用于在無線通信系統(tǒng)中聯(lián)合執(zhí)行信道估計和干擾估計的方法和裝置制造方法
【專利摘要】提供了用于估計信道的特性的系統(tǒng)和方法。在接收設備處接收已知參考數(shù)據(jù)的傳輸。所述參考數(shù)據(jù)通過包括一個或多個期望層和一個或多個干擾層的信道進行傳送。基于所述已知參考數(shù)據(jù)確定所述信道的特性，其中所述確定包括所述一個或多個期望層和所述一個或多個干擾層的聯(lián)合估計。所述確定包括將所述層中的特定層選擇為在所述已知參考數(shù)據(jù)中的每個已知參考數(shù)據(jù)處進行估計，并且將所述層中的特定層選擇為在所述已知參考數(shù)據(jù)的范圍上進行估計。所述確定包括基于所述選擇來求解等式以對所述一個或多個期望層以及所述一個或多個干擾層進行聯(lián)合估計。所述選擇減少了所述等式中未知值的數(shù)目。
【專利說明】用于在無線通信系統(tǒng)中聯(lián)合執(zhí)行信道估計和干擾估計的方 法和裝置
[000。 相關申請的香叉引用
[0002] 本申請要求于2012年4月5日提交的美國臨時專利申請第61/620, 911號的優(yōu)先 權，其內(nèi)容通過引用而結(jié)合于此。

【技術領域】
[0003] 本文獻中所描述的技術總體上設及無線通信，更具體地設及用于估計無線通信信 道的特性的系統(tǒng)和方法。

【背景技術】
[0004] 在無線通信領域，MIM0-0抑M(多輸入多輸出-正交頻分復用）技術已經(jīng)被用來實 現(xiàn)提高的數(shù)據(jù)吞吐量和鏈路范圍而并不要求附加帶寬或提高的傳輸功率。MIM0-0抑M技術 利用傳送器處的多個傳輸天線W及接收器處的多個接收天線而使得能夠在傳送器和接收 器之間存在具有多個正交通道的多路徑的豐富環(huán)境。數(shù)據(jù)信號能夠通過該些信道并行傳 送，因此使得數(shù)據(jù)吞吐量和鏈路范圍能夠得W提高。由于其有益屬性，MIMO-OFDM是在諸如 I邸E 802. lln(WiFi)、4G、3GPP長期演進（LTE)、WiMAX和服PA+之類的多種無線通信標準 中使用的空中接口技術。為了有效操作，在容量、誤塊率和其它度量方面，可W在接收器處 執(zhí)行接收器和傳送器之間的通信信道的估計。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本公開內(nèi)容針對用于估計信道的特性的系統(tǒng)和方法。在一種用于估計信道的特性 的方法中，在接收設備處接收已知參考數(shù)據(jù)的傳輸。所述參考數(shù)據(jù)通過包括一個或多個期 望層和一個或多個干擾層的信道進行傳送?；谒鲆阎獏⒖紨?shù)據(jù)確定所述信道的特性， 其中所述確定包括所述一個或多個期望層和所述一個或多個干擾層的聯(lián)合估計。所述確定 包括將所述層中的特定層選擇為在所述已知參考數(shù)據(jù)中的每個已知參考數(shù)據(jù)處進行估計。 所述確定還包括將所述層中的特定層選擇為在所述已知參考數(shù)據(jù)的范圍上進行估計。所述 確定進一步包括基于所述選擇來求解等式W對所述一個或多個期望層W及所述一個或多 個干擾層進行聯(lián)合估計。所述選擇減少了所述等式中未知值的數(shù)目。
