專利名稱：一種正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中保護(hù)間隔的填充方法及其通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)多載波系統(tǒng)(Multi Carrier, MC)或單載波(Single Carrier, SC)系統(tǒng) 中基于訓(xùn)練序歹U(Tmining Sequence, TS)作為保護(hù)間隔填充的通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)的核心是如何在有限的帶寬內(nèi)提高傳輸效率和可靠性。因此，在數(shù)字電視或計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)中，每個(gè)傳輸幀的凈荷或有效數(shù)據(jù)部分應(yīng)該占傳輸幀盡可能大的部分，以便提高系 統(tǒng)的傳輸效率。同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該能夠識(shí)別和補(bǔ)償傳輸信道的特性變化，以便實(shí)現(xiàn)可靠傳輸。 要實(shí)現(xiàn)上述高效率和高可靠性，系統(tǒng)要能從信道傳輸?shù)奶囟ㄐ盘?hào)中恢復(fù)時(shí)鐘、恢復(fù)載波和估 計(jì)信道特性，并且此信號(hào)也作為傳輸信號(hào)的保護(hù)間隔和幀同步。
此外單載波和多載波調(diào)制系統(tǒng)在無(wú)線多徑傳輸信道下，會(huì)產(chǎn)生頻率選擇性衰落，即符號(hào) 間干擾(Inter Symbol Interference, ISI)，對(duì)以數(shù)據(jù)塊為單位傳輸?shù)南到y(tǒng)會(huì)造成塊間干擾(Inter Block Interference, IBI)。對(duì)抗多徑干擾的一種方法是在傳輸數(shù)據(jù)塊之間加入保護(hù)間隔(Guard Interval, GI)。通常保護(hù)間隔的長(zhǎng)度不小于信道的最大多徑延時(shí)，則保護(hù)間隔之間的數(shù)據(jù)塊沒(méi) 有塊間干擾。保護(hù)間隔的填充方法有多種循環(huán)前綴(Cyclic Prefix, CP)，零填充(Zero Padding, ZP)。循環(huán)前綴填充的OFDM系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)如圖l所示，DFT (離散傅立葉變換)(或者FFT， 快速傅立葉算法)塊A2位于循環(huán)前綴段Al之后，循環(huán)前綴用作DFT的保護(hù)間隔。零填充 的OFDM系統(tǒng)幀結(jié)果如圖2所示，DFT塊后面跟著零填充段，此零填充段用作DFT塊的保 護(hù)間隔。參見文獻(xiàn)[Muquet B, Wang Z, Giannakis G. B, Courville M. de， and Duhamel P, Cyclic Prefixing or Zero Padding for Wireless Multicarrier Transmissions ， IEEE Trans, on Communications, 2002, 50(12): 2136-2148]。 CP-OFDM (循環(huán)前綴的正交頻分復(fù)用系統(tǒng))目前 已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，如數(shù)字音頻廣播(Digital Audio Broadcasting, DAB)，地面數(shù)字視頻廣 播(Terestrial Digital Video Broadcasting, DVB-T) , IEEE 802.1 la、 HIPERLAN/2無(wú)線局域網(wǎng)
標(biāo)準(zhǔn)等都使用到了 CP-OFDM。
清華大學(xué)申請(qǐng)的中國(guó)發(fā)明專利[正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中保護(hù)間隔的填充方法，申請(qǐng)?zhí)?01124144.6]提出了第三種OFDM幀格式。如圖3所示，DFT塊后面跟著偽隨機(jī)序列 (Pseudorandom Noise， PN)填充，此PN填充段用作DFT塊的保護(hù)間隔。該結(jié)構(gòu)稱為PN填 充的OFDM (PN Padding OFDM， PNP-OFDM)。 