专利名称：信道信息预测系统以及信道信息预测方法
技术领域：
本发明涉及信道信息预测系统以及信道信息预测方法，在多天线传输系统中计算 要用于抑制包含在所接收的无线信号中的干扰分量的预测滤波器系数。
背景技术：
近年来，实现了多天线传输系统，其中，发射机和接收机使用多根天线来发射和接 收无线信号，以提高无线频率的使用效率。一般而言，在多天线传输系统中引入多入多出 (MIM0)技术。在此类多天线传输系统中，可以在发射机侧利用时分双工中传播路径的可逆性， 或利用频分双工(FDD)中的反馈信道来估计在MIM0环境中指示接收机侧传输路径特性的 信道信息(以下，根据需要简称为MIMO CSI)。相应地，已知一种利用过去以及当前MIM0 CSI来预测将来(即，在发射下一个无线信号时)的MIMO CSI的方法(参考非专利文献1 和非专利文献2)。此外，信道信息预测采用通过使用根据最小均方误差(MMSE)准则计算的预测滤 波器系数来抑制所接收的无线信号中的干扰分量的方法。非专利文献 1 :T.Eyceoz，S.Hu 禾口 A. Duel-Hallen，"Performance Analysis of Long Range Prediction for Fast Fading Channels, "Proc.Of 33rd Annual Conf. On Inform. Sciences and Systems CISS' 99, Vol. II, pp. 656-661, March 1999.非专利文献 2 :T. Svantesson，A. L. Swindlehurst，"A Performance Bound for prediction of MIMO Channels，，，IEEE Trans. Signal Process. , vol 54, no. 2, pp. 520-529，February 2006.
发明内容
然而，上述传统MIMO CSI预测方法具有如下问题。具体而言，当所接收的无线信 号中包含干扰分量，具体而言，许多射线(一条传播路径上存在的反射波)时，存在未充分 提高MIMO CSI的预测性能的问题。相应地，本发明是鉴于上述情况做出的，并且本发明的目的在于，提供信道信息预 测系统以及信道信息预测方法所述系统和方法用于多天线传输系统，其中，计算要用于抑 制包含在所接收的无线信号中的干扰分量的预测滤波器系数，以预测信道信息；并且所述 系统和方法进一步提高了信道信息的预测性能。本发明具有如下特征以解决上述问题。首先，本发明的第一特征可总结为一种信 道信息预测系统(信道信息预测系统10)，被配置为在多天线传输系统(多天线传输系统 1)中计算要用于抑制包含在所接收的无线信号中的干扰分量的预测滤波器系数，在所述多 天线传输系统中，无线信号的发射侧(发射机100)和接收侧(接收机200)中的至少任意一 个利用多根天线(发射天线#1至#T，或接收天线#1至#R)，所述信道信息预测系统包括 滤波器系数计算器(预测滤波器系数计算器95)，被配置为利用低射线元素，来计算预测滤波器系数，所述低射线元素是多个天线至天线元素之中、包含在无线信号中的射线数目小 于预定数目的天线至天线元素，每个所述天线至天线元素在发射侧的发射天线中的任意一 个和接收侧的接收天线中的任意一个之间，所述天线至天线元素是由指示传播路径特性的 信道信息来区分的；以及信道信息预测单元(线性预测单元96)，被配置为通过利用由所述 滤波器系数计算器计算的第一预测滤波器系数，执行第一预测，来预测无线信号的将来发 射时刻的信道信息，以及被配置为抑制包含在低射线元素中的射线的分量，其中，所述滤波 器系数计算器通过利用射线的分量被所述信道信息预测单元抑制的低射线分量，来计算第 二预测滤波器系数，并且所述信道信息预测单元通过利用所述第二预测滤波器系数，执行 第二预测，来预测无线信号的将来发射时刻的信道信息。这样的信道信息预测系统利用低射线元素的第一预测滤波器系数，来执行预测， 以抑制包含在低射线元素中的射线的分量。接着，在将包含在低射线元素中的射线的分量 抑制之后，计算第二预测滤波器系数，并利用第二预测滤波器系数，来执行预测。作为结果， 抑制了射线的效果，并且提高了信道信息的预测性能。本发明的第二特征根据本发明的第一特征，并且可总结为在于所述信道信息预 测单元将第二预测滤波器系数用作第一预测滤波器系数，来执行下一第一预测，并抑制射 线的分量。本发明的第三特征根据本发明的第一或第二特征，并且可总结为在于所述滤波 器系数计算器将射线数目最少的天线至天线元素用作低射线元素。