Патент на изобретение №2353065

(54) ДЕМОДУЛЯЦИЯ ПОДДИАПАЗОНОВ ДЛЯ ОСНОВАННЫХ НА OFDM СИСТЕМ СВЯЗИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к системам связи. Технический результат заключается в повышении эффективности демодуляции. Способ содержит этапы, на которых: выполняют преобразование Фурье последовательности входных отсчетов для получения принятых пилотных символов для первой группы поддиапазонов; получают первую группу оценок усиления каналов для первой группы поддиапазонов на основе принятых пилотных символов; выполняют обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) первой группы оценок усиления каналов для получения последовательности значений усиления каналов во временной области; поворачивают последовательность усиления каналов во временной области для получения первой последовательности повернутых значений усиления каналов для второй группы поддиапазонов; и выполняют быстрое преобразование Фурье (FFT) первой последовательности повернутых значений усиления каналов для получения второй группы оценок усиления каналов для второй группы поддиапазонов. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в общем к связи и более конкретно к методам выполнения демодуляции в системе связи с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением (OFDM) (МОЧР).

Уровень техники

OFDM является методом модуляции, который эффективно разделяет общий системный диапазон полос пропускания на несколько (N) ортогональных поддиапазонов. Каждый поддиапазон связан с соответствующей несущей, которая может модулироваться данными. Поддиапазоны также обычно называются как тоны, поднесущие, элементы кодированных сигналов и частотные каналы.

OFDM широко используется в различных системах связи. Например, система с множественным доступом с ортогональным частотным разделением (МДОЧР) (OFDMA) использует OFDM и может поддерживать множество пользователей. N поддиапазонов могут использоваться для передачи данных и пилотных сигналов различными способами, зависящими от конструкции системы. Например, система OFDMA может разделять N подканалов на множество разъединенных групп поддиапазонов и выделять каждую группу поддиапазонов разным пользователям. Множество пользователей может затем одновременно поддерживаться посредством их назначенных групп поддиапазонов.

Во многих примерах имеется только необходимость в демодуляции поднабора N поддипазонов в системе с OFDM. Простым способом обработки поднабора N поддиапазонов является выполнение N-точечного быстрого преобразования Фурье (БПФ) (FFT) на отсчетах во временной области для получения символов в частотной области для всех N поддипазонов. Символы интересующих поддиапазонов затем выделяются и обрабатываются, а символы для всех других поддиапазонов отбрасываются. Этот простой способ требует памяти пропорционально N поддиапазонам и дополнительно требует вычисление для всех N поддиапазонов, даже если только малый поднабор N поддиапазонов используется для передачи данных.

Поэтому имеется необходимость в уровне техники в методах для более эффективного выполнения демодуляции в системе с OFDM, когда только поднабор N поддиапазонов используется для передачи данных.

Раскрытие изобретения

Здесь описываются методы для выполнения демодуляции OFDM поддиапазонов. Эти методы позволяют приемнику выполнять обработку только интересующих поддиапазонов взамен всех N поддиапазонов.

В одном аспекте описываются методы выполнения «частичного» преобразования Фурье для N_c поддиапазонов среди всех N поддиапазонов, где N>N_c>1. N_с поддиапазонов включают в себя каждый L-й поддиапазон среди всех поддиапазонов, где N_cL = N. Для вычисления частичного преобразования Фурье для N_c поддиапазонов, состоящих из поддиапазонов m, m+L, и т.п. последовательность N входных отсчетов поворачивается (посредством умножения каждого входного отсчета на комплексную амплитуду для получения последовательности N повернутых входных отсчетов. Последовательность N повернутых входных отсчетов затем накапливается для каждого набора L повернутых входных отсчетов, которые являются разнесенными N_c отсчетами, для получения последовательности N_c значений во временной области. Затем выполняется N_c-точечное быстрое преобразование Фурье (БПФ) (FFT) последовательности N_c значений во временной области для получения N_c значений в частотной области для N_c поддиапазонов. Частичное преобразование Фурье обеспечивает значения в частотной области для N_c поддипазонов, используя N_c-точечное FFT вместо N-точечного FFT.

В другом аспекте описываются методы для выполнения оценки каналов в системе с OFDM. Для этой системы пилотные символы передаются на поддиапазонах в группе p и желательны оценки усиления каналов для поддиапазонов в группе m. Для оценки каналов сначала выполняется частичное преобразование Фурье последовательности входных отсчетов для получения принятых пилотных символов для поддиапазонов в группе p. Оценки усиления каналов для поддиапазонов в группе p затем получаются посредством удаления модуляции принятых пилотных символов. Затем выполняется IFFT оценок усиления каналов для группы p для получения значений усиления каналов во временной области, которые могут обратно поворачиваться комплексной амплитудой для получения обратно повернутых значений усиления каналов во временной области. Для получения оценок усиления каналов для группы m, обратно повернутые значения усиления каналов во временной области поворачиваются комплексной амплитудой для получения повернутых значений усиления каналов для группы m. Значения усиления каналов во временной области могут также поворачиваться для прямого получения повернутых значений усиления каналов для группы m. В любом случае выполняется FFT повернутых значений усиления каналов для получения оценок усиления каналов для поддиапазонов в группе m. Оценки усиления каналов для других групп поддиапазонов могут получаться посредством обработки (обратного поворота) значений усиления каналов во временной области подобным способом, но различными комплексными амплитудами.

