專利名稱：一種基于循環(huán)前綴的信號傳輸方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及采用頻域均衡技術(shù)的基于循環(huán)前綴的信號傳輸方法及裝置。
背景技術(shù)：
在寬帶移動通信系統(tǒng)中，由于碼元周期的減小，傳輸?shù)男盘枃乐厥艿叫诺蓝鄰降挠绊?。為克服多徑造成的符號間干擾(ISI)的影響，傳統(tǒng)的技術(shù)是采用時域信道均衡，如寬帶碼分多址(WCDMA)系統(tǒng)。對于寬帶傳輸系統(tǒng)，當信道沖擊響應(yīng)較長時，時域均衡器將變得非常復(fù)雜。多載波碼分多址(MC-CDMA)系統(tǒng)(Shinsuke Hara，Ramjee Prasad.“Overview ofMulticarrier CDMA，”IEEE Communications Magazine，pp126-133，Dec，1997.pp126-133．)將寬帶頻率選擇性衰落信道分割成許多窄帶平坦衰落子信道，同時在頻域?qū)崿F(xiàn)擴頻，因而提高了系統(tǒng)抗符號間干擾的性能。然而，峰均比和載波頻偏將會影響多載波碼分多址系統(tǒng)的性能。許多文獻(例如Shinsuke Hara，Ramjee Prasad.“Overview of MulticarrierCDMA，”IEEE Communications Magazine，pp126-133，Dec，1997.pp126-133；NevioBenvenuto，Stefano Tomasin，“On the Comparison Between OFDM and Single CarrierModulation With a DFE Using a Frequency-Domain Feedforward Filter，”IEEE Trans onCommun.，Vol.50，No.6，pp.947-955，June.2002)的研究表明，與多載波系統(tǒng)相比，單載波調(diào)制系統(tǒng)在許多方面具有優(yōu)勢。另有文獻(例如David Falconer，S.Lek Ariyavisitakul，Anader Benyamin-Seeyar，Brian Edison.“White paperFrequency Domain Equalizationfor Single-Carrier Broadband Wireless Systems，”http//www.sce.carleton.ca/bbw/papers/whitepaper2.pdf；Frederick W.Vook，Timothy A.Thomas，and Kevin L.Baum.”Cyclic-prefix CDMA with Antenna Diversity，”VTC Spring 2002.IEEE 55th，Vol.2，pp1002-1006Kevin L.Baum；Timothy A.Thomas，T.A.；FrederickW.Vook；Nangia.V.“Cyclic-prefix CDMAan improved transmission method forbroadband DS-CDMA cellular systems，”WCNC2002.2002，Vol.1pp183-188.)提出了采用循環(huán)前綴(CP)的單載波直接序列擴頻碼分多址(DS-CDMA)寬帶傳輸系統(tǒng)CP-CDMA。通過在傳統(tǒng)的WCDMA信號上附加循環(huán)前綴，CP-CDMA系統(tǒng)可直接應(yīng)用于當前的第三代移動通信系統(tǒng)WCDMA，并且發(fā)射端所需的調(diào)整幾乎可以忽略。
基于循環(huán)前綴的單載波傳輸系統(tǒng)在接收端需要進行大點數(shù)的頻域均衡。這將造成接收機實現(xiàn)復(fù)雜度和電源功耗增加。對于固定和便攜式接收，信道時變較慢。此時，若將接收端估計的信道沖擊響應(yīng)返回給發(fā)射端，對發(fā)射信號進行預(yù)均衡，則可以省略接收端的均衡電路，節(jié)省接收機的電源功耗。
