CN108055222A - 基于ofdm系统的数据处理方法及智能终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于OFDM系统的数据处理方法及智能终端，该数据处理方法包括：通信基站在频域数据中等间隔插入频域参考信号；将插入频域参考信号后的频域数据进行等价变换后，得到叠加有频域参考信号和频域数据的频域信号；对频域信号进行IFFT变换，得到叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号；发送时域信号给智能终端。通过该数据处理方法，能够提高同步的进度，提高用户体验。

Description

基于OFDM系统的数据处理方法及智能终端
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种基于OFDM系统的数据处理方法及智能终端。
背景技术
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽要宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，就可以采用OFDM频分复用的方法。
但是，OFDM系统对同步要求较高，如果没有精确的同步接收端就无法对传送的数据进行可靠的恢复。目前，在众多的同步方法中采用串行PN序列来实现能获得较好的系统性能。
具体的方案为：基于OFDM系统，将PN序列和OFDM符号进行同步传输。导频帧结构中包括捕获阶段和同步跟踪阶段，在捕获阶段只发送PN序列；在同步跟踪阶段，PN序列叠加到OFDM符号序列上进行发送。通过此方法确认OFDM符号开始的位置，以实现OFDM系统的同步。
但是上述方法，同步计算的进度较慢，影响用户体验。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于OFDM系统的数据处理方法及智能终端，能够提高同步的进度，提高用户体验。
为解决上述技术问题，本发明采用的第一个技术方案是：提供一种基于OFDM系统的数据处理方法，所述数据处理方法包括：通信基站在频域数据中等间隔插入频域参考信号；将插入所述频域参考信号后的所述频域数据进行等价变换后，得到叠加有所述频域参考信号和所述频域数据的频域信号；对所述频域信号进行IFFT变换，得到叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号；发送所述时域信号给智能终端。
为解决上述技术问题，本发明采用的第二个技术方案是：提供一种基于OFDM系统的数据处理方法，所述数据处理的方法包括：智能终端接收叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号；将接收到的所述时域信号进行FFT变换，转换为叠加有频域参考信号和频域数据的频域信号；将所述频域信号进行等价变换，得到插入有所述频域参考信号的所述频域数据；将所述频域参考信号与所述频域数据分离，得到所述频域数据。
为解决上述技术问题，本发明采用的第三个技术方案是：提供一种智能终端，所述智能终端包括通信电路、存储器及处理器，所述处理器分别与所述通信电路和所述存储器耦合连接；所述通信电路用于与基站进行通信、获取及传输数据；所述存储器用于存储所述处理器执行的计算机程序以及在执行所述计算机程序时所产生的中间数据；所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任一所述数据处理方法。
本发明的有益效果是：本发明的通信基站在频域数据中等间隔插入频域参考信号，将插入频域参考信号后的频域数据进行等价变换和IFFT变换后，得到叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号，并发送给智能终端。通过该数据处理方法，能够提高同步的进度，提高用户体验。
附图说明
图1是本发明数据传输系统一实施方式的结构示意图；
图2是本发明基于OFDM系统的数据处理方法一实施方式的流程示意图；
图3是图2基于OFDM系统的数据处理方法一实施方式的处理过程信号结构示意图；
图4是本发明基于OFDM系统的数据处理方法另一实施方式的流程示意图；
图5是本发明智能终端一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种基于OFDM系统的数据处理方法及智能终端，为使本发明的目的、技术方案和技术效果更加明确、清楚，以下对本发明进一步详细说明，应当理解此处所描述的具体实施条例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
参阅图1，本发明数据传输系统一实施方式的结构示意图。本实施方式的数据传输系统包括通信基站10和接收端20，通信基站10通过无线信道与接收端20进行数据传输。其中，接收端20包括智能终端，如智能手机、平板电脑等。
在通信系统中，无线信道的带宽的资源是有限的，而且在数据传输的过程中，无线信道所提供的带宽通常比数据所需的带宽要宽的多，为了能够充分利用信道的带宽，采用OFDM频分复用的方法传输数据。但是，OFDM系统对同步和信道估计的要求较高。为了提高同步的进度，本实施方式从通信基站的角度提供一种基于OFDM系统的数据处理方法。
参阅图2，图2是本发明基于OFDM系统的数据处理方法一实施方式的流程示意图。
201：通信基站在频域数据中等间隔插入频域参考信号。
在本实施方式中，通信基站在频域数据中等间隔插入频域参考信号，具体地，通信基站在频域数据的OFDM符号中按照特定的导频间隔等间隔插入频域参考信号。
