CN112398763A

CN112398763A - 信道估计系统及其方法

Info

Publication number: CN112398763A
Application number: CN202010832470.XA
Authority: CN
Inventors: 袁博沣; 程红兵; 宋基逢
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2021-02-23
Anticipated expiration: 2040-08-18
Also published as: US20220078049A1; US11652669B2; CN112398763B

Abstract

公开了一种信道估计系统及其方法。一种用于使信道估计(CE)的时域均方误差(MSE)最小化的方法包括：由处理器根据参考信号(RS)信道的时域观察来估计功率延迟分布(PDP)；由处理器估计RS信道的噪声方差；并且由处理器基于估计的PDP和估计的噪声方差来确定第一到达路径(FAP)值和延迟扩展估计(DSE)值以使CE的MSE最小化。

Description

信道估计系统及其方法

本申请要求于2019年8月19日提交的题为“用于在无线通信系统中提供第一到达路径(FAP)和延迟扩展估计(DSE)的系统和方法”的美国临时专利申请第62/888,827号以及于2019年11月19日提交的题为“用于在无线通信系统中提供第一到达路径(FAP)和延迟扩展估计(DSE)的系统和方法”的美国非临时专利申请第16/688,866号的优先权和权益，上述申请的全部内容通过引用明确地合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及一种无线通信系统。具体地，本公开涉及一种用于在无线通信系统中提供第一到达路径(FAP)和延迟扩展估计(DSE)的系统和方法。

背景技术

在第5代(5G)新无线电(NR)无线电接入技术(RAT)中，如果参考信号(RS)观察限于窄带(例如，物理下行链路共享信道(PDSCH)解调参考信号(DMRS))，则频域(FD)最小均方误差(MMSE)滤波器用于信道估计(CE)中的去噪。这可被称为FD-MMSE CE或窄带CE。为了获得FD-MMSE的权重矩阵，需要计算RS信道与数据资源元素(RE)信道之间的频率相关性以及RS信道的频率自相关性。理论上，频率相关性被计算为功率延迟分布(PDP)的离散傅里叶变换(DFT)。由于硬件复杂度，可基于长度等于由延迟扩展估计(DSE)块提供的延迟扩展值的均匀PDP来计算频率相关函数。因此，延迟扩展估计(DSE)可用于信道估计(CE)。

背景技术部分中的上述信息仅用于增强对技术背景的理解，因此不应被解释为承认现有技术的存在或相关性。

发明内容

提供本发明内容以引入下面在具体实施方式中进一步描述的本公开的实施例的特征和概念的选择。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。描述的特征中的一个或更多个特征可与一个或更多个其它描述的特征组合以提供可行装置。

本公开的示例实施例的各方面涉及一种用于在无线通信系统中提供第一到达路径(FAP)和延迟扩展估计(DSE)的系统和方法。根据本公开的实施例，一种用于使信道估计(CE)的时域均方误差(MSE)最小化的方法包括：由处理器根据参考信号(RS)信道的时域观察来估计功率延迟分布(PDP)；由处理器估计RS信道的噪声方差；并且由处理器基于估计的PDP和估计的噪声方差来确定第一到达路径(FAP)值和延迟扩展估计(DSE)值以使CE的时域MSE最小化。

在本公开的一个实施例中，时域MSE为：

其中，F和L是整数，其中：

其中，σ²是所述噪声方差，P_i是第i个信道抽头或均匀PDP的功率，F是第一到达路径(FAP)索引，N是估计的PDP的长度，并且L是均匀PDP的长度。

在本公开的一个实施例中，确定FAP值和DSE值以使时域MSE最小化的步骤包括：由处理器确定使时域MSE最小化的F值和L值。

在本公开的一个实施例中，所述L值等于用于使时域MSE最小化的所述DSE，并且估计的噪声方差以信噪比(SNR)＝20dB为上限。在本公开的一个实施例中，确定用于使时域MSE最小化的F值和L值的步骤包括：由处理器将值0分配给FAP索引F；由处理器针对

和

内的多个F值中的每一个F确定MSE的最小化值和相应的L值；并且由处理器基于将针对

和

内的所述多个F值的时域MSE的最小化值进行比较来确定所述F值和所述L值。

在本公开的一个实施例中，所述F值和所述L值与针对

和

内的所述多个F值的MSE的最小化值中的MSE的最小值相应，其中，MSE的最小化值和相应的L值使用等式(1)被确定。在本公开的一个实施例中，所述方法还包括响应于针对

或

内的F的MSE的最小化值随着|F|连续增加n次而增加，由处理器针对F>0或F<0停止对所述F值和所述L值的搜索，其中，n是5。

在本公开的一个实施例中，所述方法还包括：由处理器基于RS信道与数据资源元素(RE)之间的采样时间的差来缩放所述F值和所述L值以确定缩放后的F的值和缩放后的L的值。在本公开的一个实施例中，缩放后的F的值为F′，其中，F′＝缩放因子×F，并且缩放后的L的值为L′＝，其中，L′＝缩放因子×L，其中

