CN102067477A

CN102067477A - Mimo系统中用于信道特性测试和通信的方法和装置

Info

Publication number: CN102067477A
Application number: CN2008801300237A
Authority: CN
Inventors: 童辉; 金珊; 沈钢; 陈继明
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: CN102067477B; WO2010009580A1

Abstract

本发明提出了在MIMO系统中用于信道特性测试和通信的方法。根据该方法，发射机根据发射、接收天线之间的信道统计特性来分配对应于不同发射方向的导频信号的发射功率，接收机根据该导频信号确定信道状态信息，从而优化MIMO系统中的信道特性测试的精度，改善系统性能。还可以将部分对信道特性测试贡献非常小的导频信号替换承数据信号，从而可以进一步提高系统吞吐量。

Description

MIMO系统中用于信道特性测试

和通信的方法和装置技术领域

本发明涉及多输入多输出（MIMO ) 系统，尤其涉及 MIMO系统中用于信道特性测试和通信的方法和装置。背景技术

在许多成熟的或发展中的通信标准中，导频（pilot ) 都是系统设计中非常重要的一个方面。一个好的导频设计将使得精确的估计信道参数成为可能，并因此可以改进系统吞吐量和 /或误码性能。然而，导频也要消耗无线接入资源，例如频率子载波和时隙，换言之，导频也会造成系统开销。

在 MIMO系统中，导频造成的开销可能非常显著。理论上，随着发射、接收天线数量的增加，系统吞吐量也将上升。然而在实际系统中，随着发射、接收天线数量的增加，需要估计的信道系数也随之增加，导频开销在系统总时频资源中的比例也随之上升，因而当发射、接收天线超过一定数量时，甚至可能出现系统吞吐量不升反降的情况。很明显，导频开销可能成为 MIMO系统吞吐量的瓶颈。

为了这个目的和其他目的，需要一种技术用于在 MIMO系统中提高系统吞吐量。发明内容

对于一个频域平坦衰落、时域块衰落（temporally block fading )、空间相关 ( spatially correlated ) 的 MIMO系统，输入输出之间的关系可以表示为

Y = HX + N

其中，表示发射信号，维度为 N_T x N_s; y表示接收信号，维度为 N_R N_s; H表示信道传输矩阵，维度为 N_R x N_T; N表示白噪声，维确认本度为 N_R x N_s。这里的 N_R、 N_T、 N_s分别表示接收天线数量、发射天线数量、发射（接收）信号时域（符号）长度，并且满足 N_s个信号的时间长度小于信道相干时间（ coherence time )。

在文献 "用于相关 MIMO 信道最优化测试的发射信号设计 ( Transmit Signal Design for Optimal Estimation of Correlated MIMO Channels ), IEEE Transactions on Signal Processing, vol.52 , No.2 , February 2004" 中，相关 MIMO信道条件下最优化信道测试的发射信号的形式得到研究，该文献在下文中简称为文献 1。在文献 1 中，所采用的相关信道模型为虚拟信道表示法 ( virtual channel representation , VCR ), 其对应于

H = U_R" {H_lld ® M)U_T

其中， U_R、 ^是两个维度分别为 N_R x N_R、 N_T x N_T的复数酉矩阵； H"_d 表示一个具有独立同分布 ( independent identically distributed , iid )的元素的复数高斯矩阵； Λ 表示一个所有元素均为非负实数的掩模矩阵； H,, 和 M的维度均为 N_R x N_T ; 其中 ®表示矩阵哈达玛乘积 ( Hadamard product )，（表示厄密特转置( Hermitian transpose )。 VCR 信道模型的具体内容可见于文献 "解构多天线衰落信道 ( Deconstructing Multiantenna Fading Channels ), IEEE Transactions on

Signal Processing, vol.50 , No.10 , October 2002" , 该文献在下文中简称为文献 2。

根据文献 1的研究结果，在发射端已知^、 ^和的情况下，如果用于信道测试的发射信号总功率受到限制，则采用最小均方差

( MMSE ) 和最大条件互信息（ conditional mutual information , CMI ) 这两种标准所得到的最优化信道测试精度的发射信号 ^具有相似的形式，如下式所示

X = U"D ',

其中，是一个所有元素为非负实数的对角矩阵。

关于上述发射信号的最优化信道测试精度的信号形式，其直观的物理解释是 "波束扫描（beam scanning )" , 即：在信号的第一个符号，发射机将信号的部分功率分配到对应于^的第一列的 "发射方向"；在信号的第二个符号，发射机将信号的剩余功率中的一部分分配到对应于 ^的第二列的 "发射方向"；在信号; if的其他符号，重复类似的操作，直至发射机"扫描"过的各列所跨越的整个空间。根据文献 2的内容， ^的各列对应于信道协方差矩阵的本征向量。信道协方差矩阵归一化之后得到信道相关矩阵，有时为了运算方便，将采用相关矩阵。本领域技术人员应能理解，信道协方差矩阵和信道相关矩阵在本质上是一样的。这里^的某列所对应的 "发射方向"是指：在发射信号时，将^的该列数据作为加权因子作用于各发射天线所形成的波束方向。

文献 1给出了几种特定情况下上述对角矩阵 D的结果：

1 )对于独立衰落信道，总是一个单位矩阵。这意味着所有的发射方向具有同样的重要性，需要平均分配功率。

2 )在渐进地低信噪比（ SNR )情况下，中仅有一个元素为正值，其余均为 0。 Z)中的唯一正值元素 ^据以下规则确定。令

w,, _n ■■■ m、_Nr

m₂₁ m₂₂ · · · m_2N

M = . .

― 、 ^mN_R l ^mN_RN_T _

且有 m = m-, ∑ i )² ∑ ₂ )² … ∑(^w" ）² 。

在最大条件互信息和最小均方差两种标准下，正值元素的索引编号分别对应于/ ¾和中最大值的索引编号。

令 H_v = H_lid ® ，其中下标 v表示虚域 ( virtual domain )。在低信噪比情况下，功率将被分配给最为重要的方向。 H_v的每一列对应于一个发射方向，基于最优化准则，所有的功率将被分配给对应于或^ 的最大值的发射方向。

3 ) 在多路输入单路输出（MISO ) 情况下，对应于各发射方向的信号的功率分配对应于下式：

' Ν_τ · SNR =

p '

上式通常被称为注水算法，其中， Pi对应于分配给第 i个方向，即信道协方差矩阵的第 i个本征向量所对应的方向，的功率， P_t。_tal对应于信号的总功率， λ ί对应于信道协方差矩阵的第 i个本征值，而 (z)+表示在 z和 0之间取较大值。

