对于在正交频分复用(OFDM)接收机中降低相邻信道干扰的方法和装置

摘要

本申请公开了降低在一个OFDM接收机中的相邻信道干扰的实施例。监视一个误差度量并且响应该误差度量缓慢地调整所需频道的载波频率。以这种方式，包括由相邻干扰信道劣化的所需信号的已收OFDM信号可被移位，直到该相邻信道的零相交与该FFT条带对齐为止。一个多抽头均衡器可被随即用于消除由在该所需频道中的频偏引起的条带间干扰。

说明书

技术领域

本发明涉及处理正交频分复用(OFDM)信号的方法和装置。

背景技术

本部分用于向读者介绍可能与下面描述的和/或权利要求所要求的本发明各方面相关的各种技术。相信这种讨论有助于向读者提供背景知识以便帮助更好地理解本发明的各方面。因此，应该从这样的角度阅读和理解这部分的介绍而不将其视为对现有技术的陈述。

无线LAN(WLAN)是一种灵活的数据通信系统，作为在建筑或校园之内的有线LAN的替代或扩展。WLAN利用电磁波无线地发送与接收数据，最小化对于布线连接的需要。因此，WLAN把数据连接与用户的移动性结合，并且通过简化的结构实现可移动的LAN。已经受益于使用便携式终端(例如笔记本计算机)发送与接收实时信息的生产率收益的某些产业是数字家庭网络、健康维护、零售业、制造业和仓储业。

在设计一个WLAN时，WLAN的制造商具有选择传输技术的一个范围。某些示范技术包括多载波系统、扩频系统窄带系统和红外系统。虽然每一种系统都有其自己的长处和短处，但是一种具体类型的多载波传输系统，正交频分复用(OFDM)已经证明是用于WLAN通信的非常有用的系统。

OFDM是经过一个信道高效发送数据的一种可靠技术。该技术使用多个副载波频率(子载波)在一个频道带宽中发送数据。与传统的可能浪费该频道带宽某些部分的频分复用(FDM)技术相比，这些子载波被设计用于优化带宽效率，以便分离和隔离该副载波频谱并且由此避免载波间干扰(ICI)。相比而言，虽然OFDM子载波的频谱在该OFDM频道带宽之内显著重叠，但是该OFDM仍然实现该调制到每一副载波上的信息的分辨和恢复。

通过OFDM信号经一个信道的传输还提供了若干胜过多个传统传输技术的其它优点。这些优点包括多路延迟扩展和频率选择性衰落的耐受力、高效的频谱使用、简化的子信道均衡以及良好的干扰特性。

尽管有这些优点，但是OFDM数据传送系统仍然存在对来自多个用户的多重信号的处理方面的某些问题。这种问题的一种实例是相邻信道干扰(有时称为信道间干扰)。相邻信道干扰的主要原因之一是全部OFDM接收机都通常具有的作为快速傅里叶变换(FFT)信号处理的固有部分出现的开窗口现象(windowing)。在使用FFT算法处理信号时，每个OFDM子频带的信号音都可被跨越多个FFT条带(bin)扩展而具有在频域中周期彼此隔开的零相交点(例如在直方窗口情况下的一个正弦函数)。由于该零交叉的对准的原因，这样的一个频域结构使得相邻信道以多个取样速率定位而没有相邻信道干拢。因此，由于两个信号的正交特性，即使针对该所需的频道的来自相邻信道的频率范围中的能量不为零，也不存在相邻信道干拢。

但是，当一个载波频率出现偏移时，则不能保持相邻信道信号之间的正交性而将发生相邻信道干拢。所需的是一种降低OFDM接收机中的降低相邻信道干拢的方法。

发明内容

本申请公开了降低在一个OFDM接收机中的相邻信道干拢的实施例。监视一个误差度量并且响应该误差度量缓慢地调整所需频道的载波频率。以这种方式，包括由相邻干扰信道劣化的所需信号的已收OFDM信号可被移位，直到该相邻信道的零相交与该FFT条带对齐为止。一个多抽头均衡器可被随即用于消除有计划地引入的由在该所需频道中的频偏引起的条块间干扰。

