CN110383781B - 信道估计电路和用于估计通信信道的方法 - Google Patents
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Abstract
信道估计电路包括:输入接口,被配置为从通信信道接收多个导频符号;和处理电路,被配置为:基于关于通信信道的预定统计信息生成信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量;基于信道自相关矩阵生成用于子空间变换的子空间映射;通过将子空间映射应用于信道自相关矩阵、信道互相关矢量和多个导频符号,生成子空间变换的信道自相关矩阵、至少一个子空间变换的信道互相关矢量和多个子空间变换的导频符号;基于子空间变换的信道自相关矩阵和子空间变换的信道互相关矢量来生成多个子空间信道估计滤波器系数;以及基于子空间变换的导频符号和子空间信道估计滤波器系数来生成通信信道的至少一个信道系数的估计。
Description
技术领域
示例涉及信道估计电路、电信设备和用于估计通信信道的方法。
背景技术
在通信系统中,就计算负荷和存储器占用空间而言,信道估计是最复杂的接收机功能之一。它必须应对各种状况,例如信道选择性、干扰和噪声。由于需要降低计算负荷和存储器占用空间,因此寻求新颖的构思。这种要求至少可以通过本公开的主题部分地得到满足。
附图说明
以下将仅通过示例并参照附图来描述装置和/或方法的一些示例,其中:
图1示出了信道估计电路的框图;
图2示出了通信信道的频率-时间平面;
图3示出了信道估计电路的示例性处理电路的框图;
图4a-b示出了用于子空间2x1D信道估计的存储器要求和乘法-加法操作的数量;
图5a-b示出了1D子空间信道估计的性能图;
图6a-c示出了频率-时间平面中的子空间信道估计滤波的示例;
图7示出了电信设备的框图;和
图8示出了用于估计通信信道的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述各种示例,附图中示出了一些示例。在附图中,为了清楚起见,线、层和/或区域的厚度可能被夸大。
因此,虽然进一步示例能够具有各种修改和替换形式,但是在附图中示出其一些特定示例,并且随后将详细描述它们。然而,该详细描述并不将进一步示例限制于所描述的特定形式。进一步示例可以涵盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替换物。在整个附图的描述中,相同的数字指代相同或相似的要素,这些要素当相互比较时,可以相同地或以修改的形式实现,同时提供相同或相似的功能。
应当理解,当要素被提及“连接”或“耦合”到另一要素时,这些要素可以直接连接或耦合,或者经由一个或多个中间要素连接或耦合。如果使用“或”将两个要素A和B组合在一起,则这应当理解为公开所有可能的组合,即仅A、仅B以及A和B。用于相同组合的替换措辞是“A和B中的至少一个”。这同样适用于超过2种元素的组合。
对于进一步示例,本文用于描述特定示例的术语不旨在是限制性的。无论何时使用了诸如“一”、“一个”和“所述”的单数形式,并且仅使用单个要素显示地或隐式地被定义为强制性的,进一步示例也可以使用多个要素来实现相同的功能。同样地,当功能随后被描述为使用多个要素来实现时,进一步示例可以使用单个要素或处理实体来实现相同的功能。还将理解,术语“包括”、“包含”、“涵盖”和/或“含有”在被使用时指明所述特征、整数、步骤、操作、过程、动作、要素和/或组件的存在,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、过程、动作、要素、组件和/或其任何组。
除非另外定义,否则所有术语(包括技术术语和科学术语)在本文中是以示例所属领域的普通含义来使用的。
图1示出了信道估计电路100的框图。信道估计电路100包括输入接口110。输入接口110被配置为:从通信信道接收多个导频符号。此外,信道估计电路100包括处理电路120。处理电路120被配置为:生成信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量。信道自相关矩阵和信道互相关矢量的生成可以基于关于通信信道的预定统计信息。另外,处理电路120被配置为:基于信道自相关矩阵,生成用于子空间变换的子空间映射。另外,处理电路120被配置为:通过将子空间映射应用于信道自相关矩阵、信道互相关矢量和多个导频符号,来生成子空间变换的信道自相关矩阵、至少一个子空间变换的信道互相关矢量和多个子空间变换的导频符号。另外,处理电路120被配置为:基于子空间变换的信道自相关矩阵和子空间变换的信道互相关矢量,生成多个子空间信道估计滤波器系数。另外,处理电路120被配置为:基于子空间变换的导频符号和子空间信道估计滤波器系数,生成通信信道的至少一个信道系数(例如,第一信道系数)的估计。此外,信道估计电路100包括输出接口150,其被配置为:提供至少一个信道系数的估计。
本文提到的子空间可以被认为是信道自相关矩阵的子空间。也就是说,信道自相关矩阵的特征矢量集可以张成(span)矢量空间。该矢量空间可以被视为观察空间,在其中,例如可以观察(例如,接收和/或测量)多个导频符号。子空间可以由信道自相关矩阵的特征矢量的子集张成,因此相对于观察空间可以具有减小的维度。替换地,可以通过其他手段访问子空间,例如信道自相关矩阵的QR分解和/或Cholesky分解。
以下构思可以称为子空间信道估计(CE)滤波:将接收的多个导频符号变换到子空间,生成子空间信道估计滤波器系数,以及基于子空间变换的导频符号和子空间信道估计滤波器系数来生成信道系数的估计。多个子空间变换的导频符号可以包括比多个(未变换的)导频符号少的导频符号。这可以减少用于存储多个导频符号的信道估计电路100的存储器占用空间(和/或存储区域),并且还可以加速信道系数的估计。此外,用于存储多个子空间信道估计滤波器系数的信道估计电路100的系数存储器相对于原本存储要应用于观察空间中的(未变换的)导频符号的信道估计滤波器系数的系数存储器可以减小。此外,即使可以基于子空间变换的导频符号和子空间信道估计滤波器系数来生成信道系数的估计,它也可以表示观察空间中的通信信道。因此,可以不需要将信道系数的估计变换回到观察空间。这可以减少信道估计电路100的计算负荷。
通信信道可以形象地显示在频率-时间平面200中,如图2所示。频率-时间平面200的横轴表示时间,纵轴表示频率。时间维度可以被划分为通信信道的时隙,而频率维度可以被划分为通信信道的子载波。频率-时间平面200的每个方块(空白方块205和阴影方块210)表示通信信道的无线电资源元素。无线电资源元素可以包括单个时隙和单个子载波,因此可以是通信信道的最小独立部分(例如,经由通信信道发送的帧的最小独立部分)。每个无线电资源元素可以与信道系数关联,信道系数可以表示在该无线电资源元素处传递的符号的失真。信道估计的目标是估计通信信道的至少一些(或所有)无线电资源元素的信道系数。为此,在远程通信期间,可以通过通信信道发送导频符号。这可以针对一些无线电资源元素来完成。在图2中,这些无线电资源元素由阴影方块210表示。由于远程通信的接收机可以先验地知道(未失真的)导频符号看起来如何,并且可以将这些符号与失真的接收到的导频符号进行比较,因此接收机可以确定与导频符号关联的无线电资源元素210的信道系数。其他无线电资源元素(由空白方块205表示的那些)可以用于经由通信信道传递数据(例如,净荷数据),并且不携带导频符号。然后,接收机可以基于从导频符号确定的信道系数来估计无线电资源元素205的信道系数(或它们中的至少一些)。
回到图1,处理电路120可以被配置为:通过计算通信信道的与多个导频符号关联的无线电资源元素(例如,无线电资源元素210)的信道系数之间的相关系数来生成信道自相关矩阵。
这不一定要求处理电路120知道与多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数。例如,处理电路120可以被配置为:假设通信信道的最大Doppler频移和/或最大延迟扩展,并且将这两个参数中的至少一个馈送到通信信道的(统计)信道模型中。例如,信道模型可以是矩形信道模型、Jakes信道模型、指数信道模型或Rayleigh信道模型。就图2而言,可以由处理电路生成与频率-时间平面200的阴影方块210关联的信道系数之间的相关系数(例如,自相关系数和/或互相关系数)。这可以包括对于每个阴影方块210,用其自身生成(例如,计算)信道自相关系数,并且用每个其他阴影方块210生成(例如,计算)相应的信道互相关系数。
再次回到图1,处理电路120可以被配置为:通过计算要估计的信道系数和通信信道的与多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数来生成信道互相关矢量。至于信道自相关矩阵,这可以通过使用所做出的最大Doppler频移和/或最大延迟扩展的假设,并将这两个参数中的至少一个馈送到所选择的信道模型中来实现。
例如,处理电路120可以被配置为:生成与通信信道的不同于与多个导频符号关联的任何无线电资源元素的无线电资源元素关联的至少一个信道系数的估计。根据图2对此进行解释,信道互相关矢量的各相关系数由此可以对应于一个空白方块205(例如,要估计信道系数且不发送导频符号的无线电资源元素)与相应阴影方块210(例如,发送导频符号的无线电资源元素)之间的互相关系数。换言之,对于其信道系数要被估计的无线电资源元素,可能不发送导频符号。相反,该无线电资源元素可以携带数据符号(例如,净荷数据符号)。通过提供对其信道系数的估计,该数据符号因其在通信信道上的传播而导致的失真可以被保留在包括信道估计电路100的电信设备处。
附加地或替换地,处理电路120可以被配置为:生成与关联于导频符号(例如,导频符号占用)的无线电资源元素关联的信道系数的估计。也就是说,对于其信道系数要被估计的无线电资源元素,也可以接收多个导频符号中的导频符号,使得信道互相关矢量可以包括一个(特定)阴影方块210与其他阴影方块210之间的互相关系数。
输入接口110可以被配置为:接收通信信道的最大Doppler频移和/或最大延迟扩展的测量数据。然后,处理电路120可以还被配置为:基于(测得的)最大Doppler频移和/或(测得的)最大延迟扩展来生成信道自相关矩阵和/或信道互相关矢量。例如,处理电路120可以被配置为:将最大Doppler频移和/或最大延迟扩展的测量数据馈送到信道模型中,以生成信道自相关矩阵和/或信道互相关矢量。例如,测量数据可以对应于先前通过通信信道发送的导频符号。所假设的和/或测得的最大Doppler频移和/或最大延迟扩展以及选择信道模型可以被理解为关于通信信道的预定统计信息。
附加地或替换地,输入接口110可以被配置为:接收通信信道的至少一个Doppler功率分布和/或延迟功率分布的测量数据。然后,处理电路120可以还被配置为:基于Doppler功率分布和延迟功率分布中的至少一个来生成信道自相关矩阵和信道互相关矢量。同样地,测得的Doppler功率分布和/或测得的延迟功率分布可以被理解为关于通信信道的预定统计信息。
处理电路120可以被配置为:通过计算信道自相关矩阵的特征值和特征矢量来生成子空间映射。为了生成子空间映射,处理电路120还可以被配置为:使用其对应特征值大于预定义(第一)阈值的那些特征矢量进行子空间映射。例如,其对应特征值大于预定义阈值的那些特征矢量可以被布置在子空间映射矩阵中(例如,作为子空间映射矩阵的列,或者替换地,作为行)。子空间映射矩阵可以表示从观察空间到子空间的线性变换。
另外,处理电路120还可以被配置为:将预定义阈值设定为信道自相关矩阵的最大特征值的一部分。例如,处理电路120可以被配置为:将预定义阈值设定为信道自相关矩阵的最大特征值的大于0.1%(或大于0.5%,或大于1%)和/或小于10%(或小于2%,或小于1%,或小于0.5%)。为此,处理电路120可以被配置为:计算信道自相关矩阵的所有特征值,以确定最大特征值,然后确定预定义阈值,并选择其对应特征值大于预定义阈值的那些特征矢量进行子空间映射。
作为计算信道自相关矩阵的特征分解的替换,处理电路120可以被配置为:通过其他子空间生成技术来生成子空间映射。例如,处理电路120可以被配置为:通过计算信道自相关矩阵的QR分解、Cholesky分解和/或奇异值分解来生成子空间映射。
