[发明专利]无线MIMO通信系统中的单流相位跟踪方法和装置

说明书

本申请是申请日为2011年8月26日、申请号为201180041150.1(国际申请号PCT/US2011/049405)、发明名称为“甚高吞吐量无线MIMO通信系统中信道估计期间的单流相位跟踪”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及通信系统。具体而言，本发明通过使用嵌入在所传递帧的前置码中的导频频调进行相位跟踪的方式促进了无线通信系统中更好的信息通信。

背景技术

因特网使用的发展正导致网络的所有部分中带宽需求的增加。无线局域网(LAN)区域中已经有这样的发展。对无线LAN的需求已经经历了显著增长。这种需求尤其已经由于用户在工作中或者在移动聚集场所将笔记本计算机连接至网络而被推动。增长还已经超越了PC。类似音乐流送、因特网电话、游戏及家中视频传输这样的消费者应用也正在为带宽增长火上浇油。

对无线LAN的需求增大已经激励了技术领域中广泛的标准开发。已经涌现了诸如电气工程师协会(IEEE)802.11标准之类的诸多无线通信标准。IEEE802.11表示用于距离从几十米到几百米的短程通信的无线局域网(WLAN)空中接口标准的集合。一种这样的WLAN标准是802.11b。该标准规定了使用补码键控(CCK)和/或直接序列扩频(DSSS)的调制技术的高达11Mbps的原生数据率。与802.11b同时定义的802.11a标准使用一种被称之为正交频分复用(OFDM)的更高效的传输方法。802.11a标准使得数据率能高达54Mbps，但是相比于用于802.11b的2.4GHz，802.11a标准由于5GHz的不兼容的射频频带而未被广泛部署。在2003年年中，IEEE批准了802.11g，其将OFDM调制应用于2.4GHz频带。大多数WLAN客户机硬件支持802.11a和802.11g两者。

下一代标准开发是8.2011n。802.11n标准提供了指定不同最大速率的各种可选模式。该标准允许制造商调整能力以供应不同的价格点和性能。802.11n标准提供高达600Mbs的原生数据率，但是也可构造与802.11n规范相容的300Mbps速度的设备。

802.11n标准使用更高的最大码率和更高的带宽改善了OFDM实现。它将原生速率从54Mbps改善至65Mbps。此外，该标准的广为人知的组成之一是多输入多输出或即MIMO。MIMO利用被称之为多径的无线电现象。多径涉及所传送的信息从门、墙和其他物体上弹回。这样的信息通过不同的路径并且在略有不同的时间分多次抵达接收天线。

如果不对其进行控制，多径使无线性能降级。在802.11n标准中采用的MIMO技术通过空分复用(SDMA)来有用地部署多径。WLAN发射机设备将数据流拆分成称之为空间流的多个部分。每个空间流通过分开的天线被传送至接收机上的相应天线。802.11n支持至多4个空间流。尽管双倍或四倍空间流导致原生数据率增加，但是由于每天线对所需的处理增加，成本和功率也往往增加。MIMO系统由发射机天线数目乘接收机天线数目来表征。4×4MIMO例如具有发射机上的4根天线和接收机上的4根天线。

MIMO性能可通过波束成形和分集来改善。波束成形使无线电信号指向目标天线。这通过限制干扰而改善了射程和性能。分集通过组合比接收一定数目的空间流所需的天线数目更大数目的天线的输出或选择这些天线的最佳子集来利用多个天线。多余的天线可被用于例如将多个收到流组合为一个流，从而在更长的射程上操作。可作出类似的折衷从而在固定射程下增加原生数据率。

总之，802.11n标准通过更好的OFDM特性、藉由MIMO的空分复用、分集、功率节省方法、信道从20MHz到40MHz的翻倍、开销的MAC层聚集、以及降低的帧间空间而促进了无线LAN(WLAN)。

在后续的被称为用于5GHz频带下的甚高吞吐量(VHT)的802.11的标准中，目标RF带宽高达160MHz并且数据率高达6.933Gbps。正在部署更高效的信号处理方案来降低噪声和改善信噪比。传统上，数据码元中的导频频调已被用于在数据码元期间执行相位跟踪，但是对于802.11n及以上数代，这在MIMO信道估计期间是计算成本较高且行不通的。如在802.11n中为长训练字段(LTF)所定义的导频频调在流与流之间变动，并因此不能被用于准确的相位跟踪。