CN110050451B - 导频序列发生器及相应的方法和信道估计器及相应的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于上行链路和/或用于下行链路传输的导频序列的生成。生成包括M+1个导频序列子集的导频序列集,其中M≥1,M+1个导频序列子集的每个导频序列子集与每个另外的导频序列子集正交或至少部分正交。M+1个导频序列子集可以具有不同的大小,对应于不同的期望程度的导频符号时间/频率资源过载和/或不同的期望程度的导频开销减少,并且被分配给M+1个用户通信设备组。每个导频序列子集被分配给一个用户通信设备组,每个用户通信设备组包括一个或多个用户通信设备,并且通过分配,每个用户通信设备组中的一个或多个用户通信设备对于上行链路和/或下行链路传输,使用分配给相应的用户通信设备组的导频序列子集的导频序列。本申请涉及相应的信道估计。

Description

导频序列发生器及相应的方法和信道估计器及相应的方法
技术领域
本申请涉及用于上行链路和/或下行链路传输的导频序列的生成。特别地,本申请涉及导频序列发生器(即,被配置为生成相应导频序列的设备)和相应的方法。此外,本申请涉及信道估计。通过使用所生成的导频序列来执行信道估计。特别地,本申请涉及信道估计器(即,被配置为执行信道估计的设备)和相应的方法。
背景技术
在多个用户终端需要与基站(base station,BS)通信的无线多用户接入场景中,BS已知的特殊信号通常由终端发送,使得BS可以从这些终端获得关于无线链路的信道状态信息(channel state information,CSI)。这些特殊信号称为用户特定参考信号(或用户特定导频)。由此获得的CSI可以用于相干地解调由用户终端发送的上行链路信号,因为已知相干解调提供比非相干解调更高的频谱效率。该CSI还可以帮助BS为到/来自用户终端的后续传输做出调度决定,以确定它们中的哪一个在哪个时频无线电资源上发送/接收。此外,如果BS具有多个天线,则多个(共同调度的)用户可以使用多用户多输入多输出(multiusermultiple-input multiple-output,MU-MIMO)技术在相同的时频资源上进行发送,从而在BS侧对彼此的信号产生干扰。在这种情况下, BS使用从用户特定导频获得的CSI来帮助检测共同调度的用户中的每一个的信号。一种实用的MU-MIMO上行链路方案是空间线性组合(也称为接收波束成形),其包括将在BS天线处接收的信号与基于共同调度的用户的CSI选择的用户和天线相关系数相乘,然后在传递给信号检测和调制模块之前添加(组合)结果信号。
当互惠适用时,由于上行链路用户特定的导频,在多天线BS处获取的CSI可以在反向传输中使用,即,在下行链路中被利用为发射机处的CSI(CSI at the transmitter,CSIT),这再次允许在同时发送时改善性能,通过使用MU-MIMO技术的空间复用用户终端。例如,当BS使用空间线性预编码(也称为波束成形)时是这种情况,该空间线性预编码是MU-MIMO下行链路方案,其包括在将信号传递给BS天线之前,将指向每个用户的(此外可能还有其他共同调度的用户的CSIT)信号乘以从该用户的 CSIT导出的系数。通过适当地设置这些预编码系数,每个用户终端可以获得其具有足够强度的有用信号,同时受到来自其他共同调度用户的信号的衰减干扰。
另一种用户专用参考信号是下行链路用户专用导频。这些导频由BS在采用下行链路空间预编码的MU-MIMO系统中发送,并且其通过BS应用于数据符号的相同预编码。这样,用户终端可以学习其各自的有效下行链路信道,即,在终端侧经历的标量信道作为在BS侧应用空间预编码的结果。有效下行链路信道的这种知识对于用户终端处的均衡和相干解调目的是必要的。
无论是用于相干解调、调度决策、空间组合还是空间预编码,从用于数据传输的资源中减去专用于用户特定导频的资源(时间和/或频率),从而表示无线系统的开销。在MU-MIMO中,这种开销甚至更大,因为用户特定的导频在相同的时频资源上被复用,因此它们的长度应该随着在这些资源上共同调度的用户终端的数量而增加。否则,基于用户特定导频的信道估计的质量可能由于导频序列之间的过度干扰而遭受严重的降级。如果需要在具有MU-MIMO的相同时频资源上服务的用户终端的数量非常大,则导频开销可能显著降低频谱效率并最终降低这些用户可实现的数据速率。在实际感兴趣的场景中可能出现同时服务这种大量用户终端的需要。一个示例是多服务场景,其中BS需要服务于大量的机器到机器(machine-to-machine,M2M)连接,同时继续支持到/来自用户手持终端的更传统的宽带链路。另一个例子是拥挤场景,其中BS需要在具有非常密集的用户终端部署的区域中操作,例如体育场所。在这种情况下使用现有技术的用户特定导频可能导致系统吞吐量以及由于过多的导频开销和/或降级的 CSI导致的各个链路的可实现的数据速率的严重降低。
因此,提出构建和复用用户特定导频以恢复吞吐量增益的新方法是至关重要的。
发明内容
本申请的目的是改进用于上行链路和/或用于下行链路传输的导频序列的生成。
本申请的目的通过所附独立权利要求中提供的解决方案实现。本申请的有利实现方式在各个从属权利要求、说明书和/或附图中进行了进一步的限定。
特别地,这里描述的本申请允许通过维持(个体)数据传输链路的系统吞吐量和 /或可实现的数据速率来为大量用户终端生成导频序列。特别地,根据本申请实现的导频序列的生成旨在避免(个体)数据传输链路的系统吞吐量和/或可实现的数据速率的降低。
本申请提出了一种导频构造,因此提出了一种用于上行链路和下行链路用户专用参考信号的复用方法。所提出的方法利用代码域来创建不同的导频子集。这些子集中的一个由彼此正交且与其他导频子集正交的序列组成。从该子集分配导频的用户将是无干扰的,并且将获得最佳可能的信道估计质量,但是由于正交性约束,其最大数量将受到限制。其他子集也彼此正交,但是由以受控方式非正交的序列组成。受控的非正交性一方面导致信道估计质量的受控降级;另一方面,其允许过载的可用资源,使得每个过载子集中的导频数量大于其导频序列的长度(以符号为单位)。此外,跨越不同导频子集的不同程度的过载是可能的,使得这些子集中的一些可能严重过载,以服务于大量终端。具有大量终端或具有非常密集的终端部署的示例性环境分别包括,例如,物联网(物联网)设备的大规模部署和/或使用例如社交网络消息传递之类的低要求服务的体育场中的大量人群。由于提议的导频设计方案使用代码域的方式,这种极端过载不会对分配给对服务质量要求更高的应用的其他导频子集产生干扰,例如实时视频流。
根据第一方面,提供了一种导频序列发生器,用于生成用于上行链路和/或用于下行链路传输的导频序列,其中,所述导频序列发生器被配置为:生成包括M+1个导频序列子集的导频序列集,其中,M是等于或大于1的正整数,其中,所述M+1个导频序列子集的每个导频序列子集与所述M+1个导频序列子集的每个另外的导频序列子集正交或者至少部分地正交;将所述M+1个导频序列子集分配给M+1个用户通信设备组,其中,所述M+1个导频序列子集的每个导频序列子集被分配给一个用户通信设备组,其中,每个用户通信设备组包括一个或多个用户通信设备,并且其中,通过所述分配,所述M+1个用户通信设备组中的每个用户通信设备组的一个或多个用户通信设备被配置为,对于所述上行链路和/或所述下行链路传输,使用被分配给相应的用户通信设备组的所述导频序列子集的导频序列。
在根据第一方面的第一种可能的实现方式中,所述M+1个导频序列子集的每个导频序列子集在所述码域、频域和/或时域中与所述M+1个导频序列子集的每个另外的导频序列子集正交或者至少部分地正交。
在根据第一方面或根据第一方面的第一实现形式的第二种可能的实现方式中,所述导频序列发生器被配置为基于包括以下中的至少一种的标准来执行所述分配:用户通信设备服务要求、用户通信设备信道条件,包括信道统计、用户通信设备在小区内的位置和/或用户通信设备到服务基站的距离。
在根据第一方面本身或根据第一方面的任何一个实现形式的第三种可能的实现方式中,所述分配包括:对于所述M+1个导频序列子集的每个导频序列子集,将所述导频序列子集的导频序列分配给所述用户通信设备组中的一个或多个用户通信设备,所述用户通信设备被分配给所述导频序列子集。
在根据第一方面或根据第一方面的任何一个实现形式的第四种可能的实现方式中,所述导频序列发生器被配置为通过允许所述M+1个用户通信设备组中的一个用户通信设备组的所述一个或多个用户通信设备来执行所述分配,以从分配给所述用户通信设备组的所述导频序列子集的所述导频序列中选择其各自的导频序列。
