专利名称：通道预测方法
技术领域：
本发明是有关于一种通道预测方法，且特别是有关于一种OFDM系统的信道预测方法。
背景技术：
正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)具有抗多路径干扰(multi-path interference)的优点，为目前的数字电视规格DVB-T所采用的传输规格。
OFDM系统是采用多载波调制方式(multi-carrier modulation)，将数据分散至许多子信道传送。每个子信道所使用的次载波的频率不同且彼此正交，使得每个子通道可以用较低的传输速率。每个子信道因其次载波的频率不同，传输过程中受到的影响也会不同。因此在接收端需预测每个子通道所受的影响，也就是预测子信道的信道响应，并据以对所接收的信号加以补偿，以得到正确的信号。
预测通道响应的方法有许多种，例如是以向导信号为基础的信道预测(pilot-based channel estimation)。请见第1图，其绘示为OFDM系统的导频图形(pilot pattern)示意图。每个圆圈表示一子通道于一时间点所传送的数据，横轴为子通道C，纵轴为时间t。每个时间点是接收同步的一组信号S，包括多个调制于此些子信道的信号。黑色圆圈表示为导频信号。导频信号的内容及其于频率-时间格(frequency-time grid)的位置为传输端及接收端所共知，因此，接收端可以比较所接收的导频信号及已知的导频信号而得知此传送导频信号的子信道的信道响应。
而其它传送数据信号的子信道的信道响应则可以从已知的子信道的信道响应线性内插而得，包括利用时域的内插(time-domain interpolation)及频域的内插(frequency-domain interpolation)。举例来说，欲求时间点t2时，子通道C(1)的通道响应的预测方法如第2图所示。请同时参考第1图，标示黑点处为导频信号，因此其子信道的信道响应为已知，例如子通道C(3)于时点t1的通道响应为A31*exp(jθ31)，于时点t5的通道响应为A35*exp(jθ35)，其中A为子通道的振幅响应，θ为子通道的相位响应。首先，于步骤201中，由于时点t2与时点t1的差距及时点t2与时点t5的差距的比例为1∶3，所以依据时域线性内插可得子通道C(3)于时点t2的振幅响应A32为A32＝(A31*3/4+A35*1/4)相位响应θ32为θ32＝(θ31*3/4+θ35*1/4)接着，于步骤203中，由于子通道C(1)与子通道C(0)的子载波的频率差距与子信道C(1)与子通道C(3)的子载波的频率差距的比例为1∶2，因此依据频域线性内插可得子通道C(1)于时点t2的振幅响应为A12＝(A02*2/3+A32*1/3)相位响应为θ12＝(θ02*2/3+θ32*1/3)然而，上述的信道预测方式是以线性内插而得，并非实际上的通道响应，使得所预测的结果不够精确，而影响到接收的信号质量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种精确地预测通道响应的方法。
根据本发明的目的，提出一种通道预测方法，用于正交频分复用(OFDM)系统。首先，于多个子通道接收同步的OFDM调制的多个信号，其中第i个与第j个子通道响应为已知，且i+n＝j，i、n与j为正整数。然后，利用Jake’s模型(Jack’s model)所推导出的通道响应统计特性，依据第i个与第j个子信道的信道响应而预测第i+k个子信道的信道响应，k＜n且k为正整数。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
第1图绘示为OFDM系统的导频图形(pilot pattern)示意图。
第2图绘示已知一种通道预测的方法流程图。
第3图绘示依照本发明一较佳实施例的一种通道预测的方法流程图。
