CN1298124C - 多载波发射系统及其信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种多载波系统及其方法。该多载波发射系统包括：FEC单元，用于对于频域OFDM信号执行编码，以便使接收端检测和纠错；串/并转换单元，用于积累预定数目的经编码的频域数据，以输出并行数据；4K调制器，用于对来自串/并转换单元的3780个并行数据进行插值，来形成4096个并行数据，将4096个频域并行数据调制为4096个时域采样数据，并且从该4096个采样数据抽取；保护间隔插入单元，用于将保护间隔插入时域OFDM信号之前；和同步信息插入单元，用于将同步信号插入该时域OFDM信号之前。该多载波系统通过将4K点IFFT处理器用于传统的、支持3780点IDFT处理器的发射系统，减小硬件复杂度、提高计算能力并且也与3780模式和4K模式相兼容。

Description

多载波发射系统及其信号处理方法
技术领域
本发明涉及一种多载波发射系统，更具体地说，涉及一种兼容3780模式和4K模式的多载波发射系统。
背景技术
OFDM(正交频分复用)是一种多载波调制方法，该方法在多径和移动条件下具有良好的性能。
OFDM方法采用具有相互正交特性的多个载波来提高频率的使用率。如同在有线或者无线信道中使用多载波途径一样，OFDM方法适用于以高数据速率发射。当在具有多径衰落的无线通信信道上，使用单一载波途径来发射具有短码元间隔的高速率数据时，随着码间的干扰变坏，接收端的复杂度显著提高。另一方面，因为多载波途径可以将每个副载波的码元间隔延长至副载波的数目同时保持数据发射速率，所以通过使用具有一个抽头(tap)的简单的均衡器就可容易地解决由于多径而引起的、具有严重的频率衰落的信道。
在OFDM方法中采用具有相互正交性的多个载波，可以在发射/接收端通过使用IFFT/FFT(快速傅立叶逆变换/快速傅立叶变换)以高速率来调制/解调该多个载波，该IFFT/FFT与执行IDFT/DFT(离散傅立叶逆变换/离散傅立叶变换)具有相同的结果。
图1是示出TDS-OFDM(时域同步-正交频分复用)发射系统的示意方框图，该系统是一种OFDM系统。
TDS-OFDM发射系统包括FEC(前向纠错)单元10，用于对数据进行编码以便使接收端检测和纠正错误，映射单元20，用于通过使用QPSK(四相移相键控)、16QAM(正交调幅)、64QAM等映射经编码的数据；3780点IDFT单元30，用于将频域OFDM调制成为时域OFDM信号；保护间隔插入单元40，用于将由调制后的OFDM信号的尾(tail)所构成的GI(保护间隔)插入OFDM信号之前，以便防止在多径环境下的ISI(码间干扰)；同步信息插入单元50，用于将同步信号插入时域中，这是TDS-OFDM方法的特征；整形滤波器60，用于为了脉冲整形而对于插入的同步信息进行整形滤波，和RF(射频)单元70，用于在期望的频段上发射OFDM信号。
图2是示出对于输入3780点IDFT单元30的3780个频域并行数据进行IDFT处理过程的图，并且采样频率为3780×2.0KHz(载波间隔)＝7.56MHz。即，可将频域上的3780个副载波分配到经IDFT处理变换到时域的每个副载波。
如上所述，3780点IDFT单元30用于将OFDM信号从频域调制到时域。
表1示出在3780点IDFT处理器和4K点IFFT处理器之间的比较，参照Zhi-Xing Yang，Yu-Peng Hu，Chang-Yong Pan和Lin Yang，“Design of a3780-point IFFT Processor for TDS-OFDM”，IEEE TRANSACTION ONBROADCASTING，Vol.48，No.1，March 2002，57-61页。
  3780点IDFT   4096点IDFT
  实数加   140184   123792
  实数乘   50712   48248
  缓冲器产生的等待时间   8064个采样时钟   4095个采样时钟
  缓冲器需求   14612位   106470位
从表1可以看出，当使用3780处理器时，硬件的复杂度和计算量较使用4K(4096)-IFFT时增加，由此引起效率降低。
发明内容
因此，本发明的一个目的是：通过将简单的4K点IFFT处理器用于传统的、支持3780点IDFT处理器的OFDM发射系统，以提供具有能够减小硬件复杂度、提高计算能力并且也与3780模式和4K模式相兼容的多载波发射系统，来解决上述问题。
