專(zhuān)利名稱(chēng)：在ofdma系統(tǒng)中的符號(hào)定時(shí)估計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及針對(duì)幫助時(shí)間同步和信道估計(jì)使用在每個(gè)子載波組內(nèi)具有導(dǎo)頻信號(hào)的每個(gè)OFDMA用戶(hù)站(SS)子載波的多個(gè)非相鄰組的正交頻分多址(OFDMA)突發(fā)傳輸系統(tǒng)。更明確地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種在這樣的OFDMA系統(tǒng)中檢測(cè)符號(hào)定時(shí)的方法。
背景技術(shù)：
具體地，目前正在發(fā)展的根據(jù)IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)或中國(guó)WIBRO(無(wú)線(xiàn)寬帶)標(biāo)準(zhǔn)的WiMAX(微波接入的全球互操作性)系統(tǒng)的上行鏈路是這樣的系統(tǒng)。
IEEE 802.16e使用每個(gè)子載波組1內(nèi)具有導(dǎo)頻子載波4的每個(gè)SS的子載波2的多個(gè)非相鄰組1定義一個(gè)OFDMA突發(fā)傳輸物理層(圖2)。這些非相鄰組也被稱(chēng)為瓦片(tile)。六個(gè)瓦片1形成一個(gè)子信道，其中每個(gè)子信道分配給一個(gè)SS。多個(gè)子信道也能被分配給相同的SS。每個(gè)瓦片1包括四個(gè)相鄰子載波2和三個(gè)時(shí)間符號(hào)3。每個(gè)瓦片1包括四個(gè)導(dǎo)頻子載波4。在每個(gè)子載波組1中其余的子載波2是數(shù)據(jù)子載波5。
子載波2，即數(shù)據(jù)子載波5和導(dǎo)頻子載波4，其形成一個(gè)子信道，分布在頻帶上，其中分配給一個(gè)瓦片1的子載波2通常是相鄰子載波2。在圖2具有不同的頻率以及屬于相同的時(shí)間符號(hào)3的子載波2形成一行R，其中隨后的子載波2，即屬于不同的時(shí)間符號(hào)3并具有相同的頻率的子載波2，形成一列C。
對(duì)于在SS的發(fā)射機(jī)側(cè)的信號(hào)傳輸，使用例如一個(gè)快速傅立葉反變換(IFFT)將針對(duì)一個(gè)時(shí)間符號(hào)內(nèi)的一行R的所有子載波變換成時(shí)域。
為了實(shí)現(xiàn)該包括多個(gè)子信道的輸入時(shí)域OFDMA信號(hào)的解調(diào)，在接收機(jī)側(cè)必須執(zhí)行一個(gè)快速傅立葉變換(FFT)。為了實(shí)現(xiàn)FFT輸出的最佳性能，必須通過(guò)一個(gè)定時(shí)估計(jì)和定時(shí)追蹤算法或過(guò)程來(lái)執(zhí)行完美的符號(hào)定時(shí)，即在接收機(jī)側(cè)的每個(gè)時(shí)間符號(hào)的采樣的開(kāi)始和結(jié)束以及接收的OFDMA信號(hào)內(nèi)的時(shí)間符號(hào)的開(kāi)始和結(jié)束之間的一個(gè)完美的同步。
執(zhí)行該FFT，以獲得獨(dú)立于特定子載波的頻率的每個(gè)子載波的接收的，模擬符號(hào)的值幅度和相位。該值幅度和相位-在下文中只稱(chēng)為值-能以一種方式在復(fù)數(shù)平面顯示為實(shí)部和虛部，該方式為幅度顯示為距該復(fù)數(shù)平面的原點(diǎn)的距離以及相位顯示為一個(gè)相對(duì)正實(shí)數(shù)軸的角。如果未通過(guò)使用術(shù)語(yǔ)值明確提及，在下文中在子載波和該子載波的模擬符號(hào)，即該子載波的值，之間不區(qū)分。
OFDMA子載波通常具有一個(gè)循環(huán)擴(kuò)展，通常所說(shuō)的循環(huán)前綴(CP)，其即使在非理想符號(hào)定時(shí)調(diào)整的情況下也允許進(jìn)行FFT和解調(diào)。在IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)中，該CP長(zhǎng)度定義為OFDMA時(shí)間符號(hào)的1/8。這意味著每個(gè)時(shí)間符號(hào)的采樣數(shù)目大于FFT窗口尺寸。由于此，能使用FFT正確地變換和解調(diào)信號(hào)，只要該符號(hào)定時(shí)誤差小于時(shí)間符號(hào)持續(xù)時(shí)間的1/8。在CP之內(nèi)的符號(hào)定時(shí)誤差導(dǎo)致子載波的得到值的一個(gè)相位旋轉(zhuǎn)。符號(hào)定時(shí)誤差大于CP引起由于載波間干擾的信號(hào)失真。如果FFT使用CP的末端和時(shí)間符號(hào)的末端之間的采樣，則實(shí)現(xiàn)理想符號(hào)定時(shí)。
因?yàn)樵诜且暰€(xiàn)傳播條件下，由于使得在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的不同傳輸路線(xiàn)表現(xiàn)出不同延遲和不同衰減的回波等等，發(fā)生通常所說(shuō)的多徑效應(yīng)，在這種條件下，不直接地檢測(cè)相對(duì)于時(shí)間符號(hào)的FFI窗口的最佳位置。在這種情況下，必須從接收的數(shù)據(jù)子載波以及在OFDMA信號(hào)中可用的導(dǎo)頻子載波得出符號(hào)定時(shí)。
因?yàn)槊總€(gè)SS具有一個(gè)單獨(dú)的時(shí)間誤差，例如由于在單獨(dú)測(cè)距過(guò)程中的容限，在基站(BS)的時(shí)間偏移的精確修正是必須的。因?yàn)锽S從多個(gè)全部假設(shè)在定時(shí)容限內(nèi)的SS接收信號(hào)，因此將BS與上述多個(gè)SS準(zhǔn)確同步是不可能的。因此該BS將必須在每個(gè)SS的基礎(chǔ)上修正各個(gè)SS的數(shù)據(jù)子載波。同樣在移動(dòng)SS的情況下，必須監(jiān)控符號(hào)定時(shí)變化，以允許在允許的容限被違反之前，修正SS符號(hào)定時(shí)，即單獨(dú)測(cè)距。
