专利名称：数字多媒体广播接收机的频率复原装置及方法
技术领域：
本发明是关于数字多媒体广播系统的频率复原的技术，更尤其是关于对频率区域里载波间隔的小数(1kHz以下)对应的频率误差进行补正的一种数字多媒体广播接收机的频率复原装置及方法。
(2)背景技术数字多媒体广播(Digital Multimedia Broadcasting，以下简称DMB)系统使用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multplexing直角频率分割多路转换)，其利用多个载波，同时传送。
为了制作上述多个载波，需要多个振荡器，用IFFT(Inverse Fast Fourier Transform逆快速傅氏变换)代替使用振荡器，在数字区域里构筑上述多个载波。
像这样，利用多个载波进行传送，在接收端为了将其分离，在载波间应该存在直角性。上述所谓的直角性就是如果将相互不同的载波相乘，积分，出现0，只有在相同的载波间存在数值的特性。
因此，如果接收端将接收的信号与各自的载波相乘，积分，由于只出现各个载波对应的信号，可以将信号分离。此时，不使用振荡器，而是使用FFT(快速傅氏变换)，担当上述乘积并积分的作用。
此时，如果在接收信号中的载波中存在误差，接收的载波间的直角性打破，通过快速傅氏变换算法出现的信号中产生干扰，信号噪音比(SNR)降低。
上述接收信号的相位误差使通过接收机的等级检波器的恒量相位不存在。因此，应该考虑的是频率误差，推断并补正这种频率误差是最重要的问题。
(3)
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种对频率区域载波间隔的频率误差中1kHz以下的小数频率误差进行推断并补正的一种数字多媒体广播接收机的频率复原装置及方法。
为了实现上述目的，本发明的数字多媒体广播接收机的频率复原装置及方法，对通过OFDM直角频率分割多路转换调制方式进行传送的特定频道的信号进行检波，将其复原成补正频率误差及相位误差的信号的DMB接收机的频率复原装置由以下几个部分构成，并以此为特征增益补正上述传送的信号，输入数字转换的信号，将其分离成实数部和虚数部，并向低频频带转换并输出的I/Q分配器；通过在上述低频频带的信号中进行快速傅氏变换运算，转换成频率区域信号的FFT(快速傅氏变换)部；以上述信号为信号单位进行等级检波，转换成QPSK状态的信号的等级检波器；输入向上述频率区域转换之前的时间区域信号，通过搜索(acquisition)模式推断误差的第1误差推断；输入上述QPSK(四相移键控)状态的信号，通过跟踪(tracking)模式推断误差的第2误差推断器；输入上述推断的误差数值，根据各自决定的频带幅，累积补正误差的第1循环过滤器和第2循环过滤器；生成上述补正的数值对应的正弦波和余弦波的数值控制振荡器；将上述生成的正弦波及余弦波与上述I/Q分配器输出的低频频带的信号相乘，输出误差补正的信号的乘法器。
DMB接收机的频率复原装置的特征是上述第2误差推断器由以下几个部分构成，并以此为特征输入上述等级检波器的输出，决定QPSK(四相移键控)信号的QPSK决定器；输入上述QPSK决定器的信号决定前后的信号，将上述两个信号相乘，将上述决定的数值的角向星相点图像的I-Phase轴方向旋转的乘法器只将上述乘法器的输出中的虚数部Q在有效的载波区间相加的累积器；求得上述累积数值的平均值的平均器。
DMB接收机的频率复原装置还包括如下结构，并以此为特征输入上述I/Q分配器的输出信号，生成帧及信号同步信号，向上述FFT(快速傅氏变换)部输出的帧及信号同步部。
DMB接收机的频率复原装置还包括如下结构，并以此为特征通过外部的选择信号选择并输出上述第1、第二循环过滤器的输出值中的一个的MUX(多路器)。
对通过OFDM直角频率分割多路转换调制方式进行传送的特定频道的信号进行检波，将其复原成补正频率误差及相位误差的信号的本发明的DMB接收机的频率复原方法由以下几个步骤构成，并以此为特征补正上述传送的信号的增益，进行数字转换的步骤；将上述数字转换的信号分离成实数部和虚数部，并将其向低频频带转换的步骤；通过在上述低频频带的信号中进行快速傅氏变换运算，将其转换成频率区域信号的步骤；以上述信号为信号单位进行等级检波，转换成QPSK(四相移键控)状态的信号的步骤；输入向上述频率区域转换之前的时间区域信号，通过搜索(acquisition)模式推断误差的步骤；输入上述QPSK状态的信号，通过跟踪(tracking)模式推断误差的步骤；输入上述推断的误差数值，根据各自决定的频带幅，累积补正误差的步骤；生成上述补正的数值对应的正弦波和余弦波的步骤；将上述生成的正弦及余弦波与上述I/Q分配器输出的低频频带的信号相乘，输出误差补正的信号的步骤。
