CN1474524A - 联播信号的干扰减小 - Google Patents

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Abstract

一种用于联播信号的接收器和一种用于接收通过失真信道传输的联播信号的方法被描述。借助带通滤波器，初始数字信号从联播信号中被分离。该初始数字信号从所述联播信号被减去，并且作为减法的结果，中间模拟信号被获得。对于初始数字信号，信道估计和均衡被执行。这样，有可能估计信道的频率响应以去除由于频率选择性衰减和/或非对称接收器输入滤波器造成的信道衰减并产生经校正的数字信号。所述经校正的数字信号或从其得到的信号被加到所述中间模拟信号以获得联播信号的模拟信号部分。

Description

联播信号的干扰减小
本发明涉及一种用于联播信号的接收器，其中所述联播信号包括数字信号部分和模拟信号部分。此外，本发明涉及一种用于接收通过失真信道传输的联播信号的方法。
数字无线电标准正变得越来越为重要。例如，数字无线电标准DRM(数字无线电世界范围(Digital Radio Mondiale))是在30MHz以下的广播带中的数字服务。常规模拟和新数字服务的同时传输将简化并加速DRM系统的引入，这是因为在DRM的引入期间模拟服务的收听者不被丢失。
为了这个原因，数字无线电(或传输)信号在所谓的联播信号中与常规模拟无线电(或音频或传输)信号一起被传输。在欧洲专利申请EP-A-01118908.1“DRM/AM Simulcast”中，联播传输信号和联播信号发生器被详细描述。依照那里所述的解决方案，DRM信号在联播信号的上边带信号内被传输。在下边带内，校正信号被传输，其被确定以使联播信号的包络对应于常规AM信号。
已由本申请的申请人提交的欧洲专利申请EP-A-01118908.1“DRM/AM Simulcast”的完整公开内容在此引入本说明书作为参考。
在所述发明中描述的联播系统基于传输信道(包括在接收器部分的输入滤波器)的平坦频率响应的假设。然而在许多情况下，该假设是不满足的。由于传输信道的多通道传播，信道可表现出复杂的频率响应，其是频率选择性衰减发生的原因。与平坦频率响应的任何偏差导致从DRM信号到AM信号中的串扰。
因此本发明的目的是提供一种用于联播信号的接收器和一种用于接收通过失真信道传输的联播信号的方法，由此从DRM信号到AM信号中的串扰被减小，并且由此AM信号的信号质量被提高。
本发明的目的是通过依照权利要求1用于联播信号的接收器并通过依照权利要求15用于接收通过失真信道传输的联播信号的方法而解决的。其优选实施例在相应的随后相关的子权利要求中被分别限定。依照本发明的计算机程序产品在权利要求24中被限定，并且依照本发明的计算机可读存储介质在权利要求25中被限定。
依照本发明，用于联播信号的接收器包括用于将初始数字信号从所述联播信号分离的滤波器装置，所述联播信号包括数字信号部分和模拟信号部分。优选地是使用带通滤波器装置。此外，接收器包括用于从所述联播信号减去所述初始数字信号以获得中间模拟信号的减法器装置。接收器进一步包括信道估计和均衡单元，用于估计信道的频率响应并用于去除由于频率选择性衰减和/或非对称接收器输入滤波器造成的信道衰减以产生被校正的数字信号。加法器装置将所述经校正的数字信号或从其得到的信号加到所述中间模拟信号以获得改进的联播信号。
本发明的主要思想是，在失真数字信号已从联播信号被分离之后，所述数字信号可被用于估计信道传输特性。一旦知道了信道行为的模型，则由于多通道传播或非对称接收器输入滤波器造成的数字信号的失真可被消除。该步骤被称为信道均衡，并因此获得具有大幅降低的失真的经校正数字信号。由此有可能将所接收的数字信号替换为显示出平坦频率响应的经校正数字信号。