傳統(tǒng)的采用頻域均衡技術(shù)的基于循環(huán)前綴的單載波傳輸系統(tǒng)能夠提高克服對頻率選擇性衰落帶來的符號間干擾(ISI)的魯棒性。假定性道是具有慢衰落或游牧式衰落的準靜態(tài)特性，發(fā)射機已知信道狀態(tài)信息(CSI)，通過少量的增加發(fā)送信令開銷，信道在發(fā)送端被預(yù)均衡，使得接收端消耗的功率能夠大幅度的減少。然而，預(yù)均衡方案對信道估計誤差，尤其是定時誤差非常敏感。傳統(tǒng)的預(yù)均衡方案需要依靠準確的定時同步，這在瑞利衰落信道下往往難以實現(xiàn)。當預(yù)均衡存在定時誤差時，接收端時域解復(fù)用的定時位置將存在誤差，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的采用預(yù)均衡技術(shù)的基于循環(huán)前綴的信號傳輸系統(tǒng)，提供一種新的基于循環(huán)前綴的信號傳輸方法和裝置，克服符號定時誤差對預(yù)均衡的影響。
在發(fā)射端，首先經(jīng)過調(diào)制的符號流基于發(fā)射端變換，被分割成相應(yīng)大小的數(shù)據(jù)塊。發(fā)射端變換可以是正交變換(如傅立葉變換和沃爾什哈達碼變換等)或非正交變換。然后，將若干個變換后的數(shù)據(jù)塊在時域復(fù)用為一個大數(shù)據(jù)塊，并在該數(shù)據(jù)塊的兩端添加接收端已知的兩段保護間隔。該保護間隔的主要作用是去除定時誤差對預(yù)均衡造成的影響。接著，通過快速傅立葉變換，將包含有效數(shù)據(jù)部分和保護間隔部分的傳輸符號變換到頻域，并利用由反饋信道獲得的信道狀態(tài)信息均衡后，再通過快速傅立葉逆變換，變換回時域。最后，均衡后的傳輸符號添加循環(huán)前綴后，經(jīng)過成形濾波，上變頻，然后發(fā)射出去。在接收端，接收的信號首先經(jīng)過下變頻形成基帶信號。經(jīng)過匹配濾波，頻率同步后，根據(jù)符號定時去除循環(huán)前綴。然后通過搜索保護間隔，將接收符號按發(fā)射端復(fù)用的數(shù)目，分割為若干個數(shù)據(jù)塊。最后，分別將這些數(shù)據(jù)塊進行與發(fā)射端對應(yīng)的逆變換，獲得傳輸數(shù)據(jù)。
為達到上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種基于循環(huán)前綴的的信號傳輸方法，采用頻域均衡技術(shù)，信道在發(fā)送端被預(yù)均衡，在構(gòu)成傳輸符號的有效數(shù)據(jù)兩端插入用于定時誤差保護和定時誤差精確估計的保護間隔G1和G2，構(gòu)成預(yù)均衡前的傳輸符號的數(shù)據(jù)部分。
進一步，該保護間隔G1和G2設(shè)計為自相關(guān)特性較好的序列；例如，偽隨機序列。
前一個時刻接收信號沒有定時誤差，當前時刻接收信號也準確定時，通過互相關(guān)操作，搜索數(shù)據(jù)部分中的保護帶G1和G2序列，獲得傳輸符號有效數(shù)據(jù)部分的位置，然后提取變換數(shù)據(jù)塊。
前一個時刻接收信號沒有定時誤差，而當前時刻接收信號存在定時誤差，通過互相關(guān)操作，同時搜索數(shù)據(jù)部分中的G1和G2序列，根據(jù)兩個相關(guān)峰值中的大者對應(yīng)的序列位置，判定接收符號有效數(shù)據(jù)部分的位置，提取變換數(shù)據(jù)塊。
前一個時刻接收信號有定時誤差，而當前時刻接收信號沒有定時誤差，通過互相關(guān)操作，同時搜索數(shù)據(jù)部分中的G1和G2序列，根據(jù)兩個相關(guān)峰值中的大者對應(yīng)的序列位置，提取變換數(shù)據(jù)塊。
前一個時刻接收信號有定時誤差，當前時刻接收信號也存在定時誤差，通過互相關(guān)操作，同時搜索數(shù)據(jù)部分中的G1和G2序列，根據(jù)兩個相關(guān)峰值中的大者對應(yīng)的序列位置，即可提取變換數(shù)據(jù)塊。
一種基于循環(huán)前綴的單載波傳輸裝置，其具有能實現(xiàn)前述任一方法的結(jié)構(gòu)。
包括發(fā)射端和接收端，在發(fā)射端的的數(shù)據(jù)塊復(fù)用模塊設(shè)置有兩個保護間隔的預(yù)均衡數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)；在接收端的數(shù)據(jù)塊解復(fù)用模塊設(shè)置有可以通過搜索接收符號中的保護間隔序列的位置從接收符號中提取有效數(shù)據(jù)部分的結(jié)構(gòu)。
