專利名稱：基于ofdm的通信方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，特別涉及基于OFDM的通信技術(shù)。

背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的頻分復(fù)用技術(shù)是數(shù)據(jù)只在一個載波信號上傳輸，正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，簡稱“OFDM”)是一種多載波調(diào)制(Multi-Carrier Modulation，簡稱“MCM”)，它采用多個載波，而將要傳送的數(shù)據(jù)流分解成多個低速的比特流，用這些低速的數(shù)據(jù)流分別去調(diào)制多個載波。如果這些載波是用跳頻方式選用的，那么即便是頻譜相互混疊也能保持相互正交的波形。這樣就避免了信號波形之間的干擾，同時還提高了頻譜利用率。
因為使用了MCM技術(shù)，OFDM具有較強的對抗多徑的能力，已經(jīng)被很多的無線通信標(biāo)準(zhǔn)采納，比如數(shù)字視頻廣播(Digital Video Broadcasting，簡稱“DVB”)技術(shù)，無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network，簡稱“WLAN”)，微波接入全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，簡稱“WiMAX”)和無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Regional Area Network，簡稱“WRAN”)。
OFDM的模塊圖如圖1描述。在OFDM系統(tǒng)中，輸出為N個獨立調(diào)制載波的輸出之和。當(dāng)這些載波加在一起將出現(xiàn)一個很高的峰值。這將導(dǎo)致一個很高的功率峰均比(Peak Average Power Ratio，簡稱“PAPR”)問題，這需要發(fā)射機的功放以低能效操作在一個很大的線性區(qū)域并需要D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換器和A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器具有很大的動態(tài)范圍，從而提高系統(tǒng)實現(xiàn)的開銷，并因此成為OFDM的主要缺點。當(dāng)信通探測序列或報頭的PAPR值高于功放的線性范圍，信號會被削波(限幅消波)。造成的失真將導(dǎo)致信道估計或者同步的不準(zhǔn)確，并導(dǎo)致分組差錯率(Packet Error Rate，簡稱“PER”)的性能劣化。
由此可見，信道探測序列或報頭的PAPR值的高低對基于OFDM的系統(tǒng)的性能好壞可能有相當(dāng)大的影響。下面介紹一下幾種典型的基于OFDM的系統(tǒng)中信道探測序列或報頭的情況。
在WRAN(IEEE802.22)中，上行信道探測為基站(Base Station，簡稱“BS”)得到進行閉環(huán)傳輸?shù)谋匾滦行畔⑻峁┝艘粋€快速而有效的方法。對于在OFDM接入方案中分配的探測序列，需要具有不同長度的探測序列。這些頻域的序列需要具有恒定的幅度(也就是平坦的頻率頻譜)，這樣對所有的子載波的信道估計準(zhǔn)確性才相同。在蜂窩OFDM系統(tǒng)中，各小區(qū)需要一套(頻域)序列，其對應(yīng)時域序列具有良好的互相關(guān)特性，這樣合成的相鄰小區(qū)干擾可以小到可接受范圍。為了方便起見，由頻域序列進行離散傅立葉逆變換(Inverse Discrete Fourier Transformation，簡稱“IDFT”)，給出序列的時域序列的互相關(guān)函數(shù)，簡稱為某個特定序列的時域相關(guān)函數(shù)。我們表示一個長度為N的頻域序列為s(n)，n＝0，1，...，N-1，其對應(yīng)的離散時域序列S(k)，k＝0，1，N-1，可由它的IDFT得到， 它的時域相關(guān)函數(shù)則是， 方程中m＝0，1，...，N-1，且()*表示復(fù)共軛。
