CN104160646A - 移动站设备、无线通信***、信道估计方法及其控制程序 - Google Patents

Abstract

提供了用于通过前向链路估计在发射波束赋形处理中施加的波束赋形模式从而利用具有更好性能的信道估计技术的移动站设备和信道估计方法及其控制程序。所提供的移动站设备、信道估计方法和控制程序涉及通过发射波束赋形的前向链路在无线频率发射中执行信道估计处理。

Description

移动站设备、无线通信***、信道估计方法及其控制程序

技术领域

本发明涉及用于基于相应参考信号来执行信道估计的移动站设备、无线通信***和信道估计方法及其控制方法。

背景技术

在利用正交频分多址(OFDMA)(例如，由第三代合作伙伴计划(3GPP)定义的长期演进(LTE))的无线通信中使用的发射波束赋形中，基站设备(下文中称作“基站”)对专用于移动站设备(下文中称作“移动站”)的参考信号和发射数据流(发射数据信号)执行波束赋形处理，并且针对移动站执行发射波束赋形。以资源块为单位执行波束赋形处理，每一个资源块是通过对给定单位的时间和频率方向资源进行聚束来获得的。本文中的发射波束赋形是用于在减小对除了与基站进行通信的移动站之外的其他移动站的干扰的同时形成波束并且将形成的波束发射到作为通信目标的移动站以增强接收特性的技术。

移动站需要通过使用专用参考信号来执行信道估计处理以对数据进行解调，但是因为未向移动站通知波束赋形模式，因此移动站不能跨资源块执行信道估计处理。由于该原因，存在以下问题：仅针对每一个资源块执行处理，因此信道估计精度较低并且移动站不能呈现足够的解调性能。

如上所述，发射波束赋形的优点在于可以降低干扰并且可以增强接收特性，但是未向移动站通知在波束赋形中施加的波束赋形模式。因此，存在以下问题：当以资源块为单位施加波束赋形模式的情况下只能以资源块为单位执行移动站所需要执行的信道估计，其中每一个资源块使用非常少量的资源，因此信道估计精度较低并且不能呈现足够的解调性能。

在JP-A-2010-114893(专利文献1)中，公开了可以使用至少一个公共参考符号和至少一个专用参考符号对数据传输进行解调的用户设备装置。具体地，专利文献1的用户设备装置基于至少一个公共参考符号402来构造第一有效信道子矩阵，并且基于至少一个专用参考符号404来估计第二有效信道子矩阵，从而构造有效信道矩阵，并且用户设备装置102可以通过使用有效信道矩阵来对数据传输进行解调。

在JP-A-2011-510599(专利文献2)中公开的通过反向链路的无线频率通信中，公开了在具有多个天线的接收机中执行的信道估计方法，所述接收机被配置为接收可用于多个用户的至少一个公共导频以及多个专用导频。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2010-114893

专利文献2：JP-A-2011-510599

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在专利文献1中，仅公开了用于使用公共参考符号对数据发射进行解调/解码和使用专用参考符号对数据发射进行解调/解码的移动站的一般配置。此外，在专利文献1中，未提到使用公共参考符号以基于专用参考符号进行解调，并且也未提到使用公共参考符号以基于专用参考符号获取信道估计。

此外，专利文献2的信道估计方法是通过反向链路的基站设备的信道估计方法，此外，必需使用从多个移动站接收的专用参考信号，因此存在除非从多个移动站接收到公共参考信号和专用参考信号否则不能达到效果的问题。

鉴于上文，本发明的目的是通过使用已经经过波束赋形处理的专用参考信号和还未经过波束赋形处理的公共参考信号来通过前向链路估计在发射波束赋形处理中施加的波束赋形模式，从而增加可以用于在频率方向和时间方向上进行信道估计的资源以提高信道估计性能并且进一步提高解调性能。

解决问题的手段

鉴于上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于在通过发射波束赋形的前向链路的无线频率发射中执行信道估计处理的移动站设备，所述移动站设备包括：信号分离单元，用于分离其中复用了数据信号、已经经过波束赋形处理的专用参考信号和还未经过波束赋形处理的公共参考信号的信号；使用公共参考信号的信道估计单元，用于使用由所述信号分离单元分离的所述公共参考信号来计算每一个子载波的信道估计值；使用专用参考信号的迫零(ZF)处理单元，用于使用由所述信号分离单元所分离的所述专用参考信号来计算所述专用参考信号映射到的每一个子载波的信道估计值；以及波束赋形模式估计单元，用于计算由所述使用公共参考信号的信道估计单元计算出的基于所述公共参考信号的所述信道估计值与由所述使用专用参考信号的ZF处理单元计算出的基于所述专用参考信号的所述信道估计值之间的差值，从而估计每一个资源块的波束赋形模式。

