專利名稱：下行信道狀態(tài)信息確定方法與裝置及預(yù)編碼方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及時(shí)分雙工(TDD，Time Division Duplex)系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息確定及應(yīng)用技術(shù)，尤其涉及時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法與裝置、下行信道預(yù)編碼方法與裝置。

背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)無線傳輸?shù)挠行院涂煽啃蕴岢隽烁叩囊蟆榱嗣嫦蛭磥?、打造持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)力，第三代移動(dòng)通信全球標(biāo)準(zhǔn)化組織(3GPP)于2004年12月正式成立了長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE，Long Term Evolution)系統(tǒng)研究項(xiàng)目。LTE制定的出發(fā)點(diǎn)是保證3GPP未來十年的競(jìng)爭(zhēng)力，使其從性能、功能、成本上得到全面提升。相對(duì)于3GPP Release6，其下行頻譜效率將提高3至4倍，上行提高2至3倍。為支持較高傳輸速率，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用多輸入多輸出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)技術(shù)，包括空間復(fù)用、預(yù)編碼和發(fā)射分集等。其中的預(yù)編碼是LTE支持高傳輸速率的重要技術(shù)之一，首先獲得待傳輸數(shù)據(jù)信道的狀態(tài)信息，根據(jù)獲得的信道狀態(tài)信息進(jìn)行相應(yīng)編碼，可獲得較高的性能增益。
對(duì)于TDD系統(tǒng)，在信道相干時(shí)間內(nèi)，可以利用信道的互惠屬性，將上行信道估計(jì)作為下行信道信息來進(jìn)行預(yù)編碼。上行信道估計(jì)實(shí)現(xiàn)相對(duì)較容易，基站側(cè)根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)即可完成上行信道的估計(jì)，假設(shè)估計(jì)的上行信道為Hu，根據(jù)互惠原則，Hu的轉(zhuǎn)置

即為下行信道，基站側(cè)發(fā)射機(jī)直接將

視為下行信道估計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)編碼。但是，一些條件下TDD系統(tǒng)中信道的互惠屬性會(huì)被破壞，例如，當(dāng)用戶終端UE處于高速移動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于多普勒擴(kuò)展或延遲擴(kuò)展，信道的互惠屬性被破壞；或當(dāng)上下行時(shí)隙間隔大于信道的相干時(shí)間時(shí)，信道的互惠屬性也會(huì)被破壞。另外，信道互惠屬性只能應(yīng)用于天線之間的無線信道，但實(shí)際上，信道是在基帶處理單元進(jìn)行測(cè)量和估計(jì)的，不同的發(fā)射和接收射頻鏈路也被包含在前向或反向鏈路中，而鏈路具有不同的傳輸特性，這必將導(dǎo)致估計(jì)的上行信道與實(shí)際的下行信道之間存在偏差。還有，在多媒體等非對(duì)稱業(yè)務(wù)條件下，上行時(shí)隙數(shù)將少于下行時(shí)隙數(shù)目，導(dǎo)致上下行時(shí)隙間隔進(jìn)一步增大，也導(dǎo)致了信道互惠屬性的破壞。最后，信號(hào)處理的延遲時(shí)間等，都會(huì)影響發(fā)射機(jī)獲得預(yù)編碼發(fā)射所需的準(zhǔn)確的信道信息?；谏鲜鲈?，基于信道互惠屬性的發(fā)射性能必將下降。
現(xiàn)有方案根據(jù)信道互惠屬性原理，采用標(biāo)定的方式對(duì)估計(jì)信道進(jìn)行處理，對(duì)由于上行和下行不同的射頻鏈路所引起的信道偏差進(jìn)行標(biāo)定，基站使用標(biāo)定后的信道信息進(jìn)行預(yù)編碼發(fā)射處理。但此方案只解決了由于上下行不同射頻鏈路所造成的信道互惠屬性破壞的問題?，F(xiàn)有方案中另一種解決方法是通過反饋信道反饋部分信道信息給發(fā)射機(jī)，再結(jié)合根據(jù)信道互惠屬性獲得的下行信道信息，以共同確定發(fā)射信道信息。其缺點(diǎn)是需要專門的反饋信道，反饋信息降低了頻譜效率。
上述現(xiàn)有技術(shù)方案可參見公開號(hào)為CN1751484、CN1653768的中國(guó)專利文件的相關(guān)描述。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法與裝置以及下行信道預(yù)編碼方法與裝置，能提供較準(zhǔn)確的下行信道狀態(tài)信息及獲取較佳的預(yù)編碼效果。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法，包括 根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道信息，計(jì)算瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf及根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)下行信道信息He，并確定He、Hf之間的權(quán)重系數(shù)α，根據(jù)He、Hf及α確定行信道狀態(tài)信息Hd。
其中，所述分別計(jì)算He與(1-α)、Hf與α之積，兩乘積之和即為Hd。
其中，所述確定He、Hf之間的權(quán)重系數(shù)α，包括 提取數(shù)據(jù)幀中第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻的估計(jì)信道以及所有上行時(shí)隙中間時(shí)刻的估計(jì)信道； 計(jì)算每個(gè)上行時(shí)隙中間時(shí)刻的估計(jì)信道與第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻的估計(jì)信道之間的相關(guān)系數(shù)，依序?yàn)棣?、ρ2...ρp；以及 判斷數(shù)據(jù)幀中下行時(shí)隙數(shù)q是否大于上行時(shí)隙數(shù)p，若是α的取值依序?yàn)棣?＝ρ1，α2＝ρ2，...αp＝ρp，否則α的取值依序?yàn)棣?＝ρ1，α2＝ρ2，...αp＝ρp。
其中，計(jì)算信道的相關(guān)系數(shù)，包括 ρ(t，t+Δt)為上行時(shí)刻t處信道Ht(t)及上行時(shí)刻t+Δt處信道Ht(t+Δt)之間的相關(guān)系數(shù)，E{}為求方差計(jì)算，

