DE102014015362B4

DE102014015362B4 - Kanalimpulsantwort

Info

Publication number: DE102014015362B4
Application number: DE102014015362.2A
Authority: DE
Inventors: c/o Imagination Technologies Murrin Paul
Original assignee: Imagination Technologies Ltd
Current assignee: Imagination Technologies Ltd
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2022-09-01
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: CN104580035B; GB2513677B; US20150110207A1; GB201318371D0; DE102014015362A1; CN104580035A; GB2513677A; US10050811B2

Abstract

Verfahren zur Verarbeitung eines Signals, um eine Kanalimpulsantwort für das Signal zu bestimmen, wobei das Signal einem Frequenzmultiplexschema folgt, bei dem das Signal eine Mehrzahl von Symbolen umfasst, wobei jedes der Symbole eine Mehrzahl von voneinander verschiedenen Datenslots zum Übertragen von Daten unter Verwendung einer entsprechenden Mehrzahl von Subträgern umfasst, die in der Frequenzdomäne voneinander verschieden sind, wobei Pilotsignale auf Datenslots wenigstens mancher verschiedener Symbole unter Verwendung verschiedener Subträger gemäß einem Pilotübertragungsschema angewandt werden, wobei das Verfahren umfasst:Empfangen (S602) des Signals über einen Kanal, wobei die Pilotsignale im empfangenen Signal Kanalschätzungen für die Datenslots des empfangenen Signals angeben, die die Pilotsignale umfassen;Bestimmen (S604) von Kanalschätzungen für wenigstens manche der Datenslots des empfangenen Signals, die kein Pilotsignal umfassen, durch zeitliche Interpolation empfangener Pilotsignale in anderen Datenslots des empfangenen Signals; undBestimmen einer Kanalimpulsantwort für das Signal unter Verwendung einer Mehrzahl der Kanalschätzungen durch:Durchführen (S606) wenigstens einer inversen Fourier-Transformation an den Kanalschätzungen zur Bestimmung einer Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten für eine Abfolge von Symbolen undFiltern (S608) der Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten, um Komponenten der Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten variieren, zu dämpfen; wobei die einzelnen Frequenzen Frequenzen sind, mit denen unerwünschte Komponenten zeitlich variieren und wobei die unerwünschten Komponenten Spitzen sind, die in den Kanalimpulsantworten für das Signal aufgrund von Unvollkommenheiten bei der Bestimmung von Kanalschätzungen durch zeitliche Interpolation auftreten.

Description

Hintergrund
Es können viele verschiedene Übertragungsschemata verwendet werden, um Signale zu übertragen, z.B. über drahtlose oder drahtgebundene Übertragungssysteme. Manche Übertragungsschemata verwenden Frequenzmultiplexen (z.B. orthogonales Frequenzmultiplexen (OFDM)), wobei ein übertragenes Signal eine Abfolge von Symbolen umfasst, die zeitlich übertragen werden, wobei jedes Symbol eine Mehrzahl von voneinander verschiedenen Datenslots zum Übertragen von Daten unter Verwendung einer entsprechenden Mehrzahl von Subträgern umfasst, die in der Frequenzdomäne voneinander verschieden sind.
Signale werden über einen Kanal aus einer Sendeeinheit zu einer Empfangseinheit übertragen. Der Kanal beeinflusst das Signal, sodass das aus der Sendeeinheit übertragene Signal nicht dasselbe ist wie das an der Empfangseinheit empfangene Signal. Eine Kanalimpulsantwort (CIR) beschreibt die Wirkung, die der Kanal auf das Signal ausübt, z.B. als Funktion der Zeit. Insbesondere ist die CIR das Signal, das an der Empfangseinheit empfangen wird, falls ein momentaner Puls (oder „Impuls“) aus der Sendeeinheit übertragen wird. Falls die Empfangseinheit die CIR bestimmen kann, dann ist die Empfangseinheit für gewöhnlich in der Lage, die Symbole im empfangenen Signal besser zu dekodieren, da die Empfangseinheit die Wirkung des Kanals auf das empfangene Signal besser berücksichtigen kann.
Damit die Empfangseinheit die CIR bestimmen kann, werden Pilotsignale (Steuersignale) aus der Sendeeinheit über den Kanal zur Empfangseinheit übertragen. D.h. manche der Subträger in manchen der Symbole tragen Pilotsignale zur Messung der Kanalbedingungen. Die Empfangseinheit kennt die Eigenschaften (z.B. die spektrale Form) der Pilotsignale, die die Sendeeinheit überträgt, daher kann durch Vergleichen der Eigenschaften der empfangenen Pilotsignale mit den bekannten Eigenschaften der Pilotsignale die Empfangseinheit die Wirkungen des Kanals auf die Pilotsignale bestimmen, wodurch die CIR für das empfangene Signal bestimmt wird. Die Pilotsignale werden auf Datenslots verschiedener Symbole unter Verwendung verschiedener Subträger gemäß einem Pilotübertragungsschema, das sowohl der Sendeeinheit als auch der Empfangseinheit bekannt ist, angewandt. Die Übertragung eines Pilotsignals in einem Datenslot bedeutet für gewöhnlich, dass die Daten nicht in diesem Datenslot übertragen werden können. Daher reduzieren manche Systeme die Anzahl von Pilotsignalen, die übertragen werden, indem sie die Annahme treffen, dass der Übertragungskanal für eine Anzahl von Symbolen zeitlich statisch ist. Mit dieser Annahme können die Pilotsignale auf einen dünn besiedelten Satz an verschiedenen Subträgern auf verschiedenen Symbolen angewandt werden, sodass sie über einen Bereich von Symbolen den Kanal mit einem ausreichend kleinen Frequenzabtastungsintervall abtasten, um einen Kanal mit einer geeigneten Verzögerungsaufspreizung darstellen zu können.
Falls jedoch die zugrunde liegende Annahme, dass der Kanal statisch ist, nicht stimmt, dann kann das Treffen dieser Annahme zu Verzerrung in der geschätzten Kanalimpulsantwort führen, wenn die Pilotsignale von mehreren Symbolen in Betracht gezogen werden. Die resultierende Verzerrung in der CIR kann Vorgänge an der Empfangseinheit, wie z.B. Entzerrung und Nachführung, die die CIR verwenden, verschlechtern.
Die Veröffentlichungsschrift WO 2012/126878 A1 offenbart ein Verfahren zum Tracken eines zeitvarianten Kommunikationskanals in einer schnellen Fahrzeugumgebung. Ferner offenbart die Veröffentlichung „Dynamic Channel Equalization for IEEE 802.11 p Waveforms in the Vehicle-to-Vehicle Channel“ (J.A. Fernandez, D.D. Stancil, F. Bai; In: 2010 48th Annual Allerton Conference on Communication, Control, and Computing (Allerton). IEEE, 2010. S. 542-551) verbesserte Ausgleichsschemata unter Verwendung vorhandener Pilotunterträger.
Kurzfassung
Diese Kurzfassung ist bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die unten in der Ausführlichen Beschreibung eingehender beschrieben sind. Diese Kurzfassung soll nicht zentrale Merkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren oder dazu verwendet werden, den Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands zu beschränken.
Übertragungskanäle sind normalerweise nicht vollkommen statisch. Falls daher bei einer Bestimmung der CIR eine Annahme getroffen wird, dass der Kanal statisch ist, dann liegt normalerweise eine gewisse Verzerrung in der bestimmten CIR vor. Das Ausmaß der Verzerrung in der bestimmten CIR hängt oftmals von der Geschwindigkeit ab, mit der sich der Kanal ändert. Die hier beschriebenen Beispiele reduzieren Verzerrung in einer für ein Signal bestimmten CIR, die die Stabilität einer Empfangseinheit gegenüber zeitlicher Variation des Kanals erhöhen (d.h. die Doppler-Stabilität der Empfangseinheit erhöhen) kann.
Insbesondere ist ein Verfahren zur Verarbeitung eines Signals, um eine Kanalimpulsantwort für das Signal zu bestimmen, bereitgestellt, wobei das Signal einem Frequenzmultiplexschema folgt, bei dem das Signal eine Mehrzahl von Symbolen umfasst, wobei jedes der Symbole eine Mehrzahl von voneinander verschiedenen Datenslots zum Übertragen von Daten unter Verwendung einer entsprechenden Mehrzahl von Subträgern umfasst, die in der Frequenzdomäne voneinander verschieden sind, wobei Pilotsignale auf Datenslots wenigstens mancher verschiedener Symbole unter Verwendung verschiedener Subträger gemäß einem Pilotübertragungsschema angewandt werden, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen des Signals über einen Kanal, wobei die Pilotsignale im empfangenen Signal Kanalschätzungen für die Datenslots des empfangenen Signals angeben, die die Pilotsignale umfassen; Bestimmen von Kanalschätzungen für wenigstens manche der Datenslots des empfangenen Signals, die kein Pilotsignal umfassen, durch zeitliche Interpolation empfangener Pilotsignale in anderen Datenslots des empfangenen Signals; und Bestimmen einer Kanalimpulsantwort für das Signal unter Verwendung einer Mehrzahl der Kanalschätzungen durch: Durchführen wenigstens einer inversen Fourier-Transformation an den Kanalschätzungen zur Bestimmung einer Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten für eine Abfolge von Symbolen undFiltern der Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten, um Komponenten der Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten variieren, zu dämpfen; wobei die einzelnen Frequenzen Frequenzen sind, mit denen unerwünschte Komponenten zeitlich variieren und wobei die unerwünschten Komponenten Spitzen sind, die in den Kanalimpulsantworten für das Signal aufgrund von Unvollkommenheiten bei der Bestimmung von Kanalschätzungen durch zeitliche Interpolation auftreten.
In einem Beispiel umfasst der Schritt des Bestimmens einer Kanalimpulsantwort für das Signal: Durchführen einer entsprechenden inversen Fourier-Transformation an den Kanalschätzungen für jedes Symbol einer Abfolge der Symbole für eine Mehrzahl der Datenslots dieses Symbols, wodurch eine Abfolge entsprechender geschätzter Kanalimpulsantworten für die Abfolge von Symbolen bestimmt wird; und Filtern der Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten, um Komponenten, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten variieren, zu dämpfen, wodurch eine Kanalimpulsantwort für das Signal bestimmt wird.
In einem anderen Beispiel umfasst der Schritt des Bestimmens einer Kanalimpulsantwort für das Signal unter Verwendung einer Mehrzahl der Kanalschätzungen: Filtern der Mehrzahl der Kanalschätzungen über eine Abfolge der Symbole, um Komponenten zu dämpfen, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge von Symbolen variieren, wodurch ein Satz gefilterter Kanalschätzungen für einen entsprechenden Satz der Subträger bestimmt wird; und Durchführen einer inversen Fourier-Transformation an dem Satz gefilterter Kanalschätzungen, wodurch die Kanalimpulsantwort für das Signal bestimmt wird.
