專利名稱：用于處理被接收ofdm數(shù)據(jù)符號的方法和ofdm基帶接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在正交頻分復用(OFDM)傳輸方案中處理被接收數(shù)據(jù)符號的方法，并且也涉及OFDM基帶接收器。
背景技術(shù)：
正交頻分復用(OFDM)已經(jīng)被廣泛采用來用于多種無線通信標準，諸如WLAN IEEE 802. lla/g、DAB、TDMB、DVB-T、WiMax以及還用于3GPP LTE。由于其用于低復雜度接收器實現(xiàn)的潛能，所以O(shè)FDM對于高數(shù)據(jù)率傳輸特別有吸引力。在OFDM中，將傳輸帶寬分割為相同寬度的等距間隔的正交子帶。在下述前提下維持正交性信道脈沖響應(yīng)的持續(xù)時間不超過保護間隔的持續(xù)時間，并且如果無線電傳播信道條件足夠慢地變化。通過適當?shù)剡x擇諸如子載波間隔和保護間隔持續(xù)時間的系統(tǒng)參數(shù)來滿足兩個要求。然后，通過簡單的等式來描述一個數(shù)據(jù)符號的傳輸。Ykjl = hkjl · xk, !+Iikjl(1)。其中，χ是發(fā)射的符號，h是復數(shù)衰減系數(shù)，η是隨機噪聲采樣，y是對應(yīng)的被接收符號，k是OFDM子載波索引，并且，1是OFDM符號索引。通過噪聲方差來σ 2來表征噪聲采樣。對于所有不同對的(k，l)的不同值，本等式對于在

圖1中圖示的時間頻率平面中的所有符號成立。上面的情況對于利用一個發(fā)射(Tx)天線的通信方案成立。其中在發(fā)射方和接收方都使用多個天線的OFDM通信方案被稱為多輸入多輸出 (MIMO)OFDM。在該情況下，在時間頻率平面中的每一個元素對應(yīng)于等式y(tǒng)kjl = Hkjl · xk, !+Hkjl(2)，其中，χ是發(fā)射的符號的向量，H是復數(shù)衰減系數(shù)的矩陣，η是隨機噪聲采樣向量， y是對應(yīng)的被接收符號向量。通過其協(xié)方差矩陣Om來表征隨機噪聲向量。在多用戶系統(tǒng)中，在出現(xiàn)從一個發(fā)射器向多個接收器的發(fā)射的情況下，可以向不同用戶指配在時間頻率平面中的區(qū)域。3GPP LTE標準在下行鏈路，即，從基站到終端的發(fā)射方向中采用這種正交頻分多址(OFDMA)。在LTE中，在時間頻率平面中的每一個元素被稱為資源元素，并且，將整個時間頻率平面劃分為所謂的資源塊，所謂的資源塊是在頻率方向上的12個子載波乘以在時間方向上的6或7個(取決于循環(huán)前綴持續(xù)時間模式)0FDM符號的矩形，如圖2中所示。如圖3中所示，向特定用戶指配資源塊整體。取決于網(wǎng)絡(luò)負載，資源塊也可以未使用，g卩，不向任何用戶分配。LTE標準描述了蜂窩網(wǎng)絡(luò)，其中，將所提供的區(qū)域分割為小區(qū)，每一個小區(qū)配備有基站，基站服務(wù)于在該小區(qū)中的移動站。在LTE術(shù)語中，基站被稱為“演進節(jié)點B”(eNB)，并且移動站或終端被稱為用戶設(shè)備(UE)。在圖4中示出了這樣的網(wǎng)絡(luò)的簡化方案。通信終端 1位于小區(qū)4A中接近相鄰的小區(qū)4B的邊界處。終端1由基站2來服務(wù)。終端1也將接收由小區(qū)4B的基站2發(fā)射的信號，然而該信號意欲用于位于小區(qū)4B中的另一個終端(未示出)。
在LTE中，網(wǎng)絡(luò)的所有小區(qū)以相同的中心頻率運行，即，頻率重使用因子是1，這意味著任何移動站將體驗到來自網(wǎng)絡(luò)中相鄰小區(qū)的干擾。來自相鄰小區(qū)的干擾取決于在相鄰小區(qū)中使用和未使用的資源塊的模式。為了給出示例，我們假定在特定時間點處圖3中描述的資源塊分配在小區(qū)4A中是有效的，并且，并且未示出的不同資源塊分配在相鄰小區(qū)4B 中是有效的。在圖3的分配方案中，向用戶1 (圖4中的終端1)分配具有資源塊索引5以及時隙索引5和6的資源塊。如果在頻率時間平面中的這些資源塊在小區(qū)4B中被同時使用，即，被分配到另一個用戶(未示出)，則當終端1位于接近小區(qū)4B的邊緣時終端1的通信被小區(qū)4B干擾。如果在小區(qū)4B中未分配相同的資源塊，則將不存在這些資源塊中的信號對于終端1的通信的干擾。從這個示例容易理解，小區(qū)間的干擾在時間和頻率上變化。特別是在兩個小區(qū)間的邊界處，在其中干擾基站具有向其自己的服務(wù)用戶分配的資源塊的時間頻率平面的那些部分中來自相鄰基站的接收到的干擾的級別通常比接收器的熱噪聲高得多。