OFDM系统中的时间和频率信道估计技术方案

本申请涉及OFDM系统中的时间和频率信道估计。在多个副载波频率从多个天线传送OFDM符号块，包括已知的导频符号和待由接收器确定的数据符号。在周期性副载波上以预定对称导频模式定期传送导频符号。为所接收的OFDM符号块中的每个导频符号确定导频信道估计值。形成对应于所接收的OFDM符号块的N×M点矩阵。N是副载波的数量，且M是OFDM符号块中OFDM符号的数量。计算N×M矩阵的二维傅立叶逆变换，以便在时域中形成信道估计值的多个副本。选择其中一个副本，并计算所选择的信道估计值的二维傅立叶变换，以便获得OFDM块中的每个点处的信道估计值。

【技术实现步骤摘要】

本
涉及通信，更具体地说，涉及在时间和频率方面估计信道。
技术介绍
接收器通常采用均衡器来补偿在信道上进行信号传播的过程中所遭受的信号失真。大多数均衡方法包括估计信道特性以便确定信道如何使信号失真。一种用于确定该失真的方法是在信道上发送接收器已知的信号。接收器将所接收的信号和已知信号进行比较，并且可以计算信道的估计值。已知信号的一个示例是简单的脉冲。在此情况下，所接收的信号称为信道脉冲响应，它对应于信道的传递函数h。一种更复杂的已知信号是导频信号，它包括例如已知的位或符号序列。将已知的导频序列和所接收的序列进行比较，以便确定所接收的信号和已知序列有多少差异以及它们的差异之处。均衡器可以视作是类别过滤器，它试图从所接收的信号移除信道失真。正交频域复用(OFDM)属于通过有线或无线通信介质同时传送多个信号的技术。具体来说，数据分布在大量间隔精确频率的副载波上。该间隔提供便于解调每个频率所需的正交性。可以采用基于无线的OFDM接收器来在多个并行的平坦衰落信道上传送多个数据流。可以在频域中利用单抽头数字滤波器来执行均衡。利用已知的导频序列来执行信道估计。在发射器和接收器已知的特定时隙和频率副载波处传送导频信号。可以利用诸如迫零、最小均方差(MMSE)等的导频辅助信道估计技术来估计这些导频时隙和频率副载波处的信道。还必须为在与发送导频的时隙和副载波不同的时隙和副载波处传送的数据估计信道。可以利用如线性内插法和MMSE内插法的预测方法来确定数据的信道估计。即使相对易于实施，但线性内插法在频率选择性时变环境中的结果通常都较差。换句话说，在基于所接收的导频信号估计信道的两个点之间，信道可能发生显著变化(这在移动无线电环境中并不是不常见)。结果，这两个导频之间的内插信道估计值可能和那些点处的实际信道完全不同。另一个缺点是，在时间-频率网格的边界处，所估计的信道和真实信道之间存在较大的OFDM失配。线性丽SE内插法是基于用于确定信道的时间和频率变化的模型的。例如，许多情况下的时间变化遵循Jakes模型(基于求和正弦波衰落的Rayleigh (瑞利)模型)，并且可以利用功率延迟分布来确定频率响应。如果模型选择正确，那么线性MMSE内插法可以相当令人满意。但是，如果模型不匹配，那么性能受损。这种线性MMSE内插法的另一个缺点是存在大存储器要求和计算复杂度。
技术实现思路
描述一种在基于OFDM的无线电通信系统中使用的无线电信道估计技术。从多个天线发射OFDM符号块。该OFDM符号块包括已知的导频符号和待由接收器确定的数据符号。在周期性副载波上以预定模式定期传送导频符号。为所接收的OFDM符号块中的每个导频符号确定导频信道估计值。形成对应于所接收的OFDM符号块的NXM点矩阵。N是副载波的数量，且M是OFDM符号块中OFDM符号的数量。该矩阵是通过根据预定导频模式在该NXM矩阵的预定位置插入导频信道估计值且在该NXM矩阵的剩余位置插入零而形成的。计算NXM矩阵的二维傅立叶逆变换，以便在时域中形成信道估计值的多个副本。选择其中一个副本，并计算所选择的信道估计值的二维傅立叶变换，以便获得OFDM块中的每个点处的信道估计值。然后，基于所获得的信道估计值均衡所接收的OFDM数据符号。为了便于进行无线电信道估计，多天线发射器确定一个或多个已知的导频符号和定期的导频传送模式，在该模式，将导频符号定期安插在周期性副载波上。根据预定模式形成包括上述一个或多个导频符号和数据符号的OFDM符号块。将OFDM符号中的某些符号分配给上述多个天线中的相应天线，使得每个天线具有相关的OFDM符号流。接着，从相应天线发射每个OFDM符号流。定期导频传送模式优选是对称模式。但是，如果不是，也可以将导频传送模式变换为对称模式，在对称模式，导频符号和数据符号对称地散布在OFDM符号块中。附图说明图1是示例OFDM无线电通信系统的图；图2是示出根据一个非限制性示例实施例的发射器过程的流程图；图3是示出根据一个非限制性示例实施例的接收器过程的流程图；图4是示出预定的对称导频模式的非限制性示例的图；图5示出将非对称导频模式变换为对称导频模式的非限制性示例；图6是非限制性示例OFDM发射器的功能框图；图7是非限制性示例OFDM接收器的功能框图；图8是双天线发射器的非限制性示例信道脉冲响应对时间的二维图；图9是双天线发射器的非限制性示例信道响应对副载波频率和OFDM符号数量(二维FFT域)的三维图；图10是已知的导频符号的非限制性示例信道响应的三维图；图11A-11C包括利用导频符号的信道脉冲响应(IR)并在剩余数据符号位置插入零的信道的非限制性示例信道IR、对应于天线Al的OFDM符号的片段和OFDM符号维度中的第一个副载波的另一个片段的三维图；以及图12是示出通过计算如图11所示的副本之一的二维傅立叶变换而为每个天线恢复的恢复后信道估计的图。具体实施例方式在以下描述中，为了说明而不是限制的目的，阐述了具体细节，如特定节点、功能实体、技术、协议、标准等，以便理解所描述的技术。本领域的技术人员将明白，除了下文所描述的具体细节外，可以实施其它实施例。在其它情况下，省略了对众所周知的方法、装置、技术等的详细描述，以免让不必要的细节混淆本描述。图中示出个别功能块。本领域的技术人员将明白，那些块的功能可以利用个别硬件电路、结合经合适编程的微处理器或通用计算机利用软件程序和数据、利用专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列、一个或多个数字信号处理器(DSP)等来实现。图1示出可以基于正交频域复用(OFDM)的无线电通信系统10的示例。OFDM发射器12包括用于向组合器22提供一个或多个已知的导频序列的导频处理器18。发射器12包括多个天线ApA2、…、Ax。数据处理器20向组合器22提供OFDM数据符号，这些符号以预定模式(下文将更详细地进行描述)和OFDM导频符号组合在一起。组合信号经过变换，接着在射频(RF)块24中进行处理，然后通过其中一个相应的天线传送。天线传输在无线电信道16上传播，且在OFDM接收器14的一个或多个天线A1'A2,…、Ay处被接收。天线信号在RF块26中进行处理，并转换为基带。基带信号同时提供给用于均衡的信道均衡器28和用于为所接收的OFDM符号块估计无线电信道16的信道估计器30。信道均衡器28利用来自信道估计器30的估计信道来补偿由无线电信道16引起的失真。如果接收器14采用多个接收天线，那么分开处理每个天线分支，以便向例如最大比率组合器(MRC)32提供均衡符号流。最大比率组合器32组合来自每个天线的符号流，这通常在具有较佳的信号-干扰比或某个其它质量度量的天线符号流中提供较高的权重。接着，将组合符号流i提供给解调器34，解调器34解调关于每个OFDM副载波的信息，以便提供解调后的位用于进一步处理。如背景部分所述，可以利用一个或多个已知的导频信号和任何一种众所周知的导频辅助信道估计技术来为已知的导频符号执行信道估计。但是，还必须为数据符号估计信道，数据符号和导频符号不同 ，它们并不为接收器预先已知。出于背景部分中所说的原因，利用内插技术来为OFDM块中的未知的数据符号执行信道估计并不是太好。本专利技术者设想了更好、更精确且更简单的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在基于OFDM的无线电通信系统中估计无线电信道的方法，包括:在接收器处接收在多个副载波频率上从多个天线传送的OFDM符号块，其中所述OFDM符号块包括已知的导频符号和待由所述接收器确定的数据符号，并且在周期性副载波上以预定对称导频模式定期传送所述导频符号，处理所接收的OFDM符号块，以便为每个导频符号确定导频信道估计值；形成对应于所接收的OFDM符号块的N×M点矩阵，其中N是副载波的数量，且M是所述OFDM符号块中OFDM符号的数量,所述形成步骤包括根据所述预定对称导频模式在所述N×M矩阵中的预定位置插入所述导频信道估计值以及在所述N×M矩阵中的剩余位置插入零；计算所述N×M矩阵的二维傅立叶逆变换，从而在时域中产生信道估计值的多个副本；选择所述信道估计值的所述副本之一；以及计算所选择的信道估计值的二维傅立叶变换，以便为所述N×M矩阵中的每个位置获得信道估计值，而不用在所述导频符号之间执行内插。

