CN101199172B - 多载波接收机、多载波通信方法和装置以及接收机*** - Google Patents

Abstract

多载波接收机以及用于通过多用户上行链路接收同时传输的载波频率偏移校正和信道估计的方法。为每个发射站执行用于估计信道以及用于估计载波频率偏移(CFO)的迭代过程，使得消除载波间干扰(ICI)。

Description

多载波接收机、多载波通信方法和装置以及接收机***

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2005年6月29日提交的美国申请No.11/171643的优先权，并将其引入于此以供参考。

本专利申请涉及2005年6月29日提交的美国申请No.11/172,449、11/172,451以及11/172,452。

技术领域

本发明的一些实施例涉及多载波无线通信，一些实施例涉及用于无线局域网(WLAN)的多输入多输出(MIMO)接收机的信道估计和载波频率偏移估计。

背景技术

为了帮助降低与多个发射站的通信之间的延迟，一些多载波通信站可能希望从多个发射站同时接收通信。从不同发射站同时接收多个空间流的一个困难在于：每个发射站使用不同的振荡器来产生载波频率。因为这些振荡器不同步，所以每个载波频率可能会有不同的载波频率偏移，所述载波频率偏移应该在接收站中进行补偿。此外，每个发射站和接收站之间的信道也可能呈现出不同的信道特性，这也应该被接收站考虑到。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种多载波接收机，包括：

多个接收信号路径，用于接收从多个发射站同时发射的训练信号；以及

信号处理器，用于根据所接收到的训练信号为每个所述发射站产生信道估计和载波频率偏移估计，以及使用先前产生的信道估计和先前产生的载波频率偏移估计来执行迭代解码过程，以从所接收到的训练信号中消除由于载波频率偏移而引起的载波间干扰；

其中所述迭代解码过程包括去除所接收到的训练信号中由所述多个发射站中除了当前发射站之外的发射站引起的部分，以产生该当前发射站的载波频率偏移估计。

根据本发明的另一个方面，提供一种接收机***，包括：

多个全向接收天线；以及

多载波接收机，其包括：多个接收信号路径，用于接收从多个发射站同时发射的训练信号，以及信号处理器，用于根据所接收到的训练信号为每个所述发射站产生信道估计和载波频率偏移估计，

其中每个接收信号路径与所述接收天线中的一个相关联，并且

其中所述信号处理器使用先前产生的信道估计和先前产生的载波频率偏移估计来执行迭代解码过程，以从接收到的训练信号中消除载波频率偏移所引起的载波间干扰；其中

所述迭代解码过程包括去除所接收到的训练信号中由所述多个发射站中除了当前发射站之外的发射站引起的部分，以产生该当前发射站的载波频率偏移估计。

附图说明

图1示出了根据本发明的一些实施例的无线通信网络；

图2是根据本发明的一些实施例的接收站的方框图；

图3是根据本发明的一些实施例的迭代信道估计和载波频率偏移估计过程的流程图；

图4示出了根据本发明的一些实施例的为一个接收信号路径执行的信号处理操作；以及

图5A和5B示出了根据本发明的一些实施例的、对于不同载波频率偏移，信道估计的均方差(MSE)相对于信噪比(SNR)的仿真结果。

具体实施方式

下面的描述和附图示出了足够使本领域技术人员实现的本发明的具体实施例。其他实施例可以结合结构的、逻辑的、电气的、过程以及其他变化。实例只代表可能的变形。除非明确要求，各个组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以改变。一些实施例的部分和特征可以包含在其他实施例的部分和特征中或者用来代替其他实施例的部分和特征。在权利要求中阐述的本发明的实施例包含那些权利要求的所有可得到的等价形式。本发明的实施例可以个别地或共同地称为这里的术语“发明”，这仅仅是为了方便，如果实际上公开了多个实施例，则不会意在将本申请的范围主动地限制为任何单个发明或创造性概念。

图1示出了根据本发明的一些实施例的无线通信网络。无线网络100包括接收站101，以及多个发射站104中的一个或多个。接收站102可以支持相关发射站104之间的通信，并且可以允许相关发射站104与一个或多个外部网络（比如因特网）进行通信。

在一些实施例中，接收站102可以是无线接入点(AP)，例如无线保真(WiFi)、微波存取全球互通(WiMax)，或者宽带通信站，但是本发明的范围并不局限于此，因为接收站102可以是几乎任何通信站。在一些实施例中，发射站104可以是通信站(STA)，例如WiFi、WiMax，或者宽带通信站，但是本发明并不局限于此。

