TW201728138A - 用於在無線通訊系統中通道估測之方法、通訊單元、終端和通訊系統 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種用於在無線通訊系統中通道估測的方法。該通訊系統包含設置有複數個天線的通訊單元，以及一或多個終端。首先，導頻訊號是從每一個天線朝向該一或多個終端發送。在終端，相關編碼相對於所發送的導頻訊號被執行，以形成相關地編碼的導頻訊號。相關地編碼的導頻訊號接著從一或多個終端被重新發送至該通訊單元的複數個天線。該通訊單元接著基於該相關地編碼的導頻訊號來估測該一或多個終端和該複數個天線之間的上行鏈路通道。最後，基於該估測的上行鏈路通道來獲取該複數個天線和該一或多個終端之間的下行鏈路通道的估測。

Description

用於在無線通訊系統中通道估測之方法、通訊單元、終端和通訊系統

本發明的實施例關於一種用於在包含通訊單元和一或多個終端的無線通訊系統中進行通道估測的方法。本發明的實施例進一步關於用於與通訊系統中的一或多個終端進行通訊的通訊單元。本發明的實施例進一步關於一種用於在通訊系統中與設置有複數個天線的通訊單元進行通訊的終端。最後，本發明的實施例關於包含通訊單元和一或多個終端的通訊系統。

本節介紹可有助於更好地理解本發明的態樣。因此，本節的陳述應從這個角度來理解，並且不應被理解為關於本領域中已知的內容。

在大規模多重輸入多重輸出(MIMO)通訊系統中，大規模MIMO中央節點(有時也被稱為大規模MIMO基地台)設置有包含多個(例如M個)天線的天 線陣列，在使用空間多工的相同時間/頻率資源上用於服務複數個(例如K個)終端。在大規模MIMO通訊系統中的多工操作的成功操作的關鍵因素關於獲取足夠精確的通道狀態資訊(CSI)。特別地，大規模MIMO基地台需要獲取其M個天線中的每一個與K個終端中的每一個之間的傳播通道的頻率響應的足夠精確的估測。

對於採用分時雙工(TDD)的大規模MIMO通訊系統來說，獲取這樣的CSI是相對容易的，其中相同的頻帶係用於上行鏈路和下行鏈路資料發送兩者。CSI可以藉由到M個基地台天線的K個終端獲取正交導頻序列的同時發送，其中M個基地台天線中的每一個和K個終端之間的上行鏈路傳播通道狀態被估測。由於互易性，上行鏈路通道等於下行鏈路通道。取樣持續時間與基地台天線的數量無關，並且用於獲取所需傳播通道狀態估測的訓練方案的執行相對快，因為對於K個終端的整個程序需要K個資源取樣，並且在典型的MIMO系統中，終端的數量與基地台天線的數量相比相對較低。

然而，在歐洲和北美，大多數無線通訊系統使用頻分雙工(FDD)操作，其中上行鏈路和下行鏈路通道通常位於不同的頻帶中。在FDD的情況下，上行鏈路正交導頻序列的發送對於MIMO基地台仍足以估測上行鏈路傳播通道的狀態。然而，MIMO基地台需要另一種方法來獲取下行鏈路傳播通道的狀態的足夠精確的估測，這通常是耗時的。

考慮具有M個基地台天線和K個單一天線終端的系統，獲取下行鏈路CSI的已知方式是針對K個終端向M個基地台天線發送導頻訊號，這使得MIMO基地台能夠獲取上行鏈路通道的CSI。此外，為了獲取下行鏈路CSI，M個基地台天線在下行鏈路上同時發送正交導頻序列，並且K個終端中的每一個藉由傳播通道接收導頻的組合。接著，每個終端即時地在上行鏈路上將其類比複合接收導頻訊號同時發送回到基地台。藉由訊號處理及其對上行鏈路通道的知識，基地台可以可靠地估測下行鏈路通道狀態。整個程序需要最少2M+K個資源取樣。獲取用於上行鏈路的可靠CSI的大規模MIMO系統中，基地台天線M的數量通常比終端K的數量高得多，並且採用FDD的MIMO系統中的下行鏈路傳播通道比在採用TDD的MIMO系統中獲取這樣的CSI麻煩得多。

在IEEE通訊快報，第13卷，第11期，第826-828頁，由李等人所著，題為“用於在時變通道上的OFDMA系統的導頻輔助通道估測方法”的文章描述了在一個符號周期中藉由關於的每個用戶的時間-頻率區塊中的線性模型的頻域發送函數的時間變化的近似。

美國專利申請公開號2014/0219377描述了用於非常大規模MIMO系統的通道估測，其中發送器包含間隔的多重天線，使得相鄰天線之間的間隔提供大於閾值程度的空間相關係數。發送器選擇發送天線的子集用於向接收器發送導頻參考訊號。導頻參考訊號僅從所選擇的子集 發送。接收器包含通道估測器，其配置以使用接收的導頻參考訊號和發送天線之間的已知或估測的空間相關性來導出所有發送天線的通道估測。