其中，N_IFFT是快速傅里叶变换(FFT)的大小，N是估计的PDP的长度，Δf是子载波间隔，并且ρ是RS RE的密度。

在本公开的一个实施例中，所述方法还包括由处理器基于F′和L′来确定CE以及RS信道与数据RE之间的频率相关性。

在本公开的一个实施例中，一种用于使信道估计(CE)的时域均方误差(MSE)最小化的系统包括：存储器以及与存储器通信的处理器，其中，处理器被配置为：根据参考信号(RS)信道的时域观察来估计功率延迟分布(PDP)；估计RS信道的噪声方差；并且基于估计的PDP和估计的噪声方差确定第一到达路径(FAP)值和延迟扩展估计(DSE)值以使CE的时域MSE最小化。

在本公开的一个实施例中，时域MSE为：

其中，F和L是整数，其中：

在本公开的一个实施例中，处理器还被配置为：基于确定F值和L值来确定FAP值和DSE值以使时域MSE最小化，其中，处理器还被配置为基于所述F值和所述L值确定时域MSE的最小值。在本公开的一个实施例中，所述L值等于用于使时域MSE最小化的所述DSE值，并且估计的噪声方差以信噪比(SNR)＝20dB为上限。在本公开的一个实施例中，处理器还被配置为：将值0分配给FAP索引F；针对

且

内的多个F值中的每一个F确定时域MSE的最小化值和相应的L值；并且基于将针对

和

在本公开的一个实施例中，所述F值和所述L值与针对

和

内的所述多个F值的时域MSE的最小化值中的时域MSE的最小值相应，其中，时域MSE的最小化值和相应的L值使用等式(1)被确定。在本公开的一个实施例中，处理器还被配置为：响应于针对

或

内的F的时域MSE的最小化值随着|F|连续增加n次而增加，由处理器针对F＞0或F＜0停止对所述F值和所述L值的搜索，其中，n是5。

在本公开的一个实施例中，处理器还被配置为基于RS信道与数据资源元素(RE)之间的采样时间的差缩放所述F值和所述L值以确定缩放后的F的值和缩放后的L的值。在本公开的一个实施例中，缩放后的F的值为F′，其中，F′＝缩放因子×F，并且缩放后的L的值为L′，其中，L′＝缩放因子×L，其中

其中，N_IFFT是快速傅里叶变换(FFT)的大小，N是估计的PDP的长度，Δf是子载波间隔，ρ并且是RS RE的密度。

在本公开的一个实施例中，处理器还被配置为基于F′和L′来确定CE以及RS信道与数据RE之间的频率相关性。

附图说明

将参照说明书、权利要求书和附图领会和理解本公开的一些示例实施例的这些和其它特征，其中：

图1A至图1C示出根据本公开的一个示例实施例的固定长度的均匀PDP；

图2A至图2B示出根据本公开的一个示例实施例的不同采样时间转换方案的示例；

图3示出根据本公开的一个示例实施例的示例信道估计系统的框图表示；

图4示出根据本公开的一个示例实施例的用于DSE的示例信道估计系统的另一框图表示；

图5A至图5B示出示出了根据本公开的一个示例实施例的用于DSE的示例信道估计方法的流程图；

图6示出根据本公开的一个示例实施例的低SNR状态下的块误码率(BLER)性能；以及

图7示出根据本公开的一个示例实施例的高SNR状态下的BLER性能。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述旨在作为根据本公开提供的用于在无线通信系统中提供第一到达路径(FAP)和延迟扩展估计(DSE)的系统和方法的一些示例实施例的描述，并不旨在表示可构造或利用本公开的唯一形式。本说明书结合示出的实施例阐述了本公开的特征。然而，应理解，相同或等同的功能和结构可通过也旨在被涵盖在本公开的范围内的不同实施例来实现。如本文别处所示，相同的元件编号旨在指示相同的元件或特征。

在第5代(5G)新无线电(NR)中，如果参考信号(RS)观察限于窄带(例如，物理下行链路共享信道(PDSCH)解调参考信号(DMRS))，则频域MMSE滤波器用于可被称为FD-MMSE信道估计(CE)或窄带CE的CE中的去噪。为了获得FD-MMSE的权重矩阵，可计算RS信道与数据资源元素(RE)信道之间的频率相关性以及RS信道的频率自相关性。频率相关性可被确定为PDP的离散傅里叶变换(DFT)。由于硬件复杂度，频率相关函数可基于由第一到达路径(FAP)定义的均匀PDP和由DSE块提供的延迟扩展值来计算。因此，FAP和延迟扩展估计可用于信道估计(CE)。

本公开提供了使用估计的PDP和噪声方差(例如，估计的噪声方差)来测量FAP和延迟扩展的示例估计方法(例如，“示例方法”或“用于延迟扩展估计(DSE)和测量FAP的示例方法”或“用于DSE和测量FAP的示例方法和系统”或“用于DSE的示例方法和系统”)。

