專利名稱：使用空間分集和波束形成接收數(shù)字電視信號(hào)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線電接收機(jī)，尤其涉及一種使用空間分集和至少一種波束形成器來接收數(shù)字TV信號(hào)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的數(shù)字TV信號(hào)常常由于建筑物、墻壁和云而經(jīng)受多徑信令事件。當(dāng)接收數(shù)字TV信號(hào)時(shí)，多徑效應(yīng)可能導(dǎo)致相同的接收的數(shù)字TV信號(hào)的回波。在數(shù)字TV接收機(jī)中，那樣的回波顯現(xiàn)為信號(hào)噪聲。多徑效應(yīng)引起的這些噪聲對(duì)所接收的數(shù)字TV信號(hào)的質(zhì)量具有極大的影響。高級(jí)電視系統(tǒng)委員會(huì)(ATSC)標(biāo)準(zhǔn)A53是一種用于傳統(tǒng)數(shù)字TV接收機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種用于接收入射無線電信號(hào)的接收機(jī)，所述接收機(jī)包括至少一個(gè)用于波束形成所選擇的主徑信號(hào)的波束形成器以及用來估計(jì)用于所述接收機(jī)的至少一個(gè)天線的信道的信道估計(jì)裝置。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種用于接收數(shù)字TV信號(hào)的方法，所述方法包括在多個(gè)天線接收多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)；解調(diào)由多個(gè)天線中的每一個(gè)接收的入射數(shù)據(jù)信號(hào)；響應(yīng)于所解調(diào)的多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)，估計(jì)至少一個(gè)天線的信道；從所解調(diào)的多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)中選擇主徑信號(hào)，并且對(duì)所選擇的主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成；以及將波束形成的所選擇的主徑信號(hào)與所解調(diào)的多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行合并，以形成輸出信號(hào)。
在示例性實(shí)施例中，用于接收多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)的方法包括消除在所合并的輸出信號(hào)中包含的至少一個(gè)多徑信號(hào)。
在示例性實(shí)施例中，用于接收多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)的方法包括基于至少一個(gè)波束形成器的輸出信號(hào)來估計(jì)信道。
在示例性實(shí)施例中，用于接收多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)的方法包括基于在所選擇的主徑信號(hào)中包含的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)并使用訓(xùn)練序列來執(zhí)行波束形成。
本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例提供一種方法，用于使用空間分集接收多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)；解調(diào)多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)；使用所解調(diào)的多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)和多個(gè)波束形成器的輸出信號(hào)來估計(jì)所述多個(gè)波束形成器中的每一個(gè)的信道；從所解調(diào)的多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)中選擇主徑信號(hào)，提供權(quán)重，并且對(duì)所選擇的主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成；以及將所述多個(gè)波束形成器的多個(gè)輸出信號(hào)中的每一個(gè)延遲一段延遲時(shí)間，并且合并所延遲的多個(gè)輸出信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例提供一種包括多個(gè)波束形成器的接收機(jī)，所述接收機(jī)包括多個(gè)轉(zhuǎn)換器，用于將所接收的無線電信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)；信道估計(jì)器，用于接收轉(zhuǎn)換器的輸出和波束形成器的輸出，并且估計(jì)相應(yīng)的多個(gè)天線中的每一個(gè)的信道；和至少一個(gè)控制器，用于接收波束形成器的輸出，并且響應(yīng)于控制信號(hào)將輸出信號(hào)延遲一段延遲時(shí)間；和加法器，用于合并至少一個(gè)控制器的輸出信號(hào)。
