CN115208725B - 一种联合ofdm同步与信息调制的方法、装置及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种联合OFDM同步与信息调制的方法、装置及介质，涉及通信技术领域，通过生成CAZAC序列，并将待传输的比特信息嵌入到CAZAC序列中，利用CAZAC序列构造前导序列，在时域中将前导序列插入OFDM数据的前端，使接收端通过前导序列进行定时同步和频偏估计，并对前导序列进行频率补偿，并将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息。可以看出，此方法避免了前导序列只用于执行时频同步或信道估计的情况，通过前导序列实现时频同步和信息调制，拓展了前导序列在通信系统中的功能，提升了系统的频谱效率。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种联合OFDM同步与信息调制的方法、装置及介质。
背景技术
正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术具有高速率、高频谱利用率的特点，并且能够对抗信道带来的频率选择性衰落，被广泛应用于现代数字通信系统中。OFDM系统对定时误差和频率偏移较为敏感，符号定时误差会造成严重的符号间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)和子载波间干扰(Inter-CarrierInterference，ICI)，频率上的偏移将破坏子载波间的正交性，造成ICI。因此有效的时间和频率同步是实现可靠传输的保证。非数据辅助算法和数据辅助算法是OFDM同步算法中的两种研究方向。非数据辅助算法一般利用循环前缀(Cyclic Prefix，CP)的相关特性来估计载波频偏，如最大似然估计(Maximum Likelihood Estimation，MLE)算法。非数据辅助的算法一般估计精度较低且计算量大，因此没有得到广泛应用。数据辅助类同步算法通过在传输数据的头部添加特殊前导序列进行定时和频偏估计，由于其复杂度低、性能较好等优点得到广泛应用。
数据辅助类算法插入的前导序列通常是已知的符号，仅在接收端用来执行时频同步和信道估计等功能，不能用于比特信息的调制和传输，造成了一定程度上的频谱资源的浪费。
鉴于此，针对OFDM系统的前导序列，寻求一种提高系统频带效率的方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种联合OFDM同步与信息调制的方法、装置及介质，用于扩展前导序列的功能，提高系统的频带效率。
为解决上述技术问题，本申请提供一种联合OFDM同步与信息调制的方法，应用于发送端，包括：
生成CAZAC序列；
获取待传输的比特信息，并根据所述比特信息和所述CAZAC序列生成同步信号；
根据所述同步信号构造前导序列；
在时域中将所述前导序列插入OFDM数据的前端得到数据帧，并发送至无线信道，以便接收端通过所述前导序列进行定时同步和频偏估计，从所述数据帧中提取所述前导序列，并对所述前导序列进行频率补偿，将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出所述比特信息。
优选地，根据所述比特信息和所述CAZAC序列生成所述同步信号包括：
根据所述比特信息生成相位旋转参数和循环移位参数；
根据所述相位旋转参数和所述循环移位参数对所述CAZAC序列进行相位旋转和循环移位以生成所述同步信号。
优选地，所述OFDM数据的生成包括：
获取比特流；
将所述比特流映射为调制符号；
对所述调制符号进行串并转换并插入内插导频；
进行IFFT，添加循环前缀，并经过并串转换以生成所述OFDM数据。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种联合OFDM同步与信息调制的方法，应用于接收端，包括：
接收数据帧；
通过前导序列进行定时同步和频偏估计；
从所述数据帧中提取所述前导序列，并对所述前导序列进行频率补偿，将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息；其中，所述前导序列通过同步信号构造，所述同步信号通过待传输的所述比特信息和CAZAC序列生成。优选地，对所述前导序列进行定时同步包括：
构造定时度量函数，确定所述定时度量函数的最大值以完成定时同步。
优选地，补偿所述前导序列包括：
通过所述前导序列执行小数倍频偏估计算法得到小数倍频偏估计值；
通过所述前导序列执行整数倍频偏估计算法得到整数倍频偏估计值；
根据所述小数倍频偏估计值和所述整数倍频偏估计值对所述前导序列进行补偿。
优选地，解调所述比特信息包括：
根据解调算法，确定所述同步信号对应的相位旋转参数和循环移位参数；
