專利名稱：估計(jì)正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)中上行鏈路頻偏的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種正交頻分復(fù)用(OFDM)通信系統(tǒng)，尤其是，涉及一種使用測(cè)距信道估計(jì)上行鏈路頻偏的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
最近幾年，已經(jīng)進(jìn)行了擴(kuò)展性研究以在第四代(4G)無(wú)線通信系統(tǒng)中以100Mbps或超過(guò)100Mbps來(lái)提供各種業(yè)務(wù)。為了提供高速業(yè)務(wù)，許多技術(shù)在物理層或者更高層上尤其需要。物理層采用劃分一個(gè)電路的多路技術(shù)(無(wú)線通信中的一對(duì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī))來(lái)建立多個(gè)通信路徑(以下稱為“信道”)以便為了高速數(shù)據(jù)傳輸同時(shí)發(fā)送/接收獨(dú)立信號(hào)。典型的復(fù)用技術(shù)方案是頻分復(fù)用(FDM)和時(shí)分復(fù)用(TDM)。在將FDM用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r中，OFDM被應(yīng)用在4G無(wú)線通信系統(tǒng)的物理層復(fù)用操作中。
OFDM為多載波調(diào)制(MCM)中一個(gè)比較特殊的例子，其中在傳輸一連串符號(hào)序列之前將其轉(zhuǎn)換為平行符號(hào)序列并且調(diào)制到相互正交的子載波。
第一個(gè)MCM系統(tǒng)出現(xiàn)在1950年代后期，是用于軍用高頻(HF)無(wú)線通信，并且最初在1970年代開(kāi)發(fā)了具有重疊正交子載波的OFDM。由于在多個(gè)載波之間保持正交調(diào)制方面的困難，OFDM在應(yīng)用到真實(shí)的系統(tǒng)中時(shí)有許多限制。
然而，1971年，Weinstein等提出了將離散傅立葉變換(DFT)應(yīng)用到平行數(shù)據(jù)傳輸以作為有效的調(diào)制和解調(diào)方法的OFDM方案，其成為后來(lái)OFDM發(fā)展的動(dòng)力。雖然硬件復(fù)雜性對(duì)于推廣使用OFDM是一個(gè)障礙，但最近在包括快速傅立葉變換(FFT)和逆快速傅立葉變換(IFFT)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)上的發(fā)展已經(jīng)使得能夠?qū)崿F(xiàn)OFDM。同樣，安全間隔和作為具體安全間隔的循環(huán)前綴(CP)的引入減小了多徑傳播和時(shí)延擴(kuò)展的不利影響。
因?yàn)镺FDM在高速數(shù)據(jù)傳輸中的可行性，其已經(jīng)被接納為基于IEEE802.11a和HIPERLAN/2，IEEE802.16寬帶無(wú)線接入(BMA)的快速無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)的標(biāo)準(zhǔn)，并且作為無(wú)線通信領(lǐng)域中的數(shù)字視頻廣播(DAB)，也是不對(duì)稱數(shù)據(jù)用戶線(ADSL)和超高速率數(shù)字用戶線(VDSL)的標(biāo)準(zhǔn)。
頻率偏移深遠(yuǎn)地影響了OFDM通信系統(tǒng)的性能并且已經(jīng)作了很多研究來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。然而，大部分研究是在下行鏈路環(huán)境中開(kāi)展的，在此環(huán)境中用戶站(SS)接收和處理基站(BS)廣播的信號(hào)。在上行鏈路情況中的頻率偏移估計(jì)和補(bǔ)償也是值得研究的。
與下行鏈路相比，聯(lián)合上行鏈路接收來(lái)自多個(gè)用戶的信號(hào)。因此，將現(xiàn)有的在下行情況下提出的頻率偏移估計(jì)和補(bǔ)償技術(shù)直接應(yīng)用到上行鏈路是可能的。在本文中，有一種理論方法，在該方法中通過(guò)將不同的頻段分配給不同的用戶并且通過(guò)各個(gè)頻段的濾波器從多個(gè)用戶分離出各自的信號(hào)來(lái)設(shè)置下行鏈路附近的情況，以及根據(jù)下行鏈路附近情況應(yīng)用現(xiàn)有的下行鏈路頻偏估計(jì)方法。然而，這種方法實(shí)際上是不可行的，因?yàn)槠湫枰褪褂谜咄瑯訑?shù)量的濾波器，使其能在頻率波段中有一個(gè)很好的識(shí)別力。
在OFDM通信系統(tǒng)中，BS使用從SS接收的測(cè)距信道信號(hào)來(lái)估計(jì)上行時(shí)間偏移。測(cè)距信號(hào)基本上被設(shè)計(jì)為估計(jì)上行鏈路上的每個(gè)SS的時(shí)間偏移以及修正其傳輸定時(shí)。即使頻率偏移沒(méi)有被修正，使用測(cè)距信號(hào)也能相對(duì)準(zhǔn)確地估計(jì)出時(shí)間偏移。

發(fā)明內(nèi)容
