[发明专利]用于载波间干扰限制的无线通信网络的信道估计方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络通信，更具体地涉及用于在存在载波间干扰的情况下估计无线信道的方法和系统。

背景技术

对于可靠的高数据吞吐量的无线通信网络的需要从没有像现在这样强烈。尽管最初消费者和商业对于无线通信技术的需求是支持语音通信，但是该需求在用户数量以及带宽要求方面都已经增长；后者是对无线宽带数据服务的需求的结果。这些服务例如由基于3GPP长期演进(“LTE”)、IEEE 802.16e WiMAx和3GPP2超移动宽带(UMB)的第四代(“4G”)无线系统提供，它们每一种都使用正交频分多址(“OFDMA”)技术作为空中接口技术。这些4G系统被授权支持高达350km/hr的移动性，并且这样的系统可以在高达5GHz的各种信道频带中使用。

OFDMA是一种调制和多重无线网络接入方案，其中大的信道带宽被分成许多正交的窄带子载波。信息数据符号被调制到这些子载波上。因为子载波是窄带，所以OFDMA符号具有较长的持续时间。OFDMA符号因为长的符号持续时间而相对地不受来自无线电(无线网络)信道的多径和符号间干扰的影响。

在实际应用中，使用OFDMA发射的符号通过使所发射的信号幅度失真和使相位失真的无线衰落信道而传播。另一方面，需要在接收机处估计信道引起的幅度和相位，以从OFDMA子载波正确地解调信息符号。因此，信道估计是接收机功能的一个重要方面。为了帮助OFDMA系统中的信道估计，OFDMA符号中的一些子载波被保留用作导频。导频子载波携带有接收机事先已知的符号，即，非用户数据信息符号。

OFDMA信道估计通常是两步处理。第一步是估计携带已知符号的导频子载波的信道。第二步是使用来自导频子载波的信道估计来内插承载信息数据的子载波的信道估计。有多种已知的技术来执行这样的内插，例如，线性、二阶、样条、使用低通滤波的内插，等等。

显然，为了使内插的信道估计准确，从导频子载波获得的估计必须非常准确。因此，在存在信道损伤和干扰的情况下提取准确的导频子载波信道估计的上述第一步是重要步骤。已知OFDMA系统中的主要干扰源为载波间干扰(“ICI”)。ICI使得子载波相互干扰，导致信噪比(“SNR”)恶化。ICI可能由于多普勒偏移导致的子载波频谱展宽以及由于接收移动终端的移动性导致的多普勒扩展而发生。接收频率中的多普勒频移/扩展可以被写为：

fd=fcvc---(1)]]>

在等式(1)中，f_d是接收频率中的多普勒频移/扩展，f_c是信道发送/接收频率，v是接收端的速度，c是光速。当多普勒频移/扩展增大到大于子载波间隔的1％时，ICI使导频SNR恶化，导致不准确的导频信道估计和由此的内插信道估计。在高ICI水平时不可靠的信道估计使得解调数据的错误概率显著增加。例如，已经发现当多普勒频移是子载波间隔的10％时，在0.01的误码率(“BER”)处，SNR有大约15dB的恶化。

如上所述，4G无线通信技术包括LTE、WiMAX和UMB。对于LTE、WiMAX和UMB，子载波间隔分别为15kHz、10.94kHz和9.6kHz。对于5GHz的信道频率，在以350km/hr移动时，对于基于LTE、WiMAX和UMB的无线系统，多普勒频移分别是子载波间隔的10.8％、14.81％和16.88％。从而，当在接收机中采用传统信道估计方法时，预计在350km/hr的移动速度下在5GHz信道频率处的SNR vs.BER性能会有多于15dB的SNR恶化。换句话说，当多普勒频移增加时，因为子载波被展宽并且开始相互干扰，所以ICI增加。

信道估计技术试图估计信道，以使得实际信道和估计的信道之间的均方误差最小化。基于滤波的技术易于实施，但是需要优化滤波器的带宽，这在操作环境导致移动终端移动性(例如速度)条件变化时非常难以实现。