C通道S信号具体实施方式
由于已知是使用线性内插的方式预测通道响应，因此并不够精确。根据Jack’s模型(Jack’s model)，可推导出相隔特定频率的两个子信道的信道响应的振幅相关系数及相位相关系数。根据Jack’s模型所推导出信道响应的振幅相关系数ρeρe(s,τ)=J02(ωmτ)1+s2σ2---(1)]]>其中J0为第一类的零阶Bessel方程式(zeroth order Bessel functionof first kind)，ωm为多普勒频率(Doppler frequency)，τ为时间延迟，s为两载波的频率差值，σ是延迟扩展(delay spread)。上述的参数ωm、τ、σ等可以用其它方式决定，在本案中是视为已知，于此不一一细说。因此只要依据频率差s即可以得知两载波的振幅相关系数ρe。
根据Jack’s模型所推导出信道响应的相位相关系数ρθρθ(s,τ)=3Γ(λ,φ)[1+2Γ(λ,φ)]-18Ω(λ)---(2)]]>Γ(λ,φ)=12πsin-1(λcosφ)]]>其中，Ω(λ)=6π2Σn=1∞λ2nn2,Ω(1)=1]]>tanφ=-sσ,λ2=J02(ωmτ)1+s2σ2]]>由上述方程式可知只要依据频率差s即可以求得两载波的相位相关系数ρθ。本案即是用Jack’s模式来预测信道的信道响应，信道响应包括振幅响应及相位响应。
请参照第3图，其绘示依照本发明一较佳实施例的一种通道预测的方法流程图。在此以预测时间点t2时，子通道C(1)的通道响应为例做说明。请同时参考第1图，标示黑点处为导频信号，因此其子信道的信道响应为已知，例如子通道C(3)于时点t1的通道响应为A31*exp(jθ31)，于时点t5的通道响应为A35*exp(jθ35)，其中A为子通道的振幅响应，θ为子通道的相位响应。首先，于步骤301中，依据时域线性内插可得子通道C(3)于时点t2的振幅响应为A32＝(A31*3/4+A35*1/4)相位响应为θ32＝(θ31*3/4+θ35*1/4)接着，于步骤310-322中，依据Jack’s模型以进行频域非线性内插。首先于步骤310中，利用函数(1)求得子通道C(1)于时点t2时，与子通道C(0)于时点t2时的振幅相关系数为ρe10。接着，于步骤312中，求得子通道C(1)于时点t2时，与子通道C(3)于时点t2时的振幅相关系数为ρe13。接着，于步骤314中即可求得子通道C(1)于时点t2时的振幅响应为A12＝(A02*ρe10/(ρe10+ρe13)+A32*ρe13/(ρe10+ρe13))接着，于步骤316中，利用函数(2)求得通道C(1)于时点t2时，与子通道C(0)于时点t2时的相位相关系数为ρθ10。接着，于步骤318中，求得子通道C(1)于时点t2时，与子通道C(3)于时点t2时的振幅相关系数为ρθ13。接着，在步骤320中即可求得子通道C(1)于时点t2时的相位响应为θ12＝(θ02*ρθ10/(ρθ10+ρθ13)+θ32*ρθ13/(ρθ10+ρθ13))因此，在步骤322中，即可预测子通道C(1)于时点t 2的通道响应为A12exp(jθ12)。
值得注意的是，实际上步骤301中的时域线性内插是不一定要执行，因为一般环境中，一个信道的信道响应并不会随时间有太大的变动，因此子通道C(3)于时点t2的通道响应是可以等同于子通道C(3)于时点t1或t5的通道响应。
本发明上述实施例所揭露的通道预测方法可以准确地利用Jack’s模型而预测信道的信道响应，以提高接收信号的质量。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种通道预测方法，用于正交频分复用系统，该方法包括于多个子通道接收同步的正交频分复用调制的多个信号，其中第i个与第j个子信道的信道响应为已知，且i+n＝j，i、n与j为正整数；以及利用Jake’s模型，依据第i个与第j个子信道的信道响应而预测第i+k个子信道的信道响应，k＜n且k为正整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中预测通道响应步骤是依据第i、i+k及j个子信道的次载波频率的差距，并利用Jake’s模型所推导出的统计特性而预测第i+k子信道的信道响应。