在一个具体的实施方式中，采用Zadoff-Chu序列作为频域参考信号。根据傅立叶变换的特性，频域上等间隔插入的序列在IFFT后会在时域上形成周期信号，具有良好的自相关特性。
一般基于OFDM系统的导频间隔为6，而在本实施方式中，导频间隔为8，因此在相同子载波数目的情况下，本实施方式的数据处理方法所需要的导频信号数目要少，即频域参考信号的数目要少，占用的带宽资源降低。
202：将插入频域参考信号后的频域数据进行等价变换后，得到叠加有频域参考信号和频域数据的频域信号。
在本实施方式中，通信基站将插入频域参考信号后的频域数据进行等价变换后，得到叠加有频域参考信号和频域数据的频域信号。
具体的，通过至少第一子载波和第二子载波分别传输插入频域参考信号后的频域数据；将第一子载波传输的频域参考信号用数据0替换，保留频域数据；将第二子载波传输的频域数据用数据0替换，保留频域参考信号。从而得到叠加有频域参考信号和频域数据的频域信号。
203：对频域信号进行IFFT变换，得到叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号。
在本实施方式中，通信基站对频域信号进行IFFT变换，得到叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号。该时域信号从整个OFDM符号上来看具有周期性和对称性，而这些特性使得接收端在计算同步定时函数的相关运算有多种表达方式，方便接收端在不同环境下选择对应的运算方式，提高同步的进度。
具体地，由于频域参考信号是等间隔插入的，经过IFFT变换后在时域上的参考信号是周期性的。频域数据经过IFFT变换后转换为时域数据，该时域数据与时域的参考信号叠加在一起形成时域信号。另外，通过该方式叠加的参考信号，实际上并没有添加任何冗余的信息，只是在时域上有伪叠加的效果。
同时根据傅立叶变换的特性，此时时域参考信号的能量是频域参考信号能量的1/8，则，参考信号对数据信号的干扰降低了。
204：发送时域信号给智能终端。
在本实施方式中，通信基站将叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号发送给智能终端，以使智能终端能够通过参考信号的自相关和互相关特性来辅助进行精确同步，从而提高同步的进度。
为了清楚的说明本实施方式数据处理过程中数据信号的变化，参阅图3，图3是图2基于OFDM系统的数据处理方法一实施方式的处理过程信号结构示意图。
如图3所示，将频域参考信号31等间隔插入到频域数据32的OFDM符号中，经过等价变换后，形成叠加的有频域参考信号31和频域数据32的频域信号。其中，第一子载波所传输的频域信号中的频域参考信号31用数据0替换，只保留频域数据32；而第二子载波所传输的频域信号中的频域数据32用数据0替换，只保留频域参考信号31。然后将频域信号经过IFFT变换后得到时域参考信号33和时域数据34的时域信号。
区别于现有技术，本实施方式的通信基站在频域数据中等间隔插入频域参考信号，将插入频域参考信号后的频域数据进行等价变换和IFFT变换后，得到叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号，并发送给智能终端。通过该数据处理方法，能够提高同步的进度，提高用户体验。
参阅图4，图4是本发明基于OFDM系统的数据处理方法另一实施方式的流程示意图。结合图1，本实施方式是从接收端的角度提供一种基于OFDM系统的数据处理方法。其中，本实施方式的接收端为智能终端。
401：智能终端接收叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号。
其中，智能终端包括智能手机、平板电脑等。
在本实施方式中，智能终端接收通信基站所发送的叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号。
同时，智能终端中预设的有参考信号，该参考信号为上述实施方式中通信基站在频域数据等间隔插入的频域参考信号变换到时间域信号的序列。则，该参考信号与智能终端所接收到的叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号有良好的自相关和互相关特性。在其中的一个实施方式中，利用Zadoff-Chu序列良好的自相关特性，预设的参考信号为Zadoff-Chu序列。
进一步地，智能终端将时域参考信号与预设的参考信号进行匹配，确定同步定时函数，根据同步定时函数确定频域参考信号的位置。但是，导频是在每个时隙的第一个OFDM符号和倒数第二个OFDM符号中插入。因为参考序列的周期性，要正确的区分时域同步点，则要比较每个周期内的定时函数，计算复杂度较高，因此本实施方式采用最大似然算法将接收到的时域信号与预设的参考信号进行匹配，确定同步定时函数，来简单准确的定时。
402：将接收到的时域信号进行FFT变换，转换为叠加有频域参考信号和频域数据的频域信号。
在本实施方式中，智能终端通过同步定时函数区分时域同步点，根据该时域同步点将接收到的时域信号进行FFT变换，转换成叠加有频域参考信号和频域数据的频域信号。
403：将频域信号进行等价变换，得到插入有频域参考信号的频域数据。
在本实施方式中，智能终端将频域信号进行等价变换，得到插入有频域参考信号的频域数据。
具体地，经过FFT变换的频域信号包含子载波信息，子载波用于数据信号的传输，需要通过解调的方式获取子载波所传输的数据信号。在本实施方式中，智能终端通过解调的方式从子载波所传输的数据信号，即插入有频域参考信号的频域数据。
404：将频域参考信号与频域数据分离，得到频域数据。
在本实施方式中，智能终端将频域信号与频域数据分离，得到频域数据，其中，频域数据即为通信基站发送给智能终端的数据信息。
