专利名称：用于处理被接收ofdm数据符号的方法和ofdm基带接收器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在正交频分复用(OFDM)传输方案中处理被接收数据符号的方法，并且也涉及OFDM基带接收器。
背景技术：
正交频分复用(OFDM)已经被广泛采用来用于多种无线通信标准，诸如WLAN IEEE 802. lla/g、DAB、TDMB、DVB-T、WiMax以及还用于3GPP LTE。由于其用于低复杂度接收器实现的潜能，所以OFDM对于高数据率传输特别有吸引力。在OFDM中，将传输带宽分割为相同宽度的等距间隔的正交子带。在下述前提下维持正交性信道脉冲响应的持续时间不超过保护间隔的持续时间，并且如果无线电传播信道条件足够慢地变化。通过适当地选择诸如子载波间隔和保护间隔持续时间的系统参数来满足两个要求。然后，通过简单的等式来描述一个数据符号的传输。Ykjl = hkjl · xk, !+Iikjl(1)。其中，χ是发射的符号，h是复数衰减系数，η是随机噪声采样，y是对应的被接收符号，k是OFDM子载波索引，并且，1是OFDM符号索引。通过噪声方差来σ 2来表征噪声采样。对于所有不同对的(k，l)的不同值，本等式对于在
图1中图示的时间频率平面中的所有符号成立。上面的情况对于利用一个发射(Tx)天线的通信方案成立。其中在发射方和接收方都使用多个天线的OFDM通信方案被称为多输入多输出 (MIMO)OFDM。在该情况下，在时间频率平面中的每一个元素对应于等式ykjl = Hkjl · xk, !+Hkjl(2)，其中，χ是发射的符号的向量，H是复数衰减系数的矩阵，η是随机噪声采样向量， y是对应的被接收符号向量。通过其协方差矩阵Om来表征随机噪声向量。在多用户系统中，在出现从一个发射器向多个接收器的发射的情况下，可以向不同用户指配在时间频率平面中的区域。3GPP LTE标准在下行链路，即，从基站到终端的发射方向中采用这种正交频分多址(OFDMA)。在LTE中，在时间频率平面中的每一个元素被称为资源元素，并且，将整个时间频率平面划分为所谓的资源块，所谓的资源块是在频率方向上的12个子载波乘以在时间方向上的6或7个(取决于循环前缀持续时间模式)0FDM符号的矩形，如图2中所示。如图3中所示，向特定用户指配资源块整体。取决于网络负载，资源块也可以未使用，g卩，不向任何用户分配。LTE标准描述了蜂窝网络，其中，将所提供的区域分割为小区，每一个小区配备有基站，基站服务于在该小区中的移动站。在LTE术语中，基站被称为“演进节点B”(eNB)，并且移动站或终端被称为用户设备(UE)。在图4中示出了这样的网络的简化方案。通信终端 1位于小区4A中接近相邻的小区4B的边界处。终端1由基站2来服务。终端1也将接收由小区4B的基站2发射的信号，然而该信号意欲用于位于小区4B中的另一个终端(未示出)。
在LTE中，网络的所有小区以相同的中心频率运行，即，频率重使用因子是1，这意味着任何移动站将体验到来自网络中相邻小区的干扰。来自相邻小区的干扰取决于在相邻小区中使用和未使用的资源块的模式。为了给出示例，我们假定在特定时间点处图3中描述的资源块分配在小区4A中是有效的，并且，并且未示出的不同资源块分配在相邻小区4B 中是有效的。在图3的分配方案中，向用户1 (图4中的终端1)分配具有资源块索引5以及时隙索引5和6的资源块。如果在频率时间平面中的这些资源块在小区4B中被同时使用，即，被分配到另一个用户(未示出)，则当终端1位于接近小区4B的边缘时终端1的通信被小区4B干扰。如果在小区4B中未分配相同的资源块，则将不存在这些资源块中的信号对于终端1的通信的干扰。从这个示例容易理解，小区间的干扰在时间和频率上变化。特别是在两个小区间的边界处，在其中干扰基站具有向其自己的服务用户分配的资源块的时间频率平面的那些部分中来自相邻基站的接收到的干扰的级别通常比接收器的热噪声高得多。在邻近小区的基站之间的干扰协调旨在将干扰级别保持得低。由于处理复杂度约束和有限的带宽资源，当网络越来越多地加载用户时，在移动站处的接收越来越多地从噪声有限操作转变为干扰有限操作。另外，朝向干扰基站的通信信道是时间变化和频率选择性的。因此，当移动站在LTE网络中接收信号时，噪声和干扰的合成一般在时间和频率方向上变化。在移动无线电接收器中，为了实现可靠的数据接收，需要执行多个参数估计任务， 例如，时间同步估计、频率同步估计、信道估计、干扰级别估计、多普勒扩展估计、功率时延谱估计、反馈信息估计。许多现有的OFDM接收器实现被设计用于在所采用的频带上是恒定的噪声级别。然而，为了在存在噪声加干扰的时间和频率选择性级别的情况下实现最高的数据吞吐量，数据解调和参数估计算法应当考虑噪声和干扰的特性。为了可靠通信应用高级的纠错码，例如，LTE利用所谓的Turbo码。在接收器中， 对解码器馈送被称为对数似然比(LLR)值的软比特，以得到最佳的解码结果。对于包括两个符号xe {-1,1}的简单BPSK(二进制相移键控)发射符号字母表的示例，LLR值被计算为
权利要求