在一些情况下，典型的方法可基于具有给定FAP和最后到达路径(LAP)阈值的路径搜索。然而，以这种方法估计的LAP索引可能在低SNR状态下遭受PDP的高波动，这可能影响CE性能(例如，可能不能使CE性能优化)。本系统和方法提供FAP和优化的延迟扩展值(例如，基于估计的PDP和估计的噪声方差)，其中，FAP和优化的延迟扩展值可响应于均匀PDP被用于频域最小均方误差(FD-MMSE)CE而减小信道估计(CE)的均方误差(MSE)(例如，使信道估计(CE)的均方误差(MSE)最小化)。例如，可优化FAP和延迟扩展值，使得估计信道与理想信道之间的MSE可在时域中减小或被最小化。在一些情况下，用于DSE的示例方法和系统的不同实施例可例如在低SNR状态下比一些替代方法(例如，基于路径搜索的DSE方法)更好地执行。

在本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例中，由用于跟踪的信道状态信息参考信号(CSI-RS)(TRS)计算的PDP可用于获取本公开的延迟扩展估计。在本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例中，当TRS不存在时，使用同步信号(SS)块(物理广播信道(PBCH)DMRS/SSS)和物理下行链路共享信道(PDSCH)DMRS估计的PDP也可用于DSE。

本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例可使得能够基于从宽带参考信号(诸如之前提到的TRS、PBCH DMRS)估计的PDP和噪声方差来估计延迟扩展。在本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例中，由于频率相关函数是PDP的快速傅里叶变换(FFT)，因此FD-MMSE权重矩阵可在时域中被解释。随后可使延迟扩展值优化，以在时域中减小估计信道与理想信道之间的均方误差(MSE)(或使估计信道与理想信道之间的均方误差(MSE)最小化)。在一个实施例中，可例如通过假设频域中的无限抽头来实现FD MMSE CE(例如，实际上仅6个抽头被使用)来实现延迟扩展的最优化。即使具有这样的假设，本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例也可相对接近于理想情况来执行(例如，计算与理想PDP的频率相关性)，并且因此与替代方法相比可改善低SNR性能。此外，与频域中的直接优化相比，本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例的时域操作可降低复杂度。

在以下段落中描述用于实现本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例的系统模型，以基于根据宽带参考信号(诸如之前提到的TRS、PBCH DMRS)估计的PDP和噪声方差来估计延迟扩展。

在频域中，如果假设p_f是用于RS RE的信道的向量，并且y是这些RS信道的观察，则y可被表示为：

y＝h_p+z (1)

在等式(1)中，z是被假设为独立于RS信道的背景噪声的向量，h_p＝[h_p1，h_p2，...，h_pN]^T并且其均值为零且协方差为σ²I。如果假设h是用于待估计的相同符号内的所有RE的信道的向量，则用于估计h＝[h₁，h₂，...，h_M]^T的线性最小均方误差(LMMSE)解可被表示为：

在等式(2)中，R_dp是h与h_p之间的频率相关矩阵，并且R_pp是h_p的频率自相关矩阵；I是大小等于h_p的长度的单位矩阵。

在一些情况下，频率相关性可仅取决于频域距离。此外，在一些情况下，信道h_i与h_pk之间的相关性可满足以下关系：

给定信道的估计的PDP，频率相关函数

可被表示为：

在等式(4)中，N可以是PDP的长度，P_i和τ_i可分别是第i个信道抽头的功率和延迟，k可以是两个信道的频率距离，并且Δf可以是子载波间隔。

在一些情况下，由于硬件复杂度，直接计算与真实PDP的频率相关性可能是具有挑战性的。然而，可通过假设具有长度N和从索引F到F+L-1的非零条目的均匀PDP(即，具有非零条目{P′_i}，

的PDP)来简化频率相关性，其中：

在等式(5)中，F和L是整数，其中，

在等式(5)中，均匀PDP的总长度可以是N(N可与延迟扩展无关)，然而，仅L个(例如，延迟扩展)抽头可以是非零。此外，在等式(5)中，F可以是FAP索引。在本公开的示例实施例中，可由FAP和延迟扩展值定义均匀PDP。

在一些情况下，基于上述假设，频率相关函数

可满足以下条件：

因此，由(6)计算的相关矩阵和自相关矩阵可以是

基于均匀PDP的估计信道可被表示为：

通过利用本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例，给定任何PDP，最优均匀PDP可减小估计信道与理想信道之间的MSE或使估计信道与理想信道之间的MSE最小化，最优均匀PDP可被表示为：

利用上述近似，(8)中的最优化问题可被表示为以下最优化问题：

其中

在等式(9)中，可假设均匀PDP是循环对称的，因此对于负F，P_F＝P_F+N。在等式(9)中，“N”可以是CE中使用的PDP(例如，非均匀PDP)的长度，并且也可以是本公开的用于DSE的示例方法和系统的输入。N是固定数，并且在本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例中不可改变。在本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例中，可使用具有L个非零值抽头的均匀PDP来模拟具有长度N的真实PDP。因为N>>L，所以均匀PDP可具有长度N以便在CE中被使用。在本公开的用于DSE的示例方法和系统的一个实施例中，可添加零值抽头。

