專利名稱：數(shù)字信號傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術領域，尤其涉及一種數(shù)字信號傳輸 方法及系統(tǒng)。
背景技術：
在寬帶無線通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)輔助(data aided, DA)的參數(shù)估 計方法具有精度高、復雜度低等優(yōu)點。用來輔助參數(shù)估計的時域數(shù)據(jù) 稱為訓練序列，通常要求訓練序列具有很好的自相關性質(zhì)和互相關性 質(zhì)。
偽隨機序列(Pseudo Noise Sequence, PN)是 一 種常用的訓練序 列，具有類似高斯白噪聲的自相關性質(zhì)和互相關性質(zhì)，而且生成簡單， 已經(jīng)被廣泛應用在通信系統(tǒng)中。PN序列的 一個典型應用是清華大學 提出的TDS-OFDM技術(中國專利，正交頻分復用調(diào)制系統(tǒng)中保護間 隔的填充方法,'專利號ZLOl 124144.6)，直接將PN序列作為幀頭，用 來進行接收機同步和信道估計。相對其他OFDM技術，具有同步速度 快，估計精度高等優(yōu)點。
但是，PN序列的非周期自相關性質(zhì)并非理想，尤其是非周期自 相關結果中存在著功率較大的旁瓣， 一定程度上影響了接收機參數(shù)估 計的精度。事實上，單個序列不可能獲得理想的非周期自相關性質(zhì)。 M. Golay在1961年提出了 一種互補序列Golay互補序列 ("Complementary series", Information Theory, IRE Transactions on, 1961), Golay互補序列定義為非周期自相關的和為Kronecker-5函數(shù) 的兩個序列。在此基礎上，進一步得到Golay互補序列的其它性質(zhì)， 比如生成器和相關器都很簡單，而且單個Golay序列具有很好的功率 峰均比特性等。
5當訓練序列用來做初始同步碼(Primary Synchronization Code, PSC)時，需要系統(tǒng)能夠?qū)勾筝d波頻偏(Carrier Frequency Offset, CFO)。 H. Meyr等人利用PN序列的差分特性進行相關運算，很好地 解決了大載波頻偏下的同步問題(Digital communication receivers: synchronization, channel estimation and signal processing, New York: John Wiley & Sons, 1997)。 Golay序列則不具有類似的性質(zhì)，因此難 以對抗大載波頻偏，應用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字信號傳輸方法及系統(tǒng)，其數(shù)字信號 的傳輸幀中填充具有近似理想的非周期自相關性，同時保留了PN序 列的差分性質(zhì)的PN互補序列對，在對抗大載波頻偏的同時能夠有效 輔助接收機進行參數(shù)估計，以彌補現(xiàn)有技術的不足。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明釆用如下技術方案。
本發(fā)明一種實施方式的數(shù)字信號處理方法，該方法包括如下步
驟
51. 對待傳輸信號進行編碼、調(diào)制處理，獲得待傳輸數(shù)據(jù)塊；
52. 在所述相鄰數(shù)據(jù)塊間交替填充PN互補序列對中的PN互補序 列作為訓練序列、保護間隔或前導序列，并進行組幀；
53. 對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制，并發(fā)送所述數(shù) 據(jù)幀。
其中，所述數(shù)據(jù)塊為基本單載波數(shù)據(jù)塊、多載波數(shù)據(jù)塊，或為廣 義數(shù)據(jù)塊，所述廣義的數(shù)據(jù)塊為一個或多個基本數(shù)據(jù)塊及其保護間隔 的組合。
其中，所述編碼包括空時編碼或空頻編碼方式，以獲得可在雙天 線上傳輸?shù)拇齻鬏敂?shù)據(jù)塊。
其中，所述PN互補序列對為以核PN序列pW， p"2為基本單元 的PN互補序列對&，"且滿足構造模式其中，所述PN互補序列對為以核PN序列戸2為基本單元 的PN互補序列對&，"且滿足構造模式
其中，一 人一 J分另!j表示—、/w2逆序
后的序列。
