調整偽隨機噪聲序列並插入碼元中的正交頻分復用發射機的製作方法
2023-05-24 08:24:56
專利名稱：調整偽隨機噪聲序列並插入碼元中的正交頻分復用發射機的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種正交頻分復用(OFDM)發射機及其一種OFDM發射方法，更具體而言涉及在時域同步(TDS)發送一個OFDM碼元之前在所述OFDM碼元中插入偽隨機噪聲(PN)序列和保護間隔(GI)的OFDM發射機及其OFDM發射方法。
背景技術：
一般而言，高清晰度電視(HDTV)的廣播系統可以被大致劃分為圖像編碼單元和圖像調製單元。圖像編碼單元將從高清晰度的圖像源輸入的大約1Gbps的數字數據壓縮為15～18Mbps的數據。所述圖像調製單元通過大約6～8MHz的一個限帶信道向接收端發送幾十Mbps的數字數據。HDTV使用地面廣播系統，這個系統使用被分配用於電視廣播目的的甚高頻/超高頻(VHF/UHF)。
在歐洲，作為數字調製方法之一的正交頻分復用(OFDM)方法已經被採納用作可以獲得諸如提高每帶寬的傳輸速度和防止幹擾的優點的下一代電視地面廣播方法。
OFDM系統將串行輸入的碼元流轉換為以塊為單位的並行數據，並將並行的碼元復用為不同的子載波頻率。這樣的OFDM系統使用多載波，與使用單一載波的現有的系統非常不同。所述多載波之間具有正交屬性。通過多載波的正交屬性，兩個載波的相乘將產生0值，這是使用多載波的必要條件之一。OFDM系統通過兩個變換來實現一個是快速傅立葉變換(FFT)，另一個是逆快速傅立葉變換(IFFT)，它們是通過在子載波之間的正交性和快速傅立葉變換(FFT)的定義而容易地獲得的。
OFDM系統的優點如下根據電視地面傳輸方法的本質，電視地面傳輸系統的數據的傳輸質量嚴重依賴於反射波和在同一信道或在相鄰信道之間的幹擾。因此對於傳輸系統的設計的要求是非常複雜的。相反，OFDM系統對於多徑屬性很健壯。換句話說，由於OFDM系統使用各種載波，因此可以延長碼元傳輸時間。因此，數據傳輸變得對於由於多徑的幹擾信號抗擾，甚至對於發生較長時間的回波信號也如此。而且，OFDM系統也對現有的信號類型很健壯，因此它受在同一信道之間的幹擾的影響較小。由於上述的OFDM系統的這樣的特點，可以實現一個單一頻率網絡(SFN)，通過它，一個廣播站可以以一個單一的頻率進行全國的廣播。在傳輸期間，在同一信道中的幹擾可能很強，但是在OFDM系統中可以克服，OFDM系統對於這樣的數據傳輸環境是健壯的。由於使用了單一頻率網絡，可以更有效地使用有限的頻率資源。
OFDM信號包括多載波，每個具有小帶寬。由於整個的頻譜的形狀實質上是方形的，頻率效率好於使用單一載波。OFDM系統的另一個優點是，OFDM信號的波形與白高斯噪聲相同。即，由於OFDM信號具有與白高斯噪聲類似的波形，因此與諸如以線改變相位(PAL)、順序與存儲彩色電視系統(SECAM)等的其他的廣播業務相比，它具有較小的幹擾。由於在OFDM系統中可以對於每個載波的調製是可能的，因此使能了分層數據傳輸。
一般，利用時域同步發送OFDM信號的OFDM發射機時域同步地將提供對於預定頻帶的預定業務的相對於頻率軸產生的OFDM信號轉換為相對於時間軸的數據。在傳輸OFDM信號之前，OFDM發射機在沿著時間軸形成的OFDM信號之前插入一個保護間隔GI以便抑制信號間幹擾，並在保護間隔GI之前插入同步信息。
圖1是示出一個OFDM信號幀的結構的圖，它在數據傳輸期間由一個傳統的TDS型的OFDM發射機形成。
