CN101282318B - 一种新的ofdm系统前缀序列的发送与接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新的OFDM系统前缀序列的发送方法，由正交频分复用系统的基站侧通过前缀序列携带系统信息给终端侧，包括：确定需要携带给终端侧的系统信息，以及信息总数；将原始的前缀preamble，用P表示，乘以复指数

或者

获得改进后当前待发送的preamble，用P′表示；其中k表示所述携带的系统信息，k＝0，1，...，N-1，N为所述信息总数；由所述基站侧将所述的P′和参考符号发送出去，其中参考符号对于正交频分复用系统的终端侧是已知的。本发明还公开了一种新的OFDMA系统前缀序列的接收方法。本发明增加了现有preamble可以提供的信息，同时不影响现有按照现有标准生产的终端对preamble的接收。

Description

一种新的OFDM系统前缀序列的发送与接收方法

技术领域

本发明涉及数字通信领域，尤其涉及一种新的正交频分复用接入(OFDMA)系统前缀序列的发送与接收方法。

背景技术

作为一种多载波传输模式，正交频分复用通过将一组高速串行传输的数据流转换为一组低速并行传输的数据流，使系统对多径衰落信道频率选择性的敏感度大大降低，而循环前缀的引入，又进一步增强了系统抗符号间干扰(Inter-symbol Interference，ISI)的能力，除此之外的带宽利用率高、实现简单等特点使OFDM在无线通信领域的应用越来越广，比如，WLAN系统，基于正交频分复用多址的802.16e系统等都是基于OFDM技术的系统。

802.16e是使用正交频分复用技术的协议，协议规定用前缀(preamble)来标识一帧的开始，preamble在时间上占一个符号，在频域上由子载波构成，114种特定的伪随机序列(PN序列)以BPSK方法调制到子载波上，且每隔3个子载波调制一个比特的PN序列。

根据802.16e标准：preamble在下行链路的第一个符号的整个带宽上发送，但是，该preamble仅提供基站的segment信息和ID_cell信息这两个信息，比较浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是提供一种新的OFDMA系统前缀序列的发送与接收方法，增加现有preamble可以提供的信息，同时不影响现有按照现有标准生产的终端对preamble的接收。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种新的OFDMA系统前缀序列的发送方法，由正交频分复用系统的基站侧通过前缀序列携带系统信息给终端侧，包括如下步骤：

(1)确定需要携带给终端侧的系统信息，以及信息总数；

(2)将原始的前缀preamble，用P表示，乘以复指数

或者

获得改进后当前待发送的preamble，用P′表示；其中k表示所述携带的系统信息，k＝0，1，...，N-1，N为所述信息总数；

(3)由所述基站侧将所述的P′和参考符号发送出去，其中参考符号对于正交频分复用系统的终端侧是已知的。

进一步地，所述参考符号为一种或多种。

进一步地，

当所述参考符号为一种时，终端侧对于基站侧发送的参考符号的内容与位置是已知的；

当所述参考符号为多种时，终端侧对于基站侧发送的参考符号的位置，及参考符号的种类，每一种的内容是已知的。

进一步地，所述系统信息包括与终端初始同步相关的参数信息。

进一步地，所述系统信息包括发射天线数目、发射分集方法、系统带宽，或随机接入参数信息。

进一步地，所述步骤(3)中，所述基站侧将所述参考符号放在靠近P′的位置发送出去。

进一步地，所述步骤(3)中，所述基站侧采用时分复用的方式，将参考符号与P′发送出去。

进一步地，所述参考符号在下行子帧的第一个正交频分复用OFDM符号内发送，P′在下行子帧的第二个OFDM符号内发送。

进一步地，所述步骤(3)中，所述基站侧采用频分复用的方式，将参考符号与P′发送出去，所述参考符号和P′在同一个OFDM符号的不同子载波上发送。

进一步地，所述参考符号为6种、3种或1种之一，其中6种对应19个P′，3种对应38个P′，1种对应114个P′。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种新的OFDMA系统前缀序列的接收方法，由正交频分复用系统的终端侧接收基站侧发送的携带有系统信息的前缀序列，包括如下步骤：

