DE60028200T2

DE60028200T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Kanalschätzung für OFDM-System

Info

Publication number: DE60028200T2
Application number: DE60028200T
Authority: DE
Inventors: c/o Sony Internat.(Europe) GmbH Wang Zhaocheng; c/o Sony Internat. Richard Stirling-Gallacher; c/o Sony Internat.(Europe) GmbH Thomas Dölle
Original assignee: Sony Deutschland GmbH
Current assignee: Sony Deutschland GmbH
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2020-08-02
Also published as: EP1178640B1; DE60028200D1; EP1178640A1; US7012882B2; JP2002111620A; US20020034213A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Kanalschätzung in einem OFDM-System (Wellenlängenmultiplex-System). Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Einrichtung zum Empfangen von Signalen in einem drahtlosen OFDM-System und auf ein Kanalschätzverfahren in einem drahtlosen OFDM-System.
Drahtlose OFDM-Kommunikationssysteme sind Systeme, bei denen Einrichtungen, wie beispielsweise Basisstationen, mit anderen Einrichtungen, beispielsweise mobilen Endgeräten, über eine drahtlose Kommunikationsverbindung kommunizieren. Bei einem OFDM-System wird die gesamte Frequenzbandbandbreite, welche zur Übertragung von Signalen verwendet wird, in mehrere Frequenzhilfsträger hilfsunterteilt. Benachbarte Frequenzhilfsträger sind jeweils orthogonal zueinander. Somit kann eine sehr hohe Datenkommunikationsrate bei OFDM-Systemen erlangt werden.
Ein Übertragungskanal eines OFDM-Systems kann durch einen spezifischen Frequenzhilfsträger und einen spezifischen Zeitschlitz charakterisiert werden. Ein Informationsfeld, beispielsweise ein Datensymbol, welches in diesem spezifischen Übertragungskanal zu übertragen ist, wird auf den Frequenzhilfsträger in dem spezifischen Zeitschlitz abgebildet. Die Datenübertragung in einem OFDM-System kann daher durch ein Zeit-/Frequenzgitter dargestellt werden. Im Frequenzbereich haben benachbarte Übertragungskanäle jeweils orthogonale Frequenzhilfsträger.
Auf der Empfangsseite einer OFDM-Kommunikationsverbindung, wie beispielsweise bei einem mobilen Endgerät, welches Signale von einer Basisstation empfängt, wird eine Kanalschätzung für jeden Übertragungskanal oder ein Datensymbol durchgeführt, um die Demodulation im Empfänger im Hinblick auf die geschätzte Kanalqualität zu optimieren. Hierdurch wird ein spezifisches Pilotsymbolmuster im Zeit-/Frequenzgitter der OFDM-Kommunikationsverbindung übertragen. Die Zeit-/Frequenzlage (Frequenzhilfsträger und Zeitschlitz) der Pilotsymbole wie auch das Pilotsymbol selbst sind dem Empfänger bekannt, so dass der Empfänger in der Lage ist, eine Kanalschätzung für Datensymbole durchzuführen, welche in Übertragungskanälen übertragen werden, die gegenüber den Pilotsymbolen verschieden sind. Ein typisches Pilotsymbolmuster, bei dem mehrere Pilotsymbole im Frequenzhilfsträger-/Zeitgitter eines OFDM-Systems angeordnet sind, ist in 2 gezeigt. Der Fre quenzbereich ist in mehrere Frequenzhilfsträger unterteilt und der Zeitbereich ist in mehrere Zeitschlitze hilfsunterteilt. Jeder Frequenzhilfsträger und jeder Zeitschlitz definieren einen Übertragungskanal zur Übertragung eines Datensymbols oder eines Pilotsymbols. Die Pilotsymbole sind durch Kreise angedeutet. In dem in 2 gezeigten Beispiel werden Pilotsymbole im Frequenzhilfsträger f_d1 und im Frequenzhilfsträger f_d2 in jeweilig äquidistanten Zeitpunkten übertragen. Beispielsweise werden in den Zeitschlitzen t₁ und t₂ Pilotsymbole sowohl auf dem Frequenzhilfsträger f_d1 und als auch dem Frequenzhilfsträger f_d2 übertragen.
