專利名稱：Ofdm通信中傳送信道信息的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用如正交頻分復用(OFDM)方法的頻分發(fā)送技術的通信系統(tǒng)領域，尤其涉及一種接收方測量信道信息、壓縮所測量的信道信息、并且將所壓縮的數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送方的方法，以及執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。
背景技術：
OFDM技術被廣泛用于數(shù)字通信，例如異步數(shù)字用戶線(ADSL)、數(shù)字音頻廣播(DAB)、和數(shù)字視頻廣播(DVB)，因為它能夠簡單地消除發(fā)送時碼元之間的干擾。
當采用OFDM技術的通信系統(tǒng)的發(fā)射機使用多個天線時，可以通過增加信道的容量來提高發(fā)送速度。隨著使用多個天線，如果數(shù)據(jù)在發(fā)送信道信息被識別的情況下被發(fā)送，則發(fā)送部分可以比在發(fā)送信道信息未被識別的情況下發(fā)送數(shù)據(jù)時發(fā)送更多的數(shù)據(jù)。因此，可以提高發(fā)送的性能?？梢酝ㄟ^多個天線系統(tǒng)、奇異值分解(SVD)、波束形成、或發(fā)送分集式天線選擇方法來提高發(fā)送性能。
圖1示出了采用傳統(tǒng)OFDM技術的無線電收發(fā)機的方框圖。在圖1中，將信號從左邊發(fā)送到右邊。發(fā)送部分中的串行到并行(S/P)轉換器100a將串行信號轉換成并行信號，從而后來使用反向快速傅立葉變換來對并行信號處理。信號處理部分100b在由S/P轉換器100a獲得的并行信號被調(diào)制之前處理信號。這里，發(fā)送和接收的性能可以通過各種各樣的方法來提高，例如在發(fā)送單元采用多個天線系統(tǒng)情況下的SVD；波束形成；以及發(fā)送分集式天線選擇。在SVD技術中，信道H可以由SVD分解成UAVH。因而，根據(jù)SVD技術，依賴于信道的變化的發(fā)射機的發(fā)送性能可以通過發(fā)送部分復用特征向量UH和接收部分110復用特征向量V來提高。波束形成是一種能夠通過復用多個天線響應矢量而使發(fā)送信號具有朝向接收部分的強方向性的方法，所述響應矢量是通過發(fā)送部分中的發(fā)送信道獲取的。在波束形成方法中，通過增加接收端上的信號的強度來提高發(fā)送和接收性能。反向快速傅立葉變換(IFFT)電路100c執(zhí)行IFFT，并且相當于一個用于調(diào)制OFDM信號的調(diào)制部分。在IFFT 100c中，信號從頻域變換成時域。并行到串行(P/S)轉換器100d是一種用于將變換成時域的信號，即并行信號轉換回串行數(shù)據(jù)的設備。循環(huán)前綴(CP)被添加到從P/S轉換器100d輸出的數(shù)據(jù)，以便克服信道衰落。最后的數(shù)據(jù)經(jīng)由發(fā)送天線102發(fā)送到接收端。在圖1中，發(fā)送天線102的數(shù)量是N個，即，Tx1、Tx2、...，和TxN，但是可以使用一個發(fā)送天線。圖1中示出的信道路徑104是在發(fā)送天線102與接收天線104之間安裝的信道路徑。接收天線106接收經(jīng)由信道路徑104發(fā)送的信號。接收天線106的數(shù)量是M個，即，Rx1、Rx2、...，和RxM，但是可以像發(fā)送天線102一樣使用一個接收天線。接收部分110中的S/P轉換器110a將CP從接收天106接收的數(shù)據(jù)中消除，并且隨后將消除了CP的數(shù)據(jù)轉換成并行數(shù)據(jù)。FFT 110b充當一個解調(diào)器，用于解調(diào)OFDM信號并且執(zhí)行傅立葉變換。信號處理部分110c對應于發(fā)送部分100中的信號處理部分110b。接收部分110中的信號處理部分110c可以包括一個信道測量設備。P/S轉換器110d將并行數(shù)據(jù)轉換成串行數(shù)據(jù)。
