CN107005503A - 无线通信系统中的方法和接收器 - Google Patents

Abstract

基于OFDM在无线通信系统(100)中从发射器(110)接收信号的一种接收器(120)和一种接收器(120)中的方法(500)。所述方法(500)包括：从所述发射器(110)接收(501)多个信号y；确定(502)RE群组T，针对所述T，假设CEE是恒定的；从所述接收到的(501)信号y提取(503)所述所确定的(502)RE群组T；针对所述所提取的(503)T个RE，计算(504)噪声和CEE协方差矩阵R_ww，初置为：R_ww＝(N₀+Mσ²)I；基于所述计算出的(504)噪声和CEE协方差矩阵R_ww，计算(505)MMSE滤波器W^MMSE；以及通过将所述计算出的(505)滤波器W^MMSE应用于所述接收到的(501)信号中的所述所提取的(503)T个RE：获得(506)包括在与所述所提取的(503)T个RE相关联的所述接收到的(501)信号y中的净荷数据x的MMSE估计值

Description

无线通信系统中的方法和接收器

技术领域

本文中所描述的实施方案大体上涉及一种接收器和一种接收器中的方法，且更具体地说，涉及一种用于在估计无线通信系统中发射器和接收器之间的通信的通信信道时减小信道估计误差的影响的机构。

背景技术

几乎所有无线或有线通信技术都需要信道估计。在即将进行信道估计时，接收器可开始对从发射器接收到的净荷数据进行解调。然而，信道估计阶段从来不是完美的，这意味着接收器的信道估计并不等同于真实的通信信道；这种不匹配被称作信道估计误差(Channel Estimation Error，CEE)。考虑到CEE的存在，接收器可以两种方式继续进行：一个是忽略任何CEE的存在，并对净荷数据进行解调，就好像信道估计是完美的。第二种方法是考虑CEE的存在，并在解调阶段中引入合适的操作，以将CEE的影响最小化。这第二种方法一般会产生更佳的信道估计。

在LTE和WIFI等现代系统中，正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)是主要的调制技术。OFDM是在多个载波频率上对数字数据进行编码的方法。OFDM是用作数字多载波调制方法的频分复用方案。使用大量的小间距正交子载波信号来承载数据。将数据划分成若干并行数据流或信道，每个子载波一个数据流或信道。

在OFDM系统中，接收信号集合具有以下形式：

y_k,l＝H_k,lx_k,l+n_k,l。 (1)

其中y_k,l是时间上在OFDM符号k处、频率上在子载波l处的接收向量，H_k,l是信道矩阵，x_k,l是发射数据向量，n_k,l是高斯白噪声。每对时间和频率下标(k，l)将被称作一个资源单元(ResourceElement，RE)。在信道估计阶段期间，接收器形成每个信道矩阵H_k,l的估计值这些估计值具有噪声，并且可以建模成：

将等式(2)插入到等式(1)中，得到：

基于等式(3)，在了解误差表示项E_k,lx_k,l存在的情况下，现在可能根据上述第二方法来用公式表示解调算法，相比于假设CEE相关项不存在的算法，此算法可实现更佳的性能。

根据第一传统方法，总噪声向量w_k,l＝E_k,lx_k,l+n_k,l的协方差等于：

其中E[]表示期望算子，M是发射天线的数目，σ/M是误差矩阵E中每个条目的信道估计误差的标准差。在MMSE接收器中，CEE的影响是接收滤波器变成

不了解σ的接收器可设置σ＝0。

稍微更复杂些的第二传统方法是基于以下观测：每当数据向量x的量值较大时，噪声向量w的量值也较大。因此，给出一个发射信号，接收信号的似然函数变成：

现在可以实施基于等式(4)操作的解调器。

然而，这两种传统方案以及处理了解CEE的MIMO解调器的其它已知方法仅在单个RE内工作，即，确定通过信道发射到接收器的每个单个RE的CEE。然而，它要求密集型计算且耗费时间，这尤其对用户设备(User Equipment，UE)等手持型无线单元来说是一个问题，因为它的计算功率和电池容量有限。

发明内容

因此，一个目标是避免至少一些上述缺点并改进无线通信系统中的性能。

这个目标和其它目标通过随附的独立权利要求的特征实现。另外的实施形式通过从属权利要求、说明书以及图式清楚可见。

根据第一方面，提供一种基于正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)在无线通信系统中从发射器接收信号的接收器中的方法。所述方法包括从发射器接收多个信号y。所述方法还包括确定资源单元(Resource Element，RE)群组T，针对所述RE群组T，假设信道估计误差(Channel Estimation Error，CEE)是恒定的。另外，所述方法还包括从接收信号y中提取所确定的RE群组T。此外，所述方法包括针对所提取的T个RE，计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww，初置为：R_ww＝(N₀+Mσ²)I，其中N₀是噪声方差，M是天线的数目，σ²是信道估计误差的标准差，I是具有TM×TM大小的单位矩阵。并且，所述方法包括基于计算出的噪声和CEE协方差矩阵R_ww，计算最小均方差(Minimum Mean Square Error，MMSE)滤波器W^MMSE。另外，所述方法包括通过将计算出的滤波器W^MMSE应用于从接收信号中提取的T个RE：获得包括在与所提取的T个RE相关联的接收信号y中的净荷数据x的MMSE估计值

由于所公开的方法，实现了改进的信道估计，因为具有相同或相似CEE的RE群组进行了联合处理。由此，通过联合处理的RE，总的概括的CEE功率最终达到平衡。通过改进的信道估计，提供了无线通信系统中改进的性能。

在根据第一方面的方法的第一可能实施方案中，基于所获得的MMSE估计值计算出符号概率p(x)，并迭代根据第一方面的方法的至少部分，其中，基于最后一次迭代的计算出的符号概率p(x)，计算与所提取的T个RE相关联的均值符号。计算出的均值符号用于在后续迭代中重新计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww。

