專利名稱：用于具有多個(gè)天線的ofdm系統(tǒng)的導(dǎo)頻模式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有多個(gè)(例如，4個(gè))發(fā)射天線和一個(gè)或多個(gè)接收天線的OFDM (正交頻分復(fù)用)通信系統(tǒng)，具體地說(shuō)，涉及用于將分散導(dǎo)頻插入到這種OFDM系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)中，以及基于分散導(dǎo)頻、多天線OFDM發(fā)射機(jī)和OFDM接收機(jī)來(lái)估計(jì)信道屬性的方法。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種數(shù)字多載波調(diào)制方案，其使用大量緊密間隔的正交子載波。使用傳統(tǒng)的調(diào)制方案(諸如正交幅度調(diào)制)以低符號(hào)速 率對(duì)每個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，在相同的帶寬中維持類似于傳統(tǒng)的單載波調(diào)制方案的數(shù)據(jù)速率。OFDM對(duì)比單載波方案的主要優(yōu)勢(shì)在于，其無(wú)需復(fù)雜的均衡濾波器來(lái)處理多種信道狀況的能力，例如，在高頻率在較長(zhǎng)的銅線上的衰減，窄帶干擾以及由于多徑造成的頻率選擇性衰落。由于可以將OFDM視作為使用許多慢速調(diào)制的窄帶信號(hào)而不是一個(gè)快速調(diào)制的寬帶信號(hào)，因此簡(jiǎn)化了信道均衡。低符號(hào)速率使得能夠負(fù)擔(dān)得起符號(hào)之間保護(hù)間隔的使用，這使其能夠處理時(shí)間擴(kuò)頻并消除符號(hào)間干擾。在OFDM通信中，分散導(dǎo)頻(SP)典型地用于信道估計(jì)和均衡。分散導(dǎo)頻是具有根據(jù)定義的模式在頻率和時(shí)間中排列的已知相位和幅度的復(fù)數(shù)個(gè)OFDM單元。這些導(dǎo)頻通常是從二進(jìn)制字母表(例如，{+1;_1})中選擇的，并在與數(shù)據(jù)單元相比的功率中進(jìn)行提升。圖I示出了以對(duì)角線網(wǎng)格形式的這種模式的示例，如在DVB-T (地面數(shù)字視頻廣播)所使用的，即，基于OFDM的數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)(參閱ETSI標(biāo)準(zhǔn)ETS 300744，“用于電視、聲音和數(shù)據(jù)服務(wù)的數(shù)字廣播系統(tǒng)；用于數(shù)字地面電視的幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制”)。導(dǎo)頻由黑圈來(lái)指示，而數(shù)據(jù)單元由空心圓來(lái)指示。圖I中所示的分散模式的特征在于兩個(gè)參數(shù)DS是在導(dǎo)頻承載子載波中沿著時(shí)間軸的相鄰的SP之間的距離，Dk是沿著頻率軸的相鄰的兩個(gè)SP承載子載波之間的距離。這兩個(gè)參數(shù)還分別稱為時(shí)間和頻率中的SP間隔。在這種類型的模式中，SP出現(xiàn)在每個(gè)OFDM符號(hào)中，并且符號(hào)中的兩個(gè)SP之間的距離是DsDk。本發(fā)明建立于這種SP模式之上。在DVB-T中，如圖I中所示，Ds=4,并且Dk=3。由于信道(信道的狀態(tài))通常在時(shí)間上(由于多普勒變化)和在頻率上(由于多徑延遲)而變化(衰落)，因此SP模式必須足夠密集，以便通過(guò)采樣定理來(lái)根據(jù)需要沿著兩個(gè)軸對(duì)信道變化進(jìn)行采樣。Ds參數(shù)定義了沿著時(shí)間軸的采樣，而Dk參數(shù)定義了沿著頻率軸的采樣。信道估計(jì)過(guò)程由兩個(gè)步驟組成。第一，通過(guò)將所接收的值除以已知的導(dǎo)頻值(參考信號(hào))，以在SP位置處估計(jì)信道。第二，通過(guò)在SP位置處的估計(jì)之間進(jìn)行內(nèi)插來(lái)計(jì)算對(duì)其它單元的信道估計(jì)。內(nèi)插在概念上是二維的，但可以實(shí)際地通過(guò)首先在時(shí)間上進(jìn)行內(nèi)插然后再在頻率上進(jìn)行內(nèi)插來(lái)執(zhí)行，如圖9中所示。此外，可以將內(nèi)插與噪聲減少進(jìn)行組合，以便提聞估計(jì)的精確度。為了增加通信可靠性，可以使用在相同頻帶中并行操作的多個(gè)發(fā)射機(jī)。這在本領(lǐng)域中稱為多輸入單輸出(MISO)(當(dāng)存在一個(gè)接收機(jī)時(shí))，或者多輸入多輸出(MIMO)(當(dāng)存在多個(gè)接收機(jī)時(shí))。如在單發(fā)射機(jī)情況中，需要信道估計(jì)來(lái)進(jìn)行相干解調(diào)。在一般的MMO情況下，必須對(duì)每個(gè)發(fā)射機(jī)和每個(gè)接收機(jī)之間的信道進(jìn)行估計(jì)。作為例子，

