FR2998122A1

FR2998122A1 - Receiving device i.e. OFDM signal receiver, for use in wireless fidelity decoder, has detection circuit delivering correction signal that is provided to oscillator to partially readjust frequency of digital signal

Info

Publication number: FR2998122A1
Application number: FR1260824A
Authority: FR
Inventors: Cyrille Potereau
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2014-05-16
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: FR2998122B1

Abstract

The device has a frequency transposition block (200) including a local oscillator (221) to produce an oscillator signal at frequency, a mixer (222) to mix digital and oscillator signals to deliver a baseband signal and an analog/digital converter (223) to convert orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) or baseband signal into digital signal. A demodulation block (300) has a detection circuit (332) to detect a frequency shift of the digital signal and deliver a correction signal (cor) that is provided to the local oscillator to partially readjust frequency of the digital signal.

Description

La présente invention se rapporte aux domaines des récepteurs de signaux OFDM. La modulation par répartition en fréquence sur des porteuses orthogonales ou OFDM (pour « Orthogonal Frequency - Division Multiplexing » en langue anglaise) consiste à répartir sur un grand nombre de sous-porteuses un signal numérique à transmettre. Cette technique est utilisée, entre autres, pour les systèmes de transmissions mobiles à haut débit de données. L'OFDM est particulièrement bien adapté aux canaux de transmission radio sur de longues distances car il permet alors de réduire sensiblement les interférences inter-symboles.The present invention relates to the fields of OFDM signal receivers. Frequency division modulation on orthogonal carriers or OFDMs (Orthogonal Frequency - Division Multiplexing in English) consists of distributing a digital signal to be transmitted over a large number of subcarriers. This technique is used, inter alia, for high-speed mobile data transmission systems. OFDM is particularly well suited to radio transmission channels over long distances because it can significantly reduce inter-symbol interference.

Pour que les fréquences des sous-porteuses soient les plus proches possibles et transmettre ainsi le maximum d'information sur une portion de fréquences donnée, l'OFDM utilise classiquement des sous-porteuses orthogonales entre elles. Les signaux des différentes sous-porteuses se chevauchent mais, grâce à l'orthogonalité, n'interfèrent pas entre eux.So that the frequencies of the subcarriers are as close as possible and thus transmit the maximum of information on a given portion of frequencies, the OFDM conventionally uses orthogonal subcarriers between them. The signals of the different subcarriers overlap but, thanks to the orthogonality, do not interfere with each other.

L'espacement entre sous-porteuses orthogonales est généralement égal à Af = k / (TU) hertz, où TU secondes est la durée utile d'un symbole et k est un entier positif, généralement égal à 1. Par conséquent, avec N sous-porteuses, la largeur totale de la bande passante B occupée par cette technique est de l'ordre de B N - Af (Hz). Pour obtenir une bonne robustesse de la transmission, le signal à transmettre est généralement répété sur différentes sous-porteuses. Ainsi dans un canal de transmission avec des chemins multiples où certaines fréquences seront détruites à cause de la combinaison destructive de chemins, le système sera tout de même capable de récupérer l'information perdue sur d'autres fréquences porteuses qui n'auront pas été détruites. Chaque sous-porteuse est modulée indépendamment en utilisant des modulations numériques : QPSK, QAM-4, QAM-16, QAM-64... Côté réception, le décodage OFDM nécessite généralement une synchronisation très précise de la fréquence du récepteur avec celle de l'émetteur. Tout décalage en fréquence entraîne la perte de l'orthogonalité des sous-porteuses et crée par conséquent des interférences entre celles-ci. Le récepteur OFDM comprend donc classiquement un circuit chargé de détecter tout décalage en fréquence du signal OFDM en bande de base reçu par rapport au signal délivré par le modulateur de l'émetteur. La figure 1 représente une vue schématique d'un récepteur de signaux OFDM classique. En référence à cette figure, le récepteur OFDM comprend essentiellement un bloc frontal 1 pour recevoir le signal OFDM, un bloc de transposition en fréquence 2 pour convertir le signal reçu en un signal numérique en bande de base et un bloc de démodulation 3 pour démoduler le signal numérique en bande de base.The spacing between orthogonal subcarriers is generally equal to Af = k / (TU) hertz, where TU seconds is the useful life of a symbol and k is a positive integer, generally equal to 1. Therefore, with N under - carrier, the total width of the bandwidth B occupied by this technique is of the order of BN - Af (Hz). To obtain a good robustness of the transmission, the signal to be transmitted is generally repeated on different sub-carriers. Thus in a transmission channel with multiple paths where some frequencies will be destroyed due to the destructive combination of paths, the system will still be able to recover lost information on other carrier frequencies that will not have been destroyed. . Each subcarrier is modulated independently using digital modulations: QPSK, QAM-4, QAM-16, QAM-64 ... At the reception end, OFDM decoding generally requires a very precise synchronization of the receiver frequency with that of the receiver. 'transmitter. Any frequency shift causes the loss of the orthogonality of the subcarriers and therefore creates interference between them. The OFDM receiver therefore conventionally comprises a circuit responsible for detecting any frequency shift of the received baseband OFDM signal with respect to the signal delivered by the transmitter modulator. Figure 1 shows a schematic view of a conventional OFDM signal receiver. With reference to this figure, the OFDM receiver essentially comprises a front block 1 for receiving the OFDM signal, a frequency transposition block 2 for converting the received signal into a digital baseband signal and a demodulation block 3 to demodulate the signal. digital signal in baseband.

