CN102742192A - 信道估计内插电路和方法 - Google Patents

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Abstract

为了在OFDM系统中内插信道估计值时更精确地生成带宽外的信道估计值的虚拟波形，同时防止电路尺寸增大，转换器(104)在基于参考信号估计的第一信道估计值中与排列于预定带宽两端的参考信号相应的信道估计值之间执行线性内插，从而估计与所述带宽外的副载波相应的第二信道估计值。所述转换器(104)对通过合并所述第一信道估计值与第二信道估计值而获得的信道估计值执行反向FFT运算，以获得第一延迟分布；用零替换所述第一延迟分布中的被延迟了预定阈值时间或更长时间的数据分量；对通过所述替换获得的延迟分布执行FFT运算，以获得第三信道估计值；并且从中提取与所述带宽外的副载波相应的信道估计值。

Description

信道估计内插电路和方法
技术领域
本发明涉及一种信道估计内插电路和方法，具体涉及一种用于在OFDM(正交频分复用)系统中内插信道估计值时生成带宽外的信道估计值的虚拟波形的电路和方法。
背景技术
通常，无线电基带LSI(大规模集成)基于参考信号生成信道估计值，并使用这些信道估计值执行均衡，以消除在无线电传输信道中发生的失真，从而减少传输错误。
近年来，基于OFDM的无线电基带标准因其高传输效率已被广泛使用。然而，在该基于OFDM的无线电基带标准中，通常的情况是用于信道估计的参考信号离散地排列在频域中。在这种情况下，信道估计值只能离散地计算。
因此，在针对参考信号不排列于其中的频率分量计算信道估计值的情况下，通常使用其相邻信道估计值执行内插。内插方法的代表性示例包括线性内插。然而，当在频域中执行内插时，存在通过线性内插获得的信道估计值与实际信道估计值之间的差异变大的问题。
为了解决这个问题，有时使用一种称作FFT(快速傅里叶变换)内插的技术。如图7所示，在FFT内插中，通过对离散地计算的信道估计值执行反向FFT运算，生成了延迟分布(步骤S1)，将延迟分布加上与所有内插点数量相等的零(步骤S2)，并通过对相加结果执行FFT运算而计算内插的信道估计值(步骤S3)。
同时，在一般情况下，在OFDM系统中使用的副载波信号并非存在于执行FFT运算的所有频带。类似地，用于信道估计的参考信号并非存在于执行FFT运算的所有频带，而是实际上仅存在于所有频带中的一定带宽内。因此，如图7的步骤S4所示，有必要通过外插等来生成该带宽之外的信道估计值的虚拟波形。
在生成虚拟波形时适用的外插的示例包括一种使用简单的线性内插的方法。然而，存在虚拟波形与实际波形之间的差异变大的问题。
作为用于解决该问题的技术的示例，PTL1公开了一种方法，该方法从通过反向FFT运算生成的延迟分布中仅提取通过位置，对提取结果执行FFT运算，并通过调节FFT运算结果中的不连续点的位置而生成虚拟波形。
而且，PTL2提出了一种方法，该方法从该带宽内的副载波向该带宽之外生成两条切线，并通过将这些切线与窗函数相乘而生成虚拟波形。
引用列表
专利文献
PTL1：日本未经审查的专利申请公开No.2008-167088
PTL2：国际专利公开No.2007/077608
发明内容
技术问题
如上所述，在基于OFDM的无线电基带标准中，在内插信道估计值时使用FFT内插的情况下，有必要生成该带宽外的信道估计值的虚拟波形。然而，通过简单的线性内插生成虚拟波形的一个问题是，与实际波形的差异较大。另一方面，上述PTL1和PTL2中的另一个问题是，除了用于典型FFT内插以执行FFT运算和反向FFT运算的电路之外，还有必要设置执行非常复杂的处理的电路，例如提取通过位置的电路和将窗口函数相乘的电路，使得电路尺寸增大。
因此，本发明的一个示例性目的是，在OFDM系统中内插信道估计值时更精确地生成带宽外的信道估计值的虚拟波形，同时防止电路尺寸增大。
问题的解决方案
