CN1750530A - 在数字广播接收器中使用的频率恢复装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有很强抗御取样偏移能力的用于广播接收器中的频率恢复装置和方法。接收按照正交频分复用(OFDM)模式传送的数字广播信号的数字广播接收器中使用的频率恢复装置包括：分割窗口，分别分割从OFDM符号转换到频域值的第一数据单元和第一数据单元被延迟一些间隔的第二数据单元，并仅通过在第一数据单元和第二数据单元的一些间隔中的一些数据单元；导频模式生成器，生成与包含在各分割窗口中的数据单元结合的导频模式；和交叉关联器，在由导频模式生成器生成的导频模式的单独位置处，从分割窗口执行在第一数据单元和第二数据单元之间的关联，并生成关联结果值。因此，不管方式如何该装置能更正确评估频率偏移，即使在8k方式。

Description

在数字广播接收器中使用的频率恢复装置和方法

本申请要求2004年9月17日申请的韩国专利申请号为：P04-0074475的优先权，据此，其全部内容被一起作为参考。

技术领域

本发明涉及到在数字广播接收器中使用的频率恢复装置和方法，尤其涉及到在地面数字接收机(DVB-T)广播接收器中具有很强的抗御取样偏移的频率粗调恢复装置和方法。

背景技术

通常，使用正交频分复用(OFDM)模式，DVB-T广播系统能够执行数据的传送/接收。

按照上述的OFDM模式的基本原理，具有高传送速率的数据流被分成多个数据流，其各个具有低的传送速率，并且，使用多个副载波频率同时传送分割的数据流。

由于多种优点，上述的OFDM模式已经广泛地被用于传送/接收广播信号，其最重要的的优点是：基于OFDM模式的广播信号对频率选择衰减或窄带干扰具有很强的抗御能力。

在多个载波中使用基于正交状态的快速傅里叶逆变换(IFFT)，能够有效地执行多个载波系统。

OFDM接收器主要执行载波恢复操作，使得所需的信号同步。频率同步操作允许发送器的射频(RF)载波频率与接收器的一致。

发送器和接收器的载波频率之间的差被称为“频率偏移”。OFDM模式只具有很弱的抗御频率偏移的能力。

在按照OFDM模式，频率偏移在信号传送中引起两个严重的问题。问题之一是：当使用快速傅里叶变换(FFT)过程解调信号时，通过单独的副载波频率传送的信号的大小降低。另一个问题是：由于载波间干扰(ICI)的发生，不再保持副载波频率之间的正交状态。

换言之，与传送带比较，OFDM模式在副载波频率之间具有相对窄的频率间隔，从而，小的频率偏移可能大大地影响副载波频率。

因此，当按照OFDM模式传送/接收所需的信号时，频率同步技术被认为是能够改善OFDM接收器性能的重要技术之一。

OFDM模式以两种方式控制将被操作的频率同步动作。上述的两种方式是频率同步粗调(coarse frequency synchronization)方式和频率同步细调(fine frequency synchronization)方式。

频率同步粗调方式评估最接近初始频率偏移的副载波频率间隔的整数倍，并且补偿评估的结果。

频率同步细调方式评估低于相邻副载波频率之间间隔的一半的频率偏移，并且，在评估的频率偏移的基础上补偿频率。

换言之，频率同步粗调方法能够允许高于副载波频率间隔的初始频率偏移被减少到副载波频率间隔的一半或更少。为了使用频率同步细调方法，减少到副载波频率间隔的一半或更少的频率偏移能够被补偿。

如上所述，频率同步粗调方法必须评估整数倍的最接近于初始频率偏移的副载波频率间隔。上述的频率偏移粗调评估器的基本构造被表示在图1中。

图1是说明常规的频率偏移粗调评估器的框图。

在图1中所示的频率偏移粗调评估器执行在FFT输出信号和FFT输出信号的延迟结果之间的关联，从而，它将预定导频模式的改变值确定为频率偏移粗调，在该导频模式的改变值处生成最大的对应值。

为了确定上述的频率偏移粗调，导频模式生成器121在2k方式时生成45导频模式，在8k方式时生成175导频模式。导频模式生成器121在2k方式或8k方式时生成除导频模式外的具有零补值(padding value)的剩余值。