此外，根据本发明的另一方面，提供了一种在通过发射波束赋形的前向链路的无线频率发射中的信道估计方法，所述信道估计方法包括：分离其中复用了数据信号、已经经过波束赋形处理的专用参考信号和还未经过波束赋形处理的公共参考信号的信号；使用所分离的公共参考信号来计算每一个子载波的信道估计值；使用所分离的专用参考信号来计算所述专用参考信号映射到的每一个子载波的信道估计值；以及计算基于所述公共参考信号的所述信道估计值与基于所述专用参考信号的所述信道估计值之间的差值，从而估计每一个资源块的波束赋形模式。

此外，根据本发明的另一方面，提供了一种用于使计算机执行以下处理的控制程序，所述控制程序用于在通过发射波束赋形的前向链路的无线频率发射中执行信道估计：分离其中复用了数据信号、已经经过波束赋形处理的专用参考信号和还未经过波束赋形处理的公共参考信号的信号；使用所分离的公共参考信号来计算每一个子载波的信道估计值；使用所分离的专用参考信号来计算所述专用参考信号映射到的每一个子载波的信道估计值；以及计算基于所述公共参考信号的所述信道估计值与基于所述专用参考信号的所述信道估计值之间的差值，从而估计每一个资源块的波束赋形模式。

提出本发明以解决上述问题，并且使用向小区内的所有移动站发射的公共参考信号来估计在发射波束赋形中施加的波束赋形模式。

此外，公共参考信号在基站的发射处理中未经过波束赋形(预编码)处理，因此使用公共参考信号的信道估计值仅包括消除对传播路径上的子载波引起的变化的要素。同时，针对移动站使用专用参考信号的信道估计值包括消除在传播路径上引起的变化和被执行以给出波束赋形处理中的方向性的相位旋转的影响等的要素。因此，可以通过计算使用公共参考信号的信道估计值与使用专用参考信号的信道估计值之间的差值来估计波束赋形模式。当波束赋形模式相同时，信道估计不限于仅使用每一个资源块的信道估计，并且能够增加可以用于信道估计的资源，因此可以增强信道估计精度。

本发明的效果

根据本发明的一个实施例，在要在使用OFDMA的无线通信(诸如LTE等)中使用的发射波束赋形中，可以提高由移动站执行的信道估计处理的信道估计精度，以不仅通过使用专用于每一个移动站的专用参考信号而且还使用小区内的移动站在波束赋形时共同接收的公共参考信号来对信道进行解调。

下面将通过说明书并参照附图详细描述本发明的其他优点和实施例。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的包括移动站设备的LTE无线通信***的框图。

图2是示出了根据本发明实施例的用于预编码处理的码本的表格。

图3是示出了根据本发明实施例的子帧格式的时间/频率网格的示意图。

图4是示出了根据本发明实施例的用于资源块的公共参考信号的信道估计值和用于资源块的专用参考信号的信道估计值的示意图。

图5是示出了根据本发明实施例的用于每一个资源块的波束赋形模式估计的示意图。

图6是示出了根据本发明实施例在波束赋形模式估计结果关于相同的资源块相同的情况下在时间方向上执行的线性内插处理的示意图。

具体实施方式

现在参照附图给出本发明的实施例的描述。注意，绝不应通过下面将描述的实施例以限制性的方式来解释本发明的技术范围。

图1是示出了根据本发明实施例的LTE无线通信设备(无线通信***)的框图。

为了执行发射波束赋形，用作发射机的基站的波束赋形器单元10以资源块为单位对要发射到用作接收机的移动站的数据流和专用参考信号执行预编码处理。然后，基站将每一个发射天线的要发射到小区内的每一个移动站的得到的信号和公共参考信号进行复用，并且基站的发射单元11通过使用每一个发射天线12向移动站发射得到的信号。注意，在LTE中执行基于码本的波束赋形处理，但是未向移动站通知在发射侧施加的波束赋形模式。

