[发明专利]载波间干扰处理装置和方法以及使用其的接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种载波间干扰处理装置和方法以及使用其的接收机。

背景技术

在目前实际应用的通信系统中，正交频分复用(OFDM)系统具有诸多的优点，在存在着严重多径衰落的无线环境中尤其如此。OFDM系统将整个传输带宽分成许许多多的窄带子信道，其中每一个窄带子信道近似为频率平坦性衰落，而且窄带子信道上的数据流和整个系统的数据流相比具有较低的传输速率。为了避免不同子信道之间的相互干扰，通常采用离散傅立叶变换(DFT)和逆离散傅立叶变换(IDFT)技术来实现待传输符号的调制与解调。需特别指出的是，实际系统采用快速傅立叶变换(FFT)和逆快速傅立叶变换(IFFT)来提高实现的效率。分配在每一个子信道上的待传输的串行数据符号首先通过一个串并转换器(S/P)形成并行数据流，然后进行逆傅立叶变换、添加循环前缀CP(循环前缀的长度大于物理信道的最大多径时延)来消除相邻OFDM符号之间的干扰，同时保证不同子信道之间的正交性、然后通过射频链路发送至无线信道。

在接收端，接收信号首先通过和发射段相对应的逆操作，这些逆操作包括：串并转换、去除循环前缀、傅立叶变换、并串转换。由于无线信道对于接收端是未知的，差分解调在时不变信道条件或者慢时变信道条件下可以实现数据的解调，但是这样会带来大约3dB的性能损失。为了最大化OFDM系统的性能，希望接收端能够获取通信链路的信道信息。在OFDM通信系统中，为了估计信道频率响应，发射信号中通常包含导频符号作为传输信号的一部分。导频符号对发射机和接收机是已知的，而且它们在二维时频平面内的位置也是已知的，这些已知的信息可以用来估计未知的无线信道参数。

图1为现有技术的单输入单输出(SISO)OFDM系统的结构框图。图1的上部示出了发射机部分。如图所示，原始的信息比特经过编码器101、交织器102，使用符号映射单元103映射成OFDM星座符号。在通过串并转换器105进行串并转换之前，导频插入单元104将导频符号复用到数据符号中用于信道估计，放置在已知的特定位置。在插入导频符号的同时，零子载波也被放置在频域的高频波段用于避免频谱混叠。包括导频、数据、零子载波在内的一共N点符号通过逆傅立叶变换器106得到了时域信号波形，然后使用单元107添加循环前缀，最后将该时域信号经发射天线108发送至无线信道。图1的下部示出了接收机部分。如图所示，为了避免产生OFDM符号间干扰以及保证不同子信道之间的正交性，使用单元110从来自接收天线109的接收信号中去除循环前缀，然后通过傅立叶变换单元111和并串转换单元112。此时得到了未均衡的频域信号。由于导频符号以及它们在两维时频平面内的位置均是事先已知的，所以单元113提取导频符号作为信道估计单元114的输入，以用于信道估计。关于信道估计的具体细节将在以下部分给出。

由于OFDM系统将频率选择性衰落信道转换成频率平坦性衰落，只要将信道的频率响应根据导频符号估计出来，具有很低复杂度的单抽头频域均衡器116就可以从数据提取模块115提取出来的信号恢复出OFDM符号。均衡器116的输出通过解映射器117、解交织器118，最后使用解码器119得到原始的发送信息比特。

图2是依据现有技术的一个实施例的多输入多输出(MIMO)OFDM系统的结构框图。在该系统中，发送机端和接收端都配置了多个天线。图1和图2的不同之处主要体现在4个方面：1.在MIMO-OFDM系统发射端，在符号映射器203后面需添加一个空时编码器204将高速数据流编码成几个低速数据流，这里空时编码器204可以为以下两种形式之一：用于提高业务质量的空时编码电路(space-time coding)；用于提高频谱利用率的空间复用链路；2.在MIMO-OFDM系统中，每一个发射分支均需要一个导频插入单元205、串并转换单元206、逆傅立叶变换单元207以及循环前缀扩展单元208；3.在接收机的每个接收支路均需要用于进行以上四个单元的逆操作的CP去除单元209、FFT单元210、并串转换单元211以及导频提取单元213，其中，如图2所示，各分支的导频提取单元213也可以合并为单个的单元，各个分支的数据提取单元212也可以合并为单个的单元；4.MIMO-OFDM接收机需要一个空时均衡器215用于空时解码和均衡。在下文中均衡器116、空时均衡器215在不需要区分时统称为均衡器单元。