本发明提供一种多发射天线正交频分复用系统中导频数据发射方法，其采用不同发射天线按完全相同的导频模式发射导频数据，各个不同发射天线在导频子载波上的发射符号不同。另外，本发明还公开一种相应的基站控制器以及多发射天线正交频分复用系统中信道估计方法及装置。本发明中由于不同发射天线重用导频资源，即使发射天线数目增加，系统所使用的导频子载波密度也保持不变，从而可以提高正交频分复用系统中实际信道估计的性能。
导频数据发射方法、基站控制器、信道估计方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及正交多路频分复用(OFDM)技术，更确切地说是涉及一种在多发射天线OFDM系统中的导频数据发射方法、基站控制器、信道估计方法及装置。
背景技术
[0002] OFDM技术作为具有传输高速率数据业务能力的频分复用技术，一方面，相对于传统的单载波技术而言，OFDM技术能够利用简单的均衡算法提供较高的频谱效率；另一方面，在采用OFDM的系统中，不需要像传统的频分多路复用(FDM)那样在相邻的载波之间分配较宽的保护带宽，就可以避免子载波之间的相互干扰，从而节省了带宽。
[0003] 目前，OFDM技术已被广泛应用在现有的通信系统中，且该技术已经体现在无线局域网标准802.11a及固定无线接入标准802.16a中。另外，在移动无线通信接入系统中，第三代合作伙伴计划(3GPP)的无线接入网、IEEE 802.20的物理层也正在考虑使用OFDM技术，以构建具有更高频率效率的移动无线通信接入系统。
[0004] 图1所示为一个典型的频率蜂窝复用系统的组网图。其中，两个无线网络控制器(RNC)，即RNC1和RNC2，与核心网(CN)相连，一些基站(BS)分别与这两个RNC相连，其中，BS1、BS2及BS3与RNC1相连，BS4、BS5及BS6与RNC2相连，两台移动台(MS)，即MS1、MS2，与这些基站保持无线连接。图2为典型的小区全向天线复用方式，简称为小区复用方式，图3为典型的小区120度定向天线复用方式，简称为扇区复用方式。采用了OFDM技术的数据传输系统具有以下优点：
[0005] 1)对多径延迟扩展具有较强的容错性。如图4所示，一个OFDM符号时域上包括两个部分：数据部分和循环前缀部分，循环前缀部分由数据部分的末端循环生成，图中数据部分占用的时间为Tdata，循环前缀部分占用的时间为Tcp。OFDM技术的容错性表现在：与一个OFDM符号的持续时间Ts相比，典型信道冲击响应的持续时间很小，只占用Ts中一个很小的部分，因此可以通过增加较小的循环前缀，即Tcp以完全克服由多径引起的信号之间的干扰。
[0006] 2)对频率选择性衰落具有较强的容错性。OFDM技术通过采用信道编码等冗余方案，可以恢复强衰落子载波所携带的数字信号。
[0007] 3)采用了简单的均衡算法。由于OFDM技术采用频域传递信号，而信道的作用在频域上表现为简单的乘法，从而使采用OFDM技术的数据传输系统在执行信号均衡时，只需要一个简单的单抽头均衡器即可实现。
[0008] 4)相对于FDM技术而言，OFDM技术具有较高的频谱效率。
[0009] 而多输入多输出(MIMO)技术是多天线技术，即在通信系统的发送端和接收端分别安置多个天线。MIMO技术的关键应用就是分集和复用：分集主要是通过在发送端进行空时编码来获得空间分集增益；复用是同时发送几个独立的数据流用来提高传输速率，根据MIMO的基本理论可知，发送独立数据流的个数与发送天线数和接收天线数中最小的有关。
[0010] 基于上述两种技术的结合，通过OFDM将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，可减小多径衰落的影响。而结合多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multile Output)技术可充分开发空间资源，利用多个天线实现多发多收，在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下，可以成倍地提高信道容量和频谱利用率。
[0011] 但目前，业界提出的MIMO和OFDM结合时相关的导频设计方案中，各个发射天线所使用导频符号占用不同的时频子载波资源，如图5所示，其中天线0(主天线)和天线1分别使用不同的子载波传送导频数据，各个天线所使用的导频符号相互区分(正交)。相应的，在某一接收天线端，从各个发射天线相应的子载波接收导频数据，进而根据所述各子载波接收的导频数据进行信道估计。
[0012] 上述现有技术中由于不同的发射天线使用的导频占用不同的时频子载波资源，一方面，若固定系统的导频子载波的密度(即导频的Overhead保持恒定)，随着发射天线数目的增加，每个天线所使用的导频密度将减小，从而使得导频不能跟踪信道的变化，影响信道估计性能，最终影响系统的效率；另一方面，随着天线数目的增加，若要保证每个天线的信道估计性能(即每个天线的导频密度恒定)，系统的导频密度将增加(对应的导频Overhead增加)，也会影响系统的效率。
[0013] 另外，在上述现有技术方案中，由于导频在频域上过于分散，使得导频对信道时延扩展的跟踪能力降低，也会影响信道估计的性能。
发明内容
