CN1469561A - 具有伪随机噪声发生器的正交频分复用接收机 - Google Patents

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Abstract

一种OFDM接收机，具有一个时域均衡器和一个分路器，该OFDM接收机包括：一个模数变换器，用于将所接收的OFDM信号变换为数字信号；一个伪随机噪声序列发生器，用于产生伪随机噪声序列作为训练信号，其中，时域均衡器利用所产生的用作训练信号的PN序列，借助到来的经傅里叶变换的OFDM信号计算误差来补偿所接收的OFDM信号中的PN区的误差。通过利用在进行时域均衡之前所产生的PN序列，借助到来的经傅里叶变换的OFDM信号中的相互邻近的符号计算误差，来补偿所接收的OFDM信号的PN区的误差，可提高均衡效率。

Description

具有伪随机噪声发生器的正交频分复用接收机
技术领域
本发明总的来说涉及一种正交频分复用(OFDM)接收机，尤其涉及一种具有伪随机噪声发生器的正交频分复用接收机中的时域均衡器。
背景技术
一般来说，高清晰度电视(HDTV)的播送系统能粗略地分为图像编码单元和图像调制单元。图像编码单元把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。图像调制单元通过近似6～8MHz的有限频带通道将几十Mbps的数字数据发送到接收端。HDTV采用了陆地同步播送方法，该方法使用因电视播送的目的而分配的甚高频/超高频(VHF/UHF)。在考虑陆地同步播送环境的过程中，用于HDTV的播送系统的调制方法要求满足如下条件。
首先，用于HDTV的播送系统的调制要求高的频谱效率，以便于通过6～8MHz的有限频带通道发送几十Mbps的数字数据。其次，由于因建筑物或某个设施而时常发生多径衰减，用于HDTV的播送系统的调制方法应该能抗衰减。第三，用于HDTV的播送系统的调制方法应该能抗同频道的干扰，这种干扰因模拟电视信号而时常发生。最后，在HDTV的播送系统中的调制信号应能把模拟电视接收机中的干扰减到最小。
作为提供能增加传输速率和预防干扰的优点的一个调制方法，在欧洲，采纳正交频分复用(OFDM)方法来作为下一代的HDTV的陆地同步播送方法。
OFDM系统在一个预定的块单元把串行进来的符号序列变换为并行数据，然后把这些并行符号多路分发到不同的副载波频率上。与现存的使用单副载波的调制方法不同，OFDM系统使用多个副载波。这些多个副载波在它们内部相互正交。由于正交性，两个副载波的乘积是零，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)和快速傅里叶逆变换(IFFT)来实现，这能通过副载波之间的正交性和快速傅里叶变换(FFT)的定义简单地获得。
同时，OFDM系统的优点如下：
因为电视陆地发送方法有一个频道特性：发送质量严重依赖于在信号发送期间的反射波和同频道干扰和邻频道干扰，所以发射系统的设计要求是相当复杂的。然而，OFDM在多径环境中是强有效的。换言之，由于OFDM使用了各种载波，符号发送时间可以被延长。相应地，系统对干扰信号变得具有免疫力，因此，即使在相对长的时间段发生回波信号，也较少降低品质。OFDM系统对于现存的信号也是强有效的，因此，对同频道的干扰有较少的影响。由于这样一些特性，能建立单频网络(SFN)。这里，‘SFN’意味着单个播送方式用一个频率进行全国范围内的播送。甚至当在某频道内的干扰增大时，由于OFDM系统在此环境中是强有效的，因此它也在可接收的范围内。如上所述，通过使用单频网络，能有效地利用数量有限的频率资源。
同时，OFDM信号由多个载波组成，每个载波具有相对较小的带宽。由于所有的频谱是以平方的形式来定义的，实质上，频率效率比单个载波更高。OFDM系统的另一个优点是，由于OFDM信号的波形与高斯白噪声相同，与播送服务的其他形式如逐行倒相(PAL)，顺序与存储彩色(SECAM)等制式比较，它较少有干扰。由于OFDM系统能变换使用每个载波的调制，使得能分级发送。
虽然数字调制方法的OFDM系统由于如上所述优点在HDTV的陆地播送中被欧洲采纳，但是也存在一些比较严重的问题。即，由于受频道的状态的影响，在发送频道中存在各种各样信号的失真，在其中，由于受多径的影响产生的失真严重地影响了尤其是数字播送中的信号。为了补偿失真，提供一个时域均衡器来补偿在接收端信号恢复过程中的所接收的OFDM信号中的PN区的误差。通常，时域均衡器通过借助经傅里叶变换的OFDM信号中的相邻符号计算误差，来补偿所接收的OFDM信号中的PN区的误差。例如，基于所谓的PN序列对接收到的OFDM信号进行同步和频道估计。因此，必须产生这种PN序列。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种OFDM接收机中的时域均衡器，该接收机具有一个能够产生伪随机噪声序列的伪随机噪声序列发生器。可以将所产生的伪随机噪声序列作为训练信号输出到时域均衡器，该均衡器能够以提高的均衡效率借助所接收的OFDM符号来均衡频道。
以上所述目的能通过本发明的OFDM接收机实现，它包括：一个模数变换器，用于将所接收的OFDM信号变换为数字信号；伪随机噪声序列发生器，用于按照一般方法产生伪随机噪声序列作为训练信号；时域均衡器，用于利用所产生的用作训练信号的PN序列借助到来的经傅里叶变换的OFDM信号计算误差，来补偿所接收的OFDM信号中的PN区的误差；以及一分路器，用于将在时域中均衡的OFDM信号划分为多个信号并输出。
