CN1643814A - 用于调制信号的分集接收的模块设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接收设备，包括分集接收路径(1至N)和带有加权输入的解码器(30)。每个接收路径(1至N)接收对应于调制信号的数据流输入，并实施以根据所接收的数据流提供置信系数(CSIi)和均衡数据流(Zi)。所述设备的特征在于接收路径(1至N)是顺序的，每个接收路径(1至N)包括一个计算模块(24i)，实施以根据用于当前路径(i)和用于第一路径(1)之后的随后接收路径的所述置信系数(CSIi)和所述均衡数据流(Zi)，以及根据用于前一路径的合并置信系数(CCSIi－1)和合并数据流(CZi)，发出合并置信系数(CCSIi)和合并数据流(CZi)。所述具有加权输入的解码器(30)实施以仅处理由最后一个路径(N)内的计算模块(24N)提供的合并置信系数(CCSIi)和合并数据流(CZi)。上述尤其适用于在赫兹数据电视的多通道信号的接收。

Description

用于调制信号的分集接收的模块设备

技术领域

本发明涉及一种用于调制信号的分集接收的模块设备。

这种设备例如用于接收通过正交频分复用调制的信号，通常称作OFDM或COFDM信号。

背景技术

常规上，编码诸如电视节目的数字信号以通过无线电延时通道广播。

通过无线电延时通道的通信因为环境造成的反射和回声以及其它原因产生传播的不规律性。

因而，可以对应于以多种不同的方式接收单个信源信号来接收多个数据流，这种现象通常称作分集接收。

分集接收可以是通过分离两个接收机的空间分集，以便在这两个点上信源信号的衰落是相对不相关的，但是也可以是极化分集、频率分集或时间分集，或者是这些技术的合并。

当合并不同的分集接收流时，其中所有接收流表示同一个源信号，获得比仅使用单个流质量更好的数据流。

可利用多种方法合并所接收的流。例如，可保持最佳的流，或者可定义一个所述流可使用的阈值。

一种合并分集接收的流的有效方法在于产生加权相加。

因此，可赋予每个流一个置信系数，根据所述系数来处理所述每个流，然后，相加所有的已处理的流，从而产生总的数据流。

通常称作MRC的最佳合并或“最大比合并”允许在输出上获得最大信噪比。

在由IRE于1959年6月出版的D.G.Brennan的文献“LinearDiversiry Combining Techniques(线性分集合并技术)”(第1075至1102页)中具体定义了这种合并。

这篇文献的教导定义了合并数据或最佳比值数据等于每个通道的加权数据源。

将在这些合并后获得的结果发送给加权输入解码器，例如维特比解码器，它例如以常规的方式来解码总的数据流。

在专利FR-B-2 788 048中也公开了执行这种方法的设备。

在这个设备中，每个接收通道发出这个通道的置信系数以及根据这个系数或大或小地放大的数据。

所有的数据和置信系数在单个合并步骤内使用，得出适合于加权输入解码器的总的置信系数和总的数据流。

因而，在这个设备内，结构显然是基于处理通道的并置和最终多个输入合并级的使用。

因此，在每个通道上复制多个功能，求和/加权功能必须在每个通道上结合，或者通过单个的特定大小的电路来实现，它需要在生成过程中以电子组件的形式在基片上很大的面积区域。

因此，现有的设备显然很大、复杂且昂贵。

发明内容

本发明的目的是通过提供可模块化的接收机来克服这些问题，并优化电子基片。

本发明涉及一种用于接收赫兹信号的设备，所述设备包括分集接收通道和带有加权输入的解码器，每个接收通道在输入端接收与所述所发射的赫兹信号对应的数据流，并包括一个用于确定置信系数的模块和一个能够根据所接收的数据流和所述置信系数得出均衡数据流的均衡模块，其特征在于所述接收通道是排序的，并在于每个接收通道包括一个计算模块，它能够根据所述置信系数，根据用于当前通道并用于第一通道之后的接收通道的所述均衡数据流，以及根据用于前一接收通道的合并置信系数和合并数据流，发出合并置信系数和合并数据流，最后一个通道的计算模块的输出构成总的置信系数和总的合并数据流，所述具有加权输入的解码器能够处理仅由最后一个通道的计算模块发出的合并置信系数和合并数据流。

