專利名稱：數(shù)字音頻廣播接收機中的載波恢復(fù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景技術(shù)1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于接收數(shù)字音頻廣播信號的接收機，尤其涉及裝有用于解調(diào)經(jīng)正交頻分多路復(fù)用(下文中也被稱為OFDM)調(diào)制的信號的解調(diào)器的接收機。
2.相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的說明在圖2所示的帶有常規(guī)的解調(diào)器的接收機中，經(jīng)OFDM調(diào)制的接收信號被輸入到輸入端，由混頻器1進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，并且通過A/D轉(zhuǎn)換器2進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的接收信號通過I/Q檢測器(正交檢測器)3被轉(zhuǎn)換為基帶的I/Q數(shù)據(jù)，該I/Q數(shù)據(jù)被提供到快速傅立葉變換電路(下文中將其稱為FFT電路)4中。該FFT電路4將輸入的時域信號傅立葉變換并轉(zhuǎn)換為頻域信號。來自FFT電路4的輸出被提供到延遲/檢測單元6和頻率偏移檢測器40中。延遲/檢測單元6經(jīng)一個碼元的延遲來檢測輸入信號并通過輸出端輸出解調(diào)的數(shù)據(jù)。
頻率偏移檢測器40根據(jù)包含在輸入信號中的相位參考碼元來檢測頻率偏移量。由D/A轉(zhuǎn)換器41將所檢測的頻率偏移量進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并提供給作為本機振蕩器的壓控振蕩器9。根據(jù)所檢測的并經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換過的頻率偏移量，控制壓控振蕩器9的振蕩頻率從而修正頻移，以便于將帶有被修正的頻移的壓控振蕩器9的輸出提供給用于頻率轉(zhuǎn)換的混頻器1。
但是，由于所檢測的頻率偏移的數(shù)量很大，因此上述這種常規(guī)的接收機會伴隨產(chǎn)生一些問題，即在多通路接收環(huán)境下，可能不能進(jìn)行正常的信號接收。
發(fā)明綜述本發(fā)明的目的是提供接收機，它即使在諸如多通路接收環(huán)境這樣的惡劣環(huán)境下也能夠進(jìn)行正常的信號接收。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供帶有能夠A/D轉(zhuǎn)換接收信號、將A/D轉(zhuǎn)換過的信號進(jìn)行離散傅立葉變換并且將經(jīng)離散傅立葉變換的數(shù)據(jù)進(jìn)行延遲檢測的解調(diào)器的接收機，該接收機包括用于根據(jù)包含在經(jīng)離散傅立葉變換的數(shù)據(jù)中的相位參考碼元來檢測輸入到解調(diào)器中的輸入信號的頻率偏移值的第一頻率偏移檢測裝置；用于根據(jù)延遲檢測信號的相位差來檢測輸入到解調(diào)器中的輸入信號的頻率偏移值的第二頻率偏移檢測裝置；用于將由第一頻率偏移檢測裝置所檢測的頻率偏移值積分的積分器；以及選擇裝置，其用于將積分器的輸出與預(yù)定的閾值的第一范圍比較，如果積分器的輸出是在第一閾值范圍內(nèi)，則選擇由第二頻率偏移檢測裝置所檢測的頻率偏移值，如果積分器的輸出不在第一閾值范圍內(nèi)，則選擇由第一頻率偏移檢測裝置所檢測的頻率偏移值，其中根據(jù)由選擇裝置選擇出的頻率偏移值來執(zhí)行自動頻率控制。
