存在小区间干扰时无线通信系统中的信道估计和数据检测

摘要

提供了存在小区间干扰时无线通信系统中的信道估计和数据检测。在一个实施例中，提出了一种用于无线通信系统中的信道估计和数据检测的方法，包括接收信号(501)，其中所述信号由数据信号、期望的参考信号和干扰参考信号组成；使用所述期望的参考信号、所述干扰参考信号或这两者选择信道估计器(502)；将所述所选的信道估计器应用于所述期望的参考信号、所述干扰参考信号或这两者，以产生一个或多个参考信号信道估计权重(503，504)；使用所述参考信号信道估计权重，产生一个或多个数据信道估计权重(505)；使用所述参考信号信道估计权重、所述数据信道估计权重或这两者选择数据估计器(506)；以及使用所述选择的数据检测器检测所述数据信号(507，508)，其中所述选择的数据检测器使用所述参考信号信道估计权重、所述数据信道估计权重或这两者。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月12日申请的题为“CHANNEL ESTIMATION  AND DATA DETECTION IN A WIRELESS COMMUNICATION  SYSTEM IN THE PRESENCE OF INTER-CELL INTERFERENCE.”的 申请号为12/705,568的美国非临时申请的优先权。该在先申请的全文 以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及无线通信，具体涉及存在小区间干扰时无线通 信系统中的信道估计和数据检测。

背景技术

广泛部署无线通信系统以提供例如大范围的语音和数据相关服 务。典型的无线通信系统由允许用户共享公共网络资源的多址接入通 信网络构成。这些网络的示例是时分多址(“TDMA”)系统、码分多址 (“CDMA”)系统、单载频频分多址(“SC-FDMA”)系统、正交频分多址 (“OFDMA”)系统或其他类似的系统。OFDMA系统被各种技术标准(例 如，演进的通用地面无线接入(“E-UTRA”)、Wi-Fi、全球微波接入互 操作性(“WiMAX”)、超移动宽带(“UMB”)以及其他类似系统)采用。 进一步，各种标准机构(例如，第三代合作伙伴计划(“3GPP”)和3GPP2) 开发的规范描述这些系统的实现。

随着无线通信系统的演进，引进了提供高级的特征、功能和性能 的更多高级的网络设备。这种高级的网络设备的代表也可以称为长期 演进(“LTE”)设备或高级的长期演进(“LTE-A”)设备。LTE是高速分 组接入(“HSPA”)演进中的下一步骤，LTE特别是在高需求的城市地区， 具有更高的平均和最高的数据吞吐率、更低的等待时间和更好的用户 体验。LTE利用更宽的频谱带宽、OFDMA和SC-FDMA空中接口和高级的天 线解决方案，达到更高的性能。

无线设备和基站之间的通信可以用以下模式来建立：单输入单输 出(“SISO”)模式，其中发射机和接收机都仅使用一个天线；单输入 多输出(“SIMO”)模式，其中多个天线可以用在接收机上，单个天线 仅用在发射机上；多输入单输出(“MISO”)模式，其中多个天线可以 用在发射机上，单个天线仅用在接收机上；以及多输入多输出(“MIMO”) 模式，其中多个天线可以用在接收机和发射机上。与SISO模式相比， 如果使用多个发射天线、多个接收天线或两者，SIMO模式可以提供增 大的覆盖范围，而MIMO模式可以提供更大的覆盖范围、更高的谱效率 和更高的数据吞吐量。当使用MIMO无线设备时，附加的MIMO操作模式 是可用的。这些操作模式包括分集MIMO模式、单用户MIMO模式、多用 户MIMO模式和混合MIMO模式。分集MIMO模式使用多个发射和接收天线， 以利用无线通信的无线电频率(“RF”)信道的空间维度，以提供单数 据信道的更可靠的传输。重要的认识到，采用使用MIMO模式的基站的 系统可以典型地支持操作在SISO模式、SIMO模式、MISO模式、MIMO模 式、其他操作模式或操作模式的组合下的无线设备。

单用户MIMO(“SU-MIMO”)模式通过使用多个发射和接收天线利 用无线通信的RF信道的空间维度，为实现单个无线设备的增强的数据 速率而提供了多个同时存在的传输数据信道。类似的，多用户MIMO (“MU-MIMO”)模式使用多个发射和接收天线，向多个无线设备提供了 多个同时存在的传输数据信道。混合的MIMO模式在相同RF信道上同时 支持SIMO和MIMO无线设备的组合。上行链路(“UL”)通信表示从无线 设备到基站的通信。下行链路(“DL”)通信表示从基站到无线设备的 通信。

如在“3rd Generation Partnership Project；Technical Specification  Group Radio Access Network；Physical Channels and Modulation  (Release 8)，3GPP，3GPP TS 36series of specifications(“LTE Release 8”)”中规定的，DL传输支持多天线技术的使用。在3rd Generation  Partnership Project；Technical Specification Group Radio Access  Network：Further Advancements For E-UTRA：Physical Layer  Aspects(Release 9)、3GPP和3GPP TR 36.814 V1.1.1(2009-06) (“LTE-A Release 10”)中，多天线技术可以用于提高DL性能。这种多天 线技术例如包括发射分集和空间复用。可以使用各种发射分集方案， 例如空频组合编码(“SFBC”)、空时组合编码(“STBC”)、频率切换发 射分集(“FSTD”)、时间切换发射分集(“TSTD”)、预编码向量切换 (“PVS”)、循环延迟分集(“CDD”)、空间编码发射分集(“SCTD”)、空 间正交资源发射分集(“SORTD”)和其他类似方案。这些方案中的一些 已经被采纳用在LTE Release 8中。

