CN105637827B - 导频序列的插入、提取方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的导频序列的插入、提取方法和设备，包括：发送机使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入所述各发送天线端口对应的导频图样所包括的各个OFDM符号内，其中，所述Nt个导频序列与所述发送机的Nt个发送天线端口一一对应，Nt为大于等于2的正整数，所述各发送天线端口对应的导频图样相同。所述方法由于通过正交的导频序列区分不同的发送天线端口，所以各发送天线端口可以使用完全相同的导频图样，从而能够减少发送导频序列占用的时频资源，而且导频序列占用的时频资源不会随着MIMO系统发送天线端口的增加而增加，从而提高了整个系统的频谱效率和吞吐量。

Description

导频序列的插入、提取方法和设备
技术领域
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种导频序列的插入、提取方法和设备。
背景技术
多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO)技术是无线通信系统提升信道容量的重要手段。在理想情况下，一个包含Nt根发送天线和Nr根接收天线的系统可以近似获得Nt×Nr倍的容量提升。对于任意一根接收天线，它在瞬间时刻会接收到来自Nt根发送天线的叠加信号。每一根接收天线需要根据叠加后的信号分别估计出每一根发送天线的信道信息，在接收天线估计每一根发送天线的信道信息之前，首先需要识别不同发送天线端口，不同发送天线端口使用的参考信号(Reference Signal，简称RS)不同，接收天线主要是通过参考信号识别发送天线的端口，因此，如何利用较少的资源开销去准确完成多天线系统的端口识别是一个急需解决的问题。
长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)系统采用时频正交的方法来区分发送天线端口，即不同的发送天线插入RS的时间和频率均不相同。图1为LTE系统采用4根发送天线时的参考信号的图样(mapping)，如图1所示，参考信号的图样为二维图样，包括时间和频率两个维度，发送端有4根发送天线，分别为天线0、天线1、天线2和天线3，T0表示天线0插入参考信号的时频点，T1表示天线1插入参考信号的时频点，T2表示天线2插入参考信号的时频点，T3表示天线3插入参考信号的时频点，除插入参考信号的时频点外的时频点为插入用户数据的时频点。通过图1可知，各天线发送发送参考信号的时频点互不相同，从而能够根据时频点区分不同发送天线，各天线发送发送的参考信号相同。
但是，现有技术也存在以下问题：发送参考信号占用的时频资源随着MIMO发送天线数量的增加将会正比例地增加，而且，分配给某一根发送天线的发送参考信号的时频资源不能被其他天线使用，造成严重的时频资源浪费，降低了整个系统的频谱效率和吞吐量。
发明内容
本发明实施例提供一种导频序列的插入、提取方法和设备，能够减少发送导频序列占用的时频资源，从而提高了整个系统的频谱效率和吞吐量。
本发明第一方面提供一种导频序列的插入方法，包括：
发送机使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内，其中，所述Nt个导频序列与所述发送机的Nt个发送天线端口一一对应，Nt为大于等于2的正整数，所述各发送天线端口对应的导频图样相同；
所述发送机将插入导频序列后的各个OFDM符号发送给接收机。
结合本发明第一方面，在本发明第一方面的第一种可能的实现方式中，所述各导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
结合本发明第一方面以及本发明第一方面的第一种可能的实现方式，在本发明第一方面的第二种可能的实现方式中，所述导频图样包括的OFDM符号的数量其中，Tc为相干时间，Ds为多普勒频移，TOFDM为OFDM符号的时长。
结合本发明第一方面，在本发明第一方面的第三种可能的实现方式中，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数相等，所述导频元素的个数为所述导频序列的长度与所述导频图样包括的OFDM符号的数量的比值。
结合本发明第一方面，在本发明第一方面的第四种可能的实现方式中，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数不相等。
结合本发明第一方面的第三种可能的实现方式，在本发明第一方面的第五种可能的实现方式中，当每个OFDM符号内插入的导频元素的个数相等时，所述发送机按照所述各发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入所述各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内，包括：
所述发送机按照所述各发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列的第n个导频元素插入所述各发送天线端口对应的导频图样的第p个OFDM符号的第q个子载波上，其中，q＝mod(n-1，N/M)+p，n＝1，…，N，p＝1，…，M，q＝1，…，NFFT，N为所述导频序列的长度，M为所述导频图样包括的OFDM符号的数量，NFFT为所述导频图样包括的子载波数。
结合本发明第一方面的以及第一方面的第一种至第五种可能的实现方式，在本发明第一方面的第六种可能的实现方式中，所述发送机使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内之前，还包括：
所述发送机根据以下公式生成所述Nt个互不相同的正交导频序列：
其中，pilot(m，n)表示第n个发送天线端口对应的导频序列的第m个导频元素，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Nt，Nt为所述发送机的发送天线端口数，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数。
结合本发明第一方面的第六种可能的实现方式，在本发明第一方面的第七种可能的实现方式中，所述发送机根据以下公式生成所述Nt个互不相同的正交导频序列之前，还包括：
所述发送机获取所述接收机的抽头系数。
结合本发明第一方面的第六种可能的实现方式，在本发明第一方面的第八种可能的实现方式中，所述发送机生成Nt个互不相同的正交导频序列之前，还包括：
所述发送机获取所述多径数量、所述多普勒频移和所述OFDM符号的时长。
本发明第二方面提供一种导频序列的提取方法，包括：
接收机接收发送机发送的插入导频序列后的各个正交频分复用OFDM符号；
所述接收机根据所述发送机的各发送天线端口对应的导频图样从所述各个OFDM符号中提取所述各发送天线端口叠加后的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频图样相同，所述发送机的发送天线端口数Nt为大于等于2的正整数；
所述接收机从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频序列互不相同并且正交；
所述接收机根据所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计。
结合本发明第二方面，在本发明第二方面的第一种可能的实现方式中，所述接收机从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列，包括：
所述接收机根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵，所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵具有正交性；
所述接收机根据所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列；
所述接收机根据所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计，包括：
所述接收机根据所述各发送天线端口对应的导频序列确定所述各发送天线端口的频域传递函数。
结合本发明第二方面的第一种可能的实现方式，在本发明第二方面的第二种可能的实现方式中，所述接收机根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵，包括：
所述接收机根据以下公式计算矩阵A，A＝[am，n]，其中，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Ntaps，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数；
所述接收机分别取所述矩阵A的第K列生成Nt个对角矩阵，并将所述各对角矩阵分别与所述矩阵A相乘得到Nt个矩阵Bk，k＝1，…，Nt；
