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Hintergrund der Erfindung
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine OFDM-Empfangsvorrichtung zum Empfangen von Übertragungssignalen
unter Benutzung eines orthogonalen Frequenzmultiplex (OFDM) Modulationssystems
und ein Verfahren zum Demodulieren in der OFDM-Empfangsvorrichtung.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Technik
zum Verbessern der Empfangsleistungsfähigkeit einer OFDM-Demodulation.
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2. Beschreibung des zugehörigen Stands
der Technik
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Zur Übertragung
von Audiosignalen und Videosignalen ist in letzter Zeit die Entwicklung
von auf digitaler Modulation basierten Übertragungssystemen sehr aktiv
geworden. In digitalen terrestrischen Rundrufaussendungen hat insbesondere
das orthogonale Frequenzmultiplexen (OFDM, Englisch: Orthogonal
Frequency Division Multiplex) große Aufmerksamkeit erhalten
aufgrund von Merkmalen, wie etwa seiner Robustheit bezüglich Mehrfachpfad-Interferenz
und einer höheren
Effizienz bezüglich
der Frequenznutzung, wovon ein Beispiel in
US 6240146 offenbart ist.
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Wenn
mehrere Tausende von Sub- bzw. Zwischenträgern in dem OFDM-Modulationssystem
in übertragene
Signale gemultiplext werden, sind die übertragenen Signale anfällig gegenüber Trägerphasenrauschen.
In den verbraucherorientierten OFDM-Empfangsvorrichtungen ist aufgrund
begrenzter Kosten insbesondere die Phasenrauschcharakteristik einer
Abstimmvorrichtung eine wichtige Angelegenheit. Der Effekt des Phasenrauschens
wird als gemeinsamer Phasenfehler (CPE, Englisch: Common Phase Error),
der die Phasen von allen Zwischenträgern um den gleichen Winkel
verschiebt, offensichtlich.
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Die
Japanische Patentoffenlegungsschrift (Kokai)
Nr. 2000-286819 offenbart eine OFDM-Empfangsvorrichtung,
die unter Benutzung eines den vorbestimmten Zwischenträgern zugewiesenen,
bekannten Pilotsignals den CPE kompensiert, so dass die Empfangsperformanz
nicht durch das Phasenrauschen einer Abstimmvorrichtung verschlechtert werden.
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In
der oben beschriebenen OFDM-Empfangsvorrichtung werden die bekannten
Pilotsignale auf einer Übertragungsseite
in die spezifischen Zwischenträger
eingefügt,
die Differenz zwischen dem bekannten Pilotsignal und den empfangenen
Signalen werden auf einer Empfangsseite bestimmt, und in einem symbolinternen
Mittelwertschaltkreis wird der Mittelwert für den Phasenfehler eines jeweiligen
Zwischenträgers
für ein
jeweiliges OFDM-Symbol erzielt. Zu diesem Zeitpunkt kann durch Setzen
eines Schwellwerts entsprechend eines Empfangspegels und durch Erhalten
des Mittelwerts in dem symbolinternen Phasenfehler nur hinsichtlich
Zwischenträgern
mit einem Empfangspegel, der höher
als der Schwellwert ist, wenn Mehrfachpfad-Interferenz besteht,
die Genauigkeit der Phasenfehlerinformation sichergestellt werden.
Und dann kann die Phasendrehung des empfangenen Signals unter Benutzung der
Phasenfehlerinformation ausgeführt
werden, so dass für
das Phasenrauschen der Abstimmvorrichtung kompensiert werden kann.
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Die
für die
Phasenfehlererkennung benutzten Zwischenträger werden in der vorgenannten OFDM
Empfangsvorrichtung nur aufgrund des Empfangspegels bewertet, obwohl
dies beim Auslöschen des
Einflusses der Zwischenträger,
in denen aufgrund der Mehrfachpfadinterferenz der Empfangspe gel
fiel, wirksam ist. Weil jedoch in der oben genannten OFDM-Empfangsvorrichtung
der Empfangspegel des eine Interferenz empfangenden Zwischenträgers einen
hohen Pegel erreicht, wenn die gleiche Kanalinterferenz oder die
Interferenz durch eine fortlaufende bzw. kontinuierliche Welle (CW,
Englisch: Continuous Wave) eines analogen Fernsehsignals besteht,
dann werden die Zwischenträger
des eine derartige Interferenz empfangenen Pilotsignals nicht in der
Lage sein, aus den für
die Phasenfehlererkennung benutzten Zwischenträgern eliminiert zu werden,
und die Genauigkeit der Phasenfehlerinformation wird verschlechtert.
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Ferner
gilt, dass obwohl ein Verfahren zum Ausführen von zeitgesteuerter synchroner
Reproduktion und automatischer Frequenzsteuerung (AFC, Englisch:
Automatic Frequency Control) eines für die OFDM-Demodulation erforderlichen
Trägers
besteht durch Detektieren der Korrelation der in den OFDM-Signalen
eingefügten
Wach- bzw. Sicherungsperiode (Englisch: Guard Period), wenn die
Gleichkanalinterferenz des analogen Fernsehsignals oder die CW-Interferenz
existiert, dass sich dann die Genauigkeit des Korrelationserkennungswerts
verschlechtert, und es werden weder die Zeitsteuerungssynchronisation
noch die Synchronisation der AFC des Trägers erzielt und das Empfangen
wird unmöglich.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Vorrichtung zum Empfangen eines gemäß orthogonalen Frequenzmultiplex
(OFDM) modulierten Signals nach einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst: einen A/D-Wandler, der das empfangene Signal
in ein digitales Signal umwandelt; einen Quadratur-Demodulator,
der eine Quadratur-Erkennung des von dem A/D-Wandler umgewandelten
digitalen Signals ausführt
und der das digitale Signal in ein Basisbandsignal einer Zeitdomäne bzw.
eines Zeitbereichs umwandelt; ein Schaltkreis für eine schnelle Fourier-Transformation, der
das von dem Quadratur-Demodulator
umgewandelte Basisbandsignal in ein Signal einer Frequenzdomäne bzw.
