专利名称：具有频域隐藏导频信号的多载波发送系统及信号处理方法
技术领域：
本发明涉及数字广播系统，更具体地说，涉及采用OFDM(正交频分复用)的多载波发送系统及其信号处理方法，能够改善接收性能。
背景技术：
在多路径和移动接收情况下，OFDM是一种具有良好性能的多载波调制方法。
OFDM方法采用相互正交的多个载波来增加频率利用效率。当将多载波方法用于有线或无线通道时，OFDM方法适于高数据速率发送。当将单载波方法用于通过具有多路径衰落的无线通信通道发送具有短符号间隔的高速数据时，由于符号间干扰变得严重，从而使接收端的复杂度急剧增加。
作为OFDM方法之一的TDS-OFDM(时域同步-正交频分复用)的特点在于，它在时域中的OFDM信号之前插入，例如，作为发送系统和接收系统之间的同步信息的PN(伪噪声)序列。
图1示出采用TDS-OFDM方法的数字发送系统的示意方框图。
该TDS-OFDM发送系统包括FEC(前向纠错)单元10，用于对数据进行编码，以便接收端进行检错和纠错；映射单元20，用于使用QPSK(四相移相键控)、16QAM(正交调幅)、64QAM等映射所编码的数据；N点IDFT(离散傅立叶逆变换)单元30，用于将频域OFDM信号调制为时域OFDM信号；保护间隔插入单元40，用于将调制的OFDM信号的尾部构成的GI(保护间隔)插入到OFDM信号前面，以防止多路径环境下的ISI(符号间干扰)；同步信息插入单元50，用于在时域OFDM信号前面插入同步信号，这是TDS-OFDM方法的特点所在；整形滤波器60，用于通过脉冲整形，限制插入同步信息的频带；以及RF(射频)单元70，用于在期望的频带上发送OFDM信号。
采用TDS-OFDM方法的发送系统仅在时域中，而不在频域中添加作为同步信号的导频信号。
图2示出所映射的OFDM信号的结构。如图2所示，映射的频域OFDM信号不包括同步信号(导频信号)。实际上，该TDS-OFDM发送系统仅通过时域同步信号执行通道均衡、以及时域和频域同步，由此导致接收系统的性能受限和下降。
发明内容
本发明的目的是至少解决上述问题和/或存在的缺陷，并可以带来至少下述的优点。
因此，本发明的目的是通过提供一种将隐藏导频信号添加到频域中来改善接收性能并能够与传统的多载波发送系统相兼容的多载波发送系统及其信号处理方法，解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供一种多载波发送系统，包括FEC单元，用于对频域OFDM信号进行编码，以便接收端检错和纠错；映射单元，用于映射所编码的频域OFDM信号；隐藏导频插入单元，用于将功率比映射的频域OFDM信号的平均功率低的隐藏导频信号添加到映射的频域OFDM信号中；IDFT单元，用于通过执行IDFT，将已经添加有隐藏导频信号的频域OFDM信号调制为时域OFDM信号；保护间隔插入单元，用于在时域OFDM信号前面插入保护间隔；同步信息插入单元，用于在已经插入保护间隔的时域OFDM信号前面插入同步信息，以便接收端进行通道均衡和同步捕获；以及整形滤波器，用于限制插入同步信号的时域OFDM信号的频带。
根据该多载波发送系统，频域OFDM信号具有其中分别添加有隐藏I导频信号和隐藏Q导频信号的I信号和Q信号。
隐藏I导频信号的功率以下述方式设置，即，预定数量的隐藏I导频信号的累积功率比I信号的平均功率高；隐藏Q导频信号的功率以下述方式设置，即，预定数量的隐藏Q导频信号的累积功率比Q信号的平均功率高。添加到I信号和Q信号的隐藏I导频信号和隐藏Q导频信号具有分别与I信号和Q信号相同的符号时间。
根据本发明的另一方面，提供一种多载波发送系统的信号处理方法，包括步骤对频域OFDM信号进行编码，以便接收端检错和纠错；映射所编码的频域OFDM信号；将功率比映射的频域OFDM信号的平均功率低的隐藏导频信号添加到映射的频域OFDM信号中；通过执行IDFT，将已经添加有隐藏导频信号的频域OFDM信号调制为时域OFDM信号；在时域OFDM信号前面插入保护间隔；在已经插入保护间隔的时域OFDM信号前面插入同步信息，以便接收端进行通道均衡和同步捕获；以及限制插入同步信号的时域OFDM信号的频带。
