CN1490952A - 减小获得同步的时间的正交频分复用传输系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种OFDM传输系统，包括：IDFT单元，用于对待传输的OFDM信号执行IDFT运算；保护间隔(GI)插入单元，用于将保护间隔(GI)插入到从所述IDFT单元输出的OFDM信号中，以防止OFDM信号的符号间干扰；PN序列生成单元，用于生成第一PN序列和第二PN序列；PN序列插入单元，用于将所述第一和第二PN序列插入到OFDM信号中，以形成插入PN的OFDM信号，其形式为，其中所述PN序列从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾，且所述第二PN序列放置在GI之前；整形滤波单元，用于对所述插入PN的OFDM信号进行整形滤波，该OFDM信号中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列。OFDM传输系统不仅可以进行精确的多径估计和补偿，还可以对所述OFDM接收系统进行快速同步。

Description

减小获得同步的时间的 正交频分复用传输系统及其方法
技术领域
本发明一般涉及一种正交频分复用(orthogonal frequency divisionmultiplexing，OFDM)传输系统及其方法，具体涉及到一种可以减小接收器同步时间的OFDM系统及其方法。
背景技术
正交频分复用(OFDM)是一种用于通过带宽改善传输速度、并防止多径干扰的数字调制模式。OFDM是一种采用几百个子载波的多载波调制模式。为了传输数据，OFDM将整个传输带分割为多个窄带的正交子信道，并通过正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)调制各子信道。由于这个原因，当对各子信道发送的各子载波的频率成分彼此交叠时，几乎不会出现任何问题。
此外，由于OFDM可以比频分复用(FDM)传输更多的载波，因此，OFDM的频率效率更高。OFDM将串行和并行转换的编码数据分配给各子载波，并对该转换数据进行数字调制。
OFDM变换器用快速逆傅立叶变换(IFFT)对频域中通过各正交子信道传输的子载波数字调制到时域。此外，OFDM变换器将保护间隔(GI)添加到正在传输的符号中，由此防止符号间干扰(ISI)。在接收器端，接收器从接收的信号中去掉GI，并用快速傅立叶变换(FFT)对该信号进行解调。采用上述OFDM模式作为陆地数字音频广播或陆地数字视频广播的标准传输方案。
OFDM方案包括矢量正交频分复用(VOFDM)和编码的正交频分复用，以及时域同步OFDM(TDS-OFDM)。
TDS-OFDM传输系统利用时域同步来传送OFDM信号，并将频域的OFDM传输信号重新安排到时域中。TDS-OFDM传输系统也将GI插入到沿着时间轴形成的OFDM传输信号前面，以防止符号间干扰。此外，TDS-OFDM传输系统将同步信息插入到GI前面。
图1是表示传统TDS-OFDM传输系统的概略方框图。根据图1，TDS-OFDM传输系统包括离散逆傅立叶变换(IDFT)单元10、保护间隔插入单元(GI)20、伪噪声(PN)序列插入单元30和整形滤波单元40。
IDFT单元10执行离散逆傅立叶变换(IDFT)，将频域的OFDM传输信号重新安排到时域中。在IDFT单元10进行了IDFT之后，GI插入单元20将GI插入到OFDM传输信号中，以防止符号间干扰。PN序列插入单元30将PN序列插入到插入GI的OFDM信号中。该PN序列是同步信息，由OFDM接收系统用于同步和信道估计。
在PN插入单元30插入PN序列后，整形滤波单元40对OFDM传输信号进行整形滤波。在该整形滤波后，OFDM传输信号被向上变换为高频，并通过天线50发送出去。
图2是表示图1的OFDM传输信号帧结构的概略视图。根据图2，TDS-OFDM传输系统的传输信号帧包括插入到OFDM信号前面的GI和插入到该GI前的PN序列。TDS-OFDM接收系统采用插入到GI前面的PN序列，由此进行诸如频率同步、符号同步、信道均衡等类似处理。