通过迭代所述方法的至少部分并重新计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww，可进行改进的MMSE估计。

在根据第一方面的方法的第二可能实施方案，或根据按照第一方面的方法的第一可能实施方案的第二可能实施方案中，多个信号y包括T个向量，每个向量从RE中采集。另外，基于以下假设，计算RE中第k个资源单元的第m个符号的符号概率p_km(x)：

其中

H是包括T个RE的T信道矩阵的有效信道矩阵，“A＝diag(B)”意味着A是沿着其主对角线具有B对角元素的对角矩阵，所述计算包括：

由此，可进一步提高符号概率。

在根据第一方面的方法的第三可能实施方案，或根据第一方面的方法的任何先前可能实施方案的第三可能实施方案中，计算均值符号：随后将均值向量定义为：

并通过以下公式计算符号的平均功率：

由此，另外指定可如何执行计算以改进信道估计。

在根据第一方面的方法的第四可能实施方案，或根据第一方面的方法的任何先前可能实施方案的第四可能实施方案中，其中通过以下公式计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww：

其中是克罗内克尔积，并且：

由此，另外指定可如何执行计算以改进信道估计。

在根据第一方面的方法的第五可能实施方案，或根据第一方面的方法的任何先前可能实施方案的第五可能实施方案中，通过以下公式计算MMSE滤波器W^MMSE：

通过另外指定计算MMSE滤波器所需要的计算，可实现更佳的MMSE估计。

在根据第一方面的方法的第六可能实施方案，或根据第一方面的方法的任何先前可能实施方案的第六可能实施方案中，所述方法应用于多个所确定的具有T个RE的群组和它们相关联的信号y，直到针对与全部发射RE相关联的信号y的全部净荷数据x，已获得MMSE估计值对于具有T个RE的群组和信号y来说，假设CEE是恒定的。

通过将具有相同或相似CEE的RE分组并在计算期间联合处理这些RE，接着重复方法动作，直到全部发射RE已分组完毕，且针对与全部发射RE相关联的信号y的全部净荷数据x已获得MMSE估计值能实现进一步改进的信道估计。

在根据第一方面的方法的第七可能实施方案，或根据第一方面的方法的任何先前可能实施方案的第七可能实施方案中，所提取的T个RE上的接收信号y中的每一个表示为y_k,1≤k≤T，并且，这些信号中的每一个具有以下形式：其中E是对UE未知的信道估计误差。

由此进一步改进所公开的方法。

在根据第一方面的方法的第八可能实施方案，或根据第一方面的方法的任何先前可能实施方案的第八可能实施方案中，基于RE在时间上或频率上的接近性，选择包括在RE群组T中的RE。

当对RE进行分组时，通过选择RE中在时间上或频率上接近的RE，CEE的差值很可能与这些RE相同或相似。由此进一步改进方法。

在根据第一方面的方法的第九可能实施方案，或根据第一方面的方法的任何先前可能实施方案的第九可能实施方案中，其中基于信道的多普勒效应，选择包括在RE群组T中的RE。

当对RE进行分组时，通过选择作为相同或相似多普勒效应的对象的RE，CEE的差值很可能与这些RE相同或相似。由此进一步改进方法。

在根据第一方面的方法的第十可能实施方案，或根据第一方面的方法的任何先前可能实施方案的第十可能实施方案中，基于当前多入多出技术(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)配置和MMSE解调器配置，确定所提取的RE群组T。

由此可进一步改进方法。

在根据第一方面的方法的第十一可能实施方案，或根据第一方面的方法的任何先前可能实施方案的第十一可能实施方案中，接收器由用户设备(User Equipment，UE)表示，发射器由无线网络节点表示。

根据第二方面，提供一种接收器，其用于基于正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)在无线通信系统中从发射器接收信号。所述接收器包括接收电路，其用于从发射器接收多个信号y。另外，所述接收器还包括处理器，其用于确定资源单元(Resource Element，RE)群组T，针对所述T，假设信道估计误差(ChannelEstimation Error，CEE)是恒定的。另外，处理器还用于从接收信号y中提取所确定的RE群组T。此外，处理器用于针对所提取的T个RE，计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww，初置为：R_ww＝(N₀+Mσ²)I，其中N₀是噪声方差，M是天线的数目，σ²是信道估计误差的标准差，I是具有TM×TM大小的单位矩阵。并且，处理器进一步用于基于计算出的噪声和CEE协方差矩阵R_ww，计算最小均方差(Minimum Mean Square Error，MMSE)滤波器W^MMSE。另外，处理器用于通过将计算出的滤波器W^MMSE应用于从接收信号中提取的T个RE：获得包括在与所提取的T个RE相关联的接收信号y中的净荷数据x的MMSE估计值

由于所公开的接收器，实现了改进的信道估计，因为具有相同或相似CEE的RE群组进行了联合处理。由此，通过联合处理的RE，总的概括的CEE功率最终达到平衡。通过改进的信道估计，提供了无线通信系统中改进的性能。

在根据第二方面的接收器的第一可能实施方案中，处理器进一步用于基于所获得的MMSE估计值计算符号概率p(x)，并用于迭代根据第一方面的方法的至少部分，其中基于最后一次迭代的计算出的符号概率p(x)，计算与所提取的T个RE相关联的均值符号。计算出的均值符号用于在后续迭代中重新计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww。

通过迭代所述方法的至少部分并重新计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww，可进行改进的MMSE估计。

在根据第二方面的接收器的第二可能实施方案，或根据按照第二方面的接收器的第一可能实施方案的第二可能实施方案中，多个信号y包括T个向量，每个向量从RE中采集。另外，处理器进一步用于基于以下假设，计算RE中第k个资源单元的第m个符号的符号概率p_km(x)：