在文献中已经广泛描述了包括在正交频分复用(“OFDM”)系统中 使用的信道估计技术。Coleri et al.的A Study of Channel Estimation in  OFDM Systems(IEEE proc.VTC 2002Fall，pp.894-898)提出了OFDM 系统的信道估计和内插技术的概述。在Edfors et al.的OFDM Channel  Estimation by Singular Value Decomposition(IEEE Trans.On Commn.， Vol.46，Issue 7，July 1998，pp.931-939)和Van de Beek et al.的On  Channel Estimation in OFDM Systems(IEEE VTC，1995，pp.815-819) 中描述了简化的最小均方误差(“MMSE”)估计器。Hsieh et al.的Channel  Estimation for OFDM Systems Based on COMP-type Pilot Arrangement  in Frequency Selective Fading Channels(IEEE Trans.on Consumer  Electronics，Vol.44，No.1，Feb.1998，pp.217-225)描述了比较MMSE估计 和变换域内插的性能结果。Hadaschik et al.的Joint Narrowband  Interference Detection and Channel Estimation for Wideband OFDM (Proceedings of European Wireless Conference，April 2007)研究了宽 带OFDM中窄带干扰检测和信道估计。在大多数这些出版物中，信道估 计技术没有考虑同信道小区间干扰的影响。在典型的网络实施中，小 区间干扰可以影响无线设备计算的信道估计。

在LTE系统中，参考信号(“RS”)是预先确定的信号，典型地， 基站和无线设备都知道该参考信号，并用于信道估计。RS也可以称为 导频信号、训练信号、同步信号、探测信号或其他类似术语。典型地， 基站发送多个RS信号，以允许每个无线设备估计RF信道的传播特性。 在导出信道估计时，该估计也可以用于基站发射的信息的解调。

附图说明

为了有助于理解本公开和有助于本领域普通技术人员实施本公 开，现在参考附图示出的示例性实施例。类似的附图标记表示贯穿附 图的相同或功能上相似的要素。附图和详细描述相互结合，形成说明 书的部分，并用于进一步阐述根据本公开的示例性实施例和解释各种 原理和优点，在附图中：

图1是示出了无线通信系统的示例的示意图。

图2是示出了MIMO无线通信系统的示例的示意图。

图3a是示出了根据这里陈述的各种方案的RS辅助OFDM发射系统的 一个实施例的示意图。

图3b是示出了根据这里陈述的各种方案的RS辅助OFDM接收系统的 一个实施例的示意图。

图4是示出了根据这里陈述的各种方案可以用在无线通信系统中 的示例性下行链路信道结构的示意图。

图5是示出了根据这里陈述的各种方案的无线通信系统中信道估 计和数据检测方法的一个实施例的流程图。

图6是示出了根据这里陈述的各种方案的无线通信系统中信道估 计和数据检测方法的示例性实施例的性能的仿真结果的示意图。

图7是示出了根据这里陈述的各种方案的无线通信系统中信道估 计和数据检测方法的示例性实施例的性能的仿真结果的示意图。

图8是示出了根据这里陈述的各种方案的无线通信系统中信道估 计和数据检测方法的示例性实施例的性能的仿真结果的示意图。

图9是示出了根据这里陈述的各种方案使用扩展循环前缀(“CP”) 在无线通信系统中通过用于检测所接收的采样的多个参数表示的变换 的示意图。

技术人员应该清楚，描述附图中的要素是为了清楚、简单并且用 以提高对实施例的理解，并不需要按比例绘制。

具体实施方式

虽然以下公开了用于无线通信系统中的示例性的方法、设备和系 统，本领域普通技术人员应理解，本公开的教导决不限于示出的示例。 相反，可预测，可以在备选的配置和环境中实施本公开的教导。例如， 虽然这里描述的示例性方法、设备和系统是连同上述无线通信系统的 配置一起描述的，本领域技术人员容易认识到该示例性方法、设备和 系统可以用于其他系统并可以按照需要被配置用于符合这种系统的其 他系统。因此，虽然以下描述了示例性的方法、设备和系统的使用， 本领域普通技术人员应了解，所公开的示例不是实施这种方法、设备 和系统的仅有的途径，并且附图和说明书应该认为本质上是说明性的， 而不是限制性的。

这里描述的各种技术可以用于各种无线通信系统。这里描述的各 种方案表示为可以包括多个组件、要素、成员、模块、节点、外围设 备或类似的方法、设备和系统。进一步，这些方法、设备和系统可以 包括或不包括附加的组件、要素、成员、模块、节点、外围设备或类 似。另外，可以在硬件、固件、软件或其任意组合中实施这里描述的 各种方案。这里描述的关系术语，例如“上”和“下”、“左”和“右”、 “第一”和“第二”及类似术语可以仅用于区分一个实体或动作和另 一个实体或动作，不必要求或暗指在这种实体或动作之间的任意实际 的这种关系或顺序。术语“或”意在表明包含性的“或”而不是排他 性的“或”。进一步，术语“一个”意在表明一个或多个。应当注意， 可以互换使用“网络”和“系统”。

无线通信网络包括多个无线设备和多个基站。基站可以同样被称 为node-B(“NodeB”)、收发基站(“BTS”)、接入点(“AP”)、小区或一 些其他等同术语。进一步，术语“小区”可以表示特定的基站、基站 的特定扇区、基站的扇区的特定天线或其任意组合。基站典型地包括 与无线设备通信的一个或多个射频(“RF”)发射机和接收机。进一步， 基站典型的是固定的和不动的。针对LTE和LTE-A设备，基站也被称为 E-UTRAN NodeB(“eNB”)或演进的eNB。

无线通信网络中使用的无线设备也可以称为移动台(“MS”)、终 端、蜂窝电话、蜂窝手机、个人数字助理(“PDA”)、智能手机、手持 电脑、桌面电脑、便携式电脑、平板电脑、机顶盒、电视机、无线仪 器或一些其他等同术语。移动设备可以包括一个或多个RF发射机和接 收机，以及与基站通信的一个或多个天线。进一步，无线设备可以是 固定的或移动的，可以具有在无线通信网络中移动的能力。针对LTE 和LTE-A设备，无线设备也可以称作用户设备(“UE”)。

本公开提供包括抑制同信道干扰影响的信道估计和数据检测技 术的各种实施例。图1是用于无线通信的系统100的示例方框图。在一 个实施例中，系统100可以包括一个或多个无线设备101和一个或多个 基站121和141。基站121也可以称作是服务小区、0小区或其他类似术 语。基站141也可以称作是相邻小区、干扰小区、n小区或其他类似术 语。基站141可以使用与基站121和无线设备101之间使用的RF信道相同 或类似的RF信道与其他无线设备通信。基站141对RF信道的这种使用可 以干扰基站121和无线设备101之间的通信。这种干扰也可以称作是小 区间干扰、同信道干扰或其他类似术语。

