CN101400117A - 下行信道状态信息确定方法与装置及预编码方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法，涉及TDD系统中下行信道确定技术，为解决当前下行信道确定不准确而提出，所采用的技术方案是：根据导频信号估计出上行信道信息，计算瞬时信道状态信息H_f及根据长期信道统计特性估计下行信道信息H_e，并确定H_e、H_f之间的权重系数α，根据H_e、H_f及α确定行信道状态信息H_d。本发明还同时公开了一种实现上述方法的装置以及应用上述方法与装置的预编码方法与装置。本发明降低了由于信道互惠条件被破坏所导致的预编码性能恶化，提高了下行发射系统的稳定性。

Description

下行信道状态信息确定方法与装置及预编码方法与装置

技术领域

本发明涉及时分双工(TDD，Time Division Duplex)系统中下行信道状态信息确定及应用技术，尤其涉及时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法与装置、下行信道预编码方法与装置。

背景技术

随着无线通信技术的发展，人们对无线传输的有效性和可靠性提出了更高的要求。为了面向未来、打造持续的竞争力，第三代移动通信全球标准化组织(3GPP)于2004年12月正式成立了长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统研究项目。LTE制定的出发点是保证3GPP未来十年的竞争力，使其从性能、功能、成本上得到全面提升。相对于3GPP Release6，其下行频谱效率将提高3至4倍，上行提高2至3倍。为支持较高传输速率，在系统设计中采用多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)技术，包括空间复用、预编码和发射分集等。其中的预编码是LTE支持高传输速率的重要技术之一，首先获得待传输数据信道的状态信息，根据获得的信道状态信息进行相应编码，可获得较高的性能增益。

对于TDD系统，在信道相干时间内，可以利用信道的互惠属性，将上行信道估计作为下行信道信息来进行预编码。上行信道估计实现相对较容易，基站侧根据导频信号即可完成上行信道的估计，假设估计的上行信道为H_u，根据互惠原则，H_u的转置

即为下行信道，基站侧发射机直接将

视为下行信道估计进行相应的预编码。但是，一些条件下TDD系统中信道的互惠属性会被破坏，例如，当用户终端UE处于高速移动状态时，由于多普勒扩展或延迟扩展，信道的互惠属性被破坏；或当上下行时隙间隔大于信道的相干时间时，信道的互惠属性也会被破坏。另外，信道互惠属性只能应用于天线之间的无线信道，但实际上，信道是在基带处理单元进行测量和估计的，不同的发射和接收射频链路也被包含在前向或反向链路中，而链路具有不同的传输特性，这必将导致估计的上行信道与实际的下行信道之间存在偏差。还有，在多媒体等非对称业务条件下，上行时隙数将少于下行时隙数目，导致上下行时隙间隔进一步增大，也导致了信道互惠属性的破坏。最后，信号处理的延迟时间等，都会影响发射机获得预编码发射所需的准确的信道信息。基于上述原因，基于信道互惠属性的发射性能必将下降。

现有方案根据信道互惠属性原理，采用标定的方式对估计信道进行处理，对由于上行和下行不同的射频链路所引起的信道偏差进行标定，基站使用标定后的信道信息进行预编码发射处理。但此方案只解决了由于上下行不同射频链路所造成的信道互惠属性破坏的问题。现有方案中另一种解决方法是通过反馈信道反馈部分信道信息给发射机，再结合根据信道互惠属性获得的下行信道信息，以共同确定发射信道信息。其缺点是：需要专门的反馈信道，反馈信息降低了频谱效率。

上述现有技术方案可参见公开号为CN1751484、CN1653768的中国专利文件的相关描述。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法与装置以及下行信道预编码方法与装置，能提供较准确的下行信道状态信息及获取较佳的预编码效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法，包括：

根据导频信号估计出上行信道信息，计算瞬时信道状态信息H_f及根据长期信道统计特性估计下行信道信息H_e，并确定H_e、H_f之间的权重系数α，根据H_e、H_f及α确定行信道状态信息H_d。

