專利名稱：具有多個并行數(shù)據(jù)流的無線通信系統(tǒng)的信道估計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及通信，更具體而言，涉及用于同時發(fā)射多個數(shù)據(jù)流的無線通信系統(tǒng)的信道估計。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)可提供語音、分組數(shù)據(jù)、廣播和/或其他服務(wù)。廣播服務(wù)通常需要向指定廣播區(qū)域中的所有用戶而非特定用戶發(fā)射廣播數(shù)據(jù)。由于廣播發(fā)射意在由所述廣播區(qū)域內(nèi)的多個用戶接收，所以廣播數(shù)據(jù)速率通常由具有最差信道條件的用戶決定。通常，最差情形用戶的位置遠離發(fā)射基站，并具有較低信號噪聲干擾比(SINR)。
在廣播區(qū)域中的用戶通常會經(jīng)歷不同的信道條件，獲得不同的SINR，并能夠以不同的數(shù)據(jù)速率接收數(shù)據(jù)。分級發(fā)射可用于改善廣播服務(wù)。通過分級發(fā)射，將廣播數(shù)據(jù)劃分成“基本流”和“增強流”?；玖魇前凑帐箯V播區(qū)域中的所有用戶都能夠恢復(fù)該流的方式發(fā)射的。增強流是按照使經(jīng)受更好信道條件的用戶能夠恢復(fù)該流的方式發(fā)射的。分級發(fā)射也稱為分級編碼，其中，在本上下文中的術(shù)語“編碼”指的是信道編碼，而不是在發(fā)射機處的數(shù)據(jù)編碼。
在實現(xiàn)分級編碼的一種方法中，基站分別對基本流和增強流進行處理(例如，編碼、交織和調(diào)制)，以獲得兩個數(shù)據(jù)符號流。然后，基站將這兩個數(shù)據(jù)符號流進行定標(biāo)(scale)和組合(例如，相加)并發(fā)射該組合的符號流。具有高SINR的接收機首先通過將增強流處理為噪聲來檢測和恢復(fù)基本流。然后，接收機估計和消除因基本流引起的干擾，之后在消除來自基本流的干擾情況下恢復(fù)增強流。接收機還估計無線信道的響應(yīng)，并將所述信道估計應(yīng)用于三個處理步驟-針對基本流的檢測，估計因基本流引起的干擾，以及針對增強流的檢測。信道估計的質(zhì)量直接影響系統(tǒng)性能。因此，迫切需要能夠提供高質(zhì)量信道估計的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
此處，描述了用于在同時發(fā)射多個數(shù)據(jù)流的無線通信系統(tǒng)中執(zhí)行信道估計和數(shù)據(jù)處理的技術(shù)。這些技術(shù)可用于各種類型的系統(tǒng)，比如發(fā)射兩個數(shù)據(jù)流(基本流和增強流)的分級編碼系統(tǒng)。
在一個示例性信道估計和數(shù)據(jù)處理方案中，對于無線信道導(dǎo)出第一(初始)信道估計(例如，基于接收導(dǎo)頻符號)。所述導(dǎo)頻符號可使用頻分復(fù)用(FDM)傳輸方案，時分復(fù)用(TDM)傳輸方案或某些其他方案發(fā)射。第一信道估計可使用最小二乘信道估計技術(shù)(在下面描述)或某些其他技術(shù)導(dǎo)出。在任何情形中，使用第一信道估計對接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，以獲得第一數(shù)據(jù)流(例如，基本流)的檢測符號。每個檢測符號通常為多位值(例如，“軟判決”)，它可為實數(shù)或復(fù)數(shù)，并可采用多種方式(例如，對數(shù)似然比(LLR，log likelihood ratio))表示。
對這些檢測符號進行解碼，以獲得第一數(shù)據(jù)流的解碼數(shù)據(jù)，該解碼數(shù)據(jù)被再編碼以獲得再調(diào)制符號。基于所述再調(diào)制符號導(dǎo)出第二(數(shù)據(jù)定向或判決定向的)信道估計。然后，將第一和第二信道估計組合，以獲得具有較高質(zhì)量的第三(增強)信道估計。通過使用第三信道估計來估計因第一數(shù)據(jù)流引起的干擾，并從接收數(shù)據(jù)符號中將其消除。然后，使用第三信道估計對已消除干擾的符號執(zhí)行檢測，以獲得第二數(shù)據(jù)流(例如，增強流)的檢測符號，對該檢測符號進一步進行解碼以獲得第二數(shù)據(jù)流的解碼數(shù)據(jù)。
利用第一數(shù)據(jù)流的再調(diào)制符號獲得的第三信道估計具有較高的質(zhì)量，并能夠提供改善的性能。特別是，第三信道估計能夠提供(1)對于因第一數(shù)據(jù)流引起的干擾的更精確的估計和(2)第二數(shù)據(jù)流的較高質(zhì)量的檢測符號。
下面，將進一步描述本發(fā)明的各個方面和實施例。


下面，通過結(jié)合附圖給出的詳細描述，本發(fā)明的特征和特性將變得更加顯而易見，在整個附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中圖1示出了在分級編碼系統(tǒng)中的接收機處恢復(fù)基本流和增強流的過程；圖2示出了用于對同時發(fā)射的多個數(shù)據(jù)流執(zhí)行信道估計和數(shù)據(jù)處理的過程；圖3A和3B分別示出了OFDM系統(tǒng)的示例性FDM和TDM導(dǎo)頻發(fā)射方案；圖4示出了基于OFDM的系統(tǒng)中的發(fā)射機和接收機；圖5示出了發(fā)射機處的各個處理單元；以及圖6示出了接收機處的各個處理單元。
具體實施例方式
此處使用詞語“示例性”表示“作為示例、實例，或示意”。此處描述為“示例性”的任何實施例或設(shè)計都并不一定構(gòu)造得比其他實施例或設(shè)計優(yōu)選或更有優(yōu)勢。
此處描述的信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)可用于各種類型的無線通信系統(tǒng)，包括單載波和多載波通信系統(tǒng)。多載波可通過正交頻分復(fù)用(OFDM)或某些其他多載波調(diào)制技術(shù)獲得。OFDM有效地將全部系統(tǒng)帶寬劃分成多個(N)正交子帶，也稱其為音調(diào)、子載波、頻率箱(bin)和頻道。通過OFDM，每個子帶都與各個可以利用數(shù)據(jù)調(diào)制的載波相關(guān)聯(lián)。為清楚起見，以下針對基于OFDM的系統(tǒng)(其可為OFDM系統(tǒng)，正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)等)，具體描述信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
所述信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)還可用于同時(例如，并行)發(fā)射多個數(shù)據(jù)流，并可使用干擾消除來恢復(fù)所述發(fā)射數(shù)據(jù)流的各種無線通信系統(tǒng)。為清楚起見，以下針對使用分級編碼并同時發(fā)射兩個數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)描述這些技術(shù)。
在具有分級編碼的基于OFDM的系統(tǒng)中，發(fā)射機將基本流的數(shù)據(jù)符號與增強流的數(shù)據(jù)符號組合，以獲得組合符號。如同在這里所使用的，“數(shù)據(jù)符號”是數(shù)據(jù)的調(diào)制符號，而“導(dǎo)頻符號”是導(dǎo)頻的調(diào)制符號，并為接收機演繹地獲知。發(fā)射機可通過以下方式將基本流和增強流的數(shù)據(jù)符號組合，即通過(1)在每個OFDM符號周期中將這兩個流的兩個數(shù)據(jù)符號相加，以獲得組合符號，(2)基于映射函數(shù)來映射所述兩個數(shù)據(jù)符號，以獲得組合符號。為清楚起見，以下描述假設(shè)基本流和增強流被相加或疊加(superimposed)。在組合之后，發(fā)射機通過無線信道對組合符號進行處理和發(fā)射。
