專利名稱：在ofdm傳輸系統(tǒng)中的信道估計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在OFDM傳輸系統(tǒng)中的信道估計方法，該OFDM傳輸系統(tǒng)具有依據標準IEEE 802. Ilx的發(fā)射器和接收器。
背景技術：
汽車對汽車和汽車對基礎結構系統(tǒng)當前正被標準化。所有關于專用5. 9GHz頻帶的標準基于IEEE 802. 11和特別地為車輛用途而設計的擴展802. lip。這些擴展限于將帶寬分半，并且通過這種分半具有較長循環(huán)前綴。在本公開中，術語“IEEE 802. llx”是指基本標準IEEE802. 11的全部變形和擴展。在移動無線電信道中的顯著問題是信道隨時間的快速變化。這些變化需要由接收器跟蹤，以實現信道的可信任估計，以便協(xié)調地譯碼符號。在IEEE 802. Ilx中使用的當前信道訓練序列(“導頻序列”)不能良好地適于這個問題。在標準中這種缺陷的原因是， IEEE 802. Ilx初始為漫游用途(在筆記本計算機或智能電話上的WiFi)而設計，其中只有移動性是漫游的。不過，仍然對于ITS標準挑選IEEE 802. Ilx導頻模式，原因是簡單的，因為芯片組在市場上已經是可得到的。這些芯片組在非直視性和高度移動環(huán)境中將初始僅實現降低的性能。因而，當前標準的改進對于實現用于安全性相關通信的穩(wěn)健通信是重要的。標準擴展的主要問題是，由于汽車的長壽命，要與舊芯片組保持兼容。對于標準的改進應該是向后兼容的，從而已經布置的芯片組不必改變。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，根據IEEE 802. Ilx設計一種在OFDM系統(tǒng)中的信道估計方法，該方法是向后兼容的，并且在車輛環(huán)境中具有適于快速變化信道的改進估計性能。這個目的借助于在OFDM傳輸系統(tǒng)中的信道估計方法而實現，該OFDM傳輸系統(tǒng)具有依據標準IEEE 802. Ilx的發(fā)射器和接收器，該方法包括在發(fā)射器中，在物理層幀中將標識符設置在跟隨前同步碼的頭部的保留比特段中，將后同步碼附接在所述幀的結束處，而不改變頭部中的長度信息，及在信道上傳輸所述幀，在接收器中，在信道上接收的幀的頭部中的所述保留比特段中檢查所述標識符， 并且如果探測到所述標識符，則使用幀的后同步碼和前同步碼來估計信道。本發(fā)明通過擴展802. Ilx導頻模式，實現在常規(guī)IEEE 802. Ilx標準的框架內的后同步碼的有益使用。添加到幀上的后同步碼在至今未使用的包頭部字段中宣布。擴展按透明方式進行，從而常規(guī)接收器(不知道新導頻模式)保持它們的性能。然而，將新模式考慮進去的接收器具有兩個主要優(yōu)點(i)就BER(比特誤碼率)而論顯著提高接收器性能，和 ( )顯著降低接收器復雜度。結果是用來實現良好系統(tǒng)性能的實施復雜度的極大降低。除用于信道估計目的的前同步碼之外，使用后同步碼的好處在技術本身中是已知的，見例如 US 2009/0209206 Al ；S. Plass 等(eds.)的"Channel estimation by exploiting sublayer information in OFDMsystems，，，Multi-Carrier Spread Spectrum 2007，pp. 387-396, 2007Springer ；及 S. Rossi 和 R. R. Muller 的“Si印ian-based two-dimensional estimation of time-frequency variant MIM0-0FDM channels，，， IEEESignal Process. Lett. ,vol. 15，pp. 21—24，2008 年 1 月。前和后同步碼可例如用作對于2維維納濾波器(Wiener Filter)的輸入，該2維維納濾波器相對于頻率和時間估計信道參數。因此，在本發(fā)明的一個實施例中，信道借助于維納濾波器通過在前同步碼和后同步碼之間按時間和頻率的2維內插而估計。對于能夠處置后同步碼的接收器宣布后同步碼的標識符可設置在IEEE 802. Ilx 物理層幀頭部的保留比特的任一個中。在第一實施例中，標識符是在頭部的信號段的保留比特中的標志。作為替代，標識符是設置在頭部的服務比特段的保留比特的一個或多個中的代碼。前同步碼能是適于信道估計目的的任意給定數據組。優(yōu)選地，前同步碼是包含已知導頻模式的OFDM符號，如將對于本領域的技術人員容易知道的那樣。盡管本發(fā)明的方法基本上適于IEEE 802. Ilx的全部變形，但它特別適于用在根據用于高移動環(huán)境的IEEE 802. Ilp標準的OFDM傳輸系統(tǒng)中。


