專(zhuān)利名稱(chēng)：Ofdm信號(hào)中的對(duì)角線isi的補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> OFDM信號(hào)中的對(duì)角線ISI的補(bǔ)償
背景技術(shù)：
本發(fā)明主要涉及干擾消除，更具體地涉及消除OFDM信號(hào)中的符號(hào)間干擾。正交頻分復(fù)用(OFDM)是利用多個(gè)緊密間隔的正交副載波頻率的數(shù)字多載波調(diào)制 方案。每個(gè)副載波在低符號(hào)速率以常規(guī)調(diào)制方案(例如，正交幅度調(diào)制)來(lái)調(diào)制，從而在 相同帶寬中保持與常規(guī)單載波調(diào)制方案相似的數(shù)據(jù)速率。OFDMA通過(guò)將不同的副載波分配 到不同的用戶(hù)來(lái)允許幾個(gè)用戶(hù)共享可用帶寬，從而使用戶(hù)彼此正交。副載波的分配可以是 動(dòng)態(tài)的，例如將較大數(shù)量的副載波分配給有較大量數(shù)據(jù)要傳送的用戶(hù)。OFDM為多種無(wú)線 系統(tǒng)部署或規(guī)劃，包括 IEEE802. 16 (WiMAX)、一些 IEEE 802. lla/g 無(wú)線 LAN(Wi-Fi)、IEEE 802. 20移動(dòng)寬帶無(wú)線接入(MBWA)等。對(duì)于OFDM的一個(gè)難題涉及符號(hào)間干擾(ISI)。在接收器接收的信號(hào)中ISI的存在 干擾接收器從接收的信號(hào)恢復(fù)傳送的符號(hào)的能力。ISI的一種形式包括同時(shí)(在相同OFDM 塊內(nèi))在不同副載波上傳送的符號(hào)之間的ISI，本文稱(chēng)為信道間ISI。信道間ISI發(fā)生在例 如傳送期間丟失副載波之間的正交性時(shí)。ISI的另一種形式包括在不同時(shí)間(在不同OFDM 塊之間)在相同副載波上傳送的符號(hào)之間的ISI，本文稱(chēng)為塊間ISI。塊間ISI發(fā)生在例如 一個(gè)OFDM塊的傳送的符號(hào)在時(shí)間中分散(spread)并與另一個(gè)OFDM塊的傳送的符號(hào)重疊 時(shí)。ISI的又一種形式(本文稱(chēng)為對(duì)角線ISI)包括信道間ISI和塊間ISI 二者的組 合，其中ISI發(fā)生在不同時(shí)間在不同副載波上傳送的符號(hào)之間。對(duì)角線ISI有兩個(gè)主要分 量前向?qū)蔷€ISI和反向?qū)蔷€ISI。前向?qū)蔷€ISI表示過(guò)去的符號(hào)所導(dǎo)致的組合的 信道間和塊間ISI對(duì)當(dāng)前符號(hào)的影響。反向?qū)蔷€ISI表示將來(lái)的符號(hào)所導(dǎo)致的組合的信 道間和塊間ISI對(duì)當(dāng)前符號(hào)的影響。無(wú)線提供商已在補(bǔ)償無(wú)線OFDM系統(tǒng)中的ISI上花費(fèi)了大量精力。一些常規(guī)系統(tǒng) 使用聯(lián)合地減少塊間、信道間和對(duì)角線ISI的接收器處理技術(shù)。但是，此類(lèi)處理技術(shù)不合需 要地復(fù)雜且通常要求非常大量的處理能力。在其他系統(tǒng)中，使用仔細(xì)選擇的脈沖整形濾波器對(duì)傳送符號(hào)預(yù)先濾波可以減少并 可能去除信道間和/或塊間ISI。此類(lèi)預(yù)先濾波技術(shù)比先前ISI補(bǔ)償技術(shù)顯著更為簡(jiǎn)單， 并且要求更少能力。例如，可以使用在時(shí)域或頻域中具有奈奎斯特(Nyquist)性質(zhì)的脈沖 整形濾波器來(lái)分別減少塊間或信道間ISI。具有頻域奈奎斯特性質(zhì)的濾波器通過(guò)控制相同 OFDM塊中不同副載波符號(hào)的頻譜分散來(lái)減少信道間ISI。一個(gè)示范頻域奈奎斯特濾波器由 具有帶根升余弦形狀和平方升余弦(asquare with a raised cosine)形狀的傅立葉變換 的函數(shù)來(lái)定義。具有時(shí)域奈奎斯特性質(zhì)的濾波器通過(guò)控制OFDM塊的時(shí)間分散來(lái)減少塊間 ISL· 一個(gè)示范時(shí)域奈奎斯特濾波器包括等方性正交變換算法(IOTA)脈沖，例如美國(guó)專(zhuān)利 號(hào)7，103，106中公開(kāi)的，其通過(guò)引用結(jié)合于本文。另外，可以使用在時(shí)域和頻域中都具有奈奎斯特性質(zhì)的函數(shù)所定義的脈沖整形濾 波器來(lái)同時(shí)減少信道間和塊間ISI。此類(lèi)濾波器同時(shí)控制頻譜和時(shí)間分散。生成在時(shí)域和 頻域上都具有奈奎斯特性質(zhì)的此類(lèi)脈沖整形濾波器的示范函數(shù)在2007年5月25日提交的對(duì)申請(qǐng)人的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)60/924，673中描述，其通過(guò)引用結(jié)合于本文。在時(shí)域和頻域中都具有奈奎斯特性質(zhì)的一個(gè)示范函數(shù)是在一個(gè)域中具有奈奎斯特性質(zhì)的函數(shù)，其 中該函數(shù)也是其自己的傅立葉變換。即使奈奎斯特脈沖整形濾波器減少和/或去除信道間和/或塊間ISI，此類(lèi)濾波器 仍未解決對(duì)角線ISI。因此，仍存在對(duì)于減少對(duì)角線ISI的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明使用預(yù)補(bǔ)償和/或后補(bǔ)償來(lái)補(bǔ)償對(duì)角線ISI。在一個(gè)實(shí)施例中，傳送器可以 使用對(duì)角線ISI預(yù)補(bǔ)償單元來(lái)預(yù)補(bǔ)償對(duì)角線ISI。