CN1199451C

CN1199451C - 使用时分方式发送正交频分复用信号的发送机及其方法

Info

Publication number: CN1199451C
Application number: CNB021479593A
Authority: CN
Inventors: 丁海主; 赵景翼; 朴赞燮
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: KR20030091399A; CN1463147A; KR100637068B1

Abstract

一种能增加给定频带内的发送效率的OFDM发送机，包括：多个FEC编码单元，编码与服务相关的数据；多个离散傅立叶逆变换单元，对从FEC编码单元输出的频域编码数据进行离散傅立叶逆变换，变换成时域OFDM符号；多个保护间隔插入单元，将保护间隔插入到从离散傅立叶逆变换单元输出的OFDM符号之间；多个同步插入单元，将伪噪声序列插入到从保护间隔插入单元输出的OFDM符号中；多路切换单元，根据服务类型和服务的发送速率，对从同步插入单元输出的OFDM符号进行切换；脉冲成形滤波器，对从多路切换单元输出的OFDM符号进行脉冲成形滤波；及射频上变换单元，用于根据服务类型和服务发送速率，对从脉冲成形滤波器输出的OFDM信号进行上变换。

Description

使用时分方式发送正交频分复用信号的发送机及其方法

技术领域

本发明涉及正交频分复用(OFDM)发送机及其方法，更具体地，涉及一种根据OFDM信号的服务类型使用时分方式发送OFDM信号的OFDM发送机以其方法。

背景技术

通常，高清晰度电视(HDTV)广播系统大致分为图像编码单元和图像调制单元。图像编码单元将从高清晰度图像源输入的大约1Gbps的数字数据压缩成15-18Mbps的数据。图像调制单元通过大约6-8MHz的受限频带通道将几十Mbps的数字数据发送到接收端。HDTV使用地面同步广播方法，其中地面同步广播方法使用为电视广播目的而分配的甚高频/超高频(VHF/UHF)。

在欧洲，已经采用了数字调制方法之一的正交频分复用(OFDM)方法作为数字地面广播方法，该数字地面广播方法具有能够提高每个带宽上的发送速度并且防止干扰的优点。

OFDM方法是一种将顺序输入的符号行转换成预定块单元中的并行数据，并将该并行符号数据多路复用到不同的子载波频率的多路复用方法。这种OFDM方法使用多载波，并与使用单载波的现有方法显著不同。多载波在各载波之间具有正交性。“正交性”是指两个载波的乘积为零(0)的属性，并且正交性是使用多载波的必要条件。OFDM技术可以通过快速傅立叶变换(FFT)和快速傅立叶逆变换(IFFT)获得，通过载波之间的正交性和FFT的定义，可容易地获得快速傅立叶变换(FFT)和快速傅立叶逆变换(IFFT)。

使用OFDM方法的优点如下：

由于电视地面发送方法具有下述通道特性，即发送质量严重依赖于在信号发送过程中产生的反射波和依赖于在该相同通道和其相邻通道中的干扰，所以发送系统设计的要求是非常复杂的。但是OFDM对于多径环境来说是能力很强的。换言之，由于OFDM方法使用多个载波，符号发送时间可以变长。因此，系统对干扰信号变得相对不敏感，由此，即使在出现相对长时间的回声(echo)信号的情况下，所造成的质量恶化也是较小的。OFDM对存在的信号能力很强，并由此对来自相同通道的干扰的影响较小。由于这些特性，可以建立单频网(SFN)。这里，‘SFN’是指使用单一频率广播的单一广播覆盖全国的情况。由于OFDM方法在这种环境中是能力强的，所以即使在通道中出现干扰时，其也是在可接受的范围内。正如所述的，通过使用单频网，能够有效地利用受限的频率资源。

通常，时域同步(TDS)的OFDM发送机将相对于为预定频带提供的一个给定服务的频率轴所产生的OFDM信号变换成沿时间轴的OFDM信号。在沿时间轴形成OFDM信号之前，OFDM发送机将保护间隔(GI)插入在信号之间以抑制干扰，并且还将同步信息插入在GI之前，然后将该OFDM信号发送。

图1A和1B是用于根据服务类型发送OFDM信号的传统方法的示意图。

参照图1A和1B，OFDM信号的服务1和2是彼此互不相关的信息。传统的OFDM发送机为一个发送频带分配单一的服务。因此，OFDM发送机以帧为单位相对于时间轴(t)连续地发送服务1(附图标记10)，即以服务1-1、服务1-2、…、服务1-(N-1)和服务1-N的顺序发送。同样OFDM发送机还以帧为单位相对于时间轴(t)连续地发送服务2(附图标记20)，即以服务2-1、服务2-2、…、服务2-(N-1)和服务2-N的顺序发送。

