專利名稱：一種多普勒擴(kuò)展估計(jì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多載波移動通信系統(tǒng)中的多普勒擴(kuò)展估計(jì)的方法、一種多載波移動通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)的方法、一種用于多載波移動通信系統(tǒng)的多普勒擴(kuò)展估計(jì)器以及一種用于多載波移動通信系統(tǒng)的信道估計(jì)器。
背景技術(shù)：
多載波移動通信系統(tǒng)是基于能夠發(fā)射和接收多載波數(shù)據(jù)信號的發(fā)射器和接收器來配置的。多載波無線電傳輸系統(tǒng)的一個(gè)示例是正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM),采用正交頻分復(fù)用，OFDM發(fā)射器廣播包括含有多個(gè)等間距的載波頻率的碼元的信息。由于傳輸路徑的變化的原因，無線通信信道的特性典型地隨著時(shí)間的推移而變化。為了在存在傳輸信道的相當(dāng)大的時(shí)間變化的情況下對OFDM調(diào)制的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，要求知道傳輸信道頻率響應(yīng)。這使得接收器提供對傳輸信道的適當(dāng)?shù)男诺拦烙?jì)成為必要。
已知傳輸信道在多個(gè)參數(shù)之中要由被稱為該信道的多普勒擴(kuò)展的量來表征。當(dāng)用戶或反射器在其環(huán)境中正移動時(shí)，該用戶的速度導(dǎo)致沿著每個(gè)信號路徑所發(fā)射的信號的頻率方面的偏移。此現(xiàn)象被稱為多普勒偏移。沿著不同路徑行進(jìn)的信號可能具有不同的多普勒偏移，其對應(yīng)于不同的相變率。對單衰落信道抽頭(tap)有貢獻(xiàn)的不同信號分量之間的多普勒偏移的差被稱為多普勒擴(kuò)展。多普勒擴(kuò)展估計(jì)對于信道估計(jì)以及對于要求移動的速度的指示(例如，它是否是靜態(tài)的)以便執(zhí)行某特定信號處理的系統(tǒng)中的任何其他塊是至關(guān)重要的。


包括了附圖以提供對實(shí)施例的進(jìn)一步理解，以及把附圖結(jié)合在此說明書中并且附圖構(gòu)成了此說明書的一部分。附示了實(shí)施例并且與本說明一起用于解釋實(shí)施例的原理。由于通過參考以下詳細(xì)說明其他實(shí)施例以及實(shí)施例的預(yù)期優(yōu)點(diǎn)中的許多優(yōu)點(diǎn)變得更好理解，因此將容易意識到它們。同樣的附圖標(biāo)記指明對應(yīng)的類似部分。
圖1示出了用于多載波移動通信系統(tǒng)的接收器的示意性塊表示。
圖2a_2c分別示出了包含在一個(gè)傳輸天線端口配置(圖2a)中和在兩個(gè)傳輸天線端口配置(圖2b)中的小區(qū)專用參考信號的碼元-載波矩陣和包含定位下行鏈路參考信號 (圖 2c)的碼兀載波矩陣(symbol carrier matrix)。
圖3示出了依據(jù)實(shí)施例的多載波移動通信系統(tǒng)中的多普勒擴(kuò)展估計(jì)的方法的流程圖。
圖4a和4b示出了用于圖示依據(jù)實(shí)施例的多普勒擴(kuò)展估計(jì)的方法的碼元_載波矩陣。
圖5示出了依據(jù)實(shí)施例的多載波移動通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)的方法的流程圖。
圖6示出了依據(jù)實(shí)施例的多載波移動通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)的方法的流程圖。
圖7示出了依據(jù)實(shí)施例的用于多載波移動通信系統(tǒng)的多普勒擴(kuò)展估計(jì)器的示意性塊表不。
圖8示出了依據(jù)實(shí)施例的用于多載波移動通信系統(tǒng)的信道估計(jì)器的示意性塊表/Jn ο
圖9示出了依據(jù)實(shí)施例的用于多載波移動通信系統(tǒng)的信道估計(jì)器的示意性塊表/Jn ο
圖10示出了依據(jù)實(shí)施例的用于多載波移動通信系統(tǒng)的信道估計(jì)器的示意性塊表/Jn ο
圖11示出了用于圖示定位參考碼元的傳輸?shù)恼{(diào)度的時(shí)間圖。
具體實(shí)施方式
