具有辅助信令的可变频带调制ofdm信号的产生和处理的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于产生可变频带被调制信号（x′）的方法；所述被调制信号（x′）的调制数字信号（X′）包含至少一个分量（C、S、P）；关于所述可变频带的数字信息（R）重复或周期性地重叠于所述至少一个分量（C、S、P）上或所述调制信号（X′）上。当处理接收的被调制信号（x″）时，提取被调制的数字信号（X″），获得重叠的数字信息（R），并且，所述提取的数字信息（R）被用于确定所述被调制信号（x″）的频带并完成所述被调制信号（x″）的解调和解码。
【专利说明】具有辅助信令的可变频带调制OFDM信号的产生和处理
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于产生被调制信号的方法和系统，并涉及用于在接收到被调制信号之后对其进行处理的方法和系统。
[0002]特别地，本发明在被应用于OFDM信号时是特别有用的(基于电信领域的当前状态)；出于这种原因，以下的描述将几乎专门指的是这种应用；但是这不应被视为限制性的因素。
【背景技术】
[0003]多年来，0FDM[正交频分复用]技术在电信领域中是已知的；根据该技术，信息通过调制多个频率相邻载波(形成单一频带)被从发射器传送到接收器，这些频率相邻载波被本领域技术人员称为“子载波”。
[0004]近年来，已经考虑通过非相邻的子载波实现OFDM技术，以形成或多或少地彼此分开的至少两个子带。以这种方式，两个子带之间的频率可被用于其它的通信；这种实现可被归于“NC-0FDM技术”[非连续0FDM]名下。
[0005]在大多数(理论和实践)情况下，通过使用一个固定频带(在OFDM技术的最常规实现的情况下)或多个固定频带(在OFDM技术的“非连续”实现中)实现这些技术。
[0006]与NC-OFDM技术不同，文献W02008/089402描述了基于OFDM技术的方案，该方案涉及IEEE802.11族标准并使用动态频带分配；根据该方案，发射器向接收器产生具有预先未知的可变频带的OFDM信号；为了接收器正确地接收所述信号，以信号表明在发送期间发射器的载波使用的附加字段已被添加到IEEE802.11协议的PH)U[物理层协议数据单元]容器的PLCP[物理层会聚协议]头部中；对于可用的48个子载波，对于它们中的每一个，以信号表明它是否被使用以及它根据哪种调制方案被调制。
【发明内容】
[0007]这种方案要求修改上述的标准，并且不是向后兼容的，即，假如实现这种修改，则适于根据当前标准操作的接收器将不再工作，原因是它们不能解码PLCP头部。因此，该方案应在当前实现这种协议的频率范围以外的频率范围中被实现。
[0008]称为“非连续按需OFDM (Non Contiguous On Demand-OFDM(NC0D-0FDM)的本发明的一般目的是克服现有技术的限制。通过具有在要成为本发明的整体部分的所附权利要求中阐述的特征的方法和系统，实现该目的以及其它目的。
[0009]作为本发明的基础的思想是在被调制信号(特别是OFDM信号)的分量上重叠(不是添加)关于由被调制信号(特别是OFDM信号)所占据的频带的信息。在NC-OFDM信号的情况下，这种信息指的是构成所述信号的频带的各种子带。
[0010]以这种方式，信号所占据的频带可变化。这种变化可以是自适应的变化，即，发射器可例如随操作条件和/或用户的请求改变频带。接收器可自动使自身适合于频带变化。典型地，这种变化将相对较慢，特别地，OFDM信号的频带将在通信的开始被确定，并且，如果不存在特别的要求或请求，它将具有预先定义的标准值。
[0011]众所周知，OFDM信号可被视为包含由与用户消息有关的第一多个分量(C)、与信令有关的第二多个分量(S)、与引导载波有关的第三多个分量(P);所述第一和第二以及第三多个分量(C、S、P)相关联以形成调制信号的第四多个分量(X)，
[0012]关于由OFDM信号占据的频带的信息重复地或周期性地重叠于所述第一和第二以及第三和第四多个分量中的至少之一上。
[0013]如果这样修改的OFDM信号要被标准接收器接收到(即，根据现有技术)，那么重叠的信息将被视为类似于“干扰”或“噪声”，并且，接收器然后必须采取适当的措施以便即使在存在噪声的情况下也能够操作。因此，如果根据本发明的OFDM要被标准接收器接收，则必须确保不存在由重叠的频带信息导致的过量的“干扰”或“噪声”。
[0014]当由此修改的OFDM信号被根据本发明的接收器接收时，接收器可区分重叠的“噪声”和重叠的“信息”，因此可提取并使用这种信息以确定OFDM信号的频带并完成其解调和解码。
[0015]一般地，根据本发明的用于产生可变频带被调制信号的方法要求所述被调制信号的调制数字信号包含至少一个分量，并且，该方法的特征在于，关于所述可变频带的数字信息被重复地或周期性地重叠于所述至少一个分量或所述被调制信号上。
[0016]所述频带可缓慢地或快速地改变。
[0017]可变性可涉及带宽和/或位置和/或分段(segmentation);甚至可设想在不同的子带上使用不同的调制。
[0018]特别地，如果该方法用于产生可变频带OFDM信号，那么所述OFDM信号的调制信号包含与要发送的用户消息(数据的形式)有关的第一多个分量、与要发送的信令(数据的形式)有关的第二多个分量、与要发送的引导载波有关的第三多个分量；所述第一和第二以及第三多个分量被相关联以致于形成调制信号的第四多个分量；关于所述可变频带的信息重复地或周期性地重叠于所述第一和第二以及第三和第四多个分量中的至少之一上。
[0019]关于所述可变频带的所述信息可对应于所述可变频带的宽度或所述可变频带的至少一个子带的宽度。
[0020]关于所述可变频带的所述信息可对应于所述可变频带的位置或所述可变频带的至少一个子带的位置。
[0021]关于所述可变频带的所述信息可对应于构成所述可变频带的子带的数量。
[0022]关于所述可变频带的所述信息可被编码以形成多个信息分量；在这种情况下，所述信息分量将分别被添加到所述第一和第二以及第三和第四多个分量之一的分量上。
[0023]所述信息分量的数量可小于或等于所述第一和第二以及第三和第四多个分量之一的分量的数量。
[0024]有利地，所述信息分量的数量可等于2的幂。
[0025]有利地，所述信息分量从如下编码导出，根据该编码，所述分量中的仅仅一个或两个或二个分量(即，小数量的分量)每次(at a time)与零不同。
[0026]有利地，所述信息分量具有依赖于所述第一和第二以及第三和第四多个分量之一的分量的最大宽度的最大宽度。
[0027]有利地，通过PPM技术产生所述信息分量。[0028]关于所述可变频带的所述信息可重叠于与要发送的用户消息有关的所述第一多个分量上。
[0029]关于所述可变频带的所述信息可重叠于与要发送的信令有关的所述第二多个分量上。
[0030]关于所述可变频带的所述信息可重叠于与要发送的引导载波有关的所述第三多个分量上。
[0031 ] 关于所述可变频带的所述信息重叠于调制信号的所述第四多个分量上。
[0032]紧密地与上述方法相关的本发明的一个方面是用于产生被调制信号的系统。
[0033]这种用于产生可变频带OFDM信号的系统一般包括:
[0034]一适于以使得形成调制信号的第四多个分量的方式使所述第一和第二以及第三多个分量相关联的装置；和
[0035]一在其输入处接收调制信号的所述第四多个分量并输出所述可变频带OFDM信号的CFDM调制器，
[0036]该系统还可包括适于在所述第一和第二以及第三和第四多个分量中至少之一上重复地或周期性地重叠关于所述可变频带的所述信息的装置。
[0037]与上述方法配对(dual to)的本发明的一个方面是用于在接收被调制信号之后处理它的方法。
[0038]一般地，这种方法要求被调制信号的调制数字信号包含至少一个分量，并且该方法包括以下的步骤:
[0039]一从所述被调制数字信号提取重叠于一个分量上或重叠于所述调制信号上的数字信息；和
[0040]一使用所述提取的数字信息以确定所述被调制信号的频带并完成所述被调制信号的解调和解码。
[0041]特别地，如果该方法用于处理OFDM信号(包含与用户消息有关的第一多个分量、与信令有关的第二多个分量和与引导载波有关的第三多个分量，该第一多个分量、第二多个分量和第三多个分量被相关联以致于形成第四多个分量)，该方法包括以下步骤:
[0042]B)从所述OFDM信号提取重叠于所述第一和第二以及第三和第四多个分量中至少一个上的信息；和
[0043]C)使用所述提取的信息以确定所述OFDM信号的频带并完成所述OFDM信号的解调和解码。
[0044]该方法可有利地在所述步骤B之前包括以下的步骤:
[0045]A)确定所述OFDM信号是否包含重叠于所述第一和第二以及第三和第四多个分量中至少一个上的信息。
[0046]必须指出，虽然在概念上是相异的，但步骤A和B可集成到单一处理步骤中。
[0047]可通过相关或误差解码操作实施所述步骤A。
[0048]根据哪个分量经受重叠，可能出现以下的三种情况。
[0049]第一种情况:该方法可包括以下步骤:
[0050]一接收与引导载波有关的所述OFDM信号的预定数量的分量并提取引导信息；
[0051]—通过相关操作(correlation operation)确定所述提取的引导信息是否包含重叠的信息；
[0052]-(特别地通过相关操作)从所述提取的引导信息提取所述重叠的信息；
[0053]—解码所述提取的信息；和
[0054]一使用所述解码的信息以确定所述OFDM信号的频带并完成所述OFDM信号的解调和解码。
[0055]第二种情况:该方法可包括以下步骤:
[0056]一接收与用户消息有关的所述OFDM信号的预定数量的分量并提取用户消息数据；
[0057]—通过误差解码操作确定所述提取的用户消息数据是否包含重叠的信息；
[0058]-(特别地通过误差检测和识别操作)从所述提取的用户消息数据提取所述重叠的信息；
[0059]—解码所述提取的信息；和
[0060]一使用所述解码的信息以确定所述OFDM信号的频带并完成所述OFDM信号的解调和解码。
[0061]第三种情况:该方法可包括以下步骤:
[0062]一接收与信令有关的所述OFDM信号的预定数量的分量并提取信令数据；
[0063]一通过误差解码操作确定所述提取的信令数据是否包含重叠的信息；
[0064]-(特别地通过误差检测和识别操作)从所述提取的信令数据提取所述重叠的信息；
[0065]—解码所述提取的信息；和
[0066]—使用所述解码的信息以确定所述OFDM信号的频带并完成所述OFDM信号的解调和解码。
[0067]紧密地与上述的方法相关的本发明的一个方面是用于处理被调制信号的系统。
[0068]这种用于在接收到OFDM信号之后对其进行处理的系统一般包括:
[0069]一适于从所述OFDM信号提取重叠于所述第一和第二以及第三和第四多个分量中至少之一上的信息(r)的装置；和
[0070]一适于使用所述提取的信息以确定所述OFDM信号的频带并完成所述OFDM信号的解调和解码的装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0071]参照附图阅读以下的描述，本发明的技术特征和优点将变得更加清晰，其中，
[0072]图1示出已知OFDM系统的发送侧的在物理层的框图，
[0073]图2示出根据本发明的OFDM系统的发送侧的在物理层的框图，
[0074]图3示出已知OFDM系统的接收侧的在物理层的框图，
[0075]图4示出根据本发明的OFDM系统的接收侧的在物理层的框图。
【具体实施方式】
[0076]本说明书和所述附图两者应仅被视为出于解释性目的，因此应被视为出于非限制性目的。此外，应考虑所述附图是示意性的并且被简化；因此，本发明也可根据本发明的其它的和不同的实施例实现。
[0077]出于本发明的目的，如图1所示，可在物理层以及在发射侧示意性示出已知的OFDM系统。要被发送的用户消息、即“应用信息”(例如，音频信号或视频信号或音频-视频信号)被变换成数字格式，即，数字化采样值的序列；所述序列被划分成具有恒定长度K的块(由此形成矢量序列)，这些块在图1中由附图标记B表示液B被输入到编码器C0D，该编码器COD以保护要被发送的这些数据免受可能沿“通道”(即沿从发射器到接收器的路径)引入的任何噪声或其它干扰的方式执行“通道编码”;编码器COD输出具有恒定长度N的块(或矢量)C的序列。连同用户消息一起，规定例如用户消息编码模式的发送参数的其它信息也被传送，该信息被称为“信令(signalling)”并在本公开中被称为“一次信令(primarysignalling)”；该信息被适当地编码并被分成恒定长度的块(由此形成矢量序列)，这些块在图1中由附图标记S表示(应当注意，图1没有示出产生块S的编码器);“信令”具有预定的格式，使得接收器可在不需要任何其它的信息的情况下解码它。最后，与用户消息与信令一起，二进制序列(被预先确定，并且对于发射器和接收器两者是已知的)也被发送，该二进制序列在被适当地选择时允许接收器特别地确定(或者，更切换地说，估计)“通道”的特性；该序列被称为“引导序列”并被分成恒定长度的块(由此形成矢量序列)，这些块在图1中由附图标记P表示；为了发送块P，使用被称为“引导载波(pilot carrier)”的特殊频率(“引导载波”的使用对于本领域技术人员来说是已知的，而不管是连续的还是不连续的)。通过在图1中由附图标记MUX表示的多路复用器，块C、S、P的数据被关联在一起以形成集合块(或矢量)X。块X被输入到在图1中由附图标记MOD表示的OFDM调制器。MOD调制器输出要通过一个天线或多个天线辐射的OFDM信号，该OFDM信号在图1中由附图标记x表示。
[0078] 必须指出，参数K和参数N之间的比率被称为“编码率”，并且由符号RC = K/N表示。在OFDM系统中，一般使用与不同的误差校正容量(error correction capacity)和不同的发送速度对应的若干个编码率，并且，系统可例如被配置为基于在其上正进行发送的通道的瞬时条件选择和使用编码率。“一次信令”也被发射器使用以向接收器通信在用于编码用户消息的时刻正在使用哪个编码率以及在用于发送的时刻正在使用哪种调制类型。
[0079]在其输入，调制器MOD对于符号矢量“X”中的每一个产生(实数或复数)采样“X”的序列；典型地，通过计算逆离散傅立叶变换[IDFT]或其优化的版本(即，逆快速傅立叶变换[IFFT])实施该产生步骤。
[0080]X = IFFT [X]
[0081]这里，χ=(χι、…、xQ)是调制器MOD的输出处的采样的一般序列，Q是OFDM信号中的可用的子载波的数量，并且，X = (X1^…、Xq)是输入到调制器MOD的一般符号矢量；各符号传递数据C、S、P的一部分并由此传递关于用户消息、“信令”和“引导序列”的(编码)信息的一部分。应提醒，数据B (还没有编码)从“上层”流向这里描述的物理层，这种数据典型地来自“应用层”即来自“用户应用”。
[0082]为了提高连接的质量，通道编码典型地需要使用误差检测和校正技术。为了允许接收侧检测和校正(或者至少尝试校正)存在于所接收的序列中的任何误差，通道编码向信息流添加冗余数据。
[0083]引导序列由符号矢量P构成，该符号数量P典型地是恒定的、被预先确定并且对于发射器和接收器两者而言是已知的。其在发送期间被加入，以便允许接收器实施用于估计通道的物理参数的操作并有利于同步化操作。
[0084]在接收器中，从引导载波接收的符号与各被发送的符号(为接收器所知，原因是它们是预先确定的符号)相比较，并且，通过下式估计通道系数hk，n (其表征通道):
[0085]
【权利要求】
1.一种用于产生可变频带被调制信号(X)的方法，其中，所述被调制信号(X)的调制数字信号(X)包含至少一个分量(C、S、P)， 其特征在于， 关于所述可变频带的数字信息被重复地或周期性地重叠于所述至少一个分量(C、s、p)上或所述调制信号(X)上。
2.根据权利要求1的用于产生可变频带OFDM信号的方法，其中，所述OFDM信号的调制信号包含与要被发送的用户消息有关的第一多个分量(C)、与要被发送的信令有关的第二多个分量(S)、与要被发送的引导载波有关的第三多个分量(P)，其中，所述第一、第二和第三多个分量(C、S、P)相关联以形成调制信号的第四多个分量(X)， 其特征在于， 关于所述可变频带的信息重复地或周期性地重叠于所述第一、第二、第三和第四多个分量(C、S、P、X)中至少之一上。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，关于所述可变频带的所述信息对应于所述可变频带的宽度或所述可变频带的至少一个子带的宽度。
4.根据权利要求1或2或3的方法，其中，关于所述可变频带的所述信息对应于所述可变频带的位置或所述可变频带的至少一个子带的位置。
5.根据权利要求1或2或3或4的方法，其中，关于所述可变频带的所述信息对应于构成所述可变频带的子带的数量。
6.根据权利要求2或从属于权利要求2的先前权利要求3~5中的任一项的方法，其中，关于所述可变频带的所述信息被编码以形成多个信息分量(R)，并且，所述信息分量(R)分别被添加到所述第一、第二、第三和第四多个分量(C、S、P、X)中的一个的分量上。
7.根据权利要求6的方法，其中，所述信息分量(R)的数量小于或等于所述第一、第二、第三和第四多个分量(C、S、P、X)中的所述一个的分量的数量。
8.根据权利要求6或7的方法，其中，所述信息分量(R)的数量等于2的幂。
9.根据权利要求6或7或8的方法，其中，所述信息分量(R)从编码导出，根据该编码，所述分量中的仅仅一个或两个或三个分量每次与零不同。
10.根据权利要求6或7或8或9的方法，其中，所述信息分量(R)具有依赖于所述第一、第二、第三和第四多个分量(C、S、P、X)中之一的分量的最大宽度的最大宽度。
11.根据权利要求9或10的方法，其中，通过PPM技术产生所述信息分量(R)。
12.根据权利要求2或从属于权利要求2的先前权利要求3~10中的任一项的方法，其中，关于所述可变频带的所述信息重叠于与要被发送的用户消息有关的所述第一多个分量(C)上。
13.根据权利要求2或从属于权利要求2的先前权利要求3~10中的任一项的方法,其中，关于所述可变频带的所述信息重叠于与要被发送的信令有关的所述第二多个分量(S)上。
14.根据权利要求2或从属于权利要求2的先前权利要求3~10中的任一项的方法，其中，关于所述可变频带的所述信息重叠于与要被发送的引导载波有关的所述第三多个分量(P)上。
15.根据权利要求2或从属于权利要求2的先前权利要求3~10中的任一项的方法，其中，关于所述可变频带的所述信息重叠于调制信号的所述第四多个分量(X)上。
16.一种用于产生可变频带OFDM信号的系统，其中，所述OFDM信号的调制信号包含与要被发送的用户消息有关的第一多个分量(C)、与要被发送的信令有关的第二多个分量(S)、与要被发送的引导载波有关的第三多个分量(P)，所述系统具有用于接收关于所述可变频带的信息的输入，所述系统包括: 一适于以使得形成调制信号的第四多个分量(X)的方式使所述第一、第二和第三多个分量(C、S、P)相关联的装置；和 一在其输入处接收调制信号的所述第四多个分量(X)并输出所述可变频带OFDM信号的CFDM调制器， 其特征在于，所述系统包括适于在所述第一、第二、第三和第四多个分量(C、S、P、X)之一上重复地或周期性地重叠关于所述可变频带的所述信息的装置。
17.根据权利要求16的系统，包括适于实现根据权利要求3至15中的一项的方法的功能的装置。