根据本发明的一个方面，多载波发射系统包括：FEC单元，用于对于频域OFDM信号执行编码，以便使接收端检测和纠错；串/并转换单元，用于积累预定数目的经编码的频域数据，以输出并行数据；4K调制器，用于对来自串/并转换单元的3780个并行数据进行插值，来形成4096个并行数据，将4096个频域并行数据调制为4096个时域采样数据，并且从该4096个采样数据抽取，以便输出具有预定数目的采样数据的时域OFDM信号；保护间隔插入单元，用于将保护间隔插入时域OFDM信号之前；和同步信息插入单元，用于将同步信号插入该时域OFDM信号之前，以使在接收端信道均衡和同步捕获，该时域OFDM信号中插入有保护间隔。
根据该多载波发射系统，该预定数据数目是3780个，并且该插值单元执行线性插值和零阶插值。
根据本发明的另一个方面，该多载波发射系统的信号处理方法包括步骤：对于频域OFDM信号执行编码，以便使接收端检测和纠错；积累预定数目的经编码的频域数据，以输出并行数据；对预定数目的数据进行插值，来输出4096个数据；插入预定数目的数据，以便输出4096个数据；执行IFFT处理，以便将4096个频域数据调制为4096个时域采样数据；对该4096个采样数据执行抽取，以便输出具有预定数目个采样数据的时域OFDM信号。将保护间隔插入时域OFDM信号之前；和将同步信号插入该时域OFDM信号之前，以使在接收端信道均衡和同步捕获，该时域OFDM信号中插入有保护间隔。最好，该3600-点IDFT单元由两个60点IDFT模块或者一个60点IDFT模块构成。
根据该信号处理方法，该预定数据数目是3780个，并且该插值步骤执行线性插值和零阶插值。
如上所述，因为该多载波系统将简单的4K点IFFT处理器用于传统的、支持3780点IDFT处理器的OFDM发射系统，所以该系统能够减小硬件复杂度、提高计算能力，并且也与3780模式和4K模式相兼容。
附图说明
将参照附图详细说明本发明，在附图中相同的标号代表相同的元件：
图1是示出传统的TDS-OFDM发射系统的示意方框图；
图2是示出图1中的3780点IDFT处理器对OFDM信号执行信号处理的图；
图3是示出TDS-OFDM发射系统的示意方框图，该TDS-OFDM发射系统具有根据本发明实施例的4K调制单元；
图4是示出如图3所示的4K调制器单元的详细的方框图；
图5a到5c示出用于解释如图3所示的插值单元的处理的图；
图6是示出用于解释图4中的4780点IFFT处理器对OFDM信号处理的图；
图7说明根据本发明的具有4K调制单元的TDS-OFDM发射系统的信号处理方法的流程图。
具体实施方式
以下参照附图将详细地说明本发明。
图3是显示具有根椐本发明4K调制单元的TDS-OFDM发射系统。
该TDS-OFDM发射系统包括FEC(前向纠错)单元100和OFDM调制器200。OFDM调制器200，包括映射单元210、串/并转换单元220、4K调制器230、并/串转换单元250、同步信息插入单元260、整形滤波器270和RF(射频)单元280。
FEC(前向纠错)单元100执行编码以便使接收端检测和纠错。
映射单元210将经差错编码的OFDM数据映射到诸如QPSK、16QAM和64QAM一样的码元星位(constellation)图上。
串/并转换单元220将所映射的转换为根据TDS-OFDM标准的3780个并行数据。
如图4所示，4K调制器230包括插值单元231，4K点IFFT处理器233和抽取单元235。
插值单元231使用预定数目的数据，插入来自串/并转换单元220的3780个并行数据，来形成相应于4096点的4096个并行数据。插值单元231的插值可通过使用不同的插值算法来实现，例如：零阶插值(Nearest NeighborInterpolation)，伴随有零阶插值的线性插值，或者采用部分承延时滤波器(fractional delay filter)的插值。
图5a到5c是示出用于解释伴随有零阶插值的线性插值方法的图。
如图5所示安排3780个并行数据，并且对于该3780个并行数据进行2m线性插值(这里，m等于1、2、3等)。相继地，如图5所示，对最相邻的数据进行零阶插值，以形成4096个并行数据。
4096点IFFT处理器233将4096个频域并行数据调制为时域4096个采样数据，该4096个频域并行数据由插值单元231通过执行预定的插值算法而生成。即，将经插值所得的4096个并行数据调制为时域OFDM信号，该时域OFDM信号具有4096个采样数据和8.192MHz(4096×2KHz)采样速率。
抽取单元235根据4K模式对于调制后的OFDM信号执行抽取，以便获得关于3780模式的采样数据和采样速率。
详细地说，抽取单元235将由4096点IFFT处理器所处理的4096个采样数据减少为3780个采样数据，并且也将8.192MHz的采样速率减少为7.56MHz，由此减少采样数据的数目和采样速率，以便获得与传统的3780点IDFT处理器处理所得的相同的值。
保护间隔插入单元240将GI插入OFDM码元之前以防止再多径条件下的ISI，该GI拷贝自从该OFDM码元的尾部所截取的采样数据。GI的长度可以是3780个采样数据的1/6、1/9、1/12、1/20或1/30。
