发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:针对时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)系统中带外功率泄露较严重的情况,提供一种TDS-OFDM系统中功率受限频段的功率抑制方法及其装置,进一步提高系统功率抑制性能,使得系统更好的满足功率受限频段上的要求。
(二)技术方案
本发明提供了一种TDS-OFDM中功率受限频段的功率抑制方法,包括以下步骤:
S1、根据功率受限频段的分布,将训练序列和待发送OFDM数据块的相应功率受限频段上的子载波关闭;
S2、用预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波;
S3、将处理后的训练序列与待发送OFDM数据块进行时域组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
优选地,在步骤S1中,所述功率受限频段是指:为了减少系统对传输频段外、占用频段边缘的干扰而进行功率抑制的频段,或者是为了减少系统对所述传输频段内的干扰而进行功率抑制的频段。
优选地,在步骤S1中,所述训练序列的离散傅立叶域是伪随机序列,包括m序列、Gold序列、Legendre序列、Walsh序列、Golay序列、上述序列的循环扩展或截断。
优选地,在步骤S1中,所述子载波关闭具体是指:计算所述功率受限频段对应训练序列和待发送OFDM数据块的子载波,并分别将训练序列和待发送OFDM数据块对应子载波置为零。
优选地,步骤S2中,所述预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波具体是指:若对系统传输频段外、占用频段边缘进行功率抑制,则用一段预设序列替换所述功率受限频段旁且位于系统传输频段内的子载波。
优选地,步骤S2中,所述预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波具体是指:若对系统传输频段内的某个频段进行功率抑制,则分别用两段预设序列替换所述功率受限频段两侧的子载波。
优选地,在步骤S2中,若是对系统传输频段内的某个功率受限频段进行功率抑制,所述两段预设序列相对所述功率受限频段中间点呈偶对称。
优选地,在步骤S2中,所述预设序列使得所述功率受限频段的功率谱均值小于预设值,或使所述功率受限频段的功率谱最低值小于预设值。
优选地,所述预设序列的长度根据功率受限频段的功率抑制要求进行选择,每段预设序列的长度为不小于4的整数。
优选地,若是对系统传输频段外、占用频段边缘进行功率抑制,所述预设序列分为左侧边缘预设序列或右侧边缘预设序列,取值如下:
所述左侧边缘预设序列从靠近功率受限频段到远离功率受限频段的首4位为[-1,1,1,1]或[1,-1,-1,-1],所述右侧边缘预设序列从远离功率受限频段到靠近功率受限频段的末4位为[1,1,1,-1]或[-1,-1,-1,1]。
优选地,若是对系统传输频段内的某一个或多个频段进行功率抑制,所述两段预设序列分别为左侧预设序列和右侧预设序列,取值如下:
所述左侧预设序列从远离功率受限频段到靠近功率受限频段的末4位为[1 1 1 -1]或[-1 -1 -1 1],所述右侧预设序列从靠近功率受限频段到远离功率受限频段的首4位为[-1 1 1 1]或[1 -1 -1 -1]。
优选地,在步骤S3中,所述时域加窗处理是指将时域帧的符号乘以窗函数的系数,并对相邻时域帧进行叠加,所述叠加包括对相邻时域帧进行部分重叠叠加或非重叠叠加。
本发明还提供了一种TDS-OFDM中功率受限频段的功率抑制装置,其特征在于,该装置包括:
子载波处理模块,用于根据功率受限频段的分布,将训练序列和待发送OFDM数据块的相应功率受限频段上的子载波关闭;
训练序列重新设计模块,与所述子载波处理模块相连,用于根据功率受限频段的功率抑制要求,用预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波;
时域组帧模块,与所述训练序列重新设计模块相连,用于将处理后的训练序列与待发送OFDM数据块在时域组帧;
时域加窗模块,与所述时域组帧模块相连,用于对时域帧进行时域加窗处理;
后续处理模块,与所述时域加窗模块相连,用于对加窗处理后的时域帧进行上变频、滤波、信号放大处理。
(三)有益效果
本发明提供的时域同步正交频分复用系统中功率受限频段的功率抑制方法及装置,能够有效提高TDS-OFDM系统功率抑制性能,使得系统更好的满足功率受限频段上的要求,具有复杂度低、频谱成型效果好等优点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明方法的流程图,本发明提供了一种TDS-OFDM系统中功率受限频段的功率抑制方法,具体包括以下步骤:
S1、根据功率受限频段的分布,将训练序列和待发送OFDM数据块的相应功率受限频段上的子载波关闭;
S2、用预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波;
