CN1656763A - 用于估计多载波信号的变化的传输信道的传递函数的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于估计多载波信号(A)的变化的传输信道的传递函数的方法，其通过使用频率数字信号(Y)来执行，该信号与接收到的信号相对应。本发明的方法包括包含计算传输信道的第一估计传递函数(C1)的值的步骤(6)。所述的方法特征在于它还包括下列的步骤，即：步骤(8)，通过计算前述的第一估计传递函数(C1)的自相关函数(R(C1))的值，从而分离出噪声成分；步骤(10)，其中从所述的自相关函数(R(C1))确定噪声衰减滤波器(F)；以及步骤(12)，其中为了提交传输信道的第二估计的、噪声纠正的传递函数(C2)，将噪声衰减滤波器(F)应用于第一估计传递函数(C1)。本发明特别适合于接收数字电视信号。

Description

用于估计多载波信号的变化的 传输信道的传递函数的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于改进的估计发射多载波信号的变化的传输信道的传递函数的方法和装置。

背景技术

特别是在无线电传输的情况下，通常是使用调制技术，该技术可使所谓的“多载波”信号被传输，该信号可以通过不同频率的多路载波来传输信息。

例如，在已知的OFDM(正交频分复用)调制技术和COFDM(正交编码频分复用)调制技术中，可以通过在不同频率的载波上调制二进制数据来将其传输。

例如，在应用OFDM(正交频分复用)和COFDM(正交编码频分复用)来传输数字电视信息的情况下，可用的通频带可使8000多个不同频率的载波被使用，所述的通频带可以是大约8MHz，并具有在1KHz的载波之间的间隔。

这些信号然后被及时细分成称作为“符号”的程序块，并且这些程序块属于一个持续期，该持续期可以使最低的载波频率的一个周期被发送，通过无线电来传输。

由于由环境引起的反射和回声以及使用了多个发射器，无线电传输使得传播变得不规则。

这样的传输因而导致传输的信号中的每个载波的振幅和相位被修改。

为了模拟这样的修改，传输信道以传递函数的形式定义，使得接收到的信号与通过所述的传递函数传输和转换的信号相对应，并且噪声信号也被加入其中。

为了纠正无线电传输的影响，称作“导频”的基准载波被引入该传输信号，其中导频预先知道并且使得在接收器估计修改成为可能，因而使得估计传输信道的传递函数成为可能，其中通过传输使信号与所述的修改相适应。

为了执行该估计，现有的方法和装置是基于这样的假定：传输信道是缓慢并连续地改变的，因而使得为了区别传输信道的传递函数和独立于该信道的噪声而利用多个连续的信道估计成为可能。

然而，当传输中迅速和/或不连续地发生变化时，上述的假定就不再适用了。

特别地，对于在活动中或存在接近接收天线的移动体(人、车辆)和导致变化接收条件的情况下申请接收时，使用现有的方法和装置会导致对信道的传递函数的错误估计，而其又导致不适当的修正，该修正会使得信号衰减。

发明内容

本发明的目的就是通过确定一种用于改进地估计变化的传输信道的方法和装置来解决该问题。

本发明因而提供了一种估计多载波信号的变化的传输信道的传递函数的方法，所述的多载波信号包括多个已知的被称作导频的基准数据项，将所述的方法从与被接收、被数字化、被同步以及被从时间基转换到频率基的信号相对应的频域数字信号实施，所述的方法包括基于包含在所述的频域数字信号中的导频，计算传输信道的第一估计的传递函数的值的步骤，所述方法其特征在于所述的计算第一估计传递函数的步骤包括：为了确定所述的载波的传输信道的传递函数的值而计算导频的修改的子步骤，以及为了提交所述的第一估计传递函数而在所述的值之间插值的子步骤，并且该方法进一步包括：

·计算所述的第一估计的传递函数的自相关函数的值的步骤，使得可以从中分出噪声分量；

·从所述的自相关函数中确定噪声移除滤波器的步骤；以及

·为了提交传输信道中的噪声已被移除的传输信道的第二估计的传递函数，而将所述的噪声移除滤波器应用到所述的第一估计的传递函数的步骤。

依照该方法的其它特点：

·它是周期性地实施的；

·它是连续地实施的；并且

·所述的计算第一估计传递函数的步骤包括为了确定所述的载波的传输信道的传递函数的值而计算导频的修改的子步骤以及为了提交所述的第一估计传递函数而在所述的值之间插值的子步骤。

