專利名稱：：正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種正交頻分多路復用(OFDM)系統(tǒng)抗直流干擾的方法及其裝置。特別是關(guān)于一種針對OFDM信號傳輸過程對不同的調(diào)制類型與頻率偏移量給予不同權(quán)值的補償，以達到抗直流干擾的目的的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
：正交頻分多路復用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)可視為一種調(diào)制技術(shù)，也可視為一種多路復用技術(shù)，是一種多載波(Multi-carrier)的傳送方式，是將一資料串通過低傳輸速率的子載波來傳送。使用OFDM的重要關(guān)鍵之一是可增加抵抗頻率選擇衰減(frequencyselectivefading)或窄頻干擾(narrowbandinterference)的能力。由于數(shù)字信號處理(DSP)及超大規(guī)模集成電路(VLSI)技術(shù)的進步，如今OFDM已廣泛應用于高速率數(shù)字通信技術(shù)，如應用于數(shù)字廣播、數(shù)字電視及無線局域網(wǎng)絡上，在未來無線暨多媒體通信技術(shù)中，OFDM將成為不可或缺的技術(shù)之一。正交頻分多路復用技術(shù)采用一個不連續(xù)的多音調(diào)技術(shù)，將不同頻率的載波(carrier)中的大量信號合并成單一的信號，而完成信號傳送。OFDM技術(shù)的發(fā)展乃是為了提高載波的頻譜利用率，或者是為了改進對多載波的調(diào)制目的，其特點是各子載波相互正交(orthogonal)，于是擴頻調(diào)制后的頻譜可以相互重迭，因而減小了子載波間的相互干擾，可實現(xiàn)多種可靠的高速數(shù)據(jù)傳輸。無線通信在傳送信號的過程中，傳送端必需用載波把基帶信號調(diào)制至指定的頻帶傳送，而接收端再用同頻率的載波將信號解調(diào)至基帶信號，但是由于傳送端與接收端所需合成載波的頻率震蕩器(oscillator)不可能完全相同，于是在接收端便會有頻率偏移的效應。此頻率偏移會使直流(DC)干擾源干擾到靠近DC的子載波信號，而使得系統(tǒng)效率降低，故解決此DC干擾的問題對OFDM系統(tǒng)相當重要。已知的正交頻分多路復用接收端的架構(gòu)示意圖如圖1所示，OFDM信號由接收端的射頻模塊接收，轉(zhuǎn)變成基頻信號后，由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器取樣后，經(jīng)離散傅利葉轉(zhuǎn)換電路由時域(timedomain)信號轉(zhuǎn)換至頻域(frequencydomain)信號，頻域信號經(jīng)等化電路作信道失真補償，最后由解碼器解碼后輸出信號。已知補償信號干擾或頻率偏移等問題的技術(shù)如圖1所示美國專利No.6,487,253所述的干擾過程中的OFDM頻道響應估計方法(OFDMChannelEstimationinthepresenceofInterference)，即由多個訓練信號(trainingsymbol)估算出該OFDM系統(tǒng)的頻道響應(channelresponse)，在此OFDM系統(tǒng)運作之時，如圖所示，RF模塊201接收自發(fā)送端送出的多個包括有訓練信號(trainingsymbol)的RF信號，此OFDM信號送至接收系統(tǒng)202后，經(jīng)由過濾、放大與模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，并將時域的信號轉(zhuǎn)為基帶信道(basebandchannel)，以分離的脈沖狀態(tài)形式將信號藉一反快速傅利葉轉(zhuǎn)換(IFFT)單元203轉(zhuǎn)為頻域的信號。接著由一訓練信號取得單元206接收到信號中的訓練信號，經(jīng)信道估計單元207估計該信號的干擾量，則之后的等化運算(equalization)單元204藉以校正頻域中的信號數(shù)據(jù)，最后由解碼單元205進行校正后的解碼輸出。