無線mimo通信系統中的單流相位跟蹤方法和裝置的制造方法
【專利說明】無線MlMO通信系統中的單流相位跟蹤方法和裝置
[000。 本申請是申請日為2011年8月26日、申請號為201180041150. 1(國際申請號PCT/US2011/049405)、發明名稱為"甚高吞吐量無線MIM0通信系統中信道估計期間的單流相位 跟蹤"的中國專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明一般設及通信系統。具體而言，本發明通過使用嵌入在所傳遞帖的前置碼 中的導頻頻調進行相位跟蹤的方式促進了無線通信系統中更好的信息通信。
【背景技術】
[0003] 因特網使用的發展正導致網絡的所有部分中帶寬需求的增加。無線局域網（LAN) 區域中已經有該樣的發展。對無線LAN的需求已經經歷了顯著增長。該種需求尤其已經由 于用戶在工作中或者在移動聚集場所將筆記本計算機連接至網絡而被推動。增長還已經超 越了PC。類似音樂流送、因特網電話、游戲及家中視頻傳輸該樣的消費者應用也正在為帶寬 增長火上誘油。
[0004] 對無線LAN的需求增大已經激勵了技術領域中廣泛的標準開發。已經涌現了諸 如電氣工程師協會（I邸巧802. 11標準之類的諸多無線通信標準。IE邸802. 11表示用于距 離從幾十米到幾百米的短程通信的無線局域網（WLAN)空中接口標準的集合。一種該樣的 WLAN標準是802. 1化。該標準規定了使用補碼鍵控（CCK)和/或直接序列擴頻值SS巧的調 制技術的高達11Mbps的原生數據率。與802.Ub同時定義的802. 11a標準使用一種被稱 之為正交頻分復用（0抑M)的更高效的傳輸方法。802. 11a標準使得數據率能高達54Mbps， 但是相比于用于802. 1化的2. 4GHz，802. 11a標準由于5GHz的不兼容的射頻頻帶而未被廣 泛部署。在2003年年中，IE邸批準了 802.llg，其將(FDM調制應用于2. 4GHz頻帶。大多 數WLAN客戶機硬件支持802. 11a和802.llg兩者。
[0005] 下一代標準開發是8. 2011n。802.lln標準提供了指定不同最大速率的各種可選 模式。該標準允許制造商調整能力W供應不同的價格點和性能。802.lln標準提供高達 eOOMbs的原生數據率，但是也可構造與802.lln規范相容的300Mbps速度的設備。
[0006] 802.lln標準使用更高的最大碼率和更高的帶寬改善了OFDM實現。它將原生速率 從54Mbps改善至65Mbps。此外，該標準的廣為人知的組成之一是多輸入多輸出或即MIM0。 MIM0利用被稱之為多徑的無線電現象。多徑設及所傳送的信息從口、墻和其他物體上彈回。 該樣的信息通過不同的路徑并且在略有不同的時間分多次抵達接收天線。
[0007] 如果不對其進行控制，多徑使無線性能降級。在802.lln標準中采用的MIM0技術 通過空分復用（SDMA)來有用地部署多徑。WLAN發射機設備將數據流拆分成稱之為空間流 的多個部分。每個空間流通過分開的天線被傳送至接收機上的相應天線。802.lln支持至 多4個空間流。盡管雙倍或四倍空間流導致原生數據率增加，但是由于每天線對所需的處 理增加，成本和功率也往往增加。MIM0系統由發射機天線數目乘接收機天線數目來表征。 4X4MIM0例如具有發射機上的4根天線和接收機上的4根天線。
[0008]MIMO性能可通過波束成形和分集來改善。波束成形使無線電信號指向目標天線。 該通過限制干擾而改善了射程和性能。分集通過組合比接收一定數目的空間流所需的天線 數目更大數目的天線的輸出或選擇該些天線的最佳子集來利用多個天線。多余的天線可被 用于例如將多個收到流組合為一個流，從而在更長的射程上操作。可作出類似的折衷從而 在固定射程下增加原生數據率。