Le bloc frontal 1 comprend une antenne 10 pour capter le signal OFDM et un amplificateur à faible bruit 11 pour amplifier le signal capté par l'antenne 10. Le bloc de transposition en fréquence 2 comprend : - un filtre passe-bas 20 pour filtrer le signal délivré par le bloc frontal 1, - un oscillateur local 21 pour produire un signal d'oscillateur local de fréquence L01, - un mélangeur 22 pour mélanger le signal OFDM issu du filtre passe-bas avec le signal d'oscillateur local de fréquence LO1 et délivrer un signal analogique en bande de base, et - un convertisseur analogique/numérique 23 pour convertir le signal analogique en bande de base en un signal numérique. La fréquence LO1 est déterminée pour permettre la transposition en bande de base du signal OFDM. Enfin, le bloc de démodulation 3 comprend : - un oscillateur local 30 pour produire un signal d'oscillateur local de fréquence L02, - un mélangeur 31 pour mélanger le signal numérique délivré par le convertisseur 23 avec le signal d'oscillateur local de fréquence L02 et délivrer un signal analogique en bande de base - un circuit de détection 32 pour détecter un décalage en fréquence du signal numérique et délivrer un signal de correction à l'oscillateur local 30 pour corriger la fréquence L02 afin de réduire le décalage en fréquence détecté, et - un démodulateur numérique 33 pour démoduler le signal numérique délivré par le mélangeur 31.The front block 1 comprises an antenna 10 for sensing the OFDM signal and a low noise amplifier 11 for amplifying the signal picked up by the antenna 10. The frequency transposition block 2 comprises: a low-pass filter 20 for filtering the signal delivered by the front block 1, - a local oscillator 21 for producing a local oscillator signal of frequency L01, - a mixer 22 for mixing the OFDM signal from the low-pass filter with the local oscillator signal of frequency LO1 and providing an analog baseband signal, and - an analog-to-digital converter 23 for converting the analog baseband signal into a digital signal. The frequency LO1 is determined to allow baseband transposition of the OFDM signal. Finally, the demodulation block 3 comprises: - a local oscillator 30 for producing a local oscillator signal of frequency L02, - a mixer 31 for mixing the digital signal delivered by the converter 23 with the local oscillator signal of frequency L02 and outputting a baseband analog signal - a detection circuit 32 for detecting a frequency offset of the digital signal and outputting a correction signal to the local oscillator 30 to correct the L02 frequency to reduce the detected frequency offset, and a digital demodulator 33 for demodulating the digital signal delivered by the mixer 31.

