CN101606326B - 使用ofdma的专用导频音调的用户功率偏移估计 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于无线通信系统的用户功率偏移估计方法。接收在用于用户的至少一个时频区域上传输的专用导频符号。基于接收的专用导频符号来估计用户的功率偏移。

Description

使用OFDMA的专用导频音调的用户功率偏移估计

技术领域

概括地说，本发明涉及无线通信系统，具体地说，本发明涉及该系统中的用户功率偏移的估计。

背景技术

正交频分多址(OFDMA)系统使用正交频分复用(OFDM)，OFDM将总系统带宽有效地分割成多个(N个)正交的频率子带。这些频率子带还称为音调、子载波、频带、频率信道等等。每个子带与响应的用数据来调制的子载波相关联。OFDMA系统可以使用时分复用、频分复用和/或码分复用的任意组合。

对于OFDMA系统，可以定义多个“业务”信道，从而(1)在任意给定时间间隔内，每个子带仅用于一个业务信道，(2)在每个时间间隔内每个业务信道可以分配零个、一个或多个子带。业务信道包括用于发送业务/分组数据的“数据”信道和用于发送开销/控制数据的“控制”信道。业务信道还可以称为物理信道、传输信道或一些其它术语。

可以将每个扇区的业务信道定义为在时间和频率上彼此正交，从而，在任意给定时间间隔内任何两个业务信道都不使用同一子带。该正交性避免了在同一扇区中的多个业务信道上同时发送的多个传输之间的扇区内干扰。可以由于各种影响而导致正交性的丧失，例如，载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI)。

在诸如OFDMA系统的无线通信系统中，通常有必要估计从发射机到接收机的无线信道的响应。该信道估计可用于各种目的，例如数据检测、时间同步、频率纠错、空间处理、速率选择等等。一般通过传输导频信号来执行信道估计，其中导频信号包括发射机和接收机事前已知的导频符号。接收机然后根据接收导频符号与已知导频符号的比值来估计信道增益。

一般情况下，噪声和干扰两者都会损害导频信号。这些损害降低了接收机基于接收导频信号所获得的信道估计的质量。噪声可以来自于诸如无线信道、接收机特性等等的各种源。通常可以通过以使得接收机可以获得期望的信道估计质量的适当方式和/或足够时间段传输导频信号来解决噪声损害。由于多个发射机同时传输它们的导频信号而导致干扰。这些发射机可以用于系统中的不同基站、同一基站的不同天线等等。来自每个发射机的导频信号作为来自其它发射机的导频信号的干扰。该导频干扰降低了信道估计的质量。

通常，期望估计信道和干扰水平。在前向链路(FL)上，已知使用了公共导频符号。在OFDMA系统中，该公共导频符号散布在整个带宽中由全部用户共用。在传统的单天线传输中，全部用户可以利用该公共导频符号来进行FL信道估计。典型地存在于蜂窝应用中的带宽和信道相干时间值使得公共导频音调特别有用。

通过与总共享带宽相对应的宽带信道中用公共导频估计的自由度的总数与每个用户所分配的窄带子信道中的自由度的总数乘以该窄带子信道的数量之间的比较，得出公共导频符号与专用导频的相对带宽效率。对于典型地存在于蜂窝应用中的带宽和信道相干时间值，该对比较倾向公共导频。但是，专用导频方法具有很多有吸引力的特征。

当发射信号具有单位功率时，用户功率偏移提供信号的平均接收功率。通常，假设用户功率偏移是已知的，并且接收用户功率偏移作为对信道估计模块的输入。但是，没有显示如何估计用户功率偏移。

因此，需要提供一种用OFDMA的专用导频音调来估计用户功率偏移的方法和装置。

发明内容

在一个方面，本文的描述提供了一种用于无线通信系统的用户功率偏移估计的方法。接收在用于用户的至少一个时频区域上传输的专用导频符号。基于接收的专用导频符号来估计用户的功率偏移。

在另一个方面，本文的描述提供了一种可操作于无线通信系统中的装置。该装置包括处理器，其用于接收在用于用户的至少一个时频区域上传输的专用导频符号，并且基于接收的专用导频符号来估计用户的功率偏移。该装置还包括存储器，其与处理器相耦合。

在另一个方面，本文的描述提供了一种可操作于无线通信系统中的装置。该装置包括用于接收在用于用户的至少一个时频区域上传输的专用导频符号的模块，以及用于基于接收的专用导频符号来估计用户的功率偏移的模块。