其中，所述分别计算H_e与(1-α)、H_f与α之积，两乘积之和即为H_d。

其中，所述确定H_e、H_f之间的权重系数α，包括：

提取数据帧中第一上行时隙起始时刻的估计信道以及所有上行时隙中间时刻的估计信道；

计算每个上行时隙中间时刻的估计信道与第一上行时隙起始时刻的估计信道之间的相关系数，依序为ρ₁、ρ₂...ρ_p；以及

判断数据帧中下行时隙数q是否大于上行时隙数p，若是α的取值依序为：α₁＝ρ₁，α₂＝ρ₂，...α_p＝ρ_p， ${\mathrm{\α}}_{p+1}={\mathrm{\ρ}}_p^2,$ ${\mathrm{\α}}_{p+2}={\mathrm{\ρ}}_p^4,...{\mathrm{\α}}_q={\mathrm{\ρ}}_p^{2(q-p)};$ 否则α的取值依序为：α₁＝ρ₁，α₂＝ρ₂，...α_p＝ρ_p。

其中，计算信道的相关系数，包括：

${\mathrm{\ρ}}_{(t,t+\mathrm{\Δt})}=E\left\{H_t\left(t\right)H_t(t+\mathrm{\Δt})\right\}/[1-{\mathrm{\σ}}_e^2],$ ρ_(t，t+Δt)为上行时刻t处信道H_t(t)及上行时刻t+Δt处信道H_t(t+Δt)之间的相关系数，E{}为求方差计算，

为上行信道的估计误差。

其中，计算瞬时信道状态信息H_f，包括：

根据导频信号估计出上行信道H_u， $H_f=H_u^{\′}$ ，其中，

是H_u的转置。

其中，根据长期信道统计特性估计下行信道H_e，包括：

计算下行信道的均值矩阵H_m和发射相关矩阵R_T， $H_m=\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t^{\′},$ $R_T=\frac{1}{N_r}(\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t{H}_t^{*}-H_m{H}_m^{*}),$ M为上行信道样本数目，

为上行时刻t处估计信道H_t的转置；N_r为移动终端的天线数；()^*为共轭计算；按下式计算H_e： $H_e=H_m+H_w{R}_T^{1/2},$ 其中，H_w为N_r×N_t维的复高斯随机矩阵，N_t为发射端天线数。

一种基于前述方法所确定下行信道状态信息的预编码方法，包括：

以前述方法所确定下行信道状态信息进行下行信道预编码。

一种时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置，包括：

上行信道估计单元，用于根据导频信号估计出上行信道；

瞬时信道状态信息计算单元，用于计算估计上行信道的瞬时信道状态信息H_f；

长期信道统计特性下行信道估计单元，用于根据长期信道统计特性估计下行信道H_e；

权重系数确定单元，用于确定H_e、H_f之间的权重系数α；以及

下行信道状态信息计算单元，用于根据H_e、H_f及α确定行信道状态信息H_d。

其中，所述下行信道状态信息计算单元确定H_d，具体为：

分别计算H_e与(1-α)、H_f与α之积，两乘积之和即为H_d。

其中，所述权重系数确定单元包括：

时刻点信道提取模块，用于提取数据帧中第一上行时隙起始时刻的估计信道以及所有上行时隙中间时刻的估计信道；

信道相关系数计算模块，用于计算每个上行时隙中间时刻的估计信道与第一上行时隙起始时刻的估计信道之间的相关系数，依序为ρ₁、ρ₂...ρ_p；以及

数据帧时隙判断及权重系数确定模块，用于判断数据帧中下行时隙数q是否大于上行时隙数p，若是α的取值依序为：α₁＝ρ₁，α₂＝ρ₂，...α_p＝ρ_p， ${\mathrm{\α}}_{p+1}={\mathrm{\ρ}}_p^2,$ ${\mathrm{\α}}_{p+2}={\mathrm{\ρ}}_p^4,...{\mathrm{\α}}_q={\mathrm{\ρ}}_p^{2(q-p)};$ 否则α的取值依序为：α₁＝ρ₁，α₂＝ρ₂，...α_p＝ρ_p。

