專利名稱：Ofdm通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于數(shù)字信號通信技術領域，特別涉及一種OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的方法及裝置。
背景技術：
由于 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復用)技術在頻率選擇性衰落信道中能夠?qū)崿F(xiàn)高速率傳輸，且實現(xiàn)過程簡便，目前已成為無線通信的主流技術，廣泛應用于無線局域網(wǎng)、固定無線接入、地面數(shù)字廣播等無線通信系統(tǒng)中。OFDM技術通過在數(shù)據(jù)體前加入GI (Guard Interval，保護間隔)，在GI的長度不小于通道的最大多徑延時的情況下，可以消除由于多徑效應引入的ISI (Inter SymbolInterference,符號間干擾)和IBI( Inter Block Interference,塊間干擾)。根據(jù)GI填充內(nèi) 容的不同種類不同，可分為CP (Cyclic Prefix,循環(huán)前綴)填充技術,ZP (Zero Padding,零填充)技術，和TS(Training Sequence,訓練序列)填充技術等。其中基于循環(huán)前綴填充OFDM系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)如圖I所示，數(shù)據(jù)塊A2位于循環(huán)前綴段Al之后，循環(huán)前綴用作DFT (DiscreteFourier Transform,離散傅里葉變換)的保護間隔，該技術已經(jīng)成功應用到IEEE802. Ila無線局域網(wǎng)、地面綜合業(yè)務數(shù)字廣播(Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial, ISDB-T)、地面數(shù)字視頻廣播(Digital Video Broadcasting-Terrestrial, DVB-T)及其第二代準DVB-T2系統(tǒng)中；基于PN (Pseudo-random Noise，偽噪聲)序列填充的方法是TS填充技術的特例，屬于TDS-0FDM (Time Domain Synchronization 0FDM,時域同步正交頻分復用)系統(tǒng)的一個重要特征，其幀結(jié)構(gòu)如圖2所示，數(shù)據(jù)塊B2位于訓練序列BI之后，該技術已成功應用到中國地面數(shù)字電視傳輸標準(Digital Television MultimediaBroadcast, DTMB)及改進版 DTMB-A 中。傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)或面向固定無線接入，或面向移動接入，不能很好滿足寬帶、移動、高質(zhì)量的多業(yè)務通信需求。ISDB-T系統(tǒng)中將6M帶寬等分為13個子帶，通過子帶間的組合以滿足不同業(yè)務對于數(shù)據(jù)率的要求，其頻域結(jié)構(gòu)如圖3所示，但由于固定的子載波間隔，所以劃分為移動接收的子帶在對抗時變信道、多普勒頻偏時并無優(yōu)勢。新近推出下一代中國數(shù)字地面電視標準(DTMB-A)則定義了基本負載單元(BPU)并通過時分的方法以滿足不同信道環(huán)境下不同業(yè)務的開展，其幀結(jié)構(gòu)如圖4所示，增加了接受的復雜度且需要額外的信令信息。為了使接收端能夠根據(jù)自身需求更快、更有效、更可靠地獲取不同業(yè)務的數(shù)據(jù)，有必要對發(fā)送端的傳輸數(shù)據(jù)及調(diào)制方式進行改進，使其根據(jù)不同業(yè)務需求互不干擾的傳輸各自數(shù)據(jù)，以便于接收機快速地完成同步捕獲、信令提取、信號分離。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明目的在于提供一種OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的方法及系統(tǒng)，以提高多業(yè)務信號傳輸?shù)撵`活性、實時性及可靠性。(二)技術方案為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的方法，其包括如下步驟步驟A :根據(jù)不同業(yè)務，生成若干個原始數(shù)據(jù)序列；步驟B :將頻率資源分配為各正交子段，并根據(jù)不同業(yè)務所需數(shù)據(jù)率設定子段的物理層參數(shù)；步驟C :對各原始數(shù)據(jù)序列進行調(diào)制，形成若干調(diào)制序列；步驟D :對不同調(diào)制序列進行頻域成形處理，以降低相鄰子頻率段間干擾；步驟E :將所述各調(diào)制序列在時域上組合，增加保護間隔后發(fā)送。優(yōu)選地，所述原始數(shù)據(jù)序列為不同移動和固定業(yè)務所需相應傳輸質(zhì)量的信源信息。