參考附圖來描述各方面以及實(shí)施例，其中自始至終同樣的附圖標(biāo)記通常被用來指代同樣的元素。在以下說明中，為了解釋的目的，闡述了眾多具體細(xì)節(jié)以便提供對實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面的透徹理解。然而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可能顯然的是，可以在具有更少程度的所·述具體細(xì)節(jié)的情況下來實(shí)踐實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面。在其他實(shí)例中，以示意性的形式示出了已知結(jié)構(gòu)和元素以便便于描述實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面。應(yīng)當(dāng)理解的是， 在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用其他實(shí)施例并且可以做出結(jié)構(gòu)或邏輯上的改變。
另外，雖然可以針對若干實(shí)現(xiàn)方式中的僅一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式來公開實(shí)施例的特定特征或方面，但是如對于任何給定或特定應(yīng)用而言可能是期望的和有益的那樣，這樣的特征或方面可以與其他實(shí)現(xiàn)方式的一個(gè)或多個(gè)其他特征或方法進(jìn)行組合。此外，在詳細(xì)說明或者權(quán)利要求書中使用術(shù)語“包括”、“具有”、“帶有”或者其其他變體這方面來說，這樣的術(shù)語意圖以類似于術(shù)語“包括”的方式而是包括性的。可以連同衍生物一起使用術(shù)語“耦合”和“連接”。應(yīng)當(dāng)理解，這些術(shù)語可以被用來指示兩個(gè)元素共同操作或者與彼此交互而不管它們是否處于直接物理接觸或者電氣接觸。而且，術(shù)語“示例性”僅僅意味著作為示例，而不是最好的或最優(yōu)的。因而，以下具體描述將不被以限制的意義來理解，并且本發(fā)明的范圍由隨附權(quán)利要求書來限定。
如本文所描述的設(shè)備和方法被利用作為多載波無線電傳輸系統(tǒng)的一部分以及被用于多載波無線電傳輸系統(tǒng)，特別被用于以正交頻分復(fù)用(OFDM)模式操作的系統(tǒng)。所公開的設(shè)備可以體現(xiàn)在被用于接收OFDM無線電信號的裝置的基帶段(特別是像移動電話、手持式裝置的接收器或其他種類的移動無線電接收器)中?？梢圆捎盟枋龅脑O(shè)備來執(zhí)行如本文所公開的方法，不過那些方法也可以采用任何其他方式來執(zhí)行。
可以結(jié)合任何種類的多載波無線電傳輸系統(tǒng)，特別是采用諸如例如通用移動遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System,UMTS)標(biāo)準(zhǔn)或者長期演進(jìn)(the Long Term Evolution,LTE)標(biāo)準(zhǔn)之類的多載波調(diào)制的任何移動通信系統(tǒng)來閱讀以下說明。
還可以結(jié)合在基于被適配成用于移動或手持式接收器的地面發(fā)射器和通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)字視頻廣播(DVB-T/H)領(lǐng)域中的多載波無線電傳輸系統(tǒng)來閱讀以下說明。然而， 還有例如衛(wèi)星OFDM系統(tǒng)的其他通信系統(tǒng)可以受益于本文所概括的概念和原理。
如本文所描述的方法和設(shè)備可以被利用于如本文所描述的多載波無線電傳輸系統(tǒng)內(nèi)所采用的任何類別的天線配置。特別地，本文所呈現(xiàn)的概念可適用于采用任意數(shù)目的發(fā)射和/或接收天線的無線電系統(tǒng)，即單輸入單輸出(Single Input Single Output, SISO)系統(tǒng)、單輸入多輸出(Single Input Multiple Output，SMO)系統(tǒng)、多輸入單輸出 (Multiple Input Single Output,MISO)系統(tǒng)和多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)系統(tǒng)。
參照圖1，其中示出了依據(jù)實(shí)施例的接收器的示意性塊表示，該接收器可以對OFDM多載波傳輸信號進(jìn)行解調(diào)和解碼。接收器100可以包括用于實(shí)施如圖1中所示出的不同功能的基帶處理器。該基帶處理器通過天線10接收OFDM信號，在功能塊20中去除循環(huán)前綴(cyclic prefix, CP),在功能塊30中執(zhí)行串行/并行轉(zhuǎn)換，在功能塊40中使用快速傅里葉變換(FFT)把該信號變換到頻域中，在功能塊50 中執(zhí)行信道估計(jì)，以及在功能塊60中執(zhí)行均衡化。假定完美同步，則針對子載波J1和OFDM碼兀I的接收/[目號Υι ,ι的復(fù)基帶表不簡化為YkiI = xk,iHk,i + 2 ,I < k = U 1 = U (I)其中Khfl、和分別表示具有每碼元能量Es的所發(fā)射碼元、信道傳遞函數(shù)采樣和具有零均值和方差N0的加性白高斯噪聲。