上述实施方式中，通信基站和智能终端之间是基于OFDM系统进行数据传输的。具体的说，通信基站通过将频域数据转化为叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号发送给智能终端，智能终端将接收到的叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号还原为频域数据以实现数据的传输。本发明的数据传输方法，使得智能终端能够通过参考信号的自相关和互相关特性来辅助进行精确同步，从而提高同步的进度。
区别于现有技术，本实施方式的智能终端接收叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号，同时智能终端中预设有参考信号，且该参考信号为通信基站在频域数据等间隔插入的频域参考信号变换到时间域信号的序列，利用参考信号与接收到的时域信号的自相关特性确认同步定时函数，并根据该同步定时函数确认相应的数据处理方式。通过该数据处理方法，能够提高同步的进度，提高用户体验。
参阅图5，图5是本发明智能终端一实施方式的结构示意图。该智能终端可包括智能手机、iPad一种。
具体如图5所示，本实施方式智能终端50包括：通信电路501、处理器502和处理器503。其中，处理器502分别与通信电路501和处理器503耦合连接。并且，通信电路501可用于与通信基站进行通信、获取及传输信息；处理器502在工作时执行程序数据可实现上述任一实施方式中从接收端的角度的基于OFDM系统的数据处理方法。
关于数据处理方法的具体步骤前述已详尽描述，在此不再赘谈。
区别于现有技术，本实施方式智能终端接收叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号，同时智能终端中预设有参考信号，且该参考信号为通信基站在频域数据等间隔插入的频域参考信号变换到时间域信号的序列，利用参考信号与接收到的时域信号的自相关特性确认同步定时函数，并根据该同步定时函数确认相应的数据处理方式。通过该数据处理方法，能够提高同步的进度，提高用户体验。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于OFDM系统的数据处理方法，其特征在于，所述数据处理方法包括：
通信基站在频域数据中等间隔插入频域参考信号；
将插入所述频域参考信号后的所述频域数据进行等价变换后，得到叠加有所述频域参考信号和所述频域数据的频域信号；
对所述频域信号进行IFFT变换，得到叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号；
发送所述时域信号给智能终端。
2.根据权利要求1所述的基于OFDM系统的数据处理方法，其特征在于，所述频域参考信号为Zadoff-Chu序列。
3.根据权利要求1所述的基于OFDM系统的数据处理方法，其特征在于，所述将插入所述频域参考信号后的所述频域数据进行等价变换后，得到叠加有所述频域参考信号和所述频域数据的频域信号的步骤具体包括：
通过至少第一子载波和第二子载波分别传输插入所述频域参考信号后的所述频域数据；
将所述第一子载波传输的所述频域参考信号用数据0替换；
将所述第二子载波传输的所述频域数据用数据0替换，
得到叠加有所述频域参考信号和所述频域数据的频域信号。
4.根据权利要求1所述的基于OFDM系统的数据处理方法，其特征在于，所述通信基站在频域数据中等间隔插入频域参考信号的步骤具体包括：
通信基站在频域数据的OFDM符号中按照特定的导频间隔等间隔插入频域参考信号。
5.根据权利要求4所述的基于OFDM系统的数据处理方法，其特征在于，所述导频间隔为8。
6.一种基于OFDM系统的数据处理方法，其特征在于，所述数据处理的方法包括：
智能终端接收叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号；
将接收到的所述时域信号进行FFT变换，转换为叠加有频域参考信号和频域数据的频域信号；
将所述频域信号进行等价变换，得到插入有所述频域参考信号的所述频域数据；
将所述频域参考信号与所述频域数据分离，得到所述频域数据。
7.根据权利要求6所述的基于OFDM系统的数据处理方法，其特征在于，所述智能终端接收叠加有时域参考信号和时域数据的时域信号的步骤之后，所述将接收到的所述时域信号进行FFT变换，转换为叠加有频域参考信号和频域数据的频域信号的步骤之前还包括：
所述智能终端将所述时域参考信号与预设的参考信号进行匹配，确定同步定时函数；
根据同步定时函数确定所述频域参考信号的位置。
8.根据权利要求7所述的基于OFDM系统的数据处理方法，其特征在于，所述智能终端将所述时域参考信号与预设的参考信号进行匹配，确定同步定时函数的步骤具体包括：
所述智能终端通过最大似然算法将所述时域信号与所述预设的参考信号进行匹配，确定同步定时函数。
9.根据权利要求7所述的基于OFDM系统的数据处理方法，其特征在于，所述预设的参考信号为Zadoff-Chu序列。
10.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括通信电路、存储器及处理器，
所述处理器分别与所述通信电路和所述存储器耦合连接；
所述通信电路用于与基站进行通信、获取及传输数据；
所述存储器用于存储所述处理器执行的计算机程序以及在执行所述计算机程序时所产生的中间数据；
所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求6-9中任一所述基于OFDM系统的数据处理方法。
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