使用由导频模式生成器121生成的连续的导频信息，由FFT装置107生成的当前的符号和由延迟装置117生成的一个符号延迟(one-symbol-delayed)的符号在交叉关联器119中被关联，这样，由交叉关联器119生成它们的关联的结果。

评估器115接收关联器119的输出值，跟踪包含在数据间隔里的多个关联值中的最大值，并且，使用最大值的位置信息，对频率偏移粗调进行评估。

因为通过FFT装置107的接收的信号的频率在频率区域上移动，所以生成上述的频率偏移。如果没有频率偏移，那么，关联值中的最大值在数据间隔终止的特定位置处生成。

因此，按照最大值位置的变化，能够对频率偏移粗调进行评估。

在图1中所示的累加器113对通过上述评估过程获得的频率偏移粗调进行补偿。

如果取样时钟偏移在上述的频率偏移粗调评估方法以前生成，并且，生成的取样时钟偏移通过FFT装置107，那么，FFT装置107将取样的时钟偏移转换为相位变化值，从而，相位变化值对频率偏移粗调评估结果具有负面的影响。

换言之，通常，如果取样时钟偏移是100ppm，那么，在2k方式中，在对应于四个符号的预定距离的间隔处插入或省略单独的取样。在8k方式的情况中，在对应于单个符号的预定距离的间隔处插入或省略单独的取样。

因此，在2k方式时频率偏移略强于取样时钟偏移，但是，它具有非常弱的抗御2k方式时的取样时钟偏移的能力。

换言之，上述的常规的频率偏移粗调评估的装置及其方法，在预定的取样时钟偏移环境(例如，如果取样时钟偏移是100ppm)下，在8k方式时评估频率偏移比在2k方式时具有更多的困难。

发明内容

因此，本发明针对在数字广播接收器中使用的频率恢复装置和方法，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种用于评估频率偏移粗调的装置和方法，它能够更正确地评估频率偏移，不管方式如何。

本发明的另外的优点、目的、和特征，一部分将在随后的说明中阐明，一部分对于本领域普通技术人员来说可以从对下文的审查中而明白，或者可以从本发明的实践领会到。本发明的目的和其它优点可以通过说明书和权利要求书及其附图中特别指出的结构实现和获得。

为了获得这些目的和其它的优点以及按照本发明的目的，如在这里具体和广泛描述的，在接收按照正交频分复用(OFDM)模式传送的数字广播信号的数字广播接收器中使用的频率恢复装置，包括：分割窗口，用于分别地分割从OFDM符号转换到频域值的第一数据单元和第一数据单元被延迟一些间隔的第二数据单元，生成分割的数据单元，并且，仅通过在分割的数据单元中的一些数据单元；导频模式生成器(pilot pattern generator)，用于生成与包含在各分割窗口中的数据单元结合的导频模式；和交叉关联器，用于在由导频模式生成器生成的导频模式的单独的位置处，执行在第一数据单元和第二数据单元之间的关联，并且，生成关联结果值。

优选地，OFDM符号是8k方式的符号。

优选地，通过快速傅里叶变换操作执行频域值。

优选地，第二数据单元是第一数据单元被延迟单OFDM符号间隔的数据。

优选地，分割窗口仅通过分割成预定大小的数据间隔的第一数据单元和位于分割数据间隔的前面和后面部分的预定大小的同步范围(pull-inrange)间隔的第二数据单元，允许除了第一和第二数据单元之外的剩余间隔的数据被填补为零，并且，生成填补结果。

优选地，预定大小的数据间隔具有2k方式间隔大小。

优选地，同步范围间隔的大小是表示对应于170数据单元的预定大小。

优选地，分割窗口包括四个窗口，其中各个将8k方式的数据间隔分割为各具有2k方式的数据间隔大小的数据间隔。

优选地，导频模式生成器包括四个模式生成器，其中各个分别生成与8k方式数据单元中的2k方式间隔大小的数据间隔结合的导频模式。

优选地，交叉关联器包括四个关联器，其中各个执行在能够从8k方式数据单元中生成2k方式间隔大小的数据间隔的单独窗口的输出数据和单独窗口的输出数据的延迟数据之间的交叉关联。

