CN1396749A - 有效估计码元定时偏移的正交频分复用接收系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于不受抖动影响地估计码元定时偏移的OFDM接收系统及其方法。该方法包括：从接收到OFDM信号中提取以规则的样本间隔插入码元中的散射导频，并且估计码元定时偏移；从所估计的码元定时偏移值中计算出整数部分，并且对该整数部分设置一阈值；根据所计算出的整数部分与该阈值之间的比较结果，选择作为码元定时偏移值的整数部分和小数部分的值；和根据被选择作为整数部分的值来校正快速付立叶变换(FFT)起点，并且根据被选择作为小数部分的值来校正采样点。因此，通过对码元定时偏移的整数部分设置一阈值以防止抖动的影响，即使在信道状态差并且信噪比(SNR)低的情况下也能够恢复码元定时。

Description

有效估计码元定时偏移的正交频分复用接收系统及其方法
                          技术领域
本发明涉及一种正交频分复用(OFDM)接收系统，尤其涉及一种用于不受抖动影响地估计码元定时偏移的OFDM接收系统及其方法。
                          背景技术
一般，OFDM发送系统采用快速付立叶变换(FFT)经子载波发送信息，并且在有用码元前部加上保护间隔，以便降低多径影响。由于OFDM接收系统采用FFT，因此求出准确的FFT起点是重要的。当FFT起点不准确时，FFT结果具有相位偏差，这将导致错误的FFT运算。OFDM接收系统求出所接收到的OFDM信号中保护间隔和有用码元间隔之间的边界，并且执行FFT窗口定时同步，以便仅对有用码元执行FFT。
图1是用于估计码元定时偏移的典型OFDM接收系统的总体方框图。图1的OFDM接收系统包括：模/数转换器(ADC)110，用于将OFDM信号转换成数字复数样本；FFT窗口控制器120，用于校正偏移值的整数部分；FFT运算单元130，用于执行FFT；码元定时偏移估计器140，用于从散射导频中检测出码元定时偏移；偏移分割器150，用于将所检测到的偏移值分割为整数部分和小数部分；和数字锁相环(DPLL)160，用于采用偏移值的小数部分控制ADC 110的频率和相位。
参照图1，FFT窗口控制器120接收码元定时偏移值的整数部分，并控制FFT起点。码元定时偏移估计器140采用散射导频的相位旋转来估计码元定时偏移。当所检测到的码元定时偏移值的整数部分不为零时，偏移分割器150仅输出该整数部分，而当该整数部分为零时，仅输出小数部分。
当在瑞利(Rayleigh)信道中信道状态差并且信噪比(SNR)低时，由码元定时偏移估计器140检测到的码元定时偏移的值包含很多抖动，因此，偏移值不能变为零并且保持整数部分。在这种情况下，由于FFT窗口控制器120由受到抖动影响的偏移值整数部分的控制，因此，在每个码元中出现信道失真。因此，均衡器(未示出)不能估计正确的信道状态，从而输出错误数据。
                          发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一目的是提供一种正交频分复用(OFDM)接收方法，其中对偏移值的整数部分设置一阈值，以便即使在信道状态差并且信噪比低时也可以恢复码元定时。
本发明的第二目的是提供一种正交频分复用(OFDM)接收系统，其中对偏移值的整数部分设置一阈值，以便即使在信道状态差并且信噪比低时也可以恢复码元定时。
为了实现本发明的第一目的，提供了一种在OFDM接收系统中估计码元定时偏移的方法。该方法包括：从接收到的OFDM信号中提取以规则的样本间隔插入码元中的散射导频，并且估计码元定时偏移；从所估计的码元定时偏移中计算出整数部分，并且对该整数部分设置一阈值；根据所计算出的整数部分与该阈值之间的比较结果，选择作为码元定时偏移值的整数部分和小数部分的值；和根据被选择作为整数部分的值来校正快速付立叶变换(FFT)起点，并且根据被选择作为小数部分的值来校正采样点。