例如，對(duì)角線ISI預(yù)補(bǔ)償單元可以預(yù)補(bǔ)償 用于傳送的OFDM符號(hào)以減少在接收器接收的OFDM符號(hào)中的對(duì)角線ISI的至少一部分。傳 送器還可以使用脈沖形狀通過(guò)脈沖整形的OFDM來(lái)傳送預(yù)補(bǔ)償?shù)姆?hào)，所述脈沖形狀選取 成基本上減少接收器接收的符號(hào)中的塊間和/或信道間ISI。在另一個(gè)實(shí)施例中，接收器可以使用對(duì)角線ISI后補(bǔ)償單元來(lái)后補(bǔ)償對(duì)角線ISI。 例如，接收器可以從傳送器接收信號(hào)并從其發(fā)展(develop)脈沖整形的OFDM符號(hào)以基本上 減少發(fā)展的OFDM符號(hào)中的塊間和信道間ISI的至少一個(gè)。對(duì)角線ISI后補(bǔ)償單元還可以 后補(bǔ)償發(fā)展的OFDM符號(hào)以補(bǔ)償發(fā)展的OFDM符號(hào)中的對(duì)角線ISI的至少一部分。在又一個(gè)實(shí)施例中，傳送器和接收器分別的預(yù)補(bǔ)償和后補(bǔ)償單元可以聯(lián)合地工作 以補(bǔ)償對(duì)角線ISI。對(duì)此實(shí)施例，預(yù)補(bǔ)償單元可以針對(duì)對(duì)角線ISI的第一部分(例如，前向 或反向?qū)蔷€ISI)來(lái)預(yù)補(bǔ)償OFDM符號(hào)，而后補(bǔ)償單元可以針對(duì)余下的對(duì)角線ISI來(lái)后補(bǔ) 償發(fā)展的OFDM符號(hào)。可以在傳送器和/或接收器使用多種ISI補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)償對(duì)角線ISI。在一個(gè)實(shí) 施例中，預(yù)補(bǔ)償和后補(bǔ)償單元可包括部分信道逆均衡器；后補(bǔ)償單元可備選地包括判定反 饋均衡器(DFE)。例如，傳送器中的部分信道逆均衡器可以將IIR和/或FIR結(jié)構(gòu)所形成的 部分信道逆濾波器應(yīng)用于傳送符號(hào)以預(yù)補(bǔ)償對(duì)角線ISI。結(jié)果，通過(guò)應(yīng)用的對(duì)角線ISI預(yù) 補(bǔ)償來(lái)處理傳送期間引起的對(duì)角線ISI，導(dǎo)致接收的符號(hào)具有基本上減少的對(duì)角線ISI。備 選的是，可以在接收器應(yīng)用部分信道逆濾波器以后補(bǔ)償對(duì)角線ISI。在另一個(gè)實(shí)施例中，可 以將部分信道逆濾波器的功能在預(yù)補(bǔ)償單元與后補(bǔ)償單元之間劃分以聯(lián)合地減少對(duì)角線 ISL·在又一個(gè)實(shí)施例中，接收器可以使用最大似然序列估計(jì)算法來(lái)解碼符號(hào)，同時(shí)補(bǔ)償任 何傳送或接收預(yù)補(bǔ)償或后補(bǔ)償之后估計(jì)余下的剩余對(duì)角線ISI，以由此避免由剩余對(duì)角線 ISI所導(dǎo)致的符號(hào)劣化。本發(fā)明的對(duì)角線ISI補(bǔ)償有利地補(bǔ)償在傳送器應(yīng)用時(shí)域和頻域奈奎斯特脈沖整 形濾波器之后余下的對(duì)角線ISI。這使OFDM無(wú)線通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)充分頻譜效率同時(shí)補(bǔ)償 塊間、信道間和對(duì)角線ISI。整個(gè)解決方案提供優(yōu)于傳統(tǒng)后處理ISI補(bǔ)償技術(shù)的顯著的復(fù)雜 度和能力節(jié)省。另外，本發(fā)明提供用于甚至在存在信道間和/或塊間ISI時(shí)(例如，當(dāng)在傳 送器未使用奈奎斯特脈沖整形濾波器時(shí))仍補(bǔ)償對(duì)角線ISI的方式。例如，MLSE解決方案 可以補(bǔ)償一些對(duì)角線ISI而同時(shí)補(bǔ)償一些非對(duì)角線ISI。


圖1示出OFDM符號(hào)的二維平面。
圖2示出時(shí)域和頻域中具有奈奎斯特性質(zhì)的示范脈沖形狀濾波器。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的示范無(wú)線通信系統(tǒng)的框圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示范對(duì)角線ISI補(bǔ)償過(guò)程。圖5a和5b分別示出根據(jù)本發(fā)明的用于傳送器和接收器的示范對(duì)角線ISI補(bǔ)償過(guò) 程。圖6示出對(duì)角線ISI對(duì)頻率的示范曲線圖。圖7示出對(duì)角線ISI對(duì)頻率的另一個(gè)示范曲線圖。圖8a和8b示出根據(jù)本發(fā)明的示范MLSE補(bǔ)償過(guò)程。圖9示出二維頻率-時(shí)間平面中的示范對(duì)角線ISI。圖10示出二維頻率_時(shí)間平面中的接收符號(hào)的實(shí)部之間的示范對(duì)角線ISI。圖11示出部分傳送預(yù)補(bǔ)償之后余下的二維頻率-時(shí)間平面中的剩余對(duì)角線ISI。