根据一些示例,处理电路120还可以被配置为:基于多个导频符号,计算通信信道的信干噪比(SINR)分布(profile)。另外,处理电路120可以被配置为:按SINR分布来缩放子空间映射。为此,SINR分布可以由对角矩阵来表示,该对角矩阵可以具有与信道自相关矩阵相同的大小。表示SINR分布的矩阵的主对角线上的条目可以对应于与多个导频符号关联的各无线电资源元素的相应信号干扰噪声比。然后,可以通过将与子空间映射关联的矩阵(例如,子空间映射矩阵)与表示SINR分布的对角矩阵相乘来执行按SINR分布对子空间映射进行缩放。以此方式,叠加有通信信道中存在的干扰和/或噪声的导频符号可以较少地影响子空间映射的生成,因此干扰和/或噪声对信道系数(或多个信道系数)的估计的伪造影响可以被减少。替换地,处理电路120可以被配置为:基于多个导频符号来计算通信信道的信干比(SIR)分布或信噪比(SNR)分布,并分别按SIR分布或SNR分布来缩放子空间映射。
例如,输入接口110可以被配置为:接收多个导频符号的至少一个信噪分布或信干噪功率分布的测量数据。这可以促进在处理电路120处计算通信信道的SINR分布和/或SIR分布和/或SNR分布。
输入接口110可以被配置为:限制多个导频符号中的导频符号的数量,以使多个导频符号中的两个导频符号之间的最大频率差小于通信信道的相干带宽的90%(或小于85%)并且大于相干带宽的70%(或大于75%)。如果输入接口110被配置为接收最大Doppler频移和最大延迟扩展中的至少一个的测量数据,则输入接口110可以从该测量数据计算相干带宽。
通过以所描述的方式限制导频符号的数量,由信道估计电路100所执行的子空间信道估计可以被设计成使得其以最小成本(例如,存储器占用空间)满足针对最坏情况信道选择性的某个性能目标(例如,最大Doppler频移和/或最大延迟扩展)。子空间信道估计的最佳点可以是在运行时复杂度降低和性能提升方面最佳匹配实际信道选择性的配置。换言之,用于估计信道系数的较大数量的导频符号可以使得估计更准确,然而,也会增加运行时复杂度和存储器占用空间。另一方面,较少数量的导频符号可以减少运行时复杂性和存储器占用空间,然而,这可能是以降低信道估计精度为代价的。如上所建议的对多个导频符号中的导频符号的数量的限制可以提供信道估计精度与运行时复杂度和/或存储器占用空间之间的最佳折衷。
多个导频符号中的两个导频符号之间的最大频率差应当理解如下:每个导频符号可以与对应于被导频符号占用的无线电资源元素的(中心)频率(例如,子载波频率)的频率关联。多个导频符号中的不同导频符号可以具有相同或不同的频率。因此,在多个导频符号中的导频符号当中,可以存在至少一对导频符号,其频率差相对于从多个导频符号中取得的任何其他导频符号对是最大的。在上文中,这是多个导频符号中的两个导频符号之间的最大频率差。
附加地或替换地,输入接口110可以被配置为:限制多个导频符号中的导频符号的数量,以使多个导频符号中的两个导频符号的相应时隙之间的最大时间差小于通信信道的相干时间的90%(或小于85%)并且大于相干时间的70%(或大于75%)。类似于上面的解释,这种对多个导频符号中的导频符号的数量的限制可以提供信道估计精度与运行时复杂度和/或存储器占用空间之间的最佳折衷。如果输入接口110被配置为接收最大Doppler频移和最大延迟扩展中的至少一个的测量数据,则输入接口110可以从该测量数据计算相干时间。
多个导频符号中的两个导频符号的相应时隙之间的最大时间差应当理解如下:每个导频符号可以与对应于被导频符号占用的无线电资源元素的时隙的时隙关联。多个导频符号中的不同导频符号可以具有相同或不同的时隙。因此,在多个导频符号中的导频符号当中,可以存在至少一对导频符号,其时隙相对于从多个导频符号中取得的任何其他导频符号对具有最大时间差(例如,沿着图2中的时间轴彼此间隔最远)。在上文中,这是多个导频符号中的两个导频符号的相应时隙之间的最大时间差。
此外,输入接口110可以被配置为:如果最大Doppler频移和最大延迟扩展中的至少一个变化多于10%(或多于15%,或多于20%),则调整多个导频符号中的导频符号的数量。这可以使所提出的信道估计适应于通信信道的变化的统计特性,并且因此可以使得信道估计随时间更可靠且不易受(严重)变化的信号传播条件的影响。例如,输入接口110可以连续地(或以预定义时间间隔)接收最大Doppler频移和/或最大延迟扩展的测量数据,并且可以被配置为:将最新测量数据与先前测量数据进行比较。一旦最大Doppler频移和最大延迟扩展中的至少一个显示与先前数据的偏离太高,输入接口就可以调整多个导频符号中的导频符号的数量,并可以触发信道自相关矩阵、信道互相关矢量、子空间映射和子空间信道估计滤波器系数的再生成。另一方面,只要最大Doppler频移和/或最大延迟扩展不显示与先前数据的偏离太高,用于将输入导频符号变换为子空间变换的导频符号的子空间映射就可以保持不变,子空间信道估计滤波器系数也保持不变。于是可以避免它们的再生成,这可以节省信道估计电路100的计算资源以及电功率。
当然,信道估计电路100可以被配置为:估计与通信信道的无线电资源元素关联的多于一个信道系数。再次参照图2,例如,信道估计电路100可以被配置为:生成多个空白方块205(例如,用于传递数据且未被导频符号占用的多个无线电资源元素)的信道系数的相应估计。
为此,处理电路120可以被配置为:通过计算要估计的不同的第二信道系数和与多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数来生成第二信道互相关矢量。也就是说,第二信道系数与不同于第一信道系数的无线电资源元素(例如,具有不同的子载波和/或不同的时隙)的无线电资源元素关联。此外,处理电路120可以被配置为:通过将子空间映射应用于第二信道互相关矢量来生成第二子空间变换的信道互相关矢量。此外,处理电路120可以被配置为:基于子空间变换的信道自相关矩阵和第二子空间变换的信道互相关矢量来生成第二组多个子空间信道估计系数。此外,处理电路120可以被配置为:基于多个子空间变换的导频符号和第二组多个子空间信道估计系数来生成第二信道系数的估计。输出接口150可以被配置为:提供第二信道系数的估计。
换言之,为了生成第二信道系数的估计,可以避免将多个导频符号再次变换到子空间,因为它们已经在生成第一信道系数的估计的过程中被变换了。从信道自相关矩阵计算的相同子空间映射可以用于对第二信道互相关矢量进行子空间变换。该第二信道互相关矢量可以包括要估计的第二信道系数和与多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数。对于第二信道互相关矢量的子空间变换,子空间映射可以可选地按通信信道的SINR分布(或SIR分布,或SNR分布)来缩放。然后,可以使用第二子空间变换的信道互相关矢量与已经子空间变换的信道自相关矩阵一起来生成新的子空间信道估计滤波器系数(例如,第二组多个子空间信道估计滤波器系数)。然后,可以通过用第二组多个子空间信道估计系数对已经子空间变换的多个导频符号进行滤波,来获得第二信道系数的估计。
(第一组)多个导频符号可以仅覆盖通信信道的特定部分。例如,通信信道可以包括在频率上和/或时间上和与(第一组)多个导频符号关联的无线电资源元素间隔很远,例如分别达多于相干带宽的一半(或多于相干带宽,或多于相干带宽的两倍)和/或多于相干时间的一半(或多于相干时间,或多于相干时间的两倍)的一个或多个无线电资源元素。
为了生成与这种无线电资源元素关联的信道系数的估计(例如,不同的第二信道系数的估计,或者如果已经生成了n个(n=1,2,3,......)信道系数,则为第(n+1)个信道系数的估计),输入接口110可以被配置为:从通信信道接收至少第二组多个导频符号。另外,处理电路120可以被配置为:通过计算要估计的不同的第二信道系数和与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,来生成至少第二信道互相关矢量。此外,处理电路120可以被配置为:通过将子空间映射应用于第二信道互相关矢量和第二组多个导频符号,来生成至少第二子空间变换的信道互相关矢量和第二组多个子空间变换的导频符号。此外,处理电路120可以被配置为:基于子空间变换的信道自相关矩阵和第二子空间变换的信道互相关矢量来生成第二组多个子空间信道估计滤波器系数。此外,处理电路120可以被配置为:基于第二组多个子空间变换的导频符号和第二组多个子空间信道估计滤波器系数来生成第二信道系数的估计。输出接口150可以被配置为:提供第二信道系数的估计。
与第二组多个导频符号关联的至少一个无线电资源元素不同于(例如,具有不同的时隙和/或不同的频率)与第一组多个导频符号关联的任何无线电资源元素,在这个意义上,第二组多个导频符号中的至少一个导频符号可以不同于第一组多个导频符号中的任何导频符号。在一些示例中,第二组多个导频符号中的所有导频符号可以不同于第一组多个导频符号中的导频符号。可选地,第一组多个导频符号和第二组多个导频符号可以包括相同数量的导频符号。
与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素在频率上或时间上可以比与第一组多个导频符号关联的那些无线电资源元素更靠近第二信道系数的无线电资源元素。因此,使用第二组多个导频符号来估计第二信道系数可以为第二信道系数的估计提供更高的精度。也就是说,处理电路120可以被配置为:生成与通信信道的无线电资源元素关联的第二信道系数的估计,该无线电资源元素不同于与第一信道系数关联的无线电资源元素。
用于估计第一信道系数的子空间映射和子空间变换的信道自相关矩阵可以被重用于估计第二信道系数,因为通信信道在与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素处的表现在统计上类似于(或相同于)与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素处的表现。这可以节省信道估计电路100的计算资源以及电功率。
第一组多个导频符号也可以称为第一导频符号块(例如,参考信号样本)。第二组多个导频符号可以称为第二导频符号块(例如,参考信号样本)。因此,子空间滤波可以以块处理(例如,块内处理)为特征,其中,后快速傅里叶变换的频率-时间平面(如图2中部分示出的FFT F/T平面)可以被划分为多个频率-时间块(F/T块)。可以将块中的参考信号样本(例如,导频符号)变换为表示该块的矢量。然后,可以对块内的所有感兴趣的无线电资源元素执行信道估计滤波。
可选地,每组相应多个导频符号在进行子空间变换时,可以按与相应多个导频符号的无线电资源元素关联的相应SINR分布不同地进行缩放。例如,与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素处的干扰可能小于与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素处的干扰(反之亦然)。因此,SINR分布可以由不同的对角矩阵表示,其主对角线上的不同条目表示第一组多个导频符号和第二组多个导频符号的不同干扰情况。为此,输入接口110可以被配置为:接收与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素的第一信干噪功率分布的测量数据和与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的第二信干噪功率分布。
另外接收的第二组多个导频符号还可以支持(第一)信道系数的估计,与另外接收的第二组多个导频符号关联的无线电资源元素在频率-时间平面中相比于与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素,可以更靠近与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素。也就是说,第二组多个导频符号可以提供关于通信信道的仍然与关联于(第一)信道系数的无线电资源元素相关的信息。