然而，在TDS-OFDM传输系统的传输信号帧结构中，只将用于同步的PN序列插入到一部分帧中，且该PN序列不包括在OFDM信号区域中。因此，由于TDS-OFDM接收系统只能在接收的某一部分帧中进行频率同步和符号时钟同步，因此，需要很长的时间才能获得对全部帧的同步。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可以在OFDM接收系统缩短同步时间的正交频分复用(OFDM)传输系统及其传输方法。
为了实现上述目的，提供了一种OFDM传输系统，包括：IDFT单元，用于对待传输的OFDM信号执行IDFT运算；保护间隔(GI)插入单元，用于将保护间隔(GI)插入到从所述IDFT单元输出的OFDM信号中，以防止OFDM信号的符号间干扰；PN序列生成单元，用于生成第一PN序列和第二PN序列；PN序列插入单元，用于将所述第一和第二PN序列插入到OFDM信号中，以形成插入PN的OFDM信号，其形式为，其中所述PN序列从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾，且所述第二PN序列放置在GI之前；整形滤波单元，用于对所述插入PN的OFDM信号进行整形滤波，该OFDM信号中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列。
优选的，所述第一PN序列的功率电平低于所述OFDM信号的功率电平，而所述第二PN序列的功率电平高于所述OFDM信号的功率电平。
根据本发明的另一方面，提供了一种正交频分复用(OFDM)传输方法，包括步骤：(a)对待传输的OFDM信号执行IDFT运算；(b)将保护间隔(GI)插入到从所述步骤(a)输出的OFDM信号，以防止OFDM信号的符号间干扰；(c)生成第一PN序列和第二PN序列，将所述第一和第二PN序列插入到该OFDM信号中，以形成插入PN的OFDM信号，其形式为，其中所述PN序列从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾，且所述第二PN序列放置在该GI之前；(d)对插入PN的OFDM信号进行整形滤波，该OFDM信号中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列。
优选的，所述第一PN序列的功率电平低于所述OFDM信号的功率电平，而所述第二PN序列的功率电平高于所述OFDM信号的功率电平。
附图说明
通过结合附图说明本发明的优选实施例，可以使本发明的上述目的和特征更为清楚，附图中：
图1是表示传统时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)传输系统的概略方框图；
图2是表示图1的OFDM传输信号帧结构的概略视图；
图3A是表示根据本发明第一实施例的OFDM传输系统的概略视图；
图3B是表示根据本发明第二实施例的OFDM传输系统的概略视图；
图4A是表示本发明的OFDM信号传输方法的流程图；
图4B是表示根据本发明一个实施例的图4A中PN生成步骤的详细子步骤的流程图；
图4C是表示根据本发明另一实施例的图4A中PN生成步骤的详细子步骤的流程图；
图5是表示本发明的OFDM传输信号帧结构的概略视图。
具体实施方式
下面将结合附图更为详细地说明本发明的优选实施例。
图3A是表示根据本发明第一实施例的正交频分复用(OFDM)传输系统的概略视图。
根据图3A，根据本发明的OFDM传输系统包括离散逆傅立叶变换(IDFT)单元110、保护间隔(GI)插入单元120、第一伪噪声(PN)序列插入单元130、第二PN序列插入单元140、第一PN序列生成单元135、第二PN序列生成单元145、整形滤波单元150以及天线160。第一PN序列生成单元135包括第一功率调整器135A。同样，第二PN序列生成单元145包括第二功率调整器145A。
第一PN序列插入单元130和第二PN序列插入单元140可以合并为一个单独的PN插入单元，且可以更改这两个插入单元的排列顺序。同样，第一PN序列生成单元135和第二PN序列生成单元145也可以合并为一个单独的PN序列生成单元，且可以更改这两个生成单元的排列顺序。这里，OFDM传输系统根据TSD-OFDM传输方法传输OFDM信号。
