專利名稱：補(bǔ)償數(shù)字信號(hào)接收機(jī)的多普勒效應(yīng)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)接收機(jī)，特別涉及用于補(bǔ)償多普勒效應(yīng)的方法和處 理受到由多普勒效應(yīng)引起的失真影響的接收信號(hào)的相關(guān)設(shè)備。它特別落入緊急DVB-H (數(shù)字視頻廣播手持)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施范圍內(nèi)，其目的是允許從移動(dòng)診 斷接收數(shù)字廣播節(jié)目。
背景技術(shù)：
在市內(nèi)、郊區(qū)或鄉(xiāng)村環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)車輛中的數(shù)字電視節(jié)目的接收在技術(shù) 上是可能的，但需要強(qiáng)大的接收機(jī)以便最小化傳播的效應(yīng)，特別是由速度導(dǎo) 致的多普勒效應(yīng)，其中速度會(huì)引起信道上的頻率偏移。雙信道或四信道天線分集方案不失為抵抗引起接收中不期望的中斷的這 些現(xiàn)象的有效方法。它們一方面要求在車輛上實(shí)施多根天線和配有與各天線 相關(guān)的多個(gè)完整接收子系統(tǒng)的接收機(jī)，另 一方面要求相對(duì)昂貴的處理系統(tǒng)。 它可能也不適合電池供電的應(yīng)用。用于向移動(dòng)終端傳輸節(jié)目的DVB-T (數(shù)字視頻廣播地面)標(biāo)準(zhǔn)的主要限 制在于要選擇的調(diào)制參數(shù)。在實(shí)踐中，對(duì)于"8k載波和64QAM (正交幅度 調(diào)制)"型調(diào)制，接收限制是小于50km/h的移動(dòng)速度。因此當(dāng)在以更高速移 動(dòng)接收時(shí)它就不那么健壯，但提供更高的單信道上比特率，即，它為操作者 提供更多節(jié)目。對(duì)于"2k載波和QPSK (四相移鍵控)"型調(diào)制，接收限制位 于大約400km/h的車輛速度。對(duì)多普勒效應(yīng)的容忍度因此更好，但這是以較 低的信道比特率為代價(jià)的。通過(guò)對(duì)載波數(shù)的中間選擇，DVB-H系統(tǒng)在"4k載波和COFDM (合并正 交頻分復(fù)用)"型的情況下提供了在信道比特率和對(duì)多普勒效應(yīng)的容忍度方面 的可接受的折中。當(dāng)前，COFDM解調(diào)器電路中包括的數(shù)字處理功能使得能夠大大提高對(duì) 多普勒效應(yīng)的容忍度，但這個(gè)現(xiàn)象仍然存在，并且對(duì)于移動(dòng)接收有害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出要解決該問(wèn)題。
本發(fā)明包括一種對(duì)于移動(dòng)接收機(jī)對(duì)受到由多普勒效應(yīng)引起的失真影響的 信號(hào)補(bǔ)償多普勒效應(yīng)的方法。它包括基于要解調(diào)的信號(hào)實(shí)施鎖相環(huán)，該鎖相 環(huán)對(duì)用于選擇信道的調(diào)諧器元件進(jìn)行頻率控制。
實(shí)施鎖相環(huán)的步驟包括
-確定對(duì)應(yīng)于寄生調(diào)制的圖像的步驟，
-定義多普勒頻移的符號(hào)的步驟，和
-由前述數(shù)據(jù)產(chǎn)生控制指示的步驟，該控制指示用于調(diào)節(jié)調(diào)諧器元件的頻 率控制，使得在解調(diào)之前可以校正多普勒效應(yīng)引起的頻率偏移。
本發(fā)明提出的方法因此使得能夠大大提高對(duì)多普勒擴(kuò)展的容忍度，因?yàn)?它能夠提供部分清除掉該現(xiàn)象固有的失真的信號(hào)。它提供強(qiáng)化解調(diào)器效果、 因此相應(yīng)地強(qiáng)化接收機(jī)效果的方法。
本發(fā)明還涉及一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)，它在解調(diào)器的上游包括處理要解 調(diào)的中頻信號(hào)的部件，以確定對(duì)應(yīng)于寄生調(diào)制的圖像；定義多普勒頻移的符 號(hào)的部件；和由前述數(shù)據(jù)產(chǎn)生調(diào)諧器元件頻率控制指示的部件，該控制指示 用于在調(diào)制之前校正多普勒效應(yīng)引起的頻率偏移。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，所述信號(hào)處理部件包括延遲鑒頻器。優(yōu)選地， 它由混頻器組成，混頻器在RF輸入處由中頻數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)，并且在LO輸入 處由受到延遲T影響的該中頻數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，用于產(chǎn)生頻率控制指示的部件包括計(jì)算模塊， 用于分析從鑒頻器獲得的指示和多普勒頻移的符號(hào)。
