TWI488467B - 用於全球互通微波存取之上行鏈路分域多重存取接收器 - Google Patents

用於全球互通微波存取之上行鏈路分域多重存取接收器 Download PDF

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TWI488467B
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Alan P Rottinghaus
Timothy J Wilson
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Description

用於全球互通微波存取之上行鏈路分域多重存取接收器
本發明大致上係關於無線接收器系統，且特定言之係關於在無線接收器系統中的誤差補償。
上行鏈路(UL)分域多重存取(SDMA)或協作多輸入多輸出(MIMO)系統為允許兩個行動使用者的諸無線通信器件同時共享相同無線電資源之全球互通微波存取(WiMAX)中之一重要特徵。因此，在理論上系統容量加倍。實際上，通道資訊為未知且時序誤差及頻率誤差存在於來自各行動使用者之所接收信號中。一實際UL SDMA接收器必須解決通道估計、時序誤差校正及頻率誤差校正之諸重要問題。
一傳統最小均方誤差(MMSE)接收器/等化器為所實施之最簡單的接收器且提供具有理想時間/頻率同步的可接受性能。然而，該MMSE接收器經常經歷大的性能損失。舉例而言，在存在16-QAM(正交振幅調變)情況下，該MMSE接收器之性能以適度時序或頻率偏移大幅降級。在尤其對於一WiMAX定義的信號結構測距(亦即，經由訓練信號估計時序誤差)之後，在存在殘留同步誤差情況下，諸習知MMSE等化器不可達成性能要求。
當結合諸隨附圖式閱讀時，藉由參考下文之一繪示性實施例之詳細描述將最佳地理解本發明自身及其之優點。
諸繪示性實施例提供在一分域多重存取(SDMA)系統中提供時序校正及頻率校正之一方法、一系統及一接收器器件。一時序及頻率校正(TFC)邏輯/公用程式管理所有時序同步及頻率同步。在真實的實施方案中，該TFC邏輯/公用程式可包含一時序誤差估計器、頻率誤差估計器及相關聯校正功能。可能為該TFC邏輯/公用程式之一子電路之該時序誤差估計器藉由使用於六個頻塊之一槽的諸導頻符號來獲得一時序誤差估計。當該等頻塊之頻率分離小於一臨限值時，該時序誤差估計器基於諸獨特頻塊對之間的導頻相位差估計時序誤差。當無獨特頻塊對滿足該臨限值時，該時序誤差估計器基於對於各候選相位誤差值之一窮舉搜尋估計時序誤差。該TFC邏輯經由基於接收於各天線的諸導頻之一時序誤差估計執行時序誤差校正。該TFC邏輯根據基於相對符號索引的相位差執行頻率誤差校正。
在下文之本發明之諸例示性實施例之詳細描述中，足夠詳細地描述於其中可實踐本發明的特定例示性實施例以使熟習此項技術者實踐本發明，且應瞭解可使用其他實施例，且可在不悖離本發明之精神及範疇下達成邏輯性變化、架構性變化、程式性變化、機械性變化、電性變化及其他變化。因此，以下詳細描述不是一限制意義上的描述，且本發明之範疇係由附加申請專利範圍及其之等效物定義。
在該等圖式之描述中，對類似元件提供類似於該(等)前面圖式之諸元件之名稱及參考符號。若一隨後圖式在一不同背景下使用元件或具有不同功能之元件，則對該元件提供表示該圖式號之一不同引導數字。單獨提供被指派給該等元件之該等特定數字以輔助描述且不意謂隱含對所描述之實施例之任何限制(架構性限制或功能性限制或其他)。
應瞭解，特定組件、器件及/或參數名稱(諸如本文所描述之該等執行之公用程式/邏輯)之使用僅為例示性且不意謂隱含對本發明之任何限制。因此可在無限制性條件下，使用用來描述本文該等組件/器件/參數之不同專用名詞/術語實施本發明。考慮到使用術語的上下文，本文所使用的各術語被賦予其之最廣泛的譯釋。
現在參考該等圖式，且從圖1開始，其說明如一實施例中所使用的一實例無線通信系統100之一方塊圖表示法。無線通信系統100支援基於OFDM技術之標準/網路，且特定言之，對於含有全球互通微波存取(WIMAX)之第四代(4G)網路。特定言之，無線系統100支援上行鏈路(UL)分域多重存取(SDMA)通信。無線系統100包括若干(「L」)個無線通信器件，舉例而言，行動站台(MS)101、MS 102及MS 103，其等均經由大小為「M」之一天線陣列107連接至一基地台105。數字(「M」)係指接收器天線之數目。一或多個該等無線通信器件可與一行動使用者/用戶相關聯。因此，在某些實例中，在本文中此等無線通信器件可互換地稱為使用者器件、行動使用者器件或使用者，作為該(等)器件對一器件使用者之結合之一種一般參考。然而，此等參考不意欲限制本發明對與單獨使用者不直接相關聯的諸器件之適用性。本文中基地台105亦可稱為一存取點(AP)。MS 101、MS 102及MS 103經由一(複數)通道路徑H 104共同地將一獨立資訊信號向量(例如，「s」)傳輸至基地台105，該通道路徑H 104經由天線陣列107將MS 101、MS 102及MS 103連接至基地台105。
BS 105包括天線陣列107及收發器106。收發器106中所繪示的係一射頻(RF)接收器器件107(本文中稱為接收器107)。接收器107包括一記憶體109及一數位信號處理器(DSP)/處理器/控制器114。接收器107內亦繪示時序誤差估計器邏輯/電路115及通道估計器邏輯/電路116。等化器/時序誤差校正邏輯/電路117及頻率校正邏輯/電路118係繪示於接收器107內。
