DE69924804T2

DE69924804T2 - Ofdm (orthogonale frequenzmultiplexierung)-empfänger

Info

Publication number: DE69924804T2
Application number: DE69924804T
Authority: DE
Inventors: Yasunari Ikeda; Takahiro Okada
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2019-02-20
Also published as: KR100619460B1; JPH11239115A; WO1999043114A1; DE69924804D1; EP0998068B1; JP3981898B2; KR20010006533A; EP0998068A1; US6449245B1; EP0998068A4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Signalempfangsvorrichtung und ein Verfahren und ein Bereitstellungsmedium.
Bei einem digitalen Rundfunkübertragungssystem, bei dem eine terrestrische Welle verwendet wird, wird seit kurzem einem OFDM-Modulationssystem (orthogonale Trägerfrequenztechnik) Aufmerksamkeit geschenkt. Als ein Dienst, bei dem das OFDM-Modulationssystem verwendet wird, wurde in Europa bereits ein Funkdienst, bei dem das Eureka-1147-DAB-System (digitaler Audiorundfunk) verwendet wird, gestartet. In bezug auf einen Fernsehrundfunk wurde ebenfalls bereits in Europa das DVB-T-System (digitaler Videorundfunk) entwickelt, und die Normung des Fernsehrundfunks wurde durch ITU-R (internationale Telekommunikation-Unions-Empfehlung) empfohlen.
Bei dem Eureka-147-DAB-System, dessen Dienst bereits gestartet wurde, wird, da ein Hauptdienst für ein Audiosignal einer mobilen Einheit beabsichtigt ist, das π/4-Offset Differential-QPSK (Quadratur-Phasenumtastung) für alle Trägerwellen des OFDM verwendet. Da das System für eine Mobileinheit beabsichtigt ist, ist eine Widerstandsfähigkeit gegen einen Schwund eine notwendige Bedingung. Das System wird verwendet, da es keine Information in der Amplitudenrichtung gibt und es nicht notwendig ist, eine absolute Phase zu reproduzieren. Dagegen ist es beim Fernsehrundfunk im Unterschied zum Rundfunkdienst, dessen Ziel der Ton ist, nicht allzu notwendig, dass dieser entsprechend an eine mobile Einheit angepasst ist. Da es anstelle davon notwendig ist, hauptsächlich Videoinformation einer großen Informationsmenge zu übertragen, ist eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit erforderlich. Insbesondere ist beim Audiodienst für die mobile Einheit eine sehr verlässliche Übertragung sogar in feindlicher Umgebung erforderlich. Dagegen ist beim Fernsehrundfunkdienst eine hohe Geschwindigkeitsübertragung erforderlich. Aus diesem Hintergrund heraus wird beim DFB-T-System, welches für den Fernsehrundfunkdienst beabsichtigt ist, vorgeschlagen, ein Modulationssystem, beispielsweise QPSK, 64QAM oder 16QAM zur Modulation aller Trägerwellen des OFDM zu verwenden.
Bei der terrestrischen Wellenübertragung existiert allgemein ein Mehrweg, und die Frequenzkenndaten eines Empfangssignals werden durch den Mehrweg verzerrt. Es ist daher eine wichtige Aufgabe, den Einfluss des Mehrwegs zu reduzieren. Beim OFDM-System wird daher ein Signal einer Kopie eines Teils eines Signals, um dieses anhaftend zu übertragen, als Sicherheitsintervall hinzugefügt. Durch Hinzufügen des Sicherheitsintervalls wird in Bezug auf einen Mehrweg, der kürzer ist als das Sicherheitsintervall, ein geeigneter Signalprozess auf der Empfangsseite durchgeführt, wodurch ermöglicht wird, dass der Einfluss des Mehrwegs beseitigt werden kann.
Bei dem OFDM-Modulationssystem, beispielsweise dem DVB-T-System, bei eine Modulation eines QAM-Systems als System zum Modulieren aller Trägerwellen verwendet wird, werden, wenn eine Verzerrung, die im Mehrweg verursacht wird, auftritt, die Amplitude und die Phase jeder Trägerwelle von denjenigen auf der Übertragungsseite verschieden. Es ist daher notwendig, ein Signal, welches durch den Mehrweg verzerrt wurde, auszugleichen (zu korrigieren), so dass die Amplitude und die Phase unverändert sind. Beim OFDM-System wird die OFDM-Modulation durch Durchführen der FFT (schnelle Fourier-Transformation) auf der Empfangsseite ausgeführt. Durch Verteilen von Pilotsignalen in Übertragungssignalen und durch Überwachen der Amplitude der Phase des Pilotsignals auf der Empfangsseite werden die Kenndaten eines Übertragungswegs geschätzt, und ein Empfangssignal wird gemäß den geschätzten Kenndaten des Übertragungswegs ausgeglichen.
Beim DVB-T-System wurde vorgeschlagen, dass die Pilotsignale in ein Muster, wie in 9 gezeigt ist, eingefügt sind. In der gleichen Figur zeigt die Abszissenachse eine Frequenz f, und die Ordinatenachse zeigt eine Zeit t. Wie in der gleichen Figur gezeigt ist, wird bei dem Beispiel ein Trägerwellensignal für Pilot (durch einen schwarzen Kreis gezeigt) pro 12 Trägerwellen eines OFDM-Symbols (dessen Frequenz ist mit f0 gezeigt) eingefügt, und die Einfügungsposition des Trägerwellensignals für Pilot wird um drei Trägerwellen bei jedem OFDM-Symbol verschoben. Ein leerer Kreis zeigt ein Trägerwellensignal zur Information. Außerdem bezeichnet tg ein Sicherheitsintervall.