但是，传统的OFDM发送方法仅能使用所分配的频率速率发送单一服务，因此不能发送诸如音频、视频和A/V信息的各种服务。而且，传统的OFDM发送机通过单一发送方法提供服务，而不考虑诸如接收地点是移动和静止之类的各种不同的环境。

因此，例如当通过传统方法发送服务位置的OFDM信号给处于如静止接收或移动接收的特定接收环境的服务用户时，在接收端出现不期望的接收信号的机会很高。

因此，通过传统方法发送的OFDM信号服务的服务用户是不方便的，因为他们不能使用他们所需的各种类型的服务。

而且，由于传统的OFDM发送机通过给定频带连续地发送数据而不考虑将被发送的数据的重要性，因此常出现重要数据没有稳定地接收的情况。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种OFDM发送机，其能够使用给定的频带以时分方式发送各种类型服务(service)。

本发明的另一个目的是提供一种OFDM发送机，其根据接收环境，能够发送服务，该服务可在接收端有选择地接收。

本发明的再一个目的是提供一种OFDM发送机，其能够在考虑了被发送数据的重要性的同时，稳定地发送数据。

为了实现上述目的，根据本发明的正交频分复用(OFDM)发送机包括：

多个FEC(前向纠错)编码单元，用于编码与各种服务相关的数据，以校正发送过程中出现在接收机中的错误；

与所述FEC编码单元数量一样多的离散傅立叶逆变换(IDFT)单元，用于分别对从所述的FEC编码单元输出的频域中的编码数据进行离散傅立叶逆变换，变换成时域中的OFDM符号；

与所述FEC编码单元数量一样多的保护间隔(GI)插入单元，用于将保护间隔(GI)分别插入到从所述离散傅立叶逆变换单元输出的OFDM符号之间，以抑制干扰；

与所述FEC编码单元数量一样多的同步插入单元，用于将PN(伪噪声)序列插入到从保护间隔(GI)插入单元输出的其中已插入GI的OFDM符号中，以指示各服务的类型；以及

多路切换单元，用于根据服务类型和服务的发送速率，对从同步插入单元输出的OFDM符号连续地进行多路切换；

脉冲成形滤波器，用于在连续切换之后，对从多路切换单元输出的OFDM符号进行脉冲成形滤波；以及

射频(RF)上变换(up-converting)单元，用于根据服务类型和服务发送速率，对从脉冲成形滤波器输出的OFDM信号进行上变换。

PN序列包括服务模式信息。服务类型是数字数据信息、数字音频信息、数字图像信息、数字运动图像信息和数字广播信息、数字音频和视频信息中的至少一种。数字图像信息、数字运动图像信息和数字广播信息包括图像的分辨率和显示尺寸中的至少一个。

为实现上述目的，在根据本发明的正交频分复用(OFDM)发送机中使用的正交频分复用(OFDM)方法包括步骤：

编码与各种服务有关的数据，以校正发送过程中出现在接收机中的错误；

分别对在所述编码步骤中编码的与各种服务有关的数据进行离散傅立叶逆变换，以形成OFDM符号；

将保护间隔(GI)插入到所述OFDM符号之间，以抑制干扰；

将PN序列插入到其中已插入GI的OFDM符号中，以指示各服务的类型；以及

根据服务类型和服务的发送速率，对其中插入了PN序列的OFDM符号连续地进行多路切换；

对在连续切换之后的OFDM符号进行脉冲成形滤波；以及

根据服务类型和服务发送速率，对脉冲成形滤波之后的OFDM信号进行上变换。

根据本发明，同步插入单元将表示多个服务的服务类型信息的OFDM符号的PN序列插入在将被发送的OFDM符号中，并接着多路切换单元以每一个服务类型所需的发送速率多路切换和输出OFDM符号。结果，通过给定频带，能够提供各种服务。而且由于使用给定频带提供多个服务，所以频带的使用率增加了。进一步，使用根据接收端的条件是可变的调制方法，以根据每一个服务类型是可变的可变发送频率执行服务发送。而且，在差的通道环境中，使用更稳定的调制方法发送服务信息，使得即使信噪比低的情况下，仍能对所接收的服务信息执行解调。

附图说明

通过参考附图对本发明的优选实施例进行的描述，本发明的上述目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1A和1B是表示根据服务类型的发送OFDM信号的传统方法的示意图；