其中，所述信道相关系数计算模块包括：

信道间方差计算子模块，用于计算上行时刻t处信道H_t(t)及上行时刻t+Δt处信道H_t(t+Δt)之间方差E{H_t(t)H_t(t+Δt)}；

上行信道估计误差计算子模块，用于计算上行信道的估计误差

；以及

信道相关系数计算子模块，用于计算上行时刻t处信道H_t(t)及上行时刻t+Δt处信道H_t(t+Δt)之间的相关系数ρ_(t，t+Δt)，为： $E\left\{H_t\left(t\right)H_t(t+\mathrm{\Δt})\right\}/[1-{\mathrm{\σ}}_e^2].$

其中，所述瞬时信道状态信息计算单元计算H_f，包括：

根据导频信号估计出上行信道H_u， $H_f=H_u^{\′},$ 其中，

是H_u的转置。

其中，所述长期信道统计特性下行信道估计单元估计H_e，包括：

计算下行信道的均值矩阵H_m和发射相关矩阵R_T， $H_m=\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t^{\′},$ $R_T=\frac{1}{N_r}(\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t^{*}{H}_t-H_m^{*}{H}_m),$ M为上行信道样本数目，为上行时刻t处估计信道H_t的转置；N_r为移动终端的天线数；()^*为共轭计算；按下式计算H_e： $H_e=H_m+H_w{R}_T^{1/2},$ 其中，H_w为N_r×N_t维的复高斯随机矩阵，N_t为发射端天线数。

一种基于前述装置所确定下行信道状态信息的预编码装置，包括：

信道预编码单元，用于以前述装置所确定的下行信道状态信息进行下行信道预编码。

在信道互惠属性破坏时为避免所计算瞬时信道状态信息的偏差较大，本发明下行信道状态信息的确定方法与装置通过确定瞬时信道状态信息H_f、根据长期信道统计特性估计的下行信道H_e以及它们之间的权重系数α来确定下行信道状态信息，这样当信道之间的相关系数变小也即时隙间隔靠近或大于信道的相干时间时，下行信道估计更倾向于使用长期信道统计特性所估计的信道信息，即信道的慢变分量；反之，下行信道估计更趋向于采用瞬时信道状态信息Hf所估计的信道信息，即充分利用了上下行信道的互惠属性。上述技术方案的优点是：降低了由于信道互惠条件被破坏所导致的预编码性能恶化。为解决目前预编码技术中所使用的瞬时信道状态信息不准确，本发明的预编码方法与装置通过采用前述方式确定的下行信道状态信息进行预编码，提高了下行发射系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置的组成结构示意图；

图2为本发明的权重系数确定单元组成结构示意图；

图3为图2中信道相关系数计算模块组成结构示意图；

图4为LTE系统中TDD帧结构示意图；

图5为本发明时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置的预编码应用示意图；

图6为本发明时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法的流程图。

具体实施方式

本发明利用TDD系统信道的互惠特性，可根据估计出的上行信道来确定下行信道，非常地快捷方便，而下行信道又是预编码所必需的信息。但是，信道的互惠特性很容易被破坏，这必将导致所确定的下行信道信息不准确，从而影响预编码的效果。本发明通过确定瞬时信道状态信息H_f、根据长期信道统计特性估计的下行信道H_e以及它们之间的权重系数α来确定下行信道状态信息。这样，当信道之间的相关系数变小也即时隙间隔靠近或大于信道的相干时间时，下行信道估计更倾向于使用长期信道统计特性所估计的信道信息，即信道的慢变分量；反之，下行信道估计更趋向于采用瞬时信道状态信息H_f所估计的信道信息，即充分利用了上下行信道的互惠属性。本发明所确定的下行信道状态信息更准确，基于下行信道状态信息的预编码技术可提高系统的发射性能。以下结合附图对本发明进行详细描述。

