CN104753840A - 正交频分多址信号的接收方法与接收器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种正交频分多址信号的接收方法。该接收方法包含：计算一第一符元的一子载波噪声；计算一第二符元的一子载波噪声；计算该第一符元对该第二符元的子载波噪声的一第一比例；判断该比例是否大于一第一门坎值；以及当该第一比例大于该第一门坎值时，认定该第一符元遭到脉冲干扰。

Description

正交频分多址信号的接收方法与接收器

技术领域

本发明是关于信号接收，特别是关于正交频分多址(OFDM,orthogonalfrequency division multiple access)信号的接收。

背景技术

以正交频分多址形式来传输信号的标准规格越来越多，特别是在无线信号的传输方面，至少就包含了数字视频广播(digital video broadcasting)的地面传送标准DVB-T与DVB-T2，以及综合服务数字广播(ISDB,integrated servicesdigital broadcasting)等标准。在上述的这些信号传输标准当中，由于缺乏适合的时间交错(time interleaving)传输规格，因此相当容易受到脉冲干扰(impulsiveinterference)的影响。

请参考图1所示，其为典型脉冲干扰的一示意图。图1所示的时间轴不成比例，以突显出本发明所要解说的部分。如图1所示，沿时间轴有两个突波(burst)110与120。两个突波110与120之间大约间隔10ms的时间。突波110包含四个脉冲(pulse)111至114，脉冲之间的间隔时间约为15～35us。每个脉冲的持续时间大约为250ns，而且每个脉冲的强度不一。同样地，突波120也包含多个未示出的脉冲。

图1所示为一种典型的脉冲干扰，本领域的普通技术人员可以理解到还有其它种典型的脉冲干扰。无论如何，在遭到脉冲干扰的时候，一般的正交频分多址信号会在全部或至少一部份的子载波(subcarrier)频段遭到干扰。如此一来，在遭到干扰的各个子载波频段，接收器会侦测到信号强度增加，脉冲干扰的强度大于原本加成性高斯噪声(AWGN,additive white Gaussian noise)。

根据DVB-T的标准，在2K模式下的符元长度为224us，在8K模式下的符元长度为896us。根据DVB-T2的标准，符元长度可以是112～3584us。如图1所示的典型脉冲干扰，突波与突波之间的间隔时间大约是10ms，远大于DVT-T/T2定义的符元长度。此外，脉冲之间的间隔时间约为15～35us，明显短于DVT-T/T2定义的符元长度。且每个脉冲的持续时间仅大约为250ns。换言之，连续两个符元遭到脉冲干扰的情况将非常少见，突波将可能落在某一符元的持续时间内，或者是落在符元与符元之间的保护期间(guard period)或循环前缀(cyclic prefix)内。

请参考图2A所示，其为脉冲干扰落在循环前缀的一示意图。图2A包含有三个正交频分多址的符元212、222、与232。在这些符元之前，各自对应到其循环前缀210、220、与230。一突波200A的大部分落在循环前缀220。请参考图2B所示，其为脉冲干扰落在符元的一示意图。有另一突波200B落在符元212。

在遭到脉冲干扰时，接收器必须先侦测判断出某一符元(symbol)或某一符元的循环前缀遭受到干扰，才能够针对该符元进行特殊处理。据此，需要有一个可靠的机制，可以判断出某一符元或其循环前缀遭到脉冲干扰。

发明内容

在本发明的一实施例中，提供一种正交频分多址信号的接收方法。该接收方法包含：计算一第一符元的一子载波噪声；计算一第二符元的一子载波噪声；计算该第一符元对该第二符元的子载波噪声的一第一比例；判断该比例是否大于一第一门坎值；以及当该第一比例大于该第一门坎值时，认定该第一符元遭到脉冲干扰。

在本发明的另一实施例中，提供一种正交频分多址信号的接收器。该接收器包含：一噪声计算模块，用于计算一第一符元的一子载波噪声与一第二符元的一子载波噪声；一比例计算模块，用于计算该第一符元对该第二符元的子载波噪声的一第一比例；以及一判断模块，用于判断该比例是否大于一第一门坎值，以及当该第一比例大于该第一门坎值时，认定该第一符元遭到脉冲干扰。

