在时间一频率交织的正交频分复用系统中改进性能

摘要

在一个实施例中，TFI－OFDM接收机系统(22)能够通过估计与信道相关联的噪声方差并在减轻带内干扰时使用这些估计而更可靠地译码信息比特。在另一个实施例中，有一种TFI－OFDM接收机系统(66)，其能够通过从所接收的头标码元生成参考OFDM码元、由与通信链路相关联的TFC号所提供的频带跳跃图案、所估计的信道脉冲响应和噪声方差估计以及从FFT处理器(30)生成的码元，而更新所估计的信道脉冲响应和噪声方差。

说明书

[0001]本公开内容总地涉及无线通信和基于分组的正交频分复用 (OFDM)系统，更具体地，涉及在时间-频率交织的正交频分复用(TFI-OFDM) 系统中减轻干扰和改进性能。

[0002]在典型的TFI-OFDM系统中，频谱被划分成多个子带，每个 子带具有预定的宽度。例如，WiMedia TFI-OFDM系统使用三个子带，每 个子带具有528兆赫(MHz)的带宽，总共约1.5千兆赫(GHz)。WiMedia系 统可以提供从约每秒53.3兆比特(Mb/s)到约480Mb/s的数据速率。 TFI-OFDM系统的空间容量通过时间-频率码(TFC)而被提供，每个微微网 (piconet)使用该时间-频率码来产生独特的频带跳跃序列。虽然TFC使多个 微微网能同时通信，但存在一些实例，其中当频带跳跃序列使得各微微网 运行在相同频带中时可以引起干扰。带内干扰也会被引起，特别是在 WiMedia应用中，这里多个微微网在互相靠近的范围内运行；以及当其它 设备同时在这个频带中运行时，也具有窄带干扰的形式。这些类型的干扰 会严重地降级不同信道条件下的性能。

[0003]所以，需要一种可以减轻在TFI-OFDM系统中引入的干扰的 影响的方法。

[0004]在一个实施例中，有一种TFI-OFDM接收机系统。在这个实 施例中，该系统包括接收机，其被配置成在对应于TFC号的某些频带中接 收传送的数据分组。每个接收的数据分组包括OFDM码元，所述OFDM 码元被分段成前同步(preamble)部分、头标部分和净荷部分。快速傅里 叶变换处理器被配置成把OFDM码元从时域变换到频域。信道估计器被配 置成估计对于数据分组的信道脉冲响应。信道估计器依据在前同步部分中 的频域OFDM码元估计信道脉冲响应。噪声方差估计器被配置成依据在前 同步部分中的频域OFDM码元得出噪声方差估计。

[0005]在另一个实施例中，有一种TFI-OFDM接收机系统。在这个 实施例中，该系统包括接收机，其被配置成在对应于TFC号(TFC number) 的某些频带中接收传送的数据分组。每个接收的数据分组包括OFDM码 元，所述OFDM码元被分段成前同步部分、头标部分和净荷部分。快速傅 里叶变换处理器被配置成把OFDM码元从时域变换到频域。信道估计器被 配置成估计对于数据分组的信道脉冲响应。信道估计器依据在前同步部分 中的频域OFDM码元估计信道脉冲响应。噪声方差估计器被配置成依据在 前同步部分中的频域OFDM码元得出噪声方差估计。更新器被配置成更新 由信道估计器估计的信道脉冲响应和由噪声方差估计器得出的噪声方差 估计。

[0006]在第三实施例中，有一种用于补偿由运行在通信链路中的超宽 带设备引起的干扰的方法。在这个实施例中，该方法包括在对应于TFC号 的某些频带中接收数据分组。每个接收的数据分组包括OFDM码元，所述 OFDM码元被分段成前同步部分、头标部分和净荷部分。该方法还包括把 OFDM码元从时域变换到频域。该方法还包括依据在前同步部分中的频域 OFDM码元估计信道脉冲响应。该方法还包括依据在前同步部分中的频域 OFDM码元得出噪声方差估计。

[0007]在再一个实施例中，有一种用于改进运行在通信链路中的超宽 带设备的性能的方法。在这个实施例中，该方法包括在对应于TFC号的某 些频带中接收数据分组。每个接收的数据分组包括OFDM码元，所述 OFDM码元被分段成前同步部分、头标部分和净荷部分。该方法还包括把 OFDM码元从时域变换到频域。该方法还包括依据在前同步部分中的频域 OFDM码元估计信道脉冲响应。该方法还包括依据在前同步部分中的频域 OFDM码元得出噪声方差估计。该方法还包括更新所估计的信道脉冲响应 和所得出的噪声方差估计。

