TWI511493B - 在一無線通信系統中之頻道估計及資料偵測之方法及在一無線通信系統中之器件 - Google Patents
在一無線通信系統中之頻道估計及資料偵測之方法及在一無線通信系統中之器件 Download PDFInfo
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Description
本發明大體而言係關於無線通信，且詳言之係關於於有小區間干擾存在之無線通信系統中之頻道估計及資料偵測。
本申請案主張2010年2月12日申請之題為「於有小區間干擾存在之無線通信系統中之頻道估計及資料偵測(CHANNEL ESTIMATION AND DATA DETECTION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM IN THE PRESENCE OF INTER-CELL INTERFERENCE)」的美國非臨時申請案第US 12/705,568號的權利。前述申請案之全文以引用的方式併入本文中。
無線通信系統經廣泛部署以提供(例如)寬廣範圍之語音及資料相關服務。典型無線通信系統由允許使用者共用共同網路資源的多重存取通信網路組成。此等網路之實例為分時多重存取(「TDMA」)系統、分碼多重存取(「CDMA」)系統、單載波分頻多重存取(「SC-FDMA」)系統、正交分頻多重存取(「OFDMA」)系統或其他類似系統。藉由各種技術標準(諸如，演進型通用陸上無線電存取(「E-UTRA」)、Wi-Fi、微波存取全球互通(「WiMAX」)、超行動寬頻(「UMB」)及其他類似系統)來採用OFDMA系統。此外，藉由由各種標準體(諸如，第三代合作夥伴計劃(「3GPP」)及3GPP2)所發展之規範來描述此等系統之實施。
隨著無線通信系統演進，引入提供改良之特徵、功能性及效能的更進階之網路設備。此進階之網路設備之表示亦可稱為長期演進(「LTE」)設備或長期演進進階(「LTE-A」)設備。LTE為高速封包存取(「HSPA」)之演進中的下一步驟，其具有較高之平均資料輸送量及峰值資料輸送量、較低之潛時及較好的使用者經驗(尤其係在高需求的都市區中)。LTE藉由使用較寬廣之頻譜頻寬、OFDMA與SC-FDMA空中介面及進階之天線方法來實現此較高之效能。
可使用以下模式來建立無線器件與基地台之間的通信：單輸入單輸出(「SISO」)模式，其中僅一個天線用於接收器與傳輸器兩者；單輸入多輸出(「SIMO」)模式，其中多個天線可用於接收器處且僅一個天線用於傳輸器處；多輸入單輸出(「MISO」)模式，其中多個天線可用於傳輸器處且僅一個天線用於接收器處；及多輸入多輸出(「MIMO」)模式，其中多個天線可用於接收器及傳輸器處。與SISO模式相比，SIMO模式可提供增加之涵蓋範圍，而MIMO模式可提供增加之涵蓋範圍及頻譜效率與較高之資料輸送量(若利用多個傳輸天線、多個接收天線或多個傳輸天線與多個接收天線兩者)。當使用使用MIMO模式之無線器件時，額外MIMO操作模式為可用的。此等操作模式包括分集MIMO模式、單使用者MIMO模式、多使用者MIMO模式及混合式MIMO模式。分集MIMO模式使用多個傳輸天線及接收天線以利用無線通信射頻(「RF」)頻道之空間維度，從而提供單資料頻道之更可靠傳輸。重要的是認識到，使用使用MIMO模式之基地台的系統可通常支援在SISO模式、SIMO模式、MISO模式、MIMO模式、其他操作模式或操作模式之組合中操作的無線器件。
單使用者MIMO(「SU-MIMO」)模式藉由使用多個傳輸天線及接收天線來利用無線通信RF頻道之空間維度，以提供多個同時傳輸資料頻道以用於單一無線器件之增加的資料速率。類似地，多使用者MIMO(「MU-MIMO」)模式使用多個傳輸天線及接收天線以將多個同時傳輸資料頻道提供至多個無線器件。混合式MIMO模式同時支援同一RF頻道上之SIMO無線器件與MIMO無線器件之組合。上行鏈路(「UL」)通信指代自無線器件至基地台之通信。下行鏈路(「DL」)通信指代自基地台至無線器件之通信。
如第三代合作夥伴計劃；技術規範群組無線電存取網路；實體頻道及調變(第8版)
、規範之3GPP、3GPP TS 36系列(「LTE第8版」)中所指定，針對DL傳輸支援多天線技術之使用。在第三代合作夥伴計劃；技術規範群組無線電存取網路；E-UTRA之進一步發展；實體層態樣(第9版)
、3GPP、3GPP TR 36.814 V1.1.1(2009-06)(「LTE-A第10版」)中，可使用多天線技術以改良DL效能。此等多天線技術包括(例如)傳輸分集及空間多工。可使用各種傳輸分集方案，諸如空間頻率區塊編碼(「SFBC」)、空間時間區塊編碼(「STBC」)、頻率切換傳輸分集(「FSTD」)、時間切換傳輸分集(「TSTD」)、預編碼向量切換(「PVS」)、循環延遲分集(「CDD」)、空間碼傳輸分集(「SCTD」)、空間正交資源傳輸分集(「SORTD」)及其他類似方法。已採用此等方法中之一些方法以供用於LTE第8版中。
已在文獻中廣泛地描述包括供用於正交分頻多工(「OFDM」)系統中之頻道估計技術。Coleri等人之A Study of Channel Estimation in OFDM Systems
(IEEE proc. VTC 2002 Fall，第894至898頁)呈現用於OFDM系統之頻道估計及內插技術的概述。簡化之最小均方誤差(「MMSE」)估計器描述於Edfors等人之OFDM Channel Estimation by Singular Value Decomposition