在鄰近小區(qū)的基站之間的干擾協(xié)調(diào)旨在將干擾級別保持得低。由于處理復雜度約束和有限的帶寬資源，當網(wǎng)絡(luò)越來越多地加載用戶時，在移動站處的接收越來越多地從噪聲有限操作轉(zhuǎn)變?yōu)楦蓴_有限操作。另外，朝向干擾基站的通信信道是時間變化和頻率選擇性的。因此，當移動站在LTE網(wǎng)絡(luò)中接收信號時，噪聲和干擾的合成一般在時間和頻率方向上變化。在移動無線電接收器中，為了實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)接收，需要執(zhí)行多個參數(shù)估計任務(wù)， 例如，時間同步估計、頻率同步估計、信道估計、干擾級別估計、多普勒擴展估計、功率時延譜估計、反饋信息估計。許多現(xiàn)有的OFDM接收器實現(xiàn)被設(shè)計用于在所采用的頻帶上是恒定的噪聲級別。然而，為了在存在噪聲加干擾的時間和頻率選擇性級別的情況下實現(xiàn)最高的數(shù)據(jù)吞吐量，數(shù)據(jù)解調(diào)和參數(shù)估計算法應(yīng)當考慮噪聲和干擾的特性。為了可靠通信應(yīng)用高級的糾錯碼，例如，LTE利用所謂的Turbo碼。在接收器中， 對解碼器饋送被稱為對數(shù)似然比(LLR)值的軟比特，以得到最佳的解碼結(jié)果。對于包括兩個符號xe {-1,1}的簡單BPSK(二進制相移鍵控)發(fā)射符號字母表的示例，LLR值被計算為
權(quán)利要求
1.一種用于在正交頻分復用(OFDM)傳輸方案中處理被接收數(shù)據(jù)符號的方法，包括 對于數(shù)據(jù)解調(diào)和參數(shù)估計處理，從被接收符號來確定噪聲級別估計(14)和信道估計(16)；該方法的特征在于確定噪聲級別估計的步驟(14)包括估計組合了噪聲和干擾的時間和頻率選擇性級別，并且，所述方法進一步包括從所述時間和頻率選擇性噪聲加干擾級別，對采用的傳輸方案中應(yīng)用的時間頻率平面的相應(yīng)的時間頻率區(qū)域，計算(50)噪聲歸一化值(g，G)；向被接收數(shù)據(jù)符號應(yīng)用(5 所述噪聲歸一化值，以獲得歸一化數(shù)據(jù)符號； 向所述信道估計應(yīng)用(54)所述噪聲歸一化值，以獲得歸一化信道估計； 從所述歸一化信道估計來確定(60)通信參數(shù)估計；以及使用所述歸一化信道估計從所述歸一化數(shù)據(jù)符號來確定(18,20,2 解調(diào)和解碼的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述噪聲歸一化值計算步驟(50)包括根據(jù) g = 為從單個接收天線接收的數(shù)據(jù)符號獲得噪聲歸一化值(g)，其中，σ 2是被接收數(shù)據(jù)符號的時間頻率區(qū)域的估計噪聲方差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述噪聲歸一化值計算步驟(50)包括根據(jù)G= diag(gl-gE)為從多個接收天線接收的數(shù)據(jù)符號獲得噪聲歸一化值(G)，其中，R是接收天線的數(shù)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述噪聲歸一化值計算步驟(50)包括根據(jù)G= Chol(O)nn)-1為從多個接收天線接收的被接收數(shù)據(jù)符號獲得噪聲歸一化值(G)，作為噪聲協(xié)方差矩陣Om的丘拉斯基因式分解的逆，其中G ·Gff = Φ二。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的方法，其中，執(zhí)行向?qū)?yīng)的被接收噪聲數(shù)據(jù)符號和估計的信道傳遞函數(shù)值應(yīng)用所計算的噪聲歸一化值(g，G)的步驟，使得關(guān)于歸一化數(shù)據(jù)符號上的噪聲方差在所述時間頻率平面上是恒定的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的方法，其中，所述通信參數(shù)確定步驟(60)包括確定時間偏移估計、頻率偏移估計、多普勒擴展估計、功率時延譜估計、信道狀態(tài)信息 (CQI)估計、秩索引(RI)估計和預(yù)編碼矩陣索引(PMI)估計中的至少一個。