为此,输入接口110可以被配置为:从通信信道接收至少第二组多个导频符号。第二组多个导频符号中的至少一个导频符号可以与第一组多个导频符号中的任何导频符号不同。可选地,第一组多个导频符号和第二组多个导频符号可以包括相同数量的导频符号。另外,处理电路120可以被配置为:通过计算要估计的信道系数和与第一或第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数来生成信道互相关矢量。也就是说,可以通过包括更多的相关系数,例如不仅有要估计的信道系数和与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的那些相关系数,而且有要估计的信道系数和与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的附加相关系数,来扩展信道互相关矢量。
此外,处理电路120可以被配置为:通过计算与第一组或第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数来生成信道自相关矩阵。因此也可以扩展信道自相关矩阵。于是,它不仅包括与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,而且还包括与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,以及与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数和与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数。
随后,处理电路120可以通过应用子空间映射,分别对(扩展的)信道互相关矢量和(扩展的)信道自相关矩阵进行子空间变换,以生成(扩展的)子空间变换的信道互相关矢量和(扩展的)子空间变换的信道自相关矩阵。子空间映射可以基于信道自相关矩阵的子矩阵,这样可以节省处理电路120的计算资源和存储器占用空间。例如,子矩阵可以仅包括与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的那些相关系数。例如,当通信信道在与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素处的表现在统计上类似于(或相同于)在与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素处的表现时,这样做是可能的。然后,例如可以从信道自相关矩阵的子矩阵的特征分解、QR分解、Cholesky分解或奇异值分解生成子空间映射。替换地,子空间映射可以基于扩展的信道自相关矩阵。
接下来,处理电路120可以基于(扩展的)子空间变换的信道自相关矩阵和(扩展的)子空间变换的信道互相关矢量来生成多个子空间信道估计滤波器系数。此外,除了生成第一组多个子空间变换的导频符号之外,处理电路120还可以被配置为:通过将子空间映射应用于第二组多个导频符号来生成第二组多个子空间变换的导频符号。然后,处理电路120可以被配置为:还基于第二组多个子空间变换的导频符号来生成信道系数的估计。也就是说,信道系数的估计的生成可以基于子空间信道估计滤波器系数、第一组多个子空间变换的导频符号以及第二组多个子空间变换的导频符号。
上述构思可以被称为块间处理,其中,子空间变换的导频符号的相邻块(例如,第一组多个子空间变换的导频符号和第二组多个子空间变换的导频符号)可以被组合,以形成扩展的多个(例如,扩展矢量)子空间变换的导频符号,然后可以使用它来生成一个或多个信道估计。当然,为此目的可以采用多于两组多个导频符号。
在应用块间处理时要估计的信道系数(或多个信道系数)可以与靠近与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素的无线电资源元素关联。例如,处理电路120可以被配置为:生成与如下无线电资源元素关联的信道系数的估计,该无线电资源元素的频率至多与第一组多个导频符号的最大频率一样大并且至少与第一组多个导频符号的最小频率一样大。另外,与信道系数关联的无线电资源元素可以具有最早与第一组多个导频符号中的导频符号的最早时隙一致且最晚与第一组多个导频符号中的导频符号的最晚时隙一致的时隙。
换言之,在频率-时间平面中,可以存在与第一组多个导频符号中的一个导频符号关联的至少一个无线电资源元素,其频率相对于与第一组多个导频符号中的导频符号关联的其他无线电资源元素的频率是最高的。此外,可以存在与第一组多个导频符号中的另一导频符号关联的至少一个无线电资源元素,其频率相对于与第一组多个导频符号中的导频符号关联的其他无线电资源元素是最低的。于是,信道系数要被估计的无线电资源元素的频率的范围可以在该最低频率与该最高频率之间。
同样,在频率-时间平面中,可以存在与第一组多个导频符号中的一个导频符号关联的至少一个无线电资源元素,其时隙相对于与第一组多个导频符号中的导频符号关联的其他无线电资源元素的时隙是最早的。此外,可以存在与第一组多个导频符号中的另一导频符号关联的至少一个无线电资源元素,其时隙相对于与第一组多个导频符号中的导频符号关联的其他无线电资源元素的时隙是最晚的。于是,信道系数要被估计的无线电资源元素的时隙的范围可以在该最早时隙与该最晚时隙之间。
简而言之,信道系数要被估计的无线电资源元素可以位于由第一组多个导频符号覆盖的频率-时间平面的块内。这样可以使得信道系数的估计更准确。
对于导频符号的接收,在远程通信期间在输入接口110处可能存在从通信信道到达的导频符号流。到达的导频符号可以分布在频率-时间平面上。输入接口110可以被配置为:将来自通信信道的导频符号流分割为第一组多个导频符号和至少第二组多个导频符号。以此方式,输入接口110可以将块中的到达的导频符号分组(例如,分组成多个导频符号),并因此将频率-时间平面划分成由不同的多个导频符号覆盖的不同区块。
例如,输入接口110可以被配置为:对导频符号流进行分割,使得第一组多个导频符号与第二组多个导频符号之间的最小频率差至多为第一组多个导频符号中的两个导频符号之间的最小频率差的两倍(或至多三倍,或至多五倍)。也就是说,第一组多个导频符号和第二组多个导频符号可以在频率-时间平面内在频率方向上彼此相邻。
取决于第一组多个导频符号和第二组多个导频符号在频率-时间平面内如何布置,第一组多个导频符号与第二组多个导频符号之间的最小频率差可以是与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素当中出现的最高频率和与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素当中出现的最低频率之间的频率差。替换地,第一组多个导频符号与第二组多个导频符号之间的最小频率差可以是与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素当中出现的最低频率和与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素当中出现的最高频率之间的频率差。
附加地或替换地,输入接口110可以被配置为:对所接收的导频符号流进行分割,使得第一组多个导频符号与第二组多个导频符号的相应时隙之间的最小时间差至多为第一组多个导频符号中的两个导频符号的相应时隙之间的最小时间差的两倍(或至多三倍,或至多五倍)。也就是说,第一组多个导频符号和第二组多个导频符号可以在频率-时间平面内在时间方向上彼此相邻。
类似于上面,取决于第一组多个导频符号和第二组多个导频符号在频率-时间平面内如何布置,第一组多个导频符号与第二组多个导频符号的相应时隙之间的最小时间差可以是与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素的最早时隙和与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的最晚时隙之间的时间差。替换地,第一组多个导频符号与第二组多个导频符号的相应时隙之间的最小时间差可以是与第一组多个导频符号关联的无线电资源元素的最晚时隙和与第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的最早时隙之间的时间差。
根据一些示例,相邻的多组导频符号可以彼此直接相邻。然后,可以在第二组多个导频符号中的最早导频符号之前的一个时隙传递第一组多个导频符号中的最晚导频符号(反之亦然)。附加地或替换地,与第一组多个导频符号关联的最高(关于频率)子载波可以和与第二组多个导频符号关联的最低(关于频率)子载波相邻(反之亦然)。
在一些示例中,相邻的多组导频符号可以在频率-时间平面中彼此部分地重叠。
替换地,根据一些示例,相邻的多组导频符号可以在频率-时间平面中彼此间隔开,例如在频率方向上达一个或多个子载波和/或至少一半相干带宽,和/或在时间方向至少达一个或多个时隙和/或一半相干带宽。
如果存在多于两组相邻的多组导频符号,则可以在频率-时间平面中在时间方向和/或频率方向上连续地布置相邻的多组导频符号。例如,第一组多个导频符号可以在时间上跟随有第二组多个导频符号,并且第二组多个导频符号可以在时间上跟随有第三组多个导频符号(反之亦然);或者,例如,第一组多个导频符号可以包括位于第二组多个导频符号的子载波下方(关于频率)的子载波,并且第二组多个导频符号可以包括位于第二组多个导频符号的子载波下方(关于频率)的子载波(反之亦然)。
使用在频率-时间平面内彼此相邻的多组导频符号可以在采用块间处理时使得信道系数的估计更准确。
当采用块间处理时,可以使用两组或更多组子空间变换的导频符号来估计信道系数。对于信道系数的估计,一些子空间变换的导频符号可能比多组子空间变换的导频符号中的其他子空间变换的导频符号更重要(例如,对估计的精度影响更强)。为了减少处理电路120的计算工作量,处理电路120可以被配置为:选择特定子空间变换的导频符号并且仅考虑这些导频符号用于估计。
也就是说,处理电路120可以被配置为:通过从第一组多个子空间变换的导频符号和至少第二组多个子空间变换的导频符号中选择子空间变换的导频符号,来生成减少的多个子空间变换的导频符号。此外,处理电路120可以被配置为:通过从(扩展的)子空间变换的信道自相关矩阵中选择相关系数,来生成化简的子空间变换的信道自相关矩阵。此外,处理电路120可以被配置为:通过从(扩展的)子空间变换的信道互相关矢量中选择相关系数,来生成化简的子空间变换的信道互相关矢量。此外,处理电路120可以被配置为:基于化简的子空间变换的信道自相关矩阵和化简的子空间变换的信道互相关矢量来生成多个子空间信道估计滤波器系数。可选地,子空间信道估计滤波器系数的生成可以还基于通信信道的信干噪分布(或SIR分布,或SNR分布)。此外,处理电路120可以被配置为:基于减少的多个子空间变换的导频符号和多个子空间信道估计滤波器系数来生成信道系数的估计。
例如,处理电路120可以被配置为:通过选择第一组多个子空间变换的导频符号的所有子空间变换的导频符号,并从第二组多个子空间变换的导频符号中选择那些信道自相关矩阵的对应特征值大于预定义(第二)阈值的子空间变换的导频符号,来生成减少的多个子空间变换的导频符号。另外,处理电路120可以可选地被配置为:生成与如下无线电资源元素关联的信道系数的估计,该无线电资源元素的频率至多与第一组多个导频符号的最大频率一样大且至少与第一组多个导频符号的最小频率一样大。另外,与要估计的信道系数关联的无线电资源元素可以可选地具有如下时隙,该时隙最早与第一组多个导频符号中的导频符号的最早时隙一致,并且最晚与第一组多个导频符号中的导频符号的最晚时隙一致。
换言之,当信道系数要被估计的无线电资源元素落入由第一组多个导频符号围成的频率-时间平面的块内时,那么第一组多个导频符号中的所有子空间变换的导频符号同样可以用于估计信道系数。然而,并非第二组多个导频符号中的所有子空间变换的导频符号都可以用于这个估计,因为与第二组多个导频符号中的导频符号关联的无线电资源元素可能在频率上或时间上与要估计的信道系数的无线电资源元素间隔更远。
将多个导频符号变换到子空间可以包括:将包含多个导频符号的矢量投影到信道自相关矩阵的特征矢量上,例如计算包含多个导频符号的矢量和特征矢量的内积。于是,该内积可以表示子空间变换的导频符号。于是,与用于计算内积的特征矢量关联的特征值可以是对应于子空间变换的导频符号的特征值。其他子空间变换的导频符号可以来自包含多个导频符号的矢量和信道自相关矩阵的其他各特征矢量的相应内积,并且因此可以对应于与那些特征矢量关联的其他相应特征值。