根据本发明的一些实施例，接收站102采用与多于一个的相关发射站104间的多用户上行链路。在这些实施例中，对于在所选择的相关发射站104上运行的应用，延迟可以降低。所述应用可以包括时间敏感的应用，例如语音IP(VoIP)或者流视频应用，其可能具有时间敏感的分组传输要求。在一些实施例中，应用可能包括具有服务质量(QQS)等级要求的应用。服务质量等级要求可以包括数据速率要求、误码率要求和/或分组优先级要求。在一些实施例中，服务质量等级要求可以基于通信的信息内容。所述应用还可以包括对时间具有较低敏感的应用，此种应用例如传送尽最大努力的流量(best effort traffic)以及背景流量(background traffic)。尽管本发明的一些实施例被描述为降低时间敏感应用的延迟，但是本发明的范围并不局限于此，因为一些实施例也可以等同地应用于在发射站上运行的几乎任何通信应用。在一些实施例中，时间敏感的应用可以指具有分组延迟要求的任何通信应用。

在一些实施例中，相关通信站104的功耗也可以降低。在一些实施例中，接收站102可以在多载波通信信道的同一频率子载波上，基本上同时地通过两个或多个接收天线从两个或多个相关发射站104接收上行链路数据。在这些实施例中，接收站102可以利用从其接收到发射的每个相关发射站的信道估计来内部地分离由两个或多个相关发射站104所发射的上行链路数据。

根据本发明的一些实施例，接收站102接收从发射站104同时发射的经过频率交织的长短正交训练信号。所述训练信号是通过接收站102的每个接收天线103接收的。接收站102通过使用先前产生的信道估计和先前产生的载波频率偏移(CFO)估计执行迭代解码过程，根据所接收的训练信号来产生信道估计和CFO估计，以消除所接收到的训练信号中由于载波频率偏移所引起的正交性损耗而存在的载波间干扰(ICI)。这些实施例将在下面详细描述。

在一些实施例中，发射站104被轮询以同时响应。在一些实施例中，每个发射站104可以使用标准前导码的一部分，例如以下所参照的IEEE 802.11n前导码，使得多个发射站104一起构成一个虚拟MIMO***。接收站102的天线103的数目可以大于或等于所选择的发射站104的数目，以分辩每个发射站所发射的空间流。在这些实施例中的一些中，在接收短训练字段(STF)期间执行初始CFO估计，而在接收长训练字段(LTF)或者前导码期间执行CFO校正以及信道估计。在这些实施例的一些中，每个分组可能包括STF、LTF、数据字段以及循环前缀，但是本发明的范围并不局限于此。

根据一些实施例，L_cp可以是循环前缀(CP)长度，L_h可以是最大信道长度，δ_max可以是第一个分组的到达和最后一个分组的到达之间的最大延迟。所述最大延迟应该小于或等于循环前缀长度减去最大信道长度，如下面的公式所示：

δ_max≤L_cp-L_h

图2是根据本发明的一些实施例的接收站的方框图。接收站200可以对应于接收站102(图1)，但是其他配置也可以是适合的。发射站104(图1)可以类似地配置，但是本发明的范围并不局限于此。接收站200可以接收多载波通信信号201，例如正交频分复用(OFDM)信号或正交频分多址(OFDMA)信号，并且可以为媒体访问控制(MAC)层220产生物理(PHY)层输出数据219。

接收站200可以包括：多个接收天线202，用于从相关发射站104(图1)接收通信；与每个天线202相关联的射频(RF)接收机电路204，用于产生基带信号205；以及模-数转换(ADC)电路，用于产生与每个接收天线202相关联的数字信号207。接收站200还可以包含解调器208，用于产生解调信号209。在一些实施例中，解调器208可以包含OFDM解调器，但是本发明的范围并不局限于此。

接收站200还可以包含信号处理器210，用于执行载波频率偏移(CFO)估计和信道估计，如下面详细讨论的。信号处理器210还可以执行均衡，并且可以为每个子载波将星座解映射为频域符号，以产生与每个发射站104(图1)相关联的数据流211。在一些实施例中，信号处理器210可以根据接收到的训练信号为每个发射站104(图1)产生信道估计和载波频率偏移(CFO)估计。在一些实施例中，信号处理器210可以使用先前产生的信道估计和先前产生的CFO估计来执行迭代解码过程，以消除所接收到的训练信号中由于载波频率偏移所引起的正交性损耗而存在的载波间干扰(ICI)。信号处理器210所执行的这些操作将在下面详细描述。

接收站200还可以包含：解交织器212，用于对比特211执行解交织操作；以及多路复用器214，用于对来自解交织器212的比特进行多路复用，以基于比特时钟230或帧时钟228所提供的边界信息来产生帧215。接收站200还可以包含：解码器216，用于对帧215进行解码；以及解扰码器218，用于对已解码的帧进行解扰码，以产生PHY层输出数据219，但是本发明的范围并不局限于此。

接收站200包括数据处理电路222，其可以包括MAC层220。数据处理电路222可以基于可用来通过下面将详细描述的多用户上行链路从发射站接收通信信号的接收天线202的数量，选择预定数量的发射站。在一些实施例中，接收站200可以使用多达四个接收天线202，来从多达四个相关的发射站接收通信信号201。在一些实施例中，接收站200可以使用多达十个或更多个接收天线202，来从多达十个或更多个相关的发射站接收通信信号201。

