專利名稱：減小獲得同步的時間的正交頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種正交頻分復(fù)用(orthogonal frequency divisionmultiplexing，OFDM)傳輸系統(tǒng)及其方法，具體涉及到一種可以減小接收器同步時間的OFDM系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種用于通過帶寬改善傳輸速度、并防止多徑干擾的數(shù)字調(diào)制模式。OFDM是一種采用幾百個子載波的多載波調(diào)制模式。為了傳輸數(shù)據(jù)，OFDM將整個傳輸帶分割為多個窄帶的正交子信道，并通過正交振幅調(diào)制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)調(diào)制各子信道。由于這個原因，當(dāng)對各子信道發(fā)送的各子載波的頻率成分彼此交疊時，幾乎不會出現(xiàn)任何問題。
此外，由于OFDM可以比頻分復(fù)用(FDM)傳輸更多的載波，因此，OFDM的頻率效率更高。OFDM將串行和并行轉(zhuǎn)換的編碼數(shù)據(jù)分配給各子載波，并對該轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。
OFDM變換器用快速逆傅立葉變換(IFFT)對頻域中通過各正交子信道傳輸?shù)淖虞d波數(shù)字調(diào)制到時域。此外，OFDM變換器將保護(hù)間隔(GI)添加到正在傳輸?shù)姆栔?，由此防止符號間干擾(ISI)。在接收器端，接收器從接收的信號中去掉GI，并用快速傅立葉變換(FFT)對該信號進(jìn)行解調(diào)。采用上述OFDM模式作為陸地?cái)?shù)字音頻廣播或陸地?cái)?shù)字視頻廣播的標(biāo)準(zhǔn)傳輸方案。
OFDM方案包括矢量正交頻分復(fù)用(VOFDM)和編碼的正交頻分復(fù)用，以及時域同步OFDM(TDS-OFDM)。
TDS-OFDM傳輸系統(tǒng)利用時域同步來傳送OFDM信號，并將頻域的OFDM傳輸信號重新安排到時域中。TDS-OFDM傳輸系統(tǒng)也將GI插入到沿著時間軸形成的OFDM傳輸信號前面，以防止符號間干擾。此外，TDS-OFDM傳輸系統(tǒng)將同步信息插入到GI前面。
圖1是表示傳統(tǒng)TDS-OFDM傳輸系統(tǒng)的概略方框圖。根據(jù)圖1，TDS-OFDM傳輸系統(tǒng)包括離散逆傅立葉變換(IDFT)單元10、保護(hù)間隔插入單元(GI)20、偽噪聲(PN)序列插入單元30和整形濾波單元40。
IDFT單元10執(zhí)行離散逆傅立葉變換(IDFT)，將頻域的OFDM傳輸信號重新安排到時域中。在IDFT單元10進(jìn)行了IDFT之后，GI插入單元20將GI插入到OFDM傳輸信號中，以防止符號間干擾。PN序列插入單元30將PN序列插入到插入GI的OFDM信號中。該P(yáng)N序列是同步信息，由OFDM接收系統(tǒng)用于同步和信道估計(jì)。
在PN插入單元30插入PN序列后，整形濾波單元40對OFDM傳輸信號進(jìn)行整形濾波。在該整形濾波后，OFDM傳輸信號被向上變換為高頻，并通過天線50發(fā)送出去。
圖2是表示圖1的OFDM傳輸信號幀結(jié)構(gòu)的概略視圖。根據(jù)圖2，TDS-OFDM傳輸系統(tǒng)的傳輸信號幀包括插入到OFDM信號前面的GI和插入到該GI前的PN序列。TDS-OFDM接收系統(tǒng)采用插入到GI前面的PN序列，由此進(jìn)行諸如頻率同步、符號同步、信道均衡等類似處理。
然而，在TDS-OFDM傳輸系統(tǒng)的傳輸信號幀結(jié)構(gòu)中，只將用于同步的PN序列插入到一部分幀中，且該P(yáng)N序列不包括在OFDM信號區(qū)域中。因此，由于TDS-OFDM接收系統(tǒng)只能在接收的某一部分幀中進(jìn)行頻率同步和符號時鐘同步，因此，需要很長的時間才能獲得對全部幀的同步。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可以在OFDM接收系統(tǒng)縮短同步時間的正交頻分復(fù)用(OFDM)傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種OFDM傳輸系統(tǒng)，包括IDFT單元，用于對待傳輸?shù)腛FDM信號執(zhí)行IDFT運(yùn)算；保護(hù)間隔(GI)插入單元，用于將保護(hù)間隔(GI)插入到從所述IDFT單元輸出的OFDM信號中，以防止OFDM信號的符號間干擾；PN序列生成單元，用于生成第一PN序列和第二PN序列；PN序列插入單元，用于將所述第一和第二PN序列插入到OFDM信號中，以形成插入PN的OFDM信號，其形式為，其中所述PN序列從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾，且所述第二PN序列放置在GI之前；整形濾波單元，用于對所述插入PN的OFDM信號進(jìn)行整形濾波，該OFDM信號中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列。
