专利名称：使用预fft循环移位的ofdm时基匹配的制作方法
使用预FFT循环移位的OFDM时基匹配根据35U. S. C. § 119的优先权要求本专利申请要求2009年1月17日提交且被转让给本申请受让人并因而通过援引明确纳入于此的临时申请No. 61/145，536的优先权。相关申请的引用本申请与以下美国专利申请相关No. 11/777, 251以及No. 11/777，洸3，这两个申请皆通过援引明确纳入于此。背景I.领域本公开一般涉及无线通信，尤其涉及使用正交频分复用(OFDM)的无线通信。背景信道估计(CE)被用在诸如DVB-H或ISDB-T之类的常规多载波系统中以为每个 OFDM副载波和每个OFDM码元获得对信道频率响应的估计以用于OFDM数据码元的解调。另外，CE为时间跟踪算法提供对信道冲激响应的估计。在前述的美国申请No. 11/777, 251中提供了各种CE算法的详细描述。诸CE算法基于嵌入在所传送的信号中的导频副载波。为了改善CE性能，在若干连续的码元上内插导频信息。在数据解调期间，时间跟踪算法不时提前或延缓FFT窗的位置以保持跟踪所传送的信号时基。如果CE算法没有计及这些时间调整，那么CE性能会由于用于导频信息内插的OFDM码元的不同时基而劣化。为了避免劣化CE性能，OFDM码元(或者仅导频副载波)在内插导频信息之前被转换至相同的时基。此操作被称为时基校正。经时基校正的导频被内插以获得信道估计。此信道估计的时基(该时基是用来获得该时基的所有OFDM码元的相同时基)可以不同于要用该信道估计来解调的相应OFDM码元的时基。若如此，该信道估计就必须在解调相应OFDM 码元之前被转换至此相应OFDM码元的时基。此操作被称为将信道估计的时基匹配于要由其来解调的OFDM码元的时基。在美国11/777，251中描述了频域导频内插和时域导频内插。描述了用于(为时基校正来)改变OFDM码元时基以及(为将信道估计时基匹配于相应OFDM码元来)改变信道估计时基的方法。这些方法涉及必须由硬件或由固件执行的相位运算。在美国11/777,251中所描述的CE算法中，在时间n，从时间m到时间η (m < η)的连续OFDM码元被内插以获得用于解调时间p(m<p<n)处的OFDM码元的信道估计。所有这些算法都假定，当时间η处的OFDM码元(本文中亦被称为“OFDM码元n”)抵达时，OFDM 码元m到OFDM码元η-1的导频的经时间校正的版本被存储在存储器中，其中它们的时基匹配于必须在时间η获得其信道估计的OFDM码元ρ的时基。所有这些算法具有相同的结构， 在OFDM码元η抵达时执行以下步骤1)通过对OFDM码元η与OFDM码元ρ这两个码元之间的所有FFT窗时间更新求和来获得OFDM码元η的时基与OFDM码元ρ的时基之差。2)使用由硬件或固件执行的相位运算来将OFDM码元η的导频转换至OFDM码元ρ的时基。这些相位是使用步骤1的结果来演算的。3)内插经时间校正的OFDM码元m到η的导频并且获得其时基与OFDM码元ρ的时基相等的信道估计。4)用步骤3中所获得的信道估计来解调OFDM码元ρ。信道估计时基等于OFDM码元P的时基。5)获得OFDM码元ρ的时基与OFDM码元ρ+1的时基之差。这是这两个码元之间的 FFT窗时间更新。6)使用由硬件或固件执行的相位运算来将OFDM码元m+1到η的导频从OFDM码元 P的时基转换成OFDM码元Ρ+1的时基。这些相位是使用步骤5的结果来演算的。将这些 OFDM码元的经时间校正的导频存储到存储器中。OFDM码元η的经时间校正的导频被存储在存储器中，而不是不再需要的OFDM码元m的经时间校正的导频。此步骤使针对OFDM码元P+1的下一信道估计的时基匹配于OFDM码元ρ+1的时基。对OFDM码元n+1重复以上步骤并且依此类推。可见，现有算法需要许多相位运算。需要专门的硬件和专门的固件代码来实现这些运算。这些运算使设计和验证变得复杂，增大了功耗并且需要计算时间。鉴于前述，希望提供简化收到OFDM码元之间的时基校正的过程并且将信道估计时基匹配于要被解调的OFDM码元的时基。概述预FFT循环移位被用来达成OFDM通信中的时基匹配。码元之间的、和/或码元与其相应的信道估计之间的时基匹配可得以达成。附图简述通过示例而非限制的方式在附图中图解无线通信系统的各方面，附图中