根据一种方案，无线设备101可以包括耦合于存储器104的处理器 103、输入/输出设备105、收发机106或其任意组合，无线设备101使用 这些组件以实现这里描述的各种方案。无线设备101的收发机106包括 一个或多个发射机107和一个或多个接收机108。进一步，与无线设备 101相关联，一个或多个发射机107和一个或多个接收机108与一个或多 个天线109相连。

类似地，基站121和141也可以包括耦合于存储器123的处理器122 和收发机124。基站121和141的收发机124包括一个或多个发射机125 和一个或多个接收机126。进一步，与基站121和141相关联，一个或多 个发射机127和一个或多个接收机128与一个个或多个个天线129相连。

基站121可以使用一个或多个天线109和129在UL上以及使用一个 或多个天线109和129在DL上与无线设备101通信，天线109和129分别与 无线设备101和基站121相关联。基站121可以使用一个或多个发射机 127和一个或多个天线129发出DL信息，可以使用一个或多个天线109 通过无线设备101的一个或多个接收机108接收该信息。该信息可以与 基站121和无线设备101之间的一个或多个通信链路相关。

一旦无线设备101在DL上接收信息，无线设备101可以处理所接收 的信息以产生与所接收信息相关的响应。接着，可以使用一个或多个 发射机107和一个或多个天线109在UL上从无线设备101向回发送此响 应，并使用一个或多个天线129和一个或多个接收机128在基站121处接 收。

图2是用于MIMO无线通信的系统200的示例方框图。在图2中，系 统200可以包括一个或多个无线设备201和一个或多个基站221和241。 基站221也可以称作是服务小区、0小区或其他类似术语。基站241也可 以称作是相邻小区、干扰小区、n小区或其他类似术语。基站241可以 使用与基站221和无线设备201之间使用的RF信道相同或类似的RF信道 与其他无线设备通信。基站241对RF信道的这种使用可以干扰基站221 和无线设备201之间的通信。这种干扰也可以称作是小区间干扰、同信 道干扰或其他类似术语。

在此实施例中，无线设备201可以包括耦合到存储器204的无线设 备控制器203、输入/输出设备205、UL发射数据处理器210、UL发射MIMO 处理器211、发射机和接收机206a到206k，DL接收MIMO处理器214、DL 接收数据处理器215或其任意组合，无线设备201可以使用这些组件以 实现这里描述的各种方案。进一步，与无线设备201相关联，一个或多 个发射机和接收机206a到206k与一个或多个天线209a到209k相连。

类似地，基站221和241可以包括耦合到存储器223的基站控制器 222、DL发射数据处理器230、DL发射MIMO处理器231、发射机和接收机 226a到226m，UL接收MIMO处理器234、UL接收数据处理器235或其任意 组合，基站221和241可以使用这些组件以实现这里描述的各种方案。 进一步，与基站221和241相关联，一个或多个发射机和接收机226a到 226m与一个或多个天线229a到229m相连。

基站221可以使用分别和无线设备201和基站221相关联的一个或 多个天线209a到209k和229a到229m，在UL和DL上与无线设备201通信。 在一个实施例中，基站221可以使用一个或多个发射机226a到226m和一 个或多个天线229a到229m发出DL信息，可通过无线设备201上的一个或 多个接收机206a到206k使用一个或多个天线209a到209k接收该DL信 息。此信息可以与基站221和无线设备201之间的一个或多个通信链路 相关。一旦无线设备201在DL上接收该信息，无线设备201可以处理所 接收的信息以产生与所接收信息相关的响应。接着，可以使用一个或 多个发射机206a到206k和一个或多个天线209a到209k在UL上从无线设 备201向回发送此响应，并使用一个或多个天线229a到229m和一个或多 个接收机226a到226m在基站221处接收。

图3a示出了根据这里阐述的各种方案的RS辅助OFDM发射系统 300a。在图3a中，符号映射器301可以组合、映射或组合并映射二进制 信息比特(I_j)到例如与调制方案相关联的信号星座，以形成数据符 号(A_j)。RS产生器302可以确定例如OFDMA系统中使用的信息帧的RS 符号。RS和数据符号映射器303可以在帧中插入数据符号(A_j)和已知 的预先确定的RS符号，以形成信号S_km，其中k＝0，...，N-1，m＝0，...，v-1； N表示离散傅里叶变换(“DFT”)的长度；且v表示OFDMA子帧中数据符 号(A_j)的个数。IDFT处理器304可以在帧内的信号(S_km)的符号上执 行离散傅里叶反变换(“IDFT”)。本领域普通技术人员应认识到，存在 执行离散傅里叶反变换的其他方法，例如使用快速傅里叶反变换 (“IFFT”)。应该注意，虽然此实施例使用离散时间信号，可以使用连 续时间信号或离散时间信号和连续时间信号的任意组合。CP插入器305 将循环前缀(“CP”)插入到例如时域信号S_km中，并从基站121和221向 无线设备101和201发送该信号。进一步，在帧之间加入保护时间，以 便于例如基站121和221处的帧同步。

图3b示出了根据这里阐述的各种方案的RS辅助OFDM接收系统 300b。图3b中，无线设备101和201从基站121和221接收信号r_km。CP移 除器311从信号r_km中移除CP。DFT处理器312在信号r_km上执行离散傅里 叶变换(“DFT”)，以产生离散时间信号R_km。本领域普通技术人员应认 识到，存在执行离散傅里叶变换的其他方法，例如使用快速傅里叶变 换(“FFT”)。应该注意，虽然此实施例使用离散时间信号，可以使用 连续时间信号或离散时间信号和连续时间信号的任意组合。