1.一种用于在正交频分复用(OFDM)传输方案中处理被接收数据符号的方法，包括 对于数据解调和参数估计处理，从被接收符号来确定噪声级别估计(14)和信道估计(16)；该方法的特征在于确定噪声级别估计的步骤(14)包括估计组合了噪声和干扰的时间和频率选择性级别，并且，所述方法进一步包括从所述时间和频率选择性噪声加干扰级别，对采用的传输方案中应用的时间频率平面的相应的时间频率区域，计算(50)噪声归一化值(g，G)；向被接收数据符号应用(5 所述噪声归一化值，以获得归一化数据符号； 向所述信道估计应用(54)所述噪声归一化值，以获得归一化信道估计； 从所述归一化信道估计来确定(60)通信参数估计；以及使用所述归一化信道估计从所述归一化数据符号来确定(18,20,2 解调和解码的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述噪声归一化值计算步骤(50)包括根据 g = 为从单个接收天线接收的数据符号获得噪声归一化值(g)，其中，σ 2是被接收数据符号的时间频率区域的估计噪声方差。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述噪声归一化值计算步骤(50)包括根据G= diag(gl-gE)为从多个接收天线接收的数据符号获得噪声归一化值(G)，其中，R是接收天线的数量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述噪声归一化值计算步骤(50)包括根据G= Chol(O)nn)-1为从多个接收天线接收的被接收数据符号获得噪声归一化值(G)，作为噪声协方差矩阵Om的丘拉斯基因式分解的逆，其中G ·Gff = Φ二。
5.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中，执行向对应的被接收噪声数据符号和估计的信道传递函数值应用所计算的噪声归一化值(g，G)的步骤，使得关于归一化数据符号上的噪声方差在所述时间频率平面上是恒定的。
6.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中，所述通信参数确定步骤(60)包括确定时间偏移估计、频率偏移估计、多普勒扩展估计、功率时延谱估计、信道状态信息 (CQI)估计、秩索引(RI)估计和预编码矩阵索引(PMI)估计中的至少一个。
7.一种正交频分复用(OFDM)基带接收器，包括用于估计噪声级别的装置(814 ；914)和用于从被接收符号估计信道条件的装置(816 ； 916)；用于解调和解码数据的装置(818，820，822;918，920，922)和用于使用所述噪声级别和信道估计来估计通信参数的装置(830，832，840 ;930，932，940)； 所述基带接收器的特征在于所述噪声级别估计装置(814;914)操作用于估计组合了噪声和干扰的时间和频率选择性级别；并且，所述基带接收器进一步包括用于从所述时间和频率选择性噪声加干扰级别来对采用的OFDM传输方案的时间频率平面的相应的时间频率区域计算噪声归一化值(g，G)的装置(850;950)；用于向被接收数据符号应用所述噪声归一化值以获得归一化数据符号的装置(852 ； 952)；以及用于向所述信道估计应用所述噪声归一化值以获得归一化信道估计的装置(邪4; 954),并且，其中所述参数估计装置(830，832，840 ；930，932，940)操作用于从所述归一化信道估计来确定通信参数；并且所述数据解调和解码装置(818，820，822 ;918，920，922)操作用于使用所述归一化信道估计从所述归一化数据符号来确定被发射数据。
8.根据权利要求7所述的基带接收器，其接收从单个接收天线导出的数据符号，并且其中，所述噪声归一化值计算装置(850 ；950)适于根据g = 为被接收数据符号确定噪声归一化值(g)，其中，σ 2是被接收数据符号的时间频率区域的估计噪声方差。
9.根据权利要求8所述的基带接收器，其接收从多个接收天线导出的数据符号，并且其中，所述噪声归一化值计算装置(850 ；950)适于根据G =为被接收数据符号确定噪声归一化值(G)，其中，R是接收天线的数量。
10.根据权利要求7所述的基带接收器，其接收从多个接收天线导出的数据符号，并且其中，所述噪声归一化值计算装置(850 ；950)适于根据G = Chol (Φ」—1为被接收数据符号确定噪声归一化值(G)，作为噪声协方差矩阵Onn的丘拉斯基因式分解的逆，其中 G-Gh =Φ-〉
11.根据权利要求7至10中的任何一项所述的基带接收器，包括时间偏移估计装置 (830 ；930)、频率偏移估计装置(832 ；932)和反馈信息估计装置(840 ；940)，其中，所述反馈信息是信道状态信息(CQI)、秩索引(RI)和预编码矩阵索引(PMI)中的至少一个。
12.根据权利要求11所述的基带接收器，进一步包括第一转换装置，其选择性地将所述信道估计装置(916)的输出或用于获得归一化信道估计的所述装置(％4)的输出与所述时间偏移估计装置(930)耦合；以及第二转换装置，其选择性地将所述信道估计装置 (916)的输出或用于获得归一化信道估计的所述装置(％4)的输出与所述频率偏移估计装置(932)耦合。
全文摘要
本发明提供了一种用于在正交频分复用(OFDM)传输方案中处理接收到的数据符号的方法和执行该方法的OFDM基带接收器。通过下述方式来实现支持尤其是在干扰有限的环境中的频率选择性噪声估计以提供改善的估计性能和降低的计算复杂度的目的确定组合了噪声和干扰的时间和频率选择性级别；根据所述时间和频率选择性噪声加干扰级别，对采用的所述传输方案中应用的所述时间频率平面的相应的时间频率区域，计算噪声归一化值；向被接收数据符号应用所述噪声归一化值，以获得归一化数据符号；向所述信道估计应用所述噪声归一化值，以获得归一化信道估计；从所述归一化信道估计来确定通信参数估计；以及使用所述归一化信道估计从所述归一化数据符号来确定解调和解码的数据。
文档编号H04L27/26GK102447656SQ20111030472
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月10日 优先权日2010年10月1日
发明者安德烈亚斯·布里 申请人:英特尔移动通信技术德累斯顿有限公司