CN1451237A - 确定ofdm型信号参数的方法及其接收机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定接收机中OFDM型信号参数的方法及其接收机，所述接收机包括调谐器和解调器。该方法包括以下步骤：(a)用FFT模式参数的具体数值来编程解调器；(b)对于FFT模式参数的具体数值和保护间隔的具体数值，穷举信号其它参数的变化；(c)验证在变化的相位期间载波恢复回路未锁定，甚至是暂时的未锁定；(d)如果未锁定，以另一FFT模式重复前面的步骤；(e)存储与暂时锁定相对应的参数配置；和(f)在检测到载波恢复回路的永久锁定之前，改变每个设置的保护间隔值。

Description

确定OFDM型信号参数的方法及其接收机

技术领域

本发明的主题是一种用于确定接收机中OFDM型信号参数的方法，所述接收机包括调谐器和解调器。本发明具体应用于无线/地面广播数字电视系统的结构中。

背景技术

在地面数字电视接收机中，尤其是DVB-T接收机，对于给定的接收频率，输入级电路必须确定输入信号的一定数目的参数。在这些参数中，具体有：

频谱反转(或者非反转)，

COFDM符号中载波的数目，

符号之间保护间隔的持续时间，和

频率偏移(节目播放设备用“偏移量”来使数字信道与毗邻的模拟载波隔开)。

根据DVB-T标准，这些参数可能的数目分别是2，2，4和3。因此，接收机必须测试参数的最大组合数目48次，这对应于要平均进行24次试验才能成功。

发明内容

本发明的主题是一种确定接收机中OFDM型信号参数的方法，所述接收机包括调谐器和解调器，其特征在于包括以下步骤：

(a)用FFT模式参数的具体数值来编程解调器；

(b)对于FFT模式参数的具体数值和保护间隔的具体数值，穷举信号其它参数的变化；

(c)验证在变化阶段期间载波恢复回路未锁定，甚至是暂时的未锁定。

(d)在未锁定的情况下，以另一FFT模式重复前面的步骤。

已经发现通过观测解调器的状态就能够检测FFT模式(即，OFDM符号的载波数目)，无论是怎样的保护间隔。因此，要测试的配置的最大数目从48降低到30，这对应于平均要进行15次尝试才能找到正确的配置。

本发明的另一主题是实现该检测方法的接收机。

附图说明

通过具体实施例的描述将会使本发明的其它特点和优点变得清楚，所述实施例由附图示出，其中

图1a和1b示出了根据本发明接收机的调谐器以及解调器的方框图，

图2示出了根据本发明的实施例确定参数的方法的主要部分(‘Pgm1’)的流程图，

图3示出了图2的方法的一部分(‘Pgm2’)的流程图，该部分用于改变一定参数的数值和用于验证这些组合的至少一个潜在锁定，

图4示出了图3方法一部分(‘Pgm3’)的流程图，该部分用于验证输入级对于给定的参数组合的至少一个锁定，

图5示出了图4流程图中一部分(‘Pgm4’)的流程图，该部分用于验证解调器的锁定。

具体实施方式

图1a和1b接收机/解码器的调谐器1包括与信源2链接的输入端，用于输入射频(RF)信号。根据本例，接收机/解码器的工作环境符合DVB-T标准(ETSI出版的欧洲标准EN 300 744)，在这种情况下，信源是地面天线。RF信号的输入端与放大器3链接，放大器的输出端与双频转换电路4连接。该电路借助与第一振荡器(未示出)链接的第一混频器5将该信号变换到第一中频(信号IF1)，然后借助与第二振荡器(同样未示出)链接的第二混频器6将信号变换到第二中频(信号IF2)。在进行第二次变换之前用中间的表面波滤波器7对信号IF1进行滤波。频率转换电路还包括处于输入端和输出端的放大器，分别用8和9为参考。

源自解调器11的自动增益控制(AGC)信号按照一种已知的方式调节调谐器的输入增益，以获得与解调器的模数转换器12的转换时间一致的解调器输入信号幅度。

最后，调谐器1包括带有解码器的I2C总线的接口10。该总线与接收机/解码器的微处理器(未示出)相链接，并且能够依靠适当的软件来控制调谐器的操作。

解调器的转换器12与外部振荡器13链接。按照已知的形式，AGC电路14从转换器输出端的信号导出合适的增益控制信号。电路15数字化的信号(在这一级上仍是实部)被转换成复数形式，目的在于准备进行快速Fourier变换。内插滤波器16再次采样信号，目的是校正一定的时钟漂移。时间同步电路35控制内插滤波器并确定由FFT电路18所执行的快速Fourier变换的窗口的开始，该窗口对应于OFDM符号。在转换到频域之前，变换电路17进行频率校正。频率同步电路19控制该电路，所述的频率同步电路19在频域分析FFT电路18输出端的信号。

