CN100488183C

CN100488183C - 用于正交频分复用(ofdm)信号的信道估算

Info

Publication number: CN100488183C
Application number: CNB028095022A
Authority: CN
Inventors: E·贾科布森
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2022-04-25
Also published as: US7609616B2; MY136345A; US20020191630A1; WO2002093860A1; US7230911B2; CN1507727A; US20070223610A1

Abstract

一种计算有效的信道估算技术，用于一种正交频分复用(OFDM)通信系统中，所述方法通过计算导频矢量和多个内插矢量的点积来确定信道转移函数的内插均衡系数。从通信信道接收的OFDM符号中提取导频矢量。在一种首选的方法中，预先计算许多内插矢量并存储在通信设备内，以便以后在信道估算和均衡操作期间使用。这种技术具有很高的灵活性并且能够例如利用可变的用户块大小或可变的导频矢量大小来实施。

Description

用于正交频分复用(OFDM)信号的信道估算

技术领域

本发明一般涉及通信系统，并且特别涉及用于在这样的通信系统中执行信道估算的技术和结构。

背景技术

在通信信号通过一个通信信道传播之后，通常对接收的信号执行均衡来消除该信号中的信道效应。通常一种必须消除的信道效应是符号间干扰(ISI)。在无线通信系统中，ISI典型地以多路径干扰的形式出现。也就是说，一个传输信号经由多个不同的路径在无线信道中传播，其中每个路径都有一个不同的信道延迟。例如，一个信号分量可能沿直达路径从发射机传送到接收机，而一个或多个其它的信号分量从周围环境中的物体反射到接收机。可以理解，径直传播到接收机的信号分量一般将第一个到达接收机，并且具有最大幅度。反射的分量一般将晚一些时间到达接收机，并且具有较小幅度。虽然幅度较小，但是反射的信号会干扰直接信号，使得更难于准确地检测其中的数据。因此，在接收机中采用均衡来减小或消除接收信号中的负面信道效应，从而提高准确检测度的可能性。

在大多数的均衡技术中，首先确定现有信道响应的估算。然后，此信道估算被用于处理已接收的信号，以消除负面信道效应。信道估算处理通常是一种计算复杂和耗时的处理过程。也就是说，这种处理的执行通常会消耗大部分的系统资源，而且可能会在接收机处理过程中引入不希望的延迟。可以理解，在一个通信系统内，通常希望减小计算的复杂度和处理延迟，这在具有有限处理能力和有限电源(如电池)的手持和便携式通信单元中尤其如此。因此，需要这样一种在计算上是有效的同时仍提供准确估算的信道估算技术和结构。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于在实施正交频分复用的通信系统内执行信道估算的方法，包括：从通信信道接收正交频分复用符号，所述正交频分复用符号具有多个数据副载波和多个导频符号；识别感兴趣的副载波；使用所述正交频分复用符号中的导频符号生成导频矢量；获得与感兴趣的第一副载波对应的第一内插矢量；以及计算所述导频矢量和所述第一内插矢量的点积，以生成用于感兴趣的所述第一副载波的均衡系数。

在所述方法的一个实施例中，包括获得与每一个感兴趣的副载波对应的内插矢量；和计算所述导频矢量和用于感兴趣的每一个副载波的内插矢量的点积，以生成用于感兴趣的每个副载波的均衡系数。

在所述方法的一个实施例中，生成导频矢量包括根据所述感兴趣的副载波的识别从所述正交频分复用符号中选择一组导频符号。

在所述方法的一个实施例中，生成导频矢量包括使用所述正交频分复用符号内的所有导频符号。

在所述方法的一个实施例中，获得第一内插矢量包括选择地从存储器中检索所述第一内插矢量。

在所述方法的一个实施例中，识别感兴趣的副载波包括识别与所述通信系统内的第一用户相关的副载波。

在所述方法的一个实施例中，使用所述均衡系数来处理所述正交频分复用符号内感兴趣的第一副载波。

根据本发明的另一方面，提供一种在实施正交频分复用的通信系统中使用的通信设备，包括：接收机，用于从通信信道接收正交频分复用符号，所述正交频分复用符号具有多个副载波和多个导频符号；副载波跟踪单元，用于跟踪感兴趣的副载波；导频矢量单元，用于使用正交频分复用符号中的导频符号来形成导频矢量；内插矢量检索单元，用于从存储器中检索用于每一个所述感兴趣的副载波的内插矢量；和计算单元，用于使用所述导频矢量和由所述内插矢量检索单元检索的所述内插矢量来确定信道估算。

