TWI411270B - 正交頻分無線通訊系統的引導頻信號傳輸 - Google Patents

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Description

正交頻分無線通訊系統的引導頻信號傳輸
概括地說，本文件涉及無線通訊，具體地說，本文件涉及正交分頻無線通訊系統中的引導頻資訊傳輸。
正交分頻多工存取(OFDMA)系統使用正交分頻多工(OFDM)。OFDM是將全部系統頻寬劃分成多個(N)正交頻率次載波的多載波調制技術。這些次載波還可以稱為音調、頻段和頻率通道。可以使用資料來調制每一個次載波。可以在每一個OFDM符號周期中，在N個全部次載波上發送多達N個調制符號。使用N點逆快速傅立葉變換(IFFT)，將這些調制符號轉換到時域，以產生包括N個時域晶片或取樣的變換符號。
在跳頻通訊系統中，在不同的時間間隔，在不同的頻率次載波上發送資料，其中所述時間間隔可以稱為「跳變周期」。可以通過正交分頻多工、其他多載波調制技術或一些其他構造，來提供這些頻率次載波。對於跳頻來說，資料傳輸以偽隨機方式，在次載波之間跳變。這種跳變提供了頻率分集，並使得資料傳輸能更好地抵抗有害路徑影響，例如，窄頻干擾、人為干擾、衰落等等。
OFDMA系統可以同時支援多個行動站。對於跳頻OFDMA系統來說，可以在與特定的跳頻(FH)序列相關的「訊務」通道上發送針對給定行動站的資料傳輸。該FH序列指出針對每一個跳變周期中的資料傳輸而使用的特定次載波。可以同時在與不同的FH序列相關的多個訊務通道上發送多個行動站的多個資料傳輸。可以定義這些FH序列，以使彼此之間正交，使得僅一個訊務通道並因此僅一個資料傳輸在每一個跳變周期中使用每一個次載波。通過使用正交FH序列，在獲得頻率分集的利益同時，多個資料傳輸彼此之間通常不相互干擾。
為了恢復通過發射機和接收機之間的無線通道所發送的資料，通常需要對該無線通道進行準確估計。一般情況下，通過從發射機發送引導頻以及在接收機處測量該引導頻，來進行通道估計。引導頻信號由發射機和接收機先前均已知的引導頻符號組成。因此，接收機可以根據接收的符號和已知的符號來估計通道回應。
在跳變周期期間，將從任何特定行動站到基地台的每一個傳輸(其通常稱為「反向鏈路」傳輸)的一部分分配用於發射引導頻符號。通常，引導頻符號的數量判定了通道估計的品質，並因此判定了封包差錯率性能。但是，引導頻符號的使用導致了可以實現的有效傳輸資料速率的下降。也就是說，分配給引導頻資訊的頻寬越多，可用於資料傳輸的頻寬就越少。
一種類型的FH-OFDMA系統是塊跳變系統，在該系統中，向多個行動站分配連續的一組頻率和符號周期。在該系統中，重要的是，可以從行動站可靠地接收引導頻資訊，同時減少分配給引導頻資訊的頻寬，這是由於這些塊具有限定數量的可用於引導頻和資料傳輸二者的符號和音調。
在一個實施例中，針對從行動站或基地台發送的引導頻符號提供了引導頻符號模式。該模式使得改善了所發送的引導頻符號的接收和解調。
在其他實施例中，提供了用於在OFDM系統中，在相同的頻率上和相同的時槽中，在沒有來自基地台的相同扇區中的不同行動站的干擾及/或偏差的情況下，改善對引導頻符號進行多工處理的能力的方案。
在另外的實施例中，提供了用於在OFDM系統中，減少在相同的頻率上和相同的時槽中從相鄰細胞服務區中的不同行動站發射的引導頻符號的偏差或干擾的方案。
在其他實施例中，提供了用於改變引導頻符號模式的方法。此外，在其他另外的實施例中，提供了用於產生引導頻符號的方法。
參見圖1，該圖根據一個實施例圖示了一種多工存取無線通訊系統。基地台100包括多個天線組102、104和106，每一個天線組包括一或多個天線。在圖1中，對於每一個天線組102、104和106，僅圖示單個天線；但是，與基地台100的扇區相對應的每一個天線組可以使用多個天線。行動站108與天線104進行通訊，其中天線104通過前向鏈路114向行動站108發送資訊，通過反向鏈路112從行動站108接收資訊。行動站110與天線106進行通訊，其中天線106通過前向鏈路118向行動站110發送資訊，通過反向鏈路116從行動站110接收資訊。
每一個天線組102、104和106及/或每一個天線組被指定進行通訊的區域通常稱為基地台的扇區。在該實施例中，設計每一個天線組102、104和106分別與基地台100覆蓋的區域的扇區(如扇區120、122和124)中的行動站進行通訊。
基地台可以是用於與終端進行通訊的固定站，其還可以稱為存取點、節點B或某種其他術語。行動站還可以稱為行動站、用戶設備(UE)、無線通訊設備、終端、存取終端或某種其他術語。
參見圖2，該圖圖示了用於多工存取無線通訊系統的頻譜分配方案。在T個符號周期和S個頻率次載波上分配多個OFDM符號200。每一個OFDM符號200包括T個符號周期中的一個符號周期和S個次載波中的一個音調或頻率次載波。
在OFDM跳頻系統中，可以向給定的行動站分配一或多個符號200。在如圖2所示的分配方案的實施例中，向一組行動站分配符號的一或多個跳變區域(例如，跳變區域202)，以便用於反向鏈路上的通訊。在每一個跳變區域中，符號分配都可以隨機化，以減少潛在的干擾，並提供頻率分集，以防止有害的路徑影響。
每一個跳變區域202包括分配給與基地台的該扇區通訊的一或多個行動站和分配給該跳變區域的符號204。在其他實施例中，將每一個跳變區域分配給一或多個行動站。在每一個跳變周期或訊框期間，T個符號周期和S個次載波中的跳變區域202的位置根據跳變序列進行變化。此外，針對跳變區域202中的各個行動站，符號204的分配在每一個跳變周期變化。
