信號處理裝置、信號處理方法和程序的制作方法
【專利說明】信號處理裝置、信號處理方法和程序
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]2014年I月29日提交的日本專利申請第2014-013926號的公開的包括說明書、附圖和摘要的全文以引用的方式全部并入本文。
技術領域
[0003]本發明涉及信號處理裝置、信號處理方法、和程序。尤其，本發明優選地適用于正交頻分(orthogonal frequency divis1n)復用接收器(OFDM 接收器)。
【背景技術】
[0004]針對例如用于通信和廣播的OFDM接收器，一般使用快速傅里葉變換(FFT)。由OFDM接收器接收到的信號具有按照副載波(subcarrier)頻率的間隔而周期性地呈現出脈沖峰值的頻譜。因此，解調是通過使用FFT來計算在與副載波頻率間隔相當的頻率下的信號強度來實現的。眾所周知的是，FFT是對有限數量的時間序列數據進行矩陣運算的過程。更加具體地說，FFT是一種算法，其假設了其中該有限數量時間序列數據周期性地重復的波形，并且快速地計算出當對該波形進行傅里葉變換時所獲得的頻率分量。然而，實際上，不可能期望實際輸入到FFT中的信號是，作為FFT的輸入的、按照時間序列數據數量(FFT長度)的間隔而重復的波形。雖然如此，但是FFT做出以上假設。這意味著，將在有限數量時間序列數據之間的接合點處發生不連續性的波形，假設為輸入信號。由此，由于波形不連續性而得的頻率分量泄漏到正常的頻率分量中。因此，發生所謂的泄漏誤差。已知的是，在FFT之前進行了預處理以執行窗口函數，以便抑制泄漏誤差。例如，眾所周知的有Blackman-Tukey窗口函數。當從時間序列信號序列獲得了用于FFT的有限數量時間序列信號并且對該有限數量時間序列信號進行加權處理時，上面所提及的窗口函數通過使得在接合點處的不連續性緩和來抑制泄漏誤差。
[0005]在W0/2009/031239中公開的技術，使具有由窗口函數處理部處理的FFT電路的OFDM接收器能夠在進行窗口函數處理的同時消除干擾波以抑制比特差錯率(BER)的退化。期望-不期望信號比(D/U比)測量部并入到OFDM接收器中，以根據測得的D/U比來改變窗口函數處理的系數。如圖8和圖9以及段落0055至0057所描述的，通過根據測得的D/U比從兩個不同的窗口函數系數集合選擇一個窗口函數系數集合，來進行窗口函數處理。因此，可以成功地消除干擾波。
【發明內容】
[0006]本發明的發明人對W0/2009/031239進行了調查并且發現了以下問題。
[0007]本發明人發現，在對由通信和廣播用的OFDM接收器所接收到的并且被在OFDM接收器的通信頻帶內的窄帶噪聲(NBN)損壞的信號進行上述作為在FFT之前的預處理的窗口函數處理時，在一些情況下使得誤差度增加，使得BER退化。本發明人還發現，取決于在NBN頻率與副載波頻率之間的關系，窗口函數處理在一種情況下有效地抑制了干擾波，但在另一種情況下增加了干擾波的影響，使得BER退化。
[0008]最終發現，如果NBN進入OFDM的通信頻帶，那么沒有已知的技術能夠通過減小干擾波的影響而足夠地抑制BER的退化。
[0009]下面將對解決上面這些問題的手段進行描述。其他問題和新穎特征將通過以下說明和附圖變得顯而易見。
[0010]下面描述了本發明的一個方面。
[0011]根據本發明的一個方面，提供了一種信號處理裝置，其能夠進行FFT和作為在FFT之前的預處理的窗口函數處理，并且實現OFDM解調。該信號處理裝置包括單元，該單元檢測在在接收到的信號中包括的窄帶噪聲(NBN)的頻率與副載波頻率之間的一致度。根據檢測到的一致度，信號處理裝置確定，是否進行作為在FFT之前的預處理的窗口函數處理。如果在接收到的信號中包括的NBN的頻率與OFDM的副載波頻率在預定范圍內一致，則信號處理裝置在不進行窗口函數處理的情況下對接收到的信號進行FFT。另一方面，如果上面兩種頻率彼此不一致，則信號處理裝置對接收到的信號進行窗口函數處理然后進行FFT。
