使用移动式窗口信道估计的时间同步装置、方法与接收器

摘要

本发明揭露一种移动式窗口信道估计的时间同步方法。此方法使得信道估计和定时同步，适合连续信道估计，以方便消除由于多普勒现象所引起的载波间干扰干扰。此方法的要点在于采用移动窗口的方法，保证窗口内相邻的多数个正交频分复用码元具有相同的定时调整，从而得出正确的信道响应。这样每个正交频分复用码元均可得到一个信道响应，而这些信道响应可消除多普勒引起的载波间干扰干扰，因而可以提高高速移动情况下的接收机的性能。

说明书

技术领域

本发明是有关于一种信道估计的时间同步装置、方法与接收器，且特别是有关于一种使用移动式窗口信道估计的时间同步装置、方法与接收器。

背景技术

在许多无线通讯系统中，正交分频多工是一种熟知的多载波调制方法。像是在地面数字电视广播(Digital Video Broadcasting-Terrestrial，DVB-T)、手持式数字电视广播(Digital Video Broadcasting-Handheld，DVB-H)等系统上，都是使用正交分频多工。

使用正交分频多工的接收机，在解调制之前，必须先知道信道的频率响应为何，此即信道估计(Channel Estimation)的功能。

传统上信道估计的方法，可由图1解释。图1中每4个正交频分复用调制(Orthogonal Frequency Division Modulation，OFDM)码元分成一个窗口。首先，接收机由第一个窗口计算出延迟时间设为第一延迟时间(Delay Time)n_ε0。接收机再由第二个窗口算出延迟时间设为第二延迟时间n_ε1。而在计算第三个窗口的延迟时间时会先将第一延迟时间n_ε0计算在内，再看需要增加多少的第三延迟时间n_ε2，即第三窗口的延迟时间为第一延迟时间n_ε0加上第三延迟时间n_ε2。相同地，在计算第四个窗口的延迟时间时会先将第二延迟时间计算在内，再看需要增加多少的第四延迟时间n_ε3，即第四窗口的延迟时间为第二延迟时间n_ε1加上第四延迟时间n_ε3。同理，计算第五窗口的延迟时间时会先将第一延迟时间与第三延迟时间计算在内，再看需要增加多少的第五延迟时间n_ε4，即第五窗口的延迟时间为第一延迟时间n_ε0加第三延迟时间n_ε2加第五延迟时间n_ε4；计算第六窗口的延迟时间时会先将第二延迟时间与第四延迟时间计算在内，再看需要增加多少的第六延迟时间n_ε5，即第六窗口的延迟时间为第二延迟时间n_ε1加第四延迟时间n_ε3加第六延迟时间n_ε5。之后窗口的延迟时间，以此类推。

但是此种计算延迟时间的方式，是假设信道是静止的状态下，才有办法计算出延迟时间。例如地面数字电视广播等系统使用的信道是静止的，即可使用此方法。但是像手持式数字电视广播的信道是动态的，此方法则不适用。而且此方法的信道转移函数(Channel transfer function)是不连续的，亦不适用在手持式数字电视广播。

故我们需要一个在动态信道下，可消除多普勒(Doppler)效应所产生的载波间干扰(Inter-Carrier Interference，ICI)的信道估计方式。

发明内容

本发明提供一种在动态信道下，可消除多普勒效应所产生的载波间干扰的信道估计方式在提供一种移动式窗口(sliding window)信道估计的时间同步方法、时间同步装置以及接收器。

本发明提出一种用于正交频分复用系统中移动式窗口信道估计的时间同步方法，包括提供信道窗口，依序移动该信道窗口；根据前次信道响应调整该信道窗口内的多数个正交频分复用码元的相位，以产生多数个正交频分复用码元；估测目前该信道窗口内的该些正交频分复用码元的目前信道响应，根据该目前信道响应获得目前相位微调值；以及根据该目前相位微调值调整该信道窗口内的该些正交频分复用码元的相位。

本发明提出一种移动式窗口信道估计的时间同步装置，此装置包括移动式窗口信道估测电路，用以提供该信道窗口与移动该信道窗口，并估测目前该信道窗口内的该些正交频分复用码元的该目前信道响应；以及相位调整电路，耦接于该移动式信道窗口估测电路，根据该前次信道估测值调整该信道窗口内的该些正交频分复用码元的相位，以及根据该目前信道响应获得该目前相位微调值，并将该目前相位微调值调整该信道窗口内的该些正交频分复用码元的相位。