針對每一個跳變周期，跳變序列可以偽隨機地、隨機地或者根據預定的序列來選擇跳變區域202的位置。可以將用於相同基地台的不同扇區的跳變序列設計成彼此之間正交，從而在與相同基地台通訊的行動站之間避免「細胞服務區內」干擾。此外，每一個基地台的跳變序列相對於鄰近基地台的跳變序列可以是偽隨機的。這可以有助於在與不同基地台通訊的行動站之間隨機化「細胞服務區間」干擾。
在反向鏈路通訊的情況下，將跳變區域202的符號204中的一些分配為從行動站向基地台發射的引導頻符號。引導頻符號相對符號204的分配應當優先地支援分空間多工存取(SDMA)，其中由於扇區或基地台處的多個接收天線提供與不同的行動站相對應的足夠的空間特徵(spatial signature)差異，所以可以分離開在相同跳變區域上重疊的不同行動站的信號。為了更準確地提取和解調不同行動站的信號，應當準確地估計各反向鏈路通道。因此，為了隨後向從不同行動站接收的引導頻符號應用多天線處理，人們期望反向鏈路上的引導頻符號能夠在扇區中的每一個接收天線處分開不同行動站的引導頻特徵。
塊跳變可以根據系統用於前向鏈路和反向鏈路，或者僅用於反向鏈路。應當注意的是，雖然圖2描述了跳變區域200的長度為七個符號周期，但跳變區域200的長度可以是任意期望的量，並可以在跳變周期之間在大小上變化，或者在給定的跳變周期中，在不同的跳變區域之間的大小有變化。
應當注意的是，雖然圖2的實施例是針對使用塊跳變來描述的，但在連續的跳變周期之間，塊的位置不需要改變或者根本不改變。
參見圖3A和圖3B，這兩幅圖根據一些實施例圖示了引導頻分配方案的方塊圖。跳變區域300和320由T個符號周期與S個次載波或音調來限定。跳變區域300包括引導頻符號302，跳變區域320包括引導頻符號322，其中剩餘符號周期和音調組合可用於資料符號和其他符號。在一個實施例中，每一個跳變區域(即，NT 個連續OFDM符號上的一組NS 個連續音調)的引導頻符號位置應當具有位於靠近跳變區域的邊緣的引導頻音調。這通常是由於無線應用中的典型通道是時間和頻率的相對慢變化函數，使得在時間和頻率上橫跨跳變區域的該通道的第一階近似(例如，第一階泰勒擴展)提供關於通道狀況的資訊，該資訊對於估計用於給定行動站的通道來說是足夠的。同樣，優選的是，估計一對通道參數，以便適當地接收和解調來自行動站的符號，即橫跨該通道的時間和頻率跨度的通道的常數分量(泰勒擴展的零階項)、通道的線性分量(第一階泰勒擴展項)。通常，常數分量的估計準確性獨立於引導頻位置。通常，利用位於跳變區域的邊緣的引導頻音調，來優選地實現線性分量的估計準確性。
將引導頻符號302和322佈置在連續引導頻符號群(cluster)304、306、308和310(圖3A)以及324、326、328和330(圖3B)中。在一個實施例中，在給定的跳變區域中，跳變區域中的每一個群304、306、308和310(圖3A)以及324、326、328和330(圖3B)具有固定數量和通常相同數量的引導頻符號。在一個實施例中，連續引導頻符號群304、306、308和310(圖3A)以及324、326、328和330(圖3B)的使用可考慮由載波間干擾造成的多用戶干擾的影響，其中載波間干擾源自於高都卜勤及/或符號延遲擴展。此外，如果按實質不同的功率位準來接收在相同跳變區域上排程的行動站的引導頻符號，那麽較强行動站的信號可能對於較弱行動站造成顯著的干擾量。當過度延遲擴展造成洩漏時(即，當集中在超過OFDM符號的循環字首的分接點中的通道能量一部分變得明顯時)，在跳變區域的邊緣處(例如，載波1和載波S)以及邊緣OFDM符號(例如，符號周期1和T)處的干擾量較高。因此，如果引導頻符號專門地位於跳變區域的邊緣，那麽可能降低通道估計準確性，並在干擾估計中產生偏差。因此，如圖3A和圖3B所示，將引導頻符號靠近跳變區域的邊緣放置，但是，要避免所有引導頻符號都位於跳變區域的邊緣的情形。
參見圖3A，跳變區域300包括引導頻符號302。在通道具有顯著的頻率選擇性而不是時間選擇性的情況下，引導頻符號302位於連續引導頻符號群304、306、308和310中，其中每一個引導頻符號群304、306、308和310橫跨多個符號周期和一個頻率音調。優選地選擇靠近跳變區域300的頻率範圍的邊緣但是並不完全地位於邊緣的頻率音調。在圖3A的實施例中，給定的群中沒有引導頻符號302位於邊緣頻率音調，在每一個群中，僅引導頻符號位於邊緣符號周期。
在引導頻符號302的連續引導頻符號群的「水平」形狀之下的一種基本原理是：對於具有更高頻率選擇性的通道來說，與時域中相比，第一階(線性)分量在頻域中更大。
應當注意的是，在圖3A的實施例中，與不同的群中的一或多個引導頻符號相比，每一個群中的一或多個引導頻符號位於不同的音調。例如，群304位於音調S，而群306位於音調S-1。
參見圖3B，在通道具有顯著的時間選擇性而不是頻率選擇性的情況下，引導頻符號322佈置在連續引導頻符號群324、326、328和330中，它們每一個都橫跨具有跳變區域320的多個頻率音調但具有相同的符號周期。可以將位於跳變區域320的邊緣的OFDM符號(即，那些具有規定了S個次載波的頻率範圍的最大音調(例如，音調S)或最小音調(例如，音調1)的符號)包含來作為引導頻符號的一部分，這是由於可能存在位於跳變區域320的邊緣的引導頻符號322。但是，在圖3B所示的實施例中，僅向每一個群中的一個引導頻符號分配最大或最小頻率次載波。
在圖3B所示的實施例中，具有較高時間選擇性的通道可以具有：通過對具有較高頻率選擇性的通道所選擇的模式(圖3A)旋轉90度而獲得的典型模式。
