专利名称：能够改善发送效率的多载波发送系统及其方法
技术领域：
本发明涉及多载波发送系统及其发送方法，本发明特别涉及能够改善整个系统的发送效率的多载波发送系统及其发送方法。
背景技术：
在通信、计算机以及广播的多媒体时代，世界各国不断地使模拟型广播数字化。数字广播指完全数字化的广播系统，其发送数字信号。模拟广播系统在广播制作中也采用数字装备，数字广播意味着所有信号，包括频率自身，都完全数字化，模拟广播系统中的数字装备只限于部分使用。数字广播信号的优点如下随着接收器离发送天线变得遥远，模拟广播系统的图像质量将恶化，而在数字广播系统中，由于较少受信号损失的影响并非常善于信号接收，所以观众家中的接收器中不会发生图像恶化。
由于数字信号的特性，数字广播系统的发送输出比模拟广播系统的发送输出小许多。
模拟系统中，高能视频/音频/彩色载波导致大量的同信道或信道间干扰，与此不同，因为能量均匀地分散在整个频带中，所以数字发送的信道间干扰较少。
作为一种数字发送方案，同步多载波CDMA(SMCC)，基于欧洲数字广播标准，即，DVB-T标准，但是其具有非常独特的特征，例如，主要地说来，具有最优参数的4K多载波发送模式、首先使数据数字化然后在整个可用带宽上分散已数字化的数据的码分多址(CDMA)同步。根据SMCC标准的数字广播系统执行二进制相移键控(BPSK)、QPSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM，以便进行副载波调制。由于BPSK是在1比特信号0位和1位各载波之间具有180°间隔的PSK方法，所以经常称BPSK为“二进制相位偏移方法”。
图1是展示基于SMCC方法的多载波发送系统的示意方框图。基于SMCC方法的多载波发送系统包括前向纠错(FEC)单元10、映射单元20、帧形成单元30、快速傅立叶逆变换(IFFT)单元40、保护间隔(GI)插入单元50、伪噪声(PN)序列产生单元60、以及射频(RF)单元70。GI插入单元50包括第一GI插入单元51和第二GI插入单元53。
FEC单元10执行编码，以便接收端可以检测差错并纠正检测到的差错。FEC单元10通常使用里德-索罗门(RS)编码和卷积编码。RS编码是添加到引入的数据流中的FEC结构的一部分。FEC补偿发送期间产生的比特差错。
空气中的噪声、多径频率、信号衰落、以及发送端的非线性是比特差错的主要原因。对于MPEG-II发送流，RS编码在187字节的尾部添加20字节。因此，接收端比较所接收到的187字节和20个奇偶校验字节，从而确定信号的准确性。当检测确定出的差错的时候，接收端确定差错的位置，纠正失真字节，并从而恢复初始信号。通过这种方法，可以恢复多至10字节的差错。然而，多于10字节的差错是不可恢复的，因此，放弃具有不可恢复的字节的整个流。根据卷积编码，输出位既受当前输入位影响，又受先前输入位的影响。卷积编码对纠正随机差错有效。
映射单元20以正交相移键控(QPSK)、16正交调幅(16QAM)、64QAM等映射已编码的数据。相移键控(PSK)根据数字值移动相位。在多种PSK中，QPSK对一个码元以90°相移间隔对应4个值，即2个位。帧形成单元30以发送模式插入导频信号，并形成帧。更具体地说，插入用于同步和信道均衡的离散导频信号和连续导频信号，并插入发送参数信号(TPS)。TPS发送6类信息，即，QAM星座的样式信息、分级信息、GI长度信息、内部码率、2K或8K发送模式以及帧数。
IFFT单元40对频域中的OFDM信号执行快速傅立叶逆变换，使其变换到时域。
GI插入单元50在OFDM信号的头部插入OFDM信号的尾部作为保护间隔，所述OFDM信号的尾部已被调制以便防止多径环境中的码元间干扰(ISI)。
PN序列产生单元60在已插入GI的OFDM码元中插入伪噪声(PN)序列。