RS产生器313可以产生帧的期望RS符号。信道估计器314可以使用 该期望RS符号，估计与帧中已知RS位置相对应的信道权重。可以通过 例如在帧中对RS信道权重进行插值，获得帧中与未知的数据符号相对 应的资源要素(“RE”)的信道权重。数据监测器315可以使用RS信道权 重、数据信道权重或两者来检测信号R_km。符号去映射器可以取消组合、 映射或取消组合并映射信号R_km，以形成例如二进制信息信号I_j。

图4示出了根据这里阐述的各种方案可以在无线通信系统100和 200中使用的示例性下行链路信道结构400。在一个示例中，结构400 可以用在使用LTE或LET-A设备或另一合适的无线通信技术的系统中。 在本示例的结构400中，帧由每个0.5毫秒(“msec”)持续时间的二十 个时隙403组成，一个子帧402由两个时隙403组成。取决于所使用的CP 的类型，每个时隙403携带时域中的六个或七个OFDM符号。在示例中， 使用常规CP，且每个时隙中传输七个OFDM符号。应该注意的是，此公 开不限于这个特定的帧结构，可以支持其他帧结构。

参考图4，示出了多个资源块(“RB”)405的示例。作为本领域普 通技术人员应该了解，RB 405是分配给无线设备的时频分配，且基站 121和221可以将其定义作最小资源分配单元。进一步，RB 405可以展 开到多个时隙403。取决于所使用的CP的类型，每个RB405可以携带时 域中的十二个或十四个OFDM符号，并可以包括频域中的二十个子载频。 例如，LTE DL可以允许非常高程度的灵活性，允许例如从最小6个RB 405 到最大100个或更多个RB 405的任意数量的下行链路RB 405。RB 405 可以由多个资源要素(“RE”)404组成，其可以表示针对一个符号的时 间长度的频率上的单个子载频。

每个OFDM符号中的RE的个数可以是系统带宽的函数。例如，OFDM 符号可以由六百个RE组成，与十兆赫兹(“MHz”)的信道带宽相对应， 每个RE具有15千赫兹(“kHz”)的带宽。此配置导致例如离散时间信号 S_km具有长度N为六百以及参数v为十四。一个OFDM符号中的RS符号的个 数可以是例如针对10MHz信道带宽的一百个RS符号。

当使用常规CP时，例如可以周期性地在OFDM符号的位置0、4、7 和11处插入RS符号。第一RS RE符号406的位置可以是例如与RB 405起 始位置相关的偏移δ408。从RB 405起始位置的偏移δ408可以针对每 个物理相邻小区预先确定，以避免、最小化或避免和最小化来自那些 小区的任意小区间干扰。在LTE中，i小区的偏移δ408可以设为例如 δ＝mod(i，6)。所发射的RS符号对每个小区也可以是特定的。可以使用 例如Gold序列形成在子帧的第m个OFDM符号上从i小区发送的RS符 号，其中利用取决于参数i和m的寄存器状态初始化它的分量伪噪声 (“PN”)编码中的一个编码。

在一个实施例中，无线设备101和201可以附着到服务小区121和 221(具有0偏移δ408的0小区)。占支配地位的同信道干扰可以来自干 扰小区141和241(具有0偏移δ＝mod(i，6)的n小区)。当偏移δ＝mod(i，6)为 0时，从干扰小区141和241(n小区)发射的RS会干扰从服务小区121 和221(0小区)发射的RS。R_km表示通过无线设备101和201从服务小 区121和221(0小区)接收的RE(k，m)并且可以表示为等式(1)给定的 形式。虽然等式(1)表示一个占支配地位的同信道干扰，等式(1) 可以容易地修改为表示多个同信道干扰。

$R_{\mathrm{km}}=C_{\mathrm{km}}^0{S}_{\mathrm{km}}^0+C_{\mathrm{km}}^n{S}_{\mathrm{km}}^n+N_{\mathrm{km}},$等式(1)

其中$E\left[{\left|S_{\mathrm{km}}^0\right|}^2\right]=E\left[{\left|S_{\mathrm{km}}^n\right|}^2\right]=1.$

代表RE(k，m)的信道权重，并与第n个干扰小区141和241(n小 区)和无线设备101和201之间的RF信道传播相关联。可以使用例如具 有参数γⁿ的0均值高斯随机变量为建立模型。代表从第n个干扰 小区141和241(n小区)在RE(k，m)上传输的符号。N_km代表加性高斯白 噪声(“AWGN”)。代表来自第n个干扰小区141和241(n小区)的 同信道干扰。

γⁿ代表路径损耗，该γⁿ可以包括第n个干扰小区141和241(n小区) 和无线设备101和201之间的发射天线增益的效应、接收天线增益的效 应、屏蔽损耗的效应、其他效应或这些效应的组合。等式(2)可以应 用于RE，已知的RS符号在该RE上接收。

$S_{(\mathrm{\beta l}+\alpha +\delta )m}^n=P_k^{n,m}\left(l\right),$等式(2)

其中k＝δ+βl+α，m＝0，4，7，11且l＝0，...，L-1。在第m个OFDM符号上 的n小区的RS符号序列可以由例如P^n，m给定，其中l＝0，...，L-1。在第m 个OFDM符号上的n小区的RS符号序列也可以由3GPP技术规范36.211、 E-UTRA和Physical Channels andModulation(Release 8，v.8.6.0，March 2009)中所描述的P^n，m(l)给定。在一个实施例中，δ＝mod(n，6)，m＝0，4，7，11 且β为6。进一步，当m等于4或11时，α为3，否则m为0。

针对数据RE的所接收的采样R_km可以由等式(3)给出。

$R_{\mathrm{km}}={\rho }_{\mathrm{km}}^0{C}_{\mathrm{km}}^0{S}_{\mathrm{km}}^0+{\mu }_{\mathrm{km}}{\rho }_{\mathrm{km}}^n{C}_{\mathrm{km}}^n{S}_{\mathrm{km}}^n+N_{\mathrm{km}}$等式(3)