Bereitgestellt ist auch eine Empfangseinheit gemäß Patentanspruch 14. Die Empfangseinheit ist ausgelegt, ein Signal zu verarbeiten, um eine Kanalimpulsantwort für das Signal zu bestimmen, wobei das Signal einem Frequenzmultiplexschema folgt, bei dem das Signal eine Mehrzahl von Symbolen umfasst, wobei jedes der Symbole eine Mehrzahl von voneinander verschiedenen Datenslots zum Übertragen von Daten unter Verwendung einer entsprechenden Mehrzahl von Subträgern umfasst, die in der Frequenzdomäne voneinander verschieden sind, wobei Pilotsignale auf Datenslots wenigstens mancher verschiedener Symbole unter Verwendung verschiedener Subträger gemäß einem Pilotübertragungsschema angewandt werden, wobei die Empfangseinheit umfasst: ein Empfangsmodul, das ausgelegt ist, das Signal über einen Kanal zu empfangen, wobei die Pilotsignale im empfangenen Signal Kanalschätzungen für die Datenslots des empfangenen Signals angeben, die die Pilotsignale umfassen; ein Interpolationsmodul, das ausgelegt ist, Kanalschätzungen für wenigstens manche der Datenslots des empfangenen Signals, die kein Pilotsignal umfassen, durch zeitliche Interpolation empfangener Pilotsignale in anderen Datenslots des empfangenen Signals zu bestimmen; und einen Verarbeitungsblock, der ausgelegt ist, eine Kanalimpulsantwort für das Signal unter Verwendung einer Mehrzahl der Kanalschätzungen zu bestimmen, wobei der Verarbeitungsblock umfasst: ein Modul für die inverse Fourier-Transformation, das ausgelegt ist, wenigstens eine inverse Fourier-Transformation an den Kanalschätzungen zur Bestimmung einer Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten für eine Abfolge von Symbolen durchzuführen durchzuführen, und ein Filtermodul, das ausgelegt ist, die Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten zu filtern, um Komponenten der Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten variieren, zu dämpfen, wobei die einzelnen Frequenzen Frequenzen sind, mit denen unerwünschte Komponenten zeitlich variieren und wobei die unerwünschten Komponenten Spitzen sind, die in den Kanalimpulsantworten für das Signal aufgrund von Unvollkommenheiten bei der Bestimmung von Kanalschätzungen durch zeitliche Interpolation auftreten.
Bereitgestellt ist auch ein Computerprogrammprodukt, das ausgelegt ist, ein Signal zu verarbeiten, um eine Kanalimpulsantwort für das Signal zu bestimmen, wobei das Computerprogrammprodukt auf einem von Computern lesbaren Speichermedium implementiert und ausgelegt ist, bei Ausführung auf einem Prozessor an einer Empfangseinheit eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die obigen Merkmale können nach Bedarf kombiniert werden, wie für einschlägige Fachleute offenkundig ist, und können mit jedem beliebigen der Aspekte der hier beschriebenen Beispiele kombiniert werden.
Figurenliste
Beispiele werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:

1 eine schematische Darstellung einer Empfangseinheit zeigt;
2 eine Zeitablaufdarstellung ist, die zeigt, wie die Positionierung eines Fensters für eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) mit symbolübergreifender Störung (ISI) zusammenhängt;
3a einen Graphen der Verzögerungsaufspreizung der CIR in einem ersten Beispiel zeigt;
3b einen Graphen von ISI als Funktion der Position des FFT-Fensters im ersten Beispiel zeigt;
4a einen Graphen der Verzögerungsaufspreizung der CIR in einem zweiten Beispiel zeigt;
4b einen Graphen von ISI als Funktion der Position des FFT-Fensters im zweiten Beispiel zeigt;
5 manche der funktionellen Module der Empfangseinheit in einem ersten Beispiel zeigt;
6 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Verarbeitung eines Signals, um eine CIR für das Signal zu bestimmen, im ersten Beispiel zeigt;
7 Pilotsignale zeigt, die auf Datenslots eines Signals gemäß einem Pilotübertragungsschema angewandt werden;
8 ein vereinfachtes Beispiel der Größe einer für ein Symbol geschätzten CIR zeigt;
9 eine Flächendarstellung der Ergebnisse einer Fourier-Transformation gegenüber einer Abfolge geschätzter CIR für eine Abfolge von Symbolen zeigt;
10 manche der funktionellen Module der Empfangseinheit in einem zweiten Beispiel zeigt; und
11 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Verarbeitung eines Signals, um eine CIR für das Signal zu bestimmen, im zweiten Beispiel zeigt.

Gemeinsame Bezugszeichen werden dort, wo es angemessen ist, in allen Figuren verwendet, um ähnliche Merkmale anzuzeigen.
Ausführliche Beschreibung
Ausführungsformen werden nun lediglich beispielhaft beschrieben.
In hier beschriebenen Beispielen wird von unerwünschten Komponenten in einer bestimmten CIR verursachte Verzerrung reduziert. In einem Frequenzmultiplexübertragungssystem (z.B. einem OFDM-Übertragungssystem) können Pilotsignale auf verschiedene Subträger verschiedener Symbole gemäß einem Pilotübertragungsschema angewandt werden. Pilotsignale in einem empfangenen Signal geben Kanalschätzungen für die Datenslots des empfangenen Signals an, die die Pilotsignale umfassen. Weitere Kanalschätzungen (die hier als „virtuelle Pilotsignale“ bezeichnet werden können) können durch zeitliche Interpolation für manche der Datenslots des empfangenen Signals bestimmt werden, die im empfangenen Signal kein Pilotsignal umfassen. In einem Beispiel wird für jedes von einer Abfolge von Symbolen eine entsprechende inverse Fourier-Transformation an den Kanalschätzungen (d.h. den „Pilotsignalen“) in den Datenslots dieses Symbols durchgeführt, wodurch eine Abfolge entsprechender geschätzter CIR für die Abfolge von Symbolen bestimmt wird. Unerwünschte (engl. spurious) Komponenten (die durch die zeitliche Interpolation verursachte Fehler in den geschätzten CIR sind, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird) variieren über die gesamte Abfolge geschätzter CIR, während die tatsächlichen Kanalspitzen in den CIR über die gesamte Abfolge geschätzter CIR tendenziell nicht signifikant variieren. Daher kann die Abfolge geschätzter CIR (z.B. mit einem Tiefpassfilter) gefiltert werden, um die unerwünschten Komponenten zu dämpfen, wodurch eine CIR für das Signal, für das die von den unerwünschten Komponenten verursachte Verzerrung reduziert wird, bestimmt wird. Da in hier beschriebenen Beispielen die Filterungsvorgänge und die Vorgänge der inversen Fourier-Transformation lineare Vorgänge sind, kann die Reihenfolge der Anwendung der Filterung und der inversen Fourier-Transformation geändert werden. Daher wird in manchen Beispielen (die weiter unten unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben sind) die Filterung auf die Kanalschätzungen angewandt und wird dann eine inverse Fourier-Transformation auf die gefilterten Kanalschätzungen angewandt.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Empfangseinheit 102, die ausgelegt ist, ein Signal zu empfangen und das Signal zu verarbeiten. Die Empfangseinheit 102 umfasst ein Empfangsmodul 104, einen CIR-Block 106, einen Block für eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) 108 und einen Entzerrungsblock 110. Ein Ausgang des Empfangsmoduls 104 ist mit einem ersten Eingang des FFT-Blocks 108 gekoppelt. Ein Ausgang des FFT-Blocks 108 ist mit einem Eingang des CIR-Blocks 106 und einem ersten Eingang des Entzerrungsblocks 110 gekoppelt. Ein Ausgang des CIR-Blocks 106 ist mit einem zweiten Eingang des FFT-Blocks 108 und einem zweiten Eingang des Entzerrungsblocks 110 gekoppelt. Ein Ausgang des Entzerrungsblocks 110 ist als Ausgang für weitere Verarbeitung in der Empfangseinheit 102 bereitgestellt. Im in 1 gezeigten Beispiel ist die Empfangseinheit 102 ausgelegt, drahtlose Signale am Empfangsmodul 104 zu empfangen und ist das Empfangsmodul 104 an sich als eine Antenne zum Empfangen der drahtlosen Signale umfassend gezeigt. In anderen Beispielen jedoch können die Signale drahtgebundene Signale sein und wäre das Empfangsmodul 104 zum Empfangen der Signale über eine Leitung ausgelegt (und würde selbst sehr wahrscheinlich keine Antenne umfassen).
Im Betrieb empfängt das Empfangsmodul 104 ein Signal über einen Kanal (z.B. einen drahtlosen oder drahtgebundenen Kanal) und gibt das empfangene Signal an den FFT-Block 108 weiter. Der FFT-Block 108 führt an den Symbolen des empfangenen Signals eine Fourier-Transformation (z.B. eine schnelle Fourier-Transformation (FFT)) durch und stellt eine Ausgabe (in der Frequenzdomäne) an den CIR-Block 106 bereit. In alternativen Beispielen könnte das empfangene Signal dem CIR-Block 106 bereitgestellt werden, ohne zuerst vom FFT-Block 108 verarbeitet zu werden, und in diesem Fall kann der CIR-Block 106 ein FFT-Modul zur Umwandlung des empfangenen Signals in die Frequenzdomäne umfassen.
Der CIR-Block 106 bestimmt eine CIR für das Signal. Die CIR variiert zeitlich, weshalb der CIR-Block 106 eine CIR für das Signal dynamisch bestimmt und die CIR an den FFT-Block 108 und an den Entzerrungsblock 110 ausgibt. Der CIR-Block 106 bestimmt die CIR für das Signal wie weiter unten ausführlicher beschrieben ist auf eine solche Art, dass Verzerrung in der bestimmten CIR im Vergleich zur Bestimmung der CIR in den oben stehend im Hintergrundabschnitt beschriebenen Systemen, die auf der Annahme basieren, dass der Kanal statisch ist, reduziert ist.
Die Wirkungen des Kanals sind frequenzabhängig, sodass der Kanal verschiedene Subträger unterschiedlich beeinflusst. Dennoch können die Wirkungen der Kanalbedingungen, z.B. durch Mehrwegausbreitung im Kanal verursachter Trägerschwund, als konstant (d.h. flach verlaufend) gegenüber der Frequenz eines einzelnen Subträgers erachtet werden, falls der Subträger ausreichend schmalbandig ist (z.B. falls die Anzahl der Subträger über den gesamten Kanal ausreichend groß ist). Indem die Kanalbedingungen als konstant gegenüber der Frequenz eines einzelnen Subträgers erachtet werden, ist an der Empfangseinheit 102 Frequenzdomänenentzerrung möglich, die einfacher umzusetzen ist als Zeitdomänenentzerrung. Daher werden die vom FFT-Block 108 ausgegebenen Frequenzdomänensymbole an den Entzerrungsblock 110 weitergegeben. Der FFT-Block 108 verwendet die vom CIR-Block 106 bestimmte CIR dazu, ein FFT-Fenster zur Abtastung der Symbole des empfangenen Signals, z.B. zum optimalen Leistungsverhalten, zu positionieren, wie weiter unten unter Bezugnahme auf die 2 bis 4b ausführlicher beschrieben ist.
Der Entzerrungsblock 110 führt eine Entzerrung an den Symbolen in der Frequenzdomäne durch, um die Symbole an der Empfangseinheit 102 wiederherzustellen. Wie für Fachleute offenkundig ist, kann die Empfangseinheit 102 weitere Verarbeitungsblöcke umfassen, die der Einfachheit halber in 1 nicht gezeigt sind. Insbesondere kann, wie in 1 angegeben, eine weitere Verarbeitung auf den Ausgang des Entzerrungsblocks 110 von einem oder mehreren Verarbeitungsblöcken an der Empfangseinheit 102, die in 1 nicht gezeigt sind, angewandt werden.
Unter Bezugnahme auf die 2 bis 4b wird nun beschrieben, wie der FFT-Block 108 die CIR für das vom CIR-Block 106 bestimmte Signal dazu verwendet, eine Position des FFT-Fensters zum Abtasten der Symbole des empfangenen Signals zu bestimmen.
