專利名稱：使用頻率平滑進(jìn)行信道估計(jì)的制作方法
使用頻率平滑進(jìn)行信道估計(jì)
根據(jù)35 U.S.C. §119要求優(yōu)先權(quán)
本專利申請要求于2007年3月22日提交的題為"QUADRATURE IMBALANCE MITIGATION USING UNBIASED TRAINING SIGNALS (使用無偏 訓(xùn)練信號進(jìn)行正交不平衡緩解)"的臨時(shí)申請No. 60/896,480的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申 請的狀態(tài)為待審，代理人案巻號為071040P1。 根據(jù)35 U.S.C. §120要求優(yōu)先權(quán)
本專利申請是于2007年3月9日提交的題為QUADRATURE MODULATION ROTATING TRAINING SEQUENCE (正交調(diào)制旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練序列)的專利申請?zhí)朥S S/N. 11/684,566的部分繼續(xù)，其中其狀態(tài)為待審，且已轉(zhuǎn)讓給本申請受讓人并因此 通過援引明確納入于此。
本專利申請是于2007年5月30日提交的題為QUADRATURE IMBALANCE MITIGATION USING UNBIASED TRAINING SEQUENCES (使用無偏訓(xùn)練序列進(jìn) 行正交不平衡緩解)的專利申請?zhí)朥S S/N. 11/755,719的部分繼續(xù)，其代理人案巻 號為060395B1,其狀態(tài)為待審，且已轉(zhuǎn)讓給本申請受讓人并因此通過援引明確納 入于此。
本專利申請涉及與本申請同時(shí)提交的題為QUADRATURE IMBALANCE ESTIMATION USING UNBIASED TRAINING SEQUENCES (使用無偏訓(xùn)練序列 進(jìn)行正交不平衡估計(jì))的美國專利申請，其代理人案巻號為060395B2且已轉(zhuǎn)讓給 本申請受讓人，并因此通過援引明確全部納入于此。
背景
領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及通信信道估計(jì)，尤其涉及用于通過移除正交不平衡誤差來改 進(jìn)在訓(xùn)練接收機(jī)信道估計(jì)中正交調(diào)制無偏訓(xùn)練序列的使用的系統(tǒng)和方法。 背景


圖1是常規(guī)接收機(jī)前端的示意框圖(現(xiàn)有技術(shù))。常規(guī)的 線通信接收機(jī)包括將輻射信號轉(zhuǎn)換成傳導(dǎo)信號的天線。在一些初始濾波之后，傳導(dǎo)信號被放大。給 定充分的功率電平，該信號的載波頻率可通過將該信號與本地振蕩器信號混頻(下 變頻)來轉(zhuǎn)換。由于收到信號是正交調(diào)制的，因此該信號在組合之前通過分開的I
和Q路徑被解調(diào)。在頻率轉(zhuǎn)換之后，可使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將模擬信號轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號以供基帶處理。該處理可包括快速傅立葉變換(FFT)。
存在可能被引入接收機(jī)的多種誤差，其不利地影響信道估計(jì)和對預(yù)期信號的 恢復(fù)。誤差可能源自混頻器、濾波器、以及諸如電容器等無源組件。這些誤差如果 在I和Q路徑之間導(dǎo)致不平衡則會惡化。為了估計(jì)信道并且由此消零這些誤差中 的一些，通信系統(tǒng)可使用包括訓(xùn)練序列的消息格式，訓(xùn)練序列可以是重復(fù)或預(yù)定數(shù) 據(jù)碼元。通過例如使用正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)，可針對每一個(gè)副載波重復(fù)地 傳送相同的IQ星座點(diǎn)。
為了在便攜式的電池供電設(shè)備中節(jié)省功率， 一些OFDM系統(tǒng)僅使用單個(gè)調(diào)制 碼元來進(jìn)行訓(xùn)練。例如，激勵(lì)星座中的單個(gè)方向(例如，I路徑)但不激勵(lì)另一個(gè) 方向(例如，Q路徑)。也可與導(dǎo)頻頻調(diào)一起使用相同類型的單向訓(xùn)練。注意用 ±1碼元值加擾單個(gè)調(diào)制信道(例如，I信道)并不旋轉(zhuǎn)星座點(diǎn)，并且對正交信道不 提供激勵(lì)。
在存在大帶寬系統(tǒng)中盛行的正交路徑不平衡的情況下，上述功率節(jié)省訓(xùn)練序 列導(dǎo)致有偏信道估計(jì)。有偏信道估計(jì)可在一個(gè)方向(即，I路徑)上很好地對準(zhǔn)IQ 星座，但在正交方向上提供正交不平衡。優(yōu)選的是任何不平衡都在這兩個(gè)信道間平 均地分布。
圖2是圖解接收機(jī)側(cè)的正交不平衡的示意圖(現(xiàn)有技術(shù))。盡管未示出，發(fā) 射機(jī)側(cè)不平衡是類似的。假設(shè)Q路徑是參考。傳入波形是cos(w + ^，其中0是信 道的相位。Q路徑用-sin(W)進(jìn)行了下變頻。I路徑用(l+2s)cos(w^ 2A伊)進(jìn)行了下變 頻。2A伊和是硬件不平衡，分別為相位誤差和振幅誤差。低通濾波器H!和HQ 對于每一條路徑是不同的。濾波器引入附加振幅和相位畸變。然而，這些附加畸變 集中在2A伊和2e內(nèi)。注意，這兩個(gè)濾波器是實(shí)際的并且以相同的方式影響+w和 -w兩者。
假定這些誤差較小
(l+2s)cos(wf+2Ap) - (l+2s)cos(一 一 2A伊.sin00 右手側(cè)的第一分量cos(W)是經(jīng)稍微定標(biāo)的理想I路徑。第二分量-2A伊.sin(wO是來自Q路徑的較小泄漏。在下變頻傳入波形之后
在I路徑中(l+2e)cos(0 + 2e.sin(外 在Q路徑中sin(0。
這些誤差導(dǎo)致對正交調(diào)制星座中碼元位置的誤解，其進(jìn)而又導(dǎo)致不正確解調(diào) 的數(shù)據(jù)。
概述
無線通信接收機(jī)容易因與混頻器、放大器和濾波器相關(guān)聯(lián)的硬件組件中缺乏 容錯(cuò)而產(chǎn)生誤差。在正交解調(diào)器中，這些誤差還可導(dǎo)致I與Q路徑之間的不平衡， 從而導(dǎo)致不正當(dāng)?shù)靥幚淼臄?shù)據(jù)。
訓(xùn)練信號可用于校準(zhǔn)接收機(jī)信道。然而，不激勵(lì)I(lǐng)和Q路徑兩者的訓(xùn)練信號 并不解決兩條路徑之間的不平衡問題。無偏訓(xùn)練信號可用于激勵(lì)I(lǐng)和Q路徑兩者， 其得到更好的信道估計(jì)。常規(guī)地，根據(jù)與正或基準(zhǔn)(+f)副載波相關(guān)聯(lián)的預(yù)定信息來 推導(dǎo)信道估計(jì)。如果還使用負(fù)或鏡像(-f)副載波，就能獲得更好的信道估計(jì)。此外， 通過將毗鄰或幾乎毗鄰的基準(zhǔn)副載波與毗鄰或幾乎毗鄰的鏡像副載波恰當(dāng)?shù)亟M合， 就可對充當(dāng)移除信道偏移誤差的手段的訓(xùn)練信號應(yīng)用頻率平滑。
相應(yīng)地，提供了一種用于提供經(jīng)頻率平滑的通信訓(xùn)練信號的方法。該方法在 正交調(diào)制發(fā)射機(jī)中生成經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包 括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積，其中每個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波表示的復(fù)平面 信息乘以由鏡像頻率副載波表示的復(fù)平面信息。多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O。該 方法提供經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號從而其能在單個(gè)碼元周期內(nèi)被發(fā)送。
通常，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括多個(gè)毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰 鏡像頻率副載波。例如，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可包括一組無居間副載波的毗 鄰基準(zhǔn)頻率副載波、和無居間副載波的多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波。
在一方面，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可表示如下
S Pi Pim = 0， i = 1至U n;
其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及
其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。還提供了一種用于使用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì)的方法。 該方法在正交解調(diào)接收機(jī)中接受經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列。經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn) 練序列包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的倍數(shù)，其中每個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載 波(f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息(p)、乘以由鏡像頻率副載波(-f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息
(Pm)。多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O。該方法處理經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號，生
成表示復(fù)平面信息的多個(gè)經(jīng)處理碼元(y)。將每一個(gè)經(jīng)處理碼元(y)乘以對應(yīng)的基準(zhǔn) 信號的共軛(p"，并獲得經(jīng)頻率平滑的信道估計(jì)(h)。
以下呈現(xiàn)用于生成經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的上述方法、系統(tǒng)以及用于使 用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì)的系統(tǒng)的附加細(xì)節(jié)。
附圖簡述
圖1是常規(guī)接收機(jī)前端的示意框圖(現(xiàn)有技術(shù))。 圖2是圖解接收機(jī)側(cè)的正交不平衡的示意圖(現(xiàn)有技術(shù))。 圖3是描繪示例性數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的示意框圖。
圖4是用于提供經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的系統(tǒng)或設(shè)備的示意框圖。 圖5是描繪經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的簡單示例的示圖。 圖6是描繪經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的第二示例的示圖。 圖7是描繪實(shí)現(xiàn)為伴隨通信碼元的導(dǎo)頻碼元組的無偏訓(xùn)練信號的示圖。 圖8是描繪實(shí)現(xiàn)為非預(yù)定通信數(shù)據(jù)前的前同步碼的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信 號的示圖。
