专利名称：Ofdm通信中传送信道信息的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用如正交频分复用(OFDM)方法的频分发送技术的通信系统领域，尤其涉及一种接收方测量信道信息、压缩所测量的信道信息、并且将所压缩的数据发送到发送方的方法，以及执行该方法的系统。
背景技术：
OFDM技术被广泛用于数字通信，例如异步数字用户线(ADSL)、数字音频广播(DAB)、和数字视频广播(DVB)，因为它能够简单地消除发送时码元之间的干扰。
当采用OFDM技术的通信系统的发射机使用多个天线时，可以通过增加信道的容量来提高发送速度。随着使用多个天线，如果数据在发送信道信息被识别的情况下被发送，则发送部分可以比在发送信道信息未被识别的情况下发送数据时发送更多的数据。因此，可以提高发送的性能。可以通过多个天线系统、奇异值分解(SVD)、波束形成、或发送分集式天线选择方法来提高发送性能。
图1示出了采用传统OFDM技术的无线电收发机的方框图。在图1中，将信号从左边发送到右边。发送部分中的串行到并行(S/P)转换器100a将串行信号转换成并行信号，从而后来使用反向快速傅立叶变换来对并行信号处理。信号处理部分100b在由S/P转换器100a获得的并行信号被调制之前处理信号。这里，发送和接收的性能可以通过各种各样的方法来提高，例如在发送单元采用多个天线系统情况下的SVD；波束形成；以及发送分集式天线选择。在SVD技术中，信道H可以由SVD分解成UAVH。因而，根据SVD技术，依赖于信道的变化的发射机的发送性能可以通过发送部分复用特征向量UH和接收部分110复用特征向量V来提高。波束形成是一种能够通过复用多个天线响应矢量而使发送信号具有朝向接收部分的强方向性的方法，所述响应矢量是通过发送部分中的发送信道获取的。在波束形成方法中，通过增加接收端上的信号的强度来提高发送和接收性能。反向快速傅立叶变换(IFFT)电路100c执行IFFT，并且相当于一个用于调制OFDM信号的调制部分。在IFFT 100c中，信号从频域变换成时域。并行到串行(P/S)转换器100d是一种用于将变换成时域的信号，即并行信号转换回串行数据的设备。循环前缀(CP)被添加到从P/S转换器100d输出的数据，以便克服信道衰落。最后的数据经由发送天线102发送到接收端。在图1中，发送天线102的数量是N个，即，Tx1、Tx2、...，和TxN，但是可以使用一个发送天线。图1中示出的信道路径104是在发送天线102与接收天线104之间安装的信道路径。接收天线106接收经由信道路径104发送的信号。接收天线106的数量是M个，即，Rx1、Rx2、...，和RxM，但是可以像发送天线102一样使用一个接收天线。接收部分110中的S/P转换器110a将CP从接收天106接收的数据中消除，并且随后将消除了CP的数据转换成并行数据。FFT 110b充当一个解调器，用于解调OFDM信号并且执行傅立叶变换。信号处理部分110c对应于发送部分100中的信号处理部分110b。接收部分110中的信号处理部分110c可以包括一个信道测量设备。P/S转换器110d将并行数据转换成串行数据。
如上所述，当通过传统正交频分复用/频分双工(OFDM/FDD)技术来执行无线电收发时，发送部分不能够测量发送信道。因此，如果发送部分试图通过使用信号处理方法来增加发送效率，则接收部分需要将有关测量的信道的信息发送到发送部分。然而，在现有的OFDM/FDD系统中，当有关测量的信道的信息发送到发送部分时，接收部分发送对应于OFDM信号的每个副载波的信道信息。因此，无线电收发天线的数量增加，导致将被发送的信息的数量也增加。这就降低了系统性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种正交频分复用/频分双工(OFDM/FDD)系统中的信道信息发送装置，在该装置中，当在接收部分测量的信道信息被发送到发送部分时，频域信息被转换成时域信息，该时域信息是循环前缀(CP)的长度，该时域信息被压缩，并且之后被压缩的信息被发送到发送部分。发送部分对从接收部分接收的数据进行解码，以便恢复信道信息，从而最小化将被发送到发送部分的信道信息的损失，并且有效地减少将被发送的信道信息的数量。
本发明的另一个目的是提供一种使用所述发送装置的信道信息发送方法。
