CN102638424B - 在ofdm通信中的动态调节的ofdm信道估计滤波 - Google Patents

Abstract

本申请涉及在OFDM通信中的动态调节的OFDM信道估计滤波。用于在正交频域复用(OFDM)通信系统中执行信道估计的技术包括：接收在多个子载波上的多个参考信号；基于所接收的多个参考信号来执行信道估计以获得多个粗信道估计；确定将用于信道估计精细化的粗信道估计的数量；以及使用来自多个粗信道估计的所述数量的粗信道估计来计算精细的信道估计。

Description

在OFDM通信中的动态调节的OFDM信道估计滤波

相关申请的交叉引用

本专利文件要求于2010年12月29日提交的标题为“DYNAMICALLYADJUSTEDOFDMCHANNELESTIMATIONFILTERINGINOFDMCOMMUNICATIONS”的美国临时专利申请号61/428,219的优先权利益。

上面引用的临时专利申请的全部内容通过引用被合并为本专利文件的一部分。

背景

本专利文件涉及无线通信、无线通信设备和无线通信系统。

无线通信系统使用电磁波来与位于系统的覆盖区域的小区内的无线通信设备进行通信。为无线通信服务或特定类别的无线服务指定或分配的无线电频谱范围或频带可分成不同的无线电载波频率，用于产生不同的通信频率信道。对于给定的无线系统，通信容量随着通信频率信道的数量的增加而增加。两个不同的频率信道当其位置在频率上彼此太接近时可能彼此干扰或串扰，以产生噪声，因而减小信噪比。减小两个相邻的信道之间的最小频率间隔的一种技术是通过使用正交频分复用(OFDM)来在给定的频带内产生不同的信道。当不同的信道以选定的相等间隔开的频率为中心时，这种技术产生彼此正交的信道频谱分布。在OFDM下，频率间隔可能比常规频率信道中的最小间隔更小，因此增加在给定频带内的信道的数量。在IEEE806.16x标准下的现有和发展中的规范支持在OFDM和正交频分多址(OFDMA)下的无线通信。例如，在2004年1月公布的IEEE806.16d标准的草案提供对OFDM和OFDMA无线系统的技术规范。

发明概述

本文件除了别的以外还描述了用于无线通信的技术，包括提高信道估计作为对所发送的信号进行解码的过程的部分的设备、系统和方法。

在一个方面，公开了无线通信方法。该方法包括：接收在多个子载波上的多个参考信号；基于所接收的多个参考信号来执行信道估计以获得多个粗信道估计；确定将用于信道估计精细化的一定数量的粗信道估计；以及使用来自多个粗信道估计的所述数量的粗信道估计来计算精细的信道估计。

在另一方面，基于正交频域复用(OFDM)的通信系统可包括基站的网络，这些基站在空间上分布在服务区域中以形成无线通信设备的无线电接入网络。每个基站包括：接收机模块，其接收在多个子载波上的多个参考信号；信道估计模块，其基于所接收的多个参考信号来执行信道估计以获得多个粗信道估计；信道估计滤波模块，其确定将用于信道估计精细化的一定数量的粗信道估计；以及信道估计精细化模块，其使用来自多个粗信道估计的所述数量的粗信道估计来提供精细的信道估计。

在另一方面，公开了用于在正交频域复用(OFDM)通信系统中执行信道估计的无线通信装置。该装置包括：接收机模块，其用于接收在多个子载波上的多个参考信号；信道估计模块，其用于基于所接收的多个参考信号来执行信道估计以获得多个粗信道估计；信道估计滤波模块，其用于确定将用于信道估计精细化的一定数量的粗信道估计；以及信道估计精细化模块，其用于使用来自多个粗信道估计的所述数量的粗信道估计来计算精细的信道估计。

在又一方面，公开了包括存储有计算机可执行指令的非易失性计算机可读介质的计算机程序。指令包括用于便于进行下列操作的代码：接收在多个子载波上的多个参考信号；基于所接收的多个参考信号来执行信道估计以获得多个粗信道估计；确定将用于信道估计精细化的一定数量的粗信道估计；以及使用来自多个粗信道估计的该数量的粗信道估计来计算精细的信道估计。

在下面的附件、附图和描述中阐述了一个或多个实现的细节。根据该描述、附图和根据权利要求，其它特征将是明显的。

附图的简要说明

图1示出无线通信系统的例子。

图2示出无线电站结构的例子。

图3示出可实现根据实施方式的OFDM接收机系统的无线通信系统的例子。

图4是示出示例性OFDM接收机系统的图示。

图5是示出作为数据SNR和信道估计SNR的函数的示例性SER的曲线。

图6是示出根据实施方式的示例性OFDM接收机系统的图示。

图7是无线通信的过程的流程图表示。

图8是无线通信装置的一部分的方框图表示。

在不同图中的相似的参考符号表示相似的元件。

详细描述

OFDM接收机常常需要信道估计作为对所发送的信号解码的过程的一部分。为了帮助接收机计算信道的响应，发射机常常配置成周期性地在某些子载波上发送已知的参考信号(也称为导频信号)。通过比较实际接收的信号与已知已被发送的信号，接收机可估计信道的响应。

此外，如在长期演进(LTE)OFDMA上行链路中的，情况常常是，参考信号配置成占用几个相邻的子载波。因为在相邻子载波之间的信道响应是高度相关的，来自相邻或附近子载波的信道响应可组合和求平均值，以便产生提高的信道估计。这称为在频域中的信道估计滤波。

滤波可以是计算密集的操作，且在一些情况下，如果不经任何滤波信道估计的信噪比就是可接受的，则滤波不是必须的。利用静止或固定的滤波算法可能在其结果将产生具有超过目标性能要求的信噪比的经滤波的信号估计时浪费计算资源。相反，根据未经滤波的和所需经滤波的信道估计的信噪比改变滤波器长度L的动态信道估计滤波计算可更好地优化计算资源，并允许接收机同时对更多的信道执行信道估计滤波。

