CN103124249B - 无导频的载波跟踪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无导频的载波跟踪，载波跟踪技术包括基于第一目标性能裕度，将第一每符号比特数分配给正交频分复用（OFDM）信号的多个副载波中的载波跟踪副载波；及基于第二目标性能裕度，将多个另外的每符号比特数分配给所述多个副载波中的其它副载波。

Description

无导频的载波跟踪
技术领域
本发明涉及通信系统，尤其涉及通信系统中的载波跟踪。
背景技术
在典型的正交频分复用(OFDM)通信系统中，用于在通信系统的发射器中调制基带信号的载频振荡器独立于接收器用于从所接收的已调制信号解调基带信息的载频振荡器。此外，信道效应在所接收的OFDM信号中引入频偏(即发射的副载波和接收的副载波的频率差)。接收的副载波和发射的副载波的频率之间的频偏可导致接收的符号的振幅减小及接收的OFDM信号的副载波之间的正交性损失，这导致载波间干扰。为避免严重的系统性能降低，任何未经补偿的频偏必须不超过副载波信号传输速率的一小部分。然而，小的载波偏移(即副载波间隔的百分比级)可使OFDM解调严重降级。
发明内容
在本发明的至少一实施例中，本发明方法包括：基于第一目标性能裕度，将第一每符号比特数分配给正交频分复用(OFDM)信号的多个副载波中的载波跟踪副载波。本发明方法包括基于第二目标性能裕度，将多个另外的每符号比特数分配给多个副载波中的其它副载波。
在本发明的至少一实施例中，本发明装置包括：选择模块，配置成基于多个副载波的性能估计量从正交频分复用(OFDM)信号的多个副载波中选择载波跟踪副载波。本发明装置还包括比特分配模块，配置成基于第一目标性能裕度将每符号比特数分配给载波跟踪副载波。比特分配模块还配置成基于第二目标性能裕度将多个另外的每符号比特数分配给多个副载波中的其它副载波。
在本发明的至少一实施例中，本发明方法包括在信道上通信正交频分复用(OFDM)信号。OFDM信号的多个副载波中的载波跟踪副载波由第一每符号数据比特数调制。多个副载波中的其它副载波由多个另外的每符号数据比特数调制。第一每符号数据比特数基于第一目标性能裕度。多个另外的每符号数据比特数基于第二目标性能裕度。
附图说明
通过参考附图，本发明将得以更好地理解，其多个目标、特征和优点也可由本领域技术人员明显看出。
图1示出了示例性通信系统的原理框图。
图2示出了图1的通信系统的节点装置的示例性逻辑拓扑。
图3示出了图1的通信系统的示例性节点装置的原理框图。
图4示出了与本发明至少一实施例一致的、图3的节点装置的示例性发射器通路的原理框图。
图5示出了与本发明至少一实施例一致的、图3的节点装置的示例性接收器通路的原理框图。
图6A、6B和6C示出了与本发明的至少一实施例一致的、用于选择载波跟踪技术中使用的载波跟踪副载波的信息和控制流。
图7示出了与本发明至少一实施例一致的示例性信噪比估计和示例性比特分配。
图8示出了与本发明至少一实施例一致的、用于基于载波跟踪技术的载波跟踪副载波上通信的数据产生频偏和定时调节的信息和控制流。
图9示出了与本发明至少一实施例一致的示例性载波跟踪模块的原理框图。
不同附图中同样的附图标记用于指类似或同样的部分。
具体实施方式
参考图1，在示例性数字通信网络(如网络100)中，节点(如节点102、104、106和108)和分路器(如分路器114和116)使用信道(如同轴线缆)上的通信配置为局域网(如网络101)。在网络100的至少一实施例中，节点102、104、106和108经分路器114和/或分路器116与广域网(如线缆提供商112)通信。此外，在网络100的至少一实施例中，节点102、104、106和108经分路器跳接而与彼此通信。
应注意，由于分路器跳接的影响及网络101的不同终端处的反射，两个节点之间的链路的信道特性(如衰减和延迟)可能不同于两个其它节点之间的链路的信道特性。此外，正向通路中的信道特性可能不同于反向通路中的信道特性。因此，每一源节点和目的地节点之间的信道容量不同于两个其它源节点和目的地节点的信道容量。因而，为适当地使用网络101的信道容量，网络101的各个节点确定和保存适当的、针对每一链路改变的各自的物理(PHY)参数(即保存每一链路各自的PHY简表)。参考图2，网络101的逻辑模型为点到点链路的全网状聚集。每一链路具有独一无二的信道特性和容量。除了点到点通信之外，网络101还支持广播和多播通信，其中源节点使用可由所有目的地节点接收的一组共同PHY参数。