應當注意的是，在圖3B的實施例中，與不同的群中的一或多個引導頻符號相比，可以向每一個群中的一或多個引導頻符號分配一個不同的符號周期。例如，與群326相比，群324位於不同的符號周期T。
此外，如圖3A和圖3B的實施例所示，提供引導頻模式，使得群304、306、308和310(圖3A)以及群324、326、328和330(圖3B)相對於跳變區域的中心優選是對稱的。這些群相對於跳變區域的中心的對稱性使得針對通道的時間和頻率回應，可以提供該通道的改善的同時估計。
應當注意的是，雖然圖3A和圖3B描述了每一跳變區域四個引導頻符號群，但在每一跳變區域中，可以使用更少或更多的群。此外，每一引導頻符號群的引導頻符號數量也可以改變。引導頻符號和引導頻符號群的總數量取決於基地台成功地解調在反向鏈路上接收的資料符號和估計基地台與行動站之間的通道所需要的引導頻符號數量。此外，每一個群不必具有相同數量的引導頻符號。在一個實施例中，可以在單個跳變區域上多工的行動站的數量等於跳變區域中的引導頻符號的數量。
此外，雖然圖3A和圖3B描述了為具有頻率選擇性或時間選擇性的通道而設計的引導頻符號群，但引導頻模式可以使得在相同的引導頻模式下存在用於頻率選擇性通道的群以及用於時間選擇性通道的群，例如，佈置在群304、306、308或310的模式下的一些群和佈置在群324、326、328或330的模式下的一些群。
在一些實施例中，選擇使用的引導頻模式可以是基於該通道被最佳化的狀況。例如，對於行動站高速移動(例如，車載)的通道來說，可以優選時間選擇性引導頻模式，而對於行動站慢速移動(例如，步行)的通道來說，可以使用頻率選擇性引導頻模式。在其他實施例中，可以根據通道狀況來選擇引導頻模式，在預定數量的跳變周期之後進行決定。
參見圖4A和圖4B，這兩幅圖根據另外的實施例圖示了引導頻分配方案。在圖4A中，跳變區域400包括：佈置在群402中的引導頻符號C1，q 、C2，q 和C3，q ；佈置在群404中的C4，q 、C5，q 和C6，q ；佈置在群406中的C7，q 、C8，q 和C9，q ；佈置在群408中的C10，q 、C11，q 和C12，q 。在一個實施例中，為了在跳變區域(其中在該跳變區域中，多個行動站提供重疊的引導頻符號)中改善空間分集，應當以使得當在基地台的天線群處接收到引導頻符號時，這些引導頻符號基本正交的方式，來在相同的OFDM符號周期和音調上對不同行動站的引導頻符號進行多工。
在圖4A中，將引導頻符號C1，q 、C2，q 、C3，q 、C4，q 、C5，q 、C6，q 、C7，q 、C8，q 、C9，q 、C10，q 、C11，q 和C12，q 中的每一個都分配給跳變區域400中的多個行動站，即，每一個符號周期包括來自多個不同行動站的多個引導頻符號。以群中的引導頻符號的接收機(例如，基地台)接收這些引導頻符號，使得這些引導頻符號相對於來自相同的群中每個其他行動站的引導頻符號彼此之間正交的方式，來產生和發射引導頻符號群(例如，群402、404、406和408)中的每一個引導頻符號。這可以通過應用預定的相移(例如，與標量函數相乘)來實現，其中各取樣組成由各行動站發射的引導頻符號。為了提供正交性，每一個行動站的向量(其表示每一個群中的標量函數序列)的內乘積可以是零。
此外，在一些實施例中，優選的是，每一個群的引導頻符號與跳變區域的每一個其他群的引導頻符號正交。這可以以與提供來自不同的行動站的每一個群中的引導頻符號的正交性相同的方式，通過針對每一個引導頻符號群中的每一個行動站的引導頻符號使用不同的標量函數序列，來提供正交性。通過針對特定行動站的特定群的每一個引導頻符號選擇標量乘積序列，來進行正交性的數學判斷，其中相對於表示用於所有群中的其他行動站和其他群中的相同行動站的引導頻符號的標量乘積序列的向量，用於上述引導頻符號的標量乘積序列的向量是正交的(例如，內乘積為零)。
在一個實施例中，可以支援的行動站的數量(其中提供了橫跨每一個群的引導頻符號的正交性)等於每一引導頻符號群所提供的引導頻符號的數量。
在圖4A和圖4B的實施例中，Q個重疊的用戶中的第q個用戶(1≦q≦Q)使用大小NP 的序列S，其中NP 是引導頻音調的總數量(在圖4A和圖4B中，NP =12)：，其中：(T )表示包括該序列的矩陣的轉置。如上所述，針對不同的行動站，每一個引導頻符號群中的標量函數序列應當是不同的，以便通過引導頻符號之間干擾的減少，獲得各個通道的一致估計。此外，這些序列應當是線性獨立的，同樣優選的是，沒有任何序列或向量是剩餘序列的線性組合。算術地，可以規定N P ×Q ，使得矩陣S=[S1 ...SQ ](2)具有滿行秩。應當注意的是，在上文運算式(2)中，矩陣Q≦NP 。也就是說，重疊的行動站的數量不應當超過跳變區域中引導頻符號的總數量。
根據上文，具有滿秩S的任意序列集Q能夠進行一致通道估計(consistent channel estimation)。但是，在其他實施例中，實際的估計準確性依賴於S的相關特性。在一個實施例中，因為使用方程(1)進行決定，所以當在該通道中出現任意兩個序列相互正交(准正交)時，可以改善性能。算術地，這種狀況可以由來規定，其中Hk 是與第k個引導頻符號相對應的複合通道增益，1≦k≦NP 。在時間和頻率不變通道中，H1 =H2 =...=HNP 條件(3)減少對相互正交序列的需求：，針對來自典型的一組通道的任何可能通道實現增强該條件可能是不現實的。事實上，當通道展現出有限的時間和頻率選擇性時(這是具有相對較小延遲擴展的步行通道(pedestrian channel)的情況)，可以滿足運算式(3)。但是，這些狀況基本上不同於車載通道及/或具有顯著延遲擴展的通道，從而導致性能下降。