如上描述，現(xiàn)在不存在估計(jì)上行鏈路頻率偏移的傳統(tǒng)技術(shù)。因?yàn)轭l率偏移估計(jì)的資源附加分配是不切實(shí)際的，目前采用用于上行鏈路時(shí)間同步的測(cè)距信道。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于實(shí)質(zhì)上解決至少一個(gè)上述問(wèn)題和/或缺點(diǎn)并且提供至少一個(gè)以下的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于在OFDM通信系統(tǒng)中提供一種使用測(cè)距信號(hào)估計(jì)和修正上行鏈路頻率偏移的設(shè)備和方法。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種發(fā)送/接收用于FDM通信系統(tǒng)種頻偏估計(jì)的測(cè)距信號(hào)的設(shè)備和方法。
通過(guò)在OFDM通信系統(tǒng)中提供一種用于估計(jì)和糾正上行鏈路頻偏的設(shè)備和方法來(lái)獲得上述目的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在OFDM通信系統(tǒng)的BS設(shè)備中，其中使用由兩個(gè)同一OFDM符號(hào)形成的測(cè)距信號(hào)來(lái)估計(jì)上行鏈路頻偏，從SS接收到測(cè)距信號(hào)的每?jī)蓚€(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)，F(xiàn)FT處理器就進(jìn)行FFT處理。代碼解調(diào)器將從FFT處理器接收的FFT信號(hào)乘以分配給SS的測(cè)距代碼。加法器累加從每個(gè)FFT窗口的代碼解調(diào)器接收而來(lái)的信號(hào)。乘法器對(duì)第一個(gè)從加法器接收而來(lái)的FFT窗口的和的復(fù)共扼以及從加法器接收而來(lái)的第二FFT窗口的和進(jìn)行相乘。頻率偏移估計(jì)器使用從乘法器接收的乘積來(lái)估計(jì)用戶站的上行鏈路頻率偏移。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，在OFDM通信系統(tǒng)中的SS設(shè)備中，測(cè)距代碼產(chǎn)生器產(chǎn)生分配用于BS的頻率偏移估計(jì)的測(cè)距代碼。測(cè)距信道產(chǎn)生器將測(cè)距代碼分配到預(yù)定子載波上。IFFT處理器對(duì)從測(cè)距信道產(chǎn)生器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT處理并輸出時(shí)間域采樣數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)發(fā)器一次性轉(zhuǎn)發(fā)從IFFT處理器接收而來(lái)的采樣數(shù)據(jù)并且連續(xù)輸出轉(zhuǎn)發(fā)采樣數(shù)據(jù)。安全間隔加法器通過(guò)將安全間隔加在從轉(zhuǎn)發(fā)器接收的采樣數(shù)據(jù)之前和之后來(lái)產(chǎn)生用于頻率偏移估計(jì)測(cè)距信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在OFDM通信系統(tǒng)基站的上行鏈路頻偏估計(jì)方法中，使用由兩個(gè)同一OFDM符號(hào)形成的測(cè)距信號(hào)來(lái)估計(jì)上行鏈路頻偏，對(duì)從SS接收的測(cè)距信號(hào)的每?jī)蓚€(gè)連續(xù)OFDM符號(hào)進(jìn)行FFT處理。通過(guò)將FFT信號(hào)與分配給SS的測(cè)距代碼相乘來(lái)對(duì)FFT信號(hào)進(jìn)行代碼解調(diào)并對(duì)每一FFT窗相加。第一FFT窗的和的復(fù)共扼乘以第二FFT窗的和。使用該乘積來(lái)估計(jì)SS的上行鏈路頻偏。
還依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，在OFDM通信系統(tǒng)的SS中的上行鏈路頻率偏移修正方法中，從基站分配測(cè)距代碼。通過(guò)對(duì)測(cè)距代碼進(jìn)行IFFT處理來(lái)產(chǎn)生時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。通過(guò)一次性轉(zhuǎn)發(fā)采樣數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生頻偏估計(jì)的測(cè)距信號(hào)，將其處理為一個(gè)RF信號(hào)，然后傳輸?shù)紹S上。


