專利名稱：帶有ici噪聲估計的接收機的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于接收通過多載波發射的信號(例如根據0FDM(正交頻分多址)調制的信號)的接收機，特別涉及一種設置來應對載波間干擾(ICI)的接收機。
背景技術：
載波間干擾(ICI)是移動通信系統中的常見問題。當接收機移動時，不僅導致在時域中接收到多重回聲的多徑環境會產生干擾，而且獨立影響這些回聲和原始信號的頻率偏移也會產生干擾。這種頻率偏移是公知的多普勒頻移，其與無線信道頻率和接收機速度成正比。多普勒頻移fd可以通過下式估計fd = (v. fc) /C其中ν是接收機的速度，f。是載波頻率，C是波速(可以假定為3X108m/s)。假設速度ν為140km/h，區域內的中心載波頻率為800MHz，這將導致約IOOHz的多普勒頻移。在密集多載波通信系統中，這會導致阻礙信號被成功接收的載波間干擾。OFDM(正交頻分多址)調制是一種頻分多址方案，根據該方案數據包在大量密集的正交子載波上被調制。通過傳統調制方案來調制每個子載波，例如通過QAM(正交調幅) 或PSK(相移鍵控)進行調制。將數據分成各自針對一個子載波的多個并行流，并以包含全部已調制子載波的符號進行發射。諸如DVB-T (陸地電視數字視頻廣播)和DVB-H (手持設備數字視頻廣播)的數字視頻廣播標準提出使用OFDM調制，該標準可被應用于有線或無線信號傳輸信道，并可被應用于諸如數字電視和音頻廣播、無線網絡、和寬帶互聯網之類的各種應用。OFDM調制的優點是能夠應對惡劣的信道條件，如頻率選擇性衰落。然而，由于密集載波，OFDM系統中存在著無法充分處理載波間干擾的問題，特別是當接收機和/或發射機相對高速移動時。
發明內容
本發明的實施例用于至少部分解決現有技術中的一個或多個問題。根據本發明的一個方面，提供了一種用于對從傳輸信道接收的輸入信號進行解調的接收電路，該輸入信號包括具有N個子載波的符號，所述N個子載波包括通過原始數據信號調制的多個數據子載波，并且在至少特定符號中包括通過參考信號調制的多個導頻子載波，所述接收電路包括決定反饋均衡器，其設置為迭代處理針對當前符號的輸入信號，以生成對通過當前符號調制的原始數據信號的估計，所述決定反饋均衡器包括載波間干擾估計模塊，用于至少基于針對前一個符號確定的信道估計、針對下一個符號確定的信道估計、 以及針對當前符號的符號數據的前一個估計來提供對載波間干擾噪聲的估計，所述前一個估計是通過包含去映射模塊的反饋路徑提供的；所述接收電路還包括校正電路，其設置為基于從輸入信號減去ICI噪聲的估計來確定原始數據信號的估計。
根據本發明的一個實施例，反饋路徑還包括信道解碼器。根據本發明的另一實施例，校正電路包括去映射模塊，其設置對于針對當前符號的符號數據的估計執行去映射，以生成去映射的數據信號，所述原始數據信號的估計是基于所述去映射的數據信號；和映射模塊，其設置為基于所述去映射的數據信號提供針對當前符號的符號數據的所述前一個估計。根據本發明的另一實施例，校正電路還包括信道解碼器，其設置為對所述去映射的數據信號進行解碼以生成所述原始數據信號的估計；和信道編碼器，其耦接至所述信道解碼器的輸出，并設置為對所述原始數據流的估計進行編碼，以將所述去映射的數據信號提供至所述映射模塊。根據本發明的另一實施例，載波間干擾估計模塊設置為在決定反饋均衡器針對當前符號進行第一次迭代之后基于前一個迭代所確定的針對當前符號的原始數據信號的估計，來提供噪聲估計。根據本發明的另一實施例，校正電路設置為基于通過將輸入信號減去ICI噪聲估計所得的結果除以針對當前符號的信道估計所確定的針對當前符號的符號數據的估計，來確定原始數據信號的估計。根據本發明的另一實施例，ICI估計模塊設置為確定ICI噪聲估計為 C-Si-1 (n).(HSTAT(η+ 1)-Hstat(n-l))/2(N+ G)，其中 C 是參考矩陣，是在前一個迭代
