專利名稱：用于信道估計的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及多載波通信系統(tǒng)，尤其涉及用于正交頻分復(fù)用技術(shù)通信系統(tǒng)的信道估計方法和裝置。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用技術(shù)(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,OFDM)是典型的多載波調(diào)制技術(shù)，并且是寬帶無線通信網(wǎng)絡(luò)中重要的訪問技術(shù)。OFDM被很多國際標準所采用，例如數(shù)字視頻廣播(Digital VideoBr oadcasting,DVB)和無線局域網(wǎng)。同時,它也是對于未來寬帶無線通信系統(tǒng)而言很重要的技術(shù)，例如數(shù)字電視廣播和第四代無線網(wǎng)絡(luò)。DVB-T是歐洲地面數(shù)字電視標準。它在很多國家都很成功。傳統(tǒng)上，DVB-T用于固定電視服務(wù)。近來，移動接收開始變得重要，例如汽車或火車上的移動電視。另一方面，手機電視是數(shù)字電視的一個重要應(yīng)用。DVB-H是手持數(shù)字電視的歐洲標準，并且它也需要面對移動接收的問題。但是，本來被設(shè)計用于固定接收的DVB-T接收器的性能隨著接收器移動速度的增加會下降的非常快。因此，如何使得DVB-T/H接收器在高速度環(huán)境中很好的工作是一個挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明關(guān)于一種用于多載波通信系統(tǒng)的接收器之中的信道估計的方法，包括從所述多載波通信系統(tǒng)的發(fā)射器接收多載波符號；以及選擇性地使用時間方向的插值和頻率方向的插值基于所述多載波符號的多個散布導(dǎo)頻的信道信息獲得承載所述多載波符號的數(shù)據(jù)的子載波的信道信息。本發(fā)明還關(guān)于在多載波通信系統(tǒng)中的接收器，包括信道估計器，用于選擇性地使用時間方向的插值和頻率方向的插值基于多載波符號的多個散布導(dǎo)頻的信道信息獲得承載所述多載波符號的數(shù)據(jù)的子載波的信道信息，其中，所述多載波符號是從所述多載波通信系統(tǒng)的發(fā)射器接收的。


通過結(jié)合本發(fā)明的附圖能夠從如下的說明書中了解本發(fā)明的這些和其他方面、特征以及優(yōu)點。在附圖中圖I示出了在其中實現(xiàn)本發(fā)明的一個實施例的OFDM接收器的塊圖；圖2示出了在DVB-T系統(tǒng)中帶有散布導(dǎo)頻的OFDM符號的模式；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的信道估計器的塊圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的信道估計器的第一內(nèi)插濾波器中的頻率方向的插值的一個實施例；圖5的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于信道估計的方法。
具體實施例方式結(jié)合著附圖根據(jù)描述性的實施例來描述本發(fā)明的有益效果/特征。在移動接收系統(tǒng)中，信道是隨著時 間而變化的，這一點是同固定接收系統(tǒng)最主要的不同。傳統(tǒng)的設(shè)計用于DVB-T的信道估計模塊能夠在不以時間為變量的信道中很好地工作，但是其不能夠追蹤以時間為變量的信道，這也就是為什么固定的DVB-T接收器不能夠在移動環(huán)境中很好地工作的主要原因。在DVB-T/H OFDM系統(tǒng)中，信道估計假定信道是不以時間為變量而變化的，所以其不能夠追蹤時間方向的變化。因此，當(dāng)移動接收系統(tǒng)的移動速度很快的時候，信道估計的性能會嚴重地下降。因此，有效的信道估計方法對于移動DVB-T/H接收器來說非常重要。