專利名稱：Lte通信網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)pss信號的信道估計(jì)過程及其接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，且更具體地涉及LTE通信網(wǎng)絡(luò)中基于PSS信號的信道估計(jì)過程以及實(shí)現(xiàn)同樣功能的接收器。
背景技術(shù)：
數(shù)字無線通信正廣泛應(yīng)用于全世界，尤其是具有正交頻分復(fù)用(OFDM系統(tǒng))的最新發(fā)展以及最新演進(jìn)，即所謂的長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)。當(dāng)用戶設(shè)備(UE)希望訪問LTE網(wǎng)絡(luò)，它必須發(fā)起小區(qū)搜索過程，該小區(qū)搜索過程由一系列同步步驟組成，通過該同步步驟UE確定尤其用于解調(diào)下行鏈路且用于獲得關(guān)鍵的系統(tǒng)參數(shù)的時(shí)間和頻率參數(shù)。在LTE中，小區(qū)搜索過程是基于對各小區(qū)中廣播的兩個(gè)特定的同步信號的使用， 即所謂的主同步信號(PSS)和輔同步信號(SSS)。同步信號(PSS和SSQ是長度62的序列，該長度62的序列映射到獨(dú)立于傳輸帶寬的中央的62個(gè)獨(dú)立的子載波(不包括直流(d. c.))，如圖1所示?？傮w而言，在LTE中，最大的時(shí)間單位是IOms無線幀，該無線幀分成10個(gè)Ims子幀，各子幀分成兩個(gè)0. 5ms的時(shí)隙。各時(shí)隙根據(jù)循環(huán)前綴的長度包括6到7個(gè)OFDM符號。 在頻域中，資源以12個(gè)子載波的單位分組，且在一個(gè)時(shí)隙期間的12個(gè)子載波的各塊被稱為資源塊(RB)，資源塊被分成持續(xù)時(shí)間為一個(gè)OFDM符號的資源粒子(RE)。請讀者參考關(guān)于LTE的文獻(xiàn)，尤其是如下文件2009 年，作者為 SESIA Stefania, TOUFIK Issam, BAKER Mattew, Wilely 的 “LTE-THE UMTS Long Term Evolution :from Theory to Practice，，(LTE-UMTS 長期演進(jìn) 從理論到實(shí)踐)。圖2顯示包括兩個(gè)廣播的PSS和SSS信號的LTE子幀的常規(guī)結(jié)構(gòu)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，為進(jìn)行同步，UE首先檢測PSS，接著PSS檢測被用于對提供小區(qū)標(biāo)識的SSS解碼，這樣的后續(xù)提取還要用于對導(dǎo)頻信號或基準(zhǔn)信號的解碼，所述導(dǎo)頻信號或基準(zhǔn)信號用于獲得關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)且還用于實(shí)現(xiàn)對信道的精確估計(jì)。當(dāng)導(dǎo)頻信號的解碼允許信道估計(jì)時(shí)，盡快地允許這樣的信道估計(jì)可能會(huì)很有用， 且尤其是在同步的第一階段，PSS的提取時(shí)。這樣的信號估計(jì)是十分理想的，因?yàn)樗@著改善后續(xù)同步階段的有效性；特別地， 對信道的了解允許設(shè)計(jì)者考慮已知的更有效的相關(guān)SSS檢測方法。因此，需要保持信道估計(jì)盡可能簡單，以便降低復(fù)雜性以及所需的數(shù)字處理資源的量。這正是本發(fā)明要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的基于主同步信號(PSS)的信道估計(jì)方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種新的基于PSS信號的具有低復(fù)雜程度的最小均方誤差(MMSE)信道估計(jì)的方法。還發(fā)明的又一目的在于提供用于LTE通信網(wǎng)絡(luò)的接收器，該接收器實(shí)現(xiàn)基于PSS 信號的、具有低復(fù)雜程度的信道估計(jì)。本發(fā)明的上述以及其它目的通過長期演進(jìn)(LTE)通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法而實(shí)現(xiàn)，所述方法包括步驟自接收的信號中提取主同步信號(PSS)，且還包括步驟使基于所述PSS的最小二乘方(LQ信道估計(jì)覆蓋(span) 64個(gè)子載波，以便促進(jìn)所述MMSE信道估計(jì)。在一實(shí)施方式中，提供對特定子載波，即沒有分配給PSS的d. c.和#-32進(jìn)行插值。優(yōu)選地，通過將兩個(gè)相鄰的子載波進(jìn)行平均來對所述d. C.子載波進(jìn)行插值。優(yōu)選地，通過子載波#-31來對缺少的子載波-32進(jìn)行插值。在一實(shí)施方式中，所述方法包括步驟-對62個(gè)含有PSS的子載波進(jìn)行最小二乘方(LQ信道估計(jì)；-在沒有分配給所述PSS的子載波中插值所述估計(jì)的信道，以具有對64個(gè)中央子載波的插值后的LS信道估計(jì)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行逆離散傅里葉變換(IDFT)或逆快速傅里葉變換 (IFFT)；-提取前L個(gè)樣值，且L對應(yīng)于信道的長度(還被稱為信道延遲擴(kuò)展)；-乘以(FfFli + U1ClxY ；-將產(chǎn)生的信號補(bǔ)零到長度64；-進(jìn)行離散傅里葉變換(DFT)或快速傅里葉變換(FFT)；Fl是通過選擇NXN的DFT或FFT矩陣的前L列而獲得的64X L的矩陣，ο 2是噪聲方差，且Ch是信道時(shí)域沖擊響應(yīng)協(xié)方差矩陣。