本发明也提供了一种接收多载波信号的方法，其特征在于它包括如上所述的估计多载波信号的传输通道的传递函数的方法，并且其特征在于它进一步包括为了提交估计的数据，基于噪声已经从中移除的所述的第二传递函数的补偿在传输期间导频的修改的步骤。

依照该接收方法的其它特点：

·为了提交频域数字信号，它包括处理接收到的信号的多个优先步骤；

·所述的多载波信号是由正交频分复用调制的数字电视信号。

本发明也提供了一种用于估计多载波信号的变化的传输信道的传递函数的装置，其中所述的多载波信号包括多个已知的被称作导频的基准信息项，所述的装置接收频域数字信号作为输入，其与被接收、被数字化、被同步以及被从时间基转换到频率基的信号相对应，并包括用于从包含在所述的频域数字信号中的导频来计算传输信道的第一估计传递函数的值的模块，该装置的特征在于为了提交所述的第一估计传递函数，用于计算第一估计传递函数的值的所述的模块适于确定导频的修改并执行在所述的值之间插值，并且其特征在于装置进一步包括：

·用于计算所述的第一估计传递函数的自相关函数的值的模块，使得噪声成分可从中分出；

·用于从所述的自相关函数确定噪声移除滤波器的模块；以及

·为了提交噪声已被移除的传输信道的第二估计的传递函数而将所述的噪声移除滤波器应用到所述的第一估计的传递函数的模块。

依照该装置的其它特点：

·它适用于周期性地操作的；

·它适用于连续地操作的。

本发明也提供了一种用于接收多载波信号的接收器单元，该单元特征在于它进一步包括为了提交估计的数据，为了修改所述的频域数字信号而根据所述的已将噪声从中移除的第二估计的传递函数补偿传输信道的影响的模块。

依照该单元的其它特点：

·它进一步包括适用于接收所述的多载波信号并提交所述的频域数字信号的预处理系统；

·它适用于接收由正交频分复用调制的数字电视信号；并且

·它是移动的。

本发明也提供了一种计算机程序，其特征在于当所述的程序在计算机上执行时，它包括用于执行如上述确定的方法的步骤的程序代码指令。

最后，本发明提供了一种可程式化的组件，其特征在于它包括用于执行上述定义的方法的步骤的逻辑配置。

附图说明

结合实施例和说明书附图，在阅读下面的说明书后本发明将会被更好地理解，其中：

·图1是本发明的方法的流程图；

·图2是依照本发明的用于估计传输信道的传递函数的装置的功能方框图。

具体实施方式

图1是本发明的方法的流程图。

该方法从步骤2的多载波信号的无线电传输开始，其中多载波信由字母A表示。

例如，信号A与由OFDM(正交频分复用)调制的数字电视信号相对应。

被传输的信号A包括多个已知的被称作导频的基准信息项。

例如，在OFDM信号传输中，十二分之一的载波是基准载波，并被称作导频载波。

此后，该方法包括接收信号Y的步骤4，其中信号Y与由传输信道传送和修改的信号相对应。

该接收步骤4包括多个与信号的特性有关的处理子步骤。

在由OFDM调制的数字信号的无线电传输实例中该接收步骤包括，例如，将模拟信号转换成数字信号的子步骤、变换成基带的子步骤、滤波和放大的子步骤、同步化的子步骤以及从时间基转换为频率基的子步骤。

该转换子步骤相应于将时间域的数字信号转换为频率域的表示，例如通过使用FFT(快速傅立叶变换)来实现。

在接收多载波信号的方法中，这些子步骤都是常用的子步骤，并且他们可以以不同的顺序来组织，根据被传输的信号的特性它们可以包括其它子步骤。

在步骤4的结束时，被提供的信号Y是频域的数字信号，表示接收到的信号的能量分布，它是频率的函数。

写下传输信道的实时传递函数C，可以看出接收到的信号Y等于由传输信道的传递函数修改的被传输的信号A加上写为B的噪声。

因此：Y＝C.A+B。

噪声B是传输信道的干扰以及接收系统中的初始元件，例如调谐器设备和放大器，所固有的噪声产生的。

随后，该方法包括计算传输信道的估计的第一传递函数C1的值的步骤6，该步骤以常规的方式执行。

在步骤6中，其中通过关于导频载波比较接收到的信号Y和被传输的信号A，接收到的信号中导频载波的存在使得执行计算这些载波的修改的子步骤成为可能。

因此可以看出，对于导频载波，传递函数C1p的值是可得到的，其中：

$C1p=\frac{Y}{A}=C+\frac{B}{A}$

通过在关于导频载波的这些比率C1p的值之间插值，传输信号的传递函数的第一估计值就被提交。

随后，该方法包括计算估计的第一传递函数C1的自相关函数的值的步骤8。

传输信道变化的假定表示在传输信道的传递函数中存在时间变量。

写作R(C1)的自相关函数以常规的方式计算，并用作将噪声成分从信号的传递函数中分离出来。

该自相关函数R(C1)被写作F，在步骤10中用于确定噪声移除滤波器。

该噪声移除滤波器可利用已知技术通过自相关函数来获得，并且名称为Wiener滤波器的实例在由Athanasios Papoulis所著的书“概率、随机变量和随机过程”一书第446页至453页中做了描述。

