专利名称：信道预测系统、无线通信设备及信道预测方法
技术领域：
本发明涉及用于执行信道预测的信道预测系统、无线通信设备及信道预测方法。
背景技术：
在无线通信系统中发射和接收的无线信号的状态(幅度、相位等等)根据无线信道的特性(下文中称作信道特性)而改变。为了使得通信控制适于这种改变中的信道特性，广泛地使用了信道估计，在信道估计中，基于接收机侧接收的无线信号来计算对发射机侧和接收机侧之间的信道特性进行指示的信道估计值。具体地，多天线传输技术(如使用多根天线来提高频率使用效率的空分多址接入 (SDMA)和多输入多输出(MIMO)通信)极大地依赖于无线信道的条件。近些年，对于涉及到快速改变的无线信道，已经考虑提供作为信道估计的高级技术的信道预测，以提高SDMA和MIMO发射技术的性能。使用特定时间点上的信道估计值，信道预测计算出信道预测值，该信道预测值为在该特定时间点之后的某个时间上的信道特性的预测值。具体地，由诸如线性预测和最小均方差(MMSE)标准预测(例如，非专利文档1) 的方法从信道估计值计算出信道预测值。引用列表非专利文档A. Duel-Hallen, S. Hu and H. Hallen, “ Long range prediction of fading signals :Enabling adaptive transmission for mobile radio channels," IEEE Signal Processing Mag. , vol. 17, No. 3, pp. 62-75, May 2000.
发明内容
然而，上述信道预测具有以下问题。具体地，由于在接收机侧接收的无线信号中所包含的噪声的影响，在信道估计值和实际信道特性之间出现偏差(下文中称作估计误差)。 已经存在如下问题当使用包括这种估计误差的信道估计值来执行信道预测时，会使信道预测的预测性能恶化。鉴于此，本发明的目的是提供即使当信道估计值包括估计误差时，也能够减少信道预测的预测性能的恶化的信道预测系统、无线通信设备及信道预测方法。为了解决上述问题，本发明具有以下特征。根据本发明的第一特征，提供一种信道预测系统(信道预测系统100)，包括信道估计单元(信道估计单元110)，被配置为基于由接收机侧接收的无线信号来计算信道估计值，所述信道估计值指示在无线信号的发射机侧 (发射机10)和所述无线信号的接收机侧(接收机20)之间的信道特性；信道预测单元(信道预测单元120)，被配置为使用所述信道估计值来计算信道预测值，所述信道预测值是所述信道特性在计算所述信道估计值的时间点之后的时间点上的预测值；估计误差值计算器 (估计误差计算器130)，被配置为计算估计误差值(估计误差值σ 2)，所述估计误差值指示由所述信道估计单元在第一时间点上(例如时间点tk_i)计算的信道估计值(信道估计值Zk^1)与所述第一时间点上的信道特性之间的差值；以及预测误差值计算器(预测误差计算器140)，被配置为计算预测误差值，所述预测误差值指示由所述信道预测单元在所述第一时间点之前的第二时间点上(时间点tk_2)针对所述第一时间点计算的信道预测值(信道预测值fk-i)与所述第一时间点上的信道特性之间的差值，其中，当所述估计误差值大于所述预测误差值时，相对于使用在所述第一时间点上计算的信道估计值，所述信道预测单元优选地使用针对所述第一时间点计算的信道预测值，来计算针对所述第一时间点之后的第三时间点(例如时间点tk)的信道预测值(信道预测值x~k)。根据这种特征，当所述估计误差值大于所述预测误差值时，相对于使用在所述第一时间点上计算的信道估计值，所述信道预测单元优选地使用针对所述第一时间点计算的信道预测值来计算针对所述第一时间点之后的第三时间点的信道预测值。从而，即使当所述信道估计值包括所述估计误差时，也可以减少所述信道预测的预测性能的恶化。本发明的第二特征是根据本发明的第一特征的，并且总结如下当所述预测误差值大于所述估计误差值时，相对于使用针对所述第一时间点计算的信道预测值，所述信道预测单元优选地使用在所述第一时间点上计算的信道估计值来针对所述第三时间点计算信道预测值。本发明的第三特征是根据本发明的第一特征的，并且总结如下当所述估计误差值是零时，所述信道预测单元脱离针对所述第一时间点计算的信道估计值和信道预测值， 而仅使用在所述第一时间点上计算的信道估计值来计算针对所述第三时间点的信道预测值。本发明的第四特征是根据本发明的第一特征的，并且总结如下当所述预测误差值是零时，所述信道预测单元脱离在所述第一时间点上计算的信道估计值和信道预测值， 而仅使用针对所述第一时间点计算的信道预测值来计算针对所述第三时间点的信道预测值。