專利名稱：一種用于ofdm/oqam系統(tǒng)中的導(dǎo)頻序列結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于OFDM/OQAM系統(tǒng)中的信道估計技術(shù)，特別涉及信道估計技術(shù)中導(dǎo)頻信 號的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
眾所周知，在現(xiàn)有的通信技術(shù)中，基于交錯正交幅度調(diào)制方法的正交頻分多址技術(shù) (OFDM/offsetQAM，簡稱OFDM/OQAM)以其很高的頻譜利用率、良好的時頻聚焦特性， 成為未來移動多媒體通信的主要候選技術(shù)之一。
OFDM/OQAM系統(tǒng)的發(fā)送信號s")的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
M-l
柳-i;2X"g(卜"。廣",羅。' "、
gm,Jg(卜肌。)廣V2歸。(
其中"加,"是第"個發(fā)射符號的第m個子載波上，v。和t。代表OFDM/OQAM系統(tǒng)子載
波間隔和發(fā)送信號時間間隔，g(0表示成形濾波器函數(shù)。相比于傳統(tǒng)的正交頻分復(fù)用技術(shù)， OFDM/OQAM系統(tǒng)僅僅在實數(shù)域滿足嚴(yán)格的正交條件，如下所示
=3 ,5 . (2)
假定OFDM/OQAM信號經(jīng)歷了一個多徑衰落信道，信道脈沖沖擊響應(yīng)為，高斯白 噪聲"。(0， OFDM/OQAM系統(tǒng)接收信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
少(O =柳*力)+ "o 0) = f雄,- + "o (0 (3)
當(dāng)接收端收到發(fā)送信號，并對其進(jìn)行匹配濾波操作后，接收信號:K0表示為
《"m,n+Re( 2]"々'〈"lg"〉^U + "。") 其中Z^ = |^("^2;^°(—T)&，而&{ S "々,〈g一 Ig"〉/U代表了所有的符號間干擾和子載波干擾，W。")是匹配濾波后的噪聲。
當(dāng)"細(xì)是導(dǎo)頻序列(專門為了估計信道而設(shè)計的己知序列)的第m個子載波時，則 OFDM/OQAM系統(tǒng)基于導(dǎo)頻序列的信道估計的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
其中-"。(0,-^表示了 OFDM/OQAM系統(tǒng)經(jīng)過信道和匹配濾波器后，
疊加在導(dǎo)頻參考信號上的高斯噪聲。從上面的信道估計的數(shù)學(xué)表達(dá)式中可見導(dǎo)頻信號的結(jié) 構(gòu)關(guān)系到信道估計算法實現(xiàn)的難易程度以及可實現(xiàn)性。
目前幾乎所有的導(dǎo)頻序列結(jié)構(gòu)的設(shè)計都是針對基于復(fù)數(shù)域正交條件的正交頻分復(fù)用系 統(tǒng)的，但是對于實數(shù)域正交條件的OFDM/OQAM系統(tǒng)而言，多徑衰落信道的復(fù)數(shù)特性會 破壞OFDM/OQAM系統(tǒng)正交特性，使導(dǎo)頻參考信號引入符號間干擾和子載波間干擾，及 公式5中的{ Z "M,，n.〈g^lg"》部分不能為零.。因此傳統(tǒng)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道
估計的導(dǎo)頻信號結(jié)構(gòu)不再適用于OFDM/OQAM系統(tǒng)，需要為OFDM/OQAM設(shè)計新的導(dǎo)頻 信號結(jié)構(gòu)。
在文獻(xiàn)(C. Lele, P. Siohan, R. Legouable. Preamble-based channel estimation techniques for OFDM/OQAM over the powerline, IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications, Pisa， Italy, 2007, :59-64 )中提出了 一禾中針對 OFDM/OQAM系統(tǒng)的導(dǎo)頻信號結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)頻信號結(jié)構(gòu)為首先在導(dǎo)頻參考信號兩端添加全 0保護(hù)符號，用于消除符號間干擾；然后設(shè)每相臨兩個符號組成一對，每對符號中的兩個 符號是相同的，即所有的奇數(shù)對符號相同，所有的偶數(shù)對符號也相同，但奇數(shù)對和偶數(shù)對 符號是相反的，數(shù)學(xué)表達(dá)為a4 +1=fl4 +2=l，a4 +3="4 +4=-l。這種設(shè)計的目的和好處是使
