專利名稱：多個天線的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種通過使用多個發(fā)送/接收天線來發(fā)送數(shù)據(jù)的移動通信系統(tǒng)，尤其涉及一種在多個接收天線中準(zhǔn)確地進行信道估計的裝置和方法。
背景技術(shù)：
發(fā)射機和接收機之間存在的各種障礙所引起的多徑干擾影響了無線信道中傳輸?shù)男盘?。具有多路徑的無線信道帶有最大延遲擴展特性和最大信號傳輸周期特性。如果信號傳輸周期大于最大延遲擴展時間，連續(xù)的信號之間就不會有干擾，并且信道的頻域特性就會被設(shè)定為頻率非選擇性衰減。但是，在通過使用寬帶信號來傳輸數(shù)據(jù)的高速傳輸系統(tǒng)中，信號傳輸周期小于最大延遲擴展時間，從而導(dǎo)致碼間干擾影響了連續(xù)的信號之間的信號干擾，進而影響了所接收的信號。這樣，信道的頻域特性就被設(shè)定為頻率選擇性衰減。一種采用相干調(diào)制方案的單載波傳輸方法通過利用均衡器來解決上述的碼間干擾。數(shù)據(jù)傳輸速度越高，碼間干擾引起的信號失真越大。而信號失真越大，均衡器越復(fù)雜。最近主張采用OFDM(正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)來解決上述單載波傳輸方法中所使用的均衡器的問題。
OFDM方案被典型地定義為將TDM(時分接入，Time Division Access)技術(shù)和FDM(頻分接入，F(xiàn)requency Division Access)技術(shù)相結(jié)合的兩維存取方案。因此，當(dāng)通過使用OFDM方案來傳輸數(shù)據(jù)時，將單個OFDM碼元分別加載到副載波上以在預(yù)定的子信道上傳輸。
所述OFDM方案具有較高的譜效率，因為子信道頻譜在相互重疊的同時也相互正交。并且所述OFDM方案能通過有效的數(shù)字結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)調(diào)制/解調(diào)單元，因為OFDM調(diào)制/解調(diào)是通過IFFT(快速傅里葉逆變換)和FFT(快速傅里葉變換)來實現(xiàn)的。而且，所述OFDM方案十分適用于當(dāng)今歐洲的數(shù)字廣播傳輸以及大容量無線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的高速數(shù)據(jù)傳輸，例如，IEEE802.11a、IEEE802.16a、或IEEE 802.16b等。
用作MCM(多載波調(diào)制)的OFDM方案將串行進入的碼元流轉(zhuǎn)換為并行碼元流，將并行碼元流調(diào)制到多個相互正交的副載波，并且傳輸多個副載波。
上述MCM系統(tǒng)最先被應(yīng)用于五十年代后期軍隊中的高頻無線通信中，并且在70年代后期對用于在多個正交副載波之間進行重疊的OFDM方案進行了首次研究。該OFDM方案必須在多個載波間實現(xiàn)正交調(diào)制，從而限制系統(tǒng)應(yīng)用。但是，可知能夠通過使用DFT(離散傅里葉變換)有效地處理基于OFDM方案的調(diào)制/解調(diào)，并且很多開發(fā)人員已對OFDM方案進行了深入的研究。使用防護間隔以及用于插入循環(huán)前綴防護間隔的方法對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是公知的，從而大大減少了多路徑和延遲擴展給系統(tǒng)帶來的消極影響。因此，OFDM系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于數(shù)字傳輸技術(shù)中，例如，DAB(數(shù)字音頻廣播)、數(shù)字TV、W-LAM(無線局域網(wǎng))、以及W-ATM(無線異步傳輸方式)。尤其是，雖然OFDM方案的使用由于其硬件的復(fù)雜性受到了限制，但是可以通過諸如FFT和IFFT等的數(shù)字信號處理技術(shù)實現(xiàn)所述OFDM方案。雖然OFDM方案跟傳統(tǒng)的FDM(頻分復(fù)用)方案相似，但是，因為它傳輸了多個相互正交的副載波，所以O(shè)FDM方案可以在高速數(shù)據(jù)傳輸中獲得最佳傳輸效率，。而且，OFDM方案具有較高的頻率使用效率并且可以很好地抵抗多徑衰減，從而可以得到高速數(shù)據(jù)傳輸期間的最佳頻率使用效率。特別是由于OFDM方案使用重疊的頻譜，所以O(shè)FDM方案可以有效地使用頻率，很好地抵抗頻率選擇性衰減和多徑衰減，并且可以通過使用防護間隔來減少碼間干擾，以及提供由簡單硬件構(gòu)成的均衡器。而且，OFDM方案能很好的抵抗脈沖噪音，從而被廣泛地應(yīng)用于通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
