多天线系统的信道估计方法及信道估计装置

摘要

本申请实施例中提供了一种多天线系统的信道估计方法及信道估计装置。所述方法包括：在每个训练周期，根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计；根据一预设门限以及之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计，确定所述当前训练周期所述期望信道的多径分量；根据所述当前训练周期所述期望信道的多径分量，确定所述当前训练周期所述期望信道角度延迟域的第二信道估计。本申请实施例的方法及装置通过利用预设门限以及各训练周期期望信道角度延迟域的信道估计抽取对应于期望信道的多径分量，进而能够实现消除导频污染的准确的信道估计。

权利要求

1.一种多天线系统的信道估计方法，其特征在于，所述系统中包括L个小区，每个小区包括具有M根天线的基站以及K个单天线用户，所述方法包括：在每个训练周期，根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计；

根据一预设门限以及之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计，确定所述当前训练周期所述期望信道的多径分量；

根据所述当前训练周期所述期望信道的多径分量，确定所述当前训练周期所述期望信道角度延迟域的第二信道估计；

其中，L、M、以及K均为正整数，l＝(0,…,L-1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：确定所述系统的导频分配方案；

根据所述分配方案调度本小区的上行训练。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述期望信道为期望用户到基站之间的信道；

所述导频方案包括：在每个训练周期，将至少所述期望用户的导频分配给所述系统中其他小区的不同用户。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述系统的导频分配方案中，通过循环移位的方式为每个小区的用户分配导频。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述导频方案中为每个小区的用户分配导频的导频分配矩阵如下：其中，Al表示第l个小区的导频分配矩阵，Al的第[b,k]个元素表示第l个小区的第k个用户在第b个训练周期内所分配的导频对应的索引，B表示训练周期数量，且B≤Kmax，Kmax表示所述系统中用户最多的小区的用户数量，b＝(0,…,B-1)。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述导频方案还包括：分配给相同的小区内的用户的导频正交；不同的小区内的用户复用导频。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计包括：根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道空间延迟域的信道估计；

根据所述第l个小区的基站的天线阵列结构确定一角度域的正交基向量；

根据所述正交基向量将所述空间延迟域的信道估计转换为角度延迟域的信道估计。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据一预设门限以及之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计，确定所述当前训练周期所述期望信道的多径分量包括：根据所述预设门限及所述当前训练周期的所述期望信道角度延迟域的第一信道估计，确定第一集合多径分量的角度延迟；

根据之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计对应的多径分量的角度延迟与所述第一集合多径分量的角度延迟的交集，确定第二集合多径分量。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述当前训练周期所述期望信道角度延迟域的第二信道估计转换为空间延迟域的信道估计。

10.一种多天线系统的信道估计装置，其特征在于，所述系统中包括L个小区，每个小区包括具有M根天线的基站以及K个单天线用户，所述装置包括：一第一确定模块，用于在每个训练周期，根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计；

一第二确定模块，用于根据一预设门限以及之前训练周期期望信道的角度延迟域的信道估计，确定所述当前训练周期所述期望信道的多径分量；

一第三确定模块，用于根据所述当前训练周期所述期望信道的多径分量，确定所述当前训练周期所述期望信道的角度延迟域的第二信道估计；

其中，L、M、以及K均为正整数，l＝(0,…,L-1)。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：一第四确定模块，用于确定所述系统的导频分配方案；

一调度模块，用于根据所述分配方案调度本小区的上行训练。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述期望信道为期望用户到基站之间的信道；

所述第四确定模块确定的所述导频方案包括：在每个训练周期，将至少所述期望用户的导频分配给所述系统中其他小区的不同用户。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第四确定模块通过循环移位的方式将至少所述期望用户的导频分配给所述系统中其他小区的不同用户。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第四确定模块按照下面的导频分配矩阵为每个小区的用户分配导频：其中，Al表示第l个小区的导频分配矩阵，Al的第[b,k]个元素表示第l个小区的第k个用户在第b个训练周期内所分配的导频对应的索引，B表示训练周期数量，且B≤Kmax，Kmax表示所述系统中用户最多的小区的用户数量，b＝(0,…,B-1)。

15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第四确定模块确定的所述导频方案还包括：分配给相同的小区内的用户的导频正交；不同的小区内的用户复用导频。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：一第一确定单元，用于根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道空间延迟域的信道估计；

一第二确定单元，用于根据所述第l个小区的基站的天线阵列结构确定一角度域的正交基向量；

一转换单元，用于根据所述正交基向量将所述空间延迟域的信道估计转换为角度延迟域的信道估计。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块包括：一第三确定单元，用于根据所述预设门限及所述当前训练周期的所述期望信道角度延迟域的第一信道估计，确定第一集合多径分量的角度延迟；

