专利名称：使用缩减的傅里叶变换对基于ofdm的通信系统的基于子带的解调的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及通信，更具体地，涉及用于在基于正交频分复用(OFDM)的通信系 统中执行解调的技术。
背景技术：
OFDM是一种调制技术，其将整个系统带宽有效地划分成多个(N个)正交子带。每 个子带与各自的可调制数据的子载波相关联。子带通常还被称作音调、子载波、频段和频 道。OFDM广泛用于各种通信系统。例如，正交频分多址(OFDMA)系统利用OFDM并且 可以支持多个用户。根据系统设计，N个子带可以以各种方式用于数据和导频传输。例如， OFDMA系统可以将N个子带划分成多个不相交子带组，并且将每个子带组分配给不同的用 户。从而可以经由分配给多个用户的多个子带组同时支持多个用户。在许多情况下，在基于OFDM的系统中仅需要解调N个子带的子集。处理N个子带 的子集的简单方法是对时域采样执行N点快速傅里叶变换(FFT)，以获得全部N个子带的频 域符号。然后，提取并处理所关注子带的符号，并丢弃所有其它子带的符号。这种简单方法 需要与N个子带成比例的存储器装置，并且还需要对全部N个子带进行计算，即使只有N个 子带中的较小子集用于数据传输。因此，在本技术领域中需要如下技术，S卩，当只有N个子带的子集用于数据传输 时，可更有效地在基于OFDM的系统中执行解调的技术。
发明内容
下面描述用于执行基于子带的OFDM解调的技术。这些技术可使接收机能够仅对 所关注的子带而不是全部N个子带执行处理。在一个方案中，描述了用于对全部N个子带中的N。个子带执行“部分”傅里叶变换 的技术，其中N > N。> 1。N。个子带包括全部N个子带中的每个L阶子带，其中N。-L = N。 为了对由子带m、m+L等组成的N。个子带计算部分傅里叶变换，(通过将每个输入采样与相
.2πηυι
量『；相乘)旋转由N个输入采样构成的序列，以获得由N个旋转输入采样构成
的序列。接着对于由被间隔开N。个采样的L个旋转输入采样构成的每个集合，累加由N个 旋转输入采样构成的序列，以获得由N。个时域值构成的序列。然后，对由N。个时域值构成 的序列执行N。点快速傅里叶变换(FFT)，以获得N。个子带的N。个频域值。部分傅里叶变换 使用N。点FFT而不是N点FFT，提供N。个子带的频域值。
在另一方案中，描述了用于在基于OFDM的系统中执行信道估计的技术。对于该系 统，在组P中的子带上发射导频符号，并且需要对组m中子带的信道增益估计。对于信道估 计，首先对输入采样序列执行部分傅里叶变换，以获得组P中子带的接收导频符号。然后通 过移除接收导频符号上的调制，获得对组P中子带的信道增益估计。然后对组P的信道增 益估计执行IFFT，以获得时域信道增益值，可以用相量Wn,对时域信道增益值进行解旋转， 以获得解旋转时域信道增益值。为了获得对组m的信道增益估计，利用相量1；"旋转所述 解旋转时域信道增益值，以便获得组m的旋转信道增益值。还可以利用WN(m_p)n旋转时域信 道增益值，以便直接获得组m的旋转信道增益值。无论如何，对于旋转信道增益值执行FFT， 以获得对组m中子带的信道增益估计。尽管具有不同的相量，也可以通过以类似方式处理 (解旋转的)时域信道增益值，来获得对其它子带组的信道增益估计。在另一方案中，描述了用于在基于OFDM的系统中执行基于子带的解调的技术。对 输入采样序列执行部分傅里叶变换，以获得子带组的接收符号。对该子带组的信道增益估 计也被获得。然后，利用信道增益估计处理(例如，均衡)接收符号，以获得子带组的恢复 数据符号。可以按类似方式对其它子带组执行解调。 下面进一步描述本发明的各个方案和实施例。
