CN102594739A - 信道估计方法、导频信息选择方法、用户设备和基站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信道估计方法、导频信息选择方法、用户设备和基站。提供了一种用户设备，利用与基站之间的信道的空间相关性来改进信道估计，所述用户设备包括：导频信号接收单元，用于接收导频信号；第一估计单元，基于所接收到的导频信号，估计所述信道在所述基站处的空间相关性；第二估计单元，基于所接收到的导频信号，估计所述信道在所述用户设备处的空间相关性；以及第三估计单元，基于所接收到的导频信号、所述信道在所述基站处的空间相关性的估计、和所述信道在所述用户设备处的空间相关性的估计，估计所述信道的信道响应。根据本发明，利用相同的导频开销能够获得显著的信道估计性能增益，或者极大地减小导频开销而不会使信道估计性能下降。

Description

信道估计方法、导频信息选择方法、用户设备和基站

技术领域

本发明总体涉及MIMO信道估计，具体涉及一种在MIMO系统中利用空间相关性信息来改进信道估计的方法、关联的导频信息选择方法以及使用该信道估计方法的用户设备和使用该导频信息选择方法的基站。

背景技术

在当前的信道估计(CE)方案中，不同发射/接收天线对之间的信道响应是独立估计的。然而，实际上，这些信道响应之间具有相关性。这种相关性被称作空间相关性，可以用于采用与时间和频率相关性类似的方式来改进CE性能。然而，在现有CE方案中，仅使用了信道的时间和频率相关性信息，而未使用空间相关性信息。

此外，在现有的导频设计中，所有基站都使用具有相同导频开销的导频图案。然而，对于具有不同空间相关性的基站，可以使用具有不同导频开销的导频图案来提高CE的有效性。

发明内容

本发明的目的在于：使用MIMO系统的空间相关性信息来改进MIMO信道估计(CE)的性能，并使用对应的导频设计方法，该导频设计方法根据MIMO信道的空间相关性来适配导频开销。

根据本发明的一个方面，提供了一种用户设备，利用与基站之间的信道的空间相关性来改进信道估计，所述用户设备包括：导频信号接收单元，用于接收导频信号；第一估计单元，基于所接收到的导频信号，估计所述信道在所述基站处的空间相关性；第二估计单元，基于所接收到的导频信号，估计所述信道在所述用户设备处的空间相关性；以及第三估计单元，基于所接收到的导频信号、所述信道在所述基站处的空间相关性的估计、和所述信道在所述用户设备处的空间相关性的估计，估计所述信道的信道响应。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用用户设备与基站之间的信道的空间相关性来改进信道估计的方法，包括以下步骤：接收导频信号；基于所接收到的导频信号，估计所述信道在所述基站处的空间相关性；基于所接收到的导频信号，估计所述信道在所述用户设备处的空间相关性；以及基于所接收到的导频信号、所述信道在所述基站处的空间相关性的估计、和所述信道在所述用户设备处的空间相关性的估计，估计所述信道的信道响应。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基站，包括：导频图案选择单元，根据所述基站的信道环境和天线配置来选择导频图案；以及信令单元，将由所述导频图案选择单元选择的导频图案发信令通知给用户设备。

根据本发明的另一个方面，提供了一种导频信息选择方法，包括以下步骤：根据基站的信道环境和天线配置来选择导频图案，作为导频信息；以及将所选择的导频图案发信令通知给用户设备。

本发明具有以下优势：利用相同的导频开销能够获得显著的CE性能增益，或者极大地减小导频开销而不会使CE性能下降；以及依赖于空间相关性的导频设计策略能够针对具有不同空间相关性的MIMO系统，自适应地选择适当的导频开销，并在所有信道条件和环境下提供导频开销与信道估计精度之间的良好折衷。