(IEEE Trans. On Commn.，第46卷，第7期刊，1998年7月，第931至939頁)及Van de Beek等人之On Channel Estimation in OFDM Systems
(IEEE VTC，1995，第815至819頁)中。Hsieh等人之Channel Estimation for OFDM Systems Based on COMP-type Pilot Arrangement in Frequency Selective Fading Channels
(IEEE Trans. on Consumer Electronics，第44卷，第1號，1998年2月，第217至225頁)描述將MMSE估計與變換域內插相比較的效能結果。Hadaschik等人之Joint Narrowband Interference Detection and Channel Estimation for Wideband OFDM
(Proceedings of European Wireless Conference，2007年4月)探索寬頻OFDM中之窄頻帶干擾偵測及頻道估計。在此等公開案中之大多數公開案中，頻道估計技術不考慮同頻道小區間干擾之效應。在典型網路部署中，小區間干擾可能影響無線器件處所計算之頻道估計。
在LTE系統中，參考信號(「RS」)為通常由基地台與無線器件兩者所知且用於頻道估計之預定信號。RS亦可稱為導頻信號、訓練信號、同步信號、探測信號或其他類似術語。基地台通常傳輸複數個RS信號以允許每一無線器件估計RF頻道之傳播性質。在導出頻道估計後，此等估計即亦可用於解調變由基地台所傳輸之資訊。
為促進由一般熟習此項技術者來理解及實踐本發明，現參考如藉由參看隨附圖式所說明之例示性實施例。相似參考數字遍及隨附圖式指代相同或功能上類似之元件。根據本發明，連同實施方式之諸圖被併入且形成說明書之部分，並用以進一步說明例示性實施例且解釋各種原理與優點。
儘管下文揭示供用於無線通信系統中之例示性方法、器件及系統，但一般熟習此項技術者應理解，本發明之教示決不限於所展示之範例。相反，預期本發明之教示可在替代性組態及環境中實施。舉例而言，儘管結合上述無線通信系統之組態來描述本文中所描述之例示性方法、器件及系統，但熟習此項技術者應容易認識到，該等例示性方法、器件及系統可用於其他系統中且可經組態以對應於諸如所需之其他系統。因此，儘管下文描述例示性方法、器件及系統之用途，但一般熟習此項技術者應瞭解，所揭示之範例並非實施此等方法、器件及系統之唯一方式，且圖式及描述在本質上應被視為說明性而非限制性的。
本文中所描述之各種技術可用於各種無線通信系統。本文中所描述之各種態樣被呈現為可包括多個組件、元件、部件、模組、節點、周邊設備或其類似者之方法、器件及系統。此外，此等方法、器件及系統可包括或不包括額外組件、元件、部件、模組、節點、周邊設備或其類似者。另外，本文中所描述之各種態樣可以硬體、韌體、軟體或其任何組合來實施。本文中所描述之關係術語(諸如，「上方」及「下方」、「左側」及「右側」、「第一」及「第二」及其類似者)可僅僅用以區分一實體或動作與另一實體或動作，而未必要求或暗示此等實體或動作之間的任何實際的此關係或次序。術語「或」意欲意謂包括性「或」而非排他性「或」。此外，術語「一」意欲意謂一或多個，除非另外指定或自上下文清楚係針對單數形式。重要的是注意，術語「網路」與「系統」可互換地使用。
無線通信網路由複數個無線器件及複數個基地台組成。基地台亦可稱為節點-B(「節點B」)、基地收發器台(「BTS」)、存取點(「AP」)、小區或某一其他等效術語。此外，術語「小區」可表示特定基地台、基地台之特定扇區、基地台之扇區的特定天線或其任何組合。基地台通常含有一或多個射頻(「RF」)傳輸器及接收器以與無線器件通信。此外，基地台通常為固定的及靜止的。針對LTE及LTE-A設備而言，基地台亦稱為E-UTRAN節點B(「eNB」)或演進型eNB。
無線通信網路中所使用之無線器件亦可稱為行動台(「MS」)、終端機、蜂巢式電話、蜂巢式手機、個人數位助理(「PDA」)、智慧型電話、手持型電腦、桌上型電腦、膝上型電腦、平板電腦、機上盒、電視、無線器具或某一其他等效術語。無線器件可含有一或多個RF傳輸器及接收器與一或多個天線以與基地台通信。此外，無線器件可為固定的或行動的，且可具有移動穿過無線通信網路之能力。針對LTE及LTE-A設備而言，無線器件亦稱為使用者設備(「UE」)。
本發明提供頻道估計及資料偵測技術之各種實施例，包括抑制同頻道干擾之效應。圖1為用於無線通信之系統100之實例方塊圖。在一實施例中，系統100可包括一或多個無線器件101及一或多個基地台121及141。基地台121亦可稱為伺服小區、小區0
或其他類似術語。基地台141亦可稱為相鄰小區、干擾小區、小區n
或其他類似術語。基地台141可使用與基地台121與無線器件101之間所使用之RF頻道相同或類似的RF頻道而與其他無線器件通信。由基地台141對RF頻道之此使用可干擾基地台121與無線器件101之間的通信。此干擾亦可稱為小區間干擾、同頻道干擾或其他類似術語。
根據一態樣，無線器件101可包括耦接至記憶體104之處理器103、輸入/輸出器件105、收發器106或其任何組合，該等器件可由無線器件101利用以實施本文中所描述之各種態樣。無線器件101之收發器106包括一或多個傳輸器107及一或多個接收器108。此外，與無線器件101相關聯，一或多個傳輸器107及一或多個接收器108連接至一或多個天線109。
類似地，基地台121及141亦可包括耦接至記憶體123之處理器122及收發器124。基地台121及141之收發器124包括一或多個傳輸器125及一或多個接收器126。此外，與基地台121及141相關聯，一或多個傳輸器127及一或多個接收器128連接至一或多個天線129。