由于采用了上述方案，在存在定時誤差的條件下，與未添加保護間隔的系統(tǒng)相比，在大多數(shù)信噪比范圍內(nèi)，系統(tǒng)的吞吐量有明顯提高。本發(fā)明提出的幀結(jié)構(gòu)可以克服定時誤差對預(yù)均衡造成的相位旋轉(zhuǎn)影響，實施容易，同時系統(tǒng)性能有明顯提高。


圖1是本發(fā)明一種實施例基于循環(huán)前綴單載波預(yù)均衡傳輸系統(tǒng)的發(fā)射端結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一種實施例預(yù)均衡前的傳輸符號數(shù)據(jù)部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一種實施例預(yù)均衡模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明一種實施例預(yù)均衡后的傳輸符號的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明一種實施例基于循環(huán)前綴單載波預(yù)均衡傳輸系統(tǒng)的接收機結(jié)構(gòu)；圖6是本發(fā)明一種實施例在預(yù)均衡無定時誤差，接收端有超前定時誤差時獲得的接收符號數(shù)據(jù)部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明一種實施例在預(yù)均衡存在超前定時誤差，接收機沒有定時誤差時獲得的接收符號數(shù)據(jù)部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明一種實施例在預(yù)均衡有超前定時誤差，接收端也有超前定時誤差時獲得的接收符號數(shù)據(jù)部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖9-12是采用有和沒有保護間隔(GI)幀結(jié)構(gòu)的基于預(yù)均衡系統(tǒng)在不同定時誤差時的BER性能對比示意圖；其中圖9是fDTD＝0時的誤比特曲線示意圖；圖10是fDTD＝0.002時的誤比特曲線示意圖；圖11是fDTD＝0.01時的誤比特曲線示意圖；圖12是fDTD＝0.02時的誤比特曲線示意圖；圖13-15是系統(tǒng)吞吐量性能的進一步分析圖。其中圖13是fDTD＝0時的系統(tǒng)吞吐量示意圖；圖14是fDTD＝0.01時的系統(tǒng)吞吐量示意圖；圖15是fDTD＝0.02時的系統(tǒng)吞吐量示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的裝置包括無線發(fā)射機和無線接收機兩個部分。現(xiàn)結(jié)合圖1對無線發(fā)射機加以描述其中，1-1為欲發(fā)送的數(shù)據(jù)源模塊，產(chǎn)生由{0}和{1}組成的隨機序列，以{ak，k＝0，1，…，K}表示模塊的輸出序列。
1-2為信道編碼模塊，所采用的信道編碼技術(shù)可以確定為某種方案，如RS碼和卷積碼組成的級聯(lián)碼，Turbo碼或者LDPC碼，也可以為多種技術(shù)組成的自適應(yīng)編碼方案。經(jīng)過信道編碼模塊，輸入數(shù)據(jù)序列{ak，k＝0，1，…，K}變換成輸出數(shù)據(jù)序列{bk，k＝0，1，…，N}。K/N是自適應(yīng)編碼調(diào)制方案(AMC)所能采用的編碼速率。
1-3為符號調(diào)制模塊。負責(zé)依據(jù)Gray編碼規(guī)范，將經(jīng)過信道編碼的數(shù)據(jù)序列映射到調(diào)制符號的星座圖上去，所選擇的調(diào)制方式由系統(tǒng)設(shè)計決定。經(jīng)過調(diào)制模塊，輸入的數(shù)據(jù)序列{bk，k＝0，1，…，N}變換成輸出符號序列{dk，k＝0，1，…，M}。N/M對應(yīng)著相應(yīng)的調(diào)制方式，1為BPSK，2為QPSK，4為16QAM。