La détection du décalage en fréquence s'effectue généralement en deux temps : un premier temps pendant lequel on détecte un nombre entier de porteuses d'erreur par corrélation avec un symbole OFDM de référence, et un deuxième temps pendant lequel on détecte l'erreur fractionnaire entre les porteuses successives par observation de l'évolution de la phase du signal sur une période égale a la durée d'un symbole. L'oscillateur local 30 et le mélangeur 31 sont présents dans le bloc de démodulation 3 pour corriger le décalage en fréquence du signal numérique fourni au démodulateur numérique 33. Ils constituent un circuit de correction de la fréquence du signal numérique, lequel circuit de correction est commandé par le circuit de détection 32.The detection of the frequency offset generally takes place in two stages: a first time during which an integer number of error carriers is detected by correlation with a reference OFDM symbol, and a second time during which the fractional error is detected between the successive carriers by observing the evolution of the phase of the signal over a period equal to the duration of a symbol. The local oscillator 30 and the mixer 31 are present in the demodulation block 3 to correct the frequency offset of the digital signal supplied to the digital demodulator 33. They constitute a correction circuit of the frequency of the digital signal, which correction circuit is controlled by the detection circuit 32.

Il arrive que les ressources nécessaires pour le fonctionnement du bloc de démodulation soit critiques, notamment lorsque le démodulateur numérique 33 a besoin d'une puissance de calcul importante.It sometimes happens that the resources necessary for the operation of the demodulation block are critical, especially when the digital demodulator 33 needs a large computing power.

Un but de l'invention est de réduire le besoin en ressources du bloc de démodulation du récepteur OFDM. Selon l'invention, il est proposé de réaliser le recalage en fréquence, non pas dans le bloc de démodulation, mais dans le bloc de transposition en fréquence. Cela 5 permet de diminuer les ressources de calcul nécessaires au fonctionnement du bloc de démodulation. Par ailleurs, on diminue également le nombre de composants du récepteur puisque le recalage en fréquence est réalisé au moyen d'un oscillateur local et d'un mélangeur (oscillateur local et mélangeur du bloc de transposition en fréquence) déjà présents dans le récepteur. Enfin cela permet de s'assurer que le signal est parfaitement 10 à la bonne fréquence tout au long de la chaine de réception et d'optimiser ainsi les éventuels filtrages. Aussi, l'invention concerne un dispositif de réception d'un signal OFDM comprenant : - un bloc frontal pour recevoir ledit signal OFDM, 15 - un bloc de transposition en fréquence pour convertir le signal reçu en un signal numérique en bande de base, ledit bloc de transposition en fréquence comprenant un oscillateur local pour produire un signal d'oscillateur local de fréquence donnée, un mélangeur pour mélanger le signal OFDM avec ledit signal d'oscillateur local et délivrer un signal en bande de base et un convertisseur 20 analogique/numérique pour convertir le signal OFDM ou le signal en bande de base en un signal numérique, et - un bloc de démodulation comprenant un circuit de détection pour détecter un décalage en fréquence du signal numérique et délivrer un signal de correction, et un démodulateur numérique pour démoduler le signal numérique fourni au bloc 25 de démodulation. Selon l'invention, le signal de correction est fourni à l'oscillateur local du bloc de transposition en fréquence pour recaler au moins partiellement la fréquence du signal numérique. Selon un mode de réalisation particulier, à l'intérieur du bloc de transposition 30 de fréquence, le convertisseur analogique/numérique est placé en aval du mélangeur et l'oscillateur local est un oscillateur analogique de sorte que le mélangeur mélange le signal OFDM reçu par le bloc frontal avec un signal d'oscillateur local analogique. Selon un mode de réalisation en variante, le convertisseur analogique/numérique est placé en amont du mélangeur et l'oscillateur local est un 35 oscillateur numérique de sorte que le mélangeur mélange le signal OFDM converti en signal numérique par le convertisseur analogique/numérique avec un signal d'oscillateur local numérique.An object of the invention is to reduce the resource requirement of the OFDM receiver demodulation block. According to the invention, it is proposed to carry out the frequency adjustment, not in the demodulation block, but in the frequency transposition block. This makes it possible to reduce the calculation resources necessary for the operation of the demodulation block. Moreover, the number of components of the receiver is also reduced since the frequency registration is performed by means of a local oscillator and a mixer (local oscillator and frequency shift block mixer) already present in the receiver. Finally, this makes it possible to ensure that the signal is perfectly at the right frequency throughout the reception chain and thus to optimize possible filtering. Also, the invention relates to a device for receiving an OFDM signal comprising: - a front block for receiving said OFDM signal, - a frequency transposition block for converting the received signal into a digital baseband signal, said frequency translation block comprising a local oscillator for producing a local oscillator signal of a given frequency, a mixer for mixing the OFDM signal with said local oscillator signal, and outputting a baseband signal and an analog / digital converter for converting the OFDM signal or the baseband signal into a digital signal, and - a demodulation block comprising a detection circuit for detecting a frequency offset of the digital signal and outputting a correction signal, and a digital demodulator for demodulating the digital signal supplied to the demodulation block. According to the invention, the correction signal is supplied to the local oscillator of the frequency transposition block in order to at least partially reset the frequency of the digital signal. According to a particular embodiment, within the frequency transposition block 30, the analog / digital converter is placed downstream of the mixer and the local oscillator is an analog oscillator so that the mixer mixes the OFDM signal received by the front block with an analog local oscillator signal. According to an alternative embodiment, the analog / digital converter is placed upstream of the mixer and the local oscillator is a digital oscillator so that the mixer mixes the OFDM signal converted to a digital signal by the analog / digital converter with a digital oscillator. digital local oscillator signal.