Frequenzbereichs durch Ausführen
einer schnellen Fourier-Transformation transformiert; einen Entzerrer
bzw. Equalizer, der das von dem Schaltkreis für die schnelle Fourier-Transformation transformierte
Signal der Frequenzdomäne
entzerrt und demodulierte Daten erzielt; einen Fehlerkorrekturschaltkreis,
der eine Fehlerkorrektur ausführt
und der die von dem Equalizer erzielten demodulierten Daten decodiert;
einen Interferenzdetektor, der für
jedes vorbestimmte Frequenzband aus den vom Entzerrer erzielten
Daten eine Empfangsqualität
detektiert; und eine synchrone Ablaufsteuerung, die Gewichte bzw.
Gewichtsfaktoren an das von dem Quadratur-Demodulator ausgegebene Basisbandsignal der
Zeitdomäne
und das aus dem Schaltkreis für
die schnelle Fourier-Transformation
ausgegebene Signal der Frequenzdomäne zuweist basiert auf der
in dem Interferenzdetektor detektierten Empfangsqualität und die
ein mit einer Zeitsteuerung synchronisiertes Signal (Englisch: Timing
Synchronized Signal) und einen Taktimpuls, die für die Demodulation des empfangenen
Signals erforderlich sind, reproduziert.
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Darüber hinaus
umfasst ein Verfahren zum Demodulieren in einer Vorrichtung zum
Empfangen eines gemäß orthogonalen
Frequenzmultiplex (OFDM) modulierten Signals gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte: Umwandeln des
empfangenen Signals in ein digitales Signal; Ausführen einer
Quadratur-Erkennung auf dem digitalen Signal und Umwandeln des digitalen
Signals in ein Basisbandsignal einer Zeitdomäne bzw. eines Zeitbereichs;
Transformieren des Basisbandsignals in ein Signal einer Frequenzdomäne bzw.
eines Frequenzbereichs durch Ausführen einer schnellen Fourier-Transformation;
Entzerren des Signals des Frequenzbereichs und Erzielen von demodulierten
Daten; Ausführen
einer Fehlerkorrektur und Decodieren der demodulierten Daten; Detektieren
einer Empfangsqualität
für ein
jeweiliges vorbestimmtes Frequenzband aus den demodulierten Daten;
und Zuweisen von Gewichten bzw. Gewichtsfaktoren an das Basisbandsignal
der Zeitdomäne
und das Signal der Frequenzdomäne
basiert auf der Empfangsqualität,
und Reproduzieren eines mit einer Zeitsteuerung synchronisierten
Signals (Englisch: Timing Synchronized Signal) und eines Taktimpulses,
die für
die Demodulation der empfangenen Signale erforderlich sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Veranschaulichung, die dem Übertragungsempfang
gemäß dem OFDM-Modulationssystem
zugewiesenen Pilotsignale zeigt.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus einer OFDM-Empfangsvorrichtung nach
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus eines CPE-Eliminierungsschaltkreises
der in 2 gezeigten OFDM-Empfangsvorrichtung zeigt.
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4 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus eines Interferenzdetektors
der in 2 gezeigten OFDM-Empfangsvorrichtung zeigt.
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5 ist
eine Veranschaulichung, die einen verteilten Empfang von dem Referenzsignalpunkt
mit dem in 4 gezeigten Interferenzpunkt
zeigt.
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6 ist
ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel des Aufbaus einer OFDM-Empfangsvorrichtung
nach der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus einer OFDM-Empfangsvorrichtung nach
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus einer OFDM-Empfangsvorrichtung nach
einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
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Verschiedene
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden hierin untenstehend mit Verweis
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass für dieselben
oder ähnlichen
Teile und Elemente durchgehend durch die Zeichnungen dieselben oder ähnliche
Bezugszeichen benutzt werden, und die Beschreibung der gleichen
oder ähnlichen
Teile und Elemente wird ausgelassen oder vereinfacht.
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Erste Ausführungsform
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2 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus einer orthogonalen
Frequenzmultiplex(OFDM)-Empfangsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform
zeigt. Wie in 2 gezeigt, umfasst die OFDM-Empfangsvorrichtung
einen Analog-Digital(A/D)-Wandler 102, einen Quadratur-Demodulator 103,
einen Schaltkreis 104 für
eine schnelle Fourier-Transformation (FFT, Englisch: Fast Fourier
Transform), einen Schaltkreis 105 zum Eliminieren eines
gemeinsamen Phasenfehlers (CPE, englisch: Common Phase Error), einen
Entzerrer bzw. Equalizer 106, einen Fehlerkorrekturschaltkreis 107, einen
Interferenzdetektor 109 und eine synchrone Ablaufsteuerung 110.
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Der
A/D-Wandler 102 wandelt ein empfangenes Signal in ein digitales
Signal um. Der Quadratur-Demodulator 103 führt eine
Quadratur-Erkennung des digitalen Signals aus und wandelt das digitale
Signal in ein Basisbandsignal einer Zeitdomäne bzw. eines Zeitbereichs
um. Der FFT-Schaltkreis 104 transformiert
das Basisbandsignal in ein Signal einer Frequenzdomäne bzw.
eines Frequenzbereichs, indem er eine schnelle Fourier-Transformation
(FFT) ausführt.