[0009] 總之，802.lln標準通過更好的(FDM特性、藉由MIM0的空分復用、分集、功率節省 方法、信道從20MHz到40MHz的翻倍、開銷的MAC層聚集、W及降低的帖間空間而促進了無 線LAN(WLAN)。
[0010] 在后續的被稱為用于5GHz頻帶下的甚高吞吐量（VHT)的802. 11的標準中，目標 RF帶寬高達160MHz并且數據率高達6. 933Gbps。正在部署更高效的信號處理方案來降低 噪聲和改善信噪比。傳統上，數據碼元中的導頻頻調已被用于在數據碼元期間執行相位跟 蹤，但是對于802. 1In及W上數代，該在MIM0信道估計期間是計算成本較高且行不通的。如 在802.lln中為長訓練字段（LT巧所定義的導頻頻調在流與流之間變動，并因此不能被用 于準確的相位跟蹤。
[0011] 對于5GHz載波頻率，百萬分之2的漂移折合為lOOKHz的頻率漂移。此頻率漂移 在4個碼元的情況下折合為5度的相位旋轉。對于8個碼元，該加倍為10度。在OFDM中， 由于信號是在相位中承載的，相位漂移導致較低的信噪比。該種現象使得無線網絡在性能 和吞吐量兩者上都降級。
【發明內容】
[0012] 本發明的實施例設及使用MIM0無線通信系統的帖的前置碼中的導頻頻調進行相 位跟蹤。
[0013] 在一個實施例中，類似于數據碼元中的導頻頻調，可定義VHT-LTF中的導頻頻調 W用于相位跟蹤。不同于數據頻調，在基于導頻頻調的信道估計期間不向導頻頻調應用 MIM0訓練映射覆蓋序列矩陣（常被稱為P矩陣）。相反，單流導頻被映射到所有的空時流 (STS)。在此實施例中，第一VHT-LTF中的導頻頻調被用于初始一維信道估計。其他的剩余 VHT-LTF中的導頻頻調被用于基于導頻頻調和該初始一維信道估計來估計相位旋轉。所導 出和鞏固的信息被用于對數據頻調的MIM0信道估計。
[0014] 在本發明的一個實施例中，公開了一種方法和裝置W在接收端使用所傳送帖的頭 部中的訓練字段來估計信道和相位誤差。此信息隨后被應用于數據頻調W改善吞吐量和性 能。
【附圖說明】
[0015] 附圖被包括在本說明書中并構成本說明書的一部分。該些附圖解說諸實施例。與 本描述一起，附圖起到解釋諸實施例的原理的作用。
[0016] 圖1是示出家中或小型企業應用中的典型無線LAN網絡的框圖。
[0017] 圖2是解說通過M根發射天線和N根接收天線進行通信的無線發射和接收節點及 其組件的框圖。
[0018] 圖3是在無線通信中使用的物理層匯聚協議（PLCP)帖的示例性帖結構。
[0019] 圖4是基于來自其他節點的所傳送信息使用信道估計矩陣來表征每個節點處的 接收的較高層的節點至節點無線通信的框圖。
[0020] 圖5是根據本發明的實施例的在接收端被禪合至快速傅里葉變換（FFT)組件的相 位跟蹤和校正塊的硬件框圖。
[0021] 圖6是根據本發明的實施例的OFDM碼元中交錯的導頻頻調和數據頻調的解說。
[0022] 圖7是根據本發明的實施例的各種硬件塊中設及從導頻頻調提取相位誤差信息 并使用該信息來校正數據頻調中的相位旋轉的信號處理的時間線圖。
[0023] 圖8是根據本發明的實施例的在信道估計之前使用前置碼的VHT-LTF中的導頻頻 調進行相位跟蹤、估計相位誤差并將其用于校正數據頻調的流程圖表示。
【具體實施方式】
[0024] 接下來的詳細描述中的一些部分是W規程、邏輯塊、處理W及其它對計算機存儲 器內的數據比特的操作