在接收機處的接收符號可表示為yd(k)＝H(k)·[sb(k)+se(k)]+N(k)，k∈Kd，公式(1)其中，sb(k)是基本流在子帶k上發(fā)射的數(shù)據(jù)符號；se(k)是增強流在子帶k上發(fā)射的數(shù)據(jù)符號；H(k)是子帶k的復(fù)信道增益；N(k)是在子帶k上觀測到的噪聲和干擾；yd(k)是針對子帶k的接收數(shù)據(jù)符號；以及Kd是用于數(shù)據(jù)發(fā)射的所有子帶(即，“數(shù)據(jù)子帶”)的集合。出于簡單考慮，從描述中省略針對OFDM的發(fā)射機和接收機處的處理。
一般而言，對于基本流和增強流可使用相同或不同的發(fā)射功率。出于簡單考慮，公式(1)假設(shè)對這兩個流使用相同的發(fā)射功率?；蛘?，數(shù)據(jù)符號sb(k)和se(k)可被假設(shè)為包括對兩個數(shù)據(jù)流的功率分配的影響。
圖1示出了在接收機處恢復(fù)基本流和增強流的過程100的流程圖。接收機例如基于與組合符號一起由接收機接收的導(dǎo)頻符號，首先導(dǎo)出數(shù)據(jù)子帶的信道估計 (方框112)。信道估計 按照以下描述獲得。
接收機使用信道估計 執(zhí)行針對基本流的檢測(方框114)。在一個實施例中，以如下方式執(zhí)行檢測
s^b(k)=yd(k)H^b(k)≈sb(k)+se(k)+Nb(k),k∈Kd,]]>公式(2)其中， 是子帶k的信道增益估計； 是基本流對應(yīng)于子帶k的檢測符號；以及Nb(k)是基本流在子帶k上的處理后(post-processed)噪聲。公式(2)表明，通過用對應(yīng)于子帶k的接收數(shù)據(jù)符號yd(k)除以子帶k的信道增益估計 ，可恢復(fù)在子帶k上發(fā)射的數(shù)據(jù)符號sb(k)和se(k)。該操作一般稱為均衡化，且通常用于未編碼系統(tǒng)。在另一實施例中，以如下方式執(zhí)行檢測sb^(k)=yd(k)H^b*(k)=H^b*(k)Hb(k)·[sb+se(k)]+Nb'(k),k∈Kd]]>，公式(3)其中，“*”表示復(fù)共軛。在公式(3)中的操作一般稱為匹配濾波，且通常用于編碼系統(tǒng)。
在檢測之后，接收機對基本流的檢測符號 進行“解碼”，以獲得解碼基本流 ，它是發(fā)射基本流{db}的估計(方框116)。所述解碼通常包括解調(diào)(例如，符號解映射或?qū)?shù)似然比(LLR)計算)、解交織、糾錯解碼(例如，分塊、Viterbi和/或Turbo解碼)和檢錯解碼(例如，循環(huán)冗余校驗(CRC)解碼)。如公式(2)和(3)所示，檢測符號 包括基本流的數(shù)據(jù)符號{sb}和增強流的數(shù)據(jù)符號{se}，在基本流的解碼中，增強流的數(shù)據(jù)符號被處理為噪聲。接收機還對解碼基本流 進行“再編碼”，以獲得再調(diào)制符號 該再調(diào)制符號是基本流的發(fā)射數(shù)據(jù)符號{sb}的估計(仍參見方框116)。所述再編碼通常包括編碼、交織和調(diào)制(即，符號映射)。
如果基本流被正確解碼，則接收機基于接收數(shù)據(jù)符號和再調(diào)制符號導(dǎo)出對應(yīng)于數(shù)據(jù)子帶的數(shù)據(jù)定向信道估計 (方框120)。作為示例，可如下導(dǎo)出數(shù)據(jù)定向信道估計 H^rb(k)=yd(k)s~b(k)]]>或H^rb(k)=yd(k)s~b*(k),k∈Kd,]]>公式(4)其中， 是基于基本流的再調(diào)制符號 獲得的子帶k的信道增益估計。在公式(4)中所示的兩個操作并不等效于某些調(diào)制方案(例如，16-QAM)。信道估計 還可以其他方式導(dǎo)出，如下所述。
基本流是否被正確地解碼可基于諸如CRC碼之類的檢錯碼來確定。如果基本流被正確地解碼，則基本流的再調(diào)制符號可被視為是無差錯的，并可將其按照與導(dǎo)頻符號類似的方式用于信道估計。然而，由于接收數(shù)據(jù)符號{yd}包括兩個流的數(shù)據(jù)符號{sd}和{se}，如公式(2)和(3)所示，所以信道估計 包括來自增強流的數(shù)據(jù)符號{se}的噪聲/干擾。對于分級編碼，用于增強流的發(fā)射功率可為用于基本流的發(fā)射功率的一小部分(例如，1/4，1/10或1/20)。在此情形中，因增強流引起的噪聲/干擾可能會很小。不管怎樣，信道估計 通常能夠為無線信道響應(yīng)提供附加的可用信息。
接下來，接收機將初始信道估計 與數(shù)據(jù)定向信道估計 組合，以獲得增強信道估計 (方框122)。從而，使用解碼基本流來獲得信道估計的判決定向更新。組合可采用多種方式執(zhí)行，這可以是性能與復(fù)雜度的折衷。在一個實施例中，如下組合信道估計H^e(k)=αh·H^b(k)+(1-αh)·H^rb(k),k∈Kd,]]>公式(5)其中，αh是基于兩個信道估計 和 的相對可靠性選出的值。 的可靠性可取決于諸如用于導(dǎo)頻符號的發(fā)射功率、導(dǎo)頻子帶的數(shù)量、用于獲得 的濾波等之類的各種因素。 的可靠性可取決于諸如基本流與增補流之間的相對功率、信道條件等之類的各種因素?？蓪⒏鞣N可靠性測量用于信道估計，例如，信道估計的均方差。較大的αh值對信道估計 給出更大的權(quán)重，如果 被認為比 更不可靠，則這可能是期望的。相反，較小的αh值對信道估計 給出更大的權(quán)重。αh值可能是固定或動態(tài)(例如，針對每個數(shù)據(jù)分組進行計算)的。信道估計 和 的組合可在時域或頻域中執(zhí)行。
接收機可執(zhí)行濾波，以獲得較高質(zhì)量的信道估計(方框124)。所述濾波可采用多種方式執(zhí)行，并可使用各種類型的濾波器。例如，在將信道估計 和 組合之前，接收機能夠?qū)Χ鄠€OFDM符號周期上的信道估計 和/或信道估計 進行濾波。作為另一示例，接收機能夠在組合之后對多個OFDM符號周期上的增強信道估計 進行濾波。作為又一示例，接收機能夠?qū)π诺拦烙?和 進行濾波。接收機可在以下情形中執(zhí)行濾波(1)在時域或頻域中，和(2)使用各種類型的濾波器，例如，無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器，有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器等。利用IIR和FIR濾波器進行的濾波在下面進行描述。
接下來，接收機使用增強信道估計 ，如下導(dǎo)出對因基本流引起的干擾的估計(方框132)ib(k)=H^e(k)·S~b(k),k∈Kd]]>公式(6)其中，ib(k)是所估計的因基本流引起的在子帶k上的干擾。然后，接收機從接收數(shù)據(jù)符號消除所估計的干擾(仍參見方框132)，如下ye(k)＝y(tǒng)d(k)-ib(k)，k∈Kd公式(7)其中，ye(k)是對應(yīng)于子帶k的已消除干擾的符號，其使得來自基本流的所估計的干擾被消除。接收機可在如下情形執(zhí)行干擾估計和消除(1)僅在如果基本流被正確解碼時，(2)僅在如果以一個或多個解碼度量(metric)所量化的解碼基本流的質(zhì)量超過預(yù)定閾值時，或者(3)所有時候，不管解碼結(jié)果如何。
然后，接收機使用增強信道估計 執(zhí)行針對增強流的檢測(方框134)。檢測可如下執(zhí)行S^e(k)=ye(k)H^e(k)≈Se(k)+Ne(k),k∈Kd]]>公式(8)其中，e(k)是在子帶k上的檢測符號；以及Ne(k)是增強流在子帶k上的處理后噪聲。
或者，可按如下方式執(zhí)行檢測S^e(k)=ye(k)H^e*(k)≈Se(k)+Ne′(k),k∈Kd]]>公式(9)在任何情形中，接收機對檢測符號{e}進行解碼，以獲得解碼增強流 ，其是發(fā)射增強流{de}的估計(方框136)。