Der CPE-Eliminierungsschaltkreis 105 weist an die Signale
des Frequenzbereichs für
ein jeweiliges vorbestimmtes Frequenzband Gewichte bzw. Gewichtsfaktoren
zu basiert auf der Empfangsqualität, detektiert die Information
bezüglich
des gemeinsamen Phasenfehlers (CPE), eines jeweiligen Sub- bzw.
Zwischenträgers,
und führt
eine Phasendrehung aus, um die CPE-Information aus dem Signal des
Frequenzbereichs zu eliminieren. Der Entzerrer 106 entzerrt
das Signal des Frequenzbereichs und erzielt demodulierte Daten.
Der Fehlerkorrekturschaltkreis 107 führt eine Fehlerkorrektur aus
und decodiert die demodulierten Daten. Der Interferenzdetektor 109 detektiert
die Empfangsqualität
eines jeweiligen Frequenzbands aus den demodulierten Daten. Die
synchrone Ablaufsteuerung 110 nimmt als Eingabe das Basisbandsignal
der Zeitdomäne
und das Signal des Frequenzbereichs und reproduziert ein Zeitsteuerungssignal
und einen Reproduktions-Taktimpuls, der/die für die Demodulation des empfangenen
Signals erforderlich ist/sind.
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Als
nächstes
wird der Betrieb der in 2 gezeigten OFDM-Empfangsvorrichtung
beschrieben.
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Eine
OFDM-Modulationswelle, die von einer Abstimmvorrichtung bzw. einen
Tuner (nicht gezeigt) empfangen worden ist und in ein Signal eines
Zwischenfrequenzbandes (im Folgenden als das IF (Englisch: Intermediate
Frequency) Signal bezeichnet) umgewandelt worden ist, wird an einem
Eingabeanschluss 101 eingegeben.
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Die
OFDM-Modulationswelle wird dem A/D-Wandler 102 zugeführt und
in ein digitales Signal umgewandelt. Die Quadratur-Erkennung des
umgewandelten digitalen Signals wird von dem Quadratur-Demodulator 103 ausgeführt, die
Frequenzumwandlung des digitalen Signals wird durch das aus der
Zeitablaufsteuerung 110 (später beschrieben) ausgegebene
Frequenzsteuerungssignal ausgeführt,
und das digitale Signal wird in ein In-Phasen-Detektionsachsen-Signal
(I-Signal) und ein Quadratur-Detektionsachsen-Signal (Q-Signal) des Basisbandsignals
des Zeitbereichs umgewandelt. Das aus dem Quadratur-Demodulator 103 ausgegebene Basisbandsignal
der Zeitdomäne
wird dem FFT-Schaltkreis 104 zugeführt.
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Der
FFT-Schaltkreis 104 führt
eine schnelle Fouriertransformation (FFT) auf einem effektiven Symbol
aus mit Ausnahme einer Überwachungsperiode
aus den zugeführten
OFDM-Modulationswellen. Das
aus dem FFT-Schaltkreis 104 ausgegebene Ausgabesignal wird
dem CPE-Eliminierungsschaltkreis 105 zugeführt. Der
CPE-Eliminierungsschaltkreis 105 weist an die Zwischenträger von
Pilotsignalen, die in der Verzögerung
bzw. Verzögerungszeit zwischen
Symbolen detektiert werden, Gewichte bzw. Gewichtsfaktoren zu basiert
auf einem aus dem Interferenzdetektor 109 (später beschrieben)
ausgegebenen Gewichtskoeffizienten, um solche Zwischenträger mit
niedriger Qualität
zu eliminieren, mittelt innerhalb eines internen Symbols, und detektiert den
dem Trägerphasenrauschen
zugeschriebenen, gemeinsamen Phasenfehler (CPE, Englisch: Common
Phase Error). Ferner erzeugt der CPE-Eliminierungsschaltkreis 105 das
Kompensationssignal, um den detektierten CPE zu löschen und
führt die
Phasendrehung des aus dem FFT-Schaltkreis 104 ausgegebenen
Signals aus.
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Das
von dem CPE-Eliminierungsschaltkreis 105 ausgegebene Ausgabesignal
wird dem Entzerrer 106 zugeführt. Der Ent zerrer 106 unterstellt
und kompensiert eine Störung
in dem Ausbreitungspfad unter Benutzung des vorher in das OFDM-Signal
eingefügten
Pilotsignals zum Entzerren. Der Zwischenträger des für die CPE-Detektion benutzten
Pilotsignals wird in dem Entzerrer 106 zur Interferenzdetektion auch
entzerrt. Das aus dem Entzerrer 106 ausgegebene Ausgabesignal
wird dem Fehlerkorrekturschaltkreis 107 zugeführt. Der
Fehlerkorrekturschaltkreis 107 führt Fehlerkorrekturen aus und
decodiert die demodulierten Daten. Das fehlerkorrigierte und decodierte
Signal wird an dem Ausgabeanschluss 108 als reproduzierte
Daten ausgegeben.
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Andererseits
wird das Ausgabesignal des Entzerrers 106 dem Interferenzdetektor 109 eingegeben.
Der Interferenzdetektor 109 detektiert die Varianz aus
bzw. von einem Referenzsignalpunkt des Pilotsignals für einen
jeweiligen Zwischenträger
des Pilotsignals und gibt den Gewichtungskoeffizienten an den CPE-Eliminierungsschaltkreis 105 als
die Empfangsqualitätsdaten
aus, basiert auf dem Ergebnis der Varianzdetektion.