根据所述相位旋转参数和所述循环移位参数确定所述比特信息。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种联合OFDM同步与信息调制的装置，应用于发送端，包括：
第一生成模块，用于生成CAZAC序列；
第二生成模块，用于获取待传输的比特信息，并根据所述比特信息和所述CAZAC序列生成同步信号；
构造模块，用于根据所述同步信号构造前导序列；
发送模块，用于在时域中将所述前导序列插入OFDM数据的前端得到数据帧，并发送至无线信道，以便接收端通过所述前导序列进行定时同步和频偏估计，从所述数据帧中提取所述前导序列，并对所述前导序列进行频率补偿，将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出所述比特信息。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种联合OFDM同步与信息调制的装置，包括存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的联合OFDM同步与信息调制的方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的联合OFDM同步与信息调制的方法的步骤。
本申请所提供的一种联合OFDM同步与信息调制的方法，通过生成CAZAC序列，并将待传输的比特信息嵌入到CAZAC序列中，利用CAZAC序列构造前导序列，在时域中将前导序列插入OFDM数据的前端，使接收端通过前导序列进行定时同步和频偏估计，并对前导序列进行频率补偿，并将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息。可以看出，此方法避免了前导序列只用于执行时频同步或信道估计的情况，通过前导序列实现时频同步和信息调制，拓展了前导序列在通信系统中的功能，提升了系统的频谱效率。
在此基础上，本申请还提供一种联合OFDM同步与信息调制的装置和计算机可读存储介质，具有与一种联合OFDM同步与信息调制的方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种应用于发送端的联合OFDM同步与信息调制的方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种前导序列的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种联合OFDM同步与信息调制的装置的结构图；
图4为本申请实施例提供的一种应用于接收端的联合OFDM同步与信息调制的方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的一种在ITU-PB、ITU-VB信道下定时同步性能对比示意图；
图6为本申请实施例提供的一种在ITU-PB、ITU-VB信道下小数倍频偏估计性能对比示意图；
图7为本申请实施例提供的一种在ITU-PB、ITU-VB信道下整数倍频偏估计性能对比示意图；
图8为本申请实施例提供的一种在AWGN信道下误比特率性能对比示意图；
图9为本申请实施例提供的一种在ITU-PA信道下误比特率性能对比示意图；
图10为本申请另一实施例提供的联合OFDM同步与信息调制的装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种联合OFDM同步与信息调制的方法、装置及介质，用于扩展前导序列的功能，提高系统的频带效率。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
图1为本申请实施例提供的一种应用于发送端的联合OFDM同步与信息调制的方法的流程图；如图1所示，联合OFDM同步与信息调制的方法包括如下步骤：
S10：生成CAZAC序列。
S11：获取待传输的比特信息，并根据比特信息和CAZAC序列生成同步信号。
S12：根据同步信号构造前导序列。
S13：在时域中将前导序列插入OFDM数据的前端，并发送至无线信道。
可以理解的是，在OFDM同步算法中非数据辅助算法和数据辅助算法是两种研究方向。非数据辅助算法一般利用循环前缀(Cyclic Prefix，CP)的相关特性来估计载波频偏，如最大似然估计(Maximum Likelihood Estimation，MLE)算法。非数据辅助的算法一般估计精度较低且计算量大，因此没有得到广泛应用。数据辅助类同步算法通过在传输数据的头部添加特殊前导序列进行定时和频偏估计，由于其复杂度低、性能较好等优点得到广泛应用。数据辅助类算法插入的前导序列通常是已知的符号，仅在接收端用来执行时频同步和信道估计等功能，不能用于比特信息的调制和传输，造成了一定程度上的频谱资源的浪费。因此，提出一种联合OFDM同步与信息调制的方法，如步骤S10所示，生成恒包络零自相关(Const Amplitude Zero Auto-Corelation，CAZAC)序列，其中CAZAC序列是长度N为偶数的序列，可以表示为：