圖1示出對采用分級編碼的基于OFDM的系統(tǒng)的信道估計和數(shù)據(jù)處理，其中同時發(fā)射兩個疊加數(shù)據(jù)流。一般而言，對于其他類型的系統(tǒng)以及對任何數(shù)量的數(shù)據(jù)流，可執(zhí)行類似的處理。
圖2示出了用于對同時發(fā)射的多個數(shù)據(jù)流執(zhí)行信道估計和數(shù)據(jù)處理的過程200的流程圖。處理200在每個級中迭代地恢復(fù)一個數(shù)據(jù)流，并在恢復(fù)每個數(shù)據(jù)流時更新信道估計。
對于第一級，將用于表示接下來要恢復(fù)的級數(shù)和數(shù)據(jù)流的索引(index)i初始化為1(即，i＝1)(方框212)。例如，基于接收導(dǎo)頻符號，導(dǎo)出對應(yīng)于第一數(shù)據(jù)流的信道估計 (方框214)對于級i，使用信道估計 對輸入符號{yi}執(zhí)行檢測，以獲得數(shù)據(jù)流{di}的檢測符號{i}(方框216)。對于第一級，輸入符號{yi}為接收數(shù)據(jù)符號{yd}。對于每個隨后級，輸入符號{yi}為來自前一級i-1的已消除干擾的符號。對檢測符號{i}進行解碼，以獲得解碼數(shù)據(jù)流 (仍參見方框216)。
然后，確定是否已恢復(fù)所有數(shù)據(jù)流(方框218)。如果回答“是”，則處理結(jié)束。否則，將解碼數(shù)據(jù)流 再編碼，以獲得數(shù)據(jù)流{di}的再調(diào)制符號 (方框220)。如果數(shù)據(jù)流{di}被正確解碼，則使用再調(diào)制符號 導(dǎo)出數(shù)據(jù)定向信道估計 (方框222)。然后，將信道估計 和 組合(例如，如公式(5)所示)以獲得下一級的增強信道估計 (方框224)。使用信道估計 估計出因數(shù)據(jù)流{di}引起的干擾，并將其從級i的輸入符號{yi}中消除，以獲得下一級的輸入符號{yi+1}(方框226)。將索引i遞加(方框228)，則過程返回到方框216以便恢復(fù)下一個數(shù)據(jù)流。
利用來自解碼數(shù)據(jù)流的再調(diào)制符號獲得的增強信道估計能夠提供改善的總性能。由于再調(diào)制符號與信道估計相乘，如公式(6)所示，所以可使用增強信道估計來獲得對于因解碼數(shù)據(jù)流引起的干擾的更精確的估計。由于接收數(shù)據(jù)符號除以信道估計或與之相乘以便用于檢測，如公式(8)和(9)所示，所以增強信道估計還可用來為所要解碼的下一個數(shù)據(jù)流獲得較高質(zhì)量的檢測符號。級i的改善信道估計可用于執(zhí)行級i的干擾消除(如以上所述)。級i的改善信道估計還可用于執(zhí)行乃至包括級i的所有級(即，級1至i)(出于簡單考慮在圖2中未示出)的干擾消除。
此處描述的信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)可結(jié)合多種導(dǎo)頻發(fā)射方案使用。對于TDM導(dǎo)頻發(fā)射方案，在某些OFDM符號周期中在所有子帶上發(fā)射導(dǎo)頻符號，而在剩余OFDM符號周期中發(fā)射數(shù)據(jù)符號。對于FDM導(dǎo)頻發(fā)射方案，在每個OFDM符號周期而不僅僅在為導(dǎo)頻發(fā)射所指定的子帶(即，“導(dǎo)頻子帶”)上發(fā)射導(dǎo)頻符號。此外，還可采用其他方式發(fā)射導(dǎo)頻符號，并且這也處在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖3A示出了可用于基于OFDM的系統(tǒng)的示例性子帶結(jié)構(gòu)?；贠FDM的系統(tǒng)具有BW MHz的總系統(tǒng)帶寬，通過使用OFDM將其劃分成N個正交子帶。每個子帶具有BW/N MHz的帶寬。在頻譜成形(spectrally shaped)OFDM系統(tǒng)中，N個全部子帶中僅僅M個用于數(shù)據(jù)/導(dǎo)頻發(fā)射，其中，M＜N，其余N-M個子帶不用于數(shù)據(jù)/導(dǎo)頻發(fā)射，而作為保護子帶以允許系統(tǒng)滿足頻譜屏蔽要求。出于簡單考慮，以下描述假設(shè)可將所有N個子帶用于數(shù)據(jù)/導(dǎo)頻發(fā)射。
圖3A還示出了用于OFDM系統(tǒng)的示例性FDM導(dǎo)頻發(fā)射方案300。P個子帶用于導(dǎo)頻發(fā)射。為簡化信道估計的計算，可將P個導(dǎo)頻子帶均勻分布在N個全部子帶上，以使得連續(xù)導(dǎo)頻子帶以N/P個子帶間隔開。
對于圖1中的方框112和圖2中的方框214，接收機能夠基于接收導(dǎo)頻符號如下導(dǎo)出無線信道的初始頻率響應(yīng)估計 H^p(k)=yp(k)p(k),k∈Kp]]>公式(10)其中，yp(k)是子帶k的接收導(dǎo)頻符號；p(k)是在子帶k上發(fā)射的導(dǎo)頻符號； 是導(dǎo)頻子帶k的信道增益估計；以及Kp是所有導(dǎo)頻子帶的集合。
可將對應(yīng)于P個均勻間隔的導(dǎo)頻子帶的初始頻率響應(yīng)估計的P×1向量 形成為H-^p=[H^p(1)H^p(2)···H^p(p)]T]]>，其中，“T”表示轉(zhuǎn)置。根據(jù)需要，可使用外插和/或內(nèi)插法，以便基于進行導(dǎo)頻發(fā)射的導(dǎo)頻子帶的接收導(dǎo)頻符號，獲得對于不進行導(dǎo)頻發(fā)射的導(dǎo)頻子帶的信道增益估計。
可使用各種技術(shù)，基于頻率響應(yīng)估計 來獲得N個全部子帶的頻率響應(yīng)估計的N×1向量 。對于最小二乘信道估計技術(shù)，首先如下獲得無線信道的最小二乘脈沖響應(yīng)估計
h-^ls=W-P×PHH-^P]]>公式(11)其中， 是最小二乘脈沖響應(yīng)估計的P×1向量；WP×P是用于對 執(zhí)行離散傅里葉變換(DFT)以獲得 的P×PDFT矩陣；以及“H”表示共軛轉(zhuǎn)置。DFT矩陣WP×P被定義為使得第(n，m)個元(entry)wn，m被給出為wn,m=e-j2π(n-1)(m-1)p,n={1···p}]]>和m={1…p}公式(12)其中，n是行索引，m是列索引。
公式(11)表明，通過對初始頻率響應(yīng)估計 執(zhí)行P點IFFT，能夠獲得脈沖響應(yīng)估計 。對向量 可通過以下方式進行后處理(1)將具有小于預(yù)定閾值的較低值的元設(shè)置為零，和/或(2)將向量中第L至第P個元設(shè)置為零，其中，L是系統(tǒng)的預(yù)計延遲擴展。接下來，對向量 進行零填充至長度N。然后，通過N點FFT對零填充向量 進行如下變換，獲得向量 H-^b=W-N×Nh-^ls,N,]]>公式(13)其中，H-^b=[H^b(1)H^b(2)…H^b(N)]T]]>可對初始頻率響應(yīng)估計 ，脈沖響應(yīng)估計 ，和/或頻率響應(yīng)估計 進行濾波，以獲得較高的質(zhì)量。例如，可使用IIR濾波器對初始頻率響應(yīng)估計 進行濾波，如下H-~p(n)=(1-αl)·H-~p(n-1)+α1·H-^p(n),]]>公式(14)其中， 是對應(yīng)于OFDM符號周期n的頻率響應(yīng)估計； 是對應(yīng)于OFDM符號周期n的濾波頻率響應(yīng)估計；以及αt是用于濾波的時間常數(shù)。
可選擇時間常數(shù)αt，以提供多普勒頻率范圍的良好性能。然后，使用濾波后的頻率響應(yīng)估計 導(dǎo)出在公式(11)中的脈沖響應(yīng)估計 作為另一示例，可使用FIR濾波器對初始頻率響應(yīng)估計 進行濾波，如下