优选地，在数字广播接收器中使用的频率恢复装置还包括：评估器，用于从由四个交叉关联器生成的交叉关联值中产生最大的交叉关联值。

在本发明的另一个技术方案中，提供一种用于按照正交频分复用(OFDM)模式传送的数字广播信号的频率恢复方法，包括下列步骤：a)分别分割从OFDM符号转换到频域值的第一数据单元和第一数据单元延迟一些间隔的第二数据单元，仅通过在分割的数据单元中的一些数据单元，允许剩余的数据被填补为零，并且，生成填补的结果；b)生成与分割的数据间隔结合的导频模式；c)在与分割的数据间隔结合生成的导频模式的单独的位置处，执行第一数据单元的填补结果和第二数据单元的填补结果之间的关联，并且生成关联值；和d)从关联值中评估一个最大的关联值作为频率偏移。

将会明白：本发明的前面的一般说明和后面的详细说明是示例性和解释性的，并且，将要提供对所主张的本发明的进一步解释。

附图说明

包含的用于为本发明提供进一步理解的并一起构成本申请一部分的附图，说明本发明的实施例，并与说明书一起，用于解释本发明的原理，在图中：

图1是说明常规的频率偏移粗调的框图；

图2表示普通的连续的导频位置；

图3表示与频率偏移结合的关联器的输出信号；

图4是说明按照本发明的优选实施例的频率偏移粗调评估器的框图；和

图5表示按照本发明的典型的分割窗口。

具体实施方式

现在，参考在附图中说明的实例，将详细说明本发明的优选实施例。

图2表示对应于在单个的符号里的连续导频的副载波频率位置，其中，在2k方式时被定义为1705取样，和在8k方式时被定义为6817取样。

如在图2中所示，在2k方式时生成45导频模式，和在8k方式时生成175导频模式。

然而，事实上，零被插入到符号的一部分中，从而，数据能够被FFT/IFFT-处理。插入的数据间隔被称为防护频带(guard band)。

因此，导频模式被包含在以2k方式扩展的2048取样中，和包含在以8k方式扩展的8192取样中。

图3表示与频率偏移结合的上述交叉关联器的输出值。

如在图3中所示，如果相关的频率ε是零，即，如果没有频率偏移，那么，在符号终止的特定位置处，关联值达到最大的关联值。

然而，如果发生频率偏移，那么，最大关联值的位置根据频率偏移而改变。

相关的频率偏移表示当实际的频率偏移被副载波频率间隔分割时计算的特定值。

图4是说明按照本发明的优选实施例的在数字广播接收器的频率恢复装置中使用的频率偏移粗调评估器的框图。

此后，参考图4，将详细说明频率偏移粗调评估器的实施例。

如在图4中所示，频率偏移粗调评估器包括：FFT装置401，延迟装置403，四个分割窗口405、407、409、和411，四个分割导频模式生成器413、415、417、和419，四个交叉关联器421、423、425、和427，以及评估器429。FFT装置401接收数字的OFDM符号，对接收的OFDM符号执行FFT过程，并将该符号转换为频域值。延迟装置403接收转换为频域值的当前数据，并且将接收的数据延迟单个的符号间隔。四个分割窗口405、407、409、和411中的各个接收已经通过延迟装置403的当前的数据和先前的数据。在8k方式中，四个分割窗口405、407、409、和411中的各个通过对应于2k方式数据间隔的1705数据单元(或1704数据单元)和对应于同步范围的数据单元，并且，剩余的数据值将被填补为零。在8k方式中，分割导频模式生成器413、415、417、和419中的各个生成对应于2k方式的45导频模式(或44导频模式)，并允许剩余的导频模式被填补为零。交叉关联器421、423、425、和427允许分割窗口405、407、409、和411的输出值与分割导频模式生成器413、415、417、和419的导频模式的位置处的延迟装置403的输出值关联，并且最后生成关联值。使用由交叉关联器生成的多个分割关联值中的最大的关联值，评估器429评估频率偏移粗调。

