CN102165713A - 信道预测系统、无线通信设备及信道预测方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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σ²)，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t_k-1)计算的信道估计值(信道估计值z_k-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t_k-2)针对所述第一时间点计算的信道预测值(信道预测值x^_k-1)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t_k)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123)，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z′_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e_k-1)来计算所述预测误差值，所述过去的误差值(误差e_k-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σ²)，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t_k-1)计算的信道估计值(信道估计值z_k-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t_k-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t_k)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。

附图说明

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，(5)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z_k。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。

信道估计单元110计算出的信道估计值z_k包括由于接收机20接收到的无线信号中包括的噪声的影响而产生的估计误差。向信道预测单元120提供信道估计值z_k。还向接收处理器21提供信道估计值z_k，且在接收处理器21的接收处理中(如均衡处理)使用信道估计值z_k。

信道预测单元120使用由信道估计单元110计算出的信道估计值z_k来执行信道预测。在本实施例中，信道预测单元120使用线性预测从信道估计值z_k计算信道预测值。

如图2所示，在一般的线性预测中，使用在时间点t_k-2上计算的信道估计值z_k-2和在时间点t_k-1上计算的信道估计值z_k-1来计算时间点t_k上的信道特性(真值)的预测值，即信道预测值x^_k。注意到脱字符(^)指示该值是预测值。

在一般的线性预测中，如公式(1)所示，基于时间点t_k和时间点t_k-1之间的时间间隔与时间点t_k和时间点t_k-2之间的时间间隔来线性地计算信道预测值x^_k。

[公式1]

${\hat{x}}_k=\frac{t_k-t_{k-2}}{t_{k-1}-t_{k-2}}{z}_{k-1}-\frac{t_k-t_{k-1}}{t_{k-1}-t_{k-2}}{z}_{k-2}---\left(1\right)$

在本实施例中，信道预测单元120的预测执行单元123依照于公式(2)，通过线性预测从信道估计值z_k-2和信道估计值z_k-1获得信道预测值x^_k。当大量信道存在于发射机侧和接收机侧之间时，信道预测单元120按照需求对所有信道执行预测。

[公式2]

${\hat{x}}_k=\frac{t_k-t_{k-2}}{t_{k-1}-t_{k-2}}{z}_{k-1}^{\′}-\frac{t_k-t_{k-1}}{t_{k-1}-t_{k-2}}{z}_{k-2}^{\′}---\left(2\right)$

公式(2)与公式(1)所示的一般线性预测的不同之处在于：(1)不直接使用信道估计值[s1]z_k-1和信道估计值z_k-2。具体地，在公式(2)中，在信道估计值z_k-1和信道估计值z_k-2的位置上分别使用合成加权值z′_k-1和合成加权值z′_k-2。这是由于直接使用都包括估计误差的信道估计值z_k-1和信道估计值z_k-2导致对信道特性(真值)x_k的预测不那么精确。

需要提前计算和准备合成加权值z′_k-1和合成加权值z′_k-2。此外，必须将z′_k-1和z′_k-2设置为在第一计算点(即t＝t₀的点)上的初始值。由于公式的内容，描述z′_k的计算(公式3及相关公式4、5和6)而不描述z′_k-1的计算。使用在时间点t＝t_k上的z′_k来预测在时间点t＝t_k+1上的信道。

在此描述合成加权值z′_k。信道预测单元120的加权和合成单元121使用在时间点t_k上获得的信道估计值z_k和信道预测值x^_k，通过公式(3)来计算合成加权值z′_k。

[公式3]

$z_k^{\′}={\hat{x}}_k+g_k(z_k-{\hat{x}}_k)---\left(3\right)$

从而将计算出的合成加权值z′_k存储在合成值存储单元122中。预测执行单元123使用在合成值存储单元122中存储的合成加权值z′_k，以计算在时间点t_k之后的时间点t_k+1上的信道预测值x^_k+1。

将公式(3)中的g_k称作调整增益，g_k是用于减少噪声影响的加权系数。由公式(4)来定义调整增益g_k。

[公式4]

$g_k=\frac{{\hat{e}}_k^2}{{\hat{e}}_k^2+{\mathrm{\σ}}^2}---\left(4\right)$

公式(4)中的e^_k ²(下面称作预测误差值)是预测执行单元123计算出的信道预测值x^_k与信道特性(真值)x_k之间的差值的近似值。由预测误差计算器140来计算预测误差值e^_k ²。

