CN103152151A - Ofdm接收装置及其方法 - Google Patents

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CN103152151A CN201310059070XA CN201310059070A CN103152151A CN 103152151 A CN103152151 A CN 103152151A CN 201310059070X A CN201310059070X A CN 201310059070XA CN 201310059070 A CN201310059070 A CN 201310059070A CN 103152151 A CN103152151 A CN 103152151A
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Abstract

提供一种OFDM接收装置及其方法。所述装置包括：接收单元，用于接收多个OFDM符号，所述多个OFDM符号的数据传输率根据导频插入图案的改变而变化；导频插入图案确定单元，用于检测包含在所述多个OFDM符号中的导频插入图案信息，并使用检测的信息来确定在所述多个OFDM符号中使用了哪种导频插入图案；以及OFDM接收处理单元，用于基于确定的导频插入图案从所述多个OFDM符号检测导频音，并处理所述多个OFDM符号。因此，可获得适合通信环境的数据传输率。

Description

OFDM接收装置及其方法
本申请是申请日为2008年4月30日、申请号为200880013055.9、题为“用于发送和接收具有可变数据传输率的OFDM符号的OFDM发送/接收装置及其方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及正交频分复用(OFDM)发送和接收装置及其方法。更具体地说，本发明涉及发送和接收具有可变数据传输率的OFDM符号的OFDM发送和接收装置及其方法。
背景技术
随着电子技术以及通信技术的发展，数字技术已被引入广播系统领域，并已公布各种用于数字广播的标准。所述标准的具体示例为面向美国的高级电视系统委员会残留边带(ATSC VSB)标准和面向欧洲的地面数字视频广播(DVB-T)标准。这两个标准在很多方面(诸如音频压缩的方式以及采用的信道频带)均不相同。具体说来，ATSC VSB标准采用单载波方案，而DVB-T标准采用多载波方案。
DVB-T标准中采用的多载波方案是正交频分复用(OFDM)方案。OFDM方案被用作IEEE802.11a、ETSI BRAN’S HIPERLAN2、欧洲数字音频广播(DAB)和数字TV DVB-T的标准。在传统的单载波传输方案中，信息由单个载波携带，这造成符号间干扰的增加，从而也增加了失真。因此，接收机的均衡器必定比较复杂。为了解决传统单载波传输方案的这些问题，引入了OFDM方案。
OFDM方案实现了使用多个载波来发送数据。所述OFDM方案能够将串行输入的数据符号转换为并行数据符号，从而将每个并行符号调制为多个彼此正交的音信号(tone signal)，并发送调制的信号。
OFDM方案已被广泛地应用于数字传输技术，诸如数字音频广播(DAB)、数字电视、无线局域网(WLAN)或无线异步传输模式(WATM)。具体说来，OFDM方案保持音信号之间的正交性，这不同于传统多载波方案，因此，OFDM方案能够在高速数据传输期间获得最佳传输效率。此外，几乎可使用整个可用频带，并且可减少多径衰落。
在DVB-T系统中，导频音被插入OFDM符号，插有导频音的OFDM符号被发送到接收装置，从而接收装置可执行信道均衡和估计。可根据标准的类型来确定所使用的导频音的数量。例如，在2K快速傅里叶变换(FFT)传输模式下可使用142个导频音，在8K FFT传输模式下可使用568个导频音。导频音的量大约相当于总数据传输量的8.3％。
接收装置检查插入OFDM符号的导频音，分析信道的噪声，从而执行信道均衡。根据接收装置与发送装置之间共享的有规律的导频插入图案将导频音插入OFDM符号。
传统DVB-T系统的优点在于其能够在移动的同时接收信号，这是因为信道估计信息由于在时间轴上频繁插入导频音而被快速更新。然而，过多的导频插入造成实际发送的数据量的减少。
如果接收装置被固定于某处而几乎不移动，则在接收装置与发送装置之间形成的信道的时间特性不会有很多改变。
然而，即使在这种情况下，在传统DVB-T系统中，也不改变导频插入图案，而将导频音插入OFDM符号，因此，不必要地降低了数据传输率。
发明内容
技术问题
本发明提供正交频分复用(OFDM)发送和接收装置及其方法，其中，所述OFDM发送和接收装置能够收发可变数据传输率的OFDM符号，从而有效地发送数据。
本发明还提供正交频分复用(OFDM)发送和接收装置及其方法，其中，所述OFDM发送和接收装置能够在使用被用作OFDM收发器的原始系统的同时通过可变地调整数据传输率来收发数据。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种正交频分复用(OFDM)发送装置，其将OFDM符号发送到至少一个接收装置，所述OFDM发送装置包括：OFDM发送处理单元，用于产生多个OFDM符号；导频插入单元，用于将导频音插入所述多个OFDM符号中的每一个；控制单元，用于根据从多个导频插入图案中选择的相应于通信环境的导频插入图案来控制导频插入单元插入导频音。
