時(shí)域ofdm同步符號(hào)生成及解調(diào)方法、數(shù)據(jù)幀傳輸方法
【專利摘要】一種時(shí)域OFDM同步符號(hào)生成及解調(diào)方法、數(shù)據(jù)幀傳輸方法，其中時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法包括生成CAZAC序列以及其移位序列；基于CAZAC序列和CAZAC序列的移位序列形成頻域OFDM同步符號(hào)；對頻域OFDM同步符號(hào)進(jìn)行傅里葉反變換以形成時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)；將時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)劃分成第一部分符號(hào)和第二部分符號(hào)，并分別將這兩部分符號(hào)與固定頻偏相乘以形成時(shí)域OFDM同步符號(hào)的前綴和后綴；基于時(shí)域OFDM同步符號(hào)的前綴、OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)以及時(shí)域OFDM同步符號(hào)的后綴形成時(shí)域OFDM同步符號(hào)。本技術(shù)方案降低了OFDM符號(hào)生成的復(fù)雜度，并降低了解調(diào)復(fù)雜度并提高了解調(diào)參數(shù)性能。
【專利說明】時(shí)域OFDM同步符號(hào)生成及解調(diào)方法、數(shù)據(jù)幀傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法及其解調(diào)方法、數(shù)據(jù)幀傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002]正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種高效的調(diào)制技術(shù)，不僅可以抵抗頻率選擇性衰落，而且具有較高的頻譜利用率，已廣泛用于無線廣播標(biāo)準(zhǔn)，如DAB (數(shù)字音頻廣播，DigitalAudio Broadcast)> DVB-T (地面數(shù)字電視廣播，Digital Video Broadcast-Terrestrial)以及最近提出的第二代標(biāo)準(zhǔn)DVB-T2 (第二代地面數(shù)字電視廣播)。
[0003]OFDM的缺點(diǎn)是對定時(shí)偏差和頻率偏移非常敏感，若系統(tǒng)存在定時(shí)誤差，將會(huì)引起符號(hào)間串?dāng)_和數(shù)據(jù)相位旋轉(zhuǎn)；若存在頻率偏移，系統(tǒng)子載波間的正交性會(huì)被破壞，引發(fā)同信道干擾。因此，在OFDM接收端，必須實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間與頻率同步。
[0004]要實(shí)現(xiàn)高精度的同步，必須設(shè)計(jì)出可以抵抗惡劣信道同步符號(hào)以及對應(yīng)的算法?；?DVB-T2 系統(tǒng)中同步符號(hào) PI, DVB document A133 文件“Implementation Guidelinesfor a Second Generation Digital Terrestrial Television Broadcasting System(第二代地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)實(shí)施手冊，DVB-T2)”給出了同步符號(hào)Pl設(shè)計(jì)的目的以及基于相關(guān)原理給出了定時(shí)頻偏估計(jì)算法CBS法，Doblado J G等人在“Coarse timesynchronization for DVB_T2(DVB_T2系統(tǒng)時(shí)域粗同步)”中對CBS法做了深入研究，指出由于定時(shí)度量函數(shù)存在平頂，在高斯信道下該算法所提供的定時(shí)精度不高。隨后有較多學(xué)者對CBS法做了改進(jìn)，如結(jié)合最大似然估計(jì)法提供定時(shí)頻偏估計(jì)，雖然仿真結(jié)果證明該方法性能較優(yōu)，但是最大似然法復(fù)雜度較高，相關(guān)器的數(shù)目和滑動(dòng)濾波器的數(shù)目為CBS法中所需值的兩倍° Viemann A 等人在“ Implementation-friendly synchronization algorithmfor DVB-T2 (易于實(shí)現(xiàn)的DVB-T2同步算法)”對CBS法中做相關(guān)的單元以及滑動(dòng)濾波的點(diǎn)數(shù)做了修改，定時(shí)度量函數(shù)為尖銳的三角峰，同步性能有了較大提升。
[0005]上述文獻(xiàn)的同步算法始終以CBS法為框架，未改變Pl同步符號(hào)結(jié)構(gòu)。Pl符號(hào)有其固有缺陷:攜帶參量少，僅包含F(xiàn)FT大小和SIS0/MIS0模式，同步之后仍需計(jì)算保護(hù)間隔大小；生成復(fù)雜，包括DBPSK調(diào)制、加擾、補(bǔ)零、逆FFT等運(yùn)算；接收端解調(diào)參數(shù)信息時(shí)需將本地所有可能序列與接收到的序列相關(guān)得到最佳匹配值，需要采用大數(shù)量的相關(guān)器，計(jì)算復(fù)雜度很高。Lifeng He 等人在“Preamble Design Using Embedded Signaling for OFDMBroadcast Systems Based on Reduced-Complexity Distance Detection(0FDM 廣播系統(tǒng)低復(fù)雜度的基于距離攜帶信息的幀頭設(shè)計(jì)方法)”中提出了新的同步符號(hào)，利用頻域結(jié)構(gòu)中的O序列長度攜帶信息，但是其解調(diào)過程中以256點(diǎn)為滑動(dòng)窗口與本地序列做差分相關(guān)，運(yùn)算量仍然很大，因此以低復(fù)雜度來完成Pl實(shí)現(xiàn)的功能是數(shù)字電視通信系統(tǒng)中的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有的OFDM同步符號(hào)的解調(diào)方法運(yùn)算量很大，復(fù)雜度較高。