CN1543103B - 多个天线的正交频分复用系统中的信道估计的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种在使用多个天线的OFDM(正交频分复用)系统中进行信道估计的装置和方法，以及一种在OFDM系统中通过使用所接收的副载波来进行信道估计的方法，其中所述OFDM系统用于接收一个具有培训码元副载波和另一个不具有培训码元的副载波，该方法包括以下步骤：a)不同地设定与具有培训码元的副载波的可靠性相关的加权和与不具有培训码元的副载波的可靠性相关的加权，b)测量与所接收的单个副载波相关的信道估计误差，以及c)通过使用所测量的信道估计误差和所设定的加权来进行信道估计。

Description

多个天线的正交频分复用系统中的信道估计的装置和方法

技术领域

本发明通常涉及一种通过使用多个发送/接收天线来发送数据的移动通信系统，尤其涉及一种在多个接收天线中准确地进行信道估计的装置和方法。

背景技术

发射机和接收机之间存在的各种障碍所引起的多径干扰影响了无线信道中传输的信号。具有多路径的无线信道带有最大延迟扩展特性和最大信号传输周期特性。如果信号传输周期大于最大延迟扩展时间，连续的信号之间就不会有干扰，并且信道的频域特性就会被设定为频率非选择性衰减。但是，在通过使用宽带信号来传输数据的高速传输系统中，信号传输周期小于最大延迟扩展时间，从而导致码间干扰影响了连续的信号之间的信号干扰，进而影响了所接收的信号。这样，信道的频域特性就被设定为频率选择性衰减。一种采用相干调制方案的单载波传输方法通过利用均衡器来解决上述的码间干扰。数据传输速度越高，码间干扰引起的信号失真越大。而信号失真越大，均衡器越复杂。最近主张采用OFDM(正交频分复用)系统来解决上述单载波传输方法中所使用的均衡器的问题。

OFDM方案被典型地定义为将TDM(时分接入，Time Division Access)技术和FDM(频分接入，Frequency Division Access)技术相结合的两维存取方案。因此，当通过使用OFDM方案来传输数据时，将单个OFDM码元分别加载到副载波上以在预定的子信道上传输。

所述OFDM方案具有较高的谱效率，因为子信道频谱在相互重叠的同时也相互正交。并且所述OFDM方案能通过有效的数字结构来实现调制/解调单元，因为OFDM调制/解调是通过IFFT(快速傅里叶逆变换)和FFT(快速傅里叶变换)来实现的。而且，所述OFDM方案十分适用于当今欧洲的数字广播传输以及大容量无线通信系统标准中所规定的高速数据传输，例如，IEEE802.11a、IEEE802.16a、或IEEE 802.16b等。

用作MCM(多载波调制)的OFDM方案将串行进入的码元流转换为并行码元流，将并行码元流调制到多个相互正交的副载波，并且传输多个副载波。

上述MCM系统最先被应用于五十年代后期军队中的高频无线通信中，并且在70年代后期对用于在多个正交副载波之间进行重叠的OFDM方案进行了首次研究.该OFDM方案必须在多个载波间实现正交调制，从而限制系统应用.但是，可知能够通过使用DFT(离散傅里叶变换)有效地处理基于OFDM方案的调制/解调，并且很多开发人员已对OFDM方案进行了深入的研究.使用防护间隔以及用于插入循环前缀防护间隔的方法对本领域的技术人员来说是公知的，从而大大减少了多路径和延迟扩展给系统带来的消极影响.因此，OFDM系统被广泛地应用于数字传输技术中，例如，DAB(数字音频广播)、数字TV、W-LAN(无线局域网)、以及W-ATM(无线异步传输方式).尤其是，虽然OFDM方案的使用由于其硬件的复杂性受到了限制，但是可以通过诸如FFT和IFFT等的数字信号处理技术实现所述OFDM方案.虽然OFDM方案跟传统的FDM(频分复用)方案相似，但是，因为它传输了多个相互正交的副载波，所以OFDM方案可以在高速数据传输中获得最佳传输效率，.而且，OFDM方案具有较高的频率使用效率并且可以很好地抵抗多径衰减，从而可以得到高速数据传输期间的最佳频率使用效率.特别是由于OFDM方案使用重叠的频谱，所以OFDM方案可以有效地使用频率，很好地抵抗频率选择性衰减和多径衰减，并且可以通过使用防护间隔来减少码间干扰，以及提供由简单硬件构成的均衡器.而且，OFDM方案能很好的抵抗脉冲噪音，从而被广泛地应用于通信系统结构.