如果静态通信环境(其中，至少一个接收装置在被固定于某处的同时接收多个OFDM符号)被建立，则控制单元可控制导频插入单元仅将导频音插入所述多个OFDM符号中的某些OFDM符号。
如果动态通信环境(其中，至少一个接收装置在移动的同时接收多个OFDM符号)被建立，则控制单元可控制导频插入单元将导频音插入所述多个OFDM符号中的每一个。
控制单元可从第一导频插入图案、第二导频插入图案、第三导频插入图案和第四导频插入图案中选择一导频插入图案，并可根据选择的导频插入图案来控制导频插入单元将导频音插入所述多个OFDM符号，其中，在第一导频插入图案中，导频音仅被插入每三个OFDM符号中的一个OFDM符号，在第二导频插入图案中，导频音仅被插入每三个OFDM符号中的两个OFDM符号，在第三导频插入图案中，导频音被插入每五个OFDM符号中的四个OFDM符号，在第四导频插入图案中，导频音被插入所述多个OFDM符号中的所有OFDM符号。
OFDM发送装置还可包括：存储单元，用于存储关于第一到第四导频插入图案的信息；输入单元，用于输入关于通信环境的信息。控制单元可选择相应于从输入单元接收的关于通信环境的信息的导频插入图案，导频插入单元可从存储单元读取关于选择的导频插入图案的信息，并基于读取的信息来插入导频音。
导频插入单元可每12个音将每个导频音插入单个OFDM符号，从而OFDM符号上的导频音可与先前OFDM符号上的导频音间隔三个音。
控制单元可根据通信环境的类型控制导频插入单元仅在所述多个OFDM符号中的某些OFDM符号上将每个导频音插入每个预设的导频插入位置。
导频插入单元可每n个音将每个导频音插入单个OFDM符号，从而所述OFDM符号上的导频音可与先前OFDM符号上的导频音间隔m个音。这里，n和m可以是自然数。
控制单元可通过根据通信环境的类型调整n和m中的至少一个来改变导频插入图案。
如果n和m是固定值，则控制单元可根据通信环境的类型控制导频插入单元仅在所述多个OFDM符号中的某些OFDM符号上将每个导频音插入每个预设的导频插入位置。
控制单元可经由所述多个OFDM符号中的至少一个OFDM符号中的数据音向至少一个接收装置通知关于选择的导频插入图案的信息。
根据本发明的另一方面，提供一种正交频分复用(OFDM)发送方法，其将OFDM符号发送到至少一个接收装置，所述OFDM发送方法包括：产生多个OFDM符号；根据与所述至少一个接收装置的通信环境的类型从多个导频插入图案中选择一导频插入图案；根据选择的导频插入图案将导频音插入所述多个OFDM符号中的每一个；将所述多个OFDM符号发送到所述至少一个接收装置。
所述选择步骤可包括：如果静态通信环境(其中，至少一个接收装置在被固定于某处的同时接收多个OFDM符号)被建立，则选择仅将导频音插入所述多个OFDM符号中的某些OFDM符号的导频插入图案。
所述选择步骤可包括：如果动态通信环境(其中，至少一个接收装置在移动的同时接收多个OFDM符号)被建立，则选择将导频音插入所述多个OFDM符号中的每一个的导频插入图案。
所述选择步骤可包括：根据通信环境的类型从第一导频插入图案、第二导频插入图案、第三导频插入图案和第四导频插入图案中选择一导频插入图案，其中，在第一导频插入图案中，导频音仅被插入每三个OFDM符号中的一个OFDM符号，在第二导频插入图案中，导频音仅被插入每三个OFDM符号中的两个OFDM符号，在第三导频插入图案中，导频音被插入每五个OFDM符号中的四个OFDM符号，在第四导频插入图案中，导频音被插入所述多个OFDM符号中的所有OFDM符号。
所述插入步骤可包括：每12个音将每个导频音插入单个OFDM符号，从而OFDM符号上的导频音可与先前OFDM符号上的导频音间隔三个音。
所述插入步骤可包括：根据通信环境的类型仅在所述多个OFDM符号中的某些OFDM符号上将每个导频音插入每个预设的导频插入位置。
所述插入步骤可包括：每n个音将每个导频音插入单个OFDM符号，从而所述OFDM符号上的导频音可与先前OFDM符号上的导频音间隔m个音。这里，n和m可以是自然数。
所述选择步骤可包括：根据通信环境的类型调整n和m中的至少一个来选择多个导频插入图案中的一个。
所述选择步骤可包括：如果n和m是固定值，则根据通信环境的类型选择仅在所述多个OFDM符号中的某些OFDM符号上将每个导频音插入每个预设的导频插入位置的导频插入图案。
所述OFDM传输方法还可包括：经由所述多个OFDM符号中的至少一个OFDM符号中的数据音向至少一个接收装置通知关于选择的导频插入图案的信息。
根据本发明的另一方面，提供一种正交频分复用(OFDM)接收装置，所述OFDM接收装置包括：接收单元，用于接收多个OFDM符号，所述多个OFDM符号的数据传输率根据导频插入图案的改变而变化；导频插入图案确定单元，用于检测包含在所述多个OFDM符号中的导频插入图案信息，并使用检测的信息来确定在所述多个OFDM符号中使用了哪种导频插入图案；OFDM接收处理单元，用于基于确定的导频插入图案从所述多个OFDM符号检测导频音，并处理所述多个OFDM符号。
OFDM接收装置还可包括：存储单元，用于存储与OFDM发送装置共享的导频插入图案信息。在这种情况下，导频图案确定单元可从存储单元读取导频插入图案信息。