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Die
synchrone Ablaufsteuerung 110 nimmt das von dem Quadratur-Demodulator 103 ausgegebene
Basisbandsignal der Zeitdomäne,
und das von dem FFT-Schaltkreis 104 ausgegebene Signal
des Frequenzbereichs, reproduziert das für die OFDM-Demodulation erforderliche,
mit einer Zeitsteuerung synchronisierte Signal (Englisch: Timing
Synchronized Signal), reproduziert den Taktimpuls aus dem eingegebenen
Signal, und führt
das mit einer Zeitsteuerung synchronisierte Signal und den Reproduktions-Taktimpuls
einem jeweiligen Schaltkreis zu. Ferner detektiert die synchrone
Ablaufsteuerung 110 einen Fehler in der Trägerfrequenz
und liefert dem Quadratur-Demodulator 103 ein Frequenzsteuerungssignal,
um den detektierten Frequenzfehler zu löschen. Als ein Verfahren zum
Ausführen
der mit einer Zeitsteuerung synchronisierten Reproduktion und der
Takt impulsreproduktion gibt es ein Verfahren, das die Korrelation
der Wach- bzw. Schutzperiode (Englisch: Guard Period) im Signal
der Zeitdomäne
benutzt. Als ein Verfahren zum Ausführen der Fehlererkennung in
der Trägerfrequenz
gibt es ein Verfahren, das die Anordnung der Sub- bzw. Zwischenträger des
Pilotsignals in dem Signal des Frequenzbereichs benutzt, oder ein
Verfahren, das die Korrelation der Überwachungs- bzw. Schutzperiode in
dem Signal der Zeitdomäne
kombiniert.
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3 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus des CPE-Eliminierungsschaltkreises 105 zeigt.
Wie in 3 gezeigt, umfasst der CPE-Eliminierungsschaltkreis 105 einen
1-Symbol-Verzögerungsspeicher 302,
einen Phasendrehungsschaltkreis 303, einen Verzögerungsdetektor 305,
einen Pilotträger-Extraktionsschaltkreis 306,
einen Schaltkreis 307 für
symbolinterne Mittelung sowie einen Phasenfehlerdetektor 308.
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Das
aus dem FFT-Schaltkreis 104 ausgegebene Ausgabesignal wird
einem Eingangsanschluss 301 des CPE-Eliminierungsschaltkreises 105 zugeführt. Das
dem Eingabeanschluss 301 zugeführte Signal verzweigt in zwei
Richtungen, das Signal der einen Seite wird in den 1-Symbol-Verzögerungsspeicher 302 eingegeben
und um ein Symbol verzögert. Das
andere Signal wird dem Verzögerungsdetektor 305 eingegeben,
und in dem Verzögerungsdetektionsschaltkreis 305 wird
eine Verzögerungsdetektion zwischen
den Symbolen und dem aus dem 1-Symbol-Verzögerungsspeicher 302 ausgegebenen
Signal ausgeführt.
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Das
bei der Verzögerungsdetektion
in dem Verzögerungsdetektor 305 erzeugte
Signal wird in den Pilotträger-Extraktionsschaltkreis 306 eingegeben,
und nur der für
die CPE-Detektion benutzte Zwischenträger des Pilotsig nals wird in
dem Pilotträger-Extraktionsschaltkreis 306 extrahiert.
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Ferner
wird der aus dem Interferenzdetektor 109 ausgegebene Gewichtskoeffizient
einem Eingabeanschluss 304 zugeführt, der Gewichtskoeffizient wird
aus dem Eingangsanschluss 304 dem Pilotträger-Extraktionsschaltkreis 306 zugeführt. Der
Pilotträger-Extraktionsschaltkreis 306 weist
Gewichte bzw. Gewichtsfaktoren an die Zwischenträger des für die CPE-Detektion benutzten
Pilotsignals zu auf der Grundlage der Gewichtskoeffizienten. Wenn
beispielsweise das Erkennungsergebnis der Varianz größer als
ein vorbestimmter Wert ist, dann wird in dem Interferenzdetektor 109 der
Gewichtskoeffizient auf „0" (Null) gesetzt,
und wenn das Detektionsergebnis der Varianz unterhalb des vorbestimmten Werts
ist, dann wird der Gewichtskoeffizient auf „1" (Eins) gesetzt. Die von der Interferenz
durch kontinuierliche Wellen (CW) beeinflussten Zwischenträger des
Pilotsignals werden aus dem Pilotträger-Extraktionsschaltkreis 306 nicht
ausgegeben; indem die Zwischenträger
des Pilotsignals, deren Gewichtskoeffizienten „0" sind, in dem Pilotträger-Extraktionsschaltkreis 306 ausgenommen
werden, können
diese zur CPE-Detektion
benutzten Zwischenträger
ausgenommen werden.
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Das
aus dem Pilotträger-Extraktionsschaltkreis 306 ausgegebene
Ausgabesignal wird dem Schaltkreis 307 zur symbolinternen
Mittelung zugeführt,
und es wird ein Mittelwert von internen Symbolen in dem Symbol jeweils
hinsichtlich des I-Signals und des Q-Signals in dem Schaltkreis 307 zur
symbolinternen Mittelung bestimmt. Das Ergebnis des Mittelwerts
wird dem Phasenfehlerdetektor 306 zugeführt, und der gemeinsame Phasenfehler
wird in dem Phasenfehlerdetektor 308 durch eine Arkustangensoperation
detektiert.
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Das
Ergebnis der aus dem Phasenfehlerdetektor 308 ausgegebenen
CPE-Detektion wird dem Phasendrehungsschaltkreis 303 zugeführt, und
das aus dem 1-Symbol-Verzögerungsspeicher 302 ausgegebene
Ausgabesignal wird ebenfalls dem Phasendrehungsschaltkreis 303 zugeführt. Dann
wird das aus dem 1-Symbol-Verzögerungsspeicher 302 ausgegebene
Signal gedreht, um den CPE durch den Phasendrehungsschaltkreis 303 zu
löschen,
und das gedrehte Signal wird an einem Ausgangsanschluss 309 ausgegeben.
