专利名称：用于ofdm传输的定时获取及模式和保护检测的制作方法
技术领域：
本发明一般来说涉及通信，且更特定来说涉及用于通信系统的获取技术。
背景技术：
正交频分多工(OFDM)是可提供某些无线环境的良好性能的多载波调制技术。OFDM可将整个系统带宽划分成多个(K个)正交子频带，所述正交子频带通常也称为载波、子载波、引导等等。对于OFDM来说，每一子频带皆与可使用数据来调制的相应载波相关联。在OFDM系统中，发射机处理(例如，编码、交错及调制)业务数据以产生调制符号并进一步将所述调制符号映射到所述K个子频带。然后，发射机将所述调制符号变换到时域并产生OFDM符号。每一 OFDM符号含有有用部分及保护间隔，所述保护间隔是所述有用部分的重复部分。OFDM系统可支持不同K值的不同模式及不同保护间隔持续时间的不同保护长度。然后，发射机将根据经选择以供使用的模式及保护长度产生OFDM符号。发射机将所述OFDM符号传输到接收机。接收机对从所述发射机所接收的OFDM符号实施互补处理。接收机通常首先检测由所述发射机所使用的模式及保护长度。然后，接收机根据所检测的模式及保护长度处理每一所接收的OFDM符号。可需要迅速并可靠地检测所述模式及保护长度以便尽可能快地着手所接收OFDM符号的处理。因此，在此项技术中需要用以检测OFDM系统中的模式及保护长度的技术。
发明内容
本文阐述用于迅速并可靠地检测模式及保护长度并估计所接收的OFDM传输的定时偏移的技术。所述模式指示每一 OFDM符号的有用部分的持续时间。保护长度指示每一OFDM符号的保护间隔的持续时间。定时偏移指示每一所接收OFDM符号的起始。在一个方面，导出经改良度量并将之用于模式检测、保护检测及/或定时偏移估计。如本文所使用，度量是一个或多个已知参数的函数且用于一个或多个未知参数的定量估算。在一个实施例中，获得所接收OFDM传输的样本，且对所假定保护间隔的样本实施相关(correlation)以获得相关结果(correlation result)。还确定所假定保护间隔的能量。基于所述相关结果及所述能量导出第一/初始度量。所述第一度量可(例如)通过平均而被滤波。基于(例如)一组由所估计定时偏移所确定的位置处的所述第一度量的要素估计噪声。然后，基于经滤波第一度量及所估计噪声导出第二/经改良度量。所述第二度量可用于检测所述OFDM传输的模式及保护长度以及估计所述OFDM传输的定时偏移。可如下文所述有效地计算所述相关、能量及第一度量。在另一方面中，可有效地针对所接收OFDM传输实施模式及保护检测及定时偏移估计。基于所述样本并针对多个假定导出至少一个度量(其可以是所述第一及/或第二度量)。每一假定对应于针对所述OFDM传输所假定的模式及保护长度的特定组合。然后，基于所述度量检测所述OFDM传输的模式及保护长度，例如通过基于所述度量识别最可能的假定并将所述假定的模式及保护长度提供为所述OFDM传输的所检测模式及保护长度。也可基于所述度量估计所述OFDM传输的定时偏移。然后，根据所检测模式及保护长度及所估计定时偏移处理所述样本。在再一个方面中，检测第一到达路径(FAP)并以某一方式放置快速傅立叶变换 (FFT)窗口以实现良好性能。可基于用于检测所述OFDM传输的模式及保护长度的相同度量检测所述FAP。在一个实施例中，基于度量及指示所述FFT窗口的目标位置的增益计算阈值。然后，基于所述度量及所述阈值检测所述FAP。基于所述所检测FAP、模式及保护长度确定FFT。所述FFT窗口具有由所检测模式所确定的宽度且被放置于由所检测FAP及保护长度所确定的位置处。样本是针对基于FFT窗口的处理所选择。下文将更详细地阐述本发明的各个方面及实施例。
结合各个图示阅读下文所述的详细说明，人们将更易明了本发明的特征及性质，在所有图示中相同的参考字符对应地进行标识。图I显示发射机及接收机的方块图。图2显示发射机处的OFDM调制器的方块图。图3显示接收机处的OFDM解调器的方块图。图4显示四个保护长度的相关性的分段计算。图5A及5B显示单路径及多路径信道的FAP检测。图6显示定时获取及模式、保护及FAP检测单元的方块图。图7显示保护间隔相关器、保护能量计算单元及度量计算单元的方块图。图8显示用以导出用于模式及保护检测的度量的过程。图9显示用以通过抽选导出度量的过程。图10显示用以以分段方式计算参数的过程。图11显示用以检测模式及保护长度的过程。图12显示用以检测模式及保护长度并估计OFDM传输的定时偏移的过程。图13显示用于FAP检测及FFT窗口放置的过程。
