CN102696207B - 用于在通信设备上减少相位误差的方法和装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种配置成用于减少相位误差的通信设备。该通信设备包括处理器和存储在存储器中的指令。该通信设备在频域中计算总和信道；估计一个或多个冲激响应；以及隔离关于一个或多个无线通信设备的冲激响应。该通信设备还计算关于每个无线通信设备的相位误差，以及减少关于每个无线通信设备的相位误差。

Description

用于在通信设备上减少相位误差的方法和装置

相关申请

本申请涉及于2010年1月29日提交的针对“CORRECTING PHASE ANDFREQUENCY ERRORS FOR UPLINK MU-MIMO ON A COMMUNICATIONDEVICE(在通信设备上校正关于上行链路MU-MIMO的相位和频率误差)”的美国临时专利申请S/N.61/299,642并要求其优先权。

技术领域

本公开一般涉及通信系统。本公开尤其涉及在通信设备上减少相位误差。

背景

无线通信系统被广泛部署以提供诸如数据、语音、视频等各种类型的通信内容。这些系统可以是能够支持多个无线通信设备(例如，接入终端)与一个或多个通信设备(例如，接入点)的同时通信的多址系统。

通信设备的使用在过去几年里已急剧增加。例如，这些通信设备(例如，接入点)往往提供对诸如局域网(LAN)或因特网之类的网络的接入。多个无线通信设备(例如，接入终端、膝上型计算机、智能电话、媒体播放器、游戏设备等)可同时与通信设备通信。一些通信设备和无线通信设备遵循特定行业标准，诸如电气电子工程师协会(IEEE)802.11a、802.11b、802.11g或802.11n(例如，无线保真或即“Wi-Fi”)标准。无线通信设备的用户往往使用此类通信设备连接到无线网络。

在无线通信设备和通信设备使用多个天线时(例如，在多用户多输入多输出(MU-MIMO)上下文中)，可能产生特定困难。例如，可能发生上行链路上的相位偏移(例如，误差)和频率偏移(例如，误差)，这可能导致通信性能降级。出于此原因，有助于缓解相位和/或频率误差的改进型系统和方法可能是有益的。

概述

公开了一种配置成用于减少相位误差的通信设备。该通信设备包括处理器以及储存在存储器中的可执行指令，该存储器与该处理器处于电子通信。该通信设备在频域中计算总和信道。该通信设备还估计一个或多个冲激响应。此外，该通信设备隔离关于一个或多个无线通信设备的冲激响应。该通信设备进一步计算关于每个无线通信设备的相位误差。该通信设备还减少关于每个无线通信设备的相位误差。减少关于每个无线通信设备的相位和频率误差可以使用矩阵乘法来执行。处理器可包括数字信号处理器(DSP)。

该通信设备还可减少关于每个无线通信设备的频率误差。关于每个无线通信设备的相位和频率误差可由该通信设备从一个或多个冲激响应之间的相位差推导出。

该通信设备可以是接入点。该通信设备还可包括多个天线。该无线通信设备可以是接入终端。

该通信设备还可发现一个或多个无线通信设备。该通信设备还可从每个无线通信设备接收多个训练码元。每个无线通信设备可使用至少一个空间流，并且每个无线通信设备可使用每空间流不同的循环延迟。

每个无线通信设备之间的循环延迟差可以大于预期信道加上滤波长度。循环延迟差可以足够大以隔离关于这一个或多个无线通信设备中的每一个的冲激响应。循环延迟差可以大于200纳秒。

该通信设备还可估计信道。该通信设备还可从这一个或多个无线通信设备接收数据码元。该通信设备可进一步使用所估计的信道来解调数据码元。

还公开了一种用于在通信设备上减少相位误差的方法。该方法包括在频域中计算总和信道。该方法还包括在通信设备上估计一个或多个冲激响应。此外，该方法包括在该通信设备上隔离关于一个或多个无线通信设备的冲激响应。该方法进一步包括在该通信设备上计算关于每个无线通信设备的相位误差。该方法还包括在该通信设备上减少关于每个无线通信设备的相位误差。

还公开了一种用于减少相位误差的计算机程序产品。该计算机程序产品包括带有指令的非暂态有形计算机可读介质。这些指令包括用于使通信设备在频域中计算总和信道的代码。这些指令进一步包括用于使该通信设备估计一个或多个冲激响应的代码。此外，这些指令包括用于使该通信设备隔离关于一个或多个无线通信设备的冲激响应的代码。这些指令进一步包括用于使该通信设备计算关于每个无线通信设备的相位误差的代码。这些指令还包括用于使该通信设备减少关于每个无线通信设备的相位误差的代码。

还公开了一种用于减少相位误差的设备。该设备包括用于在频域中计算总和信道的装置。该设备还包括用于估计一个或多个冲激响应的装置。此外，该设备包括用于隔离关于一个或多个无线通信设备的冲激响应的装置。该设备进一步包括用于计算关于每个无线通信设备的相位误差的装置。该设备还包括用于减少关于每个无线通信设备的相位误差的装置。