本发明的主要精神之一，在于透过利用前后符元的子载波噪声比例，判断前符元是否遭到脉冲干扰，进而将遭到脉冲干扰的符元进行特殊处理。

附图说明

图1为典型脉冲干扰的一示意图。

图2A为脉冲干扰落在循环前缀的一示意图。

图2B为脉冲干扰落在符元的一示意图。

图3为本发明一实施例的判断脉冲干扰流程的一示意图。

图4为本发明一实施例的判断脉冲干扰流程的一示意图。

图5为本发明一实施例的一接收器的一方块示意图。

具体实施方式

本发明将详细描述一些实施例如下。然而，除了所揭露的实施例外，本发明的范围并不受该些实施例的限定，乃以其后的申请专利范围为准。而为了提供更清楚的描述及使该项技艺的普通人员能理解本发明的发明内容，图示内各部分并没有依照其相对的尺寸进行绘图，某些尺寸或其它相关尺度的比例可能被凸显出来而显得夸张，且不相关的细节部分并没有完全绘出，以求图示的简洁。

请参考图3所示，其为本发明一实施例的判断脉冲干扰流程300的一示意图。该流程300包含以下步骤：

步骤310：计算第k符元子载波的噪声总和。在一实施例中，上述的子载波可以是该符元所有的子载波，包含导频(pilot)子载波与数据子载波。在另一实施例中，上述的子载波可以是该符元的所有导频子载波。在更一实施例中，上述的子载波可以是该符元的部分导频子载波。由于导频信号是接收端已知的信号，所以接收端比较容易滤出导频子载波的噪声，但本发明并不限定子载波的用途。当正交频分多址的信号传输仅使用单个子载波进行时，此单一子载波的噪声信号就是噪声信号的总和。

步骤320：计算第k+n符元子载波的噪声总和，其中n为正整数，亦即为大于或等于一的正整数。在步骤320当中，所指涉的子载波应该和步骤310的相同。如在步骤310计算所有子载波的噪声总和，则在步骤320计算所有子载波的噪声总和。上述的n可以视实际案例进行调整，比方说根据脉冲干扰的模型，以及符元的长度。在本发明的一实施例中，n的上限可以依据突波之间的间隔时间与符元的长度决定。更进一步地说，假定脉冲干扰模型中设定突波的间隔时间为10个符元长度，则n的上限应该为9，以避免在同一个计算周期中，遭遇到两次突波的可能。除此之外，虽然第k+n符元是在第k符元之后接收，但本发明并不限定步骤310与步骤320的执行顺序，因为符元的原始取样数据可以先储存起来，之后再来执行步骤310与步骤320的计算。本领域的普通技术人员可以理解到，当n设为1的时候，可能会遇到如图2A的状况，亦即突波200A落在循环前缀220的地方。当此种情况发生时，前后符元的噪声变化未必能够大于第一门坎值。因此，在优选的实施例当中，n可以选用大于一的正整数。

步骤330：在步骤310与320之后，计算第k符元与第k+n符元的子载波噪声总和的比例。也就是将步骤310的计算结果除以步骤320的计算结果。

步骤340：判断上述的比例是否大于一第一门坎值。假设大于一个第一门坎值，则流程300走向步骤350；否则流程300走向步骤360。在一实施例中，可以将步骤330的比例反过来，亦即计算第k+n符元对第k符元的子载波噪声总和的比例。并在步骤340做适应性的修改，如判断上述的比例是否小于一第二门坎值。本领域的普通技术人员可以理解到这种改动是属于本发明的范围。