Anschließend wird das Prinzip eines Standardkanal-Schätzverfahrens in einem OFDM-Kommunikationssystem beschrieben. Ein OFDM-Signal, welches in einer Empfangseinrichtung des OFDM-Systems nach einer schnellen Fourier-Transformation für einen Frequenzhilfsträger x und einen Zeitschlitz i empfangen wird, kann dargestellt werden durch: rx,i = sx,i × hx,i + nx,i wobei s_x,i das übertragene Datensymbol ist, h_x,i die komplexe Kanalantwort ist, und n_x,i das adaptive Gaußsche weiße Rauschen für den Frequenzhilfsträger x und den Zeitschlitz i ist.
Für fast alle Kanalschätzverfahren wird der erste Schritt dazu verwendet, das Wissen über die übertragenen Pilotsymbole und die Empfangssignale zu nutzen, um eine Kanalschätzung an dem Frequenzhilfsträgerlage/Zeitschlitzlage des Pilotsymbols durchzuführen.
Unter der Annahme, dass die Pilotsymbole bei der Frequenzträgerposition x' und der Zeitschlitzposition i' angeordnet sind, kann eine anfängliche Kanalschätzung durchgeführt werden durch:
Um die Kanalschätzwerte für die Frequenzhilfsträger und die Zeitschlitze zu erlangen, welche zwischen den Pilotsymbolen angeordnet sind (in Frequenz- und/oder in Zeitdimension), wird üblicherweise ein Filter verwendet. Dieses Filter kann mehrere allgemeine Formen haben, die eine eindimensionale Form umfassen (in Frequenz oder Zeit), eine zweidimensionale Form (in Frequenz und Zeit), eine zwei-ein-dimensionale Form (erste Frequenz und dann Zeit oder umgekehrt) und dgl.. Außerdem kann das Filter selbst feste oder variable Koeffizienten aufweisen. Ein sehr einfaches Beispiel eines eindimensionalen Zeitfilters auf der Basis beispielsweise eines linearen Interpolationsverfahrens ist in 2 erläutert. In diesem Fall wird die Kanalschätzung für den Übertragungskanal 20, der durch den Frequenzhilfsträger f_d1 und den Zeitschlitz t_d charakterisiert ist, auf der Basis der beiden Pilotsymbole 21 und 22 im Frequenzhilfsträger f_d1 bzw. den Zeitpunkten t₁ und t₂ durchgeführt. Daher wird der zu übertragende Kanal 20 auf dem gleichen Frequenzhilfsträger f_d1 wie die Pilotsymbole 21, 22 übertragen, so dass lediglich ein eindimensionales Zeitfilter notwendig ist. Somit kann die Kanalschätzung für den Übertragungskanal 20 beispielsweise sehr einfach auf der Basis einer linearen Interpolation der Kanalübertragungseigenschaften der empfangenen Pilotsymbole 21 und 22 ausgeführt werden.
Alle Kanalschätzalgorithmen, die vorgeschlagen wurden und die für OFDM-Kommunikationssysteme wie oben beschrieben verwendet werden, ziehen jedoch nicht die Wirkung von Phasenrauschen aufgrund des Ergebnisses der Kanalschätzung unter Verwendung empfangener Pilotsymbole in Betracht. Das Phasenrauschen stammt vom Oszillator im Empfänger, welches eine Zufallsstörung der Phase der stetigen Sinusschwingungsform ist. Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Phasenrauschen. Erste Art dreht die Empfangssignale um einen Betrag, der für alle Frequenzhilfsträger innerhalb eines OFDM-Symbols (innerhalb eines Zeitschlitzes) gleich ist, variiert jedoch zufallsmäßig von Symbol zu Symbol, d.h., von Zeitschlitz zu Zeitschlitz. Die erste Art von Phasenrauschen wird als allgemeiner Phasenfehler (CPE) bezeichnet und resultiert primär aus den unteren Frequenzkomponenten des Phasenrauschspektrums des Mischoszillators. Die zweite Art von Phasenrauschen wird als Differenzträgerstörung (ICI) bezeichnet, die wie adaptives thermisches Rauschen arbeitet und primär aus den höheren Frequenzkomponenten des Phasenrauschspektrums des Mischoszillators resultiert. Die CPE-Komponente, welche durch das Phasenrauschen verursacht wird, wird bei bekannten Empfangseinrichtungen dadurch beseitigt, dass ein komplexes CPE-Korrekturmodul in einen OFDM-Demodulator eingefügt wird. Alternativ kann der Effekt des Phasenrauschens durch Adaptieren eines stabilen jedoch teueren Mischoszillators reduziert werden. Die Verwendung eines komplexen CPE-Korrekturmoduls als ein Zusatzelement oder eines stabilen und teueren Mischoszillators steigert jedoch die gesamten Herstellungskosten und die Konstruktionskomplexität.