該補(bǔ)償設(shè)備因此能夠大大提高對(duì)多普勒擴(kuò)展的容忍度，因?yàn)樗軌蛳窠?調(diào)器提供已經(jīng)部分清除掉該現(xiàn)象固有的失真的信號(hào)。該解調(diào)器自身包括集成 的多普勒補(bǔ)償數(shù)字處理電路，因此能夠大大消除由于該多普勒效應(yīng)引起的干 擾。
根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)可以集成到宏模塊中，這提供了使它能插入移動(dòng)地 面數(shù)字接收機(jī)中的優(yōu)點(diǎn)。


通過(guò)閱讀下面結(jié)合附圖給出的描述，本發(fā)明的上述和其他特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚明顯，其中
圖l表示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示例性實(shí)施例。 圖2表示多普勒符號(hào)檢測(cè)模塊的示例性實(shí)施例。 圖3表示多普勒處理模塊的示例性架構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備或方法的原理是基于下面說(shuō)明的多普勒現(xiàn)象的分析
如果接收機(jī)的天線1接收的信號(hào)受到回波(echo)的影響一但沒(méi)有多普 勒頻移，則該頻率為Q)m且幅度為a的OFDM調(diào)制信號(hào)t的回波具有幅度b 和延遲T。接收機(jī)在時(shí)刻t看到的結(jié)果信號(hào)是
R = a sin (comt) +b sin com (t+工)
該信號(hào)的幅度形式為
A # V~ (a2 +b2) + b cos (comx)
幅度是載波頻率的函數(shù)，頻率的最大值為comT=2;r。
如果接收機(jī)是移動(dòng)的，則回波b受到多普勒效應(yīng)影響并且經(jīng)受頻移 (△fm),接收機(jī)在時(shí)刻t看到的結(jié)果信號(hào)于是變?yōu)?br> R = a sin (comt) +b sin (com+ Acom)(t+ t〕其中Acom =2兀/ Afm OFDM信號(hào)于是具有以下形式的幅度 A# {(a2 +b2) + 2b cos (Acomi;) 最大值對(duì)應(yīng)于多普勒頻率(Ac0m-2jf)。
結(jié)果是，對(duì)于給定的接收信道，OFDM信號(hào)的載波受到與多普勒頻率一 致的寄生調(diào)制(spurious modulation)影響。
根據(jù)本發(fā)明的方法于是包括確定多普勒效應(yīng)所施加的寄生調(diào)制的圖像以
及多普勒頻移AcOm的符號(hào)，然后包括處理這兩個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，以便形成用于調(diào)節(jié) 調(diào)諧器的頻率的控制信號(hào)。
圖l表示與該方法相關(guān)聯(lián)的、根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示例性實(shí)施例。接收 機(jī)在示例性實(shí)施例中配有單根天線1,該接收機(jī)包括由下列基本元件組成的
傳統(tǒng)接收子系統(tǒng)天線l、調(diào)諧器元件2、放大器3和解調(diào)器4。在天線分集 接收的上下文中，也可以通過(guò)幾根天線進(jìn)行接收，然后根據(jù)不同和公知的方 法合并接收的信號(hào)。調(diào)諧器元件2在圖1的示例中是具有PLL頻率合成器的 調(diào)諧器。天線1接收的信號(hào)被提供給選擇接收信道的調(diào)諧器2。然后將中頻信號(hào) (例如36MHz)施加到放大器3,然后施加到解調(diào)器4，從而提供解調(diào)的信 號(hào)。在當(dāng)前的例子中，它是COFDM解調(diào)器，但可以構(gòu)想出對(duì)應(yīng)于接收信號(hào) 調(diào)制的任何其他解調(diào)器。