一种获取信道状态信息的方法和装置的制造方法_3

文档序号:9581666阅读:来源:国知局
获取的干扰协方差阵的第一估计值进行 IDFTQnverseDiscreteFourierTransform,离散傅里叶逆变换),得到干扰加噪声的时 域自相关函数Rk,。,如公式(20)所示。
(20)
[0157] 然后,接收端使用H角窗.
进行滤波,并对干扰加噪声的时域自相关函数 进行DFT变换得到频域干扰协方差阵的第二估计值,如公式(21)所示,
(21 )
[0159] 其中,L为最大路径延时。
[0160] 需要指出的是,在DFT域对干扰协方差阵的第一估计值进行加窗滤波,进一步地 改善干扰协方差的估计精度,得到估计精度更高的干扰协方差的第二估计值。
[0161] S106,获取信道状态信息,所述信道状态信息包括所述信道冲击响应的第二估计 值和所述干扰协方差阵的第二估计值。
[0162] 具体的,接收端获取信道状态信息,其中信道状态信息主要包括信道冲击响应的 第二估计值和干扰协方差阵的第二估计值。由上可知,信道冲击响应的第二估计值和干扰 协方差阵的第二估计值均是改善估计精度后的估计值,故获取的信道状态信息也得到了改 善,提高了准确度。
[0163] 进一步地,接收端在获取到信道状态信息后,可利用信道状态信息对数据信号进 行检测,其中数据信号为发送端向接收端发送的非信道估计用途的消息,例如语音信息等。
[0164] 本发明实施例提供的接收端根据发送端发送的导频信号(该导频信号是通过ZC 序列构造的),基于最小二乘法并通过单点滤波获取信道冲击响应的估计值,再根据导频信 号和信道冲击响应估计值,基于残差计算并通过加窗滤波获取干扰协方差阵的估计值,从 而获取到准确的信道状态信息(其中信道状态信息包括信道冲击响应估计值和干扰协方 差阵的估计值),可W实现在大规模MIMO传输系统中,减小信道估计的复杂度,降低用户设 备间的干扰W及提高获取信道状态信息的准确度,即提高信道冲击响应和干扰协方差阵的 估计精度。
[0165] 图2是本发明实施例中另一种获取信道状态信息的方法,基于图7所示的一种下 行系统,可W包括:
[0166] S201,基站发送导频信号,所述导频信号是通过ZC序列构造的。
[0167] 所述导频信号又称作参考信号,用于估计发送端和接收端之间信道的状态,估计 结果可用信道状态信息表示,信道状态信息对于数据传输的可靠性起着至关重要的作用。 所述ZC序列,即Zadoff-化U序列,具有非常好的自相关性和较低的互相关性,送种良好的 性能可W被用来产生同步信号,作为对时间和频率的相关运送。因此,为了得到最优的导 频信号,本发明实施例通过ZC序列来构造导频信号,可W是人为构造也可W是通过设备构 造,送里不做限定。
[016引进一步地,构造好的导频信号需要同时保存在发送端和接收端。请参阅图7所示 的一种下行系统的结构示意图,在下行系统中,发送端是基站,接收端是用户设备。可选地, 导频信号可W是先保存在基站,基站再通过无线传输的方式告知用户设备。
[0169] 可选的一实施方式,通过ZC序列构造导频信号的具体方法可W根据公式(1)来实 现,其中,所述X!"表示第k个用户设备在第b个波束上的时域导频信
(1)
[0171] 号,所述N表示导频信号的长度,所述B表示分配给各用户设备的波束个数,所 述In/b表示N/B阶单位阵,所述diag{l,Wn化),...,Wn((N-I)Id)I表示主对角线元素为 1,胖,化),...,Ww((N-I)b)的对角阵,所述af?表示长度为N/B且根序为r,的ZC序列,所述WnQ) =exp(j2 3ii/N)。可选的一实施方式,ZC序列a:巧满足公式似,其中,
(2)
[017引WnQ) =exp(j2ni/N),(N/B)2表示对N/B进行2的取模运算,';£賊,賊是由 小于N且与其互质的正整数构成的集合,并且集合中任意两个元素的差与N的最大公约数 不大于。更进一步地,在下行系统中,xf表示基站在第b个波束上发送给第k个用户 设备的时域导频信号。
[0174] 需要指出的是,为了提高信道估计的准确性,降低用户设备之间的信号交叉干扰, 构造的导频信号需要满足最佳的自相关性,即满足公式(3),其中,
[0175] (Sffif=I (3)
[0176] 表示对皆'1进行共辆转置运算后的矩阵,k'为不同于k的用户设备的标识。另外, 构造的不同用户设备之间的导频信号的相关性还应尽可能低,可定义不同用户设备之间的 导频信号的最大相关性满足公式(4),其中,[?L,表示矩阵的第(i,j)