本发明的第四特征是根据本发明的第一或第二特征，并且可总结为在于所述信 道信息预测单元基于预测滤波器系数，抑制包含在与低射线元素不同的另一天线至天线元 素内的射线的分量，并通过利用射线的分量被抑制的所述天线至天线元素，来预测无线信 号的将来发射时刻的信道信息。本发明的第五特征可总结为一种在多天线传输系统中计算要用于抑制包含在所 接收的无线信号之中的干扰分量的预测滤波器系数的信道信息预测方法，在所述多天线传 输系统中，无线信号的发射侧和接收侧中的至少任意一个利用多根天线，所述信道信息预 测方法包括步骤利用低射线元素来计算预测滤波器系数，所述低射线元素是多个天线至 天线元素之中、包含在无线信号中的射线数目小于预定数目的天线至天线元素，每个所述 天线至天线元素在发射侧的发射天线中的任意一个和接收侧的接收天线中的任意一个之 间，所述天线至天线元素是由指示表示传播路径特性的信道信息来区分的；通过利用所计 算的第一预测滤波器系数，来执行第一预测，以预测无线信号的将来发射时刻的信道信息， 以及抑制包含在低射线元素中的射线的分量；通过利用射线的分量被抑制的低射线分量， 来计算第二预测滤波器系数；以及通过利用所述第二预测滤波器系数，来执行第二预测，以 预测无线信号的将来发射时刻的信道信息。本发明的特征能够提供信道信息预测系统和信道信息预测方法所述系统和方法 用于多天线传输系统中，其中，计算要用于抑制包含在所接收的无线信号中的干扰分量的 预测滤波器系数，以预测信道信息；并且所述系统和方法能够进一步提高信道信息的预测 性能。
图1示出了根据本发明实施例的多天线传输系统的示意配置的总体视图。图2示出了根据本发明实施例的MIMO CSI的估计时刻和发射时刻之间的关系。图3是示出了根据本发明实施例的信道预测单元的配置的功能框图。图4是用于阐释根据本发明实施例的信道预测单元的功能的概念图。图5是示出了根据本发明实施例的多天线传输系统的总体操作的流程图。图6是示出了根据本发明实施例的信道预测单元的操作的流程图。图7是示出了当天线数目是4X4并且预测滤波器的阶数是20时的预测特性的图。图8是示出了变换MIMO CSI的各分量的RMSE特性的图。图9是示出了当天线数目为2 X 2至5 X 5时的特性的图。图10是示出了当假定天线数目是4X4以及延迟时间是10ms时RMSE特性相对于 滤波器系数阶数的的图。
具体实施例方式接下来，对本发明的实施例进行描述。具体地，给出了有关(1)总体示意配置、(2) 信道模型、(3)波束空间线性预测处理的概述、(4)信道预测单元的配置、(5)波束空间线性 预测处理的细节、(6)多天线传输系统的操作、(7)效果、以及(8)其它实施例的描述。在下面的
中，用相同的或类似的参考数字来表示相同的或类似的部分。 应当注意的是，附图仅仅是示意性示出的，并且尺寸比例等等与实际有所不同。(1)总体示意配置图1示出了根据本实施例的多天线传输系统1的示意配置的总体视图。如图1所 示，多天线传输系统1包括发射机100、接收机200、以及信道信息预测系统10。在图1的示例中，与发射机100以及接收机200相分离地提供信道信息预测系统 10。然而，信道信息预测系统10可以被提供给发射机100和接收机200中的任意一个，或 分布在发射机100和接收机200中。信道信息预测系统10通过使用指示发射机100和接 收机200之间的传输路径特性的变换矩阵和MIMO CSI，来计算将来的MIMO CSI的预测值 (以下，根据需要简称为MIMO CSI预测值)。例如，在无线基站和无线终端的任意一个中提供发射机100，在另一个中提供接收 机200。在本实施例中，假定在无线终端中提供接收机200。在下面的说明中，假定传播路径 4由于接收机200的运动或在发射机100和接收机200之间存在的散射体的运动而变化。在本实施例中，在发射机100和接收机200的每一个中提供多天线。具体地，发射 机100包括发射处理器2以及多个发射天线#1至#T (T > 2)。发射天线#1至#T构成天线 阵列。发射处理器2对传输数据进行控制，例如，自适应调制控制、或通过基于要从信道信 息预测系统10获得的MIMO CSI预测值进行预编码来执行发射波束形成。接收机200接收由发射机100通过传播路径4发射的无线信号。接收机200包括 接收处理器6以及多个接收天线#1至#1 彡2)。接收天线#1至#1 构成天线阵列。接收 处理器6对通过接收机#1至#1 接收的无线信号(接收信号)进行解调，并输出接收数据。信道信息预测系统10包括信道估计单元8和信道预测单元9。信道估计单元8基 于接收信号估计当前MIMO CSI。MIMO CSI被表示为由多个天线至天线元素组成的矩阵，其中，天线至天线元素由发射机100中的一个发射天线与接收机200中的一个接收天线之间 的传输路径特性来区分。