中確定的符號數據的估計，束+ 是針對下一個符號的信道估計，應是針對前一個符號的信道估計，N是關于輸入信號數據部分的樣本的數量，G是關于保護間隔的樣本的數量。根據本發明的另一實施例，ICI估計模塊設置為確定NXN矩陣應等于 HSTAT(n + l)-HSTAT(n-l)，其中矩陣的對角線由零組成，矩陣每行上3至200個元素之間除了對角線外的最大寬度均非零。根據本發明的另一實施例，接收電路包括緩沖存儲器，其設置為接收針對要被決定反饋均衡器處理的符號的輸入信號，并接收針對被決定反饋均衡器處理過的符號的原始數據信號的估計。根據本發明的另一實施例，接收電路還包括另一個存儲器，其耦接在緩沖存儲器和決定反饋均衡器之間，所述另一個存儲器設置為存儲針對要被決定反饋均衡器處理的下一個符號的輸入信號。根據本發明的另一實施例，緩沖存儲器包括多個存儲單元(bank)，每個存儲器單元均適用于存儲針對要被決定反饋均衡器處理的符號的輸入信號，或存儲針對被決定反饋均衡器處理過的符號的原始數據信號的估計。根據本發明的另一實施例，接收電路還包括控制模塊，用于控制每個存儲器單元用于存儲輸入信號還是用于存儲原始數據信號的估計。根據本發明的另一實施例，控制模塊設置為針對正在被決定反饋均衡器處理的當前符號估計原始數據信號的估計中的錯誤數量，并且基于檢測到的錯誤數量控制緩沖存儲器將針對下一個符號的輸入信號裝載到決定反饋均衡器中。根據本發明的另一實施例，控制模塊通過將信道解碼之前的原始數據符號的估計與信道解碼和再次編碼之后的原始數據符號的估計進行比較來估計錯誤數量。根據本發明的另一實施例，基于第一時鐘信號將輸入信號按時鐘載入緩沖存儲器結構，并將原始數據信號的估計按時鐘從緩沖存儲器結構中取出，并且決定反饋均衡器基于頻率至少為第一時鐘頻率二倍的第二時鐘信號來執行迭代。根據本發明的另一方面，提供了一種移動裝置，其包括用于接收輸入信號的輸入端、設置為將輸入信號轉換至頻域的傅立葉變換模塊、和上述接收電路。根據本發明的另一方面，提供了一種基站，其包括用于接收輸入信號的輸入端、設置為將輸入信號轉換至頻域的傅立葉變換模塊、和上述接收電路。根據本發明的另一方面，提供了一種對從傳輸信道接收的輸入信號進行解調的方法，該輸入信號包括具有N個子載波的符號，所述N個子載波包括通過原始數據信號調制的多個數據子載波，并且在至少特定符號中包括通過參考信號調制的多個導頻子載波，所述方法包括對針對當前符號的輸入信號執行迭代處理，以生成對通過當前符號調制的原始數據信號的估計，所述迭代處理包括至少基于針對前一個符號確定的信道估計、針對下一個符號確定的信道估計、以及針對當前符號的符號數據的前一個估計來估計載波間干擾噪聲，所述前一個估計是通過包含去映射模塊的反饋路徑提供的；以及基于從輸入信號減去 ICI噪聲的估計來確定原始數據信號的估計。根據本發明的另一實施例，所述迭代處理還包括對當前符號的估計執行去映射以生成去映射的數據信號，所述原始數據流的估計是基于所述去映射的數據信號的；和基于所述去映射的數據信號執行映射以提供當前符號的所述前一個估計。根據本發明的另一實施例，所述迭代處理還包括對所述去映射的數據信號進行解碼以生成所述原始數據流的估計；和對所述原始數據流的估計進行編碼以提供所述去映射的數據信號。
通過下文參照附圖對以例示而非限定方式給出的實施例的詳細說明，本發明的前述及其它目的、特征、方面和優點將顯而易見。圖IA和圖IB例示了包括移動通信裝置和基站的通信系統，其中移動通信裝置和基站包括根據本發明實施例的接收電路；圖2A和圖2B分別例示了根據本發明實施例的發射機和接收機；圖3A更詳細地例示了根據本發明實施例的圖2A中的發射機的OFDM調制模塊；圖;3B更詳細地例示了根據本發明實施例的圖2B的接收機的決定反饋均衡器；圖4更詳細地例示了根據本發明實施例的圖:3B的載波間干擾估計模塊；圖5示出了根據本發明實施例確定的和f-1㈨矩陣；圖6例示了根據本發明的實施例的緩沖存儲器；和圖7例示了根據本發明的另一實施例的電子設備。
