CN1316840A - 测量正交频分复用通信系统中误码率的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种测量正交频分复用(OFDM)通信系统中误码率(BER)的设备。发送装置包括在输入数据的子信道中插入第一参考导频模式的导频模式插入器和对插入参考导频模式的传输数据进行OFDM调制的OFDM调制器。接收装置包括对接收到的帧单元中的数据符号进行OFDM解调并且只检测导频模式的导频模式检测器和将解调的导频模式与第二参考导频模式比较、检测和累计导频数并通过将导频错误累计数目除以接收导频总数来测量误码率的BER运算器。

Description

测量正交频分复用通信系统中误码率的设备和方法
本发明一般涉及正交频分复用(OFDM)通信系统，具体地说，涉及使用OFDM通信系统中的导频信道来测量误码率(BER)的设备和方法。
OFDM技术是一种使用多个载波的调制/解调技术，即一种在受多路接口影响的环境中或受衰落影响的移动接收环境中显示出很高性能的调制/解调技术。通过将信道编码技术加入OFDM技术中，以提供纠错能力，这种修改的技术称为编码OFDM技术。将在相同的传输带宽和相同的传送速率的情况下在OFDM系统和单载波系统之间进行比较。当传输数据分散地由N个载波来传输时，OFDM系统的一个传输符号的持续时间比单载波系统的长N倍。所以，即使存在多路接口，只需在时间轴上加入比特保护间隔，OFDM系统就可以防止传输特性的变坏。另外，数据被分散地在整个传输频带上传输。因此，即使在特定的频带存在干扰信号，由于它的影响仅限于数据的一部分，也有可能通过交织器和纠错码来有效地改善传输特性。
测量这样的误码率的常规技术是使用SNORE(信噪比估计)算法。SNORE算法通过抽取信号功率和噪音功率来计算误码率。具体地说，SNORE算法通过计算接收到的信号的平均值和离散度(dispersion)来估计信噪比(SNR)，然后根据估计SNR来计算其误码率。SNR可以使用下列公式来估算。 E ^ b N o = SNR ^ - ( μ ^ ) 2 2 σ ^ 2 - - - - - ( 1 ) μ ^ = 1 n Σ i = 0 n | X i | - - - - - ( 2 )
其中
Figure A0110320200053
表示样本平均值， 表示样本离散度。
有可能使用根据公式(1)和(2)估算的SNR值从BER映射表推算出误码率。因为使用该SNR的SNORE算法应该计算接收到的信号的平均值和离散度，所以它的计算很复杂且需要一个附加电路。再者，由于估算的SNR的方差很大，所以要计算出正确的BER是不可能的。
因此，本发明的目的就是要提供一种使用导频信道来测量误码率的设备和方法。
本发明的另一个目的是要提供一种通过使用OFDM传输系统中的导频信道将已解调的接收的导频模式与参考导频模式比较来正确地测量误码率的方法。
为了实现上述以及其他目的，此处提供了一种测量OFDM传输系统中误码率(BER)的设备。发送装置包括用于在输入数据的子信道中插入第一参考导频模式的导频模式插入器和用于对插入参考导频模式的传输数据进行OFDM调制的OFDM调制器。接收装置包括：用于对接收到的帧单元中的数据符号进行OFDM解调和只检测导频模式的导频模式检测器；和BER运算器，用于将解调的导频模式与第二参考导频模式比较，检测和累计导频错误数以及通过将导频错误累计数除以接收到的导频的总数来测量误码率。
根据本发明的用于测量OFDM通信系统中误码率的方法包括：接收到发送数据后，在数据符号中插入第一参考导频模式，对已插入参考导频模式的数据符号进行OFDM调制，并以帧单元的形式发送已调制的数据符号；对接收到的帧单元中数据符号的进行解调，从解调的数据符号中检测导频模式，并通过累计检测到的解调的导频模式来计算接收到的导频的总数；将检测到的解调的导频模式与第二参考导频模式比较以检测导频错误，并累计检测到的导频错误的数目；通过将导频错误的累计数目除以接收到的导频的总数来测量误码率。
从下列的详细说明配合附图将更加明白本发明的上述以及其他目的、特征和优点：
图1是说明OFDM系统的帧结构的示意图；
图2是说明其中插入了导频符号的OFDM符号频谱的示意图；
图3是说明按照本发明实施例的OFDM发送系统的发送装置的方框图；以及
图4是说明按照本发明实施例的具有BER测量装置的OFDM接收装置的方框图。
以下将参照附图对本发明的最佳实施例进行说明。在下列的说明中，由于对一些众所周知的功能或结构进行不必要的详细说明可能会使本发明模糊不清，所以将不予详细描述。
图1说明OFDM系统的帧结构，其中一个帧包括N个数据符号。前三个符号为空符号Null、帧同步模式符号FSP和同步符号Syncl。其余的(N-3)个符号为实际有效的数据符号。实际情况中，一个帧包含15个符号。帧同步模式(FSP)用于帧同步的检测，而同步符号Syncl用于OFDM解调。除数据信道(或数据子载波)外，还给每个符号分配一定数量的导频信道(或导频子载波)。从图2很容易理解如何给每个数据符号分配导频信道。
图2说明其中插入导频符号的OFDM符号结构。此处显示了12个数据符号Data_Syml#至Data_Sym#12。在其中一个符号中，导频信道以11个子信道的间隔分布，以便使12个符号的导频子信道能够表示OFDM系统的所有子信道。导频信道以11个子信道的间隔分布的原因是因为本实施例中提供的帧结构是由12个数据符号组成的。导频的位置和间隔可以根据传输帧中符号的数目来变动。关于图2中导频插入位置，符号#2的导频插入位置相对于符号#1的导频插入位置向右移位一个子信道。在本方法中，给每个符号中的不同子信道分配预定数目的导频，使得导频均匀地分配给OFDM符号的所有子信道。分配给各个符号的导频用于测量其误码率，下面将说明使用导频信道测量误码率的过程。
图3是说明按照本发明实施例的OFDM发送系统的发送装置的方框图。发送装置将导频信道分配给图2所示的各个数据符号。
参照图3，导频模式插入器12接收映射为QPSK(正交相移键控)或QAM(正交振幅调制)信号的序列数据流，把参考导频模式14插入图2中所示的映射的发送数据的对应子信道中，然后将它的输出数据提供给OFDM调制器16。在发送之前，OFDM调制器16对插入导频模式的发送数据进行OFDM调制。
如图2所示通过OFDM发送装置的操作分配了导频子信道的OFDM传输帧被发送到接收方。然后接收方使用导频信道测量误码率。下面将参照图4说明在接收方测量误码率的过程。
图4是说明按照本发明实施例的具有BER测量装置的OFDM接收装置的方框图。
OFDM解调器18接收图2中分配了导频信道的OFDM数据，将该数据符号中的数据信道和导频信道解调，然后将它们提供给导频模式检测器20。然后，导频模式检测器20只从解调的信号中检测该导频模式并将检测到的导频模式提供给比较器22。比较器22将解调的导频模式与在其第二个输入端接收到的参考导频模式23比较，并将产生的比较信号提供给导频错误数计算器24。此处，参考导频模式23相当于图3中显示的参考导频模式14。导频错误数计算器24根据解调的导频模式与参考导频模式23的比较信号计算出导频错误的数目，而导频错误的计算数目是由导频错误数目累计器26来累计的。累计的值被提供给BER计算器28。
同时，在导频模式检测器20和BER计算器28之间连接的接收导频数目累计器30累计导频模式检测器20检测到的解调的导频模式并将累计的值提供给BER计算器28。然后，根据下列公式(3),BER计算器28利用导频错误数目累计器26输出的导频错误数目和接收导频数目累计器30输出的接收导频总数计算出误码率BER。
Figure A0110320200081
根据本发明的实施例的BER测量方法将导频信道分配给发送方帧中的各个符号，而接收方累计导频错误的数目和接收的导频的总数，并简单地通过计算导频错误的数目与接收到导频的总数的比值来测量误码率，从而使该系统得以简化。
如上所述，本发明使用OFDM传输系统中所用的导频信道来分配预定子信道而无需单独发送测试数据。另外，有可能通过将解调的导频模式与参考导频模式比较来测量误码率以及通过将导频信道均匀地分配给所有OFDM符号来正确地检测所有OFDM子信道的误码率。
虽然已经参考某个最佳实施例显示和说明了本发明，但是，对于本专业的技术人员来说，显然，可以在不背离后附的权利要求书定义的本发明的精神和范围的前提下在形式和细节上进行各种更改。