在一些实施例中，接收天线200可以通过多载波通信信道发射和/或接收OFDM或OFDMA通信信号。这些多载波信号可以在预定频谱内，并且可以包含多个正交子载波。在一些实施例中，所述正交子载波可以是密集间隔的子载波。为了帮助实现密集间隔的子载波之间的正交性，每个子载波可以在其他子载波的中心频率附近为空(null)。在一些实施例中，为了帮助实现密集间隔的子载波之间的正交性，每个子载波在一个符号周期内可以具有整数个循环，但是本发明的范围并不局限于此。

在一些实施例中，接收站102(图1)和相关的发射站104(图1)之间传送的子载波通信信号的频谱可以包含5GHz频谱或者2.4GHz频谱。在这些实施例中，5GHz频谱可以包括从大约4.9到5.9GHz范围内的频率，2.4GHz频谱可以包含从大约2.3到2.5GHz范围内的频率，但是本发明的范围并不局限于此，其他频谱也可以等同地适用。在一些宽带和WiMax实施例中，通信频谱可以包含2和11GHz之间的频率，但是本发明的范围并不局限于此。

在一些实施例中，接收站102(图1)和相关的发射站104(图1)可以根据特定通信标准发射和/或接收RF通信，所述通信标准例如是电气和电子工程师学会(IEEE)标准，包括用于无线局域网(WLAN)的IEEE 802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)、802.11(h)和/或802.11(n)，但是这些站也可以适合于根据其他技术发射和/或接收通信，所述其他技术包括根据用于MIMO WLAN通信的IEEE 802.11n标准的任务组N(TGn)同步(TGnSync)草案建议。在一些宽带和WiMax实施例中，接收站102(图1)和相关的发射站104(图1)可以根据无线城域网(WMAN)的IEEE 802.16(e)标准传送宽带无线通信，但是本发明的范围并不局限于此。要得到关于IEEE 802.11标准的更多信息，请参考“IEEE Standards for Information Technology–Telecommunications andInformation Exchange between Systems–Local and Metropolitan AreaNetwork–Specific Requirements–Part 11:Wireless LAN MediumAccess Control(MAC)and Physical Layer(PHY),ISO/IEC8802-11:1999”以及相关修订/版本。

在一些实施例中，接收站102(图1)和/或任意一个或多个相关的发射站104(图1)中的每个可以是便携式通信设备的一部分，例如个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的膝上型或便携式电脑、网络书写板、无线电话、无线耳机、寻呼机、即时消息设备、数码相机、电视器或者能够无线地接收和/或发射信息的其他设备。

天线202可以包含定向或全向天线，例如包括：偶极子天线、单极子天线、平板天线、环形天线、微带天线或者其他类型的适于接收和/或发射RF信号的天线。尽管在图2中将接收站200示出为具有四个天线202和四个相关的接收信号路径，但是本发明的范围并不局限于此。在一些实施例中，接收站200可以具有少到两个接收天线或者多到十个或更多个接收天线。

在一些实施例中，比特时钟230可以在处理电路210产生从单个相关的发射站104(图1)接收的数据时向多路复用器提供比特边界。开关元件232可以选择性地将比特时钟230或帧时钟228与多路复用器进行耦合。可以在几乎同时从两个或多个所选择的发射站接收到上行链路数据时耦合帧时钟228，而在不同时刻从不同发射站接收到上行链路数据时(即，在以标准模式传送时)耦合比特时钟230。

尽管将接收站200示出为具有若干个分离的功能元件，但是也可以合并一个或多个功能元件，并且通过将软件配置的元件，例如包括数字信号处理器(DSP)的处理元件，和/或其他硬件元件进行组合来实现。例如，一些元件可能包含一个或多个微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)以及用于实现至少这里所描述的功能的各种硬件和逻辑电路的组合。在一些实施例中，接收站200的功能元件指的是在一个或多个处理元件上运行的一个或多个处理。

图3是根据本发明的一些实施例的迭代信道估计和载波频率偏移估计过程的流程图。迭代信道估计和载波频率偏移估计过程300可以由接收站点的信号处理器来执行，以产生多个发射站中的每一个的载波频率偏移估计和信道估计，用于分离由发射站所发射的数据信号。在一些实施例中，迭代信道估计和载波频率偏移估计过程300的大部分操作可以由接收站200(图2)的信号处理器210(图2)来执行，但是其他配置也可以适用于执行过程300。虽然过程300的各个操作示出并描述为单独的操作，但是各个操作中的一个或多个可以同时执行，并且不需要按照所示出的顺序来执行这些操作。

操作302对接收到的信号进行采样，并且在操作304中，包含于其中的短训练信号可以用于产生每个发射站的初始CFO估计。短训练信号对于每个发射站可以是唯一的，允许接收站产生每个发射站的CFO估计。发射站的数目可以小于或等于接收站用来接收这些训练信号的天线的数目。每个发射站通常使用一个天线来发射训练信号，但是本发明的范围并不局限于此。作为操作304的一部分，信道估计被初始地设置为零，操作306包括存储每个发射站的初始CFO估计和信道估计。