步骤350：接收端认定第k符元遭到脉冲干扰。因此，接收端必须对第k符元进行特殊处理。接着，进行步骤360。

步骤360：设定新的k值。在一实施例中，新的k值可以是旧的k值加一。在另一实施例中，新的k值可以是旧的k值加n，如此一来，就可以省略下一循环的步骤310。

请参考图4所示，其为本发明一实施例的判断脉冲干扰流程400的一示意图。在此实施例中，考虑到脉冲干扰落在两个符元之间的情况，所以比图3标出的流程300增加了比例小于第二门坎值的情况。此外，流程400还多设置了一些计数器与一脉冲干扰旗标值(IIS_Detected)。脉冲干扰旗标值用于表示某一符元判定遭到脉冲干扰。虚警计数器(IIS_False_Alarm_Cnt)用于在比例值大于第一门坎值但比例值小于第二门坎值时的计数，避免只使用第一门坎值时的误判。测试计数器(IIS_Test_Cnt)的用途与虚警计数器类似，但测试计数器是用于在判定某一符元遭到脉冲干扰后的若干符元内，不会被误判为遭到脉冲干扰。虚警计数器的门坎值称为虚警门坎(IIS_False_Alarm_Cnt)，而测试计数器的门坎值称为清除门坎(IIS_Disappear_Cnt)。虚警门坎值可以与清除门坎值相同，也可以不同。该流程400包含以下步骤：

步骤410：计算第k符元子载波的噪声总和。此步骤的实施例可以参考图3的步骤310。

步骤415：先将k设为k+n，再计算第k符元子载波的噪声总和。换言之，即为计算第k+n符元子载波的噪声总和。此步骤的实施例可以参考图3的步骤320。

步骤420：计算步骤410对步骤415所得的子载波噪声总和的比例。此步骤的实施例可以参考图3的步骤330。此比例为第k符元对第k+n符元的子载波噪声总和的比例。

步骤425：判断步骤420所得的比例是否大于第一门坎值。当比例大于第一门坎值时，流程400进入步骤430；否则回到步骤410。此步骤的实施例可以参考图3的步骤340。在一实施例中，当比例不大于第一门坎值时，可以再将k设定为新的k+n后，再回到步骤410。

步骤430：再次将k设为k+n，再计算第k符元子载波的噪声总和。换言之，即为计算第k+2n符元子载波的噪声总和。

步骤435：计算步骤415对步骤430所得的子载波噪声总和的比例。换言之，即为计算第k+n符元对第k+2n符元的子载波噪声总和的比例。

步骤440：判断步骤435所得的比例是否小于第二门坎值。如先前所述，由于脉冲干扰一般不会对邻近的符元连续做出干扰。因此，当步骤425判断出第k符元对第k+n符元的子载波噪声总和的比例大于第一门坎值，而且步骤440判断出第k+n符元对第k+2n符元的子载波噪声总和的比例小于第二门坎值时，几乎可以判定第k符元遭到脉冲干扰。此时，流程走向步骤445。若判断出第k+n符元对第k+2n符元的子载波噪声总和的比例大于第二门坎值时，则代表判断的依据可能有误，因此流程走向步骤455。

步骤445：判断测试计数器的值是否大于一干扰门坎值。如果判断的结果为是，则流程走向步骤450。此处所使用的测试计数器，主要是用于检查在前一次的脉冲干扰之后，至少还要经过几个符元才可能受到另一次的脉冲干扰。比方说，两次脉冲干扰之间要间隔5n个符元，则上述的干扰门坎值可以设为5。

步骤450：设置脉冲干扰旗标，另外表示第k符元遭到脉冲干扰，其它的处理电路或软件必须对第k符元进行特殊处理。在设置脉冲干扰旗标之后，同样得再检查之后符元对的子载波噪声总和的比例是否小于第二门坎值。因此，流程转入步骤465。但在叙述步骤465之前，先回过头来看如果在步骤440发生虚警时的处理流程。

步骤455：增加虚警计数器的值。

步骤460：判断虚警计数器的值是否大于一虚警门坎。如果尚未大于虚警门坎时，则流程400又回到步骤430，计算下一个符元(如第k+3n符元)的子载波噪声总和。继之，在步骤435计算符元对(如第k+2n符元对第k+3n符元的比例)，进而再到步骤440做下一次判断。在步骤460中判断出虚警计数器的值已经大于虚警门坎，则进入步骤499。

