帶有過度延遲擴展的ofdm系統的導頻傳輸和信道估計的製作方法

2023-10-24 12:53:32 2

帶有過度延遲擴展的ofdm系統的導頻傳輸和信道估計的製作方法
【專利摘要】本發明描述了帶有過度延遲擴展的OFDM系統的導頻傳輸和信道估計技術。為了減少過度延遲擴展的有害影響，導頻子帶的數量大於循環前綴長度。這種「過採樣」可以通過在每個符號周期中使用更多的導頻子帶或在不同的符號周期中使用不同的導頻子帶集合來實現。在一種導頻傳輸技術中，第一和第二接收導頻符號組分別是針對第一和第二導頻子帶集合而獲得的，並且分別用於得到第一和第二頻率響應估計。第一和第二衝激響應估計分別是基於第一和第二頻率響應估計而得到的，並且用於得到第三衝激響應估計，第三衝激響應估計包括的抽頭的數量多於任一集合中導頻子帶的數量。
【專利說明】帶有過度延遲擴展的OFDM系統的導頻傳輸和信道估計
[0001]本申請是申請日為2004年12月7日、申請號為200480042520.3的發明專利申請「帶有過度延遲擴展的OFDM系統的導頻傳輸和信道估計」的分案申請。
[0002]根據35U.S.C.119要求優先權
[0003]本專利申請要求享受2004年I月21日提交的、題為「Pilot Transmission andChannel Estimation for an OFDM System with Excess Delay Spread，，的臨時申請N0.60/538，210的優先權，該申請已轉讓給本發明的受讓人，故明確地以引用方式併入本申請。
發明領域
[0004]本發明一般涉及數據通信，尤其涉及帶有過度延遲擴展的正交頻分復用(OFDM)系統的導頻傳輸和信道估計。
技術背景
[0005]OFDM是一種多載波調製技術，它將全部系統帶寬有效地分割成若干個(Nf)正交的子帶。這些子帶通常也被稱為音頻帶、子載波、頻率段和頻率信道。利用0FDM，將每個子帶與各自的子載波相關聯，該子載波可用數據進行調製。在每個OFDM符號周期中，在Nf個子帶上最多可以發送Nf個調製符號。在傳輸之前，利用Nf點快速傅立葉反變換把這些符號變換到時域，以獲得包含Nf個碼片的「變換後的」符號。
[0006]OFDM可以用來抵抗由整個系統帶寬的不同頻率上的不同信道增益表徵的頻率選擇性衰落。眾所周知，頻率選擇性衰落引起符號間幹擾(ISI)，由於這個現象，接收信號中的每個符號會使接收信號中後面的一個或多個符號失真。ISI失真影響了正確地檢測接收符號的能力，因而降低了性能。利用0FDM，通過重複每個變換後符號的某一部分，以形成相應的OFDM符號，可以方便地抵抗頻率選擇性衰落。重複的部分常被稱為循環前綴。
[0007]循環前綴的長度(如，每個OFDM符號的重複量)取決於延遲擴展(delay spread)。無線信道的延遲擴展是該無線信道的衝激響應的時間跨度(time span)或持續時間。這種延遲擴展也是對於發射機通過該無線信道發送的信號，在對應的接收機中最早和最晚到達信號實例(或多徑)之間的差異。OFDM系統的延遲擴展是該系統中所有的發射機和接收機使用的無線信道的最大期望延遲擴展。為了使系統中所有的接收機可以抵抗ISI，循環前綴長度應該等於或大於最大期望延遲擴展。然而，因為循環前綴對於每個OFDM符號都代表著開銷，所以要求循環前綴長度儘可能短，以便使開銷最小化。作為一種折衷的方法，通常選擇循環前綴長度，以使得循環前綴包含該系統中大多數接收機的所有多徑能量的一個重要部分。
[0008]OFDM系統可以抵抗小於或等於循環前綴長度的延遲擴展。在這種情況下時，Nf個子帶互相正交。然而，系統中給定接收機可能會觀測到過度延遲擴展，即大於循環前綴長度的延遲擴展。過度延遲擴展會引起各種有害影響，比如ISI和信道估計誤差，這兩者都會降低系統性能，如下所述。因此，本領域中需要在OFDM系統中減少過度延遲擴展的有害影響的技術。

【發明內容】

[0009]本申請公開了帶有過度延遲擴展的無線信道的傳輸導頻和估計響應的技術。為了減少過度延遲擴展的有害影響，選擇導頻子帶的數目大於循環前綴長度(即，Npeff>Ncp)，從而在頻域內實現「過採樣」。獲得過採樣，可以通過下列方式:(1)在每個OFDM符號周期中使用更多的導頻子帶，或者(2)在不同的OFDM符號周期中使用不同的導頻子帶集合(如，交錯式導頻子帶)。例如，交錯式導頻傳輸方案可以使用兩個導頻子帶集合，其中每個集合包括Nct個導頻子帶。第一集合中的導頻子帶與第二集合中的導頻子帶相交錯或偏移。
[0010]在針對上述交錯式導頻傳輸方案的一個示例性的信道估計技術中，第一個導頻子帶集合對應的第一組接收導頻符號是在第一符號周期中獲得的，並且用於獲取該無線信道的第一(初始的)頻率響應估計。第二個導頻子帶集合對應的第二組接收導頻符號是在第二個符號周期中獲得的，並且用於獲取該無線信道的第二(初始的)頻率響應估計。第一和第二信道衝激響應估計分別是基於第一和第二頻率響應估計而獲取的。於是，基於第一和第二信道衝激響應估計獲取第三(全)信道衝激響應估計(如，通過重複並且組合或濾波)。第三信道衝激響應估計包括的抽頭數量多於第一或第二集合中導頻子帶的數量，這樣，當存在過度延遲擴展時，就能夠更精確地表徵無線信道。第三(最終)頻率響應估計是基於第三信道衝激響應估計而獲取的並且可以用於檢測或其他目的。為了滿足具體選用的交錯式導頻傳輸方案，可以對信道估計進行裁剪。
