专利名称：数据处理装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于从正交频分复用(OFDM)符号中检测和恢复数据的接收机和方 法，所述符号在一重复时间帧内包括一信令OFDM符号(signaling OFDM symbol)和一个或 多个数据承载 OFDM 符号(databearing OFDM symbol)。
背景技术：
存在许多利用正交频分复用(OFDM)来传输数据的无线电通信系统的示例。例如， 被布置为根据数字视频广播(DVB)标准操作的系统就利用了 OFDM。OFDM可被概括描述为 提供K个被并行调制的窄带副载波(其中K是整数)，每个副载波传输一经调制的数据符 号，例如正交幅度调制(OAM)符号或正交相移键控(QPSK)符号。副载波的调制在频域中形 成，并被变换到时域中以便发送。由于数据符号是在副载波上并行传输的，所以相同的经调 制符号可能在每个副载波上被传输达较长的一段时间，该时间可能长于无线电信道的相干 时间。副载波被同时并行调制，以使得组合起来经调制的载波形成OFDM符号。OFDM符号因 此包括多个副载波，其中每一个被同时调制以不同的调制符号。为了帮助接收机处对数据的检测和恢复，一些利用OFDM的通信系统包括信令 OFDM符号，用来提供信令信息，并且还提供一种用于检测时分帧(time divided frame)的 定时的工具，该信令OFDM符号随后被重复。时分帧可在该帧内的预定位置处包括信令OFDM 符号和数据承载OFDM符号，这些符号随后在下一个和后续的帧中被重复。因此，通过检测 信令OFDM符号，接收机可以与帧内的OFDM符号的重复样式同步，因此可以正确地识别帧中 的预定位置处的数据承载OFDM符号。信令OFDM符号被设计为帮助接收机对信令OFDM符号的检测。对于DVB-T2的 不例，如"Digital Video Broadcasting (DVB) ；Frame structure, channel coding and modulation for a second generation digital terrestrialtelevision broadcasting system(DVB-T2) ”，Draft ETSI EN 302 755，Versionl. 1. 1-0. 2，October 2008 中记载的， Pl信令OFDM符号被布置为包括前同步码保卫间隔(pre-amble guard interval)和后同 步码保卫间隔(post-ambleguard interval)，前同步码和后同步码保卫间隔是通过从信令 OFDM符号的有用部分拷贝样本来形成的。用于检测Pl OFDM符号的推荐技术在“Digital Video Broadcasting(DVB) ；Implementation guidelines for a secondgeneration digital terrestrial television broadcasting system(DVB-T2)，，，DraftETSI TR 102 831，Version 0. 7. 6，September 2008 中公开。虽然是被设计来帮助接收机处的检测的，但在存在诸如多径、加性白高斯噪声和 模拟干扰(利用连续波干扰来建模)之类的典型传送扰动的情况下，在接收机处检测信令 OFDM符号可能存在技术问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于从正交频分复用(OFDM)符号检测和恢