为了实现所述目的，本发明提供一种在OFDM通信系统中的信道信息发送装置，所述装置包括接收部分。在接收部分中，前缀消除器消除从发送部分接收的OFDM信号中的前缀，所述发送部分用于发送OFDM信号。快速傅立叶变换器将已经消除了前缀的接收的时间域信号变换成频域信号。信道测量器测量由所述快速傅立叶变换器获取的频域信号的信道值。补偿器通过使用由所述信道测量器获取的信道值来补偿快速傅立叶变换器的输出信号。并行到串行转换器将由所述补偿器补偿的并行信号转换成串行信号。信号处理器处理由所述信道测量器测量的信道值，并且将所处理的数据发送到发送部分。
为了实现上面的目的，本发明还提供一种在OFDM通信系统中的信道信息发送装置，所述装置包括发送部分。在发送部分中，串行到并行转换器将接收的串行信号转换成并行信号。在调制从所述串行到并行转换器中输出的并行信号之前，信号处理器根据发送目的来不同地转换并行信号。反向快速傅立叶变换器将由所述信号处理器获取的频域信号变换成时域信号。并行到串行转换器将从所述反向快速傅立叶变换器中接收的并行时域信号转换成串行信号。循环前缀(CP)加法器将CP添加到从所述并行到串行转换器接收的串行信号。信道信息接收机对由接收部分压缩和馈回的信道信息信号进行纠错解码和信号处理。
在接收部分执行的信道信息发送方法中，首先，从接收的时域信号中消除循环前缀。接着，将已经消除了循环前缀的接收的时域信号变换成频域信号。之后，测量来自所述频域信号的信道值。然后，使用所测量的信道值来补偿在步骤(b)中获得的输出数据。接着，将所补偿的输出数据转换成串行信号。然后，所测量的信道值被处理成适合发送到发送部分的信号。
为了处理测量信道值，所测量的频域的信道值首先被变换成时域的信道值，并且随后时域信道值被压缩。
所述时域信道值是使用行程(run length)编码、邮政(zip)编码、位量化编码以及算术编码之一而被压缩的。
压缩的信道值被变换成纠错码，并且被发送到发送部分。
使用傅立叶变换将已经消除了循环前缀的接收的时域信号变换成频域信号。
使用最小二乘法将所测量的频域信道值变换成时域信道值。
在发送部分中执行的信道信息发送方法中，首先，将串行信号转换成并行信号。然后，对所述并行信号进行处理。之后，将所处理的并行信号转换成时域信号。接着，将时域并行信号转换成串行信号。然后，将循环前缀附加到时域串行信号。在发送部分中，从接收部分压缩和接收的信道信息信号被纠错解码和处理，以便变回在接收部分中测量的原始信道值。所恢复的信道值被用于处理并行信号。
这里，使用反向傅立叶变换将被处理的并行信号变换成时域信号。
根据本发明，如果信道信息在压缩之后被发送，则可以最小化信道信息数据的损失，并且可以减少将被发送到发送部分的信道信息的数量。而且，可以有效地使用上行链路信道。而且，可以通过经由任何时刻变化的信道发送少量数据来发送发送信道的数据。因此，在发送部分中使用的根据时间变化的适应性变得相对简单。
图1示出了传统正交频分复用通信系统中的发送部分和接收部分的方框图；图2示出了根据本发明的正交频分复用通信系统中的接收部分的方框图；和图3示出了根据本发明的正交频分复用通信系统中的发送部分的方框图。
具体实施例方式
参考图2，正交频分复用(OFDM)通信系统中的接收部分包括OFDM接收机200和信道信息发射机210，用于压缩所接收的信道信息并且将所压缩的信道信息发送到发送部分。OFDM接收机200包括前缀消除器200a、快速傅立叶变换器(FFT)200b、补偿器200c、并行到串行(P/S)转换器200d、以及信道测量器200e。前缀消除器200a消除所接收的数据中的循环前缀。执行OFDM解调的FFT 200b将时域的信道信息转换成频域的信道信息。信道测量器200e从被快速傅立叶变换的频域信道信息中提取信道值。通过使用所提取的信道值，补偿器200c补偿FFT 200b的输出数据。P/S转换器200d将从补偿器200c输出的并行信号转换成串行信号。信道信息发射机210包括信号处理器210a，用于压缩和处理从OFDM接收机200中的信道测量器200e输出的信号。如果信号处理器210a发送一个信道值，即由信道测量器200e提取的信道信息，则在未发生变化的频域中，数据量大量地增加了OFDM副载波的数量。然而，最好是，频域的信道信息被转换成时域的信道信息，时域信道信息被压缩，并且之后所得到的信道信息被发送。
现在将描述一种用于压缩信道信息的方法。在OFDM技术中，循环前缀(CP)的长度大于信道的长度。换句话说，时域的CP信息包括信道的所有频率信息，并且时域的CP数据的长度比发送的信号的长度要短。然而，如果频域的信道信息被转换成时域的信道信息并且随后被发送到发送部分，则发送到发送部分的数据量减少。
