CN115242272A - 用于无线通信系统的电子设备、方法、装置和存储介质 - Google Patents

用于无线通信系统的电子设备、方法、装置和存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开内容涉及用于无线通信系统的电子设备、方法和存储介质。本公开的实施例仅仅在部分通信资源上携带参考信号以用于进行信道估计。根据本公开的实施例，估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态；利用已估计的通信资源的信道状态，估计发射机到接收机的信道路径状况。由此可以由所估计的信道路径状况来得出发射机到接收机在其它通信资源上的信道状态。

Description

用于无线通信系统的电子设备、方法、装置和存储介质
本申请是申请号为201880072249.X、申请日为2018年11月14日、发明名称为“用于无线通信系统的电子设备、方法、装置和存储介质”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本公开要求于2017年11月15日递交的中国专利申请第201711125720.0号的优先权，在此全文引用上述中国专利申请公开的内容以作为本公开的一部分。
技术领域
本公开一般地涉及无线通信系统，并且具体地涉及用于信道估计的技术。
背景技术
随着移动互联网技术的发展和广泛应用，无线通信前所未有地满足了人们的语音和数据通信需求。随着使用频段的增加(比如26GHz、60GHz或者更高的频段)，无线信道必将承受比低频段(如2GHz)更大的路径损耗、大气吸收损耗等负面影响。为了提供更高的通信质量和容量，无线通信系统采用了不同层面的各种技术。
近年来，大规模多输入多输出(Massive Multi-Input Multi-Output,MIMO)技术和毫米波(Millimeter Wave)技术被认为是未来5G关键技术的一部分，引起了学术界和工业界的广泛关注。毫米波频段具有大量可用频谱资源，能够满足移动通信日益增长的业务流量需求。此外，由于毫米波的波长较短，根据天线理论，毫米波系统的天线尺寸也较小，使得能够在小范围空间中放置几百甚至上千根天线，更有利于大规模天线技术在现实系统中的应用。
此外，在大规模天线技术中，通过波束赋形(Beamforming)技术能有效弥补毫米波信道路径衰落过大的缺点，为毫米波技术应用于移动通信提供了可能。波束赋形可以通过增加天线发射和/或接收的指向性，提供波束赋形增益以补偿无线信号的损耗。为此，3GPP在5G的标准制定中引入了波束管理(Beam Management)的概念，其中一个重要的过程就是波束扫描(Beam Sweeping)。在波束扫描技术中，通过波束扫描(Beam Sweeping)过程找出基站和终端设备之间匹配的发射波束和接收波束，从而建立基站和终端设备之间的波束对链接(Beam Pair Link,BPL)。
在毫米波频段的通信中，由于大规模天线阵列的引入，信道矩阵的维度(接收机天线数乘以发射机天线数)会变得很大，这使得对信道矩阵进行直接估计复杂度较高，参考信号的开销将会较大。
发明内容
针对上述情况，本公开提供了用于无线通信系统的电子设备、方法、装置和存储介质。
本公开的一个方面涉及用于无线通信系统中的接收机端的电子设备。根据一个实施例，该电子设备可以包括处理电路。该处理电路可被配置为基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，其中，所述参考信号分布在所述通信系统的第一频域范围的通信资源上，所述通信系统的频域资源被划分为包含所述第一频域范围的多个正交的频域范围；并且利用已估计的通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。其中，所述发射机到所述接收机在其他频域范围的通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的一个方面涉及用于无线通信系统的接收机端的电子设备，根据一个实施例，该电子设备可以包括处理电路。该处理电路可被配置为基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，其中，所述参考信号在频域上相隔预定的间隔被分布，并且所述预定的间隔是基于信道的最大时延扩展和通信系统中相邻通信资源的频域间隔被确定的；并且利用已估计的通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。其中，所述发射机到所述接收机在其他通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的一个方面涉及用于无线通信系统的发射机端的电子设备。根据一个实施例，该电子设备可以包括处理电路。该处理电路可以被配置为确定将参考信号仅布置于所述通信系统的第一频域范围内的通信资源上；以及通过所述第一频域范围内的通信资源将参考信号发送至接收机端。其中，所述通信系统的频域资源被划分为包含所述第一频域范围的多个正交的频域范围。其中，根据所述第一频域范围内的通信资源上的信道估计得出所述发射机端到所述接收机端的信道路径状况，并且所述发射机到所述接收机在其他频域范围的通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的一个方面涉及用于无线通信系统的发射机端的电子设备。根据一些实施例，该电子设备可以包括处理电路。该处理电路可以被配置为通过通信资源将参考信号发送至所述无线通信系统的接收机端，其中，所述参考信号在频域上相隔预定的间隔被分布，并且所述预定的间隔是基于信道的最大时延扩展和通信系统中相邻通信资源的频域间隔被确定的。其中，携带所述参考信号的通信资源上的信道状态可以基于来自发射机端的参考信号来估计。其中，所述发射机到所述接收机的信道路径状况可以利用已估计的通信资源上的信道状态被估计。其中，所述发射机到所述接收机的在其它通信资源上的信道状态可由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的另一个方面涉及一种用于无线通信系统的接收机端的方法。根据一些实施例，该方法包括基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，其中，所述参考信号分布在所述通信系统的第一频域范围的通信资源上，所述通信系统的频域资源被划分为包含所述第一频域范围的多个正交的频域范围；并且利用已估计的通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。其中，所述发射机到所述接收机在其他频域范围的通信资源上的信道状态可由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的另一个方面涉及一种用于无线通信系统的接收机端的方法。根据一些实施例，该方法可包括基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，其中，所述参考信号在频域上相隔预定的间隔被分布，并且所述预定的间隔是基于信道的最大时延扩展和通信系统中相邻通信资源的频域间隔被确定的；并且利用已估计的通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。其中，所述发射机到所述接收机在其他通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的另一个方面涉及一种用于无线通信系统的发射机端的方法。根据一些实施例，该方法可包括确定将参考信号仅布置于所述通信系统的第一频域范围内的通信资源上；以及通过所述第一频域范围内的通信资源将参考信号发送至接收机端。其中，所述通信系统的频域资源被划分为包含所述第一频域范围的多个正交的频域范围。其中，所述发射机端到所述接收机端的信道路径状况是根据所述第一频域范围内的通信资源上的信道估计而得出的。其中，所述发射机到所述接收机在其他频域范围通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的另一个方面涉及一种用于无线通信系统的发射机端的方法，根据一些实施例，该方法可包括通过通信资源将参考信号发送至所述无线通信系统的接收机端，其中，所述参考信号在频域上相隔预定的间隔被分布，并且所述预定的间隔是基于信道的最大时延扩展和通信系统中相邻通信资源的频域间隔被确定的。其中，携带所述参考信号的通信资源上的信道状态是基于来自发射机端的参考信号来估计的。其中，所述发射机到所述接收机的信道路径状况是利用已估计的通信资源上的信道状态被估计的。其中，所述发射机到所述接收机的在其它通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的再一个方面涉及存储有一个或多个指令的计算机可读存储介质。在一些实施例中，该一个或多个指令可以在由电子设备的一个或多个处理器执行时，使电子设备执行根据本公开的各种实施例的方法。
本公开的再一个方面涉及各种装置，包括用于执行根据本公开实施例的各方法的操作的部件或单元。
本公开的再一个方面涉及包含指令的计算机程序产品，该指令在由一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行根据本公开的各种实施例的方法。
本公开的再一个方面涉及包含指令的计算机程序，该指令在由一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行根据本公开的各种实施例的方法。
提供上述概述是为了总结一些示例性的实施例，以提供对本文所描述的主题的各方面的基本理解。因此，上述特征仅仅是例子并且不应该被解释为以任何方式缩小本文所描述的主题的范围或精神。本文所描述的主题的其他特征、方面和优点将从以下结合附图描述的具体实施方式而变得明晰。
附图说明
当结合附图考虑实施例的以下具体描述时，可以获得对本公开内容更好的理解。在各附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。各附图连同下面的具体描述一起包含在本说明书中并形成说明书的一部分，用来例示说明本公开的实施例和解释本公开的原理和优点。其中：
图1示意性地示出了基站的概念性结构。
图2示意性地示出了用户设备的概念性结构。
图3示意性地示出示例性波束赋形操作。
图4a和4b分别示例性地示出了单用户系统中的基站端和用户设备端的配置的示图。
图5示出示例性的通信系统。
图6A示出了根据本公开实施例的用于接收机端的示例性电子设备。
图6B示出了根据本公开实施例的用于发射机端的示例性电子设备。
图7为毫米波大规模多入多出天线系统收发机结构的示意图。
图8为毫米波信道模型示意图。
图9示出了根据本公开实施例的信道估计的概念性流程图。
图10为频域稀疏导频图案示意图。
图11示出了根据本公开实施例的信道路径状况估计的概念性流程图。
图12为DFT结果样例示意图，其中L＝1。
图13为DFT结果样例示意图，其中L＝3。
图14为根据一个实施例的参考信号到时频资源映射样例的示意图。
图15为根据另一个实施例的参考信号到时频资源映射样例的示意图。
图16为只在一半带宽上插入导频的信道估计仿真结果对比示意图，其中实部，SNR＝-10dB。
图17为全频带插入导频的信道估计仿真结果对比示意图，其中实部，SNR＝-10dB。
图18为MSE性能仿真对比示意图。
图19示出了一种不对称场景下的下行CSI-RS传输的应用实例。
图20示出了一种不对称场景下的上行CSI-RS传输的应用实例。
图21示出了一种对称场景下的上行SRS传输的应用实例。
图22示出了一种对称场景下的下行SRS传输的应用实例。
图23示出了另一种不对称场景下的下行CSI-RS传输的应用实例。
图24示出了DMRS下行传输的应用实例。
图25示出了DMRS上行传输的应用实例。
图26为作为本公开的实施例中可采用的信息处理设备的个人计算机的示例结构的框图；
图27为示出可以应用本公开的技术的gNB的示意性配置的第一示例的框图；
图28为示出可以应用本公开的技术的gNB的示意性配置的第二示例的框图；
图29为示出可以应用本公开的技术的智能电话的示意性配置的示例的框图；以及
图30为示出可以应用本公开的技术的汽车导航设备的示意性配置的示例的框图。
虽然在本公开内容中所描述的实施例可能易于有各种修改和另选形式，但是其具体实施例在附图中作为例子示出并且在本文中被详细描述。但是，应当理解，附图以及对其的详细描述不是要将实施例限定到所公开的特定形式，而是相反，目的是要涵盖属于权利要求的精神和范围内的所有修改、等同和另选方案。
具体实施方式
以下描述根据本公开的设备和方法等各方面的代表性应用。这些例子的描述仅是为了增加上下文并帮助理解所描述的实施例。因此，对本领域技术人员而言明晰的是，以下所描述的实施例可以在没有具体细节当中的一些或全部的情况下被实施。在其他情况下，众所周知的过程步骤没有详细描述，以避免不必要地模糊所描述的实施例。其他应用也是可能的，本公开的方案并不限制于这些示例。
典型地，无线通信系统至少包括基站和用户设备(UE)，基站为一个或多个UE提供通信服务。
在本公开中，术语“基站”具有其通常含义的全部广度，并且至少包括被用于作为无线通信系统或无线电系统的一部分以便于通信的无线通信站。作为例子，基站例如可以是4G通信标准的eNB、5G通信标准的gNB、远程无线电头端、无线接入点、无人机控制塔台或者执行类似功能的通信装置。下文将结合附图详细描述基站的应用示例。
在本公开中，术语“用户设备”或“UE”具有其通常含义的全部广度，并且至少包括被用于作为无线通信系统或无线电系统的一部分以便于通信的终端设备。作为例子，UE例如可以是移动电话、膝上型电脑、平板电脑、车载通信设备等之类的终端设备或其元件。后面的章节将详细描述UE的应用示例。
在本公开中，术语“发射机端”/“发射端”具有其通常含义的全部广度，通常指示通信系统中发射信号流的一端。依赖于通信系统中信号流的方向，例如上行/下行信号传输，“发射机端”/“发射端”可以指示通信系统中的“基站”或者“用户设备”一端。类似地，术语“接收机端”/“接收端”具有其通常含义的全部广度，并且相应地可以指示通信系统中的“用户设备”或者“基站”一端。
应指出，以下虽然主要基于包含基站和用户设备的通信系统对本公开的实施例进行了描述，但是这些描述可以相应地扩展到包含发射机端和接收机端的通信系统的情况。例如，依赖于通信系统中信号流的方向，发射机端的操作可对应于基站的操作或者用户设备的操作，而接收机端的操作可相应地对应于用户设备操作或者基站的操作。
基站和UE可以具有支持MIMO技术的多个天线。MIMO技术的使用使得基站和UE能够利用空域来支持空间复用、波束赋形和发射分集。空间复用可被用于在相同频率上同时传送不同的数据流。这些数据流可被发送给单个UE以提高数据率(可归为SU-MIMO技术)或发送给多个UE以增加系统总容量(可归为MU-MIMO技术)。这是藉由对每个数据流进行空间预编码(即，执行幅值的比例缩放和/或相位调整)并且随后通过多个发射天线在从基站到UE的下行链路(DL)上传送每个经空间预编码的流来达成的。经空间预编码的数据流带有不同空间签名地抵达一个或多个UE处，这使得每个UE能够经由它的多个天线接收数据流并且恢复以该UE为目的地的一个或多个数据流。在从UE到基站的上行链路(UL)上，每个UE通过它的多个天线传送经空间预编码的数据流，这使得基站能够通过它的天线接收数据流，并且标识每个经空间预编码的数据流的源。