(4)
[017引个元素,为了获得更多的可用导频信号,可适当增大0的取值。
[0179] 具体的,用户设备接收基站发送来的用户设备的导频信号。具体实现过程中,在下 行系统中,基站在给定的时频资源上将各用户设备的导频信号映射到相应波束集合上进行 发射,每个用户设备的导频信号不同,由用户设备接收其对应的导频信号。
[0180] S202,用户设备根据所述导频信号,基于最小二乘法获取信道冲击响应的第一估 计值。
[0181] 假设某个小区(cell)共有K个用户设备同时通信,N个子载波,时频资源由OFDM符号和子载波构成,郝么,在每个相干时间的初始,利用第一个OFDM符号发送导频信号,各 用户设备的导频信号分布可如图9所示。用户设备接收的时域导频信号可如公式(5)所示, 其中,yk表示第k个用户设备接收到的基
L5 )
[0183] 站发送的时域导频信号,为基站将导频信号发送到第k'个用户设备的发射功 率。
[0184] 进一步地,用户设备接收的频域接收信号可如公式(6)所示,其中,YkJ表
(6)
[0186] 示第YkJ表示第k个用户设备在第1个子载波上接收的信号,XkJ为第k个用户在 第1个子载波上接收的导频信号,即xf在第1个子载波上的频域表达。另外,HkJ为波束域 的等效信道冲激响应,为信道的加性高斯白噪声。
[0187] 更进一步地,用户设备将公式化)中各个信号排列为矩阵形式,如公式(7)
[0188] 馬=馬馬+艺又*馬'+馬 (7) r辣
[0189] 所示,其中,Ya二阳品,Y另,…:,上标T表示矩阵转置, Xt=航巧巧4-,1,又;-,2,..=[电1,町2,...,Hlav]。需要指出的是,送里的Xk实质上 就是上述Xf的频域表达式,Xk的主对角线元素是由所述xf的频域表达构成的对角阵,Nc表W子载波个数。
[0190] 具体的,用户设备根据公式(8)获取所述信道冲击响应的第一估计值,其
[0191] 白UA=XfY* (8)
[0192] 中,:表示第k个用户设备的信道冲击响应的第一估计值,Xf表示对Xk进行共 辆转置运算后的矩阵。
[0193] S203,用户设备将所述信道冲击响应的第一估计值在DCT域进行单点滤波W获取 信道冲击响应的第二估计值。
[0194] 具体的,用户设备根据公式(9)将信道冲击响应的第一估计值变换到DCT [019 引d*. =C冉(9)
[0196] 域,其中,dk表示DCT域的信道冲击响应的第一估计值,C表示预设的第一DCT变 换矩阵。
[0197] 可选的,预设的第一DCT变换矩阵可W是第II类DCT变换矩阵,其定义式为公式 (10),其中,Ui的定义式为公式(11),i和j分别为矩阵的横纵坐标。
(10) (11)
[0200] 进一步地,用户设备根据公式(12)对变换到DCT域的信道冲击响应的第
[0201] d, =G,d,;, (12)
[0202] 一估计值进行单点滤波,其中,^表示单点滤波后的变换到DCT域的信道冲击响 应的第一估计值,Gk表示对角阵。
[0203] 更进一步地,用户设备根据公式(13)获取信道冲击响应的第二估计值,
[0204] 肖*=护表 (巧)
[020引其中,宜4表示第k个用户设备的信道冲击响应的第二估计值,护表示预设的第 二DCT变换矩阵。
[0206] 可选的,预设的第二DCT变换矩阵可W是扩展的第II类DCT变换矩阵,其定义式 为公式(14)。
(M)
[020引需要指出的是,在DCT域中对信道冲击响应的第一估计值进行单点滤波,可W进 一步提高信道冲击响应估计的精度,得到估计精度更高的信道冲击响应的第二估计值。
[0209] S204,用户设备根据所述导频信号和所述信道冲击响应的第二估计值,基于残差 计算获取干扰协方差阵的第一估计值。
[0210] 具体的,用户设备可直接根据公式(15)获取干扰协方差阵的第一估计值,
[0211] S*, =(Yw-H,.'声W) (X.、f-电―广 C巧)
[0212] 其中,表示第k个用户设备在第I个子载波上的干扰协方差阵的第一估计值, 表示表示第k个用户设备在第1个子载波上的,Xk,1表示第k个用户设备在第1个 子载波上的Xf'的频域表达式。具体实现过程中:
[0213] 首先,用户设备基于用户设备在各个子载波上的导频符号和上述获取的信道冲击 响应的第二估计值,计算得到导频信号通过导频位置的信道冲激响应的第二估计值所描述 的信道到达用户设备的信号SkJ,如公式(16)所示。
[0214] F*,,=馬.义.(16).