信道估計(jì)塊50的輸出連接到多普勒擴(kuò)展估計(jì)塊70的輸入，其中，可以基于在信道估計(jì)塊50中確定的例如在諸如小區(qū)專用參考(導(dǎo)頻)信號或者定位參考信號之類的參考碼元位置處的信道估計(jì)來估計(jì)多普勒擴(kuò)展。將結(jié)合圖2a_2c來解釋發(fā)射這樣的參考碼元的可能方式。
多普勒擴(kuò)展估計(jì)塊70的輸出連接到信道估計(jì)塊50的輸入以用于把在多普勒擴(kuò)展估計(jì)塊70中估計(jì)的多普勒擴(kuò)展供給到信道估計(jì)塊50。快速傅里葉變換塊40的輸出不僅連接到信道估計(jì)塊50的輸入，而且也連接到SNR估計(jì)塊80的輸入，其中，估計(jì)所接收的和經(jīng)傅里葉變 換的信號的信噪比。信道估計(jì)塊50的輸出還與SNR估計(jì)塊80的另一輸入連接。 SNR估計(jì)塊80的輸出與多普勒擴(kuò)展估計(jì)塊70的輸入連接，以及SNR估計(jì)塊80的另一輸出與信道估計(jì)塊50的輸入連接。如之前所描述的接收器100可以用來執(zhí)行如下面進(jìn)一步陳述的方法以及用來結(jié)合諸如下面進(jìn)一步陳述的那些之類的多普勒擴(kuò)展估計(jì)器和信道估計(jì)器。
參考圖2a_2c，其中分別示出了碼元-載波矩陣，每個(gè)包含在碼元-載波矩陣的預(yù)定位置處的特定參考碼元。圖2a和2b示出了在一個(gè)傳輸天線配置(圖2a)和兩個(gè)傳輸天線配置(圖2b)中的小區(qū)專用參考碼元(CSRS)或者所謂的導(dǎo)頻的傳輸。圖2c示出了定位參考碼兀(PRS)的傳輸。
在許多OFDM系統(tǒng)中，為了便于信道估計(jì)，在時(shí)間-頻率網(wǎng)格或者碼元-載波矩陣中的特定位置處插入已知碼元，即上面提及的CSRS碼元或?qū)ьl。在圖2a和2b中示出了針對LTE情況的二維導(dǎo)頻圖案?？闯龅氖牵陬l率方向上的導(dǎo)頻間距等于六個(gè)OFDM碼元，而在時(shí)間方向上在與彼此4和3個(gè)OFDM碼元的距離處存在每時(shí)隙兩個(gè)OFDM碼元(被稱為參考碼元)，其包含導(dǎo)頻。首先使用簡單最小二乘法(least squares，LS)解調(diào)在導(dǎo)頻位置處獲得信道估計(jì)，針對PSK導(dǎo)頻調(diào)制而言其簡化為其中，P是所有導(dǎo)頻位置的集合。然后在時(shí)間方向和頻率方向這二者上使用內(nèi)插技術(shù)計(jì)算其余的信道系數(shù)。
在LTE中，除了小區(qū)專用參考信號(CSRS)之外，引入了另外的參考信號類型，即定位參考信號(PRS)，其使得用戶設(shè)備(user eqUipment，UE)能夠測量不同小區(qū)之間的參考信號時(shí)間差(reference signal time difference, RSTD)。PRS 以及 CSRS 是小區(qū)專用的，并且僅要求用于檢測的小區(qū)ID。在圖2c中示出了對應(yīng)的時(shí)間-頻率網(wǎng)格。UE使用PRS來測量來自不同基站(eNB，演化的節(jié)點(diǎn)B)的子幀之間的RSTD，其被定義為r^SubframeExj^SubframeExi。服務(wù)eNB要求至少2個(gè)eNB對的RSTD來解決報(bào)告UE的位置。定位方法的細(xì)節(jié)在這里是不相關(guān)的，并且將不更詳細(xì)地予以論述。在下面，將示出可以把PRS碼元以及CSRS碼元用于多普勒擴(kuò)展估計(jì)。
參考圖3，其中示出了用于圖示依據(jù)實(shí)施例的多載波移動通信系統(tǒng)中的多普勒擴(kuò)展估計(jì)的方法的流程圖。該方法包括在3.1處接收包括碼元-載波矩陣的信號，該碼元-載波矩陣包括預(yù)定圖案的參考碼元，以及在3. 2處確定在該碼元-載波矩陣中參考碼元的參考碼元位置中的至少一個(gè)處的至少一個(gè)信道估計(jì)Iite,其中，i = 0,1,2,...是載波索引，和k = 0,1,2,...是碼元-載波矩陣的碼元索引。該方法進(jìn)一步包括在3. 3處基于該至少一個(gè)信道估計(jì)確定多普勒擴(kuò)展% 。
依據(jù)圖3的方法的實(shí)施例，通過最小二乘法解調(diào)來執(zhí)行確定在碼元-載波矩陣中的參考碼元的參考碼元位置中的該至少一個(gè)參考碼元位置處的該至少一個(gè)信道估計(jì)。如果在參考碼元位置處的調(diào)制類型是相移鍵控的(phase-shift keying, PSK),則該最小二乘法解 調(diào)簡化為上面的公式(2)。
