基于OFDM技术的连续导频数目的选定方法及设计方法技术

本发明专利技术提供了一种基于OFDM传输技术的连续导频的数目选定方法及连续导频设计方法,所适用的OFDM符号的有效子载波用于配置连续导频、离散导频、边缘导频及保留导频，设计出了OFDM符号的连续导频的位置分布，并对该连续导频数目的确定一种较优化的预定连续导频数目的选定方法，通过该连续导频数目的选定方法选择出最优的导频数目，本发明专利技术的方法实现过程中并不能完全由理论推理得到，需要结合仿真，来通过连续导频选择准则选出最优导频数目，进一步地对该最优导频数目通过全系统仿真验证设计方案的合理性和优选性，采用本发明专利技术技术方案，能够将载波频偏性能和系统开销二者之间确切折中到最优关系，有效地提高系统性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线信号传输技术，更具体地说，涉及一种具有OFDM符号的帧结构中连续导频数目的选定方法及连续导频设计方法。
技术介绍
OFDM技术由于良好的抗多径衰落性能、及其较小的实现复杂度，已经被广泛用于各种无线通信标准中，例如：DVB-T、DVB-T2。基于OFDM技术的帧结构中，通常包含离散导频和连续导频。离散导频在一个OFDM符号中等间隔分布、在相邻OFDM符号中交错分布，离散导频被接收端用于进行信道估计。连续导频在所有的OFDM符号中的位置都相同，连续导频被接收端用于进行载波频偏/采样钟估计、噪声/干扰功率估计，以及公共相位误差估计等。对连续导频的设计方法中，需设计的参数包括：导频数目、导频位置、导频调制序列和幅度提升因子。导频数目、导频位置与幅度提升因子会影响同步跟踪性能、噪声/干扰功率的估计性能，而导频调制序列与峰均比相关。当前的数字地面电视广播物理层标准中，连续导频设计大都是根据经验确定连续导频数目，然后做一些性能仿真验证所选用的连续导频数目以及其他参数，并主观判断其合理性。这种经验方法在没有较好的优化准则时是切实可行的，但是不一定是最优的。连续导频数目越多，载波频偏的性能就会越好，但是系统的开销就会越大，这两者是一种折中关系，然而，以往根据经验来确定连续导频的设计方案是无法将载波频偏性能和系统开销二者之间确切折中到最优关系的。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有连续导频设计中依据经验的方法无法将载波频偏性能和系统开销二者之间确切折中到最优关系，从而无法有效地提高系统性能。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种基于OFDM传输技术的连续导频设计方法,所适用的OFDM符号的有效子载波用于配置连续导频、离散导频、边缘导频及保留导频，其特征在于，包括以下步骤：在预定快速傅里叶变换FFT模式下，当所需配置的连续导频与离散导频的位置不重合时，则从有效子载波中去除离散导频子载波、边缘导频子载波以及保留导频子载波，当所需配置的连续导频与离散导频的位置部分重合时，则从有效子载波中去除未重合离散导频子载波、边缘导频子载波以及保留导频子载波，去除后得到用于配置预定数目NUMi的连续导频的剩余子载波；基于预定数目NUMi将剩余子载波相应地平均分为NUMi份分子载波，并在每一份分子载波中随机选择一个子载波位置；以及生成预定快速傅里叶变换FFT模式下与OFDM符号的分布相应的连续导频索引值表格，依据该连续导频索引值表格来配置连续导频，其中，预定数目NUMi是由预定连续导频数目的选定方法来确定的。可选的，其中，预定连续导频数目的选定方法，包括以下步骤：(1)设定候选步骤：根据系统的目标导频开销的大小，在同一预定快速傅里叶变换FFT模式下设定出的一组连续导频数目作为候选；(2)频偏估计步骤：在候选出的不同连续导频数目下，对系统仿真频偏估计性能，相应地收敛到的不同载波频偏值，得到归一化的残留频偏；(3)损失计算步骤：根据不同的归一化的残留频偏，计算出候选出的不同连续导频数目下的系统性能损失；(4)距离计算步骤：针对所有不同连续导频数目，分别计算出相应的工作门限值和系统性能损失之间的差值，以及通过根据预定计算规则所得到相应的频谱效率值，相应作为横坐标值和纵坐标值确定出各个坐标点，针对各个坐标点分