在WiMAX(IEEE802.16)和WRAN(IEEE802.22)里面，具有低峰均功率比的序列也用作報頭(Preamble)以做同步及信道估計之功能。
當(dāng)前的IEEE802.22標(biāo)準(zhǔn)草案提出了兩個候選的探測序列，分別是Golay序列和GCL(廣義chirp序列)。IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)里所用的是Golay序列，其PAPR值高于5dB。
IEEE802.22標(biāo)準(zhǔn)草案采用的GCL序列實際上為非常特殊的CAZAC序列(恒定幅度零自相關(guān))，也就是素數(shù)長度長的Chu序列。雖然Chu序列的時域互相關(guān)函數(shù)達到了恒定最小的幅度，時域互相關(guān)函數(shù)對于所有的循環(huán)移位等于序列長度的平方根，但是集合中的不同序列的PAPR也是不同的，當(dāng)需要的序列數(shù)目很大時，最差劣化到7dB。其結(jié)果，使用該最差序列的小區(qū)里，信道估計的精確度和導(dǎo)致的PER被大大影響。
對于用作報頭的二元PN序列，在IEEE802.22里面，PAPR可高達7dB，在IEEE802.16里，也高過4dB。
因為用作探測序列或報頭的序列的PAPR值較高，所以要求發(fā)射機的功放以低能效操作在一個很大的線性區(qū)域，并需要D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換器和A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器具有很大的動態(tài)范圍，從而提高了系統(tǒng)實現(xiàn)的開銷。如果序列的PAPR值超過了功放的線性范圍，信號會被削波，由此造成的失真將導(dǎo)致信道估計或者同步的不準(zhǔn)確，并導(dǎo)致PER的性能劣化。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明各實施方式要解決的主要技術(shù)問題是提供一種基于OFDM的通信方法及系統(tǒng)，使得OFDM系統(tǒng)的性能得以提高。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種基于OFDM的通信方法，包含以下步驟 選取初始的恒定幅度零自相關(guān)CAZAC序列； 修改初始的CAZAC序列，從修改所得的各序列中保留峰均功率比PAPR值滿足預(yù)設(shè)條件的序列； 使用被保留的序列作為探測序列進行探測分配或作為報頭進行信道估計。
本發(fā)明的實施方式還提供了一種基于OFDM的通信方法，在進行探測分配或信道估計時，將滿足以下特征的長度為Ns的序列soptimal(n)序列作為探測序列或報頭 soptimal(n)＝s1(mod[(δ2+n)，Ns])exp(i2πnθ/N) 其中，s1(n)＝s(mod[(δ1+n)，(Ns+l)])，0＜＝n＜Ns，θ是偽隨機相位，N是離散傅立葉變換的大小，δ1和δ2是循環(huán)移位或偏移參數(shù)，l則是截斷長度，s(n)是長度為sm2＝(Ns+l)的CAZAC序列。
本發(fā)明的實施方式還提供了一種基于OFDM的通信系統(tǒng)，包含將滿足以下特征的長度為Ns的序列soptimal(n)序列作為探測序列或報頭發(fā)送的設(shè)備 soptimal(n)＝s1(mod[(δ2+n)，Ns])exp(i2πnθ/N) 其中，s1(n)＝s(mod[(δ1+n)，(Ns+l)])，0＜＝n＜Ns，θ是偽隨機相位，N是離散傅立葉變換的大小，δ1和δ2是循環(huán)移位或偏移參數(shù)，l則是截斷長度，s(n)是長度為sm2＝(Ns+l)的CAZAC序列。
本發(fā)明各實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于 本發(fā)明提供了一種具有特定特征的序列，并使用這種序列作為探測序列進行探測分配或作為報頭進行信道估計，根據(jù)仿真結(jié)果，這種序列可以有效地降低PAPR值，從而提高OFDM系統(tǒng)的性能。