[0014] 本发明解决的技术问题是提供多发射天线正交频分复用系统中的导频数据发射方法、基站控制器及信道估计方法及装置，以减小接收方在进行信道估计时的性能损失。
[0015] 为解决上述问题，本发明的多发射天线正交频分复用系统中导频数据发射方法，包括：
[0016] 不同发射天线按完全相同的导频模式发射导频数据，各个不同发射天线在导频子载波上的发射符号不同。
[0017] 其中，各个不同发射天线在导频子载波上的发射符号之间的关系满足下式：
[0018]
[0019] 其中，b、b′分别为第b个及第b′个发射天线的编号，b＜b′，Dbk，j、Db′k，j分别为第b个及第b′个发射天线发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τb、τb′分别为与第b个及第b′个发射天线相关的时延信息，τ1≤τb＜τb′，τ1为第1个的发射天线相关的时延信息，且τb+1-τb大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。
[0020] 优选地，所述各个不同发射天线的时延间隔均等。
[0021] 可选地，所述导频模式为导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上规则分布模式、导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上不规则分布模式或者导频格点模式。
[0022] 相应地，一种多天线正交频分复用系统基站控制器，包括有基站发射控制单元，所述基站发射控制单元包括有：
[0023] 多天线发射控制单元，用于控制不同的发射天线按完全相同的导频模式发射导频数据，其中各个不同发射天线在导频子载波上的发射符号不同。
[0024] 其中，各个不同发射天线在导频子载波上的发射符号之间的关系满足下式：
[0025]
[0026] 其中，b、b′分别为第b个及第b′个发射天线的编号，b＜b′，Dbk，j、Db′k，j分别为第b个及第b′个发射天线发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τb、τb′分别为与第b个及第b′个发射天线相关的时延信息，τ1≤τb＜τb′，τ1为第1个的发射天线相关的时延信息，且τb+1-τb大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。
[0027] 其中，所述各个不同发射天线的时延间隔均等。
[0028] 其中，所述导频模式为导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上规则分布模式、导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上不规则分布模式或者导频格点模式。
[0029] 相应地，本发明的多发射天线正交频分复用系统中信道估计方法，包括：
[0030] a.接收不同发射天线按权利要求1的方式发射的导频数据；
[0031] b.根据所述导频模式分离接收到的导频信息，得到导频子载波上接收到的频域信号；
[0032] c.根据位于同一正交多路频分复用符号的导频子载波上接收到的频域信号，得到不同发射天线在该正交多路频分复用符号处的时域信道响应；
[0033] d.以所述得到的不同发射天线的时域信道响应估计相应不同发射天线数据子载波处的频域信道响应。
[0034] 其中，所述步骤c包括：
[0035] c1.根据位于同一正交频分复用符号的导频子载波上接收到的频域信号，获取该正交频分复用符号处的时域信道信息；
[0036] c2.从得到的所述时域信道信息中提取相应不同发射天线的时域信道响应。
[0037] 其中，所述步骤c1包括以下步骤：
[0038] c11.根据所述接收的频域信号，以及发射端发射的相应正交频分复用符号中导频子载波上的频域数据信息，获取相应正交频分复用符号上对应导频子载波处的频域信道响应；
[0039] c12.根据所述频域信道响应得到相应正交频分复用符号处导频子载波的时域信道信息。
[0040] 其中，所述步骤c2各发射天线按照下述方法获取各自的时域信道响应：
[0041] 根据系统所支持的时延扩展，从得到的时域信道反应中确定针对第b个发射天线的截断范围；
[0042] 获取第b个发射天线的截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，用0代替所述时域信道反应中被截去的时域信道值，将上述所获取的时域信道序列向前循环平移Nb个点，获取第b个发射天线的时域信道响应，其中Nb为第b个发射天线信道时延对应的采样点个数。
[0043] 其中，所述步骤c2各发射天线按照下述方法获取各自的时域信道响应：
[0044] 通过分析连续时间的正交频分复用符号处的时域信道反应确定第b个发射天线的截断范围；
[0045] 获取该截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，并用0代替所述时域信道反应中未被选中的时域信道值，将上述所获取的时域信道序列向前循环平移Nb个点，获取第b个发射天线的时域信道响应，其中Nb为第b个发射天线信道时延对应的采样点个数。