根据本发明的其它特征：

-每个计算模块包括单位计算装置，允许根据当前通道的置信系数CSI_i和前一通道的合并置信系数CCSI_i-1得出合并的置信系数CCSI_i，例如CCSI_i＝CCSI_i-1+CSI_i；

-用于每个通道的计算模块包括单位计算装置，允许根据用于当前和前一通道的合并置信系数CCSI_i和CCSI_i-1定义加权系数α₁，例如α₁＝CCSI_i-1/CCSI_i以及它相对于1的补值；

-用于每个通道的计算模块包括单位计算装置，允许根据用于前一通道的合并数据流CZ_i-1、用于当前通道的数据流Z_i和加权系数α₁得出合并数据流CZ_i，例如CZ_i＝α₁×CZ_i-1+(1-α₁)×Z_i；

-用于每个通道的计算模块包括在输入端的一个同步模块，它能够同步由前一接收通道输出的合并数据流和合并置信系数，和由当前接收通道输出的数据流和置信系数；

-每个接收通道还包括装置，用于格式化所接收的数据流，包括至少一个下述元件：调谐器、放大器和变频器；

-该设备至少部分地使用包括能够实现这个设备的功能的连接的专用组件和/或编程组件来制造；

-该设备包括至少一个微处理器或微控制器。

-该设备能够在输入端接收多载波信号。

-所述输入信号是OFDM或COFDM信号；和

-该设备能够接收电视信号。

附图说明

参考附图，通过下面仅通过例子给出的描述，将便于对本发明的更好的理解，在附图中：

-图1是根据本发明的接收机的示意图；和

-图2是在根据本发明的设备内使用的计算模块的示意图。

具体实施方式

图1示意性地图示用于分集接收电视信号的设备的结构。

如图所示，设备1包括多个排序的接收通道1至N。

常规上，每个接收通道i与天线5_i相关，允许接收数据流，所有的接收流对应于单个电视信号。

例如，可以在空间上分布天线5_i，以便信源信号的衰减在每个天线上是不同的，以便所接收的数据流彼此是不相关的。

类似地，天线5_i能够接收不同的极化，以便用于每个接收通道1至N的所接收的每个流对应于相同的初始化信号，但是具有不同的极化。

常规上，每个接收通道i在输入端包括用于格式化所接收的数据流的装置，例如调谐器10_i、放大器和可选择地变频器12_i。

调谐器10_i允许将所接收的信号转变到更适合于执行处理的中频，放大器和变频器12_i允许放大所接收的流并将其转换成数字数据流。

对于每个通道i，格式化装置在输出处发出数字信号Y_i，对应于在天线5_i上接收、放大和数字化的数据流。

每个接收通道随后包括解调器14_i，它包括计算模块20_i，它允许根据对应于所接收的数据流的信号Y_i得出与所述模块相关的置信系数CSI_i。

置信系数CSI_i通常通过确定所接收数据流的信噪比来计算。

每个解调器14_i还包括均衡模块22_i，它允许根据对应于输入数据流的信号Y_i和相应的置信系数CSI_i输出均衡数据流Z_i。

根据本发明，每个接收通道还包括计算模块24_i，允许输出合并的置信系数CCSI_i和合并数据流CZ_i。

每个计算模块24_i在输入端接收其通道的置信系数CSI_i和其通道的均衡数据流Z_i。

此外，除了用于第一接收通道的模块24_i之外，每个计算模块24_i还接收由用于前一通道的计算模块24_i-1输出的合并数据流CZ_i-1和合并置信系数CCSI_i-1。

因而，模块24₂接收模块24₁输出的结果，模块24_N接收模块24_N-1输出的结果。

第一接收通道的计算模块24₁在输入端仅接收其接收通道的数据流Z₁和置信系数CSI₁。被提供用于由前一通道发出的结果的输入被预先确定并设置为零。

根据一种迭代的结构，以从一个通道到另一个通道的级联来构建计算模块24_i，从而将在一个通道内获得的结果用于下一个通道的计算。

使用它们在输入端接收的信号，计算模块24_i分别提供合并的置信系数CCSI_i和合并数据流CZ_i。

由最后一个接收通道的计算模块24_N输出的信息构成总的置信系数和总的合并数据流，它对应于最佳比值合并数据或“最大比值合并”(MRC)。这两个信号被直接发送给该设备的具有两个加权输入的解码器30。这个解码器30可以是维特比解码器或称作Turbo码解码器的迭代解码器，并允许根据由每个接收通道接收的数据流提供最佳化信号。

