專利名稱：Fft窗口擴(kuò)展生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生成擴(kuò)展的FFT窗口的FFT窗口擴(kuò)展生成方法，該 擴(kuò)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(fù)用) 調(diào)制方式調(diào)制的接收信號進(jìn)行解調(diào)時所使用的FFT分析區(qū)間。
背景技術(shù)：
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(xiàn) 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(xiàn)1:日本特開平10-75229號公報
圖4是示出了專利文獻(xiàn)1等中記載的現(xiàn)有的OFDM方式中的傳輸信 號的幀結(jié)構(gòu)的圖。下面參照圖4對現(xiàn)有OFDM方式的解調(diào)方式進(jìn)行說明。
各傳輸碼元SB由保護(hù)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(gòu)成。保護(hù) 間隔GI是抽取有效碼元S的時間波形的尾部Sa并將其復(fù)制到頭部而得 到的。
在采用OFDM方式的數(shù)字傳輸中，由于當(dāng)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(shè)置了無效的ISI吸收用的保護(hù)間隔GI，作為緩沖數(shù)據(jù)部分，該保 護(hù)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(dāng)設(shè)置了這種保護(hù)間隔GI時，即使除了直達(dá)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(hù)間隔GI，
就不會產(chǎn)生ISI，從而實(shí)現(xiàn)良好的接收性能。
當(dāng)具有如上所述結(jié)構(gòu)的發(fā)送信號被發(fā)送至接收側(cè)時，在接收側(cè)，忽 略保護(hù)間隔GI的信息，因此即使由于某個載波而相應(yīng)地產(chǎn)生延遲，只要 是在該保護(hù)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(hù)間隔GI中復(fù)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(hù)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(hù)間隔GI，只抽取有效碼元S。抽 取的有效碼元S通過FFT部進(jìn)行快速離散傅立葉變換而得到解調(diào)。
在現(xiàn)有專利文獻(xiàn)1等記載的OFDM方式的解調(diào)方法中，從附加了保 護(hù)間隔GI的傳輸碼元SB中只抽取有效碼元S，進(jìn)行快速離散傅立葉變 換而進(jìn)行解調(diào)，沒有使用與保護(hù)間隔GI的長度相當(dāng)?shù)慕邮招盘柌ㄐ危?此使發(fā)送保護(hù)間隔GI的部分的電力效率低下。但是在現(xiàn)有技術(shù)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(kuò)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(kuò)展后的FFT窗口，在通過FFT處理對所述接收信號進(jìn)行解調(diào) 時，所述擴(kuò)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(jìn)行計算而將它們合成。
根據(jù)本發(fā)明的FFT窗口擴(kuò)展生成方法，由于使用了相應(yīng)于擴(kuò)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(yīng)于發(fā)送保護(hù)間隔GI的電力效率。


圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的OFDM方式中的傳輸信號的幀結(jié)構(gòu)圖。
圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的OFDM方式中的解調(diào)裝置的簡要結(jié)
構(gòu)圖。
圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施例2的OFDM方式中的傳輸信號的幀結(jié)構(gòu)圖。
圖4是示出現(xiàn)有的OFDM方式中的傳輸信號的幀結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
OFDM方式的調(diào)制中所采用的FFT窗口擴(kuò)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(kuò)展后的FFT 窗口，在通過FFT處理對所述接收信號進(jìn)行解調(diào)時，所述擴(kuò)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(shè)置擴(kuò)展的擴(kuò)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(kuò)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(kuò)展窗口內(nèi)的接收信號，并將振幅減半。
實(shí)施例1
圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的OFDM方式中的傳輸信號的幀結(jié)構(gòu)圖。
該傳輸信號的幀結(jié)構(gòu)與圖4中的現(xiàn)有的幀結(jié)構(gòu)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(gòu)成1幀。在1幀的頭部插入了同步檢測用的導(dǎo)頻碼元。導(dǎo)頻碼元是無 信號期間，在接收側(cè)能夠使用該信號生成碼元基準(zhǔn)信號。各傳輸碼元SB 由保護(hù)間隔GI和有效碼元S構(gòu)成。保護(hù)間隔GI是將有效碼元S的時間 波形的尾部抽取并復(fù)制到頭部而得到的。
本實(shí)施例l的FFT窗口擴(kuò)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(yùn)算，利用擴(kuò)展為有效碼元S的時間長度以上的相應(yīng) 接收信號(即在有效碼元長度WO的頭部和尾部分別附加擴(kuò)展窗口 Wl 和W2的擴(kuò)展后的FFT窗口 1)，生成FFT輸入信號。
下面對使用該FFT窗口擴(kuò)展方法的OFDM方式的解調(diào)裝置及其解調(diào) 方法進(jìn)行說明。