其中，所述PN互補序列對為多級級聯(lián)PN互補序列對("w， 600 )， 所述多級級聯(lián)PN互補序列對的基本互補序列對為PN互補序列對(^， 6義所述PN互補序列對&， 6 以核PN序列；w7， p"2為基本單元， 即&， 6J為所述多級級聯(lián)PN互補序列對的第一級級聯(lián)互補序列對， 且滿足構造模式
("w， 滿足構造模式
,)=["("-D， b("-"], 一)-[n"-1)]。
其中，所述PN互補序列對為多級級聯(lián)PN互補序列對("w， Z>(n)), 所述多級級聯(lián)PN互補序列對的基本互補序列對為PN互補序列對&， 6J,所述PN互補序列對&， Z^以核PN序列pnl， pn2為基本單元， 即Z^為所述多級級聯(lián)PN互補序列對的第一級級聯(lián)互補序列對， 且滿足構造模式
("(n)， Z/")滿足構造模式
= 1)， -b("-: —i: d] ， 6(n) = [V—"， a("—"(e"d: -1: l)]，
其中，人； "2 ("ew/:-7,/ 9分別表示pw7、 逆序后的 序列。
其中，所述PN序列包括長度為2n-l的M序列，也包括M序列 的循環(huán)擴展、M序列的截斷、或任意長度的時域二值序列。
本發(fā)明另一實施方式還提供了一種數(shù)字信號的傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信號處理模塊，用于對待傳輸信號進行編碼、調(diào)制處理，獲得
待傳輸數(shù)據(jù)塊；組幀模塊，用于在相鄰數(shù)據(jù)塊間交替填充PN互補序
列對中的PN互補序列作為訓練序列、保護間隔、或前導序列，并進 行組幀；后端處理模塊，用于對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻 調(diào)制，并發(fā)送所述數(shù)據(jù)幀。
本發(fā)明另 一實施方式提供了 一種上述數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)接收機 同步的互相關器，該相關器包括多個延遲結構以及兩個子相關器，所 述子相關器的系數(shù)為核PN序列盧/、戶2，所述核PN序列戶2 為PN互補序列對6 的基本序列
本發(fā)明另 一 實施方式提供了 一種上述數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)接收機 同步的差分相關器，該差分相關器包括多個延遲結構以及兩個子相關 器，所述子相關器的系數(shù)為核PN序列/w7、p"2的循環(huán)差分^1 、》《2 , 所述核PN序列/w7、 p"2為PN互補序列對&， 6 的基本序列。


圖i為依照本發(fā)明的一種實施方式的數(shù)字信號傳輸方法流程圖2 (a)為單個PN序列的非周期自相關結果示意圖； 圖2 (b)為基本PN互補序列的互補非周期自相關結果示意圖； 圖2 (c)為Golay互補序列的互補非周期自相關結果示意圖； 圖3(a)為長度為320的PN互補序列對構造模式1的互補非周
期自相關結果示意圖3 (b)為長度為320的PN互補序列對構造模式2的互補非周
期自相關結果示意圖4(a)為長度為420的PN互補序列對構造模式1的互補非周
期自相關結果示意圖4 (b)為長度為420的PN互補序列對構造模式2的互補非周
期自相關結果示意圖5 (a)為基本PN序列的互補非周期自相關結果以及非周期互相關結果示意國；
圖5 (b)為第二級級聯(lián)PN序列的互補非周期自相關結果以及非
周期互相關結果示意圖5 (c)為第三級級聯(lián)PN序列的互補非周期自相關結果以及非
周期互相關結果示意圖6 (a)基本PN序列在大載波頻偏下的差分相關(D-l)結果示 意圖6(b)PN互補序列在大載波頻偏下的差分相關(D=l)結果示
意圖6(c)Golay互補序列在大載波頻偏下的差分相關(D=l)結果 示意圖7為依照本發(fā)明一種實施方式的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)方框圖8為實施例1中依照本發(fā)明一種實施方式的利用PN互補序列填
充保護間隔的數(shù)字信號傳輸方法的傳輸數(shù)據(jù)幀結構示意圖9為實施例2中依照本發(fā)明一種實施方式的利用PN互補序列作
為前導序列的數(shù)字信號傳輸方法的傳輸數(shù)據(jù)幀結構示意圖10為實施例3、 4中依照本發(fā)明一種實施方式的應用于空時/空
頻編碼的雙天線系統(tǒng)的數(shù)字信號傳輸方法的傳輸數(shù)據(jù)幀結構示意圖1 l為依照本發(fā)明的 一種實施方式的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)接收機