信道预测单元9基于由信道估计单元8估计的当前MIMO CSI以及过去MIMO CSI， 通过波束空间线性预测处理，来计算MIMO CSI预测值。换言之，预测发射机100中下一发 射时刻的MIMO CSI。信道预测单元9按照以下方式来得到MIMO CSI的预测值(MIMO CSI预测值)对 通过利用变换矩阵将MIMO CSI进行变换所得到的变换MIMO CSI执行估计，并对变换MIMO CSI的结果预测值进行逆变换。具体地，针对通过将MIMO CSI与变换矩阵相乘所得到的变 换MIMO CSI的每个元素，执行基于自回归(AR)模型的线性预测(AR-LP)。(2)信道模型仍参考图1，对要应用于本发明实施例的信道模型进行说明。在无线通信中，发射机100辐射的电波(无线信号)在通过多条传播路径(多径) 到达接收机200之前，被多个散射体反射。每个反射波称为一条射线，并且多径传播路径4 由射线的叠加所表示。在近年来已经成为主流的0FDM系统中，每个子载波是一个足够窄的频带。因此， 在本实施例中，假定可以忽略各条路径的延迟时间差的平坦衰落环境。如果接收机200或 散射体正在移动，那么各条射线将经受多普勒频移。射线1的多普勒频率数由下式给出[式1]
权利要求
一种信道信息预测系统，被配置为在多天线传输系统中计算要用于抑制包含在所接收的无线信号中的干扰分量的预测滤波器系数，在所述多天线传输系统中，无线信号的发射机侧和接收机侧中的至少任意一个利用多根天线，所述信道信息预测系统包括滤波器系数计算器，被配置为利用低射线元素来计算预测滤波器系数，所述低射线元素是多个天线至天线元素之中、包含在无线信号中的射线数目小于预定数目的天线至天线元素，每个所述天线至天线元素在发射侧的发射天线中的任意一个和接收侧的接收天线中的任意一个之间，所述天线至天线元素是由指示传播路径特性的信道信息来区分的；以及信道信息预测单元，被配置为通过利用由所述滤波器系数计算器计算的第一预测滤波器系数，来执行第一预测，以预测无线信号的将来发射时刻的信道信息，以及被配置为抑制包含在低射线元素中的射线的分量，其中，所述滤波器系数计算器通过利用射线的分量已被所述信道信息预测单元抑制的低射线分量，来计算第二预测滤波器系数，并且所述信道信息预测单元通过利用所述第二预测滤波器系数，来执行第二预测，以预测无线信号的将来发射时刻的信道信息。
2.根据权利要求1所述信道信息预测系统，其中，所述信道信息预测单元将第二预测滤波器系数用作第一预测滤波器系数，来执行下一 第一预测，并抑制射线的分量。
3.根据权利要求1或2所述的信道信息预测系统，其中，所述滤波器系数计算器将射线数目最少的天线至天线元素用作低射线元素。
4.根据权利要求1或2所述的信道信息预测系统，其中，所述信道信息预测单元基于预测滤波器系数，抑制包含在与低射线元素不同的另一天 线至天线元素内的射线的分量，并通过利用射线的分量被抑制的所述天线至天线元素，来 预测无线信号的将来发射时刻的信道信息。
5.—种在多天线传输系统中计算要用于抑制包含在所接收的无线信号之中的干扰分 量的预测滤波器系数的信道信息预测方法，在所述多天线传输系统中，无线信号的发射侧 和接收侧中的至少任意一个利用多根天线，所述信道信息预测方法包括步骤利用低射线元素来计算预测滤波器系数，所述低射线元素是多个天线至天线元素之 中、包含在无线信号中的射线数目小于预定数目的天线至天线元素，每个所述天线至天线 元素在发射侧的发射天线中的任意一个和接收侧的接收天线中的任意一个之间，所述天线 至天线元素是由指示表示传播路径特性的信道信息来区分的；通过利用所计算的第一预测滤波器系数，来执行第一预测，以预测无线信号的将来发 射时刻的信道信息，以及抑制包含在低射线元素中的射线的分量；通过利用射线的分量被抑制的低射线分量，来计算第二预测滤波器系数；以及通过利用所述第二预测滤波器系数，来执行第二预测，以预测无线信号的将来发射时 刻的信道信息。
全文摘要
提供一种信道信息预测系统，所述信道信息预测系统利用变换MIMOCSI中的低射线元素来计算第一预测滤波器系数。通过利用所获得的第一预测滤波器系数，系统执行第一预测，来预测无线信号的将来发射时的信道信息，并抑制包含在低射线元素中的分量。通过利用射线的分量被抑制的低射线分量，系统执行第二预测，来预测无线信号的将来发射时的信道信息。
文档编号H04J99/00GK101960760SQ200980106787
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月26日 优先权日2008年2月27日
发明者冲野健太 申请人:京瓷株式会社