期望減少在FDD系統中獲取CSI的時間，特別是對於具有相對大量終端的MIMO系統。

本發明的實施例的目的是減少獲取通道狀態資訊的時間，特別是對於具有相對大量的終端並使用FDD的MIMO系統。為此目的，本發明的實施例關於一種用於在無線通訊系統中通道估測的方法，包含通訊單元和一或多個終端，其中該通訊單元包含複數個天線，該方法包含：從該複數個天線中的每一個天線朝向該一或多個終端發送導頻訊號；在該一或多個終端執行關於該發送的導頻訊號的相關編碼，以形成相關地編碼的導頻訊號，如果該一或多個終端包含多於一個天線，該相關地編碼的導頻訊號設置有特定終端相關的簽署，或特定天線相關的簽署；將來自該一或多個終端的相關地編碼的導頻訊號重新發送至該複數個天線；基於該相關地編碼的導頻訊號來估測該一或多個終端和該複數個天線之間的上行鏈路通道；以及基於該估測的上行鏈路通道來獲取該複數個天線和該一或多個終端之間的下行鏈路通道的估測。在包含M個天線和K個終端的通訊系統中，此估測方法需要最少2M個資源的取樣。因此，該方法是獨立的K，從而對於包含相對 大量的配置以被該通訊單元服務的終端的通訊系統非常有吸引力。

上述方法導致對上行鏈路通道的估測和為下行鏈路通道所獲取的估測，其充分地已知適於終端索引的未知排列(或者如果終端具有相對於天線索引的一個以上天線)。雖然對於諸如在具有形成用於各個終端的共軛波束的下行鏈路中的廣播發送的情況是足夠的，但是這種模糊性可能在一些其他情形中導致問題。為此目的，在一些實施例中，該方法進一步包含從該一或多個終端發送資料訊號至該複數個天線，每個資料訊號包含關於從該資料訊號起源的發送源識別資訊；以及使用該發送源識別資訊將上行鏈路和下行鏈路通道鏈接至對應的終端。如果該一或多個終端設置有單一天線，則該發送源識別資訊為特定終端的資訊，或如果該一或多個終端設置有一個以上的天線，則該發送源識別資訊為特定天線的資訊。

在一些實施例中，相關的編碼包含藉由自回歸模型，較佳地1階的自回歸模型來過濾接收的導頻訊號。這種自回歸模型，特別是1階的自回歸模型容易實現。在建立頻譜分集方面相對簡單和有效。

在一些其它實施例中，相關的編碼包含對於該導頻訊號執行循環卷積運算。對導頻訊號執行循環卷積運算可以致使共變數矩陣估測精確度的改進，並且因此可以導致改進的效能。

在一些實施例中，估測該一或多個用戶終端 和該複數個天線之間的上行鏈路通道利用二階盲識別演算法。二階盲識別演算法在本領域中是已知的，因此相對容易實現。

此外，本發明的實施例關於一種用於在通訊系統中與一或多個終端通訊的通訊單元，該通訊單元包含：複數個天線；以及至少一個通道估測模組；其中該通訊單元係配置以：從該複數個天線中的每一個天線朝向該通訊系統中的該一或多個終端發送導頻訊號；在該複數個天線接收來自該一或多個終端的相關地編碼的導頻訊號，該相關地編碼的導頻訊號設置有特定終端相關的簽署，或如果該一或多個終端包含一個以上的天線，則該相關地編碼的導頻訊號設置有特定天線相關的簽署；基於該編碼的導頻訊號，藉由該至少一個通道估測模組來估測該一或多個終端和該複數個天線之間的上行鏈路通道；以及基於該估測的上行鏈路通道，藉由該至少一個通道估測模組來獲取該複數個天線和該一或多個用戶終端之間的下行鏈路通道的估測。

在一些實施例中，由於上面陳述，該通訊單元進一步包含解碼模組，並且進一步係配置以：經由該複數個天線從該一或多個終端接收資料訊號，該資料訊號包含關於從該資料訊號起源的該發送源的識別的資訊；以及使用接收的該發送源識別資訊，藉由該至少一個通道解碼模組將上行鏈路和下行鏈路通道鏈接至對應的終端。

在一些實施例中，該至少一個通道估測模組 係配置以藉由利用二階盲識別演算法來估測該上行鏈路通道。

此外，本發明的實施例關於一種用於在通訊系統中與設置有複數個天線的通訊單元通訊的終端，該終端包含：收發器，其用於分別從該通訊單元的該複數個天線接收訊號和發送訊號至該通訊單元的該複數個天線；以及編碼單元；其中該終端係配置以：接收從該複數個天線中的每一個天線發送的導頻訊號；使用該編碼單元執行關於該接收的導頻訊號的相關編碼，以形成相關地編碼的導頻訊號，如果該一或多個終端包含多於一個天線，則該相關地編碼的導頻訊號設置有特定終端相關的簽署或特定天線相關的簽署；以及重新發送該編碼的導頻訊號至該複數個天線，從而使得該通訊單元用以基於該編碼的導頻訊號來估測上行鏈路通道，並用以基於該估測的上行鏈路通道來獲取下行鏈路通道的估測。

