CN105407062B - 检测正交分频多工信号的保护间隔的装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测正交分频多工信号的保护间隔的装置及其检测方法。上述装置包括一信号转换单元及一保护间隔判断单元。信号转换单元接收正交分频多工信号，且设定一预定保护间隔以提供一第一频域符码及一第二频域符码。保护间隔判断单元接收预定保护间隔、第一频域符码及第二频域符码，以判断第一频域符码及第二频域符码的一相位差，且依据相位差判断正交分频多工信号的一保护间隔。

Description

检测正交分频多工信号的保护间隔的装置及其检测方法

技术领域

本发明是有关于一种检测装置及检测方法，且特别是有关于一种检测正交分频多工信号的保护间隔(Guard Interval)的装置及其检测方法。

背景技术

在通讯技术不断进步的时代，能够在有限的频宽之下，承载越来越多的数据比特，已经变成不可避免的趋势。为了更有效的利用频谱(spectrum)，目前已发展出利用多载波的通讯技术，例如分频多工(frequency division multiplexing，简称FDM)与正交分频多工(orthogonal frequency division multiplexing，简称OFDM)等等。以OFDM技术为例，其主要是将有限的频宽分为多个副通道(sub-channel)，并运用多个副载波(sub-carrier)平行传输，而每个副载波之间维持正交性(orthogonality)，其中每个副载波通过不同的调制，使得上述副载波可分别乘载不同的数据比特量。

在正交分频多工技术中，为了防止符码间干扰(Inter Symbol Interference,简称ISI)以及载波间干扰(Inter Carrier Interference,简称ICI)，符码间会配置保护间隔(Guard Interval,简称GI)，例如循环前置(Cyclic Prefix,简称CP)构成一正交分频多工信号。在正交分频多工技术的通讯系统中，会在规格中有明确规定一或多个固定长度的保护间隔，以因应各种不同的环境下采用不同长度的保护间隔。然而，保护间隔的长度选择不当，将会很直接的影响到传送数据的效率。

在传统的保护间隔的检测方法中，会将时间域的正交分频多工信号持续且对应各保护间隔设定累计各副载波的振幅，以判断正确的保护间隔。然而，上述检测方法需要较长的计算时间，且只能使用于特定类型的保护间隔。并且，时间域的正交分频多工信号仍会有符码间干扰及载波间干扰的问题，以致于影响了保护间隔的判断。

发明内容

本发明提供一种正交分频多工信号的保护间隔的装置及其检测方法，可避免符码间干扰及载波间干扰，并且快速且正确地判断正交分频多工信号的保护间隔。

本发明的检测正交分频多工信号的保护间隔(Guard Interval)的装置，包括一信号转换单元及一保护间隔判断单元。信号转换单元接收一正交分频多工信号，且设定一预定保护间隔以提供一第一频域符码(symbol)及一第二频域符码。保护间隔判断单元接收预定保护间隔、第一频域符码及第二频域符码，以判断第一频域符码及第二频域符码的一相位差，且依据相位差判断正交分频多工信号的一保护间隔。

在本发明的一实施例中，信号转换单元包括一保护间隔移除单元及一符码转换单元。保护间隔移除单元接收正交分频多工信号及预定保护间隔，以提供一第一时域符码及一第二时域符码。符码转换单元接收第一时域符码及第二时域符码，以对应地提供第一频域符码及第二频域符码。

在本发明的一实施例中，保护间隔判断单元包括一共轭转换单元、一符码转动单元、一乘法单元、一数值总和单元及一保护间隔决定单元。共轭转换单元接收第二频域符码，以提供第二频域符码对应的一共轭频域符码。符码转动单元接收多个保护间隔设定及预定保护间隔，以依序提供多个符码转动参数。乘法单元接收第一频域符码及共轭频域符码，且依序接收这些符码转动参数、以依序提供这些保护间隔设定分别对应的多个相位差参考值。数值总和单元接收这些相位差参考值，以计算这些保护间隔设定分别对应的一相位差总和参考值。保护间隔决定单元接收这些保护间隔设定对应的这些相位差总和参考值，以判断这些保护间隔设定的其中之一为正交分频多工信号的保护间隔。