具體實(shí)施例方式傳送的OFDM符號(hào)中的符號(hào)間干擾(ISI) —般包括信道間ISI、塊間ISI和對(duì)角線 ISI的組合。圖1表示頻域和時(shí)域的二維平面中的示范OFDM符號(hào)12。時(shí)間的每個(gè)時(shí)刻(tk) 包括在不同副載波頻率(fP上傳送的OFDM符號(hào)12的塊10。頻率-時(shí)間平面中的符號(hào)12 的塊10以垂直布置的副載波頻率&、f\、f2、f3> ...來(lái)示出。圖1使用箭頭來(lái)示出由于與 時(shí)間時(shí)刻t4處對(duì)應(yīng)于副載波頻率f2的符號(hào)的ISI所引起的不同符號(hào)實(shí)例之間的示范耦合。 箭頭1和2示出在相同時(shí)間(t4)在不同副載波頻率(f\和f3)上傳送的符號(hào)所導(dǎo)致的信道 間ISI。箭頭3和4示出在不同時(shí)間(t3和t5)在相同副載波頻率(f2)上傳送的符號(hào)所導(dǎo) 致的塊間ISI。箭頭5、6和7示出在不同時(shí)間在不同副載波頻率上傳送的符號(hào)之間的對(duì)角 線 ISI。OFDM塊10之間發(fā)生的ISI (例如塊間ISI和對(duì)角線ISI)可進(jìn)一步分成前向和反 向ISI。來(lái)自頻率中去除的“j”個(gè)符號(hào)和時(shí)間中去除的“k”個(gè)符號(hào)的ISI可由階數(shù)(order) (j，k)、(_j，k)、(j，-k)、(_j，_k)來(lái)表示，其中“ + ”號(hào)表示前向方向中的ISI，而“-”號(hào)表 示反向方向中的ISI。由(士 j，k)表示的前向ISI表示較早時(shí)間處傳送的符號(hào)所導(dǎo)致當(dāng)前 符號(hào)上的ISI。箭頭3示出(0，1)表示的前向塊間ISI，而箭頭5示出(_1，1)表示的前向 對(duì)角線ISI。由(士 j，-k)表示的反向ISI表示將來(lái)時(shí)間處傳送的符號(hào)所導(dǎo)致當(dāng)前符號(hào)上 的ISI。箭頭4示出(0，-1)表示的反向塊間ISI，箭頭6示出(-1，-1)表示的反向?qū)蔷€ ISI,以及箭頭7示出(-1，-2)表示的反向?qū)蔷€ISI?！┫到y(tǒng)可以分別在接收器和傳送器在匹配的濾波器和脈沖整形濾波器中使用 仔細(xì)選擇的脈沖形狀來(lái)對(duì)OFDM傳送符號(hào)預(yù)先濾波，以減少和/或防止信道間和/或塊間 ISI。例如，可以分別使用在時(shí)域或頻域中具有奈奎斯特性質(zhì)的脈沖形狀來(lái)減少塊間或信道 間ISI。具有頻域奈奎斯特性質(zhì)的濾波器通過(guò)控制相同OFDM塊中不同副載波符號(hào)的頻譜分 散來(lái)防止信道間ISI，而具有時(shí)域奈奎斯特性質(zhì)的濾波器通過(guò)控制OFDM塊的時(shí)間分散來(lái)防 止塊間ISI。2007年5月25日提交的對(duì)申請(qǐng)人的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)60/924，673提供由 在時(shí)域和頻域中均具有奈奎斯特性質(zhì)的函數(shù)來(lái)定義的脈沖整形濾波器。此類(lèi)濾波器可用于 同時(shí)防止信道間和塊間ISI。圖2示出用于此類(lèi)脈沖整形濾波器的示范脈沖形狀。示出的脈沖形狀防止信道間和塊間ISI。但是，此類(lèi)脈沖整形濾波器并不防止在不同時(shí)間在不同副 載波頻率上傳送的符號(hào)之間的對(duì)角線ISI因?yàn)閱为?dú)選擇脈沖形狀不能補(bǔ)償所有ISI，所以本發(fā)明提供補(bǔ)充操作以補(bǔ)償脈沖 整形的OFDM未處理的ISI，例如，在不同時(shí)間不同頻率上傳送的符號(hào)之間的對(duì)角線ISI。在 一些實(shí)施例中，對(duì)角線ISI補(bǔ)償與用于非對(duì)角線ISI(例如，信道間和塊間ISI)的脈沖整形 的ISI補(bǔ)償分開(kāi)進(jìn)行。補(bǔ)充的對(duì)角線ISI補(bǔ)償可以在傳送器、接收器或在傳送器和接收器都進(jìn)行，如下 文更詳細(xì)地討論的。圖3示出示范OFDM通信系統(tǒng)100，其包括傳送器110和接收器120。傳 送器110接收用于傳送的數(shù)據(jù)符號(hào)并將它們分組成OFDM符號(hào)塊10a、10b、10c。OFDM符號(hào)塊 10a、10b、10c可以包括任何期望數(shù)量的符號(hào)，例如2的冪(例如1024)個(gè)符號(hào)。傳送器110 包括塊逆傅立葉變換單元112、脈沖整形單元114、調(diào)制器116以及功率放大器117。塊逆傅 立葉變換單元112將連續(xù)OFDM符號(hào)塊轉(zhuǎn)換成OFDM符號(hào)的時(shí)間波形，其中塊的每個(gè)符號(hào)在 總帶寬內(nèi)的其自己的副載波頻率上進(jìn)行調(diào)制。脈沖整形單元114將連續(xù)塊與包括任何期望 脈沖形狀的脈沖形狀濾波器函數(shù)組合以生成用于傳送的脈沖整形的OFDM時(shí)間樣本。調(diào)制 器116使用脈沖整形的OFDM時(shí)間樣本來(lái)調(diào)制給定的載波頻率，以及放大器117將調(diào)制的載 波信號(hào)放大到傳送功率級(jí)別以將信號(hào)傳送到接收器120。接收器120接收傳送器110傳送的脈沖整形的OFDM符號(hào)。接收器120包括下變 頻器122、匹配的濾波器124、塊傅立葉變換單元125以及解碼器126以接收和處理傳送的 信號(hào)。下變頻器122通過(guò)逆轉(zhuǎn)調(diào)制器116應(yīng)用的過(guò)程來(lái)將接收的信號(hào)下變頻。然后收集下 變頻的樣本的塊并將其提交到匹配的濾波器124。匹配的濾波器124與脈沖整形單元114 的脈沖形狀匹配，并將結(jié)果的輸出提供到塊傅立葉變換單元125。更普遍地說(shuō)，脈沖整形單 元114提供的傳送脈沖整形和匹配的濾波器124提供的接收塊匹配的濾波的卷積應(yīng)該導(dǎo)致 頻域和時(shí)域中的總體奈奎斯特濾波。因此，常見(jiàn)的是選取相同的傳送和接收脈沖整形函數(shù)， 這些函數(shù)各自是奈奎斯特函數(shù)的平方根。但是，這并非必要的，只要它們的組合具有優(yōu)選的 奈奎斯特性質(zhì)即可。塊傅立葉變換單元125將濾波的信號(hào)轉(zhuǎn)換成OFDM符號(hào)，這些OFDM符 號(hào)由解碼器126解碼。雖然未示出，但是解碼器126可包括糾錯(cuò)解碼器，用于解碼在輸入到 傳送器110之前由編碼器(未示出)進(jìn)行過(guò)糾錯(cuò)編碼的符號(hào)。脈沖整形單元114和匹配的濾波器124可以一起工作以使用預(yù)定的脈沖形狀來(lái)補(bǔ) 償一些ISI，例如塊間和/或信道間ISI。