在网络101的至少一实施例中，节点102、104、106和108共享物理信道。因此，在特定时间只允许一个节点进行传输。例如，物理信道使用时分多址(TDMA)通过媒介接入控制(MAC)数据通信协议子层进行时分双工和协调。在至少一实施例中，网络101为中央协调的系统，其中一个节点为网络协调器(NC)。为NC的节点在网络上如同任何其它节点一样处理数据，但还负责传输信标以通告网络存在和定时、协调使节点进入网络的过程、安排和协调网络中所有节点之间的数据传输、安排和协调链路维护操作(如其间节点更新其物理简表的操作)、及其它功能。
参考图3，示例性节点102包括配置成产生和处理在网络101上通信的数据的处理器。将在网络上传输的数据在发射器306中数字处理并使用RF发射器310在信道上传输。在至少一实施例中，节点102包括射频接收器，配置成接收信道上的模拟信号并向接收器通路(如接收器308)提供基带模拟信号，其处理基带信号以恢复数据和控制信息符号并将之提供给处理器304。
在至少一实施例中，网络101实施正交频分复用(OFDM)。总的来说，OFDM为用作数字多载波调制方法的频分复用方案，其中具有接近隔开的频率的大量正交副载波用于传送数据。数据被分为几个并行的数据流或信道(即频率窗口或窗口(bin))，每一副载波一个数据流或信道。每一副载波以低符号率用传统调制方案(如正交调幅或相移键控)进行调制，保持与同一带宽下传统单载波调制方案类似的总数据率。在节点102的至少一实施例中，物理接口(如发射器306和接收器308)利用自适应星座多音(ACMT)，即节点102使用比特加载的正交频分复用(OFDM)预先使调制等于每一链路的频率响应。此外，信道简表化技术针对每一链路调整调制。在节点102的至少一实施例中，物理层信道约为50MHz宽(即ACMT采样率约为50MHz)，及OFDM副载波的总数为256。然而，也可使用其它采样率和副载波数量。在节点102的至少一实施例中，由于DC和信道边缘考虑，256个副载波中只有224个可用于典型的通信。
在节点102的至少一实施例中，调制简表基于节点之间发送的探测包产生并在接收节点处进行分析。在分析之后，接收节点针对特定链路将比特分配给副载波并将该信息通信给节点102。各个ACMT副载波可以活动或不活动(即关闭)。活动的ACMT副载波配置成传送1-8比特正交调幅(QAM)符号。在节点102的至少一实施例中，发送节点的传输功率基于使用探测包的调制简表化和基于链路性能进行动态调节。
总的来说，信道为时变信道，及链路维护操作(LMO)有助于PHY参数的重算。因此，发射节点每隔一定间隔发送一个或多个探测包，这些探测包由接收节点接收和分析。接收节点将探测报告发送回给对应的发射节点。探测报告可包括更新后的参数。在节点102的至少一实施例中，每一探测包包括前导码和净荷。在节点102的至少一实施例中，多个探测类型用于表征不同网络元件。在节点102的至少一实施例中，探测和/或净荷包包括前导码，前导码包括用于信道估计的一个或多个符号。
参考图4，在至少一实施例中，发射器306从媒介接入控制数据通信协议子层(即MAC层)接收数据帧。在发射器306的至少一实施例中，信道编码模块(如FEC填充模块402)使用预定算法编码具有冗余的MAC帧以减少可能在消息中出现的误差数量和/或使能无需重传即可校正任何误差。在发射器306的至少一实施例中，加密模块(如加密模块404)对帧进行加密以防止窃听并提供链路层保密性。在至少一实施例中，加密模块404使用NC产生并从其接收的私钥实施56位数据加密标准(DES)加密。然而，在发射器的其它实施例中，也可使用其它加密技术。