在无线通信系统中，通常，在发射端(例如，基站端)和接收端(例如，用户设备)，每根天线连接一个射频链路，以便进行发送和接收。一般概念上而言，在操作中，在发射端，待发射的数据流首先进行基带处理，然后经由射频链路被转换成射频信号以通过对应的天线被发射，而接收端对应的射频链路将接收的射频信号处理为基带信号，然后进一步进行基带处理以获得希望的数据流。
通常，在基带数据处理中，为了便于多个数据流复用相同传输资源经由射频链路和对应的天线进行发送，主要采用数字预编码架构，在各个射频链路上发送信号的幅值均可调，以降低在相同的传输资源上承载的多路数据信号彼此间的干扰。这样的在数据经由射频链路和天线被发送之前的处理可被称为发射端的数据的基带数字处理。
对于数字预编码器中使用的数字预编码矩阵，通常有基于码本(codebook based)和不基于码本(non-codebook based)两种设计方式。在基于码本的设计方案中，数字预编码矩阵必须从预先设定的码本中选取。而在不基于码本的设计方案中，则没有这样的约束。基站端和用户端可以根据信道状态信息(Channel State Information,CSI)设计预编码矩阵。上述的数字预编码处理可被认为属于无线通信中的基带数字处理部分。
例如，图1示意性地示出了一种现有技术的基站的概念性结构。如图1所示，在数字预编码架构下，基站端配备有M根天线(M为整数且M≥1)，每根天线布置有对应的射频链路。数字预编码器在控制器的控制下获取K路数据流(K为整数且K≥1)，对这K路数据流进行数字预编码(例如，使K路数据流经大小为M×K的数字预编码矩阵B)。编码后的数据经由射频链路和天线被发送给一个或多个用户。
相应地，用户端可以有多种配置形式，以便在通过射频链路接收到编码的数据之后进行对应的基带数字处理以便获得希望的数据流。
图2示出了一种配置有多个天线的用户端。如图2所示，该用户端配置有N根天线(N为整数且N≥1)。每根天线通过对应的射频链路把接收到的数据传输给数字预编码器。数字预编码器在控制器的控制下，使用例如大小为Ku×N的数字预编码矩阵W(Ku为整数且Ku≧1)对接收到的数据进行数字预编码，从而得到单路(Ku＝1时)或多路数据(Ku>1时)。
对于数字预编码器中使用的数字预编码矩阵，通常有基于码本(codebook based)和不基于码本(non-codebook based)两种设计方式。在基于码本的设计方案中，数字预编码矩阵必须从预先设定的码本中选取。而在不基于码本的设计方案中，则没有这样的约束。基站端和用户端可以根据信道状态信息(Channel State Information,CSI)设计预编码矩阵。上述的数字预编码处理通常可被认为属于无线通信中的基带数字处理部分。
进一步地，在无线通信系统、尤其是高频的例如毫米波通信系统中，可以采用每条射频链路连接多个移相器及天线而利用少至一条射频链路形成具有指向性的波束，从而实现模拟波束赋形方案。模拟波束赋形训练是指优化基站和用户设备的射频配置信息(例如，涉及基站和用户设备的移相器的配置值，也被称为用于移相器的权重矢量)的过程，其主要作用是提高用户设备接收信噪比。以下行链路为例，基站通过配置与其多个天线连接的多个移相器的值来形成具有指向性的发送波束，用户设备通过配置与其多个天线连接的多个移相器的值来形成具有指向性的接收波束，基站的发送波束与用户设备的接收波束构成了下行链路的一组波束对。下行波束赋形训练的过程即找到由最优的基站发送波束和最优的用户设备接收波束构成的一组最优的波束对的过程。类似地，在上行链路中，基站的接收波束与用户设备的发送波束也构成一组波束对。
下面结合图3简单介绍无线通信系统中的波束扫描过程。图3中的向右的箭头表示从基站100到终端设备104的下行链路方向，向左的箭头表示从终端设备104到基站100的上行链路方向。如图3所示，基站100包括nt_DL个下行发射波束(nt_DL为大于等于1的自然数，图3中例示为nt_DL＝9)，终端设备104包括nr_DL个下行接收波束(nr_DL为大于等于1的自然数，图3中例示为nr_DL＝5)。另外，在图3所示的无线通信系统中，基站100的上行接收波束的个数nr_UL以及各波束的覆盖范围与下行发射波束相同，终端设备104的上行发射波束的个数nt_UL以及各波束的覆盖范围与下行接收波束相同。应当理解，根据系统需求和设定，基站的上行接收波束和下行发射波束的覆盖范围以及数量可以不同，终端设备也是如此。
如图3所示，在下行波束扫描过程中，基站100的nt_DL个下行发射波束中的每个下行发射波束102向终端设备104发送nr_DL个下行参考信号，终端设备104通过nr_DL个下行接收波束分别接收该nr_DL个下行参考信号。以这种方式，基站100的nt_DL个下行发射波束依次向终端设备104发送nt_DL×nr_DL个下行参考信号，终端设备104的每个下行接收波束106接收nt_DL个下行参考信号，即终端设备104的nr_DL个下行接收波束共接收来自基站100的nt_DL×nr_DL个下行参考信号。终端设备104对该nt_DL×nr_DL个下行参考信号进行测量(例如测量下行参考信号的接收信号功率(例如RSRP))，从而将测量结果较好或最好时基站100的下行发射波束和终端设备104的下行接收波束确定为下行链路匹配的发射接收波束对，并建立下行链路波束对链接(以下简称BPL)。
在上行波束扫描过程中，与下行波束扫描类似地，终端设备104的nt_UL个上行发射波束中的每个上行发射波束106向基站100发送nr_UL个上行参考信号，基站100通过nr_UL个上行接收波束分别接收该nr_UL个上行参考信号。以这种方式，终端设备104的nt_UL个上行发射波束依次向基站100发送nt_UL×nr_UL个上行参考信号，基站100的每个上行接收波束102接收nt_UL个上行参考信号，即基站100的nr_UL个上行接收波束共接收来自终端设备104的nr_UL×nt_UL个上行参考信号。基站100对该nr_UL×nt_UL个上行参考信号进行测量(例如测量上行参考信号的接收信号功率(例如RSRP))，从而将测量结果较好或最好时终端设备104的上行发射波束和基站100的上行接收波束确定为上行链路匹配的发射接收波束对，并建立上行链路波束对链接。
应理解，基站的上行接收波束和下行发射波束的覆盖范围以及数量可以不同，终端设备的上行发射波束和下行接收波束的覆盖范围以及数量可以不同，而上述确定操作仍可被类似地执行。
基站以及终端设备的接收波束和发射波束可以通过DFT(Discrete FourierTransform，离散傅立叶变换)向量来产生。下面以基站侧的下行发射波束为例进行介绍，基站侧的上行接收波束以及终端设备侧的收发波束也可以通过类似的方法产生。
例如，假设在基站侧配备有nt根发射天线，则基站到终端设备的等效信道可以表示为一个nt×1的向量H。DFT向量u可以表示为：
Figure BDA0003768956860000091
其中，DFT向量u的长度为nt，C表示用于调节波束的宽度和赋形增益的参数，“T”表示转置运算符。
将基站到终端设备的等效信道H与DFT向量u相乘可以得到基站的一个发射波束(例如图3中所示的下行发射波束中的一个)。
在一个实施例中，上式中的用于调节波束的宽度和赋形增益的参数C可以用两个参数O2、N2的乘积来表示，通过分别调节两个参数O2、N2，可以调整波束的宽度和赋形增益。一般来说，天线的数量nt越大，或者参数C(例如O2、N2的乘积)越大，则所得到的波束的空间指向性越强，但波束宽度一般也越窄。在一个实施例中，可以取O2＝1并且N2＝1，这样得到的DFT向量u是nt个元素都为1的向量。
在完成了下行波束扫描和上行波束扫描过程之后，利用所建立的BPL来进行接下来的数据和/或控制信号的传输。上述通过波束扫描来确定基站和终端设备的匹配的发射接收波束对的过程有时也称为波束训练(Beam Training)过程。
毫米波通信系统有多种工作模式，例如点对点模式、单用户模式、多用户模式等。点对点模式可用于基站(BS)间回传，单用户模式和多用户模式可用于基站与一个或多个用户设备(UE)间通信。在实现架构上，可以包括纯模拟波束赋形架构(例如不与数字预编码组合的全连接架构、子连接架构)、全连接模数混合预编码架构、子连接模数混合预编码架构等。
图4a和图4b分别示出了单用户系统中的基站端和用户端的配置。如图4a和图4b所示，在用户端和基站端中，每个射频链路均连接有一组移相器，各个移相器再分别连接到各自对应的天线。一组移相器的值(例如相位值)可由一组配置参数指示，该组配置参数例如为DFT向量，也被称为权重矢量或波束向量。本文中，我们把基站端的权重矢量表示为f，把用户端的权重矢量表示为w。由于本示例中移相器仅调整信号的相位而不改变幅度，因此权重矢量中各个元素的幅值均为1。在这种结构的毫米波通信系统中，由于射频链路的数量有限，基站端和用户端都无法直接估计信道状态信息。所以通常的模拟波束赋形方案采用基于模拟Tx/Rx码本的方法。码本是一组权重矢量的集合。设基站端码本为F，码本大小为P(包含P个权重矢量)，用户端码本为W，码本大小为Q(包含Q个权重矢量)，则基站端的权重矢量必须从基站端码本F中选取，用户端的权重矢量必须从用户端码本W中选取。
在基站端和用户端进行毫米波通信时，具体采用码本中的哪一个权重矢量要事先通过波束训练来确定。波束训练例如可以采用最大化信噪比准则来确定用于形成最佳波束的权重矢量，可以表示为以下公式：
{wopt，fopt}＝argmax|wHHf|其中w∈W，f∈F
上述公式中，
Figure BDA0003768956860000101
表示基站端和用户端之间的下行信道，W是关于用户端的权重矢量的候选集合(码本)，F是关于基站端的权重矢量的候选集合(码本)，而wopt，fopt分别是所确定的关于用户端和基站端的最优的权重矢量。
由于毫米波信道路径衰减大的特性，毫米波多径信道的散射体数量较少，通常可以将毫米波信道H建模为
Figure BDA0003768956860000111
其中，N和M分别表示用户端和基站配备的天线数量，Ncl为散射体数量，Nray为每个散射体包含的子径个数，αi，l表示相应散射路径的信道系数，aUE和aBS分别表示用户端和基站的天线响应向量，θ和φ分别为水平方向和垂直方向到达角。
在毫米波频段的通信中，无论对于发射机还是接收机，其配备的射频链路的数量与天线的数量均会产生较为悬殊的差距，其中射频链路的数量通常远小于天线的数量。发射机和接收机可以将一条射频链路乘与多根天线对应，使用大规模天线阵列通过模拟波束赋形技术来产生极高的方向增益。因此，在毫米波通信中，往往会估计从发射机射频链路到接收机射频链路的等效基带信道矩阵，该等效基带矩阵维度较低便于估计。接收机可以通过对等效基带矩阵进行估计，然后再对发射机发送的数据进行相干解调。
此外，正交频分复用由于其多方面的优越性成为了当今主流的无线通信技术，例如可以预见在下一代的移动通信网络中，正交频分复用技术将与毫米波通信、大规模多入多出天线相结合。正交频分复用技术将一段较宽的用于通信的带宽划分为多个窄带子载波，每个子载波对应一个平衰落信道。在多入多出天线与正交频分复用相结合的系统中，每个子载波将对应一个信道矩阵，此时需要对所有子载波对应的信道矩阵进行估计。
目前已经提出了一些针对毫米波通信情况下的信道矩阵的估计方法。例如，由于毫米波传输的路径衰减与反射衰减比较高，故其信道具有稀疏性，即传输路径数较少。已知一些技术通过引入压缩感知的方法来估计信道矩阵，或进一步进行预编码设计，但其实现复杂度较高，实用性较差。
此外，传统的应用于正交频分复用系统的信道估计方法是按一定间隔在某些子载波上传输导频(参考信号)进行估计，接收机先估计出包含导频的子载波对应的信道矩阵，再通过插值的方式估计出其余子载波对应的信道矩阵。插值方法的使用使得导频信号需要在全频带插入，造成了较大的导频传输开销。然而在毫米波通信中，所使用的频带宽度较大，这就使每次传输的正交频分复用符号中需要有大量包含导频的子载波，进而造成了数据率的牺牲。
另一方面，传统插值方法为了保证插值结果的准确性，其频域导频间隔的选择依赖于信道的相关带宽，该间隔的选取一般为信道最大时延扩展的若干倍(如10倍，20倍)再取倒数的值。这使得频域的导频分布相对密集，亦会造成较大的导频传输开销，降低数据率。
为了减少传统插值信道估计方法的导频传输开销，本公开通过利用通信信道的稀疏性提出了新的信道估计方法。特别地，考虑到通信信道的稀疏性，本公开描述了利用改进的参考信号在频域和/或时域上的分布、和/或改进的信道路径状况估计，来实现改进的信道估计。
特别地，本公开的实施例本质在于仅仅在部分通信资源上携带参考信号以用于进行信道估计。根据本公开的实施例，估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态；利用已估计的通信资源的信道状态，估计发射机到接收机的信道路径状况。由此可以由所估计的信道路径状况来得出发射机到接收机在其它通信资源上的信道状态。
本公开的实施例可以具有多种实现方式，并且可应用于多种无线通信系统，尤其适用于具有信道稀疏性的无线通信系统。
根据一些实施例，本公开的实施例尤其优选地可用于毫米波正交频分复用系统，利用毫米波信道本身的稀疏性及其在经过波束赋形后更强的稀疏性，来实现改进的信道估计。
根据一些实施例，本公开的实施例还可用于主要通过直射径进行通信的无线通信系统。例如，除了毫米波系统有直射径的特点，在传统的分米波/厘米波等系统中现在出现了飞行器和地面基站通信的场景，这种情况中飞行器和基站之间也大多是直射径，没有很多障碍物阻挡，也适合本公开的设定。
应指出，上述的应用场景仅仅是示例性的，本公开的实施例还可以用于其它具有信道稀疏性的无线通道系统。
根据一个实施例，提出了用于无线通信系统中的接收机端的电子设备。该电子设备可以包括处理电路。该处理电路可被配置为基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，其中，所述参考信号分布在所述通信系统的第一频域范围的通信资源上，所述通信系统的频域资源被划分为包含所述第一频域范围的多个正交的频域范围；并且利用已估计的通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。其中，所述发射机到所述接收机在其他频域范围的通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出
根据一个实施例，提出了用于无线通信系统的发射机端的电子设备。该电子设备可以包括处理电路。该处理电路可以被配置为确定将参考信号仅布置于所述通信系统的第一频域范围内的通信资源上；以及通过所述第一频域范围内的通信资源将参考信号发送至接收机端。其中，所述通信系统的频域资源被划分为包含所述第一频域范围的多个正交的频域范围。其中，根据所述第一频域范围内的通信资源上的信道估计得出所述发射机端到所述接收机端的信道路径状况，并且所述发射机到所述接收机在其他频域范围通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
根据一个实施例，提出了用于无线通信系统的接收机端的电子设备。该电子设备可以包括处理电路。该处理电路可被配置为基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，其中，所述参考信号在频域上相隔预定的间隔被分布，并且所述预定的间隔是基于信道的最大时延扩展和通信系统中相邻通信资源的频域间隔被确定的；并且利用已估计的通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。其中，所述发射机到所述接收机在其他通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