OFDM符号的特定载波具有预定的频率和预定的功率，并且用于校正信号(电路20)的公共相位误差(EPE)。量化器21对传输信道进行估计并执行相应的量化。然后电路22处理源自量化器的复数样本，以便按照已知的方式来为适当的Viterbi解码器(见下面)确定判定参数。然后按照Viterbi解码器(电路26)的格式量化样本(电路23)，消除隔行扫描(电路24)，并多路分解(电路25)。分析校正的数据(电路27)，目的是确定Reed Solomon块的开始，然后在进行适当的Reed Solomon解码(参考29)之前执行外部消除隔行扫描(参考28)。解扰结果数据(参考30)，出于信号能量分散的原因，在发射机级上执行相反的处理。最后，部件31能够获得串行格式或者并行格式的数据。此外，解调器具有I2C总线接口。

例如，解调器是来自LSI Logic公司的L64781电路。

此外，解码器接收机还具有TPS解码器32和I2C总线接口33，所述总线33用于链接调谐器、解调器和微处理器34。

TPS解码器恢复由接收的信号的载波携带的信息。在上述的DVB-T文件中定义了所述信息，并且包括：FFT模式(例如，2K或者8K)，使用的调制方式(QPSK，16-QAM或者64-QAM)，数据是普通形式编码还是使用附加参数(‘α’)的层次结构编码，保护间隔的持续时间(1/32，1/16，1/8，1/4)，以及Viterbi凿孔率(Viterbi puncturing rate)(1/2，2/3，3/4，5/6，7/8)。微处理器34可以恢复这些信息。但是，解调器不从信号中提取TPS数据，直到解调器已经具有一定数目与信号有关的参数。解调器执行信号锁定，以便恢复TPS数据所需要的最少参数是：

(a)保护间隔的持续时间，

(b)FFT模式，

(c)频谱反转或者非反转，

(d)发射机引入的任何频率偏移(“偏移量”)。

设TPS载波的位置和TPS数据采用的调制方式事先固定并已知，然后可以毫无问题地恢复这些数据。

因此微处理器必须确定参数(a)到(d)。此外，设信道的宽度事先已知。根据本发明，它固定为8MHz。

选择两个FFT模式之一，并因此编程解调器。当选择的FFT模式不是接收信号的模式时，就可以不锁定解调器的载波恢复回路(或者CTL--载波跟踪回路)。另一方面，已经发现，当选择了正确的FFT模式时，解调器将会针对确定的频谱反转和频率偏移参数的配置而锁定，无论保护间隔的数值是什么。正是这个特征使得能够减少要测试的总的配置数目。

用于初始化本方法的初始FFT模式选择可以是任意的，或者可以按照在对一种模式或者其它的模式中以前的锁定的统计分析来作出选择。

在对本方法的描述中具体采用了下面的变量：

称为“State_Latching”的变量用于指示参数的配置允许锁存还是输入级的配置允许锁存，如果保护间隔选择正确，所述变量还用于指示配置可能潜在地被锁存。该第一变量具有以下三个数值中之一：“Absence_Carrier”，“Potential_Configuation_Detected”，“Detection_Carrier”。

对于给定的FFT模式，称为“Potentials_Combination”的第二变量给出了能够潜在地与锁存所需的配置相对应的配置对(频谱反转，频率偏移)的数目，下面是对解调器载波恢复回路行为的描述。

主方法(‘Pgm1’)：

图2是用于确定工作参数的一般方法的流程图(‘Pgm1’)。首先进行初始化。初始化包括选择两种FFT模式之一，选择保护间隔，选择反转，选择偏移，以及其它参数的每个数值(调制，凿孔率等等)。因此微处理器编程解调器电路。

对于选择的FFT模式，如图3中详细过程所示，例行流程Pgm2检查配置对(频谱反转，频率偏移)的各种数值，以及针对每种配置确定是锁定还是至少一个潜在的锁定；

(a)如果锁定，表示初始选择的FFT模式和保护间隔是正确的，然后为变量“State_Latching”返回的数值是“Detection_Carrier”，然后，潜在的配置数目不再相关。

(b)如果未锁定，因为保护间隔不正确，潜在配置的数目将不等于零，并且变量“State_Latching”将是“Absence_Carrier”。

(c)如果未锁定，因为FFT模式不正确，则变量“State_Latching”的数值是“Absence_Carrier”，并且潜在的配置数目等于零。

按照上面的结果，图2的方法确定随后的进程。在(c)的情况下，由于初始选择的FFT模式不正确，则利用其它的FFT模式再次进行整个流程。在此之后，通常是(a)和(b)之一的情形。