為了得到上述具有較低PAPR值的序列，對初始的CAZAC序列進行修改，通過仿真等手段得到修改后的序列的PAPR值，保留PAPR較好的序列，作為探測序列進行探測分配或作為報頭進行信道估計。因為不局限于Golay、GCL等已知序列，而是在較大的范圍內(nèi)進行搜索，所以得到PAPR值更好的序列的可能性大大增加，仿真的結(jié)果也證明了可以找到PAPR值比現(xiàn)有技術(shù)更好的序列。因為在OFDM系統(tǒng)中使用了PAPR值更好的序列，所以能夠有效地提高OFDM系統(tǒng)的性能。
使用截斷和邊帶不變量轉(zhuǎn)換(如循環(huán)移位等)，對初始的CAZAC序列進行修改，可以保持序列的互相關(guān)性，并可以從一個初始的CAZAC序列變換出一個集合的序列，從而可以滿足探測分配和信道估計的需要。
確定截斷長度時，可以先根據(jù)仿真結(jié)果從PAPR和截斷長度的關(guān)系中獲得最優(yōu)截斷長度的估計值，再在該估計值附近的預(yù)定范圍內(nèi)進行搜索，得到使PAPR最低的最優(yōu)截斷長度。因為有預(yù)估所以最終得到的結(jié)果一般較好，因為只在估計值附近搜索，所以搜索的工作量較小。
對分配到不同小區(qū)的每個序列在頻域上應(yīng)用偽隨機線性相位移位，或等價于在時域應(yīng)用偽隨機循環(huán)移位。從而對每個用戶所受到的相鄰小區(qū)干擾進行了隨機化，避免了出現(xiàn)某個用戶一直受到最差相鄰小區(qū)干擾的情況。



圖1是典型的OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明較佳實施方式的基于OFDM的通信方法流程示意圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明較佳實施方式的搜索最優(yōu)截斷長度的流程示意圖； 圖4是典型的OFDM符號中子載波的分布情況； 圖5是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的仿真結(jié)果比較圖。

具體實施例方式 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細(xì)描述。
在本發(fā)明中，提出一個非常廣義的CAZAC序列的構(gòu)造方法，也就是Mow的歸一化完備單位根序列構(gòu)造法，包括Frank，Chu和GCL序列和他們邊帶不變量轉(zhuǎn)換版本都被考慮了。通過截斷技術(shù)和邊帶不變量轉(zhuǎn)換技術(shù)降低這些序列的PAPR值。通過截斷技術(shù)和循環(huán)移位序列同時也可以得到一個具有很好時域互相關(guān)平均平方的序列集合。然后對于分配到不同小區(qū)的每條序列，加以一個偽隨機線性相位移，從而隨機化用戶所受到的相鄰小區(qū)干擾。
在本發(fā)明的較佳實施方式中，把具有低PAPR的修改過的CAZAC序列用于基于OFDM的系統(tǒng)中，作為有效信道探測序列和報頭。這些長度為Ns的序列soptimal(n)可由以下方程(1)給出。
soptimal(n)＝s1(mod[(δ2+n)，Ns])exp(i2πnθ/N)(1) 其中，s1(n)＝s(mod[(δ1+n)，(Ns+l)])，0＜＝n＜Ns，θ是偽隨機相位，N是離散傅立葉變換的大小，δ1和δ2是循環(huán)移位或偏移參數(shù)，l則是截斷長度，s(n)是長度為sm2＝(Ns+l)的CAZAC序列，可由以下的歸一PRUS構(gòu)造法得到。

p＝mod(n，m)，k＝floor(n/m) 其中，α(p)∈Zs是任意函數(shù)，滿足 β(p)∈Zsm任意函數(shù)，滿足mod(β(p)，m)是Zm的一個排列 是任意有理數(shù) PRUS構(gòu)造法的具體內(nèi)容可參見文獻(Wai Ho Mow，“A New UnifiedConstruction of Perfect Root-or-Unity Sequences”，Proc.IEEE 4th InternationalSymposium on Spread Spectrum Techniques and Applications(ISSSTA′96)，Germany，September 1996，pp.955-959)。