所述接收机根据所述矩阵Bk分别生成生成矩阵Ck，Ck＝{B1，…，Bk}；
所述接收机根据以下公式分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵Dk，Dk＝(C′k*Ck)-1*C′k，C′k为矩阵Ck的共轭转置矩阵，(X)-1表示对矩阵x求逆。
结合本发明第二方面的第一种和第二种可能的实现方式，在本发明第二方面的第三种可能的实现方式中，所述接收机根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵之前，还包括：
所述接收机获取所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt。
本发明第三方面提供一种发送机，包括：
插入模块，用于使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内，其中，所述Nt个导频序列与所述发送机的Nt个发送天线端口一一对应，Nt为大于等于2的正整数，所述各发送天线端口对应的导频图样相同；
发送模块，用于将所述插入模块插入导频序列后的各个OFDM符号发送给接收机。
结合本发明第三方面，在本发明第三方面的第一种可能的实现方式中，所述各导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
结合本发明第三方面以及本发明第三方面的第一种可能的实现方式，在本发明第三方面的第二种可能的实现方式中，所述导频图样包括的OFDM符号的数量其中，Tc为相干时间，Ds为多普勒频移，TOFDM为OFDM符号的时长。
结合本发明第三方面，在本发明第三方面的第三种可能的实现方式中，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数相等，所述导频元素的个数为所述导频序列的长度与所述导频图样包括的OFDM符号的数量的比值。
结合本发明第三方面，在本发明第三方面的第四种可能的实现方式中，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数不相等。
结合本发明第三方面的第三种可能的实现方式，在本发明第三方面的第五种可能的实现方式中，当每个OFDM符号内插入的导频元素的个数相等时，所述插入模块具体用于：
按照所述各发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列的第n个导频元素插入所述各发送天线端口对应的导频图样的第p个OFDM符号的第q个子载波上，其中，q＝mod(n-1，N/M)+p，n＝1，…，N，p＝1，…，M，q＝1，…，NFFT，N为所述导频序列的长度，M为所述导频图样包括的OFDM符号的数量，NFFT为所述导频图样包括的子载波数。
结合本发明第三方面的以及第三方面的第一种至第五种可能的实现方式，在本发明第三方面的第六种可能的实现方式中，还包括：
生成模块，用于根据以下公式生成所述Nt个互不相同的正交导频序列：
其中，pilot(m，n)表示第n个发送天线端口对应的导频序列的第m个导频元素，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Nt，Nt为所述发送机的发送天线端口数，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数。
结合本发明第三方面的第六种可能的实现方式，在本发明第三方面的第七种可能的实现方式中，所述生成模块还用于：获取所述接收机的抽头系数。
结合本发明第三方面的第六种可能的实现方式，在本发明第三方面的第八种可能的实现方式中，所述生成模块还用于：获取所述多径数量、所述多普勒频移和所述OFDM符号的时长。
本发明第四方面提供一种接收机，包括：
接收模块，用于接收发送机发送的插入导频序列后的各个正交频分复用OFDM符号；
提取模块，用于根据所述发送机的各发送天线端口对应的导频图样从所述接收模块接收的所述各个OFDM符号中提取所述各发送天线端口叠加后的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频图样相同，所述发送机的发送天线端口数Nt为大于等于2的正整数；
识别模块，用于从所述提取模块提取的所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频序列互不相同并且正交；
信道估计模块，用于根据所述识别模块识别出的所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计。
结合本发明第四方面，在本发明第四方面的第一种可能的实现方式中，所述识别模块具体用于：
根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵，所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵具有正交性；
根据所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列；
所述信道估计模块具体用于：根据所述各发送天线端口对应的导频序列确定所述各发送天线端口的频域传递函数。
结合本发明第四方面的第一种可能的实现方式，在本发明第四方面的第二种可能的实现方式中，所述识别模块具体用于：
根据以下公式计算矩阵A，A＝[am，n]，其中，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Ntaps，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数；
分别取所述矩阵A的第K列生成Nt个对角矩阵，并将所述各对角矩阵分别与所述矩阵A相乘得到Nt个矩阵Bk，k＝1，…，Nt；
根据所述矩阵Bk分别生成生成矩阵Ck，Ck＝{B1，…，Bk}；
根据以下公式分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵Dk，Dk＝(C′k*Ck)-1*C′k，C′k为矩阵Ck的共轭转置矩阵，(X)-1表示对矩阵x求逆。
结合本发明第四方面的第一种和第二种可能的实现方式，在本发明第四方面的第三种可能的实现方式中，还包括：
获取模块，用于获取所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt。
本发明第五方面提供一种发送机，包括：处理器、存储器和发送器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行所述存储器存储的所述指令，
所述处理器，用于使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内，其中，所述Nt个导频序列与所述发送机的Nt个发送天线端口一一对应，Nt为大于等于2的正整数，所述各发送天线端口对应的导频图样相同；
所述发送器，用于将插入导频序列后的各个OFDM符号发送给接收机。
结合本发明第五方面，在本发明第五方面的第一种可能的实现方式中，所述各导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
结合本发明第五方面以及本发明第五方面的第一种可能的实现方式，在本发明第五方面的第二种可能的实现方式中，所述导频图样包括的OFDM符号的数量其中，Tc为相干时间，Ds为多普勒频移，TOFDM为OFDM符号的时长。
结合本发明第五方面，在本发明第五方面的第三种可能的实现方式中，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数相等，所述导频元素的个数为所述导频序列的长度与所述导频图样包括的OFDM符号的数量的比值。
结合本发明第五方面，在本发明第五方面的第四种可能的实现方式中，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数不相等。
结合本发明第五方面的第三种可能的实现方式，在本发明第五方面的第五种可能的实现方式中，当每个OFDM符号内插入的导频元素的个数相等时，所述处理器具体用于：
按照所述各发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列的第n个导频元素插入所述各发送天线端口对应的导频图样的第p个OFDM符号的第q个子载波上，其中，q＝mod(n-1，N/M)+p，n＝1，…，N，p＝1，…，M，q＝1，…，NFFT，N为所述导频序列的长度，M为所述导频图样包括的OFDM符号的数量，NFFT为所述导频图样包括的子载波数。
结合本发明第五方面的以及第五方面的第一种至第五种可能的实现方式，在本发明第五方面的第六种可能的实现方式中，所述处理器还用于：在使用所述Nt个互不相同的正交导频序列之前，根据以下公式生成所述Nt个互不相同的正交导频序列：
