專利名稱：在使用脈沖整形濾波器的mc－cdma無線電電信系統(tǒng)中改進了性能的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及無線電電話，尤其是一種方法和設(shè)備，它們使用改進的采樣和信道估計技術(shù)以改進使用脈沖整形濾波器的寬帶MC-CDMA無線電電信系統(tǒng)的性能。
背景技術(shù)：
一般來說，無線電電話涉及到使用便攜式無線電臺，它被用戶用來通過無線電電信網(wǎng)絡(luò)進行電話通信。網(wǎng)絡(luò)把大量網(wǎng)絡(luò)用戶彼此連接起來，通常，還把他們與其他網(wǎng)絡(luò)的用戶連接起來。主叫和被叫方之間的連接使用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來進行，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施包括信息信道和交換設(shè)備以便把呼叫路由到適當(dāng)?shù)哪康牡?。已連接的用戶可以從事語音對話，也可以交換文本消息、電子郵件或其他形式的數(shù)據(jù)。
在無線電電信網(wǎng)絡(luò)中，只有實際的射頻連接可以在用戶的無線電臺和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施之間(雖然這不必是真的)?；A(chǔ)設(shè)施節(jié)點常常在位置上固定并通過使用電線、電纜或光纖來互連以便它們可以傳送大量信息。然而，到用戶的無線電連接是重要的，因為它給予他們移動性。在理想環(huán)境下，用戶可以進行呼叫并保留連接，即使在行進幾十，甚至幾百英里的時候。
為了進行這樣的通信，無線電電信網(wǎng)絡(luò)典型地采用大量的固定基站，它們遍布在寬廣的地理區(qū)域上，此區(qū)域有時稱為網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域。每個基站都采用一個或多個天線來與鄰近的移動臺通信，當(dāng)然每個基站還被連接到基礎(chǔ)設(shè)施的余下部分。


圖1是一個圖示說明典型的無線電電信網(wǎng)絡(luò)100中被選組件的簡化框圖。所示基站105-110每一個都與一個天線111-116連接。每個天線都是在被選區(qū)域內(nèi)處理通信用的，被選區(qū)域有時稱為小區(qū)。(為此，在這樣的網(wǎng)絡(luò)中使用的便攜式用戶無線電臺常常叫做“蜂窩式”或簡稱“蜂窩”電話。)例如，在圖1中，所示蜂窩電話11、12和13分別經(jīng)由無線電信道1、2和3與天線111、112和113通信。
圖1中的虛線代表小區(qū)邊界。這些邊界不代表它們的相關(guān)天線的精確范圍，當(dāng)然，這些邊界未必總是是形狀規(guī)則或大小一致的。雖然只畫出六個小區(qū)，但典型的是在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)還有許多小區(qū)。蜂窩電話可以并常常從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)，并且它們的網(wǎng)絡(luò)通信通常通過一個叫做切換的處理從一個網(wǎng)絡(luò)天線轉(zhuǎn)移到另一個。