根据该信号处理方法，频域OFDM信号具有其中分别添加有隐藏I导频信号和隐藏Q导频信号的I信号和Q信号。
隐藏I导频信号的功率以下述方式设置，即，预定数量的隐藏I导频信号的累积功率比I信号的平均功率高；隐藏Q导频信号的功率以下述方式设置，即，预定数量的隐藏Q导频信号的累积功率比Q信号的平均功率高。添加到I信号和Q信号的隐藏I导频信号和隐藏Q导频信号具有分别与I信号和Q信号相同的符号时间。
与传统的多载波发送系统相比，将与OFDM信号具有相同符号时间的低功率隐藏导频信号添加到频域信号中，可以改善接收性能。
本发明的其它优点、目的和特点将在下面的描述中阐述，并且对于本领域的技术人员来说，通过研究下面的说明或具体实践本发明，将变得更加清楚。如在所附的权利要求中所指出的，可以实现和达到本发明的目的和优点。
将参照下面的附图对本发明进行详细描述，其中，相同的参考标号表示相同的部件。
图1示出传统的TDS-OFDM发送系统的示意方框图；图2示出由图1的TDS-OFDM发送系统映射的OFDM信号的结构；图3示出根据本发明实施例的TDS-OFDM发送系统的示意方框图；图4示出由图3的TDS-OFDM发送系统映射的OFDM信号的结构；图5示出由图3的隐藏导频插入单元进行的添加隐藏导频信号到映射的频域OFDM信号的添加方法；以及图6示出图3的TDS-OFDM发送系统的信号处理方法的流程图。
具体实施例方式
下面将结合附图详细描述本发明。
图3示出根据本发明实施例的TDS-OFDM发送系统的示意方框图。
该TDS-OFDM发送系统包括通道编码器100和OFDM调制器200。通道编码器100包括加扰器110和FEC(前向纠错)单元120。OFDM调制器200包括映射单元210、隐藏导频插入单元220、IDFT单元230、保护间隔插入单元240、同步信息插入单元250、整形滤波器单元260和RF单元270。
加扰器110随机化将要发送的数据，以便防止同步数据发送期间的数据丢失。FEC单元120执行编码，以便接收端检错和纠错。
OFDM调制器200采用TDS-OFDM方法。
映射单元210将OFDM数据映射成符号星座(constellation)，比如QPSK、16QAM和64QAM。
隐藏导频插入单元220将极低功率的隐藏I导频信号PI和隐藏Q导频信号PQ分别添加到I信号和Q信号，或OFDM信号，以便与I信号和Q信号具有相同的1符号时间。其中，隐藏I导频信号PI的功率以下述方式设置，即，预定数量的隐藏I导频信号的累积功率比I信号的平均功率高。隐藏I导频信号的累积功率可以使用相关法或其它方法来产生。隐藏Q导频信号PQ的功率可以与设置隐藏I导频信号PI的功率的方式相同的方式设置。
隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ添加到I信号和Q信号或OFDM信号，信号的格式如图5所示。该图说明映射数据和隐藏导频信号Hidden_PilotPI和PQ位于N个，或者IDFT的点数个，子载波中的每一个上。
通过使用这些添加到I信号和Q信号中的隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ，接收端可以执行通道均衡并获取时域和频域同步。由于添加的是极低功率的隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ，所以能够与现有系统兼容。
IDFT单元230将频域OFDM信号调制为时域OFDM信号。也就是说，IDFT单元230将由多个并行数据构成的频域OFDM信号分配给多个子载波进行调制，从而输出由多个取样数据构成的时域OFDM信号。
保护间隔插入单元240在执行IDFT后所输出的OFDM符号前面插入GI。具体地说，将从OFDM信号的尾部截取的取样数据中复制的GI插入到每一个OFDM符号的前面，以便防止多路径环境下的ISI。
同步信息插入单元250在GI前面插入PN序列，用于接收端获取时域同步和通道均衡。