H-~p(n)=Σi=-L1L2ci·H-^p(n-i),]]>公式(15)其中，ci是對應(yīng)于FIR濾波器的抽頭i的濾波器系數(shù)，L1和L2是濾波器的范圍。對于因果FIR濾波器，L1＝0，L2≥1，濾波頻率響應(yīng)估計 是對應(yīng)于L2個先前以及當(dāng)前OFDM符號周期的頻率響應(yīng)估計 的加權(quán)和。對于非因果FIR濾波器，L1≥1，L2≥1，濾波頻率響應(yīng)估計 是對應(yīng)于L2個先前、當(dāng)前以及L1個未來OFDM符號周期的頻率響應(yīng)估計 的加權(quán)和。為實現(xiàn)非因果FIR濾波器，需將對L1個接收OFDM符號的緩存。還可對脈沖響應(yīng)估計 和/或頻率響應(yīng)估計 進行濾波，例如，如公式(14)和(15)所示。
在xxx遞交的、共同受讓的、題為“Channel Estimation forSpectrally Shaped OFDM Communication Systems”的美國專利申請No.[代理號No.030287]中詳細描述了基于對應(yīng)于導(dǎo)頻子帶的接收導(dǎo)頻符號，導(dǎo)出信道頻率響應(yīng)估計 。還可以通過其他方法，諸如通過最小均方差(NMSE)技術(shù)，導(dǎo)出向量 對于圖1中的方框120和圖2中的方框222，基于解碼數(shù)據(jù)流的再調(diào)制符號，導(dǎo)出數(shù)據(jù)定向信道估計 和 ，例如，如公式(4)所示?？蓪⒃僬{(diào)制符號視為可用于改善待檢測的下一個流的信道估計的“新”導(dǎo)頻符號?？蓪⒂糜诋?dāng)前流的信道估計 或 與數(shù)據(jù)定向信道估計 或 組合，以獲得下一個流的信道估計 或 可使用內(nèi)插技術(shù)使其進一步得到改善。組合和內(nèi)插可采用多種方式執(zhí)行。為清楚起見，以下針對僅具有基本流和增強流的分級編碼系統(tǒng)進行描述。
在一個實施例中，將通過初始和新導(dǎo)頻符號獲得的信道增益估計連接/組合，并使用其導(dǎo)出下一個流的信道估計。例如，如果在P個導(dǎo)頻子帶上發(fā)射導(dǎo)頻，在剩余N-P個子帶上發(fā)射數(shù)據(jù)，則可將由N-P個數(shù)據(jù)子帶的解碼基本流導(dǎo)出的再調(diào)制符號用作為這些子帶的新導(dǎo)頻符號。例如，可通過連接(1) 中對應(yīng)于P個導(dǎo)頻子帶的P個信道增益估計和(2)由對應(yīng)于N-P個數(shù)據(jù)子帶的N-P個新導(dǎo)頻符號所獲得的N-P個信道增益估計，獲得對應(yīng)于所有N個子帶的修正初始頻率響應(yīng)估計 。然后，可使用修正初始頻率響應(yīng)估計 ，通過任何頻率內(nèi)插算法，導(dǎo)出增強頻率響應(yīng)估計 。例如，使用最小二乘標(biāo)準(zhǔn)，可首先如下獲得增強脈沖響應(yīng)估計h-^ls,p,b=(W-N×PH·W-N×P)-1·W-N×PH·H-^P,b,]]>公式(16)其中，WN×P是N×N DFT矩陣的N×P子矩陣，其通過取出WN×N的前P列而形成。然后，通過(1)對脈沖響應(yīng)估計 進行閾值限制與截斷(它們是可選的)和零填充，以及(2)對零填充后的脈沖響應(yīng)估計執(zhí)行N點FFT，能夠?qū)С鲈鰪婎l率響應(yīng)估計 。然后，使用增強頻率響應(yīng)估計 檢測增強流。
在另一實施例中，使用內(nèi)插，并在頻域中執(zhí)行組合?？墒褂米钚《诵诺拦烙嫾夹g(shù)，基于N-P個數(shù)據(jù)子帶的新導(dǎo)頻符號，如下導(dǎo)出數(shù)據(jù)定向最小二乘脈沖響應(yīng)估計 (例如，采用P個抽頭)h-^ls,rb=(W-(n-p)×pH·W-(N-P)×P)-1·w-(N×P)×PHH-^rb,]]>公式(17)其中，W(N-P)×P是N×N DFT矩陣的(N-P)×P子矩陣，其通過取出對應(yīng)于數(shù)據(jù)子帶的WN×N的前P列和N-P行而形成。通過對零填充后的脈沖響應(yīng)估計執(zhí)行閾值限制與截斷、零填充和執(zhí)行N點FFT，可獲得數(shù)據(jù)定向頻率響應(yīng)估計 。然后，可將數(shù)據(jù)定向頻率響應(yīng)估計 與頻率響應(yīng)估計 (其基于導(dǎo)頻符號導(dǎo)出)組合，以獲得增強流的增強頻率響應(yīng)估計 與 的組合可如公式(5)所示執(zhí)行。
在又一實施例中，使用內(nèi)插并在時域中執(zhí)行組合?？蓪⒒玖鞯淖钚《嗣}沖響應(yīng)估計 和數(shù)據(jù)定向最小二乘脈沖響應(yīng)估計 組合(例如，如公式(5)所示)、閾值限制與截斷、零填充和變換，以獲得增強頻率響應(yīng)估計 。對于上述所有實施例，由于N-P可能比P大很多，對于估計 和 可實現(xiàn)“過采樣”增益。
圖3B示出了用于OFDM系統(tǒng)的示例性TDM導(dǎo)頻發(fā)射方案310。在用于導(dǎo)頻發(fā)射的OFDM符號周期(或簡單地稱為“導(dǎo)頻周期”)中在所有子帶上發(fā)射導(dǎo)頻符號。在用于數(shù)據(jù)發(fā)射的OFDM符號周期(或簡單地稱為“數(shù)據(jù)周期”)中不發(fā)射任何導(dǎo)頻符號。
接收機能夠基于在導(dǎo)頻周期期間獲得的接收導(dǎo)頻符號導(dǎo)出信道估計 。接收機能夠基于在數(shù)據(jù)周期期間獲得的再調(diào)制符號導(dǎo)出信道估計 。接收機可將信道估計 和 組合，以獲得增強信道估計 ，它可用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期中的干擾估計和未來數(shù)據(jù)周期中的數(shù)據(jù)檢測。結(jié)合內(nèi)插以及常用于TDM導(dǎo)頻發(fā)射方案的其他技術(shù)，可導(dǎo)出和更新信道估計 為清楚起見，以下針對具有分級編碼的示例性O(shè)FDM系統(tǒng)，詳細描述信道估計和數(shù)據(jù)處理。
圖4示出在基于OFDM的系統(tǒng)400中的發(fā)射機410和接收機450的框圖。在發(fā)射機410處，發(fā)射(TX)數(shù)據(jù)處理器420接收、編碼、交織和調(diào)制基本流{db}，并提供相應(yīng)數(shù)據(jù)符號流{sb}。TX數(shù)據(jù)處理器420還接收、編碼、交織和調(diào)制增強流{de}，并提供相應(yīng)數(shù)據(jù)符號流{se}。組合器430將這兩個數(shù)據(jù)符號流{sb}和{se}定標(biāo)和組合，復(fù)用進導(dǎo)頻符號，并提供發(fā)射符號流{x}。發(fā)射機單元(TMTR)440接收和處理發(fā)射符號流，并生成調(diào)制信號，該調(diào)制信號由天線442經(jīng)由無線信道發(fā)射。
在接收機450處，天線458接收由發(fā)射機410發(fā)射的調(diào)制信號，并將接收信號提供給接收機單元(RCVR)460。接收機單元460調(diào)節(jié)、數(shù)字化和處理接收信號，并提供接收符號流{y}，該接收符號流包括接收數(shù)據(jù)符號{yd}和接收導(dǎo)頻符號{yp}。信道估計器470導(dǎo)出(1)用于檢測基本流的信道估計 ，和(2)用于對因基本流引起的干擾進行估計以及用于檢測增強流的增強信道估計 。檢測器480執(zhí)行檢測以獲得基本流的檢測符號流{b}，估計因基本流引起的干擾，并執(zhí)行檢測以獲得增強流的檢測符號流{e}。
接收(RX)數(shù)據(jù)處理器490對檢測符號流{b}進行解調(diào)、解交織和解碼，以獲得解碼基本流 。RX數(shù)據(jù)處理器490還將檢測符號流{e}解調(diào)、解交織和解碼，以獲得解碼增強流 。下面，將更詳細地描述在發(fā)射機410和接收機450處的處理單元。