其中，pilot(m，n)表示第n个发送天线端口对应的导频序列的第m个导频元素，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Nt，Nt为所述发送机的发送天线端口数，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数。
结合本发明第五方面的第六种可能的实现方式，在本发明第五方面的第七种可能的实现方式中，所述处理器还用于：在生成所述Nt个互不相同的正交导频序列之前，获取所述接收机的抽头系数。
结合本发明第五方面的第六种可能的实现方式，在本发明第五方面的第八种可能的实现方式中，所述处理器还用于：在生成所述Nt个互不相同的正交导频序列之前，获取所述多径数量、所述多普勒频移和所述OFDM符号的时长。
本发明第六方面提供一种接收机，包括：处理器、存储器和接收器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行所述存储器存储的所述指令，
所述接收器，用于接收发送机发送的插入导频序列后的各个正交频分复用OFDM符号；
所述处理器，用于根据所述发送机的各发送天线端口对应的导频图样从所述各个OFDM符号中提取所述各发送天线端口叠加后的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频图样相同，所述发送机的发送天线端口数Nt为大于等于2的正整数；
所述处理器还用于：从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频序列互不相同并且正交；
所述处理器还用于：根据所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计。
结合本发明第六方面，在本发明第六方面的第一种可能的实现方式中，所述处理器在从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列时，具体用于：
根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵，所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵具有正交性；
根据所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列；
所述处理器在根据所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计时，具体用于：
根据所述各发送天线端口对应的导频序列确定所述各发送天线端口的频域传递函数。
结合本发明第六方面的第一种可能的实现方式，在本发明第六方面的第二种可能的实现方式中，所述处理器在根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵时，具体用于：
根据以下公式计算矩阵A，A＝[am，n]，其中，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Ntaps，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数；
分别取所述矩阵A的第K列生成Nt个对角矩阵，并将所述各对角矩阵分别与所述矩阵A相乘得到Nt个矩阵Bk，k＝1，…，Nt；
根据所述矩阵Bk分别生成生成矩阵Ck，Ck＝{B1，…，Bk}；
根据以下公式分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵Dk，Dk＝(C′k*Ck)-1*C′k，C′k为矩阵Ck的共轭转置矩阵，(X)-1表示对矩阵x求逆。
结合本发明第六方面的第一种和第二种可能的实现方式，在本发明第六方面的第三种可能的实现方式中，所述处理器在根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵之前，还用于：
获取所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt。
本发明实施例提供的导频序列的插入、提取方法和设备，通过使用多个正交的导频序列来区分不同的发送天线端口，导频序列与发送天线端口一一对应，由于通过正交的导频序列区分不同的发送天线端口，所以各发送天线端口可以使用完全相同的导频图样，从而能够减少发送导频序列占用的时频资源，而且导频序列占用的时频资源不会随着MIMO系统发送天线端口的增加而增加，不论发送天线端口增加多少，只需要增加正交的导频序列即可，不需要增加时频资源，从而提高了整个系统的频谱效率和吞吐量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为LTE系统采用4根发送天线时的参考信号的图样；
图2为本发明的基本处理流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种导频序列的插入方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种导频图样的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种导频序列的提取方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的又一种导频序列的插入方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的一种发送机的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种接收机的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种发送机的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的另一种接收机的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在介绍本发明各实施例之前，首先介绍一下本发明各实施例的应用场景，本发明主要应用在多输入多输出正交频分复用(Multiple Input Multiple Output-OrthogonalFrequency Division Multiplexing，简称MIMO-OFDM)系统中，图2为本发明的基本处理流程示意图，如图2所示，该基本处理流程主要包括以下步骤：
步骤101、发送机的编码器根据预设的MIMO编码策略完成信道编码，输出编码信号。
步骤102、发送机的调制器根据预设的星座图将编码器输出的编码信号码流调制为I/O两路的复信号，并向位置映射模块输出该复信号。
步骤103、发送机的发送天线根据预设的规则使用正交的导频序列，并向位置映射模块输出该导频序列。
步骤104、发送机的位置映射模块根据导频图样将调制器输出的复信号和发送天线输出的导频序列插入对应的时频点，输出插入后的频域信号。
步骤105、发送机的逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transformation，简称IFFT)模块对位置映射模块输出的频域信号进行IFFT变换，输出变换后的时域信号。
步骤106、发送机的各发送天线在IFFT模块输出的时域信号之前添加循环前缀。
步骤107、发送机的各发送天线将添加循环前缀后的信号发射出去，多根发送天线发射的信号经历无线信道后在时域上叠加在一起。
步骤108、接收机的接收天线接收多根发送天线发送的叠加信号，完成时间同步和去循环前缀的操作，并且缓存输出一个导频图样内的OFDM符号，该OFDM符号为时域信号。
步骤109、接收机的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，简称FFT)模块通过FFT变换将接收天线输出的时域信号变换成频域信号。
步骤110、接收机根据与发送机一样的导频图样从FFT模块输出的频域信号的导频插入位置提取叠加后的导频序列。
步骤111、接收机根据一定的算法利用信号叠加后的导频序列分别估计出每一根发送天线到达本接收天线的无线信道状态信息，并输出各发送天线的无线信道状态信息。
步骤112、接收机根据与发送机一样的导频图样从FFT模块输出的频域信号的非导频插入位置提取有用数据。
步骤113、接收机根据步骤111估计得到的各发送天线的无线信道状态信息和步骤112中提取的有用数据完成信道均衡。
步骤114、接收机的解调器采用与调制器相同的星座图完成信号解调，输出解调信号。
步骤115、接收机的MIMO解码模块根据解调器输出的解调信号完成MIMO解码操作，并解码后的比特流送入上层协议栈。
上述步骤是一个典型的MIMO-OFDM基本处理流程，以下将通过具体的实施例对本发明提供的导频序列的插入方法进行详细的说明。
图3为本发明实施例提供的一种导频序列的插入方法的流程图，如图3所示，本实施例的方法可以包括：
步骤201、发送机使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个OFDM符号内，其中，Nt个导频序列与发送机的Nt个发送天线端口一一对应，Nt为大于等于2的正整数，各发送天线端口对应的导频图样相同。