基地台121可在UL上使用一或多個天線109及129且在DL上使用一或多個天線109及129而與無線器件101通信，該一或多個天線109及129分別與無線器件101及基地台121相關聯。基地台121可使用一或多個傳輸器127及一或多個天線129來發起DL資訊，其中該DL資訊可由一或多個接收器108使用一或多個天線109在無線器件101處接收。此資訊可關於基地台121與無線器件101之間的一或多個通信鏈路。
一旦資訊由無線器件101在DL上接收，無線器件101便可處理所接收資訊，以產生關於該所接收資訊的回應。可接著在UL上使用一或多個傳輸器107及一或多個天線109自無線器件101傳輸回此回應，且使用一或多個天線129及一或多個接收器128在基地台121處接收此回應。
圖2為用於MIMO無線通信之系統200的實例方塊圖。在圖2中，系統200可包括一或多個無線器件201及一或多個基地台221及241。基地台221亦可稱為伺服小區、小區0
或其他類似術語。基地台241亦可稱為相鄰小區、干擾小區、小區n
或其他類似術語。基地台241可使用與基地台221與無線器件201之間所使用之RF頻道相同或類似的RF頻道而與其他無線器件通信。由基地台241對RF頻道之此使用可干擾基地台221與無線器件201之間的通信。此干擾亦可稱為小區間干擾、同頻道干擾或其他類似術語。
在此實施例中，無線器件201可包括耦接至記憶體204之無線器件控制器203、輸入/輸出器件205、UL傳輸資料處理器210、UL傳輸MIMO處理器211、傳輸器及接收器206a至206k、DL接收MIMO處理器214、DL接收資料處理器215或其任何組合，該等器件可由無線器件201利用以實施本文中所描述之各種態樣。此外，與無線器件201相關聯，一或多個傳輸器及接收器206a至206k連接至一或多個天線209a至209k。
類似地，基地台221及241可包括耦接至記憶體223之基地台控制器222、DL傳輸資料處理器230、DL傳輸MIMO處理器231、傳輸器及接收器226a至226m、UL接收MIMO處理器234、UL接收資料處理器235或其任何組合，該等器件可由基地台221及241利用以實施本文中所描述之各種態樣。此外，與基地台221及241相關聯，一或多個傳輸器及接收器226a至226m連接至一或多個天線229a至229m。
基地台221可在UL上及在DL上使用一或多個天線209a至209k及229a至229m而與無線器件201通信，該一或多個天線209a至209k及229a至229m分別與無線器件201及基地台221相關聯。在一實施例中，基地台221可使用一或多個傳輸器226a至226m及一或多個天線229a至229m來發起DL資訊，其中該DL資訊可由一或多個接收器206a至206k使用一或多個天線209a至209k在無線器件201處接收。此資訊可關於基地台221與無線器件201之間的一或多個通信鏈路。一旦資訊由無線器件201在DL上接收，無線器件201便可處理所接收資訊以產生關於該所接收資訊的回應。可接著在UL上使用一或多個傳輸器206a至206k及一或多個天線209a至209k自無線器件201傳輸回此回應，且使用一或多個天線229a至229m及一或多個接收器226a至226m在基地台221處接收此回應。
圖3a說明根據本文中所闡述之各種態樣的RS輔助型OFDM傳輸系統300a。在圖3a中，符號映射器301可將二進位資訊位元I j
分群、映射或既分群亦映射至(例如)與一調變方案相關聯之信號群集上，以形成資料符號A j
。RS產生器302可判定諸如OFDMA系統中所使用之資訊訊框的RS符號。RS及資料符號映射器303可將資料符號A j
及已知之預定RS符號插入至訊框中，以形成信號S km
，其中k
=0,...,N
-1，m
=0,...,v
-1；N
指示離散傅立葉變換(「DFT」)之長度；且v
表示OFDMA子訊框內之資料符號A j
的數目。IDFT處理器304可對訊框內之信號S km
的符號執行離散傅立葉逆變換(「IDFT」)，以形成時域信號s km
。一般熟習此項技術者應認識到，存在執行離散傅立葉逆變換之其他方法，諸如使用快速傅立葉逆變換(「IFFT」)。重要的是注意，儘管此實施例使用離散時間信號，但可使用連續時間信號或離散時間信號與連續時間信號之任何組合。CP插入器305將循環首碼(「CP」)插入至(例如)時域信號s km
中，且將信號自基地台121及221傳輸至無線器件101及201。此外，可在訊框之間添加保護時間，以促進(例如)基地台121及221處之訊框同步。
圖3b說明根據本文中所闡述之各種態樣的RS輔助型OFDM接收系統300b。在圖3b中，無線器件101及201自基地台121及221接收信號r km
。CP移除器311自信號r km
移除CP。DFT處理器312對信號r km
執行離散傅立葉變換(「DFT」)，以產生離散時間信號R km
。一般熟習此項技術者應認識到，存在執行離散傅立葉變換之其他方法，諸如使用快速傅立葉變換(「FFT」)。重要的是注意，儘管此實施例使用離散時間信號，但可使用連續時間信號或離散時間信號與連續時間信號之任何組合。
RS產生器313可產生訊框之所要RS符號。頻道估計器314可使用所要RS符號來估計對應於該訊框內之已知RS位置的頻道權重。可藉由(例如)在訊框範圍內內插RS頻道權重而獲得對應於訊框內之未知資料符號的資源元素(「RE」)之頻道權重。資料偵測器315可使用RS頻道權重、資料頻道權重或兩者來偵測信號R km
。符號解映射器316可對信號R km
取消分群、映射或既取消分群亦映射，以形成(例如)二進位資訊信號I j
。
