OFDM调制解调方法及数字信号发射、接收系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种包含时域训练序列的OFDM调制解调方法及数字信号发射、接收系统，其原理为将输入数据符号以N个为一组分组进行时域变换，其中N为OFDM符号的子载波个数；构建每组输入数据符号的循环前缀，将输入数据符号扩展到长度为N+P的时域数据，其中P为循环前缀的长度；对每组时域数据生成长度为P的时域训练序列，以及该时域训练序列的取反序列；将该时域训练序列以及时域训练序列的取反序列叠加到每组时域数据上，得到基带时域符号。采用了本发明专利技术的技术方案，可以降低重构CP-OFDM符号的复杂度，减小重构带来的噪声，提高信道估计的性能，从而对使用本发明专利技术调制解调方法的数字信号发射、接收系统能有更好的抗噪声能力。

【技术实现步骤摘要】
OFDM调制解调方法及数字信号发射、接收系统
本专利技术涉及通信系统中的调制解调方法及使用该调制解调方法的系统，更具体地说，涉及一种基于多载波的包含时域训练序列的OFDM调制解调方法，以及使用该调制解调方法的数字信号发射、接收系统。
技术介绍
CP-OFDM技术在现代通信系统中已广泛使用。而与之不同的TDS-OFDM系统，如DTMB的多载波模式，则在OFDM符号之间插入时域训练序列，利用时域训练序列完成接收端的同步与信道估计等功能。TDS-OFDM技术有效地提高了频率资源利用率。然而，由于不使用循环前缀，TDS-OFDM系统在恢复频域的数据时必须重构CP-OFDM符号。而在重构的过程中，也必然会引入相于CP-OFDM更多的噪声。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种包含时域训练序列的OFDM调制解调方法及数字信号发射、接收系统，有效地结合了CP-OFDM与TDS-OFDM，改进现有的数字信号发射、接收系统的结构。依据上述目的，实施本专利技术的包含时域训练序列的OFDM调制方法，包括以下步骤：步骤一，将输入数据符号以N个为一组分组进行时域变换，其中N为OFDM符号的子载波个数；步骤二，构建每组输入数据符号的循环前缀，将输入数据符号扩展到长度为N+P的时域数据，其中P为循环前缀的长度；步骤三，对每组时域数据生成长度为P的时域训练序列，以及该时域训练序列的取反序列；步骤四，将该时域训练序列以及时域训练序列的取反序列叠加到每组时域数据上，得到基带时域符号。依据上述主要特征，步骤四将该时域训练序列和时域训练序列的取反序列的其中之一叠加到时域数据的前P个数据上，将另一个叠加到时域数据的后P个数据上。依据上述主要特征，经过步骤四的叠加得到的基带时域符号为：；其中k表示第k组时域数据，是时域的输入数据符号，是基带时域符号，是时域训练序列。依据上述目的，实施本专利技术的包含时域训练序列的OFDM解调方法，包括同步、信道估计和均衡，同步步骤将基带数据组做变换，得到基带同步符号组经过信道响应的时域数据，其中每组基带同步符号的最后P个数据是不受干扰的2倍的时域训练序列；信道估计步骤利用不受干扰的时域训练序列做信道估计，得到信道冲击响应；均衡步骤将经过信道冲击响应的时域训练序列从基带数据中减去，得到基带时域符号。依据上述主要特征，同步步骤将后接收到的基带数据减去先接收到的基带数据，消去循环前缀得到2倍的时域训练序列。依据上述主要特征，该后接收到的基带数据减去先接收到的基带数据，得到的基带同步符号为：；其中，k表示接收到的第k组基带数据，为基带时域符号，为基带同步符号，是时域的输入数据符号，为时域训练序列。本专利技术中对一组数据的第-n个数据均定义为上一组数据的倒数第n个，以后不再赘述。依据上述主要特征，对于每组时域训练序列相同的基带数据，信道估计步骤对连续多组基带数据做平均，得到2P长度的序列做信道估计，其中该2P长度的序列包括一个时域训练序列和一个时域训练序列的取反序列。依据上述主要特征，信道估计步骤对连续M组基带数据做平均，得到：；其中，；；其中，为平均后的基带数据，是时域的输入数据符号，是一组时域训练序列，是信道冲击响应。依据上述主要特征，对于每组时域训练序列不同的基带数据，信道估计步骤利用该不受干扰的2倍的时域训练序列做信道估计。依据上述主要特征，对于一组基带数据，均衡步骤将接收到的基带数据分解为；其中，是第k组基带数据，是经过信道冲击响应的训练序列或训练序列的取反序列，是信道冲击响应，是平均功率为的高斯白噪声；将经过信道冲击响应的时域训练序列和时域训练序列的取反序列从基带数据中减去，变换后得到基带时域符号。依据上述目的，实施本专利技术的OFDM调制方法的数字信号发射系统包括随机化单元、前向纠错编码单元、星座映射与交织单元、系统信息生成单元、复用单元、CP-OFDM构建单元、时域训练序列叠加单元、帧头形成单元、组帧单元、基带后处理单元及正交上变频单元；其中，输入数据码流经过随机化单元用扰码进行加扰，之后进入前向纠错编码单元进行前向纠错编码，然后进入星座映射与交织单元，形成符号流，并进行星座映射，之后进行交织，再与系统信息经复用单元复用形成输入数据符号，进入CP-OFDM构建单元，再经过时域训练序列叠加单元，利用帧头作为时域训练序列叠加，形成帧体，之后帧体与帧头形成单元生成的帧头经过组帧单元复接为信号帧，经过基带后处理单元转换为输出信号，并经过正交上变频单元变频转换为射频信号。