在通信设备的一个实施例中，所述副载波跟踪单元跟踪与特定用户相关的副载波。

在通信设备的一个实施例中，所述导频矢量单元基于由所述副载波跟踪单元指示的感兴趣的所述副载波从正交频分复用符号中选择导频符号。

在通信设备的一个实施例中，所述导频矢量单元形成具有可变长度的导频矢量。

在通信设备的一个实施例中，所述内插矢量检索单元检索其长度均与所述导频矢量长度相等的内插矢量。

在通信设备的一个实施例中，所述计算单元包括一个数字处理器，用于计算所述导频矢量和内插矢量的点积。

在通信设备的一个实施例中，所述副载波内感兴趣的副载波与所述通信系统内的单个用户相关。

在通信设备的一个实施例中，所述通信设备是便携式通信器。

在通信设备的一个实施例中，所述通信设备是通信基站。

在通信设备的一个实施例中，所述通信设备包括无线正交频分复用收发信机。

在通信设备的一个实施例中，导频矢量单元将提取所述正交频分复用符号中所有的所述导频符号，以便包含在所述导频矢量内。

在通信设备的一个实施例中，导频矢量单元将提取所述正交频分复用符号中一个子集的所述导频符号，以便包含在所述导频矢量内。

在通信设备的一个实施例中，所述内插矢量检索单元和所述计算单元在一个数字处理设备中均以软件来实施。

附图说明

图1是表示一种传统的正交频分复用(OFDM)发射机的方框图；

图2是一个信号图，表示一个可以从图1所示的发射机中发射的OFDM符号流；

图3是表示一个传统的OFDM接收机的图；

图4是表示一个典型的OFDM符号的频谱的图表；

图5是表示根据本发明的一个实施例的一个OFDM均衡子系统的方框图；

图6是表示根据本发明的一个实施例基于多个感兴趣的(ofinterest)副载波从OFDM符号中选择导频符号的图；和

图7是一个流程图，表示一种用于根据本发明的一个实施例在OFDM通信系统中执行信道估算和均衡的方法。

具体实施方式

在以下的详细描述中，参照所示附图，这些附图通过图示来表示其中可以实施本发明的具体实施例。这些实施例以充足的细节进行描述，足以让本领域的技术人员来实现该发明。可以理解，尽管本发明中的各种实施例各不相同，但它们并没有互相排斥。例如，在不背离本发明的精神和范围的情况下，这里描述的与一个实施例相关的特殊的特征、结构或特性也可以在其它实施例中实现。此外，可以理解，改变每个公开的实施例中个别元件的位置或排列也不背离本发明的精神和范围。因此，下面详细的描述不应以一种限制意义来考虑，本发明的范围仅由附加的权利要求书及其保护的整个等价范围来限定。在附图中，同样的数字在几个附图中表示相同或相似的涵义。

本发明涉及用于在实施正交频分复用(OFDM)的通信系统中提供信道估算的在计算上是有效的技术和结构。这些技术和结构在每个OFDM符号内只有一个子集的副载波是感兴趣的时候是最有用的。在使用副载波分割复用的系统中，例如，在以动态为基础向用户分配数据副载波子集的系统中，与特殊用户相关的通信设备仅对分配给该用户的副载波感兴趣。在一种方案中，对于每个感兴趣的副载波，首先获得内插矢量，然后计算每个内插矢量与从接收的OFDM符号中提取的导频矢量之间的点积。每个点积生成用于感兴趣的相应副载波的均衡系数。这些均衡系数随后被用于修改接收的OFDM符号内感兴趣的副载波，以减小或消除此符号中不希望的信道效应(如频率选择衰落)。在一种方案中，只有每个OFDM符号内一个子集的导频符号被用于形成导频矢量。尽管也能提供硬件和混和软件/硬件实现，但是本发明的原理尤为适合于软件实现(如PHY软件结构)。