其中，u为根指数，且与N互质，q为任意整数。
在步骤S11中提到，获取待传输的比特信息，并根据比特信息和CAZAC序列生成同步信号。即在CAZAC序列上调制信息，可以通过离散傅里叶变换(Discrete FourierTransform，DFT)将生成的CAZAC序列转换到频域。再通过旋转调制，具体地为，对于长度为N1的CAZAC序列，进行DFT后得到其频域序列S，设其第i个子载波上的符号为si,i＝0,1,…,N1-1，则序列定义任意一个M阶相位键控(Phase Shift Keying，PSK)调制的符号为ejφ，其中φ＝2πmM,m＝0,1,…,M-1。现利用符号ejφ对序列S中各符号进行相位旋转，用s(i,φ)表示得到的新符号，则s(i,φ)＝ejφsi，每个旋转角度φ可对应生成一个新序列。因此，M确定了不同的星座旋转可调制多少比特信息。这里，我们将这种调制方式简称为旋转调制，将log2M定义为旋转比特数。
再通过移位调制，在OFDM系统中，信号的时移导致沿有序子载波的符号发生线性相移，反之亦然。因此，对序列的时移可等效通过对频域符号相位的线性移动来实现。定义序列S中连续符号之间的相位差为∠(.)表示复数符号的相位。由于S中的各符号是根据它们的频率排列的，所以线性相移将造成相位差/>发生相同的变化。设此变化量为v,v∈[0,2π]，用/>表示移相后生成的新序列的相位差，则：/>将该调制方案的阶数用Q表示，参数ν可进一步表示为：v＝2πqQ,q＝0,1,…,Q-1。值得注意的是，相同的φ下使用不同的v是一种频域差分相移键控(FD-DPSK)。阶数Q确定了相同的φ下不同的移位可调制多少比特信息。类似的，我们将这种调制方式简称为移位调制，将log2Q定义为移位比特数。
值得注意的是，上述方法只是一种优选的实施方式，并不对此进行限定，此外，旋转调制和移位调制可以同时进行，也可以单独进行，对此不作限定。最后将调制的信息通过逆傅里叶变换，将调制信息后的CAZAC序列转换到时域，以得到同步信号。
在步骤S12和S13中提到，根据同步信号构造前导序列，在时域中将前导序列插入OFDM数据的前端，并发送至无线信道。图2为本申请实施例提供的一种前导序列的结构示意图，如图2所示，前导序列的长度N(不含CP)为一个OFDM符号。其中A、B、C、D长度均为N1＝N/4，CP长度为Ng。A为S102生成的已调制信息的CAZAC序列，B为A的共轭对称序列，表示为：B(n)＝A*(N1-n-1)。C为未调制数据的CAZAC序列，可以表示为：D、C互为共轭对称序列，即D(n)＝C*(N1-n-1)。
根据此结构生成前导序列后，复制其尾部Ng个数据到序列头部作为CP。将得到的序列在时域插入到OFDM数据前端并发送到无线信道进行传输。值得注意的是，本实施例对如何生成OFDM数据不作限定，可以通过将待传输的OFDM数据比特进行按照QPSK调制将比特流映射为若干调制符号，经过串并转换和快速傅里叶逆变换(Inverse Fast FourierTransform，IFFT)后，添加循环前缀，最后经过并串转换生成OFDM数据。也可以通过其余方式生成OFDM数据，本实施例不再赘述。
此外，当接收端接收到数据帧后，通过前导序列进行定时同步和频偏估计，并提取前导序列，以及对前导序列进行频率补偿，并将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息。
本实施例所提供的一种联合OFDM同步与信息调制的方法，通过生成CAZAC序列，并将待传输的比特信息嵌入到CAZAC序列中，利用CAZAC序列构造前导序列，在时域中将前导序列插入OFDM数据的前端，使接收端通过前导序列进行定时同步和频偏估计，并对前导序列进行频率补偿，并将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息。可以看出，此方法通过在发送端构造携带信息的前导序列，并在接收端通过前导序列完成时频同步后，可以解调出前导序列中携带的比特信息。避免了前导序列只用于执行时频同步或信道估计的情况，通过前导序列实现时频同步和信息调制，拓展了前导序列在通信系统中的功能，提升了系统的频谱效率。
在上述实施例的基础上，对如何根据比特信息和CAZAC序列生成同步信号进行描述，其通过比特信息生成相位旋转参数和循环移位参数；根据相位旋转参数和循环移位参数对CAZAC序列进行相位旋转和循环移位以生成同步信号。值得注意的是，本实施例仅仅作为一种优选的实施例，并不对此造成限定，可以根据具体的实施情况对如何根据比特信息和CAZAC序列生成同步信号进行描述，本实施例不再赘述。
作为一种优选的实施例，对如何生成OFDM数据进行描述，首先获取比特流，将比特流映射为调制符号；对调制符号进行串并转换并插入内插导频，进行IFFT，添加循环前缀，并经过并串转换以生成OFDM数据。如上述实施例所说，生成OFDM数据的方式有多种，而本实施例仅作为一种优选的实施例，对生成OFDM数据的方式进行描述。
