專利名稱：基于ofdm的廣播系統(tǒng)中頻率跳變的連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基于OFDM的廣播系統(tǒng)中利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，由其是涉及利用頻率跳變的連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
由于在寬帶通信中的地位使然，正交頻分復(fù)用(OFDM)已經(jīng)成為下一代數(shù)字廣播網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，OFDM調(diào)制解調(diào)器的最大優(yōu)點(diǎn)之一是能利用頻域并行的子載波傳輸寬帶信號，對于寬帶無線這種頻率選擇性(由于主信號和回波信號相互抵消造成)的多徑信道來說這種能力特別重要。從理論上來說，OFDM被認(rèn)為是目前可實現(xiàn)的很接近于信息理論中“water-filling”的解決方案。
由于調(diào)制和解調(diào)不得不在頻域進(jìn)行，OFDM對載波頻率偏移特別敏感。在多數(shù)基于OFDM的廣播網(wǎng)絡(luò)中(如DVB)，連續(xù)導(dǎo)頻和分散導(dǎo)頻按時頻柵格結(jié)構(gòu)插入以輔助信號接收。所謂的連續(xù)導(dǎo)頻占用了許多不同OFDM塊的某些確定的子載波，它們對于解調(diào)過程中頻率跟蹤、相位噪聲校正和可能有的定時時鐘恢復(fù)至關(guān)重要。
然而，等間距連續(xù)導(dǎo)頻有一個嚴(yán)重的問題將使其不適用于無線應(yīng)用。這是因為，地面廣播的基本性能限定因素之一是多徑衰落(頻率選擇性)，它以頻譜中的深衰落形式呈現(xiàn)。這種情況發(fā)生時，衰落谷底附近的子載波將不可用，參看圖1所示。由于多徑衰落的本質(zhì)的原因(多徑信號在頻域中的疊加效應(yīng))，多數(shù)頻率選擇性衰落顯示了確定的特性，導(dǎo)致規(guī)則間隔的衰落谷底。當(dāng)這些谷底圖樣和等間隔連續(xù)導(dǎo)頻的圖樣正好匹配時，由于載波頻率信息的損失，整個OFDM通信將被破壞。對于衰落圖樣長時間內(nèi)保持不變的情況下的固定應(yīng)用來說，這種現(xiàn)象特別嚴(yán)重。為了減輕上述問題的影響，DVB-T系統(tǒng)提出使用非規(guī)則的或者隨機(jī)間隔的連續(xù)導(dǎo)頻，通過隨機(jī)化選擇導(dǎo)頻子載波間隔，使大量導(dǎo)頻落入衰落谷底的機(jī)會降低，以改善接收可靠性。但是降低了系統(tǒng)頻譜使用的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在不降低系統(tǒng)頻譜使用效率前提下，降低導(dǎo)頻落入衰落谷底的可能性，改善接收的可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的基于OFDM的通信網(wǎng)的利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于包括步驟，在預(yù)定義時間窗內(nèi)傳輸采用規(guī)則圖樣的連續(xù)導(dǎo)頻；基于規(guī)則圖樣的連續(xù)導(dǎo)頻使用結(jié)構(gòu)性的頻率跟蹤理論可靠地跟蹤載波頻率；從一個時間窗轉(zhuǎn)到另一個時間窗時，使連續(xù)導(dǎo)頻圖樣發(fā)生變化；采用頻率跳變的導(dǎo)頻圖樣，避免多徑引起的頻率選擇性衰落。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面的基于OFDM的通信網(wǎng)的利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在是在預(yù)定義時間窗內(nèi)傳輸采用的規(guī)則圖樣為等間距的。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面的基于OFDM的通信網(wǎng)的利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是從一個時間窗轉(zhuǎn)到另一個時間窗時，連續(xù)導(dǎo)頻圖樣發(fā)生的變化為該連續(xù)導(dǎo)頻圖樣被設(shè)計為隨機(jī)的，以便消除持續(xù)深衰落的機(jī)會。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面的基于OFDM的通信網(wǎng)的利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是所述的時間窗為一個OFDM超幀。