在根据第一方面或根据第一方面的任一实现形式的第五种可能的实现方式中,所述导频序列发生器被配置为通过执行以下操作来生成包括所述M+1个导频序列子集的所述导频序列集:将包括正交或至少部分正交的导频序列的初始导频序列集划分为未处理的导频序列子集和M个待处理的导频序列子集;所述处理单元被配置为对于所述M个待处理导频序列子集的每个待处理导频序列子集,通过将待处理导频序列子集矩阵与复矩阵相乘生成处理后的非正交导频序列子集,所述待处理导频序列子集矩阵包括作为列的所述相应的待处理导频序列子集的导频序列,其中,乘法得到的矩阵得列表示相应的处理后的非正交导频序列子集;其中,所述M+1个导频序列子集包括所述未处理的导频序列子集和所述M个处理后的非正交导频序列子集。
在根据第一方面的第五实现形式的第六种可能的实现方式中,所述未处理的导频序列子集包括至少一个导频序列,和/或其中,所述M个待处理的导频序列子集的每个待处理的导频序列子集包括至少两个导频序列。
在根据第一方面的第五或第六实现形式的第七种可能的实现方式中,所述M个待处理的导频序列子集的第一待处理导频序列子集的导频序列的数量与所述M个待处理的导频序列子集的第二待处理导频序列子集的导频序列的数量不同;和/或其中,所述M个处理后的非正交导频序列子集的第一处理后的非正交导频序列子集的导频序列的数量与所述M个处理后的非正交导频序列子集的第二处理后的非正交导频序列子集的导频序列的数量不同。
在根据第一方面的第五、第六和/或第七实现形式的第八种可能的实现方式中,所述未处理的导频序列子集是空的,并且所有生成的导频序列都在所述M个处理后的非正交导频序列子集中
在根据第一方面的第五至第七实现形式中的任一个的第九种可能的实现方式中,所述未处理的导频序列子集包括至少两个导频序列,并且其中,所述未处理的导频序列子集的所述导频序列中的每一个与所述未处理的导频序列子集的每个另外的导频序列正交。
在根据第一方面的第九实现形式的第十种可能的实现方式中,所述未处理的导频序列子集的所述导频序列中的每一个在所述码域、频域和/或时域中与所述未处理的导频序列子集的每个另外的导频序列正交。
在根据第一方面的第五至第十实现形式中任一个的第十一种可能的实现方式中,所述复矩阵的行数等于所述待处理的导频序列子集矩阵的列数,所述待处理的导频序列子集矩阵包括作为列的所述相应的待处理的导频序列子集的导频序列,并且其中,所述复矩阵的列数大于复矩阵的行数。
在根据第一方面的第五至第十一实现形式中任一个的第十二种可能的实现方式中,所述导频序列发生器被配置为通过以下操作来执行所述分配:将所述未处理的导频序列子集的导频序列分配给所述M+1个用户通信设备组的第一用户通信设备组;将所述M个处理后的非正交导频序列子集的每个处理后的非正交导频序列子集的导频序列分配给所述M+1个用户通信设备组的相应的另一用户通信设备组。
在根据第一方面的任一实现形式的第十三种可能的实现方式中,其中,所述导频序列发生器被配置为将信令消息发送到所述M+1个用户通信设备组中的一个用户通信设备组的用户通信设备,其中,信令消息包括存储多个导频序列的查找表的索引,以及将由所述用户通信设备使用的所述查找表的导频序列的索引。
根据第二方面,提供了一种被配置为生成用于上行链路和/或用于下行链路传输的导频序列方法,其中,该方法包括以下步骤:生成包括M+1个导频序列子集的导频序列集,其中,M是等于或大于1的正整数,其中,所述M+1个导频序列子集的每个导频序列子集与所述M+1个导频序列子集的每个另外的导频序列子集正交或者至少部分地正交;将所述M+1个导频序列子集分配给所述M+1个用户通信设备组,其中,所述M+1个导频序列子集的每个导频序列子集被分配给一个用户通信设备组,其中,每个用户通信设备组包括一个或多个用户通信设备,并且其中,通过分配,所述M+1个用户通信设备组中的每个用户通信设备组的所述一个或多个用户通信设备被配置为,对于上行链路和/或下行链路传输,使用被分配给相应的用户通信设备组的所述导频序列子集的导频序列。特别地,所述方法被配置为执行由这里描述的导频序列发生器执行的任何一个步骤。
根据第三方面,提供了一种信道估计器,其用于执行关于由本文描述的导频序列发生器生成的导频序列的信道估计,其中,所述信道估计器被配置为通过执行以下之一来估计用户通信设备的信道,其中,所述M个处理后的非正交导频序列子集的处理后的非正交导频序列子集的导频序列被分配给用户通信设备:通过使用响应于所述导频序列的符号的传输而接收的一个或多个信号样本、通过使用所述复矩阵的单列、以及通过使用所述导频序列的所述待处理的导频序列的子集的单个用户信道估计方法,其中,所述复矩阵已被用于生成所述M个处理后的非正交导频序列子集的所述处理后的非正交的导频序列子集,其中,所述单列是已用于生成所述导频序列的所述复矩阵的列,所述处理后的非正交导频序列子集是基于所述导频序列的所述待处理的导频序列的子集而生成的;通过使用一个或多个信号样本、复矩阵和待处理的导频序列子集的联合信道估计方法。
根据第四方面,提供了一种方法,该方法被配置为执行关于由本文描述的导频序列发生器生成的导频序列执行信道估计的方法,其中,所述方法包括用户通信设备的信道的估计,所述M个处理后的非正交导频序列子集的处理后的非正交导频序列子集的导频序列被分配给所述用户通信设备,所述估计包括以下之一:通过使用响应于所述导频序列的符号的传输而接收的一个或多个信号样本、通过使用所述复矩阵的单列、以及通过使用所述导频序列的所述待处理的导频序列的子集,来执行单个用户信道估计方法,所述复矩阵已被用于生成所述M个处理后的非正交导频序列子集的所述处理后的非正交导频序列子集,其中,所述单列是已用于生成所述导频序列的所述复矩阵的列,所述处理后的非正交导频序列子集是基于所述导频序列的所述待处理的导频序列的子集而生成的;通过使用所述一个或多个信号样本、所述复矩阵、所述待处理导频序列子集来执行联合信道估计方法。特别地,所述方法被用来执行由这里描述的信道估计器执行的任何一个步骤。
根据第五方面,用户通信设备包括:多个查找表,其中,在所述多个查找表的每个查找表中存储多个导频序列,其中,通过执行所述第二方面的方法生成所述多个导频序列,并且其中,通过应用第一M值和/或通过应用第一复矩阵执行所述第一方面的第十三种可能的实现方式的方法而生成第一查找表的第一多个导频序列,所述第一 M值不同于用于生成所述多个查找表的第二查找表的第二M值;所述第一复矩阵值不同于用于生成所述第二查找表的第二多个导频序列的第二复矩阵;接收实体,其适于从导频序列发生器接收一个或多个指令;处理实体,其被配置为基于所述接收到的一个或多个指令,从所述存储的多个导频序列中选择导频序列。
在根据第五方面的第一种可能的实现方式中,所述一个或多个指令中的每一个指令包括存储多个导频序列的查找表的索引,以及将由所述用户通信设备使用的所述查找表的导频序列的索引。
在根据第五方面或根据第五方面的第一种可能的实现方式的第二种可能的实现方式中,所述用户通信设备包括发送实体,所述发送实体被配置为发送由所述处理实体选择的所述导频序列的所述符号。
附图说明
在下面结合附图的具体实施例的描述中将解释本申请的上述方面和实现形式,其中:
图1示出了根据本申请实施例的导频序列发生器的示例性布置。
图2示出了根据本申请实施例的导频序列发生器执行的步骤。
图3示出了根据本申请实施例的M+1个导频序列子集到M+1个通信设备组的示例性分配。
图4示出了根据本申请实施例的导频序列集生成步骤的示例性子步骤。
图5示出了根据本申请实施例的导频序列生成的示例性执行。
图6示出了根据本申请实施例执行的步骤的示例性序列,所述步骤从导频序列生成开始到信道估计结束。
图7示出了根据本申请实施例的信道估计器的示例性布置。
图8示出了根据本申请实施例的由信道估计器执行的步骤。
图9示出了根据本申请实施例的来自正交覆盖码(orthogonal cover codes,OCC)的用户通信设备特定导频序列的生成,其中用户通信设备特定导频序列的数量大于OCC的数量。
图10示出了根据本申请实施例的来自循环移位(cyclic shift,CS)序列的用户通信设备特定导频序列的生成,其中用户通信设备特定导频序列的数量大于CS序列的数量。
图11示出了根据本申请实施例的查找表,其被布置为存储多个导频序列。
图12示出了根据本申请实施例的用户通信设备的示例性布置。
具体实施方式
通常,必须注意,本申请中描述的所有布置、设备、模块、组件、模型、元件、单元、实体和装置等可以通过软件或硬件元件或其任何组合来实现。由本申请中描述的各种实体执行的所有步骤以及描述为由各种实体执行的功能旨在表示相应实体适于或配置为执行相应的步骤和功能。即使在以下对特定实施例的描述中,由一般实体执行的特定功能或步骤未反映在执行特定步骤或功能的实体的特定详细元素的描述中,应该清楚,本领域技术人员可以在各自的硬件或软件元件或其任何种组合中实现这些方法和功能。此外,本申请的方法及其各个步骤体现在各种所述装置元件的功能中。
此外,除非明确排除组合,否则本文描述的任何实施例的任何实施例和特征可彼此组合。