In der EP-A 8 877 526 ist eine Einrichtung und ein Verfahren zum Empfangen von Signalen in einem drahtlosen OFDM-System gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 3 offenbart.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zum Empfangen von Signalen in einem drahtlosen OFDM-System sowie ein Kanalschätzverfahren in einem drahtlosen OFDM-System bereitzustellen, welches die Durchführung eines einfachen jedoch wirksamen Kanalschätzalgorithmus mit einer allgemeinen Phasenfehlerkorrektur und einem einfachen Aufbau zulässt.
Die obige Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum Empfangen von Signalen in einem drahtlosen OFDM-System nach Patentanspruch 1 gelöst.
Außerdem wird die obige Aufgabe durch ein Kanalschätzverfahren in einem drahtlosen OFDM-System nach Anspruch 3 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Kanalschätzung auf der Basis von empfangenen Pilotsymbolen unter Verwendung eines Filters einschließlich eines gemeinsamen Phasenfehlerkorrekturwerts vor. Das Filter kann irgendein eine Art von Filter sein. Der allgemeine Phasenfehler-Korrekturwert wird auf der Basis des fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbols im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanal zu schätzen ist, erlangt. Somit erfordert das drahtlose OFDM-Kommunikationssystem nach der vorliegenden Erfindung notwendigerweise zumindest einen fortlaufenden Datenstrom von Pilotsymbolen in einem der mehreren Frequenzhilfsträger. Einige OFDM-Systeme, welche bei drahtloser Kommunikation oder Telekommunikations-Szenarien verwendet werden, haben eine höhere Anzahl von Frequenzhilfsträgern, so dass die Verwendung von zumindest eines gesamten Frequenzhilfsträgers für die Übertragung des fortlaufenden Datenstroms von Pilotsymbolen die Datenübertragungskapazität nicht allzu sehr beeinträchtigt wird. Es muss angemerkt werden, dass der Ausdruck fortlaufender Datenstrom von Pilotsymbolen bedeutet, dass jeder der fortlaufenden Symbole oder Zeitschlitze eines entsprechenden Frequenzhilfsträgers ein Pilotsymbol trägt, so dass ein fortlaufender Datenstrom entsprechender aufeinanderfolgender Pilotsymbole in diesem Frequenzhilfsträger übertragen wird. Außerdem ist der allgemeine Phasenfehler gleich für alle Frequenzhilfsträger innerhalb eines Symbols oder eines Zeitschlitzes, so dass die Verwendung eines Phasenfehler-Korrekturwerts von dem Pilotsymbol des fortlaufenden Datenstroms im gleichen Zeitschlitz als Datensymbol für den zu schätzenden Kanal sicherstellt, dass der Phasenfehler ausreichend reduziert oder sogar beseitigt werden kann. Außerdem erlaubt die vorliegende Erfindung die Integration der allgemeinen Phasenfehlerkorrektur in den Kanalschätzalgorithmus, so dass die gesamte Verarbeitungskomplexität reduziert wird.
