CN1993956B - 用于无线通信系统的信道估计的方法、系统和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于无线通信系统的执行信道估计的方法和装置。

Description

用于无线通信系统的信道估计的方法、系统和装置
背景技术
无线通信系统可以使用信道估计技术来改进系统性能。信道估计可以指测量或评估通信信道的某些特性，以使发射的信号适应通信信道的当前条件。启用或改进信道估计可以导致链路性能的提高，并因而潜在地提供更高的每信道带宽、减少差错率、增加质量等等。因此，在设备或网络中或许存在对该改进的需求。 
附图说明
图1示出了系统100的框图。 
图2示出了发射机/接收机(收发信机)200的框图。 
图3示出了收发信机300的框图。 
图4示出了上行链路帧402。 
图5示出了用于多个前置码(preamble)的图表。 
图6示出了处理逻辑600。 
图7示出了处理逻辑700。 
详细描述 
图1示出了系统100的框图。系统100可以包括例如具有多个节点的通信系统。节点可以包括在系统100中具有唯一地址的任意物理或逻辑实体。节点的实例可以包括，但不是必须地限于计算机、服务器、工作站、膝上型电脑、超膝上型电脑(ultra-laptop)、手提电脑、电话、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、路由器、交换机、桥接器、集线器、网关、无线接入点(WAP)等等。该唯一地址可以包括例如，诸如网际协议(IP)地址的网络地址、诸如媒体接入控制(MAC)地址的设备地址等等。该实施方式不限于该上下文。 
系统100的节点可以由一种或多种类型的通信媒体和输入/输出(I/O)适配器连接。通信媒体可以包括能够携带信息信号的任意媒体。通信媒体的实例可以包括金属导线、半导体材料、双绞线、同轴电缆、光学光纤、射频(RF)频谱等等。信息信号可以指已被信息编码的信号。I/O 适配器可以被安排通过任意适合的技术操作以使用一组想要的通信协议、业务或操作过程来控制节点之间的信息信号。I/O适配器还可以包括适当的物理连接器来连接I/O适配器与对应的通信媒体。I/O适配器的实例可以包括网络接口、网络接口卡(NIC)、无线电/空中接口、磁盘控制器、视频控制器、音频控制器等等。该实施方式不限于该上下文。 
系统100的节点可以被配置来传送不同类型的信息，诸如媒体信息和控制信息。媒体信息可以指代表打算用于用户的内容的任意数据，诸如语音信息、视频信息、音频信息、文本信息、字母数字符号、图形、图像等等。控制信息可以指代表打算用于自动系统的命令、指令或控制字的任意数据。例如控制信息可以用来路由媒体信息穿过系统，或指示节点以预定方式处理媒体信息。 
系统100的节点可以根据一个或多个协议传送媒体和控制信息。协议可以包括一组预定的规则或指令来控制节点在彼此之间如何传送信息。该协议可以由标准组织发布的一个或多个协议标准定义，诸如互联网工程任务组(IETF)、国际电信联盟(ITU)、电气和电子工程师学会(IEEE)等等。例如，系统100可以根据由IEEE 802.16规范族所定义的正交频分多址(OFDMA)空中接口来操作，诸如用于局域网和城域网的题为“Part16：Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems”，802.16-REVe/D3-2004日期为2004年5月31日的草案IEEE标准，以及用于局域网和城域网的题为“Part 16：AirInterface for Fixed Broadband Wireless Access Systems”，802.16-REVd/D5-2004日期为2004年5月13日的草案IEEE标准(在此共同称为“802.16规范”)。 
再次参考图1，系统100可以包括多个无线节点。无线节点可以被安排在诸如RF频谱的无线通信媒质上传送信息。无线节点可以包括先前描述的带有附加部件以及适合于在指定的RF频谱上传送信息信号的接口的任意节点。例如，无线节点可以包括方向的或全方向的天线、无线RF收发信机、放大器、滤波器、控制逻辑等等。无线节点的一些实例可以包括移动或蜂窝电话、配备有无线接入卡或调制解调器的计算机、诸如无线PDA的手持客户端设备、WAP、基站、移动用户中心、无线电网络控制器、用户站等等。 
在一个实施方式中，系统100可以作为使用正交频分复用(OFDM)的OFDMA系统被实现。OFDM可以包括多载波块调制方案，由于其允许频谱重 叠因而具有高效率。OFDM将频率选择性衰落信道变换为多个窄平坦衰落并行子信道。这可以增加符号持续时间以及减轻由多径干扰所引起的符号间干扰(ISI)。在一个实施方式中，系统100可以通过采用OFDMA来应用多用户接入。例如，系统100可以被安排根据诸如由802.16规范所定义的OFDMA空中接口来操作。然而，该实施方式并不限于该上下文。 
