专利名称：在ofdm信号上叠加伪随机序列的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，更具体地，涉及一种在OFDM信号上 叠加伪随4几序列的方法和装置、以及实现单频网空中接口的同步和 基站信号识别的方法。
背景技术：
未来的无线通信系统中，为了实现不同信道环境下对不同移动 状态终端的优化月l务，需要将不同的调制方式、编码方式、复用方 式以恰当的方式组合起来，构成复合型空中接口。复合型空中接口 也是未来无线通信系统实现自组织、互组织和多网协同所需要的接 口形式。题为"使用OFDM和MC-CDMA的发射装置和发射方法"的 专利申请US2004/0141481 Al给出了一种采用OFDM与CDMA相 结合的发射装置和空中接口实现方法，如图l所示，示出了现有技 术中复合型空中接口的时限方式。该复合型空中接口包含若干个无 线帧102、 104、 106等，将一个无线帧(Frame), i者:^ 104、 106, 划分为若干个时隙，这些时隙里面可以采取OFDM调制方式(例如 QAM)，也可以采用MC-CDMA方式(例如BPSK),不同信道环 境下的终端净皮安排到不同的时隙，发射才几按照恰当的方式从 64QAM到QAM到BPSK向终端发射信号。在ITU-R WP8FDocument 8F/TEMP/31-E, llth Meeting of Working Party 8F Edinburgh, 8-16 October 2003给出的"技术趋势报告"里面建议将 专利申请US2004/0141481 Al中描述的空中接口方式作为做未来空 中接口技术发展的趋势。对于OFDM导频图案(PilotPattem),目前已经有了众多的在 OFDM调制中插入导频序列，除了目前在IEEE 802.11a、以及 IEEE802.16x中，已经采用了多种导频插入方法。现有的导频插入 方法可以分为两种基本类型 一类是在时域和/或频域中插入固定的 导频图案；以及另一类是在时域和/或频域中插入自适应的导频图 案。例如，Sinem Coleri等人的文献"OFDM系统中基于导频安排 的信道估计技术(Channel Estimation Techniques Based on Pilot Arrangement in OFDM Systems )，， IEEE TRANSACTIONS ON BROADCASTING VOL. 48， NO. 3, SEPTEMBER 2002。该文献对基 本的OFDM导频插入方法，例如^l形插入、块形插入，这些OFDM 导频的共同特点是选取特定的一些时频单元作为导频信号的出入 位置，这些时频单元可以是沿时间方向连续或间断地选取的某些子 载波上的时间段(OFDM符号周期)，也可以是沿频率方向连续或 间断地选取的某些子载波上的时间段(OFDM符号周期)。现有技术的缺点是专利申请US2004/0141481 Al中所述的复 合型空中接口技术如果采用现有导频图案(在时间上或者频率上是 间断的)，导致信道估计和同步信号的提取时刻是不连续的，限制 了信道估计和同步信号的提取时刻的灵活性。此外，专利申请 US2004/0141481 Al中所述的复合型空中接口在有多个信号或强干 扰存在时，难以探测到所关心的信号是否存在。因而，需要一种在OFDM信号上叠加伪随机序列的方法和装 置来克服上述问题。发明内容为了解决上述问题，本发明提供了一种在OFDM信号上叠加 伪随机序列的方法和装置、以及用于实现单频网空中接口的同步和 基站信号识别的方法，其可以在时域的任意位置进行信道估计、同 步的复合型OFDM,同时该接口可以用于无线接入网自组织、多网 协同所需要的千扰背景下的信号探测。本发明的一个方面提供了一种在OFDM信号上叠加伪随机序 列的方法，其可以包括以下步骤步骤S202，选取所需要的伪随机 序列和插入方式，并i殳置伪随才几序列的功率与OFDM信号在功率上 的比例关系；步骤S204,按照特定的同步关系，将伪随机序列与 OFDM信号进行线性叠加得到复合信号；以及步骤S206，将叠加 后的复合信号送往发射通道。其中，特定的同步关系是通过以下方式确定的将伪随才几序列 与OFDM信号的帧的起始位置对齐，或者与OFDM信号的时隙位 置对齐。插入方式可以为以OFDM信号的OFDM符号及其循环前缀 的持续时间为单位，周期地连续插入；或者以OFDM符号及其循环 前缀的持续时间为单位，只在一些时间区间内插入。