2 ist eine Zeitablaufdarstellung, die manche der Symbole eines empfangenen Signals 202 als Funktion der Zeit zeigt. In Frequenzmultiplexübertragungssystemen (wie z.B. OFDM- Übertragungssystemen) können zwischen den Symbolen im Signal Sicherheitsintervalle umfasst sein, um die symbolübergreifende Störung (ISI) zu reduzieren. 2 zeigt das Signal 202, das ein (n-1)-tes Symbol 206 und sein Sicherheitsintervall 204 umfasst, ein n-tes Symbol 210 und sein Sicherheitsintervall 208 und ein (n+1)-tes Symbol 214 und sein Sicherheitsintervall 212. Im in 2 gezeigten Beispiel sind die im Sicherheitsintervall für ein Symbol übertragenen Abtastwerte als zyklisches Präfix des Symbols bestimmt und wird das Sicherheitsintervall vom Symbol gefolgt übertragen. Mit anderen Worten werden Abtastwerte am Ende eines Symbols in das Sicherheitsintervall des Symbols kopiert. Dies ist für das Symbol (n+1) vom Pfeil 216 in 2 angegeben, und das gleiche gilt für die anderen Symbole, obwohl dies der Einfachheit halber in 2 nicht gezeigt ist.
2 zeigt vier mögliche (zeitliche) Positionen des FFT-Fensters, die vom FFT-Block 108 zum Abtasten des n-ten Symbols 210 im einfachen Beispiel einer Verzögerungsaufspreizung null in der CIR verwendet werden, die in 2 als 218, 220, 222 und 224 gekennzeichnet sind. Die Dauer des FFT-Fensters entspricht der Symboldauer ohne das Sicherheitsintervall. Die erste Position 218 und die zweite Position 220 für das FFT-Fenster umfassen alle Proben des n-ten Symbols 210 und keine der Proben der anderen Symbole des Signals 202. Da das Sicherheitsintervall aus einer Kopie des Endes des entsprechenden Symbols besteht, integriert der FFT-Block 108 über eine ganze Zahl von sinusförmigen Perioden für jeden der Mehrwege im Kanal, wenn er eine FFT zur Demodulation der Symbole unter Verwendung der ersten FFT-Fensterposition 218 durchführt. Eine FFT-Fensterposition irgendwo zwischen (und einschließlich) der ersten Position 218 und der zweiten Position 220 kann vom FFT-Block 108 zum Abtasten des n-ten Symbols 210 verwendet werden. Die dritte Position 222 ist früher als die erste Position 218, sodass der Anfang des FFT-Fensters an der dritten Position 222 Abtastwerte aus dem (n-1)-ten Symbol 206 umfasst, wie der schraffierte Abschnitt 226 es anzeigt. Falls daher das vom FFT-Block 108 verwendete FFT-Fenster an der dritten Position 222 positioniert ist, dann liegt in den abgetasteten Symbolen eine symbolübergreifende Störung (ISI) vor. Desgleichen ist die vierte Position 224 später als die zweite Position 220, sodass das Ende des FFT-Fensters an der vierten Position 224 Abtastwerte aus dem (n+1)-ten Symbol 214 umfasst, wie der schraffierte Abschnitt 228 es anzeigt. Falls daher das vom FFT-Block 108 verwendete FFT-Fenster an der vierten Position 224 positioniert ist, dann liegt in den abgetasteten Symbolen eine symbolübergreifende Störung (ISI) vor.
Die vom CIR-Block 106 bestimmte CIR wird vom FFT-Block 108 dazu verwendet, das FFT-Fenster richtig zu positionieren, um die ISI in den vom FFT-Block 118 abgetasteten Symbolen zu vermeiden, zu minimieren oder wenigstens zu reduzieren. Beispielsweise zeigt 3a einen Graphen der Größe der CIR als Funktion der Zeit. Im in 3a gezeigten Beispiel umfasst die CIR eine starke Spitze 302 (die z.B. einem direkten Pfad im Kanal aus der Sendeeinheit zur Empfangseinheit entspricht) und eine schwächere Spitze 304 (die z.B. einem reflektierten Pfad im Kanal aus der Sendeeinheit zur Empfangseinheit entspricht), die relativ zur starken Spitze 302 verzögert ist. Die Verzögerung zwischen der starken Spitze 302 und der schwächeren Spitze 304 zeigt die Verzögerungsaufspreizung des Kanals an. Die Verzögerungsaufspreizung ist ein Maß der Differenz zwischen dem Ankunftszeitpunkt der frühesten signifikanten Mehrwegkomponenten (typischerweise der Sichtweiten- oder „direkten“ Komponente) und dem Ankunftszeitpunkt der spätesten signifikanten Mehrwegkomponente. Die Verzögerungsaufspreizung wird hauptsächlich bei der Charakterisierung drahtloser Kanäle verwendet, ist aber auch auf sonstige Mehrwegkanäle (z.B. Mehrwegkanäle in optischen Fasern) anwendbar. 3a zeigt außerdem die Dauer des Sicherheitsintervalls der Symbole im Signal 202. Wie zu erkennen ist, ist im in 3a gezeigten Beispiel die Verzögerungsaufspreizung kürzer als das Sicherheitsintervall.
3b zeigt einen Graphen der ISI 306 als Funktion der Position des FFT-Fensters relativ zum in 3a gezeigten Beispiel. Da die Verzögerungsaufspreizung des Kanals kürzer ist als das Sicherheitsintervall, ist es möglich, das FFT-Fenster so zu positionieren, dass es Abtastwerte aus jeweils nur einem Symbol auf einmal umfasst. D.h. es gibt einen Bereich von Positionen für das FFT-Fenster (zwischen den in 3b gezeigten Zeitpunkten t₁ und t₂), in dem keine ISI in den vom FFT-Block 108 abgetasteten Symbolen vorliegt. Bei früheren FFT-Positionen als t₁ überlappt die starke Spitze 302 mit Abtastwerten aus dem vorangegangenen Symbol, was ISI verursacht. Bei späteren FFT-Positionen als t₂ überlappt die schwache Spitze 304 mit Abtastwerten aus dem nachfolgenden Symbol, was ISI verursacht. Da die starke Spitze 302 stärker ist als die schwache Spitze 304, ist die Größe des Gradienten der Steigung 306 im in 3b gezeigten Graphen für Positionen früher als t₁ größer als für Positionen später als t₂.
Als weiteres Beispiel zeigt 4a einen Graphen der Stärke der CIR als Funktion der Zeit. Im in 4a gezeigten Beispiel umfasst die CIR eine starke Spitze 402 (die z.B. einem direkten Pfad im Kanal aus der Sendeeinheit zur Empfangseinheit entspricht) und eine schwächere Spitze 404 (die z.B. einem reflektierten Pfad im Kanal aus der Sendeeinheit zur Empfangseinheit entspricht), die relativ zur starken Spitze 402 verzögert ist. Die Verzögerung zwischen der starken Spitze 402 und der schwächeren Spitze 404 zeigt die Verzögerungsaufspreizung des Kanals an. 4a zeigt außerdem die Dauer des Sicherheitsintervalls der Symbole im Signal 202. Wie zu erkennen ist, ist im in 4a gezeigten Beispiel die Verzögerungsaufspreizung länger als das Sicherheitsintervall.
4b zeigt einen Graphen der ISI 406 als Funktion der Position des FFT-Fensters relativ zum in 4a gezeigten Beispiel. Da die Verzögerungsaufspreizung des Kanals länger ist als das Sicherheitsintervall, sind die Abtastwerte der Symbole vom Kanal zeitlich so stark ausgebreitet, dass es nicht möglich ist, das FFT-Fenster so zu positionieren, dass es Abtastwerte aus jeweils nur einem Symbol auf einmal umfasst. D.h. es gibt keine Position für das FFT-Fenster, an der keine ISI in den vom FFT-Block 108 abgetasteten Symbolen vorliegt. Jene Position des FFT-Fensters, für die minimale ISI vorliegt, ist in 4b als tmin angegeben. Bei früheren FFT-Positionen als t_min überlappt die starke Spitze 402 mit Abtastwerten aus dem vorangegangenen Symbol, was ISI verursacht. Bei späteren FFT-Positionen als tmin überlappt die schwache Spitze 404 mit Abtastwerten aus dem nachfolgenden Symbol, was ISI verursacht. Wie im Falle der oben stehend beschriebenen 3b ist die Größe des Gradienten der Steigung 406 im in 4b gezeigten Graphen für Positionen früher als tmin größer als bei Positionen später als tmin, da die starke Spitze 402 stärker ist als die schwache Spitze 404.
Um daher das FFT-Fenster zu positionieren, kann der FFT-Block 108 die vom CIR-Block 106 bestimmte CIR dazu verwenden, ISI als Funktion der Position des FFT-Fensters zu schätzen und dann die Position des FFT-Fensters, die der minimalen ISI entspricht, basierend auf der Schätzung der ISI zu bestimmen. Dies ist nur eine Möglichkeit, wie die CIR von der Empfangseinheit 102 verwendet wird. Die CIR kann auch für andere Zwecke in der Empfangseinheit 102 zur Verarbeitung des empfangenen Signals eingesetzt werden, z.B. kann die CIR vom Entzerrungsblock 110 zum Ausgleichen der Wirkung des Kanals verwendet werden, wodurch eine Wiederherstellung der übertragenen Informationen aus dem Signal ermöglicht wird.
Es versteht sich daher, dass es nützlich ist, dass die Empfangseinheit die CIR des Signals bestimmt, um die übertragenen Informationen aus dem empfangenen Signal richtig wiederherzustellen. Unten stehend sind unter Bezugnahme auf die 5 bis 11 Beispiele dafür beschrieben, wie die CIR für das Signal auf eine Art bestimmt werden kann, die im Vergleich zu den oben stehend im Hintergrundabschnitt beschriebenen Beispielen, die annehmen, dass der Kanal statisch ist, reduzierte Verzerrung aufweist.
5 zeigt das Empfangsmodul 104 und den FFT-Block 108 sowie manche der funktionellen Module des CIR-Blocks 106. Insbesondere zeigt 5, dass der CIR-Block 106 ein Entwürfelungsmodul 501; ein Interpolationsmodul 502; einen Verarbeitungsblock 503, der ein Modul für eine inverse Fourier-Transformation 504 und ein Filtermodul 506 umfasst; ein Modul für eine Fourier-Transformation 508; und ein Analysemodul 510 umfasst. Das Filtermodul 506 umfasst einen Filter 512 und ein Steuerungsmodul 514. Die hier beschriebenen Module und Blöcke können in Software, Hardware oder einer Kombination davon implementiert sein. Das in 5 gezeigte Modul für eine inverse Fourier-Transformation 504 ist als Modul für eine inverse schnelle Fourier-Transformation (IFFT) 504 implementiert, aber in anderen Beispielen kann jedes beliebige zum Durchführen einer inversen Fourier-Transformation (z.B. einer Transformation aus der Frequenzdomäne zur Zeitdomäne) ausgelegte Modul verwendet werden, z.B. ein Modul für eine diskrete inverse Fourier-Transformation (IDFT). Desgleichen ist das in 5 gezeigte Modul für eine Fourier-Transformation 508 als Modul für eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) 508 implementiert, aber in anderen Beispielen kann jedes beliebige zum Durchführen einer inversen Fourier-Transformation (z.B. einer Transformation aus der Zeitdomäne zur Frequenzdomäne) ausgelegte Modul verwendet werden, z.B. ein Modul für eine diskrete Fourier-Transformation (DFT). Ein Ausgang des FFT-Blocks 108 ist mit einem Eingang des Entwürfelungsmoduls 501 gekoppelt. Ein Ausgang des Entwürfelungsmoduls 501 ist mit einem Eingang des Interpolationsmoduls 502 gekoppelt. Ein Ausgang des Interpolationsmoduls 502 ist mit einem Eingang des IFFT-Moduls 504 gekoppelt. Ein Ausgang des IFFT-Moduls 504 ist mit einem ersten Eingang des Filtermoduls 506 und einem Eingang des FFT-Moduls 508 gekoppelt. Ein Ausgang des FFT-Moduls 508 ist mit einem Eingang des Analysemoduls 510 gekoppelt. Ein Ausgang des Analysemoduls 510 ist mit einem zweiten Eingang des Filtermoduls 506 gekoppelt. Ein Ausgang des Filtermoduls 506 ist ausgelegt, eine bestimmte CIR für das Signal als Ausgabe des CIR-Blocks 106 bereitzustellen.