Die Empfangseinrichtung ist weiterhin eingerichtet, verteilte oder verstreute Pilotsymbole zu empfangen, welche unter den Frequenzhilfsträgern und den Zeitschlitzen verteilt oder verstreut sind, wobei die Kanalschätzeinrichtung die Kanalschätzung auf der Basis von zumindest zwei der verstreuten Pilotsymbole durchführt. Anders ausgedrückt werden neben dem fortlaufenden Datenstrom der Pilotsymbole in zumindest einem Frequenzhilfsträger weitere verteilte Pilotsymbole verwendet. Diese verteilten Pilotsymbole müssen nicht benachbarten Übertragungskanälen sein und können ein regelmäßig oder ein unregelmäßiges Muster haben, solange das Muster der Empfangseinrichtung bekannt ist, welche die Kanalschätzung durchführt. Zusätzlich macht die Verwendung von Pilotsymbolen vom Muster der verteilten Pilotsymbole die Kanalschätzung auf der Empfangsseite genauer und verlässlicher und daher vergrößert sie die Empfangsqualität. Hierdurch führt die Kanalschätzeinrichtung die Kanalschätzung auf der Basis von zumindest zwei der verteilten Pilotsymbole in unterschiedlichen Zeitschlitzen unter Verwendung eines Zeitfilters durch. Somit wird ein Zeitfilter auf der Basis von zumindest zwei Pilotsymbolen, die unterschiedliche Zeitschlitze haben, zusammen mit dem gemeinsamen Phasenfehler-Korrekturwert vom fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbol des gleichen Zeitschlitzes als Datensymbol, dessen Kanal zu schätzen ist, verwendet. Damit kann eine sehr genaue und effiziente Kanalschätzung durchgeführt werden.
Die Kanalschätzeinrichtung nach der Erfindung berechnet den gemeinsamen Phasenfehler-Korrekturwert auf der Basis des fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbols im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanal geschätzt werden soll, und auf der Basis der fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbole, welche in den gleichen Zeitschlitzen wie die zumindest beiden verteilten Pilotsymbole auftreten, unter Verwendung der Kanalschätzung. Die zumindest beiden verteilten Pilotsymbole sind in unterschiedlichen Zeitschlitzen angeordnet, so dass ein entsprechendes fortlaufendes Datenstrom-Pilotsymbol in den jeweiligen gleichen Zeitschlitzen gefunden werden kann. Dann wird ein gemeinsamer Phasenfehler-Korrekturwert auf der Basis des fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbols im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanals zu schätzen ist, und auf der Basis der zumindest beiden fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbole in den gleichen Zeitschlitzen wie die verteilten Pilotsymbole berechnet.
Der gemeinsame Phasenfehler-Korrekturwert wird vorteilhaft auf der Basis der gemeinsamen Phasenfehlerverhältnisse zwischen dem fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbol im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanal zu schätzen ist und jedem der fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbole entsprechend im gleichen Zeitschlitz wie die zumindest beiden verteilten Pilotsymbole berechnet. Hierdurch werden die gemeinsamen Phasenfehlerverhältnisse in den Algorithmus eingebunden, um die Kanalschätzung für das jeweilige Datensymbol zu berechnen, so dass eine einfache und effektive Durchführung des gesamten Kanalschätzalgorithmus einschließlich einer gemeinsamen Phasenfehlerunterdrückung ermöglicht wird.
Die vorliegende Erfindung wird ausführlicher in der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:
1 ein drahtloses OFDM-Kommunikationssystem einschließlich einer Übertragungseinrichtung und einer Empfangseinrichtung zeigt;
2 ein Hilfsträgerfrequenz- und Zeitschlitzgitter eines drahtlosen OFDM-Kommunikationssystems mit einem bekannten Pilotsymbolmuster zeigt; und
3 ein Beispiel eines Hilfsträgerfrequenz- und Zeitschlitzgitters eines OFDM-Kommunikationssystems nach der vorliegenden Erfindung zeigt, welches zumindest einen fortlaufenden Datenstrom von Pilotsymbolen innerhalb eines Frequenzhilfsträgers hat.