图1是基于OFDM方案的传统移动通信系统的方框图。参照图1，将输入比特，即二元信号，应用到信道编码器100。信道编码器100对输入比特进行编码，并输出编码码元。将编码码元应用到S/P(串行/并行)转换器105。所述S/P转换器105将所接收的串行编码码元转换成并行编码码元，并且将并行编码码元传输给调制器110。调制器110通过码元映射集映射所接收的编码码元，并输出所映射的码元。调制器110可以采用多种调制方案，例如，QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等。根据单个调制方案来规定码元中所包含的比特数。QPSK调制方案是由2比特组成，8PSK调制方案是由3比特组成，16QAM调制方案是由4比特组成，以及64QAM调制方案是由6比特组成。将从调制器110中生成的调制码元应用到IFFT单元115。将从IFFT单元115中生成的IFFT-调制码元提供给P/S(并行/串行)转换器120，并且所述P/S转换器120输出串行格式码元。通过发送天线125发送串行格式码元。

在接收天线130接收从发送天线125所发送的码元。通过S/P转换器135将在接收天线130所接收的码元转换成并行格式码元。将并行格式码元传输给FFT单元140。对在FFT单元130中所接收到的接收信号进行FFT处理以提供给解调器145。解调器145跟调制器110一样具有一个信号映射集，并且，根据码元映射集将解扩的码元转换为二元比特码元。也就是说，解调方案是由调制方案所决定的。解调器145所解调的二元码元是信道估计器150进行信道估计用的。信道估计器150对发送天线125在发送数据时产生的各种情况进行估计，从而有效地接收数据。通过P/S转换器155将使用信道估计器150进行信道估计的二元码元转换成串行格式码元，然后通过解码器160进行解码。对提供给信道解码器160的二元码元进行解码，从而从信道解码器160生成二元比特。

图2是基于OFDM方案，通过使用多个发送/接收天线来发送/接收数据的移动通信系统的方框图。但是，在描述上述移动通信系统之前，在下文中将先详细描述使用一个发送/接收天线来发送/接收数据的移动通信系统。

等式1

y(n)＝x(n)h(n)+n(n)

参见等式1，y(n)表示接收天线在时间“N”所接收的数据，x(n)表示发送天线在时间“N”发送的数据，h(n)表示在特定时间“N”从发送天线所生成的数据的传输信道环境影响的指数，以及n(n)表示在时间“N”产生的噪音。为了便于描述本发明，在此忽略噪音的影响。

如等式1所示，接收端应该预先知道h(n)的值以得到正确的数据。因此，移动通信系统的发送/接收端以可以识别h(n)的值的方式传输预知的数据。该预知的数据被称为培训码元。倘若识别了h(n)的值，移动通信系统的接收端就能够正确地识别从发送端所发送的数据。

如图2所示，多个发送天线220、222和224中的每个发送天线通过使用具有特定频率的多个副载波来发送数据.通过使用多个发送/接收天线，将多个副载波分配给基于使用多个发送/接收天线的OFDM的移动通信系统中的多个发送天线220、222和224.

