用于检测同步信号的方法和装置.pdf

一种用于检测同步信号的装置。该用于检测同步信号的装置包括：时间信息接收单元，用于从全球定位系统(GPS)接收时间信息；和同步信号检测器，用于基于时间信息来计算接收到的帧的同步信号的位置，并且因此产生同步检测信号。由于该用于检测同步信号的装置使用GPS时间确定在帧中设置的同步信号的位置和从发送端传输的OFDM信号的帧结构，并且因此检测同步信号，因此能够简化用于检测同步信号的硬件的实现并且计算相关性的过程不是必须的。

1、  一种用于检测同步信号的装置，包括：
时间信息接收单元，用于从全球定位系统(GPS)接收时间信息；和
同步信号检测器，用于基于时间信息来计算接收到的帧的同步信号的位置，并且因此产生同步检测信号。

2、  如权利要求1所述的用于检测同步信号的装置，还包括与来自全球定位系统的时间信息同步的定时器，将其中以预定的时间间隔周期性产生的时间信息施加到同步信号检测器。

3、  如权利要求2所述的用于检测同步信号的装置，其中，同步信号检测器基于在定时器中产生的时间信息来检测OFDM信号的同步信号。

4、  一种用于检测同步信号的装置，包括：
时间信息接收单元，用于从全球定位系统(GPS)接收时间信息；
同步范围计算器，用于基于时间信息来计算被施加到接收到的OFDM信号的帧的同步信号的位置；
相关器，用于从同步信号的位置计算包括同步信号的OFDM信号和在接收端设置的预定的伪噪声序列之间的相关性；和
最大值检测器，用于在具有最大相关性的点产生同步检测信号。

5、  如权利要求4所述的用于检测同步信号的装置，还包括与来自全球定位系统的时间信息同步的定时器，将其中以预定的时间间隔周期性产生的时间信息施加到同步信号检测器。

6、  一种用于从OFDM信号中检测同步信号的方法，包括步骤：
从全球定位系统(GPS)接收时间信息；和
基于时间信息来计算接收到的OFDM信号的同步信号的位置。

7、  如权利要求6所述的用于检测同步信号的方法，还包括步骤：产生与接收到的时间信息同步的参考时间信息，并且因此基于预定的时间单位来计算同步信号的位置。

8、  一种用于检测同步信号的方法，包括步骤：
从全球定位系统(GPS)接收时间信息；
基于时间信息来计算被施加到接收到的OFDM信号的帧的同步信号的位置；
从检测出的位置计算包括同步信号的OFDM信号和在接收端设置的预定参考伪噪声序列之间的相关性；和
基于该相关性来产生在OFDM信号中包括的同步信号的位置。

9、  如权利要求8所述的用于检测同步信号的方法，其中，检测同步信号位置的步骤产生与时间信息同步的参考时间信息，并且因此基于预定的时间单位来检测出同步信号的位置。