(實(shí)施例1的解調(diào)裝置)
圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的OFDM方式中的解調(diào)裝置的簡要結(jié)構(gòu)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(jìn)行控制。同步處理部10與頻率轉(zhuǎn)換部11、模擬/數(shù)字 (以下稱為A/D。)轉(zhuǎn)換部12、FFT處理部13以及解碼部14連接，其中， 頻率轉(zhuǎn)換部11對接收信號Sin的頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸出模擬基帶信號Sll， A/D轉(zhuǎn)換部12將該模擬基帶信號Sll轉(zhuǎn)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(jìn)行快速離散傅立葉變換處理并輸出由復(fù) 素碼元數(shù)據(jù)構(gòu)成的接收數(shù)據(jù)S13d，解碼部14對該接收數(shù)據(jù)S13d進(jìn)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(yùn)算部13b、 FFT部 13c以及并/串(以下稱為P/S。)轉(zhuǎn)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(yùn)算部13b利用擴(kuò)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(jìn)行快速離散傅立葉變換并輸出并行接收數(shù)據(jù)，P/S 轉(zhuǎn)換部13d將該并行接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行接收數(shù)據(jù)S13d。 (實(shí)施例1的解調(diào)方法)
本實(shí)施例1的解調(diào)方法的特點(diǎn)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(jìn)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(jìn)行輸入，該接收信號Sin通過頻率轉(zhuǎn)換部ll轉(zhuǎn)
換成對應(yīng)的模擬基帶信號Sll。所轉(zhuǎn)換的模擬基帶信號Sll經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換 部12抽樣、轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(I信號和Q信號)S12，該轉(zhuǎn)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(yùn)算部13b中，如圖1所示，為
了將現(xiàn)有結(jié)構(gòu)同樣的有效碼元長度W0所相應(yīng)的接收信號和與該接收信 號連續(xù)的前后的擴(kuò)展窗口 Wl和W2中所包含的接收信號(即經(jīng)擴(kuò)展的
FFT窗口 1中的信號)作為FFT輸入信號使用，進(jìn)行如下所述的FFT窗 口生成運(yùn)算。
將由位于圖1的接收信號的頭部的擴(kuò)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(jìn)行加法運(yùn)算，然后對其除以2。同樣，將由位于接收信號的 尾部的擴(kuò)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(jìn)行加法運(yùn)算，然后 對其除以2。這用數(shù)學(xué)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(kuò)展窗口 Wl、 W2的長度 通過這種運(yùn)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(jìn)行快速離散傅立葉變換，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于各子載波的并行接 收數(shù)據(jù)。所轉(zhuǎn)換的并行接收數(shù)據(jù)通過P/S轉(zhuǎn)換部13d轉(zhuǎn)換成串行接收數(shù) 據(jù)(復(fù)素碼元數(shù)據(jù))S13d。
通過解碼部14對所轉(zhuǎn)換的串行接收數(shù)據(jù)S13d進(jìn)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(jìn)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(shí)施例l的效果) 根據(jù)本實(shí)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(guān)的噪聲成分的擴(kuò)
展窗口 Wl和W2所相應(yīng)的接收信號，能夠產(chǎn)生將該擴(kuò)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(guān)的噪聲成分的擴(kuò) 展窗口 Wl和W2所相應(yīng)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(zhuǎn)，從而減輕ICI的影響，由此能夠提高抗衰落性。
(c) 本實(shí)施例1的解調(diào)方法例如應(yīng)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(shí)施例2的OFDM方式中的傳輸信號的幀結(jié)構(gòu) 圖，其與示出實(shí)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(shí)施例2的傳輸信號的幀結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的幀結(jié)構(gòu)相同，在構(gòu)成 1幀的多個傳輸碼元SB中，各傳輸碼元SB由保護(hù)間隔GI和有效碼元S 構(gòu)成。保護(hù)間隔GI是將有效碼元S的時間波形的尾部抽取并復(fù)制到頭部 而得到的。
本實(shí)施例2的FFT窗口擴(kuò)展方法的特征如下與實(shí)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(yùn)算，利用擴(kuò)展為有效碼元S的 時間長度以上的相應(yīng)接收信號(即在有效碼元長度W0的頭部和尾部分 別附加擴(kuò)展窗口 Wl和W2而得到的擴(kuò)展后的FFT窗口 1)，生成FFT輸 入信號。
下面對使用該FFT窗口擴(kuò)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(jìn)行說明。