在一个实施方式中，系统100可以包括基站102和用户站1-N。基站102可以使用OFDMA空中接口与用户站1-N通信。基站102可以分配一个或多个信道供每个用户站使用。每一个信道可以包括时频域中的二维数据区域。例如，每一个用户站1-N可以被分配RF频谱的不同小片(tile)以允许以正交的方式同时接入基站102。术语“正交”可以指多个用户站彼此之间没有干扰地传送信息。当基站102在一个信道上与用户站1-N通信时，该信道可以被称作“下行链路信道”。当用户站1-N在一个信道上与基站102通信时，该信道可以被称作“上行链路信道”。 
在一个实施方式中，基站102和/或用户站1-N可以被安排来执行信道估计。例如，在系统100初始化期间，基站102和用户站1-N可以通过训练阶段来试图表征一个或多个通信信道。在基站102中实现的信道估计器可以控制或辅助训练阶段。信号可以从用户站1-N传送至基站102，每一个信道的至少一个特性可以被测量，诸如信道脉冲响应、振幅电平、信号形状、信息失真、串扰脉冲响应、时间漂移和延迟等等。用户站1-N可以传送预定信号，并且基站102的接收机记录与期望值的背离(deviancy)。 
在一个实施方式中，例如基站102和/或用户站1-N可以使用时分双工(TDD)互易性的形式来执行下行链路信道估计。一个或多个用户站1-N可以在上行链路信道中以基站102所已知的功率电平传送导频音(pilot tome)。这可以允许基站102来测量或估计上行链路信道的一个或多个特性，并使用该估计来识别第一信道估计参数集合，例如诸如上行链路信道系数。上行链路信道系数可以用来推断下行链路信道的类似特性，并从而识别第二信道估计参数集合，例如诸如下行链路信道系数。TDD互易性假设基站102中的接收和发射链路校准至某个确定性的映射。 
然而，由于多个原因使传统的TDD互易性不是令人满意的。例如，传统的TDD互易性典型地只允许在分配给每一个用户站的上行链路数据区域频谱边界内的下行链路知识。由于没有更新的知识可用，对于没有活动 上行链路数据区域映射的用户站，这尤其是个不利的问题。此外，即使有活动上行链路数据区域映射，由于不知道在上行链路数据区域之外的信道条件信息，传统的TDD互易性仍是不利的，因而限制了基站数据区域分配的灵活性。在另一个实例中，在诸如802.16规范所定义的部分使用子信道(PUSC)或全使用子信道(FUSC)的模式中，上行链路物理频谱可以使用子载波分配，引起非均匀空间采样，因此导致信道知识的恶化。 
为了解决这些以及其他的问题，基站102和用户站1-N可以被安排使用新的OFDMA上行链路前置码。上行链路前置码可以包含导频音，其可用于由基站102分配给用户站1-N的下行链路信道的信道估计。在一个实施方式中，导频音可被嵌入到前置码中。前置码可以包含典型地先于数据信息的信息。尽管该实施方式可以根据“前置码”以实例的方式讨论，然而可以意识到在OFDMA系统中嵌入到前置码内的导频音可以在上行链路帧中被发送到任何地方，以包括在数据信息之前(例如，前置码)，在数据信息之间(例如，训练序列(midamble))，以及在数据信息之后。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，上行链路前置码可以被设计与OFDMA系统一起操作。例如，上行链路前置码可以专门地被设计以与802.16规范所定义的OFDMA空中接口一起操作。该实施方式不限于该上下文。 
用于信道估计的上行链路前置码的使用可以提供多个优势。例如，上行链路前置码可以设计使用导频音，所述导频音覆盖分配给基站102的所有或部分的RF谱。以这种方式，基站102可以使用该信息来智能地分配可用的RF谱以提高整个系统的性能。上行链路前置码可以由单个用户站，或者由多个用户站使用不同的数据区域发送。新的上行链路前置码的传输也可以是周期性的以补偿信道的时变特性。前置码可以独立于上行链路传输的存在而发送。另外的，他们可以首先服务来训练基站102以用于下行链路操作。 
由于经由用户站1-N发送的上行链路前置码，基站102可以知道穿过分配给基站102的整个频谱的信道条件，基站102可以通过将用户站匹配至适当的信道条件而动态地为不同的用户站1-N分配或调度频率点(frequency bin)。这可以增加由基站102所提供的总吞吐量。调度的增强还可产生总吞吐量的进一步增加。 
在一个实施方式中，基站102的总吞吐量可以通过空间分集进一步被 增加。基站102可以使用多个天线通过天线的权重来波束成形，所述天线的权重是基于信道估计器的。例如，可以使用迫零波束成形技术。迫零波束成形可以转化信道的信道响应，使得每个用户站只看见分配给它的信号，而看不见分配给其他用户站的信号。这还可以允许使用空分多址(SDMA)传输，以使得若干个用户站可以使用例如迫零波束成形技术在相同的时间和频率上同时发射。该实施方式不限于该上下文。 
