信号处理装置、信号处理方法和程序的制作方法
【专利说明】信号处理装置、信号处理方法和程序
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]2014年I月29日提交的日本专利申请第2014-013926号的公开的包括说明书、附图和摘要的全文以引用的方式全部并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及信号处理装置、信号处理方法、和程序。尤其，本发明优选地适用于正交频分(orthogonal frequency divis1n)复用接收器(OFDM 接收器)。
【背景技术】
[0004]针对例如用于通信和广播的OFDM接收器，一般使用快速傅里叶变换(FFT)。由OFDM接收器接收到的信号具有按照副载波(subcarrier)频率的间隔而周期性地呈现出脉冲峰值的频谱。因此，解调是通过使用FFT来计算在与副载波频率间隔相当的频率下的信号强度来实现的。众所周知的是，FFT是对有限数量的时间序列数据进行矩阵运算的过程。更加具体地说，FFT是一种算法，其假设了其中该有限数量时间序列数据周期性地重复的波形，并且快速地计算出当对该波形进行傅里叶变换时所获得的频率分量。然而，实际上，不可能期望实际输入到FFT中的信号是，作为FFT的输入的、按照时间序列数据数量(FFT长度)的间隔而重复的波形。虽然如此，但是FFT做出以上假设。这意味着，将在有限数量时间序列数据之间的接合点处发生不连续性的波形，假设为输入信号。由此，由于波形不连续性而得的频率分量泄漏到正常的频率分量中。因此，发生所谓的泄漏误差。已知的是，在FFT之前进行了预处理以执行窗口函数，以便抑制泄漏误差。例如，众所周知的有Blackman-Tukey窗口函数。当从时间序列信号序列获得了用于FFT的有限数量时间序列信号并且对该有限数量时间序列信号进行加权处理时，上面所提及的窗口函数通过使得在接合点处的不连续性缓和来抑制泄漏误差。
[0005]在W0/2009/031239中公开的技术，使具有由窗口函数处理部处理的FFT电路的OFDM接收器能够在进行窗口函数处理的同时消除干扰波以抑制比特差错率(BER)的退化。期望-不期望信号比(D/U比)测量部并入到OFDM接收器中，以根据测得的D/U比来改变窗口函数处理的系数。如图8和图9以及段落0055至0057所描述的，通过根据测得的D/U比从两个不同的窗口函数系数集合选择一个窗口函数系数集合，来进行窗口函数处理。因此，可以成功地消除干扰波。
【发明内容】
[0006]本发明的发明人对W0/2009/031239进行了调查并且发现了以下问题。
[0007]本发明人发现，在对由通信和广播用的OFDM接收器所接收到的并且被在OFDM接收器的通信频带内的窄带噪声(NBN)损坏的信号进行上述作为在FFT之前的预处理的窗口函数处理时，在一些情况下使得误差度增加，使得BER退化。本发明人还发现，取决于在NBN频率与副载波频率之间的关系，窗口函数处理在一种情况下有效地抑制了干扰波，但在另一种情况下增加了干扰波的影响，使得BER退化。
[0008]最终发现，如果NBN进入OFDM的通信频带，那么没有已知的技术能够通过减小干扰波的影响而足够地抑制BER的退化。
[0009]下面将对解决上面这些问题的手段进行描述。其他问题和新颖特征将通过以下说明和附图变得显而易见。
[0010]下面描述了本发明的一个方面。
[0011]根据本发明的一个方面，提供了一种信号处理装置，其能够进行FFT和作为在FFT之前的预处理的窗口函数处理，并且实现OFDM解调。该信号处理装置包括单元，该单元检测在在接收到的信号中包括的窄带噪声(NBN)的频率与副载波频率之间的一致度。根据检测到的一致度，信号处理装置确定，是否进行作为在FFT之前的预处理的窗口函数处理。如果在接收到的信号中包括的NBN的频率与OFDM的副载波频率在预定范围内一致，则信号处理装置在不进行窗口函数处理的情况下对接收到的信号进行FFT。另一方面，如果上面两种频率彼此不一致，则信号处理装置对接收到的信号进行窗口函数处理然后进行FFT。
