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改善多载波接收系统的接收效率的多载波发送系统和方法
本申请是申请日为2003年4月14，申请号为200810184441.6，题目为“改善多载波接收系统的接收效率的多载波发送系统和方法”专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种多载波发送系统及其方法，尤其步及能够改善多载波接收系统的接收效率的多载波发送系统及其方法。
背景技术
在多媒体通信、计数机和广播时代，世界上的国家继续数字化模拟类型的广播。‘数字广播’指完全数字化的广播系统，其中数字化的信号从源发送到目的地。模拟广播系统在广播制作中也采用数字元件，其限于部分应用中，因此得出这样的事实，即数字广播表示所有信号，包括频率，被完全数字化。数字广播信号的优点如下：
根据模拟广播系统的图像质量随接收器距离发送天线的距离变大而降低，而由于数字广播受到信号损失的影响较小并且擅长信号接收，根据数字广播系统的在观众的房间的接收器中的图像质量没有变差。
由于数字信号的特性，根据数字广播系统的发送输出远远小于根据模拟广播系统的发送输出。
与其中高能视频/音频/颜色载波引起大量公共信道或内部信道干扰的模拟系统不同，由于能量被平均分散到整个频带，数字发送具有更低的信道间部干扰。
由于在数字信号压缩、纠错和LSI技术的显著改善，因此降低接收器的价格和发送花费。
图1是常规多载波发送系统的示意框图。多载波发送系统包括前向错器(FEC)11、串行/并行转换器13、离散逆傅立叶变换(IDFT)单元15、并行/串行转换器17、保护间隔(GI)插入单元19、同步信息插入单元21、滤波单元23和射频单元25。
FEC 11执行纠错编码，从而补偿在数据流发送中发生的误码。串行/并行转换器13转换并输出由FEC 11纠错的串行数据作为并行数据。
IDFT单元15执行离散逆傅立叶变换(IDFT)，将在频域的N码元的数据重新排序为时域的N采样数据。在IDFT后，在时域的采样数据由并行/串行转换器17转换并且输出作为串行数据。
GI插入单元19在由并行/串行转换器17转换的串行数据插入保护间隔，具体讲，GI插入单元19在每个由N码元组成的采样数据中插入GI。在多径信道环境中，通过特定路径的无线信道发送信号的一些帧的接收可以被延迟，干扰随后的发送信号的帧。当发生该情况时，多载波接收系统不能确定当前到达的发送信号的帧。GI插入是这样一种方式，防止帧间干扰这种不希望的问题，其在发送信号插入预定宽度的保护频带。为了消除码元间干扰，即先前帧对当前到达的发送信号的帧的干扰，GI的时间间隔应当比延迟发范围更长。
同步信息插入单元21在GI插入的发送信号中插入同步信息用于在多载波接收系统(未示出)的同步和信道估计。最好，同步信息插入在GI之前。同步信息可以指PN序列，并且由同步信息形成单元(未示出)形成。
然后，滤波单元23将插入了GI和PN序列的发送信号滤波。在滤波后，发送信号被转换为RF信号并且被发送到信道。
图2是表示图1的数据帧结构的图。参照图2，常规多载波发送系统的数据帧结构包括由PN序列组成的PN区、GI区和数据区。将预定数量的码元从N个采样数据的尾部复制到头部来形成GI区。
多载波接收系统使用从多载波发送系统发送的数据和从多载波接收系统设置的字段同步信号形成单元形成的字段同步信号的相关性获得对多载波发送系统的同步。图3表示了发送的数据和字段同步信号的相关性。
同时，在多载波接收系统的关于从多载波发送系统发送的数据的信道估计期间，当获得发送的数据和多载波接收系统的字段同步信号的相关性时，发生一定量的抖动。
下面的表1列出对应于正在被发送的数据的字段同步信号的长度，即码元的数量的最大抖动幅度。最大抖动幅度由单位‘dB’表示，相对的最大相关性值是‘0dB’。
表1

  同步信息的长度(码元的数量)  最大抖动幅度(dB)  63  -19.0849  255  -23.0254  511  -27.7240
在数据的字段同步信号长度是63码元的情况中，最大抖动幅度是-19.0849dB。在数据的字段同步信号长度是255码元的情况中，最大抖动幅度是-23.0254dB。当字段同步信号长度是511码元时，最大抖动幅度是-27.7240dB。