图2示出了收发信机200的框图。收发信机200可以说明与系统100的诸如基站102的一个或多个节点一起使用的收发信机。如图2所示，收发信机200可以包括多个元件，诸如发射机204、接收机214、控制逻辑226。一些元件可以使用例如一个或多个电路、部件、寄存器、处理器、软件子程序、或它们的任意组合来实现。尽管图2示出了有限数量的元件，可以意识到对于给定实现如果需要的话，可以在收发信机200中使用更多或更少的元件。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，收发信机200可以包括发射机204。发射机204可以包括例如差错控制编码器206和OFDMA调制器210。例如，差错控制编码器206可以接收数据输入信号202，并根据诸如前向纠错(FEC)的差错纠正技术来编码该数据信号。OFDMA调制器210可以使用OFDMA技术将数据信号转换为OFDMA信号。例如，OFDMA调制器210可以使用调制技术将数据信号映射为OFDMA符号，所述调制技术诸如二进制相移键控(BPSK)、四相移键控(QPSK)、16正交幅度调制(QAM)、64-QAM、256-QAM等等。已映射的符号可以被调制在若干个正交子载波上。可以使用逆离散付立叶变换(IDFT)将最终的流从频域信号转换为时域信号。例如，包含循环前缀的保护间隔可以插入到发射符号的前端以减少ISI。然后OFDMA信号可以在下行链路信道212上被发射到接收机，诸如用于用户站1-N之一的接收机。 
在一个实施方式中，收发信机200可以包括接收机214。接收机214可以包括例如OFDMA解调器216、信道估计器220、和差错控制解码器222。接收机214可以在上行链路信道228上从发射机接收OFDMA信号，所述发射机是诸如用于用户站1-N之一的发射机。OFDMA解调器216可以是OFDMA调制器210的相反操作。例如，可以将保护间隔从接收到的符号移除，通过离散付立叶变换(DFT)可以将符号从时域变换为频域。频域信号可以由信道估计器220均衡。如下面更详细描述的，信道估计器可以执行信道 估计。然后差错控制解码器222可以在信号上执行差错纠正以恢复信号中剩余的任何数据。已差错纠正的信号可以构成数据输出信号224。 
在一个实施方式中，收发信机200可以包括控制逻辑226。控制逻辑226可以连接到发射机204和接收机214。控制逻辑226可以提供控制信号给发射机204和接收机214以促进在诸如基站102之类的基站中的OFDMA操作。 
在通常的操作中，接收机214可以在依照OFDMA空中接口通信的上行链路信道228上，周期性地接收具有导频音集合的前置码，该导频音集合对应于一个频带的集合。接收机214的信道估计器220可以接收导频音并使用该导频音估计用于该频带的第一信道估计参数集合。信道估计器220可以将第一信道估计参数集合转变为第二信道估计参数集合，并提供该第二信道估计参数集合作为输出。控制逻辑226可以接收第二信道估计参数集合，并根据第二信道估计参数将第一频带集合分配给多个用户站。 
值得注意的是，差错纠正码在该特定操作集合中不是必须操作的。然而，该实施方式并不限于该上下文。 
在一个实施方式中，第一频带集合可以包含对于基站102可用的多个频带，以分配给用户站1-N。例如，第一频带集合可以包括对于基站102可用的频带完整集合，以分配给用户站1-N。在另一个实例中，第一频带集合可以包括对于基站102可用的频带完整集合的子集，以分配给用户站1-N。在又另一个实例中，子集可以包括对于基站102可用的频带完整集合的至少两个频带，以分配给用户站1-N。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，基站102的接收机214可以被安排接收来自一个或多个用户站1-N的一个或多个前置码。例如，接收机214可以被安排接收来自单个用户站的前置码。在另一个实例中，接收机214可以被安排接收来自多个用户站的多个前置码。在又另一个实例中，接收机214可以被安排接收来自单个用户站的多个前置码。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，每一个前置码可以包括一个或多个导频音集合。例如，每一个前置码可以使用不同的导频音集合。导频音可以用于频带的相同集合，或用于频带的不同集合。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，发射机204可以被连接到控制逻辑226。控制逻辑226可以生成控制消息，并经由发射机204在下行链路信道212上将控制消息发送给一个或多个用户站1-N。控制消息可以包含信息元素以指示 用户站1-N在周期性的基础上发送前置码。信息元素可以包括用户站的标识符，用户站发射天线的标识符、导频音集合、以及响应消息的数据区域。更特别地，例如信息元素可以包括扩展的上行链路间隔使用码、连接标识符、天线标识符、前置码位置、符号数目、导频集合数目、前置码周期、导频传输功率方案、响应消息分配。用于控制消息的信息元素的实例可以如下表1所示：表1
基站102可以通过嵌入在如802.16规范所定义的UL-MAP中的信息元素来指示用户站开始发射前置码。该信息元素可以包括用户站身份、导频集合以及用于响应消息的数据区域。为了完成这个，基站102可以以上述所定义的UL_CSIT_REQ_IE()消息在UL-MAP UIUC＝15中发射，以指示对于来自用户站的上行链路前置码的请求。在另一个实例中，可以发送MAC消息来代替UL-MAP中的消息元素。MAC消息可以包括例如，管理消息类型的字段、连接标识符、天线标识符、前置码位置、符号数目、导频集合数目、前置码周期、导频传输功率方案、响应消息分配。 
