[发明专利]宽带传输系统中估计符号时间误差的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及宽带传输系统中估计符号时间误差的方法和系统。 

背景技术

本发明优选地用在使用正交频分复用(OFDM)的数据传输系统中，具体在针对数字视频广播(DVB，例如DVB-H，DVB-T)的无线应用中，然而，还可以用于诸如ISDB-T，DAB，WiBro和WiMax.DVB之类的其它传输模式，例如，DVB-H和DVB-T等DVB是将数字电视内容传送给例如移动设备等的公知标准。 

这样的正交频分复用系统对于符号间干扰(ISI)非常敏感，符号间干扰是由于符号正交性的丢失而引起的。本发明涉及通过估计符号时间误差对符号间干扰的补偿。 

正交频分复用模式是如下模式：将帧中符号流转换为块单元的并行数据，然后将并行符号复用至不同的子载波频率中。多载波复用的特性在于，对于典型为2ⁿ的特定长度，所有载波彼此正交，从而使用快速傅里叶变换。采用接收机处的离散傅里叶变换(DFT)和发射机处的离散傅里叶逆变换(IDFT)实现了OFDM模式，这是通过正交特性和离散傅里叶变换的定义而简单地获得的。 

在宽带传输系统中，对于每个OFDM符号，由在离散傅里叶逆变换的输出之前的循环扩展形成保护间隔。 

图1示出了由保护间隔保护的OFDM符号的传统结构。保护间隔由循环前缀形成，也就是，所谓有用部分的末尾采样的复制在该有用部分的前面。如图2所示，如果没有多径，则接收机可以在符号内的任何位置选择具有该有用部分大小的窗。 

保护间隔保护有用数据携带部分免受多径失真，并且，如果选择 足够长，则可以允许单频网络(SFN)。在SFN中，多个发射机同步地发射相同的信号，从而在接收机处可以将这样的信号视为多径信号。 

在多径传播环境中，发射信号通过多个路径到达接收机，每个路径可能引入不同的延迟、幅值和相位，从而扩大从一个符号至下一符号的过渡时间。如果过渡时间小于保护间隔，则接收机可以选择接收符号的一部分，该部分没有受到由相邻符号引入的任何干扰。 

标识有用部分，也就是包含来自相邻符号的最小干扰(符号间干扰)的OFDM符号的部分，是由接收机执行的时间同步任务。该任务对于整个接收机性能非常关键。 

可以将时间同步分为两个主要类别：获取和跟踪。符号时间获取定义了初始找到正确定时的任务。通常，将符号时间获取分成两个或更多个步骤，在第一步骤，实现粗糙时间同步。在接下来的步骤中，细化时间窗。对于那些相继的步骤，通常应用类似或同样的用于跟踪的算法。跟踪定义了在连续接收期间不断调整时间窗以保持时间窗在其最佳位置的任务。 

对于OFDM，对时间跟踪付出了很多努力。已知的方法可以分为数据辅助和非数据辅助跟踪，以及基于预FFT(pre-FFT)或后FFT(post-FFT)的跟踪。数据辅助跟踪使用OFDM中已知的符号，例如，导频符号或前同步码(preamble)，而非数据辅助跟踪使用信号的相关特性。 

在针对连续接收的DVB-T中，该标准没有定义任何前同步码。导频符号包括在复用中，其中，该标准定义了在每第12个载波处的所谓的离散导频、以及出现在固定载波位置处的较少数量的连续导频。 

如欧洲电信标准协会(European Telecommunication StandardsInstitute)ETSI EN300744V1.4.1(2001-01)的第27页图11中描述了在功率上提升的离散导频的传统插入。 

只有在DFT之后，并且只有在已经建立一些粗糙时间同步之后，这些导频符号才是可访问的。因此，大多数用于DVB-T/H的时间同步算法使用OFDM符号与其循环扩张的自相关特性来进行粗糙时间估计，然后依靠导频进行精细时间同步和跟踪。 

在DVB-T中，可以选择保护间隔为FFT(或DFT)尺寸的1/4、1/8、1/16、或1/32。在大规模单频网络(SFN)中，多径可以几乎充分地使用甚至是1/4FFT尺寸的保护间隔。在一些情况下，已发现延迟扩散甚至超过了保护间隔。利用每第12个载波处的导频，可以估计仅FFT长度的1/12的时间间距(span)的信道脉冲响应，这对于等于或大于1/8的保护间隔是明显不够的。对于等于FFT尺寸的1/8或更长的保护间隔，为了可靠的时间同步，有必要以与频域均衡器所需的信道传递函数的估计方式相同或类似的方式从相继的符号中收集导频。