附图简述

图1是解说其中可实现用于在通信设备上减少相位误差的系统和方法的通信设备的一种配置的框图；

图2是解说用于在通信设备上减少相位误差的方法的一种配置的流程图；

图3是解说根据本文公开的系统和方法使用循环延迟的空间流的示例的框图；

图4是解说具有变化的循环延迟的若干空间流中所包括的若干训练码元的一种配置的示例的框图；

图5是解说用于在通信设备上减少相位误差的方法的一种配置的流程图；

图6是解说用于在通信设备上减少相位误差的方法的更具体配置的流程图；

图7是解说隔离关于若干无线通信设备的冲激响应的一个示例的图示；

图8是解说其中可实现用于在通信设备上减少相位误差的系统和方法的通信设备的一种配置的框图；

图9解说了通信设备、接入点或基站内可包括的某些组件；以及

图10解说了无线通信设备或接入终端内可包括的某些组件。

详细描述

在上行链路多用户多输入多输出(MU-MIMO)中，估计通信设备(例如，接入点)上关于每个无线通信设备(例如，接入终端)的不同相位偏移和频率偏移可能是有益的。例如，通信设备可校正(例如，由该通信设备感知或接收的)该通信设备上的相位和/或频率偏移。这在应用于诸如电气电子工程师协会(IEEE)802.11ac标准之类的无线通信标准时可能尤其有益。例如，无线通信设备(例如，接入终端)可能需要与通信设备同步。然而，可能出现残留频率偏移(例如，为1kHz的量级)。例如，若存在大于几度的相对频率偏移和/或漂移，则可能发生干扰。此外，每个无线通信设备(例如，“用户”或“客户端”)和/或流可能具有不同的频率误差和/或相位噪声。这些频率和/或相位误差可个别地(例如，不会被其他流干扰)由通信设备解析。在一些配置中，残留频率偏移远小于副载波间距，使得通信设备可在频域中(例如，在快速傅里叶变换或即FFT之后)而非在时域中应用校正或减少技术。

例如，为了增强对上行链路MU-MIMO的接受，可能希望上行链路MU-MIMO使用与下行链路MU-MIMO相同的前置码。然而，随着用于信道估计的长训练码元(LTS)所产生的一个问题在于，可能难以估计和校正上行链路分组中可能存在的不同残留频率误差或偏移。

估计每个接收到的训练码元的相位偏移可以使信道训练对于相位噪声更强健。在一种配置中(例如，超高吞吐量-长训练字段)，信道训练具有8个码元的历时。若只有残留频率估计可用，则跨训练区间的线性相位斜率可被校正，但这8个码元期间的任何非线性相位噪声变化仍会导致显著的信道估计误差。本文公开的系统和方法可有助于避免这些估计误差。在一种配置中，本文公开的系统和方法使得能够估计并减少或校正类802.11n Walsh编码的超高吞吐量长训练字段(VHT-LTF)信道训练前置码内的相位偏移。这些相位偏移是由每无线通信设备(例如，接入终端或客户端)的不同残留频率偏移和/或不同相位噪声引起的。本文公开的系统和方法的一种益处在于，其使用类802.11n信道训练使得上行链路MU-MIMO成为可能，类802.11n信道训练在802.11ac中可用于下行链路MU-MIMO。

为了估计相位误差，可以使用每空间流每上行链路无线通信设备(例如，接入终端)不同的循环延迟(例如，循环移位)。这些不同的循环延迟可允许通信设备(例如，接入点)区分各无线通信设备(例如，接入终端)。更具体地，这些不同的循环延迟可允许通信设备估计每码元关于每个无线通信设备(例如，“用户”或“客户端”)的相位偏移。在一种配置中，循环延迟差大于预期信道加滤波长度。例如，循环延迟差可以大于200纳秒(ns)的倍数(例如，每无线通信设备，如由IEEE 802.11n使用的)。例如，循环延迟差在各无线通信设备之间可以为400ns或更大。每无线通信设备的相位和频率误差可由通信设备从冲激响应之间的相位差推导出。相位和频率误差随后可被减少或校正(例如，使用矩阵乘法)。如本文所使用的，术语“校正”、“修正”、“纠正”以及其他形式的“校正”指示某种程度的校正、某种误差减少或为了减少误差所采取的至少某种动作。即，校正相位和频率偏移或误差可以仅是减少相位和频率偏移或误差。因此，在“校正”之后可能仍有一定量的相位和频率偏移或误差。

现在参照附图描述各种配置，附图中相同的参考标号可指示功能上相似的要素。本文在附图中一般性地描述和解说的系统和方法可在各种不同配置中安排和设计。因此，如附图中表示的若干配置的以下更详细描述无意限定所要求保护的范围，而是仅仅代表这些系统和方法。

图1是解说其中可实现用于在通信设备上减少相位误差的系统和方法的通信设备102的一种配置的框图。通信设备102(例如，接入点)可提供对网络(例如，无线LAN、因特网或其他网络)的接入。通信设备102的示例包括接入点、基站、无线路由器等。通信设备102可使用两个或更多个天线112a-b来与一个或多个无线通信设备(例如，接入终端)122无线地通信。无线通信设备122也可包括用于与通信设备102通信的两个或更多个天线126a-b。无线通信设备122可以是例如接入终端、台式计算机、膝上型计算机、智能电话、蜂窝电话、电子书阅读器、个人数字助理(PDA)、无线卡、上网本、平板计算机、游戏系统、或其他某种通信设备。

跨通信信道114从无线通信设备122传送的旨在去往通信设备102的一个或多个信号可包括上行链路116。上行链路116可包括例如一个或多个载波、副载波和/或空间流。跨通信信道114从通信设备102向无线通信设备122传送的信号可包括下行链路120。一个或多个无线通信设备122可在上行链路116上向通信设备102发送一个或多个码元118。码元118可包括或表示由无线通信设备122发送的数据。一些码元118可以是用于发现信道114特性的“训练码元”。这些训练码元118可以是在通信设备102上“已知”的预定码元序列118。

相位偏移142(例如，误差)和/或频率偏移134(例如，误差)会影响由通信设备102接收的码元118。这些相位偏移142和/或频率偏移134可能是由无线通信设备相位误差152和/或无线通信设备频率误差150引起的。例如，无线通信设备122上用于生成码元118的无线通信设备时钟124可能没有与通信设备102上的通信设备时钟110精确地同步，从而导致误差152、150。图1中无线通信设备(例如，接入终端)122下方的图示解说了这些误差152、150。例如，在发射时间范围148中发送的码元118可与期望接收时间范围136b在时间140a上偏移无线通信设备相位误差152(例如，忽略传输延迟)。此外，信号(例如，副载波信号)可在与期望接收频带130b有偏移的发射频带146中发送，从而导致无线通信设备频率误差150(即，在频率132a域中解说的)。

