專利名稱：用于確定殘余頻率偏移的方法、通信系統(tǒng)、用于發(fā)射消息的方法、發(fā)射機(jī)、用于處理消息的 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定殘余頻率偏移的方法、通信系統(tǒng)、用于發(fā)射消息的方法、發(fā)射機(jī)、用于處理消息的方法以及接收機(jī)。

背景技術(shù)：
在SISO(單輸入單輸出)OFDM(正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)、亦即使用了根據(jù)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腛FDM而對(duì)多個(gè)副載波進(jìn)行的調(diào)制的、具有一個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)接收機(jī)天線的通信系統(tǒng)中，因?yàn)楦鞣N原因而在發(fā)送用戶數(shù)據(jù)之前發(fā)送前導(dǎo)碼。首先，發(fā)送短前導(dǎo)碼，用于時(shí)序同步和頻率同步，尤其是用于頻率偏移估計(jì)。
頻率偏移估計(jì)是必要的，因?yàn)樵趯?shí)際的數(shù)據(jù)通信中，無法期望接收機(jī)處的本地振蕩器頻率與發(fā)射機(jī)處生成的信號(hào)載波的頻率相同。這原因之一是由于電路局限性，且其特別是當(dāng)接收機(jī)相對(duì)于發(fā)射機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)呈現(xiàn)，因?yàn)槎嗥绽疹l移不可避免地被引入載波頻率。
頻率偏移可能導(dǎo)致載波間干擾(ICI)。對(duì)于多載波系統(tǒng)、諸如采用OFDM的多載波系統(tǒng)，殘余頻率偏移導(dǎo)致顯著的性能劣化。
在短前導(dǎo)碼之后，在SISO OFDM系統(tǒng)中發(fā)送相對(duì)少量的長前導(dǎo)碼(在根據(jù)IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)的情形下為兩個(gè)，見[1])，其用于信道估計(jì)。由于僅建立了單個(gè)信道，所以少量的長前導(dǎo)碼對(duì)于信道估計(jì)就足夠了。
然而，在使用多個(gè)發(fā)射天線的MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)的情形下，由于多個(gè)物理信道用于傳輸，所以為了提取所有信道信息，較多數(shù)目的長前導(dǎo)碼是必要的。實(shí)際上，可以證明，在MIMO系統(tǒng)的情形下，長前導(dǎo)碼的數(shù)目應(yīng)當(dāng)不少于發(fā)射天線的數(shù)目。
與SISO系統(tǒng)相比的長前導(dǎo)碼數(shù)目的這樣的增加具有如下結(jié)果與SISO系統(tǒng)相比，也被稱作長前導(dǎo)碼持續(xù)時(shí)間的用于長前導(dǎo)碼傳輸?shù)臅r(shí)間增加。在存在殘余頻率偏移的情形下，這引起了繼長前導(dǎo)碼之后的數(shù)據(jù)符號(hào)的相位的更加嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)，所述殘余頻率偏移由于實(shí)際通信系統(tǒng)中用于頻率偏移估計(jì)(FOE)的短前導(dǎo)碼的有限數(shù)目而自然而然產(chǎn)生。
由于失真的嚴(yán)重性，首先發(fā)送的數(shù)據(jù)符號(hào)典型地不能被充分校正，并且造成錯(cuò)誤位和錯(cuò)誤包。
在[2]中描述了用于頻率估計(jì)的估計(jì)器。
本發(fā)明的目的是提供一種用于在通信系統(tǒng)中進(jìn)行改進(jìn)的殘余頻率偏移估計(jì)的方法。
該目的通過具有根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征的用于確定殘余頻率偏移的方法、通信系統(tǒng)、用于由發(fā)射機(jī)發(fā)射消息的方法、發(fā)射機(jī)、用于處理消息的方法以及接收機(jī)而實(shí)現(xiàn)。