附图说明

通过下面结合附图、仅作为示例对本发明的实施例进行描述，将使本发明的上述及其他目的、特征和优点变得显而易见，附图中：

图1示出了根据本发明实施例的基站的示意框图；

图2示出了根据本发明实施例的用户设备的示意框图；

图3示出了根据本发明实施例的基站所使用的导频信息选择方法的流程图；

图4示出了根据本发明实施例的用户设备所使用的信道估计方法的流程图；

图5A和5B是示出了针对具有N_T＝4个发射天线的MIMO系统而使用不同开销的导频图案的示意图；以及

图6A和6B是示出了在相同的导频开销和减半的导频开销的情况下，传统MMSE-CE与联合MMSE CE之间的比较的示意图。

具体实施方式

根据本发明的实施例，在进行信道估计时，采用了一种联合MMSE CE方案，其利用信道的空间相关性信息，对所有发射/接收天线对的信道系数进行联合估计。然而，应当注意，对信道响应的估计不限于这种MMSE CE方案，而是也可以采用基于信道的空间相关性而进行的其他方法。当空间相关性强时，该方案能够显著改进CE性能，或者等效地，减小导频开销。此外，性能增益随着空间相关性而增大，即，MIMO系统所具有的空间相关性越高，其能够使用越少的导频来实现良好的CE性能。由此，还需要提供一种依赖于空间相关性的导频设计策略，该导频设计策略针对具有不同空间相关性的MIMO系统使用不同导频开销。

在本文的后续部分将分别详细描述联合MMSE CE方案和依赖于空间相关性的导频设计策略。

现在，参照图1所示的框图来描述本发明的基站10。为了简明，这里仅示出了一个基站，然而应当注意，本发明的MIMO系统中具有多个基站。

在MIMO系统中，MIMO信道始终具有特定的空间相关性，即，不同发射/接收天线对上的信道响应是相关的。实际上，空间相关性主要由以下两个因素来确定：信道环境，例如建筑物密集的城市、空旷的乡村、视距(LOS)、非视距(no LOS)等；以及天线配置，例如天线数目、间距、极化等等。一旦安置了基站，这两个因素就是固定的。然而，对于不同的基站，这两个因素是不同的，那么不同基站的空间相关性也不相同。

图1示出了根据本发明实施例的基站10的示意框图。基站10可以包括导频图案选择单元101和信令单元102。每个基站10的导频图案选择单元101根据该基站10的信道环境和天线配置来选择导频图案，其中，所选择的导频图案具有不同的导频开销。例如，在建筑物密集的城市环境中，导频开销较小，而在空旷的乡村环境中，导频开销较大；在视距环境中，导频开销较小，而在非视距环境中，导频开销较大。此外，例如，导频开销随着天线数目以及间距的增大而增大。信令单元102将由该基站10的导频图案选择单元101选择的导频图案发信令通知给用户设备。当基站与用户设备进行通信时，用户设备可能例如从一个基站切换至另一个基站。此时，所切换至的基站10的信令单元就将由该基站10选择的导频图案发送至用户设备。

以下，参照图2所示的框图来描述本发明的用户设备20。

图2示出了根据本发明实施例的用户设备20的示意框图。用户设备20可以利用与基站10的信道的空间相关性信息来进行信道估计。用户设备20可以包括导频信号接收单元201、导频图案接收单元202、基站空间相关性估计单元203、用户设备空间相关性估计单元204、时间相关性估计单元205、频率相关性估计单元206和信道响应估计单元207。

导频信号接收单元201接收导频信号。通过信道接收的导频信号中的噪声可以是加性高斯白噪(AWGN)。导频图案接收单元202可以接收从根据本发明的基站10发送的所选导频图案，以进行同步。

为了对基站10和用户设备20的所有发射/接收天线对上的信道响应进行估计，例如本文后续部分详细说明的联合MMSE信道估计，还需要对空间/时间/频率相关性进行估计。

由于空间相关性信息对于系统来说通常是未知的，因而应当首先对这种信息进行估计。假定基站10的每根天线发射的导频的数目相等。基于由导频信号接收单元201接收到的导频信号，基站空间相关性估计单元203和用户设备空间相关性估计单元204分别可以对基站10处不同天线之间的空间相关性和用户设备20处不同天线之间的空间相关性进行估计，即对r_Tx(m，m′)＝E(H^(n，m)(k，i)H^(n，m′)(k，i)^H)和r_Rx(n，n′)＝E(H^(n，m)(k，i)H^(n′，m)(k，i)^H)值进行估计，其中，H^(n，m)(k，t)是基站10处的第m个发射天线与用户设备20处的第n个接收天线之间的在第t个OFDM符号中第k个子载波上的频域信道响应。

