[发明专利]用于在多天线通信系统中传递正交导频音的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2004年9月9日提交的、美国临时专利申请60/608,472的优先权，所述美国临时专利申请在此引入作为参考。

技术领域

本发明一般涉及多天线无线通信系统，而更具体地，涉及用于多天线通信系统的相位和频率偏移估计技术。

背景技术

在下一代无线局域网(WLAN)系统中提出多发射和接收天线，以提供增强的健壮性和增大的容量。增强的健壮性可以通过利用在有多个天线的系统中引入的空间分集和附加增益的技术而获得。增大的容量可以在多径衰落环境中通过带宽有效的多输入多输出(MIMO)技术而获得。多天线通信系统通过在多个发射天线上发送分别的数据流而在给定信道带宽中增加数据速率。每个接收器在多个接收天线上接收上述数据流的组合。

为了正确地接收不同的数据流，在多天线通信系统中的接收器必须通过训练来获取信道矩阵。这通常是通过使用特定训练符号或前同步码来执行同步和信道估计而实现的。前同步码帮助接收器(i)估计接收信号的功率以设置自动增益控制(AGC)功能；(ii)获取定时偏移以执行快速傅立叶变换(FFT)窗口的优化定位；(iii)估计在发射器和接收器之间的频率偏移，以及在FFT解调前对频率偏移进行校正；以及(iv)估计信道传递函数以帮助在执行FFT后解映射正交调幅(QAM)符号。

另外，为了估计相位噪声和剩余频率偏移，上述OFDM数据符号中嵌入了多个导频音。在发射器和接收器的本地振荡器中的相位噪声在快速傅立叶变换(FFT)输出端产生共同相位误差(CPE)，其通常要为每个OFDM符号而纠正。在快速傅立叶变换(FFT)输入端的剩余频率偏移也产生CPE。通常，CPE估计的准确性会与导频数目一起增加，从而减少分组差错率，并且增加传输的可靠性。

通常地，MIMO系统在所有天线上发送相同的导频音和极化序列。导频是预定信号。这样，导频有特定的波束方向图。在频率选择性信道中，不同的导频音将经历不同的信道。这样，每个导频音有一个不同的波束方向图。因此，信道将增大其中一些导频而取消其它导频。可以观察到波束成形在“平衰落”信道的情况下更为严重。在此情况下，所有导频经历相同的信道衰落而均可以被抵消。这样，虽然信道条件允许接收器正确地接收数据，但接收器却可能因为导频全部衰落而不能处理数据。

通常地，MIMO系统在所有天线上发送相同的导频音和极化序列。导频是预定信号。这样，如果从多发射天线到指定接收天线的信道是高度相关的，则导频将在远场中产生特定波束方向图。因此，根据在两维平面中的方位角，信道将增大一些导频而其它导频被降级。可以观察到，波束成形在“平衰落”信道的情况下最为严重，由此该信道不会作为频率的函数而改变。在此情况下，所有的导频将经历相同的信道衰落，并且可以在特定的方位角上抵消。因此，虽然信道条件允许接收器正确地接收数据，但是，该接收器可能由于对导频的巨大衰落而不能够处理数据。

因此，需要用于在多天线通信系统中传递正交导频音的方法和设备，从而导频音将不会在信道中互相抵消。

发明内容

通常地，提供用于在多天线通信系统中传递伪正交导频音的方法和设备。根据本发明的一方面，通过为N个发射天线的每个产生多个导频音，在有N个发射天线的多天线通信系统中发送数据，其中，用于N个发射天线的每个的导频音彼此是伪正交的；并且在N个发射天线的每个上发送数据。所述导频音通常嵌入在数据中。上述导频音在频率域、时间域、空间域或者上述所有域中是正交的。

根据本发明的另一方面，通过在N个发射天线的每个上接收数据，而在有N个发射天线的多天线通信系统中接收数据，其中，所述数据包括用于所述N个发射天线的每个的多个导频音，其中，所述用于N个发射天线的每个的导频音彼此是伪正交的。

对本发明以及对本发明的其它特性和优点的更完整的理解将通过参考下面的详细描述和附图来获得。

附图说明

图1是传统802.11a/g收发器的示意框图；

图2显示了用于示例性IEEE 802.11a/g OFDM系统的示例性帧格式；

图3显示了在示例性单输入单输出(SISO)和MIMO系统中的数据传输；

图4显示了用于示例性2×2MIMO系统的示例性MIMO帧格式；

图5显示了用于示例性20MHz模式的导频音的位置；

图6显示了用于示例性40MHz模式的导频音的位置；

图7显示了用于示例性IEEE 802.11a/g导频信号的极化序列；