为了实现上述目的，根据本发明的示例性方面的信道估计内插电路包括运算单元，所述运算单元选择性地执行FFT运算或反向FFT运算；第一缓冲器，所述第一缓冲器存储基于离散地排列在预定带宽内的副载波中的参考信号而估计的第一信道估计值；第二缓冲器，所述第二缓冲器存储由所述运算单元获得的运算结果；以及转换器，所述转换器连接到所述运算单元以及所述第一缓冲器和第二缓冲器，所述转换器配置为执行以下处理：(A)通过在存储于所述第一缓冲器中的第一信道估计值中与排列于所述带宽两端的参考信号相应的信道估计值之间执行线性内插，估计与所述带宽外的副载波相应的第二信道估计值；(B)使所述运算单元对通过合并所述第一信道估计值与第二信道估计值而获得的信道估计值执行反向FFT运算，并且将通过所述反向FFT运算获得的第一延迟分布存储在所述第二缓冲器中；(C)以零替换数据分量，所述数据分量在存储于所述第二缓冲器内的第一延迟分布中被延迟了预定阈值时间或更长时间；(D)使所述运算单元对通过替换获得的延迟分布执行FFT运算，将通过所述FFT运算获得的第三信道估计值存储在所述第二缓冲器中；并且(E)从存储于所述第二缓冲器中的第三信道估计值中提取与所述带宽外的副载波相应的信道估计值。
而且，根据本发明的另一个示例性方面的信道估计内插方法包括：(A)在第一信道估计值中与排列于预定带宽两端的参考信号相应的信道估计值之间执行线性内插，以估计与所述带宽外的副载波相应的第二信道估计值；所述第一信道估计值是基于参考信号初步存储和估计的，所述参考信号离散地排列在所述带宽内的副载波中；(B)对通过合并所述第一信道估计值与第二信道估计值获得的信道估计值执行反向FFT运算，以生成第一延迟分布；(C)以零替换数据分量，所述数据分量被延迟了所述第一延迟分布中的预定阈值时间或更长时间；(D)对通过所述替换获得的延迟分布执行FFT运算，以生成第三信道估计值；并且(E)从所述第三信道估计值中提取与所述带宽外的副载波相应的信道估计值。
发明的有益效果
根据本发明，有可能在OFDM系统中内插信道估计值时更精确地生成带宽外的信道估计值的虚拟波形，同时防止电路尺寸增大。确切地说，与仅使用线性内插的传统情况相比，有可能减小虚拟波形与实际波形之间的差异。这是因为减少了虚拟波形中包含的差异分量。而且，与上述PTL1和PTL2相比，有可能防止电路尺寸增大。这是因为在生成虚拟波时需要增加的电路的规模非常小。
附图说明
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的信道估计内插电路的配置示例的框图；
图2是示出了根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路的操作示例的流程图；
图3是示出了OFDM系统中的副载波信号的配置示例的示图；
图4A是示出了在根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路中生成的信道估计值的第一示例的示图；
图4B是示出了在根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路中生成的延迟分布的第一示例的示图；
图4C是示出了在根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路中生成的延迟分布的第二示例的示图；
图4D是示出了在根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路中生成的信道估计值的第二示例的示图；
图4E是示出了在根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路中生成的信道估计值的第三示例的示图；
图4F是示出了在根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路中生成的信道估计值的第四示例的示图；
图4G是示出了在根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路中生成的延迟分布的第三示例的示图；
