专利名称：补偿数字信号接收机的多普勒效应的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字信号接收机，特别涉及用于补偿多普勒效应的方法和处 理受到由多普勒效应引起的失真影响的接收信号的相关设备。它特别落入紧急DVB-H (数字视频广播手持)标准的实施范围内，其目的是允许从移动诊 断接收数字广播节目。
背景技术：
在市内、郊区或乡村环境中的运动车辆中的数字电视节目的接收在技术 上是可能的，但需要强大的接收机以便最小化传播的效应，特别是由速度导 致的多普勒效应，其中速度会引起信道上的频率偏移。双信道或四信道天线分集方案不失为抵抗引起接收中不期望的中断的这 些现象的有效方法。它们一方面要求在车辆上实施多根天线和配有与各天线 相关的多个完整接收子系统的接收机，另 一方面要求相对昂贵的处理系统。 它可能也不适合电池供电的应用。用于向移动终端传输节目的DVB-T (数字视频广播地面)标准的主要限 制在于要选择的调制参数。在实践中，对于"8k载波和64QAM (正交幅度 调制)"型调制，接收限制是小于50km/h的移动速度。因此当在以更高速移 动接收时它就不那么健壮，但提供更高的单信道上比特率，即，它为操作者 提供更多节目。对于"2k载波和QPSK (四相移键控)"型调制，接收限制位 于大约400km/h的车辆速度。对多普勒效应的容忍度因此更好，但这是以较 低的信道比特率为代价的。通过对载波数的中间选择，DVB-H系统在"4k载波和COFDM (合并正 交频分复用)"型的情况下提供了在信道比特率和对多普勒效应的容忍度方面 的可接受的折中。当前，COFDM解调器电路中包括的数字处理功能使得能够大大提高对 多普勒效应的容忍度，但这个现象仍然存在，并且对于移动接收有害。
发明内容
本发明提出要解决该问题。
本发明包括一种对于移动接收机对受到由多普勒效应引起的失真影响的 信号补偿多普勒效应的方法。它包括基于要解调的信号实施锁相环，该锁相 环对用于选择信道的调谐器元件进行频率控制。
实施锁相环的步骤包括
-确定对应于寄生调制的图像的步骤，
-定义多普勒频移的符号的步骤，和
-由前述数据产生控制指示的步骤，该控制指示用于调节调谐器元件的频 率控制，使得在解调之前可以校正多普勒效应引起的频率偏移。
本发明提出的方法因此使得能够大大提高对多普勒扩展的容忍度，因为 它能够提供部分清除掉该现象固有的失真的信号。它提供强化解调器效果、 因此相应地强化接收机效果的方法。
本发明还涉及一种数字数据接收机，它在解调器的上游包括处理要解 调的中频信号的部件，以确定对应于寄生调制的图像；定义多普勒频移的符 号的部件；和由前述数据产生调谐器元件频率控制指示的部件，该控制指示 用于在调制之前校正多普勒效应引起的频率偏移。
根据本发明的一个变型，所述信号处理部件包括延迟鉴频器。优选地， 它由混频器组成，混频器在RF输入处由中频数字信号驱动，并且在LO输入 处由受到延迟T影响的该中频数字信号驱动。
根据本发明的一个变型，用于产生频率控制指示的部件包括计算模块， 用于分析从鉴频器获得的指示和多普勒频移的符号。
该补偿设备因此能够大大提高对多普勒扩展的容忍度，因为它能够像解 调器提供已经部分清除掉该现象固有的失真的信号。该解调器自身包括集成 的多普勒补偿数字处理电路，因此能够大大消除由于该多普勒效应引起的干 扰。
根据本发明的接收机可以集成到宏模块中，这提供了使它能插入移动地 面数字接收机中的优点。
通过阅读下面结合附图给出的描述，本发明的上述和其他特性和优点将变得更加清楚明显，其中
图l表示根据本发明的设备的示例性实施例。 图2表示多普勒符号检测模块的示例性实施例。 图3表示多普勒处理模块的示例性架构。
具体实施例方式
根据本发明的设备或方法的原理是基于下面说明的多普勒现象的分析
