无线通信系统中的发送和接收方法
【技术领域】
[0001] 本发明实施例涉及无线通信系统中的发送方法和对应的接收方法。进一步地，本 发明实施例还涉及发送设备，接收设备，计算机程序及其计算机程序产品。
【背景技术】
[0002] 无线系统中，网络节点（例如，终端，基站，接入节点，射频拉远头(Remote Radio Head)，用户设备等)之间的信道在时间和频率上是变化的。接收节点上的接收器以能够跟 踪在其上发送数据的时间-频率网格中的无线信道变化的方式设置。大多数情况下，通过假 设在接收机侧具有完备的信道状态信息(CSI)(例如，信道增益)或者具有足够高保真度的 CSI估计，对接收机的结构进行优化。
[0003]这种假设产生一些重要结果，以设计发送机-接收机链。最值得注意的是，在完备 CSI的假设下，使用最近邻解码的接收机是最优的，其允许系统工作至其理论性能极限。根 据最近邻决策规则，在一些标准中，解码器试图选择与接收的有噪声信号向量(也即，采样 基带信号）最近的的码字（codeword)，例如用于高斯信道的欧几里德距离（Euclidean distance)，或者用于双信道的汉明距离(HammingDistance)。这种解码规则要求解码器随 着信道增益缩放发送码字。实际上信道增益无法事先得到，而是应该被获知的。CSI也可以 从接收到的有噪声信号中明确地或隐含地获知。
[0004]信道估计是接收器链中对于相干数据传输和检测相干数据的关键组成部分。相干 接收意味着接收机可以补偿所发送的调制符号的相位旋转和幅度放大。信道估计使得接收 机可以跟踪接收的编码和调制信号。这种方法通常使得在接收机侧用于数据检测的模块化 系统设计更加简单:数据检测紧跟着信道估计。为在接收器处提供信道估计，一些预先指定 的传输符号，称为导频或参考符号，在发送机处与数据符号（即信息承载符号)复用。也就是 说，每块编码符号的传输被划分为一些子块，使得发送机在每个子块上消耗资源以获知信 道和传输数据。
[0005]接收机利用已知的发送导频符号来估计发送和接收天线之间的信道增益。之后， 估计的信道被用来对接收数据包进行解码。导频传输在很多标准的无线通信系统中是通常 做法，例如在长期演进(LTE)无线通信系统中。总的来说，这种数据发送和接收的方法被称 为导频辅助通信。
[0006]举例来说，LTE中的导频符号在无线资源的时间-频率网格上分布。导频符号的位 置(即时间-频率映射)和值在如LTE的每个系统中都是预先指定的。接收机利用对发送导频 符号和相关的时间-频率映射的了解，得到影响发送导频符号的等效复数信道(即相位旋转 和幅度放大）。这些估计的信道接着被用来估计影响发送的数据符号的信道增益。该步骤通 常通过在导频符号的估计信道上插值来进行。
[0007]导频辅助通信，尽管其实现简单，然而也存在两个主要的问题：由于导频符号传输 导致频谱有效性损失，以及信道估计误差传播给接收机的解码器。
[0008]图1示出了传统的导频辅助发送机链。在发送机处，利用分割块对通信源产生的传 输数据（即，原始信息比特)分组，然后以例如循环冗余校验(CRC)的形式给每个信息块增加 附加比特。之后，每个信息块被传送到信道编码器以生成编码比特数据包。图1示出的编码 器块典型地由主纠错编码器以及跟随的速率匹配，和可能的比特交织器（bit-interleaver) 组成。接着，编码后的信息比特被传送到调制器以产生编码符号。最后，利用 复用器(multiplexer)将编码符号与预定义的导频符号复用，并且映射到时间-频率资源元 素，以在物理信道上传输。速率匹配被用来使编码信息比特灵活地匹配到发送机处的可用 资源数量。CRC的主要目的是使接收机能够验证解码数据包是否正确。如果附加的CRC在解 码后没有被正确校验，接收机可以发起否定确认(NACK)信号以通知发送机解码包是不正确 的。在接收到NACK信号后，发送机重新发送该数据包。
[0009]图2描述了一种用于导频辅助通信的接收机。由于接收机知晓导频符号和数据符 号是如何映射到物理资源的，接收机可以解复用接收到的与发送的导频符号和数据符号相 关的有噪声信号。接收到的与发送的导频符号相关的有噪声信号被传送到信道估计器，该 信道估计器通过利用其知晓传输的是哪个导频信号的这一事实生成信道增益的估计。信道 估计器的两种典型的例子包括最大似然(ML)估计器和最小均方误差(MMSE)估计器。估计的 信道接着被传送到解码器以进行解码。例如，对于迭代解码器，在解码器处的估计的信道增 益被用来使用接收到的有噪声数据信号计算发送的比特的似然比(LLR)。