如果静态通信环境(其中，OFDM接收装置在被固定于某处的同时接收多个OFDM符号)被建立，则接收单元可接收多个OFDM符号，在所述多个OFDM符号中，仅有某些OFDM符号包含导频音。如果动态通信环境(其中，OFDM接收装置在移动的同时接收多个OFDM符号)被建立，则接收单元可接收多个OFDM符号，在所述多个OFDM符号中，每个OFDM符号均包含导频音。
可根据从第一导频插入图案、第二导频插入图案、第三导频插入图案和第四导频插入图案中选择的一导频插入图案将导频音插入所述多个OFDM符号，其中，在第一导频插入图案中，导频音仅被插入每三个OFDM符号中的一个OFDM符号，在第二导频插入图案中，导频音仅被插入每三个OFDM符号中的两个OFDM符号，在第三导频插入图案中，导频音被插入每五个OFDM符号中的四个OFDM符号，在第四导频插入图案中，导频音被插入所述多个OFDM符号中的每个OFDM符号。
可通过每12个音将每个导频音插入单个OFDM符号来设置每个导频插入位置，从而OFDM符号上的导频音可与先前OFDM符号上的导频音间隔三个音。如果根据通信环境的类型仅相对于所述多个OFDM符号中的某些OFDM符号跳过导频插入，则可在所述多个OFDM符号的剩余OFDM符号上将每个导频音插入设置的导频插入位置。
可通过每n个音将每个导频音插入单个OFDM符号来设置每个导频插入位置，从而所述OFDM符号上的导频音可与先前OFDM符号上的导频音间隔m个音。这里，n和m可以是自然数。可根据相应于通信环境的类型调整n和m中的至少一个的导频插入图案来插入导频音。
根据本发明的另一方面，提供一种正交频分复用(OFDM)接收装置中的OFDM接收方法，所述OFDM接收方法包括：接收多个OFDM符号，所述多个OFDM符号的数据传输率根据导频插入图案的改变而变化；检测包含在所述多个OFDM符号中的导频插入图案信息，并使用检测的信息来确定在所述多个OFDM符号中使用了哪种导频插入图案；基于确定的导频插入图案从所述多个OFDM符号检测导频音，并处理所述多个OFDM符号。
所述检测和处理步骤可包括：读取先前存储的与OFDM传输装置共享的导频插入图案信息。
所述接收步骤包括：如果静态通信环境(其中，OFDM接收装置在被固定于某处的同时接收多个OFDM符号)被建立，则接收多个OFDM符号，在所述多个OFDM符号中，仅有某些OFDM符号包含导频音；如果动态通信环境(其中，OFDM接收装置在移动的同时接收多个OFDM符号)被建立，则接收多个OFDM符号，在所述多个OFDM符号中，每个OFDM符号均包含导频音。
可通过从第一导频插入图案、第二导频插入图案、第三导频插入图案和第四导频插入图案中选择的一导频插入图案将导频音插入所述多个OFDM符号，其中，在第一导频插入图案中，导频音仅被插入每三个OFDM符号中的一个OFDM符号，在第二导频插入图案中，导频音仅被插入每三个OFDM符号中的两个OFDM符号，在第三导频插入图案中，导频音被插入每五个OFDM符号中的四个OFDM符号，在第四导频插入图案中，导频音被插入所述多个OFDM符号中的所有OFDM符号。
可通过每12个音将每个导频音插入单个OFDM符号来设置每个导频插入位置，从而OFDM符号上的导频音可与先前OFDM符号上的导频音间隔三个音。如果根据通信环境的类型仅相对于所述多个OFDM符号中的某些OFDM符号跳过导频插入，则可在所述多个OFDM符号的剩余OFDM符号上将每个导频音插入设置的导频插入位置。
可通过每n个音将每个导频音插入单个OFDM符号来设置每个导频插入位置，从而所述OFDM符号上的导频音可与先前OFDM符号上的导频音间隔m个音。这里，n和m可以是自然数。如果根据通信环境的类型仅相对于所述多个OFDM符号中的某些OFDM符号跳过导频插入，则可在所述多个OFDM符号的剩余OFDM符号上将每个导频音插入设置的导频插入位置。
可通过每n个音将每个导频音插入单个OFDM符号来设置每个导频插入位置，从而所述OFDM符号上的导频音可与先前OFDM符号上的导频音间隔m个音。这里，n和m可以是自然数。可根据相应于通信环境的类型调整n和m中的至少一个的导频插入图案来插入导频音。
有益效果
如上所述，依照本发明，根据通信环境的类型来适应性地选择导频插入图案，因此，能够可变地调整数据传输率。因此，可减少发送不必要的导频音的次数，从而可更加有效地收发数据。
此外，可调整每个OFDM符号的导频插入位置之间的距离以及导频插入周期。因此，如果根据传统标准来设置导频插入周期和距离，则期望根据本发明的系统依照与采用传统标准的传统系统同样的方式，因此，可在使用传统系统的同时增加数据传输率。换言之，OFDM发送和接收装置与传统OFDM发送和接收装置兼容。
附图说明
图1是示出根据本发明示例性实施例的正交频分复用(OFDM)发送装置的框图，
图2是示出图1的OFDM发送装置的详细框图，
图3到图6示例性示出将导频音插入由图1的OFDM发送装置发送的OFDM符号的各种导频插入图案，
图7是解释根据本发明示例性实施例的OFDM发送方法的流程图，
图8是示出根据本发明示例性实施例的OFDM接收装置的框图，
图9是示出图8的OFDM接收装置的详细框图，
图10是解释根据本发明示例性实施例的OFDM接收方法的流程图，以及
图11和图12示例性示出可应用于在OFDM发送装置与OFDM接收装置之间收发的OFDM符号的各种导频插入图案。
*附图中标号的描述*
110：OFDM发送处理单元
120：导频插入单元
