專利名稱：能夠改善接收性能的數字廣播發送/接收及其信號處理方法
技術領域：
一般地，本發明涉及數字廣播發送/接收系統。更具體地講，本發明關于包括能改善接收性能的段同步信號的數字廣播發送系統及其信號處理方法，以及對應的數字廣播接收系統及其信號處理方法。
背景技術：
圖1是美國8-VSB發送系統的發送幀。
現在參照圖1，一幀包括兩場，并且一場由313個段組成。一個段包括832個符號，其中4個符號是段同步，828個符號是數據和前向糾錯(FEC)。第一段是場同步。
發送幀包括段同步和場同步。接收系統通過使用段同步和場同步提高接收性能。
圖2是映射到特定電平的圖1的8-VSB信號。現在參照圖2，4個符號的段同步在5、-5、-5和5的2個電平之間擺動。828個符號的數據和FEC在-7、-5、-3、-1、1、1、3、5和7的8個電平之間擺動。
傳統的段同步序列采取5、-5、-5和5的規則的形式，并且在圖3示出其歸一化的非周期相關屬性。參照傳統的段同步的相關屬性，旁瓣的峰值對應主瓣的50％。
因此，在較差的信道條件下很難定位段同步的精確位置。特別地，在多徑衰落信道中定位段同步的開始點是不可行的。
所述接收系統通過使用場同步來均衡。然而，由于從所述接收系統的匹配濾波器輸出的值經常改變，所以在具有急劇的信道變化的環境中檢測場同步是很難的。這是由圖1所示的每313段間歇地進行一次發送的場同步產生的。結果，在強烈的信道改變下場同步捕獲需要更多的時間。
為了改善均衡性能，應該精確地估計信道延遲曲線，這需要諸如場同步的長訓練序列。然而，由于每313段間歇地發送一次美國8-VSB發送幀的場同步，所以在快速信道改變下信道延遲曲線被不精確地估計。
發明內容
技術問題為了克服背景技術的上述缺點，本發明的一方面提供一種包括能改善接收性能的修改的段同步的數字廣播發送系統及其信號處理方法，以及對應的接收系統及其信號處理方法。
技術方案數字廣播發送系統包括前向糾錯(FEC)編碼器，根據特定的前向糾錯方案對輸入信號編碼；同步信號插入單元，將包括修改的段同步的段同步信號插入到編碼的信號中；導頻插入單元，將導頻信號插入到插入同步的信號中；脈沖成形濾波器，以特定滾降因子來對插入導頻的信號進行脈沖成形；和射頻(RF)單元，通過發送信道頻帶來發送脈沖成形的信號。
修改的段同步包括預定數量的同步信號，并且關于所述預定數量的同步信號的相關值的平均值具有自相關屬性。
同步信號插入單元以重復的方式插入修改的段同步，并且依次插入傳統的段同步和修改的段同步。
預定數量的同步信號包括第一同步，具有k、-k、-k、k的序列；第二同步，具有k、k、k、k的序列；第三同步，具有k、k、-k、-k的序列；第四同步，具有k、-k、k、-k的序列；其中，“k”是指示同步信號的電平的自然數。
所述數字廣播發送系統的信號處理方法包括根據前向糾錯(FEC)方案對輸入信號編碼；將包括修改的段同步的段同步插入到編碼的信號中；將導頻信號插入到插入同步的信號中；以特定滾降因子來對插入導頻的信號進行脈沖成形；和通過發送信道頻帶來發送脈沖成形的信號。
所述與發送系統對應的數字廣播接收系統包括調諧器，接收調諧的頻帶的信號，并將所述信號轉換成基帶的信號；頻率恢復單元，補償接收的信號的頻率偏移；定時恢復單元，補償接收的信號的定時偏移；信道估計單元，通過使用在接收的信號中的修改的段同步來估計信道延遲曲線；均衡器，基于估計的信道延遲曲線對接收的信號進行均衡；和前向糾錯(FEC)解碼器，根據特定的前向糾錯方案糾錯。