圖1是基于OFDM方案的傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)的方框圖。參照圖1，將輸入比特，即二元信號，應(yīng)用到信道編碼器100。信道編碼器100對輸入比特進行編碼，并輸出編碼碼元。將編碼碼元應(yīng)用到S/P(串行/并行)轉(zhuǎn)換器105。所述S/P轉(zhuǎn)換器105將所接收的串行編碼碼元轉(zhuǎn)換成并行編碼碼元，并且將并行編碼碼元傳輸給調(diào)制器110。調(diào)制器110通過碼元映射集映射所接收的編碼碼元，并輸出所映射的碼元。調(diào)制器110可以采用多種調(diào)制方案，例如，OPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等。根據(jù)單個調(diào)制方案來規(guī)定碼元中所包含的比特數(shù)。QPSK調(diào)制方案是由2比特組成，8PSK調(diào)制方案是由3比特組成，16QAM調(diào)制方案是由4比特組成，以及64QAM調(diào)制方案是由6比特組成。將從調(diào)制器110中生成的調(diào)制碼元應(yīng)用到IFFT單元115。將從IFFT單元115中生成的IFFT-調(diào)制碼元提供給P/S(并行/串行)轉(zhuǎn)換器120，并且所述P/S轉(zhuǎn)換器120輸出串行格式碼元。通過發(fā)送天線125發(fā)送串行格式碼元。
在接收天線130接收從發(fā)送天線125所發(fā)送的碼元。通過S/P轉(zhuǎn)換器135將在接收天線130所接收的碼元轉(zhuǎn)換成并行格式碼元。將并行格式碼元傳輸給FFT單元140。對在FFT單元130中所接收到的接收信號進行FFT處理以提供給解調(diào)器145。解調(diào)器145跟調(diào)制器110一樣具有一個信號映射集，并且，根據(jù)碼元映射集將解擴的碼元轉(zhuǎn)換為二元比特碼元。也就是說，解調(diào)方案是由調(diào)制方案所決定的。解調(diào)器145所解調(diào)的二元碼元是信道估計器150進行信道估計用的。信道估計器150對發(fā)送天線125在發(fā)送數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的各種情況進行估計，從而有效地接收數(shù)據(jù)。通過P/S轉(zhuǎn)換器155將使用信道估計器150進行信道估計的二元碼元轉(zhuǎn)換成串行格式碼元，然后通過解碼器160進行解碼。對提供給信道解碼器160的二元碼元進行解碼，從而從信道解碼器160生成二元比特。
圖2是基于OFDM方案，通過使用多個發(fā)送/接收天線來發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的移動通信系統(tǒng)的方框圖。但是，在描述上述移動通信系統(tǒng)之前，在下文中將先詳細描述使用一個發(fā)送/接收天線來發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的移動通信系統(tǒng)。
等式1y(n)＝x(n)h(n)+n(n)參見等式1，y(n)表示接收天線在時間“N”所接收的數(shù)據(jù)，x(n)表示發(fā)送天線在時間“N”發(fā)送的數(shù)據(jù)，h(n)表示在特定時間“N”從發(fā)送天線所生成的數(shù)據(jù)的傳輸信道環(huán)境影響的指數(shù)，以及n(n)表示在時間“N”產(chǎn)生的噪音。為了便于描述本發(fā)明，在此忽略噪音的影響。
如等式1所示，接收端應(yīng)該預(yù)先知道h(n)的值以得到正確的數(shù)據(jù)。因此，移動通信系統(tǒng)的發(fā)送/接收端以可以識別h(n)的值的方式傳輸預(yù)知的數(shù)據(jù)。該預(yù)知的數(shù)據(jù)被稱為培訓(xùn)碼元。倘若識別了h(n)的值，移動通信系統(tǒng)的接收端就能夠正確地識別從發(fā)送端所發(fā)送的數(shù)據(jù)。
如圖2所示，多個發(fā)送天線220、222和224中的每個發(fā)送天線通過使用具有特定頻率的多個副載波來發(fā)送數(shù)據(jù)。通過使用多個發(fā)送/接收天線，將多個副載波分配給基于使用多個發(fā)送/接收天線的OFDM的移動通信系統(tǒng)中的多個發(fā)送天線220、222和224。
調(diào)制器200、202和204調(diào)制所接收的碼元，并且將所調(diào)制的碼元傳輸給IFFT單元210、212和214。IFFT單元210、212和214對所接收的碼元進行IFFT-調(diào)制，并且通過單個發(fā)送天線220、222和224發(fā)送進行過IFFT-調(diào)制的碼元。在接收天線230、232和234接收由發(fā)送天線220、222和224發(fā)送的數(shù)據(jù)。FFT單元240、242和244對在接收天線230、232和234所接收的數(shù)據(jù)進行FFT-調(diào)制，然后傳輸給解調(diào)器250、252和254。信道估計器260、262和264對解調(diào)器250、252和254所解調(diào)的碼元進行信道估計。
單個接收天線230、232和234接收從每個發(fā)送天線220、222和224所發(fā)送的數(shù)據(jù)。更詳細地說，接收天線230接收從發(fā)送天線220、222和224所發(fā)送的數(shù)據(jù)，接收天線232接收從發(fā)送天線220、222和224所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且接收天線234接收從發(fā)送天線220、222和224所發(fā)送的數(shù)據(jù)。
