具有嵌入签名序列的OFDM前导码中的隐式信令及循环前缀和后缀辅助签名检测

技术领域

本公开涉及使用正交频分复用(OFDM)信号来发送和接收有效载荷 数据的发射器、接收器以及方法。

本公开要求英国专利申请1312048.0和1403392.2的巴黎公约优先权， 将上述申请的内容通过引用结合于此。

背景技术

具有其中使用正交频分复用(OFDM)传递数据的无线电通信系统的 很多实例。设置为根据例如数字视频广播(DVB)标准运行的电视系统将 OFDM用于地面和电缆传输。OFDM可以通常描述为提供被并行调制的K 个窄带子载波(其中，K是整数)，每个子载波传送调制的数据符号，例 如，例如正交调幅(QAM)符号或正交相移键控(QPSK)符号。子载波 的调制形成在频域内并且转换成时域以用于传输。由于数据符号在子载波 上并行传送，所以相同的调制符号在每个子载波上传送更长的时间。子载 波同时并行调制，以便调制的载波共同形成OFDM符号。因此，OFDM 符号包括多个子载波，每个子载波利用不同的调制符号同时调制。在传输 期间，由OFDM符号的循环前缀填充的保护间隔位于每个OFDM符号之 前。在存在时，保护间隔的尺寸适合于吸收可能由多路传播引起的传输信 号的任何回声。

如上所述，根据通信系统的操作要求，在OFDM符号内的窄带载波K 的数量可以变化。保护间隔表示开销，并且因此优选地尽可能减小为 OFDM符号持续时间的一小部分，以便提高频谱效率。对于给定的保护间 隔部分，通过增大子载波的数量K从而增大OFDM符号的持续时间，可 以提高处理增加的多路传播同时保持给定频谱效率的能力。然而，在与较 少量的子载波相比，在接收器可能难以恢复使用大量子载波传输的数据的 意义上，还可能减小稳健性，这是因为对于固定的传输带宽，增大子载波 K的数量，也表示减小每个子载波的带宽。在子载波之间的分离度的减小， 使得会更加难以从子载波中调制数据，例如，在存在多普勒频率时。即， 虽然更大量的子载波(高阶操作模式)可以提供更大的频谱效率，但是对 于一些传播条件，传送数据的目标误码率可能需要更高的信噪比以实现比 需要的更低数量的子载波。

要理解的是，因此，提供其中信令数据传输用于检测携载OFDM符 号的有效载荷数据的信息的设置，会呈现重大的挑战。

发明内容

在所附权利要求中提供本公开的各种进一步方面和实施方式，包括但 不限于一种用于使用正交频分复用(OFDM)符号来传输有效载荷数据的 发射器，所述发射器包括：帧构造器，被配置为接收待传输的有效载荷数 据且接收信令数据(其用于在接收器处检测和恢复有效载荷数据)，并且 将有效载荷数据与信令数据形成为用于传输的帧。发射器还包括：调制器， 被配置为利用信令数据调制第一OFDM符号，并且利用有效载荷数据调 制一个或多个第二OFDM符号；签名序列电路，用于提供签名序列；组 合器电路，用于组合签名序列和第一OFDM符号；前缀电路，用于在第 一OFDM符号之前加上保护间隔以形成前导码；以及发射电路，用于发 送前导码以及一个或多个第二OFDM符号。组合器被配置为组合签名序 列和第一OFDM符号，并且保护间隔由签名序列的一部分的时域样本形 成。

本技术的实施方式可设置为形成携载信令数据的OFDM符号的保护 间隔以包括仅由签名序列的一部分形成的样本，OFDM符号和保护间隔形 成一个或多个第二OFDM符号的前导码。通过将携载信令数据的OFDM 符号的保护间隔设置为包括仅由签名序列的一部分构成的样本，接收器具 有检测签名序列的更大可能性，例如，使用匹配滤波器。而且，通过组合 签名序列和携载信令数据的OFDM符号，则相应提高在接收器处使用签 名序列的信道脉冲响应估计的精度。

根据本技术，发射器适合于形成前导码，该前导码包括携载形成传输 帧的一部分的信令数据的OFDM符号。为在存在由显著的回声路径造成 的信道间干扰时，检测与前导码组合的签名序列并且允许解码信令数据， 本技术的实施方式将前导码的保护间隔设置为完全由样本形成，该样本由 从与携载信令数据的第一OFDM符号组合的时域样本中复制的签名序列 的一部分构成。签名序列可通过较低功率添加到携载信令数据的OFDM 符号的时域样本中。因此，用于检测信道脉冲响应的在时域中的相关性可 包括在整个前导码中存在的签名序列部分。

而且，为提高正确检测信令数据的可能性，在一个实例中，后缀样本 由签名序列的另一部分形成，签名序列的一部分形成保护间隔。因此，形 成保护间隔/前缀的签名序列的一部分的样本和形成后缀的签名序列的另 一部分的样本是与携载信令数据的第一OFDM符号组合的签名序列或签 名序列的一部分不同的部分。通过这种设置，通过在携载信令数据的 OFDM符号的期望样本中合成和去除造成信道间干扰的后缀部分，可以消 除在接收器上会造成信道间干扰的明显回声路径。

因此，根据本技术的所述一些实施方式，前导码可由携载信令数据的 第一OFDM符号、保护间隔以及后缀形成，所述保护间隔形成仅由也通 过更低的功率电平与携载信令数据的OFDM符号组合的签名序列的时域 样本生成的前缀，所述后缀由与第一OFDM符号组合的签名序列的时域 样本的另一部分构成，以形成保护间隔。

在一些实例中，发射器可从一组签名序列中选择该发射器使用的签名 序列，并且接收器可以从保护间隔中检测哪个签名序列与第一OFDM符 号组合。因此，可以仅仅从保护间隔中检测由签名序列的选择传输的消息， 无需检测第一OFDM符号的内容。

在另一个实施方式中，所述签名序列可由伪随机二进制序列发生器、 M序列发生器或Gold码序列发生器产生。

使用这种二进制序列，允许执行已接收保护间隔的不同匹配滤波，而 不减小签名序列检测的精度。在接收信号内具有频率偏移时，使用差分编 码，允许将匹配滤波用于帧同步或者前导码检测。

在另一个实施方式中，由所述签名序列的选择提供的消息是预警信号 (EWS)的指示。

使用传输的签名序列的选择来传送EWS消息，使OFDM接收器能够 快速、可靠并且有效地检测EWS，因此，给接收器的用户提供EWS和相 关信息。在保护间隔上执行EWS检测，允许低复杂度方法可执行EWS 的检测，而接收器处于更低的功率或备用状态中。因此，这允许间断执行 EWS检测，而不会消耗大量功率。

在另一个实施方式中，提供了一种用于从接收信号中检测和恢复有效 载荷数据的接收器，所述接收器包括用于检测所述接收信号的检测器电路。 所述接收信号包括有效载荷数据、用于检测和恢复所述有效载荷数据的信 令数据，所述信令数据由第一正交频分复用(OFDM)符号携载并且所述 有效载荷数据由一个或多个第二OFDM符号携载，并且所述第一OFDM 符号与签名序列组合并且在前面加上保护间隔，所述保护间隔包括所述签 名序列的一部分，在所述符号之后具有由形成保护间隔的签名序列的另一 部分形成的后缀样本，以形成前导码。

接收器还包括：同步电路，所述同步电路包括匹配滤波器；以及解调 器电路，用于从所述第一OFDM符号中恢复信令数据以从所述第二OFDM 符号中恢复有效载荷数据。匹配滤波电路包括保护间隔持续时间匹配滤波 器，所述保护间隔持续时间匹配滤波器具有脉冲响应，所述脉冲响应与签 名序列的时域样本的差分编码预定部分匹配。匹配滤波的下过在于，所述 保护间隔持续时间匹配滤波器的输出生成表示签名序列的时域样本的所 述差分编码预定部分与对应于所述保护间隔的所述接收信号的差分编码 部分的相关性的信号。因此，这允许匹配滤波电路检测所述签名序列，所 述接收信号的保护间隔由所述签名序列形成并且所述第一OFDM符号与 所述签名序列组合。通过这种方式，接收器可以从保护间隔中检测哪个签 名序列与第一OFDM符号和信道脉冲响应组合。

在一个实例中，可从保护间隔中检测由签名序列传输的消息，无需检 测和处理整个前导码。因此，这减少了在接收器上需要的处理，以确定传 输哪个签名序列，从而对于检测传输的消息，减少处理时间和复杂度。