总之，每个无线通信设备122(例如，接入终端或客户端)可尝试调整其发射频率以匹配通信设备102(例如，接入点)的发射频率。然而，由于测量误差和/或相位噪声，这可能无法理想地实现。因此，每个无线通信设备122在上行链路分组中可能具有不同的频率和相位噪声。

在码元118由通信设备102接收时，它们可在时间和/或频率上偏移。图1中通信设备102下方的图示解说了这些偏移。即，作为无线通信设备122相位误差152的结果，码元118可能在与期望接收时间范围136a在时间140b上有偏移的收到时间范围138中被接收，从而引起相位偏移142。此外，无线通信设备122频率误差150可导致收到频带128与期望接收频带130a有偏移，从而引起频率偏移134(即，在频率132b轴上解说的)。在一种配置中，期望接收频带130a是通信设备102用来向无线通信设备122传送数据的频带。频率偏移134例如会导致收到频带128与期望接收频带130a偏移1kHz的量级。此外，相位偏移142可指示收到时间范围138与期望接收时间范围136a异相几度。

通信设备102可包括相位和/或频率误差减少模块104。相位/频率误差减少模块104可减少通信设备102所经历的相位偏移142和/或频率偏移134。相位/频率误差减少模块104中可包括一个或多个相位偏移估计106。每个相位偏移估计106可对应于一无线通信设备122。每个相位偏移估计106可进一步包括一个或多个码元相位偏移估计108。换言之，相位/频率偏移模块106能够估计来自每个无线通信设备122的每个收到训练码元118的相位偏移142。码元相位偏移估计108被用于获得信道114估计，该信道114估计包括相位偏移142和/或频率偏移134的减少。例如，通信设备102可比较每无线通信设备122的冲激响应。可从不同的码元确定相位步进(例如，在训练的信道部分期间)以获得每码元118每无线通信设备122的相位偏移142的估计。换言之，相位偏移142可涵盖训练码元118传输期间的残留频率误差(例如，频率偏移134)以及还有任何随机相位噪声或漂移(例如，相位偏移142)两者。因此，码元相位偏移估计108可被用于减少或校正相位偏移142以及频率偏移134两者。如图1中所示，本文公开的系统和方法可应用于上行链路多用户多输入多输出(MU-MIMO)环境。

图2是解说用于在通信设备上减少相位误差的方法200的一种配置的流程图。通信设备(例如，接入点)102可发现(254)一个或多个无线通信设备(例如，接入终端)122。例如，通信设备102可接收来自无线通信设备122的消息，该消息请求接入通信设备102资源(例如，经由通信设备102的网络连接、因特网连接等)。通信设备102可接收(256)来自该一个或多个无线通信设备122的一个或多个训练码元118，通信设备102可使用训练码元118来确定带有相位和/或频率误差减少的信道114估计。通信设备102随后可接收(258)来自该一个或多个无线通信设备122的数据，使用该信道估计来解调收到码元。例如，该一个或多个无线通信设备122可随数据发送“导频”信号(例如，码元)，通信设备102可使用“导频”信号结合信道估计来解调收到码元(例如，具有减少的相位和/或频率误差)。

图3是解说根据本文公开的系统和方法的使用循环延迟362的空间流360的示例的框图。在图3中，出于方便起见，“循环延迟”被缩写成“CD”，而“循环延迟差”被缩写成“ΔCD”。若干无线通信设备(例如，接入终端)322可使用空间流360与通信设备302通信。空间流360可以是例如以特定量的循环延迟(即，图3中的“CD”)在上行链路116上传送的信号。通信设备302可将一个或多个空间流360指派给每个无线通信设备322。

在一个示例中，通信设备302将空间流A 360a指派给终端A 322a以及将空间流C 360c指派给终端B 322b。在该示例中，空间流A 360a具有0ns的循环延迟362a，而空间流C 360c具有-800ns的循环延迟362c，从而产生800ns的循环延迟差(即，ΔCD)364a。空间流360之间的循环延迟差364允许通信设备302区分各无线通信设备322(例如，使得通信设备302可估计每个训练码元118中每无线通信设备322的不同冲激响应)。

无线通信设备322之间的循环延迟差364可以大于预期信道加上滤波长度，以使得能够基于循环延迟差364来区分各无线通信设备(例如，接入终端或客户端)322。即，为了估计特定无线通信设备322的两个码元之间的相位偏移142，避免无线通信设备322的冲激响应之间的显著交迭可能是有益的。例如，若冲激响应显著交迭，则无线通信设备322之间可能有干扰。冲激响应的宽度可以等于信道冲激响应长度加上所有滤波的长度。因此，无线通信设备322之间有大于总冲激响应长度的循环延迟差364可能是有益的。在图3中所解说的示例中，无线通信设备322之间的循环延迟差364可以大于200ns并且可以是400ns或800ns的倍数。

在另一示例中，通信设备302将具有0ns的循环延迟362a的空间流A 360a和具有-400ns或-100ns的循环延迟362b的空间流B 360b两者指派给无线通信设备A 322a。此外，具有-800ns的循环延迟362c的空间流C 360c以及具有-1200ns或-900ns的循环延迟362d的空间流D 360d可被通信设备302指派给无线通信设备B 322b。该配置产生由无线通信设备A 322a使用的空间流B 360b与由无线通信设备B 322b使用的空间流C 360c之间的400ns或700ns的循环延迟差364b。因而，在一种配置中，指派给相同的无线通信设备322的多个空间流360可具有为400ns的整数倍的循环延迟差364。例如，在该示例中皆被指派给无线通信设备A 322a的空间流A 360a与空间流B 360b之间的循环延迟差可为400ns 364c。此外，在该示例中皆被指派给无线通信设备B 322b的空间流C 360c与空间流D 360d之间的循环延迟差可为400ns 364d。