S3、将处理后的训练序列与待发送OFDM数据块进行时域组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
优选地,在步骤S1中,所述功率受限频段是指:为了减少系统对传输频段外、占用频段边缘的干扰而进行功率抑制的频段,或者是为了减少系统对所述传输频段内的干扰而进行功率抑制的频段。
优选地,在步骤S1中,所述训练序列的离散傅立叶域是伪随机序列,包括m序列、Gold序列、Legendre序列、Walsh序列、Golay序列、上述序列的循环扩展或截断。
优选地,在步骤S1中,所述子载波关闭具体是指:计算所述功率受限频段对应训练序列和待发送OFDM数据块的子载波,并分别将训练序列和待发送OFDM数据块对应子载波置为零。
优选地,步骤S2中,所述预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波具体是指:若对系统传输频段外、占用频段边缘进行功率抑制,则用一段预设序列替换所述功率受限频段旁且位于系统传输频段内的子载波。
优选地,步骤S2中,所述预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波具体是指:若对系统传输频段内的某个频段进行功率抑制,则分别用两段预设序列替换所述功率受限频段两侧的子载波。
优选地,在步骤S2中,若是对系统传输频段内的某个功率受限频段进行功率抑制,所述两段预设序列相对所述功率受限频段中间点呈偶对称。
优选地,在步骤S2中,所述预设序列使得所述功率受限频段的功率谱均值小于预设值,或使所述功率受限频段的功率谱最低值小于预设值。
优选地,所述预设序列的长度根据功率受限频段的功率抑制要求进行选择,每段预设序列的长度为不小于4的整数。
优选地,若是对系统传输频段外、占用频段边缘进行功率抑制,所述预设序列分为左侧边缘预设序列或右侧边缘预设序列,取值如下:
所述左侧边缘预设序列从靠近功率受限频段到远离功率受限频段的首4位为[-1,1,1,1]或[1,-1,-1,-1],所述右侧边缘预设序列从远离功率受限频段到靠近功率受限频段的末4位为[1,1,1,-1]或[-1,-1,-1,1]。
优选地,若是对系统传输频段内的某一个或多个频段进行功率抑制,所述两段预设序列分别为左侧预设序列和右侧预设序列,取值如下:
所述左侧预设序列从远离功率受限频段到靠近功率受限频段的末4位为[1 1 1 -1]或[-1 -1 -1 1],所述右侧预设序列从靠近功率受限频段到远离功率受限频段的首4位为[-1 1 1 1]或[1 -1 -1 -1]。
优选地,在步骤S3中,所述时域加窗处理是指将时域帧的符号乘以窗函数的系数,并对相邻时域帧进行叠加,所述叠加包括对相邻时域帧进行部分重叠叠加或非重叠叠加。
实施例1
实施例1给出了本发明提出的一种TDS-OFDM系统中功率受限频段的功率抑制方法的一种具体实施方式。
本实施例中,采用双PN的TDS-OFDM系统进行传输,占用频段为2-30MHz,实际的传输频段带宽为26.46MHz,训练序列由两段相同的序列组成,每段序列的离散傅里叶域是长度为256的伪随机序列,记为
待发送的OFDM数据块的长度为4096,采用256QAM调制,LDPC码率为0.8,交织深度为720。
S1、根据功率受限频段的分布,将训练序列和待发送OFDM数据块的相应功率受限频段上的子载波关闭;
本实施例中,为了减少系统对9.9-10.3MHz的宽度为400KHz的功率受限频段的干扰,需要将该频段上的功率降到比平均发送功率低至少30dB。根据换算,这对应于
上第73到76这4个子载波和待发送OFDM数据块上第1153到1216这64个子载波。将相应频段上的子载波置为零。
S2、用预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波;
本实施例中,对系统传输频段中的某个频段进行功率抑制,分别用两段预设序列替换该功率受限频段两侧的子载波,使得该频段功率谱的均值小于预设值,预设值为-105dBm/Hz,其中信号的平均发送功率谱密度为-70dBm/Hz。
根据功率要求选择不同长度的预设序列,所选择的左侧预设序列从远离功率受限频段到靠近功率受限频段的末4位为[1 1 1 -1]或[-1 -1-1 1],所选择的右侧预设序列从靠近功率受限频段到远离功率受限频段的首4位为[-1 1 1 1]或[1 -1 -1 -1],本实施例中,每段预设序列的长度为4,选择[1,1,1,-1]和[-1,1,1,1]分别作为左侧和右侧预设序列用来替换
在该频段两侧的子载波。
S3、将处理后的训练序列与待发送OFDM数据块进行时域组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
本实施例中,将处理后的
序列和待发送OFDM数据块分别作长度为256和4096的IFFT,获得相应的时域PN序列和时域数据块,用两段相同的时域PN序列构成新的训练序列,将训练序列与时域数据块在时域进行组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