图1为本发明时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置的组成结构示意图，如图1所示，本发明的时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置包括上行信道估计单元10、瞬时信道状态信息计算单元11、长期信道统计特性下行信道估计单元12、权重系数确定单元13和下行信道状态信息计算单元14，其中，上行信道估计单元10用于根据导频信号估计出上行信道信息。上行信道估计单元10采用的信道估计方式为本领域较常用的方式：基站侧根据接收的已知导频信号当前信号来确定信道信息。假设导频信号为S1，基站接收到经信道H传输的导频信号为S2，则S2＝H×S1+N，导频信号S1是已知的，基站接收到的信号S2是可以检测出的，N为噪声信号，由于功率较小，可忽略；传输导频信号的信道H通过S2/S1即可计算出，根据信道的相关性，与导频信号一起传输的数据所使用信道也视为H。

瞬时信道状态信息计算单元11用于计算估计上行信道的瞬时信道状态信息H_f。根据导频信号估计出上行信道H_u， $H_f=H_u^{\′},$ 其中，是H_u的转置。关于上行信道估计可参见前述上行信道估计单元10的相关描述。

长期信道统计特性下行信道估计单元12用于根据长期信道统计特性估计出下行信道信息H_e。即根据上行信道确定出下行信道，并通过统计特性确定出下行信道信息H_e。H_e的计算方式如下：

计算下行信道的均值矩阵H_m和发射相关矩阵R_T，其中， $H_m=\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t^{\′},$ $R_T=\frac{1}{N_r}(\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t{H}_t^{*}-H_m{H}_m^{*}),$ M为上行信道样本数目，为上行时刻t处的估计信道H_t的转置；N_r为移动终端的天线数；()^*为共轭计算；按下式计算H_e： $H_e=H_m+H_w{R}_T^{1/2},$ 其中，H_w为N_r×N_t维的复高斯随机矩阵，其元素服从独立同分布，具有零均值和单位方差；H_w为随机产生的一个参数，一般的具有信道状态信息计算的数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)均具备产生H_w的功能；N_r为接收端即用户终端的天线数，N_t为发射端天线数。

权重系数确定单元13用于确定H_e、H_f之间的权重系数α。本发明的权重系数α为与信道相干时间和终端运动速度有关的一个系数因子，即α＝f(T_coh，τ_D)，其中，T_coh为信道的相干时间，τ_D为延时扩展，f()为某函数。关于权重系数α的具体确定方式，将结合图2进行详细描述。

下行信道状态信息计算单元14用于根据H_e、H_f及α计算下行信道状态信息H_d，具体计算公式为：H_d＝(1-α)H_e+αH_f。下行信道状态信息计算单元14根据瞬时信道状态信息计算单元11、长期信道统计特性下行信道估计单元12和权重系数确定单元13的计算结果进行计算，是一个纯粹的计算单元。

计算下行信道状态信息H_d时，也可以对权重系数α进行修正后再按上述公式计算。例如以α的开方根或若干次幂进行修正，可以α的平方根进行修正，下行信道状态信息 $H_d=(1-\sqrt{\mathrm{\α}})H_e+\sqrt{\mathrm{\α}}{H}_f;$ 或者以α的平方进行修正，下行信道状态信息H_d＝(1-α²)H_e+α²H_f。用于α修正的指数为正实数即可，并不局限于整数。

图2为本发明的权重系数确定单元组成结构示意图，如图2所示，本发明的权重系数确定单元13包括时刻点信道提取模块130、信道相关系数计算模块131和数据帧时隙判断及权重系数确定模块132，其中，时刻点信道提取模块130用于提取数据帧中第一上行时隙起始时刻的估计信道以及所有上行时隙中间时刻的估计信道。图3为LTE系统中TDD帧结构示意图，如图3所示，TDD帧包括7个TS时隙，分别为TS0至TS6，其中，TS0为下行时隙，TS1为上行时隙，TS2至TS6可根据需要动态调整为上行或下行时隙，图中所示TS1至TS3为上行时隙，TS4至TS6为下行时隙。UpPTS为上行导频时隙，DwPTS为下行导频时隙，各时隙之间有保护间隔。各时隙的长度如图中标示的数字所示，单位为微秒μs。第一上行时隙起始时刻即950μs处。每个上行时隙中间时刻如图中ρ₁、ρ₂、ρ₃所示长度的右端处。时刻点信道提取模块130即确定上述时刻点的信道信息。