將具有分配給發(fā)送天線的特定頻率的單個副載波分配給不同的發(fā)送天線。如果可分配的副載波數(shù)目是“A”，而發(fā)送天線的數(shù)目是“B”，通常將副載波的A/B數(shù)目分配給一個用于發(fā)送培訓(xùn)碼元的發(fā)送天線。
等式2xp(n)=
T]]>在等式2中體現(xiàn)了分配給基于OFDM移動通信系統(tǒng)的副載波。參見等式2，xp(n)表示在第N時間從具有K載波的基于OFDM系統(tǒng)中的第P天線所發(fā)送的培訓(xùn)碼元。所述培訓(xùn)碼元是在系統(tǒng)的發(fā)送/接收端所識別的用于進行信道估計的碼元，將所述培訓(xùn)碼元加載在具有特定頻率的副載波上以進行發(fā)送。如圖2所示，不是所有的副載波都是可分配的，只有部分副載波是可分配的。具有直流分量的中間載波和兩端載波不被分配給發(fā)送天線220、222和224。因此，可分配給培訓(xùn)碼元的副載波的數(shù)目是2Nα。假設(shè)發(fā)送天線的數(shù)目是Nt，則將發(fā)送Nα個培訓(xùn)碼元的副載波分配給一個發(fā)送天線。
等式32Nα＝NcNt因此，將培訓(xùn)碼元分配給單個發(fā)送天線，并且通過副載波發(fā)送所分配的培訓(xùn)碼元。
等式4 0≤p≤Nt-1，1≤i≤NcNt其中xip表示第P培訓(xùn)碼元組中包含的培訓(xùn)碼元，Nt表示天線的數(shù)目或培訓(xùn)碼元組的數(shù)目，ci表示量值 的任意復(fù)數(shù)，m表示小于Nc的整數(shù)，并且Nc表示分配給一個發(fā)送天線的培訓(xùn)碼元的數(shù)目。
當(dāng)將三個發(fā)送天線應(yīng)用于等式4時，圖3是說明通過這三個發(fā)送天線發(fā)送培訓(xùn)碼元的視圖。參見圖3，單個發(fā)送天線不在虛載波區(qū)和DC載波區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)。根據(jù)等式4，單個發(fā)送天線將培訓(xùn)碼元加載在特定頻率的副載波上，并且發(fā)送加載在副載波上的培訓(xùn)碼元。如果具有特定頻率的培訓(xùn)碼元的數(shù)目是12，第一發(fā)送天線發(fā)送第一培訓(xùn)碼元、第四培訓(xùn)碼元、第七培訓(xùn)碼元和第十培訓(xùn)碼元。第二發(fā)送天線發(fā)送第二培訓(xùn)碼元、第五培訓(xùn)碼元、第八培訓(xùn)碼元和第十一培訓(xùn)碼元。第三發(fā)送天線發(fā)送第三培訓(xùn)碼元、第六培訓(xùn)碼元、第九培訓(xùn)碼元和第十二培訓(xùn)碼元。在特定時間，通過單個發(fā)送天線發(fā)送的一組培訓(xùn)碼元稱為培訓(xùn)碼元組。將所述培訓(xùn)碼元組提供給如圖2所示的單個調(diào)制器，下文將結(jié)合發(fā)送天線一起描述該培訓(xùn)碼元組。
通過單個傳輸路徑(即，信道)，在多個接收天線接收通過多個發(fā)送天線所發(fā)送的培訓(xùn)碼元。單個接收天線接收從發(fā)送天線所接收的培訓(xùn)碼元。因此，接收天線必須估計通過發(fā)送天線來發(fā)送培訓(xùn)碼元的信道的狀態(tài)信息。
表1發(fā)送天線1 發(fā)送天線2 發(fā)送天線3 發(fā)送天線N接收天線1h11h21h31hN1接收天線2h12h22h32hN2接收天線3h13h23h33hN3接收天線Mh1Mh2Mh3MhNM表1表示了在用于從發(fā)送天線接收培訓(xùn)碼元的單個接收天線所測量的信道估計值。h11的值是通過使用從發(fā)送天線1所接收的培訓(xùn)碼元在接收天線1所測量的信道估計值。hNM的值是通過使用從發(fā)送天線N所接收的培訓(xùn)碼元在接收天線M所測量的信道估計值。表1示出了在特定時間點所產(chǎn)生的各種值。所述信道估計值可以通過兩維矩陣來表示。在特定時間通過這種兩維矩陣來表示的信道估計值被稱為空間信道矩陣。如表1所示，接收天線必須測量與多個發(fā)送天線有關(guān)的信道估計值。特定接收天線所測量的信道估計值多次測量所述培訓(xùn)碼元以減少噪音的影響。這樣，單個發(fā)送天線將由相同培訓(xùn)碼元所組成的培訓(xùn)碼元組傳輸給接收天線。
表2發(fā)送天線1發(fā)送天線2發(fā)送天線3發(fā)送天線NT1 培訓(xùn)碼元組1 培訓(xùn)碼元組2 培訓(xùn)碼元組3 培訓(xùn)碼元組NT2 培訓(xùn)碼元組1 培訓(xùn)碼元組2 培訓(xùn)碼元組3 培訓(xùn)碼元組NT3 培訓(xùn)碼元組1 培訓(xùn)碼元組2 培訓(xùn)碼元組3 培訓(xùn)碼元組NT4 培訓(xùn)碼元組1 培訓(xùn)碼元組2 培訓(xùn)碼元組3 培訓(xùn)碼元組N參照上述表2，特定發(fā)送天線將相同的培訓(xùn)碼元組發(fā)送給接收天線以測量信道估計值。需要注意的是，培訓(xùn)碼元組并不是一個培訓(xùn)碼元，而是根據(jù)等式4，由多個具有特定頻率的培訓(xùn)碼元所組成的。