在本发明的一实施例中，保护间隔判断单元还包括一导引缓冲器，用以存储第二频域符码。

本发明的正交分频多工信号的保护间隔的检测方法，包括下列步骤。设定一预定保护间隔。依据预定保护间隔自正交分频多工信号中获取一第一频域符码及一第二频域符码。判断第一频域符码及第二频域符码的一相位差。依据相位差判断正交分频多工信号的一保护间隔。

在本发明的一实施例中，依据预定保护间隔自正交分频多工信号中获取第一频域符码及第二频域符码的步骤包括：依据预定保护间隔自正交分频多工信号中获取一第一时域符码及一第二时域符码；以及，将第一时域符码及第二时域符码转换为第一频域符码及第二频域符码。

在本发明的一实施例中，第一时域符码及第二时域符码为通过一傅立叶转换将转换为第一频域符码及第二频域符码。

在本发明的一实施例中，第一时域符码及第二时域符码为时序上相邻的时域符码。

在本发明的一实施例中，判断第一频域符码及第二频域符码的相位差的步骤包括：依序提供多个保护间隔设定分别对应的多个符码转动参数；以及，依据第一频域符码、及第二频域符码及这些符码转动参数依序提供这些保护间隔设定分别对应的多个相位差参考值。

在本发明的一实施例中，依据相位差判断正交分频多工信号的保护间隔的步骤包括：依据这些相位差参考值计算这些保护间隔设定分别对应的一相位差判断参考值；以及，依据这些保护间隔设定对应的这些相位差判断参考值判断这些保护间隔设定的其中之一为正交分频多工信号的保护间隔。

在本发明的一实施例中，各符码转动参数为：

其中NGIP为预定保护间隔，NGIx为对应的保护间隔设定，k为副载波指数，N为傅立叶尺寸(FFT size)。

在本发明的一实施例中，依据第一频域符码、及第二频域符码及这些符码转动参数依序提供这些保护间隔设定分别对应的多个相位差参考值的步骤包括：提供对应第二频域符码的一共轭频域符码；以及，将第一频域符码及共轭频域符码依序与这些符码转动参数相乘以依序提供这些相位差参考值。

在本发明的一实施例中，依据第一频域符码、及第二频域符码及这些符码转动参数依序提供这些保护间隔设定分别对应的多个相位差参考值的步骤包括：提供对应第二频域符码的多个载波角度；以及，将第一频域符码的多个载波分量及这些载波角度依序与这些符码转动参数进行运算以依序提供这些相位差参考值。

基于上述，本发明实施例的检测正交分频多工信号的保护间隔的装置及其检测方法，将时序上相邻的第一时域符码及第二时域符码转换为第一频域符码及第二频域符码，并且转动后的第一频域符码及第二频域符码的其中一来对应不同的保护间隔设定。最后，依据转动后的第一频域符码及第二频域符码的相位差判断正交分频多工信号的保护间隔。藉此，可避免符码间干扰及载波间干扰，并且快速且正确地判断正交分频多工信号的保护间隔。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为依据本发明一实施例的检测正交分频多工信号的保护间隔的装置的系统示意图；

图1B为依据本发明一实施例的正交分频多工信号的符码获取示意图；

图2为依据本发明的另一实施例的检测正交分频多工信号的保护间隔的装置的系统示意图；

图3为依据本发明的一实施例的正交分频多工信号的保护间隔的检测方法的流程图。

附图标记说明：

100：检测正交分频多工信号的保护间隔的装置；

110、110a：信号转换单元；

120、120a：保护间隔判断单元；

210：保护间隔移除单元；

220：符码转换单元；

230：导引缓冲器；

240：共轭转换单元；

250：符码转动单元；

260：乘法单元；

270：数值总和单元；

280：保护间隔决定单元；

DATA：数据；

GI、NGIM：保护间隔；

NGI_1～NGI_x：保护间隔设定；

NGIP：预定保护间隔；

S1：第一时域符码；

S2、S2x：第二时域符码；

Sofdm：正交分频多工信号；

ST_1～ST_x：符码转动参数；

VRDF：相位差参考值；

VSRDF：相位差总和参考值；

Y1：第一频域符码；

Y2*：共轭频域符码；

Y2：第二频域符码；

S310、S320、S330、S340：步骤。

具体实施方式

图1A为依据本发明一实施例检测正交分频多工信号的保护间隔的装置的系统示意图。请参照图1A，在本实施例中，检测正交分频多工信号的保护间隔的装置100例如包括信号转换单元110及保护间隔判断单元120。信号转换单元110用以接收正交分频多工信号Sofdm，且接收预定保护间隔NGIP，以设定预定保护间隔NGIP，其中预定保护间隔NGIP例如是正交分频多工信号Sofdm的多个保护间隔设定NGI_1～NGI_x的其中之一，并且x为一正整数。接着，信号转换单元110依据正交分频多工信号Sofdm及预定保护间隔NGIP提供第一频域符码(symbol)Y1及第二频域符码Y2。