1-4為串/并轉(zhuǎn)換模塊，負責(zé)將調(diào)制之后的符號序列按照其后的變換塊的大小分塊，并進行串并轉(zhuǎn)換操作。經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換模塊，輸入符號序列{dk，k＝0，1，…，M}變換成D個并行的數(shù)據(jù)塊{ek，k＝0，1，…，L}，這里D＝M/L，L是預(yù)先設(shè)定的子塊數(shù)。
1-5為發(fā)射端變換模塊，負責(zé)對輸入的每個并行數(shù)據(jù)塊進行正交或非正交變換T，生成相應(yīng)的時域信號波形。經(jīng)過變換模塊，D個并行輸入的數(shù)據(jù)塊序列{ek，k＝0，1，…，L}變換成相應(yīng)的時域數(shù)據(jù)塊序列{fk，k＝0，1，…，L}，相互之間的關(guān)系服從fk＝T(ek)。
1-6為變換后的數(shù)據(jù)塊復(fù)用模塊，負責(zé)將特定數(shù)目的經(jīng)過變換后的數(shù)據(jù)塊按照產(chǎn)生的先后次序復(fù)用成長度更長的數(shù)據(jù)塊，構(gòu)成傳輸符號的有效數(shù)據(jù)部分。然后在有效數(shù)據(jù)兩端插入用于定時誤差保護和定時誤差精確估計的保護間隔G1和G2(可為偽隨機序列)，構(gòu)成預(yù)均衡前的傳輸符號的數(shù)據(jù)部分。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2。經(jīng)過數(shù)據(jù)塊復(fù)用模塊，輸入的數(shù)據(jù)塊序列{fk，k＝0，1，2，…}復(fù)用成傳輸符號的數(shù)據(jù)部分的序列{gk，k＝0，1，2，…}，這里，gk表示一個元素數(shù)量與一個傳輸符號數(shù)據(jù)部分大小一樣的列向量；1-7為預(yù)均衡模塊，負責(zé)根據(jù)接收端估計的信道預(yù)校正發(fā)射信號的頻譜，從而使得經(jīng)過多徑信道后的接收信號的頻譜保持平坦。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3；{hk}為通過返回信道獲得的由接收端估計的信道響應(yīng)。當信道變化較慢時，可以認為當前時刻的信道響應(yīng)與前一個時刻的信道響應(yīng)相同。因此，將復(fù)用后的數(shù)據(jù)塊{gk}經(jīng)過與一個傳輸符號中數(shù)據(jù)部分大小相同點數(shù)的FFT變換后，利用估計的信道頻率響應(yīng)，進行迫零(ZF)或者最小均方誤差(MMSE)均衡。最后經(jīng)過IFFT變換后，即可獲得預(yù)均衡后的時域序列{ik，k＝0，1，2，…}，這里，ik表示一個元素數(shù)量與一個傳輸符號數(shù)據(jù)部分大小一樣的列向量；1-8為循環(huán)前綴(CP)添加模塊，負責(zé)拷貝經(jīng)1-7預(yù)均衡后的數(shù)據(jù)部分的尾部特定數(shù)量(在時域上的長度至少大于信道最大時延擴展長度)的數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)部分的頭部，以便共同組成傳輸符號。經(jīng)過循環(huán)前綴添加模塊，輸入序列{ik，k＝0，1，2，…}變換成完整的傳輸符號序列{jk，k＝0，1，2，…}，這里，jk表示一個元素數(shù)量和傳輸符號大小一樣的列向量，其結(jié)構(gòu)見圖41-9為信道信號成形模塊，負責(zé)按照頻譜模板對待發(fā)送的信號波形進行濾波。經(jīng)過信號成形模塊，輸入的傳輸符號序列{jk，k＝0，1，2，…}變換成輸出波形序列{lk，k＝0，1，2，…}；1-10為RF射頻和發(fā)射天線模塊，負責(zé)將基帶信號變換成RF射頻信號，經(jīng)由天線系統(tǒng)發(fā)射到無線信道中去。