單個接收天線接收從發(fā)送天線所發(fā)送的培訓(xùn)碼元組，并且根據(jù)所接收的培訓(xùn)碼元的值進行信道估計。所述接收天線重復(fù)進行信道估計。僅從特定頻率載波中得到在接收天線所正確測量的信道估計，其中所述特定頻率載波具有從發(fā)送天線所加載的培訓(xùn)碼元。在接收天線不能識別與從發(fā)送天線中所去載的特定頻率有關(guān)的副載波的其他信道估計值。
在具有三個發(fā)送天線和12副載波的系統(tǒng)中，所述三個發(fā)送天線中的第一發(fā)送天線將培訓(xùn)碼元加載到第一副載波、第四副載波、第七副載波和第十副載波上。接收天線從第一發(fā)送天線接收所述第一副載波、第四副載波、第七副載波和第十副載波，并且通過使用所接收的副載波來測量單個信道路徑的信道估計值。但是，接收天線不可能對第二副載波、第三副載波、第五副載波、第六副載波、第八副載波、第九副載波、第十一副載波和第十二副載波進行信道估計。
為了解決這個問題，最近已經(jīng)提出了一種內(nèi)插法，所述內(nèi)插法通過使用具有培訓(xùn)碼元的其他副載波的信道估計值來估計不具有培訓(xùn)碼元的副載波的信道。但是，這樣的話，培訓(xùn)碼元將不被分配給邊緣副載波區(qū)，這將導(dǎo)致內(nèi)插法無效并且增大信道估計誤差。圖4A～4B說明了使用傳統(tǒng)的內(nèi)插法的信道估計結(jié)果。參見圖4A～4B，通過四個發(fā)送天線來發(fā)送培訓(xùn)碼元，并且信道估計誤差在兩個邊緣副載波區(qū)增大。因此，就需要有一種甚至在副載波區(qū)不具有培訓(xùn)碼元的情況下也能進行準(zhǔn)確的信道估計的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，考慮到以上的問題設(shè)計了本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的是提供一種甚至在不具有培訓(xùn)碼元的副載波區(qū)也能準(zhǔn)確估計信道的裝置和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種根據(jù)副載波的可靠性將不同的加權(quán)分配給單個副載波，從而準(zhǔn)確估計信道裝置和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種通過最小化信道估計誤差來準(zhǔn)確接收由發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)的裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以通過以下方法實現(xiàn)上述目的 將多個培訓(xùn)碼元分組為多個培訓(xùn)碼元組以執(zhí)行對應(yīng)于至少兩個發(fā)送天線的信道估計、將培訓(xùn)碼元組中包含的單個培訓(xùn)碼元加載到副載波上、并且在通過使用至少兩個發(fā)送天線發(fā)送數(shù)據(jù)的OFDM(正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)中發(fā)送加載在副載波上的培訓(xùn)碼元，所述方法包括步驟a)接收多個培訓(xùn)碼元組；以及b)在預(yù)定的時間間隔，使用至少兩個發(fā)送天線中的一個發(fā)送天線來僅發(fā)送一次所接收的培訓(xùn)碼元組。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種在OFDM(正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)中通過使用所接收的副載波來進行信道估計的方法，其中所述OFDM系統(tǒng)用于接收具有培訓(xùn)碼元的副載波和不具有培訓(xùn)碼元的副載波，所述方法包括步驟a)不同地設(shè)定與具有培訓(xùn)碼元的副載波的可靠性相關(guān)的加權(quán)和與不具有培訓(xùn)碼元的副載波的可靠性相關(guān)的加權(quán)；b)測量與所接收的單個副載波相關(guān)的信道估計誤差；以及c)通過使用所測量的信道估計誤差和所設(shè)定的加權(quán)來進行信道估計。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種裝置，其將多個培訓(xùn)碼元分組為多個培訓(xùn)碼元組以進行對應(yīng)于至少兩個發(fā)送天線的信道估計、所述裝置將培訓(xùn)碼元組中包含的單個培訓(xùn)碼元加載到副載波上、并且在通過使用至少兩個發(fā)送天線的發(fā)送數(shù)據(jù)的OFDM(正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)中發(fā)送加載于副載波上的培訓(xùn)碼元，所述裝置包括分配器，用于在預(yù)定的時間間隔，使用至少兩個發(fā)送天線中的一個發(fā)送天線來僅分配一次所接收的培訓(xùn)碼元組；以及至少兩個發(fā)送天線，用于發(fā)送從分配器接收到的培訓(xùn)碼元組。