已知技術(shù)雖有針對RF信號中的干擾來補償或校正，但并無考慮射頻(RF)組件中的直流電干擾信號的效應，本發(fā)明所提的方法與裝置是于OFDM系統(tǒng)仿真時得出對應各種調(diào)制類型(modulationtype)，例如BPSK、QPSK、16-QAM、64-QAM等，與頻率偏移量(frequencyoffset)作一權(quán)值查表(weightinglook-uptable)，針對OFDM信號受直流源的干擾的子載波在解碼單元給予不同的權(quán)值，以達到OFDM系統(tǒng)抗直流干擾的目的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為一種正交頻分多路復用(OFDM)系統(tǒng)抗直流干擾的方法及其裝置，接收端可以使用高頻濾波器去濾除直流干擾源，然而高頻濾波器同時也會造成傷害到靠近直流源附近的子載波信號。另一個方法是用直流消除器消除直流干擾源，也就是說在接收端先估測出直流干擾量，然后用此估測值去消除此直流干擾源，此方法可以降低傷害較少的子載波數(shù)目，但是由于估測直流干擾量時有估測誤差，尤其是當系統(tǒng)有頻率偏移時，直流干擾量的估測誤差更大，所以用直流消除器消除直流后，依然存在有殘余的直流源干擾直流源附近的子載波信號。所以必須再尋找一個更有效的方法去抵直流干擾源，才能提高OFDM通信系統(tǒng)的性能。因為頻率偏移量而使得OFDM系統(tǒng)的某些子載波受到直流源的干擾，所以可對應各種調(diào)制類型(modulationtype)，例如BPSK、QPSK、16-QAM、64-QAM等，與頻率偏移量(frequencyoffset)作一權(quán)值查表(weightinglook-uptable)給解碼單元，在解碼時針對受干擾的子載波給予不同的權(quán)值，達到OFDM系統(tǒng)抗直流干擾的目的。本發(fā)明抗直流干擾的方法步驟包括有由一RF模塊接收OFDM信號；以一解調(diào)電路解調(diào)該OFDM信號；引入一權(quán)值查表；利用查表方式，依一調(diào)制類型與一頻率偏移量在解碼單元對于受干擾的子載波給予不同的權(quán)值。而其中權(quán)值查表是事先制作好，包括的步驟有OFDM系統(tǒng)中的RF模塊，產(chǎn)生各種不同頻率偏移量的OFDM的測試信號；接收端的RF模塊接收該OFDM系統(tǒng)的測試信號，且接收端的RF模塊具直流干擾源；為了使接收端擁有較少的封包錯誤率，該權(quán)值查表是依據(jù)該信號的調(diào)制類型與該頻率偏移量產(chǎn)生。其一實施例所包括的裝置有一RF模塊，是為經(jīng)一通信信道接收一OFDM信號的裝置；一直流干擾源估計單元，是電連接該射頻模塊，以接收自該射頻模塊產(chǎn)生的直流源；一解調(diào)電路，是電連接該RF模塊；一頻率偏移估計單元，是電連接該解調(diào)電路，以針對該OFDM信號做一頻率偏移估算，再依據(jù)該頻率偏移量與一調(diào)制類型的對應得一權(quán)值查表；以及一解碼器，是電連接該解調(diào)電路，并對應該權(quán)值查表對受干擾的子載波給予不同權(quán)值再解碼輸出。圖1所示為美國專利No.6,487,253所述的干擾過程中的OFDM頻道響應估計方法的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖2A為基帶信號與頻率偏移示意圖；圖2B為基帶信號與頻率偏移示意圖；圖2C為基帶信號與頻率偏移示意圖；圖3所示為本發(fā)明正交頻分多路復用架構(gòu)的OFDM系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖4所示為本發(fā)明OFDM系統(tǒng)運作前的直流源估計與補償?shù)淖罴褜嵤├疽鈭D；圖5為本發(fā)明抗直流干擾方法中權(quán)值查表產(chǎn)生的步驟流程圖；圖6為本發(fā)明正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法步驟流程圖。