專利名稱：一種帶限發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列生成及檢測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及OFDM數(shù)字廣播系統(tǒng)中帶限標(biāo)識序列的生成及檢測。
背景技術(shù)：
數(shù)字廣播除了覆蓋面廣、節(jié)目容量大之外，最大的特點(diǎn)就是具有廣播性，一點(diǎn)對多點(diǎn)、一點(diǎn)對面，廣播信息的成本與用戶數(shù)量無關(guān)。因此，數(shù)字廣播作為信息通信業(yè)的一個(gè)重要組成部分，在國家信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、實(shí)現(xiàn)普遍服務(wù)和國家信息安全戰(zhàn)略中具有重要地位。
在數(shù)字廣播業(yè)務(wù)中，通常把全國劃分為不同的區(qū)(也可以實(shí)現(xiàn)多級劃分)，一個(gè)區(qū)內(nèi)可以配置若干個(gè)廣播信號發(fā)射機(jī)。為了方便接收端獲知接收信號的來源，需要在發(fā)射信號中對發(fā)射機(jī)進(jìn)行標(biāo)識，而這些標(biāo)識信號通常應(yīng)以偽隨機(jī)序列的形式給出。另外，為了方便接收機(jī)對發(fā)射機(jī)標(biāo)識信號的檢測，這些標(biāo)識信號最好還應(yīng)具有正交屬性。
在OFDM系統(tǒng)中，采樣率經(jīng)常高于系統(tǒng)帶寬，例如10MHz采樣率的系統(tǒng)帶寬為8MHz。而通常的隨機(jī)序列發(fā)生裝置，直接在時(shí)域上產(chǎn)生隨機(jī)序列。例如采用m序列發(fā)生器產(chǎn)生了m序列x(n)后，使用BPSK映射的方式產(chǎn)生時(shí)域隨機(jī)序列。在10MHz采樣率的條件下，此序列的帶寬至少為10MHz，會超過系統(tǒng)帶寬限制。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在基于OFDM的數(shù)字廣播系統(tǒng)中，需要采用新的方法生成隨機(jī)序列。
為此本發(fā)明提出了一種帶限發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列的生成及檢測系統(tǒng)，包括標(biāo)識序列生成部分及標(biāo)識序列檢測部分。
所述標(biāo)識序列生成部分包括頻域隨機(jī)序列生成裝置，用于生成頻域隨機(jī)序列；頻域正交序列生成裝置，用于生成頻域正交序列；頻域截短裝置，用于對經(jīng)所述頻域隨機(jī)序列擾碼的頻域正交序列進(jìn)行頻域截短；頻時(shí)變換裝置，用于對上述經(jīng)截短的頻域序列進(jìn)行頻時(shí)域變換；周期延拓裝置，用于對變換到時(shí)域的信號進(jìn)行周期延拓。
所述標(biāo)識序列接收部分包括時(shí)域截短裝置，用于對接收到的信號進(jìn)行時(shí)域截短，得到攜帶發(fā)射機(jī)標(biāo)識信息的時(shí)域信號；時(shí)頻域變換裝置，用于對上述經(jīng)截短的時(shí)域信號進(jìn)行時(shí)頻域變換，得到頻域信號；頻域隨機(jī)序列生成裝置，用于生成頻域隨機(jī)序列；頻域正交序列生成裝置，用于生成頻域正交序列；頻域相關(guān)器，用于將所述頻域正交序列與經(jīng)頻域隨機(jī)序列解擾的所述頻域信號進(jìn)行相關(guān)；閥值檢測裝置，用于檢測頻域相關(guān)器輸出的結(jié)果并對發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列進(jìn)行判斷。
本發(fā)明還提出了一種帶限發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列的生成及檢測方法，包括標(biāo)識序列生成方法及標(biāo)識序列檢測方法。
所述標(biāo)識序列生成方法包括通過頻域隨機(jī)序列生成裝置生成頻域隨機(jī)序列；通過頻域正交序列生成裝置生成頻域正交序列；通過頻域截短裝置對經(jīng)所述頻域隨機(jī)序列擾碼的頻域正交序列進(jìn)行頻域截短；通過頻時(shí)變換裝置對上述經(jīng)截短的頻域序列進(jìn)行頻時(shí)域變換；通過周期延拓裝置對變換到時(shí)域的信號進(jìn)行周期延拓。