圖9是用于使用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì)的系統(tǒng)或設(shè)備的 示意框圖。
圖10描繪通過向WiMediaUWB標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用無偏訓(xùn)練信號算法達(dá)成的性能。 圖11是圖解用于提供經(jīng)頻率平滑的通信訓(xùn)練信號的方法的流程圖。 圖12是圖解用于使用經(jīng)頻率平滑的通信訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì)的方法的流 程圖。
詳細(xì)描述
現(xiàn)在參照附圖描述各種實(shí)施例。在以下描述中，出于解釋目的闡述了眾多的 具體細(xì)節(jié)以圖提供對一個(gè)或多個(gè)方面透徹的理解。但是顯而易見的是，沒有這些具 體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐此類實(shí)施例。在其它實(shí)例中，以框圖形式示出公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以便于描述這些實(shí)施例。
如在本申請中所使用的，術(shù)語"處理器"、"處理設(shè)備"、"組件"、"模 塊"、"系統(tǒng)"等旨在指示計(jì)算機(jī)相關(guān)實(shí)體，或者硬件、固件、軟硬件組合、軟件， 或執(zhí)行中的軟件。例如，組件可以是但不限于在處理器上運(yùn)行的進(jìn)程、發(fā)生、處理 器、對象、可執(zhí)行件、執(zhí)行的線程、程序、和/或計(jì)算機(jī)。作為說明，在計(jì)算設(shè)備 上運(yùn)行的應(yīng)用和該計(jì)算設(shè)備兩者皆可以是組件。一個(gè)或多個(gè)組件可駐留在執(zhí)行的進(jìn) 程和/或線程中，且組件可以局部化在一臺計(jì)算機(jī)上和/或分布在兩臺或多臺計(jì)算機(jī) 之間。此外，這些組件可從其上存儲著各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來執(zhí)行。 各組件可借助于本地和/或遠(yuǎn)程進(jìn)程來通信，諸如根據(jù)具有一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)分組的 信號(例如，來自通過該信號與本地系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)中的另一組件交互、和/或 在諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)上與其它系統(tǒng)交互的一個(gè)組件的數(shù)據(jù))。
各種實(shí)施例將以可包括數(shù)個(gè)組件、模塊等的系統(tǒng)的方式來呈現(xiàn)。將理解和領(lǐng) 會，各種系統(tǒng)可包括其他組件、模塊等，和/或可以并不包括結(jié)合附圖所討論的所 有組件、模塊等。也可以使用這些辦法的組合。
所描述的各個(gè)說明性邏輯框、模塊、以及電路可用通用處理器、數(shù)字信號處
理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其他可編 程邏輯器件、分立的門或晶體管邏輯、分立的硬件組件、或其設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文中描 述的功能的任何組合來實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，但在替換方案中， 處理器可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機(jī)。處理器還可以被 實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個(gè)微處理器、與DSP核 心協(xié)同的一個(gè)或更多個(gè)微處理器、或任何其他這樣的配置。
結(jié)合本文所公開的實(shí)施例所描述的方法或算法可直接在硬件中、在由處理器 執(zhí)行的軟件模塊中、或在這兩者的組合中實(shí)施。軟件模塊可駐留在RAM存儲器、 閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動(dòng) 盤、CD-ROM、或本領(lǐng)域中所知的任何其他形式的存儲介質(zhì)中。存儲介質(zhì)可被耦合 到處理器以使得該處理器能從/向該存儲介質(zhì)讀取和寫入信息。在替換方案中，存 儲介質(zhì)可以被整合到處理器。處理器和存儲介質(zhì)可以駐留在ASIC中。ASIC可駐 留在節(jié)點(diǎn)中或其他地方。在替換方案中，處理器和存儲介質(zhì)可作為分立組件駐留在 節(jié)點(diǎn)中、或接入網(wǎng)中的其他地方。
圖3是描繪示例性數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)300的示意框圖。基帶處理器302具有線304 上的輸入以接受來自媒體接入控制(MAC)級的數(shù)字信息。在一方面，基帶處理器302包括編碼器306，其具有線304上的輸入以接受數(shù)字(MAC)信息以及線 308上的輸出以提供頻域中的經(jīng)編碼數(shù)字信息。交織器310可用于交織該經(jīng)編碼數(shù) 字信息，從而在線312上提供頻域中的經(jīng)交織信息。交織器310是將單個(gè)高速輸入 信號轉(zhuǎn)換成多個(gè)并行低速率流的設(shè)備，其中每一個(gè)低速率流與特定副載波相關(guān)聯(lián)。 快速傅立葉逆變換(IFFT) 314接受頻域中的信息，對輸入信息執(zhí)行IFFT運(yùn)算， 并且在線316上提供數(shù)字時(shí)域信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器318將線316上的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成 線320上的模擬基帶信號。如以下更詳細(xì)地描述的，發(fā)射機(jī)322調(diào)制基帶信號，并 且在線324上提供經(jīng)調(diào)制載波信號作為輸出。注意能夠執(zhí)行如上所述的相同功能 的替換電路配置將是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。盡管未顯式示出，但接收機(jī)系統(tǒng)可包 括一組用以反向處理從發(fā)射機(jī)接受的信息的類似組件。
圖4是用于提供經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的系統(tǒng)或設(shè)備的示意框圖。系統(tǒng) 400包括具有線404上的輸入以接受通常是數(shù)字形式的訓(xùn)練信息的發(fā)射機(jī)或信號發(fā) 生器裝置402。例如，該信息可從MAC級提供。發(fā)射機(jī)具有線406上的輸出以提 供正交調(diào)制的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
發(fā)射機(jī)402可包括發(fā)射機(jī)子系統(tǒng)407，諸如使用天線408經(jīng)由空中或真空介質(zhì) 通信的射頻(RF)發(fā)射機(jī)子系統(tǒng)。然而，應(yīng)理解，本發(fā)朋可應(yīng)用于能夠攜帶正交 調(diào)制信息的任何通信介質(zhì)(例如，無線、有線、光)。發(fā)射機(jī)子系統(tǒng)407包括同相 (I)調(diào)制路徑410或裝置，用于生成I調(diào)制訓(xùn)練信息。發(fā)射機(jī)子系統(tǒng)407還包括 正交(Q)調(diào)制路徑412或裝置，用于生成Q調(diào)制訓(xùn)練信息。線404a上的I路徑 信息在混頻器414處用載波fc進(jìn)行上變頻，而線404b上的Q路徑信息在混頻器 416處用該載波的相移版本(fc +卯。)進(jìn)行上變頻。I路徑410和Q路徑412在組合 器418處匯總并在線420上提供。在一些方面，該信號在放大器422處被放大并且 在線406上被提供給天線408，在此經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號被輻射。I和Q路 徑可被替換地稱為I和Q信道。經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號還可被稱為頻率平衡 訓(xùn)練序列，并且是在母申請中描述且以下詳細(xì)地描述的較大類的平衡或無偏訓(xùn)練信 號的部分。
經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積，其中每個(gè)導(dǎo)頻信號乘積
包括由基準(zhǔn)頻率副載波表示的復(fù)平面信息乘以由鏡像頻率副載波表示的復(fù)平面信 息。多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O。發(fā)射機(jī)402在單個(gè)碼元周期內(nèi)提供經(jīng)頻率平滑 的無偏訓(xùn)練信號。
替換地但未示出，經(jīng)頻率平滑的訓(xùn)練信號(FSTS)的分量例如被順序地提供或成批提供，并收集在存儲器(未示出)中。 一旦收集了整個(gè)FSTS，其可被提供 用于在單個(gè)碼元周期內(nèi)使用。在這方面，存儲/收集和組合裝置可被認(rèn)為是發(fā)射機(jī) 402的部分，即使它們實(shí)現(xiàn)在不同模塊或設(shè)備(未示出)中。還應(yīng)理解，在一些方 面，發(fā)射機(jī)402充當(dāng)信號發(fā)生，而FSTS在通信介質(zhì)上的實(shí)際發(fā)送是由其它模塊或 設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。
通常，發(fā)射機(jī)402還發(fā)送正交調(diào)制(非預(yù)定)通信數(shù)據(jù)。經(jīng)頻率平滑的無偏 訓(xùn)練信號被接收機(jī)(未示出)用來創(chuàng)建信道估計(jì)，其準(zhǔn)許更準(zhǔn)確地恢復(fù)該非預(yù)定通 信數(shù)據(jù)。在一方面，正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)在發(fā)送了無偏訓(xùn)練序列之后被發(fā)送。在另一 方面，無偏訓(xùn)練序列以導(dǎo)頻信號的形式與通信數(shù)據(jù)并發(fā)地被發(fā)送。該系統(tǒng)并不限定 于訓(xùn)練信號與正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)之間的任何特定時(shí)間關(guān)系。
消息是預(yù)定格式的碼元編組。消息的持續(xù)期可為若干碼元周期。每一個(gè)碼元 周期可傳送一個(gè)或多個(gè)碼元。 一些消息包括在消息的主體之前的前同步碼。例如， 消息可作為包含許多OFDM碼元的長分組來形成。
FSTS可包括2個(gè)或2個(gè)以上導(dǎo)頻信號乘積。在一方面，發(fā)射機(jī)402生成包括 多個(gè)毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信 號。通常，基準(zhǔn)副載波和對應(yīng)的鏡像副載波相對緊密地(在頻譜意義上)鄰近。例 如，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可包括一組無居間副載波的毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波、 和無居間副載波的多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波。居間副載波例如可以是攜帶通信(非 預(yù)定)數(shù)據(jù)或與訓(xùn)練信號無關(guān)的其它信息的副載波。在一種變型中，該組包括FSTS 中的所有基準(zhǔn)和鏡像副載波。