圖1是頻率選擇性衰落信道及其對OFDM影響示意圖；圖2是規(guī)則和不規(guī)則連續(xù)導(dǎo)頻的示意圖；圖3是跳頻連續(xù)導(dǎo)頻圖樣的示意圖；圖4是本發(fā)明的一個實施例，顯示連續(xù)載波數(shù)量和分布位置。
具體實施例方式
通?？紤]兩種連續(xù)導(dǎo)頻用于基于OFDM的廣播網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。
1.規(guī)則連續(xù)導(dǎo)頻或者等間距連續(xù)導(dǎo)頻，特點(diǎn)是導(dǎo)頻子載波的間隔是相等的。等間距連續(xù)導(dǎo)頻的優(yōu)點(diǎn)主要是兩點(diǎn)a.實現(xiàn)簡單，由于其規(guī)則的結(jié)構(gòu)，容易將數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)子載波上，在解調(diào)前易于提取導(dǎo)頻；b.對于多數(shù)信道來說，性能更好，等間距連續(xù)導(dǎo)頻的固有結(jié)構(gòu)使其產(chǎn)生了可利用的確定信息和統(tǒng)計信息?？梢圆捎酶行У念l率估計理論來增強(qiáng)頻率跟蹤、相位噪聲校正或定時恢復(fù)性能。
2.跳頻導(dǎo)頻，該方法建議的連續(xù)導(dǎo)頻包容了等間隔導(dǎo)頻和隨機(jī)間隔導(dǎo)頻的優(yōu)點(diǎn)。為了這個目的，連續(xù)導(dǎo)頻被設(shè)計為在不同的超幀間跳變以進(jìn)一步改善系統(tǒng)對抗長多徑回波的堅韌性。
圖3是跳頻連續(xù)導(dǎo)頻圖樣。如圖3所示，連續(xù)導(dǎo)頻在同一個超幀(預(yù)定義期間)內(nèi)仍然是等間隔的，在下一個超幀內(nèi)則跳到另一種分布圖樣。跳頻圖樣被設(shè)計為隨機(jī)的以便消除持續(xù)深衰落的機(jī)會。這樣設(shè)計導(dǎo)致可以采用利用同一超幀中的固定結(jié)構(gòu)的信息的先進(jìn)的載波頻率跟蹤、相位噪聲校正、定時恢復(fù)理論。這些理論包括例如基于累積統(tǒng)計的方法和基于子間距的頻率估計的方法。同時，可以完全地避免造成接收性能下降的持續(xù)深衰落。
圖4為表示本發(fā)明一個實施例的示意圖，顯示連續(xù)載波數(shù)量和它們的分布位置的跳變圖樣。如圖3和圖4所示，本發(fā)明的一種實施例是用于8MHz帶寬的系統(tǒng)中時，總共8MHz帶寬被分成4096個子載波。其中的2×488個(按從左到右順序標(biāo)識為v1…v976)標(biāo)識為虛擬子載波(不攜帶實際信息)，它們提供了相鄰頻譜之間的保護(hù)頻帶。在所使用的3120個子載波(從左至右順序標(biāo)識為d1…d3120)中，65個子載波被標(biāo)識為連續(xù)導(dǎo)頻，它們之間的間距為48個子載波。
第一個超幀中，導(dǎo)頻的位置是d1、d49、d97…d3073，對于第i個超幀，導(dǎo)頻的位置是d1+i、d49+j、d97+j…d3073+j，其中j＝mod(i，48)-1。換句話說，所有的導(dǎo)頻在下一個超幀來臨時，將跳變一個子載波的位置。經(jīng)過48個超幀以后，圖樣將恢復(fù)為d1、d49、d97…d3073重復(fù)下去。
另外的一種實現(xiàn)是，當(dāng)下一個超幀來臨時，所有導(dǎo)頻右移X個子載波位置(X＞1)。
對于上述實現(xiàn)方式，超幀可以選擇為128ms。
另一種選擇是使超幀長度為1秒。
所使用的頻率估計理論是將yp1(k)、yp2(k)、ypL(k)標(biāo)識為接收機(jī)得到的第k個OFDM符號的L個歸一化(關(guān)于原始導(dǎo)頻符號)導(dǎo)頻信號。K為一個超幀中總的OFDM符號數(shù)。