在一些實施例中，由於較早闡述的原因，該終端進一步可以配置以將資料訊號發送至該複數個天線，該資料訊號包含關於從該資料訊號起源的該發送源的識別的資訊。

在一些實施例中，由編碼單元執行的相關編碼包含藉由自回歸模型來過濾接收的導頻訊號。

如申請專利範圍第10-12項中任一項的終端，其中該終端為用戶終端。可替代地，該終端可以是中繼站。

最後，本發明的實施例關於包含上述通訊單元的實施例和一或多個上述終端的實施例的通訊系統。

10‧‧‧MIMO基地台

20‧‧‧通道估測模組

25‧‧‧解碼模組

30-1‧‧‧天線

30-m‧‧‧天線

40‧‧‧編碼單元

50‧‧‧MIMO基地台

60‧‧‧通道估測模組

65‧‧‧解碼模組

70-1‧‧‧天線

70-m‧‧‧天線

80‧‧‧無線電存取網路(RAN)伺服器

90‧‧‧編碼單元

101‧‧‧動作

103‧‧‧動作

105‧‧‧動作

107‧‧‧動作

109‧‧‧動作

111‧‧‧動作

113‧‧‧動作

現在將參照附圖進一步描述本發明的實施例，其中：圖1示意性地顯示可以實現本發明的實施例於其中的通訊網路的範例；圖2示意性地顯示可以實現本發明的實施例於其中的通訊網路的另一範例；圖3示意性地顯示根據本發明實施例的無線通訊系統中的通道估測方法的流程圖。

描述和附圖僅顯示本發明的原理。應當理解，本領域技術人員將能夠設計出儘管在本文中沒有明確描述或顯示，但體現了本發明的原理的各種配置。此外，本文描述的所有範例主要意於明確地幫助讀者理解本發明的原理，並且被構造為不限於這些具體敘述的範例和條件。此外，本文中描述本發明的原理、態樣和實施例的所有陳述以及其具體範例意於涵蓋其等同物。

在下面的描述中，將參考可以被實現為包含在被執行時執行特定任務或實現特定抽像資料類型，並且可以使用現有網路元件處的現有硬體來實現的例程、程 式、物件、組件、資料結構等的程式模組或功能程序的操作的動作和符號表示(例如，以流程圖的形式)來描述說明性實施例。這樣的現有硬體可以包含一或多個中央處理單元(CPU)、數位訊號處理器(DSP)、系統單晶片(SOC)裝置、特殊應用積體電路(ASIC)、現場可程式化閘陣列(FPGA)電腦或類似的機器，其一旦被程式化成為特定的機器。在至少一些情況下，CPU、SOC、DSP、ASIC和FPGA通常可以被稱為處理電路、處理器和/或微處理器。

因此，本文所描述的各種模組可以用被設計為執行本文所描述功能的通用處理器、DSP、ASIC、FPGA或其他可程式化邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其任意組合來實現或執行。此外，各種模組的功能可直接體現為硬體、由處理器執行的軟體模組或兩者的組合。

如將理解的，如本文所描述的“終端”和“基地台”進一步可以包含記憶體。記憶體可以包含本領域中已知的任何非暫態電腦可讀媒體，包含，例如，諸如靜態隨機存取記憶體(SRAM)和動態隨機存取記憶體(DRAM)的揮發性記憶體和/或諸如唯讀記憶體(ROM)、可抹除可程式化ROM、快閃記憶體、硬碟、光碟和磁帶的非揮發性記憶體。

如本文所使用的，用語“終端”可以被認為是用戶端、行動單元、行動站、行動用戶、用戶設備 (UE)、訂戶、用戶、遠程站、存取終端、接收器、中繼站、小細胞、中繼細胞等的同義詞且下面可能偶爾提及，並且可以描述無線通訊網路中的無線資源的遠程用戶。在MIMO系統中，終端可以具有一或多個天線。

類似地，如本文所使用的，用語“基地台”可以被認為是eNodeB、(基地台)收發器站(BTS)、中央節點等的同義詞且下面可能偶爾提及，並且可描述與無線通訊網路中的行動台通訊並向其提供無線資源。如本文所討論的，除了執行本文所討論的方法的能力之外，基地台可以具有與傳統的、眾所皆知的基地台相關的全部功能。