图1示出根据实施方式的示例性无线通信系统100，其在OFDM或OFDMA下使用不同频率处的通信信道来提供所基于的无线通信服务。系统100可包括基站(BS)或基站收发机(BST)120的网络，基站(BS)或基站收发机(BST)120在空间上分布在服务区域中以形成无线用户或无线用户站(SS)110的无线电接入网络。在一些实现中，基站120可设计成具有定向天线，并产生两个或多个定向波束以进一步将每个小区分成不同的区域。基站控制器(BSC)130通常使用电线或电缆连接到BS120并控制所连接的BS120。每个BSC130通常连接并控制两个或多个指定的BS120。

无线系统100可包括载波分组网络140，其可连接到一个或多个公共交换电话网络(PSTN)150和一个或多个分组数据网络160(例如，IP网络)。移动交换中心(MSC)152可用作BSC130和PSTN150之间的接口。分组数据服务节点142可用于提供载波分组网络140和分组数据网络160之间的接口。此外，载波分组网络管理器144可连接到载波分组网络140以提供各种网络管理功能，例如用于认证、授权和计费(AAA)功能的AAA服务器。

每个用户站110可以是静止或移动的无线通信设备。静止无线设备的例子可包括桌上型计算机和计算机服务器。移动无线设备的例子可包括移动无线电话、个人数字助理(PDA)和移动计算机。用户站110可以是能够与基站120无线地通信的任何通信设备。

在一个实施方式中，图1中的系统可以应用于在IEEE802.16x标准例如IEEE802.16d(2004年1月)中提供的在OFDM和OFDMA下的从2到11GHz的通信频带。在OFDM和OFDMA系统中，可用频带分成在不同频率处正交的子载波。在OFDMA系统中，子信道从子载波的子集形成。在OFDMA中，总共32个子信道被分配到每个无线电小区。

基站(BS)或基站收发机(BST)120可包括OFDM接收机。OFDM接收机可提供信道估计作为对所发送的信号解码的过程的一部分。为了帮助接收机计算信道的响应，发射机常常配置成周期性地发送在某些子载波上的已知参考信号(也称为导频信号)。通过比较实际接收的信号与已知已被发送的信号，接收机可估计信道的响应。

此外，如在长期演进(LTE)OFDMA上行链路中的，情况常常是，参考信号配置成占用几个相邻的子载波。因为在相邻子载波之间的信道响应是高度相关的，来自相邻或附近子载波的信道响应可组合和求平均值，以便产生提高的信道估计。这称为在频域中的信道估计滤波。

图2示出执行在频域中的信道估计滤波的示例性OFDM接收机的示意图。可使用适合于实现本文公开的功能的硬件和软件的组合来执行在系统200中示出的产生经滤波的信道估计的示例性处理。在一个实施方式中，所述硬件可包括数字信号处理器，例如来自德克萨斯州达拉斯的TexasInstrumentsIncorporated的TMS320TCI6616无线基站片上系统。数字信号处理器可以配置有处理器可执行指令。处理器可执行指令可存储在数字信号处理器内的或与数字信号处理器通信的随机存取存储器(RAM)中，或存储在数字信号处理器内的或与数字信号处理器通信的非易失性存储器例如只读存储器(ROM)、EEPROM(电可擦除和可编程只读存储器)、或E-闪存(嵌入式闪存)中。配置数字信号处理器的可执行指令可实现与彼此和与基站内外的硬件和软件进行通信的一定数量的软件模块或应用，以便实现OFDM接收机200的功能。

所接收的基带信号202被发送到从OFDM符号移除循环前缀(CP)的模块204(CP移除模块)。CP移除模块204的输出被发送到系统DFT模块206，其将信号从时域转换到频域。

信号接着进入导频补偿(PC)模块208，其提取用于发送参考序列的子载波，并且还针对所发送的已知参考信号进行补偿。令D表示系统DFT模块206的进入PC模块208的矢量输出。接着PC模块208的输出可被写为：

$H_{\mathrm{raw}}\left(i\right)=\frac{D(i+P_1)}{P\left(i\right)},$ 0≤i≤N_REF-1公式(1)

其中H_raw是PC模块208的输出，N_REF是参考符号实际占用的系统DFT子载波的数量，P₁是系统DFT的输出中的第一参考符号的位置。P是包含从发射机发送的已知参考符号的长度为N_REF的矢量(假定没有参考符号具有值0)。例如，假设已知发射机在子载波123到157上发送35个参考符号(矢量P)。在这种情况下，P₁将是123，而N_REF将是35。

在本文件内的描述中，假定所有矢量是列矢量，除非另外规定。因此，H_raw是包含粗信道估计的矢量。在不包含噪声的理想系统中，H_raw将优选地表示在发射机和接收机之间的信道响应(H_actual)。然而，在真实世界系统中，噪声使信道估计恶化，且滤波常常用于提高信道估计的准确度。

信道估计滤波器(CEF)210模块试图利用信道响应的已知先验自相关特性，以便产生具有提高的准确度的精细的信道估计212。因为附近子载波的信道响应通常是相关的，滤波可被应用，以便合并相邻信道估计以产生称为H_filt的最终的精细信道估计矢量。

这个滤波操作常常设计成使得长度(L)的滤波器应用于所有信道估计。它可以是或可以不是同一长度L滤波器应用于所有信道估计的情况。滤波操作可如下被表示为矩阵操作：

H_filt＝M_smoothH_raw公式(2)