依据上述目的，实施本专利技术的OFDM解调方法的数字信号接收系统包括同步单元、均衡单元、信道估计单元、解复用单元、解系统信息单元、星座解映射与解交织单元、解编码单元；其中，同步单元将基带数据组做同步，得到基带同步符号组；信道估计单元将不受干扰的时域训练序列做信道估计，得到信道冲击响应；均衡单元将经过信道冲击响应的时域训练序列从基带数据中减去，得到基带时域符号；解复用单元将基带时域符号做变换并分解，得到系统信息与数据符号；解系统信息单元根据系统信息提取数据符号；星座解映射与解交织单元对数据符号做解映射与解交织；解编码单元最后解编码得到最终的数据信息。依据上述目的，实施本专利技术的OFDM调制方法的数字信号发射系统的输入为一路控制信息和至少一路业务数据，该发射系统包括扰码单元、前向纠错编码单元、星座映射与符号交织单元、帧头生成单元、CP-OFDM符号构建单元、时域训练序列叠加单元、复帧同步信道生成单元、复帧组帧单元、基带后处理单元和正交上变频单元；其中，每一路业务数据使用独立的编码和调制，业务数据和控制信息分别经过扰码单元进行加扰，之后进入前向纠错编码单元进行前向纠错编码，然后进入星座映射与交织单元，形成符号流，并进行星座映射，之后进行交织，形成输入数据符号，进入CP-OFDM构建单元，再经过时域训练序列叠加模块叠加时域训练序列，利用帧头作为时域训练序列叠加形成子帧，子帧与复帧同步信道经过复帧组帧单元组合成复帧，经过基带后处理单元转换为输出信号，并经过正交上变频单元变频转换为射频信号。依据上述目的，实施本专利技术的OFDM解调方法的数字信号接收系统包括解复帧单元、同步单元、均衡单元、信道估计单元、解复用单元、控制信息星座解映射与解交织单元、控制信息解编码单元、业务数据星座解映射与解交织单元、业务数据解编码单元；其中，解复帧单元将收到的复帧分解为多个子帧；对于每个子帧，同步单元将基带数据组做同步，得到基带同步符号组；信道估计单元将不受干扰的时域训练序列做信道估计，得到信道冲击响应；均衡单元将经过信道冲击响应的时域训练序列从基带数据中减去，得到基带时域符号；解复用单元将基带时域符号做变换并分解，得到控制信息与业务数据；控制信息星座解映射与解交织单元对控制信息进行星座解映射与解交织；控制信息解编码单元解编码后得到每一路的业务数据的调制、编码等信息；业务数据星座解映射与解交织单元对每一路业务数据做解映射与解交织；业务数据解编码单元解编码后得到每一路业务数据。采用了本专利技术的技术方案，可以降低重构CP-OFDM符号的复杂度，减小重构带来的噪声，提高信道估计的性能，从而对使用本专利技术OFDM调制解调方法的数字信号发射、接收系统能有更好的抗噪声能力。附图说明在本专利技术中，相同的附图标记始终表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含时域训练序列的OFDM调制方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一，将输入数据符号以N个为一组分组进行时域变换，其中N为OFDM符号的子载波个数；步骤二，构建每组输入数据符号的循环前缀，将该输入数据符号扩展到长度为N+P的时域数据，其中P为循环前缀的长度；步骤三，对每组时域数据生成长度为P的时域训练序列，以及该时域训练序列的取反序列；步骤四，将该时域训练序列以及时域训练序列的取反序列叠加到每组时域数据上，得到基带时域符号。

【技术特征摘要】
1.一种包含时域训练序列的OFDM解调方法，包括同步、信道估计和均衡，其特征是：同步步骤将基带数据组做变换，得到基带同步符号组经过信道响应的时域数据，其中每组基带同步符号的最后P个数据是不受干扰的2倍的时域训练序列；信道估计步骤利用不受干扰的时域训练序列做信道估计，得到信道冲击响应；均衡步骤将经过信道冲击响应的时域训练序列从基带数据中减去，得到基带时域符号，其中，基带时域符号为：其中k表示第k组时域数据，sk，m是时域的输入数据符号，xk，m是基带时域符号，pk，m是时域训练序列，同步步骤将后接收到的基带数据减去先接收到的基带数据，消去循环前缀得到2倍的时域训练序列，得到的基带同步符号为：其中，k表示接收到的第k组基带数据，xk，m为基带时域符号，x′k，m为基带同步符号，sk，m是时域的输入数据符号，pk，m为时域训练序列，其中，N为OFDM符号的子载波个数，P为循环前缀的长度。2.如权利要求1所述的包含时域训练序列的OFDM解调方法，其特征是，对于每组时域训练序列相同的基带数据，信道估计步骤对连续多组基带数据做平均，得到2P长度的序列做信道估计，其中该2P长度的序列包括一个时域训练序列和一个时域训练序列的取反序列。3.如权利要求2所述的包含时域训练序列的OFDM解调方法，其特征是，信道估计步骤对连续M组基带数据做平均，得到：其中，；其中，为平均后的基带数据，sk，m是时域的输入数据符号，p0，p1，…，pP-1是一组时域训练序列，hl是信道冲击响应，L为信道冲击响应的个数。4.如权利要求1所述的包含时域训练序列的OFDM解调方法，其特征是，对于每组时域训练序列不同的基带数据，信道估计步骤利用该不受干扰的2倍的时域训练序列做信道估计。5.如权利要求1所述的包含时域训练序列的OFDM解调方法，其特征是，对于一组基带数据，均衡步骤将接收到的基带数据分解为其中，yk，m是第k组基带数据，是经过信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文军，管云峰，史毅俊，何大治，徐胤，尧勇仕，李虎，赵善坤，
申请(专利权)人：上海数字电视国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：