信道相关系数计算模块131用于计算每个上行时隙中间时刻的估计信道与第一上行时隙起始时刻的估计信道之间的相关系数，依序为ρ₁、ρ₂...ρ_p，即图中的ρ₁、ρ₂、ρ₃。

图3为图2中信道相关系数计算模块组成结构示意图，如图3所示，信道相关系数计算模块131包括信道间方差计算子模块1310、上行信道估计误差计算子模块1311和信道相关系数计算子模块1312，其中，信道间方差计算子模块1310用于计算上行时刻t处信道H_t(t)及上行时刻t+Δt处信道H_t(t+Δt)之间方差E{H_t(t)H_t(t+Δt)}。上行信道估计误差计算子模块1311用于计算上行信道的估计误差

信道相关系数计算子模块1312用于计算上行时刻t处信道H_t(t)及上行时刻t+Δt处信道H_t(t+Δt)之间的相关系数ρ_(t，t+Δt)，为： $E\left\{H_t\left(t\right)H_t(t+\mathrm{\Δt})\right\}/[1-{\mathrm{\σ}}_e^2].$ 其中，E{}为求方差计算，为上行信道的估计误差，与使用的信道估计误差有关，例如，如果发射训练符号为正交训练符号，那么最小均方误差(MMSE)信道估计的方差为：

${\mathrm{\σ}}_e^2=1/(1+P_{T}L/N_r{\mathrm{\σ}}_n^2)$

P_T为训练符号发射功率；L为发射的导频中训练符号数目；N_r为接收端的天线数；

为噪声方差。

关于ρ_(t，t+Δt)的算法，可参见N.Khaled，G.Leus，C.Desset and H.De Man发表的“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)还可通过下式来表达：

，

为取决于信道时变模型的函数，与信道时间间隔Δt和信道的多普勒频率f_D有关；例如：如果信道矩阵元素的时间相关性服从经典的九克斯模型(Jake′s模型)，那么这个相关系数函数可以按下式计算：

其中，J₀()表示零阶第一类贝赛尔(Bessel)函数。

数据帧时隙判断及权重系数确定模块132用于判断数据帧中下行时隙数q是否大于上行时隙数p，若是α的取值依序为：α₁＝ρ₁，α₂＝ρ₂，...α_p＝ρ_p， ${\mathrm{\α}}_{p+1}={\mathrm{\ρ}}_p^2,$ 否则α的取值依序为：α₁＝ρ₁，α₂＝ρ₂，...α_p＝ρ_p。以图4所示意的情况，上、下行时隙相等，则α₁＝ρ₁，α₂＝ρ₂，α₃＝ρ₃。

以下结合上述的确定装置对本发明的时分双工系统中预编码装置进行说明。

图5为本发明时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置的预编码应用示意图，如图5所示，示出了基站侧对TDD信道的上下数据处理过程，基站根据接收到上行信号进行信道估计处理，即采用本发明的下行信道状态信息的确定装置的处理方式来确定下行信道状态信息，并将确定的下行信道状态信息发送至预编码处理单元，预编码处理单元根据接收到的下行信道状态信息进行选择相应的编码策略对待发射信号进行编码，并通过TDD信道发射。由于下行信道状态信息更准确，可提高系统的发射性能。

以下对本发明的时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法进行说明。

图6为本发明时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法的流程图，如图6所示，本发明的时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法包括：

步骤601：根据导频信号估计出上行信道信息。上行信道估计方法是公知技术，可参见本发明时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置部分相关描述，这里不再赘述。

步骤602：计算步骤601估计的上行信道的瞬时信道状态信息Hf及根据长期信道统计特性估计下行信道信息H_e。其中，H_e的计算方式如下：

计算下行信道的均值矩阵H_m和发射相关矩阵R_T，其中， $H_m=\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t^{\′},$ $R_T=\frac{1}{N_r}(\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t^{*}{H}_t-H_m^{*}{H}_m),$ M为上行信道样本数目，