其中

H是包括T个RE的T信道矩阵的有效信道矩阵，“A＝diag(B)”意味着A是沿着其主对角线具有B对角元素的对角矩阵，所述计算包括：

由此，接收器可以进一步改进的方式计算符号概率。

在根据第二方面的接收器的第三可能实施方案，或根据第二方面的接收器的任何先前可能实施方案的第三可能实施方案中，处理器进一步用于通过以下公式计算均值符号：并将均值向量定义为：以及通过以下公式计算符号的平均功率：

由此，另外指定可如何执行计算以改进信道估计。

在根据第二方面的接收器的第四可能实施方案，或根据第二方面的接收器的任何先前可能实施方案的第四可能实施方案中，其中处理器进一步用于通过以下公式计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww：

其中是克罗内克尔积，并且：

由此，另外指定可如何执行计算以改进信道估计。

在根据第二方面的接收器的第五可能实施方案，或根据根据第二方面的接收器的任何先前可能实施方案的第五可能实施方案中，处理器进一步用于通过以下公式计算MMSE滤波器W^MMSE：

通过另外指定计算MMSE滤波器所需要的计算，可实现更佳的MMSE估计。

在根据第二方面的接收器的第六可能实施方案，或根据第二方面的接收器的任何先前可能实施方案的第六可能实施方案中，处理器进一步用于将所进行的计算应用于多个所确定的具有T个RE的群组和它们相关联的信号y，直到针对与全部发射RE相关联的信号y的全部净荷数据x，已获得MMSE估计值对于具有T个RE的群组和信号y来说，假设CEE是恒定的。

通过将具有相同或相似CEE的RE分组并在计算期间联合处理这些RE，接着重复方法动作直到全部发射RE已分组完毕，且针对与全部发射RE相关联的信号y的全部净荷数据x，已获得MMSE估计值能实现进一步改进的信道估计。

在根据第二方面的接收器的第七可能实施方案，或根据第二方面的接收器的任何先前可能实施方案的第七可能实施方案中，接收电路用于在所提取的T个RE上接收所述接收信号y中的每一个，表示为y_k,1≤k≤T，并且，这些信号中的每一个具有以下形式：其中E是对UE未知的信道估计误差。

由此进一步改进所公开的接收器。

在根据第二方面的接收器的第八可能实施方案，或根据第二方面的接收器的任何先前可能实施方案的第八可能实施方案中，处理器进一步用于基于RE在时间上或频率上的接近性，选择包括在RE群组T中的RE。

当对RE进行分组时，通过选择RE中在时间上或频率上接近的RE，CEE的差值很可能与这些RE相同或相似。由此进一步改进接收器。

在根据第二方面的接收器的第九可能实施方案，或根据第二方面的接收器的任何先前可能实施方案的第九可能实施方案中，处理器进一步用于基于信道的多普勒效应，选择包括在RE群组T中的RE。

当对RE进行分组时，通过选择作为相同或相似多普勒效应的对象的RE，CEE的差值很可能与这些RE相同或相似。由此进一步改进接收器。

在根据第二方面的接收器的第十可能实施方案，或根据第二方面的接收器的任何先前可能实施方案的第十可能实施方案中，处理器进一步用于基于当前多入多出技术(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)配置和MMSE解调器配置，确定所要提取的RE群组T的大小。

由此可进一步改进接收器。

在根据第二方面或任何先前可能实施方案的接收器的第十一可能实施方案中，发射器由无线网络节点表示，接收器用于从无线网络节点接收信号。

根据第三方面，提供一种计算机程序，包括用于当所述计算机程序被加载到(例如，根据第二方面或第二方面的任何先前可能实施方案的接收器的)处理器时，执行根据第一方面或第一方面的任何先前可能实施方案的基于OFDM在无线通信系统中从发射器接收信号的方法的程序代码。

由于所公开的第三方面，实现了改进的信道估计，因为具有相同或相似CEE的RE群组进行了联合处理。由此，通过联合处理的RE，总的概括的CEE功率最终达到平衡。通过改进的信道估计，提供了无线通信系统内改进的性能。

所公开的方案的各方面的其它目标、优点和新颖特征根据以下详细描述将变得显而易见。

根据第四方面，提供一种用户设备，其包括根据第二方面的接收器，或根据第二方面的接收器的任何先前可能实施方案的接收器。

附图说明

参考结合附图进行的以下描述将更加易于理解各种实施例，在附图中：

图1A所示为根据实施例的包括发射器和接收器的系统架构。

图1B所示为根据实施例的包括发射器和接收器的系统架构。

图2是说明根据一些实施例的方法的流程图。

图3是说明实施例的框图。

图4是说明实施例的框图。

图5是说明根据一些实施例的方法的流程图。

图6是说明根据实施例的接收器的框图。

具体实施方式

本文中所描述的实施例定义为接收器和接收器中的方法，其可以在下文描述的实施例中实施。然而，这些实施例可为示例性的并且可采取多种不同的形式实现，且不限于本文所提出的示例；实际上，提供了这些实施例的说明性示例使得本发明将变得透彻且完整。

从以下结合附图考虑的详细描述中，还可清楚地了解其他目标和特征。然而，应当理解的是附图仅仅为了说明，而不能作为对本文中所公开的实施例的限制；对于实施例，应参考所附权利要求。进一步地，附图不一定按照比例绘制，除非另有说明，否则它们仅仅是对本文中所描述的结构和流程的概念性说明。

图1A是对包括与接收器120通信的发射器110的无线通信系统100的图解说明。在所说明的示例中，第一导频信号y_r1和第二导频信号y_r2由发射器110发射，并将由接收器120接收。第一导频信号y_r1可在时间r1处接收到，第二导频信号y_r2可在时间r2处接收到。