[0012]下面对本发明的上述方面所提供的优点进行了概述。
[0013]即使NBN进入OFDM的通信频带，本发明也可以通过减小干扰波的影响来抑制BER的退化。
【附图说明】
[0014]将基于以下附图对本发明的实施例进行详细描述，其中:
[0015]图1是图示了根据本发明的第一实施例的OFDM接收器的示例性配置的框图；
[0016]图2是图示了当执行根据第一实施例的程序时用作OFDM接收器的信号处理装置的框图；
[0017]图3是图示了当NBN的频率与副载波的频率一致时发生的NBN泄漏误差的说明图；
[0018]图4是图示了当NBN的频率与副载波的频率不一致时发生的NBN泄漏误差的说明图；
[0019]图5是图示了根据本发明的第二实施例的OFDM接收器的示例性配置的框图；
[0020]图6是图示了根据第二实施例的由OFDM接收器进行的示例性操作的流程图；
[0021 ]图7是概括了 NBN确定方法的说明图；
[0022]图8是图示了根据本发明的第三实施例的OFDM接收器的示例性配置的框图；
[0023]图9是图示了根据第三实施例的由OFDM接收器进行的示例性操作的前半部分的流程图；
[0024]图10是图示了根据第三实施例的由OFDM接收器进行的示例性操作的后半部分的流程图；
[0025]图11是概括了在待机状态下所采用的NBN确定方法的说明图；以及
[0026]图12是图示了从具有频率特性的传输路径接收到的OFDM信号的说明图。
【具体实施方式】
[0027]1.实施例的综述
[0028]首先，将对在本文件中公开的本发明的各个代表性实施例进行概述。在代表性实施例的综述中提到的在附图中的带括号附图标记仅仅图示了在附有附图标记的元件的概念中包含了什么。
[0029][I] <根据在副载波频率与NBN频率之间的一致度，而跳过窗口函数处理>
[0030]根据本发明的第一方面，提供了一种信号处理装置(100、200)。在接收到被多个副载波所正交频分调制的经调制信号之后，信号处理装置将接收到的数据输出。信号处理装置如下面所描述的那样配置。
[0031]信号处理装置包括输入部(150)、窗口函数处理部(107)、FFT处理部(108)以及窄带噪声(NBN)检测/确定部(160)。输入部从以时间序列形式的经调制信号提取预定数量的输入数据。窗口函数处理部能够执行控制，以确定是否对该预定数量输入数据进行窗口函数处理。FFT处理部对从窗口函数处理部输出的数据进行FFT处理。
[0032]窄带噪声检测/确定部检测在经调制信号中包括的窄带噪声的频率与副载波的频率之间的一致度，以及执行控制以根据检测到的一致度来确定，窗口函数处理部是应该对输入数据进行窗口函数处理并且将产生的经处理数据提供给FFT处理部，还是应该在不对输入数据进行窗口函数处理的情况下将输入数据提供给FFT处理部。
[0033]因此，即使窄带噪声(NBN)进入OFDM的通信频带，仍可以通过减小干扰波的影响来抑制BER的退化。
[0034][2] <基于FFT的NBN检测和窗口函数处理确定>
[0035]根据本发明的第二方面，提供了如在第一方面中描述的信号处理装置。FFT处理部用作第一 FFT处理部。
[0036]窄带噪声检测/确定部包括第二 FFT处理部(104)，该第二 FFT处理部对输入数据进行FFT处理以计算在每个副载波的频率下的电功率。如果在两个相邻副载波频率下的电功率均超出了预定阈值(Nra)，则窄带噪声检测/确定部允许窗口函数处理部进行窗口函数处理。另一方面，如果仅仅在一个副载波频率下的电功率超出了预定阈值，则窄带噪声检测/确定部禁止窗口函数处理部进行窗口函数处理。