如針對圖3A和圖3B所討論的，引導頻分配模式包括放置在靠近跳變區域的邊緣的一些引導頻符號群，其中每一個群在時間(圖3A)及/或頻率(圖3B)中是連續的。在每一個群中的通道變化通常是有限的，這是由於引導頻符號在時間和頻率中的連續本質以及通道在時間和頻率中的連續性。因此，使不同的序列在每一個群上正交使得狀況(3)得到滿足。這種解決方案的潛在缺點在於：可以在每一個群上都正交的重疊的行動站的數量受到該群的大小(這裏表示為Nc )的限制。在圖4A和圖4B所示的示例中，Nc =3，因此多達Q=3個行動站可以在該實施例中正交地分開。事實上，在多種現實場景中，相對小數量的Q是足夠的。當Q>Nc 時，由於存在一些符號間干擾，所以保持所有行動站在每一個群上正交是困難的。因此，近似正交性是足夠的，其中如果Q>Nc ，時間及/或頻率變化通道有一些性能損失。
在一個實施例中，可以由[0056]來規定用於標量函數序列S=[S1 ...SQ ]的一組設計參數。在整個引導頻符號集上，任意兩個序列是正交的，因此滿足。後續的Nc 序列組使得在任意的引導頻群上，一個組合中的任意兩個序列是相互正交的：(6)[0058]。所有序列的所有元素Sk,q 均具有基本相同的絕對值，例如，近似的相同的功率。其中MC 表示大小為NC 的群的總數量，使得引導頻的數量NP =MC NC 。
在一個實施例中，使用指數函數來產生序列S=[S1 ...SQ ]，使得每一個序列提供每一符號相同的能量。此外，在該實施例中，在每一個群中，這一組的NC 序列相互正交，而不管群大小(由於指數不受限於特定的乘數)，其中通過以下操作使每一個其他群中使用的序列橫跨所有的引導頻符號：(i)在每一個群中規定指數序列；(ii)傳播橫跨群的群內部分。這可以在規定了N ×N 離散傅立葉變換(DFT)基礎的方程(7)中觀察到，
可以將上面的運算式(7)用壓縮塊形式重寫成如下： S =[ S 1 ,..., S Q ]=〈 F (M C )ⓧ F (N C )〉:,1: Q (8)，其中〈‧〉:,1: Q 表示原始矩陣的行1到Q所橫跨的矩陣塊。S的更通用形式可以由 S =[ S 1 ,..., S Q ]=〈 V ⓧ U 〉:,1: Q (9)提供，其中U是任意的N C ×N C 酉矩陣()，V是任意的M C ×M C 酉矩陣()。
在一個實施例中，可以支援的行動站的數量(其中提供了橫跨每一個群的引導頻符號的正交性)等於每一引導頻符號群所提供的引導頻符號數量。
在一個實施例中，使用公知的離散傅立葉變換函數來產生用於與引導頻符號的取樣相乘的指數函數。在離散傅立葉變換函數用於產生傳輸符號的實施例中，在產生傳輸符號中，在使用離散傅立葉變換函數的符號形成期間，應用額外的相位偏移。
在圖4A和圖4B的實施例中，表示針對每一個行動站的每一個群中的標量函數序列的向量的內乘積可以是零。但是，在其他實施例中，不是這種情況。可以對向量進行排列，使得在針對每一個行動站的每一個群中的標量函數序列之間僅提供准正交。
此外，在分配給跳變區域的行動站的數量小於分配給跳變區域的引導頻符號的數量的情形下，在基地台處仍可以對標量偏移進行解碼，以便使用這些標量偏移來執行干擾估計。因此，由於這些引導頻符號相對於分配給跳變區域的其他行動站的引導頻符號是正交的或准正交的，所以這些引導頻符號可以用於干擾估計。
參見圖5，該圖圖示了根據一個實施例，在多工存取無線通訊系統中具有多個扇區的基地台。基地台500包括多個天線組502、504和506。在圖5中，對於每一個天線組502、504和506，僅圖示一個天線，然而，可以使用多個天線。每一個天線組502、504和506的多個天線除了向不同實體位置的不同行動站提供空間分集之外，還可以用於在基地台處對從相應扇區中的行動站發射的信號提供空間分集。
基地台500的每一個天線組502、504和506用於與基地台500覆蓋的扇區中的行動站進行通訊。在圖5的實施例中，天線組502覆蓋扇區514，天線組504覆蓋扇區516，天線組506覆蓋扇區518。在每一個扇區內，如針對圖4所描述的，由於所有扇區間引導頻符號群之間的正交性或者近似正交性，所以在基地台處可以對從行動站發射的引導頻符號進行準確地解調，並將其用於通道估計和其他功能。
但是，對於扇區邊界附近的行動站(例如，扇區514和516的邊界附近的行動站510)來說，可能存在扇區內干擾。在該情況下，與來自扇區514和516中的其他行動站的引導頻符號相比，來自行動站510的引導頻符號處於較低的功率。在此情形下，行動站510可以最終從兩個扇區天線的接收中獲益，尤其是當如果來自天線504的功率增强而其到服務扇區的通道(即，扇區516信號)衰落時。為了完全地從扇區514的天線502的接收中獲益，應當提供行動站510到扇區514的天線502之間的通道的準確估計。但是，如果使用本引導頻設計方案，將相同的或幾乎相同的序列用於不同的扇區中的引導頻符號的標量乘積，那麽行動站510發射的引導頻符號可能與行動站508發射的引導頻符號衝突，其中行動站508是在與扇區516中排程行動站510相同的跳變區域上在扇區514中進行排程的。此外，在根據基地台使用的控制行動站的功控策略的一些情況中，來自行動站508的符號的功率位準基本超過扇區514的天線組502處的行動站510的信號位準，尤其是當行動站508靠近基地台500時。