在发射器306的至少一实施例中，编码器(如正向误差校正(FEC)编码器406)将帧编码为两个里德所罗门(Reed-Solomon)密语以减少FEC填充，前述密语包括正常密语和缩短的密语。应注意，在发射器306的其它实施例中，可使用其它类型的正向误差校正(如其它块码或卷积码)。在发射器306的至少一实施例中，填充模块(如ACMT符号填充模块408)将另外的比特插入数据中以形成具有特定ACMT符号大小的符号。在发射器306的至少一实施例中，扰码器模块(如字节扰码器410)跨多个字节对数据进行扰码以改变所传输的数据流的性质。例如，字节扰码器410通过降低信号功率谱对实际传输的数据的依赖性和/或通过减少或消除长“0”或“1”序列的出现而有助于数据恢复，否则其可能导致数字电路饱和并破坏数据恢复。在发射器306的至少一实施例中，ACMT副载波映射模块(如副载波映射器424)根据预定比特加载简表(如从接收节点接收并保存在存储器中的比特加载简表)将数据比特映射到ACMT副载波。在发射器306的至少一实施例中，预定简表根据具体模式或包类型(如信标模式、分集模式、媒介接入计划(MAP)、单播、或广播)及用于传输的链路从多个预定简表中选择(如为特定接收节点保存的简表)。
在发射器306的至少一实施例中，扰码器模块(如窗口扰码器422)对ACMT副载波的数据进行扰码以将所传输的数据流的性质改变为有助于数据恢复的性质(如降低信号功率谱对实际传输的数据的依赖，或减少或消除长“0”或“1”序列的出现)。调制器(如ACMT调制器420)产生对应于OFDM信号的时域同相及正交(即I和Q)分量。ACMT调制器420包括N点IFFT并将循环前缀插入到已调制的数据中(即将循环前缀插入到时域符号中)。例如，ACMT调制器420拷贝IFFT输出(如N个样本)的最后NCP个样本并将这些样本追加到IFFT输出以形成OFDM符号输出(如N+NCP个样本)。循环前缀用作防护间隔以减少或消除来自先前符号的符号间干扰，同样还有利于将建模为循环卷积的信道的线性卷积，其可使用离散傅里叶变换而变换到频域。该方法使能进行简单的频域处理，如对于信道估计和均衡。循环前缀的长度选择为至少等于多通路信道的长度。在发射器408的至少一实施例中，滤波器418在数模转换(如通过数模转换器416)之前将信号的频带限制为具有特定频谱掩模的信号及将任何调频限定到较高的频带(如从基带到850MHz-1525MHz范围中的四个频带之一，增量为25MHz)以进行发射。
根据具体通信类型，在发射器306的至少一实施例中，频域前导码发生器414或时域前导码发生器412在处理MAC数据帧之前将前导码插入到数据包内。例如，不是通过包括FEC填充模块402、加密模块404、FEC编码器406、ACMT符号填充模块408、和字节扰码器410的发射器通路部分处理MAC帧，而是交替的源(如频域前导码发生器414)将多个频域前导码符号提供给副载波映射器424，包括一个或多个频域符号(例如这些符号被产生或从存储装置取回)。副载波映射器424将这些频域前导码符号的比特映射到各个副载波。这些频域前导码符号之后由发射器306的其余部分处理(如窗口扰码、ACMT调制、滤波、及转换为模拟信号)并发送给RF TX310进行发射。频域前导码符号提供可由接收器用于定时和频偏捕获、接收器参数校准、及PHY净荷解码的基准信号。在发射器306的至少一实施例中，频域前导码发生器414向副载波映射器424、窗口扰码器422、ACMT调制器420、滤波器418及DAC416提供多个信道估计频域符号(如两个信道估计符号)。在发射器306的至少一实施例中，时域前导码发生器412将多个时域符号直接插入到滤波器418内进行数模转换，之后在链路上传输。时域前导码符号提供可由接收器用于识别包类型及进行粗略定时和频偏捕获的基准信号。