上文对于本申请提供的一种联合OFDM同步与信息调制的方法的实施例进行了详细的描述，本申请还提供了一种与该方法对应的同步与调制的装置，由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互照应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
图3为本申请实施例提供的一种联合OFDM同步与信息调制的装置的结构图，如图3所示，该装置包括：
第一生成模块16，用于生成CAZAC序列；
第二生成模块17，用于获取待传输的比特信息，并根据比特信息和CAZAC序列生成同步信号；
构造模块18，用于根据同步信号构造前导序列；
发送模块19，用于在时域中将前导序列插入OFDM数据的前端得到数据帧，并发送至无线信道，以便接收端通过前导序列进行定时同步和频偏估计，从数据帧中提取前导序列，并对前导序列进行频率补偿，将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息。
在此基础上，本申请实施例还提供了一种应用于接收端的联合OFDM同步与信息调制的方法，图4为本申请实施例提供的一种应用于接收端的联合OFDM同步与信息调制的方法的流程图，如图4所示，该方法包括如下步骤：
S20：接收数据帧。
S21：通过前导序列进行定时同步和频偏估计。
S22：从数据帧中提取前导序列，并对前导序列进行频率补偿，将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息。
值得注意的是，前导序列通过同步信号构造，同步信号通过待传输的比特信息和CAZAC序列生成。此外，应用于接收方的实施例与应用于发送方的实施例类似，因此应用于接收方部分的实施例请参见应用于发送方部分的实施例的描述，这里不再赘述。
本实施例所提供的应用于接收端的联合OFDM同步与信息调制的方法，通过接收数据帧，利用前导序列进行时频同步，并通过数据帧提取前导序列，进而对前导序列进行频率补偿，并将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息，其中前导序列通过同步信号构造，同步信号通过待传输的比特信息和CAZAC序列生成。可以看出，此方法通过在发送方构造嵌入比特信息的前导序列，并在时域中将前导序列插入OFDM数据的前端，可以使接收端利用接收的前导序列进行时频同步，并通过将前导序列转换到频域，可以解调出前导序列中调制的比特信息，拓展了前导序列的功能，避免了前导序列只能用于执行时频同步和信道估计，提高了系统频带效率。
作为一种优选的实施例，对如何通过前导序列进行定时同步进行描述，定时同步的步骤如下所示。
构造定时度量函数，确定定时度量函数的最大值以完成定时同步。
具体地为，根据所提前导序列的共轭对称结构，将P1(d)和P2(d)分别记为A与B、C与D的共轭对称自相关：
同时为了使自相关峰值更尖锐，对上述结果进行归一化处理，最终得到度量函数M(d)为
通过以上公式可以确定峰值采样点位置，即为定时位置：
以定时位置为参考，向前取Ng点数据，向后取N点数据，将前导序列提取出。然后，通过执行频偏估计算法，利用估计结果对前导序列进行补偿，具体地为：进行小数倍频偏估计。利用前导序列的共轭对称结构和CP的重复性，将小数倍频偏估计分为粗估计和精估计。定时完成后，利用A与B、C与D的共轭对称结构进行粗估计，记：
则小数倍频偏估计值为
利用对接收信号进行补偿后，利用CP进行精确小数倍频偏估计：
最后，利用对前导序列进行补偿。
再进行整数倍频偏估计。将接收端的C、D序列与本地C、D序列的移位做互相关运算求出，公式描述为
其中，H(g)＝|H1(g)|+|H2(g)|
在完成估计之后，利用对前导序列进行补偿。
然后将前导序列转换到频域，并执行信道估计并均衡，估计出循环移位参数和相位旋转参数，并根据参数完成信息解调。
提取参数v。结合前文所提调制方案，循环移位调制通过对序列连续符号间的相位差施加相同的变化量v来实现，所以要实现对循环移位比特信息的解调，首先应提取参数v。假设/>表示接收到的被调制序列。定义/>为/>连续符号间的相位差，v的估计值/>可以通过相位差的最小均方误差(MMSE)求得：
计算相位旋转角度假设φ＝0，利用/>生成参考序列/>接收端计算/>相对/>的相移即为/>
根据得到对应的MPSK信号/>进一步解调出相位旋转信息。
在上述实施例的基础上，本实施例还提供了在不同信道下不同方法的性能对比图，图5为本申请实施例提供的一种在ITU-PB、ITU-VB信道下定时同步性能对比示意图，图6为本申请实施例提供的一种在ITU-PB、ITU-VB信道下小数倍频偏估计性能对比示意图，图7为本申请实施例提供的一种在ITU-PB、ITU-VB信道下整数倍频偏估计性能对比示意图，图8为本申请实施例提供的一种在AWGN信道下误比特率性能对比示意图，图9为本申请实施例提供的一种在ITU-PA信道下误比特率性能对比示意图。如图5、图6和图7所示，其中“PB”对应的曲线为本申请采用的方法在PB信道下的仿真结果，“VB”对应的曲线为本申请采用的方法在VB信道下的仿真结果。其中，“Park”表示Park算法，Ref[1]为“利用CAZAC序列共轭对称性的OFDM时频同步算法”的现有算法。“SC”表示SC算法。