根據(jù)本發(fā)明的這個接收機，將由第一頻率偏移檢測裝置檢測并由積分器積分的頻率偏移值與第一閾值范圍比較。如果積分器的輸出是在第一閾值范圍內(nèi)，則選擇由第二頻率偏移檢測裝置所檢測的頻率偏移值，反之，如果積分器的輸出不在第一閾值范圍內(nèi)，則選擇由第一頻率偏移檢測裝置所檢測的頻率偏移值。根據(jù)每個所選的頻率偏移值，執(zhí)行自動頻率控制。
本發(fā)明的接收機還包括用于將預(yù)定的閾值的第二范圍與由第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值比較的比較裝置；以及加載裝置，其用于如果從比較裝置的比較中判斷出由第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值是在第二閾值范圍內(nèi)并且如果選擇裝置選擇由第一頻率偏移檢測裝置檢測出的頻率偏移值，則在積分器中加入預(yù)定值。
在帶有加載裝置的本發(fā)明的接收機中，如果由第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值是在第二閾值范圍內(nèi)并且選擇由第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值來進(jìn)行自動頻率控制，則由第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值能夠被立即切換到由第二頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值。這樣，可以避免可能由外部干擾所導(dǎo)致的頻繁切換。
本發(fā)明的接收機還包括比較裝置，其用于將比第二閾值范圍窄的預(yù)定的第三閾值范圍與由第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值比較；清零裝置，其用于如果從比較裝置的比較中判斷出在一段預(yù)定的時間內(nèi)由第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值連續(xù)處于第二閾值范圍內(nèi)，則將積分器清零。
在帶有清零裝置的本發(fā)明的接收機中，即使在有瞬時噪聲產(chǎn)生的情況下，也可以通過由第二頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值來保持自動頻率控制。這樣，不會因為瞬時噪聲而將自動頻率控制切換到由第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值。
附圖簡述

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的接收機的主要部分結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示常規(guī)的接收機主要部分結(jié)構(gòu)的框圖。
最佳實施例的詳細(xì)說明下面將描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的接收機。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的接收機主要部分結(jié)構(gòu)的框圖。
在這個實施例的接收機中，通過混頻器1與用作本機振蕩器的壓控振蕩器9的共同作用，將接收信號頻率轉(zhuǎn)換為中頻信號。通過A/D轉(zhuǎn)換器2將中頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。將被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的中頻信號提供給將輸入信號轉(zhuǎn)換為基帶的I/Q數(shù)據(jù)的I/Q檢測器(正交檢測器)3。輸出的I/Q數(shù)據(jù)被提供到FFT電路4。
