CN1232116C - 按业务模式调节伪噪声序列电平值的正交频分复用发射机 - Google Patents

Abstract

一种OFDM发射机，按照提供的业务模式改变伪噪声序列的电平值并以设定的电平值在OFDM信号中插入PN序列，包括：FEC编码单元，编码要发送的各个业务的数据；IDFT单元，将编码的数据变换为OFDM信号；保护间隔(GI)插入单元，在OFDM信号中插入GI，以抑制OFDM码元间干扰；PN电平设定单元，按OFDM信号业务模式可变地设置PN序列电平值；附加信息插入单元，在OFDM信号中插入具有设定的电平值的PN序列；脉冲整形滤波器，对插入了PN序列的OFDM信号进行脉冲整形滤波；RF上变换单元，在将滤波后OFDM信号转换为射频，以通过信道发送OFDM信号。

Description

按业务模式调节伪噪声序列电平 值的正交频分复用发射机

技术领域

本发明涉及一种正交频分复用(OFDM)发射机，更具体而言涉及一种时域同步(TDS)OFDM发射机，其中所述OFDM发射机在按照OFDM信号的业务模式来改变伪噪声(PN)序列的同时进行数据传输，所述伪噪声序列是OFDM信号的同步信息。

背景技术

一般而言，高清晰度电视(HDTV)的广播系统可以被大致划分为一个图像编码单元和一个调制单元。图像编码单元将从高清晰度的图像源输入的大约1Gbps的数字数据压缩为15～18Mbps的数据。调制单元通过大约6～8MHz的一个限带信道向接收端发送几十Mbps的数字数据。HDTV使用地面同时广播方法，这个方法使用被分配用于电视广播目的的甚高频/超高频(VHF/UHF)。

在欧洲，作为数字调制方法之一的正交频分复用(OFDM)方法已经被采纳用作可以获得诸如提高每带宽的传输速度和防止干扰的优点的下一代电视地面广播方法。

OFDM方法是这样的多路复用方法之一，即它将串行输入的码元流转换为预定块的并行数据，并将并行的码元数据复用为不同的子载波频率。这样的OFDM方法使用多载波，与使用单一载波的现有的方法实质上不同。所述多载波之间具有正交性。这个“正交性”指两个载波的相乘将产生0，这是使用多载波的一个必要条件。OFDM方法通过快速傅里叶变换(FFT)和逆快速傅里叶变换(IFFT)来实现，它们通过在载波之间的正交性和FFT的定义而容易地被获得。

使用OFDM方法的优点如下：

由于根据电视地面传输方法具有一种信道特性，根据此特性，传输质量严重依赖于在信号传输期间的反射波，并依赖于在同一信道或在相邻信道中的干扰，因此对于传输系统的设计的要求是非常复杂的。但是，OFDM在多径环境中很健壮。换句话说，由于OFDM方法使用各种载波，因此可以延长码元传输时间。于是，系统变得对于干扰信号较为抗扰，因此即使对于长时间发生的回波信号也具有小的质量恶化。OFDM方法也对现有的信号类型很健壮，因此同一信道中的干扰的影响较小。由于这样的特点，可以建立一个单一频率网络(SFN)。如上所述，通过使用单一频率网络，可以有效地利用有限数量的频率资源。

同时，OFDM信号包括多载波，每个具有较小带宽。由于整个的频谱的形状被限定为方形，因此实质上频率效率好于单一载波。由于OFDM方法可以对于每个载波变化地使用调制方式，因此使能了分层传输。

一般，时域同步OFDM发射机将对于预定频带提供一个给定业务的相对于频率轴的OFDM信号转换为相对于时间轴的信号。OFDM发射机在沿着时间轴形成的OFDM信号之前插入一个保护间隔GI以便抑制信号间干扰，并在插入保护间隔GI的OFDM信号之前插入同步信息，然后发送OFDM信号。

图1是示出一个传统的时域同步OFDM发射机的方框图。OFDM发射机具有一个逆离散傅立叶变换(IDFT)单元10、一个保护间隔(GI)插入单元20、一个伪噪声(PN)序列插入单元30和一个脉冲整形滤波器40。

IDFT单元10逆离散傅立叶变换OFDM信号。GI插入单元20插入保护间隔(GI)以便抑制在IDFT单元10被逆离散傅立叶变换的OFDM信号的相邻码元之间的干扰。PN插入单元30在插入GI的OFDM码元中插入PN序列。PN序列包括用于估计在OFDM接收机接收的OFDM信号的同步和信道的同步信息。PN插入单元30产生与插入PN序列的OFDM信号相对应的脉冲波。