一个或更多的用户站可以发送带有导频音的上行链路前置码，所述导频音覆盖了分配给基站102的RF频谱的全部或部分。一旦对于整个RF频谱已估计了信道估计参数，控制逻辑226以使所分配RF频谱的使用最优化的方式来将某些数据区域分配给某些用户站。例如，控制逻辑226可以基于多个因素将频谱分配给某些用户站，所述多个因素诸如分配给每个用户站的优先等级、每个用户站的带宽需求、信道的衰落条件、每个用户站所传送的信息类型等等。通过将分配给基站102的RF频谱智能地分配，可以改善系统100的整体性能。此外，还可以实现某些优化的传输技术，诸如相干发射波束成形，以进一步增加系统100的性能。最终，可以通过使用先进的多用户分集增加频谱效率而增加系统100的总数据吞吐量。 
在发送控制消息之前，基站102可以尝试确定给定的用户站是否支持使用上行链路前置码来执行信道估计。被安排来发送上行链路前置码的用户站在此可称为“发射机处的信道状态信息”或CSIT使能用户站。CSIT使能用户站可以在初始化或在基站102请求时发送能力消息给基站102。能力消息格式的例子如下表2所示： 
表2
能力消息可以包括指示用户站是否能够支持CSIT(例如，上行链路前置码)的字段。比特值为零(0)可以指示“不支持”而比特值为一(1) 可以指示“支持”。能力消息可以作为独立的消息被发送或可以被嵌入在诸如802.16规范所定义的SBC-REQ和SBC-RSP消息的另一个消息内。该实施方式不限于该上下文。 
可选择地，存在一种情况，其中由于用户站的配置或缺乏得知CSIT能力而用户站1-N不能响应能力消息。在这种情况下，用户站1-N可以发送指示其全部能力的能力消息。基站102可以接收该能力消息，并确定其是否包括指示CSIT能力的值。该实施方式不限于该上下文。 
图3示出了收发信机300的框图。收发信机300可以说明用于与系统100的诸如用户站1-N的一个或多个节点一起使用的收发信机。如图3所示，收发信机300可以包括多个元件，诸如发射机304、接收机314和控制逻辑326。一些元件可以使用诸如一个或多个电路、部件、寄存器、处理器、软件子程序、或它们的任意组合来实现。尽管图3示出了有限数量的元件，可以意识到对于给定实现若需要的话，可以在收发信机300中使用更多或更少的元件。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，收发信机300可以包括发射机304。发射机304可以包括差错控制编码器306、导频音生成器308和OFDMA调制器310。差错控制编码器306和OFDMA调制器310可以类似于参考图2所描述的差错控制编码器206和OFDMA调制器210。发射机304可以接收作为输入的数据输入信号302以及来自控制逻辑326的一个或多个消息，并输出使用来自数据输入信号302的信息和/或来自控制逻辑326的消息所编码的OFDMA信号。然后OFDMA信号可以在上行链路信道312上被发射到接收机，诸如用于基站102的接收机。 
在一个实施方式中，发射机304可以包括导频音生成器308。导频音生成器308可以用来根据给定的上行链路前置码将一个或多个频带上的一个或多个导频音插入到OFDMA信号中。在一个实施方式中，例如每单个OFDMA符号可定义总计16个的导频集合。与第k个集合相关联的导频可以由子载波给定，所述子载波的位置根据下面的等式(1)确定： 
(p(BaseID，FrameNumber)+k)mod16+16m对于m＝0，1，...(1) 
当p(BaseID，FrameNumber)是如802.16规范中题为“OFDMA下行链路载波分配”的表309所定义的，在位置BaseID+FrameNumber的 PermutationBase中的值时，可使用参数k用于在导频集合中区分。该排列(permutation)可以帮助减轻一致的小区间干扰。在一个实施方式中，每个集合中的导频可以覆盖分配给基站102的整个数据区域，或者覆盖分配给基站102的整个数据区域的子集。可以禁止导频与可能存在于该符号的预留频带重叠，例如基于争用的测距频带。在这种情况下，重叠导频子载波可以为零。 
值得注意的是，尽管导频音生成器308可以如图3所示的从OFDMA调制器310独立出，可以意识到导频音生成器也可以与OFDMA调制器310相集成，并仍落入该实施方式的范围内。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，收发信机300可以包括接收机314。接收机314例如可以包括OFDMA解调器316和差错控制解码器322。接收机341可以在下行链路信道328上从发射机接收OFDMA信号，所述发射机是诸如用于基站102的发射机。OFDMA解调器316和差错控制解码器322可以类似于参考图3所描述的OFDMA解调器216和差错控制解码器222 
