專利名稱：用于調(diào)制解調(diào)過程的保護間隔的處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，特別涉及一種在OFDM解調(diào)過程中使用保護間隔內(nèi)信號采樣的方法以及一種在OFDM解調(diào)之前對保護間隔信號進行預處理的方法。
背景技術：
正交頻分復用(OFDM)適合用于高碼率多載波傳輸?shù)膬?yōu)點已經(jīng)被廣泛論證。特別是傳輸中的兩大制約因素，即頻率選擇性衰落信道和碼間干擾(ISI)通常分別利用并行數(shù)據(jù)和保護間隔加以解決。OFDM在無干擾并行窄帶信道中傳輸高碼率數(shù)據(jù)時，利用傅立葉變換處理避免了運算非常復雜的均衡。，超過信道時延擴散的保護間隔被插入到OFDM符號之間以消除ISI。針對不同應用，OFDM保護間隔以“循環(huán)前/后綴”或靜默周期(填零)的形式出現(xiàn)。目前大部分OFDM系統(tǒng)基于循環(huán)前綴，因此關于OFDM解調(diào)循環(huán)前綴有大量的工作要做。另一方面，填零方法可以節(jié)省相當一部分發(fā)射功率。在一個保護間隔等于1/4 OFDM符號間隔的系統(tǒng)里面，發(fā)射功率比循環(huán)前綴方案節(jié)省20％。但是，其代價是增加了對定時偏差的敏感度，有潛在可能會導致子載波間喪失正交性。
提高基于填零法OFDM系統(tǒng)性能的一個辦法就是利用保護間隔期間接收到信號恢復信號的正交性。實際上保護間隔采樣包括了延遲正弦曲線的尾部，因此理論上可以加回到OFDM解調(diào)窗。另一方面，這個過程給解調(diào)窗引入了額外的噪聲。如果對保護間隔采樣信號處理不當，信號增強帶來的增益會被增加的噪聲強度而抵消。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種利用保護間隔內(nèi)的信號，將其加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)的解調(diào)方法。
本發(fā)明的另一目的是提供將保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)前，對保護間隔內(nèi)的信號進行預處理的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下的技術手段實現(xiàn)的一種OFDM解調(diào)方法，此方法是根據(jù)常規(guī)OFDM解調(diào)窗內(nèi)的信號狀態(tài)信息或者根據(jù)導頻信號狀態(tài)信息，決定是否將延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)；如果常規(guī)OFDM解調(diào)窗內(nèi)信號的SINR高于一個預設門限或BER低于一個預設門限，OFDM解調(diào)就不選用保護間隔內(nèi)的信號采樣；否則，OFDM解調(diào)將延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)?；蛘撸绻麑ьl信號的SINR高于預設門限，OFDM解調(diào)就不選用保護間隔內(nèi)的信號采樣；如果導頻信號的BER低于預設門限，OFDM解調(diào)就不選用保護間隔內(nèi)的信號采樣；否則，OFDM解調(diào)將延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)。
其中對延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號的采樣選取量可以隨時間進行動態(tài)調(diào)整；也可根據(jù)無線或有線信道時延擴散的瞬時估計而調(diào)整；也可根據(jù)無線或有線信道時延擴散的統(tǒng)計估計而調(diào)整；也可由通信信道時延擴散估計值決定的。當信道的狀況相對穩(wěn)定時，延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號的采樣選取量，可被設定與無線或有線信道的時延擴散相等。當信道的狀況是隨時間的變化而變化時，可被設定稍大于無線或有線信道的時延擴散。所述的導頻信號可被周期性插入OFDM或多載波符號碼流中的時域序列。所述的導頻信號可被內(nèi)嵌在OFDM或多載波符號碼流中的訓練信號中。所述的預設門限是可以取消的。延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)采樣的信號以循環(huán)方式添加到常規(guī)OFDM解調(diào)窗的始端。延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)采樣的信號在被循環(huán)加回到常規(guī)OFDM解調(diào)窗的始端之前，可以進行預處理。所述預處理過程包括時域加窗和時域濾波，濾波和加窗的系數(shù)由通信信道的認知特性決定。所述的OFDM解調(diào)過程內(nèi)的所述的OFDM中的時頻轉(zhuǎn)換在所用保護間隔內(nèi)信號采樣被循環(huán)加回到常規(guī)OFDM解調(diào)窗的始端之后進行。
