CN1791177A - 用于数字接收器中的同步获取的设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于在数字接收器中的系统同步获取的设备和方法，通过其精确锁定同步单元，且通过其提供快速跟踪性能。本发明包括预处理单元，其通过处理模拟域中的接收信号来数字转换接收信号；接收同步单元，其包括多个不同的同步单元，每个同步单元通过接收预处理的信号顺序执行不同的同步处理，该接收同步单元根据当前同步单元的同步获取的存在或不存在来控制下一个同步单元的同步处理的开始；和后处理单元，其解码同步获取的信号。

Description

用于数字接收器中的同步获取的设备及其方法
本申请要求于2004年12月17日提交的韩国专利申请No.P2004-107722的权益，将其在此完全包括并引入作为参考。
技术领域
本发明涉及同步获取，且更为具体地说，涉及用于同步获取的设备及其方法。
背景技术
通常，数字TV的地面信道的欧洲传输系统标准是DVB-T(数字视频广播-地面)。且，DVB-T采用OFDM(正交频分复用)传输系统。
OFDM传输系统不容易受到由在无线宽带广播系统中的多路经引起的信道失真的影响。
但是，OFDM传输系统对于同步(码元同步、频率同步、时序同步)很敏感。在不能在传输和接收之间执行精确同步的情况中，OFDM传输系统产生接收信号失真的问题。因此，进行了很多努力以解决该问题。
特别的，快速同步获取对于设计DVB-T接收器非常重要。因此，增加了对于系统性同步获取设备及其方法的需要。
发明内容
因此，本发明涉及用于同步获取的设备及其方法，其基本上避免了因为现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种用于数字接收器中的系统同步获取的设备，通过其精确锁定同步单元且通过其提供快速跟踪性能。
本发明的另一目的是提供一种数字接收器中的系统同步获取方法，通过其能够在元件之间流畅地执行锁定处理，且通过其提供最优会聚时间。
本发明的其它优点、目的和特征将在随后的说明中部分地描述，经过以下检验或从本发明的实践中学习，上述优点、目的和特征对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。本发明的目的和优点可以如所附说明书及其权利要求书和附图中所特别指出的来实现和获得。
为实现本发明的这些和其它的优点，以及根据本发明的目的，如这里具体地和广泛地描述的，用于数字接收器中的同步获得设备包括：预处理单元，其通过处理模拟域中的接收信号来数字地转换接收信号；接收同步单元，其包括多个不同的同步单元，每个单元通过接收预处理的信号来顺序执行不同的同步处理，该接收同步单元根据当前同步单元的同步获取的存在或不存在来控制下一个同步单元的同步处理的开始；和后处理单元，其解码同步获取的信号。
在本发明的另一方面中，在接收数字信号时，数字接收器中同步获取的方法包括：步骤(a)，将接收的模拟信号转换为数字信号；步骤(b)，通过接收数字信号来顺序执行不同同步处理，和根据当前同步处理的同步获取的存在或不存在来控制下一个同步处理的开始，和步骤(c)，解码同步信号。
应该理解本发明的前述一般描述和下面的具体描述都是示例性和说明性的，并且意在提供本发明如权利要求所述的进一步解释。
附图说明
附图是为了能进一步了解本发明而包含的，并且被纳入本说明书中构成本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的一个或多个实施例，并用于与本说明书一起对本发明的原理进行说明。在附图中：
图1是根据本发明的用于数字接收器中同步获取的设备的框图；
图2是根据本发明用于同步获取的设备的接收同步单元的框图；且