脈沖整形單元114對(duì)先前和將來(lái)OFDM符號(hào)塊疊加 于當(dāng)前OFDM符號(hào)塊(其也被加權(quán))的重復(fù)(i^peat)加權(quán)。脈沖整形單元114對(duì)可以視為 無(wú)限期地重復(fù)的每個(gè)OFDM符號(hào)塊加權(quán)，以使加權(quán)的OFDM符號(hào)塊的幅度根據(jù)脈沖形狀在重 復(fù)的OFDM符號(hào)塊上減小。由此，由脈沖形狀的尾部加權(quán)的先前和將來(lái)的OFDM符號(hào)塊加到 脈沖形狀的主瓣加權(quán)的當(dāng)前OFDM符號(hào)塊。脈沖整形單元114應(yīng)用的脈沖形狀優(yōu)選地是根 奈奎斯特(root-Nyquist)脈沖形狀，其中該奈奎斯特脈沖形狀也是其自己的傅立葉變換。該脈沖形狀可以?xún)?yōu)選地包括根奈奎斯特脈沖形狀，其中該奈奎斯特脈沖形狀也是 其自己的傅立葉變換，如圖2中所示的脈沖形狀。當(dāng)脈沖整形單元114和匹配的濾波器124 都使用相同的脈沖形狀(例如，根奈奎斯特脈沖形狀)時(shí)，匹配的濾波器124的輸出包括根 據(jù)脈沖整形和加權(quán)函數(shù)的與來(lái)自先前和將來(lái)符號(hào)塊的樣本值組合的來(lái)自當(dāng)前符號(hào)塊的樣 本值。由于脈沖形狀的選擇，匹配的濾波器輸出展示出沿著數(shù)據(jù)符號(hào)的二維平面的頻率和時(shí)間軸的至少一個(gè)軸沒(méi)有ISI。在一些情況中，例如當(dāng)奈奎斯特脈沖形狀是其自己的傅立 葉變換時(shí)，匹配的濾波器124的輸出展示出沿著頻率和時(shí)間軸都沒(méi)有ISI。例如，當(dāng)脈沖整 形單元114和匹配的濾波器124都使用例如圖2的脈沖形狀時(shí)，匹配的濾波器2輸出的樣 本值包括根據(jù)脈沖整形奈奎斯特加權(quán)函數(shù)的與先前和將來(lái)符號(hào)塊組合的當(dāng)前符號(hào)塊。對(duì)于 此示例，與當(dāng)前符號(hào)塊關(guān)聯(lián)的結(jié)果樣本值呈現(xiàn)具有跨當(dāng)前符號(hào)塊的平坦加權(quán)，與其最初在 脈沖整形單元114的輸入處所具有的一樣。此外，與先前和將來(lái)符號(hào)塊關(guān)聯(lián)的結(jié)果樣本值 呈現(xiàn)為以其在符號(hào)塊上的積分為零的函數(shù)來(lái)加權(quán)?？绠?dāng)前符號(hào)塊的凈平坦加權(quán)意味著當(dāng)前 OFDM符號(hào)塊沒(méi)有信道間ISI?？缦惹昂蛯?lái)符號(hào)塊的零積分加權(quán)意味著一個(gè)塊的副載波頻 率到另一個(gè)塊的相同副載波頻率之間的ISI是零，并由此接收的符號(hào)沒(méi)有塊間ISI。由此， 脈沖整形單元114與匹配的濾波器124的組合可以去除信道間和塊間ISI，從而在匹配的 濾波器124的輸出中僅留下來(lái)自不同時(shí)間處不同副載波的對(duì)角線ISI。此類(lèi)對(duì)角線ISI的 量值與持續(xù)時(shí)間的正弦波乘以相鄰塊凈加權(quán)函數(shù)的積分成比例，去除一個(gè)子信道的對(duì)角線 ISI的塊上的一個(gè)周期，去除兩個(gè)子信道的對(duì)角線ISI的兩個(gè)周期等。下文進(jìn)一步討論的圖 6和7示出當(dāng)脈沖整形單元114和匹配的濾波器124使用圖2的脈沖形狀時(shí)分別對(duì)于一個(gè) 和兩個(gè)時(shí)間塊的分隔以及對(duì)于多種頻率信道分隔的對(duì)角線ISI。 為了解決對(duì)角線ISI，傳送器110和/或接收器120還可包括對(duì)角線ISI補(bǔ)償單元 118、128。補(bǔ)償單元118、128預(yù)補(bǔ)償和/或后補(bǔ)償對(duì)角線ISI，以使對(duì)角線ISI補(bǔ)償在解碼 器126之前進(jìn)行。補(bǔ)償單元118、128可以補(bǔ)償對(duì)角線ISI的任何部分，例如沿著圖1的二 維平面中的單個(gè)對(duì)角線發(fā)生的對(duì)角線ISI、全部對(duì)角線ISI、從過(guò)去符號(hào)塊到將來(lái)符號(hào)塊的 對(duì)角線ISI (前向?qū)蔷€ISI)、從將來(lái)符號(hào)塊到當(dāng)前符號(hào)塊的對(duì)角線ISI (反向?qū)蔷€ISI)寸。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明在傳送器110使用預(yù)補(bǔ)償器118、在接收器120使用后補(bǔ)償器 128或使用預(yù)補(bǔ)償器118和后補(bǔ)償器128兩者的某種組合來(lái)補(bǔ)償對(duì)角線ISI。在一個(gè)示例 中，預(yù)補(bǔ)償器118將當(dāng)前符號(hào)塊與從其自己的輸出反饋的符號(hào)的先前預(yù)補(bǔ)償并傳送的塊組 合，以在先前傳送的符號(hào)塊影響當(dāng)前符號(hào)塊時(shí)預(yù)補(bǔ)償傳送期間出現(xiàn)的前向ISI。在另一個(gè)示 例中，預(yù)補(bǔ)償器118可以使用將來(lái)符號(hào)塊(例如塊IOa)來(lái)為當(dāng)前符號(hào)塊(例如塊IOb)補(bǔ) 償因?qū)?lái)符號(hào)塊而將發(fā)生的對(duì)角線ISI。將領(lǐng)會(huì)，預(yù)補(bǔ)償器118可以包括塊IIR或FIR濾波 器，其分別使用先前輸出的塊的反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)IIR特性或使用先前或?qū)?lái)符號(hào)塊來(lái)實(shí)現(xiàn)FIR 特性(如果需要的話)。下文進(jìn)一步詳細(xì)地討論其他預(yù)補(bǔ)償和后補(bǔ)償技術(shù)。