专利名称：带宽有效正交频分复用通信系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电信，更特别地涉及无线通信。
背景技术：
正交频分复用(OFDM)调制通过在不引起载波间干扰(Inter-Carrier Interference)(ICI)的情况下尽可能近地放置调制后的子载波而有效使用它的无线电频谱。OFDM调制已经被各种标准所采用，尤其是数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、非对称数字用户线(ADSL)、IEEE LAN(802.11和802.11g)和IEEEMAN 802.16a。OFDM调制还被考虑用于各种下一代无线标准。
典型地，OFDM调制随同其数据抽样或码元一起发送保护期间。典型地，该保护期间由循环前缀和/或循环后缀扩展组成，所述前缀和/或后缀被附加在码元的开始或结尾，且有意延迟发送下个码元直到如已经减少了信道延迟传播的影响的这种时候。通过安排用于最差情形信道延迟传播的保护期间的尺寸，系统减少了包含在码元中的数据被损坏(corrupted)的可能性。相反，只有保护期间内的数据被损坏，但是保护期间数据通常被认为是操作开销并且被丢弃，不管它实际上是否已经被损坏。
信道延迟传播的影响随着时间而变化。也就是说，有时全部的保护期间被损坏，而另外一些时候则只有部分保护期间被损坏。不过，先前的系统典型地丢弃了全部保护期间，及在为了任何附加目的利用未损坏(uncorrupted)数据方面没有成果。
本发明致力于克服，或至少减少，一个或多个上面所提出的问题的影响。
发明内容
在本发明的一个实施例中提供了一种方法。该方法包括接收包含码元和保护期间的信号。至少部分码元和保护期间被合并，合并的码元和保护期间然后被用于码元抽样的进一步处理。
在本发明的一个可选的实施例中提供了一种方法。该方法包括接收包含多个数据抽样的码元和包含至少部分该多个数据抽样的保护期间。至少部分包含在保护期间的数据抽样与包含在码元中的数据抽样合并，该合并的数据抽样然后被用于码元抽样的进一步处理。
通过参考下面结合附图的描述可以理解本发明，附图中相同的标号指示相同的元件，其中图1说明了一种OFDM发射机电路的示意图(stylizedrepresentation)；图2说明了一种在图1的OFDM发射机中的反快速傅立叶变换运算的示意图；图3说明了一种有前缀扩展的OFDM码元的示意图；图4说明了一种有后缀扩展的OFDM码元的示意图；图5说明了一种有前缀和后缀扩展的OFDM码元的示意图；图6说明了一种在OFDM接收机中的快速傅立叶变换操作的示意图；图7说明了一种包含损坏和未损坏抽样的有前缀扩展的OFDM码元的示意图；和图8说明了一种在OFDM接收机中的快速傅立叶变换操作的示意图。
虽然已经在附图中作为例子显示了本发明特定实施例并在此进行了详细描述，但本发明容许各种修改和替换的形式。然而，应该理解，这里对特定实施例的描述不是为了把发明限定在所公开的特定形式，而相反地，目的是为了覆盖所有落在所附权利要求书所定义的精神和范围之内的所有修改、等价物、和等同替换。
具体实施例方式
下面描述发明的示例性实施例。为了清楚，在本说明书中没有描述实际实现的所有特征。理所当然将会意识到，在任何这种实际实施例的开发中，必须去做许多特定于实现的决定来完成开发者的特殊目的，如遵循系统相关的和业务相关的约束限制，从一种实现到另一种实现该限制将会是不同的。此外，应该理解这样一种开发努力可能是复杂和耗时的，但是对于那些利用本公开内容的本领域的普通技术人员来说不过是例行程序。
一般地，本发明利用循环前缀和后缀抽样来提高接收的OFDM码元的可靠性。典型地，前缀和后缀扩展仅仅是OFDM码元的重复部分，在解码处理期间通常简单地丢弃。在本发明中，循环前缀和后缀抽样不是被不加选择地丢弃，但更合适的是，而是，首先分析它们确定哪个抽样损坏，如果有的话。损坏抽样被丢弃，但未损坏抽样与OFDM码元相应部分合并以提高OFDM码元解调/解码的可靠性。
