CN101019400B - 用于信道和干扰估计的增量导频插入 - Google Patents

用于信道和干扰估计的增量导频插入 Download PDF

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Abstract

公开了动态资源分配系统、设备和方法，以选择性地改进接收机在正交频分多址(OFDMA)系统中确定信道估计的能力。无线通信系统可以使用公共导频信道配置，以协助在一个或多个与该系统进行通信的接收机中进行的信道估计。与系统进行通信的接收机可能由于不精确的信道估计而不能对所接收的数据进行解调。接收机可以将对附加信道估计资源的请求传送到系统中的发射机。无线通信系统可以通过将专用导频信道插入到一个或多个频率中来提供附加信道估计资源，其中所述一个或多个频率被分配给用于接收机的符号。如果接收机仍不能对所接收的数据进行解调，则无线通信系统可以将附加导频信道递增地插入到与接收机相关的符号中。

Description

用于信道和干扰估计的增量导频插入
本申请要求2004年7月16日递交的名称为“Incremental PilotInsertion For Channel/Interference Estimation”的临时U.S.申请No.60/588,686以及2004年12月22日递交的U.S.申请No.60/638,536的优先权，以引用的方式将上述申请的全部内容加入本申请中。
技术领域
本公开文件一般涉及无线通信领域。更具体地，本公开文件涉及为信道估计所进行的资源分配。
背景技术
在例如实现正交频分多址(OFDMA)的无线通信系统中，可以将接收机配置为进行信道估计，该信道估计作为解调处理的一部分。接收机可以在OFDMA系统中进行信道估计，以便对时变频率选择性衰落进行补偿。
OFDMA系统中的接收机可以在不知道被发送的数据的情况下以盲(blind)方式进行信道估计，或者可以部分地基于一个或多个导频信道进行信道估计，其中所述导频信道被广播到接收机并且对接收机来说是已知的。在使用导频信道来协助进行接收机信道估计的配置中，在分配给信道估计的资源和系统性能之间存在权衡。
为了使可用信号带宽最大化，通信系统为信道估计分配最小数量的导频信号。然而，对信道估计的不充分的资源分配可能导致不充分的信道估计，其可能导致不能对所接收的数据进行解调以及导致系统性能的降级。
相反地，对信道估计的过度资源分配可以确保每个接收机能够确定充分的信道估计，但是可能对系统造成负担并且降低系统容量。在这种配置中，系统以其它状况较好的接收机的容量为代价确保最差状况的接收机能够确定精确的信道估计。
期望在无线通信系统中对资源进行分配以便能够在接收机中进行精确的信道估计，并且期望使资源分配最小化以便信道容量不会被不必要地降级。
发明内容
公开了动态资源分配系统、设备和方法，以选择性地改进接收机在正交频分多址(OFDMA)系统中确定信道估计的能力。无线通信系统可以使用公共导频信道配置，以协助在一个或多个与该系统进行通信的接收机中进行的信道估计。与系统进行通信的接收机可能由于不精确的信道估计而不能对所接收的数据进行解调。接收机可以将对附加信道估计资源的请求传送到系统中的发射机。无线通信系统可以通过将专用导频信道插入到一个或多个频率中来提供附加信道估计资源，其中所述一个或多个频率被分配给用于接收机的符号。如果接收机仍不能对所接收的数据进行解调，则无线通信系统可以将附加导频信道递增地插入到与接收机相关的符号中。
本公开文件包括一种用于为信道估计进行动态资源分配的设备。所述设备包括：信道质量模块，配置为确定对信道估计资源的请求；以及资源分配模块，连接到接收机，并且配置为确定基本资源级别和可变资源级别，所述可变资源级别至少部分地基于对信道估计资源的所述请求。该实施例还可包括发射机，配置为基于所述基本资源级别和所述可变资源级别发送信号，所述信号具有被分配给信道估计的部分。
本公开文件还包括一种用于为信道估计进行动态资源分配的设备，所述设备包括：公共导频模块，配置为基于正交频分多址(OFDMA)载波集合确定第一载波子集，所述第一载波子集被分配给公共导频信号；符号模块，配置为确定被分配给通信链路的第二OFDMA载波子集，所述第二OFDMA载波子集与所述第一OFDMA载波子集不同；专用导频模块，配置为将所述第二OFDMA载波子集中的至少一个载波分配给信道估计；符号发生器，配置为基于所述OFDMA载波生成OFDMA符号；以及发射机，配置为发送所述OFDMA符号，所述OFDMA符号具有被分配给信道估计的所述专用导频信号。
本公开文件还包括一种用于基于动态资源分配进行信道估计的设备，所述设备包括：接收机，配置为对具有被分配给信道估计的资源的正交频分多址(OFDMA)符号进行接收；变换模块，连接到所述接收机，并且配置为将所述OFDMA符号变换成多个载波；载波分配模块，配置为确定与公共导频信号相对应的第一载波子集、与数据载波相对应的第二载波子集以及所述第二载波子集中与专用导频信号相对应的至少一个载波；信道估计器，连接到所述变换模块和所述载波分配模块，并且配置为部分地基于所述公共导频信号和所述专用导频信号来确定信道估计；以及解调器，配置为部分地基于所述信道估计对所述数据载波进行解调。
本公开文件还包括一种用于生成具有动态分配的信道估计资源的信号的方法，所述方法包括：将基本级别资源指定给信道估计；确定对附加资源的请求；为信道估计分配附加资源；以及部分地基于所述基本级别资源和所述附加资源生成信号。
本公开文件还包括一种用于对具有动态分配的信道估计资源的信号进行接收的方法，所述方法包括：接收正交频分多址(OFDMA)符号；确定包括在所述OFDMA符号中的基本级别信道估计资源；确定包括在所述OFDMA符号中的附加信道估计资源；基于所述基本级别和附加信道估计资源来确定信道估计；以及部分地基于所述信道估计对接收符号进行解调。
附图说明
通过以下结合附图做出的详细说明，本公开文件的实施例的特征、目的和优点将变得更加显而易见，在附图中，相同的部件具有相同的参考标号。
图1示出了为信道估计进行动态导频插入的无线通信系统的实施例的功能框图。
图2A-2B示出了配置为用于为信道估计进行动态导频插入的发生器和接收机的实施例的功能框图。