才艮据本发明的一个方面， 一些时间区间可以包4舌以下4壬一种 循环前缀区间、OFDM符号区间、OFDM符号及其循环前缀的整个 持续时间区间、以及所述OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间 区间的整数倍。比例关系可以为伪随才几序列的功率小于OFDM 4言号的功率 IO倍以上。比例关系可以才艮据信道环境和应用目的净皮实时调节。本发明的另一个方面提供了一种在OFDM信号上叠加伪随枳j 序列的装置，其可以包括伪随机序列产生单元，用于选取所需要 的伪随机序列和插入方式，并设置伪随机序列的功率与OFDM信号 在功率上的比例关系；叠加单元，用于按照特定的同步关系，将从 伪随机序列产生单元接收到的伪随机序列与OFDM信号进行线性 叠加得到复合信号；以及发射单元，用于将叠加后的复合信号送往 发射通道。其中，伪随4几序列产生单元可以通过以下方式确定特定的同步 关系将伪随机序列与OFDM信号的帧的起始位置对齐，或者与 OFDM信号的时隙位置对齐。才艮据本发明的另一个方面，述伪随4几序列产生单元可以确定插 入方式以OFDM信号的OFDM符号及其循环前缀的持续时间为 单位，周期地连续插入；或者以OFDM符号及其循环前缀的持续时 间为单位，只在一些时间区间内插入。一些时间区间可以包括以下4壬一种循环前缀区间、OFDM符 号区间、OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间区间、以及所述 OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间区间的整数倍。才艮据本发明的另一个方面，伪随才几序列产生单元确定比例关系 的原则为使伪随机序列的功率小于OFDM信号的功率IO倍以上。 另外，伪随机序列产生单元才艮据信道环境和应用目的实时调节比例 关系。本发明的又一个方面提供了一种用于实现单频网空中接口的同步和基站信号识别的方法，其应用上述在OFDM信号上叠加伪随 机序列的方法进4亍单频网空中接口的同步和基站4言号识别。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部 分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发 明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附 图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部 分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的 限制。在附图中图1是J见有4支术中复合型OFDM的时限方式的示图；图2是根据本发明的在OFDM信号上叠加伪随才几序列的方法 的流程图；图3是基本的复合型OFDM结构的示图；图4是复合型OFDM的两种可能的变^f匕形式的示图；图5是复合型OFDM的系统时限的示图；图6是根据本发明的在OFDM信号上叠加伪随机序列的装置 的才匡图；以及图7是复合型OFDM中PN序列的插入方式的示图。l本实施方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此 处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本 发明。图2是才艮据本发明的在OFDM信号上叠加伪随才几序列的方法 的流禾呈图。如图2所示，该方法包4舌以下步骤步骤S202，选取所需要的伪随机序列和插入方式，并设置伪随 机序列的功率与OFDM信号在功率上的比例关系；步骤S204，按照特定的同步关系，将伪随机序列与OFDM信 号进行线性叠加得到复合信号；以及步骤S206，将叠加后的复合信号送往发射通道。其中，特定的同步关系是通过以下方式确定的将伪随机序列 与OFDM信号的帧的起始位置对齐，或者与OFDM信号的时隙位 置对齐。插入方式为以OFDM信号的OFDM符号及其循环前缀的持 续时间为单位，周期地连续插入；或者以OFDM符号及其循环前缀 的持续时间为单位，只在一些时间区间内插入。一些时间区间包括以下任一种循环前缀区间、OFDM符号区 间、OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间区间、以及所述 OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间区间的整数倍。