专利名称：带3600点idft处理器的多载波发射系统及其信号处理方法
技术领域：
本发明涉及一种多载波发射系统，更具体地说，涉及一种带3600点IDFT(离散傅立叶逆变换)处理器的多载波发射系统及其信号处理方法。
背景技术：
OFDM(正交频分复用)是一种多载波调制方法，该方法在多径和移动条件下具有良好的性能。
OFDM方法采用具有相互正交特性的多个载波来提高频率的使用率。如同在有线或者无线信道中使用多载波途径一样，OFDM方法适用于以高数据速率发射。当在具有多径衰落的无线通信信道上，使用单一载波途径来发射具有短码元间隔的高速率数据时，随着码间的干扰变坏，接收端的复杂度显著提高。另一方面，因为多载波途径可以将每个副载波的码元间隔延长至副载波的数目同时保持数据发射速率，所以通过使用具有一个抽头(tap)的简单的均衡器就可容易地解决由于多径而引起的、具有严重的频率衰落的信道。
在OFDM方法中采用具有相互正交性的多个载波，可以在发射/接收端通过使用IFFT/FFT(快速傅立叶逆变换/快速傅立叶变换)以高速率来调制/解调该多个载波，该IFFT/FFT与执行IDFT/DFT(离散傅立叶逆变换/离散傅立叶变换)具有相同的结果。
图1是示出TDS-OFDM(时域同步-正交频分复用)发射系统的示意方框图，或者是一种OFDM系统。
TDS-OFDM发射系统包括FEC(前向纠错)单元10，用于对数据进行编码以使接收端检测和纠正错误，映射单元20，用于通过使用QPSK(四相移相键控)、16QAM(正交调幅)、64QAM等映射经编码的数据；3780点IDFT单元30，用于将频域OFDM调制成为时域OFDM信号；保护间隔插入单元40，用于将由调制后的OFDM信号的尾(tail)所构成的GI(保护间隔)插入OFDM信号之前，以便防止在多径环境下的ISI(码间干扰)；同步信息插入单元50，用于将同步信号插入时域中，这是TDS-OFDM方法的特征；整形滤波器60，用于为了脉冲整形而对插入的同步信息进行整形滤波，和RF(射频)单元70，用于在期望的频段上发射OFDM信号。
在传统的TDS-OFDM发射系统中，通过3780点IDFT单元，3780个副载波可以被分配在2KHz频域之内，并且采样速率可以是7.56MHz。
图2是示出图1中的3780点IDFT单元30的详细的方框图。3780点IDFT单元30的3780点IDFT(离散傅立叶逆变换)模块由60点IDFT模块和63点IDFT模块组合而成，或者相反，在该3780点IDFT单元30中3780可以被分为60×63，或者63×60。
如图2所示，3780点IDFT单元30包括60点IDFT模块31，用于对输入数据进行60点IDFT，复数乘法器32，用于将经过60点IDFT的数据乘以一复数，矩阵交织器33，用于对所乘得的数据进行矩阵交织，和63点IDFT模块34，用于对经矩阵交织的数据进行63点IDFT。这里，允许交换复数乘法器32和矩阵交织器33的次序。同样的，允许交换60点IDFT模块31和63点IDFT模块34的次序。
如上所述，可使用60点IDFT模块31和63点IDFT模块34来生成3780个副载波，并且下面的表1显示每个模块所需的乘法器的数目。
表1
所以，当使用60点IDFT模块31和63点IDFT模块34时，所需的乘法器数目为50＝14+36。
这使得3780点IDFT单元30的硬件实现复杂。
发明内容
因此，本发明的一个目的是通过提供具有能够以简单硬件来实现的3600点IDFT处理器的多载波系统，来解决上述问题。
根据本发明的一个方面，多载波发射系统包括FEC单元，用于对频域OFDM信号执行编码，以使接收端检测和纠错；映射单元，用于根据预定的映射方法映射经编码的OFDM信号；3600点IDFT单元，用于将包括3600个并行数据的频域0FDM信号调制成包括3600个采样数据的时域OFDM信号；保护间隔插入单元，用于将保护间隔插入时域OFDM信号之前；同步信息插入单元，用于将同步信号插入该时域OFDM信号，以使在接收端和发射段之间的信道均衡和同步，该时域OFDM信号中插入有保护间隔；和整形滤波器，用于对该时域OFDM信号中插入的同步信号进行整形滤波。
最好，该3600点IDFT单元由两个60点IDFT模块或者一个60点IDFT模块构成。
根据本发明的另一个方面，一种多载波发射系统的信号处理方法包括步骤对频域OFDM信号执行编码，以使接收端检测和纠错；根据预定的映射方法，映射经编码的频域OFDM信号；通过执行IDFT，将包括3600个并行数据的频域OFDM信号调制为包括3600个采样数据的时域OFDM信号；将保护间隔插入时域OFDM信号之前；将同步信号插入该时域OFDM信号，以使得在接收端和发射端之间信道均衡和同步，该保护间隔插入该时域OFDM信号；和对该时域OFDM信号中插入的同步信号进行整形滤波。
