CN104735009B - 用于tds‑ofdm系统的调制及解调方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于TDS‑OFDM系统的调制及解调方法，其中调制方法包括：构建物理帧，每个物理帧中包含多个OFDM符号；在每个物理帧的起始位置和末尾位置连续插入两个第一预定序列，在每个物理帧中除最后一个之外的所有OFDM符号之后插入一个第二预定序列以形成物理帧帧体，其中第二预定序列与第一预定序列的移位序列相关联；在每个物理帧帧体的头部插入帧头以形成基带物理帧。本技术方案降低了信道估计与重构循环卷积的复杂度，且使信道估计能够灵活地应对不同长度的信道冲击响应。

Description

用于TDS-OFDM系统的调制及解调方法
技术领域
本发明涉及通信系统中调制解调技术领域，特别涉及一种用于TDS-OFDM系统的调制及解调方法。
背景技术
CP-OFDM技术在现代通信系统中已广泛使用。而与之不同的TDS-OFDM系统，如DTMB的多载波模式，则在OFDM符号之间插入时域训练序列，利用时域训练序列完成接收端的同步与信道估计等功能。TDS-OFDM技术有效地提高了频率资源利用率。然而，由于不使用循环前缀，TDS-OFDM系统在对抗较长多径信道时会增加信道估计的复杂度，同时由于恢复频域的数据时必须重构循环卷积，因而在重构的过程中，也会增加复杂度。
发明内容
本发明解决的问题是TDS-OFDM系统的信道估计与重构循环卷积复杂度高，以及动态信道下重构循环卷积不准确的问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种用于TDS-OFDM系统的调制方法，包括：构建物理帧，每个物理帧中包含多个OFDM符号；在每个物理帧的起始位置和末尾位置连续插入两个第一预定序列，在每个物理帧中除最后一个之外的所有OFDM符号之后插入一个第二预定序列以形成物理帧帧体，其中，第二预定序列与第一预定序列的移位序列相关联；在每个物理帧帧体的头部插入帧头以形成基带物理帧。
本发明实施例还提供了一种TDS-OFDM系统的解调方法，包括：接收基带物理帧，其中该基带物理帧是发送端对数据符号采用上述调制方法进行调制后得到的；对基带物理帧进行同步处理以输出同步时域信号；对所述同步时域信号进行信道估计以得到信道冲激响应；基于该信道冲激响应还原发送端发送的OFDM符号。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：
采用本发明实施例提供的用于TDS-OFDM系统的调制方法，在调制过程中，在每个物理帧的起始位置和末尾位置连续插入两个第一预定序列，在每个物理帧中除最后一个之外的所有OFDM符号之后插入一个第二预定序列，其中所述第一预定序列在接收端进行解调过程中可用于信道估计，从而降低了信道估计的复杂度。
采用本发明实施例提供的用于TDS-OFDM系统的解调方法，在解调过程中，只通过加减法与平均来完成循环卷积的重构，且使信道估计能够灵活地应对不同长度的信道冲击响应。
附图说明
图1是本发明的一种用于TDS-OFDM系统的调制方法的具体实施方式的流程示意图；
图2是本发明的一种用于TDS-OFDM系统的解调方法的具体实施方式的流程示意图。
具体实施方式
发明人发现现有技术中，TDS-OFDM系统的信道估计与重构循环卷积复杂度高，以及动态信道下重构循环卷积不准确的问题。
针对上述问题，发明人经过研究，提供了一种用于TDS-OFDM系统的调制及解调方法。本技术方案降低了信道估计与重构循环卷积的复杂度，且使信道估计能够灵活地应对不同长度的信道冲击响应。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
如图1所示的是本发明的一种用于TDS-OFDM系统的调制方法的具体实施方式的流程示意图。参考图1，所述调制方法包括：
步骤S11：构建物理帧，每个物理帧中包含多个OFDM符号；
步骤S12：在每个物理帧的起始位置和末尾位置连续插入两个第一预定序列，在每个物理帧中除最后一个之外的所有OFDM符号之后插入一个第二预定序列以形成物理帧帧体，其中，第二预定序列与第一预定序列的移位序列相关联；
