DE112014000767T5

DE112014000767T5 - Block-Zeitbereichs-Kanalschätzung in einem OFDM-System

Info

Publication number: DE112014000767T5
Application number: DE112014000767.6T
Authority: DE
Inventors: Steven C. Thompson; Fernando Lopez de Victoria
Original assignee: Acorn Technologies Inc
Current assignee: Acorn Technologies Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-10-29
Also published as: US20150043629A1; WO2014143573A1; US9319260B2; TW201442470A; US20140269882A1; US8897353B2; CN105191237B; CN105191237A; TWI548242B

Abstract

Ein OFDM-Empfänger empfängt OFDM-Symbole im Frequenzbereich und kammfiltert und punktiert dann die OFDM-Symbole, um Symbole mit tatsächlichen Pilotinformationen und mit Nullwerten an den Datensymbolen zurückzulassen. Der Empfänger führt die punktierten OFDM-Symbole einer OFDM-Symbolwarteschlange zu. Mit der Speicherung punktierter OFDM-Symbole ist ein Virtuellpilot-Interpolator gekoppelt, um Virtuellpilotinformationen zu erzeugen, die in OFDM-Symbole eingeführt werden. Der Interpolator kann ein zweidimensionales Wienerfilter sein. Der Empfänger umfasst auch einen Zeitbereichs-Kanalschätzer, der ein erstes OFDM-Symbol, das Virtuellpilotinformationen umfasst, verarbeitet, um eine Kanalimpulsantwort für das erste OFDM-Symbol zu erzeugen. Ein Frequenzentzerrer entzerrt das OFDM-Symbol als Reaktion auf die Kanalimpulsantwort für das erste OFDM-Symbol.

Description

HINTERGRUND
COPYRIGHT-VERMERKBERECHTIGUNG
Ein Teil der Offenbarung der vorliegenden Patentschrift enthält Material, das urheberrechtlich geschützt ist. Der Copyright-Eigentümer hat keine Einwände gegen die Faksimilewiedergabe der Patentschrift oder der Patentoffenbarung, so wie sie in der Patentakte oder Aufzeichnungen des Patent and Trademark Office erscheint, durch beliebige Personen, behält sich aber ansonsten jegliche Copyright-Rechte vor. Dieser Vermerk gilt für die Software und Daten wie nachfolgend und in den Zeichnungen beschrieben.
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Verarbeiten von Kommunikationssignalen, um Kanalschätzung effizienter zu erzielen, insbesondere bei der Bereitstellung von Kanalschätzung in einem Orthogonal-Frequenzmultiplex- bzw. OFDM-Empfänger.
2. Stand der Technik
Um Datenraten zu vergrößern und Mehrfachwege zu mindern, haben fortschrittliche Netze, darunter sogenannte drahtlose 4G-Netze wie WiMAX und LTE (Long-Term Evolution) Varianten der Orthogonal-Frequenzmultiplex- bzw. OFDM-Signalform für die PHY-Schicht angenommen. Die PHY-Schicht ist das physikalische elektromagnetische Mittel, wodurch Informationsbit per Funk oder Draht gesendet und empfangen werden. OFDM bietet viel erwünschte Bandbreiteneffizienz mit eingebauter Minderung für die Mehrfachwege der drahtlosen Kanäle in stätischen Umgebungen. Die Empfindlichkeiten von OFDM-Übertragung sind wohlverstanden.
Das ”Bitpumpen”-Schema für die PHY-Schicht hat sich in digitalen Teilnehmeranschluss-OFDM-Anwendungen (DSL, verdrahtet) als erfolgreich erwiesen. Mobile drahtlose OFDM-Anwendungen sehen sich dagegen immer noch Problemen gegenüber, die entworfene Kapazität von OFDM zu erzielen.
Im Kern der praktischen und theoretischen Vorteile von OFDM liegt die Verwendung einer schnellen Fouriertransformation (FFT). Die bei OFDM implementierte FFT kann als analog einer Bank von Tunern für N_c-simultane Radiosender angesehen werden, weil jeder der durch die FFT erzeugten Töne unabhängig Benutzern zugewiesen werden kann. Die OFDM-PHY liefert oder empfängt einen gleichzeitigen Stoß von Bit über einen kurzen Zeitraum auf jeder Trägerfrequenz (Ton) mit einer vollständigen oder teilweisen Vergabe von Trägern an einen gegebenen Benutzer. Eine teilweise Vergabe von Trägern zwischen verschiedenen Benutzern und Aggregieren vieler Benutzer in einem Zeitraum ist ein Mehrfachzugriffsschema für OFDM. Im Fall von Kanälen mit 10 MHz Bandbreite kann ein Benutzer bis zu N = 840 (WiMAX) oder 600 (LTE) gleichzeitige Töne über eine sehr kurze Dauer, wie etwa 0,1 Millisekunden, empfangen. Diese N_c-Töne pro Zeitraum bilden ein OFDM-Symbol. Die Vergabe vieler Benutzer in einem Symbol wird als OFDMA bezeichnet.
Drahtlose Standards bestehen gewöhnlich aus drei wichtigen Zeitsegmenten, die durch die verfügbare Bandbreite und Zeitempfindlichkeit der Informationen definiert werden. Symbole werden verkettet, um einen Rahmen zu definieren, der die längste relevante Zeiteinheit ist und zum Beispiel eine Millisekunde sein kann. Wenn die Standards einem Rahmen zehn Symbole zuweisen, beträgt die Symboldauer 0,1 Millisekunden. Als Letztes definieren die FFT-Größe und die Dauer des zyklischen Präfix (CP) die zeitliche Beabstandung zwischen Abtastwerten, so dass eine 1024-Punkt-FFT und ein 128-Punkt-CP ein Abtastintervall von 11 Mikrosekunden definieren. Obwohl FFT-Berechnungen vergleichsweise effizient sein können, ist die FFT-Größe für ein beispielhaftes OFDM-System groß genug (z. B. 1024 Abtastwerte im Fall von 10 MHz Bandbreite), dass die rechnerischen Anforderungen relativ hoch bleiben und der Stromverbrauch eine wichtige Beschränkung beim Entwurf von Empfängern für Benutzerhandapparate bleibt.
OFDM-Systeme sind empfindlicher und weisen weniger robuste Signalakquisition als 3G-Systeme auf der Basis von CDMA (Code Division Multiple Access) auf. Die Empfindlichkeit von OFDM-Systemen stammt aus ihrer Verwendung der schnellen Fouriertransformation (FFT) zum Transformieren ankommender Signale aus dem Zeit- in den Frequenzbereich. Die FFT in OFDM-Systemen kann unter sehr häufigen Realweltbedingungen und Empfängerimplementierungen von idealen Annahmen abweichen. Wenn die dem FFT-Algorithmus zugrundeliegenden Annahmen fehlschlagen, entwickelt sich Übersprechen zwischen allen N_cKanälen (auf N_c Trägern), die gesendet werden. Übersprechen zwischen Trägern verschlechtert die Leistungsfähigkeit, was seinerseits Zunahme von Bitfehlerraten (BER) verursacht.
Ein drahtloser OFDM-Handapparat kann aufgrund von Reflexionen von Strukturen oder großen Wasseroberflächen mehrere Wege (Kopien mit verschiedenen Verzögerungen) desselben Signals von einem Sendemast („Basisstation”) empfangen. Dieser Nicht-Sichtlinienempfang oder Mehrfachweg bewirkt, dass das Signal aus der durch den Sender ausgegebenen linearen Frequenzbereichs-„Form” heraus verzerrt wird. Ein Empfänger muss ein Filter berechnen, um die ursprüngliche lineare Spektralform des Signals wiederherzustellen; dieses Filter wird als das Signal entzerrend bezeichnet. OFDM-Empfänger führen eine kritische Entzerrungsberechnung für jedes gesendete OFDM-Symbol durch.
Im Gegensatz zu den meisten üblicherweise in Kommunikationssystemen verwendeten anderen Modulationsstrategien kann OFDM zwei Entzerrer umfassen, um die Signalqualität zu verbessern: einen Zeitentzerrer (TEQ) und einen Frequenzentzerrer (FEQ). Einige OFDM-Anwendungen wie DSL umfassen einen Zeitentzerrer, während andere, wie etwa Systeme, die aktuelle drahtlose Standards implementieren, keinen Zeitentzerrer verlangen. Alle praktischen OFDM-Empfänger weisen einen Frequenzentzerrer auf. Gleichgültig, ob ein Empfänger einen Zeitentzerrer oder nur einen Frequenzentzerrer umfasst, muss der Empfänger Kanalschätzung durchführen, um zumindest anfänglich Werte der Entzerrerkoeffizienten zu bestimmen, bevor der Entzerrer zur Verbesserung der Signalqualität verwendet werden kann. Die Bestimmung der Koeffizienten für Frequenzentzerrer erfolgt typischerweise im Frequenzbereich.
Ein OFDM-Kommunikationssystem umfasst typischerweise einen OFDM-Sender, der Funksignale erzeugt, die mit Informationen moduliert sind, wie etwa durch ein Computernetzwerk erzeugten Daten oder Sprachdaten. Die Funksignale breiten sich über einen Kanal, der das Funksignal auf verschiedene Weisen verzerrt, wie etwa durch Übertragung über mehrere Wege verschiedener Längen, zu einem Empfänger aus, wodurch mehrere Kopien des Funksignals mit verschiedenen Offsets und Amplituden in dem als Mehrwege bekannten Mechanismus eingeführt werden. Empfängerschaltkreise mischen das empfangene Signal in das Basisband herunter und setzen dieses Signal von analog in digital um, um das Informationssignal zu produzieren, das OFDM-Verarbeitung unterzogen wird. Das Funksignal wird zeitlich ausgerichtet. Nach der Ausrichtung wird das Signal verarbeitet, um das zyklische Präfix (CP) aus dem Signal zu entfernen. Das zyklische Präfix ist anwesend, weil OFDM-Sender ein CP der Länge N_CP, das aus den letzten N_CP Abtastwerten besteht, zu einer Informationssignalform der Länge N hinzufügen, so dass das Digitalsignal, das der Sender in analog umsetzt und sendet, die Länge N + N_CP aufweist. Ein anfänglicher Schritt des Umkehrungsumsetzungsprozesses des Empfängers ist dann die Entfernung und das Verwerfen der hinzugefügten N_CP Zykluspräfixabtastwerte. Nach diesem Schritt wird das serielle Signal durch ein paralleles Umsetzungselement organisiert und zur weiteren Verarbeitung in ein Parallelsignal umgesetzt. Das zyklische Präfix kann entweder vor oder nach der Umsetzung von seriell in parallel entfernt werden.
