信道估計方法和接收的製造方法
2023-05-30 05:20:21
信道估計方法和接收的製造方法
【專利摘要】為了在採用波束賦形時提高信道估計值的精度，提供了一種信道估計方法，包括：根據小區特定參考信號來確定小區特定參考信號的信道估計值；根據UE特定參考信號來確定UE特定參考信號的信道估計值；通過使用小區特定參考信號的信道估計值來計算小區特定信道估計值；通過使用小區特定參考信號的信道估計值和UE特定參考信號的信道估計值來估計波束賦形矢量；以及通過將小區特定信道估計值與波束賦形矢量相乘來計算UE特定信道估計值。
【專利說明】信道估計方法和接收機
【技術領域】
[0001]本發明涉及在採用波束賦形時根據接收機上的接收信號來估計信道的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，通信技術已經得到顯著發展，並且正在實現用於高速傳送大容量數據的系統。這不僅適用於有線通信的情況，而且還適用於無線通信的情況。也即是說，已經根據諸如蜂窩電話等的移動終端的廣泛使用主動對下一代通信系統進行研究和開發，該下一代通信系統允許甚至無線地高速傳送大容量數據並且允許甚至在移動終端上使用諸如動態圖像和音頻等的多媒體數據。
[0003]對於下一代通信系統，主要關注於使用正交頻分多址（OFDM)的通信系統（由第三代合作夥伴計劃（3GPP)正在討論的長期演進（LTE)表示）。OFDM是用於通過將要使用的帶寬劃分為多個子載波並且給每一個子載波指派每一個數據符號來進行發射的系統，並且子載波被布置為在頻率軸上彼此正交，從而在頻率利用率方面較優。此外，在OFDM中，每一個子載波變成窄帶，這可以抑制多徑幹擾的影響，並且可以實現高速和大容量通信。此外，LTE使用波束賦形技術，以通過針對作為通信目標的用戶設備（UE)形成波束來改善作為通信目標的UE的接收特性同時減小對除了作為通信目標的UE之外的UE的幹擾（參見例如專利文獻I)。
[0004]另一方面，在無線通信中，接收信號呈現由於無線通信路徑（信道）中的多徑相位調整等引起的信號失真。因此，必須通過使用與數據符號復用在一起發射的已知參考信號來確定每一個子載波的信道特性的估計值（信道估計值），並且補償接收機上的信號失真。當信道估計值具有低精度時，在信道中接收的信號失真未被適當地校正，這使接收信號的解調精度變差。因此，迄今為止，提出了用於改善信道估計值的精度的多種系統。
[0005]例如，在JP-A-2011_166204(專利文獻2)中，公開了一種無線通信系統，在該無線通信系統中，相互正交的參考信號被指派給每一個無線基站設備，同時移動終端設備基於接收的參考信號來執行信道估計。
[0006]此外，在JP-T-2011-508527(專利文獻3)中，公開了一種MMO系統，在該MMO系統中，發射端通過使用波束賦形碼本來選擇波束賦形矢量同時接收端通過使用組合碼本來估計優選的波束賦形矢量和優選的組合矢量。
[0007]在JP-A-2010_041473(專利文獻4)中，公開了一種無線通信系統，在該無線通信系統中，在使用波束賦形的通信時增加參考信號的電功率，從而提高接收端處的信道估計的精度。
[0008]注意，在3GPP的LTE中，小區特定參考信號被定義為支持未經過波束賦形的控制信息、警報信息或正常數據的發射的參考信號。此外，UE特定參考信號被定義為支持波束賦形的參考信號。
[0009]在傳統的信道估計方法中，如稍後參照圖7詳細描述的，接收端（接收機）分別單獨地處理從發射端（發射機）發射的小區特定參考信號和UE特定參考信號，以獲得小區特定信道估計值和UE特定信道估計值。
[0010]現有專利文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻I JP-A-2009-033717
[0013]專利文獻2 JP-A-2Ol 1_166204
[0014]專利文獻3 JP-T-2011-508527
[0015]專利文獻4 :JP-A-2010-041473
【發明內容】