Die Pilotsignale, welche diskret zum sowohl in der zeitlichen als auch in der Frequenzrichtung angeordnet sind, wie in 9 gezeigt ist, wurden einer zweidimensionalen Fourier-Transformation unterworfen, die Struktur der Abtastgitterpunkte wurde geprüft, und die Übertragungsbandbreite wurde überprüft. Das Ergebnis ist so, wie in 10 gezeigt ist. Aus der gleichen Figur sieht man, dass die Übertragungsbandbreite, wenn es keinen Einfluss in der zeitlichen Richtung im Übertragungsweg gibt, innerhalb einer Zeit liegt, die einem Intervall von drei Trägerwellen entspricht. Anders ausgedrückt hat, da es die Übertragungsbandbreite von 1/3 der effektiven Zeit des OFDM-Symbols gibt (Dauer des OFDM-Symbols mit Ausnahme für das Sicherheitsintervalls), das Pilotsignalmuster im DVB-T-System eine Ausgleichungsfähigkeit für die Zeit innerhalb 1/3 der effektiven OFDM-Symbollänge.
11 zeigt ein Beispiel des Aufbaus einer herkömmlichen Signalempfangsvorrichtung zum Abschätzen der Übernagungsweg-Kenndaten von einem derartigen Pilotsignal und zum Ausgleichen (zum Korrigieren) eines Empfangssignals. Ein Tuner 2 setzt ein Signal, welches durch eine Antenne 1 empfangen wird, in ein Zwischenfrequenzsignal (IF-Signal) um, welches an Multiplizierer 3 und 4 ausgegeben wird. Trägerwellen, deren Phasen um 90° voneinander verschieden sind, die durch eine Trägerwellen-Erzeugungsschaltung 7 erzeugt werden, werden zu den Multiplizierern 3 und 4 geliefert. Jeder der Multiplizierer 3 und 4 multiplizieren das Eingangszwischenfrequenzsignal mit der Trägerwelle, setzen das Signal in ein OFDM-Signal in einem Basisband um und geben ein resultierendes Signal an eine FFT-Schaltung 5 aus. Die FFT-Schaltung 5 führt einen FFT-Prozess in bezug auf das Eingangssignal durch, wodurch das OFDM-Signal im Basisband OFDM-demoduliert wird.
Eine FFT-Fensterschaltung 6 erzeugt ein Fenster als Referenz des Starts des FFT-Betriebs der FFT-Schaltung 5 unter Verwendung der Korrelation der Sicherheitsintervalle der OFDM-Signale von den OFDM-Signalen im Basisband, welche von den Multiplizierern 3 und 4 ausgegeben werden, und gibt das Fenster an die FFT-Schaltung 5 aus. Die Trägerwellen-Erzeugungsschaltung 7 erzeugt Trägerwellen, deren Phasen um 90° voneinander verschieden sind, von einem Ausgang der FFT-Schaltung 6 und gibt diese an die Multiplizierer 3 und 4 aus.
Jede der Trägerwellen des OFDM-Signals, die von der FFT-Schaltung 5 ausgegeben werden, wird zu einer Teilungsschaltung 10 und einer Pilotsignal-Extraktionsschaltung 8 geliefert, die eine Ausgleichsschaltung 13 bilden. Die Pilotsignal-Extraktionsschaltung 8 extrahiert das Pilotsignal vom Eingangssignal und gibt dieses an ein Interpolationsfilter 9 aus. Das Interpolationsfilter 9 führt einen Interpolationsprozess in bezug auf das zugeführte Pilotsignal durch, wodurch die Übertragungsweg-Kenndaten jeder der Trägerwellen des OFDM-Signals geschätzt werden, und gibt das Schätzergebnis an die Teilungsschaltung 10 aus. Die Teilungsschaltung 10 unterteilt jede der Trägerwellen des OFDM-Signals, welches von der FFT-Schaltung 5 zugeführt wird, durch die Übertragungsweg-Kenndaten, die vom Interpolationsfilter 9 zugeführt werden, beseitigt die Verzerrung, die im Übertragungsweg aufgetreten ist, und gibt ein resultierendes Ergebnis an eine Umsetzungsbeseitigungsschaltung 11 aus. Die Umsetzungsbeseitigungsschaltung 11 stellt die Übertragungsinformation von einem Signalpunkt des Signals, welches von der Teilungsschaltung 10 zugeführt wird, wieder her. Wenn eine Fehlerkorrekturschaltung, bei der ein Faltungscode oder dgl. verwendet wird, in der nachfolgenden Stufe der Umsetzungsbeseitigungsschaltung 11 existiert, wird eine Metrik, die einem Viterbi-Decoder zugeführt werden soll, durch die Umsetzungsbeseitigungsschaltung 11 erzeugt.