130：控制单元140：存储单元
150：接收单元210：接收单元
220：导频插入图案确定单元
230：OFDM接收处理单元
240：存储单元
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。
图1是示出根据本发明示例性实施例的正交频分复用(OFDM)发送装置的框图。图1的OFDM发送装置包括：OFDM发送处理单元110、导频插入单元120和控制单元130。
OFDM发送处理单元110产生将被发送到OFDM接收装置(未示出)的多个OFDM符号。更具体地说，如果传输流(TS)被从广播设备接收到，则OFDM发送处理单元110将接收的TS调制到多个子载波上，以产生多个OFDM符号。稍后将详细地描述OFDM发送处理单元110的配置。
控制单元130根据OFDM发送装置与OFDM接收装置之间的通信环境来选择导频插入图案。具体说来，控制单元130可从先前在OFDM发送装置与OFDM接收装置之间设置的多个导频插入图案中选择与当前通信环境相应的一导频插入图案。例如，如果动态通信环境被建立，即，如果OFDM接收装置在移动的同时接收广播，则控制单元130可选择较多数量的导频音被使用的导频插入图案。或者，如果静态通信环境被建立，即，如果无法移动的OFDM接收装置接收广播，则控制单元130可选择较少数量的导频音被使用的导频插入图案。
可通过考虑应用OFDM传输模式的系统的特征来确定通信环境的类型。例如，在用于发送高清晰度(HD)级广播数据的系统的情况下，HD级广播数据与标准清晰度(SD)级广播数据相比具有更大的容量，因此需要增加数据传输率。相应地，可如静态通信环境中那样选择相对较少数量的导频音被使用的导频插入图案。
导频插入单元120将导频音插入由OFDM发送处理单元110产生的多个OFDM符号中。这里，导频插入单元120可将每个导频音插入根据由控制单元130选择的导频插入图案而设置的OFDM符号的位置。导频插入处理已经在DVB-T标准中被公开，因此，省略对其的详细描述。
图2是示出图1的OFDM发送装置的详细框图。除了OFDM发送处理单元110、导频插入单元120和控制单元130之外，OFDM发送装置还包括存储单元140和输入单元150。
OFDM发送处理单元110产生多个OFDM符号，并经由天线将产生的OFDM符号发送到接收装置。OFDM发送处理单元110包括：加扰器111、前向纠错(FEC)编码器112、映射器113、傅里叶逆变换(IFFT)处理单元114和数模转换器(DAC)115。
加扰器111对将被发送的数据进行加扰。
FEC编码器112检测在接收装置中出现的差错，并对OFDM数据进行编码以收集检测到的差错。具体说来，FEC编码器112执行包括卷积编码和里德-所罗门(RS)编码的编码。
映射器113使用符号星座(诸如正交相移键控(QPSK)、16-正交幅度调制(QAM)或64-QAM)来映射编码的OFDM数据。在普通DVB-T传输系统的情况下，可使用64-QAM星座。如果在DVB-T传输系统中激活TV传输模式，则映射器113使用以下符号星座，其中，OFDM符号的同相(I)分量和正交(Q)分量被规则地投射到坐标(-7，-5，-3，-1，1，3，5，7)。
IFFT处理单元114执行IFFT处理，从而频域OFDM信号被转换为时域OFDM信号。更具体地说，IFFT处理单元114将包括多条并行数据的频域OFDM信号分配到多个子载波，调制所述频域OFDM信号，并输出OFDM符号。
导频插入单元120产生用于OFDM信号的I和Q分量的导频音信号，并将产生到导频音信号发送到IFFT处理单元114。因此，IFFT处理单元114可执行IFFT处理，从而导频音信号可被设置在OFDM符号内的每个位置。
DAC115对从IFFT处理单元114输出的OFDM符号执行DAC，从而这些OFDM符号经由天线被发送到接收装置。
尽管未在图2中显示，但是OFDM发送处理单元110还可包括：保护间隔(GI)插入单元，用于将GI插入每个OFDM符号的前端；同步信息插入单元，用于将时间同步信号和伪随机噪声(PN)序列插入GI的前部；滤波器单元，用于对插有PN序列的OFDM符号进行滤波，从而OFDM符号呈现预定的波形；射频(RF)处理单元，用于经由无线信道来发送滤波的OFDM符号。如上所述，在本发明的各个示例性实施例中，OFDM发送处理单元110的配置可改变。
存储单元140存储多个导频插入图案。根据本发明示例性实施例的OFDM发送装置与OFDM接收装置(未示出)共享导频插入图案。所述多个导频插入图案中的每一个可与通信环境的类型相匹配地存储。例如，如果数据传输率较重要的通信环境被建立，则可使用导频音仅被插入某些OFDM符号的导频插入图案。或者，如果需要稳定数据接收的通信环境被形成，例如，动态通信环境，则可使用导频音被单独插入每个OFDM符号的导频插入图案。
控制单元130从存储在存储单元140的多个导频插入图案选择一导频插入图案，并根据选择的导频插入图案来控制导频插入单元120将导频音插入OFDM符号。
更具体地说，控制单元130可从输入单元150接收关于通信环境的信息。响应于从输入单元150输入的发送者选择信号，控制单元130可从多个导频插入图案选择一导频插入图案。或者，可将输入单元150实现为能够从OFDM接收装置接收关于通信环境的信息或请求的接口。在这种情况下，控制单元130可响应于由OFDM接收装置通过输入单元150进行的请求来选择导频插入图案。