7.一種正交頻分復用(OFDM)基帶接收器，包括用于估計噪聲級別的裝置(814 ；914)和用于從被接收符號估計信道條件的裝置(816 ； 916)；用于解調(diào)和解碼數(shù)據(jù)的裝置(818，820，822;918，920，922)和用于使用所述噪聲級別和信道估計來估計通信參數(shù)的裝置(830，832，840 ;930，932，940)； 所述基帶接收器的特征在于所述噪聲級別估計裝置(814;914)操作用于估計組合了噪聲和干擾的時間和頻率選擇性級別；并且，所述基帶接收器進一步包括用于從所述時間和頻率選擇性噪聲加干擾級別來對采用的OFDM傳輸方案的時間頻率平面的相應(yīng)的時間頻率區(qū)域計算噪聲歸一化值(g，G)的裝置(850;950)；用于向被接收數(shù)據(jù)符號應(yīng)用所述噪聲歸一化值以獲得歸一化數(shù)據(jù)符號的裝置(852 ； 952)；以及用于向所述信道估計應(yīng)用所述噪聲歸一化值以獲得歸一化信道估計的裝置(邪4; 954),并且，其中所述參數(shù)估計裝置(830，832，840 ；930，932，940)操作用于從所述歸一化信道估計來確定通信參數(shù)；并且所述數(shù)據(jù)解調(diào)和解碼裝置(818，820，822 ;918，920，922)操作用于使用所述歸一化信道估計從所述歸一化數(shù)據(jù)符號來確定被發(fā)射數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基帶接收器，其接收從單個接收天線導出的數(shù)據(jù)符號，并且其中，所述噪聲歸一化值計算裝置(850 ；950)適于根據(jù)g = 為被接收數(shù)據(jù)符號確定噪聲歸一化值(g)，其中，σ 2是被接收數(shù)據(jù)符號的時間頻率區(qū)域的估計噪聲方差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基帶接收器，其接收從多個接收天線導出的數(shù)據(jù)符號，并且其中，所述噪聲歸一化值計算裝置(850 ；950)適于根據(jù)G =為被接收數(shù)據(jù)符號確定噪聲歸一化值(G)，其中，R是接收天線的數(shù)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基帶接收器，其接收從多個接收天線導出的數(shù)據(jù)符號，并且其中，所述噪聲歸一化值計算裝置(850 ；950)適于根據(jù)G = Chol (Φ」—1為被接收數(shù)據(jù)符號確定噪聲歸一化值(G)，作為噪聲協(xié)方差矩陣Onn的丘拉斯基因式分解的逆，其中 G-Gh =Φ-〉
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任何一項所述的基帶接收器，包括時間偏移估計裝置 (830 ；930)、頻率偏移估計裝置(832 ；932)和反饋信息估計裝置(840 ；940)，其中，所述反饋信息是信道狀態(tài)信息(CQI)、秩索引(RI)和預(yù)編碼矩陣索引(PMI)中的至少一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基帶接收器，進一步包括第一轉(zhuǎn)換裝置，其選擇性地將所述信道估計裝置(916)的輸出或用于獲得歸一化信道估計的所述裝置(％4)的輸出與所述時間偏移估計裝置(930)耦合；以及第二轉(zhuǎn)換裝置，其選擇性地將所述信道估計裝置 (916)的輸出或用于獲得歸一化信道估計的所述裝置(％4)的輸出與所述頻率偏移估計裝置(932)耦合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于在正交頻分復用(OFDM)傳輸方案中處理接收到的數(shù)據(jù)符號的方法和執(zhí)行該方法的OFDM基帶接收器。通過下述方式來實現(xiàn)支持尤其是在干擾有限的環(huán)境中的頻率選擇性噪聲估計以提供改善的估計性能和降低的計算復雜度的目的確定組合了噪聲和干擾的時間和頻率選擇性級別；根據(jù)所述時間和頻率選擇性噪聲加干擾級別，對采用的所述傳輸方案中應(yīng)用的所述時間頻率平面的相應(yīng)的時間頻率區(qū)域，計算噪聲歸一化值；向被接收數(shù)據(jù)符號應(yīng)用所述噪聲歸一化值，以獲得歸一化數(shù)據(jù)符號；向所述信道估計應(yīng)用所述噪聲歸一化值，以獲得歸一化信道估計；從所述歸一化信道估計來確定通信參數(shù)估計；以及使用所述歸一化信道估計從所述歸一化數(shù)據(jù)符號來確定解調(diào)和解碼的數(shù)據(jù)。
文檔編號H04L27/26GK102447656SQ20111030472
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者安德烈亞斯·布里 申請人:英特爾移動通信技術(shù)德累斯頓有限公司