如上所解释的,对于子空间映射,可以从其对应特征值大于第一预定义阈值的(信道自相关矩阵的)特征矢量构建子空间映射矩阵。可以应用该子空间映射,以将第一组多个导频符号和至少第二组多个导频符号都变换到子空间中。第一组多个子空间变换的导频符号中的所有子空间变换的导频符号可以对应于特征值大于第一预定义阈值,并且可以用于估计信道系数。然而,关于第二组多个子空间变换的导频符号中的子空间变换的导频符号,可以进行更严格的选择,可以仅选择那些其对应特征值大于更高的第二预定义阈值的导频符号用于估计信道系数。
例如,第二预定义阈值可以是第一预定义阈值的至少两倍(或至少三倍)。例如,处理电路120可以被配置为:将预定义(第二)阈值设定为大于信道自相关矩阵的最大特征值的0.2%(或大于1%,或大于2%)和/或小于20%(或小于4%,或小于2%,或小于1%)。
另外,处理电路120可以被配置为:生成用于从第一组多个子空间变换的导频符号和至少第二组多个子空间变换的导频符号中选择子空间变换的导频符号的选择矩阵。此外,处理电路120可以被配置为:通过将选择矩阵应用于(扩展的)子空间变换的信道自相关矩阵(以便生成化简的子空间变换的信道自相关矩阵),来从(扩展的)子空间变换的信道自相关矩阵中选择相关系数。此外,处理电路120可以被配置为:通过将选择矩阵应用于(扩展的)子空间变换的信道互相关矢量(以便生成化简的子空间变换的信道互相关矢量),来从(扩展的)子空间变换的信道互相关矢量中选择相关系数。选择矩阵的使用可以使得选择过程更高效,并且因此可以减少处理电路120的计算工作量。
信道估计电路100可以是中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器、微控制器、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等的至少一部分。信道估计电路100可以用硬件和/或软件来实现。
图3示出了信道估计电路的示例性处理电路300的框图。例如,处理电路300可以是图1的信道估计电路100的处理电路120的可能实现方式。
图3的框图示出了子空间信道估计的构思。为此,观察空间301和子空间302包括在框图中。通过将关键计算移到子空间域302中,可以降低(信道估计滤波器)系数合成的复杂度。随后的信道估计滤波也可以受益,因为它也在子空间302中执行。估计的信道系数变成观察空间301中的量,使得可以避免向观察空间301的专用反向变换。以此方式,可以实现信道估计滤波的复杂度的显著降低。
处理电路300包括第一计算子电路322,其被配置为:接收参考信号配置数据(或导频符号配置数据)和/或关于信道选择性的信息。这可以包括例如关于通信信道的预定统计信息、通信信道的最大Doppler频移和/或最大延迟扩展的测量数据、接收的多个导频符号的至少一个信噪或信干噪功率分布的测量数据、要采用的信道模型的选择、关于接收的导频符号在频率-时间平面中如何分布的信息、关于用于选择信道自相关矩阵的特征值的第一阈值和(可选的)第二阈值的信息等。
第一计算子电路322可以被配置为:生成通信信道的信道自相关矩阵Rh。例如,第一计算子电路322可以通过计算通信信道的与接收的多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数来生成信道自相关矩阵Rh。接收的多个导频符号可以被写为矢量y(例如,列矢量)。如果接收的多个导频符号包括多个比如N(N=1,2,3,…)个导频符号,则矢量y可以是N维复数空间的元素。无线电资源元素与接收的多个导频符号y关联的信道系数可以写为矢量h(例如,列矢量)。由于矢量h可以包括与N个导频符号之一关联的每个无线电资源元素的信道系数,因此矢量h也可以是N维复数空间的元素。于是,信道自相关矩阵Rh可以由公式1.1表示:
Rh=E{hhH},
由于通信信道可能是有噪的和/或可能受到干扰,因此第一计算子电路322可能无法根据公式1.1直接生成信道自相关矩阵Rh,而是可以确定信道自相关矩阵Rh和通信信道的干扰和/或噪声相关矩阵Rn的叠加。干扰和/或噪声相关矩阵Rn可以由公式1.2表示:
Rh=E{nnH},
另外,第一计算子电路322可以被配置为:通过计算要估计的信道系数和与通信信道的多个导频符号y关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数来生成信道互相关矢量rh,t。当然,信道估计电路100可以被配置为:估计通信信道的多于一个信道系数。然后,第一计算子电路322可以被配置为:对于要估计的每个信道系数,生成相应的信道互相关矢量rh,t。索引t代表目标并指明频率-时间平面中的信道系数要被估计的(特定)无线电资源元素。因此,信道系数要被估计的无线电资源元素也可以称为目标无线电资源元素。信道互相关矢量rh,t可以由公式1.3表示:
其中,ht是目标无线电资源元素的信道系数。由于存在N个信道系数,每个信道系数与N个导频符号的N个无线电资源元素之一关联,因此信道互相关矢量rh,t可以是的元素。信道系数ht可以是复值标量。上标*表示复共轭算子。如果要估计多个无线电资源元素的信道系数,则可以由第一计算子电路322生成(例如,计算)多个对应的信道互相关矢量。
如在图1的上下文中所解释的,信道自相关矩阵Rh和/或信道互相关矢量rh,t的生成不一定需要第一计算子电路322知道与多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数。第一计算子电路322可以基于关于通信信道的预定统计信息(例如,来自信道模型)以及所假设的和/或测得的关于通信信道的最大Doppler频移和/或最大延迟扩展的信息一起,生成信道自相关矩阵Rh和/或信道互相关矢量rh,t。
另外,处理电路300包括第一变换子电路324。第一计算子电路322可以被配置为:将信道自相关矩阵Rh和一个或多个信道互相关矢量rh,t提供给第一变换子电路324。第一变换子电路324可以被配置为:基于信道自相关矩阵Rh,生成用于从观察空间301到子空间302的子空间变换的子空间映射。例如,第一变换子电路324可以被配置为:通过计算信道自相关矩阵Rh的特征分解、QR分解、Cholesky分解和/或奇异值分解,并且通过Rh的秩减少,来生成子空间映射矩阵V。子空间映射矩阵V可以包括多个L(L<N)矢量v1到vL(例如,列矢量),写为V=[v1…vL],并且是N×L维复数空间的元素。
对于特征分解,第一变换子电路324可以被配置为:计算信道自相关矩阵Rh的特征值。这些特征值之一相对于其他特征值可以是最大的。然后,第一变换子电路324可以将第一预定义阈值设定为最大特征值的某个分数,并且清除低于该预定义阈值的所有特征值。之后,只留下N个最大可能的特征值中的L个特征值。替换地,第一变换子电路324可以选择L个最大特征值,其中,L可以是第一变换子电路324的预定操作参数。然后,第一变换子电路324可以计算信道自相关矩阵Rh的与所选择的L个特征值对应的L个特征矢量v1到vL,并在子空间映射矩阵V中布置这些特征矢量。于是,信道自相关矩阵Rh的秩减少版本等于ΛLVH或其中,ΛL是来自的包括所选择的信道自相关矩阵Rh的L个特征值的对角特征值矩阵。该特征值矩阵ΛL可以对应于(例如,是)子空间变换的信道自相关矩阵。
在选择性干扰的情况下,第一变换子电路324可以可选地按通信信道的SINR分布来缩放子空间映射矩阵。通信信道的SINR分布可以表示为对角矩阵Γ=diag(γ1…γN),其N个对角元素γ1到γN可以对应于与多个导频符号y关联的各无线电资源元素处的各信干噪比。于是,子空间映射矩阵可以是矩阵乘积ΓV。
第一变换子电路324还可以被配置为:通过将子空间映射分别应用于信道自相关矩阵Rh和(一个或多个)信道互相关矢量rh,t,来生成子空间变换的信道自相关矩阵ΛL和子空间变换的信道互相关矢量ch,t(例如,一个或多个子空间变换的信道互相关矢量,这取决于要估计的信道系数的数量)。
例如,第一变换子电路324可以被配置为:将信道自相关矩阵Rh从左边与子空间映射矩阵的Hermitian转置VH相乘,并且将Rh从右边与子空间映射矩阵V相乘,以生成子空间变换的信道自相关矩阵ΛL。这可以由公式2.1表示:
ΛL=VHRhV
以此方式,子空间变换的信道自相关矩阵ΛL可以是L×L复数空间的元素,并且相对于观察空间301的信道自相关矩阵Rh秩被减少。替换地,第一变换子电路324可以被配置为:例如通过在已经计算并选择了信道自相关矩阵Rh的L个特征值之后,将L个特征值布置在对角L×L矩阵中,来生成子空间变换的信道自相关矩阵ΛL。
为了生成(一个或多个)子空间变换的信道互相关矢量ch,t,第一变换子电路324可以被配置为:将信道互相关矢量rh,t从左边与子空间映射矩阵的Hermitian转置VH相乘,如公式2.2表示:
ch,t=VHrh,t
第一变换子电路324还可以被配置为:将子空间映射提供给处理电路300的第二变换子电路328。第二变换子电路328可以被配置为:接收多个导频符号y,并通过将子空间映射应用于多个导频符号y来生成多个子空间变换的导频符号z,如公式2.3表示:
z=VHy
此外,处理电路300包括第二计算子电路326。第一变换子电路324可以被配置为:将子空间变换的信道自相关矩阵ΛL、子空间变换的信道互相关矢量ch,t以及(可选地)通信信道的至少一个SINR分布(和/或至少一个SNR分布)提供给第二计算子电路326。此外,第一变换子电路324可以被配置为:可选地将SINR分布(和/或SNR)提供给第二变换子电路328。
第二计算子电路326可以被配置为:基于子空间变换的信道自相关矩阵ΛL和子空间变换的信道互相关矢量ch,t来生成多个子空间信道估计滤波器系数bt。如果存在多于一个子空间变换的信道互相关矢量ch,t以便估计各个目标无线电资源元素处的信道系数,则第二计算子电路326可以对于每个子空间变换的信道互相关矢量ch,t,生成相应多个子空间信道估计滤波器系数bt。
例如,第二计算子电路326可以通过将由通信信道的噪声功率缩放的L×L大小的单位矩阵与子空间变换的信道自相关矩阵ΛL相加,并将该矩阵和的逆矩阵从右边乘以相应子空间变换的信道互相关矢量ch,t,来计算多个子空间信道估计滤波器系数bt。这由公式3.1表示:
bt=(ΛL+σ2IL)-1ch,t
其中,σ2表示通信信道的噪声功率。在通信信道的噪声是有色噪声的情况下,σ2IL可以由表示通信信道的有色噪声的L个对角条目的对角矩阵代替。
根据一些示例,为了根据公式3.1计算多个子空间信道估计滤波器系数bt,可以求解一组公式(ΛL+σ2IL)bt=ch,t,而不是计算逆矩阵(ΛL+σ2IL)-1。
处理电路300还包括子空间信道估计滤波器子电路332。第二计算子电路326可以被配置为:将多个子空间信道估计滤波器系数bt提供给子空间信道估计滤波器子电路332。此外,第二变换子电路328可以被配置为:将多个子空间变换的导频符号z提供给子空间信道估计滤波器子电路332。
子空间信道估计滤波器子电路332可以被配置为:基于多个子空间变换的导频符号z和多个子空间信道估计滤波器系数bt来生成通信信道的至少一个信道系数的估计。例如,子空间信道估计滤波器子电路332可以被配置为:根据公式3.2,用多个子空间信道估计滤波器系数bt对多个子空间变换的导频符号z进行滤波:
当要估计多于一个信道系数时,可以用与各个目标无线电资源元素对应的相应多组子空间信道估计滤波器系数bt来求公式3.2的值。
因此,系数计算(根据公式3.1)和子空间滤波(根据公式3.2)都可以在低维子空间中完成。这样可以减少处理电路300的计算工作量和/或存储器占用空间。
处理电路300还可以被配置用于块处理,如已在图1的上下文中描述的。这里,整个后FFT F/T平面(子载波k,OFDM符号l)可以被分割为多个F/T块b,并且块的参考信号样本(或导频符号样本)yb可以被变换为表示该块的矢量zb。然后,可以对块内的所有感兴趣的无线电资源元素执行信道估计滤波。因此,公式2.3可以修改成描述块变换的公式4.1:
zb=VHyb
同样,公式3.2可以修改成公式4.2:
其表示块内过滤。凭借块处理,变换的块zb(L维)可以是原始参考信号(例如,多个导频符号)样本矢量yb(N维)的更紧凑版本。因此,存储用于总共Nb个块(用于信道估计的整个F/T平面)的该组矢量zb与存储所有Nb·N个相应参考信号样本相比,可以需要更少的存储器(Nb·L个样本)。因此,存储器占用空间可以减小到其原始大小的分数L/N(每F/T维度)。这对于大带宽(载波聚合)和/或高MIMO维度(Tx天线端口,Rx天线)也可以是有用的。