最好，该IDFT调制步骤可由两个60点IDFT模块或者一个60点IDFT模块执行。
通过使用3600点IDFT处理器来解决传统的3780点IDFT处理器的硬件实现复杂的问题，可减少多载波的个数，并且可简化用于完成矩阵交织的交织存储器的地址结构。
将参照附图详细说明本发明，在附图中相同的标号代表相同的元件图1是示出传统的TDS-OFDM发射系统的示意方框图；图2是示出图1中的3780点IDFT单元的方框图；图3是示出TDS-OFDM发射系统的示意方框图，该TDS-OFDM发射系统具有根据本发明的3600点IDFT处理器；图4是示出根据本发明的一个实施例的3600点IDFT单元的方框图；图5示出图4中的60点IDFT模块的构成的方框图；图6是示出根据本发明的另一个实施例的3600点IDFT单元的方框图；
图7是3600点IDFT单元的频域副载波频谱；和图8是说明图3中的TDS-OFDM发射系统的信号处理方法的流程图。
具体实施例方式
下面将参照附图来详细地说明本发明的优选实施例。
图3是示出TDS-OFDM发射系统的示意方框图，该TDS-OFDM发射系统具有根据本发明的3600点IDFT处理器。
该TDS-OFDM发射系统包括FEC(前向纠错)单元100和OFDM调制器200。OFDM调制器200包括映射单元210，3600点IDFT单元400、保护间隔插入单元240，同步信息插入单元250，整形滤波器260和RF(射频)单元270。
FEC(前向纠错)单元100执行编码以使接收端检测和纠错。
映射单元210将经差错编码的OFDM数据映射到诸如QPSK、16QAM和64QAM一样的码元星位(constellation)图上。一般的TDS-OFDM发射系统采用64QAM。
3600点IDFT单元400将包括3600个并行数据的频域OFDM信号分配给3600个副载波来调制该副载波，由此输出包括3600个采样数据的时域的OFDM信号。该3600点IDFT单元400包括如下之一1)60点IDFT模块和60点IDFT模块的组合，和2)一个60点IDFT模块比另一个的运算速率快两倍。下面将详细地说明3600点IDFT单元400的结构。
保护间隔插入单元240将GI插入经IDFT处理而输出的OFDM码元之前。具体地说，将从采样数据拷贝的GI插入OFDM码元之前以便防止在多径环境下的ISI，该采样数据从OFDM信号的尾部截取。
同步信息插入单元250将PN序列插入GI之前，该PN序列是使接收端获得时间同步和信道均衡的信息。
整形滤波器260根据插入了PN序列的OFDM码元对该PN序列进行整形滤波，和RF单元270在RF信道上发射该OFDM信号。
下面将参照图4到6说明根据本发明的实施例的3600点IDFT单元的结构。
图4是示出根据本发明的一个实施例的3600点IDFT单元400的方框图，该3600点IDFT单元400包括两个60点IDFT模块420和440。
3600点IDFT单元400包括60点IDFT模块410，用于对输入数据进行60点IDFT，复数乘法器420，用于将经过60点IDFT处理的数据乘以一复数，矩阵交织器430，用于对所乘得的数据进行矩阵交织，和60点IDFT模块440，用于对经矩阵交织的数据进行60点IDFT。这里，矩阵交织器430可以具有交织存储器(未示出)用于执行矩阵交织。
每一个60点IDFT模块可以由3点IDFT模块411，5点IDFT模块413，和4点IDFT模块415组和构成，上述模块通过能够使用少量的乘法器的小-NWFTA(Winograd傅立叶变换算法)来实现。
图5示出图4中的60点IDFT模块的构成的方框图。3点IDFT模块411，5点IDFT模块413和4点IDFT模块415通过后缀映射单元412和414连接。这里，3点IDFT模块411，5点IDFT模块413和4点IDFT模块415可以改变它们的次序。因为模块411、模块41 3和模块415相互分离，所以通过使用PFA(素因数算法)而不需复数乘法器来来连接后缀映射单元412和414和模块411、模块413和模块415之间的通信。
图6是示出根据本发明的另一个实施例的3600点IDFT单元500的方框图，该3600点IDFT单元500包括一个60点IDFT模块520。
该3600点IDFT单元500包括复用器510、60点IDFT模块520、分用器530、复数乘法器540和矩阵交织器550。