调制器200、202和204调制所接收的码元，并且将所调制的码元传输给IFFT单元210、212和214。IFFT单元210、212和214对所接收的码元进行IFFT-调制，并且通过单个发送天线220、222和224发送进行过IFFT-调制的码元。在接收天线230、232和234接收由发送天线220、222和224发送的数据。FFT单元240、242和244对在接收天线230、232和234所接收的数据进行FFT-调制，然后传输给解调器250、252和254。信道估计器260、262和264对解调器250、252和254所解调的码元进行信道估计。

单个接收天线230、232和234接收从每个发送天线220、222和224所发送的数据。更详细地说，接收天线230接收从发送天线220、222和224所发送的数据，接收天线232接收从发送天线220、222和224所发送的数据，并且接收天线234接收从发送天线220、222和224所发送的数据。

将具有分配给发送天线的特定频率的单个副载波分配给不同的发送天线。如果可分配的副载波数目是“A”，而发送天线的数目是“B”，通常将副载波的A/B数目分配给一个用于发送培训码元的发送天线。

等式2

$x^p\left(n\right)={[0...0x_1^p{x}_2^p...x_{N_a}^{p}0x_{N_a+1}^p...x_{2N_a-1}^p{x}_{2N_a}^{p}0...0]}^T$

在等式2中体现了分配给基于OFDM移动通信系统的副载波。参见等式2，x^p(n)表示在第N时间从具有K载波的基于OFDM系统中的第P天线所发送的培训码元。所述培训码元是在系统的发送/接收端所识别的用于进行信道估计的码元，将所述培训码元加载在具有特定频率的副载波上以进行发送。如图2所示，不是所有的副载波都是可分配的，只有部分副载波是可分配的。具有直流分量的中间载波和两端载波不被分配给发送天线220、222和224。因此，可分配给培训码元的副载波的数目是2N_α。假设发送天线的数目是N_t，则将发送N_α个培训码元的副载波分配给一个发送天线。

等式3

2N_α＝N_cN_t

因此，将培训码元分配给单个发送天线，并且通过副载波发送所分配的培训码元。

等式4

0≤p≤N_t-1，1≤i≤N_cN_t

其中x_i ^p表示第P培训码元组中包含的培训码元，N_t表示天线的数目或培训码元组的数目，c_i表示量值的任意复数，m表示小于N_c的整数，并且N_c表示分配给一个发送天线的培训码元的数目。

当将三个发送天线应用于等式4时，图3是说明通过这三个发送天线发送培训码元的视图.参见图3，单个发送天线不在虚载波区和DC载波区发送数据.根据等式4，单个发送天线将培训码元加载在特定频率的副载波上，并且发送加载在副载波上的培训码元.如果具有特定频率的培训码元的数目是12，第一发送天线发送第一培训码元、第四培训码元、第七培训码元和第十培训码元.第二发送天线发送第二培训码元、第五培训码元、第八培训码元和第十一培训码元.第三发送天线发送第三培训码元、第六培训码元、第九培训码元和第十二培训码元.在特定时间，通过单个发送天线发送的一组培训码元称为培训码元组.将所述培训码元组提供给如图2所示的单个调制器，下文将结合发送天线一起描述该培训码元组.

通过单个传输路径(即，信道)，在多个接收天线接收通过多个发送天线所发送的培训码元。单个接收天线接收从发送天线所接收的培训码元。因此，接收天线必须估计通过发送天线来发送培训码元的信道的状态信息。

表1

表1表示了在用于从发送天线接收培训码元的单个接收天线所测量的信道估计值。h11的值是通过使用从发送天线1所接收的培训码元在接收天线1所测量的信道估计值。hNM的值是通过使用从发送天线N所接收的培训码元在接收天线M所测量的信道估计值。表1示出了在特定时间点所产生的各种值。所述信道估计值可以通过两维矩阵来表示。在特定时间通过这种两维矩阵来表示的信道估计值被称为空间信道矩阵。如表1所示，接收天线必须测量与多个发送天线有关的信道估计值。特定接收天线所测量的信道估计值多次测量所述培训码元以减少噪音的影响。这样，单个发送天线将由相同培训码元所组成的培训码元组传输给接收天线。

表2

参照上述表2，特定发送天线将相同的培训码元组发送给接收天线以测量信道估计值。需要注意的是，培训码元组并不是一个培训码元，而是根据等式4，由多个具有特定频率的培训码元所组成的。

单个接收天线接收从发送天线所发送的培训码元组，并且根据所接收的培训码元的值进行信道估计.所述接收天线重复进行信道估计.仅从特定频率载波中得到在接收天线所正确测量的信道估计，其中所述特定频率载波具有从发送天线所加载的培训码元.在接收天线不能识别与从发送天线中所去载的特定频率有关的副载波的其他信道估计值.