本發(fā)明能夠改善OFDM解調(diào)性能而不增加傳輸能量。本發(fā)明可以避免信號增強帶來的增益會被增加的噪聲強度而抵消。通過使用加入的SNR或BER門限，本發(fā)明同時能夠降低接收機的復雜程度。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的OFDM符號碼流示意圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例，直射信號和一路延遲的多徑信號的示意圖，OFDM解調(diào)窗鎖定在直射信號上。
圖3為根據(jù)本發(fā)明一實施例的標準OFDM解調(diào)器之前的處理模塊示意框圖。
圖4為在OFDM符號內(nèi)應用導頻的一舉例示意圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖，對本發(fā)明進行詳細的說明所述的常規(guī)OFDM解調(diào)窗內(nèi)的信號狀態(tài)信息包括常規(guī)OFDM解調(diào)窗內(nèi)的信號狀態(tài)包括信號干擾噪聲比(SINR)、已解碼信號的誤碼率(BER)、無線或有線信道的時延擴散。導頻信號狀態(tài)包括信號干擾噪聲比(SINR)，已解碼信號的誤碼率(BER)，無線或有線信道的時延擴散。此方法是根據(jù)常規(guī)OFDM解調(diào)窗內(nèi)的信號狀態(tài)信息或?qū)ьl信號狀態(tài)信息，決定是否將延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)。
圖1描述了OFDM符號碼流。每個符號均包含保護間隔，其保護間隔分為前綴和后綴兩部分。另外，每隔一定數(shù)量的OFDM符號，被插入一個信標/導頻信號。
在本發(fā)明中，保護間隔內(nèi)的信號不是總需要加回到解調(diào)窗中去。例如，如果后處理BER(前一周期內(nèi)前一OFDM解調(diào)符號的比特誤碼率)低于一個預設門限，接收機可以選擇不使用保護間隔內(nèi)的信號，以減少解調(diào)過程復雜度。
類似地，如果后處理SINR(前一周期內(nèi)前一OFDM解調(diào)符號的信號干擾噪聲比)高于一個預設門限，接收機可以選擇不使用保護間隔內(nèi)的信號，以減少解調(diào)過程復雜度。
反過來說，如果預處理BER(前一周期內(nèi)信標信號的誤碼率)高于一個預設門限，接收機可以選擇使用保護間隔內(nèi)的信號，以提高解調(diào)性能。
類似地，如果預處理SINR(前一周期內(nèi)信標信號的信號干擾噪聲比)低于一個預設門限，接收機可以選擇使用保護間隔內(nèi)的信號，以提高解調(diào)性能；例如，如果“QPSK+碼”的SINR的門限為3，并且預處理的SINR被估計為接近這個門限，那么有必要使用保護間隔內(nèi)符號采樣以提高性能。在其它方面，如果預處理的SINR被估計為遠大于這個門限時，可以簡單地放棄保護間隔內(nèi)的符號采樣。
圖4列舉了在OFDM符號內(nèi)應用導頻的范例。圖2比較了直射信號和一路延遲的多徑信號。OFDM解調(diào)窗鎖定在直射信號上。解調(diào)窗之外的采樣信號(全部或部分)被加回到解調(diào)窗，以改善解調(diào)。
下面對本發(fā)明的保護間隔內(nèi)信號的利用進行詳細的說明設s(t)，t∈[O，T]為所接收OFDM信號，解調(diào)窗周期為T。設g(t)，t∈[T，T+Tg]為保護間隔Tg內(nèi)所接收的信號，見圖2示例。
根據(jù)本發(fā)明，首先把部分保護間隔內(nèi)接收信號加到s(t)，t∈[O，T]中去x(t)＝s(t)+g(t+T)w(αTg)；t∈[O，T]w(αTg)是大小為αTg的矩形窗。產(chǎn)生的x(t)信號送到標準OFDM解調(diào)器。
根據(jù)本發(fā)明，g(t)加回的量即α，由基于信標估計得到的信道時延擴散τ決定。在某些情況下，αTg設置為與τ相等；在另外的情況下，αTg可能設置為兩路主要多徑信號之間的延遲；還有一些時候只檢測到主徑信號，αTg設置為零。