圖10中不出了 4個(gè)發(fā)射機(jī)和2個(gè)接收機(jī)的MIMO配置?？梢詫⑺邮盏男盘?hào)向量y表達(dá)為所發(fā)射的信號(hào)向量X和信道矩陣H的函數(shù)，如下面的數(shù)學(xué)公式I中所示。[數(shù)學(xué)公式I]
權(quán)利要求
1.一種具有N個(gè)天線的多天線OFDM發(fā)射機(jī)，N是大于或等于2的整數(shù)，所述多天線OFDM發(fā)射機(jī)包括 用于生成多個(gè)數(shù)據(jù)流的多天線編碼器，所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流針對(duì)所述N個(gè)發(fā)射天線中的每個(gè)發(fā)射天線，每個(gè)數(shù)據(jù)流由連續(xù)的OFDM符號(hào)組成，每個(gè)OFDM符號(hào)由多個(gè)OFDM小區(qū)(單元)組成，每個(gè)OFDM小區(qū)與多個(gè)子載波中的一個(gè)子載波相關(guān)聯(lián)； 用于針對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流生成多個(gè)分散導(dǎo)頻的導(dǎo)頻生成單元，所述多個(gè)分散導(dǎo)頻劃分成M個(gè)子集，所述分散導(dǎo)頻中的每個(gè)分散導(dǎo)頻是基于該分散導(dǎo)頻所屬于的子集和該分散導(dǎo)頻要插入的數(shù)據(jù)流來(lái)進(jìn)行編碼的；以及 多個(gè)導(dǎo)頻插入單元，每個(gè)導(dǎo)頻插入單元用于根據(jù)預(yù)定義的周期模式，將所述多個(gè)分散導(dǎo)頻中的一個(gè)分散導(dǎo)頻插入到所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的相應(yīng)的一個(gè)數(shù)據(jù)流中，其中在所述預(yù)定義的周期模式中，在具有與同一子載波相關(guān)聯(lián)的OFDM小區(qū)中的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)OFDM符號(hào)之間的時(shí)間間隔等于Ds，并且承載所述OFDM符號(hào)中的任何一個(gè)OFDM符號(hào)中的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)子載波的頻率間隔等于Dk，Ds和Dk中的每一個(gè)是大于或等于2的整數(shù)，其中M大于或等于N，并且滿足關(guān)系M=MsMk, Ms和Mk中的每一個(gè)是大于或等于2的整數(shù)，并且所述多個(gè)導(dǎo)頻插入單元中的每一個(gè)以下面的方式插入所述分散導(dǎo)頻在具有與同一子載波相關(guān)聯(lián)的OFDM小區(qū)中的同一子集的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)OFDM符號(hào)之間的時(shí)間間隔等于DsMs,并且承載所述OFDM符號(hào)中的任何一個(gè)OFDM符號(hào)中的所述同一子集的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)子載波的頻率間隔等于DkMk。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多天線OFDM發(fā)射機(jī)，其中， M和N中的每一個(gè)等于4，并且 Ms和Mk中的每一個(gè)等于2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多天線OFDM發(fā)射機(jī)，其中， Dk等于2、3或者4。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多天線OFDM發(fā)射機(jī)，其中， 所述導(dǎo)頻生成單元通過(guò)針對(duì)每個(gè)子集將該子集的所有分散導(dǎo)頻與常量系數(shù)進(jìn)行相乘來(lái)對(duì)所述分散導(dǎo)頻進(jìn)行編碼，其中，所述常量系數(shù)取決于該子集和該子集的所述所有分散導(dǎo)頻要插入其中的數(shù)據(jù)流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多天線OFDM發(fā)射機(jī)，其中， 由用于與所述分散導(dǎo)頻相乘的所述常量系數(shù)形成的矩陣是可逆的，特別是酉對(duì)角矩陣或者阿達(dá)瑪矩陣。