然后，时间相关性估计单元205和频率相关性估计单元206可以使用本领域公知的传统方法来对信道的时间和空间相关性进行估计，即，对r_t(Δ)＝E(H^(n，m)(k，i)H^(n，m)(k，i+Δ)^H)和r_f(Δ)＝E(H^(n，m)(k，i)H^(n，m)(k+Δ，i)^H)值进行估计。

最后，信道响应估计单元207基于所接收到的导频信号、所估计出的时间和频率相关性、基站10处不同天线之间的空间相关性以及用户设备20处不同天线之间的空间相关性，对MIMO信道的信道响应进行估计，例如，进行如下所述的联合MMSE估计。

优选地，信道响应估计单元207还包括第一相关性矩阵估计单元208、第二相关性矩阵估计单元209和信道响应最终估计单元210，为了简明，这三个单元208、209和210均未在图中示出。

第一相关性矩阵估计单元208可以基于所估计出的基站10处不同天线之间的空间相关性、用户设备20处不同天线之间的空间相关性、时间相关性以及频率相关性，对如以下对联合MMSE CE的详细说明中详述的相关性矩阵R_dp进行估计，该相关性矩阵R_dp表示数据子载波上的信道响应和导频子载波上的信道响应之间的相关性矩阵。

第二相关性矩阵估计单元209可以基于所估计出的基站10处不同天线之间的空间相关性、用户设备20处不同天线之间的空间相关性、时间相关性以及频率相关性，对如以下对联合MMSE CE的详细说明中详述的相关性矩阵进行估计，该相关性矩阵R_pp表示导频子载波上的信道响应的相关性矩阵。

信道响应最终估计单元210可以基于所估计出的数据子载波上的信道响应和导频子载波上的信道响应之间的相关性矩阵

和所估计出的导频子载波上的信道响应的相关性矩阵

对信道响应进行估计。

图3示出了根据本发明实施例的基站所使用的导频信息选择方法300的流程图。本发明需要针对不同环境中的具有不同天线配置的MIMO系统而使用具有不同开销的导频图案。为此，提出了依赖于空间相关性的导频信息选择方法。在步骤S301中，每个基站根据对其空间相关性产生影响的其信道环境和天线配置来选择导频图案。导频开销可以在如以下图5A和5B所示的导频图案中看出。在步骤S302中，向用户设备发信令通知所选择的导频图案。

图4示出了根据本发明实施例的用户设备所使用的信道估计方法400的流程图。在步骤S401中，从基站接收导频信号。然后，在步骤S402中，基于所接收到的导频信号，对基站处不同天线之间的空间相关性进行估计。在步骤S403中，基于所接收到的导频信号，对用户设备处不同天线之间的空间相关性进行估计。然后，在步骤S404中，使用本领域公知的传统方法来对信道的时间和频率相关性进行估计。最后，在步骤S405中，基于所接收到的导频信号、所估计的时间和频率相关性、基站处不同天线之间的空间相关性以及用户设备处不同天线之间的空间相关性，对MIMO信道的信道响应进行估计，例如，进行如下所述的联合MMSE估计。

优选地，可以将步骤S405划分为子步骤S405-1、S405-2和S405-3。为了简明，在图中未示出这些子步骤。

在子步骤S405-1和S405-2中，基于所估计出的基站处不同天线之间的空间相关性、用户设备处不同天线之间的空间相关性、时间相关性以及频率相关性，分别对如以下对联合MMSE CE的详细说明中详述的、数据子载波上的信道响应和导频子载波上的信道响应之间的相关性矩阵R_dp和导频子载波上的信道响应的相关性矩阵R_pp进行估计。在子步骤S405-3中，基于所估计出的和

对信道响应进行估计。

以下，首先详细讨论对联合MMSE CE方案的实现，然后详细讨论依赖于空间相关性的导频设计策略，从而更清楚地理解上述各步骤的相互关系和具体计算方式。

联合MMSE CE

考虑在发射机(如本文中的基站101)处具有N_T个天线并在接收机(如本文中的终端102)处具有N_R个天线的MIMO-OFDM系统。图5A和5B是示出了针对具有N_T＝4个发射天线的MIMO系统而使用不同开销的导频图案的示意图。如图所示，在由K_d个子载波和T个OFDM符号构成的指定无线资源块上均匀插入导频信号。同样如图所示，以正交的方式对来自不同发射天线的导频进行复用。通过在导频子载波处的样本之间进行内插来估计数据子载波上的信道响应。可以使用时间/频率/空间相关性信息，经由例如MMSE方案来改进内插性能。