图2是本发明所提出的方法的带内功率抑制效果图,可以看到,经过处理后的TDS-OFDM系统在功率受限频段上的陷波性能大大提高,更接近CP-OFDM系统的性能,能够很好的满足功率受限频段上的要求。
实施例2
实施例2给出了本发明提出的一种TDS-OFDM系统中功率受限频段的功率抑制方法的一种具体实施方式。
本实施例中,采用单PN的TDS-OFDM系统进行传输,占用频段为12-20MHz,实际的传输频段带宽为7.56MHz,训练序列的离散傅里叶域是长度为256的伪随机序列,待发送的OFDM数据块的长度为2048,采用256APSK调制,LDPC码率为0.4,交织深度为720。
S1、根据功率受限频段的分布,将训练序列和待发送OFDM数据块的相应功率受限频段上的子载波关闭;
本实施例中,为了减少系统对13-13.03MHz的宽度为30KHz的功率受限频段的干扰,需要将该频段上的功率降到比平均发送功率低至少30dB。根据换算,这对应于训练序列上第33个子载波和待发送OFDM数据块上第257到264这8个子载波。将相应频段上的子载波置为零。
S2、用预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波;
本实施例中,对系统传输频段中的某个频段进行功率抑制,分别用两段预设序列替换该功率受限频段两侧的子载波,使得该频段功率谱最低值小于预设值,预设值为-105dBm/Hz,其中信号的平均发送功率谱密度为-70dBm/Hz。
根据功率要求选择不同长度的预设序列,所选择的左侧预设序列从远离功率受限频段到靠近功率受限频段的末4位为[1 1 1 -1]或[-1 -1-1 1],所选择的右侧预设序列从靠近功率受限频段到远离功率受限频段的首4位为[-1 1 1 1]或[1 -1 -1 -1],本实施例中,每段预设序列的长度为6,选择[-1,-1,1,1,1,-1]和[1,-1,-1,-1,1,1]分别作为左侧和右侧预设序列用来替换训练序列在该频段两侧的子载波。
S3、将处理后的训练序列与待发送OFDM数据块进行时域组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
本实施例中,将处理后的训练序列和待发送OFDM数据块分别作长度为256和2048的IFFT,获得相应的时域训练序列和时域数据块,将二者在时域进行组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
实施例3
实施例3给出了本发明提出的一种TDS-OFDM系统中功率受限频段的功率抑制方法的一种具体实施方式。
本实施例中,采用双PN的TDS-OFDM系统进行传输,占用频段为22-30MHz,实际的传输频段带宽为7.56MHz,训练序列由两段相同的序列组成,每段序列的离散傅里叶域是长度为256的伪随机序列,记为
待发送的OFDM数据块的长度为8192,采用1024QAM调制,LDPC码率为0.8,交织深度为720。
S1、根据功率受限频段的分布,将训练序列和待发送OFDM数据块的相应功率受限频段上的子载波关闭;
本实施例中,为了减少系统对25-25.06MHz的宽度为60KHz的功率受限频段的干扰,需要将该频段上的功率降到比平均发送功率低至少30dB。根据换算,这对应于
上第97到98这2个子载波和待发送OFDM数据块上第3073到3136这64个子载波。将相应频段上的子载波置为零。
S2、用预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波;
本实施例中,对系统传输频段中的某个频段进行功率抑制,分别用两段预设序列替换该功率受限频段两侧的子载波,使得该频段功率谱最低值小于预设值,预设值为-105dBm/Hz,其中信号的平均发送功率谱密度为-70dBm/Hz。
根据功率要求选择不同长度的预设序列,本实施例中,每段预设序列的长度为5,选择[1,-1,1,1,-1]和[1,-1,-1,-1,1]作为两段预设序列用来替换
在该频段两侧的子载波。
S3、将处理后的训练序列与待发送OFDM数据块进行时域组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
本实施例中,将处理后的序列和待发送OFDM数据块分别作长度为256和8192的IFFT,获得相应的时域PN序列和时域数据块,用两段相同的时域PN序列构成新的训练序列,将训练序列与时域数据块在时域进行组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
实施例4
实施例4给出了本发明提出的一种TDS-OFDM系统中功率受限频段的功率抑制方法的一种具体实施方式。
本实施例中,采用双PN的TDS-OFDM系统进行传输,占用频段为22-30MHz,实际的传输频段带宽为7.56MHz,训练序列由两段相同的序列组成,每段序列的离散傅里叶域是长度为256的伪随机序列,记为
待发送的OFDM数据块的长度为4096,采用64APSK调制,LDPC码率为0.6,交织深度为720。