文献 1 中的上述结论是在窄带 MIMO系统中得出的，但如果宽带 MIMO系统满足频域平坦衰落、时域块衰落、空间特性相关的条件，上述结论同样可以推广到宽带 MIMO 系统，例如采用正交频分复用 ( OFDM )技术的 MIMO系统。

以一个 2 χ 1 的 MISO系统为例（MISO系统可以作为 MIMO系统的特例），该 MISO 系统频域平坦衰落、时域块衰落、空间特性相关，其输入输出之间的关系可以表示为 Y = ^X + N。当 X采用两个导频信号 pl、 p2所组成的最优导频序列的结构，文献 1给出了条件互信息与信道协方差矩阵之间的关系：

I(h; Y | X) = log(l + SNR - P^ ) + log(l + SNR■ P^) , 其中，其中 P₂表示分配到第一、第二发射方向（对应于信道协方差矩阵的本征向量）的功率， λ 1和 λ ₂表示相应的本征值。 Pi和 P₂的最佳值可以由前面所描述的注水算法来确定。艮明显，如果 P₂ 非常小，则第二个导频信号对信道测试精确度的贡献远小于第一个导频符号，因而可以将第二个导频信号所占用的时频资源用来传数据。

如果在第二个导频信号所对应的时频资源上不发送导频信号而改为发送数据信号，一方面，系统会因为信道特性测试精确度的下降受到性能损失，另一方面，系统会因为开销的减少而得到性能收益。一般来说，上述性能收益可以表示为系统吞吐量的增加，而上述性能损失却很难用一个对应于数据吞吐量的解析表达式来表示。

在上述 2 x 1 的 MISO 系统中，信道特性测试精度的损失可以表示为 1。_§(1 ₊ 5Μ? . ^ ₂Α₂)。考虑到性能损失对应的数据吞吐量的损失应该单调地随着信道特性测试精度损失的增大而增大，可以简单的将性能损失对应的数据吞吐量的损失定义为 log(l + SNR - P_{2 2} ) ₀ 而由于开销减少带来的性能收益可以定义为 £[l。g det(l + ^^^)]/4，其中分子表示各态历经的信道容量，而分母 4表示信道相干时间为 4个符号的长度（该取值是可能的）。根据上述定义，可以看到，性能损失和性能收益均为 SNR和信道协方差矩阵的函数。

基于上述关于性能损失和性能收益的定义，设定仿真条件如下：系统采用在上述 2 χ 1的 MISO系统；各态历经的信道容量使用 1000 个循环（loop ); 信道相关矩阵为 [1， p； p，1 ]/2，其中 p为信道相关系数，分别取值为 0.7、 0.8、 0.9; 两个方向上的导频信号的发射功率分配采用前述注水算法来确定；将发射功率较小的导频信号替换成数据信号所带来的性能损失和性能收益进行比较，如果性能收益大于性能损失则进行所述替换，如果性能收益小于性能损失则不进行所述替换。仿真结果如图 Ί 所示，其中横轴为信噪比（SNR )、单位为分贝 ( dB ),纵轴为提高的频谱效率、单位为 bps/Hz。仿真结果显示， MIMO 系统中，在一定条件下，将对信道特性测试贡献较小的导频信号替换成数据信号可以提高系统总体性能。

为了改进 MIMO系统中信道特性测试的精度，提高 MIMO系统的吞吐量，本发明提出了在 MIMO 系统中用于信道特性测试和通信的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种在 MIMO系统的发射机中用于与接收机进行通信的方法，所述方法包括以下步骤： a. 获取所述发射机中多个发射天线和所述接收机中一个或多个接收天线之间多个传输信道的信道统计特性； b. 根据所述信道统计特性确定多个发射方向，并确定同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率以及排列顺序；其中，该方法还包括： I. 将所述同一导频序列中分别对应于多个发射方向上的导频信号所对应的时频资源和所述发射功率和所述排列顺序通知所述接收机。

根据本发明的第二方面，提供了一种在 MIMO系统的接收机中用于与发射机进行通信的方法，所述方法包括： A. 由来自所述发射机的接收信号中获取所述发射机的同一导频序列中的多个导频信号所对应的时频资源和发射功率以及在所述导频序列中的排列顺序； B.在所述时频资源接收所述导频信号； C. 根据所接收到的导频信号和所序来确定信道状态信息，所述信道状态信息用于指示所述发射机和所述接收机之间多个传输信道的特性。

根据本发明的第三方面，提供了一种在 MIMO系统的发射机中用于与接收机进行通信的发射端处理装置，所述发射端处理装置包括：信道统计特性获取装置，用于获取所述发射机中多个发射天线和所述接收机中一个或多个接收天线之间多个传输信道的信道统计特性；导频分配装置，用于根据所述信道统计特性确定多个发射方向，并确定同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率以及排列结构；其中还包括：导频相关信息通知装置，用于将所述同一导频序列中分别对应于多个发射方向上的导频信号所对应的时频资源和所述发射功率和所述排列结构通知所述接收机。

根据本发明的第四方面，提供了一种在 MIMO系统的接收机中用于与发射机进行通信的接收端处理装置，所述接收端处理装置包括：导频相关信息获取装置，用于由来自所述发射机的接收信号中获取所述发射机的同一导频序列中的多个导频信号所对应的时频资源和发射功率以及在所述导频序列中的排列顺序；信号接收装置，用于在所述时频资源接收所述导频信号；信道状态信息确定装置，用于根据所接收到的导频信号和所获取的导频信号所对应的发射功率以及在所述导频序列中的排列顺序来确定信道状态信息，所述信道状态信息用于指示所述发射机和所述接收机之间多个传输信道的特性。

根据本发明的技术方案，可以优化 MIMO系统中的信道特性测试的精度，从而改善了系统性能。根据本发明的某些优选实施例，还可以将部分对信道特性测试贡献非常小的导频信号替换成数据信号，从而可以进一步提高系统吞吐量。附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图 1为根据本发明的一个具体实施例的在 MIMO系统的发射机中用于与接收机进行通信的方法流程图；

图 2为根据本发明的一个具体实施例的在 MIMO系统的接收机中用于与发射机进行通信的方法流程图；

图 3为根据本发明的一个具体实施例的在 MIMO系统的发射机中用于与接收机进行通信的发射端处理装置的结构图；

图 4为根据本发明的一个具体实施例的在 MIMO系统的接收机中用于与发射机进行通信的接收端处理装置的结构图；

图 5为根据本发明的导频序列中的多个导频信号的排列示意图；图 6为根据本发明的一个具体实施例在不同信噪比条件下对应于不同发射方向的导频信号功率分配的示意图；

图 7为根据本发明的一个具体实施例的仿真效果示意图；其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置 (模块）。具体实施方式