在另一种配置中，指派给相同的无线通信设备322的空间流之间的循环延迟差364可以较小或被减小，以使得指派给不同的无线通信设备322的空间流之间有更大的循环延迟差。例如，由无线通信设备A 322a使用的空间流A 360a与空间流B 360b之间的循环延迟差364c可从400ns减小到100ns，以使得由无线通信设备A 322a使用的空间流B 360b与由无线通信设备B 322b使用的空间流C 360c之间有700ns的循环延迟差364b。此外，在此示例中皆被指派给无线通信设备B 322b的空间流C 360c与空间流D 360d之间的循环延迟364d可减小到100ns 364d，以便允许空间流D 360d与由其他无线通信设备322使用的附加空间流之间有更大的循环延迟差。然而，在一些配置中，该办法在有4个以上各自有一个空间流360的无线通信设备122时可能不起作用。

可使用许多其他配置。例如，对于最多达4个无线通信设备322，仅空间流A 360a、空间流C 360c、空间流E 360e和空间流G 360g可分别由无线通信设备A 322a、无线通信设备B 322b、无线通信设备C 322c和无线通信设备D322d使用。这样，由无线通信设备A、B、C和D 322a、322b、322c、322d使用的空间流A 360a、空间流C 360c、空间流E 360e和空间流G 360g之间有800ns的循环延迟差364a、364e、364f。

在另一个示例中，无线通信设备A 322a被指派空间流A 360a和B 360b，无线通信设备B 322b被指派空间流C 360c和D 360d，无线通信设备C 322c被指派空间流E 360e，无线通信设备D 322d被指派空间流F 360f和G 360g，以及无线通信设备E 322e被指派空间流H 360h。在该示例中，空间流A 360a具有0ns的循环延迟362a，空间流B 360b具有-400ns的循环延迟362b，空间流C 360c具有-800ns的循环延迟362c，空间流D 360d具有-1200ns的循环延迟362d，空间流E 360e具有-1600ns的循环延迟362e，空间流F 360f具有-2000ns的循环延迟362f，空间流G 360g具有-2400ns的循环延迟362g以及空间流H360h具有-2800ns的循环延迟362h。因此，由每个无线通信设备322使用的空间流360之间的循环延迟差为400ns。例如，无线通信设备A 322a与B 322b、B 322b与C 322c、C 322c与D 322d以及D 322d与E 322e之间的相应循环延迟差364b、364g、364h、364i为400ns。

图4是解说具有变化的循环延迟的若干空间流中所包括的若干训练码元的一种配置的示例的框图。在图4中，出于方便起见，训练码元被缩写成“TS”，而循环延迟被缩写成“CD”。空间流460a-h中的每一个可包括若干训练码元418。训练码元418可在消息的前置码466中从无线通信设备122发送给通信设备102。例如，训练码元418可以是超高吞吐量-长训练字段(VHT-LTF)码元。

在图4中所示的示例中，每个训练码元418在时间459上占用4微秒(μs)。此外，每个训练码元418是以根据相应空间流460的循环延迟的循环延迟来发送的。例如，空间流A 460a上的训练码元418aa-ah是以0ns的循环延迟来发送的。此外，空间流B 460b上的训练码元418ba-418bh是以-400ns的循环延迟来发送的，空间流C 460c上的训练码元418ca-ch是以-800ns的循环延迟来发送的，空间流D 460d上的训练码元418da-dh是以-1200ns的循环延迟来发送的，空间流E 460e上的训练码元418ea-eh是以-1600ns的循环延迟来发送的，空间流F 460f上的训练码元418fa-fh是以-2000ns的循环延迟来发送的，空间流G460g上的训练码元418ga-gh是以-2400ns的循环延迟来发送的，以及空间流H460h上的训练码元418ha-hh是以-2800ns的循环延迟来发送的。

在图4的示例中还可以观察到，空间流460a-h上的训练码元418aa-hh可构成Walsh-Hadamard码，其使得每个空间流460与其他空间流460正交。这种模式可被修改，只要8x8矩阵仍正交即可。例如，矩阵行可交换和/或列可乘以-1。此外，可以构造训练码元模式(例如，VHT-LTF模式)使得前4个空间流(即，空间流A 460a、B 460b、C 460c和D 460d)以及前4个码元418aa-dd的模式等于IEEE 802.11n P矩阵。为完成此举，8x8P矩阵可如下式(1)中所示地构造：

$\left[\begin{array}{cc}P& P\\ P& -P\end{array}\right]---\left(1\right)$

在一种配置中，P矩阵包含所有VHT-LTF码元以及所有空间流的星座值。例如，VHT-LTF码元号2的流5使用P矩阵的第2行第5列中的星座值。

图5是解说用于在通信设备上减少相位误差的方法500的一种配置的流程图。通信设备(例如，接入点)102可在频域中计算(566)总和信道。例如，通信设备102可对收到码元118取快速傅里叶变换(FFT)并将其乘以已知数据模式，从而产生总和信道。

通信设备102可估计(568)关于每个收到码元118的冲激响应。在一种配置中，通信设备102对总和信道与加窗函数之积取快速傅里叶逆变换(IFFT)(例如以产生冲激响应估计)。加窗函数可用于移除例如吉布斯现象。例如，加窗函数可以是具有24个采样的滚降长度区间的升余弦窗(例如，用于40MHz信道)。更大或更小的滚降值是可能的。较大的滚降值可减小所增加的冲激响应长度。然而在一种配置中，24个采样的长度已经接近最大可能长度28。对于80MHz信道，可使用相同的滚降长度，但需要更多采样才能覆盖更多频调。对于20MHz信道，可使用14个采样的最大滚降，因为未使用的直流(DC)频调左右只有28个频调。