用于检测同步信号的方法和装置
                          技术领域
本发明涉及一种用于接收正交频分复用(OFDM)载波信号的接收机。尤其涉及一种用于通过使用全球定位系统(GPS)来从OFDM载波信号中检测同步信号的方法和装置。
                          背景技术
正交频分复用(OFDM)方案是一种被建议来提高每个带宽的传输速率和防止多径干扰的数字调制系统。根据OFDM方案，整个带宽被分割成多个窄带正交子信道，并且由QAM(正交幅度调制)调制每个子信道来传输数据。由于OFDM系统将数据变成多个并行数据并且将该数据调制到多个各个子载波，并且传输该数据，所以OFDM系统能够提高每个时间单位的数据传输量，并且接收端受由多径导致的传输延迟的影响小。
在OFDM系统中，传输出的数据主要包括同步信号和OFDM数据。同步信号一般称为伪噪声(PN)序列。接收端具有与来自发送端的PN序列相同的PN序列，并且为了同步而比较PN序列。
图1是显示从发送端传输到接收端的OFDM信号的帧结构的原理图。
OFDM信号包括作为同步信号使用的伪噪声(PN)序列、OFDM数据(DFT3780)、和用于防止在OFDM数据(DFT3780)中的干扰而在PN序列和OFDM数据(DFT3780)之间插入的保护间隔(GI)。OFDM接收机(没有显示)从接收到的OFDM信号in中检测PN序列，并且基于检测出的PN序列来执行频率同步、码元同步和信道均衡。因此，根据传统技术的接收端具有有与接收到的OFDM信号的同步信号的模式相同的信号模式的参考PN序列，计算参考PN序列和OFDM信号之间的相关性，并且在具有在相关性中的最大值的位置检测同步信号。因为OFDM信号的同步信号的顺序根据预定的规则而改变，所以直到产生在模式上与接收端的参考PN序列相匹配的信号时，接收端才能够检测同步信号。因此，如果从发送端传输的OFDM信号是广播信号，则直到通电后预定的时间，数字广播接收机才能够接收广播信号。
图2是用于检测同步信号的传统装置的概念方框图。
用于检测同步信号的传统装置包括：相关性计算器10、比较单元20、计数器30和同步信号产生器40。
相关性计算器10包括多个(10a～10n)其每个具有不同的OFDM信号in的位置作为开始点的相关器。相关性计算器10将OFDM信号in分割成预定数目的部分来尽可能快地检测在OFDM信号in中包括的同步信号的位置，并且在不同的初始点分别计算来自多个相关器(10a～10n)的每个相关性。
比较单元20当在来自每个相关器(10a～10n)的相关性中产生最大值时，产生更新信号(w_en)。计数器30根据与码元周期相同的周期来计数预定的次数。例如，如果发送端基于5us周期以3780个码元为单位发送数字广播信号，则在5us间隔中计数了3780个码元。
响应于在比较单元20中产生的更新信号(w_en)，最大值检测器40存储在计数器30中的计数出的值，并且当在每第3780码元该计数后的值相同的次数大于预定数目时，产生同步检测信号(sync)。例如，如果在计数器30的计数期间在第1200码元产生最大值，并且在第二个计数期间在第1200码元再次产生最大值，则在第1200位置产生同步检测信号(sync)。最大值检测器40从相应于以特定的周期产生最大值的位置的计数值产生同步检测信号(sync)。由于用于检测具有上述结构的同步信号的装置不能够检测OFDM信号in中的同步信号的位置，所以当由单一相关器实现时，它需要大量的时间来检测同步信号。为了解决这个缺点，用于检测同步信号的传统装置将OFDM信号in分割成预定数目的部分来提高同步信号的检测速度，并且具有多个相关器(10a～10n)来从各个部分的初始点计算相关性。然而，以上要求的部件导致了用于OFDM信号in的接收机的产品成本的增加，并且每个相关器(10a～10n)应该连续地计算OFDM信号in和参考PN序列(R_PN序列)之间的相关性。此外，由于每个相关器(10a～10n)应该装备加法器和乘法器，因为在相关性检测器10中设置多个数目地相关器，所以硬件的实现是复杂的。
                            发明内容
为了解决上述的现有技术的问题而开发了本发明。本发明的目的在于提供一种用于使用在OFDM信号中包括的时间信息来检测同步信号的装置，其中硬件的实现是简化的，并且能够降低生产成本。
为了实现上述方面及本发明的其他特性，提供了一种用于检测同步信号的装置，包括：时间信息接收单元，用于从全球定位系统(GPS)接收时间信息；和同步信号检测器，用于基于时间信息计算接收到的OFDM信号的帧的同步信号的位置，并且因此产生同步检测信号。
该用来检测同步信号的装置还包括与来自全球定位系统的时间信息同步的定时器，并且将周期性产生的时间信息施加到同步信号检测器。
