专利名称：采用耦合迭代两级评级的mimo信道状态信息估计的制作方法
技术领域：
一般来说，本发明涉及无线通信，具体来说，涉及在无线接收器从无线发射器所发送的稀疏数据来估计多输入和/或多输出(MIMO)信道状态信息(CSI)的有效系统和方法。
背景技术：
无线通信网络在下行链路中通过射频信道从称作基站的固定收发器向通常称作小区的地理区域内的移动用户设备(UE)发送通信信号。类似地，UE能够在上行链路中向基站中的一个或多个基站发送信号。在两种情况下，接收信号都可表征为由信道影响所改变、加上噪声和干扰的发送信号。为了从接收信号中恢复发送信号，接收器必须估计信道和噪声/干扰。信道的表征通常称作信道状态信息(CSI)。估计信道的一种已知方式是周期性地发送通常称作导频符号的已知参考符号。由于参考符号是接收器已知的，所以接收符号与参考符号的任何偏差(在去除估计噪声/干扰之后)由信道影响引起。CSI的准确估计允许接收器更准确地从接收信号中恢复发送信号。另外，通过从接收器向发射器发送CSI，发射器能够选择最适合于当前信道状态的诸如编码、调制等的传输特性。这普遍称为信道相关链路自适应。例如，无线通信网络中的UE能够向网络发送简洁的直接信道状态信息而没有实质地增加上行链路开销。UE接收和处理按照与网络同步的方案所选的非均匀间隔的副载波的集合上的参考符号。在另一个示例中，网络基于从UE偶尔发送的CSI反馈数据来计算准确信道估计。这两种技术通常都涉及两个步骤。首先从逆量化CSI反馈样本来构建时域抽头延迟信道模型。然后，时域抽头延迟信道模型经过频率变换，从而得到下行链路通信信道的频率响应估计。这些技术有效地估计一对发射和接收天线之间的CSI。在具有多输入和多输出(MIMO)天线的系统中，对于每个发射/接收天线对多次和独立地应用这些估计技术。
但是，上述方式对于基于MMO的系统是次最佳的，因为MMO设置的物理细节没有被用于估计过程中以达到最佳精确度或者减小反馈样本量。另外，上述CSI估计技术在计算上是复杂的。例如，一种用于估计时域抽头延迟模型的极有效技术是基于凸优化，这特别是对于基于MIMO的系统因大量发射/接收天线对而引起高计算复杂度。
发明内容
按照本文所公开的系统和方法实施例，无线接收器从无线发射器所发送的稀疏数据来估计多输入和/或多输出(MIMO)信道状态信息(CSI)。能够从例如按照长期演进的版本10(Rel/10 LTE)无线通信系统所发送的稀疏CSI参考符号(CS1-RS)来得到准确MMOCSI。在另一个实施例中，如2009年4月24日提交的序列号为61/172484、标题为“ChannelState Information Feedback by Digital Loopback”的美国临时专利申请中公开的，从所生成的稀疏抽样反馈信息来计算准确MMO CSI模型，通过引用将其内容完整地结合到本文中。在每种情况下，从尽可能少的参考符号或反馈样本得到准确CSI，以便减少在资源利用上的开销。本文所公开的实施例还可适用于要求信道状态信息估计的更宽范围的设置。本文所述的一些实施例跨多个输入/输出天线对征集(impose)时域抽头延迟信道模型结构的知识来提高估计精确度和/或减少所需参考符号或反馈样本的数量。在一个实施例中，对于共享接近空间相邻的所有天线对实施相同抽头延迟位置。本文所公开的一些实施例实现迭代评级和简单最小平方估计来代替凸优化。第一评级功能征集信道结构知识，以及第二评级功能将迭代算法从对应凸优化定向到稀疏解。拟合函数的良好性控制不同应用情形的结构质量。评级中的参数和拟合函数的良好性允许相同迭代算法被部署在具有不同干扰特性、不同类型的估计质量要求以及不同等级的MMO模型不定性的系统中。算法的复杂度能够通过采用简单最小平方估计子步骤来降低，并且还是通过适当设置最大迭代次数和最小良好性改进量可控制的。提供高估计质量，而计算复杂度降低到比原始复杂度的十分之一还小。 按照为链接发射器和接收器的多个无线信道估计信道状态信息的方法的一个实施例，每个信道对应于不同发射-接收天线对，该方法包括将多个信道编组为一个或多个组。