一種實現(xiàn)方法是，載波頻率ejkθ通過平均連續(xù)導(dǎo)頻符號間的差別來估值，特別是θ^=Σk=1K-1Σl=1L∠(ypi(k+1)/ypi(k))/(K-1)/L.]]>另一種實現(xiàn)中，載波頻率通過對接收到的信號補(bǔ)償一個頻率估計值進(jìn)行。需要選擇的是可以最佳地恢復(fù)原始導(dǎo)頻的頻率估計值。例如，通過搜索θ^=θmin,θmin+Δθ,θmin+2Δθ···θmax]]>的 的最小值得到頻率估計值，其中，Δθ是與載波頻率捕捉范圍和分辨率有關(guān)的預(yù)定義值。定義一個N×1的矢量，x→(k)=(y1(k),y2(k),...,yN(k))T×e-jk(N+M)θ^,]]>其中N是OFDM符號的IFFT變換點(diǎn)數(shù)(例如4096)，M是循環(huán)長度。
Q(θ^)=Σk=1K-1Σl=1L||w→p1Hdiag(1,e-jθ^,...,e-j(N-1)θ^)(x→(k)-x→(k+1))||2.]]>其中， 是對應(yīng)于p1導(dǎo)頻的N×1 FFT矢量，H表示矩陣轉(zhuǎn)置運(yùn)算。所有實現(xiàn)中，載波估值都基于當(dāng)前超幀和前一超幀以自適應(yīng)的方式不斷更新。
權(quán)利要求
1.一種基于OFDM的通信網(wǎng)的利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于包括步驟在預(yù)定義時間窗內(nèi)傳輸采用規(guī)則圖樣的連續(xù)導(dǎo)頻；從一個時間窗轉(zhuǎn)到另一個時間窗時，使連續(xù)導(dǎo)頻圖樣發(fā)生變化；基于規(guī)則圖樣的連續(xù)導(dǎo)頻使用結(jié)構(gòu)性的頻率跟蹤理論可靠地跟蹤載波頻率；采用頻率跳變的導(dǎo)頻圖樣，避免多徑引起的頻率選擇性衰落。
2.如權(quán)利要求1的基于OFDM的通信網(wǎng)的利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于在預(yù)定義時間窗內(nèi)傳輸采用的規(guī)則圖樣為等間距的。
3.如權(quán)利要求1的基于OFDM的通信網(wǎng)的利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于從一個時間窗轉(zhuǎn)到另一個時間窗時，連續(xù)導(dǎo)頻圖樣發(fā)生的變化為該連續(xù)導(dǎo)頻圖樣被設(shè)計為隨機(jī)的，以便消除持續(xù)深衰落的機(jī)會。
4.如權(quán)利要求1，2或3任一個的基于OFDM的通信網(wǎng)的利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述的時間窗為一個OFDM超幀。
5.如權(quán)利要求4的基于OFDM的通信網(wǎng)的利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述的超幀選擇為128ms。
6.如權(quán)利要求4的基于OFDM的通信網(wǎng)的利用連續(xù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述的超幀選擇為1秒。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于載波跟蹤的導(dǎo)頻設(shè)計方法，它包容了OFDM通信中采用規(guī)則的和非規(guī)則的導(dǎo)頻圖樣的優(yōu)點(diǎn)。在預(yù)定義的時間窗(如一個OFDM超幀)內(nèi)采用規(guī)則的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)，因此可以使用對應(yīng)這種結(jié)構(gòu)的強(qiáng)效的載波跟蹤理論。通過在不同時間窗內(nèi)改變導(dǎo)頻的頻率位置(跳頻)，該設(shè)計提供了對持續(xù)衰落的抵抗能力，因此極大地改善了OFDM調(diào)制中頻率跟蹤的堅韌性。
文檔編號H04B1/00GK1531230SQ0311932
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者劉輝, 王聯(lián), 邢觀斌, 沈溫源, 楊慶華, 劉 輝 申請人:北京泰美世紀(jì)科技有限公司