在另一方面，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可表示如下
<formula>formula see original document page 22</formula>
其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及
其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。
如上所述，導(dǎo)頻信號乘積之和等于0。然而，由于系統(tǒng)誤差，該總和有時(shí)可能 被更準(zhǔn)確地稱為約為0。在最差情形分析中，L個(gè)導(dǎo)頻信號乘積如下被積分
<formula>formula see original document page 22</formula>如果L為100Q/。并且如果lsumpi'piml-L/4，則誤差為25%。具有25%誤差的 經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列仍產(chǎn)生優(yōu)異的結(jié)果。如果使用L/2 (50%誤差)，則獲 得良好的結(jié)果，因?yàn)閬碜孕诺拦烙?jì)的IQ干擾仍下降6dB。
如以下更詳細(xì)地解釋的，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可如下使用加權(quán)導(dǎo)頻信 號乘積來表示
SwiPiPim = 0， i=l至廿n;
其中w是加權(quán)因子。
在一方面，與導(dǎo)頻信號乘積中的一些相關(guān)聯(lián)的唯一性權(quán)重可為1 (歸一化)。 在一些方面，各個(gè)加權(quán)因子具有大約相同的值，并且加權(quán)因子可作為常數(shù)從該等式 移除。
圖5是描繪經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的簡單示例的示圖。第一導(dǎo)頻信號乘 積具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn)副載波500、以及表示該第
一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波502。在此，副載波"箭頭"可被認(rèn)為是振幅 為1且角度為90度的相量。第二導(dǎo)頻信號乘積具有表示第一復(fù)平面值的毗鄰頻率 +f的頻率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波504、以及表示該第一復(fù)平面值+180度的毗鄰頻率 -f的頻率-^+ l)上的鏡像副載波506。繼續(xù)該示例，表示鏡像副載波506的箭頭可 具有振幅1和角度270度。
盡管所有副載波具有歸一化成1的相同值，但在此示例中，應(yīng)理解此示例的 更復(fù)雜變型可使用非一致振幅。同樣，F(xiàn)STS不被限于使用僅90度和270度角度。 此外，盡管僅示出2導(dǎo)頻信號示例，但相同的方法可應(yīng)用于具有2個(gè)以上導(dǎo)頻信號 乘積的FSTS。例如，所描繪的FSTS可被修改為增加第三導(dǎo)頻信號乘積(未示出)， 其具有表示第一復(fù)平面值的毗鄰頻率+f的頻率(f-l)上的副載波、以及表示該第一復(fù)
平面值+180度的毗鄰頻率-f的頻率-(f- l)上的鏡像副載波。
圖6是描繪經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的第二示例的示圖。第一導(dǎo)頻信號乘 積具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn)副載波600、以及表示該第
一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波602。再次，副載波"箭頭"可被認(rèn)為是振幅 為1且角度為卯度的相量。第二導(dǎo)頻信號乘積具有表示第一復(fù)平面值+90度的毗 鄰頻率+f的頻率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波604、以及表示該第一復(fù)平面值-卯度的毗鄰 頻率—f的頻率—(f+l)上的鏡像副載波606。繼續(xù)該示例，表示基準(zhǔn)副載波604的箭 頭可具有振幅1和角度180度，而鏡像副載波606可具有振幅1和角度0度。再次，各副載波在此示例中具有歸一化成1的相同值，并且應(yīng)理解此示例的
更復(fù)雜變型可使用非一致振幅。同樣，F(xiàn)STS不被限于使用僅O度、90度和180度 角度。此外，盡管僅示出2導(dǎo)頻信號示例，但相同的方法可應(yīng)用于具有2個(gè)以上導(dǎo) 頻信號乘積的FSTS。例如，所描繪的FSTS可被修改為增加第三導(dǎo)頻信號乘積(未 示出)，其具有表示第一復(fù)平面值+90度的毗鄰頻率+f的頻率(f-l)上的副載波、以 及表示該第一復(fù)平面值-90度的毗鄰頻率-f的頻率-(f- l)上的鏡像副載波。
圖7是描繪作為伴隨通信碼元的導(dǎo)頻碼元組而實(shí)現(xiàn)的無偏訓(xùn)練信號的示圖。 在一方面，除接受訓(xùn)練信息以外，發(fā)射機(jī)接受(非預(yù)定)通信數(shù)據(jù)。隨后，生成具 有P個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號，連同(N - P)個(gè)通信數(shù)據(jù)碼元 (副載波) 一起?？傊?，在一個(gè)碼元周期中提供N個(gè)副載波，包括經(jīng)頻率平滑的 無偏訓(xùn)練信號和正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。許多通信系統(tǒng)——諸如遵循IEEE 802.11和 UWB的那些——出于信道訓(xùn)練目的而使用導(dǎo)頻頻調(diào)。
或者，經(jīng)頻率平滑的訓(xùn)練信號(FSTS)的分量、或通信數(shù)據(jù)碼元、或這兩者 可被順序地提供或成批提供，并收集在存儲器(未示出)中。 一旦收集了碼元周期 中的所有碼元，它們可被提供用于在單個(gè)碼元周期內(nèi)使用。在這方面，存儲/收集 和組合裝置可被認(rèn)為是發(fā)射機(jī)的部分，即使它們實(shí)現(xiàn)在不同模塊或設(shè)備中。
圖8是描繪作為非預(yù)定通信數(shù)據(jù)前的前同步碼而實(shí)現(xiàn)的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn) 練信號的示圖。如圖所示，發(fā)射機(jī)在第一碼元周期中使用一組基準(zhǔn)頻率副載波和對 應(yīng)的鏡像頻率副載波來提供經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。發(fā)射機(jī)接受通信數(shù)據(jù)，在 這組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波上生成正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)，并在第一 碼元周期之后的第二碼元周期中提供正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。
盡管僅明確標(biāo)出了第一和第二碼元周期，但是應(yīng)理解，前同步碼可包括多個(gè) 碼元周期，其中FSTS用在一些或所有前同步碼碼元周期中。同樣，通信數(shù)據(jù)可繼 前同步碼之后在多個(gè)碼元周期(如圖所示)中提供。例如，超寬帶(UWB)系統(tǒng) 使用在傳送通信數(shù)據(jù)或信標(biāo)信號之前傳送的6個(gè)碼元周期。因此，這6個(gè)碼元周期 中的一個(gè)或多個(gè)可用于傳送FSTS。
盡管未具體描繪，但是圖4的發(fā)射機(jī)或該發(fā)射機(jī)的元件可實(shí)現(xiàn)為用于生成經(jīng) 頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的處理設(shè)備。在該情形中，該處理設(shè)備可包括信號發(fā)生器 模塊，其具有用以接受訓(xùn)練信息的輸入以及用以提供正交調(diào)制的經(jīng)頻率平滑的無偏 訓(xùn)練信號的輸出。如上所述，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積， 其中每個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波表示的復(fù)平面信息乘以由鏡像頻率副載波表示的復(fù)平面信息。如上所述，多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O。信號發(fā)生器 模塊將在單個(gè)碼元周期內(nèi)提供經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
圖9是用于使用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì)的系統(tǒng)或設(shè)備的
示意框圖。系統(tǒng)或設(shè)備900包括具有線904上的輸入以接受經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練
信號的正交解調(diào)接收機(jī)或接收裝置902。與圖4的發(fā)射機(jī)相同，接收機(jī)902可以是
連接到天線905以接收輻射信息的RF設(shè)備。然而，接收機(jī)可替換地經(jīng)由有線或光
學(xué)介質(zhì)(未示出)接收無偏訓(xùn)練序列。
接收機(jī)902具有同相(I)解調(diào)路徑906，用于接受I解調(diào)訓(xùn)練信息。正交(Q)
解調(diào)路徑908接受Q解調(diào)訓(xùn)練信息。與常規(guī)的相同，接收機(jī)902包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器
(ADC) 909、快速傅立葉變換器(FFT) 910、解交織器912、以及解碼器914。
接收機(jī)響應(yīng)于收到FSTS提供訓(xùn)練信息。經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列包括多個(gè)導(dǎo)頻
信號乘積的倍數(shù)。導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波(f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息 (p)、乘以由鏡像頻率副載波(-f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息(Pm)。多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之
和等于O。
處理器或處理裝置916具有線918上的輸入以接受訓(xùn)練信息，處理器生成表 示復(fù)平面信息的多個(gè)經(jīng)處理碼元(y)。處理器916將每一個(gè)經(jīng)處理碼元(y)乘以對應(yīng) 基準(zhǔn)信號的共軛(p"，并且在線920上的輸出處提供經(jīng)頻率平滑的信道估計(jì)(h)。在 一些方面，接收機(jī)902作為ADC 909的輸出來提供訓(xùn)練信息。在這方面，F(xiàn)FT、 解交織器、和解碼器過程，或其等效是由處理器916執(zhí)行的。
FSTS包括2個(gè)或更多導(dǎo)頻信號乘積。在一方面，接收機(jī)接受包括多個(gè)毗鄰基 準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。"毗鄰" 的涵意取決于副載波間距、頻率、以及其它調(diào)制特性。在另一方面，經(jīng)頻率平滑的 無偏訓(xùn)練信號包括一組無居間副載波的毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波、和無居間副載波的多 個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波。該組可包括FSTS中所有副載波的全部、或僅其子集。
收到的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可表示為所傳送FSTS，如下