根据一个实施例，提出了用于无线通信系统的发射机端的电子设备。该电子设备可以包括处理电路。该处理电路可以被配置为通过通信资源将参考信号发送至所述无线通信系统的接收机端，其中，所述参考信号在频域上相隔预定的间隔被分布，并且所述预定的间隔是基于信道的最大时延扩展和通信系统中相邻通信资源的频域间隔被确定的。其中，携带所述参考信号的通信资源上的信道状态可以基于来自发射机端的参考信号来估计。其中，所述发射机到所述接收机的信道路径状况可以利用已估计的通信资源上的信道状态被估计。其中，所述发射机到所述接收机的在其它通信资源上的信道状态可由所估计的信道路径状况来得出。
应指出，上述实施例也可以相互组合地来实现。例如，在频域资源被划分为正交频域范围的情况下，参考信号也可以在频域上相隔预定的间隔被分布。
以下将参照附图来详细描述本公开的实施例的基本实现。应指出，这些基本实现可以同样地适用于上述的发射机端/接收机端的实施例，也可以同样适用于本公开的其它实施例。
术语概述
这里所言的“通信资源”在不同的通信系统中具有不同的含义。例如，“通信资源”可以是时域和/或频域资源。以LTE为例，每个LTE帧(10ms)可被划分为10个相等大小的子帧，每个子帧(1ms)可包括2个连贯的时隙，每个时隙包括资源块(Resource Block，RB)，资源块可以用资源网格来表示，资源网络可被划分为多个资源元素(Resource Element，RE)，例如，每个资源块包含频域中的12个连贯的副载波，并且对于每个OFDM码元中的正常循环前缀而言，每个资源块包含时域中的7个连贯的OFDM码元，也就是说，每个资源块包含84个资源元素。在这样的LTE帧中，用户数据或参考信号的符号被分配对应的资源元素。但是，除了时频资源之外，“通信资源”还可以指空域资源或码域资源等。
参考信号是一种由发射端提供给接收端用于信道估计或信道探测的已知信号，可被用于各种测量、确定基站到UE的无线电信号经历的实际的信道情况。比起地理位置估计等理论方式，基于参考信号的信道估计更加准确。参考信号对于移动性管理、资源分配、MIMO操作、数据解调均具有重要的意义。
按照传输方向，参考信号可以典型地分为上行参考信号和下行参考信号。在时域和/或频域中参考信号与用户数据流复用于上行链路帧或下行链路帧中，参考信号在帧中占用一定的通信资源。下行参考信号是从基站发送至UE的、占用特定下行通信资源(例如时频资源块中的特定资源元素)的预定义的信号，用于下行信道估计、下行信道探测、小区搜索等。下行参考信号例如包括但不限于小区参考信号(CRS)、数据解调参考信号(DMRS)、信道状态信息参考信号(CSI-RS)等。上行参考信号是从UE发送至基站的、占用特定上行通信资源(例如时频资源块中的特定资源元素)的预定义的信号，用于上行信道估计、上行信道质量测量等。上行参考信号例如包括但不限于DMRS、探测参考信号(SRS)等。在一个示例中，CSI-RS被用于进行下行信道状态反馈。
在本公开的通信系统中，不同的参考信号通常具有不同的使用场景和目的。例如，DMRS可以主要伴随PUCCH、PDCCH、PUSCH或PDSCH一起发送，以供基站进行信道状态估计和相关解调。SRS可以周期性或非周期性地被发送，以供基站进行信道状态估计以便支持上行链路依赖于信道的调度和链路自适应。
一般而言，通过多个端口进行信道测量。通常端口与参考信号一一对应。不同端口的参考信号可以利用相同的通信资源发送也可以利用不同的通信资源发送。当通过相同的通信资源(例如时频资源)发射多个端口的参考信号(例如，CSI-RS)时，为了在接收端将不同端口的参考信号区分开来，各个端口上的参考信号采用对于同一参考信号序列正交码分复用的方式发送，或者各个端口上的参考信号采用不同的参考信号序列。
根据一些实施例，所述通信系统为基于OFDM的通信系统，所述通信资源对应于子载波。下文将基于此来进行详细阐述，但是应理解，以下描述的实现可以同样地应用于其它类型的通信资源。作为一个示例，基于OFDM的非正交多址接入NOMA通信系统也可以使用。
在本公开的实施例中，参考信号可以是CSI-RS/SRS这种专门用来做信道估计的参考信号；也可以是DMRS这种插在数据当中的用来做解调的参考信号(其可以插的比现有的稀疏且少)，其中接收端用部分子载波上的DMRS可以得到承载数据的整个资源块上的其他子载波上的信道并且用于解调。当然，取决于具体应用的通信系统，参考信号还可以是其它类型的参考信号。
系统配置
图5示出了根据本公开的实施例的通信系统0200的示意图。通信系统0200可以包括彼此进行无线通信的通信装置0210和通信装置0220。虽然图5中示出一个通信装置0210和一个通信装置0220通信，但是通信装置0210可以和多个通信装置0220通信，通信装置0220可以和多个通信装置0210通信(例如，在多点协作的情况下)。
通信装置0210可以包括电子设备0211和天线0213。此外，通信装置0210还可以包括未示出的其它部件，诸如射频链路、基带处理单元、网络接口、处理器、存储器、控制器等。电子设备0211可以与天线0213关联。例如，电子设备0211可以直接或间接(例如，中间可能连接有其它部件)连接到天线0213，经由天线0213发送无线电信号以及经由天线0213接收无线电信号。
电子设备0211可以包括处理电路0212。此外，电子设备0211还可以包括输入输出接口和存储器等。电子设备0211中的处理电路0212可以向通信装置0210中的其它部件输出信号(数字或模拟)，也可以从通信装置0210中的其它部件接收信号(数字或模拟)。此外，处理电路0212还可以控制通信装置0210中的其它部件的部分或全部操作。
处理电路0212可以是通用处理器的形式，也可以是专用处理电路，例如ASIC。例如，处理电路0212能够由电路(硬件)或中央处理设备(诸如，中央处理单元(CPU))构造。此外，处理电路0212上可以承载用于使电路(硬件)或中央处理设备工作的程序(软件)。该程序能够存储在存储器(诸如，布置在通信装置0210或电子设备0211中)或从外面连接的外部存储介质中，以及经网络(诸如，互联网)下载。
虽然图5中示出了电子设备0211与天线0213分离，但是电子设备0211也可以被实现为包括天线0213。此外，电子设备0211还可以被实现为包括通信装置0210中的一个或多个其它部件，或者电子设备0211可以被实现为通信装置0210本身。在实际实现时，电子设备0211可以被实现为芯片(诸如包括单个晶片的集成电路模块)、硬件部件或完整的产品。
通信装置0220可以包括电子设备0221和天线0223，电子设备0221包括处理电路0222。此外，上面对通信装置0210的结构的描述同样适用于通信装置0220，这里不再赘述。
通信系统0200可以是蜂窝通信系统、机器型通信(MTC，Machine TypeCommunication)系统、自组织网络或者认知无线电系统(例如，IEEE P802.19.1a和频谱访问系统(Spectrum Access System,SAS))等。
通信装置0210可以被实现为蜂窝通信系统中的基站(BS)、小基站、Node B、e-NodeB(eNB)、g-NodeB(gNB)、中继等，机器型通信系统中的终端设备，自组织网络中的传感器节点，认知无线电系统中的共存管理器(Coexistence Managers,CM)、SAS等。例如，通信装置0210优选地可以被实现为任何类型的节点gNB，诸如宏gNB(与宏小区相关联)和小gNB(与小小区相关联)。小gNB可以为覆盖比宏小区小的小区的gNB，诸如微微gNB、微gNB和家庭(毫微微)gNB。代替地，通信装置0210可以被实现为任何其他类型的基站，诸如eNB、NodeB和基站收发台(BTS)。通信装置0210可以包括：被配置为控制无线通信的主体(也称为基站设备)；以及设置在与主体不同的地方的一个或多个远程无线头端(RRH)。另外，后面将描述的各种类型的终端均可以通过暂时地或半持久性地执行基站功能而作为通信装置0210工作。
通信装置0220可以被实现为终端设备或用户设备(UE)。例如，通信装置0220可以被实现为移动终端(诸如智能电话、平板个人计算机(PC)、笔记本式PC、便携式游戏终端、便携式/加密狗型移动路由器和数字摄像装置)、无人机或者车载终端(诸如汽车导航设备)。通信装置0220还可以被实现为执行机器对机器(M2M)通信的终端(也称为机器类型通信(MTC)终端)。此外，通信装置0220可以为安装在上述终端中的每个终端上的无线通信模块(诸如包括单个晶片的集成电路模块)。通信装置0220也可以被实现为智能表计、智能家电，或者认知无线电系统中的地理位置能力对象(Geolocation Capability Object,GCO)、公民宽带无线服务用户(Citizens Broadband Radio Service Device,CBSD)。
为了描述的简便，下面将在假设通信装置0210为基站、通信装置0220为用户设备的情况下描述通信装置0210和0220的处理，并且将从通信装置0210到通信装置0220的通信称为下行，将从通信装置0220到通信装置0210的通信称为上行。注意，在通信装置0210不是基站、通信装置0220不是用户设备的情况下，例如在两个用户设备之间的邻近服务(Proxmity-based service)通信的情况下或者两个基站之间的无线通信情况下，通信装置0210和0220也可以执行以下描述的处理。此外，在下面描述的通信装置0210和0220所执行的处理的部分或全部可以由处理电路0212和0222执行，也可以由处理电路0212和0222控制通信装置0210和0220中的其它部件和/或其它装置中的部件来执行。
电子设备的实现
本公开中所描述的电子设备还可以通过各种其它方式来实现。根据一些实施例，该电子设备的处理电路可以包括各种单元以实现根据本公开的各实施例。例如，接收机端的电子设备的处理电路可以包括各种估计单元，以实现文中所述的各种估计操作。发射机端的电子设备的处理的线路可以包括发送和接收单元，以实现文中所述的在发射机端所进行的各种操作。
图6A示出了根据本公开实施例的用于接收机端的示例性电子设备600。在一种实施方式中，电子设备600可被实现为接收机或其一部分，或者可被实现为用于控制接收机或以其他方式与接收机相关的设备或该设备的一部分。
图6A所示的电子设备600可以包括处理电路601，其可以指在计算系统中执行功能的数字电路系统、模拟电路系统或混合信号(模拟信号和数字信号的组合)电路系统的各种实现。处理电路可以包括例如诸如集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)之类的电路、单独处理器核心的部分或电路、整个处理器核心、单独的处理器、诸如现场可编程们阵列(FPGA)的可编程硬件设备、和/或包括多个处理器的系统。
在一个实施例中，该处理电路601至少包括信道状态估计单元602和信道路径状况估计单元603。以下描述的各种操作可以由电子设备600的单元602和603或者其他可能的单元实现。
在一个实施例中，信道状态估计单元602可以基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，并且信道路径状况估计单元603可以利用已估计的通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。相应的估计处理将在下文具体描述。
处理电路还可以包括用于利用所估计的信道路径状况来得出发射机到接收机在其它通信资源上的信道状态的单元。当然，这样的单元也可位于处理电路之外或者电子设备之外。相应的处理将在下文具体描述。
电子设备600还可以包括例如通信单元604和存储器605。
通信单元604可以被配置为在处理电路601的控制下与接收端进行通信。在一个示例中，通信单元604可以被实现为包括上面所述的天线阵列和/或射频链路等通信部件。在一个实施例中，该通信单元可以将在处理电路601中所得出的估计结果来提供给基站端电子设备。在一个实施例中，通信单元也可发送和接收用于波束赋形处理的信息，甚至可以包括用于进行波束赋形处理的处理单元。当然，这样的处理单元可以在通信单元之外。
通信单元604用虚线绘出，因为它还可以位于电子设备600外。
存储器605可以存储由处理电路601产生的各种信息(例如，关于波束训练的信息、关于目标信道方向的信息和基础补偿相位信息等)、用于电子设备600操作的程序和数据、将由通信单元604发送的数据等。存储器605用虚线绘出，因为它还可以位于处理电路601内或者位于电子设备600外。存储器605可以是易失性存储器和/或非易失性存储器。例如，存储器605可以包括但不限于随机存储存储器(RAM)、动态随机存储存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器。
图6B示出了根据本公开实施例的用于发射机端的示例性电子设备。图6B所示的电子设备610可以处理电路611，该处理电路611可如上所述地以各种方式实现。
在一个实施例中，该处理电路611可以包括发送单元612和接收单元613。下文的各种操作可以由单元612和613或者其他可能的单元实现。
在一个实施例中，发送单元612可以通过部分通信资源将参考信号发送至接收机端，接收单元613可以接收来自接收机端的关于估计结果的任何信息，例如所估计的信道状态，所估计的信道路径状况等等。
电子设备610还可以包括例如如上所述的通信单元和存储器。
应注意，上述各个单元仅是根据其所实现的具体功能划分的逻辑模块，而不是用于限制具体的实现方式，例如可以以软件、硬件或者软硬件结合的方式来实现。在实际实现时，上述各个单元可被实现为独立的物理实体，或者也可由单个实体(例如，处理器(CPU或DSP等)、集成电路等)来实现。
应注意，上述各个单元的布置也仅仅是示例性的，而不仅仅局限于上述情况。例如，考虑到估计处理还可以分布于接收机和发射机两侧来执行，接收机端的估计单元中的部分功能也可至少部分地分布于发射机端，通过接收来自接收机的反馈信息而进行进一步计算。此外，例如，发射机端的发送和接收单元也可同样布置于接收机端。
应注意，上述的发射机端和接收机端可对应于无线通信系统的各方。例如，发射机端可对应于基站，而接收机端可对应于用户设备，这样的操作尤其对应于下行通信传输。例如，发射机端可对应于用户设备，而接收机端可对应于基站，这样的操作尤其对应于上行通信传输。
收发机结构与配置
基于毫米波和大规模多入多出天线的收发机结构如图7所示，其中NRF，t，NRF，r分别代表发射机的射频链路数和接收机的射频链路数，Nt，Nr分别代表发射机的天线数与接收机的天线数。发射机的模拟波束赋形模块将NRF，t条射频链路的数据流映射到Nt根发射天线上，映射矩阵可表示为FRF，矩阵维度为Nt×NRF，t。类似地，接收端将Nr根接收天线的数据映射到NRF，r条射频链路上，映射矩阵可以表示为WRF，矩阵维度为Nr×NRF，r。由于波束赋形不产生功率增益，FRF，WRF的每一列作为列向量的模长应归一化为1。
由此，收发信号的数学模型可表示为
Figure BDA0003768956860000191
其中x，y分别为发射机射频链路的发射向量与接收机射频链路的接收向量，向量维度分别为NRF，t×1，NRF，r×1。H为信道矩阵，矩阵维度为Nr×Nt。n为接收机天线的噪声向量，维度为Nr×1。
这里定义等效基带信道矩阵为
Figure BDA0003768956860000192
可见等效基带信道矩阵HBB的维度为NRF，r×NRF，t，其维度远小于信道矩阵H的维度Nr×Nt，因此为了简化运算，将估计等效基带信道矩阵HBB而不是信道矩阵H。
这里，可以将波束赋形矩阵表示为
Figure BDA0003768956860000193
Figure BDA0003768956860000194
从而等效基带信道矩阵可以表示为
Figure BDA0003768956860000195
注意到矩阵中的每个元素都有相同的形式。本公开提出的信道估计针对其中某一个元素进行，其对于矩阵任何位置的元素均适用。