PN序列作為訓(xùn)練序列具有自相關(guān)特性好， 時(shí)域是二值，時(shí)域處理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 一般PN序列特指m序列，m序列長(zhǎng)度為2M-l，其中M 為正整數(shù)，在信道估計(jì)時(shí)用FFT/IFFT輔助計(jì)算循環(huán)巻積時(shí)不方便，并且保護(hù)間隔長(zhǎng)度選擇很 少，因此需要考慮m序列的擴(kuò)展或截?cái)?。m序列的擴(kuò)展或截?cái)嗫煽醋鲝V義PN序列，如中國(guó) 數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)中的PN420和PN945就為m序列的延拓，其幀結(jié)構(gòu)如圖4所示。而 PN595為m序列的截?cái)?，它們都可以看作是廣義PN序列。參見文獻(xiàn)[數(shù)字電視地面廣播傳輸 系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制，中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB20600-2006]。由于廣義PN序列 在頻域一般不是平坦的，因此序列在使用FFT進(jìn)行信道估計(jì)時(shí)會(huì)放大噪聲。以中國(guó)地面數(shù)字 標(biāo)準(zhǔn)中填充所用的一個(gè)長(zhǎng)度L=420的廣義PN序列為例，在DFT變換域的最小幅度低達(dá)標(biāo)準(zhǔn) 差的0.08。經(jīng)過(guò)DFT域的除法運(yùn)算后，最小幅度DFT點(diǎn)的噪聲被放大1/0.08倍。經(jīng)過(guò)計(jì)算 得到，噪聲功率平均被放大了 4.09倍，即噪聲被放大了 6.11dB。
中國(guó)發(fā)明專利[基于二值全通序列保護(hù)間隔填充的頻域信道估計(jì)方法，申請(qǐng)?zhí)?200710065404.9]提出了一種利用二值全通序列(BinaryAU Pass, BAP)的填充方法。BAP序列具 有頻域幅度恒定，自相關(guān)特性好等特點(diǎn)，且進(jìn)行頻域信道估計(jì)時(shí)運(yùn)算復(fù)雜度低，估計(jì)精度高。 BAP序列的缺點(diǎn)是峰均比值較高，時(shí)域相關(guān)比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，對(duì)基于訓(xùn)練序列填充的調(diào)制系統(tǒng)，為了降低時(shí)域相關(guān)復(fù)雜 度、信道估計(jì)復(fù)雜度和提高時(shí)域相關(guān)精度、信道估計(jì)精度，本發(fā)明提出了一種利用廣義勒讓 德序列或者其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列的填充方法以及采用該方法的通信系統(tǒng)。
定義的廣義勒讓德序列包括勒讓德符號(hào)、勒讓德序列、擴(kuò)展勒讓德序列。勒讓德符號(hào)是
基于二次剩余構(gòu)造的，其長(zhǎng)度丄為質(zhì)數(shù)，其構(gòu)造方法是
"是Z的一個(gè)二次剩余模 -1,"不是Z的一個(gè)二次剩余模
勒讓德符號(hào)C = [C(0),C(1)，C(丄-l)]的頻域C滿足
C(/) = VIc(0, 02/<￡,丄三l(mod4) C(z') =—/VZc(0, 0^/<丄，丄三3(mod4)
即勒讓德符號(hào)的頻域、時(shí)域滿足線性關(guān)系。且Z^3(mod4)時(shí)勒讓德符號(hào)具有奇對(duì)稱性， 丄^ 1(mod4)時(shí)勒讓德符號(hào)具有偶對(duì)稱性。參見文獻(xiàn)[M.R. Schroeder, Number Theory in Science and Communication:With Applications in Cryptography, Physics, Digital Information, Computing, and Self-Similarity, Fourth Edition, Springer, 2006, pp.l81-189]。
勒讓德序列是一個(gè)基于Hadamard差集的具有最佳周期自相關(guān)函數(shù)的二進(jìn)制序列，其長(zhǎng) 度Z為質(zhì)數(shù)，且滿足模4余3，其構(gòu)造方法與勒讓德符號(hào)相似
'丘)-j+l，"是Z的一個(gè)二次剩余模 、7J = 1-1,其他
參見文獻(xiàn)[H丄Zepernick, A. Finger, Pseudo Random Signal Processing: Theory and Application , John Wiley & Son, 2005, pp.l06-112]。
勒讓德序列C = [C(0),C(1),C(￡ -1)]的頻域C滿足
fl, z' = 0
C(/)= 廠
Li 一 yv丄c(/), 0 < z' < i