S Pi Pim = 0， i = 1至U n;
其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及
其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。
與所傳送FSTS相同，收到的FSTS可包括加權(quán)導(dǎo)頻信號乘積，如下DwiPipim = 0， i二l至Un;
其中w是加權(quán)因子。
所傳送FSTS的兩個(gè)示例已在圖5和6中進(jìn)行了描述。這些相同的示例是收到 FSTS的有效示例。
在一方面，接收機(jī)902可在同一個(gè)碼元周期中接受具有P個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的 經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號、以及(N-P)個(gè)通信數(shù)據(jù)碼元，并且提供訓(xùn)練信息和通 信數(shù)據(jù)兩者，同時(shí)參見圖7。在另一方面，接收機(jī)902在第一碼元周期中接受具有 一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。接收 機(jī)還可在第一碼元周期之后的第二碼元周期中在這組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡 像頻率副載波上接受正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)，并提供通信數(shù)據(jù)，參見圖8。
盡管未具體示出，但圖9的接收機(jī)也可實(shí)現(xiàn)為用于使用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)
練信號來計(jì)算信道估計(jì)的處理設(shè)備。在該實(shí)例中，該處理設(shè)備包括接收機(jī)模塊，其
具有用以接受經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列的輸入以及用以提供訓(xùn)練信息的輸出。如
上所述，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積，其中每個(gè)導(dǎo)頻信號乘
積包括由基準(zhǔn)頻率副載波(f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息(p)、乘以由鏡像頻率副載波(-f) 表示的預(yù)定復(fù)平面信息(Pm)。如上所述，多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O。
計(jì)算模塊具有輸入以接受訓(xùn)練信息。計(jì)算模塊生成表示復(fù)平面信息的多個(gè)經(jīng) 處理碼元(y)，將每一個(gè)經(jīng)處理碼元(y)乘以對應(yīng)基準(zhǔn)信號的共軛(p"，并且在輸出處 提供經(jīng)頻率平滑的信道估計(jì)(h)。
無論是實(shí)現(xiàn)在前同步碼中的還是實(shí)現(xiàn)為導(dǎo)頻信號的訓(xùn)練信號都是類似的，因 為所傳送數(shù)據(jù)的信息內(nèi)容通常是準(zhǔn)許接收機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)并進(jìn)行信道測量的預(yù)定或"已 知"數(shù)據(jù)。在接收通信(非預(yù)定)數(shù)據(jù)時(shí)，有3個(gè)未知量數(shù)據(jù)本身、信道、和噪 聲。接收機(jī)不能對噪聲進(jìn)行校準(zhǔn)，因?yàn)樵肼暿请S機(jī)改變的。信道是通常與延遲和多 徑相關(guān)聯(lián)的測量。對于相對短的時(shí)段，如果使用諸如訓(xùn)練或?qū)ьl信號等預(yù)定數(shù)據(jù)， 則可測量源自多徑的誤差。 一旦已知信道，就可使用此測量來移除收到的通信(非 預(yù)定)數(shù)據(jù)中的誤差。因此， 一些系統(tǒng)在數(shù)據(jù)解碼開始前提供訓(xùn)練信號來測量信道。
然而，例如在或者發(fā)射機(jī)或者接收機(jī)在空間中移動(dòng)或時(shí)鐘漂移時(shí)，信道可能 改變。于是，許多系統(tǒng)連同"未知"數(shù)據(jù)一起繼續(xù)發(fā)送更多"己知"數(shù)據(jù)以便跟蹤 信道的緩慢改變。
盡管未具體示出，但圖4的發(fā)射機(jī)和圖9的接收機(jī)可被組合以構(gòu)成收發(fā)機(jī)。事實(shí)上，這樣的收發(fā)機(jī)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可共享各元件，諸如天線、基帶處理器、 以及MAC級電路。以上作出的解釋旨在描述既傳送無偏訓(xùn)練序列又基于收到來自 設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中其他收發(fā)機(jī)的無偏訓(xùn)練序列來計(jì)算無偏信道估計(jì)的收發(fā)機(jī)。
功能描述
現(xiàn)代高數(shù)據(jù)率通信系統(tǒng)在兩個(gè)不同的信道上傳送信號，即同相和正交信道(I
和Q)。這兩個(gè)信道構(gòu)成復(fù)平面中的2D星座。QPSK和QAM是星座示例。I和Q 信道可由因RF組件的變化而不能完全平衡的RF硬件攜帶，這導(dǎo)致IQ不平衡。在 日益常見的直接轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，這種不平衡問題愈發(fā)嚴(yán)重。IQ不平衡使得星座畸變 并且導(dǎo)致I與Q信道之間的串話信號與其自身產(chǎn)生干擾。提高發(fā)射功率不起作 用，因?yàn)樽陨傻母蓴_隨著信號功率而增大。信噪比(SINR)達(dá)到對用給定RF 硬件能達(dá)成的最高數(shù)據(jù)率造成限制的上限。為了提高數(shù)據(jù)率，高成本解決方案是使 用更高價(jià)更昂貴的硬件。 一種可能的較低成本的解決方案是數(shù)字地估計(jì)IQ不平衡 并對其進(jìn)行補(bǔ)償。數(shù)字估計(jì)和補(bǔ)償概念的概念在本領(lǐng)域中先前已被提升。然而，這 些解決方案趨向于較昂貴，因?yàn)樗鼈儾灰蕾囉谔厥忸愋偷挠?xùn)練序列。這些解決方案 常常僅考慮一側(cè)的不平衡，通常是接收機(jī)處。
以下給出關(guān)注正交頻分復(fù)用(OFDM)的示例，其中洞悉學(xué)習(xí)從發(fā)射機(jī)到接 收機(jī)的端到端不平衡的時(shí)域系統(tǒng)。而且，在OFDM中，不平衡被建模為頻率的函 數(shù)，計(jì)及濾波器的頻率響應(yīng)中的變化。
呈現(xiàn)了兩種增強(qiáng) 一種是具有0成本，其通過使用無偏訓(xùn)練序列來消除來自 信道估計(jì)的干擾。由于信道估計(jì)的誤差常常比數(shù)據(jù)本身的誤差對性能更有害，因此 達(dá)成實(shí)質(zhì)性增益。如果需要更多增益，則第二種相對低成本增強(qiáng)補(bǔ)償數(shù)據(jù)畸變。
以下提供IP不平衡的模型。提供分析以顯示使用無偏訓(xùn)練序列的常規(guī)信道估 計(jì)可如何緩解IQ不平衡的部分。隨后，提供簡易擴(kuò)展以計(jì)算IQ不平衡參數(shù)，從 而驗(yàn)證算法有效。使用所估計(jì)的參數(shù)，呈現(xiàn)簡單的補(bǔ)償算法以緩解數(shù)據(jù)畸變。還給 出針對WiMedia的UWB的模擬結(jié)果，以及用以修改標(biāo)準(zhǔn)的建議。
IQ不平衡模型
當(dāng)同相(I)與正交(Q)信道之間的功率(振幅)平衡或正交性(相位)不 維持時(shí)，出現(xiàn)IQ不平衡。IQ不平衡因此由振幅不平衡2s和相位不平衡2Aqp來表 征時(shí)域信號
經(jīng)由I和Q信道傳送和接收復(fù)碼元x。在理想的無噪信道中，碼元x被完整地 接收到。但在存在IQ不平衡的情況下，可能接收到有噪或畸變版本。
Y = ax+px*， (1)
其中
A = cos(Aqp) + J￡sin(Aqp), B = scos(Aqp) - j sin(Aqp) (2)
定廷個(gè)旲該個(gè)卞T釘tTJ度數(shù)直，a-l丑p-U。非紋T土T吳坐UJ玩出"「矢里形式 皮線性 化
—Y = BX。 (3)
B是不平衡矩陣。第二行是廢棄的，因?yàn)槠涫堑谝恍械膹?fù)制版本。但其給出相同大 小和類型的輸入和輸出，從而發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處的不平衡塊可被連接，如下所述。 發(fā)射機(jī)處的不平衡矩陣由Bt定義，而在接收機(jī)處其由Br定義。 一抽頭信道
考慮適于OFDM的一抽頭信道。恰適矩陣形式的一抽頭信道h為
H "a W。 (4)
在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處不平衡的情況下，以及在平均高斯白(AWGN)噪聲n-矢量形式N:(" "')T下，收到信號表達(dá)為線性塊的連接
Y = BrHBtX + N 全H'X + N
—y = h'x+|3'x*+n。 (5)整個(gè)結(jié)果是IQ不平衡和信道組合以創(chuàng)建全局信道h'，加上由全局不平衡參數(shù)p'表
征的不合需畸變或干擾。全局不平衡參數(shù)卩'在信道改變時(shí)改變，并且可能需要定期 估計(jì)。
接下來，考慮其中碼元x并非橫跨整個(gè)復(fù)平面而是被限定于給定(1D)軸的 狀況。例如，該軸可與BPSK調(diào)制、實(shí)軸、虛軸、或之間的任何軸相關(guān)聯(lián)。在這種 情形中，可寫出Z-kx，其中k是復(fù)常數(shù)(旋轉(zhuǎn))，并且
Y = (h' + p'k)x + n 全h〃x + n。 (6)
如果x被限于唯一性軸，貝ljIQ不平衡消失，變成整個(gè)信道響應(yīng)的積分部分。 頻域信號
雖然先前的模型適用于時(shí)域信號，現(xiàn)在考慮修改，其中感興趣的信號x在頻 域中頻率f上給出。在時(shí)域中，該信號由復(fù)頻調(diào)xe^a來攜帶。替換式(i)中的各項(xiàng)， 獲得以下等式
axe*271" + px*e-j27lft。 (7)
在OFDM中，由IQ不平衡造成的干擾并非出現(xiàn)在相同的頻率f上，而是在鏡像頻 率-f上，反之亦然。在-f上傳送的內(nèi)容在頻率+f上造成干擾。如果信號Xm是在頻 率-f上傳送的信號，其中索引m標(biāo)示鏡像頻率-f上的量，則在頻率-f上獲得以下
amX,-J2兀ft + PmCt。 (8)
已使用時(shí)域等式的一般化。IQ不平衡參數(shù)a和(3在此是頻率的函數(shù)。這建模了歸 因于系統(tǒng)中不同的低通(基帶)或帶通(IF)濾波器的不平衡。I和Q路徑不可能 具有嚴(yán)格相同的濾波器，且因此該不平衡隨著頻率變化。在時(shí)域系統(tǒng)中，存在這種 不平衡，但補(bǔ)償起來非常昂貴。要求用以處理不同信道上的不同巻積的均衡器和模 型擴(kuò)展。因此在時(shí)域中，使用塊狀或平均不平衡。頻域系統(tǒng)能夠利用簡單均衡器結(jié) 構(gòu)并在每頻率基礎(chǔ)上建模不平衡。
如果式(2)和②)的輸出每副載波被組合，則觀測到以下
Y = (ax + pmxm V2"ft<formula>formula see original document page 30</formula>
省略副載波(由FFT自動(dòng)處理)，在+f和-f上的信號的線性模型函數(shù)可寫為
<formula>formula see original document page 30</formula>)
在頻域模型中，第二行不再是廢棄的。該模型一次處理一對鏡像頻率。頻率f上的 一抽頭信道h以及-f上的hm由以下矩陣建模-
<formula>formula see original document page 30</formula>)
頻率f上的AWGN噪聲n以及頻率-f上的nm構(gòu)成噪聲矢量N = ( <JT。端到端 模型為
<formula>formula see original document page 30</formula>