发送机共有Nt个发送天线端口，这里的发送天线端口是逻辑端口，并不等同于发送机的物理天线，通常情况下一个物理天线对应一个发送天线端口，但在有些情况下一个物理天线可以对应多个发送天线端口，本发明并不对此进行限制。
本实施例中，每个导频序列对应于一个发送天线端口，即各个发送天线端口使用的导频序列正交，发送机可以采用现有的任意一种方式生成导频序列，本发明并不对导频序列的生成方式进行限制。
导频图样为二维导频图样，包括时间和频率两个维度，频率维度上每个频率对应一个子载波，时间维度上每个时间单位对应1个OFDM符号，本发明各实施例中提到的导频图样包括的OFDM符号的数量是指导频图样在时间维度上的OFDM符号的总数，导频图样包括的子载波数是指导频图样在频率维度上的子载波的总数。
发送机将导频序列的导频元素按照导频图样分别插入到导频图样的各个OFDM符号内，每个导频序列包括多个导频元素，导频序列的长度等于该导频序列包括的导频元素的个数。一种方式中，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数相等，即发送机将导频序列的导频元素平均的插入到每个OFDM符号，导频元素的个数为导频序列的长度与导频图样包括的OFDM符号的数量的比值。另一种方式中，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数不相等，本发明中并不对导频序列的插入方式进行限制。
本实施例中，主要通过导频序列的正交性区分多个发送天线端口，因此，各发送天线端口可以使用相同的时频点发送导频序列，也就是说各发送天线端口可以使用相同的导频图样。而现有技术中，通过不同的时频点区分多个发送天线端口，一个时频点只能被一个发送天线端口使用，各发送天线端口使用的导频图样不同，从而造成时频资源的浪费。和现有技术相比，本实施例的方法，由于各发送天线端口使用相同的导频图样，从而节省了发送导频序列占用的时频资源，提高了时频资源的利用率。
步骤202、发送机将插入导频序列后的各个OFDM符号发送给接收机。
发送机将插入导频序列后的各个OFDM符号发送给接收机，以使接收机从各OFDM符号内提取出各发送天线端口叠加后的导频序列，并根据叠加后的导频序列对各发送天线端口分别进行信道估计。
本实施例提供的方法，接收机通过使用多个正交的导频序列来区分不同的发送天线端口，导频序列与发送天线端口一一对应，由于通过正交的导频序列区分不同的发送天线端口，所以各发送天线端口可以使用完全相同的导频图样，从而能够减少发送导频序列占用的时频资源，而且本实施例提供的方法，导频序列占用的时频资源不会随着MIMO系统发送天线端口的增加而增加，不论发送天线端口增加多少，只需要增加正交的导频序列即可，不需要增加时频资源，从而提高了整个系统的频谱效率和吞吐量。
在上述实施例一中，发送机在使用Nt个正交的导频序列之前，还需要生成该Nt个正交的导频序列，一种实现方式中，发送机根据以下公式生成Nt个正交的导频序列：其中，pilot(m，n)表示第n个发送天线端口对应的导频序列的第m个导频元素，其中，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Nt，Nt为发送机的发送天线端口数，NFFT为导频图样包括的子载波数，Ntaps为接收机的抽头系数。发送机根据以上公式生成Nt个正交的导频序列之前，还需要获取接收机的抽头系数，对于发送机来说，在导频图样已知的情况下，导频图样包括的子载波数也是已知的。
发送机获取接收机的抽头系数具体可通过以下两种方式：一种方式中，发送机预先配置好该接收机的抽头系数；另一种方式中，发送机向接收机发送能力协商请求，能力协商请求消息用于获取接收机的抽头系数，接收机收到该能力协商请求后，向发送机返回能力协商响应，能力协商响应中包括接收机的抽头系数。
需明确的是，上述例子只是列举了一种导频序列的生成方式，当然，发送机还可以采用其他的方式生成导频序列，本实施例并不对导频序列的生成方式进行限制。
在本发明优选的实现方式中，导频序列的长度可以大于或等于发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，主要目的是对抗无线信道的多径循环多普勒频移，多径数量是指发送机和接收机之间的无线信道的多径数量，无线信道的多径数量在一定的环境和时间内是固定不变，并且发送机和接收机可以获取到。
发送机生成各发送天线端口对应的导频序列之后，将各导频序列保存在接收机上，在使用导频序列时，发送机按照各发送天线端口对应的导频图样，将各发送天线端口对应的导频序列插入到各发送天线端口对应的导频图样所包括的各个OFDM符号内。
本实施例中，各发送天线端口对应的导频图样相同，图4为本发明实施例提供的一种导频图样的结构示意图，图4中横轴为时间维度，共有16个OFDM符号，纵轴为频率维度，共有64个子载波，导频图样上的时频点按照作用分为导频插入点和非导频插入点，导频插入点用来插入导频序列，非导频插入点用来插入有用信号。图中灰色区域为导频插入点，除导频插入点外的时频点为非导频插入点。和图1所示的导频图样不同，图1中天线0、天线1、天线2和天线3的参考信号插入的时频点互不重叠，也就是说在每个时频点只能插入一个天线的参考信号，因此，接收机根据时频点的位置区别各个天线，各天线使用的参考信号完全相同。假设发送机有4根发送天线，则图4中天线0、天线1、天线2和天线3的导频序列插入的时频点互相重叠，也就是说每个时频点上均可以插入天线0、天线1、天线2和天线3的导频序列的导频元素，天线0、天线1、天线2和天线3的导频序列在时域和频域上是重叠的，因此，接收机无法根据时频点来区别各个天线，由于天线0、天线1、天线2和天线3的各自使用的导频序列是正交的，接收机能够根据导频序列区别各个天线。
图4所示的只是一种可能的导频图样，发送机可以采用任何导频图样，本发明并不对导频图样进行限制。导频图样可以预先保存在发送机和接收机上，当发送机和接收机中保存有多个导频图样时，在发送机向接收机发送数据之前，发送机需要预先通知接收机自己使用哪个导频图样，或者，发送机和接收机也可以预先约定好使用哪个导频图样。在具体实现的过程中，发送机和接收机可以对各导频图样添加标识，通过标识区分不同的导频图样，发送机在发送数据前，将要使用的导频图样的标识发送给接收机，接收机根据导频图样的标识确定发送机使用的导频图样。
发送机根据导频图样在各OFDM符号内插入导频序列，当每个OFDM符号内插入的导频元素的个数相等时，发送机可以采用以下方式将导频序列插入到各OFDM符号内：发送机按照各发送天线端口对应的导频图样，将各发送天线端口对应的导频序列的第n个导频元素插入导频图样的第p个OFDM符号的第q个子载波上，p和q表示导频序列的第n个导频元素在导频图样中的位置，p和q可以通过以下公式计算，q＝mod(n-1，N/M)+p，n＝1，…，N，p＝1，…，M，N为导频序列的长度，M为导频图样包括的OFDM符号的数量，q＝1，…，NFFT，NFFT为导频图样包括的子载波数。可以理解的是，使用不同的导频图样，在确定导频元素的插入位置时使用的公式不同，即计算p和q的公式有所不同，本实施例中的p和q的计算公式对应于图4中的导频图样。
在一种可选的的实现方式中，导频图样包括的OFDM符号的数量其中，Tc为相干时间，Ds为多普勒频移，TOFDM为OFDM符号的时长，此处M的取值范围主要目的是对抗无线信道的多径循环多普勒频移。
图5为本发明实施例提供的一种导频序列的提取方法的流程图，如图5所示，本实施例提供的方法包括以下步骤：
步骤301、接收机接收发送机发送的插入导频序列后的各个OFDM符号，各OFDM符号内的导频序列为发送机的各发送天线端口叠加后的导频序列，接收机根据各发送天线端口对应的导频图样从各个OFDM符号中提取叠加后的导频序列，其中，各发送天线端口对应的导频图样相同，发送机的发送天线端口数Nt为大于等于2的正整数。
一种实现方式中，接收机接收到M个OFDM符号后才提取导频序列，另一种实现方式中，接收机也可以每接收到一个OFDM符号提取一次导频元素，然后，将每次提取到的导频元素组成一个完整的导频序列。接收机提取的导频序列为各发送天线端口叠加后的导频序列，接收机提取导频序列时使用的导频图样与发送机插入导频序列时使用的导频图样相同。具体的，接收机接收的信号包括叠加后的导频序列以及叠加后的有用信号，接收机根据导频图样从导频图样的导频插入位置提取叠加后的导频序列。本实施例中，由于各个发送天线端口使用的导频图样相同，接收机只需要提取一次导频序列，并且提取的导频序列为各个发送天线端口叠加后的导频序列。现有技术中，由于每个发送天线端口使用的导频图样不相同，因此，接收机需要针对每个发送天线端口提取一次导频序列，每个发送天线端口提取的导频序列都是独立的，即各发送天线端口的导频序列不是叠加在一起的。
步骤302、接收机从叠加后的导频序列中识别出各发送天线端口对应的导频序列，其中，各发送天线端口对应的导频序列互不相同并且正交。
接收机要对各发送天线端口进行信道估计，首先要从叠加后的导频序列中将各发送天线端口对应的导频序列识别出来，然后，根据各发送天线端口对应的导频序列对各发送天线端口进行信道估计，其中，各发送天线端口对应的导频序列互不相同并且正交。