擴(kuò)展勒讓德序列是本發(fā)明定義的一種勒讓德序列，其長(zhǎng)度丄為質(zhì)數(shù)，且滿足模4余1，
其構(gòu)造方法是
+1,"是Z的一個(gè)二次剩余模
-1, a不是丄的一個(gè)二次剩余模
義 "
a )-
其中/=-1。擴(kuò)展勒讓德序列C4C(0),C(1)，C(丄-1)]的頻域C滿足
此外，前述擴(kuò)展勒讓德序列的取反、翻轉(zhuǎn)、循環(huán)移位后得到的構(gòu)造序列也都可以歸納為 擴(kuò)展勒讓德序列。
廣義勒讓德序列較m序列可選擇長(zhǎng)度更多，通?？梢哉业礁咏Ｗo(hù)間隔長(zhǎng)度的廣義勒 讓德序列，從而避免采用圖4形式的幀結(jié)構(gòu)，該幀結(jié)構(gòu)在多徑信道下可能使同步過(guò)程捕捉到 錯(cuò)誤的主峰位置和前徑位置。 一個(gè)長(zhǎng)度為192的廣義PN序列滑動(dòng)相關(guān)結(jié)果如圖5所示，一 個(gè)長(zhǎng)度為191的勒讓德序列滑動(dòng)相關(guān)結(jié)果如圖6所示。圖5中，在高斯白噪聲信道下，廣義 PN序列出現(xiàn)了3個(gè)峰值；而在圖6中，廣義勒讓德序列只有一個(gè)峰值。由于采用廣義PN序 列與廣義勒讓德序列相比出現(xiàn)了更多的干擾峰值，使得在采用廣義PN序列時(shí)，容易捕捉到 錯(cuò)誤的前徑位置；因此在多徑情況下，廣義PN序列更可能出現(xiàn)捕捉錯(cuò)誤的情況。此外，由 于勒讓德序列具有奇對(duì)稱性或偶對(duì)稱性，因此可以利用相關(guān)器結(jié)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化相關(guān)運(yùn)算復(fù)雜度。
例如，可以采用如圖7所示的一種相關(guān)器結(jié)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化相關(guān)運(yùn)算復(fù)雜度。
廣義勒讓德序列時(shí)域二值或三值，且時(shí)域、頻域平坦。 一個(gè)長(zhǎng)度為192的廣義PN序列 的時(shí)域、頻域幅度特性如圖8所示， 一個(gè)長(zhǎng)度為191的勒讓德序列的時(shí)域、頻域幅度特性如 圖9所示。由圖8可以看出，廣義PN序列頻域不平坦，進(jìn)行信道估計(jì)會(huì)放大誤差；由圖9 可以看出，勒讓德的序列頻域平坦，進(jìn)行信道估計(jì)精度高。此外使用廣義勒讓德序列的離散 傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列，其頻域二值，頻域信道估計(jì)復(fù)雜度低。
綜上，本發(fā)明提出了一種正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中保護(hù)間隔的填充方法及其通信系統(tǒng)。 其中，所述的一種正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中保護(hù)間隔的填充方法具體包括-一種正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中保護(hù)間隔的填充方法，在系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)之間，利用廣義
勒讓德序列或者其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列來(lái)填充保護(hù)間隔，其步驟如下 步驟A:根據(jù)給定的保護(hù)間隔長(zhǎng)度，搜索最接近該長(zhǎng)度的廣義勒讓德序列； 步驟B:選擇廣義勒讓德序列或其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列； 步驟C:根據(jù)選定的長(zhǎng)度，選擇訓(xùn)練序列的填充幀結(jié)構(gòu)；
步驟D:發(fā)端將訓(xùn)練序列與傳輸數(shù)據(jù)塊依次經(jīng)組幀和后端處理后得到基帶輸出； 步驟E:收端接收發(fā)射信號(hào)，通過(guò)將接收信號(hào)與發(fā)射訓(xùn)練序列作相關(guān)得到相關(guān)峰獲得定 時(shí)、載波偏差信息，并校正定時(shí)、載波偏差；
步驟F:收端分離數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列，并重構(gòu)訓(xùn)練序列與信道估計(jì)的的循環(huán)巻積； 步驟G:計(jì)算訓(xùn)練序列與信道估計(jì)循環(huán)巻積的離散傅立葉變換，完成信道估計(jì)。
進(jìn)一步，所述的廣義勒讓德序列為-
勒讓德符號(hào)；
或者，
勒讓德序列； 或者，