[0037]因此，可以提供如下配置，使窄带噪声检测/确定部能够准确地检测在经调制信号中包括的NBN的频率与副载波的频率之间的一致度。
[0038][3]〈NBN 确定阈值〉
[0039]根据本发明的第三方面，提供了如在第二方面中描述的信号处理装置。窄带噪声检测/确定部从第二 FFT处理部计算得到的电功率来计算在经调制信号的频带内的所有副载波频率下的电功率的平均值(Pmv)，以及根据该平均值来指定阈值。
[0040]因此，窄带噪声检测/确定部可以容易地并且适当地计算，用于确定在NBN频率与副载波频率之间的一致度的NBN确定阈值(Nmv)。
[0041 ] [4] <鉴于传输路径频率特性的NBN确定>
[0042]根据本发明的第四方面，提供了如在第一方面中描述的信号处理装置。FFT处理部用作第一 FFT处理部(108)。信号处理装置进一步包括待机FFT处理部(202)。窄带噪声检测/确定部包括第二 FFT处理部(104)。
[0043]在经调制信号正被输入的同时，第二 FFT处理部对输入数据进行FFT处理，以计算在每个副载波的频率下的接收状态电功率。在经调制信号未被输入时，待机FFT处理部对与输入数据相对应的待机状态输入数据进行FFT处理，以计算在每个副载波的频率下的待机状态电功率。
[0044]根据接收状态电功率和待机状态电功率，窄带噪声检测/确定部执行控制以确定，窗口函数处理部是应该对输入数据进行窗口函数处理并且将产生的经处理数据提供给第一 FFT处理部，还是应该在不对输入数据进行窗口函数处理的情况下将输入数据提供给第一 FFT处理部。
[0045]因此，取决于传输路径的频率特性，可以使得对是否包括NBN的错误判定的可能性减小。
[0046][5] <具有频率特性的传输路径的NBN确定标准>
[0047]根据本发明的第五方面，提供了如在第四方面中描述的信号处理装置。如果仅仅在一个副载波频率下的待机状态电功率超出了预定待机状态阈值(Nwait)以及仅仅在一个副载波频率下的接收状态电功率超出了预定接收状态阈值(Nrev)，则窄带噪声检测/确定部禁止窗口函数处理部进行窗口函数处理。
[0048]因此，当通过具有频率特性的传输路径接收到OFDM信号时，可以适当地判定是否包括NBN。
[0049][6] <由软件实现的OFDM接收器>
[0050]根据本发明的第六方面，提供了如在第一方面中描述的信号处理装置。信号处理装置包括处理器(170)和存储器(180)。窗口函数处理部、FFT处理部和窄带噪声检测/确定部，在由处理器执行存储在存储器中的程序的情况下运行。
[0051]因此，通过软件实施了 OFDM接收。因此，可以容易地与另一软件协同实施OFDM接收。
[0052][7]〈用于PLC的OFDM接收器>
[0053]根据本发明的第七方面，提供了如在第一方面中描述的信号处理装置。输入部包括模拟前端部(102)和保护间隔消除部(103)。模拟前端部可以通过插头(101)耦合至传输路径(AC线路)用于电力线通信。保护间隔消除部接收来自模拟前端部的输出，并且进行预定预处理以提取预定数量的输入数据。信号处理装置进一步包括解调处理部(109)和解码处理部(110)。解调处理部对从FFT处理部输出的数据进行解调处理。解码处理部对从解调处理部输出的数据进行解码处理，并且将接收到的数据输出。
[0054]因此，提供了适用于电力线通信(PLC)的OFDM接收器。
[0055][8]〈单芯片 LSI〉
[0056]根据本发明的第八方面，提供了如在第七方面中描述的信号处理装置。信号处理装置形成在单个半导体衬底之上。
[0057]因此，将OFDM接收器设置为单芯片LSI。
[0058][9]〈多芯片模块〉
[0059]根据本发明的第九方面，提供了如在第七方面中描述的信号处理装置。信号处理装置被分为一些部分，这些部分形成在