一條長度為Ns＝sm2的PRUS序列可以由方程(2)得到。通過從構(gòu)造法中選擇合適的CAZAC序列，以及對方程(1)中的參數(shù)δ1，δ2和l賦予合適的值，我們可以得到具有低PAPR值的修改過的CAZAC序列。其中一個優(yōu)化這些參數(shù)值的方法是通過計算機程序搜尋。這里δ1，δ2其實就是循環(huán)移位的偏移，而l則是恰當(dāng)?shù)慕財嚅L度。
下面將詳細(xì)解釋如何得到這些具有低PAPR值的修改過的CAZAC序列，相關(guān)流程圖如圖2所示。
在步驟201中，選取初始的CAZAC序列。初始的CAZAC序列從具有最優(yōu)互相關(guān)的完備單位根序列(Perfect Root of Unity Sequences，簡稱“PRUS”)集合中選取。例如，可以從Chu序列、Frank序列或它們的邊帶不變量變換結(jié)果(如FFT變換結(jié)果)中選取初始的CAZAC序列。集合中初始序列的長度可以相同或不同。集合中初始序列長度的間隔要取得足夠大，使得時域互相關(guān)的峰值在可接受的水平；同時也要取得足夠小，使得集合中最劣PAPR值小到可以接受的水平。
此后進入步驟202，修改初始的CAZAC序列。本發(fā)明對修改的方式原則上不作限定，在本發(fā)明的較佳實施方式中，可以通過以下方式修改初始的CAZAC序列 A 對初始的CAZAC序列或邊帶不變量轉(zhuǎn)換(如FFT變換)結(jié)果進行截斷，得到一條較短序列； B 對截斷后的序列進行邊帶不變量轉(zhuǎn)換，例如循環(huán)移位。
對于上述操作A，對一個具有比實際應(yīng)用需要(Ns)更長的序列進行截斷以降低其PAPR。最優(yōu)的，也即對應(yīng)于最低PAPR的截斷長度，取決于所用的序列及原序列的長度，而不是現(xiàn)有技術(shù)建議的最小可能值。在截斷操作中有兩個重要因素一個是截斷長度l；另一個是截斷的子序列的偏移δ1。估計的最優(yōu)截斷長度可從假設(shè)δ2為0時觀測的PAPR和截斷長度的關(guān)系中獲得。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，對應(yīng)于低PAPR的截斷長度通常都不超過原序列長度平方根的4倍。在這個估計最優(yōu)點附近上、下方向的搜索來決定所需要截斷長度的調(diào)整。這有助于降低搜索范圍并降低在搜索時的計算量。而且，序列可以在被截斷之前首先被循環(huán)移位以獲得不同的PAPR值。因此，在上面的搜索過程中，截斷應(yīng)用到序列的所有循環(huán)移位版本以進一步降低序列的PAPR值?？偣矔?Ns+l)個循環(huán)移位的選擇。最優(yōu)的循環(huán)移位δ1和截斷長度l在搜索中被記錄。搜索過程如圖3所示。
對于上述操作B，一些不改變序列自相關(guān)特性的邊帶不變量的轉(zhuǎn)換，可以應(yīng)用到序列中以進一步降低PAPR值。本實施方式的變換例子包括FFT和頻域中的循環(huán)移位。對已截斷序列的適當(dāng)循環(huán)移位δ2可以進一步降低PAPR值。操作A和B可以在搜索中結(jié)合在一起進行。
對于任何CAZAC序列或者其截斷和循環(huán)移位版本，其頻域的幅度是恒定的，其時域自相關(guān)是一個delta函數(shù)。通過Parseval’s定理，在兩個序列的時域互相關(guān)函數(shù)平均能量等于其在頻域的能量。這意味著，只要序列元素的幅度和長度是固定的，序列的任何修改和轉(zhuǎn)換都不改變其時域互相關(guān)能量。
此后進入步驟203，通過仿真得到經(jīng)修改的序列的PAPR值。計算方法如下。
在一個OFDM符號里，通常左右兩邊的子載波都會設(shè)作零，以作為保護間隔，同時，DC也會設(shè)為零。除此以外，相鄰數(shù)據(jù)子載波之間也可以插入零。對于抽取因子M，相鄰的兩個數(shù)據(jù)子載波之間會有(M-1)個零載波。一個典型的OFDM符號如圖4所示。所需的序列長度Ns可由以下得到， Ns＝floor[(N-Ngl-Ngr)/M](3) 其中N是FFT的長度，Ngl和Ngr分別是左右兩邊的保護子載波數(shù)目，而M則是抽取因子，而floor(x)則表示不超過x的最大整數(shù)。