Das aus dem Ausgangsanschluss 309 ausgegebene Signal wird
dem Entzerrer 106 zugeführt.
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4 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus des Interferenzdetektors 109 zeigt. Wie
in 4 gezeigt, umfasst der CPE-Interferenzdetektor 109 einen
Varianzdetektor 702, einen Mittelwertdetektor 705 und
einen Interferenzträgerdetektor 703.
Der Varianzdetektor 702 detektiert Varianzinformation aus
dem vorbestimmten Referenzsignalpunkt für einen jeweiligen der Zwischenträger. Der
Mittelwertdetektor 705 berechnet für einen jeweiligen der Zwischenträger den
Mittelwert der Varianzinformation. Der Interferenzträgerdetektor 703 erzeugt
die Empfangsqualität
aus der Varianzinformation und den Mittelwerten für einen
jeweiligen der Zwischenträger.
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Das
aus dem Entzerrer 106 ausgegebene entzerrte Signal wird
einem Eingabeanschluss 701 des Interferenzdetektors 109 zugeführt, und
das entzerrte Signal wird dem Varianzdetektor 702 zugführt. Wie
in 5 gezeigt, detektiert der Varianzdetektor 702 für einen
jeweiligen Zwischenträger
die Varianz aus dem Referenzsignalpunkt A des Pilotsignals.
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Das
Ergebnis der Varianzdetektion wird sowohl dem Mittelwertdetektor 705 als
auch dem Interferenzträgerdetektor 703 zugeführt. Der
Mittelwertdetektor 705 berechnet den Mittelwert von allen
der Zwischenträgern,
in denen der Interferenzdetektor eine Varianz detektiert. Folglich
gilt, dass selbst wenn das Ergebnis der Varianzdetektion unter dem
niedrigen Träger-zu-Rausch
(C/N, Englisch: Carrier-to-Noise)-Verhältnis groß wird, eine unrichtige Detektion
der CW-Interferenz in dem Interferenzträgerdetektor 703 verhindert
werden kann.
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Der
Interferenzträgerdetektor 703 nimmt
als Eingabe das Ergebnis der Varianzdetektion aus dem Varianzdetektor 702,
nimmt als Eingabe den Mittelwert der Varianz aus dem Mittelwertdetektor 705,
und gibt den Gewichtskoeffizienten für einen jeweiligen der Zwischenträger als
Empfangsqualitätsdaten
an einem Ausgangsanschluss 704 aus.
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Wie
oben erläutert,
wird in einer ersten Ausführungsform
die Varianz an dem Referenzsignalpunkt A des Pilotsignals für einen
jeweiligen Zwischenträger
des Pilotsignals unter Benutzung des entzerrten Ausgangssignals
aus dem Entzerrer 106 detektiert, der Gewichtskoeffizient
des Zwischenträgers
des für
den CPE-Eliminierungsschaltkreis 105 benutzten Pilotsignals
wird auf der Grundlage der Varianzdetektion zugewiesen, und die
Zwischenträger mit
niedriger Qualität
werden eliminiert. Folglich gilt, dass selbst wenn die Zwischenträger des
Pilotsignals die gleiche Kanalinterferenz analoger TV-Signale oder
die CW-Interferenz
beliebiger Frequenzen empfangen haben, dass die Interferenz detektiert
werden kann und der CPE mit hoher Genauigkeit detektiert werden
kann.
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6 ist
ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel einer Orthogonalfrequenzmultiplex
(OFDM)-Empfangsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform zeigt.
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Wie
in 6 gezeigt, weist die synchrone Ablaufsteuerung 110 sowohl
an das aus dem Quadratur-Demodulator 103 ausgegebene Basisbandsignal
der Zeitdomäne
als auch an das aus dem FFT-Schaltkreis 104 ausgegebene
Signal des Frequenzbereichs Gewichtsfaktoren zu auf der Grundlage
der in dem Interferenzdetektor 109 detektierten Empfangsqualitätsdaten
(den Gewichtskoeffizienten), und reproduziert das mit einer Zeitablaufsteuerung
synchronisierte Signal und den Taktimpuls, die/der für die OFDM-Demodulation des
empfangenen Signals erforderlich sind/ist.
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Folglich
können
diejenigen Empfangssignale mit niedriger Qualität, die dieselbe Kanalinterferenz analoge
TV-Signale oder
die CW-Interferenz beliebiger Frequenzen empfangen haben, eliminiert
werden, und die Qualität
sowohl von dem mit einer Zeitsteuerung synchronisierten Signal als
auch von den Reproduktions-Taktimpulsen, die für die OFDM-Demodulation erforderlich
sind, können
verbessert werden, ohne die Korrelationsdetektionsmerkmale der Wach-
bzw. Schutzperiode herabzusetzen.
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Zweite Ausführungsform
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7 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus einer OFDM-Empfangsvorrichtung nach
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 7 gezeigt,
umfasst die OFDM-Empfangsvorrichtung einen A/D-Wandler 202,
einen Quadratur-Demodulator 203, einen Schaltkreis 204 für schnelle
Fouriertransformation (FFT), einen gemeinsamen Phasenfehler (CPE)-Eliminierungsschaltkreis 205,
einen Entzerrer bzw. Equalizer 206, einen Fehlerkorrekturschaltkreis 207, einen
Interferenzdetektor 209 und eine synchrone Ablaufsteuerung 210.
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Der
Betrieb der in 7 gezeigten OFDM-Empfangsvorrichtung
wird hierin untenstehend beschrieben.
