CN100589470C

CN100589470C - 一种利用扰码区分小区的数据发送及接收系统及方法

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Publication number: CN100589470C
Application number: CN200610113906A
Authority: CN
Inventors: 闫发军; 陶涛; 葛启宏; 白栋; 杨庆华
Original assignee: Beijing Taimei Shiji Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Taimei Shiji Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2026-10-20
Also published as: CN1972270A; WO2008049283A1

Abstract

一种OFDM系统中利用扰码区分小区的数据发送及接收系统及方法，包括数据生成方法和数据接收方法。所述数据生成方法包括：对导频信息和经编码和交织的数据信息进行调制、复接；生成带有小区标志信息的扰码；进行串并变换以及加入子载波；进行IFFT变换；进行并串变换并加入循环前缀；进行低通滤波后得到发送信号。所述数据接收方法包括：对基带信号进行低通滤波；去循环前缀，进行串并变换；进行FFT变换；去掉虚子载波且进行并串变换；利用接收到的导频符号检测所属小区，对接收数据进行解扰；进行频域均衡；对数据信息进行解调；进行解交织和译码，恢复发送的数据信息。本发明的方法通过相关接收，可以较准确区分所属小区和其他小区。

Description

一种利用扰码区分小区的数据发送及接收系统及方法

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，尤其是涉及一种基于OFDM的利用扰码区分小区的数据传输系统和方法。

背景技术

数字广播除了覆盖面广、节目容量大之外，最大的特点就是具有广播性，一点对多点、一点对面，广播信息的成本与用户数量无关。因此，数字广播作为信息通信业的一个重要组成部分，在国家信息基础设施建设、实现普遍服务和国家信息安全战略中具有重要地位。

正交频分复用(OFDM)技术起源于20世纪50年代，但由于当时技术发展水平的限制，并没有得到广泛的关注。到了20世纪90年代之后，数字信号处理技术和大规模集成电路技术的发展，使OFDM技术的大规模应用成为可能。由于OFDM技术能够有效抵抗多径，消除码间干扰(ISI)，具有较高的频谱利用率等特点，现在已经被广泛用于有线和无线系统中，比如数字音频广播(DAB)、数字视频技术(DVB)、非对称数据用户环线(ADSL)、IEEE802.11a无线局域网、IEEE802.16a无线城域网等领域都用到了OFDM技术。

在现有的数字广播技术中，需要在数据信息中加入单独的数据段用以包含标志不同小区的信息，如何利用OFDM技术使得该标识信息得以通过更有效的方式得到传输和利用，以控制数据的传输量，是一个值得克服的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明利用OFDM系统中离散导频与小区的扰码信息相结合，达到区分小区的目的。根据本发明的系统与方法，通过在发送端对于不同的小区发送不同初值的伪随机(PN)序列，接收端可以根据接收到的PN序列来确定所属小区。

本发明提出的利用扰码区分小区的数据发送及接收系统，包括发送端和接收端。

所述发送端包括：编码交织器，用于将数据信息进行编码和交织；调制器，用于对导频信息和经过编码交织的数据信息分别进行调制；复接器，用于复接上述经过调制的数据信息和导频信息，得到复接数据；扰码生成器，用于生成带有小区标志信息的复伪随机序列；存储器，对经过上述复伪随机序列扰码的复接数据进行串并变换以及加入虚子载波，并对IFFT变换器输出的信号进行并串变换并加入循环前缀；IFFT变换器，用于对上述存储器输出的信号进行IFFT变换；低通滤波器，用于对上述存储器输出的信号进行低通滤波后得到发送信号。

所述接收端包括：低通滤波器，用于对射频单元接收到的基带信号进行低通滤波；存储器，用于对上述低通滤波器输出的信号去循环前缀，并进行串并变换，得到并行信号，以及用于将FFT变换器输出的信号去掉虚子载波且进行并串变换；FFT变换器，用于对上述并行信号进行FFT变换；检测装置，用于利用接收到的导频符号检测所属小区，并用检测到的所属小区扰码对接收到的数据进行解扰；均衡器，用于对解扰之后的导频符号进行频域均衡；解调器，对经过频域均衡之后的数据信息进行解调；解交织和译码器，用于对解调之后的数据信息进行解交织和译码，恢复发送的数据信息。