令P^(m)(1≤m≤N_T)为指定的无线资源块中从第m个发射天线发射的导频的数目，为其子载波索引，

为其OFDM符号索引，

为导频的值。在第n个接收天线处接收的导频的有噪声版本是：

其中，

是从第m个发射天线发射的、在第n个接收天线处接收的导频的有噪声版本，H^(n，m)(k，t)是第m个发射天线与第n个接收天线之间的在第t个OFDM符号中第k个子载波上的频域信道响应，

是在第m个发射天线处发射的导频向量，

是均值为0，方差为σ²的加性高斯白噪(AWGN)，其方差可以由终端估计获知。将每个

除以对应的导频信号

得到：

$y^{(n,m)}=\left[\begin{array}{c}{H}^{(n,m)}(k_1^{\left(m\right)},t_1^{\left(m\right)})\\ .\\ .\\ .\\ H^{(n,m)}(k_{P^{\left(m\right)}}^{\left(m\right)},t_{P^{\left(m\right)}}^{\left(m\right)})\end{array}\right]+{\mathrm{\η}}^{(n,m)}---\left(2\right)$

其中，

其中

并且，

其中

利用

来表示第m个发射天线与第n个接收天线之间在导频子载波处的频域信道响应，即：

$H_p^{(n,m)}={[H^{(n,m)}(k_1^{\left(m\right)},t_1^{\left(m\right)})...H^{(n,m)}(k_{P^{\left(m\right)}}^{\left(m\right)},t_{P^{\left(m\right)}}^{\left(m\right)})]}^T$

该方案的目的是针对所有(n，m)对，对给定的无线资源块内的所有子载波处的频域信道响应进行估计，即：

对于

定义了

那么，联合MMSE CE被实现为：

${\hat{H}}_d=R_{\mathrm{dp}}{(R_{\mathrm{pp}}+I/\mathrm{\ρ})}^{-1}y---\left(3\right)$

其中，

是导频的信噪比(SNR)，

以及

其中上标H表示共轭转置。

的物理含义为数据子载波上的信道响应和导频子载波上的信道响应之间的相关性矩阵，

的物理含义为导频子载波上的信道响应的相关性矩阵。

因此，从等式(3)可以看出，为了对所有子载波处的信道响应进行估计，必须首先对未知的R_dp和R_pp进行估计。以下将讨论对相关性矩阵R_dp和R_pp的估计，即上述子步骤S405-1和S405-2。

定义了

r_t(Δ)＝E(H^(n，m)(k，i)H^(n，m)(k，i+Δ)^H)

r_f(Δ)＝E(H^(n，m)(k，i)H^(n，m)(k+Δ，i)^H)

r_Rx(n，n′)＝E(H^(n，m)(k，i)H^(n′，m)(k，i)^H)

r_Tx(m，m′)＝E(H^(n，m)(k，i)H^(n，m′)(k，i)^H)

其中，r_t，r_f，r_Rx和r_Tx分别表示时间相关性、频率相关性、接收机侧的空间相关性以及发射机侧的空间相关性。利用k_p(i)，t_p(i)，n_p(i)和m_p(i)来表示H_p中的第i个元素的子载波、符号、接收天线和发射天线的索引。由r_pp(i，j)表示的、R_pp的第(i，j)元素可以计算如下：

$r_{\mathrm{pp}}(i,j)=E(H^{(n_p\left(i\right),m_p\left(i\right))}(k_p\left(i\right),t_p\left(i\right))\·(H^{(n_p\left(j\right),m_p\left(j\right))}(k_p\left(j\right),t_{\mathrm{pp}}\left(\text{j}\right)){)}^H)---\left(4\right)$