本發(fā)明的以上和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合附圖的下列詳細(xì)描述中將變得明顯，其中圖1說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在OFDM通信系統(tǒng)中的上行鏈路頻率偏移估計(jì)的整個(gè)流程；圖2A和2B說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第二測(cè)距信號(hào)的結(jié)構(gòu)；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在OFDM系統(tǒng)中的第二測(cè)距信號(hào)發(fā)射器的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在OFDM通信系統(tǒng)中的BS的上行鏈路頻率偏移估計(jì)器的框圖；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在OFDM通信系統(tǒng)的SS中的上行鏈路頻率偏移修正器的框圖；圖6是一個(gè)通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例說(shuō)明了用于修正在OFDM通信系統(tǒng)中的上行鏈路頻率偏移的SS中的操作流程圖；圖7是一個(gè)通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例說(shuō)明了用于估計(jì)在OFDM通信系統(tǒng)的上行鏈路頻率偏移的BS中的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在下面的說(shuō)明中，眾所周知的功能或者結(jié)構(gòu)不會(huì)被詳細(xì)說(shuō)明，因?yàn)閷?duì)他們不必要的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)使得本發(fā)明變得難以理解。
圖1說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在OFDM通信系統(tǒng)中上行鏈路頻率偏移估計(jì)的整個(gè)流程。
參見(jiàn)圖1，在步驟101中SS隨機(jī)從主要測(cè)距代碼集中選擇一個(gè)測(cè)距代碼并且在步驟102中使用選擇的測(cè)距代碼來(lái)發(fā)送主要測(cè)距信號(hào)。主要測(cè)距代碼集是一個(gè)為初始化測(cè)距和周期測(cè)距而設(shè)置的代碼集。通過(guò)本發(fā)明頻率偏移估計(jì)能在初始測(cè)距和周期測(cè)距中執(zhí)行。
在步驟103，BS監(jiān)視測(cè)距信道，在檢測(cè)到主要測(cè)距代碼時(shí)估計(jì)時(shí)間偏移，從次要測(cè)距代碼集中選擇次要測(cè)距代碼并將選擇的次要測(cè)距代碼分配給與檢測(cè)的主要測(cè)距代碼相對(duì)應(yīng)的SS。在步驟104中，BS然后將時(shí)間偏移修正值和分配的次要測(cè)距代碼反饋給SS。
在步驟105中，SS基于時(shí)間偏移修正值來(lái)修正其傳輸定時(shí)并且在步驟106中使用分配的次要測(cè)距代碼來(lái)傳輸次要測(cè)距信號(hào)。
步驟107中，BS監(jiān)視測(cè)距信道。在檢測(cè)到次要測(cè)距代碼之后，BS使用本發(fā)明的算法來(lái)估計(jì)頻率偏移。在步驟108中，BS接著反饋一個(gè)頻率偏移修正值給SS，同時(shí)還包括另外一個(gè)時(shí)間偏移修正值。
SS基于時(shí)間偏移修正值對(duì)傳輸定時(shí)作出一個(gè)好的修改并且基于頻率偏移修正值修正其頻率偏移。
需要注意的一件事情是圖1所示的過(guò)程是在步驟107中BS僅僅只確定在步驟103中分配的次要測(cè)距代碼是否被接收而不必確定哪個(gè)測(cè)距代碼被接收了。相反的，BS必須決定關(guān)于在所有可能的主要測(cè)距代碼中進(jìn)行代碼接收。步驟103和107的時(shí)間偏移估計(jì)算法是公知的，并且因此在這里沒(méi)有給出它們的描述。
現(xiàn)在將描述頻根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)估計(jì)過(guò)程。
圖2A和2B說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的次要測(cè)距信號(hào)的配置。
圖2A描述了次要測(cè)距信號(hào)的發(fā)射。參考圖2A，TFFT表示一個(gè)有效的OFDM符號(hào)周期，TCP表示一個(gè)安全間隔，TADD表示另一個(gè)安全間隔，TOFDM表示一個(gè)OFDM符號(hào)周期。該被分配了次要測(cè)距代碼的測(cè)距信道的IFFT信號(hào)與TFFT對(duì)應(yīng)。次要測(cè)距信號(hào)產(chǎn)生于一次性轉(zhuǎn)發(fā)的TFFT期間，附一個(gè)開(kāi)始時(shí)TFFT期間預(yù)定最后部分C的拷貝TCP，再附一個(gè)結(jié)束時(shí)TFFT期間預(yù)定第一部分A的拷貝TADD。在此情況下TCP是增加的正常安全間隔用于防止載波互相干擾(ICI)，其中在FFT窗口之外接收次要測(cè)距信號(hào)。和TCP相似，在此情況下增加TADD用于防止ICI，其中在FFT窗口之前接收次要測(cè)距信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)一次性轉(zhuǎn)發(fā)IFFT信號(hào)以及在轉(zhuǎn)發(fā)的IFFT信號(hào)之前和之后增加安全間隔來(lái)特有的建立次要測(cè)距信號(hào)。