現在參照包括的附圖，借助于本發(fā)明的示范和優(yōu)選實施例，將進一步描述本發(fā)明， 在附圖中圖1和2分別表示根據標準IEEE 802. Ilx和根據本發(fā)明的方法的導頻模式；圖3表示為了用在發(fā)明性信道估計方法中后同步碼和其標識符在根據本發(fā)明的 OFDM傳輸方案的物理層幀中的加入；及圖4表示與常規(guī)信道估計方法相比發(fā)明方法的性能。
具體實施例方式本方法基于IEEE 802. 11標準和全部其變形、改進及擴展，這些在這里由一般名稱(denominator) "802. llx”包括，包括標準 802. Ila,802. lib,802. Ilg,802. 11η、802· lip 等等。定義這些標準的全部IEEE文件通過參考包括在這里。在IEEE 802. Ilp中的OFDM幀(數據包)的當前結構表示在圖1中，它包括在相對于符號時間的頻率范圍中的52個子載體。最初兩個(實際上多于兩個)OFDM符號用作包含已知導頻的訓練符號(“前同步碼”)。然后，貫穿整個幀，只有4個子載體用作用于相位和時鐘跟蹤的導頻。圖2和3表示在擴展標準IEEE 802. Ilx的OFDM傳輸系統(tǒng)中，具體地說在802. Ilp 中，用于改進的信道估計方法的改進的導頻模式和改進的物理層(PHY)幀(數據包)。在依據IEEE 802. Ilx在前面是前同步碼1的常規(guī)物理層幀2的結束處，附接后同步碼3，該后同步碼3包括包含已知導頻模式的一個或多個OFDM符號。盡管后同步碼3的確改變幀2的物理長度，但在幀2的頭部“PLCP”，(物理層收斂過程-頭部)5中的長度信息相對于其常規(guī)(圖1)使用和值不變。因此，常規(guī)接收器將忽略后同步碼3。
在PLCP頭部5的保留比特段中的保留比特的一個或多個用來在其中設置標識符 4，該標識符4指示后同步碼3的存在。標識符4可以是設置在PLCP頭部5的“保留服務比特”段的單個比特中的標志，如在圖3中對于比特15表示的那樣，或者是設置在PLCP頭部5中跟隨4個速率比特的單個“保留1比特”中的標志。作為替代，可使用多于1比特的 PLCP頭部5的可得到(總共1+9)保留比特，以在其中設置代碼(最大代碼長度1+9 = 10 比特)，指示使用的后同步碼3的存在，并且優(yōu)選地也編碼使用的后同步碼3的類型。按這種方式擴展導頻模式具有兩個優(yōu)點(i)可準確地跟蹤信道；(ii)后同步碼 3對于舊接收器是透明的，因為后者在已經譯碼在長度字段中指示的OFDM符號數量之后停止接收；這樣的舊接收器將簡單地觀察在一個或多個另外的符號時間期間被占據的信道。在能夠使用除前同步碼1之外的后同步碼3的改進的接收器中，在頭部5中的保留比特中檢查標識符4的存在，如果探測到這樣的標識符4，則將后同步碼3與前同步碼1 組合地使用，以估計信道。借助于前和后同步碼1、3估計OFDM傳輸信道在技術本身中是已知的，并且例如公開在S. Rossi和R. R. Muller的loc. cit中，該loc. cit的公開通過參考包括在這里。具體地說，信道估計技術涉及借助于維納濾波器，在前同步碼1與后同步碼3之間按時間和頻率的2維內插的使用。圖4表示與僅涉及前同步碼1的常規(guī)信道估計技術相比，圖3的新方法和圖2的新導頻模式的比較測試的結果。圖4表示對于五種不同信道估計方法相對于信噪比(SNR) &/N。的比特誤碼率(BER)，這五種不同信道估計方法全部使用離散長球(DPQ序列以建模和估計信道。標有“l(fā)ip DPS”的前三條曲線分別指示具有維納濾波器的1、2、及12次迭代的常規(guī)信道估計技術。標有“l(fā)lpPost DPS”的后兩條曲線分別指示改進的方法的兩個實施例，這兩個實施例包括前和后同步碼1、3，具有一次和兩次迭代。比較借助于802. Ilp鏈路水平模擬器進行。作為模擬環(huán)境，使用了具有400ns最大過分延遲和與150km/h的相對速度相對應的多普勒(Doppler)分布的NLOS信道。