移动站的每一个接收天线20接收从基站发射的信号，并且移动站的信号分离单元21将接收的信号从时域信号转换为频域信号，并且将数据信号、公共参考信号和专用参考信号相互分离。移动站的使用公共参考信号的信道估计单元22使用提取的公共参考信号来计算每一个子载波的信道估计值，以例如测量传播路径的质量。类似地，移动站的使用专用参考信号的迫零(使用专用参考信号的ZF)单元23使用专用参考信号来计算专用参考信号映射到的每一个子载波的信道估计值以用于波束赋形解调的目的。

为了改善波束赋形解调的信道估计精度，移动站的波束赋形模式估计单元24估计以资源块为单位所施加的波束赋形模式。基站不对公共参考信号进行预编码处理，因此基于公共参考信号的信道估计值仅包括消除在传播路径上引起的变化的要素。同时，基于专用参考信号的信道估计值包括校正在传播路径上引起的变化的要素和由预编码处理给出的相位旋转。因此，关于专用参考信号映射到的子载波的信道估计值，通过计算基于专用参考信号的信道估计值与基于公共参考信号的信道估计值之间的差值，可以估计针对每一个资源块的波束赋形模式。

通过使用针对每一个资源块估计的波束赋形模式，移动站的使用专用参考信号的信道估计单元25使用基于由使用专用参考信号的ZF单元23计算出的信道估计值所***的信道估计值和波束赋形模式来计算每一个子载波的信道估计值。

以资源块为单位施加预编码，并且移动站不知道其波束赋形模式，因此移动站不能跨资源块执行内插处理等，并且信道估计精度的问题出现。因此，在频率和时间方向上基于以资源块为单位的波束赋形模式估计结果来实现内插处理。在波束赋形模式可以被估计为在频率方向上相同的情况下，可以针对除了专用参考信号映射到的子载波之外的子载波通过在频率方向上进行外插来计算信道估计值。此外，在波束赋形模式被估计为在时间方向上相同的情况下，可以通过在时间方向上内插来计算信道估计值。

移动站的数据解调单元26使用由专用参考信号信道估计单元25计算出的信道估计值来执行数据解调处理，从而获取解调的数据符号。

接下来，给出了根据本发明实施例的无线通信设备的操作的详细描述。

参照图1中所示的实施例的框图，以使用LTE的天线端口#5的发射波束赋形为实施例给出了对操作的描述。

基站的波束赋形器单元10参照图2中所示的码本以子帧为单位以及以资源块为单位随机地执行预编码处理，并且发射得到的信号。

图3是示出了在循环前缀(CP)在天线端口#5处正常的情况下的子帧格式的示意图。假设R0和R1是从天线端口#0和天线端口#1发射的公共参考信号，并且R5是从天线端口#5发射的专用参考信号。注意，假设数据和专用参考信号被映射到R个资源块。

移动站的信号分离单元21将信号从时间轴信号转换为频率轴信号，此后，基于图3的映射位置将公共参考信号、专用参考信号和数据信号相互分离。移动站的使用公共参考信号的信道估计单元22使用已知模式对公共参考信号映射到的子载波执行迫零处理，从而获取信道估计值Cc(r，k)，其中k＝0，...，K-1(K表示一个资源块中包括的针对天线端口#0和#1的公共参考信号的数目)。此外，移动站的使用专用参考信号的迫零处理单元23使用已知模式对专用参考信号映射到的子载波执行迫零处理，从而获取信道估计值Cd(r，1)，其中1＝0，...，L-1(L表示一个资源块中包括的针对天线端口#5的专用参考信号的数目)。

移动站向波束赋形模式估计单元24输入由使用公共参考信号的信道估计单元22计算出的信道估计值Cc(r，k)和由使用专用参考信号的迫零处理单元23计算出的信道估计值Cd(r，1)。波束赋形模式估计单元24针对数据映射到的每一个资源块计算两个输入信道估计值之和之间的差值Cdiff(r)，其中r＝0，...，R-1，如在下式中通过下面的等式1所示：

$\mathrm{Cdiff}\left(r\right)=\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Cd}(r,l)-\underset{k=0}{\overset{K=1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Cc}(r,k)...$ 等式1

图4示出了资源块#0的公共参考信号的信道估计值Cc(0，k)以及资源块#0的专用参考信号的信道估计值Cd(0，1)。移动站确定已经在波束赋形处理中使用的图2中所示的码本的波束赋形矩阵中与已经以资源块为单位计算出的专用参考信号和公共参考信号的信道估计值之间的差值Cdiff(r)最接近的一个波束赋形矩阵所给出的具体相位旋转量，并且将获得的波束赋形模式估计结果设置为D(r)，其中r＝0，...，R-1。