優(yōu)選的，所述第一PN序列的功率電平低于所述OFDM信號的功率電平，而所述第二PN序列的功率電平高于所述OFDM信號的功率電平。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種正交頻分復(fù)用(OFDM)傳輸方法，包括步驟(a)對待傳輸?shù)腛FDM信號執(zhí)行IDFT運(yùn)算；(b)將保護(hù)間隔(GI)插入到從所述步驟(a)輸出的OFDM信號，以防止OFDM信號的符號間干擾；(c)生成第一PN序列和第二PN序列，將所述第一和第二PN序列插入到該OFDM信號中，以形成插入PN的OFDM信號，其形式為，其中所述PN序列從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾，且所述第二PN序列放置在該GI之前；(d)對插入PN的OFDM信號進(jìn)行整形濾波，該OFDM信號中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列。
優(yōu)選的，所述第一PN序列的功率電平低于所述OFDM信號的功率電平，而所述第二PN序列的功率電平高于所述OFDM信號的功率電平。


通過結(jié)合

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，可以使本發(fā)明的上述目的和特征更為清楚，附圖中圖1是表示傳統(tǒng)時域同步正交頻分復(fù)用(TDS-OFDM)傳輸系統(tǒng)的概略方框圖；圖2是表示圖1的OFDM傳輸信號幀結(jié)構(gòu)的概略視圖；圖3A是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的OFDM傳輸系統(tǒng)的概略視圖；圖3B是表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的OFDM傳輸系統(tǒng)的概略視圖；圖4A是表示本發(fā)明的OFDM信號傳輸方法的流程圖；圖4B是表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的圖4A中PN生成步驟的詳細(xì)子步驟的流程圖；圖4C是表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖4A中PN生成步驟的詳細(xì)子步驟的流程圖；圖5是表示本發(fā)明的OFDM傳輸信號幀結(jié)構(gòu)的概略視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖更為詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3A是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的正交頻分復(fù)用(OFDM)傳輸系統(tǒng)的概略視圖。
根據(jù)圖3A，根據(jù)本發(fā)明的OFDM傳輸系統(tǒng)包括離散逆傅立葉變換(IDFT)單元110、保護(hù)間隔(GI)插入單元120、第一偽噪聲(PN)序列插入單元130、第二PN序列插入單元140、第一PN序列生成單元135、第二PN序列生成單元145、整形濾波單元150以及天線160。第一PN序列生成單元135包括第一功率調(diào)整器135A。同樣，第二PN序列生成單元145包括第二功率調(diào)整器145A。
第一PN序列插入單元130和第二PN序列插入單元140可以合并為一個單獨(dú)的PN插入單元，且可以更改這兩個插入單元的排列順序。同樣，第一PN序列生成單元135和第二PN序列生成單元145也可以合并為一個單獨(dú)的PN序列生成單元，且可以更改這兩個生成單元的排列順序。這里，OFDM傳輸系統(tǒng)根據(jù)TSD-OFDM傳輸方法傳輸OFDM信號。
TSD-OFDM傳輸方法利用時域同步傳輸OFDM信號，將分配在預(yù)定頻域的OFDM信號重新安排到時間軸中。TSD-OFDM傳輸方法將GI插入到在時間軸中形成的OFDM信號，以防止信號間干擾，并將同步信息插入到GI前面。
圖3B是表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的OFDM傳輸系統(tǒng)的概略視圖。如圖3B所示，OFDM傳輸系統(tǒng)包括IDFT單元110、保護(hù)間隔(GI)插入單元120、第一PN序列插入單元130、第二PN序列插入單元140、第二PN序列生成單元145、長度匹配單元170、第三功率調(diào)整器180、整形濾波單元150以及天線160。如圖所示，第二實(shí)施例的OFDM傳輸系統(tǒng)不是用第一PN序列生成單元130，而是用長度匹配單元170和第三功率調(diào)整器180來生成第一PN序列。
