專利名稱：能改善多載波接收系統接收效率的多載波發送系統及方法
技術領域：
本發明涉及多載波發送系統及其發送方法，特別涉及能夠改善多載波接收系統的信號處理速度的多載波發送系統及其發送方法。
背景技術：
正交頻分多路復用，一種多載波調制方案，在諸如多路徑接收和移動接收的環境下提供良好的性能。
OFDM使用多個正交關系的載波來改善頻率利用率。由于其在有線/無線信道中使用多載波，所以其適用于高速數據發送。在具有多路衰落的無線通信信道中使用單個載波進行短碼元周期的高速數據發送將導致嚴重的碼元間干擾。從而加劇接收端的復雜性。OFDM方案可以使用一個抽頭(tap)的簡單均衡器，來很好地應付多路徑環境導致的嚴重的頻率選擇性衰落信道，這是因為其可以將各個副載波的碼元周期延長到與副載波的數量一樣長，同時還保持當前數據發送速度。
由于OFDM方案使用多個正交關系的載波，所以其具有很高的頻率利用率。通過使用快速傅立葉逆變換和快速傅立葉變換迅速實現對多個載波的調制和解調，其效果與使用離散傅立葉逆變換和離散傅立葉變換相同。當前使用OFDM方案作為地面數字音頻廣播或地面數字視頻廣播的標準。
OFDM方案包括矢量正交頻分多路復用(VOFDM)和編碼正交頻分多路復用，還有時域同步-OFDM(TDS-OFDM)。TDS-OFDM的一個特征在于其在發送信號中插入偽噪聲(PN)序列作為同步信息，以便使發送機和接收機同步。
圖1是根據TDS-OFDM標準的多載波發送系統的示意方框圖。參考圖1，多載波發送系統包括系統信息插入單元5、離散傅立葉逆變換(IDFT)單元10、保護間隔(GI)插入單元20、偽噪聲(PN)序列插入單元30以及整形濾波單元40。
對于多載波系統中的數據發送，多載波發送系統對頻域中的發送信號進行編碼以便糾錯，并以正交相移鍵控(QPSK)、16正交調幅(16QAM)、64QAM等對已編碼的數據進行映射。
系統信息插入單元5在已被映射的發送信號中插入系統信息。在插入系統信息之后，將發送信號傳送到IDFT單元10，在此將發送信號調制到時域中，從而形成時域中的OFDM信號。
GI插入單元20在時域中的OFDM信號中插入GI，以便避免多路徑環境中發生碼元間干擾(ISI)。GI是從OFDM信號的尾部復制到其頭部的。
系統信息包括下述信息中的至少一個由IDFT單元10調制的發送信號的長度模式信息、GI的長度模式信息、發送信號的映射模式信息、發送信號的幀順序信息、以及TPS信息。TPS信息包括QAM星座信息、分級信息、以及內部碼率信息。
PN序列插入單元30在OFDM信號中插入由PN序列產生單元(未示出)產生的PN序列，更具體地說，在已插入OFDM信號的GI之前插入PN序列。PN序列是同步信息，用于使多載波接收系統和多載波發送系統同步，并且PN序列形如碼元串，其中排列一連串碼元。一個碼元的大小為2位。這里，2位碼元只是例子，因此，不應當看作限制。從而，碼元的大小可以為4位或8位。盡管PN序列似乎是隨機的，但是PN序列不是隨機噪聲，而是一連串數字“0”和“1”的序列。PN序列包括2M-1個碼元，其周期性重復。這里，“M”是自然數，并指示PN序列產生單元(未示出)的電阻器的數量。
整形濾波單元40執行濾波，以便進行對插入OFDM信號的GI和PN序列的脈沖整形。在由整形濾波單元40濾波GI和PN序列之后，經天線50發送OFDM信號。
圖2是展示圖1的發送信號的幀結構的示意圖。參考圖2，發送給多載波接收系統的發送信號包括時域中的OFDM信號、GI、以及幀同步信號。圖2展示頻域中的OFDM信號，包括系統信息，即，包括已插入發送信號的多個碼元中的幀組號(FGN)和發送參數信號(TPS)。