有益地，接收系統包括頻率偏移估計單元，基于在信道估計單元中估計的信道延遲曲線來估計頻率偏移；和定時偏移估計單元，基于在信道估計單元中估計的信道延遲曲線來估計定時偏移。
信道估計單元包括相關計算單元，計算修改的段同步和參考信號之間的相關值；和平均計算單元，計算已計算的相關值的平均值以估計信道延遲曲線。
數字廣播接收系統的信號處理方法包括接收調諧的頻帶的信號；補償接收的信號的頻率偏移；補償接收的信號的定時偏移；通過使用包括在接收的信號中的修改的段同步來對信道延遲曲線進行信道估計；基于估計的信道延遲曲線對接收的信號進行均衡；和根據特定的前向糾錯(FEC)方案糾正接收的信號的錯誤。
有益地，所述信號處理方法包括基于在信道估計步驟中估計的信道延遲曲線來估計頻率偏移；和基于在信道估計步驟中估計的信道延遲曲線來估計定時偏移。
信道估計步驟包括計算修改的段同步和參考信號之間的相關值；和通過計算估計的相關值的平均值來估計信道延遲曲線。
因此，使用修改的段同步的發送方案提高與傳統接收系統的兼容性，最小化硬件復雜度，并增強同步捕獲和均衡性能。
有益效果根據本發明的實施例的使用修改的段同步的發送方案提高與傳統接收系統的兼容性，最小化硬件復雜度，并增強同步捕獲和均衡性能。
本發明的一個優點是促進段同步捕獲。對于根據修改的段同步的平均相關屬性的“0”的旁瓣的峰值，提高了非周期相關屬性。因此，檢查到段同步的更精確的位置，更具體地講，在多徑衰落信道中關于每一接收路徑來定位段同步的開始點。
另一優點是促進場同步捕獲。通過使用修改的段同步而不是傳統的發送幀的場同步由比現有313段更短的單位來估計信道改變，并促進關于由場同步估計的信道改變的信道改變的確認。因此，即使在強烈的信道改變下捕獲場同步的時間也被大大減少。
另一優點是關于信道改變的載波恢復健壯性。通過使用修改的段同步來估計信道延遲曲線，以由此分離多徑分量。根據分離的多徑的每一路徑分量來估計頻率和相位偏移，由此提高載波恢復性能。
另一優點是與傳統系統中僅使用場同步的均衡相比，通過基于由修改的段同步估計的信道延遲曲線去除接收信號的多徑來提高均衡性能。
通過結合附圖進行的對實施例的以下描述，本發明的這些和其他方面和優點將會變得清楚和更加容易理解，其中圖1是遵照美國8-VSB發送系統的發送幀；圖2是美國8-VSB發送系統的段同步的格式；圖3是示出傳統的段同步的歸一化的非周期屬性的示圖；圖4是示出根據本發明的實施例的數字廣播發送系統的示意性方框圖；圖5是包括由圖4的發送系統修改的段同步的發送幀的結構；圖6到圖9是示出根據本發明的實施例的在圖4的同步插入單元中將被插入的每一修改的段同步的示圖；圖10是示出根據本發明的實施例的圖4的發送系統的信號處理方法的流程圖；圖11是根據本發明的實施例的數字廣播接收系統的示意性方框圖；圖12是圖11的信道估計單元870的詳細的方框圖；圖13到圖17是示出根據本發明的實施例的關于修改的段同步的歸一化的非周期相關屬性的示圖；和圖18是示出圖11的接收系統的信號處理方法的流程圖。
最佳實施方式現在將詳細參照本發明的實施例，在附圖中示出其示例，其中，相同的標號始終指示相同的元素。通過參照附圖，實施例被描述如下以解釋本發明。
圖4示出根據本發明的實施例的數字廣播發送系統的示意性方框圖。
所述數字廣播發送系統包括前向糾錯(FEC)編碼器410、同步插入單元420、導頻插入單元430、脈沖成形濾波器440和射頻(RF)單元450。