别计算出与具有相应同等谱效率的信道容量之间的距离值；以及(5)选择导频数目步骤：获得各个距离值中的最小值，以将该最小值和预定仿真误差的相加值确定出筛选范围，通过该筛选范围进一步减小候选导频数目的个数，以从候选的连续导频数目中选择出适宜导频数目。可选的，在(1)设定候选步骤中，通过根据系统的有效子载波数总数，以及期望的连续导频所配置占有该有效子载波数总数的最大比例开销值，得出连续导频的最大数目值，设定出范围在该最大数目值内且根据仿真能力而互相间隔预定值的一组候选导频数目。可选的，在(2)频偏估计步骤中，针对不同连续导频数目，设定预置频偏倍数的子载波间隔，按照预定频偏估计算法计算相邻两个OFDM符号连续导频位置上的相位差，并拟合成直线，然后找出该直线的截距，该截距对应载波频偏值，从而仿真收敛到不同载波频偏值而得到归一化残留频偏(ΔfTu)。可选的，在(3)损失计算步骤中，根据所接收估计的残留频偏值，通过损失计算公式得到接收机的最小系统性能损失，接收机包括内接收机和外接收机，内接收机包括同步、均衡模块，外接收机包括解映射和译码模块，其中，(ΔfTu)为归一化的残留频偏值，(1/σ2)为外接收机的输入信噪比。可选的，在(4)距离计算步骤中，预定计算规则为在快速傅里叶变换模式下星座映射阶数n、编码的码率r、及该配置参数下连续导频对有效子载波和剩余子载波中任意一个的理论占比值η三者的乘积，即频谱效率值ζi为ζi＝n*r*η，工作门限表示为SNRth、系统性能损失表示为Δγi，则坐标点表示为(SNRth-Δγi,ζi),i＝1,...,NUMmax，其中NUMmax表示候选的一组连续导频数目集合大小。可选的，在(5)选择导频数目步骤中，从候选的连续导频数目中选择出适宜导频数目，该适宜导频数目为筛选范围内最大导频数目，用于保证噪声/干扰功率估计性能。可选的，其中，预定连续导频数目的选定方法，还包括以下步骤：(6)仿真验证步骤：对所选择出的适宜导频数目评估其全系统性能，包括载波频偏估计和噪声/干扰估计对系统译码的影响，基于结果决定所选择的导频数目是否合理或是否需要进一步优化。可选的，其中，载波频偏估计是通过相邻两个OFDM符号的连续导频的相位差估计值，从而用该相位差估计值同时补偿此两个OFDM符号。可选的，其中，噪声方差估计是通过一个OFDM符号内连续导频进行平均得到。可选的，针对预定传输系统中数据OFDM符号和信令OFDM符号不同的离散导频和保留导频的分布，分别设计4KFFT模式、8KFFT模式、16KFFT模式以及32KFFT的连续导频，其中，4KFFT模式下有3098个有效子载波，设计出45个连续导频；8KFFT下有6314个有效子载波，设计50个连续导频；16KFFT下有12626个有效子载波，设计80个连续导频；以及32KFFT下有25250个有效子载波，设计120个连续导频，则针对数据OFDM符号得到各个FFT模式下连续导频索引值表格：则针对信令OFDM符号得到各个FFT模式下连续导频索引值表格：本专利技术实施例还提供了一种基于OFDM传输技术的连续导频数目的选定方法，用以确定OFDM符号的有效子载波中相应剩余子载波所配置连续导频的预定数目NUMi，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定候选步骤：根据系统的目标导频开销的大小，在同一预定快速傅里叶变换模式下设定出的一组连续导频数目作为候选；(2)频偏估计步骤：在候选出的不同连续导频数目下，对系统仿真频偏估计性能，相应地收敛到的不同载波频偏值，得到归一化的残留频偏；(3)损失计算步骤：根据不同的归一化的残留频偏，计算出候选出的不同连续导频数目下的系统性能损失；(4)距离计算步骤：针对所有不同连续导频数目，分别计算出相应的工作门限值和系统性能损失之间的差值，以及通过根据预定计算规则所得到相应的频谱效率值，相应作为横坐标值和纵坐标值确定出各个坐标点，针对各个坐标点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于OFDM传输技术的连续导频设计方法,所适用的OFDM符号的有效子载波用于配置连续导频、离散导频、边缘导频及保留导频，其特征在于，包括以下步骤：在预定快速傅里叶变换FFT模式下，当所需配置的连续导频与离散导频的位置不重合时，则从有效子载波中去除离散导频子载波、边缘导频子载波以及保留导频子载波，当所需配置的连续导频与离散导频的位置部分重合时，则从有效子载波中去除未重合离散导频子载波、边缘导频子载波以及保留导频子载波，去除后得到用于配置预定数目NUMi的连续导频的剩余子载波；基于预定数目NUMi将剩余子载波相应地平均分为NUMi份分子载波，并在每一份分子载波中随机选择一个子载波位置；以及生成所述预定快速傅里叶变换FFT模式下与所述OFDM符号的分布相应的连续导频索引值表格，依据该连续导频索引值表格来配置连续导频，其中，所述预定数目NUMi是由预定连续导频数目的选定方法来确定的。