从图5可以看出，在PB信道下，本申请所提供的方法正确定时概率高于其余方法，在VB信道下，算法性能与Ref[1]性能接近，在信噪比大于-4dB时，定时概率趋近于1，两种方式均优于Park，但Ref[1]所提的定时算法需要整数倍频偏估计结果进行修正，而本申请所提定时算法与频偏估计算法相互独立，有效简化了定时过程。
从图6以及图7中可以看出，本申请所提供的方法在整数倍频偏捕获概率以及算法性能比其余方法有着更好的性能。
此外，在图8和图9中，在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise，AWGN)和多径信道下，对比了PN序列调制法、相关检测法、叠加序列法和本申请所提方法的误比特率性能。其中，M＝8，Q＝8，M＝4，Q＝32，M＝4，Q＝4以及M＝16，Q＝16对应的四个曲线为本申请所提供的方法。
图8为AWGN信道下的仿真结果。可以看出，采用M＝8,Q＝8(6bit)的本申请所提方法和PN序列调制法达到的比特出错概率(Bit Error Ratio，BER)始终低于采用M＝8(3bit)和M＝16(4bit)的相关检测法。叠加序列法虽传输比特数较多，但在所测信噪比范围内其BER始终高于BPSK调制，因此可以认为接收端无法恢复出数据。而M＝16,Q＝32(9bit)方案对应的本申请所提方法的BER始终低于BPSK调制。综上，本申请所提方法和PN序列调制法所能传输的数据量和解调性能均明显优于相关检测法，同时本申请所提方法的性能略好于PN序列调制法。
图9为ITU-PA信道下比较了四种信息传输方案的BER性能。考虑相同的同步序列结构，在接收端运用本文所提的同步算法，相关检测法通过互相关运算提取信息，可以不进行信道均衡，而其他三种方法均采用理想信道估计和均衡处理。可以看出，本申请所提方法和PN序列调制法的BER性能相近。当信噪比低于2.5dB时，采用M＝4,Q＝4(4bit)的本申请所提方法达到的BER略高于采用M＝8(3bit)的相关检测法，信噪比高于2.5dB后，CAZAC序列调制法的BER性能优于相关检测法。而M＝4,Q＝4(4bit)方案下的本申请所提方法的BER性能优于M＝16(4bit)的相关检测法。采用M＝16,Q＝16(8bit)的本申请所提方法的BER性能始终优于BPSK。
可见，本实施例所提出的联合OFDM同步与信息调制的方法能兼顾良好的时频同步性能、信息传输量和传输可靠性。
在上述实施例中，对于联合OFDM同步与信息调制的方法进行了详细描述，本申请还提供联合OFDM同步与信息调制的装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。
图10为本申请另一实施例提供的联合OFDM同步与信息调制的装置的结构图，如图10所示，联合OFDM同步与信息调制的装置包括：存储器20，用于存储计算机程序；
处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的联合OFDM同步与信息调制的方法的步骤。
本实施例提供的联合OFDM同步与信息调制的装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以集成有图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的联合OFDM同步与信息调制的方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于联合OFDM同步与信息调制的方法的数据等。
在一些实施例中，联合OFDM同步与信息调制的装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构并不构成对联合OFDM同步与信息调制的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
本实施例所提供的联合OFDM同步与信息调制的装置，包括存储器与处理器，通过将联合OFDM同步与信息调制的方法的程序存储与存储器中，通过处理器执行，其通过生成CAZAC序列，并将待传输的比特信息嵌入到CAZAC序列中，利用CAZAC序列构造前导序列，在时域中将前导序列插入OFDM数据的前端，使接收端通过前导序列进行定时同步和频偏估计，并对前导序列进行频率补偿，并将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息。可以看出，本申请实施例避免了前导序列只用于执行时频同步或信道估计的情况，通过前导序列实现时频同步和信息调制，拓展了前导序列在通信系统中的功能，提升了系统的频谱效率。