FEC編碼器410包括隨機發生器411、里德所羅門(RS)編碼器413、交織器415、格狀編碼器417。隨機發生器411對進入的MPEG2-TS數據進行隨機化。RS編碼器413分配特定字節的RS奇偶校驗以用于數據的糾錯。交織器415根據特定模式來對分配RS奇偶校驗的數據進行交織。格狀編碼器417以2/3比率對交錯的數據進行格狀編碼。
同步插入單元420將段同步信號插入到編碼的信號和每場一個的場同步中。段同步信號包括將在以下參照圖5和圖6描述的修改的段同步。
圖5示出根據本發明的實施例的示例性信號結構，其中，場中的信號被描述。如圖5所示，段插入區域被分類成現有的段同步區域10和修改的段同步區域530。
現在參照圖6到圖9，修改的段同步包括4種類型的同步信號。第一同步具有與現有的段同步相同的k、-k、-k、k的序列(序列1)。第二同步具有k、k、k、k的序列(序列2)，第三同步具有k、k、-k、-k的序列(序列3)，第四同步具有k、-k、k、-k的序列(序列4)。
再參照圖5，修改的段同步區域530被配置為第一至第四同步的重復組合，因此所述區域對應4的整數倍的段。考慮到與傳統接收系統的兼容性可調節修改的段同步的信號電平。
導頻插入單元430通過將特定DC分量應用到特定電平的數據信號來將一導頻信號插入到在頻譜中的低頻帶的邊緣。
脈沖成形濾波器440通過使用具有特定滾降因子的濾波器來對插入導頻的信號進行脈沖成形。
RF單元450將脈沖成形的信號上變換成將被發送的RF信道頻帶的信號，并通過天線發送所述變換的信號。
圖10是示出根據本發明的實施例的圖4的發送系統的信號處理方法的流程圖，以下將使所述流程圖變得清晰。
在步驟S711，根據特定FEC方案在FEC編碼器410中對MPEG2-TS數據編碼。
在步驟S713，同步插入單元420將每段一個段同步插入到編碼的信號中，并且一個場同步被插入到每場中。
現有的段同步被插入到預定數量的段中，并且圖6到圖9的修改的段同步被依次插入到預定數量的段中。更可取地，插入修改的段同步的段最好是4的整數倍，從而第一到第四段同步被重復地插入。
在步驟S715，導頻插入單元430通過將特定DC分量應用到數據和同步中來將一導頻信號插入到在頻譜中的低頻帶的邊緣。
在步驟S717，在脈沖成形濾波器440中，以特定滾降因子來對導頻插入的信號進行脈沖成形，并通過RF信道頻帶發送所述信號。
根據前述，修改的段同步被插入到現有的發送幀的段同步中。結果，同步捕獲和均衡性能與對現有接收系統的兼容性一同被提高。
以下描述數字廣播接收系統，其中，均衡性能和同步捕獲通過包括修改的段同步的發送系統來提高。
圖11是根據本發明的實施例的數字廣播接收系統的示意性方框圖。
所述接收系統包括調諧器810、頻率恢復單元820、定時恢復單元830、模擬信號去除單元840、頻率偏移估計單元850、定時偏移估計單元860、信道估計單元870、均衡器880和FEC解碼器890。
調諧器810將調諧的頻帶的接收的信號轉換成基帶的信號。
頻率恢復單元820補償在頻率偏移估計單元850中估計的頻率偏移。
定時恢復單元830補償在定時偏移估計單元860中估計的定時偏移。
模擬信號去除單元840丟棄在調諧的頻帶的接收信號中包含的模擬信號。
頻率偏移估計單元850最初使用接收信號的導頻音來估計頻率偏移。當在信道估計單元870中估計信道延遲曲線時，頻率偏移估計單元850基于估計的信道延遲曲線來估計頻率偏移。