下文将说明上述的按照本发明的频率偏移粗调评估器的实施例的操作。

FFT装置401接收多个转换成数字值的8k-方式的OFDM符号，对接收的ODFM符号执行傅里叶变换，并且，生成结果值。

在这种情况下，如果频率偏移存在于接收的ODFM符号中，那么，当OFDM符号通过FFT装置410时发生频率变化。

如果以8k方式数据间隔的被改变成频域的数据和延迟单个符号间隔的其它数据通过分割窗口405、407、409、和411，那么，对应于包含在间隔里的上述的数据中的2k方式的1705数据单元(或1704数据单元)和对应于同步范围的数据通过上述的窗口，并且剩余的数据被过滤。

在这种情况中，同步范围表示在分割窗口中的数据间隔的前面和后面部分处任意设置跟踪最大关联值的位置变化的数据间隔。通常，同步范围被设置在-170到+170的范围内。

图5表示按照本发明的在数字广播接收器的频率恢复装置中使用的典型的分割窗口。通过上述窗口的数据范围将参考图5在下文进行描述。

在8k方式中定义为同时包含有保护间隔的8192扩充取样的单独的数据间隔，被分割成多个对应于四个2k方式的数据间隔和对应于同步范围的数据间隔。

由对应于2k方式的1705取样组成的数据间隔(即，从0到1704的数据)，和对应于朝数据间隔的方向(±)出现的同步范围的其它数据，通过由图3中的405表示的1/4窗口。剩余间隔的数据被填补为零。填补成零的数据用字符“x”表示。

由对应于2k方式的1704取样组成的数据间隔(即，从1705到3408的数据)，和对应于朝数据间隔的方向(±)出现的同步范围的其它数据，通过由图3中的407表示的2/4窗口。剩余间隔的数据被填补为零。

按此，从4784到6487的数据间隔和对应于朝数据间隔的方向(±)出现的数据间隔的其它数据，通过由图3中的409表示的3/4窗口。从6488到8191的数据间隔和对应于朝数据间隔的方向(±)出现的数据间隔的其它数据，通过由图3中的411表示的4/4窗口。

从4874到6487的数据间隔中的和从6488到8191的数据间隔中的剩余间隔的数据被填补为零。

分割导频模式生成器413、415、417、和419中的各个，在8k方式时，生成对应于2k方式的45导频模式(或44导频模式)。

如在图2中所示，1/4导频模式生成器413，从在8k方式时生成的177连续导频模式中，生成对应于2k方式的45导频模式(即，从0到1704模式)。除了45导频模式外，剩余部分被填补为零。

2/4导频模式生成器415，生成对应于2k方式的44导频模式，即，导频模式从1752到3408，并且，除了44导频模式外，剩余部分被填补为零。

按此，3/4导频模式生成器417仅生成从3456到5112的导频模式，4/4导频模式生成器419仅生成从5160到6816的导频模式，并且，除了上述的导频模式外，剩余的导频模式被填补为零。

交叉关联器421、423、425、和427识别由分割导频模式生成器413、415、417、和419生成的导频模式的位置信息，执行在分割窗口405、407、409、及411的输出值和当分割窗口的输出值延迟单个的符号时计算的值之间的关联，并且，输出关联结果。

换言之，交叉关联器421、423、425、和427中的各个，在具有对应于2k方式的模式的导频被生成的预定位置处，执行在第一数据单元和第二数据单元之间的交叉关联，并且输出交叉关联结果。在这种情况中，第一数据单元被包括在具有8k方式的8192取样的数据间隔的四个部分中的一个里，并且，当第一数据单元延迟单个符号时，生成第二数据单元。

由交叉关联器421、423、425、和427生成的单独的关联计算值，被施加到评估器429。

评估器429使用四个分割关联最大值中的单个的最大值评估频率偏移。

使用上述方法评估频率偏移的原因是：使用分割关联值的最大值评估频率偏移的方法具有最高的可靠性。

以这种方式，按照本发明的频率偏移粗调评估方法将8k方式的关联间隔分割为2k方式的间隔，并且执行频率偏移评估过程，从而单个的相位变化被减少，结果，由取样时钟偏移引起的负面影响减少。

因此，取样时钟偏移的影响也被减少，结果，频率偏移评估误差减少。

由上述的说明可知，按照本发明的用于评估频率偏移的装置和方法不管何种方式能够更正确地评估频率偏移，即使在8k方式时。

对于本领域普通技术人员来说，将会容易明白：在不脱离本发明的宗旨和范围的情况下能够对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明旨在覆盖落入权利要求范围及其等价范围内的对本发明的修改和变化。