[0215]然后,用户设备将其从上述获取的频域接收信号中减去,得到干扰和噪声信号的 初始估计值島,,,如公式(17)所示。
[0216]私二 (17)
[0217] 最后,用户设备将干扰和噪声信号的初始估计值与其共辆转置相乘,从而获得干 扰协方差阵的第一估计值§w,如公式(18)所示。
[0218] 巧巧(18)
[0219]S205,用户设备将所述干扰协方差阵的第一估计值在DFT域进行加窗滤波W获取 干扰协方差阵的第二估计值。
[0220] 具体的,用户设备根据公式(19)获取所述干扰协方差阵的第二估计值,
(19)
[0222] 其中,Su表示第k个用户设备在第1个子载波上的干扰协方差阵的第二估计值, L表示最大路径延时,
表示H角窗函数。
[0223] 具体实现过程中,首先,用户设备对获取的干扰协方差阵的第一估计值进行 IDFTQnverseDiscreteFourierTransform,离散傅里叶逆变换),得到干扰加噪声的时 域自相关函数Rk,。,如公式(20)所示。
(20 )
[0225]然后,用户设备使用H角窗
进行滤波,并对干扰加噪声的时域自相关函 数进行DFT变换得到频域干扰协方差阵的第二估计值^ ,,如公式(21)所
(21)
[0227]示,其中,L为最大路径延时。
[022引需要指出的是,在DFT域对干扰协方差阵的第一估计值进行加窗滤波,进一步地 改善干扰协方差的估计精度,得到估计精度更高的干扰协方差的第二估计值。
[0229] S206,用户设备获取信道状态信息,所述信道状态信息包括所述信道冲击响应的 第二估计值和所述干扰协方差阵的第二估计值。
[0230] 具体的,用户设备获取信道状态信息,其中信道状态信息主要包括信道冲击响应 的第二估计值和干扰协方差阵的第二估计值。由上可知,信道冲击响应的第二估计值和干 扰协方差阵的第二估计值均是改善估计精度后的估计值,故获取的信道状态信息也得到了 改善,提高了准确度。
[0231] 进一步地,用户设备在获取到信道状态信息后,可利用信道状态信息对数据信号 进行检测,其中数据信号为基站向用户设备发送的非信道估计用途的消息,例如语音信息 等。
[0232] 本发明实施例提供的用户设备根据基站发送的导频信号(该导频信号是通过ZC 序列构造的),基于最小二乘法并通过单点滤波获取信道冲击响应的估计值,再根据导频信 号和信道冲击响应估计值,基于残差计算并通过加窗滤波获取干扰协方差阵的估计值,从 而获取到准确的信道状态信息(其中信道状态信息包括信道冲击响应估计值和干扰协方 差阵的估计值),可W在大规模MIMO传输系统中,减小实现过程的复杂度,降低用户设备间 的干扰W及提高获取信道状态信息的准确度,即提高信道冲击响应和干扰协方差阵的估计 精度。
[0233] 图3是本发明实施例中又一种获取信道状态信息的方法,基于图8所示的一种上 行系统,可W包括:
[0234] S301,用户设备发送导频信号,所述导频信号是通过ZC序列构造的。
[0235]所述导频信号又称作参考信号,用于估计发送端和接收端之间信道的状态,估计 结果可用信道状态信息表示,信道状态信息对于数据传输的可靠性起着至关重要的作用。 所述ZC序列,即Zadoff-化U序列,具有非常好的自相关性和较低的互相关性,送种良好的 性能可W被用来产生同步信号,作为对时间和频率的相关运送。因此,为了得到最优的导 频信号,本发明实施例通过ZC序列来构造导频信号,可W是人为构造也可W是通过设备构 造,送里不做限定。
[0236] 进一步地,构造好的导频信号需要同时保存在发送端和接收端。请参阅图8所示 的一种上行系统的结构示意图,在上行系统中,发送端是用户设备,接收端是基站。可选地, 导频信号可W是先保存在基站,基站再通过无线传输的方式告知用户设备。
[0237] 可选的一实施方式,通过ZC序列构造导频信号的具体方法可W根据公式(1)来实 现,其中,所述表示第k个用户设备在第b个波束上的时域导频信
(1 )
[0239] 号,所述N表示导频信号的长度,所述B表示分配给各用户设备的波束个数,所 述Iw/B表示N/B阶单位阵,所述diag{l,胖,化),...,Ww((N-l)b)}表示主对角线元素为 1,胖,化),...,Ww((N-I)b)的对角阵,所述<w表示长度为N/B且根序为r,的ZC序列,所述WnQ) =0邱。2311/脚。可选的一实施方式,ZC序歹(J蜂满足公式似,其中, :(2)
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