[发明专利]带有过度延迟扩展的OFDM系统的导频传输和信道估计

说明书

本申请是申请日为2004年12月7日、申请号为200480042520.3的发明专利申请“带有过度延迟扩展的OFDM系统的导频传输和信道估计”的分案申请。 

根据35U.S.C.119要求优先权 

本专利申请要求享受2004年1月21日提交的、题为“Pilot Transmission and Channel Estimation for an OFDM System with Excess Delay Spread”的临时申请No.60/538,210的优先权，该申请已转让给本发明的受让人，故明确地以引用方式并入本申请。 

发明领域

本发明一般涉及数据通信，尤其涉及带有过度延迟扩展的正交频分复用（OFDM）系统的导频传输和信道估计。 

技术背景

OFDM是一种多载波调制技术，它将全部系统带宽有效地分割成若干个（N_F）正交的子带。这些子带通常也被称为音频带、子载波、频率段和频率信道。利用OFDM，将每个子带与各自的子载波相关联，该子载波可用数据进行调制。在每个OFDM符号周期中，在N_F个子带上最多可以发送N_F个调制符号。在传输之前，利用N_F点快速傅立叶反变换把这些符号变换到时域，以获得包含N_F个码片的“变换后的”符号。 

OFDM可以用来抵抗由整个系统带宽的不同频率上的不同信道增益表征的频率选择性衰落。众所周知，频率选择性衰落引起符号间干扰（ISI），由于这个现象，接收信号中的每个符号会使接收信号中后面的一个或多个符号失真。ISI失真影响了正确地检测接收符号的 能力，因而降低了性能。利用OFDM，通过重复每个变换后符号的某一部分，以形成相应的OFDM符号，可以方便地抵抗频率选择性衰落。重复的部分常被称为循环前缀。 

循环前缀的长度（如，每个OFDM符号的重复量）取决于延迟扩展（delay spread）。无线信道的延迟扩展是该无线信道的冲激响应的时间跨度（time span）或持续时间。这种延迟扩展也是对于发射机通过该无线信道发送的信号，在对应的接收机中最早和最晚到达信号实例（或多径）之间的差异。OFDM系统的延迟扩展是该系统中所有的发射机和接收机使用的无线信道的最大期望延迟扩展。为了使系统中所有的接收机可以抵抗ISI，循环前缀长度应该等于或大于最大期望延迟扩展。然而，因为循环前缀对于每个OFDM符号都代表着开销，所以要求循环前缀长度尽可能短，以便使开销最小化。作为一种折衷的方法，通常选择循环前缀长度，以使得循环前缀包含该系统中大多数接收机的所有多径能量的一个重要部分。 

OFDM系统可以抵抗小于或等于循环前缀长度的延迟扩展。在这种情况下时，N_F个子带互相正交。然而，系统中给定接收机可能会观测到过度延迟扩展，即大于循环前缀长度的延迟扩展。过度延迟扩展会引起各种有害影响，比如ISI和信道估计误差，这两者都会降低系统性能，如下所述。因此，本领域中需要在OFDM系统中减少过度延迟扩展的有害影响的技术。 

发明内容

本申请公开了带有过度延迟扩展的无线信道的传输导频和估计响应的技术。为了减少过度延迟扩展的有害影响，选择导频子带的数目大于循环前缀长度（即，N_Peff>N_cp），从而在频域内实现“过采样”。获得过采样，可以通过下列方式：（1）在每个OFDM符号周期中使用更多的导频子带，或者（2）在不同的OFDM符号周期中使用不同的导频子带集合（如，交错式导频子带）。例如，交错式导频传输方案可以使用两个导频子带集合，其中每个集合包括N_cp个导频子带。第一集合中的导频子带与第二集合中的导频子带相交错或偏移。