發(fā)明內(nèi)容
提供了用于確定通過通信信道的數(shù)據(jù)傳輸中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的殘余頻率偏移的方法，其中消息從發(fā)射機(jī)通過通信信道發(fā)射到接收機(jī)。所述消息包括至少一個(gè)短前導(dǎo)碼、至少一個(gè)長前導(dǎo)碼以及用戶數(shù)據(jù)，并且所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼包括殘余頻率偏移確定信息。殘余頻率偏移基于殘余頻率偏移確定信息來確定。
此外，提供了用于由發(fā)射機(jī)發(fā)射消息的方法，其中消息被生成，其中所述消息包括至少一個(gè)短前導(dǎo)碼、至少一個(gè)長前導(dǎo)碼以及用戶數(shù)據(jù)，并且所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼包括殘余頻率偏移確定信息，且所述消息通過通信信道被發(fā)射到接收機(jī)。殘余頻率偏移確定信息允許接收機(jī)確定通過通信信道的數(shù)據(jù)傳輸中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的殘余頻率偏移。
此外，提供了用于由接收機(jī)處理消息的方法，其中消息從發(fā)射機(jī)通過通信信道接收，所述消息包括至少一個(gè)短前導(dǎo)碼、至少一個(gè)長前導(dǎo)碼以及用戶數(shù)據(jù)，其中所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼包括殘余頻率偏移確定信息。通過通信信道的數(shù)據(jù)傳輸中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的殘余頻率偏移基于殘余頻率偏移確定信息來確定。
此外，提供了根據(jù)上述用于確定殘余頻率偏移的方法、用于發(fā)射消息的方法以及用于處理消息的方法的通信系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。



圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信系統(tǒng)。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳輸塊。