DMB接收机的频率复原方法的特征是上述跟踪模式的误差推断步骤还包括如下几个步骤输入上述QPSK(四相移键控)状态的信号，决定QPSK信号的步骤；输入上述QPSK信号决定前后的信号，将上述两个信号相乘，向星相点图像的I-Phase轴旋转的步骤；只将上述相乘，输出信号中的虚数部向有效的载波区间相加累积的步骤；求得上述累积数值的平均值的步骤。
本发明的效果本发明的数字多媒体广播(DMB)接收机的频率复原装置及方法达到如下的效果。
第一，通过搜索模式和跟踪模式推断频率误差，并进行补正，达到迅速，准确地复原频率的效果。
第二，在频率区域利用累积器，能够简单地求得频率误差，通过求得平均值，达到分散非常小的效果。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
(4)
图1是本发明DMB接收机的频率复原系统的构成示意图。
图2是本发明频率复原系统的频率误差推断器的一个实施例的示意图。
附图中主要部分的符号说明1调谐器2AGC(自动增益控制)3A/D转换器 4I/Q分配器5帧及信号同步部6乘法器7FFT(快速傅氏变换)部 8等级检波器9第1推断器 10第2推断器11第1循环过滤器12第2循环过滤器13多路器(MUX)14数值控制振荡器(5)具体实施方式
下面将参照附图对本发明的数字多媒体广播(DMB)接收机的频率复原装置及方法的实施例进行详细说明。
图1是本发明DMB接收机的频率复原系统的构成示意图。
如图1所示，DMB接收机的频率复原系统由以下几个部分构成将通过天线输入的接收信号转换为中间频率(Intermediate Frequency)的传输频带(Pass-band)信号的调谐器1；为了保持以后A/D转换器3输入的信号的一定振幅，将上述调谐的信号与按照标准信号振幅计算的增益相乘的自动增益控制(AGCAutomatic Gain Control自动增益控制)部2；将上述一定振幅的信号进行取样(Sampling)，转换为数字信号的A/D(Analog-Digital模拟/数字)转换器3；将上述转换的数字信号的合成信号(Complex Signal)分离成实数部(Real Part)和虚数部，向低频频带转换的I/Q分配器4；推断上述转换的低频信号的帧及信号同步的帧及信号同步部5；利用上述转换的低频信号和同步信号，通过进行FFT(快速傅氏变换)，转换成频率区域信号的FFT部7；以上述信号为信号单位进行等级检波，转换为发送信号--QPSK状态信号的等级检波器8；输入向上述频率区域转换前的时间区域信号，通过搜索(acquisition)模式推断误差的第1误差推断器9；输入上述QPSK状态的信号，通过跟踪(tracking)模式，推断误差的第2误差推断器10；输入上述推断的误差值，根据各自决定的频带幅，累积补正误差的第1循环过滤器11和第2循环过滤器12；分别输入上述补正值，通过外部的选择信号，选择上述补正的数值中的一个的多路器(MUX)13；生成上述补正的数值对应的正弦波和余弦波的数值控制振荡器14；将上述生成的正弦及余弦波与上述I/Q分配器4输出的低频频带的信号相乘，输出误差补正的信号的乘法器6。
按照上述结构构成的本发明DMB接收机频率复原系统的动作过程如下。
最初，200MHz频带接收的信号通过调谐器1转换为中间频率信号，通过自动增益控制部(AGC)2对信号的增益进行调整。上述增益调整的信号通过A/Dz转换器3进行取样，转换为数字信号，通过I/Q分配器4，分离成实数部和虚数部，向低频频带输出。
利用上述低频频带的信号，在第1推断器9中推断搜索(acquisition)模式的频率误差。
上述搜索模式是频率复原系统具有的模式之一。本发明频率复原系统由两种模式构成，它们是快速收集大误差的搜索模式和准确收集小误差的跟踪(tracking)模式。
通过上述搜索模式动作的频率复原系统使用在时间区域OFDM(直角频率分割多路转换)信号的特性--保护区间与信号的一定部分相同的方法。