[0016]本發明要解決的問題
[0017]專利文獻2至4都沒有公開或提議參考信號包括小區特定參考信號和UE特定參考信號。
[0018]接下來，描述了傳統信道估計方法的問題。
[0019]不斷地在整個系統帶寬上發射小區特定參考信號，因此可以用於信道估計的參考信號的數目較大。此外，小區特定參考信號允許跨資源塊或子幀進行內插。因此，可以根據小區特定參考信號來確定高精度的小區特定信道估計值。
[0020]然而，僅通過用於發射數據的資源塊來發射UE特定參考信號，因此UE特定參考信號的問題在於可以用於信道估計的參考信號的數目小於小區特定參考信號中的數量。此夕卜，波束賦形矢量甚至在頻率方向和時間方向上彼此相鄰的資源塊之間也不同，因此UE特定參考信號不能跨資源塊或子幀進行內插。因此，UE特定參考信號具有在信道估計精度方面低於小區特定參考信號的問題。
[0021]解決問題的手段
[0022]本發明具有以下特徵：當採用波束賦形時通過使用在接收端處估計的波束賦形矢量和根據小區特定參考信號估計的高精度的信道估計值而不是根據UE特定參考信號估計的信道估計值來提高接收特性。
[0023]也即是說，根據本發明的一個實施例，提供了一種信道估計方法，包括：在發射端將通過將用於支持未經過波束賦形的正常數據的發射的小區特定參考信號和用於支持波束賦形的UE特定參考信號插入到發射數據中所獲得的信號作為發射信號進行發射；以及在接收端接收所述發射信號作為接收信號並且根據從所述接收信號中提取的所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號來估計小區特定信道估計值和UE特定信道估計值，所述信道估計方法包括：第一步驟：根據所述小區特定參考信號來確定所述小區特定參考信號的信道估計值；第二步驟：根據所述UE特定參考信號來確定所述UE特定參考信號的信道估計值；第三步驟：通過使用所述小區特定參考信號的所述信道估計值來計算所述小區特定信道估計值；第四步驟：通過使用所述小區特定參考信號的所述信道估計值和所述UE特定參考信號的所述信道估計值來估計波束賦形矢量；以及第五步驟：通過將所述小區特定信道估計值與所述波束賦形矢量相乘來計算所述UE特定信道估計值。
[0024]根據本發明的一個實施例，提供了一種用於接收通過將用於支持未經過波束賦形的正常數據的發射的小區特定參考信號和用於支持波束賦形的UE特定參考信號插入到發射數據中所獲得的發射信號作為接收信號，所述接收機包括：參考信號提取單元，用於從所述接收信號中提取所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號；以及信道估計單元，用於根據所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號來估計小區特定信道估計值和UE特定信道估計值，其中，所述信道估計單元包括：小區特定參考信號模式消除單元，用於從所述小區特定參考信號中消除偽隨機模式以確定所述小區特定參考信號的信道估計值；UE特定參考信號模式消除單元，用於從所述UE特定參考信號中消除偽隨機模式以確定所述UE特定參考信號的信道估計值；小區特定參考信號信道估計單元，用於通過使用所述小區特定參考信號的所述信道估計值來執行噪聲控制和內插處理以計算所述小區特定信道估計值；波束賦形矢量估計單元，用於通過使用所述小區特定參考信號的所述信道估計值和所述UE特定參考信號的所述信道估計值來估計波束賦形矢量；以及UE特定參考信號信道估計單元，用於通過將所述小區特定信道估計值與所述波束賦形矢量相乘來計算所述UE特定信道估計值。
[0025]本發明的效果
[0026]根據本發明的一個實施例，可以在採用波束賦形時提高信道估計值的精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖I是示出了與波束賦形兼容的LTE的兩發射天線發射機的一般配置的框圖；
[0028]圖2是示出了 LTE的接收機的一般配置的框圖；