正交频分复用(OFDM)是一种多载波传输技术，此技术使用多个正交副载波在一段可用的频谱中发送信息。因为这些副载波相互正交，所以这些副载波在可用的频谱中比传统的频分复用(FDM)系统中的各个信道更紧密地间隔开。也就是说，这些副载波的正交性防止了系统内副载波之间的干扰。在一个典型的OFDM系统中，通过使用其频谱在每个其它的副载波的中央频率处均为零值的副载波来实现正交性。在发送之前，每个副载波利用一种低速率数据流进行调制。因此，OFDM系统的发送符号速率很低，并且发送的OFDM信号极大地容忍在信道中扩展的多路径延迟。鉴于这个原因，许多现代的数字通信系统正在转向采用OFDM作为那些必须存在于具有多路径反射和/或强干扰环境中的信号的调制方案模式。许多无线通信标准已采用OFDM，例如，包括IEEE标准802.11a、数字视频广播T标准(DVB-T)以及高性能无线电局域网标准(HiperLAN)。此外，包括宽带无线因特网论坛和OFDM论坛的几个工业国际性协议正计划将OFDM用于固定无线接入系统。

在描述本发明的原理之前，先讨论一个传统的OFDM通信系统的基本操作特点。然而，应当理解，本发明原理可以在任何利用OFDM技术的通信系统中实现，并且不局限于在具有下述的具体结构的系统或设备中使用。

图1是表示传统的OFDM发射机10的方框图。在典型的情况中，发射机10是能够支持无线通信系统内的双工通信的收发信机单元的一部分。如图所示，发射机10包括：一个调制器12；一个快速傅立叶反变换(IFFT)单元14；一个并行/串行转换器16；一个循环扩展单元18；一个射频(RF)发射单元20和一个天线22。调制器12接收多个需要由发射机10发射的符号(S₀，S₁，S₂，…，S_N-1)。调制器12使用每个输入的符号来调制OFDM系统的相应副载波，以便在其输出端上生成符号调制的副载波(如，S_0SC，，S_1SC，S_2SC，...，S_(N-1)SC)。如上所述，OFDM系统的每个副载波与每个其它的副载波正交，以使副载波之间的干扰为最小。调制器12可以使用多种调制类型的任一种来调制副载波(如，二进制相移键控(BPSK)，四相移相键控(QPSK)，正交幅度调制(QAM)，差分编码星形QAM(DSQAM)等)。此外，如果希望的话，调制器12能够对于每一个单个符号或对于不同组的符号采用不同的调制类型。

输入符号(S₀，S₁，S₂，...，S_N-1)用于生成将由发射机10发射的单个OFDM符号。符号调制的副载波(S_0SC，，S_1SC，S_2SC，...，S_(N-1)SC)形成OFDM符号的一个频域表示。符号调制副载波被施加到IFFT14的输入端，以生成OFDM符号的一个时域表示。如图所述，OFDM符号的一个时域表示由多个时域样本(S₀，S₁，S₂，...，S_N-1)形成。任何形式的离散傅立叶反变换都能够用于执行反变换操作。然而，因为IFFT是可利用的计算最有效的方法，所以IFFT是首选的。众所周知，由IFFT14生成的时域样本的数目等于输入其中的频率分量的数目(即，N)。