图4H是示出了在根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路中生成的延迟分布的第四示例的示图；
图4I是示出了在根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路中生成的信道估计值的第五示例的示图；
图5是示出了用于根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路的信道估计值/延迟分布转换器的配置示例的框图；
图6是示出了用于根据本发明的示例性实施例的所述信道估计内插电路的线性内插运算单元的配置示例的框图；并且
图7是示出了一种典型的信道估计值内插的示例的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照图1至图3、图4A至图4I、图5和图6对根据本发明的信道估计内插电路的示例性实施例进行详细说明。注意，在这些附图中，相同的参考符号是指相同的元素，并且为了简明阐述，在适当时将省略多余的解释。
如图1所示，根据该示例性实施例的信道估计内插电路10包括FFT/IFFT运算单元101、信道估计值缓冲器102、中间处理数据缓冲器103以及信道估计值/延迟分布转换器104。
其中，FFT/IFFT运算单元101对从信道估计值/延迟分布转换器104输出的数据执行FFT运算或反向FFT运算。
而且，信道估计值缓冲器102存储从前面的信道估计电路(未示出)输入的信道估计值。
而且，中间处理数据缓冲器103存储中间处理信道估计值或延迟分布，它们作为FFT/IFFT运算单元101处的FFT运算或反向FFT运算的结果而获得。
此外，信道估计值/延迟分布转换器104通常执行以下处理：读出存储于所述信道估计值缓冲器102中的信道估计值、以及存储于中间处理数据缓冲器103中的中间处理信道估计值和延迟分布。转换器104执行用于处理读取的信道估计值和延迟分布的处理。转换器104执行控制FFT/IFFT运算单元101对信道估计值和延迟分布相互转换的处理。
以下将参照图2、图3和图4A至图4I对该示例性实施例的操作进行详细说明。
信道估计内插电路10执行图2所示的处理(1)至(9)。在下文中，随后将对这些处理(1)至(9)进行说明。
【处理(1)】
首先，信道估计值缓冲器102存储从前面的信道估计电路输入的信道估计值401。
如图3中作为OFDM系统中的副载波信号的配置示例而示出的，信道估计值401是基于离散地(在图3的示例中以一定间隔)排列在预定带宽内的副载波中的参考信号而估计的值。另一方面，不可能直接计算与所有副载波中在该带宽外的副载波相应的信道估计值。在对用户数据执行均衡时，有必要通过对信道估计值401执行内插来计算与用户数据信号排列在其中的副载波相应的信道估计值。而且，为了应用FFT内插方法作为内插算法，有必要初步生成与带宽外的副载波相应的信道估计值的虚拟波形，注意，在以下说明中，限定了在参考信号之间的副载波的间隔为M个单位，并且副载波的总数为“N*M”个单位。而且，限定了参考信号的数量(即信道估计值401的数量)为K个单位。在图3的示例中，满足M＝4，N＝16，并且K＝12。
因此，信道估计值/延迟分布转换器104估计与带宽外存在的虚拟参考信号相应的“N-K”个单位的信道估计值402。确切地说，如图4A所示，信道估计值/延迟分布转换器104在从信道估计值缓冲器102读取的信道估计值401中与排列在带宽左端和右端的参考信号相应的信道估计值之间执行线性内插，从而将所有副载波的右端与其左端连接。
【处理(2)】
然后，信道估计值/延迟分布转换器104将K个单位的信道估计值401与“N-K”个单位的信道估计值402合并，以输入N个单位的信道估计值到FFT/IFFT运算单元101，从而使FFT/IFFT运算单元101执行反向FFT运算。
结果，如图4B所示，获得了由N个单位的数据分量构成的延迟分布501。延迟分布501被临时存储在中间处理数据缓冲器103中。
【处理(3)】