公式(4)中的σ²(下面称作估计误差值)是信道估计单元110计算出的信道估计值z_k与信道特性(真值)x_k之间的差值(估计误差)的电平。由估计误差计算器130来计算估计误差值σ²。

当估计误差值σ²是零时，即当不存在估计误差时，也就是当信道估计值z_k＝信道特性(真值)x_k时，信道估计值z_k是高度可靠的。因此，优选地使用信道估计值z_k直接作为合成加权值z′_k。因此，当估计误差值σ²＝0时，公式(4)中的调整增益g_k是1，从而在公式(3)中合成加权值z′_k＝信道估计值z_k。

另一方面，当估计误差值σ²＞0时，信道估计值z_k中包括估计误差。因此，在用小于1的值来加权之后，使用信道估计值z_k。因此，当估计误差值σ²＞0时，调整增益g_k＜1。

可以用相同方式来描述预测误差值e^_k ²。当预测误差值e^_k ²是零时，不存在预测误差。因此，信道预测值x^_k是高度可靠的。因此，优选地使用信道预测值x^_k。从而，当预测误差值e^_k ²是零，公式(4)中的调整增益g_k是0，从而在公式(3)中合成加权值z′_k＝信道预测值x^_k。

另一方面，当预测误差值e^_k ²＞0时，不直接使用信道预测值x^_k，而在用小于1的值来加权之后，使用信道预测值x^_k。因此，当预测误差值e^_k ²＞0时，调整增益g_k＜1。

如上所述，用较大的值对基于估计误差值σ²和预测误差值e^_k ²确定的信道估计值z_k和信道预测值x^_k中更可靠的那个值加权，并且更优选地对其进行使用。

具体地，当估计误差值σ²大于预测误差值e^_k ²时，相对于使用信道估计值z_k，传播预测单元120更优选地使用信道预测值x^_k来计算信道预测值x^_k+1。因此，减少了与信道估计值z_k相关的噪声影响，并增强了预测性能。另一方面，当预测误差值e^_k ²大于估计误差值σ²时，相对于使用信道预测值x^_k，传播预测单元120更优选地使用信道估计值z_k来计算信道预测值x^_k+1。

接下来，描述估计误差值σ²和预测误差值e^_k ²的计算方法。

估计误差值σ²＝E[(z_k-x_k)]²，且因此可以将其认为是真值中包括的噪声电平及其干扰电平。一般可以将其认为是通信系统中的已知参数。可以使用接收信号中包括的已知信号等，通过相关计算来估计σ²。

预测误差计算器140通过依照于公式(5)计算e^_k，然后对其取平方根，来获得预测误差值e^_k ²。

[公式5]

${\hat{e}}_k=\frac{t_k-t_{k-2}}{t_{k-1}-t_{k-2}}{e}_{k-1}---\left(5\right)$

可以将图5中的误差e_k-1认为是在时间点t_k-1上的信道估计值z_k-1和信道特性(真值)x_k-1之间的误差。可以通过将在时间点t_k-1上的误差e_k-1乘以(t_k-t_k-2)/(t_k-1-t_k-2)来获得在时间点t_k上的近似预测误差。

预测误差计算器140的误差计算器141使用公式(6)，从估计误差值σ²和预测误差值e^_k ²来计算误差e_k ²。e_k ²用于计算e^_k+1。

[公式6]

$e_k^2=\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\hat{e}}_k^2+{\mathrm{\σ}}^2}{\hat{e}}_k^2---\left(6\right)$

将误差计算器141计算出的误差e_k存储在误差存储单元142中，并且由误差预测单元143来使用误差e_k。

(3)信道预测系统的处理

接下来，描述信道预测系统100的处理。图3是示出了信道预测系统100的处理的流程图。

在步骤S101中，当t₀(k＝0)是第一接收时间点时，信道预测系统100初始化k，例如k＝0，并且设置合成加权值z′_k-1、合成加权值z′_k-2等的初始值。如下所述地设置在时间点k＝0上的z′_-2、z′_-1、e^₀ ²以及e^₁ ²的初始值。

[公式7]

