CN1490953A - 能改善多载波接收系统接收效率的多载波发送系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种多载波发送系统及其方法。该系统包括：系统信息产生单元，产生系统信息和附加信息；系统信息插入单元，将系统信息插入要发送的数据流；IDFT单元，对插入了系统信息的数据流执行IDFT操作，形成OFDM信号；GI插入单元，将GI插入OFDM信号，形成已插入GI的OFDM信号；PN序列产生单元，产生PN序列；同步信息形成单元，将附加信息添加到产生的PN序列上，形成包括附加信息的同步信息；同步信息插入单元，将从同步信息形成单元输出的同步信息插入到已插入GI的OFDM信号中的GI之前，形成发送信号；整形滤波单元，对发送信号进行整形滤波并输出。该系统在执行DFT之前在时域中获得同步，能迅速执行信号处理。

Description

能改善多载波接收系统接收效率的多载波发送系统及方法
技术领域
本发明涉及多载波发送系统及其发送方法，特别涉及能够改善多载波接收系统的信号处理速度的多载波发送系统及其发送方法。
背景技术
正交频分多路复用，一种多载波调制方案，在诸如多路径接收和移动接收的环境下提供良好的性能。
OFDM使用多个正交关系的载波来改善频率利用率。由于其在有线/无线信道中使用多载波，所以其适用于高速数据发送。在具有多路衰落的无线通信信道中使用单个载波进行短码元周期的高速数据发送将导致严重的码元间干扰。从而加剧接收端的复杂性。OFDM方案可以使用一个抽头(tap)的简单均衡器，来很好地应付多路径环境导致的严重的频率选择性衰落信道，这是因为其可以将各个副载波的码元周期延长到与副载波的数量一样长，同时还保持当前数据发送速度。
由于OFDM方案使用多个正交关系的载波，所以其具有很高的频率利用率。通过使用快速傅立叶逆变换和快速傅立叶变换迅速实现对多个载波的调制和解调，其效果与使用离散傅立叶逆变换和离散傅立叶变换相同。当前使用OFDM方案作为地面数字音频广播或地面数字视频广播的标准。
OFDM方案包括矢量正交频分多路复用(VOFDM)和编码正交频分多路复用，还有时域同步-OFDM(TDS-OFDM)。TDS-OFDM的一个特征在于其在发送信号中插入伪噪声(PN)序列作为同步信息，以便使发送机和接收机同步。
图1是根据TDS-OFDM标准的多载波发送系统的示意方框图。参考图1，多载波发送系统包括：系统信息插入单元5、离散傅立叶逆变换(IDFT)单元10、保护间隔(GI)插入单元20、伪噪声(PN)序列插入单元30以及整形滤波单元40。
对于多载波系统中的数据发送，多载波发送系统对频域中的发送信号进行编码以便纠错，并以正交相移键控(QPSK)、16正交调幅(16QAM)、64QAM等对已编码的数据进行映射。
系统信息插入单元5在已被映射的发送信号中插入系统信息。在插入系统信息之后，将发送信号传送到IDFT单元10，在此将发送信号调制到时域中，从而形成时域中的OFDM信号。
GI插入单元20在时域中的OFDM信号中插入GI，以便避免多路径环境中发生码元间干扰(ISI)。GI是从OFDM信号的尾部复制到其头部的。
系统信息包括下述信息中的至少一个：由IDFT单元10调制的发送信号的长度模式信息、GI的长度模式信息、发送信号的映射模式信息、发送信号的帧顺序信息、以及TPS信息。TPS信息包括QAM星座信息、分级信息、以及内部码率信息。
PN序列插入单元30在OFDM信号中插入由PN序列产生单元(未示出)产生的PN序列，更具体地说，在已插入OFDM信号的GI之前插入PN序列。PN序列是同步信息，用于使多载波接收系统和多载波发送系统同步，并且PN序列形如码元串，其中排列一连串码元。一个码元的大小为2位。这里，2位码元只是例子，因此，不应当看作限制。从而，码元的大小可以为4位或8位。尽管PN序列似乎是随机的，但是PN序列不是随机噪声，而是一连串数字“0”和“1”的序列。PN序列包括2M-1个码元，其周期性重复。这里，“M”是自然数，并指示PN序列产生单元(未示出)的电阻器的数量。