擴(kuò)展勒讓德序列，所述的擴(kuò)展勒讓德序列的長(zhǎng)度為丄，Z為質(zhì)數(shù)，丄模4余1，其構(gòu)造方
+1， a是i的一個(gè)二次剩余模 =<-1,"不是￡的一個(gè)二次剩余模
第一個(gè)符號(hào)為,其余符號(hào)利用二次剩余方法構(gòu)造，其中/ =進(jìn)一步，所述的廣義勒讓德序列為
將所述構(gòu)造方法得到的構(gòu)造序列取反后得到的構(gòu)造序列；或者， 將所述構(gòu)造方法得到的構(gòu)造序列翻轉(zhuǎn)后得到的構(gòu)造序列；或者， 將所述構(gòu)造方法得到的構(gòu)造序列循環(huán)移位后得到的構(gòu)造序列。
進(jìn)一步，所述的勒讓德符號(hào)的時(shí)域、頻域均是{0， -1， +1}的三值序列，時(shí)域、頻域相同； 或者，
所述的勒讓德序列的時(shí)域是{-1， +1}的二值序列，頻域是三值序列； 或者，
所述的擴(kuò)展勒讓德序列的時(shí)域是{-1， +1， 7'}的三值序列，頻域是三值序列； 或者，
勒讓德序列的離散傅立葉逆變換頻域是{-1， +1}的二值序列，時(shí)域是三值序列； 或者，
擴(kuò)展勒讓德序列的離散傅立葉逆變換頻域序列頻域是{-1， +1，力的三值序列，時(shí)域是三 值序列；
進(jìn)一步，所述步驟C包括
如果保護(hù)間隔長(zhǎng)度N大于訓(xùn)練序列長(zhǎng)度L，則采用訓(xùn)練序列延拓的幀結(jié)構(gòu)； 如果保護(hù)間隔長(zhǎng)度N小于訓(xùn)練序列長(zhǎng)度L，則采用訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)重疊的幀結(jié)構(gòu)； 如果保護(hù)間隔長(zhǎng)度N等于訓(xùn)練序列長(zhǎng)度L，則直接采用訓(xùn)練序列填充保護(hù)間隔。
所述的采用上述保護(hù)間隔的填充方法的通信系統(tǒng)具體如下
一種正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中基于訓(xùn)練序列作為保護(hù)間隔填充的通信系統(tǒng)，在系統(tǒng)的傳 輸數(shù)據(jù)之間，利用廣義勒讓德序列或者其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列來(lái)填充保護(hù)間隔， 所述的通信系統(tǒng)中還包括以下單元
搜索單元根據(jù)給定的保護(hù)間隔長(zhǎng)度，搜索最接近該長(zhǎng)度的廣義勒讓德序列，將搜索得 到的廣義勒讓德序列傳遞給選擇單元；
選擇單元選擇廣義勒讓德序列或其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列，將選擇后的訓(xùn)練 序列傳遞給幀結(jié)構(gòu)填充單元；
幀結(jié)構(gòu)填充單元根據(jù)選定的長(zhǎng)度，選擇訓(xùn)練序列的填充幀結(jié)構(gòu)，將選定的填充幀結(jié)構(gòu) 傳遞給發(fā)端；
發(fā)端發(fā)端將訓(xùn)練序列與傳輸數(shù)據(jù)塊依次經(jīng)組幀和后端處理后得到基帶輸出；
收端收端接收發(fā)射信號(hào)，通過(guò)將接收信號(hào)與發(fā)射訓(xùn)練序列作相關(guān)得到相關(guān)峰獲得定時(shí)、
載波偏差信息，并校正定時(shí)、載波偏差；收端分離數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列，并重構(gòu)訓(xùn)練序列與信道
估計(jì)的的循環(huán)巻積，并傳遞給信道估計(jì)單元；
信道估計(jì)單元信道估計(jì)單元計(jì)算訓(xùn)練序列與信道估計(jì)循環(huán)巻積的離散傅立葉變換，完
成信道估計(jì)。
本發(fā)明提出的采用廣義勒讓德序列或者其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列的通信方法及 其通信系統(tǒng)，具有訓(xùn)練長(zhǎng)度選擇多，時(shí)域相關(guān)簡(jiǎn)單，頻域信道估計(jì)復(fù)雜度低、精度高等特點(diǎn)。 使用廣義勒讓德序列或其逆傅立葉變換作為訓(xùn)練序列的優(yōu)點(diǎn)是，廣義勒讓德序列長(zhǎng)度選擇更 多，可以較完整填充保護(hù)間隔；頻域平坦；時(shí)域二值或三值，且具有對(duì)稱性，時(shí)域處理容易； 頻域二值或三值，信道估計(jì)運(yùn)算復(fù)雜度低，估計(jì)精度高。