Nach der CP-Entfernung werden die parallelen Daten einem Prozessor für schnelle Fouriertransformation (FFT) zugeführt, der die Zeitbereichsabtastwerte s(n) zur Verarbeitung in eine Menge von Frequenzbereichsabtastwerten R_i(k) umsetzt. Es wird angenommen, dass das empfangene OFDM-Symbol durch den Kanal verfälscht wird, wobei für OFDM angenommen wird, dass dadurch Amplituden- und Phasenverzerrungen der Abtastwerte aus jeder der in dem OFDM-System verwendeten Trägerfrequenzen eingeführt werden. Ein Frequenzentzerrer (FEQ) wendet eine Amplituden- und Phasenkorrektur auf die unterschiedlichen auf den verschiedenen Frequenzen gesendeten Abtastwerte an, die für jede der in dem OFDM-System verwendeten Frequenzen spezifisch ist. Der FEQ benötigt eine Schätzung der Amplituden- und Phasenabweichungen des Kanals vom Idealfall bei jeder Frequenz, um zu bestimmen, welche Korrekturen anzuwenden sind.
Ein typischer OFDM-Kanalschätzer empfängt und schätzt im Frequenzbereich einen Kanal auf der Basis einer Menge von Pilottonorten und empfangenen Pilotsignalen. Dies wird als Frequenzbereichs-Kanalschätzung oder FDCE bezeichnet. Die Pilottöne (oder einfach Piloten) sind typischerweise Ein- oder Zwei-Bit-Symbole, die durch die relevanten Standards vorgeschrieben werden, so dass der Empfänger die erwarteten Pilotorte und -werte a priori kennt. Alle FDCE-Implementierungen reagieren auf das durch die FFT ausgegebene OFDM-Symbol, um die empfangenen Pilotsignale zu extrahieren. Die Kanalschätzung an jedem Piloten kann als die Amplitude und Phasendrehung aus dem im Idealfall erwarteten Nach-Demodulationswert von „+1” für jeden Piloten bestimmt werden. Jede Abweichung von diesem Wert „+1” stellt die Verzerrung aus dem Kanal bei der Bandbreite dieser Frequenz dar. Der Wert des Kanals an den Datenträgerfrequenzen kann durch Interpolieren der an den Pilotträgerfrequenzen erhaltenen Werte geschätzt werden. Es sind verschiedene Verbesserungen an einfachen Kanalschätzungsmethoden bekannt und werden herkömmlicherweise im Frequenzbereich implementiert. Der Frequenzentzerrer empfängt die Signale von dem schnellen Fouriertransformationsprozessor und Kanalschätzungen von dem Schätzer und entzerrt das Signal. Die Ausgabe des Entzerrers wird typischerweise einem Parallel-Seriell-Element zugeführt, das die parallelen Ausgaben des Entzerrers in ein serielles Ausgangsbenutzersignal umsetzt.
Ein OFDM-Symbol wird konstruiert durch Setzen von aktiven Datenträgerwerten auf von null verschiedene Werte aus einer vorgeschriebenen Menge von Werten gemäß der Anzahl von in dieses OFDM-Symbol zu „ladenden” Bit. Diese Werte werden dann einer inversen schnellen Fouriertransformation (IFFT) unterzogen, um die Zeitbereichsabtastwerte zu erhalten. Das zyklische Präfix wird am Anfang des Symbols hinzugefügt, indem eine definierte Anzahl von Abtastwerten vom Ende der Sequenz von Zeitbereichsabtastwerten eines Symbols genommen wird. Die IFFT könnte zum Beispiel 1024 Abtastwerte produzieren. Bestimmte Standards wählen das CP so aus, dass es eine Länge von 128 aufweist. Das heißt, der Sender wählt die letzen 128 Abtastwerte aus der Sequenz von 1024 Abtastwerten aus und stellt diese Abtastwerte so voran, dass sie die ersten 128 Abtastwerte in dem gesendeten OFDM-Symbol werden, das insgesamt 1152 Abtastwerte aufweist. Aufgrund dieser Konstruktion produziert das Auswählen beliebiger 1024 Abtastwerte aus den 1152 Abtastwerten des OFDM-Symbols eine zirkulare Verschiebung an den ursprünglichen 1024 OFDM-Zeitbereichsabtastwerten.
Im Fall des WiMAX-Standards kann das OFDM-Symbol auf 60 Subkanälen mit 14 aktiven Trägern pro Subkanal für insgesamt 840 aktive Träger gesendet werden, mit 4 Piloten pro Subkanal. Die Orte der Piloten in einem beliebigen gegebenen Symbol und deshalb Subkanal werden durch den Standard vorgeschrieben. OFDM-Methoden für Netze mit hohem Durchsatz versuchen, das Overhead zu minimieren, und dies schließt die Anzahl der Trainingsträger in einem Symbol ein. Verringern der Anzahl oder Dichte von Piloten kann die Möglichkeit von Empfängern begrenzen, Informationen effizient aus einem Signal wiederzugewinnen.
Ein theoretischer Vorteil von OFDM ist, dass Entzerrung nach der FFT für jeden empfangenen Ton einzeln mittels eines relativ simplen Algorithmus durchgeführt werden kann. Ein anderer Vorteil, der OFDM-Empfänger befähigt, ist, dass Entzerrerkoeffizienten nur für jeden Subträger geschätzt werden müssen, der für den Benutzer relevant ist, eine Quantität, die kleiner als die FFT-Größe ist. Die Werte für jeden Entzerrerkoeffizienten entsprechend jedem Ton werden von der Schätzung des Kanalkoeffizienten – als Kanalschätzung bezeichnet – abhängen. Wie viele Operationen in OFDM-Empfängern führen typische OFDM-Empfänger Kanalschätzung nach der FFT durch, weil die Kanalschätzung an diesem Punkt auf der Basis der Tonvergabe eines Benutzers einfach und effizient durchgeführt wird. Da Kanalschätzung nach der FFT durchgeführt wird, werden die Töne durch FFT- und Nach-FFT-Verzerrungen, die als Zwischenträgerstörungen (ICI) bezeichnet werden, beeinträchtigt. ICI manifestieren sich im Allgemeinen mittels dreier Bedingungen: 1) Fehler der Frequenzabstimmung; 2) Dopplereffekte aus Mobilität; und 3) Störungen von anderen Zellenstandorten. OFDM-Systeme berücksichtigen Zwischensymbolstörungen durch Bereitstellung einer Zeitlücke zwischen Symbolen, so dass Zwischensymbolstörungen im Allgemeinen für OFDM, verglichen mit anderen drahtlosen Methoden, weniger problematisch sind.
Ein beliebiger gegebener Kanal hat eine wohlbekannte Grenze seiner Kapazität. Bei aktuellen OFDM-Implementierungen gibt es zusätzliche Kapazitätsverluste unter den erwarteten Raten. Kanalschätzungsfehler sind ein Hauptübeltäter. Da sich ICI bei typischen Implementierungen auf die Kanalschätzungsalgorithmen nach der FFT auswirkt, führt schlechte Kanalschätzung zu ungenauen Entzerrerkoeffizienten. Vergrößerte Bitfehlerrate (BER) aufgrund unzähliger Bedingungen wie anspruchsvolle Kanäle und schlechte Kanalschätzung, kann berücksichtigt werden, indem man die einem Benutzer angebotene gesendete Bitrate verringert. Effektiv erlaubt eine Verringerung der gesendeten Bitrate Robustheit gegenüber Störungen. Dies ist jedoch eine nichtlineare Korrektur, da die OFDM-Methode Übertragung von zwei, vier oder sechs Bit pro Ton erlaubt und folglich unter bestimmten Umständen Verzerrungsminderung das Senden von weniger als 2 Bit pro Ton erfordert, was bedeutet, dass das System dem Benutzer überhaupt keine Daten zur Verfügung stellt.
KURZFASSUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen OFDM-Empfänger bereit, der eine Zeitbereichs-Kanalimpulsantwort bestimmt. Der Empfänger umfasst ein Filter, das OFDM-Symbole empfängt und Kammfilterung und Punktierung von OFDM-Symbolen durchführt, um punktierte OFDM-Symbole bereitzustellen, die Pilotinformationen aufweisen. Speicherung von punktierten OFDM-Symbolen empfängt und speichert eine vorbestimmte Anzahl punktierter OFDM-Symbole. Mit der Speicherung punktierter OFDM-Symbole ist ein Virtuellpilotgenerator gekoppelt, um Virtuellpilotinformationen zu erzeugen, die in OFDM-Symbole eingeführt werden. Ein Zeitbereichs-Kanalschätzer verarbeitet ein erstes OFDM-Symbol, das Virtuellpilotinformationen umfasst, um eine Kanalimpulsantwort für das erste OFDM-Symbol zu erzeugen. Ein Frequenzentzerrer entzerrt das OFDM-Symbol als Reaktion auf die Kanalimpulsantwort für das erste OFDM-Symbol.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Ausführungsform kann der Empfänger Interpolation durchführen, um die Pilotwerte zu bestimmen. Der Empfänger kann ein Wienerfilter verwenden, um die Interpolation durchzuführen, und kann Dopplerinformationen und/oder den Rauschabstand beim Bestimmen der Pilotwerte verwenden.