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Eine
OFDM-Modulationswelle, die von einer Abstimmvorrichtung (nicht gezeigt)
empfangen und in ein IF-Signal umgewandelt worden ist, wird dem Eingangsanschluss 201 zugeführt.
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Die
OFDM-Modulationswelle wird dem A/D-Wandler 202 zugeführt und
in ein digitales Signal umgewandelt. Quadratur-Detektion des umgewandelten digitalen
Signals wird durch den Quadratur-Demodulator 203 ausgeführt, Frequenzumwandlung
des digitalen Signals wird von dem aus der synchronen Ablaufsteuerung 210 (später beschrieben) ausgegebenen
Frequenzsteuerungssignal ausgeführt,
und das digitale Signal wird in ein In-Phasen-Detektionsachsen-Signal
(I-Signal) und ein
Quadratur-Detektionsachsen-Signal (Q-Signal) des Basisbandsignals des Zeitbereichs
umgewandelt. Das aus dem Quadratur-Demodulator 203 ausgegebene Basisbandsignal
der Zeitdomäne
wird dem FFT-Schaltkreis 204 zugeführt.
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Der
FFT-Schaltkreis 204 führt
auf einem effektiven Symbol eine schnelle Fouriertransformation (FFT)
aus mit Ausnahme einer Wach- bzw. Schutzperiode in der eingegebenen
OFDM-Modulationswelle. Das aus dem FFT Schaltkreis 204 ausgegebene
Ausgabesignal wird dem CPE-Eliminierungsschaltkreis 205 zugeführt. Der
CPE-Eliminierungsschaltkreis 205 weist an die Zwischenträger des
in der Verzögerung
zwischen Symbolen detektierten Pilotsignals Gewichte bzw. Gewichtsfaktoren
zu, um diejenigen Zwischenträger
mit niedriger Qualität
zu eliminieren auf der Grundlage der von dem Interferenzdetektor 209 (später beschrieben)
ausgegebenen Gewichtskoeffizienten, mittelt innerhalb eines internen
Symbols und detektiert einen dem Trägerphasenrauschen zugeschriebenen,
gemeinsamen Phasen fehler (CPE). Ferner erzeugt der CPE-Eliminierungsschaltkreis 205 ein
Kompensationssignal, um den detektierten CPE zu löschen, und
führt die
Phasendrehung des aus dem FFT-Schaltkreis 204 ausgegebenen
Signals aus.
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Das
aus dem CPE-Eliminierungsschaltkreis 205 ausgegebene Ausgabesignal
wird dem Entzerrer 206 zugeführt. Der Entzerrer 206 unterstellt
und kompensiert eine Verzerrung bzw. Störung in dem Ausbreitungspfad
unter Benutzung des vorher in das OFDM-Signal eingefügten Pilotsignals
zum Entzerren. Der Zwischenträger
des für
die CPE-Detektion benutzten Pilotsignals wird in dem Entzerrer 206 auch zur
Interferenzdetektion entzerrt. Das aus dem Entzerrer 206 ausgegebene
Ausgabesignal wird dem Fehlerkorrekturschaltkreis 207 zugeführt. Der
Fehlerkorrekturschaltkreis 207 führt Fehlerkorrektur aus und
decodiert die demodulierten Daten. Der korrigierte Fehler und das
decodierte Signal werden aus dem Ausgangsanschluss 208 als
reproduzierte Daten ausgegeben.
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Andererseits
wird das Ausgabesignal aus dem FFT-Schaltkreis 204 auch
dem Interferenzdetektor 209 zugeführt. Der Interferenzdetektor 209 detektiert
die Varianz aus dem Referenzsignal des Pilotsignals für einen
jeweiligen Zwischenträger
des Pilotsignals und gibt den Gewichtskoeffizienten an den CPE-Eliminierungsschaltkreis 205 als
die Empfangsqualitätsdaten
aus auf der Grundlage des Ergebnisses der Varianzdetektion.
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Die
synchrone Ablaufsteuerung 210 nimmt als Eingabe das aus
dem Quadratur-Demodulator 203 ausgegebene Basisbandsignal
der Zeitdomäne und
das aus dem FFT-Schaltkreis 204 ausgegebene Signal der
Frequenzdomäne,
reproduziert das für
die OFDM-Demodulation erforderliche, mit einer Zeitsteuerung synchronisierte
Signal, reproduziert den Taktimpuls aus dem eingegebenen Signal
und liefert das mit einer Zeitsteuerung synchronisierte Signal und
den Reproduktions-Taktimpuls an einen jeweiligen Schaltkreis. Ferner
detektiert die synchrone Ablaufsteuerung 210 den Fehler
in der Trägerfrequenz und
liefert das Frequenzsteuerungssignal, um den detektierten Frequenzfehler
in dem Quadraturdemodulator 203 zu löschen.
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Wie
oben erläutert,
wird in der zweiten Ausführungsform
die Varianz an dem Referenzsignalpunkt A des Pilotsignals für einen
jeweiligen Zwischenträger
des Pilotsignals unter Benutzung des Ausgangssignals aus dem FFT-Schaltkreis 204 detektiert,
der für
den CPE-Eliminierungsschaltkreis 205 benutzte Gewichtskoeffizient
des Zwischenträgers
des Pilotsignals wird auf der Grundlage der Varianzdetektion zugewiesen,
und diejenigen Zwischenträger
mit niedriger Qualität
werden eliminiert. Folglich gilt, dass selbst wenn die Zwischenträger des
Pilotsignals dieselbe Kanalinterferenz analoger TV-Signale oder
die CW-Interferenz beliebiger Frequenzen empfangen haben, dass die
Interferenz detektiert werden kann und der CPE mit hoher Genauigkeit
detektiert werden kann.