所讨论的窗示例是简单的实值升余弦窗。频域中的实窗转换成时域中的对称冲激响应。收到信道冲激响应可与窗响应进行卷积。然而，为了使因实窗所增加的额外响应长度最小化，可使用具有不对称冲激响应的复值窗。在一种配置中，循环冲激响应可被视为窗的快速傅里叶逆变换的幅值(例如，|IFFT(窗)|)。例如，冲激响应可被归一化为总和功率1且抽头10到128中的总功率可以是相对于载波为-51分贝(dBc)。即，可以只有9个有效抽头，从而对于40兆赫(MHz)的采样率给定200ns的跨度。前9个抽头中的最差情形抽头可以约为-65dBc。

通信设备102可隔离(570)每个收到码元中每无线通信设备(例如，接入终端)122的冲激响应。例如，通信设备102可针对每个收到码元分开与每个无线通信设备122的冲激响应相对应的采样范围。使用隔离的冲激响应，通信设备102可计算(572)关于每个无线通信设备122的相位误差(例如，角度)。通信设备102随后可减少(574)相位和/或频率误差(例如，使用矩阵乘法)。换言之，通信设备102可使用计算出的相位误差来计算信道114估计，该信道114估计包括可用于减少或校正相位和/或频率误差的相位和/或频率误差减少或校正。

图6是解说用于在通信设备上减少相位误差的方法600的更具体配置的流程图。即，图6给出了关于如图5中所示的用于在通信设备上减少相位误差的方法500的一种可能实现的更多细节。

通信设备(例如，接入点)102可将收到码元118变换(676)到频域(例如，经由FFT)并将变换后的收到码元乘以已知数据模式以产生关于每个收到码元118的总和信道。该过程可由式(2)解说。

H_n(f)＝FFT(r_n)L(f)  (2)

在式(2)中，H_n(f)是频域中副载波f的总和信道，FFT()是快速傅里叶变换(FFT)运算，r_n是具有码元号n的收到训练码元118，以及L(f)是已知训练码元118数据模式。

通信设备102随后将该总和信道与加窗函数之积变换(678)到时域(例如，经由IFFT)以产生关于每个收到码元118的估计冲激响应。这可以如式(3)中所示地计算。

h_n＝IFFT{H_n(f)W(f)}  (3)

在式(3)中，h_n表示每个收到码元118中关于无线通信设备122的冲激响应，IFFT{}是N点快速傅里叶逆变换(IFFT)运算，以及W(f)是在频带边缘处以及直流(DC)周围滚降的加窗函数(例如，如上文结合图5描述的)。例如，由于无线通信设备122之间有循环延迟，因此冲激响应之和在h_n估计中可包括不同延迟上单独的(例如，隔离的)不同冲激响应。

通信设备102随后可通过分开冲激响应的采样范围来隔离(680)每个收到码元118中每无线通信设备122的冲激响应，其中一个无线通信设备122的采样范围是从第一采样号到第二采样号。第一采样号可以是无线通信设备122的循环延迟(例如，以采样数计算)减去负侧的冲激响应采样数加上点数(例如，用于N点FFT或IFFT)再除以点数计算出的余数。第二采样号可以是无线通信设备122的循环延迟(例如，以采样数计算)加上正侧的冲激响应采样数加上点数(例如，用于N点FFT或IFFT)再除以点数计算出的余数。隔离(680)每个收到码元118中每无线通信设备122的每个冲激响应可如式(4)中所示地执行。

h_cn＝h_n((d_c-T_-+N)％N:(d_c+T₊+N)％N)  (4)

在式(4)中，h_cn表示每个收到码元118(即，具有码元号n)中每无线通信设备122的隔离的冲激响应，c是无线通信设备122号(例如，“客户端”号)，d_c是关于无线通信设备122c的采样中的循环延迟362，T_-是负侧的冲激响应采样数，T₊是正侧的冲激响应采样数，％是模算子，以及N是用于N点FFT或IFFT的点数。因此，每个收到码元118中每无线通信设备122的冲激响应通过针对每个收到码元118取冲激响应从第一采样号到第二采样号的采样范围来隔离。应注意，若无线通信设备122具有一个以上空间流360，则T_-和T₊可被选取成使得h_cn跨越无线通信设备122的所有空间流360的冲激响应或其所有空间流360的部分，例如在假定流360具有毗邻的循环延迟362值的情况下。

通信设备102可通过计算每个收到码元118中隔离的每无线通信设备122的冲激响应与第一收到码元(例如，“码元0”)的隔离的每无线通信设备122的冲激响应的互相关的角度(例如，从0到负侧和正侧的冲激响应采样总和)来计算(682)每个收到码元118中每空间流360(例如，无线通信设备122可被指派一个或多个空间流360，如以上结合图3讨论的)的相位误差估计(例如，角度)。相位误差估计可以如式(5)中所示地计算。

在式5中，是每个收到码元118中每无线通信设备122的相位误差估计。例如，式5可解说一码元的冲激响应关于第一码元的冲激响应的差分检测。例如，对于码元n的无线通信设备122c的冲激响应(例如，h_cn)乘以第一码元0的相同无线通信设备112c的复共轭信道冲激响应。那么，该数字可跨所有相关的采样被求和(例如，在无线通信设备122c相关的区间上)。该测量的角度可表示从码元0到码元n的相位漂移，其可能是由任何相位噪声(例如，误差)和/或频率误差(其可被有益地减少或校正)引起的。通信设备102可对每个无线通信设备122和每个码元118使用该办法。