按照本发明的一个实施例，PN序列发生器，产生作为已知序列(knownsquence)的PN序列。
此外，分路器可将在时域均衡器中均衡的OFDM信号划分为多个信号并输出。特别是，分路器可将在时域均衡器中均衡的OFDM信号划分为PN序列、GI和有效OFDM符号并输出。
最好，利用最小均方(Least Mean Square)算法计算误差。
按照本发明的另一个方面，提供OFDM接收机的均衡方法，包括步骤：将具有的PN区的OFDM信号输入到接收机，将所接收的OFDM信号变换为数字信号，产生PN序列作为训练信号，通过利用所产生的PN序列，借助到来的经傅里叶变换的OFDM信号中的相互邻近的符号计算误差，来补偿所接收的OFDM信号的PN区的误差。
最好，所产生的PN序列是已知序列。
此外，该方法还包括步骤：将经均衡的OFDM信号划分为多个信号并输出。最好，将均衡的OFDM信号划分为多个信号的划分和输出，是将均衡的OFDM信号划分为PN序列、GI和有效OFDM符号并输出。
按照本发明，在按照所产生的作为时训练信号的PN序列进行时域均衡之前，通过利用所产生的PN序列，借助到来的经傅里叶变换的OFDM信号中的相互邻近的符号计算误差，来补偿所接收的OFDM信号中的PN区的误差，从而提高均衡效率。
附图说明
通过参照附图对本发明的实施例描述将使本发明的如上提及的目的和特征更明白，其中：
图1是按照本发明的实施例的OFDM接收机的原理性方框图；
图2是按照本发明的实施例的用于将OFDM信号划分为多个信号并输出的均衡器的详细方框图；
图3是根据图2所示一个OFDM帧结构的视图；
图4是表示按照本发明的均衡方法的流程图。
具体实施方式
参照附图在后面将更详细地描述本发明的实施例。
图1是按照本发明的实施例的OFDM接收机的原理性方框图。
OFDM接收机包括一个模数转换器(ADC)10、一个时域均衡单元20、一个N点离散傅里叶变换(N-DFT)单元30、一个伪随机噪声序列发生器60和一个前向误差校正器(FEC)50。
ADC10把已收到的OFDM信号变换成数字信号。
伪随机噪声序列发生器60例如利用具有预赋值010000000的多项式x9+x7+x6+x4+x3+x+1或具有预赋值100111的多项式x6+x+1作为训练信号来产生伪随机噪声序列。
时域均衡单元20根据OFDM信号的同步信息对OFDM信号在时域中进行均衡，该同步信息由发射器和接收器约定。通过利用所产生的PN序列，借助到来的经傅里叶变换的OFDM信号中的相互邻近的符号计算误差，来补偿所接收的OFDM信号的PN区的误差。
在下文中，将同步信息称为“已知序列”。在一实施例中，该已知序列是PN序列。
N-DFT单元30将按照PN序列进行均衡的OFDM信号划分为PN序列、安全间隔(guard interval，GI)部分和有效OFDM符号，并将该有效OFDM符号进行傅里叶变换，以便变换成频域中的OFDM信号。
前向误差校正器(FEC)50按照用于OFDM信号预定的检测方法检测OFDM数据的误差，并校正所检测的误差。
图2是按照本发明的第一实施例的OFDM信号的均衡器的详细方框图。
该N-DFT单元30包括：分路器31，用于将在时域均衡单元20中经均衡的OFDM信号划分为PN序列、GI和有效OFDM符号并输出；DFT单元32，用于对有效OFDM符号进行傅里叶变换。
如图3所示，构成所发送的OFDM信号的帧，以便将GI和PN序列提供于在第N个有效OFDM符号之前。
通过利用由伪随机噪声序列发生器60产生的PN序列，将具有如上所述帧结构的OFDM信号输入到时域均衡单元20，并通过利用PN序列在时域中被均衡。
在时域均衡单元20进行时域均衡后，将该OFDM信号输入到N-DFT单元30的分路器31。接着将该OFDM信号划分为已知序列，安全间隔(GI)和有效OFDM符号并输出。
接下来，由DFT单元32在频域中将有效OFDM符号在频域中进行傅里叶变换。
如上所述，一旦利用PN序列将所接收的OFDM信号在时域中进行均衡，接着就对有效OFDM符号进行傅里叶变换，再接着对有效OFDM符号进行补偿。因此，非常精确地执行数据校正。
图4是表示按照本发明的OFDM接收器的均衡方法的流程图。
在步骤S10，通过ADC单元10将所接收的OFDM信号变换成数字信号，在步骤S20，产生PN序列作为训练信号，并且通过利用已知序列，在步骤S30，由时域均衡单元20在时域中进行均衡。
在步骤S40，在由时域均衡单元20进行时域均衡后，将OFDM信号输入到N-DFT单元30，并由分路器31划分为并输出已知序列，安全间隔GI和有效OFDM符号。
在步骤S50，由DFT单元32对有效OFDM符号进行傅里叶变换。
如上所述，在进行时域均衡之前，借助产生PN序列，通过利用所产生的PN序列，借助到来的经傅里叶变换的OFDM信号中的相互邻近的符号计算误差，来补偿所接收的OFDM信号的PN区的误差，可提高均衡效率。
虽然已经对本发明的实施例作了描述，本领域的技术人员应理解本发明应该不限于所述优选实施例，但是如同在提出的权利要求书中定义的那样，可以在本发明的所述精神和范围内作各种变化和改进。