由IFFT14输出的样本施加到并行/串行转换器16，此并行/串行转换器16生成一个表示OFDM符号的样本流。这个串行的OFDM符号被传送到循环扩展单元18，该循环扩展单元18给OFDM符号加上一个循环扩展(或保护间隔)。向OFDM符号添加循环扩展，以防止信道中出现符号间干扰，该干扰是由信道的存储器(即，多路径反射)引起的。循环扩展通常由多个从串行OFDM符号的末端(end)复制的并放在符号开头的样本(如NG样本)构成。样本的数量典型地取决于信道的存储器。一般希望使用一个长度不超过OFDM符号长度的10％的循环扩展来保持有效(例如，低开销)的操作。循环扩展单元18输出每个OFDM符号及其在连续流中的相应循环扩展向RF发射单元20。图2是表示在一种典型应用中由循环扩展单元18输出的流的图。RF发射单元20用于将OFDM符号流变换成射频信号，以便传输到无线信道中。为了执行这个功能，RF发射单元20可以包括例如数模转换器、频率变换单元(如上变频器)、功率放大器和/或其它的生成RF发射信号所要求的设备。RF发射单元20的输出被传送给天线22，天线22将射频通信信号24发射到信道中。应理解，OFDM发射机10中包括其它的处理功能，诸如，差错编码电路。

图3是表示一个传统的OFDM接收机28的方框图。如图1中的发射机10一样，接收机28典型地将是能够支持无线通信系统内的双工通信的收发信机单元的一部分。如图所示，接收机28包括：一个天线30；一个RF接收单元32；一个同步单元34；一个串行/并行转换器36；一个FFT单元38；以及一个解调单元40。天线30从信道接收一个RF通信信号24。RF接收单元32把已接收的RF信号变换成后续处理所需要的格式。例如，RF接收单元32可以包括：一个低噪声放大器；一个或多个频率变换单元(如下变频器)；一个模数转换器；和/或任何其它的获得期望信号格式所要求的功能。RF接收单元32把已接收的信号传送给同步单元34，该同步单元34以允许识别信号中的各个OFDM符号和抛弃循环扩展的方式来同步此信号。OFDM符号一个接一个地被传给串行/并行转换器36，该串行/并行转换器36把每一个符号转换成一个时域样本(r_o，r₁，r₂，...，r_N-I)的并行组。这些样本被输入到生成多个频域符号调制的副载波(R_0SC，R_1SC，R_2SC，...，R_(N-1)SC)的FFT单元38。然后，利用解调器40解调这些符号调制的副载波，以生成多个符号(R_o，R₁，R₂，...，R_N-I)。

无线信道的冲激响应(即信道冲激响应或CIR)被典型地假设为在一个OFDM符号的持续时间内是时间不变量。因此，被发送的具有CIR的时域信号的时域卷积等效于被发送的信号的频谱与此信道的频域转移函数H(f)(这只是CIR的傅立叶变换)相乘。因此，由接收机28接收的每个频域符号调制的副载波(R_0SC，R_1SC，R_2SC，...，R_(N-1)SC)是发射机10的相应符号调制的副载波(S_0SC，S_1SC，S_2SC，...，S_(N-1)SC)与此信道的频域转移函数H(f)的一个相关系数之积加上一些加性信道噪声(如加性白高斯噪声)。这可由下面的等式来表示：

R_nSC＝S_nSC--H_n+n_n

其中，R_nSC是在接收机中接收的第n个符号调制的副载波，S_nSC是由发射机发送的第n个符号调制的副载波，H_n是对应于第n个副载波的频域信道转移函数系数，并且n_n是对应于第n个副载波的白高斯噪声样本。由于假设对系统进行相干检测，所以接收的数据符号R_nSC需要在频域中去衰落(de-faded)。因此，需要进行信道的频域转移函数H(f)的估算。

在一种典型的方案中，信道转移函数利用包含在由发射机10发射的OFDM符号中的导频符号来估算。导频符号通常位于OFDM符号内固定的频率间隔上。图4是表示具有多个副载波的OFDM符号42的频谱的图。如图所示，OFDM符号42内的每个第四副载波包括可以用于信道估算的导频符号44。OFDM符号42内的其它副载波用于通过此信道运载用户数据符号。一个特定OFDM符号内的导频符号44的间距通常将取决于实施的具体系统。同样地，每个OFDM符号内的副载波的总数也将是系统特定的。在接收机中一般知道发射的OFDM符号内导频符号的位置和内容。