参考图5，在至少一实施例中，接收器308从RF接收器接口(如图3中的RF接收器312)接收模拟信号，及模数转换器(如ADC502)将所接收的信号的同相和正交模拟信号分量转换为复数数字信号。再次参考图5，在接收器308的至少一实施例中，一个或多个滤波器(如RX滤波器504)将复数数字信号限制到具有特定带宽的基带信号。在接收器308的至少一实施例中，一个或多个其它滤波器(如高通滤波器506)衰减或去除复数数字信号的DC分量。在接收器308的至少一实施例中，I/Q平衡模块508调节复数基带信号的实部和虚部，其在发射节点处平衡，但在信道上由模拟电路传输之后变得不平衡。I/Q平衡模块将复数基带信号的同相和正交分量调节为大约具有一样的增益。在接收器308的至少一实施例中，定时模块(如定时内插器模块510)基于定时偏移调节样本定时，例如通过使用时延滤波器以内插样本并基于定时偏移产生具有特定定时的输出样本。在接收器308的至少一实施例中，频偏校正模块(如解旋模块512)补偿任何频偏，例如通过基于先前确定的补偿频偏的目标旋转角执行所接收数据与复数数据值的复数乘。在接收器308的至少一实施例中，模块(如循环前缀去除模块514)从解旋后的数据符号剥离多个样本(如NCP个样本，其中NCP为由发射器插入为循环前缀的样本的数量)并将所得的时域符号提供给解调器(如快速傅里叶变换(FFT)模块516)，其产生频域符号。
在接收器308的至少一实施例中，在数据解调和解码序列期间，频域均衡器(如FEQ546)使用信道估计模块(如信道估计器548)产生的频域均衡器抽头减少频带有限的信道的影响，如下进一步所述。在接收器308的至少一实施例中，在数据解调和在分集模式(如其中同一信号通过多个副载波进行传输的模式)下通信的解码序列期间，分集合并器模块544将多个副载波上重复的信号合并为单一改善的信号(如使用最大比值合并技术)。在接收器308的至少一实施例中，频域符号根据与发射节点上所使用技术一致的映射和加扰技术从副载波解映射并解扰(如使用解映射器/解扰码器模块542)。解映射和解扰后的比特进行解码(如使用解码器540)，与发射节点使用的编码一致。解密模块(解密器538)恢复解调的比特并将它们提供给处理器进行进一步处理。
在接收器308的至少一实施例中，在定时和频率捕获序列期间，增益控制模块(如自动增益控制模块522)提供功率调节信号以使用特定范围和步长的调整单调调节RF接收器接口(如图3的RF接收器312)的模拟增益。参考图5，在接收器308的至少一实施例中，在定时和频率捕获序列期间，解旋器512的输出保存在存储装置(如缓冲器528)中。所保存的数据用于检测数据包的前导码(如使用前导码检测模块526)。在至少一实施例中，频偏和定时捕获模块(如频偏和定时捕获模块530)产生符号开始的指示及频偏的指示以由接收器用于恢复随后接收的符号(如定时内插器510、解旋器512、和循环前缀去除模块514)。
在接收器308的至少一实施例中，在信道估计序列期间(如在接收探测信号的符号期间)，信噪比(SNR)估计器(如SNR估计器518)基于多个频域符号产生SNR估计量。比特加载模块(如比特加载模块520)基于SNR估计量分配比特数以在OFDM信道的各个副载波上传输。例如，比特加载模块520关闭个别副载波或将1-8比特QAM符号分配给个别副载波。总的来说，比特加载模块520对OFDM信号的每一副载波产生比特分配，及接收器308将这些比特加载分配传给特定链路的发射节点以产生在数据通信间隔期间通信的数据包。此外，所得的比特加载保存在接收器308中以在随后的通信序列期间用于数据恢复。
总的来说，FEQ 546通过均衡信道响应而减少频带有限的信道的影响。在接收器308的至少一实施例中，净荷包包括前导码部分，该前导码部分包括一个或多个用于信道估计的符号。典型的信道估计符号使用伪随机数发生器产生、从存储装置获得、或使用另一适当的技术产生。在接收器308的至少一实施例中，信道估计器548基于所接收的信道估计符号估计信道响应。信道估计器548基于该估计的信道响应(即信道响应估计量)确定频域均衡器系数并将频域均衡器系数提供给FEQ 546以在数据解调和解码序列期间使用。
在典型的OFDM系统中，发射器振荡器频率和副载波频率通过整数联系起来。用于使接收器处的副载波与发射节点处产生的副载波同步的技术在捕获间隔期间使用至少一频偏确定技术(如粗略及精细频偏确定)。例如，粗略频偏确定技术分辨大于副载波间隔的1/2的偏移，及精细频偏确定技术分辨多达副载波间隔的1/2的偏移。在接收器308的至少一实施例中，频偏和定时捕获模块530执行粗略频率捕获和精细频率捕获以使用接收为包前导码的一部分的已知序列确定定时偏移和频偏。粗略和精细频率捕获技术使用已知符号并要求对应时间间隔的信道平稳性。然而，一旦包的前导码结束，整个系统的轻微变化可导致另外的频偏。因而，载波跟踪模块(如载波跟踪模块550)实施以决策为导向的频率跟踪技术以确定频偏从而进行可靠的数据解调，其补偿载波的时变特性以实现和保持目标系统性能水平(如目标比特差错率)。