如上所述，當通過傳統(tǒng)正交頻分復用/頻分雙工(OFDM/FDD)技術來執(zhí)行無線電收發(fā)時，發(fā)送部分不能夠測量發(fā)送信道。因此，如果發(fā)送部分試圖通過使用信號處理方法來增加發(fā)送效率，則接收部分需要將有關測量的信道的信息發(fā)送到發(fā)送部分。然而，在現(xiàn)有的OFDM/FDD系統(tǒng)中，當有關測量的信道的信息發(fā)送到發(fā)送部分時，接收部分發(fā)送對應于OFDM信號的每個副載波的信道信息。因此，無線電收發(fā)天線的數(shù)量增加，導致將被發(fā)送的信息的數(shù)量也增加。這就降低了系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種正交頻分復用/頻分雙工(OFDM/FDD)系統(tǒng)中的信道信息發(fā)送裝置，在該裝置中，當在接收部分測量的信道信息被發(fā)送到發(fā)送部分時，頻域信息被轉換成時域信息，該時域信息是循環(huán)前綴(CP)的長度，該時域信息被壓縮，并且之后被壓縮的信息被發(fā)送到發(fā)送部分。發(fā)送部分對從接收部分接收的數(shù)據(jù)進行解碼，以便恢復信道信息，從而最小化將被發(fā)送到發(fā)送部分的信道信息的損失，并且有效地減少將被發(fā)送的信道信息的數(shù)量。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用所述發(fā)送裝置的信道信息發(fā)送方法。
為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供一種在OFDM通信系統(tǒng)中的信道信息發(fā)送裝置，所述裝置包括接收部分。在接收部分中，前綴消除器消除從發(fā)送部分接收的OFDM信號中的前綴，所述發(fā)送部分用于發(fā)送OFDM信號?？焖俑盗⑷~變換器將已經(jīng)消除了前綴的接收的時間域信號變換成頻域信號。信道測量器測量由所述快速傅立葉變換器獲取的頻域信號的信道值。補償器通過使用由所述信道測量器獲取的信道值來補償快速傅立葉變換器的輸出信號。并行到串行轉換器將由所述補償器補償?shù)牟⑿行盘栟D換成串行信號。信號處理器處理由所述信道測量器測量的信道值，并且將所處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送部分。
為了實現(xiàn)上面的目的，本發(fā)明還提供一種在OFDM通信系統(tǒng)中的信道信息發(fā)送裝置，所述裝置包括發(fā)送部分。在發(fā)送部分中，串行到并行轉換器將接收的串行信號轉換成并行信號。在調(diào)制從所述串行到并行轉換器中輸出的并行信號之前，信號處理器根據(jù)發(fā)送目的來不同地轉換并行信號。反向快速傅立葉變換器將由所述信號處理器獲取的頻域信號變換成時域信號。并行到串行轉換器將從所述反向快速傅立葉變換器中接收的并行時域信號轉換成串行信號。循環(huán)前綴(CP)加法器將CP添加到從所述并行到串行轉換器接收的串行信號。信道信息接收機對由接收部分壓縮和饋回的信道信息信號進行糾錯解碼和信號處理。
在接收部分執(zhí)行的信道信息發(fā)送方法中，首先，從接收的時域信號中消除循環(huán)前綴。接著，將已經(jīng)消除了循環(huán)前綴的接收的時域信號變換成頻域信號。之后，測量來自所述頻域信號的信道值。然后，使用所測量的信道值來補償在步驟(b)中獲得的輸出數(shù)據(jù)。接著，將所補償?shù)妮敵鰯?shù)據(jù)轉換成串行信號。然后，所測量的信道值被處理成適合發(fā)送到發(fā)送部分的信號。