图1示出了根据本申请实施例的导频序列发生器1的示例性布置。导频序列发生器1用于生成用于上行链路和/或用于下行链路传输的导频序列。
根据本实施例,导频序列发生器1包括:发送实体12,其被配置为执行数据的发送;接收实体13,其被配置为执行数据的接收。根据实施例,发送实体12和接收实体13被提供为一个实体(例如,收发器),如图1中用虚线框所示。因此,在此描述为由导频序列发生器1执行的任何一个发送步骤,具体由发送实体12执行。这里描述为由导频序列发生器1执行的任何一个接收步骤,具体由接收实体13执行。
此外,导频序列发生器1包括一个或多个处理实体11,其被配置为执行除由发送实体12和接收实体13相应地执行的数据的发送和接收之外的不同处理步骤。因此,这里描述的任何一个由导频序列发生器1执行并且不涉及数据发送或接收的步骤,具体由一个或多个处理实体11中的至少一个执行。
必须注意,导频序列发生器1中的发送实体12、接收实体13和/或收发器的存在是可选的。它们的存在是特定于实现方式的,并且取决于导频序列发生器1的环境和 /或其在导频序列发生器1的特定实现方式中的其他功能。
图2示出了由根据本申请实施例的导频序列发生器1执行的步骤21、22。执行所述步骤21、22以生成用于上行链路和/或下行链路传输的导频序列。步骤21、22由例如导频序列发生器1的一个或多个处理实体11执行。
在步骤21中,导频序列发生器1生成具有M+1个导频序列子集的导频序列集,其中M是等于或大于1的正整数。在生成的导频序列集中,每个导频序列子集与所述导频序列集的M+1个导频序列子集的每个另外的导频序列子集正交或至少部分地正交。根据实施例,每个导频序列子集在码域、频域和/或时域中与所述导频序列集的 M+1个导频序列子集的每个另外的导频序列子集正交或至少部分地正交。
在步骤22中,导频序列发生器1将M+1个导频序列子集分配给M+1个用户通信设备组,其中M+1个导频序列子集的每个导频序列子集被分配给一个用户通信设备组。根据本实施例,每个用户通信设备组包括一个或多个用户通信设备。通过分配22,每个用户通信设备组的一个或多个用户通信设备被配置为,对于上行链路和/或下行链路传输,使用被分配给相应的用户通信设备组的导频序列子集的导频序列。
用户通信设备包括任何类型的用户通信设备。例如,用户通信设备包括静态和/或移动通信设备。根据实施例,用户通信设备包括IoT通信中涉及的通信设备。本申请不受特定种类的用户通信设备的限制。通常,用户通信设备包括不构成通信网络但是将通信网络用于通信目的的设备。
根据可与一个或多个,即,本文描述的任何一个实施例组合的实施例,分配22 基于包括以下中的至少一个的标准:用户通信设备服务要求、用户通信设备信道条件、用户通信设备在小区的位置和/或户通信设备到服务基站的距离。根据可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合的另一实施例,分配22包括,对于M+1个导频序列子集的每个导频序列子集,将导频序列子集的导频序列分配22给该用户通信设备组中的一个或多个用户通信设备,其被分配给导频序列子集。另外,根据可与一个或多个,即,本文描述的任何一个实施例组合的另一实施例,导频序列发生器1被配置为通过允许M+1个用户通信设备组中的一个用户通信设备组的一个或多个用户通信设备,来执行分配22。从分配给该组用户通信设备组的导频序列子集的导频序列中选择其各自的导频序列。
图3示出了根据本申请实施例的M+1个导频序列子集到M+1个通信设备组的示例性分配。一个或多个,即,通过使用图3解释的任何一个特征可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合。特别地,图3示出了由导频序列发生器1执行的导频序列生成的结果(例如,参见图2的步骤)。
根据图3的实施例,导频序列发生器1已生成21导频序列集31。生成21的导频序列集31包括M+1个导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1,其中,M是整数并且M≥1。生成21M+1个导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1,使得它们彼此正交或至少部分地正交。M+1个导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1可以包括不同数量的导频序列。即,每个导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1可以包括的导频序列的数量与至少一个另外的导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1 包括的导频序列的数量不同。
此外,根据图3的实施例,存在M+1个用户通信设备组32_1、32_2、...、32_M+1。 M+1个用户通信设备组32_1,32_2、...、32_M+1中的每一个包括一个或多个用户通信设备。根据可与一个或多个,即,本文描述的任何一个实施例组合的实施例,M+1个用户通信设备组32_1、32_2、...、32_M+1包括不同数量的用户通信设备。即,在这种情况下,每一个用户通信设备组32_1、32_2、...、32_M+1包括的用户通信设备的数量与至少一个另外的用户通信设备组32_1、32_2、......、32_M+1中的用户通信设备的数量不同。
图4示出了根据本申请实施例的导频序列集31生成步骤21的示例性子步骤41、42。因此,图4的实施例可被视为补充上述实施例的实施例。特别地,一个或多个,即,图4的实施例的任何一个特征可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合。
根据图4的实施例,当生成21导频序列集31时,导频序列发生器1将包括正交或至少部分地正交的导频序列的初始导频序列集划分为未处理的导频序列子集和M 个待处理的导频序列子集,划分41。因此,完成将初始导频序列集划分为M+1个初始子集(一个未处理的导频序列子集和M个待处理的导频序列子集)。如上所述,根据可与一个或多个,即,本文描述的任何一个实施例组合的实施例,初始导频序列集的每个导频序列与初始导频序列集中的每个另外的导频序列正交或至少部分地正交 (例如,在码域、频域和/或时域中)。
根据可与一个或多个,即,本文描述的任何一个实施例组合的实施例,未处理的导频序列子集包括至少一个导频序列,和/或包括至少两个导频序列的M个待处理的导频序列子集中的每个待处理的导频序列子集。此外,根据可与一个或多个(即,本文描述的任一个实施例)组合的实施例,M个待处理导频序列子集被布置为使得M 个待处理的导频序列子集的至少一个待处理导频序列子集的导频序列与M个待处理的导频序列子集的至少另一个待处理的导频序列子集的导频序列的数量不同。另外,根据可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合的实施例,未处理的导频序列子集包括至少两个导频序列,并且未处理的导频序列子集的每个导频序列与未处理的导频序列子集的每个另外的导频序列正交。例如,未处理的导频序列子集的每个导频序列在码域、频域和/或时域中与未处理的导频序列子集的每个另外的导频序列正交。
随后,在步骤42中,导频序列发生器1使用M个待处理的导频序列子集来生成 M个处理后的非正交导频序列子集。为此目的,导频序列发生器1对于M个待处理的导频序列子集的每个待处理的导频序列子集执行以下:导频序列发生器1通过将待处理导频序列子集矩阵与复矩阵相乘生成处理后的非正交导频序列子集,所述待处理导频序列子集矩阵包括作为列的相应的待处理导频序列子集的导频序列,其中,乘法得到的矩阵的列表示相应的处理后的非正交导频序列子集。
根据可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合的实施例,复矩阵的行数等于待处理导频序列子集矩阵的列数,包括作为列的各个待处理导频序列子集的导频序列,并且复矩阵的列数大于复矩阵的行数。这样,通过将待处理导频序列子集与复矩阵相乘,在由乘法得到的相应的处理后的非正交导频序列子集中存在更多导频序列。这有助于本申请的解决方案,因为提供了更多的导频序列,可以避免系统吞吐量和/或可实现的数据速率的降低,尤其是在存在大量用户终端的环境中。
在针对M个待处理的导频序列子集中的每一个执行了步骤42之后,存在M个处理后的非正交导频序列子集。必须注意,术语“非正交导频序列子集”意味着相应的子集的导频序列彼此不是正交的(例如,在码域、时域和/或频域中)。然而,M个非正交导频序列子集的每个非正交导频序列子集与M个非正交导频序列子集的每个其他非正交导频序列子集正交(例如,在码域、时域和/或频域中)。