存储在存储单元140中的多个导频插入图案通常符合DVB-T标准。因此，按照预定的周期(例如，每个12个音)在单个OFDM符号上插入每个导频音。在这种情况下，当前OFDM符号上的导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔两个音。为了增加数据传输率，可将导频插入图案设计为仅相对于某些OFDM符号跳过导频插入。在这种情况下，导频音被插入剩余OFDM符号的预设位置，从而根据本实施例的OFDM发送装置可不需要改变即在传统DVB-T传输系统中执行导频插入和导频检测。
图3到图6示例性示出各种导频插入图案，并仅示出连续发送的多个OFDM符号中的某些OFDM符号。在图3到图6中，水平轴指示频率，从而水平轴上的单条线表示单个OFDM符号；垂直轴指示时间，从而可随着时间按顺序发送多个OFDM符号。此外，白色位置指示数据音，黑色音指示被插入OFDM符号的导频音。为了有助于理解本发明，按照从上到下的顺序，将图3到图6示出的OFDM符号称为符号1、符号2、符号3、...、符号n。此外，单个OFDM符号的最左侧的位置被称为位置Kmin，最右侧的位置被称为位置Kmax。尽管如图3到图6所示，位置Kmin和Kmax均包含导频音，但是对此并无限制。
图3示出以下称为第一导频插入图案的导频插入图案，其中，每三个OFDM符号中，仅将导频音插入一个OFDM符号，并相对于两个OFDM符号跳过导频插入。这里，导频音总是被插入位置Kmax和位置Kmin。
如图3的第一导频插入图案所示，在第一OFDM符号(即，符号1)上，第二导频音被插入从位置Kmin开始的第十二个位置，第三导频音被插入从第二导频音开始的第十二个位置。因此，在单个OFDM符号上，可每12个位置插入导频音。
根据图3的第一导频插入图案，插了位置Kmin和Kmax之外，导频音没有被插入第二符号和第三符号(即，符号2和符号3)，并且，导频音被插入第四符号。在第四符号上，第二导频音被插入从位置Kmin开始的第九个位置。例如，如果在第二符号上，导频音被插入从位置Kmin开始的第三个位置，而在第三符号上，导频音被插入从位置Kmin开始的第六个位置，则在不发生变化的情况下，在第四符号上，导频音可被插入从位置Kimn开始的第九个位置。因此，可实现与DVB-T系统的兼容性。按照上述方式将导频音插入其它OFDM符号。
图4示出导频音被插入每三个OFDM符号中的两个OFDM符号的导频插入图案，其中，在第三、第六、第九、...第3N OFDM符号上，除了位置Kmin和Kmax之外，导频音没有被插入其它位置。以下，将这种导频插入图案称为第二导频插入图案。
图5示出导频音被插入每五个OFDM符号中的四个OFDM符号的导频插入图案，其中，在第一、第六、第十一、...第(5N-4)OFDM符号上，除了位置Kmin和Kmax之外，导频音没有被插入其它位置。以下，将这种导频插入图案称为第三导频插入图案。
图6示出导频音被插入所有OFDM符号的导频插入图案。插入某个符号的每个导频音被设置为距离插入先前符号的每个导频音右边三个音。可在动态通信环境中采用图6所示的导频插入图案，以下，将其称为第四导频插入图案。
在图3到图6所示的导频插入图案中没有被插入OFDM符号的导频音被用作数据音。比较每个导频插入图案，除了导频音没有被插入某些OFDM符号之外，插入OFDM符号的导频音的位置在时间轴上保持不变。这些导频插入图案符合DVB-T标准，因此，根据本示例性实施例的系统可具有与传统DVB-T系统的兼容性。
图3到图6所示的导频插入图案中的Kmax在使用DVB-T标准设置的2K FFT模式下为1704，因此，1704个音的信号可形成单个符号。此外，图3到图6所示的导频插入图案中的Kmax在使用DVB-T标准设置的8K FFT模式下为6816，因此，6816个音的信号可形成单个符号。如果按照与第四导频插入图案相同的方式插入导频音，则1704个音中的142个音在2K FFT模式下被用作导频音，6816个音中的568个音在8K FFT模式下被用作导频音。这相应于总数据传输率的8.3％。因此，可选择性地使用第一到第三导频插入图案之一，以便减少导频音相对于全部音的比率，从而可增加数据传输率。
控制单元130根据通信环境从第一到第四导频插入图案选择一导频插入图案，并按照选择的图案来控制导频插入单元120将导频音插入OFDM符号。例如，控制单元130可选择与动态通信环境匹配的第四导频插入图案。或者，如果HD及广播数据被发送到固定接收装置，则控制单元130可选择第一导频插入图案。另外，控制单元130可考虑将被发送的数据量或者稳定性从第一到第四导频插入图案选择一导频插入图案，并采用选择的图案。
如上所述，可响应于通过输入单元150输入的发送者选择信号或接收者请求来选择导频插入图案。
控制单元130需要向OFDM接收装置通知使用的是哪个导频插入图案，从而OFDM接收装置可精确地检测按照使用的导频插入图案插入的导频音，并可将检测到的导频音用于信道均衡和估计。因此，控制单元130可在多个OFDM符号的每一个上将导频插入图案信息记录在某些数据音上，并可发送所述信息。或者，控制单元130可在用于部分OFDM符号的数据音的至少一部分上记录导频插入图案信息，并可发送所述信息。可由一比特或两比特来表示导频插入图案信息。例如，将01、10、11和00分别用作用于指定第一到第四导频插入图案的信息。
