Ofdm系统中利用离散和连续导频来发射和接收的发射器、接收器和方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容涉及在OFDM通信系统中发射和接收的发射器、接收器和方法。
【背景技术】
[0002] 存在许多其中数据使用正交频分复用（OFDM)来传送的无线电通信系统的实例。 已经设置为根据数字视频广播（DVB)标准来操作的系统例如利用OFDM。OFDM通常可以被 描述为提供并行调制的K个窄频带子载波（其中K是整数），每个子载波传送调制的数据符 号，诸如正交振幅调制（QAM)符号或正交相移键控（QPSK)符号。子载波的调制形成在频域 中并且被变换到时域以供发射。因为数据符号在子载波上并行传送，所以在延长期可以在 每个子载波上传送相同的调制符号，该延长期可以长于无线电信道的相干时间。子载波被 同时并行调制，使得结合调制的载波来形成OFDM符号。因此OFDM符号包括多个子载波，多 个子载波中的每个子载波同时调制有不同的调制符号。
[0003] 为了便于在接收器处检测和恢复数据，OFDM符号可以包括传送接收器已知的数据 符号的导频子载波。导频子载波提供相位和定时基准，该相位和定时基准可用于估计传送 OFDM符号的信道的脉冲响应并且执行诸如信道估计和校正、频偏估计等的任务。这些估计 便于在接收器处检测和恢复数据符号。在一些实例中，OFDM符号包括保持在OFDM符号中 的同一相对频率位置处的连续导频（CP)载波和离散导频（SP)两者。SP改变它们在OFDM 符号中的连续符号之间的相对位置，为以减少的冗余度来更精确地估计信道的脉冲响应提 供便利。然而，需要在接收器处已知导频的位置，所以接收器可以从跨OFDM子载波的正确 位置提取导频符号。
[0004] 利用OFDM符号传送数据的通信系统的发展能够体现重大而复杂的任务。具体地， 特别是对于频率规划和网络部署的通信参数的优化可呈现出重要的技术问题，该技术问题 是需要相当大的努力来确定适合于利用OFDM的通信系统的通信参数。如将理解的，已进行 了许多工作来优化DVB标准并且尤其是DVB T2的参数。
【发明内容】
[0005] 接收器从正交频分复用（OFDM)符号恢复数据，OFDM符号包括多个子载波信号。 一些子载波信号携带数据符号并且一些子载波信号携带导频符号，导频符号包括离散导频 符号和连续导频符号。连续导频符号根据连续导频符号图案跨子载波信号分布并且离散导 频符号根据离散导频信号图案跨子载波信号分布。接收器包括解调器，该解调器被配置为 检测表示OFDM符号的信号并且生成OFDM符号的时域的采样数字版本。傅里叶变换处理器 被配置为接收OFDM符号的时域数字版本并且形成OFDM符号的频域版本，从频域版本中能 够恢复承载导频符号的子载波和承载数据符号的子载波。检测器被配置为从OFDM符号的 承载数据的子载波信号恢复数据符号并且根据离散导频符号图案和连续导频符号图案从 OFDM符号的承载导频的子载波信号恢复导频符号。离散导频符号图案是多个离散导频符号 图案中的一个并且连续导频图案与离散导频符号图案独立。检测器包括：存储器，该存储器 被配置为存储主连续导频图案；以及处理器，该处理器被配置为检测多个子载波信号中的 子载波信号的数量并且基于子载波信号的数量从主导频图案导出连续导频图案。
[0006] 当存在多个离散导频图案时，与离散导频图案独立地提供连续导频图案意味着可 以使得必需在存储器中存储的连续导频图案更少。此外，根据子载波的数量从主导频图案 导出连续导频图案的能力可以允许在子载波的数量从符号到符号变化时在存储器中存储 的连续导频图案更少。
[0007] 在以下实例中，多个子载波信号中的子载波信号的数量是子载波信号数量的集中 的一个并且主导频符号图案是OFDM符号的包括子载波信号数量的集中的最高数量的子载 波信号的用于连续导频符号的导频符号图案。
[0008] 提供用于最高级子载波模式的主导频图案意味着可以在没有存储单独的导频图 案的情况下得出具有较少的子载波的模式的导频子载波图案。因此可以允许存储覆盖所有 的可能的子载波数量的单个导频图案，从而节省针对每个模式进行存储所需要的连续导频 图案的存储器。
[0009] 在一些实例中，子载波数量的集包括大约8k个子载波、16k个子载波和32k个子载 波，主导频图案被设置用于32k个子载波，并且从用于32k个子载波的连续导频图案到出用 于8k个子载波和16k个子载波的连续导频图案。
[0010] 本技术的各种另外的方面和特征在所附权利要求中限定并且包括用于发射OFDM 符号的发射器，用于发射OFDM符号的方法和用于接收OFDM符号的方法。
【附图说明】
[0011] 现将参考附图，仅通过实例的方式描述本发明的实施方式，附图中相似的部件设 置有相应的参考标号：
[0012] 图1提供不例性OFDM发射器的不意图；
[0013] 图2提供示例性OFDM超帧；
[0014] 图3提供示例性OFDM接收器的示意图；
[0015] 图4提供示例性OFDM帧的部分的示图；
[0016] 图5提供示出DVB-T2系统中的与离散导频位置不重合的连续导频位置的分布的 图。
[0017] 图6提供根据本公开的实例的8k模式的连续导频符号子载波位置的表；
