專(zhuān)利名稱(chēng)：用于估計(jì)正交頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中相位噪聲的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及正交頻分復(fù)用(OFDM)傳輸，具體而言，涉及一種用于估計(jì)OFDM 傳輸系統(tǒng)中相位噪聲的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，調(diào)制器和解調(diào)制器通常工作在基帶或者中頻(IF)。由于必須以分配的無(wú)線電頻率(RF)傳輸信號(hào)，在發(fā)射器需要將調(diào)制的信號(hào)上變頻至RF信道。相應(yīng)地，在接收器應(yīng)當(dāng)將RF信號(hào)下變頻至IF或基帶。因此，在發(fā)射器和接收器使用了本地振蕩器，其將引入相位噪聲(PHN)。通常接收器的制造成本較低并且通過(guò)壓控振蕩器(VOC)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 因此接收器對(duì)于PHN考慮得更多。PHN對(duì)于OFDM傳輸系統(tǒng)可能是一個(gè)大問(wèn)題。由于OFDM信號(hào)包含許多互相正交的低速率子載波，低符號(hào)速率在發(fā)生快速相位擾動(dòng)時(shí)會(huì)使得同步更為困難，并且PHN還會(huì)使子載波的正交性變差。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于估計(jì)OFDM傳輸系統(tǒng)中相位噪聲的方法。 所述方法包括在接收器根據(jù)OFDM符號(hào)的至少一個(gè)服務(wù)信息載波確定信號(hào)噪聲值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種用于估計(jì)OFDM傳輸系統(tǒng)中相位噪聲的方法。所述方法包括接收OFDM符號(hào)并將所述OFDM符號(hào)從時(shí)域變換至頻域；從所述OFDM 符號(hào)中提取至少一個(gè)服務(wù)信息符號(hào)；估計(jì)提取的服務(wù)信息符號(hào)的參考服務(wù)信息符號(hào)；根據(jù)提取的服務(wù)信息符號(hào)與估計(jì)的參考服務(wù)信息符號(hào)之間的相關(guān)性確定相位噪聲的表示值。根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，提供了一種OFDM接收器。所述OFDM接收器包括: 變換單元，用于將接收器接收到的OFDM符號(hào)從時(shí)域變換至頻域；和相位噪聲估計(jì)和補(bǔ)償單元，用于根據(jù)OFDM符號(hào)的服務(wù)信息符號(hào)與參考服務(wù)信息符號(hào)之間的相關(guān)性確定相位噪聲值并利用估計(jì)結(jié)果補(bǔ)償所述相位噪聲。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述相位噪聲估計(jì)和補(bǔ)償單元包括FIFO，用于從所述變換單元接收變換的OFDM符號(hào)并延遲所述變換的OFDM符號(hào)；提取單元，用于從所述變換單元接收變換的OFDM符號(hào)并從提取的OFDM符號(hào)中提取預(yù)定數(shù)量的服務(wù)信息符號(hào)；解碼器，用于從所述提取單元接收所述服務(wù)信息符號(hào)并對(duì)所述服務(wù)信息符號(hào)進(jìn)行解碼以獲得各個(gè)參考服務(wù)信息符號(hào)；相關(guān)器，用于進(jìn)行來(lái)自所述提取單元的每個(gè)服務(wù)信息符號(hào)與來(lái)自所述解碼器的其參考服務(wù)消息符號(hào)之間的相關(guān)性以獲得其間的相位差；角度計(jì)算器，用于對(duì)來(lái)自相關(guān)器的相位差進(jìn)行角度計(jì)算以獲得相位噪聲值；和乘法器，用于將來(lái)自FIFO的變換的OFDM符號(hào)與來(lái)自角度計(jì)算器的相位噪聲值進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘并輸出補(bǔ)償?shù)腛FDM符號(hào)。


