专利名称：正交频分多路复用接收机及处理正交频分复用信号的方法
技术领域：
本发明涉及正交频分多路复用接收机，尤其涉及将OFDM(正交频分多路复用)信号从时域FFT(快速傅里叶变换)至频域的OFDM接收机。
背景技术：
正交频分多路复用(下文被称作OFDM)技术通常被广泛地应用于如DAB(数字音频广播)、数字电视、WLAN(无线局域网)和WATM(无线异步传送模式)的数字传输技术。该OFDM方法是一种分为几个载波之后调制数据并发送调制的数据的多载波技术。该OFDM技术与传统的FDM(频分复用)相似，但当通过发送保持副载波正交特性的信号而快速发送数据时，可以具有优化的发送效率。
图1示出了传统OFDM接收机的方框图。该传统OFDM接收机包括RF单元10、ADC(模数转换)单元20、GIR(保护间隔去除)单元30、K(≠2N)-DFT(离散傅里叶变换)单元40、频率检测单元50和去映射单元60。
接收的载波信号和预定的本地振荡频率在RF单元10混频并下变频为IF(中频)。该IF被LPF(低通滤波器)滤波之后被输出为基带信号。
ADC单元20将滤波后的基带信号通过预定间隔的取样变换为数字信号，该取样信号被输出给GIR单元30。
换句话说，经过ADC单元20的数字信号被表示为包括由K(≠2N)数目取样数据构成的有效码元和从一些有效码元复制的预定数目的取样数据的保护间隔。意思是单个OFDM码元由时域中的预定数目的保护间隔和K(≠2N)数目取样数据组成，该K(≠2N)数目取样数据具有预定的取样率。
GIR单元30从接收的数据中去除保护间隔，然后将没有保护间隔的取样数据进行离散傅里叶变换。换句话说，K(≠2N)-DFT单元40将时域中的K(≠2N)数目取样数据傅里叶变换为频域中的K(≠2N)数目并行数据。
图2示出了K(≠2N)为3780的一种情况，换句话说，3780-DFT 40的一个举例。如图2所示，时域中具有7.56MHz取样率的码元数据和3780个取样数据被3780-DFT 40进行傅里叶变换，通过输出频域中的具有3780个副载波和2KHz频率的副载波间隔的OFDM码元而被调制作为原始信号。
然后，频率检测单元50通过补偿细微的频率偏移检测频率误差。该频率检测单元50通过路径A和B检测频率误差。路径A通过使用保护间隔检测误差，更具体地，该频率检测单元50被输入从ADC单元20输出的OFDM帧，并从该OFDM帧检测保护间隔。通过比较检测的保护间隔和复制的用于从真正的取样数据产生保护间隔的取样数据间隔，而检测频率误差。路径B通过在检测导频信号之后，使用被插入用于一定校准的导频信号而从DFT单元40输出的并行数据检测频率误差。
同时，傅里叶变换后的并行数据被输出给去映射单元60。该去映射单元60对该输入OFDM码元进行去映射，并在将其恢复为原始数据之后输出该去映射的OFDM码元。
如上所述，已经使用了通过使用K(≠2N)-DFT 40将时域的K(≠2N)数目码元数据变换至频域中之后处理的技术。然而，依据Zhi-Xing，Yu-Peng，Chang-Yong Pan和Lin Yang所著的“Design of a 3780-Point IFFT Processor forTDS-OFDM(TDS-OFDM3780-点IFFT处理器的设计)″，(见IEEETRANSACTIONS ON BROADCASTING，VOL.48，NO.1.2002年3月，pp.57-61.)，具有上述结构的DFT(如表1中所示)具有难于实现和效率低的问题。
表1
如表1所示，使用K(≠2N3780)-DFT比使用K′(＝2N4096)-FFT，更大地消耗计算量、所需的缓冲和缓冲的延迟。
因此，当在OFDM接收机中使用K′(＝2N)-FFT取代K(≠2N)-DFT进行傅里叶逆变换时，OFDM接收机具有易于实现和操作的改进的结构。
发明内容
为克服上述现有技术的问题，作出了本发明。因此，本发明的第一个目的在于通过使用K′(＝2N)-FFT而简化OFDM接收机系统。本发明的第二个目的在于提供一种能够设计与其它装置兼容的OFDM接收机。