[0029]圖3是示出了由圖2中所示的接收機使用的根據本發明的第一示例性實施例的信道估計單元的配置的框圖；
[0030]圖4是示出了參考信號的映射的狀態的示意圖；
[0031]圖5是示出了在發射端使用的波束賦形矢量的表格；
[0032]圖6是示出了如何將參考信號劃分為前半時隙和後半時隙的示意圖；以及
[0033]圖7是示出了 LET的接收機的一般信道估計單元的配置（現有技術）的框圖。
【具體實施方式】
[0034]現在，通過使用3GPP的LTE來描述本發明的示例性實施例。
[0035]圖I是示出了與波束賦形兼容的LTE的兩發射天線發射機10的一般配置的框圖。
[0036]發射機10包括信道編碼單元11、調製單元12、層映射單元13、波束賦形矢量生成單元14、快速傅立葉反變換（IFFT)處理單元15、循環前綴（CP)添加單元16、數字/模擬(D/A)轉換單元17、發射天線18和乘法器19。
[0037]首先參照圖I，將描述發射機10的操作。發射機10的操作是一般操作。
[0038]在發射機10中，首先，信道編碼單元11針對尋址至每一個用戶的發射數據執行檢錯編碼和/或糾錯編碼。然後，調製單元12將經過檢錯編碼/糾錯編碼的信號映射為I分量和Q分量。
[0039]接下來，層映射單元13將調製後的信號指派給兩個層。在波束賦形的情況下，層映射單元13在層映射之前插入UE特定參考信號。層映射單元13將數據與兩個層復用。
[0040]波束賦形矢量生成單元14基於從UE接收的上行鏈路信號或反饋生成波束賦形矢量。乘法器19將生成的波束賦形矢量與來自層映射單元13的輸出相乘。
[0041]此外，每一個IFFT處理單元15將小區特定參考信號插入來自每一個乘法器19的輸出信號，然後將結果轉換為時域中的信號波形。每一個CP添加單元16將CP添加到OFDM符號的首部，以防止由於多徑生成的符號間幹擾的影響。每一個D/A轉換單元17將添加有CP的OFDM符號從數位訊號轉換為模擬信號。每一個發射天線18將轉換後的模擬信號作為發射信號進行發射。
[0042]圖2是示出了 LTE的接收機20的一般配置的框圖。
[0043]接收機20包括接收天線21、模/數（A/D)轉換單元22、快速傅立葉變換（FFT)定時檢測單元23、CP移除單元24、FFT處理單元25、信道估計單元26、解調單元27、信道解碼單元28和乘法器29。
[0044]接下來，參照圖2來描述接收機20的操作。除了信道估計單元26之外，接收機20的操作也是一般操作。
[0045]在接收機20處，接收天線21接收由發射機10發射的發射信號作為接收信號。A/D轉換單元22將接收信號從模擬信號轉換為數位訊號。轉換後的數位訊號被提供給FFT定時檢測單元23和CP移除單元24。
[0046]CP移除單元24基於由FFT定時檢測單元23檢測到的FFT定時信息從OFDM符號中移除添加至首部的CP。FFT處理單元25將已經移除了 CP的OFDM符號從時域中的信號波形轉換為每一個子載波分量。
[0047]A/D轉換單元22、FFT定時檢測單元23、CP移除單元和FFT處理單元25的組合用作用於從接收信號中提取小區特定參考信號和UE特定參考信號的參考信號提取單元。
[0048]此外，信道估計單元26通過使用與數據符號復用在一起發射的已知參考信號（小區特定參考信號和UE特定參考信號）來確定每一個子載波的信道估計值。每一個乘法器29將每一個子載波的接收信號與信道估計值的復共軛相乘。這允許補償（信道均衡）在信道中引起的信號失真。
[0049]解調單元27將已經補償了信道影響的每一個子載波的接收信號從I-分量和Q-分量轉換為似然信息。信道解碼單元28針對轉換後的似然信息執行糾錯解碼/檢錯。由此獲得接收數據。
[0050]為了易於理解本發明，參照圖7，將描述LTE的接收機的一般信道估計操作（相關技術）。除了信道估計之外，接收機具有與圖2的配置相同的配置。
[0051]圖7中所示的一般信道估計單元26'包括小區特定參考信號模式消除單元41、UE特定參考信號模式消除單元42、小區特定參考信號信道估計單元43和UE特定參考信號信道估計單元44。