【技术特征摘要】
1.一种基于OFDM传输技术的连续导频设计方法,所适用的OFDM符号的有效子载波用于配置连续导频、离散导频、边缘导频及保留导频，其特征在于，包括以下步骤：在预定快速傅里叶变换FFT模式下，当所需配置的连续导频与离散导频的位置不重合时，则从有效子载波中去除离散导频子载波、边缘导频子载波以及保留导频子载波，当所需配置的连续导频与离散导频的位置部分重合时，则从有效子载波中去除未重合离散导频子载波、边缘导频子载波以及保留导频子载波，去除后得到用于配置预定数目NUMi的连续导频的剩余子载波；基于预定数目NUMi将剩余子载波相应地平均分为NUMi份分子载波，并在每一份分子载波中随机选择一个子载波位置；以及生成所述预定快速傅里叶变换FFT模式下与所述OFDM符号的分布相应的连续导频索引值表格，依据该连续导频索引值表格来配置连续导频，其中，所述预定数目NUMi是由预定连续导频数目的选定方法来确定的。2.如权利要求1所述的连续导频设计方法，其特征在于：其中，所述预定连续导频数目的选定方法，包括以下步骤：(1)设定候选步骤：根据系统的目标导频开销的大小，在同一预定快速傅里叶变换FFT模式下设定出的一组连续导频数目作为候选；(2)频偏估计步骤：在候选出的不同连续导频数目下，对系统仿真频偏估计性能，相应地收敛到的不同载波频偏值，得到归一化的残留频偏；(3)损失计算步骤：根据不同的归一化的残留频偏，计算出候选出的不同连续导频数目下的系统性能损失；(4)距离计算步骤：针对所有不同连续导频数目，分别计算出相应的工作门限值和系统性能损失之间的差值，以及通过根据预定计算规则所得到相应的频谱效率值，相应作为横坐标值和纵坐标值确定出各个坐标点，针对各个坐标点分别计算出与具有相应同等谱效率的信道容量之间的距离值；以及(5)选择导频数目步骤：获得各个所述距离值中的最小值，以将该最小值和预定仿真误差的相加值确定出筛选范围，通过该筛选范围进一步减小候选导频数目的个数，以从候选的连续导频数目中选择出适宜导频数目。3.如权利要求2所述的连续导频设计方法，其特征在于：在所述(1)设定候选步骤中，通过根据系统的有效子载波数总数，以及期望的连续导频所配置占有该有效子载波数总数的最大比例开销值，得出连续导频的最大数目值，设定出范围在该最大数目值内且根据仿真能力而互相间隔预定值的一组候选导频数目。4.如权利要求2所述的连续导频设计方法，其特征在于：在所述(2)频偏估计步骤中，针对不同连续导频数目，设定预置频偏倍数的子载波间隔，按照预定频偏估计算法计算相邻两个OFDM符号连续导频位置上的相位差，并拟合成直线，然后找出该直线的截距，该截距对应载波频偏值，从而仿真收敛到不同载波频偏值而得到归一化残留频偏(ΔfTu)。5.如权利要求2所述的连续导频设计方法，其特征在于：在所述(3)损失计算步骤中，根据所接收估计的残留频偏值，通过损失计算公式得到接收机的最小所述系统性能损失，接收机包括内接收机和外接收机，内接收机包括同步、均衡模块，外接收机包括
\t解映射和译码模块，其中，(ΔfTu)为归一化的残留频偏值，(1/σ2)为外接收机的输入信噪比。6.如权利要求2所述的连续导频设计方法，其特征在于：在所述(4)距离计算步骤中，所述预定计算规则为在所述快速傅里叶变换模式下星座映射阶数n、编码的码率r、及该配置参数下连续导频对所述有效子载...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文军，郭序峰，何大治，史毅俊，徐洪亮，徐胤，
申请(专利权)人：上海数字电视国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31