图3示出了OFDMA系统对于各种公共和专用导频信道配置的频谱实例图。
图4A-4B示出了用于通过导频插入对信道估计资源进行动态分配的处理实施例的流程图。
图5示出了用于通过导频插入对信道估计资源进行分配的处理实施例的流程图。
图6示出了在具有对信道估计资源的动态分配的系统中接收数据的处理实施例的功能框图。
具体实施方式
例如OFDMA通信系统的无线通信系统可以为接收机信道和干扰估计分配基本(baseline)级别资源。基本级别资源的确定可以基于接收机的标称运行参数以及在给定基本级别资源和接收机运行参数的情况下成功地进行数据解调的相应概率。
然而，由于便携式用户终端在无线通信系统中所经历的运行状况和信道特性的可变特征，所以存在基本级别资源不足以供接收机精确地估计信道和干扰的情况。不精确的信道和干扰估计可能导致接收机不能使用该估计对数据进行解调。接收机可以指示或者告知发射机所述不成功的数据解调。例如，可以将接收机配置为：响应于不成功的数据解调，发送重传请求或者不发送确认消息。
随后，无线通信系统可以将附加资源分配给信道和干扰估计。在一个实施例中，无线通信系统可以分配附加资源，该附加资源增加了多个接收机对信道和干扰进行估计的能力。在另一个实施例中，无线通信系统可以为信道和干扰估计分配附加资源，该附加资源专用于报告其不能对数据进行解调的特定接收机。无线通信系统可以继续为每个接收机动态地分配信道和干扰估计资源。
一个配置为进行动态资源分配的OFDMA无线通信系统的实例包括发射机，该发射机被配置为提供一个或多个用于信道估计的导频信号。基本级别资源可以对应于例如基本上以梳状配置排列的公共导频配置。此外，公共导频的梳状配置可以在不同的频率中出现不同的次数，并且可以预先确定导频信号所采用的模式。在一个实例中，可以将导频信号配置为按照交错的梳状运行，并且导频信号在两个频率集合间交替。无线通信系统可以在将数据符号发送到接收机期间发送导频信号，或者无线通信系统可被配置为在用于交换控制信息的预定时间期间发送导频信号。在另一个实施例中，基本级别资源可以对应于一个或多个专用导频信号或者公共导频信号与一个或多个专用导频信号的组合。
可以为OFDMA无线通信系统中的每个活动接收机指定OFDM频率子集。可以将每个接收机配置为已经知道公共导频配置，并且可以将每个接收机配置为基于所接收的公共导频信号来确定信道和干扰估计。从而，接收机可以部分地基于信道和干扰估计对所接收的数据进行解调。只要信道和干扰估计是充分的、所接收的数据未被破坏并且所接收的信号强度足够强，接收机就可以对所接收的数据进行解调。
在一些实例中，接收机可能无法基于公共导频信号确定足够精确的信道和干扰估计。不精确的信道和干扰估计可能导致接收机不能对所接收的数据进行解调。在这种情况下，接收机可以不发送确认消息(ACK)、可以发送重传请求或者可以指示不能对所接收的数据进行解码。
随后，无线通信系统中的发射机可以对未被成功接收的数据进行重传。还可以将无线通信系统配置为增加可由接收机用于信道和干扰估计的资源的数量。例如，可以将无线通信系统配置为包括附加导频信号。在一个实施例中，无线通信系统包括附加专用导频信号。可以将专用导频信号插入到OFDMA符号中以代替通常将被数据调制的一个或多个频率。从而，有效地将专用导频信号码穿孔(code puncture)到数据符号上。因为专用导频信号不使用来自任何其它接收机的资源，所以专用导频信号不影响任何其它用户的信道带宽。接收机可以使用被码穿孔到所发送数据上的专用导频信号来进一步改进信道和干扰估计。接收机可以基于预定的算法确定专用导频信号的位置和数量。在另一个实施例中，无线通信系统在控制或开销信道上将专用导频信号的位置和数量传送到接收机。
在一个实施例中，其它接收机可以在不知道专用导频信号的情况下继续对信道和干扰进行估计。在另一个实施例中，一个或多个其它接收机可以使用已知的专用导频来进一步增加由这些接收机所确定的信道和干扰估计的精确性。由此，无线通信系统动态地改变分配给信道和干扰估计的资源的数量。
图1示出了具有对信道估计的动态导频插入的无线通信系统100的实施例的功能框图。系统包括可以与用户终端110进行通信的一个或多个固定组件。例如，用户终端110可以是无线电话，其被配置为根据一种或多种通信标准运行。用户终端110可以是便携式单元、移动单元或者固定单元。用户终端110还可以被称为移动单元、移动终端、移动台、用户设备、便携式装置、电话等。虽然在图1中仅示出了单个用户终端110，但是应该理解，典型的无线通信系统100具有与多个用户终端110进行通信的能力。
典型地，用户终端110与一个或多个基站120a或120b进行通信，本文将基站描述为扇区化的蜂窝塔。典型地，用户终端110与例如120b的基站进行通信，该基站在用户终端110内的接收机处提供最强的信号强度。
可以将每个基站120a和120b连接到基站控制器(BSC)140，该BSC 140将通信信号路由到适当的基站120a和120b并且从适当的基站120a和120b对通信信号进行路由。将BSC 140连接到移动交换中心(MSC)150，该MSC 150可被配置为作为用户终端110和公共交换电话网(PSTN)150之间的接口。还可以将MSC配置为作为用户终端110和网络160之间的接口。例如，网络160可以是局域网(LAN)或者广域网(WAN)。在一个实施例中，网络160包括因特网。从而，MSC 150连接到PSTN 150和网络160。还可以将MSC 150配置为协调与其它通信系统(未示出)进行的系统间切换。
可以将无线通信系统100配置为OFDMA系统，该OFDMA系统利用OFDM通信在前向链路和反向链路中进行通信。术语前向链路是指从基站120a或120b到用户终端110的通信链路，而术语反向链路是指从用户终端110到基站120a或120b的通信链路。基站120a和120b以及用户终端110可以为信道和干扰估计分配资源。例如，基站120a和120b以及用户终端110可以广播由相应的接收机用于信道和干扰估计的导频信号。为清楚起见，对系统实施例的说明讨论了在前向链路中为信道和干扰估计进行的资源分配。然而，应该理解，这种资源分配并非限制于前向链路中的应用，而是可以用于前向链路以及反向链路中，或者可以在排它性的一条通信链路中实现。