圖1是現(xiàn)有多載波系統(tǒng)中CP-OFDM幀格式的一種結(jié)構(gòu)示意圖2是現(xiàn)有多載波系統(tǒng)中ZP-OFDM幀格式的一種結(jié)構(gòu)示意圖3是現(xiàn)有多載波系統(tǒng)中PNP-OFDM幀格式的一種結(jié)構(gòu)示意圖4是中國(guó)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)中定義的PN420、 PN945幀結(jié)構(gòu)示意圖5是長(zhǎng)度為192的廣義PN序列滑動(dòng)相關(guān)結(jié)果；
圖6是長(zhǎng)度為191的勒讓德序列滑動(dòng)相關(guān)結(jié)果；
圖7是勒讓德序列相關(guān)器的結(jié)構(gòu)示意圖8是長(zhǎng)度為192的廣義PN序列的時(shí)域、頻域幅度特性；
圖9是長(zhǎng)度為191的勒讓德序列的時(shí)域、頻域幅度特性；
圖10是勒讓德序列及其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列填充的方法流程圖； 圖11是基于序列延拓的幀結(jié)構(gòu)示意圖12是基于序列重疊的幀結(jié)構(gòu)示意圖13是基于訓(xùn)練序列填充的多載波調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射端結(jié)構(gòu)框圖； 圖14是長(zhǎng)度192的廣義PN192序列的信道估計(jì)結(jié)果；
圖15是長(zhǎng)度193的擴(kuò)展勒讓德訓(xùn)練序列的逆離散傅立葉變換序列的信道估計(jì)結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一 步地詳細(xì)描述。
本發(fā)明實(shí)施提供的使用勒讓德序列及其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列的通信系統(tǒng)，具 有長(zhǎng)度選擇多樣的特性，可以更好的滿足訓(xùn)練序列的長(zhǎng)度接近整個(gè)保護(hù)間隔長(zhǎng)度的需求；廣 義勒讓德序列的時(shí)域取值集合小且具有對(duì)稱性，可簡(jiǎn)化相關(guān)復(fù)雜度；廣義勒讓德序列的頻域 平坦可提高信道估計(jì)精度；廣義勒讓德序列的離散傅立葉逆變換序列的頻域具有二值特性， 簡(jiǎn)化信道估計(jì)復(fù)雜度。
參見圖10，顯示了本發(fā)明實(shí)施提供的使用勒讓德序列及其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序 列填充的方法流程，具體包括以下步驟
步驟101:根據(jù)給定的保護(hù)間隔長(zhǎng)度，搜索最接近該長(zhǎng)度的廣義勒讓德序列；
假設(shè)調(diào)制系統(tǒng)保護(hù)間隔長(zhǎng)度iV-192，幀體長(zhǎng)度肘=1536 。搜索接近192的質(zhì)數(shù)得到， 191和193均為質(zhì)數(shù)，且191三3 (mod4)， 193三l(mod4)，因此有長(zhǎng)度191的勒讓德序列和 長(zhǎng)度193的擴(kuò)展勒讓德序列。
步驟102:選擇廣義勒讓德序列或其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列；
可選擇長(zhǎng)度為191的勒讓德序列或長(zhǎng)度193的擴(kuò)展勒讓德序列的離散傅立葉逆變換作為 訓(xùn)練序列。
步驟103:根據(jù)選定的長(zhǎng)度，選擇訓(xùn)練序列的填充幀結(jié)構(gòu)；
長(zhǎng)度為191的勒讓德序列的長(zhǎng)度小于保護(hù)間隔長(zhǎng)度，因此選擇延拓的幀結(jié)構(gòu)，如圖11所
示；
長(zhǎng)度為193的擴(kuò)展勒讓德序列的離散傅立葉逆變換長(zhǎng)度大于保護(hù)間隔長(zhǎng)度，但是其第一 個(gè)符號(hào)幅度僅為其他符號(hào)功率的l/VT^，即其他符號(hào)能量比第一個(gè)符號(hào)大22dB，因此可以 選擇重疊的幀結(jié)構(gòu)，將第一個(gè)符號(hào)與上一幀幀體的最后一個(gè)符號(hào)重疊在一起，如圖12所示；
步驟104:發(fā)端將訓(xùn)練序列與傳輸數(shù)據(jù)塊依次經(jīng)組幀和后端處理后得到基帶輸出；
輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)信道編碼、映射、成幀適配、多載波/單載波調(diào)制，然后將訓(xùn)練序列按照上 述方法插入幀體之間，通過(guò)射頻前端發(fā)射出去。如圖13所示。
步驟105:收端接收發(fā)射信號(hào)，通過(guò)將接收信號(hào)與發(fā)射訓(xùn)練序列作相關(guān)得到相關(guān)峰獲得 定時(shí)、載波偏差信息，并校正定時(shí)、載波偏差；