Ein drahtloses Kommunikationssystem, welches eine Übertragungseinrichtung 1, beispielsweise eine Basisstation, und eine Empfangseinrichtung 10, beispielsweise ein mobiles Endgerät, aufweist, sind in 1 gezeigt. Das drahtlose Kommunikationssystem ist ein OFDM-System, bei dem Datensymbole in Frequenzhilfsträgern und Zeitschlitzen übertragen werden. Der gesamte Frequenzbereich ist in mehrere Frequenzhilfsträger hilfsunterteilt. Die Übertragungseinrichtung 1 umfasst alle notwendigen und bekannten Elemente für den Betrieb in einem drahtlosen OFDM-Kommunikationssystem, beispielsweise einen Sprachcodierer/decodierer 1, einen Kanalcodierer 3, eine Verschachtelungseinrichtung 4, eine Modulationseinrichtung 5, eine Aufwärtsumsetzungseinrichtung 6, einen Leistungsverstärker 7 und eine Antenne 8. In dem Fall, dass die Übertragungseinrichtung 1 Teil einer Basisstation oder eines mobilen Endgeräts des OFDM-Systems ist, umfasst sie außerdem alle notwendigen Elemente, um Signale zu empfangen und die empfangenen Signale zu verarbeiten.
Signale, welche über die Antenne 8 der Übertragungseinrichtung 1 übertragen werden, werden zu einer Empfangseinrichtung 10 des drahtlosen OFDM-Kommunikationssystems übertragen, optional mit Hilfe eines Zwischenverstärker-Funkturms, wie gezeigt. Die Empfangseinrichtung 10 des drahtlosen OFDM-Kommunikationssystems ist eine Empfangseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung und empfängt alle notwendigen Elemente für den Betrieb im drahtlosen OFDM-Kommunikationssystem, beispielsweise eine Antenne 11, einen LNA (Verstärker mit niedrigem Rauschfaktor) 12, eine Abwärtsumsetzungseinrichtung 13, einen A/D-Umsetzer 14, eine Demodulationseinrichtung 15, eine Kanalschätzeinrichtung 16, eine Entschachtelungseinrichtung 17, einen Kanaldecoder 18 und einen Sprach-Codec 19. Wenn die Empfangseinrichtung 10 Teil eines mobilen Endgeräts des drahtlosen OFDM-Kommunikationssystems ist, umfasst sie außerdem alle notwendigen Elemente zum Übertragen von Signalen und zum Verarbeiten der übertragenen Signale im Kommunikationssystem.
Die Kanalschätzeinrichtung 16 führt die Kanalschätzung für die Übertragungskanäle oder die Datensymbole, welche von der Empfangseinrichtung 1 empfangen werden, durch und liefert die entsprechend-berechneten Kanalschätzwerte zur Demodulationseinrich tung 15, welche entsprechend die empfangenen Datensymbole demoduliert, so dass eine gute Empfangsqualität gesichert ist.
Wie in der Einleitung ausgeführt wird die Kanalschätzung bei OFDM-Systemen unter Verwendung von kohärenter Modulation wie im vorliegenden Fall die Kanalschätzung auf der Basis von Filtern oder Algorithmen durchgeführt, welche im Frequenzbereich und/oder im Zeitbereich arbeiten. Die Kanalschätzeinrichtung 16 der Empfangseinrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung führt außerdem eine Kanalschätzung auf der Basis eines Filters durch. Das verwendete Filter umfasst jedoch einen gemeinsamen Phasenfehler-Korrekturwert, um den gemeinsamen Phasenfehler zu reduzieren, der vom Mischoszillator (nicht gezeigt) stammt, wobei die Empfangseinrichtung 10 verwendet wird. Um einen gemeinsamen Phasenfehler-Korrekturwert bereitzustellen, der in das Filtern eingeführt werden kann und somit in die Kanalschätzung eines Datensymbols, ist ein Pilotsymbolmuster notwendig, bei dem zumindest ein Frequenzhilfsträger eines fortlaufenden Datenstroms von Pilotsymbolen übertragen wird und durch die Empfangseinrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung empfangen wird. Ein fortlaufender Datenstrom von Pilotsymbolen bedeutet hier, dass jeder Zeitschlitz oder jedes Symbol von zumindest einem Frequenzhilfsträger ein Pilotsymbol trägt, wie beispielsweise die Hilfsträger f_c1 und f_c2, welche im Frequenzhilfsträger und im Zeitschlitzgitter eines drahtlosen OFDM-Systems nach der vorliegenden Erfindung gezeigt sind, wie als Beispiel in 3 gezeigt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein gemeinsamer Phasenfehler-Korrekturwert vom fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbol im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanal geschätzt wird, im Filter für die Kanalschätzung verwendet. Wenn beispielsweise das Datensymbol 30 des Frequenz-/Zeitgitters, welches in 3 gezeigt ist, in der Empfangseinrichtung 10, die in 1 gezeigt ist, bezüglich des Kanals zu schätzen ist, wird ein gemeinsamer Phasenfehler-Korrekturwert vom Pilotsymbol 33, das den gleichen Zeitschlitz t_d wie das Datensymbol 30 hat, im Filter für die Kanalschätzung verwendet. Der allgemeine Aufbau des Filters kann irgendeiner Art sein.