另外,处理电路300可以可选地被配置用于块间处理,如图1的上下文中描述的。这里,可以组合B个相邻块{zb1,…,zbB},以形成扩展矢量然后可以使用它来生成信道估计。这种块间组合可以由公式4.3表示:
换言之,块{zb1,…,zbB}中的每一个可以表示相应多个子空间变换的导频符号。例如,zb1可以表示第一组多个子空间变换的导频符号,zb2可以表示第二组多个子空间变换的导频符号,依此类推,如图1的上下文中所解释的。扩展的多个子空间变换的导频符号可以是堆叠矢量[zb1 T…zbB T]T。在公式4.3中,可以采用可选的选择矩阵S来减少该扩展的多个子空间变换的导频符号,以生成减少的多个子空间变换的导频符号。也就是说,当S是单位矩阵时,可以表示扩展的多个子空间变换的导频符号,否则可以表示减少的多个子空间变换的导频符号(相对于扩展的多个子空间变换的导频符号减少)。因此,选择矩阵S可以执行堆叠矢量[zb1 T…zbB T]T到维的可选压缩。
于是,可以通过公式4.4表示块间滤波(例如,块间子空间信道估计滤波):
其为公式4.2的修改。矢量可以表示基于扩展的子空间变换的信道自相关矩阵和扩展的子空间变换的信道互相关矢量的多个子空间信道估计滤波器系数(在选择矩阵S是单位矩阵的情况下)。否则,矢量可以表示基于减少的子空间变换的信道自相关矩阵和减少的子空间变换的信道互相关矢量的多个子空间信道估计滤波器系数(如图1的上下文中所解释的)。
可选地,处理电路300(和/或连接到它的输入接口)可以被配置用于块大小调整。于是,可以将子空间滤波与可变F/T块大小(例如,多个(例如,矢量)导频符号中的导频符号的数量可变)组合。例如,块大小可以适于常见的信道F/T选择性。
公式5a和5b表示,相同的子空间映射矩阵V可以用于将多组(或多块)导频符号{yb1,…,ybB}中的每一个变换到子空间302中。这样可以节省处理电路300的计算工作量。
选择矩阵S的选择子矩阵S1至SB可以用于从多组(例如,多块)子空间变换的导频符号{zb1,…,zbB}中选择(特定)子空间变换的导频符号。例如,当目标无线电资源元素落入由第一组多个导频符号yb1围成的频率-时间平面的块内时,那么第一组多个导频符号zb1中的所有子空间变换的导频符号也可以用于估计目标无线电资源元素的信道系数。在这种情况下,S1可以是L×L单位矩阵。然而,并非第二组多个子空间变换的导频符号zb2至第B组多个子空间变换的导频符号zbB中的所有子空间变换的导频符号都可以用于该估计,因为与第二组至第B组多个导频符号中的导频符号关联的无线电资源元素可能在频率上或时间上与目标无线电资源元素间隔更远。因此,选择子矩阵S2至SB可以在其主对角线上包括1和0,例如以便从zb2到zbB中仅选择某些导频符号。例如,可以仅选择来自zb2到zbB的那些信道自相关矩阵的对应特征值大于预定义(第二)阈值的导频符号。当然,如果目标无线电资源元素落入由另一组多个导频符号围成的频率-时间平面的另一块内,则选择子矩阵S1至SB可以适于从多组子空间变换的导频符号{zb1,…,zbB}中选择合适的导频符号。
来自公式6a的包括子矩阵Rhij(i=1,2,…,B;j=1,2,…,B)的矩阵Rh可以表示扩展的信道自相关矩阵。该扩展的信道自相关矩阵不仅包括与一组多个导频符号(例如,由Rh11表示的第一组多个导频符号yb1)关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数。它还包括与第二组至第B组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数(如由Rh22至RhBB所表示的)。此外,扩展的信道自相关矩阵还包括与不同的多组导频符号(例如,i≠j的那些Rhij)关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数。在利用子空间映射矩阵V对扩展的信道自相关矩阵Rh进行子空间变换以生成扩展的子空间变换的信道自相关矩阵Λh之后,可以通过应用选择矩阵S将Λh化简为化简的子空间变换的信道自相关矩阵
利用所提出的子空间信道估计的构思,相对于在观察空间中执行信道估计滤波的信道估计电路,可以减少用于存储多个(或多组)子空间信道估计滤波器系数的系数存储器。也就是说,服务块的所有T个目标无线电资源元素所需的子空间滤波器集合与存储在观测空间中进行信道估计滤波所需的滤波器集合相比,可以需要更少的存储器(T·L对比T·N系数)。
此外,利用所提出的子空间信道估计的构思,可以有块间滤波益处。通过使用多个块中所包含的信息,滤波器长度可以等效地增加到从而可以将估计性能提升到与其他滤波技术相当的水平。例如,这可以用于小块和块边缘处的目标无线电资源元素。虽然块矢量zb(公式4.1)本身可能不是足够的统计量,但从当与相邻块(公式4.3和/或公式5a)组合时,信道估计性能(公式4.4和/或公式5c)可以接近最优性的意义上来说,它们可以表示块。
此外,借助于所提出的构思,可以达到长滤波益处。经由块大小调整增加块长度N可以得到更长的等效滤波器,并因此得到附加益处。由此,所实现的信道估计滤波性能可以显著超过其他滤波技术的性能。
另外,可以在处理工作量和/或功耗方面提升性能。例如,每块多次地根据公式4.4和/或公式5c执行信道估计滤波(所有T个目标无线电资源元素),因子空间滤波更短(长度滤波器对比观察空间中的长度N滤波器),可以实现可能超过观察变换(公式4.1)的努力的节省。
此外,可以减小块处理速率。经由块大小调整增加块长度N可以减少给定F/T平面中的块的数量Nb。因此,每单位时间可以执行更少的块变换(公式4.1)和块组合操作(公式4.3和/或公式5a)。
图4a-b示出了在存储器需求(图4a)和乘法-加法(MAC)操作(图4b)方面(均为每物理资源块(PRB)对和Tx/Rx信道)的长期演进(LTE)子空间2x1D滤波的示例的(计算)复杂度,其中,延迟扩展[1,0.5,0.25]·nCP(循环前缀),Doppler扩展~[400,200,100]Hz,块长度0.8·Lcoh=[12,24,36](Nt,Nf∈[4,8,16]参考信号样本或[1,2,4]PRB对),3×2块F/T滤波,块间长度秩L=2,子空间滤波器长度
图4a示出了2x1D子空间滤波存储器占用空间仅为观察空间中应用的3x1D滤波(传统调制解调器的相当优化的部分)的约三分之一。实际使用的存储器可以根据频率方向上的块大小(由延迟扩展控制)进一步减少。图4b示出了可以节省约15%的MAC操作。出于更高的信道估计益处而增加等效滤波器长度(此处,从48到768个参考信号样本)并没有花费附加的处理功率。由于信道估计滤波(公式4.4和/或公式5c)的工作量可能占主要地位(不是来自公式4.1的块变换的工作量),通过信道子采样(例如,通过目标无线电资源元素的较粗网格)可以实现显著节省。
图5a-b显示了利用(如图4a-b的示例中配置的)1D子空间信道估计滤波实现的性能。图5a示出了对于2×8滤波,均方误差(MSE)与无线电资源元素(RE)索引的关系。图5b示出了对于与信道相干性匹配的2×[4,8,16]滤波,MSE与信噪比的关系。与块内滤波(根据公式4.2,点曲线)相比,块间滤波(根据公式4.4和/或公式5c,实曲线)对于在2和3之间的低子空间阶L(这取决于信道选择性(例如,相干带宽Lcoh和信噪比)),已经可以得到接近最优性能(圆圈曲线)。对于图5a,信噪比为20dB。如图5b所示,增加的块长度(例如,增加的N)可以直接转换为已经对于1D滤波的显著更高的信道估计增益。
图6a-c示出了分别对于1D 2块滤波(图6a)、2×1D 2×2块滤波(图6b)和2D 4块滤波(图6c)的子空间块组合(公式4.3和/或公式5a)和块间信道估计滤波(公式4.4和/或公式5c)。在这种情况下,目标区域604的位置与观察块606的位置不同。
根据本公开的一些示例,子空间滤波可以基于任何子空间生成技术,例如特征分析QR分解Rh=VhUh或Cholesky分解此外,子空间滤波可以可选地与子空间干扰减轻组合。此外,子空间滤波可以可选地与信道子采样组合。此外,二维子空间滤波可以实现为任何顺序的交错2×1D滤波。
可选地,F/T块大小可以匹配最佳点(约80%的相干长度,~0.8·Lcoh),但也可以更小。F/T块可以或可以不对应于LTE PRB或其倍数。可选地,子空间生成中使用的信道统计(信道自相关矩阵Rh,信道互相关矢量rh,t)可以基于任何信道分布,例如原型(rect、Jakes、指数)或测得的延迟/Doppler分布。
此外,可以按需激活子空间信道估计的所有部分。例如,系数计算(根据公式7a)可以由信道参数变换、块变换(根据公式4.1)(仅针对块间组合中使用的块(根据公式4.3和/或公式5a))和信道估计滤波(根据公式4.4和/或公式5c)(仅针对需要信道估计的无线电资源元素)来触发。
图7示出了电信设备700的框图。电信设备700包括信道估计电路701。信道估计电路701包括输入接口110。输入接口110被配置为:从通信信道接收多个导频符号。此外,信道估计电路701包括处理电路120。处理电路120被配置为:生成信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量。信道自相关矩阵和信道互相关矢量的生成可以基于关于通信信道的预定统计信息。另外,处理电路120被配置为:基于信道自相关矩阵生成用于子空间变换的子空间映射。另外,处理电路120被配置为:通过将子空间映射应用于子空间变换的信道自相关矩阵、信道互相关矢量和多个导频符号,来生成子空间变换的信道自相关矩阵、至少一个子空间变换的信道互相关矢量和多个子空间变换的导频符号。另外,处理电路120被配置为:基于子空间变换的信道自相关矩阵和子空间变换的信道互相关矢量,生成多个子空间信道估计滤波器系数。另外,处理电路120被配置为:基于子空间变换的导频符号和子空间信道估计滤波器系数,生成通信信道的至少一个信道系数(例如,第一信道系数)的估计。此外,信道估计电路701包括输出接口150,其被配置为:提供至少一个信道系数的估计。此外,电信设备700包括接收机702,其被配置为:从通信信道接收信号,并将接收的信号提供给信道估计电路701的输入接口110。
例如,接收机702可以从通信信道接收携带导频符号的信号,并将接收的导频符号提供给信道估计电路701的输入接口110。然后,信道估计电路701可以提供信道系数的准确估计,这样可以使得电信设备700的远程通信更可靠和/或增加电信设备700的数据吞吐量。
为此,电信设备700可以附加地包括均衡电路,其被配置为:基于由信道估计电路701提供的至少一个信道系数的估计,生成用于通信信道的数字均衡滤波器。该数字均衡滤波器可以消除或至少减少接收机702从通信信道接收的信号的失真(例如,因多径传播效应和/或Doppler频移)。
信道估计电路701可以类似于图1的信道估计电路100,并且可以可选地包括信道估计电路100的附加特征,如图1-6c的上下文中所示。
在一些示例中,电信设备700可以是移动电信设备。为此,接收机702可以耦合到天线(未示出)。使用根据本文描述的示例的信道估计电路的图7中公开的移动电信设备可以根据每个已知的和未来的电信标准进行操作,例如:由第三代合作伙伴项目(3GPP)标准化的移动通信系统之一,例如全球移动通信系统(GSM)、增强数据速率GSM演进(EDGE)、GSMEDGE无线接入网(GERAN)、高速分组接入(HSPA)、通用陆地无线接入网(UTRAN)或演进UTRAN(E-UTRAN)、长期演进(LTE)或LTE高级(LTE-A),或者具有不同标准的移动通信系统,例如全球微波接入互操作性(WIMAX)IEEE802.16或无线局域网(WLAN)IEEE 802.11,一般地说是基于时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交频分多址(OFDMA)、码分多址(CDMA)等的任何系统。术语移动通信系统和移动通信网络可以同义使用。
移动电信设备可以对应于智能手机、蜂窝手机、用户设备(UE)、膝上型计算机、笔记本电脑、个人计算机、个人数字助理(PDA)、通用串行总线(USB)-stick、平板计算机、车辆等。移动发射机、收发机或终端也可以根据3GPP术语称为UE或用户。