具體實(shí)施例方式 說明性地，長前導(dǎo)碼用于殘余偏移估計(jì)。這樣，甚至當(dāng)發(fā)射很多長前導(dǎo)碼時(shí)(在MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)的情形下情況正是如此)，由于相對(duì)多的長前導(dǎo)碼對(duì)于信道估計(jì)是必要的，所以殘余頻率偏移可以沒有數(shù)據(jù)丟失地被估計(jì)并補(bǔ)償。
本發(fā)明例如可應(yīng)用于根據(jù)WLAN 11n、亦即用于無線局域網(wǎng)的通信系統(tǒng)，但是也可能可應(yīng)用于諸如移動(dòng)電話通信系統(tǒng)的大區(qū)域通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的實(shí)施例體現(xiàn)自從屬權(quán)利要求。圍繞用于確定殘余頻率偏移的方法而描述的實(shí)施例類似地對(duì)通信系統(tǒng)、用于發(fā)射消息的方法、發(fā)射機(jī)、用于處理消息的方法以及接收機(jī)適用。
在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)短前導(dǎo)碼包括頻率偏移確定信息，并且頻率偏移基于頻率偏移確定信息來確定。
該數(shù)據(jù)可包括進(jìn)一步的殘余頻率偏移確定信息，并且殘余頻率偏移確定可以基于所述進(jìn)一步的殘余頻率偏移確定信息來執(zhí)行。
在一個(gè)實(shí)施例中，通信信道包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)子信道和至少一個(gè)導(dǎo)頻(pilot)子信道。
所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼可以進(jìn)一步包括信道估計(jì)信息，信道估計(jì)基于所述信道估計(jì)信息來執(zhí)行以確定通信信道的傳輸特性，并且所述頻率偏移確定信息可以通過所述至少一個(gè)導(dǎo)頻子信道來傳輸，并且所述信道估計(jì)信息可以通過所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)子信道來傳輸。
這意味著，導(dǎo)頻子信道在長前導(dǎo)碼傳輸時(shí)段中用來傳輸特殊符號(hào)(亦即導(dǎo)頻符號(hào))，所述特殊符號(hào)允許接收機(jī)執(zhí)行殘余頻率偏移估計(jì)。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述消息通過多個(gè)發(fā)射天線來發(fā)射。所述消息可以通過多個(gè)接收天線來接收。
所述消息例如根據(jù)OFDM來傳輸。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)殘余頻率偏移已基于殘余頻率偏移確定信息而確定時(shí)，基于所確定的殘余頻率偏移而對(duì)在所述消息的傳輸中接收到的至少一個(gè)信號(hào)值執(zhí)行相位補(bǔ)償。
例如，在一時(shí)刻，基于迄今所發(fā)射的頻率偏移確定信息，可以執(zhí)行殘余頻率偏移確定，并且基于所確定的頻率偏移來校正(亦即相位補(bǔ)償)隨后接收到的所有信號(hào)值。當(dāng)隨著時(shí)間推移相繼接收到更多殘余頻率偏移確定信息時(shí)，殘余頻率偏移可以被再次確定以改進(jìn)殘余頻率偏移的當(dāng)前估計(jì)。
在下述實(shí)施例中，描述了嵌入在長前導(dǎo)碼和數(shù)據(jù)兩者中的特殊導(dǎo)頻。描述了基于[2]中的線性預(yù)測(cè)方法的遞歸估計(jì)算法，并且給出了抵消對(duì)信道估計(jì)和數(shù)據(jù)兩者的影響的補(bǔ)償公式。
下面參考附圖解釋本發(fā)明的說明性實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信系統(tǒng)100。
通信系統(tǒng)100包括發(fā)射機(jī)101(在圖1中僅部分地示出)和接收機(jī)102。
發(fā)射機(jī)101包括多個(gè)發(fā)射天線103，其中每個(gè)發(fā)射天線103都用于信號(hào)發(fā)射。將要由發(fā)射天線103以無線電信號(hào)的形式發(fā)送的數(shù)據(jù)(用戶數(shù)據(jù)、前導(dǎo)碼等)由相應(yīng)的IFFT(快速逆傅立葉變換)單元104供給到發(fā)射天線103。發(fā)射機(jī)101所發(fā)射的無線電信號(hào)由接收機(jī)102通過多個(gè)接收機(jī)天線105接收。
根據(jù)OFDM(正交頻分復(fù)用)而對(duì)副載波進(jìn)行的調(diào)制用于從發(fā)射天線103到接收機(jī)天線105的信號(hào)值傳輸。
因?yàn)榻邮諜C(jī)102中的本地振蕩器由于硬件電路中的缺點(diǎn)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不能保證以與發(fā)射機(jī)101中的頻率正好相同的頻率工作，所以這種不一致引起頻率偏移，頻率偏移將接收到的信號(hào)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，該角度隨時(shí)間增長。