基站控制器(BSC)120和125分別與基站105-107和108-110通信，而且通常分別控制它們的操作?；究刂破鬟M而與移動交換中心(MSC)130連接，后者處理呼叫路由并提供到其他網(wǎng)絡(luò)MSC(未示出)和網(wǎng)關(guān)MSC的連接，網(wǎng)關(guān)MSC比如是G-MSC 135，它可以提供到另一個網(wǎng)絡(luò)的連接。訪問位置寄存器，也就是這里的VLR 140，保留與在相關(guān)MSC所服務(wù)的區(qū)域中的蜂窩電話有關(guān)的信息。(可以提供一個歸屬位置寄存器(HLR)(未示出)，以便跟蹤與所有網(wǎng)絡(luò)用戶有關(guān)的位置和其他信息。)我們注意到，雖然蜂窩式電話在傳統(tǒng)上被用來進行語音通信，但技術(shù)上的進步已經(jīng)允許引進并越來越多地使用這樣的手段，這些手段用作其他應(yīng)用，包括發(fā)送文本消息、即時消息、數(shù)據(jù)傳送和Web沖浪。某些甚至已經(jīng)加入了原先由個人數(shù)字助理(PDA)執(zhí)行的功能，比如約會日歷。為此這種能夠通過無線電電信進行通信的廣泛多樣的設(shè)備將被簡稱為“移動臺”。
在無線電電信網(wǎng)絡(luò)中，蜂窩式體系結(jié)構(gòu)提供數(shù)個優(yōu)點。其中一個是，在許多網(wǎng)絡(luò)中為各個用戶或控制通信形成信道是通過給每個信道分配不同頻率來實現(xiàn)的。通過控制這些通信的范圍，所分配的頻率可以在不相鄰的小區(qū)中重復(fù)使用而不產(chǎn)生用戶間的干擾。此外，在基站緊相鄰的地方要與其通信意味著，移動臺可以用比它們到達遠處天線必須用的功率更低的發(fā)射功率來通信。節(jié)約功率當(dāng)然是電池供電設(shè)備的重要目標(biāo)。
在移動場境下的頻率信道化更多地稱為頻分多址接入(FDMA)。每個移動臺都被分配與基站通信的整個操作帶寬內(nèi)的一個或多個頻率。在一些系統(tǒng)中，每個通信頻率還被劃分成時隙，是一種稱為時分多址接入(TDMA)的方案。在TDMA中，每個移動臺都被分配這些時隙中的一個或多個并且依次發(fā)射它信息中的一部分。自然，這些時隙有足夠的持續(xù)時間和頻率以便每個用戶都覺得他們自己的對話持續(xù)不斷。
另一種類型的多址接入方案叫做碼分多址接入(CDMA)。CDMA操作有點困難；不是把可用的傳輸帶寬劃分成個別信道，而是使用一個擴展碼把這許多的各個傳輸信道擴展在一個頻帶上。打算送給特定接收機(即移動臺)的傳輸用分配給移動臺的擴展碼擴展，移動臺只解碼打算送給它的信息并忽略打算送給其他移動臺的不同編碼的傳輸。因此可以在給定區(qū)域內(nèi)操作的數(shù)個移動臺由數(shù)個可用的唯一編碼序列來限制，而不是由數(shù)個頻帶來限制。CDMA網(wǎng)絡(luò)的操作正常情況下按照一個稱為IS-95(臨時標(biāo)準(zhǔn)-95)的協(xié)議來執(zhí)行，或者不斷增加地，按照它的第三代(3G)后繼標(biāo)準(zhǔn)，比如有時稱為CDMA2000、1xEV-DO和1xEV-DV的那些標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，后一類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了數(shù)據(jù)和語音兩種信息的傳輸。
在新近開發(fā)的方案中，CDMA技術(shù)與正交頻分復(fù)用(OFDM)結(jié)合使用。OFDM是一種調(diào)制方法，其中多個用戶符號通過使用多個不同的子載波來并行發(fā)送。這些子載波，有時叫做頻率接收器(frequencybin)，被用來在頻率上而不是在時間上擴展所傳輸?shù)男畔?如同傳統(tǒng)的CDMA一樣)。這個多址接入方案有時稱為多載波CDMA(或MC-CDMA)。
圖2是一個圖示說明典型的MC-CDMA電信系統(tǒng)200中被選組件的簡化框圖。如圖2中所描繪的，系統(tǒng)200具有發(fā)射端205和接收端210。在發(fā)射端上，信息或者是用來發(fā)射的語音或者是用來發(fā)射的數(shù)據(jù)，它首先在編碼器215中編碼。把編碼后的信息傳遞給調(diào)制器220來按照幾個調(diào)制方案之一進行調(diào)制，調(diào)制方案比如是QPSK或16QAM。然后把調(diào)制后的符號提供到MC-CDMA發(fā)射機225上用來在空中接口無線電信道230上傳輸。
