CN1466293A - 改进接收性能的正交频分复用发射机和处理其信号的方法 - Google Patents
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Abstract
能够改进接收性能的OFDM发射机和处理OFDM信号的方法。该发射机包括：前向纠错单元，编码输入数据以纠正传输期间发生在接收机的错误；导频插入单元，向对应于N个编码数据中间的副载波插入导频数据；N－IDFT单元，将N个编码数据调制为N个抽样数据，这N个抽样数据被定义为OFDM码元；GI插入单元，向从N－IDFT单元输出的调制数据中每N个抽样数据插入GI；同步插入单元，向插入GI的OFDM码元插入同步信息；脉冲整形滤波单元，对OFDM码元滤波；和RF单元，将滤波OFDM信号处理为RF信号并发送它们。可更有效地获取同步信号，而不降低向接收机发送的数据量。
Description
技术领域
本发明涉及正交频分复用(OFDM)发射机，特别涉及能够改进接收性能的OFDM发射机。
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的图像源输入的大约1Gbps的数字数据压缩为15～18Mbps的数据。所述图像调制单元通过大约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的甚高频/超高频(VHF/UHF)。考虑到地面同时广播环境，用于HDTV的广播系统的调制方法被要求满足下列条件。
首先，用于HDTV广播系统的调制要求高的频谱效率，以通过大约6～8MHz的一个有限的频带频道向接收端发送几十Mbps的数字数据。其次，HDTV的广播系统的调制方法应当可以经受衰落，因为经常发生由于建筑物或某些结构的多径衰落。第三，HDTV的广播系统的调制方法应当可以经受在同一信道内的干扰，所述干扰由于模拟电视信号而总是发生。第四和最后，在HDTV的广播系统中的调制的信号应当能够最小化在模拟电视的接收机中的干扰。
作为一种能够提供诸如提高传输速度和防止干扰的优点的调制方法，正交频分复用(OFDM)方法已经在欧洲被接受用于HDTV的下一代地面广播方法。
OFDM系统将串行输入的码元序列转换为预定的块为单位的并行数据，并随后将并行的码元复用为不同的副载波频率。不象使用单一载波的现有的调制方法那样，OFDM系统使用多载波。所述多载波中具有正交性。通过“正交性”，两个副载波的相乘将产生0值，这是使用副载波的必要条件之一。OFDM系统通过快速傅里叶变换(FFT)和逆快速傅里叶变换(IFFT)来实现，它们是通过在子载波之间的正交性和快速傅里叶变换(FFT)的定义而简单地获得的。
同时，OFDM的优点如下：
由于电视地面传输方法具有信道特点，按照它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和相邻信道中的干扰，因此对于传输系统的设计的要求是非常复杂的。但是，OFDM在多径环境中很强。换句话说，由于OFDM系统使用各种载波，因此可以延长码元传输时间。因此，系统变得对于干扰信号较为抗扰，因此即使对于发生了较长时间的回波信号也具有更小的质量恶化。OFDM系统也对现有的信号也很强，因此对于同一信道中的干扰具有较小的影响。由于这样的特点，可以建立一个单一频率网络(SFN)。在此，“SFN”表示这样一种情况，其中单一的广播以单一的频率来进行全国的广播。即使当在一个频道中的干扰增加的时候，它也在可接受的范围，因为OFDM系统在这样的系统中很强。如上所述，通过使用单一频率网络，可以有效地使用有限数量的频率资源。
同时，OFDM信号包括多载波，每个具有较小的带宽。由于在正方形中定义了整个的频谱，实质上频率效率好于单一载波。OFDM系统的另一个优点是，由于OFDM信号的波形与白高斯噪声相同，因此与诸如逐行倒相制(PAL)、顺序与存储彩色电视系统(SECAM)等的其他形式的广播业务相比，它具有较小的干扰。由于OFDM系统可以对于每个载波可变地使用调制方式，因此使能了分层传输。
一般，用于传输带有时分同步信号的OFDM信号的OFDM发射机在OFDM信号沿着时间轴形成之前插入保护间隔(GI)，以便抑制信号间的干扰，在GI之前插入同步信息并随后将它们发送。在此，同步信息是PN序列，它被用于在OFDM接收机中的同步和信道预测。
通过在OFDM码元前插入作为同步信息的PN序列，OFDM接收机可以在进行离散傅立叶变换(DFT)之前获得时域中的同步信号。但是如果使用长的PN序列，则传输到OFDM接收机的数据量减少，导致数据传输率减少。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种具有OFDM码元结构的OFDM发射机，它能够更有效地获取同步信号而不减少发送到接收机的数据量。