在一个实施方式中，收发信机300可以包括控制逻辑326。控制逻辑326可以被连接到发射机302和接收机314。与控制逻辑226一样，控制逻辑326可以提供控制信号给发射机302和接收机314以促进诸如用户站1-N的用户站的OFDMA操作。 
在通常的操作中，收发信机300可以以预定时间间隔或响应于外部事件发送一个或多个上行链路前置码。预定的时间间隔可以由使用者、基站102建立，或者作为用户站制造期间的缺省参数。在这种情况中，系统100内的任意用户站都可以发送上行链路前置码，即使那些用户站在先前的下行链路传输中还没有由基站102分配数据区域。外部事件的实例可以包括在用户站加电或开始的期间，在用户站重启的期间指示用户站来执行初始化操作的信号，从用户接收的明确请求，从基站102接收的明确请求等等。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，例如接收机314可以接收来自基站102的控制消息，以发送具有与多个频带相对应的导频音集合的上行链路前置码。控制逻辑326可以生成响应消息而响应于控制消息。响应消息可以在上行链路信道312上发送给基站102。导频音生成器308可以生成用于多个频带的导频音集合。导频音可以在上行链路信道312上发送给基站102，作为上行链路前置码的一部分。 
在一个实施方式中，控制消息可以包括信息元素以指示前置码在周期性的基础上被发送。控制逻辑326可以根据控制消息所给定的参数，经由发射机304以周期性的基础发送前置码。 
在一个实施方式中，响应消息可以在上行链路信道312上被发送给基站102。响应消息可以包括若干个参数，例如诸如管理消息类型、符号数目、导频集合数目、前置码周期、用户站天线数目、子载波索引以及子载波信号对干扰加噪声的比。响应消息格式的实例可以如下表3所示： 
表3
字段OFDMA符号数目(OFDMA_symbol_number)、导频集合数目(Pi1ot_set_number)和前置码周期(Preamble_period)可以包含相应UL_CSIT_REQ_IE()命令的内容，其可以组成由基站102所发送的控制消息。字段子载波SINR(Subcarrier_SINR)可以提供在由字段子载波索引(Subcarrier_index)所指示的位置在下行链路处所测量的信号对干扰加噪声的比(SINR)，所述子载波索引与先前所描述的等式(1)中的参数m相关联。SINR例如可以由用户站在非波束成形下行链路前置码中测量。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，用户站还可以发送对应于现有周期性前置码的未经请求的CSIT_RSP消息。这可以期望例如向基站102提供字段 Subcarrier_SINR的一个新值。 
在一个实施方式中，基站102可以需要终止来自用户站1-N的周期性的上行链路前置码或多个前置码。这可以使用具有如下表4所示的格式的终止消息(例如，CSIT_BS_TRM)来完成： 
表4
图4示出了用于由用户站1-N的发射机304所发射的OFDMA信号的上行链路帧402。多个用户站1-N可以使用上行链路帧在上行链路信道312上向基站102发送上行链路前置码，所述上行链路帧诸如上行链路帧402。基站102可以分配多个OFDMA符号，在其上用户站1-N发射上行链路前置码。上行链路前置码可以以给定实现所想要的任意OFDMA符号间隔被发送。在一个实施方式中，例如上行链路前置码可以使用单个OFDMA符号间隔发送，然而该实施方式不限于该上下文。在任何情况，上行链路前置码应当以减少由其它节点通信干扰的方式被发送，所述其它节点在发射用户站或接收基站范围内。因此，基站102可以通过定义上行链路帧402的符号间隔作为诸如安全地带404的安全地带，来试图保护上行链路前置码免于发射范围内的其它用户站的干扰。如图4所示，安全地带404可以包括用于频带F1-FM范围的一个或多个符号间隔。仅作为例子，安全地带404在上行链路帧402的起始被示出，该实施方式不限于该上下文。用户站1-N由基站102指示在安全地带404上发射前置码，在忽略来自基站102的安全地带命令时可以这么做。 
图5示出了用于多个前置码的图表。如前面所提出的，基站102的接收机214可以被安排来从一个或多个用户站1-N接收一个或多个前置码。例如，接收机214可以被安排来接收来自单个用户站的前置码，或来自多个用户站的多个前置码。在后一种情况，多个用户站可以被指示使用不同的数据区域发送前置码。 
为了能够在用户站之间区分，每一个用户站可以接收一个或多个唯一导频集合。如图5所示，第一用户站(SS1)可以被分配第一导频集合(PS1)。第二用户站(SS2)可以被分配第二导频集合(PS2)。第三用户站(SS3)可以被分配第三导频集合(PS3)。导频集合可以被分配给不同的子载波且被等同地间隔。循环移位可以依据基本标识符。例如，前置码符号可以定义诸如安全地带404的安全地带。发射导频的功率可以根据给定的实现而不同。分配给导频集合的所有子载波可以通过例如由802.16规范所定义的BPSK符号调制。 
值得注意的是，单个用户站可以接收两个或多个唯一导频集合。例如，将多于一个的导频集合分配给同一用户站可以用于减少大的延迟扩展。该实施例不限于该上下文。 
