本申請要求享有于2015年2月9日提交的申請?zhí)枮?4/617,598、發(fā)明名稱為“全雙工通信系統(tǒng)的訓練信號的系統(tǒng)和方法”的美國非臨時申請的權(quán)益，并且涉及以下于2015年2月9日提交的申請?zhí)枮?4/617,679、發(fā)明名稱為“無線通信系統(tǒng)中的全雙工操作的系統(tǒng)和方法”的共轉(zhuǎn)讓(co-assigned)美國非臨時申請，所述各申請通過引用結(jié)合于此。

本公開總體上涉及數(shù)字通信，并且更具體地涉及用于全雙工通信系統(tǒng)的訓練信號的系統(tǒng)和方法及其使用。

背景技術(shù)：

全雙工被考慮為用于第五代(5g)及往后無線通信系統(tǒng)的無線電接入技術(shù)。在全雙工操作中，設(shè)備在相同的信道上同時發(fā)送和接收。全雙工通信系統(tǒng)中的重大挑戰(zhàn)是在設(shè)備的接收器處的干擾，其中該干擾直接來自設(shè)備的發(fā)送器。這種干擾可以被稱為自干擾。例如，對于第三代合作伙伴計劃(3gpp)長期演進(lte)基站收發(fā)器，該自干擾可以比3gpplte基站收發(fā)器的接收器的靈敏度水平高出多達120db。

因此，需要訓練信號(或類似地，導頻信號)來幫助促進信道沖激響應(cir)估計，以實現(xiàn)接收信號中的干擾消除，同時也需要用于使用該訓練信號的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提供全雙工通信系統(tǒng)的訓練信號的系統(tǒng)和方法及其使用的本公開示例性實施例。

根據(jù)本公開的示例性實施例，提供了一種用于在全雙工模式下操作設(shè)備的方法。所述方法包括：由所述設(shè)備發(fā)送從序列中衍生出的訓練信號，所述訓練信號用于估計所述設(shè)備的發(fā)射天線與接收天線之間的通信信道的信道沖激響應(cir)，并且由所述設(shè)備估計所述通信信道的cir。所述方法還包括：由所述設(shè)備在接收天線上接收與第一傳輸相對應的信號，由所述設(shè)備根據(jù)所述估計的cir來消除存在于所述接收信號中的自干擾，所述自干擾產(chǎn)生于所述設(shè)備的發(fā)射天線進行的第二傳輸，從而產(chǎn)生消除了干擾的接收信號，并且由所述設(shè)備處理所述消除了干擾的接收信號。

根據(jù)本公開的另一示例實施例，提供了一種用于全雙工操作的設(shè)備。所述設(shè)備包括發(fā)送器、可操作地耦合到所述發(fā)送器的處理器、以及可操作地耦合到所述處理器的接收器。所述發(fā)送器發(fā)送從序列中衍生出的訓練信號，所述訓練信號用于估計所述設(shè)備的發(fā)射天線與接收天線之間的通信信道的信道沖激響應(cir)。所述處理器估計所述通信信道的cir，根據(jù)估計的cir消除接收信號中存在的自干擾，其中所述接收信號對應于在所述接收天線上的第一傳輸，所述自干擾產(chǎn)生于所述設(shè)備的所述發(fā)射天線進行的第二發(fā)射，從而產(chǎn)生了消除了干擾的接收信號，并且所述處理器處理所述消除了干擾的接收信號。所述接收器接收所述信號。

根據(jù)本公開的又一示例性實施例，提供了一種通信系統(tǒng)。所述通信系統(tǒng)包括多個用戶設(shè)備，以及可操作地耦合到所述多個用戶設(shè)備的全雙工設(shè)備。所述全雙工設(shè)備包括處理器和非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)存儲供所述處理器執(zhí)行的程序。所述程序包括指令，用以發(fā)送從序列中衍生出的訓練信號，所述訓練信號用于估計所述設(shè)備的發(fā)射天線與接收天線之間的通信信道的信道沖激響應(cir)、估計所述通信信道的cir、接收與所述接收天線上的第一傳輸對應的信號、根據(jù)所述估計的cir來消除存在于所述接收信號中的自干擾，所述自干擾產(chǎn)生于所述設(shè)備的發(fā)射天線進行的第二傳輸，從而產(chǎn)生消除了干擾的接收信號，并且處理所述消除了干擾的接收信號。

示例性實施例的實施例的有益特征可以包括用于發(fā)送訓練信號的方法。所述方法包括由用于在全雙工模式下操作的設(shè)備從序列集中生成多個訓練序列，所述多個訓練序列根據(jù)通信系統(tǒng)要求生成；由所述設(shè)備將第一訓練序列映射到發(fā)射天線；由所述設(shè)備將所述映射的訓練序列與數(shù)據(jù)符號進行復用，從而產(chǎn)生傳輸流；以及由所述設(shè)備發(fā)送所述傳輸流。

