接收裝置、誤差檢測電路以及接收方法

2023-04-23 13:20:16 1

專利名稱：接收裝置、誤差檢測電路以及接收方法
技術領域：
本發明涉及接收裝置、誤差檢測電路以及接收方法，具體地說，涉及接收正交頻分復用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的信號的接收裝置、檢測接收到的OFDM信號的符號定時和接收裝置內 部的符號定時的誤差的誤差檢測電路以及接收OFDM信號的接收方法。
背景技術：
作為多載波傳輸方式之一的OFDM，是抗多總線延遲的損害的傳輸 方式，開始適用於地波數字廣播等。 圖6是OFDM信號的說明圖。接收OFDM信號的接收裝置，通過對OFDM信號中被稱作有效符 號的區間進行快速傅立葉變換(FFT:Fast Fourier Transform)來進行解調。 在各有效符號之前，插入為了去除多總線延遲的損害而採用的被稱作保 護間隔(GI)的信號，由保護間隔和有效符號構成1個符號的OFDM信號。 接收裝置中，利用作為保護間隔插入的信號是有效符號的最終部的複製 的情況，如下所示根據接收信號檢測出符號定時。圖7是符號定時的檢測方法的說明圖。接收裝置使接收信號延遲1個有效符號期間，將接收信號和延遲信 號相乘計算出相關信號後，通過移動平均對相關信號進行積分。這樣， 在符號的開始位置出現峰值。接收裝置根據該峰值位置檢測符號開始位 置，捕捉符號定時。將這樣的處理稱作符號定時同步處理。接收裝置在取得符號定時同步後，根據內部的時鐘對符號的採樣數 計數，從而生成下一個符號開始定時，確定FFT的運算定時等。但是，由於接收裝置內部的時鐘產生的採樣頻率的誤差，有時接收 裝置內部生成的符號開始定時與圖7所示的移動平均輸出信號的峰值位置偏移而產生定時誤差。
傳統的接收裝置中，將該偏移量作為誤差信號反饋，進行採樣頻率 的控制，使得接收裝置內部的符號開始定時和移動平均輸出信號的峰值 位置總是一致。
另外，以前也有通過求出接收裝置內部的符號開始定時前後規定期 間內的移動平均輸出信號的面積差來檢測定時誤差的方法。
圖8是通過移動平均輸出信號的面積來檢測定時誤差的方法的說明 圖，(A)是接收信號的符號開始定時和接收裝置的符號開始定時一致時的
圖，(B)是接收裝置的符號開始定時比接收信號的符號開始定時早時的圖，
(c)是接收裝置的符號開始定時比接收信號的符號開始定時遲時的圖。
傳統的接收裝置，比較接收裝置的符號開始定時前後規定期間的移動平均輸出信號的面積。面積SL5是接收裝置的符號開始定時之前的規 定期間內的移動平均輸出信號的面積，面積SR5是接收裝置內部的符號 開始定時之後的規定期間內的移動平均輸出信號的面積。具體地說，各 面積SL5、 SR5由移動平均輸出信號的L個採樣值的總和求出。圖8中， 以2L為誤差檢測範圍。
如圖8(A)所示，在移動平均輸出信號的峰值(接收信號的符號開始定 時)和接收裝置內部的符號開始定時一致的情況下，面積SL5和面積SR5 的差值成為O，檢測為無誤差。
另一方面，如圖8(B)所示，在接收裝置內部的符號開始定時比接收 信號的符號開始定時早的情況下，面積SL5和面積SR5的差值(SL5-SR5) 成為負值。相反，如圖8(C)所示，在接收裝置內部的符號開始定時比接 收信號的符號開始定時遲的情況下，面積SL5和面積SR5的差值 (SL5-SR5)成為正值。傳統的接收裝置中，通過根據這樣的面積SL5、 SR5 的差值校正採樣頻率，來校正接收裝置的定時誤差。
以前，作為求出面積差的方法，公知有採用由2L個1時鐘延遲器構 成的FIR(Finite Impulse Response:有限衝擊響應)濾波器求出面積差的接 收裝置(例如，參照專利文獻l)。