因此問(wèn)題產(chǎn)生了，事實(shí)上沒(méi)有已知的解決方案在OFDMA系統(tǒng)中檢測(cè)和/或追蹤符號(hào)定時(shí)，特別是在具有多徑效應(yīng)的OFDMA系統(tǒng)中修正符號(hào)定時(shí)。
而且必須考慮正在發(fā)展的WiMAX系統(tǒng)和根據(jù)IEEE802.16的系統(tǒng)在合理的復(fù)雜性情況下需要高性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為這個(gè)問(wèn)題尋找一種補(bǔ)救。
本發(fā)明的目的通過(guò)提出的在一個(gè)OFDMA系統(tǒng)中檢測(cè)符號(hào)定時(shí)的方法來(lái)滿(mǎn)足，其中一個(gè)子信道包括多組在頻帶上分布的子載波，每組子載波包括至少一個(gè)導(dǎo)頻載波，所述方法包括步驟-確定一個(gè)平均導(dǎo)頻，其是屬于同一子信道的接收到的導(dǎo)頻子載波的所有幅度和相位角的平均；-用一組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻子載波；-針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正的導(dǎo)頻子載波與平均導(dǎo)頻的標(biāo)準(zhǔn)偏差；-選擇對(duì)于所有導(dǎo)頻子載波顯示與平均導(dǎo)頻的最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移；-將顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的所述時(shí)間偏移應(yīng)用于在所述子信道上的接收到的數(shù)據(jù)子載波。
修正在每個(gè)子信道上執(zhí)行，以及優(yōu)選地在每個(gè)SS上執(zhí)行，條件是多于一個(gè)子信道分配給一個(gè)SS，即在確定顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移時(shí)，考慮屬于同一個(gè)子信道的所有導(dǎo)頻子載波以及優(yōu)選地屬于同一SS的所有導(dǎo)頻子載波。針對(duì)一組時(shí)間偏移的每個(gè)單獨(dú)時(shí)間偏移在每個(gè)子信道的子載波組的時(shí)間偏移的導(dǎo)頻子載波之中計(jì)算與平均導(dǎo)頻子載波的標(biāo)準(zhǔn)偏差。該時(shí)間偏移組包括以常數(shù)間隔的不同的時(shí)間偏移。該間隔的大小直接影響該確定的顯示修正過(guò)的導(dǎo)頻之中最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移的精確度。選擇小的間隔提高精確度，但是增加了復(fù)雜性，其中選擇大的間隔減小復(fù)雜性，但是也減小了確定的最小值的精確度。該顯示與平均導(dǎo)頻子載波的最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移應(yīng)用到該SS的數(shù)據(jù)子載波。優(yōu)選地，通過(guò)針對(duì)所有子載波計(jì)算各個(gè)修正因子，將該時(shí)間偏移應(yīng)用到子載波上，特別地在該子信道內(nèi)的數(shù)據(jù)子載波上，其中各個(gè)修正因子直接依賴(lài)于子載波頻率和顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的確定的時(shí)間偏移。
根據(jù)本發(fā)明的所述方法相比于現(xiàn)有技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)，其在出現(xiàn)多徑效應(yīng)的情況下提供了一個(gè)更高的性能。這是因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明，確定一個(gè)針對(duì)整個(gè)子信道或針對(duì)屬于同一SS的所有子信道的平均時(shí)間偏移。像這樣的一個(gè)平均時(shí)間偏移也平均了子載波特定多徑效應(yīng)，例如頻率依賴(lài)延遲和衰減。
通常也會(huì)想到通過(guò)計(jì)算每個(gè)導(dǎo)頻子載波的信道估計(jì)以及通過(guò)確定一個(gè)平均導(dǎo)頻信道估計(jì)，代替考慮導(dǎo)頻子載波，即它們的值，以及確定一個(gè)平均導(dǎo)頻，來(lái)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法執(zhí)行如下-針對(duì)一個(gè)SS的所有導(dǎo)頻子載波計(jì)算信道估計(jì)；-計(jì)算一個(gè)平均導(dǎo)頻信道估計(jì)；-用一組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)；-針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算所有修正過(guò)的導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)與平均導(dǎo)頻信道估計(jì)的的標(biāo)準(zhǔn)偏差；-選擇對(duì)于所有導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)顯示與平均導(dǎo)頻信道估計(jì)的最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移；-將顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的所述時(shí)間偏移應(yīng)用到在所述子信道上的接收到的數(shù)據(jù)子載波。