例如，图1A至图1C示出对于F＝0、F＞0、和F＜0以及N的不同范围的均匀PDP。例如，在图1A中，对于非零抽头的第一均匀PDP 102的值为1/L(如关于等式(5)讨论的)。在图1A中，抽头0～L是非零抽头，并且抽头L+1～N是零抽头。第一均匀PDP 102的长度为L。例如，在图1B中，对于非零抽头的第二均匀PDP 104的值为1/L(如关于等式(5)讨论的)。在图1B中，抽头F～L+F-1是非零抽头，并且抽头0～F和抽头L+F-1～N是零抽头。第二均匀PDP 104的长度为L。例如，在图1C中，对于非零抽头的第三均匀PDP 106的值为1/L(如关于等式(5)讨论的)。在图1C中，抽头F～1+F-1(F<0)是非零抽头，并且抽头L+F-1～N是零抽头。第三均匀PDP106的长度为L。第四均匀PDP 108可以是第三均匀PDP 106的等效表示。

就硬件实施方式而言，计算等式(9)的度量的复杂度的操作还可被简化为如下(例如，以减少在硬件或处理器中执行除法所涉及的复杂度)：

其中，

从上面显而易见的是，通过假设α＝1来得到简化的等式(9A)，这可意味着硬件或处理器可不需要计算α以及等式(10)中α和其它参数的乘法。因此，在等式9A中，除法运算(如等式(10)中所示)可被移除，因此，可减少硬件或处理器中的乘法运算的数量。在一个实施例中，可由处理器计算等式(10)。

在一个实施例中，用于DSE的示例方法和系统可支持不同的RS，并且因此，TRS可用于本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例。

以下段落详细讨论等式(9)的推导。例如，在一些情况下，在频域中，可如下估计MMSE信道的权重矩阵：

在等式(11)中，P＝diag(P₀，P₁，...，P_N-1)是N×N对角矩阵，F是具有第(i，j)项条目

的N×N矩阵，F_h是具有第(i，j)项条目

的M×N矩阵。

在上述信道权重矩阵(例如，等式(11))中，频域中的所有N个抽头可用于计算频率相关性，而实际上仅大约6个抽头被使用。因此，基于该假设，在时域中，MMSE权重可被表示为P_i/(P_i+σ²),i∈{0，1，...，N-1}。因此，在等式(5)中引入的均匀PDP的时域权重可被表示为：

基于上述，RS信道的时域观察可以是

在一个实施例中，

可以是抽头i处的观察，并且在这样的情况下，

可被表示为：

在等式(13)中，

是时域中的背景噪声，可独立于RS信道并且其均值为零且方差为σ²。

减小以下信道估计的均方误差或使以下信道估计的均方误差最小化的最优均匀PDP可以是：

其中

可观察到，(8)与(14)之间的区别在于(14)用于时域信道。因此，基于上述，MSE可被表示为：

关于(16)，

被用于表示用于RS RE信道的PDP。此外，因为噪声可能与信道无关，所以

关于(18)，由于均匀功率受约束，

因此，为了使时域信道均方误差最小化(或减小时域信道均方误差)，可确定最优F和L使得等式(9)可被最小化，其中，

最优均匀PDP(例如，如关于等式(13)至(18)讨论的)可基于从RS信道观察估计的PDP。因为PDP的采样持续时间(如关于等式(13)至(18)讨论的)不同于用于数据RE的时域信号的采样持续时间，例如，

在等式(19)中，ρ是RS RE的密度，BW_RS是RS信道观察的带宽；并且

在等式(20)中，BW_data是数据资源元素(RE)的带宽，N_IFFT可以是示例系统中的快速傅里叶变换(FFT)的大小。因此，为了在FD-MMSE CE中使用均匀PDP，PDP的采样持续时间可被转换成数据RE信道的采样持续时间。

在一些情况下，对于估计的PDP的直接采样时间转换可能是复杂的。由于本公开的用于DSE的示例方法和系统的实施例的目的是找到均匀PDP来替代真实PDP，因此替代方式是执行对于均匀PDP的采样时间转换。

用于在采样时间转换之后计算频率相关性的均匀PDP可被假设为具有FAP索引F′和长度L′，F′和L′可被表示如下：

F′＝缩放因子×F (21)

L′＝缩放因子×L (22)