專利文獻l:日本特開2001-285245號公報(段落編號

、圖9、圖10)
但是，利用根據接收信號計算出的面積來校正接收裝置的符號定時 的定時誤差的傳統接收裝置中，計算面積差所需的加法器的數目多，有 電路規模變大的問題。
例如，在採用由2L個1時鐘延遲器構成的FIR濾波器的接收裝置中， 通常需要2L-1個加法器，有當擴大誤差的檢測範圍時電路規模進一步增 大的問題。
另外，利用根據接收信號計算出的面積來校正接收裝置的符號定時 的定時誤差的傳統接收裝置中，有檢測出的誤差信號隨著接收信號的輸 入電平的變動而變動的問題。從而，有對控制系統的穩定性、收斂性產 生惡劣影響的問題。

發明內容
本發明正是鑑於上述問題而提出的，其目的是，提供一種可由小規 模電路結構檢測接收信號和接收裝置內部的符號定時的誤差、可抑制接 收信號的輸入電平的變動引起的誤差信號的變動的接收裝置。
另外，本發明的另一個目的是，提供一種可由小規模電路結構檢測 接收信號和接收裝置內部的符號定時的誤差、可抑制接收信號的輸入電 平的變動引起的誤差信號的變動的誤差檢測電路。
另外，本發明的另一個目的是，提供一種可由小規模電路結構檢測 接收信號和接收裝置內部的符號定時的誤差、可抑制接收信號的輸入電 平的變動引起的誤差信號的變動的接收方法。
為了解決上述問題，本發明提供一種接收正交頻分復用的信號的接 收裝置，如圖1所示，其特徵在於，上述接收裝置具有使接收信號延
遲1個有效符號期間的延遲部2;根據接收信號和延遲後的接收信號之積 來計算相關信號的相關處理部3;計算相關信號的積分值的積分處理部4; 對接收裝置內部的符號開始定時之前的規定期間內的積分值進行累加的 累加部51;對符號開始定時之後的規定期間內的積分值進行累加的累加
部52;以及生成將累加部51的第1加法結果和累加部52的第2加法結果的差值用第1加法結果和第2加法結果之和歸一化而成的誤差信號的 誤差信號生成部53。根據上述結構，延遲部2使接收信號延遲1個有效符號期間，相關 處理部3根據接收信號和延遲後的接收信號之積來計算相關信號，積分 處理部4計算相關信號的積分值，累加部51對接收裝置內部的符號開始 定時之前的規定期間內的積分值進行累加，累加部52對符號開始定時之 後的規定期間內的積分值進行累加，誤差信號生成部53生成將累加部51 的第1加法結果和累加部52的第2加法結果的差值用第1加法結果和第 2加法結果之和歸一化而成的誤差信號。在本發明中，對根據接收信號計算出的相關信號進行積分，將接收 裝置內部的符號開始定時前後的規定期間內的積分值的加法結果(面積) 的差值用兩個加法結果之和(總面積)歸一化，因此，可與接收信號的輸入 電平的變動無關地生成一定輸出電平的誤差信號。從而，可更準確地進 行接收裝置內部的符號定時和接收信號的符號定時的誤差的校正。另外，通過2個累加部來運算相關信號的積分值的、接收裝置內部的符號開始定時之前的規定期間內的累加和符號開始定時之後的規定期 間內的累加，因此，可用較少加法器形成的小規模電路結構實現誤差檢通過表示本發明例示的優選實施方式的與附圖相關聯的以下說明， 可更加清楚本發明的上述及其他目的、特徵以及優點。


圖1是本實施方式的接收裝置的要部的概略結構圖。圖2是表示移動平均輸出信號、接收裝置內部的符號定時以及用於 執行累加的控制信號的圖。圖3是說明接收信號和接收裝置的符號定時偏移時的誤差檢測的 圖，(A)是表示接收裝置的符號定時早的情況的圖，(B)是表示接收裝置的 符號定時遲的情況的圖。圖4是表示接收信號的輸入電平變動時的各信號的變化的圖，(A)是表示接收信號的變化的圖，(B)是表示總面積(SL1+SR1)的變化的圖，(C)