[0007]為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法，包括如下步驟:生成CAZAC序列以及所述CAZAC序列的移位序列，其中所述CAZAC序列包括根值參數(shù)、所述CAZAC序列的移位序列包括移位參數(shù)；基于所述CAZAC序列和所述CAZAC序列的移位序列形成頻域OFDM同步符號(hào)；對所述頻域OFDM同步符號(hào)進(jìn)行傅里葉反變換以形成時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)；將該時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)劃分成第一部分符號(hào)和第二部分符號(hào)，并分別將這兩部分符號(hào)與固定頻偏相乘以形成時(shí)域OFDM同步符號(hào)的前綴和后綴；基于所述時(shí)域OFDM同步符號(hào)的前綴、OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)以及時(shí)域OFDM同步符號(hào)的后綴形成時(shí)域OFDM同步符號(hào)。
[0008]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種對上述方法生成的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的解調(diào)方法，包括如下步驟:接收時(shí)域OFDM同步符號(hào)，其中所述時(shí)域OFDM同步符號(hào)由權(quán)利要求1所述時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法得到；利用相關(guān)運(yùn)算對接收到的時(shí)域OFDM同步符號(hào)進(jìn)行處理以確定OFDM符號(hào)定時(shí)點(diǎn)和小數(shù)倍頻率偏移值；根據(jù)所確定的OFDM符號(hào)定時(shí)點(diǎn)從該時(shí)域OFDM同步符號(hào)中截取時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)；解調(diào)該時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)對應(yīng)頻域上的CAZAC序列以解出根值參數(shù)并確定整數(shù)倍頻率偏移值；根據(jù)所確定的整數(shù)倍頻率偏移值截取CAZAC序列的移位序列；解調(diào)所截取的CAZAC序列的移位序列以確定移位參數(shù)；基于所述根值參數(shù)和移位參數(shù)確定相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)信息。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種數(shù)據(jù)幀傳輸方法，其中所述數(shù)據(jù)幀至少包括頻域OFDM同步符號(hào)，該頻域OFDM同步符號(hào)包括-XkZkC序列；所述CAZAC序列的移位序列；填充于所述CAZAC序列和所述CAZAC序列的移位序列之間的零序列，該零序列用于減少OFDM系統(tǒng)出現(xiàn)載波泄露；其中，所述CAZAC序列包括根值參數(shù)、所述CAZAC序列的移位序列包括移位參數(shù)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下有益效果:
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法，利用生成的CAZAC序列和該CAZAC序列的移位序列直接在頻域填充形成頻域OFDM同步符號(hào)，降低了 OFDM符號(hào)生成的復(fù)雜度。進(jìn)一步地，在CAZAC序列和該CAZAC序列的移位序列中攜帶有根值參數(shù)和移位參數(shù)，從而使得接收端通過解出這兩個(gè)參數(shù)得到系統(tǒng)攜帶的諸如傅里葉變換的大小、保護(hù)間隔的大小以及輸入輸出模式等系統(tǒng)參數(shù)信息。
[0011]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的解調(diào)方法，在從接收到時(shí)域OFDM同步符號(hào)中解調(diào)出根值參數(shù)和移位參數(shù)的過程中，只需要通過兩個(gè)相關(guān)運(yùn)算器即可實(shí)現(xiàn)，降低了解調(diào)復(fù)雜度并提高了解調(diào)參數(shù)性能。進(jìn)一步地，在解調(diào)出根值參數(shù)的過程中可以估計(jì)出整數(shù)倍頻率偏移值，減少了后續(xù)工作量。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)幀傳輸方法，生成的頻域OFDM同步符號(hào)中在CAZAC序列和所述CAZAC序列的移位序列之間填充有零序列，以減少OFDM系統(tǒng)出現(xiàn)載波泄露的影響。進(jìn)一步地，還在頻域OFDM同步符號(hào)中填充有虛擬子載波，以應(yīng)對OFDM系統(tǒng)中收發(fā)端之間出現(xiàn)的頻率偏移，確保由于頻偏影響有效子載波都在中心帶寬內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的一種時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法的實(shí)施方式的流程示意圖； 圖2是利用本發(fā)明的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法所生成的一種OFDM同步符號(hào)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的一種時(shí)域OFDM同步符號(hào)的解調(diào)方法的實(shí)施方式的流程示意圖；
