CN100571237C - 一种ofdm解调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种OFDM解调方法。此方法根据常规OFDM解调窗内的信号状态信息或导频信号状态信息，决定是否将延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号加回到解调窗中进行解调。即如果常规OFDM解调窗内信号的后处理SINR高于一个预设门限或后处理BER低于一个预设门限，OFDM解调就不选用保护间隔内的信号采样：如果常规OFDM解调窗内信号的预处理SINR小于一个预设门限或预处理BER大于一个预设门限，OFDM解调将延迟多径中解调窗内的落到直射路保护间隔内的信号加回到解调窗中进行解调。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信系统，特别涉及一种OFDM解调方法。
背景技术
正交频分复用(OFDM)适合用于高码率多载波传输的优点已经被广泛论证。特别是传输中的两大制约因素，即频率选择性衰落信道和码间干扰(ISI)通常分别利用并行数据和保护间隔加以解决。OFDM在无干扰并行窄带信道中传输高码率数据时，利用傅立叶变换处理避免了运算非常复杂的均衡。超过信道时延扩散的保护间隔被插入到OFDM符号之间以消除ISI。针对不同应用，OFDM保护间隔以“循环前/后缀”或静默周期(填零)的形式出现。目前大部分OFDM系统基于循环前缀，因此关于OFDM解调循环前缀有大量的工作要做。另一方面，填零方法可以节省相当一部分发射功率。在一个保护间隔等于1/4OFDM符号间隔的系统里面，发射功率比循环前缀方案节省20％。但是，其代价是增加了对定时偏差的敏感度，有潜在可能会导致子载波间丧失正交性。
提高基于填零法OFDM系统性能的一个办法就是利用保护间隔期间接收到信号恢复信号的正交性。实际上保护间隔采样包括了延迟正弦曲线的尾部，因此理论上可以加回到OFDM解调窗。另一方面，这个过程给解调窗引入了额外的噪声。如果对保护间隔采样信号处理不当，信号增强带来的增益会被增加的噪声强度所抵消。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种利用保护间隔内的信号，将其加回到解调窗中进行解调的OFDM解调方法。
本发明的目的是通过以下的技术手段实现的：
一种OFDM解调方法，此方法是根据常规OFDM解调窗内的信号状态信息或者根据导频信号状态信息，决定是否将延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号加回到解调窗中进行解调；
其中第一种方案如下：
获取常规OFDM解调窗内信号的预处理SINR/BER或者后处理SINR/BER；
如果常规OFDM解调窗内信号的后处理SINR大于一个预设门限或后处理BER小于一个预设门限，OFDM解调就不选用保护间隔内的信号采样；
如果常规OFDM解调窗内信号的预处理SINR小于一个预设门限或预处理BER大于一个预设门限，OFDM解调将延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号加回到解调窗中进行解调。
其中第二种方案如下：
获取导频信号的预处理SINR/BER或者后处理SINR/BER；
如果导频信号的后处理SINR大于预设门限，或者导频信号的后处理BER小于预设门限，OFDM解调就不选用保护间隔内的信号采样；
如果导频信号的预处理SINR小于预设门限，或者导频信号的预处理BER大于预设门限，OFDM解调将延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号加回到解调窗中进行解调。
其中对延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量可以随时间进行动态调整；也可根据无线或有线信道时延扩散的瞬时估计而调整；也可根据无线或有线信道时延扩散的统计估计而调整；也可由通信信道时延扩散估计值决定的。当信道的状况相对稳定时，延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量，可被设定与无线或有线信道的时延扩散估计值相等。当信道的状况是随时间的变化而变化时，可被设定稍大于无线或有线信道时延扩散估计值。所述的导频信号可被周期性插入OFDM或多载波符号码流中的时域序列。所述的导频信号可被内嵌在OFDM或多载波符号码流中的训练信号中。所述的预设门限是可以取消的。延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内采样的信号以循环方式添加到常规OFDM解调窗的始端。延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内采样的信号在被循环加回到常规OFDM解调窗的始端之前，可以进行预处理。所述预处理过程包括时域加窗和时域滤波，滤波和加窗的系数由通信信道的认知特性决定。所述的OFDM解调过程中的时频转换在所用保护间隔内信号采样被循环加回到常规OFDM解调窗的始端之后进行。
本发明能够改善OFDM解调性能而不增加传输能量。本发明可以避免信号增强带来的增益会被增加的噪声强度所抵消。通过使用加入的SNR或BER门限，本发明同时能够降低接收机的复杂程度。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的OFDM符号码流示意图。