圖4說明根據本文中所闡述之各種態樣之可用於無線通信系統100及200中的例示性下行鏈路頻道結構400。在一實例中，結構400可用於使用LTE或LTE-A設備或另一適當無線通信技術之系統中。在結構400之當前實例中，一訊框由每一者為0.5毫秒(「msec」)持續時間的20個時槽403組成，且一個子訊框402由2個時槽403組成。取決於所使用之CP之類型，每一時槽403在時域中攜載6個或7個OFDM符號。在範例中，使用常規CP，且因而，在每一時槽中傳輸7個OFDM符號。重要的是注意，本發明並不限於此特定訊框結構，且可支援其他訊框結構。
參看圖4，展示若干資源區塊(「RB」)405之範例。如一般熟習此項技術者將瞭解，RB 405為指派給無線器件且可由基地台121及221定義為資源分配之最小單位的時間頻率分配。此外，RB 405可延伸跨越複數個時槽403。取決於所使用之CP之類型，每一RB 405可在時域中攜載12個或14個OFDM符號，且可在頻域中包括12個副載波。舉例而言，LTE DL可允許非常高之靈活度，從而允許自(例如)最小值6個RB 405變化至最大值100個或100個以上之RB 405的任何數目個下行鏈路RB 405。RB 405可包含複數個資源元素(「RE」)404，該複數個資源元素可表示一符號之一時間週期的頻率中之單一副載波。
每一OFDM符號中之RE之數目可隨系統頻寬而變。舉例而言，一OFDM符號可由對應於一千萬赫(「MHz」)頻道頻寬的600個RE組成，其中每一RE具有15千赫(「kHz」)頻寬。此組態產生(例如)離散時間信號S km
，其具有600之長度N
及14之參數v
。針對10 MHz頻道頻寬而言，一OFDM符號內之RS符號的數目可為(例如)100個RS符號。
當使用常規CP時，RS符號可(例如)週期性地插入於OFDM符號位置0、4、7及11中。第一RS RE符號406之位置可(例如)相對於RB 405之開始而偏移δ
408。自RB 405之開始的偏移δ
408針對每一實體鄰近之小區而言可為預定的，以避免、最小化或既避免亦最小化來自彼等小區之任何小區間干擾。在LTE中，小區i
之偏移δ
408可設定為(例如)δ
=mod(i
,6)。所傳輸之RS符號亦可對於每一小區為特定的。可使用(例如)金氏序列來形成經由子訊框中之第m
個OFDM符號自小區i
所傳輸的RS符號，在該金氏序列中，其分量偽雜訊(「PN」)碼中之一者取決於參數i
及m
而被初始化有一暫存狀態。
在一實施例中，無線器件101及201可附接至具有0之偏移δ
408的伺服小區121及221(小區0
)。主要的同頻道干擾源可來自具有0之偏移δ
=mod(n
,6)的干擾小區141及241(小區n
)。當偏移δ
=mod(n
,6)為0時，自干擾小區141及241(小區n
)所傳輸之RS可干擾自伺服小區121及221(小區0)所傳輸之RS。R km
表示由無線器件101及201自伺服小區121及221(小區0
)所接收之RE
(k
,m
)，且可如由方程式(1)所給出來表達。儘管方程式(1)表示一個主要的同頻道干擾源，但可容易地修改方程式(1)以使其表示多個同頻道干擾源。
其中
可表示RE
(k,m
)之頻道權重，且與第n
個干擾小區141及241(小區n
)與無線器件101及201之間的RF頻道傳播相關聯。可使用(例如)具有方差γ n
之零平均高斯隨機變數來模型化。可表示經由RE
(k,m
)自第n
個干擾小區141及241(小區n
)所傳輸之符號。N km
可表示加成性白高斯雜訊(「AWGN」)。可表示來自第n
個干擾小區141及241(小區n
)之同頻道干擾。
γ n
可表示路徑損耗，其可包括傳輸天線增益、接收天線增益、屏蔽損耗之效應、其他效應，或第n
個干擾小區141及241(小區n
)與無線器件101及201之間的效應之組合。可將方程式(2)應用於供接收已知之RS符號的RE。
其中k
=δ
+β +α
，m
=0,4,7,11,且=0,....L
-1。可藉由(例如)P n , m
()來給出第m
個OFDM符號範圍中小區n
之RS符號序列，其中=0,...,L
-1。亦可藉由P n , m
()來給出第m
個OFDM符號範圍中小區n
之RS符號序列，如3GPP技術規範36.211(E-
UTRA，Physical Channels and Modulation
，第8版，v.8.6.0，2009年3月)中所描述。在一實施例中，δ
=mod(n
,6)，m
=0,4,7,11，且β
為6。此外，當m
為4或11時，α
為3，其他方面，m
為0。
可藉由方程式(3)來給出資料RE之所接收樣本R km
。
可表示資料RE對第n
個干擾小區141及241(小區n
)中之RS RE的平均功率之比率。之倒數可表示應用於RS RE以改良頻道估計之品質的增益。重要的是注意，ρ km
可對於每一無線器件101及201為特定的。若第n
個干擾小區141及241(小區n
)未將給定RB指派給另一無線器件，則可針對此RB將u km
設定為0。或者，若第n
個干擾小區141及241(小區n
)將RB指派給另一無線器件，則可將u km
設定為1。在不存在來自第n
個干擾小區141及241(小區n
)之干擾的情況下，可藉由(例如)方程式(4)來給出RS RE處之頻道權重的最小平方(「LS」)估計。
其中k
=δ
+β +α
，其中=0,...,L
-1。在一實例中，δ
=mod(n
,6)，m
=0,4,7,11，且β
為6。
隨後，可藉由內插頻道權重估計來獲得跨越訊框之頻道權重。經內插之頻道權重估計可用以藉由使用(例如)方程式(5)來產生資料符號之MMSE估計。