優(yōu)選地，各原始數(shù)據(jù)序列按照各子帶物理層參數(shù)進行調(diào)制，以滿足不同業(yè)務對傳輸質(zhì)量和速率的要求。優(yōu)選地，所述物理層參數(shù)包括子帶帶寬、調(diào)制方式、保護間隔長度、導頻與信令信息分布、子載波間隔。優(yōu)選地，不同子帶的子載波間隔為倍數(shù)關系。優(yōu)選地，對較大子載波間隔的序列進行頻域成形處理，以降低其對較小子載波間隔序列所在頻帶的干擾。優(yōu)選地，對調(diào)制序列的處理包括頻域的虛擬子載波及時域的加窗濾波。優(yōu)選地，時域所加窗函數(shù)包括以下方式中的至少一種根升余弦、海寧、海明、凱撒、以及其它可以限制帶外頻譜的窗函數(shù)。優(yōu)選地，時域組合后序列長度取決于子載波間隔較小的序列，若干個子載波間隔較大的序列在時域拼接后與其疊加。本發(fā)明還提供了一種OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的裝置，其包括原始序列生成模塊，用于依據(jù)傳輸業(yè)務的需求，產(chǎn)生若干原始序列，其結(jié)果發(fā)送給序列調(diào)制模塊；子帶設定模塊，用于依據(jù)傳輸業(yè)務的需求，生成序列調(diào)制的物理層參數(shù)，其結(jié)果發(fā)送給序列調(diào)制模塊；序列調(diào)制模塊，對不同原始序列按照子帶設定模塊生成的參數(shù)進行調(diào)制，形成若干攜帶信息的調(diào)制序列，并將其發(fā)送給干擾抑制模塊；干擾抑制模塊，對子載波間隔較大的序列進行頻譜成形，降低其對鄰近頻帶的干擾，并將結(jié)果發(fā)送給調(diào)制序列組合模塊；調(diào)制序列組合模塊，用于將所述多業(yè)務調(diào)制序列在時域組合形成所述時域序列，添加保護間隔后予以發(fā)射。(三)有益效果本發(fā)明提供的支持實時多業(yè)務的方法，固定頻率段內(nèi)可同時傳輸多種業(yè)務，接收端則可針對自己的需求與信道環(huán)境簡單快速地完成數(shù)據(jù)的檢測提取。該方法實現(xiàn)過程簡單、復雜度低、檢測精度高，可在復雜無線傳輸通道環(huán)境下滿足不同業(yè)務的需求。


下面參照附圖并結(jié)合實例來進一步描述本發(fā)明。其中圖I為現(xiàn)有技術中CP-OFDM幀結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為現(xiàn)有技術中TDS-OFDM幀結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為現(xiàn)有技術中ISDB-T系統(tǒng)信號頻域子帶劃分示意圖。
圖4為現(xiàn)有技術中DTMB-A系統(tǒng)的多業(yè)務幀結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的多業(yè)務方法流程圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的接收端模塊工作原理流程圖。圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例I的多業(yè)務子頻帶分配示意圖。圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例I的多業(yè)務幀結(jié)構(gòu)和頻譜成形方法示意圖。圖9為根據(jù)本發(fā)明實施例2的多業(yè)務幀結(jié)構(gòu)和頻譜成形方法示意圖。圖10為根據(jù)本發(fā)明實施例3的多業(yè)務幀結(jié)構(gòu)和頻譜成形方法示意圖。