控制器412和452分別導(dǎo)引在發(fā)射機410和接收機450處的操作。存儲器單元414和454分別提供對控制器412和452所使用的程序代碼和數(shù)據(jù)的存儲。
圖5顯示出在發(fā)射機410處的TX數(shù)據(jù)處理器420、組合器430和發(fā)射機單元440的實施例的框圖。
TX數(shù)據(jù)處理器420包括兩個TX數(shù)據(jù)流處理器520a和520b，分別用于基本流和增強流。在TX數(shù)據(jù)流處理器520a內(nèi)，編碼器522a根據(jù)編碼方案接收和編碼基本流{dd}，并提供編碼位。所述編碼提高了數(shù)據(jù)發(fā)射的可靠性。編碼方案可包括卷積碼、Turbo碼、分組碼(例如，Reed-Solomon碼)，CRC碼，或它們的組合。信道交織器524a基于交織方案對來自編碼器522a的編碼位進行交織(即，重新排序)。所述交織為編碼位提供時間和/或頻率分集。然后，符號映射單元526a將來自交織器524a的交織數(shù)據(jù)根據(jù)調(diào)制方案進行調(diào)制，并提供數(shù)據(jù)符號。通過(1)將B個交織位的集合分組來形成B位二進制值，其中，B≥1，以及(2)將每個B位二進制值映射成用于調(diào)制方案的信號星座圖中某點的復(fù)數(shù)值，可實現(xiàn)所述調(diào)制。符號映射單元526a提供數(shù)據(jù)符號流{sb}，其中，每個數(shù)據(jù)符號均為復(fù)數(shù)值?？煞謩e為基本流中的每個數(shù)據(jù)分組執(zhí)行編碼、信道交織和符號映射。同樣，TX數(shù)據(jù)流處理器520b對增強流{de}進行處理，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)符號流{se}。用于增強流的編碼、交織和調(diào)制方案可以與用于基本流的方案相同或不同。
組合器430為分級編碼執(zhí)行組合，并復(fù)用進導(dǎo)頻符號。在組合器430內(nèi)，乘法器532a接收數(shù)據(jù)符號流{sb}并將其與定標(biāo)因子Kb相乘，乘法器532b接收數(shù)據(jù)符號流{se}并將其與定標(biāo)因子Ke相乘。定標(biāo)因子Kb和Ke分別確定用于基本流和增強流的發(fā)射功率量，可表示為Kb=ap·Ptotal,]]>以及Ke=(1-αp)·Ptotal,]]>公式(18)其中，Ptotal是可用于基本和增強流的總發(fā)射功率；αp是用于基本流的總發(fā)射功率的百分率；以及(1-αp)是用于增強流的總發(fā)射功率的百分率。
用于分配到每個流的發(fā)射功率的量可取決于多個因素，例如基本流與增強流的相對速率、用戶實現(xiàn)的SINR、對于兩個流所需的強健性、對于這些流所需的速率等。通常將總發(fā)射功率Ptotal的較大百分率分配給基本流。
對于圖5所示的實施例，加法器534接收和相加來自乘法器532a和532b的定標(biāo)后的數(shù)據(jù)符號，以獲得組合符號，如下xd(k)＝Kb·sb(k)+Ke·se(k)，k∈Kd，公式(19)其中，xd(k)表示待在子帶k上發(fā)射的基本流和增強流的組合符號。公式(19)明確顯示出用于獲得數(shù)據(jù)符號所需的發(fā)射功率的每個數(shù)據(jù)符號的定標(biāo)，然而，以上公式假設(shè)在數(shù)據(jù)符號中已反映出定標(biāo)。還可采用其他方式，將來自處理器520a和520b的數(shù)據(jù)符號組合。例如，映射單元可基于映射函數(shù)接收和映射兩個流的數(shù)據(jù)符號(或交織位)，并提供組合符號。映射函數(shù)可實現(xiàn)例如線性函數(shù)、非線性函數(shù)、用于非均勻調(diào)制方案的函數(shù)(例如，采用用于增強流的調(diào)制方案疊加在用于基本流的調(diào)制方案上)，或某些其他函數(shù)。
復(fù)用器(Mux)536接收組合符號并將其與導(dǎo)頻符號復(fù)用。所述復(fù)用使得在數(shù)據(jù)子帶上提供組合符號，在導(dǎo)頻子帶上提供導(dǎo)頻符號，并為每個未用子帶提供零信號值(或“零符號”)。復(fù)用器536提供發(fā)射符號流{x}，其中，每個發(fā)射符號可為組合符號xd(k)，導(dǎo)頻符號xp(k)，或零符號。
發(fā)射機單元440執(zhí)行OFDM調(diào)制和信號調(diào)節(jié)，以生成調(diào)制信號。發(fā)射機440包括OFDM調(diào)制器540和TX射頻(RF)單元546。在OFDM調(diào)制器540內(nèi)，快速傅里葉逆變換(IFFT)單元542接收來自組合器430的發(fā)射符號流{x}，并將N個子帶的N個發(fā)射符號的每個集合分組。IFFT單元542使用N點快速傅里葉逆變換將N個發(fā)射符號的每個集合變換到時域，并提供包含N個碼片的相應(yīng)變換符號。然后，循環(huán)前綴發(fā)生器544重復(fù)每個變換符號的一部分，以獲得包含N+Ncp個碼片的相應(yīng)OFDM符號。重復(fù)部分稱為循環(huán)前綴，Ncp表示重復(fù)的碼片數(shù)。循環(huán)前綴確保在出現(xiàn)由頻率選擇性衰落(即，不平坦的頻率響應(yīng))導(dǎo)致的多徑延遲擴展時，OFDM符號保持其正交特性。循環(huán)前綴發(fā)生器544提供OFDM符號流。TXRF單元546接收和調(diào)節(jié)(例如，轉(zhuǎn)換到模擬信號，上變頻，濾波以及放大)OFDM符號流，并生成調(diào)制信號，該調(diào)制信號從天線442發(fā)射出去。
圖6示出了在接收機450處的接收機單元460、信道估計器470、檢測器480和RX數(shù)據(jù)處理器490的實施例框圖。接收機單元460包括RX RF單元612和OFDM解調(diào)器620。RX RF單元612接收來自天線458的接收信號并進行調(diào)節(jié)和數(shù)字化處理，并將采樣流提供給OFDM解調(diào)器620。在OFDM解調(diào)器620內(nèi)，循環(huán)前綴去除單元622去除在每個接收OFDM符號中的循環(huán)前綴，并提供相應(yīng)的接收變換符號。然后，快速傅里葉變換(FFT)單元624通過N點快速傅里葉變換將每個接收變換符號變換到頻域，以獲得對應(yīng)于N個子帶的N個接收符號。OFDM解調(diào)器620向信道估計器470和檢測器480提供對應(yīng)于數(shù)據(jù)子帶的接收數(shù)據(jù)符號{yd}，此外還向信道估計器470提供對應(yīng)于導(dǎo)頻子帶的接收導(dǎo)頻符號{yp}。
信道估計器470、檢測器480和RX數(shù)據(jù)處理器490對于待恢復(fù)的兩個數(shù)據(jù)流實現(xiàn)兩個級聯(lián)接收機處理級。級1恢復(fù)基本流，包括導(dǎo)頻信道估計器670a、基本流檢測器680a和RX數(shù)據(jù)流處理器690a。級2用于恢復(fù)增強流，包括增強信道估計器670b、干擾消除器682、TX數(shù)據(jù)流處理器692、增強流檢測器680b和RX數(shù)據(jù)流處理器690b。可將圖6所示的接收機結(jié)構(gòu)擴展到用于任何數(shù)量的數(shù)據(jù)流的任何數(shù)量的級，每個隨后級包括與級2中的相同的處理單元。
對于級1，信道估計器670a基于接收導(dǎo)頻符號{yp}導(dǎo)出信道估計 ，并將信道估計 提供給信道估計器670b和檢測器680a。信道估計器670a可實現(xiàn)以上在公式(10)至(13)中所述的最小二乘信道估計技術(shù)或某些其他信道估計技術(shù)。檢測器680a使用信道估計 對接收數(shù)據(jù)符號{yd}執(zhí)行檢測，并提供基本流的檢測符號{b}。RX數(shù)據(jù)流處理器690a將檢測符號{b}解調(diào)、解交織和解碼，以獲得解碼基本流 。RX數(shù)據(jù)流處理器690a包括符號解映射單元、解交織器和解碼器(圖6中未示出)，用于執(zhí)行如圖5中TX數(shù)據(jù)流處理器520a的互補處理。