一第四确定单元，用于根据之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计对应的多径分量的角度延迟与所述第一集合多径分量的角度延迟的交集，确定第二集合多径分量。

18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：一转换模块，用于将所述当前训练周期所述期望信道角度延迟域的第二信道估计转换为空间延迟域的信道估计。

说明书

多天线系统的信道估计方法及信道估计装置

技术领域

[0001] 本申请涉及多天线系统技术领域，尤其涉及一种多天线系统信道估计方法及信道估计装置。

背景技术

[0002] 近年来，多天线系统已经从理论研究阶段转到在现代无线蜂窝系统中的大规模应用。在当今的无线通信领域，无论是在实际系统中还是在理论研究中，小区间的干扰早已经成为一个瓶颈，这个瓶颈严重限制了通信系统的信道容量和吞吐率。为了减少小区间干扰，目前的研究热点是多用户多入多出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)干扰对齐技术，以及协作网络。这些技术已经被证明可以有效减少小区间干扰。然而，面对呈指数增长的数据量，包括无线电话业务，以及不断增长的无线数据需求，这些技术并不能从根本上带来系统容量的飞跃，也无法满足用户的需求。

[0003] 大规模MIMO(Massive MIMO)是在基站安装大量天线以提高空间分辨率以及天线阵列增益的新型技术，该技术以较低的功耗提供了较高的数据率，使得频谱利用率达到了空前的水平，因此成为了第五代蜂窝网络非常有潜力的候选技术。

[0004] 大规模MIMO的主要问题是瞬时信道状态信息(CSI，Channel State Information)的获取。在这种无线传输方案中，基站端有数量巨大的低功率小天线，天线数目远远超过同时调度的单天线用户数量。大规模MIMO可以使无线通信系统达到很高的吞吐率，当基站的天线数趋近于无穷，信道容量应该是无限大。但是在实际应用的场景中，这并不成立。唯一的限制因素就是导频污染(Pilot Contamination)。 在具有理想的信道互易性的时分复用(TDD,Time-Division Duplex)系统中，可通过上行导频辅助训练获得CSI。由于有限长度的相干时间，可用的正交导频序列的数量是有限的。因此，在几个小区之间将复用导频序列，相邻小区的用户发送相同的导频序列将导致基站进行信道估计的结果并非期望用户和基站之间的信道，而是被其他小区的用户发送的训练序列污染之后的估计。由于天线的数量趋近于无穷，导频污染成为系统性能(下行传输性能)的瓶颈。

发明内容

[0005] 本申请的目的在于提供一种多天线系统信道估计方案。

[0006] 根据本申请的第一方面，提供了一种多天线系统的信道估计方法，所述系统中包括L个小区，每个小区包括具有M根天线的基站以及K个单天线用户，所述方法包括：

[0007] 在每个训练周期，根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计；

[0008] 根据一预设门限以及之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计，确定所述当前训练周期所述期望信道的多径分量；

[0009] 根据所述当前训练周期所述期望信道的多径分量，确定所述当前训练周期所述期望信道角度延迟域的第二信道估计；

[0010] 其中，L、M、以及K均为正整数，l＝(0,…,L-1)。

[0011] 根据本申请的第二方面，提供一种多天线系统的信道估计装置，所述系统中包括L个小区，每个小区包括具有M根天线的基站以及K个单天线用户，所述装置包括：

[0012] 一第一确定模块，用于在每个训练周期，根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计；

[0013] 一第二确定模块，用于根据一预设门限以及之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计，确定所述当前训练周期所述期望信道的多 径分量；

[0014] 根据所述当前训练周期所述期望信道的多径分量，确定所述当前训练周期所述期望信道角度延迟域的第二信道估计；

[0015] 其中，L、M、以及l均为正整数，l＝(0,…,L-1)。

[0016] 本申请实施例的方法及装置通过利用预设门限以及各训练周期期望信道角度延迟域的信道估计抽取对应于期望信道的多径分量，进而能够实现消除导频污染的准确的信道估计。

