专利名称：用于上行链路接收器的复杂度降低的信道估计的制作方法
技术领域：
本申请总体涉及无线通信技术，并且具体来说涉及通过提高信道估计的精度以及通过使用复杂度降低的信道估计减少系统上的开销来改进用户装备连接性。
背景技术：
基于IP的移动系统包括无线通信系统上的至少一个移动节点。“移动节点”有时是指用户装备、移动单元、移动终端、移动设备或类似名称，这取决于具体系统提供商所采用的命名法。根据在任何具体网络配置或通信系统上所使用的命名法，可以用不同的名称来为所述系统上的各组件命名。举例来说，“移动节点”或“用户装备”包含具有到无线网络的线缆(例如电话线 (“双绞线”)、以太网线缆、光缆等等)连接性以及直接到蜂窝网络的无线连接性的PC，正如具有诸如因特网访问、电子邮件、消息传送服务等各种特征和功能的各种样式和型号的移动终端(“蜂窝电话”)所能体验到的那样。术语“移动节点”还包括移动通信单元(例如移动终端、“智能电话”、诸如具有无线连接性的膝上型PC之类的游动设备)。用户装备或移动节点在从接入点发送的信号的上行链路方向上是信号的接收器， 所述接入点在这种配置中被称作发送器。诸如发送器或接收器之类的术语并不意图被限制性地定义，而是可以包括位于网络上的各种移动通信单元或传输设备。此外，取决于在哪一个方向上发送及接收通信，术语“接收器”和“发送器”可以指代“接入点”(AP)、“基站”或 “用户装备”。举例来说，对于下行链路环境，接入点AP或基站(eNodeB或eNB)是发送器并且用户装备是接收器，而对于上行链路环境，接入点AP或基站(eNodeB或eNB)是接收器并且用户装备是发送器。在LTE无线系统中，精确的信道估计对于保持连接性、在支持从移动节点(或用户装备)到基站(或接入点)的传输的上行链路通信链路上实现良好的容量和吞吐量性能来说是不可缺少的。当移动节点或用户装备相对于接入点(发送器)高速行进时，已知的信道估计方法有两个主要缺陷，所述缺陷能够对系统性能造成负面影响。首先，已知的信道估计方法(例如基于最小均方差(MMSE)的估计)被证明在用户装备(或移动节点)高速行进时是不精确的。其次，已知的信道估计等式在计算上精细，从而会不必要地消耗系统资源、 增加系统开销并且增加完成信道估计所需的时间。因此，为了在高移动性和/或高信道频率下实现良好的容量/吞吐量性能，需要解决由于信道估计不精确而导致的性能降低的问题，并且需要降低信道估计算法的复杂度。
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基于最小均方差(MMSE)的信道估计器利用信道状态的二阶统计来最小化信道估计的均方差。基础的假设是时域信道矢量是高斯型，并且与信道噪声无关。如下给出线性匪SE信道估计Hlmmse = Rhh (Rhh +σ2Ν (XX* 厂1 厂‘Hls (1)其中· Rhh = E [HH*]是频域信道相关矩阵，H是频域信道响应，*表示共轭转置· X是包含已知导频或已知参考符号(RS)序列的矢量是信道噪声的方差· ^is是信道的最小二乘(LS)估计，其中y是所接收到的RS符号矢量。匪SE估计器产生比LS信道估计器独自所产生的好得多的性能，特别在低SNR情形下(比如用户装备的低速度)。但是MMSE估计器的主要缺陷在于其计算复杂度高，这是因为执行完整的MMSE等式增加系统资源的消耗并且会增加系统开销。在等式⑴中，X表示由UE发送的已知参考信号(RS)序列。应当注意的是，在 LTE标准中，对于上行链路RS序列允许序列跳跃(sequence hopping)和群组跳跃(group hopping)。如果启用序列/群组跳跃，则上面的MMSE等式将需要对于每一个时隙(0. 5msec) 执行两次矩阵求逆。在为任意用户分配一个RB的情况下，所述矩阵的尺寸是12x12，而在为一个用户分配所有48个RB的情况下，所述矩阵的尺寸则是576x576。这样的实时矩阵求逆对于实际实现方式来说在计算上精细，并且该MMSE等式证明在用户装备(或移动节点)以较高速度行进时是不精确的。还应当注意的是，在某些情况下，信噪比(SNR)估计是eNodeB接收器中的一个非常重要的处理步骤，并且如果SNR的估计不足(imder-estimation)，则系统性能降低。因此，需要精确地估计SNR以用在特定信道估计过程中，以增强系统性能并且把系统参数的恶化最小化。还应当注意的是，信道估计方法还使用内插，而几种内插方法(例如线性、双线性或二次内插等)在特定情况下无法提供令人满意的结果。这些内插方法是静态的，并且通常对于所有UE移动性都使用相同的方法，因此对于特定情况无法提供最优的SNR对SER性能。
发明内容
