專利名稱：訓(xùn)練符號(hào)的傳輸方法及同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正交頻分復(fù)用(OFDM)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明主要涉及OFDM通信系統(tǒng)中一種新的訓(xùn)練符號(hào)的傳輸方法及其同步方法。
背景技術(shù)：
OFDM通信系統(tǒng)是以O(shè)FDM技術(shù)為核心的一種通信系統(tǒng)。OFDM是一種無(wú)線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無(wú)線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定頻帶分成許多正交子載波，在每個(gè)子載波上進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的無(wú)線信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個(gè)子載波是相對(duì)平坦的，在每個(gè)子載波上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于無(wú)線信道的相應(yīng)帶寬，因此就可以大大消除信號(hào)波形間的干擾。由于在OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子載波相互正交，它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時(shí)又提高了頻譜利用率。
OFDM傳輸信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線信道時(shí)，會(huì)出現(xiàn)頻率和時(shí)間選擇性衰落，同時(shí)由于收發(fā)信機(jī)的頻率和時(shí)間上的偏差，會(huì)導(dǎo)致接收信能的降低。為了對(duì)抗這些衰落和偏差，傳輸一些已知的訓(xùn)練符號(hào)來(lái)估計(jì)這些衰落和偏差，實(shí)現(xiàn)同步和信道估計(jì)的功能。如何實(shí)現(xiàn)這些功能取決于該訓(xùn)練符號(hào)的生成和傳輸方法。在許多實(shí)際的OFDM系統(tǒng)中，這些已知符號(hào)是通過(guò)在特定的OFDM符號(hào)的全部可用的子載波上或者全部可用的子載波中的某些特定位置的子載波比如偶子載波上對(duì)已知的序列做快速反付里葉變換(IFFT)得到。
OFDM技術(shù)可以應(yīng)用到單頻多蜂窩系統(tǒng)，即每個(gè)小區(qū)都使用相同的頻段。和單小區(qū)一樣，每個(gè)小區(qū)里的收發(fā)信機(jī)同樣存在頻率和時(shí)間上的偏差。當(dāng)某一小區(qū)使用已知的訓(xùn)練符號(hào)來(lái)估計(jì)收發(fā)信機(jī)存在頻率和時(shí)間上的偏差時(shí)，如果其鄰小區(qū)傳輸相同的訓(xùn)練符號(hào)，那么就會(huì)造成小區(qū)干擾，導(dǎo)致估計(jì)信能下降，甚至導(dǎo)致接收機(jī)不能工作。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種基于新的訓(xùn)練符號(hào)的傳輸及同步方法為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)中新的訓(xùn)練符號(hào)的傳輸和接收方法，包括步驟發(fā)送端發(fā)送包含特定OFDM符號(hào)的訓(xùn)練符號(hào)；接收端通過(guò)檢測(cè)這個(gè)訓(xùn)練符號(hào)來(lái)進(jìn)行同步估計(jì)。
本發(fā)明分配給不同發(fā)射機(jī)不同的子載波組來(lái)生成訓(xùn)練符號(hào)來(lái)避免相互它們之間的干擾，在子載波分組上可用子載波上對(duì)已知的具有良好相關(guān)性能的序列進(jìn)行差分調(diào)制，再經(jīng)過(guò)IFFT操作。這樣可以有效估計(jì)收發(fā)信機(jī)整數(shù)倍頻率偏差和分?jǐn)?shù)倍的頻率偏差。對(duì)IFFT輸出的OFDM符號(hào)進(jìn)行級(jí)聯(lián)形成重復(fù)結(jié)構(gòu)可以有效估計(jì)時(shí)間偏差和分?jǐn)?shù)的頻率偏差。該訓(xùn)練符號(hào)的傳輸及同步方法適合于多小區(qū)單頻網(wǎng)絡(luò)。