為了抵抗可能出現的扇區內干擾，可以針對行動站使用攪頻碼。該攪頻碼對於單獨的行動站來說是唯一的，或者對於與單獨扇區進行通訊的每一個行動站是相同的。在一個實施例中，這些特定的攪頻碼允許天線組502觀測行動站508和510的複合通道。
在向單個行動站分配整個跳變區域的情況中，可以提供特定於用戶的加擾序列，以使給定扇區中的每一個行動站使用相同的引導頻序列；其中針對圖4A和圖4B描述了這些序列的構造。在圖5的示例中，行動站508、510和512可以具有不同的特定於用戶的加擾序列，並因此可以實現足夠的通道估計。
在向多個行動站分配(或者可能分配)相同的跳變區域時，可以使用兩種方法來減少群內干擾。首先，如果群大小NC 大於或等於每一個扇區中的重疊行動站的數量Q乘以細胞服務區中扇區的數量，那麽可以使用特定於用戶的加擾序列。如果是這種情況，那麽可以向不同的扇區分配明顯的Q個不同的特定於用戶的攪頻碼集合。
但是，如果群大小NC 小於每一個扇區中的重疊行動站的數量Q乘以細胞服務區中扇區的數量，那麽重要的是，如果系統設計目標是保持NC 維持有限的引導頻管理負擔，那麽特定於用戶的攪頻碼對於減少細胞服務區間干擾可能不是有效的。在這種情況下，可以將特定於扇區的加擾序列連同特定於用戶的加擾序列一起使用。
對於相同扇區中的所有行動站來說，特定於扇區的加擾序列是與序列S=[S1 ...SQ ]的各元素相乘的NP 個復函數的序列。在包括S個扇區的細胞服務區中，一組S個特定於扇區的加擾序列X1 ...Xx 可以用於與行動站的序列S=[S1 ...SQ ]相乘。在此情況下，由於不同的特定於扇區的加擾序列Xs1 和Xs2 用於與特定於用戶的加擾序列相乘，因此不同扇區中的行動站(例如，扇區514和516，它們具有使用相同的特定於用戶的加擾序列S=[S1 ...SQ ]的行動站)可以不同。
類似於特定於用戶的加擾，優選的是，X1 ...XS 中的所有項具有近似相等的絕對值，以在引導頻符號之間維持近似相等的功率。在其他實施例中，優選的是，X1 ...XS 中的項應當使得與特定於用戶和特定於扇區的加擾序列的任何兩個組合相對應的引導頻符號群中的任何引導頻符號對滿足且應當滿足條件(3)。一種實現每一個特定於扇區的序列X1 ...XS 的內容選擇的方法包括：序列的窮舉搜索(例如，從諸如QPSK、8-PSK之類的一些恒模(constant modulus)(PSK)群集中獲得每一個序列的元素)。選擇準則可以是基於與來自不同扇區的基地台的「最差」組合相對應的「最差情況」通道估計誤差方差和不同的特定於用戶的加擾(基於潛在的通道環境)的。可以根據通道的統計特性，解析地計算通道估計誤差。具體而言，通道估計的協方差矩陣的軌跡(trace)根據預期的衰落模型和諸如行動站速率(其規定了時間選擇性)和傳播延遲擴展(其規定了頻率選擇性)之類的參數來假定通道相關結構。用於最小可實現的通道估計誤差的解析表達受到真實通道的給定相關結構的影響，這是本領域公知的。其他類似的準則也可以用於最佳化Xx ...Xs 的選擇。
在一個實施例中，在將正交幅度調制用作調制方案時，在下面表1中圖示可以使用的一組特定於扇區的加擾序列X1 ...Xx。該表中的每一項指出了每一個Xk,s 的I和Q分量，1≦s≦S，1≦k≦NP ，其中S=3，NP =12。
表1
在一個實施例中，在將正交幅度調制用作調制方案時，在下面表1中圖示可以使用的一組特定於扇區的加擾序列X1 ...Xs。該表中的每一項指出了每一個Xk,s 的I和Q分量，1≦s≦S，1≦k≦NP ，其中S=3，NP =12。
在一些實施例中，針對特定於扇區的加擾序列來說，通訊網路中的每一個細胞服務區可以使用相同的序列。
參見圖6，該圖圖示了根據另一個實施例的多工存取無線通訊系統600。如果當在多個細胞服務區(例如，細胞服務區602、604和606)中使用特定於用戶的加擾序列和特定於扇區的加擾序列的相同集合時，由於引導頻符號衝突，來自相鄰細胞服務區的干擾可能導致通道估計準確性下降。例如，來自相鄰細胞服務區的行動站的通道可能使感興趣的扇區中的通道估計產生偏差，其中相鄰細胞服務區中的行動站具有相同的特定於用戶和特定於扇區的加擾。為了避免該偏差，除了特定於用戶和特定於扇區的加擾之外，還可以使用特定於細胞服務區的加擾。特定於細胞服務區的加擾方案可以由來規定，上式是與細胞服務區中的每一個行動站的引導頻符號的各序列相乘的標量函數向量。與一個行動站(其中該行動站具有第c個細胞服務區的第s個扇區中的第q個特定於用戶的加擾)相對應的引導頻符號的全部序列可以如下規定。如果使用特定於扇區的加擾：。
如果不使用特定於扇區的加擾：
如上所述，當Q>1時，推薦使用特定於扇區的加擾，當Q=1時，不推薦使用特定於扇區的加擾。
與特定於用戶和特定於扇區的加擾不同，不需要使用特定於細胞服務區的加擾序列的特定最佳化。可以使用的兩種設計參數是：[0080]特定於細胞服務區的加擾序列的所有元素具有相同的模數。[0081]針對不同的細胞服務區，特定於細胞服務區的加擾序列基本上不同。
在基地台的網路上沒有特定於細胞服務區的加擾序列的預定分配時，在形成特定於Y細胞服務區的序列時，可以使用來自諸如QPSK、8-PSK之類的一些恒模(PSK)群集的(偽)隨機特定於細胞服務區加擾序列。為了進一步增强特定於細胞服務區的加擾的隨機性和避免穩定性差的加擾序列組合，可以按(偽)隨機方式，周期地改變特定於細胞服務區的加擾。在一些實施例中，周期變化可以是每一個訊框、超訊框或者多個訊框或超訊框。