5复数据的接收机。OFDM符号在一重复时间帧内包括一信令OFDM符号和一个或多个数据承 载OFDM符号，信令OFDM符号包括前同步码保卫间隔和后同步码保卫间隔，前同步码保卫间 隔和后同步码保卫间隔是通过在时域中从信令OFDM符号的有用部分拷贝样本来形成的。 接收机包括解调器，该解调器在操作上被布置为检测表示OFDM符号的信号并且在时域中生 成OFDM符号的采样版本，以及信令和保卫检测器。该信令和保卫检测器包括相关器，该相关器包括第一分支，该第一分支从信令OFDM符号的前同步码形成前同步码相关样本，并且 包括第一移动平均滤波器，该第一移动平均滤波器被布置成通过在一移动窗口内对多个前 同步码相关样本的值取平均来形成前同步码平均相关样本，多个前同步码相关样本是在与 后同步码的时间长度(Tb)相对应的移动窗口内被取平均的，第二分支，该第二分支从信令OFDM符号的后同步码形成后同步码相关样本，并且 包括第二移动平均滤波器，该第二移动平均滤波器被布置成通过在一移动窗口内对多个后 同步码相关样本的值取平均来形成后同步码平均相关样本，多个后同步码相关样本是在与 前同步码的时间长度(Tc)相对应的移动窗口内被取平均的，组合器，该组合器被布置成组合经取平均的前同步码相关样本和经取平均的后同 步码相关样本，以形成输出相关样本，以及后处理检测器，该后处理检测器被布置成从输出相关样本检测信令OFDM符号，以 识别出帧的能够识别数据承载OFDM符号的定时。本发明的实施例能够提供了用于从包括保卫间隔作为前同步码和后同步码的 OFDM符号指示信息(例如Pl符号的存在、Pl位置以及精细频率偏移估计)的精确技术。 Pl符号可根据DVB-T2标准来布置。相关器具有通过对来自前同步码的样本进行相关来形 成前同步码相关样本的第一分支和通过对来自后同步码的样本进行相关来形成后同步码 相关样本的第二分支。在这第一和第二分支中的每一个中，包括了分别被匹配到后同步码 和前同步码保卫间隔的时间长度的移动平均滤波器。即，按照在一滑动窗口内被取平均以 形成平均样本的样本数目而言，移动平均滤波器的时间长度对应于被两个分支中的另一个 处理的“保卫间隔”(类似于保卫间隔，但它们是部分A的分开且经移动的拷贝)的时间长 度。结果，已经发现，在存在接收机处存在的典型扰动的情况下，输出相关值提供了更好的 限定峰。这样，可以提高从信令OFDM符号识别出定时或同步点的精度，从而通过提高识别 OFDM符号及其在帧中的位置的精度，而改进了所恢复的数据的完善性。另外，在其他示例性实施例中，后处理器从相关器接收从组合的后同步码和前同 步码相关输出样本形成的输出相关样本，并且适应性地修改一阈值，该阈值用于检测同步 点，同步点表示认为检测到了信令OFDM符号的点。作为在每个分支中包括分别被匹配到相 反分支的前同步码和后同步码的保卫间隔的移动平均滤波器的技术和由后处理器执行的 适应性阈值检测的组合，提供了精确且可靠地评估对信令OFDM符号的检测的改进，因此 可用于更可靠且精确地改进接收机的完善性，从而改进所恢复的数据的完善性。另外，该方 案在估计精细频率偏移值时提供了改善的性能。本发明的其他方面和特征在所附权利要求中限定，并在以下对示例性实施例的描 述中说明。
在一些实施例中，OFDM符号是根据诸如DVB-T、DVB-T2、DVB-H或DVB-C2之类的数 字视频广播标准来传送的。本发明的其他方面提供了从正交频分复用(OFDM)符号恢复数据的方法。
现在将参考附图仅以示例方式描述本发明的实施例，附图中相似的部件用相同的 标号来标识，其中图1是例如可结合DVB-T2标准使用的OFDM发送机的示意性框图；图2是根据DVB-T2标准的超帧结构的示意性图示；图3是例如可结合DVB-T或DVB-T2标准使用的OFDM接收机的示意性框图；图4是作为DVB-T2标准的一部分生成的Pl信令OFDM符号的示意性框图；图5是示出DVB-T2标准的Pl符号的保卫前同步码和后同步码间隔的示意性框 图；图6是Pl符号的活动载波的示意性图示；图7a是DVB-T2标准的多个超帧的示意性框图；图7b是当针对理想情况对Pl符 