图2为根据本发明一实施例，直射信号和一路延迟的多径信号的示意图，OFDM解调窗锁定在直射信号上。
图3为根据本发明一实施例的标准OFDM解调器之前的处理模块示意框图。
图4为在OFDM符号内应用导频的一举例示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明进行详细的说明：
所述的常规OFDM解调窗内的信号状态信息包括：常规OFDM解调窗内的信号状态包括信号干扰噪声比(SINR)、已解码信号的误码率(BER)、无线或有线信道的时延扩散。导频信号状态包括信号干扰噪声比(SINR)，已解码信号的误码率(BER)，无线或有线信道的时延扩散。此方法是根据常规OFDM解调窗内的信号状态信息或导频信号状态信息，决定是否将延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号加回到解调窗中进行解调。
图1描述了OFDM符号码流。每个符号均包含保护间隔，其保护间隔分为前缀和后缀两部分。另外，每隔一定数量的OFDM符号，被插入一个信标/导频信号。
在本发明中，保护间隔内的信号不是总需要加回到解调窗中去。例如，如果后处理BER(前一周期内前一OFDM解调符号的比特误码率)低于一个预设门限，接收机可以选择不使用保护间隔内的信号，以减少解调过程复杂度。
类似地，如果后处理SINR(前一周期内前一OFDM解调符号的信号干扰噪声比)高于一个预设门限，接收机可以选择不使用保护间隔内的信号，以减少解调过程复杂度。
反过来说，如果预处理BER(前一周期内信标信号的误码率)高于一个预设门限，接收机选择使用保护间隔内的信号，以提高解调性能。
类似地，如果预处理SINR(前一周期内信标信号的信号干扰噪声比)低于一个预设门限，接收机可以选择使用保护间隔内的信号，以提高解调性能；例如，如果“QPSK+1/2码”的SINR的门限为3，并且预处理的SINR被估计为接近这个门限，那么有必要使用保护间隔内符号采样以提高性能。在其它方面，如果预处理的SINR被估计为远大于这个门限时，可以简单地放弃保护间隔内的符号采样。
图4列举了在OFDM符号内应用导频的范例。图2比较了直射信号和一路延迟的多径信号。OFDM解调窗锁定在直射信号上。解调窗之外的采样信号(全部或部分)被加回到解调窗，以改善解调性能。
下面对本发明的保护间隔内信号的利用进行详细的说明：
设s(t)，t∈[0，T]为所接收OFDM信号，解调窗周期为T。设g(t)，t∈[T，T+Tg]为保护间隔Tg内所接收的信号，见图2示例。
根据本发明，首先把部分保护间隔内接收信号加到s(t)，t∈[0，T]中去：
x(t)＝s(t)+g(t+T)w(αTg)；t∈[0，T]
w(αTg)是大小为αTg的矩形窗。产生的x(t)信号送到标准OFDM解调器。
根据本发明，g(t)加回的量即α，由基于信标估计得到的信道时延扩散τ决定。在某些情况下，αTg设置为与τ相等；在另外的情况下，αTg可能设置为两路主要多径信号之间的延迟；还有一些时候只检测到主径信号，αTg设置为零。
下面是对信道时延扩散τ的估计方法：
当在OFDM码流存在周期性的信标信号时，对信道时延扩散的估计可基于信标信号，信标信号经过扩频技术调制，周期性插入到OFDM符号码流中。图1为信标在OFDM符号流中的示例。
详细地说，信标信号首先基于已知伪随机序列进行解扩。输出信号中含有对应于多径位置的尖峰。第一个和最后一个可检测多径信号之间的时间跨度即为信道时延扩散估计值τ。如果只检测到一条主径，信道时延扩散估计值设为零。
另一种方法是，对输出信号进行信道类型估计，通过参数法决定信道时延扩散，如最大似然法、子空间参数估计法、最小均方差估计法。
如果没有信标信号，信道时延扩散τ要根据OFDM符号内嵌的规则导频信号来估计。图4为示例。对于多径信道的频率响应估计有多种信道拟合算法可以采用。然后把信道频率响应转换到时域，比如用傅立叶变换，得到时域的信道时延扩散。
第三种情况，信道时延扩散τ是根据信标和规则导频信号两者共同估计的。例如，信道时延扩散设置为分别通过信标和导频信号得到的两个估计值中的较大值。
第四种情况，利用判决反馈方法基于解调的OFDM信号得到后处理信道时延扩散τpost的估计。τpost独立地或者结合τ来决定保护间隔内信号用于解调的量。上述情况下，为了获得鲁棒性能更好的统计学估计，信道时延扩散估计在某一时间段(跨越一或多个OFDM符号周期)上进行平滑处理。
图3是一种建议的OFDM接收机实现。如图所示，接收信号(OFDM符号码流)首先进入一个导频/信标处理器。导频/信标处理器从接收信号中提取出对应于导频/信标的信号。提取到的信号经过处理，获得信道类型估计和SINR或BER预处理估计。然后将此估计值输出到保护间隔信号处理器；同时，OFDM解调器将以前解调得到的OFDM信号送往BER和信道类型估计器，对后处理BER和/或后处理SINR，以及后处理信道时延扩散进行估计。BER和信道类型估计器输出的参数值也进入保护间隔信号处理器。在当前和以前输入信号的基础上，保护间隔信号处理器提取出保护间隔内信号的有用部分，进行时间轴平移T时间后，把它加回到OFDM解调窗内的信号。输出信号再送往常规OFDM解调器进行解调。在某些情况下，保护间隔信号处理器会对保护间隔内信号增加时域的滤波器或窗处理，目的是进一步提高信噪比。如图2所示。
以上实施例仅仅用来说明本发明，并非用来限定本发明。
Claims (20)
1、一种OFDM解调方法，其特征在于，包括：
步骤A，获取常规OFDM解调窗内信号的预处理SINR/BER或者后处理SINR/BER；