即，由于保护区间(Guard Interval)与信号的一定部分相同，如果存在频率误差，保护区间和信号的一定部分会由于频率误差，导致相位发生一定的变化，如果利用相关(correlation)关系值来表现它，只能够通过信号振幅和频率误差表现。
举例来说明，如果OFDM(直角频率分割多路转换)信号的保护区间的任意的值是a*exp(j*wn)，与之对应的信号内的信号是a。上述两个值都减少M大小，如果存在频率误差dW，就是a*exp(j*dWn)和a*exp(j*dW(n+M))。
如果将上述两个值相乘就是a*exp(j*dWn)*a*exp(-j*dW(n+M))＝a2*exp(-j*dWM)。上述乘积的输出就是信号的振幅和频率误差。
如果在上述输出值中取虚数，是sin(dWM)，如果dWM比0大，比π小，是正数，如果比0小，比π大，是负数，利用乘积的输出，能够推断频率误差。
将上述推断的数值向第1循环过滤器11输入，补正误差值，在这种情况下，可以得到±500Hz(传送模式1的情况)。此时，使用上述第1循环过滤器11的频带幅大的那个，能够快速对其进行补正。
另一方面，上述低频频带的信号利用帧及信号同步部5的同步信号，在FFT(Fast Fourier Transform快速傅氏变换)部7中转换为频率区域的信号。上述FFT部7的输出信号作为各个载波里装载的DQPSK信号，如果以这个信号为信号单位，通过等级检波器8进行等级检波，能够获得发送信号---QPSK状态的信号。
此时，如果在接收信号中存在频率误差，上述QPSK信号歪曲，由于频率误差，星相点(constellation point)转动。
为了查找到这一误差，第2推断器10通过跟踪(tracking)模式推断频率误差。即，上述第2推断器10采用通过上述星相点转动的角度来推断频率误差的方法。
下面，我们参照图2对这一内容进行详细说明。图2是本发明频率复原系统的频率误差第2推断器的一个实施例的示意图。
如图2所示，频率复原系统的频率误差第2推断器由以下几个部分构成输入等级检波器8的输出，决定QPSK信号的QPSK决定器101；将上述决定的数值的角向星相点图像的I-Phase轴方向旋转的乘法器102；只将上述旋转的数值中虚数部(Q)向有效的载波区间累积的累积器103；求得上述累积的数值的平均值的平均器104。
这样构成的频率误差第2推断器10的动作关系如下。
上述第2推断器10)输入信号是等级检波器8的输出---QPSK信号，由于如果在上述信号中存在频率误差，其星相点转动，通过QPSK决定器101决定上述信号。即，举例来说，如果星相点的坐标是(-0.707，0.707)，决定的值是(-1，1)。
利用上述决定值的角度，将上述信号向相反方向旋转。在上面的例子中，由于决定的值是(-1，1)，所以是135度，如果将其旋转-135度，星相点图上的坐标到(1，0)。
如果利用上述方法旋转利用频率误差转动的坐标，在I-Phase(相位)轴的±45度内存在上述等级检波器8的输出信号。
在这种情况下，如果不存在频率误差，坐标位于I-Phase轴，如果坐标位于I-Phase轴的下面，频率误差是正(+)，如果位于I-Phase轴的上面，频率误差是负(-)。
像这样，第2推断器10内部乘法器102具有旋转的作用。即，输入QPSK决定器101决定前后的信号，将上述两个信号相乘，旋转等级检波器8的输出值。
举例来说明，如果上述QPSK决定器101决定的角度是45度，上述QPSK决定器101决定前的信号---频率误差伸展的角度是50度，由于exp(j50)*exp(j-45)＝exp(j50-45)＝exp(j5)，可以知道其向IPhase轴方向旋转。
在上述旋转的信号中，只有将虚数部在有效的载波区间，在累积器103中累积，在平均器104中求得其平均值。上述平均值是第2推断器10的输出值，是推断的误差值。
按照第2循环过滤器12决定的频带幅对上述推断的误差值进行累积补正。
DMB有4种传送模式。在韩国，作为标准采用的传送模式1的有效的载波的个数是1536个。因此，如果使用上述第2推断器10的方法，可以获得±100Hz的频率误差，由于求得1536个平均值，分散很小。
根据外部的选择信号，多路器(MUX)13选择上述第1、2循环过滤器11、12的输出值中的一个，上述选择的数值通过数值控制振荡器(NCONumerical Control Oscillator)14，生成正弦及余弦波形的数值控制信号。