在具有三个发送天线和12副载波的系统中，所述三个发送天线中的第一发送天线将培训码元加载到第一副载波、第四副载波、第七副载波和第十副载波上。接收天线从第一发送天线接收所述第一副载波、第四副载波、第七副载波和第十副载波，并且通过使用所接收的副载波来测量单个信道路径的信道估计值。但是，接收天线不可能对第二副载波、第三副载波、第五副载波、第六副载波、第八副载波、第九副载波、第十一副载波和第十二副载波进行信道估计。

为了解决这个问题，最近已经提出了一种内插法，所述内插法通过使用具有培训码元的其他副载波的信道估计值来估计不具有培训码元的副载波的信道。但是，这样的话，培训码元将不被分配给边缘副载波区，这将导致内插法无效并且增大信道估计误差。图4A～4B说明了使用传统的内插法的信道估计结果。参见图4A～4B，通过四个发送天线来发送培训码元，开且信道估计误差在两个边缘副载波区增大。因此，就需要有一种甚至在副载波区不具有培训码元的情况下也能进行准确的信道估计的方法。

发明内容

因此，考虑到以上的问题设计了本发明。本发明的一个目的是提供一种甚至在不具有培训码元的副载波区也能准确估计信道的装置和方法。

本发明的另一个目的是提供一种根据副载波的可靠性将不同的加权分配给单个副载波，从而准确估计信道装置和方法。

本发明的另一个目的是提供一种通过最小化信道估计误差来准确接收由发送端发送的数据的装置和方法。

根据本发明的一个方面，可以通过以下方法实现上述目的：将多个培训码元分组为多个培训码元组以执行对应于至少两个发送天线的信道估计、将培训码元组中包含的单个培训码元加载到副载波上、并且在通过使用至少两个发送天线发送数据的OFDM(正交频分复用)系统中发送加载在副载波上的培训码元，所述方法包括步骤：a)接收多个培训码元组；以及b)在预定的时间间隔，使用至少两个发送天线中的一个发送天线来仅发送一次所接收的培训码元组。

根据本发明的另一个方面，提供一种在OFDM(正交频分复用)系统中通过使用所接收的副载波来进行信道估计的方法，其中所述OFDM系统用于接收具有培训码元的副载波和不具有培训码元的副载波，所述方法包括步骤：a)不同地设定与具有培训码元的副载波的可靠性相关的加权和与不具有培训码元的副载波的可靠性相关的加权；b)测量与所接收的单个副载波相关的信道估计误差；以及c)通过使用所测量的信道估计误差和所设定的加权来进行信道估计。

根据本发明的另一个方面，提供了一种装置，其将多个培训码元分组为多个培训码元组以进行对应于至少两个发送天线的信道估计、所述装置将培训码元组中包含的单个培训码元加载到副载波上、并且在通过使用至少两个发送天线的发送数据的OFDM(正交频分复用)系统中发送加载于副载波上的培训码元，所述装置包括：分配器，用于在预定的时间间隔，使用至少两个发送天线中的一个发送天线来仅分配一次所接收的培训码元组；以及至少两个发送天线，用于发送从分配器接收到的培训码元组.

附图说明

通过下面结合附图所进行的详细描述，本发明的上述目的、特征及优势可以得到更清楚的理解，其中：

图1是基于OFDM方案的传统移动通信系统的方框图；

图2是使用多个发送/接收天线的基于OFDM方案的移动通信系统的方框图；

图3是用于说明通过三个发送天线来发送培训码元的视图；

图4A示出了其中没有从四个发送天线中的第一和第二发送天线接收培训码元的副载波区域的信道误差；

图4B示出了其中没有从四个发送天线中的第三和第四发送天线接收培训码元的副载波区域的信道误差；

图5是根据本发明的优选实施例的使用多个发送/接收天线的基于OFDM方案的移动通信系统的方框图；

图6示出了根据本发明的信道估计误差和传统的信道估计误差之间差别的视图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在所述附图中，即使是在不同的附图中也采用相同的附图标记表示相同或相似的元件。在以下的描述中，将省略对已知功能和结构的详细描述，因为它们加入其中会导致本发明的主题不清楚。