还值得注意的是，单个用户站可以使用多个天线。在这种情况下，一个或多个导频集合可以被分配给用户站的每一个天线。多个天线的使用可以通过允许空间分集来改进用户站1-N与基站102之间的通信。该实施方式不限于该上下文。 
系统100和收发信机200和300的操作可以参考下面附图和所附的实例进一步描述。一些图可以包括编程逻辑。尽管此处所呈现的该图可以包括特定的编程逻辑，可以意识到编程逻辑仅提供了在此所描述的通用功能如何被实现的实例。进一步，给定的编程逻辑不是必须以呈现的顺序执行，除非另外指明。此外，给定的编程逻辑可以由硬件元件、由处理器执行的软件元件，以及它们的任意组合来实现。该实施方式不限于该上下文。 
图6示出了编程逻辑600。编程逻辑600可以代表由此处所描述的诸如基站102的一个或多个系统所执行的操作。如编程逻辑600中所示，在块602，可以在周期性的基础上通过正交频分多址空中接口从第一用户站接收第一前置码，第一前置码具有与第一频带集合相对应的第一导频音集合。第一前置码可以包括，例如设计用来与802.16规范交互操作的上行链路前置码。在块604，可以使用对应的第一导频音集合来估计每个第一 频带集合的第一信道估计参数。在块606，可以使用第一信道估计参数来估计每个第一频带集合的第二信道估计参数。在块608可以根据第二信道估计参数将第一频带集合分配给多个用户站。 
在一个实施方式中，可以从第二用户站接收具有第二导频音集合的第二前置码，所述第二导频音集合与第二频带集合相对应。第二前置码可以包括，例如设计用来与802.16规范交互操作的上行链路前置码。可以使用对应的第二导频音集合来估计每个第二频带集合的第三信道估计参数。可以使用第三信道估计参数来估计每个第二频带集合的第四信道估计参数。可以根据第四信道估计参数将第二频带集合分配给多个用户站。 
在一个实施方式中，虽然使用不同的频带，但是第一前置码和第二前置码可以同时通信。例如，第二前置码与第一前置码同时到达基站102的情况可以发生。然而，每个前置码的导频集合可以被拆散使得基站102可以对于两个用户站寻址两个导频集合且执行信道估计。可选择地，第一前置码和第二前置码可以使用相同的频带但在不同的时间间隔通信。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，第一导频音集合可以与第二导频音集合相同。可选择地，第一导频音集合可以不同于第二导频音集合。该实施方式不限于该上下文。 
在一个实施方式中，第一频带集合可以不同于第二频带集合。在另一个实施方式中，第一频带集合可以与第二频带集合类似或相同。在又另一实施方式中，第二频带集合可以包括第一频带集合的子集。 
在一个实施方式中，可以从第二用户站接收具有第三导频音集合的第二前置码，所述第三导频音集合与第二频带集合相对应。可以使用对应的第三导频音集合来估计每个第二频带集合的第五信道估计参数。可以使用第五信道估计参数来估计每个第二频带集合的第六信道估计参数。可以根据第六信道估计参数将第二频带集合分配给多个用户站。 
图7示出了编程逻辑700。编程逻辑700可以代表由此处所描述的诸如用户站1-N的一个或多个系统所执行的操作。如编程逻辑700中所示，在块702，可以在周期性的基础上通过正交频分多址空中接口从用户站发送上行链路前置码至基站的信号被接收。上行链路前置码可以包括与分配给基站的多个频带相对应的导频音集合。在块704，上行链路前置码可以在周期性的基础上被发送给基站。 
大量的特定细节已在此阐明，以提供对本实施方式的彻底理解。然而，本领域技术人员可以理解的是，无需这些特定细节来实施本实施方式。在其他例子中，没有描述公知的操作、部件和电路以避免模糊本实施方式。可以意识到，此处所公开的特定结构和功能细节可以是代表性的并不必须限于本实施方式的范围。 
值得注意的是，任何所提到的“一个实施方式”或“实施方式”意味着与实施方式有关的特定特征、结构或特性被包含在至少一个实施方式中。在说明书的不同位置所出现的短语“在一个实施方式中”并不必都指相同的实施方式。 
一些实施方式可以使用根据任意数量的因素而改变的架构来实现，所述因素诸如想要的计算速率，功率电平、耐热性、处理周期预算、输入数据速率、输出数据速率、存储器资源、数据总线速度以及其他的性能限制。例如，一个实施方式可以使用由通用或专用处理器所执行的软件来实现。在另一实例中，一个实施方式可以作为专用硬件来实现，所述专用硬件诸如电路、特定用途集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)或数字信号处理器(DSP)等等。在又另一个实例中，实施方式可以由可编程通用计算机部件和定制硬件部件的任何组合实现。该实施方式不限于该上下文。 
一些实施方式可以使用“耦合的”和“连接的”以及它们的派生词的表达来描述。需要理解的是，这些术语并不旨在作为彼此的同义词。例如，一些实施方式可以使用术语“连接的”来描述，以指示两个或更多元件以直接的物理或电彼此接触。在另一个实例中，一些实施方式可以使用术语“耦合的”来描述，以指示两个或更多元件直接物理或电接触。然而，术语“耦合的”还意味着两个或更多元件彼此不是直接接触，但是仍然彼此协作或交互。该实施方式不限于该上下文。 