在示例性實(shí)施例中，所述信道估計(jì)器使用在所述多個(gè)波束形成器的輸出信號(hào)和多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的每一個(gè)中包含的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)來估計(jì)信道。
在示例性實(shí)施例中，所述接收機(jī)還包括均衡器，用于接收所述加法器的輸出信號(hào)并且消除多徑信號(hào)以便形成無線電信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例提供一種存儲(chǔ)電路，用于存儲(chǔ)權(quán)重；加法器，用于對(duì)所述存儲(chǔ)電路的輸出求和；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)訓(xùn)練序列；減法器，用于計(jì)算訓(xùn)練序列與加法器的輸出之間的差；自適應(yīng)權(quán)重控制器，向應(yīng)于所述減法器的輸出獨(dú)立地控制權(quán)重。
本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例提供了一種用于接收無線電信號(hào)的接收機(jī)，所述接收機(jī)包括轉(zhuǎn)換器，用于將所接收到無線電信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)；多個(gè)波束形成器，用于接收轉(zhuǎn)換器的基帶信號(hào)；信道估計(jì)器，用于接收所述轉(zhuǎn)換器的基帶信號(hào)和所述多個(gè)波束形成器的輸出信號(hào)，并估計(jì)每個(gè)無線電信號(hào)的信道；控制電路，用于接收所述多個(gè)波束形成器中的輸出信號(hào)，并且基于所述信道估計(jì)器的信道估計(jì)結(jié)果獨(dú)立地控制所述波束形成器的每一個(gè)輸出信號(hào)的延遲時(shí)間；和加法器，用于合并所述控制電路的輸出信號(hào)。
在示例性實(shí)施例中，所述接收機(jī)包括均衡器，用于接收所述加法器的輸出信號(hào)并且消除多徑信號(hào)以便形成無線電信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例提供一種接收機(jī)，包括多個(gè)波束形成器，用于響應(yīng)于所選擇的主徑信號(hào)的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)而對(duì)所選擇的主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成，所述主徑信號(hào)是從通過估計(jì)的信道接收和發(fā)送的多個(gè)解調(diào)的入射信號(hào)中選擇的；和均衡器，用于從所接收的入射信號(hào)中消除多徑信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例提供至少一個(gè)波束形成器，被配置用來接收多個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)，并且從所述多個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)中選擇具有較好信道特性的主徑信號(hào)，并且對(duì)所選擇的主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成。
本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例提供信道估計(jì)器，被配置用來接收由多個(gè)天線接收的多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)，和從至少一個(gè)波束形成器接收至少一個(gè)輸出信號(hào)，并且估計(jì)多個(gè)天線中的至少一個(gè)的信道，并將控制信號(hào)發(fā)送至所述至少一個(gè)波束形成器的控制電路，其中所述控制信號(hào)包括定時(shí)和/或增益信息。
本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例提供信道估計(jì)器，被配置用來接收由多個(gè)天線接收的多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)，和從至少一個(gè)波束形成器接收至少一個(gè)輸出信號(hào)，并且估計(jì)多個(gè)天線中的至少一個(gè)的信道，并將控制信號(hào)發(fā)送至所述至少一個(gè)波束形成器的控制電路，其中所述控制信號(hào)包括定時(shí)和/或增益信息；和至少一個(gè)波束形成器，被配置用來接收所述多個(gè)解調(diào)的入射信號(hào)，并且從所述多個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)中選擇具有較好信道特性的主徑信號(hào)，并且對(duì)所選擇的主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成。