18.—种用于在接收到被调制信号(X'，)之后对所述被调制信号(X' / )进行处理的方法，其中，所述被调制信号(V ,)的调制数字信号(X)包含至少一个分量(C、S、P)，该方法包括以下的步骤: 一从所述被调制数字信号(X)提取重叠于一个分量(C、S、P)上或所述调制信号(X)上的数字信息；和 一使用所述提取的数字信息确定所述被调制信号(V ,)的频带并完成所述被调制信号(X1 1 )的解调和解码。
19.根据权利要求18的用于在接收到OFDM信号之后处理该OFDM信号的方法，其中，所述OFDM信号的调制信号包含与用户消息有关的第一多个分量(C)、与信令有关的第二多个分量(S)、与引导载波有关的第三多个分量(P)，其中，所述第一、第二和第三多个分量(C、S、P)相关联以形成调制信号的第四多个分量(X)，该方法包括以下步骤: B)从所述OFDM信号提取重叠于所述第一、第二、第三和第四多个分量(C、S、P、X)中至少之一上的信息；和 C)使用所述提取的信息以确定所述OFDM信号的频带并完成所述OFDM信号的解调和解码。
20.根据权利要求19的方法，在所述步骤B之前包括以下的步骤: A)确定所述OFDM信号是否包含重叠于所述第一、第二、第三和第四多个分量(C、S、P、X)中至少之一上的信息。
21.根据权利要求20的方法，其中，通过误差相关或解码操作实施所述步骤A。
22.根据权利要求19~21中的任一项的方法，包括以下的步骤: 一接收与引导载波有关的所述OFDM信号的预定数量的分量(P)并提取引导信息(R); 一通过相关操作确定所述提取的引导信息(P)是否包含重叠的信息(R)； 一从所述提取的引导信息(P)提取所述重叠的信息(R); 一解码所述提取的信息(R);和 一使用所述解码的信息以确定所述OFDM信号的频带并完成所述OFDM信号的解调和解码。
23.根据权利要求19~21中的任一项的方法，包括以下步骤: 一接收与用户消息有关的所述OFDM信号的预定数量的分量(C)并提取用户消息数据； 一通过误差解码操作确定所述提取的用户消息数据是否包含重叠的信息(R); 一从所述提取的用户消息数据提取所述重叠的信息(R); 一解码所述提取的信息(R);和 一使用所述解码的信息以确定所述OFDM信号的频带并完成所述OFDM信号的解调和解码。
24.根据权利要求19~21中的任一项的方法，包括以下步骤: 一接收与信令有关的所述OFDM信号的预定数量的分量(S)并提取信令数据； 一通过误差解码操作确 定所述提取的信令数据是否包含重叠的信息(R); 一从所述提取的信令数据提取所述重叠的信息(R)； 一解码所述提取的信息(R);和 一使用所述解码的信息以确定所述OFDM信号的频带并完成所述OFDM信号的解调和解码。
25.一种用于在接收到OFDM信号之后对所述OFDM信号进行处理的系统，其中，所述OFDM信号的调制信号包含与用户消息有关的第一多个分量(C)、与信令有关的第二多个分量(S)、与引导载波有关的第三多个分量(P)，其中，所述第一、第二和第三多个分量(C、S、P)相关联以形成调制信号的第四多个分量(X)，系统包括: 一适于从所述OFDM信号提取重叠于所述第一、第二、第三和第四多个分量(C、S、P、X)中至少之一上的信息的装置；和 一适于使用所述提取的信息确定所述OFDM信号的频带并完成所述OFDM信号的解调和解码的装置。
26.根据权利要求25的系统，包括适于实现根据权利要求20或21或22或23或24的方法的功能的装置。
【文档编号】H04L25/49GK103918216SQ201280049941
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年10月10日 优先权日:2011年10月11日
【发明者】R·鲍里, F·克瑞斯皮, A·佩洛蒂 申请人:Csp-信息及通信技术创新有限责任联盟, 西斯维尔科技有限公司