FFT電路4根據(jù)FFT的點的數(shù)量形成用于輸入數(shù)據(jù)的窗口，并將輸入數(shù)據(jù)以窗口為單位進(jìn)行傅立葉變換，從而將輸入的時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號。FFT電路4的輸出提供給延遲/檢測單元6，該延時/檢測單元6經(jīng)輸出端輸出經(jīng)過延遲檢測解調(diào)的數(shù)據(jù)。FFT電路4的輸出還被提供到頻率偏移檢測器7中。經(jīng)過延遲檢測解調(diào)的數(shù)據(jù)也被提供到頻率偏移檢測器8中。
頻率偏移檢測器7根據(jù)包含在FFT電路輸出中的參考碼元檢測頻率偏移量，并輸出頻率偏移量數(shù)據(jù)。頻率偏移檢測器8檢測由延遲/檢測單元6經(jīng)延遲檢測所解調(diào)的并從其上提供來的數(shù)據(jù)的相位，并計算檢測的相位與沒有頻率偏移的相位之差從而檢測頻率偏移量。
通過系數(shù)乘法器71將由頻率偏移檢測器7檢測的頻率偏移量數(shù)據(jù)乘以k并將其提供給開關(guān)電路10。通過系數(shù)乘法器81將由頻率偏移檢測器8檢測的頻率偏移量數(shù)據(jù)乘以p(p＜k)并將其提供給開關(guān)電路10。通過積分器11將從開關(guān)電路10輸出的頻率偏移量數(shù)據(jù)積分。積分器11的輸出通過D/A轉(zhuǎn)換器41進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并作為頻率控制電壓提供給壓控振蕩器9來控制其振蕩頻率并修正頻移。將帶有被修正過頻移的壓控振蕩器9的輸出提供給用于頻率轉(zhuǎn)換的混頻器1。
通過來自開關(guān)控制器15的輸出控制開關(guān)電路10。在開關(guān)控制器15中，絕對值電路16計算由頻率偏移檢測器7檢測的頻率偏移量數(shù)據(jù)的絕對值。通過積分器17將絕對值電路16的輸出積分。通過比較器18將來自積分器17的積分輸出和第三閾值(ref3)的預(yù)定范圍相比較。如果來自積分器17的輸出在第三閾值范圍之外，則比較器18輸出高電平信號，根據(jù)該高電平信號，將來自頻率偏移檢測器7的輸出提供到積分器11。另一方面，如果來自積分器17的輸出在第三閾值范圍內(nèi)，則比較器18輸出低電平信號，根據(jù)該低電平信號，將來自頻率偏移檢測器8的輸出提供到積分器11。
用于將絕對值電路16的輸出積分的積分器17包括用于將絕對值電路16的輸出乘以系數(shù)a的系數(shù)乘法器171；加法器172，其使用來自系數(shù)乘法器171的輸出作為它的一個輸入并將從積分器17輸出的積分值提供給比較器18；用于將加法器172的輸出延遲一個幀周期的時間長度的延遲單元173；以及系數(shù)乘法器174，其用于將延遲單元173的輸出乘以一個系數(shù)(1-a)并且將其輸出提供給加法器172作為加法器172的另一個輸入。系數(shù)a和(1-a)被用于由系數(shù)乘法器171和174進(jìn)行的乘法運算，從而提供一個適當(dāng)?shù)臎]有溢出積分器17輸出的積分系數(shù)。
同樣在開關(guān)控制器15中，通過比較器19將絕對值電路16的輸出與閾值的第一預(yù)定范圍(refl例如，+π/10弧度到-π/10弧度)相比較。如果絕對值電路16的輸出在第一閾值范圍之外，則比較器19輸出高電平信號，反之，如果絕對值電路16的輸出在第一閾值范圍之內(nèi)，則比較器19輸出低電平信號。邏輯求和計算器20計算比較器19的輸出和比較器18的反相輸出的邏輯和。僅當(dāng)邏輯求和計算器20的輸出是低電平信號時，如同以前的一幀周期值，經(jīng)開關(guān)21將一個預(yù)定值n加載到延遲單元173中以替換存儲在延遲單元173中的那個值。