如果接收机的天线1接收的信号受到回波(echo)的影响一但没有多普 勒频移，则该频率为Q)m且幅度为a的OFDM调制信号t的回波具有幅度b 和延迟T。接收机在时刻t看到的结果信号是
R = a sin (comt) +b sin com (t+工)
该信号的幅度形式为
A # V~ (a2 +b2) + b cos (comx)
幅度是载波频率的函数，频率的最大值为comT=2;r。
如果接收机是移动的，则回波b受到多普勒效应影响并且经受频移 (△fm),接收机在时刻t看到的结果信号于是变为
R = a sin (comt) +b sin (com+ Acom)(t+ t〕其中Acom =2兀/ Afm OFDM信号于是具有以下形式的幅度 A# {(a2 +b2) + 2b cos (Acomi;) 最大值对应于多普勒频率(Ac0m-2jf)。
结果是，对于给定的接收信道，OFDM信号的载波受到与多普勒频率一 致的寄生调制(spurious modulation)影响。
根据本发明的方法于是包括确定多普勒效应所施加的寄生调制的图像以
及多普勒频移AcOm的符号，然后包括处理这两个数据项，以便形成用于调节 调谐器的频率的控制信号。
图l表示与该方法相关联的、根据本发明的设备的示例性实施例。接收 机在示例性实施例中配有单根天线1,该接收机包括由下列基本元件组成的
传统接收子系统天线l、调谐器元件2、放大器3和解调器4。在天线分集 接收的上下文中，也可以通过几根天线进行接收，然后根据不同和公知的方 法合并接收的信号。调谐器元件2在图1的示例中是具有PLL频率合成器的 调谐器。天线1接收的信号被提供给选择接收信道的调谐器2。然后将中频信号 (例如36MHz)施加到放大器3,然后施加到解调器4，从而提供解调的信 号。在当前的例子中，它是COFDM解调器，但可以构想出对应于接收信号 调制的任何其他解调器。该解调器包括多普勒校正电路，其允许部分补偿多 普勒，支应。根据本发明，多普勒效应的补偿是通过在解调器4上游采样中频IF信号 的电路提供的，因此使得能够通过锁相环对调谐器元件施加信道选择频率的 调节。通过耦合器(图1中未示出)采样对该补偿电路的该IF信号输入，并 且该补偿电路将向调谐器元件的频率合成器5提供校正接收信道的选择频率 所需的信号。在所述的示例中，它是具有用于控制信道选择的分数型合成器 的调谐器元件。补偿电路的输入信号是中频IF信号，它被施加到由混频器11和延迟电 路12组成的鉴频器，然后被低通滤波器13滤波。中频信号被施加到混频器 的RF输入，并且受到延迟电路12引入的延迟T影响的该信号被施加到LO 输入。该电路因此构成本领域中公知的延迟线解调器。可以举例说明，例如 对于兀/2的延迟，解调器的输出指示是与输入信号的频率调制成正比的电压。 结果是，在被低通滤波器13滤波之后，从该鉴频器获得的指示是由多普勒效 应引起的寄生调制的图像，因此表示多普勒频移。通过对由混频器11和延迟元件12组成的鉴频器施加受到由多普勒效应 加入的失真影响的中频的该OFDM信号，结果是在滤波之后信号频率中包含 频率调制指示(多普勒缺陷)的信号。该信号因此表示由多普勒效应引起的 寄生调制的图像。第二模块14负责确定来自中频信号的多普勒频移的符号。图2是该模块 的示例性表示，并且将在下面进行描述。然后两个多普勒频移和符号指示被送到由微控制器管理的处理模块15, 后者负责产生用于校正调谐器信道选择频率的调节的新控制指示。图3是该 模块的示例性表示，并且将在后面描述。由于多普勒频移其最大值在几百Hz的级别，因此调谐器元件2的频率合 成器5在这种情况下将通过提供大约1Hz的精确度的"分数N"型锁相环实 现。将所有这些电路集成在宏模块内的可能性因此允许将该数据处理电路插入移动地面数字接收机中。图2表示多普勒符号检测模块14的示例性实现。该模块包括作为主元件的解调器20。