通過(guò)下面結(jié)合附圖進(jìn)行的說(shuō)明，本發(fā)明的這些及其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)，其中圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中包括頻域的TPS信號(hào)的OFDM幀的結(jié)構(gòu)；圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)中DTMB幀中的TPS信號(hào)的位置；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的PHN估計(jì)方法的流程圖；圖4是用于TPS信號(hào)的硬判決的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的DTMB解調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的框圖；圖6是該實(shí)施方式的PHN估計(jì)和補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的框圖；圖7是根據(jù)顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于評(píng)估DTMB解調(diào)制器的性能的試驗(yàn)的模擬條件的表；和圖8是顯示了利用不同數(shù)量的TPS信號(hào)進(jìn)行PHN估計(jì)的測(cè)試結(jié)果的表。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的各個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。為了說(shuō)明之目的，闡述了具體的構(gòu)造和細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的透徹了解。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，不采用本說(shuō)明書(shū)所述細(xì)節(jié)也能實(shí)施本發(fā)明。數(shù)字地面媒體廣播(DTMB)標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)高清電視(HDTV)標(biāo)準(zhǔn)，其基于OFDM。關(guān)于 DTMB的完整信息在中國(guó)人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“GB20600-2006(數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制)”中給出。具體而言，DTMB系統(tǒng)是時(shí)域同步OFDM系統(tǒng)。當(dāng)DTMB解調(diào)制器接收的信號(hào)中引入了 PHN時(shí)，這些信號(hào)將具有兩種缺陷公共相位誤差(信號(hào)星座映射的旋轉(zhuǎn))和載波間干擾(與加性高斯噪聲類(lèi)似)。這兩種缺陷都將干擾信號(hào)的解調(diào)制。因此，PHN估計(jì)和消除對(duì)于DTMB解調(diào)制器非常重要。需要提供一種完全符合DTMB標(biāo)準(zhǔn)并且能夠精確估計(jì)DTMB解調(diào)制器中的PHN的PHN估計(jì)方案并從而對(duì)PHN 進(jìn)行補(bǔ)償。與其他已知OFDM系統(tǒng)不同，DTMB信號(hào)的保護(hù)間隔(guard interval)由一系列偽隨機(jī)碼組成，這使得DTMB系統(tǒng)依賴(lài)于數(shù)據(jù)輔助的同步和信道估計(jì)算法。但是不能利用這種時(shí)域信息對(duì)PHN進(jìn)行估計(jì)。作為多載波技術(shù)，OFDM幀具有多個(gè)正交子載波，其中一些可以用于攜帶服務(wù)信息。 所述服務(wù)器信息可以是傳輸參數(shù)信令(transmission parameter signaling/TPS)信號(hào)， TPS信號(hào)協(xié)助在接收器進(jìn)行解調(diào)制和解碼。圖1示出了包括頻域的TPS信號(hào)的OFDM幀的結(jié)構(gòu)。類(lèi)似地，TPS信號(hào)在頻域中插入至DTMB幀以攜帶系統(tǒng)信息，所述系統(tǒng)信息為每個(gè)信號(hào)提供解調(diào)制和解碼信息，包括符號(hào)星座映射模式、LDPC編碼的碼率、交織模式信息、 幀主體模式等。在DTMB規(guī)格書(shū)中，預(yù)先定義了 64個(gè)系統(tǒng)信息模式并且將擴(kuò)頻(spread spectrum)技術(shù)用于傳輸。因此，將36個(gè)系統(tǒng)信息符號(hào)結(jié)合在幀主體數(shù)據(jù)中以攜帶此系統(tǒng)信息。圖2示出了 TPS信號(hào)在DTMB幀中的位置。如圖2所示，在一個(gè)DTMB幀中的3780個(gè)符號(hào)中，從第1873至1908的符號(hào)用于TPS信號(hào)。在發(fā)射器利用BPSK (二進(jìn)制移相鍵控)模式對(duì)TPS載波進(jìn)行調(diào)制?？梢岳肨PS 信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)的PHN進(jìn)行估計(jì)。在DTMB解調(diào)制器中，同步和信道估計(jì)工作在時(shí)域?；赥PS 信號(hào)的PHN估計(jì)和補(bǔ)償在頻域進(jìn)行。
