CN108347260A - 无线ofdm系统的扩频解扩频方法 - Google Patents

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CN108347260A CN201711397928.8A CN201711397928A CN108347260A CN 108347260 A CN108347260 A CN 108347260A CN 201711397928 A CN201711397928 A CN 201711397928A CN 108347260 A CN108347260 A CN 108347260A
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廖长清
赵怀松
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Shanghai Institute Of Microwave Technology (fiftieth Research Institute Of China Electronic Technology Group Corporation)
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Abstract

本发明提供了一种无线OFDM系统的扩频解扩频方法，包括得出基于无线OFDM系统的扩频原理及两种扩频方案；得出解扩频接收信号的两种合并增益方法；得出基于OFDM系统的解扩频原理及方法。本发明由于基于无线OFDM系统的符号特点，采用了频域扩频解扩频方法，具有实现简单、不占用额外资源等特点；借助于分集技术的概念，对解扩频前信号提出了两种增益合并方法。采用的扩频序列的具有很强的自相关性，因此调制信号序列与扩频码序列相乘后，可以看作几个相同信号的叠加，而噪声与扩频序列不相关，相乘后再相加，相当于几个独立的噪声叠加，这样，接收端信号的信噪比就会大大提高。因此，频域的扩频方式可以提高系统的信噪比。