在示例性接收器308中，载波跟踪模块550使用导频副载波(nP)，其传送已知的培训数据以使接收器时钟的频率和相位与发射器时钟同步。传自源节点的典型导频音仅有实部(即虚部为零)，来自FFT的副载波nP的复数输出的虚部输入到接收器上的反馈环路。该反馈环路配置成调节接收时钟信号趋于零，导频音的已恢复虚部。来自FFT的副载波nP的复数输出的虚部输入到环路滤波器，其经DAC将数字控制信号传给解旋器512和定时内插器510。然而，在接收器308的其它实施例中，环路滤波器的输出为提供给VCXO的控制电压，其调节接收时钟的频率。应注意，发射器306和接收器308仅为示例，与在此给出的教导一致的其它发射器和接收器可分别在传输和接收通路中不包括一个或多个模块或包括一个或多个另外的模块。
如上所述，在数据解调和解码间隔期间进行载波跟踪的典型技术使用在导频音上通信的培训符号，其在损失信号功率的情形下贡献载波跟踪功率(即导频音的使用导致数据率损失)。代替使一个或多个副载波专用于传送已知数据的导频音，接收器308选择一个或多个副载波作为传送净荷数据的载波跟踪副载波。相较于使用传送已知培训数据的导频音的技术，使用传送净荷数据的载波跟踪副载波的频偏分析提高载波跟踪技术的频谱效率。如在此提及的，载波跟踪副载波为OFDM信号的副载波，相较于OFDM信号的其它副载波，其用于以减少的数据恢复差错可能性通信数据。在接收器308的至少一实施例中，载波跟踪模块550配置成产生接收器元件(如解旋器512、定时内插器510、和/或FEQ 546)的接收器参数(如频偏调节、定时调节、和/或FEQ抽头调节)以基于使用一个或多个载波跟踪副载波接收的净荷数据改善载波跟踪和接收的载波正交性。
参考图5、6A、6B和6C，在至少一实施例中，接收器308在特定链路上接收N个已知数据的包(602)，及性能估计器(如信噪比(SNR)估计器518)基于该特定链路上接收的N个包产生OFDM信号的每一副载波的性能(如SNR)估计量(604)。载波跟踪副载波选择器(如载波跟踪副载波选择器519)使用该性能估计量识别将指定为该链路的载波跟踪副载波的预定多个副载波(如NP个副载波)(606)。预定多个副载波可以是固定数量的副载波，或可基于从存储装置接收的可编程值或通过其它适当的技术确定。在至少一实施例中，载波跟踪副载波选择器519识别将指定为载波跟踪副载波的、具有最佳性能特性(如最高SNR估计值)的NP个副载波，并将该指定提供给比特加载模块520。载波跟踪副载波选择器519的其它实施例基于副载波SNR估计值、副载波与OFDM信号的频带的接近、和/或载波跟踪副载波之间的间隔的预定量选择NP个副载波以至少提供部分频率分集。例如，NP个副载波选自具有最高SNR值的那些副载波，这些副载波至少为来自频带边缘的预定多个副载波并与下一相邻载波跟踪副载波至少间隔k个副载波，其中k为整数。
在接收器308的至少一实施例中，比特加载模块520向每一副载波分配比特数(607)。比特加载模块520通过分配将由OFDM信号的每一个别副载波传送的特定比特数确定链路的吞吐量。例如，比特加载模块520试图使特定链路的传送容量最大化。在至少一实施例中，比特加载模块520近似注水算法。在至少一实施例中，比特加载模块520以迭代方式逐副载波地使用间隙逼近或使用其它适当的技术向副载波分配比特。总的来说，比特加载技术基于特定副载波的性能估计量及目标性能裕度确定该特定副载波可支持的比特数量，目标性能裕度基于目标比特差错率(BER)和目标编码方案确定。在比特加载模块520的至少一实施例中，信噪比(SNR)估计量用作性能估计量及副载波质量指示。随着特定副载波的SNR估计量增加，对于前述目标性能裕度，该特定副载波可支持的比特数量也增加。