保护间隔判断单元120接收预定保护间隔NGIP、第一频域符码Y1、第二频域符码Y2及多个保护间隔设定NGI_1～NGI_x，以判断第一频域符码Y1及第二频域符码Y2的相位差，且依据第一频域符码Y1及第二频域符码Y2的相位差选择正交分频多工信号Sofdm的保护间隔设定NGI_1～NGI_x的其中之一为正交分频多工信号Sofdm的保护间隔NGIM。

图1B为依据本发明一实施例的正交分频多工信号的符码获取示意图。请参照图1A及图1B，在本实施例中，各个符码(即正交分频多工信号Sofdm的数据DATA)间会配置保护间隔GI。信号转换单元110会依据预定保护间隔NGIP依序获取正交分频多工信号Sofdm，以取得时序上相邻的第一时域符码S1及第二时域符码S2。接着，信号转换单元110将第一时域符码S1及第二时域符码S2转换为第一频域符码Y1及第二频域符码Y2，其中第一时域符码S1及第二时域符码S2可通过傅立叶转换来转换为第一频域符码Y1及第二频域符码Y2。

在取得第一频域符码Y1及第二频域符码Y2后，信号转换单元110可依序转动第二频域符码Y2，以使转动后的第二频域符码Y2与第一频域符码Y1之间的间隔分别对应保护间隔设定NGI_1～NGI_x。接着，判断第一频域符码Y1及转动后的第二频域符码Y2的多个相位差，并且选择相位差最低或为相位差为0的保护间隔设定(如NGI_1～NGI_x)作为正交分频多工信号Sofdm当下的的保护间隔NGIM。

图2为依据本发明的另一实施例的检测正交分频多工信号的保护间隔的装置的系统示意图。请参照图1A、1B及图2，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，信号转换单元110a例如包括保护间隔移除单元210及符码转换单元220。保护间隔移除单元210接收正交分频多工信号Sofdm及预定保护间隔NGIP，以移除保护间隔NGIP后提供第一时域符码S1及第二时域符码S2。符码转换单元220接收第一时域符码S1及第二时域符码S2后，对应地提供第一频域符码Y1及第二频域符码Y2。

在本实施例中，保护间隔判断单元120a包括导引缓冲器230、共轭转换单元240、符码转动单元250、乘法单元260、数值总和单元270及保护间隔决定单元280。导引缓冲器230用以存储第二频域符码Y2以依序输出第二频域符码Y2的多个载波分量。共轭转换单元240接收第二频域符码Y2的这些载波分量，在将这些载波分量进行共轭转换后，提供由第二频域符码Y2的载波分量的多个共轭载波分量所组成的共轭频域符码Y2*。

符码转动单元250接收保护间隔设定NGI_1～NGI_x及预定保护间隔NGIP，以依序提供多个符码转动参数ST_1～ST_x。其中，各个符码转动参数(如ST_1～ST_x)为：

其中NGIP为预定保护间隔，NGIx为各个符码转动参数(如ST_1～ST_x)对应的保护间隔设定(如NGI_1～NGI_x)，k为副载波指数，N为傅立叶尺寸(FFT size)。乘法单元260接收第一频域符码Y1及共轭频域符码Y2*，且依序接收这些符码转动参数STx，以依序提供这些保护间隔设定NGI_1～NGI_x分别对应的多个相位差参考值VRDF。其中，符码转动参数ST_1～ST_x可视为用以转动第二频域符码Y2的角度(如同图1B所示位移后的第二时域符码S2x)。

进一步来说，相位差参考值VRDF等于第一频域符码Y1及共轭频域符码Y2*中相同副载波的载波分量(分别以Y1,k及Y2*,k表示)与对应的符码转动参数(如ST_1～ST_x)相乘后的方程式为在归纳后，