Еще в одном аспекте описываются методы для выполнения демодуляции в системе, основанной на поддиапазонах OFDM. Выполняется частичное преобразование Фурье последовательности входных отсчетов для получения принятых символов для группы поддиапазонов. Также получаются оценки усиления каналов для группы поддиапазонов. Принятые символы затем обрабатываются с оценками усиления каналов (например, выравниваются посредством этих оценок) для получения восстановленных символов данных для группы поддиапазонов. Демодуляция для других групп поддиапазонов может выполняться подобным способом.

Различные аспекты и варианты осуществления изобретения описываются подробно дальше ниже.

Краткое описание чертежей

Признаки и сущность настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания, изложенного дальше ниже, при рассмотрении во взаимосвязи с чертежами, на которых одинаковые позиции идентифицируют соответственно по всем чертежам, где:

Фиг. 1А показывает структуру поддиапазона OFDM;

Фиг. 1В показывает расположение поддиапазонов для основанной на OFDM системы;

Фиг. 2 показывает процесс выполнения демодуляции поддиапазонов в основанной на OFDM системе;

Фиг. 3 показывает процесс выполнения частичного преобразования Фурье;

Фиг. 4 показывает процесс выполнения оценки каналов;

Фиг. 5 показывает передатчик в основанной на OFDM системе;

Фиг. 6 показывает приемник в основанной на OFDM системе;

Фиг. 7 показывает блок частичного преобразования Фурье для одной группы поддиапазонов;

Фиг. 8 показывает блок оценки каналов; и

Фиг. 9 показывает демодулятор поддиапазонов в основанной на OFDM системе.

Осуществление изобретения

Слово «примерный» используется здесь для обозначения «служащий в качестве примера, отдельного случая или иллюстрации». Любой вариант осуществления или конструкция, описанные здесь как «примерные», не должны обязательно истолковываться как предпочтительные или преимущественные над другими вариантами осуществления или конструкциями. Для ясности в последующем описании «последовательность» используется для отсчетов и значений во временной области.

Фиг. 1А показывает структуру поддиапазона OFDM. Основанная на OFDM система имеет полный диапазон W МГц полос пропускания системы, который разделяется на N ортогональных поддиапазонов 110, использующих OFDM. Каждый поддиапазон имеет диапазон W/N МГц полосы пропускания и связывается с соответствующей несущей 112, которая может модулироваться данными. Основанная на OFDM система может использовать только центральные поддиапазоны для передачи данных и пилотного сигнала и резервировать некоторые поддиапазоны на двух концах как охранные поддиапазоны для разрешения системе отвечать требованиям спектрального маскирования. Для простоты последующее описание предполагает, что все N поддиапазоны используются для передачи.

Фиг. 1В показывает примерную схему мультиплексирования с частотным разделением (МЧР) (FDM) для разделения N поддиапазонов в основанной на OFDM системе. Для этой схемы FDM N поддиапазонов размещаются в L разъединенные группы, при этом каждая группа включает в себя N_c поддиапазонов, где N_cL=N. Например, основанная на OFDM система может иметь N=4096 полных поддиапазонов и L=8 групп поддиапазонов, при этом каждая группа включает в себя N_c=512 поддиапазонов. L групп являются разъединенными в том, что каждый из N поддиапазонов принадлежит только одной группе. N_c поддиапазонов в каждой группе равномерно распределены по N поддиапазонам так, что последовательные поддиапазоны в группе являются отдельно разнесенными на L поддиапазонов. Таким образом, поддиапазоны в каждой группе перемежаются с поддиапазонами в других L-1 группах. N поддиапазонов могут разъединяться другими способами. Для простоты последующее описание предполагает размещение поддиапазонов, показанное на фиг. 1В.

В OFDM один символ модуляции или для данных или для пилотного сигнала может передаваться по каждому из N поддиапазонов в каждом периоде символов. Символ данных является символом модуляции для данных, а пилотный символ является символом модуляции для пилотного сигнала. Если меньше, чем N поддиапазонов используется для передачи, тогда обеспечивается нулевое значение сигнала для каждого неиспользуемого поддиапазона. Для каждого периода символов N символов (т.е. символы данных, пилотные символы и/или нули) для N поддиапазонов преобразуются во временную область с помощью N-точечного обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) (IFFT), для получения преобразованного символа, который содержит N чипов во временной области. Для борьбы с межсимвольной помехой (МСП) (ISI) часть каждого преобразованного символа может повторяться для формирования соответствующих символов OFDM, которые содержат N+C чипов, где C – количество чипов, которые повторяются. Повторяемая часть часто называется как циклический префикс. Символ OFDM затем передается по линии передачи.

Приемник получает N+C входных отсчетов для символов OFDM, где каждый входной отсчет соответствует переданному чипу. Приемник удаляет С входных отсчетов для циклического префикса и получает последовательность N входных отсчетов для преобразованных символов. Приемник может затем выполнять N-точечное быстрое преобразование Фурье (FFT) N входных отсчетов для получения N принятых символов в частотной области для N поддиапазонов. Принятые символы могут выражаться как:

X(k) = H(k)S(k) + N(k), для k= 0 (N-1), (1)

где S(k) – символ, переданный по поддиапазону k;

H(k) – комплексное усиление канала для поддиапазона k;

X(k) – символ, принятый по поддиапазону k; и

N(k) – шум в приемнике для поддиапазона k.

Приемник может восстанавливать переданные символы данных следующим образом:

для k= 0 (N-1), (2)

где – оценка усиления канала для поддиапазона k;

– оценка символа, переданного по поддиапазону k; и

– шум после обработки.