圖號說明201RF模塊202接收系統(tǒng)203反快速傅利葉轉(zhuǎn)換單元204等化運算單元205解碼單元206訓練信號取得單元207信道估計單元40傳送端41通信信道42RF模塊43解調(diào)電路44等化電路45解碼器46權(quán)值查表401輸入信號402調(diào)制電路403數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器404RF模塊47直流干擾源估計單元48頻率偏移估計單元49模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器具體實施方式在正交頻分多路復用(OFDM)的系統(tǒng)中，因環(huán)境或其中組件的因素造成信號傳輸時的干擾，尤其如RF組件中直流源(DC)的干擾，如圖2A為傳送端的OFDM信號的基帶信號頻譜，若接收端于解調(diào)(demodulate)時沒有頻率偏移(frequencyoffset)的現(xiàn)象，接收到的基帶信號頻譜應如圖2B所示，直流干擾源會干擾到OFDM系統(tǒng)的DC子載波，由于通常OFDM系統(tǒng)的DC子載波是一個空的子載波，不載任何信號，所以此時直流干擾源沒有干擾到OFDM系統(tǒng)。但是若解調(diào)時有OFDM系統(tǒng)中傳送端與接收端之間因振蕩頻率不同而產(chǎn)生的頻率偏移現(xiàn)象，接收到的基帶信號頻譜如圖2C所示，直流干擾源會因為頻率偏移量的大小，而干擾到OFDM系統(tǒng)的某些有載信號的子載波，因此會造成OFDM系統(tǒng)解碼的錯誤與偏差，故本發(fā)明藉預先建立的權(quán)值查表(weightinglook-uptable)，依據(jù)不同頻率偏移量，并給予不同的權(quán)值，使在解碼端能以可靠的信息來保護不可靠的信息，以達到抗直流干擾源的目的。如圖3所示的正交頻分多路復用架構(gòu)的OFDM系統(tǒng)架構(gòu)示意圖，OFDM系統(tǒng)可概分為信號傳輸端、信號接收端與其間的通信信道(channel)。如圖所示，傳送端40有一輸入信號401經(jīng)調(diào)制電路402濾波，由此調(diào)制電路402由反離散傅利葉轉(zhuǎn)換(lnverseDiscreteFourierTransform，IDFT)由頻域(frequencydomain)信號轉(zhuǎn)換至時域(timedomain)信號，再由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器403將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。此時，模擬信號由傳送端40的RF模塊404傳送，經(jīng)通信信道(channel)41，其介質(zhì)如空氣等，由OFDM接收器的射頻(RF)模塊42接收后，將信號傳輸至接收端內(nèi)部電路，包括有信號轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器49的轉(zhuǎn)換，再由解調(diào)電路43做離散傅利葉轉(zhuǎn)換(DiscreteFourierTransform，DFT)，然后再傳送至一等化電路44，將各子載波作通信信道失真的補償，最后經(jīng)解碼器45得出輸出信號。本發(fā)明可在接收端先使用直流消除器消除大部分的直流干擾源并補償頻率偏移量，然后，再配合調(diào)制類型與頻率偏移量，設(shè)計一權(quán)值查表(weightinglook-uptable)46，針對受干擾的子載波(sub-carrier)在解碼器45進行解碼時給予不同的權(quán)值。即受干擾的子載波給予較小的權(quán)值，達到以可靠的信息保護不可靠的信息的目的。而圖4所示為抗直流干擾的OFDM系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。在一OFDM系統(tǒng)測試時，由圖3所示的傳送端40發(fā)送OFDM信號經(jīng)由通信信道41傳送至近端的RF模塊42，再以模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器49轉(zhuǎn)換信號，因為RF模塊42本身產(chǎn)生的直流源效應干擾OFDM信號，故本發(fā)明可設(shè)置一電連接該RF模塊42的直流干擾源估計單元47作為消去直流源效應的實作電路，其一實施例可由RF模塊42收到的信號經(jīng)一低通濾波器(low-passfilter)將高頻干擾部分濾掉，再將多筆干擾信號由一平均運算單元作一平均值運算得出直流干擾的估計值。消除直流干擾后，用一頻率偏移估計單元48，針對該收到的信號做頻率偏移補償，然后再依據(jù)此頻率偏移量與該調(diào)制類型的對應得一權(quán)值查表(weightinglook-uptable)46，當該信道的子載波經(jīng)等化電路44進入解碼器45解碼時，即對應此權(quán)值查表46對受干擾的子載波給予不同權(quán)值。