在比特加载模块520的至少一实施例中，指定为载波跟踪副载波的那些副载波使用不同于其它副载波的性能裕度。在比特加载模块520的至少一实施例中，用于载波跟踪副载波的目标性能裕度实质上大于其它副载波的目标性能裕度(即至少大3dB，如大8dB)。因而，通过使用实质上更大的性能裕度确定加载在载波跟踪副载波上的比特，分配给指定为载波跟踪副载波的副载波的比特数量相较其未被指定为载波跟踪副载波时所分配的比特数量减小。例如，当副载波指定为载波跟踪副载波时所分配的比特数量至少比其未被指定为载波跟踪副载波时所分配的比特数量少1比特。增加载波跟踪副载波的性能裕度及减少分配给该副载波的比特数量均在解映射使用载波跟踪副载波接收的符号时增大正确决策的可能性。因此，增加的性能裕度使载波跟踪副载波上接收的数据恢复期间的差错可能性减小，从而有助于使用未知数据进行载波跟踪。
参考图6B，在至少一实施例中，在至少一实施例中，比特加载模块520基于SNR估计量产生裕度调节的性能指示(608)。在至少一实施例中，比特加载模块520访问指示将为对应的裕度调节的性能指示分配的比特数的预定表的项。对于指定为载波跟踪副载波的那些副载波，比特加载模块520基于目标载波跟踪副载波性能裕度使用另一预定表以确定分配给载波跟踪副载波的比特数。指定为载波跟踪副载波的那些副载波的裕度调节的性能指示通过将目标载波跟踪副载波裕度值从对应于那些指定副载波的SNR估计量减去而产生，及另一目标裕度值从对应于其它副载波的SNR估计量减去。之后，比特加载模块520基于每一副载波的那些裕度调节的性能指示向每一副载波分配比特数(610)。应注意，图6A和6B的操作顺序仅为示例，载波跟踪副载波和其它副载波的比特加载可使用图6A和6B的操作的变化进行。
例如，参考图6C，在另一实施例中，比特加载模块520使用所有副载波的目标性能裕度和性能指示进行所有副载波的比特加载(609)。之后，比特加载模块520基于对应的性能指示和目标载波跟踪性能裕度调节指定的载波跟踪副载波的比特加载(611)。比特加载模块520访问指示将针对载波跟踪副载波的对应裕度调节的性能指示分配的多个另外的比特的载波跟踪副载波比特加载表的项及访问用于其它副载波的另一比特加载表。载波跟踪副载波比特加载表基于目标载波跟踪性能裕度，及用于其它副载波的另一表基于实质上低于目标载波跟踪性能裕度的目标性能裕度。载波跟踪副载波表指示针对裕度调节的性能指示的多个另外的比特，相较于由另一比特加载表提供并用于其它副载波的比特加载的多个另外的比特，其导致解映射使用载波跟踪副载波接收的符号所作出的决策正确的可能性增加。
参考图7，示出了与在此所述的载波跟踪技术一致的、包括24个副载波的OFDM信号的示例性性能估计量(如SNR估计量702)和对应的比特加载。在至少一实施例中，载波跟踪副载波选择器519基于SNR值702确定副载波11具有最大SNR估计值(SNRMAX)并将副载波11指定为载波跟踪副载波。载波跟踪副载波选择器519将该指定通信给比特加载模块520，其对该副载波进行比特加载。副载波11使用目标载波跟踪副载波裕度值进行比特加载以获得比其它副载波大的性能裕度，其中其它副载波使用实质上低于目标载波跟踪副载波裕度值的目标裕度值进行比特加载。不是为副载波11分配8比特，这要求至少SNR8的SNR并导致为MARGIN8的性能裕度(其中MARGIN8＝SNRMAX-SNR8)，比特加载模块520而是仅向副载波11分配6数据比特，这仅需要至少SNR6的SNR并导致为MARGIN6的性能裕度(其中MARGIN6＝SNRMAX-SNR6)。应注意，裕度值将根据系统参数变化，及也可使用其它数量的载波跟踪副载波。
参考图6A，该节点将所得的比特加载传给对应的发射节点以在随后的数据传输期间使用。该节点还将所得的比特加载保存在接收器308中以在随后的数据恢复操作期间使用(612)。在随后的数据通信期间，载波跟踪模块基于使用载波跟踪副载波接收的数据产生链路的系统调节参数(614)。