具体实施例方式本文所用“实例性”一词意味“用作实例、示例或例证”。在本文中，任何称为“实例性”的实施例或设计均未必应视为较其它实施例或设计为优选或有利。本文所述获取技术可用于各种通信系统，例如OFDM系统、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波频分多址(SC-FDMA)系统等等。OFDMA系统利用OFDM。一般来说，通过OFDM在频域中及通过SC-FDMA在时域中发送调制符号。为清晰起见，下文具体地针对实施手持式数字视频广播(DVB-H)及陆地电视广播的综合服务数字广播(ISDB-T)的两个实例性基于OFDM的系统阐述所述获取技术。DVB-H及ISDB-T支持多媒体在陆地通信网络上的数字传输。DVB-H阐述于2004年11月2001年I月的题为“数字陆地电视的数字视频广播(DVB)、成帧结构、信道编码及调制”(DigitalVideo Broadcasting(DVB) ；Framing Structure, Channel Coding and Modulation forDigital Terrestrial Television)的文献 ETSI EN 300744 中。ISDB-T 阐述于 2003 年 7月题为“数字陆地电视广播的传输系统"(Transmission System for Digital TerrestrialTelevision Broadcasting)的文献ARIB STD-B31中。所述文件可公开获得。 图I显示基于OFDM系统100中的发射机110及接收机150的方块图，所述系统可实施DVB-H、ISDB-T及或某些其它设计。在发射机110处，发射(TX)数据处理器120处理(例如格式化、编码、交错及符号映射)业务数据并产生数据符号。如本文所使用，数据符号是业务数据的调制符号，导频符号是导频的调制符号(其是发射机及接收机两者先验地知道的数据)，且零符号是零值信号。OFDM调制器130接收数据符号及导频符号并将之多路复用于正确子频带上，如下文所述实施OFDM调制，并于每一 OFDM符号周期内提供一个OFDM符号。OFDM符号周期(或简单地称为符号周期)是一个OFDM符号的持续时间。发射机单元(TMTR) 132接收并处理(例如，转换为模拟信号、放大、滤波及上变频)所述OFDM符号并产生经调制信号，所述经调制信号经由天线134进行传输。在接收机150处，天线152从发射机110接收所述经调制信号并将所接收信号提供到接收机单元(RCVR) 154。接收机单元154调节(例如滤波、放大、下变频及数字化)所接收信号并提供样本。OFDM解调器160 (Demod)检测所述OFDM传输的模式及保护长度并进一步估计定时偏移以正确地将FFT窗口放置于每一 OFDM符号周期中。OFDM解调器160进一步如下文所述处理所述样本并提供数据符号估计，所述数据符号估计是由发射机110所发送的数据符号的估计。接收(RX)数据处理器170处理(例如符号解映射、解交错、及解码)所述数据符号估计并提供经解码数据。一般来说，OFDM解调器160及RX数据处理器170所进行的处理分别与发射机110处的OFDM调制器130及TX数据处理器120所进行的处理互补。控制器/处理器140及180分别控制发射机110及接收机150处的各处理单元的操作。存储器142及182分别存储发射机110及接收机150的数据及程序码。图2显示图I中发射机110处的OFDM调制器130的方块图。在OFDM调制器130中，符号到子频带映射单元210接收数据符号及导频符号并将之映射到K个可用子频带，将零符号映射到N-K个未用子频带，并向总计N个子频带提供N个传输符号。每一传输符号可以是数据符号、导频符号、或零符号。在每一 OFDM符号周期中，单元212通过N点逆快速傅立叶变换(IFFT)或逆离散傅立叶变换(IDFT)将所述N个传输符号变换到时域并提供含有N个时域码片的经变换符号。每一码片是拟在一个码片周期内传输的复数值。并行到串行(P/S)转换器214将每一经变换符号的所述N个码片串行化。然后，保护间隔插入单元216重复每一经变换符号的一部分(或L个码片)以形成含有N+L个码片的OFDM符号。每一 OFDM符号含有N个码片作为可用部分及L码片作为保护间隔。所述保护间隔用于抵挡由通信信道的延迟扩展所导致的符号间干扰(ISI)及载波间干扰。DVB-H支持2K、4K及8K大小的三种FFT操作模式。ISDB-T也支持256、512及IK大小的三种FFT操作模式。