所述方法還可以包括，其中所述序列集中的每個序列都具有作為縮放單位矩陣的相關(guān)矩陣。該方法還可以包括，其中發(fā)送所述傳輸流包括過濾所述傳輸流。該方法還可以包括，其中所述通信系統(tǒng)要求包括以下至少之一：所述序列的長度在添加循環(huán)前綴之前等于期望符號長度n，其中n是整數(shù)值；所述序列集的大小至少等于所述設(shè)備nb的發(fā)射天線的數(shù)目；并且序列區(qū)段長度至少等于信道時延擴展lb，其指示用于序列集中的序列的自相關(guān)和交叉相關(guān)的最小序列區(qū)段長度。該方法還可以包括，還包括在復用之前將循環(huán)前綴附加到映射的訓練序列。

實施例的一個優(yōu)點是使用zcz序列來生成訓練序列允許改進的cir估計精度以及改進的消除性能。

附圖說明

為了更完整地理解本公開及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖的下述說明，其中：

圖1示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的示例性通信系統(tǒng)；

圖2示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的示例性全雙工設(shè)備；

圖3a示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的示例性全雙工子幀結(jié)構(gòu)；

圖3b示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的用于支持全雙工操作的通信系統(tǒng)的幀的子幀的示例性序列；

圖4a示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的示例性全雙工設(shè)備；

圖4b示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的示例性干擾消除單元；

圖5示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例在不同樣本指數(shù)(sampleindex)下的示例性消除殘差的數(shù)據(jù)圖；

圖6示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例在全雙工通信系統(tǒng)的訓練信號的選擇中發(fā)生的示例性操作的流程圖；

圖7示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例在全雙工模式中操作的設(shè)備上發(fā)生的示例性操作的流程圖；

圖8示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的用于發(fā)送訓練信號的示例性數(shù)據(jù)路徑的圖；

圖9a示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的示例性信道估計器；

圖9b示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的第一示例性mimo接收器；

圖9c示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的第二示例性mimo接收器；

圖10示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的突出顯示隨機ofdm訓練信號和基于zcz序列的訓練信號之間的差異的示例性消除殘差的數(shù)據(jù)圖；并且

圖11示出了根據(jù)本文描述的示例性實施例的示例性通信設(shè)備。

具體實施方式

下面詳細討論本示例性實施例的操作及其結(jié)構(gòu)。然而，應當理解，本公開提供了可以在各種各樣的具體上下文中體現(xiàn)的許多可應用的創(chuàng)造性概念。所討論的具體實施例僅僅是本公開的具體結(jié)構(gòu)和本公開操作方式的說明，而不限制本公開的范圍。

本公開的一個實施例涉及用于全雙工通信系統(tǒng)的訓練信號(或?qū)ьl信號)及其使用。例如，全雙工設(shè)備發(fā)送從零相關(guān)區(qū)(zcz)序列衍生出的訓練信號，該零相關(guān)區(qū)(zcz)序列用于估計設(shè)備的發(fā)射天線與接收天線之間的通信信道的信道沖激響應(cir)，并且估計通信信道的cir，在接收天線處接收對應于第一傳輸?shù)男盘枴Ｔ撊p工設(shè)備還根據(jù)所估計的cir和已知的發(fā)送符號來消除存在于所接收信號中的自干擾，該自干擾是由該設(shè)備的發(fā)射天線進行的第二傳輸所引起，從而產(chǎn)生消除干擾的接收信號，并且處理該消除干擾的接收信號。

本公開將結(jié)合在特定上下文中的示例性實施例進行描述，該實施例即支持全雙工操作的兼容第三代合作伙伴計劃(3gpp)長期演進(lte)tdd的通信系統(tǒng)。本公開可以應用于符合標準的通信系統(tǒng)，例如兼容3gpplte頻分雙工(fdd)，ieee802.11等技術(shù)標準的通信系統(tǒng)和兼容非標準的支持全雙工操作的通信系統(tǒng)。