该同步信号检测器基于在定时器中产生的时间信息来检测OFDM信号的同步信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于从OFDM信号中检测同步信号的装置，包括：时间信息接收单元，用于从全球定位系统(GPS)接收时间信息；同步范围计算器，用于基于时间信息来计算被施加到接收到的OFDM信号的帧的同步信号的位置；相关器，用于从同步信号的位置计算包括同步信号的OFDM信号和在接收端设置的预定的伪噪声序列之间的相关性；和最大值检测器，用于在具有最大相关性的点产生同步检测信号。
该用来检测同步信号的装置还包括与来自全球定位系统的时间信息同步的定时器，并且将周期性产生的时间信息施加到同步范围计算器。
根据本方面的另一方面，提供了一种用于从OFDM信号中检测同步信号的方法，包括步骤：从全球定位系统(GPS)接收时间信息；和基于该时间信息来计算接收到的OFDM信号中的同步信号的位置。
用于从OFDM信号中检测同步信号的方法还包括步骤：产生与接收到的时间信息同步的参考时间信息；并且因此基于预定的时间单元来计算同步信号的位置。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于从OFDM信号中检测同步信号的方法，包括步骤：从全球定位系统(GPS)接收时间信息；基于时间信息来计算被施加到接收到的OFDM信号的帧的同步信号的位置；从检测出的位置计算包括同步信号的OFDM信号和在接收端设置的预定参考伪噪声序列之间的相关性；和基于该相关性来产生在OFDM信号中包括的同步信号的位置。
用于从OFDM信号中检测同步信号的方法还包括步骤：产生与时间信息同步的参考时间信息，并且因此基于预定的时间单元来检测同步信号的位置。
                          附图说明
通过参考附图来详细描述其优选的实施例，本发明的上述目的和特性将会变得更加清楚，其中：
图1是显示从发送端传输到接收端的OFDM信号的帧结构的例子的示意图；
图2是用于检测同步信号的传统装置的概念上的方框图；
图3是显示OFDM信号的整体结构的示图；
图4是根据本发明实施例的用于检测同步信号的装置的概念方框图；
图5是根据本发明另一个实施例的用于检测同步信号的装置的概念方框图；
图6是根据本发明实施例的用于检测同步信号的方法的流程图；和
图7是根据本发明另一个实施例的用于检测同步信号的方法的流程图。
                      具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的优选实施例。
参考图3，该OFDM信号的整体结构将描述如下。
一般，255个在图1中显示的单帧合起来称其为帧群，512个帧群合起来称其为超帧，和478个超帧合起来称其为超帧群。具有上述结构的OFDM信号的超帧的前部分一般具有表示在零点超帧群的开始的时间信息。
图4是根据本发明实施例的用于检测同步信号的装置的概念方框图。
该用于检测同步信号的装置包括：GPS接收器50、定时器(本地)60和同步信号检测器70。
该GPS接收器50接收从人造卫星(没有显示)或者从用于中继从人造卫星传输的OFDM信号的基站(没有显示)接收到的OFDM信号in中的时间信息。如参考图3解释，发送端以规则的时间间隔来发送帧结构的OFDM信号，并且在零点整时刻传输的帧包括表示零点的时间信息。GPS接收器50接收该时间信息(例如，零点)，并且使用它作为根据本发明的用于检测同步信号的装置的参考时间信息。
定时器(本地)60与在GPS接收器50中接收到的时间信息(例如，零点零分)同步，并且基于接收到的时间信息来计数时间直到GPS接收器50接收到下一个在零点零分的时间信息。
同步信号检测器70基于在定时器(本地)60中计数的时间来估计输入的OFDM信号in的帧结构。由于来自发送端的OFDM信号根据预定的规则以规则的时间间隔传输同步信号，所以同步信号检测器70根据与发送端达成一致的规则来估计相应于在定时器(本地)60中计数出的时间的同步信号的位置，并且检测该同步检测信号。采用在定时器(本地)60中计数出的时间的准确度来确定同步信号检测的准确度。由于同步信号检测器70不需要计算在OFDM信号in中包括的同步信号和与同步信号相同模式的参考伪噪声序列(P_N序列)之间的相关性，所以能够简化根据本发明的同步检测电路的结构。由于该同步检测信号(sync)是根据在GPS接收器50中接收到的时间信息来产生的，所以避免了由同步检测信号(sync)的检测延迟产生的问题。例如，当应用在广播信号接收机时，避免了本发明的问题如关于通电或信道变化的检视延迟。
图5是根据本发明另一实施例的用于检测同步信号的装置的概念上的方框图。
同步信号检测装置包括：GPS接收器100、定时器(本地)110、同步范围检测器120、相关器130和最大值检测器140。