为了实现上述目的，按照本发明，提供了一种OFDM发射机，包括：一前向纠错(FEC)单元，用于编码输入的数据，以便纠正在传输期间发生的在接收机的错误；一导频插入单元，用于向对应于N个编码数据的中间的副载波插入导频数据；一N点逆离散傅立叶变换(N-IDFT)单元，用于将N个编码数据调制为N个抽样数据，这N个抽样数据被定义为OFDM码元；一GI插入单元，用于向从N-IDFT单元输出的调制数据中每N个抽样数据插入GI；一同步插入单元，用于向插入GI的OFDM码元插入同步信息；一脉冲整形滤波单元，用于对OFDM码元滤波；和一个RF单元，用于将滤波的OFDM信号处理为RF信号，并通过信道发送它们。
最好，如果N是任意偶数，则所述插入部分分别在N个编码数据的前端和后端部分插入第一和第二保护带，以便将导频数据定位在N个编码数据中的有效数据的中间。
在此，如果第一保护带是偶数个数据无效，则第二保护带是奇数个无效数据，而如果第一保护带是奇数个无效数据则第二保护带是偶数个无效数据。随后，在N个编码数据的
和N/2的位置插入导频数据。
为了实现上述目的，按照本发明，提供了一种通过OFDM发射机的信号处理方法，包括步骤：(a)编码输入的数据，以便纠正在传输期间发生的在接收机的错误；(b)在对应于N个编码数据中间的副载波中插入导频数据；(c)将N个编码数据调制成N个抽样数据，这N个抽样数据被定义为OFDM码元；(d)在OFDM码元中插入GI和同步信息；以及(e)对OFDM码元滤波并将滤波的OFDM码元处理成RF信号，并通过信道发送它们。
优选的是，当N是任意偶数的时候，步骤(c)包括分步骤：(c1)在N个编码数据的前端和后端部分插入第一和第二保护带；以及(c2)在N个编码数据中的有效数据的中间位置插入导频数据。
在此，如果第一保护带是偶数个无效数据，则第二保护带是奇数个无效数据，而如果第一保护带是奇数个无效数据，则第二保护带是偶数个无效数据。随后，在N个编码数据的
和N/2的位置插入导频数据。
因此，可以更有效地获取同步信号，而不降低向接收机发送的数据量。
附图说明
通过参照附图详细说明优选实施例，本发明的上述目的和特点将会变得清楚，其中：
图1是按照本发明的实施例的OFDM发射机的方框图。
图2a到2b示出了图1所示的OFDM发射机处理的OFDM码元的结构。
图3示出了图1所示的OFDM发射机处理的包括导频数据的信号的脉冲波形。
图4是用于由图1所示的OFDM发射机处理信号的方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施例。
图1按照本发明的实施例的OFDM发射机的方框图。所述OFDM发射机包括前向纠错(FEC)部分100、插入部分200、N点逆离散傅立叶变换(N-IDFT)部分300、GI插入部分400、同步插入部分500、脉冲整形滤波部分600和RF部分700。
FEC部分100编码输入的数据以纠正在传输期间可能产生的误差。所述插入部分200在N个编码数据的中间插入导频数据P，以便在接收机获得同步。在此，N表示频率域索引，也表示副载波索引。输入到下述的N-IDFT部分300的N个编码数据被定义为在频率域的一个单一的码元。即，N-IDFT部分300以N个副载波调制在频率域中的N个编码数据，以输出在时间域中的N个抽样数据。N个编码数据被变换成对应于每个副载波的相位和幅度的复数，并被分配到在频率域内的每个副载波。然后，这些在频率域中的复数数据被逆离散傅立叶变换为在时间域中的数据，并且以N个副载波调制的抽样数据被输出。
例如，如果N是任意偶数，则如图2A和2B所示而插入第一和第二保护带GB1、GB2，以便将导频数据P定位到N个编码数据的中间。如图2A所示，分别在前端部分和后端部分插入第一和第二保护带GB1、GB2，并且它们的大小被不同地限定。
例如，如图2A所示，如果第一保护带GB1被以‘0’插入到‘0’的位置，并且第二保护带GB2被以两个‘0’插入到‘N-2’和‘N-1’的位置，则导频数据P变成插入到N个编码数据的
的位置。
如图2B所示，如果第一保护带被以两个‘0’插入到位置‘0’和‘1’，并且第二保护带被以‘0’插入到‘N-1’的位置，则导频数据P变成插入到N个编码数据的N/2的位置。
图3示出了信号的脉冲波形，其中导频数据P被插入到N个编码数据，即OFDM码元。在此，对于8MHz频率带宽的码元率是7.56Mbps，脉冲整形滤波部分600的滚降因数是0.05。
N-IDFT部分300进行IDFT，以便将在频率域中的包括第一和第二保护带GB1、GB2和导频数据P的N个编码数据重新排列成在时间域中的N个抽样数据。逆离散傅立叶变换的抽样数据被并行到串行转换器(未示出)变换成串行数据，然后输出。
