[发明专利]一种用于宽带无线移动通信系统中的信号传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于宽带无线移动通信系统中的信号传输方法，属于数字信息传输技术领域。

背景技术

宽带无线移动通信的目标是实现高质量、高速率，并支持用户高速移动的多媒体传输。为此，面临的主要困难是信道的多径效应引起的频率选择性衰落，在时域上体现为产生符号间干扰。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，以下简称OFDM)技术的提出为解决这个问题提供了一种切实可行的手段。其主要思想是：将信道在频域上划分为若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。每个子信道上的信号带宽小于信道的相干带宽，因此每个子信道的频谱特性都近似平坦。这样便大大的降低了符号间干扰。

为了最大限度的消除由于多径传播引起的符号间干扰，OFDM符号之间一般都加有保护间隔(Guard Interval，以下简称GI)，保护间隔长度T_G被设计为大于信道的最大时延扩展，这样上一符号的多径分量就不会对下一符号造成干扰。在这段保护间隔内可以不插入任何信号，即为一段空白的传输时段。但是在这种情况下，由于子载波之间的正交性被破坏，便会形成子载波间干扰。也就是说，保护间隔内为一段空白传输时段时虽然可以消除符号间干扰，但是不能消除载波间干扰。

为了消除载波间干扰，可以在保护间隔(GI)内填充循环前缀(Cyclic Prefix，以下简称CP)。如图1所示。这样的OFDM技术也称为CP-OFDM。循环前缀的生成是通过将宽度为Ts的OFDM符号的尾部Tg宽度的信号复制后，插入到OFDM符号的起始位置，形成前缀。这样，只要循环前缀的长度大于信道最大时延扩展的长度，OFDM符号内所有载波分量均具有整数个周期，将数据与信道的线性卷积转化为循环卷积，不仅消除了符号间干扰(ISI)，也消除了子载波间干扰(ICI)。

但是为了在接收端进行信道估计，一般需要在OFDM符号的数据块中插入一定数量的导频。这样做在提高系统性能的同时也导致了频谱利用率的降低。

时域同步正交频分复用(Time Domain Synchronous Orthogonal Frequency DivisonMultiplexing，以下简称TDS-OFDM)，是对传统CP—OFDM调制技术的一种改进。它用伪随机噪声序列(Pseudo-Noise sequence，以下简称PN序列)填充保护间隔(如图2)。由于PN序列易于生成且带有独立的信息，可以用于同步、信道估计等，所以不需要在数据块中插入导频。不仅提高了频谱利用率，而且利用PN序列查找相关峰进行同步速度较快。

但是TDS-OFDM是针对数字电视地面广播系统提出的一种调制技术，若直接用于通信系统，则存在一系列不足之处：

(1)未考虑多址接入。由于广播系统中子信道静态地分配给相应的用户，所以广播系统不需要区分用户。而通信系统必须动态分配信道给用户，需要区分不同用户。

(2)未区分小区、扇区。TDS-OFDM系统设计未考虑小区或者扇区的问题，每个TDS-OFDM符号构成一帧，每帧均采用不同的PN序列。在通信系统中，只针对不同扇区或者不同小区使用不同PN序列即可。

(3)对不同系统带宽的适应性欠佳。数字电视地面广播系统系统带宽固定为8MHz，而通信系统的带宽，如WiMAX系统，支持带宽从1.25MHz到20MHz不等。在系统带宽增加的情况下，即符号周期缩短的情况下有必要对信号帧长度，FFT点数等重新设计。

(4)其帧结构设计，顶层日帧与绝对时间完全同步。将其直接用于通信系统并不合适。

(5)虽然TDS-OFDM在典型城市移动环境下，移动速度为60km/h和180km/h，信噪比分别大于5.3和5.8dB时，可达到误比特率不超过3×10^-6，但是当FFT点数，载波间隔，PN长度等改变后对移动性的支持效果未知。

(6)FFT点数较大。TDS-OFDM的信号帧中的数据块由3780个子载波组成，每个子载波占有相同的带宽为2KHz，3780个子载波共占7.56MHz带宽。FFT点数为3780，不是2的n次方。不能最大程度地减小运算复杂度。

发明内容