圖1是訓(xùn)練符號(hào)的傳輸和接收框圖；圖2是子載波分組示意圖；圖3是OFDM發(fā)射機(jī)示意圖；圖4是OFDM數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是子載波組的所有的可用的子載波都被使用時(shí)生成的不帶循環(huán)前綴的OFDM符號(hào)，其中N為IFFT長(zhǎng)度；圖6是子載波組的所有的可用的偶子載波都被使用時(shí)生成的不帶循環(huán)前綴的OFDM符號(hào)，其中N為IFFT長(zhǎng)度；圖7是子載波組的所有的可用的子載波都被使用時(shí)生成的OFDM符號(hào)，對(duì)該生成的OFDM符號(hào)級(jí)聯(lián)和循環(huán)前綴生成的訓(xùn)練符號(hào)的一些例子圖示，其中(a)只進(jìn)行級(jí)聯(lián)操作(b)進(jìn)行級(jí)聯(lián)操作后，再進(jìn)行循環(huán)前綴；
圖8是子載波組的所有的可用的偶子載波被使用時(shí)生成的OFDM符號(hào)，對(duì)該生成的OFDM符號(hào)其中一部分進(jìn)行級(jí)聯(lián)和循環(huán)前綴生成的訓(xùn)練符號(hào)的一些例子，其中(a)只進(jìn)行級(jí)聯(lián)操作(b)進(jìn)行級(jí)聯(lián)操作后，再進(jìn)行循環(huán)前綴。
具體實(shí)施例方式
OFDM是一種多載波技術(shù)，它將整個(gè)可用頻帶劃分為很多相互正交的子載波并通過(guò)子載波并行傳輸從而達(dá)到高速傳輸?shù)耐瑫r(shí)，減少對(duì)符號(hào)間干擾的敏感性，提高頻譜效率和降低子載波之間的干擾。
OFDM系統(tǒng)中除了用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)外，還傳輸一些已知的訓(xùn)練符號(hào)來(lái)估計(jì)同步參數(shù)和信道參數(shù)，如圖4所示。在目前的實(shí)際OFDM系統(tǒng)中，訓(xùn)練符號(hào)都是通過(guò)對(duì)某一已知的序列進(jìn)行IFFT后，再對(duì)IFFT的輸出信號(hào)進(jìn)行某些必要的處理而得。
在OFDM系統(tǒng)中，如圖3所示，串行數(shù)據(jù)符號(hào)被分成塊{pj|j＝-N/2，...，N/2-1}(其中N為IFFT長(zhǎng)度，j對(duì)應(yīng)OFDM調(diào)制子載波(subcarrier)標(biāo)號(hào))，并行放置在相應(yīng)的子載波上進(jìn)行快速反傅立葉變換(IFFT)得到OFDM符號(hào){Sk=1NΣjpj*ej2jk/N|j=-N/2,...,N/2-1,k=0,1,...,N-1}---(1)]]>IFFT后，對(duì)該OFDM數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行循環(huán)前綴操作之后，經(jīng)過(guò)數(shù)模變換和上變頻通過(guò)天線發(fā)射出去。pj可以含有導(dǎo)頻信號(hào)。另外，如果pj為已知信號(hào)的話，那么得到的OFDM符號(hào)為訓(xùn)練符號(hào)。
在本發(fā)明中，提出一種新的訓(xùn)練符號(hào)的傳輸和接收方法，如圖1所示。
首先對(duì)所有有用的子載波進(jìn)行分組，每組由連續(xù)的子載波構(gòu)成。不同的相鄰小區(qū)分配不同的子載波組。為了進(jìn)一步避免小區(qū)基站之間由于頻偏帶來(lái)的干擾，每個(gè)子載波組的邊緣上的一些子載波可以不用，作為保護(hù)帶。如圖2所示。
當(dāng)發(fā)射機(jī)要生成訓(xùn)練符號(hào)時(shí)，已知序列選擇器選擇一已知序列，然后對(duì)該已知序列進(jìn)行差分調(diào)制。子載波組選擇和數(shù)據(jù)映射器選擇一子載波組并把差分調(diào)制得到的符號(hào)映射在該子載波組的所有的可用的子載波上或某些子載波比如偶子載波上。其方法如下設(shè){s(m)|m＝1，2，...，K-1}對(duì)應(yīng)著該已知序列，{q(m)|m＝1，2，...，K}對(duì)應(yīng)著該組的用來(lái)調(diào)制該已知的序列的子載波的標(biāo)號(hào)，那么pj為 其中a(m)=Am=1s(m-1)*a(m-1)m>1---(3)]]>其中A為任一固定值。