DVB-H及ISDB-T还支持1/4、1/8、1/16及1/32的OFDM符号的四种不同保护长度。表I给出了DVB-H及ISDB-T的三种模式的某些密钥参数值。在表I中，行3及4分别地给出了 DVB-H及ISDB-T的三种模式的FFT大小(以样本数据)及可用子频带/载波的数量。行5到8给出了 DVB-H及ISDB-T的三种模式的1/4、1/8、1/16及1/32的保护长度的保护间隔持续时间(以样本的数量)。在下述说明中，m是模式的索引且g是保护长度的索弓丨，其中me {1，2，3}且ge {1,2,3,4} 0更具体来说，g=I代表保护长度为1/4，g = 2代表保护长度为1/8，g = 3代表保护长度为1/16，且g =4代表保护长度为1/32。如表I中所示，有用部分的持续时间(或FFT大小)表示为Nm且其仅取决于模式m。保护间隔的持续时间表示为Lm,g且其取决于模式m及保护长度g两者。 模式m及保护长度g的OFDM符号持续时间Lm, g等于模式m的FFT大小加上保护长度g的保护间隔持续时间Lm, g或Tm, g = Nm+Lm, g。举例来说，在DVB-H中模式2以及保护长度1/16的 OFDM 符号大小是 T2,3 = 4096+256 = 4352。表I的列7给出了 DVB-H的模式I以及不同保护长度的OFDM符号大小T1,g(以样本数量)。行11给出了 ISDB-T的模式I以及不同保护长度的OFDM符号大小T1, g。表I
权利要求
1.一种用于针对OFDM传输检测模式及保护长度并估计定时偏移的方法，其包含 基于经由通信信道接收的OFDM传输的样本导出至少一个度量； 基于所述至少一个度量检测所述OFDM传输的模式及保护长度，所述模式指示所述OFDM传输中每一 OFDM符号的有用部分的持续时间且所述保护长度指示每一 OFDM符号的保护间隔的持续时间； 根据所述所检测模式及保护长度处理所述样本；其中导出所述至少一个度量包含为多个假定导出所述至少一个度量，每一假定对应于假定用于所述OFDM传输的模式及保护长度的不同组合，且其中检测所述模式及保护长度包含 基于所述至少一个度量识别最可能的假定；及 提供经识别的假定的所述模式及保护长度作为所述OFDM传输的所述所检测模式及保护长度。
2.如权利要求I所述的方法，其中所述导出所述至少一个度量包含 对所述假定的保护间隔实施相关以获得所述假定的相关结果， 估计所述假定的噪声，及 基于所述假定的所述相关结果及所述估计的噪声导出所述假定的所述至少一个度量。
3.一种用于针对OFDM传输检测模式及保护长度并估计定时偏移的设备，其包含 用于基于经由通信信道接收的OFDM传输的样本导出至少一个度量的装置； 用于基于所述至少一个度量检测所述OFDM传输的模式及保护长度的装置，所述模式指示所述OFDM传输中每一 OFDM符号的有用部分的持续时间且所述保护长度指示每一 OFDM符号的保护间隔的持续时间；及 用于根据所述所检测模式及保护长度处理所述样本的装置。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述用于导出所述至少一个度量的装置包含用于为多个假定导出所述至少一个度量的装置，每一假定对应于假定用于所述OFDM传输的模式及保护长度的不同组合，且其中所述用于检测所述模式及所述保护长度的装置包含 用于基于所述至少一个度量识别最可能的假定的装置，及 用于提供所述经识别的假定的所述模式及保护长度作为所述OFDM传输的所述所检测模式及保护长度的装置。
5.如权利要求3所述的设备，其中所述用于导出所述至少一个度量的装置包含 用于对所述假定的保护间隔实施相关以获得所述假定的相关结果的装置， 用于估计所述假定的噪声的装置，及 用于基于所述假定的所述相关结果及所述估计的噪声导出所述假定的所述至少一个度量的装置。
6.一种用于针对OFDM传输检测模式及保护长度并估计定时偏移的设备，其包含 用于基于经由通信信道接收的OFDM传输的样本为多个模式和保护假定中的每一者导出第一度量的装置，每一假定对应于假定用于所述OFDM传输的模式及保护长度的不同组合； 用于基于每一假定的所述第一度量估计所述假定的定时偏移的装置； 用于基于每一假定的所述第一度量及所述估计的定时偏移导出所述假定的第二度量的装置 '及用于基于所述第二度量检测所述OFDM传输的模式及保护的装置； 用于基于所述第一度量或所述第二度量意见检测的模式及保护长度，针对所述OFDM传输估计所述定时偏移。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述用于导出所述第一度量的装置包含 用于对所述假定的保护间隔实施相关以获得所述假定的相关结果的装置， 用于确定所述假定的所述保护间隔的能量的装置，及 用于基于所述假定的所述相关结果及所述能量导出所述假定的所述第一度量的装置。