并且，当转动后的第二频域符码Y2与第一频域符码Y1之间的间隔不同正交分频多工信 号Sofdm当下的的保护间隔NGIM时，的乘积会为0；当转动后的 第二频域符码Y2与第一频域符码Y1之间的间隔相同于正交分频多工信号Sofdm当下的的保 护间隔NGIM时，的乘积会为1。换言之，当转动后的第二频域符 码Y2与第一频域符码Y1之间的间隔相同于正交分频多工信号Sofdm当下的的保护间隔NGIM 时， 会为最大值。

接着，数值总和单元270会接收这些相位差参考值VRDF，以计算保护间隔设定NGI_1～NGI_x分别对应的相位差总和参考值VSRDF。接着，保护间隔决定单元280接收保护间隔设定NGI_1～NGI_x分别对应的相位差总和参考值VSRDF，并据此判断在何种保护间隔设定(如NGI_1～NGI_x)下，转动后的第二频域符码Y2与第一频域符码Y1的相位差最小或为0。接着，将上述保护间隔设定(如NGI_1～NGI_x)补为正交分频多工信号的保护间隔NGIM。

在上述实施例中，共轭转换单元240将第二频域符码Y2的载波分量进行共轭转换后提供共轭频域符码Y2*，但由于决定相位差参考值VRDF的数值大小主要是第二频域符码Y2与第一频域符码Y1的角度部分，因此共轭转换单元240提供第二频域符码Y2的载波分量的共轭角度(也即提供载波角度)来进行运算，以产生相位差参考值VRDF，再对应地提供判断转动后的第二频域符码Y2与第一域符码Y1的相位差判断参考值(如相位差总和参考值VSRDF)。其中，产生相位差判断参考值的运算方法可以是相乘或相加，本发明实施例不以此为限。

图3为依据本发明的一实施例的正交分频多工信号的保护间隔的检测方法的流程图。请参照图3，在本实施例中，正交分频多工信号的保护间隔的检测方法包括下列步骤。首先，设定一预定保护间隔(步骤S310)，并且依据预定保护间隔自正交分频多工信号中获取第一频域符码及第二频域符码(步骤S320)。接着，判断第一频域符码及第二频域符码的相位差(步骤S330)，以依据相位差判断正交分频多工信号的保护间隔(步骤S340)。其中，上述步骤S310、S320、S330、S340的顺序为用以说明，本发明实施例不以此为限。并且，上述步骤S310、S320、S330、S340的细节可参照图1A、图1B及图2所示，在此则不再赘述。

综上所述，本发明实施例的检测正交分频多工信号的保护间隔的装置及其检测方法，将时序上相邻的第一时域符码及第二时域符码转换为第一频域符码及第二频域符码，并且转动后的第一频域符码及第二频域符码的其中一来对应不同的保护间隔设定。最后，依据转动后的第一频域符码及第二频域符码的相位差判断正交分频多工信号的保护间隔。藉此，可避免符码间干扰及载波间干扰，并且快速且正确地判断正交分频多工信号的保护间隔。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种检测正交分频多工信号的保护间隔的装置，其特征在于，包括：

一信号转换单元，接收一正交分频多工信号，且设定一预定保护间隔以提供一第一频域符码及一第二频域符码，其中该预定保护间隔系选自多个候选保护间隔；以及

一保护间隔判断单元，接收该些候选保护间隔、该第一频域符码及该第二频域符码，以依据该些候选保护间隔判断该第一频域符码及该第二频域符码的多个相位差，且在该些相位差中选择相位差最低所对应的候选保护间隔作为该正交分频多工信号的一保护间隔，

其中该信号转换单元包括：

一保护间隔移除单元，接收该正交分频多工信号及该预定保护间隔，以提供一第一时域符码及一第二时域符码；以及

一符码转换单元，接收该第一时域符码及该第二时域符码，以对应地提供该第一频域符码及该第二频域符码。

2.根据权利要求1所述的检测正交分频多工信号的保护间隔的装置，其特征在于，该符码转换单元为通过一傅立叶转换将该第一时域符码及该第二时域符码转换为该第一频域符码及该第二频域符码。