為了處理測量信道值，所測量的頻域的信道值首先被變換成時域的信道值，并且隨后時域信道值被壓縮。
所述時域信道值是使用行程(run length)編碼、郵政(zip)編碼、位量化編碼以及算術編碼之一而被壓縮的。
壓縮的信道值被變換成糾錯碼，并且被發(fā)送到發(fā)送部分。
使用傅立葉變換將已經(jīng)消除了循環(huán)前綴的接收的時域信號變換成頻域信號。
使用最小二乘法將所測量的頻域信道值變換成時域信道值。
在發(fā)送部分中執(zhí)行的信道信息發(fā)送方法中，首先，將串行信號轉換成并行信號。然后，對所述并行信號進行處理。之后，將所處理的并行信號轉換成時域信號。接著，將時域并行信號轉換成串行信號。然后，將循環(huán)前綴附加到時域串行信號。在發(fā)送部分中，從接收部分壓縮和接收的信道信息信號被糾錯解碼和處理，以便變回在接收部分中測量的原始信道值。所恢復的信道值被用于處理并行信號。
這里，使用反向傅立葉變換將被處理的并行信號變換成時域信號。
根據(jù)本發(fā)明，如果信道信息在壓縮之后被發(fā)送，則可以最小化信道信息數(shù)據(jù)的損失，并且可以減少將被發(fā)送到發(fā)送部分的信道信息的數(shù)量。而且，可以有效地使用上行鏈路信道。而且，可以通過經(jīng)由任何時刻變化的信道發(fā)送少量數(shù)據(jù)來發(fā)送發(fā)送信道的數(shù)據(jù)。因此，在發(fā)送部分中使用的根據(jù)時間變化的適應性變得相對簡單。


圖1示出了傳統(tǒng)正交頻分復用通信系統(tǒng)中的發(fā)送部分和接收部分的方框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的正交頻分復用通信系統(tǒng)中的接收部分的方框圖；和圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的正交頻分復用通信系統(tǒng)中的發(fā)送部分的方框圖。
具體實施例方式
參考圖2，正交頻分復用(OFDM)通信系統(tǒng)中的接收部分包括OFDM接收機200和信道信息發(fā)射機210，用于壓縮所接收的信道信息并且將所壓縮的信道信息發(fā)送到發(fā)送部分。OFDM接收機200包括前綴消除器200a、快速傅立葉變換器(FFT)200b、補償器200c、并行到串行(P/S)轉換器200d、以及信道測量器200e。前綴消除器200a消除所接收的數(shù)據(jù)中的循環(huán)前綴。執(zhí)行OFDM解調(diào)的FFT 200b將時域的信道信息轉換成頻域的信道信息。信道測量器200e從被快速傅立葉變換的頻域信道信息中提取信道值。通過使用所提取的信道值，補償器200c補償FFT 200b的輸出數(shù)據(jù)。P/S轉換器200d將從補償器200c輸出的并行信號轉換成串行信號。信道信息發(fā)射機210包括信號處理器210a，用于壓縮和處理從OFDM接收機200中的信道測量器200e輸出的信號。如果信號處理器210a發(fā)送一個信道值，即由信道測量器200e提取的信道信息，則在未發(fā)生變化的頻域中，數(shù)據(jù)量大量地增加了OFDM副載波的數(shù)量。然而，最好是，頻域的信道信息被轉換成時域的信道信息，時域信道信息被壓縮，并且之后所得到的信道信息被發(fā)送。
現(xiàn)在將描述一種用于壓縮信道信息的方法。在OFDM技術中，循環(huán)前綴(CP)的長度大于信道的長度。換句話說，時域的CP信息包括信道的所有頻率信息，并且時域的CP數(shù)據(jù)的長度比發(fā)送的信號的長度要短。然而，如果頻域的信道信息被轉換成時域的信道信息并且隨后被發(fā)送到發(fā)送部分，則發(fā)送到發(fā)送部分的數(shù)據(jù)量減少。