通過(guò)本地廣義勒讓德序列與接收信號(hào)的滑動(dòng)相關(guān)得到相關(guān)峰，利用相關(guān)峰的特性得到定 時(shí)和載波偏差的信息?？蓞⒖嘉墨I(xiàn)[Z.X Yang, J. Wang, CY. Pan, et al. A combined code acquisition and symbol timing recovery method for TDS-OFDM, TEES !Tra肌5raatfc組,vol 49， no 3, pp. 304 - 308, Sept. 2003]。
步驟106:收端分離數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列，并重構(gòu)訓(xùn)練序列與信道估計(jì)的的循環(huán)巻積； 基于訓(xùn)練序列填充的信道估計(jì)算法，存在訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)相互干擾的問(wèn)題，通過(guò)迭代的 方法分離訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)?？蓞⒖嘉墨I(xiàn)[J. Wang, Z. Yang, C. Y. Pan, et al. Iterative Padding Subtraction of the PN Sequence for the TDS-OFDM over Broadcast Channels, 7 a肌 Co"wmw五/e"ram&, vol. 51, no. 4, pp. 1148-1152， Nov. 2005]?？梢缘玫介L(zhǎng)度為Z的訓(xùn)練序列 c(w)與長(zhǎng)度為丄的信道沖激響應(yīng)/z(w)的線性巻積
其中"*"表示線性巻積。重構(gòu)得到訓(xùn)練序列與信道沖激響應(yīng)的循環(huán)巻積
= c(")+ 0 2 w <丄
其中"(8)"表示循環(huán)巻積，w(n)v(n)是循環(huán)巻積結(jié)果疊加的噪聲，j;(w)由下式重構(gòu)得到
= Kw) + Kw +丄)
步驟107:計(jì)算訓(xùn)練序列與信道估計(jì)循環(huán)巻積的離散傅立葉變換，完成信道估計(jì)； 訓(xùn)練序列和訓(xùn)練序列與信道估計(jì)循環(huán)巻積的離散傅立葉變換分別為C("、 y(A:)， 0^<丄如果訓(xùn)練序列為勒讓德序列的離散傅立葉逆變換則<^("是{+1,-1}的二值序 列，則信道沖激響應(yīng)的估計(jì)為
由于X(k)是(+l,-l)的二值序列，信道估計(jì)的除法運(yùn)算十分簡(jiǎn)單。此外由于勒讓德序列的 頻域平坦，信道估計(jì)的精度高?？蓞⒖嘉墨I(xiàn)[Y. Zeng; T. S. Ng, Pilot cyclic prefixed single carrier communication: channel estimation and equalization, 5Vgwa/ /Vocess/wg丄e"ers， Vol 12， Issue 1, Jan. 2005， pp.56-59]。假設(shè)信道/2(") = 0.55("-10) + 0.53(w-30)，信噪比SNR二10dB，并忽
略數(shù)據(jù)對(duì)訓(xùn)練序列的干擾。使用長(zhǎng)度192的廣義PN192序列的信道估計(jì)結(jié)果如圖14所示， 使用長(zhǎng)度193的擴(kuò)展勒讓德訓(xùn)練序列的逆離散傅立葉變換序列的信道估計(jì)結(jié)果如圖15所示， 可以看出長(zhǎng)度193的擴(kuò)展勒讓德訓(xùn)練序列的逆離散傅立葉變換序列的信道估計(jì)結(jié)果較廣義 PN192序列準(zhǔn)確。進(jìn)一步地，本實(shí)施例提供的長(zhǎng)度為193的擴(kuò)展勒讓德序列的信道估計(jì)對(duì)于 勒讓德序列、勒讓德符號(hào)也是類似的，其步驟與本實(shí)施例中類似，這里不再贅述。
上面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限制于上述實(shí)施例。例如，