依照本发明，从这个“重新产生的”数字信号开始，有可能产生改进的联播信号。为此，重新产生的数字信号被加到已通过从所接收联播信号减去失真数字信号而获得的中间模拟信号。失真数字信号被替换为经校正的数字信号，而联播信号的其余部分即中间模拟信号保持不变。
当所得到的重新产生的联播信号借助包络解调器被解调时，从数字信号部分到模拟信号部分的串扰量由于数字信号被提高质量而减小。结果是联播信号的包络的质量亦被提高，并因此经AM包络解调的音频或传输信号的质量被提高。
这样，通过执行数字信号的信道估计和均衡并将数字信号部分替换为经校正的信号，有可能从整体上提高联播信号的质量。
本发明可被用于AM信号是数字信号部分的某种备份的情况。前提是接收器可获得联播信号的DRM信号部分上的正确同步。因此，当信噪比(SNR)处于数字DRM音频服务的损失和DRM接收器的同步损失之间的范围时，本发明可被使用。根据传输模式，该区间是5dB到15dB的量级。
此外，本发明对于AM和DRM传送收听者想要并行地使用的不同服务的情况是有用的。对于将新数据服务引入DRM框架中将是特别有吸引力的。
优选地是，所述接收器进一步包括用于解码所述经校正数字信号的解码装置和/或用于解调所述改进的联播信号的解调装置。由此有可能解码通过数字信道传输的程序和/或解调同时通过模拟信道传输的程序。
优选地是，所述接收器包括位于所述信道估计和均衡装置之前的数字信号处理通道中的FFT单元，用于将所述初始数字信号从时域转换为频域，由此所述信道估计和均衡单元在频域中处理所述初始数字信号。
进一步优选地是，所述接收器包括位于所述信道估计和均衡装置之后的数字信号处理通道中的IFFT单元，用于将所述经校正的数字信号转换回时域。
依照本发明的优选实施例，接收器包括用于去除初始数字信号的保护间隔(guard interval)的装置，其位于所述信道估计和均衡装置之前的数字信号处理通道中。此外，接收器包括用于将所述保护间隔的经校正版本重新插入到经校正的数字信号中的装置，其位于所述信道估计和均衡装置之后的数字信号处理通道中。
优选地是，所述接收器包括：用于执行所述初始数字信号的时间和频率校正的装置，所述装置位于所述信道估计和均衡装置之前的数字信号处理通道中；和/或在所述信道估计和均衡装置之后(IFFT之后)用于重新插入经校正的时间和频率偏移的装置。
依照本发明的优选实施例，接收器包括增益控制单元，用于将所述经校正的数字信号的信号功率与所述初始数字信号的信号功率相比较，并用于适配增益以使所述经校正的数字信号的信号功率等于所述初始数字信号的信号功率。
优选地是，在确定所述增益时，所述增益控制单元将在预定时间段上的所述初始数字信号和所述经校正的数字信号的信号功率进行平均。
进一步优选地是，所述增益控制单元在符号接符号的基础由所述信道估计和均衡装置提供了相应的信号功率并相应地更新所述增益。
依照本发明的优选实施例，接收器包括时间相关单元，用于使所述经校正的数字信号与所述初始数字信号相关以确定所述两个信号之间的时间延迟。
优选地是，所述模拟信号处理通道包括时间延迟单元，用于将所述中间模拟信号延迟由所述时间相关单元确定的时间延迟。
优选地是，所述接收器包括存储器装置，用于为每个站存储所述增益和/或所述时间延迟。这样，增益和/或时间延迟不必在每次接收器被切换到新程序时被计算。
依照本发明的优选实施例，所述初始数字信号依照OFDM(正交频分复用)方法来调制。
进一步优选地是，所述初始数字信号是依照DRM(数字无线电世界范围)标准的无线电信号。
用于接收通过失真信道传输的联播信号的发明方法(其中所述联播信号包括数字信号部分和模拟信号部分)的特征在于以下步骤：第一，初始数字信号从所述联播信号被分离。然后，所述初始数字信号从所述联播信号被减去以获得中间模拟信号。接下来，信道估计和均衡被执行以估计信道的频率响应并去除由于频率选择性衰减和/或非对称接收器输入滤波器造成的信道衰减，从而产生被校正的数字信号。然后，所述经校正的数字信号或从其得到的信号被加到所述中间模拟信号。