無線接收機的結(jié)構(gòu)結(jié)合圖5描述其中，5-1為接收天線和RF射頻模塊，負責(zé)將無線信道中的信號接收下來，變頻到基帶進行進一步的處理。經(jīng)過接收天線和RF射頻模塊，無線接收機可以獲得輸出基帶信號{mk，k＝0，1，…，M+2C+P}；5-2為匹配濾波模塊，負責(zé)對接收到的基帶信號進行匹配濾波。經(jīng)過匹配濾波模塊，輸入數(shù)據(jù)序列{mk，k＝0，1，…，M+2C+P}變換成輸出數(shù)據(jù)序列{nk，k＝0，1，…，M+2C+P}；5-3為時、頻同步模塊，負責(zé)利用時域前導(dǎo)序列，完成接收信號的定時、載波和采樣種頻率同步功能。經(jīng)過同步模塊，輸入數(shù)據(jù)序列{nk，k＝0，1，…，M+2C+P}變換成輸出數(shù)據(jù)序列{ok，k＝0，1，…，M+2C+P}；5-4為信道估計模塊，負責(zé)在時域?qū)π诺理憫?yīng)進行估計。經(jīng)過信道估計模塊，可以獲得信道響應(yīng)的估計值{hk，k＝0，1，2，…L-1}，這里，L為時域響應(yīng)的最大時延。同時，估計的信道響應(yīng)通過返回信道，傳輸給發(fā)射端用于預(yù)均衡；5-5為去除循環(huán)前綴(CP)模塊，負責(zé)刪除吸收符號間干擾成分的CP。經(jīng)過去除循環(huán)前綴模塊，輸入數(shù)據(jù)序列{ok，k＝0，1，…，M+2C+P}變換成輸出數(shù)據(jù)塊序列{pk，k＝0，1，…，M+2C}，這里，pk表示一個元素數(shù)量與一個傳輸符號數(shù)據(jù)部分大小一樣的列向量；5-6為數(shù)據(jù)塊解復(fù)用模塊，負責(zé)從去除循環(huán)前綴的接收符號中提取有效數(shù)據(jù)部分，并且將其解復(fù)用成與無線發(fā)射機端正交/非正交變換(圖1中1-5模塊)大小相同的數(shù)據(jù)塊序列。從接收符號中提取有效數(shù)據(jù)部分可以通過搜索接收符號中的保護間隔序列的位置來完成。假定信道理想估計，由于接收端定時誤差的影響，使得當前接收信號會出現(xiàn)以下幾種情況第一種情況前一個時刻接收信號沒有定時誤差，亦即用于預(yù)均衡的信道沖擊響應(yīng)沒有定時偏差，當前時刻接收信號也準確定時。此時，接收的符號去除循環(huán)前綴后，獲得的數(shù)據(jù)部分與預(yù)均衡之前的發(fā)送數(shù)據(jù)(圖2中的數(shù)據(jù)部分)相同。此時，可以通過搜索數(shù)據(jù)部分中的保護帶G1和G2序列，獲得傳輸符號有效數(shù)據(jù)部分的位置，然后提取變換數(shù)據(jù)塊。
第二種情況前一個時刻接收信號沒有定時誤差，而當前時刻接收信號存在定時誤差。此時，只要接收定時誤差(滯后或超前)保持在G1或G2之內(nèi)，就可以通過同時搜索數(shù)據(jù)部分中的G1和G2序列，根據(jù)兩個相關(guān)峰值中的大者對應(yīng)的序列位置，判定接收符號有效數(shù)據(jù)部分的位置，從而提取變換數(shù)據(jù)塊。圖6所示為存在超前定時誤差時接收的符號去除循環(huán)前綴后，獲得的數(shù)據(jù)部分如。
第三種情況前一個時刻接收信號有定時誤差，而當前時刻接收信號沒有定時誤差。此時，由于預(yù)均衡定時誤差的影響，接收符號去除循環(huán)前綴后，接收符號中的數(shù)據(jù)部分的采樣值序列產(chǎn)生循環(huán)位移。循環(huán)位移量取決于預(yù)均衡定時誤差，而循環(huán)位移方向取決于定時是超前還是滯后。圖7所示為存在預(yù)均衡超前定時誤差時獲得的數(shù)據(jù)部分，圖中G1＝[G1′G1″]。
由圖7可見，只要預(yù)均衡定時誤差保持在G1和G2之內(nèi)，同時搜索數(shù)據(jù)部分中的G1和G2序列，根據(jù)兩個相關(guān)峰值中的大者對應(yīng)的序列位置，即可正確提取變換數(shù)據(jù)塊。
第四種情況前一個時刻接收信號有定時誤差，當前時刻接收信號也存在定時誤差。如果定時誤差在CP之內(nèi)，此時接收符號去除循環(huán)前綴后，獲得的接收符號除了預(yù)均衡定時誤差的造成的循環(huán)位移外，還有接收定時誤差的影響。不過，只要預(yù)均衡定時誤差與接收定時誤差之和保持在G1和G2之內(nèi)，通過同時搜索數(shù)據(jù)部分中的G1和G2序列，根據(jù)兩個相關(guān)峰值中的大者對應(yīng)的序列位置，即可正確提取變換數(shù)據(jù)塊。圖8所示為預(yù)均衡有超前定時誤差，接收端也有超前定時誤差時獲得的接收符號數(shù)據(jù)部分。