下文示出N_ref＝12和L＝5时的示例性M_smooth矩阵。

$M_{\mathrm{smooth}}=\left[\begin{array}{cccccccccccc}{c}_{0,0}& c_{\mathrm{0,1}}& c_{\mathrm{0,2}}& c_{\mathrm{0,3}}& c_{\mathrm{0,4}}& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ c_{\mathrm{1,0}}& c_{1,1}& c_{\mathrm{1,2}}& c_{\mathrm{1,3}}& c_{\mathrm{1,4}}& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ c_{\mathrm{2,0}}& c_{\mathrm{2,1}}& c_{\mathrm{2,2}}& c_{\mathrm{2,3}}& c_{\mathrm{2,4}}& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& c_{\mathrm{3,0}}& c_{\mathrm{3,1}}& c_{\mathrm{3,2}}& c_{\mathrm{3,3}}& c_{\mathrm{3,4}}& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& c_{\mathrm{4,0}}& c_{\mathrm{4,1}}& c_{\mathrm{4,2}}& c_{\mathrm{4,3}}& c_{\mathrm{4,4}}& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& c_{\mathrm{5,0}}& c_{\mathrm{5,1}}& c_{\mathrm{5,2}}& c_{\mathrm{5,3}}& c_{\mathrm{5,4}}& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{6,0}}& c_{\mathrm{6,1}}& c_{6,2}& c_{\mathrm{6,3}}& c_{\mathrm{6,4}}& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{7,0}}& c_{\mathrm{7,1}}& c_{\mathrm{7,2}}& c_{\mathrm{7,3}}& c_{\mathrm{7,4}}& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{8,0}}& c_{\mathrm{8,1}}& c_{\mathrm{8,2}}& c_{\mathrm{8,3}}& c_{\mathrm{8,4}}& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{9,0}}& c_{9,1}& c_{\mathrm{9,2}}& c_{\mathrm{9,3}}& c_{\mathrm{9,4}}\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{10,0}}& c_{\mathrm{10,1}}& c_{\mathrm{10,2}}& c_{\mathrm{10,3}}& c_{\mathrm{10,4}}\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{11,0}}& c_{\mathrm{11,1}}& c_{\mathrm{11,2}}& c_{\mathrm{11,3}}& c_{\mathrm{11,4}}\end{array}\right]$ 公式(3)

注意，在本文件中，行和列从零开始编号。因此，矩阵左上角的系数位于行0列0或(0，0)中。在上面矩阵中右下角的系数位于位置(N_ref-1，N_ref-1)中。

通常，如果L是奇数，上面(L+1)/2行的最左边的L个项目和下面(L+1)/2行的最右边的L个项目将包含系数。对于行(L+1)/2到N_ref-(L+1)/2-1，任何特定行的系数位置将位于与其前面一行的非零项目相同的位置上，但向右移动一个位置。

如果L是偶数，上面L/2行的最左边的L个项目和下面L/2+1行的最右边的L个项目将包含系数。对于行L/2到N_ref-L/2-2，任何特定行的系数位置将位于与其前面一行的非零项目相同的位置上，但向右移动一个位置。

有很多选择c_i，j系数的方法。一种方式是执行简单的求平均值，其中每个系数等于1/L。

另一方式是首先创建大小为LxL的信道的自相关矩阵R_H，L。具体地，

$R_{H,L}=\frac{E\left[H_{\mathrm{actual}}(0:L-1)H_{\mathrm{actual}}^H(0:L-1)\right]}{{\mathrm{\σ}}_s^2}$ 公式(4)

其中符号A(a:b)指示只保留矢量A的元素a到b。所有其它元素将被丢弃，是信道的平均接收功率，而算子^H表示厄米特运算。

基于LMMSE理论的公知的OFDM信道估计滤波公式于是为：

$M_{\mathrm{ref},L,\mathrm{SNR}}={(R_H^{-1}+I*\mathrm{SNR})}^{-1}\mathrm{SNR}$ 公式(5)

其中是接收机所引入的噪声的平均功率。SNR是信噪比或

令d_a，b代表在M_{ref，L，SNR}的行a、列b中的系数，在前面的例子中的c系数可被分配为：

c_a，b＝d_a，b0≤a≤10≤b≤4公式(6)

c_a，b＝d_2，b2≤a≤90≤b≤4公式(7)

c_a，b＝d_a-7，b10≤a≤110≤b≤4公式(8)

系数的其它类似或等效的分配是可能的。通常，对于奇数L，M_{ref，L，SNR}的上面(L+1)/2行被分配到M_smooth的上面(L+1)/2行，而M_{ref，L，SNR}的下面(L+1)/2行被分配到M_smooth的下面(L+1)/2行。中间行都被分配M_{ref，L，SNR}的行(L+1)/2-1的系数。对于偶数L，M_{ref，L，SNR}的上面L/2行被分配到M_smooth的上面L/2行，而M_{ref，L，SNR}的下面L/2行被分配到M_smooth的下面L/2行。中间行都被分配M_{ref，L，SNR}的行L/2-1的系数。

在实现中，L的值越大，在信道估计上可能的滤波就越多，且可从信道估计消除的噪声就越多。然而，L的每次增加可导致增加的实现成本。

图3示出在特定接收机的信道估计信噪比(SNR)和数据SNR之间的折衷。不同的接收机将具有不同的曲线，因此图3中的迹线300仅作为例子而被提出。此外，不同的接收机将具有不同的性能目标。例如，一个接收机的性能目标可以是10％的符号误码率(SER)。优于(小于)10％的SER率并不导致接收机的增加的性能。另一接收机性能目标可以是特定的块误码率(BLER)。优于目标BLER的性能可能并不导致具有增加的整体性能的系统。

作为例子，假定具有5dB的SNR的信号在参考符号的传输期间以及也在数据的传输期间被接收。根据该曲线，如果数据SNR(SNR_DATA)是5dB(实迹线)，信道估计SNR(SNR_{CE，required})需要为大约11dB，以便确保QAM符号的SER将是大约10^-1。信道估计在被接收到时具有5dB的SNR(SNR_CE，raw＝5dB)(在这种情况下，等于数据SNR)，因此需要相当大量的滤波，使得在变平滑之后，它们的SNR是11dB。