GPS接收器100和定时器(本地)110的操作与图4中的GPS接收器50和定时器60的操作相同，因此在下文中有意识地省略了它。本实施例解决了关于当具有GPS接收器100的接收端远离发送OFDM信号的人造卫星(没有显示)或者远离用于中继从人造卫星传输出的OFDM信号的基站(没有显示)时，在GPS接收器100中接收到的时间的错误的问题。
同步范围检测器120根据从具有与GPS接收器100同步的时间信息的定时器(本地)110提供的时间信息，估计在OFDM信号in中的同步信号的大概位置和位于估计出的位置的同步信号的信号模式。因为OFDM信号in的同步信号的模式的次序是依照预定的规则而逐渐变化的，所以能够在基于在第一零点整的时间信息接收到的时间追溯同步信号的模式。同步范围计算器120基于在GPS接收器100中接收到的时间信息(零点时刻)，依照由定时器(本地)110计数出的时间能够得到接收到的OFDM信号in中的帧和帧群。在接收端准备好的参考伪噪声序列(R_PN序列)的信号模式没有改变，而在OFDM信号in中包括的同步信号则改变了。因此，同步范围计算器120在包括具有与参考伪噪声序列(R_PN序列)相同的信号模式的同步信号的帧中的位置来操作相关器130。
相关器130计算从在同步范围检测器120中设置的时间点接收到的OFDM信号in和参考伪噪声序列(R_PN序列)之间的相关性。相关器130仅仅使用单一的相关器130，与传统的为了同步信号的快速检测而将接收到的OFDM信号in分割成预定的部分的情况相反。因此，简化了硬件的实现并且相关性的计算过程是不必要的。
最大值检测器140在产生OFDM信号in和参考伪噪声序列(R_PN序列)之间的相关性的最大值的时间点产生同步检测信号(sync)。此时，最大值检测器140确定该最大值是否以规则的时间间隔重复预定的次数如三次，以防止由多径衰落或外部噪声产生的最大值检测错误，并且如果这样，则产生同步检测信号(sync)。
图6是略述用于检测根据本发明实施例的同步信号的方法的流程图。
GPS接收器100从人造卫星(没有显示)或从用于中继从人造卫星传输的OFDM信号的基站(没有显示)来接收在OFDM信号in中包括的时间信息(S210)。时间信息被包括在以24小时为间隔周期性传输的超帧群中的引导端。GPS接收器100同步在接收端中内置的定时器(本地)60(S220)。因此，在接收端设置的定时器(本地)60的时间与从人造卫星或基站传输的OFDM信号in同步。接收端参考在与GPS时间同步的定时器(本地)110中计数的时间来估计在OFDM信号in中的同步信号的位置，并且在估计出的位置产生同步检测信号(S230)。这个用于检测同步信号的方法不需要计算单个相关性的过程来检测同步信号。
图7是显示根据本发明另一实施例的用于检测同步信号的方法的流程图。
本实施例应用在这种情况：当接收端置于远离传输OFDM信号in的人造卫星(没有显示)或者远离用于中继从人造卫星传播的OFDM信号in的基站(没有显示)的位置时，在接收端接收到的GPS时间中发生错误。
GPS接收器100接收从人造卫星(没有显示)或从用于中继来自人造卫星的OFDM信号in的基站接收到的OFDM信号in中的时间信息(S310)。时间信息包括在以24小时为间隔周期性传输的超帧群的引导端。接下来，GPS接收器100同步在接收端中内置的定时器(本地)110(S320)。因此，在接收端中设置的定时器(本地)110的时间与从人造卫星或基站发送的OFDM信号in同步。
计算出基于由GPS时间或定时器(本地)110计数出的时间输入的OFDM信号中的同步信号的大约的位置和模式(S330)。由于该OFDM信号基于零点整在每个规则的时间间隔来传输帧，并且在帧中包括的同步信号的模式依照预定的次序而变化，所以能够通过确切的时间信息计算出来自发送端的OFDM信号的帧信息和在帧信息中包括的同步信号的模式。
GPS接收器100依照由GPS时间或定时器(本地)110计出的信息，在具有与接收端的参考伪噪声序列(R_PN序列)相同的信号模式的帧的点来计算相关性(S340)。由于在接近同步信号的点开始相关性计算，所以能够比连续地检测出所有输入的OFDM信号in与所有输入的参考伪噪声序列(R_PN序列)之间的相关性的传统的方法更有效地计算出相关性。
GPS接收器100确定具有在相关性中的最大值的位置是否重复超过预定数目的次数(S350)。如果最大值在相同的位置重复超过预定的次数(例如，三次)，则GPS接收器100产生同步检测信号(sync)。因此，根据本发明的用于检测同步信号的方法不需要检测相关性的过程，并且当应用在硬件时，能够用很简单的电路来构建。
如上所述，在本发明的一些示例性的实施例中，使用GPS时间估计出在帧中包括的同步信号的位置和接收到的OFDM信号的帧结构，并且然后因此检测出同步信号。其结果是，能够简化硬件的实现，并且计算相关性的过程是不必要的。
附加的本发明的实施例的优点、目的和特性被部分地阐述并且将部分地对在本领域具有一般技能的人员公开，或者可以从本发明的实现中学习。可以如在所附权利要求中特别指出的那样实现和获得本发明的实施例的目的和优点。