圖1示意性地顯示可以根據標準3GPP LTE(也稱為“4G”)的通訊網路實現本發明的實施例的範例。該通訊網路包含無線電存取節點10，例如，基地台、用戶終端UE1、UE2、UE3、UE4、服務閘道器SGW、封裝資料網路閘道器PDNGW，以及行動管理實體MME。下文中，無線電存取節點10也可以被稱為(大規模)多重輸入多重輸出(MIMO)基地台10。該MIMO基地台10包含至少一個通道估測模組20、至少一個解碼模組25，並設置有複數個天線30-1、...、30-m。用戶終端UE1~UE4經由無線電連結連接到MIMO基地台10。雖然為了清楚起見，僅針對UE1顯示，所有的用戶終端UE1~UE4包含編碼單元40。該MIMO基地台10經由所謂的S1介面通訊地連接到該服務閘道器SGW並且連接到行動管理實 體MME，即連接到演進封包核心(EPC)。服務閘道器SGW通訊地連接到封裝資料網路閘道器PDNGW，其接著通訊地連接到外部IP網路IPN。

S1介面是基地台(在此範例中為eNodeB)與演進封包核心(EPC)之間的標準化介面，並且具有兩種類型。首先，S1-MME是用於交換MIMO基地台10和行動管理實體MME之間的信令訊息的介面。其次，S1-U是用於發送MIMO基地台10和服務閘道器SGW之間的用戶資料塊的的介面。

服務閘道器SGW被配置以執行MIMO基地台10，以及通訊網路中的其他基地台(未顯示)和封裝資料網路閘道器PDNGW之間的IP用戶資料的路由。此外，服務閘道器SGW在不同基地台之間或在不同存取網路之間的切換期間用作行動錨點。

封裝資料網路閘道器PDNGW表示到外部IP網路IPN的介面，並且終止在用戶終端與其服務基地台之間建立的所謂的演進封包系統(EPS)承載。

行動管理實體MME係配置以執行與訂戶管理和會話管理相關的任務，並且也在不同存取網路之間的切換期間執行行動管理。

在下行鏈路中，從外部IP網路IPN接收的IP資料係經由服務閘道器SGW從封裝資料網路閘道器PDNGW發送到EPS承載上的MIMO基地台10。該MIMO基地台10接著處理IP資料並且經由該複數個天線 30-1、...、30-m藉由空氣介面將IP資料發送至相應的用戶終端。在上行鏈路中，資料發送係以與上面關於下行鏈路描述的類似的方式進行，但是以相反的方向，從用戶終端到外部IP網路IPN。在下文中，上行鏈路和下行鏈路將關於MIMO基地台10和用戶終端UE1~UE4之間的空氣介面進行討論。即，下行鏈路指的是從MIMO基地台10至用戶終端UE1~UE4的訊號發送，並且上行鏈路指的是從用戶終端UE1~UE4至MIMO基地台10的訊號發送。

圖2示意性地顯示可以實現本發明實施例的具有包含大規模MIMO無線回載鏈路的回載系統架構的通訊網路的範例。該通訊網路包含也被稱為(大規模)MIMO基地台的(大規模)MIMO中央節點50、無線電存取網路(RAN)伺服器80，和用於服務用戶終端的複數個中繼細胞SC1、SC2、SC3和SC4。中繼細胞SC1~SC4也可以稱為(中繼器)小細胞SC1~SC4或終端SC1~SC4。MIMO基地台50包含至少一個通道估測模組60、至少一個解碼模組65，並設置有複數個天線70-1、...、70-m。終端SC1~SC4經由無線電連結連接至MIMO基地台50。儘管為了清楚起見，僅針對服務用戶設備UE5和UE6的終端SC1進行描述，但是將理解的是，每個終端SC1、SC2、SC3和SC4係配置以服務一或多個用戶終端。此外，儘管為了清楚起見，僅針對SC1顯示，所有終端SC1~SC4包含編碼單元90。MIMO基地台50進一步 通訊地連接到RAN伺服器80。

對於在如圖1中的MIMO基地台10和圖2中的MIMO基地台50的大規模MIMO基地台中發生的多工操作成功運行的關鍵因素關於獲取足夠精確的通道狀態資訊(CSI)。特別是大規模MIMO基地台需要得到其M個天線中每一個，即圖1中的天線30-1、...、30-m和圖2中的天線70-1、...、70-m和它正在服務的K個終端中的每一個，即圖1中的UE1~UE4和圖2中的SC1~SC4之間的傳播通道的頻率響應的足夠準確的估測(在兩個範例中K都等於4)。

對於採用分時雙工(TDD)的大規模MIMO通訊系統來說，獲取這樣的CSI是相對容易的，其中相同的頻帶係用於上行鏈路和下行鏈路資料發送兩者。CSI可以藉由到M個基地台天線的K個終端獲取正交導頻序列的同時發送，其中M個基地台天線中的每一個和K個終端之間的上行鏈路傳播通道狀態被估測。由於互易性，上行鏈路通道等於下行鏈路通道。取樣持續時間與基地台天線的數量無關，並且用於獲取所需傳播通道狀態估測的訓練方案的執行相對快，因為對於K個終端的整個程序需要K個資源取樣，並且在典型的MIMO系統中，終端的數量與基地台天線的數量相比相對較低。