還是在開關(guān)控制器15中，通過比較器22將絕對值電路16的輸出與閾值的第二預(yù)定范圍(ref2例如，+π/50弧度到-π/50弧度)相比較。如果絕對值電路16的輸出在第二閾值范圍之外，則比較器22輸出高電平信號，反之，如果絕對值電路16的輸出在第二閾值范圍之內(nèi)，則比較器22輸出低電平信號。通過延遲單元23將比較器22的輸出延遲一幀周期的時間長度，并且通過延遲單元24將延遲單元23的輸出進(jìn)一步延遲一幀周期的時間長度。通過加法器25將比較器22的輸出和延遲單元23和24的輸出加在一起。僅當(dāng)加法器25的輸出為低電平信號時，由開關(guān)26清除存儲在延遲單元173中的值。
將通過把其中調(diào)制方法使用用于數(shù)字音頻廣播信號的歐洲技術(shù)規(guī)格的OFDM(π/4-DQPSK差分編碼、四相相移鍵控)的情況作為例子來描述結(jié)構(gòu)如上所述的這個實施例的接收機的操作。
根據(jù)包含在輸入信號中的相位參考碼元，頻率偏移檢測器7檢測頻率偏移量并輸出相應(yīng)的頻率偏移量數(shù)據(jù)。通過系數(shù)乘法器71將頻率偏移檢測器7的輸出數(shù)據(jù)乘以系數(shù)k，并通過開關(guān)電路10有選擇地輸出到積分器11。根據(jù)經(jīng)過由延遲/檢測單元6延遲檢測的QPSK(四相相移鍵控)碼元的相位，頻率偏移檢測器8檢測頻率偏移量。通過系數(shù)乘法器81將頻率偏移檢測器8的輸出數(shù)據(jù)乘以p并且通過開關(guān)電路10有選擇地輸出到積分器11。
用延遲檢測，每個QPSK(四相相移鍵控)碼元的每1.2毫秒(在傳輸模式中OFDM碼元長度)的相位差被檢測到。如果有頻移，延遲/檢測單元6的輸出包含對應(yīng)于頻移的相位偏移以便于可以通過相位偏移量計算出頻率偏移量。在FIC(快速信息信道)中，“Re”代表來自延時/檢測單元6輸出的實部，“Im”代表來自延時/檢測單元6的輸出的虛部，相位Φ(ω)可以由“arc tan(Im/Re)”來表示。如果Re·Im≥0，則相位角誤差Err(ω)可以表示為Err(ω)＝Re2-Im2，如果Re·Im＜0，則相位角誤差Err(ω)可以表示為Err(ω)＝Im2-Re2。
在DQPSK調(diào)制中，一個碼元的延遲檢測輸出可以表示為(π/4+n·π/2弧度)。例如，如果n＝0(如果延遲檢測輸出在第一象限中)并且沒有相位角誤差，則延遲檢測輸出的相位角是(π/4弧度)并且Im2-Re2＝0。如果有相位角誤差，則相位角誤差或頻移誤差是差值(Im2-Re2)。所以，由頻率偏移檢測器8檢測的頻率偏移是在(π/8到-π/8弧度)的范圍內(nèi)。
在這個實施例的接收機中，通過絕對值電路16來計算從頻率偏移檢測器7中提供的頻率偏移量數(shù)據(jù)的絕對值，積分器17將上述絕對值電路16的輸出積分。如果積分輸出在第三閾值范圍內(nèi)(例如，+π/8到-π/8弧度)，比較器18的輸出使得開關(guān)電路10選擇頻率偏移檢測器8的輸出從而實現(xiàn)自動頻率控制。這個狀態(tài)對應(yīng)于自動頻率控制的鎖定狀態(tài)。
如果由積分器17積分的絕對值電路16的輸出是在第三閾值范圍之外，則比較器18的輸出使得開關(guān)電路10選擇頻率偏移檢測器7的輸出從而實現(xiàn)自動頻率控制。特別地，如果比較器18檢測到導(dǎo)致超過范圍(+π/8到-π/8弧度)之外的較大的相位角誤差的頻率偏移量，則選擇頻率偏移檢測器7的輸出而不是頻率偏移檢測器8的輸出來執(zhí)行自動頻率控制。
相反地，如果由頻率偏移檢測器7檢測并由積分器17積分的頻率偏移量的絕對值是在第三閾值范圍內(nèi)，則選擇頻率偏移檢測器8的輸出而不是頻率偏移檢測器7的輸出。特別地，如果比較器18檢測到導(dǎo)致在范圍(+π/8到-π/8弧度)內(nèi)的一個相位角誤差的頻率偏移量，則選擇頻率偏移檢測器8的輸出而不是頻率偏移檢測器7的輸出來執(zhí)行自動頻率控制。
隨著積分器17的輸出進(jìn)入第三閾值范圍內(nèi)，開關(guān)電路10將其來自頻率偏移檢測器7的輸出改變?yōu)閬碜灶l率偏移檢測器8的輸出。在這種情況中，僅僅如果絕對值電路16的輸出在第一閾值范圍內(nèi)(+π/10到-π/10弧度)并且比較器18的反相輸出是低電平信號時，即，由開關(guān)電路10選擇頻率偏移檢測器7的輸出數(shù)據(jù)，則通過開關(guān)21將預(yù)定值n加載到延遲單元173上。