接收机从叠加后的导频序列中识别出各发送天线端口对应的导频序列，可以通过以下方式：首先，接收机根据抽头系数、导频图样包括的子载波数和发送机的发送天线端口数分别计算各发送天线端口对应的伪逆矩阵，每个发送天线端口对应一个伪逆矩阵，各发送天线端口对应的伪逆矩阵具有正交性。然后，接收机根据各发送天线端口对应的伪逆矩阵从叠加后的导频序列中识别出各发送天线端口对应的导频序列。具体地，接收机用各发送天线端口对应的伪逆矩阵与叠加后的导频序列相乘，得到各发送天线端口对应的导频序列，上述方式利用了伪逆矩阵的正交性使得每次矩阵乘法得到的导频序列特定地对应于某个发送天线端口，而叠加在一起的其他发送天线端口的导频序列则被抑制。
本实施例中，接收机根据抽头系数、导频图样包括的子载波数和发送机的发送天线端口数Nt分别计算各发送天线端口对应的伪逆矩阵，具体包括以下几个步骤：
第一步、接收机根据以下公式计算矩阵A，A＝[am，n]，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Ntaps，Ntaps为所述接收机的抽头系数，NFFT为导频图样包含的子载波数。
接收机根据抽头系数、导频图样包括的子载波数和发送机的发送天线端口数Nt分别计算各发送天线端口对应的伪逆矩阵之前，必须获取发送天线端口数Nt、导频图样包括的子载波数、接收机的抽头系数，具体的，如果发送天线端口数Nt为变量，则发送天线端口数Nt可以由发送机发送给接收机，如果发送天线端口数Nt为常量，则发送天线端口数Nt可以预先配置好，导频图样包括的子载波数和接收机的抽头系数对接收机来说是已知的。
第二步、接收机分别取矩阵A的第K列生成Nt个对角矩阵，并将各对角矩阵分别与矩阵A相乘得到Nt个矩阵Bk，k＝1，…，Nt，对角矩阵的对角线元素为矩阵A的第K列，对角矩阵的其他元素均为零。
第三步、接收机根据矩阵Bk分别生成生成矩阵Ck，Ck＝{B1，…，Bk}。
举例来说，当有4个发送天线端口时，k的取值为1、2、3、4，即在第二步生成4个矩阵B1、B2、B3、B4，假设矩阵B1、B2、B3、B4分别为4×4矩阵，则当k的取值为1时，矩阵C1等于B1，当k的取值为2时，矩阵C2为一个4×8的矩阵，矩阵C2由B1和B2组成，依次类推，矩阵C3为一个4×12的矩阵，矩阵C3由B1、B2和B3组成，矩阵C4为一个4×16的矩阵，矩阵C4由B1、B2、B3和B4组成。
第四步、接收机根据以下公式分别计算各发送天线端口对应的伪逆矩阵Dk，Dk＝(C′k*Ck)-1*C′k，，C′k为矩阵Ck的共轭转置矩阵，(X)-1表示对矩阵x求逆。
步骤303、接收机根据各发送天线端口对应的导频序列对各发送天线端口分别进行信道估计。
接收机根据各发送天线端口对应的导频序列对各发送天线端口分别进行信道估计具体为：接收机根据各发送天线端口对应的导频序列确定各发送天线端口的频域传递函数，或者，确定各发送天线端口的信道状态参数，信道状态参数例如是信道矩阵H、多径时延等。
本实施例提供的方法，接收机接收发送机发送插入导频序列后的各个OFDM符号，各OFDM符号内的导频序列为各发送天线端口叠加后的导频序列，接收机根据各发送天线端口对应的导频图样从各个OFDM符号中提取出叠加后的导频序列，并根据叠加后的导频序列进行信道估计，由于发送机的各发送天线端口对应的导频图样相同，也就是说各发送天线端口只需要使用一个导频图样，从而能够节省发送导频序列占用的时频资源。
本发明各实施例中，导频序列的长度可以为一个静态的常量，也可以是一变量。当导频序列为变量时，导频序列主要由发送机的发送天线端口数和无线信道的多径数量决定。在实际通信系统中，不同发送机的发送天线端口数可能不同，同时，不同环境下的无线信道的多径数量也不同，因此，导频序列的长度是动态变化的。另外，一个导频图样内包括的OFDM符号数量M也可以为常量或变量，当M为变量时，M取决于相干时间TC和OFDM符号的时长，而OFDM符号的时长与信道带宽和傅里叶变换点数有关。当通信系统的信道带宽发生变化时，如果傅里叶变换点数不变，那么OFDM符号的时长将发生变化。此外，即使信道带宽不变，其多普勒频移也会有所差异。所以，导频图样内包括的OFDM符号的数量M是动态变化的。
当上述参数动态变化时，会使得导频图样以及其他可能用到的参数发生变化。因此，发送机和接收机之间应该协商好上述参数，然后再执行上述实施例二和实施例三的方法。本发明实施例三中主要介绍参数动态变化时的处理流程，图6为本发明实施例提供的又一种导频序列的插入方法的流程图，如图6所示，本实施例提供的方法包括以下步骤：
步骤401、发送机向接收机发送能力协商请求，能力协商请求包括发送机采用的发送天线端口的数量，各发送天线端口采用的导频图样的信息。
其中，导频图样的信息可以为发送机使用的导频图样的标识，接收机根据导频图样的标识确定发送机使用了哪个导频图样，以便接收机在后续根据该导频图样去提取导频序列。发送机向接收机发送天线端口的数量，是为了使接收机能够根据发送天线端口的数量以及其他一些参数进行信道估计，具体的过程可参照实施例二中的描述，这里不再赘述。
步骤402、接收机在接收到能力协商请求后，根据发送机发送的训练序列测量从发送机到接收机的无线信道的包含的多径数量以及无线信道的多普勒频移。
训练序列由发送机发送，该训练序列主要用于接收机进行多径数量和多普勒频移的测量，接收机根据训练序列测量多径数量和多普勒频移为现有技术，这里不做过多的说明。
步骤403、接收机向发送机返回能力协商响应，能力协商响应中包括：接收机的抽头系数、多径数量、多普勒频移。
该能力协商响应中还可以包括：信道带宽和傅里叶变换点数，以使发送机根据信道带宽和傅里叶变换点数确定OFDM符号的时长，其中，傅里叶变换点数与导频图样包括的子载波数相同。OFDM符号的时长还可以根据经验值设定，这时，发送机就不需要获取信道带宽和傅里叶变换点数。
步骤404、发送机接收接收机发送的能力协商响应。
发送机和接收机在能力协商完成后，根据能力协商响应中包含的各参数进行相关的配置。例如根据多径数量和发送天线端口数配置导频序列的长度，根据信道带宽、傅里叶变换点数、多普勒频移配置OFDM符号的时长，在配置完成后，发送机和接收机就可以执行上述实施例一和实施例二中方法。
本发明各实施例的方法主要是通过利用一组正交的导频序列区分发送机的不同发送天线端口，即以码分正交来替代现有技术中的时频正交，由于采用码分正交的方法，各发送天线端口可以使用完全相同的导频图样，即各发送天线端口的导频序列在频域和时域上可以完全重叠，因此，能够减少发送导频序列占用的时频资源，并且本发明实施例提供的方法，导频序列占用的时频资源不会随着MIMO系统发送天线的增加而增加，不论发送天线数量增加多少，只需要增加正交的导频序列即可，不需要相应的增加时频资源，从而提高了整个系统的频谱效率和吞吐量，
图7为本发明实施例提供的一种发送机的结构示意图，如图7所示，本实施例提供的发送机包括：插入模块51和发送模块52。
其中，插入模块51，用于使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内，其中，所述Nt个导频序列与所述发送机的Nt个发送天线端口一一对应，Nt为大于等于2的正整数，所述各发送天线端口对应的导频图样相同；
发送模块52，用于将所述插入模块51插入导频序列后的各个OFDM符号发送给接收机。
可选地，所述各导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
可选地，所述导频图样包括的OFDM符号的数量其中，Tc为相干时间，Ds为多普勒频移，TOFDM为OFDM符号的时长。
可选地，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数相等，所述导频元素的个数为所述导频序列的长度与所述导频图样包括的OFDM符号的数量的比值。
可选地，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数不相等。
当每个OFDM符号内插入的导频元素的个数相等时，插入模块51具体用于：按照所述各发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列的第n个导频元素插入所述各发送天线端口对应的导频图样的第p个OFDM符号的第q个子载波上，其中，q＝mod(n-1，N/M)+p，n＝1，…，N，p＝1，…，M，q＝1，…，NFFT，N为所述导频序列的长度，M为所述导频图样包括的OFDM符号的数量，NFFT为所述导频图样包括的子载波数。
进一步地，本实施例的发送机，还可以包括：生成模块，用于根据以下公式生成所述Nt个互不相同的正交导频序列：
其中，pilot(m，n)表示第n个发送天线端口对应的导频序列的第m个导频元素，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Nt，Nt为所述发送机的发送天线端口数，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数。