是表示誤差信號的變化的圖。
圖5是表示誤差檢測部的電路結構的圖。
圖6是OFDM信號的說明圖。
圖7是符號定時的檢測方法的說明圖。
圖8是通過移動平均輸出信號的面積來檢測定時誤差的方法的說明 圖，(A)是表示接收信號的符號開始定時和接收裝置的符號開始定時一致 的情況的圖，(B)是表示接收裝置的符號開始定時比接收信號的符號開始 定時早的情況的圖，(C)是表示接收裝置的符號開始定時比接收信號的符 號開始定時遲的情況的圖。
符號說明
1 A/D轉換部
2延遲部
3相關處理部
4積分處理部
5誤差檢測部(誤差檢測電路)
6誤差檢測控制信號生成部
7控制部
8時鐘生成部
51,52累加部
53誤差信號生成部
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。
圖1是本實施方式的接收裝置的要部的概略結構圖。
本實施方式的接收裝置具有A/D(模擬/數字)轉換部1、延遲部2、相
關處理部3、積分處理部4、誤差檢測部(誤差檢測電路)5、誤差檢測控制
信號生成部6、控制部7、時鐘生成部8。
另外，在圖1中省略了進行符號定時同步處理的結構，主要表示假定接收裝置已經捕捉到符號定時，檢測在接收裝置內捕捉到的符號定時 和接收裝置逐次接收的接收信號的符號定時的誤差的結構。A/D轉換部1對未圖示的調諧器接收到的OFDM信號進行A/D轉換。 延遲部2使A/D轉換部1進行A/D轉換後的接收信號延遲1個有效 符號期間。相關處理部3將接收信號和延遲1個有效符號期間後的延遲信號相 乘，計算相關信號。積分處理部4例如通過移動平均對相關信號進行積分。本實施方式的特徵部分即誤差檢測部5具有累加部51、 52和誤差信 號生成部53。累加部51對接收裝置內部的符號開始定時之前的規定期間 內的相關信號的積分值(移動平均輸出信號)進行累加。累加部52對符號 開始定時之後的規定期間內的積分值進行累加。另外，符號開始定時前 後的規定期間是相同長度的期間，例如，是保護間隔長度。另外，誤差 信號生成部53生成將累加部51的加法結果和累加部52的加法結果的差 值用各加法結果之和歸一化而成的誤差信號。誤差檢測部5的詳細電路 結構將在後面說明。誤差檢測控制信號生成部6生成使累加部51在接收裝置內部的符號 開始定時之前的規定期間執行累加的控制信號SEL0、使累加部52在符 號開始定時之後的規定期間執行累加的控制信號SEL1。控制部7根據從誤差檢測部5輸出的誤差信號，在接收信號的符號 定時和接收裝置內部的符號定時存在誤差的情況下，為了使它們一致， 生成控制時鐘的控制信號。時鐘生成部8按照來自控制部7的控制信號，控制時鐘頻率，對A/D 轉換部1的A7D轉換和FFT等使用的採樣頻率進行校正。以下，說明本實施方式的接收裝置的動作。由A/D轉換部1進行A/D轉換後的接收信號被延遲部2延遲1個有 效符號期間。相關處理部3根據接收信號和延遲後的接收信號之積來計 算相關信號。而且，積分處理部4，例如通過保護間隔期間的移動平均， 對相關信號進行積分，將該積分結果即移動平均輸出信號輸入到誤差檢測部5。
圖2是表示移動平均輸出信號、接收裝置內部的符號定時以及用於 執行累加的控制信號的圖。
這裡，表示在接收裝置內部的符號定時從符號n向符號n+l轉變時 的移動平均輸出信號和控制信號SELO、 SEL1。
誤差檢測控制信號生成部6在接收裝置內部的符號定時，在符號n+l 的符號開始定時之前的期間L(例如，保護間隔長度)生成H(High)電平的 控制信號SELO，輸入到累加部51。累加部51對在該符號開始定時之前 的期間L輸入的移動平均輸出信號的值進行累加。從而，可得到符號開 始定時之前的期間L內的移動平均輸出信號的加法結果即面積SL1。符 號開始定時後控制信號SELO成為L(Low)電平，累加部51停止累加，保 持該加法結果。