一种在N是一个预定的正数且K′(＝2N)＞K(≠2N)的条件下，将时域中的K(≠2N)数目取样数据处理为单个OFDM码元的OFDM接收机包括再取样单元，用于将时域中的K(≠2N)数目取样数据再取样为K′(＝2N)数目取样数据；快速傅里叶变换单元，用于将再取样的K′(＝2N)数目取样数据快速傅里叶变换为频域中的K′(＝2N)数目并行数据；以及保护频带去除单元，用于从K′(＝2N)数目并行数据中去除保护频带。该保护频带为{K′(＝2N)-K(≠2N)}数目的无效数据。
再取样单元最好改变时域中相应于K(≠2N)数目取样数据的K取样率为相应于K′(＝2N)数目取样数据的K′取样率。
同时，在N是一个预定的正数且K′(＝2N)＞K(≠2N)的条件下，将时域中的K(≠2N)数目取样数据处理为频域中的单个OFDM码元的OFDM接收机的信号处理方法，包括以下步骤再取样时域中的K(≠2N)数目取样数据为K′(＝2N)数目取样数据；将再取样的K′(＝2N)数目取样数据快速傅里叶变换为频域中的K′(＝2N)数目并行数据；以及从K′(＝2N)数目并行数据中去除保护频带。在保护频带去除步骤中，{K′(＝2N)-K(≠2N)}数目的无效数据被从K′(＝2N)数目并行数据中去除。
再取样步骤中，最好改变时域中相应于K(≠2N)数目取样数据的K取样率为相应于K′(＝2N)数目取样数据的K′取样率。
因此，由于使用K′(＝2N)-FFT取代K(≠2N)-DFT，硬件的结构和系统的操作被简化了。另外，可以设计系统以与如应用2N-FFT的DVB-T的其它装置兼容。
通过参考附图描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的和特性将更明显，其中
图1示出了传统OFDM接收机的方框图；图2示出了时域中的OFDM信号被图1的K(≠2N)-DFT变换至频域中的OFDM码元的情况的图；图3示出了依据本发明的OFDM接收机的方框图；图4示出了时域中的OFDM信号被图3的K′(＝2N)-FFT变换至频域中的OFDM码元的情况的图；图5是图3的OFDM接收机的信号处理方法的流程图。
具体实施例方式
下文将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图3是本发明的优选实施例，是一个使用K′(＝2N)-IFFT取代图1的传统K(≠2N)-DFT的OFDM接收机的方框图。这里，N是某一个正数并且K′(＝2N)＞K(≠2N)，以及下文中，将描述K为3780以及K′为4096的例子。另外，K和K可以是满足上述条件K′(＝2N)＞K(≠2N)的其它值，例如K为7560，K′为8192。
该OFDM接收机包括RF单元100、ADC(模数转换)单元200、GIR(保护间隔去除)单元300、再取样单元410、K′(＝2N)-FFT(快速傅里叶变换)单元430、GBR(保护频带去除)单元450、频率检测单元500和去映射单元600。
接收的载波信号和预定的本地振荡频率在RF单元100混频并下变频为IF(中频)。该IF被LPF(低通滤波器，没示出)滤波之后被输出为基带信号。
ADC单元200将滤波后的中频信号通过以预定间隔取样信号变换为数字信号，该取样信号被输出给GIR单元300。
换句话说，经过ADC单元200的数字信号被表示为由3780个取样数据构成的预定数目的有效码元和由从一些有效码元复制的取样数据组成的保护间隔。意思是单个OFDM码元由时域中的预定数目的保护间隔和3780个取样数据组成，该3780个取样数据具有预定的7.56MHz的取样率。
GIR单元300在从接收的数据中去除保护间隔之后输出该3780个取样数据。然后，该3780个没有保护间隔的取样数据被4096-FFT单元430进行快速傅里叶变换。
这里，如图4所示，为了由4096-FFT单元430快速傅里叶变换3780个取样数据，该3780个取样数据应被再取样为4096个取样数据。