其它實(shí)施方式對應(yīng)于假定Ch、σ 2或L為未知的若干情況。實(shí)際上，在另一實(shí)施方式中，所述方法包括步驟-對62個(gè)子載波進(jìn)行最小二乘方(LQ信道估計(jì)，所述子載波含有PSS(步驟50)；-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值而重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì) (步驟51)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT(或IDFT)(步驟52)；-提取前L個(gè)樣值(步驟53)；-將它們補(bǔ)零到長度64(步驟54)；-對結(jié)果進(jìn)行DFT或FFT(步驟55)可替選地，所述方法包括步驟-對62個(gè)含有PSS的子載波進(jìn)行最小二乘方(LQ信道估計(jì)(步驟60)；-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì) (步驟61)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT(步驟62)；-提取前L個(gè)樣值(步驟63；
-產(chǎn)生的IXL矢量乘以(f/Fi+σ2?！? ,其中l(wèi)·是L維的單位矩陣(步驟 64)；-將產(chǎn)生的信號補(bǔ)零到長度64(步驟65)；-對結(jié)果進(jìn)行DFT或FFT(步驟66)。在另一變型中，所述方法包括步驟-對62個(gè)包含PSS的子載波進(jìn)行最小二乘方(LQ信道估計(jì)(步驟70)；-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì) (步驟71)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT(步驟72)-提取最前面的對應(yīng)于循環(huán)前綴(CP)長度的樣值(步驟73)；-將它們補(bǔ)零到長度64(步驟74)；-對結(jié)果進(jìn)行DFT或FFT(步驟75)。可替選地，所述方法包括步驟-對62個(gè)包含PSS的子載波進(jìn)行最小二乘方(LQ信道估計(jì)(步驟80)；-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì) (步驟81)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT(步驟82)；-保持Ch中對應(yīng)于存在非零抽頭的樣值，且在其它地方置零(步驟83)；-對結(jié)果進(jìn)行FFT(步驟84)。在又一變型中，所述方法包括步驟-對62個(gè)包含PSS的子載波進(jìn)行最小二乘方(LQ信道估計(jì)(步驟90)；-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì) (步驟91)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT(步驟92)；-保持N個(gè)最強(qiáng)的樣值(對樣值的幅度或功率進(jìn)行比較)，且在其它地方置零，(該最強(qiáng)還可以被限制于CP中的樣值)(步驟93)；-對結(jié)果進(jìn)行DFT或FFT(步驟94)。所述方法的另一實(shí)施方式包括步驟-對62個(gè)包含PSS的子載波進(jìn)行最小二乘方(LQ信道估計(jì)(步驟100)；-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì) (步驟101)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT(步驟102)；-在最前面的對應(yīng)于CP_長度的樣值中，使用最大功率檢測樣值(步驟103)(CP_ 長度是樣值中循環(huán)前綴(CP)的長度)；-僅保持功率超過閾值的樣值，所述閾值被限定與最大功率有關(guān)(還可以被限制于僅CP中的樣值)(步驟104)；-對結(jié)果進(jìn)行DFT或FFT(步驟105)。本發(fā)明還提供用于LTE數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的接收器，包括用于自接收的信號中提取主同步信號(PSQ的裝置，且還包括用于使所述PSS覆蓋64個(gè)子載波以便促進(jìn)所述信道估計(jì)。