h'、 hj是全局信道抽頭，而P'、 Pm'是全局不平衡參數(shù)。不平衡參數(shù)在信道改變時(shí) 改變，并且可能需要有規(guī)律地進(jìn)行估計(jì)。
由于IQ不平衡排他地從鏡像頻率生成干擾，因此值得注意兩個(gè)有趣情形。如 果在鏡像頻率上未傳送信號，或者信道是衰落的，則不產(chǎn)生干擾。另一方面，如果
信號或信道較強(qiáng)，則干擾可能較強(qiáng)。于是，在OFDM中，IQ不平衡的效應(yīng)更成問題。
常規(guī)信道估計(jì)器
在檢查補(bǔ)償算法之前，示出如何簡單地通過使用無偏訓(xùn)練序列來無成本地解 決該問題的一半。無偏訓(xùn)練序列完全消除來自信道估計(jì)的干擾，從而顯著地改善性 能。事實(shí)上，信道估計(jì)中的誤差常常比數(shù)據(jù)中的誤差更有害，因?yàn)樾诺拦烙?jì)趨向于在星座中造成偏斜。
用導(dǎo)頻頻調(diào)來激勵(lì)模型Q2)。在頻率+f上傳送導(dǎo)頻p，以及在頻率-f上傳送導(dǎo) 頻pm。在不失一般性的情況下假定導(dǎo)頻具有單位模(信道攜帶有效功率)，則通 過反旋轉(zhuǎn)^來獲得頻率f上的常規(guī)信道估計(jì)
ft = h'pp* + |3' mpm*p* + n
=h' + (3'mPmV + n (13) 通過對若干信道觀測取平均，噪聲被自動(dòng)減少(出于清楚起見，省略噪聲反旋轉(zhuǎn))。 關(guān)于項(xiàng)(3'mPn/V，許多OFDM系統(tǒng)(例如，WiMedia的UWB)使用簡單地為重復(fù) 碼元的訓(xùn)練序列。因此，該項(xiàng)不因取平均而衰減。對整個(gè)OFDM碼元應(yīng)用+l或-l
的加擾不起作用，因?yàn)樵趂和pn;兩者的符號都反向時(shí)什么都不改變。相反，完成
以下操作在累積數(shù)個(gè)觀測之后，使得乘積之和為空 ZiPiPi"0。 (14)
通常，訓(xùn)練序列包括偶數(shù)個(gè)碼元，并且足以確保每一對總和為0。
PlPlm + P2P2m = 0。 (15)
表l:無偏訓(xùn)練序列的示例
P2 = JP! 第二訓(xùn)練碼元是第一訓(xùn)練碼元的90度旋轉(zhuǎn)。
P2 = P2m = _ p^對于正頻率維護(hù)固定導(dǎo)頻，對于負(fù)頻率持續(xù)地反向符號。
滿足該條件的簡單序列的示例在表L中給出。這些類型的訓(xùn)練序列標(biāo)示為無
偏訓(xùn)練序列，因?yàn)橐环矫娈a(chǎn)生無偏信道估計(jì)，另一方面，訓(xùn)練信號在時(shí)域中平均地橫跨復(fù)平面的I和Q維。例如，無偏訓(xùn)練序列不是只沿著實(shí)軸集中。
作為證明考慮單位模復(fù)標(biāo)量ai-pi^:pime-je， Pi與pim之間的一半。在時(shí) 域中，導(dǎo)頻總和為2aiCos(27ift + e)。在時(shí)域中以及在給定的OFDM碼元中，2個(gè)鏡 像導(dǎo)頻橫跨由復(fù)常數(shù)ai確定的唯一性方向。若干傳送了 L個(gè)碼元，則方向cp上的 總(或平均、或累積)功率為Z il5lai exp(-jcp)l2 = 0.5 L + 0.5 51 exp(-2j(p) Z a^。 當(dāng)且僅當(dāng)i;iaiaiE2:iPiPim-0時(shí)，此功率在任何方向(p上是恒定的。達(dá)成復(fù)平面的 均勻橫跨。
IQ不平衡估計(jì)
在估計(jì)全局信道h'之后，考慮對全局不平衡參數(shù)PJ的估計(jì)。對式(il)的仔細(xì) 分析揭示了此參數(shù)可按照與常規(guī)信道估計(jì)非常類似的方式來獲得。即，Pm'可像攜 帶導(dǎo)頻Pn;的"信道"來對待。由此，通過反旋轉(zhuǎn)Pm，就可獲得對不平衡的估計(jì)。
不平衡的無偏估計(jì)的條件與式Oi)相同。
總之，通過使用無偏訓(xùn)練序列和兩個(gè)常規(guī)信道估計(jì)，獲得了對端到端信道和 不平衡參數(shù)的良好估計(jì)(表^)。
表2:估計(jì)算法
反旋轉(zhuǎn)p*反旋轉(zhuǎn)p'
在毗鄰副載波上平滑
除了在毗鄰OFDM碼元上取平均之外，還可在一個(gè)碼元內(nèi)在毗鄰副載波上平 滑信道估計(jì)。在OFDM中，循環(huán)前綴被設(shè)計(jì)成較短，并且假設(shè)信道逐頻調(diào)緩慢變 化。同樣，RF鏈中的濾波器應(yīng)具有較短的時(shí)間響應(yīng)并且其頻率響應(yīng)也緩慢地變化， 即IQ不平衡跨各副載波緩慢地變化。相同的信道平滑技術(shù)可用于平滑和改善不平 衡參數(shù)估計(jì)。通過使用無偏訓(xùn)練序列，在信道估計(jì)與不平衡估計(jì)之間不存在交互。每一個(gè)估計(jì)可獨(dú)立地被平滑。
如果使用唯一性O(shè)FDM碼元進(jìn)行估計(jì)，則不可能找到滿足式(Ii)的無偏訓(xùn)練
序列。在這種情形中，通過在2個(gè)或多個(gè)毗鄰副載波的群上應(yīng)用來自式Q4)的總和，
可獲得幾乎無偏的訓(xùn)練序列。隨后平滑自動(dòng)消去來自鏡像頻率的全部或部分干擾。
一種解決方案是在毗鄰副載波上將導(dǎo)頻旋轉(zhuǎn)90度(在正和負(fù)頻率上在鏡像方向上
移動(dòng))。
在毗鄰頻率上平滑信道估計(jì)的效應(yīng)可使用與權(quán)重矢量的巻積來執(zhí)行，而非獨(dú)
立地對每一個(gè)導(dǎo)頻簡單取平均。相同的平滑效應(yīng)還適用于IQ不平衡參數(shù)B。
根據(jù)信道估計(jì)方程，可以看出在對多個(gè)碼元周期(例如，OFDM碼元)取平 均之后，信道估計(jì)(h、)等于原始信道h加上一些不合需項(xiàng)
h、 = h + (1/P) Bm sum{Pi* pim*} + n
其中P是總導(dǎo)頻功率，通常假定為在逐碼元間是恒定的。但P在一般情形中 不必為恒定的。"n"是噪聲，以及Pi和Pim分別為頻率f上的感興趣導(dǎo)頻和頻率-f
上的鏡像導(dǎo)頻。
以上等式假定針對每一對導(dǎo)頻和鏡像導(dǎo)頻發(fā)生取平均，其中索引i和鏡像索引
im與其它導(dǎo)頻(例如，索引i，和i，m)獨(dú)立。艮卩，每一對可遺過在多個(gè)碼元周期上 收集每一對的觀測值并執(zhí)行取平均來分開處理。
然而，如果毗鄰導(dǎo)頻被取平均，獲得如下新信道平均
h、 = h + sum(Wj國i Bim p;* pim*} + n
其中索引i現(xiàn)在標(biāo)示毗鄰副載波而非不同碼元周期。索引j是中心導(dǎo)頻，而
Wj.i是加權(quán)函數(shù)。隨后，公式^.^^^^*可寫為巻積 W二(Bm p* pm*) = 0
注意符號"二"標(biāo)示巻積，而"'"(上標(biāo))標(biāo)示復(fù)共軛。
加權(quán)函數(shù)W是已知的且取決于如何對信道取平均。導(dǎo)頻p和Pm是未知的。通 過優(yōu)化導(dǎo)頻，該等式的值——其是添加到h的不合需噪聲一可以是最小化的不平
衡參數(shù)Bm。參數(shù)Bm在該等式中是未知的且取決于物理硬件(IQ不平衡)。但由于Bm在優(yōu)化p和pm時(shí)是未知的，并且如果假定在毗鄰頻率上取平均意味著Bm
不會顯著變化，則可假定Bm是獨(dú)立于索引i的常數(shù)。由此，可從該等式去掉項(xiàng)Bm 以獲得
Wj^(p*pm*) = 0
其功率對于給定波形w被最小化。通過約束p和pm的值，例如，該功率在
索引i改變時(shí)可保持恒定。
在不存在約束(除總導(dǎo)頻功率以外)的情況下，此問題解決起來并不太難。 巻積可寫為由矢量w形成的Toeplitz矩陣W乘以矢量A = (p' pm')。為最小化巻積 WA的功率，即矢量的模最優(yōu)為
min AHWHWA
注意"A"包含相關(guān)項(xiàng)。即，A(i)和A(im)是相等項(xiàng)。因此僅"A"的一半是 未知的，其使得該問題有點(diǎn)難解決。但是如果w關(guān)于原點(diǎn)對稱，因此矩陣和矢量 可按鏡像方式交換。剩下的是一半大小的矩陣，以及矢量W，和A，。那么，最優(yōu)巻 積WA為
min A'HW，HW,A'
受制于恒定的總導(dǎo)頻功率。此解仍非足夠簡單，除非假定總導(dǎo)頻功率大約相 等，從而A，的模是恒定的。作出該新假定，則該問題的解是矩陣的W'HW'最弱本
征向量。
給定這多個(gè)上述假定，該問題現(xiàn)在容易解決了。該解決方案給出了導(dǎo)頻的形 狀的想法。然而，這些假定之一經(jīng)常是無效的。通常，導(dǎo)頻具有非常簡單的結(jié)構(gòu)， 諸如l+j、或l、或j。否則，導(dǎo)頻具有至少恒定模，由此為exp(je)。
給定此新約束，該問題可使用最優(yōu)化技術(shù)來解決。由于具有25%或甚至50% 誤差的無偏訓(xùn)練信號是有用的，因此能達(dá)成優(yōu)異的性能。于是，找出這些導(dǎo)頻趨向 于無偏但非在事實(shí)上是難以實(shí)現(xiàn)的100%無偏的簡單結(jié)構(gòu)是足夠的。
這樣的結(jié)構(gòu)可通過假定w緩慢改變來獲得。因此，每2個(gè)毗鄰導(dǎo)頻可合并在一起并且這兩個(gè)導(dǎo)頻的問題可分開優(yōu)化，假定恒定W。隨后，可推斷這些導(dǎo)頻的整 體結(jié)構(gòu)。將每兩個(gè)毗鄰導(dǎo)頻組合在一起，就像不存在加權(quán)W (或恒定權(quán)重) 一樣對 其取平均使得回到經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的原始公式
Pl Plm + P2 P2m = 0
其中p,和P2在頻率上毗鄰，而非落在連貫的碼元周期中。 一個(gè)簡單的FSTS 涉及在頻率中逐個(gè)導(dǎo)頻地將導(dǎo)頻旋轉(zhuǎn)90度，以鏡像方式從中心頻率到邊緣頻率。 或者，負(fù)(鏡像)頻率導(dǎo)頻的符號可翻轉(zhuǎn)，同時(shí)維持正(基準(zhǔn))頻率導(dǎo)頻的符號不 變(或者反之)。能達(dá)成良好加擾的其它組合是可能的。
使用所有正(基準(zhǔn))頻率導(dǎo)頻設(shè)置成等于1、而每隔一個(gè)負(fù)(鏡像)頻率導(dǎo)頻 的符號反向(例如，+1，-1，+1,-1等)對WiMediaUWB的模擬顯示出與時(shí)間無偏 訓(xùn)練序列相當(dāng)?shù)膬?yōu)異結(jié)果。頻率平滑是經(jīng)由逐導(dǎo)頻具有相對緩慢變化的w = sine 函數(shù)來執(zhí)行的。此加權(quán)函數(shù)是其它需求(諸如甚至在不存在IQ不平衡的情況下的 信道估計(jì)改善)所要求的。
估計(jì)
使用無偏訓(xùn)練序列和上述常規(guī)信道估計(jì)得到最小平方(LS)估計(jì)器。在所有 LS估計(jì)器中，最小均方誤差(MMSE)意義顯示出顯著價(jià)值。 最小平方估計(jì)器
L個(gè)傳輸Xi、 L個(gè)噪聲項(xiàng)Ni以及L個(gè)觀測Yi可分別被連接成2XL矩陣
^ = (Xl "X"2 ■ ■ X工)
W=(M ^…&〕
y (Yi y2…n)。 (16)
則式02)變成
y=H';r + A"。 (17) 未知數(shù)是H'。 LS估計(jì)器為
ft'= J^rf)-1 。 (18)當(dāng)滿足條件Q4)時(shí)，容易驗(yàn)證";^是對角的(交叉項(xiàng)消失)。其與單位矩陣成比例，
因?yàn)閷?dǎo)頻被歸一化為單位模。那么
ft'=》愈=L/LZ iY jXjH (19)
確切地為如前一節(jié)中描述的分別反旋轉(zhuǎn)Pi'、 pim、 Pin/和Pi的4個(gè)常規(guī)信道估計(jì)。 對頻率f獲得兩個(gè)估計(jì)，并且對鏡像頻率-f獲得兩個(gè)估計(jì)。 最優(yōu)估計(jì)器
無偏訓(xùn)練序列和常規(guī)信道估計(jì)是LS估計(jì)器。但任何估計(jì)器ft'=》Z(;o^)'1 也是LS估計(jì)器。以下表明使用無偏訓(xùn)練序列得到優(yōu)異的估計(jì)器。模型(il)可被視 為在L維空間中的2個(gè)矢量上(I的行)經(jīng)由2個(gè)連貫傳輸發(fā)送的未知信息H'。分 別由《，JVjand》j標(biāo)示;t、 JV和》的行j，其中j G{1，2}。模型02)和(il)可寫為
X = + p'm;r2 + JV!