图5是根据本发明的优选实施例，使用多个发送/接收天线的基于OFDM方案的移动通信系统的方框图。参见图5，发送端包括：分配器500，多个调制器510、512和514，多个IFFT单元520、522和524，以及多个发送天线530、532和534。接收端包括：多个接收天线540、542和544，多个FFT单元550、552和554，多个解调器560、562和564，以及多个信道估计器570、572和574。虽然图5中所示的信道估计器的数目与解调器的数目相等，但是一个信道估计器可以进行与所有信道有关的信道估计。但是，为了便于描述和更好地理解本发明，就假设本发明包括多个信道估计器。

将多个培训码元组应用于分配器500。培训码元组的数目和发送天线的数目相等。以下，将首先描述培训码元组，然后再详细描述分配器的功能。

假设如等式2所示的基于OFDM方案的移动通信系统中使用的副载波的数目是“K”，并且K个副载波中实际可分配给系统的副载波的数目是2N_α。假设发送天线的数目是N_t，则仅通过一个发送天线来发送培训码元的副载波的数目是N_c。将仅分配给一个发送天线的副载波顺序地依次地分配给多个发送天线，而不是分配给连续的副载波。以下将详细描述分配给发送天线的用于发送培训码元的副载波。等式4描述了培训码元的量值，但是为了便于描述和更好地理解本发明，以下的描述仅涉及存在培训码元的情况。如果培训码元具有特定的量值，本发明中使用预定值1。如果培训码元不具有特定的量值，本发明中就使用预定值0。

假设发送天线的数目是4，并且可分配的副载波的数目是64(即，副载波1至副载波64)，那么就创建四组培训码元组，并且所述四组培训码元组中的每组由16个培训码元组成.

培训码元组1：副载波数目＝4a+1(0≤a≤15)；

培训码元组2：副载波数目＝4a+2(0≤a≤15)；

培训码元组3：副载波数目＝4a+3(0≤a≤15)；以及

培训码元组4：副载波数目＝4a+4(0≤a≤15)；

将以上培训码元组应用于分配器500。分配器500将所接收的特定培训码元组顺序地传输给预定传输时间单元中的多个调制器510、512和514。这样，分配器500存储所接收的培训码元组，并且将所存储的培训码元组在预定传输时间单元中顺序地传输给多个调制器510、512和514。而且，分配器500接收预定传输时间单元中的培训码元组，并且将所接收的培训码元组传输给多个调制器510、512和514。这样，分配器500是将培训码元组而不是先前所传输的培训码元组传输给特定调制器。下列表3表示了通过使用分配器500在预定传输时间单元中传输给多个调制器510、512和514的培训码元组。

表3

参照上述表3，调制器1在传输时间T1传输培训码元组1，在传输时间T2传输培训码元组2，在传输时间T3传输培训码元组3，并且在传输时间T4传输培训码元组4。分配器将四次传输所接收的每组传输码元组传输给一个特定的调制器。

调制器510、512和514调制所接收的培训码元，并且将所调制的培训码元传输给IFFT单元520、522和524。IFFT单元520、522和524对所接收的码元进行IFFT调制，并且将进行过IFFT调制的码元传输给单个传输天线530、532和534。

接收天线540、542和544所接收的数据在FFT单元550、552和554进行FFT调制，然后被传输到解调器560、562和564。信道估计器570、572和574对解调器560、562和564所解调的码元进行信道估计。