[0006] 在另一示例中，一種用于估計通信信道的特性的接收器包括處理器系統(tǒng)和禪合至 所述處理系統(tǒng)的存儲器。所述處理系統(tǒng)被配置為執(zhí)行步驟，所述步驟包括接收已知參考數(shù) 據(jù)的傳輸，其中所述參考數(shù)據(jù)通過所述信道進行傳送，所述信道包括一個或多個期望層W 及一個或多個干擾層。所述步驟還包括基于所述已知參考數(shù)據(jù)來確定所述信道的特性，其 中所述確定包括所述一個或多個期望層W及所述一個或多個干擾層的聯(lián)合估計。所述確 定包括：將所述層中的特定層選擇為在所述已知參考數(shù)據(jù)中的每個已知參考數(shù)據(jù)處進行估 計，并且將所述層中的特定層選擇為在所述已知參考數(shù)據(jù)的范圍上進行估計。所述確定進 一步包括基于所述選擇來求解等式W對所述一個或多個期望層W及所述一個或多個干擾 層進行聯(lián)合估計。所述選擇減少了所述等式中未知值的數(shù)目。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1A是包括具有一個或多個期望層和一個或多個干擾層的信道的示例多輸入多 輸出（MIMO)通信系統(tǒng)的框圖。
[000引圖1B描繪了接收器用來估計通信信道的已知參考數(shù)據(jù)的示例。
[0009] 圖1C描繪了用來對通信信道的一個或多個期望層和一個或多個干擾層進行聯(lián)合 估計的等式。
[0010] 圖1D描繪了由接收器所執(zhí)行的用于對通信信道的一個或多個期望層和一個或多 個干擾層執(zhí)行聯(lián)合估計的示例步驟。
[0011] 圖2描繪了可W在其中執(zhí)行一個或多個期望層和一個或多個干擾層的聯(lián)合估計 的示例系統(tǒng)。
[0012] 圖3描繪了包括各種時間-頻率位置的已知參考數(shù)據(jù)的矩陣和可W被求解W基于 已知參考數(shù)據(jù)對一個或多個期望層和一個或多個干擾層進行聯(lián)合估計的等式。
[0013] 圖4圖示了所提出的用于估計通信信道的特性的解決方案，其包括在估計中將信 道中的某些方面選擇為頻率平坦的（化equency-flat)并且將信道中的某些方面選擇為頻 率選擇性的 frequency-selective)。
[0014] 圖5是圖示用于估計通信信道的特性的示例方法的流程圖。

【具體實施方式】
[001引圖1A是示例多輸入多輸出（MIMO)通信系統(tǒng)100的框圖，通信系統(tǒng)100包括具有 一個或多個期望層和一個或多個干擾層的信道112。在圖1A的示例通信系統(tǒng)100中，輸入 數(shù)據(jù)流106被傳送器108所接收并且隨后通過多個傳輸天線110進行傳送。傳輸天線110 通過信道112傳送輸入數(shù)據(jù)流106,該信道112包括一個或多個期望層和一個或多個干擾 層。通過多個傳輸天線110的數(shù)據(jù)傳輸在接收器102的多個天線114處被接收。信道112 影響在傳送器108和接收器102之間傳送的數(shù)據(jù)，而使得所傳送信號的修改版本在接收天 線114處被接收。除其它原因之外，所接收的信號由于信道112的性質(zhì)、接收天線114處的 干擾或者由于信道112的噪聲而可能與所傳送信號相比有所修改。系統(tǒng)100可W總體上經(jīng) 由W下等式進行描述：
[0016] y = Hx+n
[0017] 其中H是定義信道112的特性的信道矩陣，X是定義傳送器108所傳送的信號的 數(shù)據(jù)矩陣，y是定義接收器102所接收的信號的數(shù)據(jù)矩陣，并且n是影響所傳送信號的噪聲 矩陣。當采用多個傳送器天線110時，可W在傳送器108處使用預編碼或波束賦形。在W 上等式中，信道矩陣H定義了一個或多個期望層的特性W及一個或多個干擾層的特性。注 意，傳送器106傳送圖1A中的期望層和干擾層。該僅是用于示例?？商鎿Q地，多個傳送器 可W同時進行傳送，期望層從所述多個傳送器中的一些傳送器進行傳送，而干擾層則從所 述多個傳送器中的其它傳送器進行傳送。在該樣的情況下，傳送器106可W被假定為傳送 器的超級集合，并且將應用W下討論。