第一和第二PN插入單元130和140可以合并為一個單獨(dú)的PN插入單元，第二PN生成單元145、長度匹配單元170和第三功率調(diào)整器180可以合并為一個單獨(dú)的PN生成單元。
或者，可以更改第一和第二PN插入單元130和140的位置。
圖4A是表示OFDM信號傳輸方法的流程圖。根據(jù)圖4A，將說明根據(jù)本發(fā)明的OFDM傳輸系統(tǒng)的一般操作。
IDFT單元110對OFDM信號執(zhí)行離散逆傅立葉變換(IDFT)，將在頻帶中形成的OFDM信號重新安排到時間軸中(步驟S410)。這里，OFDM信號是指正被傳輸?shù)礁髡蛔有诺赖淖虞d波。通過IDFT單元110，將2比特的符號連續(xù)放置在符號串中。這里，符號大小并不僅限于2比特。因此，也可以采用4比特或6比特符號。
在由IDFT單元110執(zhí)行了IDFT之后，GI插入單元120將GI插入到OFDM信號中，以防止相鄰符號間的干擾(步驟S420)。
然后在步驟S430中，PN序列生成單元生成第一和第二PN序列，第一PN序列插入單元130和第二PN序列插入單元140將生成的第一和第二PN序列插入到GI插入單元120輸出的插入GI的OFDM信號。這里，在圖3A的情況中，PN序列生成單元包括第一PN序列生成單元135和第二PN序列生成單元145；在圖3B的情況中，PN序列生成單元包括第二PN序列生成單元145、長度匹配單元170和第三功率調(diào)整器180。
在步驟S440中，整形濾波單元150將GI、第一PN序列和第二PN序列整形濾波為適合OFDM信號的形式。整形濾波之后，OFDM傳輸信號被向上變換為高頻，并通過天線160發(fā)送出去。由此完成了根據(jù)本發(fā)明的由OFDM傳輸系統(tǒng)進(jìn)行的傳輸。
下面將結(jié)合附圖4B和4C詳細(xì)說明步驟S430的子步驟。
圖4B是表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的圖4A中PN生成步驟(即步驟S430)的詳細(xì)子步驟的流程圖。圖4B所示的子步驟對應(yīng)于圖3A的OFDM傳輸系統(tǒng)操作。
如圖4B所示，在步驟S431中，第一PN序列生成單元135生成第一PN序列。這里，第一PN序列生成單元135中的第一功率調(diào)整器135A將生成的第一PN序列調(diào)整為比OFDM信號的功率電平低例如16dB。
同時，在步驟S432中，第二PN序列生成單元145生成第二PN序列。與此同時，第二PN序列生成單元145中的第二功率調(diào)整器145A將第二PN序列的功率調(diào)整為比于OFDM信號的電平高至少0dB的電平。
接著，當(dāng)?shù)谝籔N序列生成單元135生成低功率電平的第一PN序列后，在步驟S433中，第一PN序列插入單元130將第一PN序列生成單元135輸出的低功率電平PN序列連續(xù)插入到OFDM信號中，從GI的前端一直到插入下一個GI為止。由于第一PN序列的功率電平遠(yuǎn)小于OFDM信號的功率電平，因此，插入第一PN序列幾乎不會影響OFDM信號。
當(dāng)?shù)诙N序列生成單元145生成第二PN序列后，在步驟S434中，第二PN序列插入單元140將第二PN序列插入到其中插入了GI和第一PN序列的OFDM信號中的GI和第一PN序列前面。
或者，如上所述，可以更改第一PN序列插入單元130和第二PN序列插入單元140的排列順序。因此，可以在步驟433之前執(zhí)行步驟434。在這種情況下，將第二PN序列其中插入到OFDM信號中，并插入GI之前，將第一PN序列插入到插入了第二PN序列的OFDM信號中，從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾。
圖4C是表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖4A中PN生成步驟的詳細(xì)子步驟的流程圖。圖4C所示的子步驟對應(yīng)于圖3B的OFDM傳輸系統(tǒng)操作。
如圖4C所示，在步驟S435中，第二PN序列生成單元145生成第二PN序列。與此同時，第二PN生成單元145中的第二功率調(diào)整器145A將第二PN序列的功率調(diào)整為比OFDM信號的電平高例如至少0dB。
然后在步驟S436中，長度匹配單元170接收生成的第二PN序列，并復(fù)制第二PN序列，以生成長度為GI和OFDM信號長度總和的第一PN序列。
接著，在步驟S437中，功率調(diào)整器180將第一PN序列的功率調(diào)整為比OFDM信號功率低16dB。
在步驟S438中，第一PN序列插入單元130插入第一PN序列，從GI的開始端一直到OFDM信號的末尾。