一些实施方式和权利要求可以使用诸如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等等的术语描述。可以意识到，这些术语以及其他类似的术语并不是必须限于单个设备或元件。而是，在不同的元件之间可以有区别地使用这些术语，并且这些术语可以在不同的实施方式中应用于不同的设备或元件。该实施方式不限于该上下文。 
虽然实施方式的某些特征已在此描述示出，但是本领域技术人员可以做出许多的修改、置换、变化和等效。因而可以理解的是，所附的权利要求旨在涵盖落入本发明实质精神内的所有这样修改和变化。 

Claims (54)

1.一种信道估计方法，包括：
在周期性的基础上通过正交频分多址OFDMA空中接口从第一用户站接收第一前置码，所述第一前置码具有与第一频带集合相对应的第一导频音集合；
使用所述对应的第一导频音集合来估计每个所述第一频带集合的第一信道估计参数；
使用所述第一信道估计参数来估计每个所述第一频带集合的第二信道估计参数；
根据所述第二信道估计参数将所述第一频带集合分配给多个用户站。
2.权利要求1的方法，其中所述第一前置码是设计用来与802.16规范交互操作的正交频分多址前置码。
3.权利要求1的方法，其中所述第一频带集合没有被预先分配给所述第一用户站用于下行链路信道。
4.权利要求1的方法，其中所述第一频带集合包括分配给正交频分多址系统的完整频带集合。
5.权利要求1的方法，进一步包括发送控制消息给所述第一用户站以启动发送所述第一前置码。
6.权利要求5的方法，其中所述控制消息包括所述第一用户站的标识符、用户站发射天线的标识符、所述第一导频音集合、以及响应消息的数据区域。
7.权利要求5的方法，其中所述控制消息包括扩展的上行链路间隔使用码、连接标识符、天线标识符、前置码位置、符号数目、导频集合数目、前置码周期、导频传输功率方案以及响应消息分配。
8.权利要求7的方法，其中所述前置码位置对应于通信帧的安全地带，用以减小对所述第一前置码的干扰。
9.权利要求1的方法，进一步包括：
从第二用户站接收具有第二导频音集合的第二前置码，所述第二导频音集合与第二频带集合相对应；
使用所述对应的第二导频音集合来估计每个所述第二频带集合的第三信道估计参数；
使用所述第三信道估计参数来估计每个所述第二频带集合的第四信道估计参数；
根据所述第四信道估计参数将所述第二频带集合分配给多个用户站。
10.权利要求9的方法，其中所述第一前置码和所述第二前置码被使用不同的频带传送。
11.权利要求9的方法，其中所述第一前置码和所述第二前置码被使用不同的时间间隔传送。
12.权利要求9的方法，其中所述第一导频音集合不同于所述第二导频音集合。
13.权利要求9的方法，其中所述第一频带集合不同于所述第二频带集合。
14.权利要求9的方法，其中所述第一频带集合与所述第二频带集合是相同的。
15.权利要求9的方法，其中所述第二频带集合包括所述第一频带集合的子集。
16.权利要求9的方法，进一步包括：
从所述第二用户站接收具有第三导频音集合的所述第二前置码，所述第三导频音集合与第二频带集合相对应；
使用所述对应的第三导频音集合来估计每个所述第二频带集合的第五信道估计参数；
使用所述第五信道估计参数来估计每个所述第二频带集合的第六信道估计参数；
根据所述第六信道估计参数将所述第二频带集合分配给多个用户站。
17.一种信道估计方法，包括：
发送控制消息，所述控制消息包括信息元素以指示前置码将在周期性的基础上被发送；
接收所述控制消息以在周期性的基础上通过正交频分多址OFDMA空中接口从用户站发送上行链路前置码至基站，所述上行链路前置码包括与分配给所述基站的多个频带相对应的导频音集合；和
在所述周期性的基础上，将所述上行链路前置码发送给所述基站。
18.权利要求17的方法，其中由位于所述用户站的控制逻辑响应于所述控制消息而生成响应消息。
19.权利要求18的方法，其中所述响应消息包括管理消息类型、符号数目、导频集合数目、前置码周期、天线标识符、子载波索引以及子载波信号对干扰加噪声的比。
20.权利要求17的方法，其中所述上行链路前置码被设计用来与802.16规范交互操作。
21.权利要求18的方法，进一步包括在从所述用户站向所述基站发送所述响应消息之前发送能力消息给基站，以指示是否可以发送所述前置码。
22.一种基站，包括：
接收机，用来在周期性的基础上根据正交频分多址OFDMA空中接口接收前置码，所述前置码具有对应于频带集合的导频音集合，所述接收机包括信道估计器，以接收所述导频音并使用所述导频音估计用于所述频带的第一信道估计参数集合，将所述第一信道估计参数集合转变为第二信道估计参数集合，并输出所述第二信道估计参数集合；和
控制逻辑，其连接到所述接收机，所述控制逻辑接收所述第二信道估计参数集合，并根据所述第二信道估计参数将所述第一频带集合分配给多个用户站。
23.权利要求22的基站，其中所述第一频带集合包括可用于分配的完整频带集合。
24.权利要求22的基站，其中所述第一频带集合包括可用于分配的完整频带集合的子集。