3.根据权利要求1所述的检测正交分频多工信号的保护间隔的装置，其特征在于，该第一时域符码及该第二时域符码为时序上相邻的时域符码。

4.根据权利要求1所述的检测正交分频多工信号的保护间隔的装置，其特征在于，该保护间隔判断单元包括：

一共轭转换单元，接收该第二频域符码，以提供该第二频域符码对应的一共轭频域符码；

一符码转动单元，接收多个保护间隔设定及该预定保护间隔，以依序提供多个符码转动参数；

一乘法单元，接收该第一频域符码及该共轭频域符码，且依序接收该些符码转动参数、以依序提供该些保护间隔设定分别对应的多个相位差参考值；

一数值总和单元，接收该些相位差参考值，以计算该些保护间隔设定分别对应的一相位差总和参考值；以及

一保护间隔决定单元，接收该些保护间隔设定对应的该些相位差总和参考值，以判断该些保护间隔设定的其中之一为该正交分频多工信号的该保护间隔。

5.根据权利要求4所述的检测正交分频多工信号的保护间隔的装置，其特征在于，该保护间隔判断单元还包括一导引缓冲器，用以存储该第二频域符码。

6.根据权利要求4所述的检测正交分频多工信号的保护间隔的装置，其特征在于，各该些符码转动参数为：

其中NGIP为该预定保护间隔，NGIx为对应的保护间隔设定，k为副载波指数，N为傅立叶尺寸。

7.一种正交分频多工信号的保护间隔的检测方法，其特征在于，包括：

设定一预定保护间隔，其中该预定保护间隔系选自多个候选保护间隔；

依据该预定保护间隔自该正交分频多工信号中获取一第一频域符码及一第二频域符码；

依据该些候选保护间隔判断该第一频域符码及该第二频域符码的多个相位差；以及

在该些相位差中选择相位差最低所对应的候选保护间隔作为该正交分频多工信号的一保护间隔，其中依据该预定保护间隔自该正交分频多工信号中获取该第一频域符码及该第二频域符码的步骤包括：

依据该预定保护间隔自该正交分频多工信号中获取一第一时域符码及一第二时域符码；以及

将该第一时域符码及该第二时域符码转换为该第一频域符码及该第二频域符码。

8.根据权利要求7所述的正交分频多工信号的保护间隔的检测方法，其特征在于，该第一时域符码及该第二时域符码为通过一傅立叶转换将转换为该第一频域符码及该第二频域符码。

9.根据权利要求7所述的正交分频多工信号的保护间隔的检测方法，其特征在于，该第一时域符码及该第二时域符码为时序上相邻的时域符码。

10.根据权利要求7所述的正交分频多工信号的保护间隔的检测方法，其特征在于，判断该第一频域符码及该第二频域符码的该些相位差的步骤包括：

依序提供多个保护间隔设定分别对应的多个符码转动参数；以及

依据该第一频域符码、及该第二频域符码及该些符码转动参数依序提供该些保护间隔设定分别对应的多个相位差参考值。

11.根据权利要求10所述的正交分频多工信号的保护间隔的检测方法，其特征在于，在该些相位差中选择相位差最低所对应的候选保护间隔作为该正交分频多工信号的该保护间隔的步骤包括：

依据该些相位差参考值计算该些保护间隔设定分别对应的一相位差判断参考值；以及

依据该些保护间隔设定对应的该些相位差判断参考值判断该些保护间隔设定的其中之一为该正交分频多工信号的该保护间隔。

12.根据权利要求11所述的正交分频多工信号的保护间隔的检测方法，其特征在于，各该些符码转动参数为：

其中NGIP为该预定保护间隔，NGIx为对应的保护间隔设定，k为副载波指数，N为傅立叶尺寸。

13.根据权利要求10所述的正交分频多工信号的保护间隔的检测方法，其特征在于，依据该第一频域符码、及该第二频域符码及该些符码转动参数依序提供该些保护间隔设定分别对应的多个相位差参考值的步骤包括：

提供对应该第二频域符码的一共轭频域符码；以及

将该第一频域符码及该共轭频域符码依序与该些符码转动参数相乘以依序提供该些相位差参考值。

14.根据权利要求10所述的正交分频多工信号的保护间隔的检测方法，其特征在于，依据该第一频域符码、及该第二频域符码及该些符码转动参数依序提供该些保护间隔设定分别对应的多个相位差参考值的步骤包括：

提供对应该第二频域符码的多个载波角度；以及

将该第一频域符码的多个载波分量及该些载波角度依序与该些符码转动参数进行运算以依序提供该些相位差参考值。