步骤465：再次将k设为k+n，再计算第k符元子载波的噪声总和。

步骤470：计算先前所计算的符元子噪声总和对步骤465所计算的子噪声总和的比例。

步骤475：判断步骤470所得的比例是否小于第二门坎值。如果小于第二门坎值，表示在设置脉冲干扰旗标之后的某一符元对的比例恢复正常，则流程400进入步骤480。否则，流程400进入步骤490。

步骤480：增加测试计数器的值。

步骤485：判断测试计数器的值是否大于一清除门坎值。如果为是，则表示在设置脉冲干扰旗标之后已经有若干对符元的比例恢复正常，则流程进入步骤499。反之，回到步骤465。

步骤490：将测试计数器归零。

步骤499：清除脉冲干扰旗标。无论先前脉冲干扰旗标是否被设置，在此步骤当中，一律清除脉冲干扰旗标。

请参考图5所示，其为本发明一实施例的一接收器500的一方块示意图。该接收器500用于接收正交频分多址形式传输的信号，其包含有接收器前端(front end)510、存储器模块520、与处理模块530。接收器前端510可以包含有天线、模拟数字转换器、取样器、快速傅立叶转换器等等电路，其可用于解析出个别的符元，存储在存储器模块520内。

处理模块530包含一噪声计算模块532、一比例计算模块534、与一判断模块536。上述的处理模块530可以用于执行图3与图4所示的流程300至流程400。在一实施例中，噪声计算模块532用于执行流程300的步骤310与320。比例计算模块534用于执行流程300的步骤330。判断模块536用于执行流程300的步骤340至360。

在另一实施例中，噪声计算模块532用于执行流程400的步骤410、420、430与465。比例计算模块534用于执行流程400的步骤420、435与470。判断模块536用于执行流程400的其余步骤。上述的存储器模块520更用于纪录流程400所需的各个计数器与门坎值。

本领域的普通技术人员可以理解到，上述的处理模块530可以使用软件、硬件、或是软件与硬件配合的方式实现，本发明并不限定处理模块530的实作方式。

总上所述，本发明的主要精神之一，在于透过利用前后符元的子载波噪声比例，判断前符元是否遭到脉冲干扰，进而将遭到脉冲干扰的符元进行特殊处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它为脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包括在下述的申请专利范围。

Claims (22)

