带有过度延迟扩展的ofdm系统的导频传输和信道估计的制作方法
【专利摘要】本发明描述了带有过度延迟扩展的OFDM系统的导频传输和信道估计技术。为了减少过度延迟扩展的有害影响，导频子带的数量大于循环前缀长度。这种“过采样”可以通过在每个符号周期中使用更多的导频子带或在不同的符号周期中使用不同的导频子带集合来实现。在一种导频传输技术中，第一和第二接收导频符号组分别是针对第一和第二导频子带集合而获得的，并且分别用于得到第一和第二频率响应估计。第一和第二冲激响应估计分别是基于第一和第二频率响应估计而得到的，并且用于得到第三冲激响应估计，第三冲激响应估计包括的抽头的数量多于任一集合中导频子带的数量。
【专利说明】带有过度延迟扩展的OFDM系统的导频传输和信道估计
[0001]本申请是申请日为2004年12月7日、申请号为200480042520.3的发明专利申请“带有过度延迟扩展的OFDM系统的导频传输和信道估计”的分案申请。
[0002]根据35U.S.C.119要求优先权
[0003]本专利申请要求享受2004年I月21日提交的、题为“Pilot Transmission andChannel Estimation for an OFDM System with Excess Delay Spread，，的临时申请N0.60/538，210的优先权，该申请已转让给本发明的受让人，故明确地以引用方式并入本申请。
发明领域
[0004]本发明一般涉及数据通信，尤其涉及带有过度延迟扩展的正交频分复用(OFDM)系统的导频传输和信道估计。
技术背景
[0005]OFDM是一种多载波调制技术，它将全部系统带宽有效地分割成若干个(Nf)正交的子带。这些子带通常也被称为音频带、子载波、频率段和频率信道。利用0FDM，将每个子带与各自的子载波相关联，该子载波可用数据进行调制。在每个OFDM符号周期中，在Nf个子带上最多可以发送Nf个调制符号。在传输之前，利用Nf点快速傅立叶反变换把这些符号变换到时域，以获得包含Nf个码片的“变换后的”符号。
[0006]OFDM可以用来抵抗由整个系统带宽的不同频率上的不同信道增益表征的频率选择性衰落。众所周知，频率选择性衰落引起符号间干扰(ISI)，由于这个现象，接收信号中的每个符号会使接收信号中后面的一个或多个符号失真。ISI失真影响了正确地检测接收符号的能力，因而降低了性能。利用0FDM，通过重复每个变换后符号的某一部分，以形成相应的OFDM符号，可以方便地抵抗频率选择性衰落。重复的部分常被称为循环前缀。
[0007]循环前缀的长度(如，每个OFDM符号的重复量)取决于延迟扩展(delay spread)。无线信道的延迟扩展是该无线信道的冲激响应的时间跨度(time span)或持续时间。这种延迟扩展也是对于发射机通过该无线信道发送的信号，在对应的接收机中最早和最晚到达信号实例(或多径)之间的差异。OFDM系统的延迟扩展是该系统中所有的发射机和接收机使用的无线信道的最大期望延迟扩展。为了使系统中所有的接收机可以抵抗ISI，循环前缀长度应该等于或大于最大期望延迟扩展。然而，因为循环前缀对于每个OFDM符号都代表着开销，所以要求循环前缀长度尽可能短，以便使开销最小化。作为一种折衷的方法，通常选择循环前缀长度，以使得循环前缀包含该系统中大多数接收机的所有多径能量的一个重要部分。
[0008]OFDM系统可以抵抗小于或等于循环前缀长度的延迟扩展。在这种情况下时，Nf个子带互相正交。然而，系统中给定接收机可能会观测到过度延迟扩展，即大于循环前缀长度的延迟扩展。过度延迟扩展会引起各种有害影响，比如ISI和信道估计误差，这两者都会降低系统性能，如下所述。因此，本领域中需要在OFDM系统中减少过度延迟扩展的有害影响的技术。
【发明内容】
[0009]本申请公开了带有过度延迟扩展的无线信道的传输导频和估计响应的技术。为了减少过度延迟扩展的有害影响，选择导频子带的数目大于循环前缀长度(即，Npeff>Ncp)，从而在频域内实现“过采样”。获得过采样，可以通过下列方式:(1)在每个OFDM符号周期中使用更多的导频子带，或者(2)在不同的OFDM符号周期中使用不同的导频子带集合(如，交错式导频子带)。例如，交错式导频传输方案可以使用两个导频子带集合，其中每个集合包括Nct个导频子带。第一集合中的导频子带与第二集合中的导频子带相交错或偏移。
[0010]在针对上述交错式导频传输方案的一个示例性的信道估计技术中，第一个导频子带集合对应的第一组接收导频符号是在第一符号周期中获得的，并且用于获取该无线信道的第一(初始的)频率响应估计。第二个导频子带集合对应的第二组接收导频符号是在第二个符号周期中获得的，并且用于获取该无线信道的第二(初始的)频率响应估计。第一和第二信道冲激响应估计分别是基于第一和第二频率响应估计而获取的。于是，基于第一和第二信道冲激响应估计获取第三(全)信道冲激响应估计(如，通过重复并且组合或滤波)。第三信道冲激响应估计包括的抽头数量多于第一或第二集合中导频子带的数量，这样，当存在过度延迟扩展时，就能够更精确地表征无线信道。第三(最终)频率响应估计是基于第三信道冲激响应估计而获取的并且可以用于检测或其他目的。为了满足具体选用的交错式导频传输方案，可以对信道估计进行裁剪。
[0011 ] 下面进一步详细地描述本发明的各个方面和实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]通过下面结合附图的详细描述，本发明的特色和本质将变得更加显而易见，在所有附图中，相同的标记表示相同的部件，其中:
[0013]图1示出了 OFDM系统的OFDM调制器；
[0014]图2A和图2D分别示出了带有过度延迟扩展的无线信道及其有效信道；
[0015]图2B和图2C示出了该无线信道的一个接收码片序列；
[0016]图3示出了可用于该OFDM系统的一个子带结构；
[0017]图4A、4B和4C分别示出了无线信道的一个采样信道、它的有效信道以及它的利用临界采样(critical sampling)的估计信道；
[0018]图5、9A和9B示出了三种交错式导频传输方案；
[0019]图6示出了基于图5所示的交错式导频传输方案获取全信道冲激响应估计的过程;
[0020]图7示出了全信道冲激响应估计的获取；
[0021]图8A示出了利用过采样和截断估计出的信道；
[0022]图SB示出了利用过采样而不用截断估计出的信道；
[0023]图10示出了对于给定交错式导频传输方案执行信道估计的过程；
[0024]图11示出了 OFDM系统内的接入点和终端；以及
[0025]图12示出了信道估计器。【具体实施方式】
[0026]这里使用的“示例性的” 一词意味着“用作例子、例证或说明”。这里被描述为“示例性”的任何实施例或设计不应被解释为比其他实施例或设计更优选或更具优势。
[0027]图1示出了 OFDM系统的OFDM调制器100的框图。通常，将待发送的数据进行编码和交织，以生成编码比特，然后将其映射成调制符号。通过以下步骤执行符号映射:(1)将编码比特组成B比特二进制值，其中，B - I ;以及(2)基于一种调制方案(如，M-PSK或M-QAM，其中M = 2B)，将每个B比特值映射成一个具体的调制符号。每个调制符号是对应于该调制方案的信号图(signal constellation)中的一点的复数值。在每个OFDM符号周期中，在Nf个子带的每一个上发送一个“发送”符号。每个发送符号可以是导频/数据的调制符号或零信号值(如，一个“零符号”)。IFFT单元110在每个OFDM符号周期中，对所有Nf个子带的Nf个发送符号执行Nf点IFFT，并且提供包含Nf个码片的变换后的符号。IFFT可以表示为:
[0028]
【权利要求】
1.一种用于无线通信系统中的无线通信的方法，包括: 在第一符号周期中从第一天线发送第一传输，所述第一传输包括第一导频子带集合上的第一导频符号集合以及具有循环前缀长度的第一循环前缀；以及 在第二符号周期中从所述第一天线发送第二传输，所述第二传输包括第二导频子带集合上的第二导频符号集合以及具有所述循环前缀长度的第二循环前缀，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的导频子带数量大于所述循环前缀长度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括相等数量的导频子带。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括不同数量的导频子带。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述无线通信系统使用正交频分复用(OFDM)，其中，所述第一传输包括第一 OFDM符号，并且其中，所述第二传输包括第二 OFDM符号。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一传输和所述第二传输包括所有Nf个子带，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括Npsb个导频子带，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的每一个内的连续导频子带被NF/NPsb个子带分隔开。
6.如权利要求1所述的方法，还包括: 在第三符号周期中发送第三传输，所述第三传输包括第三导频子带集合上的第三导频符号集合，其中，所述第三导频子带集合、所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错。
7.—种被配置用于无线通信系统中的无线通信的装置，包括:至少一个处理器，被配置用于: 在第一符号周期中从第一天线发送第一传输，所述第一传输包括第一导频子带集合上的第一导频符号集合以及具有循环前缀长度的第一循环前缀，以及 在第二符号周期中从所述第一天线发送第二传输，所述第二传输包括第二导频子带集合上的第二导频符号集合以及具有所述循环前缀长度的第二循环前缀，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的导频子带数量大于所述循环前缀长度；以及 存储器，被耦合到所述至少一个处理器。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括相等数量的导频子带。
9.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括不同数量的导频子带。
10.如权利要求7所述的装置，其中，所述无线通信系统使用正交频分复用(0FDM)，其中，所述第一传输包括第一 OFDM符号，并且其中，所述第二传输包括第二 OFDM符号。