所述標(biāo)識序列接收方法包括通過時(shí)域截短裝置對接收到的信號進(jìn)行時(shí)域截短；通過時(shí)頻域變換裝置對上述經(jīng)截短的時(shí)域信號進(jìn)行時(shí)頻域變換，得到頻域信號；通過頻域隨機(jī)序列生成裝置生成頻域隨機(jī)序列；通過頻域正交序列生成裝置生成頻域正交序列；通過頻域相關(guān)器對所述頻域正交序列與經(jīng)頻域隨機(jī)序列解擾的所述頻域信號進(jìn)行相關(guān)；通過閥值檢測裝置檢測頻域相關(guān)器輸出的結(jié)果并對發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列進(jìn)行判斷。
本發(fā)明通過時(shí)、頻域變換以及對正交序列進(jìn)行擾碼和解擾的方式實(shí)現(xiàn)，具有以下特點(diǎn)隨機(jī)序列帶寬小于或等于系統(tǒng)帶寬，并可根據(jù)傳輸帶寬要求靈活配置；序列在帶內(nèi)各頻點(diǎn)的功率可以任意分配；保證發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列的正交性及偽隨機(jī)性，從而便于接收機(jī)的檢測；本方法產(chǎn)生的標(biāo)識序列可以靈活應(yīng)用于多級分區(qū)的場合。
本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于多媒體廣播、地面無線廣播、有線廣播等各廣播領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明的帶限發(fā)射機(jī)標(biāo)識信號生成流程圖；圖2為本發(fā)明的接收端對發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列的檢測流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中多媒體廣播系統(tǒng)的信標(biāo)結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的多媒體廣播系統(tǒng)中帶限隨機(jī)信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中生成復(fù)m序列的移位寄存器的結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中的接收端的標(biāo)識序列檢測流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明的帶限發(fā)射機(jī)標(biāo)識信號生成流程圖。如圖所示，該流程由頻域隨機(jī)序列生成，頻域正交序列生成，頻域截短，頻、時(shí)域變換和時(shí)域周期延拓5個(gè)部分組成。
在發(fā)射端頻域隨機(jī)序列生成器產(chǎn)生頻域復(fù)隨機(jī)序列X(n)＝A(n)·m(n)，0≤n≤N-1頻域正交序列生成器產(chǎn)生頻域復(fù)正交序列W(n)，0≤n≤N-1其中N是頻域序列長度，m(n)是根據(jù)系統(tǒng)帶寬，通過特定方式生成的隨機(jī)序列，A(n)是隨機(jī)序列在各頻點(diǎn)處的幅值增益，根據(jù)帶內(nèi)的功率分布需求選取。復(fù)正交序列可以是沃爾什序列、哈達(dá)瑪序列或由其它方式產(chǎn)生的正交序列。復(fù)正交序列被復(fù)隨機(jī)序列頻域擾碼后根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行截短，時(shí)域變換器將截短后的頻域標(biāo)識序列變換到時(shí)域。再根據(jù)系統(tǒng)需求，對頻、時(shí)域變換產(chǎn)生的時(shí)域序列進(jìn)行周期延拓。
圖2為本發(fā)明的接收端對發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列的檢測流程圖，如圖所示，由時(shí)域截短，時(shí)、頻域變換，頻域隨機(jī)序列生成，頻域正交序列生成，相關(guān)器和閾值檢測構(gòu)成。
接收端通過時(shí)域截短得到發(fā)射機(jī)時(shí)域標(biāo)識序列，通過時(shí)、頻域變換變換到頻域，在頻域解擾后和對應(yīng)標(biāo)識序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，最后把相關(guān)結(jié)果和閾值比較便可確定接收信號的來源。