公式5中的{ Z am,， ,〈gm， |gmV〉}部分達(dá)到了最大值，從而降低高斯白噪聲對
OFDM/OQAM系統(tǒng)的影響。
但是事實上，OFDM/OQAM系統(tǒng)中的符號間干擾和子載波間干擾才是影響系統(tǒng)性能的 主要因素，因此提高導(dǎo)頻信號性能的關(guān)鍵在于如何消除符號間干擾和子載波間干擾因素。 此外，針對現(xiàn)有的基于導(dǎo)頻信號的信道估計方法，接收端需要預(yù)先知道發(fā)送端成形濾波器的模糊函數(shù)〈^,,|^. 〉特性，然后計算出公式5中的(S "^,〈g^lg^.》，進(jìn)而利用
導(dǎo)頻參考信號估計出無線信道衰落特性，因此現(xiàn)有的基于導(dǎo)頻序列設(shè)計方法的信道估計方 法復(fù)雜度太高。更為重要的是，對于具有自適應(yīng)特性的OFDM/OQAM系統(tǒng)而言，發(fā)送端 可以通過多徑時變信道的不同散射特性選擇具有不同的時頻聚焦性的成型濾波器，而模糊
函數(shù)〈g" 1&.， .〉也會隨之變化，從而增加了公式5在自適應(yīng)OFDM/OQAM系統(tǒng)中的計算
復(fù)雜度，因此現(xiàn)有的OFDM/OQAM系統(tǒng)導(dǎo)頻信號設(shè)計方法存在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有OFDM/OQAM系統(tǒng)信道估計的問題提供一種新的導(dǎo)頻設(shè)計結(jié)構(gòu)以及 方法。通過合理的導(dǎo)頻信號設(shè)計消除掉導(dǎo)頻參考信號中的符號間干擾和子載波間干擾部分， 即背景技術(shù)中所述的公式5中的{ Z "^.〈^lg"》近似為零。
本發(fā)明提出的OFDM/OQAM系統(tǒng)導(dǎo)頻序列的結(jié)構(gòu)為導(dǎo)頻信號序列由前段、中段和 后段三段組成，其中前段和后段都是全零(是保護(hù)序列部分)，中段是導(dǎo)頻信號結(jié)構(gòu)的主 體部分，所述的主體部分的每位符號&是從極性符號中選取(取值為l或-l)，主體部分 中所有的偶數(shù)位符號相同，所有的奇數(shù)位符號也相同，偶數(shù)位符號與奇數(shù)位符號可以相同 也可以相反。
構(gòu)造方法為
步驟1:將導(dǎo)頻參考信號的主體序列部分(c^2a3.』 )的奇數(shù)序號的符號 U,,^,^,..^^,)全部相同，且取值為1或-1 (a, =a3 =ar.. = fl2w+1 =±1 )，
再將偶數(shù)序號中各位符號("Q，"2, ，...，"2m)全部相同，且取值為1或-1 ("。="2="4... = ^=±1)，但是，偶數(shù)序號符號與奇數(shù)序號符號之間可以
相同也可以相反；
步驟2:在步驟1所形成的主體序列部分的兩端添加全0，每端0的個數(shù)等于是子載波 數(shù)。
發(fā)明實質(zhì)和效果
本發(fā)明結(jié)合OFDM/OQAM系統(tǒng)正交條件，在導(dǎo)頻參考信號兩端是全0保護(hù)的符號的 前提下，使公式(4)中代表符號間和子載波間千擾部分(J] ~.，。.〈^, 1&.， 〉}中的符號
間干擾部分近似等于0，干擾部分中的剩余干擾項僅剩下子載波間干擾，可近似表示為R" S "嶺'〈g,lg"〉HJ老(Z "m>A〈gm,"lgOT' 〉)} (6)
子載波間干擾
通過分析〈g^lg.〉發(fā)現(xiàn)，該函數(shù)具有以子載波附'為中心的奇對稱性質(zhì)，艮P:
、om，" i o附， z
因此，如果設(shè)定每一個導(dǎo)頻參考中子載波相鄰符號相同即^^—^-^^+^，則代表干
擾部分的近似為零即{ Z &,， ,〈^ |gmV〉} 0。因此估計信道的的計算式可以簡化為
綜合以上分析，本發(fā)明的實質(zhì)和效果是在導(dǎo)頻參考信道兩側(cè)添加全0保護(hù)符號的前 提下首先消除了符號間干擾，然后通過交錯設(shè)計思想，使奇數(shù)序號和偶數(shù)序號分別具有相 同的符號，從而消除導(dǎo)頻參考信號中的子載波間干擾，因此上述的導(dǎo)頻信號序列的結(jié)構(gòu)能 夠消除多徑信道引入的符號間干擾和子載波間干擾。最為重要的是，通過本發(fā)明的導(dǎo)頻信 號設(shè)計方法，接收端信道估計過程中不需要成形濾波器的模糊函數(shù)特性，因此接收端避免
