CN1719817A - 正交频分复用通信系统的导频传输和接收方法 - Google Patents

Abstract

一种正交频分复用通信系统的导频传输方法，包括步骤：使用在时间域和频率域连续的子载波所构成的子载波块来传输导频信号；导频子载波块上的导频信号包含导频序列。本发明使用导频子载波块来传输导频，每个相邻小区可以在相同的导频子载波块上传输导频序列。每个相邻小区使用不同的导频序列，利用相邻小区不同的导频序列良好的相关性能，通过对导频子载波块上的子载波进行相关接收，达到减少小区干扰，提高信道估计精度。

Description

正交频分复用通信系统的导频传输和接收方法

技术领域

本发明涉及到多载波通信系统，特别是正交频分复用(OFDM)通信技术领域，具体地说，本发明主要涉及到OFDM通信系统中一种新的导频传输和接收方法。

背景技术

正交频分复用OFDM通信系统是以OFDM技术为核心的一种通信系统。OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定频带分成许多正交子载波，在每个子载波上进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的无线信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子载波是相对平坦的，在每个子载波上进行的是窄带传输，信号带宽小于无线信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。

OFDM传输信号经过无线信道时，会出现频率和时间选择性衰落，同时由于收发信机的频率和定时的偏差，会导致接收性能的降低。为了对抗这些衰落和偏差，传输一些已知的信号作为导频来估计这些衰落和偏差。

OFDM通信系统通过传输导频来估计信道并利用估计到的信道进行相关解调。由于OFDM具有时频二维结构，导频可以在不同的子载波和不同的OFDM符号上传输。通常有三种导频传输方法，第一种方法里，导频一直在某些固定的子载波上传输，这种导频称为固定导频；第二种方法里，导频在当前OFDM符号的某些子载波上传输，在下一OFDM符号的另外某些子载波上传输，这种导频称为散布导频；在第三种方法里，某些OFDM符号专门用来传输导频，这些OFDM符号称为接入前导(preamble)。

相关解调接收机通过已知的导频来估计传输导频的子载波上的信道，然后通过内插滤波等操作进一步估计其他子载波上的信道后，进行信道均衡。OFDM技术可以应用到单频多蜂窝系统，即每个小区都使用相同的频段。这时每个小区采用不同的子载波来传输导频，每个小区接收的技术基本上跟单小区的情况一样

OFDM技术应用到单频多蜂窝系统时，某一小区使用某些子载波传输导频，同时这些子载波可能被相邻小区用来传输数据或导频信号，这样就会形成小区间的干扰。小区间的干扰会导致导频接收性能的降低，从而降低信道估计的准确性。当小区间的干扰比较大时，比如在小区间的边缘时，可能会导致接收机不能正常工作。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提出一种新的导频传输和接收方法。

为实现上述目的，一种正交频分复用通信系统的导频传输方法，包括步骤：

使用在时间域和频率域连续的子载波所构成的导频子载波块来传输导频信号；

导频子载波块上的导频信号包含导频序列。

按照本发明的另一方面，一种正交频分复用通信系统的导频接收方法，包括步骤：

对导频序列求共轭后，乘以导频子载波块中对应的接收到的导频信号；

求平均得到估计的信道系数作为该导频子载波块上所有子载波的信道系数。

按照本发明的另一方面，一种正交频分复用通信系统的导频接收方法，包括步骤：

对导频序列求共轭后，乘以导频子载波块中对应的接收到的导频信号；

直接估计得到该导频子载波块上所有子载波的信道系数。

本发明使用导频子载波块来传输导频，每个相邻小区可以在相同的导频子载波块上传输导频序列。每个相邻小区使用不同的导频序列，利用相邻小区不同的导频序列良好的相关性能，通过对导频子载波块上的子载波进行相关接收，达到减少小区干扰，提高信道估计精度。

附图说明

图1是含有导频子载波块规则分布的OFDM时频结构；

图2是含有导频子载波块不规则分布的OFDM时频结构；

图3是多载波系统的时频结构示意图；

图4是OFDM发射机结构示意图；

图5是含有导频子载波的时频结构示意图；

图6是导频序列在导频子载波块上的映射。

具体实施方式

OFDM是一种多载波技术，它将整个可用频带划分为很多相互正交的子载波并通过子载波并行传输从而达到高速传输的同时，减少对符号间干扰的敏感性，提高频谱效率和降低子载波之间的干扰。

图3示出了基于多载波技术的系统具有时频二维结构。

除了用来传输有用数据外，为了更好估计信道参数，少量的子载波还用来传输导频信号，这些子载波称为导频子载波。用来传输数据的子载波称数据子载波。

OFDM系统将整个频带从低到高划分为N个子载波，标号为[-N/2：N/2-1]，一般情况下，为了防止邻道干扰，位于频带边沿的子载波不被使用。同时为了实现上的方便，标号为零的子载波也不被使用。不使用的子载波置零，即不放置任何信号。