当基本级别资源被分配给信道和干扰估计时，可以将基站120a和120b配置为对公共导频信号进行广播。公共导频信号可以包括从OFDM频率集合中选择的若干音调(tone)。例如，可以基于选自OFDM频率集合的均匀间隔的音调来构成公共导频信号。均匀间隔的配置可以被称为梳状导频信号。如前所述，在其它实施例中，基本级别资源可以是专用导频信号或者公共导频信号与专用导频信号的组合。
公共导频信号可以包括从OFDM频率集合中选择的两个或多个音调集合，并且可以基于预定的序列或算法发送其中一个音调集合。在一个实施例中，公共导频信号可以是两个音调集合中之一，并且例如120a的基站可以在两个音调集合之间交替。
公共导频信号和调制数据经历了可部分地归因于信道的失真和降级。用户终端110可以从例如120a的基站与调制数据一起接收公共导频信号。可以将由用户终端所接收的时域信号建模为y(t)＝s(t)*h(t)+i(t)+n(t)，其中，s(t)、h(t)、i(t)和n(t)分别代表调制数据、信道、干扰和加性噪声。符号“*”指卷积运算。
用户终端110可以基于公共导频信号确定信道和干扰估计，并且用户终端110可以确定频域中的估计(尽管可以代替频域估计而确定时域估计，或者可以在频域估计之外还确定时域估计)。随后，用户终端110可以对所接收的信号进行解调以便恢复数据。
因为信道质量不足并且信道质量不能支持数据的发送速率，所以用户终端110可能无法成功地对所接收的信号进行解调。或者，即使信道可以支持发送数据速率，但由于可归因于不足的信道和干扰估计的降级十分严重以至于导致解码错误，用户终端110也可能无法成功地对所接收的信号进行解调。
在前一种情况下，将附加资源分配给信道和干扰估计是无法弥补不足的信道质量的。在这种情况下，发射机可能需要减小发送数据速率。然而，对于后一种情况，将附加资源分配给信道和干扰估计可以使用户终端110能够在发送数据速率上对数据进行解调。
可以将用户终端110配置为例如经由基站120a将其不能对数据进行解调的指示提供给无线通信站100。可以将指示以消息或者缺少消息的形式从用户终端110发送到基站120a。例如，用户终端110可以在控制信道或者反馈信道上发送指示。
在一个实施例中，指示可以是重传请求。在另一个实施例中，指示可以是缺少确认消息(ACK)。
例如，如果无线通信系统100通过基站120a对指示的接收而确定用户终端110不能对数据进行解调，则无线通信系统100可以将附加资源分配给信道和干扰估计。在一个实施例中，基站120a将附加音调包括在公共导频信号中。在另一个实施例中，基站可以包括专用导频信号，该专用导频信号对发送到指示不能对数据进行解调的用户终端110的数据进行码穿孔。还可以将基站120a配置为减小发送到用户终端110的数据的数据速率。
从用于生成OFDMA符号的频率中选择专用导频信号，其中所述OFDMA符号被发送到用户终端110。因为从多个数据载波之一中选择导频载波，所以专用导频具有经历与数据所经历的信道和干扰波动相同的信道和干扰波动的好处。然而，因为从多个数据载波之一中选择用于专用导频的载波，所以一个或多个专用导频的分配可能导致数据吞吐量的某些损失。
通过将专用导频信号插入到所发送的数据载波中，可使导频信号经历与数据符号所经历的信道和干扰状况相同的信道和干扰状况。专用导频可特别有利于协助用户终端110确定功率受控配置中的信道和干扰估计，其中在功率受控配置中，数据载波上的载波功率比公共导频音调上的功率高得多。当数据载波所经历的干扰或信道波动与用于公共导频信号的音调所经历的干扰或信道波动不同时，专用导频信号对于用户终端110的信道和干扰估计也是特别有利的。
在一个实施例中，专用导频信号可以是从用于生成OFDMA符号的频率中选择的未调制音调，其中OFDMA符号被发送到用户终端110。在另一个实施例中，专用导频信号可以是零导频，其中，不在从用于生成OFDMA符号的频率中所选择的音调频率上发送信号，其中OFDMA符号被发送到用户终端110。
通过使用混合自动重传请求(HARQ)配置，可以在某种程度上减轻可归因于向一个或多个专用导频信号进行的资源分配的性能降低，其中在HARQ配置中，如果在接收机处没有成功地对前一传输进行解码，就以相应的较低速率进行后续的数据传输。
因为将专用导频信号插入到数据载波的位置中，所以可以将专用导频信号的分配视为码穿孔。因为初始数据传输可能以系统所使用的最高码率出现，所以其对于码穿孔可能特别敏感。在将无线通信系统100配置为用于增量(incremental)专用导频插入的实施例中，在重传中添加附加信道和干扰估计资源。如果不能对前面的传输进行解码的原因是由于不足的信道和干扰估计，则附加资源将有助于接收机对重传的数据进行解码。另外，如果以相对于前面数据传输的较低速率发送所重传的数据，则穿孔损失可能很小。可归因于在后续传输中插入专用导频信号的性能损失低于在初始传输中包括专用导频信号的性能损失。因此，相应地，可以将更多估计资源添加到后续传输中而不会引起显著的性能损失。
虽然对图1的系统100的上述说明一般性地描述了无线电话系统，但是系统100既未限制于实现为无线电话系统，也未限制于具有图1中所示的特定组件。例如，在另一个实施例中，每个基站120a和120b可以被称为节点B。在另一个实施例中，可以将系统100实现为分组数据服务节点(PDSN)，以代替PSTN 150或者附加到PSTN150。PDSN可以用于将分组交换网络连接到系统100的无线部分。
系统100的其它实施例可以包括接入点、节点B或者代替基站120a和120b的其它结构。在该系统100的实施例中，BSC 130和MSC 140可被省略，并且可被替换为一个或多个交换机、集线器或者路由器。
图2A示出了配置为用于为信道和干扰估计进行动态资源分配的发生器200的实施例的功能框图。例如，发生器200的实施例可以实现在图1的无线通信系统100中所示的基站120a或120b中的一个或两个以及用户终端110中。