接著，誤差檢測控制信號生成部6在符號開始定時之後的期間L生 成H電平的控制信號SEL1，輸入到累加部52。累加部52對在該符號開 始定時之後的期間L輸入的移動平均輸出信號的值進行累加。從而，可 得到符號開始定時之後的期間L內的移動平均輸出信號的加法結果即面 積SR1。在期間L後控制信號SEL1成為L電平，累加部52停止累加， 保持該加法結果。
符號開始定時前後的加法結果都得到後，誤差信號生成部53將累加 部51、 52的加法結果的差值(SL1-SR1)除以兩個加法結果之和(總面 積:SL1+SR1)，從而生成歸一化的誤差信號。如圖2所示，在移動平均輸 出信號的峰值與接收裝置內部的符號開始定時一致的情況下，作為累加 部51、 52的加法結果的面積SL1等於面積SR1，因此差值(SL1-SR1)=0， 誤差信號也為0。該情況下，檢測出接收信號的符號定時和接收裝置內部 的符號定時一致，不進行由控制部7執行的時鐘控制。
圖3是說明接收信號和接收裝置的符號定時偏移時的誤差檢測的 圖，(A)是表示接收裝置的符號定時早的情況的圖，(B)是表示接收裝置的 符號定時遲的情況的圖。
接收裝置的符號定時早的情況下，如圖3(A)所示，面積SR1比面積SL1大，因此差值(SL1-SR1)成為負值。另外，歸一化的誤差信號 (SL1-SR1)/(SL1+SR1)也成為負值。在這樣的情況下，控制部7根據誤差 信號控制時鐘，進行使採樣頻率延遲的校正，從而使接收信號和接收裝 置的符號定時一致。
另一方面，接收裝置的符號定時遲的情況下，如圖3(B)所示，面積 SL1比面積SR1大，因此差值(SL1-SR1)成為正值。另夕卜，歸一化的誤差 信號(SL1-SR1)/(SL1+SR1)也成為正值。在這樣的情況下，控制部7根據 誤差信號控制時鐘，進行使採樣頻率提前的校正，從而使接收信號和接 收裝置的符號定時一致。
圖4是表示接收信號的輸入電平變動時的各信號的變化的圖，(A)是 表示接收信號的變化的圖，(B)是表示總面積(SL1+SR1)的變化的圖，(C) 是表示誤差信號的變化的圖。
接收信號的輸入電平如圖4(A)所示變動的情況下，從相關處理部3 輸出的相關信號也與輸入電平成正比，因此，傳統的誤差信號即SL1-SR1 也如圖4(C)所示與輸入電平成正比變動。相對地，本實施方式的接收裝 置中，總面積(SL1+SR1)如圖4(B)所示，利用與輸入電平成正比的情況， 將差值(SL1-SR1)用總面積(SL1+SR1)歸一化。從而，如圖4(C)所示，即 使輸入電平變動也輸出 一定的誤差信號。
這樣，根據本實施方式的接收裝置，由於將符號開始定時前後的期 間L的移動平均輸出信號的值的加法結果的差值用兩個加法結果之和歸 一化，因此，可與接收信號的輸入電平的變動無關地生成一定輸出電平 的誤差信號。從而，可更準確地進行接收裝置內的符號定時和接收信號 的符號定時的誤差的校正。
另外，由於通過累加部51、 52運算面積SL1、 SR1，因此，可用較 少加法器形成的小規模電路結構實現誤差檢測部5。
以下，說明誤差檢測部5的具體電路結構。
圖5是表示誤差檢測部的電路結構的圖。