6.一種OFDM接收機(jī)，包括 OFDM解調(diào)器，其用于獲得由連續(xù)的OFDM符號(hào)組成的數(shù)據(jù)流，每個(gè)OFDM符號(hào)由多個(gè)OFDM小區(qū)組成，每個(gè)OFDM小區(qū)與多個(gè)子載波中的一個(gè)子載波相關(guān)聯(lián)； 導(dǎo)頻提取單元，其用于(i )根據(jù)預(yù)定義的周期模式來(lái)從所述數(shù)據(jù)流中提取分散導(dǎo)頻，其中在所述預(yù)定義的周期模式中，在具有與同一子載波相關(guān)聯(lián)的OFDM小區(qū)中的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)OFDM符號(hào)之間的時(shí)間間隔等于Ds，并且承載所述OFDM符號(hào)中的任何一個(gè)OFDM符號(hào)中的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)子載波的頻率間隔等于Dk，Ds和Dk中的每一個(gè)是大于或等于2的整數(shù)，并且(i i )將所提取的分散導(dǎo)頻劃分成M個(gè)子集；以及 信道估計(jì)單元，其用于根據(jù)所述分散導(dǎo)頻的M個(gè)子集來(lái)估計(jì)多個(gè)信道分量，每個(gè)信道分量表不多個(gè)發(fā)射機(jī)中的一個(gè)發(fā)射機(jī)和所述OFDM接收機(jī)之間的信道狀況,其中 M滿足關(guān)系M=MsMk, Ms和Mk中的每一個(gè)是大于或等于2的整數(shù)，并且在具有與同一子載波相關(guān)聯(lián)的OFDM小區(qū)中的同一子集的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)OFDM符號(hào)之間的時(shí)間間隔等于MsDs,并且承載所述OFDM符號(hào)中的任何一個(gè)OFDM符號(hào)中的所述同一子集的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)子載波的頻率間隔等于MkDk。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的OFDM接收機(jī)，其中， M等于4，并且 Ms和Mk中的每一個(gè)等于2。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的OFDM接收機(jī)，其中， Dk等于2、3或者4。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的OFDM接收機(jī)，其中， 所述導(dǎo)頻提取單元針對(duì)每個(gè)OFDM符號(hào)，從與預(yù)定義的子載波相關(guān)聯(lián)的OFDM符號(hào)中提取至少一個(gè)連續(xù)導(dǎo)頻，并且將所提取的連續(xù)導(dǎo)頻劃分成所述M個(gè)子集；以及 所述信道估計(jì)單元根據(jù)所述分散導(dǎo)頻和連續(xù)導(dǎo)頻的M個(gè)子集，對(duì)所述多個(gè)信道分量進(jìn)行估計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的OFDM接收機(jī)，其中， 所述預(yù)定義的子載波是承載分散導(dǎo)頻的子載波。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的OFDM接收機(jī)，其中， 所述預(yù)定義的子載波與承載分散導(dǎo)頻的子載波不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的OFDM接收機(jī)，其中， 將從所述同一子載波中提取的連續(xù)導(dǎo)頻劃分到同一子集中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的OFDM接收機(jī)，其中， 將從所述同一子載波中提取的連續(xù)導(dǎo)頻劃分到至少兩個(gè)不同的子集中。
14.一種由具有N個(gè)發(fā)射天線的多天線發(fā)射機(jī)使用以將分散導(dǎo)頻插入到發(fā)射信號(hào)中的方法，所述方法包括下面的步驟 生成多個(gè)數(shù)據(jù)流，所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流針對(duì)所述N個(gè)發(fā)射天線中的每個(gè)發(fā)射天線，每個(gè)數(shù)據(jù)流由連續(xù)的OFDM符號(hào)組成，每個(gè)OFDM符號(hào)由多個(gè)OFDM小區(qū)組成，每個(gè)OFDM小區(qū)與多個(gè)子載波中的一個(gè)子載波相關(guān)聯(lián)； 針對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)流生成多個(gè)分散導(dǎo)頻，所述多個(gè)分散導(dǎo)頻劃分成M個(gè)子集，所述分散導(dǎo)頻中的每個(gè)分散導(dǎo)頻是基于該分散導(dǎo)頻所屬于的子集和該分散導(dǎo)頻要插入的數(shù)據(jù)流來(lái)進(jìn)行編碼的；以及 