所述生成模块在生成所述Nt个互不相同的正交导频序列之前，还用于：获取所述接收机的抽头系数。所述生成模块还用于：获取所述多径数量、所述多普勒频移和所述OFDM符号的时长。
本实施例提供的发送机，可用于执行图2和图3所示实施例的技术方案，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
图8为本发明实施例提供的一种接收机的结构示意图，如图8所示，本实施例提供的接收机包括：接收模块61、提取模块62、识别模块63和信道估计模块64。
其中，接收模块61，用于接收发送机发送的插入导频序列后的各个正交频分复用OFDM符号；
提取模块62，用于根据所述发送机的各发送天线端口对应的导频图样从所述接收模块61接收的所述各个OFDM符号中提取所述各发送天线端口叠加后的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频图样相同，所述发送机的发送天线端口数Nt为大于等于2的正整数；
识别模块63，用于从所述提取模块62提取的所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频序列互不相同并且正交；
信道估计模块64，用于根据所述识别模块63识别出的所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计。
一种可选地实现方式中，识别模块63具体用于：首先，根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵，所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵具有正交性；然后，根据所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列。
所述信道估计模块64具体用于：根据所述各发送天线端口对应的导频序列确定所述各发送天线端口的频域传递函数。
一种可行的实现方式中，所述识别模块63具体用于：根据以下公式计算矩阵A，A＝[am，n]，其中，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Ntaps，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数；然后，分别取所述矩阵A的第K列生成Nt个对角矩阵，并将所述各对角矩阵分别与所述矩阵A相乘得到Nt个矩阵Bk，k＝1，…，Nt；其次，根据所述矩阵Bk分别生成生成矩阵Ck，Ck＝{B1，…，Bk}；最后，根据以下公式分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵Dk，Dk＝(C′k*Ck)-1*C′k，C′k为矩阵Ck的共轭转置矩阵，(X)-1表示对矩阵x求逆。
进一步地，本实施例的接收机还可以包括：获取模块，用于获取所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt。
本实施例提供的接收机可用于执行图2和图5所述实施例的技术方案，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
图9为本发明实施例提供的另一种发送机的结构示意图，如图9所示，该发送机700包括：处理器71、存储器72、发送器73以及总线74；其中，存储器72和发送器73通过总线74与处理器71连接，存储器72用于存储指令，处理器71用于执行存储器72存储的该指令，具体执行以下操作：
所述处理器71，用于使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内，其中，所述Nt个导频序列与所述发送机的Nt个发送天线端口一一对应，Nt为大于等于2的正整数，所述各发送天线端口对应的导频图样相同；
所述发送器73，用于将插入导频序列后的各个OFDM符号发送给接收机。
可选地，所述各导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
可选地，所述导频图样包括的OFDM符号的数量其中，Tc为相干时间，Ds为多普勒频移，TOFDM为OFDM符号的时长。
可选地，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数相等，所述导频元素的个数为所述导频序列的长度与所述导频图样包括的OFDM符号的数量的比值。
可选地，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数不相等。
当每个OFDM符号内插入的导频元素的个数相等时，所述处理器71具体用于：按照所述各发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列的第n个导频元素插入所述各发送天线端口对应的导频图样的第p个OFDM符号的第q个子载波上，其中，q＝mod(n-1，N/M)+p，n＝1，…，N，p＝1，…，M，q＝1，…，NFFT，N为所述导频序列的长度，M为所述导频图样包括的OFDM符号的数量，NFFT为所述导频图样包括的子载波数。
本实施例中，处理器71还用于：在使用Nt个互不相同的正交导频序列之前，根据以下公式生成所述Nt个互不相同的正交导频序列：
其中，pilot(m，n)表示第n个发送天线端口对应的导频序列的第m个导频元素，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Nt，Nt为所述发送机的发送天线端口数，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数。
处理器71在生成所述Nt个互不相同的正交导频序列之前，还用于：获取所述接收机的抽头系数，以及获取所述多径数量、所述多普勒频移和所述OFDM符号的时长。
本实施例提供的发送机，可用于执行图2和图3所示的方法实施例的技术方案，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
图10为本发明实施例提供的另一种接收机的结构示意图，如图10所示，本实施例的接收机800包括：处理器81、存储器82、接收器83和总线84，其中，存储器82和接收器83通过总线84与处理器81连接，所述存储器82用于存储指令，所述处理器81用于执行所述存储器82存储的所述指令，具体用于执行以下操作：
所述接收器83，用于接收发送机发送的插入导频序列后的各个正交频分复用OFDM符号；
所述处理器81，用于根据所述发送机的各发送天线端口对应的导频图样从所述各个OFDM符号中提取所述各发送天线端口叠加后的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频图样相同，所述发送机的发送天线端口数Nt为大于等于2的正整数；
所述处理器81还用于：从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频序列互不相同并且正交；
所述处理器81还用于：根据所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计。
处理器81在从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列时，具体用于：根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵，所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵具有正交性；然后，根据所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列。
所述处理器81在根据所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计时，具体用于：根据所述各发送天线端口对应的导频序列确定所述各发送天线端口的频域传递函数。
所述处理器81在根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵时，具体用于：首先，根据以下公式计算矩阵A，A＝[am，n]，其中，m＝1，…，NFFT，n＝1，…，Ntaps，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数；然后，分别取所述矩阵A的第K列生成Nt个对角矩阵，并将所述各对角矩阵分别与所述矩阵A相乘得到Nt个矩阵Bk，k＝1，…，Nt，其次，根据所述矩阵Bk分别生成生成矩阵Ck，Ck＝{B1，…，Bk}；最后，根据以下公式分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵Dk，Dk＝(C′k*Ck)-1*C′k，C′k为矩阵Ck的共轭转置矩阵，(X)-1表示对矩阵x求逆。
本实施例中，所述处理器81在根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵之前，还用于：获取所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt。