同步的互相關器結構示意圖12為依照本發(fā)明的一種實施方式的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)接收機
同步的差分相關器結構示意圖。
圖13為本發(fā)明提出的一種最優(yōu)PN互補序列搜索方法流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的數(shù)字信號傳輸方法及其系統(tǒng)，結合附圖和實施例說 明如下。
如圖1所示，本實施例的數(shù)字信號傳輸方法包括如下步驟51. 對待傳輸信號進行編碼、調(diào)制處理，獲得待傳輸數(shù)據(jù)塊；
52. 在相鄰數(shù)據(jù)塊間交替填充PN互補序列對中的PN互補序列作
為訓練序列，并組幀；
53. 對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制等處理，并發(fā)送
該數(shù)據(jù)幀。
其中，步驟S1中，數(shù)據(jù)塊可以是基本的單載波數(shù)據(jù)塊或者多載波
數(shù)據(jù)塊，也可以是廣義的數(shù)據(jù)塊，即一個或多個基本數(shù)據(jù)塊及其保護 間隔的組合。
步驟S2中，PN互補序列對為以核PN序列; "2為基本單 元的PN互補序列對6義且滿足模式 模式一"=/^"入/>"27， 6=/^"7,或
，7、戶2為取值在{-1，1}的二值序列，/7"2/表示將序列 ; "7、 ; w2直接拼接成新的序列，/ "7 (W,-入"、一 (W:-,'"分 別表示pw7、 ；w2逆序后的序列。
其中，本發(fā)明所應用的PN序列包括狹義的PN序列，即長度為 2n-l的M序列，也包括廣義的PN序列，即M序列的循環(huán)擴展、M 序列的截斷、或任意長度的時域二值序列。
進一步地，PN互補序列對也可為多級級聯(lián)PN互補序列對 ("(n)， ),多級級聯(lián)PN互補序列對的基本互補序列對為以核PN 序列戶W， p"2為基本單元的PN互補序列對(a， b)，即(a， b)為 多級級聯(lián)PN互補序列對的第一級級聯(lián)互補序列對，記作(《(1)， b(1)), 多級級聯(lián)PN互補序列對也滿足兩種構造模式，每一級構造都可以從 下列兩種模式中任選一種
模式一
"(")二["("-D， b("-"],Z^[fl(n-1)，-A"-1)]
特別地，a〃；=/pw/,/7"2_/， Z/"=/>"7，扁/ "2_/ 模式二
10<formula>formula see original document page 11</formula>通過對PN互補序列對的非周期自相關以及差分相關的計算，分 析本發(fā)明提出的PN互補序列對作為本系統(tǒng)中的訓練序列對的優(yōu)勢。 序列a， b的非周期自相關分別為
<formula>formula see original document page 11</formula>， *表示取共輛。
定義PN互補序列對(a, b)的互補非周期自相關為<formula>formula see original document page 11</formula>
凡"J在k=0處會得到一個較好的相關峰，而旁瓣則因為互補 出現(xiàn)部分相消，因而旁瓣功率相對單個PN序列有明顯改善。
以長度為63的PN序列為例，取一組戶1,戶"2，由構造模式l得 到&， 6義a， 6長度均為126，與之對應，選取單個PN序列長度 為255,選取Golay互補序列對的長度均為128。三種序列的非周期 自相關結果如圖2 (a)-圖2 (c)所示，單個PN序列的非周期自相 關結果中旁瓣功率較大；而PN互補序列的旁瓣功率相比單個PN序 列大大減小，而且出現(xiàn)較長的零相關區(qū)域；Golay互補序列則擁有理 想的非周期自相關結果，旁瓣功率為零。
以長度為160的廣義m序列作為核序列，廣義m序列為長度為 128的m序列及其循環(huán)前綴的組合，構成長度為320的PN互補序列 對,構造模式1和構造模式2的互補非周期自相關結果分別如圖3( a) 及圖3 (b)所示。
以長度為210的廣義m序列作為和序列，廣義m序列為長度為 255的m序列的截斷，構成長度為420的PN互補序列對，構造模式 l和構造模式2的互補非周期自相關結果分別如圖4 (a)及圖4 (b) 所示。
同樣，定義級聯(lián)PN互補序列對的互補非周期自相關為氣(")。(""iy")(力("(")"+")乂.