參考附圖，通過對(duì)下面示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的各種特征將變得容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的數(shù)字TV接收機(jī)的框圖；圖2圖解說明了用于控制根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的數(shù)字TV接收機(jī)的操作的數(shù)據(jù)幀；圖3A-3D包括當(dāng)使用傳統(tǒng)波束形成時(shí)的Brazil C信道的示例性特性；圖4A-4F包括當(dāng)根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例使用空間分集時(shí)的Brazil C信道的示例性特性；
圖5A包括均衡器的示例性的、相對(duì)于輸入信噪比的輸出信噪比；以及圖5B是相對(duì)于均衡器中的輸入信噪比的示例性符號(hào)差錯(cuò)率。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考在其中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的附圖來更全面地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的數(shù)字TV接收機(jī)的框圖。參考圖1，接收機(jī)100包括天線陣列10，多個(gè)轉(zhuǎn)換器12-1、12-2、...、12-M(M是自然數(shù))，信道估計(jì)器13，多個(gè)波束形成器14-1、14-2、...14-N(N是自然數(shù))，多個(gè)控制電路22-1、22-2、...22-N，多個(gè)存儲(chǔ)器24-1、24-2、...24-N，加法器26，以及均衡器28。
天線陣列10包括多個(gè)天線元件10-1、10-2、...10-M，用于通過使用空間分集來接收入射數(shù)據(jù)信號(hào)。天線元件10-1、10-2、...10-M中的每一個(gè)接收N(變量)個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)，例如無線電TV信號(hào)。
轉(zhuǎn)換器12-1、12-2、...、12-M中的每一個(gè)接收從相應(yīng)的天線元件10-1、10-2、...10-M輸出的無線電信號(hào)。然后轉(zhuǎn)換器將所接收的無線電信號(hào)轉(zhuǎn)換成解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)，即基帶信號(hào)。轉(zhuǎn)換器12-1、12-2、...、12-M中的每一個(gè)具有調(diào)諧和解調(diào)功能。
所得到的入射數(shù)據(jù)信號(hào)可以由天線陣列10的所接收到的無線電信號(hào)矢量x(k)來表示，所述矢量x(k)表達(dá)如下x(k)＝[x1(k)，x2(k)，...，xm(k)]T(1)其中xm(k)表示第m個(gè)天線元件的所接收到的無線電信號(hào)，m的范圍從1到M，并且上標(biāo)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置。
為了簡化根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的接收機(jī)100的信道模型，假設(shè)將L個(gè)無線電信號(hào)輸入到天線元件10-1、10-2、...10-M中的每一個(gè)(L是自然數(shù))。L個(gè)無線信號(hào)中的每一個(gè)包括一個(gè)主徑信號(hào)和多個(gè)多徑信號(hào)。假設(shè)主徑信號(hào)為s(k-τ1)，并且假設(shè)多徑信號(hào)中的每一個(gè)為s(k-τ1)，其中2≤l≤L則所接收到的天線陣列10的無線電信號(hào)矢量x(k)表達(dá)如下x(k)=Σl=1Lal(θl)s(k-τ1)+n(k)---(2)]]>其中θl表示第l個(gè)多徑信號(hào)s(k-τ1)的入射角度，al(θl)表示天線陣列10的響應(yīng)矢量。響應(yīng)矢量al(θl)是一個(gè)參數(shù)，其指示有關(guān)天線元件10-1、10-2、...10-M中的相位差的信息，其中那樣的信息通過由天線元件10-1、10-2、...10-M接收的入射信號(hào)的入射角度來確定。
例如，如果由天線元件10-1、10-2、...10-M接收的入射信號(hào)的波長為λ，并且天線元件10-1、10-2、...10-M以間隔D放置，則響應(yīng)矢量al(θl)表達(dá)如下a1θ1=[exp(j2πDsinθ1λ)...exp(j2π(M-1)sinθ1λ)]T...(3)]]>信道估計(jì)器13接收多個(gè)轉(zhuǎn)換器12-1、12-2、...、12-M的輸出信號(hào)x1(k)，x2(k)，...，xM(k)和/或多個(gè)波束形成器14-1、14-2、...14-N的輸出信號(hào)y1(k)，y2(k)，...，yN(k)，使用所接收的信號(hào)的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)來估計(jì)用于天線元件10-1、10-2、...10-M中的每一個(gè)的信道，并且輸出控制信號(hào)以獨(dú)立地控制控制電路22-1、22-2、...22-N和存儲(chǔ)器24-1、24-2、...24-N。
下面是信道估計(jì)器13的信道估計(jì)方法以及根據(jù)信道估計(jì)方法的接收機(jī)100的操作的簡單說明。