D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre illustratif : - La figure 1, déjà décrite, représente une vue schématique d'un récepteur OFDM selon l'art antérieur ; et - La figure 2 représente une vue schématique d'un récepteur OFDM conforme à l'invention. La figure 2, à comparer avec la figure 1, représente une vue schématique d'un récepteur OFDM conforme à l'invention. Selon l'invention, le recalage en fréquence du 10 signal numérique à démoduler est réalisé dans le bloc de transposition en bande de base du signal reçu par le récepteur OFDM. Comme, dans un récepteur classique (figure 1), le récepteur OFDM comporte un bloc frontal 100 pour recevoir le signal OFDM, un bloc de transposition en fréquence 200 pour convertir le signal reçu en un signal numérique en bande de base et 15 un bloc de démodulation 300. Comme dans la figure 1, le bloc frontal 100 comprend une antenne 110 pour capter le signal OFDM et un amplificateur à faible bruit 111 pour amplifier le signal capté par l'antenne. Le bloc de transposition en fréquence 200 comprend : - un filtre passe-bas 220 pour filtrer le signal amplifié par l'amplificateur à faible 20 bruit 111, - un oscillateur local 221 pour produire un signal d'oscillateur local de fréquence LOI , un mélangeur 222 pour mélanger le signal OFDM avec ledit signal d'oscillateur local et délivrer un signal analogique en bande de base et un convertisseur analogique/numérique 223 pour convertir le signal analogique en 25 bande de base en un signal numérique. Selon l'invention, le bloc de démodulation 300 ne comprend pas d'oscillateur local et de mélangeur pour recaler en fréquence le signal numérique en bande de base. Par rapport au circuit de la figure 1, le bloc de démodulation ne comporte donc qu'un circuit de détection 332 pour détecter un décalage en fréquence du signal numérique et 30 délivrer un signal de correction, et un démodulateur numérique 333 pour démoduler le signal numérique. Le signal de correction, noté cor, est fourni à l'oscillateur local 221 du bloc de transposition en fréquence 200 pour recaler la fréquence du signal numérique. La correction du décalage en fréquence est réalisée au travers de la boucle formée du circuit de détection 332, de l'oscillateur local 221, du mélangeur 222 et du convertisseur 35 analogique/numérique 223.Other advantages may still be apparent to those skilled in the art upon reading the examples below, illustrated by the appended figures, given for illustrative purposes: FIG. 1, already described, represents a schematic view of an OFDM receiver according to the prior art; and - Figure 2 shows a schematic view of an OFDM receiver according to the invention. FIG. 2, to compare with FIG. 1, represents a schematic view of an OFDM receiver according to the invention. According to the invention, the frequency registration of the digital signal to be demodulated is carried out in the baseband transposition block of the signal received by the OFDM receiver. As in a conventional receiver (FIG. 1), the OFDM receiver includes a front block 100 for receiving the OFDM signal, a frequency transposition block 200 for converting the received signal into a base band digital signal and a block of demodulation 300. As in FIG. 1, the front block 100 comprises an antenna 110 for picking up the OFDM signal and a low-noise amplifier 111 for amplifying the signal picked up by the antenna. The frequency transposition block 200 comprises: a low pass filter 220 for filtering the amplified signal by the low noise amplifier 111; a local oscillator 221 for producing a LOI frequency local oscillator signal, a mixer 222 for mixing the OFDM signal with said local oscillator signal and outputting an analog baseband signal and an analog to digital converter 223 for converting the analog baseband signal into a digital signal. According to the invention, the demodulation block 300 does not include a local oscillator and a mixer for frequency-adjusting the digital signal in baseband. With respect to the circuit of FIG. 1, the demodulation block therefore comprises only a detection circuit 332 for detecting a frequency shift of the digital signal and delivering a correction signal, and a digital demodulator 333 for demodulating the digital signal . The correction signal, denoted cor, is supplied to the local oscillator 221 of the frequency translation block 200 to reset the frequency of the digital signal. The correction of the frequency offset is performed through the loop formed by the detection circuit 332, the local oscillator 221, the mixer 222 and the analog / digital converter 223.