通信设备102可计算(684)每收到码元118每空间流的已知乘法值组合未知相位偏移。在通信设备102上接收到的信号可被写为L_fH_fR。L_f是包含副载波f的已知训练数据值的标量值。H_f是副载波f上的信道矩阵，其维度为跨所有上行链路无线通信设备122(例如，“客户端”)求和的空间流的总数×通信设备102接收天线112的数目。R是包括每码元n每空间流m的已知(例如，{1,-1})乘法值P_mn组合每码元每空间流的未知相位偏移的矩阵。该计算可以如式(6)中所示地执行。

R_mn＝P_mn exp(jφ_mn)  (6)

通信设备102可通过将收到码元118与已知标量数据值(例如，针对副载波)、带相位偏移的已知乘法值(例如，R_mn)的厄密共轭、以及带相位偏移的已知乘法值乘以带相位偏移的已知乘法值的厄密共轭的逆右乘来计算(686)带有相位和/或频率误差减少的信道估计。信道估计可以如式(7)中所示地计算(686)。

L_fH_fR*L_fR^H(RR^H)^-1＝H_fRR^H(RR^H)^-1＝H_f  (7)

在式(7)中，L_f是副载波f上的已知训练码元标量数据值，H_f是副载波f上的信道估计(即，其中H_f的维度是跨所有上行链路无线通信设备122求和的空间流360的总数×通信设备102接收天线112的数目)，R是带相位偏移的已知乘法值(例如，P_mn)，以及R^H是R的厄密共轭。预期相位误差可以较小(例如，远小于π)，以使得RR^H可接近单位矩阵，这可以保证良好的可逆性。

应注意，在每个训练码元118中每无线通信设备122的不同相位误差下，L_fH_fR表示副载波f和训练码元n 118上的收到信号。还应注意，收到信号中每副载波具有取决于循环延迟的相位偏移。由于可假定该循环延迟对于训练码元118和数据码元是相同的，因此其可被视为信道估计H_f的部分，因此可能无需从实际信道移除循环延迟贡献。

方法600的一种可能配置可在以下计算成本下实现：每接收天线112每训练码元一次IFFT、每副载波用于加窗的一次乘法、码元之间的互相关(即，需要N次乘法和加法)、每无线通信设备122每训练码元118一次角度计算、RR^H的矩阵求逆以及训练码元频域采样与L_f R^H(R^HR)^-1的矩阵乘法。

图7是解说隔离关于若干无线通信设备的冲激响应的一个示例的图示。该图示示出了一个训练码元118中关于4个无线通信设备122(例如，接入终端)的冲激响应幅度(例如，|h_n|)761的示例，使用包括FFT矩阵(根据采样号763)的单位4x4信道。在图7中，x轴解说采样号763，其中采样区间为1/40e6秒。y轴解说具有任意缩放因子的冲激响应的幅度761。例如，图7解说了加窗IFFT输出，示出了由循环延迟差分开的上行链路无线通信设备122的冲激响应。在该示例中，T_-＝T₊＝16个采样。关于无线通信设备A的冲激响应(即，幅度)788a、788e(即，具有循环延迟0)可在两个采样号范围中观察到：采样112-127以及采样0-16。关于无线通信设备B的冲激响应788b在采样16-48中解说，关于无线通信设备C的冲激响应788c在采样48-80中解说以及关于无线通信设备D的冲激响应788d在采样80-112中解说。这些冲激响应中的每一个可根据上式(4)被隔离(570)。例如，采样112-127790e和采样0-16790a可针对无线通信设备A 788a被隔离。此外，采样16-48790b可针对无线通信设备B 788b被隔离，采样48-80790c可针对无线通信设备C 788c被隔离，以及采样80-112790d可针对无线通信设备D 788d被隔离。因此，图7解说了来自若干无线通信设备122的冲激响应作为具有不同循环延迟的结果可被通信设备102隔离。

图8是解说其中可实现用于在通信设备上减少相位误差的系统和方法的通信设备802的一种配置的框图。通信设备(例如，接入点)802包括相位/频率误差减少模块804。相位/频率误差减少模块804可被植入软件、硬件或这两者的组合。可从收到信号892提取训练码元894。这些训练码元894可被变换到频域(896)(例如，经由N点803FFT)并乘以(898)已知数据模式813，如式(2)中所示。该运算产生总和信道801。总和信道801可乘以加窗函数815，其积随后可被变换到时域(865)(例如，经由N点803IFFT，如式(3)中所示)。该计算产生关于每个收到训练码元894的冲激响应807。

使用N点803、负侧的冲激响应采样数821、正侧的冲激响应采样数823以及采样中的循环延迟877(即，每无线通信设备122的循环延迟)，通信设备802可隔离对于每个收到码元的每无线通信设备(例如，接入终端)122的冲激响应(809)(例如，如式(4)中所示)。该操作809产生隔离的冲激响应811，其(例如，连同来自负侧和正侧的冲激响应采样数821和823)被用于计算对于每个收到训练码元的每无线通信设备122的估计相位误差829(831)(例如，如式(5)中所示)。通信设备802可将估计相位误差829纳入P矩阵(827)(例如使用P矩阵819，如式(6)中所示)。收到信号892、已知数据模式813以及P矩阵819连同估计相位误差随后被用于计算带有相位和频率误差减少的估计信道(825)(例如，如式(7)中所示)。该估计信道随后可被用于解调(869)由通信设备802接收的经调制数据码元867，由此产生经解调数据码元871。因此，例如，来自前置码的相位和频率误差估计可被用于校正信道估计，由此防止信道估计降级。