本发明不必被实施为硬件。本发明亦可被实现为计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机、数字信号处理器等上被执行时，其实施如以上所述的方法步骤或者至少部分地体现如以上所述的接收器。
本发明进一步的目的和特点从结合附图进行的对其示例实施例的以下描述来看将变得明显，在附图中
图1示出包括下边带信号和上边带信号的联播信号的结构；以及
图2示出依照本发明用于联播信号的接收器的方块图。
在图1中，联播信号的结构被示出。借助联播信号，有可能同时传输模拟音频信号和数字音频信号，例如DRM(数字无线电世界范围)。数字DRM信号在联播信号的上边带1内被传输。在下边带2中，校正信号C被传输。在传输器部分上，校正信号C已经以整个联播信号的包络等于常规AM传输信号的方式被确定。因此，在接收器部分上解调联播信号的双边带包络解调器可再现常规音频或传输信号。
用于产生如图1中所示的联播信号的方法与对联播传输信号和联播信号发生器的描述一起可见于已由本申请的申请人提交的欧洲专利申请EP-A-01118908.1“DRM/AM Simulcat”中。在所述申请中，用于确定图1中所示校正信号C的迭代方法被公开。所示申请的完整公开内容在此引入本说明书作为参考。
迄今为止描述的联播系统基于传输信道(包括在接收器部分的输入滤波器)的平坦频率响应的假设。与平坦频率响应的任何偏差导致从DRM信号到AM信号中的串扰。
DRM本身使用相干调制方案，即它具有估计由DRM信号本身占用的频谱内的传输信道的复杂频率响应的能力。因此，有可能估计在传输频谱的该部分中信道的频率响应并将所接收的DRM信号替换为显示出信道平坦频率响应的一个信号。
依照本发明用于联播信号的接收器在图2中被示出。所传输的信号通过天线3来接收并被转送给调谐器4，其选择所需的频带。所接收的联播信号5被转送给带通滤波器6和固定延迟单元7。带通滤波器6的下限和上限被选择以使上边带通过带通滤波器6，而下边带被抑制。这样，DRM信号8被单独获得。
固定延迟单元7的延迟补偿由带通滤波器6导致的时间延迟。DRM信号8和被延迟的联播信号9均被转送给减法器10。在减法器10内，DRM信号从被延迟的联播信号9被减去。在减法器10的输出处，中间模拟信号11被获得，其包括所接收联播信号5的载波信号和下边带部分。
在带通滤波器6的输出处获得的DRM信号8是图2的上半部分中所示的数字信号处理通道的开始点。DRM信号8被输入给时间/频率校正单元12和同步单元13。DRM信号依照使用多载波途径的调制方案OFDM(正交频分复用)来调制。OFDM符号通过周期性地重复符号的“尾巴”而被人工地延长并将符号放在它的前面。在接收器的部分，这个所谓的保护间隔必须被再次去除。时间/频率校正单元12负责执行对DRM信号8的时间和频率校正，并负责去除所述保护间隔。同步单元13向时间/频率校正单元提供包含时间/频率校正所需值的同步信号14。
至此，DRM信号已在时域中被处理。在频域中处理DRM信号是有利的，这是因为依照OFDM标准，副载波脉冲被选为频域中的矩形脉冲。在FFT单元15中，时域DRM信号的快速傅立叶变换被实施，并且频域DRM信号16被产生。依照本发明，频域DRM信号16被转送给信道估计和均衡单元17。首先，传输信道的多通道传播特性被估计。在时隙l和副载波k下被传输的符号al，k仅被因子Hl，k和附加白高斯噪声n所干扰，其中因子Hl，k作为在副载波频率处的信道传递函数：
     zl，k＝al，k·Hl，k+n
通过除以Hl，k，信道的影响可被容易地去除。这样，在频域中进行信道均衡是相当简单的。因此，频域中经信道均衡的DRM信号18被获得，其被转送给DRM解码器19。