在使用FFT實現(xiàn)的OFDM系統(tǒng)中，一個OFDM符號s’(n)，n＝0，1，...，N-1，的PAPR以分貝為單位的計算公式如下 其中，N是FFT的大小，D是過采樣因子并至少選擇為4。OFDM符號s’(n)，n＝0，1，...，N-1，可以以一長度為Ns的序列得到，如下，
使用上述公式4，就可以以仿真手段計算出經(jīng)修改的序列的PAPR值。
此后進入步驟204，判斷經(jīng)修改的序列的PAPR值是否滿足預(yù)設(shè)條件，如果是則進入步驟205，保留該序列作為探測序列進行探測分配或作為報頭進行信道估計，否則進入步驟206，丟棄該序列。
預(yù)設(shè)條件可以是被保留的序列的PAPR值小于初始序列的PAPR值；或者，被保留的序列的PAPR值小于預(yù)設(shè)門限。
在步驟205和步驟206之后，回到步驟202，對初始的CAZAC序列繼續(xù)進行修改。對初始的CAZAC序列嘗試完預(yù)先設(shè)定的若干種修改方式后，可以得到一個被保留的序列的集合，該集合中的序列的PAPR值都可以滿足預(yù)設(shè)條件。
雖然對于任何兩個單位幅度的CAZAC序列，其時域的互相關(guān)函數(shù)的平均能量等于FFT的大小N，互相關(guān)的形狀可以通過調(diào)整它們的在截斷之前的長度差來控制。這提供了在大集合大小，低PAPR值和低最大互相關(guān)級別的一個綜合考慮。假定具有最小PAPR的最優(yōu)截斷長度為l。取值l是利用本文檔前面描述的截斷過程決定的。當(dāng)選擇Chu序列到集合中，集合的第一個序列是通過截斷Chu序列的長度(Ns+l)到長度Ns得到。更多的序列可通過搜索長度在[Ns+1-Δ/2，Ns+1+Δ/2]范圍的Chu序列，然后截斷到Ns得到的，在這里Δ是搜索是最大的階段差。這些序列的PAPR接近最小值。同時，當(dāng)截斷長度差增加，兩個序列的最大時域互相關(guān)可以被降低。當(dāng)選擇Frank序列到集合，所有的序列被截斷相同的長度l。但是，集合中序列的截斷開始位置以及截斷后的循環(huán)移位是不同的。只有具有低PAPR值的序列被選到集合。
通過以上方法得到一個被保留的序列的集合之后，對分配到不同小區(qū)的每個序列應(yīng)用偽隨機線性相位，也等同于時域互相關(guān)函數(shù)上的偽隨機循環(huán)移位，其目的是為了隨機化每個用戶所受到的相鄰小區(qū)干擾。根據(jù)Parseval’s定理，時域互相關(guān)函數(shù)的平均能量是不變的。通過隨機化最大互相關(guān)出現(xiàn)的位置，避免了出現(xiàn)某個用戶一直受到最差相鄰小區(qū)干擾的情況。需要注意的是在頻域上的線性相位相當(dāng)于在時域的循環(huán)移位。因此，這個操作沒有改變其PAPR值。
偽隨機相位移位可以是一個小區(qū)或扇區(qū)索引、和/或用戶索引、和/或信息包號碼的函數(shù)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，集合中的序列時從同單一個CAZAC序列類型中挑選的，比如Chu序列。而且，滿足互相關(guān)特征的序列集合，是對序列應(yīng)用不同抽取因子構(gòu)造的，而不是通過截斷和循環(huán)移位技術(shù)得到。
下面以一個簡單的例子解釋如何可以通過對一條初始的Frank序列進行合適的截斷和循環(huán)移位，以得到一條長度為32的低PAPR的修改過的CAZAC序列， 1.構(gòu)造長度為36，49和64的Frank序列。通常最優(yōu)的截斷長度l不會超過原序列長度平方根的4倍，所以我們可以限制最大的原始序列長度為64。
2.對于以上每條Frank序列(分別對應(yīng)于截斷長度4，17和32)進行所有可能的循環(huán)移位(分別對應(yīng)于循環(huán)移位參數(shù)δ1在0，35，0，48和0，63這些范圍內(nèi)選取)，并把移位之后的序列的后部分截斷，以得到長度32的序列。
