[发明专利]一种正交频分时分发射机、接收机及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种在无线通信系统中通过多个正交载波来传输信号的技术。

背景技术

在无线通信系统中，尤其在宽带移动通信系统中，空中信号传输技术正成为研究的焦点。为了获得较高的，例如高达10bps/Hz的，频谱效率，支持多种场景的通信需求，支持各种自适应控制技术，宽带移动通信系统的信号传输技术必须支持比以往任何一种同类技术更好的性能，同时维持可控制的实现复杂度。现在，宽带移动通信的信号传输技术主要以OFDM(正交频分复用)技术为基础，并衍生出各种变种技术，如OFDMA(正交频分多址)、MC-CDMA(多载波-码分多址)、MT-CDMA(多音-码分多址)、VSF-OFCDM(正交频分码分复用)等，此外，基于滤波器组的广义多载波调制技术(GMC)和传统CDMA的增强技术CP-CDMA(循环前缀-码分多址)等也受到人们的关注和重视。

然而，综合现有这些传输技术的性能，它们在一定的条件下均表现出优越的性能，但是，适用的场景仍然不够宽广，例如，OFDM技术的符号长度、CP长度和频谱利用率直接相关，影响了它对不同地形和移动场景的适应性设计，而且由它衍生出来的其它技术也有这个缺点；而单载波技术，如CP-CDMA等技术对于信道频域的适应性不够，直接影响了它的频域分集性能；而置于OFDM技术和单载波技术之间的GMC技术，则不具备象OFDM和CP-CDMA等技术那样的内在的、对信道时频平面的适应性，在实现复杂度上显得人工痕迹很重，设计不够自然，同时，它也存在和OFDM技术一样的、场景适应性较差的缺点。

与本发明密切相关的技术主要有OFDM和SC/FDE(单载波-频域均衡)两种，它们分别代表了两种不同的信息传输方法：多载波通信和单载波通信。

正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制技术，它采用并行传输，将所传送的高速数据分解并调制到多个重叠但又正交的子信道(频域)中，使得每个调制信号的周期大于多径时延扩展，若在调制符号之间增加一定宽度的保护间隔，则多径传输引起的符号间干扰基本上被消除，因此OFDM系统具有很高的频谱利用率，对多径传输引起的符号间干扰具有很强的鲁棒性，能够支持高速数据传输。

OFDM这种多载波通信方法将要传输的符号序列映射到并行的多个子载波上去发送；在传输过程中，每个子载波上的符号仅为其对应的子信道幅频响应加权，以及高斯加性噪声污染；在接收侧，只要将子信道的幅频响应归一，就可以估计出子载波上发送来的符号，从而估计到发送序列。为了便于在接收侧无损地均衡子信道的幅频响应特性，必须在每个OFDM发送符号的前端添加至少长度为信道最大时延扩展的循环前缀(CP)，它是从OFDM符号的尾端拷贝来的。

图1为现有技术中的OFDM无线发射机和接收机的框图。其中，无线发射机1’包括一个串并转换装置11’，用于将经过数据调制映射得到的串行符号流串并转换为多个并行符号流；一个IFFT变换装置12’，用于通过逆IDFT变换来将所述多个并行符号流调制到多个正交子载波上并合成为OFDM符号；一个加CP装置13’，用于将所述OFDM符号尾部的一部分复制到符号的前端，形成最终的带CP的OFDM符号，CP使所传输的符号具有周期性，当CP的长度比信号在信道中传输的延迟时间长，则码间干扰(ISI)仅仅会影响OFDM符号前端的CP，从而在接收机端可以简单通过去除CP就可消除ISI。当然，该无线发射机还应包括：用于对输入的数据进行信道编码和数据调制的信道编码和调制装置；以及将OFDM符号进行D/A变换和模拟信号处理(例如信道成形滤波)，并调制到射频，然后通过天线发送出去，由于这些部分与本发明并无直接关系，因此为简明起见，在此省略。

相应地，在接收机2’中，包括一个去CP装置21’，用于将下变频到基带所获得的OFDM符号前端的CP去除；一个FFT装置22’，用于通过DFT变换来对去除CP后的OFDM符号进行相关解调，获得解调后的并行符号流；一个并串转换装置23’，用于将所解调得到的并行符号流并串转换为串行符号流。当然，该无线接收机机还应包括接收射频信号的接收天线；将射频信号下变频到基带的下变频装置和对下变频后的基带信号进行匹配滤波的匹配滤波装置等；以及，基于发射端的信道编码和调制规则来对所述串行符号流进行相应的信道译码和解调，从而获得最初传输的信号流的信道译码和解调装置，由于这些部分与本发明并无直接关系，因此为简明起见，在此省略。