Gemäß einem anderen weiteren Aspekt der vorliegenden Ausführungsform erzeugt der Virtuellpilotgenerator Virtuellpilotwerte für Datenträgerorte unter Verwendung von Werten von Kanalabtastwerten, die Pilotorten zugeordnet sind. Der Empfänger umfasst ferner einen CIR-Selektor, der auf eine anfängliche Kanalimpulsantwort reagiert, um ein Kanalimpulsantwortintervall auszuwählen, wobei der Zeitbereichs-Kanalschätzer auf das Kanalimpulsantwortintervall reagiert, um eine weitere Kanalimpulsantwort zu erzeugen. In einem weiteren Aspekt identifiziert der CIR-Selektor Kanalwege zur Aufnahme in das Kanalimpulsantwortintervall, und der CIR-Selektor beendet einen Prozess des Identifizierens von Kanalwegen auf der Basis eines normierten Spitzenwerts, der einem letzten identifizierten Kanalweg zugeordnet ist.
Ein anderer Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zur Kommunikation in einem OFDM-Kommunikationssystem bereit, das Empfangen und Filtern von OFDM-Symbolen umfasst, um punktierte OFDM-Symbole bereitzustellen, die abgetastete Pilotinformationen aufweisen, die aus dem Kanal abgetastet werden, über den die OFDM-Symbole gesendet wurden. Es werden Virtuellpilotwerte erzeugt, die mehreren Datenträgerorten entsprechen. Die Virtuellpilotwerte werden aus den abgetasteten Pilotinformationen bestimmt. Unter Verwendung der Virtuellpilotwerte und der abgetasteten Pilotinformationen wird eine Kanalimpulsantwort geschätzt, die einem ersten OFDM-Symbol entspricht. Das erste OFDM-Symbol wird als Reaktion auf die Kanalimpulsantwort für das erste OFDM-Symbol entzerrt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Ausführungsform kann Bestimmen einer anfänglichen Kanalimpulsantwort sein, wobei die resultierende anfängliche Kanalimpulsantwort eine Zeitbereichs-Kanalschätzung ist. In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform umfasst ein Prozess des Auswählens einer Kanalimpulsantwort Auswählen eines Kanalimpulsantwortintervalls. Ein Prozess zum Bestimmen des Kanalimpulsantwortintervalls kann Kanalwege identifizieren, die in das Kanalimpulsantwortintervall aufzunehmen sind. Weiterhin wird ein Prozess des Identifizierens von Kanalwegen auf der Basis eines einem als Letztes identifizierten Kanalweg zugeordneten normierten Spitzenwerts gestoppt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch ein OFDM-Kommunikationssystem mit einem OFDM-Sender und einem Zeitbereichs-Kanalschätzungs-OFDM-Empfänger.
2 zeigt eine anfängliche Kanalschätzung, eine letzte Kanalschätzung und eine idealisierte Kanalrepräsentation.
3 zeigt schematisch die Verteilung von Pilotträgern und Datenträgern in einem Vierzehn-Symbol-Subrahmen gemäß dem LTE-Standard (Long-Term-Evolution).
4 zeigt schematisch die Verteilung von Pilotträgern und Datenträgern von 3 nach einer Punktierungsoperation, die neben anderen Möglichkeiten die Datenträger in einem Subrahmen nullen oder auf null setzen kann.
5 zeigt einen Subrahmen, der verarbeitet wird, um virtuelle Piloten bereitzustellen, um Zeitbereichs-Kanalschätzung zu ermöglichen. 5 kann zum Beispiel erzeugt werden, indem virtuelle Piloten in den Subrahmen von 4 eingeführt werden, der einem Punktierungsprozess unterzogen wurde.
6 zeigt Schaltkreise zum Erzeugen von Virtuellpilotinformationen und Verwenden dieser Informationen bei Zeitbereichs-Kanalschätzung.
7 zeigt Aspekte eines Zeitbereichs-Kanalschätzungsprozesses mit Bezug auf eine anfängliche Kanalschätzung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein typischer OFDM-Empfänger umfasst einen funktional mit dem Frequenzentzerrer colokalisierten einfachen Frequenzbereichs-Kanalschätzer (FDCE). Der FDCE verwendet die Frequenzrepräsentation des OFDM-Symbols und möglicherweise andere Informationen zur symbolweisen oder blocksymbolweisen Schätzung des Kanals. Die Entzerrerkoeffizienten sind einzelne komplexwertige Gewichte für jeden aktiven Träger. Bei Mehrfachzugriffsmethoden sind die einem einzelnen Benutzer gewidmeten Träger typischerweise eine Teilmenge, die beträchtlich kleiner als alle aktiven Träger sind. Zum Beispiel sind bei einer LTE-Konfiguration 600 Träger für die Abwärtsstrecke einem Benutzer verfügbar, aber es können diesem Benutzer sogar nur 36 zugeteilt werden. Die Kanalschätzung kann deshalb effektiv in Gruppen von 12 benachbarten Frequenzen berechnet werden. Bei einer Mehrfachzugriffs-OFDM-Implementierung kann Schätzen des Kanals nur im Empfänger für einen Benutzer eine nützliche Vereinfachung bereitstellen.
Zeitbereichs-Kanalschätzung (TDCE) bietet in komplexen Netzentwürfen oder für hohe Benutzerdichten signifikante Vorteile gegenüber Frequenzbereichs-Kanalschätzung (FDCE). Die durch Zeitbereichs-Kanalschätzung bereitgestellte vergrößerte Robustheit setzt sich in höheren netzweiten Durchsatz um. Der OFDM verwendende ursprüngliche WiFi-Standard (802.11a) kann Leistungsfähigkeitsgewinne aus Implementierung von Zeitbereichs-Kanalschätzung nicht realisieren, aber Verwendungen von TDCE in Empfängern, die den vergleichsweise komplexen LTE-Standard (Long-Term-Evolution) implementieren, können stark verbesserten Durchsatz und ein verbessertes Benutzererlebnis erzielen.
Ein Problem bei der Zeitbereichs-Kanalschätzung ist, dass es in einem beliebigen gegebenen Symbol zu wenig Pilotträger geben kann, um effektive Kanalschätzung durchzuführen. Bei einem Blocksymbol-Übertragungsschema muss es eine Mindest-Pilotdichte geben, um Zeitbereichs-Kanalschätzung zu ermöglichen. Standards wie LTE sind für Frequenzbereichs-Kanalschätzung ausgelegt und stellen in einem Symbol nicht unbedingt genug Pilotsignale für Zeitbereichs-Kanalschätzung bereit. Nicht alle Symbole in einem gegebenen Block weisen Pilotträger auf, und die Pilotdichte in pilottragenden Symbolen kann für robuste Zeitbereichs-Kanalschätzung unzureichend sein.
Bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung können robuste Zeitbereichs-Kanalschätzung bereitstellen, indem zum Beispiel die Pilotdichte für Blocksymbol-OFDM-Übertragungssysteme wie LTE vergrößert wird. LTE stellt typischerweise in einer beliebigen gegebenen Gruppe vierzehn Symbole bereit, und in vier dieser Symbole sind typischerweise Piloten enthalten. Die Aggregation von vierzehn Symbolen wird als Subrahmen bezeichnet. Die Subrahmendauer beträgt 1 ms, und jeder Träger überspannt 15 KHz. Ein LTE-System, das einen Kanal mit 10 MHz Bandbreite verwendet, kann eine 1024-Punkt-FFT mit 600 aktiven Trägern verwenden. Daraus folgt, dass die Übertragung über 1 ms die notwendigen Informationen für Übertragung von der Basisstation zu dem mobilen Benutzer in sogar 600 × 14 = 6240 Trägerintervalle verteilt. Diese Intervalle werden bei LTE als „Ressourcenelemente” bezeichnet. Bei bestimmten LTE-Konfigurationen gibt es zu wenige Piloten in den Symbolen, aus denen der Subrahmen besteht, was neben anderen Problemen zu Konvergenz- und Schätzungsgenauigkeitsproblemen führen kann. Bevorzugte Implementierungen der vorliegenden Erfindung stellen das effektive Äquivalent einer Anzahl zusätzlicher Piloten (virtueller Piloten) bereit, die die Durchführbarkeit und Leistungsfähigkeit von Zeitbereichs-Kanalschätzung wesentlich verbessern kann. Zusätzlich kann Verarbeitung der Kanalimpulsantwort einen besseren Rahmen für die Kanalschätzung ergeben, wodurch auch die Durchführbarkeit und Leistungsfähigkeit von Zeitbereichs-Kanalschätzung verbessert werden. Die folgende Besprechung stellt eine Übersicht über einen geeigneten Empfänger bereit, der für die Implementierung und Ausnutzung von Zeitbereichs-Kanalschätzung geeignet ist.
1 hebt die Funktionalität eines Zeitbereichs-Kanalschätzungsempfängers für symbolweise Verarbeitung in einem OFDM-Kommunikationssystem hervor. Das OFDM-Kommunikationssystem von 1 umfasst einen OFDM-Sender 10, der Funksignale erzeugt, die mit Informationen wie durch ein Computernetzwerk erzeugten Daten oder Sprachdaten moduliert werden. Das Funksignal pflanzt sich über den Kanal 12 zu einer bevorzugten Implementierung eines TDCE-OFDM-Empfängers fort. Der Kanal 12 verzerrt das Funksignal auf verschiedene Weisen, darunter durch Übertragung über mehrere Wege verschiedener Längen, wodurch mehrere Kopien des Funksignals mit verschiedenen Offsets und Amplituden in dem als Mehrfachweg bekannten Mechanismus eingeführt werden. Das Funksignal wird herabgemischt und in ein Ausrichtungselement 14 eingegeben, das das Signal zeitlich ausrichtet, so dass es gemäß Übertragungsstandards verarbeitet werden kann. Nach der Ausrichtung werden die Daten zu einem Verarbeitungselement 16 geleitet, das das Zykluspräfix (CP) aus dem Signal entfernt. Nach diesem Schritt wird das serielle Signal durch ein seriell-parallel-Umsetzungselement organisiert und zur weiteren Verarbeitung in eine parallele Anordnung umgesetzt. Das zyklische Präfix kann entweder vor oder nach der Umsetzung von seriell in parallel entfernt werden.