以下讨论描述了这样一个实施例，其中，发生器200实现在被配置用于OFDMA通信的无线通信系统的基站内。将发生器200配置为向一个或多个用户终端发送一个或多个OFDMA信号。发生器200包括数据缓冲器210，该数据缓冲器210被配置为对发往一个或多个接收机的数据进行存储。例如，数据可以是原始的未编码数据或者编码数据。典型地，对存储在数据缓冲器210内的数据进行编码，并且该数据可以包括用于差错检测和前向纠错(FEC)的编码。可以根据一种或多种编码算法对编码数据进行编码。编码可以包括但不限于卷积编码、块编码、交织、直接序列扩频、循环冗余编码等或者某些其它编码。
将待发送的数据连接到串-并转换器212，该串-并转换器212被配置为将存储在数据缓冲器210内的串行数据流转换成多个并行数据流。分配给任意特定用户终端的载波的数量可以是所有可用载波的子集。因此，将发往特定用户终端的数据转换成与分配给该用户终端的数据载波相对应的那些并行数据流。
将串-并转换器212的输出连接到导频模块220，该导频模块220被配置为将公共导频信道分配给公共导频以及确定将为哪个用户终端分配一个或多个专用导频信道。可以将导频模块220配置为将OFDMA系统的每个载波与相应的数据或导频信号进行调制。
将导频模块220的输出连接到快速傅里叶反变换(IFFT)模块222。将IFFT模块222配置为将OFDMA载波变换成相应的时域符号。当然，快速傅里叶变换(FFT)的实现并不是必须的，也可以使用离散傅里叶变换(DFT)或者某些其它类型的变换来生成时域符号。将IFFT模块222的输出连接到并-串转换器224，该并-串转换器224被配置为将并行时域符号转换成串行流。
将串行OFDMA符号流从并-串转换器224连接到收发机240。在该实施例中，收发机240是基站收发机，其被配置为发送前向链路信号并且接收反向链路信号。
收发机240包括发射机模块224，该发射机模块224被配置为在适当的频率上将串行符号流变换成模拟信号以经由天线246广播到用户终端。收发机240还可以包括接收机模块242，该接收机模块242连接到天线246并且被配置为对一个或多个远程用户终端所发送的信号进行接收。接收机模块242可以包括信道质量模块246，该信道质量模块246被配置为对由一个或多个接收机所确定的估计的信道质量指示进行接收。
将资源分配模块230配置为确定将哪个数据载波分配给每个用户终端以及将哪些载波分配给公共和专用导频信号。资源分配模块230可以包括公共导频模块232、符号模块236以及专用导频模块234，其中，公共导频模块232被配置为确定分配给公共导频信号的载波，符号模块236被配置为确定分配给每个用户终端的数据符号的载波，并且专用导频模块234被配置为确定将把符号模块236所识别的载波(如果有的话)中的哪个载波配置为专用导频信号。例如，资源分配模块230可以部分地基于预定的跳频算法，确定被分配作为用于特定用户终端的数据载波的载波子集。在另一个实施例中，资源分配模块230可以基于相邻载波块的可用性，确定被分配作为用于特定用户终端的数据载波的载波子集。随后，资源分配模块230可以控制将来自数据缓冲器210的数据读入串-并转换器212的方式，以便确保维持频率分配。
类似地，资源分配模块230可以基于预定的公共导频算法，确定将哪个载波分配给公共导频信号。例如，可以将资源分配模块230配置为对资源进行分配以生成交错的梳状来作为公共导频信号。典型地，用户终端使用公共导频信号来生成在对所接收的符号进行解调中所使用的信道和干扰估计。
还将资源分配模块230配置为对专用导频信号分配载波。最初，被发送到每个用户终端的数据可能不包括任何专用导频信号。然而，一个或多个用户终端可能无法对所接收的信号进行解码。用户终端可以将不成功的解调指示给发生器200。例如，用户终端可以将重传请求或者接收不成功指示广播到收发机240内的接收机模块242。可选地，可以将发生器200配置为：如果未在预定的时间段内接收到ACK，就确定用户终端没有成功地对数据进行解调。连接到接收机模块242的信道质量模块246可以根据所接收的信号确定对信道估计资源的请求，其中所接收的信号为信道质量信号、重传请求或者被省略的ACK消息。
可以将资源分配模块230连接到信道质量模块，并且将资源分配模块230配置为例如对未成功解调的指示以及相应用户终端的标识进行接收。从而，可以将资源分配模块230配置为将附加信道和干扰估计资源以专用导频信号的形式分配给用户终端。
在另一个实施例中，可以将资源分配模块230配置为：响应于某些其它事件或控制，对分配给公共导频或专用导频的资源级别进行修改。资源分配模块230并未限制于基于来自一个或多个用户终端的反馈对分配给公共导频和专用导频的资源进行修改。
在一个实施例中，对未成功解调指示的接收导致数据重传。在将重传数据存储到数据缓冲器210内之前，以较低的数据速率对重传数据进行再编码。然而，并不要求对于重传使用减小的数据速率。
在另一个实施例中，对未成功解调指示的接收导致附加信道和干扰估计资源而不导致重传。该实施例在没有足够的时间对未被成功解调的数据进行重传的时间敏感实现中是具有优势的。
在增量资源分配的一个实施例中，资源分配模块230将用于用户终端的多个数据载波之一分配给专用导频。资源分配模块230可以对数据缓冲器210进行控制，使得在与分配给专用导频的数据载波相对应的时间处没有数据被提供给串-并转换器212。可以将指定给专用导频信号的载波与分配给专用导频的一个或多个预定符号进行调制。可选地，指定给专用导频信号的载波可以保持不被调制。资源分配模块230还可以对导频模块220进行控制，以便对分配给专用导频信号的载波的功率进行清空、置零或者充分地减小。在通常将有效的符号功率分配给每个数据载波的情况下，零导频是具有优势的。
在另一个实施例中，资源分配模块230根据载波分配继续将数据从数据缓冲器210分配给串-并转换器212。然而，资源分配模块230对导频模块220进行控制，以便覆盖与分配给专用导频信号的载波相对应的数据。可以丢弃与分配给专用导频的载波相对应的数据，或者可以将与专用导频相对应的载波置零。
资源分配模块230可以继续将专用导频分配给特定的用户终端，直到接收到成功解调指示为止。如果接收到对应于被分配有专用导频的同一用户终端的另一个不成功解调指示，则资源分配模块230就可以为该用户终端分配一个或多个附加专用导频信号。从而，资源分配模块230可以基于特定用户终端的需求为信道和干扰估计动态地分配资源以及解除资源分配。