这种设备尤其适合于接收包含多个频率的信号，所述频率承载一部分信息，通常称作多载波信号。

随后，各个通道分别接收所有的载波，降低了与选择性衰减有关的信息损失风险。

具体而言，在诸如OFDM或COFDM信号的多载波信号的分集接收中，每个接收通道接收包括以符号组合在一起的多个载波的调制信号。

为了重新构建所发射的信号，根据载波合并这些信号，因而合并对应于在同一符号内在同一载波在各个通道上接收的多个信号，以便最后一个通道得出总的合并数据流，它包括与所发射的信号相同的符号数量和在所述符号内相同的载波数量。

参考图2更详细地描述计算模块24_i的实施例的基本功能。

如前所述，计算模块24_i在输入端接收都是由前一接收通道i-1发出的合并置信系数CCSI_i-1和合并数据流CZ_i-1。这个模块还接收对应于当前通道i的均衡数据流Z_i和置信系数CSI_i。

首先，将所有这些输入引导进同步模块32_i，它允许使它们与同一个时间参考同步。通常，调整从前一通道发出的数据，从而使它与当前通道的数据同步。

随后，将前一合并置信系数CCSI_i-1和当前置信系数CSI_i输入求和器34_i，它发出当前的合并置信系数CCSI_i，以便CCSI_i＝CSI_i+CCSI_i-1。

随后，将前一通道的合并置信系数CCSI_i-1和当前合并置信系数CCSI_i输入除法器36_i。

随后，除法器36_i在输出上输出用α_i＝CCSI_i-1/CCSI_i定义的加权系数α_i。

然后，将系数α_i输入减法器36_i，从而通过执行运算1-α_i获得α_i相对于1的补数。

然后，将合并数据流CZ_i-1和加权系数α_i输入给乘法器40_i。

数据Z_i和α_i相对于1的补数也输入给乘法器42_i。

最后，将乘法器40_i和42_i的结果输入给求和器44_i，它输出当前的合并数据CZ_i，以便：

CZ_i＝α_i×CZ_i-1+(1-α_i)×Z_i

随后，模块24_i生成等于用于每个通道1至i的置信系数之和的合并置信系数CCSI_i和合并数据流，以便：

${\mathrm{CCSI}}_i=\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CSI}}_j$

和

CZ_i＝α_i×CZ_i-1+(1-α_i)×Z_i，其中α_i＝CCSI_i-1/CCSI_i。

因此，所获得的等式是可应用于所有接收通道的普遍等式。

因而，对于第一接收通道，这些公式的应用允许确定下述等式：

CCSI₁＝0+CSI₁＝CSI₁；和

α₁＝0，以便CZ₁＝α₁×0+(1-α₁)×Z₁＝Z₁。

类似地，最后一个传输通道N的计算模块24_N根据用于通道的数据流和置信系数输出等于每个通道1至N的置信系数之和的合并置信系数CCSI_N和合并数据流，如：

${\mathrm{CCSI}}_N=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CSI}}_j$

和

CZ_N＝α_N×CZ_N-1+(1-α_N)×Z_N，其中α_N＝CCSI_N-1/CCSI_N。

此数据构成输入维特比解码器30的总合并置信系数和总合并数据流，所述维特比解码器30在输出端输出相对于所接收的数据流优化的信号。

因此，最后一个通道的总合并数据显然可以表示如下：

${\mathrm{CZ}}_N=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{CSI}}_j}{{\mathrm{CSI}}_N}{Z}_j,$ 并对应于最佳比值合并数据，如通过Brennen的上述文献的教导所定义的。

随后，可以以常规的方式使用输出信号；例如，此数据被解复用和解码以输出各种类型的数据，例如音频数据和视频数据。

有利地，可以使用与缓冲存储器结合并以迭代的方式用于所有的接收通道的有限数量的解调器来配置解调器14₁至14_N。

可以使用常规电子组件、FPGA型编程组件、专用于这些功能的ASIC型组件或者诸如DSP的微处理器组件来配置解调器14_i。类似地，可以使用编程组件来全部或部分地实现所有的接收通道，配置其连接来实现这些功能。