如图4所示，在OFDM系统中，串行数据符号被分成数据块和导频信号在OFDM频域符号生成器中根据一定的规则组成{p_j|j＝-N/2，...，N/2-1}(其中N为IFFT长度，j对应OFDM调制子载波(subcarrier)标号)，并行放置在相应的子载波上进行快速反傅立叶变换(IFFT)得到OFDM符号：

$\{s_k=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{p}_j*e^{j2\mathrm{\πjk}/N}|j=-N/2,...,N/2-1,k=\mathrm{0,1},...,N-1\}$

经过IFFT操作，对该OFDM数据信号进行循环前缀(cyclic prefix)操作之后，经过数模变换和上变频通过天线发射出去，p_j还含有一定的导频信号，放置导频信号的子载波如图5所示。

在本发明中，一些在时间和频率上连续的子载波组成导频子载波块，用来传输导频。其传输方法如下：

1)配置导频子载波块在时间上占用L(其中L大于或等于1)个OFDM符号长度，在频域上占用M(其中M大于或等于1)个子载波，即一个导频子载波块由L乘以M个导频子载波构成。

2)以导频子载波块为单元，导频子载波块可以在时频上分散分布，其分布可以是规则的。在频域上，导频子载波块可以按Np(其中Np大于或等于0，见图1)个子载波为间隔出现，Np可以是不变或变化的，即导频子载波块可以以等间隔或不等间隔出现；在时间上，导频子载波块可以按Nt(其中Nt大于或等于0)个OFDM符号为间隔出现，如图1所示。

3)以导频子载波块为单元，导频子载波块可以在时频上分散分布，其分布可以是不等间隔的，这时在频域上相邻导频子载波块之间的间隔可以是规则的，也可以是变化的。在时间上导频子载波块出现的时间间隔可以是变化的，如图2所示。

4)在导频子载波块上传输的导频信号是一种特定的序列，称为导频序列，不同的相邻小区使用不同的导频序列。该序列长为L乘以M。

5)不同小区可以使用相同的导频子载波块来传输导频序列。导频序列可以是正交序列或具有良好相关性能的序列，用来区分小区，并消除或减少小区之间的干扰。

6)导频序列在导频子载波块上的分布是一种时频二维分布，可以先从频域开始再到时域，也可以先从频域开始再到时域。

如图6所示，在本发明中，接收机在接收导频信号时，根据发射机导频传输机制，可以采用灵活的接收方法来估计信道。

1)可以对导频序列求共轭后，乘以导频子载波块中对应的接收到的导频信号，然后求平均得到估计的信道系数作为该导频子载波块上所有子载波的信道系数。这种方法适合小区干扰严重的情况。

2)也可以对导频序列求共轭后，乘以导频子载波块中对应的接收到的导频信号，直接估计得到该导频子载波块上所有子载波的信道系数。这种方法适合没有小区干扰的情况或小区干扰很小的情况。

本发明的导频传输和接收方法，不仅仅使用于OFDM系统，同样可以适用于其他基于多载波技术的系统。

Claims (9)

1.一种正交频分复用通信系统的导频传输和接收方法，包括步骤：

发射端使用在时间域和频率域连续的子载波所构成的子载波块来传输导频信号；

在导频子载波块上传输的导频信号包含导频序列。

接收端利用已知导频序列对在导频子载波块上接收到的导频信号进行相关接收。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述导频子载波块在时间上占用L个OFDM符号长度，在频域上占用M个子载波，其中，L大于或等于1，M大于或等于1。

3.按权利要求1所述的的方法，其特征在于以导频子载波块为单元，导频子载波块可以在时频上分散分布。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于：

在频域上，导频子载波块可以按Np个子载波为间隔出现；

在时间上，导频子载波块可以按Nt个OFDM符号为间隔出现，其中Np大于或等于0，Nt大于或等于0。

5.按权利要求3所述的方法，其特征在于：

在频域上，相邻导频子载波块之间的间隔是变化的；

在时间上，导频子载波块出现的间隔是变化的。

6.按权利要求1所述的方法，其特征在于还包括不同的相邻小区使用不同的导频序列，所述序列长为L乘以M。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于导频序列在导频子载波块上的分布是一种时频二维分布，可以先从频域开始再到时域，也可以先从频域开始再到时域。

8.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述接收端包括：

对导频序列求共轭后，乘以导频子载波块中对应的接收到的导频信号；

求平均得到估计的信道系数作为该导频子载波块上所有子载波的信道系数。

9.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述接收端包括：

对导频序列求共轭后，乘以导频子载波块中对应的接收到的导频信号；

直接估计得到该导频子载波块上所有子载波的信道系数。

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