在所附权利要求中限定本公开的各种进一步方面和特征，所附权利要 求包括传输有效载荷数据的方法以及检测和恢复有效载荷数据的方法。

附图说明

现在，参照附图，仅仅通过实例，描述本公开的实施方式，在附图中， 相似的部件具有相应的参考标号，并且其中，

图1提供了示出广播传输网络的设置的示意图；

图2提供了示出用于通过图1的传输网络传输广播数据的实例传输链 的示意性方框图；

图3提供了在包括保护间隔的时域内的OFDM符号的示意图；

图4提供了用于使用OFDM接收由图1的广播传输网络广播的数据 的典型接收器的示意性方框图；

图5提供了用于传输由携载信令数据的前导码分离的广播数据和有效 载荷数据的传输帧序列的示意图；

图6提供了示出用于通过信令或前导码OFDM符号发送信令数据的 发射器的方框图；

图7提供了示出用于通过信令或前导码OFDM符号接收信令数据的 接收器的示意图；

图8提供了示出用于通过信令或前导码OFDM符号发送信令数据并 且通过选择签名序列来发送消息的发射器的示意图；

图9提供了示出用于通过信令或前导码OFDM符号发送信令数据并 且通过选择两个签名序列中的一个来发送消息的发射器的示意图；

图10提供了示出用于在时域中可构思的前导码OFDM符号中通过信 令或前导码OFDM符号传输信令数据并且通过选择签名序列来发送消息 的发射器的示意图；

图11提供了示出用于在前导码OFDM符号中通过选择签名序列来传 输信令数据和消息的前导码的示意图；

图12提供了示出在前导码OFDM符号中通过选择签名序列来传输的 预警信号的发送和接收的可能排序的示图；

图13提供了示出用于在时域中可构思的前导码OFDM符号的保护周 期内通过信令或前导码OFDM符号发送信令数据并且通过选择签名序列 来发送消息的根据本技术的实施方式的发射器的示意图；

图14提供了示出用于在前导码OFDM符号的保护周期内通过选择签 名序列来发送信令数据和消息的根据本技术的实施方式的前导码的示意 图；

图15提供了示出用于在前导码OFDM符号的保护周期内通过信令或 前导码OFDM符号发送信令数据并且通过选择签名序列来发送消息的根 据本技术的实施方式的发射器的示意图；

图16提供了示出用于在前导码OFDM符号的保护周期内通过信令或 前导码OFDM符号接收信令数据并且接收签名序列消息的选择的根据本 技术的实施方式的接收器的示意图；

图17提供了根据本技术的实施方式的差分保护间隔匹配滤波器的示 意图；

图18提供了差分编码器的示意图；

图19提供了根据本技术的实施方式的差分保护间隔匹配滤波器的示 意图；

图20提供了示出用于在时域中可构思的前导码OFDM符号的保护周 期内通过信令或前导码OFDM符号发送信令数据并且通过选择签名序列 来发送消息的根据本技术的实施方式的发射器的示意图；

图21提供了示出用于在前导码OFDM符号的保护周期内通过签名序 列来发送信令数据和消息的根据本技术的实施方式的前导码的示意图；

图22提供了示出用于在保护周期内传输信令数据和签名序列的根据 本技术的实施方式的前导码OFDM符号的示意图；

图23是在接收器上组合的实例前导码OFDM符号的示图表示，作为 穿过具有重要回声路径的信道脉冲响应的结果，以形成在接收器上的接收 信号；

图24是形成为在图23中表示的接收信号的实例前导码OFDM符号 的示意图表示，示出了从签名序列中形成信道间干扰和噪声；

图25提供了对应于在图15中显示的实例的并且也包括后缀插入电路 的根据本技术的实施方式的发射器的示意图；

图26提供了示出用于在前导码OFDM符号的保护周期内传输信令数 据和签名序列并且包括由图25的发射器从保护间隔的样本中构成的后缀 的根据本技术的实施方式的前导码的示意图；

图27a至图27d提供了通过使用FFT来使用前导码OFDM符号的后 缀恢复信令数据的接收器的实例操作的示图表示；以及

图28提供了示出用于在前导码OFDM符号的保护周期内传输信令数 据和签名序列并且包括从与构成保护间隔的样本不同的签名序列的样本 中构成的后缀的根据本技术的实施方式的前导码的示意图。

具体实施方式

本公开的实施方式可设置为形成传输网络，以传输表示数据(包括视 频数据和音频数据)的信号，以便传输网络能够例如形成广播网络，以给 电视接收装置传输电视信号。在一些实例中，用于接收电视信号的音频/ 视频的装置可以是其中在移动的同时接收电视信号的移动装置。在其他实 例中，音频/视频数据可由传统电视接收器(其可以是固定的并且可连接至 一个或多个固定的天线)接收。

电视接收器可以包括或者可不包括用于电视图像的集成显示器，并且 可以是包括多个调谐器和解调器的记录器装置。天线可内置于电视接收器 装置中。连接的或者内置的天线可以用于方便接收不同信号以及电视信号。 因此，本公开的实施方式被配置为在不同的环境中方便不同类型的装置接 收表示电视节目的音频/视频数据。

要理解的是，利用移动装置在移动的同时接收电视信号会更加困难， 这是因为无线电接收条件与其输入来自固定天线的传统电视接收器的接 收条件明显不同。

在图1中示出了电视广播系统的实例说明。在图1中，广播电视基站 1示出为连接至广播发射器2。广播发射器2在由广播网络提供的覆盖区 域内发射来自基站1的信号。在图1中显示的电视广播网络可运行为所谓 的多频网络，其中，每个广播电视基站1在与其他相邻的电视广播基站1 不同的频率上传输其信号。在图1中示出的电视广播网络还可运行为所谓 的单频网络，其中，每个电视广播基站1同时传输传送音频/视频数据的无 线电信号，以便这些信号可以在由广播网络提供的覆盖区域内由电视接收 器4以及移动装置6接收。对于在图1中示出的实例，使用正交频分复用 (OFDM)，传输由广播基站1发射的信号，OFDM可以提供用于传输来 自每个广播站2的相同信号的设置，即使从不同的基站1中传输这些信号， 这些信号也可以由电视接收器组合。假设广播基站1的间距使得在由不同 的广播基站1发射的信号之间的传播时间小于或者基本不会超过在每个 OFDM符号的传输之前的保护间隔，则接收器装置4、6能够通过组合从 不同的广播基站1中传输的信号的方式，接收OFDM符号并且从OFDM 符号中恢复数据。以这种方式使用OFDM的广播网络的标准的实例包括 DVB-T、DVB-T2以及ISDB-T。

在图2中示出了形成用于发送来自音频/视频源的数据的电视广播基 站1的一部分的发射器的实例方框图。在图2中，音频/视频源20生成表 示电视节目的音频/视频数据。通过编码/交织器模块22使用前向纠错编码 将音频/视频数据编码，编码/交织器模块22生成前向纠错编码数据，然后， 该数据馈送至调制单元24(其将编码数据映射到用于调制OFDM符号的 调制符号上)。在单独的下臂部分描述的是，通过物理层信令单元30生成 提供用于指示(例如)音频/视频数据的编码和调制的格式的物理层信令的 信令数据，并且信令数据在由编码单元32编码之后，随后物理层信令数 据由调制单元24调制，与音频/视频数据一样。

帧构造器26设置为将待传输的数据与物理层信令数据形成为用于传 输的帧。该帧包括：具有前导码的时分部分，其中传输物理层信令；以及 一个或多个数据传输部分，传输由音频/视频源20生成的音频/视频数据。 在由OFDM符号构造器36和OFDM调制器38调制之前，符号交织器34 可交织用于传输的形成为符号的数据。OFDM符号构造器36接收由导频 和嵌入数据发生器40生成的并且馈送给OFDM符号构造器36的导频信 号以用于传输。OFDM调制器38的输出传递给插入保护间隔的保护插入 单元42，并且在由天线48传输之前，将所产生的信号馈送给数字模拟转 换器44，然后，馈送给RF前端46。

与传统的设置一样，OFDM被设置为在频域内生成符号，其中，待传 输的数据符号映射到子载波上，然后，使用可包括OFDM调制器38的一 部分的逆傅里叶变换，将所述子载波转换成时域。因此，在频域内形成要 传输的数据，并且在时域内传输该数据。如图3中所示，由持续时间Tu 秒的有用部分以及持续时间Tg秒的保护间隔生成每个时域符号。通过在 时域内复制符号的有用部分的具有持续时间Tg的一部分来生成保护间隔， 其中，复制部分可来自符号的端部。通过使时域符号的有用部分与保护间 隔相关联，接收器可设置为检测OFDM符号的有用部分的开始，其可以 用于触发快速傅里叶变换以将时域符号样本转换成频域，然后，可以从该 频域中恢复传输数据。在图4中示出了这种接收器。

在图4中，接收器天线50设置为检测RF信号，在保护间隔由保护间 隔去除单元56去除之前，该RF信号通过调谐器52传递并且使用模拟数 字转换器54转换成数字信号。在检测用于为将时域样本转换成频域而执 行快速傅里叶变换(FFT)的最佳位置之后，FFT单元58变换时域样本， 以形成馈送给信道估计和校正单元60的频域样本。然后，信道估计和校 正单元60估计传输信道，例如，通过使用嵌入OFDM符号内的导频子载 波。在排除导频子载波之后，将所有数据承载子载波馈送给解交织子载波 符号的符号解交织器64。然后，去映射器单元62从OFDM符号的子载波 中提取数据位。将数据位馈送给位解交织器66，该位解交织器执行解交织， 以便纠错解码器可以根据传统操作纠错。