整形滤波单元40执行滤波，以便进行对插入OFDM信号的GI和PN序列的脉冲整形。在由整形滤波单元40滤波GI和PN序列之后，经天线50发送OFDM信号。
图2是展示图1的发送信号的帧结构的示意图。参考图2，发送给多载波接收系统的发送信号包括时域中的OFDM信号、GI、以及帧同步信号。图2展示频域中的OFDM信号，包括系统信息，即，包括已插入发送信号的多个码元中的帧组号(FGN)和发送参数信号(TPS)。
帧同步信号还包括PN序列、前同步信号和后同步信号。在图2中PN序列包括255个码元。添加前同步信号和后同步信号的目的是改善多载波接收系统的信道估计和均衡。前同步信号是从PN序列的码元串的尾部复制到头部的，而后同步信号是从PN序列的码元串的头部复制到尾部的。
然而，传统多载波发送系统中，由于在帧同步信号中插入了前同步信号和后同步信号，在其范围短到需要考虑重影时，所以多载波接收系统的性能将令人不满意。更具体地说，由于传统多载波接收系统在预定时间的在频域中的信号处理或IDFT之后，必须从在频域中插入的系统信息中获取附加信息，完整的信号处理消耗大量时间。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够改善多载波接收系统的信号处理速度的多载波发送系统及其方法。
为了实现上述目的，提供了一种多载波发送系统。该多载波发送系统包括：系统信息产生单元，用于产生系统信息和附加信息；系统信息插入单元，用于将所述系统信息插入要发送的数据流；IDFT单元，用于对已在其中插入了所述系统信息的数据流执行IDFT操作，以形成OFDM信号；GI插入单元，用于将GI插入OFDM信号，以形成已插入GI的OFDM信号；PN序列产生单元，用于产生PN序列；同步信息形成单元，用于将从所述系统信息产生单元输出的所述附加信息添加到由PN序列产生单元产生的PN序列上，并形成包括所述附加信息的同步信息；同步信息插入单元，用于将从所述同步信息形成单元输出的同步信息插入到已插入GI的OFDM信号中的GI之前，以形成发送信号；以及整形滤波单元，用于对发送信号进行整形滤波，并输出该发送信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种采用伪噪声(PN)发送正交频分多路复用(OFDM)信号的多载波发送方法，其中，所述伪噪声(PN)是用于使发送机和接收机同步的同步信息，该方法包括下述步骤：产生系统信息和附加信息；将所述系统信息插入要发送的数据流；对已在其中插入了所述系统信息的数据流执行IDFT操作，以形成OFDM信号；将GI插入OFDM信号，以形成已插入GI的OFDM信号；产生PN序列；将所述附加信息添加到所产生的PN序列上，并形成包括所述附加信息的同步信息；将所述同步信息插入已插入GI的OFDM信号中的GI之前，以形成发送信号；以及对发送信号进行整形滤波，并输出发送信号。
系统信息包括下述信息中的至少一个：由IDFT单元调制的发送信号的长度模式信息、GI的长度模式信息、发送信号的映射模式信息、发送信号的帧顺序信息、以及TPS信息。
附图说明
通过参考附图描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的和特征将变得更加清楚，其中：
图1是根据TDS-OFDM的多载波发送系统的示意方框图；
图2是图1的发送信号的帧结构的示意图；
图3是本发明的多载波发送系统的示意方框图；
图4是展示图3的多载波发送系统执行的多载波发送方法的流程图；以及
图5是展示图3的多载波发送系统的发送信号的帧结构的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图更详细地描述本发明的优选实施例。