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的特征和特性将变得更加清楚，在附 图中相似的参考符号相应地标识相同的内容，其中图IA示出OFDM子带结构；图IB示出基于OFDM的系统的子带配置；图2示出执行基于子带的OFDM解调的处理；图3示出执行部分傅里叶变换的处理；图4示出执行信道估计的处理；图5示出基于OFDM的系统中的发射机；图6示出基于OFDM的系统中的接收机；图7示出用于一个子带组的部分傅里叶变换单元；图8示出信道估计器；以及图9示出基于子带的OFDM解调器。
具体实施例方式词语“示例性的”在本文中指“作为实例、例子或示例的”。不必将本文描述为“示 例性”的任何实施例视为优选于或优于其它实施例或设计。为了清楚起见，在以下描述中， “序列”用于时域采样和数值。图IA示出OFDM子带结构。基于OFDM的系统具有W MHz的总系统带宽，利用OFDM 将其划分成N个正交子带110。每个子带具有W/N MHz的带宽，并且与各自的可调制数据的 载波112相关联。基于OFDM的系统可以仅使用用于数据和导频传输的中心子带，并将两端 上的那些子带保留作为保护子带，以使系统能够满足频谱屏蔽需求。为了简便起见，以下描 述假定全部N个子带都用于传输。
图IB示出用于划分在基于OFDM的系统中的N个子带的示例性频分复用(FDM)方 案。对于该FDM方案，N个子带排列成L个不相交组，每个组包括N。个子带，其中N。· L = N。例如，基于OFDM的系统可以具有N = 4096个全部子带以及L = 8个子带组，每个组包 括N。= 512个子带。L个组是不相交的，这是因为N个子带中的每一个仅属于一个组。每 组中的N。个子带均勻地分布在N个子带上，使得该组中的连续子带被L个子带间隔开。从 而，每组中的子带与其它L-I组中的子带交织。可以按其它方式划分N个子带。为了简便 起见，以下描述假定图IB所示的子带配置。通过0FDM，可以在每个符号周期中，在N个子带中的每一个上发射一个用于数据 或导频的调制符号。数据符号是对数据的调制符号，并且导频符号是对导频的调制符号。如 果少于N个子带用于传输，则向每个未用的子带提供零值信号。对于每个符号周期，使用N 点逆快速傅里叶变换(IFFT)将N个子带的N个符号(即，数据符号、导频符号和/或零) 转换到时域，以获得包含N个时域码片的转换符号。为了抵制符号间干扰(ISI)，可以重复 每个转换符号的一部分，以形成包含N+C个码片的相应OFDM符号，其中C是被重复码片的 数量。重复部分通常被称作循环前缀。然后经由通信链路发射所述OFDM符号。接收机获得OFDM符号的N+C个输入采样，其中每个输入采样对应于一个发射码 片。接收机移除循环前缀的C个输入采样，并且获得由转换符号的N个输入采样构成的序 列。然后，接收机可以对N个输入采样执行N点快速傅里叶变换(FFT)，以获得N个子带的 N个频域接收符号。接收符号可以表示为X (k) =H (k) S (k) +N (k)，k = 0. · · (N-I)，方程(1)其中S(k)是子带k上发射的符号；H(k)是用于子带k的复数信道增益；X(k)是子带k上接收的符号；以及N(k)是接收机处对于子带k的噪声。接收机可以按如下方程恢复发射的数据符号=+Α: 二 0...(iV-l),方程⑵其中疗是对子带k的信道增益估计；是对子带k上发射的符号的估计；以及及是处理后噪声。方程⑵表明可以通过用子带k的接收符号X(k)除以对子带k的信道增益估计 应(众)，恢复子带k上发射的数据符号S (k)。该运算通常被称作均衡。接收机可以基于发射 机发射的导频符号来估计信道增益。如果接收机仅需要恢复一个或几个子带组上的数据，则其通过仅对所关注子带而 不是全部N个子带执行处理，可以更有效率。当N较大(例如，N = 4096)时，这种效率的 提高尤为显著。发射机可以在与用于数据传输的子带组不同的子带组上发射导频符号。在 这种情况下，接收机可以根据在导频子带(即，用于导频传输的子带)上接收的导频符号， 估计数据子带(即，用于数据传输的子带)的信道增益。