Nach der CP-Entfernung 16 werden die parallelen Daten einem Prozessor 18 für schnelle Fouriertransformation (FFT) zugeführt, der die Zeitbereichsabtastwerte s(n) zur Verarbeitung in eine Menge von Frequenzbereichsabtastwerten Ri(k) umsetzt. Es wird angenommen, dass das empfangene OFDM-Symbol durch den Kanal verfälscht wird, wobei für OFDM angenommen wird, dass dies Amplituden- und Phasenverzerrungen der Werte bei jeder der im OFDM-System verwendeten Subträgerfrequenzen einführt. Ein Frequenzentzerrer 150 kann für jede der im OFDM-System verwendeten Subträgerfrequenzen spezifische Amplituden- und Phasenkorrektur für die verschiedenen auf den verschiedenen Frequenzen gesendeten Abtastwerte anwenden. Die durch den FEQ 150 angewandte Korrektur verwendet vorzugsweise eine Kanalschätzung der Amplituden- und Phasenabweichungen des Kanals vom Idealfall, wobei die Kanalschätzung vorzugsweise im Zeitbereich bereitgestellt wird. Bestimmte bevorzugte Implementierungen des TDCE-Empfängers von 1 bestimmen eine Kanalschätzung für jedes empfangene OFDM-Symbol. Andere bevorzugte Implementierungen verwenden statistische Maße, um robuste Funktionalität gegenüber bekannten Beeinträchtigungen bereitzustellen. Das durch den Frequenzentzerrer 150 ausgegebene entzerrte Symbol wird dem Decodierer 20 zugeführt, der das Symbol verarbeitet, um die gesendeten Daten zu extrahieren.
Das Pilotorteelement 22 speichert eine Menge von Pilotsignalorten und Modulationswerten gemäß dem betrachteten Standard und gibt diese aus. Das Pilotorteelement 22 kann Pilotsignalorte ausgeben, die den Symbolen und Subträgern entsprechen, die der entsprechende Kommunikationsstandard als Pilotsignale aufweisend vorschreibt. Gegebenenfalls gibt das Pilotorteelement 22 auch Virtuellpilotorte zusätzlich zu den Pilotsignalorten und Werten, die durch die Standards vorgeschrieben werden, und vorzugsweise daraus erzeugt, aus. Die zusätzlichen Virtuellpilotsignale stellen vergrößerten Pilotsignalstimulus bereit, mit dem reagierende Elemente genauere Ausgaben erzeugen können, was größere Stabilität bereitstellen kann. Das Referenzsignalelement 24 reagiert vorzugsweise auf durch das Pilotorteelement 22 ausgegebene Pilotortinformationen und reagiert bevorzugt auf die tatsächlichen und Virtuellpilotorte und Modulationen, um ein Referenzsignal mit vergrößerter Pilotsignalortstimulation zu erzeugen. Bei einigen Implementierungen gibt das Pilotorteelement 22 für jeden tatsächlichen und Virtuellpilotort Phasen- und Amplitudeninformationen aus, die tatsächlichen und Virtuellpilotsignalorten im Frequenzbereich zugeordnet sind. Andere Schaltkreise, wie etwa das Referenzsignalelement 24, könnten eine oder mehrere dieser Datenmengen bereitstellen, abhängig davon, wie die Schaltkreise implementiert werden und abhängig von der Kompliziertheit der Implementierung, oder eine oder mehrere dieser Datenmengen könnten in bestimmten Implementierungen nicht benötigt werden. Das durch das Element 24 erzeugte Referenzsignal kann je nach Wunsch ein Zeitbereichssignal oder ein Frequenzbereichssignal sein. Das durch das Element 24 ausgegebene Referenzsignal kann bezüglich Korrelationen zwischen dem Referenzsignal und entweder einem Zeitbereichs- oder Frequenzbereichs-Empfangssignal ausgewählt werden.
Ein Ansatz, der in dem OFDM-Empfänger von 1 verwendet werden kann, ist das Erhalten einer anfänglichen Schätzung der Zeitbereichs-Kanalimpulsantwort (CIR), die vorteilhafterweise durch ein statistisches Maß bestimmt wird. Dieses statistische Maß ist typischerweise die Korrelation zwischen einem durch das Modul 24 bereitgestellten Referenzsignal und dem empfangenen Symbol. Diese Berechnung kann in einem Statistisches-Maß-Modul 140 ausgeführt werden, das eine bevorzugte Korrelation zwischen dem Referenzsignal und dem empfangenen Signal durchführt, um eine anfängliche Kanalimpulsantwort zu erzeugen. Es bleiben zwei zusätzliche bevorzugte Prozesse: Auswählen der Zeitspanne mit den signifikanten Kanalwegen, vorzugsweise abgeleitet aus der anfänglichen Schätzung, und Schätzen des Kanals zum Leiten der Kanalschätzung zu dem Entzerrer. Die anfängliche Kanalimpulsantwort wird an das CIR-Auswahlmodul 120 ausgegeben, um die Zeitspanne auszuwählen, die die signifikanten Kanalwege erfasst.
Das CIR-Auswahlmodul 120 ist dafür ausgelegt, einen Vektor von Werten aus einer anfänglichen Kanalschätzung (anfänglichen CIR) zu verarbeiten und einen kürzeren Vektor mit einer Schätzung des Zeitfensters, das die signifikanten Wege in dem Kanal enthält, auszugeben. Im Allgemeinen soll das CIR-Auswahlmodul das beste Fenster auswählen, das die Informationen über die signifikanten Wege umfasst, ohne unerwünschtes Rauschen zu erfassen oder die Verarbeitung einer unerwünschten Menge an Abtastwerten zu erfordern. 2, Kurve 240, zeigt eine anfängliche Schätzung für einen Dreiwegekanal. Die anfängliche CIR-Signalform 240 hat die in 2 bei 270 angegebene anfängliche CIR-Dauer, die aus M in einem Vektor angeordneten Abtastwerten besteht. Die echte Kanalimpulsantwort (CIR) ist in 2 als drei Wege 222, 224 und 226 repräsentiert. Ein Empfänger kann vorzugsweise dafür programmiert werden, den Wert für die Anzahl M von Abtastwerten, woraus die anfängliche Zeitbereichs-Kanalschätzung 240 besteht, zu setzen. Vorzugsweise wird die Anzahl M von Abtastwerten so gewählt, dass sie die Ziel-CIR-Dauer 260 von L Abtastwerten übersteigt. Das heißt, das CIR-Auswahlmodul 120 bestimmt vorzugsweise, welche L Abtastwerte, die die CIR-Dauer 260 umfassen, aus den M Abtastwerten in der anfänglichen CIR-Dauer 270 auszuwählen sind, wobei L < M ist. Vorzugsweise wählt das CIR-Auswahlmodul 120 die L Abtastwerte aus, die die CIR am besten repräsentieren, bei der die signifikanten Wege im Kanal anwesend sind. Typischerweise übersteigt M nicht die Anzahl der Abtastwerte in einem OFDM-Symbol.
2 zeigt drei interessierende Kurven, die die Robustheit und Leistungsfähigkeit eines Zeitbereichs-Kanalschätzung implementierenden bevorzugten OFDM-Empfängers bestimmen. Die erste Kurve ist die anfängliche Kanalschätzung 240, die zweite Kurve ist die erzielbare Kanalschätzung 250, und die dritte Kurve ist die Menge von drei Wegen 222, 224 und 226, woraus der tatsächliche Kanal besteht. Die Schätzung der Kurve 240 ist beim Vergleich mit einfachen Schätzern des Kanalfrequenzgangs (CFR) nicht ausreichend zur Erzielung einer Zielbitfehlerrate. Die Korrelation, die das Statistisches-Maß-Modul 140 durchführt, um eine anfängliche Schätzung zu ermitteln, weist bei anderen als Verzögerungen von null in ihrer Autokorrelationsantwort keine Nahezu-Orthogonal-Eigenschaften auf. Dies steht im Gegensatz zu anderen Übertragungsmethoden, die orthogonale Codes verwenden, wie etwa CDMA (Code Division Multiple Access) im WCDMA-Standard, was Spreizspektrumtheorie und eine Menge von orthogonalen Codes benutzt. Tatsächlich ist OFDM durch relativ schlechte Autokorrelationseigenschaften gekennzeichnet, was durch die „breiten” Spitzen demonstriert wird, die in der anfänglichen Kanalschätzungskurve 240 gezeigt sind. Bei theoretisch idealen CDMA-Spreizcodes und -längen kann diese selbe Korrelation zur Erzeugung der anfänglichen Kanalschätzung der der Kurve 250 näher sein.