反向傅立叶变换用于将频域的信道信息变换成时域的信道信息。然而，来自发送部分的OFDM信号设定一个保护频带，用于阻止传播规范中定义的可用的频带之外的信号的发送，并且零信号被发送到该保护频带。然而，如果由接收部分接收的数据被直接反向傅立叶变换从而将时域的信道信息变换成频域的信道信息，则不能获得全部的精确的信道信息。因此，最好是，使用最小二乘法将频域的信道信息有效地转换成时域的信道信息。也就是说，时域数据h′(n)对包含在相应于时域中的CP长度的信号中的傅立叶变换的频域数据与从接收的信号中获得的频域数据之间的误差的平方最小化。时域数据h′(n)通过等式1来获得minΣm=1N|FET(h′(n)-H(m))|2...(1)]]>其中N表示OFDM副载波的数量，H(m)表示第m副载波的频域信道信息，h′(n)表示期望的时域数据。n表示时域中的时标，n的值具有CP的长度。时域数据h′(n)或者经过诸如行程编码的普通编码、或者经过诸如算术编码的压缩编码，并且随后得到的数据被发送。因此，发送的数据量减少。如果数据被转换成纠错码并且随后被发送到发送部分，则发送错误被最小化。被发送的数据由发送部分中的图3的信道信息接收机310接收，并且通过纠错解码、压缩解码、以及傅立叶变换而变换成频域的信道信息。时域数据h′(n)被发送到发送部分。
总的来说，信道信息压缩处理在信道处理期间包括将频域的信道信息转换成时域的信道信息的步骤以及压缩和编码所转换的数据的步骤。
当信号处理器210a对将被从接收部分发送到发送部分的信道值进行压缩时，可以考虑任何各种各样的方法，例如无损失编码或有损失编码。无损失编码包括行程编码、邮政编码等，而有损失编码包括所有类型的地区转换编码技术和顺向位量化和算术编码。这样编码的时间被转换成纠错码，并且被发送到发送部分。
图3示出了在根据本发明的正交频分复用通信系统中的发送部分的方框图。发送部分包括OFDM发射机300和信道信息接收机310，它们用于信号处理由接收部分压缩并且从接收部分接收的信道信息以及将所得到的信号发送到OFDM信号处理器300b。OFDM发射机300包括S/P转换器300a、信号处理器300b、IFFT 300c、P/S转换器300d、以及循环前缀加法器300e。S/P转换器300a将所接收的串行数据转换成并行数据。信道信息接收机310对从接收部分接收的数据进行纠错解码，并且对纠错解码的数据进行反向信号处理(解码)，以便将其恢复成在接收部分测量的信道值。通过使用从信道信息接收机310输出的数据，信号处理器300b执行数据处理，以便提高发送性能。对应于OFDM调制器的IFFT 300c使用IFFT将频域数据变换成时域数据。P/S转换器300d将从IFFT 300c输出的并行数据转换成串行数据。循环前缀加法器300e将从由P/S转换器300d获得的串行数据获得的循环前缀添加到串行数据的开始，以便克服信道衰落，并且随后发送该已经附加了循环前缀的串行数据。
现在将描述在上述OFDM通信系统中执行的信道信息发送。首先，观察在图2的接收部分执行的信道信息发送，使用前缀消除器200a将附加在发送部分的CP从所接收的信号中消除。FFT 200b将已经消除了CP的接收的时域信号变换成频域信号。之后，使用信道测量器200e，根据由FFT 200b获取的频率数据来测量信道值。补偿器200c使用由信道测量器200e测量的信道值来补偿FFT 200b的输出数据。P/S转换器200d将所补偿的数据转换成串行数据。然后，信号处理器210a处理由信道测量器200e测量的信道值，以便将该信道值改变成适合发送到图3的发送部分的形式。
然后，观察在图3的发送部分中执行的信道信息发送，串行信息被转换成并行信号。之后，并行信号在被调制之前在信号处理器300b中被处理。接着，被处理的频域上的信号被转换成时域上的信号，并且随后时域并行信号被转换回串行信号。然后，CP被附加到时域串行信号。
这时，将被恢复成在接收部分测量的信道值的信号提供给信号处理器300b。被恢复的信号是通过对被压缩并且被馈回到发送部分的信道信息信号进行纠错解码和信号处理而获取的。
工业实用性当OFDM通信系统发送频率信道信息时，将被发送的信道信息的数量随着OFDM副载波的数量的增加而增加。而且，在使用多个天线的情况下，将被发送的数据的数量随着天线数量的增加而增加。然而，根据本发明的信道信息的压缩和发送可以减少将被发送到发送部分的信道信息的数量。因此，可以有效地利用上行链路信道。而且，可以通过经由任何时刻变化的信道发送少量数据来发送发送信道的数据。因此，根据时间变化的适应性可以相对简单地在发送部分中使用。
权利要求