Die Arbeitsweise des CIR-Blocks 106 ist unter Bezugnahme auf das in 6 gezeigte Flussdiagramm beschrieben. In Schritt S602 empfängt das Empfangsmodul 104 das Signal über einen Kanal. Wie oben stehend beschrieben kann das Signal über einen drahtlosen Kanal oder einen drahtgebundenen Kanal empfangen werden. Das Signal folgt einem Frequenzmultiplexschema, bei dem das Signal eine Mehrzahl von Symbolen umfasst, wobei jedes der Symbole eine Mehrzahl von voneinander verschiedenen Datenslots zum Übertragen von Daten unter Verwendung einer entsprechenden Mehrzahl von Subträgern umfasst, die in der Frequenzdomäne voneinander verschieden sind. Pilotsignale werden auf Datenslots wenigstens mancher verschiedener Symbole unter Verwendung verschiedener Subträger gemäß einem Pilotübertragungsschema angewandt. Die Pilotsignale im empfangenen Signal geben Kanalschätzungen für die Datenslots der empfangenen Signale an, die die Pilotsignale umfassen. Die Pilotsignale können auf Datenslots der Symbole in einem regelmäßigen sich wiederholenden Muster über die verschiedenen Subträger gemäß dem Pilotübertragungsschema angewandt werden. D.h. Pilotsignale können auf Datenslots unter Verwendung verschiedener Subträger für verschiedene Symbole nach einem bekannten Muster gemäß einem Pilotübertragungsschema angewandt werden. Die Pilotsignale können im empfangenen Signal verwürfelt werden, z.B. unter Verwendung einer bekannten Pseudorandom Binary Sequence (PRBS), um sicherzustellen, dass die Pilotsignatur Eigenschaften weißen Rauschens in der Zeitdomäne aufweist. Daher entwürfelt das Entwürfelungsmodul 501 das empfangene Signal gemäß der bekannten PRBS. In anderen Beispielen kann es sein, dass die Pilotsignale nicht verwürfelt sind, und es kann sein, dass das Entwürfelungsmodul 501 an sich nicht implementiert ist.
7 zeigt ein einfaches Beispiel eines Rasters von Datenslots von sechs aufeinanderfolgenden Subträgern für acht aufeinanderfolgende Symbole des Signals, sodass 7 insgesamt achtundvierzig Datenslots des Signals zeigt. Es versteht sich, dass in anderen Beispielen mehr (oder weniger) als sechs Subträger für jedes der Symbole vorliegen können und das Signal mehr (oder weniger) als acht Symbole umfassen kann. Im in 7 gezeigten Beispiel ist das regelmäßige sich wiederholende Muster der Pilotsignale ein diagonales, sich wiederholendes Muster über die verschiedenen Subträger der Symbole im Signal, wobei die Pilotsignale in den in 7 gezeigten Datenslots jeweils mit „P“ gekennzeichnet sind. D.h. Pilotsignale werden auf die Subträger 0 und 4 des Symbols 0 angewandt; Pilotsignale werden auf die Subträger 1 und 5 des Symbols 1 angewandt; ein Pilotsignal wird auf den Subträger 2 des Symbols 2 angewandt; ein Pilotsignal wird auf den Subträger 3 des Symbols 3 angewandt; Pilotsignale werden auf die Subträger 0 und 4 des Symbols 4 angewandt; Pilotsignale werden auf die Subträger 1 und 5 des Symbols 5 angewandt; ein Pilotsignal wird auf den Subträger 2 des Symbols 6 angewandt; und ein Pilotsignal wird auf den Subträger 3 des Symbols 7 angewandt. Auf die anderen Datenslots (die in 7 nicht den Buchstaben „P“ aufweisen) werden keine Pilotsignale angewandt. Daten können in den Datenslots übertragen werden, die keine Pilotsignale umfassen. In anderen Beispielen können andere Pilotübertragungsschemen verwendet werden, wodurch Pilotsignale auf die Datenslots in Mustern angewandt werden, die sich vom in 7 gezeigten Muster unterscheiden.
In einem Beispiel sollte, um eine CIR zu bestimmen, die eine Verzögerungsaufspreizung von zur Beschreibung des Kanals ausreichender Länge darstellen kann, das Frequenzabtastungsintervall kleiner sein als vier Subträger, wie dies von den Pilotsignalen bereitgestellt wird, die im empfangenen Signal vorliegen. Anstatt anzunehmen, dass der Kanal statisch ist, sodass anzunehmen ist, dass Pilotsignale sich von einem Symbol zum nächsten nicht geändert haben, können die empfangenen Pilotsignale dazu verwendet werden, (z.B. durch Interpolation) zu schätzen, wie die Pilotsignale in anderen Datenslots des empfangenen Signals, die kein Pilotsignal umfassen, wären. Insbesondere bestimmt in Schritt S604 das Interpolationsmodul 502 Pilotsignale, d.h. Kanalschätzungen, für manche der Datenslots des Signals, die noch kein Pilotsignal umfassen. Die in Schritt S604 bestimmten Pilotsignale (d.h. Kanalschätzungen) werden durch zeitliche Interpolation empfangener Pilotsignale in anderen Datenslots des empfangenen Signals bestimmt. Terminologisch betrachtet soll „zeitliche Interpolation“ wie hier verwendet nicht streng auf Interpolation in der Zeitdomäne beschränkt sein, sondern kann z.B. auch Extrapolation in der Zeitdomäne umfassen. Des Weiteren können die in Schritt S604 bestimmten Pilotsignale (d.h. Kanalschätzungen) hier als „virtuelle Pilotsignale“ bezeichnet werden, da sie nicht wirklich im empfangenen Signal beinhaltet sind. Die virtuellen Pilotsignale für ein Symbol 4 (in 7 als 702 gekennzeichnet) sind in 7 gezeigt und werden durch zeitliche Interpolation aus empfangenen Pilotsignalen in Datenslots des empfangenen Signals bestimmt, wie dies die gestrichelten Pfeile angeben. Die Interpolation erfolgt in der Zeitdomäne, sodass ein virtuelles Pilotsignal für einen einzelnen Subträger aus empfangenen Pilotsignalen für diesen einzelnen Subträger aus anderen Symbolen bestimmt wird (d.h. die gestrichelten Pfeile in 7 sind vertikal). Beispielsweise wird ein virtuelles Pilotsignal für den Subträger 1 (in 7 als VP1 gekennzeichnet) für das Symbol 4 durch zeitliche Interpolation der Pilotsignale für den Subträger 1 aus den Symbolen 1 und 5 bestimmt. Desgleichen wird ein virtuelles Pilotsignal für den Subträger 2 (in 7 als VP2 gekennzeichnet) für das Symbol 4 durch zeitliche Interpolation der Pilotsignale für den Subträger 2 aus den Symbolen 2 und 6 bestimmt. Desgleichen wird ein virtuelles Pilotsignal für den Subträger 3 (in 7 als VP3 gekennzeichnet) für das Symbol 4 durch zeitliche Interpolation der Pilotsignale für den Subträger 3 aus den Symbolen 3 und 7 bestimmt. Desgleichen wird ein virtuelles Pilotsignal für den Subträger 5 (in 7 als VP5 gekennzeichnet) für das Symbol 4 durch zeitliche Interpolation der Pilotsignale für den Subträger 5 aus den Symbolen 1 und 5 bestimmt. Virtuelle Pilotsignale können für jedes beliebige der Symbole bestimmt werden, aber der Einfachheit halber sind nur die für das Symbol 4 bestimmten in 7 gezeigt. Jedes beliebige geeignete Interpolationsverfahren (z.B. Extrapolation, lineare Interpolation oder Interpolation höherer Ordnung) kann dazu verwendet werden, die zeitliche Interpolation der Pilotsignale im empfangenen Signal zu implementieren, um die virtuellen Pilotsignale zu bestimmen.
Aus 7 geht hervor, dass, wenn die virtuellen Pilotsignale in Schritt S604 für ein Symbol (z.B. für das in 7 gezeigte Symbol 4) bestimmt wurden, es zahlreiche Pilotsignale gibt, z.B. Kanalschätzungen (entweder tatsächliche Pilotsignale aus dem empfangenen Signal oder virtuelle Pilotsignale), die dazu verwendet werden können, eine CIR für das Symbol mit einer Dauer von zur Beschreibung der Verzögerungsaufspreizung des Kanals ausreichender Länge zu schätzen. Im in 7 gezeigten Beispiel liegt ein Pilotsignal, d.h. eine Kanalschätzung, für jeden Subträger des Symbols 4 vor, sodass eine CIR der Dauer T = 1/Δƒ bestimmt werden kann, wobei Δƒ das Frequenzintervall zwischen benachbarten Subträgern ist.
In Schritt S606 führt das IFFT-Modul 504 eine entsprechende IFFT an den Kanalschätzungen (d.h. sowohl an wirklichen als auch an virtuellen Pilotsignalen) für jedes aus einer Abfolge von Symbolen im empfangenen Signal durch. Das Ergebnis der inversen Fourier-Transformation für ein Symbol ist eine geschätzte CIR für das Symbol. Daher bestimmt durch Durchführen einer Abfolge von IFFT für die Abfolge von Symbolen das IFFT-Modul 504 eine Abfolge von CIR für die jeweilige Abfolge von Symbolen.
8 zeigt ein vereinfachtes Beispiel für die für ein Symbol geschätzte Stärke der CIR. Für das in 8 gezeigte Beispiel gibt es 2048 (in ihrer Frequenz) aufeinanderfolgende Subträger, über denen die IFFT durchgeführt wird, um die in 8 für ein Symbol gezeigte CIR zu bestimmen. Daher umfasst die CIR Werte an 2048 IFFT-Bin-Positionen. Mit anderen Worten umfasst die CIR 2048 IFFT-Abtastwerte. In anderen Beispielen ist eine andere Anzahl von Subträgern vom Signal umfasst und wird die IFFT über einer anderen Anzahl von Subträgern durchgeführt, sodass die CIR eine andere Anzahl von IFFT-Abtastwerten umfasst. Im in 8 gezeigten vereinfachten Beispiel weist die geschätzte CIR für ein Symbol sieben Spitzen auf, die als 802, 804, 806, 808, 810, 812 und 814 markiert sind. Die Spitzen 802 und 804 entsprechen wirklichen Pfaden im Kanal, und die durchgezogene Linie in 8 stellt die ideale CIR dar, die für den Kanal bestimmt würde, falls keine Verzerrung in der CIR vorlag. Die Spitzen 806, 808, 810, 812 und 814 sind falsche Pfade in der geschätzten CIR (hier als „unerwünschte Komponenten“ bezeichnet), die aus dem periodischen Wesen der Pilotsignale in der Frequenzdomäne resultieren, wie weiter unten ausführlicher beschrieben ist. Die gestrichelte Linie in 8, die die von den Spitzen 806, 808, 810, 812 und 814 angezeigten unerwünschten Komponenten umfasst, zeigt Verzerrung in der geschätzten CIR für das Symbol.
Die von den unerwünschten Komponenten verursachte Verzerrung in der geschätzten CIR ist häufig die dominante Komponente der Verzerrung in der geschätzten CIR. Daher würde ein Entfernen der von den unerwünschten Komponenten verursachten Verzerrung die Verzerrung in den CIR-Schätzungen signifikant reduzieren.