Eine bessere Kanalschätzung kann jedoch durchgeführt werden, wenn das Filter in mehr als einer Dimension (Zeit und/oder Frequenz) angewandt wird. Ein Beispiel ist in 3 gezeigt und erläutert. Hier zeigt das Zeit-/Frequenzgitter zwei Frequenzhilfsträger f_c1 und f_c2, die einen fortlaufenden Datenstrom von Pilotsymbolen, die darin übertragen werden, haben. Außerdem werden die verteilten Pilotsymbole in verteilten Übertragungskanälen zwischen den Frequenzhilfsträgern mit dem fortlaufenden Datenstrom von Pilotsymbolen übertragen. Im gezeigten Beispiel werden verteilte Pilotsymbole in den Frequenzhilfsträgern f_d1 und f_d2 in einer äquidistanten Weise und in den gleichen Zeitpunkten übertragen. Beispielsweise wird das Pilotsymbol 31 im Frequenzhilfsträger f_d1 im gleichen Zeitschlitz t₁ wie das Pilotsymbol 38 im Frequenzhilfsträger f_d2 übertragen. Wenn der Übertragungskanal des Datensymbols 30, dessen Kanal zu schätzen ist, kann hierdurch ein eindimensionales Filter im Zeitbereich auf der Basis der Pilotsymbole 31 und 32, welche im gleichen Frequenzhilfsträger f_d1 übertragen werden, wie ein Filter für die Kanalschätzung verwendet werden. Hierdurch kann ein gemeinsamer Phasenfehler-Korrekturwert vom Pilotsymbol 33 in dem eindimensionalen Zeitfilter enthalten sein. Das Pilotsymbol 33 hat den gleichen Zeitschlitz t_d wie das Datensymbol 30, dessen Kanal zu schätzen ist, und daher einen ähnlichen oder sogar gleichen Phasenfehler.
Anschließend wird ein Beispiel einer Kanalschätzung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Zeitbereichsfilterns erläutert. Ein herkömmlicher Kanalschätzalgorithmus, der exklusiv Zeitbereichsfiltern nutzt (ohne allgemeine Phasenfehlerkorrektur) liefert die Kanalschätzung h ^_x,i in den Datensymbolstellen (Frequenzhilfsträger x und Zeitschlitz i): h ^x,i = wTi h'x wobei w^T _x ein Versatz des Filterspaltenvektors für den Zeitschlitz i ist, und h'_i ein Spaltenvektor ist, der einen Hilfssatz der Größe N der Anfangsschätzungen an den Pilotsymbolstellen enthält, wobei N eine ganzzahlige Zahl ist. Im vorliegenden Fall wird, der als Beispiel erläutert wird, ein Zeitbereichsfiltern unter Verwendung von zwei Pilotsymbolen 31, 32 durchgeführt, die zeitlich beabstandet sind (N = 2) und wobei die Pilotsymbole durch Y Zeitschlitze getrennt sind. Außerdem wird die gewünschte Kanalschätzung beim Zeitschlitz i angeordnet, welcher v Zeitschlitze vom ersten Pilotsymbol weg ist. Für einfache lineare Interpolation ergibt die wi = (1 – v/Y, v/Y),und h'x = (C1 × P1, C2 × P2)wodurch C₁ und C₂ reale Kanalübertragungsfunktionen für die beiden Pilotsymbole 31 und 32 sind, und P₁ und P₂ ihre entsprechenden gemeinsamen Phasenfehler sind, welche durch Phasenrauschen des Mischoszillators verursacht werden. Für eine kohärente Ermittlung, wie dies für kohärente Demodulation notwendig ist, ist C_d × P_d erforderlich, wobei C_d die reale Kanalübertragungsfunktion ist und P_d der gemeinsame Phasenfehler ist, der durch Phasenrauschen des Datensymbols, dessen Kanal geschätzt wird, verursacht wird. Da der gemeinsame Phasenfehler für alle Frequenzhilfsträger innerhalb irgendeines OFDM-Symbols oder eines Zeitschlitzes gleich ist, jedoch zufallsmäßig von Symbol zu Symbol variiert, ist P₁ ≠ P_d ≠ P₂ gültig.