3.對于步驟2所得到的每條長度32的序列再進行32個可能的循環(huán)移位(對應(yīng)于δ2在0，31的范圍內(nèi)選取)，并計算這些序列對應(yīng)的PAPR值。這些PAPR值和它們對應(yīng)的參數(shù)值δ1，δ2和1記錄起來。
4.對步驟3得到的PAPR值進行排列，從而確定對應(yīng)于最小PAPR值的序列。
從以上這個簡單例子，我們可以得到一條長度32的序列，其PAPR值為2.07dB。對應(yīng)的參數(shù)值δ1＝15，δ2＝4，1＝4，而所得序列為[-1，1，-1，1，-1，1，-0.5000-0.8660i，-0.5000+0.8660i，1，-0.5000-0.8660i，-0.5000+0.8660i，1，0.5000-0.8660i，-0.5000-0.8660i，-1，-0.5000+0.8660i，0.5000+0.8660i，1，1，1，1，1，1，1，0.5000+0.8660i，-0.5000+0.8660i，-1，-0.5000-0.8660i，1，-0.5000+0.8660i，-0.5000-0.8660i，1]。
下面給出一些仿真結(jié)果。
方程(1)給出了本發(fā)明的低PAPR值的修改過的CAZAC序列。我們將列舉一些方程中參數(shù)值的可能選擇和對應(yīng)的PAPR值。在下面例子里，我們采用了IEEE802.22里面的設(shè)置，也即FFT的大小是2048，左右分別各有160和159個零子載波，DC載波也被設(shè)做零。單條序列的PAPR值和它們對應(yīng)的參數(shù)值δ1，δ2和l列在表1里。IEEE802.22里作為報頭的PN序列的PAPR值也列出，作為比較。
表1PAPR值的改進和合適的參數(shù)值 在公開的技術(shù)文件(IEEE 802.16e-2005，“IEEE Standard for Local and Metropolitan AreaNetworks-Part 16Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems”，IEEE Standard，28Feb 2006)里，114條PN序列被用作報頭(Preamble)。它們的PAPR值高過4dB。這些數(shù)值，還有本發(fā)明的修改過的CAZAC序列的PAPR值，以及傳統(tǒng)的Chu序列集合的PAPR值如圖5所示。圖5中有三條數(shù)據(jù)線，按從上向下順序，第一條為802.16中的PN序列，第二條為Chu序列，第三條為根據(jù)本發(fā)明方案修改的CAZAC序列?？梢钥吹?，與PN序列相比，本發(fā)明的序列的PAPR減少了3dB。同時我們注意到該修改過的CAZAC序列集合也可用作信道探測序列。
本發(fā)明的技術(shù)方案可應(yīng)用于各種基于OFDM的通信系統(tǒng)中，例如WLAN、DVB、WiMAX、WRAN等等。下面舉一個將本發(fā)明的技術(shù)方案應(yīng)用在WRAN系統(tǒng)的探測序列的例子。
WRAN是一種使用54到862MHz之間的UHF/VHF TV頻段的固定的點到多點的網(wǎng)絡(luò)。在WRAN標(biāo)準(zhǔn)，正交頻分多址接入(Orthogonal FrequencyMultiple Access，簡稱“OFDMA”)被采納以支持多用戶。由于FFT的輸出是相互獨立的子載波之和，導(dǎo)致幅度可以在很大的范圍波動。因此大的峰值將出現(xiàn)在所有子載波的一致相加。具有高PAPR，功放被要求工作在很寬的線性范圍并且D/A和A/D轉(zhuǎn)換器也要求很高的動態(tài)范圍，這樣提高了實現(xiàn)的開銷。當(dāng)對信號使用消波技術(shù)的時候，導(dǎo)致的失真將使得系統(tǒng)的PER性能劣化。本發(fā)明適用于WRAN系統(tǒng)的探測序列。一些理由如下 由于WRAN使用OFDM技術(shù)，所以需要考慮PAPR。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案可以降低PAPR值，從而降低了系統(tǒng)的開銷并提高了系統(tǒng)的性能。