当接收机28接收到一个OFDM符号时，从接收的信号中提取导频符号。被提取的导频符号包括有关在运载副载波的导频的频率上信道的频域转移函数(如系数)的信息。为了获得有关在数据运载副载波的频率上信道的频域转移函数的信息，经常使用内插技术。在最简单的方法中，根据导频执行线性内插。只要实现的延迟扩展的反向变换未达到导频间距，则这种方法提供合理的性能。然而，此线性方法通常不能实现现代通信系统所需要的性能水平。

在一种最佳的内插方法中，零填充(zero-padded)FFT(或DFT)用于填补缺少的转移函数系数。这种方法将典型地得到可以利用的最准确的信道估算，但是它在计算上非常复杂。例如，在一个典型的处理过程中，来自接收OFDM符号的导频被输入给FFT，以便在FFT的输出上生成一个数组的值。由FFT输出的数组中的值的数量与输入到FFT的导频的数量(即，M)相同。多个零被添加到此数组的值中，以便将值的总数增加到OFDM符号内副载波的数目(即，从M增加到N)。这个处理过程称为零填充。随后，对零填充数组执行反向N点FFT，以获得用于所有副载波的内插信道转移函数系数。这些系数之后能够用于在逐个副载波的基础上对接收的OFDM符号内的数据运载副载波执行信道均衡(例如，利用简单的除法)。

在考虑本发明时，可以认识到，存在只关心一个特定OFDM符号内的副载波子集的许多情况。如，在使用正交频分多址联接(OFDMA)的OFDM系统中，均给各个用户在动态基础上分配副载波子集。因此，与特定用户(如手持通信者)相关的通信设备只关心分配给该用户的相应副载波，而不关心整个副载波数组。在一个相似的例子中，在实施OFDM的OFDM系统中的基站将典型地只从多个用户终端中同时接收OFDM信号。基站随后必须单独估算与每一个用户终端相关的信道。因此，每个信道估算只关心对于应用户终端来说感兴趣的副载波。也存在只关心一个子集的副载波的其它情况。在这些情况中，执行上述的计算复杂的最佳内插技术来确定感兴趣的副载波的均衡系数通常是效率很低的。因此，依照本发明，提出这样的技术，即，在只关心OFDM符号内的一个副载波子集时，本发明的技术可以极大地减小与信道估算有关(如，相对最佳内插方法)的计算复杂度。本发明的技术将典型地在线性内插方法和最佳内插方法(通常更接近最佳方法)之间提供一种性能水平。

本发明的复杂度减小的信道估算技术源于上述最佳内插方案。在最佳方案中，利用零填充FFT(或者DFT)将长度为M的导频矢量(从接收的OFDM符号中提取)转换成长度为N的矢量。首先，如下对导频矢量Xn执行M点FFT：

其中X_f是FFT输出的频域系数，M是导频矢量中的导频数目，n是时标，f是频标。所得到的系数X_f组随后利用插入在高频率(中心)项中的零被零填充到长度N(即OFDM符号中的副载波的总数)。对零填充数组执行N点反向FFT(或DFT)，以生成多个内插均衡系数x_n′，如下所示：

{\hat{x}}_{n} = Σ_{f = 0}^{(M / 2) - 1} X_{f} \cdot e^{j 2 πfn / N} + Σ_{f = N - (M / 2)}^{N - 1} X_{f - N + M} \cdot e^{j 2 πfn / N}

在该方程式的第二求和中已修改X的下标，以符合上述的原始的、非零填充下标。将第二方程式代入第一方程式并展开结果，得到：

+ e^{j 2 π ((M / 2) - 1) k / N} \cdot \underset{n}{Σ} x_{n} \cdot e^{- j 2 πn ((M / 2) - 1) / M}