25.权利要求24的基站，其中所述子集包括可用于分配的所述完整频带集合的至少两个频带。
26.权利要求22的基站，其中所述接收机被安排从单个用户站接收所述前置码。
27.权利要求22的基站，其中所述接收机被安排从多个用户站接收多个前置码。
28.权利要求27的基站，其中每个前置码使用不同的导频音集合。
29.权利要求27的基站，其中每个导频音集合用于相同的频带集合。
30.权利要求27的基站，其中每个导频音集合用于不同的频带集合。
31.权利要求22的基站，进一步包括连接至所述控制逻辑的发射机，所述发射机发射来自所述控制逻辑的控制消息，所述控制消息指示用户站在周期性的基础上发送所述前置码。
32.权利要求31的基站，其中所述控制消息包括所述用户站的标识符、用户站天线的标识符、所述导频音集合、以及响应消息的数据区域。
33.权利要求31的基站，其中所述控制消息包括扩展的上行链路间隔使用码、连接标识符、天线标识符、前置码位置、符号数目、导频集合数目、前置码周期、导频传输功率方案、和响应消息分配。
34.权利要求22的基站，其中所述正交频分多址空中接口由802.16规范定义。
35.权利要求31的基站，进一步包括天线，以连接到所述接收机和所述发射机。
36.权利要求31的基站，进一步包括多个天线，以连接到所述接收机和所述发射机，所述多个天线用来使用基于所述第二信道估计参数集合的天线权重来波束成形。
37.权利要求36的基站，其中所述波束成形根据迫零波束成形技术执行，其转化用于每个信道的信道响应，以使得每个用户站只看见分配给它的信号，而看不见分配给其他用户站的信号。
38.权利要求37的基站，其中所述发射机和接收机被安排使用空分多址传输，从而能够使用所述迫零波束成形技术在相同的时间和频率上同时向多个用户站发射。
39.一种用户站，包括：
收发信机，根据正交频分多址OFDMA空中接口操作，所述收发信机在上行链路信道上以周期性的方式向基站发射上行链路前置码，其中所述上行链路前置码包括多个导频音以覆盖分配给所述基站的整个无线电频谱，每个导频音被在所述无线电频谱的不同子载波上发射。
40.权利要求39的用户站，其中所述收发信机被安排来执行时分双工。
41.权利要求39的用户站，其中所述收发信机被安排响应于从所述基站所接收的控制消息而开始发射所述上行链路前置码。
42.权利要求39的用户站，其中所述收发信机独立于由所述收发信机发射的其他上行链路业务而发射所述上行链路前置码。
43.权利要求39的用户站，其中所述收发信机被安排在发射所述上行链路前置码之前发射响应消息。
44.权利要求43的用户站，其中所述响应消息包括管理消息类型、符号数目、导频集合数目、前置码周期、天线数目、子载波索引以及子载波信号对干扰加噪声的比。
45.权利要求39的用户站，其中所述收发信机被安排响应于所述控制消息而发射能力消息。
46.权利要求39的用户站，其中所述收发信机响应于从所述基站所接收的终止消息而停止发射所述上行链路前置码。
47.权利要求39的用户站，其中所述正交频分多址空中接口由802.16规范定义。
48.一种信道估计系统，包括：
基站，具有被安排根据正交频分多址OFDMA空中接口而操作的收发信机，所述基站发送控制消息以指示用户站周期性地发送前置码，所述前置码具有对应于频带集合的导频音集合；和
第一用户站，具有被安排根据所述正交频分多址OFDMA空中接口而操作的收发信机，所述第一用户站接收所述控制消息并响应于所述控制消息而发送响应消息至所述基站，所述第一用户站周期性地发送带有与所述频带集合相对应的所述导频音集合的前置码。
49.权利要求48的系统，其中所述基站包括：
接收机，用来接收所述导频音集合，所述接收机包括信道估计器，以使用所述导频音估计用于所述频带的第一信道估计参数集合，将所述第一信道估计参数集合转变为第二信道估计参数集合，并输出所述第二信道估计参数集合；和
控制逻辑，其连接到所述接收机，所述控制逻辑接收所述第二信道估计参数集合，并根据所述第二信道估计参数将所述第一频带集合分配给多个用户站。
50.权利要求48的系统，其中所述第一用户站包括：
接收机，用来接收所述控制消息；
控制逻辑，其连接到所述接收机，所述控制逻辑响应于所述控制消息发送所述响应消息；和
发射机，其连接到所述控制逻辑，所述发射机包括导频音生成器，所述导频音生成器响应于所述控制消息而生成用于所述频带集合的所述导频音。
51.权利要求48的系统，其中所述控制消息包括所述用户站的标识符、用户站天线的标识符、所述导频音集合、以及响应消息的数据区域。
52.权利要求48的系统，其中所述控制消息包括扩展的上行链路间隔使用码、连接标识符、天线标识符、前置码位置、符号数目、导频集合数目、前置码周期、导频传输功率方案、和响应消息分配。
53.权利要求48的系统，其中所述响应消息包括管理消息类型、符号数目、导频集合数目、前置码周期、天线数目、子载波索引以及子载波信号对干扰加噪声的比。
54.权利要求48的系统，其中所述正交频分多址空中接口由802.16规范定义。
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