图1示出了根据本发明的示例性实施例的FFT窗循环移位的示例；图2a-2f是解说FFT窗循环移位如何影响接收机处的信道冲激响应估计的时序图；图3a_;3b是解说已知的零填充过程在被应用到已受FFT窗循环移位影响的信道冲激响应估计时的结果的时序图；图3c_3d是解说图3a和北的零填充过程的合意结果的时序图；图4示出了根据本发明的示例性实施例的FFT窗位置更新以及相应循环移位的简化示例。图5图解地解说了根据本发明的示例性实施例的OFDM接收机装置；以及图6图解地解说了根据本发明的示例性实施例的图5中的装置的一部分。详细描述以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本发明的各种实施例的描述，而无意表示仅可实践本发明的实施例。为了提供对本发明的透彻了解，本详细描述包括具体细节。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明无需这些具体细节也可实践。在一些实例中，以框图形式示出公知的结构和组件以避免湮没本发明的概念。措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为优于或胜过其他实施例。
本发明的示例性实施例在执行FFT之前实现FFT窗的时域循环移位。该循环移位是容易实现的。一些实施例利用简单的硬件循环寻址实现。并不需要诸如以上所描述的相位运算，所以简化了设计，从而需要较少的硬件、固件代码、计算功率以及设计验证时间。在一些实施例中，所需要的循环移位是通过对从数据解调开始至(要为其演算循环移位的)当前OFDM码元的所有FFT窗时基更新求和的方式来演算的。当前码元的FFT 窗随后被循环移位所演算出的移位。此操作导致将收到序列中的每个OFDM码元均转换成第一个OFDM码元的时基，所以所有OFDM码元均具有相同的时基。因为循环移位同时改变导频副载波和数据副载波两者的时基，所以不需要使信道估计匹配于要用该信道估计来解调的相应OFDM码元，因而该循环移位达成以下两者⑴收到OFDM码元之间的合意时基校正，以及(2)信道估计时基与要解调的相应OFDM码元的时基的合意匹配。注意，循环移位操作不同于由时间跟踪算法提供的FFT窗定位更新。首先，根据时间跟踪算法的输出来提前或延缓FFT窗位置。随后，在将FFT窗位置用来提取当前OFDM 码元的FFT窗之后，循环移位所提取的FFT窗，以便将当前OFDM码元的时基改变成第一个 OFDM码元的时基。图1示出了根据本发明的示例性实施例的FFT窗循环移位的示例。该算法始于收到OFDM码元序列的第一个OFDM码元，即OFDM码元1。OFDM码元1将作为该序列中其余码元的时基参考。根据任何适宜的常规技术(例如，通过在数据解调之前的信号捕获状态期间的时基捕获算法)来为第一个OFDM码元确定初始FFT窗位置，并且累积时间更新值被设置成初始值0。累积时间更新值代表所需要的循环移位。因此，对于OFDM码元1，循环移位为0，即不需要循环移位。相应地，根据初始FFT窗位置在没有循环移位的情况下提取用于 OFDM码元1的FFT窗。 对于收到序列中的下一连续的OFDM码元，即OFDM码元2，由时间跟踪算法作为相对于用于OFDM码元1的初始FFT窗位置的偏移(在图1的示例中为+2个采样)来提供相应 FFT窗位置。此偏移值被添加至初始累积时间更新值以产生新的累积时间更新值+2(0+2) 个采样。此新的累积时间更新值代表OFDM码元2所需要的循环移位。根据由时间跟踪算法为OFDM码元2提供的窗位置(即，从初始FFT窗位置偏移+2个采样)来提取用于OFDM 码元2的FFT窗，并且随后将所提取的FFT窗内的采样向右循环移位+2个采样。OFDM码元 2的经循环移位的FFT窗现在具有与OFDM码元1 (参考码元)相同的时基。