圖4、5a和5b分別示出根據(jù)本發(fā)明的用于補(bǔ)償ISI的示范傳送器過(guò)程200和接收 器過(guò)程250。一般，傳送器110和接收器120分別使用脈沖整形單元114和匹配的濾波器 124來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖整形的0FDM，以基本上減少在接收器120接收的OFDM符號(hào)中的塊間和信 道間ISI中的至少一個(gè)(框202)。預(yù)補(bǔ)償器118和/或后補(bǔ)償器128補(bǔ)償對(duì)角線ISI (框 204)。當(dāng)ISI預(yù)補(bǔ)償器118和ISI后補(bǔ)償器128 —起工作以補(bǔ)償對(duì)角線ISI時(shí)，ISI預(yù)補(bǔ) 償器118可以預(yù)補(bǔ)償對(duì)角線ISI的第一部分，例如前向?qū)蔷€ISI，而ISI后補(bǔ)償器128可 以補(bǔ)償來(lái)自接收的OFDM符號(hào)的對(duì)角線ISI的余下部分，例如反向?qū)蔷€ISI。備選的是，預(yù) 補(bǔ)償器118可以補(bǔ)償沿著一個(gè)對(duì)角線的對(duì)角線ISI，而后補(bǔ)償器128補(bǔ)償沿著另一個(gè)對(duì)角線 的對(duì)角線ISI。圖5a的示范傳送器過(guò)程200將用于傳送的符號(hào)組裝成OFDM符號(hào)塊10 (框212)。預(yù)補(bǔ)償器118至少部分地補(bǔ)償對(duì)角線ISI (框214)，此后將補(bǔ)償?shù)姆?hào)塊輸出到塊逆傅立 葉變換單元112。塊逆傅立葉變換單元112采取對(duì)角線ISI補(bǔ)償?shù)腛FDM符號(hào)塊的逆傅立 葉變換來(lái)生成OFDM符號(hào)的時(shí)間波形(框216)。脈沖整形單元114實(shí)現(xiàn)本文描述的脈沖整 形和加權(quán)函數(shù)來(lái)減少非對(duì)角線ISI (框218)。將結(jié)果信號(hào)調(diào)制并放大以用于傳送到接收器 120(框220)。圖5b的示范接收器過(guò)程250接收脈沖整形的OFDM符號(hào)塊并將其下變頻。匹 配的濾波器124對(duì)下變頻的OFDM符號(hào)塊應(yīng)用脈沖整形和加權(quán)函數(shù)以完成非對(duì)角線ISI減 少過(guò)程(框252)。塊傅立葉變換單元125將濾波的信號(hào)轉(zhuǎn)換成OFDM符號(hào)(框254)。后補(bǔ) 償器128補(bǔ)償塊傅立葉變換單元125輸出的OFDM符號(hào)中余下的對(duì)角線ISI (框256)。將領(lǐng) 會(huì)，如果所有對(duì)角線ISI補(bǔ)償在傳送器110中進(jìn)行，則框256將從接收器過(guò)程250取消，以 及如果所有對(duì)角線ISI補(bǔ)償在接收器120中進(jìn)行，則框204將從傳送器過(guò)程200取消。而 且，還將領(lǐng)會(huì)，圖5a和5b的過(guò)程200、250是為了說(shuō)明性目的而提供的，因此并不限制本發(fā) 明。可以使用在使用時(shí)域和頻域中都具有奈奎斯特性質(zhì)的脈沖形狀(例如，圖2的脈 沖形狀)進(jìn)行脈沖整形的OFDM之后的OFDM符號(hào)中存在的對(duì)角線ISI的預(yù)期量來(lái)設(shè)計(jì)ISI 預(yù)補(bǔ)償器118和/或ISI后補(bǔ)償器128。該設(shè)計(jì)可以通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)1.將脈沖乘以在時(shí)間中偏移k個(gè)塊期間的它自己以得到交叉積。2.將交叉積分段成具有一個(gè)塊期間長(zhǎng)度的段，將所有的段在彼此的上面折疊，并 通過(guò)相加來(lái)組合折疊的段以獲得具有一個(gè)塊期間長(zhǎng)度的折疊的交叉積。
3.取折疊的交叉積的傅立葉變換來(lái)獲得對(duì)于給定塊時(shí)間偏移k的所有頻率偏移j 的預(yù)期的ISI，以獲得對(duì)于給定k和所有j的階數(shù)(j，k)的預(yù)期對(duì)角線ISI。如果要求僅在副載波間隔的整數(shù)倍間隔的點(diǎn)，則可以使用離散或快速傅立葉變 換，其中副載波間隔是符號(hào)期間的倒數(shù)。圖6示出當(dāng)上面過(guò)程應(yīng)用到的圖2的脈沖時(shí)的結(jié)果(對(duì)于k= 1(或-1))。如圖6 所示，對(duì)于由一個(gè)副載波和一個(gè)符號(hào)期間去除的符號(hào)，對(duì)角線ISI (例如(1，1)對(duì)角線ISI) 約為-15dB，對(duì)于頻率中進(jìn)一步去除的符號(hào)，其落到-30dB以下。一般來(lái)說(shuō)，_30dB或以下的 ISI足夠小以致于被忽略。計(jì)算對(duì)于k = 2的ISI還示出階數(shù)(j，2)的所有ISI落在-30dB 以下，并且因此可以是已足夠低，如圖7所示。因此，對(duì)于圖2的脈沖形狀，僅(1，1)對(duì)角線 ISI具有可能要求對(duì)角線ISI補(bǔ)償?shù)牧恐?。等?1)示出僅考慮(1，1)對(duì)角線ISI項(xiàng)時(shí)接收器120處的匹配的濾波器輸出的 符號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。R(j, k) = S(j, k)+A[S(j-l, k_l)+S(j+l，k_l)+S(j_l，k+l)+S(j+l, k+1)] (1)在等式(1)中，A表示對(duì)角線ISI耦合因子，其對(duì)于前向和反向方向的對(duì)稱(chēng)脈沖是 相同的，并且對(duì)于圖2的脈沖形狀計(jì)算為-0. 17391。在此表達(dá)式中，從傳送器110到接收 器120的信道中的任何增益或相移已被忽略，例如假定通過(guò)傳送器110和接收器120提供 的放大和相位旋轉(zhuǎn)已使其成為一。