各组包括与两个或更多共址发射和/或接收天线关联的信道。该方法还包括在时域中为每组信道迭代地估计延迟抽头值的集合，使得同一组中包含的信道与相同的延迟抽头值关联，并且基于为该组估计的延迟抽头值的集合来估计同一信道组中包含的每个信道的频域信道响应。按照经由多个无线信道链接到发射器的接收器的一个实施例，每个信道对应于不同的发射-接收天线对，接收器包括一个或多个接收天线和CSI估计器。CSI估计器可用来将多个信道编组为一个或多个组，各组包括与两个或更多共址发射和/或接收天线关联的信道。CSI估计器还可用来在时域中为每组信道迭代地估计延迟抽头值的集合，使得同一组中包含的信道与相同的延迟抽头值关联，并且基于为该组估计的延迟抽头值的集合来估计同一信道组中包含的每个信道的频域信道响应。当然，本发明并不局限于上述特征和优点。通过阅读以下详细描述以及参见附图，本领域的技术人员会知道其它特征和优点。
图1示出包括服务于移动台的基站的无线通信网络的一个实施例。图2示出用于为链接发射器和接收器的多个无线信道迭代地估计信道状态信息的方法的一个实施例。图3示出用于为链接发射器和接收器的多个无线信道迭代地估计信道状态信息的方法的另一个实施例。
具体实施例方式图1示出包括服务于诸如UE之类的移动台120的基站110的无线通信网络100的一个实施例。基站110在下行链路中通过射频信道向移动台120发送通信信号。移动台120能够在上行链路中向基站110发送信号。在两种情况下，接收信号都可表征为由信道影响所改变、加上噪声和干扰的发送信号。基站110和/或移动台120中的至少一个具有不止一个天线。在下行链路方向，移动台120是无线接收器，以及基站110是无线发射器。相反的情况在上行链路方向成立，即，基站110是接收器，以及移动台120是发射器。因此，本文所使用的术语‘接收器’取决于通信链路方向能够表示基站110或移动台120。无线接收器从无线发射器所发送的稀疏数据来估计多输入和/或多输出(MIMO)信道状态信息(CSI)。为此，基站110和移动台120均具有基带处理器112、122。包含在对应基带处理器112、122中或者与其关联的CSI估计器114、124从发射器所发送的稀疏数据来估计MMO CSI。每个CSI估计器114、124能够通过硬件、固件、软件或者它们的各种组合来实现。接收器CSI估计器114/124将MMO信道编组为多链路信道的一组或多组，各组包括与两个或更多共址发射和/或接收天线(即，空间邻近的两个或更多发射或接收天线)关联的信道，例如，如图2的步骤200所示。所有移动台天线能够被认为是共址的。在一个纯粹说明性的示例中，图1示出基站110具有两个天线116、118，以及移动台120也具有两个天线126、128。因此，存在四个信道。信道Cl，I在基站110的第一天线116与移动台120的第一天线126之间。信道Cl，2在基站110的第一天线116与移动台120的第二天线128之间。信道C2，I在基站110的第二天线118与移动台120的第一天线126之间。信道C2，2在基站110的第二天线118与移动台120的第二天线128之间。一般来说，基站110可具有更少或更多的天线，并且移动台120也能够这样。与特定的一组MMO信道关联的天线是共址的，因为两个或更多发射天线在物理上邻近地设置，和/或两个或更多接收天线在物理上邻近地设置。例如，移动台120的天线126、128或者基站110的发射天线116、118中的部分或全部能够非常接近地设置。因此，与共址天线关联的多链路信道受到多径反射体的相似集合影响。接收器CSU估计器114/124能够假定这类多链路信道的时域抽头延迟信道模型，以便共享相同的抽头延迟位置。接收器CSI估计器114/124使用这个物理特征来增强信道估计精确度。例如，如果基站110具有四个共址发射天线并且移动台120具有两个接收天线，则4X2 MMO信道在本文所述的算法中由接收器CSI估计器114/124作为Pmax=S个链路的一组来共同处理。另一方面，如果四个基站天线包括 各在两个不同位置的两个天线，则Pmax=4个链路的两组在本文所述的算法中由接收器CSI估计器114/124来分别处理。每组多链路信道具有Pmax个链路，其中，在确定不止一组MIMO信道的情况下Pmax对于不同组可能不同。在Smax个副载波处对各链路信道进行抽样。链路信道中的每个能够以