圖11為根據(jù)本發(fā)明實施例4的多業(yè)務幀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明提供了一種OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的方法，該方法用于將固定頻段劃分為若干正交子頻段，并根據(jù)不同傳輸業(yè)務定義各子頻段物理層參數(shù)，再將若干段調(diào)制序列在時域內(nèi)(可經(jīng)IDFT變換)組合，添加保護間隔后發(fā)射，所述方法包括如下步驟步驟A :依據(jù)不同業(yè)務，生成若干個原始數(shù)據(jù)序列；所述原始數(shù)據(jù)序列，為不同移動和固定業(yè)務所需相應傳輸質(zhì)量的信源信息。步驟B :將頻率資源分配為各正交子段，并根據(jù)不同業(yè)務所需數(shù)據(jù)率設定子段的物理層參數(shù)；其中，物理層參數(shù)可根據(jù)業(yè)務需求設定，包括各子帶帶寬、調(diào)制方式、保護間隔長度、導頻與信令信息分布、子載波間隔。不同子帶的子載波間隔為倍數(shù)關系。此外，不同子帶的子載波間隔可以為倍數(shù)關系。步驟C :對各原始數(shù)據(jù)序列進行調(diào)制，形成若干調(diào)制序列；其中，各原始數(shù)據(jù)序列可以按照各子帶物理層參數(shù)進行調(diào)制，以滿足不同業(yè)務對傳輸質(zhì)量和速率的要求。步驟D :對調(diào)制序列進行頻域成形處理，以降低相鄰子頻率段間干擾；由于子載波間的倍數(shù)關系，小子載波間隔信號在大子載波頻帶信號處響應為零，故主要針對較大子載波間隔的序列進行處理，以降低其對較小子載波間隔序列所在頻帶的干擾。此外，對調(diào)制序列的處理方法可以包括頻域的虛擬子載波及時域的加窗濾波。其中，時域所加窗函數(shù)可以包括根升余弦、海寧、海明、凱撒或其它可以限制帶外頻譜的窗函數(shù)及它們的組合。步驟E :將所述各調(diào)制序列在時域上組合，增加保護間隔后發(fā)送；時域組合后序列長度由子載波間隔較小的序列決定，若干個子載波間隔較大的序列在時域拼接后與其置加。下面依據(jù)具體實施例來說明本發(fā)明技術方案的一些具體實施方式
。實施例I如圖5所示，本實施例具體描述一個OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的工作流程。本實施例中幀結(jié)構(gòu)和頻譜成形方法如圖8所示。
在所述OFDM系統(tǒng)中，設定兩種子載波間隔以支持固定與移動業(yè)務的需要，頻譜成形采用移動業(yè)務帶內(nèi)虛擬子載波的方法。具體包括如下步驟步驟101 :依據(jù)固定與移動業(yè)務的需要，產(chǎn)生2個原始序列C ；2個原始序列分別為高清電視信號和移動電視信號。步驟102 :據(jù)不同業(yè)務所需數(shù)據(jù)率設定子段的物理層參數(shù)；在8M物理帶寬內(nèi)，將6M劃為固定業(yè)務子帶，2M為移動業(yè)務子帶。固定業(yè)務以32KFFT變換為基礎，采用64QAM調(diào)制，移動業(yè)務以4K FFT變換為基礎，采用16QAM調(diào)制。步驟103 :對原始數(shù)據(jù)序列進行調(diào)制，形成若干調(diào)制序列。步驟104 :對調(diào)制的4K子頻段，兩端各設置8個虛擬子載波，使得對32K子頻段的干擾降低至30dB以下。步驟105 :將所述2個調(diào)制序列變換至時域，將7個4K符號各自添加循環(huán)前綴后聚合在一起，并與32K的符號在時域疊加，最終添加保護間隔后組成一個時域幀發(fā)送。接收端幀同步后，通過不同子頻帶的檢測獲得所需業(yè)務的信息。實施例2本實施例具體描述一個OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的工作流程。本實施例中幀結(jié)構(gòu)和頻譜成形方法如圖9所示。在所述OFDM系統(tǒng)中，設定兩種子載波間隔以支持固定與移動業(yè)務的需要，頻譜成形采用移動業(yè)務帶內(nèi)虛擬子載波和時域加窗濾波的方法。具體包括如下步驟步驟201 :依據(jù)固定與移動業(yè)務的需要，產(chǎn)生2個原始序列C ；2個原始序列分別為高清電視信號和移動電視信號。步驟202 :據(jù)不同業(yè)務所需數(shù)據(jù)率設定子段的物理層參數(shù)；在8M物理帶寬內(nèi)，將6M劃為固定業(yè)務子帶，2M為移動業(yè)務子帶。固定業(yè)務以32KFFT變換為基礎，采用64QAM調(diào)制，移動業(yè)務以4K FFT變換為基礎，采用8PSK調(diào)制。步驟203 :對原始數(shù)據(jù)序列進行調(diào)制，形成若干調(diào)制序列。