其中引入指数k来区分x和x′的标记。通过重新安排这个方程式的各项(以组合x_n)来确定x′的每个元素仅是x(导频矢量)与具有长度M的内插矢量I的点积。对于任意的k和N，内插矢量I由下式计算：

根据本发明的一个方面，多个内插矢量是预先确定的(使用上述方程式或其一些变量)并存储在一个通信设备中。当通信设备接收到OFDM符号时，从该OFDM符号中提取一个导频矢量。然后对于通信设备中的每一个感兴趣的副载波检索内插矢量，并且计算导频矢量和每一个检索的内插矢量之间的点积。每一个点积为相应的感兴趣的副载波生成一个均衡系数。这种基本的方法在这里称为导频内插方法(VIM)。从点积中得到的均衡系数随后用于(如通过除法)均衡OFDM符号中的相关副载波信号。只要感兴趣的副载波保持不变，同样的内插矢量能用来处理从信道中接收的每一个OFDM符号。

VIM提供先前使用最佳内插方法不可获得的计算灵活性。例如，VIM允许块大小(如计算的副载波数目)和导频矢量大小的灵活性，而这在以前是不可获得的。使用VIM，能够实施允许在系统操作期间动态改变分配给每一个用户的副载波数目的OFDM系统。同样地，能够提供一个OFDM系统，其允许每一个OFDM符号中的副载波和/或导频符号的总数动态变化。理论上，只利用OFDM符号中一个子集的导频符号就能够执行最佳内插方法，以减小计算的复杂性。但是，为了在系统操作期间动态改变用来执行最佳内插的导频矢量的大小，块处理元素(如，FFT)就必须可用于每一个期望的矢量大小。由于一般使用最佳方法利用专用硬件来执行FFT，所以这就很容易受到价格上的限制。鉴于这个原因，实施最佳方法的系统一般采用整个导频数组来执行内插。对于使用的给定数目的导频来说，最佳方法和VIM提供同样的性能。但是，当那些将被内插的副载波是在信道估算中使用的导频音调所经过的子集时，使用VIM就会得到明显的计算优势。因此，VIM允许信道估算仅以相对简单和动态的方式在感兴趣的副载波区域中执行，通常具有减少的计算需求。此外，VIM尤为适合在软件PHY结构中实现。

图5是表示根据本发明一个实施例的OFDM均衡子系统50的方框图。子系统50典型地实施为一个OFDM通信系统中的无线接收机(如图3的接收机28)的一部分。在一个多用户基站的情况中，通常给当前正在与基站通信的每个用户提供一个单独的均衡子系统50。可以理解，此方框图中的各个块不一定与分离的硬件结构相对应。例如，一个或更多的块(或所有的块)可在数字处理设备中以软件实现。

如图所示，均衡子系统50包括：一个副载波跟踪单元52；一个导频矢量单元54；一个内插矢量检索单元56；一个计算单元58；一个均衡器60和一个存储器62。副载波跟踪单元52跟踪当前子系统50中感兴趣的副载波。导频矢量单元54从最近已接收的OFDM符号64中提取大量导频符号来形成一个导频矢量。内插矢量检索单元56检索存储器62中大量的由副载波跟踪单元52识别的感兴趣的副载波的内插矢量。如更详尽描述的，内插矢量检索单元56可以使用有关导频矢量内导频符号的信息来决定检索哪一些内插矢量。计算单元58使用导频矢量单元54中的导频矢量和内插矢量检索单元56中的内插矢量来生成多个均衡系数，以便传递给均衡器60。均衡器60随后使用由计算单元58生成的均衡系数来均衡相应的OFDM符号64中的每一个感兴趣的副载波。对于接收到的每个OFDM符号，重复这个处理过程。