圖2B描述了在BS同時(shí)從多個(gè)SS接收次要測(cè)距信號(hào)。參考圖2B，BS分配三個(gè)TOFDM周期用于接收以圖2A所述格式所發(fā)送的次要測(cè)距信號(hào)。在分配的間隔開(kāi)始之后的預(yù)定時(shí)間，BS讀取在兩個(gè)TFFT周期上的信號(hào)，對(duì)讀取的信號(hào)進(jìn)行FFT處理并估計(jì)頻率偏移。預(yù)定時(shí)間等于在包括步驟104和106中所涉及的時(shí)間延遲。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在OFDM系統(tǒng)中的次要測(cè)距信號(hào)發(fā)射器的框圖。
本發(fā)明的次要測(cè)距信號(hào)發(fā)射器包括測(cè)距代碼發(fā)生器301，測(cè)距信道發(fā)生器302，IFFT處理器303，并串(P/S)轉(zhuǎn)換器304，轉(zhuǎn)發(fā)器305，和安全間隔(C，A)加法器306。
參考圖3，在從上層控制器(未示出)接收到由BS分配的次要測(cè)距代碼數(shù)量之后，測(cè)距代碼發(fā)生器301輸出與代碼數(shù)量對(duì)應(yīng)的次要測(cè)距代碼。測(cè)距信道發(fā)生器302分配次要測(cè)距代碼給子載波。子載波分配實(shí)際上是提供測(cè)距代碼的各自元素(或者比特)到IFFT處理器303的相關(guān)輸入(子載波位置)。在沒(méi)有被分配測(cè)距代碼的子載波位置上插入0。
IFFT處理器303對(duì)來(lái)自測(cè)距信道發(fā)生器302的信號(hào)進(jìn)行IFFT處理，因此產(chǎn)生時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。并串轉(zhuǎn)換器304將并行IFFT信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行IFFT信號(hào)。轉(zhuǎn)發(fā)器305一次性轉(zhuǎn)發(fā)IFFT信號(hào)并且安全間隔加法器306在兩個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)IFFT信號(hào)的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間增加安全間隔C和A并且輸出最后得到的基帶次要測(cè)距信號(hào)。。雖然未示出，基帶次要測(cè)距信號(hào)被處理為適合于在空中傳輸?shù)纳漕l(RF)信號(hào)并且通過(guò)天線傳輸?shù)娇罩小?br> 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在OFDM通信系統(tǒng)的BS中的上行鏈路頻率偏移估計(jì)器的框圖。頻率偏移估計(jì)器設(shè)計(jì)為接收上述次要測(cè)距信號(hào)并且使用次要測(cè)距信號(hào)來(lái)估計(jì)頻率偏移。
本發(fā)明的上行鏈路頻率偏移估計(jì)器包括射頻處理器401，串并(S/P)轉(zhuǎn)換器402，F(xiàn)FT處理器403，測(cè)距信道提取器404，乘法器405，代碼產(chǎn)生器406，加法器407，開(kāi)關(guān)408，延遲器409，復(fù)共扼發(fā)生器410，乘法器411，相位計(jì)算器412，乘法器413。
參考圖4，射頻處理器401包括前端單元，濾波器，模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器等等。射頻處理器401將通過(guò)天線接收的RF信號(hào)下變頻到基帶信號(hào)并且將模擬基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字采樣數(shù)據(jù)。S/P轉(zhuǎn)換器402將從RF處理器401接收的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)用于輸入到FFT處理器403。在串并轉(zhuǎn)換過(guò)程中，串并轉(zhuǎn)換器402從串行數(shù)據(jù)中消除了在圖2A和2B所示的安全間隔C和A。
FFT處理器403對(duì)從串并轉(zhuǎn)換器402接收的時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT處理并且輸出頻域數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，F(xiàn)FT處理器403通過(guò)解調(diào)接收信號(hào)來(lái)產(chǎn)生子載波值。測(cè)距信道提取器404在從FFT處理器403接收的子載波值中提取加載了測(cè)距代碼的子載波值。如圖3描述的，因?yàn)榇我獪y(cè)距信號(hào)包括兩個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)，F(xiàn)FT處理器403解調(diào)在連續(xù)FFT窗口上的次要測(cè)距信號(hào)。和第一FFT窗口有關(guān)的測(cè)距信道抽取器404的輸出被模擬為公式1Σl=1L(Hl(k)Xl(k)+N(1)(k)),k∈RACH---(1)]]>并且和第二FFT窗口有關(guān)的測(cè)距信道抽取器404的輸出被模擬為公式2Σl=1L(Hl(k)Xl(k)exp(j2πkl)+N(2)(k)),k∈RACH---(2)]]>其中k是子載波索引，1是用戶索引，用戶數(shù)量是L，H1(K)指示用于用戶1的子載波k的信道，X1(k)指示用于用戶1的子載波k的測(cè)距代碼部分，而且k1指示校正為用戶1的真實(shí)子載波空間的頻率偏移。N(1)(k)和N(2)(k)是關(guān)于子載波k在圖2所示的第一和第二FFT窗口中的噪音元素，RACH是分配給測(cè)距信道的一組子載波索引。