附图说明

[0017] 图1(a)和图1(b)是本申请实施例的多天线系统信道估计方法及装置中的角度延迟域的原理示意及图表示意；

[0018] 图2是本申请实施例的多天线系统信道估计方法的流程图；

[0019] 图3是本申请实施例的多天线系统信道估计装置的第一种实现方式的框图；

[0020] 图4是本申请实施例的多天线系统信道估计装置的第一确定模块的一种实现方式的框图；

[0021] 图5是本申请实施例的多天线系统信道估计装置的第二确定模块的一种实现方式的框图；

[0022] 图6本申请实施例的多天线系统信道估计装置的第二种实现方式的框图；

[0023] 图7是本申请实施例的多天线系统信道估计装置的第三种实现方式的框图；

[0024] 图8是本申请各实施例的一种应用场景示意图；

[0025] 图9为图8所示的实例中导频分配示意图；

[0026] 图10(a)至图10(c)分别为图8所示实例中三个训练周期内第一集合多径分量的角度延迟示意图；

[0027] 图11是本申请实施例的多天线系统信道估计装置的第四种实现 方式的框图。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

[0029] 本领域技术人员可以理解，本申请中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

[0030] 本申请各实施例提供了一种多天线系统的新的信道估计方案，多天线系统指具有无穷多或大规模数量的天线的OFDM系统，该系统具有L个小区，每个小区由一个具有M根天线的基站和K(K≤M)个单天线用户组成，L、M和K均为正整数。对于任一小区的基站，其覆盖范围内的用户称为期望用户，期望用户与该基站之间的信道称为期望信道；与期望用户复用导频的其他小区用户称为干扰用户，干扰用户与该基站之间的信道成为干扰信道。在本申请各实施例的多天线系统中，期望信道和干扰信道均为具有稀疏特性的多径信道。
由于期望信道和干扰信道的各多径分量在稀疏信道中很难以同样的延迟到达接收侧(基站)，期望信道的多径分量和干扰信道的多径分量在时域上是可分的，此外，如图1(a)由于信道在角度上的色散，信号通过信道的每条径到达天线的角度也不同，因此，期望信道的多径分量和干扰信道的多径分量在角度域上也是可分的，在本申请各实施例的描述中，将信号通过每条径以不同的角度和时间延迟到达天线称为“角度延迟”，如图1(b)所示，角度延迟域上的非零位置(填充的方块)表示信号以相应的角度延迟达到天线。如果信道的每条径的角度延迟是已知的，可从被污染的信道估计中抽取期望信道的多径分量，即可实现消除导频污染的准确的信道估计。

[0031] 如图2所示，本申请实施例的多天线系统信道估计方法包括：

[0032] S220.在每个训练周期，根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计，其中，l＝(0,…,L-1)。

[0033] 在本申请各实施例中，“训练周期”指用户通过上行导频进行信道训练的周期，也即用户每发一次上行导频信号的时间间隔。在步骤S220中，根据导频信号所确定的角度延迟域的第一信道估计为粗略的估计，其中既包含期望信道的多径分量的估计，也包含干扰信道的多径分量的估计。

[0034] S240.根据一预设门限以及之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计，确定所述当前训练周期所述期望信道的多径分量。

[0035] 由于多径信道呈现稀疏特性，多径传播通常由能量较强的主径(dominant paths)构成，因此，角度延迟域的第一信道估计中的多数分量为零，且非零分量中所对应的径中的一部分属于期望信道，将属于期望信道的径所对应的非零分量与属于干扰信道的径所对应的非零分量区分开，能够消除导频污染。在步骤S240中，根据预设门限以及之前各训练周期信道的角度延迟域的信道估计能够将角度延迟域的第一信道估计非零分量所对应的径中属于期望信道的多径分量抽取出来。

[0036] S260.确定在步骤S240中确定的所述当前训练周期期望信道的多径分量，确定所述当前训练周期所述期望信道角度延迟域的第二信道估计。所述当前训练周期所述期望信道角度延迟域的第二信道估计为精确的信道估计，仅包含属于期望信道的多径分量的估计。

[0037] 确定了当前训练周期期望信道角度延迟域的第一信道估计非零分量所对应的径中属于期望信道的多径分量后，即可确定期望信道的多径分量的信道估计。

[0038] 综上，本申请实施例的方法能够通过利用预设门限以及之前各训练周期期望信道角度延迟域的信道估计抽取对应于期望信道的多径 分量，进而实现了消除导频污染的准确的信道估计。

[0039] 在一种可能的实现方式中，S220进一步包括：

[0040] S222.根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站各天线空间延迟域的信道估计：

[0041]

[0042] 其中， 表示在第b个训练周期第l个小区中的第k个用户(即期望用户)到第l个小区基站的第m根天线的多径信道，Nh表示信道冲击响应(CIR，Channel Impulse Response)的长度， 表示在第b个训练周期第j个小区中的第kj个用户(即干扰用户，由导频分配结果决定)到第l个小区基站的第m根天线的多径信道，b＝(0,…,B-1)，k＝(0,…,K-1)，j＝(0,…,L-1)且j≠l，m＝(0,…,M-1)， 表示加性高斯噪声。