轉(zhuǎn)向圖1，它是在其中實現(xiàn)了本發(fā)明的實施例的OFDM信號接收器100的一個實例的塊圖。接收器100包括快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)模塊110，信號調(diào)整器120,信道估計器(channel estimator,CE) 150,解映射器(demapper) 130和解碼器140。FFT模塊110對接收的和解調(diào)的OFDM信號進行變換，來生成在頻域的經(jīng)過變換的信號。FFT模塊110的輸出被提供給信道估計器150，并且還被提供給信號調(diào)整器120。信號調(diào)整器120被用于根據(jù)信道估計器150的估計結(jié)果來調(diào)整OFDM信號。信號調(diào)整器120的輸出被提供給解映射器130和解碼器140，來獲得解映射和解碼后的輸出信號。通常，一些散布導(dǎo)頻在OFDM系統(tǒng)的發(fā)射端被插入OFDM符號之中，其中，導(dǎo)頻是指被發(fā)射器和接收器使用的參考信號。圖2示出了 DVB-T系統(tǒng)中帶有散布導(dǎo)頻的OFDM符號的模式。如圖2所示，黑點是導(dǎo)頻，其它白點是從發(fā)射器端接收的數(shù)據(jù)。水平行是包括有子載波的OFDM符號，其被排列在垂直的時間方向。OFDM符號m_5，m_4，到m+2在圖2中被示出，并且每一個OFDM符號包括具有不同頻率的子載波。在一個給定的符號中，每12個子載波就有一個散布導(dǎo)頻。在接收端，首先計算在散步導(dǎo)頻處的信道狀態(tài)信息(Channel StateInformation,CSI)o例如,在發(fā)送器端的一個已知散布導(dǎo)頻信號是x(k),以及在接收器端，該導(dǎo)頻y(k)被接收到。由于信道的影響，發(fā)射的信號x(k)變成了 y(k)。通過y(k)/x(k)來獲得CSI，其中k是子載波的索引。所以可以通過簡單的除法計算來獲得每12個子載波的散布導(dǎo)頻的CSI。然后，信道估計被用于通過在時域和頻率上插值來獲得OFDM信號中所需要的子載波的CSI?；趫D3會詳細地描述根據(jù)本發(fā)明實施例的插值方法。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的信道估計器150的塊圖。信道估計器150包括CSI存儲器310、檢測器350、第一插值濾波器330和頻率插值濾波器370。信道估計器300的輸入是OFDM符號的每12個子載波上的散布導(dǎo)頻的CSI值。這些CSI值緩存在CSI存儲器310中。CSI存儲器310能夠?qū)Χ鄠€前序的OFDM符號的散步導(dǎo)頻CSI值進行緩存來用于插值計算。當(dāng)新的OFDM符號的CSI被輸入的時候，最老的CSI被更新。所以CSI存儲器310總是保持幾個最新的OFDM符號的CSI值。這些CSI值被用于插值計算，從而來獲得其他子載波的CSI。檢測器350被用于檢測信道參數(shù)，例如多普勒頻率和多路徑延遲。檢測器350能夠被實現(xiàn)同時用于多普勒頻率檢測器和多路徑延遲檢測器、或者單獨的設(shè)備、或者多普勒頻率模塊和多路徑延遲模塊。在根據(jù)本發(fā)明的OFDM接收器中，多普勒頻率檢測器或模塊通常通過在接收的導(dǎo)頻信號之間做相關(guān)操作來檢測多普勒頻率，這些接收的導(dǎo)頻信號在不同的OFDM符號之中，但是在相同的子載波上，S卩，用于相關(guān)操作的導(dǎo)頻信號在相同的頻域點上但是在不同的時域點上。由于多普勒頻率和相關(guān)值成比例，所以能夠從這些相關(guān)值中獲得多普勒頻率。此外，多路徑延遲檢測器或模塊通常對散布導(dǎo)頻的CSI值進行反向離散傅立葉變換(Inverse Discrete Fourier Transform, IDFT)從而獲得信道脈沖響應(yīng)(ChannelImpulse Response, CIR)。然后，能夠在CIR上找到第一路徑和最末路徑。第一路徑和最末路徑之間的距離就是多路徑延遲。通常使用這種方法，多路徑延遲檢測器或模塊能夠檢測多路徑延遲。