其中表示雜訊之功率譜密度。可使用匹配至頻道權重之頻率相關函數的濾波器來濾波頻道估計，從而產生頻道權重之MMSE估計，如在(例如)Van de Beek之On Channel Estimation in OFDM Systems
(IEEE VTC，1995年，第815至819頁)中所描述。此外，可降低此頻道估計技術之計算複雜性，如在(例如)Edfors等人之OFDM Channel Estimation by Singular Value Decomposition
(IEEE Trans. on Comm.，第46卷，第7期刊，1998年7月，第931至939頁)中所描述。
無線器件101及201可知曉自一干擾小區所傳輸之RS序列。無線器件101及201可藉由(例如)量測自相鄰小區所接收之功率來不斷地監控諸如第n
個干擾小區141及241(小區n
)之相鄰小區。可持續地、週期性地、不定期地或其任何組合來執行此等量測。R km
可表示對應於RS RE(經由該等RS RE來傳輸RS符號)之所接收樣本的行向量，且可使用(例如)方程式(6)來導出R km
。
其中l
(k
,μ,υ)=k
+β
μ+α
mod(υ,2)， ，β
為6，且α
為3。
當j
(m
,μ,υ)小於0時，考慮先前子訊框。當j
(m
,μ,υ)大於13時，考慮下一子訊框。mod(j
(m
,μ,υ),14)指示子訊框內之OFDM符號。重要的是注意，值14對於LTE及LTE-A標準為特定的，且表示一具有常規CP之子訊框中的OFDM符號之數目。針對擴展CP而言，相應地改變此數目。圖9為根據本文中所闡述之各種態樣之由若干參數所表示的變換之圖解說明，該等參數用以使用擴展CP來偵測系統100及200中的所接收樣本。舉例而言，當K
為1且M
為1時，可如圖9中所說明來描繪由l
(k
,μ,υ)及j
(m
,μ,υ)所表示之變換。藉由900來完整地指代圖解說明。在圖9中，RE符號904可表示在一個符號之時間週期中的頻率之單一副載波。RS RE符號906可表示在一個RS符號之時間週期中的頻率之單一副載波。每一RE具有15 kHz之頻寬。
使表示由基地台121及221所傳輸之複數符號，其對應於由行向量R km
所定義之實體資源。此外，在以下描述中，出於理解之容易性，在不明確提及任何映射元素的情況下將行向量{R l ( k , μ ,υ) j ( m ,μ ,υ)
}之元素表示為R lj
。
針對在由行向量R km
所表示之所接收樣本的範圍中為實質上恆定的頻道而言，可藉由最大化方程式(7)中所給出之條件機率來導出由所表示之頻道權重的估計。
若忽略之先驗機率，則可如由方程式(8)所給出來簡化方程式(7)。然而，若已知之先驗機率，則可相應地修改以下程序。
假定可將所接收樣本模型化為獨立且相同散佈(「iid」)的隨機變數，則可如方程式(9)中所給出來表達條件機率。
在另一實施例中，可藉由以下步驟來判定頻道權重：相對於頻道權重取方程式(9)之對數之偏導數，且使其等於0，如由方程式(10)所給出。
其中且。上標() H
表示複共軛及轉置運算。
矩陣P km -1
可為預定的以降低計算複雜性。當基地台121及221與無線器件101及201之間的頻道緩慢變化且具有較小之頻率選擇性時，則M
、K
或兩者可較大。在此等情況下，頻道權重之估計在估計時間間隔中可實質上恆定。當基地台121及221與無線器件101及201之間的RF頻道更具頻率選擇性時，可使用K
之較小值。K
之較高值可用於改良之對雜訊之抑制，且可傾向於對所估計之頻道權重求平均值。Γ矩陣可為伺服小區121及221(小區0
)之RS與第n
個干擾小區141及241(小區n
)之RS之間的交叉協方差矩陣。此外，P km
矩陣針對K
之較小值而言可能並非可反轉的。K
之不同值可用以評估方程式(9)之效能且可取決於所使用之RS型樣。舉例而言，可基於(例如)RE(k,m)
位置而自適應地修改K
。
可藉由對RS RE位置處之所估計之頻道權重濾波來判定對應於資料RE的所估計之頻道權重。可跨越具有RS RE之OFDM符號而在L
個RS RE處獲得頻道權重之估計。可藉由對RS RE位置處之所估計的頻道權重濾波來獲得關於資料RE之其他OFDM符號的頻道權重之估計。亦可應用匹配至(例如)頻道時間相關函數的內插濾波器。
一旦頻道權重之估計可用於資料符號，便可使用(例如)最大後驗(「MAP」)演算法來估計資料符號。在一實施例中，同頻道干擾源可包含正交相移鍵控(「QPSK」)調變資料。針對此類型之干擾而言，可使用(例如)方程式(11)來判定所接收資料之估計。
其中且
一般熟習此項技術者應認識到，可類似地判定其他調變方案。
圖5為根據本文中所闡述之各種態樣的無線通信系統100及200中之頻道估計及資料偵測方法500的一實施例之流程圖。在圖5中，方法500可在區塊501處開始，在區塊501中，方法500可藉由監控干擾小區(諸如，第n
個干擾小區141及241(小區n
))來偵測干擾源之存在。在區塊502處，方法500判定是否存在來自干擾小區141及241之信號。在一實施例中，可評估諸如由方程式(12)所給出之量度，以判定是否存在來自干擾小區141及241之信號。方程式(12)可藉由(例如)使對應於RS符號位置之所接收樣本分別與來自伺服小區121及221與干擾小區141及241之已知RS符號序列交叉相關來評估來自伺服小區121及221與干擾小區141及241之所接收信號功率。比較來自伺服小區121及221與干擾小區141及241之所接收信號功率以判定干擾信號是否為大的。
其中E
[]表示m
範圍中(亦即，在時域中)之預期運算子。上標()*
表示複共軛。當偵測到干擾(諸如，來自干擾小區141及241)時，在區塊504處，方法500可使用(例如)方程式(10)來估計頻道權重。當未偵測到干擾時，在區塊503處，方法500可藉由使用(例如)由方程式(4)所描述之LS方法來估計頻道權重。