(1)终端侧接收参考符号以及preamble，其中接收到的preamble用P′表示；

(2)根据接收到的参考符号进行信道估计，获得P′的信道频率响应，利用该信道频率响应对P′信号进行信道补偿；

(3)计算该范围内本地参考preamble与信道补偿后的P′信号的互相关，根据互相关的值确定原始的preamble，用P表示；

(4)根据步骤(2)中获得P′的信道频率响应，以及步骤(3)中获得的互相关的值，计算得到系统信息。

进一步地，所述步骤(1)中，若接收到的参考符号有多种，则还根据对参考符号的检测，获得P′中P的范围。

进一步地，所述根据对参考符号的检测，获得P′的范围，包括：将接收的参考符号与本地6个或3个参考符号相关，得到相应的6个、3个相关值，根据这些相关值的峰值确定P′中的P范围。

进一步地，所述步骤(3)中，所述互相关值模的最大值对应的本地preamble就是P。

进一步地，所述步骤(4)包括：

将步骤(2)得出的P′的信道频率响应在整个频域内求和，将求和后的结果与复指数

相乘，表示为：

其中k为系统信息，其范围是0～N-1，N表示信息总数；用步骤(3)求出的互相关值的峰值C_max减去

其中k依次取0，1，...，N-1，得到N个差值，对这N个差值求模，这N个模值中的最小值对应的k就是P′中的系统信息k。

采用本发明所述的方法，按照现有标准生产的终端仍然可以按照现有的方法对preamble进行接收与检测(非相干检测方法)，与原系统保持最好兼容。由于参考符号的引入，新终端可以采用相干检测的方式对preamble进行检测，相比非相干检测方法，相干检测方法可以提供更好的检测性能。更重要地，终端不但可以获得segment信息和ID_cell信息，还可以获得复指数中包含的信息。而且，由于每一种参考符号与19个，38个或114个preamble相对应，因此可以缩小preamble的搜索范围，从而简化初始接入流程。

附图说明

图1为原preamble在下行子帧中的位置示意图；

图2为本发明实施例参考符号与现有preamble时分复用示意图；

图3为原preamble的频域描述示意图；

图4为参考符号与现有preamble频分复用示意图；

图5为本发明实施例的信号接收流程图。

具体实施方式

本发明使preamble不仅能提供segment信息和ID_cell信息，还能提供发射天线数目、发射分集方法、系统带宽、随机接入参数信息等与终端初始同步相关的参数信息，并且不会影响现有按照现有标准生产的终端对preamble的接收与检测，与原系统保持最好兼容。

下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

由正交频分复用系统的终端侧接收基站侧发送的携带有系统信息的前缀序列，包括如下步骤：

确定需要携带给终端侧的系统信息，以及信息总数，用k表示所述携带的系统信息，k＝0，1，...，N-1，N为所述信息总数；所述系统信息可以是与终端初始同步相关的参数信息，如发射天线数目、发射分集方法、系统带宽，或随机接入参数信息等。比如，需要携带的系统信息为发射天线数目信息，设发射天线的数目最多为5根，则N＝5，可以用k＝0表示1个发射天线；k＝1表示2个发射天线，依此类推。

在正交频分复用系统的基站侧引入参考符号，所述参考符号对于正交频分复用系统的终端侧是已知的；该参考符号用于接收的终端侧进行信道估计，该参考符号可以有6种，3种或1种，其中6种对应19个preamble，3种对应38个preamble，1种对应114个preamble。当参考符号有多种时，还可以用来指示preamble属于那一组。当参考符号只有一种时，终端是知道基站发送的参考符号的内容与位置的；当参考符号有多种时，终端知道基站发送的参考符号的位置，及参考符号的种类，每一种的内容，但是终端不知道基站发送的是哪一种，需要进行检测。

