用于信道估计的方法和设备以及ofdm接收机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本文所描述的本公开涉及用于信道估计的方法和设备。特别地，本公开的各方面 可以涉及用于基于接收符号对信道进行估计的方法和设备，该接收符号包括来自第一和第 二发送符号的干扰传输。其它方面涉及0FDM(正交频分复用）接收机。
【背景技术】
[0002] 在许多户外场景中，无线多径信道表现出延迟比多载波系统（比如，正交频 分复用（0FDM))中所用的循环前缀（CP)长的多径分量。前述系统将被称为"CP不足 (insufficientCP)系统"。在CP不足系统中，延迟比CP长的多径分量导致两种类型的干 扰，即符号间干扰（ISI)和载波间干扰（ICI)。这意味着当前符号的采样被前一个符号的采 样干扰（ISI)，但它们也表现出自干扰，S卩，每个子载波泄露功率在相邻的子载波上（ICI)。 ISI和ICI恶化所传送的信号，并因此影响基于导频的信道估计器（比如，LTE系统中所用 的）的性能以及均衡器的性能。由于信道估计中所用的导频被干扰恶化，原始的一组导频 变得不足以准确地解决信道多径分量。由于数据载波表现出来自相邻的载波以及来自被延 迟的前一个符号的干扰，察觉不到这些影响的传统的均衡器变得非常容易出错。
[0003] 可能希望改善无线通信网络（尤其是CP不足系统）中的信道估计。
【附图说明】
[0004] 附图被包括在内以提供对各方面的更好的理解，附图被结合在本说明书内并构成 本说明书的一部分。附图示出各方面，并与描述一起用来说明各方面的原理。其它方面以 及各方面的许多预期优势将变得易于领会，因为通过参考下面的详细描述它们变得更好地 被理解。相同的标号指示相应的相似的部件。
[0005] 图1是示出包括基站110和移动台120的无线系统100的原理图，移动台120应 用用于信道估计的技术。
[0006] 图2是示出根据本公开的用于信道估计的方法200的原理图。
[0007] 图3是示出根据本公开的处理电路300的原理图，处理电路包括接收端口 301和 信道估计器303。
[0008]图4是根据本公开的0FDM接收机400的原理图，0FDM接收机包括接收端口 401、 信道估计器403和均衡器405。
[0009]图5是根据本公开的收发机系统590的原理图，收发机系统包括发射机550和接 收机500。
[0010] 图6是根据本公开的接收机500 (比如，图5中所不出的）的因子图表不600的图 不。
[0011] 图7是根据本公开的接收机500(比如，图5中所示出的）的信道估计模块503的 因子图表示700的图示。
[0012] 图8是性能图，该性能图示出与其它的信道估计技术相比，根据本公开的平均场 (ME)信道估计技术的均方根误差与信噪比（SNR)。
[0013] 图9是性能图，该性能图示出与感知不到ICI的信道估计技术相比，根据本公开的 MF信道估计技术的SNR与估计的SNR。
[0014] 图10是性能图，该性能图示出与其它的信道估计技术相比，根据本公开的MF信道 估计技术的SNR与误码率（BER)。
[0015] 图11a和lib是性能图，该性能图示出与感知不到ICI的信道估计技术相比，根据 本公开的MF信道估计技术的时间与估计的信道脉冲响应（CIR)的绝对值（图11a)和相位 (图lib)。
[0016] 图12是根据本公开的用于信道估计的方法1200的原理图。
【具体实施方式】
[0017] 在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且通过图解的方式示出具体 的方面，本公开可以按照该具体的方面被实践。应当理解的是，其它方面可以被利用并且结 构或逻辑上的变化可以被做出而不背离本公开的范围。因此，下面的详细描述不被认为具 有限制性意义，本公开的范围由所附的权利要求定义。下面的术语、缩写和记法将在本文中 被使用：
[0018] 0FDM:正交频分复用，
[0019] PACE:导频辅助信道估计，
[0020] LTE:长期演进，
[0021] CRS:小区专用参考信号，
[0022] TX:发射，