[0043] 将各天线上来自期望用户的多径信道估计表示为 即期望信道空间延迟域上的信道估计

[0044]

[0045] 其中，(·)T表示转置。

[0046] S224.根据所述第l个小区的基站的天线阵列结构确定一角度域的正交基向量：

[0047] 例如，当天线阵列是间距为半波长的均匀线阵(ULA)时，这组正交基向量为{e0,e1,...,eM-1}，其中：

[0048]

[0049] S226.根据所述正交基向量将所述空间延迟域的信道估计转换为角度延迟域的信道估计，得到期望信道角度延迟域的第一信道估计。具体地：

[0050] 将该组正交基组成变换矩阵 将 转换到角度延迟域H
表示为： 表示角度延迟域的信道估计，(·) 表示共轭转置。如上所述的，由于多径信道呈现稀疏特性，多径信道仅包含少量的能量较强的主径，故矩阵 中仅有少量元素非零，而每个非零元素表示特定角度和延迟的多径分量。 中其它大量元素值近似为零，非零分量所对应的径中的一部分属于期望信道，应将属于期望信道 的径所对应的非零分量与属于干扰信道 的径所对应的非零分量区分开，以消除导频污染。在本申请实施例的方法中，步骤S240进一步包括：

[0051] S242.根据所述预设门限及所述期望信道角度延迟域的第一信道估计，确定第一集合多径分量的角度延迟。该第一集合多径分量中包括期望信道的多径分量，还包括干扰信道的多径分量。

[0052] 也即，设置预设门限T过滤 得到 中模值最大的若干非零元素，并记录各非零元素在 中的位置(x,y)，得到第一集合多径分量的角度延迟Sb。Sb的物理意义为在第b个训练周期， 中各多径分量所对应的角度延迟所构成的集合。预设门限可设置为相对门限，取能量最大的前T个多径，(此时T为整数，表示数量)；预设门限还可设置为绝对门限，取能量大于T的所有多径，(此时T为实数，表示角度延迟大小)。此外，可通过几种方式设置预设门限T。例如，根据之前的统计信息设置，等等。

[0053] S244.根据之前训练周期期望信道的角度延迟域的信道估计(可为粗略估计也可为精确的估计，也即，可为第一信道估计也可为第二信道估计)对应的多径分量的角度延迟与所述第一集合多径分量的角度延迟的交集，确定第二集合多径分量的角度延迟：S0∩S1∩,...,∩Sb， 第二集合多径分量仅包括所述期望信道的多径分量。

[0054] 在步骤S260中直接提取所述期望信道的多径分量，构成新的角度延迟域的信道估计

[0055]

[0056] 在一种可能的实现方式中，可根据上述正交基向量，将该角度延迟域的信道估计转换到空间延迟域。在此实现方式中，本申请实施例的方法还包括步骤：

[0057] S280.将所述当前训练周期所述期望信道角度延迟域的第二信道估计转换为空间延迟域的信道估计 将多径信道投影在上述正交基向量上，从而使信道从空间延迟域转换到角度延迟域；将信道从角度延迟域转换到空间延迟域则是其逆过程。

[0058] 需要说明的是，本申请实施例的方法可由各基站执行，或由独立于基站的装置执行，在进行信道估计之前需要根据系统的导频分配方案调度各小区的上行训练。本申请实施例的方法还包括步骤：

[0059] S200.确定所述系统的导频分配方案。

[0060] 其中，导频分配方案可由执行本申请实施例的方法的装置制定，也可从该装置的外部获取。

[0061] S210.根据所述分配方案调度本小区的上行训练。

[0062] 在一种可能的实现方式中，步骤S210中所确定的导频分配方案可为能够随机化几个连续的训练周期内的污染的导频分配方案。具言之，在一种可能的实现方式中，在多天线系统的各小区中，用户数量最多的小区内包括Kmax个用户，用K’表示待分配的导频数量，用B表示训练周期数量，则K’为不小于Kmax的质数，B≤Kmax。优选地，如果Kmax为质数，取K’＝Kmax，若Kmax不为质数，则K’取略大于Kmax的质数。为能够随机化几个连续的训练周期内的污染，所述导频方案包括：在每个训练周期中，将至少所述期望用户的导频分配给所述系统中其他小区的不同用户。可通过循环移位的方式实现上述分配，例 如，按照下式为每个小区的用户分配导频：

[0063]

