專利名稱：帶寬有效正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電信，更特別地涉及無線通信。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制通過在不引起載波間干擾(Inter-Carrier Interference)(ICI)的情況下盡可能近地放置調(diào)制后的子載波而有效使用它的無線電頻譜。OFDM調(diào)制已經(jīng)被各種標(biāo)準(zhǔn)所采用，尤其是數(shù)字音頻廣播(DAB)、數(shù)字視頻廣播(DVB)、非對稱數(shù)字用戶線(ADSL)、IEEE LAN(802.11和802.11g)和IEEEMAN 802.16a。OFDM調(diào)制還被考慮用于各種下一代無線標(biāo)準(zhǔn)。
典型地，OFDM調(diào)制隨同其數(shù)據(jù)抽樣或碼元一起發(fā)送保護期間。典型地，該保護期間由循環(huán)前綴和/或循環(huán)后綴擴展組成，所述前綴和/或后綴被附加在碼元的開始或結(jié)尾，且有意延遲發(fā)送下個碼元直到如已經(jīng)減少了信道延遲傳播的影響的這種時候。通過安排用于最差情形信道延遲傳播的保護期間的尺寸，系統(tǒng)減少了包含在碼元中的數(shù)據(jù)被損壞(corrupted)的可能性。相反，只有保護期間內(nèi)的數(shù)據(jù)被損壞，但是保護期間數(shù)據(jù)通常被認(rèn)為是操作開銷并且被丟棄，不管它實際上是否已經(jīng)被損壞。
信道延遲傳播的影響隨著時間而變化。也就是說，有時全部的保護期間被損壞，而另外一些時候則只有部分保護期間被損壞。不過，先前的系統(tǒng)典型地丟棄了全部保護期間，及在為了任何附加目的利用未損壞(uncorrupted)數(shù)據(jù)方面沒有成果。
本發(fā)明致力于克服，或至少減少，一個或多個上面所提出的問題的影響。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實施例中提供了一種方法。該方法包括接收包含碼元和保護期間的信號。至少部分碼元和保護期間被合并，合并的碼元和保護期間然后被用于碼元抽樣的進一步處理。
在本發(fā)明的一個可選的實施例中提供了一種方法。該方法包括接收包含多個數(shù)據(jù)抽樣的碼元和包含至少部分該多個數(shù)據(jù)抽樣的保護期間。至少部分包含在保護期間的數(shù)據(jù)抽樣與包含在碼元中的數(shù)據(jù)抽樣合并，該合并的數(shù)據(jù)抽樣然后被用于碼元抽樣的進一步處理。


通過參考下面結(jié)合附圖的描述可以理解本發(fā)明，附圖中相同的標(biāo)號指示相同的元件，其中圖1說明了一種OFDM發(fā)射機電路的示意圖(stylizedrepresentation)；圖2說明了一種在圖1的OFDM發(fā)射機中的反快速傅立葉變換運算的示意圖；圖3說明了一種有前綴擴展的OFDM碼元的示意圖；圖4說明了一種有后綴擴展的OFDM碼元的示意圖；圖5說明了一種有前綴和后綴擴展的OFDM碼元的示意圖；圖6說明了一種在OFDM接收機中的快速傅立葉變換操作的示意圖；圖7說明了一種包含損壞和未損壞抽樣的有前綴擴展的OFDM碼元的示意圖；和圖8說明了一種在OFDM接收機中的快速傅立葉變換操作的示意圖。
雖然已經(jīng)在附圖中作為例子顯示了本發(fā)明特定實施例并在此進行了詳細描述，但本發(fā)明容許各種修改和替換的形式。然而，應(yīng)該理解，這里對特定實施例的描述不是為了把發(fā)明限定在所公開的特定形式，而相反地，目的是為了覆蓋所有落在所附權(quán)利要求書所定義的精神和范圍之內(nèi)的所有修改、等價物、和等同替換。
具體實施例方式
下面描述發(fā)明的示例性實施例。為了清楚，在本說明書中沒有描述實際實現(xiàn)的所有特征。理所當(dāng)然將會意識到，在任何這種實際實施例的開發(fā)中，必須去做許多特定于實現(xiàn)的決定來完成開發(fā)者的特殊目的，如遵循系統(tǒng)相關(guān)的和業(yè)務(wù)相關(guān)的約束限制，從一種實現(xiàn)到另一種實現(xiàn)該限制將會是不同的。此外，應(yīng)該理解這樣一種開發(fā)努力可能是復(fù)雜和耗時的，但是對于那些利用本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說不過是例行程序。
一般地，本發(fā)明利用循環(huán)前綴和后綴抽樣來提高接收的OFDM碼元的可靠性。典型地，前綴和后綴擴展僅僅是OFDM碼元的重復(fù)部分，在解碼處理期間通常簡單地丟棄。在本發(fā)明中，循環(huán)前綴和后綴抽樣不是被不加選擇地丟棄，但更合適的是，而是，首先分析它們確定哪個抽樣損壞，如果有的話。損壞抽樣被丟棄，但未損壞抽樣與OFDM碼元相應(yīng)部分合并以提高OFDM碼元解調(diào)/解碼的可靠性。