在等式(21)和(22)中，缩放因子可被计算为：

在等式(23)中，N_IFFT可以是示例系统中的快速傅里叶变换(FFT)的大小，并且N可以是估计的PDP的长度(例如，用于DSE的示例方法的输入)。

图2A至2B示出不同采样时间转换方案的示例。例如，在一个实施例中，如上所述，对于估计的PDP的直接采样时间转换可能是复杂的，如图2A中所示。例如，图2A的202可表示RS的PDP，图2A的204可表示数据的PDP，并且图2A的206可表示用于数据CE的均匀PDP。可通过在如图2A的202中所示的RS的PDP上执行内插214来获得如图2A的204中所示的数据的PDP。此外，可通过获得如图2A的204中所示的数据的PDP的DSE 216来获得如图2A的206中所示的用于数据CE的均匀PDP。根据一个示例实施例，通过利用用于DSE的示例方法和系统，可确定均匀PDP来替代真实PDP，采样等效方式可用于执行用于均匀PDP的采样时间转换。例如，图2B的208可表示RS的PDP，图2B的210可表示用于RS CE的均匀PDP，并且图2B的212可表示用于数据CE的均匀PDP。可通过获得如图2B的208中所示的RS的PDP的DSE 218来获得如图2B的210中所示的用于RS CE的均匀PDP。此外，可通过在如图2B的210中所示的用于RS CE的均匀PDP上执行内插220来获得如图2B的212中所示的用于数据CE的均匀PDP。

用于DSE的示例方法和系统可获得最优延迟扩展值以使信道估计(CE)的MSE最小化。用于DSE的示例方法和系统可使用均匀PDP(如关于等式(8)讨论的)来提供可使估计的信道与理想信道之间的MSE最小化或减小估计的信道与理想信道之间的MSE的最优的F和L。使用等式(8)中的度量函数穷尽地搜索F和L的操作可以是一种机制。然而，这样的方法可能在计算上是昂贵的，这是因为矩阵逆可用于F和L的每个假设。为了降低复杂度，可通过假设使用均匀PDP进行FD-MMSE CE来计算信道均方误差。

利用上述近似，关于等式(8)讨论的最优化可最终变成如等式(9)中所示的最优化。如关于等式(9)、等式(10)和等式(9A)讨论的，使用等式(9)、等式(10)或等式(9A)，对于F和L的每个假设的计算变得少得多。

图3示出用于实现本公开的用于DSE的示例方法的示例系统300的框图表示。示例系统300包括DSE模块302、CE模块304、符号检测器模块306和解码器模块308。系统300可在用户设备(UE)(例如，智能电话、平板电脑和计算机)内部。

在一个实施例中，DSE模块302可从时域RS信道估计接收估计的噪声方差σ²和估计的PDP(例如，P_i)，并且可使用示例DSE方法来计算时域中的FAP索引F′和长度L′(例如，延迟扩展)。来自DSE模块302的输出F′和L′可用于在CE模块304中计算CE(例如，如关于等式(6)、(7)和(8)讨论的)。例如，在一个实施例中，F′和L′可自动确定CE模块304中使用的最优均匀PDP，以计算等式(7)中的相关矩阵(例如，不仅是在RS信道与数据RE信道之间的相关矩阵)。

来自CE模块304的输出可与接收到的信号一起在符号检测器模块306中使用。来自符号检测器模块306的输出可被传送到解码器模块308。

图4示出本公开的用于DSE的示例系统的另一框图表示。例如，图4示出图3的DSE模块302的详细框图。

在一个实施例中，确定模块402可从时域RS信道估计接收估计的噪声方差σ²和估计的PDP(例如，P_i)。在FAP索引F＝0处(例如，当值“0”被分配给F时)，可使用计算度量(例如，等式(9)或(18))来确定长度L(例如，延迟扩展)，其中，该计算度量可使用来自时域RS信道估计的估计的噪声方差σ²和估计的均匀PDP来使时域MSE最小化。估计的噪声方差σ²可以以期望的最大SNR为上限，或者DSE可停在期望的功率上限处。例如，当估计延迟扩展时，最大SNR可被限制为20dB。

在一个实施例中，如关于选择模块404和改变模块410所示，在F<0(例如，

)和F>0(例如，

)两个方向上，可确定使每一个F的MSE最小化的L的最优值。

在一个实施例中，如关于停止模块406和改变模块410所示，如果最小化的MSE随着F的模连续增加n(例如，n＝5)次而增加，则可停止在每个方向上对F的最优值和L的最优值的搜索。

在一个实施例中，可基于将所有最小化的MSE(例如，来自停止模块406的输出)进行比较来确定最优F和相应的L。

在一个实施例中，如关于转换模块408所示，可基于RS与数据RE之间的采样时间的差(例如，使用等式(21)和(22))来缩放所确定的F的最优值和L的最优值。如关于等式(6)、(7)和(8)讨论的，来自转换模块408的输出F′和L′可用于计算CE和频率相关性。

图5A至图5B示出示出了本公开的用于DSE的实例方法的流程图。图5A至图5B的方法可在图3的DSE模块302中被实现，或者图5A至图5B的方法可在图4的模块402、404、406和410中被实现。例如，图5A至图5B的方法500可确定最优FAP索引F和最优L(例如，延迟扩展)以使信道估计的时域均方误差最小化(如等式(18)中所示)。例如，图5A至图5B示出与SNR和功率上限方法组合的本公开的用于DSE的示例方法的整体流程图。