数字合成器21所产生的参考信号 被施加到解调器20的LO输入。将使用电路23—移相器和耦合器来将信号在 其一个输出处移相90。发送，而在另一输出处则不经移相地发送信号。这两个 信号分别被施加到两个混频器25和26的LO输入。在解调器的上游采样(见 图1 )的中频信号IF信号被施加到解调器20的RF输入。该信号被通过耦合 器施加到混频器25和26的两个输入中的每一个，混频器25和26在它们各 自的输出处提供正弦信号sin (0)d+t)和余弦信号cos (q)D+t)，表示对应于频移 fc的角度偏移cod的植。解调器20因此在这种情况下用作相位检测器。信号 处理电路22连接到解调器20。它在其输入处接收解调器电路提供的正弦和 余弦值，从而在其输出处发送表示多普勒频移的符号的信号SSI。因此能够确 定由多普勒效应导致的频移是引起所选调谐器频率增加还是降低的偏移。图3表示图1的多普勒处理模块的示例性架构。该处理模块15包括分析 电路34，例如是微处理器。它在其一个输入处接收从ADC (模数转换器)电 路33获得的信号，ADC电路33将从滤波器13获得的、对应于多普勒效应 引起的寄生调制的图像的模拟信号转换成数字信号。在另一输入处，它接收 表示多普勒频移的符号的信号SS1。基准存储器35与该分析电路相关联。该 存储器35存储的基准用于向数字信号的各个值赋予用于控制补偿由于多普 勒效应引起的频率差的、调谐器元件2的PLL合成器的对应值。本发明的其他变型是有可能的。之前描述的示例显示了接收COFDM调 制信号。可以构想出其他调制。上面所述的示例显示了在解调器的上游接收中频信号。可以在解调器上 游、在放大器或者其他级别采样受到多普勒效应干扰影响的任何信号，以控 制该锁相环。
权利要求
1.一种通过实施锁相环而在移动接收机中对受到由多普勒效应引起的失真影响的信号补偿多普勒效应的方法，锁相环基于要解调的信号对用于选择信道的调谐器元件(2)进行频率控制，特征在于该方法包括-确定对应于寄生调制的图像的信号的步骤，-定义对应于多普勒频移的符号的信号的步骤，和-由前述信号产生调谐器元件(2)频率校正数据的步骤。
2. —种数字数据接收机，包括与至少一个天线(1)相关联的至少一个 接收子系统，并且还包括调谐器(2)和解调器(4),特征在于该接收机在解 调器的上游包括，处理要解调的中频信号的部件(11, 12， 13)，以确定对应于寄生调制的 图像的信号，定义对应于多普勒频移的符号的信号的部件(14)，和 由前述信号产生用于校正由多普勒效应引起的频移的调谐器元件频率控 制数据的部件(15)。
3. 根据权利要求2所述的接收机，特征在于，所述数字信号处理部件包 括延迟鉴频器(ll， 12)和低通滤波器(13),用于提供表示寄生调制的图像 的信号。
4. 根据权利要求3所述的接收机，特征在于，所述鉴频器包括混频器 (11)，其在RF输入处由中频数字信号驱动，并且在LO输入处由受到延迟 (T)影响的该中频数字信号驱动。
5. 根据权利要求2所述的接收机，特征在于，用于产生频率控制数据的 部件包括计算模块(34)，用于分析从鉴频器获得的指示和多普勒频移的符号。
6. 根据权利要求2到5所述的接收机，特征在于，所述中频信号处理部 件、所述定义多普勒频移的符号的部件和所述创建频率控制指示的部件能被 集成到宏模块中。
全文摘要
本发明涉及补偿移动接收机的多普勒效应的方法。该方法包括基于要解调的信号产生锁相环，以校正调谐器元件的频率控制以及进而校正由于多普勒效应引起的偏移。本发明还涉及实现该方法的接收机。
文档编号H04B7/01GK101283524SQ200680037012
公开日2008年10月8日 申请日期2006年10月16日 优先权日2005年10月18日
发明者让-伊夫·勒娜奥尔, 让-卢克·罗伯特, 让-弗朗索瓦·平托斯 申请人:汤姆森特许公司