上述預(yù)定值n被設(shè)置為這樣一個小的值，當(dāng)即使在頻率偏移量小時它被加上時，就立即選擇頻率偏移檢測器8的輸出，而當(dāng)在頻率偏移值大時它被加上，就保持選擇頻率偏移檢測器7的輸出。其結(jié)果，即使在由于減小的頻率偏移量而使絕對值電路的輸出進(jìn)入第一閾值范圍并且同時由比較器18的輸出選擇頻率偏移檢測器7的輸出時，將預(yù)定值n加載到延時單元173，也能通過開關(guān)電路10立即鎖定頻率偏移檢測器8的輸出，并且即使由于增加的頻率偏移量而引起預(yù)定值n被加上，也保持選擇頻率偏移檢測器7的輸出。通過這種方式，可以避免由外部干擾而另外導(dǎo)致的不穩(wěn)定切換。
頻率偏移檢測器7的輸出乘以系數(shù)k而頻率偏移檢測器8的輸出乘以系數(shù)p(p＜k)，以便于降低頻率偏移檢測器7的實際增益。但是，例如，在保護(hù)間隔之外的情況中，在該情況中，輸入了一個從山上反射回的阻礙信號并且頻率偏移檢測器7的增益突變，或者在其他情況下，積分器17的輸出可能瞬時增加。在這種情況中，開關(guān)電路19瞬時選擇頻率偏移檢測器7的輸出并且其后選擇頻率偏移檢測器8的輸出。因此，通過由預(yù)定值n的增加以及阻礙信號而導(dǎo)致的相位角誤差可以去除鎖定狀態(tài)，即使恢復(fù)該鎖定狀態(tài)，也會再次選擇頻率偏移檢測器7的輸出。
然而，使用實施例的這種接收機，如果在3個幀周期的時間內(nèi)絕對值電路16的輸出繼續(xù)保持在第二閾值范圍內(nèi)，則加法器25的輸出為低電平信號以便于通過開關(guān)26清除存儲在延遲單元173中的值。所以，即使相位角誤差瞬時增加，由于在鎖定狀態(tài)期間延遲單元173被清零，鎖定狀態(tài)將不被去除并且根據(jù)頻率偏移檢測器8的輸出繼續(xù)控制壓控振蕩器9。
另外，第二閾值范圍設(shè)定得比第一閾值范圍窄。所以，比較器22為低電平信號時的時間比比較器19為低電平信號時的時間足夠晚。此外，如果在3個幀周期的時間內(nèi)比較器22的低電平信號持續(xù)，則將延遲單元173清零。因此，僅當(dāng)由頻率偏移檢測器7的輸出控制的壓控振蕩器9完全改變?yōu)橥ㄟ^頻率偏移檢測器8的輸出來控制壓控振蕩器9時，將延遲單元173清零。
所以，使用本實施例的接收機，一旦根據(jù)從頻率偏移檢測器8提供的頻率偏移量控制壓控振蕩器9的振蕩頻率并將其鎖定到接收頻率之后，不再執(zhí)行通過頻率偏移檢測器8的控制并且可以有一個穩(wěn)定的廣播接收，通過頻率偏移檢測器8的控制有由多通路導(dǎo)致的頻率偏移量的錯誤檢測的可能。
可以略去絕對值電路16，但是使用這個電路可以減少頻率偏移量的錯誤檢測?？梢酝ㄟ^使用一個計數(shù)器來檢測在3個幀周期時間內(nèi)比較器22的低電平信號是否持續(xù)以及延遲單元173是否要被清零?？梢酝ㄟ^改變系數(shù)乘法器171和174的系數(shù)a和(1-a)來處理數(shù)字音頻廣播信號的傳輸模式的改變。可以通過使用數(shù)字信號處理器或類似設(shè)備來實現(xiàn)本實施例接收機的上述功能。
如上所述，本發(fā)明的接收機的有利之處在于它可以即使在諸如多通路接收環(huán)境這樣的嚴(yán)格接收環(huán)境下執(zhí)行正常的廣播信號接收。
權(quán)利要求