$=r_t(t_p\left(j\right)-t_p\left(i\right))r_f(k_p\left(j\right)-k_p\left(i\right))r_{\mathrm{Rx}}(n_p\left(j\right),n_p\left(i\right))r_{\mathrm{Tx}}(m_p\left(j\right),m_p\left(i\right))$

类似地，R_dp的第(i，j)元素可以计算如下：

$r_{\mathrm{dp}}(i,j)=E\left(H^{(n_d\left(i\right),m_d\left(i\right))}(k_d\left(i\right),t_d\left(i\right))(H^{(n_p\left(j\right),m_p\left(j\right))}(k_p\left(j\right),t_p\left(\text{j}\right)){)}^H\right)---\left(5\right)$

$=r_t(t_p\left(j\right)-t_d\left(i\right))r_f(k_p\left(j\right)-k_d\left(i\right))r_{\mathrm{Rx}}(n_p\left(j\right),n_d\left(i\right))r_{\mathrm{Tx}}(m_p\left(j\right),m_d\left(i\right))$

由于相关性统计数据对于系统来说是未知的，因此需要在信道估计之前对相关性统计数据进行估计。可以使用如下传统方式来估计时域和频域相关性。

${\hat{r}}_t\left(\mathrm{\Δ}\right)=\frac{\sin \left({\mathrm{\Δ\ω}}_d\right)}{{\mathrm{\Δ\ω}}_d},---\left(6\right)$

其中，ω_d＝2πT_ff_d，T_f是OFDM符号的长度，f_d＝vf_c/c是具有速度v的多普勒频率，f_c是载频，以及c是光速，

K是OFDM符号中子载波的数目，

其中W是带宽并且τ_max是最大延迟扩展。

根据如下的有噪声导频观察来估计空间域相关性。假定对于

有P^(m)＝P，则对r_Rx和r_Tx的估计如下：

${\hat{r}}_{\mathrm{Rx}}(n,n^{\′})=\frac{1}{P}\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\left(y^{\left(n\right)}{y}^{{\left(n^{\′}\right)}^H}\right)$ 以及 ${\hat{r}}_{\mathrm{Tx}}(m,m^{\′})=\frac{1}{P}\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\left(y^{\left(m\right)}{y}^{{\left(m^{\′}\right)}^H}\right)---\left(8\right)$

其中，

以及

估计值

和

即为上述估计步骤S402、S403和S404的结果。

基于等式(6)～(8)，联合MMSE CE被实现为：

${\hat{H}}_d={\hat{R}}_{\mathrm{dp}}{({\hat{R}}_{\mathrm{pp}}+I/\mathrm{\ρ})}^{-1}y---\left(9\right)$

其中，在等式(4)和(5)中分别代入各个估计值

和

来替换r_t，r_f，r_Rx和r_Tx，导出

和

从而得到所有子载波处的信道响应的估计值

依赖于空间相关性的导频设计策略

所提出的联合MMSE CE随空间相关性的升高而增强，这可以从以下仿真结果中看出。这意味着MIMO系统所具有的空间相关性越高，其需要使用的导频信号就越少。实际上，MIMO系统的空间相关性主要由以下两个因素来确定：信道环境，如建筑物密集的城市环境/空旷的乡村环境、LOS/非LOS等；以及天线配置，如天线数目和间距等。这需要针对不同环境中的具有不同天线配置的MIMO系统，使用具有不同开销的导频图案。为此，提出了依赖于空间相关性的导频设计策略。

依赖于空间相关性的导频设计策略包括以下过程：

·通过针对信道环境(如建筑物密集的城市环境/空旷的乡村环境、LOS/非LOS)和天线配置(如天线数目、间距、极化)的每种组合而进行仿真，确定适当的导频开销。

·每个基站根据其环境和天线配置来选择导频图案。

·每个基站向其终端发信令通知正在使用的导频图案。

以下，使用数值结果来印证本发明的技术的优势。

考虑在基站处有N_T＝4个天线且在每个终端处有N_R＝2个天线的MIMO-OFDM系统。使用了3GPP空间信道模型(SCM)。考虑了具有不同空间相关性的以下两种信道情形：