代表第n个干扰小区141和241(n小区)中数据RE的平均功率和 RS RE的比值。的倒数代表应用于RS RE以提高信道估计的 质量的增益。应该注意的是，对于每个无线设备101和201，ρ_km可以是 特定的。如果第n个干扰小区141和241(n小区)没有将给定的RB分配 给另一无线设备，可以针对该RB将u_km设为0。备选地，如果第n个干扰 小区141和241(n小区)将该RB分配给另一无线设备，可以将u_km设为1。 在不存在来自第n个干扰小区141和241(n小区)的干扰时，RS RE处的 信道权重的最小平方(“LS”)估计可以由例如等式(4)给定。

${\hat{C}}_{\mathrm{km}}^0=R_{\mathrm{km}}{\left(S_{\mathrm{km}}^0\right)}^{*}$等式(4)

其中针对l＝0，...，L-1，k＝δ+βl+α。在一个示例中，δ＝mod(n，6)， m＝0，4，7，11且β等于6。

随后，跨帧的信道权重可以通过对信道权重估计值进行插 值而获得。插值后的信道权重估计可以用于产生数据符号的MMSE估计 值(例如通过使用等式(5))。

${\hat{S}}_{\mathrm{km}}^0=\frac{R_{\mathrm{km}}{\left({\hat{C}}_{\mathrm{km}}^0\right)}^{*}}{{\left|{\hat{C}}_{\mathrm{km}}^0\right|}^2+{\hat{N}}_0}$等式(5)

其中代表噪声的功率谱密度。可以使用与信道权重的频率相关 函数相匹配的过滤器对信道估计进行滤波，结果是信道权重的MMSE 估计值，例如Van de Beek在On Channel Estimation in OFDM Systems (IEEE VTC，1995，pp.815-819)中所描述。进一步，例如Edfors et al. 在的OFDM Channel Estimation by Singular Value Decomposition(IEEE Trans.on Comm.，Vol.46，Issue 7，July 1998，pp.931-939)中描述了可以 降低此信道估计技术的计算复杂度。

无线设备101和201可以具有从干扰小区发送的RS序列的知识。无 线设备101和201可以通过例如测量从相邻小区所接收的功率而持续不 断地监控相邻小区，例如第n个干扰小区141和241(n小区)。可以连续 地、周期性地、非周期性地或其任意组合来执行这种测量。R_km代表 与RS RE(RS符号在该RS RE上发射)相对应的所接收的采样的列向量， 并可以使用例如等式(6)导出R_km。

$R_{\mathrm{km}}=\left(\begin{array}{c}{R}_{l(k,\mu ,\upsilon )j(m,\mu ,\upsilon )}\\ \mu =-K,-K+1,...,K;\\ \upsilon =-M,-M+1,...,M\end{array}\right),$等式(6)

其中，l(k，μ，ν)＝k+βμ+αmod(ν，2)，β为6，且α为3。

当j(m，μ，ν)小于0时，考虑以前的子帧。当j(m，μ，ν)大于13时，考虑 下一个子帧。mod(j(m，μ，ν)，14)代表子帧中的OFDM符号。应该注意的是， 数值14是特定于LTE和LTE-A标准的，并且代表利用常规CP的一个子帧 中OFDM帧的个数。针对扩展的CP，该数字相应的变化。图9是根据这里 阐述的各种方案的多个参数代表的变换的图示，该变换使用扩展的CP 在系统100和200中检测所接收的采样。例如，当K为1且M为1时，可以 如图9示出的描述l(k，μ，ν)和j(m，μ，ν)代表的变换。该图示的整体由900 来指示。在图9中，RE符号904可以代表针对一个符号的时间周期在频 率上的单独子载频。RS RE符号906代表针对一个RS符号的时间周期在 频率上的单独子载频。每个RE具有15kHz带宽。

代表基站121和221发射的复数符号，与列向量R_km定义的物理 0资源相对应。进一步，在以下描述中，为了易于理解，列向量{R_{l(k，μ，υ)j(m，μ，υ)}} 的元素表示为R_lj，不会显式提及任何映射要素。

针对在通过列向量R_km代表的所接收采样上实质上不变的信道， 可以通过最大化等式(7)给出的条件概率，导出信道权重的 估计(由表示)。

$\arg \underset{C_{\mathrm{km}}^0,C_{\mathrm{km}}^n}{\max }\left[p\left(\frac{\{C_{\mathrm{km}}^0,C_{\mathrm{km}}^n\}}{R_{\mathrm{km}}}\right)\right]$等式(7)

如果忽略的先验概率，则等式(7)可以简化到等式(8) 给定的形式。然而，如果已知的先验概率，则以下过程可以相 应的修改。

$\arg \underset{C_{\mathrm{km}}^0,C_{\mathrm{km}}^n}{\max }\left[p\left(\frac{R_{\mathrm{km}}}{\{C_{\mathrm{km}}^0,C_{\mathrm{km}}^n\}}\right)\right]$等式(8)

假设所接收的采样可以以独立等同分布(“ijd”)的随机变量来建 模，则条件概率可以表达为如等式(9)给定的形式。

$p\left(\frac{R_{\mathrm{km}}}{\{C_{\mathrm{km}}^0,C_{\mathrm{km}}^i\}}\right)=\underset{l=k-K}{\overset{k+K}{\Pi }}\underset{j=m-M}{\overset{m+M}{\Pi }}p\left(\frac{R_{\mathrm{lj}}}{\{C_{\mathrm{ij}}^0,C_{\mathrm{ij}}^n\}}\right)$等式(9)

在另一实施例中，可以通过将等式(9)的对数关于信道权重 取偏导数，并使其等于0，来确定信道权重如等式(10) 给定的形式。

$\text{[}\frac{{\hat{C}}_{\mathrm{km}}^0}{{\hat{C}}_{\mathrm{km}}^n}\text{]=}{P_{\mathrm{km}}}^{-1}{\Gamma }_{\mathrm{km}}$等式(10)