除上文所描述之無線系統100之硬體組件之外，經由儲存在記憶體109或其他儲存器內且由DSP/處理器114執行的軟體(或韌體)碼或邏輯完成/支援本發明之各種特徵。因此，舉例而言，記憶體109內所繪示的係若干軟體/韌體/邏輯組件，包含等化器係數111、訓練信號113、(諸)時序誤差估計112及時序與頻率校正(TFC)邏輯110。在一真實實施方案中，TFC邏輯110可與以下各項組合：(a)時序誤差估計器邏輯/電路115、(b)通道估計器邏輯/電路116、(c)等化器/時序誤差校正邏輯/電路117及/或(d)頻率校正邏輯/電路118，以提供一單一可執行組件，以在啟動對應的經組合組件時，共同地提供各單獨組件之各種功能。簡言之，將TFC邏輯110繪示且描述為提供特定功能的一單獨或分離邏輯/韌體組件，如下文所描述。
由TFC公用程式/邏輯110所支援及/或實施之某些功能使用由DSP/處理器114及/或器件硬體所執行的處理邏輯來完成該功能之實施。由TFC邏輯110所提供的專門用於本發明的軟體碼/指令/邏輯中為：(a)當該等頻塊之一整數頻率分離小於一臨限值時，用於基於諸獨特頻塊對之間的導頻相位差來估計時序誤差之邏輯；(b)當無該等獨特頻塊對滿足該臨限值時，用於基於由各候選時序誤差值所提供的相位校正位準來估計時序誤差之邏輯；及(c)用於基於一最終時序誤差估計來執行時序誤差校正的邏輯；及(d)用於根據基於相對符號索引的相位差來執行頻率誤差校正之邏輯。根據該繪示性實施例，在DSP/處理器114執行TFC邏輯110時，無線系統100起始一系列的功能性處理以實現上文功能性特徵以及額外特徵/功能。在下文於圖2至圖4之描述中更詳細描述此等特徵/功能。
熟習此項技術者將瞭解，圖1中所說明之該等硬體組件及基本組態可變化。無線系統100內的該等繪示性組件不意欲為窮舉的，而是代表性地強調用來實施本發明之必要組件。舉例而言，除所說明之該硬體外，可使用其他器件/組件或者可使用其他器件/組件替代該所說明之硬體。該所說明實例不意謂隱含相對於當前所描述之實施例及/或一般發明之架構性限制或其他限制。
在無線系統100中，一時域基帶信號是接收於第j個天線，且可表達為：
其中係第i個使用者器件之該所傳輸信號的第n個樣本；h ( i , j ) 表示第i個使用者器件對第j個接收天線之通道脈衝響應；「ⓧ」表示迴旋且為與該第j個接收天線相關聯之加性白高斯雜訊(AWGN)。在執行該所接收信號之一快速傅立葉變換(FFT)之後，在第k個子載波上或載頻調上之所接收頻域信號為：
Y k =H k S k +Z k 　(方程式1)
其中小寫字母表示時域信號，而大寫字母表示頻域信號。
大小為M×L的頻域通道轉換函數矩陣「Hk 」由L個使用者器件之通道向量組構成，其等之各者代管在與一特定使用者器件(諸如，MS 101)相關聯之單一傳輸器天線與經由該天線陣列之該接收器之間的頻域通道轉換因數。該等不同的使用者器件之頻域通道轉換函數Hk 係不同的衰減處理。
由於最小均方誤差(MMSE)等化，等化之信號可寫為：
其中(‧) H 為赫米特轉置矩陣，σ2 為雜訊變異數，且I為一L ×L 的單位矩陣。在等化之後的信號為一M ×1向量，其中第i 個列之項係應用於在一子載波基礎上之第i 個行動使用者器件之傳輸資訊之偵測。在接下來的描述中，為了記號的便利性，已將該子載波或載頻調索引k省略。
在所接收之各行動使用者器件之信號中存在時序及頻率誤差，且TFC邏輯110提供所需的時序及頻率校正(如圖2及圖3中所描述)。TFC邏輯110藉由計算沿相同OFDM符號內的載頻調索引之相位斜坡獲得一時序誤差估計。此外，TFC邏輯110根據沿相同載頻調橫跨多個OFDM符號的相位差執行一頻率誤差估計。
現在參考圖2，繪示根據一實施例之WiMAX中的UL SDMA之部分使用的子通道(PUSC)頻塊200之一結構的一方塊圖表示法，其說明頻塊中各無線通信器件之諸導頻符號的對角線配置。PUSC UL SDMA頻塊200包括對應於一第一行動使用者器件(例如，MS 101)之圖案A 201及對應於一第二行動使用者器件(例如，MS 102)之圖案B 210。PUSC UL SDMA頻塊200中亦包含一頻塊圖例215。PUSC UL SDMA頻塊200亦包括頻率軸203及時間/符號間隔軸206。圖案A 201內繪示的係一導頻「PA1 」202及一導頻「PA2 」207，其等之各者具有一特定載波載頻調且位於一特定的OFDM符號內。圖案A 201亦包括位於與PA1 202相同的OFDM符號內的一第一資料符號204。此外，圖案A 201包括一第二資料符號205。圖案B 210包括導頻「PB1 」211及「PB2 」212。此外，圖案B 210包括一第三資料符號216及一第四資料符號217。
在一WiMAX UL SDMA應用中，兩個(2)行動使用者/無線通信器件共享一相同OFDM無線電資源。各無線通信器件具有一傳輸天線，因此「L」等於2(亦即，兩個無線通信器件，各具有一個傳輸天線)。為簡單起見，描述使用一兩個元素天線陣列之一實例分集存取點(DAP)系統。因此，在接下來之描述中M=2。
在PUSC UL SDMA頻塊200中，圖案A 201及圖案B 210分別表示兩個行動使用者器件之頻塊覆蓋區。事實上，圖案A 201及圖案B 210係重疊在一起以形成真實頻塊。然而，為簡單起見，圖案A 201及圖案B 210係繪示為分離的導頻/資料符號圖案。
在PUSC UL SDMA頻塊200中，各行動使用者器件(例如，MS 101)具有在一頻塊(例如，圖案A 201)中對角線上的兩個導頻(例如，「PA1 」202及「PA2 」207)。各導頻功率是經提高在資料符號以上3 dB。考慮到一頻塊內之稀疏導頻，可使用每個使用者之每個頻塊的一通道估計。為簡單起見，移除子載波索引k，通道估計矩陣由下式給出：