[0046] 可选地，所述步骤d包括以下步骤：
[0047] d11.通过对得到的针对不同发射天线的包含导频子载波的正交频分复用符号处的时域信道响应进行插值估计，得到针对相应发射天线的与所述包含导频子载波的正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的时域信道响应；
[0048] d12.对上述获取的针对相应发射天线的包含数据的正交频分复用符号处的时域信道响应进行傅立叶逆变换，得到针对所述相应发射天线的相应的频域信道响应。
[0049] 可选地，所述步骤d包括以下步骤：
[0050] d21.根据针对某一发射天线的包含导频子载波的正交频分复用符号处的时域信道响应得到针对相应发射天线的相应的频域信道响应；
[0051] d22.根据所得的针对相应发射天线的包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应，估计出针对相应发射天线的与所述包含导频子载波的正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的频域信道响应。
[0052] 可选地，所述步骤d22为：直接将所得的包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应作为与所述正交频分复用符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域信道响应。
[0053] 可选地，所述步骤d22为：对所得的包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应进行修正，并将修正后的频域信道响应作为与所述正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的频域信道响应。
[0054] 可选地，所述步骤d22为：对包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应进行插值估计，得到与所述正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的频域信道响应。
[0055] 可选地，所述插值估计采用2l-1次拉格朗日插值方法或1次拉格朗日插值算法。
[0056] 相应地，一种多发射天线正交频分复用系统中信道估计装置，包括：
[0057] 接收装置，用于接收不同发射天线按权利要求1的方式发射的导频数据；
[0058] 导频信息分离装置，用于根据所述导频模式分离接收到的导频信息，得到导频子载波上接收到的频域信号；
[0059] 时域信道响应获取装置，根据位于同一正交多路频分复用符号的导频子载波上接收到的频域信号，得到不同发射天线在该正交多路频分复用符号处的时域信道响应；
[0060] 频域信道响应获取装置，以所述得到的不同发射天线的时域信道响应估计相应不同发射天线数据子载波处的频域信道响应。
[0061] 其中，所述时域信道响应获取装置包括：
[0062] 时域信道信息获取单元，根据位于同一正交频分复用符号的导频子载波上接收到的频域信号，获取该正交频分复用符号处的时域信道信息；
[0063] 时域信道响应提取单元，从得到的所述时域信道信息中提取相应不同发射天线的时域信道响应。
[0064] 其中，所述时域信道信息获取单元包括：
[0065] 第一获取子单元，根据所述接收的频域信号，以及发射端发射的相应正交频分复用符号中导频子载波上的频域数据信息，获取相应正交频分复用符号上对应导频子载波处的频域信道响应；
[0066] 第二获取子单元，根据所述频域信道响应得到相应正交频分复用符号处导频子载波的时域信道信息。
[0067] 可选地，所述时域信道响应提取单元包括：
[0068] 第一确定子单元，根据系统所支持的时延扩展，从得到的时域信道反应中确定针对第b个发射天线的截断范围；
[0069] 第一时域信道响应提取子单元，获取第b个发射天线的截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，用0代替所述时域信道反应中被截去的时域信道值，将上述所获取的时域信道序列向前循环平移Nb个点，获取第b个发射天线的时域信道响应，其中Nb为第b个发射天线信道时延对应的采样点个数。
[0070] 可选地，所述时域信道响应提取单元包括：
[0071] 第二确定子单元，通过分析连续时间的正交频分复用符号处的时域信道反应确定第b个发射天线的截断范围；
[0072] 第二时域信道响应提取子单元，获取该截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，并用0代替所述时域信道反应中未被选中的时域信道值，将上述所获取的时域信道序列向前循环平移Nb个点，获取第b个发射天线的时域信道响应，其中Nb为第b个发射天线信道时延对应的采样点个数。
[0073] 可选地，所述频域信道响应获取装置包括：