图2B示出了配置为在具有动态信道和干扰资源分配的OFDMA无线通信系统中运行的接收机202的实施例的功能框图。例如，接收机202可以是图1中所示的用户终端110或者基站120a或120b的一部分。以下讨论描述了在用户终端中实现的接收机202。
接收机202可以包括天线256，该天线256连接到被配置为在无线信道上与发生器200进行通信的收发机250。收发机250可以包括接收机模块252，该接收机模块252被配置为经由天线256接收无线信号并且生成串行基带符号流。
将收发机250的接收机模块250的输出连接到串-并转换器260，该串-并转换器260被配置为将串行符号流转换成与OFDMA系统中的载波数量相对应的多个并行流。
将串-并转换器260的输出连接到快速傅里叶变换(FFT)模块262。将FFT模块262配置为将时域符号变换成频域副本。
将FFT模块262的输出连接到信道估计器264，该信道估计器264被配置为部分地基于公共导频信号和任何专用导频信号来确定信道和干扰估计。载波分配模块280确定指定给数据的载波、指定给公共导频信号的载波以及指定给专用导频信号的载波(如果存在)。载波分配模块280连接到信道估计器264并且将载波分配告知信道估计器264。
信道估计器264部分地基于公共导频信号和专用导频信号(如果存在)来确定信道和干扰估计。信道估计器264可以使用最小平方法、最大似然估计、最小平方和最大似然估计的组合等或者某些其它信道和干扰估计处理来确定估计。
将信道估计器264的输出连接到解调器270，该输出包括所接收符号的频域变换以及信道和干扰估计。载波分配模块270还将分配给数据传输的载波频率告知解调器270。将解调器270配置为部分地基于信道和干扰估计对所接收的数据载波进行解调。在一些实例中，解调器270可能无法对所接收的信号进行解调。如前所述，因为信道质量不足或不能支持数据发送速率，或者因为可归因于不充分的信道和干扰估计的降级十分严重而导致解码错误，解调器270可能不成功。
如果解调器270不成功，则其可以产生不能对所接收的信号进行解调的指示。例如，解调器270可以告知载波分配模块280，使得载波分配模块280可以在后续的传输中要求专用导频信号。解调器270还可以将不成功解调指示提供给收发机250内的发射机模块254，以便传回到发生器200。
如果解调器270不成功，则丢弃所接收的数据，并且无需将任何数据连接到存储器。如果解调器270成功，则可以将解调器270配置为将解调数据连接到并-串转换器272，该并-串转换器272被配置为将并行的解调数据转换成串行数据流。将并-串转换器272的输出连接到数据缓冲器274以进行进一步处理。
图3示出了OFDMA通信系统的频谱实例的时间-频率图300，该OFDMA通信系统具有采用增量专用导频插入形式的增量资源分配。时间-频率图300示出了OFDMA系统的实例，在该OFDMA系统中，将载波块310a-310f分配给系统中的每个用户。在每个时段内出现由“P”(例如320)所指示的多个公共导频信号，但是这些公共导频信号不必在每个载波块310a-310f内都出现。另外，在每个时段内，不将例如320的公共导频信号分配给相同的载波，而是遵循预定的算法。每个接收机部分地基于所有公共导频信号来确定信道和干扰估计。然而，典型地，在确定信道和干扰估计的过程中，只有在其载波块中具有专用导频信号的接收机才在公共导频信号之外使用专用导频。在一些实施例中，可以将其它接收机配置为对载波块之外的专用导频信号进行接收，并且使用这些专用导频信号来确定信道和干扰估计。
例如，在时刻t0处，第一载波块310a包括一个公共导频信号但是不包括专用导频信号。然而，在确定信道和干扰估计的过程中，被指定给第一载波块310a的接收机使用所有公共导频信号。类似地，在时刻t0处，被指定给载波块310d的另一个接收机在其载波块310d内不包括任何公共导频信号，但是其使用所有的公共导频信号对信道和干扰进行估计。
根据该实例，在时刻t1处，被指定给载波块310d的接收机包括专用导频信号331a。从而，在时刻t1处，被指定给载波块310d的接收机除所有公共导频信号之外还基于专用导频信号331a来确定信道估计，其中所有公共导频信号包括321a-321d。有利地，专用导频信号331a总是位于被指定给接收机的载波块内。从而，使用指定导频所导出的信道和干扰估计将可能比根据指定载波块之外的导频信号所导出的估计更精确。
在图中，在时刻t2处，被指定给载波块310d的接收机包括两个专用导频信号332a-332b。例如，当接收机不能对时刻t1处所提供的信号进行解调并且向发生器指示不成功解调时，可能出现这种情况。从而，发生器将附加专用导频信号分配给接收机。从图中可以看出，专用导频信号的数量和位置可以在每个时段内改变。典型地，专用导频信号对未被指定给用于专用导频的载波的接收机没有影响。
在其它实施例中，减少为信道和干扰估计所分配的资源的数量可能是有利的。当接收机有足够的能力基于小于基本级别的资源来对信道和干扰进行估计时，或者当接收机可以使用之前的信道和干扰估计时，上述情况可能是有优势的。例如，在时刻t1处，被指定给载波块310g的接收机通常具有该载波块内出现的公共导频信号。然而，如果接收机向发生器指示足够高的信号质量，则可以省略载波块310g内的一个或多个导频资源，而是替代性地发送数据符号。在这种情况下，信道和干扰估计资源的减少可以改进系统性能。
资源的减少不必是公共导频资源的减少。例如，在时刻t1处，被指定给载波块310b的接收机省略了在前一时段中出现的专用导频。因此，资源的减少可以包括专用和公共导频资源的组合。在一个实施例中，发射机可以确定接收机具有比预定阈值更高的信号质量。例如，接收机可以将信号质量度量发回到发射机。在这种情况下，发射机可以减少分配给接收机的资源数量。
图4A示出了为信道和干扰估计分配资源的方法400的实施例的流程图。例如，可以在图1的基站120a-120b的前向链路路径中实现方法400。在其它实施例中，可以在图1的用户站110的反向链路路径中实现该方法。