[0008]图1显示用于基于分组的OFDM系统的物理层会聚协议(PLCP) 帧格式的例子；

[0009]图2显示一张表格，其列出对于可被使用于TFI-OFDM系统 的不同TFC的跳跃图案的例子；

[0010]图3显示按照本公开内容的第一实施例的TFI-OFDM接收机 的框图；

[0011]图4显示描绘图3所示的TFI-OFDM接收机的操作的流程图；

[0012]图5显示按照本公开内容的第二实施例的TFI-OFDM接收机 的框图；以及

[0013]图6显示描绘图5所示的TFI-OFDM接收机的操作的流程图。

[0014]诸如TFI-OFDM系统那样的基于分组的传输系统以短突发传 送数据分组。在传输中发送的每个数据分组包括提供信息的字段，该信息 由接收机利用来方便分组的传送和接收。图1显示用于在TFI-OFDM系统 中发送的数据分组的PLCP帧格式10的例子。PLCP帧10包括前同步部 分12、头标部分14和净荷部分16。前同步部分12包括时域(TD)训练序 列18和频域(FD)训练序列20。TD前同步18具有可以是24或12个OFDM 码元的持续时间。TD前同步18的持续时间将取决于传输的模式(即，标准 或流播)。TFI-OFDM系统中的接收机将TD前同步18用于分组和帧同步。 跟随在TD前同步18后面的FD前同步20具有6个OFDM码元的持续时 间。TFI-OFDM系统中的接收机将FD前同步20用于信道估计(CE)。该6 个OFDM码元被称为CE码元(即，CE1、CE2、CE3、CE4、CE5和CE6)。 跟随在FD前同步20后面的头标部分14包括12个码元，它们被称为头标 码元(即，hdr1、hdr 2、hdr 3...hdr 12)。通常，头标码元以53.3Mb/s的基 本速率被传送，并且它提供特定用来译码净荷部分16的信息。例如，头 标码元可以提供诸如净荷的长度、在净荷中传送的字节量、所使用的传输 调制方案和编码速率之类的信息。跟随在头标部分14后面的净荷部分16 可以具有包括以特定速率传送的可变数目的净荷码元的持续时间。

[0015]图2显示一张表格，其列出对于可以被使用于TFI-OFDM系 统的不同TFC的跳跃图案的例子。例如，在图2上，TFC号1具有包括1、 2、3、1、2、3的跳跃图案。在TFC 1中的这个跳跃图案表示，第一码元 在频带1中被传送，第二码元在频带2中被传送，第三码元在频带3中被 传送，以及这个图案将对于每三个码元重复自己。具有跳跃图案1、3、2、 1、3、2的TFC号2意味着，第一码元在频带1中被传送，第二码元在频 带3中被传送，第三码元在频带2中被传送，以及这个图案将对于每三个 码元重复自己。这些跳跃图案允许一个微微网在一个通信链路中运行，而 同时另一微微网可以通过使用不同的TFC号建立另一个链路。应当指出， 在TFC号5-7中，跳跃图案被禁用(即，对于一TFC号，码元全都在相同 的频带内被传送)。

[0016]在TFI-OFDM系统中，在跳跃图案中所使用的TFC号和在 PLCP帧10中的码元号确定该帧中的特定码元的载波频率。例如，考虑 TFC号1(即，跳跃图案1、2、3、1、2、3)和FD前同步字段的情形，在 FD前同步中的码元CE1和CE4在频带1中被传送，码元CE2和CE5在 频带2中被传送，以及码元CE3和CE6在频带3中被传送。对于TFC号 3的情形(即，跳跃图案1、1、2、2、3、3)，码元CE1和CE2在频带1中 被传送，码元CE3和CE4在频带2中被传送，以及码元CE5和CE6在频 带3中被传送。对于TFC号1到4，从FD前同步码元(即，CE1、CE2、 CE3、CE4、CE5和CE6)确定的信道估计序列在三个频带的每个频带上传 送两次。对于其中频带跳跃被禁用的固定频率交织(FFI)模式(即，TFC号5 到7)，全部6个信道估计码元在相同的频带中被传送。TFI-OFDM系统的 信道估计的可靠性随着为此所使用/传送的码元的数目的增加而提高。可以 更可靠地估计信道的TFI-OFDM系统将更好地了解信道对于接收的码元 的影响，并因而能够更精确地处理在头标部分14和净荷部分16中的码元。