然而，在歐洲和北美，大多數無線通訊系統使用頻分雙工(FDD)操作，其中上行鏈路和下行鏈路通道通常位於不同的頻帶中。在FDD的情況下，上行鏈路 正交導頻序列的發送對於MIMO基地台仍足以估測上行鏈路傳播通道的狀態。然而，MIMO基地台需要另一種方法來獲取下行鏈路傳播通道的狀態的足夠精確的估測，這通常是耗時的。

考慮具有M個基地台天線和K個單一天線終端的系統，在FDD大規模MIMO系統中獲取上行鏈路和下行鏈路傳播系統的通道狀態估測的已知方式使用直接上行鏈路導頻和下行鏈路導頻加上(類比)反饋。在以下的程序描述中，假設抑制上行鏈路和下行鏈路通道的頻率依賴性。此外，應當理解，隨後描述的訓練和對應的訊號處理發生在傳播通道被認為基本上恆定的每個頻率間隔(稱為子帶)內。

在這個兩階段程序的第一階段中，考慮具有M個基地台天線和K個單一天線終端的系統，K個終端集體地以取樣持續時間τ_u在上行鏈路通道正交導頻序列上發送，其由τ _u×K單位矩陣Ψ_u表示。MIMO基地台的天線陣列接收M×τ _u訊號，即

其中，上標“H”表示厄米(Hermitian)轉置，該矩陣G_u表示M×K的上行鏈路傳播矩陣，V_u表示附加的接收器雜訊，以及ρ_u是上行鏈路通道的信噪比(SNR)的度量。接著，M個天線中的每一個使其接收訊號與K個導頻序列中的每一個相關，以獲取上行鏈路矩陣值通道的雜訊版本，即

由等式(2)得到的上行鏈路矩陣值通道的適當縮放版本接著構成上行鏈路通道的最小均方估測。

在第二階段期間，M基地台天線在下行鏈路通道上發送取樣持續時間τ_d的正交導頻序列，其由τ _d×M單位矩陣Ψ_d表示。K個終端集體地接收K×τ _d訊號，即

其中矩陣G_d表示M×K下行鏈路傳播矩陣，V_d表示附加的接收器雜訊，以及ρ_d是下行鏈路通道的信噪比(SNR)的度量。所接收的訊號接著在上行鏈路上重新發送，選擇性地使用縮放因子α以符合功率約束。基地台接著接收M×τ _d訊號，即

現在，M個基地台天線中的每一個可以使其接收訊號與M個導頻序列中的每一個相關，導致M×M訊號，即

由於第一階段的上行鏈路導頻已經提供了對上行鏈路通道的估測，所以基地台現在可以估測下行鏈路通道，例如，藉由包含但不限於迫零和最小均方誤差估測的技術之手段。

上述整個程序需要最少2M+K個資源取樣。由於在獲取用於上行鏈路的可靠CSI的大規模MIMO系統 中，基地台天線M的數量通常遠大於終端K的數量，並且在採用FDD的MIMO系統中的下行鏈路傳播通道比在採用TDD的MIMO系統中獲取這樣的CSI麻煩得多。

圖3示意性地顯示根據本發明實施例的包含大規模MIMO系統的無線通訊系統中的通道估測方法的流程圖。在用於通訊系統中的通訊單元和一或多個終端之間的傳播通道的通道估測的方法中，該通訊系統包含複數個天線，首先導頻訊號從複數個天線中的每個天線被發送到一或多個終端(動作101)。通常，這樣的導頻訊號是線性獨立的，較佳地是正交的，以確保足夠精確的下行鏈路估測，其實施例將在後面描述。

在由該一或多個終端接收時，相關編碼相對於在該一或多個終端接收到的導頻訊號被執行以形成相關地編碼的導頻訊號(動作103)。在此相關編碼是指將已知數量的關連插入導頻訊號中。為此目的，如圖1和圖2所示，終端設置有編碼單元。編碼單元可以被配置以根據子帶的數量來應用相關編碼到在時域或頻域中的訊號。如果通訊系統僅使用一個子帶，則可應用時域編碼單元。對於這種情況，編碼單元係配置以提供具有終端特定的相關簽署的接收導頻訊號以形成相關編碼導頻訊號，例如，藉由引入已知自相關至接收的導頻訊號的應用有限脈衝響應(FIR)或無限脈衝響應(IIR)濾波器來，較佳地其標準化版本，也稱為自共變數。如果終端設置有多於一個天線，則編碼單元可以被配置以向接收的導頻訊號提供天線 特定和/或終端特定的相關簽署。對於多個子帶的情況，採用頻域編碼單元，其藉由將FIR或IIR濾波器應用於子帶特定的接收導頻訊號來以子帶方式操作。此濾波器向接收的導頻訊號引入已知的終端特定的和/或天線特定的自相關。在下文中，為了簡單起見，將使用用語終端特定。但是應當理解，在使用具有多於一個天線的終端的實施例中，此用語可以由用語天線特定代替。相關性編碼可以包含藉由終端特定的自回歸模型，較佳地1階的終端特定自回歸模型(“AR1模型”)來過濾接收的導頻訊號。AR1模型容易實現，因為它在建立頻譜分集中是簡單和有效的。