反向傅立葉變換用于將頻域的信道信息變換成時域的信道信息。然而，來自發(fā)送部分的OFDM信號設定一個保護頻帶，用于阻止傳播規(guī)范中定義的可用的頻帶之外的信號的發(fā)送，并且零信號被發(fā)送到該保護頻帶。然而，如果由接收部分接收的數(shù)據(jù)被直接反向傅立葉變換從而將時域的信道信息變換成頻域的信道信息，則不能獲得全部的精確的信道信息。因此，最好是，使用最小二乘法將頻域的信道信息有效地轉換成時域的信道信息。也就是說，時域數(shù)據(jù)h′(n)對包含在相應于時域中的CP長度的信號中的傅立葉變換的頻域數(shù)據(jù)與從接收的信號中獲得的頻域數(shù)據(jù)之間的誤差的平方最小化。時域數(shù)據(jù)h′(n)通過等式1來獲得minΣm=1N|FET(h′(n)-H(m))|2...(1)]]>其中N表示OFDM副載波的數(shù)量，H(m)表示第m副載波的頻域信道信息，h′(n)表示期望的時域數(shù)據(jù)。n表示時域中的時標，n的值具有CP的長度。時域數(shù)據(jù)h′(n)或者經(jīng)過諸如行程編碼的普通編碼、或者經(jīng)過諸如算術編碼的壓縮編碼，并且隨后得到的數(shù)據(jù)被發(fā)送。因此，發(fā)送的數(shù)據(jù)量減少。如果數(shù)據(jù)被轉換成糾錯碼并且隨后被發(fā)送到發(fā)送部分，則發(fā)送錯誤被最小化。被發(fā)送的數(shù)據(jù)由發(fā)送部分中的圖3的信道信息接收機310接收，并且通過糾錯解碼、壓縮解碼、以及傅立葉變換而變換成頻域的信道信息。時域數(shù)據(jù)h′(n)被發(fā)送到發(fā)送部分。
總的來說，信道信息壓縮處理在信道處理期間包括將頻域的信道信息轉換成時域的信道信息的步驟以及壓縮和編碼所轉換的數(shù)據(jù)的步驟。
當信號處理器210a對將被從接收部分發(fā)送到發(fā)送部分的信道值進行壓縮時，可以考慮任何各種各樣的方法，例如無損失編碼或有損失編碼。無損失編碼包括行程編碼、郵政編碼等，而有損失編碼包括所有類型的地區(qū)轉換編碼技術和順向位量化和算術編碼。這樣編碼的時間被轉換成糾錯碼，并且被發(fā)送到發(fā)送部分。
圖3示出了在根據(jù)本發(fā)明的正交頻分復用通信系統(tǒng)中的發(fā)送部分的方框圖。發(fā)送部分包括OFDM發(fā)射機300和信道信息接收機310，它們用于信號處理由接收部分壓縮并且從接收部分接收的信道信息以及將所得到的信號發(fā)送到OFDM信號處理器300b。OFDM發(fā)射機300包括S/P轉換器300a、信號處理器300b、IFFT 300c、P/S轉換器300d、以及循環(huán)前綴加法器300e。S/P轉換器300a將所接收的串行數(shù)據(jù)轉換成并行數(shù)據(jù)。信道信息接收機310對從接收部分接收的數(shù)據(jù)進行糾錯解碼，并且對糾錯解碼的數(shù)據(jù)進行反向信號處理(解碼)，以便將其恢復成在接收部分測量的信道值。通過使用從信道信息接收機310輸出的數(shù)據(jù)，信號處理器300b執(zhí)行數(shù)據(jù)處理，以便提高發(fā)送性能。對應于OFDM調(diào)制器的IFFT 300c使用IFFT將頻域數(shù)據(jù)變換成時域數(shù)據(jù)。P/S轉換器300d將從IFFT 300c輸出的并行數(shù)據(jù)轉換成串行數(shù)據(jù)。