移动站的使用专用参考信号的信道估计单元25基于估计的波束赋形模式估计结果执行以下处理，以计算每一个子载波的信道估计值。

首先，给出了对确定是否可以执行在频率方向上跨资源块的内插处理的处理的描述。确定与资源块#0相邻的资源块#1的波束赋形模式估计结果是否与资源块#0的波束赋形模式估计结果相同。当这些结果相同时，确定与资源块#1也相邻的资源块#2的波束赋形模式估计结果是否与资源块#0的波束赋形模式估计结果相同。执行该处理，直到在相邻的资源块之间获得不同的波束赋形模式为止，并且具有相同模式的每一组资源块被确定为信道估计单元。在图5中所示的针对相应资源块的波束赋形模式估计结果的情况下，资源块#0、1和2的模式具有相同的模式“0”，并且资源块#3的模式为“1”，因此资源块#0、1和2被确定为一个信道估计单元。在确定一个信道估计单元之后，为了确定下一个信道估计单元，执行类似处理，直到最后一个资源块为止。在图5的情况下，确定四个信道估计单元。针对已经最终确定的每一个信道估计单元，移动站通过诸如二维线性最小均方误差内插等的方法基于迫零结果来计算每一个子载波的信道估计值。

下面给出对在时间方向上的内插确定处理的描述。假设为了执行确定处理，移动站保存子帧#n-1的每一个资源块的波束赋形模式估计结果D(n-1，r)，其中子帧#n-1是在当前正在接收的子帧#n之前最后接收的。当波束赋形模式估计结果D(n-1，r)和D(n，r)关于相同的资源块#r相同时，如图6所示，移动站在时间方向上执行线性内插处理，以计算位于黑色方形处的子帧的信道估计值。最后，移动站以资源块为单位基于迫零结果和通过诸如二维线性最小均方误差内插等的方法以时间内插获得的临时估计值来计算每一个子载波的信道估计值。

通过使用由使用专用参考信号的信道估计单元25所估计的每一个子载波的信道估计值，移动站的数据解调单元26对数据信号执行解调处理，以获取解调的数据。

如上所述，本发明能够在使用发射波束赋形的无线通信***中通过提高移动站处的信道估计精度来改善移动站的接收性能。这是因为本发明能够通过以资源块为单位估计未向移动站通知的波束赋形模式来增加可以用于信道估计的资源。

注意，在该实施例中以子帧为单位执行信道估计，但是本发明不必限制于此，并且还可以以时隙为单位执行信道估计。

此外，在基站的处理的发射波束赋形处理中，已经将基于码本的预编码处理描述为实施例，但是因为只要移动站可以确定以资源块为单位给出的方向性是否相同就可以使用在本发明的移动站中执行的处理，因此本发明不限于基于码本的预编码处理，并且本发明可以应用于以资源块为单位给出方向性的任何处理。

此外，在该实施例的波束赋形模式的估计中，移动站将公共参考信号映射到的子载波的信道估计值与专用参考信号映射到的子载波的信道估计值相互比较以估计模式，但是移动站可以将专用参考信号映射到的子载波相互比较以通过使用在使用公共参考信号进行内插之后获得的信道估计值进行估计。

注意，用于使计算机执行根据上述实施例的估计波束赋形模式的方法的控制程序也包含在本发明的范围内。使诸如控制单元(CPU)等的硬件基于控制程序操作，从而使计算机的相应单元用作相应装置。此外，可以将控制程序以固定方式记录在记录介质上以便分发。记录在记录介质上的程序可以以有线或无线方式或者经由记录介质本身写入存储器，并且使控制单元等操作。注意，记录介质的示例包括光盘、磁盘、半导体存储设备和硬盘。

上文已经通过实施例的方式描述了本发明，但是本发明不限于上述实施例。可以在本发明的范围内对本发明的配置和细节进行本领域技术人员可以理解的各种改变。

本申请基于2012年3月2日提交的日本专利申请No.2012-46189并且要求该日本专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用的方式并入本文。

附图标记列表

10  波束赋形器单元

11  发射单元

12  发射天线

20  接收天线

21  信号分离单元

22  使用公共参考信号的信道估计单元

23  使用专用参考信号的ZF处理单元

24  波束赋形模式估计单元

25  使用专用参考信号的信道估计单元

26  数据解调单元

Claims (9)