步驟204 :對調(diào)制的4K子頻段，兩端各設置6個虛擬子載波，變換到時域后添加1/8的循環(huán)前綴和1/32的保護間隔，再結(jié)合根升余弦的時域窗加以成形，使得對32K子頻段的干擾降低至30dB以下。步驟205 :將所述7個4K符號聚合在一起，并與32K的符號在時域疊加，最終添加保護間隔后組成一個時域幀發(fā)送。接收端幀同步后，通過不同子頻帶的檢測獲得所需業(yè)務的信息。實施例3本實施例具體描述一個OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的工作流程。本實施例中幀結(jié)構(gòu)和頻譜成形方法如圖10所示。在所述OFDM系統(tǒng)中，設定三種子載波間隔以支持一路固定與兩路移動業(yè)務的需要，頻譜成形采用移動業(yè)務帶內(nèi)虛擬子載波和時域加窗濾波的方法。具體包括如下步驟步驟301 :依據(jù)固定與移動業(yè)務的需要，產(chǎn)生3個原始序列C ；3個原始序列分別為一路高清電視信號和兩路移動電視信號。步驟302 :據(jù)不同業(yè)務所需數(shù)據(jù)率設定子段的物理層參數(shù)；在8M物理帶寬內(nèi)，將4M劃為固定業(yè)務子帶，兩路2M為移動業(yè)務子帶。固定業(yè)務以32K FFT變換為基礎，采用256QAM調(diào)制，移動業(yè)務分別以4K與2K FFT變換為基礎，采用64QAM 和 16QAM 調(diào)制。步驟303 :對原始數(shù)據(jù)序列進行調(diào)制，形成若干調(diào)制序列。步驟304 :對調(diào)制的4K子頻段，兩端各設置6個虛擬子載波，變換到時域后添加1/8的循環(huán)前綴和1/32的保護間隔，再結(jié)合海明的時域窗加以成形，使得對32K子頻段的干擾降低至30dB以下。步驟305 :對調(diào)制的2K子頻段，兩端各設置6個虛擬子載波，變換到時域后添加1/8的循環(huán)前綴和1/32的保護間隔，再結(jié)合凱撒的時域窗加以成形，使得對32K和4K子頻段的干擾降低至30dB以下。步驟306 :將所述7個4K符號、14個2K符號聚合在一起，并與32K的符號在時域 疊加，最終添加保護間隔后組成一個時域幀發(fā)送。接收端幀同步后，通過不同子頻帶的檢測獲得所需業(yè)務的信息?；诒景l(fā)明實施例f 3中所提出的OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的方法，接收端可通過子頻帶濾波的方法簡單快速地完成對相關業(yè)務的接收，并通過各子頻帶內(nèi)導頻信息或訓練序列獲得接收信號同步參數(shù)(如頻率偏差、定時誤差、幀同步序列起始位置等)的估計，完成對原始信息的解調(diào)恢復。實施例I通過頻帶內(nèi)虛擬子載波的方法降低大子載波間隔的頻段對小子載波間隔頻段的干擾。實施例2和3中利用虛擬子載波和時域加窗濾波的方法降級頻帶間干擾。該方法接收端實現(xiàn)過程簡單、復雜度低、檢測精度高，可在復雜無線傳輸通道環(huán)境下實現(xiàn)多業(yè)務的實時傳輸。實施例4本實施例具體描述一個OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的裝置，其包括原始序列生成模塊、子帶設定模塊、原始序列調(diào)制模塊、干擾抑制模塊和調(diào)制序列組合模塊，如圖11所示，其中原始序列生成模塊，用于依據(jù)傳輸業(yè)務的需求，產(chǎn)生若干原始序列，其結(jié)果發(fā)送給序列調(diào)制1 塊；子帶設定模塊，用于依據(jù)傳輸業(yè)務的需求，生成序列調(diào)制的物理層參數(shù)，其結(jié)果發(fā)送給序列調(diào)制模塊；原始序列調(diào)制模塊，對不同原始序列按照子帶設定模塊的參數(shù)進行調(diào)制，形成若干攜帶信息的調(diào)制序列，并將其發(fā)送給干擾抑制模塊；干擾抑制模塊，對子載波間隔較大的序列進行頻譜成形，降低其對鄰近頻帶的干擾，并將結(jié)果發(fā)送給調(diào)制序列組合模塊；調(diào)制序列組合模塊，用于將所述多業(yè)務調(diào)制序列在時域組合形成所述時域序列，添加保護間隔后予以發(fā)射。本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發(fā)明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
權利要求