OFDM信號的幀被構建成使得GI和PN序列被插入到包含要發送的數據的OFDM碼元中。換句話說，OFDM碼元包含要發送到OFDM接收機的數據。GI是分配的某個區域，用於抑制碼元間幹擾。PN序列是對於每個OFDM碼元的同步信息。PN序列在OFDM接收機被用於同步和信道估計。
包括在由傳統的OFDM發射機發送的OFDM信號的幀中的OFDM碼元被設置為由具有3,780個點的多個子載波進行逆離散傅立葉變換。而且在OFDM的IDFT之後，GI被以對應於OFDM碼元的3,780個點的1/6、1/9、1/20或1/30的大小插入到OFDM碼元中。PN序列以對應於255個碼元的大小被插入到插入GI的OFDM碼元中。
問題是，與包括在多個子載波中的3,780個點的OFDM碼元的大小相比，PN序列的大小255個碼元相當小。因此，接收具有這樣的幀的OFDM信號的OFDM接收機難於利用包括在所接收的OFDM信號中的PN序列來執行對於所接收的OFDM信號的同步和信道估計。結果，OFDM接收機經常不準確地還原所接收的OFDM信號。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種正交頻分復用(OFDM)發射機，它能夠在發送OFDM信號之前調整被插入到OFDM碼元中的PN序列的大小，以便OFDM接收機可以基於插入到所接收的OFDM碼元中的PN序列而更準確地執行同步和信道估計，本發明還提供了一種對應的OFDM的發送方法。
為了實現上述目的，提供一種正交頻分復用發射機，該正交頻分復用發射機包括前向糾錯編碼單元，用於編碼所輸入的數據；逆離散傅立葉變換單元，用於將所述編碼的數據變換為正交頻分復用碼元；偽隨機噪聲序列插入單元，用於所述正交頻分復用碼元中插入偽隨機噪聲序列以及前同步信號/後同步信號；脈衝整形單元，用於對所述插入偽隨機噪聲序列的正交頻分復用碼元進行脈衝整形濾波；射頻上變換單元，用於將所述脈衝整形濾波的正交頻分復用碼元上變換為射頻信號。
優選的是，在所述正交頻分復用發射機中，所述偽隨機噪聲序列的大小為超過255個碼元。
而且，提供一種正交頻分復用發射方法，該正交頻分復用發射方法包括步驟編碼所輸入的數據；將所編碼的數據逆離散傅立葉變換為正交頻分復用碼元；所述正交頻分復用碼元中插入偽隨機噪聲序列以及前同步信號/後同步信號；對插入偽隨機噪聲序列的正交頻分復用碼元進行脈衝整形濾波；將所述脈衝整形濾波的正交頻分復用碼元上變換為射頻信號。
優選的是，在所述正交頻分復用發射方法中，所述偽隨機噪聲序列的大小為超過255個碼元。
由於在傳輸所述OFDM碼元之前，所述大小為511碼元或1,023碼元的PN序列被插入到所述OFDM碼元中，用於接收端的同步和信道估計，因此，OFDM接收機可以更準確地執行所接收的OFDM碼元的同步和信道估計。結果，OFDM接收機可以更準確地還原所接收的數據。
而且，由於接收機可以從插入到所述OFDM碼元中的大小為511碼元或1,023碼元的PN序列中更準確地執行所接收的OFDM碼元的同步和信道估計，因此可以減小插入來抑制碼元間幹擾的GI的大小。結果，可以提高OFDM碼元的傳輸率。
通過參照
本發明的優選實施例，本發明的上述目的和特點將會變得更加清楚，其中圖1是示出OFDM信號幀的結構的圖，所述OFDM信號幀在OFDM信號傳輸期間由一個傳統的TDS型OFDM發射機形成；圖2是按照本發明的優選實施例的OFDM發射機的方框圖；圖3(a)是包括9個線性反饋移位寄存器的一個PN發生器；圖3(b)是包括10個線性反饋移位寄存器的一個PN發生器；圖4是示出由圖2形成的OFDM信號幀的結構的圖；圖5是示出用於使用按照本發明的OFDM發射機發送OFDM信號的方法的流程圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來更詳細地說明本發明的優選實施例。