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Dritte Ausführungsform
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8 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus einer OFDM-Empfangsvorrichtung nach
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 8 gezeigt,
umfasst die OFDM-Empfangsvorrichtung einen A/D-Wandler 502,
einen Quadratur-Demodulator 503, einen Schaltkreis 504 für eine schnelle
Fourier-Transformation (FFT), einen Schaltkreis 505 zur
Eliminierung eines gemeinsamen Phasenfehlers (CPE), einen Entzerrer 506,
einen Fehlerkorrekturschaltkreis 507, einen Interferenzdetektor 509 und
eine synchrone Ablaufsteuerung 510. Ein Interferenzeliminierungsfilter 511 modifiziert
einen Frequenz-Bandpass zum Ausgeben des aus dem Quadratur- Demodulator an die synchrone
Ablaufsteuerung 510 ausgegebenen Signals der Zeitdomäne auf der
Grundlage einer von dem Interferenzdetektor 509 detektierten
Empfangsqualität.
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Der
Betrieb der in 8 gezeigten Empfangsvorrichtung
wird hierin untenstehend beschrieben.
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Eine
von einer Abstimmvorrichtung (nicht gezeigt) empfangene und in ein
IF-Signal umgewandelte OFDM-Modulationswelle
wird einem Eingabeanschluss 501 zugeführt.
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Die
OFDM-Modulationswelle wird dem A/D-Wandler 502 zugeführt und
in ein digitales Signal umgewandelt. Quadratur/Detektion des umgewandelten
digitalen Signals wird von dem Quadratur-Demodulator 503 ausgeführt, Frequenzumwandlung des
digitalen Signals wird durch das aus der synchronen Ablaufsteuerung 510 (später beschrieben)
ausgegebene Frequenzsteuerungssignal ausgeführt, und das digitale Signal
wird in ein In-Phasen-Detektionsachsen-Signal (I-Signal) und ein Quadratur-Detektionsachsen-Signal (Q-Signal)
des Basisbandsignals der Zeitdomäne
umgewandelt. Das aus dem Quadratur-Demodulator 503 ausgegebene
Basisbandsignal des Zeitbereichs wird dem FFT-Schaltkreis 504 zugeführt.
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Der
FFT-Schaltkreis 504 führt
auf einem effektiven Symbol eine schnelle Fourierinformation (FFT)
aus mit Ausnahme einer Wach- bzw. Schutzperiode in der zugeführten OFDM-Modulationswelle. Das
aus dem FFT-Schaltkreis 504 ausgegebene Ausgabesignal wird
dem CPE-Eliminierungsschaltkreis 505 zugeführt.
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Der
CPE-Eliminierungsschaltkreis 505 weist Gewichte bzw. Gewichtsfaktoren
zu an die in der Verzögerung
zwischen den Symbolen detektierten Zwischenträger des Pilotsignals, um diejenigen
Zwischenträger
mit niedriger Qualität
zu eliminieren basiert auf einem aus dem Interferenzdetektor 509 (später beschrieben)
ausgegebenen Gewichtskoeffizienten, mittelt innerhalb eines internen
Symbols und detektiert einen dem Trägerphasenrauschen zugeschriebenen
gemeinsamen Phasenfehler (CPE). Ferner erzeugt der CPE-Eliminierungsschaltkreis 505 ein
Kompensationssignal, um den detektierten CPE zu löschen, und
führt die
Phasendrehung des aus dem FFT-Schaltkreis 504 ausgegebenen
Signals aus.
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Das
aus dem CPE-Eliminierungsschaltkreis 505 ausgegebene Ausgabesignal
wird dem Entzerrer 506 zugeführt. Der Entzerrer 506 unterstellt
und kompensiert eine Verzerrung bzw. Störung in dem Ausbreitungspfad
unter Benutzung des vorher in das OFDM-Signal eingefügten Pilotsignals
zum Entzerren. Der zur Fehlerdetektion benutzte Zwischenträger des Pilotsignals
wird in dem Entzerrer 506 auch zur Interferenzdetektion
entzerrt. Das aus dem Entzerrer 506 ausgegebene Ausgabesignal
wird dem Fehlerkorrekturschaltkreis 507 zugeführt. Der
Fehlerkorrekturschaltkreis 507 führt Fehlerkorrektur aus und
decodiert die demodulierten Daten. Der korrigierte Fehler und das
decodierte Signal werden aus dem Ausgangsanschluss 508 als
reproduzierte Daten ausgegeben.
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Andererseits
wird das Ausgabesignal aus dem Entzerrer 506 auch dem Interferenzdetektor 509 zugeführt. Der
Interferenzdetektor 509 detektiert die Varianz an dem Referenzsignalpunkt
des Pilotsignals für
einen jeweiligen Zwischenträger
des Pilotsignals und gibt den Gewichtskoeffizienten an den CPE-Eliminierungsschaltkreis 505 als
die Empfangsqualitätsdaten
aus auf der Grundlage des Ergeb nisses der Varianzdetektion. Ferner
bestimmt der Interferenzdetektor 509 aus dem Ergebnis der
Varianzdetektion das Frequenzband, in dem die Interferenz besteht, und
gibt die Interferenzdetektionsinformation an das Interferenzeliminierungsfilter 511 aus.
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Das
Interferenzeliminierungsfilter 511 ist in der Lage, den
Frequenzbandpass auf der Grundlage der Interferenzdetektion zu modifizieren.