[0017]图3显示能够通过使用FD前同步码元估计噪声方差的 TFI-OFDM接收机22的框图。在图3上，混频器24接收被体现为具有某 个频率的射频(RF)信号的数据分组，并通过使用从振荡器26生成的处在不 同频率的另一个信号而使所述信号下变频。混频器24是执行所有RF处理 的RF前端的一个部件，然而，为了便于图示，图3没有显示RF前端的其 它部件。对于本公开内容，假设其它的RF前端处理被封装在混频器24中。 同步单元28接收从混频器24生成的下混频(mixed-down)信号。同步单 元28调节这个信号的定时和频率，以使得它与被传送的信号同步。除了 定时和频率调节以外，同步单元28还调节自动增益控制(AGC)设置值和检 测帧的开始。同步单元28在TD前同步18期间执行这些功能。一旦出现 同步，从FD前同步20中的码元开始的OFDM码元的其余码元就将被同 步。同步单元28可以执行的另外的操作包括与去除零填充排序和保护间 隔有关的、熟知的OFDM接收机操作。

[0018]快速傅里叶变换(FFT)处理器30把来自同步单元28的、处在 时域中的信号变换到频域。把信号从时域变换到频域使得更容易依据被编 码在数据分组中的OFDM码元来估计信道脉冲响应。信道和噪声方差估计 单元32使用在跳频图案的各种TFC中提供的频带号和在FD前同步20中 的OFDM码元来估计信道和与信道相关联的噪声方差。下面是关于估计信 道脉冲响应和噪声方差的更详细的讨论。应当指出，虽然图3显示信道和 噪声方差估计单元32执行这两个功能，但本领域技术人员将会认识到， 这些功能可以在分开的处理部件中执行。

[0019]一旦信道和噪声方差估计单元32估计出信道和噪声方差，均 衡单元34就针对于信道的影响而均衡或补偿在头标部分14和净荷部分16 中的OFDM码元。下面是针对于信道和噪声方差的影响而均衡或补偿在头 标部分14和净荷部分16中的OFDM码元的更详细的讨论。另外，均衡单 元34针对于可能因载波频率偏移而引起的公共相位误差(CPE)的影响而均 衡或补偿在头标部分14和净荷部分16中的OFDM码元。

[0020]在均衡单元34针对于信道的影响而均衡或补偿在头标部分14 和净荷部分16中的OFDM码元之后，译码器35然后译码该码元。译码器 35包括用于处理头标部分14的OFDM码元的一个分支、以及用于处理净 荷部分16的OFDM码元的另一个分支。用于译码OFDM头标码元的分支 包括解扩器和去映射器36。解扩器和去映射器36解扩所述码元，然后从 这些码元生成软比特度量。比特去交织器38然后去交织该软比特度量。 维特比(Viterbi)译码器40从比特去交织器38接收软比特度量，并译码 数据比特。RS译码器42从维特比译码器40接收译码的比特，并输出头 标比特。

[0021]用于译码OFDM净荷码元的分支与用于处理OFDM头标码元 的分支类似，因为它包括解扩器和去映射器44以及比特去交织器46。然 而，用于处理OFDM净荷码元的分支的不同之处在于：有去凿孔器和维特 比译码器48，其把零插入在(由发射机中的凿孔器定义的)预定位置，然后 译码数据比特。解扰器50从去凿孔器和维特比译码器48接收译码的比特， 并对这些比特解扰，以恢复信息比特。

[0022]图3所示的译码器是可以对头标部分14和净荷部分16的 OFDM码元执行译码操作的一个说明性实施例。本领域普通技术人员将会 认识到，其它配置是可能的，以及图3所示的实现对于这些配置不是限制 性的。例如，本领域技术人员将会认识到，译码器35可以仅仅具有一个 分支，它既执行对OFDM头标码元，又执行对OFDM净荷码元的处理。

[0023]如上所述，信道和噪声方差估计单元32使用与跳频图案的各 种TFC相关联的频带号信息和在FD前同步20中的OFDM码元来估计信 道脉冲响应。由信道和噪声方差估计单元32从FFT处理器30接收的 OFDM码元被表示为：