根據(jù)預(yù)定義的周期模式，將所述多個(gè)分散導(dǎo)頻中的一個(gè)分散導(dǎo)頻插入到所述多個(gè)數(shù)據(jù)流中的相應(yīng)的一個(gè)數(shù)據(jù)流中，其中在所述預(yù)定義的周期模式中，在具有與同一子載波相關(guān)聯(lián)的OFDM小區(qū)中的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)OFDM符號(hào)之間的時(shí)間間隔等于Ds，并且承載所述OFDM符號(hào)中的任何一個(gè)OFDM符號(hào)中的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)子載波的頻率間隔等于Dk，Ds和Dk中的每一個(gè)是大于或等于2的整數(shù)，其中M大于或等于N，并且滿足關(guān)系M=MsMk, Ms和Mk中的每一個(gè)是大于或等于2的整數(shù)，并且在所述插入步驟中，以下面的方式插入所述分散導(dǎo)頻在具有與同一子載波相關(guān)聯(lián)的OFDM小區(qū)中的同一子集的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)OFDM符號(hào)之間的時(shí)間間隔等于DsMs,并且承載所述OFDM符號(hào)中的任何一個(gè)OFDM符號(hào)中的所述同一子集的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)子載波的頻率間隔等于DkMk。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中， M和N中的每一個(gè)等于4，并且 Ms和Mk中的每一個(gè)等于2。
16.—種用于在OFDM接收機(jī)處對(duì)所述OFDM接收機(jī)與N個(gè)發(fā)射天線中的每個(gè)發(fā)射天線之間的信道屬性進(jìn)行估計(jì)的方法，所述方法包括下面的步驟 獲得由連續(xù)的OFDM符號(hào)組成的數(shù)據(jù)流，每個(gè)OFDM符號(hào)由多個(gè)OFDM小區(qū)組成，每個(gè)OFDM小區(qū)與多個(gè)子載波中的一個(gè)子載波相關(guān)聯(lián)； 根據(jù)預(yù)定義的周期模式來(lái)從所述數(shù)據(jù)流中提取分散導(dǎo)頻，其中在所述預(yù)定義的周期模式中，在具有與同一子載波相關(guān)聯(lián)的OFDM小區(qū)中的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)OFDM符號(hào)之間的時(shí)間間隔等于Ds，并且承載所述OFDM符號(hào)中的任何一個(gè)OFDM符號(hào)中的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)子載波的頻率間隔等于Dk，Ds和Dk中的每一個(gè)是大于或等于2的整數(shù)，并且將所提取的分散導(dǎo)頻劃分成M個(gè)子集；以及 根據(jù)所述分散導(dǎo)頻的M個(gè)子集來(lái)估計(jì)多個(gè)信道分量，每個(gè)信道分量表示多個(gè)發(fā)射機(jī)中的一個(gè)發(fā)射機(jī)和所述OFDM接收機(jī)之間的信道狀況，其中 M大于或等于N，并且滿足關(guān)系M=MsMk, Ms和Mk中的每一個(gè)是大于或等于2的整數(shù)，并且在具有與同一子載波相關(guān)聯(lián)的OFDM小區(qū)中的同一子集的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)OFDM符號(hào)之間的時(shí)間間隔等于MsDs,并且承載所述OFDM符號(hào)中的任何一個(gè)OFDM符號(hào)中的所述同一子集的分散導(dǎo)頻的兩個(gè)子載波的頻率間隔等于MkDk。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中， M和N中的每一個(gè)等于4，并且 Ms和Mk中的每一個(gè)等于2。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有多個(gè)發(fā)射天線接收天線的正交頻分復(fù)用(OFDM)通信系統(tǒng)，具體地說(shuō)，涉及用于將分散導(dǎo)頻(SP)插入到這種OFDM系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)中，以及基于分散導(dǎo)頻、多天線OFDM發(fā)射機(jī)和OFDM接收機(jī)來(lái)估計(jì)信道屬性的方法。在該上下文中，本發(fā)明的特定方法是保持與單發(fā)射機(jī)放入情況相同的SP模式，將導(dǎo)頻劃分到與發(fā)射機(jī)(發(fā)射天線)一樣多的子集中，并將這些子集在時(shí)間和頻率兩者中進(jìn)行交織。在這種方式中，減少了同一子集中的導(dǎo)頻的粒度。這提供了在設(shè)計(jì)分散導(dǎo)頻模式中的靈活性，以及所估計(jì)的信道屬性較高的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102714645SQ20118000589
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者大內(nèi)干博, 木村知弘, 米海爾皮特洛夫 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社