其中$P_{\mathrm{km}}=\left(\begin{array}{cc}{\left(S_{\mathrm{km}}^0\right)}^H{S}_{\mathrm{km}}^0& {\left(S_{\mathrm{km}}^n\right)}^H{S}_{\mathrm{km}}^0\\ {\left(S_{\mathrm{km}}^0\right)}^H{S}_{\mathrm{km}}^n& {\left(S_{\mathrm{km}}^n\right)}^H{S}_{\mathrm{km}}^n\end{array}\right)$和${\Gamma }_{\mathrm{km}}=\left(\begin{array}{c}{\left(S_{\mathrm{km}}^0\right)}^H{R}_{\mathrm{km}}\\ {\left(S_{\mathrm{km}}^n\right)}^H{R}_{\mathrm{km}}\end{array}\right).$上标()H代表复 共轭和转置操作。

可以预先确定矩阵P_km^-1以降低计算复杂度。当基站121和221与无 线设备101和201之间的信道缓慢变化且频率选择性更低时，M、K或M 和K可以更大。在这种情况下，信道权重的估计可以在估 计间隔上实质上不变。当基站121和221与无线设备101和201之间的RF 信道是更具有频率选择性时，可以使用较小的K值。较高的K值可以用 于更强的噪声抑制并可以趋向于平均所估计的信道权重矩阵Γ是服务小区121和221(0小区)的RS和第n个干扰小区141和241 (n小区)的RS之间的互协方差矩阵。进一步，针对较小的K值，矩阵Pkm 可能是不可转置的。不同的K值可以用于评估等式(9)的性能并可以 依赖于所使用的RS模式。例如，可以基于RE(k，m)位置适应性地修改K。

可以通过对在RS RE位置上所估计的信道权重进行滤波，确定与 数据RE对应的所估计的信道权重。信道权重的估计在具有RS RE的OFDM 符号的L个RS RE上是可用的。数据RE的其他OFDM符号上的信道权重的 估计可以通过对在RS RE位置上所估计的信道权重进行滤波而获得。也 可以应用与例如信道时间相关函数匹配的插值滤波器。

一旦信道权重的估计可用于数据符号，可以使用例如最大后验 (“MAP”)算法估计数据符号。在一个实施例中，同信道干扰可以由正 交相移键控(“QPSK”)调制的数据组成。针对这种干扰，可以使用例 如等式(11)确定所接收的数据的估计

${\hat{S}}_{\mathrm{km}}^o=\frac{\underset{i}{\Sigma }{A}_i\left(\frac{R_{\mathrm{km}}}{S_{\mathrm{km}}^0=A_i}\right)}{\underset{i}{\Sigma }p\left(\frac{R_{\mathrm{km}}}{S_{\mathrm{km}}^0=A_i}\right)}$等式(11)

其中，$S_{\mathrm{km}}^0=A_i\in \{\pm \frac{1}{\sqrt{2}}\pm \frac{j}{\sqrt{2}}\}$且$p\left(\frac{R_{\mathrm{km}}}{S_{\mathrm{km}}^0}\right)=\underset{i}{\Sigma }p\left(\frac{R_{\mathrm{km}}}{S_{\mathrm{km}}^0,S_{\mathrm{km}}^n=A_i}\right).$

本领域普通技术人员应认识到，可以类似地确定其他的调制方 案。

图5是根据这里描述的各种方案的无线通信系统100和200中的信 道估计和数据检测方法500的一个实施例的流程图。在图5中，方法500 可以从方框501开始，其中方法500可以通过监控干扰小区(例如，第n 个干扰小区141和241(n小区))检测干扰的存在。在方框502中，方法 500确定来自干扰小区141和241的信号是否存在。在一个实施例中，可 以评估例如等式(12)给定的度量，以确定来自干扰小区141和241的 信号是否存在。等式(12)可以通过例如将与RS符号位置相对应的所 接收的采样与分别来自服务小区121和221以及干扰小区141和241的已 知RS符号序列进行互相关，来评估来自服务小区121和221以及干扰小 区141和241的所接收的信号功率。比较从服务小区121和221以及干扰 小区141和241接收的信号功率，以确定该干扰信号是否显著。

$10{\log }_{10}\left[\frac{E_m\left[{\left|\underset{l=0}{\overset{L-1}{\Sigma }}{R}_{(6l+\delta )m}{\left(P^{0,m}\left(l\right)\right)}^{*}\right|}^2\right]}{E_m\left[{\left|\underset{\mathrm{lk}=0}{\overset{L-1}{\Sigma }}{R}_{(6l+\delta )m}{\left(P^{n,m}\left(l\right)\right)}^{*}\right|}^2\right]}\right]<\lambda$等式(12)

其中，E[]代表关于m(即，在时域中)的求期望运算符。上标()^*代表复共轭。当在方框504检测到例如来自干扰小区141和241的干扰 时，方法500可以使用例如等式(10)估计信道权重当在方 框503没有检测到干扰时，方法500可以使用例如等式(4)描述的LS 方法估计信道权重

在方框505，方法500可以对使用期望的RS RE位置获得的估计的 RS信道权重进行插值，以确定与数据RE位置相对应的估计的数据信道 权重。在方框506，方法500可以使用例如等式(12)以确定与干扰RS RE 位置相对应的所估计的干扰信道权重是否显著。

$E_k\left[{\left|\right|C_{\mathrm{km}}^n\left|\right|}^2\right]<N_0$等式(12)

其中，E_k[]代表关于k的求期望运算符。

例如，当干扰实质上与快速衰落相关联时，干扰可以是显著的。 如果在方框508干扰信道权重不显著，则方法500可以使用例如等式(5) 描述的数据符号的MMSE估计来检测数据。备选地，如果在方框507干扰 是显著的，方法500可以使用例如等式(11)描述的数据检测器、其他 数据检测器或其组合来检测数据。

在分析所提出的算法的性能时，假设信道是时变的，所以可以减 少或消除对与时域插值相关联的性能的影响。设M为0，使得例如不在 估计信道权重中使用相邻时域采样。设K的最小值为0，使得例如RE任 何一侧上所接收的一个数据采样被考虑用于估计信道权重。在每个RS 处，确定等式(10)右侧的矩阵P_km的行列式。如果矩阵P_km的行列式 接近奇异值，则增加K且重新对等式(10)进行求值。