Формула (2) указывает, что символ S(k) данных, переданный по поддиапазону k, может восстанавливаться посредством деления принятого символа X(k) для поддиапазона k на оценку усиления канала для поддиапазона k. Эта операция обычно называется выравниванием. Приемник может оценивать усиление каналов на основе пилотных символов, переданных передатчиком.

Если приемнику только необходимо восстанавливать данные одной или нескольких групп поддиапазонов, тогда более эффективно выполнять обработку только интересующих поддиапазонов вместо всех N поддиапазонов. Усиление эффективности особенно явно проявляется, когда N является большим (например, N=4096). Приемопередатчик может передавать пилотные символы по группе поддиапазонов, отличных от групп поддиапазонов, используемых для передачи данных. В этом случае приемник может оценивать усиление каналов для поддиапазонов данных (т.е. поддиапазоны, используемые для передачи данных) на основе пилотных символов, принятых по поддиапазонам пилотных сигналов (т.е. поддиапазоны, используемые для передачи пилотных сигналов).

Фиг. 2 показывает блок-схему алгоритма процесса 200 выполнения демодуляции, основанной на поддиапазонах OFDM, для восстановления символов данных, переданных по одной группе поддиапазонов (группа m), используя пилотные символы, переданные по другой группе поддиапазонов (группа p). Для каждой схемы FDM, показанной на фиг. 1В, группа m включает в себя поддиапазоны Lk+m для k= 0 (N_c-1) и группа p включает в себя поддиапазоны Lk+p для k= 0 (N_c-1), где 0m(N_c-1) и 0p(N_c-1).

Сначала осуществляется частичное преобразование Фурье последовательности N входных отсчетов для получения группы N_c принятых символов для поддиапазонов в группе m (этап 210). Последовательность входных отсчетов обозначается как {x(n)}, которая является x(n) для n= 0 (N-1). Группа принятых символов обозначается как {X_m(k)} или {X(Lk+m)}, которая является X(Lk+m) для k=0 (N_c-1). Частичное преобразование Фурье использует N_c-точечное FFT взамен N-точечного FFT и может выполняться как описывается ниже.

Последовательность N входных отсчетов также обрабатывается для получения оценок усиления каналов в группе m (этап 220). Оценки усиления каналов для группы m обозначаются как или которые являются Этап 220 может выполняться с частичным преобразованием Фурье и обратным преобразованием Фурье, также как описано ниже. Принятые символы для поддиапазонов в группе m затем обрабатываются с оценками усиления каналов для поддиапазонов в группе m для получения восстановленных символов данных для поддиапазонов в группе m, например, как показано в формуле (2) (этап 230). Восстановленные символы данных для группы m обозначаются как или которые являются для k=0 (N_c-1).

Преобразование Фурье для N_c поддиапазонов в группе m может выражаться как:

для k= 0 (N_c-1), (3)

где и x(n) являются входными отсчетами для периода n отсчетов. Последующие термины могут обозначаться:

для n=0 (N-1) (4)

где является повернутым входным отсчетом, полученным посредством поворота входных отсчетов x(n) посредством которая является комплексной амплитудой, которая изменяется от отсчета к отсчету; и

g_m(n) – значения во временной области, полученные посредством суммирования с накоплением L повернутых входных отсчетов, которые разнесены на N_c отсчетов.

Формула (3) может затем выражаться как:

Фиг. 3 показывает блок-схему процесса 210а для выполнения частичного преобразования Фурье для получения принятых символов для одной группы поддиапазонов. Процесс 210а может использоваться для этапа 210 на фиг.2. Сначала последовательность N входных отсчетов x(n) поворачивается посредством умножения каждого входного отсчета на для получения последовательности N повернутых входных отсчетов для группы m, которые обозначаются как как показано в формуле (4) (этап 312). Последовательность N повернутых входных отсчетов затем суммируется с накоплением в наборах L повернутых входных отсчетов для получения последовательности N_c значений во временной области для группы m, которые обозначаются как {g_m(n)}, как показано в формуле (5) (этап 314). Каждый набор включает в себя каждый N_c-е отсчеты в последовательности повернутых входных отсчетов с N_c наборами, связанными с различными начальными повернутыми входными отсчетами в последовательности. Затем выполняется N_c-точечное FFT последовательности N_c отсчетов во временной области для получения N_c принятых символов для группы m, как показано в формуле (6) (этап 316).

Фиг. 4 показывает процесс 220а получения оценок усиления каналов для поддиапазонов в группе m на основе пилотных символов, принятых на поддиапазонах в группе p, где pm. Процесс 220а может использоваться для этапа 220 на фиг.2. Сначала получают принятые пилотные символы для поддиапазонов в группе p, например, используя процесс 210а, описанный выше, для восстановления символов данных для поддиапазонов в группе m (этап 412). Полученные символы на этапе 412 являются N_c принятыми пилотными символами, которые обозначаются как X(Lk+p) или

Модуляция на принятых пилотных символах затем удаляется для получения оценок усиления каналов для поддиапазонов в группе p (этап 414), как следует из:

где P(Lk+p) – известный пилотный символ для поддиапазона k в группе p. Оценки усиления каналов для группы p обозначаются как или которые являются

Затем выполняется N_c-точечное IFFT оценок усиления каналов для группы p для получения последовательности N_c значений усиления каналов во временной области, {h_p(n)}, которые состоят из модулированных оценок усиления каналов, (этап 416). Затем последовательность N_c значений усиления каналов во временной области обратно поворачивается посредством умножения на для получения последовательности N_c обратно повернутых значений усиления каналов во временной области, как следует из:

Оценки усиления каналов для поддиапазонов в группе m затем извлекаются из последовательности обратно повернутых значений усиления каналов во временной области. Преобразование Фурье для обратно повернутых оценок усиления каналов для N_c поддиапазонов может выражаться как:

Преобразование Фурье для оценок усиления каналов для поддиапазонов в группе m может выражаться как:

для k=0 (N_c-1) (9)

Как указано в формуле (9), оценки усиления каналов для поддиапазонов в группе m могут получаться посредством первого умножения обратно повернутых значений усиления каналов во временной области, {h(n)}, на для получения повернутой последовательности значений усиления каналов (этап 420). Затем выполняется N_c-точечное FFT последовательности повернутых значений усиления каналов для получения оценок усиления каналов для поддиапазонов в группе m (этап 422). Обратный поворот на этапе 418 и поворот на этапе 420 могут комбинироваться и повернутые значения усиления каналов для группы m могут получаться как

Фиг. 5 показывает блок-схему передатчика 500, способного передавать данные по одному или более группам поддиапазонов. Для ясности последующее описание сделано для передачи данных по M группам поддиапазонов (т.е. группам a – m) и передачи пилотных сигналов по одной группе поддиапазонов (т.е. группе p).

В передатчике 500 кодер/модулятор 514 принимает данные трафика от источника 512 данных и управляет данными и другими данными из контроллера 540. Кодер/модулятор 514 обрабатывает (например, форматирует, перемежает и модулирует) принятые данные и обеспечивает поток символов данных, {S(k)}. Каждый символ данных является символом модуляции для схемы модуляции, выбранной для использования. Символ модуляции является комплексным значением для конкретной точки в совокупности сигналов, соответствующей выбранной схеме модуляции. Демультиплексор (Демульт) 516 принимает поток символов данных, {S(k)}, и обеспечивает эти символы данных для поддиапазонов в группах а – m. Демультиплексор 516 также принимает пилотные символы, P(k), которые являются символами модуляции, заранее известными передатчику и приемнику, и обеспечивает эти пилотные символы для поддиапазонов в группе p. Демультиплексор 516 также обеспечивает значения сигналов 0 («нулевой» символ) для каждого поддиапазона, который не использован при передачи данных и пилотных сигналов.

Модулятор 520 OFDM принимает символы от мультиплексора 516 и выполняет модуляцию OFDM этих символов. Модулятор 520 OFDM включает в себя блок 522 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) и генератор 524 циклического префикса. Для каждого периода символов блок 522 IFFT преобразует N символов во временной области, используя N-точечное обратное FFT, для получения преобразованных символов, которые содержат N чипов во временной области. Каждый чип является комплексным значением, подлежащим передаче за один период чипа. Генератор 524 циклического префикса затем повторяет часть каждого преобразованного символа для формирования символа OFDM, который содержит N+C чипов. Период символов соответствует продолжительности одного символа OFDM, который равен N+C периодам чипов. Модулятор 520 OFDM обеспечивает последовательность N+C чипов во временной области для каждого символа OFDM.

Передающий блок (Передатчик) 530 принимает и обрабатывает (например, преобразует в аналоговую форму, фильтрует, усиливает и преобразует с повышением частоты) поток чипов для получения модулированного сигнала, который затем передается из антенны 532. Контроллер 540 направляет работу в передатчике 500. Блок 542 памяти выполняет сохранение программных кодов и данных, используемых контроллером 540.

Фиг. 6 показывает блок-схему приемника 600, способного выполнять основанную на поддиапазонах демодуляцию OFDM для восстановления данных одной или более групп поддиапазонов. Снова для ясности последующее описание сделано для приема данных N групп поддиапазонов (т.е. групп a – m) и передачи пилотного сигнала одной группы поддиапазонов (т.е. группа p). В приемнике 600 модулированный сигнал, переданный передатчиком 500, принимается антенной 612. Приемный блок (Приемник) 614 обрабатывает (например, преобразует с понижением частоты, фильтрует, усиливает и квантует) принятый сигнал из антенны 612 и обеспечивает входные отсчеты.

Демодулятор 620, основанный на поддиапазонах OFDM, обрабатывает входные отсчеты и обеспечивает восстановленные символы данных, которые являются оценками символов данных, переданных передатчиком 500. Для варианта осуществления, показанного на фиг. 6, демодулятор 620, основанный на поддиапазонах OFDM, включает в себя блок 622 извлечения циклического префикса, блок 630 преобразования Фурье, блок 640 оценки каналов и выравниватель 650. Блок 622 извлечения циклического префикса удаляет циклический префикс в каждом принятом символе OFDM и выдает последовательность входных отсчетов, {x(n)}, на блок 630 преобразования Фурье и блок 640 оценки каналов. Блок 630 преобразования Фурье выполняет частичное преобразование Фурье последовательности входных отсчетов для каждой M группы поддиапазонов и обеспечивает M групп принятых символов, {X_a(k)} – {X_m(k)}, для M групп поддиапазонов. Блок 640 оценки каналов извлекает оценки усиления каналов для каждой M группы поддиапазонов на основе последовательности входных отсчетов и обеспечивает M групп оценок усиления каналов, – для M групп поддиапазонов. Выравниватель 650 принимает M групп принятых символов и M групп оценок усиления каналов для M групп поддиапазонов, выполняет выравнивание принятых символов, как показано в формуле (2), и обеспечивает M групп восстановленных символов данных, для M групп поддиапазонов.