参考图5、8和9，在接收器308的至少一实施例中，载波跟踪模块550接收在P个对应载波跟踪副载波上接收的一个或多个符号(如P个符号，Xp[k]，其中1≤p≤P，其中p和P为整数)，并处理这些符号以确定该链路的接收器参数。载波跟踪模块550从FEQ 546接收xp[n](802)。解映射器902解映射每一符号以产生(804)。例如，对于特定副载波的每一接收的符号，载波跟踪模块550确定对于特定副载波调制方案，可能的符号值的最接近的符号值。共轭器904产生其为解映射后的符号的复共轭(806)。乘法器906使解映射后的符号的复共轭与从FEQ 546接收的初始符号相乘(即)，以产生合成矢量(808)。如果没有频偏，则对应的复值将完全真实及没有虚部。之后，加法器908对所有载波跟踪副载波的加权积求和((Y0[k]+Y1[k]+…+Yp[k])(810)，然后相位发生器910计算所得和的相位以产生指示总频偏的单相量，(812)。在载波跟踪模块550的至少一实施例中，不是计算加权相量及对加权相量求和以计算频偏，而是载波跟踪模块550确定每一指定载波跟踪副载波的个别相量并对这些相量求平均以确定频偏。
在载波跟踪模块550的至少一实施例中，差别模块912确定与在前符号的时间差以确定频偏的时变变化(814)。滤波器914(如低通滤波器)将所得的相位差提供给定时内插器510和解旋器512。在至少一实施例中，滤波器914具有可编程参数，其可被编程以实现特定带宽和载波跟踪敏感度。例如，在针对较宽带宽配置的载波跟踪模块550的实施例中，载波跟踪噪声较大，但跟踪频偏变化更快。类似地，在针对较窄带宽配置的载波跟踪模块550的实施例中，载波跟踪导致改善的频偏估计量，但跟踪变化较慢。滤波器914的输出为频偏的指示。应注意，在接收器308的其它实施例中，载波跟踪模块550从接收器通路的其它模块(如解映射器/解扰码器542、解码器540、解密器538、或其它适当的模块)接收OFDM频域符号，及载波跟踪模块550的功能基于OFDM频域符号的处理状态进行调节。
在接收器308的至少一实施例中，采样时钟和载波信号由同一源产生。因而，在至少一实施例中，载波跟踪模块550将时变频偏的指示提供给定时内插器510和解旋器512，其分别调节接收器308的采样频偏和载波频偏。在至少一实施例中，载波跟踪模块550将载波频偏的指示提供给FEQ 546。因而，解旋器512使用OFDM信号的复乘补偿时变载波频偏。FEQ546根据载波跟踪副载波的共同相位误差调节FEQ抽头。例如，FEQ 546使每一FEQ抽头乘以平均相位误差(如对每一FEQ抽头使用单相量乘)以通过共同相位误差解旋从而在校正之后具有为零的净相位误差。因此，在此描述的载波跟踪技术使用传送净荷数据的载波跟踪副载波确定频偏指示，其用于在特定链路上数据通信期间补偿频偏。相较于使用传送已知培训数据的导频音的其它技术，在此描述的载波跟踪技术增加载波跟踪技术的频谱效率。
在描述本发明的实施例时已总体上假定电路和物理结构的同时，已认识到，在现代半导体设计和制造中，物理结构和电路可体现为适合用在随后的设计、仿真、测试或制造阶段中的计算机可读的描述形式。在示例性构造中呈现为分开的组件的结构和功能可实施为组合的结构或部件。本发明的多个不同的实施例预期包括电路、电路系统、有关方法、及其上具有前述电路、系统和方法的编码的有形计算机可读介质(如VHSIC硬件描述语言(VHDL)、Verilog、GDSII数据、电子设计互换格式(EDIF)、和/或Gerber文件)，所有均在此描述并在所附权利要求中定义。此外，计算机可读介质可保存可用于实施本发明的指令和数据。指令/数据可与硬件、软件、固件或其组合有关。
在此提出的本发明的描述为说明性的描述，并不意于限制权利要求中提出的本发明的范围。例如，在本发明已在接收器在包括同轴电缆的信道上接收OFDM通信的实施例中描述的同时，本领域技术人员将意识到在此给出的教导可与和包括其它有线或无线信道的信道上的OFDM通信一致的装置一起使用。在不背离权利要求中提出的发明范围和精神的情形下，可基于在此提出的描述对在此公开的实施例进行变化和修改。

Claims (18)

1.一种载波跟踪方法，包括：
基于第一目标性能裕度，将每符号第一多个比特分配给正交频分复用OFDM信号的多个副载波中的载波跟踪副载波；
基于第二目标性能裕度，将多个另外的每符号多个比特分配给所述多个副载波中的其它副载波；及
使用所述OFDM信号通信数据，数据的每符号第一多个比特调制所述载波跟踪副载波，及多个另外的每符号多个比特调制所述多个副载波中的其它副载波；