在另一个方面，本文的描述提供了一种包括计算机可读介质的计算机程序产品。该计算机可读介质包括用于使计算机接收在用于用户的至少一个时频区域上传输的专用导频符号的代码，以及用于使计算机基于接收的专用导频符号来估计用户的功率偏移的代码。

附图说明

当结合附图时，从以下所述的详细描述，本文描述的特征、属性和优势将变得显而易见，其中在附图中相同的参考符号表示相同的部件，其中：

图1示出了示例性的多址无线通信系统；

图2示出了多址无线通信系统中的示例性的发射机和示例性的接收机；

图3示出了现有技术的信道估计模块；

图4示出了根据本发明的一个方面具有嵌入式用户功率偏移估计的示例性的信道估计模块；

图5A、5B和5C示出了根据本发明的示例性方面分布在时频区域中的数据符号之间的专用导频符号；

图6是根据本发明的一个方面的用于无线通信系统的用户功率偏移估计的示例性方法的流程图；

图7是根据本发明的一个方面的用于无线通信系统的用户功率偏移估计的装置的方框图。

具体实施方式

在一些方面，本发明提供了一种用户功率偏移估计方法和装置。信道和干扰估计模块需要用户功率偏移来计算MMSE(最小均方误差)比值。本文的方法使用信道和干扰估计模块的一些中间输出。因此，用户功率偏移估计模块嵌入到信道和干扰估计模块中。该方法的优势在于使用特定块(tile)的导频可以针对每个块独立地计算每个用户的功率偏移。因此，本发明的方法允许信道估计正确地操作而不管接收功率在整个带宽上的分布。

因为用户功率偏移估计模块嵌入到信道估计模块中，所以将其视为对信道估计模块的改进。但是，功率偏移还可以用于其它目的，例如，信道质量指示符(CQI)计算。

参考图1，其示出了根据本发明的一个方面的多址无线通信系统100。可以在系统100中实现本发明的用户功率偏移估计方法。多址无线通信系统100包括多个接入点142、144和146。接入点为相应的地理区域提供通信覆盖。取决于术语“小区”所使用的环境，可以将接入点和/和接入点的覆盖区域称为“小区”。例如，多址无线通信系统100包括多个小区102、104和106。为了增加容量，可以将每个接入点的覆盖区域分割成多个(例如3个)扇区。由多个天线组形成多个扇区，其中每个天线组负责与一部分小区中的接入终端进行通信。例如，在小区102中，天线组112、114和116中的每一个对应于一个不同的扇区；在小区104中，天线组118、120和122中的每一个对应于一个不同的扇区；在小区106中，天线组124、126和128中的每一个对应于一个不同的扇区。

在每个小区中，一个或多个接入终端可以与一个或多个扇区的每个接入点通信。例如，接入终端130和132与接入点142通信，接入终端134和136与接入点144通信，接入终端138和140与接入点146通信。

对于集中式的架构，系统控制器150耦合到接入点142、144和146，为这些接入点提供协调和控制，并且进一步控制由这些接入点所服务的终端的数据的路由。对于分布式的架构，接入点可以根据需要彼此通信，以便(例如)对与接入点通信的终端进行服务，从而协调子带的使用等等。

如图1中所示，接入终端130、132、134、136、138和140中的每一个相对于同一小区中的每个其它接入终端位于它们各自的小区中的不同位置。此外，每个接入终端与其所通信的对应的天线组之间的距离不同。由于环境和小区中的其它条件，这两个因素提供了一种在每个接入终端和其所通信的对应的天线组之间存在不同的信道条件的情况。

如本文所使用的那样，接入点(AP)是用于与终端通信的固定站并且可以称为基站、节点B或一些其它术语并包括这些术语的一些或全部功能。接入终端(AT)还可以称为用户装备(UE)、无线通信设备、终端、移动站或一些其它术语并包括它们的一些或全部功能。

参考图2，其示出了根据本发明的一个方面的多址无线通信系统200中的发射机系统210和接收机系统250。可以在系统200中实现本发明的用户功率偏移估计方法。在发射机系统210，将大量数据流的业务数据从数据源212提供到发送(TX)数据处理器214。在一个实施例中，在各自的发射天线上发送每个数据流。TX数据处理器214基于为每个数据流所选择的特定编码方案对该数据流的业务数据进行格式化、编码和交织，以提供编码后的数据。在一些实施例中，TX数据处理器214基于传输数据流的符号的用户和天线，将预编码权重应用到该符号上。在一些实施例中，基于码本的索引来生成预编码权重，其中该码本是在收发器252生成的并且提供给知晓该码本及其索引的收发器222作为反馈。此外，在调度传输的其它情况中，TX数据处理器214基于从用户所传输的秩信息选择分组格式。