Мультиплексор (Мультип) 652 принимает и мультиплексирует восстановленные символы данных для M групп поддиапазонов и обеспечивает поток восстановленных символов данных, Демодулятор/декодер 654 обрабатывает (например, демодулирует, деперемежает и декодирует) восстановленный поток символов данных и выдает декодированные данные для приемника 656 данных. Контроллер 660 направляет работу в приемнике 600. Блок 662 памяти обеспечивает сохранение программных кодов и данных, используемых контроллером 660.

Фиг. 7 показывает блок-схему блока 710 частичного преобразования Фурье, который может использоваться для получения принятых символов для одной группы поддиапазонов. Блок 710 включает в себя блок 720 поворота, накапливающий сумматор 730, буфер 740, адресный генератор 742 и блок 750 N_c-точечного FFT. Буфер 740 сохраняет N_c значений во временной области, {g_m(n)}, для группы m. В начале каждого периода символов буфер 740 устанавливается в исходное состояние (т.е. записывается нулями).

Блок 720 поворота принимает последовательности входных отсчетов. Умножитель 722 в блоке 720 поворота умножает каждый входной отсчет x(n) на для получения соответствующих повернутых входных отсчетов, как показано в формуле (4). Накапливающий сумматор 730 выполняет суммирование с накоплением для каждого из N_c значений во временной области {g_m(n)}, как показано в формуле (5). Для каждого повернутого входного отсчета текущее значение для значения g_m(n) во временной области для этого повернутого входного отсчета восстанавливается из буфера 740 и передается сумматору 732. Сумматор 732 суммирует повернутый входной отсчет с текущим значением и передает измененное значение регистру 734. Регистр 734 сохраняет измененное значение в соответствующем месте в буфере 740 для значения g_m(n) во временной области.

Для каждого входного отсчета x(n) буфер 740 обеспечивает текущее значение для соответствующего отсчета g_m(n) во временной области и сохраняет обновленное значение. Адресный генератор 742 генерирует адрес для буфера 740 и может выполняться счетчиком по модулю. В конце каждого периода символов после того, как все N входных отсчетов для периода символов были приняты и суммированы с накоплением, блок 750 FFT выполняет N_c-точечное FFT на N_c значениях {g_m(n)} во временной области из буфера 740 для получения N_c принятых символов {X_m(k)} для поддиапазонов в группе m.

Фиг. 8 показывает блок-схему варианта осуществления блока 640 оценки каналов, который может выдавать оценки усиления каналов для групп a – m поддиапазонов на основе пилотных символов, принятых по группе p поддиапазонов. Блок 640 оценки каналов включает в себя блок 710p частичного преобразования Фурье, блок 860 демодуляции пилотных сигналов, блок 870 N_c-точечного IFFT и М блоков 880а – 880m частичного преобразования Фурье для M групп поддиапазонов.

Блок 710p частичного преобразования Фурье принимает и обрабатывает последовательность входных отсчетов для получения N_c принятых символов {X_p(k)} для поддиапазонов в группе p. Блок 710p выполняется таким же способом, как блок 710 на фиг. 7, за исключением того, что умножитель 722p с блоком 720p поворота умножает входные отсчеты x(n) на взамен и обеспечивает повернутые входные отсчеты Блок 860 демодуляции пилотных сигналов умножает принятые символы {X_p(k)} на сопряженные пилотные символы P^*(Lk+p) для получения оценок усиления каналов для поддиапазонов в группе p.

Блок 870 IFFT выполняет N_c-точечное IFFT оценок усиления каналов и выдает оценки усиления каналов во временной области, а умножитель 872 обратно поворачивает оценки {h_p(n)} во временной области каналов на и обеспечивает N_c обратно повернутых оценок {h(n)} усиления каналов во временной области.

Каждый блок 880 преобразования принимает N_c обратно повернутых оценок {h(n)} усиления каналов во временной области и извлекает оценки усиления каналов для поддиапазонов в своей назначенной группе. Каждый блок 880 преобразования включает в себя умножитель 882 и блок 884 N_c-точечного FFT. В блоке 880m преобразования для группы m умножитель 882m умножает обратно повернутые значения {h(n)} усиления каналов во временной области на Блок 884m FFT затем выполняет N_c-точечное FFT повернутых значений усиления каналов из умножителя 882 и выдает N_c оценок усиления каналов для группы m. M блоков 880а – 880m преобразований обеспечивают M групп оценок усиления каналов, для групп a – m поддиапазонов соответственно.

Фильтрация может выполняться в различных местах во время обработки оценок каналов для получения оценок усиления каналов с улучшенным качеством. Например, повернутые входные оценки могут усредняться по множеству периодов символов для выполнения N_c-точечного FFT блоком 750p. Например, фильтрация может выполняться: (1) для принятых символов {X_p(k)} для поддиапазонов в группе p, (2) для оценок усиления каналов для поддиапазонов в группе p, (3) для оценок усиления каналов во временной области для группы p, (4) для обратно повернутых значений {h(n)} усиления каналов во временной области и т.п.

Оценки усиления каналов для поддиапазонов данных могут также получаться другими способами. Например, оценки усиления каналов для поддиапазонов в группе m могут получаться посредством выполнения (например, линейной) интерполяции оценок усиления каналов для поддиапазонов в группе p.

Фиг. 9 показывает блок-схему варианта осуществления демодулятора 620, основанного на поддиапазонах OFDM. В демодуляторе 620 OFDM блок 622 удаления циклического префикса принимает входные оценки и удаляет циклический префикс для каждого символа OFDM и передает последовательность входных оценок, {x(n)}, блоку 630 преобразования Фурье и блоку 630 оценки каналов.