为了便于说明，将方法400描述为实现在基站的前向链路路径中。方法400在方框410处开始，在方框410处，基站将基本资源指定给信道估计。基站继续进行到方框412，并且将符号以及基本信道和干扰资源发送到一个或多个接收机。
随后，基站继续进行到判决方框420，以便确定是否所有的接收机都成功地对发送符号进行了接收和解调。如果是，则无需将附加资源分配给信道和干扰估计，并且基站返回到方框410。
然而，如果至少一个接收机不能成功地对发送符号进行解调，则基站继续进行到方框422，并且确定哪个接收机不成功。例如，一旦基站利用重传请求或者ACK消息的缺少而确定了不成功的接收机的标识，则基站就继续进行到方框430，并且向不成功的接收机添加信道估计资源。附加资源可以采用附加公共资源或者专用资源的形式。因为附加公共资源可能不必要地降低未经历任何解调问题的接收机上的信道吞吐量，所以附加公共资源可能是不太期望的。因此，将附加资源分配为专用信道估计资源可能是有利的。一旦基站已经对附加资源进行了分配，其就返回到方框410。
图4B示出了在具有为信道和干扰估计进行的动态资源分配的系统中对符号以及信道和干扰估计进行接收的方法402的实施例。图4B的方法402是与图4A的方法400互补的实施例。
可以在基站的反向链路路径或者用户终端的前向链路路径中实现方法402。图4B的讨论描述了在用户终端的前向链路路径中的实现，以便与图4A的描述互补。
方法402在方框440处开始，在方框440处，用户终端对广播符号进行接收。用户终端继续进行到方框450，并且确定在系统内被分配的基本信道估计资源。随后，用户终端继续进行到方框452，并且确定系统是否已经为信道和干扰估计分配了任何附加资源。
在附加资源是作为另一个接收机请求资源的结果而被添加的公共资源的情况下，用户终端可以在其信道和干扰估计中使用附加公共资源。在附加资源是专用信道和干扰估计资源的情况下，只要用户已经接入专用资源，用户终端就可以使用专用资源。典型地，该约束条件要求用户终端之前已经对资源做出了请求。
在确定了任何附加资源的出现之后，用户终端继续进行到方框460，并且基于可用资源确定信道和干扰估计。在确定了估计之后，用户终端继续进行到方框470，并且试图部分地基于估计对所接收的符号进行解调。
随后，用户终端继续进行到判决方框472，并且确定用户终端内的接收机是否成功地对所接收的信号进行了解调。
如果用户终端确定了成功解调，则用户终端就从判决方框472返回到方框440，以便对附加符号进行接收。如果在判决方框472处，用户终端确定符号未被成功解调，则用户终端继续进行到方框480，并且为信道和干扰估计请求附加资源。
在用户终端发送对附加信道估计资源的请求的情况下，该请求可以是显式的。可选地，在用户终端请求对未被成功解调的数据进行重传的情况下，该请求可以是隐式的。用户终端甚至不需要发送对隐式请求的传输。例如，如果解调不成功，则用户终端可以不发送ACK。ACK的缺少可以指示重传请求，并且还可以指示对附加信道和干扰资源的请求。
一旦用户终端已经对附加资源进行了请求，则无论该请求是显式的还是隐式的，用户终端都返回到方框440以便对发送符号进行接收。在请求重传的情况下，发送符号可以是对之前接收的未被成功解调的符号的重传。
图5示出了在OFDMA无线通信系统中通过导频插入对信道估计资源进行分配的方法500的实施例的流程图。例如，可以由图1的基站在前向链路路径中或者由图1的用户终端在反向链路路径中实现方法500。以下讨论将方法500描述为由基站所执行。
方法500在方框510处开始，在方框510处，基站首先确定被分配给信道和干扰估计的公共导频集合、专用导频集合或者公共导频和专用导频集合的组合。例如，公共导频可以是交错导频或者交错导频与一个或多个独立导频的组合，并且基站可以在每个OFDMA符号或者某些其它时间间隔之前确定分配给信道和干扰估计的载波。
随后，基站继续进行到方框520，在方框520处，基站确定符号频率集合。可能存在由基站同时支持的多个用户终端，并且在公共导频载波的分配之后，可以为每个用户终端分配剩余的可用载波的子集。基站可以将不同数量的载波分配作为专用于每个活动用户终端的数据载波。
随后，基站继续进行到判决方框530，并且确定基站是否已经接收到为任意用户终端所进行的对用于信道和干扰估计的附加资源的请求。如果未接收到，则基站从判决方框530继续进行到方框540，在方框540处，基站将数据分配给用于每个用户终端的频率集合中的每个载波。
如果在判决方框530处，基站确定一个或多个用户终端已经请求了附加信道和干扰估计资源，则基站从判决方框530继续进行到方框550。在方框550内，基站确定将把分配给每个用户终端的载波集合中的哪个载波替换为专用导频信号。随后，基站继续进行到方框560，并且向未分配给专用导频信号的频率集合中的每个载波分配数据。如果将一个或多个数据载波分配给专用导频，则基站可以使该载波不被调制，或者可以对专用导频载波进行清空或置零。
随后，基站继续进行到方框570，并且为用户终端确定OFDMA符号。基站继续进行到方框580并且发送符号，随后返回到方框510以便准备下一个符号。
图6示出了在具有对信道估计资源的动态分配的OFDMA系统中对数据进行接收的方法600的实施例的流程图。例如，可以在图1的用户终端的前向链路中或者可以在图1的基站的反向链路中实现方法600。以下讨论将方法600描述为在用户终端内实现，以便与之前的对图5中基站的描述互补。
方法600在方框610处开始，在方框610处，用户终端确定将哪个载波分配给公共导频信号。在确定了公共导频集合之后，用户终端继续进行到方框620，并且确定将哪个剩余载波分配用于与用户终端进行通信。
在确定了符号频率集合之后，用户终端继续进行到判决方框630，并且确定在符号中是否出现了附加信道和干扰估计资源。作为对附加资源的前一请求的结果，用户终端可以确定附加资源的出现，或者用户终端可能由于之前不能对所接收的数据进行解调而意识到附加资源的出现。例如，在HARQ系统中，如果用户终端没有提供ACK，则基站可以自动地对数据进行重传。另外，重传的数据可以采用较低的编码速率，并且可以根据预定的算法而包括专用信道和干扰估计资源。例如，对于每次重传，可以通过预定的因子降低编码速率，并且可以将专用导频包括在重传的数据中。