因此一個(gè)導(dǎo)頻子載波的信道估計(jì)是該子載波的接收的值與在發(fā)射機(jī)處的該導(dǎo)頻子載波的已知值的商。如果根據(jù)IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)用隨機(jī)選擇值′+1′和′-1′執(zhí)行該導(dǎo)頻子載波的調(diào)制，這樣做有特別的益處。通過(guò)考慮該信道估計(jì)，過(guò)濾該調(diào)制。另一方面，如果多于一個(gè)子信道被分配給一個(gè)SS，考慮所有導(dǎo)頻子載波估計(jì)，用于確定平均導(dǎo)頻信道估計(jì)。
在所述發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，對(duì)于每個(gè)SS而不是每個(gè)信道執(zhí)行如下過(guò)程，用一組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻子載波或計(jì)算的導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)，針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻載波或計(jì)算的導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，選擇顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移，以及將所述時(shí)間偏移應(yīng)用到接收到的數(shù)據(jù)子載波。因此考慮了分配給一個(gè)特定用戶(hù)站的所有子信道，而不是每個(gè)子信道的單獨(dú)考慮。這樣做，實(shí)現(xiàn)了使用屬于同一SS的所有子信道的導(dǎo)頻載波得到實(shí)際的符號(hào)定時(shí)。這提高了確定的時(shí)間偏移的可靠性。
在所述發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，用來(lái)修正導(dǎo)頻信號(hào)的該組不同的時(shí)間偏移在一個(gè)預(yù)期容限內(nèi)。在一個(gè)OFDMA系統(tǒng)中的該容限被定義為一個(gè)時(shí)間符號(hào)的持續(xù)時(shí)間的一部分，例如該時(shí)間符號(hào)持續(xù)時(shí)間的1/64。關(guān)于這個(gè)例子，該組時(shí)間偏移包括來(lái)自應(yīng)用在符號(hào)的接收時(shí)間上以確定實(shí)際的符號(hào)定時(shí)的符號(hào)持續(xù)時(shí)間的±1/64的時(shí)間偏移。這樣做，不考慮容限以外的時(shí)間偏移以及減小計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差的復(fù)雜性。
在所述發(fā)明一個(gè)特別優(yōu)選實(shí)施方式中，在針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻子載波的標(biāo)準(zhǔn)偏差之前執(zhí)行一個(gè)FFT以轉(zhuǎn)換和處理該導(dǎo)頻子載波以及還優(yōu)選地在復(fù)數(shù)平面內(nèi)的數(shù)據(jù)子載波。因此處理子載波包括例如確定平均導(dǎo)頻以及將一組時(shí)間偏移應(yīng)用到導(dǎo)頻子載波。
在所述發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，將所述時(shí)間偏移應(yīng)用到該接收到的數(shù)據(jù)子載波，或者通過(guò)將FFT窗口偏移到由顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的選擇的時(shí)間偏移給出的合適的位置完成，或者用顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的選擇的時(shí)間偏移修正FFT輸出完成。
在所述發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在平均導(dǎo)頻被確定之前以及在導(dǎo)頻子載波用一組不同的時(shí)間偏移修正之前，首先去除導(dǎo)頻子載波的調(diào)制，例如通過(guò)用它們的標(biāo)稱(chēng)值+1或-1乘以導(dǎo)頻子載波，其中例如在IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)中，用+1或-1調(diào)制導(dǎo)頻子載波。根據(jù)IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)頻子載波，最初在復(fù)數(shù)平面內(nèi)具有值(1，0i)，即幅度為1以及相位為0°，被隨機(jī)乘上±1。根據(jù)已知的隨機(jī)序列用(±1，0i)乘以接收到的導(dǎo)頻子載波保證一個(gè)正的幅度而沒(méi)有改變接收到的導(dǎo)頻子載波的相位。應(yīng)用該過(guò)程，導(dǎo)頻子載波的結(jié)果值與導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)相同。因此，如果在發(fā)射機(jī)側(cè)根據(jù)IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行調(diào)制，則代替導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)，可以使用接收到的導(dǎo)頻子載波的值。
在所述發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，執(zhí)行一個(gè)符號(hào)定時(shí)的精細(xì)修正，以修正由采樣不準(zhǔn)確引起的在采樣間隔的一部分的量級(jí)的偏差。
在所述發(fā)明的另一個(gè)附加的優(yōu)選實(shí)施方式中，在前一步驟中執(zhí)行利用顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移的并且僅具有采樣準(zhǔn)確性的修正之后，使用導(dǎo)頻子載波的相位角的線(xiàn)性回歸相對(duì)于子載波頻率的斜率得到該精細(xì)修正。