因此为了使得后续描述更加清楚，在后续的描述中假设HBB的维度是1×1，即发射机和接收机的射频链路数NRF，t＝NRF，r＝1，此时FRF，WRF均退化为向量，这里记为f，w，HBB退化为标量记为HBB。此外，为简化说明过程，下文中发射机与接收机的天线阵列排布均假定为一维半波长间距等间隔排布，但此方法对非线性排布的天线仍可适用。
毫米波多径信道模型与简化信道模型
毫米波多入多出系统在多径频率选择性衰落信道下的信道模型可表示为
Figure BDA0003768956860000201
其中f代表频率，L为信道中的路径数，αl，θrl，θtl，τl分别代表第l条路径的复增益，到达角，出射角，传输延时，a(θ)为天线阵列的响应向量，可表示为
Figure BDA0003768956860000202
其中N为天线阵列中的天线数量，θ代表到达角或者出射角。此信道模型如图8所示，可以理解为传输信道中每条路径的响应之和，其中每条路径包括复增益，到达角，出射角，传输延时等参数。
现在考虑正交频分复用系统中等效基带信道在此模型下的表示
Figure BDA0003768956860000203
其中k代表子载波索引，Δf代表子载波频率间隔。
由此模型，可定义第l条路径的强度参数βl与延时参数Δl
Figure BDA0003768956860000204
Δl＝-2πτlΔf
由此等效基带信道可被简化为
Figure BDA0003768956860000205
注意到βl，Δl均与k无关。
与此同时，由于毫米波信道在波束赋形之后的稀疏性，可以假定总路径数L很小。因此只需要估计出L与βl，Δl，l＝1，2，...，L便可以得到所有子载波的等效基带信道HBB(k)。这是本公开的基本思想。
以下将参照图9来概述根据本公开的实施例的信道估计，图9是根据本公开的实施例的信道估计的流程。应指出，图9中所示的各个步骤可以分别由接收机端或发射机端来执行。
在步骤901，进行参考信号传输。在本说明书的上下文中，参考信号也可被称为导频信号，它们是可以互换的。
在本公开的实施例中，所传输的参考信号的分布方式可与常规方法明显不同。
根据一些实施例，可以将参考信号仅布置于所述通信系统的部分通信资源上；并且通过所述部分通信资源将参考信号发送至接收机端。如，如图10所示，参考信号可仅仅分布在通信系统的部分频域范围(诸如第一频域范围)的通信资源上，该部分频域范围仅仅是整个频域范围的一小部分。
根据一个实施例，所述参考信号可以分布在所述通信系统的第一频域范围的通信资源上，所述通信系统的频域资源被划分为包含所述第一频域范围的多个正交的频域范围。
根据一些实施例，所述通信系统为基于0FDM的通信系统，所述通信资源对应于子载波。下文将基于此来进行详细阐述，但是应理解，以下描述的实现可以同样地应用于其它类型的通信资源。
现在假定通信所用频带中所有子载波的索引为0，1，...，(K-1)，其中K为总的子载波数目，则每次完成信道估计所传输导频的子载波索引可表示为
k0+k′Kp，k′＝0，1，…，(Ks-1)
其中Kp为相邻的参考信号之间的子载波索引差值，Ks为包含参考信号的子载波数目，k0为所有包含参考信号的子载波对应索引的最小值。
在本公开的实施例中，所传输的参考信号的分布间隔可与常规方法明显不同。
根据一个实施例，参考信号可以在频域上相隔预定的间隔被分布。这里，Kp可对应于该预定的间隔。频域导频间隔Kp选取会影响上述方法的估计性能，可通过多种方式来设定。
根据一些实施例，所述预定的间隔可以基于信道的最大时延扩展和通信系统中相邻通信资源的频域间隔被确定。
根据一些实施例，包含参考信号的子载波数目可基于信道估计的精度以及包含参考信号的子载波预期所占的第一频域范围的总带宽被确定。
该预定间隔以及子载波数目的设定是在考虑了本公开的实施例的信道估计性能被设定的。下文将详细描述该预定间隔以及子载波数目的设定示例。
在步骤902，基于接收到的参考信号(导频)来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态。
在接收机收到发射机传输的导频后，可以根据收到的导频信号估计传输导频的子载波(通信资源)的信道状态信息。
信道状态信息还可以采用多种方式来进行估计。这里以最小二乘准则为例，估计过程可表示为
Figure BDA0003768956860000211
其中
Figure BDA0003768956860000212
表示信道估计结果，s表示索引为k0+k′Kp的子载波上的导频信号的取值，这里为方便起见对所有子载波均取s＝1。通过上述过程的导频传输与信道估计，此时接收机得到的信道状态信息为
Figure BDA0003768956860000221
在步骤903，利用已估计的通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。
根据一些实施例，信道路径状况可包括路径数、每条路径的相位参数以及每条路径的强度参数。当然，根据具体的应用环境等等，信道路径状况还可以包括其它类型的参数。
信道路径状况估计可以采用各种合适的方法来实现。以下将参照图11来描述根据本公开的一些实施例的信道路径状况估计。
在步骤1001，获得已估计的子载波的信道状态的数据的频谱，以便用于估计路径数和每条路径的相位参数。
应指出，在下文的描述中，以路径的延时参数为例来说明路径的相位参数，但是应指出，路径的相位参数并不仅限于路径的延时参数，还可以指示其它类型的与路径相位相关的参数，只要这样的参数可由频谱获取即可。
根据一些实施例，该频谱是通过对所述已估计的子载波的信道状态的数据进行时频变换而得到的。该时频变换可以采用各种适当的技术来进行，例如DFT，FFT等。
具体而言，可以利用先前得到的信道状态估计结果
Figure BDA0003768956860000222
Figure BDA0003768956860000223
完成对总路径数L的估计与每条路径对应的延时参数Δl，l＝1，2，...，L的估计。
根据简化信道模型，可以将
Figure BDA0003768956860000224
表示为
Figure BDA0003768956860000225
根据上式，可将
Figure BDA0003768956860000226
视为L个复正弦数字信号之和，其中第l条路径对应的数字频率为KpΔl。因此，可以通过离散傅里叶变换(DFT)的方式分析
Figure BDA0003768956860000227
的频谱，从而分析其中的频率分量以估计L，进一步提取出其中每个频率分量对应的频率来估计每条路径的延时参数Δl。
优选地，为了保证运算效率，这里使用快速离散傅里叶变换(FFT)替代DFT。但是应理解，这并不是必须的。在DFT的运算效率满足要求的情况下，也无需采用FFT来替代DFT。
首先要确定FFT的运算长度。为了保证FFT所得频谱的精度，这里采用1024点的FFT。因此，需要对
Figure BDA0003768956860000228
进行补零操作以保证总点数为1024。另一反面，为了减少补零操作带来的FFT旁瓣影响，在补零之后还需添加窗函数。由此，进行1024点FFT之前的数据可表示为
Figure BDA0003768956860000231
其中w(k′)为所使用的窗函数，下面以选用w(k′)为汉明窗为例进行后续的说明。
应指出，上述的补零，加窗操作等仅仅是示例性的，本公开的上述频谱相关的操作也可在不具有这样的操作的情况下、或者在仍包含其它操作的情况下来执行。通常本公开的频谱相关的操作的选用可以取决于所希望的频谱精度。通常，在频谱精度基本满足要求的情况下，上述加窗操作是可以不进行的。
在步骤1002，通过对变换之后得到的频谱进行分析以确定总路径数以及每条路径的相位参数。
根据一些实施例，通过峰值搜索的方式来对其中的频率分量进行分析以确定总路径数。
根据一些实施例，所述路径数对应于该数据的频谱中的高于预定阈值的峰值的数目，并且每条路径的相位参数基于与该路径对应的峰值的频谱被确定。
根据一些实施例，在路径数L的确定过程中，可以为总路径数L确定一个上限，该上限值可被以任何适当的方式设定。由于毫米波信道在波束赋形后的稀疏性，这里假定L不超过4，即频谱中至多出现4个峰。然后设定一个峰值搜索的阈值，频谱上幅度超过该阈值峰值可以被认定为对应一个频率分量或一条路径。
该预定阈值可被以任何适当的方式设定。例如，可以根据先验知识设定，或者根据一些应用参数来设定。根据一些实施例，该预定阈值是基于包含参考信号的子载波的数目和接收机端的信噪比被确定的。
作为示例，可以经验性地将该阈值设为
Figure BDA0003768956860000232
其中SNR代表接收机的信噪比。
如果超过阈值的峰值超过了所设定的L的上限，则将L取为其上限值，并取最大的L个峰值进行延时参数的估计。
图12展示了一个L＝1情况下的1024点FFT结果的样例。由于L＝1，FFT的图谱中只有单一的峰值。受噪声影响的信道估计值的FFT结果会在峰值外产生由噪声引起的峰值，其幅度通常较小不会超过阈值。对于某一超过阈值的峰值，假定峰值对应的FFT索引为
Figure BDA0003768956860000233
则该峰值对应路径的延时参数可按如下方式估计
Figure BDA0003768956860000234
图13展示了一个L＝3情况下的1024点FFT结果的样例。图中有3个正确的峰值，与此同时，由于噪声的影响，出现了一个超过阈值的噪声峰值。然而，由于噪声峰值的幅度往往较小，通过仿真可以验证即使有噪声峰值出现，本方法的估计误差只会受到很小的影响。此外，出现噪声峰值的概率也是很低的。
这里对于路径数和延时参数的估计，除了使用FFT或DFT外，也可使用其它的信号谱分析或者频率分量提取的方法来进行。
在步骤1003，进行各信道路径的路径强度参数估计。
根据一些实施例，根据所述已估计的子载波的信道状态、所述路径数和所述每条路径的相位参数来估计每条路径的强度参数。
根据一些实施例，通过求解由所述已估计的子载波的信道状态、所述路径数和所述每条路径的相位参数、根据多径信道模型建立的关于每条路径的强度参数的线性方程组，来估计每条路径的强度参数。
作为示例，至少通过上述方式，接收机估计得到了总路径数L与延时参数Δl，l＝1，2，...，L。然后，接收机将根据L，Δl以及
Figure BDA0003768956860000241
对每条路径的强度参数βl进行估计。
根据简化信道模型，可以得到关于βl的线性方程组
Figure BDA0003768956860000242
其中
Figure BDA0003768956860000243
根据此线性方程组，可以通过最小二乘法的方式估计其解βl
Figure BDA0003768956860000244
由此得到对βl的估计。
注意到矩阵E的维度为Ks×L，从而EHE的维度为L×L，由于L的取值很小，因此上述过程中对矩阵EHE求逆操作的运算复杂度也会较低。
这里采用了最小二乘法对βl进行估计，除此之外还可以采用如最小均方误差法(MMSE)等用于估计形式为
Hx＝y
的方程组的解的方法对βl进行估计，其中H为矩阵，x，y为向量，H与y已知，x为待估计向量。
应指出，也可以采用任何其它合适的方式对βl进行估计。
在步骤904，将进行所有子载波信道状态信息的恢复。
根据一些实施例，可以直接将所估计的所述发射机到所述接收机的信道路径状况代入所述通信系统的相应信号模型来得出在其他频域范围通信资源上的信道状态信息。
作为示例，接收机根据估计出的总路径数L，路径延时参数Δl与强度参数βl，可以依据下式恢复出所有子载波的信道状态信息
Figure BDA0003768956860000251
由此，通过采用本公开的改进的信道估计方法，可以恢复出所有所述发射机到所述接收机在其他通信资源/频率范围上的信道状态。
在本公开的实施例中，参考信号的该预定间隔和/或承载参考信号的子载波的数目的设定会影响信道估计性能。在具体的实现中，它们可以采用多种方式被设定。
作为一个示例，与所述预定的间隔对应的参数Kp可以如下地被设定。
根据延时参数Δl的估计方式，其可估计的范围为
Figure BDA0003768956860000252
因此对于延时τl，需要满足
Figure BDA0003768956860000253
为了保证Δl不超出估计范围，Kp需要满足
Figure BDA0003768956860000254
其中σmax为信道的最大时延扩展，Δf为通信系统中相邻通信资源的频域间隔。上式给出了Kp的取值上界，该上界由信道的最大时延扩展决定。
与此同时，由于频谱上相邻两点对应的Δl的差值为
Figure BDA0003768956860000255
Kp取值越大，1024-FFT频谱对不同路径所对应的Δl的分辨率也越高。因此，优选地，所述间隔的最大值可以达到最大时延扩展和子载波间隔之积的倒数。
以下将示例性描述子载波/导频数目的设定。
例如，在Kp固定的情况下，当导频总数Ks增大时估计精度也会相应地提升。其原因是当Ks增大时1024点FFT由补零操作引起的旁瓣影响会减小，并且主瓣宽度变窄，这将会提升总路径数L和路径延时参数Δl的估计精度。除此之外，在估计强度参数βl时所采用的最小二乘法估计的精度也会随Ks的增大而提升。但随着Ks取值的增大导频开销也将增大。
相反，如果Ks取值过小，将会使FFT频谱峰值对应的旁瓣幅度较大且主瓣宽度较大，从而产生较大的估计误差。这里假定在路径估计中采用的FFT点数为2n(1024-FFT对应n＝10)，为了保证估计精度Ks应满足
Figure BDA0003768956860000261
例如，如果采用1024-FFT，则至少需要Ks取值为16。
综合以上内容，对于Kp与Ks的选取，应先根据信道的最大时延扩展、子载波间隔确定Kp的上界，在不超过上界的前提下选一个较大的Kp。进一步，根据所选用的FFT点数，确定Ks的下界，同时考虑带宽和导频开销的限制，在此下界的基础上取尽量大的Ks可以提高信道估计的精度。
包含导频的频带所占带宽约为KpKs个子载波的带宽，如果在Ks取最小值的情况下KpKs个子载波对应的带宽仍然超过了预期的总带宽，那么可以通过减小Kp的取值使得KpKs个子载波对应的带宽小于预期的总带宽。
参考信号在时频资源上的分布
上文主要描述了参考信号在频域资源上的分布。应指出，除了频域资源之外，参考信号还可以在时域资源上采用特定的分布。
根据一些实施例，参考信号可以分布在至少一个时隙上，由此可以利用至少分布在一个时隙上的参考信号来联合估计包含所述参考信号的子载波的信道状态。
根据一些实施例，在特定时隙中所述参考信号分布于整个传输频带，并且在除了所述特定时隙之外的其余时隙中所述参考信号只分布于部分频带范围内；以及其中利用在所述特定时隙中的参考信号来估计路径数与每条路径的相位参数，并且在紧邻所述特定时隙之后的时隙中，利用所估计的路径数与每条路径的相位参数来更新每条路径的强度参数。
在一种实现中，在特定的时隙内可以同时估计路径数，以及每条路径的相位参数和强度参数，而在相邻的下一个时隙可以利用上一时隙路径数和路径相位参数的估计结果来估计该下一个时隙的路径的强度参数。
由此，所以路径参数报告可以在第一时隙测完之后报告路径数、相位和强度，之后预定时间内的报告可以只报告强度，基站侧结合之前报告的路径数、相位来恢复当前信道状态。
根据一些实施例，在所有的时隙中，参考信号均只分布在部分频带范围内上。
根据一些实施例，对于偶数时隙和奇数时隙，所述参考信号交替分布于频率较低的一半频带范围或频率较高的一半频带范围；以及
其中，利用在偶数时隙和奇数时隙之一中的参考信号来估计路径数与每条路径的相位参数，并且在该时隙之后的偶数时隙和奇数时隙中的另一时隙中，利用所估计的路径数与每条路径的相位参数来更新每条路径的强度参数。