通過下面結(jié)合附圖所進行的詳細描述，本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)勢可以得到更清楚的理解，其中圖1是基于OFDM方案的傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)的方框圖；圖2是使用多個發(fā)送/接收天線的基于OFDM方案的移動通信系統(tǒng)的方框圖；圖3是用于說明通過三個發(fā)送天線來發(fā)送培訓(xùn)碼元的視圖；圖4A示出了其中沒有從四個發(fā)送天線中的第一和第二發(fā)送天線接收培訓(xùn)碼元的副載波區(qū)域的信道誤差；圖4B示出了其中沒有從四個發(fā)送天線中的第三和第四發(fā)送天線接收培訓(xùn)碼元的副載波區(qū)域的信道誤差；圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的使用多個發(fā)送/接收天線的基于OFDM方案的移動通信系統(tǒng)的方框圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的信道估計誤差和傳統(tǒng)的信道估計誤差之間差別的視圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在所述附圖中，即使是在不同的附圖中也采用相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件。在以下的描述中，將省略對已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細描述，因為它們加入其中會導(dǎo)致本發(fā)明的主題不清楚。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使用多個發(fā)送/接收天線的基于OFDM方案的移動通信系統(tǒng)的方框圖。參見圖5，發(fā)送端包括分配器500，多個調(diào)制器510、512和514，多個IFFT單元520、522和524，以及多個發(fā)送天線530、532和534。接收端包括多個接收天線540、542和544，多個FFT單元550、552和554，多個解調(diào)器560、562和564，以及多個信道估計器570、572和574。雖然圖5中所示的信道估計器的數(shù)目與解調(diào)器的數(shù)目相等，但是一個信道估計器可以進行與所有信道有關(guān)的信道估計。但是，為了便于描述和更好地理解本發(fā)明，就假設(shè)本發(fā)明包括多個信道估計器。
將多個培訓(xùn)碼元組應(yīng)用于分配器500。培訓(xùn)碼元組的數(shù)目和發(fā)送天線的數(shù)目相等。以下，將首先描述培訓(xùn)碼元組，然后再詳細描述分配器的功能。
假設(shè)如等式2所示的基于OFDM方案的移動通信系統(tǒng)中使用的副載波的數(shù)目是“K”，并且K個副載波中實際可分配給系統(tǒng)的副載波的數(shù)目是2Nα。假設(shè)發(fā)送天線的數(shù)目是Nt，則僅通過一個發(fā)送天線來發(fā)送培訓(xùn)碼元的副載波的數(shù)目是Nc。將僅分配給一個發(fā)送天線的副載波順序地依次地分配給多個發(fā)送天線，而不是分配給連續(xù)的副載波。以下將詳細描述分配給發(fā)送天線的用于發(fā)送培訓(xùn)碼元的副載波。等式4描述了培訓(xùn)碼元的量值，但是為了便于描述和更好地理解本發(fā)明，以下的描述僅涉及存在培訓(xùn)碼元的情況。如果培訓(xùn)碼元具有特定的量值，本發(fā)明中使用預(yù)定值1。如果培訓(xùn)碼元不具有特定的量值，本發(fā)明中就使用預(yù)定值0。
假設(shè)發(fā)送天線的數(shù)目是4，并且可分配的副載波的數(shù)目是64(即，副載波1至副載波64)，那么就創(chuàng)建四組培訓(xùn)碼元組，并且所述四組培訓(xùn)碼元組中的每組由16個培訓(xùn)碼元組成。
培訓(xùn)碼元組1副載波數(shù)目＝4a+1(0≤a≤15)；培訓(xùn)碼元組2副載波數(shù)目＝4a+2(0≤a≤15)；培訓(xùn)碼元組3副載波數(shù)目＝4a+3(0≤a≤15)；以及培訓(xùn)碼元組4副載波數(shù)目＝4a+4(0≤a≤15)；將以上培訓(xùn)碼元組應(yīng)用于分配器500。分配器500將所接收的特定培訓(xùn)碼元組順序地傳輸給預(yù)定傳輸時間單元中的多個調(diào)制器510、512和514。這樣，分配器500存儲所接收的培訓(xùn)碼元組，并且將所存儲的培訓(xùn)碼元組在預(yù)定傳輸時間單元中順序地傳輸給多個調(diào)制器510、512和514。而且，分配器500接收預(yù)定傳輸時間單元中的培訓(xùn)碼元組，并且將所接收的培訓(xùn)碼元組傳輸給多個調(diào)制器510、512和514。這樣，分配器500是將培訓(xùn)碼元組而不是先前所傳輸?shù)呐嘤?xùn)碼元組傳輸給特定調(diào)制器。下列表3表示了通過使用分配器500在預(yù)定傳輸時間單元中傳輸給多個調(diào)制器510、512和514的培訓(xùn)碼元組。
表3調(diào)制器1 調(diào)制器2 調(diào)制器3 調(diào)制器4T1 培訓(xùn)碼元組1 培訓(xùn)碼元組2 培訓(xùn)碼元組3 培訓(xùn)碼元組4T2 培訓(xùn)碼元組2 培訓(xùn)碼元組3 培訓(xùn)碼元組4 培訓(xùn)碼元組1T3 培訓(xùn)碼元組3 培訓(xùn)碼元組4 培訓(xùn)碼元組1 培訓(xùn)碼元組2T4 培訓(xùn)碼元組4 培訓(xùn)碼元組1 培訓(xùn)碼元組2 培訓(xùn)碼元組3