1.一种正交频分多址信号的接收方法，包含：

计算第一符元的子载波噪声；

计算第二符元的子载波噪声；

计算该第一符元对该第二符元的子载波噪声的第一比例；

判断该第一比例是否大于预设第一门坎值；以及

当该第一比例大于该第一门坎值时，认定该第一符元遭到脉冲干扰。

2.如权利要求1所述的接收方法，其特征在于，上述的子载波所载的内容包含

导频信号以及数据信号至少之一。

3.如权利要求1所述的接收方法，其特征在于，上述的子载波噪声为该第一符元与该第二符元的下列其中之一的噪声总和：

全部子载波；

单一子载波；以及

全部子载波的一部分。

4.如权利要求1所述的接收方法，其特征在于，上述的第二符元为该第一符元之后的第n个符元，n为大于或等于一的正整数。

5.如权利要求1所述的接收方法，其特征在于，上述的脉冲干扰包含多个突波，突波之间的间隔时间大于该第一符元与该第二符元的间隔时间。

6.如权利要求1所述的接收方法，其特征在于，当该第一比例大于该第一门坎值时，更包含：

计算第三符元的子载波噪声，其中该第三符元为该第二符元之后的符元；

计算该第二符元对该第三符元的子载波噪声的第二比例；

判断该第二比例是否小于预设第二门坎值；以及

当该第一比例大于该第一门坎值且该第二比例小于该第二门坎值时，认定该第一符元遭到脉冲干扰。

7.如权利要求6所述的接收方法，其特征在于，当该第一比例大于该第一门坎值且该第二比例小于该第二门坎值时，更包含：

判断测试计数是否大于干扰门坎值；以及

当该测试计数大于该干扰门坎值时，设置脉冲干扰旗标，且认定该第一符元遭到脉冲干扰。

8.如权利要求7所述的接收方法，其特征在于，在设置该脉冲干扰旗标之后，更包含：

计算第四符元的子载波噪声，其中该第四符元为该第三符元之后的符元；

计算该第三符元对第四符元的子载波噪声的第三比例；

判断该第三比例是否小于该第二门坎值；

当该第三比例小于该第二门坎值时，增加该测试计数；

判断该测试计数是否大于清除门坎；以及

当该测试计数大于该清除门坎时，清除该脉冲干扰旗标。

9.如权利要求8所述的接收方法，其特征在于，更包含：

当该第三比例大于该第二门坎值时，归零该测试计数；以及

计算第五符元的子载波噪声，其中该第五符元为该第四符元之后的符元。

10.如权利要求7所述的接收方法，其特征在于，当该第二比例大于该第二门坎值时，更包含：

增加虚警计数；

判断该虚警计数是否大于虚警门坎；以及

当该虚警计数大于该虚警门坎时，清除该脉冲干扰旗标。

11.如权利要求6所述的接收方法，其特征在于，上述的第二门坎值为该第一门坎值的倒数。

12.一种正交频分多址信号的接收器，包含：

噪声计算模块，用于计算第一符元的子载波噪声与第二符元的子载波噪声；

比例计算模块，用于计算该第一符元对该第二符元的子载波噪声的第一比例；以及

判断模块，用于判断该比例是否大于第一门坎值，以及当该第一比例大于该第一门坎值时，认定该第一符元遭到脉冲干扰。

13.如权利要求12所述的接收器，其特征在于，上述的子载波所载的内容包含

导频信号以及

数据信号至少之一。

14.如权利要求12所述的接收器，其特征在于，上述的子载波噪声为该第一符元与该第二符元的下列其中之一的噪声总和：

全部子载波；

单一子载波；以及

全部子载波的一部分。

15.如权利要求12所述的接收器，其特征在于，上述的第二符元为该第一符元之后的第n个符元，n为大于或等于一的正整数。

16.如权利要求12所述的接收器，其特征在于，上述的包含多个突波，突波之间的间隔时间大于该第一符元与该第二符元的间隔时间。

17.如权利要求12所述的接收器，其特征在于，当该第一比例大于该第一门坎值时，

上述的噪声计算模块更用于计算第三符元的子载波噪声，其中该第三符元为该第二符元之后的符元；

上述的比例计算模块更用于计算该第二符元对该第三符元的子载波噪声的第二比例；以及

上述的判断模块更用于：

判断该第二比例是否小于第二门坎值；以及

当该第一比例大于该第一门坎值且该第二比例小于该第二门坎值时，认定该第一符元遭到脉冲干扰。

18.如权利要求17所述的接收器，其特征在于，当该第一比例大于该第一门坎值且该第二比例小于该第二门坎值时，上述的判断模块更用于：

判断测试计数是否大于干扰门坎值；以及

当该测试计数大于该干扰门坎值时，设置脉冲干扰旗标，且认定该第一符元遭到脉冲干扰。

19.如权利要求18所述的接收器，其特征在于，在设置该脉冲干扰旗标之后，

上述的噪声计算模块更用于计算第四符元的子载波噪声，其中该第四符元为该第三符元之后的符元；

上述的比例计算模块更用于计算该第三符元对第四符元的子载波噪声的第三比例；以及

上述的判断模块更用于：

判断该第三比例是否小于该第二门坎值；

当该第三比例小于该第二门坎值时，增加该测试计数；

判断该测试计数是否大于清除门坎；以及

当该测试计数大于该清除门坎时，清除该脉冲干扰旗标。

20.如权利要求19所述的接收器，其特征在于，更包含：

上述的判断模块更用于当该第三比例大于该第二门坎值时，归零该测试计数；以及

该噪声计算模块计算第五符元的子载波噪声，其特征在于，该第五符元为该第四符元之后的符元。

21.如权利要求18所述的接收器，其特征在于，当该第二比例大于该第二门坎值时，上述的判断模块更用于：

增加虚警计数；

判断该虚警计数是否大于虚警门坎；以及

当该虚警计数大于该虚警门坎时，清除该脉冲干扰旗标。

22.如权利要求17所述的接收器，其特征在于，上述的第二门坎值为该第一门坎值的倒数。