使用OFDM技术将每个数据流的编码后的数据与导频数据复用。导频数据一般是以已知的方式来处理的已知的数据，并且在接收机系统使用导频数据来估计信道响应。然后，基于为每个数据流选择的特定调制方案(例如，BPSK、QPSK、M-PSK或M-QAM)，对该数据流的复用后的导频和编码后的数据进行调制，以提供调制符号。通过由处理器230执行的指令来确定每个数据流的数据速率、编码和调制。如以上所述，在一些实施例中，根据从用户传输的秩信息，改变一个或多个流的分组格式。

然后将所有数据流的调制符号提供给TX MIMO处理器220，其进一步处理该调制符号(例如，OFDM)。TX MIMO处理器220然后将N_T个调制符号流提供给N_T个收发机(TMTR)222a到222t。在某些实施例中，TXMIMO处理器220基于数据流的符号所要传输到的用户以及从用户信道响应信息传输该符号的天线，将预编码权重应用于数据流的符号。

每个收发器222接收并且处理各自的符号流以提供一个或多个模拟信号，并且进一步调节(例如，放大，滤波和上变频)该模拟信号，以提供适用于在MIMO信道上传输的已调信号。然后分别从N_T个天线224a到224t发送来自收发器222a-222t的N_T个已调信号。N_T个发射天线和N_R个接收天线所形成的MIMO信道可以分解成N_S个独立信道，其中N_S≤min{N_T，N_R}。N_S个独立信道中的每一个也称为MIMO信道的空间子信道(或传输信道)并且对应于一个维度。

在接收机系统250，通过N_R个天线252a到252r接收所传输的已调信号，并且将来自每个天线252的接收信号提供给相应的收发器(RCVR)254。收发器254中的每一个调节(例如，滤波、放大和下变频)相应的接收信号，将调节后的信号数字化以提供采样，并且进一步处理该采样以提供对应的“接收”符号流。

然后，RX数据处理器260接收并且基于特定的接收机处理技术处理来自N_R个收发器254的N_R个接收符号流，以提供N_T个“检测”符号流。以下进一步详细描述RX数据处理器260的处理。每个检测符号流包括作为为对应的数据流所传输的调制符号的估计的符号。然后RX数据处理器260解调、去交织并且解码每个检测的符号流，以恢复数据流的业务数据。RX数据处理器260的处理与发射机系统210处的TX MIMO处理器220和TX数据处理器214所执行的处理的互补。

RX处理器260所生成的信道响应估计可用于在接收机执行空间、空/时处理，调整功率水平，改变调制率或调制方案或者一些其它动作。RX处理器260还估计检测符号流的信号噪声干扰比(SNR)以及可能的其它信道特性，并且向处理器270提供这些数量。RX数据处理器260或处理器270还得出系统的“操作”SNR的估计。处理器270然后提供所估计的信道状态信息(CSI)，其包括关于通信链路和/或接收数据流的各种类型的信息。例如，CSI可以仅包括操作SNR。然后由TX数据处理器278处理CSI、由调制器280调制CSI、由收发器154a到254调节CSI并将CSI传输回发射机系统210，其中TX数据处理器278还从数据源276接收大量数据流的业务数据。

在发射机系统210，来自接收机系统250的调制信号由天线224进行接收、由接收机222进行调节、由解调器240进行解调并且由RX数据处理器242进行处理，以恢复接收机系统所报告的CSI。然后将所报告的量化信息，例如CQI，提供给处理器230，并且用于(1)确定用于数据流的数据速率和编码及调制方案，以及(2)生成对于TX数据处理器214和TX MIMO处理器220的各种控制。

1.系统模型

通常，将传输带宽分割成跳频域。将一个跳频域的符号分配给多个用户，并且由分配给该跳频域的多个用户的AT或AP来一起进行处理。一个跳频域包括在相同N_T个连续的音调组上N_S个连续的OFDM符号中传输的符号。因此，在一个跳频域中具有N_S×N_T个符号。跳频域还称为时频区域。取决于上下文，时频区域可以是块或子块。

在某些方面，可以有Q个用户共用一个跳频域。术语“用户”可以与本文的前向链路中所使用的术语“层”互换。在这一方面，单个终端对应于多个用户，因为如果其具有多个发射天线则其可以传输多个流。但是，在一些情况中，每个终端可以仅传输单个层并且因此为一个用户。

将一个跳频域中的接收符号的向量标记为y，它是N_SN_T×1复数向量，如下得出：

$y=\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ}}_q{h}^{\left(q\right)}\·S^{\left(q\right)}+n_0---\left(1\right)$

其中y的前N_T个元素(以及方程式(1)中的所有其它向量)对应于用于第一个OFDM符号的音调的信道，依此类推。Δ_q ²(其中q＝1、……、Q)是用户q的功率偏移，信道估计算法的第二阶段需要Δ_q ²，并且可以基于接收导频来估计Δ_q ²。用户功率偏移给出了当传输信号具有单位功率时信号的平均接收功率。如图3中所示，通常假设用户功率偏移Δ_q ²是已知的并且接收Δ_q ²作为信道估计模块302的输入。但是，没有显示出如何获得用户功率偏移Δ_q ²。本发明的方法可以使用信道和干扰估计模块的一些中间输出，基于接收导频估计用户功率偏移Δ_q ²。因此，如图4中所示，用户功率偏移估计模块404嵌入到信道和干扰估计模块402中。另外，功率偏移可用于其它目的，例如信道质量指示符(CQI)计算。

在方程式(1)中，N_SN_T×1复数向量S^(q)(其中q＝1、……、Q)是一个跳频域中的用户q所传输的调制符号的向量。N_SN_T×1复数向量h^(q)(其中q＝1、……、Q)是用户q的频域信道。可以假设在用户之间信道系数h^(q)是独立的。对于每个用户，通常认为h^(q)是复高斯函数，其具有零均值以及已知的协方差矩阵。N_SN_T×1复数向量n₀是CAWGN(其包括干扰)，并且假设其具有零均值以及协方差矩阵σ²I。方差σ²是未知的。

在一些方面，本系统模型可用于估计全部用户的信道系数和干扰。为此，将专用导频符号插入到给定跳频域中的数据符号之间。该估计可以基于接收导频符号以及基于信道的统计特性的知识。

1.1信道模型

假设信道的统计特性是已知的。对于每个用户，可以假设在一个跳频域上的信道系数是相关的。如果情况是这样，那么以下的近似足以正确地用于信道估计。

1.1.1信道协方差矩阵的结构

实际上，一个用户的信道协方差矩阵的结构至多具有3个重要的特征值，并且可以通过解析表达式来逼近对应的特征向量：

$E\left\{h^{\left(q\right)}{h}^{\left(q\right)H}\right\}\≈{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^3{\mathrm{\Λ}}_i^{\left(q\right)}{U}_i{U}_i^H---\left(2\right)$

其中，在下文中解释U₁、U₂、U₃。

可以利用Kronecker乘积的以下定义来逼近协方差矩阵。给定向量a_n×1和b_m×1，将它们的Kronecker乘积 $c_{\mathrm{mn}\×1}:=a_{n\×1}\⊗b_{m\×1}$ 定义如下：

$c:=\left[\begin{array}{c}{a}_{1}b\\ a_{2}b\\ .\\ .\\ .\\ a_{n}b\end{array}\right]={[a_1{b}_1,a_1{b}_2,...,a_1{b}_m,a_2{b}_1,a_2{b}_2,...,a_2{b}_m,\·\·\·,a_n{b}_1,a_n{b}_2,...,a_n{b}_m]}^T---\left(3\right)$

此外，可以定义以下向量：

$U_{N_s,0}:=\frac{1}{\sqrt{N_s}}{[1,...1]}^T$ N_s×1向量                               (4)

$U_{N_s,1}:=\sqrt{\frac{3}{N_s({N_s}^2-1)}}{[-(N_s-1):2:(N_s-1)]}^T$ N_s×1向量                               (5)

$U_{N_t,0}:=\frac{1}{\sqrt{N_t}}{[1,...1]}^T$ N_t×1向量                     (6)

$U_{N_t,1}:={\sqrt{\frac{3}{N_t({N_t}^2-1)}}[-(N_t-1):2:(N_t-1)]}^T$ N_t×1向量                     (7)

将以下大小为N_sN_t×1的3个向量称为逼近特征向量，并且改为用它们替换真实特征向量来估计对应于数据符号的信道：

$U_1:=U_{N_s,0}\⊗U_{N_t,0};$ $U_2:=U_{N_s,0}\⊗U_{N_t,1};$ $U_3:=U_{N_s,1}\⊗U_{N_t,0}$

在一些方面，第一特征值的量级比其它两个特征值的量级至少大一阶。以前期望的信道协方差矩阵的结构可用于提供信道的以下逼近表示。

1.1.2信道函数的泰勒逼近

可以将跳频域上的每个用户的信道表示为时间和频率的随机函数ξ^(q)(t，f)。然后，通过泰勒级数展开的前三项来正确地逼近ξ^(q)(t，f)：

${\mathrm{\ξ}}^{\left(q\right)}(t,f)\≈{\mathrm{\ξ}}^{\left(q\right)}(t_0,f_0)+\frac{\∂{\mathrm{\ξ}}^{\left(q\right)}(t,f)}{\∂f}{|}_{(t_0,f_0)}(f-f_0)+\frac{\∂{\mathrm{\ξ}}^{\left(q\right)}(t,f)}{\∂t}{|}_{(t_0,f_0)}(t-t_0)---\left(8\right)$

因此，在该逼近中，通过3个复数参数来表征一个跳频域上的信道。

如果将(t₀，f₀)定义为跳频域的对称中心，那么将与符号坐标(n_S，n_T)对应的一个用户的信道表示如下：

$h^{\left(q\right)}(n_S,n_T)\≈{\mathrm{\α}}^{\left(q\right)}+{\mathrm{\β}}_F^{\left(q\right)}(n_T-n_{T0})+{\mathrm{\β}}_T^{\left(q\right)}(n_S-n_{S0})---\left(9\right)$

其中，n_T0:＝(N_T+1)/2和n_S0:＝(N_S+1)/2是跳频域中心的坐标，α^(q)是DC分量，并且β_F ^(q)、β_T ^(q)分别是频率和时间的斜率。

1.2导频插入方案

在一个方面，通过满足以下条件的形式来放置跳频域中的导频符号：(1)在一个跳频域中总共有N_P个导频符号；(2)导频符号被分为4个簇，每簇具有M_Q个符号；因此N_P＝4M_Q；(3)一个簇的导频符号在时频区域中占用连续的区域，从而对于每个用户，一个簇的符号中的信道的变化尽可能的小；以及(4)导频放置方案相对于跳频域的对称中心而对称。在某些方面，共用一个跳频域的用户的数量不超过簇大小：Q≤M_Q。图5A、5B和5C示出了根据本发明的示例性方面分布在时频区域中的数据符号之间的专用导频符号。如图5A所示，4个簇中的4个导频符号散布在8×8子块502中的60个数据音调之间，其中N_P＝4并且M_Q＝1。参考图5B，4个簇中的8个导频符号散布在8×8子块504中的56个数据音调之间，其中N_P＝8并且M_Q＝2。如图5C所示，4个簇中的12个导频符号散布在8×8子块506中的52个数据音调之间，其中N_P＝12并且M_Q＝3。

为了进行复用，可以用加扰序列来对属于同一簇的一个用户的导频符号进行加扰；为了简单起见，每个用户对全部簇使用同一加扰序列。不同用户的加扰序列是长度为M_Q的正交向量，并且假设它们具有单位模数元素。最多可以有M_Q个这种序列，标记为s_k，其中k＝1，...，M_Q。

将用户q所传输的导频符号的N_P×1向量表示：

$r_{1,q}:=\frac{1}{\sqrt{N_P}}{1}_{4\×1}\⊗s_q---\left(10\right)$

其中，

是具有N_C个1的列向量，并且

表示Kronecker乘积。向量r_1，q是正交的，其中q＝1，...，Q。定义以下N_P×1复数向量r_i，q，其中i＝1，...，4、q＝1，...，M_Q。

$r_{i,q}:=\frac{1}{\sqrt{N_P}}{\mathrm{\α}}_i\⊗s_q---\left(11\right)$

其中， ${\mathrm{\α}}_1:=\left[\begin{array}{c}1\\ 1\\ 1\\ 1\end{array}\right],$ ${\mathrm{\α}}_2:=\left[\begin{array}{c}-1\\ -1\\ 1\\ 1\end{array}\right],$ ${\mathrm{\α}}_3:=\left[\begin{array}{c}-1\\ 1\\ -1\\ 1\end{array}\right],$ ${\mathrm{\α}}_4:=\left[\begin{array}{c}1\\ -1\\ -1\\ 1\end{array}\right]$

事实上对于每个簇，用户的加扰序列是正交的在该算法的推导中起关键作用。

2.具有嵌入式功率偏移估计的信道和干扰估计算法

2.1干扰估计

在一个方面，仅使用接收的导频符号来获得关于干扰功率的信息。观测空间具有N_P个维度，并且通过3个参数来给出每个用户的信道。因此，观测空间的其余N_P-3Q个维度可用于获得关于干扰功率的信息。因此，在图5A中，观测空间的N_P-3Q(即，4-3＝1)个维度可用于获得关于干扰功率的信息；在图5B中，观测空间的N_P-3Q(即，8-6＝2)个维度可用于获得关于干扰功率的信息；在图5C中，观测空间的N_P-3Q(即，12-9＝3)个维度可用于获得关于干扰功率的信息。

对干扰的估计为接收信号在传输导频信号所占用的维度上的投影的功率。换句话说，接收信号x投影到方程式(11)中所定义的基r_i，q上，其中i＝1，...，4、q＝1，...，M_Q，并且将对应于干扰的分量的功率相加。如果将w_i，q定义为：

$w_{i,q}:=r_{i,q}^{H}x---\left(12\right)$

那么通过对所获得的抽样的功率求均值来估计干扰的功率：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}^2=\frac{1}{4M_Q-3Q}(\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{\left|w_{4,q}\right|}^2+\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\underset{q=Q+1}{\overset{M_Q}{\mathrm{\Σ}}}{\left|w_{i,q}\right|}^2)---\left(13\right)$

如果在一个块中，每个用户的信道具有很好的线性变化，那么第一个和是噪声功率的估计。但是实际上，其包括信道建模误差。只有Q＜M_Q时才存在第二个和，并且其是用传输用户的序列上正交的扩频序列来解扩的接收信号的功率。

2.2用户功率偏移估计

在一个方面，用于用户功率偏移估计的方法类似于用于干扰估计的方法。

${\widehat{\mathrm{\Δ}}}_q^2=\frac{1}{N_P}\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{\left|w_{i,q}\right|}^2---\left(14\right)$

该方法对每个用户的功率偏移的估计为接收导频在关注的用户的信号所占用的维度上的投影的能量。该估计包括各自维度上的噪声的能量。

干扰影响是

其中对于N_P＝12，该干扰影响是实际噪声水平减去6dB。在SNR高时，干扰项的影响可以忽略；在SNR低时，干扰项的影响变得明显。

以前的估计的修改版如下：

${\widehat{\mathrm{\Δ}}}_q^2=\max (\frac{1}{N_P}\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{\left|w_{i,q}\right|}^2-\frac{3}{N_P}{\widehat{\mathrm{\σ}}}^2,0)---\left(15\right)$

最大值必须确保功率估计非负。

信道估计算法对于每个子块独立的操作。通过对不同的子块所获得的结果进行平均，可以获得更准确的用户功率偏移估计。

如果使用了多个接收天线，那么通过对经过接收天线的功率偏移进行平均，获得更准确的估计。

如果要求更小的计算量，那么仅将DC分量用于功率偏移估计：

${\widehat{\mathrm{\Δ}}}_q^2=\frac{1}{N_P}{\left|w_{1,q}\right|}^2---\left(16\right)$

并且

${\widehat{\mathrm{\Δ}}}_q^2=\max (\frac{1}{N_P}{\left|w_{1,q}\right|}^2-\frac{1}{N_P}{\widehat{\mathrm{\σ}}}^2,0)---\left(17\right)$

2.3信道估计

在一个方面，通过MMSE估计器的逼近来给出信道估计：

${\hat{h}}^{\left(q\right)}=E\left\{h^{\left(q\right)}{x}^H\right\}{\left(E\right\{x{x}^H\left\}\right)}^{-1}x---\left(18\right)$

得出以下表达式：

${\mathrm{\Δ}}_q{\hat{h}}^{\left(q\right)}=\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\Δ}}_q^2{\mathrm{\Λ}}_i^{\left(q\right)}{\mathrm{\β}}_i}{{\mathrm{\Δ}}_q^2{\mathrm{\Λ}}_i^{\left(q\right)}{\mathrm{\β}}_i^2+{\widehat{\mathrm{\σ}}}^2}{w}_{i,q}{U}_i---\left(19\right)$

如下提供数量β_i：

${\mathrm{\β}}_1:={\left(\sqrt{\frac{N_S{N}_T}{N_P}}\right)}^{-1}---\left(20\right)$

${\mathrm{\β}}_2:={\left(\sqrt{\frac{N_S{N}_T({N_T}^2-1)}{3N_P}}\frac{1}{N_T-{\mathrm{\θ}}_T}\right)}^{-1}---\left(21\right)$

${\mathrm{\β}}_3:={\left(\sqrt{\frac{N_S{N}_T({N_S}^2-1)}{3N_P}}\frac{1}{N_S-{\mathrm{\θ}}_S}\right)}^{-1}---\left(22\right)$

通过导频符号的实际放置得出值θ_T和θ_T，并且它们标识一个块中的导频符号簇的中心。更准确地说，由

给出导频符号的左上簇的中心。如果导频符号位于顶“行”，那么θ_T＝1，如果它们处于第二“行”，那么θ_T＝3，依此类推。

图6是根据本发明的一个方面的用于无线通信系统的用户功率偏移估计的示例性方法600的流程图。接收在用于用户的至少一个时频区域上传输的专用导频符号602。跳频域还称为时频区域。根据上下文，时频区域可以是块或子块。至少一个时频区域可以用于正交频分多址(OFDMA)的前向链路或反向链路。基于跳频算法来确定至少一个时频区域中的一个的位置。可以将专用导频符号分成簇，其中簇关于至少一个时频区域中的一个的中心对称地分布。在一个方面，共用至少一个时频区域中的一个的用户的数量不大于其中一个簇中所包括的专用导频符号的数量。

仍然参考图6，基于接收专用导频符号估计用户功率偏移604。在一个方面，可以对用户功率偏移的估计为接收专用导频符号在用户的信号所占用的维度上的投影的能量。例如，使用前述方程式(14)等等来估计用户功率偏移。在另一个方面，对用户功率偏移的估计为接收专用导频符号在用户的信号所占用的一个维度上的投影的能量，其中该维度获得该信号的能量的大部分。例如，可以使用前述方程式(16)或(17)等等来估计用户功率偏移。在另一个方面，基于至少一个时频区域中的一个中的专用导频符号的其中至少一个来估计用户功率偏移。当SNR(信噪比)低时，纠正所估计的用户功率偏移606。在一个方面，基于干扰功率的估计来纠正估计的用户功率偏移。例如，用前述方程式(15)或(17)等等来纠正估计的用户功率偏移。

在一方面，当无线通信系统包括多个接收天线时，对用户的多个接收天线中的每一个计算功率偏移。然后针对用户的多个接收天线对所计算的功率偏移进行平均。

在另一方面，对用户的多个时频区域计算功率偏移。然后针对用户的多个时频区域对所计算的功率偏移进行平均。

在另一方面，当无线通信系统包括多个接收天线时，对用户的多个接收天线中的每一个计算功率偏移。对用户的多个时频区域计算功率偏移。针对多个接收天线对所计算的功率偏移进行平均，并且针对用户的多个时频区域对所计算的功率偏移进行平均。

图7是根据本发明的一个方面的用于无线通信系统的用户功率偏移估计的装置700的方框图。装置700包括处理器702和耦合到处理器702的存储器704。处理器702用于实现图6中所示的方法600。作为另一种选择，处理器包括用于接收在用户的至少一个时频区域上传输的专用导频符号的处理器706、用于基于接收的专用导频符号来估计用户功率偏移的处理器708以及用于当SNR(信噪比)低时纠正所估计的用户功率偏移的处理器710。

可以使用用于形成程序并且由例如中央处理器作为指令/数据来执行的一个或多个软件模块的各种代码，或者使用专用于执行本方法的硬件模块来进行本发明的方法。作为另一种选择，在一些实施例中，可以使用软件和硬件模块的组合来实现本发明的方法。

本文所述的技术可通过各种方法来实现。例如，这些技术可在硬件、软件或其组合中实现。对于硬件实现而言，用于实现这些技术的处理单元可在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用来实现本文所述功能的其它电子单元、或其组合中实现。对于软件，可以通过用于执行本文所述的功能的模块(例如，过程、函数等等)来实现。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，我们不可能为了描述这些实施例而描述部件或方法的所有可能的结合，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的结合和变换。因此，本申请中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和保护范围内的所有改变、修改和变形。此外，就说明书或权利要求书中使用的“包含”一词而言，该词的涵盖方式类似于“包括”一词，就如同“包括”一词在权利要求中用作衔接词所解释的那样。

应该理解，上述过程中步骤的特定次序或层次只是示例性方法的一个例子。应该理解，根据设计要求，在不超出本发明的范围的情况下，可重新排列过程中步骤的特定次序或层次。相应方法权利要求呈现了示例性次序中各种步骤的要素，但并不限制于呈现出的特定次序或层次。

本领域技术人员应当理解，信息和信号可以使用多种不同的技术和方法来表示。例如，在整个说明书中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。

本领域技术人员还应当明白，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑框、模块、处理器、方法、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的可交换性，上文对各种示例性的组件、方框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。本领域普通技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。

用于执行本申请所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意组合，可以实现或执行结合本申请的实施例所描述的各种示例性的逻辑框图、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，该处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以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、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。

结合本申请的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于诸如RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质的数据存储器中。一种示例性的存储介质耦合到处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。作为另一种选择，示例性的存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。作为另一种选择，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。

所描述的实施例的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域普通技术人员来说，这些实施例的各种修改都是显而易见的，并且本申请定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本发明并不限于本申请给出的实施例，而是与本申请公开的最广范围相一致。

Claims (24)