[0011 ] 下面進一步詳細地描述本發明的各個方面和實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]通過下面結合附圖的詳細描述，本發明的特色和本質將變得更加顯而易見，在所有附圖中，相同的標記表示相同的部件，其中:
[0013]圖1示出了 OFDM系統的OFDM調製器；
[0014]圖2A和圖2D分別示出了帶有過度延遲擴展的無線信道及其有效信道；
[0015]圖2B和圖2C示出了該無線信道的一個接收碼片序列；
[0016]圖3示出了可用於該OFDM系統的一個子帶結構；
[0017]圖4A、4B和4C分別示出了無線信道的一個採樣信道、它的有效信道以及它的利用臨界採樣(critical sampling)的估計信道；
[0018]圖5、9A和9B示出了三種交錯式導頻傳輸方案；
[0019]圖6示出了基於圖5所示的交錯式導頻傳輸方案獲取全信道衝激響應估計的過程;
[0020]圖7示出了全信道衝激響應估計的獲取；
[0021]圖8A示出了利用過採樣和截斷估計出的信道；
[0022]圖SB示出了利用過採樣而不用截斷估計出的信道；
[0023]圖10示出了對於給定交錯式導頻傳輸方案執行信道估計的過程；
[0024]圖11示出了 OFDM系統內的接入點和終端；以及
[0025]圖12示出了信道估計器。【具體實施方式】
[0026]這裡使用的「示例性的」 一詞意味著「用作例子、例證或說明」。這裡被描述為「示例性」的任何實施例或設計不應被解釋為比其他實施例或設計更優選或更具優勢。
[0027]圖1示出了 OFDM系統的OFDM調製器100的框圖。通常，將待發送的數據進行編碼和交織，以生成編碼比特，然後將其映射成調製符號。通過以下步驟執行符號映射:(1)將編碼比特組成B比特二進位值，其中，B - I ;以及(2)基於一種調製方案(如，M-PSK或M-QAM，其中M = 2B)，將每個B比特值映射成一個具體的調製符號。每個調製符號是對應於該調製方案的信號圖(signal constellation)中的一點的複數值。在每個OFDM符號周期中，在Nf個子帶的每一個上發送一個「發送」符號。每個發送符號可以是導頻/數據的調製符號或零信號值(如，一個「零符號」)。IFFT單元110在每個OFDM符號周期中，對所有Nf個子帶的Nf個發送符號執行Nf點IFFT，並且提供包含Nf個碼片的變換後的符號。IFFT可以表示為:
[0028]
【權利要求】
1.一種用於無線通信系統中的無線通信的方法，包括: 在第一符號周期中從第一天線發送第一傳輸，所述第一傳輸包括第一導頻子帶集合上的第一導頻符號集合以及具有循環前綴長度的第一循環前綴；以及 在第二符號周期中從所述第一天線發送第二傳輸，所述第二傳輸包括第二導頻子帶集合上的第二導頻符號集合以及具有所述循環前綴長度的第二循環前綴，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的導頻子帶數量大於所述循環前綴長度。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括相等數量的導頻子帶。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括不同數量的導頻子帶。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述無線通信系統使用正交頻分復用(OFDM)，其中，所述第一傳輸包括第一 OFDM符號，並且其中，所述第二傳輸包括第二 OFDM符號。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一傳輸和所述第二傳輸包括所有Nf個子帶，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括Npsb個導頻子帶，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的每一個內的連續導頻子帶被NF/NPsb個子帶分隔開。
6.如權利要求1所述的方法，還包括: 在第三符號周期中發送第三傳輸，所述第三傳輸包括第三導頻子帶集合上的第三導頻符號集合，其中，所述第三導頻子帶集合、所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯。
7.—種被配置用於無線通信系統中的無線通信的裝置，包括:至少一個處理器，被配置用於: 在第一符號周期中從第一天線發送第一傳輸，所述第一傳輸包括第一導頻子帶集合上的第一導頻符號集合以及具有循環前綴長度的第一循環前綴，以及 在第二符號周期中從所述第一天線發送第二傳輸，所述第二傳輸包括第二導頻子帶集合上的第二導頻符號集合以及具有所述循環前綴長度的第二循環前綴，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的導頻子帶數量大於所述循環前綴長度；以及 存儲器，被耦合到所述至少一個處理器。
8.如權利要求7所述的裝置，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括相等數量的導頻子帶。
9.如權利要求7所述的裝置，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括不同數量的導頻子帶。