本发明还提出一种具有移动式窗口信道估计的接收器，此接收器包括：接收器前端电路，用以将接收多数个正交频分复用码元，并将接收到的该些正交频分复用码元作前端的信号处理；快速傅立叶变换装置，耦接于该接收器前端电路，用以将该接收器前端电路所输出的该些正交频分复用码元作快速傅立叶变换；移动式窗口信道估计的时间同步装置，耦接于该快速傅立叶变换装置，用以提供信道窗口，根据该目前信道响应调整该信道窗口，并依序移动该信道窗口；以及接收器后端电路，耦接于该移动式窗口信道估计的时间同步装置，用以将移动式窗口信道估计的时间同步装置所输出的该些正交频分复用码元作后端的信号处理。

值得注意的是，本发明的实施例因采用移动信道窗口的方法，因此每个正交频分复用码元均可得到一个信道响应与定时调整，从而可以提高高速移动情况下的接收机的性能。同时由于高速移动会引起多普勒的现象，此多普勒的现象会造成载波间干扰的问题，所以可以采用抑制载波间干扰的算法。另外一方面，此方法亦减小了数据检测延迟与降低了储存空间。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是传统上信道估计方法的示意图。

图2A是依据本发明实施例所提供的使用移动式窗口信道估计的时间同步方法的示意图。

图2B是依据本发明实施例所提供的使用移动式窗口信道估计的时间同步方法的方法流程图。

图3是依据本发明实施例所提供的移动式窗口信道估计的时间同步装置300的系统方块图。

图4是依据本发明实施例所提供的具有移动式窗口信道估计的接收器400的系统方块图。

具体实施方式

为使本发明更容易被理解，以下将配合图示与实施例来说明本发明所提供的使用移动式窗口信道估计的时间同步装置、方法与接收器。

图2A是本发明实施例所提供的使用移动式窗口信道估计的时间同步方法的示意图。此方法提供信道窗口201，信道窗口201的长度设为4，即信道窗口201内含有4个正交频分复用码元，然而此信道窗口201长度的实施方式并非用以限定本发明。信道窗口201一开始的位置在d0，此时信道窗口长度所包含的正交频分复用码元包括：正交频分复用码元0、正交频分复用码元1、正交频分复用码元2与正交频分复用码元3。信道窗口201会根据前次信道响应调整信道窗口201内的正交频分复用码元0、正交频分复用码元1、正交频分复用码元2与正交频分复用码元3的相位，以产生4个经过相位调整的正交频分复用码元，即经过相位调整的正交频分复用码元0、经过相位调整的正交频分复用码元1、经过相位调整的正交频分复用码元2与经过相位调整的正交频分复用码元3。接着，估测目前信道窗口201内经过相位调整的正交频分复用码元0、经过相位调整的正交频分复用码元1、经过相位调整的正交频分复用码元2与经过相位调整的正交频分复用码元3等的目前信道响应，根据此目前信道响应，获得目前相位微调值与偏移时间索引值。其中，目前相位微调值用以调整信道窗口201内经过相位调整的正交频分复用码元0、经过相位调整的正交频分复用码元1、经过相位调整的正交频分复用码元2与经过相位调整的正交频分复用码元3等的相位，最后传送出相位已经调整完毕的正交频分复用码元0。

然后移动信道窗口的位置到d1，此时信道窗口长度所包含的正交频分复用码元包括：正交频分复用码元1、正交频分复用码元2、正交频分复用码元3与正交频分复用码元4。信道窗口201会根据前次信道响应调整信道窗口201内的正交频分复用码元1、正交频分复用码元2、正交频分复用码元3与正交频分复用码元4的相位，以产生4个经过相位调整的正交频分复用码元，即经过相位调整的正交频分复用码元1、经过相位调整的正交频分复用码元2、经过相位调整的正交频分复用码元3与经过相位调整的正交频分复用码元4。接着，估测目前信道窗口201内经过相位调整的正交频分复用码元1、经过相位调整的正交频分复用码元2、经过相位调整的正交频分复用码元3与经过相位调整的正交频分复用码元4等的目前信道响应，根据此目前信道响应，获得目前相位微调值与偏移时间索引值。其中，目前相位微调值用以调整信道窗口201内经过相位调整的正交频分复用码元1、经过相位调整的正交频分复用码元2、经过相位调整的正交频分复用码元3与经过相位调整的正交频分复用码元4等的相位，最后传送出相位已经调整完毕的正交频分复用码元1。