TSD-OFDM传输方法利用时域同步传输OFDM信号，将分配在预定频域的OFDM信号重新安排到时间轴中。TSD-OFDM传输方法将GI插入到在时间轴中形成的OFDM信号，以防止信号间干扰，并将同步信息插入到GI前面。
图3B是表示根据本发明第二实施例的OFDM传输系统的概略视图。如图3B所示，OFDM传输系统包括IDFT单元110、保护间隔(GI)插入单元120、第一PN序列插入单元130、第二PN序列插入单元140、第二PN序列生成单元145、长度匹配单元170、第三功率调整器180、整形滤波单元150以及天线160。如图所示，第二实施例的OFDM传输系统不是用第一PN序列生成单元130，而是用长度匹配单元170和第三功率调整器180来生成第一PN序列。
第一和第二PN插入单元130和140可以合并为一个单独的PN插入单元，第二PN生成单元145、长度匹配单元170和第三功率调整器180可以合并为一个单独的PN生成单元。
或者，可以更改第一和第二PN插入单元130和140的位置。
图4A是表示OFDM信号传输方法的流程图。根据图4A，将说明根据本发明的OFDM传输系统的一般操作。
IDFT单元110对OFDM信号执行离散逆傅立叶变换(IDFT)，将在频带中形成的OFDM信号重新安排到时间轴中(步骤S410)。这里，OFDM信号是指正被传输到各正交子信道的子载波。通过IDFT单元110，将2比特的符号连续放置在符号串中。这里，符号大小并不仅限于2比特。因此，也可以采用4比特或6比特符号。
在由IDFT单元110执行了IDFT之后，GI插入单元120将GI插入到OFDM信号中，以防止相邻符号间的干扰(步骤S420)。
然后在步骤S430中，PN序列生成单元生成第一和第二PN序列，第一PN序列插入单元130和第二PN序列插入单元140将生成的第一和第二PN序列插入到GI插入单元120输出的插入GI的OFDM信号。这里，在图3A的情况中，PN序列生成单元包括第一PN序列生成单元135和第二PN序列生成单元145；在图3B的情况中，PN序列生成单元包括第二PN序列生成单元145、长度匹配单元170和第三功率调整器180。
在步骤S440中，整形滤波单元150将GI、第一PN序列和第二PN序列整形滤波为适合OFDM信号的形式。整形滤波之后，OFDM传输信号被向上变换为高频，并通过天线160发送出去。由此完成了根据本发明的由OFDM传输系统进行的传输。
下面将结合附图4B和4C详细说明步骤S430的子步骤。
图4B是表示根据本发明一个实施例的图4A中PN生成步骤(即步骤S430)的详细子步骤的流程图。图4B所示的子步骤对应于图3A的OFDM传输系统操作。
如图4B所示，在步骤S431中，第一PN序列生成单元135生成第一PN序列。这里，第一PN序列生成单元135中的第一功率调整器135A将生成的第一PN序列调整为比OFDM信号的功率电平低例如16dB。
同时，在步骤S432中，第二PN序列生成单元145生成第二PN序列。与此同时，第二PN序列生成单元145中的第二功率调整器145A将第二PN序列的功率调整为比于OFDM信号的电平高至少0dB的电平。
接着，当第一PN序列生成单元135生成低功率电平的第一PN序列后，在步骤S433中，第一PN序列插入单元130将第一PN序列生成单元135输出的低功率电平PN序列连续插入到OFDM信号中，从GI的前端一直到插入下一个GI为止。由于第一PN序列的功率电平远小于OFDM信号的功率电平，因此，插入第一PN序列几乎不会影响OFDM信号。
当第二PN序列生成单元145生成第二PN序列后，在步骤S434中，第二PN序列插入单元140将第二PN序列插入到其中插入了GI和第一PN序列的OFDM信号中的GI和第一PN序列前面。
或者，如上所述，可以更改第一PN序列插入单元130和第二PN序列插入单元140的排列顺序。因此，可以在步骤433之前执行步骤434。在这种情况下，将第二PN序列其中插入到OFDM信号中，并插入GI之前，将第一PN序列插入到插入了第二PN序列的OFDM信号中，从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾。