不同副载波集合来被抽样。设
是用于多链路信道的抽样副载波索引的集合，其中P=0，K, Pmax-1和s=0，K, Smax-1。对于第P链路信道，其中P=0，K, Pmax-1,接收器CSI估计器114/124将在接收器可用的反馈频域样本收集到SmaxXl向量中，SmaxXl向量由下式给定
Γ Ημ(η "
H ,,W
Ilw = 1"I
；M
H t c .— ι:ι
矩阵表示由接收器CSI估计器114/124为该组中的第P链路信道确定的频域信道响应。例如，对于图1来说，如果两个基站天线116、118共址并且两个移动台天线126、128也共址，则Pmax=4，并且H1对应于链路信道Cl，1，H2对应于链路信道Cl，2，H3对应于链路信道C2, 1，以及H4对应于链路信道C2，2。反馈样本可包含信道估计误差和量化/解量化误差以及其它损伤。对于同一组的第P链路信道，其中p=0，K, Pmax-1,接收器CSI估计器Pmax=4迭代地跨若干链路信道联合地估计时域抽头延迟信道模型，作为如下式给定的LmaxX I抽头延迟向量
权利要求
1.一种为链接发射器和接收器的多个无线信道估计信道状态信息的方法，各信道对应于不同的发射-接收天线对，所述方法包括 将多个信道编组为一个或多个组，各组包括与两个或更多共址发射和/或接收天线关联的信道； 在时域中为每组信道迭代地估计延迟抽头值的集合，使得同一组中包含的信道与相同延迟抽头值关联；以及 基于为所述组估计的所述延迟抽头值的集合来估计同一信道组中包含的每个信道的频域信道响应。
2.如权利要求1所述的方法，包括将所述多个信道编组为包括与至少两个共址发射天线关联的信道的第一组以及包括与至少两个不同的共址发射天线关联的信道的第二组。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述接收器具有多个接收天线，并且所有所述接收天线被认为是共址的。
4.如权利要求1所述的方法，包括 为同一组中包含的信道确定总共M个延迟抽头的稀疏向量； 识别所述总共M个延迟抽头中的N个最主导延迟抽头，其中N〈〈M ；以及计算所述N个最主导延迟抽头中的每个的延迟抽头值，其中，所述N个最主导延迟抽头对应于所述稀疏向量中包含的具有最大延迟抽头值的延迟抽头。
5.如权利要求4所述的方法，包括对于所述稀疏向量中包含的没有被识别为所述N个最主导延迟抽头的延迟抽头，将所述延迟抽头值设置为零。
6.如权利要求4所述的方法，包括 在每次迭代期间为所述稀疏向量中包含的所述总共M个延迟抽头中的每个计算第一评级度量的值，所述第一度量是延迟抽头频域响应的函数和残差的量度；以及 在同一迭代期间识别所述稀疏向量中包含的具有最大第一评级度量值的延迟抽头。
7.如权利要求6所述的方法，包括将当前迭代期间被识别为具有最大第一评级度量值的延迟抽头与前一迭代期间被识别为具有最大第一评级度量值的延迟抽头组合，从而形成主导延迟抽头的合成集合。
8.如权利要求7所述的方法，包括 根据所述主导延迟抽头的合成集合中包含的延迟抽头，为同一组中包含的每个信道计算时域信道响应估计； 为所述稀疏向量中包含的所述总共M个延迟抽头中的每个计算第二评级度量的值，所述第二度量是所述时域信道响应估计的函数； 识别所述总共M个延迟抽头中具有最大第二评级度量值的N个最主导延迟抽头；以及 根据所述N个最主导延迟抽头修正所述残差的量度。
9.如权利要求8所述的方法，包括如果所述残差的量度被修正了小于预定量，如果所述残差的量度小于预定值，或者在预定迭代次数之后，则终止迭代过程。
10.如权利要求8所述的方法，包括根据从总共M个延迟抽头的所述稀疏向量中识别的所述N个最主导延迟抽头，估计同一信道组中包含的每个信道的所述频域信道响应。