[0018] 图7提供根据本公开的实例的8k模式的连续导频符号子载波位置的图示；
[0019] 图8提供根据本公开的实例的8k模式的连续导频符号子载波位置的间隔的直方 图；
[0020] 图9提供根据本公开的实例的施加至连续导频符号子载波位置的颤抖（dither) 的直方图；
[0021] 图10提供根据本公开的实例的16k模式的连续导频符号子载波位置的表；
[0022] 图11提供根据本公开的实例的16k模式的连续导频符号子载波位置的图示；
[0023] 图12提供根据本公开的实例的16k模式的连续导频符号子载波位置的间隔的直 方图；
[0024] 图13提供根据本公开的实例的32k模式的连续导频符号子载波位置的表；
[0025] 图14提供根据本公开的实例的32k模式的连续导频符号子载波位置的图示；
[0026] 图15提供根据本公开的实例的32k模式的连续导频符号子载波位置的间隔的直 方图；
[0027] 图16提供根据本公开的实例的发射器的操作的流程图；以及
[0028] 图17提供根据本公开的实例的接收器的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0029] 图1提供可以用于例如根据所提议的ATSC 3标准或DVB-T、DVB-H、DVB-T2或 DVB-C2标准来发射视频图像和音频信号的OFDM发射器的示例性框图。在图1中，节目源生 成将要通过OFDM发射器发射的数据。视频写码器（video coder)2、音频写码器4和数据写 码器6生成馈送至节目复用器10的待发射的视频、音频以及其他数据。节目复用器10的 输出形成具有传送视频、音频以及其他数据需要的其他信息的复用流。复用器10提供连接 信道12上的流。存在许多馈送至不同的分支A、B等的这样的复用流。为简单起见，将仅描 述分支A。
[0030] 如图1所示，OFDM发射器20在复用器适配和能量扩散块22处接收流。复用器适 配和能量扩散块22使数据随机化并且将适当的数据馈送至进行流的纠错编码的前向纠错 编码器24。比特交织器26被设置为交织编码的数据比特，该编码的数据比特对于DVB-T2 系统中的实例是LDCP/BCH编码器输出。来自比特交织器26的输出被馈送至比特至星座映 射器28,该比特至星座映射器28将比特的组映射到将被用于传达编码的数据比特的调制 方案的星座点上。来自比特至星座映射器28的输出是表示实分量和虚分量的星座点标记。 星座点标记表示根据使用的调制方案由两个或更多比特形成的数据符号。这些可以称为数 据单元。这些数据单元穿过时间交织器30,该时间交织器的作用是交织从多个LDPC码字所 得的数据单元。
[0031] 数据单元经由其他信道31与图1中的分支B等产生的数据单元一起被帧生成器 32接收。帧生成器32然后将许多数据单元形成将在OFDM符号上传送的序列，其中OFDM符 号包括大量数据单元，每个数据单元被映射到多个子载波中的一个上。子载波的数量将取 决于系统的操作模式，系统的操作模式可以包括8k、16k或32k中的一个或多个，每个操作 模式提供不同数量的子载波以及因此的快速傅里叶变换（FFT)大小（size，采样数）。
[0032] 然后每个OFDM符号中携带的数据单元的序列被传送至符号交织器33。然后通过 OFDM符号生成器块37生成OFDM符号，该OFDM符号生成器块37根据一个或多个导频符号 图案导入由导频和嵌入信号形成器36生成且从导频和嵌入信号形成器36馈送的导频和同 步信号。OFDM调制器38然后形成时域的OFDM符号，该时域的OFDM符号被馈送至保护插入 处理器40,该保护插入处理器40用于生成符号之间的保护间隔，并且然后馈送至数模转换 器42并且最终馈送至RF前端44内的RF放大器以便最终通过COFDM发射器从天线46广 播。
[0033] 帧格式
[0034] 对于图1的系统，每个OFDM符号的子载波的数量可以根据导频和其他保留的载波 的数量而变化。在图2中示出"超帧"的示例性图示。
[0035] 例如，在DVB-T2中，与DVB-T中不同，携带数据的子载波的数量不是固定的。广播 公司可以从lk、2k、4k、8k、16k、32k的操作模式中选择一个，每个操作模式为每个OFDM符 号的数据提供子载波的范围，可用于这些模式中的每个的最大值分别是1〇24、2048、4096、 8192、16384、32768。在DVB-T2中，物理层帧由许多OFDM符号组成。通常帧开始于如图2中 所示的前导码或Pl符号，该前导码或Pl符号提供与DVB-T2部署的构造有关的信令信息， 包括模式的指示。Pl符号后面是一个或多个P2 OFDM符号64,然后后面是携带OFDM符号 的许多有效载荷66。物理层帧的结束由帧结束符号（FCS)68标记。对于每个操作模式，子 载波的数量对每个类型的符号可以是不同的。此外，子载波的数量可以根据是否选择带宽 延伸、是否支持音调保留以及根据已选择哪个导频子载波模式中的每一个而变化。
[0036] 接收器图3提供可以用于接收从在图1中示出的发射器发射的信号的OFDM接收 器的示例性图示。如图3所示，OFDM信号由天线100接收并且由调谐器102检测并且通过 模数转换器10