具體實施例方式圖IA例示了通信系統100，其包括第一移動裝置102和第二移動裝置104，二者通過各個基站106、108和移動通信網絡110通信。如圖所示，移動裝置102和/或移動裝置104處于移動中。移動裝置102、104和基站106、108中的每一個均包括用于接收(例如基于OFDM調制的)信號的接收電路。移動裝置102、104可以彼此通信，在這種情況下數字信號例如包括數字音頻或視頻信號。或者，移動裝置102、104中的每一個(或二者)可以通過通信網絡110從遠程服務器接收廣播，例如數字電視廣播。從移動裝置102、104和/或基站106、108中的接收電路看到的多普勒頻移的幅度取決于裝置102、104的速度。圖IB例示了通信系統120的一部分，其中通信裝置122安裝在高速運動的車輛 124中。通信裝置122與基站1 通信。再次說明，通信裝置122和基站1 包括用于接收(例如基于OFDM調制的)信號的接收電路。數字信號例如包括數字音頻或視頻信號，例如從基站1 到通信裝置122的數字電視。接收電路看到的多普勒頻移的幅度取決于車輛 124的速度。圖2A例示了發射Tx電路200的示例，其對數據流X進行調制并將其發射至例如圖IA的移動裝置102、104或基站106、108或者圖IB的通信裝置122或基站126的接收電路。在輸入線路202上提供數據流X。線路202耦接至包括層2電路的模塊L2204，其例如執行無線鏈接控制(RLC)和介質訪問控制(MAC)。模塊204的輸出提供至層1電路206，特別是提供至前向糾錯(FEC)模塊208的輸入端，前向糾錯(FEC)模塊208例如執行交錯處理，并包括例如卷積DVB-H編碼器。FEC 208的輸出耦接至OFDM調制模塊210，其執行OFDM 調制。OFDM調制模塊的輸出耦接至RF模塊212，其包括例如數/模轉換器。RF電路212例如還包括上變頻器、濾波器、和功率放大器。RF模塊212的輸出耦接至天線，用于通過傳輸信道發射調制后的OFDM信號。圖2B例示了接收電路220的示例，接收電路220設置為接收通過發射機200發射的信號。接收電路220在此示例中通過天線222從傳輸信道接收信號rn(t)，并且對信號進行解調以重現原始數據流X。天線222耦接至RF電路224，其例如包括串-并轉換器。RF電路224的輸出耦接至快速傅立葉變換模塊226，其將所接收的信號轉換至頻域。FFT 2 的輸出耦接至決定反饋均衡器(DFE) 2 ，其包括CEC+ICI模塊230，用于執行信道估計校正(CEC)和載波間干擾 (ICI)去除。DFE 2 還包括去映射和解碼模塊232，其耦接至CEC+ICI模塊的輸出，用于執行去映射并隨后執行信道解碼。在發射機的FEC模塊是卷積編碼器的情況下，例如使用 Viterbi解碼器來執行信道解碼。盡管圖2B未示出，可以在去映射和信道解碼操作之間執行去交錯操作，例如如果信道解碼之后跟隨發射電路中的交錯器。在例如通過去交錯模塊 234去除交錯以及通過DRS模塊236對Reed-Soloman (RS)碼進行解碼(在替代實施例中這些步驟可以在它處執行或者根本不執行)之前，模塊232的輸出提供原始數據流X的估計 Y。還提供去映射和解碼模塊232的輸出f，來作為到CEC+ICI模塊230的反饋信號。圖3A詳細例示了發射機的OFDM調制模塊210。如圖所示，為了執行OFDM調制， 模塊210包括調制映射模塊M0，其還接收輸入線路242上的導頻符號。該模塊在數據和導頻信號的子載波頻率上執行調制，例如根據PSK(相移鍵控)、QPSK(正交相移鍵控)、或 QAM(正交調幅)。盡管圖3A中未示出，在OFDM調制之后，例如還可以插入保護間隔，具體地講可以在符號的開始處復制該符號的末尾部分。所得的并行數據流S(n)提供在輸出線路對4上。