确定原始的前缀preamble，用P表示；

将P乘以复指数(即或者

下同)。改进后的待发送的preamble用P′表示，则， $P\′=P\·e^{\±j\frac{2\mathrm{\πk}}{N}}.$

由所述基站侧将所述的P′和参考符号发送出去。

为了保证该参考符号提供的相位参考的性能，该参考符号应该在靠近P′的位置发送，具体有两种方法：

第一种方法是采用时分复用的方式发送参考符号与P′。现有的帧结构要求下行子帧的第一个符号必须是preamble，具体实现如图1所示。如图2所示，本应用实例的preamble发送方法为参考符号放在P′的前面，用于信道估计。这样，参考符号变为下行子帧的第一个符号，P′变为下行子帧的第二个符号。

第二种方法是采用频分复用的方式发送参考符号与P′。现有的preamble的频率描述如图3所示，图上黑色的箭头表示现有preamble占用的子载波，其它两个空着的子载波用黑色圆点表示，由图可见，现有preamble是每隔3个子载波发送1比特的PN序列信息。如图4所示，本应用实例的preamble发送方法为图上黑色的箭头表示P′占用的子载波，其它两个子载波用来发参考符号的信息，用带幅度的黑色圆点表示。当然，参考符号可以用两个空子载波中的一个发送信息。

在终端侧，接收基站侧发送的携带有系统信息的前缀序列，如图5所示，包括如下步骤：

步骤501，参考符号检测：接收参考符号以及preamble，接收到的preamble即是P′；确定参考符号索引；若参考符号为多种时，进而可以获得P′中原始的preamble(即P)的范围。具体方法是将接收的参考符号与本地6个，3个或1个参考符号相关，得到6个，3个或1个相关值，这些相关值的峰值指示P′中的P的范围；

例如：

设Preamble共有114种，参考符号有3种，每38种Preamble对应一种参考符号。比如：

设Preamble的序号为：0，1.....113.

参考符号的序号为：0，1，2.

序号为：0，1...37的Preamble与序号为0的参考符号对应；

序号为：38，...75的Preamble与序号为1的参考符号对应；

序号为：76，...113的Preamble与序号为2的参考符号对应；

从而利用参考符号来缩小preamble的检测范围。

步骤502，接收preamble信道补偿：利用步骤501中获得的参考符号进行信道估计，获得P′的信道频率响应，利用该信道频率响应对P′信号进行信道补偿；

例如，如图3所示，是Preamble信号在频域的位置示意图，从该图可以看出，Preamble信号在序号为0，3，6....的子载波上发送。

根据上文提出的一个方法，前面所述的Preamble信号在下行子帧的第二个符号发送，在下行子帧的第一个OFDM符号发送的为参考信号。参考信号的作用为进行信道估计。设该参考符号也在在序号为0，3，6....的子载波上发送，不失一般性，设在序号为0子载波上发送的x(0)，序号为3子载波上发送的x(1)......。

在接收的终端侧，终端在接收到参考符号后，设在在序号为0子载波上接收的为y(0)，序号为3子载波上发送的y(1)...。则，序号为0的子载波上的信道估计为y(0)/x(0)，序号为3子载波上的信道估计为y(1)/x(1)......。

由于参考符号在靠近Preamble信号的位置发送，可以认为Preamble信号与参考信号的对应子载波的信道估计是一样的，即：在序号为0，3，6....的子载波上发送preamble信号的信道可以认为等于在序号为0，3，6....的子载波上发送参考信号的信道，它们分别为：y(0)/x(0)，y(1)/x(1)......。

步骤503，确定原始的preamble(即P)：根据步骤501确定的P的范围，计算该范围内本地参考preamble(该preamble即现有的preamble)与信道补偿后的P′信号的互相关。这些互相关值模的最大值记为|C_max|²，该值对应的本地preamble就是估计的P；