为上行时刻t处的估计信道H_t的转置；N_r为移动终端的天线数；()^*为共轭计算；按下式计算H_e： $H_e=H_m+H_w{R}_T^{1/2},$ 其中，H_w为N_r×N_t维的复高斯随机矩阵，其元素服从独立同分布，具有零均值和单位方差；H_w为随机产生的一个参数，一般的具有信道状态信息计算的DSP均具备产生H_w的功能；N_r为接收端即用户终端的天线数，N_t为发射端天线数。根据导频信号估计出上行信道H_u， $H_f=H_u^{\′},$ 其中，

是H_u的转置。

步骤603：确定H_e、H_f之间的权重系数α。关于权重系数α的确定方式，可参见本发明时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置部分的描述，这里不再赘述。

本领域技术人员应当理解，步骤602和步骤603的顺序可以互换。

步骤604：根据前述步骤计算的H_e、H_f及α计算下行信道状态信息H_d，为：H_d＝(1-α)H_e+αH_f。

计算下行信道状态信息H_d时，也可以对权重系数α进行修正后再按上述公式计算。例如以α的开方根或若干次幂进行修正，可以α的平方根进行修正，下行信道状态信息 $H_d=(1-\sqrt{\mathrm{\α}})H_e+\sqrt{\mathrm{\α}}{H}_f;$ 或者以α的平方进行修正，下行信道状态信息H_d＝(1-α²)H_e+α²H_f。用于α修正的指数为正实数即可，并不局限于整数。

以下结合上述的确定方法对本发明的时分双工系统中预编码方法进行说明。

本发明的预编码方法即是采用上述确定方法所确定的下行信道状态信息对待发射数据进行预编码，将预编码后的数据承载于TDD信道发送。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (14)

1、一种时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法，其特征在于，该方法包括：

根据导频信号估计出上行信道信息，计算瞬时信道状态信息H_f及根据长期信道统计特性估计下行信道信息H_e，并确定H_e、H_f之间的权重系数α，根据H_e、H_f及α确定行信道状态信息H_d。

2、根据权利要求1所述的时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法，其特征在于，所述分别计算H_e与(1-α)、H_f与α之积，两乘积之和即为H_d。

3、根据权利要求1所述的时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法，其特征在于，所述确定H_e、H_f之间的权重系数α，具体为：

提取数据帧中第一上行时隙起始时刻的估计信道以及所有上行时隙中间时刻的估计信道；

计算每个上行时隙中间时刻的估计信道与第一上行时隙起始时刻的估计信道之间的相关系数，依序为ρ₁、ρ₂...ρ_p；以及

判断数据帧中下行时隙数q是否大于上行时隙数p，若是α的取值依序为：α₁＝ρ₁，α₂＝ρ₂，...α_p＝ρ_p， ${\mathrm{\α}}_{p+1}={\mathrm{\ρ}}_p^2,$ ${\mathrm{\α}}_{p+2}={\mathrm{\ρ}}_p^4,...{\mathrm{\α}}_q={\mathrm{\ρ}}_p^{2(q-p)};$ 否则α的取值依序为：α₁＝ρ₁，α₂＝ρ₂，...α_p＝ρ_p。

4、根据权利要求3所述的时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法，其特征在于，所述计算信道的相关系数，具体为：

${\mathrm{\ρ}}_{(t,t+\mathrm{\Δt})}=E\left\{H_t\left(t\right)H_t(t+\mathrm{\Δt})\right\}/[1-{\mathrm{\σ}}_e^2],$ ρ_(t，t+Δt)为上行时刻t处信道H_t(t)及上行时刻t+Δt处信道H_t(t+Δt)之间的相关系数，E{}为求方差计算，

为上行信道的估计误差。

5、根据权利要求1所述的时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法，其特征在于，所述计算瞬时信道状态信息H_f，具体为：

根据导频信号估计出上行信道H_u， $H_f=H_u^{\′},$ 其中，是H_u的转置。

6、根据权利要求1所述的时分双工系统中下行信道状态信息的确定方法，其特征在于，所述根据长期信道统计特性估计下行信道H_e，具体为：

计算下行信道的均值矩阵H_m和发射相关矩阵R_T， $H_m=\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t^{\′},$ $R_T=\frac{1}{N_r}(\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t{H}_t^{*}-H_m{H}_m^{*}),$ M为上行信道样本数目，