图3A和3B是根据本发明的数字接收器中同步获取的方法的流程图。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的优选实施例，在附图中示出了其实例。在任何可能的地方，在整个附图中使用相同的参考数字表示相同或相似的部分。
本发明提供了用于数字接收器中的同步获取的设备，其特征在于包括：预处理单元，其通过处理模拟域中的接收信号来数字地转换接收信号；接收同步单元，其包括多个不同的同步单元，每个单元通过接收预处理的信号来顺序执行不同的同步处理，该接收同步单元根据当前同步单元的同步获取的存在或不存在来控制下一个同步单元的同步处理的开始；和后处理单元，其解码同步获取的信号。
根据本发明的另一实施例中，提供了在接收数字信号时数字接收器中同步获取的方法，其特征在于包括：步骤(a)，转换接收的模拟信号为数字信号；步骤(b)，通过接收数字信号来顺序执行不同同步处理，和根据当前同步处理的同步获取的存在或不存在来控制下一个同步处理的开始，和步骤(c)，解码同步信号。
因此，本发明通过减少接收器的不稳定性和跟踪所需的过度同步时间来最优化接收信号的同步获取。
图1是根据本发明的用于数字接收器中同步获取的设备的框图，且图2是根据本发明的用于同步获取的设备的接收同步单元的框图。
参考图1，数字接收器包括预处理单元100、接收同步(同步获取)单元200和后处理单元300。
预处理单元100包括接收模拟信号的接收单元，转换接收的模拟信号为中频的调谐器，和将转换的模拟信号转换为数字信号以传送到接收同步单元200的A/D转换器。
在预处理单元100中，接收单元接收模拟域中的50MHz-860MHzRF(射频)信号。调谐器(没有在附图中示出)从接收单元接收RF信号，且之后将其转换为中频(IF)信号。A/D转换器(没有在附图中示出)将IF信号转换为数字信号以传送到接收同步单元200。在这个情况中，通常将SAW(表面声波)滤波器提供到调谐器的后端。SAW滤波器主要包括涂覆在石英上的电极。因为声波以相当低的速度(大约自由空间传播速度的10-5)在石英表面上传播，配置SAW滤波器适于在相对小区域上处理的信号。因此，经预处理单元100将数字信号输入到接收同步单元200。
参考图2，接收同步单元200包括AGC(自动增益控制)单元201，CSTS(粗略码元时序同步)单元203，FCFS(精细载波频率同步)单元205，FFT(快速傅立叶变换)单元207，ICFS(整数载波频率同步)单元209，SFS(采样频率同步)单元213，SPOE(离散导频阶数估计)单元215，FSTS(精细码元时序同步)单元217，信道均衡器219和锁定信号控制单元211。
从预处理单元100输出的数字转换的信号的增益由自动增益控制单元201补偿，因为已经通过预处理单元100的SAW滤波器(没有在附图中示出)的IF信号弱，自动增益控制单元201补偿信号的增益使得A/D转换器(没有在附图中示出)能够正常转换模拟信号为数字信号。通过根据本发明的自动增益控制单元201，如图2所示，在数字域中计算增益值以反馈到预处理单元100。
同时，自动增益控制单元201包括测量来自接收输入数据的接收功率的平均值的锁定检测器，以决定和预设的基准功率的差值。自动增益控制单元201执行获取决定，且通过锁定检测器跟踪增益。
其增益由自动增益控制单元201恢复的信号被输入到粗略码元时序同步单元203。粗略码元时序同步单元203从增益恢复的接收信号样本提取有效数据样本，仅除了保护间隔，且之后将提取的有效数据样本传送到在其后端设置的FFT单元207。在FFT单元207之前的时域执行的粗略码元时序同步对于信道非常敏感。因此，难以估计精确的FFT窗口位置。但是，能够估计大致的FFT窗口位置。