图7是解释根据本发明示例性实施例的OFDM发送方法的流程图。OFDM发送装置产生多个OFDM符号(S710)。用于产生OFDM符号的处理是本领域技术人员已知的，因此，省略对其的详细描述。
OFDM发送装置选择导频插入图案(S720)。可根据通信环境的类型来选择插入图案。更具体地说，OFDM发送装置可根据OFDM接收装置是用于动态通信环境还是静态通信环境，或者根据是否需要发送高容量数据来选择导频插入图案。在本发明的该示例性实施例中，OFDM发送装置可从图3到图6所示的导频插入图案中选择导频插入图案。
接下来，OFDM发送装置按照选择的导频插入图案将导频音插入多个OFDM符号(S730)。在图3到图6中示出根据选择的导频插入图案插入导频音的多个OFDM符号。
OFDM发送装置顺序地发送插有导频音的多个OFDM符号(S740)。因此，可利用与通信环境匹配的数据传输率来提供OFDM广播。
图8是示出根据本发明示例性实施例的OFDM接收装置的框图。图8的OFDM接收装置包括：接收单元210、导频插入图案确定单元220和OFDM接收处理单元230。
接收单元210从OFDM发送装置接收多个OFDM符号。所述多个接收的OFDM符号包括基于根据通信环境的类型选择的导频插入图案的改变而插入其中的导频音，所以数据传输率是可变的。这里，OFDM发送装置可具有图1或图2所示的配置。
导频插入图案确定单元220从多个接收的OFDM符号检测导频插入图案信息。导频插入图案信息用于通知所使用的是哪个导频插入图案，所以导频插入图案确定单元220可使用检测的信息来确定导频插入图案的类型。可将图3到图6所示的导频插入图案之一应用于OFDM符号，也可使用具有其它形式的导频插入图案。可按照以下方式来设计每个导频插入图案：导频音没有在时间轴上按照规则的周期插入预定数量的OFDM符号，而是在频率轴上保持导频音的排列。因此，可按照与传统DVB-T系统相同的方式来执行导频插入和导频检测处理。
OFDM接收处理单元230基于确定的导频插入图案从OFDM系统检测导频音，并处理多个OFDM符号。将参照图9来详细描述OFDM接收处理单元230的配置。
图9是示出图8的OFDM接收装置的详细框图。除了接收单元210、导频插入图案确定单元220和OFDM接收处理单元230之外，图9所示的OFDM接收装置还包括存储单元240。
接收单元210包括：模数转换器(ADC)211、下变换器212和FFT处理单元213。接收单元210从OFDM发送装置接收多个OFDM符号。
ADC211将经由天线接收的模拟数据转换为数字数据，并输出转换的数字数据。
下变换器212将从ADC211输出的数字数据下变换为基带信号。
FFT处理单元213对下变换的信号执行FFT处理，并输出频域OFDM符号。
导频插入图案确定单元220从包含在FFT输出单元213输出的OFDM符号中包含的数据音检测导频插入图案信息，并确定哪种导频插入图案被应用于当前接收的OFDM符号。具体说来，可从存储单元240选择相应于检测的信息的导频插入图案。
存储单元240存储先前在OFDM接收装置与OFDM发送装置之间设置的多个导频插入图案。更具体地说，存储单元240可存储图3到图6所示的导频插入图案，从而可实现与传统DVB-T标准相同的配置，而具有与传统DVB-T标准的兼容性。
导频插入图案确定单元220将确定的导频插入图案发送到OFDM接收处理单元230。
OFDM接收处理单元230包括均衡器231和FEC解码器232。OFDM接收处理单元230处理多个OFDM符号中的每一个。
如果由导频插入图案确定单元220提供导频插入图案，则均衡器231从多个OFDM符号检测导频音，并使用检测的导频音来均衡OFDM符号。
FEC解码器232对均衡的OFDM符号执行前向纠错。可按照本领域技术人员已知的方式来配置接收单元210和OFDM接收处理单元230，因此不提供进一步的详细描述。
图10是解释根据本发明示例性实施例的OFDM接收方法的流程图。在图10中，如果从OFDM发送装置接收多个OFDM符号(S1010)，则OFDM接收装置使用由OFDM符号中的特定数据音标识的导频插入图案信息来确定导频音的位置，即，导频插入图案(S1020)。
因此，OFDM接收装置根据确定的导频插入图案来检测导频音，并使用检测的导频音对OFDM符号执行均衡处理(S1030)。
这里，可相应于OFDM接收装置接收OFDM符号的环境来自适应性地选择导频插入图案。例如，如果OFDM接收装置能够在动态通信环境下移动，则可使用导频音被插入多个OFDM符号中的每一个的导频插入图案，即，图6所示的第四导频插入图案。或者，可考虑数据传输率而任选第一到第三导频插入图案之一。此外，OFDM接收装置可将通信环境信息发送到OFDM发送装置，或者，可按照各种方式将通信环境信息传送到OFDM发送装置。
可使用除了图3到图6所示的导频插入图案之外的各种导频插入图案，例如，图11和图12所示的导频插入图案。
参照图11，OFDM发送装置可通过调整当前OFDM符号中的导频插入位置与先前OFDM符号中的导频插入位置之间的导频插入周期n和距离m来选择导频插入图案。换言之，尽管在图3到图6所示的导频插入图案中，n为12，m为3，但是可调整n和m之一或n和m两者，从而还可调整导频插入图案。