比例关系为伪随才几序列的功率小于OFDM信号的功率10倍 以上。比例关系可以4艮据信道环境和应用目的净皮实时调节。图3是基本的复合型OFDM结构的示图，以及图4是复合型 OFDM的两种可能的变化形式的示图。以下将结合图4对图3进行描述。如图3所示，伴随着现有OFDM信号304的发射，以特定的 同步关系、功率比例、和特定的PN码排列方式周期地发射PN序 列功率302。所加入的PN序列和现有OFDM 4言号相复合构成的复合型 OFDM信号的结构如图3所示，即在现有OFDM信号304中加入 了 一层由PN码构成的发射功率302。发射功率302中的PN码是在 时间上进行排列。其中，由PN码构成的发射功率302在时间上可以是连续的， 如图3所示，也可以是间断的，如图4 (b)中的302a, 302b， 302c。 作为本发明的特例，当PN码的加入位置和CDMA方式完全相同时， 所加入的PN码相当于CDMA中的一个码道。现有OFDM信号304可以是任何一种编码方式和多址方式的 信号，可以包含一般意义上的导频信号，也可以不包含导频信号。 现有OFDM信号304可以是时间上连续的，也可以是时间上间断的， 当基于OFDM的OFDM信号304时间上间断时，由PN码构成的 发射功率302可以是连续的，如图4(a),现有OFDM信号304分 为时间片402和404,时间片402和404可以采用多种调制方式和 复用方式，可以是多载波，也可以是单载波，如时间片402采用 MC-CDMA方式，而时间片404采用OFDM-QAM方式。PN码构成的发射功率302可以作为导频信号使用，此外，PN 码构成的发射功率302也可以用于同步、某些信息的传输和用于在干扰环境下检测出某个发射装置是否存在并估计和接收所关心的信息。^L有OFDM可以是802.lla、 802.16d/e等标准的OFDM,也可 以是US2004/0141481 Al所述的MC-CDMA与OFDM的复合 OFDM，或者其4也类型的OFDM。加入的PN序列独立于其所加入的OFDM4言号的编码方式、调 制方式和多i止方式。图5是复合型OFDM的系统时限的示图。如图5所示，在PN 序列与基于OFDM的OFDM信号构成复合型OFDM信号时，发射 本发明所述的复合型OFDM信号的系统由串并变换单元S01、映射 单元502、信道处理单元503、 IFFT单元504、并串变换505，线性 叠加单元506、 D/A和上变频单元507, PN序列产生单元508、功 率i文大单元509和天々贵单元510组成。PN序列产生单元508产生复合型OFDM中发射功率所需要的 PN序列，该序列送到线性叠加单元506。需要传送的信息数据经过 串并转换单元501、映射单元502、信道处理单元503、 IFFT单元 504、并串变换505的处理后，被送到线性叠加单元506。在PN序列与基于OFDM的OFDM信号构成复合型OFDM信 号时，线性叠加单元506按照特定的同步关系、功率比例把PN序 列和映射后的其他OFDM信号(可以包含道编或者循环前缀等信息 数据)进行线性叠加(求和)。在PN序列与单载波OFDM信号构成复合型OFDM信号时， 线性叠力o单元506把来自PN序列产生单元508的PN序列与单栽 波调制信号进行线性叠加。其中，线性叠加单元506确定同步关系的方法是将PN序列 的起始位置与J见有OFDM中的帧的起始位置对齐；或者和OFDM 的OFDM中的时隙位置对齐，这样既可以用于时隙同步，也可用于 帧同步。另外，线性叠加单元506确定PN序列的插入方式，插入方向 可以是如下两种方法之一种1)以OFMD符号及其循环前缀的持 续时间区间为单^f立，周期地连续插入；2) OFMD符号及其循环前 缀的持续时间区间为单位，只在某些时间区间内插入，在另外一些 时间区间内不插入。插入的PN序列可以是一种，也可以是多种。插入的时间区间 可以是l)只在CP区间内插入；2)只在OFDM符号区间插入；3 )在整个OFMD符号及其循环前缀的持续时间区间内插入；以及4 )在整个OFMD符号及其循环前缀的持续时间区间的整数倍内插 入。线性叠加单元506确定功率比例关系的原则是发射的PN序 列的功率远小于OFDM的功率， 一般地发射的PN序列的功率要比 OFDM的功率小IO倍以上，另外，线性叠加单元邻6才艮据信道环 境和应用目的来实时地调整PN序列功率与OFDM功率的比例。