[0064] 其中，Al表示第l个小区的导频分配矩阵，mod表示求余运算，即是两个数值表达式作除法运算后的余数。Al的第[b,k]个元素表示第l个小区的第k个用户在第b个训练周期内所分配的导频对应的索引，B表示训练周期数量，且B≤Kmax，Kmax表示所述系统中用户最多的小区的用户数量，b＝(0,…,B-1)。上述矩阵中，第二列到最后一列“mod”左边的被除数的(B-1)l+C中的常数“C”呈对称分布，且矩阵中的“K”通常取Kmax。在本申请各实施例中，待分配的导频是预先设计好的，为叙述方便，为待分配的导频设置各自的索引编号。

[0065] 还需要说明的是，通过上述循环移位的方式进行导频分配，能够使得所有小区的所有用户在每个训练周期所受到的干扰来自不同的用户，这是一种优选的实现方式，还可根据需要，仅使得个别用户在每个训练周期所受到的干扰来自不同的用户，相应地，导频的分配方式可为循环移位之外的任意合适的方式。

[0066] 通过上述导频分配方案随机化B个连续的训练周期内的污染，通过利用所有的B个具有随机化污染的角度延迟分布，能够更准确地获得抽取的准确的延迟，最终提取对应于准确的延迟的多径分量，进而得到更准确的信道估计，且所需要的先验信息少，不需要小区间协作，复杂度低。

[0067] 本领域技术人员可以理解，在本申请具体实施方式的上述方法中，各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请具体实施方式的实施过程构成任何限定。

[0068] 此外，本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，包括在被执行时进行以下操作的计算机可读指令：执行上述图1所示实施方式中的方法的各步骤的操作。

[0069] 本申请还提供了一种多天线系统信道估计装置。该装置可属于或独立于多天线系统中的任意基站。在本申请各实施例中，基站指“基站”广义上指与终端通信的网络端的随机节点，诸如Node B、eNode B、基站、AP(接入点)等。如图3所示，本申请实施例的信道估计装置300包括：

[0070] 如图3所示，本申请实施例的多天线系统信道估计方法包括：

[0071] 第一确定模块320，用于在每个训练周期，根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计，其中，l＝(0,…,L-1)。第一确定模块320根据导频信号所确定的角度延迟域的第一信道估计为粗略的估计，其中既包含期望信道的多径分量的估计，也包含干扰信道的多径分量的估计。

[0072] 第二确定模块340，用于根据一预设门限以及之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计，确定所述当前训练周期所述期望信道的多径分量。

[0073] 由于多径信道呈现稀疏特性，多径传播通常由能量较强的主径(dominant paths)构成，因此，角度延迟域的第一信道估计中的多数分量为零，且非零分量中所对应的径中的一部分属于期望信道，将属于期望信道的径所对应的非零分量与属于干扰信道的径所对应的非零分量区分开，能够消除导频污染。第二确定模块340根据预设门限以及之前各训练周期信道的部分多径分量角度延迟域的信道估计能够将角度延迟域的第一信道估计非零分量所对应的径中属于期望信道的多径分量抽取出来。

[0074] 第三确定模块360，用于确定第二确定模块340所确定的所述当前训练周期期望信道的多径分量，确定所述当前训练周期所述期望信 道角度延迟域的第二信道估计。角度延迟域的第二信道估计为精确的信道估计，仅包含属于期望信道的多径分量的估计。

[0075] 确定了当前训练周期期望信道角度延迟域的第一信道估计非零分量所对应的径中属于期望信道的多径分量后，即可确定期望信道的多径分量的信道估计。

[0076] 综上，本申请实施例的装置能够通过利用预设门限以及之前各训练周期期望信道的角度延迟域的信道估计获得对应于期望信道的多径分量，进而实现了消除导频污染的准确的信道估计。

[0077] 如图4所示，在一种可能的实现方式中，第一确定模块320可进一步包括：

[0078] 第一确定单元322，用于根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站各天线空间延迟域的信道估计：

[0079]

[0080] 其中， 表示在第b个训练周期第l个小区中的第k个用户(即期望用户)到第l个小区基站的第m根天线的多径信道，Nh表示信道冲击响应的长度，表示在第b个训练周期第j个小区中的第kj个用户(即干扰用户，由导频分配结果决定)到第l个小区基站的第m根天线的多径信道，b＝(0,…,B-1)，k＝(0,…,K-1)，j＝(0,…,L-1)且j≠l，m＝(0,…,M-1)， 表示加性高斯噪声。

[0081] 将各天线上来自期望用户的多径信道估计表示为 即期望信道空间延迟域上的信道估计

[0082]

[0083] 其中，(·)T表示转置。

[0084] 第二确定单元324，用于根据所述第l个小区的基站的天线阵列结构确定一角度域的正交基向量：

[0085] 例如，当天线阵列是间距为半波长的均匀线阵(ULA)时，这组正交基向量为{e0,e1,...,eM-1}，其中：

[0086]