如圖2所示，按照本發明的一個實施例，一種OFDM發射機包括前向糾錯(FEC)單元100、逆離散傅立葉變換(IDFT)單元200，保護間隔(GI)插入單元300、PN發生器400、偽隨機噪聲(PN)序列插入單元500、脈衝整形單元600和射頻(RF)上變換單元700。
FEC單元100編碼OFDM碼元，用於糾正在傳輸期間發生的錯誤。IDFT單元200對於在FEC編碼單元100編碼的OFDM碼元執行IDFT。
當在IDFT單元200的IDFT之後，GI插入單元300在OFDM碼元中插入一個保護間隔(GI)，以抑制信號間幹擾。此時，GI的大小模式對應於在IDFT單元200被逆離散傅立葉變換的OFDM碼元的1/6、1/9、1/12、1/20或1/30。
作為一種選擇，GI插入單元300可以以對應於1/12、1/20、1/30、1/36或1/40的大小模式插入GI。因此，可以提高在OFDM信號幀中的OFDM碼元的傳輸有效比率。
PN發生器400產生長度為511或1023的PN序列。
然後，PN插入單元500在被以預定的大小模式插入GI的OFDM碼元中插入PN序列。此時，PN插入單元400在插入GI的OFDM碼元中插入大小超過255碼元的PN序列。優選的是，PN插入單元400在插入GI的OFDM碼元中插入511碼元或1,023碼元的PN序列。
在如上所述511碼元或1,023碼元的PN序列被插入到OFDM碼元中的之後，脈衝整形單元500按照OFDM碼元的預定的滾降因數來脈衝整形濾波OFDM碼元。
RF上變換單元700高頻轉換脈衝整形的OFDM碼元，以便通過天線800和傳輸信道向OFDM接收機發送它們。
由於用於在接收一方同步和信道估計的511碼元或1,023碼元的PN序列被包括在要發送的OFDM碼元中，因此OFDM接收機可以更準確地執行對於所接收的OFDM信號的同步和信道估計。結果，OFDM接收機可以更準確地還原所接收的OFDM信號。
而且，由於在OFDM碼元中插入大小為511碼元或1,023碼元的PN序列使得接收一方能夠更準確地執行對於所接收的OFDM信號的同步和信道估計，因此可以減小插入來抑制碼元間幹擾的GI的大小。結果，改進了OFDM碼元的傳輸率。
圖3(a)和(b)是分別是按照本發明的優選實施例用於產生長度為511和1023的PN序列的PN發生器。
如圖3(a)所示，PN發生器包括一個XOR和含有9個移位寄存器D的線性反饋移位寄存器(LFSR)電路，因此它構成本發明的一個511PN序列發生器。
如圖3(b)所示，PN發生器包括一個XOR和含有10個移位寄存器D的LFSR，因此構成了本發明的一個1023PN序列發生器。
圖4是示出由圖2形成的OFDM信號幀的結構的一個示例的圖。
如圖4所示，OFDM信號的幀包括一個包含要發送的數據的OFDM碼元，以及插入到OFDM碼元的一個GI和一個PN序列。
按照本發明的優選實施例，由OFDM發射機發送的OFDM碼元被N點的多個子載波進行逆離散傅立葉變換。所述N點包括3,780點、2,048點，4,096點和8,192點，並且2,048點，4,096點、8,192點的多個子載波的模式分別為2K模式、4K模式和8K模式。
GI以對應於相對於OFDM碼元的確定大小的大小被插入到N點的多個子載波的OFDM碼元中。所述相對於OFDM碼元的確定的大小是OFDM碼元的1/6、1/9、1/12、1/20或1/30，或者也可以是OFDM碼元的1/12、1/20、1/30、1/36或1/40之一。