图4C是表示根据本发明另一实施例的图4A中PN生成步骤的详细子步骤的流程图。图4C所示的子步骤对应于图3B的OFDM传输系统操作。
如图4C所示，在步骤S435中，第二PN序列生成单元145生成第二PN序列。与此同时，第二PN生成单元145中的第二功率调整器145A将第二PN序列的功率调整为比OFDM信号的电平高例如至少0dB。
然后在步骤S436中，长度匹配单元170接收生成的第二PN序列，并复制第二PN序列，以生成长度为GI和OFDM信号长度总和的第一PN序列。
接着，在步骤S437中，功率调整器180将第一PN序列的功率调整为比OFDM信号功率低16dB。
在步骤S438中，第一PN序列插入单元130插入第一PN序列，从GI的开始端一直到OFDM信号的末尾。
在步骤S439中，第二PN序列插入单元140将第二PN序列插入到其中插入了第一PN序列的OFDM信号中的GI之前。
或者，可以更改第一PN序列插入单元130和第二PN序列插入单元140的位置。因此，可以在步骤438之前执行步骤439。
图5示出了其中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列的OFDM信号的帧结构。
根据本发明，由于PN序列的传输贯穿整个OFDM传输信号，因此，所述OFDM接收系统可以比采用PN序列被部分插入其中的OFDM信号的传统OFDM接收系统更快地获得同步。
此外，由于根据本发明的OFDM传输系统将PN序列加长到几乎等于OFDM传输信号的长度，因此，可以对OFDM接收系统进行更为精确的信道估计和补偿。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员可以理解，本发明不应仅限于所描述的优选实施例，可以在本发明的权利要求所限定的精神和范围内进行各种修改。

Claims (15)

1.一种正交频分复用(OFDM)传输系统，包括：
IDFT单元，用于对待传输的OFDM信号执行IDFT运算；
保护间隔(GI)插入单元，用于将保护间隔(GI)插入到从所述IDFT单元输出的OFDM信号中，以防止OFDM信号的符号间干扰；
PN序列生成单元，用于生成第一PN序列和第二PN序列；
PN序列插入单元，用于将所述第一和第二PN序列插入到OFDM信号中，以形成插入PN的OFDM信号，其形式为，其中所述PN序列从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾，且所述第二PN序列放置在GI之前；
整形滤波单元，用于对所述插入PN的OFDM信号进行整形滤波，该OFDM信号中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列。
2.根据权利要求1所述的OFDM传输系统，其中，所述第一PN序列的功率电平低于所述OFDM信号的功率电平，而所述第二PN序列的功率电平高于所述OFDM信号的功率电平。
3.根据权利要求2所述的OFDM传输系统，其中，所述PN序列生成单元包括：
第一PN序列生成单元，用于生成长度为所述GI和OFDM信号长度总和的所述第一PN序列；
第二PN序列生成单元，用于生成所述第二PN序列。
4.根据权利要求3所述的OFDM传输系统，其中，所述第一PN序列生成单元包括第一功率调整器，用于将所述第一PN序列的功率电平调整为比所述OFDM信号功率电平低16dB；所述第二PN序列生成单元包括第二功率调整器，用于将所述第二PN序列的功率电平调整为比所述OFDM信号功率电平高至少0dB。
5.根据权利要求2所述的OFDM传输系统，其中，所述PN序列生成包括：
第二PN序列生成单元，用于生成所述第二PN序列；
长度匹配单元，用于复制所述第二PN序列，以生成长度为所述GI和OFDM信号长度总和的所述第一PN序列；
第三功率调整器，用于将所述第一PN序列的功率调整为比所述OFDM信号功率低16dB。
6.根据权利要求5所述的OFDM传输系统，其中，所述第二PN序列生成包括第四功率调整器，用于将所述第二PN序列的功率电平调整为比所述OFDM信号功率电平高至少0dB。