本實(shí)施例2的解調(diào)方法的特征如下與實(shí)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(shí)施例2的解調(diào)方法與實(shí)施例1的解調(diào)方法的不同 點(diǎn)在于，圖2的FFT窗口生成運(yùn)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(jìn)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(shí)施例1 一樣，該接收信號Sin經(jīng)過頻
率轉(zhuǎn)換部11和A/D轉(zhuǎn)換部12進(jìn)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(yùn)算部13b中，如圖3所示， 為了使與實(shí)施例1相同的有效碼元長度WO所相應(yīng)的接收信號以及與該 接收信號連續(xù)的前后擴(kuò)展窗口 Wl和W2中所包含的接收信號(即經(jīng)擴(kuò) 展的FFT窗口 1中的信號)作為FFT輸入信號進(jìn)行使用，進(jìn)行如下所述 的FFT窗口生成運(yùn)算。
對由位于圖3的接收信號的頭部的擴(kuò)展窗口 Wl所得到的接收信號 S13-l乘以系數(shù)以實(shí)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(shí)現(xiàn)振幅H (該信號是S13-2a)，再對兩者進(jìn)行相加。同樣，對由位于接 收信號的尾部的擴(kuò)展窗口W2所得到的接收信號S13-3乘以系數(shù)以實(shí)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(shí)現(xiàn)振幅H (該信號是 S13-4a)，再對兩者進(jìn)行相加。這用數(shù)學(xué)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(kuò)展窗口 Wl、 W2的長度 與實(shí)施例1 一樣，通過這種運(yùn)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(jìn)行快速離散傅立葉變換，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于 各子載波的并行接收數(shù)據(jù)，然后與實(shí)施例1 一樣，通過P/S轉(zhuǎn)換部13d 和解碼部14進(jìn)行處理，輸出解調(diào)數(shù)據(jù)S。ut。 (實(shí)施例2的效果)
根據(jù)本實(shí)施例2，除了具有與實(shí)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(kuò)展窗口 Wl和W2所相應(yīng)的
接收信號，在接收超出保護(hù)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(kuò)展窗口 Wl和W2中所包含的期望接收信號進(jìn)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(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的FFT窗口擴(kuò)展生成方法并不限于應(yīng)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(qiáng)烈預(yù)見出這些系統(tǒng)的特 性改善。
權(quán)利要求
1.一種FFT窗口擴(kuò)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(kuò)展后的FFT窗口，在通過FFT處理對所述接收信號進(jìn)行解調(diào)時，所述擴(kuò)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(jìn)行計算，從而將計算得到的結(jié)果與所述有效OFDM碼元長度的所述接收信號合成。
2. 如權(quán)利要求1所述的FFT窗口擴(kuò)展生成方法，其特征在于，所述 擴(kuò)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(shè) 置通過擴(kuò)展得到的擴(kuò)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(kuò)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(kuò)展窗口內(nèi)的接收信號與其相加，并將振幅減半。
3. 如權(quán)利要求1所述的FFT窗口擴(kuò)展生成方法，其特征在于，所述 擴(kuò)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(shè) 置通過擴(kuò)展得到的擴(kuò)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(kuò)展窗口相隔所述有效OFDM碼元長度的接收 信號，與所述擴(kuò)展窗口長度所相應(yīng)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(kuò)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(quán)利要求1 3中的任一項所述的FFT窗口擴(kuò)展生成方法，其特征 在于，所述擴(kuò)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(yùn)算單元進(jìn)行處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種FFT窗口擴(kuò)展生成方法，該方法能夠改善接收特性等，提高發(fā)送保護(hù)間隔(GI)的相應(yīng)電力效率。在OFDM方式的調(diào)制中所采用的FFT窗口擴(kuò)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(kuò)展后的FFT窗口(1)，在通過FFT處理對所述接收信號進(jìn)行解調(diào)時，擴(kuò)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(shè)置通過擴(kuò)展得到的擴(kuò)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(kuò)展窗口(W1、W2)相隔有效碼元長度的接收信號，加進(jìn)擴(kuò)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(quán)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