代碼發(fā)生器406為需要進(jìn)行頻偏估計(jì)的用戶產(chǎn)生次要測(cè)距代碼。為了表達(dá)清楚，假設(shè)為用戶1(1＝1)估計(jì)頻率偏移。換句話說(shuō)，代碼發(fā)生器406的輸出被假設(shè)為X1(k)，k∈RACH。乘法器405將從測(cè)距信道提取器404接收的子載波值與次要測(cè)距代碼相乘。
加法器407累加每個(gè)FFT窗口中的乘積信號(hào)。整個(gè)第一FFT窗口上的加法器407的輸出被模擬為公式(3)Σk∈RACHH1(k)+Σl=2LΣk∈RACHH1(k)X1(k)Xl(k)+Σk∈RACHX1(k)N(1)(k)---(3)]]>并且，在第二FFT窗口上的加法器407的輸出被模擬為公式(4)Σk∈RACHH1(k)exp(j2πk1)+Σl=2LΣk∈RACHH1(k)X1(k)Xl(k)exp(j2πkl)+Σk∈RACHX1(k)N(2)(k)---(4)]]>在公式(3)和公式(4)中，因?yàn)橛脩?(1＝1)的次要測(cè)距代碼與任何其它用戶的不同，第二項(xiàng)是一個(gè)近似于0的值。在沒(méi)有時(shí)間同步時(shí)，第二項(xiàng)不是零因此時(shí)間同步必須在頻率偏移估計(jì)之前。需要指出的是第三項(xiàng)仍舊作為噪聲元素。因此，通過(guò)將公式(3)所描述的信號(hào)進(jìn)行復(fù)共扼來(lái)提取exp(j2πk1)并且將復(fù)共扼與公式(4)所述信號(hào)相乘。
因此，開(kāi)關(guān)408將加法器407(在下文中，稱作“第一FFT值”)的第一輸出切換到延遲器409中。預(yù)定時(shí)間(也就是TFFT)之后，開(kāi)關(guān)406切換加法器407(在下文中，稱作“第二FFT值”)的第二輸出到乘法器411。在中間時(shí)間，延遲器409將第一FFT值延遲預(yù)定時(shí)間(也就是TFFT)。復(fù)共扼發(fā)生器410將延遲的第一FFT值進(jìn)行復(fù)共扼。
乘法器411將從開(kāi)關(guān)408接收的第二FFT值與復(fù)共扼相乘。乘積結(jié)果是附加噪聲和exp(j2πk1)的乘積。相位計(jì)算器412計(jì)算乘積的相位2πk1。乘法器413通過(guò)將相位2πk1和1/2π相乘來(lái)計(jì)算頻率偏移估計(jì)k1。頻率偏移估計(jì)連同時(shí)間偏移估計(jì)一起回饋給用戶(或者SS)，并且SS基于時(shí)間偏移估計(jì)和頻率偏移估計(jì)來(lái)修正時(shí)間偏移和頻率偏移，用于信號(hào)傳輸。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在OFDM通信系統(tǒng)的SS中的上行鏈路頻率偏移修正器的框圖。
本發(fā)明的頻率偏移修正器包括基帶處理器501，乘法器502，頻率偏移修正值發(fā)生器503，射頻處理器504，和控制消息處理器505。
參考圖5，控制消息處理器505處理從BS接收來(lái)的控制消息并且提供頻率偏移修正值到頻率偏移修正值發(fā)生器503。根據(jù)本發(fā)明假定接收的控制消息包括頻率偏移信息和時(shí)間偏移信息。
頻率偏移修正值發(fā)生器503根據(jù)頻率偏移修正值產(chǎn)生相位旋轉(zhuǎn)值exp(j2πnk0/N)。N是FFT的大小，n是IFFT輸出的時(shí)間索引，k0是用于用戶的頻率偏移修正值。乘法器502將從基帶處理器501接收而來(lái)的時(shí)間采樣數(shù)據(jù)與相位旋轉(zhuǎn)值相乘。射頻處理器504將相位調(diào)整采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)處理為適合于實(shí)際傳輸?shù)纳漕l信號(hào)，并且通過(guò)天線發(fā)送射頻信號(hào)。
圖6是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在OFDM通信系統(tǒng)中的SS的上行鏈路頻率偏移修正操作流程圖。
參考圖6，在步驟601中SS從主要測(cè)距代碼集中選擇一個(gè)隨機(jī)主要測(cè)距代碼。主要測(cè)距代碼集是一個(gè)定義為初始測(cè)距和周期測(cè)距的代碼集。也就是，按照本發(fā)明在初始測(cè)距和周期測(cè)距期間實(shí)施頻率偏移估計(jì)。在步驟602中，SS使用選擇的主要測(cè)距代碼將主要測(cè)距信號(hào)發(fā)送到BS。
在步驟603中，SS監(jiān)測(cè)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)從BS接收的確認(rèn)信號(hào)(ACK)。如果沒(méi)有接收到ACK信號(hào)，SS返回到步驟601。另一方面，在接收到ACK信號(hào)時(shí)，SS從ACK消息中獲得時(shí)間偏移信息并在步驟604中基于時(shí)間偏移信息修正時(shí)間偏移。
