采用频分复用的通信系统的导频传送和信道估计技术方案

本发明专利技术公开了采用频分复用的通信系统的导频传送和信道估计。一种发射机基于多相序列生成具有恒定时域包络和平坦频谱的导频。为了生成导频IFDMA码元，基于该多相序列生成第一导频码元序列，并将该序列复制多次以获得第二导频码元序列。对该第二导频码元序列施加一相位斜坡以获得第三输出码元序列。向该第三输出码元序列添加一循环前缀以获得IFDMA码元，该码元经由通信信道在时域中被传送。可使用TDM和/或CDM将导频码元与数据码元复用。还可用多相序列生成导频LFDMA码元并使用TDM或CDM对该码元进行复用。一种接收机基于接收的导频码元并使用最小均方误差、最小二乘法、或其它某种信道估计技术来推导信道估计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及通信，尤其涉及通信系统的导频传送和信道估计。
技术介绍
正交频分复用(OFDM)是将总系统带宽分成多个(K个)正交子带的多载波调制技术。这些子带也称为音调、副载波、以及频率槽。在OFDM中，每个子带与可用数据调制的一个相应的副载波相关联。OFDM具有某些合乎需要的特性，诸如高频谱效率和对多径效应的稳健性。但是，OFDM的主要缺点是高峰均功率比(PAPR)，这意味着OFDM波形的峰值功率与平均功率之比可能很高。OGDM波形的高PAPR是源于所有副载波在被用数据独立调制时可能的同相(或相干)相加。事实上，可以证明，对于0FDM，峰值功率可以高达平均功率的K倍。OFDM波形的高PAPR是不合需要的，并且可能降低性能。例如，OFDM波形中的大波峰可能导致功率放大器在高度非线性区域中工作或可能削波，这进而将导致互调失真以及其它可能会降低信号质量的赝像。信号质量降低将不利地影响信道估计、数据检测等的性倉泛。因而本领域中存在对能够缓解多载波调制中高PAPR的有害作用的技术的需求。
技术实现思路
本文中描述了能够避免高PAPR的导频传送技术以及信道估计技术。可基于多相序列并使用单载波频分多址(SC-FDMA)来生成导频。多相序列是具有良好时间特性(例如，恒定时域包络)和良好频谱特性(例如，平坦频谱)的序列。SC-FDMA包括(I)在跨这总共K个子带均匀间隔的子带上传送数据和/或导频的交织FDMA(IFDMA)以及(2)通常在这总共K个子带当中的毗邻子带上传送数据和/或导频的局部化FDMA (LFDMA)。在使用IFDMA进行导频传送的一个实施例中，基于一多相序列形成第一导频码元序列，并将该序列复制多次以获得第二导频码元序列。可对该第二导频码元序列施加一相位斜坡以获得第三输出码元序列。向该第三输出码元序列添加循环前缀以形成IFDMA码元，该码元经由通信信道在时域中被传送。可使用时分复用(TDM)、码分复用(CDM)和/或其它某种复用方案来将导频码元与数据码元复用。在使用LFDMA进行导频传送的一个实施例中，基于一多相序列形成第一导频码元序列，并将该序列变换到频域以获得第二频域码元序列。通过将第二频域码元序列映射到用于导频传送的一群子带上、并将零码元映射到其余子带上形成第三码元序列。该第三码元序列被变换到时域以获得第四输出码元序列。向该第四输出码元序列添加循环前缀以形成LFDMA码元，该码元经由通信信道在时域中被传送。在信道估计的一个实施例中，经由通信信道接收至少一个SC-FDMA码元，并处理该码元(例如，对于TDM导频进行去复用，或对于CDM导频进行反信道化)以获得接收的导频码元。SC-FDMA码元可以是IFDMA码元或LFDMA码元。基于接收的导频码元并使用最小均方误差(MMSE)技术、最小二乘法(LS)技术、或其它某种信道估计技术来推导信道估计。可执行滤波、取阈、截断、和/或抽头选择来获得改善的信道估计。还可通过执行迭代信道估计或数据辅助信道估计来改善信道估计。一种在通信系统中接收导频的装置，包括解调器，用于接收包括导频码元序列和循环前缀的单载波频分多址(SC-FDMA)码元并处理所接收的SC-FDMA码元以获得接收的导频码元，使用一多相序列生成所述导频码元序列并在用于导频传送的一组副载波上发送所述导频码元序列；以及处理器，用于处理所述接收的导频码元以获得对应于通信信道的信道估计。一种在通信系统中接收导频的方法，包括接收包括导频码元序列和循环前缀的单载波频分多址(SC-FDMA)码元，使用一多相序列生成所述导频码元序列并在用于导频传送的一组副载波上发送所述导频码元序列；处理所接收的SC-FDMA码元以获得接收的导频码元；以及处理所述接收的导频码元以获得对应于通信信道的信道估计。