操作308开始迭代处理，其中对于每个发射站执行操作308至322，以达到预定次数的迭代。操作308包含将接收信号的长训练信号与第一发射站的初始CFO估计进行相乘，并进行离散傅立叶变换(DFT)。

操作310包含对信号进行带通滤波以排除当前发射站的音调，从而产生滤波后的信号311。操作312包含从接收信号减去所得到的滤波后的信号311。可以对LTS的DFT所产生的一组频域采样执行操作310和312。

操作314包含使用当前信道估计和当前发射站的CFO估计来计算当前发射站的ICI，操作316包含从操作312所产生的信号中减去ICI，以至少部分地消除ICI。操作316的结果是具有降低的ICI的来自当前发射站的频域信号。在每次迭代期间，可以消除额外的ICI。

操作318包含基于当前发射站的训练信号中所存在的已知的音调(即，子载波)来估计信道。操作320包含存储所更新的信道估计以供操作314在下一次迭代期间使用。

操作322包含基于操作316中所产生的信号来估计当前发射站的CFO。操作320包含更新当前发射站的CFO估计，以供操作314在下一次迭代期间使用。

操作324包含使用当前信道估计和下一发射站的CFO估计为下一发射站重复操作308至322。在第一次完成操作324时，基于第一迭代为每个发射站产生信道估计和CFO估计。

操作326重复操作308至324，以进行预定次数的迭代。在一些实施例中，迭代的次数取决于CFO是否是密集间隔的(例如，CFO的范围从-20KHz到+20KHz)或者CFO是否是宽间隔的(例如，CFO的范围从+50KHz到-50KHz)。对于宽间隔的CFO，可以选择更多次的迭代，但是本发明的范围并不局限于此。

操作328包含使用每个发射站的最终的CFO估计和信道估计来处理每个发射站的数据信号。利用足够次数的迭代，能够实现基于相当于单输入单输出(SISO)信道估计的性能。

图4是出了根据本发明的一些实施例的为一个接收信号路径所执行的信号处理操作。信号处理操作400可以对应于信号处理器210(图2)针对通过一条RF信号路径所接收的基带信号209(图2)所执行的操作。在该实例中，天线401可以对应于天线201(图2)中的一个，信号y1可以对应于基带信号209(图2)中的一个。

在该实例中，数学表达式412表示排除了由第n个发射站所发射的音调的音调的带通滤波器矩阵，并且可以由操作310(图3)产生。操作404示出了由于第n个发射站而导致的接收到的信号的生成也对应于操作310(图3)。

在该实例中，数学表达式406表示CFO校正和DFT的性能，并且可以对应于操作308(图3)。操作408对应于操作312(图3)。

在该实例中，数学表达式410表示伴随有由于其他发射站而引起的ICI的信道(第l接收机和第n发射机)的输出，并且可以对应于信号313(图3)。

在该实例中，数学表达式412表示在与操作314(图3)相对应的所有音调上的估计的ICI。

在该实例中，数学表达式414是用于从数学表达式412中提取数学表达式410所表示的信号上的ICI的乘法因子。操作416示出了与操作316(图3)相对应的ICI的消除。

在该实例中，数学表达式420表示从第n个发射站发射的信号的对角矩阵的逆。操作421表示与操作318(图3)相对应的信道估计的产生。在该实例中，数学表达式422表示第n个发射站和第l个接收机天线之间的信道的信道估计。

在具有M个发射站104(图1)的示例性实施例中，在接收站的第1接收天线中的一个上接收到的基带信号y1可以用下面的等式表示：

$y_l=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_m{H}_{l,m}{Q}^H{X}_m+{\mathrm{\η}}_l---\left(1\right)$

在该等式中，C_m=CFO对角矩阵，由 $\mathrm{diag}(1,e^{j2\mathrm{\π}{T}_s{\mathrm{\Δf}}_m},e^{j2\mathrm{\π}{T}_{s}2{\mathrm{\Δf}}_m},....e^{j2\mathrm{\π}{T}_s(N-1){\mathrm{\Δf}}_m})$ 给出；其中Δf_m可以表示第m个发射站相对于接收天线的CFO，并且T_s是采样时间。在该等式中，X_m表示长训练信号。在一些实施例中，长训练信号可以对应于第m个发射机在前导码期间发射的长训练字段(LTF)序列(例如，经过频率交织的OFDM符号)，所述前导码例如是物理层会聚协议(PLCP)前导码，但是本发明的范围并不局限于此。在一些实施例中，

其中当m=p时δ_mp=1，当m≠p时δ_mp=0。在这些实施例中，X_m可以包含+1、-1和0，如上面参考的IEEE802.11a/n所定义的。在该等式中，Q^H可以表示离散傅立叶逆变化(IDFT)矩阵，(.)^H可以表示共轭转置。在该等式中，H_l，m可以是表示第m个发射站和第l个接收天线之间的时域衰减信道的循环矩阵。作为替代，循环矩阵H_l，m也可以由对角矩阵D_l，m＝QH_l，mQ^H表示，该对角矩阵可以包含频域信道系数。η_l可以表示第l个天线处的加性高斯白噪声向量。