在步驟S439中，第二PN序列插入單元140將第二PN序列插入到其中插入了第一PN序列的OFDM信號中的GI之前。
或者，可以更改第一PN序列插入單元130和第二PN序列插入單元140的位置。因此，可以在步驟438之前執(zhí)行步驟439。
圖5示出了其中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列的OFDM信號的幀結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，由于PN序列的傳輸貫穿整個OFDM傳輸信號，因此，所述OFDM接收系統(tǒng)可以比采用PN序列被部分插入其中的OFDM信號的傳統(tǒng)OFDM接收系統(tǒng)更快地獲得同步。
此外，由于根據(jù)本發(fā)明的OFDM傳輸系統(tǒng)將PN序列加長到幾乎等于OFDM傳輸信號的長度，因此，可以對OFDM接收系統(tǒng)進(jìn)行更為精確的信道估計(jì)和補(bǔ)償。
盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明不應(yīng)僅限于所描述的優(yōu)選實(shí)施例，可以在本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用(OFDM)傳輸系統(tǒng)，包括IDFT單元，用于對待傳輸?shù)腛FDM信號執(zhí)行IDFT運(yùn)算；保護(hù)間隔(GI)插入單元，用于將保護(hù)間隔(GI)插入到從所述IDFT單元輸出的OFDM信號中，以防止OFDM信號的符號間干擾；PN序列生成單元，用于生成第一PN序列和第二PN序列；PN序列插入單元，用于將所述第一和第二PN序列插入到OFDM信號中，以形成插入PN的OFDM信號，其形式為，其中所述PN序列從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾，且所述第二PN序列放置在GI之前；整形濾波單元，用于對所述插入PN的OFDM信號進(jìn)行整形濾波，該OFDM信號中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM傳輸系統(tǒng)，其中，所述第一PN序列的功率電平低于所述OFDM信號的功率電平，而所述第二PN序列的功率電平高于所述OFDM信號的功率電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的OFDM傳輸系統(tǒng)，其中，所述PN序列生成單元包括第一PN序列生成單元，用于生成長度為所述GI和OFDM信號長度總和的所述第一PN序列；第二PN序列生成單元，用于生成所述第二PN序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的OFDM傳輸系統(tǒng)，其中，所述第一PN序列生成單元包括第一功率調(diào)整器，用于將所述第一PN序列的功率電平調(diào)整為比所述OFDM信號功率電平低16dB；所述第二PN序列生成單元包括第二功率調(diào)整器，用于將所述第二PN序列的功率電平調(diào)整為比所述OFDM信號功率電平高至少0dB。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的OFDM傳輸系統(tǒng)，其中，所述PN序列生成包括第二PN序列生成單元，用于生成所述第二PN序列；長度匹配單元，用于復(fù)制所述第二PN序列，以生成長度為所述GI和OFDM信號長度總和的所述第一PN序列；第三功率調(diào)整器，用于將所述第一PN序列的功率調(diào)整為比所述OFDM信號功率低16dB。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的OFDM傳輸系統(tǒng)，其中，所述第二PN序列生成包括第四功率調(diào)整器，用于將所述第二PN序列的功率電平調(diào)整為比所述OFDM信號功率電平高至少0dB。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的OFDM傳輸系統(tǒng)，其中，所述PN序列插入單元包括第一PN序列插入單元，用于將第一PN序列從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾；以及第二PN序列插入單元，用于將所述第二PN序列插入到GI前面。