圖4是本發(fā)明的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的解調(diào)方法中確定OFDM符號(hào)定時(shí)點(diǎn)和小數(shù)倍頻率偏移值的流程示意圖；
圖5是本發(fā)明與現(xiàn)有的時(shí)域OFDM同步符號(hào)解調(diào)錯(cuò)誤率性能比較的示意圖；
圖6是本發(fā)明與現(xiàn)有的時(shí)域OFDM同步符號(hào)定時(shí)偏差的均方誤差性能比較的示意圖； 圖7是本發(fā)明與現(xiàn)有的時(shí)域OFDM同步符號(hào)頻偏的均方誤差性能比較的示意圖；
圖8是本發(fā)明的一種數(shù)據(jù)幀傳輸方法中頻域OFDM同步符號(hào)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的OFDM同步符號(hào)的解調(diào)方法運(yùn)算量很大，復(fù)雜度較高。
[0015]針對上述問題，發(fā)明人經(jīng)過研究，提供了一種時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法及其解調(diào)方法。本技術(shù)方案降低時(shí)域OFDM符號(hào)生成的復(fù)雜度，同時(shí)也降低了解調(diào)復(fù)雜度并提高了解調(diào)參數(shù)性能。
[0016]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0017]如圖1所示的是本發(fā)明的一種時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法的實(shí)施方式的流程示意圖。參考圖1，OFDM同步符號(hào)的生成方法包括如下步驟:
步驟Sll:生成CAZAC序列以及所述CAZAC序列的移位序列，其中所述CAZAC序列包括根值參數(shù)、所述CAZAC序列的移位序列包括移位參數(shù)；
步驟S12:基于所述CAZAC序列和所述CAZAC序列的移位序列形成頻域OFDM同步符
號(hào);
步驟S13:對所述頻域OFDM同步符號(hào)進(jìn)行傅里葉反變換以形成時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符
號(hào);
步驟S14:將該時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)劃分成第一部分符號(hào)和第二部分符號(hào)，并分別將這兩部分符號(hào)與固定頻偏相乘以形成時(shí)域OFDM同步符號(hào)的前綴和后綴；
步驟S15:基于所述時(shí)域OFDM同步符號(hào)的前綴、OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)以及時(shí)域OFDM同步符號(hào)的后綴形成時(shí)域OFDM同步符號(hào)。
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對上述時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019]在本實(shí)施例中，如步驟Sll所述，生成CAZAC序列以及所述CAZAC序列的移位序列，其中所述CAZAC序列包括根值參數(shù)、所述CAZAC序列的移位序列包括移位參數(shù)。
[0020]具體地，CAZAC序列可以是Zadoff-Chu序列，表達(dá)式為
【權(quán)利要求】
1.一種時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法，其特征在于，包括如下步驟: 生成CAZAC序列以及所述CAZAC序列的移位序列,其中所述CAZAC序列包括根值參數(shù)、所述CAZAC序列的移位序列包括移位參數(shù)； 基于所述CAZAC序列和所述CAZAC序列的移位序列形成頻域OFDM同步符號(hào)； 對所述頻域OFDM同步符號(hào)進(jìn)行傅里葉反變換以形成時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)； 將該時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)劃分成第一部分符號(hào)和第二部分符號(hào)，并分別將這兩部分符號(hào)與固定頻偏相乘以形成時(shí)域OFDM同步符號(hào)的前綴和后綴； 基于所述時(shí)域OFDM同步符號(hào)的前綴、OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)以及時(shí)域OFDM同步符號(hào)的后綴形成時(shí)域OFDM同步符號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法，其特征在于，所述根值參數(shù)的取值為與所述CAZAC序列的長度互質(zhì)的正整數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法，其特征在于，所述移位參數(shù)的取值小于所述CAZAC序列的長度，且該移位參數(shù)的相鄰兩個(gè)取值之差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)范圍為[1，20]。
5.如權(quán)利要求1所述的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法，其特征在于，所述將該時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)劃分成第一部分符號(hào)和第二部分符號(hào)，并分別將這兩部分符號(hào)與固定頻偏相乘以形成OFDM同步符號(hào)的前綴和后綴包括如下步驟: 將該時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)劃分成長度相等的前后`兩部分符號(hào)，并將前半部分符號(hào)與固定頻偏相乘以形成OFDM同步符號(hào)的前綴以及將后半部分符號(hào)與固定頻偏相乘以形成OFDM同步符號(hào)的后綴。