对于下一连续的OFDM码元，即OFDM码元3，由时间跟踪算法作为相对于用于OFDM 码元2的FFT窗位置的偏移(在图1的示例中为-3个采样)来提供相应FFT窗位置。此偏移值被添加至当前累积时间更新值(+2个采样)以产生新的累积时间更新值-1(+2+-3) 个采样。此新的累积时间更新值代表OFDM码元3所需要的循环移位。相应地，根据由时间跟踪算法为OFDM码元3提供的窗位置(即，从用于OFDM码元2的FFT窗位置偏移_3个采样)来提取用于OFDM码元3的FFT窗，并且随后将所提取的FFT窗内的采样向右循环移位-1个采样(实际上是向左循环移位1个采样)。用于OFDM码元3的经循环移位的FFT 窗现在具有与OFDM码元1和2相同的时基，即OFDM码元1 (参考码元)的时基。可以对收到序列中的每个OFDM码元重复前述过程。因为相差FFT窗长度的倍数的循环移位是等效的，所以一些实施例维持累积时间更新值对L取模，其中L是FFT窗长度。如所提及的，循环移位同时改变(用于信道估计的)导频副载波和(用于解调的)数据副载波两者的时基。因此，对正确解调的要求——信道估计的时基和相应OFDM码元的时基相等而无论该相等的时基如何——得以满足，该相等的时基是OFDM码元1的时基。相应地，信道估计的时基匹配于要使用该信道估计来解调的相应OFDM码元的时基。图4示出了根据本发明的示例性实施例的+2个采样的FFT窗位置更新的简化示例。在图4中，对应于有用OFDM码元历时的采样被指定为0到9。在所解说的采样序列中， 在序列的开头处重复采样8和9作为循环前缀，这在OFDM系统中是常规的。在I处示出了第一 FFT窗关于输入缓冲器内容的位置。为清楚起见，在此示例中假定与第一个FFT窗相关联的累积时间更新值为0。相对于在I处所示的第一 FFT窗位置的+2个采样移位导致在 II处所示的第二 FFT窗位置。在+2(即，0+2)个采样的右循环移位之后，在III处示出了第二 FFT窗中的经移位采样序列。在一些OFDM通信系统中，在频域中内插导频以获得对导频副载波中的信道频率响应的估计。从此信道频率响应经由逆FFT (IFFT)获得对信道冲激响应的估计。以上所描述的对FFT窗内的采样的循环移位会影响由系统实现的有关算法。更具体地，使用信道冲激响应的时间跟踪算法会受到影响，如同在导频之间进行内插以获得用于OFDM码元解调的信道频率响应的算法那样。这些受影响的算法可被修改以移除循环移位的效应。以下描述适宜修改的示例，其中使用以下符号Nk (数据和导频)副载波的数目。N:接收机FFT大小。Nifft =IFFT大小这应当是2的幂，其大于或等于导频副载波的数目，导频副载波的数目等于Lt」+ 1。诸示例包括A^w 二号以及Nifft=号。F誦0FDM频糟间隔。T码片xl =FFT输入处的OFDM信号采样区间。即，；如二^ ^"。
频糟对于解调，需要？_的频率响应分辨率。时域中的冲激响应的相应周期为NTs#xl。
然而，接收机在间隔SFswi的导频频调中仅具有对信道频率响应的抽取测量。此频域中的3
N
倍抽取将冲激响应的3个三分之一折叠到彼此之上并将时域周期减小至。当网络使
用合适的OFDM模式时，原始冲激响应的非零范围(信道延迟扩展)被假定为短于历时通常 N
为7 ^ (例如，针对ISDB-T和DVB-Η)的最大保护区间。因此，上面的抽取不会导致混
N
叠。然而，对接收机可用的信道冲激响应的时域周期会受到引入FFT窗循环移位
(其历时最多达NTi^xI)的影响。此效应可以如下参照图2a-2f所描述的方式来计及。图2a_2c解说了没有循环移位的情形。图加示出了对接收机不可用的所需要的冲激响应。图2b示出了由频域中的3倍抽取导致的时域重复。没有混叠。图2c示出了对接收机可用的冲激响应，该冲激响应是重复冲激响应的一个周期。接收机具有所需要的冲激响应的未移位版本。图2d_2f示出了分别对应于图的但是关于引入最多达NTgxl的循环移位的情形的标绘。显而易见，接收机具有所需要的冲激响应的经循环移位的版本。引入冲激响应的循环移位为引入FFT窗的循环移位对了^frd取模。
一种已知的亦被称为接收机A的接收机设计执行以下步骤 Al.