对角矩阵

可以根据除了X_n之外的对角发射的向量的总和导出。

和

可以被定义为是第n个站的估计CFO，信道系数D_l，n可以根据信号处理操作400来估计。该过程是一个迭代解码过程，其中使用先前的信道估计来消除由于CFO所产生的正交性损耗而存在的载波间干扰(ICI)。图4仅示出了一个分路（arm）(即，一个接收天线的操作)，然而可以类似地推导出其他信道估计。

从上面的公式(1)可以分离出第n个分量，如下面的公式(2)所示：

$y_l=C_n{H}_{l,n}{Q}^H{X}_n+\underset{\stackrel{m=1}{m\≠n}}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_m{H}_{l,m}{Q}^H{X}_m+{\mathrm{\η}}_l---\left(2\right)$

将公式(2)的两侧都乘以

并进行DFT，可以得到：

$Q{\hat{C}}_n^H{y}_l=Q{\hat{C}}_n^H{C}_n{H}_{l,n}{Q}^H{X}_n+Q{\hat{C}}_n^H\underset{\stackrel{m=1}{m\≠n}}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_m{H}_{l,m}{Q}^H{X}_m+Q{\hat{C}}_n^H{\mathrm{\η}}_l---\left(3\right)$

假设接近最佳CFO估计

其中|·|表示下面等式的绝对值。

$\left|X_{\mathrm{rd}}^n\right|Q{\hat{C}}_n^H{y}_l=\left|X_{\mathrm{rd}}^n\right|D_{l,n}{X}_n+\left|X_{\mathrm{rd}}^n\right|Q{\hat{C}}_n^H\underset{\stackrel{m=1}{m\≠n}}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_m{H}_{l,m}{Q}^H{X}_m+\left|X_{\mathrm{rd}}^n\right|Q{\hat{C}}_n^H{\mathrm{\η}}_l---\left(4\right)$

当X_r和X_n正交时，上面等式右侧的第一项可以减小为零。因此，等式(4)可以减小为：

$Y_{l,n}=\left|X_{\mathrm{rd}}^n\right|Q{\hat{C}}_n^H{y}_l$

$=\left|X_{\mathrm{rd}}^n\right|Q{\hat{C}}_n^H\underset{\stackrel{m=1}{m\≠n}}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_m{H}_{l,m}{Q}^H{X}_m+\left|X_{\mathrm{rd}}^n\right|Q{\hat{C}}_n^H{\mathrm{\η}}_l---\left(5\right)$

从等式(3)和(5)中，可以获得下面的关系：

$G_{l,n}=Q{\hat{C}}_n^H{y}_l-Y_{l,n}$

$=D_{l,n}{X}_n+(I-|X_{\mathrm{rd}}^n\left|\right)Q{\hat{C}}_n^H\underset{\stackrel{m=1}{m\≠n}}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_m{H}_{l,m}{Q}^H{X}_m$

$+(I-|X_{\mathrm{rd}}^n\left|\right)Q{\hat{C}}_n^H{\mathrm{\η}}_l---\left(6\right)$

对角矩阵D_l，n可以提供与第n个站的训练信号的非零音调相对应的频域信道系数。等式(6)中的第二项可以表示由于CFO所引起的ICI。与第n个站和接收站的第l个接收天线相对应的空间信道的频域信道估计可以如下估计：

$\mathrm{diag}\left({\hat{D}}_{l,n}\right)=\mathrm{diag}{\left(X_n\right)}^{-1}{G}_{l,n}---\left(7\right)$

是一个向量，是对角矩阵。等式(7)的估计可以通过等式(8)所描述的迭代过程进一步提高，其中

和通过上述估计而已知，i是迭代次数。

$\mathrm{diag}\left({\hat{D}}_{l,n}^{i+1}\right)=\mathrm{diag}{\left(X_n\right)}^{-1}$

$\×(G_{l,n}-|X_{\mathrm{nd}}\left|Q{\hat{C}}_n^H\underset{\stackrel{m=1}{m\≠n}}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{C}}_m{Q}^H{\hat{D}}_{l,m}^i{X}_m\right)---\left(8\right)$

矩阵diag(X_n)是缺秩（rank-deficient）对角矩阵，因为其只具有一个非零项子集(即，K/M交织的音调)。这些零无关紧要，因为那些行并不对

产生影响，因此在确定diag(X_n)的逆时只对非零项取逆。

在一些使用四个发射站和一个接收站，诸如IEEE 802.11n接入点的示例性实施例中，每个发射站可以使用单个天线来发射上行链路信号；并且前导码部分可以包含LTF形式的经过频率交织的正交音调的序列。发射站的前导码可以在信道中一起合并以形成高吞吐量(HT)-WLAN前导码，诸如用于MIMO WLAN网络通信的IEEE802.11n标准的任务组N(TGn)同步(TGnSync)草案建议。