图9解说了通信设备、接入点或基站902内可包括的某些组件。先前讨论的通信设备102、302、802可与图9中所示的通信设备、接入点或基站902类似地配置。

通信设备、接入点或基站902包括处理器949。处理器949可以是通用单芯片或多芯片微处理器(例如，ARM)、专用微处理器(例如，数字信号处理器(DSP))、微控制器、可编程门阵列等。处理器949可被称为中央处理单元(CPU)。尽管在图9的通信设备、接入点或基站902中仅示出了单个处理器949，但在替换配置中，可以使用处理器的组合(例如，ARM与DSP)。

通信设备、接入点或基站902还包括与处理器949处于电子通信中的存储器933(即，处理器949可从/向存储器933读信息和/或写信息)。存储器933可以是能够存储电子信息的任何电子组件。存储器933可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘存储介质、光学存储介质、RAM中的闪存设备、随处理器包括的板载存储器、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、寄存器等等，包括其组合。

数据935和指令937可被存储在存储器933中。指令937可包括一个或多个程序、例程、子例程、函数、规程等。指令937可包括单条计算机可读语句或多条计算机可读语句。指令937可由处理器949执行以实现上述方法200、500、600。执行指令937可涉及使用存储在存储器933中的数据935。图9示出了一些指令937a和数据935a被加载到处理器949中。

通信设备、接入点或基站902还可包括发射机945和接收机947，以允许能在通信设备、接入点或基站902与远程位置(例如，无线通信设备122)之间进行信号的发射和接收。发射机945和接收机947可被合称为收发机943。天线941可电耦合至收发机943。通信设备、接入点或基站902还可包括(未示出)多个发射机、多个接收机、多个收发机和/或多个天线。

通信设备、接入点或基站902的各种组件可由一条或更多条总线耦合在一起，总线可包括电源总线、控制信号总线、状态信号总线、数据总线等。为简单起见，各种总线在图9中被解说为总线系统939。

图10解说了无线通信设备或接入终端1022内可包括的某些组件。上述无线通信设备122、322可与图10中所示的无线通信设备或接入终端1022类似地配置。

无线通信设备或接入终端1022包括处理器1067。处理器1067可以是通用单芯片或多芯片微处理器(例如，ARM)、专用微处理器(例如，数字信号处理器(DSP))、微控制器、可编程门阵列等。处理器1067可被称为中央处理单元(CPU)。尽管在图10的无线通信设备或接入终端1022中仅示出了单个处理器1067，但在替换配置中，可以使用处理器的组合(例如，ARM与DSP)。

无线通信设备或接入终端1022还包括与处理器1067处于电子通信中的存储器1051(即，处理器1067可从/向存储器1051读信息和/或写信息)。存储器1051可以是能够存储电子信息的任何电子组件。存储器1051可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘存储介质、光学存储介质、RAM中的闪存设备、随处理器包括的板载存储器、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、寄存器等等，包括其组合。

数据1053和指令1055可被存储在存储器1051中。指令1055可包括一个或多个程序、例程、子例程、函数、规程等。指令1055可包括单条计算机可读语句或多条计算机可读语句。执行指令1055可涉及使用存储在存储器1051中的数据1053。图10示出了一些指令1055a和数据1053a被加载到处理器1067中。

无线通信设备或接入终端1022还可包括发射机1063和接收机1065，以允许能在无线通信设备或接入终端1022与远程位置(例如，通信设备102)之间进行信号的发射和接收。发射机1063和接收机1065可被合称为收发机1061。天线1026可电耦合至收发机1061。无线通信设备或接入终端1022还可包括(未示出)多个发射机、多个接收机、多个收发机和/或多个天线。

无线通信设备或接入终端1022的各种组件可由一条或更多条总线耦合在一起，总线可包括电源总线、控制信号总线、状态信号总线、数据总线等。为简单起见，各种总线在图10中被解说为总线系统1057。

在以上描述中，有时结合各种术语使用了参考标号。在结合参考标号使用术语的场合，这意味着引述在附图中的一幅或更多幅中示出的特定要素。在不带参考标号地使用术语的场合，这意味着泛指该术语而不限于任何特定附图。

术语“确定”涵盖各种各样的动作，并且因此“确定”可包括演算、计算、处理、推导、调研、查找(例如，在表、数据库或其他数据结构中查找)、探知、和类似动作。另外，“确定”可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)、和类似动作。另外，“确定”可包括解析、选择、选取、建立、和类似动作。

除非明确另行指出，否则短语“基于”并非意味着“仅基于”。换言之，短语“基于”描述“仅基于”和“至少基于”两者。

本文中描述的各功能可以作为一条或更多条指令存储在处理器可读介质或计算机可读介质上。术语“计算机可读介质”是指能被计算机或处理器访问的任何可用介质。作为示例而非限定，此类介质可包括RAM、ROM、EEPROM、闪存、CD-ROM或其他光盘储存、磁盘储存或其他磁储存设备、或任何其他能够用于存储指令或数据结构形式的合需程序代码且能由计算机访问的介质。如本文中所使用的盘和碟包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字通用碟(DVD)、软盘和，其中盘(disk)常常磁性地再现数据而碟(disc)用激光光学地再现数据。应当注意，计算机可读介质可以是有形且非暂态的。术语“计算机程序产品”是指计算设备或处理器结合可由该计算设备或处理器执行、处理或计算的代码或指令(例如，“程序”)。如本文中所使用的，术语“代码”是指可由计算设备或处理器执行的软件、指令、代码或数据。

软件或指令还可以在传输介质上传送。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波等无线技术从web网站、服务器或其它远程源传送而来的，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波等无线技术就被包括在传输介质的定义里。

本文所公开的方法包括用于达成所描述的方法的一个或更多个步骤或动作。这些方法步骤和/或动作可彼此互换而不会脱离权利要求的范围。换言之，除非所描述的方法的正确操作要求步骤或动作的特定次序，否则便可改动具体步骤和/或动作的次序和/或使用而不会脱离权利要求的范围。