3
+ 1个经内插导频被零填充至长度Nifft，从而获得频率采样区间SFswi和
频率周期SFswiNiff^经零填充的导频由Nifft点IFFT转换到时域，从而产生对信道冲激响应的Nifft个采样估计。此冲激响应估计具有采样区间以及周期。这是图
幼 IFFT3 ‘
2c中的冲激响应。A2.冲激响应估计经历诸如滤波和取阈之类的处理。A3.冲激响应由时间跟踪算法用来确定FFT窗的位置。A4.根据以下通常被称为3/2FFT方案的方案在诸导频之间内插频率响应。冲激响应被零填充至3Nifft个采样的长度，保持其采样区间不变(^7^ ^,)并且将其时间周
IFFT
期增加至NTgxl。这得到图加中的合意冲激响应。经零填充的冲激响应经由3NIFFT点FFT 转换到频域，从而产生具有(如解调所需要的)频率时间区间Fswi以及频率周期3NIFFT个频
槽的频率响应。该内插方案的名称源自通常这个实情。以上步骤A4中的内插需要3NifftAFFT。出于纯硬件实现的原因，如下以需要3个 Nim点FFT的数学等效方式来执行该内插。在给定Niftt个采样冲激响应〔；的情况下，希望演算通过将f零填充至长度3Nott并且执行3Nim点FFT所获得的3Nott
点频率响应·[。这可以通过根据以下公式的3个Niftt点FFT(为每个值m进行一个FFT)来获得。
权利要求
1.一种无线通信方法，包括接收OFDM码元序列；在各自的采样时间区间处为所述OFDM码元序列内的目标OFDM码元产生相应的时域采样序列；用时基校正过程来确定所述采样时间区间的数目，所述数目近似所述目标OFDM码元的传输与接收之间的时基偏移；基于所述采样时间区间数目来循环移位所述采样序列以产生进一步采样序列；以及对所述进一步采样序列应用FFT处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述OFDM码元中的连续OFDM码元构成所述目标OFDM码元的连续实例，并且所述方法包括对所述目标码元的每个所述实例执行所述产生、所述使用、所述循环移位以及所述应用。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括为所述目标OFDM码元的每个所述实例提供累积值，其代表为所述OFDM码元序列中的所有先前OFDM码元所确定的所述采样时间区间数目的累积，以及更新所述累积值以产生经更新累积值，所述经更新累积值计及与所述目标OFDM码元的所述实例相关联的所述采样时间区间数目，其中所述循环移位包括为所述目标OFDM码元的每个所述实例将所述相关联的采样序列循环移位与所述经更新累积值相等的采样时间区间数目。
4.一种无线通信设备，包括用于接收OFDM码元序列的装置；用于在各自的采样时间区间处为所述OFDM码元序列内的目标OFDM码元产生相应的时域采样序列的装置；用于用时基校正过程来确定所述采样时间区间的数目的装置，所述数目近似所述目标 OFDM码元的传输与接收之间的时基偏移；用于基于所述采样时间区间数目来循环移位所述采样序列以产生进一步采样序列的装置；以及用于对所述进一步采样序列应用FFT处理的装置。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述OFDM码元中的连续OFDM码元构成所述目标OFDM码元的连续实例，并且所述设备包括用于对所述目标OFDM码元的每个所述实例执行所述产生、所述使用、所述循环移位以及所述应用的装置。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备包括能对所述目标OFDM码元的每个所述实例操作的用于提供累积值的装置，所述累积值代表为所述OFDM码元序列中的所有先前OFDM码元所确定的所述采样时间区间数目的累积；以及能对所述目标OFDM码元的每个所述实例操作的用于更新所述累积值以产生经更新累积值的装置，所述经更新累积值计及与所述目标OFDM码元的所述实例相关联的所述采样时间区间数目，其中所述用于循环移位的装置包括能对所述目标OFDM码元的每个所述实例操作的用于将所述相关联的采样序列循环移位与所述经更新累积值相等的采样时间区间数目的装置。