注意，為了致使估測上行鏈路通道，由用於相關編碼的相應終端使用的應用濾波器(即，相關編碼單元)必須由基地台獲知。

相關地編碼的導頻訊號，接著從該一或多個終端重新發送到通訊單元的複數個天線(動作105)。

該通訊單元設置有用於基於該相關地編碼的導頻訊號來估測該一或多個終端和複數個天線之間的上行鏈路通道的至少一個通道估測模組(動作107)。實現這一點的合適演算法將是本領域技術人員已知的二階盲識別(SOBI)演算法。該SOBI演算法估測空間的共變數矩陣，當M變大，其對應的估測誤差降低至零。換句話說，如果採用SOBI演算法，則更大數量的MIMO基地台天線導致改進的上行鏈路通道的估測。

最後，可以基於所估測的上行鏈路通道來獲 取該複數個天線和該一或多個終端之間的下行鏈路通道的估測(動作109)。

該通訊單元之間的傳播通道的估測的方法中，特別是MIMO基地台，以及一或多個終端至少需要2M個資源取樣。因此，如這個估測方案，其也可以稱為訓練方案，其無關於K，該方法對於包含經配置以由通訊單元服務的相對大量終端的通訊系統極具吸引力。

注意，代替AR1模型，其它類型的濾波器也可被使用，只要該濾波器引入足夠的頻譜多樣性並且是可逆的。例如，代替使用線性卷積的AR1模型，使用循環卷積運算到所接收的導頻訊號的濾波器也可以被使用。藉由收到的(疊加的)訊號的盲分離的上行鏈路通道的估測(動作107)依賴於不同時間延遲的(空間)共變數矩陣的估測。然而，由於導頻訊號的有限長度，這樣的估測可能遭受有限的取樣支援。藉由採用循環卷積，可以將導頻訊號的第一取樣之間的相關性引入，其中線性相關濾波器只會顯示一些瞬態行為。因此，該共變數矩陣的估測精確度可針對有限的取樣支援改進。

針對包含M個基地台天線和K個終端的MIMO通訊系統，上述參考圖3的實施例的定量範例可以如下述。再次，假設抑制上行鏈路和下行鏈路通道的頻率依賴性。類似地，應當理解，訓練和對應的訊號處理發生在傳播通道被認為基本上恆定的每個頻率間隔(即，子帶)內。

首先，M個基地台天線在取樣持續時間τ_d的下行鏈路通道正交導頻序列上發送，表示為τ _d×M單位矩陣Ψ_d。第k個終端，k {1,...,K}，接收1×τ _d訊號，即

其中，g_dk表示用於第k個終端的Mx1下行鏈路傳播向量，以及v_dk表示附加的接收器雜訊。現在，在上行鏈路中取代接收的導頻訊號的即時再發送，每個終端k首先施加介紹特定終端自相關的相關濾波器到接收的導頻序列x_dk。在本說明書各處中，這個操作被稱為相關編碼，並且遭受相關編碼的導頻訊號被稱為相關地編碼的導頻訊號。如下面更詳細地討論的，提供具有特定終端自相關簽署的導頻訊號，即形成相關地編碼的導頻訊號，使得基地台用以估測上行鏈路通道。終端k的相關編碼可以由接收的導頻序列x_dk乘以所謂的托普利茲(Toeplitz)矩陣C_k來描述，即

其中托普利茲矩陣C_k是下三角矩陣，使得所得濾波器是實現線性卷積的因果濾波器。可替代地，C_k也可以選為循環矩陣以實現循環卷積。對於所有k {1,...,K}的合適托普利茲矩陣C_k的可能選擇將在下面描述。需要注意的是，為了在MIMO基地台致使下行鏈路通道的估測，藉由相應終端採用的濾波器矩陣必須被該基地台知道。

較佳地，對於所有的k，下行鏈路通道向量g_dk的分量都是獨立和相同分佈的(複合的)高斯隨機變量，其為瑞利(Rayleigh)衰減通道的情況。在這種情況下，對於所有的k，所接收的序列x_dk與獨立和相同的(複合的)高斯元件互不相關。這樣的序列在統計領域的觀點上是頻譜白和不可區分的。藉由審慎地著色序列x_dk，即藉由在終端相關編碼的手段來分配不同的光譜模式，則MIMO基地台能夠識別上行鏈路通道並且用以將終端的訊號分離，例如由SOBI演算法的手段。