粗略码元时序同步单元203包括锁定检测器。且，该锁定检测器识别从锁定信号控制单元211传送的AGC锁定信号作为粗略码元时序同步获取的开始信号，估计码元时序同步，测量相关平均功率，且之后决定和预设基准值的差值。如果计算的相关功率大于基准值，码元时序锁定信号被输出到锁定信号控制单元211。锁定检测器输入粗略码元时序锁定信号到锁定信号控制单元211。
已经从锁定信号控制单元211接收了码元时序锁定信号的精细载波频率同步单元205除去载波由模拟接收单元(预处理单元100)的调谐器和混频器引起的频率偏移和相位抖动，且执行将带通数字信号转换为基带数字信号的功能。精细载波频率同步单元205能够估计数量等于子载波间隔的一半或更少的频率偏移。精细载波频率同步单元205包括锁定检测器。并且，锁定检测器识别从锁定信号控制单元211接收的粗略码元时序锁定信号作为精细载波频率同步的开始信号，估计精细频率同步，且之后决定在时序误差平均值和预设基准值之间的差值。使用锁定检测器决定精细载波频率获取。具体地说，如果时序误差平均值小于预设值，锁定检测器输出精细载波频率同步单元205的锁定信号到锁定信号控制单元211。
其上执行精细载波频率同步的信号由FFT单元207根据DVB-T接收器的每个模式(2k/8k)转换为频率区域的信号。
被转换到频率区域的信号被输入到整数载波频率同步单元209。整数载波频率同步单元209识别从锁定信号控制单元211传送的精细载波频率锁定信号作为整数载波频率同步的开始信号，且之后估计整数频率同步。整数载波频率同步单元209包括决定和预设相关平均功率的差值的锁定检测器，且通过锁定检测器决定整数载波频率获取。
如果相关平均功率大于基准值，将整数载波频率恢复的锁定信号输出到锁定信号控制单元211。在此过程中，不同时获得两个载波频率同步。这是因为如果在获得精细载波频率之前同时激活整数，由于OFDM调制/解调特性的缘故带来±0.5问题。
将整数频率同步的信号输入到采样频率同步单元213。由采样频率同步单元213执行的采样频率同步采用再采样器以转换模拟数据为固定频率的数字数据。并且，整个样本序列的时钟恢复由再采样器执行。因此，数字地执行整个处理。因此，采样频率同步单元213不需要其它模拟设备，但是需要模拟/数字转换器。因此，能够简单地实现采样频率同步单元213，且具有消除设备噪声的特性。
采样频率同步单元213以作为输入的连续OFDM信号中采样频率给定的规则周期间隔执行采样。并且，采样频率同步单元213识别从锁定信号控制单元211传送的整数载波频率锁定信号作为采样频率同步的获取开始信号，且之后估计采样频率同步。
另外，采样频率同步单元213包括检测和预设时序误差平均值的差值的锁定检测器，且使用锁定检测器决定采样频率的获取。锁定检测器比较时序误差平均值和预设的基准值。如果时序误差平均值小于基准值，锁定检测器输出采样频率同步单元的锁定信号到锁定信号控制单元211。
之后，将采样频率同步的信号输入到离散导频阶数估计单元215。
DVB-T传输帧具有将基准导频(连续导频、离散导频)插入其数据负载的结构。在帧中的离散导频每四个OFDM码元重复(k＝3*(1mod4)+12p，其中p是整数)。
因此，需要估计重复的离散导频(索引1、索引2、索引3、索引4)的阶数。离散导频阶数估计单元215识别从锁定信号控制单元211传送的采样频率锁定信号为离散导频阶数估计获取的开始信号，其之后估计离散导频阶数。
离散导频阶数估计单元215包括锁定检测器。离散导频阶数估计单元215决定预设的离散导频阶数索引1是否等于估计的离散导频阶数索引。并且，离散导频阶数估计单元215使用锁定检测器决定离散导频阶数估计单元215的获取。
如果估计的离散导频阶数索引1等于预设的离散导频阶数索引1，锁定检测器输出离散导频阶数估计单元215的锁定信号到锁定信号控制单元211。