7.一种无线通信设备，包括输入端，用于接收OFDM码元序列；接收机前端装置，其耦合至所述输入端并且被配置成在各自的采样时间区间处为所述 OFDM码元序列内的目标OFDM码元产生相应的时域采样序列；时基控制器，被配置成用时基校正过程来确定所述采样时间区间的数目，所述数目近似所述目标OFDM码元的传输与接收之间的时基偏移；循环移位器，其耦合至所述接收机前端装置和所述时基控制器，所述循环移位器被配置成基于所述采样时间区间数目来循环移位所述采样序列以产生进一步采样序列；以及 FFT单元，其耦合至所述循环移位器并且被配置成对所述进一步采样序列应用FFT处理。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述接收机前端装置将所述OFDM码元中的连续OFDM码元提供为所述目标OFDM码元的连续实例，并且在各自的采样时间区间处为所述目标OFDM码元的每个所述实例产生相应的时域采样序列，其中所述时基控制器用所述时基校正过程来为所述目标OFDM码元的每个所述实例确定所述采样时间区间的数目，该数目近似所述目标OFDM码元的每个所述实例的传输与接收之间的时基偏移，其中对于所述目标OFDM码元的每个所述实例，所述循环移位器基于所述相关联的采样时间区间数目来循环移位所述相关联的采样序列以产生进一步采样序列，并且其中对于所述OFDM码元的每个所述实例，所述FFT单元对所述相关的进一步采样序列应用FFT处理。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述时基控制器为所述目标OFDM码元的每个所述实例提供累积值，所述累积值代表为所述OFDM码元序列中的所有先前OFDM码元所确定的所述采样时间区间数目的累积，并且所述时基控制器更新所述累积值以产生经更新累积值，所述经更新累积值计及与所述目标OFDM码元的所述实例相关联的所述采样时间区间数目，并且其中对于所述目标OFDM码元的每个所述实例，所述循环移位器将所述相关联的采样序列循环移位与所述经更新累积值相等的采样时间区间数目。
10.一种用于支持无线通信的计算机程序产品，包括 计算机可读介质，包括用于使至少一个数据处理器在各自的采样时间区间处为收到OFDM码元序列内的目标 OFDM码元产生相应的时域采样序列的代码；用于使所述至少一个数据处理器用时基校正过程来确定所述采样时间区间的数目的代码，所述数目近似所述目标OFDM码元的传输与接收之间的时基偏移；用于使所述至少一个数据处理器基于所述采样时间区间数目来循环移位所述采样序列以产生进一步采样序列的代码；以及用于使所述至少一个数据处理器对所述进一步采样序列应用FFT处理的代码。
11.如权利要求10所述的计算机程序产品，其特征在于，所述OFDM码元中的连续OFDM 码元构成所述目标OFDM码元的连续实例，并且其中所述计算机可读介质包括用于使所述至少一个数据处理器对所述目标码元的每个所述实例执行所述产生、所述使用、所述循环移位、以及所述应用的代码。
12.如权利要求11所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机可读介质包括用于使所述至少一个数据处理器为所述目标OFDM码元的每个所述实例执行以下动作的代码提供累积值，其代表为所述OFDM码元序列中的所有先前OFDM码元所确定的所述采样时间区间数目的累积，更新所述累积值以产生经更新累积值，所述经更新累积值计及与所述目标OFDM码元的所述实例相关联的所述采样时间区间数目，以及将所述相关联的采样序列循环移位与所述经更新累积值相等的采样时间区间数目。