首先，信道估計(jì)器13使用多個(gè)轉(zhuǎn)換器12-1、12-2、...、12-M的輸出信號(hào)x1(k)，x2(k)，...，xM(k)中的一個(gè)來估計(jì)全向入射信號(hào)的信道。天線元件10-1、10-2、...10-M中的每一個(gè)不具有方向性并且是全向天線。為了從波束形成器14-1、14-2、...14-N的輸出信號(hào)當(dāng)中選擇具有最佳信道特性的波束形成器的輸出信號(hào)，當(dāng)對(duì)于特定的定向方向能夠獲得優(yōu)良的信道特性時(shí)，信道估計(jì)器13將相應(yīng)的控制信號(hào)輸出給控制電路22-1、22-2、...22-N，該控制電路22-1、22-2、...22-N響應(yīng)于相應(yīng)的控制信號(hào)來控制延遲時(shí)間τ1、τ2、...、τN和/或權(quán)重，例如增益g1、g2、...、gN。例如，當(dāng)期望僅將第一波束形成器14-1的輸出信號(hào)y1(k)輸出至加法器26時(shí)，響應(yīng)于控制電路22-1的相應(yīng)的控制信號(hào)，而將控制電路22-1的增益g1設(shè)定為1，響應(yīng)于其他控制電路22-2、...22-N的控制信號(hào)，而將增益g2、...、gN設(shè)定為0。
其次，信道估計(jì)器13使用多個(gè)波束形成器14-1、14-2、...14-N的輸出信號(hào)y1(k)，y2(k)，...，yN(k)來估計(jì)用于天線元件10-1、10-2、...10-M的信道，并且輸出相應(yīng)的控制信號(hào)用于控制控制電路22-1、22-2、...22-N和存儲(chǔ)器24-1、24-2、...24-N。信道估計(jì)器13可以估計(jì)特定定向方向的信道特性。在這種情況下，信道估計(jì)是使用多個(gè)波束形成器14-1、14-2、...14-N的輸出信號(hào)y1(k)，y2(k)，...，yN(k)的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)來執(zhí)行的。例如，信道估計(jì)器13從多個(gè)波束形成器14-1、14-2、...14-N的輸出信號(hào)y1(k)，y2(k)，...，yN(k)當(dāng)中選擇至少一個(gè)具有優(yōu)良信道特性的波束形成器的輸出信號(hào)，并且將相應(yīng)的控制信號(hào)輸出至控制電路，用以控制至少一個(gè)波束形成器的所選擇的輸出信號(hào)的延遲時(shí)間和增益。至少一個(gè)波束形成器的所選擇的輸出信號(hào)被相應(yīng)的延遲元件延遲一段相應(yīng)的延遲時(shí)間τ1、τ2、...、或τN。響應(yīng)于控制信號(hào)來控制延遲元件的延遲時(shí)間τ1、τ2、...、τN，假設(shè)控制電路22-1、22-2、...22-N的輸出信號(hào)保持為同相。
再次，信道估計(jì)器13使用多個(gè)轉(zhuǎn)換器12-1、12-2、...、12-M的全部輸出信號(hào)x1(k)，x2(k)，...，xM(k)來同時(shí)估計(jì)用于相應(yīng)的天線元件10-1、10-2、...10-M的信道。在這種情況下，信道估計(jì)器13可以使用諸如MUSIC、ESPRIT、Delay和Sum或Capon的算法來估計(jì)輸入到每個(gè)天線元件10-1、10-2...10-M的N個(gè)無線電信號(hào)的入射角度和功率。如果在所估計(jì)的信道的延遲簡檔特性中出現(xiàn)了其數(shù)目多于預(yù)定閾值的多個(gè)多徑信號(hào)，則每個(gè)波束形成器14-1、14-2、...14-N將對(duì)每個(gè)多徑信號(hào)獨(dú)立地執(zhí)行波束形成。響應(yīng)于相應(yīng)的控制信號(hào)，控制電路22-1、22-2、...22-N中的每一個(gè)接收響應(yīng)于相應(yīng)的控制信號(hào)而獨(dú)立地執(zhí)行波束形成的波束形成器14-1、14-2、...14-N的輸出信號(hào)，控制所接收的信號(hào)的延遲時(shí)間和/或增益，并且將所得到的信號(hào)輸出至加法器26。
波束形成器14-1、14-2、...14-N中的每一個(gè)接收轉(zhuǎn)換器12-1、12-2、...、12-N的輸出信號(hào)，并包括用于存儲(chǔ)權(quán)重的存儲(chǔ)電路，加法器16-1、16-2、...、或16-N，減法器18-1、18-2、...、或18-N，以及自適應(yīng)權(quán)重控制器20-1、20-2...、或20-N。波束形成器14-1、14-2、...14-N中的每一個(gè)從通過所估計(jì)的信道發(fā)送的基帶信號(hào)當(dāng)中選擇主徑信號(hào)，并對(duì)所選擇的主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成。
作為信道估計(jì)操作的結(jié)果，如果具有大于預(yù)定閾值的功率的多徑信號(hào)數(shù)目大于L，則波束形成器14-1、14-2、...14-N中的每一個(gè)的操作如下。
第一波束形成器14-1對(duì)波束形成器14-1、14-2、...14-N的輸出信號(hào)當(dāng)中具有最大功率的多徑信號(hào)s(k-τ1)執(zhí)行波束形成，并且對(duì)波束形成器14-1、14-2、...14-N的剩余輸出信號(hào)執(zhí)行空間濾波。
權(quán)重矢量w1(k)表達(dá)如下w1(k)＝[w1，1(k)，w1，2(k)，...，w1，M(k)]T(4)通過合并等式1的所接收的無線電信號(hào)的矢量x(k)和權(quán)重矢量w1(K)而獲得的波束形成器14-1的輸出信號(hào)表達(dá)如下y1(k)=w1H(k)x(k)=Σm=0Mw1,m*(k)xm(k)---(5)]]>其中H表示厄密共軛(Hermitian)，*表示共軛復(fù)數(shù)。