本发明提出一种LTE eNodeB接收器信道估计技术，其被称作用于信道估计的复杂度降低的最小均方差(MMSE)技术。该技术提供与MMSE信道估计的性能相当的信道估计/ 解调性能，但是实施复杂度(硬件/计算复杂度)大大降低。所述复杂度降低的匪SE等式是基于已知的系统性能属性和系统性能参数做出如下几项关键假设而导出的(1)用其期望EKXX*)―1}替换(XX*)—1项；(2)信号星座图在RS 符号中的所有子载波上都是相同的，并且在所有星座图点上具有相等概率，Ei(XX^)-1I = E{|lAk|2}*I，其中 I 是单位矩阵；(3)定义平均 SNR = E{|Xk|2}/。N2、i3 = E {| Xk |2}/E {11/ XkI2I项和(^(xx*)—1= (β/SMOl项，其中β是只取决于信号星座图的常数；(4)对于 QPSK星座图，β = 1，对于16QAM星座图，β = 0. 5294，并且对于64-QAM传输，β =0.3724;(5)对于LTE上行链路传输，Rhh矩阵只取决于子载波间距和信道的r. m. s延迟扩展；(6)相同的矩阵可以被用于几个子帧，直到接收到不同的SNR估计为止(即使启用序列和群组跳跃)；(7)利用针对LTE上行链路RS模式生成信道自相关的过程中的简便性；(8)假设指数衰减的功率延迟分布图(delay profile)(这是针对信道功率分布图(power profile)的一种广为接受的行业标准)；(9)对于多普勒扩展假设Jakes频谱；(10)对于LTE上行链路 RS模式，所述RS模式当中的时间相关函数是1，这是由于所有参考符号都处于相同的OFDM 符号中这一事实；(11)在生成Rhh的过程中对于r. m. s延迟扩展假设2uSec的数值。这是基于表明信道估计的精度对于所述r. m. s延迟扩展值不太敏感的仿真结果；(12)在每一个时隙(持续时间为0. 5msec)中估计= ，其中y是所接收到的RS符号矢量，X是所述UL RS符号中的已知发送的CAZAC序列矢量；(13)如果用户装备正在连续发送则从先前的时隙或子帧获得SNR估计，或者在不连续发送的情况下利用信道估计来估计SNR ； (14)对于β (对于QPSK是1，对于16-QAM是0. 5294,对于64-QAM是0. 3724)、SNR估计和 IV使用已知的数值。根据上述假设、估计和经过修改的计算，本发明利用所述复杂度降低的匪SE矩阵和先前计算的LS信道估计#“如下生成RS的精确信道估计
权利要求
1.一种用于在具有发送器和接收器的无线通信系统中估计上行链路接收器信道的方法，所述方法包括在所述无线系统上提供发送器和上行链路接收器，利用复杂度降低的最小均方差(MMSE)等式
2.权利要求1的方法，其中，一个所替换的因数是用其期望EKXX*)-1}来替换所述最小均方差等式中的(Xfr1项。
3.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是信号星座图在RS符号中的所有子载波上都是相同的，并且在所有星座图点上具有相等概率，EKXX*)-1} = E{|l/Xk|2}I, 其中I是单位矩阵。
4.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是定义平均SNR= E{|Xk|2}/ σΝ2、β =E{|Xk|2}/E{|lAk|2}项和 oAXXV1= (βΛ·)Ι 项，其中 β 是只取决于信号星座图的常数。
5.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是定义以下各项的其中之一对于QPSK星座图，β = 1 ；对于16QAM星座图，β = 0. 5四4 ；以及对于64-QAM传输，β = 0.3724。
6.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是假设对于LTE上行链路传输， Rhh矩阵只取决于子载波间距和信道的r. m. s延迟扩展。
7.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是假设相同的矩阵能够被用于几个子帧，直到接收到不同的SNR估计为止，即使启用序列和群组跳跃。
8.权利要求1的方法，其中，通过利用生成LTE上行链路RS模式的信道自相关的过程中的简便性获得所述等式中的一个简化因数。
9.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是假设指数衰减的功率延迟分布图(这是针对信道功率分布图的广为接受的行业标准)。
10.权利要求1的方法，其中，一个所替换的因数是对于LTE上行链路RS模式把所述 RS模式当中的时间相关函数设定到1，这与所有参考符号都处于相同的OFDM符号中这一事实有关。
11.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是在生成IV的过程中对于 r. m. s延迟扩展假设2uSec的数值，因为仿真表明信道估计的精度对于所述r. m. s延迟扩展值不太敏感。
12.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是对于每一个时隙(持续时间为0. 5msec)估计Hls = X-1y；,其中y是所接收到的RS符号矢量，X是所述UL RS符号中的已知发送的CAZAC序列矢量。
13.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是在用户装备正连续发送的情况下从先前的时隙/子帧获得SNR估计。
14.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是在不连续发送的情况下利用信道估计获得SNR估计，因为仿真表明信道估计性能对于SNR估计误差是鲁棒的。