$z_{-2}^{\′}=z_{-1}^{\′}=0---\left(7\right)$

${\hat{e}}_0^2=1,{\hat{e}}_1^2=e_0^2---\left(8\right)$

在步骤S 102，预测执行单元123使用合成值z′_k-2和合成值z′_k-1，基于公式(2)用线性预测来获得信道预测值x^_k。

在步骤103，信道估计单元110用信道估计来计算信道估计值z_k。

在步骤S104，估计误差计算器130由无线信号的噪声电平来计算估计误差值σ²。由于在一般通信系统中σ²不频繁改变，可以每隔预定时间周期(例如，大约每0.5秒到几秒)来执行该计算。

在步骤S105，预测误差计算器140依照于公式(5)和(7)来获得预测误差值e^_k ²。

在步骤S106，信道预测单元120的加权和合成单元121使用由信道估计单元110计算的信道估计值z_k和由预测执行单元123计算的信道预测值x^_k，根据公式(3)来计算合成加权值z′_k。

在步骤S107，信道预测单元120的合成值存储单元122在其中存储由加权和合成单元121计算的合成加权值z′_k。

在步骤S108，信道预测系统100确定是否终止该过程。当要继续处理时，将表示时间的k增加1，并且处理返回步骤S102。

(4)仿真评估

接下来，描述仿真评估的结果，以清晰地示出本实施例提供的效果。

在仿真中，对多普勒频率的衰落变化的I分量执行信道预测：100Hz(移动速度54km/h，频率2GHz)。

仿真规格

衰落变化：100Hz Rayleigh平坦衰落(I分量)

t_k＝478k(μs)(k＝0，1，2，…)

为了仿真的方便，将估计误差定义为：在SNR(dB)中关于平均信号功率的噪声电平。换言之，将信道的估计值定义为：通过将SNR(dB)中关于平均信号功率的噪声电平叠加到信道的真值上来获得的值。

图4中示出了与预测值对真实传播值有关的平方误差对SNR性能的仿真结果。如图4(a)所示，相比于一般线性预测和MMSE标准预测，本实施例(提议的方法1)获得了大约3dB的提高。如图4(b)所示，在噪声小的情况下(例如，SNR＞35dB)，MMSE标准预测的特性变得更好。然而，一般SNR＜30db，因此可以认为本实施例更加有利。

MMSE标准预测是最优的预测，但是不像本实施例一样具有噪声减少功能，因此，如果信道估计值中包括估计误差时，MMSE标准预测可能不是最优的。MMSE标准预测还具有如计算量大的缺点，并且需要在估计点和预测点处信道的相关性值。

可以相当容易地处理常规线性预测，但是如果信道估计值中包括估计误差时，其性能可能不可靠。

还提议了用于使用各种小波参数(例如到达方向、多普勒频率、幅度等等)来执行信道预测的方法。然而，由于噪声影响等，这种方法包括了估计准确性方面的问题，以及这种方法还包括参数估计的解析度方面的问题。因此，使用信道参数的预测方法的有效性存在着问题。此外，要求复杂的计算。

另一方面，本实施例不使用小波参数，因此计算简单且容易实现。此外，本实施例不使用估计点和预测点处的信道之间的相关性，并因此可以在不能获得统计特性的情况中使用。此外，由于实现容易，本实施例的实现成本低，而且由于计算简单，本实施例情况下的功耗也低。

(5)有利效果

为了方便解释，与公式不同，下面描述与t_k+1相对应的信道预测值x^_k+1的计算。在该实施例中，当估计误差值σ²大于预测误差值e^_k ²时，相对于使用在时间点t_k上计算的信道估计值z_k，信道预测单元120优选地使用针对时间点t_k计算的信道预测值x^_k，来计算与时间点t_k之后的时间点t_k+1相对应的信道预测值x^_k+1。因此，即使当信道估计值z_k中包括估计误差时，也可以避免信道预测的预测性能恶化。

在本实施例中，当预测误差值e^_k ²大于估计误差值σ²时，相对于使用信道预测值x^_k，信道预测单元120优选地使用信道估计值z_k来计算信道预测值x^_k+1。因此，即使当信道预测值x^_k中包括预测误差时，也可以避免信道预测的预测性能恶化。

在本实施例中，当估计误差值σ²为零时，信道预测单元120在信道估计值z_k和信道预测值x^_k中仅使用信道估计值z_k来计算信道预测值x^_k+1。因此，可以执行使用极端高度可靠的信道估计值z_k的信道预测，从而更大地提高预测性能。