因此，短前導(dǎo)碼在用戶數(shù)據(jù)之前發(fā)送。這在圖2中示出。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳輸塊200。
傳輸塊200從左向右發(fā)送，亦即，最靠左邊的傳輸塊200的單元被首先發(fā)送。
傳輸塊200包括短前導(dǎo)碼201，短前導(dǎo)碼201被首先發(fā)送并用于頻率偏移估計(jì)(FOE)，頻率偏移估計(jì)在接收到短前導(dǎo)碼之后由接收機(jī)102的FOE單元106進(jìn)行。FOE單元106估計(jì)頻率偏移，頻率偏移在圖1中用Ψ表示。頻率偏移補(bǔ)償單元107接收頻率偏移估計(jì)Ψ作為輸入，并且對(duì)所有進(jìn)一步接收到的信號(hào)值補(bǔ)償頻率偏移。
在頻率偏移補(bǔ)償之后，還存在載波間干擾的形式的殘余頻率偏移(盡管通常是少量的)，其破壞了頻率子信道之間的正交性，并且可能因此(如果不補(bǔ)償)造成總系統(tǒng)故障。
在IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)中，在具有64個(gè)頻率副載波的SISO(單輸入單輸出)系統(tǒng)中，索引為[8，22，44，58](參考從1到64的慣例)的頻率子信道專用于導(dǎo)頻傳輸。假設(shè)通信系統(tǒng)100是具有Nt個(gè)發(fā)射天線103和Nr個(gè)接收天線105的MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)。在這個(gè)實(shí)施例中，與IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)中相同的頻率子信道、亦即索引為[8，22，44，58]的頻率子信道用于導(dǎo)頻符號(hào)的遞送，這將在下面描述。
傳輸塊200包括在短前導(dǎo)碼之后發(fā)送的多個(gè)長前導(dǎo)碼202。
在索引為[8，22，44，58]的頻率子信道中傳輸?shù)拈L前導(dǎo)碼202的信號(hào)值由信號(hào)值Λf，t，n給出，其中Λf，t，n表示在時(shí)間n通過發(fā)射天線t在子信道f中傳輸?shù)男盘?hào)值。這些信號(hào)值也被稱為嵌入在長前導(dǎo)碼中的導(dǎo)頻。
接收機(jī)102在時(shí)間n通過發(fā)射天線r和子信道f接收(頻域中的)離散信號(hào)值 其中Hf，r，t為發(fā)射天線t和接收天線r之間建立的子信道f的信道增益，ω表示接收機(jī)102處的殘余頻率偏移(如上面解釋的那樣，在基于短前導(dǎo)碼201執(zhí)行頻率偏移估計(jì)和頻率偏移補(bǔ)償之后)，且Vf，r，n為AWGN樣本。
選擇時(shí)間索引n使得n＝1對(duì)應(yīng)于長前導(dǎo)碼201中的第一個(gè)，并且n＝NLP對(duì)應(yīng)于長前導(dǎo)碼201中的最后一個(gè)。
下面解釋對(duì)應(yīng)于f∈[8，22，44，58]的Λf，t，n的選擇。根據(jù)方程(1)對(duì)應(yīng)于這些Λf，t，n的Lf，r，n在由相應(yīng)的FFT單元108處理之后，被殘余頻率偏移估計(jì)單元109用于估計(jì)殘余頻率偏移ω。
從(1)中可看出，如果Λf，t，n被設(shè)計(jì)為獨(dú)立于t，使得Λf，t，n＝Λf，t，t＝1，2，...，Nt，那么當(dāng)通過設(shè)置(這意味著每個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)中有固定的冪(power))來將不同時(shí)間n的噪聲樣本成形為相同方差時(shí)，信號(hào) 將對(duì)每個(gè)f和r勾畫關(guān)于n的復(fù)正弦曲線。
由于f∈[8，22，44，58]并且r∈[1，2，...，Nr]，所以存在不同幅值∑t＝1NtHf，r，t但是相等頻率64ω的4Nr個(gè)獨(dú)立的復(fù)正弦式。
為了盡可能接近地符合IEEE802.11a中的導(dǎo)頻值(見[1])，在這個(gè)實(shí)施例中使用賦值Λ8，n＝-Λ22，n＝Λ44，n＝Λ58，n＝1。
在這個(gè)實(shí)施例中使用無循環(huán)前綴(cyclic-prefix-free)的長前導(dǎo)碼設(shè)計(jì)。在這種情況下，時(shí)域中的每個(gè)長前導(dǎo)碼符號(hào)中的64個(gè)樣本中的最后16個(gè)需要獨(dú)立于n。這意味著對(duì)于f∈[8，22，44，58]，Λf，n＝Λf。上述準(zhǔn)則可概括為 C1)發(fā)射天線獨(dú)立，以在接收機(jī)102處產(chǎn)生獨(dú)立的復(fù)正弦式 C2)與IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)一致的子信道導(dǎo)頻值賦值 C3)時(shí)間獨(dú)立，以滿足對(duì)無循環(huán)前綴長前導(dǎo)碼設(shè)計(jì)的要求 通過約定
可以滿足這些準(zhǔn)則。
對(duì)于Nt＝6且Nr＝3，對(duì)于子信道f∈[8，44，58]，這由表1示出，而對(duì)于子信道f＝22，則由表2示出。