在一种实现中，在偶数时隙和奇数时隙之一内可以同时估计路径数，以及每条路径的相位参数和强度参数，而在该时隙之后的偶数时隙和奇数时隙中的另一个中可以利用上一时隙路径数和路径相位参数的估计结果来估计该另一个时隙的路径的强度参数。
以下将作为示例描述参考信号在时频资源上的分布方式。这种分布也可以被称为是参考信号到时频资源的映射。
以下示例性地示出根据本公开的实施例的参考信号到时频资源映射方式的样例，传输模式为单层数据传输。以下的映射方式可适用于毫米波OFDM系统中用于信道估计的参考信号设计，如CSI-RS，DM-RS，以及上行探测参考信号(SRS)。
图14示出根据本公开的实施例的一种映射方式，其可以表示为：
Figure BDA0003768956860000271
Figure BDA0003768956860000272
Figure BDA0003768956860000273
Figure BDA0003768956860000274
Figure BDA0003768956860000275
Figure BDA0003768956860000276
在此方式的所有的时隙中，导频均只分布在部分频带上。对于本例，在偶数时隙中，导频分布在频率较低的一半带宽上；在奇数时隙中，导频分布在频率较高的一半带宽上。本例的导频开销只有常规的单层传输的导频开销的四分之一。
在这种参考信号的映射方式下，接收机可以在每个时隙中利用只分布在一半带宽上的导频恢复全频带的信道状态信息。在此基础上，接收机也可以利用多个时隙上的导频对信道进行联合估计。比如，在信道时变性在可控范围内的情况下，最简单的方法是接收机可以对相邻的两个时隙的信道估计结果取平均。由于理论模型与实际信道存在差异，只在一半带宽上传输导频会使得不传输导频的另一半带宽的估计存在误差，而联合相邻两个时隙的导频来估计信道可以弥补这种误差，从而提高估计精度。
图15示出根据本公开的实施例的一种映射方式，其可以表示为：
Figure BDA0003768956860000281
Figure BDA0003768956860000282
Figure BDA0003768956860000283
Figure BDA0003768956860000284
Figure BDA0003768956860000285
Figure BDA0003768956860000286
在此映射方式中，对于某些时隙导频分布于全频带，而对于其它时隙导频分布于部分频带。对于本例，在偶数时隙中，导频分布在全频带；在奇数时隙中导频分布于一半的频带。本例的导频开销是常规的单层传输的导频开销的八分之三。
与第一个样例类似，采用本例的参考信号映射方式，接收机同样可以只使用一个时隙之内的导频进行信道估计，也可以联合多个时隙估计信道。比如，可以假定路径数和路径的延时在每两个时隙是不变的(如果某高速移动用户的移动速度为100m/s，每个时隙为0.5ms，则两个时隙内用户移动距离为0.1m，根据电磁波的传播速度可以求出两个时隙后路径延时的变化小于1ns，这对延时参数的影响是很小以致可以忽略的)，只有每条路径的强度参数会产生变化。这样一来，接收机可以利用在偶数时隙中分布于全频带的导频对路径数与延时参数进行估计，然后在其后的奇数时隙中利用之前所获得的路径数与延时参数，只对每条路径的强度参数进行估计。此方法同样也可适用于第一个样例中的映射方式。
信道估计反馈
在进行了上述信道估计之后，接收机可以将所获得的信道估计结果，例如信道路径状况等，反馈回发射机端，以便发射机能够进行后续处理，例如安排资源进行后续的数据传输或者用于解调处理等。
作为替代，根据一些实施例，也可以将估计得到的各种参数反馈给发射机，由此由发射机来进行信道路径状况估计。
在现有的通信系统中，如长期演进系统(LTE)，用户设备(UE)根据信道状态信息参考信号(CSI-RS)完成信道估计后，可以向基站反馈各个子载波对应的信道状态信息或其它与信道相关的信息，基站根据信道信息确定调制方式，编码方式，时频资源调度方式等相关参数，以及多入多出天线系统在单用户或多用户场景下的预编码矩阵，传输模式等，并将以上信息以信令的方式通知UE。然而，如果UE将每个子载波的信道状态信息反馈给基站，那么需要反馈的信息量较大，将会产生较大的额外通信开销。因此，LTE中UE根据估计信道计算得到信道质量标识(CQI)，预编码矩阵索引(PMI)，以及秩标识(RI)等信息，并将这些信息反馈给基站。这样虽然减少了额外的通信开销，但是基站无法获得准确的下行信道状态信息，且由于UE的数据处理能力与设备功耗受限，所反馈的CQI，PMI，RI等信息只能由粗略的估计得到。
根据本公开的实施例，反馈本公开所提出的信道估计方法中涉及到的若干参数，包括上述的路径总数、各信道路径延时、以及各信道路径的强度参数等，使得完整的信道状态信息可以由若干参数来表示，进而基站可根据参数直接计算得到完整的信道状态信息，确定最优的传输方式(包括前文所提的调制方式，时频资源调度，多入多出天线的预编码矩阵等)。
应指出，本公开中所涉及的信道估计相关的若干信道参数是示例性的。在一些应用中，其可以替代现有的信道相关参数，诸如CQI，PMI，RI等等，被反馈和处理。在其它一些应用中，其可以与现有的信道相关参数，诸如CQI，PMI，RI等等，共存，并且可作为现有的信道相关参数的有益补充。
根据参考信号的传输方式，信道估计参数可以采用相应的传输方式被反馈。以下将示例性描述通过CSI-RS得到的信道估计参数的反馈。
作为示例，如果UE的信道估计根据CSI-RS完成，则UE在信道估计后还需对基站进行信道信息的反馈。这里UE可以通过发送路径数L，路径延时参数βl以及路径强度参数Δl来进行反馈，所需反馈的参数个数一共为2L+1个。基站在接收到2L+1个参数后便可以恢复出全部子载波的信道。
反馈信息的编码方式举例：首先设定L的最大取值Lmax，假定Lmax≤4，则在UE向基站反馈的控制信道资源中可为L分配2比特的空间，UE通过这2比特信息反馈L。接着，在后续的上行控制信道资源中对L个Δl进行反馈，由于Δl为实数，可以通过L个8位数δl表示每个Δl的取值，同时再传输一个3位的幅度因子r，每个Δl可由一个定点数与幅度因子计算得到，如
Figure BDA0003768956860000301
因此，反馈L个Δl所需的上行控制信道资源一共为8L+3个比特。最后，在后续的上行控制信道资源中对L个βl进行反馈。由于βl为复数，需要分别传输其实部和虚部，实部或虚部的编码方式与Δl同样，一共需要2L个8位数，和1个3位的幅度因子，因此反馈L个βl所需的上行控制信道资源一共为16L+3个比特。在这种编码方式下，反馈全部的2L+1个参数，共需要传输24L+8个比特，即3L+1个字节。
由于稀疏性，L的取值很小，从而允许UE在很小的信道信息反馈开销下向发射机反馈完整的子载波信道。
对于完成以上过程所需要的CSI-RS的分布，其同样也可以只分布于整体频带的部分频带。UE根据部分频带上的CSI-RS估计反馈所需的2L+1个参数，基站根据该2L+1个参数恢复全部频带的信道。
信道估计结果的反馈可以通过各种设备来实现。
根据一些实施例，接收机还包括射频链路以及收发天线，所述射频链路以及收发天线被配置为至少将所述处理电路估计的所述第一频域范围的通信资源上的信道状态信息反馈至所述发射机端。
根据一些实施例，接收机端的电子设备还包括收发天线，所述收发天线被配置为将所估计的信道路径状况反馈给所述发射机端。
在发射机接收到反馈信道信息并恢复各个子载波的信道后，可以根据信道状态确定相关的传输参数并将之反馈给UE。例如，由子载波信道确定调制方式、编码方式、时频资源调度、预编码矩阵指示、秩指示以及信道质量指示等参数中的一个或多个。然后发射机通过下行控制信道将以上信息反馈给UE。
应指出，不一定要把全频带的都恢复出来才能决策，比如根据频带资源利用情况可以只恢复可用的频带来进行频率资源选择。
根据一些实施例，接收机的收发天线还被配置为接收来自发射机端的传输资源分配信息，以及所述处理电路被配置为控制在分配的传输资源上的信号收发，其中，所述传输资源是基于所述发射机到所述接收机在各个频域范围通信资源上的信道状态确定的。其中，该传输资源分配信息可以实现为包括资源位置指示以及调制编码方案等信息。
根据一些实施例，所述通信系统的通信资源频域范围位于毫米波或丝米波所对应频段。毫米波通常对应于极高频EHF，30-300GHz，波长为10-1mm，而丝米波通常对应于至高频，300-3000GHz，波长为1-0.1mm。
仿真结果
这里对根据本公开的实施例的基于信道稀疏性的信道估计进行仿真验证。这里采用的仿真参数设定如下：OFDM系统带宽为250MHz，子载波数为1024，载波频率为30GHz；发射机，接收机的天线数分别为128、16，射频链路数均为1；收发机采用的波束选择方式均为基于单链路对单链路的增益最大准则，即
Figure BDA0003768956860000311
其中f，w分别为接收机和发射机所使用的波束赋形向量，它们分别选自维度为128×128，16×16的DFT矩阵中的某一列且模长为1。
图16中展示了一个在L＝50(波束赋形前)的信道模型下，基于传统插值的信道估计和稀疏导频信道估计的结果对比，这里导频间隔Kp＝16，导频总数Ks＝32，即只在一半的带宽上传输导频。从结果中可见，插值方法只能估计出一半带宽的信道，并且由于导频分布过于稀疏，插值方法的估计结果有较大误差。与此同时，稀疏导频信道估计方法可以较为准确地恢复出全频带的信道。
类似地，在图17中仿真参数Ks＝64，其它参数保持与图9的仿真相同，即改为在全频带上传输导频。从结果可见，此时插值方法依然因为导频的稀疏性无法准确地估计信道。而稀疏导频信道估计可以在图9的基础上获得更加准确地估计结果，其原因是Ks增大了一倍。
此外，图18给出了稀疏导频信道估计与插值信道估计的均方误差(MSE)仿真结果，这里MSE定义为
Figure BDA0003768956860000312
其中
Figure BDA0003768956860000313
为第k个子载波的信道估计结果。由图18，可以看出在同样的导频开销下，稀疏导频信道估计的MSE性能要明显好于插值方法的性能。当Ks较小时，插值方法无法有效地恢复信道，而稀疏导频信道估计仍可以在这种情况下获得较好的MSE性能。此外，可以看到在SNR较低的情况下稀疏导频信道估计仍能取得较好的MSE性能，这说明此方法对于噪声影响有较好的抵抗性。
与传统的插值方法相比，根据本公开的实施例的信道估计大幅度减小了导频开销。
而且，根据本公开的实施例，发射机可以传输分布更加稀疏的导频图案。根据本公开的实施例，发射机可以仅在部分通信资源/部分频率范围中传输导频，而无需在全部通信资源/频率范围中传输导频。
进一步而言，根据本公开的实施例具有较低的计算复杂度，具有较强的可实施性。
以上分别描述了根据本公开实施例的各示例性电子设备。应当指出，本公开的实施例还可以涉及用于无线通信系统的接收端和发射端的方法。
本公开的另一个方面涉及一种用于无线通信系统的接收机端的方法。根据一些实施例，该方法包括基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，其中，所述参考信号分布在所述通信系统的第一频域范围的通信资源上，所述通信系统的频域资源被划分为包含所述第一频域范围的多个正交的频域范围；并且利用已估计的通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。其中，所述发射机到所述接收机在其他频域范围的通信资源上的信道状态可由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的另一个方面涉及一种用于无线通信系统的接收机端的方法。根据一些实施例，该方法可包括基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，其中，所述参考信号在频域上相隔预定的间隔被分布，并且所述预定的间隔是基于信道的最大时延扩展和通信系统中相邻通信资源的频域间隔被确定的；并且利用已估计的通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。其中，所述发射机到所述接收机在其他通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的另一个方面涉及一种用于无线通信系统的发射机端的方法。根据一些实施例，该方法可包括确定将参考信号仅布置于所述通信系统的第一频域范围内的通信资源上；以及通过所述第一频域范围内的通信资源将参考信号发送至接收机端。其中，所述通信系统的频域资源被划分为包含所述第一频域范围的多个正交的频域范围。其中，所述发射机端到所述接收机端的信道路径状况是根据所述第一频域范围内的通信资源上的信道估计而得出的。其中，所述发射机到所述接收机在其他频域范围的通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
本公开的另一个方面涉及一种用于无线通信系统的发射机端的方法，根据一些实施例，该方法可包括通过通信资源将参考信号发送至所述无线通信系统的接收机端，其中，所述参考信号在频域上相隔预定的间隔被分布，并且所述预定的间隔是基于信道的最大时延扩展和通信系统中相邻通信资源的频域间隔被确定的。其中，携带所述参考信号的通信资源上的信道状态是基于来自发射机端的参考信号来估计的。其中，所述发射机到所述接收机的信道路径状况是利用已估计的通信资源上的信道状态被估计的。其中，所述发射机到所述接收机的在其它通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
应指出，这些方法实施例可通过任何方式来实现。例如，可以由接收机和/或发射机中相应的设备、电路、装置等以任何适当的方式来实现。方法的实现方式在此将不再具体阐述。
应当理解，这些电子设备的操作或功能可以相互组合，从而实现比所描述的更多或更少的操作或功能。各方法的操作步骤也可以以任何适当的顺序相互组合，从而类似地实现比所描述的更多或更少的操作。
以下将举例说明根据本公开的实施例的信道估计的各种应用实例。
第一应用实例
根据本公开的实施例，本公开的信道估计技术可以与无线通信系统中的波束赋形处理相组合地应用。
根据一些实施例所述通信系统为毫米波通信系统，所述接收机端的电子设备实现为用户设备或基站，还包括收发天线，所述收发天线包含多个天线以及分别与每一天线耦接的移相器，所述处理电路基于所述接收机与发射机之间的波束扫描结果，控制所述移相器的相位设置以形成指向所述发射机的波束，所述收发天线使用该波束来接收来自发射机端的参考信号以供所述处理电路进行信道估计。
例如，在这样的应用场景中，参考信号可以作为信道状态信息参考信号(CRI-RS)分布于通信资源上。
例如，毫米波等极高频段需要模拟波束对辅助通信场景(高频率带来的信道稀疏性)用本公开方法做波束对之内的信道估计，即先做波束扫描配对，再在配对波束内估计信道(等效基带信道HBB)
以下将参照附图19-22来简要描述此示例应用场景下的基本操作，该基本操作主要涉及下行和上行操作。其中，gNB指示例如基站，UE指示例如用户设备。根据具体的信号流方向，它们可分别指示发射机端和/或接收机端。应指出，这仅仅是示例性的，发射机端和接收机端还可以有各种其它实现方式，只要之间进行交互通信即可。
在这样的应用场景中，根据上下行信道的对称性，还可以相应地采取不同的处理方式。
根据一些实施例，在不对称的情况下，例如上下行信道不对称或上下行波束对不对称的FDD系统中，第一设备(例如，发射机端)在集中的若干子频带上发射参考信号，第二设备(例如，接收机端)测子带的参考信号，确定并反馈路径参数，第一设备根据反馈的路径参数恢复第一设备到第二设备的其他频带上的信道。