所述接收端还包括干扰消除装置，用于对所述检测装置检测到的干扰小区信息进行干扰消除。

本发明另一方面提出一种利用扰码区分小区的数据发送及接收方法，包括数据生成方法和数据接收方法。

所述数据生成方法包括：通过编码交织器对数据信息进行编码和交织；通过调制器对导频信息和经过编码交织的数据信息分别进行调制；通过复接器对上述经过调制的数据信息和导频信息进行复接，得到复接数据；通过扰码生成器生成带有小区标志信息的复伪随机序列作为扰码；通过存储器对经过扰码的复接数据进行串并变换以及加入虚子载波；通过IFFT变换器对上述存储器输出的信号进行IFFT变换；通过存储器对上述IFFT变换器输出的信号进行并串变换并加入循环前缀；通过低通滤波器对上述存储器输出的信号进行低通滤波后得到发送信号。

所述数据接收方法包括：通过低通滤波器对射频单元接收到的基带信号进行低通滤波；通过存储器对上述低通滤波器输出的信号去循环前缀，并进行串并变换，得到并行信号；通过FFT变换器对上述并行信号进行FFT变换；通过存储器将上述FFT变换得到的信号去掉虚子载波且进行并串变换；通过检测装置，利用接收到的导频符号检测所属小区，并用检测到的所属小区的扰码对接收到的数据进行解扰；利用均衡器，对解扰之后的导频符号进行频域均衡；通过解调器对经过频域均衡之后的数据信息进行解调；通过解交织和译码器对解调之后的数据信息进行解交织和译码，恢复发送的数据信息。

所述数据接收方法还包括对所述检测装置检测到的干扰小区信息进行干扰消除的步骤。

所述扰码生成器为移位寄存器，所属扰码通过不同的寄存器初值和相同的生成多项式产生，其中，不同的寄存器初值标志不同的小区。

本发明中数据信息的调制方法根据实际需要和信道环境可以进行选择。通过该方法，接收机能够确定所属小区及可能存在的干扰小区，可以采用干扰消除技术降低其他小区对所属小区的干扰影响。

本发明的系统方法具有以下有益效果：接收端通过相关接收，可以较准确区分所属小区和其他小区；可以方便采用干扰消除技术降低其他小区的干扰。

本发明可以广泛应用于卫星广播、地面无线广播系统中的固定终端、移动终端。

附图说明

图1为本发明的利用扰码区分小区的数据发送部分结构框图；

图2为本发明的利用扰码区分小区的数据接收部分结构框图；

图3、4、5为对本发明实施例中数据信息的不同的相位调制方式图；

图6为本发明实施例中产生扰码的线性反馈移位寄存器结构图；

图7为本发明实施例中OFDM符号的子载波结构图；

图8为本发明实施例中检测小区的处理流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

基于OFDM的卫星广播系统传输结构由帧、时隙、OFDM符号3层组成。每帧分为40个时隙，每时隙分为53个OFDM符号。

广播系统采样率为10MHz，通过4096点IFFT在7.51MHz的带宽内使用3076个子载波，其中有82个连续导频，384个离散导频，2610个负载子载波。在频域上，利用384个离散导频结合小区的扰码信息可以区分不同的小区。

图1为本发明的利用扰码区分小区的数据发送流程框图。图中各步骤说明如下。

经过编码和交织等处理之后的数据信息进行调制，调制方式根据实际应用和信道情况可以有多种选择，如可根据需要选用BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM等多种调制方法。图3、4、5为对本实施例中不同的相位调制方式图。

离散导频的描述如下：记n为每个时隙中OFDM符号的编号，0≤n≤52；m为每个OFDM符号中离散导频对应的子载波编号，则m取值如下：

if mod(n，2)＝＝0

m = \{\begin{matrix} 8 p + 1, & p = 0,1,2, . . ., 191 \\ 8 p + 3, & p = 192,193,194, . . ., 383 \end{matrix}

if mod(n，2)＝＝1

m = \{\begin{matrix} 8 p + 5, & p = 0,1,2, . . ., 191 \\ 8 p + 7, & p = 192,193,194, . . ., 383 \end{matrix}