定義Z為一個(gè)符號(hào)期間的時(shí)間偏移算子(operator)，以 及定義ζ為副載波間隔的頻率偏移算子，我們還可以將等式(1)寫(xiě)為R(z，Z) = S(ζ, Ζ) [l+A(z+l/z) (Z+l/Z)], (2)其中[l+A(z+l/z) (Z+l/Z)]表示對(duì)角線ISI。當(dāng)對(duì)角線ISI不存在時(shí)，R(j，k)= S(j，k)。因此，合乎需要的是由傳送器110、由接收器120或由傳送器110和接收器120 二者的組合來(lái)補(bǔ)償因子[l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]。預(yù)補(bǔ)償器118對(duì)連續(xù)OFDM符號(hào)塊10a、IObUOc和/或先前處理的OFDM符號(hào)塊進(jìn) 行操作以為當(dāng)前塊中的符號(hào)生成預(yù)補(bǔ)償?shù)腛FDM符號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，ISI預(yù)補(bǔ)償器118 可以包括部分信道逆均衡器，其通過(guò)使用[l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]—1所定義的濾波器對(duì)用于 傳送的OFDM符號(hào)S (z，Z)濾波來(lái)預(yù)補(bǔ)償對(duì)角線ISI。對(duì)于此實(shí)施例，ISI預(yù)補(bǔ)償器118輸出 用于傳送的OFDM符號(hào)T (z，Z)，表示為
權(quán)利要求
一種補(bǔ)償從傳送器(110)傳送到接收器(120)的信號(hào)中的ISI的方法，所述方法特征在于在所述傳送器(110)預(yù)補(bǔ)償OFDM符號(hào)以基本上減少在所述接收器(120)接收的OFDM符號(hào)中的對(duì)角線ISI的至少一部分；以及使用脈沖形狀通過(guò)脈沖整形的OFDM來(lái)傳送所述預(yù)補(bǔ)償?shù)姆?hào)，所述脈沖形狀選取成基本上減少在所述接收器(120)接收的所述OFDM符號(hào)中的塊間和信道間ISI中的至少一個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)脈沖整形的OFDM來(lái)傳送所述預(yù)補(bǔ)償?shù)姆?hào)包 括，使用脈沖整形和加權(quán)函數(shù)將連續(xù)的預(yù)補(bǔ)償?shù)腛FDM符號(hào)塊加權(quán)組合，所述脈沖整形和加 權(quán)函數(shù)在時(shí)域和頻域的至少一個(gè)域中具有奈奎斯特性質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述脈沖整形和加權(quán)函數(shù)包括具有奈奎斯特性質(zhì)的 函數(shù)的平方根。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述脈沖整形和加權(quán)函數(shù)是其自己的傅立葉變換。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中預(yù)補(bǔ)償所述OFDM符號(hào)以減少所述對(duì)角線ISI的至少 一部分包括，在所述傳送器(110)針對(duì)所述對(duì)角線ISI的前向和反向分量的至少一個(gè)來(lái)預(yù) 補(bǔ)償所述OFDM符號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中針對(duì)所述對(duì)角線ISI的所述前向和反向分量的至 少一個(gè)來(lái)預(yù)補(bǔ)償所述OFDM符號(hào)包括，使用由l/[l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]、[1+AZ (z+1/z) ] / [l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]以及[l+AZ-1(z+l/z)]/[l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]中之一所定義的濾波 器在所述傳送器(110)對(duì)OFDM符號(hào)塊進(jìn)行濾波，其中A表示ISI耦合因子，ζ表示頻率偏 移算子以及Z表示時(shí)間偏移算子。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中針對(duì)所述對(duì)角線ISI的至少一部分來(lái)預(yù)補(bǔ)償所述 OFDM符號(hào)包括，在所述傳送器(110)針對(duì)所述對(duì)角線ISI的第一部分來(lái)預(yù)補(bǔ)償所述OFDM符 號(hào)，所述方法還包括在所述接收器(120)后補(bǔ)償所述對(duì)角線ISI的余下部分以補(bǔ)償在所述 接收器(120)接收的OFDM符號(hào)中存在的對(duì)角線ISI。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中后補(bǔ)償所述對(duì)角線ISI的余下部分包括，在所述接收 器(120)使用部分信道逆均衡器(128)、判定反饋均衡器(128)和最大似然序列估計(jì)算法之 一來(lái)后補(bǔ)償所述對(duì)角線ISI的余下部分。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中預(yù)補(bǔ)償所述OFDM符號(hào)以減少所述對(duì)角線ISI的至少 一部分包括，使用無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)和有限脈沖響應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)所形成 的部分信道逆均衡器(118)來(lái)預(yù)補(bǔ)償所述OFDM符號(hào)以減少所述ISI的至少一部分。