另外，经信道均衡的DRM信号18被转送给IFFT单元20，并借助逆快速傅立叶变换，经信道均衡的DRM信号18从频域被转换回时域。在IFFT之后，OFDM调制的保护间隔被重新产生，并且时间和频率校正被反转。这些任务是在逆时间/频率校正单元21内完成的，所述校正单元21从同步单元13接收同步信号22，此同步信号22包含在时间/频率校正单元12中进行的时间/频率校正的反转的所需要的值。
因此，经校正的DRM信号23被获得。接下来，数字和模拟信号的相对振幅必须被考虑。为此，经校正的DRM信号23被转送给增益控制单元24。适当的增益值亦可在DRM信号流内被传输。可选的是，通过比较从DRM信号8通过延迟单元26所获得的被延迟的DRM信号25的功率与经校正的DRM信号23的功率，正确的增益值可被获得。这允许将增益控制单元24的增益设置为适当的值以使相对于模拟信号部分的数字信号部分的振幅不被改变。为了覆盖传输信道的统计行为，有利的是对在足够长时间上的信号能量进行平均。
信号强度的这种测量必须在系统开始时仅被进行一次。然后，增益控制可在符号接符号的基础上从信道估计和均衡单元17上被更新(27)。在增益控制单元24中，来自信道估计的可变校正值和恒定增益值的乘积然后被乘以经校正的DRM信号23，以调节所述经校正的DRM信号23的功率。在增益控制单元24的输出处，功率被调节和被校正的DRM信号28被获得。功率被调节的经校正的DRM信号28被连接于加法器29的第一输入。从中间模拟信号11通过时间延迟单元31获得的被延迟的中间模拟信号30被连接于加法器29的第二输入。
在系统开始时，时间延迟单元26、31的时间延迟32被计算。在时间相关单元33中，DRM信号8被相关于经校正的DRM信号23。所获得的时间延迟32被转送给时间延迟单元26和31。时间延迟31将中间模拟信号11延迟一个允许功率被调节和被校正的DRM信号28被正确地与所延迟的中间模拟信号30复合的量，从而产生改进的联播信号34。最后，接收器的包络解调器35解调改进的联播信号34以获得模拟音频或传输信号。
每个站的时间延迟32和增益控制单元24的增益均可被存储于接收器的静态存储器中。这样，在每次接收器被切换到新程序时不必计算它们并且就符号持续时间而言新程序使用DRM的相同模式来操作。

Claims (25)

1.用于联播信号的接收器，所述联播信号包括数字信号部分和模拟信号部分，该接收器包括
滤波器装置，优选地是带通滤波器装置(6)，用于将初始数字信号(8)从所述联播信号(5)中分离；
减法器装置(10)，用于从所述联播信号减去所述初始数字信号(8)，以获得中间模拟信号(11)；
其特征在于
-信道估计和均衡单元(17)，用于估计信道的频率响应并用于去除由于频率选择性衰减和/或非对称接收器输入滤波器造成的信道衰减，以产生经校正的数字信号(23)；
-加法器装置(29)，用于将所述经校正的数字信号或从其得到的信号(28)加到所述中间模拟信号(11)以获得改进的联播信号(34)。
2.依照权利要求1的接收器，特征在于所述接收器进一步包括用于解码所述经校正的数字信号的解码装置、和/或用于解调所述改进的联播信号(34)的解调装置。
3.依照权利要求1或2的接收器，其特征在于位于所述信道估计和均衡装置之前的数字信号处理通道中的FFT单元，其用于将所述初始数字信号从时域转换为频域，由此所述信道估计和均衡单元在频域中处理所述初始数字信号。
4.依照权利要求3的接收器，其特征在于位于所述信道估计和均衡装置之后的数字信号处理通道中的IFFT单元，其用于将所述经校正的数字信号转换回时域。
5.依照任何一个上述权利要求的接收器，其特征在于用于去除初始数字信号的保护间隔的装置，其位于所述信道估计和均衡装置之前的数字信号处理通道中；以及用于将所述保护间隔的经校正版本重新插入到经校正的数字信号中的装置，其位于所述信道估计和均衡装置之后的数字信号处理通道中。
6.依照任何一个上述权利要求的接收器，其特征在于用于执行所述初始数字信号的时间和频率校正的装置，所述装置位于所述信道估计和均衡装置之前的数字信号处理通道中；和/或在所述信道估计和均衡装置之后用于重新插入所校正的时间和频率偏移的装置。