本發(fā)明中也可以采取長(zhǎng)度為419， 593， 943等其它長(zhǎng)度的廣義勒讓德序列；以及，使用將廣 義勒讓德序列通過(guò)取反、翻轉(zhuǎn)、循環(huán)移位等方法得到的序列。在本發(fā)明權(quán)利要求的精神和原 則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中保護(hù)間隔的填充方法，其特征在于，在系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)之間，利用廣義勒讓德序列或其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列來(lái)填充保護(hù)間隔，包括步驟如下步驟A根據(jù)給定的保護(hù)間隔長(zhǎng)度，搜索最接近該長(zhǎng)度的廣義勒讓德序列；步驟B選擇廣義勒讓德序列或其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列；步驟C根據(jù)選定的長(zhǎng)度，選擇訓(xùn)練序列的填充幀結(jié)構(gòu)；步驟D發(fā)端將訓(xùn)練序列與傳輸數(shù)據(jù)塊依次經(jīng)組幀和后端處理后得到基帶輸出；步驟E收端接收發(fā)射信號(hào)，通過(guò)將接收信號(hào)與發(fā)射訓(xùn)練序列作相關(guān)得到相關(guān)峰獲得定時(shí)、載波偏差信息，并校正定時(shí)、載波偏差；步驟F收端分離數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列，并重構(gòu)訓(xùn)練序列與信道估計(jì)的的循環(huán)卷積；步驟G計(jì)算訓(xùn)練序列與信道估計(jì)循環(huán)卷積的離散傅立葉變換，完成信道估計(jì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的廣義勒讓德序列為 勒讓德符號(hào)；或者，勒讓德序列； 或者，擴(kuò)展勒讓德序列，所述的擴(kuò)展勒讓德序列的長(zhǎng)度為Z，丄為質(zhì)數(shù)，Z模4余l(xiāng)，其構(gòu)造方第一個(gè)符號(hào)為,其余符號(hào)利用二次剩余方法構(gòu)造，其中/2=-1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的廣義勒讓德序列為: 將所述構(gòu)造方法得到的構(gòu)造序列取反后得到的構(gòu)造序列；或者， 將所述構(gòu)造方法得到的構(gòu)造序列翻轉(zhuǎn)后得到的構(gòu)造序列；或者， 將所述構(gòu)造方法得到的構(gòu)造序列循環(huán)移位后得到的構(gòu)造序列。+1, a是Z的一個(gè)二次剩余模 =<-1, a不是Z的一個(gè)二次剩余模
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的勒讓德符號(hào)的時(shí)域、頻域均是{0， -1， +1}的三值序列，時(shí)域、頻域相同； 或者，所述的勒讓德序列的時(shí)域是{-1， +1}的二值序列，頻域是三值序列； 或者，所述的擴(kuò)展勒讓德序列的時(shí)域是fl， +1，力的三值序列，頻域是三值序列； 或者，勒讓德序列的離散傅立葉逆變換頻域是{-1， +1}的二值序列，時(shí)域是三值序列； 或者，擴(kuò)展勒讓德序列的離散傅立葉逆變換頻域序列頻域是{-1， +1，_/}的三值序列，時(shí)域是三 值序列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述步驟C進(jìn)一步包括 如果保護(hù)間隔長(zhǎng)度N大于訓(xùn)練序列長(zhǎng)度L，則采用訓(xùn)練序列延拓的幀結(jié)構(gòu)； 如果保護(hù)間隔長(zhǎng)度N小于訓(xùn)練序列長(zhǎng)度L，則采用訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)重疊的幀結(jié)構(gòu)； 如果保護(hù)間隔長(zhǎng)度N等于訓(xùn)練序列長(zhǎng)度L，則直接采用訓(xùn)練序列填充保護(hù)間隔。
6. —種正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中基于訓(xùn)練序列作為保護(hù)間隔填充的通信系統(tǒng)，其特征在 于，在系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)之間，利用廣義勒讓德序列或其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列來(lái)填 充保護(hù)間隔，所述的通信系統(tǒng)中還包括以下單元搜索單元根據(jù)給定的保護(hù)間隔長(zhǎng)度，搜索最接近該長(zhǎng)度的廣義勒讓德序列，將搜索得到的廣義勒讓德序列傳遞給選擇單元；選擇單元選擇廣義勒讓德序列或其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列，將選擇后的訓(xùn)練 序列傳遞給幀結(jié)構(gòu)填充單元；幀結(jié)構(gòu)填充單元根據(jù)選定的長(zhǎng)度，選擇訓(xùn)練序列的填充幀結(jié)構(gòu)，將選定的填充幀結(jié)構(gòu) 