w(一》(")(豐)()+"丫
定義互補序列對之間的非周期互相關為
氣，(^iy")(豐)"+"丫
級聯(lián)PN互補序列依然保持了部分理想的非周期自相關性質(zhì)，以 上述長度為63的;w/, pn2為例，依次級聯(lián)得到(a(1),6(1))、 (WU(2))、 ("(3), 6(3)),多級級聯(lián)PN互補序列的互補非周期自相關結果和互相關結 果如圖5 (a)-圖5 (c)所示。為方便比較，所有相關結果經(jīng)過非周 期自相關的相關峰值歸一化。
序列的非周期自相關性質(zhì)在大載波頻偏下會嚴重惡化。為了對抗
大載波頻偏，PN序列 一個很好的特性在于序列自身經(jīng)過循環(huán)差分之 后仍是PN序列，設序列c("C為長度為w的PN序列，取差分間隔 為"，"《)自身循環(huán)差分得到
. c* (" + iV - Z))," = 0， 1，... ， Z) _ 1
其中，z(n)仍然是一個PN序列。假設發(fā)送序列c(")，只考慮載波頻 偏的影響，接收序列K")吋(")乂"，，化為歸一化載波頻偏值。K")與 自身差分得到
=cO) - e"叫.c* o + Z)).
與；(w)做相關運算早)=2 - z; ("+a) 2 z(")' ("+"' ^D叫
由于z(n)也是PN序列，所以的非周期自相關i z("也具有很好的相 關峰，同時i ("的相角攜帶了載波頻偏信息，可用來做載波頻偏的粗 估計。由于實際非周期互相關運算中不會出現(xiàn)循環(huán)差分，因此相關結 果li ("l只是近似等于IA("l，在"較大時，偏差會增大。
本發(fā)明提出的PN互補序列對中的PN互補序列保留了 PN序列
的差分特性。圖6 ( a)-圖6 ( c )給出了單個PN序列、PN互補序列、
Golay互補序列在歸一化載波頻偏化-丄;r時差分相關(D = l )的結
13
果。由于PN互補序列經(jīng)過差分后只是近似的互補序列對，因此得到
的相關結果有所惡化，存在較大功率的旁瓣；而Golay互補序列差分
相關性質(zhì)很差，難以對抗大載波頻偏。
如圖7所示，本發(fā)明還提出了一種數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括信號處理模塊，用于對待傳輸信號進行編碼、調(diào)制處理，獲得待 傳輸數(shù)據(jù)塊；組幀模塊，用于在相鄰數(shù)據(jù)塊間交替填充PN互補序列 對中的PN互補序列作為訓練序列，并組幀；后端處理模塊，用于對 組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制，并發(fā)送所述數(shù)據(jù)幀。 實施例l
依照本發(fā)明的一種實施方式，本實施例提出一種利用PN互補序 列填充保護間隔的數(shù)字信號傳輸方法及其系統(tǒng)，該方法包括步驟
5101. 對待傳輸信號進行編碼、星座映射、單載波調(diào)制或者 OFDM調(diào)制，獲得待傳輸?shù)膯屋d波數(shù)據(jù)塊或者OFDM數(shù)據(jù)塊；
5102. 在相鄰數(shù)據(jù)塊間交替填充PN互補序列對中的PN互補序列 作為保護間隔，并進行組幀；
13S103.對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制等，并將數(shù)據(jù) 幀發(fā)送出去。
其中，數(shù)據(jù)幀的結構如圖8所示，PN互補序列("，6)中的"，6
交替填充相鄰數(shù)據(jù)塊的保護間隔，同時用作訓練序列。
上述數(shù)字信號的傳輸方法對應的利用PN互補序列填充保護間隔 的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)包括信號處理模塊，用于對待傳輸信號進行編 碼、星座映射、單載波調(diào)制或者OFDM調(diào)制，獲得待傳輸?shù)膯屋d波 數(shù)據(jù)塊或者OFDM數(shù)據(jù)塊；組幀模塊，用于在相鄰數(shù)據(jù)塊間交替填 充PN互補序列對中的PN互補序列作為保護間隔；后端處理模塊， 用于對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制等，并將數(shù)據(jù)幀發(fā)送 出去。
實施例2
依照本發(fā)明的一種實施方式，本實施例提出一種利用PN互補序 列作為前導序列的數(shù)字信號傳輸方法及其系統(tǒng)，該方法包括步驟