圖1示出了示例性通信系統(tǒng)100。通信系統(tǒng)100包括enb105。enb105可以服務用戶設(shè)備(ue)，例如ue110，ue112和ue114。一般來說，enb105可以作為ue的中介，接收去往和來自ue的傳輸，然后將傳輸轉(zhuǎn)發(fā)到它們的預期目的地。通信系統(tǒng)100還可以包括中繼節(jié)點(rn)120，其使用由enb105提供的一些帶寬來服務ue，例如ue116。rn120可以通過利用enb105所提供的一些網(wǎng)絡(luò)資源來幫助改善覆蓋，數(shù)據(jù)速率以及整體通信系統(tǒng)性能。enb還可以通常被稱為基站、nodeb、控制器、接入點、基站收發(fā)器等，而ue也可以通常被稱為站、移動設(shè)備、移動臺、終端、用戶、訂戶等等。通信系統(tǒng)100還可以包括設(shè)計設(shè)備130。設(shè)計裝置130可以用于設(shè)計和/或選擇在全雙工操作中使用的訓練信號。訓練信號也可以通常被稱為導頻信號。訓練信號和導頻信號在本文中可以互換使用而不失一般性。設(shè)計設(shè)備130可以為通信系統(tǒng)100設(shè)計和/或選擇訓練信號?；蛘?，設(shè)計設(shè)備130可以為通信系統(tǒng)100的一部分設(shè)計和/或選擇訓練信號，并且通信系統(tǒng)100可以包括多個設(shè)計設(shè)備。設(shè)計設(shè)備130可以是如圖1所示的獨立實體?；蛘?，設(shè)計設(shè)備130可以與另一網(wǎng)絡(luò)實體，例如enb同地協(xié)作。

雖然應當理解，通信系統(tǒng)可以使用能夠與多個ue通信的多個enb，但是為了簡單起見，僅示出一個enb、一個rn、一個設(shè)計設(shè)備和多個ue。

半雙工設(shè)備僅能夠在允許其通信的任何給定時間，頻率和/或空間性上進行發(fā)送或接收。通常，半雙工設(shè)備不必擔心自干擾。換句話說，由于半雙工設(shè)備的接收器沒有在與半雙工設(shè)備的發(fā)送器相同的時間，頻率和/或空間性下使用，接收器不必擔心由發(fā)送器引起的干擾。全雙工設(shè)備能夠在相同的給定時間，頻率和/或空間性，其可以被簡單地稱為信道上進行發(fā)送和接收，而全雙工設(shè)備被允許在該信道上通信。全雙工設(shè)備可以具有內(nèi)置機制來補償自干擾。全雙工設(shè)備也可以作為半雙工設(shè)備進行工作。

圖2示出了示性全雙工設(shè)備200。全雙工設(shè)備200可以是能夠進行全雙工操作的enb。全雙工設(shè)備200也可以是能夠進行全雙工操作的ue。全雙工設(shè)備200可以包括一個或多個發(fā)射天線205和一個或多個接收天線210。由于在大多數(shù)實現(xiàn)中，發(fā)射天線205相對靠近或與接收天線210并置(共享)，因此使用發(fā)射天線205發(fā)送的信號可以以出現(xiàn)在接收天線210，并且其傳輸功率水平顯著高于遠程定位設(shè)備傳輸?shù)饺p工設(shè)備200的功率水平。盡管全雙工設(shè)備200在圖2中被示為具有并置的發(fā)射天線205和接收天線210，但是全雙工設(shè)備200的替代實現(xiàn)式可以具有并置或遠程定位的發(fā)射天線205和/或接收天線210。作為說明性示例，替代性全雙工設(shè)備可以包括用作發(fā)射天線和/或接收天線的多個遠程天線。因此，具有并置天線的全雙工設(shè)備200的圖示不應被解釋為限制示例性實施例的范圍或精神。

如前所述，自干擾在全雙工通信系統(tǒng)的發(fā)展中一直是相當大的障礙。一般來說，接收器中的自干擾消除包括在訓練周期期間的信道估計，其中訓練信號(或?qū)ьl信號)被發(fā)送以促進信道估計，例如多輸入多輸出(mimo)信道估計，cir估計等，以及基于已知的發(fā)送數(shù)據(jù)符號和信道估計來產(chǎn)生自干擾的復制品。

為了支持傳統(tǒng)設(shè)備，例如，半雙工設(shè)備，可以修改現(xiàn)有的半雙工幀結(jié)構(gòu)以支持全雙工通信，包括訓練信號(或?qū)ьl信號)的傳輸，以便于信道估計。作為說明性示例，第三代合作伙伴計劃(3gpp)長期演進(lte)tdd幀結(jié)構(gòu)可以被修改以支持全雙工通信。圖3a示出了示例性全雙工子幀結(jié)構(gòu)300。全雙工子幀結(jié)構(gòu)300基于兼容3gppltetdd的通信系統(tǒng)的子幀配置3。全雙工子幀結(jié)構(gòu)300的子幀o和2可以分別用于下行傳輸和上行傳輸。全雙工子幀結(jié)構(gòu)300的子幀1可以是包括下行(dwpts)部分305、保護周期/訓練周期(gp/tp)310和上行(uppts)部分315的特殊子幀。gp/tp310可以用于幾個目的。例如，當全雙工子幀結(jié)構(gòu)300與傳統(tǒng)(半雙工)enb結(jié)合使用時，gp/tp310可以用作dwpts部分305和uppts部分315之間的用于從下行傳輸切換到上行傳輸?shù)膅p。然而，例如，當全雙工子幀結(jié)構(gòu)300與全雙工enb結(jié)合使用時，gp/tp310還可以用于允許全雙工設(shè)備根據(jù)在半雙工gp/tp310中發(fā)送的訓練信號(或?qū)ьl信號)來執(zhí)行cir估計。可以使用特殊子幀配置來調(diào)整gp/tp310的長度。