Блок 630 преобразования Фурье включает в себя М блоков 710а – 710m частичного преобразования Фурье, по одному блоку 710 преобразования для каждой из M групп поддиапазонов. Каждый блок 710l частичного преобразования Фурье, где l = a m, выполняется как показано на фиг. 7. Блок 710l преобразования Фурье для группы l поддиапазонов выполняет поворот последовательности входных отсчетов с суммирует с накоплением повернутые входные отсчеты выполняет N_c-точечное FFT значений {g_l(n)} во временной области и выдает принятые символы {X_l(k)} для поддиапазонов в группе l. Блок 640 оценки каналов выполняется как показано на фиг. 8, обрабатывает входные отсчеты, как описано выше для фиг. 8, и выдает оценки усиления каналов для каждой M группы поддиапазонов.

Выравниватель 650 включает в себя M одноотводных выравнивателей 950а – 950m, по одному выравнивателю для каждой из M групп поддиапазонов. Каждый выравниватель 950l, где l = a m, принимает символы, {X_l(k)}, и группу оценок усиления каналов, для связанной группы l поддиапазонов. В выравнивателе 950m для группы m диапазонов разделитель 952m разделяет принятый символ X_m(k) для каждого поддиапазона посредством оценки усиления канала для этого поддиапазона. Ограничитель 954m по максимуму и минимуму затем ограничивает (т.е. квантует) по максимуму и минимуму символы, выданные разделителем 952m, и обеспечивает восстановленные символы данных. M выравнивателей 950а – 950m выдает M групп восстановленных символов данных, – для M групп a – m поддиапазонов.

Фиг. 9 показывает примерную архитектуру приемника, в котором используется выравниватель для каждого поддиапазона данных. Принятые символы и оценки усиления каналов могут обрабатываться другими способами. Например, соответствующая фильтрация может выполняться для принятых символов с оценками усиления каналов. Другой пример, вероятностные отношения (ВО) (LLR) могут вычисляться для принятых символов и/или оценок усиления каналов, а LLR могут обрабатываться Турбо декодером итеративным способом.

Методы, описанные здесь для выполнения частичного преобразования Фурье, оценок каналов и демодуляции OFDM (или просто методы «демодуляции, основанной на поддиапазонах OFDM») могут упрощать конструкцию приемника и обеспечивают различные преимущества. Для восстановления символов данных для определенной группы поддиапазонов выполняются только FFT размером N_c и не требуется FFT размером М. Поворот и накапливающее суммирование для M групп поддиапазонов могут выполняться параллельно во избежание дополнительной буферизации. Альтернативно один набор аппаратного обеспечения может использоваться для обработки M групп поддиапазонов способом мультиплексирования с временным разделением (МВР) (TDM) для уменьшения потребностей в аппаратном обеспечении.

Задержка обработки может также уменьшаться, т.к. поворот и накапливающее суммирование для каждой группы поддиапазонов могут выполняться со скоростью отсчетов, т.е. на каждый входной отсчет, когда он прибывает в приемник. Последовательность значений во временной области, {g_m(n)}, для каждой группы поддиапазонов является доступной, пока принимается целый символ OFDM, без какой-либо дополнительной задержки. Оценки усиления каналов для каждой группы поддиапазонов получаются на основе одинаковой последовательности обратно повернутых значений усиления каналов во временной области, {h(n)}. Таким образом, оценки каналов для M групп поддиапазонов могут выполняться последовательно без необходимости дополнительной буферизации.

Для простоты методы демодуляции, основанной на поддиапазонах OFDM, описаны для размещения поддиапазонов, показанного на фиг. 1В. Эти методы могут использоваться для других размещений поддиапазонов. В общем, группы поддиапазонов могут включать в себя одинаковое число поддиапазонов (как описано выше) или различное число поддиапазонов. Кроме того, поддиапазоны в каждой группе могут выбираться одинаковым способом. Единственное требование для поддиапазонов в каждой группе состоит в том, чтобы они были равномерно распределены по N всем поддиапазонам для достижения упрощения в FFT посредством разложения на частичные FFT, как описано выше. Например, если N=4096, группа 1 может включать в себя 32 поддиапазона, которые разделяются 128 поддиапазонами, группа 2 может включать в себя 1024 поддиапазонов, которые разделяются 4 поддиапазонами, и т.п. Пилотный поддиапазон может также включать в себя одинаковое или отличное число поддиапазонов от групп поддиапазонов данных. Различные размещения поддиапазонов могут приводить к различным комплексным амплитудам используемым для поворота, различному числу повернутых входных отсчетов, суммируемых с накоплением, и FFT различных размеров, выполняемых для получения принятых символов для определенной группы поддиапазонов.

Методы демодуляции, основанной на поддиапазонах OFDM, могут использоваться как для нисходящей связи (т.е. прямой связи), так и для восходящей связи (т.е. обратной связи). Для нисходящей связи передатчик 500 является пунктом доступа, а приемник 600 является пользовательским терминалом. Для восходящей связи передатчик 500 является пользовательским терминалом, а приемник 600 является пунктом доступа. Методы, описанные здесь, также могут использоваться для разных основанных на OFDM систем (например, система OFDMA).