線路244耦接至快速傅立葉逆變換模塊(iFFT)M6，其將頻率信號轉換到時域。 iFFT 246的輸出信號被轉換成串行信號，其通常是包括在分離的線路上通信的實部和虛部的復信號。在輸出至RF電路之前，通過并-串轉換器248執行并行到串行的轉換。圖;3B更詳細地例示了圖2B的DFE 228。由FET模塊2 提供的頻率信號R (η)被提供至線路302上的DFE 228。DFE 2 包括信道估計(CE)模塊306和延遲模塊308，其各自接收頻率信號R(n)。延遲模塊308將信號R(η)延遲一個符號長度。延遲模塊308的輸出提供至加法器310，其減去載波間干擾噪聲的估計Ι ια(η)。加法器310的輸出提供至信號估計校正模塊312，其基于信號R(n) -Rici (η)計算信道的靜態部分的信道估計Hs7v^。CEC 模塊312還提供與原始數據流S (η)相對應的符號數據的估計妒(《)，其中i表示符號η的估計的迭代，如后文所述。原始數據流S(n)是由圖3Α的調制映射模塊240提供的信號。估計被提供至去映射模塊314，去映射模塊314執行去映射，特別是基于已知的符號數據的字母表來確定原始數據的估計。去映射模塊314的輸出耦接至信道解碼器316，其基于引入數據中的前向糾錯編碼，根據其它接收數據的估計來校正估計。信道解碼器316的輸出在輸出線路318上提供原始數據信號的估計f(η)。信道解碼器316例如是Viterbi解碼器。信道解碼器316在線路318上的輸出還通過反饋路徑提供至信道解碼器320和映射模塊322，其中信道解碼器320例如根據Viterbi算法來再次編碼數據信號，并且映射模塊322再次對數據信號進行映射，以將在前一次迭代中生成的數據流的估計妒、η)提供至 ICI估計模塊324。與估計^勸一樣，ICI估計模塊3Μ從信道估計模塊306接收針對下一個符號的靜態信道的估計力+ ，并且在由延遲模塊3 提供的一個符號長度的延遲之后從信道估計校正模塊312接收針對前一個符號的靜態信道的估計點。基于這些值和固定矩陣C (下文將詳細說明)，通過ICI估計模塊3M來確定載波間干擾噪聲的估計Ι ια (η)， 并提供至加法器310以從輸入信號R(ri)中將其減去。如圖;3B中的虛線3 所示，與經過Viterbi編碼器320提供的到ICI估計模塊 324的反饋路徑不同，可以經過線路3 提供直接從去映射模塊314的輸出到映射模塊322 的輸入的反饋路徑。下面對通過圖;3B中的模塊生成原始符號數據的估計進行說明。假定在頻域中，通過接收機接收的信號R (η)等于R (n) = H. S+ff其中H表示信道矩陣，其包括兩個分量Hstat和Hvak，其中Hstat是包括信道矩陣H的對角線的矩陣，該對角線對應于信道中的靜態傳播，Hvae是包括矩陣H中除了對角線的元素的矩陣，這些元素對應于信道中的動態傳播。S是原始信號，W表示信道中的噪聲。可以表示如下R (n) = Hstat. S (η) +Hvae. S (η) +W對發射信號敘…的估計確定如下S(n) = (R (η) - Rici (η)) / Hstat其中Ria(n)是確定為HVAR(n). t1㈨的載波間干擾噪聲。在圖:3B中，ICI估計模塊324確定Ria (η)，其通過加法器310從R(η)中被減去，并且在CEC模塊312中此結果被除以應，以生成發射信號^的估計。下面參照圖4對通過ICI估計模塊3 生成Ι ια(η)進行說明。圖4更詳細地例示了圖:3Β的ICI估計模塊324。模塊3Μ包括用于從信道估計模塊306接收下一個符號的信道估計々,— (《 + Ι啲輸入端402，用于從延遲模塊3 接收前一個符號的信道估計應STAT(n-l)的輸入端404，并且如果DFE 228已經執行了針對當前符號η 的前一次迭代，則還在輸入線路406上從映射模塊322接收原始信號的估計ΑΛη)。