[0023] RX:接收，
[0024] IDFT:离散傅里叶逆变换，
[0025] DFT:离散傅里叶变化，
[0026] CP:循环前缀，
[0027] SNR:信噪比，
[0028] MSE:均方误差，
[0029] MMSE:最小均方误差，
[0030] MF:平均场，
[0031] MFBP:平均场置信传播，
[0032] BER:误码率，
[0033] CIR:信道脉冲响应，
[0034] ISI:符号间干扰，
[0035] ICI:载波间干扰，
[0036] AWGN:加性高斯白噪声，
[0037] RF:射频，
[0038] UE:用户装备，
[0039] LLR:对数似然比，
[0040] RWF:稳健的维纳滤波器，
[0041]SBL:使用基于导频的时域信道估计的参考接收机，
[0042] QPSK:正交相移键控，
[0043] P:功率，
[0044]r.v.:随机变量，
[0045]pdf:概率密度函数，
[0046] 参考符号：
[0047] 在特定的子载波上以及在特定的时间实例处被发送的经调制符号（例如LTE系统 中的0FDM符号），在接收处它们的时频位置以及它们的值都是已知的。
[0048] 导频符号：
[0049] 与参考符号含义相同，下文中表不为xn(P)。
[0050] 数据符号：
[0051] 在接收处未知，需要被估计，下文中表示为xn(D)。
[0052] 一个发送符号：
[0053] 下文中表示为xn，是交织的数据和导频符号的矩阵。
[0054]CP不足系统：
[0055]在CP不足的系统中，当前的接收信号yn遭受ICI(从Xn)和ISI(从xj，因此数 据和导频符号都导致干扰。为了减轻这种干扰，数据辅助时频信道估计被执行，CIR的软值 通过使用已知的导频xn(P)和对数据Xn(D)的软估计被估计。
[0056] 本文所描述的方法和设备可以基于信道估计，特别地，基于对多径分量的延迟比 循环前缀长的无线多径信道的信道估计。应当理解的是，对所描述的方法的评论也可以适 用于被配置为执行该方法的设备，反之亦然。例如，如果具体的方法步骤被描述，则相应的 设备可以包括用于执行所描述的方法步骤的单元，即使该单元在图中没有被明确描述或示 出。此外，应当理解的是，本文所描述的各种示例性方面的特征可以彼此结合，除非以其它 方式特别指出。
[0057] 本文所描述的方法和设备可以在无线通信网络中被实现，特别地，在基于3G、4G 和CDMA标准的无线通信网络中被实现。下面所描述的方法和设备还可以在基站（NodeB、 eNodeB)或移动设备（或移动台或用户装备（UE))中被实现。所描述的设备可以包括集成 电路和/或无源元件，并且可以根据各种技术被制造。例如，电路可以被设计为逻辑集成电 路、模拟集成电路、混合信号集成电路、光路、存储器电路和/或集成无源器件。
[0058] 本文所描述的方法和设备可以被配置为传送和/或接收无线电信号。无线电信号 可以是或可以包括由具有无线电频率（范围在大约3Hz到大约300GHz)的无线电发射设备 (或无线电发射机或发送机）发射的射频信号。频率范围可以与被用于产生并检测无线电 波的交流电信号的频率相对应。
[0059] 本文所描述的方法和设备可以在无线电接收机（比如，时域接收机）中被实现。时 域接收机是旨在对抗多径衰落的影响的无线电接收机。这可以通过使用若干称为抽头、路 径或手指的"子接收机"（即，各自被分配给不同的多径分量的若干相关器）被执行。每个 抽头或手指可以独立地解码单个多径分量。在随后的阶段，所有的抽头或手指的贡献可以 被结合以充分利用各个传输路径的不同传输特性。在多径环境中这可以导致更高的信噪比 (SNR)。
[0060] 图1描绘包括基站110和移动台120的无线系统100,移动台120应用如下面所描 述的用于信道估计的技术。由于障碍物112、113,多径信道（无线电波可以通过该多径信道 从基站110传送到移动台120)可以被看做通过多个多径分量101、102、103传送原始（视 线）波脉冲101。多径分量是原始的发射波行进通过不同的回波路径得到的延迟副本，在接 收机处各自具有不同的幅度和到达时间。由于每个分量包含原始信息，如果每个分量的幅 度和到达时间（相位）在接收机处通过称为信道估计的过程被计算，则所有的分量可以被 相干相加以改善信息可靠性。例如，图1中所描绘的第三多径分量103的延迟可能比用于 信号传输的循环前缀长。当移动台120实现如本公开所描述的用于信道估计的技术时，ISI 和ICI可以被检测到，移动台120能够准确地对信道进行估计。