如由等式(7)在上行鏈路同時定義的，所有K個終端可以重新發送它們的相關編碼的導頻訊號y_uk，選擇性地使用適當的縮放因子α_k以符合功率約束。基地台的天線陣列接著接收M×τ _d訊號，即

基地台現在可以計算估測所有上行鏈路通道的和訊號y_uk，既高達複合的縮放因子和高達終端索引的置換。如前面提到的，例如，這樣的計算可以應用SOBI演算法。根據所分離的上行鏈路訊號y_uk，基地台能夠估測第k個下行鏈路通道(高達複合的縮放因子)如下：

用以估測所有的上行鏈路和下行鏈路通道所需的資源取樣的總數由此等於2M。

如前述，一種用來在終端實現相關編碼的足 夠頻譜多樣性的相對簡單方法是藉由1階的自回歸模型來將每個接收訊號x_dk濾波，例如藉由使用明智選擇的係數a _k =ρ _k exp(jθ _k ) (10)

其中，ρ_k通常選擇為對於所有k，k {1,...,K}，具有相同值，使得所有k的係數a_k落在複數平面中具有半徑等於例如，r=0.95的圓；亦即；對於所有k，ρ_k=0.95。此外，在這樣的複數圓上的a_k的均勻分佈的情況下，所有k的參數θ _k可以計算如下：

相應的濾波器矩陣C_k為從向量構建的下三角托普利茲陣列。對於M=4的情況，這導致：

在複數平面中的圓的半徑(即，參數ρ_k)可以被修改，以權衡所有的k的訊號y_uk的頻譜重疊與陣列的所謂條件數，其主宰在等式(9)中給定的下行鏈路通道估測步驟內的雜訊放大。

在完全類比終端的情況下，必須求助於由具有特普利茨(Toeplitz)結構的濾波器矩陣實現的(因果)線性卷積。此外，如果正在使用的導頻訊號是相當窄的，即，如果它們的訊號頻寬要比它們所發送的通道的相干頻寬較小，則使用線性卷積是特別有用的。相對地，循環卷積(即，循環濾波器矩陣)需要數位處理，但提高 MIMO基地台用於通道估測目的所使用的盲分離演算法的效能，特別是用於小導頻長度和/或少量MIMO基地台天線。

在如參考圖3的一般性描述執行上行鏈路通道的估測和獲取用於下行鏈路通道的估測值之後，並以上述定量的範例說明，上行鏈路和下行鏈路通道向量被充分已知取決於終端索引的未知排列(或者，如果終端具有關於該天線索引的一個以上天線)。這種模糊性是在諸如在具有用於各個終端的共軛波束形成的下行鏈路中的廣播發送的方案中沒有問題的。但是，在一些其他方案中可能會導致問題。

為了克服上述的模糊性，參考圖3描述的通道估測方法可進一步包含將上行鏈路中的資料訊號發送到MIMO基地台的複數個天線，每個資料訊號包含關於該資料訊號起源的發送源識別資訊(動作111)。發送源可以被識別為該終端本身，其中發送源識別資訊包含終端特定資訊。此外，如果終端具有複數個天線時，發送資料訊號的特定天線可以被識別為發送源。在這種情況下，發送源識別資訊因此包含天線特定的資訊。在任何情況下，識別資訊可採取具有識別特定擾頻和/或循環冗餘校驗(CRC)校驗和的編碼訊號形式。

該MIMO基地台的解碼模組可接著使用發送源識別資訊將上行鏈路和下行鏈路通道鏈接到相應的終端(動作113)。應該理解的是，如果終端設置有單一天 線，表述“對應的終端”關於終端本身，但如果相應的終端設置有一個以上的天線，也可以關於終端的特定天線。具體地，MIMO基地台可以應用所估測的上行鏈路通道向量，以便藉由如迫零等化器的最小均方誤差(MMSE)的手段將所有終端的疊加上行鏈路訊號分離。藉由僅嘗試藉由識別資訊的手段所得到的不同的特性，該MIMO基地台能夠解決上述索引模糊而不需要任何額外的通道使用。

說明書和附圖僅僅說明本發明的原理。因此，將理解的是，雖然在本文中沒有明確地描述或顯示，本領域的技術人員將能夠設計體現本發明的原理的各種配置。此外，本文中闡述的所有範例都主要意於明確地僅用於教學目的，以幫助讀者理解本發明的原理和發明人貢獻的概念以促進本技術領域，並且應當被解釋為不侷限於這樣的具體闡述的範例和條件。此外，本文中闡述原理、態樣和本發明的實施例，以及其具體範例的所有陳述意在包含它們的等同物。

101‧‧‧動作

103‧‧‧動作

105‧‧‧動作

107‧‧‧動作

109‧‧‧動作

111‧‧‧動作

113‧‧‧動作

Claims (15)