号进行相关时相对于时间的相关幅度的例示性图线；并且图7c是针对更典型接收环境的 相对于时间的信号幅度的例示性图线；图8是根据实现指南可用在针对DVB-T2标准的接收机内的保卫和信令检测器内 的相关器的示意性框图；图9提供了相对于时间的信号幅度的多个图线，这些图线示出了图8所示的相关 器的各个分支内的相关功能；图10是示出在存在信道伪影的情况下图8的相关器的输出处相对于时间的可能 相关幅值的图形图线的图解表示，其与检测标志对时间的图线对齐；图11是形成根据本技术的信令和Pl检测器的一部分的相关器的示意性框图；图12是示出在图11所示的相关器的各个分支的每一个中相对于时间的相关值的 示意性图线，并且图13示出了其中分支被对齐并且其输出被组合的相应图线；图14是示出接收相关器的输出并且利用适应性阈值生成Pl检测标志的后处理器 的示意性框图；图15是图14中出现的峰检测组件的示意性图示；图16是相关输出的绝对值和为了解决错误峰挑选而在多个样本上取平均的相关 输出的绝对值的相对于时间的信号幅度的示例性图线；图17是出现在图11所示的相关器内的若干个信号的相对于时间的信号值的图线 的示意性图形表示；图18示出了与图17所示的相对应、但针对相关器的一个不同分支的相应图线；图19示出了相关器的输出的相对于时间的信号值的图形图线的快照；图20是相关器的输出处的相对于时间的信号幅度以及由图14所示的后处理功能 内的适应性阈值处理器生成的阈值的示例性图线；图21是离散时间样本的信号幅度对时间的示例性图线，其提供图20所示的图线 的一个区间的放大视图22是针对单个路径，相对于若干个样本，对于示例性测试情况，相关器的输出 的相位或幅角的示例性图线，其中示出了 Pl符号的检测标志；图23是相对于单路径信道的信道冲击响应示出的DVB-T2传输流的超帧内的Pl 符号的示意性表示；图24a提供了用于正确检测Pl符号的通过率相对于单路径信道的信号噪声比的 示例性图线；图24b是相位误差的估计相对于利用Pl符号为单路径信道提供的精细频率偏 移的检测的示例性图线；图24c提供了 Pl符号的检测的位置误差的均值和标准偏差相对于 图23中示出的单路径信道的信号噪声比的示例性图线；图25是示出DVB-T2传送流的Pl符号的符号流的示意性表示，其示出了双路径信 道的位置精度的表示；图26a、26b、26c提供了与图24a、24b、24c所示的图线相对应的针对双路径信道的 相应表示；图27是示出包括Pl和P2符号的DVB-T2符号流的示意性表示，其是相对于包括 三路径信道的信道冲击响应示出的；图28a、28b、28c提供了与图24a、24b、24c所示的图线相对应的针对图27所示的 三路径信道的图形图线；图29a、29b、29c提供了与图24a、24b、24c所示的图线相对应的针对单路径信道的 33dB的信号噪声比的相应图线；图30a、30b、30c提供了与图24a、24b、24c所示的图线相对应的针对双路径信道的 相应图线；并且图3la、3Ib、31 c示出了与图29a、29b、29c所示的图线相对应的针对三路径信道的 相应图线。
具体实施例方式在下面的段落中参考根据DVB-T2标准操作的接收机来描述本发明的示例性实施 例，但应当认识到，本发明的实施例也可应用到其他DVB标准，并且实际上也可应用到其他 利用OFDM的通信系统。OFDM系统可用于在物理层或其他物理介质(例如线缆)上传输 OFDM符号。图1提供了 OFDM发送机的示例性框图，该OFDM发送机可用于例如根据DVB-T、 DVB-H、DVB-T2或DVB-C2标准来发送视频图像和音频信号。在图1中，节目源生成要被OFDM 发送机发送的数据。视频编码器2以及音频编码器4和数据编码器6生成要发送的视频、音 频和其他数据，这些数据被馈送到节目复用器10。