在501，本公开的示例DSE系统(例如，图3的DSE模块302或图4的确定模块402)可从时域RS信道估计接收估计的噪声方差σ²和估计的PDP(例如，P_i)。

在502，本公开的示例DSE系统(例如，图3的DSE模块302)可使估计的噪声方差σ²以期望的最大SNR(例如，20dB)为上限。

在503，本公开的示例DSE系统(例如，图3的DSE模块302)可将值“0”分配给FAP索引F，即，F＝0。在503，本公开的示例DSE系统(例如，DSE模块302)可将最小MSE(即MSE_min)确定为等于1并且将针对先前F的最小MSE(即MSE_{min_prev_F})确定为等于100(F＝0，cnt＝0，MSE_min＝1，MSE_{min_prev_F}＝100)。

在504，对于L＝1，本公开的示例DSE系统(例如，图4的确定模块402或图3的DSE模块302)可将针对当前F的最小MSE(即MSE_{min_cur_F})确定为等于100并且将针对当前F的最优L(即L_opt,F)确定为等于-1(L＝1，MSE_{min_cur_F}＝100，L_opt,F＝-1)。

在505，本公开的示例DSE系统(例如，图4的确定模块402或图3的DSE模块302)可使用等式(18)确定MSE：

在506，本公开的示例DSE系统(例如，图4的确定模块402或图3的DSE模块302)可确定在505计算的MSE是否小于来自504的MSE_{min_cur_F}(例如，MSE_{min_cur_F}＝100)。

然而，在一个实施例中，在506，MSE_{min_cur_F}可不是固定值(例如，100)。例如，在一个实施例中，每当方法500从513经由505返回到506时，MSE_{min_cur_F}可在512改变。因此，在一个实施例中，当506被第一次执行时，MSE_{min_cur_F}可具有值100。

如果在506，确定在505计算的MSE不小于来自504的MSE_{min_cur_F}(例如，MSE_{min_cur_F}＝100)，则在507，本公开的示例DSE系统(例如，图4的选择模块404或图3的DSE模块302)可确定L(例如，均匀PDP P_i的长度)是否等于

因为为了满足信道估计的时域MSE(如关于等式(18)讨论的)，需要满足条件

如果在506，本公开的示例DSE系统(例如，图4的确定模块402或图3的DSE模块302)确定在505计算的MSE小于MSE_{min_cur_F}，则在512，本公开的示例DSE系统(例如，图4的确定模块402或图3的DSE模块302)可确定MSE_{min_cur_F}等于MSE(从505确定的)并且L_opt,F＝L。方法从512进行到507。

如果在507，本公开的示例DSE系统(例如，图4的选择模块404或图3的DSE模块302)确定L(例如，均匀PDP P_i的长度)不等于

则在508，本公开的示例DSE系统(例如，图4的停止模块406或图3的DSE模块302)可确定均匀PDP(即

)是否大于或等于阈值功率Thr_pwr，即是否

Thr_pwr可基于估计的噪声方差。例如，如果SNR≤10，则Thr_pwr＝1(无功率上限)。然而，如果SNR>10，则Thr_pwr＝1-σ²*N/2。

如果在508确定

则在509，本公开的示例DSE系统(例如，图3的DSE模块302)可确定是否MSE_{min_cur_F}＜MSE_min。

然而，如果在508确定

则在513，本公开的示例DSE系统(例如，图4的确定模块402)可增加L的值，并且方法返回到505。

如果在509，确定MSE_{min_cur_F}＜MSE_min，则在510，本公开的示例DSE系统(例如，图3的DSE模块302)可确定MSE_min＝MSE_{min_cur_F}、F_opt＝F并且L_opt＝L_opt,F。可停止对最优L(L_opt)值和最优F(F_opt)值的搜索。

在511，返回最优L(L_opt)和最优F(F_opt)值。这些值可被发送到本公开的示例DSE系统的内部块(例如，图4的转换模块408)。

如果在509，确定MSE_{min_cur_F}不小于MSE_min，则方法进行到511。

另一方面，如果在507，确定L(例如，均匀PDP P_i的长度)等于

则在514，本公开的示例DSE系统(例如，图4的选择模块404)可确定是否MSE_{min_cur_F}＜MSE_min。如果是，则在515，本公开的示例DSE系统(例如，图4的选择模块404)可确定MSE_min＝MSE_{min_cur_F}、F_opt＝F、L_opt＝L_opt,F.。方法从515进行到516。

然而，如果在514，确定MSE_{min_cur_F}不小于MSE_min，则在521，本公开的示例DSE系统(例如，图4的改变模块410)可确定是否MSE_{min_cur_F}＞MSE_{min_prev_F}(针对先前F的值的最小MSE)。如果是，则在522，本公开的示例DSE系统(例如，图4的改变模块410)可增加计数cnt。否则，方法从521进行到516。方法从522进行到516。

在516，本公开的示例DSE系统(例如，图4的选择模块404)可确定MSE_{min_prev_F}＝MSE_{min_cur_F}。

在517，本公开的示例DSE系统(例如，图4的改变模块410)可确定是否F≥0。如果是，则在518，本公开的示例DSE系统(例如，图4的改变模块410)可确定是否计数cnt＝5或