成帧结构

图5示出了可在参照图1到图4描述的系统中传输和接收的帧的成帧 结构的示意图。图5示出了不同的物理层帧，一些帧针对移动接收，而其 他帧针对固定的屋顶天线接收。对于当前系统，该系统在未来可扩展为包 含新型帧，这些潜在的新型帧简称为未来扩展帧(FEF)。

用于固定接收帧的一个要求是改进的频谱效率，这可通过采用更高阶 调制(例如，256QAM)、更高的编码速率(例如，大于一半的速率)(这 是因为相对良好的信道条件)以及每个OFDM符号的大量子载波(FFT 尺寸)(例如，32K)等特征来保证。这减少了由保护间隔部分造成的容量 损失。然而，更大量的子载波会使这种OFDM符号不适合于移动接收， 这是因为对接收信号的高多普勒频率具有更低的容忍度。另一方面，移动 接收帧的主要要求可以是稳健性，以确保服务可用性的高速率。这可以通 过采用低阶调制(例如，QPSK或BPSK)、低编码速率、每个OFDM符 号的少量子载波(FFT尺寸)以及高密度分散导频图案等特征来提高。 OFDM符号的少量子载波对于移动接收可以是有利的，这是因为更少量的 子载波可以提供更宽的子载波间距，以及由此对高多普勒频率的更多的弹 性。而且，在存在时变传播信道时，高密度导频图案容易估计信道。

因此，在图5中示出的成帧结构的特征在于可分别包括使用不同参数 调制和编码的有效载荷数据的帧。例如，这可包括使用具有每个符号不同 数量的子载波的不同OFDM符号类型，可使用不同的调制方案调制这些 OFDM符号类型，这是因为可给不同类型的接收器提供不同的帧。但是每 个帧可包括携载信令数据的至少一个OFDM符号，该OFDM符号可相对 于携载有效载荷数据的一个或多个OFDM符号被不同地调制。而且，对 于每个帧，信令OFDM符号对于携载有效载荷数据的OFDM符号而言可 以是不同的类型。需要恢复信令数据，以便可解调和解码有效载荷数据。

帧前导码

为限制帧边界，需要帧前导码符号，例如，在DVB-T2内的P1符号。 前导码符号会携载描述如何构造随附帧的信令。预期，上述不管是移动还 是固定接收的所有类型的接收器应该能够检测和解码前导码，以便确定这 些接收器是否应解码在随附帧中的有效载荷。

前导码OFDM符号传递信令数据，而在传输帧的主体内的OFDM符 号传输有效载荷数据，如图5中所示。在图5中示出的每个传输帧具有特 定的特性。数据承载帧100携载数据帧，其可使用每个OFDM符号提供 更高数量的子载波的更高操作模式，例如，约32,000个子载波(32k模式)， 从而提供较高的频谱效率，但是需要较高的信噪比以通过比特误码率的形 式实现可接受的数据完整性。因此，更高阶操作模式会最适合于传递给具 有灵敏检测能力的固定电视接收器，包括用于从32kOFDM符号中恢复音 频/视频数据的适当定位的固定天线。相反，帧结构还包括第二帧102，其 被生成为由移动电视接收器在更恶劣的无线电通信环境中接收。因此，帧 102可设置为通过更低阶调制方案(例如，BPSK或QPSK)以及每个OFDM 符号的更小或更低数量的子载波(FFT尺寸)(例如，8K)来形成承载OFDM 符号的有效载荷，以提高移动接收器能够在较恶劣的环境中接收和恢复音 频/视频数据的可能性。在第一帧100和第二帧102这两者中，提供前导码 符号104、106，该前导码符号提供用于检测在传输帧100、102的有效载 荷部分内传输的音频/视频数据的信令参数。同样，为未来扩展帧112提供 前导码符号108、110。

在申请人的共同待审的英国专利申请1305795.5中，公开了用于形成 供图5的传输帧使用的前导码符号的设置。公开的前导码导致特别在恶劣 的无线电环境中检测前导码符号的提高的可能性。而且，可以设计在图5 中示出的成帧结构，以便承载OFDM符号的有效载荷的子载波的数量在 帧之间不同，而且，这些子载波可使用不同的调制方案。因此，携载有效 载荷数据的OFDM符号可以是与携载信令数据的OFDM符号不同的类型。 在图6中示出了用于发送如在英国专利申请1305795.5中所公开的前导码 和信令数据的在图2中示出的发射器的一部分的实例方框图。

在图6中，首先将信令数据馈送给加扰单元200，该加扰单元加扰随 后馈送给前向纠错(FEC)和调制器单元202的信令数据，前向纠错(FEC) 和调制器单元202通过前向纠错码编码信令数据，并且然后在将编码数据 映射到QAM调制符号上之前交织该信令数据。例如，QAM调制可以是 π/4-BPSK、QPSK、16QAM、64QAM或256QAM。然后，导频插入单元 204在调制符号之间插入导频，以形成前导码104、106、108、110的OFDM 符号。然后，形成前导码的OFDM符号由缩放单元(scalingunit)206根 据预定因子(1-G)缩放。缩放单元206在传输之前相对于与前导码的 OFDM符号组合的签名序列调整前导码的传输功率，以便前导码的总传输 功率与没有签名序列时保持相同。签名序列发生器208配置为生成签名序 列，该签名序列馈送给第二缩放单元210，在缩放签名序列与前导码的 OFDM符号通过组合单元212组合之前，第二缩放单元将签名序列缩放预 定因子G。因此，签名序列W(k)在频域内与OFDM符号组合，以便将签 名序列的每个系数添加到OFDM符号的一个子载波信号中。然后，在保 护间隔插入单元插入时域保护间隔之前，组合的前导码OFDM符号和签 名序列通过逆傅里叶变换处理器(IFFT)214从频域变换成时域。在保护 插入单元216的输出上，在输出信道218上形成前导码符号。

对于在图6中示出的实例，可以看出，签名序列在频域内与携载信令 数据的OFDM符号组合，以便前导码符号的频谱在组合之后依然在传输 信道的频谱屏蔽(spectralmask)内。将理解，对于一些实例，签名序列 可在时域内与OFDM符号组合。但是然后，在时域中与前导码OFDM符 号组合之前，其他带宽限制过程需要应用于签名序列，这会影响在接收器 处的签名序列的相关性能。

在图6中示出的实例中，通过加扰单元200加扰信令数据，确保前导 码符号的峰均功率比(PAPR)将不会由于很多相似调制的OFDM子载波 而过高。然后，在映射到低阶星座之前，在单元202内，加扰的信令位由 FEC和BPSK单元202使用LDPC码以低编码速率前向纠错编码。虽然在 图6中规定BPSK，但是也可使用其他调制方案的范围，例如，可使用QAM 的形式。在这个阶段由导频插入单元204插入的导频不用于信道估计，而 是用于如将要简要解释的频率偏移估计。在这个价阶段，也由与有用子载 波相同数量的复杂样本构成的复杂前导码签名序列作为OFDM符号由组 合器212加入信令OFDM符号的样本中。在生成之后并且在加入前导码 OFDM符号之前，每个前导码签名序列样本由缩放器210缩放预定的因子 G，并且相应的OFDM符号样本由缩放器206缩放(1-G)，以便复合前导 码符号的功率应与在图6中的点A处的信令OFDM符号的功率相同。

然后，IFFT单元107形成在时域内的OFDM符号，然后，由保护插 入单元216插入保护间隔，在一些实例中，在前导码OFDM符号的开始 该保护插入单元预先考虑前导码OFDM符号的Ng个样本-也称为前导码 OFDM符号的循环前缀。在保护间隔插入之后，形成由Ns＝Nu+Ng个 复合样本构成的持续时间为Ts＝Tu+Tg的前导码OFDM时域符号，其中， Tu是具有Nu个样本的有用的符号周期，并且Tg是具有Ng个样本的保 护间隔持续时间。

如上所述，图6的前导码符号发生器生成签名序列，该签名序列与形 成帧的前导码符号的信令OFDM符号(物理层帧的第一OFDM符号)组 合，以便允许接收器以比从携载有效载荷数据的OFDM符号中检测和恢 复数据所需要的信噪比更低的信噪比检测前导码。在申请人共同待审的英 国专利申请1305795.5中，也公开了由签名序列发生器208生成的签名序 列的形成。每个签名序列可由由于具有良好的自相关性能而选择的一对 Gold码序列构成，或者在其他实例中，可以使用由M序列构成的签名序 列。在其他实例中，序列可以是由线性反馈寄存器形成的伪随机二进制序 列。在申请人的共同待审的英国专利申请1305795.5中，可找到选择这些 序列并且这些序列形成为签名序列的进一步细节，其中，还提供了用于实 数和虚数部分的线性反馈寄存器的定义的以下实例生成多项式。