根据可与一个或多个,即,本文描述的任何一个实施例组合的实施例,M个处理的非正交导频序列子集的至少一个处理后的非正交导频序列子集的导频序列的数量与M个处理后的非正交导频序列子集的至少一个另外的处理后的非正交导频序列子集的导频序列的数量不同。
由执行步骤41得到的未处理导频序列子集和由执行步骤42得到的M个处理后的非正交导频序列子集表示生成21的导频序列集31的M+1个导频序列子集311_1、 311_2、...、311_M+1。
如上所述,随后,将M+1个导频序列子集(即,未处理的导频序列子集和M个处理后的非正交导频序列子集)311_1、311_2、...、311_M+1分配22给M+1个用户通信设备组32_1、32_2、...、32_M+1。
图5示出了根据本申请实施例的导频序列生成的示例性执行。图5的实施例示出了本申请的特征的一些特定布置。必须指出的是,一个或多个,即,图5的实施例中的任何一个特征可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合。
根据图5的实施例,提供由N个正交或至少部分正交的列组成的基线代码矩阵U 作为初始导频序列集31’,其中代码矩阵U的N列表示初始导频序列集31’的初始导频序列。如上所述,例如,在时域、频域和/或码域中考虑正交性。
为了生成21该M+1个导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1,将矩阵U划分41为未处理的导频序列子集311_1,在图5中用矩阵Uorth表示,以及一个待处理的导频序列子集311_2’,在图5中由矩阵Unon-orth表示。根据图5的实施例,为简单起见,M被设置为1(即,M=1)。因此,U=<Uorth|Unon-orth>,其中Uorth由North个列或North个正交导频序列组成,其彼此正交,并且Unon-orth由Nnon-orth个列或Nnon-orth个非正交导频序列组成。Uorth的列(即,导频序列)和Unon-orth的列(即,导频序列) 彼此正交。其中,缩写“orth”代表“正交”,缩写“non-orth”代表“非正交”或“不正交”。
Uorth的列(即,导频序列)被分配22给第一通信设备组的North个用户通信设备。因为M=1,所以根据图5的实施例处理两组用户通信设备。
设Wnon-orth是Nnon-orth×Knon-orth(通常是复)矩阵5。根据本实施例,选择 Nnon-orth,Knon-orth使得Nnon-orth<Knon-orth。至于Wnon-orth的条目,它们的选择将在稍后解决。
矩阵乘法Unon-orth×Wnon-orth的列(即,导频序列)被分配给第二用户通信设备组的Knon-orth个“非正交”用户通信设备,而不是直接考虑或分配Unon-orth的列(即,导频序列)作为或到导向序列。词组“非正交用户通信设备”意味着第二通信设备组的各个用户通信设备将被分配22给非正交导频序列。实际上,每个“非正交”导频序列是 Unon-orth的所有列的线性组合,其中系数取自Wnon-orth的列中的一列。
因此,表示待处理导频序列子集311_2’的矩阵Wnon-orth与复矩阵Wnon-orth 5相乘以获得处理后的非正交导频序列集311_2,其由Unon-orth×Wnon-orth表示。矩阵 Unon-orth×Wnon-orth的列表示处理后的非正交导频序列集311_2的非正交导频序列。
由于这种非正交性,基站处的每个“非正交”用户通信设备的信道估计步骤将受到来自其他“非正交”传输的信号的干扰/污染。然而,正确选择Wnon-orth(并隐式地表示 Nnon -orth,Knon-orth)以及对“非正交”用户通信设备使用联合信道估计,将有助于将污染保持在受控水平。此外,由于子矩阵或子集Uorth和Unon-orth之间的正交性,“非正交”用户通信设备的非正交性将不会对“正交”用户通信设备的导频序列造成干扰/污染。
必须注意的是,利用本申请的导频序列生成方法,生成的导频的数量以及因此可以同时服务的用户通信设备的数量是
Figure GDA0002461461170000101
因此,本申请增加了生成的导频的数量以及可以同时服务的用户通信设备的数量。这些导频序列中的每一个由等于N=Nnon-orth+Nnon-orth的多个导频符号组成。由于不等式Nnon-orth< Knon-orth通过构造成立,因此N<K。以这种方式,可与减少导频开销。
图6示出了根据本申请实施例执行的示例性序列的步骤,所述步骤从导频序列生成开始到信道估计结束。示例性步骤序列是可实现的,例如,在MU-MIMO中,其中生成用户通信设备特定的导频序列。
图6基于上述实施例,特别是对上述实施例进行补充。必须指出的是,一个或多个,即,图6的实施例中的任何一个特征可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合。图6的实施例是基于图5的实施例的示例。
在图6中,图5的矩阵Uorth(是未处理的导频序列子集311_1)的列被用作签名以在第一用户通信设备组32_1的不同(正交)的用户通信设备321_1、…、321_k 之间区分信道。此外,在图6中,矩阵Wnon-orth的列被用作签名以在第二用户通信设备组的不同(非正交)用户通信设备322_1、...、322_z之间区分信道。
因此,选择Wnon-orth的一种方法是使得其列之间的最小互相关尽可能低。这相当于将这些列设置为半径为1的Nnon-orth维复合球上的任何Knon-orth点,并且具有尽可能大的最小对角。选择Wnon-orth的其他方法也可以利用关于第二用户通信设备组32_2 的“非正交”用户通信设备322_1、...、322_z的信道的附加知识,例如,其统计数据,当这种知识可用时,例如在基站(BS)处。
图6的左侧使所生成的导频序列子集的使用可视化。这里,分别通过对初始导频序列集或矩阵U执行步骤41来分别获得未处理导频序列子集311_1或矩阵Uorth,并且未处理导频序列子集311_1的导频序列和矩阵Uorth的列分别被分配22给第一用户通信设备321_1、...、321_k组32_1。在图6中,未处理的导频序列子集311_1的导频序列的数量k或矩阵Uorth的列分别对应于第一用户通信设备321_1、...、321_k组32_1 的用户通信设备321_1、...、321_k的数量k。第一用户通信设备组32_1的每个第i(1≤i≤k) 个用户通信设备321_1、...、321_k经由相应的上行链路信道(例如,MU-MOMO上行链路信道)61向BS 62发送一个相应的导频序列,其中,相应的导频序列对应于矩阵Uorth的相应的(即,第i)列。
此外,通过执行步骤42分别获得处理后的非正交导频序列子集311_2或矩阵 Unon -orth×Wnon-orth,并且,处理后的非正交导频序列子集311_2的导频序列或矩阵 Unon-orth×Wnon-orth的列分别被分配22给第二用户通信设备322_1、...、322_z组32_2。如图6所示,处理后的非正交导频序列子集311_2的导频序列的数量z或矩阵 Unon-orth×Wnon-orth的列分别对应于第二用户通信设备组32_2的用户通信设备322_1、...、322_z的数量z。第二用户通信设备组32_2的每个第j(1≤j≤z)个用户通信设备322_1、...、322_z经由相应的上行链路信道(例如,MU-MOMO上行链路信道)61向BS 62发送一个相应的导频序列,其中,相应的导频序列对应于矩阵 Unon-orth×Wnon-orth的相应的(即,第j)列。在图6中,为了图6的简单起见,仅指示矩阵Wnon-orth,因为Wnon-orth的列数与Unon-orth×Wnon-orth的列数相同,例如, z。
响应于导频序列的接收,根据本实施例,BS 62使用知道用户通信设备的“正交”和“非正交”分组的组合/预编码方案。以这种方式,可以保持“非正交”组32_2内的设计导频污染的影响,使“正交”组32_1无污染。这种组合/预编码的一个示例是BS 62 处的单用户检测/预编码。至于信令,仅需要对当前无线通信标准中的调度许可和无线电资源控制(radioresource control,RRC)消息中的现有导频分配比特进行略微修改。此更改仅在这些信令消息中产生log2(K)-log2(N)个附加位。例如,对于4倍过载(K=4N),仅需要2个附加位。对于矩阵Wnon-orth的特定列的“非正交”组32_2的用户通信设备322_1、...、322_z,需要这些附加比特来通知其应该使用其自己的签名。
根据图6的实施例,BS 62基于导频序列
Figure GDA0002461461170000111