全雙工子幀結(jié)構(gòu)300的剩余子幀可以以靈活(f)方式使用，這意味著每個子幀可以用于下行傳輸和/或上行傳輸。換句話說，可以為每個子幀調(diào)度一個或多個上行傳輸和/或一個或多個下行傳輸。可以基于多個準則(多準則)來優(yōu)化可以以靈活方式使用的子幀的調(diào)度，例如最大容量，干擾約束等。從ue的角度來看，ue可能需要能夠基于在控制信道或更高層信令(例如無線電資源控制(rrc)信令)上接收的調(diào)度分配來準備上行傳輸或下行接收。

圖3b示出了支持全雙工操作的通信系統(tǒng)的幀350的子幀的示例性序列。幀350可以以通信系統(tǒng)的幀為代表，該通信系統(tǒng)支持使用擴展到利用配置0、1、2和6，并兼容3gppltetdd的通信系統(tǒng)的全雙工操作。幀350包括第一特殊子幀355，其包括dwpts部分、gp/tp部分和uppts部分。幀350還包括第二特殊子幀360。對于擴展到支持利用配置3、4和5，并兼容3gppltetdd的通信系統(tǒng)的全雙工操作的通信系統(tǒng)，代表性幀可以是類似的，但是除了每個幀只有單個特殊子幀之外。訓練周期的長度以及周期性可以取決于環(huán)境和/或通信系統(tǒng)因素。作為說明性示例，可能需要滿足接收器處的信道估計器的信噪比(snr)要求，并且可能在確定訓練周期的長度和/或周期性中起作用。在確定訓練周期的長度和/或周期性中可能起作用的另一因素可以是例如訓練的重復小于信道的時間相關(guān)性的要求。在題為“無線通信系統(tǒng)中的全雙工傳輸?shù)南到y(tǒng)和方法”的共轉(zhuǎn)讓的(co-assigned)專利申請中提供了關(guān)于支持全雙工操作的幀結(jié)構(gòu)的詳細描述。

圖4a示出了示例性全雙工設(shè)備400。全雙工設(shè)備400包括天線，所述天線包括由包括發(fā)送器“tx1”407在內(nèi)的各發(fā)送器和包括接收器“rx1”409在內(nèi)的各接收器共享的天線405。全雙工設(shè)備400還包括循環(huán)器，包括循環(huán)器409，其將天線，例如天線405，耦合到相關(guān)聯(lián)的發(fā)送器(例如發(fā)送器407)和接收器(例如接收器409)。接收器上的自干擾可源于不同的路徑(通常稱為多徑)而引起。作為說明性示例，發(fā)送的信號可以通過循環(huán)器泄漏并且由天線反射到接收器。此外，來自并置天線的其他發(fā)送信號以及圍繞結(jié)構(gòu)的發(fā)射信號的反射可以被接收器檢測。為了有效地去除接收器中的自干擾，必須準確地估計從發(fā)送器到接收器的信道估計(例如，mimo信道估計、cir等)，使得自干擾的復制品可以被再現(xiàn)并用于消除接收器上的自干擾，例如在干擾消除單元413上進行消除。在消除了干擾的接收信號可以由信號處理單元415處理以產(chǎn)生信息。

圖4b示出了示例性干擾消除單元450。干擾消除單元450可以是圖400的全雙工設(shè)備400的干擾消除單元的示例性實現(xiàn)。干擾消除單元450可以按多階段模式操作。在第一階段中，干擾消除單元450可以使用信道估計單元455來執(zhí)行信道估計，例如cir估計、mimo信道估計等?？梢岳帽话l(fā)送以促進信道估計的訓練信號(或?qū)ьl信號)(例如x1，x2，...，xnb)來執(zhí)行信道估計。作為示意性示例，回到圖3a和3b，可以在特殊子幀的半雙工gp/tp部分中發(fā)送訓練信號。在第二階段中，干擾消除單元450的干擾復制品生成單元460可基于已知的發(fā)送數(shù)據(jù)符號(例如，x1，x2，...，xnb)和信道估計單元455產(chǎn)生的信道估計(例如)，生成自干擾復制品。組合器465可以將(由干擾復制品生成單元460生成的)干擾復制品與接收信號(例如yp)進行組合(即從中減去)，以產(chǎn)生接收信號的無干擾或干擾抑制版本。