在所述發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選實(shí)施方式中，為了精細(xì)修正，粗糙的時(shí)間修正過(guò)的導(dǎo)頻子載波圍著原點(diǎn)以平均導(dǎo)頻或平均導(dǎo)頻信道估計(jì)(如果考慮信道估計(jì))的反相位角旋轉(zhuǎn)，以在確定相位角的線(xiàn)性回歸相對(duì)于子載波頻率的斜率之前在正的實(shí)軸上具有它們的平均值。由此該平均值是所有做平均的或所謂的平均計(jì)算的導(dǎo)頻子載波的統(tǒng)計(jì)平均值。該平均值等于平均導(dǎo)頻。這樣做，獲得的優(yōu)勢(shì)是普通的查找表以及工具能用來(lái)確定相位信號(hào)相對(duì)于子載波頻率的斜率而不用冒在180°不明確的風(fēng)險(xiǎn)。
在所述發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，為了精細(xì)修正，使用導(dǎo)頻子載波的虛部相對(duì)于頻率的斜率來(lái)代替相位角的斜率。
在所述發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)在確定顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移并且將顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移應(yīng)用到接收到的數(shù)據(jù)子載波之后確定以及應(yīng)用所述精細(xì)修正進(jìn)行精細(xì)修正。優(yōu)選地，或者通過(guò)將FFT窗口偏移到由顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的選擇的時(shí)間偏移加上該確定的精細(xì)修正給出的合適的位置來(lái)應(yīng)用所述精細(xì)修正，或者通過(guò)用顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的選擇的時(shí)間偏移加上該確定的精細(xì)修正來(lái)修正FFT輸出來(lái)應(yīng)用所述精細(xì)修正。
在所述發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選實(shí)施方式中，在傳輸期間，在接收機(jī)側(cè)監(jiān)控和追蹤符號(hào)定時(shí)，以檢測(cè)符號(hào)定時(shí)是否超出一個(gè)給定的容限，以及在超出一個(gè)給定的容限的情況下，在發(fā)射機(jī)側(cè)調(diào)整符號(hào)定時(shí)，即測(cè)距。在傳輸期間，如果超出了給定容限，為了在發(fā)射機(jī)側(cè)調(diào)整測(cè)距，必須在接收機(jī)側(cè)監(jiān)控和追蹤符號(hào)定時(shí)。所以實(shí)際的符號(hào)定時(shí)必須以一個(gè)比用于操作的調(diào)整步驟以及給定容限的要高的準(zhǔn)確度檢測(cè)。因此例如在IEEE820.16e標(biāo)準(zhǔn)中定義的術(shù)語(yǔ)測(cè)距描述了將符號(hào)定時(shí)調(diào)整到一個(gè)BS和一個(gè)SS之間的實(shí)際的距離。如果BS和SS這兩個(gè)中的其中之一移動(dòng)，必須連續(xù)地或者以間隔逐步地調(diào)整測(cè)距。
本發(fā)明的另一方面涉及一種OFDMA基站，用來(lái)執(zhí)行上面提及的本方法，所述OFDMA基站包括-用一組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻載波的裝置，-針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻載波的標(biāo)準(zhǔn)偏差的裝置，-選擇對(duì)于所有導(dǎo)頻子載波顯示與平均導(dǎo)頻的最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移的裝置，以及-將顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的所述時(shí)間偏移應(yīng)用到在所述子信道上接收到的符號(hào)的裝置。
所述OFDMA基站的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式包括在確定平均導(dǎo)頻以及用該組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻載波之前執(zhí)行一個(gè)FFT的裝置。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，上面提及的所述方法通過(guò)存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可使用的介質(zhì)上的一個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品執(zhí)行，上述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括當(dāng)在一個(gè)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品時(shí)，使一個(gè)計(jì)算機(jī)執(zhí)行上文提及的方法的計(jì)算機(jī)可讀程序裝置。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性流程圖，圖2表示一個(gè)OFDMA子信道的結(jié)構(gòu)示意性視圖，圖3表示示意性地示出出現(xiàn)多徑效應(yīng)以及理想定時(shí)的情況下在復(fù)平面內(nèi)導(dǎo)頻子載波的位置的圖，圖4表示示意性地示出出現(xiàn)多徑效應(yīng)以及非理想定時(shí)的情況下在復(fù)平面內(nèi)導(dǎo)頻子載波的位置圖，圖5表示示出針對(duì)不同的時(shí)間偏移導(dǎo)頻子載波值與平均導(dǎo)頻的標(biāo)準(zhǔn)偏差的圖，以及圖6表示一組子載波即一個(gè)瓦片的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示意性視圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的方法以下面的方式執(zhí)行(圖1)首先，執(zhí)行一個(gè)FFT，以得到接收的子載波(即導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波，獨(dú)立于特定子載波的頻率)的值幅度和相位。上述值能以這樣的一種方式在復(fù)數(shù)平面內(nèi)顯示，其中幅度顯示為距該復(fù)數(shù)平面的原點(diǎn)的距離，相位顯示為相對(duì)于正實(shí)數(shù)軸的角。