對于圖1的常規(guī)導頻模式，塊長度是與200字節(jié)的QPSK調制數據相對應的34個OFDM符號，該 QPSK調制數據具有1/2的代碼速率。對于圖2的改進導頻模式，塊長度是35個OFDM符號(因為另外的后同步碼3)。實施的接收器使用如下的原理“Iterative soft channel estimation and detection，，，缺席(i. a.)公開在 T.Zemen，C. F. Mecklenbrauker, J. Wehinger 禾口 R. R. Miiller, “Iterative joint time-variant channel estimation andmulti-user detection for MC-CDMAIEEE Trans. WirelessCommun. , vol. 5, no.6, pp. 1469-1478,2006 年 6 月；Τ· Zemen，H. Hofstetter 和 G. Steinbock 的 “Successive Slepian Subspaceproj ection in time and frequency for time-varaint channel estimation，，，in 14th 1ST Mobile and Wireless Communication Summit (ISTSUMMIT), Dresden, Germany, 2005 年 6 月 19-22 ；及 S. Rossi 和 R. R. Muller 的 loc. cit.；這些的公開通過參考包括在這里。模擬對于100個幀進行。常規(guī)導頻模式表示對于少量(1或2次)迭代，BER中的誤碼平臺。只有當將迭代數量增大到大數量時，可接受的接收器性能才是可實現的。與此相反，對于改進的信道估計方法，第一次迭代已經導致可接受的接收器性能，并且兩次迭代與最佳接收器相對應。
本發(fā)明不限于這里包括的具體實施例，而是包括其全部變形和修改，這些變形和修改由包括的權利要求書包括。
權利要求
1.一種在OFDM傳輸系統(tǒng)中的信道估計方法，所述OFDM傳輸系統(tǒng)具有依據標準IEEE 802. Ilx的發(fā)射器和接收器，所述方法包括在發(fā)射器中，在物理層幀中將標識符(4)設置在跟隨前同步碼(1)的頭部(5)的保留比特段中，將后同步碼(3)附接在所述幀O)的結束處，而不改變頭部(5)中的長度信息， 及在信道上傳輸所述幀(1-3)，在接收器中，在信道上接收的幀(1- 的頭部(5)中的所述保留比特段中檢查所述標識符G)，并且如果探測到所述標識符G)，則使用幀(1-3)的后同步碼(3)和前同步碼(1) 來估計信道。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，借助于維納濾波器，通過在前同步碼(1)和后同步碼C3)之間按時間和頻率的2維內插而估計信道。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述標識符(4)是在頭部( 的信號段的保留比特中的標志。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述標識符(4)是設置在頭部( 的服務比特段的保留比特的一個或多個中的代碼。
5.根據權利要求1至4任一項所述的方法，其中，所述后同步碼C3)是包含已知導頻模式的OFDM符號。
全文摘要
一種在OFDM傳輸系統(tǒng)中的信道估計方法，該OFDM傳輸系統(tǒng)具有依據標準IEEE 802.11x的發(fā)射器和接收器，該方法包括在發(fā)射器中，在物理層幀中將標識符(4)設置在跟隨前同步碼(1)的頭部(5)的保留比特段中，將后同步碼(3)附接在所述幀(2)的結束處，而不改變頭部(5)中的長度信息，及在信道上傳輸所述幀(1-3)，在接收器中，在信道上接收的幀(1-3)的頭部(5)中的所述保留比特段中檢查所述標識符(4)，并且如果探測到所述標識符(4)，則使用幀(1-3)的后同步碼(3)和前同步碼(1)來估計信道。
文檔編號H04L25/02GK102487373SQ20111036237
公開日2012年6月6日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權日2010年12月2日
發(fā)明者A·莫里什, L·博爾納都, N·欽克, T·澤曼 申請人:卡波施交通公司