应该理解的是权利要求并不被限定于以上所解说的精确配置和组件。可在本文中所描述的系统、方法、和装置的布局、操作及细节上作出各种改动、更换和变型而不会脱离权利要求的范围。

Claims (41)

1.一种配置成用于减少相位误差的通信设备，包括：

处理器；

与所述处理器处于电子通信的存储器；

储存在所述存储器中的指令，所述指令能执行以：

通过将收到码元变换到频域并将变换后的收到码元乘以已知数据模式来在频域中计算总和信道；

估计多个冲激响应；

隔离关于一个或多个无线通信设备的冲激响应；

计算关于每个无线通信设备的相位误差，其中关于每个无线通信设备的所述相位误差是由所述通信设备从所述多个冲激响应之间的相位差推导出的；以及

减少关于每个无线通信设备的所述相位误差。

2.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述指令能进一步执行以减少关于每个无线通信设备的频率误差。

3.如权利要求2所述的通信设备，其特征在于，关于每个无线通信设备的所述频率误差是由所述通信设备从所述多个冲激响应之间的相位差推导出的。

4.如权利要求2所述的通信设备，其特征在于，减少关于每个无线通信设备的所述相位和频率误差是使用矩阵乘法来执行的。

5.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备是接入点。

6.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述无线通信设备是接入终端。

7.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述指令能进一步执行以从每个无线通信设备接收多个训练码元。

8.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，每个无线通信设备使用至少一个空间流，并且其中每个无线通信设备使用每空间流不同的循环延迟。

9.如权利要求8所述的通信设备，其特征在于，每个无线通信设备之间的循环延迟差大于预期信道长度加上滤波长度。

10.如权利要求8所述的通信设备，其特征在于，循环延迟差足够大以隔离关于所述一个或多个无线通信设备中的每一个的所述冲激响应。

11.如权利要求10所述的通信设备，其特征在于，所述循环延迟差大于200纳秒。

12.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述指令能进一步执行以发现一个或多个无线通信设备。

13.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述指令能进一步执行以估计信道。

14.如权利要求13所述的通信设备，其特征在于，所述指令能进一步执行以：

从所述一个或多个无线通信设备接收数据码元；以及

使用所估计的信道来解调所述数据码元。

15.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，进一步包括多个天线。

16.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述处理器包括数字信号处理器(DSP)。

17.一种用于在通信设备上减少相位误差的方法，包括：

通过将收到码元变换到频域并将变换后的收到码元乘以已知数据模式来在频域中计算总和信道；

在通信设备上估计多个冲激响应；

在所述通信设备上隔离关于一个或多个无线通信设备的冲激响应；

在所述通信设备上计算关于每个无线通信设备的相位误差，其中关于每个无线通信设备的所述相位误差是由所述通信设备从所述多个冲激响应之间的相位差推导出的；以及

在所述通信设备上减少关于每个无线通信设备的所述相位误差。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括减少关于每个无线通信设备的频率误差。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，关于每个无线通信设备的所述频率误差是由所述通信设备从所述多个冲激响应之间的相位差推导出的。

20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，减少关于每个无线通信设备的所述相位和频率误差是使用矩阵乘法来执行的。

21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述通信设备是接入点。

22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述无线通信设备是接入终端。

23.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括从每个无线通信设备接收多个训练码元。

24.如权利要求17所述的方法，其特征在于，每个无线通信设备使用至少一个空间流，并且其中每个无线通信设备使用每空间流不同的循环延迟。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，每个无线通信设备之间的循环延迟差大于预期信道长度加上滤波长度。

26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，循环延迟差足够大以隔离关于所述一个或多个无线通信设备中的每一个的所述冲激响应。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述循环延迟差大于200纳秒。

28.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括发现一个或多个无线通信设备。

29.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括估计信道。

30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，进一步包括：

从所述一个或多个无线通信设备接收数据码元；以及

使用所估计的信道来解调所述数据码元。

31.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述通信设备使用多个天线。

32.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述通信设备使用数字信号处理器(DSP)。

33.一种用于减少相位误差的设备，包括：

用于通过将收到码元变换到频域并将变换后的收到码元乘以已知数据模式来在频域中计算总和信道的装置；

用于估计多个冲激响应的装置；

用于隔离关于一个或多个无线通信设备的冲激响应的装置；

用于计算关于每个无线通信设备的相位误差的装置，其中关于每个无线通信设备的所述相位误差是由所述通信设备从所述多个冲激响应之间的相位差推导出的；以及

用于减少关于每个无线通信设备的所述相位误差的装置。

34.如权利要求33所述的设备，其特征在于，进一步包括用于减少关于每个无线通信设备的频率误差的装置。

35.如权利要求34所述的设备，其特征在于，关于每个无线通信设备的所述频率误差是由通信设备从所述多个冲激响应之间的相位差推导出的。

36.如权利要求34所述的设备，其特征在于，减少关于每个无线通信设备的所述相位和频率误差是使用矩阵乘法来执行的。

37.如权利要求33所述的设备，其特征在于，每个无线通信设备使用至少一个空间流，并且其中每个无线通信设备使用每空间流不同的循环延迟。

38.如权利要求37所述的设备，其特征在于，每个无线通信设备之间的循环延迟差大于预期信道长度加上滤波长度。

39.如权利要求37所述的设备，其特征在于，循环延迟差足够大以隔离关于所述一个或多个无线通信设备中的每一个的所述冲激响应。

40.如权利要求33所述的设备，其特征在于，进一步包括用于估计信道的装置。

41.如权利要求40所述的设备，其特征在于，进一步包括：

用于从一个或多个无线通信设备接收数据码元的装置；以及

用于使用所估计的信道来解调所述数据码元的装置。