幀同步信號還包括PN序列、前同步信號和后同步信號。在圖2中PN序列包括255個碼元。添加前同步信號和后同步信號的目的是改善多載波接收系統的信道估計和均衡。前同步信號是從PN序列的碼元串的尾部復制到頭部的，而后同步信號是從PN序列的碼元串的頭部復制到尾部的。
然而，傳統多載波發送系統中，由于在幀同步信號中插入了前同步信號和后同步信號，在其范圍短到需要考慮重影時，所以多載波接收系統的性能將令人不滿意。更具體地說，由于傳統多載波接收系統在預定時間的在頻域中的信號處理或IDFT之后，必須從在頻域中插入的系統信息中獲取附加信息，完整的信號處理消耗大量時間。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種能夠改善多載波接收系統的信號處理速度的多載波發送系統及其方法。
為了實現上述目的，提供了一種多載波發送系統。該多載波發送系統包括系統信息產生單元，用于產生系統信息和附加信息；系統信息插入單元，用于將所述系統信息插入要發送的數據流；IDFT單元，用于對已在其中插入了所述系統信息的數據流執行IDFT操作，以形成OFDM信號；GI插入單元，用于將GI插入OFDM信號，以形成已插入GI的OFDM信號；PN序列產生單元，用于產生PN序列；同步信息形成單元，用于將從所述系統信息產生單元輸出的所述附加信息添加到由PN序列產生單元產生的PN序列上，并形成包括所述附加信息的同步信息；同步信息插入單元，用于將從所述同步信息形成單元輸出的同步信息插入到已插入GI的OFDM信號中的GI之前，以形成發送信號；以及整形濾波單元，用于對發送信號進行整形濾波，并輸出該發送信號。
根據本發明的另一方面，提供了一種采用偽噪聲(PN)發送正交頻分多路復用(OFDM)信號的多載波發送方法，其中，所述偽噪聲(PN)是用于使發送機和接收機同步的同步信息，該方法包括下述步驟產生系統信息和附加信息；將所述系統信息插入要發送的數據流；對已在其中插入了所述系統信息的數據流執行IDFT操作，以形成OFDM信號；將GI插入OFDM信號，以形成已插入GI的OFDM信號；產生PN序列；將所述附加信息添加到所產生的PN序列上，并形成包括所述附加信息的同步信息；將所述同步信息插入已插入GI的OFDM信號中的GI之前，以形成發送信號；以及對發送信號進行整形濾波，并輸出發送信號。
系統信息包括下述信息中的至少一個由IDFT單元調制的發送信號的長度模式信息、GI的長度模式信息、發送信號的映射模式信息、發送信號的幀順序信息、以及TPS信息。
通過參考附圖描述本發明的優選實施例，本發明的上述目的和特征將變得更加清楚，其中圖1是根據TDS-OFDM的多載波發送系統的示意方框圖；圖2是圖1的發送信號的幀結構的示意圖；圖3是本發明的多載波發送系統的示意方框圖；圖4是展示圖3的多載波發送系統執行的多載波發送方法的流程圖；以及圖5是展示圖3的多載波發送系統的發送信號的幀結構的示意圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖更詳細地描述本發明的優選實施例。
圖3是展示本發明的多載波發送系統的示意方框圖。
本發明的多載波發送系統包括系統信息插入單元100、系統信息產生單元105、離散傅立葉逆變換(IDFT)單元110、保護間隔(GI)插入單元120、偽噪聲(PN)序列產生單元130、同步信息形成單元140、同步信息插入單元150、整形濾波單元160、以及天線170。同步信息形成單元140包括添加單元(未示出)。
圖4是展示圖3的多載波發送系統執行的多載波發送方法的流程圖。下面將參考圖3和4，更詳細地描述本發明的多載波發送系統。
對于多載波系統中的數據發送，多載波發送系統對頻域中的發送信號(如數據流)進行編碼以便糾錯，并以正交相移鍵控(QPSK)、16正交調幅(16QAM)、64QAM等對已編碼的數據進行映射。