一种在通信系统中接收导频的装置，包括用于接收包括导频码元序列和循环前缀的单载波频分多址(SC-FDMA)码元的装置，使用一多相序列生成所述导频码元序列并在用于导频传送的一组副载波上发送所述导频码元序列；用于处理所接收的SC-FDMA码元以获得接收的导频码元的装置；以及用于处理所述接收的导频码元以获得对应于通信信道的信道估计的装置。本专利技术的各种方面和实施例在以下进一步详细描述。附图说明结合附图理解以下阐述的具体说明，本专利技术的特征和本质将变得更加显而易见，贯穿所有附图，相同的附图标记作相应的标示。图I示出通信系统的交错子带结构。图2示出为一组N个子带生成IFDMA码元。图3示出窄带子带结构。图4示出为一群N个子带生成LFDMA码元。图5A和5B示出导频和数据被分别跨多个码元周期和多个采样周期复用的两种TDM导频方案。图5C和示出导频和数据被分别跨多个码元周期和采样周期组合的两种CDM导频方案。、图6示出与数据时分复用的宽带导频。图7A示出用于生成导频IFDMA码元的过程。图7B示出用于生成导频LFDMA码元的过程。图8示出执行信道估计的过程。图9不出发射机和接收机的框图。图IOA和IOB分别示出针对TDM导频方案和CDM导频方案的发射(TX)数据和导频处理器。图IlA和IlB分别示出IFDMA和LFDMA调制器。图12A和12B分别示出针对TDM和CDM导频的IFDMA解调器。图13A和13B分别示出针对TDM和CDM导频的LFDMA解调器。具体实施例方式本文中使用术语“示例性的”来表示“起到示例、实例或例示的作用”。本文中描述为“示例性”的任何实施例或设计并非必要被解释为优于或胜过其它实施例或设计。本文中所描述的导频传送和信道估计可用于各种采用多载波调制或执行频分复用的通信系统。例如，这些技术可被用于频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、SC-FDMA系统、IFDMA系统、LFDMA系统、基于OFDM的系统、诸如此类。这些技术还可用于前向链路(或称下行链路)以及反向链路(或称上行链路)。图I示出可用于一通信系统的示例性子带结构100。该系统具有BW MHz的总带宽，该总带宽被分成K个正交子带，它们被赋予I到K的索引。毗邻子带之间的间距是BW/KMHz0在经频谱整形的系统中，系统带宽两端上的一些子带不被用于数据/导频传送，而是起到允许系统满足频谱遮罩要求的保护子带的作用。或者，这K个子带可被定义在系统带宽的可使用部分上。为简单起见，以下说明假定全部的总共K个子带都可被用于数据/导频传送。对于子带结构100，这总共K个子带被排列成S个不相交的子带组，它们也被称为交错。这S个组是不相交或不重叠的，因为这K个子带中的每一个仅属于一组。每组包含N个子带，它们跨这总共K个子带均匀分布，从而组中的相继的子带相隔S个子带，其中K =S .N。由此,组u包含子带u,S+u,2S+u,…，(N-I) *S+u,其中u是组索引，并且u G {I,…,S}。索引u也是指示该组中第一个子带的子带偏移量。每组中的N个子带与其它S-I组里的每一组中的N个子带交织。图I示出一种具体的子带结构。一般而言，子带结构可包括任意数目的子带组，并且每组可包括任意数目的子带。各组可包括相同或不同数目的子带。例如，一些组可包括N个子带，而其它组可包括2N、4N或其它某个数目的子带。每组中的子带跨总共K个子带均匀分布(即，间隔平均)以实现以下说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2005.03.07 US 60/659,526;2005.07.05 US 11/175,6071.一种在通信系统中接收导频的装置，包括 解调器，用于接收包括导频码元序列和循环前缀的单载波频分多址(SC-FDMA)码元并处理所接收的SC-FDMA码元以获得接收的导频码元，使用一多相序列生成所述导频码元序列并在用于导频传送的一组副载波上发送所述导频码元序列；以及 处理器，用于处理所述接收的导频码元以获得对应于通信信道的信道估计。2.如权利要求I所述的装置，其特征在于所述处理器用于基于所述接收的导频码元来推导对应于所述通信信道的频率响应估计，且其中所述信道估计包括所述频率响应估计。3.