然后，信道估计值/延迟分布转换器104以“0”替换相当于从中间处理数据缓冲器103读取的延迟分布501中较高延迟部分的数据分量，从而获得如图4C所示的延迟分布501r。相当于较高延迟部分的数据分量是被延迟了预定阈值时间600或更长时间的数据分量。而且，阈值时间600优选是根据信道估计内插电路10所适用的无线电通信系统中的延迟扩展的特性设置的(即根据多路传播的实际状态)。
因此，有可能移除由于带宽外的线性内插而在较高延迟部分产生的差异分量(也就是说，有可能减少带宽外的信道估计值的虚拟波形中包含的差异分量)。
【处理(4)】
然后，信道估计值/延迟分布转换器104将在上述处理(3)中获得的替换后的延迟分布501r输入到FFT/IFFT运算单元101，从而使FFT/IFFT运算单元101执行FFT运算。
结果，如图4D所示，有可能获得其带宽外的差异分量被减少的N个单位的信道估计值403。信道估计值403被临时存储在中间处理数据缓冲器103中。
【处理(5)】
然后，如图4E所示，信道估计值/延迟分布转换器104在从中间处理数据缓冲器103读取的信道估计值403中提取与带宽外的副载波相应的“N-K”个单位的信道估计值403o。
因此，信道估计内插电路10能够利用其简单的配置精确地生成带宽外的信道估计值的虚拟波形。
【处理(6)】
然后，如图4F所示，信道估计值/延迟分布转换器104将从信道估计值缓冲器102读取的K个单位的信道估计值401与从中间处理数据缓冲器103读取的“N-K”个单位的信道估计值403o(带宽外的信道估计值的虚拟波形)合并，从而获得N个单位的信道估计值404。
【处理(7)】
然后，信道估计值/延迟分布转换器104将在上述处理(5)中获得的合并后的信道估计值404输入到FFT/IFFT运算单元101，从而使FFT/IFFT运算单元101执行反向FFT运算。
结果，如图4G所示，有可能获得由N个单位的数据分量构成的延迟分布502。延迟分布502被临时存储在中间处理数据缓冲器103中。
【处理(8)】
然后，如图4H所示，信道估计值/延迟分布转换器104向从中间处理数据缓冲器103读取的延迟分布502的端部(较高延迟部分)加上“N*M-N”个单位的“0”，从而获得“N*M”元组的延迟分布503。
【处理(9)】
然后，信道估计值/延迟分布转换器104将在上述处理(8)中获得的延迟分布503输入到FFT/IFFT运算单元101，从而使FFT/IFFT运算单元101执行FFT运算。
结果，如图4I所示，有可能获得“N*M”个单位的信道估计值405。信道估计值405是针对以下各点计算的：通过将与原始信道估计值401和402相应的副载波位置分成M份(即针对所有副载波)而获得的点、以及因此内插了输入的信道估计值401的点。而且，信道估计值405将提供给后面的均衡器(未示出)。
因此，信道估计内插电路10也可以执行FFT内插，而不修改任何配置。
而且，如图2中虚线所示出的，重复上述处理(2)至(6)，使得有可能进一步减少带宽外的信道估计值的虚拟波形中包含的差异分量。这是因为，已隐藏在延迟分布中较低延迟部分处的差异分量被推出到较高延迟部分，并且被推出到较高延迟部分的差异分量被移除。
在下文中，将参照图5和图6对实现上述操作的信道估计值/延迟分布转换器104的具体配置示例进行说明。
如图5所示，信道估计值/延迟分布转换器104包括选择器201、线性内插运算单元202以及控制器203。控制器203控制选择器201和线性内插运算单元202。
其中，选择器201根据来自控制器203的选择信号动态地选择从信道估计值缓冲器102传送的信道估计值(401)、从中间处理数据缓冲器103传送的中间处理数据(信道估计值403和延迟分布501和502中的任意一个)、来自线性内插运算单元202的输出数据(信道估计值402)或“0”，从而生成转化的数据(以下各项中的任意一项：合并了信道估计值401和402的信道估计值、合并了信道估计值401和403o的信道估计值404以及延迟分布501r和503)。
另一方面，线性内插运算单元202通常根据来自控制器203的控制信号对信道估计值401执行线性内插，从而估计与带宽外的副载波相应的信道估计值402。