誤差檢測部5中，累加部51、 52分別具有選擇器51a、 52a、加法器 51b、 52b、鎖存電路(觸發器(FF))51c、 52c。選擇器51a、 52a根據控制信號SELO、 SEL1，選擇從圖1的積分處 理部4輸入的移動平均輸出信號的值或者0的任意一者進行輸出。加法器51b、 52b將從選擇器51a、 52a輸出的值和鎖存電路51c、 52c保持的值相加。鎖存電路51c、 52c保持加法器51b、 52b的加法結果。另外，誤差信號生成部53具有減法器53a、加法器53b、除法器53c。減法器53a計算累加部51的加法結果即面積SL1和累加部52的加法結果即面積SRI的差值(SLl-SRl)。加法器53b計算面積SL1和面積SRI之禾n(總面積)(SLl+SRl)。 除法器53c計算將差值(SL1-SR1)用總面積(SL1+SR1)歸一化而成的誤差信號(SL1-SR1)/(SL1+SR1)。接著，說明圖5的誤差檢測部5的動作。如圖2、圖3所示，在接收裝置的符號開始^felt的期間L，控制 信號SELO是H電平，控制信號SEL1是L電平。此時，選擇器51a選擇 移動平均輸出信號的值，選擇器52a選擇0進行輸出。從而，通過累加 部51的加法器51b和鎖存電路51c，累加移動平均輸出信號的值而計算 出面積SL1。另一方面，在接收裝置的符號開始定時之前的期間L，累加 部52的加法器52b被輸入0，因此，累加部52的輸出是0。接收裝置的符號開始定時到來時，在隨後的期間L，控制信號SELO 成為L電平，控制信號SEL1成為H電平。此時，選擇器51a選擇0，選 擇器52a選擇移動平均輸出信號的值進行輸出。從而，累加部51的輸出 保持面積SL1，通過累加部52的加法器52b和鎖存電路52c，累加移動 平均輸出信號的值而計算出面積SR1。累加部51、 52計算出的面積SL1、 SR1被輸入到誤差信號生成部53 的減法器53a來計算差值(SL1-SR1)，並被輸入到加法器53b來計算總面 積(SL1+SR1)。另夕卜，差值(SL1-SR1)和總面積(SL1+SR1)被輸入到除法器 53c，計算誤差信號(SL1-SR1)/(SL1+SR1)並輸出。這樣，本實施方式的誤差檢測部5中，累加部51、 52分別具有1個 加法器51b、 52b即可，可通過小規模電路結構，與輸入電平的變動無關地輸出一定的誤差信號。上述僅僅說明了本發明的原理。而且，本領域技術人員可進行大量 的變形、變更，本發明不限於上述說明的準確的結構和應用例，對應的 全部變形例和等效物都被視為所附的權利要求及其等效物限定的本發明 的範圍。
權利要求
1.一種接收裝置，用於接收正交頻分復用的信號，其特徵在於，上述接收裝置具有使接收信號延遲1個有效符號期間的延遲部；根據上述接收信號和延遲後的上述接收信號之積來計算相關信號的相關處理部；計算上述相關信號的積分值的積分處理部；對接收裝置內部的符號開始定時之前的規定期間內的上述積分值進行累加的第1累加部；對上述符號開始定時之後的上述規定期間內的上述積分值進行累加的第2累加部；以及生成將上述第1累加部的第1加法結果和上述第2累加部的第2加法結果的差值用上述第1加法結果和上述第2加法結果之和歸一化而成的誤差信號的誤差信號生成部。
2. 根據權利要求1所述的接收裝置，其特徵在於，上述接收裝置還 具有誤差檢測控制信號生成部，其生成使上述第1累加部在上述符號開 始定時之前的上述規定期間執行累加、使上述第2累加部在上述符號開 始定時之後的上述規定期間執行累加的控制信號。
3. 根據權利要求2所述的接收裝置，其特徵在於，上述第1累加部和上述第2累加部分別具有根據上述控制信號選 擇上述積分值或零的任意一者進行輸出的選擇電路；保持累加結果的保 持電路；以及將上述保持電路的值和來自上述選擇電路的輸出值相加後 輸入到上述保持電路的加法器。
4. 根據權利要求1所述的接收裝置，其特徵在於， 上述規定期間的長度是保護間隔長度。