在仿真中，0小区是服务小区121和221，6小区是干扰小区141和 241。进一步，服务小区121和221以及干扰小区141和241发射QPSK调制 数据，并且干扰小区141和241在服务小区的所有RB上连续发射，这对 应于u_km为1。将数据RE和RS RE的平均功率比设为0分贝(“dB”)。针对 三种不同场景，确定未经处理的(raw)BER性能。第一场景使用已知 的信道权重。第二场景使用LS算法来估计信道权重。第三场景使用MAP 算法来估计信道权重。

图6示出了根据这里描述的各种方案的无线通信系统100中信道 估计和数据检测方法500的示例性实施例的性能仿真结果，其中信号与 干扰(“SIR”)的比值(n)是20dB。该图示整体上由600表示。在横 坐标601上示出了平均的信号和噪声之比(“SNR”)并在5dB到35dB的范 围内绘出。在纵坐标602上示出了平均的未经处理的BER并以对数比例 绘制。曲线603、604和605代表方法500的仿真结果。曲线603示出了针 对已知的信道权重的平均的未经处理的BER。曲线604示出了使用LS算 法估计的信道权重的平均的未经处理的BER。曲线605示出了使用MAP 算法估计的信道权重的平均的未经处理的BER。

图7示出了根据这里描述的各种方案的无线通信系统100中信道 估计和数据检测方法500的示例性实施例的性能仿真结果，其中信号与 干扰(“SIR”)的比值(n)是10dB。该图示整体上由700表示。在横 坐标701上示出了平均的信号和噪声之比(“SNR”)并在5dB到35dB的范 围内绘出。在纵坐标702上示出了平均的未经处理的BER并以对数比例 绘制。曲线703、704和705代表方法500的仿真结果。曲线703示出了针 对已知的信道权重的平均的未经处理的BER。曲线704示出了使用LS算 法估计的信道权重的平均的未经处理的BER。曲线705示出了使用MAP 算法估计的信道权重的平均的未经处理的BER。

图8示出了根据这里描述的各种方案的无线通信系统100中信道 估计和数据检测方法500的示例性实施例的性能仿真结果，其中信号与 干扰(“SIR”)的比值(n)是20dB。该图示在整体上由800表示。在 横坐标801上示出了平均的信号和噪声之比(“SNR”)并在5dB到35dB 的范围内绘出。在纵坐标802上示出了平均的未经处理的BER并以对数 比例绘制。曲线803、804和805代表方法500的仿真结果。曲线803示出 了针对已知的信道权重的平均的未经处理的BER。曲线804示出了使用 LS算法估计的信道权重的平均的未经处理的BER。曲线805示出了使用 MAP算法估计的信道权重的平均的未经处理的BER。

在另一实施例中，无线设备101和201具有L个天线，基站121和221 具有J个天线。因此，针对数据RE(k，m)符号的所接收的信号可以使用 例如等式(13)来表示。

$R_{\mathrm{km}}\left(l\right)={\rho }_{\mathrm{km}}^0\underset{j=0}{\overset{J-1}{\Sigma }}{C}_{\mathrm{km}}^0(j,l)S_{\mathrm{km}}^0\left(j\right)+u_{\mathrm{km}}{\rho }_{\mathrm{km}}^n\underset{j=0}{\overset{J-1}{\Sigma }}{C}_{\mathrm{km}}^n(j,l)S_{\mathrm{km}}^n\left(j\right)+N_{\mathrm{km}}\left(l\right)$等式(13)

其中l＝0，...，L-1，j＝0，...，J-1，第一项代表来自服 务小区121和221(0小区)的期望信号；第二项代 表来自干扰小区141和241(n小区)的干扰信号；以及第三项N_km(l)代 表无线设备101和201接收的热噪声。进一步，R_km(l)可以是无线设备101 和201的第1个接收天线处接收的数据RE(k，m)符号；可以是与数 据RE(k，m)符号相关联的信道权重，该数据RE(k，m)符号是通过无线设备 101和201的第1个接收天线从干扰小区141和241(n小区)的第j个发射 天线接收的；可以是通过干扰小区141和241(n小区)在第j个发 射天线上发射的数据RE(k，m)符号；以及N_km(l)是与在无线设备101和 201的第1个接收天线上的数据RE(k，m)符号相关联的AWGN。参数u_km的值 可以是例如1(以指示数据RE(k，m)符号上的发射)和0(以指示没有来 自干扰n小区的数据RE(k，m)符号上的发射)。

进一步，在一个实施例中，针对RSRE(k，m)符号的所接收的信号可 以通过例如等式(14)来表示。要注意，等式(14)是针对LTE系统并 根据3GPP技术规范36.211、E-UTRAPhysical Channels and Modulation (Release 8，v.8.6.0，March 2009)而写的，当RS在一个天线的RE(k，m)上 发射时，其他天线可以在RE(k，)上发射0。本领域普通技术人员应认识 到，等式(14)可以应用于其他RS结构。

$R_{\mathrm{km}}^0\left(l\right)=C_{\mathrm{km}}^0(j,l)S_{\mathrm{km}}^0\left(j\right)+C_{\mathrm{km}}^n(j,l)S_{\mathrm{km}}^n\left(j\right)+N_{\mathrm{km}}^0\left(l\right)$等式(14)

其中，1表示无线设备101和201处的接收天线，j表示服务小区121 和221以及干扰小区141和241处的发射天线。等式(14)的第一项 表示无线设备101和201从服务小区121和221(0小区) 接收的期望信号；第二项表示无线设备101和201从干 扰小区141和241(n小区)接收的干扰信号；以及第三项表 示无线设备101和201接收的热噪声。

进一步，针对干扰小区141和241(n小区)的第j个发射天线， 其中i＝0，1，...，L-1，P^n，m(i，j)表示干扰小区141和241 (n小区)发射的RS符号(如3GPP技术规范36.211，E-UTRA，Physical  Channels and Modulation(Release 8，v.8.6.0，March 2009)中所描述)。

在一个实施例中，服务小区121和221(0小区)可以具有1个发射 天线，无线设备101和201可以具有两个接收天线。可以使用例如等式 (15)联合估计RE(k，m)的数据和干扰信息。