Die oben stehend in Schritt S604 beschriebene zeitliche Interpolation der Pilotsignale führt verschiedene Phasen von Pilotsignalen (d.h. Kanalschätzungen) in die Datenslots eines Symbols ein. Beispielsweise ist die zeitliche Interpolation lineare Interpolation, wodurch ein virtuelles Pilotsignal durch das Durchführen einer gewichteten Summe zweier der empfangenen Pilotsignale aus anderen Symbolen bestimmt wird. Die Anzahl von verschiedenen Phasen der Pilotsignale wird vom Muster von Pilotsignalen im empfangenen Signal festgelegt. Beispielsweise liegen im in 7 gezeigten Beispiel vier verschiedene Phasen von Pilotsignalen (0, $(0, \frac{1}{4}, and \frac{3}{4})$
and
) vor, die in vier Pilotphasenmustern wie unten stehend beschrieben angeordnet sind. Beispielsweise weist das Pilotsignal im Subträger 0 des Symbols 4 eine Nullphase auf. Das virtuelle Pilotsignal in Subträger 1 des Symbols 4 (VP1) kann als eine $\frac{1}{4}$
-Periodenphase aufweisend erachtet werden, weil es durch zeitliche Interpolation der Pilotsignale aus den Symbolen 1 und 5 bestimmt ist. Da das Symbol 5 (zeitlich) näher am Symbol 4 liegt als das Symbol 1, ist die Gewichtung des Pilotsignals aus Symbol 5 in der zum Bestimmen von VP1 verwendeten gewichteten Summe größer als die Gewichtung des Pilotsignals aus Symbol 1. Beispielsweise kann in der gewichteten Summe zur Bestimmung von VP1 die Gewichtung des Pilotsignals aus Symbol 5 0,75 und die Gewichtung des Pilotsignals aus Symbol 1 0,25 betragen.
Unter Anwendung derselben Grundsätze kann das virtuelle Pilotsignal im Subträger 2 des Symbols 4 (VP2) als eine $\frac{1}{2}$
-Periodenphase aufweisend erachtet werden, da sie durch zeitliche Interpolation der Pilotsignale aus den Symbolen 2 und 6 bestimmt wird. Beispielsweise kann in der gewichteten Summe zur Bestimmung von VP2 die Gewichtung des Pilotsignals 6 0,5 und die Gewichtung des Pilotsignals aus Symbol 2 0,5 betragen. Desgleichen kann das virtuelle Pilotsignal im Subträger 3 des Symbols 4 (VP3) als eine $\frac{3}{4}$
-Periodenphase aufweisend erachtet werden, da sie durch zeitliche Interpolation der Pilotsignale aus den Symbolen 3 und 7 bestimmt wird. Beispielsweise kann in der gewichteten Summe zur Bestimmung von VP3 die Gewichtung des Pilotsignals aus Symbol 7 0,25 und die Gewichtung des Pilotsignals aus Symbol 3 0,75 betragen. Die Phasen der Pilotsignale durchlaufen die vier Phasen über die Subträger eines Symbols. Beispielsweise weist das Pilotsignal im Subträger 4 des Symbols 4 eine Phase null und das virtuelle Pilotsignal im Subträger 5 des Symbols 5 (VP5) eine $\frac{1}{4}$
-Periodenphase auf usw. Es gibt vier verschiedene Phasen der Pilotsignale, da die Pilotsignale durch vier verschiedene Kombinationen eines oder mehrerer Pilotsignale aus den Symbolen des empfangenen Signals bestimmt werden. Im Allgemeinen wird die Anzahl der Phasen der Pilotsignale vom Muster der Pilotsignale festgelegt, die auf die Datenslots der Symbole gemäß dem Pilotübertragungsschema angewandt werden. Das Muster der Pilotphasen variiert von Symbol zu Symbol (z.B. beginnt Symbol 5 etwa in einer $\frac{3}{4}$
-Periodenphase im Subträger 0 anstatt einer Nullphase im Subträger 0, wie das bei Symbol 4 der Fall ist). Im in 7 gezeigten Beispiel gibt es vier verschiedene Pilotphasenmuster, die als 0, 1, 2 und 3 gekennzeichnet sind, wodurch die Symbole durch die verschiedenen Pilotphasenmuster zyklieren. Dies ist in der letzten Spalte in 7 gezeigt. Wie in 7 gezeigt ist, weisen die Symbole 0 und 4 ein erstes Pilotphasenmuster („Muster 0“) auf, wobei die Subträger 0 und 4 die empfangenen Pilotsignale umfassen; die Symbole 1 und 5 ein zweites Pilotphasenmuster („Muster 1“) aufweisen, wobei die Subträger 1 und 5 die empfangenen Pilotsignale umfassen; die Symbole 2 und 6 ein drittes Pilotphasenmuster („Muster 2“) aufweisen, wobei der Subträger 2 die empfangenen Pilotsignale umfasst; und die Symbole 3 und 7 ein viertes Pilotphasenmuster („Muster 3“) aufweisen, wobei der Subträger 3 die empfangenen Pilotsignale umfasst.
Da der Kanal sich mit der Zeit verändern kann (d.h. nicht angenommen wird, dass der Kanal statisch ist), können sich die zu verschiedenen Zeitpunkten empfangenen Pilotsignale von Symbolen voneinander unterscheiden, und somit kann das Anwenden verschiedener Gewichtungen auf Pilotsignale aus verschiedenen Symbolen zur Einführung eines anderen Fehlers in die Pilotsignale führen, die andere Phasen aufweisen. Daher führt die Bestimmung der virtuellen Pilotsignale durch zeitliche Interpolation von Pilotsignalen aus verschiedenen Symbolen einen Fehler in die virtuellen Pilotsignale eines Symbols ein, der zyklisch über die Subträger des Symbols variiert (d.h. einen Fehler, der zyklisch über die Frequenz variiert). Wenn eine IFFT an den Pilotsignalen eines Symbols in Schritt S606 durchgeführt wird, entsprechen Fehler, die zyklisch in der Frequenzdomäne variieren, Spitzen im Ergebnis der IFFT, d.h. Spitzen in der Zeitdomäne, die im in 8 gezeigten Beispiel als die unerwünschten Komponenten 806, 808, 810, 812 und 814 zu sehen sind. Es versteht sich daher, dass die unerwünschten Komponenten Spitzen sind, die in der CIR aufgrund von Unvollkommenheiten bei der Bestimmung der Kanalschätzungen (d.h. der virtuellen Pilotsignale) durch zeitliche Interpolation auftreten.
Eine Abfolge geschätzter CIR für eine Abfolge von Symbolen kann analysiert werden, um zu sehen, wie die Spitzen in der geschätzten CIR zeitlich über die Sequenz geschätzter CIR variieren. Insbesondere kann für jede aus einer Mehrzahl der IFFT-Bin-Positionen der geschätzten CIR das FFT-Modul 508 eine Fourier-Transformation (z.B. eine schnelle Fourier-Transformation (FFT)) über die Abfolge geschätzter CIR durchführen. Die Ergebnisse einer solchen Fourier-Transformation sind in 9 gezeigt. Insbesondere ist 9 eine vereinfachte Flächendarstellung, die sieben Spitzen (die als 902, 904, 906, 908, 910, 912 und 914 markiert sind) an einzelnen IFFT-Bin-Positionen und FFT-Bin-Positionen anzeigt. 9 ist durch Erstellung einer geschätzten CIR für eine Abfolge von achtzig aufeinanderfolgenden Symbolen entstanden, wobei jede geschätzte CIR wie oben stehend beschrieben durch Durchführung einer IFFT an den Pilotsignalen in 2048 Subträgern eines Symbols geschätzt wird. Die Zeitreihe von achtzig komplexen Abtastwerten für jedes der 2048 Bins der CIR werden dann Fourier-transformiert (d.h. indem 2048 Achtzigpunkt-Fourier-Transformationen durchgeführt werden), und die Flächendarstellung von 9 zeigt die Größe der Ergebnisse der FFT.
Es lässt sich erkennen, dass die beiden von verschiedenen Pfaden durch den Kanal verursachten wirklichen Spitzen 902 und 904 (entsprechend den Spitzen 802 und 804 in 8) nahe der Nullfrequenzkomponente über die Abfolge geschätzter CIR zentriert gezeigt sind. 9 ist eine vereinfachte Darstellung, und in anderen Beispielen können die wirklichen Spitzen 902 und 904 über andere Frequenzkomponenten der Ergebnisse der FFT verteilt sein, aber es bestünde nach wie vor eine große Stärke der Spitzen 902 und 904 bei Niedrigfrequenzkomponenten (z.B. bei Frequenzen nahe der Nullfrequenzkomponente) der Ergebnisse der FFT, da der Kanal zwar nicht stationär ist, aber in Bezug auf die Symboldauer nur langsam variiert.
Im Gegensatz dazu variieren die unerwünschten Komponenten über die Abfolge geschätzter CIR eher regelmäßig, da das Muster der Pilotphasen bei verschiedenen Symbolen mit der Zeit variiert. Daher treten in den Ergebnissen der FFT die Spitzen 906, 908, 910, 912 und 914 in der Flächendarstellung (die den Spitzen der in 8 gezeigten unerwünschten Komponenten 806, 808, 810, 812 und 814 entsprechen) bei Nicht-Null-Frequenzkomponenten auf. Da die FFT an geschätzten CIR für eine Abfolge von achtzig aufeinanderfolgenden Symbolen durchgeführt wurde, um den in 9 gezeigten Graphen zu erstellen, entspricht der Frequenz-Bin 80 der Symbolgeschwindigkeit (F_s), d.h. der Frequenz, mit der die Symbole empfangen werden. Aufgrund des in den oben stehend beschriebenen Beispielen verwendeten Pilotübertragungsschemas durchläuft das Pilotphasenmuster, das auf die Symbole angewandt wird, für verschiedene Symbole vier verschiedene Muster. Somit führen die Fehler aufgrund der zeitlichen Interpolation (die die unerwünschten Komponenten verursacht) zu Nicht-Null-Frequenzkomponenten über die Abfolge geschätzter CIR. Insbesondere weisen die unerwünschten Komponenten in dem in 9 gezeigten Beispiel starke Frequenzkomponenten bei $\frac{F_{S}}{4}, \frac{F_{S}}{Z}$
und $\frac{3 F_{S}}{4}$
(d.h. in den Bins 20, 40 und 60 der Ergebnisse der FFT) auf. In 9 ist zu sehen, dass die Spitze 906 eine Frequenz von etwa $\frac{3 F_{S}}{4}$
aufweist, die Spitze 908 eine Frequenz von etwa $\frac{F_{S}}{4}$
aufweist, die Spitze 910 eine Frequenz von etwa $\frac{F_{S}}{2}$
aufweist, die Spitze 912 eine Frequenz von etwa $\frac{3 F_{S}}{4}$
und die Spitze 914 eine Frequenz von etwa $\frac{F_{S}}{2}$
aufweist.
Es besteht daher eine Differenz bei der Frequenzkomponente der unerwünschten Komponenten und der wirklichen Spitzen über die Abfolge geschätzter CIR. Somit können durch Anwenden eines geeigneten Filters die Frequenzkomponenten in den geschätzten CIR, die zu unerwünschten Komponenten gehören, gedämpft werden, wodurch die Verzerrung in der CIR für das Signal reduziert wird.
Das bedeutet, eine Analyse der von den unerwünschten Komponenten verursachten Verzerrung zeigt, dass ihre Energie etwa zu $\frac{F_{S}}{4},$
$\frac{F_{S}}{2},$
und $\frac{3 F_{S}}{4}$
konzentriert ist, während die gewünschten Kanalkomponenten etwa zu 0 Hz konzentriert sind (und stärker über die Frequenzen verteilt sein können, auch wenn das in 9 nicht gezeigt ist). Wie oben stehend beschrieben, liegt das am Pilotphasenmusterdurchlauf durch eine Anzahl verschiedener zeitlicher Muster (ein Muster pro Symbol), sodass der Kanal mit der gleichen Anzahl von verschiedenen Abtastmustern abgetastet wird. Wenn die Pilotsignale mehrerer Symbole durch zeitliche Interpolation kombiniert werden (um die gewünschte Zeitspanne der CIR zu erreichen), entsteht ein periodischer Zeitfehler.