為了討論的目的，請考慮一個一般的mimo通信系統(tǒng)，其有nb個發(fā)射天線、mb個接收天線，以及代表從發(fā)送器到接收器的信道時延擴展的如個抽頭，并且該訓練信號以半雙工模式發(fā)送，即在訓練周期中只發(fā)送訓練信號，不允許來自通信其他端的傳輸。因為天線通常并置或同地協(xié)作，因而假設(shè)任何發(fā)送器和接收器對之間的cir均具有相同的長度(即lb)。然而，本文給出的示例性實施例能夠操作具有不同信道時延擴展的cir。在第p個接收器上的樣本的基帶表達式可以表示為

其中xq(.)是從第q個天線發(fā)送的訓練信號的訓練符號，gp，q(.)是從第q個發(fā)射天線到第p個接收天線的cir的抽頭，并且vp(.)是接收器上的awgn。注意到由于在訓練周期中發(fā)送的訓練信號假設(shè)為半雙工，所以式(1)中不存在想要的信號。對于具有n個樣本的塊，n＝k，k+1，...，k+n-1，為了方便，將它們收集在向量中，并將式(1)推廣到矩陣形式，可以表示為：

yp＝xgp+vp(2)

其中

yp＝[yp(k)，yp(k+1)，...，yp(k+n-1)]^t(3)

且

vp＝[vp(k)，v(k+1)，...，vp(k+n-1)]^t(4)

二者都是n×1向量，t表示矩陣轉(zhuǎn)置，則gp是nblb×1向量，代表著從所有發(fā)射天線到第p個接收天線的總cir。換言之，有：

來自所有發(fā)射天線的訓練符號可以堆疊在n×nblb矩陣x中，其可以具有形式：

其中xq是n×lb信道卷積矩陣，其中來自第q個發(fā)射天線的符號可表示為：

如果x已知并且vp是高斯白噪聲向量，則式(2)中達到cramer-rao下限(crlb)的cir的估計量(estimator)gp可以是最小二乘(ls)估計量，可表示為：

其中h表示矩陣共軛轉(zhuǎn)置。然后可以生成自干擾的復制品，有：

則消除殘差(cancellationresidual)可以表示為：

ls信道估計量需要對與所發(fā)送的數(shù)據(jù)符號相關(guān)聯(lián)的相關(guān)矩陣進行矩陣求逆，可表示為：

rx＝x^hx(11)

其中維度nblb×nblb隨著發(fā)射天線的數(shù)目和信道抽頭數(shù)線性增長，這就使得在nb范圍為從2至8、lb的范圍為20及以上時，難以為典型mimo系統(tǒng)(例如3gpplte)實時計算矩陣求逆。

注意到可以先驗地計算矩陣求逆并存儲以供后續(xù)使用。但是，此解決方案可能需要大量內(nèi)存空間。典型的fd系統(tǒng)可能需要多級消除，并且每個級所需的信道抽頭數(shù)可以不同。因此，可能需要存儲多個版本的每個版本具有不同的維度。此外，預先計算矩陣求逆會導致信道估計器無法動態(tài)地調(diào)整抽頭數(shù)來最佳地匹配多徑環(huán)境，也就會限制信道估計器的適應性。

此外，計算矩陣求逆(無論是先驗地還是實時地)具有與維度增加相關(guān)聯(lián)的數(shù)值不穩(wěn)定性。為了討論的目的，請考慮帶寬20mhz、n＝2048和循環(huán)前綴長度ncp＝512的2×2mimolte系統(tǒng)(nb＝mb＝2)的示例。按照lb＝40的瑞利多徑情況建模，并且用具有隨機64-qam數(shù)據(jù)的單個正交頻分復用(ofdm)符號用作訓練信號。表1示出了矩陣求逆本身的數(shù)值不穩(wěn)定性。表1示出了根據(jù)示例性實施例的訓練信號的相關(guān)矩陣的條件數(shù)、基于訓練信號的ls估計量的信道估計誤差、和隨機ofdm符號的殘差均方誤差(mse)。在隨機ofdm符號下，rx的條件數(shù)可以高達1.37×10¹⁷，這表示rx近于奇異(singular)，并且即使使用基于奇異值分解(svd)的偽求逆來計算矩陣求逆，也將在數(shù)值上不穩(wěn)定。這種數(shù)值上的不穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化為更大的信道估計誤差和更高的消除殘差，如表1所示。

表1：矩陣求逆中固有的數(shù)值不穩(wěn)定性

此外，數(shù)值不穩(wěn)定性還可能使信道估計產(chǎn)生數(shù)據(jù)依賴性，也就可能在訓練周期之外的自干擾復制品(由式(9)產(chǎn)生)中的ofdm符號之間引入不連續(xù)性。這種不連續(xù)性可能在消除殘差(由式(10)產(chǎn)生)中表現(xiàn)為ofdm符號之間的尖峰。圖5示出了不同樣本指數(shù)(sampleindex)的示例性消除殘差的數(shù)據(jù)圖500。數(shù)據(jù)圖500從如上所述的2×2mimolte系統(tǒng)得出的數(shù)據(jù)而生成。