上述的調(diào)制類型(modulationtype)是如正交幅度調(diào)制(QuadrantAmplitudeModulation，QAM)等的傳輸方式，各種信號型態(tài)對環(huán)境或組件來的噪聲有不同的抵抗能力，其型態(tài)信息可由各OFDM信號文件頭(header)得知，故本發(fā)明于設(shè)計該權(quán)值查表時，即針對不同的調(diào)制類型再配合頻率偏移量給予不同的權(quán)值。當實際OFDM系統(tǒng)運作時，于解碼時即對應此事前藉仿真(simulation)制作的權(quán)值查表針對不同情況給予受干擾的子載波不同的權(quán)值。圖5為本發(fā)明抗直流干擾方法的權(quán)值查表產(chǎn)生步驟流程。OFDM系統(tǒng)中接收端的RF模塊接收來自傳輸端的信號，在產(chǎn)生權(quán)值查表的步驟中，可以由該OFDM系統(tǒng)中的RF模塊產(chǎn)生多個測試信號(步驟S60)，偵測直流干擾源(步驟S61)，且估算出系統(tǒng)RF模塊對系統(tǒng)的頻率偏移量(步驟S62)；依據(jù)不同的調(diào)制類型與系統(tǒng)的頻率偏移產(chǎn)生一權(quán)值查表(步驟S63)。最后針對受干擾的子載波解碼時給予不同的權(quán)值，以達到本發(fā)明抗直流干擾的目的。請參閱圖6所示本發(fā)明正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法步驟流程圖。開始時，由OFDM系統(tǒng)中RF模塊接收由傳輸端產(chǎn)生的OFDM信號，為一多載波的信號(multi-carrier)(步驟S71)；經(jīng)一轉(zhuǎn)換器將接收的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(步驟S72)；由以離散傅利葉轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)的解調(diào)電路進行信號解調(diào)，其中離散傅利葉轉(zhuǎn)換電路為反快速傅利葉轉(zhuǎn)換與快速傅利葉轉(zhuǎn)換之實作電路(步驟S73)；經(jīng)等化電路修正通信信道的失真現(xiàn)象(步驟S74)；于信號進入解碼器時，引入一事先制作的權(quán)值查表(步驟S75)；利用查表方式，依不同的調(diào)制類型與頻率偏移量給予受干擾的子載波不同的權(quán)值(步驟S76)；解碼出有權(quán)值效應的信號(步驟S77)；經(jīng)由上述步驟可將權(quán)值較高的可靠信號保護權(quán)值較低的不可靠信號，以達到本發(fā)明的目的。綜上所述，本發(fā)明為一正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法與其裝置，是針對RF組件產(chǎn)生的直流源效應干擾OFDM信號而提出一權(quán)值查表，對受直流干擾源的子載波給予不同權(quán)值，以可靠的信號保護不可靠的信號達到抗直流干擾的目的，實為一不可多得的發(fā)明物品，及具產(chǎn)業(yè)上的實用性、新穎性及進步性，完全符合發(fā)明專利申請要件，爰依法提出申請，敬請詳查并賜準本案專利，以保障發(fā)明者權(quán)益。惟以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，非因此即拘限本發(fā)明的專利范圍，故舉凡運用本發(fā)明說明書及圖標內(nèi)容所為之等效結(jié)構(gòu)變化，均同理包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)，合予陳明。權(quán)利要求1.一種正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法，其特征在于該方法至少包含下列步驟由一射頻模塊接收一正交頻分多路復用信號；由一解調(diào)電路解調(diào)該正交頻分多路復用信號；引入一權(quán)值查表；利用查表方式，依一調(diào)制類型與一頻率偏移量給予各受干擾的子載波不同的權(quán)值；以及解碼出有權(quán)值效應的信號。2.