[0052]來自FFT處理單元25的輸出中包括的小區特定參考信號和UE特定參考信號被輸入到圖7中所示的一般信道估計單元26'。
[0053]小區特定參考信號模式消除單元41消除施加於小區特定參考信號的偽隨機模式，以確定小區特定參考信號的信道估計值。UE特定參考信號模式消除單元42消除施加於UE特定參考信號的偽隨機模式，以確定UE特定參考信號的信道估計值。
[0054]小區特定參考信號的信道估計值和UE特定參考信號的信道估計值被分別提供給小區特定參考信號信道估計單元43和UE特定參考信號信道估計單元44。
[0055]小區特定參考信號信道估計單元43通過使用小區特定參考信號的信道估計值來執行噪聲抑制和內插處理，從而計算要用於對未經過波束賦形的控制信息、警報信息或數據進行解調的小區特定信道估計值。
[0056]另一方面，UE特定參考信號信道估計單元44通過使用UE特定參考信號的信道估計值來執行噪聲抑制和內插處理，從而計算要用於對經過波束賦形的數據進行解調的UE特定信道估計值。
[0057]不斷地在整個系統帶寬上發射小區特定參考信號，因此可以用於信道估計的參考信號的數目較大。此外，小區特定參考信號允許跨資源塊或子幀進行內插，因此可以根據小區特定參考信號來確定高精度的信道估計值。
[0058]然而，僅通過用於發射數據的資源塊來發射UE特定參考信號。因此UE特定參考信號的問題在於可以用於信道估計的參考信號的數目小於小區特定參考信號中的數目。此夕卜，波束賦形矢量甚至在頻率方向和時間方向上彼此相鄰的資源塊之間也不同。因此，UE特定參考信號不允許跨資源塊或子幀進行內插。因此，UE特定參考信號具有在信道估計精度方面低於小區特定參考信號的問題。
[0059]圖3是示出了根據本發明的第一示例性實施例的信道估計單元26的配置的框圖。
[0060]根據本發明的示例性實施例的信道估計單元26包括小區特定參考信號模式消除單元31、UE特定參考信號模式消除單元32、小區特定參考信號信道估計單元33、UE特定參考信號信道估計單元34、波束賦形矢量估計單元35和控制單元36。
[0061]現在參照圖3，將描述根據本發明的示例性實施例的信道估計的操作。
[0062]包含在來自FFT處理單元25的輸出中的小區特定參考信號和UE特定參考信號被提供給信道估計單元26。
[0063]小區特定參考信號模式消除單元31消除施加於小區特定參考信號的偽隨機模式，以確定小區特定參考信號的信道估計值。UE特定參考信號模式消除單元32消除施加於UE特定參考信號的偽隨機模式，以確定UE特定參考信號的信道估計值。
[0064]小區特定參考信號的信道估計值和UE小區特定參考信號的信道估計值被分別提供給小區特定參考信號信道估計單元33和UE特定參考信號信道估計單元34。此外，小區特定參考信號的信道估計值和UE小區特定參考信號的信道估計值也被提供給波束賦形矢量估計單元35。
[0065]小區特定參考信號信道估計單元33通過使用小區特定參考信號的信道估計值來執行噪聲抑制和內插處理，從而計算要用於對未經過波束賦形的控制信息、警報信息或數據進行解調的小區特定信道估計值。
[0066]另一方面，波束賦形矢量估計單元35使用小區特定參考信號的信道估計值和UE特定參考信號的信道估計值來估計用於發射的波束賦形矢量。
[0067]如圖4中所示，針對天線埠 O的參考信號、針對天線埠 I的參考信號和UE特定參考信號被映射到彼此不同的資源單元。
[0068]在這裡假設包含在第η個資源塊中的針對天線埠 O的小區特定參考信號的第k個信道估計值是：
[0069]RO (n，k)，k = 0，1，2，· · ·，K-1 ;
[0070]針對天線埠 I的小區特定參考信號的第k個信道估計值是：
[0071]Rl(n，k)，k = 0，1，2，…,K-I ;以及
[0072]UE特定參考信號的第I個信道的估計值是：
[0073]R5(n，I)，I = 0，1，2，· · ·，L-l。