【技术特征摘要】
2005.06.09 US 60/688,721;2006.05.05 US 11/418,4551.一种用于在基于OFDM的无线电通信系统中估计无线电信道的方法，包括: 在接收器处接收在多个副载波频率上从多个天线传送的OFDM符号块，其中所述OFDM符号块包括已知的导频符号和待由所述接收器确定的数据符号，并且在周期性副载波上以预定对称导频模式定期传送所述导频符号， 处理所接收的OFDM符号块，以便为每个导频符号确定导频信道估计值； 形成对应于所接收的OFDM符号块的NXM点矩阵，其中N是副载波的数量，且M是所述OFDM符号块中OFDM符号的数量，所述形成步骤包括根据所述预定对称导频模式在所述NXM矩阵中的预定位置插入所述导频信道估计值以及在所述NXM矩阵中的剩余位置插入零； 计算所述NXM矩阵的二维傅立叶逆变换，从而在时域中产生信道估计值的多个副本； 选择所述信道估计值的所述副本之一；以及 计算所选择的信道估计值的二维傅立叶变换，以便为所述NXM矩阵中的每个位置获得信道估计值，而不用在所述导频符号之间执行内插。2.如权利要求1所述的方法，还包括: 基于所获得的信道估计值均衡所接收的OFDM数据符号。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述导频符号的信道估计值是利用迫零均衡算法确定的。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述导频符号的信道估计值是利用线性最小均方差丽SE技术确定的。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述信道估计值的所述一个选定副本是利用二维低通滤波器选择的。6.如权利要求1所述的方法，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A奥塞兰，A洛戈塞蒂斯，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：