图2是展示根据SMCC方法发送的信号的帧结构的示意图。参考图2，根据SMCC方法的发送信号的结构中，OFDM码元的帧和CDMA码元的帧合并为一个帧。并行处理OFDM和CDMA码元的帧。第一GI插入单元51复制从IFFT单元40输出的OFDM码元的尾部，并将所复制的部分插在OFDM码元的头部。进一步，第二GI插入单元53复制来自PN序列产生单元60的信号，即复制CDMA码元的尾部，并将所复制的部分插在CDMA码元的头部。GI插入单元50合并OFDM码元的部分和CDMA码元的部分。
RF单元70在所期望的频带中发送OFDM信号，从而经无线信道发送信号。
根据SMCC方法，PN序列只用于频率同步或码元定时同步。然而使用多载波的系统需要远多于此的附加信息来进行FEC单元的操作。例如，需要诸如OFDM的各个载波的调制、内部代码率、内部代码和外部代码类型的附加信息。当为了发送而在OFDM码元中插入了这些附加信息时，多载波发送系统的发送效率降低了。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种多载波发送系统及其发送方法，其能够通过使用沃尔什代码来发送附加信息而改善整个系统的发送效率。
通过提供一种多载波发送系统来实现上述和其它目的，该多载波发送系统包括FEC单元、映射单元、帧形成单元、IFFT单元、保护间隔插入单元、PN产生单元以及RF单元，其中，所述多载波发送系统还包括沃尔什代码产生单元，用于产生沃尔什代码作为有关发送机的附加信息；以及逻辑耦合单元，用于逻辑耦合由沃尔什代码产生单元产生的沃尔什代码和由所述PN产生单元产生的PN序列，以产生第二码元，其中所述保护间隔(GI)插入单元将由逻辑耦合单元耦合得到的第二码元和由IFFT单元变换得到的第一码元相加，以形成已插入GI的码元。
根据本发明的另一方面，提供了一种发送信号的多载波发送方法。该方法包括如下步骤对要发送的信号进行编码；映射已编码的信号；插入导频信号，以形成频域的OFDM信号；对所述频域的OFDM信号进行IFFT，以产生第一码元；产生沃尔什代码作为有关发送机的附加信息，并产生PN序列；逻辑耦合所述沃尔什代码和所述PN序列，以产生第二码元；将所述第一码元和第二码元相加，以形成已插入GI的码元；以及对已插入GI的码元进行RF转换和发送。
通过参考附图描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的和特征将变得更加清楚，其中图1是展示根据SMCC标准的多载波发送系统的示意方框图；图2是展示根据SMCC方法的发送信号的帧结构的示意图；图3是展示本发明的多载波发送系统的示意方框图；图4是展示图3的多载波发送系统的发送方法的流程图；以及图5是展示本发明的一个例子中的沃尔什(walsh)代码的示意图。
具体实施例方式
下面将参考附图更详细地描述本发明的优选实施例。
图3是展示本发明的多载波发送系统的示意方框图，而图4是展示图3的发送方法的流程图。参考图3，本发明的多载波发送系统包括前向纠错(FEC)单元110、映射单元120、帧形成单元130、快速傅立叶逆变换(IFFT)单元140、伪噪声(PN)序列产生单元151、沃尔什代码产生单元153、逻辑耦合单元155、保护间隔(GI)插入单元160、以及射频(RF)单元70。GI插入单元160包括第一GI插入单元161、第二GI插入单元163以及加法器165。最好如此形成为本发明的多载波发送系统提供的各个组件，以使其执行根据用于数字广播的SMCC方法的信号处理。
下面将参考图4描述本发明的多载波发送系统的操作。
如图4所示，在步骤S401，FEC单元110执行FEC编码，以便补偿发送期间产生的比特差错，从而接收端可以检测差错并纠正所检测到的差错。这里FEC单元110通常使用里德-索罗门(RS)编码和卷积编码。
在步骤S402，映射单元120以例如正交相移键控(QPSK)、16正交调幅(16QAM)、64QAM等映射已编码的数据。
在步骤S403，帧形成单元130以发送模式插入导频信号，并形成帧。更具体地说，插入用于同步和信道均衡的离散导频信号和连续导频信号，并插入发送参数信号(TPS)。这里，TPS承载6类信息，即，QAM星座的样式信息、分级信息、GI长度信息、内部码率、2K或8K发送模式以及帧数。
然后在步骤S404，IFFT单元140对来自帧形成单元130的频域中的OFDM信号执行IFFT，以产生第一码元。
这里FEC单元110、映射单元120、帧形成单元130以及IFFT单元140的操作与图1的FEC单元10、映射单元20、帧形成单元30以及IFFT单元40的操作相同。
同时，在步骤S405，PN序列产生单元151产生PN序列。这里PN序列是OFDM接收机使用的同步信息，用于OFDM信号同步和信道估计。根据SMCC方法，根据CDMA方法实现PN序列。CDMA使用谱分散，这使得只有当为各个用户的信道在相同的频带上指定相关性低的代码，并且接收机使用与发送机相同的代码时，才允许接收机的信号恢复。
这里，“发送机”指拥有多载波数字广播发送系统的发送端，而“接收机”指接收根据多载波方法发送的数字广播的接收端。
然后，在步骤S406，沃尔什代码产生单元153产生沃尔什代码，即，有关发送机的附加信息。这里附加信息指由发送机提供的使接收机可以迅速而且容易地对所接收到的信号进行解码的信息。例如，附加信息包括有关发送机的标识信息、关于发送信号的帧结构信息、由在FEC单元110提供的交织器(未示出)分散开的数据的数据分散信息、OFDM的每个副载波的调制方法、FEC单元110的内部编码单元(未示出)的内部代码码率、内部代码的类型、以及由FEC单元110的外部编码单元(未示出)编码的外部代码的类型。因此，沃尔什代码可以由有关发送机的标识信息、关于发送信号的帧结构信息、由在FEC单元110提供的交织器(未示出)分散开的数据的数据分散信息、OFDM的每个副载波的调制方法、由FEC单元110的内部编码单元(未示出)的内部代码码率、内部代码的类型、以及由FEC单元110的外部编码单元(未示出)编码的外部代码的类型构成。进一步讲，沃尔什代码由多组相同大小的位流形成，而位流由2N(N是自然数)个位形成。图5展示了沃尔什代码的一个例子，其位流的位数为16(＝24)。
接下来，在步骤S407，逻辑耦合单元155逻辑耦合由PN序列产生单元151产生的PN序列和由沃尔什代码产生单元153产生的沃尔什代码，以形成第二码元(CDMA码元)。举例说来，逻辑耦合单元155是XOR(异或)门，用于XOR耦合PN序列和沃尔什代码。
在步骤S408，GI插入单元160接收分别来自IFFT单元140和逻辑耦合单元155的第一和第二码元，并将第一和第二码元相加，以形成已插入GI的码元。更具体地说，GI插入单元160的第一GI插入单元161复制来自IFFT单元140的第一码元(即OFDM码元)的尾部，并将所复制的部分插入第一码元的头部；第二GI插入单元163复制第二码元(即CDMA码元)的尾部，并将所复制的部分插入第二码元的头部；然后加法器165将包含OFDM码元的一部分和CDMA码元的一部分的信号相加，以形成已插入GI的码元。
然后再步骤S409，RF单元170在所期望的频带中发送OFDM，从而经由无线信道发送信号。
如上所述，本发明的多载波发送系统使用沃尔什代码，其代表时域中的附加信息，从而省略了对OFDM码元进行解调并从而获取必要信息的要求。结果，快速地执行了FEC处理，并且减少了接收机用于对信号进行解调的时间。
尽管描述了本发明的优选实施例，但是本领域一般技术人员应该理解，本发明不限于所述优选实施例，而是在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变和修饰。
权利要求
1.一种多载波发送系统，包括FEC单元、映射单元、帧形成单元、IFFT单元、保护间隔插入单元、PN产生单元以及RF单元，其特征在于，所述多载波发送系统还包括沃尔什代码产生单元，用于产生沃尔什代码作为有关发送机的附加信息；以及逻辑耦合单元，用于逻辑耦合由沃尔什代码产生单元产生的沃尔什代码和由所述PN产生单元产生的PN序列，以产生第二码元，其中所述保护间隔(GI)插入单元将由逻辑耦合单元耦合得到的第二码元和由IFFT单元变换得到的第一码元相加，以形成已插入GI的码元。
2.如权利要求1所述的多载波发送系统，其特征在于，所述第一码元是OFDM码元。
3.如权利要求1所述的多载波发送系统，其特征在于，逻辑耦合单元是XOR(异或)门，用于XOR耦合PN序列和沃尔什代码。
4.如权利要求1所述的多载波发送系统，其特征在于，沃尔什代码包括多组相同大小的位流。
5.如权利要求4所述的多载波发送系统，其特征在于，每个位流包括2N个位，其中N是自然数。
6.如前述任何一个权利要求所述的多载波发送系统，其特征在于，所述保护间隔(GI)插入单元包括第一GI插入单元，用于复制所述第一码元的尾部，并将所复制的部分插入所述第一码元的头部；第二GI插入单元，用于复制所述第二码元的尾部，并将所复制的部分插入所述第二码元的头部；以及加法器，用于将来自第一GI插入单元的已处理的第一码元和来自第二GI插入单元的已处理的第二码元相加。
7.一种发送信号的多载波发送方法，包括如下步骤(a)对要发送的信号进行编码；(b)映射已编码的信号；(c)插入导频信号，以形成频域的OFDM信号；(d)对所述频域的OFDM信号进行IFFT，以产生第一码元；(e)产生沃尔什代码作为有关发送机的附加信息，并产生PN序列；(f)逻辑耦合所述沃尔什代码和所述PN序列，以产生第二码元；(g)将所述第一码元和第二码元相加，以形成已插入GI的码元；以及(h)对已插入GI的码元进行RF转换和发送。
8.如权利要求7所述的多载波发送方法，其特征在于，所述第一码元是OFDM码元。
9.如权利要求7所述的多载波发送方法，其特征在于，在所述步骤(f)中，XOR耦合PN序列和沃尔什代码。
10.如权利要求7所述的多载波发送方法，其特征在于，沃尔什代码包括多组相同大小的位流。
11.如权利要求10所述的多载波发送方法，其特征在于，每个位流包括2N个位，其中N是自然数。
12.如权利要求7至11中任何一个所述的多载波发送方法，其特征在于，所述步骤(g)包括下述子步骤(g1)复制所述第一码元的尾部，并将所复制的部分插入所述第一码元的头部；(g2)复制所述第二码元的尾部，并将所复制的部分插入所述第二码元的头部；以及(g3)将在所述(g1)中已处理的第一码元和在所述(g2)中已处理的第二码元相加。
全文摘要
公开了一种多载波发送系统和发送信号的方法。该系统包括FEC单元、映射单元、帧形成单元、IFFT单元、保护间隔插入单元、PN产生单元以及RF单元。该多载波发送系统还包括沃尔什代码产生单元，用于产生沃尔什代码作为有关发送机的附加信息；以及逻辑耦合单元，用于逻辑耦合由沃尔什代码产生单元产生的沃尔什代码和由所述PN产生单元产生的PN序列，以产生第二码元，其中所述保护间隔(GI)插入单元将由逻辑耦合单元耦合得到的第二码元和由IFFT单元变换得到的第一码元相加，以形成已插入GI的码元。通过在附加信息发送中使用沃尔什代码，改善了多载波发送系统的发送效率。
文档编号H04L27/26GK1489311SQ03123260
公开日2004年4月14日 申请日期2003年4月24日 优先权日2002年10月7日
发明者权容植 申请人:三星电子株式会社