使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法技术

本发明专利技术公开了一种使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法，前后缀信号是这样得到的：在ＯＦＤＭ频域帧块中放置一些已调制的数据符号，其余放置接收端已知的导频符号，对ＯＦＤＭ频域帧块进行等间隔均匀抽取，得到一个新频域帧块，将该新频域帧块中的数据符号置零，导频符号保持不变，然后对该新频域帧块幅度进行缩放再进行反向离散傅氏变换（ＩＤＦＴ）并乘以与抽取起始位置对应的频移信号。接收机易于完成对信号的捕获和同步，相比ＺＰ－ＯＦＤＭ无需额外的时间用于发送同步用的序列，可获得比ＺＰ－ＯＦＤＭ更高的传输效率。

【技术实现步骤摘要】
使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法
本专利技术涉及一种正交频分复用通信方法，尤其涉及一种使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法。
技术介绍
无线通信技术日新月异，发展十分迅速。人们对无线通信技术也提出了更高的要求：更好的移动性，更可靠，更高的传输速率。人们已经不仅仅满足于无线传输语音，还要求可以无线传输数据以访问internet，无线传送图像，甚至视频。无线传输信道比其他通信传输媒介要复杂和恶劣许多。信道本身的状况，以及通信接收机对信道状况的估计成为无线通信技术面临的最重要问题。信道的多径时延扩展给高速率发射的通信符号带来符号间串扰，在频域表现为频率选择性衰落，这是无线通信系统需要克服的主要障碍。OFDM(正交频分复用)技术出现之前，人们只有采用时域自适应均衡器来改善信道的传输特性，但是当信道的多径时延扩展很大时，所需的均衡器阶数太高以至于计算复杂度难以接受。OFDM技术的出现很好地解决了前述的困难。传统OFDM技术将高速发送的符号流分解为多路低速符号流，分别调制在并行传输的相互正交的不同子载波上，等效为将频率选择性信道分解为大量并行非频率选择性子信道来加以利用，即对每个子信道来说都相当于无时延扩展(信道时延扩展相对于低速符号可忽略不计)，信号经过子信道时只有相移和幅度变化(但各子信道使信号产生的相移和幅度变化各不相同)，这时对每个子信道中信号处理就会变得相当简单，无需均衡，只需纠正相移和幅度的一次复乘。传统OFDM技术在时域OFDM符号之间引入保护间隔(guard interval)，并在其中插入循环前缀(CP--cyclic prefix)。当信道中存在多径时延扩展时CP是保持子载波正交性的简单方法，这使得在收端进行简单的频域处理(纠正相移和幅度的复乘)就能恢复数据，而无需复杂的时域自适应均衡器，这就是所谓的CP-OFDM。CP是OFDM符号体中部分信号的简单复制，是一段不完整的导频子载-->波和数据子载波的混合信号，需占用发射功率。由于CP直接拷贝自OFDM符号体的一部分，实际上为一部分冗余信息，因此CP-OFDM接收机可利用CP完成对信号的捕获和同步，以进行后续处理。如图1所示，为CP-OFDM时域符号序列示意图。这里，本专利技术中提到的“OFDM符号”、“OFDM符号体”、“OFDM时域符号”，均指的是图中“OFDM symbol：x”部分，其中x为一个数字，代表该符号的序号。但采用频域处理的CP-OFDM的一个最大缺点为：当某些子信道上出现“响应为零”时(即该子信道对其中传输的信号衰减极大的情况)，系统的整体误码性能会严重下降。而ZP-OFDM(ZP-zero padding)的出现很好的克服了这个问题。ZP-OFDM在保护间隔内不发射任何信号，因此收端可得到时域无串扰的OFDM符号，而后可通过接收端特殊的时域处理(block均衡)来避免“频响零点”获得比CP-OFDM更好的性能。但是由于ZP-OFDM在保护间隔内无信号发射，因此为了使接收机易于完成对信号的捕获和同步需要额外发送一段已知同步序列，发送这段序列所需要的额外时间会导致系统传输效率的降低。如图2所示，为ZP-OFDM时域符号序列示意图。CP-OFDM很难采用类似ZP-OFDM的时域处理方法，这是因为从时域来看，当信道中存在多径时延扩展时，CP的拖尾和OFDM符号叠加在一起，OFDM符号的拖尾和下一个OFDM符号的CP叠加在一起，同时CP中除了少部分已知的导频子载波外还有很多未知的数据子载波，因而很难在时域将CP对OFDM符号的串扰减掉而得到时域无串扰的OFDM符号，进而也很难使用ZP-OFDM中的时域block均衡技术来改善频域“零点”性能。也有将已知训练序列(例如m序列，M序列，Barker码等PN序列)插入到保护间隔内的做法，由于是插在保护间隔中，因此不会引起传输时间的额外增大，而且也可以完成捕获，同步，信道估计等功能。但是这些序列与OFDM符号不存在任何内在联系，当信道的多径时延扩展很严重时，这些序列对OFDM符号造成干扰，同时破坏了OFDM符号子载波之间的正交性。要想将训练序列对OFDM符号的干扰减掉，前提是对信道有尽可能精确的估计，而训练序列和OFDM符号之间的相互干扰和子载波正交性的破坏又使得信道估计性能受到制约，进而使整个系统性能受到制约。如图3所示，为该做法的时域符号序列示意图。
技术实现思路
针对上述现有正交频分复用通信方法所存在的问题和不足，本专利技术的目的是提-->供一种可大大提高信道估计性能且接收机易于对信号进行同步的使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法。本专利技术是这样实现的：一种使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法，所述前后缀信号是这样得到的：在OFDM频域帧块中放置一些已调制的数据符号，其余放置接收端已知的导频符号，对OFDM频域帧块进行等间隔均匀抽取，得到一个新频域帧块，将该新频域帧块中的数据符号置零，导频符号保持不变，然后对该新频域帧块幅度进行缩放再进行反向离散傅氏变换(IDFT)并乘以与抽取起始位置对应的频移信号。优选地，该方法传输的OFDM符号有两种，即直接由OFDM频域帧块进行IDFT得到的OFDM符号(可称为裸OFDM符号)和OFDM符号加上其前后缀合在一起构成的符号(也叫带有前后缀的OFDM符号：PP OFDM符号)。优选地，所述OFDM符号加前后缀组成的符号传输时，对OFDM频域帧块进行IDFT变换，使其成为可在信道中传输的时域OFDM符号，并在该OFDM符号前后加所述前后缀信号。优选地，所述从OFDM频域帧块中进行符号抽取时将OFDM频域帧块中所有的符号看作首尾相接的环形闭合符号序列，OFDM频域帧块中的符号数可被抽取间隔整除，抽取起始位置不一定从OFDM频域帧块中的第一个符号开始，但是起始位置之前的符号总数可被抽取间隔整除。优选地，所述从OFDM频域帧块中进行符号抽取时，抽取的导频符号越多越好。优选地，所述对新频域帧块幅度进行缩放的缩放因子k是这样计算得到的：设每个OFDM频域帧块中含有M个符号，抽取间隔数为G，某一OFDM符号时间序列中共含有X个OFDM符号，其中有Y个带有前后缀的OFDM符号，其余为裸OFDM符号，OFDM频域帧块中的每个数据符号对应的OFDM符号中的每个数据子载波的功率为PowerD，每个导频子载波的功率为PowerP，Y个带有前后缀的OFDM符号分别含有的导频子载波数目为：P0，P1...PY-1，Y对前后缀中分别含有的导频子载波数目为：Q0，Q1...QY-1，生成第y对前后缀所用的缩放因子k的计算公式为：-->k=Σy=0Y-1Py+PowerDPowerP[XM-Σy=0Y-1Py]XGQy.]]>优选地，所述带有前后缀的OFDM符号可用于信道估计同时兼作承载数据，信道较稳定时可减少其发射频度，信道变化较快时可加大其发射频度。优选地，所述数据符号调制方式可为BPSK、QPSK、16QAM、64QAM调制方式中的任何一种；导频符号调制方式为BPSK调制。优选地，该方法还包括，接收机端进行相干PP加合操作，该操作为：将OFDM符号结尾之后与前后缀信号等长的那段信号与OFDM符号起始与前后缀信号等长的那段信号相加，构成循环完整的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法，其特征在于，所述前后缀信号是这样得到的：　在ＯＦＤＭ频域帧块中放置一些已调制的数据符号，其余放置接收端已知的导频符号，对ＯＦＤＭ频域帧块进行等间隔均匀抽取，得到一个新频域帧块，将该新频域帧 块中的数据符号置零，导频符号保持不变，然后对该新频域帧块幅度进行缩放再进行反向离散傅氏变换（ＩＤＦＴ），并乘以与抽取起始位置对应的频移信号。