同时，这样生成的抖动特性在延迟波形(profile)确定期间被排除，并且由于在信道估计期间具有更少抖动的多径被排除在需要考虑的目标之外，多载波接收系统的信道估计和均衡性能降低。因此，多载波接收系统的接收性能降低。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够改善多载波接收系统的接收效率的多载波发送系统及其方法；
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供一种多载波发送系统。多载波发送系统包括：FEC单元、S/P转换器、IDFT单元、P/S转换器、GI插入单元、滤波单元和RF单元，其中所述的多载波发送系统还包括：同步信息形成单元，用于形成表示同步信息的PN序列；同步信息复制单元，用于复制由同步信息形成单元形成的所述PN序列；及同步信息插入单元，用于连续将所述的由同步信息形成单元形成的PN序列和至少一个由同步信息复制单元复制的PN序列分别插入到来自所述的GI插入单元的GI之前。
根据本发明的第二个方面，提供一种多载波发送方法。方法包括：(a)对要被发送的第一串行数据流执行FEC操作；(b)将来自所述的步骤(a)的前向纠错的串行数据流S/P转换为并行数据流；(c)对并行数据流执行IDFT操作；(d)将经受IDFT的并行数据流P/S转换为第二串行数据流；(e)将GI插入到从所述的步骤(d)得到的第二串行数据流来防止数据流间干扰；(f)形成PN序列；复制在所述的步骤(f)形成的所述的PN序列；(h)连续将所述的PN序列和至少一个复制的PN序列分别插入到GI播入的数据流的GI之前；(i)滤波具有各插入的PN序列的数据流；(j)RF转换并输出滤波的数据流。
根据本发明的第三个方面，提供一种多载波发送系统。提供的多载波发送系统包括：FEC单元、S/P转换器、IDFT单元、P/S转换器、GI插入单元、滤波单元和RF单元，其中所述的多载波发送系统还包括：同步信息形成单元，用于形成表示同步信息的PN序列；区域形成单元，用于将在同步信息形成单元形成的PN序列分隔为多个区来分别形成多个码元区；及同步信息插入单元，用于重复将分隔的PN序列的区域中的一个分别插入到来自所述的GI插入单元的GI之前。
根据本发明的第四个方面，提供一种多载波发送方法。该方法包括下述步骤：(a)对要被发送的第一串行数据流执行FEC操作；(b)将来自所述步骤(a)的前向纠错的串行数据流S/P转换为并行数据流；(c)对所述的并行数据流执行IDFT操作；(d)将经受IDFT的并行数据流P/S转换为第二串行数据流；(e)将GI播入到从所述的步骤(d)得到的所述的第二串行数据流来防止数据流间干扰；(f)形成PN序列；(g)将在所述的步骤(f)形成的PN序列分隔为多个区域来分别形成多个码元的区域；(h)重复将分隔的PN序列的区域中的一个分别插入到GI之前；(i)滤波具有各插入的PN序列的数据流；及(j)RF转换并输出滤波的数据流。
根据本发明的第五个方面，提供一种多载波发送系统。多载波发送系统包括：FEC单元、S/P转换器、IDFT单元、P/S转换器、GI插入单元、滤波单元和RF单元，其中所述的多载波发送系统还包括：同步信息形成单元，用于形成表示同步信息的PN序列；同步信息插入单元，用于重复将由同步信息形成单元形成的所述的PN序列插入到来自所述的GI插入单元的GI之前。
根据本发明的第六个方面，提供一种多载波发送方法。方法包括下述步骤：(a)对要被发送的第一串行数据流执行FEC操作；(b)将从所述的步骤(a)前向纠错的串行数据流S/P转换为并行数据流；(c)对所述的并行数据流执行IDFT操作；(d)将经受IDFT的并行数据流P/S转换为第二串行数据流；(e)将GI插入到从所述的步骤(d)得到的所述的第二串行数据流来防止数据流间干扰；(f)形成PN序列；(g)重复将通过所述的步骤(f)形成的PN序列插入到来自步骤(e)的GI之前；(i)滤波具有各插入的PN序列的数据流；(j)RF转换并输出滤波的数据流。
附图说明
通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是表示常规多载波发送系统的框图；