3.根据权利要求1所述的方法，其中通道响应包括振幅响应A及相位响应θ，预测通道响应的步骤包括预测第i+k子通道的振幅响应Ai+k，包括依据第i+k子信道与第i子信道的子载波频率的差而求得第一振幅相关系数ρe1；依据第i+k子信道与第j子信道的子载波频率的差而求得第二振幅相关系数ρe2；及依据该第一振幅相关系数与该第二振幅相关系数而求得该第i+k子通道的振幅响应Ai+k；以及预测第i+k子通道的相位响应θi+k，包括依据第i+k子信道与第i子信道的子载波频率的差而求得第一相位相关系数ρθ1；依据第i+k子信道与第j子信道的子载波频率的差而求得第二相位相关系数ρθ2；及依据该第一相位相关系数与该第二相位相关系数而求得该第i+k子通道的相位响应Ai+k。
4.根据权利要求3所述的方法，其中该第i+k子通道的振幅响应Ai+k为Ai+k＝(Ai*ρe1/(ρe1+ρe2)+Aj*ρe2/(ρe1+ρe2))。
5.根据权利要求3所述的方法，其中该第i+k子通道的相位响应θi+k为θi+k＝(θi*ρθ1/(ρθ1+ρθ2)+θj*ρθ2/(ρθ1+ρθ2))。
6.根据权利要求3所述的方法，其中该第一振幅相关系数ρe1是依据下列函数而得ρe1(s,τ)=J02(ωmτ)1+S12σ2]]>其中，J0为第一类的零阶Bessel方程式，ωm为多普勒频率，τ为时间延迟，σ是延迟扩展，s1为第i+k子信道与第i子信道的子载波频率的差；其中上述参数ωm、τ、σ为已知。
7.根据权利要求3所述的方法，其中该第二振幅相关系数ρe2是依据下列函数而得ρe2(s,τ)=J02(ωmτ)1+s22σ2]]>其中，J0为第一类的零阶Bessel方程式，ωm为多普勒频率，τ为时间延迟，σ是延迟扩展，s2为第i+k子信道与第j子信道的子载波频率的差；其中上述参数ωm、τ、σ为已知。
8.根据权利要求3所述的方法，其中第一相位相关系数ρθ1为ρθ1(s1,τ)=3Γ(λ,φ)[1+2Γ(λ,φ)]-18Ω(λ)]]>其中，Γ(λ,φ)=12πsin-1(λcosφ)]]>Ω(λ)=6π2Σn=1∞λ2nn2,Ω(1)=1]]>tanφ=-s1σ,λ2=J02(ωmτ)1+s12σ2]]>其中，J0为第一类的零阶Bessel方程式，ωm为多普勒频率，τ为时间延迟，σ是延迟扩展，s1为第i子信道与第i+k子信道的子载波频率的差；其中上述参数ωm、τ、σ为已知。
9.根据权利要求3所述的方法，其中第二相位相关系数ρθ2为ρθ2(s2,τ)=3Γ(λ,φ)[1+2Γ(λ,φ)]-18Ω(λ)]]>其中，Γ(λ,φ)=12πsin-1(λcosφ)]]>Ω(λ)=6π2Σn=1∞λ2nn2,Ω(1)=1]]>tanφ=-s2σ,λ2=J02(ωmτ)1+s22σ2]]>其中，J0为第一类的零阶Bessel方程式，ωm为多普勒频率，τ为时间延迟，σ是延迟扩展，s2为第i+k子信道与第j子信道的子载波频率的差；其中上述参数ωm、τ、σ为已知。
全文摘要
一种通道预测方法，用于正交频分复用(OFDM)系统。首先，于多个子通道接收同步的OFDM调制的多个信号，其中两个子信道的信道响应为已知。然后，利用Jake’s模型(Jack’s model)，依据已知信道响应的两个子信道而预测其它信道的信道响应。
文档编号H04L25/02GK1964338SQ20051012022
公开日2007年5月16日 申请日期2005年11月7日 优先权日2005年11月7日
发明者程心璿, 吴如纯 申请人:奇景光电股份有限公司