下面對信道時延擴散τ的估計當在OFDM碼流存在周期性的信標符號時，對信道時延擴散的估計基于信標信號，信標信號經(jīng)過擴頻技術調(diào)制，周期性插入到OFDM符號碼流中。圖1為信標在OFDM符號流中的示例。
詳細地說，信標信號首先基于已知偽隨機序列進行解擴。輸出信號中含有對應于多徑位置的尖峰。第一個和最后一個可檢測多徑信號之間的時間跨度即為信道時延擴散估計值τ。如果只檢測到一條主徑，信道時延擴散估計值設為零。
另一種方法是，對輸出信號進行信道類型估計，通過參數(shù)法決定信道時延擴散，如最大似然法、子空間參數(shù)估計法、最小均方差估計法。
如果沒有信標信號，信道時延擴散τ要根據(jù)OFDM符號內(nèi)嵌的規(guī)則導頻信號來估計。圖4為示例。對于多徑信道的頻率響應估計有多種信道擬合算法可以采用。然后把信道頻率響應轉(zhuǎn)換到時域，比如用傅立葉變換，得到時域的信道時延擴散。
第三種情況，信道時延擴散τ是根據(jù)信標和規(guī)則導頻信號兩者共同估計的。例如，信道時延擴散設置為分別通過信標和導頻信號得到的兩個估計值中的較大值。
第四種情況，利用判決反饋方法基于解調(diào)的OFDM信號得到后處理信道時延擴散τpost的估計。τpost獨立地或者結合τ來決定保護間隔內(nèi)信號用于解調(diào)的量。上述情況下，為了獲得魯棒性能更好的統(tǒng)計學估計，信道時延擴散估計在某一時間段(跨越一或多個OFDM符號周期)上進行平滑處理。
圖3是一種建議的OFDM接收機實現(xiàn)。如圖所示，接收信號(OFDM符號碼流)首先進入一個導頻/信標處理器。導頻/信標處理器從接收信號中提取出對應于導頻/信標的信號。提取到的信號經(jīng)過處理，獲得信道類型估計和SINR或BER預處理估計。然后將此估計值輸出到保護間隔信號處理器；同時，OFDM解調(diào)器將以前解調(diào)得到的OFDM信號送往BER和信道類型估計器，對后處理BER和/或后處理SINR，以及后處理信道時延擴散進行估計。BER和信道類型估計器輸出的參數(shù)值也進入保護間隔信號處理器。在當前和以前輸入信號的基礎上，保護間隔信號處理器提取出保護間隔內(nèi)信號的有用部分，進行時間軸平移T時間后，把它加回到OFDM解調(diào)窗內(nèi)的信號。輸出信號再送往常規(guī)OFDM解調(diào)器進行解調(diào)。在某些情況下，保護間隔信號處理器會對保護間隔內(nèi)信號增加時域的濾波器或窗處理，目的是進一步提高信噪比。如圖2所示。
以上實施例僅僅用來說明本發(fā)明，并非用來限定本發(fā)明。
權利要求
1.一種OFDM解調(diào)方法，其特征在于，此方法是根據(jù)常規(guī)OFDM解調(diào)窗內(nèi)的信號狀態(tài)信息，決定是否將延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)。
2.根據(jù)權利要求1所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，如果常規(guī)OFDM解調(diào)窗內(nèi)信號的SINR高于一個預設門限或BER低于一個預設門限，OFDM解調(diào)就不選用保護間隔內(nèi)的信號采樣；否則，OFDM解調(diào)將延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)。
3.一種OFDM解調(diào)方法，其特征在于，此方法是根據(jù)導頻信號狀態(tài)信息，決定是否將延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)。
4.根據(jù)權利要求3所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，如果導頻信號的SINR高于預設門限，OFDM解調(diào)就不選用保護間隔內(nèi)的信號采樣；如果導頻信號的BER低于預設門限，OFDM解調(diào)就不選用保護間隔內(nèi)的信號采樣；否則，OFDM解調(diào)將延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)。
5.根據(jù)權利要求1-4任一所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，對延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號的采樣選取量可以隨時間進行動態(tài)調(diào)整。