1.接收機，其帶有將接收信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、將A/D轉(zhuǎn)換的信號進(jìn)行離散傅立葉變換、以及將離散傅立葉變換過的數(shù)據(jù)進(jìn)行延遲檢測的解調(diào)器，該接收機包括第一頻率偏移檢測裝置(7)，其用于根據(jù)包含在離散傅立葉變換數(shù)據(jù)中的相位參考碼元來檢測輸入到解調(diào)器中的輸入信號的頻率偏移值；第二頻率偏移檢測裝置(8)，其用于根據(jù)延遲檢測信號的相位差來檢測輸入到解調(diào)器中的輸入信號的頻率偏移值；積分器(17)，其用于將由上述第一頻率偏移檢測裝置所檢測的頻率偏移值積分；以及選擇裝置(10)，其用于將所述積分器的輸出與預(yù)定的閾值的第一范圍比較，如果所述積分器的輸出是在第一閾值范圍內(nèi)，則選擇由第二頻率偏移檢測裝置所檢測的頻率偏移值，如果所述積分器的輸出不在第一閾值范圍內(nèi)，則選擇由第一頻率偏移檢測裝置所檢測的頻率偏移值，其中根據(jù)由所述選擇裝置選擇出的頻率偏移值來執(zhí)行自動頻率控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機，還包括比較裝置(19)，其用于將預(yù)定的閾值的第二范圍與由所述第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值比較；以及加載裝置(20、21)，其用于如果從由所述比較裝置的比較中判斷出由所述第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值是在第二閾值范圍內(nèi)并且如果所述選擇裝置選擇由所述第一頻率偏移檢測裝置檢測出的頻率偏移值，則它在積分器中加入一個預(yù)定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機，還包括比較裝置(22)，其用于將比第二閾值范圍窄的預(yù)定的第三閾值范圍與由所述第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值比較；以及清零裝置(23-26)，其用于如果從由所述比較裝置的比較中判斷出在一段預(yù)定的時間內(nèi)由所述第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值連續(xù)處于第二閾值范圍內(nèi)，則將積分器清零。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機，還包括絕對值電路(16)，其用于計算由所述第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值的絕對值，其中所述絕對值電路的輸出被提供給積分器以替換由所述第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的接收機，還包括絕對值電路(16)，其用于計算由所述第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值的絕對值，其中所述絕對值電路的輸出被提供給所述比較裝置以替換由所述第一頻率偏移檢測裝置檢測的頻率偏移值。
全文摘要
提供即使在諸如多通路環(huán)境這樣嚴(yán)格的環(huán)境下也能夠執(zhí)行正常的接收操作的接收機。頻率偏移檢測器(7)根據(jù)相位參考碼元來檢測頻率偏移量。檢測到的頻率偏移值通過積分器(17)被積分。通過比較器(18)將積分后的值與預(yù)定的閾值范圍比較。如果從積分器中輸出的積分值是處于閾值范圍內(nèi),則通過開關(guān)電路(10)來選擇由另一個頻率偏移檢測器(8)根據(jù)延遲檢測輸出的相位差所檢測的頻率偏移值量。如果從積分電路中輸出的積分值不在閾值范圍內(nèi),則通過開關(guān)電路(10)來選擇由頻率偏移檢測器(7)所檢測的頻率偏移值。根據(jù)每個所選的頻率偏移值,可以執(zhí)行接收機的自動頻率控制。
文檔編號H04L27/26GK1257629SQ9880539
公開日2000年6月21日 申請日期1998年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月28日
發(fā)明者勝本洋史 申請人:株式會社建伍