表1
表2 使用(2)，相位補(bǔ)償問題變成單音(single tone)參數(shù)估計(jì)問題，單音參數(shù)估計(jì)問題在信號(hào)處理領(lǐng)域中是經(jīng)典的，在文獻(xiàn)中有多種現(xiàn)成的解決方案。線性預(yù)測(cè)估計(jì)器(見[2])以可承受的計(jì)算復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)合理的精度，并且與[2]中介紹的Kay的估計(jì)器相比就實(shí)施而言特別有吸引力。當(dāng)對(duì)于單個(gè)子信道f和單個(gè)接收天線r應(yīng)用于(2)時(shí)，估計(jì)器輸出為 對(duì)于Nt＝6且Nr＝3，接收機(jī)102接收到的Lf，r，n在表3到5中示出(其中在這些表中，時(shí)間向下增長)。 表3 表4 表5 由于通過設(shè)計(jì)使Λf，t，n獨(dú)立于t和n(如上所述)，所以表3到5中的每列形成不同幅值但相等頻率的復(fù)正弦式。使用接收到的長前導(dǎo)碼，亦即使用Lf，r，n，殘余頻率偏移估計(jì)單元109根據(jù)(5)生成殘余頻率偏移估計(jì)

(其取決于由時(shí)間索引n給出的當(dāng)前時(shí)間)aLP，1＝0， (5)為(4)的擴(kuò)展。時(shí)間索引n＝2對(duì)應(yīng)于長前導(dǎo)碼202中的第二個(gè)長前導(dǎo)碼，n＝3指的是長前導(dǎo)碼202中的第三個(gè)長前導(dǎo)碼，等等。注意殘余頻率偏移估計(jì)