所發(fā)射的信息在接收端上被MC-CDMA接收機235接收，它處理此信息并把它呈現(xiàn)給檢測器240來進行符號檢測。簡單來說，檢測器240試圖通過從所接收的信號中去掉在傳輸中所添加的任何失真或噪聲的效應(yīng)來如實地重新構(gòu)建所發(fā)射的符號流。部分地，這些不想要卻不能避免的效應(yīng)通過分析叫做導(dǎo)頻符號的某些所接收符號的質(zhì)量而被去掉或者至少被減輕。這些導(dǎo)頻符號不是所傳輸?shù)挠脩粜畔⒌慕M成部分，而是被插入其中的。它們的被發(fā)射值是接收機已知的，接收機可以從它們被接收的狀況來估計信道效應(yīng)。然后把檢測后的符號流呈現(xiàn)給解碼器245來進行解碼。把解碼后的信息保存起來或提供給用戶接口比如揚聲器(未示出)，以便它可以被用戶察覺。
會使所發(fā)射的無線電通信失真的另一種形式的干擾稱為碼間干擾(ISI)。ISI主要是由多徑效應(yīng)引起的，多徑效應(yīng)是當(dāng)傳播著的無線電信號成扇形展開或遇到例如不同反射表面和傳播介質(zhì)時發(fā)生的一種產(chǎn)生同一個信號的數(shù)個“副本”的現(xiàn)象，這些副本每一個都會在略有不同的時間到達接收機。被用來限制所發(fā)射信號的頻率內(nèi)容的發(fā)射濾波器，比如脈沖整形濾波器，也能引進ISI。
接收機中的信道均衡器常常被用來抵抗多徑效應(yīng)引進的ISI。對于發(fā)射濾波器導(dǎo)致的ISI來說，可以在接收機中實現(xiàn)匹配濾波器以產(chǎn)生一個無ISI的復(fù)合濾波器。然而，不總是采取這個辦法。例如，諸如IS-95和1xEV-DV這樣的CDMA標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的脈沖整形濾波器不是無ISI的。結(jié)果，這些系統(tǒng)中的脈沖整形濾波器引進不衰退的ISI，使接收端精確估計信道和檢測所發(fā)射符號的能力都退化了。
因此，需要一種方式在使用脈沖整形濾波器的MC-CDMA系統(tǒng)中減少或消除ISI效應(yīng)以改進系統(tǒng)性能。本發(fā)明就提供了這樣一種解決方案。
發(fā)明概述一方面，本發(fā)明是一種用在無線電電信系統(tǒng)中的改進設(shè)備，它包括一個發(fā)射機和一個接收機，發(fā)射機包括具有已知頻率響應(yīng)的脈沖整形濾波器和一個正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制器，它在符號流劃分成了子流并在子流之間插入了零之后對將要發(fā)射的符號流作快速傅立葉逆變換(IFFT)。優(yōu)選地，把此流劃分成兩個等長的子流并把零作為高頻分量插入。此設(shè)備可以進一步包括一個接收機，以便接收所發(fā)射的無線電信號，作快速傅立葉變換(FFT)，并且去掉原先插入的零。此設(shè)備還可以在最小二乘法分析中應(yīng)用已知的脈沖整形濾波器頻率響應(yīng)以確定一個傳輸信道頻率響應(yīng)的最大似然估計。
另一方面，本發(fā)明是一種用來接收MC-CDMA發(fā)射機所發(fā)射的時域信號的接收機，該MC-CDMA發(fā)射機在把符號流轉(zhuǎn)換到時域上并把符號映射到頻率接收器上用來進行傳輸之前對符號流進行上采樣并在頻域上插入零，此接收機包括一個OFDM解調(diào)器，它在把符號流轉(zhuǎn)換回頻域上之后從其中去掉零。