7.根据上述权利要求中任一项所述的OFDM传输系统，其中，所述PN序列插入单元包括第一PN序列插入单元，用于将第一PN序列从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾；以及第二PN序列插入单元，用于将所述第二PN序列插入到GI前面。
8.一种正交频分复用(OFDM)传输方法，包括步骤：
(a)对待传输的OFDM信号执行IDFT运算；
(b)将保护间隔(GI)插入到从所述步骤(a)输出的OFDM信号，以防止OFDM信号的符号间干扰；
(c)生成第一PN序列和第二PN序列，将所述第一和第二PN序列插入到该OFDM信号中，以形成插入PN的OFDM信号，其形式为，其中所述PN序列从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾，且所述第二PN序列放置在该GI之前；
(d)对插入PN的OFDM信号进行整形滤波，该OFDM信号中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列。
9.根据权利要求8所述的OFDM传输方法，其中，所述第一PN序列的功率电平低于所述OFDM信号的功率电平，而所述第二PN序列的功率电平高于所述OFDM信号的功率电平。
10.根据权利要求9所述的OFDM传输方法，其中，所述步骤(c)包括子步骤：
(c1-1)生成长度为所述GI和OFDM信号长度总和的所述第一PN序列；
(c2-1)生成所述第二PN序列；
(c3-1)将所述第一PN序列从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾；
(c4-1)将所述第二PN序列插入到插入了所述第一PN序列的所述OFDM信号中的GI之前。
11.根据权利要求9所述的OFDM传输方法，其中，所述步骤(c)包括子步骤：
(c1-2)生成长度为所述GI和OFDM信号长度总和的所述第一PN序列；
(c2-2)生成所述第二PN序列；
(c3-2)将所述第二PN序列插入到所述OFDM信号中的GI前；
(c4-2)将所述第一PN序列插入到插入了所述第二PN序列的所述OFDM信号中，从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾。
12.根据权利要求10或11所述的OFDM传输方法，其中，所述步骤(c1-1)和步骤(c1-2)都包括一个子步骤，用于将所述第一PN序列的功率电平调整为比所述OFDM信号功率电平低16dB；所述步骤(c2-1)和步骤(c2-2)都包括一个子步骤，用于将所述第二PN序列的功率电平调整为比所述OFDM信号功率电平高至少0dB。
13.根据权利要求9所述的OFDM传输方法，其中，所述步骤(c)包括子步骤：
(c3-3)生成所述第二PN序列；
(c4-3)复制所述第二PN序列，以生成长度为所述GI和OFDM信号长度总和的所述第一PN序列；
(c5-3)将所述第一PN序列的功率调整为比所述OFDM信号功率低16dB；
(c6-3)将所述第一PN序列从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾；
(c7-3)将所述第二PN序列插入到插入了所述第一PN序列的所述OFDM信号中的GI之前。
14.根据权利要求9所述的OFDM传输方法，其中，所述步骤(c)包括子步骤：
(c3-4)生成所述第二PN序列；
(c4-4)复制所述第二PN序列，生成长度为所述GI和OFDM信号长度总和的所述第一PN序列；
(c5-4)将所述第一PN序列的功率调整为比所述OFDM信号功率低16dB；
(c6-4)将所述第二PN序列插入到所述OFDM信号中的GI前；
(c7-4)将所述第一PN序列插入到插入了所述第二PN序列的所述OFDM信号中，从GI的开始端一直插入到所述OFDM信号的末尾。
15.根据权利要求13或14所述的OFDM传输方法，其中，所述步骤(c3-3)和步骤(c3-4)都包括一个子步骤，用于将所述第二PN序列的功率电平调整为比所述OFDM信号功率电平高至少0dB。
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