如果是，则方法从518进行到519。在519，本公开的示例DSE系统(例如，图4的改变模块410)可确定计数cnt＝0且F＝-1。否则，方法从518进行到520，其中，本公开的示例DSE系统(例如，图4的改变模块410)可增加F的值。

如果在517，如果确定F不大于或等于0，则方法进行到523。在523，本公开的示例DSE系统(例如，图4的停止模块406)可确定是否计数cnt＝5或

如果是，则方法进行到511。否则，方法进行到524，本公开的示例DSE系统(例如，图3的DSE模块302)可减小F的值。

方法从524、519和520进行到504。

来自图5A至图5B的方法的输出是被发送到本公开的示例DSE系统的内部块(例如，图4的转换模块408)的L的最优值(L_opt)和F的最优值(F_opt)。在本公开的示例DSE系统的内部块(例如，转换模块408)中，从本公开的示例DSE系统的另一内部块(例如，图4的停止模块406)接收的L的最优值(L_opt)和F的最优值(F_opt)可基于RS与数据RE之间的采样时间的差(例如，使用等式(21)和(22))被缩放。在图3的CE模块304中，如关于的等式(6)、(7)和(8)讨论的，来自本公开的示例DSE系统(例如，转换模块408)的输出F′和L′可用于计算CE和频率相关性。

在示例实施例中，用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B讨论的)可引入两个参数L和F。因为对F和L的穷尽搜索可能不是高效的，所以用于DSE的示例方法(如关于图5A至5B讨论的)的复杂度与替代方法相比可降低，由于在用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B讨论的)中，最优F可接近值0。

用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B讨论的)的实现细节可如下。

用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B讨论的)的实现可在低SNR状态下有效且高效地获得最优DSE值。然而，在高SNR状态下，因为PDP估计中所示的弱“重影”抽头(由PDP估计误差和噪声引起)，所以获得的DSE可能比最后的信道抽头长。在用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B所讨论的)的一些实施例中使用两个启发式补丁以在这样的场景中防止或减少延迟扩展的增加。

因为此DSE扩展可在SNR高时发生，所以当估计延迟扩展时，最大SNR可限于一些阈值，例如，20dB(例如，在用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B讨论的)中)。

为了进一步提高性能，功率上限方法可被用于用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B讨论的)。例如，当计算等式(18)时，如果对于任意L和F，

则用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B论述的)可停止搜索并返回最优L和F值。Thr_pwr可基于估计的噪声方差。例如，如果SNR≤10，则Thr_pwr＝1(无功率上限)。然而，如果SNR>10，则Thr_pwr＝1-σ²*N/2。

图6示出低SNR状态下的BLER性能，并且图7示出高SNR状态下的BLER性能。例如，如从图6和图7可明显看出，示例方法可提供与假设延迟扩展的理想认知的理想情况类似的性能。

因此，用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B讨论的)可测量来自估计的PDP的延迟扩展和在TRS的宽带CE中估计的噪声方差。通过频率相关性的时域解释，用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B讨论的)可能够提供最优延迟扩展值，其中，如果均匀PDP用于FD-MMSE信道估计，则该最优延迟扩展值可减小均方误差或使均方误差最小化。

在一个实施例中，在用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B讨论的)中，F和L的搜索步长可大于1。在这种情况下，F的起始索引可以是非0，并且F的停止标准可以是不为5的值。

此外，用于DSE的示例方法(如关于图5A至图5B讨论的)不仅可应用于均匀PDP，而且可广泛地应用于其它类型的PDP，例如，具有稀疏性的均匀PDP。

在具有稀疏性的均匀PDP的情况下，可假设均匀PDP具有长度N和稀疏因子α。在一个实施例中，可以是满足

的任意正整数。因此，非零条目是从索引F到F+α(L-1)，即，具有条目{P′_i}，

的PDP，其中

在等式(26)中，k、F和L是整数，其中，

当α＝1时，如本文早前讨论的均匀PDP可以是用于稀疏均匀PDP的特殊情况。

在一个实施例中，针对该稀疏均匀PDP的如关于等式(12)讨论的时域MMSE权重可被表示为：

通过将(27)用到(15)中，可根据以下最优化获得最优稀疏均匀PDP：

其中

在该示例情况下，最优延迟扩展值为L′＝αL+1。稀疏均匀PDP可能需要采样时间转换。当α＞1时，存在多种方式进行插值。例如，类似于等式(21)至(22)，在这种情况下，L″＝缩放因子×L′，其中，缩放因子可通过等式(23)被计算。

(18)与(28)之间的唯一区别是累加和计算。因此，它可在针对α的附加搜索层的情况下以与上述关于等式(18)讨论的方式相同的方式被实现。实现细节可被概括为以下步骤。例如，以α＝1开始；假设F＝0，使用具有估计的噪声方差σ²的(28)来找到L以使MSE(F＝0)最小化。从两个方向开始，即，F<0和F>0，对于每个F，找到最优L和MSE。只有最小化的MSE随着|F|连续增加5次而保持增加，在每个方向上的搜索才可停止。在两个方向完成搜索之后，对于当前α，可比较所有MSE值以找到最优F及其相应的L。在一个实施例中，如果