系統信息產生單元105產生系統信息和附加信息(步驟S401)。
然后系統信息插入單元100在已被映射的頻域中的發送信號中插入系統信息(步驟S402)。
在插入系統信息之后，將發送信號傳送到IDFT單元110，而IDFT單元110將頻域中的信號調制為時域中的OFDM信號(步驟S403)。
GI插入單元120在時域中的OFDM信號中插入GI，以便防止多徑環境中發生碼元間干擾(ISI)(步驟S404)。GI是從OFDM信號的尾部復制的，而GI插入單元120將已這樣復制的GI插入OFDM信號的頭部。
系統信息包括下述信息中的至少一個由IDFT單元110調制的發送信號的長度模式信息、GI的長度模式信息、發送信號的映射模式信息、發送信號的幀順序信息、以及TPS信息。TPS信息包括QAM星座信息、分級信息、以及內部碼率信息。
同時，PN序列插入單元130產生PN序列(步驟S405)。PN序列是同步信息，用于使多載波接收系統和多載波發送系統同步，并且PN序列形成為碼元串，其中排列一連串碼元。碼元的大小為2位。這里，2位碼元只是例子，因此，不應當看作限制。從而，碼元的大小可以為4位或8位。盡管PN序列似乎是隨機的，但是PN序列不是隨機噪聲，而是一連串數字“0”和“1”的序列。PN序列包括2M-1個碼元，其周期性重復。這里，“M”是自然數，并指示PN序列產生單元(未示出)的電阻器的數量。
同步信息形成單元140接收分別來自系統信息產生單元105和PN序列產生單元130的附加系統信息和PN序列，以便形成同步信息(步驟S406)。更具體地說，同步信息形成單元140中的添加單元將附加信息添加到所產生的PN序列上，并形成包括附加信息的同步信息。在這種情況下，添加到PN序列上的附加信息指包括插入頻域中的發送信號的至少一個系統信息的系統信息。作為另一個例子，附加信息是系統信息產生單元105中產生的系統信息的一部分。
這里，同步信息形成單元140可以將附加信息添加在PN序列的前面或后面，或者可選地，同步信息形成單元140可以在PN序列的前面和后面都添加附加信息。
圖5是展示圖3的多載波發送系統的發送信號的幀結構的示意圖。參考圖5，發送給多載波接收系統的發送信號包括時域中的OFDM信號、GI、以及同步信號。這里OFDM信號包括系統信息，即已插入頻域中的發送信號的多個碼元中的幀組號(FGN)和發送參數信號(TPS)。同時，在PN序列的前面和后面都添加了附加信息。
同步信息插入單元150在OFDM信號中插入由同步信息形成單元140形成的同步信息，更具體地說，同步信息插入單元150在已插入OFDM信號中的GI之前插入同步信息(步驟S407)。
整形濾波單元160對OFDM信號進行整形濾波，以便進行對已插入OFDM信號的GI和同步信息的脈沖整形(步驟S408)。在由整形濾波單元160進行整形濾波之后，經由天線170向OFDM接收系統發送OFDM信號。從而完成由本發明的多載波發送系統的多載波發送。
根據本發明，由于在向多載波接收系統發送數據時，多載波發送系統將系統信息添加到PN序列上，所以其可以避免多載波接收系統積累信號以獲取諸如DFT的長度模式、GI的長度模式、以及星座信息的信息的處理，還避免了其對信號的附加處理。結果，在執行DFT之前在時域中迅速地獲得了同步，從而允許了快速信號處理。
盡管已描述了本發明的優選實施例，但是本領域一般技術人員應該理解，本發明不限于所述優選實施例，在不脫離所附權利要求限定的精神和范圍的情況下，可以對其作各種改變和修飾。
權利要求