當(dāng)結(jié)合附圖且參照如下詳細(xì)描述說明，將更好地理解本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的其它特征圖1示出用于LTE中同步信號的頻率分配；圖2示出包括廣播的PSS信號和SSS信號的LTE的子幀的常規(guī)結(jié)構(gòu)；圖3示出映射到子載波的PSS ；圖4示出信道估計(jì)方法的第一實(shí)施方式；圖5-圖10示出對應(yīng)于假定Ch、ο 2或L為未知的若干情況的替選實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將結(jié)合長期演進(jìn)(LTE)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體描述，該長期演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)是蜂窩數(shù)字無線通信演進(jìn)的下一步，但很顯然，這僅是本發(fā)明的一具體實(shí)施方式
和應(yīng)用，且本發(fā)明可以用于任何基于OFDM調(diào)制的系統(tǒng)，該OFDM調(diào)制在許多現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)(諸如DAB、DVB_T、WiMAX、IEEE 802. 16、ADSL、WLAN IEEE 802. lla/g等)中廣泛推廣，且被期望在許多將來發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)中使用。如技術(shù)人員所知，OFDM將寬帶頻率選擇性信道轉(zhuǎn)換成多個(gè)并行的窄帶單信道。這通過在各符號(individual symbol)之間插入保護(hù)間隔(所謂的循環(huán)前綴CP)實(shí)現(xiàn)。這樣的保護(hù)間隔假設(shè)時(shí)間上足夠長以補(bǔ)償跳動(dòng)(jitter)，即通過信道傳輸?shù)腛FDM符號所經(jīng)歷的延遲的變化。這防止符號間干擾(ISI)的出現(xiàn)。PSS和SSS信號是長度62的序列，該長度62的序列映射到獨(dú)立于傳輸帶寬的62 個(gè)中央子載波(不包括d. c.)，且根據(jù)如下公式自頻域扎道夫-初(Zadoff-Chu，以下簡稱 ZC)序列產(chǎn)生
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「 w ,、 e 63 /7 = 0，1”.”30
e~J ^“^ = 31,32,...,61其中，M是ZC序列根。3個(gè)不同的PSS標(biāo)識(即ZC序列根)是可能的。用于LTE 的PSS序列的選定的根是M= 25,29,34ο圖3中具體示出映射到子載波的主同步信號序列。能夠通過使接收信號針對3個(gè)可能的PSS序列相關(guān)而進(jìn)行檢測，且通過檢測相關(guān)峰值而檢測傳輸?shù)腜SS序列。序列標(biāo)識和時(shí)間位置的檢測允許OFDM符號同步以及小區(qū)ID解碼。一旦識別到PSS的標(biāo)識和位置，PSS能夠被用作允許信道估計(jì)的導(dǎo)航序列，該信道估計(jì)能夠被用作SSS檢測。這是可能的，因?yàn)镾SS和PSS都映射到(相同的)中央子載波， 且含有PSS和SSS的OFDM符號如圖2所示是連續(xù)的。假定Y是對應(yīng)于PSS的62個(gè)子載波中接收的信號的長度62的矢量。通過如下矢量給出PSS位置的LS (最小二乘方)信道估計(jì)
權(quán)利要求
1.一種長期演進(jìn)(LTE)通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，所述方法包括步驟自接收的信號中提取主同步信號(PSS)，且還包括步驟用基于所述PSS的最小二乘方(LQ信道估計(jì) (對攜帶PSS的62個(gè)子載波進(jìn)行的)覆蓋64個(gè)子載波，以便促進(jìn)所述信道估計(jì)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括的覆蓋是通過對沒有分配給所述PSS的特定子載波(#-32，d. c.)進(jìn)行插值而實(shí)現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，通過將兩個(gè)相鄰的子載波進(jìn)行平均來對所述 d. c.子載波進(jìn)行插值。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，通過子載波-31來對子載波-32進(jìn)行插值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括步驟-對沒有分配給所述PSS的子載波的LS信道估計(jì)進(jìn)行插值Gl)； -進(jìn)行G2)逆離散傅里葉變換(IDFT)或逆快速傅里葉變換(IFFT)； -提取^幻前L個(gè)樣值，所述L對應(yīng)于所述信道的長度；-乘以(44) (44) [FlhFl + O-2C,"1 )"1 ’其中，&是通過選擇64X64的DFT矩陣的前L列而獲得的矩陣，σ 2是噪聲方差，且Ch 是信道時(shí)域沖擊響應(yīng)協(xié)方差矩陣；-對產(chǎn)生的信號補(bǔ)零0 至長度64 ；-進(jìn)行G6)離散傅里葉變換(DFT)或快速傅里葉變換(FFT)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括步驟-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值而重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì)(步驟51)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT (步驟52)； -提取前L個(gè)樣值(步驟53)； -將它們補(bǔ)零到長度64 (步驟； -對結(jié)果進(jìn)行DFT或FFT (步驟55)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括步驟-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì)(步驟61)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT (步驟62)； -提取前L個(gè)樣值(步驟63)；-乘以Fl + ^Il y，其中Il是L維的單位矩陣(步驟64)；-將產(chǎn)生的信號補(bǔ)零到長度64 (步驟65)； -對結(jié)果進(jìn)行DFT或FFT (步驟66)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括步驟-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì)(步驟71)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT (步驟72)；-提取最前面的對應(yīng)于循環(huán)前綴(CP)長度的樣值(步驟73)；-將它們補(bǔ)零到長度64 (步驟74)； -對結(jié)果進(jìn)行DFT或FFT (步驟75)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì)(步驟81)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT (步驟82)；-保持Ch中對應(yīng)于存在非零抽頭的樣值，且在其它地方置零(步驟83)； -對結(jié)果進(jìn)行FFT (步驟84)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括步驟-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì)(步驟91)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT (步驟92)；-保持N個(gè)最強(qiáng)的樣值(對樣值的幅度或功率進(jìn)行比較)，且在其它地方置零，(該最強(qiáng)還可以被限制為CP中的樣值)(步驟93)； -對結(jié)果進(jìn)行DFT或FFT (步驟94)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括步驟-通過對兩個(gè)缺少的子載波進(jìn)行插值來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì)(步驟 101)；-對插值后的信道估計(jì)進(jìn)行IFFT (步驟102)；-在最前面的對應(yīng)于CP_長度的樣值中，使用最大功率檢測樣值(步驟103)； -僅保持功率超過閾值的樣值，所述閾值被限定與最大功率有關(guān)(還可以被限制為僅 CP中的樣值)(步驟104)；-對結(jié)果進(jìn)行DFT或FFT (步驟105)。
12.一種用于LTE數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的接收器，包括-用于自接收的信號中提取主同步信號(PSS)的裝置，且還包括-用于使基于所述PSS的LS信道估計(jì)覆蓋64個(gè)子載波，以便促進(jìn)所述信道估計(jì)。
13.如權(quán)利要求12所述的接收器，其特征在于，所述覆蓋通過對沒有分配給所述PSS的特定子載波(#_32，d. c.)進(jìn)行插值而執(zhí)行的。
14.一種用于LTE數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的接收器，其特征在于，所述接收器包括用于執(zhí)行如權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述方法的裝置。
15.一種移動(dòng)用戶設(shè)備，包括如權(quán)利要求14所述的接收器。
全文摘要
一種長期演進(jìn)(LTE)通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，所述方法包括步驟自接收的信號中提取主同步信號(PSS)，且還包括步驟使基于所述PSS的最小二乘方(LS)信道估計(jì)覆蓋64個(gè)子載波，以便促進(jìn)MMSE信道估計(jì)。優(yōu)選地，所述覆蓋是通過對沒有分配所述PSS的特定子載波(#-32，d.c.(直流))進(jìn)行插值而實(shí)現(xiàn)的。所述方法包括步驟-對含有PSS的62個(gè)子載波進(jìn)行LS信道估計(jì)(40)；-通過對沒有分配給所述PSS的子載波進(jìn)行插值(41)來重構(gòu)對64個(gè)中央子載波的LS信道估計(jì)；-進(jìn)行(42)逆DFT(離散傅里葉變換)或逆FFT(快速傅里葉變換)；-提取(43)前L個(gè)采樣，L對應(yīng)于信道的長度；-乘以(44)-將產(chǎn)生的信號補(bǔ)零(45)至長度64；-進(jìn)行(46)DFT或FFT。
文檔編號H04L25/02GK102461102SQ201080027495
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者伊薩姆·陶菲克, 安德里亞·安科拉 申請人:意法愛立信(法國)有限公司, 意法愛立信有限公司