該解調(diào)器包括多普勒校正電路，其允許部分補(bǔ)償多 普勒，支應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，多普勒效應(yīng)的補(bǔ)償是通過(guò)在解調(diào)器4上游采樣中頻IF信號(hào) 的電路提供的，因此使得能夠通過(guò)鎖相環(huán)對(duì)調(diào)諧器元件施加信道選擇頻率的 調(diào)節(jié)。通過(guò)耦合器(圖1中未示出)采樣對(duì)該補(bǔ)償電路的該IF信號(hào)輸入，并 且該補(bǔ)償電路將向調(diào)諧器元件的頻率合成器5提供校正接收信道的選擇頻率 所需的信號(hào)。在所述的示例中，它是具有用于控制信道選擇的分?jǐn)?shù)型合成器 的調(diào)諧器元件。補(bǔ)償電路的輸入信號(hào)是中頻IF信號(hào)，它被施加到由混頻器11和延遲電 路12組成的鑒頻器，然后被低通濾波器13濾波。中頻信號(hào)被施加到混頻器 的RF輸入，并且受到延遲電路12引入的延遲T影響的該信號(hào)被施加到LO 輸入。該電路因此構(gòu)成本領(lǐng)域中公知的延遲線解調(diào)器?？梢耘e例說(shuō)明，例如 對(duì)于兀/2的延遲，解調(diào)器的輸出指示是與輸入信號(hào)的頻率調(diào)制成正比的電壓。 結(jié)果是，在被低通濾波器13濾波之后，從該鑒頻器獲得的指示是由多普勒效 應(yīng)引起的寄生調(diào)制的圖像，因此表示多普勒頻移。通過(guò)對(duì)由混頻器11和延遲元件12組成的鑒頻器施加受到由多普勒效應(yīng) 加入的失真影響的中頻的該OFDM信號(hào)，結(jié)果是在濾波之后信號(hào)頻率中包含 頻率調(diào)制指示(多普勒缺陷)的信號(hào)。該信號(hào)因此表示由多普勒效應(yīng)引起的 寄生調(diào)制的圖像。第二模塊14負(fù)責(zé)確定來(lái)自中頻信號(hào)的多普勒頻移的符號(hào)。圖2是該模塊 的示例性表示，并且將在下面進(jìn)行描述。然后兩個(gè)多普勒頻移和符號(hào)指示被送到由微控制器管理的處理模塊15, 后者負(fù)責(zé)產(chǎn)生用于校正調(diào)諧器信道選擇頻率的調(diào)節(jié)的新控制指示。圖3是該 模塊的示例性表示，并且將在后面描述。由于多普勒頻移其最大值在幾百Hz的級(jí)別，因此調(diào)諧器元件2的頻率合 成器5在這種情況下將通過(guò)提供大約1Hz的精確度的"分?jǐn)?shù)N"型鎖相環(huán)實(shí) 現(xiàn)。將所有這些電路集成在宏模塊內(nèi)的可能性因此允許將該數(shù)據(jù)處理電路插入移動(dòng)地面數(shù)字接收機(jī)中。圖2表示多普勒符號(hào)檢測(cè)模塊14的示例性實(shí)現(xiàn)。該模塊包括作為主元件的解調(diào)器20。數(shù)字合成器21所產(chǎn)生的參考信號(hào) 被施加到解調(diào)器20的LO輸入。將使用電路23—移相器和耦合器來(lái)將信號(hào)在 其一個(gè)輸出處移相90。發(fā)送，而在另一輸出處則不經(jīng)移相地發(fā)送信號(hào)。這兩個(gè) 信號(hào)分別被施加到兩個(gè)混頻器25和26的LO輸入。在解調(diào)器的上游采樣(見 圖1 )的中頻信號(hào)IF信號(hào)被施加到解調(diào)器20的RF輸入。該信號(hào)被通過(guò)耦合 器施加到混頻器25和26的兩個(gè)輸入中的每一個(gè)，混頻器25和26在它們各 自的輸出處提供正弦信號(hào)sin (0)d+t)和余弦信號(hào)cos (q)D+t)，表示對(duì)應(yīng)于頻移 fc的角度偏移cod的植。解調(diào)器20因此在這種情況下用作相位檢測(cè)器。信號(hào) 處理電路22連接到解調(diào)器20。它在其輸入處接收解調(diào)器電路提供的正弦和 余弦值，從而在其輸出處發(fā)送表示多普勒頻移的符號(hào)的信號(hào)SSI。因此能夠確 定由多普勒效應(yīng)導(dǎo)致的頻移是引起所選調(diào)諧器頻率增加還是降低的偏移。圖3表示圖1的多普勒處理模塊的示例性架構(gòu)。該處理模塊15包括分析 電路34，例如是微處理器。它在其一個(gè)輸入處接收從ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)電 路33獲得的信號(hào)，ADC電路33將從濾波器13獲得的、對(duì)應(yīng)于多普勒效應(yīng) 引起的寄生調(diào)制的圖像的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。