5
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于估計(jì)DTMB接收器中PHN的方法。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的PHN估計(jì)方法的流程圖。首先，在步驟S301，DTMB接收器接收到數(shù)據(jù)幀。在步驟S302，將接收到的數(shù)據(jù)幀從時(shí)域轉(zhuǎn)換至頻域。如上所述，在DTMB解調(diào)制器中，同步和信道估計(jì)工作在時(shí)域。但基于 TPS信號(hào)的PHN估計(jì)和補(bǔ)償在頻域進(jìn)行。因此，需要將數(shù)據(jù)幀從時(shí)域轉(zhuǎn)換至頻域。方法隨后前進(jìn)至步驟S303，其中從接收到的數(shù)據(jù)幀中提取至少一個(gè)TPS信號(hào)。如上所述，DTMB規(guī)格書(shū)中描述了數(shù)據(jù)幀中TPS信號(hào)的位置。根據(jù)DTMB規(guī)格書(shū)的描述，可以提取預(yù)定數(shù)量的TPS信號(hào)。接著，在步驟S304，獲得所提取的TPS信號(hào)的參考TPS信號(hào)。參考TPS信號(hào)是清潔信號(hào)，即未受到干擾或噪音影響的信號(hào)?？紤]到TPS信號(hào)的BPSK調(diào)制模式相對(duì)于數(shù)據(jù)調(diào)制模式4QAM、16QAM和64QAM對(duì)于信道退化和噪聲具有更強(qiáng)魯棒性，可以基于提取的TPS信號(hào)通過(guò)硬判決規(guī)則估計(jì)當(dāng)前幀的參考TPS信號(hào)。硬判決簡(jiǎn)單易行。圖4示出了用于TPS信號(hào)的硬判決。如圖4所示，在將零選為判決閾值的條件下，當(dāng)實(shí)部大于零時(shí)通過(guò)硬判決將其判決為4. 5，當(dāng)實(shí)部小于零時(shí)通過(guò)硬判決將其判決為-4. 5。對(duì)于信號(hào)復(fù)數(shù)的虛部的處理與對(duì)實(shí)部的處理相同。請(qǐng)?jiān)賲⒖磮D3，最終在步驟S305，基于提取的TPS信號(hào)與參看TPS信號(hào)之間的相關(guān)性計(jì)算PHN。由于PHN出現(xiàn)在數(shù)據(jù)的相位角上，需要獲得數(shù)據(jù)的相位角變化以估計(jì)PHN。作為步驟S305的一個(gè)實(shí)例，進(jìn)行提取的TPS信號(hào)與其參考信號(hào)之間的互相關(guān)以獲得對(duì)應(yīng)于當(dāng)前幀的PHN的相位差。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，上述互相關(guān)功能包括步驟計(jì)算所述參考TPS信號(hào)的共軛復(fù)數(shù)；將提取的TPS信號(hào)與各個(gè)參考TPS信號(hào)的共軛復(fù)數(shù)的復(fù)數(shù)相乘； 并計(jì)算所述乘法的和，即為互相關(guān)結(jié)果。然后通過(guò)正切函數(shù)計(jì)算相位角的改變以獲得PHN。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的DTMB解調(diào)制器的框圖。如圖5所示，根據(jù)該具體實(shí)施方式
，DTMB解調(diào)制器500包括串聯(lián)連接的3780 DFT 501、信道均衡器502、PHN估計(jì)和補(bǔ)償單元503以及頻率解交織器504。如上所述，在DTMB解調(diào)制器500中，同步和信道估計(jì)工作在時(shí)域而PHN估計(jì)和補(bǔ)償在頻域進(jìn)行。因此3780 DFT 501(離散傅立葉變換器)將DTMB解調(diào)制器接收到的數(shù)據(jù)幀從時(shí)域變換至頻域。變換的數(shù)據(jù)被輸入至信道均衡器502，信道均衡器502補(bǔ)償數(shù)據(jù)幀上的信道效應(yīng)。PHN估計(jì)和補(bǔ)償單元503在信道均衡器之后以估計(jì)PHN。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的PHN估計(jì)和補(bǔ)償單元503的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參看圖6，根據(jù)該具體實(shí)施方式