在WRAN中需要一些不同長度的探測序列，滿足一定的自相關(guān)以及互相關(guān)特性，本發(fā)明的技術(shù)方案解決了這個問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案提出的經(jīng)修改的CAZAC序列也可用于設(shè)計OFDM系統(tǒng)中的報頭(Preamble)，用于減低PAPR值和相鄰小區(qū)干擾。
綜上所述，在本發(fā)明的實施方式中，對初始的CAZAC序列進行修改，通過仿真等手段得到修改后的序列的PAPR值，保留PAPR較好的序列，作為探測序列進行探測分配或作為報頭進行信道估計。因為不局限于Golay、GCL等已知序列，而是在較大的范圍內(nèi)進行搜索，所以得到PAPR值更好的序列的可能性大大增加，仿真的結(jié)果也證明了可以找到PAPR值比現(xiàn)有技術(shù)更好的序列。因為在OFDM系統(tǒng)中使用了PAPR值更好的序列，所以能夠有效地提高OFDM系統(tǒng)的性能。
使用截斷和邊帶不變量轉(zhuǎn)換(如循環(huán)移位等)，對初始的CAZAC序列進行修改，可以保持序列的互相關(guān)性，并可以從一個初始的CAZAC序列變換出一個集合的序列，從而可以滿足探測分配和信道估計的需要。
確定截斷長度時，可以先根據(jù)仿真結(jié)果從PAPR和截斷長度的關(guān)系中獲得最優(yōu)截斷長度的估計值，再在該估計值附近的預(yù)定范圍內(nèi)進行搜索，得到使PAPR最低的最優(yōu)截斷長度。因為有預(yù)估所以最終得到的結(jié)果一般較好，因為只在估計值附近搜索，所以搜索的工作量較小。
對分配到不同小區(qū)的每個序列在頻域上應(yīng)用偽隨機線性相位移位，或等價于在時域應(yīng)用偽隨機循環(huán)移位。從而對每個用戶所受到的相鄰小區(qū)干擾進行了隨機化，避免了出現(xiàn)某個用戶一直受到最差相鄰小區(qū)干擾的情況。
雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式，已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于正交頻分復(fù)用OFDM的通信方法，其特征在于，包含以下步驟
選取初始的恒定幅度零自相關(guān)CAZAC序列；
修改所述初始的CAZAC序列，從修改所得的各序列中保留峰均功率比PAPR值滿足預(yù)設(shè)條件的序列；
使用所述被保留的序列作為探測序列進行探測分配或作為報頭進行信道估計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，所述初始的CAZAC序列從具有最優(yōu)互相關(guān)的完備單位根序列PRUS集合中選取。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，所述初始的CAZAC序列從以下序列或其邊帶不變量變換結(jié)果中選取
Chu序列，F(xiàn)rank序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，所述初始序列從長度相同或不同的PRUS集合中選取。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，所述PRUS集合中初始序列長度的間隔滿足以下要求
時域互相關(guān)的峰值在可接受的水平；
所述集合中最劣PAPR值小到可接受的水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)條件是
所述被保留的序列的PAPR值小于所述初始序列的PAPR值；或
所述被保留的序列的PAPR值小于預(yù)設(shè)門限。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，通過以下步驟修改所述初始的CAZAC序列
對所述初始的CAZAC序列進行截斷后再進行邊帶不變量轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，所述截斷的長度通過以下方式得到