附图描述

附图中：

图1是一个示例性OFDM接收机的框图；

图2是说明在一个OFDM符号结构中的训练序列、用户数据、和导频信号的布局示意图；

图3是根据本发明的用于降低相邻信道干拢的一个电路的框图；

图4是可结合本发明使用的多抽头均衡器的框图；以及

图5是说明本发明最佳实施例的操作的处理流程图。

具体实施方式

从下面以实例的方式给出的描述中本发明的特性和优点将变得更为显见。

参考图1，普通OFDM接收机10的第一部件是一个RF接收器12。本专业中公知有许多变化的RF接收机12，但是通常该RF接收器12包括天线14、低噪声放大器(LNA)16、RF带通滤波器18、自动增益控制(AGC)电路20、RF混频器22、RF载波频率本地振荡器24、和IF带通滤波器26。

RF接收器12通过天线14接收穿过频道的RF的OFDM已调载波。随后，通过该RF本地振荡器24与接收器载波频率f_cr的混频，该RF接收器12降频变换该RF的OFDM已调载波而获得一个已收IF的OFDM信号。接收器载波和发送器载波之间的频差将贡献该载波频率偏移Δf_c。

此接收的IF OFDM信号耦合到混频器28和混频器30以便分别与同相IF信号和90°相移(正交)IF信号混频，以便分别生产同相和正交的OFDM信号。馈送到该混频器28的同相IF信号是由IF本地振荡器32生产。通过在提供到该混频器30之前把该同相IF信号通过90°移相器34而从该IF本地振荡器32的同相IF信号获得馈送到混频器30的该90°相移的IF信号。

该同相和正交OFDM信号随后分别传送到模拟-数字转换器(ADC)36和38，以由时钟电路40确定的取样速率f_{ck_r}数字化。ADC 36和38分别生产数字取样，形成同相和正交离散定时的OFDM信号。在接收器的取样速率和发送器的取样速率之间的差值是取样速率偏移，Δf_k＝f_{ck_r}-f_{ck_t}。

随后，来自该ADC36和38的未滤波的同相和正交离散定时OFDM信号分别穿过数字低通滤波器42和44。低通数字滤波器42和44的输出分别是该接收的OFDM信号的滤波的同相和正交取样。以此方式，该接收的OFDM信号被转换成同相(q_i)和正交(p_i)取样，分别表示该复数值OFDM信号r_I＝q_i+jp_i的实部和虚部值成份。该接收的OFDM信号的这些同相和正交(实部值和虚部值)取样随后传递到一个FFT46。指出应该，在某些传统的接收器10的实施方案中，该模拟数字转换是在IF混频处理之前完成的。在这样一个实施方案中，该混频处理包括利用数字混频器和数字频率合成器。还要注意的是，在许多传统的接收器10的实施方案中，该数字-模拟转换是在滤波之后执行。

该FFT46执行该接收OFDM信号的快速付立叶变换(FFT)以便恢复用于在每个OFDM符号间隔期间调制子载波的频域子符号的序列。该FFT46随后把这些子符号的序列提供到一个译码器48。

译码器48从来自FFT46传递来的频域子符号的序列恢复该发送的数据序列。通过解密该频域子符号而获得比特数据流来执行此恢复，该比特数据流将理想地匹配馈送到该OFDM发送器的数据比特的数据流。此解码过程可以包括例如软维特比解码和/或瑞得-所罗门解码，以便从数据块和/或卷积编码的子符号恢复该数据。

参考图2，示出本发明的OFDM符号结构50的一个示例。符号结构50包括含有针对该OFDM符号中的每一子载波的公知发射值的一训练序列或符号52，以及预定数量的循环前缀54和用户数据56对。例如，在此结合作为参考的建议的ETSI-BRAN HIPERLAN/2(欧洲)和IEEE 802.11a(美国)无线局域网标准指定64个公知值或子符号(即52个非零值和12个零值)到一个训练序列的选择的训练符号(例如建议的ETSI标准的″训验符号C″和建议的IEEE标准的″长OFDM训验符号″)。该用户数据56具有同样包含公知发射值的嵌入在预定子载波上的一个预定数量的导频58。例如，该建议的ETSI和IEEE标准具有放置在条带或子载波7和21的四个导频信号。虽然本发明被描述为工作在符合建议的ETSI-BRAN HIPERLAN/2(欧洲)和IEEE 802.11a(美国)无线局域网标准的一个接收器中，但是本专业技术人员将会考虑到在其它OFDM系统中实现本发明的指教。