Das Interferenzeliminierungsfilter 511 ist beispielsweise
so aufgebaut, um einen Filterkoeffizienten zu berechnen und zu modifizieren,
um Signale in dem Frequenzband, in dem die in dem Interferenzdetektor 509 detektierte
Interferenz besteht, zumindest zurückzuweisen. Das Interferenzeliminierungsfilter 511 nimmt
als Eingabe das aus dem Quadratur-Demodulator 503 ausgegebene
Basisbandsignal der Zeitdomäne,
eliminiert diejenigen Signale mit niedriger Qualität basiert
auf dem Filterkoeffizienten und gibt nach der Interferenzeliminierung
das Basisbandsignal der Zeitdomäne
aus an die synchrone Ablaufsteuerung 510.
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Die
synchrone Ablaufsteuerung 510 nimmt als Eingabe das aus
dem Interferenzeliminierungsfilter 511 ausgegebene Basisbandsignal
der Zeitdomäne
und das aus dem FFT Schaltkreis 504 ausgegebene Signal
der Frequenzdomäne,
reproduziert das für die
OFDM-Demodulation erforderliche, mit einer Zeitsteuerung synchronisierte
Signal, reproduziert den Taktimpuls aus dem eingegebenen Signal
und liefert das mit einer Zeitsteuerung synchronisierte Signal sowie
den Reproduktions-Taktimpuls an einen jeweiligen Schaltkreis. Ferner
detektiert die synchrone Ablaufsteuerung 510 den Fehler
der Trägerfrequenz und
liefert das Frequenzsteuersignal an den Quadratur-Demodulator 503,
um den detektierten Frequenzfehler zu löschen.
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Wie
oben erläutert,
wird in der dritten Ausführungsform
die Varianz an dem Referenzsignalpunkt A des Pilotsignals für einen
jeweiligen Zwischenträger des
Pilotsignals detektiert unter Benutzung des entzerrten Ausgabesignals
aus dem Entzerrer 506, ein für den CPE-Eliminierungsschaltkreis 506 benutzter Gewichtskoeffizient
des Zwischenträgers
des Pilotsignals wird zugewiesen auf der Grundlage der Varianz der
Detektion, und diejenigen Zwischenträger mit niedriger Qualität werden
eliminiert. Folglich gilt, dass selbst wenn die Zwischenträger des
Pilotsignals dieselbe Kanalinterferenz analoger TV-Signale oder die
CW-Interferenz beliebiger Frequenzen empfangen haben, dass die Interferenz
detektiert werden kann und der CPE mit hoher Genauigkeit detektiert werden
kann. Weil die Interferenz des Empfangssignals der Zeitdomäne der synchronen
Ablaufsteuerung 510 basiert auf Situationen, wie etwa der
CW-Interferenz auch durch das Interferenzeliminierungsfilter 511 eliminiert
wird, gilt ferner, dass die Leistungsfähigkeit der mittels Zeitsteuerung
synchronisierten Reproduktion durch Korrelationsdetektion einer Wach-
bzw. Schutzperiode oder die Leistungsfähigkeit der AFC eines Trägers verbessert
werden können,
und auch eine Empfangssynchronisierungsfähigkeit verbessert werden kann.
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Wie
oben erläutert,
gilt für
die erste bis dritte Ausführungsform,
dass selbst wenn beispielsweise dieselbe Kanalinterferenz analoger
TV-Signale oder die CW-Interferenz
beliebiger Frequenzsignale besteht, die Empfangsleistungsfähigkeit
der OFDM-Empfangsvorrichtung verbessert werden kann durch Detektieren
und Entfernen der Interferenz aus dem Signal, das zur empfangssynchronen
Reproduktion oder zur Eliminierung des dem Trägerphasenrauschen zugeschriebenen
CPE benutzt wird.
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Obgleich
die erste bis dritte Ausführungsform
zeigen, dass die Synchronisierungsfähigkeit durch Benutzen des
Ergebnisses der Interferenzdetektion für die CPE-Eliminierung und der synchronen Reproduktion
unter Benutzung der Korrelation der Wach- bzw. Schutzperiode verbesserbar
ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. Beispielsweise
wird eine Impulsantwort berechnet durch eine inverse Fouriertransformation
unter Benutzung der Zwischenträger
des aus dem FFT-Schaltkreis
auszugebenden Pilotsignals des Frequenzbereichs, und die Impulsantwort
kann für die
FFT-Fenstersteuerung
benutzt werden. Weil die Impulsantwort ohne die Zwischenträger des
Pilotsignals, die dieselbe Kanalinterferenz analoger TV-Signale
oder die CW-Interferenz
beliebiger Frequenzen empfangen haben, berechnet wird, gilt ferner,
dass die Genauigkeit der Impulsantwort erhöht werden kann und die FFT-Fenstersteuerung
stabil betrieben werden kann.
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Obwohl
die erste bis dritte Ausführungsform zeigen,
dass der Zwischenträger
des Pilotsignals zur CPE-Detektion benutzt wird, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf dieses beschränkt. Beispielsweise ist es überflüssig, zu
sagen, dass sie in ähnlicher
Weise realisierbar ist durch Ausführen der Varianzdetektion am
Referenzsignalpunkt der Modulationsdaten der binären Phasenverschiebungsverschlüsselung (BPSK,
Englisch: Binary Phase Shift Keying) unter Benutzung der durch die
BPSK-Modulation modulierten Datenträger.
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Ferner
ist mit Ausnahme der A/D-Wandler 102, 202, 502 jedes
Element des Aufbaus der in der ersten bis dritten Ausführungsform
gezeigten OFDM-Empfangsvorrichtung durch Software konfigurierbar.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist somit in allen Hinsichten als veranschaulichend und nicht beschränkend anzusehen,
wobei der Schutzumfang der Erfindung anstelle der vorhergehenden
Beschreibung durch die beigefügten
Patentansprüche
angegeben wird, und wobei beabsichtigt ist, dass alle Änderungen,
die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Patentansprüche liegen,
darin umfasst sind.