8.一種正交頻分復(fù)用(OFDM)傳輸方法，包括步驟(a)對待傳輸?shù)腛FDM信號執(zhí)行IDFT運(yùn)算；(b)將保護(hù)間隔(GI)插入到從所述步驟(a)輸出的OFDM信號，以防止OFDM信號的符號間干擾；(c)生成第一PN序列和第二PN序列，將所述第一和第二PN序列插入到該OFDM信號中，以形成插入PN的OFDM信號，其形式為，其中所述PN序列從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾，且所述第二PN序列放置在該GI之前；(d)對插入PN的OFDM信號進(jìn)行整形濾波，該OFDM信號中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的OFDM傳輸方法，其中，所述第一PN序列的功率電平低于所述OFDM信號的功率電平，而所述第二PN序列的功率電平高于所述OFDM信號的功率電平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的OFDM傳輸方法，其中，所述步驟(c)包括子步驟(c1-1)生成長度為所述GI和OFDM信號長度總和的所述第一PN序列；(c2-1)生成所述第二PN序列；(c3-1)將所述第一PN序列從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾；(c4-1)將所述第二PN序列插入到插入了所述第一PN序列的所述OFDM信號中的GI之前。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的OFDM傳輸方法，其中，所述步驟(c)包括子步驟(c1-2)生成長度為所述GI和OFDM信號長度總和的所述第一PN序列；(c2-2)生成所述第二PN序列；(c3-2)將所述第二PN序列插入到所述OFDM信號中的GI前；(c4-2)將所述第一PN序列插入到插入了所述第二PN序列的所述OFDM信號中，從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的OFDM傳輸方法，其中，所述步驟(c1-1)和步驟(c1-2)都包括一個子步驟，用于將所述第一PN序列的功率電平調(diào)整為比所述OFDM信號功率電平低16dB；所述步驟(c2-1)和步驟(c2-2)都包括一個子步驟，用于將所述第二PN序列的功率電平調(diào)整為比所述OFDM信號功率電平高至少0dB。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的OFDM傳輸方法，其中，所述步驟(c)包括子步驟(c3-3)生成所述第二PN序列；(c4-3)復(fù)制所述第二PN序列，以生成長度為所述GI和OFDM信號長度總和的所述第一PN序列；(c5-3)將所述第一PN序列的功率調(diào)整為比所述OFDM信號功率低16dB；(c6-3)將所述第一PN序列從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾；(c7-3)將所述第二PN序列插入到插入了所述第一PN序列的所述OFDM信號中的GI之前。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的OFDM傳輸方法，其中，所述步驟(c)包括子步驟(c3-4)生成所述第二PN序列；(c4-4)復(fù)制所述第二PN序列，生成長度為所述GI和OFDM信號長度總和的所述第一PN序列；(c5-4)將所述第一PN序列的功率調(diào)整為比所述OFDM信號功率低16dB；(c6-4)將所述第二PN序列插入到所述OFDM信號中的GI前；(c7-4)將所述第一PN序列插入到插入了所述第二PN序列的所述OFDM信號中，從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的OFDM傳輸方法，其中，所述步驟(c3-3)和步驟(c3-4)都包括一個子步驟，用于將所述第二PN序列的功率電平調(diào)整為比所述OFDM信號功率電平高至少0dB。
全文摘要
公開了一種OFDM傳輸系統(tǒng)，包括IDFT單元，用于對待傳輸?shù)腛FDM信號執(zhí)行IDFT運(yùn)算；保護(hù)間隔(GI)插入單元，用于將保護(hù)間隔(GI)插入到從所述IDFT單元輸出的OFDM信號中，以防止OFDM信號的符號間干擾；PN序列生成單元，用于生成第一PN序列和第二PN序列；PN序列插入單元，用于將所述第一和第二PN序列插入到OFDM信號中，以形成插入PN的OFDM信號，其形式為，其中所述PN序列從GI的開始端一直插入到所述OFDM信號的末尾，且所述第二PN序列放置在GI之前；整形濾波單元，用于對所述插入PN的OFDM信號進(jìn)行整形濾波，該OFDM信號中插入了GI、第一PN序列和第二PN序列。OFDM傳輸系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行精確的多徑估計(jì)和補(bǔ)償，還可以對所述OFDM接收系統(tǒng)進(jìn)行快速同步。
文檔編號H04B7/005GK1490952SQ0311037
公開日2004年4月21日 申請日期2003年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月19日
發(fā)明者權(quán)容植 申請人:三星電子株式會社