Eine TPS-Ermittlungsschaltung 12 extrahiert ein Übertragungssteuerungssignal, welches als TPS (Übertragungsparametersignal) bezeichnet wird, von einem Ausgangssignal der FFT-Schaltung 5. Das Übertragungssteuerungssignal enthält ein Codierverhältnis des Faltungscodes, ein Modulationssystem der OFDM-Trägerwelle, eine Sicherheitsintervallinformation und dgl. im nächsten Mehrfachrahmen (ein Mehrfachrahmen besteht aus acht Rahmen). Die TPS-Ermittlungsschaltung 12 steuert jede der Schaltungen auf der Basis des extrahierten Übertragungssteuerungssignals. Beispielsweise wird die Umsetzungsbeseitigungsschaltung 11 auf der Basis des Modulationssystems der OFDM-Trägerwelle gesteuert, die im Übertragungssteuerungssignal enthalten ist, um somit den Umsetzungsbeseitigungsprozess entsprechend dem Modulationssystem, beispielsweise QPSK, 16QAM oder 64QAM, auszuüben
Es wird nun die Arbeitweise beschrieben. Der Tuner 2 setzt ein Signal, welches durch die Antenne 1 empfangen wird, in ein Zwischenfrequenzsignal um und gibt ein resultierendes Signal an die Multiplizierer 3 und 4 aus. Die Trägerwellen, der Phase um 90° voneinander verschieden sind, die durch die Trägerwellen-Erzeugungsschaltung 7 erzeugt werden, werden zu den Multiplizierern 3 und 4 geliefert. Die Übertragungswelle wird von den Ausgangssignalen der Multiplizierer 3 und 4 entsprechend einem Phasenfehler erzeugt, der unter Verwendung der Korrelation des Sicherheitsintervalls durch die FFT-Fensterschaltung 6 ermittelt wird. Jeder der Multiplizierer 3 und 4 multipliziert das Zwischenfrequenzsignal des OFDM-Signals, welches vom Tuner 2 zugeführt wird, mit der Trägerwelle, die von der Trägerwellen-Erzeugungsschaltung 7 zugeführt wird, um dadurch das OFD-Signal im Basisband zu erzeugen, und gibt das resultierende Signal an die FFT-Schaltung 5 aus. Die FFT-Schaltung 5 führt den FFT-Prozess in Bezug auf das zugeführte OFD-Signal im Basisband durch, um dadurch das OFDM-Signal zu demodulieren.
Die Pilotsignal-Extraktionsschaltung 8 extrahiert das Pilotsignal vom Ausgangssignal der FFT-Schaltung 5 und gibt dieses an das Interpolationsfilter 9 aus. Das Interpolationsfilter 9 führt den Interpolationsprozess in Bezug auf das Pilotsignal durch, welches von der Pilotsignal-Extraktionsschaltung 8 zugeführt wird, wodurch die Amplitude und die Phasenkomponente jeder Trägerwelle als Übertragungsweg-Kenndaten der Trägerwelle ermittelt wird und gibt diese an die Teilungsschaltung 10 aus. Die Teilungsschaltung 10 unterteilt das demodulierte Signal, welches von der FFT-Schaltung 5 zugeführt wird, durch die Amplitude und die Phase, welche von dem Interpolationsfilter 9 zugeführt werden, um dadurch die Ver zerrungskomponente, welche durch die Übertragungsweg-Kenndaten verursacht wird, zu beseitigen. Wenn beispielsweise die Amplitude der Trägerwelle, die von der FFT-Schaltung 5 zugeführt wird, gleich 1/2 der Ursprungsamplitude ist, wird 1/2 als Amplitudeninformation vom Interpolationsfilter 9 zugeführt. Wenn die Unterteilungsschaltung 10 die Amplitude des Signals, welches von der FFT-Schaltung 5 zugeführt wird, durch die Amplitudeninformation der Interpolationsschaltung 9 unterteilt, kann ein Signal, welches eine Ursprungsamplitude 1 (= 1/2)/(1/2)) erhalten werden. In ähnlicher Weise kann in bezug auf die Phase durch Durchführen einer komplexen Berechnung ein Signal, welches die ursprüngliche Phase hat, erhalten werden.
Die Umsetzungsbeseitigungsschaltung 11 beseitigt den Signalpunkt des Signals, welches von der Teilungsschaltung 10 ausgegeben wird, durch Umsetzung. Zu diesem Zweck ermittelt die TPS-Ermittlungsschaltung 12 das Übertragungssteuerungssignal, welches im Signal, welches von der FFT-Schaltung 5 ausgegeben wird, ermittelt Information in bezug auf das Modulationssystem des OFDM-Signals vom Übertragungssteuerungssignal und gibt das Ermittlungsergebnis an die Umsetzungsbeseitigungsschaltung 11 aus. Die Umsetzungsbeseitigungsschaltung 11 führt den Umsetzungsbeseitigungsprozess gemäß der Modulationssystemsinformation von der TPS-Ermittlungsschaltung 12 durch und gibt das Verarbeitungsergebnis aus.
Übrigens sind bei dem DVB-T-System als Verhältnis der Länge des Sicherheitsintervalls zur Länge der effektiven Symbollänge vier Verhältnisarten 1/4, 1/8, 1/16 und 1/32 definiert. Das Sicherheitsintervall wird zur Bandbreite von 1/4 der maximalen Länge festgelegt (fixiert), so dass das Interpolationsfilter 9 den Ausgleichungsprozess ausführen kann, sogar, wenn ein Signal des Sicherheitsintervalls, welches irgendeine der vier Längenarten hat, empfangen wird.
Wie oben beschrieben wird, da bei der herkömmlichen Vorrichtung die Bandbreite des Interpolationsfilters 9 auf 1/4 fixiert ist, bei der das Sicherheitsintervall das längste ist, wenn das OFDM-Signal, dessen Sicherheitsintervall kürzer ist als das, welches empfangen wird, das Signalkomponentenband, welches ursprünglich nicht notwendig ist, verarbeitet, so dass Rauschen in Verbindung mit dem Signal vergrößert wird. Es besteht die Schwierigkeit, dass ein genauerer Übertragungsweg-Schätzprozess durch den Einfluss von Rauschen nicht realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde in Abwägung dieser Bedingungen erlangt und besteht darin, eine Signalempfangsvorrichtung und ein Verfahren und ein Bereitstellungsme dium vorzuschlagen, bei dem ein Einfluss von Rauschen in einem Übertragungsweg wirksamer unterdrückt werden kann.
Die EP 0 734 133 A1 offenbart ein System zur Kommunikation von Daten unter Verwendung eines OFDM-Signals, bei dem Kenndaten eines Übertragungswegs des OFDM-Signals in einem Empfänger des Systems ausgeglichen werden.