定時偏移估計單元860最初使用同步和數據信號來估計定時偏移。當在信道估計單元870中估計信道延遲曲線時，定時偏移估計單元860基于估計的信道延遲曲線來估計定時偏移。
信道估計單元870使用包括在接收信號中的段同步來估計接收信道的延遲特性，以下將參照圖12到圖17對其更詳細地描述。
均衡器880基于信道估計單元870的估計的信道延遲曲線來去除接收信道的多徑。
FEC解碼器890根據特定FEC方案來檢查數據錯誤，并糾正檢查的錯誤。
以下描述使用修改的段同步來對信道延遲曲線估計的示例性步驟。
圖12是圖11的信道估計單元870的詳細的方框圖。圖13到圖17是分別示出關于修改的段同步的歸一化的非周期相關屬性的示圖。
現在參照圖12，信道估計單元870包括相關計算單元871和平均值計算單元873。
相關計算單元871計算接收的信號的修改的段同步和參考信號之間的相關值。參考信號對應作為在發送方插入的修改的段同步的第一到第四同步。即，僅對不包括現有的段同步的修改的段同步計算相關值。
圖13到圖16示出第一到第四同步和參考信號之間的歸一化的非周期相關屬性。圖13是關于第一同步的相關屬性。圖14是關于第二同步的相關屬性。圖15是關于第三同步的相關屬性。圖16是關于第四同步的相關屬性。
即，在圖13到圖16示出從相關計算單元871輸出的第一到第四同步的相關值。
平均值計算單元873對修改的段同步的每一相關值累加并計算平均值。獲得的平均值是如圖17所示的非周期自相關。所述獲得的平均值具有其旁瓣的峰值是“0”的改善的非周期相關屬性。通過對作為4的整數倍并具有段同步的段的相關值計算平均值可獲得更精確的結果。
根據平均相關值計算，關于包括多徑的接收信道，估計與多徑對應的信道延遲曲線。
向均衡器880提供估計的信道延遲曲線，并且均衡器880基于所述信道延遲曲線來進行均衡。因此，通過與現有技術相比更頻繁地估計信道延遲曲線并對其進行均衡來提高均衡性能。
也向頻率偏移估計單元850和定時偏移估計單元860提供估計的信道延遲曲線，以關于信道條件來強估計頻率偏移和定時偏移。
頻率偏移估計單元850基于估計的信道延遲性能關于信道條件來強估計頻率偏移。特別地，基于所述估計的信道延遲曲線來分離多徑分量，并且根據每一分離的分量來估計頻率偏移。結果，關于信道條件來強估計頻率偏移。
定時偏移估計單元860通過使用估計的信道延遲曲線關于信道條件來強估計定時偏移。如圖17所示，在平均值計算單元873的獲得的平均值的相關屬性中旁瓣的峰值是“0”。因此，在多徑衰落信道中關于每一接收路徑精確地定位段同步的開始點，以促進場同步捕獲。也通過在由于通過修改的段同步估計的信號延遲曲線改善強烈信道改變下捕獲場同步的時間來促進場同步捕獲。結果，關于信道條件由同步捕獲來精確地強估計定時偏移。
圖18是示出根據本發明的實施例的接收系統的信號處理方法的流程圖，在下文將詳細描述。
在步驟S810，調諧器810接收調諧的頻帶的信號，并將所述信號轉換成基帶的信號。
在步驟S820，頻率恢復單元820補償通過使用導頻信號在頻率偏移估計單元850中估計的頻率偏移。
在步驟S830，定時恢復單元830補償通過使用同步和數據信號在定時偏移估計單元860中估計的定時偏移。
在步驟S840，模擬信號去除單元840通過在包括在接收的信號中的模擬信號的位置產生空信號來丟棄模擬信號。
在步驟S850，信道估計單元870使用修改的段同步來估計信道延遲曲線。