對于級2，TX數(shù)據(jù)流處理器692對解碼基本流 進行編碼、交織和調(diào)制，以獲得基本流的再調(diào)制符號 ，其被提供給信道估計器670b和干擾消除器682。TX數(shù)據(jù)流處理器692執(zhí)行與TX數(shù)據(jù)流處理器520a同樣的處理。信道估計器670b基于接收數(shù)據(jù)符號{yd}和再調(diào)制符號 導(dǎo)出數(shù)據(jù)定向信道估計 ，例如，如公式(4)所示。信道估計器670b還將信道估計 和 組合(例如，使用以上所述任何技術(shù))，以獲得增強信道估計 ，其被提供給干擾消除器682和檢測器680b。干擾消除器682使用信道估計 消除因基本流引起的干擾。干擾消除器682還從接收數(shù)據(jù)符號{yd}消除估計干擾，如公式(7)所示，并向檢測器680b提供已消除干擾的符號{ye}。檢測器680b使用信道估計 對已消除干擾的符號{ye}執(zhí)行檢測，并提供增強流的檢測符號{e}。RX數(shù)據(jù)流處理器690b對檢測符號{e}進行解調(diào)、解交織和解碼，以獲得解碼增強流 對于上述實施例，從基本流的再調(diào)制符號 導(dǎo)出數(shù)據(jù)定向信道估計 。與接收數(shù)據(jù)符號相比，再調(diào)制符號具有更高的質(zhì)量，這是由于它們是在接收機處解碼之后獲得，并得益于編碼方案的糾錯功能。而且，信道估計 僅在正確解碼基本流的條件下導(dǎo)出。在此情形中，可認為再調(diào)制符號 是無差錯的，信道估計 相對于判決差錯具有強健性。
信道估計 還可從基本流的檢測符號{b}導(dǎo)出。符號解映射單元能夠基于用于基本流的調(diào)制方案將檢測符號{b}映射到最近的調(diào)制符號。然后，符號解映射單元將提供硬判決或解調(diào)符號 ，用它可代替再調(diào)制符號 以導(dǎo)出信道估計 。由于基本流的解碼占用一些時間，接收機能夠使用解調(diào)符號 以更短延遲導(dǎo)出信道估計 。然而，解調(diào)符號并未得益于編碼方案的糾錯功能，且與再調(diào)制符號相比可靠性更差。從而，通過解調(diào)符號獲得的信道估計具有較低的質(zhì)量。
發(fā)射機通常對每個數(shù)據(jù)流中的每個數(shù)據(jù)分組進行編碼，并為每個數(shù)據(jù)分組提供碼字。接收機通常處于等待，直至在解碼碼字前接收了全部碼字。為使得處理延遲最小，可選擇碼字大小，以橫跨少數(shù)個OFDM符號。例如，如果每個碼字橫跨一個OFDM符號，則每個碼字一經(jīng)由FFT單元624提供，接收機就能夠?qū)⑵浣獯a，在接收全部碼字之前不必等待多個OFDM符號。
為清楚起見，專門針對具有分級編碼的基于OFDM的系統(tǒng)描述了信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。一般而言，可將這些技術(shù)用于同時發(fā)射多個數(shù)據(jù)流和可以或不可執(zhí)行干擾消除的多種無線系統(tǒng)。對于這樣的系統(tǒng)，可將每個解碼數(shù)據(jù)流用于改善信道估計。根據(jù)系統(tǒng)，可將增強信道估計用于估計和消除因解碼數(shù)據(jù)流引起的干擾和/或用于檢測另一數(shù)據(jù)流。實際上，可將每個解碼數(shù)據(jù)流的再調(diào)制符號 (或解調(diào)符號 )用作為附加導(dǎo)頻符號，以提高信道估計的質(zhì)量。通過更高質(zhì)量的信道估計，均可改善解碼數(shù)據(jù)流的消除和對下一個數(shù)據(jù)流的檢測。這些技術(shù)特別有益于分級編碼系統(tǒng)，這是因為(1)基本流和增強流通過同一無線信道發(fā)射以及(2)基本流通常比增強流具有更高功率，且數(shù)據(jù)定向信道估計 觀測到來自增強流的很少干擾。
此處描述的技術(shù)還可用于不具有OFDM的單載波系統(tǒng)。在此情形中，為一個子帶執(zhí)行信道估計。對于寬帶單載波系統(tǒng)，可使用本領(lǐng)域中已知的多種技術(shù)解決寬帶信道中的頻率選擇性。
信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)還可用于多入多出(MIMO)系統(tǒng)。在MIMO系統(tǒng)中，發(fā)射機能夠從多(T)個天線同時發(fā)射多(L)個數(shù)據(jù)流，接收機能夠通過多(R)個天線接收發(fā)射流，其中，R≥T。接收機能夠基于接收導(dǎo)頻符號導(dǎo)出R×T信道響應(yīng)矩陣 ，使用矩陣 對R個接收符號流執(zhí)行接收機空間處理(其為用于MIMO系統(tǒng)的檢測)，以獲得L個檢測符號流，并對其中一個檢測符號流(例如，流{i})進行解碼。然后，接收機能夠基于解碼數(shù)據(jù)流 的再調(diào)制符號導(dǎo)出R×T信道響應(yīng)矩陣 。對于用于發(fā)射數(shù)據(jù)流{di}的每個天線，矩陣 將包含一列信道增益估計。接收機能夠?qū)⒕仃?和 組合，以獲得增強信道響應(yīng)矩陣 。然后，接收機能夠使用矩陣 估計和消除因數(shù)據(jù)流{di}引起的干擾，以及執(zhí)行另一數(shù)據(jù)流的接收機空間處理。
當(dāng)在MIMO系統(tǒng)中恢復(fù)第一符號流時，沒有必要檢測所有L個符號流或知道對應(yīng)于不恢復(fù)的其他L-1個符號流的信道估計。只要在第一流的信道與其他流的信道之間存在一定關(guān)系，就可使用信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)還可用于使用OFDM的MIMO系統(tǒng)(即，MIMO-OFDM系統(tǒng))。在MIMO-OFDM系統(tǒng)中，發(fā)射機能夠在多個天線的多個子帶上同時發(fā)射多個數(shù)據(jù)流。接收機能夠基于接收導(dǎo)頻符號導(dǎo)出對應(yīng)于每個有關(guān)子帶(例如，每個子帶、每個數(shù)據(jù)子帶，或每個可用子帶)的R×T信道響應(yīng)矩陣 。接收機還能夠基于解碼數(shù)據(jù)流 的再調(diào)制符號導(dǎo)出對應(yīng)于每個有關(guān)子帶的R×T信道響應(yīng)矩陣 對應(yīng)于所有相關(guān)子帶的矩陣 將包含對應(yīng)于用于發(fā)射數(shù)據(jù)流{di}的每個天線的每個子帶的信道增益估計。接收機能夠?qū)?yīng)于每個有關(guān)子帶的矩陣 和 組合，以獲得對應(yīng)于該子帶的增強信道響應(yīng)矩陣 然后，接收機能夠使用對應(yīng)于所有相關(guān)子帶的矩陣 估計和消除因數(shù)據(jù)流{di}引起的干擾，以及執(zhí)行另一數(shù)據(jù)流的接收機空間處理。當(dāng)在MIMO-OFDM系統(tǒng)中恢復(fù)每個符號流時，沒有必要將其余流解碼，或甚至不必知道對應(yīng)于這些流的信道估計，從而使用此處所描述的信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。在xxx遞交的、共同受讓的、題為“Transmission Scheme for Multi-Carrier MIMO Systems”的美國專利申請No.[代理號No.020722]中描述了用于在MIMO-OFDM系統(tǒng)中發(fā)射多個數(shù)據(jù)流的一種示例性方案。
此處所述的信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)可用于無線通信系統(tǒng)中的下行鏈路以及上行鏈路。下行鏈路指從基站到用戶終端的通信鏈路，上行鏈路指從用戶終端到基站的通信鏈路。