[0061] 本文所描述的方法和设备可以在应用循环前缀的多载波系统以及使用CP的无线 通信0FDM系统中被实现。在无线通信0FDM系统中，所发射的0FDM符号可以通过一组正交 子载波上的同时数据传输来生成。0FDM符号然后可以通过无线信道被发送，无线信道的多 径性质决定了同一符号的多个副本延迟到达接收机。这决定了上一个符号干扰当前的符号 (即，造成符号间干扰（ISI))，但也破坏了当前的0FDM符号的子载波之间的正交性（即， 造成载波间干扰（ICI))。为了避免ISI和ICI，在传输时，0FDM符号可以被加上循环前缀 (CP)，该循环前缀可以包含它的最后采样的副本，并且它的长度应当至少与信道的最大过 量延迟一样长。长的CP在各种不同的场景（在这些场景中信道隐含地显示大范围的最大 过量延迟）中防范ISI/ICI，但是以降低的频谱效率为代价。长信道是传播环境中的异质性 (例如丘陵、山地、大型水域或城市中的摩天大楼）的结果。因此，选择适当的CP长度总是 一种折衷。其结果是，存在CP短于信道最大过量延迟的情况；在这种情况下，ISI和ICI都 会降低接收机的性能，察觉不到这些现象。这种降低是两种不同的影响（即，基于导频的信 道估计误差和被ISI/ICI削弱的均衡）的综合结果。基于导频信号的信道估计误差的原因 有两方面：一方面，在CP不足0FDM系统中，导频提供的分辨率不足以让估计器准确地求解 信道响应；另一方面，由于信道估计器假设相邻的子载波之间没有功率泄露，它们采用偏置 信号模型，该模型中所发送的向量由对角信道矩阵调制。其次，由于不匹配的信号模型的使 用以及由信道估计模块在均衡之前求解的不精确的信道估计，均衡变得偏向某一方。
[0062] 图2是根据本公开的用于信道估计的方法200的原理图。方法200包括接收（201) 接收符号yn，接收符号yn包括来自第一发送符号Xn202和第二发送符号XH204的干扰传输， 其中来自第一发送符号χη202和第二发送符号XH204的传输是关于不同的时间实例n、n-l 的传输。第一发送符号xn202和第二发送符号XH204分别可以包括与已知的经调制符号交 织的未知的经调制符号。发送符号可以是未知的经调制符号（比如，用于与已知的经调制 符号（比如，导频或参考信号（比如，LTE帧的小区专用参考信号（CRS)))交织的接收机的 数据）的阵列。方法200还包括基于接收符号yn206以及对第一发送符号xn202和第二发 送符号)^204的估计208对信道g(τ) 210进行估计（203)。
[0063] 第一和第二发送符号χη202和ΧΗ204的已知的经调制符号可以包括LTE帧的小 区专用参考符号（CRS)。第一和第二发送符号χη 202和ΧΗ204可以是LTE帧、子帧或时 隙（除了参考符号之外包括数据和/或控制符号）的一部分。LTE帧的小区专用参考信号 还可以被表示为导频符号或导频0FDM符号。不同的时间实例η、η-1可以是第一发送符号 χη202和第二发送符号ΧΗ204在发射机处被发射的时间。不同的时间实例η、η-1可以是 LTE帧、子帧或时隙的不同的符号时间。例如，第一发送符号xn202的传输时间η和第二发 送符号xn4204的传输时间η-1可以是随后的LTE帧或子帧或时隙的时间或者可以是随后 的LTE帧、子帧或时隙中的符号的时间。
[0064] 接收符号yn206可以包括来自第一发送符号χη202的传输和第二发送符号ΧΗ204 的传输的符号间干扰和/或载波间干扰。方法200还可以包括通过使用估计的信道 g(τ)210对接收符号^^06进行均衡。来自第一发送符号χη202的传输和第二发送符号 ΧΗ204的传输可以是关于随后的时间实例η、η-1的传输。第一发送符号χη202和第二发送 符号ΧΗ204可以包括0FDM符号。0FDM符号的循环前缀的持续时间可