11.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一传输和所述第二传输包括所有Nf个子带，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括Npsb个导频子带，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的每一个内的连续导频子带被NF/NPsb个子带分隔开。
12.如权利要求7所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置用于: 在第三符号周期中发送第三传输，所述第三传输包括第三导频子带集合上的第三导频符号集合，其中，所述第三导频子带集合、所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错。
13.—种被配置用于无线通信系统中的无线通信的装置，包括: 用于在第一符号周期中从第一天线发送第一传输的模块，所述第一传输包括第一导频子带集合上的第一导频符号集合以及具有循环前缀长度的第一循环前缀；以及 用于在第二符号周期中从所述第一天线发送第二传输的模块，所述第二传输包括第二导频子带集合上的第二导频符号集合以及具有所述循环前缀长度的第二循环前缀，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的导频子带数量大于所述循环前缀长度。
14.如权利要求13所述的装置，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括相等数量的导频子带。
15.如权利要求13所述的装置，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括不同数量的导频子带。
16.如权利要求13所述的装置，其中，所述无线通信系统使用正交频分复用(OFDM)，其中，所述第一传输包括第一 OFDM符号，并且其中，所述第二传输包括第二 OFDM符号。
17.如权利要求13所述的装置，其中，所述第一传输和所述第二传输包括所有Nf个子带，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括Npsb个导频子带，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的每一个内的连续导频子带被NF/NPsb个子带分隔开。
18.如权利要求13所述的装置，还包括: 用于在第三符号周期中发送第三传输的模块，所述第三传输包括第三导频子带集合上的第三导频符号集合，其中，所述第三导频子带集合、所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错。
19.一种用于无线通信系统中的无线通信的方法，包括: 在第一符号周期中接收从第一天线发送的第一传输，所述第一传输包括第一导频子带集合上的第一导频符号集合以及具有循环前缀长度的第一循环前缀；以及 在第二符号周期中接收从所述第一天线发送的第二传输，所述第二传输包括第二导频子带集合上的第二导频符号集合以及具有所述循环前缀长度的第二循环前缀，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的导频子带数量大于所述循环前缀长度。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括相等数量的导频子带。
21.如权利要求19所述的方法，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括不同数量的导频子带。
22.如权利要求19所述的方法，其中，所述无线通信系统使用正交频分复用(0FDM)，其中，所述第一传输包括第一 OFDM符号，并且其中，所述第二传输包括第二 OFDM符号。
23.如权利要求19所述的方法，其中，所述第一传输和所述第二传输包括所有Nf个子带，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括Npsb个导频子带，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的每一个内的连续导频子带被NF/NPsb个子带分隔开。
24.如权利要求19所述的方法，还包括: 获得对应于所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的每一个的信道冲激响应估计；以及 基于对应于所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合的所述信道冲激响应估计，获得全信道冲激响应估计。
25.如权利要求24所述的方法，还包括: 至少部分地基于所述循环前缀长度来截断所述全信道冲激响应估计。
26.如权利要求19所述的方法，还包括: 在第三符号周期中接收第三传输，所述第三传输包括第三导频子带集合上的第三导频符号集合，其中，所述第三导频子带集合、所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错。
