[发明专利]正交频分复用接收系统

说明书

本发明涉及非移动发射机和接收机的正交频分复用(OFDM)数据广播的信道均衡和帧同步。

近些年来，电信技术成为工业上发展最快的领域之一。这是对需要电信信道的更高带宽的大量数据广播的不断增长的需求造成的。提出的能够提供这种宽带的无线技术之一是称为正交频分复用(OFDM)的调制技术，最近已经建议把这种技术用于数字视频非移动广播。OFDM表现为一种能够在同一信道上向大量用户提供高功效信令的有力方法。

OFDM的基本思想是利用大量正交副载波并行地发射数据块。

尽管与其它广播技术相比，OFDM传输是一种精确的调制技术，但存在着两个与之相关的问题：一个是帧同步问题，另一个是信道均衡问题。在OFDM中，数据被分割成称为帧的独立调制部分。以连续方式将这些帧串在一起，并通过OFDM信道发射。为了恢复有价值的数据，对于接收机最重要的是准确地知道帧在什么地方开始和终止。发现帧的这些开始和终止位置就是所谓的帧同步。存在多种执行帧同步的技术，但是它们通常包括增加用于标记帧起点或终点的数据标志。这样做的代价是增加了会降低发射有价值数据的速度的数据部分。

由于OFDM信道有时使它们携带的数据失真到完全不可识别，因而需要一种校正信道失真的方案。现在存在这类的均衡技术，但是它们通常需要在发射机侧进行数据校正，因此必须使发射机知道信道的状态。此外，由于涉及到每个都具有其自身的不同响应的多个路径，这些技术不能应用于一点对多点OFDM传输。

必须指出，在整个本申请中，OFDM信道一词用于表示代表要从一个发射系统发射到一个接收系统的OFDM帧的电磁波的空中路径。当一个信道涉及捕获同一发射信号的多个接收机时，本申请称之为一点对多点信道。

因此，本发明的一个目的是要提供一种进行精确的OFDM帧同步的方法和装置，通过将每个要发射的OFDM帧的一小部分附加到其自身开始位置，因而为每个帧建立一个循环前缀。然后，在接收机侧使用这种循环前缀，以发现接收的OFDM帧的开始位置。

本发明的另一个目的是要提供一种精确地均衡通过一个OFDM信道接收的OFDM帧的有力方法。这种方法不需要发射机知道有关OFDM信道条件的任何信息，因而它可以用于一点对多点OFDM数据广播。

在本发明的一个优选实施例中，发射的OFDM信息帧包括以预定间隔插入的参考帧，并且这些参考帧包含接收机知道的数据。在接收到这些帧时，接收机利用它们以便收集有关OFDM信道状态的数据。在有这种信息可用时，接收机建立一个校正或均衡矢量，然后用这个矢量与接收的每个信息帧相乘，以消除不希望的OFDM信道失真影响。通过把校正矢量与一个失真参考帧相乘，验证最终产生的帧的精确性，如果最终结果足够精确，那么认为校正矢量是可靠的，并可以用于校正接收的所有后续信息帧。如果校正矢量不精确，那么可以利用其它参考帧建立另一个均衡矢量。如果该矢量仍然不精确，那么可以进一步使用存在于接收机知道的数据很少抽样中并且包含在信息帧中的一些导频音来更新校正矢量，以获得更好的结果。

为了进行信道均衡，需要精确的OFDM帧同步。因此，本发明的另一个目的是要提供一种使用循环前缀的OFDM帧同步方法，该方法包括在发射机发送的每个帧的开始位置附加一个其最后部分的一小部分。这提供了两种功能，第一种功能是防止帧的前一帧产生的脉冲响应溢失，因而增强了系统防止ISI(码元间干扰)的能力，第二种功能是提供了一个通过利用这些循环前缀确定接收的OFDM帧的起点的确切位置的精确帧同步方法。

根据本发明的第一广义方面，提供了一种用于OFDM信道的帧同步的方法，其中在一个具有在预定间隔的数据重复部分的输入数据比特流信号中确定帧同步开始点的位置，其中该方法包括步骤：

a)将从由预定比特数分割的所述比特流信号的两点收集的数据相减；

b)检测何时所述数据在所述比特流的所述两点相同；

c)从步骤b)的结果获得所述帧同步开始点。

根据本发明的第二广义方面，提供了一种用于一点对多点OFDM信道的信道均衡方法，其中该方法是在OFDM信道的接收机侧执行的，并且包括步骤：

a)接收包括参考和信息帧的交叉序列的输入数据比特流信号，每个所述参考帧包含接收机知道的数据；

b)检测OFDM帧的所述输入数据比特流信号中的所述参考帧；

c)将OFDM帧的所述输入流从一个时域转换到一个频域；

d)利用所述参考帧序列和接收机知道的数据建立一个校正矢量，用于校正所述OFDM信道造成的失真产生的广播误差；