如果出现附加专用导频资源，则用户终端从判决方框630继续进行到方框640，并且确定将哪个载波分配给专用导频。如前所述，用户终端可以基于预定的算法确定将哪个载波分配给专用导频。随后，用户终端继续进行到方框650。
如果在判决方框630处，用户终端确定未出现附加专用导频信号，则用户终端继续进行到方框650。在方框650处，用户终端基于所分配的资源确定信道估计。用户终端可以仅基于公共导频信号来确定信道和干扰估计。然而，如果专用导频信号是可用的，则用户终端可以基于专用导频信号和公共导频信号的组合来确定信道和干扰估计。
在确定了信道和干扰估计之后，用户终端继续进行到方框660，并且尝试使用之前确定的估计对信号进行解调。用户终端继续进行到判决方框670，并且确定是否成功地对所接收的信号进行了解调。
如果成功地对所接收的数据进行了解调，则用户终端返回到方框610以准备下一个符号。可选地，如果用户终端在判决方框670处确定没有成功地对所接收的数据进行解调，则用户终端继续进行到方框680，并且请求附加专用导频信号，以便进一步改进对后续的接收数据的信道和干扰估计。
可选地，用户终端可以继续进行到方框690并且请求重传。在一些实施例中，不请求重传。相反地，丢弃未被成功解调的数据。如前所述，在实现HARQ的系统中，如果用户终端不发送ACK，则可能出现重传。在一些实施例中，重传请求与对附加导频信号的请求是同一消息或者被省略。在重传请求之后，用户终端返回到方框610以准备下一个符号。
已经公开了用于为信道和干扰估计进行动态资源分配的系统、设备和方法。在OFDMA系统中，可以将动态资源分配实现为增量导频插入。可以将增量导频插入实现为专用导频信号，使得其他用户的性能不会由于资源的添加而降低。
特别地，如果采用对以减小的数据或码速率提供的重传进行码穿孔的形式添加专用资源，则分配给信道和干扰估计的额外资源可能仅导致具有附加资源的设备的较小性能损失。可归因于增加的估计资源的性能增益可能是很显著的，并且可进一步对增加的估计资源进行调整。
可以利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算机(RISC)处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或者设计为实现本文所述功能的任何组合来实现或者执行结合本文所公开实施例描述的各种示例性逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但是可选地，处理器可以是任何处理器、控制器、微控制器或者状态机。还可以将处理器实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或多个微处理器与DSP内核的组合或者任何其它这种配置。
可以将结合本文所公开实施例描述的方法、处理或算法的步骤直接嵌入在硬件、由处理器执行的软件模块或者两者的组合中。
软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、非易失性存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或者本领域公知的任何其它形式的存储介质中。示例性存储介质连接到处理器，使得处理器可以从存储介质中读取信息，并且将信息写入存储介质。可选地，可以将存储介质集成到处理器中。此外，可以以实施例中所示的次序执行各种方法，或者可以使用经修改的步骤次序执行各种方法。另外，可以省略一个或多个处理或者方法步骤，或者可以将一个或多个处理或者方法步骤添加到多个方法和处理中。可以在方法和处理的开始、结束或者中间的现有部分中添加附加的步骤、模块或者操作。
提供了所公开实施例的上述说明，以使本领域的任何技术人员都能够实现或使用本公开文件。这些实施例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离本公开文件的精神或范围的情况下，可以将本文定义的一般原理应用到其它实施例。因此，本公开文件并非旨在限制于本文所示的实施例，而应给予与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims (34)

1.一种用于为信道估计进行动态资源分配的设备，所述设备包括：
信道质量模块，配置为确定对信道估计资源的请求，该请求是用户终端在确定不能成功解调其所接收数据时发送的；以及
资源分配模块，与接收机进行通信，并且配置为确定基本资源级别和可变资源级别，所述可变资源级别至少部分地基于对信道估计资源的所述请求，其中，所述可变资源级别包括被码穿孔到数据符号上的专用导频信号以代替所述数据符号。
2.如权利要求1所述的设备，还包括发射机，连接到所述资源分配模块，并且配置为基于所述基本资源级别和所述可变资源级别发送信号，所述信号具有被分配给信道估计的部分。
3.如权利要求1所述的设备，其中，对信道估计资源的所述请求包括重传请求。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述信道质量模块部分地基于确认消息的出现或缺少来确定对信道估计的所述请求。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述基本资源级别包括公共导频信号。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述可变资源级别包括附加导频信号。
7.一种用于为信道估计进行动态资源分配的设备，所述设备包括：
公共导频模块，配置为基于正交频分多址(OFDMA)载波集合确定第一OFDMA载波子集，所述第一OFDMA载波子集被分配给公共导频信号；
符号模块，配置为确定被分配给通信链路的第二OFDMA载波子集，所述第二OFDMA载波子集与所述第一OFDMA载波子集不同；
专用导频模块，配置为将专用导频信号码穿孔到数据符号上以代替所述数据符号；
符号发生器，配置为基于所述OFDMA载波生成OFDMA符号；
信道质量模块，配置为确定对信道估计资源的请求，该请求是用户终端在确定不能成功解调其所接收数据时发送的；以及