MIMO 系统采用多个（ Ν_τ个）发射天线和多个（ N_R个）接收天线进行数据传输。在一个普通的 MIMO 系统中， Ν_τ个发射天线典型地位于单个发射机中并与之相关联，类似地， N_R个接收天线典型地位于单个接收机中并与之相关联。 MIMO系统还可以被有效地形成用于具有基站的多址接入通信系统，该基站并发的与多个移动终端进行通信，在此情况下，基站配备有多个天线，每个移动终端也可配备有一个或多个天线。

为了更完全地利用信道传输的容量，可以确定（通常在接收机）用于指示链路条件的信道状态信息（CSI )，并将其提供给发射机。 CSI 可以被分类为 "完整 CSI" 或 "部分 CSI"。完整 CSI需要包括维度为值增益。部分 CSI可以包括，例如但不限于，传输信道的信噪比（ SNR )。本发明的其中一个目的就在于提高 MIMO 系统中发射机和接收机之间信道特性测试的精确度。本领域技术人员应能理解， MIMO系统中基站、中继站和移动终端均可作为发射机或接收机，作为通信双方的发射机和接收机可以对应基站和移动终端、或者可以对应于基站和中继站、或者可以对应于移动终端和中继站、或者还可以对应于中继站和中继站。不失一般性地，下文中均以发射机和接收机对应于基站和移动终端为例进行描述。

图 1为根据本发明的一个具体实施例的在 MIMO系统的发射机中用于与接收机进行通信的方法流程图。

图 2为根据本发明的一个具体实施例的在 MIMO系统的接收机中用于与发射机进行通信的方法流程图。

结合图 1、图 2，以发射机对应于基站而接收机对应于移动终端为例对本发明的第一方面和第二方面说明如下：

在基站（发射机）一侧：

首先，在步骤 S101 中，基站（发射机）将获取其与移动终端（接收机）之间的多个传输信道的信道统计特性。这里所说的基站配备有多个天线，移动终端配备有一个或多个天线。基站获取其与移动终端之间的多个传输信道的信道统计特性的具体实施方式包括：

1 ) 基站发送导频信号或数据信号给移动终端，移动终端根据接收到的导频信号或数据信号来确定（下行）信道状态信息（CSI ), 移动终端将 CSI反馈给基站，基站存储一定时间之内的 CSI并据此确定信道统计特性。

2 ) 基站发送导频信号或数据信号给移动终端，移动终端根据接收到的导频信号或数据信号来确定（下行）信道状态信息（CSI )，移动终端存储一定时间之内的 CSI并据此确定信道统计特性，移动终端将信道统计特性反馈给基站。

3 ) 基站发送导频信号或数据信号给移动终端，移动终端将接收到的导频信号或数据信号的相关参数（例如接收信号强度）反馈给基站，基站根据接收到的反馈参数来确定 CSI, 基站存储一定时间之内的 CSI并据此确定信道统计特性。

在本发明中，基站和移动终端之间通过导频信号来进行信道特性测试。一般地，移动终端需要 CSI用于接收数据信号的解调，因此由移动终端来确定 CSI较为合适，因此上述实施方式 1 )、 2 ) 均可以采纳。一般地，信道统计特性的变化比 CSI的变化要緩慢得多，因此，如果由移动终端来确定信道统计特性并反馈给基站将有可能节省大量用于反馈信息的信道资源。换言之，在本发明的技术方案中，基站

(发射机）将优选地采用上述实施方案 2 ) 来获取 CSI。本领域技术人员应能理解，本发明中所说的 CSI均是指瞬时 CSI, 且优选地，本发明中的 CSI应是完整 CSI。

在步骤 S102 中，基站将根据信道统计特性确定多个发射方向，并确定同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率以及排列顺序。

参考文献 1的内容， MIMO系统中输入输出之间的关系可以表示 ^J Y 根据虚拟信道表示法（VCR ), 其中的信道传输矩阵可以表示为 H = (H _D ® M)U_T .根据文献 1的研究结果，在发射端已知^、 ί/和 M的情况下，采用最小均方差和最大条件互信息这两种标准所得到的最优化信道测试精度的发射信号具有相似的形式，如下式所示 X = U_T ^H D 其中，是一个所有元素为非负实数的对角矩阵。关于上述发射信号的最优化信道测试精度的信号形式，其直观的物理解释是 "波束扫描（beam scanning )" , 即：在信号的第一个符号，发射机将信号的部分功率分配到对应于 ^的第一列的 "发射方向 "；在信号的第二个符号，发射机将信号的剩余功率中的一部分分配到对应于7₇的第二列的 "发射方向"；在信号的其他符号，重复类似的操作，直至发射机 "扫描" 过 (/₇.的各列所跨越的整个空间。

具体地，在本发明中，当基站获取了其与移动终端之间的信道统计特性，其可以居信道统计特性来相应地确定^、 ^和。 4艮据文献 1的研究结果，在某些标准（最小均方差或最大条件互信息）下，用于最优化信道特性测试精度的最优导频结构是一个导频序列，该导频序列的（符号）长度与发射天线的数量（Ν_τ )相等，而该导频序列中的各导频信号（符号）的发射方向分别对应于 ^的各列。在本发明中，基站可以根据信道统计特性，更具体地根据^ , 来确定多个发射方向，并确定同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率以及排列顺序。

具体地，本发明中，基站对同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率可以优选地采用以下方式分配：

1 ) 对于独立衰落信道，基站为分别对应于多个发射方向的多个导频信号平均分配功率。

2 ) 低信噪比（SNR ) 情况下，基站将所有导频功率全部分配给导频序列中的一个导频信号，该导频信号在导频序列中的排列序数可以采用以下方式确定。令

m m. m

m m m

M

m 且有 m = m-, = ∑ i )² ∑ ₂ ) ∑(m_nNT )²

在最大条件互信息和最小均方差两种标准下，分配到全部导频功率的导频信号在导频序列中的排列序数分别对应于/ ¾和 ^中最大值的索引序

3 )在多路输入单路输出（MISO ) 情况下，即基站配备有多个天线而移动终端仅配备有 1个天线的情况下，基站对同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率的分配对应于下

上式通常被称为注水算法，其中， Pi对应于分配给对应于第 i个方向的导频信号的发射功率， P_t。_tal对应于导频信号的总功率，对应于信道协方差矩阵的第 i个本征值，而（z)+表示在 ₂和 0之间取较大值。