參照上述表3，調(diào)制器1在傳輸時間T1傳輸培訓(xùn)碼元組1，在傳輸時間T2傳輸培訓(xùn)碼元組2，在傳輸時間T3傳輸培訓(xùn)碼元組3，并且在傳輸時間T4傳輸培訓(xùn)碼元組4。分配器將四次傳輸所接收的每組傳輸碼元組傳輸給一個特定的調(diào)制器。
調(diào)制器510、512和514調(diào)制所接收的培訓(xùn)碼元，并且將所調(diào)制的培訓(xùn)碼元傳輸給IFFT單元520、522和524。IFFT單元520、522和524對所接收的碼元進行IFFT調(diào)制，并且將進行過IFFT調(diào)制的碼元傳輸給單個傳輸天線530、532和534。
接收天線540、542和544所接收的數(shù)據(jù)在FFT單元550、552和554進行FFT調(diào)制，然后被傳輸?shù)浇庹{(diào)器560、562和564。信道估計器570、572和574對解調(diào)器560、562和564所解調(diào)的碼元進行信道估計。
如上所述，本發(fā)明將所有的培訓(xùn)碼元傳輸給單個發(fā)送天線，從而減少了采用內(nèi)插法而不接收培訓(xùn)碼元的副載波區(qū)中所產(chǎn)生的信道估計誤差。
以下將詳細描述接收端的信道估計器(570、572和574)中所采用的信道估計處理。
用于從特定發(fā)送天線接收多個培訓(xùn)碼元組的特定接收天線包括信道估計器。對應(yīng)于特定接收天線的信道估計器必須進行與在特定接收天線所接收的所有信道有關(guān)的信道估計。如果有四個發(fā)送天線并且每個發(fā)送天線通過16個信道發(fā)送碼元，那么信道估計器必須在特定時間進行與64個信道有關(guān)的信道估計。但是，為了便于描述，假設(shè)信道估計器僅與一個發(fā)送天線發(fā)送的碼元有關(guān)。信道估計器通過使用多次所接收的培訓(xùn)碼元組來進行信道估計。對應(yīng)于特定副載波的信道被分為具有培訓(xùn)碼元的副載波和不具有培訓(xùn)碼元的副載波兩類。如果在特定發(fā)送時間發(fā)送的培訓(xùn)碼元與發(fā)送天線的數(shù)目相等，那么接收天線就接收具有一個培訓(xùn)碼元的副載波。接收天線接收不具有培訓(xùn)碼元的多個副載波。這樣，培訓(xùn)碼元的數(shù)目就比發(fā)送天線的數(shù)目少一個。傳輸給信道估計器的副載波就不具有相同的可靠性。一個具有培訓(xùn)碼元的副載波具有高可靠性，反之，不具有培訓(xùn)碼元的其他副載波具有低可靠性。因此，信道估計器根據(jù)副載波的可靠性信息將不同的加權(quán)分配給副載波，從而必須通過使用具有不同加權(quán)的副載波進行信道估計。
等式5Xcomb1(1)=Xcomb2(2)=Xcomb3(3)=...=XcombNt(Nt)]]>Xcomb2(1)=Xcomb3(2)=Xcomb4(3)=...=Xcomb1(Nt)]]>XcombNt(1)=Xcomb1(2)=Xcomb2(3)=...=XcombNt-1(Nt)]]>參照等式5，在特定時間傳輸給第一發(fā)送天線的培訓(xùn)碼元在特定時間之后的下一個可用時間被傳輸給第二發(fā)送天線。第一發(fā)送天線從除了上述在特定時間已發(fā)送過的培訓(xùn)碼元之外的剩下的碼元中選擇一個培訓(xùn)碼元，并且發(fā)送所選擇的培訓(xùn)碼元。單個發(fā)送天線以相等于發(fā)送天線的數(shù)目特定發(fā)送次數(shù)發(fā)送所述培訓(xùn)碼元。Nt表示發(fā)送天線的數(shù)目。假設(shè)在任意第N時間發(fā)送給第P發(fā)送天線的培訓(xùn)碼元是Xcombp(n)，那么就根據(jù)以下公式6在第q接收天線接收培訓(xùn)碼元Xcombp(n)。
等式6yp,q(n)=Xcombp(n)F[1:L]hnp,q(n)+wq(n)]]>參照等式6，Xcombp(n)表示矩陣格式所代表的接收培訓(xùn)碼元，F(xiàn)[1:L]表示由第一行至第L行所組成的包含在K×K因次的傅里葉變換矩陣中的K×L矩陣。如上所述，K表示OFDM系統(tǒng)中所使用的副載波的數(shù)目，而L表示信道長度。信道長度必須要小于對應(yīng)于副載波數(shù)目的預(yù)定長度。hnp，q(n)表示在第N時間第P發(fā)送天線和第Q接收天線之間的信道脈沖響應(yīng)，以及wq(n)表示通過第Q接收天線提供給單個副載波的噪音。所述信道脈沖響應(yīng)hnp，q(n)可以通過以下等式7來進行計算。
等式7h^np,q(n)=(Xcombp(n)F[1:L]p)+yp,q(n)]]>進行信道均衡所需要的信道頻率響應(yīng)可以通過以下等式8來進行計算。
h^fp,q(n)=F[1:L]h^np,q(n)]]>=hfp,q(n)+F[1:L](Xcombp(n)F[1:L])+wq(n)]]>=hfp,q(n)+ep,q(n)]]>參照等式8，F(xiàn)[1:L]表示由對應(yīng)于可用副載波的列所組成的2Nα×L矩陣，而ep，q(n)表示信道估計誤差。均方誤差可以通過以下等式9來進行計算。