Для ясности описаны методы демодуляции, основанной на поддиапазонах OFDM, для одновходовой-одновыходной (ОВОВ) (SISO) системы связи. Эти методы могут также использоваться для многовходовой-одновыходной (МВОВ) (MISO) системы, одновходовой-многовыходной (ОВМВ) (SIMO) системы и многовходовой-многовыходной (МВМВ) (MIMO) системы. Для MIMO системы один блок 630 преобразования Фурье выполняется для каждого множества (N_R) приемных антенн в приемнике. Каждый блок 630 преобразования Фурье обрабатывает входные отсчеты для связанных антенн и выдает M групп принятых символов для M групп поддиапазонов для этой антенны. Пространственная обработка затем выполняется над N_R совокупностями M групп принятых символов для N_R приемных антенн для восстановления символов данных. Пространственная обработка может выполняться выравнивателем с форсированием по нулю, выравнивателем по минимальной среднеквадратичной ошибке (МСКО) (MMSE) или некоторыми другими типами выравнивателей.

Методы демодуляции, основанной на поддиапазонах OFDM, описанные здесь, могут выполняться различными средствами. Например, эти методы могут выполняться аппаратным обеспечением, программным обеспечением или их комбинацией. Для аппаратного обеспечения блоки обработки, используемые для выполнения демодуляции, основанной на поддиапазонах OFDM, могут выполняться в одной или более специализированных интегральных схемах (СИС) (ASIC), цифровых процессорах сигналов (ЦПС) (DSP), устройствах цифровой обработки сигналов (УЦОС) (DSPD), программируемых логических устройствах (ПЛУ) (PLD), программируемых пользователем вентильных матрицах (ППВМ) (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных блоках, предназначенных для выполнения функций, описанных здесь, или их комбинаций.

Для программного выполнения методы демодуляции, основанной на поддиапазонах OFDM, могут выполняться модулями (например, процедуры, функции и т.п.), которые выполняют функции, описанные здесь. Программные коды могут сохраняться в блоке памяти (например, блок 662 памяти на фиг. 6) и выполняться процессором (например, контроллером 660). Блок памяти может выполняться в процессоре или вне процессора, и в этом случае он может быть связанно подключен к процессору через различные средства, как известно из уровня техники.

Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления позволяет любому специалисту в данной области техники создать или использовать настоящее изобретение. Различные изменения этих вариантов осуществления будут без труда поняты этими специалистами, и общие принципы, определенные здесь, могут применяться для других вариантов осуществления без отхода от сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для ограничения вариантами осуществления, показанными здесь, но соответствует самому широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми признаками, описанными здесь.

Формула изобретения

1. Способ выполнения оценки каналов в системе связи, содержащий этапы, на которых:
выполняют преобразование Фурье последовательности входных отсчетов для получения принятых пилотных символов для первой группы поддиапазонов;
получают первую группу оценок усиления каналов для первой группы поддиапазонов на основе принятых пилотных символов;
выполняют обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) первой группы оценок усиления каналов для получения последовательности значений усиления каналов во временной области;
поворачивают последовательность усиления каналов во временной области для получения первой последовательности повернутых значений усиления каналов для второй группы поддиапазонов и
выполняют быстрое преобразование Фурье (FFT) первой последовательности повернутых значений усиления каналов для получения второй группы оценок усиления каналов для второй группы поддиапазонов.

2. Способ по п.1, в котором выполнение преобразования Фурье включает в себя:
поворот последовательности входных отсчетов для получения последовательности повернутых входных отсчетов, суммирование с накоплением последовательности повернутых входных отсчетов в наборах из L повернутых входных отсчетов для получения входной последовательности значений во временной области, где L>1, и выполняют быстрое преобразование Фурье последовательности входных значений во временной области для получения принятых пилотных символов.

3. Способ по п.1, содержащий такие этапы, на которых:
обратно поворачивают последовательности значений усиления каналов во временной области для получения последовательности обратно повернутых значений усиления каналов во временной области и при этом последовательность обратно повернутых значений усиления каналов во временной области поворачивается для получения первой последовательности повернутых значений усиления каналов для второй группы поддиапазонов.

4. Способ по п.1, содержащий такие этапы, на которых:
поворачивают последовательность значений усиления каналов во временной области для получения второй последовательности повернутых значений усиления каналов для третьей группы поддиапазонов и выполняют быстрое преобразование Фурье второй последовательности повернутых значений усиления каналов для получения третьей группы оценок усиления каналов для третьей группы поддиапазонов.

5. Способ по п.1, в котором первая группа оценок усиления каналов получается посредством умножения каждого из принятых пилотных символов на сопряженный пилотный символ, соответствующий принятому пилотному символу.

6. Устройство, предназначенное для выполнения оценки каналов в системе связи, содержащее:
блок преобразования Фурье, функционирующий для выполнения преобразования Фурье последовательности входных отсчетов для получения принятых пилотных символов для первой группы поддиапазонов;
демодулятор пилотного сигнала, функционирующий для получения первой группы оценок усиления каналов для первой группы поддиапазонов на основе принятых пилотных символов;
блок обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT), функционирующий для выполнения обратного быстрого преобразования Фурье первой группы оценок усиления каналов для получения последовательности значений усиления каналов во временной области;
первый блок поворота, функционирующий для поворота последовательности значений усиления каналов во временной области для получения первой последовательности повернутых значений усиления каналов для второй группы поддиапазонов; и первый блок быстрого преобразования Фурье (FFT), функционирующий для выполнения быстрого преобразования Фурье первой последовательности повернутых значений усиления каналов для получения второй группы оценок усиления каналов для второй группы поддиапазонов.

7. Устройство по п.6, в котором блок преобразования Фурье включает в себя:
второй блок поворота, функционирующий для поворота последовательности входных оценок для получения последовательности повернутых входных оценок,
накапливающий сумматор, функционирующий для суммирования с накоплением повернутых входных оценок в наборе из L повернутых входных оценок для получения последовательности входных значений во временной области, где L>1, и
второй блок быстрого преобразования Фурье, функционирующий для выполнения быстрого преобразования Фурье последовательности входных значений во временной области для получения принятых пилотных символов.