R_n(k)＝H_m(k)S_n(k)+N(k)        (1)

其中k∈[0，127]是副载波索引，n是OFDM码元号，以及m∈{1，2，3}是子 带索引，它是图2所示的TFC号和码元号n的函数。H_m(k)代表在频带m 上对于副载波k的信道频率响应；S_n(k)和R_n(k)分别代表在频域中传送和接 收的码元；以及N(k)代表在副载波k上的加性白噪声分量。

[0024]对于在FD前同步部分20中的OFDM码元(即，CE码元)，传 送的码元S_n(k)＝A(k)，其中A(k)是已知的训练序列。信道脉冲响应的估计 是通过把接收的码元除以训练序列，并跨该频带中的多个码元进行平均而 得出的。具体地，从CE码元得出的、子带m中副载波k上的信道脉冲响 应的估计如下地得出：

${\hat{H}}_{\mathrm{CE},m}\left(k\right)=\frac{1}{P}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}\frac{R_{n(m,p)}\left(k\right)}{S_{n(m,p)}\left(k\right)}---\left(2\right)$

其中

$P=\left(\begin{array}{cc}2& \mathrm{TFC}=\left\{\mathrm{1,2,3,4}\right\}\\ 6& \mathrm{TFC}=\left\{\mathrm{5,6,7}\right\}\end{array}\right)---\left(3\right)$

以及n(m，p)被给出为：

$n(m,p)=\left(\begin{array}{cc}m+3(p-1)& \mathrm{TFC}=\left\{\mathrm{1,2}\right\}\\ 2m+p-2& \mathrm{TFC}=\left\{\mathrm{3,4}\right\}\\ p& \mathrm{TFC}=\left\{\mathrm{5,6,7}\right\}\end{array}\right)---\left(4\right)$

[0025]在方程式2中代入R_n(k)和S_n(k)，导致：

${\hat{H}}_{\mathrm{CE},m}\left(k\right)=\frac{1}{P}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}(H_m\left(k\right)+\frac{N_{n(m,p)}\left(k\right)}{A\left(k\right)})=H_m\left(k\right)+\frac{1}{P\times A\left(k\right)}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}{N}_{n(m,p)}\left(k\right)---\left(5\right)$

本领域技术人员将会认识到，信道估计的质量可以通过增加在求和中 的项数(即，P)而被改进。另外，如上得出的信道估计可以通过使用某些关 于信道环境的在前信息而被进一步地精调。一个这样的方法是通过把信道 脉冲响应的长度限制为等于零后缀的长度而实施的。

[0026]除了估计信道脉冲响应以外，信道和噪声方差估计单元32还 使用CE码元估计在每个副载波和子带中的噪声方差。噪声方差估计将帮 助改进存在干扰时系统22的性能。噪声方差估计将帮助缓和的一种类型 的干扰是：由运行在共同的频带上的窄带设备引起的窄带干扰。例如，在 WiMedia应用中的超宽带(UWB)系统的带宽是大约1.5GHz，由于UWB设 备没有排他地使用这个频带，所以有较高的概率是：将有来自运行在这个 频带上的其它窄带设备的干扰。在窄带干扰的情况下，某些副载波将受严 重影响，这将降级系统的总的性能。带内干扰的另一个例子：在WiMedia TFI-OFDM系统中，通过使用诸如图2所示的那样的跳频序列而达到多接 入。作为这个方案的结果，如果微微网处在靠近的范围内的话，则一个微 微网可能造成对于另一个微微网的干扰。微微网干扰和窄带干扰在接收机 处将显示为对于想要的信号的白噪声。

[0027]通常，在编码的系统中，假设所有的OFDM码元具有相同的 信噪比(SNR)或白噪声，所以，这个项从度量计算单元中去除，在本公开 内容中所述度量计算单元可以是去映射器(36或44)或维特比译码器(40或 48)的一部分。然而，由于上述的带内干扰场景，在现实中情况并不是这样。 在这些条件下，通过一个与噪声功率成比例的项来缩放对于维特比译码器 的度量，将帮助改进接收机性能。这个发现使得对于所有的CE码元估计 在每个副载波中的噪声方差的希望成为必要。

[0028]信道和噪声方差估计单元32通过使用以下方程式确定在每个 副载波中的噪声方差：

${\sigma }_{\mathrm{CE},n}^2\left(k\right)={|R_n\left(k\right)-A\left(k\right){\hat{H}}_{\mathrm{CE},m}\left(k\right)|}^2---\left(6\right)$