詳細地，在步驟S851，相關計算單元871計算第一到第四同步和參考信號之間的相關值。在步驟S853，平均值計算單元873通過累加獲得的第一到第四同步的相關值來計算平均值，因此估計取決于信道條件的與多徑對應的信道延遲曲線。
在步驟S860，均衡器880基于信道估計單元870的估計的信道延遲曲線來去除接收信號的多徑。
在步驟S870，FEC解碼器890根據特定FEC方案從均衡的接收信號中檢查并糾錯。
在步驟S910，頻率偏移估計單元850基于信道估計單元870的估計的信道延遲曲線來估計精細頻率偏移，頻率恢復單元820補償估計的精細頻率偏移。
在步驟S930，定時偏移估計單元860基于信道估計單元870的估計的信道延遲曲線來估計定時偏移，定時恢復單元830補償估計的定時偏移。
結果，通過使用修改的段同步在接收系統中提高同步捕獲和均衡性能。
通過部分地修改傳統的發送幀的段同步來提高與現有系統的兼容性。另外，由于使用4符號的段同步，所以實現的硬件的復雜度不是那么高。
產業上的可利用性一般地，本發明被應用于數字廣播發送/接收系統。更具體地講，本發明被應用于包括能提高接收性能的段同步信號的數字廣播發送系統及其信號處理方法，以及對應的數字廣播接收系統及其信號處理方法。
權利要求
1.一種數字廣播發送系統，包括前向糾錯(FEC)編碼器，根據FEC方案對輸入信號編碼；同步信號插入單元，將包括修改的段同步的段同步信號插入到編碼的信號中；導頻插入單元，將導頻信號插入到插入同步的信號中；脈沖成形濾波器，以滾降因子對插入導頻的信號進行脈沖成形；和射頻(RF)單元，通過發送信道頻帶來發送脈沖成形的信號。
2.如權利要求1所述的系統，其中，修改的段同步包括預定數量的同步信號，并且關于所述預定數量的同步信號的相關值的平均值具有自相關屬性。
3.如權利要求1所述的系統，其中，同步信號插入單元以重復的方式插入修改的段同步。
4.如權利要求3所述的系統，其中，同步信號插入單元依次插入傳統的段同步和修改的段同步。
5.如權利要求2所述的系統，其中，預定數量的同步信號包括第一同步，具有k、-k、-k、k的序列；第二同步，具有k、k、k、k的序列；第三同步，具有k、k、-k、-k的序列；以及第四同步，具有k、-k、k、-k的序列；其中，k是指示同步信號的電平的自然數。
6.一種數字廣播發送系統的信號處理方法，包括根據前向糾錯(FEC)方案對輸入信號編碼；將包括修改的段同步的段同步插入到編碼的信號中；將導頻信號插入到插入同步的信號中；以滾降因子對插入導頻的信號進行脈沖成形；和通過發送信道頻帶來發送脈沖成形的信號。
7.如權利要求6所述的方法，其中，修改的段同步包括預定數量的同步信號，并且關于所述預定數量的同步信號的相關值的平均值具有自相關屬性。
8.如權利要求6所述的方法，其中，同步信號插入步驟以重復的方式插入修改的段同步。
9.如權利要求8所述的方法，其中，同步信號插入步驟依次插入傳統的段同步和修改的段同步。
10.如權利要求7所述的方法，其中，預定數量的同步信號包括第一同步，具有k、-k、-k、k的序列；第二同步，具有k、k、k、k的序列；第三同步，具有k、k、-k、-k的序列；以及第四同步，具有k、-k、k、-k的序列；其中，k是指示同步信號的電平的自然數。