对用户通信设备321_1、...、321_k的第一或“正交”用户通信设备321_1、...、321_k组32_1执行信道估计其中, i=1…North
Figure GDA0002461461170000112
表示矩阵Uorth的第i列,即,
Figure GDA0002461461170000113
是未处理导频序列子集311_1的第i序列,该未处理导频序列子集311_1包括彼此正交的正交导频序列。对于用户通信设备321_1、...、321_k的第一或“正交”组32_1,BS 62被配置为执行任何一种传统信道估计方法,例如,如图6所示的传统信道估计。
对于用户通信设备322_1、...、322_z的第二或“非正交”组32_2,BS 62基于处理的非正交导频序列子集311_2的导频序列对各个用户通信设备322_1、...、322_z执行信道估计。所述导频序列是矩阵Unon-orth×Wnon-orth的列。对于用户通信设备 322_1、...、322_z的第二或“非正交”组32_2,BS 62被配置为执行如图6所示的联合信道估计方法。联合信道估计方法包括例如多用户最小二乘(least squares,LS)方法或多用户最小均方误差(minimummean square error,MMSE)方法,两者均是众所周知的,因此,这里不再详细描述。
因此,在图6中,BS 62本身可以被视为信道估计器,或者BS 62包括作为BS 62 的组件的信道估计器。
从上述内容可以得知,并且如在整个申请中所示,这里使用的方案是混合(正交 /非正交)序列构造和多路复用方法,其允许以可以分别使用更少数量的正交码或导频序列发送它们的方式,预处理多个用户通信设备321_1、...、321_k和322_1、...、322_z 的用户通信设备特定导频序列。
该导频序列传输方案的一个优点是可以复用比现有解决方案可容纳更大数量的同时连接的用户通信设备特定导频,同时需要与其相同的导频开销,从而允许BS 62 与大量连接的用户通信设备321_1、...、321_k,322_1、...、322_z同时通信。这是在保证321_1,......,321_k,322_1、...、322_z一类用户通信设备(通常是那些具有宽带/高数据速率要求,需要最多这样的信道估计质量)的最佳可能信道估计精度的同时完成的。现有解决方案不能实现这种性能,其仅能容纳少量同时具有可接受信道估计质量的连接,并且如果同时连接的数量增加则导致该质量严重下降。例如,使用正交导频序列从大量用户通信设备获得给定频带上的CSI只能通过对这些导频序列进行时间复用来实现。这将具有负面影响,即使来自每个用户通信设备的后续导频传输不定期,并且在时间上更加分离,从而降低其信道估计质量。如果使用非正交导频,也会发生类似的降级。实际上,对于非正交导频,为BS62处的每个连接计算的信道估计将被来自其他同时连接的导频传输的干扰污染。相反,所提出的方法提供了平衡正交和非正交用户通信设备特定导频传输的可能性。
另一个优点是,与现有的用户通信设备特定的导频复用解决方案相比,通过减少与系统中的有源设备通信所需的平均导频开销,可以增加系统吞吐量。此外,这是在维持用户通信设备的子集(例如,这些运行宽带服务)的同时实现最佳可能的信道估计。如下面更详细地所示,利用数值结果,在系统吞吐量方面,纯粹正交或纯粹非正交的用户特定导频序列都不能胜过所提出的设计。实际上,通过调整获得正交导频序列311_1的连接的百分比和获得非正交导频序列311_2的连接的百分比的可能性,保证了新颖的混合正交/非正交导频序列构造,从而实现了和数据速率,即,最差等于,但通常大于现有解决方案的总数据速率。
因此,本申请提供了一种同时发送无线系统的基站62所需的多个(可能是大量的)用户专用参考信号,以从在相同的时频资源上调度的可能是大量的用户通信设备 321_1、...、321_k,322_1、...、322_z获取上行链路信道状态信息的方法;或者通过这些用户通信设备321_1、...、321_k,322_1、...、322_z来学习其各自的有效下行链路信道。用户通信设备321_1、...、321_k,322_1、...、322_z可以属于具有不同服务质量要求的不同服务类别。
如这里所示,该方法包括从一组正交序列31’开始创建M+1≥2个通信设备特定导频序列子集。这些子集将以灵活的方式分配给M+1个不同的用户通信设备321_1、...、 321_k,322_1、...、322_z组32_1、32_2、...、32_M+1,每个可能具有不同的服务要求。该方法使用分层扩展技术来实现以下目的。
第一子集的导频或未处理的导频序列子集311_1分别通过设计彼此正交,从而为第一用户通信设备321_1、...、321_k组32_1产生最佳可能的信道估计质量。
剩余的M个子集或待处理的导频序列子集中的每一个的导频序列彼此不正交,从而允许通过过载其可用资源服务其各自的用户通信设备组中更大数量的同时连接。这种过载导致导频序列之间的污染(干扰)。然而,通过适当调整方案参数,可以将这种污染保持在受控水平内。
可以在具有可能不同服务要求的用户通信设备组32_1、32_2、32_M+1中使用不同程度的过载。
M+1个导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1通过设计另外彼此正交,这样,不存在组间导频污染。这意味着M个非正交子集311_2、...、311_M+1中的过载不影响第一正交组311_1中的用户通信设备的信道估计质量。
此外,本申请还提供了一种基于该导频序列设计执行信道估计的方法。
图7示出了根据本申请实施例的通用信道估计器7的示例性布置。信道估计器7 被布置为执行如本文所述的信道估计。图7补充了这里描述的实施例。必须指出的是,一个或多个,即,图7的实施例中的任何一个特征可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合。
根据本实施例,信道估计器7包括:发送实体72,其被配置为执行数据的发送;接收实体73,其被配置为执行数据的接收。根据一个实施例,发送实体72和接收实体73被提供为一个实体(例如,收发器),如图7中虚线框所示。因此,在此描述为由信道估计器7执行的任何一个发送步骤,特别地由发送实体72执行。在此描述为由信道估计器7执行的任何一个接收步骤,特别地由接收实体73执行。
此外,信道估计器7包括一个或多个处理实体71,其被配置为执行除数据的发送和接收之外的不同处理步骤,这些处理步骤由发送实体72和接收实体73相应地执行。因此,这里描述的任何一个由信道估计器7执行并且不涉及数据发送或接收的步骤,特别地由一个或多个处理实体71中的至少一个执行。
必须注意,信道估计器7中的导频序列发生器7中的发送实体72、接收实体73 和/或收发器的存在是可选的。它们的存在是特定于实现方式的,并且取决于信道估计器7的环境和/或其在信道估计器7的特定实现方式中的其他功能。
图8示出了根据本申请实施例的由信道估计器7执行的两个可选步骤81、82。所述可选步骤81、82特别地由信道估计器7执行,以估计用户通信设备322_1、...、322_z 的信道,M个处理后的非正交导频序列子集的处理后的非正交导频序列自己311_2的导频序列已经被分配给用户通信设备322_1、...、322_z。图8补充了本文描述的实施例。必须指出的是,一个或多个,即,图8的实施例的任何一个特征可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合。
根据第一可选步骤81,信道估计器7执行单用户信道估计方法,通过:使用响应于处理后的非正交导频序列子集311_2的导频序列的符号的传输而接收的一个或多个信号样本;使用复矩阵5的单列,复矩阵5已被用于生成M个处理后的非正交导频序列子集的处理后的非正交导频序列子集311_2,其中单列是已经用于生成导频序列的复矩阵的列;并且使用导频序列的待处理导频序列子集311_2’,处理后的非正交导频序列子集311_2是基于导频序列的待处理导频序列子集311_2’生成的。
根据第二可选步骤82,信道估计器7通过使用一个或多个信号样本、复矩阵5和待处理导频序列子集311_2’来执行联合信道估计方法。
图9示出了根据本申请实施例的来自正交覆盖码(orthogonal cover codes,OCC)31’的用户通信设备特定导频序列311_1、311_2的生成,其中用户通信设备特定导频序列311_1、311_2的数量大于OCC 31’的数量。图9补充了这里描述的实施例。必须指出的是,一个或多个,即,图9的实施例中的任何一个特征可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合。