在采樣率為10MHz，系統(tǒng)帶寬為8MHz的多媒體廣播系統(tǒng)中，采用帶限隨機(jī)序列作為信標(biāo)。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中多媒體廣播系統(tǒng)的信標(biāo)結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，信標(biāo)包括1個(gè)191點(diǎn)的發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列，該標(biāo)識序列經(jīng)過256點(diǎn)IFFT后在時(shí)域周期延拓至280點(diǎn)。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的多媒體廣播系統(tǒng)中帶限隨機(jī)信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖。采用m序列對正交序列擾碼后的頻域截短序列，該序列經(jīng)Fourier變換產(chǎn)生帶寬為8M、無直流分量的帶限隨機(jī)序列，再進(jìn)行周期延拓，得到發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列。具體說明如下。
在復(fù)m序列生成器1中，通過生成多項(xiàng)式為x8+x7+x6+x+1的移位寄存器生成m序列M(n)，0≤n≤254，該移位寄存器的結(jié)構(gòu)如圖5所示，移位寄存器初始狀態(tài)為0000 0001。
然后將m序列映射為復(fù)m序列K(n)=1+0j,M(n)=0-1+0j,M(n)=1]]>復(fù)m序列生成器可以是SSRG結(jié)構(gòu)、MSRG結(jié)構(gòu)或Gold結(jié)構(gòu)。
增益函數(shù)生成器2根據(jù)通帶內(nèi)功率平均分布的信號頻域特性，產(chǎn)生增益函數(shù) 乘法器3將定位后的m序列和增益函數(shù)相乘，得到變換前的頻域序列X(n)＝P(n)*A(n)，0≤m≤255。
沃爾什序列生成器4生成長度為256的256個(gè)沃爾什序列w(n)，得到的沃爾什序列也轉(zhuǎn)換成復(fù)頻域序列W(n)W(n)=1+0·j,w(n)=0-1+0·j,w(n)=1]]>乘法器輸出X(n)和沃爾什序列W(n)對應(yīng)元素相乘后得到長度為256的復(fù)符號序列，序列截短器5根據(jù)系統(tǒng)需要把該復(fù)符號序列的第66個(gè)到第256個(gè)元素取出，得到長度為191的頻域復(fù)隨機(jī)序列S(n)。
序列定位器6根據(jù)信號帶寬為8M、且無直流分量的要求，將m序列定位在域變換前頻域的適當(dāng)位置，得到256點(diǎn)頻域隨機(jī)序列P(n)=0,n=0S(n-1),1≤n≤950,96≤n≤159S(n-65),160≤n≤255]]>Fourier變換器7將P(n)變換到時(shí)域，得到時(shí)域隨機(jī)序列p(k)=FFT[P(n)]=116Σn=0255P(n)ej2πnk/256,]]>0≤k≤255由于系統(tǒng)要求發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列在時(shí)域內(nèi)有280點(diǎn)，而此處進(jìn)行的是256點(diǎn)時(shí)頻變換，所以此處由周期延拓器8把獲得的256點(diǎn)時(shí)域序列周期延拓至280點(diǎn)。
經(jīng)過前述步驟可以得到256個(gè)偽隨機(jī)的發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列。如果進(jìn)行二級劃分，即把全國劃分為128個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)內(nèi)最多配置128個(gè)發(fā)射機(jī)?？梢园训玫降?56個(gè)發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列任意分為兩個(gè)集，每個(gè)集包含128個(gè)標(biāo)識序列，一個(gè)集內(nèi)的序列分配給128個(gè)不同的分區(qū)，另一個(gè)集內(nèi)的序列分配給各分區(qū)內(nèi)的發(fā)射機(jī)。區(qū)的標(biāo)識可以在偶數(shù)時(shí)隙發(fā)送，發(fā)射機(jī)本身的標(biāo)識可以在奇數(shù)時(shí)隙發(fā)送，或者相反。