[0087] 转换单元326，用于根据所述正交基向量将所述空间延迟域的信道估计转换为角度延迟域的信道估计，得到期望信道角度延迟域的第一信道估计。具体地，[0088] 将该组正交基组成变换矩阵，将转换到角度延迟域H
表示为： 表示角度延迟域的信道估计，(·) 表示共轭转置。如上所述
的，由于多径信道呈现稀疏特性，多径信道仅包含少量的能量较强的主径，故矩阵 中仅有少量元素非零，而每个非零元素表示特定角度和延迟的多径分量。 中其它大量元素值近似为零，非零分量所对应的径中的一部分属于期望信道，应将属于期望信道 的径所对应的非零分量与属于干扰信道 的径所对应的非零分量区分开，以消除导频污染。
如图5所示，在本申请实施例的装置中，第二确定模块340可进一步包括：

[0089] 第三确定单元342，用于根据所述预设门限及所述期望信道角度延迟域的第一信道估计，确定第一集合多径分量的角度延迟。该第一集合多径分量中包括期望信道的多径分量，还包括干扰信道的多径分量。

[0090] 也即，设置预设门限T过滤 得到 中模值最大的若干非零元素，并记录各非零元素在 中的位置(x,y)，得到第一集合多径分量的角度延迟Sb。Sb的物理意义为在第b个训练周期， 中各多径分量所对应的角度延迟所构成的集合。预设门限可设置为相对门限，取能量最大的前T个多径，(此时T为整数，表示数量)；预设门限还 可设置为绝对门限，取能量大于T的所有多径，(此时T为实数，表示角度延迟大小)。此外，可通过几种方式设置预设门限T。例如，根据之前的统计信息设置，等等。

[0091] 第四确定单元344，用于根据之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计(可为粗略估计也可为精确的估计，也即，可为第一信道估计也可为第二信道估计)对应的多径分量的角度延迟与所述第一集合多径分量的角度延迟交集，确定所述期望信道的第二集合多径分量的角度延迟：S0∩S1∩,...,∩Sb，第二集合多径分量仅包括所述期望信道的多径分量。

[0092] 第三确定模块360可直接提取所述期望信道的多径分量，构成新的角度延迟域的信道估计

[0093]

[0094] 在一种可能的实现方式中，可根据上述正交基向量，将该角度延迟域的信道估计转换到空间延迟域。在此实现方式中，如图6所示，本申请实施例的装置300还可包括：

[0095] 转换模块380，用于将所述当前训练周期所述期望信道的角度延迟域的第二信道估计转换为空间延迟域的信道估计 将多径信道投影在上述正交基向量上，从而使信道从空间延迟域转换到角度延迟域；将信道从角度延迟域转换到空间延迟域则是其逆过程。

[0096] 需要说明的是，本申请实施例的装置在进行信道估计之前需要根据系统的导频分配方案调度各小区的上行训练。如图7所示，本申请实施例的装置300还包括：

[0097] 第四确定模块311，用于确定所述系统的导频分配方案。

[0098] 其中，导频分配方案可由执行本申请实施例的方法的装置制定，也可从该装置的外部获取。

[0099] 调度模块312，用于根据所述分配方案调度本小区的上行训练。

[0100] 在一种可能的实现方式中，第四确定模块311所确定的导频分配 方案可为能够随机化几个连续的训练周期内的污染的导频分配方案。具言之，在一种可能的实现方式中，在多天线系统的各小区中，用户数量最多的小区内包括Kmax个用户，用K’表示待分配的导频数量，用B表示训练周期数量，则K’为不小于Kmax的质数，B≤Kmax。优选地，如果Kmax为质数，取K’＝Kmax，若Kmax不为质数，则K’取略大于Kmax的质数。为能够随机化几个连续的训练周期内的污染，所述导频方案包括：在每个训练周期中，将至少所述期望用户的导频分配给所述系统中其他小区的不同用户。可通过循环移位的方式实现上述分配，例如，按照下式为每个小区的用户分配导频：

[0101]

[0102] 其中，Al表示第l个小区的导频分配矩阵，mod表示求余运算，即是两个数值表达式作除法运算后的余数。Al的第[b,k]个元素表示第l个小区的第k个用户在第b个训练周期内所分配的导频对应的索引，B表示训练周期数量，且B≤Kmax，Kmax表示所述系统中用户最多的小区的用户数量，b＝(0,…,B-1)。上述矩阵中，第二列到最后一列“mod”左边的被除数的(B-1)l+C中的常数“C”呈对称分布，且矩阵中的“K”通常取Kmax。在本申请各实施例中，待分配的导频是预先设计好的，为叙述方便，为待分配的导频设置各自的索引编号。