5201. 對待傳輸信號進行編碼、星座映射、OFDM調(diào)制、插入循 環(huán)前綴(CP， cyclic prefix)作為保護間隔，獲得待傳輸?shù)腃P-OFDM 數(shù)據(jù)塊；
5202. 在一個或者多個CP-OFDM數(shù)據(jù)塊間交替插入PN互補序列 對中的PN互補序列作為數(shù)據(jù)幀的前導序列；
5203. 對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制等，并將數(shù)據(jù) 幀發(fā)送出去。
其中，數(shù)據(jù)幀的結構如圖9所示，PN互補序列("，6)交替插入一 個或多個CP-OFDM數(shù)據(jù)塊之間，作為數(shù)據(jù)幀的前導序列。
上述利用PN互補序列作為前導序列的數(shù)字信號的傳輸方法系統(tǒng) 包括信號處理模塊，用于對待傳輸信號進行編碼、星座映射、OFDM 調(diào)制、插入循環(huán)前綴，獲得待傳輸?shù)腃P-OFDM數(shù)據(jù)塊；組幀模塊， 用于在一個或者多個CP-OFDM數(shù)據(jù)塊間交替插入PN互補序列對中的PN互補序列作為前導序列；后端處理模塊，用于對組幀后的數(shù)據(jù) 幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制等，并將數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。
實施例3
依照本發(fā)明的一種實施方式，本實施例提出一種應用于空時編碼 的雙天線系統(tǒng)的數(shù)字信號傳輸方法，該方法包括步驟
5301. 對待傳輸信號進行編碼、調(diào)制處理，再進行空時編碼，分 別得到天線1和天線2的待傳輸數(shù)據(jù)塊；
5302. 在天線1和天線2的待傳輸數(shù)據(jù)塊間分別插入構造模式1的 PN互補序列對中的PN互補序列作為訓練序列；
5303. 對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制等，將兩路數(shù) 據(jù)幀通過雙天線發(fā)送出去。
其中，步驟S301中，數(shù)據(jù)塊可以是基本的單載波數(shù)據(jù)塊或者 OFDM數(shù)據(jù)塊，也可以是廣義的數(shù)據(jù)塊，即一個或多個基本數(shù)據(jù)塊及 其保護間隔的組合。
其中，步驟S302中，天線1和天線2同一時刻發(fā)送的訓練序列分別 為PN互補序列對0,6)中的a和6;在同一個天線發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中，PN 互補序列對中"、6交替插入數(shù)據(jù)塊之間，數(shù)據(jù)幀結構如圖9所示。
參照Walsh編碼關系，如果天線1和天線2相鄰時刻發(fā)送的訓練
序列離散傅里葉變換域滿足Walsh編碼關系，即
5\， 5*2
5* =
則訓練序列的時域表達式滿足
如果V ^分別為本發(fā)明提出的核PN序列戶1、盧2，則有
pw2
人
如果^、^分別為本發(fā)明提出的模式1下第n級級聯(lián)的PN互補序列"(")、Z/"),則有
>)，
可見，在Walsh編碼關系下，同一時刻兩個天線分別發(fā)送模式1 的PN互補序列，兩者有很好的自相關性質(zhì)和互相關性質(zhì)，適用于雙 天線發(fā)射分集系統(tǒng)。
本實施例的雙天線數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)包括信號處理模塊，用于 對待傳輸信號進行編碼、調(diào)制處理，獲得待傳輸數(shù)據(jù)塊，其中編碼方 式包括空時或空頻編碼，以得到在天線1、 2上傳輸?shù)拇齻鬏敂?shù)據(jù)塊; 組幀模塊，用于在相鄰數(shù)據(jù)塊間交替插入PN互補序列對中的PN互 補序列作為訓練序列；后端處理模塊，用于對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù) 模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制等，將兩路數(shù)據(jù)幀通過雙天線發(fā)送出去。
實施例4
依照本發(fā)明的一種實施方式，本實施例提供一種應用于空頻編碼 的雙天線系統(tǒng)的數(shù)字信號傳輸方法，該方法包括步驟
5401. 對待傳輸信號進行編碼、調(diào)制處理，再進行空頻編碼，分 別獲得天線1和天線2的待傳輸數(shù)據(jù)塊；