為上行信道的估計(jì)誤差。
其中，計(jì)算瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf，包括 根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道Hu，，其中，

是Hu的轉(zhuǎn)置。
其中，根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)下行信道He，包括 計(jì)算下行信道的均值矩陣Hm和發(fā)射相關(guān)矩陣RT，M為上行信道樣本數(shù)目，

為上行時(shí)刻t處估計(jì)信道Ht的轉(zhuǎn)置；Nr為移動(dòng)終端的天線數(shù)；()*為共軛計(jì)算；按下式計(jì)算He其中，Hw為Nr×Nt維的復(fù)高斯隨機(jī)矩陣，Nt為發(fā)射端天線數(shù)。
一種基于前述方法所確定下行信道狀態(tài)信息的預(yù)編碼方法，包括 以前述方法所確定下行信道狀態(tài)信息進(jìn)行下行信道預(yù)編碼。
一種時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置，包括 上行信道估計(jì)單元，用于根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道； 瞬時(shí)信道狀態(tài)信息計(jì)算單元，用于計(jì)算估計(jì)上行信道的瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf； 長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性下行信道估計(jì)單元，用于根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)下行信道He； 權(quán)重系數(shù)確定單元，用于確定He、Hf之間的權(quán)重系數(shù)α；以及 下行信道狀態(tài)信息計(jì)算單元，用于根據(jù)He、Hf及α確定行信道狀態(tài)信息Hd。
其中，所述下行信道狀態(tài)信息計(jì)算單元確定Hd，具體為 分別計(jì)算He與(1-α)、Hf與α之積，兩乘積之和即為Hd。
其中，所述權(quán)重系數(shù)確定單元包括 時(shí)刻點(diǎn)信道提取模塊，用于提取數(shù)據(jù)幀中第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻的估計(jì)信道以及所有上行時(shí)隙中間時(shí)刻的估計(jì)信道； 信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊，用于計(jì)算每個(gè)上行時(shí)隙中間時(shí)刻的估計(jì)信道與第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻的估計(jì)信道之間的相關(guān)系數(shù)，依序?yàn)棣?、ρ2...ρp；以及 數(shù)據(jù)幀時(shí)隙判斷及權(quán)重系數(shù)確定模塊，用于判斷數(shù)據(jù)幀中下行時(shí)隙數(shù)q是否大于上行時(shí)隙數(shù)p，若是α的取值依序?yàn)棣?＝ρ1，α2＝ρ2，...αp＝ρp，否則α的取值依序?yàn)棣?＝ρ1，α2＝ρ2，...αp＝ρp。
其中，所述信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊包括 信道間方差計(jì)算子模塊，用于計(jì)算上行時(shí)刻t處信道Ht(t)及上行時(shí)刻t+Δt處信道Ht(t+Δt)之間方差E{Ht(t)Ht(t+Δt)}； 上行信道估計(jì)誤差計(jì)算子模塊，用于計(jì)算上行信道的估計(jì)誤差