无线通信系统100可至少部分地基于任何基于任意OFDM的接入技术，例如，3GPP长期演进(Long Term Evolution，LTE)、LTE-高级、LTE第四代移动宽带标准、演进型通用陆地无线接入网(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，E-UTRAN)、全球微波接入互操作性(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMax)、WiFi，这仅仅列举一小部分。

根据不同的实施例，无线通信系统100可用于根据多路复用的时分双工(Time-Division Duplex，TDD)或频分双工(Frequency Division Duplexing，FDD)原理来操作。

在所说明的无线通信系统100中，发射器110包括在无线网络节点中，接收器120包括在UE中，其中无线网络节点可服务于一个或多个小区。

图1A中图示的目的是提供方法和本文所描述的发射器110和接收器120等节点的简化的整体概述以及所涉及的功能性。方法、发射器110和接收器120之后将作为非限制性示例在3GPP/LTE环境中进行描述，但是所公开的方法、发射器110和接收器120的实施例可基于上文列举的接入技术中的任一者等另一接入技术在无线通信系统100中操作。因此，尽管方法的实施例基于且使用3GPPLTE系统的术语来描述，但是无论如何都不限于3GPPLTE。

根据一些实施例，取决于例如无线接入技术和所使用的术语，发射器110可被称作例如无线网络节点、基站、NodeB、演进型Node B(evolved Node B，eNB或eNode B)、基站收发信台、接入点基站、基站路由器、无线基站(Radio Base Station，RBS)、宏基站、微基站、微微基站、毫微微基站、家庭eNodeB、传感器、信标设备、中继节点、转发器，或用于通过无线接口与接收器120通信的任何其它网络节点。

在一些实施例中，根据不同实施例和所使用的不同词汇，接收器120可相应地表示为例如UE、无线通信终端、移动台、移动蜂窝电话、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、无线平台、移动台、便携式通信设备、膝上型计算机、计算机、充当中继器的无线终端、中继节点、移动中继器、用户驻地设备(Customer Premises Equipment，CPE)、固定无线接入(Fixed Wireless Access，FWA)节点，或用于与发射器110无线通信的任何其它类型的设备。

在本上下文中的UE可以是例如便携式、袖珍式、手持式、计算机所包括的、或车载的移动设备，能够经由无线接入网络与另一UE或服务器等另一实体传达语音和/或数据。

然而，在其它替代实施例中，如图1B中所示，情况可以相反。因此，在一些实施例中，取决于例如无线接入技术和所使用的术语，接收器120可表示为例如无线网络节点、基站、NodeB、eNB或eNode B、基站收发信台、接入点基站、基站路由器、RBS、宏基站、微基站、微微基站、毫微微基站、家庭eNodeB、传感器、信标设备、中继节点、转发器，或用于通过无线接口与发射器110通信的任何其它网络节点。

由此，同样在一些此类替代性实施例中，根据不同的实施例和所使用的不同的词汇，发射器110可表示为例如UE、无线通信终端、移动蜂窝电话、PDA、无线平台、移动台、便携式通信设备、膝上型计算机、计算机、充当中继器的无线终端、中继节点、移动中继器、CPE、固定无线接入FWA节点，或用于与接收器120无线通信的任何其它种类的设备。

发射器110用于发射包括将由接收器120接收的信息的无线信号。相应地，接收器120用于接收包括由发射器110发射的信息的无线信号。

在图1A和图1B中分别说明的一个接收器120和一个发射器110的网络设置仅被视为不同实施例的非限制性示例。无线通信系统100可包括任何其它数目和/或组合的发射器110和/或接收器120，但出于清楚起见，图1A和图1B中分别仅说明了接收器120和发射器110的一个实例。在一些实施例中可进一步包括多个接收器120和发射器110。

因此，每当在本上下文中提及“一个”或“一”接收器120和/或发射器110时，根据一些实施例，可以涉及多个接收器120和/或发射器110。

已观测到，在LTE等实际应用中，信道{H_k,l}高度相关；实际上在大多数情况下，它们可被看作在时间和频率的较大间隔内是恒定的。在几乎恒定的信道{H_k,l}的情况下，信道估计值{H_k,l}也是几乎恒定的。那么，CEE{E_k,l}同样是几乎恒定的。因此，在每个RE处实际上只有一个CEE应用到若干RE，但是为几乎相同的CEE。因此，可联合处理信号，以便实现更佳的性能。

考虑N×M MIMO系统。矩阵E中的总CEE功率变成Nσ²。在传统方案中，解调器假设信号y_k,l在所有的RE处包含单独的CEE。然而，这并不实际，因为CEE高度相关。如果假设在T个RE上CEE保持恒定，那么总CEE功率会在T个RE上平均化，使得每个RE仅呈现功率总量Nσ²/T。T是分组在一起且被视为具有相同或相似CEE的RE的数目。因此，对于较大的T来说，CEE的影响几乎为零，因为T个RE的误差会最终达到平衡。传统方法并没有利用这一事实。

本文呈现的方案是基于这个观测结论，并且还包括同时处理具有T个RE的群组的迭代式的基于MMSE的解调器。另外，在每个群组中，假设CEE是相同的，或群组的CEE之间的差值至少可以被忽略。目标是在T个RE上，总CEE功率最终应该达到平衡。

在一些实施例中，通过执行后续动作中的至少一些动作，本文所公开的迭代式MMSE解调器使整个具有T个RE的群组内的CEE功率最终达到平衡。

图2所示为根据实施例的对一些动作1到5的概述。在一些实施例中，动作1到5中的至少一些动作可迭代预定次数。在其它实施例中，可在MMSE估计值和先前获得的最后一次迭代的之间进行比较，如果差值小于预定阈值，可中断迭代循环。

动作1:决定联合处理多少个RE，并从接收信号提取这些RE。RE的这个数目T可包括例如，2、3，…，∞，并且可基于多入多出技术(Multiple Input Multiple Output，MIMO)配置和/或所实施的MMSE解调器确定所决定的RE的数目。