圖7是MIMO系統700中的發射機系統710和接收機系統750的實施例的方塊圖。在發射機系統710，從資料源712向發射(TX)資料處理器714提供用於多個資料流的訊務資料。在一個實施例中，每一個資料流是在各自的發射天線上發射的。TX資料處理器714根據為每一個資料流所選擇的具體編碼方案，對該資料流的訊務資料進行格式化、編碼和交錯，以便提供編碼後資料。
可以使用OFDM技術將每一個資料流的編碼後資料與引導頻資料進行多工處理。一般情況下，引導頻資料是以已知方式處理的已知資料模式，並且可以用在接收機系統處來估計通道回應。隨後，可以根據為每一個資料流所選擇的特定調制方案(例如，BPSK、QPSK、M-PSK或M-QAM)，對該資料流的多工後的引導頻和編碼資料進行調制(即，符號映射)，以便提供調制符號。通過由控制器130提供的和執行的指令來決定每一個資料流的資料速率、編碼和調制。
隨後，可以向TX處理器720提供所有資料流的調制符號，TX處理器720可以進一步處理這些調制符號(例如，OFDM)。隨後，TX處理器720向NT 個發射機(TMTR)722a到722t提供NT 個調制符號流。每一個發射機722接收和處理各自的符號流，以便提供一或多個類比信號，並進一步調節(例如，放大、濾波和升頻轉換)這些類比信號以便提供適合於在MIMO通道上傳輸的調制信號。分別從NT 個天線124a到124t發射來自發射機722a到722t的NT 個調制信號。
在接收機系統750，由NR 個天線752a到752r接收所發射的調制信號，並將來自每一個天線752的所接收信號提供給各自的接收機(RCVR)754。每一個接發機754調節(例如，濾波、放大和降頻轉換)各自接收的信號，對調節後的信號進行數位化以提供取樣，並進一步處理這些取樣以提供相應的「接收的」符號流。
隨後，RX資料處理器760從NR 個接收機754接收NR 個符號流並根據特定的接收機處理技術來處理NR 個接收的符號流，以提供NT 個「檢測的」符號流。下面進一步詳細描述RX資料處理器760所執行的處理。每一個檢測的符號流包括針對相應資料流發射的調制符號的估計的符號。隨後，RX資料處理器760解調、解交錯和解碼每一個檢測的符號流，以便恢復該資料流的訊務資料。RX資料處理器760所執行的處理與發射機系統710的TX處理器720和TX資料處理器714所執行的處理是相反的。
RX處理器760可以例如根據與訊務資料多工的引導頻資訊，來導出NT 個發射天線和NR 個接收天線之間的通道回應的估計。RX處理器760可以根據儲存在記憶體(例如，記憶體772)中的引導頻模式(其用於識別分配給每一個引導頻符號的頻率次載波和符號周期)，來識別引導頻符號。此外，特定於用戶的、特定於扇區的和特定於細胞服務區的加擾序列可以儲存在記憶體中，使得RX處理器760可以使用它們與接收的符號相乘，從而進行適當的解碼。
RX處理器760產生的通道回應估計可以用於在接收機處執行空間、空/時處理，調整功率位準，改變調制速率或方案或其他動作。此外，RX處理器760還可以估計檢測的符號流的信號與雜訊加干擾比(SNR)和可能的其他通道特徵，並向控制器770提供這些量。RX資料處理器760或控制器770可以進一步推導該系統的「操作」SNR的估計。隨後，控制器770提供通道狀態資訊(CSI)，後者可以包括關於通訊鏈路及/或所接收的資料流的各種類型的資訊。例如，CSI可以僅包括操作SNR。隨後，所述CSI可以由TX資料處理器778進行處理，由調制器780進行調制，由發射機754a到754r進行調節，並發射回發射機系統710，其中TX資料處理器778還從資料源776接收多個資料流的訊務資料。
在發射機系統710，來自接收機系統750的調制信號可以由天線724進行接收，由接收機722進行調節，由解調器740進行解調，並由RX資料處理器742進行處理，以便恢復由接收機系統報告的CSI。隨後，將所報告的CSI提供給控制器730，並用於：(1)決定針對這些資料流所使用的資料速率以及編碼和調制方案；(2)產生用於TX資料處理器714和TX處理器720的各種控制命令。
控制器730和770分別指導發射機和接收機系統的操作。記憶體732和772分別為控制器730和770所使用的程式碼和資料提供儲存。記憶體732和772根據群位置、特定於用戶的加擾序列、特定於扇區的加擾序列(如果使用的話)和特定於細胞服務區的加擾序列(如果使用的話)，來儲存引導頻模式。在一些實施例中，在每一個記憶體中儲存多個引導頻模式，使得發射機可以發射頻率選擇性引導頻模式和時間選擇性引導頻模式，以及接收機可以接收頻率選擇性引導頻模式和時間選擇性引導頻模式。此外，還可以使用具有針對時間選擇性通道和頻率選擇性通道加以調整的群的組合引導頻模式。這允許發射機根據參數(例如，隨機序列)或者對於來自基地台的指令的回應來發射特定的模式。
隨後，處理器730和處理器770可以選擇將要用於傳輸引導頻符號的引導頻模式、特定於用戶的加擾序列、特定於扇區的加擾序列和特定於細胞服務區的加擾序列。
在接收機，可以使用各種處理技術來處理NR 個接收的信號，以便檢測NT 個發射的符號流。可以將這些接收機處理技術組合成兩個主要種類：(i)空間和空間-時間接收機處理技術(這些技術還稱為均衡技術)；(ii)「連續置零/均衡和干擾消除」接收處理器技術(還可以稱為「連續干擾消除」或「連續消除」接收機處理技術)。
雖然圖7圖示了MIMO系統，但相同的系統可以應用於多輸入單輸出系統，在多輸入單輸出系統中，(例如，基地台上的)多個發射天線向單個天線設備(例如，行動站)發射一或多個符號流。此外，還可以按如針對圖7所描述的相同方式，來使用單輸出到單輸入天線系統。