图2是表示图1的数据的帧结构的图；
图3是表示关于图1的多载波接收系统的帧同步数据和发送的数据的相关性；
图4是表示根据本发明的第一优选实施例的多载波发送系统的图；
图5是表示图4的多载波发送系统的多载波发送方法的流程图；
图6是表示图4的数据的帧结构的图；
图7是表示根据本发明的第二优选实施例的多载波发送系统的图；
图8是表示图7的多载波发送系统的多载波发送方法的流程图；及
图9表示在关于图4或图7的多载波接收系统的帧同步数据和接收的数据的相关性。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的优选实施例。
图4是表示根据本发明的第一优选实施例的多载波发送系统的图。参照图4，根据本发明的多载波发送系统包括前向纠错(FEC)单元111、串行/并行(S/P)转换器113、离散逆傅立叶变换(IDFT)单元115、并行/串行(P/S)转换器117、保护间隔(GI)插入单元119、同步信息形成单元121、同步信息复制单元123、同步信息插入单元125、滤波单元127和射频(RF)单元129。同步信息复制单元123包括计数单元123a。
由于多载波发送系统的FEC111、串行/并行转换器113、IDFT单元115和并行/串行转换器117的结构和操作与常规多载波发送系统的该部分结构和操作相同，将省略其详细描述。
图5是表示图4的多载波发送系统的多载波发送方法的流程图。将参照图5描述多载波发送系统的操作。
FEC 111对要发送的串行数据流执行FEC操作，从而补偿在数据流发送中发生的误码(步骤S501)。
串行/并行转换器113将FEC 111纠错的串行数据S/P转换并输出作为并行数据流(步骤S502)。
IDFT单元115对并行数据流执行IDFT，将在频域中的N码元的数据重新排序为在时域中的N采样数据(步骤S503)。
在IDFT后，并行/串行转换器117对IDFT处理过的并行数据流执行P/S转换并作为第二串行数据流输出(步骤S504)。
然后，GI插入单元119在来自并行/串行转换器117的第二串行数据流的头部插入保护间隔来防止数据流间干扰(步骤S505)。通过将GI插入到数据流的头部，甚至当先前数据流被延迟时，在先前和当前数据流之间的干扰可以被防止。
同时，同步信息形成单元121形成用于在多载波接收系统(未示出)同步和信道估计的同步信息(步骤S506)。同步信息形成单元121形成的同步信息由其中多个2比特码元被串行排列的码元串组成。这里，码元的大小不应认为是限制。因此，码元大小可以是4比特或8比特。同步信息指伪噪声(PN)序列。虽然PN噪声看上去是随机的，它是有规则的数据‘1’和‘0’的序列。PN序列由2^M-1码元构成，并且周期重复。这里M是自然数。
然后，同步信息复制单元123从同步信息形成单元121接收同步信息(即PN序列)(步骤S507)。具体讲，同步信息复制单元123的计数单元123a计数同步信息形成单元121形成的同步信息的码元数量。当计数单元123a计数同步步信息(即，PN序列)的码元的全部数量时，同步信息复制单元123将PN序列复制与计数单元123a计数的码元数量相同的码元。最好，同步信息复制单元123复制同步信息形成单元121形成的同步信息的一个周期。换句话说，同步信息复制单元123监测计数单元123a计数的数量，然后，当计数的数量达到对应于一个周期的码元数量时，复制对应于同步信息一个周期的码元。
同步信息插入单元125连续将计数的同步信息和至少一个通过同步信息复制单元123复制的同步信息分别插入到GI插入的数据流的GI的前面(步骤S508)。在这种情况下，同步信息复制单元123复制的同步信息与计数的同步信息相同。换句话说，多个同步信息的分段相同。由同步信息插入单元125插入的同步信息各自的分段被连续插入到GI的前面，图4的帧结构在图6中表示。
其后，滤波单元127将插入了GI和PN序列的发送信号滤波(步骤S509)。在滤波后，发送信号由RF单元129转换到即信号，然后向信道发送(步骤S510)。
