專利名稱：Fft窗口擴展生成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于生成擴展的FFT窗口的FFT窗口擴展生成方法，該 擴展的FFT窗口是在利用FFT (FastFourierTransform，快速傅立葉變換) 對通過OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex,正交頻分復用) 調(diào)制方式調(diào)制的接收信號進行解調(diào)時所使用的FFT分析區(qū)間。
背景技術：
以往，同時傳輸多個正交子載波的OFDM方式例如如下述專利文獻 中所記載，可以用于陸地數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)(以下簡稱為陸地數(shù)字傳輸。) 等各種用途。
專利文獻1:日本特開平10-75229號公報
圖4是示出了專利文獻1等中記載的現(xiàn)有的OFDM方式中的傳輸信 號的幀結構的圖。下面參照圖4對現(xiàn)有OFDM方式的解調(diào)方式進行說明。
各傳輸碼元SB由保護間隔(GuardInterval)(稱為循環(huán)前綴，cyclic prefix。) GI和有效OFDM碼元(以下簡稱為有效碼元。)S構成。保護 間隔GI是抽取有效碼元S的時間波形的尾部Sa并將其復制到頭部而得 到的。
在采用OFDM方式的數(shù)字傳輸中，由于當存在傳輸路徑缺陷或多路 徑時，接收信號的正交性受到影響，解調(diào)信號中產(chǎn)生碼間干擾(Inter Symbol Interference,以下稱為ISI。)，從而使錯誤率加劇。為了解決這種 情況，犧牲一部分發(fā)送能量(發(fā)送電力)，在本來要傳輸?shù)挠行Тa元S的 前方設置了無效的ISI吸收用的保護間隔GI，作為緩沖數(shù)據(jù)部分，該保 護間隔GI使用的是該有效碼元S的尾部(全部的幾十分之一到幾分之一 的期間)Sa.的數(shù)據(jù)。當設置了這種保護間隔GI時，即使除了直達波之外 還存在由于障礙物反射而延遲的延遲波，只要其延遲量短于保護間隔GI，
就不會產(chǎn)生ISI，從而實現(xiàn)良好的接收性能。
當具有如上所述結構的發(fā)送信號被發(fā)送至接收側時，在接收側，忽 略保護間隔GI的信息，因此即使由于某個載波而相應地產(chǎn)生延遲，只要 是在該保護間隔GI之內(nèi)就可以忽略延遲，所以能夠正確接收信號。特別
地，由于在保護間隔GI中復制有有效碼元S的尾部Sa的數(shù)據(jù)，所以即 使某個載波發(fā)生偏差也不會丟失信息。
因此，在現(xiàn)有解調(diào)方法中，利用保護間隔刪除部，從接收到的OFDM 傳輸信號中刪除每個傳輸碼元SB的保護間隔GI，只抽取有效碼元S。抽 取的有效碼元S通過FFT部進行快速離散傅立葉變換而得到解調(diào)。
在現(xiàn)有專利文獻1等記載的OFDM方式的解調(diào)方法中，從附加了保 護間隔GI的傳輸碼元SB中只抽取有效碼元S，進行快速離散傅立葉變 換而進行解調(diào)，沒有使用與保護間隔GI的長度相當?shù)慕邮招盘柌ㄐ?，?此使發(fā)送保護間隔GI的部分的電力效率低下。但是在現(xiàn)有技術中，很難 解決這種電力效率低下的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種在OFDM方式的調(diào)制中所采用的FFT窗口擴展生成方 法，針對時間長度為經(jīng)過OFDM調(diào)制得到的有效碼元長度以上的接收信 號，使用擴展后的FFT窗口，在通過FFT處理對所述接收信號進行解調(diào) 時，所述擴展后的FFT窗口是通過如下方式生成的通過對所述有效碼 元長度的前方或后方的所述接收信號進行計算而將它們合成。