波束形成器14-1、14-2、...14-N中的每一個(gè)使用如圖2所示的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)(Field Sync.#N)和段同步信號(hào)(Segment Sync)來執(zhí)行波束形成。波束形成器14-1、14-2、...14-N中的每一個(gè)僅當(dāng)接收符合ATSC標(biāo)準(zhǔn)A53的已知數(shù)據(jù)時(shí)才使用最小均方(LMS)算法來執(zhí)行波束形成，但是在實(shí)際的有效載荷數(shù)據(jù)周期期間不執(zhí)行波束形成，這就防止了由于信道估計(jì)誤差引起的波束形成。
假設(shè)訓(xùn)練序列信號(hào)由d(k)表示，則從加法器18-1輸出的誤差信號(hào)e(k)表達(dá)如下e1(k)＝d(k-τ1)-y1(k)(6)其中τ1表示使用信道估計(jì)獲得的多徑信號(hào)(s(k-τ1))的延遲時(shí)間，y1(k)表示波束形成器14-1的輸出信號(hào)。
自適應(yīng)權(quán)重控制器20-1接收從加法器18-1輸出的誤差信號(hào)e(k)，并且輸出用于更新在存儲(chǔ)電路中存儲(chǔ)的權(quán)重的控制信號(hào)。存儲(chǔ)電路響應(yīng)于控制信號(hào)來更新所存儲(chǔ)的權(quán)重。權(quán)重矢量w1(k+1)表達(dá)如下w1(k+1)=w1(k)-β1e1*(k)x(k)---(7)]]>其中β1表示步長，它是確定收斂速度的因子。隨著步長增加，收斂速度，即信道估計(jì)誤差最小化時(shí)的速度增加。相反，隨著步長減小，收斂速度減小。然而，當(dāng)步長太大時(shí)，LMS算法可能發(fā)散，并且當(dāng)步長太小時(shí)，LMS算法不會(huì)完全收斂。因此，需要設(shè)定適當(dāng)?shù)牟介L。
其他波束形成器14-2到14-N以與波束形成器14-1相同的方式執(zhí)行波束形成。因此，第n個(gè)波束形成器的輸出信號(hào)表達(dá)如下yn(k)=wnH(k)x(k)=Σm=1Mwn,m*(k)xm(k),n=1,2,...,N---(8)]]>其中wn表示第n個(gè)波束形成器的權(quán)重矢量。通過自適應(yīng)權(quán)重控制器20-1、20-2、...、20-N更新的每個(gè)波束形成器的權(quán)重矢量wn(k+1)表達(dá)如下wn(k+1)=wn(k)-βnen*(k)x(k),n=1,2,...,N---(9)]]>第n個(gè)波束形成器的誤差信號(hào)表達(dá)如下en(k)＝d(k-τn)-yn(k)(10)
其中τn表示第n個(gè)波束形成器期望接收的信號(hào)的延遲時(shí)間。
控制電路22-1、22-2、...22-N中的每一個(gè)接收相應(yīng)的波束形成器的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)于相應(yīng)的控制信號(hào)來控制輸出信號(hào)的延遲時(shí)間和/或增益。因此，控制電路22-1、22-2、...22-N的輸出信號(hào)可以是同相的。
存儲(chǔ)器24-1、24-2、...24-N中的每一個(gè)存儲(chǔ)相應(yīng)的訓(xùn)練序列，響應(yīng)于從信道估計(jì)器13輸出的控制信號(hào)而檢測(cè)多徑信號(hào)的每個(gè)幅度、位置、和數(shù)目，并且輸出相應(yīng)的訓(xùn)練序列d(k-τN)，所述訓(xùn)練序列d(k-τN)具有對(duì)應(yīng)于減法器18-1、18-2、...18-N的檢測(cè)結(jié)果的延遲時(shí)間。
加法器26接收控制電路22-1、22-2、...22-N的輸出信號(hào)并且如下對(duì)它們進(jìn)行合并z(k)=Σn=1Ngnyn(k+τn)---(11)]]>其中g(shù)n表示空間分集合并的權(quán)重。加法器26使用選擇性合并、最大比率合并、相等增益合并、或反饋合并來合并控制電路22-1、22-2、...22-N的輸出信號(hào)。
均衡器28接收加法器26的輸出信號(hào)，消除多徑信號(hào)，并且將結(jié)果輸出至前向糾錯(cuò)(FEC)解碼器(未示出)。
圖2圖解說明了用于控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接收機(jī)100的操作的數(shù)據(jù)幀。根據(jù)ATSC標(biāo)準(zhǔn)A53，圖2所示的每個(gè)數(shù)據(jù)幀由兩個(gè)數(shù)據(jù)字段組成。這兩個(gè)數(shù)據(jù)字段的每一個(gè)包括313個(gè)數(shù)據(jù)段。每個(gè)數(shù)據(jù)字段的第一數(shù)據(jù)段是唯一同步信號(hào)(字段同步信號(hào)(Field Sync.#1))并且包括在圖1所示的接收機(jī)100的均衡器28中使用的訓(xùn)練序列。每個(gè)數(shù)據(jù)段由832個(gè)符號(hào)組成(828個(gè)用于主段部分，4個(gè)用于段sync.Portion)。波束形成器14-1、14-2、...14-N中的每一個(gè)響應(yīng)于字段同步信號(hào)(Field Sync.#1或Field Sync.#2)而打開，而均衡器28僅在數(shù)據(jù)段的有效載荷數(shù)據(jù)部分的周期期間才打開。