加法器408對在線路402和404上接收到的下一個和前一個信道估計執行減法， 并將結果矢量提供至模塊409，模塊409將該矢量擴展成矩陣應·，其具有沿其對角線定位的矢量值。應被提供至乘法器410，其將點乘以被2(N+G)除的參考矩陣Cm,n，其中N是每個符號中表示信息的樣本的數量，G是每個符號中表示保護間隔的樣本的數量，于是N+G 是一個OFDM符號樣本的總長度。后文將詳細說明矩陣Cm,n。乘法器410的輸出被提供至另一個乘法器412，其將乘法器410執行的乘法結果乘以估計奢，后者是矢量。乘法器412 的輸出矢量是信號Ι ια(η)，其提供在輸出線路414上。作為替代，該計算可以通過下列數學等價的形式進行首先奢-1…)乘以Cm, n/2 (N+G)，并且分別將所得矢量的每個分量乘以矢量々 #( + 1)-應^^(η-1)中的對應分量。于是，使用分段線性近似得到了矩陣的近似。特別地，Av^的估計被確定為Hvar= Cra, . ( Hstat (n +1) - Hstat(η -1) ) /2 (N+G)參考矩陣Cm,n/2 (N+G)存儲在例如接收機的存儲器中。C是定義為Cn,m = Bn_m/N的矩陣，其中Bn_m可以定義為
權利要求
1.用于對從傳輸信道接收的輸入信號(R(n))進行解調的接收電路，所述輸入信號包括具有N個子載波的符號，所述N個子載波包括通過原始數據信號調制的多個數據子載波， 并且所述N個子載波在至少特定符號中包括通過參考信號調制的多個導頻子載波，所述接收電路包括決定反饋均衡器0 )，其設置為迭代處理針對當前符號的輸入信號，以生成對通過當前符號調制的原始數據信號的估計(Y{n))，所述決定反饋均衡器包括載波間干擾估計模塊(3 )，其設置為至少基于針對前一個符號確定的信道估計 (Hstat(U-V))、針對下一個符號確定的信道估計(Hstat(η+ 1))、以及針對當前符號的符號數據的前一個估計(Si-1Cn))來提供對載波間干擾(ICI)噪聲的估計(Ria(η))，所述前一個估計是通過包含去映射模塊(314)的反饋路徑提供的；并且所述接收電路還包括校正電路(310，312，314，316)，其設置為基于從所述輸入信號減去所述對載波間干擾噪聲的估計來確定原始數據信號的估計。
2.權利要求1的接收電路，其中所述反饋路徑還包括信道解碼器(316)。
3.權利要求1或2的接收電路，其中所述校正電路包括去映射模塊(314)，其設置對于針對當前符號的符號數據的估計(妒…))執行去映射， 以生成去映射的數據信號，所述原始數據信號的估計(Y{n))基于所述去映射的數據信號； 和映射模塊(322)，其設置為基于所述去映射的數據信號提供針對當前符號的符號數據的所述前一個估計(奢一V))。
4.權利要求3的接收電路，其中所述校正電路還包括信道解碼器(316)，其設置為對所述去映射的數據信號進行解碼以生成所述原始數據信號的估計(f( ))；和信道編碼器(320)，其耦接至所述信道解碼器的輸出端，并設置為對原始數據流的估計進行編碼，以將所述去映射的數據信號提供至所述映射模塊(322)。
5.權利要求14中任一項的接收電路，其中所述校正電路(310，312)設置為基于通過將輸入信號減去載波間干擾噪聲的估計所得的結果除以針對當前符號的信道估計所確定的針對當前符號的符號數據的估計(矛(η))，來確定原始數據信號的估計(f(η))。
6.權利要求1至5中任一項的接收電路，其中所述載波間干擾估計模塊(324)設置為根據下式確定載波間干擾噪聲的估計(Ria(η))Rici (n) = CiM(n).(HSTAT(η+ 1)- Hstat(η-1))/2(Ν + G)其中C是參考矩陣，義-1…)是基于在決定反饋均衡器針對符號η的前一個迭代所確定的針對當前符號的符號數據的估計，々^^(η + 1)是針對下一個符號的信道估計，泠是針對前一個符號的信道估計，N是關于輸入信號數據部分的樣本的數量，G是關于保護間隔的樣本的數量。