图5A和5B示出了根据本发明的一些实施例，对于不同载波频率偏移，信道估计的均方差(MSE)相对于信噪比(SNR)的仿真结果。图5A示出了密集间隔CFO(例如，CFO的范围从-20KHz到+20KHz)的信道估计结果500。图5B示出了宽间隔CFO(例如，CFO的范围从+50KHz到-50KHz)的信道估计结果510。在图5A中，一次迭代的信道估计结果由曲线501示出，三次迭代的信道估计结果由曲线503示出，五次迭代的信道估计结果由曲线505示出。在图5B中，一次迭代的信道估计结果由曲线511示出，五次迭代的信道估计结果由曲线515示出，十次迭代的信道估计结果由曲线520示出。

在图5A和5B所示的仿真结果中，总延迟可以对应于：(i)由于发射站距离接收站的不同距离所造成的在接收站处的分组到达延迟，(ii)每个发射站的PHY-MAC接口延迟，以及(iii)信道扩展。总的延迟被假定为等于或小于OFDM符号的循环前缀。图5A和5B示出了信道延迟为50ns的结果，这种情况有时会在办公室WLAN环境中出现。如图5A所示，对于密集间隔CFO，可以在五次迭代内获得基本相当于单输入单输出(SISO)信道估计的性能。如图5B所示，对于宽间隔CFO，可能需要额外的迭代(例如，多达十次)来实现与图5A中所示的相似的性能。

除非以其它方式特别说明，比如处理、计算、运算、确定、显示之类的术语可以指一个或多个处理或计算***或类似设备的动作和/或过程，该***或设备将被表示为处理***的寄存器和存储器内的物理（例如电子）量的数据处理和变换为类似表示为处理***的寄存器和存储器内、或其它此种信息存储设备、发送或显示设备的物理量的其它数据。

本发明的实施例可以采用硬件、固件和软件中的一个或其组合来实现。本发明的实施例还可以实现为存储在机器可读的介质上的指令，该指令可以由至少一个处理器读取和执行来执行这里所描述的操作。机器可读的介质可以包括用于存储和传输信息的任何机制，其形式为机器（例如，计算机）可读。例如，机器可读介质可以包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、磁盘存储介质，光学存储介质、闪存设备、电、光、声音或其它形式的传输信号（例如，载波、红外信号、数字信号等）以及其它。

摘要被提供来满足要求摘要的37C.F.R部分1.72(b)的规定，其要求一个摘要来使得读者能够确定本技术公开的本质和要点。它是在被理解为不用来限制和解释权利要求的范围和含义的情况下提交的。

在上述详细描述中，为了简化本公开，在单个实施例中各个特征偶尔被成组在一起。所公开的方法并不被解释为反映如下意图：所要求的主题的实施例需要比每个实施例中所明确引用的更多的特征。相反，如同下述权利要求所反映的，发明可以存在比单个公开的实施例的所有特征要少的特征。因此，下述权利要求据此被并入详细说明中，其中每个权利要求独立，作为不同的优选实施例。

Claims (30)

1.一种多载波接收机，包括：

多个接收信号路径，用于接收从多个发射站同时发射的训练信号，其中每个所述接收信号路径包括射频接收机电路、模-数转换电路以及解调器；以及

信号处理器，用于根据所接收到的训练信号为每个所述发射站产生信道估计和载波频率偏移估计，以及使用先前产生的信道估计和先前产生的载波频率偏移估计来执行迭代解码过程，以从所接收到的训练信号中消除由于载波频率偏移而引起的载波间干扰；

其中所述迭代解码过程包括去除所接收到的训练信号中由所述多个发射站中除了当前发射站之外的发射站引起的部分，以产生该当前发射站的载波频率偏移估计。

2.如权利要求1所述的接收机，

其中由每个所述发射站发射的所述训练信号基本彼此正交，并且

其中所述训练信号之后是由每个所述发射站在多载波通信信道的相同频率子载波上同时发射的非正交数据信号。

3.如权利要求2所述的接收机，其中所述信号处理器使用每个发射站的最终信道估计和最终载波频率偏移产生每个发射站的独立的数据流，并且

其中所述每个发射站的独立的数据流是根据所述非正交数据信号产生的。

4.如权利要求1所述的接收机，其中每个接收信号路径与接收天线相关联，并且其中所述接收天线的数目大于或等于所述发射站的数目，所述信号处理器利用天线分集来区分来自所述发射站的信号。

5.如权利要求1所述的接收机，其中对于每个所述发射站，所述信号处理器使用所述先前产生的信道估计和先前产生的载波频率偏移估计来重新产生所述每个发射站的所述信道估计和载波频率偏移估计，以重新处理所接收到的信号的采样。

6.如权利要求5所述的接收机，其中作为重新产生每个发射站的载波频率偏移和信道估计的一部分，所述信号处理器为每个发射站执行所述迭代解码过程，其中所述信号处理器用于：