如果是情形(a)，则未锁定，并且存储了正确的配置。然后流程终止。

如果是情形(b)，则改变保护间隔，并且对于保护间隔的每个数值，通过图4的例行流程Pgm3关于前面存储的潜在配置来测试锁存。

总之，首先测试配置，同时不考虑保护间隔，然后，如果必要，再次访问潜在的配置，同时改变该间隔。

用于改变频率偏移和反转参数的例行流程(‘Pgm2’)：

图3表示对所有的参数对的数值(反转，频率偏移)执行锁存测试的例行流程。对于每一对数值，确定是锁存还是潜在锁存。

该例行流程不修改FFT模式和保护间隔参数。

首先，执行检查，验证是否所有的配置对已经被测试，以及锁存状态是否确实是‘Absence_Carrier’。具体而言，如果在一次测试期间发生了锁存，则退出循环。

测试回路通过调用用来验证CTL回路的锁存的例行流程‘Pgm3’而开始，然后，如果检测到这种锁定，则锁定输入级的误差校正部分。‘Pgm3’为每个给定的配置返回变量“State_Latching”的数值。

按照Pgm3返回的锁存状态，如果State_Lathing指明该配置将潜在地引起锁定，则Pgm2保存参数配置。在这种情况下，将State_Latching复位到数值‘Absence_Carrier’，以便Pgm2的主循环继续搜索各种配置。

用于检测载波恢复回路CTL的锁定和解调电路的误差校正部分的例行流程(‘Pgm3’)：

首先，微处理器再次初始化所有恢复回路和陆地解调器的内部处理程序。然后初始化新的例行流程(‘Pgm4’)。该例行流程依靠解调电路的特定状态寄存器来确定CTL部分的锁存状态并返回State_Latching的相应状态。如果Pgm4在这个级别上检测到载波，则例行流程Pgm3通过激活TPS载波的自动解调模式来将试验向前推进。该模式能够使用因此恢复的数据来编程解调器。一旦该自动模式被初始化，微处理器扫描解调电路的寄存器状态，以便验证Reed-Solomon解码器29和解扰器30的同步是有效的。执行这种验证一定时间。从该验证中确定锁存状态(如果是双同步，它是‘Presence_Carrier’否则是‘Absence_Carrier’)。

如果已经同步，则例行流程Pgm3立即将该信息以状态‘Presence_Carrier’的形式返回到例行流程Pgm2。如果在误差校正部分的级别上没有同步，则最后返回的状态是“Potential_Congiguration”，这是由于Pgm2在锁定解调器的载波检测部分之后初始化Pgm3的缘故。而且，在这种情况下，停止TPS自动检测，因为配置并非是在搜索之后的最终配置，尽管该配置指明一定的参数具有正确的数值。

用于检测载波恢复回路CTL的锁定的例行流程(‘Pgm4’)：

图5给出了该例行流程的流程图。例行流程包括只要在最大的等待时间增量T2中未检测到载波就进行运行的循环。

以下面的方式进行检测：微处理器监视解调器电路的寄存器之一的状态，以便一方面确定在COFDM帧中解调器是否同步，另一方面确定在测试的开始有没有载波恢复回路(也称为载波跟踪回路)的锁定。对于本示例中使用的元件，涉及的寄存器是‘性能监视寄存器’(Performance Monitoring Register 1)，位于地址0x32，两个监视的比特是比特D2和D3。

仅当TPS帧中的解调器的同步和载波的恢复同时有效时，检测才是有效的。在相反的情况下，因为间隔持续增量T2计数完毕，所以涉及CTL比特测试次数连续是正值。最后，如果计数器大于或者等于限制值N，则建立潜在检测，例如，所述的限制值N等于6。

然后，如果上述标准未满足，则例行流程返回变量State_Latched的数值：即，‘Absence_Carrier’；如果这些标准得到满足，则返回‘Potential_Configuration’。

很明显，本发明也可以应用于除DVB-T范围之外的领域：例如在使用了超过两个FFT模式的系统的情况下。

Claims (6)

1.一种确定接收机中OFDM型信号参数的方法，所述接收机包括调谐器和解调器，其特征在于包括以下步骤：

(a)用FFT模式参数的具体数值来编程解调器；

(b)对于FFT模式参数的具体数值和保护间隔的具体数值，穷举信号其它参数的变化；

(c)验证在变化阶段期间载波恢复回路未锁定，甚至是暂时的未锁定；

(d)如果未锁定，以另一FFT模式重复前面的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤(c)发生变化的参数是反转和频率偏移。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

(e)存储与暂时锁定相对应的参数配置，和

(f)在检测到载波恢复回路的永久锁定之前，改变每个设置的保护间隔值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于还包括步骤，对于载波恢复回路永久锁定的配置，验证接收机输入级的至少一个误差校正模块的同步。

5.根据权利要求1到4之一所述的方法，其特征在于通过监视解调器的状态比特来执行载波恢复回路的锁定检测。

6.一种用来接收OFDM型信号的设备，所述的设备包括调谐器和与该调谐器相链接的解调器，其特征在于还包括：

针对信号的FFT模式参数的具体数值编程解调器的装置(33，34)；

针对FFT模式参数的具体数值和保护间隔的具体数值穷举信号的其它参数的变化的装置(34)；

在变化期间验证载波恢复回路未锁定，甚至是暂时未锁定的装置(34)，如果未锁定，使用另一FFT模式重复这个过程。

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