在該FFT之后，在第一步a)，用它們的標(biāo)稱(chēng)值′+1′和′-1′乘以接收到的導(dǎo)頻子載波，目的是通過(guò)去除在發(fā)射機(jī)中應(yīng)用到其上的導(dǎo)頻子載波的調(diào)制使它們中的每一個(gè)達(dá)到一個(gè)標(biāo)稱(chēng)值′1′。
在第二步b)，通過(guò)計(jì)算所有接收到的導(dǎo)頻子載波的平均幅度以及計(jì)算所有接收到的導(dǎo)頻子載波的平均相位角確定一個(gè)平均導(dǎo)頻。通過(guò)表示平均導(dǎo)頻在復(fù)數(shù)平面內(nèi)的位置，該平均幅度和該平均相位角這兩者形成該平均導(dǎo)頻。
在第三步c)，為了尋找最佳的修正，針對(duì)在一個(gè)預(yù)期的容限內(nèi)的所有可能的時(shí)間偏移修正這些歸一化的導(dǎo)頻子載波，該預(yù)期的容限達(dá)到一個(gè)時(shí)間符號(hào)的持續(xù)時(shí)間的1/64。所有這些可能的時(shí)間偏移包括在一組不同的時(shí)間偏移中，其中不同的時(shí)間偏移通過(guò)常數(shù)間隔不同于彼此。
在第四步d)，針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻子載波與平均導(dǎo)頻的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
在第五步e)，確定對(duì)于所有導(dǎo)頻子載波顯示與平均導(dǎo)頻的最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移。
在第六步f)，用對(duì)應(yīng)于最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移修正所有數(shù)據(jù)以及導(dǎo)頻子載波的FFT輸出。選擇性地可以想到將FFT窗口偏移到由顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的選擇的時(shí)間偏移給出的合適的位置。
因?yàn)樵趯?shí)際情況下在步驟d)確定的該時(shí)間偏移還可以偏離最佳的時(shí)間偏移采樣間隔的一部分，因此，在一個(gè)可選的附加第七步g)(未示出)，根據(jù)第二步c)處理的導(dǎo)頻子載波圍繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，以在正實(shí)數(shù)軸上具有它們的平均值。因此，從這些旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)頻的相位角的線(xiàn)性回歸相對(duì)于子載波頻率的斜率獲得針對(duì)符號(hào)定時(shí)的精細(xì)修正。還可以想到使用這些導(dǎo)頻載波的虛部相對(duì)于頻率。
在一個(gè)可選擇的附加第八步h)(也未示出)，使用在步驟g)確定的精細(xì)調(diào)整，對(duì)已經(jīng)用對(duì)應(yīng)于最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移修正的所有數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻子載波的FFT輸出，再次進(jìn)行修正。
怎樣確定顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移以及怎樣將該時(shí)間偏移應(yīng)用到數(shù)據(jù)子載波從示出子信道的一個(gè)瓦片1的圖6能得到最好的理解。該瓦片1包括四列C，其每一個(gè)屬于具有相同頻率fi的子載波2，以及包括三行R，屬于在連續(xù)的時(shí)間間隔tj的三個(gè)連續(xù)的時(shí)間符號(hào)3。將導(dǎo)頻子載波4安排在該瓦片1的角落。將數(shù)據(jù)子載波5安排在導(dǎo)頻子載波4之間。
由于衰減以及相位偏移，接收到的子載波的值不同于發(fā)送它時(shí)的相同子載波的值，即在接收機(jī)的子載波的值不同于在發(fā)射機(jī)的該子載波具有的該值。因?yàn)榻邮諜C(jī)預(yù)先知道該發(fā)射的導(dǎo)頻子載波4的值X[i，j]，考慮該發(fā)射的導(dǎo)頻子載波4的值X[i，j]以及該接收到的導(dǎo)頻子載波4的值Y[i，j]，根據(jù)以下公式H[i，j]＝Y(jié)[i，j]/X[i，j]，可以計(jì)算一個(gè)信道響應(yīng)H[i，j]，其中下標(biāo)i，j根據(jù)它的行R和它的列C表示在瓦片內(nèi)的子載波的位置。信道響應(yīng)H[i，j]也被稱(chēng)為信道估計(jì)。針對(duì)每個(gè)不同的時(shí)間偏移，每個(gè)導(dǎo)頻子信道4的信道響應(yīng)H[i，j]不同。
關(guān)于上文的描述，能理解通過(guò)下列步驟有可能執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法-針對(duì)屬于同一子信道的所有導(dǎo)頻子載波計(jì)算信道估計(jì)。
-從屬于同一子信道的導(dǎo)頻子載波的所有信道估計(jì)計(jì)算一個(gè)平均導(dǎo)頻信道估計(jì)。