11.一種數字廣播接收系統，包括調諧器，接收調諧的頻帶的信號，并將所述信號轉換成基帶的信號；頻率恢復單元，補償接收的信號的頻率偏移；定時恢復單元，補償接收的信號的定時偏移；信道估計單元，通過使用在接收的信號中的修改的段同步來估計信道延遲曲線；均衡器，基于估計的信道延遲曲線對接收的信號進行均衡；和前向糾錯(FEC)解碼器，根據FEC方案糾錯。
12.如權利要求11所述的系統，還包括頻率偏移估計單元，基于在信道估計單元中估計的信道延遲曲線來估計頻率偏移；和定時偏移估計單元，基于在信道估計單元中估計的信道延遲曲線來估計定時偏移。
13.如權利要求11所述的系統，其中，信道估計單元包括相關計算單元，計算修改的段同步和參考信號之間的相關值；和平均值計算單元，計算已計算出的相關值的平均值以估計信道延遲曲線。
14.如權利要求11所述的系統，其中，修改的段同步包括預定數量的同步信號，并且參考信號是與修改的段同步相同的信號，所述參考信號包括預定數量的同步信號。
15.如權利要求14所述的系統，其中，預定數量的同步信號包括第一同步，具有k、-k、-k、k的序列；第二同步，具有k、k、k、k的序列；第三同步，具有k、k、-k、-k的序列；以及第四同步，具有k、-k、k、-k的序列；其中，k是指示同步信號的電平的自然數。
16.如權利要求13所述的系統，其中，在平均值計算單元中計算出的平均值具有自相關屬性。
17.一種數字廣播接收系統的信號處理方法，包括接收調諧的頻帶的信號；補償接收的信號的頻率偏移；補償接收的信號的定時偏移；通過使用包括在接收的信號中的修改的段同步來對信道延遲曲線進行信道估計；基于估計的信道延遲曲線對接收的信號進行均衡；和根據前向糾錯(FEC)方案糾正接收信號的錯誤。
18.如權利要求17所述的方法，還包括基于在信道估計步驟中估計的信道延遲曲線來估計頻率偏移；和基于在信道估計步驟中估計的信道延遲曲線來估計定時偏移。
19.如權利要求17所述的方法，其中，信道估計步驟包括計算修改的段同步和參考信號之間的相關值；和通過計算估計的相關值的平均值來估計信道延遲曲線。
20.如權利要求17所述的方法，其中，修改的段同步包括預定數量的同步信號，并且參考信號是與修改的段同步相同的信號，所述參考信號包括預定數量的同步信號。
21.如權利要求20所述的方法，其中，預定數量的同步信號包括第一同步，具有k、-k、-k、k的序列；第二同步，具有k、k、k、k的序列；第三同步，具有k、k、-k、-k的序列；以及第四同步，具有k、-k、k、-k的序列；其中，k是指示同步信號的電平的自然數。
22.如權利要求19所述的方法，其中，計算出的平均值具有自相關屬性。
全文摘要
公開了一種能改善同步捕獲和均衡性能的數字廣播發送/接收系統，以及其信號處理方法。所述數字廣播發送/接收系統包括FEC編碼器，根據FEC方案對輸入信號編碼；同步信號插入單元，將包括修改的段同步的段同步信號插入到編碼的信號中；導頻插入單元，將導頻信號插入到插入同步的信號中；脈沖成形濾波器，以滾降因子對插入導頻的信號進行脈沖成形；和RF單元，通過發送信道頻帶來發送脈沖成形的信號。修改的段同步包括預定數量的同步信號，并且關于預定數量的同步信號的相關值的平均值具有自相關屬性。使用修改的段同步的發送方案提高與傳統接收系統的兼容性，最小化硬件復雜度，并增強同步捕獲和均衡性能。
文檔編號H04L7/04GK1820510SQ200480019671
公開日2006年8月16日 申請日期2004年6月10日 優先權日2003年7月15日
發明者金俊守, 李東勛, 郭征元, 樸贊燮 申請人:三星電子株式會社