图2示出利用在另一子带组(组ρ)上发射的导频符号执行基于子带的OFDM解调，以恢复在一个子带组(组m)上发射的数据符号的处理200的流程图。对于图IB所示的 FDM方案，组m包括子带Lk+m，k = 0. . . (Nc-I)，并且组ρ包括子带Lk+p，k = 0. . . (Nc-I)， 其中(Nc-I)以及 0 < ρ < (Nc-I)。首先，对由N个输入采样构成的序列执行部分傅里叶变换，以获得组m中子带 的N。个接收符号的组(步骤210)。由输入采样构成的序列被表示为{x(n)}，其是在η = 0... (N-I)条件下的χ (η)。所述接收符号组被表示为{Xm(k)}或者{X (Lk+m)}，其是在k = 0. . . (Nc-I)条件下的X(Lk+m)。部分傅里叶变换使用N。点FFT而不是N点FFT，并且可以 按照下述方式执行。由N个输入采样构成的序列也被处理，以获得对组m中子带的信道增益估计 (步骤220)。对组m的信道增益估计被表示为{^^》或者·(例M + m)j，其是在k =
0... (Nc-I)条件下的分(ZAr + m)。可以利用部分傅里叶变换和逆傅里叶变换执行步骤 220，如下所述。然后，利用对组m中子带的信道增益估计处理组m中子带的接收符号，以获 得组m中子带的恢复数据符号，例如方程(2)所示(步骤230)。组m的恢复数据符号被表
示为■[夂(众)}或者^^^ + /；^，其是！^ =。··· (Nc-I)条件下的+用于组m中N。个子带的傅里叶变换可以表示为X{Lk + m) = N'Lx(n)-W^k+m)n, k = 0. . . (Nc-I)，方程(3)
=0= Σ-W^
M=OC
.2πα其中巧且x(n)是采样周期η的输入采样。可以定义以下条件xm{n) = x(n)-W；", ” = 0...(iV-l),以及方程(4)之+n = 0...(Nc-I),方程(5)
/=0
27rmn其中、( )是通过利用《=/"I旋转输入采样χ (η)获得的旋转输入采样，其
中Wn1"是从采样到采样变化的相量；并且gm(n)是通过累加以N。个采样间隔开的L个旋转 输入采样获得的时域值。方程(3)可进一步被表示为
Nc-\Xm{k) = X(Lk + m)= Σ ( )·<, λ = (凡-1),方程(6)
Λ=0图3示出用于执行部分傅里叶变换以获得一个子带组的接收符号的处理210a的 流程图。处理210a可以用于图2的步骤210。首先，通过将每个输入采样乘以WNmn来旋转 由N个输入采样χ (η)构成的序列，以获得组m的由N个旋转输入采样构成的序列，其被表 示为{、(《》，如方程(4)所示(步骤312)。然后在由L个旋转输入采样构成的多个集合 中累加由N个旋转输入采样构成的序列，以便获得组m的由N。个时域值构成的序列，其被 表示为如方程(5)所示的{gm(η)}(步骤314)。每个集合包括由旋转输入采样构成的序列 中的每个N。阶采样，所述N。个集合与序列中不同的起始旋转输入采样相关联。接着对由N。 个时域值构成的序列执行N。点FFT，以获得如方程(6)所示的组m的N。个接收符号(步骤 316)。
权利要求
一种在通信系统中执行信道估计的方法，包括对输入采样序列执行傅里叶变换，以获得第一子带组的多个接收导频符号；基于所述多个接收导频符号，获得对所述第一子带组的第一信道增益估计组；对所述第一信道增益估计组执行逆快速傅里叶变换(IFFT)，以获得时域信道增益值序列；旋转所述时域信道增益值序列，以获得第二子带组的第一旋转信道增益值序列；以及对所述第一旋转信道增益值序列执行快速傅里叶变换(FFT)，以获得对所述第二子带组的第二信道增益估计组。