节目复用器10的输出形成带有传输视 频、音频和其他数据所需的其他信息的复用流。复用器10在连接信道12上提供流。可能 存在许多这样的复用流，它们被馈送到不同的分支A、B等等。为了简单，只描述了分支A。如图1所示，OFDM发送机20在复用器适应和能量散布块22处接收该流。复用器 适应和能量散布块22随机化数据并将适当的数据馈送到前向差错校正编码器24，该编码 器对流执行差错校正编码。比特交织器26被提供来对经编码的数据比特进行交织，这些比 特对于DVB-T2的示例而言是LDCP/BCH编码器输出。比特交织器26的输出被馈送到比特到 星座映射器28，该映射器将比特群组映射到调制方案的星座点上，该调制方案将用于传达经编码的数据比特。比特到星座映射器28的输出是表示实数分量和虚数分量的星座点标 签。取决于所使用的调制方案，星座点标签表示从两个或更多个比特形成的数据符号。这 些数据符号可被称为数据信元(data cell)。这些数据信元通过时间交织器30，该时间交 织器的效果是对从多个LDPC码字产生的数据信元进行交织。这些数据信元与由图1中的分支B等等产生的经由其他信道31的数据信元一起 被帧构建器32所接收。帧构建器32随后将许多数据信元形成要在OFDM符号上传达的序 列，其中一个OFDM符号包括若干个数据信元，每个数据信元被映射到副载波之一上。副载 波的数目将取决于系统的操作模式，操作模式可包括lk、2k、4k、8k、16k或32k之一，其中每 一个例如根据以下表格提供一种不同的副载波数目
权利要求
一种用于从正交频分复用OFDM符号检测和恢复数据的接收机，所述OFDM符号在一重复时间帧内包括一信令OFDM符号和一个或多个数据承载OFDM符号，所述信令OFDM符号包括前同步码保卫间隔和后同步码保卫间隔，所述前同步码保卫间隔和后同步码保卫间隔是通过在时域中从所述信令OFDM符号的有用部分拷贝样本来形成的，所述接收机包括解调器，该解调器在操作上被布置为检测表示所述OFDM符号的信号并且在时域中生成所述OFDM符号的采样版本，信令和保卫检测器，该信令和保卫检测器包括相关器，该相关器包括第一分支，该第一分支从所述信令OFDM符号的前同步码形成前同步码相关样本，并且包括第一移动平均滤波器，该第一移动平均滤波器被布置成通过在一移动窗口内对多个所述前同步码相关样本的值取平均来形成前同步码平均相关样本，所述多个前同步码相关样本是在与所述后同步码的时间长度(Tb)相对应的移动窗口内被取平均的，第二分支，该第二分支从所述信令OFDM符号的后同步码形成后同步码相关样本，并且包括第二移动平均滤波器，该第二移动平均滤波器被布置成通过在一移动窗口内对多个所述后同步码相关样本的值取平均来形成后同步码平均相关样本，所述多个后同步码相关样本是在与所述前同步码的时间长度(Tc)相对应的移动窗口内被取平均的，组合器，该组合器被布置成组合经取平均的前同步码相关样本和经取平均的后同步码相关样本，以形成输出相关样本，以及后处理检测器，该后处理检测器被布置成从所述输出相关样本检测所述信令OFDM符号，以识别出所述帧的能够识别所述数据承载OFDM符号的定时。
2.如权利要求1所述的接收机，其中，所述后处理检测器在操作上被布置成通过将相 关输出样本与一阈值相比较以识别输出相关值的峰值来检测所述信令OFDM符号，并且根 据先前接收到的输出相关样本来适应性地修改所述阈值的值。
3.如权利要求2所述的接收机，其中，所述后处理检测器包括一滤波器，该滤波器被布 置成对于一预定的持续时间形成所述输出相关样本的平均值，以形成自适应阈值。
4.如权利要求3所述的接收机，其中，所述滤波器是漏桶滤波器。