Description

无线OFDM系统的扩频解扩频方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其是一种无线OFDM系统的扩频解扩方法。
背景技术
正交频分复用(OFDM)是一种具有高频带利用率和有效克服多径衰落的多载波技术。 OFDM技术将高速串行的数据流通过串并变换转换为多路并行低速的数据流，再对子载波进行调制，同单载波系统相比，各个子载波上的数据符号的持续时间大大增加，从而可有效减小无线信道的时延扩展所带来的码间干扰(ISI)的影响。OFDM所具有普通单载波无可比拟的技术优势，因而被IEEE802.11a,IEEE802.11n,IEEE802.16,IEEE802.20，DAB 和LTE等多种民用无线通信系统选为无线传输标准，也是目前新一代多媒体无线通信系统研究的热点，近年来在国内外倍受关注。
我们知道，OFDM系统是基于帧结构进行传输的，帧结构包括前导符号、信号域、数据域三部分，其中信号域(Signal)包含速率和长度等主要两个字段。由于信号域中信息的重要性，要求尽可能保证可靠传输，而且由于信号域数据比特数较少，而每个OFDM 符号的可用子载波数比较多，因此可以考虑利用扩频解扩频技术来进一步提高系统性能。扩频方法一般有时域扩频、频域扩频和混合扩频等，针对OFDM系统的特点，频域扩频具有实现方便、不额外占用系统资源等特点，本发明采用频域扩频方法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种无线OFDM系统的扩频解扩频方法。
根据本发明提供的一种无线OFDM系统的扩频方法，包括扩频步骤；所述扩频步骤包括：
假设频域扩频因子为SF，对于一个长度为N的OFDM符号而言，若扩频前该OFDM 符号上的第k个子载波上的调制符号为Sk，利用长度为SF的扩频序列对调制符号为Sk进行扩频处理，则扩频后的调制符号序列变为
式中，
依据式(1)，采用如下任一种扩频方式：
--扩频方式一，对OFDM符号的每一个码片进行扩频，扩频长度为SF；
--扩频方式二，对OFDM符号作为一个整体进行扩频，扩频长度为SF。
根据本发明提供的一种无线OFDM系统的解扩频方法，包括解扩频步骤；所述解扩频步骤包括：
在接收端对收到的调制扩频符号序列进行解扩，然后再进行解调恢复出所传数据；
其中，所述调制扩频符号序列是通过权利要求1所述的无线OFDM系统的扩频方法进行扩频得到的序列。
优选地，所述解扩频步骤包括：
频域扩频方式是在发送端的调制之后和IFFT变换之前进行的，接收端的解扩处理在均衡后进行；信号表示为：
式中，Ri表示为均衡后的第i个组合信号；
ri表示为均衡前的第i个信号；
αi表示为第i个加权系数；
通过调节加权系数αi使得组合信号Ri的信噪比最大从而获得增益；
优选地，所述解扩频步骤包括：
通过信道估计来计算加权系数，并有
式中，hi表示对应子载波的信道估计的值，表示对hi取共轭。
优选地，所述解扩频步骤包括：
最大比值合并步骤：通过调节加权系数αi使得组合信号Rl的信噪比最大从而获得增益；和/或
等增益合并步骤：若取加权系数αi为就表示一种等增益的合并。
优选地，所述解扩频步骤包括：
假设解扩前的信号为R+n，长度为NSF，R为均衡后的信号序列，n为该扩频符号上的高斯白噪声信号序列，得到解扩后的第k个子载波上的信号sk，如下式：
式中，R(ζ)、n(ζ)分别为向量R、n中的第ζ子载波上的信号。
根据本发明提供的一种无线OFDM系统的扩频解扩频方法，包括上的无线OFDM系统的扩频方法中的扩频步骤、上述的无线OFDM系统的解扩频方法中的解扩频步骤。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明由于采用的扩频序列的具有很强的自相关性，因此调制信号序列与同步序列相乘后，可以看作几个相同信号的叠加，而噪声与扩频序列不相关，相乘后再相加，相当于几个独立的噪声叠加，这样，接收端信号的信噪比就会大大提高。因此，频域的扩频方式可以提高系统的信噪比。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为频域扩频前后信号变化情况对比图；
图2为解扩频前后信号变化情况对比图；
图3为在高斯白噪声信道条件下采用不同解扩频方法的误码率曲线比较；
图4为在瑞利衰落信道条件下采用不同解扩频方法的误码率曲线比较。
图5为本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
频域扩频是指把一个子载波上的OFDM数据用相应的扩展因子数目的子载波去传输，即用多个子载波传输同一个载波数据。
假设频域扩频因子为SF，对于一个长度为N的OFDM符号而言，若扩频前该OFDM 符号上的第k个子载波上的调制符号为Sk，利用长度为SF的扩频序列对调制符号为Sk进行扩频处理，则扩频后的调制符号序列变为
式中，
如图1所示，然后把扩频后的调制符号序列Xζ，ζ＝1，2，…N*SF，重新排到各个子载波上进行传输。
依据式(1)的扩频原理，根据OFDM信号的特点，我们可以提出两种扩频方案，表 1为编码后的一个OFDM符号，N为其码片长度。
表1编码后的OFDM符号
0 1 2 ... N
方案一：
对OFDM符号的每一个码片进行扩频，扩频长度为SF，如表2所示。
表2第一种扩频方案
0 0 ... 0 1 1 ... 1 …… N N ... N
方案二：
对OFDM符号作为一个整体进行扩频，如表3所示，扩频长度为SF。
表3第二种扩频方案
0 1 3 … N 0 1 2 … N …… 0 1 2 … N
在接收端再对收到的调制扩频符号序列进行解扩，然后再进行解调即可恢复出所传数据。由于频域扩频方式是在发送端的调制之后和IFFT变换之前进行的，故接收端的解扩处理需在均衡后进行。此时，信号可表示为：
式中，Ri表示为均衡后的第i个组合信号；
ri表示为均衡前的第i个信号；
αi表示为第i个加权系数。
通过调节加权系数αi使得组合信号Ri的信噪比最大从而获得增益，这里我们可以通过信道估计来计算加权系数，并有
式中，
hi表示对应子载波的信道估计的值，表示对hi取共轭。
为此我们借助于分集技术的概念，可以有如下两种增益合并方法：
1)最大比值合并，通过调节加权系数αi使得组合信号Rl的信噪比最大从而获得增益。
2)等增益合并，若取加权系数αi为就表示一种等增益的合并。
另外，由于均衡后的信号主要受到高斯白噪声的影响，因此假设解扩前的信号为R+n，其长度为NSF，R为均衡后的信号序列，n为该扩频符号上的高斯白噪声信号序列，可以得到解扩后的第k个子载波上的信号sk，如下式：
式中，R(ζ)、n(ζ)分别为向量R、n中的第ζ子载波上的信号,其原理框图如图2所示。
综上所述，从表1、表2和图1、图2、图3和图4可以看出，本发明的特征在于：
1)采用对调制后信号进行频域扩频，具有实现简单、不额外占用系统资源等特点，同时针对OFDM符号的特点，提出了两种频域扩频方案；
2)借用分集技术的概念，对解扩频前信号采用不同的增益合并方法；
3)采用频域扩频解扩频方法，可以大大提高接收端信号的信噪比，因此，频域的扩频方式可以提高系统的信噪比。
4)从图3和图4分别在高斯白噪声信道和瑞利衰落信道条件下的仿真结果可以看出，借用分集技术的概念，采用最大合并比的解扩频方法性能可以更好。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种无线OFDM系统的扩频方法，其特征在于，包括扩频步骤；所述扩频步骤包括：
假设频域扩频因子为SF，对于一个长度为N的OFDM符号而言，若扩频前该OFDM符号上的第k个子载波上的调制符号为Sk，利用长度为SF的扩频序列对调制符号为Sk进行扩频处理，则扩频后的调制符号序列变为
式中，
依据式(1)，采用如下任一种扩频方式：
--扩频方式一，对OFDM符号的每一个码片进行扩频，扩频长度为SF；
--扩频方式二，对OFDM符号作为一个整体进行扩频，扩频长度为SF。
2.一种无线OFDM系统的解扩频方法，其特征在于，包括解扩频步骤；所述解扩频步骤包括：
在接收端对收到的调制扩频符号序列进行解扩，然后再进行解调恢复出所传数据；
其中，所述调制扩频符号序列是通过权利要求1所述的无线OFDM系统的扩频方法进行扩频得到的序列。
3.根据权利要求2所述的无线OFDM系统的解扩频方法，其特征在于，所述解扩频步骤包括：
频域扩频方式是在发送端的调制之后和IFFT变换之前进行的，接收端的解扩处理在均衡后进行；信号表示为：
式中，Ri表示为均衡后的第i个组合信号；
ri表示为均衡前的第i个信号；
αi表示为第i个加权系数；
通过调节加权系数αi使得组合信号Ri的信噪比最大从而获得增益。
4.根据权利要求3所述的无线OFDM系统的解扩频方法，其特征在于，所述解扩频步骤包括：
通过信道估计来计算加权系数，并有
式中，hi表示对应子载波的信道估计的值，表示对hi取共轭。
5.根据权利要求4所述的无线OFDM系统的解扩频方法，其特征在于，所述解扩频步骤包括：
最大比值合并步骤：通过调节加权系数αi使得组合信号Rl的信噪比最大从而获得增益；和/或
等增益合并步骤：若取加权系数αi为就表示一种等增益的合并。
6.根据权利要求5所述的无线OFDM系统的解扩频方法，其特征在于，所述解扩频步骤包括：
假设解扩前的信号为R+n，长度为NSF，R为均衡后的信号序列，n为该扩频符号上的高斯白噪声信号序列，得到解扩后的第k个子载波上的信号sk，如下式：
式中，R(ζ)、n(ζ)分别为向量R、n中的第ζ子载波上的信号。
7.一种无线OFDM系统的扩频解扩频方法，其特征在于，包括权利要求1所述的无线OFDM系统的扩频方法中的扩频步骤、权利要求2至6中任一项所述的无线OFDM系统的解扩频方法中的解扩频步骤。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110278560A (zh) * 2019-06-06 2019-09-24 浙江机电职业技术学院 一种基于IEEE 802.11a的隐蔽通信系统
CN113452407A (zh) * 2021-08-30 2021-09-28 北京理工大学 多载波扩频信号干扰抑制系统、方法及电子设备
CN117572169A (zh) * 2023-11-20 2024-02-20 浙江大学 一种基于超声数据处理技术进行局放检测的方法及探头
CN117572169B (zh) * 2023-11-20 2024-05-14 浙江大学 一种基于超声数据处理技术进行局放检测的方法及探头