为上行时刻t处估计信道H_t的转置；N_r为移动终端的天线数；()^*为共轭计算；按下式计算H_e： $H_e=H_m+H_w{R}_T^{1/2},$ 其中，H_w为N_r×N_t维的复高斯随机矩阵，N_t为发射端天线数。

7、一种基于权利要求1所述下行信道状态信息的预编码方法，包括：

以权利要求1所确定的下行信道状态信息进行下行信道预编码。

8、一种时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置，其特征在于，该装置包括：

上行信道估计单元，用于根据导频信号估计出上行信道；

瞬时信道状态信息计算单元，用于计算估计上行信道的瞬时信道状态信息H_f；

长期信道统计特性下行信道估计单元，用于根据长期信道统计特性估计下行信道H_e；

权重系数确定单元，用于确定H_e、H_f之间的权重系数α；以及

下行信道状态信息计算单元，用于根据H_e、H_f及α确定行信道状态信息H_d。

9、根据权利要求8所述的时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置，其特征在于，所述下行信道状态信息计算单元确定H_d，具体为：

分别计算H_e与(1-α)、H_f与α之积，两乘积之和即为H_d。

10、根据权利要求8所述的时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置，其特征在于，所述权重系数确定单元包括：

时刻点信道提取模块，用于提取数据帧中第一上行时隙起始时刻的估计信道以及所有上行时隙中间时刻的估计信道；

信道相关系数计算模块，用于计算每个上行时隙中间时刻的估计信道与第一上行时隙起始时刻的估计信道之间的相关系数，依序为ρ₁、ρ₂...ρ_p；以及

数据帧时隙判断及权重系数确定模块，用于判断数据帧中下行时隙数q是否大于上行时隙数p，若是α的取值依序为：α₁＝ρ₁，α₂＝ρ₂，...α_p＝ρ_p， ${\mathrm{\α}}_{p+1}={\mathrm{\ρ}}_p^2,$ ${\mathrm{\α}}_{p+2}={\mathrm{\ρ}}_p^4,...{\mathrm{\α}}_q={\mathrm{\ρ}}_p^{2(q-p)};$ 否则α的取值依序为：α₁＝ρ₁，α₂＝P₂，...α_p＝ρ_p。

11、根据权利要求10所述的时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置，其特征在于，所述信道相关系数计算模块包括：

信道间方差计算子模块，用于计算上行时刻t处信道H_t(t)及上行时刻t+Δt处信道H_t(t+Δt)之间方差E{H_t(t)H_t(t+Δt)}；

上行信道估计误差计算子模块，用于计算上行信道的估计误差

以及

信道相关系数计算子模块，用于计算上行时刻t处信道H_t(t)及上行时刻t+Δt处信道H_t(t+Δt)之间的相关系数ρ_(t，t+Δt)，为： $E\left\{H_t\left(t\right)H_t(t+\mathrm{\Δt})\right\}/[1-{\mathrm{\σ}}_e^2].$

12、根据权利要求8所述的时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置，其特征在于，所述瞬时信道状态信息计算单元计算H_f，具体为：

根据导频信号估计出上行信道H_u， $H_f=H_u^{\′},$ 其中，

是H_u的转置。

13、根据权利要求8所述的时分双工系统中下行信道状态信息的确定装置，其特征在于，所述长期信道统计特性下行信道估计单元估计H_e，具体为：

计算下行信道的均值矩阵H_m和发射相关矩阵R_T， $H_m=\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t^{\′},$ $R_T=\frac{1}{N_r}(\frac{1}{M}\underset{t=-M+1}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{H}_t^{*}{H}_t-H_m^{*}{H}_m),$ M为上行信道样本数目，

为上行时刻t处估计信道H_t的转置；N_r为移动终端的天线数；()^*为共轭计算；按下式计算H_e： $H_e=H_m+H_w{R}_T^{1/2},$ 其中，H_w为N_r×N_t维的复高斯随机矩阵，N_t为发射端天线数。

14、一种基于权利要求8所述下行信道状态信息的预编码装置，包括：

信道预编码单元，用于以权利要求8装置所确定的下行信道状态信息进行下行信道预编码。

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