SS同樣從ACK消息中獲得次要測(cè)距代碼并在步驟605中將使用次要測(cè)距代碼的測(cè)距信號(hào)發(fā)送到BS。正如先前所述，次要測(cè)距代碼具有兩個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)。也就是說(shuō)，使用次要測(cè)距代碼來(lái)產(chǎn)生OFDM符號(hào)并且隨后一次性轉(zhuǎn)發(fā)最后得到的次要測(cè)距信號(hào)。
在發(fā)送了次要測(cè)距信號(hào)之后，SS在步驟606中監(jiān)測(cè)從BS接收的次要測(cè)距信號(hào)的ACK信號(hào)。在接收到ACK消息后，SS從ACK消息中獲得頻偏信息和時(shí)間偏移信息并在步驟607中基于獲得的信息來(lái)修正頻偏和時(shí)間偏移。
圖7是說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在OFDM通信系統(tǒng)中BS的上行鏈路頻偏估計(jì)操作的流程圖。
參考圖7，BS在步驟701中監(jiān)測(cè)所有可能的主要測(cè)距代碼的接收。如果接收到主要測(cè)距代碼，在步驟702中BS估計(jì)檢測(cè)到的測(cè)距信號(hào)的時(shí)間偏移。因?yàn)殛P(guān)于時(shí)間偏移估計(jì)的算法是公知的，所以不再描述時(shí)間偏移估計(jì)。在步驟703，BS確定時(shí)間偏移估計(jì)是否有效。依靠使用的估計(jì)算法判定的標(biāo)準(zhǔn)是不同的并且在這里不提供其詳細(xì)描述。如果時(shí)間偏移估計(jì)不是有效的，在步驟704中BS將否定確認(rèn)信號(hào)(NACK)發(fā)送到與檢測(cè)的測(cè)距代碼相對(duì)應(yīng)的SS。
在步驟705中，如果時(shí)間偏移估計(jì)是有效的，BS從次要測(cè)距代碼中選擇一個(gè)隨機(jī)次要測(cè)距代碼并且在步驟706中將包含時(shí)間偏移估計(jì)和次要測(cè)距代碼分配信息的消息發(fā)送到SS。
在步驟707中，BS監(jiān)測(cè)使用次要測(cè)距代碼的次要測(cè)距信號(hào)的接收。在接收到次要測(cè)距信號(hào)之后，在步驟708中BS估計(jì)次要測(cè)距信號(hào)的時(shí)間偏移和頻率偏移。如前所述，對(duì)每個(gè)FFT期間的解調(diào)代碼信號(hào)進(jìn)行累加，對(duì)第一FFT期間的和進(jìn)行復(fù)共扼，并且將該復(fù)共扼與第二FFT期間的和相乘。這樣，頻率偏移被估計(jì)出來(lái)。
在估計(jì)時(shí)間偏移和頻率偏移之后，在步驟709中BS決定估計(jì)是否有效。如果估計(jì)是無(wú)效的，在步驟710中BS傳送一個(gè)NACK信號(hào)給SS。如果估計(jì)是有效的，在步驟711中BS傳送一個(gè)包含時(shí)間偏移估計(jì)和頻率偏移估計(jì)的消息到SS。
如上描述，本發(fā)明提供了一種對(duì)OFDM通信系統(tǒng)中的上行鏈路進(jìn)行頻率偏移估計(jì)和修正的解決方案。本發(fā)明的頻率偏移估計(jì)方案在頻率資源的利用上具有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槭褂昧朔峙溆糜跁r(shí)間偏移估計(jì)的現(xiàn)有測(cè)距信道而沒(méi)有為頻偏估計(jì)分配另外的頻率資源。
然而只是參考其某些優(yōu)選實(shí)施例來(lái)示出和描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)明白在這里所作的各種形式上和細(xì)節(jié)上的改變都不會(huì)超出附加權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種在正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)基站設(shè)備，其中使用由兩個(gè)同樣的正交頻分復(fù)用符號(hào)所形成的測(cè)距信號(hào)來(lái)估計(jì)上行頻率偏移，包含快速傅立葉變換處理器，用于對(duì)從用戶站接收的測(cè)距信號(hào)的每?jī)蓚€(gè)連續(xù)正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換處理；代碼解調(diào)器，用于將從快速傅立葉變換處理器接收的測(cè)距信號(hào)和分配到用戶站的測(cè)距代碼相乘；加法器，用于累加從代碼解調(diào)器接收的針對(duì)每一快速傅立葉變換窗的信號(hào)；乘法器，用于將從加法器接收來(lái)的第一快速傅立葉變換窗口的和的復(fù)共扼乘以從加法器接收來(lái)的第二快速傅立葉變換窗口的和；和頻率偏移估計(jì)器，用于使用從乘法器接收來(lái)的乘積來(lái)估計(jì)用戶站的上行頻率偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的基站設(shè)備，其中，代碼解調(diào)器包含測(cè)距信道提取器，用于從快速傅立葉變換信號(hào)中提取具有測(cè)距信號(hào)的子載波；乘法器，用于將用戶值和分配到用戶站的測(cè)距代碼相乘。
3.如權(quán)利要求1所述的基站設(shè)備，其中，從乘法器接收的乘積近似等于exp(j2πk1)的倍數(shù)，其中，k1是模擬為用戶1的子載波間隔的頻率偏移。