其中n∈{1，2，3，4，5，6}代表在FD前同步中的码元号。

为了改进噪声方差估计的可靠性，通过如以下方程式所示地在所有副 载波上对σ_CE，n²(k)求平均，得出在每个码元中的噪声方差：

${\sigma }_{\mathrm{CE},n}^2=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{\sigma }_{\mathrm{CE},n}^2\left(k\right)---\left(7\right)$

[0029]利用信道脉冲响应估计和噪声方差估计，均衡单元34均衡所 述输出，然后如下所示地通过对于头标和净荷码元的噪声方差估计把所述 输出进行缩放：

X_n(k)＝G_m(k)R_n(k)        (8)

其中X_n(k)是均衡单元34的输出，以及G_m(k)是从基于适配于所述系 统的均衡方案的得出的。

$Y_n\left(k\right)=\frac{X_n\left(k\right)}{{\sigma }_{\mathrm{CE},\mathrm{mod}(n-\mathrm{1,6})+1}^2\left(k\right)}---\left(9\right)$

或

$Y_n\left(k\right)=\frac{X_n\left(k\right)}{{\sigma }_{\mathrm{CE},\mathrm{mod}(n-\mathrm{1,6})+1}^2}---\left(10\right)$

其中函数mod(a，b)代表a/b的余数。X是由信道补偿产生的，以及Y是把 这个输出按噪声方差估计缩放的结果。Y是加到去映射器(比特度量计算单 元)的输入。

[0030]图4显示描绘图3所示的TFI-OFDM通信接收机22的操作的 流程图。TFI-OFDM通信接收机22的操作在54开始，其中RF前端接收 被体现为某个频率的RF信号的数据分组和从振荡器26生成的处在不同频 率的另一个信号。在56，同步单元28接收来自RF前端的下混频信号， 并执行各种同步操作。如上所述，这些同步操作包括调节下混频信号的定 时和频率、调节AGC设置值以及去除零填充排序和保护间隔。

[0031]在58，FFT处理器30把来自同步单元28的经调节的信号变 换到频域。在60，信道和噪声方差估计单元32然后使用在跳频图案的各 种TFC中提供的频带号，连同在FD前同步20中的经变换的OFDM码元 一起，估计信道脉冲响应和与信道相关联的噪声方差。一旦信道和噪声方 差估计单元32估计出信道脉冲响应和噪声方差，则在62，均衡单元34就 针对于信道的影响而均衡或补偿在头标部分14和净荷部分16中的OFDM 码元。另外，均衡单元34可以针对于CPE的影响而均衡或补偿在头标部 分14和净荷部分16中的OFDM码元。在均衡之后，在64，译码器35译 码头标OFDM码元和净荷OFDM码元。

[0032]图5显示按照第二实施例的TFI-OFDM接收机66的框图。在 这个实施例中，有更新器68，其更新由信道和噪声方差估计单元32生成 的对于头标码元的信道估计和噪声方差估计。下面是关于更新对于头标码 元的信道估计和噪声方差估计的更详细的讨论。图5的TFI-OFDM接收机 66还包括开关70，当该开关处在位置1时它使能信道和噪声方差估计单 元32把估计的信道脉冲响应和噪声方差估计输出到均衡单元34。均衡单 元34将以上述的方式针对于信道和噪声方差的影响而均衡或补偿在头标 部分14和净荷部分16中的OFDM码元。

[0033]译码器72然后译码头标部分和净荷部分的OFDM码元。译码 器72与图3所示的译码器35类似，因为有用于译码头标部分和净荷部分 中的OFDM码元的单独的分支。像图3那样，这些分支包括相同的单元(即， 用于头标码元分支的解扩器和去映射器36、比特去交织器38、维特比译 码器40和RS译码器42；以及用于净荷码元分支的解扩器和去映射器44、 比特去交织器46、去凿孔器和维特比译码器48以及解扰器50)，它们以上 述的方式执行相同的功能。图5的译码器72与图3的译码器35之间的差 别在于，图5的译码器包括反馈分支，用于进一步处理头标部分的OFDM 码元。