11.如权利要求10所述的方法，包括在多个频率副载波处对同一组中包含的信道抽样以计算时域和频域信道响应估计。
12.—种经由多个无线信道链接到发射器的接收器，每个信道对应于不同的发射-接收天线对，所述接收器包括 一个或多个接收天线；以及 信道状态信息估计器，可用来 将多个信道编组为一个或多个组，各组包括与两个或更多共址发射和/或接收天线关联的信道； 在时域中为每组信道迭代地估计延迟抽头值的集合，使得同一组中包含的信道与相同的延迟抽头值关联；以及 基于为所述组估计的所述延迟抽头值的集合来估计同一信道组中包含的每个信道的频域信道响应。
13.如权利要求12所述的接收器，其中，所述信道状态信息估计器可用来将所述多个信道编组为包括与至少两个共址发射天线关联的信道的第一组以及包括与至少两个不同的共址发射天线关联的信道的第二组。
14.如权利要求12所述的接收器，其中，所述接收器具有多个接收天线，并且所有所述接收天线被认为是共址的。
15.如权利要求12所述的接收器，其中，所述信道状态信息估计器可用来 为同一组中包含的信道确定总共M个延迟抽头的稀疏向量； 识别所述总共M个延迟抽头中的N个最主导延迟抽头，其中N〈〈M ;以及为所述N个最主导延迟抽头中的每个计算延迟抽头值，其中所述N个最主导延迟抽头对应于所述稀疏向量中包含的具有最大延迟抽头值的延迟抽头。
16.如权利要求15所述的接收器，其中，所述信道状态信息估计器可用来对于所述稀疏向量中包含的没有被识别为所述N个最主导延迟抽头的延迟抽头，将所述延迟抽头值设置为零。
17.如权利要求15所述的接收器，其中，所述信道状态信息估计器可用来 在每次迭代期间为所述稀疏向量中包含的所述总共M个延迟抽头中的每个计算第一评级度量的值，所述第一度量是延迟抽头频域响应的函数和残差的量度；以及 在同一迭代期间识别所述稀疏向量中包含的具有最大第一评级度量值的延迟抽头。
18.如权利要求17所述的接收器，其中，所述信道状态信息估计器可用来将当前迭代期间被识别为具有最大第一评级度量值的延迟抽头与前一迭代期间被识别为具有最大第一评级度量值的延迟抽头组合，从而形成主导延迟抽头的合成集合。
19.如权利要求18所述的接收器，其中，所述信道状态信息估计器可用来 根据所述主导延迟抽头的合成集合中包含的延迟抽头，为同一组中包含的每个信道计算时域信道响应估计； 为所述稀疏向量中包含的所述总共M个延迟抽头中的每个计算第二评级度量的值，所述第二度量是所述时域信道响应估计的函数； 识别所述总共M个延迟抽头中具有最大第二评级度量值的所述N个最主导延迟抽头；以及 根据所述N个最主导延迟抽头修正所述残差的量度。
20.如权利要求19所述的接收器，其中，所述信道状态信息估计器可用来如果所述残差的量度被修正了小于预定量，如果所述残差的量度小于预定值，或者在预定迭代次数之后，则终止迭代过程。
21.如权利要求19所述的接收器，其中，所述信道状态信息估计器可用来根据从总共M个延迟抽头的所述稀疏向量中识别的所述N个最主导延迟抽头，估计同一信道组中包含的每个信道的频域信道响应。
22.如权利要求21所述的接收器，其中，所述信道状态信息估计器可用来在多个频率副载波处对同一组中包含的信道进行抽样，从而计算时域和频域信道响应估计。
23.如权利要求12所述的接收器，其中，所述接收器是移动台，以及所述发射器是基站。
全文摘要
多个无线信道链接发射器和接收器，各信道对应于不同的发射-接收天线对。通过将多个信道编组为一个或多个组来为多个无线信道估计信道状态信息，各组包括与两个或更多共址发射和/或接收天线关联的信道。在时域中为每组信道迭代地估计延迟抽头值的集合，使得同一组中包含的信道与相同延迟抽头值关联。基于为组估计的延迟抽头值的集合来估计同一信道组中包含的每个信道的频域信道响应。
文档编号H04L25/02GK103069759SQ201180042307
公开日2013年4月24日 申请日期2011年6月22日 优先权日2010年7月1日
发明者郑荣富 申请人:瑞典爱立信有限公司