[0074] 插值估计单元，通过对得到的针对不同发射天线的包含导频子载波的正交频分复用符号处的时域信道响应进行插值估计，得到针对相应发射天线的与所述包含导频子载波的正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的时域信道响应；
[0075] 第一频域信道响应获取单元，对上述获取的针对相应发射天线的包含数据的正交频分复用符号处的时域信道响应进行傅立叶逆变换，得到针对所述相应发射天线的相应的频域信道响应。
[0076] 可选地，所述频域信道响应获取装置包括：
[0077] 第二频域信道响应获取单元，根据针对某一发射天线的包含导频子载波的正交频分复用符号处的时域信道响应得到针对相应发射天线的相应的频域信道响应；
[0078] 第三频域信道响应获取单元，根据所得的针对相应发射天线的包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应，估计出针对相应发射天线的与所述包含导频子载波的正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的频域信道响应。
[0079] 可选地，所述第三频域信道响应获取单元获取频域信道响应为：直接将所得的包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应作为与所述正交频分复用符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域信道响应。
[0080] 可选地，所述第三频域信道响应获取单元获取频域信道响应为：对所得的包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应进行修正，并将修正后的频域信道响应作为与所述正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的频域信道响应。
[0081] 可选地，所述第三频域信道响应获取单元获取频域信道响应为：对包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应进行插值估计，得到与所述正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的频域信道响应。
[0082] 其中，所述插值估计采用2l-1次拉格朗日插值方法或1次拉格朗日插值算法。
[0083] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0084] 本发明中不同发射天线按完全相同的导频模式发射导频数据，进行信道估计时，接收端首先接收不同发射天线按完全相同的导频模式发射的导频数据；然后根据所述导频模式分离接收到的导频信息，得到导频子载波上接收到的频域信号；再根据位于同一正交多路频分复用符号的导频子载波上接收到的频域信号，得到不同发射天线在该正交多路频分复用符号处的时域信道响应；最后以所述得到的不同发射天线的时域信道响应估计相应不同发射天线数据所在子载波处的频域信道响应。由于不同发射天线重用导频资源(即各个发射天线使用相同的导频子载波，只是各个发射天线在相应的导频子载波上发射符号不同)，各个发射天线之间不同的发射符号保证了各个天线之间的信道估计性能不受影响，即使发射天线数目增加，系统所使用的导频子载波密度也保持不变，从而可以提高正交频分复用系统中实际信道估计的性能，提高实际系统的数据传输效率；特别能够有效的提高延迟信道的性能，增加数据通讯系统对信道环境的适用性。另一方面，本发明中在多天线发射情形，不同的发射天线使用完全相同的导频模式，也不会增加导频的额外开销。
附图说明
[0085] 图1是现有技术中一种典型的频率蜂窝复用系统的组网图；
[0086] 图2是现有技术中一种典型的小区全向天线复用方式示意图；
[0087] 图3是现有技术中一种典型的小区120度定向天线复用方式示意图；
[0088] 图4是现有技术中OFDM符号示意图；
[0089] 图5是现有技术一种导频设计方案示意图；
[0090] 图6是本发明中发射端发射OFDM符号的示意图；
[0091] 图7是本发明中接收端接收OFDM符号的示意图；
[0092] 图8是本发明多发射天线中信道估计方法的示意图；
[0093] 图9是本发明第一实施例中一种导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上规则分布模式示意图；
[0094] 图10是导频OFDM符号结构示意图；
[0095] 图11是数据OFDM符号结构示意图；
[0096] 图12是本发明方案中OFDM符号的编号片断示意图；
[0097] 图13是本发明第一实施例一种信道估计方法的主要流程图；
[0098] 图14是本发明第一实施例另一种信道估计方法的主要流程图；
[0099] 图15是本发明第二实施例中导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上不规则分布模式示意图；
[0100] 图16是本发明第二实施例中一种信道估计方法的主要流程图；
[0101] 图17是本发明第三实施例中导频格点模式的示意图；
[0102] 图18是本发明第三实施例中一种信道估计方法的主要流程图；