步骤S13：在每个物理帧帧体的头部插入帧头以形成基带物理帧。
在具体实施例中，如步骤S11所述的构建物理帧包括如下步骤：
步骤a：将数据符号进行分组，每组包含NL个数据符号；
步骤b：再将NL个数据符号以N个数据符号为一组分为L组；
步骤c：对每N个数据符号进行数据变换得到OFDM符号；
步骤d：基于所有OFDM符号构成物理帧。
具体来说，输入的数据符号可以是信息比特流经过各种前向纠错码与星座点映射而得到。其中，前向纠错码可以是LDPC码、RS码、BCH码、卷积码等；星座点映射可以是QAM星座点映射、PSK星座点映射或APSK星座点映射等。
将输入的数据符号进行分组。例如，第k组包含NkLk个数据符号。在实际应用中，每组的Nk和Lk可以不同。再将这NkLk个数据符号以Nk个为一组分为Lk个小组。设第k组的第n个小组的Nk个数据符号为对个每组信号进行如下变换：
从而得到时域的由此得到一个个物理帧的数据时域符号，如第k个物理帧的时域数据符号为：
如步骤S12所述，在每个物理帧的起始位置和末尾位置连续插入两个第一预定序列，在每个物理帧中除最后一个之外的所有OFDM符号之后插入一个第二预定序列以形成物理帧帧体。
在本实施例中，第二预定序列与第一预定序列的移位序列相关联，具体来说，所述第二预定序列是由所述第一预定序列的移位序列中的移位部分拼接至该第一预定序列的移位序列的头部而形成，且所述第一预定序列的长度为P、所述第二序列的长度为P+Q，且Q为小于P且能整除P的自然数。
具体来说，对每一个物理帧，如第k个物理帧，设长度为Pk的时域信号可以是PN序列、频域二值序列（即频域PN序列的时域表示）或CAZAC序列等。
在第k个物理帧的起始位置连续插入两个p(k)。在第k个物理帧的除了最后一个之外的所有OFDM符号之后插入长度为Pk+Qk的时域训练序列，对于第n个OFDM符号来说，插入的序列为其中Qk为小于Pk且能整除Pk的自然数，且Qk不随不同的OFDM符号而变化。在最后一个OFDM符号后连续插入两组
如步骤S13所述，在每个物理帧帧体的头部插入帧头以形成基带物理帧。
具体地，在每个物理帧帧体的头部插入一个帧头，本实施例中对帧头的具体形式不做限定。假设第k个物理帧帧体的帧头为长度为Tk的序列由此得到了基带物理帧。例如，第k个物理帧的基带物理帧为：
所述基带物理帧的长度为Wk=Tk+LkNk+(Lk+3)Pk+(Lk-1)Qk。
本技术方案还提供了一种用于TDS-OFDM系统的解调方法。如图2所示的是本发明的一种用于TDS-OFDM系统的解调方法的具体实施方式的流程示意图。参考图2，所述解调方法包括：
步骤S21：接收基带物理帧，其中该基带物理帧是发送端对数据符号采用上述调制方法进行调制后得到的；
步骤S22：对基带物理帧进行同步处理以输出同步时域信号；
步骤S23：对所述同步时域信号进行信道估计以得到信道冲激响应；
步骤S24：基于该信道冲激响应还原发送端发送的OFDM符号。
在具体实施例中，如步骤S22所述，对基带物理帧进行同步处理以输出同步时域信号。
本步骤是对基带物理帧作同步处理，其目的是为确定接收到的基带物理帧的起始位置，从而消除载波频偏与采样钟偏差。在本实施例中，所述同步处理包括：将发送端发送的基带物理帧中的基带符号与信道冲激响应作卷积并加上噪声。
具体来说，设同步输出的第k个物理帧的同步时域信号是
其中，h0,h1,…,hL-1是信道冲激响应，nk,m是噪声。
如步骤S23所述，对所述同步时域信号进行信道估计以得到信道冲激响应。本步骤具体包括如下步骤：
1）构造参考序列；
2）根据满足特定条件的部分同步时域信号估计所述参考序列；
3）基于所述参考序列估计所述信道冲激响应。
其中，所述参考序列为第一预定序列和信道冲激响应的卷积。
具体地，对于第k个物理帧，定义其中，
将其代入上述同步时域信号，得到：
对于任意m=0,1,…,Pk-1，
其中n满足(m-(n-1)Qk mod Pk)≥L-1且0≤n<Lk-1，并且
对于每个m=0,1,…,Pk-1，提取出 以及若干个满足（m-(n-1)Qk mod Pk)≥L-1的并通过它们得到对估计估计的方法可以是平均、时域内插等。
通过可以得到对信道冲击响应的估计估计的方法可以是频域上的信道估计、时域训练等。