如上所述，副载波跟踪单元52用于跟踪均衡子系统50内感兴趣的副载波。为此，副载波跟踪单元52一般将必须确定哪些副载波当前被分配给与子系统50相关的用户。在一个服务于OFDM系统内多个用户的基站中，可以为每一个当前连接的用户提供单独的均衡子系统50。每个子系统50中的副载波跟踪单元52因而跟踪分配给相应用户的副载波。这个副载波跟踪单元52将向内插矢量检索单元56或有可能向导频矢量单元54输出感兴趣的当前副载波的一个指示。在至少一种方法中，与特殊用户相关的感兴趣的副载波的数目和位置能够随时间而变化。在OFDM符号内与一个特殊用户相关的感兴趣的副载波不一定相邻。

在本发明的一个实施例中，由导频矢量单元54生成的导频矢量包括来自当前OFDM符号64的所有导频符号。然而，在优选的方法中，导频矢量单元54包括选择功能，该选择功能用于动态选择OFDM符号64内将用于形成导频矢量(即用于执行内插)的导频符号的一个子集。使用一个子集的导频符号，能够大大地减小计算复杂性。但是，正如前面所讨论的，通常也会带来均衡性能上的减小。有关这一点，能够在性能和计算效率之间进行折衷。在导频内插计算中使用的此子集的导频符号应包络所有的正在处理的感兴趣的副载波。例如，参考图6，如果副载波66，68，70，72和74是当前感兴趣的，那么至少导频符号A，B，C和D应该在内插时被使用。导频矢量单元54能够根据已知在存储器62内可获得的内插矢量来确定哪个导频符号用于一个特定子集的感兴趣的副载波。

存储器62将包括多个在信道估算处理期间使用的内插矢量。这些内插矢量能够具有同样的长度，或能够提供多个不同长度的内插矢量。一般使用上面所述的内插矢量方程式或相似的方程式事先计算内插矢量。在其中感兴趣的副载波的数量和结构安排能够变化的系统中，相应的导频矢量的长度也可以变化。在这种情况下，用于每一个可能的导频矢量安排的每一个副载波的内插矢量能够存储在存储器62中。内插矢量检索单元56基于由副载波跟踪单元52识别的副载波来检索存储器62中的合适内插矢量。如果导频矢量单元54为导频矢量动态选择导频符号，内插矢量检索单元56也将使用有关当前导频矢量的信息来检索适当的内插矢量。如前所述，检索的内插矢量将均具有与导频矢量单元54组合的导频矢量相同的长度。在优选的方法中，计算单元58计算导频矢量和每个检索的内插矢量之间的点积。每个点积的结果就是用于相应的感兴趣的副载波的均衡系数。均衡器60通过将每一个副载波除以相应的均衡系数来均衡当前OFDM符号64内感兴趣的副载波。这些均衡的数据符号随后被输出，以便进行下一步的处理。

图7是表示根据本发明的一个实施例用于在一个OFDM通信系统中执行信道估算和均衡的方法的流程图。首先识别多个感兴趣的副载波(方框70)。然后从接收的OFDM符号中提取导频矢量(方框72)。此导频矢量包括来自OFDM符号的所有导频符号或其一个子集。在至少一个实施例中，基于感兴趣的副载波的数量和位置为此导频矢量选择导频符号。为每一个识别的感兴趣的副载波得到一个内插矢量(方框74)。在优选的方法中，从相应的通信单元中的存储器中检索内插矢量。然而，也可以使用其它的用于获得内插矢量的方法。接下来计算导频矢量和每一个内插矢量之间的点积(方框76)。每一个点积为一个相应的感兴趣的副载波生成一个均衡系数。接着每一个均衡系数被施加到接收的OFDM符号内的相应副载波(方框78)。对于接收的每个OFDM符号重复这个处理过程。

可以理解，本发明的原理可有益地在基于OFDM的通信系统内使用的任何接收机中实施。接收机单元可以安装在例如多个用户基站、单个用户手持通信器、人造卫星上行链路、下行链路或交联收发信机、支持陆地无线链路的收发信机、特别(adhoc)网络中的移动收发信机以及更多样的其它的通信设备类型中。虽然无线系统一般将获得最多益处，但是本发明的原理在无线和有线系统中都有应用。