[0018] 為了系統(tǒng)100的有效操作（即，在容量、誤塊率等方面），在接收器102處執(zhí)行信道 112的估計。為了執(zhí)行信道估計，在接收器102處接收已知參考數(shù)據(jù)（即，導頻符號或小區(qū) 特定參考信號）的傳輸。該已知參考數(shù)據(jù)在預定時間和頻率位置通過包括一個或多個期望 層和一個或多個干擾層的信道112進行傳送。接收器102使用該已知參考數(shù)據(jù)在所有時間 和頻率位置估計信道112的特性。在圖1A的系統(tǒng)100中，接收器102執(zhí)行信道112的一個 或多個期望層和一個或多個干擾層的聯(lián)合估計。該聯(lián)合估計過程中還可W包括系統(tǒng)100的 噪聲和/或殘余干擾的估計。執(zhí)行一個或多個期望層和一個或多個干擾層的聯(lián)合估計而不 是獨立估計。例如，獨立估計可能設及與期望層分離且與之獨立的期望層的估計和/或干 擾和噪聲的估計。
[0019] 圖1B的120處描繪了由接收器102用來估計信道112的已知參考數(shù)據(jù)的示例。數(shù) 據(jù)矩陣S(f，t)的X軸隨時間變化，而數(shù)據(jù)矩陣S(f，t)的y軸隨頻率變化。該矩陣的變黑 單元表示接收器102事先得知的、在預定時間和頻率位置傳送的已知導頻符號。在該矩陣 中，已知參考數(shù)據(jù)可W被認為是開銷。因此，為了實現(xiàn)更高的吞吐量，可能期望使用更小數(shù) 目的參考符號，因為較高數(shù)目的參考符號可能使得系統(tǒng)100的頻譜效率有所降低。然而，如 果已知參考信號過于稀疏，則接收器102可能難W對信道112進行準確估計。
[0020] 如W上所提到的，信道112的估計是聯(lián)合估計，其中信道112的一個或多個期望層 和一個或多個干擾層在一起進行估計而不是經(jīng)由單獨的獨立估計進行估計。在圖1A的100 處，信道112被圖示為包括多個層（即，信道、流）hi、h2、和h 4并且該些層中的某些是期 望層而該些層中的某些是干擾層。在圖1C的140處，用于對一個或多個期望層和一個或多 個干擾層進行聯(lián)合估計的等式如下：
[0021]

【權利要求】
1. 一種用于估計信道的特性的方法，所述方法包括： 在接收設備處接收已知參考數(shù)據(jù)的傳輸，其中所述參考數(shù)據(jù)通過所述信道進行傳送， 所述信道包括一個或多個期望層以及一個或多個干擾層；以及 基于所述已知參考數(shù)據(jù)來確定所述信道的特性，所述確定包括所述一個或多個期望層 以及所述一個或多個干擾層的聯(lián)合估計，并且所述確定包括： 將所述層中的特定層選擇為在所述已知參考數(shù)據(jù)中的每個已知參考數(shù)據(jù)處進行估計， 將所述層中的特定層選擇為在所述已知參考數(shù)據(jù)的范圍上進行估計，以及 基于所述選擇來求解等式以對所述一個或多個期望層以及所述一個或多個干擾層進 行聯(lián)合估計，所述選擇減少了所述等式中未知值的數(shù)目。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括： 將所述層中的特定層選擇為以下各項中的至少一項：（1)頻率平坦的并且時間平坦 的，（2)時間平坦的并且頻率選擇性的，（3)頻率平坦的并且時間選擇性的，以及（4)頻率選 擇性的并且時間選擇性的，其中所述選擇基于以下各項中的至少一項：所述層中的一個或 多個層的重要性，所述干擾層中的一個或多個干擾層被確定為相比于所述一個或多個干擾 層中的其它干擾層是主導的，所述信道的性質(zhì)的互相關度，所述接收設備中的期望的性能， 或者所述接收設備的儀器復雜度。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括： 基于頻率或時間而針對所述特定層確定所述已知參考數(shù)據(jù)的所述范圍，所述特定層在 所述頻率或所述時間上被選擇為平坦的；以及 通過在所述已知參考數(shù)據(jù)的所述范圍上針對所述特定層中的每個特定層求解一個未 知值來減少未知值的所述數(shù)目。