自然地，也可以使用不同于Wiener滤波器的滤波器通过自相关函数R(C1)来确定噪声移除滤波器。

在步骤12中，例如通过卷积乘积运算，将噪声移除滤波器F应用到传输信道的第一估计传递函数C1，因而得到了传输信道的第二估计传递函数C2，其中噪声已被移除。

因而，C2＝F*C1。

随后，在步骤14中，为了获得传输的数据的估计A1，可以使用噪声已被移除的第二估计传递函数C2来纠正接收到的信号，所以：

$A1=\frac{Y}{C2}$

对于变化的传输信道，该方法需要周期性地实施，并且有利地其关于处理时间持续窗口连续地操作，例如该持续时间与OFDM符号的持续时间相对应。

当该方法周期地实施时，适合于确定操作周期，在该周期期间传输信道中的变化可以视为慢的和连续的。

例如所描述的方法可以通过计算机程序或通过可编程的组件来实施，其具有可被修改使计算执行的逻辑结构。

该程序也可被存储在非易失存储器中，使其根据来自微控制器或微处理器，例如集成在数字电视信号解码器中的微控制器或微处理器，的请求来执行。

图2表示接收器单元，该单元包括用于估计本发明的传递函数的装置。

在该图中，可以看到发射器20，诸如用于发射数字电视信号A的无线电发射器，其中所述信号是OFDM调制的并且该信号是通过由传递函数模拟的传输信道发射的。

该信号是通过天线24由接收器单元22接收的。

接收到的信号然后被加入预处理系统26，该系统包括例如模数转换器27、同步模块28以及利用FFT(快速傅立叶变换)从时间基向频率基转换的模块29，模块29实施上述的方法的步骤4。

预处理系统26将其输出连接到模块31，模块31用于通过实施本方法的步骤6来计算第一估计传递函数。

模块31将其输出连接到模块32，其中模块32用于计算自相关函数的值，模块32的输出连接到模块34，模块34用于确定噪声移除滤波器。

这些模块分别实施本发明的方法的步骤8和10。

装置30用于估计传递函数，该装置包括模块36，以执行该方法的步骤12并提交噪声已被移除的第二估计传递函数，其中模块36用于将由模块34确定的噪声移除滤波器应用到由模块31计算的估计传递函数。

随后，接收器单元22包括延迟模块38，其用于将由预处理系统26提交的信号延迟一估计第二信道传递函数需要的持续时间，其中第二信道传递函数中的噪声已被移除。最后，单元22包括补偿模块40，补偿模块40实施该方法的步骤14并使得由于传输信道而出现在延迟接收的信号中的修改通过利用第二估计传递函数C2而被补偿，其中第二估计传递函数C2中的噪声已被移除。

因而，在操作中，为了由天线24接收，信号A从发射器20通过传输信道C发射。

为了提交相应的频域数字信号Y，接收到的信号被数字化、同步化并在预处理系统26中从时间基转换为频率基。

信号Y被插入用于估计传递函数的装置30。

模块31然后确定在导频载波中发生了什么变化，并通过插值提交传输信道的第一估计传递函数C1。该估计传递函数C1被加入到模块32，模块32计算被写作R(C1)的自相关函数。

利用自相关函数，用于确定滤波器的模块34使用Wiener’s滤波器等式来确定噪声移除滤波器F。

为了提交第二估计传递函数C2，模块36然后将滤波器F应用到第一估计传递函数C1，其中第二估计传递函数C2中的噪声已被移除。

与估计传递函数的计算并行，频域数字信号Y被引入延迟模块38，随后，延迟的信号Y被引入模块40，为了提交估计的数据A1，模块40将根据噪声被移除的第二估计传递函数C2处理该信号。

然后，在接收数字电视信号的情况下，估计数据A1被解码并被播放。

因此可以看出，对于随时间变化的传输信道，根据本发明的用于估计传输信道的传递函数的装置可以计算该传输信道的被估计的传递函数，其中传输信道中的噪声已被移除。

特别地，这样的装置特别适合用在移动的接收器单元中。

例如，这样的接收器单元集成在用于接收陆地数字电视信号的移动手机中。

而且，当实施分集接收时，在分集接收中使用了多个传输信道和相应的接收系统，每个接收系统可以与本发明的装置相适应，所有的估计数据随后由解码器利用分集接收中通常的方法来处理，其中解码器具有加权的输入。