10.如權利要求7所述的裝置，其中，所述無線通信系統使用正交頻分復用(0FDM)，其中，所述第一傳輸包括第一 OFDM符號，並且其中，所述第二傳輸包括第二 OFDM符號。
11.如權利要求7所述的裝置，其中，所述第一傳輸和所述第二傳輸包括所有Nf個子帶，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括Npsb個導頻子帶，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的每一個內的連續導頻子帶被NF/NPsb個子帶分隔開。
12.如權利要求7所述的裝置，其中，所述至少一個處理器還被配置用於: 在第三符號周期中發送第三傳輸，所述第三傳輸包括第三導頻子帶集合上的第三導頻符號集合，其中，所述第三導頻子帶集合、所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯。
13.—種被配置用於無線通信系統中的無線通信的裝置，包括: 用於在第一符號周期中從第一天線發送第一傳輸的模塊，所述第一傳輸包括第一導頻子帶集合上的第一導頻符號集合以及具有循環前綴長度的第一循環前綴；以及 用於在第二符號周期中從所述第一天線發送第二傳輸的模塊，所述第二傳輸包括第二導頻子帶集合上的第二導頻符號集合以及具有所述循環前綴長度的第二循環前綴，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的導頻子帶數量大於所述循環前綴長度。
14.如權利要求13所述的裝置，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括相等數量的導頻子帶。
15.如權利要求13所述的裝置，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括不同數量的導頻子帶。
16.如權利要求13所述的裝置，其中，所述無線通信系統使用正交頻分復用(OFDM)，其中，所述第一傳輸包括第一 OFDM符號，並且其中，所述第二傳輸包括第二 OFDM符號。
17.如權利要求13所述的裝置，其中，所述第一傳輸和所述第二傳輸包括所有Nf個子帶，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括Npsb個導頻子帶，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的每一個內的連續導頻子帶被NF/NPsb個子帶分隔開。
18.如權利要求13所述的裝置，還包括: 用於在第三符號周期中發送第三傳輸的模塊，所述第三傳輸包括第三導頻子帶集合上的第三導頻符號集合，其中，所述第三導頻子帶集合、所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯。
19.一種用於無線通信系統中的無線通信的方法，包括: 在第一符號周期中接收從第一天線發送的第一傳輸，所述第一傳輸包括第一導頻子帶集合上的第一導頻符號集合以及具有循環前綴長度的第一循環前綴；以及 在第二符號周期中接收從所述第一天線發送的第二傳輸，所述第二傳輸包括第二導頻子帶集合上的第二導頻符號集合以及具有所述循環前綴長度的第二循環前綴，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的導頻子帶數量大於所述循環前綴長度。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括相等數量的導頻子帶。
21.如權利要求19所述的方法，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括不同數量的導頻子帶。
22.如權利要求19所述的方法，其中，所述無線通信系統使用正交頻分復用(0FDM)，其中，所述第一傳輸包括第一 OFDM符號，並且其中，所述第二傳輸包括第二 OFDM符號。
23.如權利要求19所述的方法，其中，所述第一傳輸和所述第二傳輸包括所有Nf個子帶，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括Npsb個導頻子帶，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的每一個內的連續導頻子帶被NF/NPsb個子帶分隔開。
24.如權利要求19所述的方法，還包括: 獲得對應於所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的每一個的信道衝激響應估計；以及 基於對應於所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合的所述信道衝激響應估計，獲得全信道衝激響應估計。
25.如權利要求24所述的方法，還包括: 至少部分地基於所述循環前綴長度來截斷所述全信道衝激響應估計。
26.如權利要求19所述的方法，還包括: 在第三符號周期中接收第三傳輸，所述第三傳輸包括第三導頻子帶集合上的第三導頻符號集合，其中，所述第三導頻子帶集合、所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯。