10.一種補(bǔ)償從傳送器(110)傳送到接收器(120)的信號(hào)中的ISI的方法，所述方法特 征在于從所述傳送器(Iio)接收信號(hào)，并從其發(fā)展脈沖整形的OFDM符號(hào)以基本上減少所發(fā)展 的OFDM符號(hào)中的塊間和信道間ISI中的至少一個(gè)；以及在所述接收器(120)后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)以補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)中的對(duì)角線 ISI的至少一部分。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)包括，在所述接收器 (120)后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)以補(bǔ)償所述對(duì)角線ISI的前向和反向分量的至少一個(gè)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中補(bǔ)償所述對(duì)角線ISI的所述前向和反向分量的 至少一個(gè)包括，在所述接收器(120)使用由 l/[l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]、[1+AZ (z+1/z) ] / [l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]、以及[l+AZ-1(z+l/z)]/[l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]之一所定義的濾波器 對(duì)所發(fā)展的OFDM符號(hào)塊濾波，其中A表示ISI耦合因子，ζ表示頻率偏移算子以及Z表示 時(shí)間偏移算子。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括在所述傳送器(110)預(yù)補(bǔ)償所述OFDM符號(hào)以 補(bǔ)償所述對(duì)角線ISI的第一部分，其中后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)包括，在所述接收器(120) 針對(duì)所述對(duì)角線ISI的余下部分來(lái)后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)包括，在所述接收器 (120)使用判定反饋均衡器(128)來(lái)后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)包括，使用部分信道逆 均衡器(128)來(lái)后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)包括，使用最大似然序 列估計(jì)算法來(lái)后補(bǔ)償所發(fā)展的OFDM符號(hào)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中使用所述最大似然序列估計(jì)算法來(lái)后補(bǔ)償所發(fā)展 的OFDM符號(hào)包括在相同OFDM塊中交替的副載波頻率信道上的發(fā)展的OFDM符號(hào)上，以及在交替的OFDM 塊中共同的副載波頻率信道上的發(fā)展的OFDM符號(hào)上執(zhí)行第一解碼；以及在余下的OFDM符號(hào)上執(zhí)行第二解碼。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中使用所述最大似然序列估計(jì)算法來(lái)后補(bǔ)償所發(fā)展 的OFDM符號(hào)包括在所發(fā)展的OFDM符號(hào)的實(shí)部上實(shí)現(xiàn)第一最大似然序列估計(jì)；以及在所發(fā)展的OFDM符號(hào)的虛部上實(shí)現(xiàn)第二最大似然序列估計(jì)。
19.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所接收的信號(hào)包括在所述傳送器(110)使用第一 脈沖整形和加權(quán)函數(shù)生成的并傳送到所述接收器(120)的脈沖整形的OFDM信號(hào)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中發(fā)展所述OFDM符號(hào)包括，對(duì)所接收的信號(hào)應(yīng)用第 二脈沖整形和加權(quán)函數(shù)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中一起操作的所述第一和第二脈沖整形和加權(quán)函數(shù) 包括在時(shí)域和頻域的至少一個(gè)域中具有奈奎斯特性質(zhì)的加權(quán)函數(shù)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第一和第二脈沖整形和加權(quán)函數(shù)各自為具有 奈奎斯特性質(zhì)的函數(shù)的平方根。
23.一種用于補(bǔ)償傳送到接收器(120)的信號(hào)中的ISI的傳送器(110)，所述傳送器 (110)特征在于預(yù)補(bǔ)償單元(118)，配置成在所述傳送器(110)預(yù)補(bǔ)償OFDM符號(hào)以補(bǔ)償在所述接收器 (120)接收的OFDM符號(hào)中的對(duì)角線ISI的至少一部分；脈沖整形單元(114)，配置成生成脈沖整形的OFDM符號(hào)以基本上減少在所述接收器 (120)接收的所預(yù)補(bǔ)償?shù)腛FDM符號(hào)中的塊間和信道間ISI中的至少一個(gè)；以及傳送單元(116、117)，傳送所述脈沖整形的OFDM符號(hào)。