Unter der Annahme, dass die Kanalübertragungsfunktion zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Pilotsymbolen 31 und 32 konstant bleibt, ist C₁ = C_s = C₂ gültig. Dies ergibt für die Kanalschätzung: h ^x,i = Cd × [(1 – v/Y) × P1 + v/Y × P2]
Man sieht, dass h ^_x,i nicht gleich C_d × P_d ist. Daher arbeitet mit einem nichtverlässigbaren gemeinsamen Phasenfehler der herkömmliche lineare Interpolationsalgorithmus für kohärente OFDM-Systeme nicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Effekte des Phasenrauschens unter Verwendung eines gemeinsamen Phasenfehler-Korrekturwerts im Filteralgorithmus kompensiert. Beispielsweise kann eine modifizierte Diagonalmatrix R beim Kanalschätzalgorithmus verwendet werden, um die Effekte des Phasenrauschens zu kompensieren: h ^x,i = wTi Rh'x
Die diagonalen Elemente der Diagonalmatrix R enthalten die Modifikationsfaktoren oder gemeinsame Phasenfehler-Korrekturwerte. Beispielsweise gilt in dem Fall, dass N = 2:
Mit Bezug auf das in 3 gezeigte Beispiel werden die Pilotsymbole 31 und 32 für das Zeitfilter verwendet, jedoch ist ein gemeinsamer Phasenfehler-Korrekturwert vom Pilotsymbol 33 des fortlaufenden Verfahrens von Pilotsymbolen des Frequenzhilfsträgers f_c1 enthalten. Das Pilotsymbol 33 hat den gleichen Zeitschlitz t_d wie das Datensymbol, dessen Kanal zu schätzen ist. In Bezug auf die oben angegebenen Gleichungen kann R₁ dann das gemeinsame Phasenfehlerverhältnis zwischen dem Pilotsymbol 34 sein, welches den gleichen Zeitschlitz hat, wie das erste verteilte Pilotsymbol 31. R₂ kann das gemeinsame Phasenfehlerverhältnis zwischen dem Pilotsymbol 33 und dem Pilotsymbol 35 sein, welches den gleichen Zeitschlitz t₂ wie das zweite verteilte Pilotsymbol 32 hat. Beide Pilotsymbole 34 und 35 sind auch Teil von fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbolen des Frequenzhilfsträgers f_c1. In dieser Weise kann eine gemeinsame Phasenfehlerkorrektur in einer einfachen und effektiven Weise im Kanalschätzalgorithmus enthalten sein. Unter Verwendung der Diagonalmatrix R wird die Kanalschätzung angegeben durch: h ^x,i = (1 – v/Y) × C1 × P1 × R1 + v/Y × C2 × P2 × R2
Im oben gezeigten Beispiel wird R₁ angegeben als R₁ = P_d/P₁, und R wird angegeben als R₂ = P_d/P₂. Unter der Annahme, dass die Kanalübertragungsfunktion, d.h., dass C₁ = C_d = C₂ ist, zwischen diesen aufeinanderfolgenden Pilotsymbolen 34 und 35 konstant bleibt, kann diese Gleichung modifiziert werden zu:
wodurch somit eine verlässliche und korrekte Kanalschätzung für kohärente OFDM-Systeme erlangt wird.