如權(quán)利要求1所述的正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法，其特征在于該頻率偏移量由該正交頻分多路復用系統(tǒng)的一傳送端與一接收端之間的振蕩頻率不同而產(chǎn)生。3.如權(quán)利要求1所述的正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法，其特征在于該解調(diào)電路可以一離散傅利葉轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)。4.如權(quán)利要求1所述的正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法，其特征在于該調(diào)制類型由該正交頻分多路復用系統(tǒng)信號的文件頭信息得知。5.如權(quán)利要求1所述的正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法，其特征在于該權(quán)值查表為預先制作的查表，產(chǎn)生的方法步驟包括產(chǎn)生多個多載波的測試信號，由該正交頻分多路復用系統(tǒng)中的該射頻模塊產(chǎn)生；接收來自該正交頻分多路復用系統(tǒng)傳輸端的測試信號，由接收端的該射頻模塊接收；估算出頻率偏移量；以及產(chǎn)生該權(quán)值查表，依據(jù)該信號的調(diào)制類型與該頻率偏移量產(chǎn)生。6.如權(quán)利要求5所述的正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法，其特征在于于該接收來自該正交頻分多路復用系統(tǒng)傳輸端的測試信號的步驟后，以一電連接該射頻模塊的一直流干擾源估計單元估算該射頻模塊對該正交頻分多路復用系統(tǒng)產(chǎn)生的直流干擾源。7.如權(quán)利要求5所述的正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的方法，其特征在于該估算出頻率偏移量的步驟是以一電連接該解調(diào)電路的頻率偏移估計單元達成。8.一種正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的裝置，其特征在于該裝置至少包括有一射頻模塊，為經(jīng)一通信信道接收一正交頻分多路復用信號的裝置；一直流干擾源估計單元，是電連接該射頻模塊，以接收自該射頻模塊產(chǎn)生的直流源；一解調(diào)電路，是電連接該射頻模塊；一頻率偏移估計單元，是電連接該解調(diào)電路，以針對該直流源做一頻率偏移估算，再依據(jù)該頻率偏移量與一調(diào)制類型的對應得一權(quán)值查表；以及一解碼器，是電連接該解調(diào)電路，并對應該權(quán)值查表對受干擾的子載波給予不同權(quán)值再解碼輸出。9.如權(quán)利要求8所述的正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的裝置，其特征在于該直流干擾源估計單元以一低通濾波器連接一平均運算單元達成。10.如權(quán)利要求8所述的正交頻分多路復用系統(tǒng)抗直流干擾的裝置，其中該解調(diào)電路可以一離散傅利葉轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)。全文摘要本發(fā)明為一種正交頻分多路復用(OFDM)系統(tǒng)抗直流干擾的方法及其裝置，是于一OFDM系統(tǒng)仿真時得出對應各種調(diào)制類型(modulationtype)與系統(tǒng)的頻率偏移量(frequencyoffset)造成直流源對系統(tǒng)的干擾程度，作一權(quán)值查表(weightinglook－uptable)，并于解碼時依據(jù)此權(quán)值查表，給受干擾的子載波予不同的權(quán)值，以可靠的信號來補償受到干擾的不可靠信號，以達到OFDM系統(tǒng)抗直流干擾的目的。文檔編號H04L27/26GK1744590SQ200410074108公開日2006年3月8日申請日期2004年8月31日優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日發(fā)明者侯文生申請人:矽統(tǒng)科技股份有限公司