6.根據(jù)權利要求1-4任一所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，對延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號的采樣選取量可以根據(jù)無線或有線信道時延擴散的瞬時估計而調(diào)整。
7.根據(jù)權利要求1-4任一所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，對延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號的采樣選取量可以根據(jù)無線或有線信道時延擴散的統(tǒng)計估計而調(diào)整。
8.根據(jù)權利要求1-4任一所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，對延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號的采樣選取量的計算可以由通信信道時延擴散估計值決定的。
9.根據(jù)權利要求5所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號的采樣選取量可被設定與無線或有線信道的時延擴散相等。
10.根據(jù)權利要求5所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號的采樣選取量可被設定稍大于無線或有線信道的時延擴散。
11.根據(jù)權利要求3或4所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，所述的導頻信號可被周期性插入OFDM或多載波符號碼流中的時域序列。
12.根據(jù)權利要求3或4所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，導頻信號可被內(nèi)嵌在OFDM或多載波符號碼流中的訓練信號中。
13.根據(jù)權利要求2或4所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，預設門限是可以取消的。
14.根據(jù)權利要求1-4任一所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)采樣的信號以循環(huán)方式添加到常規(guī)OFDM解調(diào)窗的始端。
15.根據(jù)權利要求1-4任一所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)采樣的信號在被循環(huán)加回到常規(guī)OFDM解調(diào)窗的始端之前，可以進行預處理。
16.根據(jù)權利要求1-4任一所述的OFDM解調(diào)方法，其特征在于，所述預處理過程包括時域加窗和時域濾波，濾波和加窗的系數(shù)由通信信道的認知特性決定。
17.根據(jù)權利要求1所述的OFDM解調(diào)方法，所述的OFDM解調(diào)過程內(nèi)的所述的OFDM中的時頻轉(zhuǎn)換在所用保護間隔內(nèi)信號采樣被循環(huán)加回到常規(guī)OFDM解調(diào)窗的始端之后進行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在OFDM解調(diào)過程中使用保護間隔內(nèi)信號采樣的方法以及一種在OFDM解調(diào)之前對保護間隔信號進行預處理的方法。此方法根據(jù)常規(guī)OFDM解調(diào)窗內(nèi)的信號狀態(tài)信息或?qū)ьl信號狀態(tài)信息，決定是否將延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)。即如果常規(guī)OFDM解調(diào)窗內(nèi)信號的SINR高于一個預設門限或BER高于一個預設門限，OFDM解調(diào)就不選用保護間隔內(nèi)的信號采樣；否則，OFDM解調(diào)將延遲多徑中解調(diào)窗內(nèi)的落到直射路徑保護間隔內(nèi)的信號加回到解調(diào)窗中進行解調(diào)。
文檔編號H04L27/26GK1564555SQ200410029669
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月31日 優(yōu)先權日2004年3月31日
發(fā)明者劉輝, 邢觀斌, 沈漫源, 楊慶華, 宋揮師, 夏治平, 胡軍, 李群, 申紅兵 申請人:北京泰美世紀科技有限公司