5.如权利要求2所述的接收机，其中，所述后处理检测器包括第三移动平均滤波器，该 第三移动平均滤波器被布置成接收所述输出相关样本并通过在多个所述输出相关样本的 预定窗口内对所述输出相关样本的值取平均来形成平均样本，由所述第三移动平均滤波器 产生的经取平均的样本被馈送到用于形成自适应阈值的滤波器。
6.如权利要求1所述的接收机，其中所述相关器的第一分支和第二分支在所述第一移动平均滤波器和第二移动平均滤波 器之前分别包括第三移动平均滤波器和第四移动平均滤波器，该第三移动平均滤波器和第 四移动平均滤波器各自被布置成在一移动窗口内从相应的多个所述前同步码相关样本和 后同步码相关样本形成平均样本，所述多个前同步码相关样本和后同步码相关样本对应于 所述窗口的时间长度(TR)，以便减小连续波干扰。
7.如权利要求1所述的接收机，其中所述第一分支包括第一延迟元件，该第一延迟元件被布置成将所述OFDM符号的样本 的一个版本延迟一与所述前同步码的时间长度(Tc)相对应的量；以及第一乘法器，该第一 乘法器被布置成将接收到的OFDM符号的样本与从所述第一延迟元件接收的所述OFDM符号的经延迟的样本相乘，相乘的样本之一被取共轭，以形成前同步码相关输出样本，并且所述第二分支包括第二延迟元件，该第二延迟元件被布置成将所述OFDM符号的样本 的一个版本延迟一与所述后同步码的时间长度(Tb)相对应的量；以及第二乘法器，该第二 乘法器被布置成将接收到的OFDM符号的样本与来自所述第二延迟元件的所述OFDM符号的 经延迟的样本相乘，相乘的样本之一被取共轭，以形成后同步码相关样本。
8.—种从正交频分复用OFDM符号检测和恢复数据的方法，所述OFDM符号在一重复时 间帧内包括一信令OFDM符号和一个或多个数据承载OFDM符号，所述信令OFDM符号包括前 同步码保卫间隔和后同步码保卫间隔，所述前同步码保卫间隔和后同步码保卫间隔是通过 在时域中从所述信令OFDM符号的有用部分拷贝样本来形成的，所述方法包括检测表示所述OFDM符号的信号，在时域中生成所述OFDM符号的采样版本，从所述信令OFDM符号的前同步码形成前同步码相关样本，通过在一移动窗口内对多个所述前同步码相关样本的值取平均来形成前同步码平均 相关样本，所述多个前同步码相关样本是在与所述后同步码的时间长度(Tb)相对应的移 动窗口内被取平均的，从所述信令OFDM符号的后同步码形成后同步码相关样本，通过在一移动窗口内对多个所述后同步码相关样本的值取平均来形成后同步码平均 相关样本，所述多个后同步码相关样本是在与所述前同步码的时间长度(Tc)相对应的移 动窗口内被取平均的，组合经取平均的前同步码相关样本和经取平均的后同步码相关样本，以形成输出相关 样本，以及从所述输出相关样本检测所述信令OFDM符号，以识别出所述帧的能够识别所述数据 承载OFDM符号的定时。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述检测包括将相关输出样本与一阈值相比较以识别输出相关值的峰值，以及 根据先前接收到的输出相关样本来适应性地修改所述阈值的值。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述检测包括利用一滤波器进行滤波，该滤波器被布置成对于一预定的持续时间形成所述输出相关 样本的平均值，以形成自适应阈值。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述滤波器是漏桶滤波器。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述检测包括 接收所述输出相关样本，以及通过在多个所述输出相关样本的预定窗口内对所述输出相关样本的值取平均来形成 平均样本，通过由所述滤波器滤波产生的经取平均的输出相关样本用来形成自适应阈值。