還有另一方面，本發(fā)明是一種處理MC-CDMA信號的方法，包括下述步驟編碼此信息，把編碼后的信號調(diào)制到載波上，把調(diào)制后的信號劃分成多個流并用擴展碼擴展每個流，把這些擴展后的流累加成一個長度為Nb的符號序列，把符號序列劃分成多個部分，把零插入各個相互獨立的部分之間，對最后得到的流作IFFT以獲得時域信號，把時域信號提供到脈沖整形濾波器上，以及發(fā)射此信號。此方法可以進一步包括接收所發(fā)射的信號并去掉原先插入的零的步驟。最后，此方法還可以包括下述步驟在最小二乘法分析中應(yīng)用已知的脈沖整形濾波器頻率響應(yīng)以確定傳輸信道頻率響應(yīng)的最大似然估計，以及在檢測器中應(yīng)用由此確定的信道估計以檢測所發(fā)射的符號流。
附圖簡要說明為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，在下面的詳細(xì)說明中參考以下附圖圖1是圖示說明在典型的CDMA電信網(wǎng)絡(luò)中被選組件的關(guān)系的功能框圖，比如可能有利地采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一個CDMA電信網(wǎng)絡(luò)。
圖2是一個圖示說明典型的MC-CDMA電信系統(tǒng)中的被選組件的簡化框圖。
圖3是一個圖示說明一種在MC-CDMA無線電電信系統(tǒng)中進行無線電傳輸?shù)姆椒ǖ牧鞒虉D。
圖4是一個圖示說明在可以按照本發(fā)明的實施例操作的無線電電信系統(tǒng)中被選組件的功能框圖。
圖5是一個圖示說明一種按照本發(fā)明的實施例進行信道估計的方法的流程圖。
圖6是一個圖示說明一種按照本發(fā)明的實施例處理并發(fā)射無線電信號的方法的流程圖。
圖7是一個圖示說明一種按照本發(fā)明的實施例接收并處理無線電信號的方法的流程圖。
詳細(xì)說明在此所論述的圖1到7以及用來描述本發(fā)明的各種實施例只是為圖示說明起見，不應(yīng)該被解釋成限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，除了在此明確論述的那些之外，本發(fā)明的原理可以在任何類似的無線電通信設(shè)備中實現(xiàn)。
本發(fā)明集中于一種用來在無線電電信網(wǎng)絡(luò)中進行通信的系統(tǒng)和方法，在應(yīng)用到在發(fā)射端包括脈沖整形濾波器的多載波碼分多址接入(MC-CDMA)系統(tǒng)上的時候尤其有利。圖3是一個圖示說明在這樣的系統(tǒng)中信號傳輸處理的相關(guān)部分的流程圖。在開始，假定將要發(fā)射的信息已被編碼和調(diào)制。然后使用一個適當(dāng)?shù)臄U展碼來擴展調(diào)制后的符號(步驟305)并把它提供到OFDM調(diào)制器上。(雖然在這里論述一個，但是會有并且經(jīng)常有不只一個符號流。)OFDM調(diào)制器通過作快速傅立葉逆變換(IFFT)把信號轉(zhuǎn)換成時域信號(步驟310)并把這個信號提供到脈沖整形濾波器上。在脈沖整形之后(步驟315)，在空中接口上發(fā)射此信號(步驟320)。
在接收機上，接收所發(fā)射的信號(步驟325)并在一個應(yīng)用快速傅立葉變換(FFT)的解調(diào)器中把信號從時域轉(zhuǎn)換到頻域(步驟330)。進行信道估計(步驟335)，并把解調(diào)后的信號提供到檢測器上用來進行符號檢測(步驟340)。(注意，信道估計的定時和規(guī)律性可以隨著系統(tǒng)設(shè)計而變化。)圖4是一個圖示說明使用按照本發(fā)明實施例的MC-CDMA在空中接口上發(fā)送信息的示范性系統(tǒng)400的簡化框圖。在虛線以上的圖形部分代表發(fā)射機401，比如可能在一個電信網(wǎng)絡(luò)基站中發(fā)現(xiàn)的發(fā)射機，而以下的部分圖示說明接收機451，例如在一個移動臺中操作的接收機。虛線本身代表一個在無線電電信網(wǎng)絡(luò)的空中接口上的多徑信道。