經(jīng)過數(shù)據(jù)塊解復(fù)用模塊，輸入數(shù)據(jù)塊序列{pk，k＝0，1，…，M+2C}變換成輸出數(shù)據(jù)塊序列{qk，k＝0，1，…，L}，這里，qk表示一個元素數(shù)量和發(fā)射機端正交/非正交變換大小一樣的列向量；5-7為與發(fā)射機端正交/非正交變換大小一樣的逆變換模塊，執(zhí)行與發(fā)射機端變換對應(yīng)的反操作。經(jīng)過逆變換模塊，輸入數(shù)據(jù)塊序列{qk，k＝0，1，…，L}變換成輸出數(shù)據(jù)塊序列{sk，k＝0，1，…，L}，sk表示一個元素數(shù)量和變換大小一樣的列向量；5-8為并/串變換模塊，負責(zé)將輸入的并行數(shù)據(jù)塊序列變換成串行的輸出數(shù)據(jù)序列。經(jīng)過并/串變換模塊，輸入的數(shù)據(jù)塊序列{sk，k＝0，1，…，L}變換成輸出數(shù)據(jù)序列{tk，k＝0，1，…，M}；5-9為符號解調(diào)模塊，負責(zé)依據(jù)發(fā)射機端的Gray編碼規(guī)則將輸入的數(shù)據(jù)序列解調(diào)成相應(yīng)的數(shù)字序列。如果即將執(zhí)行的信道譯碼算法基于硬判決輸入信息，則輸出的硬信息數(shù)字序列是{0}和{1}的隨機排列，否則，符號解調(diào)模塊將提供相應(yīng)的基于數(shù)比特量化的軟信息數(shù)字序列。經(jīng)過符號解調(diào)模塊，輸入的數(shù)據(jù)序列{tk，k＝0，1，…，M}變換成輸出的數(shù)字信息{uk，k＝0，1，…，N}；5-10為信道譯碼模塊，負責(zé)執(zhí)行相應(yīng)的信道譯碼算法。經(jīng)過信道譯碼模塊，輸入數(shù)字序列{uk，k＝0，1，…，N}變換成輸出數(shù)字序列{vk，k＝0，1，…，K}；5-11為判決接收的數(shù)據(jù)序列，以{vk，k＝0，1，…，K}表示。
設(shè)定仿真環(huán)境參數(shù)信道帶寬10M，信道模型SUI-4，信道編碼卷積碼(編碼碼率1/2，約束長度7，生成多項式[171，133]，譯碼8級3bit量化，Viterbi軟譯碼，譯碼深度34)。
接收機定時誤差10采樣值，理想頻率同步和信道估計。
設(shè)定系統(tǒng)仿真參數(shù)發(fā)送端變換64點IFFT，頻域均衡點數(shù)1024，循環(huán)前綴長度64，數(shù)據(jù)塊長度960，保護間隔長度(G1+G2)64，調(diào)制方式QPSK，頻域預(yù)均衡方法最小均方誤差(MMSE)均衡器。
仿真結(jié)果圖9-12比較了采用有和沒有保護間隔(GI)幀結(jié)構(gòu)的基于預(yù)均衡系統(tǒng)在不同定時誤差時的BER性能。圖中fD表示最大多普勒頻移，TD是實際信道和估計信道的時間延時，定時誤差(TimingOffse)定義為接收符號中有效數(shù)據(jù)部分的起始位置與理想位置之間的偏差。由圖可見，提出的方案能夠明顯的改進系統(tǒng)性能。采用添加了保護間隔幀結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性能與理想定時估計下性能非常接近。
同傳統(tǒng)方案相比，通過在幀的兩端都添加保護間隔，本發(fā)明對定時誤差具有更強的魯棒性。然而，添加的兩個保護間隔帶來的冗余將會降低頻譜效率。
圖17-19進一步的分析了系統(tǒng)吞吐量性能。由圖可見，當定時誤差為3或5個符號，分別對應(yīng)信噪比小于9或12dB時，本案能提供更高的系統(tǒng)吞吐量。
本發(fā)明可適用于準靜態(tài)或慢衰落信道，尤其適合于不需要反饋信道狀態(tài)信息的時分雙工(TDD)模式。