在图9的实施例中,对应于初始导频序列集31’的矩阵U是示例性的任何N×N正交(OCC)矩阵,例如,沃尔什哈达马德(Walsh-Hadamard)或离散傅立叶变换(DiscreteFourier Transform,DFT)矩阵,其中N是大于或等于2的正整数。根据图9的示例性实施例,通过设置North=4,Nnon-orth=5和Knon-orth=8,从N=9个OCC序列开始生成K=12个导频序列。必须注意,图9的实施例中使用的数字是示例性的,并不限制本申请。在图9的实施例中,复矩阵Wnon-orth 5的列是半径为1的5维上 (Nnon-orth=5)复球上的任意8个点(Knon-orth=8)。特别地,选择复矩阵Wnon-orth5 的列,使得其的最小对角度数尽可能大。
当应用图9的导频序列结构时,任何传统的信道估计方法都可用于根据导频序列
Figure GDA0002461461170000147
估计来自“正交”组32_1的用户通信设备321_1、...、321_k的信道,其中, i=1…North
Figure GDA0002461461170000148
表示对应于未处理的导频序列子集311_1的矩阵Uorth的第i列。至于来自“非正交”组32_2的“非正交”用户通信设备322_1、...、322_z,根据本实施例,通过使用单用户信道估计方法81,可以估计其各自的信道。作为单用户最小二乘(LS),其仅使用来自对应于用户通信设备322_1、...、322_z的矩阵Wnon-orth5的列。更确切地说,令pm表示被指定为用户设备m的导频序列的矩阵Unon-orth×Wnon-orth(即,处理后的非正交导频序列子集311_2)的特定列。令Np为该导频序列的符号长度。通过Hm表示希望使用导频pm在BS 61处估计的频域信道系数。必须注意,Hm不依赖于资源元素索引n,因为OCC导频序列通常被选择为足够短以适合信道几乎恒定的资源网格的区域。令yn指定在BS处接收的样本被热噪声zn和来自其他“非正交”用户通信设备导频序列的干扰破坏。然后,我们得到
Figure GDA0002461461170000141
其中pm,n表示导频序列pm的第n个元素1≤n≤Np。现在,用y表示接收的导频样本的矢量,即,y=[y1 … ym,]。基于pk的信道系数Hm的单用户LS估计,表示为
Figure GDA0002461461170000142
并且给定样本向量y写为
Figure GDA0002461461170000143
这里,[Wnon-orth]i,m是矩阵Wnon-orth 5的第i列的第m个条目,并且
Figure GDA0002461461170000149
是矩阵Unon-orth 311_2’的第i列。对于某些矩阵M,符号MH用于表示M的共轭转置。
用于“非正交”导频序列子集311_2的信道估计的更好方法是联合信道估计82,例如,多用户最小二乘(LS)或多用户最小均方误差(MMSE),其中,在估计所有“非正交”用户通信设备322_1、...、322_z的信道响应的同时使用矩阵Wnon-orth5的所有列。更确切地说,由H表示想要联合估算的来自Knon-orth的“非正交”用户通信设备 322_1、...、322_z的信道系数矢量[H1 … HKnon-orth]。H的多用户LS估计,表示为
Figure GDA0002461461170000144
由下式给出
Figure GDA0002461461170000145
如果被表示为R的向量H的协方差矩阵对于BS 62是已知的,则可以使用多用户MMSE。在这种情况下,Knon-orth的“非正交”用户通信设备的信道估计,表示为
Figure GDA0002461461170000146
可以如下计算:
Figure GDA0002461461170000151
这里,
Figure GDA0002461461170000152
表示协方差矩阵R的平方根,σ2表示附加噪声zn的方差。
图10示出了根据本申请实施例的来自循环移位(CS)序列31’的用户通信设备特定导频序列311_1、311_2的生成,其中,用户通信设备特定导频序列311_1、311_2 的数量大于CS序列31’的数量。图10补充了这里描述的实施例。必须指出的是,一个或多个,即,图10的实施例的任何一个特征可与一个或多个,即,本文所述的任何一个实施例组合。
在图10的实施例中,在我们的导频构造中用作基础的矩阵U31’被选择为矩形矩阵,所述矩形矩阵的列是由相同基本序列构成的N个CS序列。图10示出了,从N=5个 CS序列开始,通过设置North=2,Nnon-orth=3以及Knon-orth=4,所提出的方法是如何被用来构建K=6个用户特定导频的示例。必须注意,图9的实施例中使用的数字是示例性的,并不限制本申请。在图10的实施例中,通过在半径为1的三维复球 (Nnon-orth=3)上将矩阵Wnon-orth5的列设置为任意4个点(Knon-orth=4)来示例性地选择矩阵Wnon-orth5,使得其最小对角度数尽可能大。
任何传统的基于CS的信道估计方法可用于基于导频序列
Figure GDA0002461461170000153
来估计来自“正交”组32_1的用户通信设备321_1、...、321_k的信道。至于“非正交”组32_2,“非正交”用户通信设备322_1、...、322_z的移位信道脉冲响应仍将与“正交”用户通信设备321_1、...、321_k的信道的脉冲响应分离。然而,由于“非正交”用户通信设备322_1、...、 322_z的每个导频序列是多个CS序列的线性组合,因此其各自的信道脉冲响应将不再通过时域窗口化而彼此分离。幸运的是,复矩阵Wnon-orth 5的列可以用于通过使用复矩阵Wnon-orth的相应列,在样本基础上相干组合每个“非正交”信道脉冲响应的 Nnon-orth移位版本相干组合,在“非正交”的信道之间来区分“非正交”用户通信设备 322_1、...、322_z。更准确地说,令pm表示被指定为用户通信设备m的导频序列的矩阵Unon-orth×Wnon-orth的特定列(即,处理后的非正交导频序列子集311_2),并且令Np为该导频的符号中的长度。注意通过构造:
Figure GDA0002461461170000154
这里,[Wnon-orth]i,m是矩阵Wnon-orth5的第i列的第m个条目,并且
Figure GDA0002461461170000155
是矩阵Unon -orth的第i列(即,待处理导频序列子集311_2’)。用Hm,n表示希望在BS 62处使用导频pm估计的子载波n的位置处的频域信道系数,并且令yn指定在BS 62处接收的样本被热噪声zn和来自其他非正交用户通信设备322_1、...、322_z导频序列的干扰破坏。然后yn写为
Figure GDA0002461461170000156
其中pm,n表示导频序列pm的第n个元素(1≤n≤Np)。首先,基于pm,n计算Hm,n(表示为
Figure GDA0002461461170000157
)的最小二乘(LS)估计,给定样本ym,n
Figure GDA0002461461170000161
然后,对样本
Figure GDA0002461461170000162
应用Np-点离散傅里叶逆变换(inverse discreteFourier transform,IDFT)。由于pm的定义中的Nnon-orthCS序列
Figure GDA0002461461170000163
上述IDFT操作将导致“非正交”用户通信设备m(如图10所示,在Nnon-orth=3的情况下)的估计的信道脉冲响应
Figure GDA0002461461170000164
的移位版本Nnon-orth,其中L是信道脉冲响应的长度。这些Nnon-orth移位版本分别用系数
Figure GDA0002461461170000165
加权,并且被热噪声和干扰破坏。来自“正交”用户通信设备321_1、...、321_k的所有干扰以及大部分噪声可以通过对每个移位版本应用时域窗口来减轻,例如矩形窗口,
Figure GDA0002461461170000166
以从由信道脉冲响应的L个样本覆盖的区间外消除噪声样本。为了减轻来自剩余的“非正交”用户通信设备322_1、...、322_z的干扰的影响,执行组合操作,其给出由下式给出的时域信道估计
Figure GDA00024614611700001611
Figure GDA0002461461170000168
最后,最终频域信道估计,表示为
Figure GDA0002461461170000169
可以作为时域估计
Figure GDA00024614611700001610
的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)获得。