接收机通常设计成处理最坏的情况，其对于本例是5dB的SNR_CE，raw和SNR_DATA。如果SNR_CE，raw和SNR_DATA例如是4dB，则进行再多次信道估计滤波也不能产生优于10^-1的SER。滤波器长度L将被选择成使得即使SNR_CE，raw和SNR_DATA是5dB，信道估计也将提高到11dB，使得接收将是可能的。

在很多情况下，滤波资源被浪费。例如，如果SNR_CE，raw和SNR_DATA是7dB，相同长度L的滤波器将应用于信道估计，从而将信道估计的SNR提高到优于7dB的某个值，也许甚至高达12dB。然而，通过检查图中的点迹线，可看到实际上如果SNR_DATA是7dB，为了达到10^-1的SER而在平滑的信道估计上需要的SNR也是7dB。因此，实际上，在这种情况下，根本不需要执行任何信道估计滤波。因此，滤波信道估计将浪费资源并且将不会导致性能的整体增加。

图4是示出根据实施方式的示例性OFDM接收机系统400的图示。所接收的基带信号202被发送到模块204，其从OFDM符号移除循环前缀(CP)。该模块204的输出被发送到系统DFT206，其将信号从时域转换到频域。

信号接着进入导频补偿(PC)模块208，其提取用于发送参考序列的子载波，并且还针对所发送的已知参考信号进行补偿。令D表示出自系统DFT模块206并进入PC模块208的矢量。

$H_{\mathrm{raw}}\left(i\right)=\frac{D(i+P_1)}{P\left(i\right)},$ 0≤i≤N_REF-1公式(9)

其中H_raw是PC模块208的输出。N_REF是参考符号实际占用的系统DFT子载波的数量。P₁是系统DFT206的输出中的第一参考符号的位置。P是包含从发射机发送的已知参考符号的长度为N_REF的矢量(假定没有参考符号具有值0)。例如，假设已知发射机在子载波123到157上发送35个参考符号(矢量P)。在这种情况下，P₁将是123，而N_REF将是35。

简言之，H_raw是包含粗信道估计的矢量。在不包含噪声的理想系统中，H_raw将优选地表示在发射机和接收机之间的信道响应(H_actual)。然而，在真实世界系统中，噪声使信道估计恶化，且滤波常常用于提高信道估计的准确度。

系统400通过首先估计接收信号功率和接收噪声功率来操作。若干种技术可用于估计噪声功率。一种技术是利用来自发射机的发送间隔。如果发射机对甚至一个OFDM符号停止发送，则穿过接收机的信号完全由噪声组成。因此，接收机可在发送间隔期间估计总接收功率，其在这种情况下将等于接收噪声功率。

作为另一例子，在不遭受干扰噪声的接收机中，接收机可被预先校准，因此接收机噪声功率可能是预先已知的。总接收噪声可甚至是温度的函数，且该函数也可以是预先已知的。

可估计接收功率信号的一种方式是通过使用接收噪声功率的估计。如果总噪声功率已经被估计，则接收机可接着估计总接收功率(包括噪声和信号)。通过从接收总功率估计减去接收噪声功率估计可提取接收信号功率。

作为另一例子，如果来自同一发射机的不同发送的经滤波的信道估计是可用的，这些信道估计可用于估计在来自该发射机的前一次发送期间内的接收信号功率。如果可假定将要接收的当前发送具有与在前一次发送期间所使用的信号功率类似的信号功率，则前一次的接收信号功率可用作对当前发送的接收信号功率的估计。

系统400可构造各种滤波器602，其将用于使粗信道估计平滑，以便产生具有提高的准确度的精细的信道估计604。如以前一样，这些滤波器可被表示为矩阵。对于给定的N_ref，系统400可以能够构造矩阵M_L，S，其为用于当SNR等于S时滤波信道估计的矩阵。L表示每一经滤波的信道估计使用的乘法的数量。与以前一样，对于给定的L值，M_L，S矩阵可具有在下面的公式中所示的形式。换句话说，每行可具有以通常对角线模式排布的至多L个的非零系数，如下所示。

$M_{L,S}=\left[\begin{array}{cccccccccccc}{c}_{0,0}& c_{\mathrm{0,1}}& c_{\mathrm{0,2}}& c_{\mathrm{0,3}}& c_{\mathrm{0,4}}& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ c_{\mathrm{1,0}}& c_{1,1}& c_{\mathrm{1,2}}& c_{\mathrm{1,3}}& c_{\mathrm{1,4}}& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ c_{\mathrm{2,0}}& c_{\mathrm{2,1}}& c_{\mathrm{2,2}}& c_{\mathrm{2,3}}& c_{\mathrm{2,4}}& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& c_{\mathrm{3,0}}& c_{\mathrm{3,1}}& c_{\mathrm{3,2}}& c_{\mathrm{3,3}}& c_{\mathrm{3,4}}& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& c_{\mathrm{4,0}}& c_{\mathrm{4,1}}& c_{\mathrm{4,2}}& c_{\mathrm{4,3}}& c_{\mathrm{4,4}}& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& c_{\mathrm{5,0}}& c_{\mathrm{5,1}}& c_{\mathrm{5,2}}& c_{\mathrm{5,3}}& c_{\mathrm{5,4}}& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{6,0}}& c_{\mathrm{6,1}}& c_{6,2}& c_{\mathrm{6,3}}& c_{\mathrm{6,4}}& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{7,0}}& c_{\mathrm{7,1}}& c_{\mathrm{7,2}}& c_{\mathrm{7,3}}& c_{\mathrm{7,4}}& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{8,0}}& c_{\mathrm{8,1}}& c_{\mathrm{8,2}}& c_{\mathrm{8,3}}& c_{\mathrm{8,4}}& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{9,0}}& c_{9,1}& c_{\mathrm{9,2}}& c_{\mathrm{9,3}}& c_{\mathrm{9,4}}\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{10,0}}& c_{\mathrm{10,1}}& c_{\mathrm{10,2}}& c_{\mathrm{10,3}}& c_{\mathrm{10,4}}\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& c_{\mathrm{11,0}}& c_{\mathrm{11,1}}& c_{\mathrm{11,2}}& c_{\mathrm{11,3}}& c_{\mathrm{11,4}}\end{array}\right]$ 公式(10)