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述处理器用于基于所述接收的导频码元来推导对应于所述通信信道的信道冲激响应估计，且其中所述信道估计包括所述信道冲激响应估计。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器用于基于所述接收的导频码元来推导对应于所述通信信道的频率响应估计，并基于所述频率响应估计来推导所述信道冲激响应估计。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器用于保留所述信道冲激响应估计中预定数目的抽头，并将所述信道冲激响应估计中的其余抽头置为零。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器用于基于经由所述通信信道的数据传送的信噪干扰比(SNR)或频谱效率来选择所述预定数目的抽头。7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器用于保留所述信道冲激响应估计中超过预定阈值的抽头，并将所述信道冲激响应估计中的其余抽头置为零。8.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器用于保留所述信道冲激响应估计中的前L个抽头，并将所述信道冲激响应估计中的其余抽头置为零，其中L是等于或大于I的整数。9.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述处理器用于对所述信道估计进行滤波。10.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述处理器用于为在至少两组副载波上发送的包括导频码元的至少两个SC-FDMA码元推导频率响应估计。11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理器用于基于所述各频率响应估计推导信道冲激响应估计，并对所述各信道冲激响应估计进行滤波以获得比每个所述信道冲激响应估计具有更多抽头的扩展信道冲激响应估计。12.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述解调器用于接收包括数据码元的第二SC-FDMA码元并处理所述接收的第二 SC-FDMA码元以获得接收的数据码元。13.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述解调器用于接收各自包括所述导频码元序列的至少一个附加SC-FDMA码元,并以对应于导频的正交序列来处理所述SC-FDMA码元和所述至少一个附加SC-FDMA码元以获得所述接收的导频码元。14.如权利要求I所述的装置，其特征在于，进一步包括 均衡器，用于基于所述信道估计来均衡接收的数据码元。15.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述处理器用于基于所述接收的导频码元及使用最小二乘法(LS)技术来推导对应于所述通信信道的所述信道估计。16.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述处理器用于基于所述接收的导频码元及使用最小均方误差(MMSE)技术来推导对应于所述通信信道的所述信道估计。17.—种在通信系统中接收导频的方法，包括 接收包括导频码元序列和循环前缀的单载波频分多址(SC-FDMA)码元，使用一多相序列生成所述导频码元序列并在用于导频传送的一组副载波上发送所述导频码元序列；处理所接收的SC-FDMA码元以获得接收的导频码元；以及处理所述接收的导频码元以获得对应于通信信道的信道估计。18.如权利要求17所述的方法，其特征在于处理所述接收的导频码元包括基于所述接收的导频码元来推导对应于所述通信信道的频率响应估计，且其中所述信道估计包括所述频率响应估计。19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，处理所述接收的导频码元包括基于所述接收的导频码元来推导对应于...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·帕兰基，A·坎得卡尔，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：