Das CIR-Auswahlmodul 120 verwendet vorzugsweise die anfängliche CIR-Schätzungsantwort 240 zur Auswahl der L Abtastwerte für die bevorzugte CIR-Dauer aus den M Abtastwerten, aus denen die anfängliche CIR 240 besteht und die die anfängliche CIR-Dauer 270 überspannen. Das Schätzungsmodul 130 verwendet vorzugsweise diese anfängliche CIR zur Bestimmung einer besten CIR-Schätzung. Geeignete Kanalschätzer werden zum Beispiel in der US-Patentanmeldung Nr. 13/416,990, „OFDM Receiver with Time Domain Channel Estimation”, eingereicht am 9.3.2012, beschrieben, wobei diese Anmeldung durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird. Das Schätzungsmodul 130 ist in der Lage, die nicht-orthogonalen Korrelationseigenschaften eines OFDM-Symbols zu „entfernen”. Die Ausgabe des Schätzers 130 ist in 2 als die geschätzte CIR-Kurve 250 gezeigt. Diese CIR-Schätzung 250 arbeitet unter Bedingungen, die nicht gegen die Annahmen des FDCE über das OFDM-Symbol und die Kanalbedingungen verstoßen, besser als typische OFDM-Empfänger mit FDCE-Implementierungen. Eine solche Grundannahme ist, dass die tatsächliche Kanaldauer, die Verzögerungszeitspanne zwischen dem ersten 222 und fernsten signifikanten Weg 226, die Länge des zyklischen Präfix nicht übersteigt. Verstoß gegen die Beschränkung bezüglich der Dauer des zyklischen Präfix ist zwar für FDCE nachträglich, aber für die hier bevorzugten Verfahren der Zeitbereichs-Kanalschätzung (TDCE) von signifikant geringerer Auswirkung. Vorausgesetzt, dass das Statistisches-Maß-Modul 140 diese potentielle Bedingung berücksichtigt, sind die CIR-Auswahl 120 und der Schätzer 130 in der Lage, eine hochgenaue Schätzung des echten Kanals bereitzustellen. Dieser Verstoß gegen die Beschränkung bezüglich der Dauer des zyklischen Präfix erfolgt erwartungsgemäß in bestimmten Netzkonfigurationen für LTE-Umsetzungen in der nahen Zukunft.
Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen eines OFDM-Empfängers wählt der CIR-Selektor 120 vorzugsweise einen Teil der anfänglichen CIR für weitere Verarbeitung aus, um eine Kanalschätzung zu entwickeln, oder kann anderweitig eine Kanalschätzung mit einer Länge erzielen, die kürzer als die Symbollänge oder die Länge der anfänglichen CIR ist. Solche bevorzugten Ausführungsformen können zum Beispiel Metriken benutzen, die den Kanal charakterisieren, um vorteilhafterweise eine Verkürzung der anfänglichen CIR zu bestimmen, die im Hinblick auf Komplexität, Robustheit und Genauigkeit für die Zeitbereichs-Kanalschätzung nützlich ist. Eine geeignete Metrik zur Auswertung der CIR-Dauer könnte zum Beispiel durch die Iterationssteuerung 26 erzeugt werden oder könnte durch ein anderes Element des Empfängers von 1 als Reaktion auf den Kanal erzeugt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen des Empfängers von 1 umfassen eine Iterationssteuerung 26 zur Steuerung der Anzahl der Iterationen des Kanalschätzers 130. Das Iterationssteuerelement 26 empfängt und berücksichtigt vorzugsweise Informationen von einem oder mehreren des CIR-Selektors 120, der eine anfängliche Kanalschätzung ausgibt, des Statistisches-Maß-Elements 140 und des Kanalschätzers 130. Die Iterationssteuerung 26 und der Kanalschätzer 130 arbeiten vorzugsweise zusammen, um unter schwankenden Pilotkonfigurationen beim Training und/oder Piloten-/datengemischten Symbolen gewünschte Kanalschätzungsleistungsfähigkeit zu erzielen. Die Iterationssteuerung 26 ist vorteilhaft zur Kanalschätzung im Kanalschätzer 130 gegenüber rechnerischen Verfahren, die Maße des Moments zweiter Ordnung nutzen, wie etwa Korrelations- oder Autocovarianzmatrizen. Direkte Berechnungen für diese Formulierungen sind vergleichsweise weniger wahrscheinlich numerisch stabil, und somit werden vorzugsweise Iterationsverfahren verwendet. Aus diesem Grund werden Metriken und andere Qualitätsmaße vorzugsweise verarbeitet, um eine ausreichende Anzahl von Iterationen oder zum Beispiel eine Maximalzahl solcher Iterationen zu bestimmen.
Unter vielen Umständen stellt der Kanalschätzer 130 keine CIR bereit, die ordnungsgemäß für Entzerrung ausgerichtet ist. Vorzugsweise reagiert dann das Phasenausrichtungsmodul 28 auf Metriken von dem Iterationssteuerungsmodul 26, um die CIR ordnungsgemäß zu justieren, um mit der Frequenzbereichsphase des entsprechenden OFDM-Symbols, das durch den TDCE-Empfänger verarbeitet wird, übereinzustimmen. Nach der Phasenausrichtung wird die Kanalschätzung erweitert oder gestopft, um eine richtige Länge für weitere Verarbeitung aufzuweisen. Zum Beispiel kann das Stopfelement 28 nachfolgende Nullen einfügen, damit die Kanalschätzung die richtige Länge aufweist. Als Nächstes transformiert das schnelle Fouriertransformationselement 30 die Zeitbereichs-Kanalschätzung zur Verwendung durch den Frequenzentzerrer 150 in den Frequenzbereich. Zusätzliche Informationen über die Struktur, Eigenschaften und Betriebsweise der in 1 gezeigten Schaltungen finden sich in der US-Patentanmeldung Nr. 13/416,990, „OFDM Receiver with Time Domain Channel Estimation”, eingereicht am 9.3.2012, wobei diese Anmeldung für alle Zwecke durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird.
1 zeigt einen TDCE-OFDM-Empfänger, der zwei wesentliche Betriebsbedingungen annimmt: (1) jedes verarbeitete Symbol weist eine Mischung von Daten und Pilotträgern auf; und (2) in jedem beliebigen gegebenen Symbol gibt es genug Piloten, um Konvergenz des Verfahrens der Schätzung 140 zu ermöglichen. Falls nicht alle Symbole Piloten aufweisen, wird dann vorzugsweise eine bestimmte Art von Mittelungsstrategie 110 verwendet, um eine Kanalschätzung für Nur-Daten-Symbole bereitzustellen (d. h. ein Symbol, das keine Piloten enthält und nur Daten enthält). Diese zwei wesentlichen Betriebsbedingungen können dagegen bei typischen LTE-Konfigurationen nicht existieren, so lange nicht die nachfolgend besprochene Virtuellpilotstrategie eingebracht wird.
2 hebt bestimmte Probleme bei OFDM-Empfängern, die Zeitbereichs-Kanalschätzung verwenden, hervor. Erstens ist es wünschenswert, dass der Empfänger die CIR-Dauer und welche der anfänglichen CIR-Abtastwerte in der CIR-Dauer sind, genau und präzise bestimmt. Zweitens ist es wünschenswert, dass der Empfänger eine geschätzte CIR 250 erhält, die dem echten Kanal, in 2 als drei Wege (222, 224 und 226) gezeigt, am stärksten ähnelt. Der bevorzugte Empfänger implementiert ein Verfahren für die Module der CIR-Auswahl 140 und Schätzung 120, um das in 2 gezeigte gewünschte Ergebnis zu erzielen, wenn die OFDM-Symbole in Blöcken zusammengestellt sind.
Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen vorteilhafte Implementierungen der Zeitbereichs-Kanalschätzung bereit und sind insbesondere auf Symbolsysteme des Typs „Block-OFDM” anwendbar. Implementierungen können hohe Genauigkeit und Robustheit für realistische mobile Umgebungen selbst bei niedriger Dichte von Pilotsignalen bereitstellen.
Bei LTE wird die Übertragung von Informationsbit zu einem Benutzer über eine Anzahl von Trägern und eine Anzahl aufeinanderfolgender Symbole segmentiert. Während die LTE-Konfiguration insgesamt K Träger durch eine Basisstation in Gebrauch haben kann, kann dem Benutzer eine Anzahl zugeteilt werden, die signifikant kleiner als K ist. Die K insgesamten Träger in einer LTE-Konfiguration werden in Gruppen von K_RB zusammenhängenden Trägern aufgeteilt. K_RB ist die Anzahl der Träger in einem sogenannten Ressourcenblock (RB), und ein Benutzer kann eine Anzahl nichtzusammenhängender RB zugeteilt bekommen. Im FA11 K = 600 ist KRB = 12, für insgesamt 50 RB in einem Symbol, die entlang der Frequenzachse angeordnet sind. Typischerweise weist LTE auch Zeitachsenzuteilungen auf, die im Allgemeinen in „Subrahmen” der Dauer von 1 ms segmentiert werden, so dass in jedem Subrahmen 14 OFDM-Symbole anwesend sind. Zehn Subrahmen bilden einen Rahmen. 3 zeigt eine mögliche Segmentierung und Anordnung eines LTE-Subrahmens in Zeit und Frequenz mit 14 über die Zeitachse verteilten Symbolen.
3 zeigt die Pilotsignaldichte in einem LTE-Subrahmen, die offensichtlich aus drei Piloten in zwei Symbolen (Nr. 1 und Nr. 9) und zwei Piloten in zwei anderen Symbolen (Nr. 4 und Nr. 13) besteht. Jede Menge von Piloten, gekennzeichnet durch ihre Repräsentation 310 und 320, befindet sich bei verschiedenen Frequenzen. Dieses Muster kann in nachfolgenden Subrahmen wiederholt werden. Im Hinblick auf Pilotdichte gibt es 10 Piloten in insgesamt 168 aktiven Trägern, was neben anderen Problemen zu Konvergenz- und Genauigkeitsproblemen führen kann.
Bevorzugte Implementierungen der vorliegenden Erfindung stellen das effektive Äquivalent einer Anzahl zusätzlicher Piloten (virtueller Piloten) bereit, die die Durchführbarkeit und Leistungsfähigkeit der Zeitbereichs-Kanalschätzung wesentlich verbessern kann. Außerdem verwendet der Zeitbereichs-Kanalschätzungsempfänger vorzugsweise eine geschätzte CIR-Dauer, die gut mit der wahren CIR-Dauer übereinstimmt. Die folgende Besprechung gibt eine Übersicht über eine geeignete Strategie, die zur Implementierung und Ausnutzung virtueller Piloten in der Zeitbereichs-Kanalschätzung geeignet ist.