例如，如果有必要增加数据传输率，即，如果静态通信环境被形成，则OFDM发送装置的导频插入单元120可将n或m设置得更大。
图11示出当n被设置为24，m被设置为4时的导频插入图案。在这种情况下，即使导频音被插入所有OFDM符号也可显著减少导频音的数量，从而可增加数据传输率。
控制单元130可通过调整n和m以相应于通信环境的方式来选择导频插入图案。例如，如果动态通信环境被形成，则控制单元130可选择n被设置为6，m被设置为2的第一导频插入图案。此外，如果具有较低移动性的动态通信环境被形成，则控制单元130可选择n被设置为12或16，m被设置为3或4的第二导频插入图案，从而可确保数据传输率和稳定性。此外，如果在不具有移动性的静态通信环境下，则控制单元130可选择n被设置为24，m被设置为4的第三导频插入图案，如图11所示。因此，不同于图3到图6所示的导频插入图案，可在时间上将导频音插入所有OFDM符号的同时调整数据传输率。
此外，可在导频音没有被插入部分OFDM符号的同时调整n和m，从而调整数据传输率。图12示出根据这种示例性实施例的导频插入图案。
在图12所示的导频插入图案中，n被设置为24，m被设置为6，每三个OFDM符号跳过导频插入。或者，可根据OFDM发送和接收系统的使用和设计环境来跳过导频插入。此外，考虑导频插入周期和位置差，n和m在当前使用的系统环境中保持不变，所以OFDM发送和接收系统可具有与传统系统的兼容性。例如，如果在传统系统中，n被设置为20，m被设置为5，则在导频音仅被插入某些OFDM符号的同时，可本发明的OFDM发送和接收系统可在不改变n和m的情况下改变数据传输率。
尽管已经示出并描述了本发明总体构思的一些实施例，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离本发明总体构思的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行各种改变，本发明总体构思的范围由权利要求及其等同物来限定。
产业上的可利用性
本发明可应用于使用多个载波方案来收发数字广播流的广播系统。

Claims (26)

1.一种正交频分复用(OFDM)接收装置，所述OFDM接收装置包括：
接收单元，用于接收多个OFDM符号，所述多个OFDM符号的数据传输率根据导频插入图案的改变而变化；
导频插入图案确定单元，用于检测包含在所述多个OFDM符号中的导频插入图案信息，并使用检测的信息来确定在所述多个OFDM符号中使用了哪种导频插入图案；以及
OFDM接收处理单元，用于基于确定的导频插入图案从所述多个OFDM符号检测导频音，并处理所述多个OFDM符号。
2.如权利要求1所述的OFDM接收装置，还包括：
存储单元，用于存储与OFDM发送装置共享的导频插入图案信息，
其中，导频插入图案确定单元从存储单元读取导频插入图案信息。
3.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，如果静态通信环境被建立，其中，OFDM接收装置在被固定于某处的同时接收多个OFDM符号，则接收单元接收多个OFDM符号，在所述多个OFDM符号中，仅有某些OFDM符号包含导频音，
如果动态通信环境被建立，其中，OFDM接收装置在移动的同时接收多个OFDM符号，则接收单元接收多个OFDM符号，在所述多个OFDM符号中，每个OFDM符号均包含导频音。
4.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，导频插入图案在OFDM发送装置中从所述多个导频插入图案中被选择，以相应于通信环境的类型。
5.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，通过每n个音将每个导频音插入单个OFDM符号来设置每个导频插入位置，从而所述OFDM符号上的导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔m个音，
其中，n和m是自然数，以及
根据相应于通信环境的类型调整n和m中的至少一个的导频插入图案来插入导频音。
6.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每12个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔3个音。
7.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每12个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔6个音。
8.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每24个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔6个音。
9.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每24个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔12个音。