确切地说，如图6所示，线性内插运算单元202包括寄存器301和302、加权系数ROM(只读存储器)303、减法器304、复数乘法器305和306以及复数加法器307。其中，寄存器301存储信道估计值401中与排列在带宽一端的参考信号相应的信道估计值。另一方面，寄存器302存储与排列在带宽另一端的参考信号相应的信道估计值。而且，加权系数ROM303存储多个加权系数，并且因此这些加权系数之一根据控制信号被输出。而且，减法器304用“1”减去从加权系数ROM 303输出的加权系数。例如，若加权系数的值为“0.2”，来自减法器304的输出值则变为“0.8”。而且，复数乘法器305对寄存器301中存储的信道估计值以及加权系数执行复数乘法。另一方面，复数乘法器306对寄存器302中存储的信道估计值以及来自减法器304的输出值(1-加权系数)执行复数乘法。而且，复数加法器307将复数乘法器305的运算结果与复数乘法器306的运算结果相加，从而输出执行了线性内插的信道估计值402。因此，通过使用控制信号来改变加权系数而输出了“N-K”个单位的线性内插结果。
在该运算中，在上述处理(1)和(2)中，带宽内的“K”个单位的信道估计值401作为转换后的数据通过选择器201被原封不动地输出，从而被提供给FFT/IFFT运算单元101。而且，线性内插运算单元202将通过线性内插获得的带宽外的“N-K”个单位的信道估计值402通过选择器201提供给FFT/IFFT运算单元101。
然后，在上述处理(3)和(4)中，在中间处理缓冲器103中存储的延迟分布501作为中间处理数据被输入。相当于延迟分布501中的较低延迟部分的数据分量通过选择器201被原封不动地输出。另一方面，当相当于较高延迟部分的数据分量被输入时(举例来说，若自从开始输入延迟分布501后经过了如图4所示的阈值时间600，延迟分布501的数据分量以相应时间的时间顺序被输入的情况)，控制器203生成选择信号，从而使选择器201输出“0”。因此，其中相当于较高延迟部分的数据分量被替换为“0”的延迟分布501r被提供给FFT/IFFT运算单元101。
然后，在上述处理(5)至(7)中，存储在中间处理数据缓冲器103中的信道估计值403和存储在信道估计值缓冲器102中的信道估计值401被并行输入。控制器203生成选择信号，从而在选择器201选择信道估计值403的状态与选择器201选择信道估计值401的状态之间进行切换。因此，“N”个单位的信道估计值404被提供给FFT/IFFT运算单元101，其中在信道估计值404中合并了带宽外的“N-K”个单位的信道估计值403o和带宽内的K个单位的信道估计值401。
最后，在上述处理(8)和(9)中，存储在中间处理缓冲器104中的延迟分布502作为中间处理数据被输入，然后通过选择器201被原封不动地输出。此外，控制器203生成选择信号，从而使选择器201输出“N*M-N”个单位的“0”。因此，其中在较高延迟侧加了“0”的延迟分布503被提供给FFT/IFFT运算单元101。
注意，本发明不限于上述示例性实施例，并且本领域的普通技术人员将理解到，在不脱离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可在其中进行形式和细节上的各种改变。
本申请基于2010年2月1日提交的日本专利申请No.2010-020638并要求其优先权利益，其全部公开通过引用结合在此。
工业适用性
本发明适用于信道估计值的内插，并且特别适用于在OFDM系统中内插信道估计值时生成带宽外的信道估计值的虚拟波形的目的。本发明适用的示例包括无线电通信设备，例如移动电话。
参考符号列表
10信道估计内插电路
101 FFT/IFFT运算单元
102信道估计值缓冲器
103中间处理数据缓冲器
104信道估计值/延迟分布转换器
201选择器
202线性内插运算单元
203控制器
301，302寄存器
303加权系数ROM
304减法器
305，306复数乘法器
307复数加法器