1.一種OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟A :根據(jù)不同業(yè)務，生成若干個原始數(shù)據(jù)序列； 步驟B :將頻率資源分配為各正交子段，并根據(jù)不同業(yè)務所需數(shù)據(jù)率設定子段的物理層參數(shù)； 步驟C :對各原始數(shù)據(jù)序列進行調(diào)制，形成若干調(diào)制序列； 步驟D :對不同調(diào)制序列進行頻域成形處理，以降低相鄰子頻率段間干擾； 步驟E :將所述各調(diào)制序列在時域上組合，增加保護間隔后發(fā)送。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于 所述原始數(shù)據(jù)序列為不同移動和固定業(yè)務所需相應傳輸質(zhì)量的信源信息。
3.如權利要求I或2所述的方法，其特征在于 各原始數(shù)據(jù)序列按照各子帶物理層參數(shù)進行調(diào)制，以滿足不同業(yè)務對傳輸質(zhì)量和速率的要求。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于 所述物理層參數(shù)包括子帶帶寬、調(diào)制方式、保護間隔長度、導頻與信令信息分布、子載波間隔。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于 不同子帶的子載波間隔為倍數(shù)關系。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于 對較大子載波間隔的序列進行頻域成形處理，以降低其對較小子載波間隔序列所在頻帶的干擾。
7.如權利要求I所述的方法，其特征在于 對調(diào)制序列的處理包括頻域的虛擬子載波及時域的加窗濾波。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于 時域所加窗函數(shù)包括以下方式中的至少一種根升余弦、海寧、海明、凱撒、以及其它可以限制帶外頻譜的窗函數(shù)。
9.如權利要求I所述的方法，其特征在于 時域組合后序列長度取決于子載波間隔較小的序列，若干個子載波間隔較大的序列在時域拼接后與其疊加。
10.一種OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的裝置，其特征在于，包括 原始序列生成模塊，用于依據(jù)傳輸業(yè)務的需求，產(chǎn)生若干原始序列，其結(jié)果發(fā)送給序列調(diào)制1吳塊； 子帶設定模塊，用于依據(jù)傳輸業(yè)務的需求，生成序列調(diào)制的物理層參數(shù)，其結(jié)果發(fā)送給序列調(diào)制1吳塊； 序列調(diào)制模塊，對不同原始序列按照子帶設定模塊生成的參數(shù)進行調(diào)制，形成若干攜帶信息的調(diào)制序列，并將其發(fā)送給干擾抑制模塊； 干擾抑制模塊，對子載波間隔較大的序列進行頻譜成形，降低其對鄰近頻帶的干擾，并將結(jié)果發(fā)送給調(diào)制序列組合模塊； 調(diào)制序列組合模塊，用于將所述多業(yè)務調(diào)制序列在時域組合形成所述時域序列，添加保護間隔后予以發(fā)射。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種OFDM通信系統(tǒng)中支持實時多業(yè)務的方法，其包括如下步驟步驟A根據(jù)不同業(yè)務，生成若干個原始數(shù)據(jù)序列；步驟B將頻率資源分配為各正交子段，并根據(jù)不同業(yè)務所需數(shù)據(jù)率設定子段的物理層參數(shù)；步驟C對各原始數(shù)據(jù)序列進行調(diào)制，形成若干調(diào)制序列；步驟D對不同調(diào)制序列進行頻域成形處理，以降低相鄰子頻率段間干擾；步驟E將所述各調(diào)制序列在時域上組合，增加保護間隔后發(fā)送。本發(fā)明提供的支持實時多業(yè)務的方法，固定頻率段內(nèi)可同時傳輸多種業(yè)務，接收端則可針對自己的需求與信道環(huán)境簡單快速地完成數(shù)據(jù)的檢測提取。該方法實現(xiàn)過程簡單、復雜度低、檢測精度高，可在復雜無線傳輸通道環(huán)境下滿足不同業(yè)務的需求。
文檔編號H04L27/26GK102761513SQ20121024677
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權日2012年7月16日
發(fā)明者張超, 楊知行, 王軍, 王昭誠, 郝博 申請人:北京數(shù)字電視國家工程實驗室有限公司, 清華大學