其中該矩陣中的各元素如下式給出：
其中括弧內的數字指示天線，例如，PA,1 (2)表示在天線2上的圖案A的所接收第一導頻。接著最小均方誤差(MMSE)等化器之係數係如下式給出：
各無線器件的所接收信號中存在時序及頻率誤差。然而，TFC公用程式110提供所需的時序及頻率校正。下文提供一OFDM系統中之時序誤差及頻率誤差的影響之一描述。
考慮到τ m 表示行動器件m 之時序誤差，一OFDM符號中的第n個基帶樣本為：
其中(m )為自該行動器件「m 」傳輸之時間位移基帶信號。值Φ m 為歸因於時序誤差τ m 而引起的相關相位偏移。在一N點FFT(在下文中，N表示FFT大小)之後，第k個載頻調上的資料符號係如下式給出：
其中s k (m )為第k個載頻調上之行動/無線器件「m 」之所傳輸的資料符號；且當第k個載頻調係經指派給無線通信器件「m 」時，U k (m )=1，且否則Uk (m)等於零。
時序偏移τ m 引起與行動使用者/無線通信器件「m 」相關聯之該等所接收資料符號中之相位旋轉。對於各單獨載頻調，該相位誤差為該載頻調索引k 的一線性函數。
為繪示頻率誤差的影響，假設各行動/無線器件與樣本頻率之部分中的一頻率誤差Δf m 相關聯，(在不失一般性情況下，為簡單起見，將初始的相位表達為零)。因此該等所接收之信號樣本可由下式表達：
基於FFT之線性，單獨檢查對應於各行動器件之FFT。接著最終結果係所有行動器件之FFT輸出之總和。一OFDM符號由(N+NCP )個樣本組成，其中NCP 表示環字首(CP)中之樣本數目，在行動器件「m」的N點FFT之後的第p 個OFDM符號之第k 個載頻調寫為：
在前面方程式中，該指示符m 係僅保持用於Δf m 以區分各行動器件的頻率誤差，而為簡單起見，m 已自其他變數捨棄。此外，Φ m (p )=2πΔf m ((p -1)N +pN CP )為由於與行動使用者m相關聯之OFDM符號p 之頻率誤差Δf m 而引起的一相位。此相位為一特定OFDM符號內之行動使用者m 之所有載頻調所共用。以上方程式的第二項表示來自其他載頻調之載波間干擾(ICI)。近似值基於以下事實：
對於極小的Δf m ，
因此，頻率誤差的影響為在一OFDM符號中之所有載頻調之一共用的相位旋轉以及來自其他載頻調之載波間干擾(ICI)。對於各OFDM符號而言，該相位為時間的一線性函數或該OFDM符號索引p之一線性函數。
上文分析指示/確認時序誤差及頻率誤差的根本影響為一所接收資料之星座旋轉(constellation rotation)。TFC公用程式110計算由時序誤差及頻率誤差所引起的所接收導頻之相對旋轉。TFC公用程式110提供以下：(1)一時序誤差估計，其藉由計算沿一相同OFDM符號內之載頻調索引之相位斜披；及(2)一頻率誤差估計，其藉由計算沿一相同載頻調橫跨多個OFDM符號之相位差。考慮到該UL SDMA導頻結構，時序誤差及頻率誤差估計係使用多個頻塊而計算，因為在一頻塊中僅存在一導頻可用於估計。
歸因於WiMAX中的子通道旋轉或頻率跳躍，不能確保OFDM時間頻率格柵中之任何兩個頻塊為相連的。然而，TFC公用程式110對於(a)一相連且短的頻塊格柵分離及(b)一長頻塊格柵分離提供一時序誤差估計。頻率校正(子電路)118可對於重疊在一頻塊中的兩個使用者器件(例如，MS 101、MS 102)之資料(由圖案A 201、圖案B 210表示)提供一暗含/間接頻率誤差估計，其中各使用者器件具有分離的時序誤差及頻率誤差。
因為UL SDMA資源粒度為一槽(3個OFDM符號間隔內之一子通道，或均等的六個頻塊)，所以TFC公用程式110在6個頻塊內完成相關的估計計算。特定言之，TFC公用程式110明確地估計3個OFDM符號(一個槽間隔)內的各使用者器件的時序誤差。通道估計器116基於該所估計之時序誤差提供通道估計。等化器117使用該MMSE等化器中之通道估計來區分/分離單獨的使用者信號，接著在等化之後校正一對應頻塊內之各(分離)使用者器件的時序誤差。接續於對於各使用者器件進行信號等化及時序誤差校正之後，頻率校正子電路118隱式地校正一頻塊內之各使用者器件之頻率誤差。
現在參考圖3，提供一方塊圖其繪示根據一實施例之一上行鏈路SDMA接收器107。接收器107包括：一第一FFT區塊302，其接收經由天線陣列107之一第一天線(例如，一天線1)偵測之一信號；及一第二FFT區塊304，其接收經由該天線陣列之一第二天線(例如，一天線2)偵測之一信號。在接收器107內亦繪示時序誤差估計器邏輯/電路115、通道估計器邏輯/電路116、等化器/時序誤差校正邏輯/電路117及頻率校正邏輯/電路118。通道估計器邏輯/電路116與等化器/時序誤差校正邏輯/電路117係共同地由估計器等化器區塊306繪示。
在各FFT區塊302、304中，將所接收的時域信號變換為頻域信號。因此，該等頻域信號為時域信號的一變換之表示法。在OFDM中，使用大量接近地隔開的正交子載波來承載資料。該資料被分成若干平行資料串流或通道，其中一者用於各子載波。在OFDM中，諸頻域信號實現諸資料信號之較簡單/有效分析及處理。在本文中，該等頻域信號亦可稱為「符號」、「資料符號」或「OFDM符號」。
如圖2中所描述，為計算一時序誤差估計與一頻率誤差估計，最少需要相同OFDM符號內之兩個導頻及使用相同子載波之兩個導頻以用於各自估計，但是在該頻塊中每個載頻調僅有一導頻且每個符號僅有一導頻係可用的。