圖3A-3D示出了當(dāng)使用傳統(tǒng)波束形成時(shí)的Brazil C的特性。圖3A圖解說明了在波束形成之前和之后的信道特性。參考圖3A，實(shí)線表示波束形成之后的信道特性，虛線表示波束形成之前的信道特性。圖3B圖解說明了波束形成器的波束圖案。參考圖3B，實(shí)線表示自適應(yīng)波束圖案，而虛線表示導(dǎo)引(steering)圖案。圖3C示出了收斂之后均衡器28的抽頭系數(shù)與增益之間的關(guān)系。圖3D通過繪制信號(hào)電平與迭代的關(guān)系曲線示出了傳統(tǒng)均衡器的輸出屬性。
圖4A至4F示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例使用空間分集時(shí)Brazil C信道的特性。圖4A圖解說明了第一波束形成器14-1的波束圖案。給出根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)波束圖案，第一波束形成器14-1的波束圖案定向?yàn)?-15°)的方位角，如粗箭頭所示。圖4B圖解說明了第二波束形成器14-2的波束圖案。給出根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)波束圖案，第二波束形成器14-2的波束圖案定向?yàn)?20°)的方位角，如粗箭頭所示。圖4C示出了第一波束形成器14-1的響應(yīng)特性。參考圖4C，波束形成之后的幅度(由實(shí)線表示)小于波束形成之前的幅度(由虛線表示)。圖4D示出了第二波束形成器14-2的響應(yīng)特性。參考圖4C和4D，在執(zhí)行波束形成之后，主徑信號(hào)的幅度減小，并且所有的多徑信號(hào)都沒有消除。如果將主徑信號(hào)和多徑信號(hào)合并，則主徑信號(hào)的幅度將增加，并且多徑信號(hào)的數(shù)目增加。然而，由于主徑信號(hào)的幅度增加并且剩余的多徑信號(hào)的幅度較小，所以均衡器28能夠容易地消除多徑信號(hào)。圖4E示出了收斂之后均衡器28的抽頭系數(shù)與增益之間的關(guān)系。圖4F通過繪制信號(hào)電平與迭代的關(guān)系曲線示出了均衡器28的輸出屬性。參考圖4F，接收機(jī)100的均衡器28的收斂速度近似為300,000個(gè)符號(hào)。比較圖3D和4F，由圖4F所示的根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)100的均衡器28的收斂時(shí)間比由圖3D所示的傳統(tǒng)接收機(jī)的收斂時(shí)間小得多。
圖5A示出了均衡器中相對(duì)于輸入信噪比(SNR)的輸出SNR，圖5B示出了均衡器中相對(duì)于輸入SNR的符號(hào)差錯(cuò)率。參考圖5A和5B，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例使用空間分集時(shí)，Brazil C信道中的SNR非常高。
當(dāng)使用Brazil C信道時(shí)，由于在被天線陣列10接收時(shí)多徑信號(hào)具有與主徑信號(hào)相似的幅度，在較短的延遲時(shí)間內(nèi)，總體上減小主波束幅度來消除多徑信號(hào)。結(jié)果，主徑信號(hào)的幅度也減小了許多。這里，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的接收機(jī)100的均衡器28可以通過使用空間分集來補(bǔ)償主徑信號(hào)的減少的幅度，從而快速補(bǔ)償信道失真。
因此，如上所述，在提供快速收斂速度和信道補(bǔ)償負(fù)擔(dān)的減小的接收機(jī)處接收數(shù)字TV信號(hào)將導(dǎo)致較快的信號(hào)接收。
雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范疇的情況下，可以對(duì)其做出各種形式和細(xì)節(jié)上的修改。
權(quán)利要求
1.一種接收數(shù)字電視信號(hào)的方法，所述方法包括在多個(gè)天線接收多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)；解調(diào)所述入射數(shù)據(jù)信號(hào)；響應(yīng)于所解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)估計(jì)至少一個(gè)天線的信道；從所解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)中選擇主徑信號(hào)，并且對(duì)所選擇的主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成；以及將波束形成的所選擇的主徑信號(hào)與所解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行合并，從而形成輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括消除在所合并的輸出信號(hào)中包含的至少一個(gè)多徑信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中入射數(shù)據(jù)信號(hào)包括主徑信號(hào)和多個(gè)多徑信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述估計(jì)步驟是基于至少一個(gè)波束形成器的輸出信號(hào)而執(zhí)行的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述估計(jì)步驟是使用在所解調(diào)的多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)的每一個(gè)中包含的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)而執(zhí)行的。