脉冲整形滤波器40对OFDM信号的脉冲波进行滤波，以便脉冲波可以对应于OFDM信号的所分配的占用带宽而形成。在脉冲整形滤波之后，OFDM信号被放大到高频，然后通过一个天线50被输出。

同时，时域同步OFDM发射机可以利用OFDM信号的相同的帧结构而提供各种业务。

传统的OFDM发射机利用被插入到插入GI的OFDM信号的PN序列的预定电平值来发送OFDM信号。在此，预定的电平值是与业务模式无关的固定值。传统上，PN序列以相对于插入GI的OFDM信号的电功率的6dB的电功率比率被插入OFDM信号中。然后，在脉冲整形滤波和射频上变换之后，OFDM信号被向外输出。

在传统的OFDM发射机中，由于PN序列和插入GI的OFDM信号的电功率的比率被设定在固定的电平值，因此OFDM码元必须被解调来用于确定由OFDM发射机提供的业务的类型。

在OFDM信号被传统的OFDM发射机发送的同时，每次在OFDM接收机接收到码元的时候，OFDM接收机必须解调OFDM码元，以便确定所接收的OFDM码元是否为所期望的。

利用传统的OFDM发射机，插入GI的OFDM信号被插入固定电平值的PN序列。由于PN序列的电平值是固定的而与所提供的业务的类型无关，因此即使对于容许利用较小的电平值的一些业务也可以使用相同的电平值。结果，存在功耗提高的问题。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种OFDM发射机及其OFDM发射方法，所述OFDM发射机通过可变地设置伪噪声(PN)序列和插入保护间隔(GI)的OFDM信号的电功率的比率而使得OFDM接收机能够容易地确定所提供的业务的类型。

本发明的另一个目的是提供一种能够解决不必要的功耗问题的OFDM发射机以及一种使用这样的OFDM发射机的方法，其中所述不必要的功耗问题的引起是由于与业务模式类型无关地在插入GI的OFDM信号中插入恒定电平值的PN序列。

上述目的的实现是通过一种时域同步(TDS)正交频分复用(OFDM)发射机，所述时域同步(TDS)正交频分复用(OFDM)发射机用于发送一个OFDM信号，其中所述OFDM信号中被按照本发明插入作为同步信息的伪噪声(PN)序列，所述时域同步(TDS)正交频分复用(OFDM)发射机包括：一FEC编码单元，用于编码要发送的各个业务的数据；一保护间隔(GI)插入单元，用于在所述OFDM信号中插入一保护间隔(GI)，以便抑制在OFDM码元之间的干扰；一PN电平设定单元，用于按照所述OFDM信号的业务模式而可变地设置PN序列的一个电平值；一附加信息插入单元，用于在所述OFDM信号中插入具有按照插入GI的OFDM信号的业务模式设定的电平值的PN序列；一脉冲整形滤波器，用于对其中以所述设定的电平值插入PN序列的所述OFDM信号进行脉冲整形滤波；一RF上变换单元，用于在脉冲整形滤波后将所述OFDM信号转换为射频，以通过一个信道发送所述OFDM信号。

由所述PN电平设定单元设定的PN序列的电平值是在所述业务模式中插入GI的OFDM信号的电功率与PN序列的电功率的比值。

所述业务模式包括至少数字电视广播模式、移动通信模式和移动消息业务之一。当所述业务模式被确定为数字电视广播模式的时候，所述PN电平设定单元将PN序列的电平值设置在从0dB到2dB。当所述业务模式被确定为移动通信模式的时候，所述PN电平设定单元将PN序列的电平值设置在从2dB到4dB。当所述业务模式被确定为移动消息业务模式的时候，所述PN电平设定单元将PN序列的电平值设置在从4dB到6dB。

按照本发明，一种使用时域同步(TDS)OFDM发射机的正交频分复用(OFDM)发送方法，用于发送其中插入作为同步信息的伪噪声(PN)序列的OFDM信号，所述方法包括步骤：编码要发送的业务的信息；将所述编码的数据逆离散傅立叶变换为OFDM信号；在所述OFDM信号中插入一个保护间隔(GI)，以抑制在OFDM码元之间的干扰；可变地按照所述OFDM信号的一个业务模式设置所述PN序列的电平值；以按照所述业务模式设置的电平值在插入GI的OFDM信号中插入所述PN序列；脉中整形滤波其中插入所述设定的电平值的PN序列的所述OFDM信号；以及在脉冲整形滤波之后将所述OFDM信号RF上变换为射频。