參見圖8，該圖圖示了根據一個實施例的引導頻符號產生的方法的流程圖。在方塊800，選擇在跳變區域期間要從特定的行動站發射的多個引導頻符號群。可以針對頻率選擇性(圖3A)、時間選擇性通道(圖3B)中的傳輸來排列所有這些引導頻符號群，或者針對頻率選擇性和時間選擇性通道中的傳輸來排列一些群的組合。
在方塊802，一旦選擇了引導頻符號群，那麽可以做出以下判斷：基地台的群是否支援與行動站進行通訊或者與多個行動站進行通訊。該判斷可以是基於對行動站所處的網路的預先瞭解。或者，該資訊可以作為基地台的扇區的引導頻資訊或廣播訊息的一部分，從基地台的扇區發射。
在方塊804，如果該群不支援通訊，或者其當前不與多個行動站進行通訊，那麽可以將標量函數應用於引導頻符號，其中這些引導頻符號對於與行動站進行通訊的群是唯一的。在一個實施例中，可以將用於每一個扇區的標量函數儲存在行動站，並根據作為其引導頻資訊或廣播訊息的一部分的扇區標識信號來使用這些標量函數。
在方塊806，如果該群支援與多個行動站的通訊，那麽可以將標量函數應用於對於行動站是唯一的引導頻符號。在一些實施例中，針對每一個行動站的標量函數可以是基於其用於登錄的唯一識別符或者在該設備製造時提供的唯一識別符。
在方塊808，在將對於行動站正在通訊的扇區是唯一的或者對於該行動站本身來說是唯一的標量函數應用於這些引導頻符號之後，將另一個標量函數序列應用於這些引導頻符號。該標量函數序列與行動站正在通訊的細胞服務區相關。如果沒有對每一個細胞服務區具體分配由行動站已知的或提供給行動站的標量函數，那麽該標量函數可以隨時間變化。在此操作之後，可以從行動站向基地台發射這些引導頻符號。
在一個實施例中，針對圖8討論的標量函數可以涉及對構成引導頻符號的每一個取樣的相移。如針對圖4A、4B、5和6所述的，選擇這些標量函數，使得每一個引導頻符號群與其他引導頻符號群中來自相同行動站的每一個其他的引導頻符合集以及用於該基地台的相同扇區中的其他行動站的相同和其他引導頻符號群彼此正交。
此外，針對圖8描述的方塊可以實現成由處理器、控制器或其他電子電路執行的電腦可讀取媒體(例如，記憶體)上的一或多個指令。
參見圖9，該圖圖示了根據一個實施例用於改變引導頻符號模式的方法的流程圖。在方塊900，獲得關於通道狀況的資訊。該資訊可以包括基地台的一或多個扇區的SNR比、基地台的通道的選擇性、期望的訊務類型、針對要被最佳化的基地台是步行或車載、延遲擴展或者通道的其他特性。此外，該資訊可以涉及時間段，可以是基地台或者基地台網路的一般維持操作的一部分，可以是基於基地台或基地台網路的增加的負載或者其他時間。
在方塊902，分析該資訊以決定扇區或基地台的通道狀況。該分析可以是判斷該通道是頻率選擇性、時間選擇性還是二者的結合。隨後，在方塊904，使用該分析來決定要從與該扇區或基地台通訊的行動站發射的引導頻符號模式。針對頻率選擇性通道(圖3A)、時間選擇性通道(圖3B)中的傳輸，排列所有這些引導頻符號群，或者針對頻率選擇性和時間選擇性通道中的傳輸，排列這些群中的一些的組合。隨後，與該基地台或扇區進行通訊的所有行動站可以使用所選的特定引導頻模式，直到再次針對該基地台或扇區執行諸如診斷的時間為止。
為了在與基地台或基地台的扇區通訊的行動站實現特定的引導頻模式，作為初始化或建立程序的一部分，可以從基地台或扇區向該行動站發送指令。在一些實施例中，按照規律的時間間隔或者在初始化或建立期間，在從基地台向行動站發送的一或多個資料封包的前序信號中發射要使用的關於引導頻模式、特定於用戶的加擾序列、特定於扇區的加擾序列及/或特定於細胞服務區的加擾序列的資訊。
本領域一般技藝人士應該認識到，上面所述的實施例涵蓋多種不同的設計方案。例如，在一種示例性的設計方案中，每一個用戶的資料符號可以在一組時間頻率資源(即，一個區塊(tile)或資源區塊)中發送，其中每一組時間頻率資源是基本連續的頻率和資料符號集。(可以允許一些删餘)。這些區塊集可以或者可以不橫跨整個頻寬。基地台在每一個區塊中發射引導頻符號。如果N個區塊橫跨整個系統頻寬，那麽基地台可以在M個區塊中發射引導頻符號，其中M≦N。終端根據其資料符號占用的區塊中呈現的引導頻，進行通道估計。對於每一個區塊，終端可以僅基於該特定區塊中呈現的引導頻來進行通道估計。
應當注意的是，該分析還可以用於決定要在每一個引導頻符號群和引導頻符號組中發送的引導頻符號的數量。此外，針對圖9描述的方塊可以實現成由處理器、控制器或其他電子電路執行的電腦可讀取媒體(例如，記憶體或移動媒體)上的一或多個指令。
本案所描述的技術可以通過各種方式實現。例如，這些技術可以用硬體、軟體或其組合來實現。對於硬體實現來說，基地台或行動站中的這些處理單元可以實現在一或多個專用積體電路(ASIC)、數位信號處理器(DSP)、數位信號處理裝置(DSPD)、可程式邏輯裝置(PLD)、現場可程式閘陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、用於執行本案所述功能的其他電子單元或者其組合中。
對於軟體實現，可通過執行本案所述功能的模組(例如，程序、函數等)來實現本案所述的技術。這些軟體代碼可以儲存在記憶體單元中，並由處理器執行。記憶體單元可以實現在處理器內，也可以實現在處理器外，在後一種情況下，它經由本領域中所公知的各種手段可通訊地耦接到處理器。
為使本領域任何一般技藝人士能夠實現或者使用本發明，上面圍繞所揭示的實施例進行了描述。對於本領域一般技藝人士來說，對這些實施例的各種修改是顯而易見的，並且，本案定義的整體原理也可以在不脫離本發明的精神或保護範圍的基礎上適用於其他實施例。因此，本發明並不限於本案所示出的實施例，而是與本案公開的原理和新穎性特徵的最廣範圍相一致。