取決于時(shí)間(記為時(shí)間索引n)。當(dāng)在接收機(jī)102中可得到更多的Lf，r，n(對(duì)應(yīng)于增長的時(shí)間索引n)時(shí)，殘余頻率偏移估計(jì)典型地將變得更好。當(dāng)所有長前導(dǎo)碼202都已被發(fā)射時(shí)，殘余FOE單元109將已生成殘余頻率偏移估計(jì)
最后，傳輸塊200包括多個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)203，數(shù)據(jù)符號(hào)203在長前導(dǎo)碼202之后由發(fā)射機(jī)101發(fā)射。
在索引為[8，22，44，58]的頻率子信道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號(hào)203的信號(hào)值由信號(hào)值Гf，t，n給出，其中Гf，t，n表示在時(shí)間n通過發(fā)射天線t在子信道f中傳輸?shù)男盘?hào)值。這些符號(hào)也被稱為嵌入在數(shù)據(jù)符號(hào)中的導(dǎo)頻。
可以遵循與嵌入在長前導(dǎo)碼中的導(dǎo)頻的原理類似的原理來展開嵌入在數(shù)據(jù)符號(hào)中的導(dǎo)頻。與(1)形成對(duì)照，對(duì)應(yīng)于Гf，t，n的接收信號(hào)值Df，r，n由(6)給出 其中，如上所述，f為子信道，t為發(fā)射天線，r為接收天線，且n為時(shí)間索引。
為了與Vf，r，n區(qū)別，對(duì)于AWGN(加性白高斯噪聲)樣本采用不同的記號(hào)

與可被操縱使得不需要循環(huán)前綴的長前導(dǎo)碼Λf，t，n不同，數(shù)據(jù)信號(hào)值Гf，t，n沒有采取這樣的自由度。在OFDM(正交頻分復(fù)用)的情形下(OFDM在此實(shí)施例中使用)，循環(huán)前綴的存在將每個(gè)OFDM符號(hào)在長度上設(shè)置為80個(gè)M元(M-ary)符號(hào)。
因此，(6)中的頻率為80ω而不是(1)中的64ω，并且上面的準(zhǔn)則C3不再適用。導(dǎo)頻因此獨(dú)立于t但取決于f和n來選擇，或者定量地選擇 其中kn ∈{1，-1}是n的函數(shù)，其服從IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的SISO導(dǎo)頻的偽隨機(jī)序列(見[1])。
對(duì)于Nt＝6且Nr＝3，根據(jù)(7)的定義對(duì)于子信道f∈[8，44，58]由表6示出，而對(duì)于子信道f＝22，則由表7示出。

表6
表7 嵌入在數(shù)據(jù)符號(hào)中的導(dǎo)頻，亦即對(duì)于F∈[8，22，44，58]的Df，t，n與嵌入在長前導(dǎo)碼中的導(dǎo)頻類似地由殘余頻率偏移估計(jì)單元109用來估計(jì)殘余頻率偏移。
估計(jì)4Nr個(gè)子信道中的單音頻率(tone frequency)中的每一個(gè)的(4)的相對(duì)部分為 基于(7)以及通過設(shè)計(jì)使kn∈{1，-1}的性質(zhì)而得到方程(8)。通過擴(kuò)展到多個(gè)子信道并以遞歸的形式重寫，(8)變?yōu)? k0＝1， 殘余FOE單元109根據(jù)(5)基于長前導(dǎo)碼生成的累積和aLP，NLP用作aDATA，n中的第一個(gè)值以便增強(qiáng)精確性。(9)的第一行中的指數(shù)因子被引入以說明頻率差，所述頻率差是由于長前導(dǎo)碼中沒有循環(huán)前綴而引起的，如(2)和(6)中指示的那樣。
在一個(gè)實(shí)施例中，可能存在兩個(gè)信號(hào)場符號(hào)，并且n＝1對(duì)應(yīng)于第一個(gè)信號(hào)場(SF)符號(hào)，n＝2對(duì)應(yīng)于第二個(gè)SF符號(hào)，n＝3對(duì)應(yīng)于第一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)，等等。
對(duì)于Nt＝6且Nr＝3，接收機(jī)102接收到的Df，r，n在表8到10中示出(其中在這些表格中，時(shí)間向下增長)。
表8 表9 表10 表8到10中的每個(gè)列都可以被認(rèn)為是單個(gè)復(fù)正弦式。
下面討論時(shí)域中的殘余頻率偏移對(duì)頻域中的符號(hào)的影響。為了易于表達(dá)，考慮無噪聲情形，盡管同一討論也適用于其它情形。假設(shè)時(shí)間序列yn，n＝1，2，...，N與復(fù)正弦式ej(ωn+φ)(其中ω□1)相乘。一旦對(duì)乘積進(jìn)行了離散傅立葉變換，頻域信號(hào)就可以以矩陣形式寫為 yf＝FPyt(10) 其中，yt＝[y1 y2…yN]T，P＝diag{ej(ω+φ) ej(ω2+φ) … ej(ωN+φ)}，并且F為傅立葉變換矩陣。
如果該正弦式的影響要在頻域中用對(duì)角矩陣Q通過 yf≈QFyt(11)來建模，那么 上述近似適用于矩陣F和像Hadamard矩陣那樣在每個(gè)元素中具有固定的冪的任何正交變換，并且在對(duì)角線元素處是精確的。基于這樣的近似，時(shí)域模型和頻域模型如表11所述那樣相關(guān)。