表1：复数签名序列的生成多项式

对于线性反馈移位寄存器，在以下表格中，呈现了在每个前导码符号 开始处用于初始化每个序列G₀(n)或G₁(n)的生成的移位寄存器阶段的初始 化值。

如图6中所示，缩放器210使签名序列乘以因子G，并且缩放器206 使信令OFDM符号乘以因子G-1。因此，如果时域信令OFDM符号信号 是c(n)，而签名序列信号是f(n)，则复合传输的前导码符号s(n)由下式给 出：

s(n)＝(1-G)c(n)+Gf(n)，

其中，G是应用于签名序列的缩放。签名信号有效地增加信令OFDM 符号的失真，从而增大在接收器处的信令OFDM符号的误码率。而且， 利用归一化功率1，复合符号实际上在签名序列信号与信令OFDM符号信 号之间分配功率。通过G的高值，签名信号具有更多功率，因此，应通过 更低的信噪比在接收器处实现帧同步(前导码的检测)。然而，减小信令 OFDM符号的功率(为提高签名序列信号的功率)也意味着信令信息本身 的无误差解码在接收器处变得更加困难，这是因为信令OFDM符号的信 噪比降低。因此，G的最佳值必须在这些冲突的目标之间折中。可以进一 步限定P＝(1-G)/G，这与在信令OFDM符号与签名信号之间的功率比成 比例。通过利用该功率比P进行试验，可以设置G的合适值。

确定合适的保护间隔部分

根据本技术的实例实施方式，相同的前导码符号将划分用于固定和移 动接收的物理层帧。在以下分析中，假设使用具有这两种类型的传输帧的 广播传输系统。作为影响为固定接收所传输的承载OFDM符号的有效载 荷数据的接收的一个主要因素是频谱效率。如上所述，这意味着OFDM 符号的大量子载波以及相应较大的FFT尺寸的使用，这是因为更小的保护 间隔部分(GIF)可以用于获得大的保护间隔持续时间(GID)。大的GID 可以允许广播系统在广播发射器之间具有更大的分离度，并且可在具有更 大的延迟扩展的环境中操作。换言之，广播传输系统在形成更大的单频网 络(SFN)的发射器之间配置有更宽的间距。在申请人的共同待审英国专 利申请1305795.5中，可找到选择合适的保护间隔部分的详细分析，其中， 提出了以下可能的保护间隔部分。在传输(例如)DVB-T2的6MHz信道 光栅系统中，具有大约4000个子载波(4K)OFDM符号的OFDM符号具 有仅仅2*224*8/6＝597.33us的持续时间。另一方面，在网络中的最长延 迟扩展是709.33us(用于32K的最长GID、19/128GIF)，甚至具有GIF＝ 1，不可以获得具有4KOFDM符号的709.33us的GID。以下表格列出了 在中间到高多普勒频率(对于移动环境)中可接收的可能操作模式以及一 些可能的保护间隔。因此，对于这个实例，合适的信令OFDM符号是具 有19/32的GID的8K符号，但是在其他实例中，可使用57/128的GIF， 以便所产生的GID相当于具有57/512的GIF的32k符号的GID。

表2：移动FFT模式及其可能的保护间隔

频率偏移考虑

在第一次检测时，信令或前导码OFDM符号可能需要在存在由调谐 器52引入的任何调谐频率偏移的情况下解码。这意味着信令数据应通过 减少任何频率偏移的影响的方式调制到前导码OFDM符号上，或者将资 源插入前导码符号内以允许估计频率偏移并随后在前导码解码之前去除。 在一个实例中，对于每个帧，传输帧可仅仅包括1个前导码OFDM符号， 因此，难以实现第一选择。对于第二选择，额外资源可以具有被插入OFDM 内的频域导频子载波的形式，以便这些子载波可以用于估计频率偏移和公 共相位误差。然后，在均衡和解码符号之前，去除频率偏移。与将导频插 入数据有效载荷承载OFDM符号相似地，本技术的实施方式可被设置为 在信令(前导码)OFDM符号内提供导频子载波，这可以允许估计比前导 码子载波更大的频率偏移。这些导频在频率维度内未规则地隔开，以避免 在多路径传播可以在整个前导码OFDM符号之间产生导频的规则无效 (null)的情况。因此，可以在8K符号之上提供180个导频子载波，具有 先验限定的位置。通过检测前导码OFDM符号本身，估计子FFT二进制 频率偏移。因此，本技术的实施方式可提供其中携载导频符号的子载波的 数量小于估计信道脉冲响应(通过其传输前导码OFDM符号)所需要的 数量但是足以估计传输的OFDM符号的粗略频偏移的前导码OFDM符号。

在接收器处的前导码检测和解码

在图7中示出了用于接收和检测与签名序列组合的上述信令数据的接 收器的一部分，其中，所有数值仅仅用于例证。接收器包括4个主要处理 阶段或部件701到704，每个阶段或部件提供后续处理阶段的操作所需要 的信息。从天线中接收的信号转换成取样时域基带信号，并且通过输入705 输入到第一处理阶段701，该阶段包括保护间隔相关器706。保护间隔相 关器706使前导码的保护间隔与接收信号的一部分相关联，以便获得精细 频率偏移，而且获得用于确定下一个处理阶段702的快速傅里叶变换(FFT) 窗口的开始时间点的粗略符号时间。在处理阶段702内，快速傅里叶变换 器707对存储在存储器708内的接收信号执行FFT，其中，根据由保护间 隔相关器706获得粗略符号定时调整FFT窗口的开始点。来自傅里叶变换 器的频域信号输入给签名序列相关器709，该相关器在FFT二进制方面获 得粗略频率偏移。该粗略频率偏移信息与由保护间隔相关器获得的精细频 率偏移信息组合，以达到频率偏移‘A’。然后，频率偏移A用于在处理 阶段，在本地振荡器710的输出与已接收基带信号之间通过复数乘法711 校正在接收信号内存在的频率偏移。然后，通过签名序列匹配滤波器712 匹配滤波频率校正的接收信号，该滤波器填充有预定的时域版本的签名序 列的系数，并且由信道脉冲响应(CIR)提取器713从输出信号中提取信 道脉冲响应。然后，CIR由傅里叶变换器714变换成频域，并且用于均衡。 签名序列匹配滤波器712还提供精细前导码符号定时，然后，精细前导码 符号定时用于正确地定位傅里叶变换器715的FFT窗口，该傅里叶变换器 将频率校正的接收信号变换成频域。精细前导码符号定时在匹配滤波器 712的输出中由脉冲状峰值表示，其中，在申请人的共同待审英国专利申 请1305795.5中，可找到关于匹配滤波器的实现方式的进一步细节。然后， 由均衡器716使用通过将FFT714应用于CIR中所获得的信道传递函数， 在频域接收信号上执行频域均衡。最后，由签名序列去除器717从接收信 号中去除签名序列，并且由前导码解码单元718从前导码中解码信令数据。

签名序列消息

如在申请人的共同待审英国专利申请1305795.5中所公开的，并且使 用签名序列来在恶劣的无线电环境中提供CIR和精细前导码符号定时，签 名序列的选择还可用于传输信息或消息。例如，通过从一组签名序列中选 择一个签名序列，签名序列的选择可传递信息，例如，指示在信令数据或 有效载荷内存在或不存在主动预警信号(EWS)。通过检测这组可能的签 名序列中的哪个签名序列与信令数据组合，可在接收器处接收该指示。

图8示出了在图6中提出的发射器，但是适合于使签名序列能够传送 额外数据或消息。由于图8的发射器基于在图6中示出的发射器，其中， 相同的部分具有相同的参考标号，所以仅仅解释不同之处。

如在图8中所示，签名序列发生器208形成信令序列处理器800的一 部分，该处理器包括签名序列发生器208和序列数字控制器804。签名序 列发生器208的输入802从序列数字控制器804中接收输出。序列数字控 制器输入806表示发射器在网络内想要传输给接收器的消息。签名序列发 生器208被配置为能够生成N+1个可能的序列中的一个。在签名序列发生 器208的输入802上给定的数字0≤i≤N使签名序列发生器103输出其基 数i在其签名序列组之中的序列。签名序列的一个或另一个从发生器208 的的输出将预定消息传送给网络内的接收该信号的所有接收器。在一个实 例中，消息表示EWS。