歸因於WiMAX中的子通道旋轉或頻率跳躍，不能確保相對於OFDM時間頻率格柵之任何兩個頻塊為相連的。然而，TFC公用程式110對於(a)一相連/短頻塊格柵分離及(b)一非相連/長頻塊格柵分離提供一時序誤差估計。
TFC公用程式110亦可對於重疊在一頻塊上的所有資料符號(例如，兩個使用者(例如，MS 101、MS 102)的圖案A 201內的第一資料符號204及第二資料符號205、圖案B 210內的第三資料符號216及第四資料符號217)提供時序及頻率誤差校正，其中各使用者器件具有單獨的時序誤差及頻率誤差。
TFC公用程式110起始一處理以藉由使用一槽間隔(亦即六(6)個頻塊之一間隔)內之頻塊判定一時序誤差估計。TFC公用程式110選擇一群組頻塊使得各對頻塊之距離小於一特定數目(「T」)之載頻調。特定言之，TFC公用程式110使用各自導頻載頻調索引計算獨特的所選頻塊對之間的一載頻調分離值。TFC公用程式110比較該載頻調分離值與一預先計算的載頻調位移臨限值。TFC公用程式110預先計算該載頻調位移臨限(「T」)值，使得2πτmax T /N <π。該參數「N」表示FFT中的許多點。該參數「τmax 」表示一最大時間延遲或誤差。在涉及使用訓練序列之初始測距處理之後，該實際時序誤差量值係被限制在半個CP符號間隔之一間隔內，即，該延遲或誤差係被限制在以下範圍：
-NCP /2<τmax <NCP /2。
參數「NCP 」表示一OFDM符號中之許多環字首樣本。在一實施例中，該實際時序誤差量值可限制在該CP符號間隔之一部分的一間隔內。
當對應於獨特的所選頻塊對之載頻調分離小於預先計算的載頻調分離臨限時，TFC公用程式110經由對應的導頻獲得該等所選頻塊之間的一導頻相位差，該等對應導頻位於該相同OFDM符號內。
考慮到兩個接收天線及每個使用者器件之每個頻塊之兩個導頻，一相位差值Φt 係藉由平均在四個相位斜披的相位差而獲得，舉例而言，在圖案A 210及索引分別為「1」及「t」之一對頻塊之該行動使用者器件(例如，MS 101)之情形下，TFC公用程式110計算：
P1,A1 (1) 202表示來自天線1上之頻塊1(例如，PUSC頻塊200)的圖案A 201之所接收第一導頻。P * t+1,A1 (1)表示P t+1,A1 (1)之複數共軛。TFC公用程式110自獲得時序誤差的一估計，其中t為滿足t<T的頻塊對之間的載頻調數目。
TFC公用程式110追蹤一數量(「G」)個獨特的所檢驗頻塊對，其中對應於獨特之所檢驗頻塊對之載頻調分離小於該預先計算的載頻調分離臨限。TFC公用程式110自所有估計之一平均產生一最終時序誤差估計，即，其中G為先前描述的所選頻塊對的數目。一旦時序誤差係經判定，TFC公用程式110經由如下該UL SDMA實際通道估計矩陣之元素修改該通道估計以增強性能：
該等參數「τ A 」及「τ B 」分別表示具有圖案A及圖案B之行動之時序誤差。等化器係數(「W」)係由以下方程式提供：
其中該UL SDMA實際通道估計矩陣係如下式提供：
UL SDMA等化器輸出可表達為：
其中W對於一使用者器件之一頻塊中之所有8個資料符號及2個導頻係相同的。「Y」表示在所有接收天線上接收的信號，將該等信號作為輸入提供給該等化器。
該時序誤差τ m 取決於該頻塊中一相對載頻調索引對於8個資料符號及兩個導頻引起相對相位偏移。更具體言之，對於該頻塊之第一載頻調而言，不存在歸因於時序誤差之相位誤差。對於該頻塊之第二載頻調上的該等資料符號而言，存在數量為之一相位移動。類似地，對於載頻調3及載頻調4上的該等資料符號(載頻調4上的一導頻)而言，相位偏移分別為及。時序誤差校正係由該等化器所提供之簡單相位去旋轉而達成。不需要校正一頻塊之載頻調1上的所有資料符號及導頻。將一頻塊之載頻調2上的資料符號與相乘。將一頻塊之載頻調3上之資料符號與相乘。將一頻塊之載頻調4上的資料符號及一導頻與相乘。
在時序誤差校正之後，任何殘留的星座旋轉係歸咎於頻率誤差。因此，最後階段係在未明確知道潛在的頻率誤差情況下執行相位旋轉以達成頻率誤差校正。相位旋轉量取決於一頻塊中之相對OFDM符號索引。TFC公用程式110起始一處理以藉由計算該頻塊中之一使用者的兩個導頻之間之相位差而提供一頻塊內之頻率誤差校正。例如，Ω A =angle (P A ,1 ×)，其中P A ,1 及P A ,2 為具有該頻塊中之圖案A頻塊覆蓋區之行動之導頻。字母Ω A 表示該頻塊中之第一個OFDM符號與最後一個OFDM符號之間的相位差。對於該第一OFDM符號中之資料而言，相位旋轉為。對於該第二OFDM符號中之該等資料而言，無需相位旋轉。將該最後一個OFDM符號中之資料旋轉。TFC公用程式110於另一行動使用者器件之圖案B之該等所接收信號上執行類似的操作。
在藉由使用頻塊群組來估計時序誤差時，TFC公用程式110識別一頻塊群組，在該頻塊群組中不存在符合載頻調分離臨限要求之獨特頻塊對。一特定槽間隔內的任意頻塊對無法符合該載頻調分離臨限可能係因為該等UL SDMA使用者被分配至一子通道，在該子通道中，該等頻塊(例如，UL SDMA之PUSC中之六個頻塊)在頻率維度中廣泛分佈。在此情形中，最大時序誤差τmax 及最小頻塊分離T min 可滿足表達式：2τmax T min >N ，此與2πτmax T /N <π之要求相矛盾。因此，由於相位模糊，前面描述的獲得一時序誤差估計之方法可能產生不準確的結果。幸運的是，預期該時序誤差在規則資料傳輸期間(在初始測距之後)假設在CP間隔內之一值，即τ m [-N CP /2N CP /2]。TFC公用程式110可藉由全面搜索一有限數目的值執行時序誤差估計。特定言之，τ m 可近似一值t u ，其中：