，PHN估計(jì)和補(bǔ)償單元503包括F0FI601，F(xiàn)OFI 601將來(lái)自信道均衡器502的均衡數(shù)據(jù)幀延遲，當(dāng)以后獲得PHN估計(jì)結(jié)果時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。同時(shí)，均衡數(shù)據(jù)幀被輸入至提取單元602，提取單元602從數(shù)據(jù)幀中提取預(yù)定數(shù)量的TPS信號(hào)。因?yàn)镈TMB數(shù)據(jù)幀中的TPS信號(hào)的位置定義在DTMB規(guī)格書(shū)中，提取單元602 可以提取某些或者全部TPS信號(hào)用于PHN估計(jì)。提取的TPS信號(hào)被輸入至硬解碼器603，硬解碼器603對(duì)提取的TPS信號(hào)進(jìn)行硬判決以獲得各個(gè)參考TPS信號(hào)。在硬解碼器603之后是相關(guān)器604，相關(guān)器604進(jìn)行每個(gè)提取的TPS信號(hào)與其參考 TPS信號(hào)之間的相關(guān)(在本實(shí)施方式中是互相關(guān))以獲得數(shù)據(jù)幀的相位差。
將所述相位差輸入至角度計(jì)算器605以計(jì)算PHN的結(jié)果，將該結(jié)果用于補(bǔ)償在 FIFO 601中延遲的數(shù)據(jù)幀。在此實(shí)施方式中，角度計(jì)算器對(duì)所述相位差執(zhí)行正切函數(shù)計(jì)算。如圖6所示，PHN估計(jì)結(jié)果被輸入至乘法器606以將FIFO 601中的數(shù)據(jù)幀與PHN 估計(jì)結(jié)果復(fù)數(shù)相乘，從而對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行補(bǔ)償。請(qǐng)參看圖5，來(lái)自補(bǔ)償器的補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)幀可以被輸入至頻率解交織器504，頻率解交織器504具有與發(fā)射器中的頻率交織器對(duì)應(yīng)的解交織功能。下面將更詳細(xì)地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施方式的DTMB解調(diào)制器的PHN估計(jì)和補(bǔ)償方案的原理。主要由下變頻器的VCO引入的數(shù)據(jù)的PHN可以通過(guò)數(shù)據(jù)幀在頻域的相位差反映。如果PHN是識(shí),解調(diào)制器接收的DTMB信號(hào)可以表示為 其中r (η)是接收到的DTMB信號(hào)，χ (η)是發(fā)射的DTMB信號(hào)，h(n)是信道脈沖相應(yīng)，η (η)是附加白高斯噪聲(AWGN)。
權(quán)利要求
1.一種用于估計(jì)OFDM傳輸系統(tǒng)中相位噪聲的方法，其特征在于，包括在接收器根據(jù) OFDM符號(hào)的至少一個(gè)服務(wù)信息載波確定相位噪聲值的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述至少一個(gè)服務(wù)信息載波上調(diào)制有傳輸參數(shù)信令信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述傳輸參數(shù)信令消息在多個(gè)連續(xù)幀上恒定，但當(dāng)傳輸參數(shù)修改時(shí)有變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述方法，其特征在于，所述至少一個(gè)服務(wù)信息載波位于 OFDM符號(hào)中的固定位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述方法，其特征在于，所述OFDM符號(hào)不包括明確的參考信號(hào)載波。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，還包括步驟接收OFDM符號(hào)(S301)并將所述OFDM符號(hào)從時(shí)域變換至頻域(S302)；從所述OFDM符號(hào)中提取至少一個(gè)服務(wù)信息符號(hào)(S303)；估計(jì)提取的服務(wù)信息符號(hào)的參考服務(wù)信息符號(hào)(S304)；和根據(jù)提取的服務(wù)信息符號(hào)與估計(jì)的參考服務(wù)信息符號(hào)之間的相關(guān)性確定相位噪聲的表示值(S305)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，通過(guò)硬判決進(jìn)行所述估計(jì)步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，通過(guò)互相關(guān)進(jìn)行所述確定步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一所述方法，其特征在于，在從所述OFDM符號(hào)中提取至少一個(gè)服務(wù)信息符號(hào)之前對(duì)變換的OFDM符號(hào)進(jìn)行信道均衡。