24.如權(quán)利要求23所述的傳送器(110)，其中所述脈沖整形單元(114)使用在時(shí)域和頻域的至少一個(gè)域中具有奈奎斯特性質(zhì)的脈沖整形和加權(quán)函數(shù)來(lái)組合連續(xù)的預(yù)補(bǔ)償?shù)?OFDM符號(hào)塊以減少塊間ISI和信道間ISI中的至少一個(gè)。
25.如權(quán)利要求24所述的傳送器(110)，其中所述脈沖整形和加權(quán)函數(shù)包括具有奈奎 斯特性質(zhì)的函數(shù)的平方根。
26.如權(quán)利要求25所述的傳送器(110)，其中所述脈沖整形和加權(quán)函數(shù)是其自己的傅 立葉變換。
27.如權(quán)利要求23所述的傳送器(110)，其中所述預(yù)補(bǔ)償單元(118)補(bǔ)償所述對(duì)角線 ISI的前向和反向分量的至少一個(gè)。
28.如權(quán)利要求27所述的傳送器(110)，其中所述預(yù)補(bǔ)償單元(118)通過(guò)使用由1/ [l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]、[l+AZ(z+l/z)]/[l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]、以及[1+AZ-1 (z+1/z) ] / [l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]中之一所定義的濾波器對(duì)所述OFDM符號(hào)進(jìn)行濾波來(lái)預(yù)補(bǔ)償所述前 向和反向?qū)蔷€ISI的至少一個(gè)，其中A表示ISI耦合因子，ζ表示頻率偏移算子以及Z表 示時(shí)間偏移算子。
29.如權(quán)利要求23所述的傳送器(110)，其中所述預(yù)補(bǔ)償單元(118)包括使用無(wú)限 脈沖響應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)和有限脈沖響應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)所形成的部分信道逆均衡器 (118)。
30.一種用于補(bǔ)償傳送器(110)傳送的信號(hào)中的ISI的接收器(120)，所述接收器 (120)包括接收單元(122、126)以從所述傳送器(110)接收所述信號(hào)，所述接收器(120)特 征在于匹配的濾波器(124)，從所接收的信號(hào)發(fā)展塊脈沖匹配的OFDM符號(hào)塊以減少所發(fā)展的 OFDM符號(hào)塊中的塊間和信道間ISI中的至少一個(gè)；以及后補(bǔ)償單元(128)，補(bǔ)償來(lái)自所發(fā)展的OFDM符號(hào)的對(duì)角線ISI的至少一部分。
31.如權(quán)利要求30所述的接收器(120)，其中所述后補(bǔ)償單元(128)補(bǔ)償所述對(duì)角線 ISI的前向和反向分量的至少一個(gè)。
32.如權(quán)利要求31所述的接收器(120)，其中所述后補(bǔ)償單元(128)通過(guò)使用由1/ [l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]、[l+AZ(z+l/z)]/[l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]、以及[1+AZ-1 (z+1/z) ] / [l+A(z+l/z) (Z+1/Z)]中之一所定義的濾波器對(duì)所接收的OFDM符號(hào)進(jìn)行濾波來(lái)補(bǔ)償所述 對(duì)角線ISI的所述前向和反向分量的至少一個(gè)，其中A表示ISI耦合因子，ζ表示頻率偏移 算子以及Z表示時(shí)間偏移算子。
33.如權(quán)利要求30所述的接收器(120)，其中所述后補(bǔ)償單元(128)包括判定反饋均 衡器(128)。
34.如權(quán)利要求30所述的接收器(120)，其中所述后補(bǔ)償單元(128)包括部分信道逆 均衡器(128)。
35.如權(quán)利要求30所述的接收器(120)，其中所述后補(bǔ)償單元(128)執(zhí)行最大似然序 列估計(jì)算法。
36.如權(quán)利要求35所述的接收器(120)，其中所述最大似然序列估計(jì)算法配置成在相同OFDM塊中交替的副載波頻率信道上的發(fā)展的OFDM符號(hào)上，以及在交替的OFDM塊中共同的副載波頻率信道上的發(fā)展的OFDM符號(hào)上執(zhí)行第一解碼；以及在余下的OFDM符號(hào)上執(zhí)行第二解碼。
37.如權(quán)利要求35所述的接收器(120)，其中所述最大似然序列估計(jì)算法配置成 在所發(fā)展的OFDM符號(hào)的實(shí)部上實(shí)現(xiàn)第一最大似然序列估計(jì)；以及 在所發(fā)展的OFDM符號(hào)的虛部上實(shí)現(xiàn)第二最大似然序列估計(jì)。
全文摘要
本文描述用于補(bǔ)償ISI的方法和設(shè)備。傳送器(110)和接收器(120)一起工作以發(fā)展脈沖整形的OFDM符號(hào)以減少在相同時(shí)間不同副載波上傳送的脈沖整形的OFDM符號(hào)之間的信道間ISI和在不同時(shí)間相同副載波上傳送的脈沖整形的OFDM符號(hào)之間的塊間ISI。此外，傳送器(110)中的預(yù)補(bǔ)償單元(118)和/或接收器(120)中的后補(bǔ)償單元(128)補(bǔ)償在不同時(shí)間不同副載波上傳送的脈沖整形的OFDM符號(hào)之間發(fā)生的對(duì)角線ISI。
文檔編號(hào)H04L25/03GK101965719SQ200980109208
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2009年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者P·W·鄧特 申請(qǐng)人:愛(ài)立信電話股份有限公司