整形滤波器单元260限制PN序列的频带，并且通过RF单元270将其在RF通道上发送。
如上所述，针对映射信号的格式，在频域中添加隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ，以便与现有系统兼容。隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ与映射的OFDM信号或映射数据具有相同的1符号时间。隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ可以用PN(伪噪声)序列或任何其它值构成。隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ对于接收和发送端是公知的。
TDS-OFDM系统所发送的隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ由接收端用来执行通道均衡并获取频率同步，从而改善接收性能。
图6示出根据本发明的TDS-OFDM发送系统的信号处理方法的流程图。
FEC(前向纠错)单元120编码数据，以便接收端检错和纠错(S10)。
映射单元210将编码数据映射成符号星座，比如QPSK、16QAM和64QAM(S20)。
隐藏导频插入单元220每隔1符号时间的I信号和Q信号，周期地将极低功率的隐藏I导频信号PI和隐藏Q导频信号PQ分别添加到I信号和Q信号或OFDM信号，如图4所示(S30)。隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ可以用PN(伪噪声)序列或任何其它值构成，对于接收和发送端是公知的。
由于添加的是极低功率的隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ，所以可以改善接收性能并与现有系统兼容。
IDFT单元230将频域OFDM信号调制为时域OFDM信号(S40)。
保护间隔插入单元240在执行IFFT(快速傅立叶逆变换)后所输出的每个OFDM符号前面插入GI(S40)。具体地说，整个OFDM符号尾部的1/6、1/9、1/12、1/20或1/30可以作为GI。
同步信息插入单元250在GI前面插入用于时域同步和通道均衡的PN序列(S50)。
整形滤波器单元260限制插入PN序列的OFDM符号为预定的波形(S60)，并且通过RF单元270将其在RF通道上发送(S70)。
上面作为实例描述了采用TDS-OFDM方法的TDS-OFDM发送系统添加隐藏导频信号Hidden_Pilot PI和PQ的方法，但是，也可以将其推广到采用OFDM调制方法的所有其它系统中。
除了时域PN序列外，由于添加了具有与频域OFDM信号相同的符号时间的低功率隐藏导频信号作为同步信息，所以接收端可以执行通道均衡并获取频域同步，从而改善接收性能。
与仅使用时域PN序列执行通道均衡和获取频域同步的接收系统相比，本发明使所述系统能够克服性能受限和降低的问题。
根据本发明TDS-OFDM发送系统通过在频域中添加隐藏导频信号能够改善接收性能。
由于在该系统中将添加到频域的隐藏导频信号的功率设置的非常低，所以能够与现存系统兼容。
尽管参照特定优选实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，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，可以作出各种形式和细节上的变化。
上述实施例和优点仅用于示例性地说明本发明，而不是用来限制本发明。所述原理自然可以应用到其它类型的装置。本发明的描述试图说明而不是用于限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员来说，各种不同的变形、更改和修正都是显而易见的。在所附的权利要求中，装置加功能的句式试图覆盖执行在此描述的所述功能的各种结构，不仅限于结构等价，而是包括各种等价结构。
权利要求