5402. 在天線1和天線2的待傳輸數(shù)據(jù)塊間分別插入構造模式2的 PN互補序列對中的PN互補序列作為訓練序列；
5403. 對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制等，將兩路數(shù) 據(jù)幀通過雙天線發(fā)送出去。
其中，步驟S401中，數(shù)據(jù)塊可以是基本的單載波數(shù)據(jù)塊或者多載 波數(shù)據(jù)塊，也可以是廣義的數(shù)據(jù)塊，即一個或多個基本數(shù)據(jù)塊及其保 護間隔的組合。
其中，步驟S302中，天線1和天線2同一時刻發(fā)送的訓練序列 分別為PN互補序列對(a》)的"和6;在同 一個天線發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中， PN互補序列對中"、6交替插入數(shù)據(jù)塊之間，數(shù)據(jù)幀結構如圖10所示。
參照Alamouti編碼關系，如果天線1和天線2相鄰時刻發(fā)送的 訓練序列離散傅里葉變換域滿足Alamouti編碼關系，即
X-《
S2， 5\
入
序列"(")
6
(")
則訓練序列的時域表達式滿足
^，一^2(e"(i: -l: 1) >s2， A(ewd:—l: 1)
如果V ^分別為本發(fā)明提出的核PN序列戸1、 ，2，則有
戸l, 一 / w2(ew/: — 1:1) / "2， : — 1:1)
如果^"2分別為本發(fā)明提出的模式2下的第n級級聯(lián)的PN互補 則有
:-l:l)-6(")， :-1:1)—
可見，在Alamouti編碼關系下，在同一時刻兩個天線分別發(fā)送模 式2下的PN互補序列，兩者有很好的自相關性質(zhì)和互相關性質(zhì)，適 用于雙天線分集系統(tǒng)。
本實施例的雙天線數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)與實施例3中的系統(tǒng)相同。 實施例5
如圖ll所示，為本發(fā)明的一種實施方式的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)接 收機同步的互相關器結構，主要包括系數(shù)為核PN序列戶1、戶2的子 相關器和一些延時單元。相對單個PN序列而言，相關器復雜度降低 一半。
假設發(fā)送序列幀結構如圖8所示，接收序列r(n)經(jīng)過互相關器得 到的互相關值為
17<formula>formula see original document page 18</formula>
當"骨動到和數(shù)據(jù)幀中a的起始位置對齊時，上述互相關值即為 Wc(" = id(A;)
以第 一級級聯(lián)的PN互補序列對("，Z0為例，序列",6的非周期自相 關分別為
<formula>formula see original document page 18</formula>
記互補相關值
<formula>formula see original document page 18</formula>
由上述推導可以看出，在接收端進行相關運算，只需以核PN序 列戶l、戸2為系數(shù)的相關器。長度為iV尸2M的PN序列相關器復雜度 為OOV一，與之對應，核PN序列長度為N^2"-1的PN互補序列對的 互補非周期相關運算復雜度為(9卩7VJ 6> 長度為iV尸2n的 Golay序列相關器復雜度為O (7og2iV^~0 (7og27VU可見，PN互補2009100901
序列的相關器復雜度近似為單個PN序列的1/2，而Golay互補序列的相 關器復雜度則呈對數(shù)下降。
類似的，多級級聯(lián)PN互補序列的互補非周期相關運算復雜度相 對于單個PN序列成倍降低。
如圖12所示，為依照本發(fā)明的一種實施方式的本實施例的數(shù)字 信號傳輸系統(tǒng)接收機同步的差分相關器結構，與普通互相關器不同的 是，接收序列Kw)首先經(jīng)過間隔為"的差分運算得到^(M),同時，內(nèi) 部兩個子相關器的系數(shù)為戶l、戸2的循環(huán)差分》"l、》"2。
假設發(fā)送序列幀結構如圖8所示，則接收序列K")經(jīng)過該差分互 相關器得到的差分互相關值為
^(" = &(" + &("^ +丄)
當k滑動到和數(shù)據(jù)幀中a的起始位置對齊時，上述差分相關值近似為 柳 ，
差分相關算法如下
~ , 、 f/ "l(n) ;wr(" + iV/2-￡)) ， " = 0,1,…,D — 1 pnl( ) = <{
ljwl(n)戸r(w + D) , w = Z),2,...,7V/2-1