其為一組(N CP +1)個整數。
當無該群組之獨特頻塊對滿足該臨限值(亦即，「G」=0)時，TFC公用程式110自一誤差校正收斂程序估計時序誤差。將相同OFDM符號「n」內之所有導頻(亦即，總共「K」個導頻)與一複數共軛值「P* (k(l),n) 」相乘，此提供「K」個導頻之一所得組(「Q(k(i),n) 」)。該值「P* (k(l),n) 」係一值「P(k(l),n) 」之一複數共軛值，該值「P(k(l),n) 」表示(該K個導頻之)一第一索引的子載波載頻調之一導頻。有效地旋轉所有導頻使得該第一導頻Q k (l), n 為一實數。自以下方程式獲得「K」個導頻之所得組(「Q(k(i),n) 」)：
Q(k(i),n) =P(k(i),n) P* (k(l),n) 。
TFC公用程式110自包括範圍從一第一端點-Ncp /2至一第二端點Ncp /2之總數「Ncp +1」個連續整數值的一組中識別時序誤差估計之候選值(「tu 」)。該參數「Ncp 」表示OFDM符號內的若干環字首樣本。TFC公用程式110產生一組「K」個複數值「W i (t u )」，該等複數值「W i (t u )」表示候選相位誤差校正(CPEC)片段。該等候選相位誤差校正(CPEC)片段(「W i (t u )」)係自以下CPEC片段方程式獲得：
其中「i」為該「K」個導頻之一索引。
變數「k(i)」指示第i個導頻之一對應頻率號/載頻調號，該第i個導頻與該槽內之任何其他導頻相隔「T」個載頻調以上。舉例而言，k(2)及k(3)可分別表示載頻調號「c」及「4c」，其中c+T<4c。
TFC公用程式110基於每個頻塊之導頻之一數目及接收器天線之一數目對於一行動使用者計算W i (t u )。例如，在具有2個接收器天線、每個頻塊之一第一OFDM符號中之一導頻及每個相同頻塊之一第三OFDM符號中之一第二導頻之一無線系統中，該程序提供4組W i (t u )。各組提供對應於該K個頻塊之K個值且四組提供4K個值。更一般而言，TFC公用程式110自(a)接收器天線數目與(b)諸OFDM符號導頻被定位之每個行動使用者器件之每個頻塊之獨特OFDM符號數目之一乘法乘積獲得一值「R」。接著，TFC公用程式110使用R與K之乘積指示在TFC公用程式110完成誤差校正收斂程序時提供之W i (t u )之組數。
因此，TFC公用程式110對於各值t u 判定一偵測度量(M(tu ))。該偵測度量如給出，其中u =1、2、…、NCP 、NCP +1。TFC公用程式110自該(NCP +1)個偵測度量中獲得一最小偵測度量(「M(to )」)。(「M(to )」)係由以下最小偵測度量方程式提供：，其中「t o 」係選自諸時序誤差估計的候選值以作為行動使用者「m 」(例如，MS 101)之時序誤差「τ m 」之一最終估計。
圖4係繪示根據本發明之一實施例之一方法的一流程圖，其中該等繪示性實施例之以上處理係藉由該方法而完成。特定言之，圖4繪示在一UL SDMA接收器中提供時序誤差校正及頻率誤差校正之處理。儘管可參考圖1至圖3中所顯示的組件描述圖4中所繪示之該方法，應瞭解此僅是為了便利，且當實施各種方法時可使用其之替代組件及/或組態。該等方法之重要部分可由在接收器107內之DSP/處理器114(圖1)上執行且控制接收器107之特定操作或接收器107上的特定操作的TFC公用程式110完成，且因此自TFC公用程式110及接收器107之任一者/二者角度描述該等方法。
圖4之處理在起始器區塊402處開始，且進行至區塊404，在區塊404中TFC公用程式110偵測經由天線陣列107之行動使用者信號/符號之接收。在區塊406，TFC公用程式110觸發該等所接收符號之一FFT。在區塊408，TFC公用程式110根據上行鏈路(UL)SDMA之部分使用的子通道(PUSC)頻塊結構起始一時序誤差估計程序。UL SDMA之PUSC頻塊結構係由具有一三個符號間隔及四個載頻調的一頻率間隔的一頻率時間空間/頻塊定義。來自多個行動使用者的信號通常重疊至一相同頻塊上。TFC公用程式110對於對應頻塊群組內之頻塊對檢查載頻調分離值，如在區塊410所顯示。在決定區塊412，TFC公用程式110判定該頻塊群組中之該等頻塊對之任一者是否滿足該載頻調分離臨限。若在區塊412，TFC公用程式110判定無頻塊對滿足該載頻調分離臨限，則TFC公用程式110經由一誤差校正收斂程序對於長頻塊分離起始一時序誤差估計方法，如在方塊414所顯示，且進行至區塊416。在區塊416，TFC公用程式110使用所有候選時序誤差值來估計時序誤差，且接下來進行至區塊420。然而，若在區塊412，TFC公用程式110判定出該等頻塊對之至少一者滿足該載頻調分離臨限，則TFC公用程式110基於一相同符號內之導頻估計時序誤差，如在區塊418所顯示，且接下來進行至區塊420。
在區塊420，TFC公用程式110藉由所有時序誤差估計之一平均判定一最終時序誤差估計。TFC公用程式110基於該最終時序誤差估計對於一通道修改該通道估計，如在區塊422所顯示。在區塊424，TFC公用程式110將該所修改/實際通道估計應用於該等化器以產生一組增強的等化器係數。TFC公用程式110根據該最終時序誤差估計藉由相位旋轉執行時序誤差校正，如在區塊426所顯示。在區塊428，TFC公用程式110根據基於相對OFDM符號索引的相位差執行頻率校正。圖4之該流程圖所繪示之該處理在區塊430處結束。