[0103] 图19是本发明第三实施例中另一种信道估计方法的主要流程图；
[0104] 图20是本发明信道估计装置的示意框图；
[0105] 图21是本发明时域信道响应获取装置的组成框图；
[0106] 图22是本发明频域信道响应获取装置的一种组成框图；
[0107] 图23是本发明频域信道响应获取装置的另一种组成框图；
[0108] 图24为截断径数为32时，Vehicle A信道、30kmph情形下，采用本发明方案得到的信道估计性能仿真示意图；
[0109] 图25为截断径数为32时，Vehicle A信道、60kmph情形下，采用本发明方案得到的信道估计性能仿真示意图；
[0110] 图26为截断径数为160时，Vehicle B信道、30kmph情形下，采用本发明方案得到的信道估计性能仿真示意图。
具体实施方式
[0111] 本发明的核心在于不同发射天线按完全相同的导频模式发射导频数据，所述导频模式可以采用导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上规则分布模式或者导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上不规则分布模式或者导频格点模式。另外，本发明中采用在各个不同发射天线在导频子载波上的发射符号不同。
[0112] 基于上述的导频数据发射模式，本发明中接收端在进行信道估计时，通过接收不同发射天线按完全相同的导频模式发射的导频数据；然后根据所述导频模式分离接收到的导频信息，得到导频子载波上接收到的频域信号；根据位于同一正交多路频分复用符号的导频子载波上接收到的频域信号，得到不同发射天线在该正交多路频分复用符号处的时域信道响应；以所述得到的不同发射天线的时域信道响应估计相应不同发射天线数据所在子载波处的频域信道响应。
[0113] 下面详细进行说明。
[0114] 首先对发射端发射OFDM符号的过程作简要说明。以天线b发射数据的过程为例，发射端首先按照天线b发射的导频OFDM符号和数据OFDM符号在时频平面上的复用方式，对导频OFDM符号和数据OFDM符号进行复用，生成用于发射的频域信号，之后，对该频域信号进一步进行傅立叶逆变换、数模转换等过程，并将最终生成的电磁信号发射出去，该处理过程如图6所示。
[0115] 本发明中在上述发射端发射导频数据通过基站控制器(BSC)控制，具体实现时，所述基站控制器包括有基站发射控制单元，其中所述基站发射控制单元包括有：
[0116] 多天线发射控制单元，用于控制不同的发射天线按完全相同的导频模式发射导频数据，其中各个不同发射天线在导频子载波上的发射符号不同。
[0117] 与发射端相对应，实现本发明的一个接收端的结构示意如图7所示。接收数据时，首先对从信道接收到的电磁信号进行数据采样，依据已经获取的同步信息，对接收到的采样数据在时域上进行OFDM符号提取、FFT变换、解复用，形成接收到的导频OFDM符号和数据OFDM符号；此后利用接收到的导频OFDM符号和在相应时频位置发射的导频OFDM符号，使用一定的信道估计算法，得到时频平面上承载数据的时频点处的频域信道响应，结合对应数据符号的接收信号值，进行信道均衡等操作，进一步恢复发射的数据信号。
[0118] 参考图8，该图是本发明多发射天线中信道估计方法的示意图。
[0119] 如图示，本发明中首先利用给定OFDM符号中发射的导频数据和接收的导频符号估计出相应OFDM符号处的频域信道响应值，经过串并转换和IFFT，进一步得到相应OFDM符号处的时域信道响应值，通过对所获得的时域信道响应值的分析，提取出针对不同发射天线的时域信道信息(包括径及其衰耗的信息)，利用一定的时域信道估计算法(特定的插值算法)，进一步估计出针对不同发射天线的包含数据符号的OFDM符号处的时域信道响应，最后，经过FFT和并串转换，得到针对不同发射天线的包含数据符号的OFDM符号处的频域信道响应值，然后利用所得的频域信道响应值即可进行信道均衡等其他操作。
[0120] 下面以具体的实施例进行说明。
[0121] 第一实施例
[0122] 本实施例中采用一种规则的时间域上的导频OFDM符号与数据OFDM符号的分布作为导频分配模式，各个发射天线采用完全相同的导频分配模式，该模式的一个具体的实施方案如图9所示，图中相邻两个导频OFDM符号之间包括n个数据OFDM符号。
[0123] 其中导频OFDM符号可以和数据OFDM符号长度相同，也可以长度不同；与通常的OFDM符号一样，导频OFDM符号和数据OFDM符号也是由数据部分和循环前缀部分构成，循环前缀部分由数据部分的末端循环生成。
[0124] 具体的，导频OFDM符号的结构如图10所示：数据OFDM符号的循环前缀部分占用的采样点的个数为Np，cp，数据部分占用的采样点的个数为Np，data。
[0125] 数据OFDM符号的结构如图11所示，数据OFDM符号的循环前缀部分占用的采样点的个数为Nd，cp，数据部分占用的采样点的个数为Nd.data。
[0126] 为了便于描述本发明的上述实施例，对发射端发射的OFDM符号按照下面所述的编号规则编号：
[0127] ●导频OFDM符号的编号：对导频OFDM符号按照发射的时间顺序顺次编号，先发射的编号较小；