Claims (10)

1.一种OFDM接收机，具有一个时域均衡器和一个分路器，该OFDM接收机包括：
一个模数变换器，用于将所接收的OFDM信号变换为数字信号；和
一个伪随机噪声序列发生器，用于产生伪随机噪声序列作为训练信号，
其中，时域均衡器利用所产生的用作训练信号的PN序列，借助到来的经傅里叶变换的OFDM信号计算误差，来补偿所接收的OFDM信号中的PN区的误差。
2.根据权利要求1所述的OFDM接收机，其中，PN序列发生器产生PN序列作为已知序列。
3.根据权利要求1所述的OFDM接收机，其中该分路器将在时域中均衡的OFDM信号划分为多个信号并输出。
4.根据权利要求3所述的OFDM接收机，该分路器将在时域中均衡的OFDM信号划分为划分为PN序列，安全间隔GI和有效OFDM符号并输出。
5.根据权利要求1到4中之一所述的OFDM接收机，其中，利用最小均方算法计算误差。
6.一种OFDM接收机的均衡方法，包括步骤：
将具有PN区的OFDM信号输入到接收机；
将所接收的OFDM信号变换为数字信号；
根据接收的OFDM信号产生PN序列作为训练信号；和
通过利用所产生的PN序列，借助到来的经傅里叶变换的OFDM信号中的相互邻近的符号计算误差，来补偿所接收的OFDM信号中的PN区的误差。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所产生的PN序列是已知序列。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，还包括步骤：
将经均衡的OFDM信号划分为多个信号并输出。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，将均衡的OFDM信号划分为PN序列、GI和有效OFDM符号并输出。
10.根据权利要求6至9之一所述的方法，其中，利用最小均方算法计算误差。
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