》2 = (3'^ + h'm;r2 + #2。 (20)
存在2個(gè)傳輸，各自涉及2個(gè)矢量;^、 22，并且其中每個(gè)矢量攜帶將被估計(jì)的復(fù) 振幅信息。LS估計(jì)器包括按照與另一個(gè)矢量平行的方式投影到每一個(gè)矢量上以便 消去干擾。當(dāng)這2個(gè)矢量正交時(shí)，即當(dāng)點(diǎn)積Qi)為O時(shí)，獲得非常好的結(jié)果。通過 定義，無偏訓(xùn)練序列為驗(yàn)證此條件的訓(xùn)練序列。其他序列使用非正交矢量，并且經(jīng) 受矢量A與;t2之間的角度的性能損耗函數(shù)。許多OFDM系統(tǒng)當(dāng)前使用非常差種類 的訓(xùn)練序列，其中A和A是共線的，并且不能恰當(dāng)?shù)毓烙?jì)H'中的4個(gè)條目。這些 訓(xùn)練序列趨向于估計(jì)信道h'和h'm的噪化版本。
為了計(jì)算均方誤差(MSE)，估計(jì)誤差為ft'-H'- JV;tf"0^^)"。這是2X2矩 陣，即4個(gè)誤差值。每一個(gè)值可通過左乘和右乘矢量(1 O)t和(O l)t的組合來隔離。 假定EWJVH是單位矩陣，或者更一般地，為具有元素<72和<^2的對角矩陣，則可 以表明fi鄰An'的MSE分別為—G*;^)-1的第一和第二對角元素。并且對于3'和fiTO'， MSE分別為cJ』(;tyV1的第一和第二對角元素。
總MSE為2(cj2 + oJ)tr(;t;r^1?，F(xiàn)在的問題是找出總導(dǎo)頻功率恒定即tr(;t;r") =2L這一約束下使tr(;t;^)"最小化的a。使用本征分解，該問題可被寫為受制于i; ^恒定而最小化i; 1Aj。該問題通過拉格朗日乘法來解決，并且通常在所有本征值 相等時(shí)為最優(yōu)。這意味著;t;^:L:r與單位矩陣成比例?？侻SE已被最小化，并且所得的每元素MSE為<r2/L或(jm2/L。但此每元素 MSE很可能是所能獲得的最佳的，即使使用了唯一性矢量傳輸亦然。MSE不大可 能針對2個(gè)矢量傳輸被改進(jìn)，且因此每元素MSE已被最小化。無偏訓(xùn)練序列加常 規(guī)信道估計(jì)器就是所有LS估計(jì)器的MMSE。
IQ不平衡補(bǔ)償
如果來自無偏信道估計(jì)的增益不足，貝ij IQ不平衡參數(shù)可被估計(jì)(如先前描述 的)并且用于補(bǔ)償數(shù)據(jù)畸變。H'在模型02)中估計(jì)，Y = H'X + N?，F(xiàn)在關(guān)注未知數(shù) 據(jù)X。模型與具有互相關(guān)的任何2抽頭信道相同。任何信道均衡算法可能都是適合 的。呈現(xiàn)了適于普遍的比特交織編碼QAM和衰落信道的簡單均衡算法。
迫零(ZF)辦法H'"Y-X + H'"N的一個(gè)重點(diǎn)在于其在鏡像信道較弱時(shí)增強(qiáng) 噪聲，除非考慮了復(fù)雜的有色噪聲。本解決方案使用ZF，但僅在鏡像信道不弱時(shí) 使用。在式(12)中，將Xm替換成其值，獲得以下等式
=(h'- pm'p'*/hm'*)x + (p ,m'*)ym*- (p ,m'*)nm* +
y
n
- h'x + (pm'/hm'*)y m* + n' + n， (21) 其中n'全-(Pm^/)iC為噪聲增強(qiáng)。注意，假定二階不平衡項(xiàng)(3'卞m'《h'h/。當(dāng)這
種近似無效時(shí)，考慮校正的信道h'e4h'-^'p'Vhn/，這需要精確地估計(jì)信道和不 平衡參數(shù)。
基本上，ZF技術(shù)包括計(jì)算
z = y - H*)y > h'x + n' + n。 (22)
通過從收到信號y減去鏡像頻率量((3m^hm')ym，獲得無IQ不平衡的簡單信道模型。
解碼鏈的其余部分不變。
只要噪聲增強(qiáng)比來自IQ不平衡的原始干擾弱，即lnf叫Pm'Xn;i2，這種解決方
案就運(yùn)行良好。若非如此，則使用原始y而非經(jīng)不平衡校正的z。不必為了作出判 定而估計(jì)n'?？蛇x擇穩(wěn)健的平均意義上的改進(jìn)。因此，考慮期望值
E|nf = (IP mf/ih m'|2)E|n m|2 < |(3 mf E|x
m I—Ihmf五Kw卩金SNRm > 1 。 (23)
當(dāng)鏡像頻率的信噪比SNRm大于l時(shí)，使用經(jīng)不平衡校正的z。否則，保持原始信 號y。由于信道和不平衡估計(jì)的不準(zhǔn)確性，使用較大的SNR更安全，例如SNRm〉 2在WiMedia UWB下運(yùn)行良好。注意，SNRm通?？山?jīng)由公式SNRm = (hmf SNR 從全局SNR獲得。
表i總結(jié)了避免噪聲增強(qiáng)的ZF算法。
表3:補(bǔ)償算法
SNRm < 1 + S SNRra > 1 + 5
z = y z = y - (|3m'/hm')yi
模擬結(jié)果
圖IO描繪通過向WiMedia UWB標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用無偏訓(xùn)練信號算法達(dá)成的性能。在 正EE 802.15.3的信道模型CM2 (大約4米的室內(nèi)微環(huán)境)中模擬最高數(shù)據(jù)率480 Mbps。屏蔽和頻帶跳躍被關(guān)閉。IQ不平衡是恒定的并且在振幅上等于2s-10。/。(0.8 dB)，在相位上等于2Acp = 10度。在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處存在相同的不平衡量。該 圖作為Eb/No的函數(shù)示出分組差錯(cuò)率(PER)。在沒有任何形式的補(bǔ)償下，性能快 速降級。表i列出各種算法相對于理想情形的損耗。
表4: WiMedia UWB: PER為10'2時(shí)來自IQ不平衡的損耗
當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)無偏訓(xùn)練補(bǔ)償
383.1 dB 1.1 dB0.35 dB
端到端IQ不平衡和信道組合以形成全局2X2信道矩陣。使用無偏訓(xùn)練序列 無成本地達(dá)成相當(dāng)可觀的增益。無偏訓(xùn)練序列自動(dòng)消去來自信道估計(jì)的端到端自生 成干擾。而且，這種訓(xùn)練序列對于估計(jì)IQ不平衡參數(shù)而言是理想的，并且給出簡 單算法來補(bǔ)償數(shù)據(jù)畸變避免噪聲增強(qiáng)的迫零。
WiMediaUWB尤其受益于以下增強(qiáng)包含只在I信道上傳送的6個(gè)碼元的常 規(guī)偏倚訓(xùn)練序列可被分成2半以創(chuàng)建無偏序列。前3個(gè)碼元在I信道上發(fā)送，而最 后3個(gè)碼元在Q信道上發(fā)送。通過均勻地橫跨復(fù)平面，創(chuàng)建對于高數(shù)據(jù)率具有大 增益的無偏訓(xùn)練序列。對于后向兼容性，此方案可保留用于高數(shù)據(jù)率模式并經(jīng)由信 標(biāo)來信令，或者可盲檢測訓(xùn)練序列類型。
在OFDMA (例如WiMAX)中，副載波f和-f可被指派給不同用戶。如果功 率控制驅(qū)動(dòng)一個(gè)用戶到高功率電平，則可能出現(xiàn)相當(dāng)可觀的干擾。因此這是定位鏡 像頻率上不同用戶的導(dǎo)頻的好主意。導(dǎo)頻應(yīng)滿足無偏訓(xùn)練序列準(zhǔn)則。每個(gè)用戶無需 額外努力而自動(dòng)獲益。導(dǎo)頻可跳躍到不同的位置，同時(shí)維護(hù)鏡像位置。
可用Rake均衡器組合若干一抽頭信道將時(shí)域公式擴(kuò)展到碼分復(fù)用(CDMA)。 無偏訓(xùn)練序列自動(dòng)改進(jìn)每抽頭的信道估計(jì)。用于CDMA的簡單無偏訓(xùn)練序列包括 持續(xù)地將復(fù)碼元旋轉(zhuǎn)90度。
該理論可擴(kuò)展到除CDMA以外的其它時(shí)域系統(tǒng)(例如，TDMA)。信道估計(jì) 通過收到信號與匹配濾波器的巻積來獲得，匹配濾波器是FSTS的復(fù)共軛的鏡像版 本。換言之，忽略AWGN，其是信道、所傳送FSTS、以及匹配濾波器的巻積?？?以表明，信道估計(jì)包含IQ不平衡產(chǎn)生的自干擾(偏置)項(xiàng)。通過在頻域中考慮該 等式，如果仔細(xì)選擇FSTS，則可使得自干擾項(xiàng)幾乎消失。實(shí)際上，通過所有上述 FSTS，自干擾趨向于在求和來自毗鄰頻調(diào)的值之后消去(假定慢信道變化)。于 是，用于時(shí)域系統(tǒng)的無偏訓(xùn)練信號可被設(shè)計(jì)成對毗鄰頻調(diào)具有頻域約束。
事實(shí)上，已研究了 GSM訓(xùn)練序列并且觀察到某些訓(xùn)練序列和某些MSK調(diào)制 旋轉(zhuǎn)比其它的表現(xiàn)更好。不給出關(guān)于為何存在性能差異的簡單深入。如以上針對時(shí) 域系統(tǒng)提及的，性能差異可能是由于每一組毗鄰頻率及其鏡像頻率在時(shí)域中對復(fù)平 面的良好(無偏) 一低劣跨度。圖11是圖解用于提供經(jīng)頻率平滑的通信訓(xùn)練信號的方法的流程圖。盡管出于 清楚的目的將該方法描述為編號步驟的序列，但是該編號不一定指示這些步驟的次 序。應(yīng)理解，這些步驟中的一些可被跳過、并行執(zhí)行、或在無需維持該序列的嚴(yán)格 次序的情況下執(zhí)行。如本文中所使用的，術(shù)語"生成"、"推導(dǎo)"、和"乘以"是 指可通過使用機(jī)器可讀軟件指令、硬件、或軟硬件組合來實(shí)現(xiàn)的過程。該方法始于 步驟1100。
步驟1102在正交調(diào)制發(fā)射機(jī)中生成經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。經(jīng)頻率平滑 的無偏訓(xùn)練信號包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積，其中每個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副 載波表示的復(fù)平面信息乘以由鏡像頻率副載波表示的復(fù)平面信息。多個(gè)導(dǎo)頻信號乘 積之和等于O。步驟1104在單個(gè)碼元周期內(nèi)提供經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。在 一方面，F(xiàn)STS的分量可順序地或成批提供并被存儲，直至收集了整個(gè)FSTS。在 這方面，后續(xù)步驟(未示出)可在單個(gè)碼元周期中傳送收集的FSTS。
在一方面，在步驟1102中生成經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括生成多個(gè)毗鄰 基準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波。FSTS可包括2個(gè)或更多導(dǎo)頻信號乘 積。在另一方面，步驟1102生成包括一組無居間副載波的毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波、 和無居間副載波的多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
在一方面，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可表示如下，如在步驟1102a中所描 繪的
S Pi Pim = 0' i = 1至1」n;
其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及
其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。
在另一方面，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可表示如下，如在步驟1102b中所 描繪的
S wi pi pim = 0， i = 1至U n;
其中w是加權(quán)因子。
作為示例，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可包括第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn)副載波、以及表示該第一復(fù)平面值 的頻率-f上的鏡像副載波。FSTS可進(jìn)一步包括第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示第 一復(fù)平面值的毗鄰頻率+f的頻率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波、以及表示該第一復(fù)平面值
+180度的毗鄰頻率-f的頻率-(f + l)上的鏡像副載波。
作為另一個(gè)示例，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可作為第一導(dǎo)頻信號乘積來生 成，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn)副載波、以及表示該
第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波。那么，F(xiàn)STS還可包括第二導(dǎo)頻信號乘積， 其具有表示第一復(fù)平面值+ 90度的毗鄰頻率+f的頻率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波、以及 表示該第一復(fù)平面值-90度的毗鄰頻率-f的頻率-(f + l)上的鏡像副載波。
在不同方面，在步驟1102中生成經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括生成P個(gè)導(dǎo) 頻信號乘積。在這方面，步驟1103生成(N-P)個(gè)通信數(shù)據(jù)碼元。通常，步驟1104 在單個(gè)碼元周期中提供FSTS和通信數(shù)據(jù)碼元。步驟1106在一個(gè)碼元周期中傳送 N個(gè)副載波，包括經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號和正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。
或者，步驟1102使用一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波來生成經(jīng) 頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號，以及步驟1104在第一碼元周期中提供經(jīng)頻率平滑的訓(xùn) 練信號。步驟1108在這組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波上生成正交調(diào) 制通信數(shù)據(jù)。步驟1110在第一碼元周期之后的第二碼元周期中提供正交調(diào)制通信 數(shù)據(jù)。
上述流程圖也可解讀為其上存儲有用于經(jīng)頻率平滑的通信訓(xùn)練信號的指令的 機(jī)器可讀介質(zhì)的表述。這些指令可對應(yīng)于步驟1100到1110，如以上解釋的。
圖12是圖解用于使用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì)的方法的流
程圖。該方法始于步驟1200。步驟1202在正交解調(diào)接收機(jī)中接受經(jīng)頻率平滑的無
偏訓(xùn)練序列。經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積，其中每個(gè)導(dǎo)頻信
號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波(f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息(p)、乘以由鏡像頻率副載 波(-f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息(Pm)。多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O。步驟1204處理
經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列，生成表示復(fù)平面信息的多個(gè)經(jīng)處理碼元(y)。步驟1206 將每一個(gè)經(jīng)處理碼元(y)乘以對應(yīng)基準(zhǔn)信號的共軛(p"。步驟1208獲得經(jīng)頻率平滑
的信道估計(jì)(h)。
注意，經(jīng)處理碼元(y)與基準(zhǔn)副載波相關(guān)聯(lián)?；蛘?，步驟1204可處理經(jīng)頻率平
滑的無偏訓(xùn)練信號，生成表示與鏡像副載波相關(guān)聯(lián)的復(fù) 面信息的多個(gè)經(jīng)處理碼元 (ym)。隨后，步驟1206將每一個(gè)經(jīng)處理碼元(ym)乘以對應(yīng)基準(zhǔn)信號的共軛(pm"，以及步驟1208獲得與鏡像副載波相關(guān)聯(lián)的經(jīng)頻率平滑的信道估計(jì)(hm)。作為另一
種替換方案，上述步驟得到(h)和(hm)信道估計(jì)兩者。
在一方面，步驟接受多個(gè)毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波。
FSTS可包括2個(gè)或更多導(dǎo)頻信號乘積。在另一方面，步驟1202接受包括一組無居
間副載波的毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波、和無居間副載波的多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng) 頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
在一方面，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可表示如下
S Pi Pim = 0， i = 1至'J n;
其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及
其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。
在另一方面，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可表示如下
DwiPiPim = 0， i二l至iln;
其中w是加權(quán)因子。
與在發(fā)射機(jī)FSTS示例中一樣，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可包括第一導(dǎo)頻信 號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn)副載波、以及表 示該第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波。FSTS可進(jìn)一步包括第二導(dǎo)頻信號乘 積，其具有表示第一復(fù)平面值的毗鄰頻率+f的頻率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波、以及表 示該第一復(fù)平面值+180度的毗鄰頻率-f的頻率"(f + l)上的鏡像副載波。
作為另一個(gè)示例，經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號可作為第一導(dǎo)頻信號乘積來生 成，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn)副載波、以及表示該 第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波。那么，F(xiàn)STS還可包括第二導(dǎo)頻信號乘積， 其具有表示第一復(fù)平面值+ 90度的毗鄰頻率+f的頻率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波、以及 表示該第一復(fù)平面值-90度的毗鄰頻率-f的頻率-(f + l)上的鏡像副載波。
在一種變型中，步驟1202在單個(gè)碼元周期內(nèi)作為P個(gè)導(dǎo)頻信號乘積來接受經(jīng) 頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。隨后，步驟1203在(相同的)碼元周期中接受(N-P)
個(gè)通信數(shù)據(jù)碼元?；蛘?，步驟1202接受具有一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波的經(jīng)
頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。隨后，步驟1210在接受經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號之
后在這組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波上接受正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。
上述流程圖也可解讀為其上存儲有用于使用FSTS計(jì)算信道估計(jì)的指令的機(jī) 器可讀介質(zhì)的表述。這些指令可對應(yīng)于步驟1200到1210，如以上解釋的。
已呈現(xiàn)系統(tǒng)、方法、設(shè)備和處理器以使得能傳送FSTS以及在接收機(jī)信道估計(jì) 的計(jì)算中使用FSTS。已給出特定通信協(xié)議和格式的示例以例示本發(fā)明。然而，本 發(fā)明不局限于僅僅這些示例。本發(fā)明的其他變型和實(shí)施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明 顯的。
權(quán)利要求
1.一種用于提供經(jīng)頻率平滑的通信訓(xùn)練信號的方法，所述方法包括在正交調(diào)制發(fā)射機(jī)中生成經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號，所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積；其中每一個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波表示的復(fù)平面信息、乘以由鏡像頻率副載波表示的復(fù)平面信息；以及，其中所述多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于0；以及，在單個(gè)碼元周期內(nèi)提供所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，生成所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練 信號包括生成包括多個(gè)毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率 平滑的無偏訓(xùn)練信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，生成所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練 信號包括生成包括一組無居間副載波的毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波和無居間副載波的多 個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，生成所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練 信號包括生成如下的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號S Pi Pim = 0， i = 1至1』n;其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，生成所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練 信號包括生成如下多個(gè)加權(quán)導(dǎo)頻信號乘積S wi pi pim = 0, i = 1至U n;其中w是加權(quán)因子。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，生成所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練 信號包括使用選自包括2個(gè)或2個(gè)以上導(dǎo)頻信號乘積的組的多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積來生 成經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，生成所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練 信號包括生成如下的所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一復(fù)平面值的毗鄰頻率+f的頻率(f+l) 上的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值+180度的毗鄰頻率-f的頻率~^+ 1) 上的鏡像副載波。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，生成所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練 信號包括生成如下的所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一復(fù)平面值+90度的毗鄰頻率+f的頻 率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值-90度的毗鄰頻率-f的頻率-(f + l)上的鏡像副載波。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，生成所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練 信號包括生成P個(gè)導(dǎo)頻信號乘積；所述方法還包括生成(N-P)個(gè)通信數(shù)據(jù)碼元；以及，在一個(gè)碼元周期中傳送N個(gè)副載波，包括所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號和 正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，生成所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括使用一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波來生成經(jīng)頻率平滑 的無偏訓(xùn)練信號；其中在單個(gè)碼元周期內(nèi)提供所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括在第一碼元 周期中提供所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號； 所述方法還包括在所述一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波上生成正交調(diào)制通信數(shù) 據(jù)；以及，在所述第一碼元周期之后的第二碼元周期中提供所述正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。
11. 一種用于使用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì)的方法，所述 方法包括在正交解調(diào)接收機(jī)中接受經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列，所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的倍數(shù)；其中每一個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波(f)表示的預(yù)定復(fù)平面 信息(p)、乘以由鏡像頻率副載波(-f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息(Pm);以及，其中所述多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O;以及，處理所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列，生成表示復(fù)平面信息的多個(gè)經(jīng)處理碼元(y);將每一個(gè)經(jīng)處理碼元(y)乘以對應(yīng)的基準(zhǔn)信號的共軛(p";以及， 獲得經(jīng)頻率平滑的信道估計(jì)(h)。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，接受所述經(jīng)頻率平滑的無偏 訓(xùn)練信號包括接受包括多個(gè)毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng) 頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，接受所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括接受包括一組無居間副載波的毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波和無居間副載波 的多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，接受所述經(jīng)頻率平滑的無偏 訓(xùn)練信號包括接受如下的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號S Pi Pim = 0' i = 1至U n;其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，接受所述經(jīng)頻率平滑的無偏 訓(xùn)練信號包括接受如下多個(gè)加權(quán)導(dǎo)頻信號乘積Dwipipim = 0， i = 1至U n;其中w是加權(quán)因子。
16. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，接受所述經(jīng)頻率平滑的無偏 訓(xùn)練信號包括接受具有選自包括2個(gè)或2個(gè)以上導(dǎo)頻信號乘積的組的多個(gè)導(dǎo)頻信號 乘積的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
17. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，接受所述經(jīng)頻率平滑的無偏 訓(xùn)練信號包括接受如下的所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一平面值的毗鄰頻率f+的頻率(f+l)上 的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值+ 180度的毗鄰頻率-f的頻率-(f + l)上 的鏡像副載波。
18. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，接受所述經(jīng)頻率平滑的無偏 訓(xùn)練信號包括接受如下的所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一復(fù)平面值+90度的毗鄰頻率f+的頻 率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值-90度的毗鄰頻率-f的頻率-(f + l)上的鏡像副載波。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，接受所述經(jīng)頻率平滑的無偏 訓(xùn)練信號包括在碼元周期中接受P個(gè)導(dǎo)頻信號乘積；所述方法還包括在所述碼元周期中接受(N - P)個(gè)通信數(shù)據(jù)碼元。
20. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，接受所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括接受具有一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號；所述方法還包括在接受所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號之后在所述一組基準(zhǔn)頻率副載波和對 應(yīng)的鏡像頻率副載波上接受正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。
21. —種用于提供經(jīng)頻率平滑的通信訓(xùn)練信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 發(fā)射機(jī)，其具有用以接受訓(xùn)練信息的輸入以及用以提供正交調(diào)制的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的輸出，所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括 多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積；其中每一個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波表示的復(fù)平面信息、乘 以由鏡像頻率副載波表示的復(fù)平面信息；以及，其中所述多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O;以及，其中所述發(fā)射機(jī)在單個(gè)碼元周期內(nèi)提供所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
22. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)生成包括多個(gè)毗 鄰基準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
23. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)生成包括一組無 居間副載波的毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波、和無居間副載波的多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的 經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
24. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)生成如下的經(jīng)頻 率平滑的無偏訓(xùn)練信號2piPim = 0， i = 1至U n;其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。
25. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)生成如下的多個(gè) 加權(quán)導(dǎo)頻信號乘積Swipipim = 0， i二l至ljn;其中w是加權(quán)因子。
26. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)使用選自包括2 個(gè)或2個(gè)以上導(dǎo)頻信號乘積的組的多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積來生成經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn) 練信號。
27. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)生成如下的所述 經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一復(fù)平面值的毗鄰頻率+f的頻率(f+l) 上的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值+180度的毗鄰頻率-f的頻率-(f十1) 上的鏡像副載波。
28. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)生成如下的所述 經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一復(fù)平面值+90度的毗鄰頻率+f的頻 率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值-90度的毗鄰頻率-f的頻率-(f + 1)上的鏡像副載波。
29. 如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)除訓(xùn)練信息外還 接受通信數(shù)據(jù)，生成具有P個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號，生成(N -P)個(gè)通信數(shù)據(jù)碼元，以及在一個(gè)碼元周期中提供N個(gè)副載波，包括所述經(jīng)頻率平 滑的無偏訓(xùn)練信號和正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。
30. 如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)在第一碼元周期 中使用一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波來提供所述經(jīng)頻率平滑的無 偏訓(xùn)練信號；以及，其中所述發(fā)射機(jī)接受通信數(shù)據(jù)，在所述一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻 率副載波上生成正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)，并在所述第一碼元周期之后的第二碼元周期中 提供所述正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。
31. —種用于使用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì)的系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)包括 >接收機(jī)，其具有用以接受經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列的輸入以及用以提供訓(xùn)練信息的輸出，所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的倍數(shù)；其中每一個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波(f)表示的預(yù)定復(fù)平面 信息(p)、乘以由鏡像頻率副載波(-f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息(Pm);以及，其中所述多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于0;以及， 處理器，其具有輸入以接受所述訓(xùn)練信息，所述處理器生成表示復(fù)平面信息 的多個(gè)經(jīng)處理碼元(y)，將每一個(gè)經(jīng)處理碼元(y)乘以對應(yīng)基準(zhǔn)信號的共軛(p"，并且 在輸出處提供經(jīng)頻率平滑的信道估計(jì)(h)。
32. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)接受包括多個(gè)毗 鄰基準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
33. 如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)接受包括一組無居間副載波的毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波、和無居間副載波的多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的 經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
34. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)接受如下的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號2 PiPim = 0， i = 1至廿n;其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。