Das französische Patent 2 743 967 offenbart einen Empfänger zum Empfangen eines OFDM-Signals einschließlich einer Anordnung zum Synchronisieren des Empfängers in Bezug auf die OFDM-Symbolperiode. Die Anordnung umfasst das Bestimmen der Sicherheitsintervalllänge durch Korrelieren der Sicherheitssignale in Bezug auf das OFDM-Symbol.
Die EP 0 762 702 A1 offenbart einen Empfänger zum Empfangen eines Multiträger-Modulationssignals, das Pilotsignale aufweist, die zum Schätzen der Übertragungsweg-Kenndaten des Signals verwendet werden. Die Übertragungsweg-Kenndaten werden durch Extrahieren der Pilotsignale geschätzt, um Abtastungen der Übertragungsweg-Kenndaten herzuleiten und um die Abtastungen über ein FIR-Interpolationsfilter weiterzuleiten. Eine Länge des Filters kann angepasst werden.
Verschiedene Gesichtspunkte und Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten Patenansprüchen definiert.
Eine Signalempfangsvorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist auf:
eine Empfangseinrichtung zum Empfangen des OFDM-Signals;
eine Demodulationseinrichtung zum Demodulieren des OFDM-Signals, welches durch die Empfangseinrichtung empfangen wird;
eine Ausgleichseinrichtung zum Ausgleichen des Signals, welches durch die Demodulationseinrichtung demoduliert wird,
eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Länge eines Sicherheitsintervalls des OFDM-Signals, welches durch die Empfangseinrichtung empfangen wird; und
eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der Ausgleichseinrichtung gemäß dem Ermittlungsergebnis der Ermittlungseinrichtung zu einer Wirkung, dass die Bandbreite der Interpolationseinrichtung für längere Sicherheitsintervalle länger und für kürzere Sicherheitsintervalle kürzer gemacht wird.
Ein Signalempfangsverfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst:
einen Empfangsschritt zum Empfangen eines Signals, welches im OFDM-System übertragen wurde;
einen Demodulationsschritt zum Demodulieren des OFDM-Signals, welches im Empfangsschritt empfangen wurde;
einen Ausgleichschritt zum Ausgleichen des Signals, welches im Demodulationsschritt demoduliert wurde;
einen Ermittlungsschritt zum Ermitteln der Länge eines Sicherheitsintervalls des OFDM-Signals, welches im Empfangsschritt empfangen wurde; und
einen Steuerungsschritt zum Steuern eines Ausgleichsprozesses im Ausgleichsschritt gemäß dem Ermittlungsergebnis im Ermittlungsschritt, zu einer Wirkung, dass die Bandbreite der Interpolationseinrichtung für längere Sicherheitsintervalle länger und für kürzere Sicherheitsintervalle kürzer gemacht wird.
Ein Bereitstellungsmedium gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liefert ein Programm, welches durch einen Computer gelesen werden kann, welches erlaubt, dass eine Signalempfangsvorrichtung ein Signal, welches in einem OFDM-System übertragen wird, empfangen kann, um einen Prozess auszuführen, der einen Empfangsschritt aufweist, ein Signal, welches im OFDM-System übertragen wird, zu empfangen; einen Demodulationsschritt, um das OFDM-Signal, welches im Empfangsschritt empfangen wird, zu demodulieren; einen Ausgleichungsschritt, um das Signal, welches im Demodulationsschritt demoduliert wurde, auszugleichen; einen Ermittlungsschritt, um die Länge des Sicherheitsintervalls des OFDM-Signals, welches im Empfangsschritt empfangen wurde, zu ermitteln; und einen Steuerungsschritt, um einen Ausgleichungsprozess im Ausgleichungsschritt gemäß dem Ermittlungsergebnis im Ermittlungsschritt zu steuern, bis zu einem Effekt, dass die Bandbreite der Interpolationseinrichtung länger für längere Sicherheitsintervalle und kürzer für kürzere Sicherheitsintervalle gemacht wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Aufbaubeispiel einer ersten Ausführungsform einer Signalempfangsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Aufbaubeispiel einer FFT-Fensterschaltung in 1 zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, um die Arbeitsweise der FFT-Fensterschaltung von 2 zu erläutern;
4A und 4B sind Diagramme, um ein OFDM-Signal, welches einer komplexen Korrelationsberechnungsschaltung in 2 zugeführt wird, zu erläutern;
5A und 5B sind Diagramme, um das Berechnungsergebnis der komplexen Korrelationsberechnungsschaltung in 2 zu erläutern;
6 ist ein Blockdiagramm, welches ein Aufbaubeispiel einer zweiten Ausführungsform einer Signalempfangsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Blockdiagramm, welches ein Aufbaubeispiel einer dritten Ausführungsform einer Signalempfangsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist ein Flussdiagramm, um die Arbeitsweise einer Steuerungsschaltung in 7 zu erläutern;
9 ist ein Diagramm, um Pilotträgerwellen zu erläutern, um die Übertragungskenndaten des DVB-T-Systems zu schätzen;
10 ist ein Diagramm, um die Gitterstruktur von Abtastungen zu erläutern, welche durch Durchführen der zweidimensionalen Fourier-Transformation in Bezug auf die Pilotträgerwelle erhalten werden;
11 ist ein Blockdiagramm, welches ein Aufbaubeispiel einer herkömmlichen Signalempfangsvorrichtung zeigt.
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anschließend mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Aufbaubeispiel einer Signalempfangsvorrichtung zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewandt wird. Teile, die denjenigen in 11 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung entsprechend verzichtet wird.