Claims (15)

1、一种估计多载波信号(A)的变化的传输信道的传递函数的方法，所述的多载波信号包括多个已知的被称作导频的基准数据项，将所述的方法从与被接收、被数字化、被同步以及被从时间基转换到频率基的信号相对应的频域数字信号(Y)实施，所述的方法包括基于包含在所述的频域数字信号(Y)中的导频，计算传输信道的第一估计的传递函数C1的值的步骤(6)，所述方法其特征在于所述的计算第一估计传递函数(C1)的步骤(6)包括：为了确定所述的载波(C1p)的传输信道的传递函数的值而计算导频的修改的子步骤，以及为了提交所述的第一估计传递函数(C1)而在所述的值之间插值的子步骤，并且该方法进一步包括：

●计算所述的第一估计的传递函数的自相关函数(R(C1))的值的步骤(8)，使得可以从中分出噪声分量；

●从所述的自相关函数(R(C1))中确定噪声移除滤波器(F)的步骤(10)；以及

●为了提交传输信道中的噪声已被移除的传输信道的第二估计的传递函数(C2)，而将所述的噪声移除滤波器(F)应用到所述的第一估计的传递函数(C1)的步骤(12)。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于它是周期性地实施的。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于它是连续地实施的。

4、一种用于接收多载波信号的方法，其特征在于它包括依照权利要求1至3中任一权利要求所述的估计多载波信号的传输通道的传递函数的方法，并且其特征在于它进一步包括为了提交估计的数据(A1)，基于噪声已经从中移除的所述的第二传递函数(C2)用于补偿在传输期间导频的修改的步骤(14)。

5、根据权利要求4的接收多载波信号的方法，其特征在于为了提交频域数字信号(Y)，它包括多个处理接收到的信号的优先步骤。

6、根据权利要求1至5中任意权利要求的方法，其特征在于所述的多载波信号是由正交频分复用(OFDM)调制的数字电视信号。

7、一种用于估计多载波信号(A)的变化的传输信道的传递函数的装置，其中所述的多载波信号(A)包括多个已知的被称作导频的基准信息项，所述的装置(30)接收频域数字信号(Y)作为输入，其与被接收、被数字化、被同步以及被从时间基转换到频率基的信号相对应，并包括用于从包含在所述的频域数字信号(Y)中的导频来计算传输信道的第一估计传递函数的值的模块(31)，该装置的特征在于为了提交所述的第一估计传递函数(C1)，用于计算第一估计传递函数的值的所述的模块(31)适于确定导频的修改并执行在所述的值之间插值，并且其特征在于装置进一步包括：

●用于计算所述的第一估计传递函数(C1)的自相关函数(R(C1))的值的模块(32)，使得噪声成分可从中分出；

●用于从所述的自相关函数(R(C1))确定噪声移除滤波器(F)的模块(34)；以及

●为了提交噪声已被移除的传输信道的第二估计的传递函数(C2)而将所述的噪声移除滤波器(F)应用到所述的第一估计的传递函数(C1)的模块(36)。

8、根据权利要求7的设备，其特征在于它适于周期地操作。

9、根据权利要求7的设备，其特征在于它适于连续地操作。

10、一种用于接收多载波信号的接收器单元，该单元的特征在于它包括权利要求7至9中任一权利要求所述的用于估计传输信道的传递函数的装置(30)，并且其特征在于它进一步包括为了提交估计的数据(A1)，为了修改所述的频域数字信号(Y)而根据所述的已将噪声从中移除的第二估计的传递函数(C2)补偿传输信道的影响的模块(40)。

11、根据权利要求10的接收器单元，其特征在于它进一步包括适用于接收所述的多载波信号并提交所述的频域数字信号(Y)的预处理系统(36)。

12、根据权利要求10或11的接收器单元，其特征在于它适用于接收由OFDM(正交频分复用)调制的数字电视信号。

13、根据权利要求10至12中任一权利要求的接收器单元，其特征在于它是移动的。

14、一种计算机程序，其特征在于当所述的程序在计算机上执行时，它包括用于执行依照权利要求1至6中任一权利要求的方法的步骤的程序代码指令。

15、一种程序组件，其特征在于它包括用于执行依照权利要求1至6中任一权利要求的方法的步骤的逻辑配置。

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