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1777087A (zh) * 2005-11-18 2006-05-24 北京交通大学 一种mc－cdma系统发射与接收方法
CN101039295A (zh) * 2006-03-15 2007-09-19 方正通信技术有限公司 利用低相关码字改进正交频分复用系统同步性能的方法
CN101534279A (zh) * 2009-04-10 2009-09-16 北京大学 直接序列扩频级联频域正交码分复用收发装置、方法及系统
CN101778070A (zh) * 2010-02-01 2010-07-14 北京大学 迫零算法下两级扩频ofdm自适应码分配方法及系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1777087A (zh) * 2005-11-18 2006-05-24 北京交通大学 一种mc－cdma系统发射与接收方法
CN101039295A (zh) * 2006-03-15 2007-09-19 方正通信技术有限公司 利用低相关码字改进正交频分复用系统同步性能的方法
CN101534279A (zh) * 2009-04-10 2009-09-16 北京大学 直接序列扩频级联频域正交码分复用收发装置、方法及系统
CN101778070A (zh) * 2010-02-01 2010-07-14 北京大学 迫零算法下两级扩频ofdm自适应码分配方法及系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110278560A (zh) * 2019-06-06 2019-09-24 浙江机电职业技术学院 一种基于IEEE 802.11a的隐蔽通信系统
CN113452407A (zh) * 2021-08-30 2021-09-28 北京理工大学 多载波扩频信号干扰抑制系统、方法及电子设备
CN113452407B (zh) * 2021-08-30 2021-11-26 北京理工大学 多载波扩频信号干扰抑制系统、方法及电子设备
CN117572169A (zh) * 2023-11-20 2024-02-20 浙江大学 一种基于超声数据处理技术进行局放检测的方法及探头
CN117572169B (zh) * 2023-11-20 2024-05-14 浙江大学 一种基于超声数据处理技术进行局放检测的方法及探头

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