依據(jù)圖3的方法的實(shí)施例，參考碼元包括定位參考碼元，諸如在圖2c中所描繪的在該碼元-載波矩陣中的特定位置處插入的那些，如它可能在像LTE標(biāo)準(zhǔn)的移動通信標(biāo)準(zhǔn)之一中予以規(guī)定的那樣。
依據(jù)圖3的方法的實(shí)施例，參考碼元包括小區(qū)專用參考碼元或者所謂的導(dǎo)頻，諸如在圖2a和2b中所描繪的在該碼元-載波矩陣中的特定位置處插入的那些，如它可能在像LTE標(biāo)準(zhǔn)的移動通信標(biāo)準(zhǔn)之一中予以規(guī)定的那樣。
依據(jù)圖3的方法的實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括確定該至少一個(gè)信道估計(jì)的或者在碼元位置而不是參考碼元位置處的信道估計(jì)的自相關(guān)ft (OTs) = Hlik X fti,k ,或者確定至少一個(gè)另外的信道估計(jì) HivJi+1 以及確定相關(guān) R(ITg) -+1，中 I=19^) * * * O
換句話說，OTs對應(yīng)于在碼元索引k處的所確定的信道估計(jì)的碼元位置，以及ITs 例如是在一個(gè)碼元周期Ts的及時(shí)距離中距所確定的信道估計(jì)的碼元位置的碼元位置，以及 ITs是在I碼元周期Ts的及時(shí)距離中距所確定的信道估計(jì)的碼元位置的碼元位置。
依據(jù)其另外的實(shí)施例，在在參考碼元位置處以及在其它碼元位置處提供了多個(gè)信道估計(jì)的情況下，可以依據(jù)以下公式來確定該一個(gè)或若干自相關(guān)和/或該一個(gè)或若干相關(guān)的平均值
權(quán)利要求
1.一種多載波移動通信系統(tǒng)中的多普勒擴(kuò)展估計(jì)的方法，包括接收包括碼元-載波矩陣的信號，所述碼元-載波矩陣包括預(yù)定圖案的參考碼元； 在所述碼元-載波矩陣中的參考碼元的參考碼元位置中的至少一個(gè)處確定至少一個(gè)信道估計(jì)Iih，其中i = 0,1,2,...是載波索引，而k = 0,1,2,...是所述碼元-載波矩陣的碼元索引；以及基于所述至少一個(gè)確定的信道估計(jì)確定多普勒擴(kuò)展％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參考碼元包括定位參考碼元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參考碼元包括小區(qū)專用參考碼元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定所述至少一個(gè)信道估計(jì)ft#的或者在不同于參考碼元位置的碼元位置處的信道估計(jì)的自相關(guān)& (0 ) = Hiik X Hifk，或者確定至少一個(gè)另外的信道估計(jì) Ι^+1以及確定相關(guān)
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括通過使下述類型的函數(shù)最小化來確定所述多普勒擴(kuò)展％
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括通過使類型
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括預(yù)定義％的值的有限集合Ω，以及通過插入％的值并確定在其處相應(yīng)的函數(shù)變?yōu)樽钚〉模サ闹祦硎筤( )或 Frfe.)最小化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定％是否在預(yù)定閾限值之下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括如果％在所述預(yù)定閾限值之下，則對于預(yù)定數(shù)目的信道估計(jì)執(zhí)行求平均。
10.一種多載波移動通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)的方法，包括接收包括碼元-載波矩陣的信號，所述碼元-載波矩陣包括預(yù)定圖案的參考碼元； 確定所述碼元-載波矩陣中的所述參考碼元的至少一個(gè)參考碼元位置處的至少一個(gè)第一信道估計(jì)；基于所述至少一個(gè)確定的第一信道估計(jì)確定多普勒擴(kuò)展；以及基于所述至少一個(gè)確定的第一信道估計(jì)和所確定的多普勒擴(kuò)展確定至少一個(gè)第二信道估計(jì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括通過從所述第一信道估計(jì)進(jìn)行內(nèi)插來確定所述第二信道估計(jì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過內(nèi)插所述第一信道估計(jì)確定所述第二信道估計(jì)還包括把所述第一信道估計(jì)供給到內(nèi)插濾波器，基于所確定的多普勒擴(kuò)展確定內(nèi)插系數(shù)，把所確定的內(nèi)插系數(shù)供給到所述內(nèi)插濾波器，以及使用所供給的第一信道估計(jì)和所確定的內(nèi)插系數(shù)，在所述內(nèi)插濾波器的輸出處生成所述第二信道估計(jì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述參考碼元包括定位參考碼元。