图6是根据本发明的在OFDM信号上叠加伪随机序列的装置 600的框图。如图6所示，该装置包括伪随机序列产生单元602, 用于选取所需要的伪随机序列和插入方式，并设置伪随机序列的功 率与OFDM信号在功率上的比例关系；叠加单元604,用于按照特 定的同步关系，将从伪随机序列产生单元接收到的伪随机序列与 OFDM信号进行线性叠加得到复合信号；以及发射单元606,用于 将叠加后的复合信号送往发射通道。其中，伪随才几序列产生单元602可以通过以下方式确定特定的 同步关系将伪随才几序列与OFDM信号的帧的起始位置对齐，或者 与OFDIVH言号的时隙位置对齐。伪随才几序列产生单元602可以确定插入方式以OFDM信号 的OFDM符号及其循环前缀的持续时间为单位，周期地连续插入； 或者以OFDM符号及其循环前缀的持续时间为单位，只在一些时间 区间内插人。一些时间区间可以包括以下任一种循环前缀区间、OFDM符 号区间、OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间区间，以及 OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间区间的整数倍。另外，伪随才几序列产生单元602确定比例关系的原则为4吏伪 随机序列的功率小于OFDM信号的功率10倍以上。另外，伪随机 序列产生单元602才艮据信道环境和应用目的实时调节比例关系。图7是复合型OFDM中PN序列的插入方式的示图，其中示出 了在OFDM信号上叠加PN序列时限单频网空中接口的同步和基站 信号识别。参考图5，在发射端的发射机内的线性叠加单元506把一种长 度小于OFMD符号704及其循环前缀702的持续时间区间的PN序 列叠加到OFDM符号和/或循环前纟聂上，该PN序列的编石马方式表 示了发射机的身份，该PN序列的到达时间表示了 OFDM符号704 的到达时间，该PN序列的多径时延分布表示了 OFDM信号经历的 信道特性。在接收端，接收枳W吏用一个或者一组PN序列对接收到的PN 序列与OFDM和/或循环前缀的混和信号进4于相关运算，取得到相关峰值最大的PN序列作为识别与其叠加的OFDM信号的标识，从 而确定该OFDM信号来自哪个基站；根据PN序列功率与其叠加的 OFDM和/或循环前缀的功率关系，以及该PN序列功率的大小，推 算出与其叠加的OFDM的信号功率；才艮据不同PN序列相关峰值的 时间关系，计算出与各个PN序列叠加的构成单频网的OFDIVH言号 的时间关系；才艮据不同PN序列相关峰值的功率比例关系，计算出 与各个PN序列叠力o的构成单频网的OFDM信号的功率比例关系。终端把其测量得到的上述构成单频网的各个发射机的同步关 系和功率关系发送给单频网控制器或者各个发射机，由单频网控制 器或者各个发射机自己根据各个发射机的时间和同步关系确定是 否需要对其发射功率和发射时刻进行调整。因而，通过本发明，可以在时域的任意位置进行信道估计、同 步的复合型OFDM，同时该接口可以用于无线接入网自组织、多网 协同所需要的干扰背景下的信号探测。另夕卜，本发明便于在现有系统架构上实现，发送的PN序列既 可用作导频和控制信息的发送，也可用于无线接入网自组织和多网 协同中的测量信号。本发明既可用于多载波系统，也可用于单栽波 系统。以上^f又为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对 于本领域的4支术人员来"i兌，本发明可以有各种更改和变化。凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种在OFDM信号上叠加伪随机序列的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤S202，选取所需要的伪随机序列和插入方式，并设置所述伪随机序列的功率与所述OFDM信号在功率上的比例关系；步骤S204，按照特定的同步关系，将所述伪随机序列与所述OFDM信号进行线性叠加得到复合信号；以及步骤S206，将叠加后的所述复合信号送往发射通道。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定的同步关 系是通过以下方式确定的将所述伪随才凡序列与所述OFDM 信号的帧的起始位置对齐，或者与所述OFDM信号的时隙位 置对齐。