8. Устройство по п.6, которое также содержит:
второй блок поворота, функционирующий для поворота последовательности значений усиления каналов во временной области для получения второй последовательности повернутых значений усиления каналов для третьей группы поддиапазонов; и
второй блок преобразования Фурье, функционирующий для выполнения быстрого преобразования Фурье второй последовательности повернутых значений усиления каналов для получения третьей группы оценок усиления каналов для третьей группы поддиапазонов.

9. Устройство, предназначенное для выполнения оценки каналов в системе связи, содержащее:
средство выполнения преобразования Фурье первой последовательности входных отсчетов для получения принятых пилотных символов для первой группы поддиапазонов;
средство получения первой группы оценок усиления каналов для первой группы поддиапазонов на основе принятых пилотных символов;
средство выполнения обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) первой группы оценок усиления каналов для получения последовательности значений усиления каналов во временной области;
средство поворота последовательности значений усиления каналов во временной области для получения первой последовательности повернутых значений усиления каналов для второй группы поддиапазонов; и
средство выполнения быстрого преобразования Фурье (FFT) первой последовательности повернутых значений усиления каналов для получения второй группы оценок усиления каналов для второй группы поддиапазонов.

10. Способ выполнения демодуляции в системе связи, использующей мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM), содержащий этапы, на которых:
выполняют частичное преобразование Фурье последовательности N входных отсчетов для символов OFDM для получения первой группы из N_c принятых символов для первой группы N_c поддиапазонов, где N>N_c>1 и при этом частичное преобразование Фурье использует N_c-точечное быстрое преобразование Фурье (FFT) для получения первой группы из N_c принятых символов;
получают первую группу оценок усиления каналов для первой группы поддиапазонов и
обрабатывают первую группу принятых символов с первой группой оценок усиления каналов для получения первой группы восстановленных символов данных для первой группы поддиапазонов.

11. Способ по п.10, в котором система связи включает в себя N всех поддиапазонов и где N_c поддиапазонов в первой группе включают в себя каждый L-й поддиапазон среди N всех поддиапазонов, где L>1.

12. Способ по п.10, в котором получение первой группы оценок усиления каналов включает в себя:
получение значений усиления каналов во временной области для группы пилотных поддиапазонов на основе последовательности N входных отсчетов,
поворот значений усиления каналов во временной области для получения первой последовательности повернутых значений усиления каналов для первой группы поддиапазонов и
выполнение быстрого преобразования Фурье первой последовательности повернутых значений усиления каналов для получения первой группы оценок усиления каналов для первой группы поддиапазонов.

13. Способ по п.12, содержащий такие этапы, на которых:
выполняют частичное преобразование Фурье последовательности N входных отсчетов для получения второй группы из N_c принятых символов для второй группы N_c поддиапазонов;
поворачивают значения усиления каналов во временной области для получения второй последовательности повернутых значений усиления каналов для второй группы поддиапазонов;
выполняют быстрое преобразование Фурье второй последовательности повернутых значений усиления каналов для получения второй группы оценок усиления каналов для второй группы поддиапазонов и
обрабатывают вторую группу принятых символов со второй группой оценок усиления каналов для получения второй группы восстановленных символов данных для второй группы поддиапазонов.

14. Способ по п.10, в котором первая группа восстановленных символов данных получается посредством деления первой группы принятых символов на первую группу оценок усиления каналов.

15. Способ по п.10, в котором система связи является системой с множественных доступом с ортогональным частотным разделением (OFDMA).

16. Устройство демодуляции в системе связи, использующее мультиплексирование с ортогональным частотным разделением, содержащее:
блок преобразования Фурье, функционирующий для выполнения частичного преобразования Фурье последовательности N входных отсчетов для символов OFDM для получения первой группы из N_c принятых символов для первой группы N_c поддиапазонов, где N>N_c>1, и где блок преобразования Фурье использует N_c-точечное быстрое преобразование Фурье (FFT) для получения первой группы из N_c принятых символов;
блок оценки каналов, функционирующий для получения первой группы оценок усиления каналов для первой группы поддиапазонов и
выравниватель, функционирующий для обработки первой группы принятых символов с первой группой оценок усиления каналов для получения первой группы восстановленных символов данных для первой группы поддиапазонов.

17. Устройство по п.16, в котором блок преобразования Фурье функционирует для выполнения второго частичного преобразования Фурье последовательности N входных отсчетов для получения второй группы из N_c принятых символов для второй группы N_c поддиапазонов, при этом блок оценки каналов функционирует для получения второй группы оценок усиления каналов для второй группы поддиапазонов, и выравниватель функционирует для обработки второй группы принятых символов со второй группой оценок усиления каналов для получения группы восстановленных символов данных для второй группы поддиапазонов.

18. Устройство, предназначенное для выполнения демодуляции в системе связи, использующей мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM), содержащее:
средство для выполнения частичного преобразования Фурье последовательности N входных отсчетов для символов OFDM для получения первой группы из N_с принятых символов для первой группы N_с поддиапазонов, где N>N_c>1, и при этом частичное преобразование Фурье использует N_c-точечное быстрое преобразование Фурье (FFT) для получения первой группы из N_c принятых символов;
средство для получения первой группы оценок усиления каналов для первой группы поддиапазонов и
средство для обработки первой группы принятых символов с первой группой оценок усиления каналов для получения первой группы восстановленных символов данных для первой группы поддиапазонов.

РИСУНКИ