-用一組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)。
-針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)與平均導(dǎo)頻信道估計(jì)的標(biāo)轉(zhuǎn)偏差。
-選擇顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的該時(shí)間偏移。
-將顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的所述時(shí)間偏移應(yīng)用到在所述子信道上的接收到的數(shù)據(jù)子載波。
根據(jù)本發(fā)明，選擇針對(duì)所有導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)顯示與平均導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)的最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移。該時(shí)間偏移應(yīng)用到屬于相同的子信道的所有數(shù)據(jù)子載波，或如果多于一個(gè)子信道分配給一個(gè)SS，將該時(shí)間偏移應(yīng)用到屬于該相同的SS的所有數(shù)據(jù)子載波，其中在屬于該同一SS的所有導(dǎo)頻子載波的信道估計(jì)中計(jì)算該平均導(dǎo)頻信道估計(jì)。
在下面描述的根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)符號(hào)定時(shí)基于下文提及的FFT術(shù)語(yǔ)的定義-FFT大小Nfft(例如Nfft＝1024)
-采樣間隔采樣_間隔＝1/(Nfft*N過(guò)采樣)-子載波之間的頻率差delta_f＝1/(Nfft*N過(guò)采樣)-符號(hào)開(kāi)始和FFT開(kāi)始之間的時(shí)間偏移delta_t(以采樣_間隔為單位)-相對(duì)于DC子載波的頻率f_子載波(以delta_f為單位)每個(gè)delta_t采樣間隔的時(shí)間偏移引起該第n個(gè)子載波信號(hào)的相位旋轉(zhuǎn)，根據(jù)相位(n)＝exp(-i*2*pi*delta_t*f_子載波(n))，pi是圓周率3.14159...以及n是通過(guò)子載波在頻帶中的位置定義的子載波索引。
在下文中，考慮這些值，即一個(gè)SS的接收到的導(dǎo)頻子載波的相位和幅度。當(dāng)針對(duì)該時(shí)間偏移進(jìn)行修正時(shí)，所有導(dǎo)頻子載波具有它們的標(biāo)稱(chēng)值。如果用它們的標(biāo)稱(chēng)值乘以接收到的導(dǎo)頻子載波，每個(gè)導(dǎo)頻子載波的幅度的結(jié)果值是理想的′1′。如果出現(xiàn)多徑效應(yīng)，屬于一個(gè)SS的導(dǎo)頻子載波的位置，乘以它們的標(biāo)稱(chēng)值，位于如圖3所示的一個(gè)曲線(xiàn)，其中假設(shè)理想定時(shí)。
如果針對(duì)不同的時(shí)間偏移分析導(dǎo)頻載波的位置，產(chǎn)生待應(yīng)用的最佳時(shí)間偏移對(duì)應(yīng)于導(dǎo)頻載波與它們的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的最小。已經(jīng)通過(guò)模擬驗(yàn)證，三個(gè)子信道，即18個(gè)瓦片的導(dǎo)頻，對(duì)于尋找可靠的唯一最小值來(lái)說(shuō)足夠，即使在操作閥值以下的非常低的信噪比(SNR)的情況下。
為了根據(jù)本發(fā)明估計(jì)最佳的符號(hào)定時(shí)，過(guò)程如下(對(duì)比圖1)I.)導(dǎo)頻乘以它們的標(biāo)稱(chēng)值(+1或-1)，以使它們的每一個(gè)成為標(biāo)稱(chēng)值1(步驟a))。
II.)為了尋找最佳的修正，針對(duì)在預(yù)期的容限(例如達(dá)到符號(hào)持續(xù)時(shí)間的1/64)內(nèi)的所有可能的時(shí)間偏移delta_t，通過(guò)乘以如下因式，修正這些歸一化的導(dǎo)頻子載波相位_修正(n，delta_t)＝exp(i*2*pi*delta_t*f_子載波(n))，其中n是子載波索引(步驟b))。
III.)針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移delta_t，計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻的標(biāo)準(zhǔn)偏差(步驟c))以及IV.)檢測(cè)具有最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移(步驟d))。
V.)或者通過(guò)將FFT窗口偏移到由顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的選擇的時(shí)間偏移給出的合適的位置，或者通過(guò)用顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的選擇的時(shí)間偏移修正FFT輸出，將具有最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移應(yīng)用到接收到的數(shù)據(jù)子載波。
圖5給出針對(duì)不同的時(shí)間偏移的標(biāo)準(zhǔn)偏差的一個(gè)示例，該圖示出了針對(duì)不同的時(shí)間偏移的導(dǎo)頻子載波的標(biāo)準(zhǔn)偏差。甚至在非常差的條件下(其中可能沒(méi)有合理的數(shù)據(jù)傳輸)，如圖5表示的示例中假設(shè)，能找到一個(gè)清楚的最小標(biāo)準(zhǔn)偏差，其指示最佳的符號(hào)定時(shí)瞬間，(強(qiáng)多徑信道，SNR＝0dB)。