图3是根据本发明的用于降低相邻信道干拢的一个电路的框图。相邻信道干扰降低电路由参考数字60概括表示。在由该FFT模块46处理之前，输入信号62被传给一个载波频率调整模块64。如下面将说明的那样，该载波频率调整模块64将根据来自一个误差度量计算模块72的反馈而产生一个频率调整。

输入信号62包括已经由相邻信道干扰信号的拖尾劣化的接收的OFDM信号。响应该误差度量计算模块72的输出，载波频率调整模块64改变该频偏。频偏的改变具有把条带间干扰引入输入的信号62的效果。频偏的调整速率必须比相关的补偿器(下面将参考图4描述)的适应速率足够的缓慢，以便给该相关的均衡器收敛时间。该频率调整能以开环或闭环方式实现。

载波调整频率模块64的输出由该FFT模块46处理。FFT模块46的输出传给均衡器模块68。均衡器模块68的输出70可供进一步处理。同样，均衡器模块68的输出70传给该误差度量计算模块72，误差度量计算模块72的输出又被提供回到该载波调整频率模块64。

根据该FFT模块46的均衡输出，计算由该误差度量计算模块72产生的误差度量。该误差度量与在该输入信号62中的相邻信道干扰成正比，使得在该相邻信道干扰最小时该误差度量值最小化。可以使用的一个误差度量的实例是该稳定状态直接判断最小均方(LMS)误差的标准偏差。该LMS误差被定义为该均衡器输出取样和对应硬判决(一个符号判决装置的输出)之间的差值。该训验LMS误差也能够被用于在该数据流中插入了导频子载波或子频带的系统中。如果其它误差度量正比于在该输入信号62中的相邻信道干扰程度，则该其它误差度量可被使用。

在该所需的频道的任何一侧都存在信道的系统中，可相对于任一信道执行相邻信道干扰的消除。如果存在两个相邻信道，该相邻信道干扰可相对于多个邻近信道的较强邻近信道而被最小化。

图4是可结合本发明使用的多抽头均衡器的框图。该均衡器模块68去除由该载波频率调整模块64引入的条带间干扰。该条带间干扰的消除导致与信号相关的相邻信道干扰的降低。该FFT模块46的输出被分成三个子频带：子频带n、子频带n-1和子频带n+1。子频带的数目可以因为一个给出应用的运行特性而改变。该FFT模块46输出端被分解成的子频带的确切数目不是本发明的重要方面。

三个子频带n、n-1和n+1的每一个被传给分别的乘法电路，与对应的均衡器系数相乘。可以根据公知的载波频率偏移选择用于该均衡器的系数。确定该系数的具体方法不是本发明的重要方面。子频带n-1、n和n+1分别提供到乘法器76、78和80。获得子频带值的一种方法可以从由虚线63所示的输入信号62中得到那些值。

乘法器76、78和80的输出被加法电路82，该加法电路82提供用于子频带n的一个均衡的输出84。该乘法器76、78、80和取和电路82构成该均衡器模块68。

如上面阐明的那样，该多抽头均衡器68抵消了由从该载波频率调整模块64的载波频率偏移引入的条带间干扰。虽然由该载波频率调整模块提供的频偏的有意引入会减幅该相邻信道的干扰，但是因为该所需频道的子频带不再与该FFT条带对准而使该偏移同时可以引入在该输入信号中的不希望的条带间干扰。该多抽头均衡器68消除了这种条带间干扰以便实现该相邻信道干扰的降低。

图5是说明本发明最佳实施例的操作的处理流程图。该处理由参考数字86概括表示。本领域普通技术人员将理解，图5示出的功能与操作可以使用电路(硬件)、软件或硬件和软件的组合来实现。

处理在步骤88开始。在步骤90，根据一个误差度量执行载波频率的调整。如上参考图3所述地执行该差错度量的计算。通过频偏已经根据该误差度量计算模块的输出改变的输入信号来调整该输入信号之后，以步骤92承担信号的FFT。

使用如参考图4描述的一个多抽头均衡器均衡该操作产生的信号。因此，输入信号62已被处理，以便通过载波频率调整模块64降低该相邻信道干扰。该自感应的条带间干扰已经由该均衡器模块68去除。在步骤96结束该处理。

虽然本发明可以有各种改进和可选形式，但是在此已经以实例的方式详细描述附图中已经示出的具体形式。但是应该理解，本发明无意局限于该具体披露的形式。相反，本发明将覆盖落入下列所附的权利要求书限定的本发明精神范围中的全部修改、等效和替换。