上述数值控制信号和I/Q分配器4的输出信号---低频信号在乘法器6中相乘，获得频率复原的信号。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种数字多媒体广播接收机的频率复原装置，是对通过OFDM直角频率分割多路转换调制方式进行传送的特定频道的信号进行检波，将其复原成补正频率误差及相位误差的信号的装置，其特征在于由以下几个部分构成I/Q分配器，增益补正上述传送的信号，输入数字转换的信号，将其分离成实数部和虚数部，并向低频频带转换并输出；快速傅氏变换部，通过在上述低频频带的信号中进行快速傅氏变换运算，转换成频率区域信号；等级检波器，以上述频率区域信号为信号单位进行等级检波，转换成四相移键控QPSK状态的信号；第1推断器，输入在上述快速傅氏变换部频率区域转换之前的时间区域信号，通过搜索模式推断误差的数值；第2推断器，输入上述等级检波器输出的QPSK状态的信号，通过跟踪模式推断误差的数值；第1、2循环过滤器，输入上述第1、第2推断器推断的误差数值，根据各自决定的频带幅，累积补正误差；数值控制振荡器，生成上述补正的数值对应的正弦波和余弦波；乘法器，将上述生成的正弦波及余弦波与上述I/Q分配器输出的低频频带的信号相乘，输出误差补正的信号。
2.如权利要求1所述的数字多媒体广播接收机的频率复原装置，其特征在于所述的第2推断器由以下几个部分构成输入所述的等级检波器的输出信号，决定QPSK信号的QPSK决定器；输入所述的QPSK决定器决定前后的信号，将所述的决定器决定前后的两个信号相乘，向星相点图像的I-相位轴旋转的乘法器；只将所述的乘法器的输出中的虚数部在有效的载波区间相加的累积器；求得所述的累积的数值的平均值的平均器。
3.如权利要求1所述的数字多媒体广播接收机的频率复原装置，其特征在于还包括如下结构输入所述的I/Q分配器的输出信号，生成帧及信号同步信号，向所述的快速傅氏变换部输出的帧及信号同步部。
4.如权利要求1所述的数字多媒体广播接收机的频率复原装置，其特征在于还包括如下结构通过外部的选择信号选择并输出所述的第1、第2循环过滤器的输出值中的一个的多路器。
5.一种应用如权利要求1所述的频率复原装置进行数字多媒体广播接收机的频率复原方法，是对通过OFDM直角频率分割多路转换调制方式进行传送的特定频道的信号进行检波，将其复原成补正频率误差及相位误差的信号的方法，其特征在于由以下几个步骤构成补正上述传送的信号的增益，进行数字转换的步骤；将上述数字转换的信号分离成实数部和虚数部，将其向低频频带转换的步骤；通过在上述低频频带的信号中进行快速傅氏变换运算，将其转换成频率区域信号的步骤；以上述信号为信号单位进行等级检波，转换成QPSK状态的信号的步骤；输入向上述频率区域转换之前的时间区域信号，通过搜索模式推断误差的步骤；输入上述QPSK状态的信号，通过跟踪模式推断误差的步骤；输入上述推断的误差数值，根据各自决定的频带幅，累积补正误差的步骤；生成上述补正的数值对应的正弦波和余弦波的步骤；将上述生成的正弦及余弦波与上述I/Q分配器输出的低频频带的信号相乘，输出误差补正的信号的步骤。
6.如权利要求5所述的数字多媒体广播接收机的频率复原方法，其特征在于所述的跟踪模式的误差推断步骤还包括如下几个步骤输入所述的QPSK状态的信号，决定QPSK信号的步骤；输入所述的QPSK信号决定前后的信号，将所述的QPSK信号决定前后的两个信号相乘，向星相点图像的I-相位轴旋转的步骤；只将上述相乘，输出的信号中的虚数部向有效的载波区间相加累积的步骤；求得上述累积数值的平均值的步骤。
全文摘要
一种数字多媒体广播接收机的频率复原装置及方法，包括增益补正传送的信号，将其分离成实数部和虚数部，并向低频频带转换并输出的I/Q分配器；将信号转换成频率区域信号的快速傅氏变换部；将上述信号进行等级检波，转换成QPSK状态信号的等级检波器；通过搜索模式推断误差的第1推断器；通过跟踪模式推断误差的第2推断器；输入上述推断的误差数值，根据各自决定的频带幅，累积补正误差的第1、2循环过滤器；生成上述补正的数值对应的正弦波和余弦波的数值控制振荡器；将上述生成的正弦及余弦波与上述I/Q分配器输出的低频频带的信号相乘，输出误差补正的信号的乘法器。本发明能达到迅速准确地复原频率的效果。
文档编号H04N7/24GK1812389SQ20051003304
公开日2006年8月2日 申请日期2005年1月26日 优先权日2005年1月26日
发明者黄龙硕, 辛钟雄 申请人:乐金电子(惠州)有限公司