根據(jù)本發(fā)明的FFT窗口擴展生成方法，由于使用了相應于擴展窗口 的接收信號，所以能夠改善接收特性，還能夠提高抗衰落性。由此可以 提高相應于發(fā)送保護間隔GI的電力效率。


圖1是示出本發(fā)明的實施例1的OFDM方式中的傳輸信號的幀結構圖。
圖2是示出本發(fā)明的實施例1的OFDM方式中的解調(diào)裝置的簡要結
構圖。
圖3是示出本發(fā)明的實施例2的OFDM方式中的傳輸信號的幀結構圖。
圖4是示出現(xiàn)有的OFDM方式中的傳輸信號的幀結構的圖。
具體實施例方式
OFDM方式的調(diào)制中所采用的FFT窗口擴展生成方法對時間長度為 經(jīng)過OFDM調(diào)制得到的有效碼元長度以上的接收信號采用擴展后的FFT 窗口，在通過FFT處理對所述接收信號進行解調(diào)時，所述擴展后的FFT 窗口使用時間長度為所述有效碼元長度以上的接收信號，在所述有效碼 元長度的前方或后方設置擴展的擴展窗口，對所述有效碼元長度內(nèi)的接 收信號中的、時間位置與擴展窗口相隔所述有效碼元長度的所述接收信 號，加上所述擴展窗口內(nèi)的接收信號，并將振幅減半。
實施例1
圖1是示出本發(fā)明的實施例1的OFDM方式中的傳輸信號的幀結構圖。
該傳輸信號的幀結構與圖4中的現(xiàn)有的幀結構一樣，例如經(jīng)OFDM 方式調(diào)制得到的發(fā)送信號(傳輸信號)將多個傳輸碼元SB匯集在一起而 構成1幀。在1幀的頭部插入了同步檢測用的導頻碼元。導頻碼元是無 信號期間，在接收側能夠使用該信號生成碼元基準信號。各傳輸碼元SB 由保護間隔GI和有效碼元S構成。保護間隔GI是將有效碼元S的時間 波形的尾部抽取并復制到頭部而得到的。
本實施例l的FFT窗口擴展方法的特征如下將時間長度為有效碼 元S以上的接收信號存儲在存儲器中，根據(jù)該存儲器所存儲的接收信號， 通過FFT窗口生成運算，利用擴展為有效碼元S的時間長度以上的相應 接收信號(即在有效碼元長度WO的頭部和尾部分別附加擴展窗口 Wl 和W2的擴展后的FFT窗口 1)，生成FFT輸入信號。
下面對使用該FFT窗口擴展方法的OFDM方式的解調(diào)裝置及其解調(diào) 方法進行說明。
(實施例1的解調(diào)裝置)
圖2是示出本發(fā)明的實施例1的OFDM方式中的解調(diào)裝置的簡要結構圖。
該OFDM方式的解調(diào)裝置具有同步處理部10，該同步處理部10對 裝置的動作定時進行控制。同步處理部10與頻率轉換部11、模擬/數(shù)字 (以下稱為A/D。)轉換部12、FFT處理部13以及解碼部14連接，其中， 頻率轉換部11對接收信號Sin的頻率進行轉換并輸出模擬基帶信號Sll， A/D轉換部12將該模擬基帶信號Sll轉換為數(shù)字基帶信號S12， FFT處 理部13對該數(shù)字基帶信號S12進行快速離散傅立葉變換處理并輸出由復 素碼元數(shù)據(jù)構成的接收數(shù)據(jù)S13d，解碼部14對該接收數(shù)據(jù)S13d進行解 碼處理并輸出解調(diào)數(shù)據(jù)S。ut。
FFT處理部13具有存儲器13a、 FFT窗口生成運算部13b、 FFT部 13c以及并/串(以下稱為P/S。)轉換部13d，其中，存儲器13a存儲數(shù)字 基帶信號S12，該數(shù)字基帶信號S12是時間長度為有效碼元S以上的接 收信號，F(xiàn)FT窗口生成運算部13b利用擴展后的FFT窗口 1并根據(jù)該存 儲器13a中所存儲的數(shù)字基帶信號S12生成FFT輸入信號，F(xiàn)FT部13c 對該FFT輸入信號進行快速離散傅立葉變換并輸出并行接收數(shù)據(jù)，P/S 轉換部13d將該并行接收數(shù)據(jù)轉換成串行接收數(shù)據(jù)S13d。 (實施例1的解調(diào)方法)