根據(jù)示例性實施例，選擇相關(guān)矩陣是單位矩陣或縮放單位矩陣的信號作為訓練信號(或?qū)ьl信號)來用于全雙工通信系統(tǒng)。換言之，有：

其中則ls估計量可以表示為：

其為訓練信號和接收到的樣本之間的交叉相關(guān)，并且矩陣求逆被完全消去。可以基于式(5)和(6)來重新調(diào)整式(13)，以使信道估計器更靈活，此時估計量可以表示為：

其中

式(15)可意味著任一對發(fā)送器和接收器中的單獨的cir都可單獨地和獨立地估計。換言之，有：

以上發(fā)現(xiàn)的一個好處在于，單獨的cir可以具有不同的長度lp，q而不是相等的長度lb(比如可以重新定義為各個cir的最大信道長度)。另一個好處在于，如果有多個計算引擎可用，則可以并行計算各個信道估計量。

為了推導出比式(12)更可實現(xiàn)的充分條件來求解(式(13))并為訓練信號的設(shè)計提供指導，將式(11)關(guān)于式(6)展開，可表示為：

式(17)中的每個子塊矩陣還可以使用式(7)進一步展開，可表示為

其中

且有

k1，k2∈{k，k-1，...，k-lb+1}，或|k1-k2|∈{0，1，...，lb-1}(20)

假設(shè)每個訓練信號在發(fā)送之前附加最后ncp(ncp＞lb)個樣本的循環(huán)前綴。則式(19)的相關(guān)性變?yōu)槭?20)的lb個延遲的區(qū)段內(nèi)的周期相關(guān)性，其中n+k1和n+k2是n的模(mod)。若滿足以下條件，則式(12)的命題為真：

且對于式(20)的區(qū)段中的任何k1和k2都有：

式(21)和(22)在式(20)區(qū)段內(nèi)的充分條件就是零相關(guān)區(qū)(zcz)序列的定義。

根據(jù)示例性實施例，zcz序列用作全雙工通信系統(tǒng)中的訓練序列。一般來說，任何zcz序列，例如二進制和多相zcz序列，都可以用作mimo全雙工通信系統(tǒng)中各個發(fā)射天線的訓練信號，只要zcz序列集的參數(shù)滿足通信系統(tǒng)的要求。這些要求的示例可以包括：zcz序列的長度等于期望的符號長度n(在添加循環(huán)前綴之前)；zcz序列集的大小等于或大于發(fā)射天線的數(shù)目nb；以及zcz區(qū)段長度等于或大于決定著zcz序列集中各序列的自相關(guān)和交叉相關(guān)的最小zcz區(qū)段長度的信道時延擴展lb等等。由于zcz序列的設(shè)計中有著廣泛的可用性和較大的自由度，故而示例性實施例可以適用于幾乎任何通信系統(tǒng)(例如ofdm和/或ofdma、單載波和cdma系統(tǒng)等)。

應當理解，基于zcz序列集合的訓練信號僅是實現(xiàn)式(12)中表示的充分條件的一個示例。其他類型的序列也可以用作訓練信號，只要滿足式(12)中表達的條件即可。

圖6示出了在全雙工通信系統(tǒng)選擇的訓練信號中發(fā)生的示例性操作600的流程圖。當設(shè)備選擇全雙工通信系統(tǒng)的訓練信號時，操作600可以指示在設(shè)備中發(fā)生的操作，諸如全雙工enb和/或全雙工ue的全雙工設(shè)備，或諸如設(shè)計設(shè)備130的設(shè)計設(shè)備。

操作600可以開始于設(shè)備選擇滿足通信系統(tǒng)要求的信號集(塊605)。該信號集可以滿足如等式12以及式(21)和(22)中所表示的條件。例如，可以使用zcz信號，并且所選擇的zcz信號集可以滿足式(12)、(21)和(22)中設(shè)置的條件。選擇的zcz信號集也可以滿足通信系統(tǒng)要求，例如zcz序列的長度等于期望的符號長度n(在添加循環(huán)前綴之前)；zcz序列集的大小等于或大于發(fā)射天線的數(shù)目nb；以及該zcz區(qū)段長度等于或大于決定著zcz序列集中各序列的自相關(guān)和交叉相關(guān)的最小zcz區(qū)段長度的信道時延擴展lb等等。設(shè)備可以保存zcz信號集(塊610)。zcz信號集(或zcz信號集的有關(guān)信息，其足以用于生成該zcz信號集的副本)可以保存到本地存儲器、遠程存儲器、本地數(shù)據(jù)庫、遠程數(shù)據(jù)庫、本地服務器、遠程服務器等。