其它类似或等效的系数排布是可能的。通常，如果L是奇数，上面(L+1)/2行的最左边的L个项目和下面(L+1)/2行的最右边的L个项目可包含系数。对于行(L+1)/2到N_ref-(L+1)/2-1，任何特定行的系数位置将位于与其前面一行的非零项目相同的位置上，但向右移动一个位置。

如果L是偶数，上面L/2行的最左边的L个项目和下面L/2+1行的最右边的L个项目可包含系数。对于行L/2到N_ref-L/2-2，任何特定行的系数位置可位于与其前面一行的非零项目相同的位置上，但向右移动一个位置。

有很多产生这些矩阵的系数的方式。一种简单的方式是忽略SNR值并执行对所有粗信道估计的简单求平均值。在这种情况下，非零系数是1/L，而不考虑SNR。

另一方式是首先创建信道的自相关矩阵R_H，L，大小为LxL。具体地，

$R_{H,L}=\frac{E\left[H_{\mathrm{actual}}(0:L-1)H_{\mathrm{actual}}^H(0:L-1)\right]}{{\mathrm{\σ}}_s^2}$ 公式(11)

其中符号A(a:b)指示只保留矢量A的元素a到b。所有其它元素将被丢弃。是信道的平均接收功率。

基于LMMSE理论的公知的OFDM信道估计滤波公式于是为：

$M_{\mathrm{ref},L,\mathrm{SNR}}={(R_H^{-1}+I*\mathrm{SNR})}^{-1}\mathrm{SNR}$ 公式(12)

其中是接收机所引入的噪声的平均功率。SNR是信噪比或

令d_a，b代表在M_{ref，L，SNR}的行a、列b中的系数，在前面的例子中的c系数可被分配为：

c_a，b＝d_a，b0≤a≤10≤b≤4公式(13)

c_a，b＝d_2，b2≤a≤90≤b≤4公式(14)

c_a，b＝d_a-7，b10≤a≤110≤b≤4公式(15)

其它类似或等效的系数分配是可能的。通常，对于奇数L，M_{ref，L，SNR}的上面(L+1)/2行被分配到M_smooth的上面(L+1)/2行，而M_{ref，L，SNR}的下面(L+1)/2行被分配到M_smooth的下面(L+1)/2行。中间行都被分配M_{ref，L，SNR}的行(L+1)/2-1的系数。对于偶数L，M_{ref，L，SNR}的上面L/2行被分配到M_smooth的上面L/2行，而M_{ref，L，SNR}的下面L/2行被分配到M_smooth的下面L/2行。中间行都被分配M_{ref，L，SNR}的行L/2-1的系数。

此外，对于每个M_L，S矩阵，系统200可确定通过该特定的矩阵可产生多少信道估计SNR的提高。这由变量G_L，S表示。例如，对于M_5，10dB，可以是G_5，10dB等于5dB。这意味着如果接收具有10dB的SNR_CE，raw的粗信道估计且使用根据矩阵M_5，10dB的每一经滤波信道估计5个系数来滤波这些信道估计，则在滤波后的信道估计的SNR(SNR_CE，smooth)提高了5dB。在这种情况下，信道估计具有15dB的SNR_CE，smooth。

可通过使用模拟来计算这些G_L，S常数。然而，这些常数可以在参数L中不是单调减少的(non-decreasing)，只要S保持恒定。也就是说，对于特定的接收SNR值，当L增加且越来越多的粗信道估计被组合来产生经滤波的信道估计时，经滤波的信道估计可具有越来越好的噪声特性。然而，也预期，当L变得越来越大时，增加L的益处可能减少。例如，如果L从1改变到4，则预期G_L，S可以比L从11改变到14时增加得多得多。

对于很多OFDM接收机，例如在LTE上行链路中使用的接收机，在实际传输之前接收机知道关键的传输参数。例如，在LTE上行链路中，接收机知道所使用的调制、所使用的编码率、所使用的子载波的数量、以及在参考符号的功率和数据的功率之间的偏移。

基于这些关键参数，接收机可产生与图5所示的曲线类似的曲线。对于关键传输参数的特定配置，可创建使SNR_CE，raw和SNR_DATA与某个所需系统性能度量有关的一个曲线。图5中的曲线指示对于关键传输参数的特定配置的SNR_CE，raw和SNR_DATA的特定组合的SER。不同的系统具有不同的性能度量。例如，一些系统可具有被测量为BLER的性能度量。在大部分通信系统中，存在最低性能要求，且对比这个最低要求更好地执行的系统没有需要。

对于传输参数的每个唯一的组合，存在使SNR_CE，raw和SNR_DATA与系统性能测量相关的不同曲线。

基于SNR_DATA，系统400可检查性能数据，例如曲线，并确定满足接收机的性能要求的SNR_{CE，required}。

系统400可接着比较SNR_{CE，required}与SNR_CE，raw。如果SNR_CE，raw超过SNR_{CE，required}，则不需要做任何事，且不执行信道估计滤波。在这种情况下，即使不对信道估计执行任何滤波，接收机也可达到性能目标。

然而更经常地，需要某个量的信道估计滤波。系统200可接着检查G_L，S曲线，并试图找到最小的L值，使得在滤波之后的SNR(SNR_CE，smooth)足以满足接收机的性能要求。