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，進一步包括： 確定所述已知參考數(shù)據(jù)的所述范圍，其中所述范圍是以下各項中的一項或多項： (i) 一個頻率位置的所有時間位置； (ii) 一個時間位置的所有頻率位置； (iii) 所有時間和頻率位置； (iv) -些矩形時間和頻率位置；以及 (v) 矩形時間和頻率區(qū)域內(nèi)的所有時間和頻率位置。
5. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括： 將所述層中的特定層選擇為頻率平坦的并且將所述層中的特定層選擇為頻率選擇性 的，其中層的總數(shù)等于四，其中所述四個層中的兩個層被選擇為頻率平坦的，并且其中所述 四個層中的兩個層被選擇為頻率選擇性的。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括： 將所述層中的特定層選擇為頻率平坦的并且將所述層中的特定層選擇為頻率選擇性 的，其中所述一個或多個期望層被選擇為頻率選擇性的，并且其中所述一個或多個干擾層 被選擇為頻率平坦的。
7. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括： 將所述層中的特定層選擇為頻率平坦的并且將所述層中的特定層選擇為頻率選擇性 的，其中所述一個或多個干擾層中的主導的干擾層被選擇為頻率選擇性的，并且其中所述 一個或多個干擾層中的其它干擾層被選擇為頻率平坦的。
8. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括： 將所述一個或多個期望層以及所述一個或多個干擾層中的特定層選擇為在所述估計 中是頻率平坦的，其中在所述估計中使用所述頻率平坦的層的統(tǒng)計而不是所述頻率平坦的 層的瞬時值。
9. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括： 使用以下各項中的至少一項來求解所述等式： (i) 最小二乘法； (ii) 具有載荷因子的最小二乘法，其中所述載荷因子基于以下各項中的一項或多項： ⑴預定值，⑵預定對角矩陣，⑶信噪比（SNR)，（4)信號干擾噪聲比（SINR)，以及（5)計 算穩(wěn)定性；以及 (iii) 最小均方誤差（MMSE)法。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，進一步包括： 通過利用矩陣的結(jié)構來對所述矩陣求逆，其中所述求逆包括： (i) 將所述矩陣劃分為更小的塊； (ii) 對所述更小的塊中的一個或多個塊求逆；以及 (iii) 根據(jù)所述更小的塊的逆和所述更小的塊來計算所述矩陣的逆中的塊。
11. 一種用于估計信道的特性的接收器，所述接收器包括： 處理器系統(tǒng)；以及 耦合至所述處理系統(tǒng)的存儲器，其中所述處理系統(tǒng)被配置為執(zhí)行步驟，所述步驟包 括： 接收已知參考數(shù)據(jù)的傳輸，其中所述參考數(shù)據(jù)通過所述信道進行傳送，所述信道包括 一個或多個期望層以及一個或多個干擾層；以及 基于所述已知參考數(shù)據(jù)來確定所述信道的特性，所述確定包括所述一個或多個期望層 以及所述一個或多個干擾層的聯(lián)合估計，并且所述確定包括： 將所述層中的特定層選擇為在所述已知參考數(shù)據(jù)中的每個已知參考數(shù)據(jù)處進行估計， 將所述層中的特定層選擇為在所述已知參考數(shù)據(jù)的范圍上進行估計，以及 基于所述選擇來求解等式以對所述一個或多個期望層以及所述一個或多個干擾層進 行聯(lián)合估計，所述選擇減少了所述等式中未知值的數(shù)目。