此處所述的信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)可采用多種方式實現(xiàn)。例如，可在硬件、軟件，或它們的組合中實現(xiàn)這些技術(shù)。對于硬件實現(xiàn)方式，用于執(zhí)行信道估計和數(shù)據(jù)處理的處理單元，可在一個或多個專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理設(shè)備(DSPD)、可編程邏輯設(shè)備(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器，被設(shè)計來用于執(zhí)行此處所述功能的電子單元，或它們的組合中實現(xiàn)。
對于軟件實現(xiàn)方式，可通過執(zhí)行此處所述功能的模塊(例如，程序、功能等)實現(xiàn)信道估計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。軟件代碼可存儲在存儲器單元(例如，圖4中的存儲器單元454)中，并由處理器(例如，控制器452)來執(zhí)行。存儲器單元可在處理器內(nèi)部或處理器外部實現(xiàn)，在處理器外部實現(xiàn)的情形中，可通過本領(lǐng)域已知的多種方式將其與處理器通信耦合。
以下關(guān)于所披露實施例的描述可使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造或使用本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于想到對于這些實施例進行各種修改，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下，此處所描述的普遍原理可應(yīng)用于其他實施例。從而，本發(fā)明并不意在局限在此處所示的實施例，而是涵蓋符合此處所披露的原理和新穎特征的最廣泛的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線通信系統(tǒng)中恢復(fù)經(jīng)由無線信道同時發(fā)射的第一和第二數(shù)據(jù)流的方法，包括基于接收符號導(dǎo)出所述無線信道的第一信道估計；使用所述第一信道估計執(zhí)行對于所述第一數(shù)據(jù)流的檢測；基于所述檢測后的第一數(shù)據(jù)流導(dǎo)出第二信道估計；基于所述第一和第二信道估計導(dǎo)出第三信道估計；以及使用所述第三信道估計執(zhí)行對于所述第二數(shù)據(jù)流的檢測。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于接收導(dǎo)頻符號導(dǎo)出所述無線信道的第一信道估計。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用所述第三信道估計對因所述第一數(shù)據(jù)流引起的干擾進行估計，且其中，在消除所估計的來自所述第一數(shù)據(jù)流的干擾的情況下，執(zhí)行對于所述第二數(shù)據(jù)流的檢測。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，在經(jīng)由所述無線信道發(fā)射之前，將所述第一和第二數(shù)據(jù)流組合。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)出第一信道估計包括基于所述接收導(dǎo)頻符號，獲得所述無線信道的頻率響應(yīng)估計，基于所述頻率響應(yīng)估計，導(dǎo)出所述無線信道的時域脈沖響應(yīng)估計，以及基于所述時域脈沖響應(yīng)估計，導(dǎo)出所述第一信道估計。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過對所述頻率響應(yīng)估計執(zhí)行快速傅里葉逆變換(IFFT)導(dǎo)出所述時域脈沖響應(yīng)估計，且其中，通過對所述時域脈沖響應(yīng)估計執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)導(dǎo)出所述第一信道估計。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)出第二信道估計包括基于所述檢測后的第一數(shù)據(jù)流，獲得所述無線信道的頻率響應(yīng)估計，基于所述頻率響應(yīng)估計，導(dǎo)出所述無線信道的時域脈沖響應(yīng)估計，以及基于所述時域脈沖響應(yīng)估計，導(dǎo)出所述第二信道估計。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二信道估計是時域脈沖響應(yīng)估計，且其中，所述第三信道估計是通過將所述第一和第二信道估計的時域脈沖響應(yīng)估計組合和變換而導(dǎo)出的頻率響應(yīng)估計。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一信道估計包括第一組子帶的信道增益估計，所述第二信道估計包括第二組子帶的信道增益估計，且其中，基于所述第一和第二組子帶的信道增益估計的連接，導(dǎo)出所述第三信道估計。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，通過對所述第一和第二組子帶的信道增益估計的頻率內(nèi)插，導(dǎo)出所述第三信道估計。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一組子帶用于導(dǎo)頻發(fā)射，所述第二組子帶用于數(shù)據(jù)發(fā)射。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行對于所述第一數(shù)據(jù)流的檢測，并提供所述第一數(shù)據(jù)流的檢測符號。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括對所述第一數(shù)據(jù)流的檢測符號進行解碼，以獲得所述第一數(shù)據(jù)流的解碼數(shù)據(jù)；以及對所述解碼數(shù)據(jù)進行再編碼，以獲得所述第一數(shù)據(jù)流的再調(diào)制符號，且其中，基于所述再調(diào)制符號和所述接收數(shù)據(jù)符號，導(dǎo)出所述第二信道估計。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括基于用于所述第一數(shù)據(jù)流的調(diào)制方案，將所述第一數(shù)據(jù)流的檢測符號映射為調(diào)制符號，且其中，基于所述調(diào)制符號和所述接收數(shù)據(jù)符號，導(dǎo)出所述第二信道估計。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)出第三信道估計包括使用第一定標(biāo)因子定標(biāo)所述第一信道估計，使用第二定標(biāo)因子定標(biāo)所述第二信道估計，以及將所述定標(biāo)后的第一信道估計和所述定標(biāo)后的第二信道估計組合，以獲得所述第三信道估計。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，基于相對于所述第二信道估計的可靠性的所述第一信道估計的可靠性，選擇所述第一和第二定標(biāo)因子。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括對所述第一信道估計進行濾波，且其中，基于所述濾波后的第一信道估計導(dǎo)出所述第三信道估計。