由签名序列发生器208生成的签名序列是一组预定的序列中的一个， 这组预定的序列表示与签名序列发生器208生成的签名序列一样多的消息。 为传送这些消息中的每个，输入806的消息数字设置为所需要的签名序列 数字，签名序列发生器208使用该签名序列数字来从其预定的一组签名序 列中选择一个签名序列。因此，签名序列的选择表示相应的一组预定的消 息中的不同的一个，该消息从而传输信息，该信息可能是特定的警告消息 (例如，海啸警告)或者可能是用于不同目的的消息。每个消息可以提供 不同的信息。例如，在N＝4消息系统中，消息1可以是可能紧急情况的 预警，例如，即将来临的飓风或海啸，而消息2可以是在由不需要特定措 施的消息0表示的正常状态之前的解除警报的指示。预警信号可以触发接 收器显示消息或者音响警告，例如，指导装置的用户撤离建筑物。因此， 接收器可以检测消息1，并且生成用户的听觉或视觉输出，以提供警告。 同样，消息3和消息4可以提供相似的广播信息，例如，公共安全宣告、 无线电交通广播或者泛洪。要理解的是，序列的选择从而表示所选择的一 个消息，因此，传输信息。

例如，在需要给所有接收器传输EWS时，签名序列处理器800的输 入806传送1。因此，序列数字控制器804在签名序列发生器208的输入 802上输出‘1’，这引起签名序列发生器208生成作为这组签名序列中的 一个签名序列的‘EWS开启’签名序列，并且将其输出给增益模块210。 在没有要传输的EWS时，签名序列处理器800的输入806传送‘0’。因 此，序列数字控制器804在签名序列发生器208的输入802上输出‘0’， 这使签名序列发生器208生成作为这组签名序列中的一个签名序列的 ‘EWS关闭’签名序列，并且将其输出给增益模块210。在这个实例中， 检测对应于输入‘1’的签名序列以及‘EWS开启’签名序列的在网络内 的所有接收器确定这表示关于可作为层1信令数据的一部分和/或在帧的 有效载荷内传送的内容的EWS进一步信息。然后，接收器可以采取进一 步措施，来解码和解释紧急信息。另一方面，检测签名序列数字0的接收 器确定没有即将发生的当前紧急情况，因此，在帧的有效载荷内继续解码 和显示视听信息。

图9示出了适合于通过EWS开启和关闭信号操作的在图8中提出的 发射器。由加法器212加入信令OFDM符号中的信令序列W(k)从多路复 用器901中输出，并且可能是由签名序列发生器902生成的签名序列或者 由签名发生器903生成的签名序列，但是不同的签名序列也可由单个发生 器生成。由EWS单元提供控制将哪个签名序列传递给加法器，该EWS 单元向多路复用器指示将哪个签名序列传递给加法器。例如，如果灾难迫 近，那么EWS单元904会给多路复用器提供信号，这将多路复用器配置 为提供指示在信令或有效载荷数据内存在EWS的签名序列。

图8和图9示出了在频域内插入一组签名序列中的一个。图10提供 了根据在申请人的共同待审英国专利申请1305795.5中公开的操作的在时 域中执行签名序列插入时的发射器的签名序列插入元素的示意图。信令 OFDM符号变换成时域以形成符号1001。然后，符号1001由时域标量或 乘法器1002缩放所述缩放因子(1-G)。然后，通过加法器或组合器1003 将缩放信号增加或组合到时域签名序列信号中。与在图9中一样，在由 EWS单元1005供应的EWS信号的控制下，多路复用器1004用于将不同 的签名序列供应给将签名序列缩放G的标量或乘法器1006。根据EWS信 号的存在，由1007(EWS关闭)或1008(EWS开启)表示的时域签名序 列与信令符号1001组合，以形成最终时域前导码。如图10中所示，时域 签名序列和信令数据具有在组合之前引入的传统的循环前缀或保护间隔， 因此，在签名序列与信令符号组合之后，不需要专用保护间隔单元。然而， 因此，在组合器之前，可需要时域保护间隔处理器，以便在组合之前，在 信令符号和签名序列内引入保护间隔。

图11提供了一旦信令数据符号通过图8至图10的任一个发射器部件 与签名序列组合时的在时域中的前导码的示意图。在图11中，G<1，因此， 签名序列具有比信令数据明显更低的功率。

具有签名序列的改进的消息传送设置

如上所述，为接收由签名序列的选择传输的消息，接收器需要检测来 自一组签名序列中的哪个签名序列与信令符号组合。例如，如果检测到两 个签名序列构成的一组中的签名序列1，则这可指示例如在信令数据或有 效载荷数据内存在主动紧急警告信令。在图7的接收器的其中发生签名序 列匹配滤波的处理阶段703，可执行签名序列与信令数据组合的确定。在 仅一个签名序列可与信令数据符号组合的实例中，仅需要一个匹配滤波器。 然而，在可传输多于一个的不同的签名序列的情况下，需要对应于每个可 能的签名序列的匹配滤波器。然后，可对每个匹配滤波器的输出执行峰值 /脉冲检测或阈值，以检测传输了哪个签名序列。因此，如果在匹配滤波器 的输出中检测到对应于签名序列1的峰值，则可以确定签名序列1与信令 符号组合并且接收通过签名序列1的选择所传输的消息。

虽然通过上述方式执行发送和接收，使额外信息能够由签名序列传输， 但是会存在大量相关缺点。使用签名序列传输消息的指示，使EWS能够 快速分配给各种装置。但是例如在地震警告信号方面，由于在地震警告(地 震主波P波的达到)与破坏性二次地震波(S波)的到达之间具有很短的 时间段，所以接收和解码EWS所花费的时间是关键。因此，在图7的接 收器的第三阶段的签名序列检测的位置会带来不可接受的延迟。引入EWS 接收过程内的延迟的第二种情况在于，EWS指示仅仅由帧的前导码传输。 例如，如图12中所示，设想在时间1201处在地震台站发生地震临震的检 测，仅仅在前导码1202之后。因此，不传输EWS，直到传输下一个前导 码1203，从而会带来明显延迟。关键在于，减少该时间，以便在例如检测 地震主波(P波)之后，减少检测EWS信号的总体时间。为了减少这个 时间，在前导码之间的时间段可减少。例如，在一些地震预报系统中，规 定在接收器1205处检测地震1201与检测EWS之间的最大时间段，例如， 100ms，如图12中所示。因此，在这个实例中，前导码传输的频率应等于 或者优选地低于100ms，以便在1201与1206之间的时间段低于100ms。 而且，如上所述，由于在图7的接收器内匹配滤波签名序列之前，在所有 过程中的固有处理延迟，所以还具有后续延迟1204，直到在接收器上检测 1205EWS信号。为减少这个延迟，可有利地也减少在接收器处检测所传 输的签名序列之前的处理时间。在一些实例中，在接收器上的处理时间的 减少也允许在前导码之间的时间增大，因此，系统容量增大，同时依然在 规定的EWS检测时间限制内。

除了与先前描述的技术和接收器相关联的时间缺点，还会具有与在接 收器上需要的处理复杂度以及在接收器上的功耗相关联的缺点。首先，在 处理阶段703中，一组签名序列的每个签名序列都需要匹配滤波器，因此， 随着该组签名序列的增大，将需要更大的存储器和更大数量的算术运算。 例如，签名序列的长度可以是8192个样本，因此，如果在这组签名序列 中具有两个签名序列，则会需要使这个数量的算术和存储器部件翻倍。其 次，在诸如广播电视的应用中，即使电视处于待机模式中，也要求电视继 续接收和监控消息(例如，EWS)的传输信号。因此，在仅检测传输了哪 个签名序列时，减少接收器的功耗将是有利的。在先前描述的接收器中， 即使在备用模式中时，如果电视也要监控EWS，需要操作处理阶段701、 702以及703，在处理阶段701到703中执行的很多过程是多余的，因为 它们产生用于接收和解码信令和有效载荷数据的信息。因此，如果针对 EWS开启签名序列的存在要连续监控接收信号，那么如果接收器的后期 处理阶段不需要操作，那么在能量消耗方面也有利。在接收器(例如，电 视机)处于待机模式中的时间段内传输软件更新的情况下，节能措施(例 如，这些措施)也有利。例如，在传输合适的签名序列时，可以指示电视 机退出待机模式，并且开始解码信令和有效载荷数据，以便接收软件更新。 在电视接收器是电池供电装置(例如，移动电话)的情况下，节能措施(例 如，这些措施)也非常有利。

保护间隔匹配滤波

图13提供了根据本技术的实施方式的在发射器中的等效时域处理的 示意图。图13的发射器的部件与图10的部件基本上相似，但是组合的信 号和符号不同。时域信令数据符号1301不再包括保护间隔。相反，要与 信令数据符号组合的签名序列提供保护间隔，以形成前导码。在图13中 可以看出，通过复制相应签名序列的端部部分并且将该部分放在签名序列 的前面，签名序列的保护间隔形成为循环前缀。在要传输EWS的指示时， 签名序列信号1303与信令符号1301组合，并且在不传输EWS的指示时， 签名序列信号1302与信令符号1301组合。保护间隔和签名序列的这个新 设置的结果是在保护间隔内存在哪个签名与信令数据符号组合的指示。因 此，如下面进一步详细所述，仅仅需要检测在保护间隔内的签名序列的部 分，以便确定这组签名序列中的哪个签名序列与信令符号组合。虽然关于 EWS描述了上述实施方式，但是由签名序列的选择以及因此由保护间隔 所传输的消息可以是任何合适的类别，例如，自动启动命令或要传输软件 更新的指示。