7.依照任何一个上述权利要求的接收器，其特征在于增益控制单元，用于将所述经校正的数字信号的信号功率比较于所述初始数字信号的信号功率，并用于适配增益以使所述经校正的数字信号的信号功率等于所述初始数字信号的信号功率。
8.依照权利要求7的接收器，其特征在于在确定所述增益时，所述增益控制单元将在预定时间段上所述初始数字信号和所述经校正的数字信号的信号功率进行平均。
9.依照权利要求7或8的接收器，其特征在于所述增益控制单元在符号接符号的基础上由所述信道估计和均衡装置提供了相应的信号功率并相应地更新所述增益。
10.依照任何一个上述权利要求的接收器，其特征在于时间相关单元，用于使所述经校正的数字信号与所述初始数字信号相关以确定所述两个信号之间的时间延迟。
11.依照任何一个上述权利要求的接收器，其特征在于所述模拟信号处理通道包括时间延迟单元，用于将所述中间模拟信号延迟由所述时间相关单元确定的时间延迟。
12.依照权利要求7到11的任何一个的接收器，其特征在于存储器装置，用于为每个站存储所述增益和/或所述时间延迟。
13.依照任何一个上述权利要求的接收器，其特征在于所述初始数字信号依照OFDM(正交频分复用)方法来调制。
14.依照任何一个上述权利要求的接收器，特征在于所述初始数字信号是依照DRM(数字无线电世界范围)标准的无线电信号。
15.用于接收通过失真信道传输的联播信号的方法，所述联播信号包括数字信号部分和模拟信号部分，其特征在于以下步骤：
-将初始数字信号(8)从所述联播信号(5)中分离；
-从所述联播信号减去所述初始数字信号(8)以获得中间模拟信号(11)；
-执行信道估计和均衡(17)以估计信道的频率响应并去除由于频率选择性衰减和/或非对称接收器输入滤波器造成的信道衰减，从而产生被校正的数字信号(23)；
-将所述经校正的数字信号或从其得到的信号(28)加到所述中间模拟信号以获得改进的联播信号(34)。
16.依照权利要求15的方法，其特征在于将所述初始数字信号从时域转换为频域，并在频域中执行所述初始数字信号的所述信道估计和均衡。
17.依照权利要求16的方法，其特征在于将所述经正的数字信号转换回时域。
18.依照权利要求15到17的任何一个的方法，其特征在于在执行所述信道估计和均衡之前去除初始数字信号的保护间隔，并在所述信道估计和均衡已被执行之后将所述保护间隔的经校正版本重新插入到所述经校正的信号中。
19.依照权利要求15到18的任何一个的方法，其特征在于在执行所述信道估计和均衡之前执行所述初始数字信号的时间和频率校正，和/或在所述信道估计和均衡之后重新插入经校正的时间和频率偏移。
20.依照权利要求15到19的任何一个的方法，其特征在于将所述经校正的数字信号的信号功率与所述初始数字信号的信号功率相比较，并适配增益以使所述经校正的数字信号的信号功率等于所述初始数字信号的信号功率。
21.依照权利要求20方法，其特征在于在确定所述增益时，将在预定时间段上的所述初始数字信号和所述经校正的数字信号的信号功率进行平均。
22.依照权利要求15到21的任何一个的方法，其特征在于使所述经校正的数字信号与所述初始数字信号相关以确定所述两个信号之间的时间延迟。
23.依照权利要求25的方法，其特征在于将所述中间模拟信号延迟由所述时间相关单元确定的时间延迟。
24.计算机程序产品，包括计算机程序装置，其适合于实施在权利要求1到14的任何一个中所限定的接收器的特点并当所述计算机程序产品在计算机、数字信号处理器等上被执行时，执行在权利要求15到23的任何一个中所限定的方法步骤。
25.计算机可读存储介质，在其上存储依照权利要求24的计算机程序产品。
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