獲取的干擾協方差陣的第一估計值進行 IDFTQnverseDiscreteFourierTransform,離散傅里葉逆變換),得到干擾加噪聲的時 域自相關函數Rk,。,如公式(20)所示。
(20)
[0157] 然后,接收端使用H角窗.
進行濾波,并對干擾加噪聲的時域自相關函數 進行DFT變換得到頻域干擾協方差陣的第二估計值,如公式(21)所示,
(21 )
[0159] 其中,L為最大路徑延時。
[0160] 需要指出的是,在DFT域對干擾協方差陣的第一估計值進行加窗濾波,進一步地 改善干擾協方差的估計精度,得到估計精度更高的干擾協方差的第二估計值。
[0161] S106,獲取信道狀態信息,所述信道狀態信息包括所述信道沖擊響應的第二估計 值和所述干擾協方差陣的第二估計值。
[0162] 具體的,接收端獲取信道狀態信息,其中信道狀態信息主要包括信道沖擊響應的 第二估計值和干擾協方差陣的第二估計值。由上可知,信道沖擊響應的第二估計值和干擾 協方差陣的第二估計值均是改善估計精度后的估計值,故獲取的信道狀態信息也得到了改 善,提高了準確度。
[0163] 進一步地,接收端在獲取到信道狀態信息后,可利用信道狀態信息對數據信號進 行檢測,其中數據信號為發送端向接收端發送的非信道估計用途的消息,例如語音信息等。
[0164] 本發明實施例提供的接收端根據發送端發送的導頻信號(該導頻信號是通過ZC 序列構造的),基于最小二乘法并通過單點濾波獲取信道沖擊響應的估計值,再根據導頻信 號和信道沖擊響應估計值,基于殘差計算并通過加窗濾波獲取干擾協方差陣的估計值,從 而獲取到準確的信道狀態信息(其中信道狀態信息包括信道沖擊響應估計值和干擾協方 差陣的估計值),可W實現在大規模MIMO傳輸系統中,減小信道估計的復雜度,降低用戶設 備間的干擾W及提高獲取信道狀態信息的準確度,即提高信道沖擊響應和干擾協方差陣的 估計精度。
[0165] 圖2是本發明實施例中另一種獲取信道狀態信息的方法,基于圖7所示的一種下 行系統,可W包括:
[0166] S201,基站發送導頻信號,所述導頻信號是通過ZC序列構造的。
[0167] 所述導頻信號又稱作參考信號,用于估計發送端和接收端之間信道的狀態,估計 結果可用信道狀態信息表示,信道狀態信息對于數據傳輸的可靠性起著至關重要的作用。 所述ZC序列,即Zadoff-化U序列,具有非常好的自相關性和較低的互相關性,送種良好的 性能可W被用來產生同步信號,作為對時間和頻率的相關運送。因此,為了得到最優的導 頻信號,本發明實施例通過ZC序列來構造導頻信號,可W是人為構造也可W是通過設備構 造,送里不做限定。
[016引進一步地,構造好的導頻信號需要同時保存在發送端和接收端。請參閱圖7所示 的一種下行系統的結構示意圖,在下行系統中,發送端是基站,接收端是用戶設備。可選地, 導頻信號可W是先保存在基站,基站再通過無線傳輸的方式告知用戶設備。
[0169] 可選的一實施方式,通過ZC序列構造導頻信號的具體方法可W根據公式(1)來實 現,其中,所述X!"表示第k個用戶設備在第b個波束上的時域導頻信
(1)
[0171] 號,所述N表示導頻信號的長度,所述B表示分配給各用戶設備的波束個數,所 述In/b表示N/B階單位陣,所述diag{l,Wn化),...,Wn((N-I)Id)I表示主對角線元素為 1,胖,化),...,Ww((N-I)b)的對角陣,所述af?表示長度為N/B且根序為r,的ZC序列,所述WnQ) =exp(j2 3ii/N)。可選的一實施方式,ZC序列a:巧滿足公式似,其中,
(2)
[017引WnQ) =exp(j2ni/N),(N/B)2表示對N/B進行2的取模運算,';£賊,賊是由 小于N且與其互質的正整數構成的集合,并且集合中任意兩個元素的差與N的最大公約數 不大于。更進一步地,在下行系統中,xf表示基站在第b個波束上發送給第k個用戶 設備的時域導頻信號。
[0174] 需要指出的是,為了提高信道估計的準確性,降低用戶設備之間的信號交叉干擾, 構造的導頻信號需要滿足最佳的自相關性,即滿足公式(3),其中,
[0175] (Sffif=I (3)
[0176] 表示對皆'1進行共輛轉置運算后的矩陣,k'為不同于k的用戶設備的標識。另外, 構造的不同用戶設備之間的導頻信號的相關性還應盡可能低,可定義不同用戶設備之間的 導頻信號的最大相關性滿足公式(4),其中,[?L,表示矩陣的第(i,j)
(4)