；以及 信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算子模塊，用于計(jì)算上行時(shí)刻t處信道Ht(t)及上行時(shí)刻t+Δt處信道Ht(t+Δt)之間的相關(guān)系數(shù)ρ(t，t+Δt)，為 其中，所述瞬時(shí)信道狀態(tài)信息計(jì)算單元計(jì)算Hf，包括 根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道Hu，其中，

是Hu的轉(zhuǎn)置。
其中，所述長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性下行信道估計(jì)單元估計(jì)He，包括 計(jì)算下行信道的均值矩陣Hm和發(fā)射相關(guān)矩陣RT，M為上行信道樣本數(shù)目，

為上行時(shí)刻t處估計(jì)信道Ht的轉(zhuǎn)置；Nr為移動(dòng)終端的天線數(shù)；()*為共軛計(jì)算；按下式計(jì)算He其中，Hw為Nr×Nt維的復(fù)高斯隨機(jī)矩陣，Nt為發(fā)射端天線數(shù)。
一種基于前述裝置所確定下行信道狀態(tài)信息的預(yù)編碼裝置，包括 信道預(yù)編碼單元，用于以前述裝置所確定的下行信道狀態(tài)信息進(jìn)行下行信道預(yù)編碼。
在信道互惠屬性破壞時(shí)為避免所計(jì)算瞬時(shí)信道狀態(tài)信息的偏差較大，本發(fā)明下行信道狀態(tài)信息的確定方法與裝置通過確定瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf、根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)的下行信道He以及它們之間的權(quán)重系數(shù)α來確定下行信道狀態(tài)信息，這樣當(dāng)信道之間的相關(guān)系數(shù)變小也即時(shí)隙間隔靠近或大于信道的相干時(shí)間時(shí)，下行信道估計(jì)更傾向于使用長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性所估計(jì)的信道信息，即信道的慢變分量；反之，下行信道估計(jì)更趨向于采用瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf所估計(jì)的信道信息，即充分利用了上下行信道的互惠屬性。上述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是降低了由于信道互惠條件被破壞所導(dǎo)致的預(yù)編碼性能惡化。為解決目前預(yù)編碼技術(shù)中所使用的瞬時(shí)信道狀態(tài)信息不準(zhǔn)確，本發(fā)明的預(yù)編碼方法與裝置通過采用前述方式確定的下行信道狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)編碼，提高了下行發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定性。