[0010]发送导频符号的目的是为了使接收机可以跟踪随时间变化的无线电信道。估计的 信道增益可以被用作辅助信息，其使解码器能够得到接收到的信号的估计，该接收到的信 号是经相位旋转和幅值放大扰动的发送的编码调制符号的有噪声版本。对于随时间变化的 信道，所接收到的星座一般而言是发送的信号星座的缩放和旋转版本。从而，与解码之前不 了解可用信道增益的情形相比，对信道增益的了解使得解码器以较低的块错误率(BLER)工 作。对于一个给定的编码器-解码器组，解码器的性能取决于信道估计器的质量。信道估计 越好，BLER越低，使得服务质量越高。对于给定的编码器-解码器设置，其极限性能是拥有与 完全了解信道的情形非常接近的性能。然而，在实际中有性能损失，这是因为，由于存在估 计噪声，信道估计可能并不接近真实信道。信道估计噪声传播到解码器，这降低了端到端的 性能。
[0011]因此，有必要设计一种通信系统，其生成信道估计增益，该信道估计增益不偏离发 送数据经历的真实信道增益。在接收机处的有缺陷的信道估计降低了通信系统的性能。在 多输入多输出ΜΜ0链路中，信道估计噪声，即信道估计器使用发送导频符号导致的估计噪 声，传播到解调器/解码器和空间滤波器。估计噪声降低了端到端的性能，例如，给定频谱效 率的块出错率(BLER)或者误码率(BER)，或者给定BLER或者BER的最大可实现频谱效率。 [0012]不同研究者报告了一些有趣的结果，表明与接收机处具有完备信道状态信息相比 较，有显著的频谱效率损失。作为补救措施，两种主要方法普遍地被实践:平衡导频符号与 数据符号的数量以及优化这些信号之间的功率分配。与具有完备CSI的情形相比，这两种方 法仅仅部分恢复了频谱效率的损失。为了解决信道估计噪声，考虑了三种主要的现有技术 方案。
[0013] 功率提升
[0014]随着功率的提升，发送机发送的导频符号具有较高的平均功率。这使得接收机处 的信道估计噪声较低。然而，该策略消耗能量，并且由于大部分系统对发送符号有峰值功率 限制，不适合具有限定的峰值功率(peak-power)约束的系统。除此缺陷外，在多用户设置 中，当相邻近的发送机在相同的时间-频率资源元素上发送它们的导频符号或者数据符号 时，较高功率的导频会导致来自邻近发送机的严重干扰。一个例子就是由来自在相同时间-频率资源上发送的导频符号的干扰引起的导频污染。最后，对于快速变化的信道，利用导频 估计的信道增益已经过时，因此，不管导频符号的发送功率被设置多高，估计的信道增益也 变得与真实的影响发送的数据符号的信道增益不再相关。
[0015] 更密集的导频发送
[0016]可选地，发送机对于给定的资源块可以复用较多数量的导频符号。该方案也提高 了信道估计的质量(即，降低了信道估计噪声），并且适合变化非常快速的信道，因为其产生 的估计与发送的数据符号所经历的实际信道增益更加相关。该方案的主要缺点在于，由于 其为了传输导频消耗了额外的时间-频率资源元素，而这些资源元素本可以用来传输数据， 因此其降低了传输的频谱效率。
[0017] 迭代估计解码
[0018]另外一个提高信道估计质量的方式是使用迭代的解调/解码和信道估计。该类型 的策略适合于以迭代方式设计的解码器。对于这样的接收机，解码器将其数据估计反馈给 信道估计器，并且信道估计器更新其将被解码器使用的估计以更新对数似然比(LLR)的值， 参见图2中虚线的从解码器到信道估计器的反馈。该方案不会消耗任何物理资源但是由于 其需要额外的外环迭代，增加了解码的复杂度。更重要的是，该方案存在误差传播，这是因 为，由于解码还没有完成，来自解码器的反馈信号仍然是有噪声的。最后，该方案不可能对 所有类型的解码器可行，例如对于那些处理一次接收到的有噪声数据包并且未被配置用于 迭代估计的解码器，或者那些被设计成使用其他指标工作的解码器。
【发明内容】
[0019]本发明实施例的一个目的在于提供一种解决方案，该解决方案缓解或解决现有技 术方案的缺陷和问题。
[0020] 本发明实施例的另一个目的在于提供一种用于改进无线通信系统中信道估计的 方法。
[0021] 根据本发明的第一方面，上述提到的以及其他目的可以通过无线通信系统中的发 送方法实现，所述方法包括步骤：
[0022] 接收传输数据；
[0023]将所述接收的传输数据划分为K个数据流，其中K>1，并且K是正整数；
[0024]将每个数据流输入其相关的并行处理路径，以从所述并行处理路径获得Κ个调制 数据包j，j= 1，…，Κ，其中每个处理路径包括处理步骤：
[0025] 将所述数据流分段，
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