图14提供了在传输1401EWS关闭签名序列时以及在传输1402EWS 开启签名序列时由图13的发射器形成的前导码的示图。可以看出，前导 码的保护间隔1403和1404由签名序列的一部分形成，与作为在参照图10 描述的发射器中的情况的信令数据相反。

图15提供了根据在图13中示出的实施方式的发射器的频域实现方式。 发射器的部件与图9的部件基本上相似，但是由于从所选的签名序列形成 保护间隔的需要引起大量差异。具体而言，需要逆傅里叶变换器1501、1502 以将信令符号和所选频域签名序列在由保护间隔插入器1503、1504插入 保护间隔之前变换成时域。但是如图13和图14中所示，在一些实例中， 循环前缀可不插入保护间隔前导码符号内。

相对于在图13中示出的实例，在图15中示出的发射器的另一个差异 在于，可独立设置在保护间隔内的OFDM符号的循环前缀的样本以及签 名信号的相应样本的增益以及在携载信令数据的前导码符号的有用部分 内的等效增益。因此，相对于因子Q和P，设置在保护间隔和符号的有用 部分内的样本的增益。因此，例如，对于n＝0,1,..,Ng-1的保护间隔s(n) 的每个样本，通过组合时域前导码OFDM符号c(n)的循环前缀和时域签名 序列(例如，这可以是签名序列g₀(n)或g₁(n)中的一个)的样本所获得的 样本可表示为以下等式：

$s\left(n\right)=\sqrt{(1-P)}{g}_x(N_u-N_g+n)+\sqrt{P}c(N_u-N_g+n),0\le n<N_g$

然而，对于每个样本，携载信令数据的OFDM符号的样本(OFDM 符号的有用部分)可表示为等式：

$s\left(n\right)=\sqrt{Q}{g}_x(n-N_g)+\sqrt{(1-Q)}c(n-N_g),N_g\le n<N_s$

其中，g_x表示g₀或g₁，并且例如，P和Q接近0，Nu＝8192、Ng＝3648 并且NsN+Ng＝11840。在一个实例中，设置因子Q，以便10log[(1-Q)/Q] ＝10dB，而设置因子P，以便10log[(1-P)/P]＝8dB＝G。这表示(Q,P)＝ (0.090909091,0.136806889)。在另一个实例中，设置因子P，以便P＝0。

根据签名序列的样本以及携载信令数据的OFDM符号的样本的以上 表达式，保护间隔样本的相对增益对于OFDM循环前缀是以及对于签 名序列循环前缀是而由用于OFDM符号样本的缩放器206提供的 增益是并且由用于签名序列的缩放器210提供的增益是在P＝ 0时，前导码保护间隔仅仅包含签名序列的循环前缀的样本，而不包含 OFDM符号的环前缀的任何样本。

因此，在一个实例中，对于32KOFDM符号，前导码保护间隔可具 有与在系统中可能最长的保护间隔相同的持续时间57/512。这相当于用于 8K前导码OFDM符号的57/128保护间隔部分。因此，这个保护间隔包括 8192*57/128＝3648个样本。通过组合时域8K前导码OFDM符号c(n) 的循环前缀和时域签名序列g₀(n)或g₁(n)中的任一个的循环前缀，形成这 些样本。

实例接收器

图16提供了被配置为接收参照图14和图15描述的前导码的根据实 施方式的接收器的示意图。图16的接收器的多个部件与先前参照图7描 述的部件基本上相似，并且为了简洁起见，仅仅描述不同的部件。所接收 的基带信号首先输入处理阶段1601和差分保护间隔匹配滤波单元1602内。 如下面要解释的，差分编码与匹配滤波器结合使用，以便减少在接收信号 内的频率偏移的影响。在差分保护间隔匹配滤波单元1602内，差分编码 签名序列的相关部分(即，用于形成保护间隔或循环前缀的部分)的样本 用于填充保护间隔持续时间匹配滤波器的抽头(tap)，其中，具有对应于 这组签名序列中的每个签名序列的匹配滤波器。然后，差分编码的接收信 号由每个匹配滤波器过滤，并且在一个滤波器的输出上的足够的幅度或最 大幅度的峰值表示检测了对应于这个滤波器的签名序列部分，因此，这是 与信令符号组合的相应签名序列。在图16中，这个指示由消息指示符1603 表示。除了输出消息指示符以外，差分匹配滤波单元1602还估计在接收 器的后期阶段中需要的粗糙符号定时和精细频率偏移。在接收器的处理阶 段1604中，仅仅需要单个匹配滤波程序，其中，匹配滤波器对应于由差 分保护间隔匹配滤波单元1602检测的签名序列。除了在处理阶段1604仅 仅使用单个匹配滤波器以外，在处理阶段1604内的处理对应于在图7中 参照处理阶段703描述的处理。

如上所述，匹配滤波具有两个目的。首先，提供分别在接收器内定位 傅里叶变换窗口并且稍后执行频率偏移校正所需要的精细频率偏移和粗 糙符号定时估计。其次，执行匹配滤波，允许接收器在接收器的部件1602 中发生签名序列过滤匹配之前确定传输哪个签名序列。除了比现有传输和 接收方法更早提供与信令数据组合的签名序列的指示，图16的接收器还 使用比在阶段1602中的滤波器长度更小的匹配滤波器，这是因为匹配滤 波器的长度仅仅需要匹配在保护间隔内的样本数量，而非匹配在整个前导 码内的样本数量。

差分保护间隔匹配滤波

在本技术的实施方式中，保护间隔匹配滤波代替在处理阶段1601的 保护间隔相关性。但是匹配滤波在接收信号内受频率偏移的影响。因此， 如果要检测形成保护间隔的签名序列，那么所获得的粗符号定时以及所测 量的细频偏移表示需要在接收信号内克服频率偏移。在本领域中众所周知， 差分编码信号，去除了在信号内存在的任何频率偏移。因此，根据一些实 施方式并且如上所述，这通过在保护间隔匹配滤波之前差分编码接收信号 和这组签名序列的签名序列来实现。

图17提供了形成差分保护间隔匹配滤波单元1602的一个差分保护间 隔匹配滤波器的示意图。接收的基带信号由差分编码器1704差分编码， 并且来自这组签名序列的一个签名序列由签名序列发生器1701生成并且 由逆傅里叶变换单元1702变换成时域。然后，时域签名序列由差分编码 器1703差分编码。然后，差分编码的接收信号由滤波器匹配滤波，该滤 波器的抽头对应于差分编码的时域签名序列的相关部分的样本。为这组签 名序列的每个签名序列执行这个工艺，并且通过在合适的匹配滤波器的输 出内检测峰值，确定特定签名序列的存在。在从匹配滤波器中输出的信号 内的峰值的位置也表示粗符号定时，并且峰值的参数表示接收信号的细频 偏移。

图18提供了差分编码器1704或1703的示图。输入信号(例如，接 收信号或一部分签名序列)由延迟部件1801延迟一个样本，并且第二版 本的输入信号由共轭器1802共轭。然后，由1801和1802输出的相应信 号乘以复数乘法器1803，以产生差分编码版本的输入信号。

图19提供了可形成一部分实施方式的处理阶段1601的实例的示意图， 其中，由保护间隔传输的消息是在信令和有效载荷数据内具有或没有EWS 以及EWS相关数据。如前所述，取样的基带接收信号首先差分编码，然 后，由两个匹配滤波器1901和1902匹配滤波，这两个匹配滤波器与对应 于前导码的保护间隔的每个签名序列的差分编码部分匹配。来自每个匹配 滤波器的输出输入给比较器1903，向多路分用器指示是否具有EWS信号， 但是也基于在从差分匹配滤波器1901和1902中输出的信号内的峰值的位 置，输出细频偏移和粗符号定时。如果检测表示‘EWS打开’的签名序 列，那么接收器开始EWS处理，其中，检测并且适当地处理在信令或有 效载荷数据内的数据，用于在(例如)电视屏幕上显示。如果检测表示‘EWS 关闭’的签名序列，那么如果目前使用电视或接收设备，那么接收器可以 继续处理上面参照图16叙述的接收信号的处理。可替换地，如果装置处 于备用模式中，那么接收器不继续解码接收信号的剩余部分，并且接收器 会返回备用，以在期望下一个前导码时醒来。

图20提供了根据实例实施方式的发射器的时域功能图的示意图。发 射器的这个功能图的结构与在图13中显示的结构基本上相似，但是不同 地组合信号。在前一个实施方式中，前导码的保护间隔完全由一部分所选 的签名序列构成。然而，在这个实施方式中，保护间隔由一部分签名序列 和信令符号构成，其中，在保护间隔内的信令符号比这部分签名序列具有 更低的幅度。根据上面相对于在图15中显示的发射器的操作所提供的解 释，在符号的有用部分期间，提供给签名信号/序列的样本以及OFDM信 令符号的样本中的每个样本的增益分别是和并且签名信号和 OFDM信令符号的保护间隔样本的增益分别是和