等式9σp,q2(n)=ψ(E{ep,q(n)ep,q(n)H})]]>參照等式9，ψ(·)表示通過使用矩陣的對角元素來產(chǎn)生矢量的算子，E(·)表示適應(yīng)平均值的算子，以及(·)H表示共軛轉(zhuǎn)置算子。對于如圖4所示的每個發(fā)送天線，用于接收傳統(tǒng)培訓(xùn)碼元的接收端都具有不同的均方誤差。但是，根據(jù)用于循環(huán)傳輸培訓(xùn)碼元組的發(fā)明結(jié)構(gòu)，在每個發(fā)送天線所測量的均方誤差具有隨時間而變化的不同的值。如果產(chǎn)生了隨時間而變化的不同的信道估計誤差，那么本發(fā)明必須考慮信道估計誤差的可靠性來進行信道估計，而不能根據(jù)單個測量次數(shù)，通過適應(yīng)測量信道估計誤差的平均值來進行信道估計。簡單地說，必須考慮信道估計誤差來進行信道估計，從而縮小了信道估計誤差范圍。因此，信道估計器根據(jù)測量信道估計誤差的可靠性將不同的加權(quán)乘以測量信道估計誤差，并且通過使用乘以了不同加權(quán)的信道估計誤差來進行信道估計。所估計的信道頻率響應(yīng)可以通過以下等式10來進行計算。
等式10h^fp,q=(Σn=1NtCp,q(n))-1Σn=1NtCp,q(n)h^fp,q(n)]]>=hfp,q+{Σn=1NtCp,q(n)}-1Σn=1NtCp,q(n)ep,q(n)]]>=hfp,q+Ωp,q]]>參照等式10，Cp，q(n)表示用于最小化信道估計誤差的矩陣格式加權(quán)，以及Ωp，q表示在上述優(yōu)化乘法之后產(chǎn)生的信道估計誤差。這樣，加權(quán)的對角矩陣可以通過等式11來進行計算。
等式11minCp,q{E{Ωp,qΩp,q11}}]]>參照等式11，Cp，q(n)表示在進行了上述優(yōu)化乘法之后用于產(chǎn)生最小均方誤差的矩陣格式加權(quán)，并且其可以通過以下等式12來表示。
等式12Cp,q(n)=(diag(σp,q2(n)))-1]]>參照等式12，具有培訓(xùn)碼元的傳輸副載波由于具有高可靠性而被分配高的加權(quán)。不具有培訓(xùn)碼元的傳輸副載波由于具有低可靠性而被分配低的加權(quán)。這樣，在移動通信系統(tǒng)中使用的信道估計器可以減少測量信道估計誤差。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的信道估計誤差和傳統(tǒng)的信道估計誤差之間差別。在圖6中，與從兩端傳輸?shù)母陛d波有關(guān)的信道估計誤差突然減少。
盡管為了示意目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離所附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以做出各種改動，增加和替換。
權(quán)利要求
1.一種方法，其將多個培訓(xùn)碼元分組為多個培訓(xùn)碼元組以進行對應(yīng)于至少兩個發(fā)送天線的信道估計、將培訓(xùn)碼元組中包含的單個培訓(xùn)碼元加載到副載波上、并且在通過使用至少兩個發(fā)送天線發(fā)送數(shù)據(jù)的OFDM系統(tǒng)中發(fā)送加載在副載波上的培訓(xùn)碼元，所述方法包括步驟a)創(chuàng)建多個培訓(xùn)碼元組；以及b)在預(yù)定的時間間隔，使用至少兩個發(fā)送天線中的一個發(fā)送天線來僅發(fā)送一次所接收的培訓(xùn)碼元組。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過與培訓(xùn)碼元組數(shù)目相同的發(fā)送天線，以一種非重疊的方式同時發(fā)送所述多個培訓(xùn)碼元組。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中將所述多個培訓(xùn)碼元組順序地分配給所述至少兩個發(fā)送天線。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過以下表達式將所述培訓(xùn)碼元分組為所述培訓(xùn)碼元組 0≤p≤Nt-1，1≤i≤NcNt其中xip表示第P組培訓(xùn)碼元組中包含的培訓(xùn)碼元，Nt表示天線的數(shù)目或培訓(xùn)碼元組的數(shù)目，ci表示量值 的任意復(fù)數(shù)，m表示小于Nc的整數(shù)，以及Nc表示分配給一個發(fā)送天線的培訓(xùn)碼元的數(shù)目。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)發(fā)送一個特定副載波的預(yù)定次數(shù)與所述至少兩個發(fā)送天線的數(shù)目相等時，所述至少兩個發(fā)送天線中的每個發(fā)送天線僅發(fā)送一次所分配的培訓(xùn)碼元。
6.一種在OFDM系統(tǒng)中通過使用所接收的副載波來進行信道估計的方法，所述OFDM系統(tǒng)用于接收具有培訓(xùn)碼元的第一副載波和不具有培訓(xùn)碼元的第二副載波，所述方法包括步驟a)設(shè)定與第一副載波的可靠性相關(guān)的第一加權(quán)和與第二副載波的可靠性相關(guān)的第二加權(quán)，所述第一加權(quán)與所述第二加權(quán)不同；b)測量與所接收的單個副載波相關(guān)的信道估計誤差；以及c)通過使用所測量的信道估計誤差和所設(shè)定的加權(quán)來進行信道估計。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中與第一副載波相關(guān)的第一加權(quán)大于第二副載波相關(guān)的第二加權(quán)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中當(dāng)從至少兩個發(fā)送天線接收副載波時，測量與從至少兩個發(fā)送天線發(fā)送的單個副載波相關(guān)的信道估計誤差。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中測量所述信道估計誤差而不考慮用于傳輸副載波的單個信道中出現(xiàn)的噪音影響。