圖1為本發(fā)明時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的權(quán)重系數(shù)確定單元組成結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2中信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊組成結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為L(zhǎng)TE系統(tǒng)中TDD幀結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置的預(yù)編碼應(yīng)用示意圖； 圖6為本發(fā)明時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法的流程圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明利用TDD系統(tǒng)信道的互惠特性，可根據(jù)估計(jì)出的上行信道來確定下行信道，非常地快捷方便，而下行信道又是預(yù)編碼所必需的信息。但是，信道的互惠特性很容易被破壞，這必將導(dǎo)致所確定的下行信道信息不準(zhǔn)確，從而影響預(yù)編碼的效果。本發(fā)明通過確定瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf、根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)的下行信道He以及它們之間的權(quán)重系數(shù)α來確定下行信道狀態(tài)信息。這樣，當(dāng)信道之間的相關(guān)系數(shù)變小也即時(shí)隙間隔靠近或大于信道的相干時(shí)間時(shí)，下行信道估計(jì)更傾向于使用長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性所估計(jì)的信道信息，即信道的慢變分量；反之，下行信道估計(jì)更趨向于采用瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf所估計(jì)的信道信息，即充分利用了上下行信道的互惠屬性。本發(fā)明所確定的下行信道狀態(tài)信息更準(zhǔn)確，基于下行信道狀態(tài)信息的預(yù)編碼技術(shù)可提高系統(tǒng)的發(fā)射性能。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置包括上行信道估計(jì)單元10、瞬時(shí)信道狀態(tài)信息計(jì)算單元11、長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性下行信道估計(jì)單元12、權(quán)重系數(shù)確定單元13和下行信道狀態(tài)信息計(jì)算單元14，其中，上行信道估計(jì)單元10用于根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道信息。上行信道估計(jì)單元10采用的信道估計(jì)方式為本領(lǐng)域較常用的方式基站側(cè)根據(jù)接收的已知導(dǎo)頻信號(hào)當(dāng)前信號(hào)來確定信道信息。假設(shè)導(dǎo)頻信號(hào)為S1，基站接收到經(jīng)信道H傳輸?shù)膶?dǎo)頻信號(hào)為S2，則S2＝H×S1+N，導(dǎo)頻信號(hào)S1是已知的，基站接收到的信號(hào)S2是可以檢測(cè)出的，N為噪聲信號(hào)，由于功率較小，可忽略；傳輸導(dǎo)頻信號(hào)的信道H通過S2/S1即可計(jì)算出，根據(jù)信道的相關(guān)性，與導(dǎo)頻信號(hào)一起傳輸?shù)臄?shù)據(jù)所使用信道也視為H。
瞬時(shí)信道狀態(tài)信息計(jì)算單元11用于計(jì)算估計(jì)上行信道的瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf。根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道Hu，其中，

是Hu的轉(zhuǎn)置。關(guān)于上行信道估計(jì)可參見前述上行信道估計(jì)單元10的相關(guān)描述。
長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性下行信道估計(jì)單元12用于根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)出下行信道信息He。即根據(jù)上行信道確定出下行信道，并通過統(tǒng)計(jì)特性確定出下行信道信息He。He的計(jì)算方式如下 計(jì)算下行信道的均值矩陣Hm和發(fā)射相關(guān)矩陣RT，其中，M為上行信道樣本數(shù)目，