401，402，403，403o，404，405信道估计值
501，501r，502，503延迟分布

Claims (8)

1.一种信道估计内插电路，包括：
运算单元，所述运算单元选择性地执行FFT(快速傅里叶变换)运算或反向FFT运算；
第一缓冲器，所述第一缓冲器存储基于离散地排列在预定带宽内的副载波中的参考信号而估计的第一信道估计值；
第二缓冲器，所述第二缓冲器存储由所述运算单元获得的运算结果；以及
转换器，所述转换器连接到所述运算单元以及所述第一缓冲器和第二缓冲器，
其中所述转换器配置为执行以下处理：
(A)通过在存储于所述第一缓冲器中的第一信道估计值中与排列于所述带宽两端的参考信号相应的信道估计值之间执行线性内插，估计与所述带宽外的副载波相应的第二信道估计值；
(B)使所述运算单元对通过合并所述第一信道估计值与第二信道估计值而获得的信道估计值执行反向FFT运算，并且将通过所述反向FFT运算获得的第一延迟分布存储在所述第二缓冲器中；
(C)以零替换数据分量，所述数据分量在存储于所述第二缓冲器内的第一延迟分布中被延迟了预定阈值时间或更长时间；
(D)使所述运算单元对通过替换获得的延迟分布执行FFT运算，将通过所述FFT运算获得的第三信道估计值存储在所述第二缓冲器中；并且
(E)从存储于所述第二缓冲器中的第三信道估计值中提取与所述带宽外的副载波相应的信道估计值。
2.根据权利要求1所述的信道估计内插电路，其中所述转换器配置为进一步执行以下处理：
(F)将存储于所述第一缓冲器中的第一信道估计值与提取的信道估计值合并；
(G)使所述运算单元对通过合并获得的第四信道估计值执行反向FFT运算，并且将通过所述反向FFT运算获得的第二延迟分布存储在所述第二缓冲器中；
(H)通过将存储于所述第二缓冲器中的所述第二延迟分布的端部加上零而生成第三延迟分布，加零的数量是通过用副载波总数减去所述第四信道估计值的数量而获得的；并且
(I)使所述运算单元对所述第三延迟分布执行FFT运算。
3.根据权利要求1或2所述的信道估计内插电路，其中所述转换器配置为重复执行所述处理(B)至(E)，同时将提取的信道估计值当作所述第二信道估计值。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的信道估计内插电路，其中所述阈值时间是根据所述电路本身所适用的无线电通信系统中的延迟扩展的特性设置的。
5.一种信道估计内插方法，包括：
(A)在第一信道估计值中与排列于预定带宽两端的参考信号相应的信道估计值之间执行线性内插，以估计与所述带宽外的副载波相应的第二信道估计值；所述第一信道估计值是基于参考信号初步存储和估计的，所述参考信号离散地排列在所述带宽内的副载波中；
(B)对通过合并所述第一信道估计值与第二信道估计值获得的信道估计值执行反向FFT运算，以生成第一延迟分布；
(C)以零替换数据分量，所述数据分量在所述第一延迟分布中被延迟了预定阈值时间或更长时间；
(D)对通过所述替换获得的延迟分布执行FFT运算，以生成第三信道估计值；并且
(E)从所述第三信道估计值中提取与所述带宽外的副载波相应的信道估计值。
6.根据权利要求5所述的信道估计内插方法，进一步包括：
(F)合并所述第一信道估计值与所述提取的信道估计值，以生成第四信道估计值；
(G)对所述第四信道估计值执行反向FFT运算，以生成第二延迟分布；
(H)通过将所述第二延迟分布的端部加上零而生成第三延迟分布，加零的数量是通过用副载波总数减去所述第四信道估计值的数量而获得的；并且
(I)对所述第三延迟分布执行FFT运算。
7.根据权利要求5或6所述的信道估计内插方法，包括重复执行(B)至(E)，同时将所述提取的信道估计值当作所述第二信道估计值。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的信道估计内插方法，包括根据无线电通信系统中的延迟扩展的特性设置所述阈值时间。
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