8.如权利要求6所述的设备，其中所述用于导出所述第二度量的装置包含 用于对所述假定的所述第一度量进行滤波的装置， 用于基于所述假定的所述经滤波的第一度量及所述估计的定时偏移估计所述假定的噪声的装置，及 用于基于所述假定的所述经滤波的第一度量及所述估计的噪声导出所述假定的所述第二度量的装置。
9.一种用于针对OFDM传输检测模式及保护长度并估计定时偏移的设备，其包含 用于基于经由通信信道接收的OFDM传输的样本为多个假定中的每一者计算至少一个参数的装置，其中每一假定对应于假定用于所述OFDM传输的模式及保护长度的不同组合；及 用于基于所述假定的所述至少一个参数为所述多个假定中的每一者导出一度量的装置，其中针对至少一个假定，使用所述样本的一小部分来计算所述至少一个参数或存储可用于所述度量的元素的一小部分。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述用于计算所述至少一个参数的装置包含用于使用可用于所述假定的样本的一小部分实施相关的装置。
11.如权利要求9所述的设备，其中所述用于导出所述度量的装置包含用于为所述假定可能的定时偏移的一小部分导出所述度量的装置。
12.一种用于针对OFDM传输检测模式及保护长度的方法，其包含 对经由通信信道接收的OFDM传输的样本实施相关以获得具有第一保护长度的第一假定的第一相关结果，及组合所述第一相关结果以获得具有第二保护长度的第二假定的第二相关结果，所述第二保护长度长于所述第一保护长度。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述第二保护长度是所述第一保护长度的两倍长。
14.如权利要求12所述的方法，其进一步包括组合所述第二相关结果来获得具有第三保护长度的第三假定的第三相关结果，所述第三保护长度长于所述第二保护长度。
15.如权利要求12所述的方法，其进一步包括计算所述第一假定的第一保护间隔的能量，及组合所述第一保护间隔的所述能量以获得所述第二假定的第二保护间隔的能量。
16.一种用于针对OFDM传输检测模式及保护长度并估计定时偏移的设备，其包含 用于基于用于检测经由通信信道接收的OFDM传输的模式及保护长度的至少一个度量检测第一到达路径(FAP)的装置； 用于基于所述经检测的FAP确定FFT窗口的装置；及 用于基于所述FFT窗口选择样本供处理的装置。
17.如权利要求16所述的设备，其进一步包含 用于对所假定的保护间隔的所述样本实施相关以获得相关结果的装置； 用于确定所述所假定的保护间隔的能量的装置； 用于估计噪声的装置 '及 用于基于所述相关结果、所述能量及所述估计的噪声导出所述至少一个度量的装置。
18.如权利要求16所述的设备，其中所述用于检测所述FAP的装置包含 用于基于所述至少一个度量及指示所述FFT窗口的目标位置的增益确定阈值的装置，及 用于基于所述至少一个度量及所述阈值检测所述FAP的装置。
19.如权利要求16所述的设备，其中所述用于确定所述FFT窗口的装置包含用于将所述FFT窗口放置于由所述经检测的FAP及所述保护长度确定的位置处的装置。
全文摘要
本发明涉及用于OFDM传输的定时获取及模式和保护检测。本发明阐述用于检测OFDM传输的模式及保护长度及估计定时偏移的技术。对可能已用于所述OFDM传输的模式及保护长度的不同组合的多个假定进行评估。针对每一假定，对所假定的保护间隔的所接收样本实施相关以获得相关结果。确定所假定的保护间隔的能量。基于所述相关结果及所述能量导出第一度量。可对所述第一度量进行滤波(例如，平均)。例如，在由所述假定的估计的定时偏移确定的位置处基于所述经滤波的第一度量的一组元素估计噪声。基于所述经滤波的第一度量及所述估计的噪声导出第二度量。所有假定的所述第二度量可用于确定所述OFDM传输的模式、保护长度及定时偏移。
文档编号H04N21/2383GK102780673SQ20121028009
公开日2012年11月14日 申请日期2006年9月20日 优先权日2005年9月20日
发明者乔纳森·R·里夫斯, 施曼·帕特尔, 谢尔盖·A·格拉兹科 申请人:高通股份有限公司