[0128] ●相邻导频OFDM符号之间的数据OFDM符号的自然编号：从0到n-1顺序编号，先发射的编号较小；
[0129] ●数据OFDM符号的编号：适用于上述两个编号的组合编号。
[0130] 适合于上述编号规则的一段OFDM符号编号片断如下图12所示，图中阴影部分为导频OFDM符号，数字为相应OFDM符号的编号。
[0131] 进一步，假设共有B个发射天线，第b个发射天线发射的第k个导频OFDM符号的b第j个子载波所承载的频域信号为Dk，j，满足：
[0132]
[0133] D1k，j＝Dk，j
[0134] 其中，b、b′分别为第b个及第b′个发射天线的编号，b＜b′，Dbk，j、Db′k，j分别为第b个及第b′个发射天线发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τb、τb′分别为与第b个及第b′个发射天线相关的时延信息，τ1≤τb＜τb′，且τb+1-τb大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。
[0135] 具体实现时，本发明中还可设置所述各个不同发射天线的时延间隔均等，即设置τb+1-τb＝τb+1-τb′。
[0136] 根据上述导频OFDM符号在时域的分布模式，以及不同发射天线之间导频符号的相互关系。本实施例中与某一接收天线对应的接收机在获取同步(包括频率同步、符号同步、帧同步)以后，在接收到的时域信号中分离导频OFDM符号和数据OFDM符号，并依据提取的导频OFDM符号，估计数据OFDM符号的频域信道响应，进一步对数据OFDM符号进行信道均衡等其他操作，以恢复发射的数据，参考图13，本实施例中一种具体的信道估计过程包括下面的步骤：
[0137] 步骤11，从接收到的时域导频OFDM符号获取导频OFDM符号处的时域信道信息；
[0138] 假设某一接收天线的第k个导频OFDM符号的接收的时域信号序列为经过FFT以后，得到的频域接收信号序列为
从而第k个导频OFDM符号处信道的频域信道响应为 简记为
如前面所述， 为第k个导频OFDM符号所承载的
频域数据序列。进一步，所得到的频域信道响应 经过IFFT以后得到第
k个导频OFDM符号处信道的时域信道信息，简记为
[0139] 步骤12，从导频OFDM符号处信道的时域信道信息提取对应不同发射天线在相应导频OFDM符号处的时域信道响应，例如径的延迟、径的衰耗；
[0140] 在得到导频OFDM符号处的时域信道响应以后，需要利用这些信息对信道进行分析，以获取针对不同发射天线的有效信道信息，减少信道的噪声。
[0141] 一种简单的信道信息的提取方法为简单截断法，在已知无线传输环境的信道延迟范围的情况下，本发明中可以使用这种方法，对于某个天线，例如第b个发射天线，首先根据系统所支持的时延扩展，从得到的时域信道反应中确定针对第b个发射天线的截断范围或者通过分析连续时间的正交频分复用符号处的时域信道反应确定第b个发射天线的截断范围；然后获取第b个发射天线的截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，用0代替所述时域信道反应中被截去的时域信道值，将上述所获取的时域信道序列向前循环平移Nb个点，从而获取第b个发射天线的时域信道响应，其中Nb为第b个发射天线信道时延对应的采样点个数。
[0142] 上述方法中假设信道的延迟最多为N个采样点，此时可以直接对得到的导频OFDM符号处信道的时域信道反应 进行截断，截断的范围略大于信道的最大延迟对应的采样点的个数，例如截断长度为N′，满足N′≥N，此时得到针对第b个发射天线的第k个导频OFDM符号处的时域信道响应为 其中0的个数
为Np，data-N′。
[0143] 步骤13，利用某一发射天线的相邻导频OFDM符号处的时域信道响应，利用特定的插值方法估计针对该发射天线的数据OFDM符号处的时域信道响应；
[0144] 在获取了针对第b个发射天线的第k个导频OFDM符号处的时域信道响应为p p p
(为了书写方便，将其记为(ck，0，ck，1，…，ck，N′ ，0，…，0))以
d
后，进一步就可以估计针对第b个发射天线的数据OFDM符号处信道的时域信道信息(cs，0，d d
cs，1，…，cs，N′ ，0，…，0)，式中s为数据OFDM符号的编号。
p p p p d
[0145] 可以利用(…，ck-1，h，ck，h，ck+1，h，ck+2，h，…)来估计c(k，j)，h 的值，式中j为所述数据OFDM符号在与所述数据OFDM符号相临的导频OFDM符号之间的自然编号。
[0146] 估计c(k，j)，hd的值可以采用2l-1次Lagrange插值，典型的估计公式如下：
[0147]p d
[0148] 其中，ck+m，h 表示第k+m个导频OFDM符号处第h个采样点处的时域信道值，c(k，j)，h表示第(k，j)个数据OFDM符号处第h个采样点处的时域信道值，n表示两个相邻导频OFDM符号之间的数据OFDM符号的个数。
[0149] 当采用1次Lagrange插值，即线性插值时，上面的公式可以简化为：
[0150]
[0151] 其中，ck，hp表示第k个导频OFDM符号处第h个采样点处的时域信道值，c(k，j)，hd表示第(k，j)个数据OFDM符号处第h个采样点处的时域信道值，表示两个相邻导频OFDM符号之间的数据OFDM符号的个数。