如果進(jìn)行4級劃分，則全國被劃分為64個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)又劃分為64個(gè)1級子分區(qū)，每個(gè)1級子分區(qū)又劃分為64個(gè)2級子分區(qū)，每個(gè)2級子分區(qū)內(nèi)可設(shè)64個(gè)發(fā)射機(jī)。把得到的256個(gè)標(biāo)識序列分成4個(gè)子集，每個(gè)子集包含64個(gè)不同的標(biāo)識序列。第一個(gè)子集中的64個(gè)序列分配給最上層的64個(gè)分區(qū)，第二個(gè)子集中的64個(gè)序列分配給每個(gè)分區(qū)內(nèi)的64個(gè)1級子分區(qū)，第3個(gè)子集中的64個(gè)序列分配給每個(gè)1級子分區(qū)內(nèi)的64個(gè)2級子分區(qū)，第4個(gè)子集中的64個(gè)標(biāo)識序列分配給每個(gè)2級子分區(qū)內(nèi)的64個(gè)發(fā)射機(jī)。各級分區(qū)及發(fā)射機(jī)的標(biāo)識序列可以在相鄰的4個(gè)時(shí)隙輪流發(fā)射。
如果進(jìn)行其它方式的分區(qū)，得到的標(biāo)識序列依照上述方法也可以靈活分配。
為了在接收端獲知接收信號的來源，接收機(jī)有必要通過對接收信號攜帶的發(fā)射機(jī)標(biāo)識信息進(jìn)行檢測。
接收端的發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列檢測裝置如圖6所示。具體說明如下。
時(shí)域截短器1在接收數(shù)據(jù)r(k)的相應(yīng)位置上截取256符號長的數(shù)據(jù)序列y(k)，0≤k≤255。
Fourier變換器2把時(shí)域上的標(biāo)識序列變換到頻域，得到頻域序列Y(n)=FFT[y(k)]=116Σk=0255y(k)e-j2πnk/256,]]>0≤n≤255復(fù)m序列發(fā)生器3、增益函數(shù)生成器4和乘法器5的功能與圖4中的復(fù)m序列生成器1、增益函數(shù)生成器2和乘法器3的功能相同。
乘法器的輸出是長度為256的復(fù)符號序列X′(n)，為了和發(fā)射端相一致，m序列截短器6把該復(fù)符號序列的第66個(gè)到第256個(gè)元素取出，得到長度為191的頻域復(fù)隨機(jī)序列S′(n)，以便在頻域進(jìn)行解擾。
沃爾什序列生成器7與圖4中的沃爾什序列生成器4的功能相同。
沃爾什序列生成器生成長度為256的復(fù)符號序列W′(n)，為了和發(fā)射端相一致，沃爾什序列截短器8把該復(fù)符號序列的第66個(gè)到第256個(gè)元素取出，得到長度為191的頻域復(fù)隨機(jī)序列Z(n)，以便在頻域進(jìn)行相關(guān)操作。
頻域相關(guān)器9把解擾得到的Y′(n)和復(fù)沃爾什序列Z(n)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，求得RY′Z(τ)=Σn=0190Y′(n)·Z(n-τ)]]>
最后，閾值檢測器把相關(guān)值RY′Z(0)和預(yù)設(shè)閾值Threshold進(jìn)行比較，如果RY′Z(0)≥Threshold，則此時(shí)沃爾什序列生成器產(chǎn)生的沃爾什序列便是某一確定的發(fā)射機(jī)的標(biāo)識序列，否則不是。閾值Threshold根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。
本發(fā)明不局限于上述特定實(shí)施例子，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)情況下，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)改變和變形，但這些相應(yīng)改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶限發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列生成及檢測系統(tǒng)，包括標(biāo)識序列生成裝置及標(biāo)識序列檢測裝置，其特征在于，所述標(biāo)識序列生成裝置包括頻域隨機(jī)序列生成裝置，用于生成頻域隨機(jī)序列；頻域正交序列生成裝置