步骤504，将步骤502得出的P′的信道频率响应在整个频域内求和，表示为：

将求和后的结果与复指数

相乘，表示为：

其中k＝0，1，...，N-1。然后用步骤503求出的互相关值的峰值C_max减去

其中k依次取0，1，...，N-1，得到N个差值，对这N个差值求模，用公式表示为： $|C_{\max }-\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H_i\right|}^2\·e^{\±j\frac{2\mathrm{\πk}}{N}}|.$ 这N个模值中的最小值( $\min \left\{|C_{\max }-\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H_i\right|}^2\·e^{\±j\frac{2\mathrm{\πk}}{N}}|\right\}$ )对应的k就是P′中的系统信息k。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种新的OFDMA系统前缀序列的发送方法，由正交频分复用系统的基站侧通过前缀序列携带系统信息给终端侧，其特征在于，包括如下步骤：

(1)确定需要携带给终端侧的系统信息，以及信息总数；

(2)将原始的前缀preamble，用P表示，乘以复指数

或者

获得改进后当前待发送的preamble，用P′表示；其中k表示所述携带的系统信息，k＝0，1，...，N-1，N为所述信息总数；

(3)由所述基站侧将所述的P′和参考符号发送出去，其中参考符号对于正交频分复用系统的终端侧是已知的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考符号为一种或多种。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

当所述参考符号为一种时，终端侧对于基站侧发送的参考符号的内容与位置是已知的；

当所述参考符号为多种时，终端侧对于基站侧发送的参考符号的位置，及参考符号的种类，每一种的内容是已知的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统信息包括与终端初始同步相关的参数信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统信息包括发射天线数目、发射分集方法、系统带宽，或随机接入参数信息。

6.根据权利要求1所述的发送方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述基站侧将所述参考符号放在靠近P′的位置发送出去。

7.根据权利要求6所述的发送方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述基站侧采用时分复用的方式，将参考符号与P′发送出去。

8.根据权利要求7所述的发送方法，其特征在于，所述参考符号在下行子帧的第一个正交频分复用OFDM符号内发送，P′在下行子帧的第二个OFDM符号内发送。

9.根据权利要求6所述的发送方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述基站侧采用频分复用的方式，将参考符号与P′发送出去，所述参考符号和P′在同一个OFDM符号的不同子载波上发送。

10.根据权利要求1所述的发送方法，其特征在于，所述参考符号为6种、3种或1种之一，其中6种对应19个P′，3种对应38个P′，1种对应114个P′。

11.一种新的OFDMA系统前缀序列的接收方法，由正交频分复用系统的终端侧接收基站侧发送的携带有系统信息的前缀序列，其特征在于，包括如下步骤：

(1)终端侧接收参考符号以及前缀preamble，其中接收到的preamble用P′表示，根据参考符号获得P′中P的范围；

(2)根据接收到的参考符号进行信道估计，获得P′的信道频率响应，利用该信道频率响应对P′信号进行信道补偿；

(3)计算该范围内本地参考preamble与信道补偿后的P′信号的互相关，根据互相关的值确定原始的preamble，用P表示；

(4)根据步骤(2)中获得P′的信道频率响应，以及步骤(3)中获得的互相关的值，计算得到系统信息，具体包括：将步骤(2)得出的P′的信道频率响应的模求平方后再在整个频域内求和，将求和后的结果与复指数相乘，表示为：

其中k为系统信息，其范围是0～N-1，N表示信息总数；用步骤(3)求出的互相关值的峰值C_max减去

其中k依次取0，1，...，N-1，得到N个差值，对这N个差值求模，这N个模值中的最小值对应的k就是P′中的系统信息k。

12.根据权利要求11所述的接收方法，其特征在于，所述步骤(1)中，若接收到的参考符号有多种，则还根据对参考符号的检测，获得P′中P的范围。

13.根据权利要求12所述的接收方法，其特征在于，所述根据对参考符号的检测，获得P′中P的范围，包括：将接收的参考符号与本地6个或3个参考符号相关，得到相应的6个、3个相关值，根据这些相关值的峰值确定P′中的P范围。

14.根据权利要求11所述的接收方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述互相关值模的最大值对应的本地preamble就是P。

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