在區塊505處，方法500可內插使用所要RS RE位置所獲得的所估計之RS頻道權重，以判定對應於資料RE位置之所估計的資料頻道權重。在區塊506處，方法500可使用(例如)方程式(12)來判定對應於干擾RS RE位置之所估計之干擾頻道權重是否為大的。
其中E k
[]表示k
範圍中之預期運算子。
當(例如)干擾實質上與快衰落相關聯時，干擾可為大的。若干擾頻道權重不大，則在區塊508處，方法500可使用(例如)如由方程式(5)所描述之資料符號之MMSE估計來偵測資料。或者，若干擾為大的，則在區塊507處，方法500可使用(例如)由方程式(11)所描述之資料偵測器、其他資料偵測器或資料偵測器之組合來偵測資料。
在分析所提議之演算法的效能時，假定頻道為時間不變的，因此可減小或消除對與時域內插相關聯之效能的影響。將M
設定為0，使得(例如)在估計頻道權重時未使用鄰近時域樣本。將K
之最小值設定為1，使得(例如)將RE之任一側上的一個接收資料樣本考慮用於估計頻道權重。在每一RS處，判定在方程式(10)之右側所發現的P km
矩陣之行列式。若P km
矩陣之行列式接近於奇異值，則增加k
且重新評估方程式(10)。
在模擬中，小區0
為伺服小區121及221，且小區6
為干擾小區141及241。此外，伺服小區121及221與干擾小區141及241傳輸QPSK調變資料，且干擾小區141及241經由伺服小區之所有RB(其可對應於1之u km
)連續地傳輸。將資料RE對RS RE之平均功率比率設定為0分貝(「dB」)。針對三種不同情形判定原始BER效能。第一種情形使用已知之頻道權重。第二種情形使用LS演算法來估計頻道權重。第三種情形使用MAP演算法來估計頻道權重。
圖6說明根據本文中所闡述之各種態樣的無線通信系統100中之頻道估計及資料偵測方法500的一例示性實施例之效能的模擬結果，其中信號干擾(「SIR」)比η為20 dB。藉由600來完整地指代圖解說明。平均信雜比(「SNR」)展示於橫座標601上且標繪於自5 dB至35 dB之範圍中。平均原始BER展示於縱座標602上且按對數刻度標繪。曲線圖603、604及605表示方法500之模擬結果。曲線圖603展示已知之頻道權重的平均原始BER。曲線圖604展示使用LS演算法所估計之頻道權重的平均原始BER。曲線圖605展示使用MAP演算法所估計之頻道權重的平均原始BER。
圖7說明根據本文中所闡述之各種態樣的無線通信系統100中之頻道估計及資料偵測方法500的一例示性實施例之效能的模擬結果，其中信號干擾(「SIR」)比η為10 dB。藉由700來完整地指代圖解說明。平均信雜比(「SNR」)展示於橫座標701上且標繪於自5 dB至35 dB之範圍中。平均原始BER展示於縱座標702上且按對數刻度標繪。曲線圖703、704及705表示方法500之模擬結果。曲線圖703展示已知之頻道權重的平均原始BER。曲線圖704展示使用LS演算法所估計之頻道權重的平均原始BER。曲線圖705展示使用MAP演算法所估計之頻道權重的平均原始BER。
圖8說明根據本文中所闡述之各種態樣的無線通信系統100中之頻道估計及資料偵測方法500的一例示性實施例之效能的模擬結果，其中信號干擾(「SIR」)比η為20 dB。藉由800來完整地指代圖解說明。平均信雜比(「SNR」)展示於橫座標801上且標繪於自5 dB至35 dB之範圍中。平均原始BER展示於縱座標802上且按對數刻度標繪。曲線圖803、804及805表示方法500之模擬結果。曲線圖803展示已知之頻道權重的平均原始BER。曲線圖804展示使用LS演算法所估計之頻道權重的平均原始BER。曲線圖805展示使用MAP演算法所估計之頻道權重的平均原始BER。
在另一實施例中，無線器件101及201具有L
個天線，且基地台121及221具有J
個天線。因此，可使用(例如)方程式(13)來表示資料RE(k,m)
符號之所接收信號。
其中l
=0,...,L
-1，j
=0,...,J
-1，第一項可表示來自伺服小區121及221(小區0
)之所要信號；第二項可表示來自干擾小區141及241(小區n
)之干擾信號；且第三項N km
()可表示由無線器件101及201所接收的熱雜訊。此外，R km
()可為在無線器件101及201之第個接收天線處的所接收資料RE
(k
,m
)符號；(j
,)可為與由無線器件101及201之第個接收天線自干擾小區141及241(小區n
)之第j
個傳輸天線所接收的資料RE
(k
,m
)符號相關聯的頻道權重；(j
)可為由干擾小區141及241(小區n)在第j
個傳輸天線上所傳輸之資料RE
(k
,m
)符號；且N km
()可為與在無線器件101及201處在其第個接收天線上之資料RE
(k
,m
)符號相關聯的AWGN。參數u km
可為(例如)用以指示資料RE
(k
,m
)符號上之傳輸的值1及用以指示資料RE
(k
,m
)符號上無來自干擾小區n
之傳輸的值0。
此外，在一實施例中，可藉由(例如)方程式(14)來表示RSRE
(k
,m
)符號之所接收信號。注意，當在一個天線之RE(k
,m
)上傳輸RS且另一天線可在RE(k
,)上傳輸多個0時，已根據LTE系統之3GPP技術規範36.211(E-UTRA，Physical Channels and Modulation
，第8版，V.8.6.0，2009年3月)來書寫方程式(14)。一般熟習此項技術者應認識到，可將方程式(14)應用於其他RS結構。
其中表示無線器件101及201處之接收天線，且j