In Schritt S608 filtert das Filtermodul 506 die Abfolge geschätzter CIR, um Komponenten, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge geschätzter CIR variieren, zu dämpfen, um dadurch eine CIR für das Signal zu bestimmen. Die „einzelnen Frequenzen“ sind die Frequenzen, mit denen die unerwünschten Komponenten über die Abfolge geschätzter CIR variieren, z.B. $\frac{F_{S}}{4}, \frac{F_{S}}{2},$
und $\frac{3 F_{S}}{4}$
in den oben stehend beschriebenen Beispielen. Daher werden die in 8 gezeigten gestrichelten Spitzen (die Spitzen 806, 808, 810, 812 und 814) gedämpft, aber die Spitzen 802 und 804 werden nicht signifikant gedämpft, sodass die gefilterte CIR stark mit der in 8 gezeigten durchgezogenen Linie (d.h. ohne die gestrichelten Spitzen) übereinstimmt.
Der CIR-Block 106 muss nicht zwangsläufig die FFT der Abfolge geschätzter CIR berechnen, um die Frequenzen zu bestimmen, bei denen die unerwünschten Komponenten vorliegen (und daher kann es sein, dass er nicht das FFT-Modul 508 oder das Analysemodul 510 umfasst). Wie oben stehend beschrieben, hängen die Frequenzen, bei denen die unerwünschten Komponenten über eine Abfolge geschätzter CIR vorkommen, vom zum Einsatz kommenden Pilotübertragungsschema ab. Daher können die einzelnen Frequenzen, mit denen die unerwünschten Komponenten wahrscheinlich auftreten, basierend auf dem Pilotübertragungsschema bestimmt werden (ohne dabei die unerwünschten Komponenten durch Durchführung einer FFT wirklich zu finden). Falls beispielsweise das Pilotübertragungsschema, das oben stehend beschrieben ist, zum Einsatz kommt, kann das Filtermodul 506 die wahrscheinlichen Frequenzen der unerwünschten Komponenten bei $\frac{F_{S}}{4},$
$\frac{F_{S'}}{2},$
und $\frac{3 F_{S}}{4}$
identifizieren und die Abfolge geschätzter CIR filtern, um diese Frequenzkomponenten zu dämpfen.
In manchen Beispielen kann jedoch der CIR-Block 106 das FFT-Modul 508 und das Analysemodul 510 umfassen. Wie oben stehend beschrieben kann das FFT-Modul 508 dazu verwendet werden, eine FFT über der Sequenz geschätzter CIR für jede von einer Mehrzahl der IFFT-Bin-Positionen der geschätzten CIR durchzuführen. Das Analysemodul 510 kann dann die Ergebnisse der FFT analysieren, um Frequenzen der unerwünschten Komponenten durch Finden von Spitzen bei Nicht-Null-Frequenzen in den Ergebnissen der FFT zu identifizieren. Die Spitzen bei Nicht-Null-Frequenzen in den Ergebnissen der FFT geben unerwünschte Komponenten in den geschätzten CIR an. Die Anzeige der identifizierten Frequenzen kann dann an das Filtermodul 506 weitergeleitet werden, sodass das Filtermodul die Abfolge geschätzter CIR filtern kann, um die identifizierten Frequenzkomponenten zu dämpfen.
Das Filtermodul 506 umfasst den Filter 512, der die Abfolge geschätzter CIR filtert, um die unerwünschten Komponenten daraus zu dämpfen. Das Filtermodul 506 umfasst auch das Steuerungsmodul 514, das die vom Filter 512 angewandte Filterung steuert. Insbesondere kann das Steuerungsmodul 514 den Filter 512 steuern, um sicherzustellen, dass der Filter 512 die Komponenten dämpft, die mit den identifizierten Frequenzen unerwünschter Komponenten über die Sequenz geschätzter CIR variieren.
Der Filter 512 kann ein Tiefpassfilter sein, der Tiefpassfilterung auf die Abfolge geschätzter CIR anwendet. Der Tiefpassfilter kann die Frequenzen unerwünschter Komponenten (z.B. bei $\frac{F_{S}}{4},$
$\frac{F_{S}}{2},$
und $\frac{3 F_{S}}{4}$
) dämpfen, ohne die wirklichen Spitzen zu dämpfen, die bei niedriger Frequenz (z.B. null) zentriert sind.
Ein einfaches und leicht implementierbares Tiefpassfilterungsverfahren besteht darin, eine Integrate-and-Dump-Funktion anzuwenden. Dies beschränkt die Menge an Speicher (z.B. RAM), die zur Implementierung des Filters 512 erforderlich ist, auf einen CIR-Puffer, ohne die Ordnung des Filters 512 zu beschränken. Daher kann der Filter 512 als Integrate-and-Dump-Filter implementiert werden, der die geschätzten CIR über der Zeit integriert und das Ergebnis der Integration nach einer Integrationsperiode ausgibt. Die Integrationsperiode wird der Pilotmusterwiederholungsrate angepasst. Mit anderen Worten entspricht die Anzahl integrierter geschätzter CIR in einer Integrationsperiode einer positiven ganzen Zahl multipliziert mit der Anzahl verschiedener Muster von Pilotsignalphasen in den Symbolen. In den oben stehend beschriebenen Beispielen gibt es vier verschiedene Pilotphasenmuster. Daher umfasst die Integrationsperiode vorzugsweise ein Vielfaches von vier (z.B. 4, 8, 12 oder 16 etc.) der geschätzten CIR. So werden die Frequenzkomponenten der unerwünschten Komponenten vom Integrate-and-Dump-Filter 512 gedämpft. Der Integrate-and-Dump-Filter 512 tritt daher als Filter mit rechteckigem Fenster, z.B. mit einer Fenstergröße von nD_y auf, wobei n ≥ 1 ist,n ∈ ℤ ist und D_y die Anzahl von Pilotphasenmustern ist. Dieser Filter enthält Nullen bei $\frac{x F_{S}}{n D_{y}},$
wobei x = 0.. (nD_y - 1) ist. Ein solcher Filter ist sowohl in Bezug auf Verarbeitungs- und Speicheranforderungen günstig umzusetzen als auch gut zur Dämpfung der unerwünschten Komponenten geeignet (weil die Nullen des Filters bei Frequenzen liegen, wo die unerwünschten Komponenten erwartet werden), wodurch die von den unerwünschten Komponenten verursachte Verzerrung der CIR für das Signal signifikant reduziert wird. Es kann jedoch auch jede beliebige andere geeignete Art von Filterungsverfahren zum Einsatz kommen.
Die vom CIR-Block 106 bestimmte CIR für das Signal wird aus dem Filtermodul 106 zur Verwendung in der Empfangseinheit 102 zum Verarbeiten des empfangenen Signals, z.B. vom FFT-Block 108 und dem Entzerrungsblock 110 wie oben stehend beschrieben, ausgegeben.
In den oben stehend beschriebenen Beispielen sind von allen Subträgern Pilotsignale umfasst (wenn auch über einen Bereich verschiedener Symbole). In anderen Beispielen kann es manche Subträger geben, für die von keinem der Symbole Pilotsignale umfasst sind. In diesen Beispielen wird keine zeitliche Interpolation zum Bestimmen von Pilotsignalen für alle der Subträger eines Symbols verwendet, aber dies verhindert nicht, dass die Beispiele gemäß der obigen Beschreibung zur Bestimmung der CIR des Signals implementiert werden.
Das bedeutet, in den oben stehend beschriebenen Beispielen liegt nach der zeitlichen Interpolation in Schritt S604 in jedem der Subträger eines Symbols ein (entweder empfangenes oder virtuelles) Pilotsignal zur Verwendung bei der Bestimmung der geschätzten CIR für dieses Symbol vor. In anderen Beispielen jedoch kann es sein, dass die zeitliche Interpolation kein Pilotsignal für alle Subträger eines Symbols, die keine empfangenen Pilotsignale umfassen, bestimmt. Das bedeutet, in manchen Beispielen kann es sein, dass die in Schritt S606 durchgeführte IFFT für ein Symbol nicht unter Verwendung von Pilotsignalen aus jedem der Subträger des Symbols durchgeführt wird. Dies kann die Länge der CIR reduzieren, die für das Symbol geschätzt werden kann, aber das kann akzeptabel sein, z.B. falls die geschätzte CIR immer noch länger ist als die Verzögerungsaufspreizung des Kanals.
In den oben stehend beschriebenen Beispielen umfasst die Abfolge von Symbolen, für die geschätzte CIR bestimmt werden, einen Satz aufeinanderfolgender Symbole im empfangenen Signal. Für jedes der Symbole der Abfolge aufeinanderfolgender Symbole wird eine CIR geschätzt, und die resultierende Abfolge aufeinanderfolgender geschätzter CIR wird gefiltert, um die CIR für das Signal zu bestimmen. In anderen Beispielen jedoch umfasst die Abfolge von Symbolen, für die geschätzte CIR bestimmt werden, manche, aber nicht alle aus einem Satz aufeinanderfolgender Symbole in dem empfangenen Signal. Beispielsweise können 8 Symbole aus jedem Block von 32 aufeinanderfolgenden Symbolen verwendet werden, sodass die resultierende Abfolge geschätzter CIR für die Symbole 0 bis 7 und dann für die Symbolen 32 bis 39 und dann aus 64 bis 71 etc. geschätzte CIR umfassen kann. Ein Reduzieren der Anzahl von Symbolen, für die die CIR geschätzt wird, reduziert die vom CIR-Block 106 verbrauchte Rechnerleistung. In dem oben stehend angeführten Beispiel würde die mit der Bestimmung der CIR einhergehende Rechnerlast um etwa ¾ reduziert, da nur für ¼ der Symbole CIR geschätzt werden. Darüber hinaus variiert die Größenkomponente des Kanals für gewöhnlich langsam in Bezug auf die Symbolrate des Signals, sodass es sein kann, dass ein Erzeugen der geschätzten CIR nur für eine Teilmenge der Symbole (anstatt für alle Symbole) die Genauigkeit der letztlich bestimmten CIR des Signals nicht signifikant reduziert. Der Anteil der Symbole, für die die CIR geschätzt wird, ist ein Implementierungsdetail, das je nach der Verwendung, der die CIR für das Signal zugeführt wird, fix oder variabel sein kann.
In den oben stehend unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschriebenen Beispielen empfängt das IFFT-Modul 504 die Kanalschätzungen (d.h. Pilotsignale) aus dem Interpolationsmodul 502 und empfängt das Filtermodul 506 die Ausgabe aus dem IFFT-Modul 504. Wie oben stehend erwähnt, sind jedoch die hier beschriebenen Filterungs- und inversen Fourier-Transformationsvorgänge lineare Vorgänge, und an sich kann die Reihenfolge der Anwendung der Filterung und der inversen Fourier-Transformation getauscht werden. 10 zeigt manche der funktionellen Module der Empfangseinheit 102 in einem zweiten Beispiel. Die in 10 gezeigte Empfangseinheit 102 umfasst manche derselben Module wie oben stehend in Bezug auf 5 beschrieben, die in 10 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Das bedeutet, 10 zeigt das Empfangsmodul 104, den FFT-Block 108 und den CIR-Block 106, der das Entwürfelungsmodul 501 und das Interpolationsmodul 502 umfasst. 10 zeigt jedoch auch den CIR-Block 106, der einen Verarbeitungsblock 1003 umfasst, der mit dem Ausgang des Interpolationsmoduls 502 gekoppelt ist. Der Verarbeitungsblock 1003 unterscheidet sich vom in 5 gezeigten Verarbeitungsblock 503. Das bedeutet, der Verarbeitungsblock 1003 umfasst ein Filtermodul 1006 und ein Modul für eine inverse Fourier-Transformation 1004 (das in diesem Beispiel als IFFT-Modul implementiert ist), wobei das Filtermodul einen Filter 1012 und ein Steuerungsmodul 1014 umfasst. Die in 10 gezeigten Module und Blöcke können in Software, Hardware oder einer Kombination davon implementiert sein. In diesem Beispiel umfasst der CIR-Block 106 kein FFT-Modul oder Analysemodul ähnlich dem FFT-Modul 508 und dem Analysemodul 510, die in 5 gezeigt sind.