根据一些实施例，在对称的情况下，例如上下行信道对称或上下行波束对对称的TDD系统中，第一设备(例如，发射机端)在集中的若干子频带上发射参考信号，第二设备(例如，接收机端)测子带的参考信号，第二设备确定并根据路径参数恢复第一设备到第二设备的包含不同于该若干子带的频带上的信道，并且根据信道互易性确定第二设备到第一设备的包含其他频带上的信道。
图19示出了示例性不对称场景下的下行CSI-RS传输的应用实例。
首先，基站发射多个发射波束，用户设备使用多个接收波束进行接收，以完成下行波束扫描，确定包含最强基站发射波束以及相应用户接收波束的下行波束对。
此确定过程可以通过各种已知的波束对扫描方法来实现。例如，可以通过各种波束赋形训练方法，诸如前文所述的波束赋形训练方法来实现，因此在这里将不再详细描述。
然后，通过使用所确定的发射和接收波束对，基站和用户设备可以执行根据本公开的实施例，以进行适当的信道估计以用于后续的数据传输。
基站确定使用最强发射波束进行发射，在通信系统的第一频域范围的通信资源上承载下行参考信号。由此，经过波束赋形的参考信号被下行发送到用户侧。
关于参考信号所在的物理资源可以通过各种方式被灵活设置。例如，可以根据资源的可用性等因素被确定。而不必须如现有技术一样在固定定的资源位置上放置参考信号，从而能够实现资源利用的灵活性。
关于第一频域范围的通信资源可以被利用从而将下行参考信号从基站发送给用户端，如图19中的虚线所示。应指出，在灵活配置的示例中关于第一频域范围的通信资源可通过各种方式被告知用户端。例如，可以通过广播信息、专用信息等通知信息来告知用户端。
作为另外的实施例，关于参考信号所在的物理资源也可通过通信协议被预先固定，在此情况下物理资源则无需通知给用户，因为用户端已经预先知晓此情况。
用户设备可以通过使用最强接收波束在第一频域范围的通信资源上接收下行参考信号，并且估计第一频域范围的通信资源的信道状态。此估计操作可以如上文所述的本公开的实施例那样操作。
用户设备可以根据所估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来确定下行路径参数，例如如上文所述的本公开的实施例那样，利用估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来估计从基站到用户侧的信道路径状况，由此确定下行路径参数。
然后，用户侧可以将下行路径参数通知给基站侧。
应指出，上述操作是示例性的。根据另外的实施例，下行路径参数的确定也可以在基站侧进行，如图19的虚线所示。
在此情况下，用户侧可以将所估计的第一频域范围的通信资源的信道状态通知给基站侧，而基站侧可以根据所估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来确定下行路径参数，例如如上文所述的本公开的实施例那样，利用估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来估计从基站到用户侧的信道路径状况，由此确定下行路径参数。
基站侧基于所确定的下行路径参数来恢复通信系统中其它频域范围的通信资源的下行信道状态，如上文所述的本公开的实施例那样。
基站侧可以根据通信系统中各个频域范围的通信资源的下行信道状态确定对该用户设备进行数据传输的下行资源调度、调制编码方案、基带预编码、MU-MIMO用户配对等多天线处理。并且将所确定的下行资源指示提供给用户侧。具体地，基站侧例如执行以下至少之一：从恢复出的各个子载波上的等效基带信道中找出幅值较大的子载波对应的资源块，将资源块调度给用户设备进行传输服务，根据该资源块的等效基带信道确定合适的调制编码方案，根据该资源块的等效基带信道确定与之匹配的下行预编码矩阵以及找出在该资源块上等效基带信道正交性较好的其他用户设备进行MU-MIMO传输。
由此，基站可以通过下行波束对进行下行数据传输。
图20示出了示例性不对称场景下的上行SRS传输来确定上行信道的应用实例。
首先，用户设备发射多个发射波束，基站使用多个接收波束进行接收，以完成上行波束扫描，确定包含最强用户发射波束以及相应基站接收波束的上行波束对。
此确定过程可以通过各种已知的波束对形成方法来实现。例如，可以通过各种波束赋形训练方法，诸如前文所述的波束赋形训练方法来实现，因此在这里将不再详细描述。
然后，通过使用所确定的发射和接收波束对，用户侧和基站可以执行根据本公开的实施例，以进行适当的信道估计以用于后续的数据传输。
用户确定使用最强发射波束进行发射，在通信系统的第一频域范围的通信资源上承载上行参考信号。由此，经过波束赋形的参考信号被上行发送到基站侧。
如上文所述，关于第一频域范围的通信资源可以被从基站通知给用户端，如图20的虚线所示。例如，可以通过广播信息等其他通知信息来告知用户端。作为另外的实施例，关于参考信号所在的物理资源也可通过协议被预先固定，在此情况下物理资源则无需通知给用户，因为用户端已经预先知晓此情况。
基站可以通过使用最强接收波束在第一频域范围的通信资源上接收上行参考信号，并且估计第一频域范围的通信资源的信道状态。此估计操作可以如上文所述的本公开的实施例那样操作。
基站可以根据所估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来确定上行路径参数，例如如上文所述的本公开的实施例那样，利用估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来估计从基站到用户侧的信道路径状况，由此确定上行路径参数。
然后，基站侧可以基于所确定的上行路径参数来恢复通信系统中其它频域范围的通信资源的上行信道状态，如上文所述的本公开的实施例那样。
根据其他实施例，上行路径参数的确定和/或其它频域范围的通信资源的上行信道状态的确定可也在用户侧来进行，如上文所记载的，这通常取决于基站和用户侧各自的处理能力，工作模式等等。
基站侧可以根据通信系统中各个频域范围的通信资源的上行信道状态确定对该用户设备进行数据传输的上行资源调度、调度编码方案、基带预编码、MU-MIMO用户配对等多天线处理。并且将上行资源指示提供给用户侧。
由此，用户可以通过上行波束对进行上行数据传输。
图21示出了示例对称场景下的通过上行SRS传输来确定上行信道的应用实例。
首先，用户发射多个发射波束，基站使用多个接收波束进行接收，以完成上行波束扫描，确定包含最强用户发射波束以及相应基站接收波束的上行波束对。在存在对称性的情况下，由此可以相应地确定下行波束对，即用户接收波束和基站发射波束，其分别与用户发射波束和基站接收波束相同。
应指出，发射和接收波束对的确定还可以通过其它方式来实现。例如，作为替代地，可以由基站侧发起，如图21中的虚线所示。具体而言，基站发射多个发射波束，用户使用多个接收波束进行接收，以完成下行波束扫描，确定包含最强基站发射波束以及相应用户接收波束的下行波束对。由于信道对称性，上行波束对与此下行波束对相同，由此可相应地确定基站接收波束和用户发射波束，其分别与基站发射波束和用户接收波束相同。
此确定过程可以通过各种已知的波束对形成方法来实现。例如，可以通过各种波束赋形训练方法，诸如前文所述的波束赋形训练方法来实现，因此在这里将不再详细描述。
然后，通过使用所确定的发射和接收波束对，用户侧和基站可以执行根据本公开的实施例，以进行适当的信道估计以用于后续的数据传输。
用户确定使用最强发射波束进行发射，在通信系统的第一频域范围的通信资源上承载上行参考信号。由此，经过波束赋形的参考信号被上行发送到基站侧。
如上文所述的，关于第一频域范围的通信资源可以被从基站通知给用户端。例如，可以通过广播信息等其他通知信息来告知用户端。作为另外的实施例，关于参考信号所在的物理资源也可通过协议被预先固定，在此情况下物理资源则无需通知给用户，因为用户端已经预先知晓此情况。
基站可以通过使用最强接收波束在第一频域范围的通信资源上接收上行参考信号，并且估计第一频域范围的通信资源的信道状态。此估计操作可以如上文所述的本公开的实施例那样操作。
基站可以根据所估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来确定上行路径参数，例如如上文所述的本公开的实施例那样，利用估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来估计从用户侧到基站的信道路径状况，由此确定上行路径参数。
然后，基站侧可以基于所确定的上行路径参数来恢复通信系统中其它频域范围的通信资源的上行信道状态，如上文所述的本公开的实施例那样。
根据其他实施例，上行路径参数的确定和/或其它频域范围的通信资源的上行信道状态的确定可也在用户侧来进行，如上文所记载的。而这通常取决于基站和用户侧各自的处理能力，工作模式等等。
基站侧可以根据通信系统中各个频域范围的通信资源的上行信道状态确定对该用户设备进行数据传输的上行资源调度、调度编码方案、基带预编码、MU-MIMO用户配对等多天线处理。并且将上行资源指示提供给用户侧。
由此，用户可以通过所确定的波束对来进行上行数据传输。
图22示出了示例对称场景下的通过上行SRS传输来获取下行信道的应用实例。
首先，可以通过利用对称性来确定发射和接收波束对。具体而言，基站发射多个发射波束，用户使用多个接收波束进行接收，以完成下行波束扫描，确定包含最强基站发射波束以及相应用户接收波束的下行波束对。由于信道对称性，上行波束对与此下行波束对与上行波束对相同，由此可相应地确定基站接收波束和用户发射波束，其分别与基站发射波束和用户接收波束相同。
应指出，发射和接收波束对的确定还可以通过其它方式来实现。例如，作为替代地，可以由用户侧发起，如图22中的虚线所示。用户发射多个发射波束，基站使用多个接收波束进行接收，以完成上行波束扫描，确定包含最强用户发射波束以及相应基站接收波束的上行波束对。在存在对称性的情况下，由此可以相应地确定下行波束对，即用户接收波束和基站发射波束，其分别与用户发射波束和基站接收波束相同。
此确定过程可以通过各种已知的波束对形成方法来实现。例如，可以通过各种波束赋形训练方法，诸如前文所述的波束赋形训练方法来实现，因此在这里将不再详细描述。
然后，通过使用所确定的发射和接收波束对，用户侧和基站可以执行根据本公开的实施例，以进行适当的信道估计以用于后续的数据传输。
依赖于通信系统的波束/信道对称/互易性，下行信道状态可以在进行上行信道估计的同时被估计得出，这样可以进一步简化估计过程。例如，可在如参照图21所述地进行上行信道估计的同时来进行下行信道估计。
具体而言，在基站侧可以基于所确定的上行路径参数来恢复通信系统中其它频域范围的通信资源的上行信道状态之后，基站侧还可根据信道对称性以及所恢复的通信系统中各个频域范围的通信资源的上行信道状态，来确定通信系统中各个频域范围的通信资源的下行信道状态。
基站侧可以根据通信系统中各个频域范围的通信资源的下行信道状态确定对该用户设备进行数据传输的下行资源调度、调度编码方案、基带预编码、MU-MIMO用户配对等多天线处理。并且将下行资源指示提供给用户侧。
由此，基站可以通过所确定的波束对来进行下行数据传输。
应注意，上述的基于对称性的应用实例也可以在进行下行信道估计的同时利用对称性来进行上行信道估计。
应指出，上述的波束对相关的应用实例仅仅是示例性的，根据本公开的实施例的信道估计还可以通过各种方式与当前的以及未来开发的各种波束赋形技术相组合地使用。
第二应用实例
本公开的实施例还尤其适合于发射机和接收机间通信具有大量直射径的无线通信系统的应用实例。由于存在少量障碍物，所以信道可以稀疏排列，而基于这样的稀疏性可以应用本公开的实施例。
除了毫米波系统有直射径的特点，在传统的分米波/厘米波等系统中现在出现了飞行器和地面基站通信的场景，这种情况中飞行器和基站之间也大多是直射径，没有很多障碍物阻挡。此外，基站与飞行器的航空通信场景、基站与普通用户/用户与用户在乡村等空旷场景(少障碍物带来的信道稀疏型)也可采用本公开的方法直接做信道估计。
根据一些实施例，所述电子设备实现为飞行器，还包括高度确定单元，被配置为确定所述飞行器当前所处于的飞行高度并提供至所述处理电路，所述处理电路被配置为在判定飞行高度高于预定阈值的情况下，估计所述第一频域范围的通信资源上的信道状态以及估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况。
图23是示例性不对称场景下的通过下行CSI-RS传输确定下行信道的应用实例。其中，gNB指示基站，UE指示无人机或者其它类似的高空飞行设备。
首先，UE侧将飞行高度信息通知给基站侧。
无人机可以通过各种方式来确定飞行高度信息。一般来说是通过超声波传感器(测量与地面的距离，比较少见)或者是气压计(高度会影响大气压的变化)来测量的，而水平位置的座标则由无人机GPS模块来确定。当然，无人机GPS模块也可以提供高度信息，但对于主流的无人机来说，更倾向于使用气压计，因为低成本的GPS的数据刷新率太低，在高速运动的时候数据滞后会导致无人机高度跌落。
根据实施例，基站侧可以通过分析UE所发送的飞行高度信息来判断UE的工作模式。例如，当飞行高度信息低于特定高度阈值时，基站可以认为该UE为普通UE，在此情况下不使用本公开的方法而采用传统方法进行信道估计，另一方面，飞行高度信息大于等于特定高度阈值时，则认为UE属于一种高空飞行设备，例如无人机，而它们之间的通信符合无障碍物的通信场景，则可以应用本公开的实施例来进行信道估计等等。
应指出，此飞行高度信息的发送是可选的。在其它的实现方式中，UE可以通过其他方式来直接告知基站侧其自身为无人机，而在此情况下，基站可以直接采用本公开的实施例来进行信道估计等等，而无需再进行如上所述的判定。
然后，基站在通信系统的第一频域范围的通信资源上承载下行参考信号。
关于参考信号所在的物理资源可以通过各种方式被灵活设置。例如，可以根据资源的可用性等因素被确定。
关于第一频域范围的通信资源可以被利用从而将下行参考信号从基站发送给用户端。应指出，关于第一频域范围的通信资源可通过各种方式被告知用户端。例如，可以通过广播信息、专用信息等通知信息来告知用户端。而且，也可通过与下行参考信号不同的通道被发送给用户端。
作为另外的实施例，关于参考信号所在的物理资源也可通过协议被预先固定，在此情况下物理资源则无需通知给用户，因为用户端已经预先知晓此情况。
UE可以在第一频域范围的通信资源上接收下行参考信号，并且估计第一频域范围的通信资源的信道状态。此估计操作可以如上文所述的本公开的实施例那样操作。
用户侧可以根据所估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来确定下行路径参数，例如如上文所述的本公开的实施例那样，利用估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来估计从基站到用户侧的信道路径状况，由此确定下行路径参数。
然后，用户侧可以将下行路径参数通知给基站侧。
根据另外的实施例，下行路径参数的确定可以在基站侧进行。在此情况下，用户侧可以将所估计的第一频域范围的通信资源的信道状态通知给基站侧，而基站侧可以根据所估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来确定下行路径参数，例如如上文所述的本公开的实施例那样，利用估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来估计从基站到用户侧的信道路径状况，由此确定下行路径参数。
基站侧基于所确定的下行路径参数来恢复通信系统中其它频域范围的通信资源的下行信道状态，如上文所述的本公开的实施例那样。
基站侧可以根据通信系统中各个频域范围的通信资源的下行信道状态确定对该用户设备进行数据传输的下行资源调度、调度编码方案、基带预编码、MU-MIMO用户配对等多天线处理。并且将下行资源指示提供给用户侧。
由此，基站可以通过下行波束对进行下行数据传输。