循環(huán)前綴加法器300e將從由P/S轉換器300d獲得的串行數(shù)據(jù)獲得的循環(huán)前綴添加到串行數(shù)據(jù)的開始，以便克服信道衰落，并且隨后發(fā)送該已經(jīng)附加了循環(huán)前綴的串行數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在將描述在上述OFDM通信系統(tǒng)中執(zhí)行的信道信息發(fā)送。首先，觀察在圖2的接收部分執(zhí)行的信道信息發(fā)送，使用前綴消除器200a將附加在發(fā)送部分的CP從所接收的信號中消除。FFT 200b將已經(jīng)消除了CP的接收的時域信號變換成頻域信號。之后，使用信道測量器200e，根據(jù)由FFT 200b獲取的頻率數(shù)據(jù)來測量信道值。補償器200c使用由信道測量器200e測量的信道值來補償FFT 200b的輸出數(shù)據(jù)。P/S轉換器200d將所補償?shù)臄?shù)據(jù)轉換成串行數(shù)據(jù)。然后，信號處理器210a處理由信道測量器200e測量的信道值，以便將該信道值改變成適合發(fā)送到圖3的發(fā)送部分的形式。
然后，觀察在圖3的發(fā)送部分中執(zhí)行的信道信息發(fā)送，串行信息被轉換成并行信號。之后，并行信號在被調(diào)制之前在信號處理器300b中被處理。接著，被處理的頻域上的信號被轉換成時域上的信號，并且隨后時域并行信號被轉換回串行信號。然后，CP被附加到時域串行信號。
這時，將被恢復成在接收部分測量的信道值的信號提供給信號處理器300b。被恢復的信號是通過對被壓縮并且被饋回到發(fā)送部分的信道信息信號進行糾錯解碼和信號處理而獲取的。
工業(yè)實用性當OFDM通信系統(tǒng)發(fā)送頻率信道信息時，將被發(fā)送的信道信息的數(shù)量隨著OFDM副載波的數(shù)量的增加而增加。而且，在使用多個天線的情況下，將被發(fā)送的數(shù)據(jù)的數(shù)量隨著天線數(shù)量的增加而增加。然而，根據(jù)本發(fā)明的信道信息的壓縮和發(fā)送可以減少將被發(fā)送到發(fā)送部分的信道信息的數(shù)量。因此，可以有效地利用上行鏈路信道。而且，可以通過經(jīng)由任何時刻變化的信道發(fā)送少量數(shù)據(jù)來發(fā)送發(fā)送信道的數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)時間變化的適應性可以相對簡單地在發(fā)送部分中使用。
權利要求
1.一種正交頻分復用(OFDM)通信系統(tǒng)中的信道信息發(fā)送裝置，所述裝置包括接收部分，所述接收部分包括前綴消除器，用于消除從發(fā)送部分接收的OFDM信號中的前綴，所述發(fā)送部分用于發(fā)送OFDM信號；快速傅立葉變換器，用于將接收的已經(jīng)消除了前綴的時間域信號變換成頻域信號；信道測量器，用于測量來自由所述快速傅立葉變換器獲取的頻域信號的信道值；補償器，用于通過使用由所述信道測量器獲取的信道值來補償快速傅立葉變換器的輸出信號；并行到串行轉換器，用于將由所述補償器補償?shù)牟⑿行盘栟D換成串行信號；以及信號處理器，用于處理由所述信道測量器測量的信道值，并且將所處理的信道值發(fā)送到發(fā)送部分，其中所述信號處理器對信道值進行壓縮，以便處理信道值。
2.如權利要求1所述的信道信息發(fā)送裝置，其中所述信道值是通過行程編碼來壓縮的。
3.如權利要求1所述的信道信息發(fā)送裝置，其中所述信道值是通過郵政編碼來壓縮的。
4.如權利要求1所述的信道信息發(fā)送裝置，其中所述信道值是通過位量化來壓縮的。
5.如權利要求1所述的信道信息發(fā)送裝置，其中所述信道值是通過算術編碼來壓縮的。
6.如權利要求2到5中任一項所述的信道信息發(fā)送裝置，其中被壓縮的信道值被變換成糾錯碼，并且被發(fā)送到所述發(fā)送部分。