[0074]通過下式用RO (n, k)、Rl (n, k)和R5(n, I)來表達用於第η個資源塊的波束賦形矢量w (η)。
[0075]R5(n) =[R0(n)夏
~ if-l
[0076]及O=· · ·等式 I
￡-0
? K
[0077]夏I=
Jfc-O
[0078]RS = YtRS(Kj)
[0079]假設如圖5中所示給出在發射端使用的波束賦形矢量。在該情況下，可以通過選擇等式2的數學運算結果接近等式3的矢量來估計在發射端處使用的波束賦形矢量：
[0080]Si C?)>v(?)…等式 2
[0081]R5(?i) · · ·等式 3。
[0082]通過波束賦形矢量估計單元35估計的波束賦形矢量被提供給控制單元36。控制單元36使用結果來控制針對UE特定參考信號的信道估計單元34的操作。
[0083]具體地，UE特定參考信號信道估計單元34通過將由小區特定參考信號信道估計單元33估計出的小區特定信道估計值與由波束賦形矢量估計單元35估計出的波束賦形矢量相乘來計算UE特定信道估計值。
[0084]接下來，將描述本發明的第一示例性實施例的效果。
[0085]僅通過用於發射數據的資源塊來發射UE特定參考信號，因此UE特定參考信號可以用於信道估計的參考信號的數目小於小區特定參考信號的數目。此外，波束賦形矢量甚至在頻率方向和時間方向上彼此相鄰的資源塊之間也不同，因此UE特定參考信號不允許跨資源塊或子幀進行內插。
[0086]相比之下，不斷地在整個系統帶寬上發射小區特定參考信號，因此可以用於信道估計的參考信號的數目較大。此外，小區特定參考信號允許跨資源塊或子幀進行內插，因此可以根據小區特定參考信號來確定高精度的信道估計值。因此，可以通過使用在接收端處估計的波束賦形矢量和根據小區特定參考信號估計的高精度的信道估計值（而不是根據UE特定參考信號所估計的信道估計值）來提高接收特性。
[0087]此外，不斷地計算小區特定參考信號的信道估計值以接收控制信息或警報信息。因此，可以甚至在採用波束賦形時通過重用小區特定參考信號的信道估計值來簡化UE特定參考信號的信道估計處理。
[0088]雖然參照本發明的示例性實施例具體地示出和描述了本發明，但是本發明不限於上述示例性實施例。本領域普通技術人員將理解的是，可以在不偏離由權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下對本發明進行形式和細節上的各種改變。
[0089]例如，在本發明的上述第一示例性實施例中，以從如圖5中所示的預定模式中選擇波束賦形矢量的情況為例，但是可以在發射端處自由地確定波束賦形矢量的情況也是可設想的。在該情況下，如圖6中所示，將參考信號劃分為前半時隙和後半時隙，並且對諸如以下等式4等的同時等式進行求解，從而能夠估計波束賦形矢量w(n)。
【權利要求】
1.一種信道估計方法，包括： 在發射端將通過將用於支持未經過經過波束賦形的正常數據的發射的小區特定參考信號和用於支持波束賦形的UE特定參考信號插入到發射數據中所獲得的信號作為發射信號進行發射；以及 在接收端接收所述發射信號作為接收信號並且根據從所述接收信號中提取的所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號來估計小區特定信道估計值和UE特定信道估計值， 其中，所述信道估計方法包括： 第一步驟：根據所述小區特定參考信號來確定所述小區特定參考信號的信道估計值； 第二步驟：根據所述UE特定參考信號來確定所述UE特定參考信號的信道估計值； 第三步驟：通過使用所述小區特定參考信號的所述信道估計值來計算所述小區特定信道估計值； 第四步驟：通過使用所述小區特定參考信號的所述信道估計值和所述UE特定參考信號的所述信道估計值來估計波束賦形矢量；以及 第五步驟：通過將所述小區特定信道估計值與所述波束賦形矢量相乘來計算所述UE特定信道估計值。
2.根據權利要求I所述的信道估計方法，其中，所述第四步驟根據預定波束賦形矢量的模式來估計所述波束賦形矢量。