在實(shí)際情況下，時(shí)間偏移還可以從最佳時(shí)間偏移delta_t偏離采樣_間隔的一部分。為了修正它，根據(jù)步驟b)處理的導(dǎo)頻載波必須圍繞該原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)以具有在該正實(shí)數(shù)軸上的它們的平均值，其中從這些旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)頻的相位角的線(xiàn)性回歸相對(duì)于子載波頻率的斜率得到針對(duì)該定時(shí)的一個(gè)精細(xì)修正。最后，用對(duì)應(yīng)于最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移delta_t以及上文中的精細(xì)調(diào)諧，修正所有數(shù)據(jù)以及導(dǎo)頻子載波的FFT輸出。
用描述的根據(jù)本發(fā)明的方法，實(shí)現(xiàn)下文的優(yōu)勢(shì)- 實(shí)現(xiàn)在一個(gè)OFDMA基站處的多用戶(hù)OFDMA信號(hào)的符號(hào)定時(shí)精細(xì)修正。
-用于監(jiān)控以及追蹤符號(hào)定時(shí)的信息，以及由于此，能以高準(zhǔn)確度直接得出測(cè)距。
- 實(shí)現(xiàn)在傳輸?shù)男盘?hào)中已經(jīng)可用的導(dǎo)頻載波開(kāi)銷(xiāo)的更好的使用。
-根據(jù)本發(fā)明的方法不依賴(lài)于標(biāo)準(zhǔn)，只要多組子載波分配給各個(gè)OFDMA用戶(hù)站。
需要重要的指出，根據(jù)本發(fā)明的方法也能結(jié)合需要完美符號(hào)定時(shí)的高級(jí)均衡算法使用。
需要重要的指出，OFDMA信號(hào)的時(shí)間符號(hào)通常通過(guò)CP放大以補(bǔ)償在非視線(xiàn)條件下的多徑效應(yīng)。由于CP，即使在符號(hào)定時(shí)中出現(xiàn)偏移也能夠執(zhí)行解調(diào)，只要它們?cè)贑P的長(zhǎng)度之內(nèi)。在這種情況下，定時(shí)誤差的影響是與它的子載波索引成比例的每個(gè)子載波的相位旋轉(zhuǎn)。IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于每個(gè)SS需要1/2最小CP的允許定時(shí)容限，其意味著是符號(hào)定時(shí)持續(xù)時(shí)間的1/64。其他FFT大小也可以由本發(fā)明支持。
商業(yè)可用性本發(fā)明特別地可商業(yè)應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)的制造和運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域。
參考數(shù)字列表1瓦片，子載波組2子載波3時(shí)間符號(hào)4導(dǎo)頻子載波5數(shù)據(jù)子載波
權(quán)利要求
1.一種用于在OFDMA系統(tǒng)中檢測(cè)符號(hào)定時(shí)的方法，其中一個(gè)子信道包括多組在頻帶上分布的子載波，每組子載波包括至少一個(gè)導(dǎo)頻載波，所述方法包括步驟-從屬于同一子信道的所有接收到的導(dǎo)頻子載波確定一個(gè)平均導(dǎo)頻，-用一組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻子載波，-針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻子載波與平均導(dǎo)頻的標(biāo)準(zhǔn)偏差，-選擇顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移，以及-應(yīng)用所述時(shí)間偏移以修正在所述子信道上接收到的數(shù)據(jù)子載波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)執(zhí)行下列步驟考慮導(dǎo)頻子載波的信道估計(jì)而不是導(dǎo)頻子載波-計(jì)算屬于同一子信道的所有導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)，-計(jì)算平均導(dǎo)頻信道估計(jì)，-用一組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)，-針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻子載波信道估計(jì)與平均導(dǎo)頻信道估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，-選擇顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移，以及-將顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的所述的時(shí)間偏移應(yīng)用到在所述子信道上的接收到的數(shù)據(jù)子載波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中對(duì)于每個(gè)用戶(hù)臺(tái)而不是每個(gè)子信道而執(zhí)行如下步驟用一組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻子載波，針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻子載波的標(biāo)準(zhǔn)偏差，選擇顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移，以及將所述時(shí)間偏移應(yīng)用到接收到的數(shù)據(jù)子載波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用來(lái)修正導(dǎo)頻子載波的該組不同的時(shí)間偏移在一個(gè)預(yù)期的容限內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中首先執(zhí)行一個(gè)快速傅立葉變換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中或者通過(guò)將FFT窗口偏移到由顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的選擇的時(shí)間偏移給出的合適的位置，或通過(guò)利用顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的選擇的時(shí)間偏移修正FFT輸出，完成將所述時(shí)間偏移應(yīng)用到接收到的數(shù)據(jù)子載波。