则α＝α+1，并且方法可在假设α＝1时开始。此外，最小化的MSE值可与所有α相应地比较，输出最优α及其相应的F和L。

将理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，本文讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被称为第二元件、组件、区域、层或部分。

为了便于描述，本文可使用诸如“在……下面”、“在……下方”、“在……下部”、“在……之下”、“在……上方”、“在……上面”等空间相对术语来描述如附图中示出的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解，除了附图中描述的取向之外，这些空间相对术语旨在涵盖装置在使用中或在操作中的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为“在其它元件或特征下方”或“在其它元件或特征下面”或“在其它元件或特征之下”的元件将然后被定向为“在其它元件或特征上方”。因此，示例术语“在……下方”和“在……之下”可涵盖上方和下方两种取向。装置可被另外定向(例如，旋转90度或在其它取向)，并且本文使用的空间相对描述符应被相应地解释。此外，还将理解，当层被称为“在两个层之间”时，它可以是两个层之间的唯一层，或者也可存在一个或更多个中间层。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文使用的，术语“基本上”、“约”和类似的术语用作近似术语而不用作程度术语，并且旨在解释本领域普通技术人员将认识到的测量值或计算值中的固有偏差。

如本文使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式也旨在包括复数形式。还将理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的群组的存在或添加。如本文使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或更多个的任意组合和所有组合。诸如“……中的至少一个”的表述在元件列表之后时修饰整列元件，并且不修饰列表中的单个元件。此外，当描述本公开的实施例时，“可”的使用指的是“本公开的一个或更多个实施例”。此外，术语“示例性”旨在指代示例或说明。如本文使用的，术语“使用”、“正在使用”和“已使用”可被认为分别与术语“利用”、“正在利用”和“已利用”同义。

将理解，当元件或层被称为“在另一元件或层上”、“连接到”另一元件或层、“耦合到”另一元件或层或“与另一元件或层邻近”时，所述元件或层可直接在所述另一元件或层上、直接连接到所述另一元件或层、直接耦合到所述另一元件或层、或直接与所述另一元件或层邻近，或者可存在一个或更多个中间元件或层。相比之下，当元件或层被称为“直接在另一元件或层上”、“直接连接到另一元件或层”、“直接耦合到另一元件或层”或“与另一元件或层紧邻”时，不存在中间元件或层。

本文列举的任何数值范围旨在包括包含在列举的范围内的相同数值精度的所有子范围。例如，“1.0至10.0”的范围旨在包括列举的最小值1.0与列举的最大值10.0之间(并且包括列举的最小值1.0和列举的最大值10.0)的所有子范围，即，具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值，诸如例如，2.4至7.6。本文列举的任何最大数值限度旨在包括其中包含的所有较低数值限度，并且本说明书中列举的任何最小数值限度旨在包括其中包含的所有较高数值限度。

在一些实施例中，本公开的方法和系统的不同实施例的一个或更多个输出可被传输到电子装置，其中，电子装置耦合到或具有用于显示本公开的方法和系统的不同实施例的一个或更多个输出或关于所述一个或更多个输出的信息的显示装置。

可利用任何合适的硬件、固件(例如，专用集成电路)、软件或软件、固件和硬件的组合来实现根据本文描述的本公开的实施例的电气或电子装置和/或任何其它相关装置或组件。例如，这些装置的各种组件可形成在一个集成电路(IC)芯片上或单独的IC芯片上。此外，这些装置的各种组件可被实现在柔性印刷电路膜、带载封装(TCP)、印刷电路板(PCB)上，或者形成在一个基板上。此外，这些装置的各种组件可以是进程或线程，其中，该进程或线程在一个或更多个计算装置中的一个或更多个处理器上运行，执行计算机程序指令并且与用于执行本文描述的各种功能的其它系统组件交互。计算机程序指令被存储在可在使用标准存储器装置(诸如例如随机存取存储器(R AM))的计算装置中实现的存储器中。计算机程序指令还可被存储在其它非暂时计算机可读介质(诸如例如CD-ROM、闪存驱动器等)中。此外，本领域技术人员应认识到，在不脱离本公开的示例性实施例的精神和范围的情况下，各种计算装置的功能可被组合或集成到单个计算装置中，或者特定计算装置的功能可分布在一个或更多个其它计算装置上。

尽管本文已经具体描述和示出了用于在无线通信系统中提供第一到达路径(FAP)和延迟扩展估计(DSE)的系统和方法的示例性实施例，但许多修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，应理解，根据本公开的原理构造的用于在无线通信系统中提供第一到达路径(FAP)和延迟扩展估计(DSE)的系统和方法可以以不同于本文具体描述的方式来实现。本公开还在所附权利要求及其等同物中限定。