[0034]译码器72中的反馈分支包括编码模块，以便从译码的头标比 特生成参考头标码元。它包括RS编码器74，其重新RS编码从RS译码器 42生成的头标比特。卷积编码器76从RS编码器74接收RS编码的传送 的头标比特，并卷积编码这些比特。比特去交织器78从卷积编码器76接 收卷积编码的传送的头标比特，并比特交织这些比特。映射器和扩频器80 从比特交织器78接收比特交织的比特，并映射这些比特，以生成发送到 更新器68的参考码元。下面是关于在反馈分支中执行的处理操作的更详 细的讨论。

[0035]图5所示的译码器72是可以对头标部分的OFDM码元执行附 加处理操作的一个说明性实施例。本领域普通技术人员将会认识到，其它 配置是可能的，以及图5所示的实现对于这些配置并不是限制性的。例如， 在译码-编码链(即，RS译码器42和RS编码器块74)中的等待时间可以通 过去除RS译码器42和RS编码器块74而被减小。在这种情形下，头标 检验序列(HCS)可被使用来验证译码的头标比特是否正确。估计将仅仅在 头标比特被无错误地译码时才更新。在另一个实施例中，解扩器和去映射 器36、比特去交织器38、维特比译码器40、RS译码器42、RS编码器74、 卷积编码器76和比特交织器78可以用一个使用限制的限制器(slicer)替 换，这是生成参考码元的简化方法。在这个实施例中，限制器将生成加到 更新器68的参考码元。

[0036]更新器单元68从映射器和扩频器80接收参考OFDM头标码 元。更新器单元68然后通过使用在跳频图案的各种TFC中提供的频带号、 从信道和噪声方差估计单元32生成的估计的信道脉冲响应和噪声方差估 计(从CE码元得出的)、从FFT处理器30生成的被称为所接收码元的码元、 和从译码器72的反馈分支发送到更新器68的参考码元，而更新信道脉冲 响应估计和噪声方差估计。下面是关于重新估计信道脉冲响应和噪声方差 的更详细的讨论。

[0037]在更新信道脉冲响应和噪声方差估计之后，开关70被移到位 置2。当开关处在位置2时，更新器68然后把更新的信道脉冲响应和噪声 方差估计发送到均衡单元34，均衡单元34针对于信道的影响而均衡或补 偿在净荷部分16中的OFDM码元。译码器72然后以上述的方式在上部分 支中处理在净荷中的OFDM码元。

[0038]更新器68通过利用头标码元而不单单是FD前同步OFDM码 元，来改进在方程式2和6中得出的信道脉冲估计和噪声方差估计。为了 更新估计，更新器需要知道信息序列。对传送的数据的估计可以通过限制 FFT处理器30的输出，或通过使用维特比译码器40的输出而生成。由于 信道脉冲响应被假设为在分组的持续时间内是静态的，所以更新净荷码元 的估计并不提供显著的性能增益(假设在分组的全部持续时间内存在带内 干扰)。另外，与净荷码元的更新相关联的复杂性和等待时间明显地大于头 标码元的更新。另外，头标通常以最低的数据速率被传送，所以，它比起 净荷码元对信道错误更具复原力。另外，接收机可以仅仅在头标被译码后 才处理净荷码元。这意味着，在净荷码元被处理之前，可以生成对于头标 OFDM码元的参考码元并更新估计。因此，更新器68将根据FD前同步 OFDM码元和头标OFDM码元来更新信道脉冲响应和噪声方差估计。

[0039]在WiMedia TFI-OFDM系统中，使用12个OFDM码元(在每 个频带中至少4个码元)来传送头标信息。信道估计可以从头标 码元得出，如在下面的方程式中显示的：

${\hat{H}}_{\mathrm{HDR},m}\left(k\right)=\frac{1}{P}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}\frac{R_{n(m,p)}\left(k\right)}{{\hat{S}}_{n(m,p)}\left(k\right)}---\left(11\right)$

其中代表对于传送的码元S_n(k)的估计，它是从限制器输出或维特比译 码器输出得出的。项R_n(k)代表接收的头标码元(在FFT处理器30后)。将 方程式1代入方程式11中，导致：

${\hat{H}}_{\mathrm{HDR},m}\left(k\right)=\frac{1}{P}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}(H_m\left(k\right)+\frac{N_{n(m,p)}\left(k\right)}{{\hat{S}}_{n(m,p)}\left(k\right)})=H_m\left(k\right)+\frac{1}{P}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}\frac{N_{n(m,p)\left(k\right)}}{{\hat{S}}_{n(m,p)}\left(k\right)}---\left(12\right)$