表示伺服小區121及221與干擾小區141及241處之傳輸天線。方程式(14)之第一項可表示由無線器件101及201自伺服小區121及221(小區0
)所接收之所要信號；第二項可表示由無線器件101及201自干擾小區141及241(小區n
)所接收之干擾信號；且第三項可表示由無線器件101及201所接收的熱雜訊。
此外，針對干擾小區141及241(小區n
)處之第j
個傳輸天線而言，=P n , m
(i,j
)，其中i
=0,
1,
...,L
-1且P n , m
(i,j
)可表示由干擾小區141及241(小區n
)所傳輸之RS符號，如3GPP技術規範36.211(E-UTRA，Physical Channels and Modulation
，第8版，V.8.6.0，2009年3月)中所描述。
在一實施例中，伺服小區121及221(小區0
)可具有一個傳輸天線，且無線器件101及201可具有兩個接收天線。可使用(例如)方程式(15)來聯合估計RE(k
,m
)之資料及干擾資訊。
其中為C km
之偽倒數，且且。(0)表示在資源RE(k
,m
)上自干擾小區141及241(小區n
)所傳輸之符號的軟估計。
可使用(例如)方程式(16)來判定資料符號。
其中Q M
為調變格式M
之量化函數。(0)可表示在資源RE
(k
,m
)上自干擾小區141及241(小區n
)所傳輸之符號的硬決策。可視情況使用(例如)最大似然偵測器來重新偵測資料及干擾源資訊。此外，干擾資訊之調變格式可能需要使用(例如)盲偵測。
在另一實施例中，基地台121及221可具有兩個傳輸天線，且無線器件101及201可具有兩個接收天線。可使用(例如)方程式(17)或方程式(11)來聯合估計資料及干擾資訊。
其中為C km
之偽倒數且。(j
)表示在第j
個傳輸天線上在資源RE
(k
,m
)上自干擾小區141及241(小區n
)所傳輸之符號的軟估計。
舉例而言，針對使用一類型之SFBC傳輸分集之自伺服小區121及221(小區0
)至無線器件101及201的傳輸而言，來自第一傳輸天線及第二傳輸天線之兩個經偵測符號(0)及(1)分別表示偶數資訊符號及奇數資訊符號(例如，方程式(18))。此外，可如下定義C km
：
上標()*
指示複共軛。可使用(例如)方程式(19)來偵測資料符號。
其中Q M
為調變格式M
之量化函數。
可視情況使用(例如)最大似然偵測器來重新偵測資料及干擾源資訊。此外，干擾資訊之調變格式可能需要使用(例如)盲偵測。此外，可藉由基於經偵測符號使用反覆頻道估計來獲得增加之效能。
在另一實施例中，來自多個基地台102及221之協作傳輸可在相同的RS RE符號上發送頻率時間正交共同參考信號(「CRS」)、專用參考信號(「DRS」)或兩者。此外，可使用(例如)SFBC傳輸分集、STBC傳輸分集、其他分集模式或分集模式之組合而跨越基地台102及221編碼資料，或可自每一天線傳輸獨立之資料串流。
在另一實施例中，當傳輸係來自(例如)多重躍點中繼網路中之多個基地台102及221時，每一基地台102及221可在相同的RS RE符號上藉由正交DRS、正交CRS或兩者來同時傳輸資訊。無線器件101及201處之資料偵測可基於其頻道估計及資料偵測而為透明的、非透明的或透明與非透明的兩者。或者，無線器件101及201可感知CRS傳輸、DRS傳輸或兩者，且可相應地解碼資訊。
在展示及描述了例示性實施例之後，本文中所描述之方法、器件及系統之進一步調適可由一般熟習此項技術者在不脫離本發明之範疇的情況下藉由適當之修改來實現。已提及此等可能修改中之若干修改，且其他修改對於熟習此項技術者而言將為顯而易見的。舉例而言，上文所論述之範例、實施例及其類似者為說明性的且未必為需要的。因此，本發明之範疇應依據以下申請專利範圍來考慮且不應理解為限於說明書及圖式中所展示及描述之結構、操作及功能的細節。
如上文所闡述，所描述之本發明包括下文所闡述之態樣。
100．．．系統
101．．．無線器件
103．．．處理器
104．．．記憶體
105．．．輸入/輸出器件
106．．．收發器
107．．．傳輸器
108．．．接收器
109．．．天線
121．．．基地台/伺服小區
122．．．處理器
123．．．記憶體
126．．．收發器
127．．．傳輸器
128．．．接收器
129．．．天線
141．．．基地台/干擾小區
200．．．系統
201．．．無線器件
203．．．無線器件控制器
204．．．記憶體
205．．．輸入/輸出器件
206a．．．傳輸器及接收器
206k．．．傳輸器及接收器
209a．．．天線
209k．．．天線
210．．．UL傳輸資料處理器
211．．．UL傳輸MIMO處理器
214．．．DL接收MIMO處理器
215．．．DL接收資料處理器
221．．．基地台/伺服小區
222．．．基地台控制器
223．．．記憶體
226a．．．傳輸器及接收器
226m．．．傳輸器及接收器
229a．．．天線
229m．．．天線
230．．．DL傳輸資料處理器
231．．．DL傳輸MIMO處理器
234．．．UL接收MIMO處理器
235．．．UL接收資料處理器
241．．．基地台/干擾小區
300a．．．RS輔助型OFDM傳輸系統
300b．．．RS輔助型OFDM接收系統
301．．．符號映射器
302．．．RS產生器
303．．．RS及資料符號映射器
304．．．IDFT處理器
305．．．CP插入器
311．．．CP移除器
312．．．DFT處理器
313．．．RS產生器
314．．．頻道估計器
315．．．資料偵測器
316．．．符號解映射器
400．．．下行鏈路頻道結構
402．．．子訊框
403．．．時槽
404．．．資源元素(RE)