根據(jù)來自檢測器350的信道參數(shù)，第一插值濾波器330選擇性地使用時間方向的插值和頻率方向的插值的方法從多個散布導(dǎo) 頻的CSI中獲取OFDM符號中每3個子載波的CSI。當(dāng)檢測的多普勒頻率高并且多路徑延遲低的時候，第一插值濾波器330使用頻率方向的插值算法來獲得每3個子載波的CSI。根據(jù)本發(fā)明的實施例，一個預(yù)定的閾值(例如，80Hz用于DVB-T系統(tǒng)中的8K模式)被設(shè)置用于檢測的多普勒頻率。此外，基于多載波系統(tǒng)的最大可容忍多路徑延遲來設(shè)置多路徑延遲閾值。如果檢測的多普勒頻率高于閾值80Hz并且多路徑延遲低于多路徑延遲閾值，第一插值濾波器330使用頻率方向的插值算法。否則，第一插值濾波器330選擇時間方向的插值使用多個散布導(dǎo)頻的CSI來計算OFDM符號的每3個子載波的CSI。根據(jù)本發(fā)明的實施例，我們使用OFDM符號m作為示例(如圖2所示)，當(dāng)時間方向的插值被選擇的時候，可以使用如下的等式進行線性的時間方向的插值來獲得子載波n+12+3和 n+12+6 的 CSI
3Icsi_t intp(m^n+ 12 + 3) = —SP_csi(m-\-l n+12 + 3)+ -^SP_csi(m-3,n-\-l2+ 3) (土)csi_,」nt P(m7n + 12 + 6) =—SP_csi(m - 2,n + 12 + 6) + — SP_csi(m + 2,^ + 12 + 6)
2 2 (2)其中，csi_t_int p (m, n)是索引為m的OFDM符號中索引為n的子載波的插值后的CSI值。SP_csi(m，n)是索引為m的OFDM符號中索引為n的子載波上的散布導(dǎo)頻的已知的CSI值。散布導(dǎo)頻的已知CSI值被存儲在CSI存儲器310中，并且它們可以從存儲器中被讀取出來用于插值計算。為了提高時間方向的插值的性能，根據(jù)信道多普勒頻率在等式中設(shè)置可調(diào)整的參數(shù)A和B，如下
'3I"
csi_t_intp(m，n + 12 + 3)= -SP_csi(m +1,^ + 12 + 3) + -SP_csi{m - 3, +12 + 3) *5
44
o)
csi_( int p(m,w + 12 + 6) 二 —SP_csi(m -2,n + l2 + 6)-\- — SP_csi(m + 2,n + l2 + 6) ^ B
_ 2 2 _
(4)csi—t—int p(m，n+12+9) = [ (A+l) *SP—csi (m_l，n+12+9) _A*SP—csi (m_5，n+12+9)]*B
(5)例如，根據(jù)本發(fā)明的實施例，我們可以設(shè)置多個多普勒頻率間隔，0 30Hz、30 60Hz、60 80Hz以及大于80Hz。我們可以針對這些間隔分別找出合適的參數(shù)A和B。例如，在仿真和實際的硬件測試中，當(dāng)多普勒頻率 是0 30Hz的時候，可以通過A=O. 25和B=I來獲得最小的比特錯誤速率(Bit Error Rate，BER)。當(dāng)多普勒頻率是30 60Hz的時候，可以通過A=O. 35和B=I來獲得最小的BER。當(dāng)多普勒頻率是60 80Hz的時候，可以通過A=O. 5和B=O. 977來獲得最小的BER。當(dāng)多普勒頻率大于80的時候，可以通過A=O. 7和B=O. 966來獲得最小的BER。然后，我們可以預(yù)先存儲這些用于不同多普勒頻率檢測的參數(shù)A和B的組合，并且為當(dāng)前檢測的多普勒頻率選擇適合的A和B的組合。例如，檢測的多普勒頻率是45Hz，我們可以選擇A=O. 35和B=I。通過這種方法，可以優(yōu)化系統(tǒng)的BER性能。圖4示出了在第一插值濾波器330中的頻率方向的插值的實施例。如圖4所示，頻率插值算法僅僅使用當(dāng)前OFDM符號中的散布導(dǎo)頻的已知CSI來獲得每3個子載波上的CSI值。在這里，并不需要其它OFDM符號中的已知的CSI。如圖4所示，如果我們想要獲得索引為m的OFDM符號中每3個子載波的CSI值，我們僅僅需要使用索引為m的OFDM符號中的散布導(dǎo)頻的已知的CSI值。例如，我們可以使用SP_csi (m，n-12)、SP_csi (m，n)、SP_csi (m，n+12)和SP_csi (m, n+24)來插值出索引為m的OFDM符號中索引為n+3、n+6和n+9的子載波的CSI值。例如，我們可以使用四階插值SP_csi (m, n+3) =W11 SP_csi (m, n-12) +W12 SP_csi (m, n) +W13 SP_csi (m,n+12)+W14 SP_csi(m，n+24)