为了实现本发明的第二目的，提供了一种OFDM接收系统，用于对由有用数据样本和保护间隔组成的码元执行FFT。该OFDM接收系统包括：模/数转换器，用于将OFDM信号转换成数字复数样本；FFT窗口控制器，用于从自该模/数转换器输出的每个数字复数样本中去除保护间隔，以输出对应于有用码元间隔的有用数据样本；FFT运算单元，用于对于从该FFT窗口控制器输出的有用数据样本执行FFT；码元定时偏移估计器，用于从由该FFT运算单元输出的样本中检测散射导频，并且采用该散射导频来估计码元定时偏移；和偏移处理器，用于将从由该码元定时偏移估计器估计出的码元定时偏移的值中计算出的整数部分与一阈值相比较，并且根据比较结果有选择地将整数部分和小数部分分别输出到该FFT窗口控制器和模/数转换器。
                            附图简述
通过参照附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述目的和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是用于估计码元定时偏移的典型正交频分复用(OFDM)接收系统的总体方框图；
图2是本发明OFDM接收系统的总体方框图；
图3是图2的偏移计算器的详细示图；和
图4是根据本发明在OFDM接收系统中用于估计码元定时偏移但不受抖动影响的方法的流程图。
                          具体实施方式
下面将参照附图来描述本发明的实施例。
图2是本发明正交频分复用(OFDM)接收系统的总体方框图。图2的OFDM接收系统包括模/数转换器(ADC)210、FFT窗口控制器220、FFT运算单元230、码元定时偏移估计器240、偏移处理器250、和数字锁相环(DPLL)260。偏移处理器250包括整数计算器252、先前整数存储单元254、减法器256、和偏移计算器258。
ADC 210将OFDM信号转换成其采样率为9.14MHz的数字复数样本。
FFT窗口控制器220接收从ADC 210输出的数字复数样本，采用保护间隔来识别两种类型的发送模式和四种类型的保护间隔模式，并且求出保护间隔和有用码元间隔之间的边界。另外，FFT窗口控制器220接收码元定时偏移的整数部分，并且调整FFT起点，以便仅将有用码元间隔输入到FFT运算单元230。
FFT运算单元230对与从FFT窗口控制器220输出的有用码元间隔相对应的样本执行FFT，以输出频域信号。该频域信号除一般数据外还包括散射导频信号，该散射导频信号包括进行OFDM发送所必需的信息。对于码元定时同步而言，已经以12个样本的间隔插入频域信号的每个码元中的散射导频信号是必需的。
码元定时偏移估计器240从自FFT运算单元230输出的样本估计出散射导频，并且采用该散射导频来估计码元定时偏移。
偏移处理器250将一阈值与由码元定时偏移估计器240检测到的码元定时偏移值的整数部分相比较，并且有选择地分别将整数和小数输出到FFT窗口控制器220和DPLL 260。
更具体地讲，在偏移处理器250中，整数计算器252舍入码元定时偏移的值，以计算整数。先前整数存储单元254存储先前整数。减法器256对由整数计算器252计算出的整数和存储在先前整数存储单元254中的先前整数进行减法运算。偏移计算器258将由减法器256计算出的值与预定的阈值相比较。偏移计算器258更新先前整数存储单元254的先前整数，并且当减法器256计算出的值超过该阈值时，仅从整数计算器252输出整数，而当减法器256计算出的值小于该阈值时，仅输出所检测到的码元定时偏移的小数。
DPLL 260采用从偏移处理器250输出的码元定时偏移的小数来改变ADC 110的采样时钟信号的频率和相位。
图3是图2的偏移计算器258的详细示图。参照图3，比较器370将由整数计算器252计算出的整数和存储在先前整数存储单元254中的先前整数之间的差值与阈值相比较。
舍入单元310对码元定时偏移值进行舍入运算，以计算整数。
截断器320截断码元定时偏移值的小数部分，以计算整数。
减法器330从码元定时偏移值中减去由截断器320计算出的整数，以计算小数。
第一和第二多路复用器340和350根据比较器370输出的比较结果有选择地输出整数和小数。换言之，当确定图2的减法器256的输出超过阈值时，第一多路复用器340输出由舍入单元310计算出的整数，第二多路复用器350以0作为小数部分输出。当确定图2的减法器256的输出小于阈值时，第一多路复用器340以0作为整数部分输出，第二多路复用器350输出由减法器330计算出的小数。
图4的流程图表示的是根据本发明在OFDM接收系统中不受抖动影响地估计码元定时偏移的方法。在步骤410，从所接收到的OFDM信号中提取出以预定样本间隔插入每个码元中的散射导频，以估计码元定时偏移。
