该值变大，因此，例如，能够求出该值的倒数来用作S/N信号。

根据第二实施方式，在S/N信号检测中，由于不使用解调数据，所以能够在解调前进行FFT窗控制，具有响应性优良的优点。

[第三实施方式]

图8是表示第三实施方式所涉及的OFDM接收装置的框图。

在图8中，OFDM接收装置100B具备OFDM调制信号的输入端子101、调谐器102、A/D转换电路103、正交检波电路104、FFT电路105A、解调电路106A、解调信号的输出端子107、FFT电路105、解调电路106、SP提取电路108、脉冲响应检测电路109、波峰检测电路110、FFT窗控制电路111、以及S/N检测电路112。

在第一及第二实施方式中，说明了共用干线系统的一部分即FFT电路和解调电路来进行FFT窗控制的结构，但是可以构成为FFT电路以后具备两个并且与干线系统的数据解调并列地进行FFT窗控制。

与第一及第二实施方式的结构上的不同点为另外设置干线系统的FFT电路105A及解调电路106A。FFT电路105A及解调电路106A可以分别是与FFT窗控制的处理系统中的FFT电路105及解调电路106完全相同的电路。

图9是说明第三实施方式所涉及的动作的流程图。

与图6所示的第二实施方式的流程图的不同点在于，将步骤S12确定的FFT窗位置返回给步骤S1而反复连续地使FFT窗搜索进行动作、以及将步骤S12确定的FFT窗信号向干线系统的FFT电路105A输出。其他步骤与图6相同从而省略说明。

根据第三实施方式，与干线系统的数据解调并列地设置FFT窗控制的处理系统，通过并列地进行处理，能够反复连续地使FFT窗搜索进行动作，从而在传送路径的状况发生变化的情况下，能够对该变化进行追踪。

如上所述，根据本发明，即使在存在超过有效码元长度的1/3那样的延迟波的情况下，也能够以接收质量最好的方式控制FFT窗。

此外，虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式仅作为例子而示出，不对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或宗旨中，并且包含在与权利要求书中记载的发明等同的范围中。

Claims (8)

1.一种OFDM接收装置，接收含有在频率方向及时间方向上周期性地配置的导频信号的OFDM信号，其特征在于，具备：

傅立叶变换单元，通过截取窗信号对上述OFDM信号截取时域的信号，通过傅立叶变换将该时域的信号转换为频域的信号；

数据解调单元，对该傅立叶变换单元的输出进行解调，取得解调数据；

导频提取单元，从上述傅立叶变换单元的输出中提取在上述频率方向及时间方向上周期性地配置的导频信号；

脉冲响应检测单元，根据上述导频提取单元的输出检测脉冲响应；

波峰检测单元，根据上述脉冲响应检测单元的输出检测波峰位置；

质量检测单元，检测上述OFDM信号的接收质量；以及

截取窗控制单元，进行主波搜索和截取窗精密搜索，上述主波搜索用于利用来自上述波峰检测单元的波峰检测信号和来自上述质量检测单元的质量检测信号来检测排除了对称翻折的影响之后的真正的主波位置，上述截取窗精密搜索用于在包含该主波搜索检测出的主波位置的规定的范围内使傅立叶变换用截取窗位置阶段性地变化来进行搜索，并确定质量检测信号最好的傅立叶变换用截取窗位置。

2.根据权利要求1所述的OFDM接收装置，其特征在于，

上述截取窗控制单元进行主波搜索和截取窗精密搜索，并将该截取窗精密搜索得到的截取窗信号输出至上述傅立叶变换单元，

上述主波搜索中，将上述波峰检测单元检测出的波峰位置作为假定的主波位置，一边使主波搜索用截取窗的位置相对于该主波位置向前后错开利用了导频信号的脉冲响应所能表现的规定的延迟时间量，一边切换该主波搜索用截取窗的位置，将切换后分别得到的接收质量与在上述假定的主波位置得到的接收质量进行比较，并将接收质量最好的截取窗位置时的上述脉冲响应的波峰检测为真正的主波位置；

上述截取窗精密搜索中，一边在将该主波搜索所得到的真正的主波的位置作为窗基准的规定的范围内使上述傅立叶变换用截取窗位置每次变化规定的延迟量，一边检测接收质量最好的傅立叶变换用截取窗的位置。

3.根据权利要求2所述的OFDM接收装置，其特征在于，

上述截取窗控制单元，

在上述主波搜索中，在主波搜索用截取窗的范围为OFDM信号的有效码元长度的±1/6的范围且将上述假定的主波位置设为0时，比较将上述主波搜索用截取窗的中心位置设于0的位置时得到的质量检测信号、将上述主波搜索用截取窗的中心位置设于与0相距OFDM信号的有效码元长度的+1/3的位置时得到的质量检测信号、以及将上述主波搜索用截取窗的中心位置设于与0相距OFDM信号的有效码元长度的﹣1/3的位置时得到的质量检测信号，将上述接收质量最好的主波搜索用截取窗时的上述脉冲响应的波峰位置检测为真正的主波位置；并且，

在上述截取窗精密搜索中，一边以包含该检测出的真正的主波位置的方式使具有规定的范围的傅立叶变换用截取窗的位置每次变化规定的延迟量，一边检测接收质量最好的傅立叶变换用截取窗的位置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的OFDM接收装置，其特征在于，

上述截取窗控制单元具备：

主波检测电路，用于利用来自上述波峰检测单元的波峰检测信号和来自上述质量检测单元的质量检测信号来检测真正的主波的位置；

窗搜索电路，进行用于检测排除了对称翻折的影响之后的真正的主波的位置的主波搜索，另一方面，一边基于来自上述主波检测电路的主波检测结束信号在规定的延迟时间范围内对傅立叶变换用截取窗位置进行精密搜索，一边确定接收质量最好的傅立叶变换用截取窗位置；以及

截取窗设定电路，将从上述窗搜索电路输出的表示与主波位置之间的偏移的窗偏移信号和来自上述主波检测电路的表示主波位置的窗基准信号结合，来生成截取窗信号，并将该截取窗信号输出至上述傅立叶变换单元。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的OFDM接收装置，其特征在于，

上述质量检测单元使用根据上述数据解调单元的输出算出的接收S/N即接收信噪比作为上述接收质量，上述截取窗控制单元搜索上述接收S/N最大的截取窗的位置。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的OFDM接收装置，其特征在于，

上述质量检测单元使用根据上述脉冲响应检测单元的输出算出的接收S/N作为上述接收质量，上述截取窗控制单元搜索上述接收S/N最大的截取窗的位置。

7.根据权利要求4所述的OFDM接收装置，其特征在于，

上述质量检测单元使用根据上述数据解调单元的输出算出的接收S/N作为上述接收质量，上述截取窗控制单元搜索上述接收S/N最大的截取窗的位置。

8.根据权利要求4所述的OFDM接收装置，其特征在于，

上述质量检测单元使用根据上述脉冲响应检测单元的输出算出的接收S/N作为上述接收质量，上述截取窗控制单元搜索上述接收S/N最大的截取窗的位置。