以此类推，依序移动信道窗口201到位置d2、d3、...、dn，重复以上的方法，个别传送出相位已经调整完毕的正交频分复用码元2、相位已经调整完毕的正交频分复用码元3、...、相位已经调整完毕的正交频分复用码元n。故此方法可以连续得到最新码元上的信道响应，并利用前次信道响应调整信道窗口201内4个正交频分复用码元以产生四个经过相位调整的正交频分复用码元，以及利用目前信道响应调整信道窗口201内4个经过相位调整的正交频分复用码元。

值得注意的是，本实施例因采用移动信道窗口201的方法，因此每个正交频分复用码元均可得到一个信道响应与定时调整，从而可以提高高速移动情况下的接收机的性能。同时由于高速移动会引起多普勒的现象，此多普勒的现象会造成载波间干扰的问题，所以可以采用抑制载波间干扰的算法。另外一方面，此方法亦减小了数据检测延迟与降低了储存空间。

另外，根据目前信道响应所获得的偏移时间索引值，是用以做傅立叶变换窗口定时调整(timing adjust)。移动信道窗口201的方法，使得每个正交频分复用码元经历了不同的窗口定时调整，故应辅以相应的信道窗口201内4个正交频分复用码元的相位微调以保证窗口内相邻4个正交频分复用码元具有相同的窗口定时调整，从而保证得到正确的连续信道响应。

而根据偏移时间索引值做傅立叶变换窗口定时调整的方式是当每次依序移动信道窗口201时，会依序累加偏移时间索引值，以产生累加值。最后，再根据此累加值对傅立叶变换窗口做定时调整。

综上所述，可以整理成如图2B所示的方法流程图。此方法包括以下步骤：步骤S210提供一个可包含正交频分复用码元的信道窗口，且设定信道窗口的长度。步骤S220依序移动信道窗口，使得信道窗口内含有信道窗口的长度的最新正交频分复用码元。步骤S230根据前次信道响应，调整信道窗口内最新正交频分复用码元的相位。步骤S240根据经过相位调整的正交频分复用码元，估测目前的信道响应。步骤S250根据目前的信道响应，产生相位调整值与偏移时间索引值。步骤S251依序累加偏移时间索引值，以产生累加值，根据累加值对傅立叶变换窗口做定时调整。步骤S260根据上个步骤S250产生的相位调整值，调整目前信道窗口内的正交频分复用码元，再将信道窗口内第一个码元输出。步骤S270判断是否尚有最新的正交频分复用码元，如果还有最新的正交频分复用码元则跳到步骤S220，重复上述的步骤流程，如果没有最新的正交频分复用码元则结束此方法。

图3是本发明实施例所提供的移动式窗口信道估计的时间同步装置300的系统方块图。此装置300包括移动式窗口信道估测电路301与相位调整电路302，相位调整电路302耦接于移动式窗口信道估测电路301。其中此移动式窗口信道估测电路301提供信道窗口与移动信道窗口，并估测目前该信道窗口内的多个经过相位调整的正交频分复用码元的目前信道响应。信道窗口的长度设为4，即信道窗口内含有4个正交频分复用码元，然而此信道窗口长度的实施方式并非用以限定本发明。

相位调整电路302根据前次信道响应调整信道窗口内的多个正交频分复用码元的相位，以及根据目前信道响应获得目前相位微调值，并使用目前相位微调值调整信道窗口内的多个经过相位调整的正交频分复用码元的相位。而相位调整电路302与移动式窗口信道估测电路301的操作方法如同图2A的方法实施例所述，在此便不多赘述。

此外，装置300中还包括了索引值计算器303、累加器304、时间偏移补偿器305与快速傅立叶变换器306。索引值计算器303耦接于移动式窗口信道估测电路301，根据移动式窗口信道估测电路301所估测出的目前信道响应而计算出偏移时间索引值。累加器304耦接于索引值计算器303，用以累加偏移时间索引值以获得累加值。时间偏移补偿器305耦接于累加器304，时间偏移补偿器305接收累加值，并输出累加值的整数部分与小数部分。快速傅立叶变换器306耦接于时间偏移补偿器305，根据累加值的整数部分对目前信道窗口内4个经过相位调整的正交频分复用码元作傅立叶变换窗口定时调整。而累加值的小数部分则传送到相位调整电路302，相位调整电路302根据累加值的小数部分对四个经过相位调整的正交频分复用码元作相位调整。其中累加值亦可以为整个累加值，然而此累加值的实施方式并非用以限定本发明。