[017引個元素,為了獲得更多的可用導頻信號,可適當增大0的取值。
[0179] 具體的,用戶設備接收基站發送來的用戶設備的導頻信號。具體實現過程中,在下 行系統中,基站在給定的時頻資源上將各用戶設備的導頻信號映射到相應波束集合上進行 發射,每個用戶設備的導頻信號不同,由用戶設備接收其對應的導頻信號。
[0180] S202,用戶設備根據所述導頻信號,基于最小二乘法獲取信道沖擊響應的第一估 計值。
[0181] 假設某個小區(cell)共有K個用戶設備同時通信,N個子載波,時頻資源由OFDM符號和子載波構成,郝么,在每個相干時間的初始,利用第一個OFDM符號發送導頻信號,各 用戶設備的導頻信號分布可如圖9所示。用戶設備接收的時域導頻信號可如公式(5)所示, 其中,yk表示第k個用戶設備接收到的基
L5 )
[0183] 站發送的時域導頻信號,為基站將導頻信號發送到第k'個用戶設備的發射功 率。
[0184] 進一步地,用戶設備接收的頻域接收信號可如公式(6)所示,其中,YkJ表
(6)
[0186] 示第YkJ表示第k個用戶設備在第1個子載波上接收的信號,XkJ為第k個用戶在 第1個子載波上接收的導頻信號,即xf在第1個子載波上的頻域表達。另外,HkJ為波束域 的等效信道沖激響應,為信道的加性高斯白噪聲。
[0187] 更進一步地,用戶設備將公式化)中各個信號排列為矩陣形式,如公式(7)
[0188] 馬=馬馬+藝又*馬'+馬 (7) r辣
[0189] 所示,其中,Ya二陽品,Y另,…:,上標T表示矩陣轉置, Xt=航巧巧4-,1,又;-,2,..=[電1,町2,...,Hlav]。需要指出的是,送里的Xk實質上 就是上述Xf的頻域表達式,Xk的主對角線元素是由所述xf的頻域表達構成的對角陣,Nc表W子載波個數。
[0190] 具體的,用戶設備根據公式(8)獲取所述信道沖擊響應的第一估計值,其
[0191] 白UA=XfY* (8)
[0192] 中,:表示第k個用戶設備的信道沖擊響應的第一估計值,Xf表示對Xk進行共 輛轉置運算后的矩陣。
[0193] S203,用戶設備將所述信道沖擊響應的第一估計值在DCT域進行單點濾波W獲取 信道沖擊響應的第二估計值。
[0194] 具體的,用戶設備根據公式(9)將信道沖擊響應的第一估計值變換到DCT [019 引d*. =C冉(9)
[0196] 域,其中,dk表示DCT域的信道沖擊響應的第一估計值,C表示預設的第一DCT變 換矩陣。
[0197] 可選的,預設的第一DCT變換矩陣可W是第II類DCT變換矩陣,其定義式為公式 (10),其中,Ui的定義式為公式(11),i和j分別為矩陣的橫縱坐標。
(10) (11)
[0200] 進一步地,用戶設備根據公式(12)對變換到DCT域的信道沖擊響應的第
[0201] d, =G,d,;, (12)
[0202] 一估計值進行單點濾波,其中,^表示單點濾波后的變換到DCT域的信道沖擊響 應的第一估計值,Gk表示對角陣。
[0203] 更進一步地,用戶設備根據公式(13)獲取信道沖擊響應的第二估計值,
[0204] 肖*=護表 (巧)
[020引其中,宜4表示第k個用戶設備的信道沖擊響應的第二估計值,護表示預設的第 二DCT變換矩陣。
[0206] 可選的,預設的第二DCT變換矩陣可W是擴展的第II類DCT變換矩陣,其定義式 為公式(14)。
(M)
[020引需要指出的是,在DCT域中對信道沖擊響應的第一估計值進行單點濾波,可W進 一步提高信道沖擊響應估計的精度,得到估計精度更高的信道沖擊響應的第二估計值。
[0209] S204,用戶設備根據所述導頻信號和所述信道沖擊響應的第二估計值,基于殘差 計算獲取干擾協方差陣的第一估計值。
[0210] 具體的,用戶設備可直接根據公式(15)獲取干擾協方差陣的第一估計值,
[0211] S*, =(Yw-H,.'聲W) (X.、f-電―廣 C巧)
[0212] 其中,表示第k個用戶設備在第I個子載波上的干擾協方差陣的第一估計值, 表示表示第k個用戶設備在第1個子載波上的,Xk,1表示第k個用戶設備在第1個 子載波上的Xf'的頻域表達式。具體實現過程中:
[0213] 首先,用戶設備基于用戶設備在各個子載波上的導頻符號和上述獲取的信道沖擊 響應的第二估計值,計算得到導頻信號通過導頻位置的信道沖激響應的第二估計值所描述 的信道到達用戶設備的信號SkJ,如公式(16)所示。
[0214] F*,,=馬.義.(16).