[0012]下面對本發明的上述方面所提供的優點進行了概述。
[0013]即使NBN進入OFDM的通信頻帶，本發明也可以通過減小干擾波的影響來抑制BER的退化。
【附圖說明】
[0014]將基于以下附圖對本發明的實施例進行詳細描述，其中:
[0015]圖1是圖示了根據本發明的第一實施例的OFDM接收器的示例性配置的框圖；
[0016]圖2是圖示了當執行根據第一實施例的程序時用作OFDM接收器的信號處理裝置的框圖；
[0017]圖3是圖示了當NBN的頻率與副載波的頻率一致時發生的NBN泄漏誤差的說明圖；
[0018]圖4是圖示了當NBN的頻率與副載波的頻率不一致時發生的NBN泄漏誤差的說明圖；
[0019]圖5是圖示了根據本發明的第二實施例的OFDM接收器的示例性配置的框圖；
[0020]圖6是圖示了根據第二實施例的由OFDM接收器進行的示例性操作的流程圖；
[0021 ]圖7是概括了 NBN確定方法的說明圖；
[0022]圖8是圖示了根據本發明的第三實施例的OFDM接收器的示例性配置的框圖；
[0023]圖9是圖示了根據第三實施例的由OFDM接收器進行的示例性操作的前半部分的流程圖；
[0024]圖10是圖示了根據第三實施例的由OFDM接收器進行的示例性操作的后半部分的流程圖；
[0025]圖11是概括了在待機狀態下所采用的NBN確定方法的說明圖；以及
[0026]圖12是圖示了從具有頻率特性的傳輸路徑接收到的OFDM信號的說明圖。
【具體實施方式】
[0027]1.實施例的綜述
[0028]首先，將對在本文件中公開的本發明的各個代表性實施例進行概述。在代表性實施例的綜述中提到的在附圖中的帶括號附圖標記僅僅圖示了在附有附圖標記的元件的概念中包含了什么。
[0029][I] <根據在副載波頻率與NBN頻率之間的一致度，而跳過窗口函數處理>
[0030]根據本發明的第一方面，提供了一種信號處理裝置(100、200)。在接收到被多個副載波所正交頻分調制的經調制信號之后，信號處理裝置將接收到的數據輸出。信號處理裝置如下面所描述的那樣配置。
[0031]信號處理裝置包括輸入部(150)、窗口函數處理部(107)、FFT處理部(108)以及窄帶噪聲(NBN)檢測/確定部(160)。輸入部從以時間序列形式的經調制信號提取預定數量的輸入數據。窗口函數處理部能夠執行控制，以確定是否對該預定數量輸入數據進行窗口函數處理。FFT處理部對從窗口函數處理部輸出的數據進行FFT處理。
[0032]窄帶噪聲檢測/確定部檢測在經調制信號中包括的窄帶噪聲的頻率與副載波的頻率之間的一致度，以及執行控制以根據檢測到的一致度來確定，窗口函數處理部是應該對輸入數據進行窗口函數處理并且將產生的經處理數據提供給FFT處理部，還是應該在不對輸入數據進行窗口函數處理的情況下將輸入數據提供給FFT處理部。
[0033]因此，即使窄帶噪聲(NBN)進入OFDM的通信頻帶，仍可以通過減小干擾波的影響來抑制BER的退化。
[0034][2] <基于FFT的NBN檢測和窗口函數處理確定>
[0035]根據本發明的第二方面，提供了如在第一方面中描述的信號處理裝置。FFT處理部用作第一 FFT處理部。
[0036]窄帶噪聲檢測/確定部包括第二 FFT處理部(104)，該第二 FFT處理部對輸入數據進行FFT處理以計算在每個副載波的頻率下的電功率。如果在兩個相鄰副載波頻率下的電功率均超出了預定閾值(Nra)，則窄帶噪聲檢測/確定部允許窗口函數處理部進行窗口函數處理。另一方面，如果僅僅在一個副載波頻率下的電功率超出了預定閾值，則窄帶噪聲檢測/確定部禁止窗口函數處理部進行窗口函數處理。