圖5是一流程圖，示出了按照本發明的優選實施例通過利用OFDM發射機發送OFDM信號的方法。
首先，FEC編碼單元100編碼要發送的OFDM碼元，以糾正在數據傳輸期間發生的錯誤(步驟S100)。在由FEC編碼單元100編碼之後，IDFT單元200對於被編碼的OFDM碼元執行IDFT(步驟S120)。
在OFDM碼元的IDFT之後，GI插入單元300在OFDM碼元中插入GI，以便抑制碼元間幹擾(步驟S140)。此時，GI插入單元300插入GI，其大小對應於一個確定的模式，即OFDM碼元的1/6、1/9、1/12、1/20或1/30，或者是OFDM碼元的1/12、1/20、1/30、1/36或1/40。因此，可以提高OFDM信號幀的OFDM碼元的傳輸率。
PN發生器400產生長度為511或1023的PN序列(步驟S160)。
PN插入單元500在插入GI的OFDM碼元中插入PN序列，其大小為超過255碼元(步驟S180)。優選的是，PN插入單元500在插入GI的OFDM碼元中插入511碼元或1,023碼元的PN序列。
脈衝整形單元600按照預定的滾降因子來脈衝整形濾波被插入511碼元或1,023碼元的PN序列的OFDM碼元(步驟S200)。
RF上變換單元700高頻轉換脈衝整形濾波的OFDM碼元，以經由傳輸信道來向OFDM接收機發送OFDM碼元(步驟S220)。
按照本發明，由於在傳輸OFDM碼元之前在OFDM碼元中插入了大小為511碼元或1,023碼元的PN序列以用於在接收端的同步和信道估計，因此可以減小插入來抑制碼元間幹擾的GI的大小，結果，可以提高OFDM碼元的傳輸率。
雖然已經說明了本發明的優選實施例，本領域的技術人員可以理解，本發明不限於所述的優選實施例，在所附的權利要求中限定的本發明的精神和範圍內可以作出各種改進和改變。
權利要求
1.一種正交頻分復用發射機，包括前向糾錯編碼單元，用於編碼所輸入的數據；逆離散傅立葉變換單元，用於將所述編碼的數據變換為正交頻分復用碼元；偽隨機噪聲序列插入單元，用於所述正交頻分復用碼元中插入偽隨機噪聲序列以及前同步信號/後同步信號；脈衝整形單元，用於對所述插入偽隨機噪聲序列的正交頻分復用碼元進行脈衝整形濾波；射頻上變換單元，用於將所述脈衝整形濾波的正交頻分復用碼元上變換為射頻信號。
2.根據權利要求1所述的正交頻分復用發射機，其特徵在於所述偽隨機噪聲序列的大小為超過255個碼元。
3.一種正交頻分復用發射方法，包括步驟編碼所輸入的數據；將所編碼的數據逆離散傅立葉變換為正交頻分復用碼元；所述正交頻分復用碼元中插入偽隨機噪聲序列以及前同步信號/後同步信號；對插入偽隨機噪聲序列的正交頻分復用碼元進行脈衝整形濾波；將所述脈衝整形濾波的正交頻分復用碼元上變換為射頻信號。
4.根據權利要求3所述的正交頻分復用發射方法，其特徵在於所述偽隨機噪聲序列的大小為超過255個碼元。
全文摘要
提供了一種正交頻分復用發射機。該正交頻分復用發射機包括前向糾錯編碼單元，用於編碼所輸入的數據；逆離散傅立葉變換單元，用於將所述編碼的數據變換為正交頻分復用碼元；偽隨機噪聲序列插入單元，用於所述正交頻分復用碼元中插入偽隨機噪聲序列以及前同步信號/後同步信號；脈衝整形單元，用於對所述插入偽隨機噪聲序列的正交頻分復用碼元進行脈衝整形濾波；射頻上變換單元，用於將所述脈衝整形濾波的正交頻分復用碼元上變換為射頻信號。
文檔編號H04N7/015GK1870483SQ200610092260
公開日2006年11月29日 申請日期2002年11月6日 優先權日2002年6月17日
發明者丁海主, 郭徵元 申請人:三星電子株式會社