子載波組選擇和數(shù)據(jù)映射器生成的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)IFFT操作后生成特定的OFDM時(shí)域符號(hào)，當(dāng)該子載波組的所有的可用的子載波都被使用時(shí)，那么該符號(hào)具有圖5所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)該子載波組的可用的偶子載波都被使用時(shí)，那么該符號(hào)具有圖6所示的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，級(jí)聯(lián)和循環(huán)前綴生成器可以通過(guò)級(jí)聯(lián)L(L大于或等于2)個(gè)該OFDM符號(hào)或L個(gè)該OFDM符號(hào)的某部分形成訓(xùn)練符號(hào)。同時(shí)可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要生成循環(huán)前綴。
該子載波組的所有的可用的子載波都被使用時(shí)，級(jí)聯(lián)和循環(huán)前綴生成器生成的訓(xùn)練符號(hào)的一些例子如圖7所示。該子載波組的所有的可用的偶子載波都被使用時(shí)，級(jí)聯(lián)和循環(huán)前綴生成器生成的訓(xùn)練符號(hào)的一些例子如圖8所示。
根據(jù)該傳輸方法產(chǎn)生的訓(xùn)練符號(hào)，接收機(jī)利用該符號(hào)來(lái)進(jìn)行收發(fā)信機(jī)的時(shí)間和頻率偏差估計(jì)。
當(dāng)接收機(jī)想將接收某一發(fā)射機(jī)發(fā)射的特定的訓(xùn)練符號(hào)時(shí)，同時(shí)它會(huì)接收到其他發(fā)射機(jī)發(fā)射的訓(xùn)練符號(hào)。首先該接收機(jī)需要利用子載波組濾波器將所要的信號(hào)過(guò)濾出來(lái)，該濾波器對(duì)想要接收的符號(hào)有帶通作用，而對(duì)其符號(hào)有帶阻作用。
通過(guò)濾波器后，接收機(jī)的時(shí)域估計(jì)器利用訓(xùn)練符號(hào)的重復(fù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行移位相關(guān)來(lái)求得定時(shí)和小數(shù)倍頻偏。下面是可能的接收方法
移位相關(guān)P(d)=Σm=0(L-1)*T-1(rd+m*rd+m+T)---(4)]]>移位輸出歸一化R(d)=Σm=0(L-1)*T-1|rd+m+T|2---(5)]]>M(d)=|P(d)|2(R(d))2---(6)]]>r為濾波器輸出時(shí)域信號(hào)采樣值，T訓(xùn)練符號(hào)重復(fù)部分長(zhǎng)度。時(shí)域估計(jì)器利用M(d)的峰值來(lái)確定時(shí)間同步位置的同時(shí)求P(d)相位角，這時(shí)的P(d)實(shí)際相位為 其中ε為頻偏對(duì)子載波間隔的歸一化，ε1為整數(shù)部分ε2為小數(shù)部分。
由于求P(d)相位角范圍為[-π，π]，所以只能測(cè)出ε2。
為了求出ε1，基于本發(fā)明的訓(xùn)練符號(hào)的生成方法，可能的方法如下接收機(jī)的頻域估計(jì)器對(duì)FFT變換后的數(shù)據(jù)和序列{s(m)|m＝1，2，...，K-1}進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)B(l)=arglΣi=2K(bq(i)+l/bq(i-1)+l)*s*(i-1)---(8)]]>其中 是對(duì)窗口[-W，W]的遍歷。bi是FFT后第i子載波上的數(shù)據(jù)。
只要ε1落在窗口[-W，W]，那么如果{s(m)|m＝1，2，...，K-1}具有良好相關(guān)性能的話，求B(l)絕對(duì)值出現(xiàn)峰值時(shí)對(duì)應(yīng)的l就為ε1。
最后時(shí)域估計(jì)器和頻域估計(jì)器將估計(jì)出來(lái)的偏移參數(shù)送給偏差糾正器進(jìn)行偏差補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)中新的訓(xùn)練符號(hào)的傳輸和接收方法，包括步驟發(fā)送端發(fā)送包含特定OFDM符號(hào)的訓(xùn)練符號(hào)；接收端通過(guò)檢測(cè)這個(gè)訓(xùn)練符號(hào)來(lái)進(jìn)行同步估計(jì)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于只在特定的子載波上調(diào)制已知信號(hào)，然后通過(guò)IFFT生成OFDM符號(hào)；對(duì)該OFDM信號(hào)進(jìn)行級(jí)聯(lián)操作或進(jìn)行級(jí)聯(lián)和循環(huán)前綴操作來(lái)得到訓(xùn)練符號(hào)，然后發(fā)送該訓(xùn)練符號(hào)