其中

$P=\left(\begin{array}{cc}4& \mathrm{TFC}=\left\{\mathrm{1,2,3,4}\right\}\\ 12& \mathrm{TFC}=\left\{\mathrm{5,6,7}\right\}\end{array}\right)---\left(13\right)$

以及n(m，p)被给出为

其中代表x的整数部分。

[0040]在每个副载波中的噪声方差然后可以通过使用以下的方程式 进行计算：

${\sigma }_{\mathrm{HDR},n}^2\left(k\right)=\frac{1}{2}[{|R_n\left(k\right)-{\hat{S}}_n\left(k\right){\hat{H}}_{\mathrm{HDR},m}\left(k\right)|}^2+{|R_{n+6}\left(k\right)-{\hat{S}}_{n+6}\left(k\right){\hat{H}}_{\mathrm{HDR},m}\left(k\right)|}^2---\left(15\right)$

其中n∈{1，2，3，4，5，6}。

在每个频带中的噪声方差然后可以通过如以下方程式所示地在整个 频带上对σ_HDR，m²(k)求平均而得出：

${{\sigma }_{\mathrm{HDR},n}}^2=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{\sigma }_{\mathrm{HDR},n}^2\left(k\right)---\left(16\right)$

[0041]在用于TFI-OFDM通信系统66的WiMedia应用中，OFDM副 载波通过对于较低数据速率模式使用正交相移键控(QPSK)映射而被调制。 这使能TFI-OFDM接收机66通过使用简单的限制器对于码元作出可靠的 判决，限制器是生成参考码元的简化的方法。限制器的输出由以下的方程 式表示：

$\hat{b}=\mathrm{sign}\left(X_n\left(k\right)\right)=\mathrm{sign}\left(G_m\left(k\right)R_n\left(k\right)\right)---\left(17\right)$

估计的比特然后被映射到码元，以形成它将在方程式11和15 中被使用来更新估计。

[0042]TFI-OFDM接收机66的性能通过使用迭代译码被进一步改进。 在第一遍中，估计关于FD前同步码元(即，CE码元)的信道脉冲响应和噪 声方差。这些估计然后被均衡单元34使用来均衡和缩放从FFT处理器30 发送的所接收的数据。在经过译码器72的头标处理分支中的维特比译码 器或RS译码器之后，比特被编码回到更新器68，以生成参考码元信道估计和噪声方差估计分别按照方程式11和15被更新。在第二遍中， 在开关被放置在设置值2之后，更新的信道估计和噪声方差估计 (σ_HDR，n²)被使用来均衡和缩放来自FFT处理器30的接收数据。虽然这个方 法的计算复杂性与标准接收机相比较可能是非常高的，但本公开内容通过 只考虑头标码元的维特比译码器判决而减小了计算复杂性。因此，头标码 元在译码分组的其余部分之前被译码。这使得TFI-OFDM接收机系统66 能够计算对应于头标比特的参考码元然后随之更新信道估计和噪声方 差估计。

[0043]在另一个实施例中，更新器68可以对于从头标码元得出的估 计执行加权平均操作，以便进一步改进结果。在这个实施例中，在头标码 元上得出的估计与在CE码元上得出的估计如下所示地被平均：

${\hat{H}}_m\left(k\right)=w_m{\hat{H}}_{\mathrm{CE},m}\left(k\right)+(1-w_m){\hat{H}}_{\mathrm{HDR},m}\left(k\right),---\left(18\right)$

${\sigma }_m^2\left(k\right)=w_m{\sigma }_{\mathrm{CE},m}^2\left(k\right)+(1-w_m){\sigma }_{\mathrm{HDR},m}^2\left(k\right)---\left(19\right)$

${\sigma }_m^2=w_m{\sigma }_{\mathrm{CE},m}^2+(1-w_m){\sigma }_{\mathrm{HDR},m}^2---\left(20\right)$

其中0≤w_m≤1代表频带m的权重，并且它可以由接收机(用户)动态 地修改。

和分别代表从CE码元和头标码元得出的、对于在子 带m中的副载波k的信道脉冲响应估计，且分别由方程式2和11给出。

σ²_CE，m和σ²_HDR，m分别代表从CE码元和头标码元得出的、在子带m中 的噪声方差估计。

[0044]净荷码元通过使用下式被均衡：

X_n(k)＝G_m(k)R_n(k)        (21)