本實施例1的解調(diào)方法的特點如下在圖2的解調(diào)裝置中使用了在 現(xiàn)有解調(diào)裝置中未使用的接收信號成分，獲得了局部的時間分集 (diversity)效果。以下對該解調(diào)方法進行說明。
經(jīng)過OFDM調(diào)制得到的如圖1所示的傳輸信號經(jīng)過濾波等信號處理
之后，作為接收信號Sin進行輸入，該接收信號Sin通過頻率轉換部ll轉
換成對應的模擬基帶信號Sll。所轉換的模擬基帶信號Sll經(jīng)A/D轉換 部12抽樣、轉換成數(shù)字基帶信號(I信號和Q信號)S12，該轉換的時間 長度為OFDM碼元長度以上的接收信號被存儲在FFT處理部13內(nèi)的存 儲器13a中。
在FFT處理部13的FFT窗口生成運算部13b中，如圖1所示，為
了將現(xiàn)有結構同樣的有效碼元長度W0所相應的接收信號和與該接收信 號連續(xù)的前后的擴展窗口 Wl和W2中所包含的接收信號(即經(jīng)擴展的
FFT窗口 1中的信號)作為FFT輸入信號使用，進行如下所述的FFT窗 口生成運算。
將由位于圖1的接收信號的頭部的擴展窗口 Wl所得到的接收信號 S13-l與位于靠后有效碼元長度WO的時間位置上的有效碼元S內(nèi)的接收 信號S13-2進行加法運算，然后對其除以2。同樣，將由位于接收信號的 尾部的擴展窗口 W2所得到的接收信號S13-3與位于靠前有效碼元長度 WO的時間位置上的有效碼元S內(nèi)的接收信號S13-4進行加法運算，然后 對其除以2。這用數(shù)學式表示如式(1)所示。
其中，fft—in(T): FFT輸入信號
T:接收信號的抽樣時間. rx—sig(T):接收信號 fft_t_length: FFT輸入信號長度(等于有效碼元長度WO) spr—win_size:擴展窗口 Wl、 W2的長度 通過這種運算所得到的FFT輸入信號ffi—in(T)經(jīng)FFT處理部13內(nèi)的 FFT部13c進行快速離散傅立葉變換，轉換成對應于各子載波的并行接 收數(shù)據(jù)。所轉換的并行接收數(shù)據(jù)通過P/S轉換部13d轉換成串行接收數(shù) 據(jù)(復素碼元數(shù)據(jù))S13d。
通過解碼部14對所轉換的串行接收數(shù)據(jù)S13d進行如下處理而輸出 解調(diào)數(shù)據(jù)S。ut，所述處理為，對傳輸路徑特性進行校正的波形均衡處理、 檢測振幅和相位信息的QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度 調(diào)制)映射處理、網(wǎng)格(trellis)解碼處理及糾錯處理等。 (實施例l的效果) 根據(jù)本實施例l，可以獲得如下的效果(a) (c)。 (a)利用具有相同的調(diào)制信號成分且與疊加不相關的噪聲成分的擴
展窗口 Wl和W2所相應的接收信號，能夠產(chǎn)生將該擴展窗口 Wl和W2
所包含的噪聲成分降低例如3dB的效果，改善接收特性。
(b) 利用具有相同的調(diào)制信號成分且與疊加不相關的噪聲成分的擴 展窗口 Wl和W2所相應的接收信號，緩解了由于衰落而引起的調(diào)制信 號成分的相位旋轉，從而減輕ICI的影響，由此能夠提高抗衰落性。
(c) 本實施例1的解調(diào)方法例如應用于陸地數(shù)字傳輸中時，靜特性 能夠改善0.1dB以上，抗衰落性(最大多譜勒頻率)能夠提高約10%， 長延遲路徑的接收特性(延遲時間)能夠提高約10%。
圖3是示出本發(fā)明的實施例2的OFDM方式中的傳輸信號的幀結構 圖，其與示出實施例1的圖1中的元素相同的元素采用了相同的符號。