(6)SP_csi (m, n+6) =W21 SP_csi (m, n-12) +W22 SP_csi (m, n) +W23 SP_csi (m,n+12)+W24 SP_csi (m, n+24)
(7)SP_csi (m, n+9) =W31 SP_csi (m, n-12) +W32 SP_csi (m, n) +W33 SP_csi (m,n+12)+W34 SP_csi (m, n+24)
(8)關(guān)于要使用多少個CSI值，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)性能要求來確定。此夕卜，插值濾波器系數(shù)W可以在線性插值方法中大于1/2、1/4和3/4，并且能夠基于性能好于線性插值的最小平方差誤差(Minimum Mean Square Error, MMSE)標準或低通濾波器來設(shè)計?？梢詾椴煌亩嗦窂窖舆t設(shè)計多個系數(shù)組合，并且可以根據(jù)監(jiān)測的多路徑延遲來選擇合適的系數(shù)。因為插值算法會經(jīng)常根據(jù)信道環(huán)境和信道參數(shù)的情況進行變換，所以必須平穩(wěn)地進行變換。時間方向的插值算法會引起2個OFDM符號的延遲，并且頻率方向的插值算法能夠根據(jù)輸入的已知的CSI來計算當(dāng)前OFDM符號中的CSI，因此，頻率方向的插值算法必須人為地延遲2個符號。例如，當(dāng)索引為m+2的OFDM符號到達的時候，可以使用時間預(yù)測算法來計算索引為m的OFDM符號中每3個子載波的CSI。如果變換為頻率方向的插值算法，其必須保存索引為m+2的OFDM符號的最新的輸入的CSI到CSI存儲器310中，并且從CSI存儲器中讀取索引為m的OFDM符號的已知的CSI來計算索引為m的OFDM符號中每3個子載波的CSI。通過這種方法，在這兩種算法之間的變換就不會引起中斷。第一插值濾波器330的輸出被輸入到第二插值濾波器370來獲得每一個子載波的CSI或者所期望獲得的子載波的CSI。第二插值濾波器370是頻率插值濾波器。頻率插值計算方法同第一插值濾波器330中的方法相同。根據(jù)本發(fā)明的實施例，插值方法通過兩個分離的濾波器330和370以及兩步式的插值來實現(xiàn)。但是，當(dāng)多普勒頻率高并且多路徑延遲低的時候，使用一個頻率插值濾波器來對每12個的子載波的CSI進行計算來獲得每一個子載波的CSI或者所期望獲得的子載波的CSI。但是，如果還需要進行時間方向的預(yù)測算法并且能夠在這兩種方法之間變換的話，該一步式的頻率插值需要很多不同的硬件和參數(shù)存儲 器。在如上的實施例中，僅僅使用頻率的算法能夠被劃分成兩個步驟，兩個算法的第二步計算是一樣的。因此，用于第二步計算的硬件能夠被重用，從而減少了硬件的復(fù)雜性。圖5的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于信道估計的方法。在步驟501中，OFDM接收器從通信網(wǎng)絡(luò)中接收OFDM符號。然后在步驟502中，計算散布導(dǎo)頻的信道狀態(tài)信息，并把其保存到CSI存儲器310中。在步驟503中，檢測器330檢測信道參數(shù)，例如多普勒頻率和多路徑延遲。根據(jù)該信道參數(shù)，在步驟504中選擇合適的插值方法。該插值方法可以是兩步式的頻率方向的插值方法或者是時間方向的插值方法加上頻率方向的插值方法。通過使用選擇的插值方法，在步驟505中獲得每一個子載波的CSI或者所期望獲得的子載波的CSI。