本实施例提供的接收机可用于执行图2和图5所示的方法实施例的技术方案，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (36)

1.一种导频序列的插入方法，其特征在于，包括：
发送机使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内，其中，所述Nt个导频序列与所述发送机的Nt个发送天线端口一一对应，Nt为大于等于2的正整数，所述各发送天线端口对应的导频图样相同；
所述发送机将插入导频序列后的各个OFDM符号发送给接收机；
所述各导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导频图样包括的OFDM符号的数量其中，Tc为相干时间，Ds为多普勒频移，TOFDM为OFDM符号的时长。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数相等，所述导频元素的个数为所述导频序列的长度与所述导频图样包括的OFDM符号的数量的比值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数不相等。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当每个OFDM符号内插入的导频元素的个数相等时，所述发送机按照所述各发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入所述各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内，包括：
所述发送机按照所述各发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列的第n个导频元素插入所述各发送天线端口对应的导频图样的第p个OFDM符号的第q个子载波上，其中，q＝mod(n-1,N/M)+p，n＝1,...,N，p＝1,...,M，q＝1,...,NFFT，N为所述导频序列的长度，M为所述导频图样包括的OFDM符号的数量，NFFT为所述导频图样包括的子载波数。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述发送机使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内之前，还包括：
所述发送机根据以下公式生成所述Nt个互不相同的正交导频序列：
其中，pilot(m,n)表示第n个发送天线端口对应的导频序列的第m个导频元素，m＝1,...,NFFT，n＝1,...,Nt，Nt为所述发送机的发送天线端口数，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述发送机根据以下公式生成所述Nt个互不相同的正交导频序列之前，还包括：
所述发送机获取所述接收机的抽头系数。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述发送机生成Nt个互不相同的正交导频序列之前，还包括：
所述发送机获取所述多径数量、多普勒频移和OFDM符号的时长。
9.一种导频序列的提取方法，其特征在于，包括：
接收机接收发送机发送的插入导频序列后的各个正交频分复用OFDM符号；
所述接收机根据所述发送机的各发送天线端口对应的导频图样从所述各个OFDM符号中提取所述各发送天线端口叠加后的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频图样相同，所述发送机的发送天线端口数Nt为大于等于2的正整数；
所述接收机从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频序列互不相同并且正交；
所述接收机根据所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计；
所述导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接收机从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列，包括：
所述接收机根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵，所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵具有正交性；
所述接收机根据所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列；
所述接收机根据所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计，包括：
所述接收机根据所述各发送天线端口对应的导频序列确定所述各发送天线端口的频域传递函数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述接收机根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵，包括：
所述接收机根据以下公式计算矩阵A，A＝[am,n]，其中，m＝1,…,NFFT，n＝1,…,Ntaps，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数；
所述接收机分别取所述矩阵A的第K列生成Nt个对角矩阵，并将所述各对角矩阵分别与所述矩阵A相乘得到Nt个矩阵Bk，k＝1,…,Nt；
所述接收机根据所述矩阵Bk分别生成生成矩阵Ck，Ck＝{B1，…，Bk}；
所述接收机根据以下公式分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵Dk，Dk＝(C′k*Ck)-1*C′k，C'k为矩阵Ck的共轭转置矩阵，(X)-1表示对矩阵x求逆。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述接收机根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵之前，还包括：
所述接收机获取所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt。
13.一种发送机，其特征在于，包括：
插入模块，用于使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内，其中，所述Nt个导频序列与所述发送机的Nt个发送天线端口一一对应，Nt为大于等于2的正整数，所述各发送天线端口对应的导频图样相同；
发送模块，用于将所述插入模块插入导频序列后的各个OFDM符号发送给接收机；
所述各导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
14.根据权利要求13所述的发送机，其特征在于，所述导频图样包括的OFDM符号的数量其中，Tc为相干时间，Ds为多普勒频移，TOFDM为OFDM符号的时长。
15.根据权利要求13所述的发送机，其特征在于，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数相等，所述导频元素的个数为所述导频序列的长度与所述导频图样包括的OFDM符号的数量的比值。
16.根据权利要求13所述的发送机，其特征在于，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数不相等。
17.根据权利要求15所述的发送机，其特征在于，当每个OFDM符号内插入的导频元素的个数相等时，所述插入模块具体用于：
按照所述各发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列的第n个导频元素插入所述各发送天线端口对应的导频图样的第p个OFDM符号的第q个子载波上，其中，q＝mod(n-1,N/M)+p，n＝1,...,N，p＝1,...,M，q＝1,...,NFFT，N为所述导频序列的长度，M为所述导频图样包括的OFDM符号的数量，NFFT为所述导频图样包括的子载波数。
18.根据权利要求13-17中任一项所述的发送机，其特征在于，还包括：
生成模块，用于根据以下公式生成所述Nt个互不相同的正交导频序列：
其中，pilot(m,n)表示第n个发送天线端口对应的导频序列的第m个导频元素，m＝1,...,NFFT，n＝1,...,Nt，Nt为所述发送机的发送天线端口数，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数。
19.根据权利要求18所述的发送机，其特征在于，所述生成模块还用于：获取所述接收机的抽头系数。
20.根据权利要求18所述的发送机，其特征在于，所述生成模块还用于：获取所述多径数量、多普勒频移和OFDM符号的时长。