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述插入方式 为以所述OFDM信号的OFDM符号及其循环前缀的持续时 间为单位，周期地连续插入；或者以所述OFDM符号及其循 环前缀的持续时间为单位，只在一些时间区间内插入。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述一些时间区间 包括以下任一种所述循环前缀区间、所述OFDM符号区间、 所述OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间区间、以及所 述OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间区间的整数倍。
5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述比例关系 为所述伪随4几序列的功率小于所述OFDM信号的功率10倍以上。
6. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所迷比例关系 根据信道环境和应用目的被实时调节。
7. —种在OFDM信号上叠加伪随机序列的装置，其特征在于， 包括伪随机序列产生单元，用于选取所需要的伪随机序列和 插入方式，并"i殳置所述伪随才几序列的功率与所述OFDM信号 在功率上的比例关系；叠加单元，用于按照特定的同步关系，将从所述伪随枳j 序列产生单元接收到的所述伪随机序列与所述OFDM信号进 行线性叠加得到复合信号；以及发射单元，用于将叠加后的所述复合信号送往发射通道。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述伪随机序列产 生单元通过以下方式确定所述特定的同步关系将所述伪随机 序列与所述OFDM信号的帧的起始位置对齐，或者与所迷 OFDM信号的时隙位置对齐。
9. 才艮据4又利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述伪随才几序 列产生单元确定所述插入方式以所述OFDM信号的OFDM 符号及其循环前缀的持续时间为单位，周期地连续插入；或者以所述OFDM符号及其循环前缀的持续时间为单位，只在一 些时间区间内插入。
10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所迷一些时间区间 包括以下任一种所述循环前缀区间、所述OFDM符号区间、 所述OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间区间、以及所 述OFDM符号及其循环前缀的整个持续时间区间的整数倍。
11. 根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述伪随机序 列产生单元确定所述比例关系的原则为使所述伪随机序列的 功率小于所述OFDM4言号的功率IO倍以上。
12. 根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述伪随机序 列产生单元4艮据信道环境和应用目的实时调节所述比例关系。
13. —种用于实现单频网空中接口的同步和基站信号识别的方法， 其特征在于，应用如权利要求1至6中任一项所述的在OFDM 4言号上叠加伪随才几序列的方法进4亍单频网空中接口的同步和 基站信号识别。
全文摘要
本发明提供了一种在OFDM信号上叠加伪随机序列的方法和装置、以及实现单频网空中接口的同步和基站信号识别的方法，其中，在OFDM信号上叠加伪随机序列的方法包括以下步骤步骤S202，选取所需要的伪随机序列和插入方式，并设置伪随机序列的功率与OFDM信号在功率上的比例关系；步骤S204，按照特定的同步关系，将伪随机序列与OFDM信号进行线性叠加得到复合信号；以及步骤S206，将叠加后的复合信号送往发射通道。因而，本发明便于在现有系统架构上实现，发送的PN序列既可用作导频和控制信息的发送，也可用于无线接入网自组织和多网协同中的测量信号，从而既可用于多载波系统，也可用于单载波系统。
文档编号H04J11/00GK101272368SQ200710087210
公开日2008年9月24日 申请日期2007年3月19日 优先权日2007年3月19日
发明者刁心玺, 吕浚哲 申请人:中兴通讯股份有限公司