，用于生成頻域正交序列；頻域截短裝置，用于對經(jīng)所述頻域隨機(jī)序列擾碼的頻域正交序列進(jìn)行頻域截短；頻時(shí)變換裝置，用于對上述經(jīng)截短的頻域序列進(jìn)行頻時(shí)域變換；周期延拓裝置，用于對變換到時(shí)域的信號進(jìn)行周期延拓；所述標(biāo)識序列接收裝置包括時(shí)域截短裝置，用于對接收到的信號進(jìn)行時(shí)域截短；時(shí)頻域變換裝置，用于對上述經(jīng)截短的時(shí)域信號進(jìn)行時(shí)頻域變換，得到頻域信號；頻域隨機(jī)序列生成裝置，用于生成頻域隨機(jī)序列；頻域正交序列生成裝置，用于生成頻域正交序列；頻域相關(guān)器，用于將所述頻域正交序列與經(jīng)頻域隨機(jī)序列解擾的所述頻域信號進(jìn)行相關(guān)；閥值檢測裝置，用于檢測頻域相關(guān)器輸出的結(jié)果并判斷該發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列所屬的發(fā)射機(jī)。
2.一種帶限發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列生成及檢測方法，包括標(biāo)識序列生成方法及標(biāo)識序列檢測方法，其特征在于，所述標(biāo)識序列生成方法包括通過頻域隨機(jī)序列生成裝置生成頻域隨機(jī)序列；通過頻域正交序列生成裝置生成頻域正交序列；通過頻域截短裝置，對經(jīng)所述頻域隨機(jī)序列擾碼的頻域正交序列進(jìn)行頻域截短；通過頻時(shí)變換裝置對上述經(jīng)截短的頻域序列進(jìn)行頻時(shí)域變換，得到時(shí)域信號；通過周期延拓裝置對所述時(shí)域的信號進(jìn)行周期延拓；所述標(biāo)識序列接收方法包括通過時(shí)域截短裝置對接收到的信號進(jìn)行時(shí)域截短；通過時(shí)頻域變換裝置對上述經(jīng)截短的時(shí)域信號進(jìn)行時(shí)頻域變換，得到頻域信號；通過頻域隨機(jī)序列生成裝置生成頻域隨機(jī)序列；通過頻域正交序列生成裝置生成頻域正交序列；通過頻域相關(guān)器將所述頻域正交序列與經(jīng)頻域隨機(jī)序列解擾的所述頻域信號進(jìn)行相關(guān)；通過閥值檢測裝置檢測頻域相關(guān)器輸出的結(jié)果并對發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列進(jìn)行判斷。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述通過頻域隨機(jī)序列生成裝置所生成的頻域隨機(jī)序列為X(n)＝A(n)·m(n)，其中，m(n)是根據(jù)系統(tǒng)帶寬生成的隨機(jī)序列，A(n)是該隨機(jī)序列在各頻點(diǎn)處的幅值增益，其根據(jù)系統(tǒng)帶內(nèi)的功率分布進(jìn)行選定。
全文摘要
一種帶限發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列的生成及檢測系統(tǒng)和方法，包括標(biāo)識序列生成部分和檢測部分。所述標(biāo)識序列生成部分包括生成頻域隨機(jī)序列；生成頻域正交序列；進(jìn)行頻域截短；頻時(shí)變換；進(jìn)行周期延拓。所述標(biāo)識序列接收部分包括對接收到的信號進(jìn)行時(shí)域截短；進(jìn)行時(shí)頻域變換，得到頻域信號；生成頻域隨機(jī)序列；生成頻域正交序列；對所述頻域正交序列與經(jīng)頻域隨機(jī)序列解擾的所述頻域信號進(jìn)行相關(guān)；通過閥值檢測裝置檢測頻域相關(guān)器輸出的結(jié)果并對發(fā)射機(jī)標(biāo)識序列進(jìn)行判斷。本發(fā)明的系統(tǒng)與方法所產(chǎn)生的隨機(jī)序列帶寬可根據(jù)傳輸帶寬要求靈活配置，序列在帶內(nèi)各頻點(diǎn)的功率可以任意分配。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于多媒體廣播、地面無線廣播、有線廣播等各廣播領(lǐng)域。
文檔編號H04L27/26GK1960356SQ200610113908
公開日2007年5月9日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者王軍偉, 葛啟宏, 陶濤, 白棟, 楊慶華, 李群 申請人:北京泰美世紀(jì)科技有限公司