傳遞給發(fā)端；發(fā)端發(fā)端將訓(xùn)練序列與傳輸數(shù)據(jù)塊依次經(jīng)組幀和后端處理后得到基帶輸出；收端收端接收發(fā)射信號(hào)，通過(guò)將接收信號(hào)與發(fā)射訓(xùn)練序列作相關(guān)得到相關(guān)峰獲得定時(shí)、載波偏差信息，并校正定時(shí)、載波偏差；收端分離數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列，并重構(gòu)訓(xùn)練序列與信道估計(jì)的的循環(huán)巻積，并傳遞給信道估計(jì)單元；信道估計(jì)單元信道估計(jì)單元計(jì)算訓(xùn)練序列與信道估計(jì)循環(huán)巻積的離散傅立葉變換，完 成信道估計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的廣義勒讓德序列為勒讓德符號(hào)；或者，勒讓德序列； 或者，擴(kuò)展勒讓德序列，所述的擴(kuò)展勒讓德序列的長(zhǎng)度為丄，丄為質(zhì)數(shù)，丄模4余1，其構(gòu)造方法是:,￡、+1,"是Z的一個(gè)二次剩余模 -1, a不是Z的一個(gè)二次剩余模 ,"=0勒讓德序列第一個(gè)符號(hào)為y，其余符號(hào)利用二次剩余方法構(gòu)造，其中/ = -1
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的廣義勒讓德序列為 將所述構(gòu)造方法得到的構(gòu)造序列取反后得到的構(gòu)造序列；或者， 將所述構(gòu)造方法得到的構(gòu)造序列翻轉(zhuǎn)后得到的構(gòu)造序列；或者， 將所述構(gòu)造方法得到的構(gòu)造序列循環(huán)移位后得到的構(gòu)造序列。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的勒讓德符號(hào)的時(shí)域、頻域均是{0， -1， +1}的三值序列，時(shí)域、頻域相同； 或者，所述的勒讓德序列的時(shí)域是fl， +1}的二值序列，頻域是三值序列； 或者，所述的擴(kuò)展勒讓德序列的時(shí)域是{-1， +1， J)的三值序列，頻域是三值序列； 或者，勒讓德序列的離散傅立葉逆變換頻域是{-1， +1}的二值序列，時(shí)域是三值序列； 或者，擴(kuò)展勒讓德序列的離散傅立葉逆變換頻域序列頻域是{-1， +1，力的三值序列，時(shí)域是三 值序列。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8或9所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的幀結(jié)構(gòu)填充單元按照下述方式選擇幀結(jié)構(gòu)如果保護(hù)間隔長(zhǎng)度iv大于訓(xùn)練序列長(zhǎng)度i:，則采用訓(xùn)練序列延拓的幀結(jié)構(gòu)；如果保護(hù)間隔長(zhǎng)度W小于訓(xùn)練序列長(zhǎng)度Z，則采用訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)重疊的幀結(jié)構(gòu)； 如果保護(hù)間隔長(zhǎng)度W等于訓(xùn)練序列長(zhǎng)度丄，則直接采用訓(xùn)練序列填充保護(hù)間隔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中保護(hù)間隔的填充方法及其通信系統(tǒng)，屬于數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括序列長(zhǎng)度選擇、序列選擇、序列填充結(jié)構(gòu)選擇、信道估計(jì)算法，在上述步驟中使用廣義勒讓德序列或其離散傅立葉逆變換作為訓(xùn)練序列。廣義勒讓德序列包括勒讓德符號(hào)、勒讓德序列、擴(kuò)展勒讓德序列。使用廣義勒讓德序列或其逆傅立葉變換作為訓(xùn)練序列的優(yōu)點(diǎn)是，廣義勒讓德序列長(zhǎng)度選擇更多，可以較完整填充保護(hù)間隔；頻域平坦；時(shí)域二值或三值，且具有對(duì)稱性，時(shí)域處理容易；頻域二值或三值，信道估計(jì)運(yùn)算復(fù)雜度低，估計(jì)精度高。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101184078SQ200710303980
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
發(fā)明者彭克武, 昉 楊, 楊知行, 軍 王, 王勁濤 申請(qǐng)人:清華大學(xué)