尽管本发明结合特定实施例进行了描述，但是对于本领域的技术人员来说，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行修改和变化。这样的修改和变化被视作在本发明的范围和附加的权利要求书范围之内。

Claims

1.一种用于在实施正交频分复用的通信系统内执行信道估算的方法，包括：

从通信信道接收正交频分复用符号，所述正交频分复用符号具有多个数据副载波和多个导频符号；

识别感兴趣的副载波；

使用所述正交频分复用符号中的导频符号生成导频矢量；

获得与感兴趣的第一副载波对应的第一内插矢量；以及

计算所述导频矢量和所述第一内插矢量的点积，以生成用于感兴趣的所述第一副载波的均衡系数。

2.如权利要求1所述的方法，包括：

获得与每一个感兴趣的副载波对应的内插矢量；和

计算所述导频矢量和用于感兴趣的每一个副载波的内插矢量的点积，以生成用于感兴趣的每个副载波的均衡系数。

3.如权利要求1所述的方法，其中：

生成导频矢量包括根据所述感兴趣的副载波的识别从所述正交频分复用符号中选择一组导频符号。

4.如权利要求1所述的方法，其中：

生成导频矢量包括使用所述正交频分复用符号内的所有导频符号。

5.如权利要求1所述的方法，其中：

获得第一内插矢量包括选择地从存储器中检索所述第一内插矢量。

6.如权利要求1所述的方法，其中：

识别感兴趣的副载波包括识别与所述通信系统内的第一用户相关的副载波。

7.如权利要求1所述的方法，包括：

使用所述均衡系数来处理所述正交频分复用符号内感兴趣的第一副载波。

8.一种在实施正交频分复用的通信系统中使用的通信设备，包括：

接收机，用于从通信信道接收正交频分复用符号，所述正交频分复用符号具有多个副载波和多个导频符号；

副载波跟踪单元，用于跟踪感兴趣的副载波；

导频矢量单元，用于使用正交频分复用符号中的导频符号来形成导频矢量；

内插矢量检索单元，用于从存储器中检索用于每一个所述感兴趣的副载波的内插矢量；和

计算单元，用于使用所述导频矢量和由所述内插矢量检索单元检索的所述内插矢量来确定信道估算。

9.如权利要求8所述的通信设备，其中：

所述副载波跟踪单元跟踪与特定用户相关的副载波。

10.如权利要求8所述的通信设备，其中：

所述导频矢量单元基于由所述副载波跟踪单元指示的感兴趣的所述副载波从正交频分复用符号中选择导频符号。

11.如权利要求8所述的通信设备，其中：

所述导频矢量单元形成具有可变长度的导频矢量。

12.如权利要求8所述的通信设备，其中：

所述内插矢量检索单元检索其长度均与所述导频矢量长度相等的内插矢量。

13.如权利要求8所述的通信设备，其中：

所述计算单元包括一个数字处理器，用于计算所述导频矢量和内插矢量的点积。

14.如权利要求8所述的通信设备，其中：

所述副载波内感兴趣的副载波与所述通信系统内的单个用户相关。

15.如权利要求8所述的通信设备，其中：

所述通信设备是便携式通信器。

16.如权利要求8所述的通信设备，其中：

所述通信设备是通信基站。

17.如权利要求8所述的通信设备，其中：

所述通信设备包括无线正交频分复用收发信机。

18.如权利要求8所述的通信设备，其中：

导频矢量单元将提取所述正交频分复用符号中所有的所述导频符号，以便包含在所述导频矢量内。

19.如权利要求8所述的通信设备，其中：

导频矢量单元将提取所述正交频分复用符号中一个子集的所述导频符号，以便包含在所述导频矢量内。

20.如权利要求8所述的通信设备，其中：

所述内插矢量检索单元和所述计算单元在一个数字处理设备中均以软件来实施。