本发明的第五特征是根据本发明的第一特征的，并且总结如下所述信道预测单元包括加权和合成单元(加权和合成单元121)，被配置为依照于所述估计误差值和所述预测误差值，对在所述第一时间点上计算的信道估计值和针对所述第一时间点计算的信道预测值进行加权，并且合成已加权的信道估计值和已加权的信道预测值；以及预测执行单元(预测执行单元12 ，被配置为使用通过合成已加权的信道估计值和已加权的信道预测值而获得的合成加权值(合成加权值ζ' k)，来计算针对所述第三时间点的信道预测值。本发明的第六特征是根据本发明的第五特征的，并且总结如下在所述估计误差值增加时，所述加权和合成单元减少在所述第一时间点上计算的信道估计值的权重，以及在所述预测误差值增加时，所述加权和合成单元减少针对所述第一时间点计算的信道预测值的权重。本发明的第七特征是根据本发明的第五特征的，并且总结如下所述加权和合成单元通过以下公式及其等价公式之一来计算所述合成加权值E 公式E = D+{B/(A+B)} (C-D)，其中，A是所述估计误差值，B是所述预测误差值，C是在所述第一时间点上计算的信道估计值，以及D是针对所述第一时间点计算的信道预测值。本发明的第八特征是根据本发明的第五特征的，并且总结如下当所述估计误差值大于所述预测误差值时，所述信道预测单元脱离在所述第一时间点上计算的信道估计值和信道预测值，而仅使用针对所述第一时间点计算的信道预测值来计算针对所述第三时间点的信道预测值，以及当所述预测误差值大于所述估计误差值时，所述信道预测单元脱离针对所述第一时间点计算的信道估计值和信道预测值，而仅使用在所述第一时间点上计算的信道估计值来计算针对所述第三时间点的信道预测值。本发明的第九特征是根据本发明的第一特征的，并且总结如下依照于在所述接收机侧从所述发射机侧接收的无线信号的噪声电平，所述估计误差计算器来计算所述估计
误差值。本发明的第十特征是根据本发明的第一特征的，并且总结如下所述预测误差计算器基于过去的误差值(误差en)来计算所述预测误差值，所述过去的误差值(误差^1) 指示所述信道估计单元在所述第二时间点上计算的信道估计值与在所述第二时间点上的信道特性之间的差值。根据本发明的第十一特征，提供一种无线通信设备，包括信道估计单元(信道估计单元110)，被配置为基于接收机侧接收到的无线信号来计算信道估计值，所述信道估计值指示在无线信号的发射机侧(发射机10)与所述无线信号的接收机侧(接收机20)之间的信道特性；信道预测单元(信道预测单元120)，被配置为使用所述信道估计值来计算信道预测值，所述信道预测值是在计算所述信道估计值的时间点之后的时间点上的信道特性的预测值；估计误差计算器(估计误差计算器130)，被配置为计算估计误差值(估计误差值ο 2)，所述估计误差值指示所述信道估计单元在第一时间点上(例如时间点tk_i)计算的信道估计值(信道估计值ZkJ与所述第一时间点上的信道特性之间的差值；以及预测误差值计算器(预测误差计算器140)，被配置为计算预测误差值，所述预测误差值指示所述信道预测单元在所述第一时间点之前的第二时间点上(时间点tk_2)针对所述第一时间点计算的信道预测值与所述第一时间点上的信道特性之间的差值，其中，当所述估计误差值大于所述预测误差值时，相对于使用在所述第一时间点上计算的信道估计值，所述信道预测单元优选地使用针对所述第一时间点计算的信道预测值来计算针对所述第一时间点之后的第三时间点(例如时间点tk)的信道预测值(信道预测值x~k)。根据本发明的第十二特征，提供一种信道预测方法，包括以下步骤基于接收机侧接收到的无线信号来计算信道估计值，所述信道估计值指示在所述无线信号的发射机侧与所述无线信号的接收机侧之间的信道特性；使用所述信道估计值来计算信道预测值，所述信道预测值是在计算所述信道估计值的时间点之后的时间点上的信道特性的预测值；计算 (步骤S104)估计误差值，所述估计误差值指示在计算信道估计值的步骤中在第一时间点上计算的信道估计值与所述第一时间点上的信道特性之间的差值；以及计算(步骤S105) 预测误差值，所述预测误差值指示信道预测单元在所述第一时间点之前的第二时间点上针对所述第一时间点计算的信道预测值与所述第一时间点上的信道特性之间的差值，其中， 当所述估计误差值大于所述预测误差值时，计算信道预测值的步骤包括相对于使用在所述第一时间点上计算的信道估计值，优选地使用针对所述第一时间点计算的信道预测值来计算针对所述第一时间点之后的第三时间点的信道预测值。根据本发明，可以提供即使当信道估计值包括估计误差时，依然能够减少信道预测的预测性能的恶化的信道预测系统、无线通信设备以及信道预测方法。