Selon l'invention, l'oscillateur local 221 est apte à être contrôlé avec suffisamment de précision pour corriger correctement l'erreur, de préférence avec une précision inférieure à 1 % de l'écart entre les porteuses. En variante, le convertisseur analogique/numérique 223 est placé avant le 5 mélangeur 222. C'est notamment le cas lorsque le convertisseur est un convertisseur large bande. Dans cette variante, le mélangeur 222 et l'oscillateur local 221 sont numériques. Un tel récepteur OFDM est utilisable dans tous les décodeurs de signaux OFDM (DAB, DVB, VViFi...)According to the invention, the local oscillator 221 is able to be controlled with sufficient precision to correctly correct the error, preferably with an accuracy less than 1% of the difference between the carriers. In a variant, the analog / digital converter 223 is placed before the mixer 222. This is particularly the case when the converter is a broadband converter. In this variant, the mixer 222 and the local oscillator 221 are digital. Such an OFDM receiver can be used in all OFDM signal decoders (DAB, DVB, VViFi ...)

Claims

REVENDICATIONS1. Device for receiving an OFDM signal comprising: - a front block (100) for receiving said OFDM signal, - a frequency transposition block (200) for converting the received signal into a digital baseband signal, said block of frequency transposition comprising a local oscillator (221) for producing a local oscillator signal of a given frequency, a mixer (222) for mixing the OFDM signal with said local oscillator signal (221) and outputting a baseband signal and an analog / digital converter (223) for converting the OFDM signal or the baseband signal into a digital signal; - a demodulation block (300) comprising a detection circuit (332) for detecting a frequency offset of the signal digital and outputting a correction signal (horn), and a digital demodulator (333) for demodulating the digital signal, characterized in that the correction signal (horn) is supplied to the local oscillator (221) of the Frequency translation block (200) for at least partially resetting the frequency of the digital signal supplied to the demodulation block (300).

2. Device according to claim 1, characterized in that, in the frequency transposition block (200), the analog / digital converter (223) is placed downstream of the mixer (222) and the local oscillator (221) is an analog oscillator so that the mixer (222) mixes the OFDM signal received by the front block (100) with an analog local oscillator signal.

3. Device according to claim 1, characterized in that, in the frequency transposition block (200), the analog / digital converter (223) is placed upstream of the mixer (222) and the local oscillator (221) is a digital oscillator such that the mixer (222) mixes the converted OFDM signal into a digital signal by the analog / digital converter (223) with a digital local oscillator signal.