Insbesondere besitzt die Signalempfangsvorrichtung von 1 grundsätzlich den Aufbau, der dem der Signalempfangsvorrichtung ähnlich ist, die in 11 gezeigt ist, wobei jedoch der folgende Punkt gegenüber dem Beispiel von 11 verschieden ist. Die FFT-Fensterschaltung 6 ermittelt die Länge des Sicherheitsintervalls und gibt das Ermittlungssignal an eine Steuerungsschaltung 21 aus, und die Steuerungsschaltung 21 steuert das Interpolationsfilter 9 gemäß einem Signal von der FFT-Fensterschaltung 6. Der andere Aufbau ist ähnlich dem Fall von 11.
2 zeigt ein Aufbaubeispiel der FFT-Fensterschaltung 6 in 1. Ausgangssignale der Multiplizierer 3 und 4 werden durch effektive Zeitverzögerungsschaltungen 31 bzw. 32 lediglich um eine Zeit τ verzögert, welche der effektiven Symbollänge entspricht. Danach werden die resultierenden Signale einer komplexen Korrelationsberechnungsschaltung 33 zugeführt. Die OFDM-Signale im Basisband, die von den Multiplizierern 3 und 4 ausgegeben werden, werden außerdem der komplexen Korrelationsberechnungsschaltung 33 unverändert zugeführt. Wenn angenommen wird, dass ein Signal, welches vom Multiplizierer 3 geliefert wird, gleich f(t) ist und ein Signal, welches von der effektiven Zeitverzögerungsschaltung 31 zugeführt wird, gleich f(t – τ) ist, berechnet die komplexe Korrelationsberechnungsschaltung 33 die Korrelation i der beiden Signale mit der folgenden Gleichung: ∫fΔ(t)f·(t – τ)dt (1)
Ein ähnlicher Prozess wird in Bezug auf das Ausgangssignal des Multiplizierers 4 durchgeführt und eine Korrelation q wird ausgegeben, wobei f(t) und f·(t) eine Relation einer komplexen Ergänzung haben.
Ausgangssignale i und q der komplexen Korrelationsberechnungsschaltung 33 werden einer Absolutwertschaltung 34 und einer Phasenermittlungsschaltung 37 zugeführt. Die Absolutwertschaltung 34 leitet einen Absolutwert der Eingangssignale i und q durch Multiplikation von (i² + q²)1/2 her. Ein Ausgangssignal der Absolutwertschaltung 34 wird einer Spitzenwert-Ermittlungsschaltung 35 zugeführt. Die Spitzenwert-Ermittlungsschaltung 35 vergleicht den Absolutwert, der von der Absolutwertschaltung 34 zugeführt wird, mit einem vorher festgelegten Referenzwert. Wenn ein Absolutwert, der gleich oder größer als der Referenzwert ist, erhalten wird, bestimmt die Spitzenwert-Ermittlungsschaltung, dass eine vorher festgelegte Korrelation erhalten wird und gibt ein Ermittlungssignal an eine Entscheidungsschaltung 36 aus.
Die Entscheidungsschaltung 36 führt einen Prozess durch, der im Flussdiagramm von 3 gezeigt ist, gibt ein Ausgangssignal eines Zählers, der in der FFT-Schaltung 5 eingebaut ist, als Referenzimpuls (Fenster), der eine Referenz eines Zeitablaufs ist, bei dem die FFT-Schaltung 5 den FFT-Betrieb startet, an die FFT-Schaltung 5 aus, ermittelt die Sicherheitsintervalllänge und gibt das Ermittlungsergebnis an die Steuerungsschaltung 21 aus. Die Entscheidungsschaltung 36 führt die Prozesse, welche im Flussdiagramm von 3 gezeigt sind, durch und gibt ein Signal, um die Integrationsperiode Δ in der Korrelationsberechnung zu aktualisieren, an die komplexe Korrelationsberechnungsschaltung 33 aus.
Die Phasenermittlungsschaltung 37 ermittelt die Phasendifferenz zwischen den Signalen i und q, die von der komplexen Korrelationsberechnungsschaltung 33 zugeführt werden, als tan^–1(q/i) und gibt den ermittelten Phasenfehler an die Trägerwellen-Erzeugungsschaltung 7 aus.
Die Arbeitsweise der Ausführungsform von 1, die gegenüber der üblichen Ausführungsform verschieden ist, wird hauptsächlich durch die Arbeitsweise der FFT-Fensterschaltung 6 mit Hilfe des Flussdiagramms von 3 beschrieben. Zunächst wird im Schritt S1 ein Prozess zum Ermitteln des Spitzenwerts eines Korrelationswerts eines einzelnen OFDM-Symbols ausgeführt. Das heißt, dass zur komplexen Korrelationsberechnungsschaltung 33 die Symbole f(t), die in 4A gezeigt sind, von den Multiplizierern 3 und 4 zugeführt werden, und die Symbole f(t – τ), die in 4B gezeigt sind, über die effektiven Zeitverzögerungsschaltungen 31 und 32 zugeführt werden. Das Symbol f(t – τ) wird gegenüber dem Symbol f(t) lediglich um die Zeit τ verzögert, welche der effektiven Symbollänge entspricht. Wie in 4 gezeigt ist, werden das Sicherheitsintervall des Symbols f(t) und des Symbols f(t – τ) der komplexen Korrelationsberechnungsschaltung 33 mit dem gleichen Zeitablauf zugeführt.
Die komplexe Korrelationsberechnungsschaltung 33 berechnet die komplexe Korrelation der Symbole f(t) und f(t – τ) gemäß der Gleichung (1).
Die Arbeitsweise wird zwischen dem Signal, welches vom Multiplizierer 3 ausgegeben wird, und dem Signal, welches von der effektiven Zeitverzögerungsschaltung 31 ausgegeben wird, und zwischen dem Signal, welches vom Multiplizierer 4 ausgegeben wird, und dem Signal, welches von der effektiven Zeitverzögerungsschaltung 32 ausgegeben wird, durchgeführt. Das frühere Berechnungsergebnis wird als i ausgegeben und das spätere Berechnungsergebnis wird als q ausgegeben.