為上行時(shí)刻t處的估計(jì)信道Ht的轉(zhuǎn)置；Nr為移動(dòng)終端的天線數(shù)；()*為共軛計(jì)算；按下式計(jì)算He其中，Hw為Nr×Nt維的復(fù)高斯隨機(jī)矩陣，其元素服從獨(dú)立同分布，具有零均值和單位方差；Hw為隨機(jī)產(chǎn)生的一個(gè)參數(shù)，一般的具有信道狀態(tài)信息計(jì)算的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP，Digital Signal Processor)均具備產(chǎn)生Hw的功能；Nr為接收端即用戶終端的天線數(shù)，Nt為發(fā)射端天線數(shù)。
權(quán)重系數(shù)確定單元13用于確定He、Hf之間的權(quán)重系數(shù)α。本發(fā)明的權(quán)重系數(shù)α為與信道相干時(shí)間和終端運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的一個(gè)系數(shù)因子，即α＝f(Tcoh，τD)，其中，Tcoh為信道的相干時(shí)間，τD為延時(shí)擴(kuò)展，f()為某函數(shù)。關(guān)于權(quán)重系數(shù)α的具體確定方式，將結(jié)合圖2進(jìn)行詳細(xì)描述。
下行信道狀態(tài)信息計(jì)算單元14用于根據(jù)He、Hf及α計(jì)算下行信道狀態(tài)信息Hd，具體計(jì)算公式為Hd＝(1-α)He+αHf。下行信道狀態(tài)信息計(jì)算單元14根據(jù)瞬時(shí)信道狀態(tài)信息計(jì)算單元11、長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性下行信道估計(jì)單元12和權(quán)重系數(shù)確定單元13的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，是一個(gè)純粹的計(jì)算單元。
計(jì)算下行信道狀態(tài)信息Hd時(shí)，也可以對(duì)權(quán)重系數(shù)α進(jìn)行修正后再按上述公式計(jì)算。例如以α的開方根或若干次冪進(jìn)行修正，可以α的平方根進(jìn)行修正，下行信道狀態(tài)信息或者以α的平方進(jìn)行修正，下行信道狀態(tài)信息Hd＝(1-α2)He+α2Hf。用于α修正的指數(shù)為正實(shí)數(shù)即可，并不局限于整數(shù)。
圖2為本發(fā)明的權(quán)重系數(shù)確定單元組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本發(fā)明的權(quán)重系數(shù)確定單元13包括時(shí)刻點(diǎn)信道提取模塊130、信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊131和數(shù)據(jù)幀時(shí)隙判斷及權(quán)重系數(shù)確定模塊132，其中，時(shí)刻點(diǎn)信道提取模塊130用于提取數(shù)據(jù)幀中第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻的估計(jì)信道以及所有上行時(shí)隙中間時(shí)刻的估計(jì)信道。圖3為L(zhǎng)TE系統(tǒng)中TDD幀結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，TDD幀包括7個(gè)TS時(shí)隙，分別為TS0至TS6，其中，TS0為下行時(shí)隙，TS1為上行時(shí)隙，TS2至TS6可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整為上行或下行時(shí)隙，圖中所示TS1至TS3為上行時(shí)隙，TS4至TS6為下行時(shí)隙。UpPTS為上行導(dǎo)頻時(shí)隙，DwPTS為下行導(dǎo)頻時(shí)隙，各時(shí)隙之間有保護(hù)間隔。各時(shí)隙的長(zhǎng)度如圖中標(biāo)示的數(shù)字所示，單位為微秒μs。第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻即950μs處。每個(gè)上行時(shí)隙中間時(shí)刻如圖中ρ1、ρ2、ρ3所示長(zhǎng)度的右端處。時(shí)刻點(diǎn)信道提取模塊130即確定上述時(shí)刻點(diǎn)的信道信息。
信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊131用于計(jì)算每個(gè)上行時(shí)隙中間時(shí)刻的估計(jì)信道與第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻的估計(jì)信道之間的相關(guān)系數(shù)，依序?yàn)棣?、ρ2...ρp，即圖中的ρ1、ρ2、ρ3。
圖3為圖2中信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊131包括信道間方差計(jì)算子模塊1310、上行信道估計(jì)誤差計(jì)算子模塊1311和信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算子模塊1312，其中，信道間方差計(jì)算子模塊1310用于計(jì)算上行時(shí)刻t處信道Ht(t)及上行時(shí)刻t+Δt處信道Ht(t+Δt)之間方差E{Ht(t)Ht(t+Δt)}。上行信道估計(jì)誤差計(jì)算子模塊1311用于計(jì)算上行信道的估計(jì)誤差

信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算子模塊1312用于計(jì)算上行時(shí)刻t處信道Ht(t)及上行時(shí)刻t+Δt處信道Ht(t+Δt)之間的相關(guān)系數(shù)ρ(t，t+Δt)，為其中，E{}為求方差計(jì)算，

為上行信道的估計(jì)誤差，與使用的信道估計(jì)誤差有關(guān)，例如，如果發(fā)射訓(xùn)練符號(hào)為正交訓(xùn)練符號(hào)，那么最小均方誤差(MMSE)信道估計(jì)的方差為 PT為訓(xùn)練符號(hào)發(fā)射功率；L為發(fā)射的導(dǎo)頻中訓(xùn)練符號(hào)數(shù)目；Nr為接收端的天線數(shù)；