10.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每48个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔12个音。
11.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每48个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔24个音。
12.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每96个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔24个音。
13.如权利要求1所述的OFDM接收装置，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每96个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔6个音。
14.一种正交频分复用(OFDM)接收装置中的OFDM接收方法，所述OFDM接收方法包括：
接收多个OFDM符号，所述多个OFDM符号的数据传输率根据导频插入图案的改变而变化；
检测包含在所述多个OFDM符号中的导频插入图案信息，并使用检测的信息来确定在所述多个OFDM符号中使用了哪种导频插入图案；以及
基于确定的导频插入图案从所述多个OFDM符号检测导频音，并处理所述多个OFDM符号。
15.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，所述检测和处理步骤包括：读取先前存储的与OFDM传输装置共享的导频插入图案信息。
16.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，所述接收步骤包括：
如果静态通信环境被建立，其中，OFDM接收装置在被固定于某处的同时接收多个OFDM符号，则接收多个OFDM符号，在所述多个OFDM符号中，仅有某些OFDM符号包含导频音；以及
如果动态通信环境被建立，其中，OFDM接收装置在移动的同时接收多个OFDM符号，则接收多个OFDM符号，在所述多个OFDM符号中，每个OFDM符号均包含导频音。
17.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，导频插入图案在OFDM发送装置中从所述多个导频插入图案中被选择，以相应于通信环境的类型。
18.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，通过每n个音将每个导频音插入单个OFDM符号来设置每个导频插入位置，从而所述OFDM符号上的导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔m个音，
其中，n和m是自然数，以及
根据相应于通信环境的类型调整n和m中的至少一个的导频插入图案来插入导频音。
19.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每12个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔3个音。
20.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每12个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔6个音。
21.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每24个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔6个音。
22.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每24个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔12个音。
23.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每48个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔12个音。
24.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每48个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔24个音。
25.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每96个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔24个音。
26.如权利要求14所述的OFDM接收方法，其中，所述多个导频插入图案之一形成在所述多个OFDM符号中的至少一部分上，其中，每96个音将单个导频音插入单个OFDM符号，从而所述导频音与先前OFDM符号上的导频音间隔6个音。
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