然而，有时SNR_CE，raw很低，使得进行再多次滤波也不允许接收机正确地接收信号。在这种情况下，最佳策略可以是简单地放弃且甚至不必费心试图解调数据。

一个优点是系统400可只使用滤波信道估计所必需的资源。在接收信号具有高SNR的情况下，该系统400使用相对少的资源来解调所发送的数据。当SNR降低时，系统400使用逐渐越来越多的资源来解调数据，但决不使用比必要的更多的资源。这是对总是使用固定长度滤波器来滤波信道估计的接收机的明显改进。这样的接收机常常执行比绝对必要的更多的滤波，从而浪费资源。

当多个发射机与单个接收机共享同一OFDM链路时，另一实施方式是可应用的。发射机通常在频域上分开，其中不同的发射机被安排为在不同的子载波上发送。

在特定的OFDM符号的接收期间，这个实施方式首先根据前面的实施方式独立地处理每个接收机。例如，如果在特定的OFDM符号期间接收3个发射机T₁、T₂和T₃，则基于前面描述的实施方式为每个发射机选择最佳矩阵M_L，S。这产生将用于使从每个接收机接收的信道估计平滑的三个矩阵和

可预期，滤波来自每个发射机的信道估计所需的资源的数量可改变。这意味着，L₁、L₂和L₃可具有不同的值。对于每个OFDM符号，对于所有的发射机，OFDM接收机可常常具有专用于信道估计滤波的固定量的资源。可以是，在特定的OFDM符号期间，可用资源的数量足以使用所有3个矩阵来执行滤波。

然而有时，情况可能是，具有低SNR的几个发射机被接收，对每个发射机需要大的L值。在这样的情况下，可能没有足够的可用资源来对所有发射机的信道估计进行滤波。在这样的情况下，资源调度器可用于决定为每个发射机的信道估计的平滑化分配多少资源。

如果缺少资源来充分滤波所有信道估计，一种策略可以是减小所有发射机的L值，从而减小对来自所有发射机的所有估计进行滤波所需的资源的总量。例如，可将L值减小10％(同时仍然确保没有L值变得低于1)，并察看是否足够的资源可用于以新的L值对信道估计进行滤波。如果否，L值可再减小10％，以察看是否资源要求已减得足够小。这个过程可继续，直到资源要求减小到可用资源将足够的程度。

上面的资源调度策略的缺点是，通过减小L值，所有传输的性能度量可能落到接收机的最低性能要求之下。例如，如果选择一组L值，以便对所有发射机产生10％的SER，则L值的任何减小可导致所有的发射机具有比10％的SER更差的性能。

可选的策略是简单地丢掉一个传输。如果可用资源不足以允许每个传输具有足够的性能度量，则可简单地丢弃一个传输。在这种情况下，被丢弃的传输可不被接收到，而其余的传输可都能够满足接收机的最低性能要求。

几种策略可用于选择将丢掉的传输。一种策略是丢掉具有最低资源要求的传输。传输可被持续地丢掉，直到所需的资源量低于可用的资源量。

可选地，可通过丢掉具有最高资源要求的传输来开始。传输可被持续地丢掉，直到所需的资源量低于可用的资源量。

可选地，可给每个传输指定优先级。例如，可给紧急传输指定高优先级，而可给其它类型的传输指定较低的优先级。最低优先级传输可被首先丢掉。传输可被持续地丢掉，直到所需的资源量低于可用的资源量。

图5示出无线通信系统的例子。无线通信系统可包括一个或多个基站(BS)505a、505b、一个或多个无线设备510以及接入网络525。基站505可向一个或多个无线区域中的无线设备510提供无线服务。在一些实现中，基站505a、505b包括定向天线以产生两个或多个定向波束来提供在不同区域中的无线覆盖。

接入网络525可与一个或多个基站505、505b通信。在一些实现中，接入网络525包括一个或多个基站505、505b。在一些实现中，接入网络525与提供与其他无线通信系统和有线通信系统的连通性的核心网(图5中未示出)进行通信。核心网可包括一个或多个服务签约数据库以存储与签约的无线设备510有关的信息。第一基站505可基于第一无线电接入技术来提供无线服务，而第二基站505可基于第二无线电接入技术来提供无线服务。基站505可以是协同定位的，或可以根据部署情况在现场单独地安装。接入网络525可支持多种不同的无线电接入技术。

可实现本发明的技术和系统的无线通信系统和接入网络的各种例子除了别的以外还包括基于码分多址(CDMA)例如CDMA20001x、高速率分组数据(HRPD)、演进HRPD(eHRPD)、通用移动电信系统(UMTS)、通用地面无线电接入网络(UTRAN)、演进UTRAN(E-UTRAN)、长期演进(LTE)和微波接入全球互操作性(WiMAX)的无线通信系统。在一些实现中，无线通信系统可包括使用不同无线技术的多个网络。双模或多模无线设备包括可用于连接到不同的无线网络的两种或多种无线技术。在一些实现中，无线设备可支持语音数据并发(SV-DO)。

图6是无线电站605的一部分的方框图表示。无线电站605例如基站或无线设备可包括处理器电子器件610，例如实现在本文件中介绍的一种或多种无线技术的微处理器。无线电站605可包括通过一个或多个通信接口例如天线620来发送和/或接收无线信号的收发机电子器件615。无线电站605可包括用于发送和接收数据的其它通信接口。无线电站605可包括配置成存储信息例如数据和/或指令的一个或多个存储器。在一些实现中，处理器电子器件610可包括收发机电子器件615的至少一部分。