本實施例2的傳輸信號的幀結構與實施例1的幀結構相同，在構成 1幀的多個傳輸碼元SB中，各傳輸碼元SB由保護間隔GI和有效碼元S 構成。保護間隔GI是將有效碼元S的時間波形的尾部抽取并復制到頭部 而得到的。
本實施例2的FFT窗口擴展方法的特征如下與實施例1 一樣，將 時間長度為有效碼元S以上的接收信號存儲在存儲器中，根據(jù)該存儲器 所存儲的接收信號，通過FFT窗口生成運算，利用擴展為有效碼元S的 時間長度以上的相應接收信號(即在有效碼元長度W0的頭部和尾部分 別附加擴展窗口 Wl和W2而得到的擴展后的FFT窗口 1)，生成FFT輸 入信號。
下面對使用該FFT窗口擴展方法的圖2中的OFDM方式的解調(diào)裝置 中的解調(diào)方法進行說明。
本實施例2的解調(diào)方法的特征如下與實施例1一樣，在圖2的解 調(diào)裝置中使用了在現(xiàn)有解調(diào)裝置中未使用的接收信號成分，獲得了局部 的時間分集效果。本實施例2的解調(diào)方法與實施例1的解調(diào)方法的不同 點在于，圖2的FFT窗口生成運算部13b中的計算內(nèi)容的不同。因此， 為了簡單起見，主要對其計算內(nèi)容進行說明。
在圖2的解調(diào)裝置中，經(jīng)過OFDM調(diào)制得到的如圖3所示的傳輸信 號被作為接收信號Sin輸入時，與實施例1 一樣，該接收信號Sin經(jīng)過頻
率轉換部11和A/D轉換部12進行處理，時間長度為OFDM碼元以上的 接收信號存儲在FFT處理部13內(nèi)的存儲器13a中。
在FFT處理部13內(nèi)的FFT窗口生成運算部13b中，如圖3所示， 為了使與實施例1相同的有效碼元長度WO所相應的接收信號以及與該 接收信號連續(xù)的前后擴展窗口 Wl和W2中所包含的接收信號(即經(jīng)擴 展的FFT窗口 1中的信號)作為FFT輸入信號進行使用，進行如下所述 的FFT窗口生成運算。
對由位于圖3的接收信號的頭部的擴展窗口 Wl所得到的接收信號 S13-l乘以系數(shù)以實現(xiàn)振幅H (該信號是S13-la)，對位于靠后有效碼元 長度WO的時間位置上的有效碼元S內(nèi)的接收信號S13-2也乘以系數(shù)以 實現(xiàn)振幅H (該信號是S13-2a)，再對兩者進行相加。同樣，對由位于接 收信號的尾部的擴展窗口W2所得到的接收信號S13-3乘以系數(shù)以實現(xiàn)振 幅H (該信號是S13-3a)，對位于靠前有效碼元長度WO的時間位置上的 有效碼元S內(nèi)的接收信號S13-4也乘以系數(shù)以實現(xiàn)振幅H (該信號是 S13-4a)，再對兩者進行相加。這用數(shù)學式表示如式(2)所示。
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，fft一in(T): FFT輸入信號
T:接收信號的抽樣時間 rx—sig(T):接收信號 ffl_t—length: FFT輸入信號長度(與有效碼元長度WO相同) spr—win—size:擴展窗口 Wl、 W2的長度 與實施例1 一樣，通過這種運算所得到的FFT輸入信號fft—in(T)經(jīng) FFT處理部13內(nèi)的FFT部13c進行快速離散傅立葉變換，轉換成對應于 各子載波的并行接收數(shù)據(jù)，然后與實施例1 一樣，通過P/S轉換部13d 和解碼部14進行處理，輸出解調(diào)數(shù)據(jù)S。ut。 (實施例2的效果)
根據(jù)本實施例2，除了具有與實施例1中的(b)和(C、相同的效果 之外，還具有如下的效果(d)。
(d)利用具有相同的調(diào)制信號成分的擴展窗口 Wl和W2所相應的