S1、根据功率受限频段的分布,将训练序列和待发送OFDM数据块的相应功率受限频段上的子载波关闭;
本实施例中,为了减少系统对相邻频道12-20MHz的干扰从而对系统占用频段22MHz边缘进行功率抑制,需要将该占用频段22MHz边缘的功率降到比平均发送功率低至少40dB。由于是对占用频段边缘进行功率抑制,因此不需要关闭子载波。
S2、用预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波;
本实施例中,对系统传输频段22MHz边缘进行功率抑制,用一段预设序列替换22MHz旁且位于系统传输频段内的子载波,使得该频段功率谱最低值小于预设值,预设值为-80dBm/Hz,其中信号的平均发送功率谱密度为-40dBm/Hz。
根据功率要求选择不同长度的预设序列,所选择的左侧边缘预设序列从靠近功率受限频段到远离功率受限频段的首4位为[-1,1,1,1]或[1,-1,-1,-1],本实施例中,预设序列的长度为4,选择[-1,1,1,1]作为左侧预设序列用来替换
在22MHz边缘的4个子载波。
S3、将处理后的训练序列与待发送OFDM数据块进行时域组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
本实施例中,将处理后的序列和待发送OFDM数据块分别作长度为256和4096的IFFT,获得相应的时域PN序列和时域数据块,用两段相同的时域PN序列构成新的训练序列,将训练序列与时域数据块在时域进行组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
图3是本发明所提出的方法的带外功率抑制效果图,可以看到,经过处理后的TDS-OFDM系统在功率受限频段上的性能大大提高,更接近CP-OFDM系统的性能,能够很好的满足功率受限频段上的要求。
实施例5
实施例5给出了本发明提出的一种TDS-OFDM系统中功率受限频段的功率抑制方法的一种具体实施方式。
本实施例中,采用单PN的TDS-OFDM系统进行传输,占用频段为670-678MHz,实际的传输频段带宽为7.56MHz,训练序列的离散傅里叶域是长度为256的伪随机序列,待发送的OFDM数据块的长度为4096,采用256QAM调制,LDPC码率为0.8,交织深度为720。
S1、根据功率受限频段的分布,将训练序列和待发送OFDM数据块的相应功率受限频段上的子载波关闭;
本实施例中,为了减少系统对相邻频道662-670MHz和678-686MHz的干扰从而对系统占用频段670MHz和678MHz边缘进行功率抑制,需要将该占用频段670MHz和678MHz边缘的功率降到比平均发送功率低至少40dB。由于是对占用频段边缘进行功率抑制,因此不需要关闭子载波。
S2、用预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波;
本实施例中,对系统传输频段12MHz和20MHz边缘进行功率抑制,用两段预设序列分别替换12MHz和20MHz旁且位于系统传输频段内的子载波,使得该频段功率谱最低值小于预设值,预设值为-80dBm/Hz,其中信号的平均发送功率谱密度为-40dBm/Hz。
根据功率要求选择不同长度的预设序列,所选择的左侧边缘预设序列从靠近功率受限频段到远离功率受限频段的首4位为[-1,1,1,1]或[1,-1,-1,-1],所选择的右侧边缘预设序列从远离功率受限频段到靠近功率受限频段的末4位为[1,1,1,-1]或[-1,-1,-1,1],本实施例中,预设序列的长度为5,选择[-1,1,1,1,1]作为左侧预设序列用来替换在12MHz边缘的5个子载波,选择[1,1,1,1,-1]作为右侧预设序列来替换在20MHz边缘的5个子载波。
S3、将处理后的训练序列与待发送OFDM数据块进行时域组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
本实施例中,将处理后的训练序列和待发送OFDM数据块分别作长度为256和4096的IFFT,获得相应的时域训练序列和时域数据块,将二者在时域进行组帧和时域加窗处理,并经过上变频、滤波、信号放大后进行发送。
实施例6
图4是本发明装置的结构图,本发明还提供了一种TDS-OFDM系统中功率受限频段的功率抑制装置,该装置包括:
子载波处理模块,用于根据功率受限频段的分布,将训练序列和待发送OFDM数据块的相应功率受限频段上的子载波关闭;
训练序列重新设计模块,与所述子载波处理模块相连,用于根据功率受限频段的功率抑制要求,用预设序列替换所述训练序列在所述功率受限频段旁的子载波;
时域组帧模块,与所述训练序列重新设计模块相连,用于将处理后的训练序列与待发送OFDM数据块在时域组帧;
时域加窗模块,与所述时域组帧模块相连,用于对时域帧进行时域加窗处理;
后续处理模块,与所述时域加窗模块相连,用于对加窗处理后的时域帧进行上变频、滤波、信号放大处理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。