图1是示出了根据本发明的实施例的无线通信系统的配置的框图。图2是用于解释一般预测的图。图3是示出了根据本发明的实施例的信道预测系统的操作的流程图。图4是示出了根据本发明的实施例的信道预测系统的仿真结果的图。
具体实施例方式接下来，将通过参考附图来描述本发明的实施例。具体地，将给出对以下各项的描述(1)无线通信系统的示意配置，(2)信道预测系统的配置，(3)信道预测系统的处理，(4) 仿真评估，( 有利效果，以及(6)其他实施例。在对实施例的附图的以下描述中，将相同或相似的附图标记给予相同或相似的部分。(1)无线通信系统的示意配置图1是示出了根据本实施例的无线通信系统1的配置的框图。如图1所示，无线通信系统1包括发射机10和接收机20。发射机10作为无线信号的发射机侧工作，且接收机20作为无线信号的接收机侧工作。具体地，接收机20接收通过无线信道3从发射机10发射的无线信号。在无线基站和无线终端中的一个处提供发射机10，且在无线基站和无线终端中的另一个处提供接收机20。接收机20分析从发射机10接收的无线信号，并向发射机10反馈用于对发射机10 的多天线发射进行自适应控制的反馈信息。除了发射天线12之外，发射机10包括发射处理器11。发射处理器11基于从接收机20反馈的反馈信息，执行自适应通信控制(例如，自适应调制、发射功率控制、发射权重控制等等)。除了接收天线22之外，接收机20包括接收处理器21和信道预测系统100。接收处理器21对接收天线22接收到的无线信号执行接收处理(具体地，均衡检测处理等等)。 通过该接收处理，接收机20从接收到的无线信号产生接收数据。
信道预测系统100执行如上所述的信道估计和信道预测。具体地，信道预测系统 100计算针对处理延迟之后的时间点(即，发射机10下一次发射无线信号的时间点)的信道预测值，且基于计算出的传播预测值来产生值来作为反馈信息。(2)信道预测系统的配置依然参见图1，描述了信道预测系统100的配置。信道预测系统100包括信道估计单元110、信道预测单元120、估计误差计算器130 以及预测误差计算器140。信道预测单元120包括加权和合成单元121、合成值存储单元 122以及预测执行单元123。预测误差计算器140包括误差计算器141、误差存储单元142 以及误差预测单元143。信道估计单元110执行信道估计。具体地，信道估计单元110无线信号中包括的已知信号与提前存储的参考值相比较，并且基于比较结果周期性地计算对无线信道3的信道特性进行指示的信道估计值zk。这里，已知信号是信号序列，发射机侧和接收机侧都知道该信号序列的预设值(如幅度和相位)。参考信号是等价于已知信号的信号序列。当大量信道存在于发射机侧和接收机侧之间时，信道估计单元110按照需求执行对所有信道的估计。
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权利要求
1.一种信道预测系统，包括信道估计单元，被配置为基于接收机侧接收到的无线信号来计算信道估计值，所述信道估计值指示无线信号的发射机侧与无线信号的接收机侧之间的信道特性；信道预测单元，被配置为使用所述信道估计值来计算信道预测值，所述信道预测值是在计算所述信道估计值的时间点之后的时间点上的信道特性的预测值；估计误差值计算器，被配置为计算估计误差值，所述估计误差值指示所述信道估计单元在第一时间点上计算的信道估计值与所述第一时间点上的信道特性之间的差值；以及预测误差值计算器，被配置为计算预测误差值，所述预测误差值指示所述信道预测单元在所述第一时间点之前的第二时间点上针对所述第一时间点计算的信道预测值与所述第一时间点上的信道特性之间的差值，其中当所述估计误差值大于所述预测误差值时，相对于使用在所述第一时间点上计算的信道估计值，所述信道预测单元优选地使用针对所述第一时间点计算的信道预测值来计算针对所述第一时间点之后的第三时间点的信道预测值。
2.根据权利要求1所述的信道预测系统，其中当所述预测误差值大于所述估计误差值时，相对于使用针对所述第一时间点计算的信道预测值，所述信道预测单元优选地使用在所述第一时间点上计算的信道估计值来计算针对所述第三时间点的信道预测值。
3.根据权利要求1所述的信道预测系统，其中当所述估计误差值是零时，所述信道预测单元脱离针对所述第一时间点计算的信道估计值和信道预测值，而仅使用在所述第一时间点上计算的信道估计值来计算针对所述第三时间点的信道预测值。
4.根据权利要求1所述的信道预测系统，其中当所述预测误差值是零时，所述信道预测单元脱离在所述第一时间点上计算的信道估计值和信道预测值，而仅使用针对所述第一时间点计算的信道预测值来计算针对所述第三时间点的信道预测值。