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括對所述第二信道估計進行濾波，且其中，基于所述濾波后的第二信道估計導(dǎo)出所述第三信道估計。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括對所述第三信道估計進行濾波，且其中，使用所述濾波后的第三信道估計執(zhí)行對于所述第二數(shù)據(jù)流的檢測。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在時域或頻域中對所述第一、第二或第三信道估計進行濾波。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，通過無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器執(zhí)行所述濾波。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，通過有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器執(zhí)行所述濾波。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無線通信系統(tǒng)使用正交頻分復(fù)用(OFDM)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，在每個OFDM符號周期中，且針對用于導(dǎo)頻發(fā)射的一組子帶，獲得所述接收導(dǎo)頻符號。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，針對用于導(dǎo)頻發(fā)射的OFDM符號周期，獲得所述接收導(dǎo)頻符號，其中，針對用于導(dǎo)頻發(fā)射的每個OFDM符號周期，導(dǎo)出所述第一信道估計，且其中，針對用于數(shù)據(jù)發(fā)射的每個OFDM符號周期，導(dǎo)出所述第二信道估計。
26.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無線通信系統(tǒng)是多入多出(MIMO)通信系統(tǒng)，且其中，從多個天線同時發(fā)射所述第一和第二數(shù)據(jù)流。
27.一種用于在無線通信系統(tǒng)中恢復(fù)經(jīng)由無線信道同時發(fā)射的第一和第二數(shù)據(jù)流的裝置，包括信道估計器，用于基于接收符號導(dǎo)出所述無線信道的第一信道估計，基于所述第一數(shù)據(jù)流的檢測符號導(dǎo)出第二信道估計，以及基于所述第一和第二信道估計導(dǎo)出第三信道估計；以及檢測器，用于使用所述第一信道估計執(zhí)行對于所述第一數(shù)據(jù)流的檢測，提供所述第一數(shù)據(jù)流的檢測符號，使用所述第三信道估計執(zhí)行對于所述第二數(shù)據(jù)流的檢測，以及提供所述第二數(shù)據(jù)流的檢測符號。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其中，所述檢測器還用于使用所述第三信道估計對因所述第一數(shù)據(jù)流引起的干擾進行估計，以及在消除所估計的來自所述第一數(shù)據(jù)流的干擾的情況下，執(zhí)行對于所述第二數(shù)據(jù)流的檢測。
29.如權(quán)利要求27所述的裝置，還包括接收數(shù)據(jù)處理器，用于對所述第一數(shù)據(jù)流的檢測符號進行解碼，以獲得所述第一數(shù)據(jù)流的解碼數(shù)據(jù)，以及對所述解碼數(shù)據(jù)進行再編碼，以獲得所述第一數(shù)據(jù)流的再調(diào)制符號，以及其中，所述信道估計器用于基于所述再調(diào)制符號和接收數(shù)據(jù)符號，導(dǎo)出所述第二信道估計。
30.一種用于在無線通信系統(tǒng)中恢復(fù)經(jīng)由無線信道同時發(fā)射的第一和第二數(shù)據(jù)流的裝置，包括用于基于接收符號導(dǎo)出所述無線信道的第一信道估計的裝置；用于使用所述第一信道估計執(zhí)行對于所述第一數(shù)據(jù)流的檢測的裝置；用于基于所述檢測后的第一數(shù)據(jù)流導(dǎo)出第二信道估計的裝置；用于基于所述第一和第二信道估計導(dǎo)出第三信道估計的裝置；以及用于使用所述第三信道估計執(zhí)行對于所述第二數(shù)據(jù)流的檢測的裝置。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，還包括用于使用所述第三信道估計對因所述第一數(shù)據(jù)流引起的干擾進行估計的裝置，且其中，在消除所估計的來自所述第一數(shù)據(jù)流的干擾的情況下，執(zhí)行對于所述第二數(shù)據(jù)流的檢測。
32.如權(quán)利要求30所述的裝置，還包括用于對所述第一數(shù)據(jù)流的檢測符號進行解碼以獲得所述第一數(shù)據(jù)流的解碼數(shù)據(jù)的裝置，以及用于對所述解碼數(shù)據(jù)進行再編碼以獲得所述第一數(shù)據(jù)流的再調(diào)制符號的裝置，且其中，基于所述再調(diào)制符號和接收數(shù)據(jù)符號，導(dǎo)出所述第二信道估計。
33.一種在無線通信系統(tǒng)中恢復(fù)經(jīng)由無線信道同時發(fā)射的基本流和增強流的方法，包括基于接收導(dǎo)頻符號導(dǎo)出所述無線信道的第一信道估計；使用所述第一信道估計執(zhí)行對于所述基本流的檢測，以獲得所述基本流的檢測符號；對所述基本流的檢測符號進行解碼，以獲得所述基本流的解碼數(shù)據(jù)；對所述基本流的解碼數(shù)據(jù)進行再編碼，以獲得所述基本流的再調(diào)制符號；基于所述再調(diào)制符號導(dǎo)出第二信道估計；基于所述第一和第二信道估計導(dǎo)出第三信道估計；使用所述第三信道估計對因所述基本流引起的干擾進行估計；在消除所估計的來自所述基本流的干擾的情況下并使用所述第三信道估計，執(zhí)行對于所述增強流的檢測，以獲得所述增強流的檢測符號；以及對所述增強流的檢測符號進行解碼，以獲得所述增強流的解碼數(shù)據(jù)。
34.權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述導(dǎo)出第一信道估計包括基于所述接收導(dǎo)頻符號，獲得所述無線信道的頻率響應(yīng)估計，基于所述頻率響應(yīng)估計，導(dǎo)出所述無線信道的脈沖響應(yīng)估計，以及基于所述脈沖響應(yīng)估計，導(dǎo)出所述第一信道估計。
全文摘要
為恢復(fù)同時發(fā)射的多個數(shù)據(jù)流，基于接收導(dǎo)頻符號導(dǎo)出所述無線信道的第一信道估計。使用所述第一信道估計對接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，以獲得所述第一數(shù)據(jù)流的檢測符號。對這些檢測符號進行解碼，以獲得解碼第一數(shù)據(jù)流，對其進行再編碼以獲得再調(diào)制符號?；谠僬{(diào)制符號導(dǎo)出第二信道估計。將第一和第二信道估計組合，以獲得具有更高質(zhì)量的第三信道估計。使用第三信道估計對因第一數(shù)據(jù)流引起的干擾進行估計，并將其從接收數(shù)據(jù)符號中消除。使用第三信道估計對已消除干擾的符號進行檢測，以獲得所述第二數(shù)據(jù)流的檢測符號。還對這些檢測符號進一步進行解碼，以獲得解碼第二數(shù)據(jù)流。
文檔編號H04L1/00GK1939018SQ200580010059
公開日2007年3月28日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月5日
發(fā)明者阿肖克·曼特拉瓦迪, 阿莫德·漢德卡爾 申請人:高通股份有限公司