4.如權(quán)利要求3所述的基站設(shè)備，其中，頻率偏移估計(jì)器包含相位計(jì)算器，用于使用從乘法器接收的乘積來(lái)計(jì)算相位值；乘法器，用于通過(guò)將該相位值與1/2π相乘來(lái)計(jì)算頻率偏移估計(jì)。
5.如權(quán)利要求1所述的基站設(shè)備，其中，通過(guò)一次性轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距代碼的逆快速傅立葉變換信號(hào)并在轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的之前和之后增加安全間隔來(lái)產(chǎn)生測(cè)距信號(hào)。
6.在正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)中的用戶站設(shè)備，包含測(cè)距代碼發(fā)生器，用于產(chǎn)生從基站分配用來(lái)頻率偏移估計(jì)的測(cè)距代碼；測(cè)距信道發(fā)生器，用于分配測(cè)距代碼給子載波；逆快速傅立葉變換處理器，用于對(duì)從測(cè)距信道發(fā)生器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆快速傅立葉變換處理并且輸出時(shí)域采樣信號(hào)；轉(zhuǎn)發(fā)器，用于一次性轉(zhuǎn)發(fā)從逆快速傅立葉變換處理器接收來(lái)的采樣數(shù)據(jù)并且連續(xù)輸出轉(zhuǎn)發(fā)采樣數(shù)據(jù)；和安全間隔加法器，用于通過(guò)在從轉(zhuǎn)發(fā)器接收到的采樣數(shù)據(jù)之前或者之后加上安全時(shí)間來(lái)產(chǎn)生用于頻率偏移估計(jì)的測(cè)距信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6的用戶站設(shè)備，進(jìn)一步包含控制消息處理器，用于在傳輸用于頻率偏移估計(jì)的測(cè)距信號(hào)之后通過(guò)處理從基站接收的控制消息來(lái)獲得頻率偏移信息；頻率偏移修正值發(fā)生器，用于依照頻率偏移信息來(lái)產(chǎn)生相位旋轉(zhuǎn)值；乘法器，用于通過(guò)將時(shí)域采樣數(shù)據(jù)乘以相位旋轉(zhuǎn)值來(lái)修正頻率偏移；和射頻處理器，用于將從乘法器接收來(lái)的采樣數(shù)據(jù)處理為射頻信號(hào)并且通過(guò)天線發(fā)射該射頻信號(hào)。
8.在正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)的基站中的上行頻率偏移估計(jì)方法，其中使用由兩個(gè)相同的正交頻分復(fù)用符號(hào)所形成的測(cè)距信號(hào)來(lái)估計(jì)上行頻率偏移，包含步驟對(duì)從用戶站接收來(lái)的測(cè)距信號(hào)的每個(gè)兩個(gè)連續(xù)正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換處理；通過(guò)將該快速傅立葉變換信號(hào)與分配給用戶站的測(cè)距代碼相乘來(lái)代碼調(diào)制該快速傅立葉變換信號(hào)；針對(duì)每一快速傅立葉變換窗口累加代碼解調(diào)信號(hào)；將用于第一快速傅立葉變換窗口的和的復(fù)共扼乘以用于第二快速傅立葉變換窗口的和；和使用該乘法的乘積來(lái)估計(jì)用戶站的上行頻率偏移。
9.如權(quán)利要求8的上行頻率偏移估計(jì)方法，其中，代碼解調(diào)步驟包含步驟從快速傅立葉變換信號(hào)中提取具有測(cè)距信號(hào)的子載波值；和將子載波值和分配到用戶站的測(cè)距代碼相乘。
10.如權(quán)利要求8的上行頻率偏移估計(jì)方法，其中，乘積大約近似等于exp(j2πk1)的倍數(shù)，其中k1是模擬為用戶1的子載波間隔的頻率偏移。
11.如權(quán)利要求10的上行頻率偏移估計(jì)方法，其中，頻率偏移估計(jì)步驟包含步驟使用乘積計(jì)算相位值；和通過(guò)將相位值與1/2π相乘來(lái)計(jì)算頻率偏移估計(jì)。
12.如權(quán)利要求8的上行頻率偏移估計(jì)方法，其中，通過(guò)一次性轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距代碼的逆快速傅立葉變換信號(hào)并在轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)之前和之后增加安全間隔來(lái)產(chǎn)生測(cè)距信號(hào)。
13.在正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)的用戶站中的上行頻率偏移修正方法，包含步驟接收從基站分配的測(cè)距代碼；通過(guò)對(duì)測(cè)距代碼進(jìn)行逆快速傅立葉變換處理來(lái)產(chǎn)生時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；通過(guò)一次性轉(zhuǎn)發(fā)采樣數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生用于頻偏估計(jì)的測(cè)距信號(hào)；和將測(cè)距信號(hào)處理為射頻信號(hào)并將該射頻信號(hào)發(fā)送到基站。