7.一種OFDM通信系統(tǒng)中的信道信息發(fā)送裝置，該裝置包括發(fā)送部分，所述發(fā)送部分包括串行到并行轉換器，用于將接收的串行信號轉換成并行信號；信號處理器，用于處理從所述串行到并行轉換器中輸出的并行信號；反向快速傅立葉變換器，用于將由所述信號處理器獲取的頻域信號變換成時域信號；并行到串行轉換器，用于將從所述反向快速傅立葉變換器接收的并行時域信號轉換成串行信號；循環(huán)前綴(CP)加法器，用于將CP添加到從所述并行到串行轉換器接收的串行信號；以及信道信息接收機，用于糾錯解碼和信號處理信道信息信號，以便將信道信息信號恢復為在接收部分測量的信道值，并且將所恢復的信號發(fā)送到所述信號處理器，所述信道信息信號已經(jīng)在接收部分中被壓縮并且被饋回到發(fā)送部分。
8.一種在接收部分執(zhí)行的信道信息發(fā)送方法，包括(a)從接收的時域信號中消除循環(huán)前綴；(b)將已經(jīng)消除了循環(huán)前綴的接收的時域信號變換成頻域信號；(c)測量來自所述頻域信號的信道值；(d)使用所測量的信道值來補償在步驟(b)中獲得的輸出數(shù)據(jù)；(e)將所補償?shù)妮敵鰯?shù)據(jù)轉換成串行信號；以及(f)執(zhí)行信號處理，以便將所測量的信道值發(fā)送到發(fā)送部分。
9.如權利要求8所述的信道信息發(fā)送方法，其中步驟(f)包括將所測量的頻域的信道值變換成時域的信道值；以及壓縮時域信道值。
10.如權利要求9所述的信道信息發(fā)送方法，其中所述時域信道值是使用行程編碼、郵政編碼、位量化編碼以及算術編碼之一而被壓縮的。
11.如權利要求9所述的信道信息發(fā)送方法，其中壓縮的信道值被變換成糾錯碼，并且被發(fā)送到發(fā)送部分。
12.如權利要求8所述的信道信息發(fā)送方法，其中使用傅立葉變換器將已經(jīng)消除了循環(huán)前綴的接收的時域信號變換成頻域信號。
13.如權利要求9所述的信道信息發(fā)送方法，其中使用最小二乘法將所測量的頻域信道值變換成時域信道值。
14.一種在發(fā)送部分中執(zhí)行的信道信息發(fā)送方法，包括(a)將串行信號轉換成并行信號；(b)對所述并行信號執(zhí)行信號處理；(c)將所處理的并行信號變換成時域信號；(d)將時域并行信號轉換成串行信號；以及(e)將循環(huán)前綴附加到時域串行信號，其中在步驟(b)中使用恢復成在接收部分中測量的信道值的信號，并且所恢復的信號是通過糾錯解碼和處理信道信息信號而獲取的，所述信道信息信號在接收中被壓縮，并且被饋回到發(fā)送部分。
15.如權利要求14所述的信道信息發(fā)送方法，其中使用反向傅立葉變換器將被信號處理的并行信號變換成時域信號。
全文摘要
提供一種在OFDM通信系統(tǒng)中用于發(fā)送信道信息的方法和裝置。在該信道信息發(fā)送裝置中，接收部分包括前綴消除器，用于消除從發(fā)送部分接收的OFDM信號中的附加到OFDM信號以便克服信道衰落的前綴；快速傅立葉變換器，用于將已經(jīng)消除前綴的接收的時間域信號變換成頻域信號；信道測量器，用于從通過所述快速傅立葉變換器獲取的頻域信號中提取信道值；補償器，用于通過使用由所述信道測量器獲取的信道值來補償快速傅立葉變換器的輸出信號；并行到串行轉換器，用于將由所述補償器補償?shù)牟⑿行盘栟D換成串行信號；以及信號處理器，用于處理由所述信道測量器測量的信道值，以便將被信號處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送部分。
文檔編號H04L1/06GK1554189SQ02817725
公開日2004年12月8日 申請日期2002年9月12日 優(yōu)先權日2001年9月12日
發(fā)明者鄭在學, 金暎秀, 金應善 申請人:三星電子株式會社