專利名稱：對于在正交頻分復(fù)用(ofdm)接收機(jī)中降低相鄰信道干擾的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理正交頻分復(fù)用(OFDM)信號的方法和裝置。
背景技術(shù)：
本部分用于向讀者介紹可能與下面描述的和/或權(quán)利要求所要求的本發(fā)明各方面相關(guān)的各種技術(shù)。相信這種討論有助于向讀者提供背景知識以便幫助更好地理解本發(fā)明的各方面。因此，應(yīng)該從這樣的角度閱讀和理解這部分的介紹而不將其視為對現(xiàn)有技術(shù)的陳述。
無線LAN(WLAN)是一種靈活的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，作為在建筑或校園之內(nèi)的有線LAN的替代或擴(kuò)展。WLAN利用電磁波無線地發(fā)送與接收數(shù)據(jù)，最小化對于布線連接的需要。因此，WLAN把數(shù)據(jù)連接與用戶的移動性結(jié)合，并且通過簡化的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可移動的LAN。已經(jīng)受益于使用便攜式終端(例如筆記本計算機(jī))發(fā)送與接收實(shí)時信息的生產(chǎn)率收益的某些產(chǎn)業(yè)是數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)、健康維護(hù)、零售業(yè)、制造業(yè)和倉儲業(yè)。
在設(shè)計一個WLAN時，WLAN的制造商具有選擇傳輸技術(shù)的一個范圍。某些示范技術(shù)包括多載波系統(tǒng)、擴(kuò)頻系統(tǒng)窄帶系統(tǒng)和紅外系統(tǒng)。雖然每一種系統(tǒng)都有其自己的長處和短處，但是一種具體類型的多載波傳輸系統(tǒng)，正交頻分復(fù)用(OFDM)已經(jīng)證明是用于WLAN通信的非常有用的系統(tǒng)。
OFDM是經(jīng)過一個信道高效發(fā)送數(shù)據(jù)的一種可靠技術(shù)。該技術(shù)使用多個副載波頻率(子載波)在一個頻道帶寬中發(fā)送數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的可能浪費(fèi)該頻道帶寬某些部分的頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)相比，這些子載波被設(shè)計用于優(yōu)化帶寬效率，以便分離和隔離該副載波頻譜并且由此避免載波間干擾(ICI)。相比而言，雖然OFDM子載波的頻譜在該OFDM頻道帶寬之內(nèi)顯著重疊，但是該OFDM仍然實(shí)現(xiàn)該調(diào)制到每一副載波上的信息的分辨和恢復(fù)。
通過OFDM信號經(jīng)一個信道的傳輸還提供了若干勝過多個傳統(tǒng)傳輸技術(shù)的其它優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括多路延遲擴(kuò)展和頻率選擇性衰落的耐受力、高效的頻譜使用、簡化的子信道均衡以及良好的干擾特性。
盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，但是OFDM數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)仍然存在對來自多個用戶的多重信號的處理方面的某些問題。這種問題的一種實(shí)例是相鄰信道干擾(有時稱為信道間干擾)。相鄰信道干擾的主要原因之一是全部OFDM接收機(jī)都通常具有的作為快速傅里葉變換(FFT)信號處理的固有部分出現(xiàn)的開窗口現(xiàn)象(windowing)。在使用FFT算法處理信號時，每個OFDM子頻帶的信號音都可被跨越多個FFT條帶(bin)擴(kuò)展而具有在頻域中周期彼此隔開的零相交點(diǎn)(例如在直方窗口情況下的一個正弦函數(shù))。由于該零交叉的對準(zhǔn)的原因，這樣的一個頻域結(jié)構(gòu)使得相鄰信道以多個取樣速率定位而沒有相鄰信道干攏。因此，由于兩個信號的正交特性，即使針對該所需的頻道的來自相鄰信道的頻率范圍中的能量不為零，也不存在相鄰信道干攏。
但是，當(dāng)一個載波頻率出現(xiàn)偏移時，則不能保持相鄰信道信號之間的正交性而將發(fā)生相鄰信道干攏。所需的是一種降低OFDM接收機(jī)中的降低相鄰信道干攏的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本申請公開了降低在一個OFDM接收機(jī)中的相鄰信道干攏的實(shí)施例。監(jiān)視一個誤差度量并且響應(yīng)該誤差度量緩慢地調(diào)整所需頻道的載波頻率。以這種方式，包括由相鄰干擾信道劣化的所需信號的已收OFDM信號可被移位，直到該相鄰信道的零相交與該FFT條帶對齊為止。一個多抽頭均衡器可被隨即用于消除有計劃地引入的由在該所需頻道中的頻偏引起的條塊間干擾。
附圖描述附圖中

圖1是一個示例性O(shè)FDM接收機(jī)的框圖；圖2是說明在一個OFDM符號結(jié)構(gòu)中的訓(xùn)練序列、用戶數(shù)據(jù)、和導(dǎo)頻信號的布局示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于降低相鄰信道干攏的一個電路的框圖；圖4是可結(jié)合本發(fā)明使用的多抽頭均衡器的框圖；以及圖5是說明本發(fā)明最佳實(shí)施例的操作的處理流程圖。
具體實(shí)施例方式
從下面以實(shí)例的方式給出的描述中本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更為顯見。
參考圖1，普通OFDM接收機(jī)10的第一部件是一個RF接收器12。本專業(yè)中公知有許多變化的RF接收機(jī)12，但是通常該RF接收器12包括天線14、低噪聲放大器(LNA)16、RF帶通濾波器18、自動增益控制(AGC)電路20、RF混頻器22、RF載波頻率本地振蕩器24、和IF帶通濾波器26。
RF接收器12通過天線14接收穿過頻道的RF的OFDM已調(diào)載波。隨后，通過該RF本地振蕩器24與接收器載波頻率fcr的混頻，該RF接收器12降頻變換該RF的OFDM已調(diào)載波而獲得一個已收IF的OFDM信號。接收器載波和發(fā)送器載波之間的頻差將貢獻(xiàn)該載波頻率偏移Δfc。
此接收的IF OFDM信號耦合到混頻器28和混頻器30以便分別與同相IF信號和90°相移(正交)IF信號混頻，以便分別生產(chǎn)同相和正交的OFDM信號。饋送到該混頻器28的同相IF信號是由IF本地振蕩器32生產(chǎn)。通過在提供到該混頻器30之前把該同相IF信號通過90°移相器34而從該IF本地振蕩器32的同相IF信號獲得饋送到混頻器30的該90°相移的IF信號。
該同相和正交OFDM信號隨后分別傳送到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)36和38，以由時鐘電路40確定的取樣速率fck_r數(shù)字化。ADC 36和38分別生產(chǎn)數(shù)字取樣，形成同相和正交離散定時的OFDM信號。在接收器的取樣速率和發(fā)送器的取樣速率之間的差值是取樣速率偏移，Δfk＝fck_r-fck_t。
隨后，來自該ADC36和38的未濾波的同相和正交離散定時OFDM信號分別穿過數(shù)字低通濾波器42和44。低通數(shù)字濾波器42和44的輸出分別是該接收的OFDM信號的濾波的同相和正交取樣。以此方式，該接收的OFDM信號被轉(zhuǎn)換成同相(qi)和正交(pi)取樣，分別表示該復(fù)數(shù)值OFDM信號rI＝qi+jpi的實(shí)部和虛部值成份。該接收的OFDM信號的這些同相和正交(實(shí)部值和虛部值)取樣隨后傳遞到一個FFT46。指出應(yīng)該，在某些傳統(tǒng)的接收器10的實(shí)施方案中，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換是在IF混頻處理之前完成的。在這樣一個實(shí)施方案中，該混頻處理包括利用數(shù)字混頻器和數(shù)字頻率合成器。還要注意的是，在許多傳統(tǒng)的接收器10的實(shí)施方案中，該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換是在濾波之后執(zhí)行。
該FFT46執(zhí)行該接收OFDM信號的快速付立葉變換(FFT)以便恢復(fù)用于在每個OFDM符號間隔期間調(diào)制子載波的頻域子符號的序列。該FFT46隨后把這些子符號的序列提供到一個譯碼器48。
譯碼器48從來自FFT46傳遞來的頻域子符號的序列恢復(fù)該發(fā)送的數(shù)據(jù)序列。通過解密該頻域子符號而獲得比特數(shù)據(jù)流來執(zhí)行此恢復(fù)，該比特數(shù)據(jù)流將理想地匹配饋送到該OFDM發(fā)送器的數(shù)據(jù)比特的數(shù)據(jù)流。此解碼過程可以包括例如軟維特比解碼和/或瑞得-所羅門解碼，以便從數(shù)據(jù)塊和/或卷積編碼的子符號恢復(fù)該數(shù)據(jù)。
參考圖2，示出本發(fā)明的OFDM符號結(jié)構(gòu)50的一個示例。符號結(jié)構(gòu)50包括含有針對該OFDM符號中的每一子載波的公知發(fā)射值的一訓(xùn)練序列或符號52，以及預(yù)定數(shù)量的循環(huán)前綴54和用戶數(shù)據(jù)56對。例如，在此結(jié)合作為參考的建議的ETSI-BRAN HIPERLAN/2(歐洲)和IEEE 802.11a(美國)無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)指定64個公知值或子符號(即52個非零值和12個零值)到一個訓(xùn)練序列的選擇的訓(xùn)練符號(例如建議的ETSI標(biāo)準(zhǔn)的″訓(xùn)驗(yàn)符號C″和建議的IEEE標(biāo)準(zhǔn)的″長OFDM訓(xùn)驗(yàn)符號″)。該用戶數(shù)據(jù)56具有同樣包含公知發(fā)射值的嵌入在預(yù)定子載波上的一個預(yù)定數(shù)量的導(dǎo)頻58。例如，該建議的ETSI和IEEE標(biāo)準(zhǔn)具有放置在條帶或子載波7和21的四個導(dǎo)頻信號。雖然本發(fā)明被描述為工作在符合建議的ETSI-BRAN HIPERLAN/2(歐洲)和IEEE 802.11a(美國)無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的一個接收器中，但是本專業(yè)技術(shù)人員將會考慮到在其它OFDM系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的指教。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于降低相鄰信道干攏的一個電路的框圖。相鄰信道干擾降低電路由參考數(shù)字60概括表示。在由該FFT模塊46處理之前，輸入信號62被傳給一個載波頻率調(diào)整模塊64。如下面將說明的那樣，該載波頻率調(diào)整模塊64將根據(jù)來自一個誤差度量計算模塊72的反饋而產(chǎn)生一個頻率調(diào)整。
輸入信號62包括已經(jīng)由相鄰信道干擾信號的拖尾劣化的接收的OFDM信號。響應(yīng)該誤差度量計算模塊72的輸出，載波頻率調(diào)整模塊64改變該頻偏。頻偏的改變具有把條帶間干擾引入輸入的信號62的效果。頻偏的調(diào)整速率必須比相關(guān)的補(bǔ)償器(下面將參考圖4描述)的適應(yīng)速率足夠的緩慢，以便給該相關(guān)的均衡器收斂時間。該頻率調(diào)整能以開環(huán)或閉環(huán)方式實(shí)現(xiàn)。
載波調(diào)整頻率模塊64的輸出由該FFT模塊46處理。FFT模塊46的輸出傳給均衡器模塊68。均衡器模塊68的輸出70可供進(jìn)一步處理。同樣，均衡器模塊68的輸出70傳給該誤差度量計算模塊72，誤差度量計算模塊72的輸出又被提供回到該載波調(diào)整頻率模塊64。
根據(jù)該FFT模塊46的均衡輸出，計算由該誤差度量計算模塊72產(chǎn)生的誤差度量。該誤差度量與在該輸入信號62中的相鄰信道干擾成正比，使得在該相鄰信道干擾最小時該誤差度量值最小化。可以使用的一個誤差度量的實(shí)例是該穩(wěn)定狀態(tài)直接判斷最小均方(LMS)誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差。該LMS誤差被定義為該均衡器輸出取樣和對應(yīng)硬判決(一個符號判決裝置的輸出)之間的差值。該訓(xùn)驗(yàn)LMS誤差也能夠被用于在該數(shù)據(jù)流中插入了導(dǎo)頻子載波或子頻帶的系統(tǒng)中。如果其它誤差度量正比于在該輸入信號62中的相鄰信道干擾程度，則該其它誤差度量可被使用。
在該所需的頻道的任何一側(cè)都存在信道的系統(tǒng)中，可相對于任一信道執(zhí)行相鄰信道干擾的消除。如果存在兩個相鄰信道，該相鄰信道干擾可相對于多個鄰近信道的較強(qiáng)鄰近信道而被最小化。
圖4是可結(jié)合本發(fā)明使用的多抽頭均衡器的框圖。該均衡器模塊68去除由該載波頻率調(diào)整模塊64引入的條帶間干擾。該條帶間干擾的消除導(dǎo)致與信號相關(guān)的相鄰信道干擾的降低。該FFT模塊46的輸出被分成三個子頻帶子頻帶n、子頻帶n-1和子頻帶n+1。子頻帶的數(shù)目可以因?yàn)橐粋€給出應(yīng)用的運(yùn)行特性而改變。該FFT模塊46輸出端被分解成的子頻帶的確切數(shù)目不是本發(fā)明的重要方面。
三個子頻帶n、n-1和n+1的每一個被傳給分別的乘法電路，與對應(yīng)的均衡器系數(shù)相乘?？梢愿鶕?jù)公知的載波頻率偏移選擇用于該均衡器的系數(shù)。確定該系數(shù)的具體方法不是本發(fā)明的重要方面。子頻帶n-1、n和n+1分別提供到乘法器76、78和80。獲得子頻帶值的一種方法可以從由虛線63所示的輸入信號62中得到那些值。
乘法器76、78和80的輸出被加法電路82，該加法電路82提供用于子頻帶n的一個均衡的輸出84。該乘法器76、78、80和取和電路82構(gòu)成該均衡器模塊68。
如上面闡明的那樣，該多抽頭均衡器68抵消了由從該載波頻率調(diào)整模塊64的載波頻率偏移引入的條帶間干擾。雖然由該載波頻率調(diào)整模塊提供的頻偏的有意引入會減幅該相鄰信道的干擾，但是因?yàn)樵撍桀l道的子頻帶不再與該FFT條帶對準(zhǔn)而使該偏移同時可以引入在該輸入信號中的不希望的條帶間干擾。該多抽頭均衡器68消除了這種條帶間干擾以便實(shí)現(xiàn)該相鄰信道干擾的降低。
圖5是說明本發(fā)明最佳實(shí)施例的操作的處理流程圖。該處理由參考數(shù)字86概括表示。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，圖5示出的功能與操作可以使用電路(硬件)、軟件或硬件和軟件的組合來實(shí)現(xiàn)。
處理在步驟88開始。在步驟90，根據(jù)一個誤差度量執(zhí)行載波頻率的調(diào)整。如上參考圖3所述地執(zhí)行該差錯度量的計算。通過頻偏已經(jīng)根據(jù)該誤差度量計算模塊的輸出改變的輸入信號來調(diào)整該輸入信號之后，以步驟92承擔(dān)信號的FFT。
使用如參考圖4描述的一個多抽頭均衡器均衡該操作產(chǎn)生的信號。因此，輸入信號62已被處理，以便通過載波頻率調(diào)整模塊64降低該相鄰信道干擾。該自感應(yīng)的條帶間干擾已經(jīng)由該均衡器模塊68去除。在步驟96結(jié)束該處理。
雖然本發(fā)明可以有各種改進(jìn)和可選形式，但是在此已經(jīng)以實(shí)例的方式詳細(xì)描述附圖中已經(jīng)示出的具體形式。但是應(yīng)該理解，本發(fā)明無意局限于該具體披露的形式。相反，本發(fā)明將覆蓋落入下列所附的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明精神范圍中的全部修改、等效和替換。
權(quán)利要求
1.在接收器中用于降低相鄰信道干擾的方法，該接收器用于接收多個信道，多個信道的每一個被用于接收一個輸入信號，該方法包括步驟產(chǎn)生一個誤差度量；通過響應(yīng)該誤差度量而在該輸入的信號之一中引入條帶間干擾來產(chǎn)生一個調(diào)整的輸入的信號(90)；對于該調(diào)整的輸入信號執(zhí)行一個快速付立葉變換(FFT)(92)，以便產(chǎn)生一個FFT變換的調(diào)整的輸入信號；以及從該FFT變換的調(diào)整的輸入信號中消除(94)該條帶間干擾。
2.權(quán)利要求1的方法，其中產(chǎn)生一個調(diào)整輸入信號的步驟(90)包括對于該輸入信號執(zhí)行一個載波頻率調(diào)整。
3.權(quán)利要求1的方法，其中消除該條帶間干擾的步驟(94)包括均衡該FFT變換的調(diào)整的輸入信號。
4.權(quán)利要求3的方法，其中該FFT變換的調(diào)整的輸入信號的均衡是由一多抽頭均衡器執(zhí)行。
5.權(quán)利要求1的方法，其中該誤差度量正比于在該輸入信號中的相鄰信道干擾的程度。
6.權(quán)利要求5的方法，其中該誤差度量是從一個直接判決的最小均方(LMS)誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差獲得的。
7.權(quán)利要求1的方法，其中該輸入信號是一個正交頻分復(fù)用(OFDM)信號。
8.權(quán)利要求1的方法，其中列舉的步驟是以列舉的順序執(zhí)行。
9.在接收器中用于降低相鄰信道干擾的裝置，該接收器用于接收多個信道，多個信道的每一個被用于接收一個輸入信號，該裝置包括產(chǎn)生一個誤差度量的電路(72)；通過響應(yīng)該誤差度量而在該輸入的信號之一中引入條帶間干擾來產(chǎn)生一個調(diào)整的輸入信號的電路(64)；對于該調(diào)整的輸入信號執(zhí)行一個快速付立葉變換(FFT)的電路(46)，以便產(chǎn)生一個FFT變換的調(diào)整的輸入信號；以及從該FFT變換的調(diào)整的輸入信號中消除該條帶間干擾的電路(68)。
10.權(quán)利要求9的裝置，其中產(chǎn)生一個調(diào)整輸入信號的電路(64)包括對于該輸入信號執(zhí)行一個載波頻率調(diào)整的電路。
11.權(quán)利要求9的裝置，其中消除該條帶間干擾的電路(68)包括均衡該FFT變換的調(diào)整輸入信號的電路(76，78，80，82)。
12.權(quán)利要求11的裝置，其中均衡該FFT變換的調(diào)整輸入信號的電路(76，78，80，82)包括一個多的抽頭均衡器。
13.權(quán)利要求9的裝置，其中該誤差度量正比于在該輸入信號中的相鄰信道干擾的程度。
14.權(quán)利要求13的裝置，其中該誤差度量是從一個直接判決的最小均方(LMS)誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差獲得的。
15.一種降低相鄰信道干擾的正交頻分復(fù)用(OFDM)接收器，該OFDM接收器用于接收多個信道，多個信道的每一個被用于接收一個OFDM輸入信號，該OFDM接收器包括用于在多個信道上接收OFDM輸入信號的電路(12)；產(chǎn)生一個誤差度量的電路(72)；通過響應(yīng)該誤差度量而在該輸入的信號之一中引入條帶間干擾來產(chǎn)生一個調(diào)整的OFDM輸入信號的電路(64)；對于該調(diào)整的OFDM輸入信號執(zhí)行一個快速付立葉變換(FFT)的電路(46)，以便產(chǎn)生一個FFT變換的調(diào)整的OFDM輸入信號；以及從該FFT變換的調(diào)整的OFDM輸入信號中消除該條帶間干擾的電路(68)。
16.權(quán)利要求15的正交頻分復(fù)用(OFDM)接收器，其中產(chǎn)生一個調(diào)整輸入信號的電路(64)包括對于該輸入信號執(zhí)行一個載波頻率調(diào)整的電路。
17.權(quán)利要求15的正交頻分復(fù)用(OFDM)接收器，其中消除該條帶間干擾的電路(68)包括均衡該FFT變換的調(diào)整輸入信號的電路(76，78，80，82)。
18.權(quán)利要求17的正交頻分復(fù)用(OFDM)接收器，其中均衡該FFT變換的調(diào)整輸入信號的電路(76，78，80，82)包括一個多抽頭均衡器。
19.權(quán)利要求15的正交頻分復(fù)用(OFDM)接收器，其中該誤差度量正比于在該輸入信號中的相鄰信道干擾的程度。
20.權(quán)利要求19的正交頻分復(fù)用(OFDM)接收器，其中該誤差度量是從一個直接判決的最小均方(LMS)誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差獲得的。
全文摘要
本申請公開了降低在一個OFDM接收機(jī)中的相鄰信道干擾的實(shí)施例。監(jiān)視一個誤差度量并且響應(yīng)該誤差度量緩慢地調(diào)整所需頻道的載波頻率。以這種方式，包括由相鄰干擾信道劣化的所需信號的已收OFDM信號可被移位，直到該相鄰信道的零相交與該FFT條帶對齊為止。一個多抽頭均衡器可被隨即用于消除由在該所需頻道中的頻偏引起的條帶間干擾。
文檔編號H04J11/00GK1666466SQ03815146
公開日2005年9月7日 申請日期2003年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者馬克西姆·B·別洛采爾科夫斯基, 路易·羅伯特·利特溫·Jr 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司