[0152] 至此，估计得到了(cs，0d，cs，1d，…，cs，N′d)的值，在其后添加Nd，data-N′个0，就得d d d到了针对第b个发射天线的数据OFDM符号处信道的时域信道响应(cs，0，cs，1，…，cs，N′ ，
0，…，0)。
[0153] 步骤14，利用上面得到的针对某一发射天线的数据OFDM符号处信道的时域信道响应得到针对该发射天线的对应数据OFDM符号处的频域信道响应；
[0154] 对得到的时域的第s个数据OFDM符号处信道的时域信道响应(cs，0d，cs，1d，…，dcs，N′ ，0，…，0)，进行IFFT，得到第s个数据OFDM符号处信道的频域信道响应[0155] 在得到了数据OFDM符号处信道的频域信道响应以后，就可以对接收到的数据OFDM符号进行信道均衡，进而恢复出发射的数据。
[0156] 在上述的步骤12中，除了采用上述简单的信道信息提取方法——截断法外，还可以采用一种较为复杂的方法，本发明中称为自适应的信道信息提取方法：
[0157] 与简单的信道信息提取方法——简单截断法不同，自适应的信道信息提取方法通过对一段时间连续接收到的导频OFDM符号的时域信道响应 进行分析，利用一定的规则，提取其中一部分作为针对某一发射天线b的有效径，例如，在一段时间中可以选择 作为该段时间有效的信道信息。在上述有效的信道信息
的适当位置添加0，所得的信道提取结果进一步应用于步骤13的针对某一发射天线b的数据OFDM符号处的时域信道估计过程。
[0158] 上述自适应方法的一个简化——自适应的截断法，即对导频OFDM符号的截断长度不使用固定截断长度，所使用的截断长度N′依赖于对一段连续时间连续接收到的导频OFDM符号的时域反应 的分析结论，后续的处理过程同前面所述的一致，另外针对不同的发射天线也可以使用不同的截断长度。
[0159] 在实现本实施例的另外一个接收机信道估计实现方案中，参考图14，具体的信道估计过程包括下面的步骤：
[0160] 步骤21，从接收到的时域导频OFDM符号获取导频OFDM符号处的时域信道信息；
[0161] 步骤22，从所述导频OFDM符号处的时域信道信息提取对应不同发射天线在相应导频OFDM符号处时域信道响应，例如径的延迟、径的衰耗；
[0162] 步骤23，利用上面得到的针对某一发射天线的导频OFDM符号处的时域信道响应得到相应发射天线的对应导频OFDM符号处的频域信道响应；
[0163] 步骤24，利用针对某一发射天线的相邻导频OFDM符号处的频域信道响应，利用特定的插值方法估计相应发射天线的数据OFDM符号处的频域信道响应，所采用的插值方法可以是2l-1次Lagrange插值方法，特别，可以使用1次Lagrange插值方法，即线性插值方法；
[0164] 上述得到针对某一发射天线的数据OFDM符号的频域信道响应后可进一步进行信道均衡等其他操作。
[0165] 第二实施例
[0166] 本实施例中并不限于上述规则的导频OFDM符号和数据OFDM分布的情形，在不规则的导频OFDM符号和数据OFDM分布情形，各个发射天线采用完全相同的导频分配模式，一种不规则的导频OFDM符号和数据OFDM分布情形如图15所示：
[0167] 在上述不规则的导频OFDM符号和数据OFDM分布情形，各个不同发射天线在导频子载波上的发射符号之间的关系与第一实施例相同。
[0168] 本实施例导频OFDM符号的分布模式适用于信道变化缓慢的情形，与上述导频OFDM符号的分布对应，参考图16，相应的接收机信道估计可以通过下面步骤实现：
[0169] 步骤31，从接收到的时域导频OFDM符号获取导频OFDM符号处时域的信道信息；
[0170] 步骤32，从导频OFDM符号处信道的时域信道信息提取对应不同发射天线在相应导频OFDM符号处时域信道响应，例如径的延迟、径的衰耗；
[0171] 步骤33，利用上面得到的针对某一发射天线的导频OFDM符号处信道的时域信道响应得到相应发射天线的对应导频OFDM符号处的频域信道响应；
[0172] 步骤34，利用所得到的针对某一发射天线的导频OFDM符号的频域信道响应，结合一定的修正，作为其后的，且在下一个导频OFDM符号之前的针对某一发射天线的数据OFDM符号的频域信道响应。
[0173] 上述得到针对某一发射天线的数据OFDM符号的频域信道响应可进一步用于信道均衡等其他操作。
[0174] 第三实施例
[0175] 本实施例中并不限于上述导频OFDM符号的导频分配方式，在导频格点的导频分配模式的情形，各个发射天线采用完全相同的导频分配模式，适用于本发明的一种情形的导频格点如图17所示：
[0176] 在导频格点的导频分配模式的情形，各个不同发射天线在导频子载波上的发射符号之间的关系与第一实施例相同。
[0177] 参考图18，适用于上述时频平面的导频分配模式的接收机的具体的信道估计过程包括下面的步骤：
[0178] 步骤41，从接收到的频域接收信号中分离出导频所在的子载波的频域接收信号；
[0179] 步骤42，从位于同一OFDM符号的导频子载波上接收到的频域信号获取对应OFDM符号处的时域信道信息；