6.一種對權(quán)利要求1所述時(shí)域OFDM同步符號(hào)的生成方法得到的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的解調(diào)方法，其特征在于，包括如下步驟: 接收時(shí)域OFDM同步符號(hào)； 利用相關(guān)運(yùn)算對接收到的時(shí)域OFDM同步符號(hào)進(jìn)行處理以確定OFDM符號(hào)定時(shí)點(diǎn)和小數(shù)倍頻率偏移值； 根據(jù)所確定的OFDM符號(hào)定時(shí)點(diǎn)從該時(shí)域OFDM同步符號(hào)中截取時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào); 解調(diào)該時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)對應(yīng)頻域上的CAZAC序列以解出根值參數(shù)并確定整數(shù)倍頻率偏移值； 根據(jù)所確定的整數(shù)倍頻率偏移值截取CAZAC序列的移位序列； 解調(diào)所截取的CAZAC序列的移位序列以確定移位參數(shù)； 基于所述根值參數(shù)和移位參數(shù)確定相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)信息。
7.如權(quán)利要求6所述的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的解調(diào)方法，其特征在于，所述利用相關(guān)運(yùn)算對接收到的時(shí)域OFDM同步符號(hào)進(jìn)行處理以確定OFDM符號(hào)定時(shí)點(diǎn)和小數(shù)倍頻率偏移值包括如下步驟: 分別消除該時(shí)域OFDM同步符號(hào)的前綴和后綴所對應(yīng)的頻偏值； 分別將消除頻偏值的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的前綴與時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)中的第一部分符號(hào)作相關(guān)運(yùn)算以得到第一類相關(guān)運(yùn)算值，以及將消除頻偏值的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的后綴與時(shí)域OFDM同步訓(xùn)練符號(hào)中的第二部分符號(hào)作相關(guān)運(yùn)算以得到第二類相關(guān)運(yùn)算值；分別將該第一類相關(guān)運(yùn)算值和第二類相關(guān)運(yùn)算值作滑動(dòng)平均后得到第一相關(guān)平均值和第二相關(guān)平均值； 分別基于該第一相關(guān)平均值的最大值和該第二相關(guān)平均值的最大值確定第一同步符號(hào)定時(shí)點(diǎn)和第二同步符號(hào)定時(shí)點(diǎn)； 分別基于該第一相關(guān)平均值的最大峰值對應(yīng)的輻角和該第二相關(guān)平均值的最大峰值對應(yīng)的輻角確定第一小數(shù)倍頻率偏移值和第二小數(shù)倍頻率偏移值； 將第一同步符號(hào)定時(shí)點(diǎn)和第二同步符號(hào)定時(shí)點(diǎn)中的最小值確定為OFDM符號(hào)定時(shí)點(diǎn)，并將第一小數(shù)倍頻率偏移值和第二小數(shù)倍頻率偏移值的平均值確定為小數(shù)倍頻率偏移值。
8.如權(quán)利要求6所述的時(shí)域OFDM同步符號(hào)的解調(diào)方法，其特征在于，所述系統(tǒng)參數(shù)信息包括傅里葉變換的大小、保護(hù)間隔的大小以及輸入輸出模式。
9.一種數(shù)據(jù)幀傳輸方法，其中所述數(shù)據(jù)幀至少包括頻域OFDM同步符號(hào)，其特征在于，該頻域OFDM同步符號(hào)包括: CAZAC序列； 所述CAZAC序列的移位序列； 填充于所述CAZAC序列 和所述CAZAC序列的移位序列之間的零序列，該零序列用于減少OFDM系統(tǒng)出現(xiàn)載波泄露； 其中，所述CAZAC序列包括根值參數(shù)、所述CAZAC序列的移位序列包括移位參數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)幀傳輸方法，其特征在于，所述頻域OFDM同步符號(hào)還包括: 填充于由所述CAZAC序列、所述CAZAC序列的移位序列以及所述零序列構(gòu)成的序列兩邊的虛擬子載波，該虛擬子載波用于應(yīng)對OFDM系統(tǒng)中出現(xiàn)的頻率偏移。
11.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)幀傳輸方法，其特征在于，所述根值參數(shù)的取值為與所述CAZAC序列的長度互質(zhì)的正整數(shù)。
12.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)幀傳輸方法，其特征在于，所述移位參數(shù)的取值小于所述CAZAC序列的長度，且該移位參數(shù)的相鄰兩個(gè)取值之差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)幀傳輸方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)范圍為[1，20]。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK103532899SQ201310325695
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】張文軍, 葛建華, 王麗華, 劉剛, 管云峰, 何大治 申請人:上海數(shù)字電視國家工程研究中心有限公司, 西安電子科技大學(xué)