12. 根據(jù)權利要求11的接收器，其中所述步驟進一步包括： 將所述層中的特定層選擇為以下各項中的至少一項：（1)時間平坦的并且頻率平坦 的，（2)時間平坦的并且頻率選擇性的，（3)頻率平坦的并且時間選擇性的，以及（4)頻率選 擇性的并且時間選擇性的，其中所述選擇基于以下各項：所述層中的一個或多個層的重要 性，所述干擾層中的一個或多個干擾層被確定為相比于所述一個或多個干擾層中的其它干 擾層是主導的，所述信道的性質(zhì)的互相關度，所述接收設備中的期望的性能，或者所述接收 設備的儀器復雜度。
13. 根據(jù)權利要求11的接收器，其中所述步驟進一步包括： 基于頻率或時間而針對所述特定層確定所述已知參考數(shù)據(jù)的所述范圍，所述特定層在 所述頻率或所述時間上被選擇為平坦的；以及 通過在所述已知參考數(shù)據(jù)的所述范圍上針對所述特定層中的每個特定層求解一個未 知值來減少未知值的所述數(shù)目。
14. 根據(jù)權利要求13的接收器，其中所述步驟進一步包括： 確定所述已知參考數(shù)據(jù)的所述范圍，其中所述范圍是以下各項中的一項或多項： (i) 一個頻率位置的所有時間位置； (ii) 一個時間位置的所有頻率位置； (iii) 所有時間和頻率位置； (iv) -些矩形時間和頻率位置；以及 矩形時間和頻率區(qū)域內(nèi)的所有時間和頻率位置。
15. 根據(jù)權利要求11的接收器，其中所述步驟進一步包括： 將所述層中的特定層選擇為頻率平坦的并且將所述層中的特定層選擇為頻率選擇性 的，其中層的總數(shù)等于四，其中所述四個層中的兩個層被選擇為頻率平坦的，并且其中所述 四個層中的兩個層被選擇為頻率選擇性的。
16. 根據(jù)權利要求11的接收器，其中所述步驟進一步包括： 將所述層中的特定層選擇為頻率平坦的并且將所述層中的特定層選擇為頻率選擇性 的，其中所述一個或多個期望層被選擇為頻率選擇性的，并且其中所述一個或多個干擾層 被選擇為頻率平坦的。
17. 根據(jù)權利要求11的接收器，其中所述步驟進一步包括： 將所述層中的特定層選擇為頻率平坦的并且將所述層中的特定層選擇為頻率選擇性 的，其中所述一個或多個干擾層中的主導的干擾層被選擇為頻率選擇性的，并且其中所述 一個或多個干擾層中的其它干擾層被選擇為頻率平坦的。
18. 根據(jù)權利要求11的接收器，其中所述步驟進一步包括： 將所述一個或多個期望層以及所述一個或多個干擾層中的特定層選擇為在所述估計 中是頻率平坦的，其中在所述估計中使用所述頻率平坦的層的統(tǒng)計而不是所述頻率平坦的 層的瞬時值。
19. 根據(jù)權利要求11的接收器，其中所述步驟進一步包括： 使用以下各項中的至少一項來求解所述等式： (i) 最小二乘法； (ii) 具有載荷因子的最小二乘法，其中所述載荷因子基于以下各項中的一項或多項： ⑴預定值，⑵預定對角矩陣，⑶信噪比（SNR)，（4)信號干擾噪聲比（SINR)，以及（5)計 算穩(wěn)定性；以及 (iii) 最小均方誤差（MMSE)法。
20. 根據(jù)權利要求19的接收器，其中所述步驟進一步包括： 通過利用矩陣的結(jié)構來對所述矩陣求逆，其中所述求逆包括： (i) 將所述矩陣劃分為更小的塊； (ii) 對所述更小的塊中的一個或多個塊求逆；以及 (iii) 根據(jù)所述更小的塊的逆和所述更小的塊來計算所述矩陣的逆中的塊。
【文檔編號】H04L25/03GK104488214SQ201380024938
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權日:2012年4月5日
【發(fā)明者】K·S·岡馬達姆, 孫亞崑, R·辛德瑞隆, H-L·婁 申請人:馬維爾國際貿(mào)易有限公司