~ , 、 「; "2(n) p"2*(w + 7V/2-Z)) ， " = 0,1,...,乃—1 pn2( w) = <j
p"2(n) ;w2 (w + D) ， w = D,2,…,iV/2 —1
由于》"1和》"2都是PN序列，則(5， 6—)可近似看成新的互補PN序列對
實施例6
0,1,…D — 1 A2,…，W/2-1 7V/2,…，7V/2 + D —1
同樣，構造^(") = 6(")'6*("—")。
r 1 o，
6 [^1,-》w2]
定義互補差分相關
i^a) = i 55a)+i^ a)
W/2-1 W/2-l 7V/2-l W/2-l ~
￡》"l(j)+ D"2(j) 6*GV/2 + j + A:) +
■7=0 戶0 W/2-1
戶o
5>"2(， (j + ^ + iV/2)-S (j + A + iV/2);T 由上式可見，該￡補差分相關可以通過系數(shù)分別為》"1和》"2的
兩個互相關器實現(xiàn)。
為了充分利用PN互補序列對的互補性質(zhì)得到較理想的相關性 質(zhì)，需在所有的PN序列中搜索出最優(yōu)的PN序列p"7,p"2構造得到~， 6,互補非周期自相關序列的旁瓣功率最小，即
，)1
如圖13所示，本發(fā)明還提出了 一種最優(yōu)PN互補序列的搜索方法，
該方法包括如下步驟
Dl:選定核PN序列長度7V，生成長度為7V的PN序列，組成PN序
列庫；
PN序列庫構建方法具體為，如果核PN序列長度A^"-7，由"階線 性反饋移位寄存器的生成多項式和初始相位構造出所有長度為iV的M 序列，組成PN序列庫；如果步驟Sl中核PN序列長度iV不是2"-l的形 式，則分別構造長度為2"-1的M序列的循環(huán)擴展和長度為2"-1的M 序列的截斷，其中"滿足2"-KA^2"-l，將兩種序列組成PN序列庫。D2:依次從PN序列庫中選取一pnl; D3:依次從PN序列庫中選取一pn2;
D4:根據(jù)PN互補碼的構造方法生成PN互補序列對(a, b ) . a = [/wl, /7 2] $ a =/w2(em/:-l :l)] 6 = [/wl，一/w2] 6 = [_p 2，: - l: l)]
D5:計算(a, b)的互補自相關結果&(yt):
乂
D6:計算《,("的旁瓣功率與相關峰功率之比d^，并記錄下功 率比值和對應的戶l, /w2 :
Z闊2
戶 二 1￡2_
W- |《(0)|2
D7:如果p"2沒有遍歷PN序列庫，則選取新的一個PN序列作為 pn2,返回D4;否則轉(zhuǎn)入D8;
D8;如果; "/沒有遍歷PN序列庫，則選取新的一個PN序列作為 pnl,返回D3;否則轉(zhuǎn)入D9;
D9:在所有的&("中選擇最小旁瓣功率對應的/w/，pw2，由其構 造生成的PN互補序列對(^， 6J最優(yōu)。
以此方法選取到的最優(yōu)PN互補序列運用到上述各實施例所述的 方法與系統(tǒng)中。
以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關 技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下， 還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明 的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1、一種數(shù)字信號的傳輸方法，該方法包括步驟S1.對待傳輸信號進行編碼、調(diào)制處理，獲得待傳輸數(shù)據(jù)塊；S2.在所述相鄰數(shù)據(jù)塊間交替填充PN互補序列對中的PN互補序列作為訓練序列、保護間隔或前導序列，并進行組幀；S3.對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制，并發(fā)送所述數(shù)據(jù)幀。
2、 如權利要求1所述的數(shù)字信號傳輸方法，其特征在于，所述 數(shù)據(jù)塊為基本單載波數(shù)據(jù)塊、多載波數(shù)據(jù)塊，或為廣義數(shù)據(jù)塊，所述 廣義的數(shù)據(jù)塊為一個或多個基本數(shù)據(jù)塊及其保護間隔的組合。
3、 如權利要求1所述的數(shù)字信號的傳輸方法，其特征在于，所 述編碼包括空時編碼或空頻編碼方式，以獲得可在雙天線上傳輸?shù)拇?傳輸數(shù)據(jù)塊。
4、 如權利要求1所述的數(shù)字信號的傳輸方法，其特征在于，所 述PN互補序列對為以核PN序列p"7，戶2為基本單元的PN互補序 列對"，6義且滿足構造模式<formula>formula see original document page 2</formula>
