[发明专利]时域同步正交频分复用系统的发射分集方法

摘要

本发明属于数字信息传输领域。步骤为：1)将频域输入序列按照子载波序号分为奇数和偶数子序列，长度均为N/2；2)将连续两帧的上述子序列分别作反离散傅里叶变换，将结果缓存；3)对缓存数据进行计算得到四个发射链路的时域信号；4)在四个发射链路的TDS－OFDM保护间隔内分别插入不同的PN序列作为帧头，将帧头和上一步得到的帧体分别组成各自发射链路的完整信号帧；5)将信号帧进行成形滤波、数模变换和前端处理，分别通过四个天线在预定的频道带宽中发射出去。本发明简单、快速、准确，保持了系统的传输效率，更适用于时间、频率双选择性信道，且支持“软失败”，增加了系统可靠性，同时也易于移植到其他系统中。

主权项

1、时域同步正交频分复用系统的发射分集方法，其特征在于，所述方法是一种基于空时分组编码的时频域联合发射分集方法，它在专用数字集成电路中是按照以下步骤依次实现的：步骤1.记频域输入序列为X(k，l)，其中k表示子载波序号，0≤k≤N-1，N为OFDM系统中的子载波数，l表示信号帧序号，将X(k，l)按照子载波序号分为奇数子序列Xox(k，l)和偶数子序列Xe(k，l)，它们的长度均为N/2；步骤2.将Xo(k，l)和Xe(k，l)分别作N/2点反离散傅里叶变换，得到的时域序列为x1to(n，l)和x1te(n，l)；步骤3.将连续两帧输入数据进行反离散傅里叶变换后的结果x1to(n，l)、x1te(n，l)、x1to(n，l+1)和x1te(n，l+1)存入到缓存中；步骤4.然后将缓存中的数据按照下面所述四种情况进行不同运算，分别得到用于四个天线发射所需的时域信号：(a)对于第一个发射天线Tx1，时域信号xTx1(n，l)、xTx1(n，l+1)为$\left\{\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Tx}1}(n,l)=[x_1^{\mathrm{te}}(n,l)+x_1^{\mathrm{to}}(n,l)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}1}(n+N/2,l)=[x_1^{\mathrm{te}}(n,l)-x_1^{\mathrm{to}}(n,l)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}1}(n,l+1)=[x_1^{\mathrm{te}}(n,l+1)+x_1^{\mathrm{to}}(n,l+1)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}1}(n+N/2,l+1)=[x_1^{\mathrm{te}}(n,l+1)-x_1^{\mathrm{to}}(n,l+1)W_N^{-n}]/2,\end{array}0\le n\le N/2-1;\right.$ 其中，$W_N^{-n}=e^{j\frac{2\pi }{N}n},$ N为OFDM系统中的子载波数；(b)对于第二个发射天线Tx2，先将缓存中的数据经过空频编码后得到$\left\{\begin{array}{c}{x}_2^{\mathrm{te}}(n,l)=x_1^{{\mathrm{to}}^{*}}({(-n)}_{N/2},l),\\ x_2^{\mathrm{to}}(n,l)=-x_1^{t{e}^{*}}({(-n)}_{N/2},l),\\ x_2^{\mathrm{te}}(n,l+1)=x_1^{{\mathrm{to}}^{*}}({(-n)}_{N/2},l+1),\\ x_2^{\mathrm{to}}(n,l+1)=-x_1^{{\mathrm{te}}^{*}}({(-n)}_{N/2},l+1),\end{array}\right.0\le n\le N/2-1;$ 其中，*表示复数共轭运算，(n)N/2表示对n取模N/2运算，然后得到时域信号xTx2(n，l)、xTx2(n，l+1)为$\left\{\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Tx}2}(n,l)=[x_2^{\mathrm{te}}(n,l)+x_2^{\mathrm{to}}(n,l)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}2}(n+N/2,l)=[x_2^{\mathrm{te}}(n,l)-x_2^{\mathrm{to}}(n,l)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}2}(n,l+1)=[x_2^{\mathrm{te}}(n,l+1)+x_2^{\mathrm{to}}(n,l+1)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}2}(n+N/2,l+1)=[x_2^{\mathrm{te}}(n,l+1)-x_2^{\mathrm{to}}(n,l+1)W_N^{-n}]/2,\end{array}0\le n\le N/2-1;\right.