图7是表示根据本发明的第二优选实施例的多载波发送系统的图。参照图7，多载波发送系统包括前向纠错(FEC)单元211、串行/并行(S/P)转换器213、离散逆傅立叶变换(IDFT)单元215、并行/串行(P/S)转换器217、保护间隔(GI)插入单元219、同步信息形成单元221、区域分隔单元223、同步信息插入单元225、滤波单元227和射频(RF)单元229。区域分隔单元223包括计数单元223a。
由于多载波发送系统的FEC 211、串行/并行转换器213、IDFT单元215和并行/串行转换器217的结构和操作与常规多载波发送系统的该部分结构和操作相同，将省略其详细描述。
图8是表示图7的多载波发送系统的多载波发送方法的流程图。将参照图8详细描述多载波发送系统的操作。
FEC 211对要被发送的串行数据流执行FEC操作，从而补偿在数据流发送中发生的误码(步骤S801)。
串行/并行转换器213将FEC 211纠错的串行数据S/P转换并输出作为并行数据流(步骤S802)。
IDFT单元215对并行数据流执行IDFT，将在频域中的N码元的数据重新排序为在时域中的N采样数据(步骤S803)。
在IDFT后，并行/串行转换器217对IDFT转换的并行数据流执行P/S转换并作为第二串行数据流输出(步骤S804)。
然后，GI插入单元219在来自并行/串行转换器217的第二串行数据流的头部插入保护间隔来防止数据流间干扰(步骤S505)。通过将GI插入到数据流的头部，甚至当先前数据流被延迟时，在先前和当前数据流之间的干扰可以被防止。
同时，同步信息形成单元221形成用于在多载波接收系统(未示出)同步和信道佑计的同步信息(步骤S806)。与图4的情况相似，同步信息形成单元121形成的同步信息由其中多个2比特码元被串行排列的码元串组成。这里，码元的大小不应认为是限制。因此，码元大小可以是4比特或8比特。同步信息指伪噪声(PN)序列。虽然PN噪声看上去是随机的，它是有规则的数据‘1’和‘0’的序列。PN序列由2^M-1码元构成，并且周期重复。这里M是自然数。
然后区域分隔单元223从PN序列的前端分别将在同步信息形成单元221形成的PN序列分隔为多个区域，来分别形成多个码元的区域(步骤S807)。具体讲，区域分隔单元223的计数单元223a计数一个周期的同步信息的码元的数量。当计数单元223a计数的码元数量达到对应于一个周期的码元数量时，区域分隔单元223根据计数的数量将同步信息的一个周期分隔为多个区域。
当同步信息的一个周期被区域分隔单元223分隔时，同步信息插入单元225重复将同步信息的一个周期的分隔的区域中的一个分别插入到插入了GI的数据流中(步骤S808)。最好，同步信息的一个周期的两个分隔的区域中的一个被插入两次。其中GI和同步信息插入的帧的结构与图6所示的帧结构相同。
其后，滤波单元227将插入了GI和PN序列的发送信号滤波(步骤S809)。在滤波后，发送信号由RF单元229转换到RF信号，然后向信道发送(步骤S510)。
如上所述，同步信息被分隔为码元数相等或相近的两个区域插入到要用于被多载波发送系统发送的数据流中，提高多载波接收系统的信道佑计和均衡方面的性能。
图9表示关于多载波接收系统的帧同步数据和接收的数据的相关性。参照图9，因为插入两个PN序列相关性操作导致两个区域。第一区域具有与图3中出现的抖动相似的抖动。然而，对应于复制的或分隔的PN序列的第二区域具有恒定值而不是抖动。第二区域的连续值等于值-1/L，同步信息的周期序列L由L＝2^M-1确定。‘M’表示同步信息形成单元(121或221)的电阻数量。第二区域的连续值远远小于由于常规多载波接收系统的相关性而发生的井动。
下面的表2列出在同步信息的第二区域的恒定值幅度。
  同步信息的长度(码元的数量)  最大抖动幅度(dB)  63  -35.9868  255  -48.1308  511  -54.1684
如表2所示，通过复制或分隔同步信息并将同步信息的多个区插入数据流，能够仅使用63个码元的同步信息进行甚至大约低于-35dB多路的确定。
使用根据本发明的多载波发送系统，在多载波接收系统的信道估计和均衡改善，并因此，多载波接收系统的接收效率提高。
尽管已参照本发明的确定优选实例表示和描述了本发明，但本领域内的普通技术人员将理解的是，可在不背离由所附权利要求限定的本发明宗旨和范围的前提下对本发明进行各种形式和细节上的修改。