值得注意的是，本实施例因采用移动信道窗口的方法，因此每个正交频分复用码元均可得到一个信道响应与定时调整，从而可以提高高速移动情况下的接收机性能。同时由于高速移动会引起多普勒的现象，此多普勒的现象会造成载波间干扰的问题，所以可以采用抑制载波间干扰的算法。另外一方面，此方法亦减小了数据检测延迟与降低了储存空间。

另外，移动信道窗口的方法，使得每个码元经历了不同的窗口定时调整，故应辅以相应的信道窗口内4个正交频分复用码元的相位微调以保证信道窗口内相邻4个正交频分复用码元具有相同窗口定时调整，从而保证得到正确的连续信道响应。

图4是本发明实施例所提供的具有移动式窗口信道估计的接收器400的系统方块图。此接收器400包括接收器前端电路401、快速傅立叶变换装置402、移动式窗口信道估计的时间同步装置403与接收器后端电路404。

接收器前端电路401，用以接收多数个正交频分复用码元，并且将接收到的多数个正交频分复用码元作前端的信号处理。

快速傅立叶转换装置402，耦接于接收器前端电路401，用以将接收器前端电路401所输出的多数个正交频分复用码元做快速傅立叶变换。

移动式窗口信道估计的时间同步装置403，耦接于快速傅立叶变换装置402，此装置403包括移动式窗口信道估测电路与相位调整电路。相位调整电路耦接于移动式窗口信道估测电路。其中此移动式窗口信道估测电路提供信道窗口并移动信道窗口，并估测目前该信道窗口内的多个经过相位调整的正交频分复用码元的目前信道响应。信道窗口的长度设为4，即信道窗口内含有4个正交频分复用码元，然而此信道窗口长度的实施方式并非用以限定本发明。

相位调整电路根据前次信道估测值调整该信道窗口内的多个正交频分复用码元的相位，以及根据该目前信道响应获得目前相位微调值，并使用目前相位微调值调整信道窗口内的多个经过相位调整的正交频分复用码元的相位。而相位调整电路与移动式窗口信道估测电路的操作方法如同图2A的方法实施例所述，在此便不多赘述。

此外，移动式窗口信道估计的时间同步装置403中还包括了索引值计算器、累加器、时间偏移补偿器与快速傅立叶变换器。索引值计算器耦接于移动式窗口信道估测电路，根据移动式窗口信道估测电路所估测出的目前信道响应而计算出偏移时间索引值。累加器耦接于索引值计算器，用以累加偏移时间索引值以获得累加值。时间偏移补偿器耦接于累加器，时间偏移补偿器接收累加值，并输出累加值的整数部分与小数部分。快速傅立叶变换器耦接于时间偏移补偿器，根据累加值的整数部分对目前信道窗口内4个经过相位调整的正交频分复用码元作傅立叶变换窗口定时调整。而累加值的小数部分则传送到相位调整电路，使相位调整电路根据累加值的小数部分对四个经过相位调整的正交频分复用码元作相位调整。其中累加值亦可以为整个累加值，然而此累加值的实施方式并非用以限定本发明。

值得注意的是，本实施例因采用移动信道窗口的方法，因此每个正交频分复用码元均可得到一个信道响应与定时调整，从而可以提高高速移动情况下的接收机性能。同时由于高速移动会引起多普勒的现象，此多普勒的现象会造成载波间干扰的问题，所以可以采用抑制载波间干扰的算法。另外一方面，此方法亦减小了数据检测延迟与降低了储存空间。

另外，移动信道窗口的方法，使得每个码元经历了不同的窗口定时调整，故应辅以相应的信道窗口内4个正交频分复用码元的相位微调以保证信道窗口内相邻4个正交频分复用码元具有相同窗口定时调整，从而保证得到正确的连续信道响应。

而接收机后端电路404，耦接于移动式窗口信道估计时间同步装置403，用以将移动式窗口信道估计的时间同步装置403所输出的多数个经过时间与相位补偿的正交频分复用码元作后端的信号处理。

再者，具有移动式窗口信道估计的接收器400还包括：载波频率以及采样频率追踪电路405，耦接于接收器前端电路401与快速傅立叶变换装置402，用以接收快速傅立叶变换的输出，以获得载波频率与采样频率，再将载波频率与采样频率传送给接收器前端电路401。

综上所述，在本发明的实施例所提供的移动式窗口信道估计的时间同步方法，每一个正交频分复用码元都可以得到一个信道响应，不只可以用于静止状态下的接收机，即使在快速移动的接收机上使用，亦可以克服因为多普勒现象所造成的载波间干扰问题。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。