為噪聲方差。
關(guān)于ρ(t，t+Δt)的算法，可參見N.Khaled，G.Leus，C.Desset and H.De Man發(fā)表的“A robust joint linear precoder and decoder MMSE design for slowly time-varying MIMO channels，”(In Proc.IEEE ICASSP，pp.IV.485-488，Montreal，Canada，May 2004)。
ρ(t，t+Δt)還可通過下式來表達(dá)

，

為取決于信道時(shí)變模型的函數(shù)，與信道時(shí)間間隔Δt和信道的多普勒頻率fD有關(guān)；例如如果信道矩陣元素的時(shí)間相關(guān)性服從經(jīng)典的九克斯模型(Jake′s模型)，那么這個(gè)相關(guān)系數(shù)函數(shù)可以按下式計(jì)算

其中，J0()表示零階第一類貝賽爾(Bessel)函數(shù)。
數(shù)據(jù)幀時(shí)隙判斷及權(quán)重系數(shù)確定模塊132用于判斷數(shù)據(jù)幀中下行時(shí)隙數(shù)q是否大于上行時(shí)隙數(shù)p，若是α的取值依序?yàn)棣?＝ρ1，α2＝ρ2，...αp＝ρp，否則α的取值依序?yàn)棣?＝ρ1，α2＝ρ2，...αp＝ρp。以圖4所示意的情況，上、下行時(shí)隙相等，則α1＝ρ1，α2＝ρ2，α3＝ρ3。
以下結(jié)合上述的確定裝置對(duì)本發(fā)明的時(shí)分雙工系統(tǒng)中預(yù)編碼裝置進(jìn)行說明。
圖5為本發(fā)明時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置的預(yù)編碼應(yīng)用示意圖，如圖5所示，示出了基站側(cè)對(duì)TDD信道的上下數(shù)據(jù)處理過程，基站根據(jù)接收到上行信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)處理，即采用本發(fā)明的下行信道狀態(tài)信息的確定裝置的處理方式來確定下行信道狀態(tài)信息，并將確定的下行信道狀態(tài)信息發(fā)送至預(yù)編碼處理單元，預(yù)編碼處理單元根據(jù)接收到的下行信道狀態(tài)信息進(jìn)行選擇相應(yīng)的編碼策略對(duì)待發(fā)射信號(hào)進(jìn)行編碼，并通過TDD信道發(fā)射。由于下行信道狀態(tài)信息更準(zhǔn)確，可提高系統(tǒng)的發(fā)射性能。
以下對(duì)本發(fā)明的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法進(jìn)行說明。
圖6為本發(fā)明時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法的流程圖，如圖6所示，本發(fā)明的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法包括 步驟601根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道信息。上行信道估計(jì)方法是公知技術(shù)，可參見本發(fā)明時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置部分相關(guān)描述，這里不再贅述。
步驟602計(jì)算步驟601估計(jì)的上行信道的瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf及根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)下行信道信息He。其中，He的計(jì)算方式如下 計(jì)算下行信道的均值矩陣Hm和發(fā)射相關(guān)矩陣RT，其中，M為上行信道樣本數(shù)目，

為上行時(shí)刻t處的估計(jì)信道Ht的轉(zhuǎn)置；Nr為移動(dòng)終端的天線數(shù)；()*為共軛計(jì)算；按下式計(jì)算He其中，Hw為Nr×Nt維的復(fù)高斯隨機(jī)矩陣，其元素服從獨(dú)立同分布，具有零均值和單位方差；Hw為隨機(jī)產(chǎn)生的一個(gè)參數(shù)，一般的具有信道狀態(tài)信息計(jì)算的DSP均具備產(chǎn)生Hw的功能；Nr為接收端即用戶終端的天線數(shù)，Nt為發(fā)射端天線數(shù)。根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道Hu，其中，