图3是展示本发明的多载波发送系统的示意方框图。
本发明的多载波发送系统包括：系统信息插入单元100、系统信息产生单元105、离散傅立叶逆变换(IDFT)单元110、保护间隔(GI)插入单元120、伪噪声(PN)序列产生单元130、同步信息形成单元140、同步信息插入单元150、整形滤波单元160、以及天线170。同步信息形成单元140包括添加单元(未示出)。
图4是展示图3的多载波发送系统执行的多载波发送方法的流程图。下面将参考图3和4，更详细地描述本发明的多载波发送系统。
对于多载波系统中的数据发送，多载波发送系统对频域中的发送信号(如数据流)进行编码以便纠错，并以正交相移键控(QPSK)、16正交调幅(16QAM)、64QAM等对已编码的数据进行映射。
系统信息产生单元105产生系统信息和附加信息(步骤S401)。
然后系统信息插入单元100在已被映射的频域中的发送信号中插入系统信息(步骤S402)。
在插入系统信息之后，将发送信号传送到IDFT单元110，而IDFT单元110将频域中的信号调制为时域中的OFDM信号(步骤S403)。
GI插入单元120在时域中的OFDM信号中插入GI，以便防止多径环境中发生码元间干扰(ISI)(步骤S404)。GI是从OFDM信号的尾部复制的，而GI插入单元120将已这样复制的GI插入OFDM信号的头部。
系统信息包括下述信息中的至少一个：由IDFT单元110调制的发送信号的长度模式信息、GI的长度模式信息、发送信号的映射模式信息、发送信号的帧顺序信息、以及TPS信息。TPS信息包括QAM星座信息、分级信息、以及内部码率信息。
同时，PN序列插入单元130产生PN序列(步骤S405)。PN序列是同步信息，用于使多载波接收系统和多载波发送系统同步，并且PN序列形成为码元串，其中排列一连串码元。码元的大小为2位。这里，2位码元只是例子，因此，不应当看作限制。从而，码元的大小可以为4位或8位。尽管PN序列似乎是随机的，但是PN序列不是随机噪声，而是一连串数字“0”和“1”的序列。PN序列包括2M-1个码元，其周期性重复。这里，“M”是自然数，并指示PN序列产生单元(未示出)的电阻器的数量。
同步信息形成单元140接收分别来自系统信息产生单元105和PN序列产生单元130的附加系统信息和PN序列，以便形成同步信息(步骤S406)。更具体地说，同步信息形成单元140中的添加单元将附加信息添加到所产生的PN序列上，并形成包括附加信息的同步信息。在这种情况下，添加到PN序列上的附加信息指包括插入频域中的发送信号的至少一个系统信息的系统信息。作为另一个例子，附加信息是系统信息产生单元105中产生的系统信息的一部分。
这里，同步信息形成单元140可以将附加信息添加在PN序列的前面或后面，或者可选地，同步信息形成单元140可以在PN序列的前面和后面都添加附加信息。
图5是展示图3的多载波发送系统的发送信号的帧结构的示意图。参考图5，发送给多载波接收系统的发送信号包括时域中的OFDM信号、GI、以及同步信号。这里OFDM信号包括系统信息，即已插入频域中的发送信号的多个码元中的帧组号(FGN)和发送参数信号(TPS)。同时，在PN序列的前面和后面都添加了附加信息。
同步信息插入单元150在OFDM信号中插入由同步信息形成单元140形成的同步信息，更具体地说，同步信息插入单元150在已插入OFDM信号中的GI之前插入同步信息(步骤S407)。
整形滤波单元160对OFDM信号进行整形滤波，以便进行对已插入OFDM信号的GI和同步信息的脉冲整形(步骤S408)。在由整形滤波单元160进行整形滤波之后，经由天线170向OFDM接收系统发送OFDM信号。从而完成由本发明的多载波发送系统的多载波发送。