Kammfilterung und Punktierung
Damit ein bevorzugter Zeitbereichs-Kanalschätzungsempfänger den Kanal mit der höchstmöglichen Genauigkeit identifizieren kann, vergrößert der Empfänger vorzugsweise die Pilotdichte und „kammfiltert” vorzugsweise die empfangenen Symbole, um Datenträger zu entfernen. Die einfachsten der „Kammfilter”-Implementierungen verwenden eine FFT. Der Grund dafür besteht darin, dass die Funktion eines Kammfilters darin besteht, ein Signal in Komponenten zu zerlegen, analog einer Filterbank, was ohne Weiteres mit einer FFT oder anderen Transformationen (z. B. DCT, Wavelets usw.) implementiert werden kann. Nachdem das empfangene Symbol transformiert ist, können die bekannten Datenträgerintervalle genullt werden, zum Beispiel durch Nullsetzen der empfangenen Amplituden, um ein punktiertes Symbol zu produzieren, das besser für Kanalschätzung geeignet ist.
Da das OFDM-Symbol vorzugsweise aus dem Zeit- in den Frequenzbereich umgesetzt wird, wendet der Empfänger vorzugsweise das Kammfilter im Frequenzbereich an, um die Datenträger zu nullen. Diese Nullung von Signalwerten an den Datenträgerorten kann als „Punktierung” bezeichnet werden. Dementsprechend wird der Block empfangener Symbole in 3 vorzugsweise kammgefiltert, um die einzelnen Träger zu isolieren, gefolgt von Nullung oder Punktierung der Datenträger, um den Subrahmen und Symbole zu erhalten, wie in 4 dargestellt. In dieser Darstellung werden alle mit Datenbit modulierte Träger auf einen Wert von null gesetzt oder punktiert, wie in den Änderungen vom Beispiel des Trägers und Zeitindex an dem Ort bei 430 gezeigt. Alle Pilotorte werden effektiv mit 1 multipliziert und alle Datenorte werden mit null multipliziert, oder die effizienteste Implementierung zur Erzielung eines Punktierungs ergebnisses, wie das in 4 dargestellte. Es sollte beachtet werden, dass Trägeroffset, Dopplereffekt aufgrund von Mobilität und andere empfangene Mangelhaftigkeiten Übersprechen zwischen benachbarten Kanälen verursachen werden. Punktierung ignoriert jedoch diese Effekte, weil Kanalschätzung annehmbarerweise Übersprechen zwischen Frequenzträgern ignorieren kann. Es können andere Strategien verfolgt werden, die Punktierung erweitern können, zum Beispiel durch Filtern von drei zusammenhängenden Trägern, bevor die Punktierung durchgeführt wird. Solche erweiterten Strategien können insbesondere bestimmt durch die Empfindlichkeiten des betrachteten OFDM-Kommunikationssystems wünschenswert sein.
In bestimmten Situationen ist es vorteilhaft, die Daten mit Null zu multiplizieren, und die Piloten mit der Konjugation ihrer bekannten Sendewerte. Für diese Situationen repräsentieren die Pilotorte nach Konjugationsmultiplizieren ihres Sendewerts einen Wert des abgetasteten Kanals an der Frequenz des Piloten. Die spezifische Implementierung des Statistisches-Maße-Moduls 140 oder eines äquivalenten Moduls, das eine anfängliche Zeitbereichs-Kanalschätzung produziert, bestimmt den geeigneten Multiplikator für die Piloten in 4.
Virtuelle Piloten
Nach Kammfilterung und Punktierung von Datenträgern wie in 4 wird jedes OFDM-Symbol vorzugsweise verarbeitet, um die Pilotdichte durch Einführung virtueller Piloten zu vergrößern. Die gesendeten Piloten haben den Kanal abgetastet und weisen ausreichende Dichte für Interpolation auf andere strategisch gewählte Orte auf, um die Pilotsignal-(Ton-)Dichte in einem gegebenen Block von OFDM-Symbolen effektiv zu vergrößern. Diese Vergrößerung der Pilotdichte ermöglicht Konvergenz bevorzugter Zeitbereichs-Kanalschätzungsstrategien, so dass diese Strategien zu hoher Schätzungsgenauigkeit fähig sind.
Es sind verschiedene Strategien verfügbar, um die Kanalschätzung an den Pilotorten zu interpolieren, um Kanalschätzungen an Datenträgerorten bereitzustellen. Eine bevorzugte Implementierung verwendet eine zweidimensionale Wienerfilterimplementierung zur Schätzung der Virtuellpilotwerte (Phasen und Amplituden) an den ausgewählten Orten auf der Basis der gemessenen Pilotwerte und der standarddefinierten Positionen im Block. Als Alternative kann die Interpolation einfacher mit zweidimensionalen Wienerfiltern implementiert werden, die die Schätzung von Frequenzachsenkorrelationen vermeiden und nur die Doppler- und SNR-Schätzungen verwenden, um ein eindimensionales Wienerfilter durchzuführen. Wenn der Empfänger Schätzungen der Dopplerbandbreite und/oder des Rauschabstands (SNR) erzeugt, kann der Empfänger ohne Weiteres die Autokovarianz- und Kreuzkorrelationsvektoren für das eindimensionale Wienerfilter als Funktion einer oder beider dieser Variablen bestimmen, wodurch eine Metrik für die Wienerfilterung erlaubt wird.
5 zeigt die Verwendung bekannter Piloten in einem zweidimensionalen Gitter der Zeit und Frequenz von OFDM-Symbolen zur Bestimmung, wo virtuelle Piloten an geeigneten punktierten Datenträgerorten zu platzieren sind. Es gibt vielfältige Variationen zum Verteilen virtueller Piloten an diesen Datenträgerorten, die durch die oben mit Bezug auf 4 beschriebene Punktierungsstrategiemethode genullt werden. Jedem genullten Ort in 4 kann ein virtueller Pilot auf der Basis der Orte und des Werts bekannter Piloten zugewiesen werden. In 5 werden allen vierzehn Symbolen an den fünf Frequenzen virtuelle Piloten zugewiesen, die den Frequenzen der tatsächlichen Piloten in dem empfangenen Symbol entsprechen.
5 zeigt im Einzelnen, wie dem Virtuellpilotort 510 auf der Basis der Interpolation aus den nächstliegenden Pilotorten für alle Mengen in dem OFDM-Block ein (komplexer) Wert zugewiesen werden kann. Das heißt, der dem Virtuellpilotort 510 zugewiesene Wert wird vorzugsweise durch Interpolation aus den nächstliegenden tatsächlichen Piloten für Piloten in Menge Nr. 1 an den Orten 540 und 560 und für einen Piloten in der Menge Nr. 2 an dem Ort 520 erreicht. Diese Prozedur wird für jeden der designierten Virtuellpilotorte in 5 befolgt. Nach dem Bestimmen der Virtuellpilotwerte wurden zwei Ergebnisse erzielt: Die Pilotdichte hat von ~1/17 (in 4) auf mehr als 1/3 (in 5) zugenommen; und es gibt nun kanalabgetastete Werte für alle Symbole in dem verarbeiteten Block von OFDM-Symbolen.
Block-OFDM-Symbolverarbeitung bei TDCE
Ein bevorzugter OFDM-Empfänger mit einem Zeitbereichs-Kanalschätzer ist in 6 gezeigt. Die vorliegenden Erfinder haben die dargestellte TDCE-OFDM-Empfängerimplementierung unter Verwendung realistischer Simulationen getestet und beobachtet, dass der Empfänger unter den ungünstigen Bedingungen, die von bekannten Tests der CIR-Schätzungsstrategien angenommen werden, eine der Theorie nahekommende Leistungsfähigkeit erzielt hat.
Die vorliegenden Erfinder haben beobachtet, dass ausreichende Pilotdichte in einem Block-OFDM-Symbol und Identifikation einer geeigneten CIR-Dauer signifikante Vorteile für pragmatische Implementierungen von TDCE-OFDM-Empfängern bereitstellen. Über ausreichende Pilotdichte zu verfügen, kann zwischen Konvergenz oder Divergenz der CIR-Identifikationsstrategie im Zeitbereich entscheiden. Zu einer wünschenswerten CIR-Dauer zu kommen, kann die Empfängerleistungsfähigkeit bestimmen, indem sichergestellt wird, dass der Identifikationsprozess keinen signifikanten Weg auslässt, während die Komplexität der Zeitbereichs-Kanalschätzung verringert wird.
Der Empfänger von 6 empfängt die OFDM-Symbole 610 mit bereits hergestellter Synchronisation aus dem Netz. Dies hilft dabei, die Epochen zu ermitteln, die die Ansammlung von Subrahmensymbolen abgrenzen. Die Netzsynchronisation erlaubt auch eine grobe Schätzung für den Anfang jedes OFDM-Symbols. Das Kammfilter- und Punktierungsmodul 620 implementiert das Kammfilter- und Datenträgerpunktierungsverfahren, das oben beschrieben wurde, um das in 4 gezeigte Ergebnis zu produzieren, sobald ein Subrahmen verarbeitet ist. Am Ausgang des Moduls 620 werden gefilterte und punktierte OFDM-Symbole in dem Symbolewarteschlangenmodul 630 gespeichert, bis sich eine vorbestimmte Anzahl von Symbolen in der Warteschlange befindet. Das Pilotortemodul 640 stellt temporäre Speicherung für mit den in Warteschlangen eingereihten Symbolen in dem Modul 630 synchronisierte Pilotortsdaten bereit.