在LTE和WiFi等现代系统中，OFDM是主要的调制技术。OFDM是在多个载波频率上对数字数据进行编码的方法。OFDM是用作数字多载波调制方法的频分复用(Frequency-Division Multiplexing，FDM)方案。使用大量的小间距正交子载波信号来承载数据。将数据划分成若干并行数据流或信道，每个子载波一个数据流或信道。

基于OFDM的系统包括多个RE。在此方法中，将RE分组为将被联合处理的具有T个RE的群组。在一些实施例中，T可为例如4，但一般来说，T的值是任意的。可针对全部此类具有T个RE的群组执行后续动作。

可假设，CEE是相同的，或在所提取的T个RE上至少具有可忽略的差值。全部具有T个RE的群组可进行相同的处理，本文中仅描述一个任意选择的此类群组的操作。为方便标记，在这些T个RE上的这些接收信号可被称为y_k,1≤k≤T。这些信号中的每一个具有以下形式：

应注意，CEE矩阵没有编子索引，因为它们被假设为对于所有k都是基本上相同的。实际上，所估计信道几乎也是相同的，但是它们可编有子索引，以便保持普遍性。

本文所描述的解调器可为迭代的，所描述的动作可在一次迭代中执行。

用于接收信号的数学模型变成：

这可被汇编为其中w采集噪声和CEE相关项两者。

动作2：计算噪声和CEE协方差矩阵。在第一次迭代中，以相比于之后的迭代不同的方式初值噪声协方差，其中基于最后一次迭代的输出来计算均值符号和其方差。

可假设，数据符号存在呈概率质量函数形式的先验信息：p_km(x)＝p(x_k,m＝x)，其中x_k,m表示向量x_k中的第m个符号。可将均值符号评估为：接着可将均值向量定义为：并且，可通过以下公式计算符号的平均功率：

然而，在第一次迭代中，可省略均值符号和其方差的这种计算。

动作3：根据计算出的噪声和CEE协方差矩阵，计算MMSE滤波器，并将其应用于接收信号以获得净荷数据的MMSE估计值。在这个最终迭代中，MMSE估计值用作最终输出。

矩阵w的协方差等于

其中是克罗内克尔积，并且

矩阵R_ww的尺寸是MT×MT。在第一次迭代中，协方差矩阵可初置为：R_ww＝(N₀+Mσ²)I。

动作4：构建MMSE估计值。可将噪声协方差插入到MMSE滤波器W^MMSE中：

这得出了MMSE估计值

在T个RE上联合执行此MMSE滤波。

动作5：根据MMSE估计值产生符号概率。

一种标准假设可用于假设的下述模型：

其中

“A＝diag(B)”意味着A是沿着其主对角线具有B对角元素的对角矩阵。基于这个假设，概率p_km(x)可计算如下：

可将这些动作1到5或它们中的至少一些迭代地执行例如预定义次数。另外，可使用并调整UE芯片组中现有的解调器来实施所描述的动作1到5。

在一些实施例中，可在接收器中的典型UE中(例如，UE的接收器的解调器)实施所公开的方法。根据一些实施例，接收器120中所利用的MMSE解调器可用于联合处理T个RE。这使得复杂度增加。典型的传统UE可具有实施用于4×4和/或8×8MIMO的MMSE解调器。通常，相比于接收器120的天线配置，解调器实施用于更高的MIMO。

接着可以下述方式利用现有的MMSE解调器。在一些实施例中，作为一示例，可假设当前的MIMO配置是2×2。如果在接收器120中实施4×4MMSE解调器，那么T可被设置成2。由此，可对两个RE进行联合解调，并因此将CEE的影响降低2倍。

此外，根据一些其它实施例，可假设当前的MIMO配置是2×2。如果在接收器120中实施8×8MMSE解调器，那么T可被设置成4。由此可对四个RE进行联合解调，并因此将CEE的影响降低4倍。

在另一个示例中，可假设接收器120的当前MIMO配置可为4×4。如果实施8×8MMSE解调器，那么T可被设置成2。由此可对四个RE进行联合解调，并因此将CEE的影响降低2倍。

鉴于图2，图3中展示的部分构成MMSE解调器。将计算W^MMSE、计算MMSE估计值以及计算符号概率的动作插入到单个方块中。

图4中说明又一示例。所说明的示例包括接收器120中实施有8×8MMSE解调器的2×2MIMO配置。在此情况下，群组大小选为T＝4，并且4个RE被分组在一起。这4个RE的处理可被分组在一起，并通过已实施的解调器联合地执行，见图4。

由于本文所描述的实施例中的至少一些，T个RE的联合处理利用以下事实：可假设在那些T个RE中，信道估计误差是相同的或是可忽略的。其优点首先包括计算更容易，因为必须进行的计算更少。由此节省了时间、能量和计算功率。将RE分组在一起的另一优点是RE之间发射误差的较小的可能偏差可最终达到平衡，至少对于较大的群组T是这样。另外，通过引入迭代计算，可实现改进的MMSE估计。此外，本文中的一些实施例可包括采用现有的传统解调器的共同特征，即，解调器通常准备好用于比MIMO天线配置更高的MIMO配置。由此，可在不需显著改变接收器120中的解调器的情况下，实施所公开的方法。

图5所示为根据一些实施例的在接收器120中的方法500的示例，所述方法基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)在无线通信系统100中从发射器110接收信号。并且，方法500包括估计从发射器110发射到接收器120的净荷数据x的最小均方差(Minimum Mean Square Error，MMSE)

在一些非限制性实施例中，接收器120可由用户设备(User Equipment，UE)表示，发射器110可由无线网络节点或eNodeB表示。然而，在一些替代性实施例中，接收器120可由无线网络节点表示，发射器110可由UE表示。