在一些现有OFDM系统中，循环前缀或保护间隔由一部分有用符号 构成，因此，由不准确的时间信息造成的FFT窗口的轻微错位不明显影响 包含在FFT窗口内的数据的解码精度。由于从符号的端部截止的信令的任 何部分也包含在保护间隔内并且因此依然由错位的FFT窗口捕获，所以出 现这种稳健性。然而，在图13和图14中功能上示出的前一个实施方式中， 由多路径传播造成的FFT窗口的错位可在信令OFDM符号的数据子载波 之中造成载波间干扰(ICI)，从而降低解码精度，这是因为一部分信令 OFDM符号不再在保护间隔内重复。因此，在本实施方式中，通过将一部 分信令OFDM符号引入保护间隔内，可以减少FFT窗口错位的不利影响。 虽然在保护间隔内的信令OFDM符号的幅度较低，但是有证据表明，这 提高了信令OFDM符号的解码精度。而且，保护间隔信令数据的低幅度 允许接收信号的差分保护间隔匹配滤波不受到信令OFDM符号的样本的 影响，从而保持接收器检测传输了哪个签名序列以及相关消息指示符的能 力。

图21提供了在由签名序列选择传输的消息是具有或没有EWS时可由 图20的发射器形成的前导码的示图。从图21中可以看出，前导码2101 和2102均包括保护周期2103和2104，该保护周期主要由签名序列2105、 2106部分构成，但是也由信令OFDM符号2107、2108部分构成。在一些 实例中，与签名序列相比，保护间隔的信令OFDM符号部分可具有-8dB 的幅度，并且签名序列和信令OFDM符号可由具有约6912个有用子载波 的8kOFDM符号构成。而且，保护间隔的长度可能是8192个样本的57/128， 从而具有3648个样本的长度。虽然这些参数适合于8kOFDM符号，但是 这些参数仅仅是实例参数，并且可随着系统的其他特征变化，例如，在系 统的发射器与所需要的容量之间的分离。

在申请人的共同待审英国专利申请1305795.5中公开的接收器中，提 出了恒包络零自相关(CAZAC)序列，作为签名序列的合适序列。但是 在实施方式中，CAZAC序列的差分编码可以降低正确检测符号定时以及 形成保护间隔的签名序列的可能性。

进一步实例实施方式

现在，参照图22到图28，描述本技术的进一步实例实施方式。根据 在图14中显示的实例，在一个实例中，保护间隔的样本完全由签名序列 的信号样本或一部分信号样本生成。因此，在图22中，与用于生成在图 15中显示的并且在上面解释的签名序列的参数一致，值P＝0，以便保护 间隔部分2201不包括通常根据循环前缀生成的来自OFDM信令符号2203 的任何元件。Q的值可以设置为任何值(Q＝a)，以便改变加入传送信令数 据的OFDM符号中的签名序列的元件。因此，OFDM信令符号2205包括 来自签名信号2202的样本的元件。根据这个实例，由于保护间隔不包括 OFDM符号的任何样本，所以提高了检测签名序列的可能性。

要简要解释的是，在其他实例中，在具有可造成信道间干扰的回声路 径时，可以从传送信令数据的OFDM符号中消除在保护间隔内存在的签 名序列的样本。在图23中显示了回声路径的这种效应。

在图23中，形成为传送有用数据(在这种情况下，是信令数据2301) 的前导码的OFDM符号包括由签名序列2302构成的元件以及由OFDM符 号2304的有用部分构成的样本。然后，就第一路径2308而言，显示相同 的前导码序列，犹如由第二路径2306传输。这两个路径2306、2308由信 道脉冲响应2310形成。效应在于，由于相对于第二路径2306造成的时间 延迟，所以相对于第一路径2308延迟传输前导码，以便在FFT缓冲周期 2309内出现保护间隔的一部分2310。因此，为仅仅包括OFDM符号的样 本的FFT缓冲器2309显示相对于第一路径2308的OFDM符号的样本。 然而，由于第二路径2306的延迟，所以FFT缓冲器会包括从保护间隔中 提供的样本2312。相应地，对于签名序列，相对于包括来自OFDM符号 的元件2310和元件2311的第二路径2306的样本，显示来自第一路径2308 的样本。

相应地，图24示出了信道脉冲响应2310的第二路径2306的效应。 如图24中所示，在来自第一和第二路径2306、2308的信号组合时，签名 序列2310的保护间隔样本的存在造成信道间干扰，这表示信道间干扰 2402用于检测来自OFDM符号的信令数据。相当地，就签名序列而言， 存在第二路径的额外样本，在受到在FFT缓冲器内存在保护间隔的影响的 接收信号的那些部分内造成噪声2404。

根据本技术，在一个实例中，发射器适合于包括后缀电路，该后缀电 路将由保护间隔的样本形成的后缀加入前导码中。在图25中示出了一个 实例，该实例基于图15，但是适合于包括后缀电路2501。根据本技术， 形成保护间隔的签名序列的样本用于形成后缀信号，将该信号馈送给相应 的增益单元2503并且加入OFDM符号中，以形成前导码符号。在图26 中示出由图25的发射器产生的前导码符号。在图26中示出的前导码符号 对应于在图22中显示的实例，其中，因子P＝0，因此，保护间隔2601 完全由签名序列的样本构成。由于Q值等于某个值(a)，所以然后，与 OFDM符号组合的签名序列的元件显示为形成OFDM符号2602的元件的 一部分。OFDM符号的剩余部分由携载信令数据2604的子载波的样本构 成。但是如图26中所示，由于存在后缀电路2501和增益调整电路2503， 所以前导码符号包括后缀元素2606，该后缀元素可包括用于形成保护间隔 2601的签名序列的所有或一些时域样本，如箭头2610所表示的。

根据本技术，然后，在存在造成在图24中显示的信道间干扰和签名 序列噪声的明显回声路径时，接收器可以检测信令数据和签名序列。如图 27a中所示，示出针对第一路径2703和第二路径2705的FFT窗口位置2701。 与本实施方式一致，前导码2707包括由签名序列的样本构成的保护间隔 2709以及由保护间隔样本的一部分或所有样本构成的后缀2711，这些样 本本身由签名序列样本构成。

如图27a中所示，在生成包括两个路径2703、2705的信道脉冲响应 2714的估计之后，接收器可以使用用于形成后缀2711的签名序列的相应 样本，再生后缀的部分2711.1、2711.2。通过根据信道脉冲响应2714组合 再生的部分2711.1、2711.2，并且从接收信号中减去组合的部分，如图27b 中所示，形成信号。在图27b中可以看出，信令OFDM符号的一部分样 本形成2720，但是在FFT窗口2701的外面。而且，如图27c中所示，FFT 窗口2701不包括需要恢复信令数据的OFDM符号样本的部分2722。因此， 通过将信号样本2720复制到位置2722中，如箭头2724所表示的，在图 27d中示出的接收信号由可以恢复信令数据构成。

在图28中示出了本技术的进一步实例实施方式。在图28中显示的示 图基本上对应于在图10、图13以及图20中显示的实例，因此，相应的特 征具有相同的数字标号。与在图20中显示的实例一致，前导码由第一8K OFDM符号2801构成，该符号设置为传送信令数据，并且签名序列 T-SigSeg02802或T-SigSeg12803要与该符号组合。但是在图28中显示的 实例实施方式适合于处理相对于在图26中显示的实例前导码的进一步改 进。在图28中显示的前导码也具有后缀和形成前缀的保护间隔。但是确 定如果后缀信号样本和前缀信号样本相同，那么在接收器上，可能将后缀 错认为保护间隔并且试图从OFDM符号的错误样本中恢复信令数据。接 收器可使用具有对应于保护间隔的样本的脉冲响应的匹配滤波器检测 EWS指示，因此，寻找前缀。实际上，两个匹配滤波器用于过滤前导码 的样本，第一匹配滤波器具有与用于通过EWS开启(T-SigSeq1)形成保 护间隔或前缀的签名序列的信号样本匹配的脉冲响应，并且另一个匹配滤 波器具有与用于通过EWS关闭(T-SigSeq0)形成保护间隔或前缀的签名 序列的信号样本匹配的脉冲响应。一个匹配滤波器一检测保护间隔/前缀， 那么随后的前导码的解码就开始，以便获取由OFDM符号的剩余部分传 送的信令数据提供的额外EWS信息。这是为了尽可能减少检测EWS的时 间。然而，如果保护间隔/前缀与后缀相同并且接收器由于错误地检测到后 缀而在前缀与后缀之间打开，因为后缀与保护间隔/前缀具有签名序列的相 同样本，然后，由于反而检测后缀，所以那么没办法知道以下8K样本不 是前导码样本，直到解码和确定信令数据的检测失败，例如，CRC或纠错 解码失败，或者数据的完整性不对应于预先确定的预期格式。因此，这会 延长检测EWS指示的时间。