35. 如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)接受如下的多個(gè) 加權(quán)導(dǎo)頻信號乘積Swipipim = 0， i-l至!jn;其中w是加權(quán)因子。
36. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)接受具有選自包 括2個(gè)或2個(gè)以上導(dǎo)頻信號乘積的組的多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練 信號。
37. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)接受如下的所述 經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一平面值的毗鄰頻率f+的頻率(f+l)上 的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值+ 180度的毗鄰頻率-f的頻率-(f + l)上 的鏡像副載波。
38. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)接受如下的所述 經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一復(fù)平面值+90度的毗鄰頻率f+的頻率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值-卯度的毗鄰頻率-f的頻率-(f + 1)上的鏡像副載波。
39. 如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)在同一個(gè)碼元周 期中接受具有P個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號、以及(N- P)個(gè)通信 數(shù)據(jù)碼元，并且提供訓(xùn)練信息和通信數(shù)據(jù)兩者。
40. 如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)在第一碼元周期 中接受具有一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn) 練信號；以及，其中所述接收機(jī)在所述第一碼元周期之后的第二碼元周期中在所述一組基準(zhǔn) 頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波上接受正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)，并提供通信數(shù)據(jù)。
41. 一種其上存儲有用于經(jīng)頻率平滑的通信訓(xùn)練信號的指令的機(jī)器可讀介 質(zhì)，所述指令包括生成正交調(diào)制的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號，包括 多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積；其中每一個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波表示的復(fù)平面信息、乘以由鏡像頻率副載波表示的復(fù)平面信息；以及，其中所述多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O;以及， 在單個(gè)碼元周期內(nèi)提供所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
42. —種其上存儲有用于使用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì) 的指令的機(jī)器可讀介質(zhì)，所述指令包括在正交解調(diào)接收機(jī)中接受經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列，所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的倍數(shù)；其中每一個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波(f)表示的預(yù)定復(fù)平面 信息(p)、乘以由鏡像頻率副載波(-f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息(Pm);以及，其中所述多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O;以及， 處理所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列，生成表示復(fù)平面信息的多個(gè)經(jīng)處理碼元(y);將每一個(gè)經(jīng)處理碼元(y)乘以對應(yīng)的基準(zhǔn)信號的共軛(p";獲得經(jīng)頻率平滑的信道估計(jì)(h)。
43. —種用于提供經(jīng)頻率平滑的通信訓(xùn)練信號的設(shè)備，所述設(shè)備包括 信號發(fā)生裝置，其具有用以接受訓(xùn)練信息的輸入以及用以提供正交調(diào)制的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的輸出，所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積；其中每一個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波表示的復(fù)平面信息、乘以由鏡像頻率副載波表示的復(fù)平面信息；以及，其中所述多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O;以及，其中所述信號發(fā)生裝置在單個(gè)碼元周期內(nèi)提供所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
44. 如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號發(fā)生裝置生成包括 多個(gè)毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信 號。
45. 如權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號發(fā)生裝置生成包括 一組無居間副載波的毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波、和無居間副載波的多個(gè)毗鄰鏡像頻率副 載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
46. 如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號發(fā)生裝置生成如下 的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號S Pi Pim = 0， i = 1至U n;其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及 其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。
47.如權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號發(fā)生裝置生成如下 的多個(gè)加權(quán)導(dǎo)頻信號乘積S wi pi pim = 0; i = 1至lj n;其中w是加權(quán)因子。
48. 如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號發(fā)生裝置使用選自 包括2個(gè)或2個(gè)以上導(dǎo)頻信號乘積的組的多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積來生成經(jīng)頻率平滑的無 偏訓(xùn)練信號。
49. 如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號發(fā)生裝置生成如下 的所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一復(fù)平面值的毗鄰頻率+f的頻率(f+l) 上的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值+180度的毗鄰頻率-f的頻率-^+ 1) 上的鏡像副載波。
50. 如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號發(fā)生裝置生成如下 的所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一復(fù)平面值+90度的毗鄰頻率+f的頻 率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值-90度的毗鄰頻率-f的頻率-(f + 1)上的鏡像副載波。
51. 如權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號發(fā)生裝置除訓(xùn)練信 息外還接受通信數(shù)據(jù)，生成具有P個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號， 生成(N - P)個(gè)通信數(shù)據(jù)碼元，以及在一個(gè)碼元周期中提供N個(gè)副載波，包括所述 經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號和正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。
52. 如權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號發(fā)生裝置在第一碼 元周期中使用一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波來提供所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號；以及，其中所述信號發(fā)生裝置接受通信數(shù)據(jù)，在所述一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的 鏡像頻率副載波上生成正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)，并在所述第一碼元周期之后的第二碼元 周期中提供所述正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)。
53. —種用于使用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì)的設(shè)備，所述 設(shè)備包括接收裝置，其具有用以接受經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列的輸入以及用以提供 訓(xùn)練信息的輸出，所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的倍數(shù)；其中每一個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波(f)表示的預(yù)定復(fù)平面 信息(p)、乘以由鏡像頻率副載波(-f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息(Pm);以及，其中所述多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O;以及，處理裝置，其具有輸入以接受所述訓(xùn)練信息，所述處理裝置生成表示復(fù)平面信息的多個(gè)經(jīng)處理碼元(y)，將每一個(gè)經(jīng)處理碼元(y)乘以對應(yīng)基準(zhǔn)信號的共軛(p"，并且在輸出處提供經(jīng)頻率平滑的信道估計(jì)(h)。
54. 如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收裝置接受包括多個(gè) 毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波和多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
55. 如權(quán)利要求54所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收裝置接受包括一組 無居間副載波的毗鄰基準(zhǔn)頻率副載波、和無居間副載波的多個(gè)毗鄰鏡像頻率副載波 的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。
56. 如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收裝置接受如下的經(jīng) 頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號Z Pi Pim = 0， i = 1至ll n;其中p是基準(zhǔn)頻率副載波 其中Pm是鏡像頻率副載波，以及其中n等于導(dǎo)頻信號乘積的數(shù)目。
57. 如權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收裝置接受如下的多 個(gè)加權(quán)導(dǎo)頻信號乘積S wi pi pim = 0， i = 1至U n;其中w是加權(quán)因子。
58. 如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收裝置接受具有選自 包括2個(gè)或2個(gè)以上導(dǎo)頻信號乘積的組的多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn) 練信號。
59. 如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收裝置接受如下的所 述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一平面值的毗鄰頻率f+的頻率(f+l)上 的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值+ 180度的毗鄰頻率-f的頻率"(f + l)上 的鏡像副載波。
60. 如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收裝置接受如下的所 述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號第一導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示作為第一復(fù)平面值的信息的頻率+f上的基準(zhǔn) 副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值的頻率-f上的鏡像副載波；以及，第二導(dǎo)頻信號乘積，其具有表示所述第一復(fù)平面值+90度的毗鄰頻率f+的頻 率(f+l)上的基準(zhǔn)副載波、以及表示所述第一復(fù)平面值-90度的毗鄰頻率-f的頻率《f + l)上的鏡像副載波。
61. 如權(quán)利要求59所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收裝置在同一個(gè)碼元 周期中接受具有P個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號、以及(N-P)個(gè)通 信數(shù)據(jù)碼元，并且提供訓(xùn)練信息和通信數(shù)據(jù)兩者。
62. 如權(quán)利要求59所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收裝置在第一碼元周期中接受具有一組基準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波的經(jīng)頻率平滑的無偏 訓(xùn)練信號；以及，其中所述接收裝置在所述第一碼元周期之后的第二碼元周期中在所述一組基 準(zhǔn)頻率副載波和對應(yīng)的鏡像頻率副載波上接受正交調(diào)制通信數(shù)據(jù)，并提供通信數(shù) 據(jù)。
63. —種用于生成經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的處理設(shè)備，所述處理設(shè)備包括信號發(fā)生器模塊，其具有用以接受訓(xùn)練信息的輸入以及用以提供正交調(diào)制的 經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號的輸出，所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括-多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積；其中每一個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波表示的復(fù)平面信息、乘 以由鏡像頻率副載波表示的復(fù)平面信息；以及，其中所述多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于0;以及， 其中所述信號發(fā)生器模塊在單個(gè)碼元周期內(nèi)提供所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練 信號。
64. —種用于使用經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號來計(jì)算信道估計(jì)的處理設(shè)備， 所述處理設(shè)備包括接收機(jī)模塊，其具有用以接受經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列的輸入以及用以提 供訓(xùn)練信息的輸出，所述經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練序列包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積的倍 數(shù)；其中每一個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波(f)表示的預(yù)定復(fù)平面 信息(p)、乘以由鏡像頻率副載波(-f)表示的預(yù)定復(fù)平面信息(Pm);以及，其中所述多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于O;以及， 計(jì)算模塊，其具有輸入以接受所述訓(xùn)練信息，所述計(jì)算模塊生成表示復(fù)平面 信息的多個(gè)經(jīng)處理碼元(y)，將每一個(gè)經(jīng)處理碼元(y)乘以對應(yīng)基準(zhǔn)信號的共軛(p"， 并且在輸出處提供經(jīng)頻率平滑的信道估計(jì)(h)。
全文摘要
提供了一種用于提供經(jīng)頻率平滑的通信訓(xùn)練信號的系統(tǒng)和方法。該方法在正交調(diào)制發(fā)射機(jī)中生成經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號。經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號包括多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積，其中每個(gè)導(dǎo)頻信號乘積包括由基準(zhǔn)頻率副載波表示的復(fù)平面信息乘以由鏡像頻率副載波表示的復(fù)平面信息。多個(gè)導(dǎo)頻信號乘積之和等于0。該方法提供經(jīng)頻率平滑的無偏訓(xùn)練信號從而其能在單個(gè)碼元周期內(nèi)被發(fā)送。還提供了用于在計(jì)算接收機(jī)信道估計(jì)時(shí)使用經(jīng)頻率平滑的訓(xùn)練信號的系統(tǒng)和方法。
文檔編號H04L25/02GK101627593SQ200880007552
公開日2010年1月13日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者R·查拉貝斯, S·S·索利曼 申請人:高通股份有限公司