GI插入部分400在从N-IDFT部分300输出的串行数据之前每N个抽样数据插入每个GI。例如这些GI被提供来抑制码元间干扰。它们也通过将在OFDM码元的后端部分的预定数量的抽样数据复制为在OFDM码元的前端部分的预定数量的抽样数据而预备。
同步插入部分500将在OFDM接收机中的用于同步和信道预测的同步信息插入到插入了GI的OFDM信号中。
脉冲整形滤波部分600对OFDM信号滤波，并且RF部分700将滤波的OFDM信号处理成RF信号，并通过信道发送它们。
通过在OFDM码元内部插入导频信号可以实现在接收机中的同步获取以及同步信息获取的优点。
作为本发明的一个实施例，下面参照图4详细说明在OFDM接收机中的信号处理方法。
首先，FEC部分100编码输入的数据，以便纠正在传输期间可能产生的误差(步骤S10)。插入部分200将导频数据P插入到N个编码数据的中间以便简化在接收机的同步获取。例如，如果N是任意偶数，则分别在N个编码数据的前端部分和后端部分插入第一和第二保护带GB1、GB2，以便将导频数据P定位到N个编码数据的中间(步骤S20)。
例如，与插入一个‘0’的第一保护带GB1相对应，应在第二保护带GB2中插入两个‘0’。随后，在
的位置插入导频数据P。
在频率域中的包括第一和第二保护带GB1、GB2和导频数据P的N个编码数据被逆离散傅立叶变换以便将它们重新排列为在时间域中的N个抽样数据(步骤S30)。
然后，依次在逆离散傅立叶变换的OFDM信号中插入GI和同步信息(步骤S40)。由脉冲整形滤波部分600滤波的OFDM信号被RF部分700进行RF处理，并随后通过传输信道被传输(步骤S50)。
因此，可以更有效地获得同步信号，而不降低发送到接收机的数据量。
按照本发明，通过在N个数据的OFDM码元中的
和N/2的位置插入导频数据P，在接收机的同步获得变得相对更容易。
本领域的技术人员可以容易地获得另外的优点和进行另外的改进。因此，本发明在它的更广的方面不限于在此示出和说明的具体的细节、典型装置和示例。所以，可以在不脱离所附的权利要求和它的等同物所限定的一般发明概念的精神和范围的情况下，可以进行各种改进。
Claims (10)
1.一种OFDM发射机，包括：
一前向纠错(FEC)单元，用于编码输入的数据，以便纠正在传输期间发生的在接收机的错误；
一导频插入单元，用于向对应于N个编码数据的中间的副载波插入导频数据；
一N点逆离散傅立叶变换(N-IDFT)单元，用于将N个编码数据调制为N个抽样数据，这N个抽样数据被定义为OFDM码元；
一GI插入单元，用于向从N-IDFT单元输出的调制数据中每N个抽样数据插入GI；
一同步插入单元，用于向插入GI的OFDM码元插入同步信息；
一脉冲整形滤波单元，用于对OFDM码元滤波；和
一个RF单元，用于将滤波的OFDM信号处理为RF信号，并通过信道发送它们。
2.按照权利要求1的OFDM发射机，其中所述导频插入单元分别在N个编码数据的前端和后端部分插入第一和第二保护带。
3.按照权利要求2的OFDM发射机，其中如果第一保护带是偶数个无效数据，则第二保护带是奇数个无效数据，而如果第一保护带是奇数个无效数据，则第二保护带是偶数个无效数据。
4.按照权利要求2的OFDM发射机，其中在N个编码数据的
和N/2的位置插入导频数据。
5.按照权利要求3的OFDM发射机，其中所述无效数据是‘0’数据。
6.一种通过OFDM发射机的信号处理方法，包括步骤：
(a)编码输入的数据，以便纠正在传输期间发生的在接收机的错误；
(b)在对应于N个编码数据中间的副载波中插入导频数据和GB；
(c)将N个编码数据调制成N个抽样数据，这N个抽样数据被定义为OFDM码元；
(d)在OFDM码元中加上GI和同步信息；以及
(e)对OFDM码元滤波并将滤波的OFDM码元处理成RF信号，并通过信道发送它们。
7.按照权利要求6的信号处理方法，当N是任意偶数的时候，步骤(c)包括下列分步骤：
(c1)在N个编码数据的前端和后端部分插入第一和第二保护带；以及
(c2)在N个编码数据中的有效数据的中间位置插入导频数据。
8.按照权利要求6的信号处理方法，其中如果第一保护带是偶数个无效数据，则第二保护带是奇数个无效数据，而如果第一保护带是奇数个无效数据，则第二保护带是偶数个无效数据。
9.按照权利要求6的信号处理方法，其中在N个编码数据的
和N/2的位置分别插入导频数据。
10.按照权利要求8的信号处理方法，其中所述无效数据是‘0’数据。
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