上述三种情况下所采用的各导频信号的功率分配方式均为最优方式，实际系统中可以采用一些简化的次优方式。参考图 5 , 以一个采用正交频分复用（OFDM )技术的 4 x 2 的 MIMO系统为例，即基站配备有 4个天线而移动终端配备有 2个天线，优选的导频序列应该是一个 4信号（符号）的导频序列，这 4个导频信号分别标记为 pl、 p2、 p3、 p4，其各自对应的发射功率分别为 P,、 P₂、 P₃、 P₄。这 4个导频信号既可以对应于同一时隙的不同子载波，也可以对应于不同时隙的同一子载波，还可以对应于不同时隙的不同子载波，只要这 4个导频信号对应的时频资源（时频点）具有相似的传输特性即可。一般地，一个用于传输数据的时频块所对应的无线信道可以满足频域平坦衰落、时域块衰落的特性，因而该时频块中的各时频点具有相似的传输特性。换言之，本发明中导频序列中各导频信号的分配对于导频图案（ pilot pattern ) 的设计没有特殊的要求，也即本发明中对一个导频序列中的各导频信号的分配可以与现有的各种导频图案设计方案相结合。

在步骤 S 105 中，基站将同一导频序列中分别对应于多个发射方向上的导频信号所对应的时频资源、发射功率和排列顺序通知移动终端。仍以一个采用 OFD1V 支术的 4 x 2的 MIMO系统为例，一个导频序列对应于 4个导频信号 pl、 p2、 p3、 p4, 在确定了各导频信号所对应的时频资源、发射功率以及在该导频序列中的排列顺序后，基站将把这些有关的信息通知给移动终端。具体地，在数字通信系统中，上述这些有关导频信号的信息都可以用相应的代码段来表示。例如，由 4个时频资源代码段分别指示 pl、 p2、 p3、 p4所对应的时频资源；对功率级别进行数字量化，由 4个发射功率代码段分别指示 pl、 p2、 p3、 p4所对应的发射功率；由 4个排列顺序代码段分别指示 pl、 p2、 p3、 p4所对应的在导频序列中的排列顺序，典型地， 4个排列顺序代码段可以分别取值为 00、 01、 10、 11。本领域技术人员应能理解，上述这些有关于导频信号的信息可以经由一个消息通知给移动终端，也可以经由多个消息通知给移动终端。

在移动终端（接收机）一侧：

在步骤 S201 中，移动终端将由来自基站的接收信号中获取所述基站的同一导频序列中的多个导频信号所对应的时频资源和发射功率以及在所述导频序列中的排列顺序。具体地，以上述包括导频信号 pl、 p2、 p3、 p4的导频序列为例，移动终端可以从接收信号中识别出 pl p2、 p3、 p4所各自对应的时频资源代码段、发射功率代码段和排列顺序代码段，从而获知 pl、 p2> p3、 p4所各自对应的时频资源、发射功率和在导频序列中的排列顺序。

在步骤 S202中，移动终端将在所述时频资源接收所述导频信号。具体地，移动终端将在 pl、 p2、 p3、 p4所各自对应的时频资源上接收到的信号当作接收到的导频信号 pl、 p2、 p3、 p4。

在步骤 S203 中，移动终端将根据所接收到的导频信号和所获取确定 CSI。具体地，移动终端根据接收到的导频信号所对应的排列顺序和所接收到的导频信号 pl、 p2、 p3、 p4来组合成接收到的导频序列，并根据接收到的导频序列和其中 pl、 p2、 p3、 p4所各自对应的发射功率来确定 CSI，该 CSI用于指示所述基站和所述移动终端之间多个传输信道的特性。

根据本发明的一个优选实施方式，移动终端将根据当前 C S I与之前预定时间内的多个 CSI来确定信道统计特性。现在的各种通信标准中，通常都定义了一定的帧周期，典型地，移动终端可以以每一帧为周期来计算 CSI，并根据一预定时间内的 CSI进行统计平均来确定信道统计特性。本领域技术人员应能理解，这里所述的信道统计特性是指最近一段时间内的信道统计特性，用于确定信道统计特性的 CSI应该是最近一段时间内的 CSI。典型地，移动终端可以采用一种滑动时间窗口的方式来确定信道统计特性，即，移动终端对一个滑动时间窗口内的 CSI进行统计平均以确定信道统计特性，该滑动时间窗口应合适地选取，不宜过大或过小。具体地，移动终端可以每确定一个新的 CSI时（即每帧）更新信道统计特性，例如，滑动时间窗口的大小选为 100帧，当移动终端确定当前 CSI时，移动终端根据当前 CSI和所存储的之前 99个 CSI (共 100个 CSI ) 来确定信道统计特性。或者，移动终端也可以以较长周期来更新信道统计特性，例如，滑动窗口大小选为 50，移动终端可以根据第 1帧至第 50帧的 CSI来确定一次信道统计特性，并根据第 51帧至第 100帧的 CSI来确定下一次的信道统计特性用于更新，以下依此类推。又或者，移动终端可以不定期地更新信道统计特性。本领域技术人员应能根据上述描述想到更多其他用于确定信道统计特性的具体方式，在此不再赘述。

根据上述优选实施方式，移动终端还需要将所述信道统计特性通知给基站以用于基站为导频信号分配功率。具体地，如果移动终端采用周期（例如以 50个帧为周期）更新信道统计特性的方式，则每次更新信道统计特性后，移动终端可以将更新的信道统计特性通知给基站；或者可以将移动终端更新信道统计特性的周期和滑动时间窗口选取为不同长度，例如移动终端以 50个帧为周期更新信道统计特性，而用于确定信道统计特性的滑动时间窗口的大小选为 100个帧周期。如果移动终端采用定长滑动时间窗口、每确定一个新的 CSI时（即每帧）即更新信道统计特性的方式，因为统计平均的作用，相邻两次更新的信道统计特性之间的差异将非常微小；则当第 nl 次更新的信道统计特性被移动终端通知给基站后，移动终端可以将此后每次更新的信道统计特性与第 nl 次更新的信道统计特性进行比较，如果两者的差异小于预定程度则移动终端不将更新的信道统计特性通知基站；直到其中第 n2次（n2大于 nl ) 更新的信道统计特性与第 nl次更新的信道统计特性之间的差异超过了预定程度，则移动终端将第 n2次更新的信道统计特性通知给基站，然后移动终端将其后每次更新的信道统计特性与第 n2次更新的信道统计特性进行比较，之后的处理与前面类似，不再赘述。

相应地，基站在接收到更新的信道统计特性后，将根据更新的信道统计特性来进行其后的导频信号的功率分配。特别地，在基站和移动终端开始通信连接的初始阶段，移动终端还未确定足够多的 CSI用于确定信道统计特性，则基站可以初始化的设置信道统计特性用于进行导频信号功率分配，典型地，初始设置的信道统计特性可以对应于一个独立衰落信道，则相应地，基站初始化地为 pl、 p2、 p3、 p4分配相等的功率。

上面结合图 1、图 2描述了本发明的第一方面和第二方面的多个实施例，根据上述实施例，基站和移动终端之间的信道特性测试的精确度将得到优化，从而得以改善系统性能。 .