Die Absolutwertschaltung 34 berechnet die Quadratwurzel der Summe des Signals i, die quadriert wurde, und des Signals q, welche quadriert wurde, als Absolutwert und gibt den resultierenden Wert an die Spitzenwert-Ermittlungsschaltung 35 aus.
Wenn die Periode Δ, in welcher die komplexe Korrelationsberechnungsschaltung 33 den Integrationsprozess in der Gleichung (1) durchführt, gleich der Periode Δ₀ des Sicherheitsintervalls GI ist, wie in 4 gezeigt ist, wird ein Absolutwert, der von der Absolutwertschaltung 34 ausgegeben wird, zu einem großen Wert in der Periode des Sicherheitsintervalls GI, wie in 5A gezeigt ist. Wenn dagegen die Periode Δ der Integration, die durch die komplexe Korrelationsberechnungsschaltung 33 ausgeführt wird, nicht gleich der Periode Δ₀ des Sicherheitsintervalls GI ist, wird ein Ausgangssignal der Absolutwertschaltung 34 nicht so groß, wie in 5B gezeigt ist. In beiden Fällen jedoch ist der Wert des Sicherheitsintervalls GI größer als der Wert in einer Periode mit Ausnahme des Sicherheitsintervalls GI. Der Referenzwert der Spitzenwert-Ermittlungsschaltung 35 wird so festgelegt, um die Werte in beiden Fällen zu ermitteln, die in 5A und 5B gezeigt sind.
Wenn ein Ermittlungssignal, welches zeigt, dass der Absolutwert gleich oder größer ist als der Referenzwert, ermittelt wird, von der Spitzenwert-Ermittlungsschaltung 35 im Schritt S2 zugeführt wird, legt die Entscheidungsschaltung 36 die augenblickliche Zeit des eingebauten Timers in diesem Zeitpunkt auf tp1 fest.
Im Schritt S3 wird ein Prozess ähnlich dem des Falls im Schritt S1 in Bezug auf das nächste OFDM-Symbol durchgeführt. Im Schritt S4 wird ein Prozess ähnlich dem des Falls im Schritt S2 durchgeführt, und eine Zeit, bei der der Absolutwert gleich oder größer als der Referenzwert ermittelt wird, wird auf tp2 festgelegt.
Im Schritt S5 entscheidet die Entscheidungsschaltung 36, ob eine Differenz (tp2 –tp1) zwischen dem Zeitpunkt tp2, der im Schritt S4 erhalten wird, und dem Zeitpunkt tp1, der im Schritt S2 erhalten wird, ein Wert ist in der Nähe der Summe (τ + Δ) der effektiven Symbollänge τ, und der Zeit τ, in welcher der Integrationsprozess durch die komplexe Korrelationsberechnungsschaltung 33 durchgeführt wird oder nicht, d.h., ob die folgende Gleichung erfüllt wird oder nicht: (tp2 – tp1) – (τ + Δπ) | ≤ R1 (2)wobei R₁ einen ausreichend kleinen Referenzwert bezeichnet. Wenn die Gleichung (2) erfüllt wird, bedeutet dies daher, dass die Integrationsperiode Δ in der komplexen Korrelationsberechnungsschaltung 33 fast gleich der Periode Δ₀ des Sicherheitsintervalls ist. Wenn dagegen die Gleichung (2) nicht erfüllt wird, ist die Integrationsperiode Δ in der komplexen Berechnungsschaltung 33 nicht gleich der Periode Δ₀ des Sicherheitsintervalls. In diesem Fall läuft das Verfahren weiter zum Schritt S6, wo die Entscheidungsschaltung 36 einen Prozess ausführt, um zu erlauben, dass die komplexe Korrelationsberechnungsschaltung 33 die Integrationsperiode Δ aktualisiert. Um genauer zu sein, wie oben beschrieben, da vier Arten von Perioden von Sicherheitsintervallen 1/4, 1/8, 1/16 und 1/32 als die Periode des Sicherheitsintervalls vorbereitet sind, beispielsweise in dem Fall, wo Δ auf einen Wert festgelegt ist, der 1/4 entspricht, wird Δ auf einen Wert entsprechend 1/8 aktualisiert. Das Verfahren kehrt zum Schritt S1 zurück und es werden ähnliche Prozesse wiederholt durchgeführt.
Wenn dagegen im Schritt S5 bestimmt wird, dass die Gleichung (2) erfüllt wird, läuft der Prozess weiter zum Schritt S7, wo die Entscheidungsschaltung 36 den Wert, der der Länge des Sicherheitsintervalls in diesem Zeitpunkt entspricht, an die Steuerungsschaltung 21 ausgibt. Dieser wird der Steuerungsschaltung 21 zugeführt. Die Steuerungsschaltung 21 steuert die Bandbreite des Interpolationsfilters 9 so, dass dieser der Länge des zugeführten Sicherheitsintervalls entspricht. Wenn die Länge des Sicherheitsintervalls lang ist, wird die Bandbreite der Interpolation 9 so festgelegt, dass diese lang ist. Wenn die Länge des Sicherheitsintervalls kurz ist, wird die Bandbreite des Interpolationsfilters 9 so festgelegt, dass diese kurz ist. Die Bandbreite des Interpolationsfilters 9 wird daher so gesteuert, dass sie am längs ten ist, wenn das Sicherheitsintervall gleich 1/4 ist, und dass sie am kürzesten ist, wenn das Sicherheitsintervall 1/32 ist. Das Interpolationsfilter 9 verarbeitet konsequent lediglich die Pilotsignale innerhalb des notwendigen minimalen Bereichs. Ein Einfluss von überschüssigen Signalen und Rauschen kann folglich vermieden werden.