如上所述，本发明将所有的培训码元传输给单个发送天线，从而减少了采用内插法而不接收培训码元的副载波区中所产生的信道估计误差。

以下将详细描述接收端的信道估计器(570、572和574)中所采用的信道估计处理。

用于从特定发送天线接收多个培训码元组的特定接收天线包括信道估计器.对应于特定接收天线的信道估计器必须进行与在特定接收天线所接收的所有信道有关的信道估计.如果有四个发送天线并且每个发送天线通过16个信道发送码元，那么信道估计器必须在特定时间进行与64个信道有关的信道估计.但是，为了便于描述，假设信道估计器仅与一个发送天线发送的码元有关.信道估计器通过使用多次所接收的培训码元组来进行信道估计.对应于特定副载波的信道被分为具有培训码元的副载波和不具有培训码元的副载波两类.如果在特定发送时间发送的培训码元与发送天线的数目相等，那么接收天线就接收具有一个培训码元的副载波.接收天线接收不具有培训码元的多个副载波.这样，培训码元的数目就比发送天线的数目少一个.传输给信道估计器的副载波就不具有相同的可靠性.一个具有培训码元的副载波具有高可靠性，反之，不具有培训码元的其他副载波具有低可靠性.因此，信道估计器根据副载波的可靠性信息将不同的加权分配给副载波，从而必须通过使用具有不同加权的副载波进行信道估计.

等式5

$X_{\mathrm{comb}}^1\left(1\right)=X_{\mathrm{comb}}^2\left(2\right)=X_{\mathrm{comb}}^3\left(3\right)=...=X_{\mathrm{comb}}^{N_t}\left(N_t\right)$

$X_{\mathrm{comb}}^2\left(1\right)=X_{\mathrm{comb}}^3\left(2\right)=X_{\mathrm{comb}}^4\left(3\right)=...=X_{\mathrm{comb}}^1\left(N_t\right)$

$X_{\mathrm{comb}}^{N_t}\left(1\right)=X_{\mathrm{comb}}^1\left(2\right)=X_{\mathrm{comb}}^2\left(3\right)=...=X_{\mathrm{comb}}^{N_t-1}\left(N_t\right)$

参照等式5，在特定时间传输给第一发送天线的培训码元在特定时间之后的下一个可用时间被传输给第二发送天线。第一发送天线从除了上述在特定时间已发送过的培训码元之外的剩下的码元中选择一个培训码元，并且发送所选择的培训码元。单个发送天线以相等于发送天线的数目特定发送次数发送所述培训码元。N_t表示发送天线的数目。假设在任意第N时间发送给第P发送天线的培训码元是X_comb ^p(n)，那么就根据以下公式6在第q接收天线接收培训码元X_comb ^p(n)。

等式6

$y^{p,q}\left(n\right)=X_{\mathrm{comb}}^p\left(n\right)F_{[1:L]}{h}_n^{p,q}\left(n\right)+w^q\left(n\right)$

参照等式6，X_comb ^p(n)表示矩阵格式所代表的接收培训码元，F_[1:L]表示由第一行至第L行所组成的包含在K×K因次的傅里叶变换矩阵中的K×L矩阵。如上所述，K表示OFDM系统中所使用的副载波的数目，而L表示信道长度。信道长度必须要小于对应于副载波数目的预定长度。h_n ^p，q(n)表示在第N时间第P发送天线和第Q接收天线之间的信道脉冲响应，以及w^q(n)表示通过第Q接收天线提供给单个副载波的噪音。所述信道脉冲响应h_n ^p，q(n)可以通过以下等式7来进行计算。

等式7

${\hat{h}}_n^{p,q}\left(n\right)={\left(X_{\mathrm{comb}}^p\left(n\right)F_{[1;L]}^p\right)}^{+}{y}^{p,q}\left(n\right)$

进行信道均衡所需要的信道频率响应可以通过以下等式8来进行计算。

[等式8]

${\hat{h}}_f^{p,q}\left(n\right)=F_{[1:L]}{\hat{h}}_n^{p,q}\left(n\right)$

$=h_f^{p,q}\left(n\right)+F_{[1;L]}{\left(X_{\mathrm{comb}}^p\left(n\right)F_{[1;L]}\right)}^{+}{w}^q\left(n\right)$