5. —種誤差檢測電路，用於檢測正交頻分復用的接收信號的符號定 時和接收裝置內部的符號定時的誤差，其特徵在於，上述誤差檢測電路具有-對根據上述接收信號和使上述接收信號延遲1個有效符號期間後的 延遲信號之積計算出的相關信號的、上述接收裝置內部的符號開始定時 之前的規定期間內的積分值進行累加的第1累加部；對上述相關信號的、上述接收裝置內部的上述符號開始定時之後的 上述規定期間內的上述積分值進行累加的第2累加部；以及生成將上述第1累加部的第1加法結果和上述第2累加部的第2加法結果的差值用上述第1加法結果和上述第2加法結果之和歸一化而成的誤差信號的誤差信號生成部。
6. 根據權利要求5所述的誤差檢測電路，其特徵在於，上述第1累加部和上述第2累加部被輸入使上述第1累加部在上述 符號開始定時之前的上述規定期間執行累加、使上述第2累加部在上述 符號開始定時之後的上述規定期間執行累加的控制信號。
7. 根據權利要求6所述的誤差檢測電路，其特徵在於，上述第1累加部和上述第2累加部分別具有根據上述控制信號選 擇上述積分值或零的任意一者進行輸出的選擇電路；保持累加結果的保 持電路；以及將上述保持電路的值和來自上述選擇電路的輸出值相加後 輸入到上述保持電路的加法器。
8. 根據權利要求5所述的誤差檢測電路，其特徵在於， 上述誤差信號生成部具有運算上述差值的減法器；將上述第1加法結果和上述第2加法結果相加的加法器；以及將上述差值除以上述加 法器的運算結果的除法器。
9. 根據權利要求5所述的誤差檢測電路，其特徵在於， 上述規定期間的長度是保護間隔長度。
10. —種接收方法，用於接收正交頻分復用的信號，其特徵在於， 使接收信號延遲1個有效符號期間，根據上述接收信號和延遲後的上述接收信號之積來計算相關信號， 計算上述相關信號的積分值，通過第1累加部對接收裝置內部的符號開始定時之前的規定期間內的上述積分值進行累加，通過第2累加部對上述符號開始定時之後的上述規定期間內的上述 積分值進行累加，生成將上述第1累加部的第1加法結果和上述第2累加部的第2加 法結果的差值用上述第1加法結果和上述第2加法結果之和歸一化而成 的誤差信號。
11. 根據權利要求io所述的接收方法，其特徵在於，根據控制信號，使上述第1累加部在上述符號開始定時之前的上述規定期間執行累加，使上述第2累加部在上述符號開始定時之後的上述 規定期間執行累加。
12. 根據權利要求ll所述的接收方法，其特徵在於，上述第1累加部和上述第2累加部分別根據上述控制信號選擇上述 積分值或零的任意一者，將保持累加結果的保持電路的值和選擇結果的 值相加，利用上述保持電路保持其結果來進行累加處理。
13. 根據權利要求10所述的接收方法，其特徵在於， 上述規定期間的長度是保護間隔長度。
全文摘要
本發明用小規模電路結構檢測接收信號和接收裝置內部的符號定時的誤差，抑制接收信號的輸入電平的變動引起的誤差信號的變動。延遲部(2)使接收信號延遲1個有效符號期間，相關處理部(3)根據接收信號和延遲後的接收信號之積來計算相關信號，積分處理部(4)計算相關信號的積分值，累加部(51)對接收裝置內部的符號開始定時之前的規定期間內的積分值進行累加，累加部(52)對符號開始定時之後的規定期間內的積分值進行累加，誤差信號生成部(53)生成將累加部(51)的第1加法結果和累加部(52)的第2加法結果的差值用第1加法結果和第2加法結果之和歸一化而成的誤差信號。
文檔編號H04J11/00GK101305537SQ20058005200
公開日2008年11月12日 申請日期2005年11月10日 優先權日2005年11月10日
發明者渡邊亮介 申請人:富士通株式會社