Weiterhin in dem Frequenzbereichs-Verarbeitungsteil des in 6 dargestellten Empfängers reagiert das Virtuellpiloten-Interpolationsmodul 650 auf die in Warteschlangen eingereihten OFDM-Symbole 630, die vorzugsweise eine punktierte Form aufweisen, wie zum Beispiel in 4 dargestellt, und die Informationen über die Pilotorte 640, um virtuelle Piloten zu erzeugen. Vorzugsweise schreitet die Virtuellpilotenerzeugung unter Verwendung von nächstliegenden benachbarten tatsächlichen Piloten voran, wie in 5 dargestellt und oben besprochen wird. Bevorzugte Strategien zur Interpolation, wie etwa zweidimensionale Wienerfilterung, können vorteilhafterweise die rechnerische Komplexität beim Bestimmen von Virtuellpilotwerten mittels Kenntnis bestimmter Symbolmetriken, wie etwa Doppler- und SNR-Schätzungen, verringern. Vorzugsweise kann dann das Virtuellpiloten-Interpolationsmodul 650 von der Schätzung der Doppler- und SNR-Parameter Nutzen ziehen. Wie ausführlicher in der oben aufgenommenen Anmeldung mit der Nr. 13/416,990 besprochen wird, schätzen bevorzugte Ausführungsformen des Empfängers von 1 Doppler- und SNR-(SINR-)Metriken, und somit ist es besonders zweckmäßig, diese Parameter beim Interpolieren von virtuellen Piloten, zum Beispiel mittels zweidimensionaler Wienerfilterung, zu benutzen.
Der Empfänger kann Doppler- und SNR-Metriken mit Strategien bestimmen, die von Frequenz- und/oder Zeitbereichs-OFDM-Symbolrepräsentationen abhängen. Eine in 6 dargestellte bevorzugte Implementierung stellt ein Metrikenberechnungsmodul 664 in dem Zeitbereichs-Verarbeitungsteil des Empfängers bereit, um Metriken zu bestimmen, die mindestens Doppler- und SNR-Werte umfassen können. Die Metrikenberechnung 664 wirkt vorzugsweise an der CIR-Signalform in der durch das CIR-Auswahlmodul 662 ausgegebenen CIR-Dauer 260. Das CIR-Auswahlmodul 662 in 6 ist vorzugsweise dasselbe wie das in 1 gezeigte CIR-Auswahlmodul 120. Diese bevorzugten Metriken variieren von Symbol zu Symbol relativ langsam, so dass die Auswirkung rechnerischer Verzögerung insignifikant ist. Das Virtuellpiloten-Interpolationsmodul 650 reagiert somit vorzugsweise auf Werte von dem Metrikenberechnungsmodul 664, das auf die in der CIR-Dauer 260 ausgegebene Signalform des CIR-Auswahlmoduls 662 reagiert.
Das Wienerfilter stellt eine besonders bevorzugte Interpolationsstrategie zum Erzeugen von Virtuellpilotenamplituden- und -phasenschätzungen an genullten Datenpositionen aus den gemessenen Pilotsymbolamplituden und -phasen bereit, insbesondere wenn sie für Bedingungen höchsten Informationsdurchsatzes erforderlich ist. Die Wiener-Hopf-Gleichung kann eine beste unvorbetonte Schätzung eines unbekannten Parameters auf der Basis von Statistiken zweiter Ordnung aus statistischen Kreuzkorrelations- und Autokorrelations-Maßen bestimmen.
Die Wiener-Hopf-Gleichung hat die Form w = R^–1p, wobei R die Autokovarianzmatrix und p der Kreuzkorrelationsvektor ist. Die Gewichte, aus denen der Vektor w besteht, dienen zum Filtern, oder in diesem Fall Interpolieren, der gemessenen Kanalschätzungen, um die gewünschten Virtuellpilotschätzungen aus den tatsächlichen Pilotorten und -werten zu erzeugen. Die Werte von R und p für eine solche Interpolation können alleine auf der Basis von drei Parametern geschätzt werden. Zwei dieser drei Parameter, SNR und maximale Dopplerfrequenz (f_Dmax) können aus der CIR-Schätzung gemessen werden, die durch das Kanalschätzungselement 130 ausgegeben wird. Vorzugsweise reagiert das CIR-Auswahlelement 662 auf das Kanalschätzungselement 130, um die gewünschte Ausgabe von SNR und maximaler Dopplerfrequenz (f_Dmax) zu erzeugen. Der dritte Parameter wird durch den Ort der pilottragenden Symbole in den Subrahmen, der in diesem LTE-Beispiel aus vierzehn Symbolen besteht, bestimmt. Das heißt, für eine beliebige gegebene vom Netz auferlegte Konfiguration des Empfängers ist Δt ein statischer Wert.
Zusätzliche Informationen über das Bestimmen und Speichern der Doppler- und SNR-Informationen zusammen mit der allgemeinen Betriebsweise und Implementierung (wenn auch in einer etwas anderen Anwendung) eines zweidimensionalen Wienerfilters finden sich in der zuvor aufgenommenen US-Patentanmeldung Nr. 13/416,990.
Die Signalform, die die CIR-Dauer 260 überspannt, ist die Ausgabe des CIR-Auswahlmoduls 662 in 6. Bei der einfachsten Implementierung identifiziert das Modul 662 eine Spanne voreingestellter Zeitdauer 260, die die meiste Energie aus der Anfangsschätzungssignalform 240 enthält. Die voreingestellte Zeitdauer wird auf der Basis der Betriebsbedingungen für den Empfänger bestimmt, wodurch Komplexität als Funktion der maximalen Verzögerungen des Kanals in den physikalischen Geometrien der Empfängerumgebung abgestimmt wird.
Eine bevorzugte Implementierung des CIR-Auswahlmoduls 662 umfasst Strategien für die Auswahl wahrscheinlicher Wege und zum Herstellen einer Zeittoleranz um diese identifizierten Wege herum, woraus die CIR-Dauer 260 ausgewählt wird. 7 zeigt eine bevorzugte Prozedur, die in dem CIR-Auswahlmodul 662 zu implementieren ist. Das Modul 662 identifiziert vorzugsweise die signifikanten Wege und verringert vorzugsweise die Zeitdauer der Anfangs-Kanalschätzungssignalform 740 auf die voreingestellte Zieldauer 710. Das Modul 662 bestimmt vorzugsweise wahrscheinliche Wegespitzen unter Verwendung von bekannten analytischen Werkzeugen. In dem Beispiel von 7 werden die Wege mit einem X bezeichnet, und um die den Wegen zugeordneten Spitzen herum ist ein Toleranz-Zeitfenster 733 gezeigt. Derselbe Prozess wird für die anderen zwei Spitzen 735 und 737 durchgeführt. Folglich wird die CIR-Dauer 710 als die Spanne vom Anfang bis zum Ende der kombinierten Spitzenfenster 733, 735 und 737 bestimmt. Das heißt, die Dauer 710 ist die Spanne zwischen der Minimum-Zeit der Spanne 733 und der Maximum-Zeit der Spanne 737.
Ein anderer Aspekt des bevorzugten Empfängers kann verwendet werden, um die anfängliche Kanalschätzung zu verbessern und eine Zwischen-Kanalschätzungssignalform 760 zu erzeugen. Obwohl diese Verbesserung der Kanalschätzung unzureichende Genauigkeit für hochleistungsfähige Entzerrung aufweist, kann sie für Konvergenz von Zeitbereichs-Kanalschätzungsstrategien hilfreich sein.
Die Zwischen-Kanalschätzungssignalform 760 erfordert von dem CIR-Auswahlmodul 662, Wege, die in 7 mit (X) markiert sind, in der anfänglichen CIR-Schätzung (Kurve 740) und andere Punkte dazwischen zu identifizieren. Eine bevorzugte Strategie für eine solche Identifikation findet sich in Matching-Pursuit-Methoden, die auf die anfängliche CIR-Schätzung reagieren, um die anfängliche CIR-Schätzung teilweise zu verbessern. Eine Anwendung von Matching Pursuit ermöglicht zusätzlich eine verbesserte Charakterisierung der CIR-Dauer 710, um dadurch die Effizienz des CIR-Schätzungsmoduls 670 zu verbessern.
Um eine Zwischen-CIR zu berechnen, kann die folgende Prozedur implementiert werden:
wobei Kursivschrift in Proc.iCIR skalare Variablen bezeichnet und andernfalls Vektoren vordefinierte Länge zur Schätzung aufweisen. Die P-Matrix wird im Stand der Technik gewöhnlich als das „Wörterbuch” zur Rekonstruktion bezeichnet und in der vorliegenden Anmeldung besteht sie aus den ersten L Zeilen der FFT-Matrix, und die Spalten werden als diejenigen der Orte für die Piloten ausgewählt. Die Notation P(:, g) spezifiziert die g-^te Spalte der P-Matrix. Obwohl die Berechnungen von Schritt 3 bis Schritt 6 in Proc.iCIR im Prinzip die Matching-Pursuit-Strategie sind, ist das Stoppkriterium anwendungsabhängig. Bei der bevorzugten Ausführungsform identifiziert zum Erhalten der Zwischen-CIR Matching Pursuit die Wege und somit kann dieser Prozess gestoppt werden, zum Beispiel unter Verwendung des in Schritt 7 in Proc.iCIR angegebenen Kriteriums. Effektiv misst das Stoppkriterium das aktuelle Verhältnis von Spitze zu Mittelwert für den zuletzt identifizierten Weg im Vergleich mit einem Schwellenwert. In dem Beispiel für Signalformen in 7 könnte somit Proc.iCIR nach einem Minimum von 3 Iterationen stoppen, und die Schwelle zum Stoppen der Prozedur wird für Netz-SNR-Bedingungen geschätzt, so wie sie in einer Simulationsumgebung getestet werden. Bei bestimmten bevorzugten Implementierungen kann der SNR aus der anfänglichen CIR-Schätzung geschätzt werden. Fachleute können vorteilhafte Strategien zur Stoppschwellenwert-Bestimmung in einem gegebenen Standard und einer gegebenen Umsetzung bewerten.