Außerdem setzt im Schritt S8 die Entscheidungsschaltung 36 τ + Δ im Einbauzähler so, dass die vorher festgelegte Takte gezählt werden. Wenn der Zählwert τ + Δ erreicht, wird erlaubt, dass vorher festgelegte Impulse an die FFT-Schaltung 5 ausgegeben werden. Die FFT-Schaltung 5 führt den FFT-Berechnungsprozess in bezug auf die OFDM-Signale durch, welche von den Multiplizierer 3 und 4 zugeführt werden, wobei der Eingangsimpuls als Referenz (als Fenster) verwendet wird.
Dagegen berechnet die Phasenermittlungsschaltung 37 einen Phasenfehler tan^–1 (q/i) von den Signalen i und q und gibt diesen an die Trägerwellen-Erzeugungsschaltung 7 aus. Die Trägerwellen-Erzeugungsschaltung 7 erzeugt eine Trägerwelle gemäß dem zugeführten Phasenfehler.
Da der weitere Betrieb ähnlich dem des Falls von 11 ist, wird auf die Beschreibung verzichtet.
6 zeigt ein Aufbaubeispiel einer zweiten Ausführungsform. Bei dem Aufbaubeispiel ermittelt die TPS-Ermittlungsschaltung 12 die Sicherheitsintervallinformation, welche im Übertragungssteuerungssignal enthalten ist und gibt das Ermittlungsergebnis an die Steuerungsschaltung 21 aus. Wegen insbesondere des Decodierverhältnisses des Faltungscodes und des Modulationssystems der OFDM-Trägerwelle ist die Information in bezug auf das Sicherheitsintervall ebenfalls im Übertragungssteuerungssignal enthalten. Die TPS-Ermittlungsschaltung 12 extrahiert die Information, die die Länge des Sicherheitsintervalls betrifft, von der Information, die das Sicherheitsintervall betrifft und gibt diese an die Steuerungsschaltung 21 aus. Die Steuerungsschaltung 21 steuert das Interpolationsfilter 9 gemäß der zugeführten Länge des Sicherheitsintervalls. In diesem Fall können ebenfalls Effekte ähnlich denjenigen der ersten Ausführungsformen erzeugt werden.
7 zeigt ein Aufbaubeispiel einer dritten Ausführungsform. Bei dem Aufbaubeispiel werden die Information der Länge des Sicherheitsintervalls, die durch die FFT-Fensterschaltung 6 ermittelt wird, und die Information in bezug auf die Länge des Sicherheitsintervalls, die durch die TPS-Ermittlungsschaltung 12 ermittelt wird, zur Steuerungsschaltung 21 geliefert. Die Steuerungsschaltung 21 steuert das Interpolationsfilter 9, wobei beide Informationen in bezug auf das Sicherheitsintervall verwendet werden.
Insbesondere ermittelt, wie im Flussdiagramm von 8 gezeigt ist, zunächst im Schritt S11 die Steuerungsschaltung 21 ein Fehlerflag der TPS-Ermittlungsschaltung 12. Die TPS-Ermittlungsschaltung 12 ermittelt einen Fehler der TPS-Schaltung, der von der FFT-Schaltung 5 zugeführt wird, und besitzt eine Fehlerkorrekturschaltung, um einen Fehler, wenn dieser existiert, zu korrigieren. Wenn herausgefunden wird, dass der Fehler als Ergebnis der Fehlerkorrektur nicht korrigiert werden kann, wird ein Flag, welches zeigt, dass der Fehler nicht korrigiert werden kann, an die Steuerungsschaltung 21 ausgegeben. Die Steuerungsschaltung 21 ermittelt das Fehlerflag von der TPS-Ermittlungsschaltung 12 im Schritt S11. Im Schritt S12 bestimmt die Steuerungsschaltung, ob das Fehlerflag = 1 oder ist, d.h., ob es einen nichtkorrigierbaren Fehler gibt oder nicht.
Wenn im Schritt S12 bestimmt wird, dass ein nichtkorrigierbarer Fehler existiert, läuft der Prozess weiter zum Schritt S13, wo die Steuerungsschaltung 21 die Bandbreite des Interpolationsfilters 9 gemäß der Länge des Sicherheitsintervalls steuert, welches von der FFT-Fensterschaltung 6 zugeführt wird, ohne die Information in bezug auf die Länge des Sicherheitsintervalls zu verwenden, welche von der TPS-Ermittlungsschaltung 12 zugeführt wird. Wenn dagegen im Schritt S12 bestimmt wird, dass das Fehlerflag nicht 1 ist (sondern 0 ist), wenn bestimmt wird, dass ein nichtkorrigierbarer Fehler existiert, läuft das Verfahren weiter zum Schritt S14, wo die Steuerungsschaltung 21 die Bandbreite des Interpolationsfilters 9 nicht gemäß der Länge des Sicherheitsintervalls, welche von der FFT-Fensterschaltung zugeführt wird, sondern gemäß der Länge des Sicherheitsintervalls steuert, welche von der TPS-Ermittlungsschaltung 12 zugeführt wird.
Nach dem Prozess im Schritt S13 oder S14 kehrt der Prozess zurück zum Schritt S11, und es werden die nachfolgenden Prozesse wiederholt ausgeführt.
Wie oben erläutert wird bei der dritten Ausführungsform beispielsweise, wenn ein nichtkorrigierbarer Fehler in der TPS in dem Zeitpunkt auftritt, wo die Spannung eingeschaltet wird, Kanäle oder dgl. umgeschaltet werden, das Interpolationsfilter 9 unter Verwendung des Ausgangssignals der FFT-Fensterschaltung 6 gesteuert. In einem stationären Zustand wird das Interpolationsfilter 9 gemäß der Länge des Sicherheitsintervalls gesteuert, welches von der TPS-Ermittlungsschaltung 12 ausgegeben wird. Damit kann eine genauere Steuerung durchgeführt werden.
Obwohl die Signalempfangsvorrichtung im DVB-T-System der vorliegenden Er findung oben als Beispiel beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung auch bei Signalempfangsvorrichtungen anderer Systeme angewandt werden.
Als Bereitstellungsmedien zum Bereitstellen eines Computerprogramms, welches den Prozess wie oben beschrieben für einen Benutzer durchführt, können neben einem Aufzeichnungsträger beispielsweise einer Magnetplatte, einer CD-ROM, einem Festspeicher oder dgl. ein Kommunikationsmedium, beispielsweise ein Netzwerk, ein Satellit oder dgl. verwendet werden.
Wie oben beschrieben wird gemäß der Signalempfangsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, dem Signalempfangsverfahren der vorliegenden Erfindung und dem Bereitstellungsmedium der vorliegenden Erfindung die Länge des Sicherheitsintervalls des empfangenen OFDM-Signals ermittelt und der Ausgleichungsprozess gemäß dem Ermittlungssignal gesteuert, so dass der Einfluss von Rauschen im Übertragungsweg effektiver unterdrückt werden kann und der Ausgleichungsprozess genau durchgeführt werden kann.

1: Antenne
2: Tuner
3: Multiplizierer
4: Multiplizierer
5: FFT-Schaltung
6: FFT-Fensterschaltung
7: Trägerwellen-Erzeugungsschaltung
8: Pilotsignal-Extraktionsschaltung
9: Interpolationsfilter
10: Teilungsschaltung
11: Umsetzungsbeseitigungsschaltung
12: TPS-Ermittlungsschaltung
21: Steuerschaltung

Claims

Signalempfangsvorrichtung zum Empfangen eines Signals, welches gemäß OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing = orthogonale Trägerfrequenztechnik) übertragen wird, wobei die Signalempfangsvorrichtung aufweist: eine Empfangseinrichtung (1, 2) zum Empfangen des OFDM-Signals; eine Demodulationseinrichtung (3, 4, 5, 6, 7) zum Demodulieren des OFDM-Signals, welches durch die Empfangseinrichtung (1, 2) empfangen wird; eine Ausgleichseinrichtung (13) zum Ausgleichen des Signals, welches durch die Demodulationseinrichtung demoduliert wird, unter Verwendung von Kenndaten eines Übertragungspfads, über den das OFDM-Signal empfangen wurde, wobei die Übertragungspfad-Kenndaten durch Interpolieren von Pilotsignalen hergeleitet werden, die im OFDM-Signal enthalten sind, unter Verwendung einer Interpolationseinrichtung (9), gekennzeichnet durch eine Ermittlungseinrichtung (6, 12) zum Ermitteln einer Länge eines Sicherheitsintervalls des OFDM-Signals, welches durch die Empfangseinrichtung empfangen wird; und eine Steuerungseinrichtung (21) zum Steuern einer Bandbreite der Interpolationseinrichtung (9) entsprechend der Länge des Sicherheitsintervalls, zu einer Wirkung, dass die Bandbreite der Interpolationseinrichtung für längere Sicherheitsintervalle länger und für kürzere Sicherheitsintervalle kürzer gemacht wird.
Signalempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung aufweist: eine Extrahiereinrichtung (8) zum Extrahieren der Pilotsignale, welche im OFDM-Signal enthalten sind; eine Interpolationseinrichtung (9) zum Interpolieren der Übertragungspfad-Kenndaten des OFDM-Signals von den extrahierten Pilotsignalen; und eine Teilungseinrichtung (10) zum Teilen eines Signals, welches durch die Demodulationseinrichtung (3, 4, 5, 6, 7) demoduliert wurde, durch die Übertragungspfad-Kenndaten, welche durch die Interpolationseinrichtung (9) geschätzt werden.
Signalempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (6) die Länge des Sicherheitsintervalls unter Verwendung einer Korrelation des Sicherheitsintervalls ermittelt.
Signalempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (12) die Länge des Sicherheitsintervalls von einer übertragenen Sicherheitsintervall-Information, die im OFDM-Signal enthalten ist, ermittelt.
Verfahren zum Empfangen eines Signals, welches gemäß OFDM (orthogonaler Trägerfrequenztechnik) übertragen wird, wobei das Signalempfangsverfahren aufweist: Empfangen des OFDM-Signals; Demodulieren des empfangenen OFDM-Signals; Ausgleichen des demodulierten OFDM-Signal unter Verwendung von Kenndaten eines Übertragungspfads, über den das OFDM-Signal empfangen wurde, wobei die Übertragungspfad-Kenndaten durch Interpolieren von Pilotsignalen, die im OFDM-Signal enthalten sind, unter Verwendung einer Interpolationseinrichtung (9) hergeleitet werden, gekennzeichnet durch Ermitteln einer Länge eines Sicherheitsintervalls des OFDM-Signals; und Steuern einer Bandbreite der Interpolationseinrichtung (9) entsprechend der Länge des Sicherheitsintervalls, zu einer Wirkung, dass die Bandbreite der Interpolationseinrichtung für längere Sicherheitsintervalle länger und für kürzere Sicherheitsintervalle kürzer gemacht wird.
Medium, welches durch einen Computer gelesen werden kann, welches erlaubt, dass eine Signalempfangsvorrichtung zum Empfangen eines Signals, welches gemäß OFDM übertragen wird, das Verfahren gemäß Anspruch 5 ausführt.