$ (c)对于第三个发射天线Tx3，先将缓存中的数据经过空时编码后得到$\left\{\begin{array}{c}{x}_3^{\mathrm{te}}(n,l)=x_1^{{\mathrm{te}}^{*}}({(-n)}_{N/2},l+1),\\ x_3^{\mathrm{to}}(n,l)=x_1^{t{o}^{*}}({(-n)}_{N/2},l+1),\\ x_3^{\mathrm{te}}(n,l+1)=-x_1^{{\mathrm{te}}^{*}}({(-n)}_{N/2},l),\\ x_3^{\mathrm{to}}(n,l+1)=-x_1^{{\mathrm{to}}^{*}}({(-n)}_{N/2},l),\end{array}\right.0\le n\le N/2-1;$ 然后得到时域信号xTx3(n，l)、xTx3(n，l+1)为$\left\{\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Tx}3}(n,l)=[x_3^{\mathrm{te}}(n,l)+x_3^{\mathrm{to}}(n,l)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}3}(n+N/2,l)=[x_3^{\mathrm{te}}(n,l)-x_3^{\mathrm{to}}(n,l)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}3}(n,l+1)=[x_3^{\mathrm{te}}(n,l+1)+x_3^{\mathrm{to}}(n,l+1)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}3}(n+N/2,l+1)=[x_3^{\mathrm{te}}(n,l+1)-x_3^{\mathrm{to}}(n,l+1)W_N^{-n}]/2,\end{array}0\le n\le N/2-1;\right.$ (d)对于第四个发射天线Tx4，缓存中的数据先经过空时编码，得到如(c)中所示的结果x3to(n，l)、x3te(n，l)、x3to(n，l+1)和x3te(n，l+1)，然后再经过空频编码得到$\left\{\begin{array}{c}{x}_4^{\mathrm{te}}(n,l)=x_3^{{\mathrm{to}}^{*}}({(-n)}_{N/2},l),\\ x_4^{\mathrm{to}}(n,l)={-x}_3^{t{e}^{*}}({(-n)}_{N/2},l),\\ x_4^{\mathrm{te}}(n,l+1)=x_3^{{\mathrm{to}}^{*}}({(-n)}_{N/2},l+1),\\ x_4^{\mathrm{to}}(n,l+1)=-x_1^{{\mathrm{te}}^{*}}({(-n)}_{N/2},l+1),\end{array}\right.0\le n\le N/2-1;$ 最后得到时域信号xTx4(n，l)、xTx4(n，l+1)为$\left\{\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Tx}4}(n,l)=[x_4^{\mathrm{te}}(n,l)+x_4^{\mathrm{to}}(n,l)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}4}(n+N/2,l)=[x_4^{\mathrm{te}}(n,l)-x_4^{\mathrm{to}}(n,l)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}4}(n,l+1)=[x_4^{\mathrm{te}}(n,l+1)+x_4^{\mathrm{to}}(n,l+1)W_N^{-n}]/2,\\ x_{\mathrm{Tx}4}(n+N/2,l+1)=[x_4^{\mathrm{te}}(n,l+1)-x_4^{\mathrm{to}}(n,l+1)W_N^{-n}]/2,\end{array}0\le n\le N/2-1;\right.$ 步骤5.根据时域同步正交频分复用系统信号帧帧头的长度420或945，生成四个不同的相应长度的PN序列；步骤6.按照时域同步正交频分复用系统的信道帧结构，在发射天线Tx1、Tx2、Tx3和Tx4四个链路的TDS-OFDM保护间隔内分别插入上述不同的PN序列作为帧头，将帧头PN序列和步骤(4)得到的帧体xTx1(n，l)、xTx2(n，l)、xTx3(n，l)、xTx4(n，l)分别组成四个发射链路各自完整的信号帧；步骤7.将上述完整的TDS-OFDM信号进行成形滤波和数模变换处理，然后经过包含频率上变换和功放在内的前端处理，最后分别通过天线Tx1、Tx2、Tx3和Tx4在预定的频道带宽中发射出去，完成发射天线分集。