在本实施例中，当预测误差值e^_k ²为零时，信道预测单元120在信道估计值z_k和信道预测值x^_k中仅使用信道预测值x^_k来计算信道预测值x^_k+1。因此，可以执行使用极端高度可靠的信道预测值x^_k的信道预测，从而更大地提高预测性能。

在本实施例中，信道预测单元120包括加权和合成单元121和预测执行单元123，加权和合成单元121被配置为基于估计误差值σ²和预测误差值e^_k ²，对信道估计值z_k和信道预测值x^_k进行加权，并且合成已加权的信道估计值z_k和已加权的信道预测值x^_k；预测执行单元123被配置为使用通过合成已加权的信道估计值z_k和已加权的信道预测值x^_k而获得的合成加权值z′_k，来计算信道预测值x^_k+1。

随着估计误差值σ²增加，加权和合成单元121减少信道估计值z_k的权重，以及随着预测误差值e^_k ²增加，加权和合成单元减少信道预测值x^_k的权重。因此，可以用更大的值对信道估计值z_k和信道预测值x^_k中更可靠的那个加权，并且更优选地使用它。

在本实施例中，加权和合成单元通过公式：E＝D+{B/(A+B)}(C-D)来计算合成加权值E，其中，A是估计误差值，B是预测误差值，C是在第一时间点上计算的信道估计值，以及D是在第一时间点上计算的信道预测值。备选地，可以使用通过修改该公式而获得的等价公式。有了这些公式，可以精确地计算合成加权值。

在本实施例中，根据接收机20从发射机10接收的无线信号的噪声电平，估计误差计算器130可以计算估计误差值σ²。因此，可以精确地计算与无线信道3的状态匹配的估计误差值σ²

在本实施例中，预测误差计算器140基于过去的误差值(误差e_k-1)计算预测误差值e^_k ²，该过去的误差值表示对应于时间点t_k-1的信道估计值z_k-1与时间点t_k-1上的信道特性(真值)x_k-1之间的差值。因此，可以精确地计算预测误差值e^_k ²。

(6)其他实施例

尽管已经通过上述实施例描述了本发明，不应当认为构成本公开的一部分的描述和附图将会限制本发明。通过该公开，各种备选实施例、示例以及操作技术对于本领域技术人员将是明显的。

例如，在上述实施例中，信道预测单元120使用合成加权值z′_k来计算信道预测值x^_k+1。然而，本发明不受限于这种加权和合成，配置可以是使得简单地选择信道估计值z_k和信道预测值x^_k之一。在这种配置中，当估计误差值σ²大于预测误差值e^_k ²时，信道预测单元120在信道估计值z_k和信道预测值x^_k中仅使用信道预测值x^_k来计算信道预测值x^_k+1。当预测误差值e^_k ²大于估计误差值σ²时，信道预测单元120在信道估计值z_k和信道预测值x^_k中仅使用信道估计值z_k来计算信道预测值x^_k+1。

在上述实施例中，使用公式(2)来计算信道预测值x^_k。然而，可以对公式(2)进行修改。

在上述实施例中，将信道预测系统100提供给接收机20。然而，可以将信道预测系统100的至少一部分(例如信道预测单元120等)提供给发射机10。

在上述实施例中，给出了对闭环多天线发射系统的描述。然而，可以将本发明应用于使用无反馈的开环多天线发射系统。在上述实施例中，发射机10和接收机20都包括多根天线。然而，可以将本发明应用于多输入单输出(MISO)通信系统，在MISO系统中，接收机20仅包括单一天线，还可将本发明应用于单输入多输出(SIMO)通信系统，在MISO系统中，发射机仅包括单一天线，或类似地。

如上所述，应当理解本发明包括本文尚未描述的各种实施例等。因此，本发明仅受限于由公开而合理得到的权利要求中的本发明的具体特征。

注意到，以引用的方式将编号2008-251944(2008年9月29日提交)的日本专利申请的全文并入本文中。

工业可应用性

如上所述，即使当信道估计值中包括估计误差时，本发明的信道预测系统、无线通信设备以及信道预测方法依然可以减少信道预测的预测性能的恶化，并从而在如移动通信的无线通信领域中是有用的。

Claims (12)

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。

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