表11 雖然NLP個(gè)長前導(dǎo)碼共享16個(gè)樣本的單個(gè)循環(huán)前綴，但是后續(xù)的數(shù)據(jù)符號(hào)每個(gè)都擁有循環(huán)前綴。如模型示出的那樣，長前導(dǎo)碼和數(shù)據(jù)符號(hào)段中的接收機(jī)天線r處的離散信號(hào)分別由 和 給出。
因?yàn)榻邮盏降男盘?hào)值在時(shí)域和頻域兩者中都相位旋轉(zhuǎn)，所以在MIMO系統(tǒng)中，基于失真的長前導(dǎo)碼而標(biāo)識(shí)的信道可能由于相對(duì)長的估計(jì)間隔內(nèi)的殘余頻率偏移ω的影響而顯著偏離實(shí)際的信道。根據(jù)(13)，在子信道f和接收機(jī)天線r處收集的NLP個(gè)長前導(dǎo)碼通過


與信道增益Hf，r，t和傳輸值Λf，t，n相關(guān)。
以矩陣的形式，可以寫出一旦使用了(12)中的性質(zhì)并且假設(shè)對(duì)于最佳長前導(dǎo)碼設(shè)計(jì)而言相當(dāng)有根據(jù)的Λ＝常數(shù)×F(或者不是傅立葉變換，而是像Hadamard變換那樣在每個(gè)元素中具有相等冪的任何正交變換)，不考慮殘余頻率偏移的傳統(tǒng)LS信道估計(jì)就由 給出。通過(14)，對(duì)于例如采用VBLAST(豎直貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空間-時(shí)間)結(jié)構(gòu)的MIMO-OFDM系統(tǒng)，在時(shí)間n、在子信道f和天線r處接收到的數(shù)據(jù)符號(hào)為

在利用(16)之后，意味著

(18) 雖然幅值衰減

由于基于短前導(dǎo)碼的頻率偏移估計(jì)和補(bǔ)償之后的小ω而是不隨時(shí)間變化的和可忽略的，但是相位旋轉(zhuǎn)項(xiàng)是時(shí)間的增函數(shù)，因而是不可缺少的。因此為了向信道估計(jì)和數(shù)據(jù)符號(hào)兩者中的失真提供相位補(bǔ)償量，殘余頻率偏移補(bǔ)償單元110將接收到的信號(hào)值Yf，r，n替換為 n＝1，2，…， f＝1，2，3，…，64，and f≠{8，22，44，58} (19)在這之后，以這種方式校正的信號(hào)值被供給到迫零干擾抑制(ZFIS)單元111，ZFIS單元111還充當(dāng)信道均衡器(并且用于數(shù)據(jù)檢測(cè))。ZFIS單元111的輸出被供應(yīng)給解碼器112，解碼器112執(zhí)行數(shù)據(jù)的解碼。
盡管上面的展開是針對(duì)VBLAST構(gòu)造得到的，但是容易看出，(19)中的補(bǔ)償公式同樣適用于GSTBC(分組空間-時(shí)間塊代碼)系統(tǒng)。還應(yīng)注意的是，對(duì)于長前導(dǎo)碼加載有循環(huán)前綴的情形，可容易地應(yīng)用相同的相位補(bǔ)償以得到方程 長前導(dǎo)碼 aLP，1＝0， 數(shù)據(jù)符號(hào) k0＝1， n＝1，2，…， 相位補(bǔ)償 n＝1，2，…， f＝1，2，3，…，64，and f≠{8，22，44，58}(22) 上面的方程使用根據(jù)(3)和(7)的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)而得到相同的性能，因?yàn)椴町悆H在于通信信息中長前導(dǎo)碼的較低效使用。
在上述實(shí)施例中，無需導(dǎo)頻子信道的信道估計(jì)。代替之，根據(jù)(5)在接收到每個(gè)長前導(dǎo)碼之后計(jì)算aLP，n。
一旦每個(gè)OFDM符號(hào)到達(dá)，就如(9)中所述那樣更新aDATA，n。執(zhí)行對(duì)Yf，r，n的相位補(bǔ)償以獲得(19)中的