1. 一種用於在包含通訊單元和一或多個終端的無線通訊系統中通道估測的方法，其中該通訊單元包含複數個天線，該方法包含：從該複數個天線中的每一個天線朝向該一或多個終端發送導頻訊號；在該一或多個終端執行關於該發送的導頻訊號的相關編碼，以形成相關地編碼的導頻訊號，如果該一或多個終端包含多於一個天線，該相關地編碼的導頻訊號設置有特定終端相關簽署，或特定天線相關簽署；將來自該一或多個終端的相關地編碼的導頻訊號重新發送至該複數個天線；基於該相關地編碼的導頻訊號來估測該一或多個終端和該複數個天線之間的上行鏈路通道；以及基於該估測的上行鏈路通道來獲取該複數個天線和該一或多個終端之間的下行鏈路通道的估測。
2. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含：從該一或多個終端發送資料訊號至該複數個天線，每個資料訊號包含關於該資料訊號起源的發送源的識別的資訊；以及使用該發送源識別資訊將上行鏈路和下行鏈路通道鏈接至對應的終端。
3. 如申請專利範圍第2項的方法，其中如果該一或多個終端設置有單一天線，則該發送源識別資訊為特定終 端的資訊，或如果該一或多個終端設置有一個以上的天線，則該發送源識別資訊為特定天線的資訊。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其中相關的編碼包含藉由自回歸模型，較佳地為藉由1階的自回歸模型來過濾接收的導頻訊號。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其中相關的編碼包含對於該導頻訊號執行循環卷積運算。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其中估測該一或多個用戶終端和該複數個天線之間的上行鏈路通道利用二階盲識別演算法。
7. 一種用於在通訊系統中與一或多個終端(UE1~UE4；SC1~SC2)通訊的通訊單元(10；50)，該通訊單元包含：複數個天線(30-1、...、30-m；70-1、...、70-m)；以及至少一個通道估測模組(20；60)；其中，該通訊單元係配置以：從該複數個天線中的每一個天線朝向該通訊系統中的該一或多個終端發送導頻訊號；在該複數個天線自該一或多個終端接收相關地編碼的導頻訊號，該相關地編碼的導頻訊號設置有特定終端相關簽署，或如果該一或多個終端包含一個以上的天線，則該相關地編碼的導頻訊號設置有特定天線相關簽署；基於該編碼的導頻訊號，藉由該至少一個通道估測模 組來估測該一或多個終端和該複數個天線之間的上行鏈路通道；以及基於該估測的上行鏈路通道，藉由該至少一個通道估測模組來獲取該複數個天線和該一或多個用戶終端之間的下行鏈路通道的估測。
8. 如申請專利範圍第7項的通訊單元，其中該通訊單元進一步包含至少一個解碼模組(25；65)，以及其中該通訊單元係進一步配置以：經由該複數個天線從該一或多個終端接收資料訊號，該資料訊號包含關於該資料訊號起源的該發送源的識別的資訊；以及使用接收的該發送源識別資訊，藉由該至少一個通道解碼模組(25；65)將上行鏈路和下行鏈路通道鏈接至對應的終端。
9. 如申請專利範圍第7或8項的通訊單元，其中該至少一個通道估測模組係配置以藉由利用二階盲識別演算法來估測該上行鏈路通道。
10. 一種用於在通訊系統中與設置有複數個天線(30-1、...、30m；70-1、...、70-m)的通訊單元(10；50)通訊的終端(UE1~UE4；SC1~SC4)，該終端包含：收發器，其用於分別從該通訊單元的該複數個天線接收訊號和發送訊號至該通訊單元的該複數個天線；以及編碼單元(40；90)； 其中該終端係配置以：接收從該複數個天線中的每一個天線發送的導頻訊號；使用該編碼單元執行關於該接收的導頻訊號的相關編碼，以形成相關地編碼的導頻訊號，如果該一或多個終端包含多於一個天線，則該相關地編碼的導頻訊號設置有特定終端相關簽署或特定天線相關簽署；以及重新發送該編碼的導頻訊號至該複數個天線，從而使得該通訊單元用以基於該編碼的導頻訊號來估測上行鏈路通道，並用以基於該估測的上行鏈路通道來獲取下行鏈路通道的估測。
11. 如申請專利範圍第10項的終端，進一步配置以將資料訊號發送至該複數個天線，該資料訊號包含關於該資料訊號起源的該發送源的識別的資訊。
12. 如申請專利範圍第10或11項的終端，其中相關編碼由該編碼單元執行時，包含藉由自回歸模型來過濾接收的導頻訊號。
13. 如申請專利範圍第10或11項的終端，其中該終端為用戶終端(UE1~UE4)。
14. 如申請專利範圍第10或11項的終端，其中該終端為中繼站(SC1~SC4)。
15. 一種通訊系統，其包含如申請專利範圍第7或8項的通訊單元和如申請專利範圍第10或11項的一或多個的終端。