[0103] 还需要说明的是，通过上述循环移位的方式进行导频分配，能够使得所有小区的所有用户在每个训练周期所受到的干扰来自不同的用户，这是一种优选的实现方式，还可根据需要，仅使得个别用户在每个训练周期所受到的干扰来自不同的用户，相应地，导频的分配方式可为循环移位之外的任意合适的方式。

[0104] 通过上述导频分配方案随机化B个连续的训练周期内的污染，通 过利用所有的B个具有随机化污染的角度延迟分布，能够更准确地获得抽取的准确的延迟，最终提取对应于准确的延迟的多径分量，进而得到更准确的信道估计，且所需要的先验信息少，不需要小区间协作，复杂度低。

[0105] 下面以具体实例进一步说明本申请各实施例的方法及装置。

[0106] 以图8所示具有N个子载波的OFDM系统为例，该系统中包括三个小区，Cell 0、Cell 1、以及Cell 2，也即l∈{0,1,2}，每个小区中分别包括具有M根天线的基站以及三个单天线用户UE 0、UE 1、UE2，也即Kmax＝3，k∈{0,1,2}。上行训练阶段，导频插入到N个子载波中的Np个，以探测每个用户的CSI。为了简化，假设Np＝N，也即，所有子载波用于信道探测。为了消除小区内多用户的干扰，同样的小区内的用户的导频正交。采用时分机制实现正交：每个用户独占一个OFDM符号用于训练，每个训练周期总共K’＝Kmax＝3个OFDM符号用于每个小区的训练。假设小区间全时分复用，这3个OFDM符号由所有小区共享，进而引起严重的导频污染。以小区Cell 0为例，在上行训练阶段，小区Cell 0中的期望用户UE 0的导频信号(最粗的实线)受到Cell 1和Cell 2中的干扰用户UE 0的干扰(虚线)，导致Cell 0的基站对期望用户UE 0的信道估计不准，也即存在导频污染。为了获得准确的CSI，由Cell 0的基站或由独立于该基站的装置按照本申请实施例的方法，首先确定各小区的导频分配方案：

[0107] 根据用户数量确定的导频数量K’为3，共有B＝Kmax＝3个训练周期。3个导频分别占用每个训练周期的前3个OFDM符号。采用循环移位的方式生成3个训练周期内的3个小区的3个用户的导频分配方案，使得所有用户在每次训练中受到的导频污染来自不同用户。用3×3的分配矩阵Al的第[b,k]个元素表示第l个小区的第k个用户在第b个训练周期内所占的OFDM符号的索引。Al的第1行元素为[012]，第r行元素是对第r-1行元素进行循环左移l个位置。得到的分配矩 阵A0，A1，A2分别为:

[0108]

[0109] 矩阵中的元素值是用户的导频所占用的符号索引，其对应的导频分配结果如图9所示。

[0110] 在不同的训练周期内，多径信道的幅度值可能是不同的(时变)，然而信道的多径延迟和多径到达角度则基本恒定(相对于幅值，角度延迟随时间变化缓慢)。

[0111] 按照上述导频分配方案进行本小区的上行训练调度后，按照下述步骤进行信道估计：

[0112] 在训练周期0，根据导频信号确定当前训练周期Cell 0的基站各天线的信道估计：

[0113]

[0114] 将各天线上来自期望用户的多径信道估计表示为

[0115]

[0116] 其中，(·)T表示转置。

[0117] 根据天线阵列是间距为半波长的均匀线阵(ULA)，确定一组正交基向量为{e0,e1,...,eM-1}，其中：

[0118]

[0119] 将该组正交基组成变换矩阵 将 转换到角度延迟域H
表示为： 表示角度延迟域的信道估计，(·) 表示共轭转置。

[0120] 训练周期0为第一个训练周期，因此没有可供参考的之前训练周期，因此，直接根据预设门限T确定 中模值最大的若干非零元素，并记录各非零元素在 中的位置(x,y)，得到第一集合多径分量的角度延迟S0，如图10(a)所示，其中，黑色填充的色块为期望信道的多径分量的角度延迟，左斜线填充的色块为干扰信道的多径分量的角度延迟。

[0121] 直接提取该部分多径分量，构成新的角度延迟域的信道估计：

[0122]