圖1說明了一種常規(guī)OFDM發(fā)射機電路100的示意圖。通常，一組信息比特稱為一個編碼器分組被編碼，通過硬件/軟件/固件105交織和調(diào)制成Q碼元和I碼元。I和Q碼元組由去復(fù)用器110串/并變換，并映射到可用子載波。未使用的子載波用0填充，這樣，不承載碼元，如同在115所文本表示的。在120，對子載波碼元執(zhí)行IFFT(反快速傅立葉變換)運算，并通過多路復(fù)用器125把結(jié)果碼元進行并/串變換以形成時域信號，經(jīng)硬件/軟件/固件130正交調(diào)制并轉(zhuǎn)換為RF以供發(fā)射。在OFDM發(fā)射機電路100的一些具體化實施例中，在轉(zhuǎn)換到RF頻率之前可以使用基帶濾波器135。
圖1的IFFT運算在圖2中進一步被擴展。在串/并變換器的輸出端被標(biāo)記為a(0)，a(1)，...，a(N-1)的全部N個數(shù)據(jù)碼元被饋送到IFFT塊。在IFFT塊的輸出，我們得到另一組標(biāo)記為S(0)，S(1)，...，S(N-1)的N個碼元，這些碼元被并/串(多路復(fù)用)變換形成稱為OFDM碼元的時域信號。
OFDM對于ISI(碼元間干擾)是彈性的，因為與如CDMA和TDMA方案的單載波調(diào)制中的碼元持續(xù)時間相比較OFDM的碼元持續(xù)時間比較長。為了進一步減小ISI，把保護期間附加到OFDM碼元。該保護期間可以包括OFDM碼元的循環(huán)前綴和/或循環(huán)后綴擴展。如果保護期間被這樣選擇，使它的持續(xù)時間超過信道延遲傳播，ISI就可以被完全消除。例如，保護期間典型地包含未使用信息，這樣任何中斷(disrupt)該未使用信息的反射或干擾都不會影響OFDM碼元的完整性，因為不管是否被干擾損壞都會忽視或丟棄保護期間內(nèi)的信息。
一般地，在系統(tǒng)中選擇保護期間大于最差情形信道延遲傳播。當(dāng)信道延遲傳播小于保護時間時，延遲傳播對每個OFDM子載波引入不同相移，但不破壞子載波之間的正交性。一般地，通過重復(fù)OFDM碼元的一部分形成保護期間。例如，從結(jié)尾提取OFDM碼元部分并附加到該OFDM碼元的開始作為前綴。圖3顯示了從OFDM碼元的結(jié)尾提取或復(fù)制數(shù)據(jù)抽樣S(N-M)至S(N-1)，并將其附加到該OFDM碼元的開始以形成前綴擴展。
另一種可能是從開始提取OFDM碼元部分并把它附加到結(jié)尾，作為后綴擴展，如圖4所示。顯示了從OFDM碼元提取數(shù)據(jù)抽樣S(0)至S(K)并附加到OFDM碼元結(jié)尾作為后綴擴展。在某些應(yīng)用中，使用前綴和后綴擴展可能是有用的，如圖5所示。那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到，從OFDM碼元中提取并附加作為前綴/后綴擴展的數(shù)據(jù)抽樣的數(shù)目可能根據(jù)所執(zhí)行的OFDM通信系統(tǒng)的情況和其被安裝在周圍環(huán)境而顯著變化。在保護期間中使用的抽樣的數(shù)目主要取決于OFDM通信系統(tǒng)所經(jīng)受的信道延遲傳播。
圖6描述了在OFDM接收機中FFT(快速傅立葉變換)運算的例子。如上面所論述的，不管保護期間數(shù)據(jù)是否被損壞，到此時循環(huán)前綴和/或后綴擴展在FFT運算之前已經(jīng)被丟棄。
首先基于信道沖激響應(yīng)估計來確定信道延遲傳播損壞的保護期間抽樣(循環(huán)前綴或后綴擴展)的數(shù)目，在接收機丟棄認(rèn)為損壞的保護期間抽樣，剩余的保護期間抽樣與OFDM碼元中的數(shù)據(jù)抽樣合并以提高碼元解調(diào)/解碼可靠性。
圖7中示出了一種用于合并循環(huán)前綴抽樣和OFDM數(shù)據(jù)抽樣的典型的方法的示意圖。在說明的實施例中，前綴擴展包括抽樣S(N-M)至S(N-1)，在理想條件下，可以分別與OFDM碼元中的抽樣S(N-M)至S(N-1)合并。然而，在所示例子中，S(N-M)已經(jīng)被識別為損壞，但是其它抽樣為未損壞。因此，丟棄損壞的抽樣并合并未損壞抽樣，提高這些抽樣的Es/No(碼元能量與噪聲頻譜密度比)，該未損壞抽樣是從OFDM碼元最后部分的數(shù)據(jù)抽樣的復(fù)制。在合并未損壞循環(huán)前綴數(shù)據(jù)抽樣與OFDM數(shù)據(jù)抽樣之后，N個抽樣全部被合并。在理想條件下，所有M個循環(huán)前綴抽樣可以與OFDM碼元中的抽樣S(N-M)至S(N-1)合并，生成新的抽樣序列S(1)，S(2)，...S’(N-M)，...S’(N-2)，S’(N-1)。這些N個抽樣然后用來作為FFT輸入，如圖8所示。
可以基于信道沖激響應(yīng)估計來確定由于信道延遲傳播而損壞的保護期間抽樣的數(shù)目。該信道沖激響應(yīng)可以從常規(guī)導(dǎo)頻碼元來估計，這對那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是眾所周知的。導(dǎo)頻碼元可以在時域、頻域或時域頻域兩者中提供。
各種眾所周知的方法可以用于保護期間抽樣和OFDM數(shù)據(jù)抽樣的合并，一些例子是MRC(Maximum Ratio Combining最大比值合并)、迫零法(Zero-Forcing)和MMSE(Minimum Mean Square Error最小均方誤差)，等?？蛇x地，在某些應(yīng)用中，以來自保護期間的未損壞抽樣簡單替換OFDM碼元中的相應(yīng)抽樣是有用的。