Die Vorgangsweise des in 10 gezeigten CIR-Blocks 106 ist unter Bezugnahme auf das in 11 gezeigte Flussdiagramm beschrieben. In Schritt S1102 empfängt das Empfangsmodul 104 das Signal über einen Kanal. Das empfangene Signal wird vom FFT-Block 108 verarbeitet und wird gegebenenfalls auf die gleiche Weise wie oben stehend in Bezug auf die 5 und 6 beschrieben vom Entwürfelungsmodul 501 verarbeitet. In Schritt S1104 bestimmt das Interpolationsmodul 502 Kanalschätzungen (d.h. virtuelle Pilotsignale) wie oben stehend in Bezug auf Schritt S604 beschrieben. In Schritt S1106 werden jedoch die Kanalschätzungen (z.B. sowohl wirkliche als auch virtuelle Pilotsignale) am Filtermodul 1006 empfangen, und die Kanalschätzungen werden über eine Abfolge der Symbole gefiltert, um Komponenten, die mit einzelnen Frequenzen (die unerwünschten Komponenten entsprechen) über die Abfolge von Symbolen variieren, zu dämpfen. Derart bestimmt in Schritt S1106 das Filtermodul 1006 einen Satz gefilterter Kanalschätzungen für einen entsprechenden Satz der Subträger. In anderen Worten kann die Filterung für jeden Frequenzsubträger über eine Mehrzahl von Symbolen angewandt werden (z.B. unter Bezugnahme auf 7 über eine senkrechte Linie von Kanalschätzungen), um so eine gefilterte Kanalschätzung für jeden der Frequenzsubträger zu bestimmen, der über eine Mehrzahl von Symbolen gefiltert (d.h. zeitlich gefiltert) ist. Die Frequenzkoeffizienten für die entsprechenden Frequenzsubträger stellen einen Satz gefilterter Kanalschätzungen dar.
Die Filterung in Schritt S1106 kann unter Anwendung von den oben stehend in Bezug auf die Filterung von Schritt S608 beschriebenen entsprechenden Grundsätzen angewandt werden. Beispielsweise kann die Filterung Tiefpassfilterung der Kanalschätzungen umfassen. Des Weiteren kann der Filter 1012 ein Integrate-and-Dump-Filter sein. So kann die Filterung in Schritt S1106 ein Integrieren der Kanalschätzungen (für einen Subträger) über einer Anzahl von Symbolen umfassen, wobei die Anzahl von Symbolen, über der die Kanalschätzungen integriert werden, einer positiven ganzen Zahl multipliziert mit der Anzahl verschiedener Muster von Kanalschätzungsphasen (d.h. Pilotsignalphasen) in den Symbolen entspricht.
Wie oben stehend beschrieben können die einzelnen Frequenzen durch ein Bestimmen der Frequenzen, mit denen unerwünschte Komponenten wahrscheinlich auftreten, basierend auf dem Pilotübertragungsschema identifiziert werden. Das Steuerungsmodul 1014 steuert die vom Filter 1012 angewandte Filterung, sodass Komponenten der Kanalschätzungen, die den identifizierten einzelnen Frequenzen über die Abfolge von Symbolen variieren, gedämpft werden. Darüber hinaus kann, wie oben stehend beschrieben, die Abfolge von Symbolen, über die die Kanalschätzungen gefiltert werden, einen Satz aufeinanderfolgender Symbole im empfangenen Signal umfassen oder manche, aber nicht alle aus einem Satz aufeinanderfolgender Symbole im empfangenen Signal umfassen (z.B. 8 Symbole aus einem Block von 32 aufeinanderfolgenden Symbolen).
In Schritt S1108 führt das IFFT-Modul 1004 eine inverse Fourier-Transformation am aus dem Filtermodul 1006 ausgegebenen Satz gefilterter Kanalschätzungen durch, wodurch die Kanalimpulsantwort für das Signal bestimmt wird.
In den beiden in 5 und 10 gezeigten Beispielen bestimmt der Verarbeitungsblock (503 oder 1003) die CIR für das Signal unter Verwendung einer Mehrzahl der aus dem Interpolationsmodul 502 empfangenen Kanalschätzungen durch Durchführen wenigstens einer inversen Fourier-Transformation und Anwenden von Filterung, sodass Komponenten der CIR für das Signal, die zeitlich mit bestimmten Frequenzen variieren, gedämpft werden. Die Reihenfolge der Anwendung der inversen Fourier-Transformation und der Filterung unterscheidet sich in verschiedenen hier beschriebenen Beispielen, aber alle Beispiele erreichen das Ergebnis der Dämpfung der unerwünschten Komponenten aus der für das Signal bestimmten CIR durch Filterung.
Im Allgemeinen können sämtliche oben stehend beschriebenen Funktionen, Verfahren, Techniken oder Komponenten in Modulen unter Verwendung von Software, Firmware, Hardware (z.B. fixe Logikschaltungen) oder jeder beliebigen Kombination dieser Implementierungen implementiert werden. Die Begriffe „Modul“, „Funktionalität“, „Komponente“, „Block“ und „Logik“ stehen hier verwendet allgemein für Software, Firmware, Hardware oder jede beliebige Kombination davon.
Im Falle einer Software-Implementierung steht das Modul, die Funktionalität, die Komponente, der Block oder die Logik für Programmkode, der spezielle Aufgaben erfüllt, wenn er auf einem Prozessor (z.B. einer oder mehreren CPU) ausgeführt wird. In einem Beispiel können die beschriebenen Verfahren von einem mit Software konfigurierten Computer in maschinell lesbarer Form auf einem von Computern lesbaren Medium gespeichert durchgeführt werden. Eine solche Konfiguration eines von Computern lesbaren Mediums ist ein Signale tragendes Medium und ist somit ausgelegt, die Befehle (z.B. als Trägerwelle) an die Rechnervorrichtung zu übertragen, z.B. über ein Netz. Das von Computern lesbare Medium kann auch als von Computern lesbares Speichermedium ausgelegt sein und ist demnach kein Signale tragendes Medium. Beispiele für ein von Computern lesbares Speichermedium umfassen einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), eine optische Diskette, einen Flash-Speicher, einen Festplattenspeicher und andere Speichervorrichtungen, die magnetische, optische und andere Verfahren anwenden können, um Anweisungen oder andere Daten zu speichern, und auf die eine Maschine zugreifen kann.
Die Software kann in Form eines Computerprogramms, das Computerprogrammkode zum dahingehenden Konfigurieren eines Computers umfasst, dass dieser die Bestandteile beschriebener Verfahren ausführt, oder in Form eines Computerprogramms vorliegen, das Computerprogrammkodemittel umfasst, die angepasst sind, alle Schritte eines der hier beschriebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer abgespielt wird und wobei das Computerprogramm auf einem von Computern lesbaren Medium implementiert sein kann. Der Programmkode kann in einem oder mehreren von Computern lesbaren Medien gespeichert sein. Die Merkmale der hier beschriebenen Verfahren sind plattformunabhängig, d.h. dass die Verfahren auf verschiedensten Rechnerplattformen mit verschiedensten Prozessoren implementiert werden können. Das bedeutet, ein Computerprogrammprodukt kann ausgelegt sein, das empfangene Signal zu verarbeiten, um die CIR für das Signal zu bestimmen, wobei das Computerprogrammprodukt auf einem von Computern lesbaren Speichermedium implementiert und ausgelegt ist, bei Ausführung auf einem Prozessor an der Empfangseinheit 102 eines der hier beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Einschlägige Fachleute werden auch erkennen, dass alles oder ein Teil der Funktionalität, Techniken oder Verfahren von einer zweckbestimmten Schaltung, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, einer programmierbaren Logikanordnung, einer feldprogrammierbaren Gate-Anordnung oder dergleichen ausgeführt werden kann. Beispielsweise kann das Modul, die Funktionalität, die Komponente, der Block oder die Logik Hardware in Form von Schaltungen umfassen. Solche Schaltungen können Transistoren und/oder andere Hardware-Elemente umfassen, die in einem Herstellungsverfahren verfügbar sind. Solche Transistoren und/oder anderen Elemente können dazu verwendet werden, Schaltungen oder Strukturen auszubilden, die Speicher implementieren und/oder enthalten, wie z.B. Register, Flipflops oder Pufferspeicher, logische Operatoren, wie z.B. Boolesche Operationen, mathematische Operatoren, wie beispielsweise Addierer, Multiplikatoren oder Schieber und Zwischenverbindungen. Solche Elemente können als Kundenschaltungen oder Standardzellbibliotheken, Makros oder auf anderen Abstraktionsebenen bereitgestellt werden. Solche Elemente können in einer speziellen Anordnung miteinander verbunden sein. Das Modul, die Funktionalität, die Komponente oder die Logik kann Schaltungen, die fixe Funktionen aufweisen, und Schaltungen, die zum Durchführen einer oder mehrerer Funktionen programmiert sind, umfassen; solche Programmierung kann aus einer Firmware- oder Software-Aktualisierung oder aus Steuerungsmechanismen bereitgestellt werden. In einem Beispiel weist Hardware-Logik Schaltungen auf, die einen Vorgang mit fixer Funktion, eine Zustandsmaschine oder ein Verfahren implementiert.
Es ist auch vorgesehen, Software einzuschließen, die die Konfiguration von Hardware „beschreibt“ oder definiert, die ein Modul, eine Funktionalität, eine Komponente oder eine Logik wie oben stehend beschrieben implementiert, wie z.B. HDL- (Hardware-Beschreibungslogik-) Software, wie sie zum Konzipieren integrierter Schaltungen oder zum Konfigurieren programmierbarer Chips zum Ausführen gewünschter Funktionen verwendet wird. Das bedeutet, es kann ein von Computern lesbares Speichermedium bereitgestellt sein, auf dem von Computern lesbarer Programmkode zur Erzeugung einer Prozessoreinheit, die ausgelegt ist, eines der hier beschriebenen Verfahren durchzuführen, oder zur Erzeugung einer Prozessoreinheit, die eine hier beschriebene Vorrichtung umfasst, kodiert ist.
Die Begriffe „Prozessor“ und „Computer“ werden hier zur Bezeichnung einer beliebigen Vorrichtung oder eines beliebigen Teils davon mit derartiger Prozessorfähigkeit, dass sie/er Anweisungen ausführen kann, oder einer zweckbestimmten Schaltung, die in der Lage ist, alles oder einen Teil der Funktionalität oder Verfahren auszuführen, oder einer beliebigen Kombination davon verwendet.
Wenngleich der Gegenstand in einer Sprache speziell für Strukturmerkmale und/oder methodische Vorgänge beschrieben wurde, versteht sich, dass der in den beigefügten Patentansprüchen definierte Gegenstand nicht zwangsläufig auf die speziellen oben stehend beschriebenen Merkmale oder Vorgänge beschränkt ist. Vielmehr sind die speziellen oben stehend beschriebenen Merkmale und Vorgänge als beispielhafte Formen für die Implementierung der Patentansprüche offenbart. Es versteht sich, dass die oben stehenden Nutzen und Vorteile ein Beispiel betreffen können oder mehrere Beispiele betreffen können.