之后，精细码元时序同步单元使用离骚导频执行估计留在粗略码元时序同步单元203中的剩余FFT窗口偏移的功能。具体地说，精细码元时序同步单元识别从锁定信号控制单元211传送的离散导频阶数估计锁定信号为精细码元时序同步获取开始信号，且之后估计精细码元时序同步。
在此过程中，不像其它同步单元，精细码元时序同步单元不需要使用单独的锁定检测器。但是，精细码元时序同步单元产生精细码元偏移有效信号以输出到锁定信号控制单元211。
精细码元时序同步的信号被输入到连接到其后端的信道均衡器219。在比如HDTV的数字传输系统中，由通过多路经信道的传输信号引起的失真，由PAL信号引起的干扰，由传输收发机系统等引起的失真在接收侧引入比特检测误差。具体的话说，经多路经传播的信号使得码元间干扰变为比特检测误差的主要原因。因此，为修正信号失真，执行信道均衡化处理。
信道均衡器219识别从锁定信号控制单元211传送的精细码元偏移有效信号为信道均衡器的获取开始信号，且之后执行信道均衡。
如在上述说明中提到的，根据本发明的DVB-T接收器的接收同步模块的主要目的是除去相应噪声(增益偏移、时序偏移、频率偏移、相位偏移、重影等)，和最小化MSE(均方误差)。
因此，需要用于决定单元是否正确消除了相应噪声的基准。并且，相应的，锁定检测器用作决定装置。
锁定检测器能够被划分为手动类型和自动类型。和自动类型锁定检测器相比，手动类型锁定检测器不能和系统的信道环境和随机性有效合作。因此，手动类型锁定检测器难以用在一般的通信解调(OFDM、VSB、QAM、QPSK等)中。因此，采用自动类型锁定检测器。在接收同步单元的包括多种单元(每个具有锁定检测器)的DVB-T接收器中，以系统方面最优化的锁定信号控制单元211，用于保证系统稳定性和快速会聚速度。
锁定信号控制单元211在每个元件单元的顺序和相关信号流中执行系统性获取处理以保证系统稳定性和最优会聚时间。
同时，由后处理单元(信道解码器)300解码通过信道均衡化的接收信号。在屏幕(没有在附图中示出)显示解码的A/V数据。
图3A和3B是根据本发明的系统性同步获取处理器的转换处理的流程。下面参考图3A和图3B解释根据本发明的数字接收器中的同步获取方法。
在接收数字信号时，根据本发明的数字接收器中同步获取的方法包括步骤：接收模拟信号以数字地转换，通过恢复数字转换的信号的增益和通过决定是否除去相应噪声来检测第一锁定信号，通过以识别第一锁定信号作为开始信号和提取增益恢复的信号的有效数据仅到传送器的方式执行粗略码元时序同步，和通过决定是否除去了相应噪声来检测第二锁定信号，通过以识别第二锁定信号为开始信号和消除提取的有效数据的频率偏移和相位噪声的方式执行精细载波频率同步以转换基带数字信号为带通数字信号，和通过决定是否除去了相应噪声来检测第三锁定信号，转换带通数字信号为频域，通过以识别第三锁定信号为开始信号和估计最靠近初始频率偏移的子载波间隔的整数倍数的方式执行整数载波频率同步以补偿频域转换的信号，和通过决定是否除去了相应噪声来检测第四锁定信号，通过以识别第四时钟信号为开始信号的方式执行采样频率同步以在补偿的信号上执行采样，和通过决定是否除去了相应噪声来检测第五锁定信号，通过以识别第五锁定信号为开始信号的方式估计在接收信号中包括的离散导频信号的阶数，和通过决定是否除去了相应噪声来检测第六锁定信号，以识别十六信号为开始信号的方式使用估计的离散导频执行精细码元时序同步以估计剩余的FFT窗口偏移，和执行信道均衡化以修正接收的信号的失真。
参考图3A和3B，由自动增益控制单元210补偿数字地转换和从预处理单元100输出的信号的增益(S10)。对于增益补偿的信号，将平均接收功率和预设基准值比较(S20)。如果平均接收功率等于基准值，在增益补偿的信号上执行粗略码元时序同步(S30)。对于粗略码时序同步信号，将相关功率和预设基准值比较(S40)。如果相关功率大于基准值，执行精细载波频率同步(S50)。对于精细载波频率同步的信号，将时序误差平均值和预设基准值比较(S60)。如果时序误差平均值小于基准值，执行整数载波频率同步(S70)。对于整数载波频率同步的信号，将相关功率和预设基准值比较(S80)。如果相关功率大于基准值，执行采样频率同步(S90)。对于采样频率同步的信号，将时序误差平均值和预设基准值比较(S100)。如果时序误差平均值小于基准值，估计离散导频阶数(S110)。如果估计的离散导频阶数索引等于预设的离散导频阶数索引1(S120)，执行精细码元时序同步(S130)。在精细码元时序同步信号上执行信道均衡化(S140)以获得接收信号的同步。
同时，虽然在上述说明中解释了DVB-T接收器，本发明也可应用于DVB-H接收器。
对于本领域普通技术人员来说很明显可以对本发明做出多种修改和变更。因此，本发明意在覆盖在所附权利要求及其等效物范围内提供的本发明的修改和变型。

Claims (21)

1.一种用于数字接收器中的同步获取的设备，其包括：
预处理单元，其通过处理模拟域中的接收信号来数字地转换接收信号；
接收同步单元，其包括多个不同的同步单元，每个同步单元通过接收预处理的信号顺序执行不同的同步处理，该接收同步单元根据当前同步单元的同步获取的存在或不存在来控制下一个同步单元的同步处理的开始；和
后处理单元，其解码同步获取的信号。
2.如权利要求1所述的设备，该预处理单元包括：
调谐器，其调谐特定信道的广播信号以转换为中频信号；
A/D转换器，其将中频信号转换为数字信号以传送到接收同步单元。
3.如权利要求1所述的设备，该接收同步单元包括：
锁定信号控制单元，其输出控制信号，该控制信号用于根据当前同步单元的同步获取的存在或不存在控制下一个同步单元的同步处理的开始；和
锁定检测器，其输出当前同步单元的同步获取的存在或不存在的结果到锁定信号控制单元，其中通过接收同步单元的每个同步单元确定同步获取的存在或不存在。
4.如权利要求3所述的设备，其中，该接收同步单元包括从由自动增益控制单元，粗略码元时序同步单元，精细载波频率同步单元，整数载波频率同步单元，采样频率同步单元，离散导频提取单元和精细码元时序同步单元组成的组中选择的至少一个。
5.如权利要求4所述的设备，其中，该自动增益控制单元通过从预处理单元接收数字地转换的信号来补偿数字域中的增益，其中该自动增益控制单元的锁定检测器测量接收信号的接收功率的平均值，以决定和预设基准值的差值，且其中如果接收功率的平均值等于预设基准值，自动增益控制单元的锁定检测器输出锁定信号到锁定信号控制单元。
6.如权利要求4所述的设备，其中，该粗略码元时序同步单元识别从时钟信号控制单元输入的自动增益控制单元的锁定信号作为粗略码元时序同步获取的开始信号，且从增益补偿的信号提取除了保护间隔以外的剩余有效数据。
7.如权利要求4所述的设备，其中，该粗略码元时序同步单元的锁定检测器通过测量相关平均功率值决定和预设基准值的差值，且如果测量的相关平均功率值大于预设基准值则输出锁定信号到锁定信号控制单元。
8.如权利要求4所述的设备，其中，该精细载波频率同步单元识别从锁定信号控制单元输入的粗略码元时序同步单元的锁定信号为精细载波频率同步获取的开始信号，消除预处理单元的频率偏移和相位抖动，且将带通数字信号转换为基带数字信号。
9.如权利要求4所述的设备，其中，该精细载波频率同步单元的锁定检测器通过测量时序误差平均值决定和预设基准值的差值，且如果测量的时序误差平均值小于预设基准值则输出锁定信号到锁定信号控制单元。
10.如权利要求4所述的设备，其中，该整数载波频率同步单元识别从锁定信号控制单元输入的粗略码元时序同步单元的锁定信号为整数载波频率同步获取的开始信号，并通过估计最靠近初始频率偏移的子载波的间隔的整数倍数来补偿由精细载波频率同步单元处理的信号。
11.如权利要求4所述的设备，其中，该整数载波频率同步单元的锁定检测器通过测量相关平均功率值决定和预设基准值的差值，且如果测量的相关平均功率值大于预设基准值则输出锁定信号到锁定信号控制单元。
12.如权利要求4所述的设备，其中，该采样频率同步单元识别从锁定信号控制单元输入的整数载波频率同步单元的锁定信号为采样频率同步获取的开始信号，且执行采样整数载波频率同步信号。
13.如权利要求4所述的设备，其中，该采样频率同步单元的锁定检测器通过测量时序误差平均值决定和预设基准值的差值，且如果测量的时序误差平均值小于预设基准值则输出锁定信号到锁定信号控制单元。
14.如权利要求4所述的设备，其中，该离散导频估计单元识别从锁定信号控制单元输入的采样频率同步单元的锁定信号为离散导频估计的开始信号，且估计在采样的信号中包括的离散导频信号的阶数。
15.如权利要求4所述的设备，其中，该离散导频估计单元的锁定检测器决定在估计的离散导频阶数索引和预设离散导频索引1之间的差值，且其中如果估计的离散导频阶数索引等于预设离散导频索引1，离散导频估计单元的锁定检测器输出锁定信号到锁定信号控制单元。
16.如权利要求4所述的设备，其中，该精细码元时序同步单元识别从锁定信号控制单元输入的离散导频估计单元的锁定信号作为精细码元时序同步获取的开始信号，且基于估计的离散导频估计粗略码元时序同步单元的剩余窗口偏移。
17.如权利要求4所述的设备，其中，该精细码元时序同步单元产生精细码元偏移有效信号以输出到锁定信号控制单元。
18.一种在接收数字信号时的数字接收器中同步获取的方法，其包括：
步骤(a)，其转换接收的模拟信号为数字信号；
步骤(b)，其通过接收数字信号来顺序执行不同同步处理，和根据当前同步处理的同步获取的存在或不存在来控制下一个同步处理的开始，和
步骤(c)，其解码同步信号。
19.如权利要求18所述的方法，其中，该步骤(b)包括从由自动增益控制步骤，粗略码元时序同步步骤，精细载波频率同步步骤，整数载波频率同步步骤，采样频率同步步骤，离散导频阶数估计步骤，精细码元时序同步步骤和信道均衡化步骤组成的组中选择的至少一个，其中每个步骤根据提供到相应步骤的开始控制信号启动同步处理，且其中根据决定结果的开始控制信号来自决定下一个同步处理的同步获取的存在或不存在。
20.如权利要求19所述的方法，其中，该步骤(b)包括步骤：
通过恢复数字转换的信号的增益和通过决定是否除去相应噪声来检测第一锁定信号；
通过以识别第一锁定信号作为开始信号和提取增益恢复的信号的有效数据仅到传送器的方式执行粗略码元时序同步，和通过决定是否除去了相应噪声来检测第二锁定信号；
通过以识别第二锁定信号为开始信号和消除提取的有效数据的频率偏移和相位噪声的方式执行精细载波频率同步以转换基带数字信号为带通数字信号，和通过决定是否除去了相应噪声来检测第三锁定信号；
转换带通数字信号为频域；
通过以识别第三锁定信号为开始信号和估计最靠近初始频率偏移的子载波间隔的整数倍数的方式来执行整数载波频率同步以补偿频域转换的信号，和通过决定是否除去了相应噪声来检测第四锁定信号；
通过以识别第四时钟信号为开始信号的方式执行采样频率同步以在补偿的信号上执行采样，和通过决定是否除去了相应噪声来检测第五锁定信号，
通过以识别第五锁定信号为开始信号的方式估计在接收信号中包括的离散导频信号的阶数，和通过决定是否除去了相应噪声来检测第六锁定信号，
以识别第六信号为开始信号的方式使用估计的离散导频执行精细码元时序同步以估计剩余窗口偏移；和
执行信道均衡化以修正接收的信号的失真。
21.如权利要求20所述的方法，其中，在精细码元时序同步执行步骤中，产生精细码元偏移有效信号以输出，且其中在信道均衡化执行步骤中，将精细码元偏移有效信号识别为开始信号。
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