15.权利要求1的方法，其中，关于系统性能的一项假设是对于β(对于QPSK是1，对于16-QAM是0. 5294，对于64-QAM是0. 3724)、SNR估计和Rhh使用已知的数值。
16.权利要求1的方法，其还包括以下步骤利用线性内插和参考信号的最小均方差估计生成数据信道估计。
17.权利要求1的方法，其中，所估计的SNR处于实际信道SNR的_3dB内。
18.权利要求1的方法，其还包括以下步骤 利用自适应步骤、最大多普勒扩展的估计以及参考信号信道来内插数据信道。
19.一种在无线通信系统中估计上行链路接收器信道的传输系统，所述系统包括 所述无线系统上的发送器和上行链路接收器，利用复杂度降低的最小均方差(MMSE)等式良
20.权利要求19的系统，其中，一个所替换的因数是用其期望EKXX*)-1}来替换所述最小均方差等式中的(XXiV1项。
21.权利要求19的系统，其中，关于系统性能的一项假设是信号星座图在RS符号中的所有子载波上都是相同的，并且在所有星座图点上具有相等概率，EKXfr1} = E{|l/Xk|2} I，其中I是单位矩阵。
22.权利要求19的系统，其中，关于系统性能的一项假设是定义平均SNR= E {| Xk |2} / σΝ2, β =E{|Xk|2}/E{|lAk|2}项和 σΑχχν1= (β/SMOl 项，其中 β 是只取决于信号星座图的常数。
23.权利要求19的系统，其中，关于系统性能的一项假设是定义以下各项的其中之一 对于QPSK星座图，β = 1 ；对于16QAM星座图，β = 0. 5四4 ；以及对于64-QAM传输，β = 0.3724。
24.权利要求19的系统，其中，关于系统性能的一项假设是假设对于LTE上行链路传输，Rhh矩阵只取决于子载波间距和信道的r. m. s延迟扩展。
25.权利要求19的系统，其中，关于系统性能的一项假设是假设相同的矩阵能够被用于几个子帧，直到接收到不同的SNR估计为止，即使启用序列和群组跳跃。
26.权利要求19的系统，其中，通过利用生成LTE上行链路RS模式的信道自相关的过程中的简便性获得所述等式中的一个简化因数。
27.权利要求19的系统，其中，关于系统性能的一项假设是假设指数衰减的功率延迟分布图(这是针对信道功率分布图的广为接受的行业标准)。
28.权利要求19的系统，其中，一个所替换的因数是对于LTE上行链路RS模式把所述 RS模式当中的时间相关函数设定到1，这与所有参考符号都处于相同的OFDM符号中这一事实有关。. 29.权利要求19的系统，其中，关于系统性能的一项假设是在生成Rhh的过程中对于 r. m. s延迟扩展假设2uSec的数值，这是因为仿真表明信道估计的精度对于所述r. m. s延迟扩展值不太敏感。 28.权利要求19的系统，其中，关于系统性能的一项假设是对于每一个时隙(持续时间为0. 5msec)估计
29.权利要求19的系统，其中，关于系统性能的一项假设是在用户装备正连续发送的情况下从先前的时隙/子帧获得SNR估计。
30.权利要求19的系统，其中，关于系统性能的一项假设是在不连续发送的情况下利用信道估计获得SNR估计，因为仿真表明信道估计性能对于SNR估计误差是鲁棒的。
31.权利要求1的系统，其中，关于系统性能的一项假设是对于β(对于QPSK是1，对于16-QAM是0. 5294，对于64-QAM是0. 3724)、SNR估计和Rhh使用已知的数值。
32.权利要求19的系统，其中，所述发送器利用线性内插和参考信号的最小均方差估计生成数据信道估计。
33.权利要求19的系统，其中，所估计的SNR处于实际信道SNR的_3dB内。
34.权利要求19的系统，其中，所述接收器利用自适应步骤、最大多普勒扩展的估计以及参考信号信道来内插数据信道。
35.一种估计上行链路接收器信道的无线通信系统，所述系统具有发送器和接收器，并且利用复杂度降低的最小均方差(MMSE)等式
36.权利要求35的系统，其中，所述接收器利用线性内插和参考信号的最小均方差估计生成数据信道估计。
37.权利要求35的系统方法，其中，所估计的SNR处于实际信道SNR的_3dB内。
38.权利要求35的系统，其中，所述接收器利用自适应步骤、最大多普勒扩展的估计以及参考信号信道来内插数据信道。
全文摘要
本发明提出一种LTE eNodeB接收器信道估计技术，其被称作用于信道估计的复杂度降低的最小均方差(MMSE)技术。根据本发明的假设、估计和修改后的计算，本发明利用所述复杂度降低的MMSE矩阵和先前计算的LS信道估计HLS如下生成RS的精确信道估计(公式I)，其利用所述复杂度降低的MMSE矩阵和先前计算的LS信道估计生成RS的精确信道估计。作为本发明的第二方面，期望所估计的SNR处于实际信道SNR的-3dB内。作为本发明的第三方面，在本发明中提出一种从RS信道进行数据信道内插的自适应方法。
文档编号H04W24/00GK102232308SQ200980145266
公开日2011年11月2日 申请日期2009年11月13日 优先权日2008年11月13日
发明者E·伊利奇, G·布德罗, J·P·帕尼克, M·佩特拉斯 申请人:北方电讯网络有限公司