如步骤S24所述，基于该信道冲激响应还原发送端发送的OFDM符号。本步骤具体包括如下步骤：
1）构造均衡序列；
2）根据所述同步时域信号估计所述均衡序列；
3）根据所述均衡序列和所述信道冲激响应得到OFDM符号。
其中，所述均衡序列为OFDM符号与信道冲激响应的卷积。
具体地，定义其中，
通过同步输出的第k个物理帧中对应于发射的第n个OFDM符号的时域信号计算出对rk,n的估计：
其中，
本发明实施例对如何通过进行均衡，从而得到对的估计不作限定。
以下是采用本技术方案对数据符号进行调制和解调的一个实例：
考虑该TDS-OFDM系统的第0个物理帧。其中，帧头是一组长度为1024的时域序列，p(0)是一组长度为512的频域二值序列。Q0为256，L小于512，N0为4096，L0为3。
那么发送端基带输出的第0个物理帧的时域信号为：
在接收端，对于m=0,1,…,255，通过对y0,1536+m,y0,6656+m,y0,16384+m进行平均得到对于m=256,257,…,511，通过对y0,1536+m,y0,11264+m,y0,16384+m进行平均得到并通过频域信道估计得到的频域响应。
经过重构循环卷积，可以得到
综上所述，采用本发明实施例提供的用于TDS-OFDM系统的调制及解调方法，降低了信道估计与重构循环卷积的复杂度，且使信道估计能够灵活地应对不同长度的信道冲击响应。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于TDS-OFDM系统的调制方法，其特征在于，包括：
构建物理帧，每个物理帧中包含多个OFDM符号；
在每个物理帧的起始位置和末尾位置连续插入两个第一预定序列，在每个物理帧中除最后一个之外的所有OFDM符号之后插入一个第二预定序列以形成物理帧帧体，其中，第二预定序列与第一预定序列的移位序列相关联；
在每个物理帧帧体的头部插入帧头以形成基带物理帧。
2.如权利要求1所述的用于TDS-OFDM系统的调制方法，其特征在于，所述构建物理帧包括：
将数据符号进行分组，每组包含NL个数据符号；
再将NL个数据符号以N个数据符号为一组分为L组；
对每N个数据符号进行数据变换得到OFDM符号；
基于所有OFDM符号构成物理帧。
3.如权利要求1所述的用于TDS-OFDM系统的调制方法，其特征在于，所述第一预定序列的长度为P、所述第二预定序列的长度为P+Q，且Q为小于P且能整除P的自然数。
4.如权利要求1所述的用于TDS-OFDM系统的调制方法，其特征在于，所述第二预定序列与第一预定序列的移位序列相关联是指：
所述第二预定序列是由所述第一预定序列的移位序列中的移位部分拼接至该第一预定序列的移位序列的头部而形成。
5.如权利要求1所述的用于TDS-OFDM系统的调制方法，其特征在于，所述第一预定序列为PN序列或CAZAC序列或频域二值序列。
6.一种用于TDS-OFDM系统的解调方法，其特征在于，包括：
接收基带物理帧，其中该基带物理帧是发送端对数据符号采用权利要求1所述的调制方法进行调制后得到的；
对基带物理帧进行同步处理以输出同步时域信号；
对所述同步时域信号进行信道估计以得到信道冲激响应；
基于该信道冲激响应还原发送端发送的OFDM符号。
7.如权利要求6所述的用于TDS-OFDM系统的解调方法，其特征在于，所述对所述同步时域信号进行信道估计以得到信道冲激响应包括：
构造参考序列；
根据满足特定条件的部分同步时域信号估计所述参考序列；
基于所述参考序列估计所述信道冲激响应。
8.如权利要求7所述的用于TDS-OFDM系统的解调方法，其特征在于，所述参考序列为第一预定序列和信道冲激响应的卷积。
9.如权利要求6所述的用于TDS-OFDM系统的解调方法，其特征在于，所述基于该信道冲激响应还原发送端发送的OFDM符号包括：
构造均衡序列；
根据所述同步时域信号估计所述均衡序列；
根据所述均衡序列和所述信道冲激响应得到OFDM符号。
10.如权利要求9所述的用于TDS-OFDM系统的解调方法，其特征在于，所述均衡序列为OFDM符号与信道冲激响应的卷积。
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