[0037]因此，可以提供如下配置，使窄帶噪聲檢測/確定部能夠準確地檢測在經調制信號中包括的NBN的頻率與副載波的頻率之間的一致度。
[0038][3]〈NBN 確定閾值〉
[0039]根據本發明的第三方面，提供了如在第二方面中描述的信號處理裝置。窄帶噪聲檢測/確定部從第二 FFT處理部計算得到的電功率來計算在經調制信號的頻帶內的所有副載波頻率下的電功率的平均值(Pmv)，以及根據該平均值來指定閾值。
[0040]因此，窄帶噪聲檢測/確定部可以容易地并且適當地計算，用于確定在NBN頻率與副載波頻率之間的一致度的NBN確定閾值(Nmv)。
[0041 ] [4] <鑒于傳輸路徑頻率特性的NBN確定>
[0042]根據本發明的第四方面，提供了如在第一方面中描述的信號處理裝置。FFT處理部用作第一 FFT處理部(108)。信號處理裝置進一步包括待機FFT處理部(202)。窄帶噪聲檢測/確定部包括第二 FFT處理部(104)。
[0043]在經調制信號正被輸入的同時，第二 FFT處理部對輸入數據進行FFT處理，以計算在每個副載波的頻率下的接收狀態電功率。在經調制信號未被輸入時，待機FFT處理部對與輸入數據相對應的待機狀態輸入數據進行FFT處理，以計算在每個副載波的頻率下的待機狀態電功率。
[0044]根據接收狀態電功率和待機狀態電功率，窄帶噪聲檢測/確定部執行控制以確定，窗口函數處理部是應該對輸入數據進行窗口函數處理并且將產生的經處理數據提供給第一 FFT處理部，還是應該在不對輸入數據進行窗口函數處理的情況下將輸入數據提供給第一 FFT處理部。
[0045]因此，取決于傳輸路徑的頻率特性，可以使得對是否包括NBN的錯誤判定的可能性減小。
[0046][5] <具有頻率特性的傳輸路徑的NBN確定標準>
[0047]根據本發明的第五方面，提供了如在第四方面中描述的信號處理裝置。如果僅僅在一個副載波頻率下的待機狀態電功率超出了預定待機狀態閾值(Nwait)以及僅僅在一個副載波頻率下的接收狀態電功率超出了預定接收狀態閾值(Nrev)，則窄帶噪聲檢測/確定部禁止窗口函數處理部進行窗口函數處理。
[0048]因此，當通過具有頻率特性的傳輸路徑接收到OFDM信號時，可以適當地判定是否包括NBN。
[0049][6] <由軟件實現的OFDM接收器>
[0050]根據本發明的第六方面，提供了如在第一方面中描述的信號處理裝置。信號處理裝置包括處理器(170)和存儲器(180)。窗口函數處理部、FFT處理部和窄帶噪聲檢測/確定部，在由處理器執行存儲在存儲器中的程序的情況下運行。
[0051]因此，通過軟件實施了 OFDM接收。因此，可以容易地與另一軟件協同實施OFDM接收。
[0052][7]〈用于PLC的OFDM接收器>
[0053]根據本發明的第七方面，提供了如在第一方面中描述的信號處理裝置。輸入部包括模擬前端部(102)和保護間隔消除部(103)。模擬前端部可以通過插頭(101)耦合至傳輸路徑(AC線路)用于電力線通信。保護間隔消除部接收來自模擬前端部的輸出，并且進行預定預處理以提取預定數量的輸入數據。信號處理裝置進一步包括解調處理部(109)和解碼處理部(110)。解調處理部對從FFT處理部輸出的數據進行解調處理。解碼處理部對從解調處理部輸出的數據進行解碼處理，并且將接收到的數據輸出。
[0054]因此，提供了適用于電力線通信(PLC)的OFDM接收器。
[0055][8]〈單芯片 LSI〉
[0056]根據本發明的第八方面，提供了如在第七方面中描述的信號處理裝置。信號處理裝置形成在單個半導體襯底之上。
[0057]因此，將OFDM接收器設置為單芯片LSI。
[0058][9]〈多芯片模塊〉
[0059]根據本發明的第九方面，提供了如在第七方面中描述的信號處理裝置。信號處理裝置被分為一些部分，這些部分形成在