$=h_f^{p,q}\left(n\right)+e^{p,q}\left(n\right)$

参照等式8，F_[1:L]表示由对应于可用副载波的列所组成的2N_α×L矩阵，而e^p，q(n)表示信道估计误差。均方误差可以通过以下等式9来进行计算。

等式9

${\mathrm{\σ}}_{p,q}^2\left(n\right)=\mathrm{\ψ}\left(E\right\{e^{p,q}\left(n\right)e^{p,q}{\left(n\right)}^H\left\}\right)$

参照等式9，ψ(·)表示通过使用矩阵的对角元素来产生矢量的算子，E(·)表示适应平均值的算子，以及(·)^H表示共轭转置算子。对于如图4所示的每个发送天线，用于接收传统培训码元的接收端都具有不同的均方误差。但是，根据用于循环传输培训码元组的发明结构，在每个发送天线所测量的均方误差具有随时间而变化的不同的值。如果产生了随时间而变化的不同的信道估计误差，那么本发明必须考虑信道估计误差的可靠性来进行信道估计，而不能根据单个测量次数，通过适应测量信道估计误差的平均值来进行信道估计。简单地说，必须考虑信道估计误差来进行信道估计，从而缩小了信道估计误差范围。因此，信道估计器根据测量信道估计误差的可靠性将不同的加权乘以测量信道估计误差，并且通过使用乘以了不同加权的信道估计误差来进行信道估计。所估计的信道频率响应可以通过以下等式10来进行计算。

等式10

${\hat{h}}_f^{p,q}={\left(\underset{n=1}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}{C}^{p,q}\left(n\right)\right)}^{-1}\underset{n=1}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}{C}^{p,q}\left(n\right){\hat{h}}_f^{p,q}\left(n\right)$

$=h_f^{p,q}+{\left\{\underset{n=1}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}{C}^{p,q}\left(n\right)\right\}}^{-1}\underset{n=1}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}{C}^{p,q}\left(n\right)e^{p,q}\left(n\right)$

$=h_f^{p,q}+{\mathrm{\Ω}}^{p,q}$

参照等式10，C^p，q(n)表示用于最小化信道估计误差的矩阵格式加权，以及Ω^p，q表示在上述优化乘法之后产生的信道估计误差。这样，加权的对角矩阵可以通过等式11来进行计算。

等式11

$\underset{C^{p,q}}{\min }\left\{E\right\{{\mathrm{\Ω}}^{p,q}{\mathrm{\Ω}}^{{p,q}^{11}}\left\}\right\}$

参照等式11，C^p，q(n)表示在进行了上述优化乘法之后用于产生最小均方误差的矩阵格式加权，并且其可以通过以下等式12来表示。

等式12

$C^{p,q}\left(n\right)={\left(\mathrm{diag}\left({\mathrm{\σ}}_{p,q}^2\left(n\right)\right)\right)}^{-1}$

参照等式12，具有培训码元的传输副载波由于具有高可靠性而被分配高的加权。不具有培训码元的传输副载波由于具有低可靠性而被分配低的加权。这样，在移动通信系统中使用的信道估计器可以减少测量信道估计误差。

图6示出了根据本发明的信道估计误差和传统的信道估计误差之间差别。在图6中，与从两端传输的副载波有关的信道估计误差突然减少。

尽管为了示意目的已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应当理解的是，在不脱离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以做出各种改动，增加和替换。

Claims (18)

1.一种将多个培训码元分组为多个培训码元组以进行对应于至少两个发送天线的信道估计、将培训码元组中包含的单个培训码元加载到副载波上、并且在通过使用至少两个发送天线发送数据的OFDM系统中发送加载在副载波上的培训码元的方法，所述方法包括步骤：

a)创建多个培训码元组；以及

b)在预定的时间间隔，使用至少两个发送天线中的一个发送天线来仅发送一次所创建的培训码元组。

2.如权利要求1所述的方法，其中通过与培训码元组数目相同的发送天线，以一种非重叠的方式同时发送所述多个培训码元组，

其中，以非重叠方式发送意味以特定时间单元发送彼此不同的培训码元组。

3.如权利要求2所述的方法，其中将所述多个培训码元组顺序地分配给所述至少两个发送天线。

4.如权利要求1所述的方法，其中通过以下表达式将所述培训码元分组为所述培训码元组：

0≤p≤N_t-1，1≤i≤N_cN_t

其中表示第P组培训码元组中包含的培训码元，N_t表示天线的数目或培训码元组的数目，c_i表示量值

的任意复数，m表示小于N_c的整数，以及N_c表示分配给一个发送天线的培训码元的数目。

5.如权利要求1所述的方法，其中当发送一个特定副载波的预定次数与所述至少两个发送天线的数目相等时，所述至少两个发送天线中的每个发送天线仅发送一次所分配的培训码元。