雖然在實施例中使用OFDM系統(tǒng)和OFDM符號，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員指導(dǎo)實施例的插值方法能夠用于其他的多載波系統(tǒng)和多載波符號。如上僅僅是描述本發(fā)明的實施例，應(yīng)該了解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠設(shè)計出雖然本發(fā)明沒有顯式地給出但是包含本發(fā)明原理并且屬于本發(fā)明的構(gòu)想的其他的實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于多載波通信系統(tǒng)的接收器之中的信道估計的方法，包括 從所述多載波通信系統(tǒng)的發(fā)射器接收多載波符號；以及 選擇性地使用時間方向的插值和頻率方向的插值基于所述多載波符號的多個散布導(dǎo)頻的信道信息獲得承載所述多載波符號的數(shù)據(jù)的子載波的信道信息。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，根據(jù)所述多載波通信系統(tǒng)的信道參數(shù)來選擇所述時間方向的插值和所述頻率方向的插值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述信道參數(shù)包括多普勒頻率和多路徑延遲。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，基于接收的多載波符號和在所述發(fā)射器端相應(yīng)的多載波符號來計算所述多個散布導(dǎo)頻的信道信息。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，如果多普勒頻道高于第一預(yù)定閾值以及多路徑延遲低于第二預(yù)定閾值，選擇頻率方向的插值來獲得承載數(shù)據(jù)的子載波的信道信息；否則，選擇時間方向的插值和頻率方向的插值。
6.一種在多載波通信系統(tǒng)中的接收器，包括 信道估計器，用于選擇性地使用時間方向的插值和頻率方向的插值基于多載波符號的多個散布導(dǎo)頻的信道信息獲得承載所述多載波符號的數(shù)據(jù)的子載波的信道信息，其中，所述多載波符號是從所述多載波通信系統(tǒng)的發(fā)射器接收的。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，根據(jù)所述多載波通信系統(tǒng)的信道參數(shù)來選擇時間方向的插值和頻率方向的插值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，信道參數(shù)包括多普勒頻率和多路徑延遲。
9.如權(quán)利要求6-8任一權(quán)利要求所述的方法,其中,基于接收的多載波符號和在所述發(fā)射器端相應(yīng)的多載波符號來計算所述多個散布導(dǎo)頻的信道信息。
10.如權(quán)利要求6-8任一權(quán)利要求所述的方法，其中，如果多普勒頻道高于第一預(yù)定閾值以及多路徑延遲低于第二預(yù)定閾值，選擇頻率方向的插值來獲得承載數(shù)據(jù)的子載波的信道信息；否則，選擇時間方向的插值和頻率方向的插值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于多載波通信系統(tǒng)的接收器之中的信道估計的方法，包括從所述多載波通信系統(tǒng)的發(fā)射器接收多載波符號；以及選擇性地使用時間方向的插值和頻率方向的插值基于所述多載波符號的多個散布導(dǎo)頻的信道信息獲得承載所述多載波符號的數(shù)據(jù)的子載波的信道信息。
文檔編號H04L27/26GK102714642SQ200980162864
公開日2012年10月3日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者劉剛, 牛犇, 鄒黎 申請人:湯姆森特許公司