[发明专利]形成训练序列的方法

说明书

本发明涉及一种方法，用于在通信系统中形成通信中的训练序列，在该通信系统中将信息在一个或几个载波频率上发送，训练序列至少被用作为同步信号。本发明还涉及一种发射机，用于在一个或几个载波频率上发送在一个或几个数据帧中的信息，该发射机包括用于形成至少一个训练序列并将其附加到要发送的数据帧上的装置，该训练序列准备用于同步接收机。而且，本发明涉及一种接收机，包括用于将接收机同步到接收信号的装置，该接收信号是在发送阶段利用至少一个训练序列提供的，并涉及一种通信系统，包括一个发射机，用于利用一个或几个数据帧将信息发送到通信信道中，和用于形成至少一个训练序列并将其附加到要发送的数据帧上的装置，一个接收机，用于从通信信道接收所发送的信息，和用于同步接收机的装置。

信号通过无线电信道从发射机传送到接收机经受到许多干扰因素。例如，天气改变引起所谓的衰落，其中在接收端，信号强度变化，可能妨碍正确接收信息。其他的干扰因素包括信道噪声和由电气设备引起的点火干扰。特别在城市地区，影响数据传输可靠性的一个重要的干扰因素是多径传播，这是由于这样的事实引起的，即，信号通过几个不同的路由进入接收机，由这些不同的信号行进的路径可能在长度上是不同的。结果，不同的信号以不同的相位进入接收机，从而扰乱了信息的正确传输。当接收机或发射机正在移动时，情况更为复杂，因为情况总在改变，接收机的同步是困难的。

一种减少这些所述的干扰因素的影响的方法是平行地发送信息。这样，将要发送的信息位分成组，将每组调到在不同波长的副载波上。在接收端，将这些不同载频的信息接收和解调，接着被连到与原来所发送的信息对应的位串。在这种方法中，可以降低每组的位速率并仍然获得相同的最终位速率。例如，在采用8个副载波的情况下，可将每组的位速率降低到八分之一。这样，特别是短持续时间的干扰对信息传输的影响大大小于信息以串行模式发送，即由一个载波调制的情况。用于这样串行发送信息的方法是所谓的OFDM调制技术，也就是正交频分多路复用，往下在本描述中，这种技术将归类于缩写OFDM。

这样要发送的信息可以是任何信息，包括声频信号、视频信号、数据文件、文本消息等。然而，在调制前，利用模拟/数字变换器将模拟形式的信息变换为二进制形式。将该二进制信息划分为最好是固定大小的块。将这些块中每一个编码并作为一个数据帧发送。通常，将这样一种块进一步划分为较小的组，每组典型情况下由2到5位组成。将这些组中每一个调制在一个副载波频率上。在调制中，该副载波频率的幅度和相位被设置为根据该组中位的值确定的值。这样，在由m位组成的组的情况下，调制导致有2^m个相位和幅度的不同选择。在本描述中，将这些选项被称为星座。例如，在正交幅度调制(QAM)中，调制组的规模以形式2^m-QAM给出，例如，4-QAM、16-QAM或64-QAM。很明显，其他的调制技术也可用于本发明。

在接收机中，将每个副载波频率解调以找出在每组中哪个符号被发送。这是通过从在每个副载波频率上接收到的信号查看信号的相位和幅度进行的，以便决定哪个信号点最接近接收到的信号点。该信号点确定可能发送的是哪个符号。接着，通过将在不同副载波频率上接收和解调的组进行组合可以重建原来的块。

不管信息是按照所发送的信号的相位和幅度中任一个或两者进行编码，将接收机与接收信号同步是必需的。典型情况下，必须将每块独立同步，因为在许多系统中，接收机并不知道精确的发送时刻。因此，每个要发送的块必须包括同步数据，在此基础上，接收机力图将自己与接收信号同步并找出所发送的信息。为了消除相位和频率误差，发射机调制频率应该精确地保持恒定，相应地，在接收机中的解调频率应该处于正确的频率，并且该频率应该尽可能的恒定，这需要使用高质量的元件以及相当复杂的电路。已知的同步方法通常是基于利用典型情况下是相同的训练成分(rtaiming components)。在同步中，利用一种最佳匹配滤波器(MF)是已知的，其系数与接收信号的训练部分匹配。这些系数通常是固定的，并且它们对于接收机必须是已知的。这样的匹配滤波器的设计需要复杂的计算，而且，每个OFDM符号在发送阶段必须安排保护时间，以消除多径传播的影响。在匹配滤波器的情况下，多径传播并不被考虑在滤波器系数中，如果保护时间并未加到OFDM符号上，匹配滤波器的输出包括在不同延时时间上由接收机中输入信号形成的额外的峰值。另一种已知的解决办法是利用较简单的同步器，其中将相继的类似的训练部分彼此相关，信道的多径传播影响到以相同方法相关的两个符号，该接收机并不需要知道训练部分。