因此,本申请涉及用于上行链路和/或用于下行链路传输的导频序列的生成。为此目的,生成包括M+1个导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1的导频序列集31, M是等于或大于1的正整数(即,M≥1),M+1个导频序列子集311_1、311_2、...、 311_M+1的每个导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1与M+1个导频序列子集 311_1、311_2、...、311_M+1中的每个另外的导频序列子集311_2、...、311_M+1正交或至少部分地正交。M+1个导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1可以具有与导频符号时间/频率资源过载的不同期望程度和/或导频开销减少的不同期望程度相对应的不同大小。M+1个导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1被分配给M+1 个用户通信设备组32_1、32_2、32_M+1,其中每个导频序列子集311_1、311_2,......, 311_M+1被分配给一个用户通信设备组32_1、32_2、...、32_M+1,其中每个用户通信设备组32_1、32_2、...、32_M+1包括一个或多个用户通信设备,并且其中,通过分配,每个用户通信设备组32_1、32_2、...、32_M+1的一个或多个用户通信设备被配置为,针对上行链路和/或下行链路传输,使用分配给相应的用户通信设备组32_1、 32_2、...、32_M+1的导频序列子集311_1、311_2、...、311_M+1。另外,本申请涉及相应的信道估计。
如已经讨论的,本申请实现的一些优点包括以下中的至少一个:允许BS 62通过启用大量用户通信设备特定的导频序列的同时传输,与大量连接的用户通信设备 321_1、...、321_k,322_1、...、32_z同时通信;通过减少与系统中的有源用户通信设备321_1、...、321_k,322_1、...、32_z通信所需的平均导频开销来增加系统吞吐量;为用户通信设备321_1、...、321_k,322_1、...、32_z实现其需要的最佳可能的信道估计质量,例如,宽带用户通信设备321_1,......,321_k,322_1、...、32_z。
图11示出了L个查找表1111_1、1111_2、...、1111_L的多个111,其中L是严格正整数,即,L>1。根据本申请的实施例,L个查找表1111_1、1111_2、...、1111_L 中的每一个被布置为存储多个导频序列。
第一查找表1111_1包括存储在矩阵
Figure GDA0002461461170000171
中的一组
Figure GDA0002461461170000172
正交序列、存储在矩阵
Figure GDA0002461461170000173
中的另一组
Figure GDA0002461461170000174
正交序列以及存储在矩阵
Figure GDA0002461461170000175
中的
Figure GDA0002461461170000176
系数序列。
第二查找表1111_2包括存储在矩阵
Figure GDA0002461461170000177
中的一组
Figure GDA0002461461170000178
正交序列、存储在矩阵
Figure GDA0002461461170000179
中的另一组
Figure GDA00024614611700001710
正交序列、以及存储在矩阵
Figure GDA00024614611700001711
中的
Figure GDA00024614611700001712
系数序列。
第L个查找表1111_L包括存储在矩阵
Figure GDA00024614611700001713
中的一组
Figure GDA00024614611700001714
正交序列、存储在矩阵
Figure GDA00024614611700001715
中的另一组
Figure GDA00024614611700001716
正交序列、以及存储在矩阵
Figure GDA00024614611700001717
中的一组
Figure GDA00024614611700001718
系数序列。
图12示出了根据本申请实施例的用户通信设备112的示例性布置。用户通信设备112被安排为使用由导频序列发生器1生成的一个或多个导频序列用于上行链路和 /或用于下行链路传输。用户通信设备112是任何上述用户通信设备321_1、...、321_k, 322_1、...、32_z的示例性代表。
根据本实施例,用户通信设备112包括:发送实体1122,其被配置为执行数据和导频符号的发送;接收实体1123,其被配置为执行数据和导频符号的接收。根据一个实施例,发送实体1122和接收实体1123被提供为一个实体(例如,收发器),如图 12中虚线框所示。因此,在此描述为由用户通信设备112执行的任何一个发送步骤,由发送实体1122特别地执行;在此描述为由用户通信设备112执行的任何一个接收步骤,由接收实体1123特别地执行。例如,接收实体被配置为从导频序列发生器1 接收指令。
此外,用户通信设备112包括被配置为存储数据的一个或多个数据存储实体1124。例如,一个或多个存储实体1124中的至少一个被配置为存储多个111查找表1111_1、 1111_2、...、1111_L。如上所述,在多个111查找表1111_1、1111_2、...、1111_L的每个查找表1111_1、11111_2、......、1111_L中存储多个导频序列,其中多个导频序列由导频序列生成器1生成。在一个或多个存储实体1124中存在一个以上的查找表 1111_1,11111,...,1111_L的情况下,通过应用第一M值,该第一M值不同于用于生成多个查找表111的第二查找表1111_2、...、1111_L的第二多个导频序列的第二M 值,和/或通过应用第一复矩阵
Figure GDA00024614611700001720
所述第一复矩阵
Figure GDA00024614611700001721
不同于用于生成第二查找表1111_2、...、1111_L的第二多个导频序列的第二复矩阵
Figure GDA00024614611700001722
来生成第一查找表1111_1的第一多个导频序列。因此,多个111查找表1111_1、1111_2、...、 1111_L包括相对于M值和/或关于复矩阵Wnon-orth彼此不同的查找表1111_1、 1111_2、...、1111_L。
用户通信设备112还包括一个或多个处理实体1121,其被配置为执行除了数据或导频符号的发送和接收之外的不同的处理步骤,其由发送实体1122和接收实体1123 相应地执行。因此,由用户通信设备112执行并且不涉及数据或导频传输、接收或存储的步骤之一具体由一个或多个处理实体1121中的至少一个执行。
具体地,根据实施例,用户通信设备112(具体地,用户通信设备112的接收实体1123)被配置为例如从导频序列发生器1接收包括来自导频序列发生器1的一个或多个指令的信令消息,并且将信令信息传递给处理实体1121,处理实体1121解析信令消息以提取包含在其中的指令。因此,指令以及信令消息包括:来自L个查找表 1111_1、1111_2、...、1111_L的多个111的查找表1111_1,1111_2,...,1111_L的索引,其用于存储多个导频序列;以及由用户通信设备112用于上行链路导频传输和/ 或下行链路信道估计的查找表1111_1、1111_2、...、1111_L的导频序列的索引。例如,上行链路导频传输由用户通信设备112的发送实体1122执行,其基于由接收实体1123 接收的信令消息发送由一个或多个处理实体1121中的至少一个选择的导频序列的符号。
已经结合本文的各种实施例描述了本申请。然而,通过研究附图、公开内容和所附权利要求,本领域技术人员通过实践所要求保护的申请可以理解并影响所附实施例的其他变型。在权利要求中,词语“包括”不排除其他元件或步骤,不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不能用于获益。

Claims (20)

1.一种导频序列发生器,用于生成用于上行链路和/或用于下行链路传输的导频序列,其中,所述导频序列发生器包括第一处理实体,所述第一处理实体被配置为:
- 生成包括M+1个导频序列子集的导频序列集,其中,M是等于或大于1的正整数,其中,所述M+1个导频序列子集包括未处理的导频序列子集和M个处理后的非正交导频序列子集,各非正交导频序列子集的导频序列彼此不正交,M个非正交导频序列子集的每个非正交导频序列子集与所述M个非正交导频序列子集的每个其他非正交导频序列子集正交;
-将所述M+1个导频序列子集分配给M+1个用户通信设备组,其中,所述M+1个导频序列子集的每个导频序列子集被分配给一个用户通信设备组,其中,每个用户通信设备组包括一个或多个用户通信设备,并且其中,通过所述分配,所述M+1个用户通信设备组中的每个用户通信设备组的所述一个或多个用户通信设备被配置为,对于所述上行链路和/或所述下行链路传输,使用被分配给相应的用户通信设备组的导频序列子集的导频序列。
2.根据权利要求1所述的导频序列发生器,其中,所述M+1个导频序列子集的每个导频序列子集在码域、频域和/或时域中与所述M+1个导频序列子集的每个另外的导频序列子集正交或者至少部分地正交。
3.根据权利要求1或2所述的导频序列发生器,其中,所述第一处理实体被配置为基于包括以下中的至少一种的标准来执行所述分配:用户通信设备服务要求、用户通信设备信道条件,包括信道统计、用户通信设备在小区内的位置和/或用户通信设备到服务基站的距离。
4.根据权利要求1或2所述的导频序列发生器,其中,所述分配包括:对于所述M+1个导频序列子集的每个导频序列子集,将导频序列子集的导频序列分配给所述用户通信设备组中的所述一个或多个用户通信设备,所述用户通信设备组被分配导频序列子集。
5.根据权利要求1或2所述的导频序列发生器,其中,所述第一处理实体被配置为通过允许所述M+1个用户通信设备组中的一个用户通信设备组的所述一个或多个用户通信设备从分配给所述用户通信设备组的导频序列子集的所述导频序列中选择其各自的导频序列,来执行所述分配。
6.根据权利要求1或2所述的导频序列发生器,其中,所述第一处理实体被配置为通过执行以下操作来生成包括所述M+1个导频序列子集的所述导频序列集:
- 将初始导频序列集划分为未处理的导频序列子集和M个待处理的导频序列子集;以及
- 生成M个处理后的非正交导频序列子集,其中,对于所述M个待处理的导频序列子集的每个待处理的导频序列子集,通过将待处理导频序列子集矩阵与复矩阵相乘生成处理后的非正交导频序列子集,所述待处理导频序列子集矩阵包括作为列的相应的待处理的导频序列子集的导频序列,其中,乘法得到的矩阵的列表示相应的处理后的非正交导频序列子集。
7.根据权利要求6所述的导频序列发生器,其中,所述未处理的导频序列子集包括至少一个导频序列,和/或其中,所述M个待处理的导频序列子集的每个待处理的导频序列子集包括至少两个导频序列。
8.根据权利要求6所述的导频序列发生器,其中,所述M个待处理的导频序列子集的第一待处理导频序列子集的导频序列的数量与所述M个待处理的导频序列子集的第二待处理导频序列子集的导频序列的数量不同;和/或其中,所述M个处理后的非正交导频序列子集的第一处理后的非正交导频序列子集的导频序列的数量与所述M个处理后的非正交导频序列子集的第二处理后的非正交导频序列子集的导频序列的数量不同。
9.根据权利要求6所述的导频序列发生器,其中,所述未处理的导频序列子集是空的,并且所有生成的导频序列都在所述M个处理后的非正交导频序列子集中。
10.根据权利要求6所述的导频序列发生器,其中,所述未处理的导频序列子集包括至少两个导频序列,并且其中,所述未处理的导频序列子集的所述导频序列中的每一个与所述未处理的导频序列子集的每个另外的导频序列正交。
11.根据权利要求10所述的导频序列发生器,其中,所述未处理的导频序列子集的所述导频序列中的每一个在码域、频域和/或时域中与所述未处理的导频序列子集的每个另外的导频序列正交。
12.根据权利要求6所述的导频序列发生器,其中,所述复矩阵的行数等于所述待处理导频序列子集矩阵的列数,所述待处理导频序列子集矩阵包括作为列的所述相应的待处理的导频序列子集的导频序列,并且其中,所述复矩阵的列数大于所述复矩阵的行数。
13.根据权利要求6所述的导频序列发生器,其中,所述第一处理实体被配置为通过以下操作来执行所述分配:将所述未处理的导频序列子集的导频序列分配给所述M+1个用户通信设备组的第一用户通信设备组;将所述M个处理后的非正交导频序列子集的每个处理后的非正交导频序列子集的导频序列分配给所述M+1个用户通信设备组的相应的另一用户通信设备组。
14.根据权利要求1或2所述的导频序列发生器,其中,所述导频序列发生器还包括发送实体,所述发送实体被配置为将信令消息发送到所述M+1个用户通信设备组中的一个用户通信设备组的用户通信设备,其中,所述信令消息包括存储多个导频序列的查找表的索引,以及将由所述用户通信设备使用的所述查找表的导频序列的索引。
15.一种用于生成用于上行链路和/或用于下行链路传输的导频序列的方法,其中,所述方法包括以下步骤:
- 生成包括M+1个导频序列子集的导频序列集,其中,M是等于或大于1的正整数,其中,所述M+1个导频序列子集包括未处理的导频序列子集和M个处理后的非正交导频序列子集,各非正交导频序列子集的导频序列彼此不正交,M个非正交导频序列子集的每个非正交导频序列子集与所述M个非正交导频序列子集的每个其他非正交导频序列子集正交;
- 将所述M+1个导频序列子集分配给M+1个用户通信设备组,其中,所述M+1个导频序列子集的每个导频序列子集被分配给一个用户通信设备组,其中,每个用户通信设备组包括一个或多个用户通信设备,并且其中,通过所述分配,所述M+1个用户通信设备组中的每个用户通信设备组的所述一个或多个用户通信设备被配置为,对于所述上行链路和/或所述下行链路传输,使用被分配给相应的用户通信设备组的导频序列子集的导频序列。
16.一种信道估计器,用于执行关于由根据权利要求6至13中任一项所述的导频序列发生器生成的导频序列的信道估计,其中,所述信道估计器包括第二处理实体,所述第二处理实体被配置为通过执行以下之一来估计用户通信设备的信道,其中,所述M个处理后的非正交导频序列子集的每个处理后的非正交导频序列子集的导频序列被分配给所述用户通信设备:
-通过使用响应于所述M个处理后的非正交导频序列子集的每个处理后的非正交导频序列子集的导频序列的符号的传输而接收的一个或多个信号样本、通过使用所述复矩阵的单列、以及通过使用所述导频序列的所述待处理的导频序列子集的单个用户信道估计方法,其中,所述复矩阵已被用于生成所述M个处理后的非正交导频序列子集的每个处理后的非正交的导频序列子集,所述M个处理后的非正交导频序列子集的每个处理后的非正交导频序列子集是基于所述导频序列的所述待处理的导频序列子集而生成的;
- 通过使用所述一个或多个信号样本、所述复矩阵和所述待处理的导频序列子集的联合信道估计方法。
17.一种被配置为执行关于由根据权利要求6至13中任一项所述的导频序列发生器生成的导频序列的信道估计的方法,其中,所述方法包括用户通信设备的信道的估计,所述M个处理后的非正交导频序列子集的每个处理后的非正交导频序列子集的导频序列被分配给所述用户通信设备,所述估计包括以下之一:
-通过使用响应于所述M个处理后的非正交导频序列子集的每个处理后的非正交导频序列子集的导频序列的符号的传输而接收的一个或多个信号样本、通过使用所述复矩阵的单列、以及通过使用所述导频序列的所述待处理的导频序列子集,来执行单个用户信道估计方法,所述复矩阵已被用于生成所述M个处理后的非正交导频序列子集的每个处理后的非正交导频序列子集,所述M个处理后的非正交导频序列子集的每个处理后的非正交导频序列子集是基于所述导频序列的所述待处理的导频序列子集而生成的;
- 通过使用所述一个或多个信号样本、所述复矩阵、所述待处理的导频序列子集来执行联合信道估计方法。
18.一种用户通信设备,包括:
- 多个查找表,其中,在所述多个查找表的每个查找表中存储多个导频序列,其中,通过执行权利要求15所述的方法生成所述多个导频序列,并且其中,通过应用第一M值和/或通过应用第一复矩阵执行权利要求15所述的方法而生成第一查找表的第一多个导频序列,所述第一M值不同于用于生成所述多个查找表的第二查找表的第二M值,所述第一复矩阵不同于用于生成所述第二查找表的第二多个导频序列的第二复矩阵;
- 接收实体,其适于从导频序列发生器接收一个或多个指令;
- 处理实体,其被配置为基于所述接收到的一个或多个指令,从所述存储的多个导频序列中选择导频序列。
19.根据权利要求18所述的用户通信设备,其中,所述一个或多个指令中的每一个指令包括存储多个导频序列的查找表的索引,以及将由所述用户通信设备使用的查找表的导频序列的索引。
20.根据权利要求18或19所述的用户通信设备,其中,所述用户通信设备包括发送实体,所述发送实体被配置为发送由所述处理实体选择的所述导频序列的符号。
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