换句话说，时域中的该3780个取样数据在再取样单元410中被再取样为4096个取样数据。因此，对于3780个取样数据的7.56MHz的取样率被改变为对于4096取样数据的8.192MHz取样率，这样取样数据之间的时间间隔被减小了。
如上所述，取样数据和相关的取样率在再取样单元410中被再取样，并输出给4096-FFT单元430。
4096-FFT单元430输出频域中的具有4096个取样数据和8.192MHz取样率的OFDM信号作为在4096个副载波之间具有2KHz频率间隔的OFDM码元。
在频域的4096个副载波之间，有保护频带，即在再取样单元410中将3780个取样数据再取样为4096个取样数据时的316个“零”数据。因此，当即是316个“零”数据的保护频带被GBR单元450去除时，仅是有效码元的3780个取样数据被输出。
同时，频率检测单元500基于细微的频率偏移检测频率误差。如图1所示，频率误差检测方法应用路径(a)和(b)。
从GBR单元450输出的有效码元的3780个取样数据被输出给去映射单元600，并被去映射单元600恢复为原始数据。
再取样单元最好改变时域中相应于K(≠2N)数目取样数据的K(这里K为3780)取样率为相应于K′(＝2N)数目取样数据的K′(这里，K′为4096)取样率，并为了让相应于K(≠2N)数目取样数据的K取样率与相应于K′(＝2N)数目取样数据的K′取样率相同，而减小时域中K′(＝2N)数目取样数据之间的时间间隔。
因此，通过使用2N-FFT实现OFDM接收机，与使用少于2N的DFT相比，OFDM接收机的实现和操作被简化了。另外，可以设计与如应用2N-FFT的DVB-T的其它装置兼容的系统。
以下将描述依据本发明的OFDM接收机的OFDM信号处理方法。
被RF单元100接收的载波信号和预定的本地振荡频率被混频并下变频为IF(中频)。然后，该IF被LPF(没示出)滤波为基带信号(S 10)。
ADC单元200将预定的基带信号通过以预定间隔的取样变换为数字信号(S 20)。
接下来，被GIR单元300去除保护间隔的该3780个取样数据被再取样为如图4所示的4096个取样数据，以被4096-FFT单元430进行快速傅里叶变换(S 30)。
因此，该3780个取样数据被再取样单元410在时域中再取样为4096个取样数据。因此，7.56MHz的取样率被改变为8.192MHz的取样率。
该再取样的4096个取样数据被4096-FFT单元430进行快速傅里叶变换(S 40)。换句话说，时域中具有4096取样数据和8.192MHz取样率的OFDM信号被输出作为频域中具有4096个副载波以及2KHz副载波频率间隔的OFDM码元。
然后，GBR单元450去除频域中的4096个码元数据之间，相应于在前端的再取样单元410再取样的保护频带的316个“零”数据(S 50)。然后，在去映射单元600恢复为原始接收数据之后，相应于没有保护频带的有效码元的3780个码元数据被输出(S 60)。
另一方面，频率检测单元500基于细微的频率偏移检测频率误差。如图1所示，频率误差检测方法应用路径(a)和(b)。
再取样步骤中最好改变时域中相应于K(≠2N)数目取样数据的K(这里K为3780)取样率为相应于K′(＝2N)数目取样数据的K′(这里，K′为4096)取样率，并为了让相应于K(≠2N)数目取样数据的K取样率与相应于K′(＝2N)数目取样数据的K′取样率相同，而减小时域中K′(＝2N)数目取样数据之间的时间间隔。
因此，通过使用2N-FFT实现OFDM接收机，与使用K(≠2N)-DFT相比，系统硬件的实现和操作被简化了。另外，可以设计与如应用2N-FFT的DVB-T的其它装置兼容的系统。
依据本发明，K(≠2N)数目取样数据在时域中被再取样为K′(＝2N)数目取样数据，并使用K′(＝2N)-FFT进行快速傅里叶变换，这样硬件的实现和系统的操作可以简化。另外，可以设计与如应用2N-FFT的DVB-T的其它装置兼容的系统。