【技术特征摘要】
1、一种使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法，其特征在于，所述前后缀信号是这样得到的：在OFDM频域帧块中放置一些已调制的数据符号，其余放置接收端已知的导频符号，对OFDM频域帧块进行等间隔均匀抽取，得到一个新频域帧块，将该新频域帧块中的数据符号置零，导频符号保持不变，然后对该新频域帧块幅度进行缩放再进行反向离散傅氏变换(IDFT)，并乘以与抽取起始位置对应的频移信号。2、根据权利要求1所述的使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法，其特征在于，该方法传输的OFDM符号有两种，即直接由OFDM频域帧块进行IDFT得到的OFDM符号和OFDM符号加上其前后缀合在一起构成的符号。3、根据权利要求2所述的使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法，其特征在于，所述OFDM符号加前后缀组成的符号传输时，对OFDM频域帧块进行IDFT变换，使其成为可在信道中传输的时域OFDM符号，并在该OFDM符号前后加所述前后缀信号。4、根据权利要求1所述的使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法，其特征在于，所述从OFDM频域帧块中进行符号抽取时将OFDM频域帧块中所有的符号看作首尾相接的环形闭合符号序列，OFDM频域帧块中的符号数可被抽取间隔整除，抽取起始位置不一定从OFDM频域帧块中的第一个符号开始，但是起始位置之前的符号总数可被抽取间隔整除。5、根据权利要求1或4所述的使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法，其特征在于，所述从OFDM频域帧块中进行符号抽取时，抽取的导频符号越多越好。6、根据权利要求1所述的使用了前后缀信号的正交频分复用通信方法，其特征在于，所述对新频域帧块幅度进行缩放的缩放因子k是这样计算得到的：设每个OFDM频域帧块中含有M个符号，抽取间隔数为G，某一OFDM符号时间序列中共含有X个OFDM符号，其中有Y个带有前后缀的OFDM符号，其余为裸OFDM符号，OFDM频域帧块中的每个数据符号对应的OFDM符号中的每个数据子载波的功率为PowerD，每个导频子载波的功率为PowerP，Y个带有前后缀的OFDM符号分...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦现军，项海格，尚勇，陈江，蒋伟，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]