本领域技术人员应能理解，一般地，发射功率较大的导频信号对于信道特性测试的贡献也比较大，发射功率较小的导频信号对于信道特性测试的贡献也比较小。对于那些对信道特性测试贡献非常小的导频信号，将其占用的时频资源用于改传数据将可能提高系统的总体性能。根据上述实施例的一个优选变化例，在步骤 S102之后，基站还将执行其他步骤。

在步骤 S103 中，基站将根据信道统计特性与同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率来估计将所述多个导频信号中发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号所带来的性能损失和性能收益。具体地，导频信号 pl、 p2、 p3、 p4 各自对应的发射功率分别为 P,、 P₂、 P₃、 P₄, 且有 P^P^P^P^ 根据一种优选实施方式，基站将首先估计将 p4替换成数据信号带来的性能损失和性能收益，然后估计将 p4、 p3替换成数据信号带来的性能损失和性能收益，再然后估计将 p4、 p3、 p2替换成数据信号带来的性能损失和性能收益，再然后估计将 p4、 p3、 p2、 pi 替换成数据信号带来的性能损失和性能收益，这里的估计可以采用根据统计数据得到的经验公式。一般地，将发射功率较大的导频信号替换成数据信号必将导致系统总体性能的下降，因此，可以仅对发射功率或者发射功率对导频信号总功率的比值小于一个预定值的一个或多个导频信号进行上述估计，该预定值可以根据经验数据合理设定，以避免过多不必要的估计造成的系统运算量的增大。例如， P₃和 P₄均小于预定值，则基站可以估计将 p4、 p3替换成数据信号带来的性能损失和性能收益，也可以仅估计 p4替换成数据信号带来的性能损失和性能收益，也可以仅估计 p3替换成数据信号带来的性能损失和性能收益。在步骤 S104 中，如果估计出所述发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号所带来的性能收益高于性能损失，则基站将所述发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号。

相应地，在步骤 S105 中，基站还需要将用于替换所述发射功率较小的一个或多个导频信号的数据信号所对应的时频资源和 /或发射功率通知移动终端。

相应地，移动终端将根据接收到的导频信号和其对应的发射功率以及在导频序列中的排列顺序来确定 CSI。例如，基站发射导频信号 pl、 p2而将导频信号 p3、 p4替换成数据，则移动终端将根据接收到的 pl、 p2和其对应的 P,、 P₂以及其在导频序列中的排列顺序来确定 CSI。优选地，移动终端可以将导频信号 p3、 p4的接收功率设置为 0，然后将接收到的 pl、 p2和 p3、 p4所对应的接收功率设置为 0的两个空信号按照在导频序列中的排列顺序组合成接收到的导频序列，然后移动终端可以根据该接收到的导频序列和其中各信号对应的发射功率 P,、 P₂、 P₃、 P₄来确定 CSI。经过上述处理，导频信号 p3、 p4所占用的时频资源被用于改传数据，系统信道特性测试的精确度下降非常有限，而系统吞吐量得以提升，从而使得系统总体性能得以提高。

本领域技术人员应能理解，上面的描述中虽然仅以发射机对应于基站而接收机对应于移动终端为例，但 MIMO 系统中的基站、中继站和移动终端均可以作为发射机或接收机。作为通信双方的发射机和接收机可以对应于移动终端和基站、或者可以对应于基站和中继站、或者可以对应于移动终端和中继站、或者还可以对应于中继站和中继站。

图 3为根据本发明的一个具体实施例的在 MIMO系统的发射机中用于与接收机进行通信的发射端处理装置。如图 3所示，发射端处理装置 301 包括信道统计特性获取装置 3011、导频分配装置 3012、第一估计装置 3013、数据替换装置 3014和导频相关信息通知装置 3015。根据本发明的不同实施例，发射端处理装置 301可以包括上述装置中的部分或全部，且还可能包括其他装置。图 4为根据本发明的一个具体实施例的在 MIMO系统的接收机中用于与发射机进行通信的接收端处理装置。如图 4所示，接收端处理装置 401 包括导频相关信息获取装置 4011、信号接收装置 4012、信道状态信息确定装置 4013、信道统计特性确定装置 4014和信道统计特性通知装置 4015。根据本发明的不同实施例，接收端处理装置 401 可以包括上述装置中的部分或全部，且还可能包括其他装置。

以下将结合图 3、图 4对本发明的第三方面和第四方面加以说明。本领域技术人员应能理解， MIMO系统中基站、中继站和移动终端均可作为发射机或接收机。不失一般性地，以下将以发射机对应于基站而接收机对应于移动终端为例来进行说明，则发射端处理装置 301位于基站之中，而接收端处理装置 401位于移动终端之中。

在基站一侧：

首先，基站将由其统计信息获取装置 3011 来获取其与接收机之间的多个传输信道的信道统计特性。这里所说的基站配备有多个天线，移动终端配备有一个或多个天线。基站获取其与移动终端之间的多个传输信道的信道统计特性的具体实施方式包括：

3 ) 基站发送导频信号或数据信号给移动终端，移动终端将接收到的导频信号或数据信号的相关参数（例如接收信号强度）反馈给基站，基站根据接收到的反馈参数来确定 CSI，基站存储一定时间之内的 CSI并据此确定信道统计特性。

参考前面关于本发明第一方面和第二方面的描述，本发明中，基站和移动终端之间通过导频信号来进行信道特性测试。一般地，信道统计特性的变化比 CSI的变化要緩慢得多，因此，如果由移动终端来确定信道统计特性并反馈给基站将有可能节省大量用于反馈信息的信道资源。换言之，在本发明的技术方案中，基站将优选地采用上述实施方案 2 ) 来获取信道统计特性。本领域技术人员应能理解，本发明中所说的 CSI均是指瞬时 CSI, 且优选地，本发明中的 CSI应是完整 CSI。