在另一輸入處，它接收 表示多普勒頻移的符號(hào)的信號(hào)SS1?；鶞?zhǔn)存儲(chǔ)器35與該分析電路相關(guān)聯(lián)。該 存儲(chǔ)器35存儲(chǔ)的基準(zhǔn)用于向數(shù)字信號(hào)的各個(gè)值賦予用于控制補(bǔ)償由于多普 勒效應(yīng)引起的頻率差的、調(diào)諧器元件2的PLL合成器的對(duì)應(yīng)值。本發(fā)明的其他變型是有可能的。之前描述的示例顯示了接收COFDM調(diào) 制信號(hào)?？梢詷?gòu)想出其他調(diào)制。上面所述的示例顯示了在解調(diào)器的上游接收中頻信號(hào)?？梢栽诮庹{(diào)器上 游、在放大器或者其他級(jí)別采樣受到多普勒效應(yīng)干擾影響的任何信號(hào)，以控 制該鎖相環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)實(shí)施鎖相環(huán)而在移動(dòng)接收機(jī)中對(duì)受到由多普勒效應(yīng)引起的失真影響的信號(hào)補(bǔ)償多普勒效應(yīng)的方法，鎖相環(huán)基于要解調(diào)的信號(hào)對(duì)用于選擇信道的調(diào)諧器元件(2)進(jìn)行頻率控制，特征在于該方法包括-確定對(duì)應(yīng)于寄生調(diào)制的圖像的信號(hào)的步驟，-定義對(duì)應(yīng)于多普勒頻移的符號(hào)的信號(hào)的步驟，和-由前述信號(hào)產(chǎn)生調(diào)諧器元件(2)頻率校正數(shù)據(jù)的步驟。
2. —種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)，包括與至少一個(gè)天線(1)相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè) 接收子系統(tǒng)，并且還包括調(diào)諧器(2)和解調(diào)器(4),特征在于該接收機(jī)在解 調(diào)器的上游包括，處理要解調(diào)的中頻信號(hào)的部件(11, 12， 13)，以確定對(duì)應(yīng)于寄生調(diào)制的 圖像的信號(hào)，定義對(duì)應(yīng)于多普勒頻移的符號(hào)的信號(hào)的部件(14)，和 由前述信號(hào)產(chǎn)生用于校正由多普勒效應(yīng)引起的頻移的調(diào)諧器元件頻率控 制數(shù)據(jù)的部件(15)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機(jī)，特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理部件包 括延遲鑒頻器(ll， 12)和低通濾波器(13),用于提供表示寄生調(diào)制的圖像 的信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收機(jī)，特征在于，所述鑒頻器包括混頻器 (11)，其在RF輸入處由中頻數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)，并且在LO輸入處由受到延遲 (T)影響的該中頻數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機(jī)，特征在于，用于產(chǎn)生頻率控制數(shù)據(jù)的 部件包括計(jì)算模塊(34)，用于分析從鑒頻器獲得的指示和多普勒頻移的符號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2到5所述的接收機(jī)，特征在于，所述中頻信號(hào)處理部 件、所述定義多普勒頻移的符號(hào)的部件和所述創(chuàng)建頻率控制指示的部件能被 集成到宏模塊中。
全文摘要
本發(fā)明涉及補(bǔ)償移動(dòng)接收機(jī)的多普勒效應(yīng)的方法。該方法包括基于要解調(diào)的信號(hào)產(chǎn)生鎖相環(huán)，以校正調(diào)諧器元件的頻率控制以及進(jìn)而校正由于多普勒效應(yīng)引起的偏移。本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)該方法的接收機(jī)。
文檔編號(hào)H04B7/01GK101283524SQ200680037012
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者讓-伊夫·勒娜奧爾, 讓-盧克·羅伯特, 讓-弗朗索瓦·平托斯 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司