[0123] 再将该角度延迟域的信道估计转换到空间延迟域，得到空间延迟域的信道估计：

[0124] 在训练周期1，根据导频信号确定当前训练周期Cell 0的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计 并根据预设门限T确定 中模值最大的若干非零元素，并记录各非零元素在中的位置(x,y)，得到第一集合多径分量的角度延迟S1，如图10(b)所示，其中，黑色填充的色块为期望信道的多径分量的角度延迟，右斜线填充的色块为干扰信道的多径分量的角度延迟。根据导频分配结果，在第0,1个训练周期内的干扰是不同的，因此S1与S0不同。

[0125] 根据训练周期0期望信道的角度延迟域的信道估计对应的多径分量的角度延迟与所述第一集合多径分量的角度延迟的交集，确定所述期望信道的第二集合多径分量的角度延迟：S0∩S1，第二集合多径分量仅包括所述期望信道的多径分量。

[0126] 直接提取所述期望信道的多径分量，构成新的角度延迟域的信道估计：

[0127]

[0128] 再将该角度延迟域的信道估计转换到空间延迟域，得到空间延迟 域的信道估计：

[0129] 在训练周期2，根据导频信号确定当前训练周期Cell 0的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计 并根据预设门限T确定 中模值最大的若干非零元素，并记录各非零元素在中的位置(x,y)，得到第一集合多径分量的角度延迟S2，如图10(c)所示，其中，黑色填充的色块为期望信道的多径分量的角度延迟，竖条纹填充的色块为干扰信道的多径分量的角度延迟。根据导频分配结果，在第0,1,2个训练周期内的干扰是不同的，因此S2与S1,S0不同。

[0130] 根据训练周期0期望信道的角度延迟域的信道估计对应的多径分量的角度延迟与所述第一集合多径分量的角度延迟的交集，确定所述期望信道的第二集合多径分量的角度延迟：S0∩S1∩S2，第二集合多径分量仅包括所述期望信道的多径分量。

[0131] 直接提取所述期望信道的多径分量，构成新的角度延迟域的信道估计：

[0132]

[0133] 再将该角度延迟域的信道估计转换到空间延迟域，得到空间延迟域的信道估计：

[0134] 在本实施例中，经过B＝3个训练周期的上行训练，足够进行精确地信道估计。

[0135] 图11为本申请实施例提供的多天线系统信道估计装置1100的结构示意图，本申请具体实施例并不对多天线系统信道估计装置1100的具体实现做限定。如图11所示，该多天线系统信道估计装置1100可以包括：

[0136] 处理器(processor)1110、通信接口(Communications Interface)1120、存储器(memory)1130、以及通信总线1140。其中：

[0137] 处理器1110、通信接口1120、以及存储器1130通过通信总线940完成相互间的通信。

[0138] 通信接口1120，用于与比如客户端等的网元通信。

[0139] 处理器1110，用于执行程序1132，具体可以实现上述图3的装置实施例中多天线系统信道估计装置的相关功能。

[0140] 具体地，程序1132可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。

[0141] 处理器1110可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。程序1132具体可以用于使得所述多天线系统信道估计装置1100执行以下步骤：

[0142] 在每个训练周期，根据导频信号确定当前训练周期第l个小区的基站期望信道角度延迟域的第一信道估计；

[0143] 根据一预设门限以及之前训练周期期望信道角度延迟域的信道估计，确定所述当前训练周期所述期望信道的多径分量；

[0144] 根据所述当前训练周期所述期望信道的多径分量，确定所述当前训练周期所述期望信道角度延迟域的第二信道估计；

[0145] 其中，L、M、以及K均为正整数，l＝(0,…,L-1)。

[0146] 程序1132中各步骤的具体实现可以参见上述实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。

[0147] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应描述，在此不再赘述。

[0148] 尽管此处所述的主题是在结合操作系统和应用程序在计算机系统上的执行而执行的一般上下文中提供的，但本领域技术人员可以认识到，还可结合其他类型的程序模块来执行其他实现。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组 件、数据结构和其他类型的结构。本领域技术人员可以理解，此处所述的本主题可以使用其他计算机系统配置来实践，包括手持式设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等，也可使用在其中任务由通过通信网络连接的远程处理设备执行的分布式计算环境中。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储设备的两者中。

[0149] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

[0150] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对原有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读取存储介质包括以存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方式或技术来实现的物理易失性和非易失性、可移动和不可因东介质。计算机可读取存储介质具体包括，但不限于，U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他固态存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)、HD-DVD、蓝光(Blue-Ray)或其他光存储设备、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或能用于存 储所需信息且可以由计算机访问的任何其他介质。

[0151] 以上实施方式仅用于说明本申请，而并非对本申请的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请的范畴，本申请的专利保护范围应由权利要求限定。