最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例所提供的计算机可读存储介质，通过将联合OFDM同步与信息调制的方法的程序存储与介质中，并执行，其通过生成CAZAC序列，并将待传输的比特信息嵌入到CAZAC序列中，利用CAZAC序列构造前导序列，在时域中将前导序列插入OFDM数据的前端，使接收端通过前导序列进行定时同步和频偏估计，并对前导序列进行频率补偿，并将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息。可以看出，本申请实施例避免了前导序列只用于执行时频同步或信道估计的情况，通过前导序列实现时频同步和信息调制，拓展了前导序列在通信系统中的功能，提升了系统的频谱效率。
以上对本申请所提供的联合OFDM同步与信息调制的方法、装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (9)
1.一种联合OFDM同步与信息调制的方法，其特征在于，应用于发送端，包括：
生成CAZAC序列；
获取待传输的比特信息，并根据所述比特信息和所述CAZAC序列生成同步信号；
根据所述同步信号构造前导序列；
在时域中将所述前导序列插入OFDM数据的前端得到数据帧，并发送至无线信道，以便接收端通过所述前导序列进行定时同步和频偏估计，从所述数据帧中提取所述前导序列，并对所述前导序列进行频率补偿，将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出所述比特信息；
其中，根据所述比特信息和所述CAZAC序列生成所述同步信号包括：
根据所述比特信息生成相位旋转参数和循环移位参数；
根据所述相位旋转参数和所述循环移位参数对所述CAZAC序列进行相位旋转和循环移位以生成所述同步信号。
2.根据权利要求1所述的联合OFDM同步与信息调制的方法，其特征在于，所述OFDM数据的生成包括：
获取比特流；
将所述比特流映射为调制符号；
对所述调制符号进行串并转换并插入内插导频；
进行IFFT，添加循环前缀，并经过并串转换以生成所述OFDM数据。
3.一种联合OFDM同步与信息调制的方法，其特征在于，应用于接收端，包括：
接收数据帧；
通过前导序列进行定时同步和频偏估计；
从所述数据帧中提取所述前导序列，并对所述前导序列进行频率补偿，将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出比特信息；其中，所述前导序列通过同步信号构造，所述同步信号通过相位旋转参数和循环移位参数对CAZAC序列进行相位旋转和循环移位生成，所述相位旋转参数和所述循环移位参数均为通过待传输的所述比特信息生成的参数。
4.根据权利要求3所述的联合OFDM同步与信息调制的方法，其特征在于，通过所述前导序列进行定时同步包括：
构造定时度量函数，确定所述定时度量函数的最大值以完成定时同步。
5.根据权利要求3所述的联合OFDM同步与信息调制的方法，其特征在于，补偿所述前导序列包括：
通过所述前导序列执行小数倍频偏估计算法得到小数倍频偏估计值；
通过所述前导序列执行整数倍频偏估计算法得到整数倍频偏估计值；
根据所述小数倍频偏估计值和所述整数倍频偏估计值对所述前导序列进行补偿。
6.根据权利要求4所述的联合OFDM同步与信息调制的方法，其特征在于，解调所述比特信息包括：
根据解调算法，确定所述同步信号对应的相位旋转参数和循环移位参数；
根据所述相位旋转参数和所述循环移位参数确定所述比特信息。
7.一种联合OFDM同步与信息调制的装置，其特征在于，应用于发送端，包括：
第一生成模块，用于生成CAZAC序列；
第二生成模块，用于获取待传输的比特信息，并根据所述比特信息和所述CAZAC序列生成同步信号；
构造模块，用于根据所述同步信号构造前导序列；
发送模块，用于在时域中将所述前导序列插入OFDM数据的前端得到数据帧，并发送至无线信道，以便接收端通过所述前导序列进行定时同步和频偏估计，从所述数据帧中提取所述前导序列，并对所述前导序列进行频率补偿，将补偿后的前导序列转换到频域，以便解调出所述比特信息；
其中，所述第二生成模块具体用于：根据所述比特信息生成相位旋转参数和循环移位参数；根据所述相位旋转参数和所述循环移位参数对所述CAZAC序列进行相位旋转和循环移位以生成所述同步信号。
8.一种联合OFDM同步与信息调制的装置，其特征在于，包括存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的联合OFDM同步与信息调制的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的联合OFDM同步与信息调制的方法的步骤。
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