2.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述傅里叶变换的步骤包括 旋转所述输入采样序列，以获得旋转输入采样序列，在多个由L个旋转输入采样构成的集合中累加所述旋转输入采样序列，以获得时域输 入值序列，其中L > 1，以及对所述时域输入值序列执行快速傅里叶变换，以获得所述多个接收导频符号。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述时域信道增益值序列执行解旋转，以获得解旋转时域信道增益值序列，并且其 中，旋转所述解旋转时域信道增益值序列，以获得所述第二子带组的所述第一旋转信道增 益值序列。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括旋转所述时域信道增益值序列，以获得第三子带组的第二旋转信道增益值序列；以及 对所述第二旋转信道增益值序列执行快速傅里叶变换，以获得对所述第三子带组的第 三信道增益估计组。
5.根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述多个接收导频符号中的每一个乘以与 所述接收导频符号对应的共轭导频符号，获得所述第一信道增益估计组。
6.一种用于在通信系统中执行信道估计的设备，包括傅里叶变换单元，用于对输入采样序列执行傅里叶变换，以获得第一子带组的多个接 收导频符号；导频解调器，用于基于所述多个接收导频符号，获得对所述第一子带组的第一信道增 益估计组；逆快速傅里叶变换(IFFT)单元，用于对所述第一信道增益估计组执行逆快速傅里叶 变换，以获得时域信道增益值序列；第一旋转器，用于旋转所述时域信道增益值序列，以获得第二子带组的第一旋转信道 增益值序列；以及第一快速傅里叶变换(FFT)单元，用于对所述第一旋转信道增益值序列执行快速傅里 叶变换，以获得对所述第二子带组的第二信道增益估计组。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述傅里叶变换单元包括第二旋转器，用于旋转所述输入采样序列，以获得旋转输入采样序列， 累加器，用于在多个由L个旋转输入采样构成的集合中累加所述旋转输入采样序列， 以获得时域输入值序列，其中L > 1，以及第二快速傅里叶变换单元，用于对所述时域输入值序列执行快速傅里叶变换，以获得 所述多个接收导频符号。
8.根据权利要求6所述的设备，还包括第二旋转器，用于旋转所述时域信道增益值序列，以获得第三子带组的第二旋转信道 增益值序列；以及第二快速傅里叶变换单元，用于对所述第二旋转信道增益值序列执行快速傅里叶变 换，以获得对所述第三子带组的第三信道增益估计组。
9.一种用于在通信系统中执行信道估计的设备，包括用于对输入采样序列执行傅里叶变换，以获得第一子带组的多个接收导频符号的装置；用于基于所述多个接收导频符号，获得对所述第一子带组的第一信道增益估计组的装置；用于对所述第一信道增益估计组执行逆快速傅里叶变换(IFFT)，以获得时域信道增益 值序列的装置；用于旋转所述时域信道增益值序列，以获得第二子带组的第一旋转信道增益值序列的 装置；以及用于对所述第一旋转信道增益值序列执行快速傅里叶变换(FFT)，以获得对所述第二 子带组的第二信道增益估计组的装置。
全文摘要
对于基于子带的OFDM解调，对由OFDM符号的N个输入采样构成的序列执行“部分”傅里叶变换，以获得由Nc个数据子带构成的组的Nc个接收符号，其中Nc·L＝N且L＞1。对于部分傅里叶变换，利用相量旋转N个输入采样以获得N个旋转输入采样，其被累加(对于由L个采样构成的每个集合)以获得Nc个时域值。对Nc个时域值执行Nc点FFT，以获得Nc个接收符号。例如，通过执行用以获得接收导频符号的部分傅里叶变换、用以获得时域信道增益值的逆FFT以及用以获得对数据子带的信道增益估计的FFT，也可以获得对数据子带的信道增益估计。利用信道增益估计对接收符号进行处理(例如，均衡)以获得恢复数据符号。
文档编号G06F17/14GK101945075SQ20101013274
公开日2011年1月12日 申请日期2005年2月4日 优先权日2004年2月9日
发明者拉古拉曼·克里希纳姆尔蒂 申请人:高通股份有限公司