Jeder hier angeführte Bereich oder Wert kann ausgeweitet oder verändert werden, ohne die angestrebte Wirkung zu verfehlen, wie für einschlägige Fachleute offenkundig ist. Die Schritte der hier beschriebenen Verfahren können in jeder beliebigen geeigneten Reihenfolge oder angemessenenfalls gleichzeitig ausgeführt werden. Aspekte jedes beliebigen oder oben stehend beschriebenen Beispiele können mit Aspekte jedes beliebigen der anderen beschriebenen Beispiele kombiniert werden, um weitere Beispiele zu bilden, ohne die angestrebte Wirkung zu verfehlen.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung eines Signals, um eine Kanalimpulsantwort für das Signal zu bestimmen, wobei das Signal einem Frequenzmultiplexschema folgt, bei dem das Signal eine Mehrzahl von Symbolen umfasst, wobei jedes der Symbole eine Mehrzahl von voneinander verschiedenen Datenslots zum Übertragen von Daten unter Verwendung einer entsprechenden Mehrzahl von Subträgern umfasst, die in der Frequenzdomäne voneinander verschieden sind, wobei Pilotsignale auf Datenslots wenigstens mancher verschiedener Symbole unter Verwendung verschiedener Subträger gemäß einem Pilotübertragungsschema angewandt werden, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen (S602) des Signals über einen Kanal, wobei die Pilotsignale im empfangenen Signal Kanalschätzungen für die Datenslots des empfangenen Signals angeben, die die Pilotsignale umfassen; Bestimmen (S604) von Kanalschätzungen für wenigstens manche der Datenslots des empfangenen Signals, die kein Pilotsignal umfassen, durch zeitliche Interpolation empfangener Pilotsignale in anderen Datenslots des empfangenen Signals; und Bestimmen einer Kanalimpulsantwort für das Signal unter Verwendung einer Mehrzahl der Kanalschätzungen durch: Durchführen (S606) wenigstens einer inversen Fourier-Transformation an den Kanalschätzungen zur Bestimmung einer Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten für eine Abfolge von Symbolen und Filtern (S608) der Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten, um Komponenten der Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten variieren, zu dämpfen; wobei die einzelnen Frequenzen Frequenzen sind, mit denen unerwünschte Komponenten zeitlich variieren und wobei die unerwünschten Komponenten Spitzen sind, die in den Kanalimpulsantworten für das Signal aufgrund von Unvollkommenheiten bei der Bestimmung von Kanalschätzungen durch zeitliche Interpolation auftreten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen einer Kanalimpulsantwort für das Signal umfasst: Durchführen einer entsprechenden inversen Fourier-Transformation an den Kanalschätzungen für jedes Symbol einer Abfolge der Symbole für eine Mehrzahl der Datenslots dieses Symbols, wodurch eine Abfolge der entsprechenden geschätzten Kanalimpulsantworten für die Abfolge von Symbolen bestimmt wird; und Filtern der Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten, um Komponenten, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten variieren, zu dämpfen, wodurch eine Kanalimpulsantwort für das Signal bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei jede der geschätzten Kanalimpulsantworten Werte an einer Mehrzahl von Bin-Positionen umfasst und wobei das Verfahren ferner umfasst: Durchführen einer Fourier-Transformation über die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten für jede von einer Mehrzahl der Bin-Positionen der geschätzten Kanalimpulsantworten; und Analysieren der Ergebnisse der Fourier-Transformation, um die einzelnen Frequenzen durch ein Finden von Spitzen in den Ergebnissen der Fourier-Transformation, die Komponenten entsprechen, die über die geschätzten Kanalimpulsantworten bei Frequenzen variieren, die unerwünschte Komponenten angeben, zu identifizieren.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das ferner ein Identifizieren der einzelnen Frequenzen durch ein Bestimmen von Frequenzen, mit denen unerwünschte Komponenten wahrscheinlich auftreten, basierend auf dem Pilotübertragungsschema umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, das ferner ein Steuern der Filterung der Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten umfasst, um Komponenten, die mit den identifizierten einzelnen Frequenzen über die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten variieren, zu dämpfen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Pilotsignale auf Datenslots der Symbole in einem regelmäßigen sich wiederholenden Muster über die verschiedenen Subträger gemäß dem Pilotübertragungsschema angewandt werden, wodurch eine Anzahl verschiedener Muster von Kanalschätzungsphasen in den Symbolen festgelegt wird, wobei das regelmäßige sich wiederholende Muster ein diagonales, sich wiederholendes Muster über die verschiedenen Subträger der Symbole im Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Filtern ein Integrieren einer Anzahl der geschätzten Kanalimpulsantworten umfasst, wobei die Anzahl von integrierten geschätzten Kanalimpulsantworten einer positiven ganzen Zahl multipliziert mit der Anzahl verschiedener Muster von Kanalschätzungsphasen in den Symbolen entspricht.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Abfolge von Symbolen, für die geschätzte Kanalimpulsantworten bestimmt werden, entweder: (i) einen Satz aufeinanderfolgender Symbole im empfangenen Signal oder (ii) manche, aber nicht alle aus einem Satz aufeinanderfolgender Symbole im empfangenen Signal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen einer Kanalimpulsantwort für das Signal unter Verwendung einer Mehrzahl der Kanalschätzungen umfasst: Filtern der Mehrzahl der Kanalschätzungen über eine Abfolge der Symbole, um Komponenten zu dämpfen, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge von Symbolen variieren, wodurch ein Satz gefilterter Kanalschätzungen für einen entsprechenden Satz der Subträger bestimmt wird; und Durchführen einer inversen Fourier-Transformation an dem Satz gefilterter Kanalschätzungen, wodurch die Kanalimpulsantwort für das Signal bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner ein Identifizieren der einzelnen Frequenzen durch ein Bestimmen von Frequenzen, in denen unerwünschte Komponenten wahrscheinlich auftreten, basierend auf dem Pilotübertragungsschema umfasst, wobei das Verfahren ferner ein Steuern des Filterns der Mehrzahl der Kanalschätzungen umfasst, um Komponenten, die mit den identifizierten einzelnen Frequenzen über die Abfolge der Symbole variieren, zu dämpfen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die Pilotsignale auf Datenslots der Symbole in einem regelmäßigen sich wiederholenden Muster über die verschiedenen Subträger gemäß dem Pilotübertragungsschema angewandt werden, wodurch eine Anzahl verschiedener Muster von Kanalschätzungsphasen in den Symbolen festgelegt wird, wobei das regelmäßige sich wiederholende Muster ein diagonales, sich wiederholendes Muster über die verschiedenen Subträger der Symbole im Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Filtern ein Integrieren der Kanalschätzungen über eine Anzahl von Symbolen umfasst, wobei die Anzahl von Symbolen, über die die Kanalschätzungen integriert werden, einer positiven ganzen Zahl multipliziert mit der Anzahl verschiedener Muster von Kanalschätzungsphasen in den Symbolen entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Abfolge von Symbolen, über die die Kanalschätzungen gefiltert werden, entweder: (i) einen Satz aufeinanderfolgender Symbole im empfangenen Signal oder (ii) manche, aber nicht alle aus einem Satz aufeinanderfolgender Symbole im empfangenen Signal umfasst.
Empfangseinheit (102), die ausgelegt ist, ein Signal zu verarbeiten, um eine Kanalimpulsantwort für das Signal zu bestimmen, wobei das Signal einem Frequenzmultiplexschema folgt, bei dem das Signal eine Mehrzahl von Symbolen umfasst, wobei jedes der Symbole eine Mehrzahl von voneinander verschiedenen Datenslots zum Übertragen von Daten unter Verwendung einer entsprechenden Mehrzahl von Subträgern umfasst, die in der Frequenzdomäne voneinander verschieden sind, wobei Pilotsignale auf Datenslots wenigstens mancher verschiedener Symbole unter Verwendung verschiedener Subträger gemäß einem Pilotübertragungsschema angewandt werden, wobei die Empfangseinheit umfasst: ein Empfangsmodul (104), das ausgelegt ist, das Signal über einen Kanal zu empfangen, wobei die Pilotsignale im empfangenen Signal Kanalschätzungen für die Datenslots des empfangenen Signals angeben, die die Pilotsignale umfassen; ein Interpolationsmodul (502), das ausgelegt ist, Kanalschätzungen für wenigstens manche der Datenslots des empfangenen Signals, die kein Pilotsignal umfassen, durch zeitliche Interpolation empfangener Pilotsignale in anderen Datenslots des empfangenen Signals zu bestimmen; und einen Verarbeitungsblock (503), der ausgelegt ist, eine Kanalimpulsantwort für das Signal unter Verwendung einer Mehrzahl der Kanalschätzungen zu bestimmen, wobei der Verarbeitungsblock umfasst: ein Modul für eine inverse Fourier-Transformation (504), das ausgelegt ist, wenigstens eine inverse Fourier-Transformation an den Kanalschätzungen zur Bestimmung einer Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten für eine Abfolge von Symbolen durchzuführen, und ein Filtermodul (506), das ausgelegt ist, die Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten zu filtern, um Komponenten der Abfolge von geschätzten Kanalimpulsantworten, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten variieren, zu dämpfen; wobei die einzelnen Frequenzen Frequenzen sind, mit denen unerwünschte Komponenten zeitlich variieren und wobei die unerwünschten Komponenten Spitzen sind, die in den Kanalimpulsantworten für das Signal aufgrund von Unvollkommenheiten bei der Bestimmung von Kanalschätzungen durch zeitliche Interpolation auftreten.
Empfangseinheit nach Anspruch 14, wobei das Modul für eine inverse Fourier-Transformation ausgelegt ist, eine entsprechende inverse Fourier-Transformation an den Kanalschätzungen für eine Mehrzahl der Datenslots jedes Symbols einer Abfolge der Symbole durchzuführen, um so eine Abfolge entsprechender geschätzter Kanalimpulsantworten für die Abfolge von Symbolen zu bestimmen; und wobei das Filtermodul ausgelegt ist, die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten zu filtern, um Komponenten, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge geschätzter Kanalimpulsantworten variieren, zu dämpfen, um so eine Kanalimpulsantwort für das Signal zu bestimmen.
Empfangseinheit nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Filtermodul ausgelegt ist, die Mehrzahl der Kanalschätzungen über eine Abfolge der Symbole zu filtern, um Komponenten, die mit einzelnen Frequenzen über die Abfolge von Symbolen variieren, zu dämpfen, um so einen Satz gefilterter Kanalschätzungen für einen entsprechenden Satz der Subträger zu bestimmen; und wobei das Modul für eine inverse Fourier-Transformation ausgelegt ist, eine inverse Fourier-Transformation an dem Satz gefilterter Kanalschätzungen durchzuführen, um die Kanalimpulsantwort für das Signal zu bestimmen.
Empfangseinheit nach einem der Ansprüche 14 bis 16, die ferner einen Block für eine schnelle Fourier-Transformation umfasst, der ausgelegt ist, die Symbole des empfangenen Signals abzutasten, wobei der Block für eine schnelle Fourier-Transformation ausgelegt ist, die bestimmte Kanalimpulsantwort für das Signal dazu zu verwenden, ein Fenster für eine schnelle Fourier-Transformation zum Abtasten der Symbole des empfangenen Signals zu positionieren.
Empfangseinheit nach Anspruch 17, wobei der Block für eine schnelle Fourier-Transformation ausgelegt ist: die bestimmte Kanalimpulsantwort für das Signal dazu zu verwenden, eine symbolübergreifende Störung als Funktion der Position des Fensters für eine schnelle Fourier-Transformation abzuschätzen; und basierend auf der Schätzung der symbolübergreifenden Störung die Position des Fensters für eine schnelle Fourier-Transformation zu bestimmen, die der minimalen symbolübergreifenden Störung entspricht.
Computerprogrammprodukt, das ausgelegt ist, ein Signal zu verarbeiten, um eine Kanalimpulsantwort für das Signal zu bestimmen, wobei das Computerprogrammprodukt auf einem von Computern lesbaren Speichermedium implementiert und ausgelegt ist, bei Ausführung auf einem Prozessor an einer Empfangseinheit das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen.