CN101939957A - 使用公共和专用导频信道的反向链路信道估计 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在接收机中实现的信道估计的方法，所述接收机具有多根天线，所述多根天线被配置为接收对多个用户可用的至少一个公共导频和多个专用导频。每个专用导频被分配给所述多个用户中的一个。所述方法包括：基于对所述多个专用导频和所述至少一个公共导频的观测，来估计与第一用户相关联的至少一个第一信道和与第二用户相关联的至少一个第二信道。

Description

使用公共和专用导频信道的反向链路信道估计

技术领域

本发明总体涉及通信系统，更具体地，涉及无线通信系统。

背景技术

传统无线通信系统包括在基站、基站路由器和/或其他无线接入点的网络，所述其他无线接入点用于向与网络相关联的地理区域(或小区)中的接入终端提供无线连接。可以使用典型地包括多个信道的无线通信链路，通过空中接口，在网络与接入终端之间通信信息。信道包括承载从基站至接入终端的信号的前向链路(或下行链路)和承载从接入终端至基站的信号的反向链路(或上行链路)。可以使用时隙、频率、扰码或序列或其任何组合来定义信道。例如，码分多址接入(CDMA)系统中的信道是通过使用正交码或序列对信道上传输的信号进行调制来定义的。作为另一示例，正交频分复用(OFDM)中的信道是使用被称为音调或子载波的正交频率集合来定义的。

下一代(第四代)无线系统，如802.16e WiMAX、UMTS长期演进(LTE)和cdma2000 EV-DO版本C超移动宽带(UMB)基于正交频分多址接入。在OFMDA中，传输的信号由频域中近似相互正交的窄带音调组成。在一个时隙(或帧)持续时间内传输的一组音调构成最小的调度资源单位，也称为片(tile)、资源块(RB)或基本节点(BN)。属于片的不同音调可以散布在OFDMA系统使用的整个载频上，使得每个片传输经历每个子载波上的多样的信道和干扰。备选地，片可以由连续的音调集合形成，使得片所经历的信道和干扰更加局部化。采用混合自动重传请求(HARQ)来增加OFDMA系统的容量。为此，编码器分组传输包括重复每特定帧数并具有固定最大允许子分组重传次数的多个HARQ交错。

典型地，现代无线系统实现了前向和反向链路中的相干检测。这需要传输导频信号(也可以称为参考信号或训练信号)，导频信号可以用作参考来估计承载上行链路/下行链路信号的衰落信道的幅度和相位。例如，在反向链路上，相干检测需要每个用户向其服务基站发送导频信号。来自不同移动单元(或每个移动单元中的不同天线)的导频信号可以在时间、频率、码或其组合上与数据复用和互相复用。典型地，定义公共导频信号的集合并将其在各个用户之间划分。例如，在如图1中的OFDMA(正交频分多址接入)系统中，将音调划分为数据音调(图1中的空心圆)和公共导频音调(图1中的阴影圆)。每个用户利用公共导频音调中的一些，优选地利用在其所分配的数据音调附近的公共导频音调来发送其导频信号。例如，用户A在图1左侧的数据音调上发送，因此也使用该区域中的公共导频。用户B在图1右侧的数据音调上发送，因此也使用该区域中的公共导频。

无线系统中的一个增长趋势是将接收机装配有多根天线。对于来自这些用户的传输，利用其在各个接收天线上的不同的空间特性来解析和检测传输(所谓空间多址接入或虚拟MIMO)。这使得多个用户能够共享每个时间/频率/码资源，例如允许多个用户在相同频带上使用相同的码并发进行传输。检测并发信号取决于接收机具有每个用户信道的幅度和相位的估计。用于获取这些估计的传统技术使用来自所涉及的每个用户的单独的导频传输。单独的导频传输用于定义与多根接收天线相对应的用户信道。然而，传统上不使用公共导频信号来传输用于定义空间信道的导频传输，因为多个用户之间的冲突明显降低了接收机检测单独用户的导频信号和确定用户信道的幅度和相位的能力。

典型地，除了公共导频之外，实现空间定义的信道的无线通信系统包括专用导频。专用导频信道可以被分配给各个用户，使得在专用导频信道上传输的导频信号不与其他用户传输的信号相冲突。例如：在如图2中的OFDMA(正交频分多址接入)系统中，将音调划分为数据音调(图2中的空心圆)、公共导频音调(图2中的阴影圆)和专用导频音调(图2中具有阴影边界的圆)。图2左侧的一个范围内的音调被分配给用户A和C，图2右侧的另一范围内的音调被分配给用户B和D。每个范围内的音调包括数据音调、公共导频音调和可以分配给特定用户的专用导频音调。

将一些音调分配为专用导频音调具有多种缺陷。例如，支持系统中的用户所需的专用导频的数目随执行空间多址接入的用户数目而缩放。相反，公共导频的数目不随用户数目而缩放，因为所有用户可以使用公共导频音调。因此，典型地，对实现专用导频音调的系统中每个用户可用的专用导频音调较少(相对于共导频音调的潜在数目而言)。例如，在图2中，向每个用户分配单个专用导频音调，而在没有空间多址接入的相应场景中，如图1所示，可以向每个用户分配2-3个公共导频。此外，在实现具有专用导频的空间多址接入时，典型地，公共导频不用于信道估计，因为不同用户发送的导频信号之间的冲突概率较高。因此，公共导频可能表示浪费的资源。此外，由于专用导频信道的数目减少以及公共导频信道的不可用，空间多址接入系统在在信道估计方面不利(相对于公共导频信道系统而言)，因为较少的信息可用于估计空间信道。

发明内容

本发明的目的是解决上述一个或多个问题的影响。以下呈现了本发明的简要概括，以提供对本发明一些方面的基本理解。这种概括不是本发明的详尽描述。它不用于标识本发明的重要或关键元素，或描述本发明的范围。其唯一目的是以简化形式来呈现一些概念，作为以后讨论的更详细描述的前序。

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于在接收机中实现的信道估计的方法，所述接收机具有多根天线，所述多根天线被配置为接收对多个用户可用的至少一个公共导频和多个专用导频。每个专用导频被分配给所述多个用户中的一个。所述方法包括：基于对所述多个专用导频和所述至少一个公共导频的观测，来估计与第一用户相关联的至少一个第一信道和与第二用户相关联的至少一个第二信道。

在本发明的另一实施例中，提供了一种用于在接收机中实现的信道估计的方法，所述接收机具有多根接收天线，所述多根接收天线被配置为接收对与至少一个用户相关联的多根发送天线可用的至少一个公共导频和多个专用导频。每个专用导频被分配给所述多根发送天线中的一根。所述方法包括：基于对所述多个专用导频和所述至少一个公共导频的观测，来估计与所述多根发送天线相关联的多个信道。

在本发明的又一实施例中，提供了一种用于在多个接收机中实现的信道估计的方法，所述多个接收机中的每一个具有至少一根接收天线，所述至少一根接收天线被配置为接收对多个用户可用的至少一个公共导频和多个专用导频。每个专用导频被分配给所述用户中的一个。所述方法包括：基于对所述多个专用导频和所述至少一个公共导频的观测，来估计与所述多个用户相关联的多个信道。

附图说明

结合附图，参照以下描述，可以理解本发明，附图中相似的参考标号标识相似的元件，附图中：

图1概念性示意了传统的音调分配的第一示例实施例；

图2概念性示意了传统的音调分配的第二示例实施例；

图3概念性示意了根据本发明的无线通信系统的一个示例实施例；

图4概念性示意了根据本发明的音调分配的一个示例实施例；

图5概念性示意了根据本发明的信道估计逻辑的第一示例实施例；

图6概念性示意了根据本发明的信道估计逻辑的第二示例实施例；以及

图7概念性示意了根据本发明的信道估计逻辑的第三示例实施例。

尽管容易对本发明做出各种修改和备选形式，并且通过附图中的示例示出并在这里详细描述了本发明的具体实施例。然而应理解，具体实施例的描述不应将本发明限制于所公开的特性形式，而是相反地，应当覆盖落入由所附权利要求限定的本发明范围内的所有修改、等效和备选方案。

具体实施方式

以下描述本发明的示意实施例。为了清晰起见，在本说明书中未描述实际实现的所有特征。当然可以认识到，在任何这种实际实施例的开发中，应当进行许多实现专有的决定以实现开发者的具体目的，如符合系统相关和商业相关的约束(依实现而变化)。此外，可以认识到，这种开发的努力可能是复杂而耗时的，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言这将成为常规工作。

现在将参照附图来描述本发明。仅为了解释目的，在附图中示意性描述了各种结构、系统和设备，以免以本领域技术人员公知的细节来模糊本发明。然而，包括附图来描述和解释本发明的示意性示例。这里使用的词和短语应当被理解和解释为具有与相关领域技术人员对这些词和短语的理解相一致的含义。这里，术语或短语的一致使用不应意味着术语或短语的特殊定义，即与本领域技术人员所理解的通常和惯用的含义不同的定义。就术语或短语应具有特殊含义(即与本领域技术人员所理解的不同的含义)而言，这种特殊定义将在说明书中以直接明确地提供该术语或短语的特殊定义的限定方式来明确阐述。

图3概念性示意了无线通信系统300的一个示例实施例。在所示实施例中，无线通信系统300包括用于通过相应空中接口315来提供对移动单元310的无线连接的一个或多个基站305(或接入网)。受益于本公开的本领域普通技术人员应当认识到，也可以使用其他术语，如用户、接入终端、订户台、订户终端等等来指示移动单元310。受益于本公开的本领域普通技术人员还应当认识到，图3中所示的基站305和/或移动单元310的数目应当是示意性的，不对本发明进行限制。在备选实施例中，无线通信系统300可以包括任意数目的基站305和/或移动单元310。

可以根据针对下一代(第四代)无线系统(如802.16e WiMAX、UMTS长期演进(LTE)和cdma2000 EV-DO版本C超移动宽带(UMB))定义的标准和/或协议来提供无线连接，这些标准和/或协议基于正交频分多址接入(OFDMA)技术，该技术可以实现混合自动重传请求(HARQ)以增加OFDMA系统的容量。用于实现和/或操作根据下一代无线标准和/或协议来提供无线连接的系统的技术是本领域已知的，为了清楚起见这里仅讨论与本发明相关的实现和/或操作系统的方面。此外，受益于本公开的本领域普通技术人员应当认识到，本发明不限于下一代无线通信系统和/或实现了OFDMA的系统。在备选实施例中，无线通信系统300可以是根据其他标准和/或协议来操作的任一代系统。

基站305和/或移动单元310可以装配有多根天线。在所示的实施例中，基站305包括可以用于通过空中接口315来发送和/或接收信息的多根天线320。尽管仅示出了单一天线附着至每个移动单元310，但是一般而言，移动单元310可以包括多根天线。基站305和或移动单元310中包括的天线数目是设计选择的问题，在无线通信系统300的不同实施例中可以不同。

在基站305处使用多根天线320允许在天线320与移动单元310之间传输的信号的空间特性方面对空中接口315的信道进行定义。例如，每根发送天线与用户k处的每根接收天线之间的信道系数可以表示为矩阵H。发送和接收信号之间的关系可以表示为：

y＝Hx+n

其中x是包含发送信号的向量，y是在每根天线处接收的信号的向量，n是噪声向量。空间定义的信道可以使多个用户310能够共享与空中接口315相关联的每个时间/频率/码资源。例如，多个移动单元310能够在相同的频带上以相同的码并发进行传输。为了检测并发信号，基站中的信道估计逻辑325用于估计每个用户信道的幅度和相位。受益于本公开的本领域普通技术人员应当认识到，信道估计逻辑325可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。

在所示的实施例中，信道估计逻辑325使用一个或多个公共导频和分配给移动单元310的专用导频的观测来估计空中接口315的信道。如这里所使用的，短语“公共导频”将被理解为指由移动单元310共享并用于通过空中接口315发送导频信号的空中接口资源(如时隙、频率和/或码)。短语“专用导频”将被理解为指分配给单个移动单元310的空中接口资源(如时隙、频率和/或码)，使得该移动单元可以通过空中接口315发送导频信号。当分配了专用导频时，其他移动单元310不能使用该专用导频。受益于本公开的本领域普通技术人员应当认识到，也可以使用其他术语来指示公共导频和/或专用导频。例如，在WiMAX中，公共导频被称为“时隙导频”，专用导频被称为“探通符号”。

图4概念性示意了分配音调的一个示例实施例400。在所示实施例中，针对OFDMA(正交频分多址接入)系统来定义频率音调。尽管图4将各个信道(例如数据信道和/或导频信道)描述为在频率中一维分布，但是受益于本公开的本领域普通技术人员应当认识到，本发明不限于这种分布。在备选实施例中，信道可以分布在空中接口的多个资源相对应的多个维度上。例如，备选地，信道可以分布在时间和频率上，例如，可以将信道分配至2维时频栅格或矩形中的点，可以将该栅格的不同部分分配给数据、公共导频和专用导频。

在所示实施例中，音调被分配给数据音调(图4中的空心圆)、公共导频音调(图4中的阴影圆)和专用导频音调(图4中具有阴影边界的圆)。向每个用户分配音调的一部分。在所示实施例中，向用户A和C分配图4左侧的音调，向用户B和D分配图4右侧的音调。用户可以利用公共导频音调中的任一个，优选地利用在其所分配的数据音调附近的公共导频音调来发送其导频信号。例如，用户A和C在与被分配给这些用户的音调相对应的频带中的公共导频上发送(如这些音调中的标签“AC”所示)。用户B和D在与被分配给这些用户的音调相对应的频带中的公共导频上发送(如这些音调中的标签“BD”所示)。

在所示实施例中，如标签“A”、“B”、“C”和“D”和各个专用导频音调所示，还向每个用户分配一个专用导频音调。尽管图4将专用导频描述为在未定义时间段内分配给单个用户的频率，但是本发明不限于这种分配技术。在备选实施例中，可以向用户动态分配一个或多个专用导频。例如，针对所选时间段(和/或所选时隙数目)，可以向用户A分配一个专用导频，然后，在其他时间段期间(或者在其他时隙期间)，可以向其他用户分配该专用导频。也可以在不同时间段或时隙期间，向用户分配不同的专用导频音调。此外，用户不限于一次使用单个专用导频。在一些实施例中，可以在特定时间段期间向一个或多个用户分配多于一个专用导频。

图5概念性示意了信道估计逻辑500的第一示例实施例。在第一示例实施例中，信道估计逻辑500在两阶段的信道估计过程中估计与用户A和B相关联的信道。因此，信道估计逻辑500包括：信道估计器505，用于基于对与用户A和B相关联的专用导频的观测来形成与用户A和B相关联的信道的初步估计。信道估计逻辑500还包括：信道估计器510，用于基于对用户A和B使用的公共导频的观测来估计与用户A和B相关联的信道的重叠。在信道估计器505、510中实现的信道估计算法是设计选择问题。然而，在一个实施例中，信道估计器505、510可以实现最小均方准则，该准则基于可用已知信息(即对专用和/或公共导频的观测)来估计一个或多个未知物(即信道)。使用最小均方准则来估计无线通信信道的技术是现有技术中已知的，为了清楚起见，这里仅进一步描述与本发明相关的信道估计方面。

然后，可以将与用户相关联的信道的初步估计提供给估计改进逻辑515。信道估计器510还可以将指示对与用户A和B相关联的信道的重叠的估计的信号提供给估计改进单元515，估计改进单元515可以使用初步估计和信道重叠的估计来产生与这些用户相关联的信道的改良和/或改进的估计。在一个实施例中，估计改进单元515使用最小均方准则来确定与用户A和B相关联的改进的信道的估计。信道估计逻辑500的第一示例实施例实现相对简单，但是可以提供信道的次精确估计，因为在问题解决的不同阶段中结合了专用导频信息和公共导频信息。

图6概念性示意了信道估计逻辑600的第二示例实施例。在第二示例实施例中，信道估计逻辑600包括两个信道估计器605、610，用于基于对相应专用导频的观测和对公共导频的观测来估计用户A和B的信道(即每个用户一个信道估计器)。例如，信道估计器605接收指示对分配给用户A的专用导频的观测的信号以及指示对用户A和B均使用的公共导频的观测的信号。然后，信道估计器605可以基于相应的专用导频和公共导频信息来估计用户A的信道。例如，对分配给用户A的专用导频的观测和对公共导频的观测可以用作对最小均方准则算法的输入，该算法估计用户A的信道。类似地，信道估计器610可以基于对分配给用户B的专用导频的观测和对公共导频的观测来估计用户B的信道。

图7概念性示意了信道估计逻辑700的第三示例实施例。在第三示例实施例中，信道估计逻辑700包括一个信道估计器705，用于基于对相应专用导频的观测和对公共导频的观测来并发地估计用户A和B的信道。例如，信道估计器705可以接收指示对分配给用户A的专用导频的观测、对分配给用户B的专用导频的观测的信号以及指示对用户A和B均使用的公共导频的观测的信号。然后，信道估计器705可以基于相应的专用导频和公共导频信息来估计用户A和用户B的信道。例如，对分配给用户A的专用导频的观测，对分配给用户B的专用导频的观测以及对公共导频的观测可以用作对最小均方准则算法的输入，该算法产生对用户A和用户B的信道的估计。受益于本公开的本领域普通技术人员应当认识到，本发明不限于估计两个用户的信道。在备选实现中，信道估计逻辑700可以估计任何数目用户的信道。尽管信道估计逻辑700的第三示例实施例实现相对复杂(例如与图5所示的第一示例实施例相比)，但是信道估计可以相对更加精确，因为信道估计逻辑710可以考虑将对专用导频和公共导频的观测之间的耦合。

这里描述的各种实施例假定了一种无线通信系统，其中，装配有多根天线的基站使用相同的码在相同频带上并发地从多个用户接收信号，然而，受益于本公开的本领域普通技术人员应当认识到，本发明不限于无线通信系统的这种配置。在备选实施例中，可以将这里描述的技术应用于无线通信系统的其他配置。例如，可以将这里描述的空间信道估计算法应用于具有使用相同的码在相同频带上同时发送信号的多根天线的单个用户。在这种情况下，每根天线扮演在这里描述的设置中的用户的角色，使得专用导频被分配给单独的天线并用于估计与每根天线相关联的信道。作为另一示例，可以将这里描述的空间信道估计技术应用于多个用户，每个用户具有使用相同的码在相同频带上并发地进行传输的多根天线。每个用户的每根天线扮演在这里描述的设置中的用户的角色，使得专用导频被分配给单独的天线并且用于估计与每根天线相关联的信道。作为又一示例，可以将这里描述的空间信道估计技术应用于无线通信系统，该无线通信系统包括从一个或多个用户进行导频的协作接收的多个基站。所述多个基站中的每一个可以包括一根或多根天线，使得当基站协作时可以用作通过多根天线接收通信的单一实体。

本发明的部分和相应的详细描述以对计算机存储器内的数据比特进行操作软件、或算法和符号表示来呈现。这些描述和表示是本领域普通技术人员借以有效地向本领域其他普通技术人员传递其工作的实质。这里使用的术语算法，如其通常用法一样，被认为是一种导致期望结果的自我一致的步骤序列。步骤是需要对物理量进行物理操作的步骤。通常(尽管不必须)，这些量采取能够被存储、传送、组合、比较和操作的光、电或磁信号的形式。已经表明，原则上为了通用的目的，通常将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、词、数等等是较为方便的。

然而应当谨记，所有这些和类似术语要与合适的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。除非明确另外声明，或者从讨论中显而易见得出，如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”等术语指计算机或类似电子设备的动作和过程，计算机对计算机系统的寄存器和存储器内表示为物理、电子量的数据进行操作，并将其变换为计算机系统存储器或寄存器或其他这种信息存储、传输或显示设备内类似表示为物理量的其他数据。

此外注意，典型地，在某种形式的程序存储介质上编码或通过某种类型的传输介质来实现本发明的软件实现方面。程序存储介质可以是磁(例如软盘或硬盘)或光(例如致密光盘只读存储器或“CD ROM”)存储器，并且可以是只读或随机存取存储器。类似地，传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤、或本领域已知的某种其他合适的传输介质。本发明不受任何给定实现的这些方面的限制。

以上公开的具体实施例仅是示意性的，可以以不同但是对受益于这里的教导的本领域技术人员显而易见的等效方式来修改和实现本发明。此外，除了在以下权利要求中所述的，这里所示的构造或设计的细节不应作为限制。因此，显然可以改变或修改以上公开的具体实施例，并且所有这种变化都被认为在本发明的范围内。相应地，在以下权利要求中阐述这里所寻求的保护。

Claims (10)

1.一种在接收机中实现的信道估计的方法，所述接收机具有多根天线，所述多根天线被配置为接收对多个用户可用的至少一个公共导频和多个专用导频，每个专用导频被分配给所述多个用户中的一个，所述方法包括：

基于对所述多个专用导频和所述至少一个公共导频的观测，来估计与第一用户相关联的至少一个第一信道和与第二用户相关联的至少一个第二信道。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，估计所述至少一个第一信道和所述至少一个第二信道包括：

基于对分配给第一用户的至少一个第一专用导频的观测，来估计所述至少一个第一信道；以及

基于对分配给第二用户的至少一个第二专用导频的观测，来估计所述至少一个第二信道。

3.根据权利要求2所述的方法，包括：基于对所述至少一个公共导频的观测，来估计与第一用户和第二用户相关联的至少一个复合信道，其中，估计所述至少一个第一信道和所述至少一个第二信道包括：

基于估计的所述至少一个复合信道来对估计的所述至少一个第一信道进行改良；以及

基于估计的所述至少一个复合信道来对估计的所述至少一个第二信道进行改良。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，估计所述至少一个第一信道包括：基于对分配给第一用户的至少一个第一专用导频的观测和对所述至少一个公共导频的观测，来估计所述至少一个第一信道；并且估计所述至少一个第二信道包括：基于对分配给第二用户的至少一个第二专用导频的观测和对所述至少一个公共导频的观测，来估计所述至少一个第二信道。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，估计所述至少一个第一信道和所述至少一个第二信道包括：基于对分配给第一用户的至少一个第一专用导频的观测、对分配给第二用户的至少一个第二专用导频的观测以及对所述至少一个公共导频的观测，来并发地估计所述至少一个第一信道和所述至少一个第二信道；并且并发地估计所述至少一个第一信道和所述至少一个第二信道包括：并发地估计所述至少一个第一信道和所述至少一个第二信道以考虑所述至少一个公共导频的观测中指示的第一信道和第二信道的耦合。

6.一种在接收机中实现的信道估计的方法，所述接收机具有多根接收天线，所述多根接收天线被配置为接收对与至少一个用户相关联的多根发送天线可用的至少一个公共导频和多个专用导频，每个专用导频被分配给所述多根发送天线中的一根，所述方法包括：

基于对所述多个专用导频和所述至少一个公共导频的观测，来估计与所述多根发送天线相关联的多个信道。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，估计所述多个信道包括：

基于对所述多个专用导频的观测，来估计所述多个信道；

基于对所述至少一个公共导频的观测，来估计与所述多个用户相关联的至少一个复合信道；以及

基于估计的所述至少一个复合信道，来对估计的多个信道进行改良。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，估计所述多个信道包括：基于对分配给所述多个用户的专用导频的观测和对所述至少一个公共导频的观测，来并发地估计所述多个信道。

9.一种在多个接收机中实现的信道估计的方法，所述多个接收机中的每一个具有至少一根接收天线，所述至少一根接收天线被配置为接收对多个用户可用的至少一个公共导频和多个专用导频，每个专用导频被分配给所述用户中的一个，所述方法包括：

基于对所述多个专用导频和所述至少一个公共导频的观测，来估计与所述多个用户相关联的多个信道。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，估计所述多个信道包括：

基于对所述多个专用导频的观测，来估计所述多个信道；

基于对所述至少一个公共导频的观测，来估计与所述多个用户相关联的至少一个复合信道；以及

基于估计的所述至少一个复合信道，来对估计的多个信道进行改良。

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