在一些实施例中，无线通信系统100可为例如3GPP LTE系统。

然而，在一些实施例中，发射器110和接收器120两者都可由形成回传链路的无线网络节点表示。由于本文的实施例，可简化对相应无线网络节点的调谐和调整，并且可支持通信链路，当例如发射器温度产生或呈现额外的频率偏移时同样如此。

并且，发射器110和/或接收器120中的一个或两个可为移动的，例如，为公交车顶部上的移动中继节点或微节点，与宏节点一起形成回传链路。

另外，在临时网络通信方案中，发射器110和接收器120两者都可由移动终端表示。

为了适当地从发射器110接收信号并获得MMSE估计值方法500可包括数个动作501到507。

然而，应注意，根据不同实施例，所描述的动作501到507中的任一者、一些或全部可以与计数指示略微不同的时间次序来执行、可同时执行或甚至可以完全反向的次序来执行。另外，应注意，根据不同实施例，一些动作501到507可以多个替代性方式执行，并且一些此类替代性方式可仅仅在一些实施例内执行，而不必在全部实施例内执行。此外，一些动作，例如动作507，可仅在一些替代性实施例内执行。此外，一些实施例可包括迭代动作501到507中的至少一些动作，例如504到507。方法500可包括以下动作：

动作501包括从发射器110接收多个信号y。

多个信号y可包括T个向量，每个向量从RE中采集。

T个RE上的接收信号y可表示为y_k,1≤k≤T，这些信号中的每一个可具有以下形式：其中E是对UE未知的信道估计误差。

在动作502中，确定资源单元(Resource Element，RE)群组T，针对所述T，假设信道估计误差(Channel Estimation Error，CEE)是恒定的，或至少具有可忽略的误差的差值。

可基于RE在时间上和/或频率上的接近性来选择包括在RE群组T中的RE。此外，可基于信道的多普勒效应来选择包括在RE群组T中的RE。

动作503包括从接收信号y中提取所确定的RE群组T。

所提取的T个RE上的接收信号y中的每一个可表示为y_k,1≤k≤T，并且，这些信号中的每一个具有以下形式：

可基于RE在时间上或频率上的接近性来选择和提取包括在RE群组T中的RE。

在一些实施例中，可基于信道的多普勒效应来选择包括在RE群组T中的RE。

可基于当前多入多出技术(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)配置和MMSE解调器配置来确定502所提取的RE群组T。

动作504包括针对所提取的T个RE，计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww，初置为：R_ww＝(N₀+Mσ²)I，其中N₀是噪声方差，M是MIMO天线的数目，σ²是信道估计误差的标准差，I是具有TM×TM大小的单位矩阵。

在一些替代性实施例中，当迭代动作504时，基于最后一次迭代计算出的符号概率p_km(x)，计算与所提取的T个RE相关联的均值符号，所述计算出的均值符号用于在后续迭代中重新计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww。

另外，在一些实施例中，可通过以下公式计算均值符号：接着可将均值向量定义为：并且，可通过以下公式计算符号的平均功率：

另外，在一些实施例中，可计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww：

其中是克罗内克尔积，并且：

由表示的克罗内克尔积是对得到分块矩阵的两个具有任意大小的矩阵进行的运算。

动作505包括基于计算出的噪声和CEE协方差矩阵R_ww，计算最小均方差(MinimumMean Square Error，MMSE)滤波器W^MMSE。

在一些实施例中，可通过以下公式计算MMSE滤波器W^MMSE：

动作506包括通过将计算出的滤波器W^MMSE应用于从接收信号中提取的T个RE：获得包括在与所提取的T个RE相关联的接收信号y中的净荷数据x的MMSE估计值

动作507是任选动作，仅在一些实施例内执行。动作507包括基于所获得的MMSE估计值计算符号概率p(x)，并迭代动作504到507，其中基于最后一次迭代的计算出的符号概率p(x)，计算与所提取的T个RE相关联的均值符号，所述计算出的均值符号用于在后续迭代中重新计算504噪声和CEE协方差矩阵R_ww。

RE中第k个资源单元的第m个符号的p_km(x)。在一些实施例中，可基于以下假设计算符号概率p_km(x)：

其中

其中H是包括用于T个RE的T信道矩阵的有效信道矩阵，“A＝diag(B)”意味着A是沿着其主对角线具有B对角元素的对角矩阵，所述计算包括：

在一些实施例中，方法500可应用于多个所确定的具有T个RE的群组和与它们相关联的信号y，直到与全部发射RE相关联的信号y的净荷数据x，对于具有T个RE的群组和信号y来说，假设CEE是恒定的，

因此，方法500可应用于多个所确定的具有T个RE的群组和与它们相关联的信号y，直到针对与全部发射RE相关联的信号y的全部净荷数据x，已获得MMSE估计值对于具有T个RE的群组和信号y，假设CEE是恒定的。

图6所示为包括在无线通信系统100中的接收器120的实施例。接收器120用于执行先前所描述的方法动作501到507中的至少一些动作，从而基于OFDM在无线通信系统100中从发射器110接收信号，并估计MMSE。无线通信网络100可以基于3GPP LTE。

在一些实施例中，接收器120可包括在用户设备(User Equipment，UE)中，发射器110可包括在无线网络节点中。在一些其它实施例中，情况可以相反，即接收器120可包括在无线网络节点中，发射器110可包括在UE中。

因此，接收器120用于执行根据先前所描述的动作501到507的方法500。为了提高清晰性，图6中已经省略了对于理解本文所描述的实施例不完全是必不可少的接收器120的任何内部电子装置或其它组件。