1.一种用于在通过发射波束赋形的前向链路的无线频率发射中执行信道估计处理的移动站设备，所述移动站设备包括：

信号分离单元，用于分离其中复用了数据信号、已经经过波束赋形处理的专用参考信号和还未经过波束赋形处理的公共参考信号的信号；

使用公共参考信号的信道估计单元，用于使用由所述信号分离单元分离的公共参考信号来计算每一个子载波的信道估计值；

使用专用参考信号的ZF处理单元，用于使用由所述信号分离单元分离的专用参考信号来计算所述专用参考信号映射到的每一个子载波的信道估计值；以及

波束赋形模式估计单元，用于计算由所述使用公共参考信号的信道估计单元计算出的基于所述公共参考信号的所述信道估计值与由所述使用专用参考信号的ZF处理单元计算出的基于所述专用参考信号的所述信道估计值之间的差值，从而估计每一个资源块的波束赋形模式。

2.根据权利要求1所述的移动站设备，还包括：使用专用参考信号的信道估计单元，用于使用每一个资源块的所述波束赋形模式，以及使用基于由所述使用专用参考信号的ZF处理单元计算出的基于所述专用参考信号的所述信道估计值和由所述波束赋形模式估计单元估计出的所述波束赋形模式所内插的信道估计，来计算每一个子载波的信道估计值。

3.根据权利要求1或2所述的移动站设备，其中，基于所述公共参考信号的所述信道估计值包括消除在传播路径上对所述子载波引起的变化的要素，并且基于所述专用参考信号的所述信道估计值包括消除在所述传播路径上引起的所述变化和包括被执行以给出波束赋形处理中的方向性的相位旋转的影响在内的影响的要素。

4.一种无线通信***，包括：

基站设备，包括：

波束赋形器单元，用于接收数据信号和专用参考信号，以针对每一个资源块执行波束赋形处理；以及

发射单元，用于对已经经过所述波束赋形器单元的波束赋形处理的所述数据信号和所述专用参考信号与公共参考信号进行复用，以发射得到的信号；以及

根据权利要求1至3中任一项所述的移动站设备，所述移动站设备还包括数据解调单元，用于使用由所述使用专用参考信号的信道估计单元计算出的每一个子载波的信道估计值来执行数据解调处理，从而获取解调的数据符号。

5.一种在通过发射波束赋形的前向链路的无线频率发射中的信道估计方法，所述信道估计方法包括：

分离其中复用了数据信号、已经经过波束赋形处理的专用参考信号和还未经过波束赋形处理的公共参考信号的信号；

使用所分离的公共参考信号来计算每一个子载波的信道估计值；

使用所分离的专用参考信号来计算所述专用参考信号映射到的每一个子载波的信道估计值；以及

计算基于所述公共参考信号的所述信道估计值与基于所述专用参考信号的所述信道估计值之间的差值，从而估计每一个资源块的波束赋形模式。

6.根据权利要求5所述的信道估计方法，还包括：使用每一个资源块的波束赋形模式，以及使用根据基于所述专用参考信号的所述信道估计值和所述波束赋形模式所内插的信道估计值，来计算每一个子载波的信道估计值。

7.根据权利要求5或6所述的信道估计方法，其中，基于所述公共参考信号的所述信道估计值包括消除在传播路径上对所述子载波引起的变化的要素，并且基于所述专用参考信号的所述信道估计值包括消除在所述传播路径上引起的所述变化和包括被执行以给出波束赋形处理中的方向性的相位旋转的影响在内的影响的要素。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的信道估计方法，还包括：

接收数据信号和专用参考信号，以针对每一个资源块执行波束赋形处理；以及

对已经经过所述波束赋形处理的所述数据信号和所述专用参考信号与公共参考信号进行复用，以发射得到的信号；以及

使用计算出的每一个子载波的信道估计值来执行数据解调处理，从而获取解调的数据符号。

9.一种用于使计算机执行以下处理的控制程序，所述控制程序用于在通过发射波束赋形的前向链路的无线频率发射中执行信道估计：

分离其中复用了数据信号、已经经过波束赋形处理的专用参考信号和还未经过波束赋形处理的公共参考信号的信号；

使用所分离的公共参考信号来计算每一个子载波的信道估计值；

使用所分离的专用参考信号来计算所述专用参考信号映射到的每一个子载波的信道估计值；以及

计算基于所述公共参考信号的所述信道估计值与基于所述专用参考信号的所述信道估计值之间的差值，从而估计每一个资源块的波束赋形模式。