在非对称场景下，用户设备到基站之间的上行路径估计和传输也可如第一应用实例中参照图20那样那样地执行，只是省去了波束对的确定，这里将不再详细说明。
应指出，飞行器用户设备与基站之间的通信也可能存在信道对称性的情况。在该对称场景下，用户设备与基站之间的上行/下行信道估计和传输也可如第一实施例中参照图21和22描述地那样执行，只是省去了波束对的确定，这里将不再详细说明。
应指出，上述第二应用实例主要是基于飞行器进行描述的。但是应理解，该UE同样可代表空旷场景中的普通用户设备，并且信道估计/传输可以类似的执行，只是此时该用户设备无需提供高度信息而已。
第三应用实例
本公开的实施例还可应用于数据解调过程的情况。本公开提出的信道估计方法可用于解调数据，在此情况下，估计过程中使用的参考信号为解调参考信号(DM-RS)。
以下将结合图24-25来描述应用DMRS的数据解调过程中本公开实施例的信道估计技术的应用。在附图中，gNB指示基站，UE指示用户设备，例如手机。应指出，这仅仅是示例性的，发射机端和接收机端还可以有各种其它实现方式，只要之间进行交互通信即可。
图24是DMRS下行传输的应用实例。
首先，基站将下行资源指示提供到用户端。下行资源指示可通过各种方式被提供，例如DCI。
下行资源可以通过各种方式被灵活设置。例如，可以根据资源的可用性等因素被确定。作为另外的实施例，下行源也可通过协议被预先固定，在此情况下物理资源则无需通知给用户，因为用户端已经预先知晓此情况。
然后，基站在调度的下行数据资源块的部分子载波上承载DMRS，而在其它子载波上承载下行数据。下行数据信号可以通过各种方式被承载传输，例如被PDSCH承载传输。
用户侧可以在指定的下行数据资源块上接收下行数据信号，并且估计部分子载波的信道状态。此估计操作可以如上文所述的本公开的实施例那样操作，即通过从下行数据信号中分析得出作为参考信号的DMRS，然后基于所得出的DMRS来估计部分子载波的信道状态。
用户侧可以根据所估计的部分子载波的信道状态来确定下行路径参数，例如如上文所述的本公开的实施例那样，利用估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来估计从基站到用户侧的信道路径状况，由此确定下行路径参数。
然后，用户侧可以基于所确定的下行路径参数来恢复下行数据资源块上的其它子载波的下行信道状态，如上文所述的本公开的实施例那样。
然后，用户侧可以利用下行数据资源块上的所有子载波的下行信道状态来解调下行数据资源块上的数据。
根据数据解调情况可以进行后续的处理。例如，可能根据数据解调情况进行HARQ(混合自动重传请求)过程。
图25是DMRS上行传输的应用实例。
首先，基站将上行资源指示提供到用户端。上行资源指示可通过各种方式被提供，例如作为包含UL grant的DCI等被提供。
上行资源可以通过各种方式被灵活设置。例如，可以根据资源的可用性等因素被确定。作为另外的实施例，上行源也可通过协议被预先固定，在此情况下物理资源则无需通知给用户，因为用户端已经预先知晓此情况。
然后，用户侧在调度的上行数据资源块的部分子载波上承载DMRS，而在其它子载波上承载上行数据。上行数据信号可以通过各种方式被承载传输，例如被PUSCH承载传输。
基站可以在分配的上行数据资源块上接收上行数据信号，并且估计部分子载波的信道状态。此估计操作可以如上文所述的本公开的实施例那样操作，即通过从上行数据信号中分析得出作为参考信号的DMRS，然后基于所得出的DMRS来估计部分子载波的信道状态。
基站可以根据所估计的部分子载波的信道状态来确定上行路径参数，例如如上文所述的本公开的实施例那样，利用估计的第一频域范围的通信资源的信道状态来估计从基站到用户侧的信道路径状况，由此确定上行路径参数。
然后，基站可以基于所确定的上行路径参数来恢复上行数据资源块上的其它子载波的上行信道状态，如上文所述的本公开的实施例那样。
然后，用户侧可以利用上行数据资源块上的所有子载波的上行信道状态来解调上行数据资源块上的数据。
根据数据解调情况可以进行后续的处理。例如，可能根据数据解调情况进行HARQ(混合自动重传请求)过程。
应指出，上述的应用实例仅仅是示例性的。本公开的实施例在上述应用实例中还可以任何其它适当的方式执行，仍可实现本公开的实施例所获得的有利效果。而且，本公开的实施例同样可应用于其它类似的应用实例，仍可实现本公开的实施例所获得的有利效果。
应当理解，根据本公开实施例的机器可读存储介质或程序产品中的机器可执行指令可以被配置为执行与上述设备和方法实施例相应的操作。当参考上述设备和方法实施例时，机器可读存储介质或程序产品的实施例对于本领域技术人员而言是明晰的，因此不再重复描述。用于承载或包括上述机器可执行指令的机器可读存储介质和程序产品也落在本公开的范围内。这样的存储介质可以包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。
另外，应当理解，上述系列处理和设备也可以通过软件和/或固件实现。在通过软件和/或固件实现的情况下，从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机，例如图26所示的通用个人计算机1300安装构成该软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等等。图26是示出作为本公开的实施例中可采用的信息处理设备的个人计算机的示例结构的框图。在一个例子中，该个人计算机可以对应于根据本公开的上述示例性终端设备。
在图26中，中央处理单元(CPU)1301根据只读存储器(ROM)1302中存储的程序或从存储部分1308加载到随机存取存储器(RAM)1303的程序执行各种处理。在RAM 1303中，也根据需要存储当CPU 1301执行各种处理等时所需的数据。
CPU 1301、ROM 1302和RAM 1303经由总线1304彼此连接。输入/输出接口1305也连接到总线1304。
下述部件连接到输入/输出接口1305：输入部分1306，包括键盘、鼠标等；输出部分1307，包括显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等，和扬声器等；存储部分1308，包括硬盘等；和通信部分1309，包括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器等。通信部分1309经由网络比如因特网执行通信处理。
根据需要，驱动器1310也连接到输入/输出接口1305。可拆卸介质1311比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等根据需要被安装在驱动器1310上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分1308中。
在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质1311安装构成软件的程序。
本领域技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图26所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质1311。可拆卸介质1311的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(包含迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是ROM 1302、存储部分1308中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的设备一起被分发给用户。
本公开的技术能够应用于各种产品。例如，本公开中提到的基站可以被实现为任何类型的演进型节点B(gNB)，诸如宏gNB和小gNB。小gNB可以为覆盖比宏小区小的小区的gNB，诸如微微gNB、微gNB和家庭(毫微微)gNB。代替地，基站可以被实现为任何其他类型的基站，诸如NodeB和基站收发台(Base Transceiver Station，BTS)。基站可以包括：被配置为控制无线通信的主体(也称为基站设备)；以及设置在与主体不同的地方的一个或多个远程无线头端(Remote Radio Head，RRH)。另外，下面将描述的各种类型的终端均可以通过暂时地或半持久性地执行基站功能而作为基站工作。
例如，本公开中提到的终端设备在一些示例中也称为用户设备，可以被实现为移动终端(诸如智能电话、平板个人计算机(PC)、笔记本式PC、便携式游戏终端、便携式/加密狗型移动路由器和数字摄像装置)或者车载终端(诸如汽车导航设备)。用户设备还可以被实现为执行机器对机器(M2M)通信的终端(也称为机器类型通信(MTC)终端)。此外，用户设备可以为安装在上述终端中的每个终端上的无线通信模块(诸如包括单个晶片的集成电路模块)。
以下将参照图27至图30描述根据本公开的示例。
[关于基站的示例]
应当理解，本公开中的基站一词具有其通常含义的全部广度，并且至少包括被用于作为无线通信系统或无线电系统的一部分以便于通信的无线通信站。基站的例子可以例如是但不限于以下：基站可以是GSM系统中的基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC)中的一者或两者，可以是WCDMA系统中的无线电网络控制器(RNC)和Node B中的一者或两者，可以是LTE和LTE-Advanced系统中的eNB，或者可以是未来通信系统中对应的网络节点(例如可能在5G通信系统中出现的gNB，eLTE eNB等等)。本公开的基站中的部分功能也可以实现为在D2D、M2M以及V2V通信场景下对通信具有控制功能的实体，或者实现为在认知无线电通信场景下起频谱协调作用的实体。
第一示例
图27是示出可以应用本公开内容的技术的gNB的示意性配置的第一示例的框图。gNB 1400包括多个天线1410以及基站设备1420。基站设备1420和每个天线1410可以经由RF线缆彼此连接。在一种实现方式中，此处的gNB 1400(或基站设备1420)可以对应于上述电子设备300A、1300A和/或1500B。
天线1410中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在多输入多输出(MIMO)天线中的多个天线元件)，并且用于基站设备1420发送和接收无线信号。如图27所示，gNB 1400可以包括多个天线1410。例如，多个天线1410可以与gNB 1400使用的多个频段兼容。
基站设备1420包括控制器1421、存储器1422、网络接口1423以及无线通信接口1425。
控制器1421可以为例如CPU或DSP，并且操作基站设备1420的较高层的各种功能。例如，控制器1421根据由无线通信接口1425处理的信号中的数据来生成数据分组，并经由网络接口1423来传递所生成的分组。控制器1421可以对来自多个基带处理器的数据进行捆绑以生成捆绑分组，并传递所生成的捆绑分组。控制器1421可以具有执行如下控制的逻辑功能：该控制诸如为无线资源控制、无线承载控制、移动性管理、接纳控制和调度。该控制可以结合附近的gNB或核心网节点来执行。存储器1422包括RAM和ROM，并且存储由控制器1421执行的程序和各种类型的控制数据(诸如终端列表、传输功率数据以及调度数据)。
网络接口1423为用于将基站设备1420连接至核心网1424的通信接口。控制器1421可以经由网络接口1423而与核心网节点或另外的gNB进行通信。在此情况下，gNB1400与核心网节点或其他gNB可以通过逻辑接口(诸如S1接口和X2接口)而彼此连接。网络接口1423还可以为有线通信接口或用于无线回程线路的无线通信接口。如果网络接口1423为无线通信接口，则与由无线通信接口1425使用的频段相比，网络接口1423可以使用较高频段用于无线通信。
无线通信接口1425支持任何蜂窝通信方案(诸如长期演进(LTE)和LTE-先进)，并且经由天线1410来提供到位于gNB 1400的小区中的终端的无线连接。无线通信接口1425通常可以包括例如基带(BB)处理器1426和RF电路1427。BB处理器1426可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行层(例如L1、介质访问控制(MAC)、无线链路控制(RLC)和分组数据汇聚协议(PDCP))的各种类型的信号处理。代替控制器1421，BB处理器1426可以具有上述逻辑功能的一部分或全部。BB处理器1426可以为存储通信控制程序的存储器，或者为包括被配置为执行程序的处理器和相关电路的模块。更新程序可以使BB处理器1426的功能改变。该模块可以为插入到基站设备1420的槽中的卡或刀片。可替代地，该模块也可以为安装在卡或刀片上的芯片。同时，RF电路1427可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线1410来传送和接收无线信号。虽然图27示出一个RF电路1427与一根天线1410连接的示例，但是本公开并不限于该图示，而是一个RF电路1427可以同时连接多根天线1410。
如图27所示，无线通信接口1425可以包括多个BB处理器1426。例如，多个BB处理器1426可以与gNB 1400使用的多个频段兼容。如图27所示，无线通信接口1425可以包括多个RF电路1427。例如，多个RF电路1427可以与多个天线元件兼容。虽然图27示出其中无线通信接口1425包括多个BB处理器1426和多个RF电路1427的示例，但是无线通信接口1425也可以包括单个BB处理器1426或单个RF电路1427。
第二示例
图28是示出可以应用本公开内容的技术的gNB的示意性配置的第二示例的框图。gNB 1530包括多个天线1540、基站设备1550和RRH 1560。RRH 1560和每个天线1540可以经由RF线缆而彼此连接。基站设备1550和RRH 1560可以经由诸如光纤线缆的高速线路而彼此连接。在一种实现方式中，此处的gNB 1530(或基站设备1550)可以对应于上述电子设备300A、1300A和/或1500B。
天线1540中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)并且用于RRH 1560发送和接收无线信号。如图28所示，gNB 1530可以包括多个天线1540。例如，多个天线1540可以与gNB 1530使用的多个频段兼容。
基站设备1550包括控制器1551、存储器1552、网络接口1553、无线通信接口1555以及连接接口1557。控制器1551、存储器1552和网络接口1553与参照图27描述的控制器1421、存储器1422和网络接口1423相同。
无线通信接口1555支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且经由RRH1560和天线1540来提供到位于与RRH 1560对应的扇区中的终端的无线通信。无线通信接口1555通常可以包括例如BB处理器1556。除了BB处理器1556经由连接接口1557连接到RRH 1560的RF电路1564之外，BB处理器1556与参照图27描述的BB处理器1426相同。如图28所示，无线通信接口1555可以包括多个BB处理器1556。例如，多个BB处理器1556可以与gNB1530使用的多个频段兼容。虽然图28示出其中无线通信接口1555包括多个BB处理器1556的示例，但是无线通信接口1555也可以包括单个BB处理器1556。
连接接口1557为用于将基站设备1550(无线通信接口1555)连接至RRH 1560的接口。连接接口1557还可以为用于将基站设备1550(无线通信接口1555)连接至RRH 1560的上述高速线路中的通信的通信模块。