$\left(\begin{array}{c}{\hat{S}}_{\mathrm{km}}^0\left(0\right)\\ {\hat{S}}_{\mathrm{km}}^n\left(0\right)\end{array}\right)C_{\mathrm{km}}^{\perp }R$等式(15)

其中是Ckm的伪逆矩阵，$C_{\mathrm{km}}=\left(\begin{array}{cc}{C}_{\mathrm{km}}^0\left(\mathrm{0,0}\right)& C_{\mathrm{km}}^n\left(\mathrm{0,0}\right)\\ C_{\mathrm{km}}^0\left(\mathrm{0,1}\right)& C_{\mathrm{km}}^n\left(\mathrm{0,1}\right)\end{array}\right),$且$R=\left(\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{km}}^0\left(0\right)\\ R_{\mathrm{km}}^0\left(1\right)\end{array}\right).$表示来自干扰小区141和241(n小区)的资源RE(k，m)上的发射符 号的软估计。

数据符号可以使用例如等式(16)来确定。

${\hat{\hat{S}}}_{\mathrm{km}}^0=Q_M\left[{\hat{S}}_{\mathrm{km}}^0\right]$等式(16)

其中Q_M是针对调试格式M的量化函数。表示来自干扰小区 141和241(n小区)在资源RE(k，m)上发射的符号的硬判决。可以使用 例如最大似然检测器选择性地重新检测该数据和干扰信息。进一步， 干扰信息的调制格式可以需要使用例如盲检测。

在另一实施例中，基站121和221可以具有两个发射天线，无线设 备101和201可以具有两个接收天线。可以使用例如等式(17)或等式 (11)联合估计数据和干扰信息。

$\left(\begin{array}{c}{\hat{S}}_{\mathrm{km}}^0\left(0\right)\\ {\hat{S}}_{\mathrm{km}}^0\left(1\right)\\ {\hat{S}}_{\mathrm{km}}^n\left(0\right)\\ {\hat{S}}_{\mathrm{km}}^n\left(1\right)\end{array}\right)=C_{\mathrm{km}}^{\perp }R$等式(17)

其中是C_km的伪逆矩阵，$R=\left(\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{km}}^0\left(0\right)\\ R_{\mathrm{km}}^0\left(1\right)\end{array}\right).$表示来自干扰小区 141和241(n小区)在第j个天线上的资源RE(k，m)上发射的符号的软估 计。

例如，针对从服务小区121和221(0小区)向无线设备101和201 的使用SFBC发射分集类型的发射，来自第一和第二发射天线的两个检 测符号和分别代表偶信息符号和奇信息符号，例如等式 (18)。进一步，C_km可以定义如下：

$C_{\mathrm{km}}=\left(\begin{array}{cccc}{C}_{\mathrm{km}}^0\left(\mathrm{0,0}\right)& C_{\mathrm{km}}^0\left(\mathrm{0,1}\right)& C_{\mathrm{km}}^n\left(\mathrm{0,0}\right)& C_{\mathrm{km}}^n\left(\mathrm{0,1}\right)\\ -C_{\mathrm{km}}^0\left(\mathrm{1,0}\right)& C_{\mathrm{km}}^0\left(\mathrm{1,1}\right)& -C_{\mathrm{km}}^n\left(\mathrm{1,0}\right)& C_{\mathrm{km}}^n\left(\mathrm{1,1}\right)\\ C_{\mathrm{km}}^0\left(\mathrm{0,1}\right)& C_{\mathrm{km}}^0\left(\mathrm{0,0}\right)& C_{\mathrm{km}}^n\left(\mathrm{0,1}\right)& C_{\mathrm{km}}^n\left(\mathrm{0,0}\right)\\ -C_{\mathrm{km}}^0\left(\mathrm{1,1}\right)& C_{\mathrm{km}}^0\left(\mathrm{1,0}\right)& -C_{\mathrm{km}}^n\left(\mathrm{1,1}\right)& C_{\mathrm{km}}^n\left(\mathrm{1,0}\right)\end{array}\right).$

${\hat{S}}_{\mathrm{km}}^0\left(0\right)={\hat{S}}_{\mathrm{even},m}^0$等式(18)

${\hat{S}}_{\mathrm{km}}^0\left(1\right)={\hat{S}}_{\mathrm{odd},m}^{0*}$

上标()^*指示复共轭。可以使用例如等式(19)来检测数据符号

${\hat{\hat{S}}}_{\mathrm{km}}^0=Q_m\left[{\hat{S}}_{\mathrm{km}}^0\right]$等式(19)

其中Q_M是针对调试格式M的量化函数。

可以使用例如最大似然检测器选择性地重新检测该数据和干扰 信息。进一步，干扰信息的调制格式可以需要使用例如盲检测。进一 步，可以使用基于所检测的符号的迭代信道估计来获得提高的性 能。

在另一实施例中，多个基站102和221的协作传输可以在相同的RS RE符号上发射频时正交公共参考信号(“CRS”)、专用参考信号(“DRS”) 或这两者。进一步，可以使用例如SFBC发射分集、STBC发射分集、其 他分集模式或分集模式的组合，在基站102和221两端编码数据，或可 以从每个天线发射独立的数据流。

在另一实施例中，当发射来自例如多跳中继网络中的多个基站 102和221时，每个基站102和221可以在相同RS RE符号上同时发射具有 正交DRS、正交CRS或这两者的信息。基于其信道估计和数据检测，无 线设备101和201处的数据检测可以是透明的、不透明的或两者。备选 的，无线设备101和201可以意识到CRS发射、DRS发射或两者，并可以 相应地解码该信息。

已经示出和描述了示例性实施例，本领域普通技术人员可以通过 合适的修改，不背离本公开的范围，完成这里描述的方法、设备和系 统的进一步适配。已经提到了多个这种潜在修改，其他修改对于本领 域技术人员将是显而易见的。例如，以上讨论的示例、实施例和类似 是示意性的，且不是必需的。因此，应当关于以下权利要求考虑本公 开的范围，并且可以理解其不限于在说明书和附图中示出和描述的结 构、操作和功能的细节。

如上所述，所描述的公开包括以下陈述的方案。