該等所繪示及描述之實施例在一上行鏈路無線電接收器中提供一機制及系統，該機制及系統實現經由一天線陣列使用上行鏈路(UL)分域多重存取(SDMA)通信自一或多個無線通信器件接收一群組信號。TFC邏輯經由對該所接收群組之信號之快速傅立葉變換(FFT)操作產生一群組符號。該TFC邏輯根據UL SDMA之一部分使用子通道(PUSC)頻塊結構將該群組之符號配置成頻塊。
該邏輯獲得對應於該無線通信器件之一時序誤差估計。此外，該邏輯藉由使用時序誤差估計之一平均產生一實際通道估計以修改實質上表示一理想同步化通道之一通道的一估計。該TFC邏輯經由經增強具有該實際通道估計之一等化器將來自多個無線通信器件的經重疊符號分為單獨無線通信器件符號。該邏輯經由該等化器對於該無線通信器件提供一時序誤差校正。此外，在分離該等重疊之符號且校正時序誤差之後，該邏輯實現對於單獨無線通信器件之隱式(inexplicit)頻率誤差校正。
在上文的該等流程圖中，在不悖離本發明之精神及範疇下，組合、同時執行或以一不同順序執行或者可能省略該等方法之某些處理。因此，在以一特定順序描述且繪示該等方法處理時，使用一特定順序之處理不意謂隱含對本發明之任何限制。在不脫離本發明之精神或範疇下可對於該順序之處理作出改變。因此，一特定順序的使用並非是在一限制意義上，且本發明之範疇擴展為附加申請專利範圍及其之等效物。
如熟習此項技術者將瞭解，本發明可具體實施為一方法、系統及/或邏輯。因此，本發明可呈一完全硬體實施例形式、一完全軟體實施例(包含韌體、駐留軟體、微碼等)形式或組合軟體及硬體態樣(本文中通常全部可被稱為一「電路」、「模組」、「邏輯」或「系統」)之一實施例形式。此外，本發明可呈一電腦可用儲存媒體上的一電腦程式產品形式，該電腦可用儲存媒體具有在該媒體中或該媒體上具體實施的電腦可用程式碼。
如將進一步瞭解，可使用軟體、韌體、微碼或硬體之任意組合來實施本發明之諸實施例中之該等處理。作為一預備步驟在軟體中實踐本發明，程式化碼(軟體或者韌體)通常將係儲存在一或多個機器可讀儲存媒體中，諸如固定(硬)驅動器、磁片、磁碟、光碟、磁帶、半導體記憶體(諸如RAM、ROM、PROM等)，藉此根據本發明製造一製品。含有程式化碼之該製品係藉由直接自該儲存器件執行該碼、藉由將該碼自該儲存器件複製到另一儲存器件(諸如一硬碟、RAM等)或者藉由使用傳輸類型媒體(諸如數位通信鏈路及類比通信鏈路)傳輸該碼以用於遠端執行而使用。該媒體可為電性系統、磁性系統、光學系統、電磁系統、紅外線系統或者半導體系統(或裝置或器件)或一傳播媒體。此外，該媒體可為可含有、儲存、傳達、傳播或傳送該程式之由該執行系統、裝置或器件或結合該執行系統、裝置或器件使用的任何裝置。可藉由組合含有根據該(等)所描述之實施例之該碼之一或多個機器可讀儲存器件及執行包含在其中之該碼的合適處理硬體而實踐本發明之該等方法。用於實踐本發明之一裝置應為一或多個處理器件或儲存系統，該等處理器件或儲存系統含有或使網路存取(經由伺服器)根據本發明編碼之(諸)程式。一般而言，可廣泛定義術語電腦、電腦系統或資料處理系統以包含具有執行來自一記憶體媒體之指令/碼的一處理器(或處理單元)之任何器件。
因此，重要的是，雖然在具有經安裝(或經執行)軟體的一全功能無線通信系統背景下描述本發明之一繪示性實施例，熟習此項技術者將瞭解可將本發明之一繪示性實施例之諸軟體態樣分配為呈各種形式的一程式產品，且無論用於真實實行該分配之特定媒體類型，等同應用本發明之一繪示性實施例。藉由實例，一不唯一之媒體類型清單包含可記錄類型(有形)媒體，諸如，軟碟、隨身碟、硬碟驅動器、CD ROM、DVD及傳輸類型媒體(諸如數位通信鏈路及類比通信鏈路)。
雖然已參考實例性實施例描述本發明，但是熟習此項技術者將瞭解可在不脫離本發明之範疇下作出各種改變且可使等效物代替其之元件。此外，可在不脫離本發明之必要範疇下對本發明之諸教示作出許多修改以適合一特定系統、器件或其之組件。因此，希望本發明不被限制在用於實行本發明之揭示之該等特定實施例，本發明將包含屬於該等附加申請專利範圍內之所有實施例。此外，術語第一、第二等之使用不表示任何順序或者重要性，該等術語第一、第二等是被用來區分各元件。
100．．．無線系統
101．．．行動台
102．．．行動台
103．．．行動台
104．．．(複數)通道H
105．．．基地台
106．．．收發器
107．．．天線陣列
109．．．記憶體
110．．．時序頻率校正公用程式
111．．．等化器係數
112．．．時序誤差估計
113．．．訓練信號
114．．．DSP/處理器
115．．．時序誤差估計器邏輯/電路
116．．．通道估計器邏輯/電路
117．．．等化器/時序誤差校正邏輯/電路
118．．．頻率校正邏輯/電路
200．．．部分使用的子載波通道之頻塊
201．．．圖案A
202．．．導頻
203．．．頻率軸
204．．．第一資料符號
205．．．第二資料符號
206．．．時間/符號間隔軸
207．．．導頻
210．．．圖案B
211．．．導頻
212．．．導頻
215．．．頻塊圖例
216．．．第三資料符號
217．．．第四資料符號
302．．．第一FFT區塊
304．．．第二FFT區塊
306．．．估計器等化器區塊
圖1提供根據一實施例之一實例無線通信系統之一方塊圖表示法，在該無線通信系統中實踐本發明；
圖2繪示根據一實施例之全球互通微波存取(WiMAX)通信中之上行鏈路(UL)分域多重存取(SDMA)之部分使用的子通道(PUSC)頻塊結構之一方塊圖表示法；
圖3繪示根據一實施例之一UL SDMA接收器之一方塊圖表示法；及
圖4為一流程圖，該流程圖繪示根據一實施例在一UL SDMA接收器中提供時序誤差校正及頻率誤差校正之處理。
115．．．時序誤差估計器