[0215]然后,用戶設備將其從上述獲取的頻域接收信號中減去,得到干擾和噪聲信號的 初始估計值島,,,如公式(17)所示。
[0216]私二 (17)
[0217] 最后,用戶設備將干擾和噪聲信號的初始估計值與其共輛轉置相乘,從而獲得干 擾協方差陣的第一估計值§w,如公式(18)所示。
[0218] 巧巧(18)
[0219]S205,用戶設備將所述干擾協方差陣的第一估計值在DFT域進行加窗濾波W獲取 干擾協方差陣的第二估計值。
[0220] 具體的,用戶設備根據公式(19)獲取所述干擾協方差陣的第二估計值,
(19)
[0222] 其中,Su表示第k個用戶設備在第1個子載波上的干擾協方差陣的第二估計值, L表示最大路徑延時,
表示H角窗函數。
[0223] 具體實現過程中,首先,用戶設備對獲取的干擾協方差陣的第一估計值進行 IDFTQnverseDiscreteFourierTransform,離散傅里葉逆變換),得到干擾加噪聲的時 域自相關函數Rk,。,如公式(20)所示。
(20 )
[0225]然后,用戶設備使用H角窗
進行濾波,并對干擾加噪聲的時域自相關函 數進行DFT變換得到頻域干擾協方差陣的第二估計值^ ,,如公式(21)所
(21)
[0227]示,其中,L為最大路徑延時。
[022引需要指出的是,在DFT域對干擾協方差陣的第一估計值進行加窗濾波,進一步地 改善干擾協方差的估計精度,得到估計精度更高的干擾協方差的第二估計值。
[0229] S206,用戶設備獲取信道狀態信息,所述信道狀態信息包括所述信道沖擊響應的 第二估計值和所述干擾協方差陣的第二估計值。
[0230] 具體的,用戶設備獲取信道狀態信息,其中信道狀態信息主要包括信道沖擊響應 的第二估計值和干擾協方差陣的第二估計值。由上可知,信道沖擊響應的第二估計值和干 擾協方差陣的第二估計值均是改善估計精度后的估計值,故獲取的信道狀態信息也得到了 改善,提高了準確度。
[0231] 進一步地,用戶設備在獲取到信道狀態信息后,可利用信道狀態信息對數據信號 進行檢測,其中數據信號為基站向用戶設備發送的非信道估計用途的消息,例如語音信息 等。
[0232] 本發明實施例提供的用戶設備根據基站發送的導頻信號(該導頻信號是通過ZC 序列構造的),基于最小二乘法并通過單點濾波獲取信道沖擊響應的估計值,再根據導頻信 號和信道沖擊響應估計值,基于殘差計算并通過加窗濾波獲取干擾協方差陣的估計值,從 而獲取到準確的信道狀態信息(其中信道狀態信息包括信道沖擊響應估計值和干擾協方 差陣的估計值),可W在大規模MIMO傳輸系統中,減小實現過程的復雜度,降低用戶設備間 的干擾W及提高獲取信道狀態信息的準確度,即提高信道沖擊響應和干擾協方差陣的估計 精度。
[0233] 圖3是本發明實施例中又一種獲取信道狀態信息的方法,基于圖8所示的一種上 行系統,可W包括:
[0234] S301,用戶設備發送導頻信號,所述導頻信號是通過ZC序列構造的。
[0235]所述導頻信號又稱作參考信號,用于估計發送端和接收端之間信道的狀態,估計 結果可用信道狀態信息表示,信道狀態信息對于數據傳輸的可靠性起著至關重要的作用。 所述ZC序列,即Zadoff-化U序列,具有非常好的自相關性和較低的互相關性,送種良好的 性能可W被用來產生同步信號,作為對時間和頻率的相關運送。因此,為了得到最優的導 頻信號,本發明實施例通過ZC序列來構造導頻信號,可W是人為構造也可W是通過設備構 造,送里不做限定。
[0236] 進一步地,構造好的導頻信號需要同時保存在發送端和接收端。請參閱圖8所示 的一種上行系統的結構示意圖,在上行系統中,發送端是用戶設備,接收端是基站。可選地, 導頻信號可W是先保存在基站,基站再通過無線傳輸的方式告知用戶設備。
[0237] 可選的一實施方式,通過ZC序列構造導頻信號的具體方法可W根據公式(1)來實 現,其中,所述表示第k個用戶設備在第b個波束上的時域導頻信
(1 )
[0239] 號,所述N表示導頻信號的長度,所述B表示分配給各用戶設備的波束個數,所 述Iw/B表示N/B階單位陣,所述diag{l,胖,化),...,Ww((N-l)b)}表示主對角線元素為 1,胖,化),...,Ww((N-I)b)的對角陣,所述<w表示長度為N/B且根序為r,的ZC序列,所述WnQ) =0邱。2311/腳。可選的一實施方式,ZC序歹(J蜂滿足公式似,其中, :(2)
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