此外，用于格式化所接收数据流的装置可包括除了在此所述单元之外的单元，并可以根据情况不同地配置。

此外，构成上述计算模块的基本功能可以以不同于上述实施例的方式来构建或实现。

因此，显然地，由于接收通道的迭代结构，根据本发明的设备允许降低所使用的组件数量，并使用可轻易地适应接收通道数量的可模块化的结构。

此外，除了第一和最后一个接收通道之外，也可以以不同的排序组合各个接收通道。

尽管在接收电视信号的环境下描述了本发明，它也可应用于用于发送数字信息的任意信号的分集接收，例如移动电话信号或任何其它的数字信号。

类似地，可以通过各种形式来调制所发射的信号，例如OFDM、COFDM、QAM和QPSK。

Claims (11)

1.一种用于接收调制信号的设备，所述设备包括多个接收通道(1至N)和带有加权输入的解码器(30)，每个接收通道(1至N)在输入端接收与所述被发射的调制信号对应的数据流，并包括一个用于确定置信系数(CSI_i)的模块(20_i)和一个能够从所接收的数据流和所述置信系数(CSI_i)输出均衡数据流(Z_i)的均衡模块(22_i)，其特征在于所述接收通道(1至N)是排序的，并在于每个接收通道(1至N)包括一个计算模块(24_i)，它能够根据所述置信系数(CSI_i)，根据用于当前通道(i)和用于第一通道(1)之后的接收通道的所述均衡数据流(Z_i)，以及根据用于前一接收通道的合并置信系数(CCSI_i-1)和合并数据流(CZ_i-1)，输出合并置信系数(CCSI_i)和合并数据流(CZ_i)，最后一个通道(N)的计算模块(24_N)的输出构成总的置信系数和总的合并数据流，所述具有加权输入的解码器(30)能够处理仅由最后一个通道(N)的计算模块(24_N)输出的合并置信系数(CCSI_i)和合并数据流(CZ_i)。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于每个计算模块(24₁至24_N)包括单位计算装置(34_i)，允许根据当前通道的置信系数CSI_i和前一通道的合并置信系数CCSI_i-1得出合并的置信系数CCSI_i，例如CCSI_i＝CCSI_i-1+CSI_i。

3.根据权利要求2的设备，其特征在于用于每个通道的计算模块(24_i)包括单位计算装置(36_i和38_i)，允许根据用于当前和前一通道的合并置信系数CCSI_i和CCSI_i-1定义加权系数α₁，例如α₁＝CCSI_i-1/CCSI_i以及它相对于1的补值。

4.根据权利要求3的设备，其特征在于用于每个通道的计算模块(24_i)包括单位计算装置(40_i、42_I和44)，允许根据用于前一通道的合并数据流CZ_i-1、用于当前通道的数据流Z_i和加权系数α₁得出合并数据流CZ_i，例如CZ_i＝α₁×CZ_i-1+(1-α_i)×Z_i。

5.根据前面的任一权利要求的设备，其特征在于用于每个通道的计算模块(24_i)包括在输入端的一个同步模块(32_i)，它能够同步由前一接收通道输出的合并数据流(CZ_i-1)和合并置信系数(CCSI_i-1)，和由当前接收通道输出的数据流(Z_i)和置信系数(CSI_i)。

6.根据前面的任一权利要求的设备，其特征在于每个接收通道(1至N)还包括装置(10_i；12_i)，用于格式化所接收的数据流，包括至少一个下述元件：调谐器、放大器和变频器。

7.根据前面的任一权利要求的设备，其特征在于该设备至少部分地使用包括能够实现这个设备的功能的连接的专用组件和/或编程组件来制造。

8.根据前面的任一权利要求的设备，其特征在于该设备包括至少一个微处理器或微控制器。

9.根据前面的任一权利要求的设备，其特征在于该设备能够在输入端接收多载波信号。

10.根据权利要求9的设备，其特征在于所述输入信号是OFDM或COFDM信号。

11.根据权利要求9或10的设备，其特征在于该设备能够接收电视信号。