630．．．系統控制器
712．．．資料源
714．．．TX資料處理器
720．．．TX MIMO處理器
730．．．處理器
732．．．記憶體
742．．．RX資料處理器
740．．．解調器
760．．．RX MIMO/資料處理器
772．．．記憶體
770．．．處理器
780．．．調制器
778．．．TX資料處理器
776．．．資料源
通過下面結合附圖提供的詳細描述，這些實施例的特徵、本質和優點將變得更加顯而易見，在所有附圖中，相同的標記表示相同的部件，其中：
圖1圖示了根據一個實施例的多工存取無線通訊系統；
圖2根據一個實施例圖示了一種用於多工存取無線通訊系統的頻譜分配方案；
圖3A圖示了根據一個實施例的引導頻分配方案的方塊圖；
圖3B圖示了根據另一個實施例的引導頻分配方案的方塊圖；
圖4A圖示了根據一個實施例的引導頻符號加擾方案；
圖4B圖示了根據另一個實施例的引導頻符號加擾方案；
圖5根據一個實施例圖示了在多工存取無線通訊系統中具有多個扇區的基地台；
圖6圖示了根據另一個實施例的多工存取無線通訊系統；
圖7圖示了多輸入多輸出多工存取無線通訊系統中的發射機系統和接收機系統的實施例的方塊圖；
圖8根據一個實施例圖示了一種引導頻符號產生方法的流程圖；
圖9根據一個實施例圖示了改變引導頻符號模式的方法的流程圖。

Claims (18)

  1. 一種用於估計一通道的方法，該方法包括以下步驟：接收複數個區塊，該多個區塊中的每一個都是一組相對於時間為恆定之時間頻率資源且具有複數個資料符號和複數個引導頻符號；根據該等複數個區塊中的該等複數個引導頻信號來估計該通道。
  2. 一種無線通訊的方法，包括以下步驟：發射一第一組資料符號；發射一第一組引導頻符號，其中該第一組資料符號和該第一組引導頻符號位於一第一區塊中，且該第一區塊是一組相對於時間為恆定之時間頻率資源。
  3. 根據請求項2之方法，其中該第一組資料符號是針對一特定的終端。
  4. 根據請求項2之方法，其中該第一組資料符號是針對多個終端。
  5. 根據請求項2之方法，還包括以下步驟：提供N個區塊，其中該等N個區塊中每一個都是一組相 對於時間為恆定之時間頻率資源，且該等N個區塊包括該第一區塊，N是一正整數；發射一第二組資料符號和一第二組引導頻符號，該第二組資料符號和該第二組引導頻符號位於該等N個跳變區域的一個區塊中。
  6. 根據請求項4之方法，其中該等N個區塊不橫跨一整個系統頻寬。
  7. 根據請求項4之方法，其中該等N個區塊橫跨一整個系統頻寬。
  8. 根據請求項6之方法，還包括以下步驟：在M個區塊中發射引導頻符號，其中M是不大於該N的一正整數。
  9. 一種用於無線通訊的裝置，包括：一發射機，用於發射一第一組資料符號和一第一組引導頻符號，其中該第一組資料符號和該第一組引導頻符號位於一第一區塊中，且該第一區塊是一組相對於時間為恆定之時間頻率資源。
  10. 根據請求項9之裝置，其中該發射機用於：提供N個區塊，其中該等N個區塊包括該第一區塊，且 該等N個區塊中每一個都是一組相對於時間為恆定之時間頻率資源，N是一正整數；及發射一第二組資料符號和一第二組引導頻符號，其中該第二組資料符號和該第二組引導頻符號位於該N個跳變區域的一個區塊中。
  11. 一種無線通訊的方法，包括以下步驟：接收一第一組資料符號和一第一組引導頻符號，該第一組資料符號和該第一組引導頻符號位於一第一區塊中，且該第一區塊是一組相對於時間為恆定之時間頻率資源；根據該第一組引導頻符號來執行通道估計。
  12. 根據請求項11之方法，其中該第一組資料符號的至少一部分是針對一終端，並且該通道估計是針對該終端而被執行。
  13. 根據請求項11之方法，還包括以下步驟：接收一第二組資料符號和一第二組引導頻符號，其中該第二組資料符號和該第二組引導頻符號位於一第二區塊中，且該第二區塊是一組相對於時間為恆定之時間頻率資源；根據該第一組引導頻符號和該第二組引導頻符號來執行通道估計。
  14. 根據請求項13之方法，其中該第一組資料符號的至少一部分是針對一終端，該第二組資料符號的至少一部分是針對該終端，並且該通道估計是針對該終端而被執行。
  15. 一種用於無線通訊的裝置，包括：用於發射一第一組資料符號的構件；用於發射一第一組引導頻符號的構件，其中該第一組資料符號和該第一組引導頻符號位於一第一區塊中，且該第一區塊是一組相對於時間為恆定之時間頻率資源。
  16. 根據請求項15之裝置，還包括：用於提供N個區塊的構件，其中該等N個區塊中每一個都是一組相對於時間為恆定之時間頻率資源，且該N個區塊包括該第一區塊，N是一正整數；用於發射一第二組資料符號和一第二組引導頻符號的構件，其中該第二組資料符號和該第二組引導頻符號位於該N個跳變區域的一個區塊中。
  17. 一種電腦可讀取媒體，包括：用於產生一第一組資料符號的代碼；用於發射一第一組引導頻符號的代碼，其中該第一組資料符號和該第一組引導頻符號位於一第一區塊中，且該第一區塊是一組相對於時間為恆定之時間頻 率資源。
  18. 根據請求項17之電腦可讀取媒體，還包括：用於提供N個區塊的代碼，其中該等N個區塊中每一個都是一組相對於時間為恆定之時間頻率資源，且該N個區塊包括該第一區塊，N是一正整數；用於發射一第二組資料符號和一第二組引導頻符號的代碼，其中該第二組資料符號和該第二組引導頻符號位於該N個跳變區域的一個區塊中。
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