1.一种正交频分复用(OFDM)通信系统中的信道信息发送装置，所述装置包括接收部分，所述接收部分包括前缀消除器，用于消除从发送部分接收的OFDM信号中的前缀，所述发送部分用于发送OFDM信号；快速傅立叶变换器，用于将接收的已经消除了前缀的时间域信号变换成频域信号；信道测量器，用于测量来自由所述快速傅立叶变换器获取的频域信号的信道值；补偿器，用于通过使用由所述信道测量器获取的信道值来补偿快速傅立叶变换器的输出信号；并行到串行转换器，用于将由所述补偿器补偿的并行信号转换成串行信号；以及信号处理器，用于处理由所述信道测量器测量的信道值，并且将所处理的信道值发送到发送部分，其中所述信号处理器对信道值进行压缩，以便处理信道值。
2.如权利要求1所述的信道信息发送装置，其中所述信道值是通过行程编码来压缩的。
3.如权利要求1所述的信道信息发送装置，其中所述信道值是通过邮政编码来压缩的。
4.如权利要求1所述的信道信息发送装置，其中所述信道值是通过位量化来压缩的。
5.如权利要求1所述的信道信息发送装置，其中所述信道值是通过算术编码来压缩的。
6.如权利要求2到5中任一项所述的信道信息发送装置，其中被压缩的信道值被变换成纠错码，并且被发送到所述发送部分。
7.一种OFDM通信系统中的信道信息发送装置，该装置包括发送部分，所述发送部分包括串行到并行转换器，用于将接收的串行信号转换成并行信号；信号处理器，用于处理从所述串行到并行转换器中输出的并行信号；反向快速傅立叶变换器，用于将由所述信号处理器获取的频域信号变换成时域信号；并行到串行转换器，用于将从所述反向快速傅立叶变换器接收的并行时域信号转换成串行信号；循环前缀(CP)加法器，用于将CP添加到从所述并行到串行转换器接收的串行信号；以及信道信息接收机，用于纠错解码和信号处理信道信息信号，以便将信道信息信号恢复为在接收部分测量的信道值，并且将所恢复的信号发送到所述信号处理器，所述信道信息信号已经在接收部分中被压缩并且被馈回到发送部分。
8.一种在接收部分执行的信道信息发送方法，包括(a)从接收的时域信号中消除循环前缀；(b)将已经消除了循环前缀的接收的时域信号变换成频域信号；(c)测量来自所述频域信号的信道值；(d)使用所测量的信道值来补偿在步骤(b)中获得的输出数据；(e)将所补偿的输出数据转换成串行信号；以及(f)执行信号处理，以便将所测量的信道值发送到发送部分。
9.如权利要求8所述的信道信息发送方法，其中步骤(f)包括将所测量的频域的信道值变换成时域的信道值；以及压缩时域信道值。
10.如权利要求9所述的信道信息发送方法，其中所述时域信道值是使用行程编码、邮政编码、位量化编码以及算术编码之一而被压缩的。
11.如权利要求9所述的信道信息发送方法，其中压缩的信道值被变换成纠错码，并且被发送到发送部分。
12.如权利要求8所述的信道信息发送方法，其中使用傅立叶变换器将已经消除了循环前缀的接收的时域信号变换成频域信号。
13.如权利要求9所述的信道信息发送方法，其中使用最小二乘法将所测量的频域信道值变换成时域信道值。
14.一种在发送部分中执行的信道信息发送方法，包括(a)将串行信号转换成并行信号；(b)对所述并行信号执行信号处理；(c)将所处理的并行信号变换成时域信号；(d)将时域并行信号转换成串行信号；以及(e)将循环前缀附加到时域串行信号，其中在步骤(b)中使用恢复成在接收部分中测量的信道值的信号，并且所恢复的信号是通过纠错解码和处理信道信息信号而获取的，所述信道信息信号在接收中被压缩，并且被馈回到发送部分。
15.如权利要求14所述的信道信息发送方法，其中使用反向傅立叶变换器将被信号处理的并行信号变换成时域信号。
全文摘要
提供一种在OFDM通信系统中用于发送信道信息的方法和装置。在该信道信息发送装置中，接收部分包括前缀消除器，用于消除从发送部分接收的OFDM信号中的附加到OFDM信号以便克服信道衰落的前缀；快速傅立叶变换器，用于将已经消除前缀的接收的时间域信号变换成频域信号；信道测量器，用于从通过所述快速傅立叶变换器获取的频域信号中提取信道值；补偿器，用于通过使用由所述信道测量器获取的信道值来补偿快速傅立叶变换器的输出信号；并行到串行转换器，用于将由所述补偿器补偿的并行信号转换成串行信号；以及信号处理器，用于处理由所述信道测量器测量的信道值，以便将被信号处理的数据发送到发送部分。
文档编号H04L1/06GK1554189SQ02817725
公开日2004年12月8日 申请日期2002年9月12日 优先权日2001年9月12日
发明者郑在学, 金暎秀, 金应善 申请人:三星电子株式会社