21.一种接收机，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收发送机发送的插入导频序列后的各个正交频分复用OFDM符号；
提取模块，用于根据所述发送机的各发送天线端口对应的导频图样从所述接收模块接收的所述各个OFDM符号中提取所述各发送天线端口叠加后的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频图样相同，所述发送机的发送天线端口数Nt为大于等于2的正整数；
识别模块，用于从所述提取模块提取的所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频序列互不相同并且正交；
信道估计模块，用于根据所述识别模块识别出的所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计；
所述导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
22.根据权利要求21所述的接收机，其特征在于，所述识别模块具体用于：
根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵，所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵具有正交性；
根据所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列；
所述信道估计模块具体用于：根据所述各发送天线端口对应的导频序列确定所述各发送天线端口的频域传递函数。
23.根据权利要求22所述的接收机，其特征在于，所述识别模块具体用于：
根据以下公式计算矩阵A，A＝[am,n]，其中，m＝1,…,NFFT，n＝1,…,Ntaps，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数；
分别取所述矩阵A的第K列生成Nt个对角矩阵，并将所述各对角矩阵分别与所述矩阵A相乘得到Nt个矩阵Bk，k＝1,…,Nt；
根据所述矩阵Bk分别生成生成矩阵Ck，Ck＝{B1，…，Bk}；
根据以下公式分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵Dk，Dk＝(C′k*Ck)-1*C′k，C'k为矩阵Ck的共轭转置矩阵，(X)-1表示对矩阵x求逆。
24.根据权利要求22或23所述的接收机，其特征在于，还包括：
获取模块，用于获取所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt。
25.一种发送机，包括：处理器、存储器和发送器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行所述存储器存储的所述指令，其特征在于，
所述处理器，用于使用Nt个互不相同的正交导频序列，按照Nt个发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列插入各发送天线端口对应的导频图样包括的各个正交频分复用OFDM符号内，其中，所述Nt个导频序列与所述发送机的Nt个发送天线端口一一对应，Nt为大于等于2的正整数，所述各发送天线端口对应的导频图样相同；
所述发送器，用于将插入导频序列后的各个OFDM符号发送给接收机；
所述各导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
26.根据权利要求25所述的发送机，其特征在于，所述导频图样包括的OFDM符号的数量其中，Tc为相干时间，Ds为多普勒频移，TOFDM为OFDM符号的时长。
27.根据权利要求25所述的发送机，其特征在于，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数相等，所述导频元素的个数为所述导频序列的长度与所述导频图样包括的OFDM符号的数量的比值。
28.根据权利要求25所述的发送机，其特征在于，每个OFDM符号内插入的导频序列的导频元素的个数不相等。
29.根据权利要求27所述的发送机，其特征在于，当每个OFDM符号内插入的导频元素的个数相等时，所述处理器具体用于：
按照所述各发送天线端口对应的导频图样，将所述各发送天线端口对应的导频序列的第n个导频元素插入所述各发送天线端口对应的导频图样的第p个OFDM符号的第q个子载波上，其中，q＝mod(n-1,N/M)+p，n＝1,...,N，p＝1,...,M，q＝1,...,NFFT，N为所述导频序列的长度，M为所述导频图样包括的OFDM符号的数量，NFFT为所述导频图样包括的子载波数。
30.根据权利要求25-29中任一项所述的发送机，其特征在于，所述处理器还用于：在使用所述Nt个互不相同的正交导频序列之前，根据以下公式生成所述Nt个互不相同的正交导频序列：
其中，pilot(m,n)表示第n个发送天线端口对应的导频序列的第m个导频元素，m＝1,...,NFFT，n＝1,...,Nt，Nt为所述发送机的发送天线端口数，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数。
31.根据权利要求30所述的发送机，其特征在于，所述处理器还用于：在生成所述Nt个互不相同的正交导频序列之前，获取所述接收机的抽头系数。
32.根据权利要求30所述的发送机，其特征在于，所述处理器还用于：在生成所述Nt个互不相同的正交导频序列之前，获取所述多径数量、多普勒频移和OFDM符号的时长。
33.一种接收机，包括：处理器、存储器和接收器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行所述存储器存储的所述指令，其特征在于，
所述接收器，用于接收发送机发送的插入导频序列后的各个正交频分复用OFDM符号；
所述处理器，用于根据所述发送机的各发送天线端口对应的导频图样从所述各个OFDM符号中提取所述各发送天线端口叠加后的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频图样相同，所述发送机的发送天线端口数Nt为大于等于2的正整数；
所述处理器还用于：从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列，其中，所述各发送天线端口对应的导频序列互不相同并且正交；
所述处理器还用于：根据所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计；
所述导频序列的长度大于或等于所述发送天线端口数Nt与多径数量的乘积，所述多径数量为所述发送机与所述接收机之间的无线信道的多径数量。
34.根据权利要求33所述的接收机，其特征在于，所述处理器在从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列时，具体用于：
根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵，所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵具有正交性；
根据所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵从所述叠加后的导频序列中识别出所述各发送天线端口对应的导频序列；
所述处理器在根据所述各发送天线端口对应的导频序列对所述各发送天线端口分别进行信道估计时，具体用于：
根据所述各发送天线端口对应的导频序列确定所述各发送天线端口的频域传递函数。
35.根据权利要求34所述的接收机，其特征在于，所述处理器在根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵时，具体用于：
根据以下公式计算矩阵A，A＝[am,n]，其中，m＝1,…,NFFT，n＝1,…,Ntaps，NFFT为所述导频图样包括的子载波数，Ntaps为所述接收机的抽头系数；
分别取所述矩阵A的第K列生成Nt个对角矩阵，并将所述各对角矩阵分别与所述矩阵A相乘得到Nt个矩阵Bk，k＝1,…,Nt；
根据所述矩阵Bk分别生成生成矩阵Ck，Ck＝{B1，…，Bk}；
根据以下公式分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵Dk，Dk＝(C′k*Ck)-1*C′k，C'k为矩阵Ck的共轭转置矩阵，(X)-1表示对矩阵x求逆。
36.根据权利要求34或35所述的接收机，其特征在于，所述处理器在根据抽头系数、所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt分别计算所述各发送天线端口对应的伪逆矩阵之前，还用于：
获取所述导频图样包括的子载波数和所述发送天线端口数Nt。
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