对于384个离散导频，调制时全部映射为1+0j。

对于连续导频，其使用的是第0，22，78，92，168，174，244，274，278，344，382，424，426，496，500，564，608，650，688，712，740，772，846，848，932，942，950，980，1012，1066，1126，1158，1214，1244，1276，1280，1326，1378，1408，1508，1537，1538，1566，1666，1736，1748，1794，1798，1830，1860，1916，1948，2008，2062，2094，2124，2132，2142，2226，2228，2302，2334，2362，2386，2424，2466，2510，2574，2578，2648，2650，2692，2730，2796，2800，2830，2900，2906，2982，2996，3052，3075个子载波，共82个，连续导频采用BPSK进行相位调制。

所有符号(有效子载波)，包括数据子载波、离散导频和连续导频等，均被一个复伪随机序列P_c(i)扰码。复伪随机序列P_c(i)生成方式如下：

P_{c} (i) = \frac{\sqrt{2}}{2} [(1 - 2 S_{i} (i)) + j (1 - 2 S_{q} (i))],

其中，S_i(i)和S_q(i)为二进制伪随机序列，由图6所示的线性反馈移位寄存器产生，其对应的生成多项式为：x¹²+x¹¹+x⁸+x⁶+1。移位寄存器的初始值提供8种不同选项，如表1所示：

选项	初始值
选项	初始值	0	0000 0000 0001
1	0000 1001 0011	0	0000 0000 0001
1	0000 1001 0011	2	0000 0100 1100
3	0010 1011 0011	2	0000 0100 1100
3	0010 1011 0011	4	0111 0100 0100
5	0000 0100 1100	4	0111 0100 0100
5	0000 0100 1100	6	0001 0110 1101
7	0010 1011 0011	6	0001 0110 1101

表1、扰码移位寄存器初始值

不同的初始值对应不同的小区，当小区个数大于8时，根据一定的规则扰码复用。

通过将有效子载波上的复符号和复伪随机序列P_c(i)进行复数乘法实现加扰：Y_n(i)＝X_n(i)×P_c(n×N_V+i)，0≤i≤N_V-1，0≤n≤52。

由存储器对上述信号Y进行串并变换后，加入虚子载波。OFDM符号子载波的结构如图7所示。图中，有效子载波与OFDM符号各子载波之间的关系如下式所示：

子载波符号为a(m，n)，OFDM频域符号为b(m，n)。

随后采用离散反傅立叶变换(IFFT)将上述OFDM符号变换到时域，得到：

c (k) = IFFT [b (n)] = \frac{1}{4096} Σ_{n = 0}^{4095} b (n) \cdot e^{j 2 πnk / 4096},

0≤k≤4095。

将IFFT变换之后的时域符号进行并串变换并加循环前缀。

经过低通滤波器之后送到RF单元，低通滤波器的系数根据需要进行设定。

图2为本发明的利用扰码区分小区的数据接收流程框图，图中各步骤具体说明如下。

首先对于RF单元送来的数据进行低通滤波，低通滤波器的系数根据需要进行设定。

根据OFDM符号参数去掉循环前缀，并将数据进行并串变换。

根据下式对数据进行FFT变换，将时域信号变换到频域上：

\tilde{b} (n) = FFT [c (k)] = Σ_{n = 0}^{4095} b (n) \cdot e^{- j 2 πnk / 4096},

0≤n≤4095

根据图7所示去掉虚子载波，并将有效子载波上信息进行并串变换。

从有效子载波中取出离散导频，与8种可能的小区扰码进行相关检测，检测小区的相关检测处理过程如图8所示。

其中，由于原始的离散导频信息是1+0j，故加扰之后离散导频上的信息就是扰码信息。离散导频的位置在子载波的位置固定，对于8种可能的小区扰码按照离散导频位置抽取，形成了8个对应的扰码子集。将接收到的离散导频信息与8种可能的离散导频信息逐一相关，并按照相关功率的大小排序，功率最大的模式对应接收端所属小区，按照一定的规则可以判断是否存在干扰小区并能确定干扰小区采用的扰码模式。比如采用门限判决法，得到的相关功率和预设的门限比较，如果干扰小区的相关功率大于门限值，认为存在较明显的干扰，可以采用干扰消除技术消除干扰。

