[发明专利]在一个数字系统中用于发射机和接收机同步的方法和设备

说明书

本发明涉及一种方法和装置用于在一个OFDM(正交频分复用)系统中使接收机与发射机同步，特别是在一个OFDM系统中，其中，数据复用到大量的帧中，它们又依次复用成一个超帧(super-frame)。

在一个本发明所涉及的类型的OFDM系统中，在每一个超帧开始的一个或多个帧为同步帧。这样的系统可用于无线电或电视的传送，以数字无线电传送方式的节目的传送。这样系统的例子是DAB(数字声音广播)标准所涉及的。

在OFDM系统中，数据调制到包含大量独立载频的宽带信号上，这些载频形成一个频分复用。单独频率信道的带宽小而且经安排以便使一个信道的功率谱，Sinc(X)[Sinc(x)＝Sin(X)/X]的最大值与相邻信道功率谱Sinc(X)的第一最小值相一致。换句话说，对矩形符号，信道间隔等于1/(信号长度)。因此相邻信道称为“正交”。OFDM系统通常使用FFT(快速付立叶变换)处理以从传送的信号中解调出数据信号。卷积误差编码和FFT可以在调制器(发射机)级使用。在接收机中，在解调器级，互余FFT处理与维持比解码相结合。这保证了总的误码率低。这一OFDM的特殊变化是已知的COFDM(编码的正交频分复用)。近年来COFDM系统已开发出各种各样的广播应用，例如数字声音广播和高清晰度电视。为了方便，在本说明书中，术语OFDM用于指OFDM和COFDM两者。

已知的先前的技术简要讨论如下：

欧洲专利EP448,493披露了一个用于数字地传送编码的电视信号的系统。传送到移动用户的可视信息分成两个部分，一部分用于普通电视图象的建立，另一部分用于与所提到的第一部分共同建立一个更大的图象。

欧洲专利EP441,732披露一个用于数字无线电信号的接收机。接收机使用一个加窗方法来减小在多通道传播时产生的符号间干扰。为了减少在接收时载波正交损失的影响，接收机配置了一个时间窗口模块来用于从接收的信号中提取有用的样本。

美国专利US5228025披露了一种用于通过无线电进行数据的数字传送的方法，特别是针对移动接收机。这一方法包括以至少一个频率的形式的同步序列的传送，这一频率在接收机中以已知的方式变化。在接收机中，同步序列用于调谐本机振荡器。同步序列包括至少三个参考序列且两个序列之间的频率差别为常量。

在文章“用于移动数据通信的OFDM/FM帧同步”(OFDM/FM FrameSynchronisation for Mobile Data Communication)中，William D Warner etal.，IEEE42(302)1993年8月，描述了一个OFDM系统，其中使用了三级同步处理。这三级是：功率检测、粗同步和精同步。同步使用了传送的同步序列和存贮在接收机中的序列的相关。

美国专利5148451揭示了一个同步技术，它使用在发送的同步序列和存贮在接收机中的同步序列之间的相关。它在OFDM中的应用没有在其中给出。

PCT专利申请WO92/16063披露了一种同步技术，用于与使用了粗的和精细同步的OFDM系统一起使用。描述的这一系统使用了DQPSK(差分正交移相键控)，且是一个多帧系统，其中超帧中的两个帧用于同步。披露中提到频率光栅，这和OFDM宽带信号的多载波结构有关，并不是指“频率啁啾”。

适合于OFDM系统的同步技术同样在欧洲专利申请EP84787和EP529421A2中作了描述。

在用于DAB(数字声音广播)的发射和接收的第一原型中，使用了两个同步帧。第一帧，叫做零帧，是空的。这个帧由接收机使用，部分用于同步，部分用于估算在信道中的干扰。第二帧包含一个线性调频脉冲信号(chirp signal)，即带有扫频的正弦波信号，也就是说，一个正弦信号，其中，频率随时间以线性方式变化且扫过整个信道宽度。这一信号由接收机使用，部分用于时钟，即把到来的信号分成FFT帧，部分用于建立信道的发送功能。样本时钟和载频在其上调整的方法在DAB标准中没有具体说明。在最后DAB规范中线性调频脉冲帧由叫做TFPC(时间频率相位控制)信号代替，TFPC信号由接收机使用，用于定时、频率调整和用于传送功能的估算。