那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到，這里在各種實施例中說明的各種系統(tǒng)層、例程、或模塊可以是可執(zhí)行控制單元。控制單元可以包括微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器、處理器卡(包含一個或多個微處理器或控制器)，或其它控制或計算設(shè)備，及包含在一個或多個存儲設(shè)備中的可執(zhí)行指令。該存儲設(shè)備包括一個或多個用于存儲數(shù)據(jù)和指令的機器可讀存儲介質(zhì)。該存儲介質(zhì)可以包括不同形式的存儲器，包括半導(dǎo)體存儲設(shè)備，如動態(tài)或靜態(tài)隨機存取存儲器(DRAM或SRAM)、可擦可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)和快閃存儲器；磁盤，如固定磁盤、軟盤、可拆卸磁盤；其他磁介質(zhì)，包括磁帶；和光介質(zhì)，如光盤(CD)或數(shù)字視盤(DVD)。在各種系統(tǒng)中組成各種軟件層、例程、或模塊的指令可以存儲在各個存儲設(shè)備中。當(dāng)由各控制單元執(zhí)行指令時，這些指令使相應(yīng)系統(tǒng)執(zhí)行編程操作。
上面所公開的特定實施例僅是示例性的，因為本發(fā)明可以以對于那些受益于在此的教導(dǎo)的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然的不同但等價的方式進行修改和實現(xiàn)。此外，這里所呈現(xiàn)的構(gòu)造或設(shè)計的細節(jié)不是為了限制，下面權(quán)利要求中所描述的內(nèi)容才是。所以，很明顯地，上面所公開的特定實施例可以被改變或修改，所有這些變形都被認(rèn)為落在發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。從而，這里尋求的保護范圍是下面的權(quán)利要求書闡明的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括接收包含碼元和保護期間的信號；選擇性地合并至少部分碼元和保護期間；和使用合并的碼元和保護期間處理該碼元。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中接收包含碼元和保護期間的信號進一步包括接收包含多個數(shù)據(jù)抽樣的碼元和包含至少部分該多個數(shù)據(jù)抽樣的保護期間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中選擇性地合并至少部分碼元和保護期間進一步包括合并至少部分包含在保護期間中的數(shù)據(jù)抽樣與包含在碼元中的數(shù)據(jù)抽樣。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，進一步包括識別保護期間內(nèi)的未損壞數(shù)據(jù)抽樣，以及其中合并至少部分包含在保護期間中的數(shù)據(jù)抽樣與包含在碼元中的數(shù)據(jù)抽樣進一步包括合并未損壞數(shù)據(jù)抽樣與包含在碼元中的數(shù)據(jù)抽樣。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇性地合并至少部分碼元和保護期間進一步包括將最大比值合并應(yīng)用到至少部分碼元和保護期間。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇性地合并至少部分碼元和保護期間進一步包括將迫零法應(yīng)用到至少部分碼元和保護期間。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇性地合并至少部分碼元和保護期間進一步包括將最小均方誤差檢測應(yīng)用到至少部分碼元和保護期間。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用合并的碼元和保護期間處理碼元進一步包括用合并的碼元和保護期間執(zhí)行快速傅立葉變換。
全文摘要
在一個OFDM通信系統(tǒng)中，循環(huán)前綴和后綴抽樣被用于提高接收的OFDM碼元的可靠性。典型地，該前綴和后綴擴展僅是重復(fù)OFDM碼元部分，其在解碼處理期間通常被丟棄。在本發(fā)明中，循環(huán)前綴和后綴抽樣不是被不加選擇地丟棄，而是，它們首先被分析以確定哪個被損壞，如果有的話。損壞的抽樣被丟棄，但未損壞的抽樣則與OFDM碼元相應(yīng)部分合并，以提高OFDM碼元解調(diào)/解碼的可靠性。
文檔編號H04J11/00GK1708040SQ20051007652
公開日2005年12月14日 申請日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月9日
發(fā)明者法魯克·U.·卡漢 申請人:朗迅科技公司