1.一种多载波发送系统，包括FEC单元，用于对频域OFDM信号进行编码，以便接收端检错和纠错；映射单元，用于映射所编码的频域OFDM信号；隐藏导频插入单元，用于将功率比映射的频域OFDM信号的平均功率低的隐藏导频信号添加到映射的频域OFDM信号中；IDFT单元，用于通过执行IDFT，将已经添加有隐藏导频信号的频域OFDM信号调制为时域OFDM信号；保护间隔插入单元，用于在时域OFDM信号前面插入保护间隔；同步信息插入单元，用于在已经插入保护间隔的时域OFDM信号前面插入同步信息，以便接收端进行通道均衡和同步捕获；以及整形滤波器，用于限制插入同步信号的时域OFDM信号的频带。
2.根据权利要求1所述的多载波发送系统，其中，频域OFDM信号具有其中分别添加有隐藏I导频信号和隐藏Q导频信号的I信号和Q信号。
3.根据权利要求2所述的多载波发送系统，其中，隐藏I导频信号的功率以下述方式设置，即，预定数量的隐藏I导频信号的累积功率比I信号的平均功率高；隐藏Q导频信号的功率以下述方式设置，即，预定数量的隐藏Q导频信号的累积功率比Q信号的平均功率高。
4.根据权利要求3所述的多载波发送系统，其中，隐藏I导频信号的累积功率和隐藏Q导频信号的累积功率使用相关法产生。
5.根据权利要求3所述的多载波发送系统，其中，添加到I信号和Q信号的隐藏I导频信号和隐藏Q导频信号具有分别与I信号和Q信号相同的符号时间。
6.根据权利要求1所述的多载波发送系统，其中，隐藏导频信号是同步信息。
7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的多载波发送系统，其中，隐藏导频信号是PN序列。
8.一种多载波发送系统的信号处理方法，包括步骤对频域OFDM信号进行编码，以便接收端检错和纠错；映射所编码的频域OFDM信号；将功率比映射的频域OFDM信号的平均功率低的隐藏导频信号添加到映射的频域OFDM信号中；通过执行IDFT，将已经添加有隐藏导频信号的频域OFDM信号调制为时域OFDM信号；在时域OFDM信号前面插入保护间隔；在已经插入保护间隔的时域OFDM信号前面插入同步信息，以便接收端进行通道均衡和同步捕获；以及限制插入同步信号的时域OFDM信号的频带。
9.根据权利要求8所述的信号处理方法，其中，频域OFDM信号具有其中分别添加有隐藏I导频信号和隐藏Q导频信号的I信号和Q信号。
10.根据权利要求9所述的信号处理方法，其中，隐藏I导频信号的功率以下述方式设置，即，预定数量的隐藏I导频信号的累积功率比I信号的平均功率高；隐藏Q导频信号的功率以下述方式设置，即，预定数量的隐藏Q导频信号的累积功率比Q信号的平均功率高。
11.根据权利要求9所述的信号处理方法，其中，隐藏I导频信号的累积功率和隐藏Q导频信号的累积功率使用相关法产生。
12.根据权利要求9所述的信号处理方法，其中，添加到I信号和Q信号的隐藏I导频信号和隐藏Q导频信号具有分别与I信号和Q信号相同的符号时间。
13.根据权利要求8所述的信号处理方法，其中，隐藏导频信号是同步信息。
14.根据权利要求8至13任一权利要求所述的信号处理方法，其中，隐藏导频信号是PN序列。
全文摘要
一种多载波发送系统包括FEC单元，用于对频域OFDM信号进行编码，以便接收端检错和纠错；映射单元，用于映射所编码的频域OFDM信号；隐藏导频插入单元，用于将功率比映射的频域OFDM信号的平均功率低的隐藏导频信号添加到映射的频域OFDM信号中；IDFT单元，用于通过执行IDFT，将已经添加有隐藏导频信号的频域OFDM信号调制为时域OFDM信号；保护间隔插入单元，用于在时域OFDM信号前面插入保护间隔；同步信息插入单元，用于在已经插入保护间隔的时域OFDM信号前面插入同步信息，以便接收端进行通道均衡和同步捕获；以及整形滤波器，用于限制插入同步信号的时域OFDM信号的频带。由于将具有与OFDM信号相同符号时间的低功率隐藏导频信号添加到频域中，所以可以改善接收性能。
文档编号H04J11/00GK1487682SQ0310869
公开日2004年4月7日 申请日期2003年4月4日 优先权日2002年9月30日
发明者朴赞燮 申请人:三星电子株式会社