Das Schätzungsmodul 670 reagiert vorzugsweise auf die Zwischen-Kanal schätzungssignalform 760. Solche von der anfänglichen Kanalschätzung 740 ausgehende Verbesserungen, die abgeschnitten werden, um in die Zeitspanne 710 zu passen, können nicht durchführbar sein, und die im Modul 670 implementierte TDCE-Strategie kann eine längere Konvergenzzeit erfordern. Außerdem kann das Schätzungsmodul 670 vorteilhafterweise auf weitere aus der Signalform des CIR-Auswahlmoduls 662 berechnete Metriken reagieren, so wie sie durch das Metriken-Berechnungsmodul 664 gemessen werden. Diese Metriken können mindestens den SNR und Dopplereffekt im aktuellen Symbol umfassen. Das Schätzungsmodul 670 ist dasselbe wie das mit Bezug auf 1 beschriebene Modul 130 und kann lineare oder nichtlineare Verfahren implementieren und verwendet vorzugsweise hochgenaue iterative Verfahren, um eine Zeitbereichs-Kanalschätzung zu erhalten. Ähnlich sind die Module der Phasenausrichtung 682, des Stopfens 684, der FFT 686 und des Frequenzentzerrers 690 vorzugsweise dieselben wie die entsprechenden Module, die in 1 dargestellt und oben besprochen werden.
In 6 beginnt Frequenzbereichsverarbeitung mit dem Kammfilter- und Punktiermodul 620 und wird an Gruppierungen oder Blöcken einer vorbestimmten Anzahl von OFDM-Symbolen, wie etwa den in 3–5 dargestellten vierzehn Symbolen, angewandt. Die Frequenzbereichsverarbeitung des Empfängers von 6 wird durch das Virtuellpiloten-Interpolationsmodul 650 vervollständigt. Die Ausgabe aus dem Virtuellpiloten-Interpolationsmodul 650 wird dann durch die inverse schnelle Fouriertransformation (IFFT) aus dem Frequenzbereich in den Zeitbereich transformiert. Der OFDM-Empfänger von 6 führt dann Zeitbereichsverarbeitung in den Modulen 662, 664, 670, 682 und 684 symbolweise durch. Das heißt, das bevorzugte Virtuellpiloten-Interpolationsmodul 650 verwendet die in Warteschlangen eingereihten OFDM-Symbole 630 gleichzeitig zur Berechnung virtueller Piloten. Alle andere Verarbeitung wird einzeln auf jedes Symbol angewandt, indem ein Symbol auf einmal verarbeitet wird.
Der Frequenzentzerrer 690 verwendet die Ausgabe des Zeitbereichs-Kanalschätzungsmoduls 670, um die Entzerrungsgwichte für das entsprechende OFDM-Symbol zu bestimmen. Diese Prozedur ist wohlbekannt. Wenn der Kanalfrequenzgang (CFR) eines Systems gegeben ist, werden die Entzerrergewichte als der Kehrwert jedes Kanalfrequenzgangs bei einer gegebenen Trägerfrequenz berechnet. Es ist folglich wünschenswert, die Zeitbereichs-Kanalschätzung bezüglich Phase für eine effektive Entzerrung mit dem empfangenen Symbol auszurichten. Dies geschieht durch Justieren der Frequenzphasenverschiebung entsprechend der Zeitverzögerung für das Phasenausrichtungsmodul 682, um die richtige Phasenausrichtung anzuwenden. Das Phasenausrichtungsmodul 682 reagiert auf die geschätzte CIR für ein einzelnes OFDM-Symbol. Da die CIR des Zeitbereichs-Kanalschätzers wahrscheinlich viel kürzer als die OFDM-Symboldauer ist, stopft das Stopfmodul 684 vorzugsweise die CIR-Ausgabe durch den Schätzer 670, bevor die FFT 686 die Kanalimpulsantwort in ihren Kanalfrequenzgang transformiert. Das Stopfmodul 684 stopft vorzugsweise die Kanalimpulsantwort mit Nullen, um ihre Länge auf gleich die FFT-Größe zu erweitern. Das Stopfmodul 684 reagiert auf die phasenausgerichtete CIR durch Vergrößern der Anzahl der Abtastwerte in der CIR mittels Hinzufügung von Nullen.
Das FFT-Modul 686 reagiert vorzugsweise auf die gestopfte CIR aus dem Modul 684, um die Frequenzbereichs-Kanalkoeffizienten für alle aktiven Träger in dem OFDM-Symbol zu berechnen. Das Frequenzentzerrermodul 690 reagiert vorzugsweise auf den durch die FFT 686 ausgegebenen Kanalfrequenzgang, um die Koeffizientengewichte an den bekannten Frequenzträgern zu bestimmen, um die Daten zu entzerren, bevor der Empfänger die Daten decodiert.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Für Durchschnittsfachleute ist erkennbar, dass verschiedene Modifikationen und Abänderungen an den hier beschriebenen spezifischen bevorzugten Ausführungsformen vorgenommen werden könnten, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung soll folglich nicht auf die hier beschriebenen spezifischen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt werden, sondern stattdessen soll die vorliegende Erfindung durch die angefügten Ansprüche definiert werden.

Claims

OFDM-Empfänger, der eine Zeitbereichs-Kanalimpulsantwort bestimmt, wobei der Empfänger Folgendes umfasst: ein Filter, das OFDM-Symbole empfängt, wobei das Filter OFDM-Symbole kammfiltert und punktiert, um punktierte OFDM-Symbole bereitzustellen, die Pilotinformationen aufweisen; Speicherung punktierter OFDM-Symbole zum Empfangen und Speichern einer Anzahl punktierter OFDM-Symbole; einen mit der Speicherung punktierter OFDM-Symbole gekoppelten Virtuellpilot-Generator zum Erzeugen von Virtuellpilotinformationen für mehrere OFDM-Symbole auf der Basis eines oder mehrerer der punktierten OFDM-Symbole, wobei die Virtuellpilotinformationen mindestens teilweise auf den Pilotinformationen basieren; einen Zeitbereichs-Kanalschätzer, der ein erstes OFDM-Symbol verarbeitet, das Virtuellpilotinformationen umfasst, um eine Kanalimpulsantwort für das erste OFDM-Symbol zu erzeugen; und einen Frequenzentzerrer, der das erste OFDM-Symbol als Reaktion auf die Kanalimpulsantwort für das erste OFDM-Symbol entzerrt.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Virtuellpilot-Generator auf mehrere punktierte OFDM-Symbole reagiert, um virtuelle Piloten für alle OFDM-Symbole zu erzeugen, die keine tatsächlichen Piloten aufweisen.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei das erste OFDM-Symbol Teil eines Blocks von OFDM-Symbolen ist und wobei die Kanalimpulsantwort eine anfängliche Kanalimpulsantwort ist, die über mehrere tatsächliche und Virtuellpilotorte bestimmt wird.
Empfänger nach Anspruch 3, wobei der Block von OFDM-Symbolen Subrahmen von OFDM-Symbolen umfasst und wobei die Kanalimpulsantwort auf der Basis von Virtuellpilot- oder tatsächlichen Pilotinformationen in jedem Subrahmen erzeugt wird.
Empfänger nach Anspruch 4, wobei jeder Subrahmen vierzehn OFDM-Symbole umfasst und wobei der Virtuellpilot-Generator Virtuellpilotwerte für jedes OFDM-Symbol in dem Block erzeugt.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei die Speicherung punktierter Symbole eine vorbestimmte Anzahl von Symbolen aus einem Block gesendeter OFDM-Symbole speichert, bevor der Virtuellpilot-Generator Virtuellpilotinformationen für den Block bestimmt.
Empfänger nach Anspruch 6, wobei der Virtuellpilot-Generator Virtuellpilotorte auf der Basis von Datenträgerorten in dem Block identifiziert und auf der Basis empfangener Pilotinformationen Virtuellpilotwerte erzeugt.
Empfänger nach Anspruch 7, wobei der Virtuellpilotgenerator unter Verwendung von Interpolation Virtuellpilotwerte erzeugt.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Virtuellpilot-Generator ein Wienerfilter umfasst, das Virtuellpilotwerte auf der Basis von Werten von Kanalabtastwerten erzeugt, die Pilotorten zugeordnet sind.
Empfänger nach Anspruch 9, wobei das Wienerfilter Dopplerinformationen und Rauschabstandsinformationen zur Erzeugung von Virtuellpilotwerten verwendet.
Empfänger nach Anspruch 1–9 oder 10, wobei das Wienerfilter Nächster-Nachbar-Interpolation unter Verwendung von drei oder mehr nächstliegend benachbarten tatsächlichen Piloten implementiert, um einen Virtuellpilotwert zu bestimmen.
Empfänger nach Anspruch 1–10 oder 11, wobei der Virtuellpilot-Generator Virtuellpilotwerte für Datenträgerorte unter Verwendung von Pilotorten zugeordneten Werten von Kanalabtastwerten erzeugt, wobei der Empfänger ferner einen CIR-Selektor umfasst, der auf eine anfängliche Kanalimpulsantwort reagiert, um ein Kanalimpulsantwortintervall auszuwählen, wobei der Zeitbereichs-Kanalschätzer auf das Kanalimpulsantwortintervall reagiert, um eine weitere Kanalimpulsantwort zu erzeugen.
Empfänger nach Anspruch 12, wobei der CIR-Selektor in das Kanalimpulsantwortintervall aufzunehmende Kanalwege identifiziert und der CIR-Selektor einen Prozess des Identifizierens von Kanalwegen auf der Basis eines normierten Spitzenwerts beendet, der einem letzten identifizierten Kanalweg zugeordnet ist.