复用器510向60点IDFT模块520输入数据以对所输入的数据执行60点IDFT，然后复数乘法器540将经过IDFT处理的数据乘以一复数，以使矩阵交织器550执行对该所乘得的数据执行矩阵交织，由此该经交织的数据被输入回复用器510。这里，按照预定的控制信号，复用器510将经交织的数据选择作为向60点IDFT模块520的输入数据。在60点IDFT模块520处对该经交织的数据执行60点IDFT，以便输入到分用器530，然后分用器530将经60点IDFT处理的数据作为3600点IDFT单元500的输出数据输出。将60点IDFT模块520设定操作如此的快速，以至于该单元能够处理矩阵交织器550的输出数据和3600点IDFT单元500的输入数据。特别是，将60点IDFT模块520的工作速率设定为比图4中的60点IDFT模块410和440快两倍。与如图5所示相似，60点IDFT模块520可以由3点IDFT模块411，5点IDFT模块413和4点IDFT模块415组合构成。
参照表1，根据图4或6的实施例，使用60点IDFT模块的3600点IDFT单元400或500所需的乘法器数目大约分别是28＝14×2，或者14。
与传统的用于执行60×63矩阵交织的交织存储器的地址结构相比较，根据本发明的用于执行60×60矩阵交织的交织存储器的地址结构更加易于实现。
所以，3600点IDFT单元的硬件实现比传统的3780点IDFT单元的硬件实现相对简单。
尽管由于使用3600个副载波使得3600点IDFT单元的采样速率较现有技术的3780点IDFT单元的采样速率降低，但是副载波的频域从2KHz增加到2.1KHz。这导致接收性能抵抗多径效应。
下面将结合图8中的流程图，详细地说明图3所示的采用TDS-OFDM的TDS-OFDM发射系统的信号处理方法。
FEC(前向纠错)单元100执行编码以使接收端检测和纠错(S10)。
映射单元210将经编码的数据映射到诸如QPSK、16QAM和64QAM一样的码元星位图上(S20)。
3600点IDFT单元400将频域OFDM信号调制为时域OFDM信号。即，3600点IDFT单元400将包括3600个并行数据的频域OFDM信号分配给3600个副载波来调制该副载波，由此输出包括3600个采样数据的时域的OFDM信号。尽管采样速率较现有技术的3780点IDFT单元的采样速率降低，但是副载波的频域从2KHz增加到2.1KHz。这导致接收性能抵抗多径效应。
保护间隔插入单元240将GI插入经IDFT处理而输出的OFDM码元之前(S40)。即，相应于整个OFDM码元的1/6、1/9、1/12、1/20或1/30的尾可以适于该GI。
同步信息插入单元250将PN序列插入GI之前，该PN序列用于信道估计和时间同步(S50)。
整形滤波器260根据对插入PN序列的OFDM码元进行整形滤波(S60)，和RF单元270在RF信道上发射该OFDM信号(S70)。
如上所述，使用3600点IDFT单元使硬件实现简化并且使随着副载波的频域的增加接收性能抵抗多径效应。
通过使用3600点IDFT处理器来解决传统的3780点IDFT处理器的硬件实现复杂的问题，可减少多载波的个数，并且可简化用于完成矩阵交织的交织存储器的地址结构。
随着3600个副载波的频域的增加，获得能够抵抗多径效应的接收性能。
尽管已经参照其某些优选实施例对本发明进行了说明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行形式上和细节上的各种修改。
上述实施例和优点仅是范例性的，并且不限制本发明。本发明思想可用于其他类型的装置。本发明的说明书是例证性的，而非限制权利要求的范围。对本领域的技术人员，许多选择、改进和变化是显然的。在权利要求中，装置加功能语句用于包括此处所说明的、完成所述功能的结构，和包括不仅结构上等效的装置，而且包括等效于该结构的装置。
权利要求
1.一种多载波发射系统包括FEC单元，用于对频域OFDM信号执行编码，以使接收端检测和纠错；映射单元，用于根据预定的映射方法映射经编码的频域OFDM信号；3600点IDFT单元，用于将包括3600个并行数据的频域OFDM信号调制成包括3600个采样数据的时域OFDM信号；保护间隔插入单元，用于将保护间隔插入时域OFDM信号之前；同步信息插入单元，用于将同步信号插入该时域OFDM信号，以使在接收端和发射段之间的信道均衡和同步，该时域OFDM信号中插入有保护间隔；和整形滤波器，用于对该时域OFDM信号中插入的同步信号进行整形滤波。
2.如权利要求1所述的多载波发射系统，其中包括3600个并行数据的频域OFDM信号具有在2.1KHz间隔中的副载波。