步骤B，所述常规OFDM解调窗内信号的预处理SINR值小于第一门限或者预处理BER大于第二预设门限，将延迟多径中解调窗内落到直射路径保护间隔内的信号添加到OFDM解调窗进行解调；
步骤C，所述常规OFDM解调窗内信号的后处理SINR值大于第一门限或者后处理BER小于第二预设门限，丢弃延迟多径中解调窗内落到直射路径保护间隔内的信号；其中
所述预处理SINR表示前一周期内信标信号的信号干扰噪声比；
所述后处理SINR表示前一周期内前一OFDM解调符号的信号干扰噪声比；
所述预处理BER表示前一周期内信标信号的比特误码率；
所述后处理BER表示前一周期内前一OFDM解调符号的比特误码率。
2、根据权利要求1所述的OFDM解调方法，其特征在于，对延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量随时间动态调整。
3、根据权利要求1所述的OFDM解调方法，其特征在于，对延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量根据无线或有线信道时延扩散的瞬时估计调整。
4、根据权利要求1所述的OFDM解调方法，其特征在于，对延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量根据无线或有线信道时延扩散的统计估计调整。
5、根据权利要求1所述的OFDM解调方法，其特征在于，对延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量的计算由通信信道时延扩散估计值决定。
6、根据权利要求1所述的OFDM解调方法，其特征在于，延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量与无线或有线信道的时延扩散估计值相等。
7、根据权利要求1所述的OFDM解调方法，其特征在于，所述步骤B中延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内采样的信号以循环方式添加到常规OFDM解调窗的始端。
8、根据权利要求7所述的OFDM解调方法，其特征在于，所述延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内采样的信号以循环方式添加到常规OFDM解调窗的始端之前进行预处理。
9、根据权利要求8所述的OFDM解调方法，其特征在于，所述预处理为时域加窗和时域滤波的处理。
10、一种OFDM解调方法，其特征在于，包括：
步骤A′，获取导频信号的预处理SINR/BER或者后处理SINR/BER；
步骤B′，所述导频信号的预处理SINR值小于第三门限或者预处理BER大于第四预设门限，将延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号添加到OFDM解调窗进行解调；
步骤C′，所述导频信号的后处理SINR值大于第三门限或者后处理BER小于第四预设门限，丢弃延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号；其中
所述预处理SINR表示前一周期内信标信号的信号干扰噪声比；
所述后处理SINR表示前一周期内前一OFDM解调符号的信号干扰噪声比；
所述预处理BER表示前一周期内信标信号的比特误码率；
所述后处理BER表示前一周期内前一OFDM解调符号的比特误码率。
11、根据权利要求10所述的OFDM解调方法，其特征在于，对延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量随时间进行动态调整。
12、根据权利要求10所述OFDM解调方法，其特征在于，对延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量根据无线或有线信道时延扩散的瞬时估计而调整。
13、根据权利要求10所述的OFDM解调方法，其特征在于，对延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号采样选取量根据无线或有线信道时延扩散的统计估计而调整。
14、根据权利要求10所述的OFDM解调方法，其特征在于，对延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量的计算由通信信道时延扩散估计值决定。
15、根据权利要求10所述的OFDM解调方法，其特征在于，延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号的采样选取量与无线或有线信道的时延扩散估计值相等。
16、根据权利要求10所述的OFDM解调方法，其特征在于，所述的导频信号周期性插入OFDM或多载波符号码流中的时域序列。
17、根据权利要求10所述的OFDM解调方法，其特征在于，导频信号内嵌在OFDM或多载波符号码流中的训练信号中。
18、根据权利要求10所述的OFDM解调方法，其特征在于，在所述步骤B’中，将所述延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号以循环方式添加到OFDM解调窗的始端。
19、根据权利要求18所述的OFDM解调方法，其特征在于，延迟多径中解调窗内的落到直射路径保护间隔内的信号在被循环加回到OFDM解调窗的始端之前进行预处理。
20、根据权利要求19所述的OFDM解调方法，其特征在于，所述预处理过程包括时域加窗和时域滤波。
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