了信號處理中的復(fù)雜計算，極大的降低了 OFDM/OQAM系統(tǒng)的硬件實施難度和系統(tǒng)成本。
本發(fā)明特別適用于自適應(yīng)OFDM/OQAM系統(tǒng)和高速FDM/OQAM系統(tǒng)。
具體實施例方式
實施例一
導(dǎo)頻序列中主體序列部分的所有偶數(shù)位符號全部為1 (或全部為-l)，所有的奇數(shù)位符
號全部為-1 (或全部為1)。構(gòu)造該序列的方法為 步驟l:將導(dǎo)頻序列的主體序列部分中的奇數(shù)序號的各位符號全部置為1
(fll-A =A^.. = a2m+1 =1 )或-1 =a3 =a5 =a2w+1 =—1 )，當(dāng)奇數(shù)序號中 各位符號為l (a1=a3=a5... = a2m+1=l)時，則將導(dǎo)頻序列的主體序列部分中 的偶數(shù)序號的各位符號全部置為-l ( ="2=^v.. = fl2m=-1);當(dāng)導(dǎo)頻序列
的主體序列部分中的奇數(shù)序號的各位符號為-l " ="3 ="5... = "2m+1 =-1)時，
則將導(dǎo)頻序列的主體序列部分中的偶數(shù)序號的各位符號的值全部置為1 (a0 =a2 =a4... = fl2m =1 )。步驟2:在主體序列部分的兩側(cè)各添加子載波個數(shù)全0保護(hù)符號。 實施例二
將導(dǎo)頻序列的主體部分的所有符號全部為1或全部為-1。構(gòu)造該序列的方法為 步驟l:將導(dǎo)頻序列的主體部分的所有符號全部為1 (A二A-"3…-""-l)或-1
(a! = a2 = a3... = a" = -l)
步驟2: 在主體序列部分的兩側(cè)各添加子載波個數(shù)的全0保護(hù)符號。
權(quán)利要求
1、一種用于OFDM/OQAM系統(tǒng)中的導(dǎo)頻序列結(jié)構(gòu)，由前段、中段和后段三段組成，其中前段和后段都是全零，中段是導(dǎo)頻信號結(jié)構(gòu)的主體部分，主體部分的每位符號an是從的中取值為1或-1，其特征在于所述的主體部分中所有的偶數(shù)位相同，所有的奇數(shù)位符號也相同，偶數(shù)位符號與奇數(shù)位符號可以相同也可以相反。
2、 權(quán)利要求1導(dǎo)頻序列的構(gòu)造方法，其特征在于步驟l:將導(dǎo)頻序列的主體序列部分中奇數(shù)序號的各位符號的值全部置為1或-1，當(dāng)導(dǎo)頻序列的主體序列部分的奇數(shù)序號各位符號為1時，則將導(dǎo)頻序列的主體序列部分的偶數(shù)序號中各位 符號的值全部置為-l;當(dāng)導(dǎo)頻序列的主體序列部分的奇數(shù)序號各位符號為-1時，則將偶數(shù) 序號中各位符號的值全部置為1, 步驟2:在主體序列部分的兩側(cè)分別各添加子載波個數(shù)個全0保護(hù)符號。
3、 權(quán)利要求1導(dǎo)頻序列的構(gòu)造方法，其特征在于步驟1:將導(dǎo)頻序列的主體部分的所有符號位全部為1或-l;步驟2:在主體序列部分的兩側(cè)分別各添加子載波個數(shù)個全0保護(hù)符號。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于OFDM/OQAM系統(tǒng)中的導(dǎo)頻序列結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造方法，在導(dǎo)頻參考信道兩側(cè)添加全0保護(hù)符號的前提下，使序列主體部分的奇數(shù)序號和偶數(shù)序號分別具有相同的符號，這樣在消除了符號間干擾的同時，又消除導(dǎo)頻參考信號中的子載波間干擾。最為重要的是，通過本發(fā)明的導(dǎo)頻信號設(shè)計方法，接收端信道估計過程中不需要成形濾波器的模糊函數(shù)特性，因此接收端避免了信號處理中的復(fù)雜計算，極大的降低了OFDM/OQAM系統(tǒng)的硬件實施難度和系統(tǒng)成本。本發(fā)明特別適用于自適應(yīng)OFDM/OQAM系統(tǒng)和高速OFDM/OQAM系統(tǒng)。
文檔編號H04L27/26GK101447967SQ20081014808
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者李少謙, 剛 武, 符初生, 蘇 胡 申請人:電子科技大學(xué)