405．．．資源區塊(RB)
406．．．第一RS RE符號
408．．．偏移δ
600．．．圖解說明
601．．．橫座標
602．．．縱座標
603．．．曲線圖
604．．．曲線圖
605．．．曲線圖
700．．．圖解說明
701．．．橫座標
702．．．縱座標
703．．．曲線圖
704．．．曲線圖
705．．．曲線圖
800．．．圖解說明
801．．．橫座標
802．．．縱座標
803．．．曲線圖
804．．．曲線圖
805．．．曲線圖
900．．．圖解說明
904．．．RE符號
906．．．RS RE符號
圖1說明實例無線通信系統。
圖2說明實例MIMO無線通信系統。
圖3a說明根據本文中所闡述之各種態樣之RS輔助型OFDM傳輸系統的一實施例。
圖3b說明根據本文中所闡述之各種態樣之RS輔助型OFDM接收系統的一實施例。
圖4說明根據本文中所闡述之各種態樣之可用於無線通信系統中的例示性下行鏈路頻道結構。
圖5為根據本文中所闡述之各種態樣的無線通信系統中之頻道估計及資料偵測方法的一實施例之流程圖。
圖6說明根據本文中所闡述之各種態樣的無線通信系統中之頻道估計及資料偵測方法的一例示性實施例之效能的模擬結果。
圖7說明根據本文中所闡述之各種態樣的無線通信系統中之頻道估計及資料偵測方法的一例示性實施例之效能的模擬結果。
圖8說明根據本文中所闡述之各種態樣的無線通信系統中之頻道估計及資料偵測方法的一例示性實施例之效能的模擬結果。
圖9為根據本文中所闡述之各種態樣的由若干參數所表示之變換的圖解說明，該等參數用以使用擴展循環首碼(「CP」)來偵測無線通信系統中之所接收樣本。
熟習此項技術者將瞭解，僅出於清晰性、簡單性及為進一步幫助改良對實施例之理解來說明隨附圖式中的元件，且該等元件未必已按比例繪製。
300a．．．RS輔助型OFDM傳輸系統
301．．．符號映射器
302．．．RS產生器
303．．．RS及資料符號映射器
304．．．IDFT處理器
305．．．CP插入器
Claims (16)
- 一種在一無線通信系統中之頻道估計及資料偵測之方法，其包含：接收一信號，其中該信號由一資料信號、一所要參考信號及一干擾參考信號構成；選擇一頻道估計器以產生該所要參考信號、該干擾參考信號或兩者之頻道估計權重；使用該所選之頻道估計器以產生該所要參考信號、該干擾參考信號或兩者之一或多個參考信號頻道估計權重；使用該一或多個參考信號頻道估計權重來產生一或多個資料頻道估計權重；判定該一或多個資料頻道估計權重是否指示大的干擾；基於判定該一或多個資料頻道估計權重是否指示大的干擾以選擇一資料偵測器；及使用該所選之資料偵測器來偵測該資料信號。
- 如請求項1之方法，其中該所要參考信號係自一伺服小區傳輸。
- 如請求項1之方法，其中該干擾參考信號係自一相鄰小區傳輸。
- 如請求項1之方法，其中該信號為一正交分頻多工(「OFDM」)信號。
- 如請求項1之方法，其中當沒有來自一干擾信號之大的 干擾被偵測時，該所選之頻道估計器使用一最小平方(「LS」)頻道估計器。
- 如請求項1之方法，其中當來自一干擾信號之大的干擾被偵測時，該所選之頻道估計器使用一最大似然(「ML」)頻道估計器、一最大後驗(「MAP」)頻道估計器或兩者。
- 如請求項1之方法，其中該使用該等參考信號頻道估計權重來產生一或多個資料頻道估計權重進一步包含應用一內插濾波器、一平滑濾波器或兩者。
- 如請求項7之方法，其中該內插濾波器匹配至一頻道時間頻率相關函數。
- 如請求項1之方法，其中該使用該等參考信號頻道估計權重來產生一或多個資料頻道估計權重進一步包含使用該經偵測之資料信號。
- 如請求項9之方法，其中該經偵測之資料信號包括一經偵測之所要資料信號及一經偵測之干擾資料信號。
- 如請求項1之方法，其中該使用該等參考信號頻道估計權重來產生一或多個資料頻道估計權重進一步包含：應用該最小均方誤差(「MMSE」)演算法。
- 如請求項1之方法，其中當判定該等資料通道估計權重指示干擾為大的時，該所選之資料偵測器使用一最大似然(「ML」)資料偵測器、一最大後驗(「MAP」)資料偵測器或兩者。
- 如請求項1之方法，其中該所選之資料偵測器使用一最 小均方誤差(「MMSE」)資料偵測器。
- 如請求項1之方法，其中該資料信號包括一所要資料信號及一干擾資料信號。
- 一種在一無線通信系統中之器件，其包含：一接收器，其經組態以接收一信號，其中該信號由一資料信號、一所要參考信號及一干擾參考信號構成；及一控制器，其操作以：選擇一頻道估計器以產生該所要參考信號、該干擾參考信號或兩者之通道估計權重；使用該所選之頻道估計器產生該所要參考信號、該干擾參考信號或兩者之一或多個參考信號頻道估計權重；及使用該一或多個參考信號頻道估計權重來產生一或多個資料頻道估計權重；判定該一或多個資料頻道估計權重是否指示大的干擾；基於判定該一或多個資料頻道估計權重是否指示大的干擾以選擇一資料偵測器；及使用該所選之資料偵測器來偵測該資料信號。
- 一種在一無線通信系統中之器件，其包含：一接收器，其經組態以接收一信號，其中該信號由一資料信號、一所要參考信號及一干擾參考信號構成；及一頻道估計器處理器，其操作以：選擇一頻道估計器以產生該所要參考信號、該干擾參考信號或兩者之通道估計權重；使用該所選之頻道估計器以產生該所要參考信號、該干擾參考信號或兩者之一或多個參考信號頻道估計權重；及使用該一或多個參考信號頻道估計權重來產生一或多個資料頻道估計權重；判定該一或多個資料 頻道估計權重是否指示大的干擾；基於判定該一或多個資料頻道估計權重是否指示大的干擾以選擇一資料偵測器；及使用該所選之資料偵測器來偵測該資料信號。
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