，用于諸如信道均衡等的后續(xù)處理。
仿真結(jié)果顯示，該方法提供了幾乎完美的補(bǔ)償。實(shí)施的簡單性是明顯的，因?yàn)橥ㄟ^設(shè)計(jì)只需要少許不可避免的非線性運(yùn)算。
在MIMO OFDM系統(tǒng)的情形下，在每個(gè)長訓(xùn)練前導(dǎo)碼、信號(hào)場和OFDM符號(hào)中，在一個(gè)實(shí)施例中，副載波中的八個(gè)專用于導(dǎo)頻信號(hào)，以使得相干檢測(cè)抗頻率偏移和相位噪聲的能力強(qiáng)。這些導(dǎo)頻信號(hào)應(yīng)該被放在副載波-48、-34、-20、-6、6、20、34和48中。長訓(xùn)練前導(dǎo)碼中的導(dǎo)頻不隨時(shí)間調(diào)制，但是信號(hào)場和OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)中的那些導(dǎo)頻則應(yīng)該由偽二進(jìn)制序列進(jìn)行BPSK調(diào)制，以防止譜線的生成。下面描述導(dǎo)頻副載波對(duì)每個(gè)OFDM符號(hào)的貢獻(xiàn)。
導(dǎo)頻副載波對(duì)第n個(gè)OFDM符號(hào)的貢獻(xiàn)由下面給出的序列P-58，58或P-53，53的傅立葉變換產(chǎn)生。
首先，定義序列 P-26，26＝{0，0，0，0，0，1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，-1，0，0，0，0，0}. 然后 P-53，53＝{P-26，26，0，P-26，26}， P-58，58＝{P-26，26，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，P-26，26}. 導(dǎo)頻副載波的極性由序列Pn控制，序列Pn為127個(gè)元素的序列的循環(huán)擴(kuò)展，并且由 P0..126＝{1，1，1，1，-1，-1，-1，1，-1，-1，-1，-1，1，1，-1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，-1，1，1，-1，-1，1，1，1，-1，1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，-1，-1，1，1，1，1，1，-1，-1，1，1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，-1，-1，-1，1，1，-1，-1，-1，-1，1，-1，-1，1，-1，1，1 ，1，1，-1，1，-1，1，-1，1，-1，-1，-1，-1，-1，1，-1，1，1，-1，1，-1，1，1，1，-1，-1，1 ，-1，1，-1，1，1，1，-1，-1，-1，-1，-1，1，-1}給出。
每個(gè)序列元素用于一個(gè)OFDM符號(hào)。第一個(gè)和第二個(gè)元素P0和P1分別乘以第一個(gè)和第二個(gè)信號(hào)符號(hào)的導(dǎo)頻副載波，而從P2開始的元素則用于數(shù)據(jù)符號(hào)。
在這個(gè)文獻(xiàn)中，引用了以下出版物″Part 11wireless LAN medium access control(MAC)andphysical layer(PHY)specificationsHigh-speed physicallayer in the 5GHz band.”IEEE std 802.11a-1999Supplementto IEEE 802.11-1999，Sept.1996S.Kay，″Statistically/Computationally efficientfrequency estimation”，ICASSP′98，pp.2292-2294，vo1.4，1998
權(quán)利要求
1.用于確定通過通信信道的數(shù)據(jù)傳輸中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的殘余頻率偏移的方法，其中
——消息從所述發(fā)射機(jī)通過所述通信信道發(fā)射到所述接收機(jī)；
——所述消息包括至少一個(gè)短前導(dǎo)碼、至少一個(gè)長前導(dǎo)碼以及用戶數(shù)據(jù)；
——所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼包括殘余頻率偏移確定信息；
——所述殘余頻率偏移基于所述殘余頻率偏移確定信息來確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)短前導(dǎo)碼包括頻率偏移確定信息，并且頻率偏移基于所述頻率偏移確定信息來確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)包括進(jìn)一步的殘余頻率偏移確定信息，并且殘余頻率偏移確定基于所述進(jìn)一步的殘余頻率偏移確定信息來執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述通信信道包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)子信道和至少一個(gè)導(dǎo)頻子信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼進(jìn)一步包括信道估計(jì)信息，信道估計(jì)基于所述信道估計(jì)信息來執(zhí)行以確定所述通信信道的傳輸特性，并且所述殘余頻率偏移確定信息通過所述至少一個(gè)導(dǎo)頻子信道來傳輸，并且所述信道估計(jì)信息通過所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)子信道來傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述消息通過多個(gè)發(fā)射天線來發(fā)射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述消息通過多個(gè)接收天線來接收。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述消息根據(jù)OFDM來傳輸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任何一項(xiàng)所述的方法，其中當(dāng)所述殘余頻率偏移已基于所述殘余頻率偏移確定信息而確定時(shí)，基于所述確定的殘余頻率偏移而對(duì)在所述消息的傳輸中接收到的至少一個(gè)信號(hào)值執(zhí)行相位補(bǔ)償。
10.包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的通信系統(tǒng)，其中
——所述發(fā)射機(jī)適合于將消息從所述發(fā)射機(jī)通過通信信道發(fā)射到所述接收機(jī)，其中所述消息包括至少一個(gè)短前導(dǎo)碼、至少一個(gè)長前導(dǎo)碼以及用戶數(shù)據(jù)，并且所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼包括殘余頻率偏移確定信息；
——所述接收機(jī)適合于基于所述殘余頻率偏移確定信息來確定通過所述通信信道的數(shù)據(jù)傳輸中的所述發(fā)射機(jī)和所述接收機(jī)之間的殘余頻率偏移。
11.用于由發(fā)射機(jī)發(fā)射消息的方法，其中
——消息被生成，其中所述消息包括至少一個(gè)短前導(dǎo)碼、至少一個(gè)長前導(dǎo)碼以及用戶數(shù)據(jù)，并且所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼包括殘余頻率偏移確定信息；
——所述消息通過通信信道被發(fā)射到接收機(jī)；
其中
——所述殘余頻率偏移確定信息允許所述接收機(jī)確定通過所述通信信道的數(shù)據(jù)傳輸中的所述發(fā)射機(jī)和所述接收機(jī)之間的殘余頻率偏移。
12.發(fā)射機(jī)，包括
——消息生成單元，其適合于生成消息，其中所述消息包括至少一個(gè)短前導(dǎo)碼、至少一個(gè)長前導(dǎo)碼以及用戶數(shù)據(jù)，并且所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼包括殘余頻率偏移確定信息；
——發(fā)送單元，其適合于將所述消息通過通信信道發(fā)射到接收機(jī)；
其中
——所述殘余頻率偏移確定信息允許所述接收機(jī)確定通過所述通信信道的數(shù)據(jù)傳輸中的所述發(fā)射機(jī)和所述接收機(jī)之間的殘余頻率偏移。
13.用于由接收機(jī)處理消息的方法，其中
——從發(fā)射機(jī)通過通信信道接收消息，所述消息包括至少一個(gè)短前導(dǎo)碼、至少一個(gè)長前導(dǎo)碼以及用戶數(shù)據(jù)，其中所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼包括殘余頻率偏移確定信息；
——基于所述殘余頻率偏移確定信息來確定通過所述通信信道的數(shù)據(jù)傳輸中的所述發(fā)射機(jī)和所述接收機(jī)之間的殘余頻率偏移。
14.接收機(jī)，包括
——接收單元，其適合于從發(fā)射機(jī)通過通信信道接收消息，所述消息包括至少一個(gè)短前導(dǎo)碼、至少一個(gè)長前導(dǎo)碼以及用戶數(shù)據(jù)，其中所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼包括殘余頻率偏移確定信息；
——確定單元，其適合于基于所述殘余頻率偏移確定信息來確定數(shù)據(jù)傳輸中的所述發(fā)射機(jī)和所述接收機(jī)之間的殘余頻率偏移。
全文摘要
描述了一種確定通過通信信道的數(shù)據(jù)傳輸中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的殘余頻率偏移的方法，其中消息從所述發(fā)射機(jī)通過所述通信信道發(fā)射到所述接收機(jī)，并且所述消息包括至少一個(gè)短前導(dǎo)碼(201)、至少一個(gè)長前導(dǎo)碼(202)以及用戶數(shù)據(jù)(203)。所述至少一個(gè)長前導(dǎo)碼(202)包括殘余頻率偏移確定信息，所述殘余頻率偏移基于所述殘余頻率偏移確定信息來確定。
文檔編號(hào)H04J11/00GK101057443SQ20058003077
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月13日
發(fā)明者馮灝泓, 孫素梅, 何晉強(qiáng), 梁應(yīng)敞, 吳巖, 雷中定 申請(qǐng)人:新加坡科技研究局