接收信號，在接收超出保護間隔GI并且與主到來路徑的電力差小的長延 遲路徑時，通過將擴展窗口 Wl和W2中所包含的期望接收信號進行有 效合成，減輕了ISI的影響，從而能夠提高長延遲路徑接收特性。
另外，圖2的FDM方式的解調(diào)裝置可以變更為圖示以外的各種結構。 本發(fā)明的FFT窗口擴展生成方法并不限于應用于陸地數(shù)字傳輸，其 能夠適用于所有使用OFDM調(diào)制的系統(tǒng)，能夠強烈預見出這些系統(tǒng)的特 性改善。
權利要求
1.一種FFT窗口擴展生成方法，其特征在于，針對時間長度為經(jīng)過OFDM調(diào)制得到的有效OFDM碼元長度以上的接收信號，采用擴展后的FFT窗口，在通過FFT處理對所述接收信號進行解調(diào)時，所述擴展后的FFT窗口是通過如下方式得到的對所述有效OFDM碼元長度的前方或后方的所述接收信號進行計算，從而將計算得到的結果與所述有效OFDM碼元長度的所述接收信號合成。
2. 如權利要求1所述的FFT窗口擴展生成方法，其特征在于，所述 擴展后的FFT窗口通過如下方法生成使用時間長度為所述有效OFDM 碼元長度以上的接收信號，在所述有效OFDM碼元長度的前方或后方設 置通過擴展得到的擴展窗口，針對所述有效OFDM碼元長度內(nèi)的接收信 號中的、時間位置與所述擴展窗口相隔所述有效OFDM碼元長度的所述 接收信號，將所述擴展窗口內(nèi)的接收信號與其相加，并將振幅減半。
3. 如權利要求1所述的FFT窗口擴展生成方法，其特征在于，所述 擴展后的FFT窗口通過如下方法生成使用時間長度為所述有效OFDM 碼元長度以上的接收信號，在所述有效OFDM碼元長度的前方或后方設 置通過擴展得到的擴展窗口，針對所述有效OFDM碼元長度內(nèi)的接收信 號中的、時間位置與所述擴展窗口相隔所述有效OFDM碼元長度的接收 信號，與所述擴展窗口長度所相應地乘以具有1以下的系數(shù)和時間上的 傾斜度的窗函數(shù)，針對所述擴展窗口內(nèi)的接收信號，乘以具有通過從1 減去所述系數(shù)而得到的另一系數(shù)和時間上的傾斜度的窗函數(shù)，然后將相 隔所述有效OFDM碼元長度且分別乘以窗函數(shù)的、通過上述方法得到的 2種接收信號相加。
4. 如權利要求1 3中的任一項所述的FFT窗口擴展生成方法，其特征 在于，所述擴展后的FFT窗口通過如下方法生成將時間長度為經(jīng)過所述 OFDM調(diào)制得到的所述有效OFDM碼元長度以上的接收信號存儲在存儲 器中，利用所述存儲的接收信號，通過FFT窗口生成運算單元進行處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種FFT窗口擴展生成方法，該方法能夠改善接收特性等，提高發(fā)送保護間隔(GI)的相應電力效率。在OFDM方式的調(diào)制中所采用的FFT窗口擴展生成方法中，對時間長度為經(jīng)過OFDM調(diào)制得到的有效碼元長度(W0)以上的接收信號采用擴展后的FFT窗口(1)，在通過FFT處理對所述接收信號進行解調(diào)時，擴展后的FFT窗口(1)使用時間長度為有效碼元長度(W0)以上的接收信號。然后，在有效碼元長度(W0)的前方或后方設置通過擴展得到的擴展窗口(W1、W2)，對有效碼元長度(W0)內(nèi)的接收信號中的、時間位置與擴展窗口(W1、W2)相隔有效碼元長度的接收信號，加進擴展窗口(W1、W2)內(nèi)的接收信號，并將振幅減半，從而得以生成。
文檔編號H04L27/26GK101170535SQ200710141829
公開日2008年4月30日 申請日期2007年8月13日 優(yōu)先權日2006年10月23日
發(fā)明者赤堀博次 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社