3.根據權利要求I或2所述的信道估計方法，其中，所述第五步驟估計所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號是否是從相同的物理天線發射的，並且當所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號是從不同的物理天線發射的時，通過使用所述UE特定參考信號的所述信道估計值來計算所述UE特定信道估計值。
4.根據權利要求3所述的信道估計方法，其中，所述第五步驟通過使用所述小區特定參考信號的所述信道估計值和所述UE特定參考信號的所述信道估計值來估計所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號是否是從相同的物理天線發射的。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的信道估計方法，還包括：使用OFDM作為無線通信系統。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的信道估計方法，還包括：使用LTE作為無線通信系統。
7.一種用於接收通過將用於支持未受到波束賦形的正常數據的發射的小區特定參考信號和用於支持波束賦形的UE特定參考信號插入到發射數據中所獲得的發射信號作為接收信號，所述接收機包括： 參考信號提取單元，用於從所述接收信號中提取所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號；以及 信道估計單元，用於根據所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號來估計小區特定信道估計值和UE特定信道估計值， 其中，所述信道估計單元包括： 小區特定參考信號模式消除單元，用於從所述小區特定參考信號中消除偽隨機模式，以確定所述小區特定參考信號的信道估計值； UE特定參考信號模式消除單元，用於從所述UE特定參考信號中消除偽隨機模式，以確定所述UE特定參考信號的信道估計值； 小區特定參考信號信道估計單元，用於通過使用所述小區特定參考信號的所述信道估計值來執行噪聲控制和內插處理，以計算所述小區特定信道估計值； 波束賦形矢量估計單元，用於通過使用所述小區特定參考信號的所述信道估計值和所述UE特定參考信號的所述信道估計值來估計波束賦形矢量；以及 UE特定參考信號信道估計單元，用於通過將所述小區特定信道估計值與所述波束賦形矢量相乘來計算所述UE特定信道估計值。
8.根據權利要求7所述的接收機，其中，所述波束賦形矢量估計單元根據預定的波束賦形矢量的模式來估計所述波束賦形矢量。
9.根據權利要求7或8所述的接收機，其中，所述UE特定參考信號信道估計單元估計所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號是否是從相同的物理天線發射的，並且當所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號是從不同的物理天線發射的時，通過使用所述UE特定參考信號的所述信道估計值來計算所述UE特定信道估計值。
10.根據權利要求9所述的接收機，其中，所述UE特定參考信號信道估計單元通過使用所述小區特定參考信號的所述信道估計值和所述UE特定參考信號的所述信道估計值來估計所述小區特定參考信號和所述UE特定參考信號是否是從相同的物理天線發射的。
11.根據權利要求7至10中任一項所述的接收機，其中，所述接收機使用OFDM作為無線通信系統。
12.根據權利要求7至11中任一項所述的接收機，其中，所述接收機使用LTE作為無線通信系統。
【文檔編號】H04J11/00GK104205694SQ201380012016
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年2月12日 優先權日:2012年3月2日
【發明者】橫手俊倫, 島貫至行 申請人:日本電氣株式會社, 株式會社Ntt都科摩