按照本发明，PN序列的电平值是按照被提供的OFDM信号的业务模式而可变地被设定的，并且PN序列被以这样的设定电平值插入到插入GI的OFDM信号中。因此，可以在解调所接收的OFDM信号之前，根据插入到OFDM信号中的被设定的电平值的PN序列而在OFDM接收机确定OFDM信号的业务模式SM。

因此，不需要还原OFDM信号，OFDM接收机可以被提供所需要的业务，因为它能够轻易地识别业务。而且，通过可变地按照所提供的业务模式而设置伪噪声信息的电平值，节省了用于插入伪噪声序列信息的功率，结果降低了功耗。

附图说明

通过参照附图而说明本发明的优选实施例，本发明的上述目的和特点将更清楚，其中：

图1是示出一种传统的时域同步(TDS)正交频分复用(OFDM)发射机的方框图；

图2是示出按照本发明的一个优选实施例的一种OFDM发射机的方框图；

图3是示出从图2的附加信息插入单元输出的OFDM信号的帧结构的示图；

图4是用于说明按照本发明的使用OFDM发射机发送OFDM信号的方法的流程图；和

图5是用于详细说明按照本发明的图4的设置步骤的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图更详细地说明本发明的优选实施例。

图2是示出按照本发明的优选实施例的OFDM发射机的方框图。

所述OFDM发射机包括一个前向纠错(FEC)编码单元100、一个逆离散傅立叶变换(IDFT)单元200、一个保护间隔(GI)插入单元300、一个PN电平设定单元400、一个附加信息插入单元500、一个脉冲整形滤波器600和一个射频(RF)上变换单元700。

FEC编码单元100对要发送的OFDM信号的各个业务的信息进行编码，以便纠正在数据发送期间发生的误差。

IDFT单元200逆离散傅立叶变换OFDM信号。

GI插入单元300将一个保护间隔(GI)插入到在IDFT单元200被逆傅立叶变换的OFDM信号中，以便抑制在OFDM信号的相邻OFDM码元之间的干扰。

PN电平设定单元400可变地按照所提供的业务的模式而设置包含GI和用于同步的PN序列的OFDM信号的电平值PN’。PN序列包括用于估计在OFDM接收机接收的OFDM信号的同步和信道状态的同步信息。

在这个实施例中，PN序列不是被提供一个固定电平值，而是被提供了一个可变的电平值PN’，它按照所提供的业务模式而可变。因此，OFDM接收机可以根据已经对于PN序列可变地设置的电平值PN’而确定所接收的OFDM信号的业务的模式。

附加信息插入单元500在由GI插入单元300插入GI的OFDM信号中插入电平值为PN’的PN序列，PN’由PN电平设定单元400按照OFDM信号的业务模式而设定。

当OFDM信号在附加信息插入单元500被插入GI并随后被插入在PN电平设定单元400设定的电平值PN’的PN序列之后，脉冲整形滤波器600执行OFDM信号的脉冲整形滤波。

在脉冲整形滤波器600脉冲整形之后，RF上变换单元700高频变换OFDM信号。然后在放大之后，OFDM信号通过天线800被输出。

按照被提供的OFDM信号的业务模式SM，PN序列的电平值PN’被改变和设定，然后如此可变地设定的电平值PN’的PN序列被插入到插入GI的OFDM信号中。因此，在解调在OFDM接收机接收的OFDM信号之前，可以根据插入OFDM信号的某个电平值PN’的PN序列而确定OFDM信号的业务模式SM。结果，不必解调在OFDM接收机接收的OFDM信号，就确定了OFDM信号的业务模式SM，并且准确地提供了所要求的业务。

按照本发明的优选实施例，按照业务模式SM可变地改变的PN序列的电平值PN’被表示为PN序列的电功率相对于插入GI的OFDM信号的电功率的比率。即，PN电平设定单元400按照业务模式SM调整PN序列的电功率的电平，并利用附加信息插入单元500将其提供。