此外,电信设备700可以是基站发射机或基站收发机,其可以位于网络或系统的固定或静止部分中。基站发射机或基站收发机可以例如对应于远端无线电头、传输点或接入点。基站发射机或基站收发机可以是有线网络的无线接口,其使得能够向UE、移动收发机或中继收发机发送和接收无线电信号。这种无线电信号可以符合例如由3GPP标准化的无线电信号,或者一般地说,符合上面列出的系统中的一个或多个的无线电信号。因此,基站收发机可以对应于NodeB、eNodeB、BTS、接入点等。中继站收发机可以对应于基站收发机与移动站收发机之间的通信路径中的中间网络节点。中继站收发机可以分别将从移动站收发机接收的信号转发到基站收发机,或者将从基站收发机接收的信号转发到移动站收发机。
图8示出了用于估计通信信道的方法800的流程图。方法800包括:从通信信道接收(810)多个导频符号。此外,方法800包括:生成(820)与通信信道关联的信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量。生成(820)信道自相关矩阵和信道互相关矢量基于关于通信信道的预定统计信息。此外,方法800包括:基于信道自相关矩阵生成(830)用于子空间变换的子空间映射。此外,方法800包括:将子空间映射应用(840)于信道自相关矩阵、信道互相关矢量和多个导频符号,以生成子空间变换的信道自相关矩阵、至少一个子空间变换的信道互相关矢量以及多个子空间变换的导频符号。此外,方法800包括:基于子空间变换的信道自相关矩阵和子空间变换的信道互相关矢量,生成(850)多个子空间信道估计滤波器系数。此外,方法800包括:基于子空间变换的导频符号和子空间信道估计滤波器系数,估计(860)通信信道的至少一个信道系数。
生成(820)信道自相关矩阵可以包括:计算通信信道的与多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数。此外,生成(820)信道互相关矢量可以包括:计算要估计的信道系数和通信信道的与多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数。
如果可选地要估计多于一个信道系数,则可以根据方法800生成用于要估计的各个信道系数的相应信道互相关矢量。相应信道互相关矢量可以包括要估计的相应信道系数和与多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数。另外,对于要估计的相应信道系数,可以基于子空间变换的信道自相关矩阵和相应子空间变换的信道互相关矢量来生成相应多个子空间信道估计滤波器系数。然后,可以基于子空间变换的导频符号和相应多个子空间信道估计滤波器系数来估计相应信道系数。
所提出的子空间域中的信道估计滤波(可以可选地与在图1-7的上下文中解释的一个或多个特征组合)可以使得子空间滤波成为对其他信道估计滤波技术的可行替代。例如,方法800可以减少电信设备的估计通信信道的计算工作量、存储器要求和/或功耗。例如,方法800涉及4G+子空间信道估计。
例如,图8的流程图示出了方法800的逻辑流程,从该逻辑流程可以导出各种算法而不脱离本公开的范围。例如,在接收(810)多个(或多组)导频符号之前,在离线预处理期间可以执行生成信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量。可选地,在离线预处理期间还可以执行生成(830)子空间映射。可选地,在离线预处理期间还可以执行分别将子空间映射应用于信道自相关矩阵和/或至少一个信道互相关矢量,以生成子空间变换的信道自相关矩阵和/或至少一个子空间变换的信道互相关矢量。可选地,在离线预处理期间还可以执行生成多个(或多组)子空间信道估计滤波器系数(例如,分别从一个或多个子空间变换的信道互相关矢量以及从信道自相关矩阵生成一组或多组子空间信道估计滤波器系数)。
在在线处理期间,在接收到多个导频符号后(例如,频率-时间平面的接收的导频符号块),可以生成多个子空间变换的导频符号。例如,可以通过应用子空间映射(其可以已经在离线预处理期间生成)对每组接收到的多个(例如,每块)导频符号进行子空间变换。此外,从每组子空间变换的多个导频符号以及从多个(或多组)子空间信道估计滤波器系数(其可以已经在离线预处理期间生成),可以在在线处理期间估计一个或多个信道系数。于是,可以避免每次接收到多个(例如,一块)导频符号时,生成信道自相关矩阵和/或一个或多个信道互相关矢量和/或子空间映射和/或子空间变换的信道自相关矩阵和/或一个或多个子空间变换的信道互相关矢量和/或多个(或多组)子空间信道估计滤波器系数。这样可以节省计算工作量。
可选地,例如在在线处理期间,例如当信道参数(例如,最大Doppler频移、最大延迟扩展、SINR分布、SNR分布、SIR分布、平均误差矢量幅度、误码率和/或误符号率)变化多于相应预定义量和/或上升或下降到相应预定义阈值时,可以在方法800的过程中重新生成信道自相关矩阵和/或一个或多个信道互相关矢量和/或子空间映射和/或子空间变换的信道自相关矩阵和/或一个或多个子空间变换的信道互相关矢量和/或多个(或多组)子空间信道估计滤波器系数。
在以下中,描述一些示例。示例1是一种信道估计电路,包括:处理电路,被配置为:基于关于通信信道的预定统计信息,生成信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量;基于所述信道自相关矩阵,生成用于子空间变换的子空间映射;通过将所述子空间映射应用于所述信道自相关矩阵、所述信道互相关矢量和接收的多个导频符号,来生成子空间变换的信道自相关矩阵、至少一个子空间变换的信道互相关矢量和多个子空间变换的导频符号;基于所述子空间变换的信道自相关矩阵和所述子空间变换的信道互相关矢量,生成多个子空间信道估计滤波器系数;以及基于所述子空间变换的导频符号和所述子空间信道估计滤波器系数,生成所述通信信道的至少一个信道系数的估计。
在示例2中,示例1的主题可以可选地包括,所述处理电路被配置为:通过计算所述通信信道的与所述多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,来生成所述信道自相关矩阵。
在示例3中,示例1或2的主题可以可选地包括,所述处理电路被配置为:通过计算要估计的信道系数和所述通信信道的与所述多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,来生成所述信道互相关矢量。
在示例4中,示例1-3之一的主题可以可选地包括,所述处理电路被配置为:生成与所述通信信道的如下无线电资源元素关联的至少一个信道系数的估计,该无线电资源元素不同于与所述多个导频符号关联的任何无线电资源元素。
在示例5中,示例1-4之一的主题可以可选地包括,所述处理电路被配置为:通过计算所述信道自相关矩阵的特征值和特征矢量,并使用对应特征值大于预定义阈值的那些特征矢量以用于子空间映射,来生成所述子空间映射。
在示例6中,示例5的主题可以可选地包括,所述处理电路还被配置为:将所述预定义阈值设定得大于所述信道自相关矩阵的最大特征值的0.1%。
在示例7中,示例1-6之一的主题可以可选地包括,所述处理电路还被配置为:基于所述多个导频符号来计算所述通信信道的信干噪比分布,并且按所述信干噪比分布对所述子空间映射进行缩放。
在示例8中,示例1-7之一的主题可以可选地包括:输入接口,被配置为:接收所述通信信道的最大Doppler频移和最大延迟扩展中的至少一个的测量数据,所述处理电路还被配置为:基于所述最大Doppler频移和所述最大延迟扩展中的至少一个,生成所述信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量。
在示例9中,示例1-8之一的主题可以可选地包括:输入接口,被配置为:接收所述通信信道的至少一个Doppler功率分布和延迟功率分布的测量数据,所述处理电路还被配置为:基于所述Doppler功率分布和所述延迟功率分布中的至少一个,生成所述信道自相关矩阵和所述信道互相关矢量。
在示例10中,示例1-9之一的主题可以可选地包括:输入接口,被配置为:接收所述多个导频信号的至少一个信噪或信干噪功率分布的测量数据。
在示例11中,示例8的主题可以可选地包括,所述输入接口还被配置为:限制所述多个导频符号中的导频符号的数量,以使所述多个导频符号中的两个导频符号之间最大频率差小于所述通信信道的相干带宽的90%且大于所述相干带宽的70%。
在示例12中,示例8或11的主题可以可选地包括,所述输入接口还被配置为:限制所述多个导频符号中的导频符号的数量,以使所述多个导频符号中的两个导频符号的相应时隙之间的最大时间差小于所述通信信道的相干时间的90%且大于相干时间的70%。
在示例13中,示例8、11或12的主题可以可选地包括,所述输入接口还被配置为:如果所述最大Doppler频移和所述最大延迟扩展中的至少一个改变多于10%,则调整所述多个导频符号中的导频符号的数量。
在示例14中,示例3的主题可以可选地包括,所述处理电路还被配置为:通过计算要估计的不同的第二信道系数和与所述多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数来生成第二信道互相关矢量;通过将所述子空间映射应用于第二信道互相关矢量来生成第二子空间变换的信道互相关矢量;基于所述子空间变换的信道自相关矩阵和所述第二子空间变换的信道互相关矢量,生成第二组多个子空间信道估计系数;基于所述多个子空间变换的导频符号和所述第二组多个子空间信道估计系数,生成所述第二信道系数的估计。
在示例15中,示例3的主题可以可选地包括,输入接口,还被配置为:从所述通信信道接收至少第二组多个导频符号,所述处理电路还被配置为:通过计算要估计的不同的第二信道系数和与所述第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,来生成至少第二信道互相关矢量;通过将所述子空间映射应用于所述第二信道互相关矢量和所述第二组多个导频符号,来生成至少第二子空间变换的信道互相关矢量和第二组多个子空间变换的导频符号;基于所述子空间变换的信道自相关矩阵和所述第二子空间变换的信道互相关矢量,生成第二组多个子空间信道估计滤波器系数;以及基于所述第二组多个子空间变换的导频符号和所述第二组多个子空间信道估计滤波器系数,生成所述第二信道系数的估计。
在示例16中,示例15的主题可以可选地包括,所述处理电路被配置为:生成与所述通信信道的如下无线电资源元素关联的第二信道系数的估计,该无线电资源元素不同于与所述第一信道系数关联的无线电资源元素。
在示例17中,示例1的主题可以可选地包括,输入接口,被配置为:从所述通信信道接收至少第二组多个导频符号,所述处理电路还被配置为:通过计算要估计的信道系数和与所述第一组或第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,来生成所述信道互相关矢量;通过计算与所述第一组或第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,来生成所述信道自相关矩阵;通过将所述子空间映射应用于所述第二组多个导频符号,来生成第二组多个子空间变换的导频符号;以及还基于所述第二组多个子空间变换的导频符号,生成所述信道系数的估计。
在示例18中,示例17的主题可以可选地包括,所述处理电路还被配置为:生成与如下无线电资源元素关联的信道系数的估计,该无线电资源元素的频率至多与所述第一组多个导频符号的最大频率一样大且至少与所述第一组多个导频符号的最小频率一样大,与该信道系数关联的无线电资源元素的时隙最早与所述第一组多个导频符号中的导频符号的最早时隙一致且最晚与所述第一组多个导频符号中的导频符号的最晚时隙一致。
在示例19中,示例15-18之一的主题可以可选地包括,所述输入接口还被配置为:将来自所述通信信道的导频符号流分割为所述第一组多个导频符号和至少所述第二组多个导频符号。
在示例20中,示例19的主题可以可选地包括,所述输入接口被配置为:对所述导频符号流进行分割,使得所述第一组多个导频符号与所述第二组多个导频符号之间的最小频率差至多为所述第一组多个导频符号中的两个导频符号之间的最小频率差的两倍。