尽管描述了本发明的优选实施例，本领域的技术人员应当理解本发明并不限于上述优选实施例，在本发明的精神和范围内可以进行各种改变和修改。因此，本发明的范围并不限于上述范围，而为所附权利要求书所限定。
权利要求
1.一种OFDM接收机，在N是一个预定的正数且K′(＝2N)＞K(≠2N)的条件下，将时域中的K(≠2N)数目取样数据处理为单个OFDM码元，该OFDM接收机包括再取样单元，用于将时域中的K(≠2N)数目取样数据再取样为K′(＝2N)数目取样数据；快速傅里叶变换单元，用于将再取样的K′(＝2N)数目取样数据快速傅里叶变换为频域中的K′(＝2N)数目并行数据；以及保护频带去除单元，用于从K′(＝2N)数目并行数据中去除保护频带，其中，该保护频带为{K′(＝2N)-K(≠2N)}数目的无效数据。
2.如权利要求1所述的OFDM接收机，其中，所述保护频带去除单元从K′(＝2N)数目并行数据中去除{K′(＝2N)-K(≠2N)}数目的“零”数据。
3.如权利要求1所述的OFDM接收机，其中，再取样单元改变时域中相应于K(≠2N)数目取样数据的K取样率为相应于K′(＝2N)数目取样数据的K′取样率。
4.如权利要求1所述的OFDM接收机，其中，再取样单元为了让相应于K(≠2N)数目取样数据的K取样率与相应于K′(＝2N)数目取样数据的K′取样率相同，而减小时域中K′(＝2N)数目取样数据之间的时间间隔。
5.一种OFDM接收机，将时域中的3780个取样数据处理为单个OFDM码元，该OFDM接收机包括再取样单元，用于将时域中的3780个取样数据再取样为4096个取样数据；快速傅里叶变换单元，用于将再取样的4096个取样数据快速傅里叶变换为频域中的4096个并行数据；以及保护频带去除单元，用于从4096个并行数据中去除保护频带，其中，该保护频带为316个无效数据。
6.如权利要求5所述的OFDM接收机，其中，所述保护频带去除单元从4096个并行数据去除316个“零”数据。
7.一种OFDM接收机的信号处理方法，在N是一个预定的正数且K′(＝2N)＞K(≠2N)的条件下，将时域中的K(≠2N)数目取样数据处理为频域中的单个OFDM码元，该信号处理方法包括以下步骤将时域中的K(≠2N)数目取样数据再取样为K′(＝2N)数目取样数据；将再取样的K′(＝2N)数目取样数据快速傅里叶变换为频域中的K′(＝2N)数目并行数据；以及从K′(＝2N)数目并行数据中去除保护频带。其中，在保护频带去除步骤中，保护频带为{K′(＝2N)-K(≠2N)}数目的无效数据。
8.如权利要求7所述的OFDM接收机的处理方法，其中，在所述保护频带去除步骤中，从K′(＝2N)数目并行数据中去除{K′(＝2N)-K(≠2N)}数目的“零”数据。
9.如权利要求7所述的OFDM接收机的处理方法，其中，在再取样步骤中，改变时域中相应于K(≠2N)数目取样数据的K取样率为相应于K′(＝2N)数目取样数据的K′取样率。
10.如权利要求7所述的OFDM接收机的处理方法，其中，在再取样步骤中，为了让相应于K(≠2N)数目取样数据的K取样率与相应于K′(＝2N)数目取样数据的K′取样率相同，而减小时域中K′(＝2N)数目取样数据之间的时间间隔。
11.一种OFDM接收机的信号处理方法，将时域中的3780个取样数据处理为频域中的单个OFDM码元，该信号处理方法包括以下步骤将时域中的3780个取样数据再取样为4096个取样数据；将再取样的4096个取样数据快速傅里叶变换为频域中的4096个并行数据；以及从4096个并行数据中去除保护频带。其中，在保护频带去除步骤中，保护频带为316个的无效数据。
12.如权利要求11所述的处理方法，其中，在所述保护频带去除步骤中，从4096个并行数据去除316个“零”数据。
全文摘要
公开了一种在N是一个预定的正数且K′(＝文档编号H04L27/14GK1459938SQ0214753
公开日2003年12月3日 申请日期2002年10月14日 优先权日2002年5月24日
发明者朴赞燮 申请人:三星电子株式会社