发射机，配置为发送所述OFDMA符号，所述OFDMA符号具有被分配给信道估计的所述专用导频信号。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述专用导频模块进一步配置为对所述第二OFDMA载波子集中的至少一个载波置零。
9.如权利要求7所述的设备，其中，所述符号发生器包括快速傅里叶反变换(IFFT)模块。
10.一种用于基于动态资源分配进行信道估计的设备，所述设备包括：
接收机，配置为对具有被分配给信道估计的资源的正交频分多址(OFDMA)符号进行接收；
变换模块，连接到所述接收机，并且配置为将所述OFDMA符号变换成多个载波；
载波分配模块，配置为确定与公共导频信号相对应的第一载波子集、与数据载波相对应的第二载波子集以及所述第二载波子集中与专用导频信号相对应的至少一个载波，其中，所述专用导频信号被码穿孔到所述数据载波之一上以代替所述数据载波之一；
信道估计器，连接到所述变换模块和所述载波分配模块，并且配置为部分地基于所述公共导频信号和所述专用导频信号来确定信道估计；
解调器，配置为部分地基于所述信道估计对所述数据载波进行解调；以及
发射机，配置为当所述解调器不能成功进行解调时发送对信道估计资源的请求。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述变换模块包括快速傅里叶变换(FFT)模块。
12.如权利要求10所述的设备，其中，所述专用导频信号包括零导频。
13.如权利要求10所述的设备，其中，所述专用导频信号包括调制有至少一个预定符号的载波。
14.如权利要求10所述的设备，其中，所述信道估计器进一步配置为部分地基于所述公共导频信号和所述专用导频信号来确定干扰估计。
15.一种用于生成具有动态分配的信道估计资源的信号的方法，所述方法包括：
将基本级别资源指定给信道估计；
确定对附加资源的请求，该请求是用户终端在确定不能成功解调其所接收数据时发送的；
通过将专用导频符号穿孔到至少一个数据符号上以代替所述至少一个数据符号，为信道估计分配附加资源；以及
部分地基于所述基本级别资源和所述附加资源生成信号。
16.如权利要求15所述的方法，其中，指定所述基本级别资源的步骤包括：将正交频分多址(OFDMA)载波集合中的预定数量的载波分配给公共导频信号。
17.如权利要求16所述的方法，其中，分配所述预定数量的载波的步骤包括：基于预定的算法对预定数量的载波进行分配。
18.如权利要求15所述的方法，其中，确定对附加资源的所述请求的步骤包括：对重传请求进行接收。
19.如权利要求15所述的方法，其中，确定对附加资源的所述请求的步骤包括：确定不成功的传输。
20.如权利要求15所述的方法，其中，确定对附加资源的所述请求的步骤包括：确定在预定的时间段内没有接收到确认消息。
21.如权利要求15所述的方法，其中，将附加资源分配给信道估计的步骤包括：
确定正交频分多址(OFDMA)载波集合中与多个数据载波相对应的预定数量的载波。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述专用导频信号包括调制有至少一个预定符号的载波。
23.如权利要求21所述的方法，其中，所述专用导频信号包括零导频。
24.如权利要求15所述的方法，其中，生成所述信号的步骤包括：生成正交频分多址(OFDMA)符号，所述OFDMA符号具有提供所述基本级别资源的第一载波子集以及提供所述附加资源的第二载波子集。
25.一种用于对具有动态分配的信道估计资源的信号进行处理的方法，所述方法包括：
处理正交频分多址(OFDMA)符号；
确定包括在所述OFDMA符号中的基本级别信道估计资源；
通过将专用导频信号穿孔到所述OFDMA符号上以代替所述OFDMA符号来确定包括在所述OFDMA符号中的附加信道估计资源；
基于所述基本级别和附加信道估计资源来确定信道估计；
部分地基于所述信道估计对所述OFDM符号进行解调；
确定是否成功地对所述OFDM符号进行解调；以及
如果没有成功地对所述OFDM符号进行解调，则请求附加信道资源。
26.如权利要求25所述的方法，其中，确定所述基本级别信道估计资源的步骤包括：确定与公共导频信号相对应的载波。
27.如权利要求25所述的方法，其中，确定所述附加信道估计资源的步骤包括：确定与零导频信号相对应的至少一个载波。
28.如权利要求25所述的方法，其中，请求附加资源的步骤包括：发送重传请求。
29.如权利要求25所述的方法，其中，请求附加资源的步骤包括：不发送确认消息。
30.一种用于生成具有动态分配的信道估计资源的信号的方法，所述方法包括：
确定正交频分多址(OFDMA)载波集合中的公共导频集合；
确定所述OFDMA载波集合中的符号集合；
确定对附加信道估计资源的请求，该请求是用户终端在确定不能成功解调其所接收数据符号时发送的；
通过将专用导频信号码穿孔到所述符号集合中的数据符号上以代替所述数据符号，将所述符号集合中的至少一个载波指定为所述专用导频信号；
除了被指定为所述专用导频信号的所述至少一个载波之外，将数据调制到所述符号集合中的其余载波上；以及
基于所述OFDMA载波集合生成OFDMA符号。
31.一种配置为生成具有动态分配的信道估计资源的信号的设备，所述设备包括：
用于将基本级别资源指定给信道估计的装置；
用于确定对附加资源的请求的装置，该请求是用户终端在确定不能成功解调其所接收数据时发送的；
用于通过将专用导频信号码穿孔到至少一个数据符号上以代替所述至少一个数据符号，来为信道估计分配附加资源的装置；以及
用于部分地基于所述基本级别资源和所述附加资源生成信号的装置。
32.如权利要求31所述的设备，其中，用于指定所述基本级别资源的所述装置包括：用于将正交频分多址(OFDMA)载波集合中的预定数量的载波分配给导频信号的装置。
33.如权利要求31所述的设备，其中，用于确定对附加资源的所述请求的所述装置包括：用于对重传请求进行处理的装置。
34.如权利要求31所述的设备，其中，用于将附加资源分配给信道估计的所述装置包括：
用于确定正交频分多址(OFDMA)载波集合中与多个数据载波相对应的预定数量的载波的装置。
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