是Hu的轉(zhuǎn)置。
步驟603確定He、Hf之間的權(quán)重系數(shù)α。關(guān)于權(quán)重系數(shù)α的確定方式，可參見本發(fā)明時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置部分的描述，這里不再贅述。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，步驟602和步驟603的順序可以互換。
步驟604根據(jù)前述步驟計(jì)算的He、Hf及α計(jì)算下行信道狀態(tài)信息Hd，為Hd＝(1-α)He+αHf。
計(jì)算下行信道狀態(tài)信息Hd時(shí)，也可以對(duì)權(quán)重系數(shù)α進(jìn)行修正后再按上述公式計(jì)算。例如以α的開方根或若干次冪進(jìn)行修正，可以α的平方根進(jìn)行修正，下行信道狀態(tài)信息或者以α的平方進(jìn)行修正，下行信道狀態(tài)信息Hd＝(1-α2)He+α2Hf。用于α修正的指數(shù)為正實(shí)數(shù)即可，并不局限于整數(shù)。
以下結(jié)合上述的確定方法對(duì)本發(fā)明的時(shí)分雙工系統(tǒng)中預(yù)編碼方法進(jìn)行說明。
本發(fā)明的預(yù)編碼方法即是采用上述確定方法所確定的下行信道狀態(tài)信息對(duì)待發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編碼，將預(yù)編碼后的數(shù)據(jù)承載于TDD信道發(fā)送。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法，其特征在于，該方法包括
根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道信息，計(jì)算瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf及根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)下行信道信息He，并確定He、Hf之間的權(quán)重系數(shù)α，根據(jù)He、Hf及α確定行信道狀態(tài)信息Hd。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法，其特征在于，所述分別計(jì)算He與(1-α)、Hf與α之積，兩乘積之和即為Hd。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法，其特征在于，所述確定He、Hf之間的權(quán)重系數(shù)α，具體為
提取數(shù)據(jù)幀中第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻的估計(jì)信道以及所有上行時(shí)隙中間時(shí)刻的估計(jì)信道；
計(jì)算每個(gè)上行時(shí)隙中間時(shí)刻的估計(jì)信道與第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻的估計(jì)信道之間的相關(guān)系數(shù)，依序?yàn)棣?、ρ2...ρp；以及
判斷數(shù)據(jù)幀中下行時(shí)隙數(shù)q是否大于上行時(shí)隙數(shù)p，若是α的取值依序?yàn)棣?＝ρ1，α2＝ρ2，...αp＝ρp，否則α的取值依序?yàn)棣?＝ρ1，α2＝ρ2，...αp＝ρp。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法，其特征在于，所述計(jì)算信道的相關(guān)系數(shù)，具體為
ρ(t，t+Δt)為上行時(shí)刻t處信道Ht(t)及上行時(shí)刻t+Δt處信道Ht(t+Δt)之間的相關(guān)系數(shù)，E{}為求方差計(jì)算，
為上行信道的估計(jì)誤差。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法，其特征在于，所述計(jì)算瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf，具體為
根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道Hu，其中，
是Hu的轉(zhuǎn)置。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法，其特征在于，所述根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)下行信道He，具體為
計(jì)算下行信道的均值矩陣Hm和發(fā)射相關(guān)矩陣RT，M為上行信道樣本數(shù)目，
為上行時(shí)刻t處估計(jì)信道Ht的轉(zhuǎn)置；Nr為移動(dòng)終端的天線數(shù)；()*為共軛計(jì)算；按下式計(jì)算He其中，Hw為Nr×Nt維的復(fù)高斯隨機(jī)矩陣，Nt為發(fā)射端天線數(shù)。
7、一種基于權(quán)利要求1所述下行信道狀態(tài)信息的預(yù)編碼方法，包括
以權(quán)利要求1所確定的下行信道狀態(tài)信息進(jìn)行下行信道預(yù)編碼。
8、一種時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置，其特征在于，該裝置包括
上行信道估計(jì)單元，用于根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道；
瞬時(shí)信道狀態(tài)信息計(jì)算單元，用于計(jì)算估計(jì)上行信道的瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf；