10.一種裝置，其將多個培訓(xùn)碼元分組為多個培訓(xùn)碼元組以進行對應(yīng)于至少兩個發(fā)送天線的信道估計、將培訓(xùn)碼元組中包含的單個培訓(xùn)碼元加載到副載波上、并且在通過使用至少兩個發(fā)送天線發(fā)送數(shù)據(jù)的OFDM系統(tǒng)中發(fā)送加載于副載波上的培訓(xùn)碼元，所述裝置包括分配器，用于在預(yù)定的時間間隔，通過使用至少兩個發(fā)送天線中的一個發(fā)送天線來僅分配一次所接收的培訓(xùn)碼元組；以及至少兩個發(fā)送天線，用于發(fā)送從分配器接收到的培訓(xùn)碼元組。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中通過數(shù)目與培訓(xùn)碼元組的數(shù)目相等的至少兩個發(fā)送天線，將從分配器分配的多個培訓(xùn)碼元組以互不重疊的方式同時發(fā)送。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述分配器將多個培訓(xùn)碼元順序地分配給至少兩個發(fā)送天線以創(chuàng)建培訓(xùn)碼元組，并且接收所述培訓(xùn)碼元組。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述分配器控制培訓(xùn)碼元以接收培訓(xùn)碼元組 0≤p≤Nt-1，1≤i≤NcNt其中xip表示第P組培訓(xùn)碼元組中包含的培訓(xùn)碼元，Nt表示天線的數(shù)目或培訓(xùn)碼元組的數(shù)目，ci表示量值 的任意復(fù)數(shù)，m表示小于Nc的整數(shù)，以及Nc表示分配給一個發(fā)送天線的培訓(xùn)碼元的數(shù)目。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中當(dāng)發(fā)送特定副載波的預(yù)定次數(shù)與發(fā)送天線的數(shù)目相等時，每個發(fā)送天線僅發(fā)送一次所分配的培訓(xùn)碼元。
15.一種在OFDM系統(tǒng)中通過使用所接收的副載波來進行信道估計的裝置，所述OFDM系統(tǒng)用于接收具有培訓(xùn)碼元的第一副載波和不具有培訓(xùn)碼元的第二副載波，所述裝置包括至少一個接收天線，用于接收副載波，并且傳輸所接收的副載波；以及信道估計器，用于設(shè)定與第一副載波的可靠性相關(guān)的第一加權(quán)和與第二副載波的可靠性相關(guān)的第二加權(quán)、測量與所接收的單個副載波相關(guān)的信道估計誤差、并且使用所測量的信道估計誤差和所設(shè)定的加權(quán)進行信道估計。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述信道估計器將與第一副載波相關(guān)的第一加權(quán)設(shè)定為大于與第二副載波相關(guān)的第二加權(quán)。
17.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中當(dāng)從至少兩個發(fā)送天線接收副載波時，所述信道估計器測量與從至少兩個發(fā)送天線發(fā)送的單個副載波相關(guān)的信道估計誤差。
18.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述信道估計器測量所述信道估計誤差而不考慮用于傳輸副載波的單個信道中出現(xiàn)的噪音影響。
全文摘要
一種在使用多個天線的OFDM(正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)中進行信道估計的裝置和方法，以及一種在OFDM系統(tǒng)中通過使用所接收的副載波來進行信道估計的方法，其中所述OFDM系統(tǒng)用于接收一個具有培訓(xùn)碼元副載波和另一個不具有培訓(xùn)碼元的副載波，該方法包括以下步驟a)不同地設(shè)定與具有培訓(xùn)碼元的副載波的可靠性相關(guān)的加權(quán)和與不具有培訓(xùn)碼元的副載波的可靠性相關(guān)的加權(quán)，b)測量與所接收的單個副載波相關(guān)的信道估計誤差，以及c)通過使用所測量的信道估計誤差和所設(shè)定的加權(quán)來進行信道估計。
文檔編號H04L1/02GK1543103SQ20041000122
公開日2004年11月3日 申請日期2004年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月2日
發(fā)明者南承勛, 李忠容, 申明撤 申請人:三星電子株式會社, 延世大學(xué)校