[發明專利]利用時域信道估計的OFDM接收機

有效

• 申請號: 201280056074.6
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN103931150A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: S·C·湯普森;F·洛佩茲德維多利亞
• 申請（專利權）人: 阿科恩科技公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03;H04L27/26
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 張揚;王英

版權聲明/許可

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相關申請

本申請要求2011年11月15日遞交的、序列號為61/559,793、題為“OFDM?Receiver?with?Time?Domain?Channel?Estimation”的美國臨時專利申請的優先權，以及以引用的方式將上述美國臨時專利申請的完整內容并入本文。

技術領域

本發明涉及用于對通信信號進行處理以更加高效地獲得信道估計的系統和方法，具體來說，在執行頻域處理的正交頻分復用(OFDM)接收機中提供信道估計。

背景技術

為了增加數據速率以及減輕多徑，包括所謂的4G無線網絡(諸如WiMAX和LTE)的改進的網絡采用了正交頻分復用(OFDM)波形的變形用于它們的PHY層。PHY層是物理、電磁模塊，通過該模塊在空中或有線地發送和接收信息的比特。OFDM利用對城市環境中的無線信道的多徑的內置的減輕提供了很受歡迎的帶寬效率。OFDM傳輸的靈敏度是很容易理解的。針對PHY層的“比特-泵”方案已經證明在數字用戶線(DSL，有線的)OFDM應用中是成功的。另一方面，移動無線OFDM應用仍然面臨要實現OFDM的設計的容量的挑戰。

OFDM的實踐和理論優勢的核心是快速傅里葉變換(FFT)的使用。OFDM中實現的FFT可以被視為類似于針對N_c個同時工作的無線站的調諧器庫，因為可以將由FFT生成的音調中的每一個音調獨立地分配給用戶。OFDM?PHY在較短的時間段上利用分配給給定用戶的子載波的全部或部分來提供或接收每一個子載波頻率(音調)上的同時發生的比特流(blast)。在不同的用戶之間進行子載波的部分分配以及將多個用戶聚合在一個周期之內是應用OFDM的一種多址方案。在10MHz帶寬信道的情況下，用戶可以在很短的持續時間(諸如0.1毫秒)上接收多達N_c＝840(WiMAX)或600(LTE)個同時的音調。每時間段的這N_c個音調組成OFDM符號。多個用戶在一個符號中的分配被稱為OFDMA。

無線標準通常包括由可用帶寬和信息的時間靈敏度定義的三個重要的時間片段。將多個符號進行連接以定義幀，幀是最長的相關時間單元，以及例如，幀可能是10毫秒。如果標準向幀分配20個符號，那么符號持續時間為0.5毫秒。最后，FFT的大小和循環前綴持續時間定義了采樣之間的時間間隔，因此1024點的FFT和128點的CP定義了43納秒的采樣時間。雖然FFT計算可以是相對高效的，但示例性OFDM系統的FFT大小足夠大(例如，在10MHz帶寬的情況下有1024個采樣)，因此計算要求仍然很高，以及功耗仍然是在設計針對用戶手持設備的接收機中的重要約束。

OFDM系統與基于碼分多址(CDMA)的3G系統相比更加靈敏以及具有較不穩健的信號捕獲。OFDM系統的靈敏度來自其使用快速傅里葉變換(FFT)將進入的信號從時域變換到頻域。在非常普通的真實世界情況以及接收機實現方式的情況下，OFDM系統中的FFT可以偏離理想假設。如果構成FFT算法基礎的假設失敗，那么在所發送的所有的N_c個信道(N_c個子載波上的)之間會發生串擾。子載波之間的串擾使性能下降，這相應地導致誤比特率(BER)增加。

由于來自結構體或大型水面的反射，無線OFDM手持設備可以接收來自發射塔(“基站”)的相同信號的多個路徑(具有不同滯后的副本)。這種非視距接收或多徑導致信號相對于由發射機輸出的平坦頻域“形狀”有所失真。接收機必須計算濾波器來將信號恢復成其原始的平坦頻譜形狀；該濾波器被稱為對信號進行均衡。OFDM接收機針對所發送的每一個OFDM符號執行關鍵的均衡計算。

不像通信系統中通常使用的大部分的其它調制策略，OFDM可以包括兩個均衡器來改善信號質量：時間均衡器(TEQ)和頻率均衡器(FEQ)。諸如DSL的一些OFDM應用包括時間均衡器，而其它的OFDM應用(諸如實現當前的無線標準的系統)不需要時間均衡器。所有實際的OFDM接收機都具有頻率均衡器。不管接收機包括時間均衡器還是僅包括頻率均衡器，接收機需要執行信道估計，以在可以使用均衡器來改善信號質量之前，至少在初始時確定均衡器系數的值。確定頻率均衡器的系數通常是在頻域中執行的。