13.如权利要求8所述的方法，其中形成所述前同步码相关样本包括在形成所述前同 步码平均相关样本之前对所述前同步码相关样本进行滤波，并且形成所述后同步码相关样 本包括在形成所述后同步码平均相关样本之前对所述后同步码相关样本进行滤波，每个滤 波被布置成在一移动窗口内从相应的多个所述前同步码相关样本和后同步码相关样本形 成平均样本，所述多个前同步码相关样本和后同步码相关样本对应于所述窗口的时间长度(TR)，以便减小连续波干扰。
14.一种接收装置，包括解调器，该解调器在操作上被布置为检测表示OFDM符号的信号并且在时域中生成所 述OFDM符号的采样版本，所述OFDM符号在一重复时间帧内包括一信令OFDM符号和一个或 多个数据承载OFDM符号，所述信令OFDM符号包括前同步码保卫间隔和后同步码保卫间隔， 所述前同步码保卫间隔和后同步码保卫间隔是通过在时域中从所述信令OFDM符号的有用 部分拷贝样本来形成的，信令和保卫检测器，该信令和保卫检测器包括相关器，该相关器包括第一分支，该第一分支从所述信令OFDM符号的前同步码形成前同步码相关样本，并且 包括第一移动平均滤波器，该第一移动平均滤波器被布置成通过在一移动窗口内对多个所 述前同步码相关样本的值取平均来形成前同步码平均相关样本，所述多个前同步码相关样 本是在与所述后同步码的时间长度(Tb)相对应的移动窗口内被取平均的，第二分支，该第二分支从所述信令OFDM符号的后同步码形成后同步码相关样本，并且 包括第二移动平均滤波器，该第二移动平均滤波器被布置成通过在一移动窗口内对多个所 述后同步码相关样本的值取平均来形成后同步码平均相关样本，所述多个后同步码相关样 本是在与所述前同步码的时间长度(Tc)相对应的移动窗口内被取平均的，组合器，该组合器被布置成组合经取平均的前同步码相关样本和经取平均的后同步码 相关样本，以形成输出相关样本，以及后处理检测器，该后处理检测器被布置成从所述输出相关样本检测所述信令OFDM符 号，以识别出所述帧的能够识别所述数据承载OFDM符号的定时。
15.如权利要求14所述的接收装置，其中，所述组合器包括延迟元件，用于将所述前 同步码平均相关样本延迟一与所述信令OFDM符号的有用部分相对应的量；以及乘法器，该 乘法器将经延迟的前同步码平均相关样本和所述后同步码平均相关样本相乘。
16.如权利要求14所述的接收装置，其中，所述OFDM符号是根据DVB-T2标准形成的， 并且所述信令OFDM符号是Pl符号。
17.如权利要求14所述的接收装置，其中，所述OFDM符号是根据DVB-T2标准形成的， 并且所述信令OFDM符号是Pl符号。
18.如权利要求14所述的接收装置，其中，所述接收机是电视接收机。
19.如权利要求1所述的接收机，其中，所述OFDM符号是根据DVB-T2标准形成的，并且 所述信令OFDM符号是Pl符号。
20.如权利要求1所述的接收机，其中，所述接收机是电视接收机。全文摘要
数据处理装置和方法。从在重复时间帧内包括信令OFDM符号和一个或多个数据承载OFDM符号的OFDM符号检测和恢复数据的接收机。接收机包括信令和保卫检测器，包括相关器，包括第一和第二分支，分别包括第一或第二移动平均滤波器，分别通过在移动窗口内对多个前同步码或后同步码相关样本的值取平均形成前同步码或后同步码平均相关样本，多个样本分别在对应于后同步码或前同步码时间长度的移动窗口内被取平均；组合器，组合平均前同步码和后同步码相关样本以形成输出相关样本。后处理检测器能以更高精度检测信令OFDM符号和从其中心导出的同步点。接收机可结合DVB-T2应用于检测P1符号。
文档编号H04L27/26GK101945077SQ201010196280
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月3日 优先权日2009年6月3日
发明者高兰姆·豪森·阿斯加迪 申请人:索尼公司