确定所属小区对应的扰码模式之后，用此模式下的扰码序列对接收到的有效子载波进行解扰。

从解扰之后的数据种取出导频信息，进行信道估计，得到当前时间的信道特征，随后根据得到的信道特征对接收到的数据信息进行频域均衡。然后根据数据调制的模式进行频域数据信息的解调，最后对解调之后的数据信息解交织和译码，从而恢复出原始数据信息。

本发明不局限于上述特定实施例子，在不背离本发明精神及其实质情况下，熟悉本领域技术人员可根据本发明作出各种相应改变和变形，但这些相应改变和变形都应属于本发明所附权利要求保护范围之内。

Claims

1、一种OFDM系统中利用扰码区分小区的数据发送及接收系统，包括发送端和接收端，其特征在于，

所述发送端包括：

编码交织器，用于将数据信息进行编码和交织；

调制器，用于对导频信息和经过编码交织的数据信息分别进行调制；

复接器，用于复接上述经过调制的数据信息和导频信息，得到复接数据；

扰码生成器，用于生成带有小区标志信息的复伪随机序列；

存储器，用于对经过上述复伪随机序列扰码的复接数据进行串并变换以及加入虚子载波，以及对IFFT变换器输出的信号进行并串变换并加入循环前缀；

IFFT变换器，用于对上述复接数据进行IFFT变换；

低通滤波器，用于对上述存储器输出的信号进行低通滤波后得到发送信号；

所述接收端包括：

低通滤波器，用于对射频单元接收到的基带信号进行低通滤波；

寄存器，用于对上述低通滤波器输出的信号去循环前缀，并进行串并变换，得到并行信号；

FFT变换器，用于对上述并行信号进行FFT变换；

存储器，用于将上述FFT变换得到的信号去掉虚子载波且进行并串变换；

检测装置，用于利用接收到的导频符号检测所属小区，并用检测到的所属小区扰码对接收到的数据进行解扰；

均衡器，用于对解扰之后的导频符号进行频域均衡；

解调器，对经过频域均衡之后的数据信息进行解调；

解交织和译码器，用于对解调之后的数据信息进行解交织和译码，恢复发送的数据信息。

2、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收端还包括干扰消除装置，用于对所述检测装置检测到的干扰小区信息进行干扰消除。

3、一种OFDM系统中利用扰码区分小区的数据发送及接收方法，包括数据生成方法和数据接收方法，其特征在于，

所述数据生成方法包括：

通过编码交织器对数据信息进行编码和交织；

通过调制器对导频信息和经过编码交织的数据信息分别进行调制；

通过复接器对上述经过调制的数据信息和导频信息进行复接，得到复接数据；

通过扰码生成器生成带有小区标志信息的复伪随机序列作为扰码；

通过存储器对经过扰码的复接数据进行串并变换以及加入虚子载波；

通过IFFT变换器对上述存储器输出的信号进行IFFT变换；

通过存储器对上述IFFT变换器输出的信号进行并串变换并加入循环前缀；

通过低通滤波器对上述存储器输出的信号进行低通滤波后得到发送信号；

所述数据接收方法包括：

通过低通滤波器对射频单元接收到的基带信号进行低通滤波；

通过存储器对上述低通滤波器输出的信号去循环前缀，并进行串并变换，得到并行信号；

通过FFT变换器对上述并行信号进行FFT变换；

通过存储器将上述FFT变换得到的信号去掉虚子载波且进行并串变换；

通过检测装置，利用接收到的导频符号检测所属小区，并用检测到的所属小区的扰码对接收到的数据进行解扰；

利用均衡器，对解扰之后的导频符号进行频域均衡；

通过解调器对经过频域均衡之后的数据信息进行解调；

通过解交织和译码器对解调之后的数据信息进行解交织和译码，恢复发送的数据信息。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述数据接收方法还包括对所述检测装置检测到的干扰小区信息进行干扰消除的步骤。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述扰码生成器为移位寄存器，所述扰码由不同的寄存器初值和相同的生成多项式产生，其中，不同的寄存器初值标志不同的小区。