13.一种无线通信方法，包括 接收OFDM码元序列；在各自的采样时间区间处为所述OFDM码元中的每一个产生相应的时域采样序列； 为至少一个所述OFDM码元，转换与所述至少一个OFDM码元相关联的时基以产生相应的经时基转换的OFDM码元， 包括循环移位所述相应的采样序列以产生进一步采样序列；以及对所述进一步采样序列应用FFT处理。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述循环移位包括将所述采样序列循环移位所述采样时间区间的数目，该数目基于所述至少一个OFDM码元的传输与接收之间的估计时基偏移。
15.一种无线通信设备，包括 用于接收OFDM码元序列的装置；用于在各自的采样时间区间处为所述OFDM码元中的每一个产生相应的时域采样序列的装置；能对至少一个所述OFDM码元操作的用于转换与所述至少一个OFDM码元相关联的时基以产生相应的经时基转换的OFDM码元的装置，所述设备包括用于循环移位所述相应的采样序列以产生进一步采样序列的装置；以及用于对所述进一步采样序列应用FFT处理的装置。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述用于循环移位的装置包括用于将所述采样序列循环移位所述采样时间区间的数目的装置，该数目基于所述至少一个OFDM码元的传输与接收之间的估计时基偏移。
17.一种无线通信设备，包括 输入端，用于接收OFDM码元序列；接收机前端装置，其耦合至所述输入端并且被配置成在各自的采样时间区间处为所述 OFDM码元中的每一个产生相应的时域采样序列；循环移位器，其耦合至所述接收机前端装置并且被配置成循环移位与所述OFDM码元中的至少一个相关联的采样序列以产生进一步采样序列，所述进一步采样序列代表所述至少一个OFDM码元的时基转换；以及FFT单元，其耦合至所述循环移位器并且被配置成对所述进一步采样序列应用FFT处理。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述循环移位器将所述采样序列循环移位所述采样时间区间的数目，该数目基于所述至少一个OFDM码元的传输与接收之间的估计时基偏移。
19.一种用于支持无线通信的计算机程序产品，包括计算机可读介质，包括用于使至少一个数据处理器在各自的采样时间区间处为收到OFDM码元序列内的每个 OFDM码元产生相应的时域采样序列的代码；用于使所述至少一个数据处理器转换所述OFDM码元中的至少一个的时基以产生相应的经时基转换的OFDM码元的代码，所述计算机可读介质包括用于使所述至少一个数据处理器循环移位所述相应的采样序列以产生进一步采样序列的代码；以及用于使所述至少一个数据处理器对所述进一步采样序列应用FFT处理的代码。
20.如权利要求19所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机可读介质包括用于使所述至少一个数据处理器将与所述至少一个OFDM码元相关联的采样序列循环移位所述采样时间区间的数目的代码，该数目基于所述至少一个OFDM码元的传输与接收之间的估计时基偏移。
全文摘要
在OFDM通信中，预FFT循环移位被用来达成码元之间的、和/或码元与其相应的信道估计之间的时基匹配。
文档编号H04L27/26GK102282820SQ201080004929
公开日2011年12月14日 申请日期2010年1月15日 优先权日2009年1月17日
发明者I·列夫, M·伯厄勒, M·利维安特 申请人:高通股份有限公司