接收器120包括接收电路510，其用于从发射器110接收多个信号y。多个信号y可包括T个向量，每个向量从RE中采集。

接收电路610可进一步用于在T个RE上接收接收信号y中的每一个，其表示为y_k,1≤k≤T，并且，这些信号中的每一个具有以下形式：其中E是信道估计误差。

另外，接收器120包括处理器620，其用于确定资源单元(Resource Element，RE)群组T，针对所述T，假设信道估计误差(Channel Estimation Error，CEE)是恒定的。处理器620还用于从接收信号y中提取所确定的RE群组T。此外，处理器620进一步用于针对所提取的T个RE，计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww，初置为：R_ww＝(N₀+Mσ²)I，其中：N₀是噪声方差，M是天线的数目，σ²是信道估计误差的标准差，I是具有TM×TM大小的单位矩阵。并且，处理器620用于基于计算出的噪声和CEE协方差矩阵R_ww，计算最小均方差(Minimum Mean SquareError，MMSE)滤波器W^MMSE。另外，处理器620用于通过将计算出的滤波器W^MMSE应用于从接收信号中提取的T个RE：获得包括在与所提取的T个RE相关联的接收信号y中的净荷数据x的MMSE估计值

在一些实施例中，处理器620可进一步用于基于所获得的MMSE估计值计算符号概率p(x)，并迭代计算以获得包括在接收信号y中的净荷数据x的MMSE估计值基于最后一次迭代计算出的符号概率p_km(x)，可计算与所提取的T个RE相关联的均值符号。另外，计算出的均值符号可用于重新计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww。

处理器620可进一步用于基于以下假设，计算RE中第k个资源单元的第m个符号的符号概率p_km(x)：

其中

D＝diag(W^MMSEH)

其中H是包括用于T个RE的T信道矩阵的有效信道矩阵，“A＝diag(B)”意味着A是沿着其主对角线具有B对角元素的对角矩阵，所述计算包括：

处理器620可进一步用于通过以下公式计算均值符号：将均值向量定义为：

并通过以下公式计算符号的平均功率：

处理器620可进一步用于通过以下公式计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww：

其中是克罗内克尔积，并且：

此外，处理器620可进一步用于通过以下公式计算MMSE滤波器W：

另外，处理器620可进一步用于将所进行的计算应用于多个所确定的具有T个RE的群组和它们相关联的信号y，直到针对与全部发射RE相关联的信号y的全部净荷数据x，已获得MMSE估计值对于具有T个RE的群组和信号y来说，假设CEE是恒定的。

在一些实施例中，处理器620还可进一步用于基于RE在时间上或频率上的接近性，选择包括在RE群组T中的RE。

处理器620还可进一步用于基于信道的多普勒效应，选择包括在RE群组T中的RE。

处理器620还可进一步用于基于当前多入多出技术(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)配置和MMSE解调器配置，确定所要提取的RE群组T的大小。

此类处理器620可包括处理电路的一个或多个实例，即中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、微处理器，或可解释和执行指令的其它处理逻辑。本文所用的表达“处理器”因此可表示处理电路，其包括多个处理电路，所述多个处理电路例如上述列举的各者中的一些或全部。

另外，根据一些实施例，接收器120在一些实施例中还可包括位于接收器120中的至少一个存储器625。任选的存储器625可包括物理设备，所述物理设备用以暂时或永久性地以非暂时性方式存储数据或程序，即，指令序列。根据一些实施例，存储器625可包括集成电路，集成电路包括硅基晶体管。此外，存储器625可以是易失性或非易失性的。

此外，接收器120可包括发射电路630，其用于在无线通信系统100内发射无线信号。

此外，接收器120还可包括天线640。在一些实施例中，天线640可任选地包括呈天线阵列的天线元件阵列。

接收器120中执行的动作501到507可通过接收器120中的一个或多个处理器620与用于执行动作501到507的功能的计算机程序产品一起实施。

因此，非暂时性计算机程序包括用于在所述计算机程序被加载到接收器120的处理器620时执行根据动作501到507中的任一者的方法500的程序代码，所述方法是基于OFDM在无线通信系统100中从发射器110接收信号。

上述的非暂时性计算机程序产品可以例如以承载计算机程序代码的非暂时性数据载体形式提供，以便当被加载到处理器620时，执行根据一些实施例的动作501到507中的至少一些动作。数据载体可以是例如硬盘、CD ROM盘、存储棒、光存储设备、磁性存储设备或任何其它合适的介质，例如可以用非暂时性方式保存机器可读数据的硬盘或磁带。非暂时性计算机程序产品可另外作为计算机程序代码在服务器上提供，并例如通过因特网或企业内部网连接下载到接收器120。

本发明的具体实施方式中所用的以及附图中所示的术语并不意在限制于所述方法500和/或接收器120。在不脱离所附权利要求书界定的技术方案实施例的情况下，可进行各种变更、替代和/或更改。

本文所用的术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一者或多者的任何和所有组合。除非以另外方式明确陈述，否则如本文所使用的术语“或”应被解释为数学或，即，解释为包含性分离，而不是数学排斥或(异或)。此外，单数形式“一”和“所述”解释为“至少一个”，因此还包括多个，除非另外明确地陈述。应进一步了解，术语“包含”、“包括”用于说明存在所述特征、动作、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其它特征、动作、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。处理器等单个单元可以实现权利要求中列举的若干项的功能。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。计算机程序可存储或分发到合适的介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分提供的光存储介质或者固态介质，还可以其它形式例如通过因特网或者其它有线或无线电信系统分发。

Claims (15)

1.一种基于正交频分复用OFDM在无线通信系统(100)中从发射器(110)接收信号的接收器(120)中的方法(500)，其特征在于，所述方法(500)包括：

从所述发射器(110)接收(501)多个信号y；

确定(502)资源单元RE群组T，针对所述T，假设信道估计误差CEE是恒定的；

从所述接收到(501)的信号y中提取(503)所述确定的(502)RE群组T；

针对所述所提取的(503)T个RE，计算(504)噪声和CEE协方差矩阵R_ww，初置为：R_ww＝(N₀+Mσ²)I，

其中，N₀是噪声方差，M是天线的数目，σ²是所述信道估计误差的标准差，I是具有TM×TM大小的单位矩阵；

基于所述计算出的(504)噪声和CEE协方差矩阵R_ww，计算(505)最小均方差(MinimumMean Square Error，MMSE)滤波器W^MMSE；以及