Wenn zweite oder mehrere Frequenzhilfsträger vorgesehen sind, welche einen fortlaufenden Datenstrom von Pilotsymbolen haben, wie beispielsweise der Frequenzhilfsträger f_c2 des in 3 gezeigten Beispiels, können weitere fortlaufende Datenstrom-Pilotsymbole für die Berechnung des gemeinsamen Fehlerkorrekturwerts für das Datensymbol 30, dessen Kanal zu schätzen ist, verwendet werden. Beispielsweise könnten die Pilotsymbole 36 und 37 des Frequenzhilfsträgers f_c2 in den gleichen Zeitschlitzen wie die Pilotsymbole 34 und 35 des Frequenzhilfsträgers f_c1 verwendet werden und in die Matrix R integriert werden. Hierdurch ist eine sehr genaue gemeinsame Phasenfehlerkorrektur innerhalb des Kanalschätzalgorithmus möglich.

Claims

Einrichtung (10) zum Empfangen von Signalen in einem drahtlosen OFDM-System, bei dem Datensymbole und Pilotsymbole in Frequenzhilfsträgern und Zeitschlitzen übertragen werden, welche aufweist: eine Empfangseinrichtung (11) zum Empfangen von Pilotsymbolen, welche in einem fortlaufenden Datenstrom innerhalb von zumindest einem Frequenzhilfsträger übertragen werden, und eine Kanalschätzeinrichtung (16) zum Durchführen einer Kanalschätzung für ein Datensymbol auf der Basis von empfangenen Pilotsymbolen unter Verwendung eines Filters einschließlich eines gemeinsamen Phasenfehler-Korrekturwerts von einem fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbol im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanal zu schätzen ist, wobei die Empfangseinrichtung (11) außerdem eingerichtet ist, verteilte Pilotsymbole zu empfangen, welche unter den Frequenzhilfsträgern und Zeitschlitzen verteilt sind, wobei die Kanalschätzeinrichtung die Kanalschätzung auf Basis von zumindest zwei der verteilten Pilotsymbole in unterschiedlichen Zeitschlitzen unter Verwendung eines Zeitfilters durchführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalschätzeinrichtung (16) den gemeinsamen Phasenfehler-Korrekturwert auf Basis des fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbols im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanal zu schätzen ist, und auf Basis der fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbole, welche in den gleichen Zeitschlitzen wie die zumindest beiden verteilten Pilotsymbole auftreten, welche bei der Kanalschätzung verwendet werden, berechnet.
Einrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Phasenfehler-Korrekturwert auf Basis von gemeinsamen Phasenfehlerverhältnissen zwischen dem fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbol im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanal zu schätzen ist, und jeden der fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbole, welche in den gleichen Zeitschlitzen auftreten wie die zumindest beiden verteilten Pilotsymbole, welche bei der Kanalschätzung verwendet werden, berechnet wird.
Kanalschätzverfahren bei einem drahtlosen OFDM-System, bei dem Datensymbole und Pilotsymbole in Frequenzhilfsträgern und Zeitschlitzen übertragen werden und wobei Pilotsymbole in einem fortlaufenden Datenstrom innerhalb von zumindest einem Frequenzhilfsträger übertragen werden, wobei eine Kanalschätzung für ein Datensymbol auf Basis von empfangenen Pilotsymbolen unter Verwendung eines Filters einschließlich eines gemeinsamen Phasenfehler-Korrekturwerts von einem fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbol im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanal zu schätzen ist, durchgeführt wird, wobei verteilte Pilotsymbole unter den Frequenzhilfsträgern und Zeitschlitzen verteilt sind, wobei die Kanalschätzung auf Basis von zumindest zwei der verteilten Pilotsymbole in unterschiedlichen Zeitschlitzen unter Verwendung eines Zeitfilters durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Phasenfehler-Korrekturwert auf Basis des fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbols im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanal zu schätzen ist, und auf Basis der fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbole, welche in den gleichen Zeitschlitzen auftreten, wie die zumindest beiden verteilten Pilotsymbole, welche bei der Kanalschätzung verwendet werden, berechnet wird.
Kanalschätzverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Phasenfehler-Korrekturwert auf Basis von gemeinsamen Phasenfehlerverhältnissen zwischen dem fortlaufenden Datenstrom-Pilotsymbol im gleichen Zeitschlitz wie das Datensymbol, dessen Kanal zu schätzen ist, und jedem der fortlaufenden Datenstrom-Symbole, welche in den gleichen Zeitschlitzen wie die zumindest beiden verteilten Pilotsymbole, welche bei der Kanalschätzung verwendet werden, berechnet wird.