10.一種OFDM接收器(500)，其特征在于，包括變換單元(501)，用于從OFDM發(fā)射器接收OFDM符號(hào)并將所述OFDM符號(hào)從時(shí)域變換至頻域；和相位噪聲估計(jì)和補(bǔ)償單元(503)，用于從所述變換單元(501)接收變換的OFDM符號(hào)并根據(jù)OFDM符號(hào)的服務(wù)信息符號(hào)與參考服務(wù)信息符號(hào)之間的相關(guān)性確定相位噪聲值并利用估計(jì)結(jié)果補(bǔ)償所述相位噪聲。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述OFDM接收器(500)，其特征在于，所述相位噪聲估計(jì)和補(bǔ)償單元(503)包括FIFO(601)，用于從所述變換單元(501)接收變換的OFDM符號(hào)并延遲所述變換的OFDM 符號(hào)；提取單元(602)，用于從所述變換單元(501)接收變換的OFDM符號(hào)并從提取的OFDM符號(hào)中提取預(yù)定數(shù)量的服務(wù)信息符號(hào)；解碼器(603)，用于從所述提取單元(602)接收所述服務(wù)信息符號(hào)并對(duì)所述服務(wù)信息符號(hào)進(jìn)行解碼以獲得各個(gè)參考服務(wù)信息符號(hào)；相關(guān)器(604)，用于進(jìn)行來(lái)自所述提取單元(602)的每個(gè)服務(wù)信息符號(hào)與來(lái)自所述解碼器(603)的其參考服務(wù)消息符號(hào)之間的相關(guān)性以獲得其間的相位差；角度計(jì)算器(605)，用于對(duì)來(lái)自相關(guān)器(604)的相位差進(jìn)行角度計(jì)算以獲得相位噪聲值；和乘法器(606)，用于將來(lái)自FIF0(601)的變換的OFDM符號(hào)與來(lái)自角度計(jì)算器(605)的相位噪聲值進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘并輸出補(bǔ)償?shù)腛FDM符號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述OFDM接收器(500)，其特征在于，所述解碼器(60 是硬解碼器。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述OFDM接收器(500)，其特征在于，所述相關(guān)器(604)是互相關(guān)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述OFDM接收器(500)，其特征在于，還包括信道均衡器(502)， 用于從變換單元(501)接收變換的OFDM符號(hào)并補(bǔ)償變換的OFDM符號(hào)上的信道效應(yīng)，然后將變換的OFDM符號(hào)輸入至相位噪聲估計(jì)和補(bǔ)償單元(503)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述OFDM接收器(500)，其特征在于，還包括頻率解交織器 (504)，其具有與OFDM發(fā)射器中的頻率交織對(duì)應(yīng)的解交織功能，用于接收并解交織來(lái)自相位噪聲估計(jì)和補(bǔ)償單元(503)的補(bǔ)償?shù)腛FDM符號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于估計(jì)OFDM傳輸系統(tǒng)中相位噪聲的方法和裝置。所述方法包括步驟接收OFDM符號(hào)(S301)并將所述OFDM符號(hào)從時(shí)域變換至頻域(S302)；從所述OFDM符號(hào)中提取至少一個(gè)服務(wù)信息符號(hào)(S303)；估計(jì)提取的服務(wù)信息符號(hào)的參考服務(wù)信息符號(hào)(S304)；和根據(jù)提取的服務(wù)信息符號(hào)與估計(jì)的參考服務(wù)信息符號(hào)之間的相關(guān)性確定相位噪聲的表示值(S305)。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102265573SQ200980151821
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者劉鵬, 杜永久, 鄒黎 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司