图1说明了一种常规OFDM发射机电路100的示意图。通常，一组信息比特称为一个编码器分组被编码，通过硬件/软件/固件105交织和调制成Q码元和I码元。I和Q码元组由去复用器110串/并变换，并映射到可用子载波。未使用的子载波用0填充，这样，不承载码元，如同在115所文本表示的。在120，对子载波码元执行IFFT(反快速傅立叶变换)运算，并通过多路复用器125把结果码元进行并/串变换以形成时域信号，经硬件/软件/固件130正交调制并转换为RF以供发射。在OFDM发射机电路100的一些具体化实施例中，在转换到RF频率之前可以使用基带滤波器135。
图1的IFFT运算在图2中进一步被扩展。在串/并变换器的输出端被标记为a(0)，a(1)，...，a(N-1)的全部N个数据码元被馈送到IFFT块。在IFFT块的输出，我们得到另一组标记为S(0)，S(1)，...，S(N-1)的N个码元，这些码元被并/串(多路复用)变换形成称为OFDM码元的时域信号。
OFDM对于ISI(码元间干扰)是弹性的，因为与如CDMA和TDMA方案的单载波调制中的码元持续时间相比较OFDM的码元持续时间比较长。为了进一步减小ISI，把保护期间附加到OFDM码元。该保护期间可以包括OFDM码元的循环前缀和/或循环后缀扩展。如果保护期间被这样选择，使它的持续时间超过信道延迟传播，ISI就可以被完全消除。例如，保护期间典型地包含未使用信息，这样任何中断(disrupt)该未使用信息的反射或干扰都不会影响OFDM码元的完整性，因为不管是否被干扰损坏都会忽视或丢弃保护期间内的信息。
一般地，在系统中选择保护期间大于最差情形信道延迟传播。当信道延迟传播小于保护时间时，延迟传播对每个OFDM子载波引入不同相移，但不破坏子载波之间的正交性。一般地，通过重复OFDM码元的一部分形成保护期间。例如，从结尾提取OFDM码元部分并附加到该OFDM码元的开始作为前缀。图3显示了从OFDM码元的结尾提取或复制数据抽样S(N-M)至S(N-1)，并将其附加到该OFDM码元的开始以形成前缀扩展。
另一种可能是从开始提取OFDM码元部分并把它附加到结尾，作为后缀扩展，如图4所示。显示了从OFDM码元提取数据抽样S(0)至S(K)并附加到OFDM码元结尾作为后缀扩展。在某些应用中，使用前缀和后缀扩展可能是有用的，如图5所示。那些本领域技术人员将会意识到，从OFDM码元中提取并附加作为前缀/后缀扩展的数据抽样的数目可能根据所执行的OFDM通信系统的情况和其被安装在周围环境而显著变化。在保护期间中使用的抽样的数目主要取决于OFDM通信系统所经受的信道延迟传播。
图6描述了在OFDM接收机中FFT(快速傅立叶变换)运算的例子。如上面所论述的，不管保护期间数据是否被损坏，到此时循环前缀和/或后缀扩展在FFT运算之前已经被丢弃。
首先基于信道冲激响应估计来确定信道延迟传播损坏的保护期间抽样(循环前缀或后缀扩展)的数目，在接收机丢弃认为损坏的保护期间抽样，剩余的保护期间抽样与OFDM码元中的数据抽样合并以提高码元解调/解码可靠性。
图7中示出了一种用于合并循环前缀抽样和OFDM数据抽样的典型的方法的示意图。在说明的实施例中，前缀扩展包括抽样S(N-M)至S(N-1)，在理想条件下，可以分别与OFDM码元中的抽样S(N-M)至S(N-1)合并。然而，在所示例子中，S(N-M)已经被识别为损坏，但是其它抽样为未损坏。因此，丢弃损坏的抽样并合并未损坏抽样，提高这些抽样的Es/No(码元能量与噪声频谱密度比)，该未损坏抽样是从OFDM码元最后部分的数据抽样的复制。在合并未损坏循环前缀数据抽样与OFDM数据抽样之后，N个抽样全部被合并。在理想条件下，所有M个循环前缀抽样可以与OFDM码元中的抽样S(N-M)至S(N-1)合并，生成新的抽样序列S(1)，S(2)，...S’(N-M)，...S’(N-2)，S’(N-1)。这些N个抽样然后用来作为FFT输入，如图8所示。