5.根据权利要求1所述的信道预测系统，其中所述信道预测单元包括加权和合成单元，被配置为依照于所述估计误差值和所述预测误差值，对在所述第一时间点上计算的信道估计值和针对所述第一时间点计算的信道预测值进行加权，并且合成已加权的信道估计值和已加权的信道预测值；以及预测执行单元，被配置为使用通过合成已加权的信道估计值和已加权的信道预测值而获得的合成加权值，计算针对所述第三时间点的信道预测值。
6.根据权利要求5所述的信道预测系统，其中当所述估计误差值增加时，所述加权和合成单元减少在所述第一时间点上计算的信道估计值的权重，以及当所述预测误差值增加时，所述加权和合成单元减少针对所述第一时间点计算的信道预测值的权重。
7.根据权利要求5所述的信道预测系统，其中所述加权和合成单元通过以下各项之一来计算所述合成加权值E 公式=E = D+{B/ (A+B)} (C-D)，其中，A是所述估计误差值，B是所述预测误差值，C是在所述第一时间点上计算的信道估计值，以及D是针对所述第一时间点计算的信道预测值，以及与所述公式等价的公式。
8.根据权利要求1所述的信道预测系统，其中当所述估计误差值大于所述预测误差值时，所述信道预测单元脱离在所述第一时间点上计算的信道估计值和信道预测值，而仅使用针对所述第一时间点计算的信道预测值来计算针对所述第三时间点的信道预测值，以及当所述预测误差值大于所述估计误差值时，所述信道预测单元脱离针对所述第一时间点计算的信道估计值和信道预测值，而仅使用在所述第一时间点上计算的信道估计值来计算针对所述第三时间点的信道预测值。
9.根据权利要求1所述的信道预测系统，其中所述估计误差值计算器依照于在所述接收机侧从所述发射机侧接收的无线信号的噪声电平，来计算所述估计误差值。
10.根据权利要求1所述的信道预测系统，其中所述预测误差值计算器基于过去的误差值来计算所述预测误差值，所述过去的误差值指示所述信道估计单元在所述第二时间点上计算的信道估计值与所述第二时间点上的信道特性之间的差值。
11.一种无线通信设备，包括信道估计单元，被配置为基于由接收机侧接收的无线信号来计算信道估计值，所述信道估计值指示无线信号的发射机侧与无线信号的接收机侧之间的信道特性；信道预测单元，被配置为使用所述信道估计值来计算信道预测值，所述信道预测值是在计算所述信道估计值的时间点之后的时间点上的信道特性的预测值；估计误差值计算器，被配置为计算估计误差值，所述估计误差值指示所述信道估计单元在第一时间点上计算的信道估计值与所述第一时间点上的信道特性之间的差值；以及预测误差值计算器，被配置为计算预测误差值，所述预测误差值指示所述信道预测单元在所述第一时间点之前的第二时间点上针对所述第一时间点计算的信道预测值与所述第一时间点上的信道特性之间的差值，其中当所述估计误差值大于所述预测误差值时，相对于使用在所述第一时间点上计算的信道估计值，所述信道预测单元优选地使用针对所述第一时间点计算的信道预测值，来计算针对所述第一时间点之后的第三时间点的信道预测值。
12.一种信道预测方法，包括以下步骤基于接收机侧接收到的无线信号来计算信道估计值，所述信道估计值指示所述无线信号的发射机侧与无线信号的接收机侧之间的信道特性；使用所述信道估计值来计算信道预测值，所述信道预测值是在计算所述信道估计值的时间点之后的时间点上的信道特性的预测值；计算估计误差值，所述估计误差值指示所述信道估计单元在第一时间点上计算的信道估计值与所述第一时间点上的信道特性之间的差值；以及计算预测误差值，所述预测误差值指示信道预测单元在所述第一时间点之前的第二时间点上针对所述第一时间点计算的信道预测值与所述第一时间点上的信道特性之间的差值，其中当所述估计误差值大于所述预测误差值时，计算信道预测值的步骤包括相对于使用在所述第一时间点上计算的信道估计值，优选地使用针对所述第一时间点计算的信道预测值来计算针对所述第一时间点之后的第三时间点的信道预测值。
全文摘要
一种传播路径预测系统(100)具有计算估计误差值的估计误差计算器(130)，该估计误差值表示信道估计值和信道特性之间的差值，信道预测系统(100)还具有用于计算预测误差值的预测误差计算器(140)，该预测误差值指示由信道预测单元(120)计算的信道预测值与信道特性之间的差值。当估计误差值超过预测误差值时，相对于使用信道估计值，信道预测单元(120)优先使用信道预测来计算与未来时刻相对应的信道预测值。
文档编号H04B7/005GK102165713SQ200980138230
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月28日 优先权日2008年9月29日
发明者童方伟 申请人:京瓷株式会社