在由统计信息获取装置 3011 获取了信道统计特性之后，基站将由其导频分配装置 3012根据信道统计特性确定多个发射方向，并确定同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率以及排列顺序。

参考文献 1的内容， MIMO系统中输入输出之间的关系可以表示 ^J Y = HX ₊ N ', 根据虚拟信道表示法（VCR ), 其中的信道传输矩阵可以表示为 Η = ί^ Η ® Μ)υ_τ。具体地，在本发明中，当基站获取了其与移动终端之间的信道统计特性，其可以居信道统计特性来相应地确定^、 ^和 Μ。根据文献 1的研究结果，在某些标准（最小均方差或最大条件互信息）下，用于最优化信道特性测试精度的最优导频结构是一个导频序列，该导频序列的（符号 )长度与发射天线的数量（Ν_τ ) 相等，而该导频序列中的各导频信号（符号）的发射方向分别对应于 t/的各列。在本发明中，基站可以根据信道统计特性，更具体地根据 υ_τ , 来确定多个发射方向，并确定同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率以及排列顺序。

具体地，本发明中，导频分配装置 3012对同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率可以优选地采用以下方式分配：

1 )对于独立衰落信道，导频分配装置 3012为分别对应于多个发射方向的多个导频信号平均分配功率。

2 )低信噪比（SNR ) 情况下，导频分配装置 3012将所有导频功率全部分配给导频序列中的一个导频信号，该导频信号在导频序列中 71 的排列序数可以采用以下方式确定。令

且有 m

在最大条件互信息和最小均方差两种标准下，分配到全部导频功率的导频信号在导频序列中的排列序数分别对应于/ ¾和^中最大值的索引序

3 )在多路输入单路输出（MISO ) 情况下，即基站配备有多个天线而移动终端仅配备有 1个天线的情况下，导频分配装置 3012对同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率的分配对应于下式:

上式通常被称为注水算法，其中， Pi对应于分配给对应于第 i个方向的导频信号的发射功率， P_t。_tal对应于导频信号的总功率，人；对应于信道协方差矩阵的第 i个本征值，而（z)+表示在 z和 0之间取较大值。

上述三种情况下所采用的各导频信号的功率分配方式均为最优方式，实际系统中可以采用一些简化的次优方式。

具体地，以一个采用 OFDM技术的 2 χ 1的 MISO系统为例，即基站配备有 2个天线而移动终端配备有 1个天线，该 MISO系统频域平坦衰落、时域块衰落、空间特性相关，其输入输出之间的关系可以表示为 γ = /ίχ + Ν。该 MISO系统中优选的导频序列应该是一个 2信号 (符号）的导频序列，这 2个导频信号分别标记为 pi、 p2, 其各自对应的发射功率分别为 P,、 P₂。这两个导频信号既可以对应于同一时隙的不同子载波，也可以对应于不同时隙的同一子载波，还可以对应于不同时隙的不同子载波，只要这两个导频信号对应的时频资源（时频点）具有相似的传输特性即可。一般地，一个用于传输数据的时频块所对应的无线信道可以满足频域平坦衰落、时域块衰落的特性，因而该时频块中的各时频点具有相似的传输特性。换言之，本发明中导频序列中各导频信号的分配对于导频图案（ pilot pattern ) 的设计没有特殊的要求，也即本发明中对一个导频序列中的各导频信号的分配可以与现有的各种导频图案设计方案相结合。

根据前面描述的内容，导频分配装置 3012将采用上述注水算法来为导频信号 pl、 p2分配其各自对应的发射功率 P,、 P₂。该 MISO 系统的信道协方差矩阵的第一个本征值为 λ , , 第二个本征值为 λ ₂，两者均为非负实数，且人，大于 λ ₂。图 6为根据本发明的一个具体实施例在不同信噪比条件下对应于不同发射方向的导频信号功率分配的示意图。如图 6所示，对于一个确定的信道相关矩阵，不同发射方向上分配的功率随着信噪比而变化。在信噪比很高的情况下，所有发射方向上分配的功率几乎是均等的。在信噪比很低的情况下，所有功率均分配到 "最强" 的那个发射方向上，即所有导频信号功率分配给 p i , 而 p2对应的 P₂为 0。在信噪比一般的情况下，较强的波束分配到较高的功率，而较弱的波束分配到很少的功率，亦即大于 P₂。

在导频分配装置 3012确定了多个发射方向，并确定了同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率以及排列顺序之后，基站由其导频相关信息通知装置 3015将同一导频序列中分别对应于多个发射方向上的导频信号所对应的时频资源、发射功率和排列顺序通知移动终端。仍以上述的 2 χ 1 的 MISO系统为例，一个导频序列对应于 2个导频信号 p l、 p2，在确定了各导频信号所对应的时频资源、发射功率以及在该导频序列中的排列顺序后，导频相关信息通知装置 3015将把这些有关的信息通知给移动终端。具体地，在数字通信系统中，上述这些有关导频信号的信息都可以用相应的代码段来表示。例如，由 2个时频资源代码段分别指示 pl、 p2所对应的时频资源；对功率级别进行数字量化，由 2个发射功率代码段分别指示 p l、 p2所对应的发射功率 P₂; 由 2个排列顺序代码段分别指示 p l、 p2所对应的在导频序列中的排列顺序，典型地， 2个排列顺序代码段可以分别取值为 00、 01。本领域技术人员应能理解，上述这些有关于导频信号的信息可以经由一个消息通知给移动终端，也可以经由多个消息通知给移动终端。

在移动终端一侧：

移动终端中的导频相关信息获取装置 4011 将由来自基站的接收信号中获取所述基站的同一导频序列中的多个导频信号所对应的时频资源和发射功率以及在所述导频序列中的排列顺序。具体地，以上述包括导频信号 pl、 p2导频序列为例，移动终端可以从接收信号中识别出 pl、 p2所各自对应的时频资源代码段、发射功率代码段和排列顺序代码段，从而获知 pl、 p2所各自对应的时频资源、发射功率和在导频序列中的排列顺序。

然后，移动终端将由其信号接收装置 4012在所述时频资源接收所述导频信号。具体地，信号接收装置 4012将在 pi、 p2所各自对应的时频资源上接收到的信号当作接收到的导频信号 pl、 p2。

在信号接收装置 4012在所述时频资源接收所述导频信号之后，，移动终端将由其信道状态信息确定装置 4013根据所接收到的导频信号和所获取的导频信号所对应的发射功率以及在所述导频序列中的排列顺序来确定 CSI。具体地，信道状态信息确定装置 4013根据接收到的导频信号所对应的排列顺序和所接收到的导频信号 pl、 p2来组合成接收到的导频序列，并根据接收到的导频序列和其中 pl、 p2 所各自对应的发射功率来确定 CSI，该 CSI用于指示所述基站和所述移动终端之间多个传输信道的特性。