图7是无线通信过程700的流程图表示。该过程可在OFDM接收机例如UE或基站中实现。在702，在多个子载波上接收多个参考信号。在704，基于所接收的多个参考信号来执行信道估计以获得多个粗信道估计。在706，确定将用于信道估计精细化的一定数量的粗信道估计。在708，使用来自多个粗信道估计的所述数量的粗信道估计来计算精细的信道估计。如前所述，在一些实现中，确定粗信道估计的数量的操作包括使用SNR标准来确定该数量。例如，在一些实现中，执行先验计算，以建立在粗信道估计的数量与SNR提高之间的关系，当在精细化操作中使用所述数量的粗信道估计时可获得SNR提高。在一些实现中，滤波所述数量的粗信道估计(例如，使用线性平均滤波器)以获得精细的信道估计。

图8是无线通信装置800的一部分的方框图表示。模块802(例如，接收机模块)用于接收在多个子载波上的多个参考信号。模块804(例如，信道估计模块)用于基于所接收的多个参考信号来执行信道估计以获得多个粗信道估计。模块806(例如，信道估计滤波模块)用于确定将用于信道估计精细化的一定数量的粗信道估计。模块808(例如，信道估计精细化模块)用于使用来自多个粗信道估计的所述数量的粗信道估计来提供精细的信道估计。装置800和模块802、804、806和808还可配置成实现在本专利文件中讨论的一种或多种技术。

将认识到，公开了用于在OFDM接收机中执行信道估计的几种技术。在一个方面，描述了选择适当的信道估计精细化技术的技术。在一些实现中，使用操作条件例如信号和噪声功率来确定可用于计算精细的信道估计的子载波的粗信道估计的数量。在一些实现中，在每个单独的子载波的频带中获得的粗信道估计可线性地组合(例如，平均)以获得精细的信道估计。

在本文件中描述的所公开的和其它的实施方式、模块和功能操作可在数字电路中或在软件、固件或硬件——包括在本文件中公开的结构及其结构等效形式——中、或在它们的一个或多个的组合中实现。所公开的和其它的实施方式可被实现为一个或多个计算机程序产品，即，在计算机可读介质上编码的、用于由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序指令的一个或多个模块。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基底、存储设备、实现机器可读传播信号的内容的合成、或它们的一个或多个的组合。术语“数据处理装置”包括用于处理数据的所有装置、设备和机器，作为例子包括可编程处理器、计算机、或多个处理器或计算机。装置除了硬件以外还可包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议堆栈、数据库管理系统、操作系统或它们的一个或多个的组合的代码。传播信号是人工产生的信号，例如机器产生的电、光或电磁信号，其被产生来对信息编码以发送到适当的接收机装置。

计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可用任何形式的编程语言——包括编译或解释语言——来编写，且它能以任何形式被使用，包括作为独立的程序或作为模块、部件、子例程或适合用在计算环境中的其它单元。计算机程序不一定相应于文件系统中的文件。程序可存储在保存其它程序或数据(例如，存储在标记语言文件中的一个或多个脚本)的文件的一部分中，专用于所讨论的程序的单个文件中，或多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。计算机程序可用于在一个计算机上或在多个计算机上执行，这些计算机位于一个地点或分布在多个地点中并通过通信网络互连。

在本文件中描述的过程和逻辑流程可由一个或多个可编程处理器执行，这些处理器执行一个或多个计算机程序以通过操作输入数据并产生输出来执行功能。过程和逻辑流程也可由专用逻辑电路例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)来执行，或装置也可被实现为专用逻辑电路例如FPGA或ASIC。

适合于执行计算机程序的处理器作为例子包括通用和专用微处理器，以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或这两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储设备。通常，计算机还将包括或操作性地耦合成从用于存储数据的一个或多个大容量存储设备例如磁盘、磁光盘或光盘接收数据，或将数据传送到一个或多个大容量存储设备例如磁盘、磁光盘或光盘，或两者兼有。然而，计算机不需要具有这样的设备。适合于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储设备，作为例子包括半导体存储设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及CDROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或合并在专用逻辑电路中。

虽然本文件包括很多细节，但这些不应被解释为对所主张或可主张的发明范围的限制，而是更确切地作为特定实施方式特有的特征的描述。在单独的实施方式的背景下在本文件中描述的某些特征也可在单个实施方式中组合地实现。相反，在单个实施方式的背景下描述的各种特征也可在多个实施方式中单独地或以任何适当的子组合实现。而且，虽然特征在上文被描述为以某些组合起作用和甚至最初照此被主张，来自所主张的组合的一个或多个特征在一些情况下可从该组合删除，且所主张的组合可指向子组合或子组合的变形。类似地，虽然在附图中以特定的顺序描述了操作，这不应被理解为要求这样的操作以所示的特定顺序或以连续的顺序执行或所有所示的操作都被执行来获得期望的结果。

只公开了几个例子和实现。可根据所公开的内容来做出对所述例子和实现以及其它实现的变化、更改和增强。

Claims (20)

1.一种在正交频域复用OFDM通信系统中执行信道估计的方法，所述方法包括：

从多个发射机接收在一OFDM符号的多个子载波上的多个参考信号；

基于所接收的多个参考信号来执行多个信道估计以获得对于所述多个发射机的每一个的多个粗信道估计；

确定将用于信道估计精细化的粗信道估计的数量；以及

使用来自所述多个粗信道估计的所述数量的粗信道估计、通过调度为每个发射机的滤波器分配的计算资源来计算对于所述多个发射机的精细的信道估计。

2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述粗信道估计的数量的操作包括使用信噪比SNR标准来确定所述粗信道估计的数量。