3.如权利要求1所述的多载波发射系统，其中3600点IDFT单元由第一60点IDFT单元和第二60点IDFT单元构成，其中每个60点IDFT单元对输入数据执行60点IDFT。
4.如权利要求3所述的多载波发射系统，其中3600点IDFT单元也包括复数乘法器，用于将从第一60点IDFT单元输出的数据乘以一复数；和矩阵交织器，用于对所乘得的数据进行矩阵交织并且将经矩阵交织的数据输出到第二60点IDFT单元来进行60点IDFT。
5.如权利要求4所述的多载波发射系统，其中该矩阵交织器包括交织存储器，用于执行矩阵交织。
6.如权利要求1所述的多载波发射系统，其中3600点IDFT单元由60点IDFT单元构成。
7.如权利要求6所述的多载波发射系统，其中3600点IDFT单元也包括复用器，用于按照预定的控制信号，选择性地向该60点IDFT单元输入数据，来完成60点IDFT；复数乘法器，用于当该复用器的输入数据是3600点IDFT单元的输入数据时，将经过IDFT处理的数据乘以一复数；矩阵交织器，用于对该所乘得的数据执行矩阵交织，由此该经交织的数据被输入回复用器；和分用器，用于当该复用器的输入数据是3600点IDFT单元的输入数据时，将经IDFT处理的数据输出至该复数乘法器，并且当该复用器的输入数据是该矩阵交织器的输出数据时，将经IDFT处理的数据作为3600点IDFT单元的输出数据输出。
8.如权利要求7所述的多载波发射系统，其中将60点IDFT单元的操作设定如此的快速，以至于该单元能够处理矩阵交织器的输出数据和3600点IDFT单元的输入数据。
9.如权利要求3-8中任何一个所述的多载波发射系统，其中60点IDFT单元包括3点IDFT单元、5点IDFT单元和4点IDFT单元；两个后缀映射单元；其中3点IDFT单元、5点IDFT单元和4点IDFT单元通过该后缀映射单元相连接。
10.一种多载波发射系统的信号处理方法，包括步骤对频域OFDM信号执行编码，以使接收端检测和纠错；根据预定的映射方法，映射经编码的频域OFDM信号；通过执行IDFT，将包括3600个并行数据的频域OFDM信号调制为包括3600个采样数据的时域OFDM信号；将保护间隔插入时域OFDM信号之前；将同步信号插入该时域OFDM信号，以使得在接收端和发射端之间信道均衡和同步，该保护间隔插入该时域OFDM信号；和对该时域OFDM信号中插入的同步信号进行整形滤波。
11.如权利要求10所述的信号处理方法，其中，在IDFT调制步骤，包括3600个并行数据的频域OFDM信号具有在2.1KHz间隔中的副载波。
12.如权利要求10所述的信号处理方法，其中通过执行第一60点IDFT和第二60点IDFT来完成该IDFT调制步骤。
13.如权利要求12所述的信号处理方法，其中该IDFT调制步骤也包括子步骤将经第一60点IDFT处理的数据乘以一复数；和对所乘得的数据进行矩阵交织，并且对该经矩阵交织的数据执行第二60点IDFT。
14.如权利要求10所述的信号处理方法，其中该IDFT调制步骤通过60点IDFT执行。
15.如权利要求14所述的信号处理方法，其中该IDFT调制步骤也包括子步骤按照预定的控制信号，选择性地向该60点IDFT单元输入数据；当输入数据是来自映射步骤的经映射编码的频域OFDM信号时，将经过IDFT处理的数据乘以一复数；对该所乘得的数据执行矩阵交织，由此输入步骤选择性地输入该经交织的数据；和当该输入步骤的输入数据是来自映射步骤的经映射编码的频域OFDM信号时，将经IDFT处理的数据输出以执行复数乘法步骤，并且当该输入步骤的输入数据是该矩阵交织器步骤的输出数据时，输出经IDFT处理的数据以执行插入保护间隔步骤。
全文摘要
本发明提供一种具有3600点IDFT处理器的多载波发射系统，包括FEC单元，用于对频域OFDM信号执行编码，以使接收端检测和纠错；映射单元，用于根据预定的映射方法映射经编码的OFDM信号；3600点IDFT单元，用于将包括3600个并行数据的频域OFDM信号调制成包括3600个采样数据的时域OFDM信号；保护间隔插入单元，用于将保护间隔插入时域OFDM信号之前；同步信息插入单元，用于将同步信号插入该时域OFDM信号，以使在接收端和发射段之间的信道均衡和同步，该时域OFDM信号中插入有保护间隔；和整形滤波器，用于对该时域OFDM信号中插入的同步信号进行整形滤波。这样的3600点IDFT处理器比传统的3780点IDFT处理器的硬件简单，可减少多载波的个数，并可简化用于完成矩阵交织的交织存储器的地址结构。
文档编号H04J11/00GK1487681SQ0310720
公开日2004年4月7日 申请日期2003年3月17日 优先权日2002年10月2日
发明者郭征元 申请人:三星电子株式会社