在發(fā)射機401中，串并(S/P)轉(zhuǎn)換器405把調(diào)制后的(所有K個用戶的)符號流拆分成K個由J個流組成的塊(s0，0到sK-1，J-1)。這些流s中每一個都通過乘上一個沃爾什-哈達瑪(Walsh-Hadamard)碼(c0到cJ-1)而被擴展，然后被呈現(xiàn)給一個累加器(4100...410K....410K-1)，它把與0到K-1各個塊相關(guān)的流累加成擴展后的單一流(S0到SK-1)。然后擴展后的流SK在呈現(xiàn)給交織器420進行塊交織之前穿過S/P轉(zhuǎn)換器4150...415K...415K-1。交織器420的輸出被標(biāo)注為X，它代表一個長度為Nb的符號流。OFDM調(diào)制器(IFFT)425被耦合到交織器420上并把交織后的信號映射到頻率接收器(子載波)上，并且可以添加一個循環(huán)前綴。
按照本發(fā)明，在對符號流X(這里的X0...XK...XK-1)作IFFT以前，OFDM調(diào)制器425首先把此流分離成兩個流(每個長度為Nb/2)。把一組Nb(Ns-1)個零以很高的頻率插入這兩等份之間，產(chǎn)生規(guī)模為NbNs的一個新向量。這意味著IFFT將變得更長(也就是規(guī)模為NbNs)，但最后得到的時域信號將具有期望的采樣率Ns，而沒有修改信號的頻率內(nèi)容。然后最后得到的時域信號穿過脈沖整形濾波器430并在無線電信道上使用天線435發(fā)射。
接收機451包括用來接收所發(fā)射的無線電信號的天線453。所接收的信號可以首先穿過匹配帶通接收濾波器455以抑制帶外噪聲和干擾。注意，在某些狀況下，匹配濾波器可以是不必要的，如下面所論述的。然后過濾后的信號穿過OFDM解調(diào)器(FFT)460并解調(diào)成頻域信號Zk(還會有其他塊的信號出現(xiàn)，但為了簡單起見只有一個被示出)。按照本發(fā)明在作(規(guī)模為NbNs的)FFT之后，原先添加的高頻分量(零)被去掉并且此符號流的兩個等份被重接起來以形成長度為Nb的單一流。去交織器465去交織信號Zk并被耦合到并串(P/S)轉(zhuǎn)換器470k上，并串轉(zhuǎn)換器470k產(chǎn)生一個比特流Yk(另外，會有與每個塊相關(guān)的一個比特流，盡管只有一個流在圖4中示出)。檢測器475k為各個原始符號或比特流 到 生成軟或硬判決輸出。
如上所述，本發(fā)明涉及一種新的上采樣和下采樣技術(shù)，現(xiàn)在將更加詳細(xì)地描述它的優(yōu)點。按照本發(fā)明的實施例，通過把Nb(Ns-1)個零以很高的頻率插入它們之間來把OFDM調(diào)制器425的輸入向量X(見圖4)劃分成長度為Nb/2的等長的兩部分以形成一個長度為NbNs的向量。然后OFDM調(diào)制器425應(yīng)用一個規(guī)模為NbNs的IFFT以獲得時域信號，然后此信號被傳遞給脈沖整形濾波器430用來在傳輸以前進行處理。注意，通過使用這個方法，時域信號實現(xiàn)每碼片Ns個采樣的期望采樣率，而沒有修改該信號的頻率內(nèi)容。
在接收機451中，OFDM解調(diào)器460接收此時域信號并在去掉原先插入的Nb(Ns-1)個高頻分量之前應(yīng)用一個規(guī)模為NbNs的FFT。然后可以去交織并進一步處理包括符號流的兩個低頻部分的長度為Nb的頻域信號。
我們注意到，去掉原先插入的高頻分量實際上是一個低通濾波處理，為此可以消除對一個獨立的接收濾波器的需要(比如圖4中所示的濾波器455)，只要所接收的時域信號的帶寬不大于Ns/TcHz。
按照本發(fā)明，接收機的性能還被一種改進的信道估計技術(shù)所增強。如上所述，信道估計可以通過評估所接收的導(dǎo)頻符號的狀況來執(zhí)行。圖5是一個圖示說明一種按照本發(fā)明的實施例進行信道估計的方法500的流程圖。在開始，假定提供了一個比如在圖4中圖示說明那樣的MC-CDMA電信系統(tǒng)。還假定傳輸信道是一個在長度上有Lc個采樣的多徑信道，而且假定至少Lc個導(dǎo)頻符號沿著所發(fā)射的符號流等間隔分布。在這個實施例中，在頻域插入這些導(dǎo)頻符號。
首先，從去交織后的符號流Y中收集導(dǎo)頻符號以形成向量Yp(步驟505)。以類似的方式，向量Hcp和Np以及矩陣Htp分別從對應(yīng)元素Hc、N和Ht(與信道、加性噪聲和發(fā)射脈沖整形濾波器相對應(yīng))中形成(步驟510)。它們之間的關(guān)系如下Yp＝HtpHcp+Np如果W是一個由OFDM解調(diào)器FFT矩陣的前Lc列組成的矩陣，那么Hc是一個對角矩陣Hc＝diag(Whc)而且如果Wp是一個只考慮那些包括所發(fā)射的導(dǎo)頻信號的行的矩陣Hcp＝Wphc那么Yp＝HtpWphc+Np。
然后估計信道沖激響應(yīng)hc的最大似然(ML)值(步驟515)。為了獲得hc的ML估計，對以下對數(shù)似然函數(shù)(log-likelihood function)求解最大值L(hc)＝lnp(Yp|hc)＝A-B‖Yp-HtpWphc‖2既然A和B是恒定標(biāo)量(B＞0)，所以它等價于以下的優(yōu)化
h^c=argminhc||Yp-HtpWphc||2]]>這個優(yōu)化問題可以通過使用奇異值分解(SVD)的方法來作為一個最小二乘法(LS)的問題求值。如果HtpWp的SVD由HtpWp＝USVH給出，那么h^c=VS-1UHYp.]]>然后可以通過對 作FFT(步驟520)來獲得按照本發(fā)明的信道估計，如下H^c=diag(Wh^c)=diag(WVS-1U11Yp).]]>最后，既然W、Ht、V、S和U是已知的，所以可以計算矩陣L＝WVS-1UH(步驟525)并且可以把每個OFDM符號的信道估計都表示成H^c=diag(LYp).]]>本發(fā)明的方法由此有利地應(yīng)用于已知的發(fā)射脈沖整形濾波器的頻率響應(yīng)。
如上所述，按照本發(fā)明的實施例在檢測器475k中應(yīng)用信道估計。分別計算出了信道估計之后，現(xiàn)在把它與發(fā)射脈沖整形濾波器的(已知的)頻率響應(yīng)Ht結(jié)合起來以形成一個復(fù)合信道矩陣H＝HcHt。如果把與第k個發(fā)射塊有關(guān)的復(fù)合信道效應(yīng)表示成Hk和對應(yīng)的加性噪聲Nk，那么可以把到檢測器475k的輸入表示成Yk＝HkSk+Nk。
通過應(yīng)用各種方法，所發(fā)射的符號流可以從這些新參數(shù)重新構(gòu)建起來，例如通過應(yīng)用傳統(tǒng)的匹配濾波檢測器，或者通過使用最大似然檢測器。
圖6是一個圖示說明一種按照本發(fā)明的實施例發(fā)射無線電信號的方法600的流程圖。在開始，假定提供了一個發(fā)射機，比如圖4中所示的發(fā)射機401。當(dāng)將要發(fā)射的信息被編碼(步驟605)時開始該方法。然后按照幾個現(xiàn)有方案中的任何一個來調(diào)制編碼后的信息(步驟610)。然后把調(diào)制后的符號劃分成K個塊，每個塊由J個流組成(步驟615)。一個塊內(nèi)的每個流都用唯一擴展碼來擴展(步驟620)，通常是用沃爾什-哈達瑪(Walsh-Hadamard)碼，并被累加成一個單一流(步驟625)。然后這個符號流在串并轉(zhuǎn)換器中被重新劃分成并行路徑(步驟630)從而用其他塊的流進行交織(步驟635)。
按照本發(fā)明，把交織后的輸出X(這個圖例中的X0到XK-1)劃分成每個長度為Nb/2的兩個流(步驟640)。然后，把Nb(Ns-1)個零插入這兩部分之間(步驟645)，形成一個長度為NbNs的新向量。然后使用一個OFDM調(diào)制器作規(guī)模為NbNs的快速傅立葉逆變換(IFFT)把這些信號映射到頻率接收器上(步驟650)以獲得一個同樣長度的時域信號。
結(jié)果是沒有修改信號的頻率內(nèi)容就獲得一個采樣率為Ns的時域信號。然后此時域信號被呈現(xiàn)給一個脈沖整形濾波器(步驟655)，然后在無線電信道上被發(fā)射(步驟660)。
圖7是一個圖示說明一種按照本發(fā)明的實施例接收無線電信號的方法700的流程圖。在開始，假定提供了一個接收機，比如圖4中所示的接收機451，還假定發(fā)射了一個按照本發(fā)明的信號。首先所發(fā)射的時域無線電信號被接收(步驟705)。為了在OFDM解調(diào)器的輸出端恢復(fù)Nb個符號，規(guī)模為NbNs的快速傅立葉變換(FFT)被應(yīng)用到所接收的信號上(步驟710)，把此信號轉(zhuǎn)換回到頻域，然后中間的這Nb(Ns-1)個高頻符號被丟棄(步驟715)。
這Nb個符號從OFDM解調(diào)器輸出(由圖4中的向量Z代表)，然后被提供到一個去交織器上以便進行去交織(步驟720)，并且重新構(gòu)建原始發(fā)射的塊(步驟725)。為了重新產(chǎn)生所發(fā)射的符號流，執(zhí)行信道估計(步驟730)，并且通過使用估計出的信道，每個塊都被呈現(xiàn)給一個檢測器以便進行符號檢測(步驟735)。
因此上述描述提供一種用來在MC-CDMA電信系統(tǒng)中發(fā)射信息的改進的系統(tǒng)和方法，它減少或消除由MC-CDMA發(fā)射機中所用的(非理想的)脈沖整形濾波器引起的ISI。還提供一種改進的信道估計技術(shù)，并把這個改進的估計有利地應(yīng)用在符號檢測中。
優(yōu)先描述的是用來實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選范例，本發(fā)明的范圍不必由這個描述來限制。相反地，本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種用在多載波碼分多址接入(MC-CDMA)電信網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，所述設(shè)備包括用來發(fā)射無線電信號的發(fā)射機，其中該發(fā)射機包括正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制器，把長度為Nb的輸入向量X劃分成兩部分，把Nx個零插入在它們之間，并且作規(guī)模為NbNx的快速傅立葉逆變換(IFFT)以獲得時域信號；和被耦合到OFDM調(diào)制器的脈沖整形濾波器，用來在傳輸以前處理該時域信號；和用來接收所發(fā)射的時域信號的接收機，其中該接收機包括OFDM解調(diào)器，用來對所接收的信號作規(guī)模為NbNx的快速傅立葉變換(FFT)并從最后得到的頻域信號中去掉在發(fā)射機中插入的零。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述時域信號具有每碼片Ns個采樣的采樣率，并且其中Nx＝Nb(Ns-1)。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述脈沖整形濾波器是升余弦濾波器。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述插入的零是比輸入向量X更高頻率的分量。
5.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述接收機進一步包括一個與發(fā)射機的脈沖整形濾波器匹配的濾波器，用來濾波所接收的信號并把濾波后的信號提供到OFDM解調(diào)器。
6.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述發(fā)射機進一步包括用來編碼將要發(fā)射的信息的編碼器；和用來調(diào)制編碼后信息的調(diào)制器。
7.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述OFDM解調(diào)器通過把頻域信號去掉零以后的余下部分串接起來從而把所發(fā)射的信號重新構(gòu)建成輸出向量Z。
8.權(quán)利要求7的設(shè)備，其中，所述接收機進一步包括一個檢測器，用來在所發(fā)射的信號轉(zhuǎn)換到頻域之后檢測所接收的符號。
9.權(quán)利要求8的設(shè)備，其中，所述接收機進一步通過分析所接收的導(dǎo)頻符號來執(zhí)行信道估計，這些導(dǎo)頻符號是由發(fā)射機在頻域上插入的。
10.權(quán)利要求9的設(shè)備，其中，所述脈沖整形濾波器的頻率響應(yīng)是已知的，并且其中執(zhí)行信道估計應(yīng)用已知的脈沖整形濾波器頻率響應(yīng)。
11.權(quán)利要求10的設(shè)備，其中，所述接收機使用最小二乘法(LS)分析來執(zhí)行信道估計。
12.權(quán)利要求9的設(shè)備，其中，所述檢測器把信道估計應(yīng)用到所接收符號的檢測上。
13.用在可以按照MC-CDMA協(xié)議操作的電信系統(tǒng)中，一種用來處理所接收的時域信號的改進的接收機，該時域信號通過對一個在頻域上插入了零的劃分后的輸入信號作IFFT從而被上采樣，所述接收機包括OFDM解調(diào)器，用來對所接收的時域信號作FFT并去掉插入的零。
14.權(quán)利要求13的接收機，其中，所述OFDM解調(diào)器包括用來去掉零的低通濾波器。
15.一種用來處理一個將要在MC-CDMA通信網(wǎng)絡(luò)中的空中接口上發(fā)射的已編碼和調(diào)制并承載有信息的信號的方法；所述方法包括步驟把調(diào)制后的承載有信息的信號劃分成多個流；用擴展碼擴展多個流中的每一個；把擴展后的流累加成一個長度為Nb的符號序列；把該符號序列劃分成兩部分；把零插入這兩部分之間；對最后得到的流作IFFT以獲得時域信號；把該時域信號提供給脈沖整形濾波器；并且發(fā)射該信號。
16.權(quán)利要求15的方法，其中，零作為高頻分量被插入。
17.權(quán)利要求15的方法，進一步包括步驟接收所發(fā)射的時域信號；對所接收的信號作FFT以獲得頻域信號；以及從該頻域信號中去掉原先插入的零。
18.權(quán)利要求17的方法，進一步包括估計傳輸信道的頻率響應(yīng)的步驟。
19.權(quán)利要求18的方法，其中，所發(fā)射的信號被具有脈沖整形濾波器的發(fā)射機所發(fā)射，該脈沖整形濾波器具有已知的頻率響應(yīng)，而且其中的估計步驟包括通過解答一個應(yīng)用已知的脈沖整形濾波器頻率響應(yīng)的LS問題來確定最大似然估計。
20.權(quán)利要求18的方法，進一步包括使用所述信道估計來檢測所接收的符號的步驟。
全文摘要
一種用在多載波碼分多址接入電信網(wǎng)絡(luò)(圖1)中的設(shè)備包括用來發(fā)射無線電信號的發(fā)射機。該發(fā)射機包括正交頻分復(fù)用調(diào)制器(425)，它把輸入向量劃分成兩部分，把N個零插入它們之間并且作快速傅立葉逆變換以獲得時域信號。被耦合到調(diào)制器(425)的脈沖整形濾波器(430)用來在傳輸以前處理該時域信號。一個用來接收所發(fā)射的信號的接收機(451)。接收機(451)包括OFDM解調(diào)器(460)，用來對該信號作FFT并從最后得到的頻域信號中去掉在發(fā)射機中插入的零。
文檔編號H04L5/02GK1672349SQ03817866
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月25日
發(fā)明者M·J·博蘭, P·瓦斯內(nèi)伊, H·維波南, P·帕帕迪米特里奧 申請人:諾基亞有限公司