在步骤420，计算码元定时偏移的绝对值。
在步骤430，对该绝对值进行舍入，以计算整数。
在步骤450，计算当前整数与先前整数之间的差值的绝对值。
在步骤470，将该差值的绝对值与一预定阈值相比较。
在步骤480，当该差值的绝对值超过阈值时，采用当前整数来更新先前整数，并且输出当前整数和零分别作为整数部分和小数部分。在步骤490，当该差值的绝对值小于阈值时，输出零和小数分别作为整数部分和小数部分。
如上所述，本发明对于码元定时偏移的整数部分设置一阈值，以防止抖动的影响，从而即使在信道状态差并且信噪比(SNR)低的情况下也能够恢复码元定时。
本发明不局限于上述实施例，本领域内的普通技术人员应理解的是，可在本发明范围内进行各种形式和细节上的改变。换言之，本发明能够应用于欧洲型数字TV、基于IEEE 802.11a的无线LAN、和其他采用OFDM的系统。

Claims (8)

1、一种正交频分复用(OFDM)接收系统中估计码元定时偏移的方法，该方法包括下列步骤：
从接收到的OFDM信号中提取以规则的样本间隔插入码元中的散射导频，并且估计码元定时偏移；
从所估计的码元定时偏移中计算出整数部分，并且对该整数部分设置一阈值；
根据所计算出的整数部分与该阈值之间的比较结果，选择作为码元定时偏移值的整数部分和小数部分的值；和
根据被选择作为整数部分的值来校正快速付立叶变换(FFT)起点，并且根据被选择作为小数部分的值来校正采样点。
2、如权利要求1所述的方法，其中，该选择步骤包括：
将所估计的码元定时偏移的当前整数和先前整数之间的差值与预定阈值相比较；和
当该差值超过该阈值时，选择当前整数作为整数部分，而选择零作为小数部分，当该差值小于该阈值时，选择零作为整数部分，而选择估计的码元定时偏移的小数作为小数部分。
3、如权利要求1所述的方法，其中，通过对估计的码元定时偏移的值和通过截断估计的码元定时偏移值的小数部分而获得的整数进行减法运算，来计算小数部分。
4、如权利要求1所述的方法，其中，通过对估计的码元定时偏移的值进行舍入运算，来计算整数部分。
5、一种正交频分复用(OFDM)接收系统，用于对由有用数据样本和保护间隔组成的码元执行快速付立叶变换(FFT)，该OFDM接收系统包括：
模/数转换器，用于将OFDM信号转换成数字复数样本；
FFT窗口控制器，用于从由该模/数转换器输出的每个数字复数样本中去除保护间隔，以输出对应于有用码元间隔的有用数据样本；
FFT运算装置，用于对于从该FFT窗口控制器输出的有用数据样本执行FFT；
码元定时偏移估计器，用于从由该FFT运算装置输出的样本中检测散射导频，并且采用该散射导频来估计码元定时偏移；和
偏移处理器，用于将从由该码元定时偏移估计器估计出的码元定时偏移值中计算出的整数部分与一阈值相比较，并且根据比较结果有选择地将整数部分和小数部分分别输出到该FFT窗口控制器和模/数转换器。
6、如权利要求5所述的OFDM接收系统，其中，该偏移处理器包括：
整数计算器，用于通过对码元定时偏移的值进行舍入运算，来计算整数；
先前整数存储单元，用于存储先前码元定时偏移的整数；和
偏移计算器，用于将由该整数计算器计算出的整数和存储在该先前整数存储单元的整数之间的差值与该阈值相比较，更新该先前整数存储单元中的整数，并且当该差值超过该阈值时，输出估计的码元定时偏移的值的整数作为整数部分，而输出零作为小数部分，当该差值不超过该阈值时，输出零作为整数部分，而输出估计的码元定时偏移的值的小数作为小数部分。
7、如权利要求6所述的OFDM接收系统，其中该偏移计算器包括：
比较器，用于将由该整数计算器计算出的整数和存储在该先前整数存储单元的整数之间的差值与该阈值相比较；
截断器，用于截断估计的码元定时偏移的小数，以产生整数；
减法器，用于从估计的码元定时偏移的值中减去由该截断器产生的整数，以计算小数；
舍入单元，用于对估计的码元定时偏移的值执行舍入运算，以提取整数；和
多路复用器，用于根据由该比较器执行的比较结果，有选择地输出来自该舍入单元的整数和来自该减法器的小数。
8、如权利要求5所述的OFDM接收系统，其中，整数部分用于控制FFT起点，而小数部分用于控制采样时钟信号的频率和相位。
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