根据本技术，在图28中示出的发射器适合于通过签名序列的不同样 本形成保护间隔/前缀，然后，形成后缀。因此，根据本技术，签名序列的 一个部分用于形成保护间隔/前缀，并且签名序列的不同部分用于形成后缀， 并且签名序列的剩余部分或其他部分与形成前导码的OFDM符号组合。 如图28中所示，签名序列的一个部分2804用于形成保护间隔2806，具有 增益如箭头2808所表示的。关于在图26中显示的实例，在保护间 隔内不包含OFDM符号的主体的信号样本的任何部分。后缀2810由来自 添加到OFDM符号中的签名序列样本的较早部分的签名序列2812的样本 构成。通过将在签名序列的后缀的样本内的保护间隔的样本设置为从与 OFDM符号的主体组合的签名序列样本的相反的两端提取，降低了后缀在 接收器上与保护间隔/前缀混淆的可能性，因此，错误检测在签名序列中提 供的EWS信息的上述问题不太可能。

为针对用于指示EWS开启2803(T-SigSeq1)的签名序列的样本示出 相应实例，复制签名序列的样本2814，以形成保护间隔2816，如箭头2815 所表示的，具有增益并且签名序列的较早部分的样本2818形成为后 缀2820，如箭头2817所表示的，具有增益签名序列的剩余样本2822 与携载样本的OFDM有效载荷组合，如参照图21和图26所述的。关于 在图26中示出的实例，因子P＝0，因此，保护间隔2601完全由签名序 列的样本构成。由于Q值等于某个值(a)，则与OFDM符号组合的签名 序列的部分形成OFDM符号2602的组成的一部分。

以下分节号限定本技术的进一步实例方面和特征：

1.一种用于使用正交频分复用(OFDM)符号来传输有效载荷数据的 发射器，所述发射器包括：

帧构造器，被配置为接收待传输的所述有效载荷数据并且接收信令数 据、并且将所述有效载荷数据与所述信令数据形成为用于传输的帧，所述 信令数据用于在接收器处检测和恢复所述有效载荷数据，

调制器，被配置为利用所述信令数据调制第一OFDM符号、并且利 用所述有效载荷数据调制一个或多个第二OFDM符号，

签名序列电路，用于提供签名序列，

组合器电路，用于将所述签名序列和所述第一OFDM符号进行组合，

前缀电路，用于在所述第一OFDM符号之前加上保护间隔以形成前 导码，以及

传输电路，用于传输所述前导码以及所述一个或多个第二OFDM符 号，其中，所述保护间隔由所述签名序列的一部分的时域样本形成。

2.根据条款1所述的发射器，其中，所述保护间隔仅包括所述签名序 列的所述一部分的时域样本。

3.根据条款1或2所述的发射器，其中，与所述第一OFDM符号组 合的所述签名序列的所述一部分的样本的幅度小于通过利用所述信令数 据调制子载波所产生的所述第一OFDM符号的样本的幅度。

4.根据条款1、2或3所述的发射器，其中，所述前缀电路被配置为 由所述签名序列的时域样本的一部分形成所述保护间隔，并且所述发射器 包括后缀电路，所述后缀电路被配置为将所述签名序列的时域样本的另一 部分作为后缀添加到所述第一OFDM符号中，所述前导码包括所述保护 间隔和所述后缀，所述保护间隔具有作为所述第一OFDM符号的前缀的 所述签名序列的所述一部分的时域样本，并且所述后缀包括所述签名序列 的所述另一部分的时域样本，所述签名序列的所述一部分的时域样本与所 述签名序列的所述另一部分的时域样本不同。

5.根据条款4所述的发射器，其中，所述组合器电路被配置为将所述 签名序列或所述签名序列的一部分的时域样本与所述第一OFDM符号进 行组合，并且所述前缀电路被配置为利用所述签名序列的所述一部分的时 域样本形成所述保护间隔，所述签名序列的所述一部分的样本来自从通过 所述组合器电路与所述第一OFDM符号组合的所述签名序列的时域样本 中复制的样本，并且所述后缀电路被配置为从将所述签名序列的所述另一 部分的时域样本作为后缀添加到所述第一OFDM符号，所述签名序列的 所述另一部分的时域样本来自从通过所述组合器电路与所述第一OFDM 符号组合的所述签名序列的时域样本中复制的样本。

6.根据条款1到5中任一项所述的发射器，其中，签名序列处理器电 路是伪随机二进制序列发生器、M序列发生器或Gold码序列发生器。

7.根据条款1到6中任一项所述的发射器，其中，由所述签名序列的 选择提供的消息指示预警信号的存在。

8.根据条款1到7中任一项所述的发射器，其中，签名序列处理器电 路包括伪随机二进制序列发生器，所述伪随机二进制序列发生器包括用于 同相样本(I)或正交相位样本(Q)的线性反馈移位寄存器、以及针对从 以下表格中选择的所述同相样本和所述正交相位样本的用于所述线性反 馈移位寄存器的生成多项式：

9.根据条款1到8中任一项所述的发射器，其中，针对同相样本(I) 或正交相位样本(Q)的线性反馈移位寄存器的初始化是以下中的一个：

10.一种用于从接收信号中检测和恢复有效载荷数据的接收器，所述 接收器包括：

检测器电路，用于检测所述接收信号，所述接收信号包括有效载荷数 据、用于检测和恢复所述有效载荷数据的信令数据，所述信令数据由第一 正交频分复用(OFDM)符号携载并且所述有效载荷数据由一个或多个第 二OFDM符号携载，并且所述第一OFDM符号与签名序列组合并且前缀 有保护间隔以形成前导码，所述保护间隔包括所述签名序列的一部分，

同步电路，包括匹配滤波器，所述匹配滤波器具有与所述签名序列匹 配的脉冲响应，从而具有所述匹配滤波器的输出生成表示所述签名序列与 所述接收信号的相关性的信号的效果，以及

解调器电路，用于从所述第一OFDM符号中恢复所述信令数据以用 于从所述第二OFDM符号中恢复所述有效载荷数据，其中，所述保护间 隔由所述签名序列的时域样本的另一部分形成，所述接收器包括：

匹配滤波电路，包括保护间隔持续时间匹配滤波器，所述保护间隔持 续时间匹配滤波器具有由所述签名序列的时域样本的预定部分形成的脉 冲响应，从而具有以下效果：所述保护间隔持续时间匹配滤波器生成基于 所述签名序列的时域样本的所述预定部分与所述接收信号的对应于所述 保护间隔的一部分的相关性的信号，从而所述匹配滤波电路能够检测所述 签名序列，所述接收信号的所述保护间隔由所述签名序列形成并且所述第 一OFDM符号与所述签名序列组合。

11.根据条款10所述的接收器，其中，所述保护间隔仅包括所述签名 序列的所述一部分的时域样本。

12.根据条款10或11所述的接收器，其中，与所述第一OFDM符号 组合的所述签名序列的样本的幅度小于通过利用所述信令数据调制子载 波所产生的所述第一OFDM符号的样本的幅度。

13.根据条款10、11或12所述的接收器，其中，所述匹配滤波电路 包括一个或多个匹配滤波器，所述一个或多个匹配滤波器具有与一组签名 序列的不同的一个签名序列的时域样本的差分编码预定部分匹配的脉冲 响应，从而具有以下效果：所述保护间隔持续时间匹配滤波器中的每个的 输出生成表示所述一组签名序列的一个签名序列的时域样本的所述差分 编码预定部分与所述接收信号的对应于所述保护间隔的差分编码部分的 相关性的信号。

14.根据条款10到13中任一项所述的接收器，其中，签名序列处理 器电路是伪随机二进制序列发生器、M序列发生器或Gold码序列发生器。

15.根据条款10到14中任一项所述的接收器，其中，由所述签名序 列的选择提供的消息是预警信号的指示。

16.根据条款10到15中任一项所述的接收器，其中，使用用于同相 样本(I)或正交相位样本(Q)的线性反馈移位寄存器以及针对从以下表 格中选择的所述同相样本和所述正交相位样本的用于所述线性反馈移位 寄存器的生成多项式，生成所述签名序列：

17.根据条款10到16中任一项所述的接收器，其中，针对同相样本 (I)或所述正交相位样本(Q)的所述线性反馈移位寄存器的初始化是以 下中的一个：

在所附权利要求内限定本技术的各种进一步方面和特征，并且除了为 权利要求依赖性叙述的特定组合以外，从属权利要求的特征可与独立权利 要求的特征构成各种组合。在不背离本技术的范围的情况下，还可对在上 文中描述的实施方式做出修改。例如，实施方式的处理部件可以在硬件、 软件以及逻辑或模拟电路中实现。而且，虽然特征似乎与特定的实施方式 相结合描述，但是本领域的技术人员会认识到，所描述的实施方式的各种 特征可根据本技术进行组合。