将所接收到的信号移位当前发射站的当前载波频率偏移估计；

去除所接收到的信号中由于除了所述当前发射站之外的发射站而引起的所述部分；

使用所述当前发射站的当前信道估计和当前载波频率偏移估计来计算所述当前发射站的载波间干扰；

从所接收到的信号中减去所述载波间干扰，以产生最终处理的信号；以及

根据所述最终处理的信号重新产生所述当前发射站的信道估计和载波频率偏移估计。

7.如权利要求6所述的接收机，其中所述信号处理器基于所述载波频率偏移估计之间的间隔将所述迭代过程重复预定次数，以产生每个发射站的最终信道估计和最终载波频率偏移估计，并且

其中所述最终信道估计和所述最终载波频率偏移估计由所述信号处理器用来产生与每个发射站相关联的独立的数据流。

8.如权利要求6所述的接收机，其中在所述信号处理器将所接收到的信号移位所述当前载波频率偏移估计后，所述信号处理器将所接收到的信号乘以所述当前发射站的当前载波频率偏移估计，

其中作为所述迭代过程的一部分，在所接收到的信号乘以所述当前载波频率偏移估计后，所述信号处理器执行离散傅立叶变换，以产生一组频域采样，并且

其中对于每次迭代，从所述一组频域采样中消除额外的载波间干扰。

9.如权利要求6所述的接收机，其中在所述信号处理器选择性地去除所接收到的信号中由于除了当前发射站之外的发射站而引起的部分之后，所述信号处理器对所接收到的信号执行带通滤波操作，以至少部分去除所接收到的训练信号中除了那些已知要由所述当前发射站发射的音调之外的音调。

10.如权利要求9所述的接收机，其中所述发射站发射的训练信号包括对于每个发射站而言唯一的经过频率交织的正交子载波，并且

其中所述信号处理器选择性地滤出所接收到的训练信号中不是由当前发射站所发射的部分。

11.如权利要求1所述的接收机，其中由所述信号处理器执行的所述迭代解码过程使用所述发射站所发射的长训练信号，

其中所述发射站在发射所述长训练信号之前发射短训练信号，并且

其中所述信号处理器最初基于所接收到的短训练信号产生每个所述发射站的粗略的载波频率偏移估计，所述粗略的载波频率偏移估计被用作所述迭代解码过程的初始载波频率偏移估计。

12.如权利要求3所述的接收机，其中所述发射站所发射的训练信号和数据信号包括正交频分复用信号或者正交频分多址信号中的一个，并且

其中所述接收机发射下行链路帧以供所述多个发射站接收，以指示所述发射站使用哪个经过频率交织的子载波来发射所述训练信号以及使用多载波通信信道的哪个子载波来发射所述数据信号。

13.一种多载波通信方法，包括：

通过多个接收信号路径从多个发射站接收训练信号；以及

通过使用先前产生的信道估计和先前产生的载波频率偏移估计执行迭代解码过程，来产生每个所述发射站的信道估计和载波频率偏移估计，以从所接收的训练信号中消除由载波频率偏移所引起的载波间干扰；其中

所述迭代解码过程包括去除所接收到的训练信号中由所述多个发射站中除了当前发射站之外的发射站引起的部分，以产生该当前发射站的载波频率偏移估计。

14.如权利要求13所述的方法，

其中由每个所述发射站发射的所述训练信号基本彼此正交，并且

其中所述训练信号之后是由每个所述发射站在多载波通信信道的相同频率子载波上同时发射的非正交数据信号。

15.如权利要求14所述的方法，还包括使用每个发射站的最终信道估计和最终载波频率偏移产生每个发射站的独立的数据流，并且

其中所述每个发射站的独立的数据流是根据所述非正交数据信号产生的。

16.如权利要求13所述的方法，其中每个接收信号路径与接收天线相关联，并且

其中所述接收天线的数目大于或等于所述发射站的数目。

17.如权利要求13所述的方法，其中对于每个所述发射站，所述方法包括使用所述先前产生的信道估计和所述先前产生的载波频率偏移估计来迭代地重新产生所述每个发射站的所述信道估计和载波频率偏移估计，以用于所接收到的信号的采样。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述迭代地重新产生包括：

将所接收到的信号移位当前发射站的当前载波频率偏移估计；

去除所接收到的信号中由于除了所述当前发射站之外的发射站而引起的所述部分；

使用所述当前发射站的当前信道估计和当前载波频率偏移估计来计算所述当前发射站的载波间干扰；

从所接收到的信号中减去所述载波间干扰，以产生最终处理的信号；以及

根据所述最终处理的信号重新产生所述当前发射站的信道估计和载波频率偏移估计。

19.如权利要求18所述的方法，还包括：基于所述载波频率偏移估计之间的间隔将所述迭代地重新产生重复预定次数，以产生每个发射站的最终信道估计和最终载波频率偏移估计，并且