同时，业务模式SM可以包括例如数字电视广播模式、移动通信模式和移动消息业务模式。在PN电平设定单元400提供数字电视广播模式、移动通信模式和移动消息业务模式作为OFDM信号的业务模式SM的情况下，PN序列的电平值PN’最好设置在数字电视广播模式的最低值，而移动通信模式和移动消息模式被分别提供增大的电平值PN’。按照本发明的优选实施例，当业务模式SM是数字电视广播模式的时候，PN电平设定单元400将PN序列的电平值PN’设定在从0dB到2dB的范围内。当业务模式SM是移动通信模式的时候，PN电平设定单元400将PN序列的电平值设定在从2dB到4dB的范围内。当业务模式SM是移动消息业务模式的时候，PN电平设定单元400将PN序列的电平值PN’设定在从4dB到6dB的范围内。

按照业务模式SM，可变地设定了PN序列的电平值，即PN序列的电功率相对于插入GI的OFDM信号的电功率的比率。然后，通过在插入GI的0FDM信号中插入这样设定的电平值的PN序列，可以根据某个电平值的PN序列在OFDM接收机轻易地确定所提供的业务模式SM。由于PN序列的电平值按照业务模式SM而可以改变，因此可以降低插入PN序列的不必要的功耗。

图3是示出从图2的附加信息插入单元输出的OFDM信号的帧结构的示图。OFDM信号的帧具有一个PN序列、一个保护间隔GI和一个OFDM码元。OFDM码元是需要在OFDM接收机还原的信息。GI是一个分配的区域。用于防止在被发送的OFDM码元之间的干扰。从PN电平设定单元400输出的PN序列PN’具有一个按照业务模式SM改变的可变的电平值。

图4是用于说明按照本发明的实施例使用OFDM发射机发送OFDM信号的方法的流程图。

首先，FEC编码单元100编码要发送的OFDM信号的业务的信息，以便纠正在发送期间发生的误差(步骤S110)。IDFT单元200将频率轴的OFDM信号逆离散傅立叶变换为时间轴的信号，以便纠正误差(步骤S120)。

在IDFT单元200的逆离散傅立叶变换之后，GI插入单元300插入GI以抑制在OFDM信号的相邻OFDM码元之间的干扰(步骤S130)。PN电平设定单元400可变地按照OFDM信号的业务模式SM而设置要插入到插入GI的OFDM信号中的PN序列的电平值(步骤S140)。

附加信息插入单元500在插入GI的OFDM信号中插入具有按照OFDM信号的业务模式SM而可变地设定的电平值的PN序列PN’(步骤S150)。

在PN序列PN’以某个电平值被插入到插入GI的OFDM信号中之后，脉冲整形滤波器600对OFDM信号进行滤波(步骤S160)。在脉冲整形滤波之后，RF上变换单元700将OFDM信号变换为射频(步骤S170)。

如上所述，由于PN序列不是以固定的电平值、而是以按照所提供的业务的模式可变的值被插入，因此，可以根据PN序列PN’的这样的可变值在OFDM接收机轻易地确定所接收的OFDM信号的业务模式SM。换句话说，不必还原OFDM信号，可以向OFDM接收机提供所期望的业务，因为它可以轻易地识别业务模式。

图5是详细示出图4的设置步骤S140的流程图。PN电平设置单元400接收所提供的业务模式SM，并分析所接收的业务模式SM(步骤S141)。因此，模式设定单元400确定是否业务模式SM是数字电视广播模式(步骤S142)。当确定业务模式SM是数字电视广播模式的时候，PN电平设定单元400将PN序列的电平值设定在2dB(步骤S143)。

同时，当在步骤S142确定业务模式不是数字电视广播模式的时候，PN电平设定单元400确定业务模式是否是移动通信模式(步骤S144)。当业务模式被确定为移动通信模式的时候，PN电平设定单元400将PN序列的电平值设定在4dB(步骤S145)。

当确定业务模式不是移动通信模式的时候(步骤S146)，PN电平设定单元400确定业务模式是否是移动消息业务模式(步骤S146)。当业务模式被确定为移动消息业务模式的时候，PN电平设定单元400将输出的PN序列的电平值设定在6dB(步骤S147)。