图2是根据本发明的优选实施例的OFDM发送机的方框图；

图3是使用时分方法的OFDM信号的帧结构图；

图4是图2的多路切换单元的更详细的示意图；以及

图5是在根据本发明优选实施例的OFDM发送机中使用的OFDM发送方法。

具体实施方式

下文，将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。

图2是表示根据本发明优选实施例的OFDM发送机的方框图。

OFDM发送机包括多个向前纠错(FEC)编码单元100-1，100-2，100-3、多个离散傅立叶逆变换(IDFT)单元200-1，200-2，200-3、多个保护间隔(GI)插入单元300-1，300-2，300-3、多个同步信息插入单元400-1，400-2，400-3、多路切换单元500、脉冲成形滤波器600以及射频(RF)上变换单元700。

FEC编码单元100-1，100-2，100-3分别编码与各种服务相关的数据，以由此校正发送过程中出现在接收机中的错误。

IDFT单元200-1，200-2，200-3分别对从所述的FEC编码单元100-1，100-2，100-3输出的频域中的编码数据进行离散傅立叶逆变换，变换成时域中的OFDM符号。

保护间隔(GI)插入单元300-1，300-2，300-3将保护间隔(GI)分别插入到在IDFT单元200-1，200-2，200-3经离散傅立叶逆变换的OFDM符号中，以抑制相邻的OFDM符号之间的干扰。

同步插入单元400-1，400-2，400-3将PN序列插入到其中已插入GI的OFDM符号中，以指示各服务的类型。

多路切换单元500根据服务类型和服务的发送速率，对从同步插入单元400-1，400-2，400-3输出的OFDM符号可变地、连续地进行多路切换。

脉冲成形滤波器600对从多路切换单元500连续地切换的OFDM符号进行脉冲成形滤波。射频(RF)上变换单元700对经脉冲成形滤波器600成形滤波之后的OFDM符号进行上变换，使之成为射频信号。

在同步插入单元400中插入的同步信息称为伪噪声(PN)序列。关于OFDM符号的多个服务信息包括在PN序列中，接着同步插入单元400将PN序列插入在其中已插入了GI的OFDM符号中。服务包括数字数据信息、数字音频信息、数字图像信息、数字运动画面信息、数字广播信息和数字音频和视频信息。这样的数字图像信息、数字运动画面信息、数字广播信息和数字音频和视频信息包括与图像的分辨率和显示尺寸有关的信息。

同步插入单元400将包括与各个服务有关的信息的PN序列插入在多个服务的OFDM符号中，并且多路切换单元500多路切换该OFDM符号，然后在一个频带中以该服务类型期望的发送数据发送该OFDM符号。因此，通过给定的频带能够提供各种服务。

图3是使用时分方法的OFDM信号的帧结构。

特定服务N的OFDM符号包括服务信息，即PN序列、保护间隔(GI)和OFDM数据。在此，它是在接收端再现的OFDM数据。GI是多个OFDM数据之间预定的间隔，用于抑制干扰。在该实施例中，关于OFDM数据的服务类型的信息被插入在同步信息中，然后该同步信息插入在其中已插入了GI的OFDM数据中。因此，接收端能够根据包括在同步信息中的服务类型信息区分所接收的OFDM数据的服务类型。接收端还能够仅再现被确定适合于接收条件的OFDM数据。

图4更详细地示出了图2的多路切换单元500。同步插入单元400将PN序列插入在对应的服务1～N中，并输出到多路切换单元500。多路切换单元500根据各个服务类型信息所需要的发送速率多路切换其中已插入了PN序列的服务1～N。在服务1是适合于静止接收环境中的接收端的信息，以及服务2是适合于移动接收环境中的接收端的信息的情况下，多路切换单元500根据时间轴执行多路切换，其中服务2的发送比服务1的发送更频繁。而且，在服务1是音频信息以及服务2是运动画面信息的情况中，多路切换单元500根据时间轴执行多路切换，其中服务2的发送比服务1的发送更频繁。

根据本发明，同步插入单元400将多个服务的OFDM符号的服务类型信息插入到将被发送的OFDM符号中，然后多路切换单元500执行多路切换并以每一个服务类型的发送速率输出该OFDM符号。结果，通过给定频带，能够提供多种服务。