其中分配每符号第一多个比特包括基于所述载波跟踪副载波的性能估计量确定提供所述第一目标性能裕度的最大比特数量；
其中分配多个另外的每符号多个比特包括基于所述其它副载波的相应性能估计量确定提供所述第二目标性能裕度的最大比特数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一目标性能裕度大于第二目标性能裕度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
通信每符号第一多个比特分配给载波跟踪副载波及多个另外的每符号多个比特分配给其它副载波的指示。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述多个副载波的性能估计量从OFDM信号的多个副载波选择载波跟踪副载波。
5.根据权利要求4所述的方法，其中：
所述选择基于载波跟踪副载波的性能估计量与对应于所述多个副载波中的其它副载波的性能估计量的比较。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：
所述选择包括将OFDM系统的多个副载波中具有最大性能估计量的副载波确定为载波跟踪副载波。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括：
基于已知的所接收符号产生所述多个副载波的性能估计量。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从所述多个副载波选择另外的载波跟踪副载波；及
基于第一目标性能裕度将另外的多个比特分配给另外的载波跟踪副载波。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于使用载波跟踪副载波接收的数据产生频偏指示。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
基于所述频偏指示调节OFDM接收器接收的数据。
11.根据权利要求1所述的方法，其中
第一目标性能裕度比第二目标性能裕度大至少3dB。
12.一种载波跟踪装置，包括：
选择模块，配置成基于多个副载波的性能估计量从正交频分复用OFDM信号的多个副载波中选择载波跟踪副载波；及
比特分配模块，配置成基于第一目标性能裕度将每符号多个比特分配给载波跟踪副载波，及配置成基于第二目标性能裕度将多个另外的每符号多个比特分配给多个副载波中的其它副载波；
其中所述比特分配模块根据基于所述载波跟踪副载波的性能估计量提供所述第一目标性能裕度的最大比特数量将每符号多个比特分配给载波跟踪副载波；
其中所述比特分配模块根据基于所述其它副载波的相应性能估计量提供所述第二目标性能裕度的最大比特数量将多个另外的每符号多个比特分配给其它副载波。
13.根据权利要求12所述的装置，其中第一目标性能裕度大于第二目标性能裕度。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其中第一目标性能裕度比第二目标性能裕度大至少3dB。
15.根据权利要求12所述的装置，还包括：
性能估计器，配置成产生所述多个副载波的多个性能估计量。
16.根据权利要求12所述的装置，其中所述选择模块包括：
最大性能检测器，配置成将具有多个性能估计量中的最大性能估计量的副载波确定为载波跟踪副载波。
17.根据权利要求12所述的装置，还包括：
载波跟踪电路模块，配置成基于从载波跟踪副载波恢复的数据产生频偏指示。
18.一种载波跟踪方法，包括：
使用正交频分复用OFDM信号通信数据，使每符号第一多个比特调制所述OFDM信号的多个副载波的载波跟踪副载波，及使另外的每符号多个比特调制所述多个副载波的其它副载波；
其中每符号第一多个比特基于所述载波跟踪副载波的性能估计量及提供第一目标性能裕度的比特数量进行确定；及
其中另外的每符号多个比特基于所述其它副载波的相应性能估计量和提供第二目标性能裕度的相应比特数量进行确定。
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