因此，通过按照所提供的业务模式SM而可变地设置PN序列的电平值，可以节省用于插入PN序列的功率，因此可以降低功耗。

根据本发明，PN序列的电平值是按照所提供的OFDM信号的业务模式而可变地被设定的，并且这样设定的电平值被插入到插入GI的OFDM信号中。因此，根据插入到OFDM信号中的具有某个电平值的PN序列PN’，可以在解调所接收的OFDM信号之前在OFDM接收机确定OFDM信号的业务模式SM。

虽然已经说明了本发明的优选实施例，本领域的技术人员可以理解，本发明不限于所述的优选实施例，在所附的权利要求中限定的本发明的精神和范围内可以作出各种改进和改变。

Claims (12)

1.一种时域同步正交频分复用发射机，所述时域同步正交频分复用发射机用于发送一个正交频分复用信号，其中所述正交频分复用信号中被插入作为同步信息的伪噪声序列，所述正交频分复用发射机包括：

一前向纠错编码单元，用于编码要发送的各个业务的数据；

一逆离散傅立叶变换单元，用于将所述编码的数据变换为正交频分复用信号；

一保护间隔插入单元，用于在所述正交频分复用信号中插入一保护间隔，以便抑制在正交频分复用码元之间的干扰；

一伪噪声电平设定单元，用于按照所述正交频分复用信号的业务模式而可变地设置伪噪声序列的一个电平值；

一附加信息插入单元，用于在所述正交频分复用信号中插入具有按照插入保护间隔的正交频分复用信号的业务模式设定的电平值的伪噪声序列；

一脉冲整形滤波器，用于对其中以所述设定的电平值插入伪噪声序列的所述正交频分复用信号进行脉冲整形滤波；

一射频上变换单元，用于在脉冲整形滤波后将所述正交频分复用信号转换为射频，以通过一个信道发送所述正交频分复用信号。

2.权利要求1的正交频分复用发射机，其中所述业务模式包括至少数字电视广播模式、移动通信模式和移动消息业务模式之一。

3.权利要求1的正交频分复用发射机，其中由所述伪噪声电平设定单元设定的伪噪声序列的电平值是在所述业务模式中插入保护间隔的正交频分复用信号的电功率与伪噪声序列的电功率的比值。

4.权利要求3的正交频分复用发射机，其中当所述业务模式被确定为数字电视广播模式的时候，所述伪噪声电平设定单元将伪噪声序列的电平值设置在从0dB到2dB。

5.权利要求4的正交频分复用发射机，其中当所述业务模式被确定为移动通信模式的时候，所述伪噪声电平设定单元将伪噪声序列的电平值设置在从2dB到4dB。

6.权利要求5的正交频分复用发射机，其中当所述业务模式被确定为移动消息业务模式的时候，所述伪噪声电平设定单元将伪噪声序列的电平值设置在从4dB到6dB。

7.一种使用时域同步正交频分复用发射机的正交频分复用发送方法，用于发送其中插入作为同步信息的伪噪声序列的正交频分复用信号，所述正交频分复用发射方法包括步骤：

编码要发送的业务的信息；

将所述编码的数据逆离散傅立叶变换为正交频分复用信号；

在所述正交频分复用信号中插入一个保护间隔，以抑制在正交频分复用码元之间的干扰；

可变地按照所述正交频分复用信号的一个业务模式设置所述伪噪声序列的电平值；

以按照所述业务模式设置的电平值在插入保护间隔的正交频分复用信号中插入所述伪噪声序列；

脉冲整形滤波其中插入所述设定的电平值的伪噪声序列的所述正交频分复用信号；以及

在脉冲整形滤波之后将所述正交频分复用信号射频上变换为射频。

8.权利要求7的正交频分复用发射方法，其中所述业务模式包括至少数字电视广播模式、移动通信模式和移动消息业务之一。

9.权利要求8的正交频分复用发射方法，其中在设定步骤设定的伪噪声序列的电平值是插入保护间隔的正交频分复用信号的电功率与伪噪声序列的电功率的比值。

10.权利要求9的正交频分复用发射方法，其中当所述业务模式被确定为数字电视广播模式的时候，所述设定步骤将伪噪声序列的电平值设置在从0dB到2dB。

11.权利要求10的正交频分复用发射方法，其中当所述业务模式被确定为移动通信模式的时候，所述设定步骤将伪噪声序列的电平值设置在从2dB到4dB。

12.权利要求11的正交频分复用发射方法，其中当所述业务模式被确定为移动消息业务模式的时候，所述设定步骤将伪噪声序列的电平值设置在从4dB到6dB。

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