3.如权利要求2所述的方法，其中确定所述粗信道估计的数量的操作还包括：

确立先验的、粗信道估计的数量和在所述信道估计中的SNR提高之间的关系；以及

选择最大化在所述信道估计中的SNR提高的所述粗信道估计的数量。

4.如权利要求1所述的方法，其中执行信道估计的操作包括执行频域中的信道估计。

5.如权利要求1所述的方法，其中计算所述精细的信道估计的操作包括通过滤波所述数量的粗信道估计来计算所述精细的信道估计。

6.如权利要求5所述的方法，其中滤波所述数量的粗信道估计包括对所述数量的粗信道估计求平均值。

7.如权利要求1所述的方法，其中不同数量的粗信道估计用于计算至少两个不同的精细的信道估计。

8.一种在正交频域复用OFDM通信系统中执行信道估计的装置，所述装置包括：

接收机模块，其从多个发射机接收在一OFDM符号的多个子载波上的多个参考信号；

信道估计模块，其基于所接收的多个参考信号来执行多个信道估计以获得对于所述多个发射机的每一个的多个粗信道估计；

信道估计滤波模块，其确定将用于信道估计精细化的粗信道估计的数量；以及

信道估计精细化模块，其使用来自所述多个粗信道估计的所述数量的粗信道估计、通过调度为每个发射机的滤波器分配的计算资源来提供对于所述多个发射机的精细的信道估计。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述信道估计滤波模块包括信噪比SNR模块，所述信噪比SNR模块用于使用信噪比SNR标准来确定所述粗信道估计的数量。

10.如权利要求9所述的装置，其中所述信道估计滤波模块还包括：

确立模块，其确立先验的、粗信道估计的数量和在所述信道估计中的SNR提高之间的关系；以及

选择模块，其选择最大化在所述信道估计中的SNR提高的所述粗信道估计的数量。

11.如权利要求8所述的装置，其中所述信道估计模块能够操作来执行频域中的信道估计。

12.如权利要求8所述的装置，其中所述信道估计精细化模块包括滤波模块，所述滤波模块通过滤波所述数量的粗信道估计来产生所述精细的信道估计。

13.如权利要求12所述的装置，其中滤波所述数量的粗信道估计包括对所述数量的粗信道估计求平均值。

14.如权利要求8所述的装置，其中不同数量的粗信道估计用于计算至少两个不同的精细的信道估计。

15.一种信道估计装置，包括：

用于从多个发射机接收在一OFDM符号的多个子载波上的多个参考信号的装置；

用于基于所接收的多个参考信号来执行多个信道估计以获得对于所述多个发射机的每一个的多个粗信道估计的装置；

用于确定将用于信道估计精细化的粗信道估计的数量的装置；以及

用于使用来自所述多个粗信道估计的所述数量的粗信道估计、通过调度为每个发射机的滤波器分配的计算资源来计算对于所述多个发射机的精细的信道估计的装置。

16.一种在接收机中获得信道估计的方法，包括：

接收具有循环前缀并相应于信道的基带信号；

从所述基带信号移除所述循环前缀；

将所述基带信号从时域转换到频域以产生在所述频域中的基带信号；

从所述频域中的所述基带信号提取用于发送所述基带信号的子载波，以产生粗信道估计；

为经滤波的信道估计确定所需的信噪比；

确定实现所述经滤波的信道估计的所需的信噪比而需要的每一粗信道估计的滤波器乘法的最小数量，其中每一经滤波的信道估计的滤波器乘法的最小数量相应于确定的滤波器长度；以及

使用具有所确定的滤波器长度的滤波器来滤波所述粗信道估计，以产生所述经滤波的信道估计。

17.一种在接收机中获得经滤波的信道估计的方法，包括：

接收粗信道估计；

为经滤波的信道估计确定所需的信噪比；

确定实现所述经滤波的信道估计的所需的信噪比而需要的每一粗信道估计的滤波器乘法的最小数量，其中每一经滤波的信道估计的滤波器乘法的最小数量相应于确定的滤波器长度；以及

使用具有实现期望的信噪比所需的最小确定的滤波器长度的滤波器来滤波所述粗信道估计，以产生所述经滤波的信道估计。

18.一种在接收机中分配滤波资源的方法，包括：

对于多个信道中的每个信道：

为相应于所述信道的经滤波的信道估计确定所需的信噪比；

确定实现所述经滤波的信道估计的所需的信噪比而需要的每一粗信道估计的滤波器乘法的最小数量，其中每一经滤波的信道估计的滤波器乘法的最小数量相应于确定的滤波器长度；以及

以每个信道所需的确定的滤波器长度的升序来分配接收机的可用滤波资源；以及

对于被分配了滤波资源的每个信道，使用具有所确定的滤波器长度的滤波器来滤波所述粗信道估计以产生所述经滤波的信道估计。

19.一种接收机，包括：

天线，其能够操作来接收具有循环前缀并相应于信道的基带信号；以及

处理器，其与所述天线进行通信，所述处理器能够操作以：

从所述基带信号移除所述循环前缀；

将所述基带信号从时域转换到频域以产生在所述频域中的基带信号；

从所述频域中的所述基带信号提取用于发送所述基带信号的子载波，以产生粗信道估计；

为经滤波的信道估计确定所需的信噪比；

确定实现所述经滤波的信道估计的所需的信噪比而需要的每一粗信道估计的滤波器乘法的最小数量，其中每一经滤波的信道估计的滤波器乘法的最小数量相应于确定的滤波器长度；以及

使用具有所确定的滤波器长度的滤波器来滤波所述粗信道估计，以产生所述经滤波的信道估计。

20.一种基于正交频域复用OFDM的通信系统，包括：

基站的网络，所述基站在空间上分布在服务区域中以形成无线通信设备的无线电接入网络，

其中每个基站包括：

接收机模块，其从多个发射机接收在一OFDM符号的多个子载波上的多个参考信号；

信道估计模块，其基于所接收的多个参考信号来执行多个信道估计以获得对于所述多个发射机的每一个的多个粗信道估计；

信道估计滤波模块，其确定将用于信道估计精细化的粗信道估计的数量；以及

信道估计精细化模块，其使用来自所述多个粗信道估计的所述数量的粗信道估计、通过调度为每个发射机的滤波器分配的计算资源来提供对于所述多个发射机的精细的信道估计。