1.一种用于无线通信系统的用户功率偏移估计方法，包括：

接收在用户的至少一个时频区域上传输的专用导频符号；

基于所接收的专用导频符号来估计所述用户的功率偏移，其中，将所接收的专用导频符号在所述用户的信号所占用的一个或多个维度上的投影的能量作为对所述用户的功率偏移的估计。

2.如权利要求1所述的方法，其中，将所接收的专用导频符号在所述用户的信号所占用的所述一个或多个维度中一个维度上的投影的能量作为对所述用户的功率偏移的估计，其中，所述维度捕获到所述信号的能量的大部分。

3.如权利要求1所述的方法，其中，基于所述至少一个时频区域之一中的至少一个所述专用导频符号，估计所述用户的功率偏移。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：当信噪比SNR低时，纠正所估计的所述用户的功率偏移。

5.如权利要求4所述的方法，其中，基于干扰功率的估计来纠正所估计的所述用户的功率偏移。

6.如权利要求1所述的方法，还包括：

当所述无线通信系统包括多个接收天线时，计算所述用户的多个接收天线各自的功率偏移；

针对所述用户的多个接收天线，对所计算的功率偏移进行平均。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：

计算所述用户的多个时频区域的功率偏移；

针对所述用户的多个时频区域，对所计算的功率偏移进行平均。

8.如权利要求1所述的方法，还包括：

当所述无线通信系统包括多个接收天线时，计算所述用户的多个接收天线各自的功率偏移；

计算所述用户的多个时频区域的功率偏移；

针对所述多个接收天线，对所计算的功率偏移进行平均，并针对所述用户的多个时频区域，对所计算的功率偏移进行平均。

9.如权利要求1所述的方法，其中，将所述专用导频符号分成簇，所述簇关于所述至少一个时频区域中的一个时频区域的中心对称地分布。

10.如权利要求9所述的方法，其中，共用所述至少一个时频区域中的所述一个时频区域的用户的数量不大于一个所述簇中所包括的专用导频符号的数量。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个时频区域用于正交频分多址(OFDMA)系统的前向链路或反向链路。

12.如权利要求1所述的方法，其中，基于跳频算法来确定所述至少一个时频区域之一的位置。

13.一种可操作于无线通信系统中的装置，包括：

用于接收在用户的至少一个时频区域上传输的专用导频符号的模块；

用于根据所接收的专用导频符号来估计所述用户的功率偏移的模块，其中，将所接收的专用导频符号在所述用户的信号所占用的一个或多个维度上的投影的能量作为所述用户的功率偏移的估计。

14.如权利要求13所述的装置，其中，将所接收的专用导频符号在所述用户的信号所占用的所述一个或多个维度中一个维度上的投影的能量作为所述用户的功率偏移的估计，其中所述维度捕获到所述信号的能量的大部分。

15.如权利要求13所述的装置，其中，基于所述至少一个时频区域之一中的至少一个所述专用导频符号，估计所述用户的功率偏移。

16.如权利要求13所述的装置，还包括：

用于当信噪比SNR低时，纠正所估计的所述用户的功率偏移的模块。

17.如权利要求16所述的装置，其中，基于干扰功率的估计来纠正所估计的所述用户的功率偏移。

18.如权利要求13所述的装置，还包括：

用于当所述无线通信系统包括多个接收天线时，计算所述用户的所述多个接收天线各自的功率偏移的模块；

用于针对所述用户的多个接收天线对所计算的功率偏移进行平均的模块。

19.如权利要求13所述的装置，还包括：

用于计算所述用户的多个时频区域的功率偏移的模块；

用于针对所述用户的多个时频区域对所计算的功率偏移进行平均的模块。

20.如权利要求13所述的装置，还包括：

用于当所述无线通信系统包括多个接收天线时，计算所述用户的多个接收天线各自的功率偏移的模块；

用于计算所述用户的多个时频区域的功率偏移的模块；

用于针对所述多个接收天线对所计算的功率偏移进行平均，并针对所述用户的多个时频区域对所计算的功率偏移进行平均的模块。

21.如权利要求13所述的装置，其中，将所述专用导频符号分成簇，所述簇关于所述至少一个时频区域中的一个时频区域的中心对称地分布。

22.如权利要求21所述的装置，其中，共用所述至少一个时频区域中的所述一个时频区域的用户的数量不大于一个所述簇中所包括的专用导频符号的数量。

23.如权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个时频区域用于正交频分多址(OFDMA)系统的前向链路或反向链路。

24.如权利要求13所述的装置，其中，基于跳频算法来确定所述至少一个时频区域之一的位置。

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