116．．．通道估計器
117．．．等化器
118．．．頻率校正子電路
302．．．傅立葉變換區塊
304．．．傅立葉變換區塊
306．．．估計器等化器區塊

Claims (15)

  1. 一種在具有一或多個射頻(RF)接收器之無線基地台中之方法，其包括：經由一天線陣列使用上行鏈路(UL)分域多重存取(SDMA)通信自一或多個無線通信器件接收一信號群組；對該所接收之信號群組執行快速傅立葉變換(FFT)操作；及根據UL SDMA之一部分使用子通道(PUSC)頻塊結構，將一所得之經變換信號群組配置成頻塊；計算對應於該無線通信器件之一時序誤差估計；藉由使用時序誤差估計之一平均而產生一實際通道估計，以修改實質上表示一理想同步化通道之一通道之一估計；經由經增強具有該實際通道估計之一等化器將來自多個無線通信器件之經重疊符號分為單獨無線通信器件符號；經由該等化器對於該一或多個無線通信器件提供一時序誤差校正；及在分離該等經重疊符號及該時序誤差校正之後，對於單獨無線通信器件信號實現一隱式(inexplicit)頻率誤差校正。
  2. 如請求項1之方法，其中該計算進一步包括：藉由使用各自導頻載頻調索引而計算來自一頻塊群組 之獨特頻塊對之間之一載頻調分離值，其中該頻塊群組位於一PUSC槽間隔內；比較該載頻調分離值與一預先計算的載頻調分離臨限值；其中該預先計算的載頻調分離臨限係基於一最大時間延遲；其中該最大時間延遲係自具有一第一端點及一第二端點之值之一範圍內獲得，其中該等第一端點及第二端點係基於環字首(CP)符號間隔之一部分；當對應於該等獨特頻塊對之該載頻調分離值小於該預先計算的載頻調分離臨限時，經由對應導頻獲得該等所選頻塊之間的一導頻相位差，該等對應導頻位於一相同OFDM符號內，導頻相位差係藉由一載頻調分離值加索引；追蹤其中對應於獨特之該等所選頻塊對之該載頻調分離值小於該預先計算之載頻調分離臨限值的一數量之獨特頻塊對；藉由使用以下一或多者計算一時序誤差估計：(a)對應於獨特頻塊對之一或多個導頻相位差之一平均；(b)一對應載頻調分離值；及(c)對應符號之FFT點之一數目；自時序誤差估計之一平均而判定一最終時序誤差估計；及藉由使用該最終時序誤差估計而獲得一通道估計。
  3. 如請求項2之方法，其中該獲得一導頻相位差進一步包 括：基於以下計算在一相同OFDM符號中之導頻之間的導頻相位差之一數目：(a)每個無線通信器件之每個頻塊之獨特符號之一數目，導頻位於該等獨特符號內，及(b)接收器天線之一數目；其中兩個接收器天線及位於每個無線通信器件之每個頻塊之分離符號中之兩個導頻提供四個導頻相位差；及自相關導頻相位差產生平均導頻相位差。
  4. 如請求項2之方法，其進一步包括：在該頻塊群組不提供其中一載頻調分離值小於該預先計算的載頻調分離臨限的一獨特頻塊對時，自一誤差校正收斂程序估計時序誤差；以一第一加索引之子載波載頻調之一導頻的一複數共軛值與來自一相同OFDM符號內之該頻塊群組之多個導頻之間的各自乘法運算來起始該誤差校正收斂程序，該導頻位於一特定OFDM符號內，其中該頻塊群組包括獨特頻塊對，該等獨特頻塊對具有超過一臨限載頻調分離值之一載頻調分離值；該等乘法運算提供一所得之經相位旋轉導頻組；其中該所得之經相位旋轉導頻組包含為一實數之一第一導頻；自具有範圍從該第一端點至該第二端點之多個連續整數值的一組中識別時序誤差估計之候選值；產生一組候選相位誤差校正片段； 其中該等候選相位誤差校正片段係自一候選相位誤差校正(CPEC)片段方程式獲得；基於以下計算一接收器件之該等CPEC片段：(a)每個無線通信器件之每個頻塊之獨特符號之一數目，導頻位於該等獨特符號內，及(b)接收器天線之一數目；及經由使用該等CPEC片段之一偵測度量方程式來判定時序誤差估計之各候選值之一偵測度量；自該等偵測度量中獲得一最小偵測度量，其中該最小偵測度量係由一最小偵測度量方程式提供；其中該最小偵測度量係選自時序誤差估計之該等候選值以作為一無線通信器件之時序誤差之一最終估計。
  5. 如請求項1之方法，其中該產生一實際通道估計進一步包括：當獲得來自一對無線通信器件之符號之最終時序誤差估計時，根據該UL SDMA實際通道估計矩陣之元素產生該實際通道估計；及基於該UL SDMA實際通道估計矩陣而產生經增強的等化器係數。
  6. 如請求項1之方法，其中該提供一時序誤差校正進一步包括：基於該等經增強的等化器係數而產生一UL SDMA等化器輸出；其中該等經增強的等化器係數對於一特定無線通信器件之一相同頻塊中之資料符號及導頻係相同值； 當資料符號及一導頻位於一頻塊之一第一載頻調上時，判定不需要時序校正；及當資料符號及一導頻不共置於一頻塊之該第一載頻調上時，基於以下一或多者藉由該等資料符號之相位旋轉執行時序誤差校正：(a)該對應之最終時序誤差估計；(b)該等資料符號之一載頻調號；及(c)該頻塊上之一或多個導頻之一載頻調號。
  7. 如請求項1之方法，其中該實現一隱式頻率誤差校正進一步包括：計算該相同頻塊中的一無線通信器件之該兩個導頻之間的一相位差；其中根據PUSC UL SDMA，該相同頻塊中的該無線通信器件之該兩個導頻之間的該相位差係該頻塊中之一第一OFDM符號與一最後OFDM符號之間的一相位差；基於以下一或多者執行一數量之相位旋轉：(a)一頻塊中之一相對OFDM符號索引；及(b)該頻塊中的一無線通信器件之導頻之間的該相位差；及根據PUSC UL SDMA，當資料位於一第二OFDM符號中時，判定不需要相位旋轉。