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇所述主徑信號(hào)作為將所解調(diào)的多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)的至少一個(gè)電平與參考電平進(jìn)行比較的結(jié)果。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述波束形成步驟是基于所選擇的主徑信號(hào)的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)而執(zhí)行的。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述波束形成步驟是使用訓(xùn)練序列來執(zhí)行的。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用于形成輸出信號(hào)的合并步驟包括將至少一個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)延遲相應(yīng)的延遲時(shí)間；和將所延遲的至少一個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)與波束形成的所選擇的主徑信號(hào)進(jìn)行合并。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用于形成輸出信號(hào)的合并步驟是使用選擇性合并、最大比率合并、相等增益合并、以及反饋合并中的至少一種來執(zhí)行的。
11.一種接收無線電信號(hào)的方法，所述方法包括使用空間分集接收入射數(shù)據(jù)信號(hào)；解調(diào)所述入射數(shù)據(jù)信號(hào)；使用所解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)和多個(gè)波束形成器的輸出信號(hào)來估計(jì)用于所述多個(gè)波束形成器中的每一個(gè)的信道；從所解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)中選擇主徑信號(hào)，將權(quán)重提供給所選擇的主徑信號(hào)，并且對(duì)所選擇的主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成；以及將所述多個(gè)波束形成器的輸出信號(hào)中的每一個(gè)延遲一段延遲時(shí)間，并且合并所延遲的輸出信號(hào)。
12.一種包括多個(gè)波束形成器的接收機(jī)，所述接收機(jī)包括多個(gè)轉(zhuǎn)換器，每個(gè)轉(zhuǎn)換器用于將通過相應(yīng)的多個(gè)天線接收的無線電信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)；信道估計(jì)器，用于接收所述多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出和所述波束形成器的輸出，估計(jì)用于相應(yīng)的多個(gè)天線中的每一個(gè)的信道，并且輸出控制信號(hào)；和至少一個(gè)控制器，用于接收所述波束形成器的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)于相應(yīng)的控制信號(hào)而將所述波束形成器的輸出信號(hào)的每一個(gè)延遲一段延遲時(shí)間，并且輸出所延遲的輸出信號(hào)；和加法器，用于合并所述至少一個(gè)控制器的輸出信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的接收機(jī)，其中所述信道估計(jì)器使用在所述多個(gè)波束形成器的輸出信號(hào)和多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的每一個(gè)中包含的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)來估計(jì)信道。
14.如權(quán)利要求12所述的接收機(jī)，還包括均衡器，用于接收所述加法器的輸出信號(hào)并且消除多徑信號(hào)以便形成無線電信號(hào)。
15.如權(quán)利要求12所述的接收機(jī)，其中所述多個(gè)波束形成器的每一個(gè)包括存儲(chǔ)電路，用于存儲(chǔ)權(quán)重；加法器，用于對(duì)所述存儲(chǔ)電路的輸出信號(hào)求和；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)訓(xùn)練序列；減法器，用于計(jì)算從所述存儲(chǔ)器輸出的訓(xùn)練序列與所述加法器的輸出信號(hào)之間的差；和自適應(yīng)權(quán)重控制器，響應(yīng)于所述減法器的輸出信號(hào)獨(dú)立地控制每個(gè)權(quán)重。