可以基于信道冲激响应估计来确定由于信道延迟传播而损坏的保护期间抽样的数目。该信道冲激响应可以从常规导频码元来估计，这对那些本领域普通技术人员来说是众所周知的。导频码元可以在时域、频域或时域频域两者中提供。
各种众所周知的方法可以用于保护期间抽样和OFDM数据抽样的合并，一些例子是MRC(Maximum Ratio Combining最大比值合并)、迫零法(Zero-Forcing)和MMSE(Minimum Mean Square Error最小均方误差)，等。可选地，在某些应用中，以来自保护期间的未损坏抽样简单替换OFDM码元中的相应抽样是有用的。
那些本领域技术人员将会意识到，这里在各种实施例中说明的各种系统层、例程、或模块可以是可执行控制单元。控制单元可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、处理器卡(包含一个或多个微处理器或控制器)，或其它控制或计算设备，及包含在一个或多个存储设备中的可执行指令。该存储设备包括一个或多个用于存储数据和指令的机器可读存储介质。该存储介质可以包括不同形式的存储器，包括半导体存储设备，如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和快闪存储器；磁盘，如固定磁盘、软盘、可拆卸磁盘；其他磁介质，包括磁带；和光介质，如光盘(CD)或数字视盘(DVD)。在各种系统中组成各种软件层、例程、或模块的指令可以存储在各个存储设备中。当由各控制单元执行指令时，这些指令使相应系统执行编程操作。
上面所公开的特定实施例仅是示例性的，因为本发明可以以对于那些受益于在此的教导的本领域技术人员来说显然的不同但等价的方式进行修改和实现。此外，这里所呈现的构造或设计的细节不是为了限制，下面权利要求中所描述的内容才是。所以，很明显地，上面所公开的特定实施例可以被改变或修改，所有这些变形都被认为落在发明的范围和精神之内。从而，这里寻求的保护范围是下面的权利要求书阐明的内容。
权利要求
1.一种方法，包括接收包含码元和保护期间的信号；选择性地合并至少部分码元和保护期间；和使用合并的码元和保护期间处理该码元。
2.如权利要求1所述的方法，其中接收包含码元和保护期间的信号进一步包括接收包含多个数据抽样的码元和包含至少部分该多个数据抽样的保护期间。
3.如权利要求2所述的方法，其中选择性地合并至少部分码元和保护期间进一步包括合并至少部分包含在保护期间中的数据抽样与包含在码元中的数据抽样。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括识别保护期间内的未损坏数据抽样，以及其中合并至少部分包含在保护期间中的数据抽样与包含在码元中的数据抽样进一步包括合并未损坏数据抽样与包含在码元中的数据抽样。
5.如权利要求1所述的方法，其中选择性地合并至少部分码元和保护期间进一步包括将最大比值合并应用到至少部分码元和保护期间。
6.如权利要求1所述的方法，其中选择性地合并至少部分码元和保护期间进一步包括将迫零法应用到至少部分码元和保护期间。
7.如权利要求1所述的方法，其中选择性地合并至少部分码元和保护期间进一步包括将最小均方误差检测应用到至少部分码元和保护期间。
8.如权利要求1所述的方法，其中使用合并的码元和保护期间处理码元进一步包括用合并的码元和保护期间执行快速傅立叶变换。
全文摘要
在一个OFDM通信系统中，循环前缀和后缀抽样被用于提高接收的OFDM码元的可靠性。典型地，该前缀和后缀扩展仅是重复OFDM码元部分，其在解码处理期间通常被丢弃。在本发明中，循环前缀和后缀抽样不是被不加选择地丢弃，而是，它们首先被分析以确定哪个被损坏，如果有的话。损坏的抽样被丢弃，但未损坏的抽样则与OFDM码元相应部分合并，以提高OFDM码元解调/解码的可靠性。
文档编号H04J11/00GK1708040SQ20051007652
公开日2005年12月14日 申请日期2005年6月9日 优先权日2004年6月9日
发明者法鲁克·U.·卡汉 申请人:朗迅科技公司