在示例21中,示例19-20的主题可以可选地包括,所述输入接口还被配置为:对接收的导频符号流进行分割,使得所述第一组多个导频符号与所述第二组多个导频符号的相应时隙之间的最小时间差至多为所述第一组多个导频符号中的两个导频符号的相应时隙之间的最小时间差的两倍。
在示例22中,示例17或18的主题可以可选地包括,所述处理电路还被配置为:通过从所述第一组多个子空间变换的导频符号和至少所述第二组多个子空间变换的导频符号中选择子空间变换的导频符号,来生成减少的多个子空间变换的导频符号;通过从所述子空间变换的信道自相关矩阵中选择相关系数,来生成化简的子空间变换的信道自相关矩阵;通过从所述子空间变换的信道互相关矢量中选择相关系数,来生成化简的子空间变换的信道互相关矢量;基于所述化简的子空间变换的信道自相关矩阵和所述化简的子空间变换的信道互相关矢量,生成所述多个子空间信道估计滤波器系数;以及基于所述减少的多个子空间变换的导频符号和所述多个子空间信道估计滤波器系数,生成所述信道系数的估计。
在示例23中,示例22的主题可以可选地包括,所述处理电路被配置为:通过选择所述第一组多个子空间变换的导频符号的所有子空间变换的导频符号,并从所述第二组多个子空间变换的导频符号中选择所述信道自相关矩阵的对应特征值大于预定义阈值的那些子空间变换的导频符号,来生成所述减少的多个子空间变换的导频符号。
在示例24中,示例23的主题可以可选地包括,所述处理电路被配置为:将所述预定义阈值设定得大于所述信道自相关矩阵的最大特征值的0.2%。
在示例25中,示例23或24的主题可以可选地包括,所述处理电路还被配置为:生成用于从所述第一组多个子空间变换的导频符号和至少所述第二组多个子空间变换的导频符号中选择子空间变换的导频符号的选择矩阵;通过将所述选择矩阵应用于所述子空间变换的信道自相关矩阵,来从所述子空间变换的信道自相关矩阵中选择相关系数;以及通过将所述选择矩阵应用于所述子空间变换的信道互相关矢量,来从所述子空间变换的信道互相关矢量中选择相关系数。
示例26涉及一种电信设备,包括:信道估计电路,包括:示例1-25之一的处理电路;和接收机,被配置为:从所述通信信道接收信号,并将接收的信号提供给所述信道估计电路的输入接口。
在示例27中,示例26的主题可以可选地包括:均衡电路,被配置为:基于由所述信道估计电路提供的至少一个信道系数的估计来生成用于所述通信信道的数字均衡滤波器。
示例28涉及一种用于估计通信信道的方法,所述方法包括:从所述通信信道接收多个导频符号;基于关于所述通信信道的预定统计信息,生成与所述通信信道关联的信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量;基于所述信道自相关矩阵,生成用于子空间变换的子空间映射;将所述子空间映射应用于所述信道自相关矩阵、所述信道互相关矢量和所述多个导频符号,以生成子空间变换的信道自相关矩阵、至少一个子空间变换的信道互相关矢量和多个子空间变换的导频符号;基于所述子空间变换的信道自相关矩阵和所述子空间变换的信道互相关矢量,生成多个子空间信道估计滤波器系数;以及基于所述子空间变换的导频符号和所述子空间信道估计滤波器系数,估计所述通信信道的至少一个信道系数。
在示例29中,示例28的主题可以可选地包括,生成所述信道自相关矩阵包括:计算所述通信信道的与所述多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数。
在示例30中,示例28或29的主题可以可选地包括,生成所述信道互相关矢量包括:计算要估计的信道系数和所述通信信道的与所述多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数。
在示例31中,示例28-30之一的主题可以可选地包括,与要估计的信道系数关联的无线电资源元素不同于与所述多个导频符号关联的任何无线电资源元素。
在示例32中,示例28-31之一的主题可以可选地包括,生成所述子空间映射包括:计算所述信道自相关矩阵的特征值和特征矢量,并且使用对应特征值大于预定义阈值的那些特征矢量以用于子空间映射。
在示例33中,示例32的主题可以可选地包括,所述预定义阈值被设定得大于所述信道自相关矩阵的最大特征值的0.1%。
在示例34中,示例28-33之一的主题可以可选地包括,生成所述子空间映射还基于所述通信信道的信干噪比分布。
在示例35中,示例28-34之一的主题可以可选地包括,测量所述通信信道的最大Doppler频移和最大延迟扩展中的至少一个;生成所述信道自相关矩阵和所述信道互相关矢量基于测得的最大Doppler频移和测得的最大延迟扩展中的至少一个。
在示例36中,示例35的主题可以可选地包括,限制所述多个导频符号中的导频符号的数量,以使得所述多个导频符号中的任何两个导频符号之间的最大频率差小于所述通信信道的相干带宽的90%且大于所述相干带宽的70%。
在示例37中,示例35或36的主题可以可选地包括,限制所述多个导频符号中的导频符号的数量,以使得所述多个导频符号中的任何两个导频符号的相应时隙之间的最大时间差小于所述通信信道的相干时间的90%且大于所述相干时间的70%。
在示例38中,示例35-37之一的主题可以可选地包括,如果所述最大Doppler频移和所述最大延迟扩展中的至少一个改变多于10%,则调整所述多个导频符号中的导频符号的数量。
在示例39中,示例30的主题可以可选地包括,通过确定要估计的不同的第二信道系数和与所述多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数来生成至少第二信道互相关矢量;将所述子空间映射应用于所述第二信道互相关矢量,以生成至少第二子空间变换的信道互相关矢量;基于所述子空间变换的信道自相关矩阵和所述第二子空间变换的信道互相关矢量,生成第二组多个子空间信道估计系数;以及基于所述子空间变换的导频符号和所述第二组多个子空间信道估计滤波器系数,估计所述第二信道系数。
在示例40中,示例30的主题可以可选地包括,从所述通信信道接收至少第二组多个导频符号,所述第二组多个导频符号中的至少一个导频符号不同于所述第一组多个导频符号中的任何导频符号;通过确定要估计的至少不同的第二信道系数和与所述第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,生成至少第二信道互相关矢量;将所述子空间映射应用于所述第二信道互相关矢量和所述第二组多个导频符号,以生成至少第二子空间变换的信道互相关矢量和第二组多个子空间变换的导频符号;基于所述子空间变换的信道自相关矩阵和所述第二子空间变换的信道互相关矢量,生成第二组多个子空间信道估计滤波器系数;以及基于所述第二组多个子空间变换的导频符号和所述第二组多个子空间信道估计系数,估计所述第二信道系数。
在示例41中,示例40的主题可以可选地包括,与所述第二信道系数关联的无线电资源元素不同于与所述第一信道系数关联的无线电资源元素。
在示例42中,示例40或41的主题可以可选地包括,将来自所述通信信道的导频符号流分割为所述第一组多个导频符号和至少所述第二组多个导频符号。
在示例43中,示例28的主题可以可选地包括,从所述通信信道接收至少第二组多个导频符号,所述第二组多个导频符号中的至少一个导频符号不同于所述第一组多个导频符号中的任何导频符号;将所述子空间映射应用于所述第二组多个导频符号,以生成第二组多个子空间变换的导频符号,生成所述信道互相关矢量包括:计算要估计的信道系数和与所述第一组多个导频符号或所述第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,生成所述信道自相关矩阵包括:计算与所述第一组多个导频符号或所述第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,估计信道系数还基于所述第二组多个子空间变换的导频符号。
在示例44中,示例43的主题可以可选地包括,与要估计的信道系数关联的无线电资源元素的频率至多与所述第一组多个导频符号的最大频率一样大且至少与所述第一组多个导频符号的最小频率一样大,与要估计的信道系数关联的无线电资源元素的时隙最早与所述第一组多个导频符号中的导频符号的最早时隙一致且最晚与所述第一组多个导频符号中的导频符号的最晚时隙一致。
在示例45中,示例43或44的主题可以可选地包括,第二组多个导频符号中的每个导频符号不同于所述第一组多个导频符号中的任何导频符号。
在示例46中,示例43-45之一的主题可以可选地包括,所述第一组多个导频符号与所述第二组多个导频符号之间的最小频率差至多为所述第一组多个导频符号中的两个导频符号之间的最小频率差的两倍。
在示例47中,示例43-46之一的主题可以可选地包括,所述第一组多个导频符号与所述第二组多个导频符号的相应时隙之间的最小时间差至多为所述第一组多个导频符号中的两个导频符号的相应时隙之间的最小时间差的两倍。
在示例48中,示例43或44的主题可以可选地包括,从所述第一组多个子空间变换的导频符号和至少所述第二组多个子空间变换的导频符号中选择子空间变换的导频符号,以生成减少的多个子空间变换的导频符号;从所述子空间变换的信道自相关矩阵中选择相关系数,以生成化简的子空间变换的信道自相关矩阵;从所述子空间变换的信道互相关矢量中选择相关系数,以生成化简的子空间变换的信道互相关矢量;基于化简的子空间变换的信道自相关矩阵和化简的子空间变换的信道互相关矢量,生成所述多个子空间信道估计滤波器系数;以及估计信道系数基于所述减少的多个子空间变换的导频符号和所述多个子空间信道估计系数。
在示例49中,示例48的主题可以可选地包括,选择子空间变换的导频符号包括:从所述第一组多个子空间变换的导频符号中选择所有子空间变换的导频符号,并且从所述第二组多个子空间变换的导频符号中选择所述信道自相关矩阵的对应特征值大于预定义阈值的那些子空间变换的导频符号。
在示例50中,示例49的主题可以可选地包括,所述预定义阈值大于所述信道自相关矩阵的最大特征值的0.2%。
在示例51中,示例49或50的主题可以可选地包括,生成用于从所述第一组多个子空间变换的导频符号和至少所述第二组多个子空间变换的导频符号中选择子空间变换的导频符号的选择矩阵;从子空间变换的信道自相关矩阵中选择相关系数包括:将所述选择矩阵应用于所述子空间变换的信道自相关矩阵;以及从子空间变换的信道互相关矢量中选择相关系数包括:将所述选择矩阵应用于所述子空间变换的信道互相关矢量。
示例52涉及一种计算机程序,包括程序代码,所述程序代码当被执行时,使计算机执行示例28-51之一的方法。
示例53涉及一种非瞬时性机器可读存储介质,包括程序代码,所述程序代码在被执行时使机器执行示例28-51之一的方法。
与一个或多个之前详述的示例和附图一起提及和描述的方面和特征也可以与一个或多个其他示例组合,以便替换其他示例中的相同特征,或者将该特征附加地引入其他示例中。
示例可以进一步是或涉及计算机程序,其具有程序代码,当计算机程序在计算机或处理器上执行时,程序代码执行上述方法中的一个或多个。可以通过编程的计算机或处理器来执行各种上述方法的步骤、操作或过程。示例还可以覆盖诸如数字数据存储介质的程序存储设备,其为机器、处理器或计算机可读的,并且编码机器可执行、处理器可执行或计算机可执行的指令程序。指令执行或使得执行上述方法中的一些或全部动作。程序存储设备可以包括或者为例如数字存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。进一步的示例还可以覆盖被编程以执行上述方法的动作的计算机、处理器或控制单元,或者被编程以执行上述方法的动作的(现场)可编程逻辑阵列((F)PLA)或(现场)可编程门阵列((F)PGA)。
说明书和附图仅说明了本公开的原理。此外,本文所述的所有示例原则上明确旨在仅用于教学目的,以帮助读者理解本公开的原理和发明人对于促进本领域所贡献的构思。本文叙述本公开的原理、方面和示例的所有陈述以及其具体示例旨在涵盖其等同物。
表示为“用于...的模块”的执行特定功能的功能块可以指代被配置为执行特定功能的电路。因此,“用于某事的模块”可以实现为“被配置为或适合于某事的模块”,例如被配置为或适合于相应任务的设备或电路。