·情形1：城市微蜂窝，LOS，天线间距在BS和终端处均为0.5个波长；

·情形2：城市宏蜂窝，非LOS，天线间距在BS处为4个波长，在终端处为0.5个波长。

在以下等式(10)和(11)中，针对这两种情形在BS和终端处均给出通过仿真导出的空间相关性矩阵。容易发现，情形1具有相对较强的空间相关性，情形2的空间相关性要弱很多。

情形1的空间相关性矩阵为：

$R_{\mathrm{Tx}}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0.9597& 0.8615& 0.7552\\ 0.9597& 1& 0.9597& 0.8615\\ 0.8615& 0.9597& 1& 0.9597\\ 0.7522& 0.8615& 0.9597& 1\end{array}\right]$ 以及 $R_{\mathrm{Rx}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0.591\\ 0.591& 1\end{array}\right]---\left(10\right)$

情形2的空间相关性矩阵为：

$R_{\mathrm{Tx}}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0.3969& 0.2272& 0.1515\\ 0.3969& 1& 0.3969& 0.2272\\ 0.2272& 0.3969& 1& 0.3969\\ 0.1515& 0.2272& 0.3969& 1\end{array}\right]$ 以及 $R_{\mathrm{Rx}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0.0836\\ 0.0836& 1\end{array}\right]---\left(11\right)$

如图5A和5B所示，在仿真中使用了具有不同开销的两个导频图案。图6A和6B在两种情形下比较了本发明提出的联合MMSE信道估计器与传统的MMSE信道估计器的均方误差(MSE)。针对联合MMSE信道估计器，使用了以下两个导频图案：

联合MMSE-1：使用图5A中的导频图案A；

联合MMSE-2：使用图5B中的导频图案B，仅具有图A中开销的一半开销。

针对传统MMSE信道估计器，始终使用图5A中的导频图案A。从该图中可以看出，在图6A所示的情形1中，联合MMSE信道估计器可以实现与传统MMSE信道估计器类似的性能。当空间相关性高时，可以显著减小导频开销。当空间相关性低时，如在图6B所示的情形2中，联合MMSE和传统MMSE信道估计器具有相似的性能，并需要相似的导频开销。这种观察指示了：应当根据信道的空间相关性统计来调整导频开销，以便在所有环境中提供导频开销与信道估计精度之间的最佳折衷。

参照上述实施例描述了本发明，然而应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员能够对本发明的实施例进行修改和变更。本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

Claims (24)

1.一种用户设备，利用与基站之间的信道的空间相关性来改进信道估计，所述用户设备包括：

导频信号接收单元，用于接收导频信号；

第一估计单元，基于所接收到的导频信号，估计所述信道在所述基站处的空间相关性；

第二估计单元，基于所接收到的导频信号，估计所述信道在所述用户设备处的空间相关性；以及

第三估计单元，基于所接收到的导频信号、所述信道在所述基站处的空间相关性的估计、和所述信道在所述用户设备处的空间相关性的估计，估计所述信道的信道响应。

2.根据权利要求1所述的用户设备，其中，对所述信道的信道响应的估计是基于联合最小均方误差MMSE的信道估计。

3.根据权利要求2所述的用户设备，还包括：

第四估计单元，用于估计所述信道的时间相关性；以及

第五估计单元，用于估计所述信道的频率相关性；

其中，所述第三估计单元还基于所述时间相关性的估计和所述频率相关性的估计，来估计所述信道的信道响应。

4.根据权利要求1～3之一所述的用户设备，其中，在所述基站的每根天线所发射的导频信号的数目相等的情况下，所述第一估计单元和第二估计单元分别还基于所述基站的每根天线所发射的导频信号的值和数目，估计所述信道在所述基站处的空间相关性和所述信道在所述用户设备处的空间相关性。

5.根据权利要求1～3之一所述的用户设备，其中，所述第三估计单元还基于所述基站所发射的导频信号的值，估计所述信道的信道响应。

6.根据权利要求1～3之一所述的用户设备，其中，所述第三估计单元还基于所述信道的信噪比，估计所述信道的信道响应。

7.根据权利要求3所述的用户设备，其中，所述第三估计单元包括：

第六估计单元，基于所述信道在所述基站处的空间相关性的估计、所述信道在所述用户设备处的空间相关性的估计、所述时间相关性的估计、以及所述频率相关性的估计，估计数据子载波上的信道响应和导频子载波上的信道响应之间的相关性矩阵；