而且，由于使用给定频带提供多种服务，频带的利用率增加了。

而且，通过根据接收端的条件可变的调制方法以及在根据每一个服务类型的发送速率可变的灵活的发送频率上来执行服务发送。并且，在较差的信道环境中，更稳定的调制方法用于发送服务信息，使得即使在信噪比低的情况下，仍能够容易地对所接收的服务信号的进行解调。

图5是根据本发明优选实施例的OFDM发送机中使用的OFDM发送方法的示意图。

参照图5，在步骤S10，FEC编码单元100-1，100-2，100-3分别编码关于各个服务的数据，以校正在发送过程中出现在接收机中的错误。

在步骤S20，IDFT单元200-1，200-2，200-3对编码步骤所得的编码数据分别执行离散傅立叶逆变换以分别形成OFDM符号。

在步骤S30，GI插入单元300-1，300-2，300-3将保护间隔(GI)插入在OFDM符号中以抑制OFDM符号的干扰。

在步骤S40，同步插入单元400-1，400-2，400-3将PN序列插入到其中已插入GI的OFDM符号中，以指示各服务的类型。

在步骤S50，多路切换单元500根据服务类型和服务的发送速率，对从同步插入单元400-1，400-2，400-3输出的OFDM符号可变地、连续地对步骤S40所得的OFDM符号进行多路切换。

在步骤S60，脉冲成形滤波器600对在步骤S50中连续切换的OFDM符号进行脉冲成形滤波。

在步骤S70，RF上变换单元700对经步骤S60之后的OFDM符号进行上变换，使之成为射频信号。

尽管已经详细地描述了本发明的优选实施例，本领域技术人员将理解本发明应不限于所述的优选实施例。在由所附的权利要求限定的本发明的实质和范围内，能够产生各种改变和修改。

Claims

1.一种正交频分复用发送机，包括：

多个前向纠错编码单元，用于编码与各种服务相关的数据，以校正发送过程中出现在接收机中的错误；

与所述前向纠错编码单元数量一样多的离散傅立叶逆变换单元，用于分别对从所述的前向纠错编码单元输出的频域中的编码数据进行离散傅立叶逆变换，变换成时域中的正交频分复用符号；

与所述前向纠错编码单元数量一样多的保护间隔插入单元，用于将保护间隔分别插入到从所述离散傅立叶逆变换单元输出的正交频分复用符号之间，以抑制干扰；

与所述前向纠错编码单元数量一样多的同步插入单元，用于将伪噪声序列插入到从保护间隔插入单元输出的其中已插入保护间隔的正交频分复用符号中，以指示各服务的类型；以及

多路切换单元，用于根据服务类型和服务的发送速率，对从同步插入单元输出的正交频分复用符号连续地进行多路切换；

脉冲成形滤波器，用于在连续切换之后，对从多路切换单元输出的正交频分复用符号进行脉冲成形滤波；以及

射频上变换单元，用于根据服务类型和服务发送速率，对从脉冲成形滤波器输出的正交频分复用信号进行上变换。

2.如权利要求1所述的正交频分复用发送机，其中伪噪声序列包括服务模式的信息。

3.如权利要2所述的正交频分复用发送机，其中服务类型是数字数据信息、数字音频信息、数字图像信息、数字运动图像信息、数字广播信息、以及数字音频和视频信息中的一种。

4.如权利要求3所述的正交频分复用发送机，其中数字图像信息、数字运动图像信息和数字广播信息包括图像的分辨率和显示尺寸中的至少一个。

5.一种在正交频分多路复用发送机中使用的正交频分复用方法，包括步骤：

分别对在所述编码步骤中编码的与各种服务有关的数据进行离散傅立叶逆变换，以形成正交频分复用符号；

将保护间隔插入到所述正交频分复用符号之间，以抑制干扰；

将伪噪声序列插入到其中已插入保护间隔的正交频分复用符号中，以指示各服务的类型；以及

根据服务类型和服务的发送速率，对其中插入了伪噪声序列的正交频分复用符号连续地进行多路切换；

对连续切换之后的正交频分复用符号进行脉冲成形滤波；以及

根据服务类型和服务发送速率，对脉冲成形滤波之后的正交频分复用信号进行上变换。

6.如权利要求5所述的正交频分复用方法，其中伪噪声序列包括服务模式的信息。

7.如权利要求5的正交频分复用方法，其中服务类型是数字数据信息、数字音频信息、数字图像信息、数字运动图像信息、数字广播信息、以及数字音频和视频信息中的一种。

8.如权利要求7所述的正交频分复用方法，其中数字图像信息、数字运动图像信息和数字广播信息包括图像的分辨率和显示尺寸中的至少一个。