27.一種被配置用於無線通信系統中的無線通信的裝置，包括:至少一個處理器，被配置用於: 在第一符號周期中接收從第一天線發送的第一傳輸，所述第一傳輸包括第一導頻子帶集合上的第一導頻符號集合以及具有循環前綴長度的第一循環前綴，以及 在第二符號周期中接收從所述第一天線發送的第二傳輸，所述第二傳輸包括第二導頻子帶集合上的第二導頻符號集合以及具有所述循環前綴長度的第二循環前綴，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的導頻子帶數量大於所述循環前綴長度；以及 存儲器，被耦合到所述至少一個處理器。
28.如權利要求27所述的裝置，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括相等數量的導頻子帶。
29.如權利要求27所述的裝置，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括不同數量的導頻子帶。
30.如權利要求27所述的裝置，其中，所述無線通信系統使用正交頻分復用(OFDM)，其中，所述第一傳輸包括第一 OFDM符號，並且其中，所述第二傳輸包括第二 OFDM符號。
31.如權利要求27所述的裝置，其中，所述第一傳輸和所述第二傳輸包括所有Nf個子帶，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括Npsb個導頻子帶，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的每一個內的連續導頻子帶被NF/NPsb個子帶分隔開。
32.如權利要求27所述的裝置，其中，所述至少一個處理器還被配置用於: 獲得對應於所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的每一個的信道衝激響應估計；以及 基於對應於所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合的所述信道衝激響應估計，獲得全信道衝激響應估計。
33.如權利要求32所述的裝置，其中，所述至少一個處理器還被配置用於: 至少部分地基於所述循環前綴長度來截斷所述全信道衝激響應估計。
34.如權利要求27所述的裝置，其中，所述至少一個處理器還被配置用於在第三符號周期中接收第三傳輸，所述第三傳輸包括第三導頻子帶集合上的第三導頻符號集合，並且其中，所述第三導頻子帶集合、所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯。
35.一種被配置用於無線通信系統中的無線通信的裝置，包括: 用於在第一符號周期中接收從第一天線發送的第一傳輸的模塊，所述第一傳輸包括第一導頻子帶集合上的第一導頻符號集合以及具有循環前綴長度的第一循環前綴；以及 用於在第二符號周期中接收從所述第一天線發送的第二傳輸的模塊，所述第二傳輸包括第二導頻子帶集合上的第二導頻符號集合以及具有所述循環前綴長度的第二循環前綴，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的導頻子帶數量大於所述循環前綴長度。
36.如權利要求35所述的裝置，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括相等數量的導頻子帶。
37.如權利要求35所述的裝置，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括不同數量的導頻子帶。
38.如權利要求35所述的裝置，其中，所述無線通信系統使用正交頻分復用(OFDM)，其中，所述第一傳輸包括第一 OFDM符號，並且其中，所述第二傳輸包括第二 OFDM符號。
39.如權利要求35所述的裝置，其中，所述第一傳輸和所述第二傳輸包括所有Nf個子帶，其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合包括Npsb個導頻子帶，並且其中，所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的每一個內的連續導頻子帶被NF/NPsb個子帶分隔開。
40.如權利要求35所述的裝置，還包括: 用於獲得對應於所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合中的每一個的信道衝激響應估計的模塊；以及 用於基於對應於所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合的所述信道衝激響應估計，獲得全信道衝激響應估計的模塊。
41.如權利要求40所述的裝置，其中，所述用於獲得所述全信道衝激響應估計的模塊至少部分地基於所述循環前綴長度來截斷所述全信道衝激響應估計。
42.如權利要求35所述的裝置，還包括: 用於在第三符號周期中接收第三傳輸的模塊，所述第三傳輸包括第三導頻子帶集合上的第三導頻符號集合，其中，所述第三導頻子帶集合、所述第一導頻子帶集合和所述第二導頻子帶集合在頻率中交錯。
【文檔編號】H04L27/26GK103457897SQ201310308289
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2004年12月7日 優先權日:2004年1月21日
【發明者】達南傑伊·阿肖克·戈爾, 阿維尼施·阿格拉瓦爾 申請人:高通股份有限公司