長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性下行信道估計(jì)單元，用于根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)下行信道He；
權(quán)重系數(shù)確定單元，用于確定He、Hf之間的權(quán)重系數(shù)α；以及
下行信道狀態(tài)信息計(jì)算單元，用于根據(jù)He、Hf及α確定行信道狀態(tài)信息Hd。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置，其特征在于，所述下行信道狀態(tài)信息計(jì)算單元確定Hd，具體為
分別計(jì)算He與(1-α)、Hf與α之積，兩乘積之和即為Hd。
10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置，其特征在于，所述權(quán)重系數(shù)確定單元包括
時(shí)刻點(diǎn)信道提取模塊，用于提取數(shù)據(jù)幀中第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻的估計(jì)信道以及所有上行時(shí)隙中間時(shí)刻的估計(jì)信道；
信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊，用于計(jì)算每個(gè)上行時(shí)隙中間時(shí)刻的估計(jì)信道與第一上行時(shí)隙起始時(shí)刻的估計(jì)信道之間的相關(guān)系數(shù)，依序?yàn)棣?、ρ2...ρp；以及
數(shù)據(jù)幀時(shí)隙判斷及權(quán)重系數(shù)確定模塊，用于判斷數(shù)據(jù)幀中下行時(shí)隙數(shù)q是否大于上行時(shí)隙數(shù)p，若是α的取值依序?yàn)棣?＝ρ1，α2＝ρ2，...αp＝ρp，否則α的取值依序?yàn)棣?＝ρ1，α2＝P2，...αp＝ρp。
11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置，其特征在于，所述信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊包括
信道間方差計(jì)算子模塊，用于計(jì)算上行時(shí)刻t處信道Ht(t)及上行時(shí)刻t+Δt處信道Ht(t+Δt)之間方差E{Ht(t)Ht(t+Δt)}；
上行信道估計(jì)誤差計(jì)算子模塊，用于計(jì)算上行信道的估計(jì)誤差
以及
信道相關(guān)系數(shù)計(jì)算子模塊，用于計(jì)算上行時(shí)刻t處信道Ht(t)及上行時(shí)刻t+Δt處信道Ht(t+Δt)之間的相關(guān)系數(shù)ρ(t，t+Δt)，為
12、根據(jù)權(quán)利要求8所述的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置，其特征在于，所述瞬時(shí)信道狀態(tài)信息計(jì)算單元計(jì)算Hf，具體為
根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道Hu，其中，
是Hu的轉(zhuǎn)置。
13、根據(jù)權(quán)利要求8所述的時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定裝置，其特征在于，所述長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性下行信道估計(jì)單元估計(jì)He，具體為
計(jì)算下行信道的均值矩陣Hm和發(fā)射相關(guān)矩陣RT，M為上行信道樣本數(shù)目，
為上行時(shí)刻t處估計(jì)信道Ht的轉(zhuǎn)置；Nr為移動(dòng)終端的天線數(shù)；()*為共軛計(jì)算；按下式計(jì)算He其中，Hw為Nr×Nt維的復(fù)高斯隨機(jī)矩陣，Nt為發(fā)射端天線數(shù)。
14、一種基于權(quán)利要求8所述下行信道狀態(tài)信息的預(yù)編碼裝置，包括
信道預(yù)編碼單元，用于以權(quán)利要求8裝置所確定的下行信道狀態(tài)信息進(jìn)行下行信道預(yù)編碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種時(shí)分雙工系統(tǒng)中下行信道狀態(tài)信息的確定方法，涉及TDD系統(tǒng)中下行信道確定技術(shù)，為解決當(dāng)前下行信道確定不準(zhǔn)確而提出，所采用的技術(shù)方案是根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出上行信道信息，計(jì)算瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hf及根據(jù)長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)下行信道信息He，并確定He、Hf之間的權(quán)重系數(shù)α，根據(jù)He、Hf及α確定行信道狀態(tài)信息Hd。本發(fā)明還同時(shí)公開了一種實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置以及應(yīng)用上述方法與裝置的預(yù)編碼方法與裝置。本發(fā)明降低了由于信道互惠條件被破壞所導(dǎo)致的預(yù)編碼性能惡化，提高了下行發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H04W52/00GK101400117SQ200710175220
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者劉云輝, 張孝林, 翔 李 申請(qǐng)人:聯(lián)想(上海)有限公司