16.如權(quán)利要求12所述的接收機(jī)，其中每個(gè)波束形成器響應(yīng)于在每個(gè)無線電信號(hào)中包含的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)來執(zhí)行波束形成。
17.如權(quán)利要求14所述的接收機(jī)，其中所述均衡器在每個(gè)無線電信號(hào)中包含的數(shù)據(jù)幀的有效載荷數(shù)據(jù)周期期間內(nèi)消除多徑信號(hào)。
18.一種用于接收無線電信號(hào)的接收機(jī)，所述接收機(jī)包括轉(zhuǎn)換器，用于將通過天線陣列接收的無線電信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)并輸出所述基帶信號(hào)；多個(gè)波束形成器，每個(gè)波束形成器接收所述轉(zhuǎn)換器的基帶信號(hào)，并基于所接收的基帶信號(hào)而輸出信號(hào)；信道估計(jì)器，用于接收所述轉(zhuǎn)換器的輸出基帶信號(hào)和所述多個(gè)波束形成器中的每一個(gè)的輸出信號(hào)，并估計(jì)每個(gè)無線電信號(hào)的信道；和控制電路，用于接收所述多個(gè)波束形成器中的每一個(gè)的輸出信號(hào)，并且基于所述信道估計(jì)器的信道估計(jì)結(jié)果獨(dú)立控制所述多個(gè)波束形成器的每個(gè)輸出信號(hào)的延遲時(shí)間；和加法器，用于合并所述控制電路的輸出信號(hào)。
19.如權(quán)利要求18所述的接收機(jī)，還包括均衡器，用于接收所述加法器的輸出信號(hào)并且消除多徑信號(hào)以便形成無線電信號(hào)。
20.一種接收機(jī)，包括多個(gè)波束形成器，每個(gè)波束形成器對(duì)從多個(gè)解調(diào)的入射信號(hào)中選擇的所選擇的主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成，所述多個(gè)解調(diào)的入射信號(hào)是通過估計(jì)的信道接收和發(fā)送的；和均衡器，用于從所接收的解調(diào)的入射信號(hào)中消除多徑信號(hào)；其中所述多個(gè)波束形成器中的每一個(gè)響應(yīng)于主徑信號(hào)的數(shù)據(jù)幀的字段同步信號(hào)而執(zhí)行波束形成，并且所述均衡器在每個(gè)多徑信號(hào)中包含的數(shù)據(jù)幀的有效載荷數(shù)據(jù)周期期間內(nèi)消除多徑信號(hào)。
21.一種裝置，包括至少一個(gè)波束形成器，被配置用來接收多個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)，并且從所述多個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)中選擇具有較好信道特性的主徑信號(hào)，并且對(duì)該主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成。
22.一種裝置，包括信道估計(jì)器，被配置用來從多個(gè)天線接收多個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)，和從至少一個(gè)波束形成器接收至少一個(gè)輸出信號(hào)，并且估計(jì)用于所述多個(gè)天線中的至少一個(gè)的信道，并將控制信號(hào)發(fā)送至連接到所述至少一個(gè)波束形成器的控制電路，所述控制信號(hào)包括定時(shí)和增益信息中的至少一個(gè)。
23.一種裝置，包括信道估計(jì)器，被配置用來從多個(gè)天線接收多個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)，和從至少一個(gè)波束形成器接收至少一個(gè)輸出信號(hào)，并且估計(jì)用于所述多個(gè)天線中的至少一個(gè)的信道，并將控制信號(hào)發(fā)送至連接到所述至少一個(gè)波束形成器的控制電路，所述控制信號(hào)包括定時(shí)和增益信息中的至少一個(gè)；和至少一個(gè)波束形成器，被配置用來接收所述多個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)，并且從所述多個(gè)解調(diào)的入射數(shù)據(jù)信號(hào)中選擇具有較好信道特性的主徑信號(hào)，并且對(duì)該主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成。
全文摘要
一種接收無線電信號(hào)的接收機(jī)，以及接收無線電信號(hào)的方法。所述無線電信號(hào)可以由多個(gè)天線接收并隨后被各個(gè)轉(zhuǎn)換器解調(diào)，估計(jì)的信道器件估計(jì)至少一個(gè)天線的信道，至少一個(gè)波束形成器對(duì)從所解調(diào)的多個(gè)入射數(shù)據(jù)信號(hào)中選擇的主徑信號(hào)執(zhí)行波束形成。合并來自至少一個(gè)波束形成器的多個(gè)輸出信號(hào)。用于接收入射數(shù)據(jù)信號(hào)的方法可以通過使用空間分集來實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04N5/44GK1578424SQ200410055618
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月30日
發(fā)明者金敏鎬, 文圣薰, 韓東錫, 吳海錫 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社