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于將OFDM符號(hào)內(nèi)可用的子載波進(jìn)行分組，每一子載波組里包含一段連續(xù)的子載波，每個(gè)分組的高頻率端和低頻率端保留一定數(shù)量的子載波作為保護(hù)帶，其他組內(nèi)的子載波為可用的子載波。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于選擇一已知的序列，并對(duì)該序列進(jìn)行差分調(diào)制；將調(diào)制得到的信號(hào)放置在該選擇的子載波組上的所有的可用的子載波上，其他子載波上放置零，并進(jìn)行IFFT操作，生成沒(méi)有循環(huán)前綴的OFDM符號(hào)。
5.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于級(jí)聯(lián)L個(gè)該OFDM符號(hào)形成具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練符號(hào)，其中，L大于或等于2。
6.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于級(jí)聯(lián)L個(gè)該OFDM符號(hào)后，進(jìn)行循環(huán)前綴操作形成具有重復(fù)結(jié)構(gòu)和循環(huán)前綴的訓(xùn)練符號(hào)，其中，L大于或等于2。
7.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于對(duì)該OFDM符號(hào)進(jìn)行循環(huán)前綴操作后，級(jí)聯(lián)L個(gè)具有循環(huán)前綴的OFDM符號(hào)形成具有重復(fù)結(jié)構(gòu)和循環(huán)前綴的訓(xùn)練符號(hào)，其中，L大于或等于2
8.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于將差分調(diào)制得到的信號(hào)放置在該選擇的子載波組上的所有的可用的子載波的偶子載波上，其他子載波上放置零，然后并進(jìn)行IFFT操作后得到生成沒(méi)有循環(huán)前綴的OFDM符號(hào)。
9.按權(quán)利要求2或8所述的方法，其特征在于級(jí)聯(lián)L個(gè)該OFDM符號(hào)重復(fù)結(jié)構(gòu)中的一部分來(lái)形成訓(xùn)練符號(hào)，其中，L大于或等于2。
10.按權(quán)利要求2或8所述的方法，其特征在于級(jí)聯(lián)L個(gè)該OFDM符號(hào)重復(fù)結(jié)構(gòu)中的一部分來(lái)后，進(jìn)行循環(huán)前綴操作形成訓(xùn)練符號(hào)，其中，L大于或等于2。
11.按權(quán)利要求2或8所述的方法，其特征在于對(duì)該OFDM符號(hào)進(jìn)行循環(huán)前綴操作后，級(jí)聯(lián)L個(gè)具有循環(huán)前綴的OFDM符號(hào)形成具有重復(fù)結(jié)構(gòu)和循環(huán)前綴的訓(xùn)練符號(hào)，其中，L大于或等于2。
12.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述接收端包括接收機(jī)要同步某發(fā)射機(jī)時(shí)，通過(guò)濾波器將接收到該發(fā)射機(jī)發(fā)射的訓(xùn)練符號(hào)過(guò)濾出來(lái)；對(duì)濾波器過(guò)濾出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行時(shí)域移位相關(guān)，利用求相關(guān)值的幅度峰值求得時(shí)間偏差定位的同時(shí)利用該值的相位角來(lái)求小數(shù)倍頻偏；接收機(jī)對(duì)FFT變換后的數(shù)據(jù)和已知序列進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)求峰值來(lái)估計(jì)整數(shù)倍頻偏。
13.按權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述符號(hào)是由特定的沒(méi)有循環(huán)前綴的OFDM符號(hào)通過(guò)級(jí)聯(lián)操作或級(jí)聯(lián)和循環(huán)前綴操作形成；特定的OFDM符號(hào)是通過(guò)在某一子載波組的全部可用子載波或某些特定的可用子載波上對(duì)已知信號(hào)做IFFT得到