通过将所述计算出的(505)滤波器W^MMSE应用于所述接收到的(501)信号中的所述提取的(503)T个RE：获得(506)包括在与所述所提取的(503)T个RE相关联的所述接收到的(501)信号y中的净荷数据x的MMSE估计值

2.一种基于正交频分复用OFDM在无线通信系统(100)中从发射器(110)接收信号的接收器(120)，其特征在于，包括：

接收电路(610)，其用于从所述发射器(110)接收多个信号y；以及

处理器(620)，其用于确定资源单元RE群组T，针对所述T，假设信道估计误差CEE是恒定的；还用于从所述接收信号y提取所述所确定的RE群组T；另外用于针对所述所提取的T个RE，计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww，初置为：R_ww＝(N₀+Mσ²)I，其中：N₀是噪声方差，M是天线的数目，σ²是所述信道估计误差的标准差，I是具有TM×TM大小的单位矩阵；此外用于基于所述计算出的噪声和CEE协方差矩阵R_ww，计算最小均方差MMSE滤波器W^MMSE；另外还用于通过将所述计算出的滤波器W^MMSE应用于所述接收信号中的所述所提取的T个RE：获得包括在与所述所提取的T个RE相关联的所述接收信号y中的净荷数据x的MMSE估计值

3.根据权利要求2所述的接收器(120)，其特征在于，所述处理器(620)进一步用于基于所述所获得的MMSE估计值计算符号概率p(x)，并用于迭代所述计算以获得包括在所述接收信号y中的净荷数据x的MMSE估计值其中基于最后一次迭代的所述计算出的符号概率p_km(x)，计算与所述所提取的T个RE相关联的均值符号，所述计算出的均值符号用于重新计算噪声和CEE协方差矩阵R_ww。

4.根据权利要求3所述的接收器(120)，其特征在于，所述多个信号y包括T个向量，每个信号从RE采集，其中所述处理器(620)进一步用于基于以下假设计算所述RE中第k个资源单元的第m个符号的所述符号概率p_km(x)：

$\hat{x}=Dx+e$

其中：

$\begin{array}{c}D=diag\left(W^{MMSE}H\right)\\ R=E\[{\mathrm{ee}}^H\]=I-diag\left({\hat{H}}^H{\left(\hat{H}{\hat{H}}^H+R_{ww}\right)}^{-1}\hat{H}\right)\end{array},$

其中H是包括用于所述T个RE的T信道矩阵的有效信道矩阵，“A＝diag(B)”意味着A是沿着其主对角线具有B对角元素的对角矩阵，所述计算包括：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\γ}}_{km}\left(x\right)=\exp (-\frac{|{\hat{x}}_{km}-x{|}^2}{R_{km,km}})\\ p_{km}\left(x\right)=\frac{{\mathrm{\γ}}_{km}\left(x\right)}{\underset{x}{\Σ}{\mathrm{\γ}}_{km}\left(x\right)}\end{array}.$

5.根据权利要求3到4中任一权利要求所述的接收器(120)，其特征在于，所述处理器(620)进一步用于通过以下公式计算所述均值符号：将均值向量定义为：

并通过以下公式计算所述符号的平均功率：

6.根据权利要求2到5中任一权利要求所述的接收器(120)，其特征在于，所述处理器(620)进一步用于通过以下公式计算所述噪声和CEE协方差矩阵R_ww：

其中是克罗内克尔积，并且：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\λ}}_{kk}=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{\tilde{x}}_{k,m}\\ {\mathrm{\λ}}_{kl}={\stackrel{\‾}{x}}_l^H{\stackrel{\‾}{x}}_k,\end{array},k\≠l.$

7.根据权利要求2到6中任一权利要求所述的接收器(120)，其特征在于，所述处理器(620)进一步用于通过以下公式计算所述MMSE滤波器W：

8.根据权利要求2到7中任一权利要求所述的接收器(120)，其特征在于，所述处理器(620)进一步用于将所述进行的计算应用于多个所确定的具有T个RE的群组和它们相关联的信号y，直到针对与全部发射RE相关联的信号y的全部所述净荷数据x，已获得(206)MMSE估计值对于所述具有T个RE的群组和所述信号y来说，假设所述CEE是恒定的。

9.根据权利要求2到8中任一权利要求所述的接收器(120)，其特征在于，所述接收电路(610)用于在所述T个RE上接收所述接收信号y中的每一个，表示为y_k,1≤k≤T，并且，这些信号中的每一个具有以下形式：其中E是所述信道估计误差。

10.根据权利要求2到9中任一权利要求所述的接收器(120)，其特征在于，所述处理器(620)进一步用于基于所述RE在时间上或频率上的接近性，选择包括在所述RE群组T中的所述RE。

11.根据权利要求10所述的接收器(120)，其特征在于，所述处理器(620)进一步用于基于所述信道的多普勒效应，选择包括在所述RE群组T中的所述RE。

12.根据权利要求2到11中任一权利要求所述的接收器(120)，其特征在于，所述处理器(620)进一步用于基于当前的多入多出技术MIMO配置和MMSE解调器配置，确定将要提取的所述RE群组T的大小。

13.根据权利要求2到12中任一权利要求所述的接收器(120)，其特征在于，所述发射器是无线网络节点(110)，所述接收器用于从所述无线网络节点接收所述信号。

14.一种用户设备，其特征在于，包括根据权利要求2到13中任一权利要求所述的接收器(120)。

15.一种计算机程序，其特征在于，包括用于在所述计算机程序被加载到处理器时执行根据权利要求1所述的方法的程序代码。