14.如權(quán)利要求13的上行頻率偏移修正方法，進(jìn)一步包含步驟在接收到響應(yīng)消息之后，從測(cè)距信號(hào)的響應(yīng)消息中獲得上行鏈路頻偏信息；和使用上行頻率偏移信息來(lái)調(diào)整時(shí)域采樣數(shù)據(jù)的相位并發(fā)射相位調(diào)整數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求14的上行頻率偏移修正方法，其中，響應(yīng)消息包括上行頻偏信息和上行時(shí)間偏移信息。
16.如權(quán)利要求13的上行頻率偏移修正方法，其中測(cè)距信號(hào)產(chǎn)生步驟包含通過(guò)一次性轉(zhuǎn)發(fā)產(chǎn)生的采樣數(shù)據(jù)并在連續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)的采樣數(shù)據(jù)之前和之后增加安全間隔來(lái)產(chǎn)生用于頻率偏移估計(jì)的測(cè)距信號(hào)的步驟。
17.如權(quán)利要求13的頻率偏移修正，其中測(cè)距代碼接收步驟包含通過(guò)初始測(cè)距和周期測(cè)距的響應(yīng)消息來(lái)接收測(cè)距代碼分配信息的步驟。
18.用于修正在正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)中的上行頻率偏移的方法，包含步驟一次性轉(zhuǎn)發(fā)包括從基站分配的測(cè)距代碼的正交頻分復(fù)用符號(hào)并由用戶站將該轉(zhuǎn)發(fā)的正交頻分復(fù)用符號(hào)發(fā)送給基站；使用測(cè)距代碼解調(diào)從用戶站接收的兩個(gè)連續(xù)正交頻分復(fù)用符號(hào)，對(duì)每一快速傅立葉變換窗的解調(diào)信號(hào)進(jìn)行累加，并且基站通過(guò)將第一快速傅立葉變換窗的和的復(fù)共扼乘以第二快速傅立葉變換窗的和來(lái)估計(jì)上行鏈路頻偏；基站將包括頻偏估計(jì)信息的消息發(fā)送到用戶站；和用戶站使用頻率偏移信息來(lái)修正上行頻率偏移。
19.如權(quán)利要求18的方法，其中，消息包括頻率偏移信息和上行時(shí)間偏移信息。
20.如權(quán)利要求18的方法，進(jìn)一步包含用戶站通過(guò)初始測(cè)距和周期測(cè)距的響應(yīng)消息來(lái)接收測(cè)距代碼分配信息的步驟。
21.使用由兩個(gè)相同的正交頻分復(fù)用符號(hào)所形成的頻率偏移估計(jì)信號(hào)來(lái)估計(jì)上行頻率偏移的設(shè)備，包含一個(gè)快速傅立葉變換處理器用于對(duì)從用戶站接收的測(cè)距信號(hào)的每?jī)蓚€(gè)連續(xù)正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換處理；一個(gè)加法器用于將從快速傅立葉變換處理器接收的針對(duì)每一快速傅立葉變換窗的的子載波值進(jìn)行累加；一個(gè)乘法器用于將從加法器接收的第一快速傅立葉變換窗口的和的復(fù)共扼乘以從加法器接收的第二快速傅立葉變換窗口的和；和一個(gè)頻率偏移估計(jì)器用于使用從乘法器接收來(lái)的乘積來(lái)估計(jì)其它站的上行頻率偏移。
22.如權(quán)利要求21的設(shè)備，其中，從乘法器而來(lái)的乘積近似等于exp(j2πk1)的倍數(shù)，其中k1是模擬為用戶1的子載波間隔的頻率偏移。
23.如權(quán)利要求22的設(shè)備，其中頻率偏移估計(jì)器包含相位計(jì)算器用于使用從乘法器接收的乘積來(lái)計(jì)算相位值；和乘法器用于通過(guò)將該相位值與1/2π相乘來(lái)計(jì)算頻率偏移估計(jì)。
24.如權(quán)利要求22的設(shè)備，其中，通過(guò)一次性轉(zhuǎn)發(fā)預(yù)定序列的快速傅立逆變化信號(hào)并在轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)之前和之后增加安全間隔來(lái)產(chǎn)生頻偏估計(jì)信號(hào)。
全文摘要
提供了一種用于在OFDM通信系統(tǒng)中估計(jì)和修正上行頻率估計(jì)的設(shè)備和方法。用戶站(SS)一次性轉(zhuǎn)發(fā)包含從BS分配的測(cè)距代碼的OFDM符號(hào)并且將該轉(zhuǎn)發(fā)的OFDM符號(hào)發(fā)送到基站(BS)。BS使用測(cè)距代碼解調(diào)從SS接收的兩個(gè)連續(xù)OFDM符號(hào)，針對(duì)每一FFT窗口的解調(diào)信號(hào)進(jìn)行累加，并且基站通過(guò)將第一FFT窗的和的復(fù)共扼與第二FFT窗的和相乘來(lái)估計(jì)上行鏈路頻偏。BS將包括頻率偏移估計(jì)信息的消息發(fā)送到SS。SS然后使用頻率偏移信息修正上行頻率偏移。
文檔編號(hào)H04L25/02GK1798123SQ20051000346
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者具珍奎, 尹皙鉉, 徐彰浩, 盧貞敏, 樸東植, 趙暎權(quán) 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社