雖然以上主要是單載波傳輸系統(tǒng)介紹本發(fā)明的方法，但熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些說明做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于循環(huán)前綴的的信號傳輸方法，采用頻域均衡技術(shù)，信道在發(fā)送端被預(yù)均衡，其特征在于在構(gòu)成傳輸符號的有效數(shù)據(jù)兩端插入用于定時誤差保護和定時誤差精確估計的保護間隔G1和G2，構(gòu)成預(yù)均衡前的傳輸符號的數(shù)據(jù)部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于循環(huán)前綴的的信號傳輸方法，其特征在于該保護間隔G1和G2為自相關(guān)性較好的序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于循環(huán)前綴的的信號傳輸方法，其特征在于前一個時刻接收信號沒有定時誤差，當前時刻接收信號也準確定時，通過搜索數(shù)據(jù)部分中的保護帶G1和G2序列，獲得傳輸符號有效數(shù)據(jù)部分的位置，然后提取變換數(shù)據(jù)塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于循環(huán)前綴的的信號傳輸方法，其特征在于前一個時刻接收信號沒有定時誤差，而當前時刻接收信號存在定時誤差，通過同時搜索數(shù)據(jù)部分中的G1和G2序列，根據(jù)兩個相關(guān)峰值中的大者對應(yīng)的序列位置，判定接收符號有效數(shù)據(jù)部分的位置，提取變換數(shù)據(jù)塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于循環(huán)前綴的的信號傳輸方法，其特征在于前一個時刻接收信號有定時誤差，而當前時刻接收信號沒有定時誤差，同時搜索數(shù)據(jù)部分中的G1和G2序列，根據(jù)兩個相關(guān)峰值中的大者對應(yīng)的序列位置，提取變換數(shù)據(jù)塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于循環(huán)前綴的的信號傳輸方法，其特征在于前一個時刻接收信號有定時誤差，當前時刻接收信號也存在定時誤差，通過同時搜索數(shù)據(jù)部分中的G1和G2序列，根據(jù)兩個相關(guān)峰值中的大者對應(yīng)的序列位置，即可提取變換數(shù)據(jù)塊。
7.一種基于循環(huán)前綴的單載波傳輸裝置，其特征在于其具有能實現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一所述方法的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于循環(huán)前綴的單載波傳輸裝置，包括發(fā)射端和接收端，其特征在于在發(fā)射端的的數(shù)據(jù)塊復(fù)用模塊設(shè)置有兩個保護間隔的預(yù)均衡數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)；在接收端的數(shù)據(jù)塊解復(fù)用模塊設(shè)置有可以通過搜索接收符號中的自相關(guān)性較好的序列的位置從接收符號中提取有效數(shù)據(jù)部分的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種基于循環(huán)前綴的信號傳輸方法和裝置，采用頻域均衡技術(shù)，信道在發(fā)送端被預(yù)均衡，在發(fā)射端，首先經(jīng)過調(diào)制的符號流基于發(fā)射端變換，被分割成相應(yīng)大小的數(shù)據(jù)塊；然后，將若干個變換后的數(shù)據(jù)塊在時域復(fù)用為一個大數(shù)據(jù)塊，并在該數(shù)據(jù)塊的兩端添加接收端已知的兩段保護間隔。該保護間隔的主要作用是去除定時誤差對預(yù)均衡造成的影響。在接收端，通過搜索保護間隔，將接收符號按發(fā)射端復(fù)用的數(shù)目，分割為若干個數(shù)據(jù)塊。最后，分別將這些數(shù)據(jù)塊進行與發(fā)射端對應(yīng)的逆變換，獲得傳輸數(shù)據(jù)。在存在定時誤差的條件下，與未添加保護間隔的系統(tǒng)相比，在大多數(shù)信噪比范圍內(nèi)，系統(tǒng)的吞吐量有明顯提高。
文檔編號H04L25/03GK1848828SQ200510025138
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者李明齊, 唐琳, 張小東, 卜智勇, 王海峰 申請人:上海無線通信研究中心