根据本发明，由于在向多载波接收系统发送数据时，多载波发送系统将系统信息添加到PN序列上，所以其可以避免多载波接收系统积累信号以获取诸如DFT的长度模式、GI的长度模式、以及星座信息的信息的处理，还避免了其对信号的附加处理。结果，在执行DFT之前在时域中迅速地获得了同步，从而允许了快速信号处理。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但是本领域一般技术人员应该理解，本发明不限于所述优选实施例，在不脱离所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以对其作各种改变和修饰。

Claims (8)

1.一种多载波发送系统，包括：
系统信息产生单元，用于产生系统信息和附加信息；
系统信息插入单元，用于将所述系统信息插入要发送的数据流；
IDFT单元，用于对已在其中插入了所述系统信息的数据流执行IDFT操作，以形成OFDM信号；
GI插入单元，用于将GI插入OFDM信号，以形成已插入GI的OFDM信号；
PN序列产生单元，用于产生PN序列；
同步信息形成单元，用于将从所述系统信息产生单元输出的所述附加信息添加到由PN序列产生单元产生的PN序列上，并形成包括所述附加信息的同步信息；
同步信息插入单元，用于将从所述同步信息形成单元输出的同步信息插入到已插入GI的OFDM信号中的GI之前，以形成发送信号；以及
整形滤波单元，用于对发送信号进行整形滤波，并输出该发送信号。
2.如权利要求1所述的多载波发送系统，其特征在于，所述系统信息包括下述信息中的至少一个：由IDFT单元调制的发送信号的长度模式信息、GI的长度模式信息、发送信号的映射模式信息、发送信号的帧顺序信息、以及TPS信息，而所述附加信息至少包括DFT的长度模式、GI的长度模式、以及星座信息。
3.如权利要求1所述的多载波发送系统，其特征在于，所述系统信息包括下述信息中的至少一个：由IDFT单元调制的发送信号的长度模式信息、GI的长度模式信息、发送信号的映射模式信息、发送信号的帧顺序信息、以及TPS信息，而所述附加信息是所述系统信息的一部分。
4.如权利要求1-3中任何一个所述的多载波发送系统，其特征在于，同步信息形成单元包括添加单元，用于将所述附加信息添加在PN序列之前或之后。
5.一种采用伪噪声(PN)发送正交频分多路复用(OFDM)信号的多载波发送方法，其中，所述伪噪声(PN)是用于使发送机和接收机同步的同步信息，该方法包括下述步骤：
产生系统信息和附加信息；
将所述系统信息插入要发送的数据流；
对已在其中插入了所述系统信息的数据流执行IDFT操作，以形成OFDM信号；
将GI插入OFDM信号，以形成已插入GI的OFDM信号；
产生PN序列；
将所述附加信息添加到所产生的PN序列上，并形成包括所述附加信息的同步信息；
将所述同步信息插入已插入GI的OFDM信号中的GI之前，以形成发送信号；以及
对发送信号进行整形滤波，并输出发送信号。
6.如权利要求5所述的多载波发送方法，其特征在于，所述系统信息包括下述信息中的至少一个：通过IDFT操作调制的发送信号的长度模式信息、GI的长度模式信息、发送信号的映射模式信息、发送信号的帧顺序信息、以及TPS信息，而所述附加信息至少包括DFT的长度模式、GI的长度模式、以及星座信息。
7.如权利要求5所述的多载波发送方法，其特征在于，所述系统信息包括下述信息中的至少一个：通过IDFT操作调制的发送信号的长度模式信息、GI的长度模式信息、发送信号的映射模式信息、发送信号的帧顺序信息、以及TPS信息，而所述附加信息是所述系统信息的一部分。
8.如权利要求5-7中任何一个所述的多载波发送方法，其特征在于，同步信息形成步骤包括添加步骤，用于将所述附加信息添加在PN序列之前或之后。
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