根据本发明的一个优选实施方式，移动终端将由其信道统计特性确定装置 4014根据当前 CSI与之前预定时间内的多个 CSI来确定信道统计特性。现在的各种通信标准中，通常都定义了一定的帧周期，典型地，移动终端可以以每一帧为周期来计算 CSI，并根据一预定时间内的 CSI进行统计平均来确定信道统计特性。本领域技术人员应能理解，这里所述的信道统计特性是指最近一段时间内的信道统计特性，用于确定信道统计特性的 CSI应该是最近一段时间内的 CSI。典型地，移动终端可以采用一种滑动时间窗口的方式来确定信道统计特性，即，移动终端对一个滑动时间窗口内的 CSI进^"统计平均以确定信道统计特性，该滑动时间窗口应合适地选取，不宜过大或过小。具体地，移动终端可以每确定一个新的 CSI时（即每帧）更新信道统计特性，例如，滑动时间窗口的大小选为 100帧，当移动终端确定当前 CSI时，移动终端根据当前 CSI和所存储的之前 99个 CSI (共 100个 CSI ) 来确定信道统计特性。或者，移动终端也可以以较长周期来更新信道统计特性，例如，滑动窗口大小选为 50, 移动终端可以根据第 1帧至第 50桢的 CSI来确定一次信道统计特性，并根据第 51帧至第 100帧的 CSI来确定下一次的信道统计特性用于更新，以下依此类推。又或者，移动终端可以不定期地更新信道统计特性。本领域技术人员应能根据上述描述想到更多其他用于确定信道统计特性的具体方式，在此不再赘述。

根据上述优选实施方式，移动终端还需要由其信道统计特性通知装置 4015将所述信道统计特性通知给基站以用于基站为导频信号分配功率。具体地，如果移动终端采用周期（例如以 50个帧为周期）更新信道统计特性的方式，则每次更新信道统计特性后，移动终端可以将更新的信道统计特性通知给基站；或者可以将移动终端更新信道统计特性的周期和滑动时间窗口选取为不同长度，例如移动终端以 50 个帧为周期更新信道统计特性，而用于确定信道统计特性的滑动时间窗口的大小选为 100个帧周期。如果移动终端采用定长滑动时间窗口、每确定一个新的 CSI时（即每桢）即更新信道统计特性的方式，因为统计平均的作用，相邻两次更新的信道统计特性之间的差异将非常微小；则当第 nl 次更新的信道统计特性被移动终端通知给基站后，移动终端可以将此后每次更新的信道统计特性与第 nl 次更新的信道统计特性进行比较，如果两者的差异小于预定程度则移动终端不将更新的信道统计特性通知基站；直到其中第 n2次（ n2大于 nl )更新的信道统计特性与第 nl 次更新的信道统计特性之间的差异超过了预定程度，则移动终端将第 n2次更新的信道统计特性通知给基站，然后移动终端将其后每次更新的信道统计特性与第 n2次更新的信道统计特性进行比较，之后的处理与前面类似，不再赘述。 1 相应地，基站由其信道统计特性接收装置 3011 接收到更新的信道统计特性后，将根据更新的信道统计特性来进行其后的导频信号的功率分配。特别地，在基站和移动终端开始通信连接的初始阶段，移动终端还未确定足够多的 CSI用于确定信道统计特性，则基站可以由其信道统计特性获取装置 3011 初始化的设置信道统计特性用于进行导频信号功率分配，典型地，初始设置的信道统计特性可以对应于一个独立衰落信道，则相应地，导频分配装置 3012初始化地为 pl、 p2 分配相等的功率。

上面结合图 3、图 4描述了本发明的第三方面和第四方面的多个实施例，根据上述实施例，基站和移动终端之间的信道特性测试的精确度将得到优化，从而得以改善系统性能。

本领域技术人员应能理解，一般地，发射功率较大的导频信号对于信道特性测试的贡献也比较大，发射功率较小的导频信号对于信道特性测试的贡献也比较小。对于那些对信道特性测试贡献非常小的导频信号，将其占用的时频资源用于改传数据将可能提高系统的总体性能。

根据上述实施例的一个优选变化例，基站的发射端处理装置 301 还包括第一估计装置 3013和数据替换装置 3014。

在导频分配装置 3012根据信道统计特性确定多个发射方向，并确定同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率以及排列顺序之后，基站将由其第一估计装置 3013根据信道统计特性与同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率来估计将所述多个导频信号中发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号所带来的性能损失和性能收益。具体地，仍以上述包括导频信号 pl、 p2的导频序列为例，导频信号 pl、 p2各自对应的发射功率分别为 P,、 P₂, 且有 P,〉P₂。根据一种优选实施方式，第一估计装置 3013将首先估计将 p2替换成数据信号带来的性能损失和性能收益，然后估计将 p2、 pi 替换成数据信号带来的性能损失和性能收益，这里的估计可以采用根据统计数据得到的经验公式。一般地，将发射功率较大的导频信号替换成数据信号必将导致系统总体性能的下降，因此，可以仅对发射功率或者发射功率对导频信号总功率的比值小于一个预定值的一个或多个导频信号进行上述估计，该预定值可以根据经验数据合理设定，以避免过多不必要的估计造成的系统运算量的增大。

如果第一估计装置 3013 估计出所述发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号所带来的性能收益高于性能损失，则基站由其数据替换装置 3014将所述发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号。具体地，如果第一估计装置 3013估计出将 p2替换成数据信号带来的性能收益高于性能损失，则数据替换装置 3014将 p2 替换成数据信号。

相应地，基站还需要由导频相关信息通知装置 3015 将用于替换所述发射功率较小的一个或多个导频信号的数据信号所对应的时频资源和 /或发射功率通知移动终端。具体地，基站中的导频相关信息通知装置 3015还需要将替换 p2的数据信号所对应的时频资源和 /或发射功率通知移动终端。