其中X_n(k)是均衡单元34的输出，以及G_m(k)根据适配于TFI-OFDM接收 机66的均衡方案从得出。

[0045]图6显示描绘图5所示的TFI-OFDM接收机66的操作的流程 图82。TFI-OFDM接收机66的操作在84开始，其中RF前端接收被体现 为某个频率的RF信号的数据分组，并通过使用从振荡器26生成的处在不 同频率的另一个信号而下变频所述信号。在86，同步单元28接收下混频 的信号，并执行各种同步操作。如上所述，这些同步操作包括调节这个信 号的定时和频率、调节AGC设置值、检测帧的开始，和去除零填充排序 和保护间隔。

[0046]在88，FFT处理器30把来自同步单元28的经调节的信号变 换到频域。在90，信道和噪声方差估计单元32然后使用在跳频图案的各 种TFC中提供的频带号，连同在FD前同步20中的经变换的OFDM码元 (即，CE码元)来估计信道和与信道相关联的噪声方差。接着，在92，开 关70被移到位置1，以使得在94，均衡单元34针对于信道和噪声方差的 影响而均衡或补偿在头标部分中的OFDM码元。

[0047]在96，译码器72然后译码头标部分的OFDM码元。在98， 生成传送的头标比特，并在100，进一步处理这些头标比特，以生成被发 送到更新器的参考码元。在102，更新器单元68然后接收参考OFDM头 标码元，并通过使用该参考码元，与在跳频图案的各种TFC中提供的频带 号，以及从信道和噪声方差估计单元32生成的估计的信道脉冲响应和噪 声方差估计(从CE码元得出)，从FFT处理器32生成的接收码元，而更新 信道脉冲响应估计和噪声方差估计。

[0048]在更新信道脉冲响应和噪声方差估计之后，在104，开关70 被移到位置2。当该开关处在位置2时，在106，更新器68然后把更新的 信道脉冲响应和噪声方差估计发送到均衡单元34，该均衡单元均衡或补偿 在净荷部分16中的OFDM码元。在108，译码器72然后在译码器的上部 分支中处理在净荷中的OFDM码元。

[0050]以上的图4和6的流程图显示了与操作TFI-OFDM接收机22 和66相关联的某些处理动作。在这方面，流程图中的每个块代表与执行 这些功能相关联的处理动作。还应当指出，在某些替换的实现中，在块中 指明的动作可以不按在图上指明的次序发生，或者例如实际上可以取决于 所牵涉到的动作而基本并发地或逆序地执行。另外，本领域普通技术人员 将会认识到，可以添加描绘这些处理动作的附加块。

[0051]TFI-OFDM接收机22和66可以取完全硬件实施例的形式、完 全软件实施例的形式、或包含硬件和软件单元的实施例的形式。在一个实 施例中，由TFI-OFDM系统22和66执行的操作以软件实施，该软件包括 但不限于固件、驻留软件、微代码等等。

[0052]而且，由TFI-OFDM接收机22和66执行的操作可以取计算 机程序产品的形式，所述计算机程序产品是从计算机可用的或计算机可读 的介质可访问的，其中该介质提供由计算机或任何指令执行系统使用的或 结合其使用的程序代码。为了本说明书的目的，计算机可用的或计算机可 读的介质可以是如下的任何设备，即可以包含、存储、传达、传播或输送 由指令执行系统、设备或装置使用的或结合其使用的程序。

[0052]所述介质可以是如下的任何设备，即可以包含、存储、传达、 传播或输送由指令执行系统、设备或装置使用的或结合其使用的、包含有 用于执行图像处理功能的指令的程序。计算机可读的介质可以是电子的、 磁的、光的、电磁的、红外线的、或半导体的系统(或设备或装置)或是传 播介质。计算机可读的介质的例子包括半导体或固态存储器、磁带、可拆 卸式计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和 光盘。光盘的当前例子包括光碟-只读存储器(CD-ROM)、光碟-读/写 (CD-R/W)和数字影碟(DVD)。

[0053]很明显，通过本公开内容提供了一种用于在TFI-OFDM中改 进性能的方法。虽然本公开内容是结合本发明的优选实施例而具体地显示 和描述的，但应认识到，本领域普通技术人员可以实行变化和修改，而不 背离本公开内容的范围。