  8. 一種射頻(RF)接收器器件，其包括：一記憶體；一或多個處理器；其中該一或多個處理器提供以下功能：經由一天線陣列使用上行鏈路(UL)分域多重存取 (SDMA)通信自一或多個無線通信器件接收一信號群組；對所接收之該信號群組執行快速傅立葉變換(FFT)操作；及根據UL SDMA之一部分使用子通道(PUSC)頻塊結構，將一所得之經變換信號群組配置成頻塊；計算對應於該無線通信器件之一時序誤差估計；藉由使用時序誤差估計之一平均而產生一實際通道估計，以修改實質上表示一理想同步化通道之一通道之一估計；經由經增強具有該實際通道估計之一等化器將來自多個無線通信器件之經重疊符號分為單獨無線通信器件符號；經由該等化器對於該一或多個無線通信器件提供一時序誤差校正；及在分離該等經重疊符號及該時序誤差校正之後，對於單獨無線通信器件信號實現一隱式頻率誤差校正。
  9. 如請求項8之射頻接收器器件，其中該等計算功能進一步包括以下功能：藉由使用各自導頻載頻調索引，計算來自一頻塊群組之獨特頻塊對之間的一載頻調分離值，其中該頻塊群組位於一PUSC槽間隔內；比較該載頻調分離值與一預先計算之載頻調分離臨限值； 其中該預先計算的載頻調分離臨限係基於一最大時間延遲；其中該最大時間延遲係自具有一第一端點與一第二端點之值之一範圍內獲得，其中該等第一端點及第二端點係基於環字首(CP)符號間隔之一部分；當對應於該等獨特頻塊對之該載頻調分離值小於該預先計算的載頻調分離臨限時，經由對應導頻獲得該等所選頻塊之間的一導頻相位差，該等對應導頻位於一相同OFDM符號內，導頻相位差係藉由一載頻調分離值加索引；追蹤其中對應於獨特之該等所選頻塊對之該載頻調分離值小於該預先計算的載頻調分離臨限值之一數量之獨特頻塊對；藉由使用以下一或多者計算一時序誤差估計：(a)對應於獨特頻塊對之一或多個導頻相位差之一平均；(b)一對應載頻調分離值；及(c)對應符號之FFT點之一數目；自時序誤差估計之一平均而判定一最終時序誤差估計；及藉由使用該最終時序誤差估計而獲得一通道估計。
  10. 如請求項9之射頻接收器器件，其中用於獲得一導頻相位差之該等功能進一步包括以下功能：基於以下計算一相同OFDM符號中的導頻之間的導頻相位差之一數目：(a)每個無線通信器件之每個頻塊之獨特符號之一數目，導頻位於該等獨特符號內，及(b)接收 器天線之一數目；其中兩個接收器天線及位於每個無線通信器件之每個頻塊之分離符號中的兩個導頻提供四個導頻相位差；及自相關導頻相位差產生平均導頻相位差。
  11. 如請求項9之射頻接收器器件，其進一步包括以下功能：當該頻塊群組不提供其中一載頻調分離值小於該預先計算的載頻調分離臨限的一獨特頻塊對時，自一誤差校正收斂程序估計時序誤差；以一第一加索引之子載波載頻調之一導頻之一複數共軛值與來自一相同OFDM符號內之該頻塊群組的多個導頻之間的各自乘法運算來起始該誤差校正收斂程序，該導頻位於一特定OFDM符號內，其中該頻塊群組包括獨特頻塊對，該等獨特頻塊對具有超過一臨限載頻調分離值之一載頻調分離值；該等乘法運算提供一所得之經相位旋轉導頻組；其中該所得之經相位旋轉導頻組包含為一實數之一第一導頻；自具有範圍從該第一端點至該第二端點之多個連續整數值之一組中識別時序誤差估計之候選值；產生一組候選相位誤差校正片段；其中該等候選相位誤差校正片段係自一候選相位誤差校正(CPEC)片段方程式獲得；基於以下計算一接收器件之該等CPEC片段：(a)每個 無線通信器件之每個頻塊之獨特符號之一數目，導頻位於該等獨特符號內，及(b)接收器天線之一數目；及經由使用該等CPEC片段之一偵測度量方程式來判定時序誤差估計之各候選值的一偵測度量；自該等偵測度量中獲得一最小偵測度量，其中該最小偵測度量係由一最小偵測度量方程式提供；其中該最小偵測度量係選自時序誤差估計之該等候選值以作為一無線通信器件之時序誤差之一最終估計。
  12. 如請求項8之射頻接收器器件，其中用於產生一實際通道估計之該等功能進一步包括以下功能：在獲得來自一對無線通信器件之符號的最終時序誤差估計時，根據該UL SDMA實際通道估計矩陣之元素，產生該實際通道估計；及基於該UL SDMA實際通道估計矩陣而產生經增強的等化器係數。
  13. 如請求項8之射頻接收器器件，其中用於提供一時序誤差校正之該等功能進一步包括以下功能：基於該等經增強的等化器係數而產生一UL SDMA等化器輸出；其中該等經增強的等化器係數對於一特定無線通信器件之一相同頻塊中之資料符號及導頻係相同值；當資料符號及一導頻位於一頻塊之一第一載頻調上時，判定不需要時序校正；及當資料符號及一導頻不共置於一頻塊之該第一載頻調 上時，基於以下一或多者藉由該等資料符號之相位旋轉執行時序誤差校正：(a)該對應之最終時序誤差估計；(b)該等資料符號之一載頻調號；及(c)該頻塊上之一或多個導頻之一載頻調號。
  14. 如請求項8之射頻接收器器件，其中用於實現一隱式頻率誤差校正之該等功能進一步包括以下功能：計算該相同頻塊中之一無線通信器件之該兩個導頻之間的一相位差；其中根據PUSC UL SDMA，該相同頻塊中之該無線通信器件之該兩個導頻之間的該相位差係該頻塊中之一第一OFDM符號與一最後OFDM符號之間的一相位差；基於以下一或多者而執行一數量之相位旋轉：(a)一頻塊中之一相對OFDM符號索引；及(b)該頻塊中之一無線通信器件之導頻之間的該相位差；及根據PUSC UL SDMA，當資料位於一第二OFDM符號中時，判定無需相位旋轉。
  15. 一種無線基地台，其包括如請求項8之射頻(RF)接收器器件，且進一步包括用於使用上行鏈路(UL)分域多重存取(SDMA)通信自一或多個無線通信器件接收信號群組之天線陣列。
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