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中在確定該平均導(dǎo)頻之前去除導(dǎo)頻子載波的調(diào)制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中執(zhí)行對(duì)于符號(hào)定時(shí)的一個(gè)精細(xì)修正，以修正由采樣不準(zhǔn)確引起的在采樣間隔的一部分的量級(jí)的偏差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中從導(dǎo)頻子載波的相位角的線(xiàn)性回歸相對(duì)于子載波頻率的斜率得到該精細(xì)修正。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中為了精細(xì)修正，在確定相位角的線(xiàn)性回歸相對(duì)于子載波頻率的斜率之前，用選擇的時(shí)間偏移修正的導(dǎo)頻子載波圍繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)該平均導(dǎo)頻的反相位角，以在正實(shí)數(shù)軸上具有它們的平均值。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中為了精細(xì)修正，使用導(dǎo)頻子載波的虛部相對(duì)于子載波頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中通過(guò)在確定顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移以及將顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移應(yīng)用到接收的數(shù)據(jù)子載波之后確定以及應(yīng)用精細(xì)修正來(lái)進(jìn)行所述精細(xì)修正。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在傳輸期間，在接收機(jī)側(cè)監(jiān)控以及追蹤符號(hào)定時(shí)，以檢測(cè)符號(hào)定時(shí)是否超出一個(gè)給定的容限，以及在超出一個(gè)給定的容限的情況下，在發(fā)射機(jī)側(cè)調(diào)整測(cè)距。
14.一種用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法的OFDMA基站，包括-用一組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻子載波的裝置，-針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻子載波(4)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的裝置，-選擇顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移的裝置，以及-將所述時(shí)間偏移應(yīng)用到在所述子信道上的接收到的數(shù)據(jù)子載波的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的OFDMA基站，還包括-執(zhí)行一個(gè)FFT的裝置。
16.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)上，包括當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在一個(gè)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，使一個(gè)計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求1-13中的任意一個(gè)的方法的計(jì)算機(jī)可讀程序裝置。
全文摘要
描述了一種在OFDMA系統(tǒng)中檢測(cè)符號(hào)定時(shí)的方法，其中一個(gè)子信道包括多組(1)在頻帶上分布的子載波(2)，每組(1)子載波(2)包括至少一個(gè)導(dǎo)頻載波(4)，所述方法包括該步驟用一組不同的時(shí)間偏移修正接收到的導(dǎo)頻子載波(4)，針對(duì)每個(gè)時(shí)間偏移計(jì)算修正過(guò)的導(dǎo)頻子載波(4)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，選擇顯示最小標(biāo)準(zhǔn)偏差的時(shí)間偏移，以及將所述時(shí)間偏移應(yīng)用到在所述子信道上的接收到的數(shù)據(jù)子載波(5)。而且，描述了用來(lái)執(zhí)行上面提及的方法的OFDMA基站，加上使一個(gè)計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述方法的一個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H04L5/02GK101014030SQ20061016879
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月1日
發(fā)明者哈迪·哈爾鮑爾, 埃哈德·賽勒, 于爾根·奧特巴赫 申請(qǐng)人:阿爾卡特朗訊