Claims (5)

1．一种测量正交频分复用(OFDM)通信系统中误码率的设备，它包括：
包含以下部分的传输装置：
导频模式插入器，用于在输入数据的子信道中插入第一参考导频模式；以及
OFDM调制器，用于对插入了参考导频模式的发送数据进行OFDM调制；
包含以下部分的接收装置：
导频模式检测器，用于对接收到的帧单元中的数据符号进行OFDM解调并且只检测导频模式；以及
BER运算器，用于将解调的导频模式与第二参考导频模式比较，检测和累计导频错误的数目，通过将导频错误的累计数目除以接收到的导频的总数来测量误码率。
2．按照权利要求1的设备，其特征在于所述导频模式插入器利用固定的或分散的导频在一个帧的每个符号中插入导频信道。
3．按照权利要求1的设备，其特征在于所述BER运算器包括：
比较器，用于将所述解调的导频模式与所述第二参考模式比较；
导频错误数目计算器，用于通过接收所述比较器的输出来计算所述导频错误的数目；
导频数目累计器，用于累计计算出的所述导频错误的数目；
接收导频数目累计器，用于累计所述解调的导频的数目；以及
BER计算器，用于通过将所述导频错误累计数目除以所述接收导频的总数来测量误码率。
4．按照权利要求3的设备，其特征在于：所述第一参考模式和所述第二参考导频模式彼此等同。
5．一种用于测量OFDM通信系统中误码率的方法，它包括以下步骤：
接收到发送数据后，在数据符号中插入第一参考导频模式，对已插入参考导频模式的数据符号进行OFDM调制，并以帧单元形式发送所述调制的数据符号；
将接收到的帧单元中的数据符号解调，从所述解调的数据符号中检测导频模式，并通过累计所述检测到的解调导频模式来计算接收到的导频的总数；
将所述检测到解调的导频模式与第二参考导频模式比较以便检测导频错误，并累计检测到的导频错误的数目；以及
通过将导频错误的累计数目除以所述接收到的导频的总数来测量误码率。
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