6.一种在OFDM系统中通过使用所接收的副载波来进行信道估计的方法，所述OFDM系统用于接收具有利用如权利要求1所述方法发送的培训码元的第一副载波和不具有培训码元的第二副载波，所述方法包括步骤：

a)设定与第一副载波的可靠性相关的第一加权和与第二副载波的可靠性相关的第二加权，所述第一加权与所述第二加权不同；

b)测量与所接收的单个副载波相关的信道估计误差；以及

c)通过使用所测量的信道估计误差和所设定的加权来进行信道估计。

7.如权利要求6所述的方法，其中与第一副载波相关的第一加权大于第二副载波相关的第二加权。

8.如权利要求6所述的方法，其中当从至少两个发送天线接收副载波时，测量与从至少两个发送天线发送的单个副载波相关的信道估计误差。

9.如权利要求6所述的方法，其中测量所述信道估计误差而不考虑用于传输副载波的单个信道中出现的噪音影响。

10.一种将多个培训码元分组为多个培训码元组以进行对应于至少两个发送天线的信道估计、将培训码元组中包含的单个培训码元加载到副载波上、并且在通过使用至少两个发送天线发送数据的OFDM系统中发送加载于副载波上的培训码元的装置，所述装置包括：

分配器，用于在预定的时间间隔，通过使用至少两个发送天线中的一个发送天线来仅分配一次所述培训码元组；以及

至少两个发送天线，用于发送从分配器接收到的培训码元组。

11.如权利要求10所述的装置，其中通过数目与培训码元组的数目相等的至少两个发送天线，将从分配器分配的多个培训码元组以互不重叠的方式同时发送，

其中，以互不重叠的方式同时发送培训码元组意味以特定时间单元发送彼此不同的培训码元组。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述分配器将多个培训码元顺序地分配给至少两个发送天线以创建培训码元组，并且接收所述培训码元组。

13.如权利要求10所述的装置，其中所述分配器控制培训码元以接收培训码元组

0≤p≤N_t-1，1≤i≤N_cN_t

其中表示第P组培训码元组中包含的培训码元，N_t表示天线的数目或培训码元组的数目，c_i表示量值的任意复数，m表示小于N_c的整数，以及N_c表示分配给一个发送天线的培训码元的数目。

14.如权利要求10所述的装置，其中当发送特定副载波的预定次数与发送天线的数目相等时，每个发送天线仅发送一次所分配的培训码元组的培训码元。

15.一种在OFDM系统中通过使用所接收的副载波来进行信道估计的装置，所述OFDM系统用于接收具有利用如权利要求1所述方法发送的培训码元的第一副载波和不具有培训码元的第二副载波，所述装置包括：

至少一个接收天线，用于接收副载波，并且传输所接收的副载波；以及

信道估计器，用于设定与第一副载波的可靠性相关的第一加权和与第二副载波的可靠性相关的第二加权、测量与所接收的单个副载波相关的信道估计误差、并且使用所测量的信道估计误差和所设定的加权进行信道估计。

16.如权利要求15所述的装置，其中所述信道估计器将与第一副载波相关的第一加权设定为大于与第二副载波相关的第二加权。

17.如权利要求15所述的装置，其中当从至少两个发送天线接收副载波时，所述信道估计器测量与从至少两个发送天线发送的单个副载波相关的信道估计误差。

18.如权利要求15所述的装置，其中所述信道估计器测量所述信道估计误差而不考虑用于传输副载波的单个信道中出现的噪音影响。

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