附图中所示的各种元件的功能,包括标记为“模块”、“用于提供传感器信号的模块”、“用于生成发送信号的模块”等的任何功能块,可以以专用硬件的形式实现,例如“信号提供方”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等,以及能够与适当软件关联地执行软件的硬件。当由处理器提供时,功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独的处理器(其中一些或全部可以是共享的)提供。然而,术语“处理器”或“控制器”到目前为止不限于专门能够执行软件的硬件,而是可以包括数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。也可以包括其他硬件,无论是传统的和/或定制的。
框图可以例如示出了实现本公开的原理的高层次电路图。类似地,流程图、流程表、状态转换图、伪代码等可以表示各种过程、操作或步骤,其可以例如基本上表现在计算机可读介质中并且由计算机或处理器执行,无论是否明确示出这种计算机或处理器。说明书或权利要求中所公开的方法可以通过具有用于执行这些方法的各动作中的每一个的模块的设备来实现。
应当理解,说明书或权利要求中所公开的多个动作、过程、操作、步骤或功能的公开可以不被解释为在特定顺序内,除非明确地或隐含地另外说明,例如出于技术原因。因此,多个动作或功能的公开不会将这些限制于特定顺序,除非出于技术原因,这些动作或功能不可互换。此外,在一些示例中,单个动作、功能、过程、操作或步骤可以分别包括或可以分别分为多个子动作、子功能、子过程、子操作或子步骤。除非明确排除,否则这种子动作可以被包括作为该单个动作的公开的一部分。
此外,以下权利要求在此并入到具体实施方式中,其中,每个权利要求可以独立代表单独的示例。虽然每个权利要求可以独立代表单独的示例,但是应当注意,虽然从属权利要求可能在权利要求中提及与一个或多个其他权利要求的特定组合,但是其他示例还可以包括从属权利要求与每个其他从属权利要求或独立权利要求的组合。除非声明不打算特定组合,否则本文明确提出了这样的组合。此外,即使权利要求不直接从属于任何其他独立权利要求,也意图将该权利要求的特征包括到独立权利要求。
Claims (24)
1.一种信道估计电路,包括:
处理电路,被配置为:
基于关于通信信道的预定统计信息,生成信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量;
基于所述信道自相关矩阵,生成用于子空间变换的子空间映射;
通过将所述子空间映射应用于所述信道自相关矩阵、所述信道互相关矢量和接收的第一组多个导频符号,来生成子空间变换的信道自相关矩阵、至少一个子空间变换的信道互相关矢量和第一组多个子空间变换的导频符号;
基于所述子空间变换的信道自相关矩阵和所述子空间变换的信道互相关矢量,生成多个子空间信道估计滤波器系数;以及
基于所述子空间变换的导频符号和所述子空间信道估计滤波器系数,生成所述通信信道的至少一个信道系数的估计,
其中,所述处理电路还被配置为:
基于所述第一组多个导频符号来计算所述通信信道的信干噪比分布,并且按所述信干噪比分布对所述子空间映射进行缩放。
2.如权利要求1所述的信道估计电路,其中,所述处理电路被配置为:
通过计算所述通信信道的与所述第一组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,来生成所述信道自相关矩阵。
3.如权利要求1或2所述的信道估计电路,其中,所述处理电路被配置为:
通过计算要估计的信道系数和所述通信信道的与所述第一组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,来生成所述信道互相关矢量。
4.如权利要求1所述的信道估计电路,其中,所述处理电路被配置为:
通过计算所述信道自相关矩阵的特征值和特征矢量,并使用对应特征值大于预定义阈值的那些特征矢量以用于子空间映射,来生成所述子空间映射。
5.如权利要求4所述的信道估计电路,其中,所述处理电路还被配置为:
将所述预定义阈值设定得大于所述信道自相关矩阵的最大特征值的0.1%。
6.如权利要求1所述的信道估计电路,还包括:输入接口,被配置为:接收所述通信信道的最大Doppler频移和最大延迟扩展中的至少一个的测量数据,
其中,所述处理电路还被配置为:基于所述最大Doppler频移和所述最大延迟扩展中的至少一个,生成所述信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量。
7.如权利要求1所述的信道估计电路,还包括:输入接口,被配置为:接收所述通信信道的至少一个Doppler功率分布和延迟功率分布的测量数据,
其中,所述处理电路还被配置为:基于所述Doppler功率分布和所述延迟功率分布中的至少一个,生成所述信道自相关矩阵和所述信道互相关矢量。
8.如权利要求6所述的信道估计电路,其中,所述输入接口还被配置为:
限制所述第一组多个导频符号中的导频符号的数量,以使所述第一组多个导频符号中的两个导频符号之间最大频率差小于所述通信信道的相干带宽的90%且大于所述相干带宽的70%。
9.如权利要求6所述的信道估计电路,其中,所述输入接口还被配置为:
限制所述第一组多个导频符号中的导频符号的数量,以使所述多个第一组导频符号中的两个导频符号的相应时隙之间的最大时间差小于所述通信信道的相干时间的90%且大于相干时间的70%。
10.如权利要求6所述的信道估计电路,其中,所述输入接口还被配置为:
如果所述最大Dopplerr频移和所述最大延迟扩展中的至少一个改变多于10%,则调整所述第一组多个导频符号中的导频符号的数量。
11.如权利要求1所述的信道估计电路,还包括:输入接口,被配置为:从所述通信信道接收至少第二组多个导频符号,
其中,所述处理电路还被配置为:
通过计算要估计的信道系数和与所述第一组或第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,来生成所述信道互相关矢量;
通过计算与所述第一组或第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,来生成所述信道自相关矩阵;
通过将所述子空间映射应用于所述第二组多个导频符号,来生成第二组多个子空间变换的导频符号;以及
还基于所述第二组多个子空间变换的导频符号,生成所述信道系数的估计。
12.如权利要求11所述的信道估计电路,其中,所述处理电路还被配置为:
生成与如下无线电资源元素关联的信道系数的估计,该无线电资源元素的频率至多与所述第一组多个导频符号的最大频率一样大且至少与所述第一组多个导频符号的最小频率一样大,
并且其中,与该信道系数关联的无线电资源元素的时隙最早与所述第一组多个导频符号中的导频符号的最早时隙一致且最晚与所述第一组多个导频符号中的导频符号的最晚时隙一致。
13.如权利要求11所述的信道估计电路,其中,所述输入接口还被配置为:
将来自所述通信信道的导频符号流分割为所述第一组多个导频符号和至少所述第二组多个导频符号。
14.如权利要求13所述的信道估计电路,其中,所述输入接口被配置为:
对所述导频符号流进行分割,使得所述第一组多个导频符号与所述第二组多个导频符号之间的最小频率差至多为所述第一组多个导频符号中的两个导频符号之间的最小频率差的两倍。
15.如权利要求13所述的信道估计电路,其中,所述输入接口还被配置为:
对接收的导频符号流进行分割,使得所述第一组多个导频符号与所述第二组多个导频符号的相应时隙之间的最小时间差至多为所述第一组多个导频符号中的两个导频符号的相应时隙之间的最小时间差的两倍。
16.如权利要求11所述的信道估计电路,其中,所述处理电路还被配置为:
通过从所述第一组多个子空间变换的导频符号和至少所述第二组多个子空间变换的导频符号中选择子空间变换的导频符号,来生成减少的多个子空间变换的导频符号;
通过从所述子空间变换的信道自相关矩阵中选择相关系数,来生成化简的子空间变换的信道自相关矩阵;
通过从所述子空间变换的信道互相关矢量中选择相关系数,来生成化简的子空间变换的信道互相关矢量;
基于所述化简的子空间变换的信道自相关矩阵和所述化简的子空间变换的信道互相关矢量,生成所述多个子空间信道估计滤波器系数;以及
基于所述减少的多个子空间变换的导频符号和所述多个子空间信道估计滤波器系数,生成所述信道系数的估计。
17.如权利要求16所述的信道估计电路,其中,所述处理电路被配置为:
通过选择所述第一组多个子空间变换的导频符号的所有子空间变换的导频符号,并从所述第二组多个子空间变换的导频符号中选择所述信道自相关矩阵的对应特征值大于预定义阈值的那些子空间变换的导频符号,来生成所述减少的多个子空间变换的导频符号。
18.如权利要求17所述的信道估计电路,其中,所述处理电路被配置为:
将所述预定义阈值设定得大于所述信道自相关矩阵的最大特征值的0.2%。
19.如权利要求17所述的信道估计电路,其中,所述处理电路还被配置为:
生成用于从所述第一组多个子空间变换的导频符号和至少所述第二组多个子空间变换的导频符号中选择子空间变换的导频符号的选择矩阵;
通过将所述选择矩阵应用于所述子空间变换的信道自相关矩阵,来从所述子空间变换的信道自相关矩阵中选择相关系数;以及
通过将所述选择矩阵应用于所述子空间变换的信道互相关矢量,来从所述子空间变换的信道互相关矢量中选择相关系数。
20.一种电信设备,包括:
信道估计电路,包括:
处理电路,被配置为:
基于关于通信信道的预定统计信息,生成信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量;
基于所述信道自相关矩阵,生成用于子空间变换的子空间映射;
通过将所述子空间映射应用于所述信道自相关矩阵、所述信道互相关矢量和接收的第一组多个导频符号,来生成子空间变换的信道自相关矩阵、至少一个子空间变换的信道互相关矢量和第一组多个子空间变换的导频符号;
基于所述子空间变换的信道自相关矩阵和所述子空间变换的信道互相关矢量,生成多个子空间信道估计滤波器系数;以及
基于所述子空间变换的导频符号和所述子空间信道估计滤波器系数,生成所述通信信道的至少一个信道系数的估计;和
接收机,被配置为:从所述通信信道接收信号,并将接收的信号提供给所述信道估计电路,
其中,所述处理电路还被配置为:
基于所述第一组多个导频符号来计算所述通信信道的信干噪比分布,并且按所述信干噪比分布对所述子空间映射进行缩放。
21.如权利要求20所述的电信设备,还包括:均衡电路,被配置为:
基于由所述信道估计电路提供的至少一个信道系数的估计来生成用于所述通信信道的数字均衡滤波器。
22.一种用于估计通信信道的方法,包括:
从所述通信信道接收第一组多个导频符号;
基于关于所述通信信道的预定统计信息,生成与所述通信信道关联的信道自相关矩阵和至少一个信道互相关矢量;
基于所述信道自相关矩阵,生成用于子空间变换的子空间映射;
将所述子空间映射应用于所述信道自相关矩阵、所述信道互相关矢量和所述第一组多个导频符号,以生成子空间变换的信道自相关矩阵、至少一个子空间变换的信道互相关矢量和第一组多个子空间变换的导频符号;
基于所述子空间变换的信道自相关矩阵和所述子空间变换的信道互相关矢量,生成多个子空间信道估计滤波器系数;以及
基于所述子空间变换的导频符号和所述子空间信道估计滤波器系数,估计所述通信信道的至少一个信道系数,
其中,所述方法还包括:
基于所述第一组多个导频符号来计算所述通信信道的信干噪比分布,并且按所述信干噪比分布对所述子空间映射进行缩放。
23.如权利要求22所述的方法,还包括:
从所述通信信道接收至少第二组多个导频符号,
其中,所述第二组多个导频符号中的至少一个导频符号不同于所述第一组多个导频符号中的任何导频符号;
将所述子空间映射应用于所述第二组多个导频符号,以生成第二组多个子空间变换的导频符号,
其中,生成所述信道互相关矢量包括:计算要估计的信道系数和与所述第一组多个导频符号或所述第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,
其中,生成所述信道自相关矩阵包括:计算与所述第一组多个导频符号或所述第二组多个导频符号关联的无线电资源元素的信道系数之间的相关系数,
其中,估计信道系数还基于所述第二组多个子空间变换的导频符号。
24.一种非瞬时性机器可读存储介质,包括程序代码,所述程序代码当被执行时,使机器执行如权利要求22或23之一所述的方法。
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