圖7示出了在以全雙工模式下操作的設(shè)備上發(fā)生的示例性操作700的流程圖。當設(shè)備在全雙工模式下操作時，操作700可以代表在設(shè)備上，例如能夠進行全雙工操作的enb或全雙工ue上，發(fā)生的操作。

操作700可以開始于設(shè)備發(fā)送用于全雙工cir估計的訓練信號(塊705)。訓練信號可以是zcz信號，或是為達到通信系統(tǒng)要求而選擇的滿足式(12)的任何其他類型的信號。訓練信號可以由設(shè)備、設(shè)計設(shè)備、技術(shù)標準、通信系統(tǒng)的運營商等來選擇。該設(shè)備可以根據(jù)訓練信號測量自干擾，以及估計cir(塊710)。設(shè)備可以發(fā)送和/或接收(塊715)。該設(shè)備可以通過使用估計的cir來消除接收信號中存在的干擾(塊720)。設(shè)備可以在干擾消除之后再處理包含在接收信號中的信息(塊725)。

圖8示出了用于發(fā)送訓練信號的示例性數(shù)據(jù)路徑的圖800。圖800可以表示用于發(fā)送訓練信號的數(shù)據(jù)路徑，該訓練信號包括zcz序列或是為達到通信系統(tǒng)要求而選擇的滿足式(12)的任何其他類型的信號，該訓練信號用于促進全雙工信道的cir估計。圖800可以包括序列集構(gòu)造器805、映射器810、可能有需要或訓練信號的類型有要求的循環(huán)前綴單元815、復用器820、濾波器825和射頻(rf)電路830。序列集構(gòu)造器805用于從zcz信號生成序列集，例如訓練信號序列集。序列集構(gòu)造器805被配置為用通信系統(tǒng)要求作為輸入，該通信系統(tǒng)要求包括zcz序列的長度等于期望的符號長度n(在添加循環(huán)前綴之前)、zcz序列集的大小等于或大于發(fā)射天線的數(shù)目nb、以及zcz區(qū)段長度等于或大于決定著zcz序列集中各序列的自相關(guān)和交叉相關(guān)的最小zcz區(qū)段長度的信道時延擴展lb等等，并且序列集構(gòu)造器805根據(jù)通信系統(tǒng)要求生成序列集。

可以將序列集提供給映射器810，該映射器810用于將序列映射到發(fā)射天線端口。映射器810可以從每個發(fā)射天線所用的序列集中選擇序列。通常，為發(fā)射天線選擇的序列是唯一的，并且不對其他發(fā)射天線重用。在序列集大于發(fā)射天線的數(shù)目的情況下，可以將未選擇的序列分配給相鄰小區(qū)，以幫助抑制同信道干擾。循環(huán)前綴單元815用于向所選擇的序列添加循環(huán)前綴，產(chǎn)生擴展序列。所使用的循環(huán)前綴可以具有長度ncp，其中ncp≥lb。擴展序列可以由復用器820復用。復用器820可以將擴展序列與數(shù)據(jù)符號進行復用，從而產(chǎn)生符號流。濾波器825用于對符號流進行濾波，例如以確保符號滿足頻譜要求。rf電路830用于為傳輸而準備濾波后的符號，包括升頻轉(zhuǎn)換、放大等。

圖9a示出了示例性信道估計器900。信道估計器900用于利用發(fā)射天線所發(fā)送的訓練信號來估計全雙工設(shè)備的發(fā)射天線與接收天線之間的信道。信道估計器900包括循環(huán)前綴單元905、矩陣乘法單元910、序列選擇器915、卷積矩陣單元920和縮放單元925。循環(huán)前綴單元905用于去除在發(fā)送時附加到訓練序列上的循環(huán)前綴并產(chǎn)生接收的訓練序列yp。矩陣乘法單元910用于將接收的訓練序列(yp)與用作訓練序列xq的zcz序列相乘。zcz序列可以根據(jù)一個值來選擇，例如提供給序列選擇器915的與發(fā)射天線相關(guān)聯(lián)的指數(shù)q。所選擇的zcz序列可以由卷積矩陣單元920用于生成卷積矩陣，從而產(chǎn)生xq。矩陣乘法單元910的輸出可由縮放單元925縮放，以產(chǎn)生信道估計

圖9b示出了第一示例性mimo接收器930。mimo接收器930可以是全雙工設(shè)備的接收器上的mimo接收器的串行實現(xiàn)。圖9c示出了第二示例性mimo接收器960。mimo接收器960可以是全雙工設(shè)備的接收器上的mimo接收器的并行實現(xiàn)。只要lp，q≤lb，則發(fā)送器-接收器對的各個cir的長度可以不同。