根據(jù)仿真結(jié)果從PAPR和截斷長度的關(guān)系中獲得最優(yōu)截斷長度的估計值；
在所述估計值附近的預(yù)定范圍內(nèi)進行搜索，得到使PAPR最低的最優(yōu)截斷長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，所述邊帶不變量轉(zhuǎn)換包含循環(huán)移位或快速傅里葉變換。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，還包含以下步驟
對分配到不同小區(qū)的每個序列在頻域上應(yīng)用偽隨機線性相位移位，或等價于在時域應(yīng)用偽隨機循環(huán)移位。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，所述偽隨機相位移位是一個小區(qū)或扇區(qū)索引、用戶索引、信息包號碼中至少一項的函數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，各所述序列的PAPR值通過仿真得到。
13.一種基于OFDM的通信方法，其特征在于，
在進行探測分配或信道估計時，將滿足以下特征的長度為Ns的序列soptimal(n)序列作為探測序列或報頭
soptimal(n)＝s1(mod[(δ2+n)，Ns])exp(i2πnθ/N)
其中，s1(n)＝s(mod[(δ1+n)，(Ns+l)])，0＜＝n＜Ns，θ是偽隨機相位，N是離散傅立葉變換的大小，δ1和δ2是循環(huán)移位或偏移參數(shù)，l則是截斷長度，s(n)是長度為sm2＝(Ns+l)的CAZAC序列。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于OFDM的通信方法，其特征在于，所述CAZAC序列通過以下PRUS構(gòu)造法得到
n∈Zsm2，p＝mod(n，m)，k＝floor(n/m)
其中，α(p)∈Zs是任意函數(shù)，滿足gcd(α(p)，s)＝1，
β(p)∈Zsm任意函數(shù)，滿足mod(β(p)，m)是Zm的一個排列
是任意有理數(shù)。
15.一種基于OFDM的通信系統(tǒng)，其特征在于，包含將滿足以下特征的長度為Ns的序列soptimal(n)序列作為探測序列或報頭發(fā)送的設(shè)備
soptimal(n)＝s1(mod[(δ2+n)，Ns])exp(i2πnθ/N)
其中，s1(n)＝s(mod[(δ1+n)，(Ns+l)])，0＜＝n＜Ns，θ是偽隨機相位，N是離散傅立葉變換的大小，δ1和δ2是循環(huán)移位或偏移參數(shù)，l則是截斷長度，s(n)是長度為sm2＝(Ns+l)的CAZAC序列。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基于OFDM的通信系統(tǒng)，其特征在于，
所述通信系統(tǒng)包括無線局域網(wǎng)、數(shù)字視頻廣播、微波接入全球互通、或無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，公開了一種基于OFDM的通信方法及系統(tǒng)，使得OFDM系統(tǒng)的性能得以提高。本發(fā)明中，提出了一種序列，這種序列有較低的PAPR值，可作為探測序列進行探測分配或作為報頭進行信道估計。為了得到這種序列，對初始的CAZAC序列進行修改，通過仿真等手段得到修改后的序列的PAPR值，保留PAPR較好的序列，作為探測序列進行探測分配或作為報頭進行信道估計。使用截斷和邊帶不變量轉(zhuǎn)換，如循環(huán)移位等，對初始的CAZAC序列進行修改。確定截斷長度時，可以先根據(jù)仿真結(jié)果從PAPR和截斷長度的關(guān)系中獲得最優(yōu)截斷長度的估計值，再在該估計值附近的預(yù)定范圍內(nèi)進行搜索。
文檔編號H04L27/26GK101202728SQ20061017130
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者孫建華, 繆偉豪, 呂林軍 申請人:華為技術(shù)有限公司