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述參考碼元包括小區(qū)專用參考碼元。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括確定所確定的多普勒擴(kuò)展是否在預(yù)定閾限值之下。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括如果所確定的多普勒擴(kuò)展在所述預(yù)定閾限值之下，則對于預(yù)定數(shù)目的信道估計(jì)執(zhí)行求平均。
17.一種用于多載波移動通信系統(tǒng)的多普勒擴(kuò)展估計(jì)器，包括第一信道估計(jì)級，其被配置為在所接收的信號的碼元-載波矩陣中的參考碼元的至少一個(gè)參考碼元位置處確定至少一個(gè)第一信道估計(jì)；以及多普勒擴(kuò)展估計(jì)級，其被配置為基于所述至少一個(gè)確定的第一信道估計(jì)確定多普勒擴(kuò)展％。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多普勒擴(kuò)展估計(jì)器，其中所述多普勒擴(kuò)展估計(jì)級被配置為確定所述至少一個(gè)信道估計(jì)I#的或者在不同于參考碼元位置的碼元位置處的信道估計(jì)的自相關(guān)& ￠0 ) = Hiik X H^k，或者確定至少一個(gè)另外的信道估計(jì)以及確定相關(guān) R(IT3) = Hlfk X HL+1,其中 I = 1，2，···。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的多普勒擴(kuò)展估計(jì)器，其中所述多普勒擴(kuò)展估計(jì)級被配置為通過使下述類型的函數(shù)最小化來確定所述多普勒擴(kuò)展％
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的多普勒擴(kuò)展估計(jì)器，其中所述多普勒擴(kuò)展估計(jì)級被配置 為通過使類型
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多普勒擴(kuò)展估計(jì)器，其中所述多普勒擴(kuò)展估計(jì)級被配置為確定所確定的多普勒擴(kuò)展是否在預(yù)定閾限值之下。
22.一種用于多載波移動通信系統(tǒng)的信道估計(jì)器，包括信道估計(jì)級，其被配置為確定信道估計(jì)，以及多普勒擴(kuò)展估計(jì)級，其被配置為基于所確定的信道估計(jì)來確定多普勒擴(kuò)展，其中所述 多普勒擴(kuò)展估計(jì)級的輸出與所述信道估計(jì)級的輸入連接。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的信道估計(jì)器，其中所述信道估計(jì)級包括最小二乘法估計(jì)部。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的信道估計(jì)器，其中所述信道估計(jì)級包括內(nèi)插濾波器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的信道估計(jì)器，其中所述多普勒擴(kuò)展估計(jì)級被配置為基于所 確定的多普勒擴(kuò)展確定內(nèi)插系數(shù)，以及把所確定的內(nèi)插系數(shù)供給到所述內(nèi)插濾波器。
全文摘要
一種方法包括接收包括碼元-載波矩陣的信號，該碼元-載波矩陣包括預(yù)定圖案的參考碼元，以及確定在該碼元-載波矩陣中的參考碼元的參考碼元位置中的至少一個(gè)處的至少一個(gè)信道估計(jì)，其中，i=0,1,2,...是載波索引，和k=0,1,2,...是碼元-載波矩陣的碼元索引。該方法進(jìn)一步包括基于至少一個(gè)信道估計(jì)確定多普勒擴(kuò)展 。
文檔編號H04L25/02GK103001910SQ20121032654
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者C.卡爾博內(nèi)利, M.霍爾瓦特 申請人:英特爾移動通信有限責(zé)任公司