7.權利要求6的接收電路，其中矩陣C定義為Cn,m= Bn_m/N，其中Bn_m定義為
8.權利要求6或7的接收電路，其中所述載波間干擾估計模塊(324)設置為確定NXN 矩陣應_等于束7^0 + 1)-^7^0-1)，其中應_矩陣的對角線由零組成，矩陣每行上3至 200個元素之間除了對角線外的最大寬度均非零。
9.權利要求1至8中任一項的接收電路，其中所述接收電路包括緩沖存儲器(600)，其設置為接收針對要被決定反饋均衡器處理的符號的所述輸入信號，并接收針對被決定反饋均衡器處理的符號的原始數據信號的所述估計，其中所述緩沖存儲器包括多個存儲器單元 (602-608)，通過控制模塊(620)來確定在每個存儲器單元中存儲針對要被決定反饋均衡器處理的符號的所述輸入信號，或者存儲針對被決定反饋均衡器處理的符號的所述原始數據信號的估計。
10.權利要求9的接收電路，其中所述控制模塊(620)設置為針對正被決定反饋均衡器處理的當前符號來估計所述原始數據信號的所述估計中的錯誤數量，并且基于檢測到的錯誤數量，控制所述緩沖存儲器將針對下一個符號的輸入信號裝載到所述決定反饋均衡器中。
11.權利要求10的接收電路，其中所述控制模塊通過將信道解碼之前的原始數據信號的估計與信道解碼和再次編碼之后的原始數據信號的估計進行比較來估計所述錯誤數量。
12.權利要求9至11中任一項的接收電路，其中基于第一時鐘信號(CLKJ5)將輸入信號由時鐘控制載入所述緩沖存儲器結構，并將所述原始數據信號的估計由時鐘控制從緩沖存儲器結構中取出，并且所述決定反饋均衡器基于頻率至少為所述第一時鐘頻率二倍的第二時鐘信號(CLK_DFE)來執行迭代。
13.—種移動裝置，包括用于接收輸入信號的輸入端022，702)、設置為將所述輸入信號轉換至頻域的傅立葉變換模塊(226)、和根據權利要求1至12中任一項的接收電路。
14.一種基站，其包括用于接收輸入信號的輸入端022，702)、設置為將輸入信號轉換至頻域的傅立葉變換模塊(226)、和根據權利要求1至12中任一項的接收電路。
15.一種對從傳輸信道接收的輸入信號(R(n))進行解調的方法，所述輸入信號包括具有N個子載波的符號，所述N個子載波包括通過原始數據信號調制的多個數據子載波，并且所述N個子載波在至少特定符號中包括通過參考信號調制的多個導頻子載波，所述方法包括對針對當前符號的輸入信號執行迭代處理，以生成對通過當前符號調制的原始數據信號的估計(f(η))，所述迭代處理包括至少基于針對前一個符號確定的信道估計(HSTAT(n-l))、針對下一個符號確定的信道估計(HSTAT(n + l))、以及針對當前符號的符號數據的前一個估計(Si^(H))來估計載波間干擾(ICI)噪聲(Ria (η))，所述前一個估計是通過包含去映射模塊(314)的反饋路徑提供的；并且所述方法還包括基于從所述輸入信號減去載波間干擾噪聲的所述估計來確定原始數據信號的估計。
全文摘要
本發明涉及對從傳輸信道接收的輸入信號進行解調的接收電路，所述接收電路具有決定反饋均衡器(228)，其包括載波間干擾估計模塊(324)，其設置為至少基于針對前一個符號確定的信道估計針對下一個符號確定的信道估計以及針對當前符號的符號數據的前一個估計來提供對載波間干擾(ICI)噪聲的估計(RICI(n))，所述前一個估計是通過包含去映射模塊(314)的反饋路徑提供的；所述接收電路還具有校正電路(310，312，314，316)，其設置為基于從輸入信號減去ICI噪聲的所述估計來確定原始數據信號的估計。
文檔編號H04L25/03GK102246479SQ200980150198
公開日2011年11月16日 申請日期2009年10月29日 優先權日2008年10月31日
發明者奧利維爾·伊松, 托馬·莫雷爾, 法布里斯·貝爾韋茲 申請人:意法愛立信有限公司