并/串转换单元250将并行数据转换为串行数据。
同步信息插入单元260将PN序列插入GI之前，为了使接收端获得时间同步和信道均衡的信息。
整形滤波器270根据插入了PN序列的OFDM码元对于该PN序列进行整形滤波，而RF单元270在RF信道上发射该OFDM信号。
以下将参照图7说明根据本发明的TDS-OFDM发射系统的信号处理方法。
FEC单元100执行编码以便使接收端检测和纠错(S10)。
映射单元210将经编码的数据映射到诸如QPSK、16QAM和64QAM一样的码元星位图上(S20)。
插值单元231使用预定的方法，对于来自串/并转换单元220的3780个并行数据进行插值，以输出4096个并行数据(S30)。
4096点IFFT处理器233对经插值所得的4096个并行数据进行IFFT处理。结果所得的时域OFDM信号具有4096个采样数据和8.192MHz采样速率(S40)。
抽取单元235执行抽取，以便将4096个采样数据和8.192MHz的采样频率减少至3780个采样数据和7.56MHz采样速率(S50)。
保护间隔插入单元240将GI插入3780个采样数据之前(S60)。同步信息插入单元260将PN序列或者同步信息插入GI之前(S70)。
整形滤波器270根椐插入有PN序列的OFDM码元对PN序列进行整形滤波(S60)，和RF单元270在RF信道上发射该OFDM信号(S80)。
如上所述，根椐本发明，通过将4K点IFFT处理器用于支持3780点IDFT处理器的OFDM发射系统，这将使硬件实现简化和接收性能改善。此外，根椐本发明的OFDM发射系统可以与支持4K点IFFT处理器的OFDM发射系统相兼容。
OFDM发射系统通过使用4K点IFFT处理器，而非3780点IDFT处理器，来将3780个频域并行数据处理为一个OFDM信号，以便执行IFFT，这导致硬件实现简化和接收性能改善。
此外，将系统设计为与传统的OFDM发射系统相兼容是可能的，该传统的OFDM发射系统支持4K点IFFT处理器。
尽管已经参照其某些优选实施例对于本发明进行了说明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行形式上和细节上的各种修改。
上述实施例和优点仅是范例性的，并且不限制本发明。本发明思想可用于其他类型的装置。本发明的说明书是例证性的，而非限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员，许多选择、改进和变化是显然的。在权利要求中，装置加功能语句用于包括此处所说明的、完成所述功能的结构，并且不仅包括结构上等效的装置，而且包括等效于该结构的装置。

Claims (9)

1、一种多载波发射系统包括：
FEC单元，用于对于频域OFDM信号执行编码，以便使接收端检测和纠错；
串/并转换单元，用于积累预定数目的经编码的频域数据，以输出并行数据；
4K调制器，用于对来自串/并转换单元的3780个并行数据进行插值，来形成4096个并行数据，将4096个频域并行数据调制为4096个时域采样数据，并且从该4096个采样数据抽取，以便输出具有预定数目的采样数据的时域OFDM信号；
保护间隔插入单元，用于将保护间隔插入时域OFDM信号之前；和
同步信息插入单元，用于将同步信号插入该时域OFDM信号之前，以使在接收端信道均衡和同步捕获，该时域OFDM信号中插入有保护间隔。
2、如权利要求1所述的多载波发射系统，其中4K调制器包括：
插值单元，用于插入预定数目的数据，以便输出4096个数据；
4096点IFFT单元，用于将4096个频域并行数据调制为时域4096个采样数据；
抽取单元，用于对该预定数目的采样数据执行抽取，以便输出时域OFDM信号。
3、如权利要求1或者2所述的多载波发射系统，其中该预定数目的采样数据数目是3780个。
4、如权利要求1或者2所述的多载波发射系统，其中该插值单元执行线性插值和零阶插值。
5、一种多载波发射系统的信号处理方法，包括步骤：
对于频域OFDM信号执行编码，以便使接收端检测和纠错；
积累预定数目的经编码的频域数据，以输出并行数据；
对预定数目的数据进行插值，来输出4096个数据；
执行IFFT处理，以便将4096个频域数据调制为4096个时域采样数据；
对该4096个采样数据执行抽取，以便输出具有预定数目个采样数据的时域OFDM信号；
将保护间隔插入时域OFDM信号之前；和
将同步信号插入该时域OFDM信号之前，以使在接收端信道均衡和同步捕获，该时域OFDM信号中插入有保护间隔。
6、如权利要求5所述的信号处理方法，其中该预定数据数目是3780个。
7、如权利要求5所述的信号处理方法，其中该插值步骤执行线性插值和零阶插值。
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