5、 如權利要求1所述的數(shù)字信號的傳輸方法，其特征在于，所 述PN互補序列對為以核PN序列戶7， pw2為基本單元的PN互補序 列對&， 且滿足構造模式<formula>formula see original document page 2</formula>其中，pw/ ""H7人(^w^-AJ ,分另寸表示/w/、 ； "2逆序后的序列。
6、 如權利要求1所述的數(shù)字信號的傳輸方法，其特征在于，所 述PN互補序列對為多級級聯(lián)PN互補序列對("w， 所述多級 級聯(lián)PN互補序列對的基本互補序列對為PN互補序列對&， 所 述PN互補序列對&, 6J以核PN序列；w7，/ "2為基本單元，即&，為所述多級級聯(lián)PN互補序列對的第一級級聯(lián)互補序列對，且滿足構造模式("w， V"M滿足構造模式
7、 如權利要求1所述的數(shù)字信號的傳輸方法，其特征在于，所 述PN互補序列對為多級級聯(lián)PN互補序列對("(")，6("",所述多級 級聯(lián)PN互補序列對的基本互補序列對為PN互補序列對"，6義所 述PN互補序列對廣a， 6J以核PN序列pnl, pn2為基本單元，即&， 6 J為所述多級級聯(lián)PN互補序列對的第一級級聯(lián)互補序列對，且滿 足構造模式("("〉，滿足構造模式= [a("一1)， —b("—"(e"d: —1: l)] ， 6(n) = [Z)(11—1)， a("—D(e"t/: —1:l)],其中，； "7 (^"d,-A'/人； w2 (^;W:U ,分別表示/ "/、 / "2逆序后的序列。
8、 如權利要求1-6中任一項所述的數(shù)字信號的傳輸方法，其特 征在于，所述PN序列包括長度為211-1的M序列，也包括M序列的 循環(huán)擴展、M序列的截斷、或任意長度的時域二值序列。
9、 一種數(shù)字信號的傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 信號處理模塊，用于對待傳輸信號進行編碼、調(diào)制處理，獲得待傳輸數(shù)據(jù)塊；組幀模塊，用于在相鄰數(shù)據(jù)塊間交替填充PN互補序列對中的PN 互補序列作為訓練序列、保護間隔、或前導序列，并進行組幀；后端處理模塊，用于對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制， 并發(fā)送所述數(shù)據(jù)幀。
10、 一種權利要求9所述的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)接收機同步的互相關器，該相關器包括多個延遲結構以及兩個子相關器，其特征在于，所述子相關器的系數(shù)為核PN序列p"h / "2，所述核PN序列p"h—為PN互補序列對r"， 6;的基本序列。
11 、 一種權利要求9所述的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)接收機同步的的差 分相關器，該差分相關器包括多個延遲結構以及兩個子相關器，其特 征在于，所述子相關器的系數(shù)為核PN序列p"7、/ "2的循環(huán)差分》"1、 》"2,所述核PN序列； W、 ；^2為PN互補序列對&， 6 的基本序 列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字信號傳輸方法及系統(tǒng)，該方法包括步驟對待傳輸信號進行編碼、調(diào)制處理，獲得待傳輸數(shù)據(jù)塊；在所述相鄰數(shù)據(jù)塊間交替填充PN互補序列對中的PN互補序列作為訓練序列、保護間隔、或前導序列，并進行組幀；對組幀后的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻調(diào)制，并發(fā)送所述數(shù)據(jù)幀。該方法及系統(tǒng)中數(shù)字信號的傳輸幀中填充具有近似理想的非周期自相關性，同時保留了PN序列的差分性質(zhì)的PN互補序列對，在對抗大載波頻偏的同時能夠有效輔助接收機進行參數(shù)估計。
文檔編號H04L27/26GK101626360SQ200910090189
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權日2009年7月31日
發(fā)明者何麗峰, 彭克武, 昉 楊, 楊知行 申請人:清華大學