RRH 1560包括连接接口1561和无线通信接口1563。
连接接口1561为用于将RRH 1560(无线通信接口1563)连接至基站设备1550的接口。连接接口1561还可以为用于上述高速线路中的通信的通信模块。
无线通信接口1563经由天线1540来传送和接收无线信号。无线通信接口1563通常可以包括例如RF电路1564。RF电路1564可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线1540来传送和接收无线信号。虽然图28示出一个RF电路1564与一根天线1540连接的示例，但是本公开并不限于该图示，而是一个RF电路1564可以同时连接多根天线1540。
如图28所示，无线通信接口1563可以包括多个RF电路1564。例如，多个RF电路1564可以支持多个天线元件。虽然图28示出其中无线通信接口1563包括多个RF电路1564的示例，但是无线通信接口1563也可以包括单个RF电路1564。
[关于用户设备的示例]
第一示例
图29是示出可以应用本公开内容的技术的智能电话1600的示意性配置的示例的框图。智能电话1600包括处理器1601、存储器1602、存储装置1603、外部连接接口1604、摄像装置1606、传感器1607、麦克风1608、输入装置1609、显示装置1610、扬声器1611、无线通信接口1612、一个或多个天线开关1615、一个或多个天线1616、总线1617、电池1618以及辅助控制器1619。在一种实现方式中，此处的智能电话1600(或处理器1601)可以对应于上述终端设备300B和/或1500A。
处理器1601可以为例如CPU或片上系统(SoC)，并且控制智能电话1600的应用层和另外层的功能。存储器1602包括RAM和ROM，并且存储数据和由处理器1601执行的程序。存储装置1603可以包括存储介质，诸如半导体存储器和硬盘。外部连接接口1604为用于将外部装置(诸如存储卡和通用串行总线(USB)装置)连接至智能电话1600的接口。
摄像装置1606包括图像传感器(诸如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS))，并且生成捕获图像。传感器1607可以包括一组传感器，诸如测量传感器、陀螺仪传感器、地磁传感器和加速度传感器。麦克风1608将输入到智能电话1600的声音转换为音频信号。输入装置1609包括例如被配置为检测显示装置1610的屏幕上的触摸的触摸传感器、小键盘、键盘、按钮或开关，并且接收从用户输入的操作或信息。显示装置1610包括屏幕(诸如液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)显示器)，并且显示智能电话1600的输出图像。扬声器1611将从智能电话1600输出的音频信号转换为声音。
无线通信接口1612支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且执行无线通信。无线通信接口1612通常可以包括例如BB处理器1613和RF电路1614。BB处理器1613可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行用于无线通信的各种类型的信号处理。同时，RF电路1614可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线1616来传送和接收无线信号。无线通信接口1612可以为其上集成有BB处理器1613和RF电路1614的一个芯片模块。如图29所示，无线通信接口1612可以包括多个BB处理器1613和多个RF电路1614。虽然图29示出其中无线通信接口1612包括多个BB处理器1613和多个RF电路1614的示例，但是无线通信接口1612也可以包括单个BB处理器1613或单个RF电路1614。
此外，除了蜂窝通信方案之外，无线通信接口1612可以支持另外类型的无线通信方案，诸如短距离无线通信方案、近场通信方案和无线局域网(LAN)方案。在此情况下，无线通信接口1612可以包括针对每种无线通信方案的BB处理器1613和RF电路1614。
天线开关1615中的每一个在包括在无线通信接口1612中的多个电路(例如用于不同的无线通信方案的电路)之间切换天线1616的连接目的地。
天线1616中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)，并且用于无线通信接口1612传送和接收无线信号。如图29所示，智能电话1600可以包括多个天线1616。虽然图29示出其中智能电话1600包括多个天线1616的示例，但是智能电话1600也可以包括单个天线1616。
此外，智能电话1600可以包括针对每种无线通信方案的天线1616。在此情况下，天线开关1615可以从智能电话1600的配置中省略。
总线1617将处理器1601、存储器1602、存储装置1603、外部连接接口1604、摄像装置1606、传感器1607、麦克风1608、输入装置1609、显示装置1610、扬声器1611、无线通信接口1612以及辅助控制器1619彼此连接。电池1618经由馈线向图29所示的智能电话1600的各个块提供电力，馈线在图中被部分地示为虚线。辅助控制器1619例如在睡眠模式下操作智能电话1600的最小必需功能。
第二示例
图30是示出可以应用本公开内容的技术的汽车导航设备1720的示意性配置的示例的框图。汽车导航设备1720包括处理器1721、存储器1722、全球定位系统(GPS)模块1724、传感器1725、数据接口1726、内容播放器1727、存储介质接口1728、输入装置1729、显示装置1730、扬声器1731、无线通信接口1733、一个或多个天线开关1736、一个或多个天线1737以及电池1738。在一种实现方式中，此处的汽车导航设备1720(或处理器1721)可以对应于上述终端设备300B和/或1500A。
处理器1721可以为例如CPU或SoC，并且控制汽车导航设备1720的导航功能和另外的功能。存储器1722包括RAM和ROM，并且存储数据和由处理器1721执行的程序。
GPS模块1724使用从GPS卫星接收的GPS信号来测量汽车导航设备1720的位置(诸如纬度、经度和高度)。传感器1725可以包括一组传感器，诸如陀螺仪传感器、地磁传感器和空气压力传感器。数据接口1726经由未示出的终端而连接到例如车载网络1741，并且获取由车辆生成的数据(诸如车速数据)。
内容播放器1727再现存储在存储介质(诸如CD和DVD)中的内容，该存储介质被插入到存储介质接口1728中。输入装置1729包括例如被配置为检测显示装置1730的屏幕上的触摸的触摸传感器、按钮或开关，并且接收从用户输入的操作或信息。显示装置1730包括诸如LCD或OLED显示器的屏幕，并且显示导航功能的图像或再现的内容。扬声器1731输出导航功能的声音或再现的内容。
无线通信接口1733支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且执行无线通信。无线通信接口1733通常可以包括例如BB处理器1734和RF电路1735。BB处理器1734可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行用于无线通信的各种类型的信号处理。同时，RF电路1735可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线1737来传送和接收无线信号。无线通信接口1733还可以为其上集成有BB处理器1734和RF电路1735的一个芯片模块。如图30所示，无线通信接口1733可以包括多个BB处理器1734和多个RF电路1735。虽然图30示出其中无线通信接口1733包括多个BB处理器1734和多个RF电路1735的示例，但是无线通信接口1733也可以包括单个BB处理器1734或单个RF电路1735。
此外，除了蜂窝通信方案之外，无线通信接口1733可以支持另外类型的无线通信方案，诸如短距离无线通信方案、近场通信方案和无线LAN方案。在此情况下，针对每种无线通信方案，无线通信接口1733可以包括BB处理器1734和RF电路1735。
天线开关1736中的每一个在包括在无线通信接口1733中的多个电路(诸如用于不同的无线通信方案的电路)之间切换天线1737的连接目的地。
天线1737中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)，并且用于无线通信接口1733传送和接收无线信号。如图30所示，汽车导航设备1720可以包括多个天线1737。虽然图30示出其中汽车导航设备1720包括多个天线1737的示例，但是汽车导航设备1720也可以包括单个天线1737。
此外，汽车导航设备1720可以包括针对每种无线通信方案的天线1737。在此情况下，天线开关1736可以从汽车导航设备1720的配置中省略。
电池1738经由馈线向图30所示的汽车导航设备1720的各个块提供电力，馈线在图中被部分地示为虚线。电池1738累积从车辆提供的电力。
本公开内容的技术也可以被实现为包括汽车导航设备1720、车载网络1741以及车辆模块1742中的一个或多个块的车载系统(或车辆)1740。车辆模块1742生成车辆数据(诸如车速、发动机速度和故障信息)，并且将所生成的数据输出至车载网络1741。
以上参照附图描述了本公开的示例性实施例，但是本公开当然不限于以上示例。本领域技术人员可在所附权利要求的范围内得到各种变更和修改，并且应理解这些变更和修改自然将落入本公开的技术范围内。
例如，在以上实施例中包括在一个单元中的多个功能可以由分开的装置来实现。替选地，在以上实施例中由多个单元实现的多个功能可分别由分开的装置来实现。另外，以上功能之一可由多个单元来实现。无需说，这样的配置包括在本公开的技术范围内。
在该说明书中，流程图中所描述的步骤不仅包括以所述顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行地或单独地而不是必须按时间序列执行的处理。此外，甚至在按时间序列处理的步骤中，无需说，也可以适当地改变该顺序。
虽然已经详细说明了本公开及其优点，但是应当理解在不脱离由所附的权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本公开实施例的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (20)

1.一种用于无线通信系统的接收机端的电子设备，包括：
处理电路，被配置为：
基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，其中，所述参考信号分布在所述通信系统的低频通信资源中，所述通信系统的频域资源被划分为多个正交的频域范围；并且
利用已估计的低频通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况；
其中，所述发射机到所述接收机在高频通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述参考信号在所述低频通信资源中相隔预定的间隔被分布。
3.如权利要求2所述的电子设备，其中，所述预定的间隔是基于信道的最大时延扩展和通信系统中相邻通信资源的频域间隔被确定的。
4.如权利要求1-3中任一项所述的电子设备，其中，携带参考信号的子载波中的相邻子载波之间的预定的间隔的上限由信道的最大时延扩展和子载波的系统频率间隔决定。
5.如权利要求1-4中任一项所述的电子设备，其中，包含参考信号的子载波数目是基于信道估计的精度以及包含参考信号的子载波预期所占的低频通信资源的总带宽被确定的。
6.如权利要求1-5中任一项所述的电子设备，其中，所述信道路径状况包括路径数、每条路径的相位参数以及每条路径的强度参数中的至少一者。
7.如权利要求6所述的电子设备，其中，基于已估计的低频通信资源的信道状态的数据的频谱来估计路径数和每条路径的相位参数。
8.如权利要求7所述的电子设备，其中所述路径数对应于该数据的频谱中的高于预定阈值的峰值的数目，并且每条路径的相位参数基于与该路径对应的峰值的频谱被确定。
9.如权利要求7或8所述的电子设备，其中根据所述已估计的低频通信资源的信道状态、所述路径数和所述每条路径的相位参数来估计每条路径的强度参数。
10.如权利要求9所述的电子设备，其中通过求解由所述已估计的子载波的信道状态、所述路径数和所述每条路径的相位参数、根据多径信道模型建立的关于每条路径的强度参数的线性方程组，来估计每条路径的强度参数。
11.如权利要求1-10中任一项所述的电子设备，其中，进一步利用至少分布在一个时隙上的参考信号来联合估计包含所述参考信号的子载波的信道状态。
12.如权利要求11所述的电子设备，其中，
其中至少分布在一个时隙上的参考信号的分布为以下中的至少一者：
在特定时隙中所述参考信号分布于整个传输频带，并且在除了所述特定时隙之外的其余时隙中所述参考信号只分布于部分频带范围内，并且
其中利用在所述特定时隙中的参考信号来估计路径数与每条路径的相位参数和强度参数，并且在紧邻所述特定时隙之后的时隙中，利用之前所估计的路径数与每条路径的相位参数来更新每条路径的强度参数。
13.如权利要求11所述的电子设备，其中，
在所有的时隙中，参考信号均只分布在部分频带范围内上
14.一种用于无线通信系统的发射机端的电子设备，包括：
处理电路，被配置为：
确定将参考信号仅布置于所述通信系统的低频通信资源中；以及
通过所述低频通信资源将参考信号发送至接收机端，
其中，所述通信系统的频域资源被划分为多个正交的频域范围，
其中，所述发射机端到所述接收机端的信道路径状况是利用基于参考信号估计的低频通信资源的信道状态被估计得出的，并且
其中，所述发射机到所述接收机在高频通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
15.如权利要求14所述的电子设备，其中，所述参考信号在频域上相隔预定的间隔被分布。
16.如权利要求15所述的电子设备，其中，所述预定的间隔是基于信道的最大时延扩展和子载波间隔被确定的。
17.一种用于无线通信系统的接收机端的方法，包括：
基于来自发射机端的参考信号来估计携带所述参考信号的通信资源上的信道状态，其中，所述参考信号分布在所述通信系统的低频通信资源中，所述通信系统的频域资源被划分为多个正交的频域范围；并且
利用已估计的低频通信资源的信道状态，估计所述发射机到所述接收机的信道路径状况；
其中，所述发射机到所述接收机在高频通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
18.一种用于无线通信系统的发射机端的方法，包括：
确定将参考信号仅布置于所述通信系统的低频通信资源中；以及
通过所述低频通信资源将参考信号发送至接收机端，
其中，所述通信系统的频域资源被划分为多个正交的频域范围，
其中，所述发射机端到所述接收机端的信道路径状况是利用基于参考信号估计的低频通信资源的信道状态被估计得出的，并且
其中，所述发射机到所述接收机在高频通信资源上的信道状态由所估计的信道路径状况来得出。
19.一种非暂态计算机存储介质，存储有指令，所述指令在被执行时使得设备执行根据权利要求17或18所述的方法。
20.一种用于无线通信系统的设备，包括：
处理器，以及
非暂态计算机存储介质，存储有指令，所述指令在被执行时使得处理器执行根据权利要求17或18所述的方法。
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