1.一種多載波發送系統，包括系統信息產生單元，用于產生系統信息和附加信息；系統信息插入單元，用于將所述系統信息插入要發送的數據流；IDFT單元，用于對已在其中插入了所述系統信息的數據流執行IDFT操作，以形成OFDM信號；GI插入單元，用于將GI插入OFDM信號，以形成已插入GI的OFDM信號；PN序列產生單元，用于產生PN序列；同步信息形成單元，用于將從所述系統信息產生單元輸出的所述附加信息添加到由PN序列產生單元產生的PN序列上，并形成包括所述附加信息的同步信息；同步信息插入單元，用于將從所述同步信息形成單元輸出的同步信息插入到已插入GI的OFDM信號中的GI之前，以形成發送信號；以及整形濾波單元，用于對發送信號進行整形濾波，并輸出該發送信號。
2.如權利要求1所述的多載波發送系統，其特征在于，所述系統信息包括下述信息中的至少一個由IDFT單元調制的發送信號的長度模式信息、GI的長度模式信息、發送信號的映射模式信息、發送信號的幀順序信息、以及TPS信息，而所述附加信息至少包括DFT的長度模式、GI的長度模式、以及星座信息。
3.如權利要求1所述的多載波發送系統，其特征在于，所述系統信息包括下述信息中的至少一個由IDFT單元調制的發送信號的長度模式信息、GI的長度模式信息、發送信號的映射模式信息、發送信號的幀順序信息、以及TPS信息，而所述附加信息是所述系統信息的一部分。
4.如權利要求1-3中任何一個所述的多載波發送系統，其特征在于，同步信息形成單元包括添加單元，用于將所述附加信息添加在PN序列之前或之后。
5.一種采用偽噪聲(PN)發送正交頻分多路復用(OFDM)信號的多載波發送方法，其中，所述偽噪聲(PN)是用于使發送機和接收機同步的同步信息，該方法包括下述步驟產生系統信息和附加信息；將所述系統信息插入要發送的數據流；對已在其中插入了所述系統信息的數據流執行IDFT操作，以形成OFDM信號；將GI插入OFDM信號，以形成已插入GI的OFDM信號；產生PN序列；將所述附加信息添加到所產生的PN序列上，并形成包括所述附加信息的同步信息；將所述同步信息插入已插入GI的OFDM信號中的GI之前，以形成發送信號；以及對發送信號進行整形濾波，并輸出發送信號。
6.如權利要求5所述的多載波發送方法，其特征在于，所述系統信息包括下述信息中的至少一個通過IDFT操作調制的發送信號的長度模式信息、GI的長度模式信息、發送信號的映射模式信息、發送信號的幀順序信息、以及TPS信息，而所述附加信息至少包括DFT的長度模式、GI的長度模式、以及星座信息。
7.如權利要求5所述的多載波發送方法，其特征在于，所述系統信息包括下述信息中的至少一個通過IDFT操作調制的發送信號的長度模式信息、GI的長度模式信息、發送信號的映射模式信息、發送信號的幀順序信息、以及TPS信息，而所述附加信息是所述系統信息的一部分。
8.如權利要求5-7中任何一個所述的多載波發送方法，其特征在于，同步信息形成步驟包括添加步驟，用于將所述附加信息添加在PN序列之前或之后。
全文摘要
一種多載波發送系統及其方法。該系統包括系統信息產生單元，產生系統信息和附加信息；系統信息插入單元，將系統信息插入要發送的數據流；IDFT單元，對插入了系統信息的數據流執行IDFT操作，形成OFDM信號；GI插入單元，將GI插入OFDM信號，形成已插入GI的OFDM信號；PN序列產生單元，產生PN序列；同步信息形成單元，將附加信息添加到產生的PN序列上，形成包括附加信息的同步信息；同步信息插入單元，將從同步信息形成單元輸出的同步信息插入到已插入GI的OFDM信號中的GI之前，形成發送信號；整形濾波單元，對發送信號進行整形濾波并輸出。該系統在執行DFT之前在時域中獲得同步，能迅速執行信號處理。
文檔編號H04L27/26GK1490953SQ03123259
公開日2004年4月21日 申請日期2003年4月24日 優先權日2002年10月19日
發明者金正振 申請人:三星電子株式會社