第七估计单元，基于所述信道在所述基站处的空间相关性的估计、所述信道在所述用户设备处的空间相关性的估计、所述时间相关性的估计、以及所述频率相关性的估计，估计导频子载波上的信道响应的相关性矩阵；以及

第八估计单元，基于所述数据子载波上的信道响应和导频子载波上的信道响应之间的相关性矩阵的估计和所述导频子载波上的信道响应的相关性矩阵的估计，估计所述信道的信道响应。

8.一种利用用户设备与基站之间的信道的空间相关性来改进信道估计的方法，包括以下步骤：

接收导频信号；

基于所接收到的导频信号，估计所述信道在所述基站处的空间相关性；

基于所接收到的导频信号，估计所述信道在所述用户设备处的空间相关性；以及

基于所接收到的导频信号、所述信道在所述基站处的空间相关性的估计、和所述信道在所述用户设备处的空间相关性的估计，估计所述信道的信道响应。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，对所述信道的信道响应的估计是基于联合最小均方误差MMSE的信道估计。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

估计所述信道的时间相关性；以及

估计所述信道的频率相关性；

其中，所述估计所述信道的信道响应的步骤还基于所述时间相关性的估计和所述频率相关性的估计。

11.根据权利要求8～10之一所述的方法，其中，在所述基站的每根天线所发射的导频信号的数目相等的情况下，所述估计所述信道在所述基站处的空间相关性的步骤和所述估计所述信道在所述用户设备处的空间相关性的步骤还基于：所述基站的每根天线所发射的导频信号的值和数目。

12.根据权利要求8～10之一所述的方法，其中，所述估计所述信道的信道响应的步骤还基于所述基站所发射的导频信号的值。

13.根据权利要求8～10之一所述的方法，其中，所述估计所述信道的信道响应的步骤还基于所述信道的信噪比。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述估计所述信道的信道响应的步骤包括：

基于所述信道在所述基站处的空间相关性的估计、所述信道在所述用户设备处的空间相关性的估计、所述时间相关性的估计、以及所述频率相关性的估计，估计数据子载波上的信道响应和导频子载波上的信道响应之间的相关性矩阵；

基于所述信道在所述基站处的空间相关性的估计、所述信道在所述用户设备处的空间相关性的估计、所述时间相关性的估计、以及所述频率相关性的估计，估计导频子载波上的信道响应的相关性矩阵；以及

基于所述数据子载波上的信道响应和导频子载波上的信道响应之间的相关性矩阵的估计和所述导频子载波上的信道响应的相关性矩阵的估计，估计所述信道的信道响应。

15.一种基站，包括：

导频图案选择单元，根据所述基站的信道环境和天线配置来选择导频图案；以及

信令单元，将由所述导频图案选择单元选择的导频图案发信令通知给用户设备。

16.根据权利要求15所述的基站，其中，所述基站在城市环境中选择的导频图案比在乡村环境中选择的导频图案具有更小导频开销。

17.根据权利要求15或16所述的基站，其中，所述基站在视距环境中选择的导频图案比在非视距环境中选择的导频图案具有更小导频开销。

18.根据权利要求15～17之一所述的基站，其中，天线的数目越少，则所述基站所选择的导频图案的导频开销越小。

19.根据权利要求15～18之一所述的基站，其中，天线的间隔越小，则所述基站所选择的导频图案的导频开销越小。

20.一种导频信息选择方法，包括以下步骤：

根据基站的信道环境和天线配置来选择导频图案，作为导频信息；以及

将所选择的导频图案发信令通知给用户设备。

21.根据权利要求20所述的导频信息选择方法，其中，在城市环境中选择的导频图案比在乡村环境中选择的导频图案具有更小导频开销。

22.根据权利要求20或21所述的导频信息选择方法，其中，在视距环境中选择的导频图案比在非视距环境中选择的导频图案具有更小导频开销。

23.根据权利要求20～22之一所述的导频信息选择方法，其中，天线的数目越少，则所选择的导频图案的导频开销越小。

24.根据权利要求20～23之一所述的导频信息选择方法，其中，天线的间隔越小，则所选择的导频图案的导频开销越小。

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