Claims (16)

1、一种在接收按照正交频分复用(OFDM)模式传送的数字广播信号的数字广播接收器中使用的频率恢复装置，包括：

分割窗口，用于分别分割从OFDM符号转换到频域值的第一数据单元和第一数据单元被延迟一些间隔的第二数据单元，并用于仅通过第一数据单元和第二数据单元的一些间隔中的一些数据单元；

导频模式生成器，用于生成与包含在各分割窗口中的数据单元结合的导频模式；和

交叉关联器，用于：在由导频模式生成器生成的导频模式的单独的位置处，从分割窗口执行在第一数据单元的部分和第二数据单元的部分之间的关联，并且，生成关联结果值。

2、按照权利要求1的频率恢复装置，其中，该OFDM符号是8k方式的符号。

3、按照权利要求1的频率恢复装置，其中，通过快速傅里叶变换操作执行该频域值。

4、按照权利要求1的频率恢复装置，其中，第二数据单元是第一数据单元被延迟单个的OFDM符号间隔的数据。

5、按照权利要求1的频率恢复装置，其中，仅通过分割窗口的一些数据单元，是第一数据单元中的预定大小的数据间隔的数据单元和位于预定大小的数据间隔的前面和后面部分的同步范围间隔的数据单元，允许除了预定大小的数据间隔和同步范围间隔之外的剩余间隔的的数据单元被填补为零，并且生成填补结果。

6、按照权利要求5的频率恢复装置，其中，预定大小的数据间隔具有2k方式的间隔大小。

7、按照权利要求5的频率恢复装置，其中，同步范围间隔的一个部分的大小是表示对应于170数据单元的预定大小。

8、按照权利要求5的频率恢复装置，其中，该分割窗口包括四个窗口，其各个通过以对应于2k方式间隔大小的预定大小的数据间隔的数据单元，和以8k方式间隔大小的数据单元以外的同步范围间隔中的数据单元。

9、按照权利要求8的频率恢复装置，其中，该导频模式生成器包括四个模式生成器，其各个生成与在8k方式数据单元中的2k方式间隔大小的数据间隔结合的导频模式。

10、按照权利要求8的频率恢复装置，其中，该交叉关联器包括四个关联器，其各个执行：在单个的分割窗口通过的第一数据单元中的输出数据和单个的分隔窗口在生成的与分割窗口通过的输出数据结合的导频模式的单个的位置处的第二数据单元中的输出数据之间的关联。

11、按照权利要求10的频率恢复装置，还包括：

评估器，用于从由四个交叉关联器生成的交叉关联值中生成最大的交叉关联值。

12、一种用于按照正交频分复用(OFDM)模式传送的数字广播信号的频率恢复方法，包括下列步骤：

a)分别分割从OFDM符号转换到频域值的第一数据单元和第一数据单元被延迟一些间隔的第二数据单元，仅通过分割的间隔里的数据单元中的一些数据单元，允许剩余的数据被填补为零，并且生成填补的结果；

b)生成与分割的数据间隔结合的导频模式；

c)在生成的与通过的数据间隔结合的导频模式的单独的位置处，执行在第一数据单元的填补结果和第二数据单元的填补结果之间的关联，并且生成关联值；和

d)从关联值中评估一个最大的关联值作为频率偏移。

13、按照权利要求12的频率恢复方法，其中：

在步骤a)中的OFDM符号是8k方式的符号。

14、按照权利要求12的频率恢复方法，其中：

通过快速傅里叶变换方法执行在步骤a)中的频域值。

15、按照权利要求12的频率恢复方法，其中：

在步骤a)中的第二数据单元是第一数据单元被延迟单个的OFDM符号间隔的数据。

16、按照权利要求12的频率恢复方法，其中，步骤a)包括下面的步骤：

分别将第一和第二数据单元分割为各具有2k-方式间隔大小的四个部分；

通过2k-方式间隔大小的数据间隔和包含在位于具有2k-方式间隔大小的数据间隔的前面和后面部分的预定大小的同步范围间隔中的数据单元；和

允许除了通过的数据间隔之外的剩余间隔被填补成零。

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