圖10示出了示例性消除殘差的數(shù)據(jù)圖1000，突出顯示了隨機ofdm訓練信號與基于zcz序列的訓練信號之間的差異。如圖10所示，第一跡線1005表示如圖5所示的隨機ofdm訓練信號的消除殘差，第二跡線1010表示基于zcz序列的訓練信號的消除殘差。所使用的zcz序列是zadoff-chu序列，對應系統(tǒng)參數(shù)：nb＝mb＝2；lte系統(tǒng)帶寬＝20mhz；n＝2048；ncp＝512且lb＝40。生成具有長度n且根u＝1的基本zadoff-chu序列(選擇1作為根是任意的，也可以使用與n互質(zhì)的其他根)。換言之，有：

由于zadoff-chu序列的循環(huán)移位屬性，基底zadoff-chu序列可以平移一系列ncs＝128個位置，以生成最大zcz區(qū)段ncs-1(127)的有16個zcz序列的序列集。zcz區(qū)段大小ncs-1的選擇使得其大于lb，并且可以處理最大時延擴展為128個抽頭的信道。該集合可以在具有最大數(shù)量為16個發(fā)射天線的系統(tǒng)中使用。在集合中，余下的zcz序列可表示為：

xq(n)＝x1((n+(q-1)128)modn)，q＝2，3，...，16；n＝0，1，...，n-1(24)

注意到zadoff-chu序列的使用可允許高度的靈活性和大自由度來支持廣范的通信系統(tǒng)要求，即序列長度、zcz區(qū)段長度、集合大小等等。將第一跡線1005與第二跡線1010進行比較可以看出，信道估計精度和消除性能都得到了改進。此外，數(shù)值穩(wěn)定性得以提高。

圖11示出了示例性通信設(shè)備1100。通信設(shè)備1100可以是全雙工設(shè)備的實現(xiàn)，例如全雙工enb或全雙工ue。通信設(shè)備1100可以用于實現(xiàn)本文所詳述的各種實施例。如圖11所示，發(fā)送器1105用于發(fā)送幀、訓練信號等。通信設(shè)備1100還包括用于接收幀、訓練信號等的接收器1110。為了簡明起見，這里未示出其他常規(guī)單元，例如在發(fā)送器和接收器中使用的編碼器、解碼器、調(diào)制器和解調(diào)器。

訓練序列生成單元1120用于生成在cir估計中使用的訓練序列。訓練序列生成單元1120用于從zcz序列或滿足式(12)所示條件的任何其他類型的序列中生成訓練序列。訓練序列生成單元1120用于生成滿足通信系統(tǒng)要求的訓練序列。映射器1122用于將訓練序列映射到發(fā)射天線端口。映射器1122用于從各訓練序列中為每個發(fā)射天線選擇訓練序列。如果需要循環(huán)前綴單元1124，則將其用于向所選擇的訓練序列添加循環(huán)前綴以產(chǎn)生擴展序列，或者從接收信號中去除循環(huán)前綴。復用器1126用于將擴展序列與數(shù)據(jù)符號進行復用。濾波器1128用于對復用符號進行濾波，例如以確保符號滿足頻譜要求。測量/估計單元1130用于測量信道。測量/估計單元1130用于根據(jù)訓練信號測量信道。測量/估計單元1130用于基于信道的測量來估計信道的cir。干擾消除單元1132用于從接收信號中消除干擾(自干擾和其他)。干擾消除單元1132用于從已知的發(fā)送數(shù)據(jù)和所估計的cir中生成干擾復制品，從接收信號中減去該復制品，以生成干擾消除后的信號。存儲器1140用于存儲訓練序列、接收到的信號、信道測量、cir估計、干擾復制品、干擾消除后的信號等。

通信設(shè)備1100的各要素可以實現(xiàn)為特定的硬件邏輯塊。在替代方案中，通信設(shè)備1100的要素可以被實現(xiàn)為在處理器、控制器、專用集成電路等中執(zhí)行的軟件。在又一替代方案中，通信設(shè)備1100的要素可以實現(xiàn)為軟件和/或硬件的組合。

例如，接收器1110和發(fā)送器1105可以實現(xiàn)為特定硬件塊，同時訓練序列生成單元1120、映射器1122、循環(huán)前綴單元1124、復用器1126、濾波器1128、測量/估計單元1130和干擾消除單元1132可以是在微處理器(例如處理器1115)或現(xiàn)場可編程邏輯陣列的定制電路或定制編譯邏輯陣列中執(zhí)行的軟件模塊。訓練序列生成單元1120、映射器1122、循環(huán)前綴單元1124、復用器1126、濾波器1128、測量/估計單元1130和干擾消除單元1132可以是存儲在存儲器1130中的模塊。

雖然已經(jīng)詳細描述了本公開及其優(yōu)點，但是應當理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本公開的精神和范圍的情況下，可以在其中進行各種改變、替換和更改。