27.一种被配置用于无线通信系统中的无线通信的装置，包括:至少一个处理器，被配置用于: 在第一符号周期中接收从第一天线发送的第一传输，所述第一传输包括第一导频子带集合上的第一导频符号集合以及具有循环前缀长度的第一循环前缀，以及 在第二符号周期中接收从所述第一天线发送的第二传输，所述第二传输包括第二导频子带集合上的第二导频符号集合以及具有所述循环前缀长度的第二循环前缀，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的导频子带数量大于所述循环前缀长度；以及 存储器，被耦合到所述至少一个处理器。
28.如权利要求27所述的装置，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括相等数量的导频子带。
29.如权利要求27所述的装置，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括不同数量的导频子带。
30.如权利要求27所述的装置，其中，所述无线通信系统使用正交频分复用(OFDM)，其中，所述第一传输包括第一 OFDM符号，并且其中，所述第二传输包括第二 OFDM符号。
31.如权利要求27所述的装置，其中，所述第一传输和所述第二传输包括所有Nf个子带，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括Npsb个导频子带，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的每一个内的连续导频子带被NF/NPsb个子带分隔开。
32.如权利要求27所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置用于: 获得对应于所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的每一个的信道冲激响应估计；以及 基于对应于所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合的所述信道冲激响应估计，获得全信道冲激响应估计。
33.如权利要求32所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置用于: 至少部分地基于所述循环前缀长度来截断所述全信道冲激响应估计。
34.如权利要求27所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置用于在第三符号周期中接收第三传输，所述第三传输包括第三导频子带集合上的第三导频符号集合，并且其中，所述第三导频子带集合、所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错。
35.一种被配置用于无线通信系统中的无线通信的装置，包括: 用于在第一符号周期中接收从第一天线发送的第一传输的模块，所述第一传输包括第一导频子带集合上的第一导频符号集合以及具有循环前缀长度的第一循环前缀；以及 用于在第二符号周期中接收从所述第一天线发送的第二传输的模块，所述第二传输包括第二导频子带集合上的第二导频符号集合以及具有所述循环前缀长度的第二循环前缀，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的导频子带数量大于所述循环前缀长度。
36.如权利要求35所述的装置，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括相等数量的导频子带。
37.如权利要求35所述的装置，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括不同数量的导频子带。
38.如权利要求35所述的装置，其中，所述无线通信系统使用正交频分复用(OFDM)，其中，所述第一传输包括第一 OFDM符号，并且其中，所述第二传输包括第二 OFDM符号。
39.如权利要求35所述的装置，其中，所述第一传输和所述第二传输包括所有Nf个子带，其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合包括Npsb个导频子带，并且其中，所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的每一个内的连续导频子带被NF/NPsb个子带分隔开。
40.如权利要求35所述的装置，还包括: 用于获得对应于所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合中的每一个的信道冲激响应估计的模块；以及 用于基于对应于所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合的所述信道冲激响应估计，获得全信道冲激响应估计的模块。
41.如权利要求40所述的装置，其中，所述用于获得所述全信道冲激响应估计的模块至少部分地基于所述循环前缀长度来截断所述全信道冲激响应估计。
42.如权利要求35所述的装置，还包括: 用于在第三符号周期中接收第三传输的模块，所述第三传输包括第三导频子带集合上的第三导频符号集合，其中，所述第三导频子带集合、所述第一导频子带集合和所述第二导频子带集合在频率中交错。
【文档编号】H04L27/26GK103457897SQ201310308289
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2004年12月7日 优先权日:2004年1月21日
【发明者】达南杰伊·阿肖克·戈尔, 阿维尼施·阿格拉瓦尔 申请人:高通股份有限公司