其中使用所述最终信道估计和所述最终载波频率偏移估计以产生与每个发射站相关联的独立的数据流。

20.如权利要求18所述的方法，还包括：在所接收到的信号乘以所述当前载波频率偏移估计后，执行离散傅立叶变换，以产生一组频域采样，其中对于每次迭代，从所述一组频域采样中消除额外的载波间干扰。

21.如权利要求18所述的方法，还包括对所接收到的信号执行带通滤波操作，以至少部分去除所接收到的训练信号中除了那些已知要由所述当前发射站发射的音调之外的音调。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述发射站发射的训练信号包括对于每个发射站而言唯一的经过频率交织的正交子载波，并且

其中选择性地滤出所接收到的训练信号中不是由当前发射站所发射的部分。

23.如权利要求13所述的方法，其中所述迭代解码使用所述发射站所发射的长训练信号，

其中所述发射站在发射所述长训练信号之前发射短训练信号，并且

其中所述方法还包括最初基于所接收到的短训练信号产生每个所述发射站的粗略的载波频率偏移估计，所述粗略的载波频率偏移估计被用作所述迭代解码过程的初始载波频率偏移估计。

24.如权利要求15所述的方法，其中所述发射站所发射的训练信号和数据信号包括正交频分复用信号或者正交频分多址信号中的一个，并且

其中所述方法还包括发射下行链路帧以供所述多个发射站接收，以指示所述发射站使用哪个经过频率交织的子载波来发射所述训练信号以及使用多载波通信信道的哪个子载波来发射所述数据信号。

25.一种接收机***，包括：

多个全向接收天线；以及

多载波接收机，其包括：多个接收信号路径，用于接收从多个发射站同时发射的训练信号，以及信号处理器，用于根据所接收到的训练信号为每个所述发射站产生信道估计和载波频率偏移估计，其中每个所述接收信号路径包括射频接收机电路、模-数转换电路以及解调器；

其中每个接收信号路径与所述接收天线中的一个相关联，并且

其中所述信号处理器使用先前产生的信道估计和先前产生的载波频率偏移估计来执行迭代解码过程，以从接收到的训练信号中消除载波频率偏移所引起的载波间干扰；其中

所述迭代解码过程包括去除所接收到的训练信号中由所述多个发射站中除了当前发射站之外的发射站引起的部分，以产生该当前发射站的载波频率偏移估计。

26.如权利要求25所述的***，

其中由每个所述发射站发射的所述训练信号基本彼此正交，并且

其中所述训练信号之后是由每个所述发射站在所述多载波通信信道的相同频率子载波上同时发射的非正交数据信号。

27.如权利要求26所述的***，其中对于每个所述发射站，所述信号处理器使用所述先前产生的信道估计和所述先前产生的载波频率偏移估计来重新产生所述每个发射站的所述信道估计和载波频率偏移估计，以重新处理所接收到的信号的采样，

其中作为重新产生每个发射站的载波频率偏移和信道估计的一部分，所述信号处理器为每个发射站执行所述迭代解码过程，并且

其中所述信号处理器用于：

将所接收到的信号移位当前发射站的当前载波频率偏移估计；

去除所接收到的信号中由于除了所述当前发射站之外的发射站而引起的所述部分；

使用所述当前发射站的当前信道估计和当前载波频率偏移估计来计算所述当前发射站的载波间干扰；

从所接收到的信号中减去所述载波间干扰，以产生最终处理的信号；以及

根据所述最终处理的信号重新产生所述当前发射站的信道估计和载波频率偏移估计。

28.一种多载波通信装置，包括：

用于通过多个接收信号路径从多个发射站接收训练信号的装置；以及

用于通过使用先前产生的信道估计和先前产生的载波频率偏移估计执行迭代解码过程，来产生每个所述发射站的信道估计和载波频率偏移估计，以从所接收的训练信号中消除由载波频率偏移所引起的载波间干扰的装置；其中

所述迭代解码过程包括去除所接收到的训练信号中由所述多个发射站中除了当前发射站之外的发射站引起的部分，以产生该当前发射站的载波频率偏移估计。

29.如权利要求28所述的装置，

其中由每个所述发射站发射的所述训练信号基本彼此正交，并且

其中所述训练信号之后是由每个所述发射站在多载波通信信道的相同频率子载波上同时发射的非正交数据信号。

30.如权利要求28所述的装置，进一步包括：用于使用所述先前产生的信道估计和所述先前产生的载波频率偏移估计来迭代地重新产生所述每个发射站的所述信道估计和载波频率偏移估计以用于所接收到的信号的采样的装置，包括：

用于将所接收到的信号移位当前发射站的当前载波频率偏移估计的装置；

用于去除所接收到的信号中由于除了所述当前发射站之外的发射站而引起的所述部分的装置；

用于使用所述当前发射站的当前信道估计和当前载波频率偏移估计来计算所述当前发射站的载波间干扰的装置；

用于从所接收到的信号中减去所述载波间干扰，以产生最终处理的信号的装置；以及

用于根据所述最终处理的信号重新产生所述当前发射站的信道估计和载波频率偏移估计的装置。

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