14.按權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于將OFDM符號(hào)內(nèi)可用的子載波進(jìn)行分組，每一子載波組里包含一段連續(xù)的子載波，每個(gè)分組的高頻率端和低頻率端保留一定數(shù)量的子載波作為保護(hù)帶，其他組內(nèi)的子載波為可用的子載波。
15.按權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于在某一子載波組的全部可用子載波或某些特定的可用子載波上的已知信號(hào)是通過(guò)對(duì)已知的序列進(jìn)行差分調(diào)制得到。
16.按權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于特定的OFDM符號(hào)是通過(guò)在某一子載波組的全部可用子載波對(duì)已知信號(hào)做IFFT得到時(shí)，級(jí)聯(lián)L個(gè)該OFDM符號(hào)形成具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練符號(hào)，其中，L大于或等于2。
17.按權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于特定的OFDM符號(hào)是通過(guò)在某一子載波組的全部可用子載波對(duì)已知信號(hào)做IFFT得到時(shí)，級(jí)聯(lián)L個(gè)該OFDM符號(hào)后，進(jìn)行循環(huán)前綴形成具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練符號(hào)，其中，L大于或等于2。
18.按權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于特定的OFDM符號(hào)是通過(guò)在某一子載波組的可用偶子載波對(duì)已知信號(hào)做IFFT 得到時(shí)，該OFDM符號(hào)具有重復(fù)結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)相同的部份組成。級(jí)聯(lián)L個(gè)該OFDM符號(hào)重復(fù)結(jié)構(gòu)中的一部分來(lái)形成訓(xùn)練符號(hào)，其中，(L大于或等于2)。
19.按權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于特定的OFDM符號(hào)是通過(guò)在某一子載波組的可用偶子載波對(duì)已知信號(hào)做IFFT得到時(shí)，該OFDM符號(hào)具有重復(fù)結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)相同的部份組成。級(jí)聯(lián)L個(gè)該OFDM符號(hào)重復(fù)結(jié)構(gòu)中的一部分后，再進(jìn)行循環(huán)前綴來(lái)形成訓(xùn)練符號(hào)，其中，L大于或等于2。
全文摘要
一種正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)中新的訓(xùn)練符號(hào)的傳輸和接收方法，包括步驟發(fā)送端發(fā)送包含特定OFDM符號(hào)的訓(xùn)練符號(hào)；接收端通過(guò)檢測(cè)這個(gè)訓(xùn)練符號(hào)來(lái)進(jìn)行同步估計(jì)。本發(fā)明分配給不同發(fā)射機(jī)不同得的子載波組來(lái)生成訓(xùn)練符號(hào)來(lái)避免相互它們之間的干擾，在子載波分組上可用子載波上對(duì)已知的具有良好相關(guān)性能的序列進(jìn)行差分調(diào)制，再經(jīng)過(guò)IFFT操作。這樣可以有效估計(jì)收發(fā)信機(jī)整數(shù)倍頻率偏差分?jǐn)?shù)的頻率偏差。對(duì)IFFT輸出的OFDM符號(hào)進(jìn)行級(jí)聯(lián)形成重復(fù)結(jié)構(gòu)可以有效估計(jì)時(shí)間偏差和分?jǐn)?shù)的頻率偏差。該訓(xùn)練符號(hào)的傳輸及同步方法適合于多小區(qū)單頻網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)H04L27/01GK1753397SQ20041007802
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月20日
發(fā)明者曹鋒銘, 王海, 仲川, 趙英權(quán) 申請(qǐng)人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司, 三星電子株式會(huì)社