相应地，移动终端中的信道状态信息确定装置 4013 将根据接收确定 CSL例如，基站发射导频信号 pi而将导频信号 p2替换成数据。则移动终端中的导频相关信息获取装置 4011将获取 pi对应的时频资源和发射功率 P,以及 pi在导频序列中的排列顺序，而移动终端中的信号接收装置 4012将根据接收到的 pi和其对应的 P,以及其在导频序列中的排列顺序来确定 CSI。优选地，信道状态信息确定装置 4013 可以将导频信号 p2的接收功率设置为 0，然后将 p2所对应的接收功率设置为 0的空信号和接收到的 pi按照在导频序列中的排列顺序组合成接收到的导频序列，然后根据该接收到的导频序列和其中各信号对应的发射功率 P，、 P₂来确定 CSI。经过上述处理，导频信号 p2所占用的时频资源被用于改传数据，系统信道特' \ vi¾ ' j试的精确度下降非常有限，而系统吞吐量得以提升，从而使得系统总体性能得以提高。本领域技术人员应能理解，上述各种装置均可以采用各种软件、硬件以及软硬件结合的方式加以实现，各种装置之间还可以根据各自功能的相似性或相关性加以分拆、合并或组合。

以上对本发明的非限定性实施例进行了描述，但是本发明并不局限于特定的系统、设备和具体协议，本领域内技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims

权利要求书

1.一种在 MIM0系统的发射机中用于与接收机进行通信的方法，所述方法包括以下步骤：

a. 获取所述发射机中多个发射天线和所述接收机中一个或多个接收天线之间多个传输信道的信道统计特性；

b. 根据所述信道统计特性确定多个发射方向，并确定同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率以及排列顺序；

其中，该方法还包括：

1.将所述同一导频序列中分别对应于多个发射方向上的导频信号所对应的时频资源和所述发射功率和所述排列顺序通知所述接收机。
2. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述步骤 b之后还包括步骤：

c 根据所述信道统计特性与所述同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率来估计将所述多个导频信号中发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号所带来的性能损失和性能收益；

d. 如果所述发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号所带来的性能收益高于性能损失，则将所述发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号；

其中，所述步骤 I还包括：

将替换所述发射功率较小的一个或多个导频信号的所述数据信号所对应的时频资源和 /或发射功率通知所述接收机。
3. 根据权利要求 1 或 2所述的方法，其特征在于，所述步骤 a 还包括：

al . 接收来自所述接收机的所述信道统计特性，其中所述信道统计特性是根据当前信道状态信息与之前预定时间内的多个信道状态信息来确定的。
4. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤 b还包括：

bl . 根据所述信道统计特性，采用注水算法确定所述同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率。
5. 根据权利要求 1 至 4 中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤 a还包括：

- 初始化地设置所述信道统计特性。
6. 根据权利要求 1 至 5 中任一项所述的方法，其特征在于，所述发射机包括基站、中继站或移动终端，所述接收机包括移动终端、中继站或基站。
7.—种在 MIMO系统的接收机中用于与发射机进行通信的方法，所述方法包括：序列中的多个导频信号所对应的时频资源和发射功率以及在所述导频序列中的排列顺序；

B. 在所述时频资源接收所述导频信号；

C. 根据所接收到的导频信号和所获取的导频信号所对应的发射功率以及在所述导频序列中的排列顺序来确定信道状态信息，所述信道状态信息用于指示所述发射机和所述接收机之间多个传输信道的特性。
8. 根据权利要求 7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

i.根据当前信道状态信息与之前预定时间内的多个信道状态信息来确定信道统计特性。
9. 根据权利要求 7或 8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

Γ. 将所述信道统计特性通知所述发射机。
10. 根据权利要求 7至 9中任一项所述的方法，其特征在于，所述发射机包括基站、中继站或移动终端，所述接收机包括移动终端、中继站或基站。
11.一种在 MIM0系统的发射机中用于与接收机进行通信的发射端处理装置，所述发射端处理装置包括：

信道统计特性获取装置，用于获取所述发射机中多个发射天线和所述接收机中一个或多个接收天线之间多个传输信道的信道统计特性；

导频分配装置，用于根据所述信道统计特性确定多个发射方向，并确定同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率以及排列结构；

其中还包括：

导频相关信息通知装置，用于将所述同一导频序列中分别对应于多个发射方向上的导频信号所对应的时频资源和所述发射功率和所述排列结构通知所述接收机。
12. 根据权利要求 11 所述的发射端处理装置，其特征在于，所述发射端处理装置还包括：

第一估计装置，根据所述信道统计特性与所述同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率来估计将所述多个导频信号中发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号所带来的性能损失和性能收益；

数据替换装置，用于如果所述发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号所带来的性能收益高于性能损失，则将所述发射功率较小的一个或多个导频信号替换成数据信号；

其中，所述导频相关信息通知装置还用于将替换所述发射功率较小的一个或多个导频信号的所述数据信号所对应的时频资源和 /或发射功率通知所述接收机。
13. 根据权利要求 11或 12所述的发射端处理装置，其特征在于，其中所述信道统计特性获取装置还用于：

接收来自所述接收机的所述信道统计特性，其中所述信道统计特性是根据当前信道状态信息与之前预定时间内的多个信道状态信息来确定的。
14. 根据权利要求 11至 13中任一项所述的发射端处理装置，其特征在于，其中所述导频分配装置还用于：

- 根据所述信道统计特性，采用注水算法确定所述同一导频序列中分别对应于多个发射方向的多个导频信号的发射功率。
15. 根据权利要求 11至 14中任一项所述的发射端处理装置，其特征在于，其中所述信道统计特性获取装置还用于：

- 初始化地设置所述信道统计特性。
16. 根据权利要求 11至 15中任一项所述的发射端处理装置，其特征在于，所述发射机包括基站、中继站或移动终端，所述接收机包括移动终端、中继站或基站。
17.一种在 MIMO系统的接收机中用于与发射机进行通信的接收端处理装置，所述接收端处理装置包括：

导频相关信息获取装置，用于由来自所述发射机的接收信号中获取所述发射机的同一导频序列中的多个导频信号所对应的时频资源和发射功率以及在所述导频序列中的排列顺序；

信号接收装置，用于在所述时频资源接收所述导频信号；信道状态信息确定装置，用于根据所接收到的导频信号和所获取确定信道状态信息，所述信道状态信息用于指示所述发射机和所述接收机之间多个传输信道的特性。
18. 根据权利要求 17 所述的接收端处理装置，其特征在于，所述接收端处理装置还包括：

信道统计特性确定装置，用于根据当前信道状态信息与之前预定时间内的多个信道状态信息来确定信道统计特性。
19.根据权利要求 17或 18所述的接收端处理装置，其特征在于，所述接收端处理装置还包括：

信道统计特性通知装置，用于将所述信道统计特性通知所述发射机。
20. 根据权利要求 17至 19中任一项所述的接收端处理装置，其特征在于，所述发射机包括基站、中继站或移动终端，所述接收机包括移动终端、中继站或基站。