[0180] 步骤43，从上述得到的对应OFDM符号处的时域信道信息提取对应不同发射天线在相应OFDM符号处的时域信道响应，例如径的延迟、径的衰耗；
[0181] 步骤44，利用上述得到的针对某一发射天线的相邻包含导频子载波的OFDM符号处的时域信道响应，利用特定的插值方法估计针对该发射天线的包含数据的OFDM符号处的时域信道响应；
[0182] 步骤45，利用上面得到的针对某一发射天线的包含数据的OFDM符号处信道的时域信道响应得到针对该发射天线的对应承载数据的子载波处的频域信道响应。
[0183] 上述得到的针对某一发射天线的频域信道响应可进一步用于信道均衡等其他操作。
[0184] 在实现本实施例的另外一个接收机信道估计实现方案中，参考图19，具体的信道估计过程包括下面的步骤：
[0185] 步骤51，从接收到的频域接收信号中分离出导频子载波的频域接收信号；
[0186] 步骤52，从位于同一OFDM符号的导频子载波上接收到的频域信号获取对应OFDM符号处的时域信道信息；
[0187] 步骤53，从上述得到的对应OFDM符号处的时域信道信息提取对应不同发射天线在相应OFDM符号处的时域信道响应，例如径的延迟、径的衰耗；
[0188] 步骤54，利用上面得到的针对某一发射天线的包含导频子载波的OFDM符号处信道的时域信道响应得到针对该发射天线的对应OFDM符号处的频域信道响应；
[0189] 步骤55，利用上述得到的针对某一发射天线的包含导频子载波的OFDM符号处的频域信道响应，利用特定的插值方法估计针对该发射天线的包含数据的OFDM符号处的频域信道响应，具体所采用的插值方法可以是2l-1次Lagrange插值方法，特别，可以使用1次Lagrange插值方法，即线性插值方法；
[0190] 上述得到的针对某一发射天线的频域信道响应可进一步用于信道均衡等其他操作。
[0191] 下面说明本发明的另一方面。
[0192] 参考图20，该图是本发明多发射天线正交频分复用系统中信道估计装置的实现框图，主要包括：
[0193] 接收装置61，用于接收不同发射天线按完全相同的导频模式发射的导频数据；
[0194] 导频信息分离装置62，用于根据所述导频模式分离接收到的导频信息，得到导频子载波上接收到的频域信号；
[0195] 时域信道响应获取装置63，根据位于同一正交多路频分复用符号的导频子载波上接收到的频域信号，得到不同发射天线在该正交多路频分复用符号处的时域信道响应；
[0196] 频域信道响应获取装置64，以所述得到的不同发射天线的时域信道响应估计相应不同发射天线数据子载波处的频域信道响应。
[0197] 首先说明所述时域信道响应获取装置，参考图21，所述时域信道响应获取装置包括：
[0198] 时域信道信息获取单元631，根据位于同一正交频分复用符号的导频子载波上接收到的频域信号，获取该正交频分复用符号处的时域信道信息，具体实现时，所述时域信道信息获取单元可包括：
[0199] 第一获取子单元，根据所述接收的频域信号，以及发射端发射的相应正交频分复用符号中导频子载波上的频域数据信息，获取相应正交频分复用符号上对应导频子载波处的频域信道响应；
[0200] 第二获取子单元，根据所述频域信道响应得到相应正交频分复用符号处导频子载波的时域信道信息；
[0201] 时域信道响应提取单元632，从得到的所述时域信道信息中提取相应不同发射天线的时域信道响应，具体实现时，所述时域信道响应提取单元一种可选实施例的实现可包括：
[0202] 第一确定子单元，根据系统所支持的时延扩展，从得到的时域信道反应中确定针对第b个发射天线的截断范围；
[0203] 第一时域信道响应提取子单元，获取第b个发射天线的截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，用0代替所述时域信道反应中被截去的时域信道值，将上述所获取的时域信道序列向前循环平移Nb个点，获取第b个发射天线的时域信道响应，其中Nb为第b个发射天线信道时延对应的采样点个数。
[0204] 另外，所述时域信道响应提取单元另一种可选实施例具体可包括：
[0205] 第二确定子单元，通过分析连续时间的正交频分复用符号处的时域信道反应确定第b个发射天线的截断范围；
[0206] 第二时域信道响应提取子单元，获取该截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，并用0代替所述时域信道反应中未被选中的时域信道值，将上述所获取的时域信道序列向前循环平移Nb个点，获取第b个发射天线的时域信道响应，其中Nb为第b个发射天线信道时延对应的采样点个数。
[0207] 下面说明本发明的频域信道响应获取装置，参考图22，所述频域信道响应获取装置第一实施例的组成可包括：
[0208] 插值估计单元6411，通过对得到的针对不同发射天线的包含导频子载波的正交频分复用符号处的时域信道响应进行插值估计，得到针对相应发射天线的与所述包含导频子载波的正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的时域信道响应；
[0209] 第一频域信道响应获取单元6412，对上述获取的针对相应发射天线的包含数据的正交频分复用符号处的时域信道响应进行傅立叶逆变换，得到针对所述相应发射天线的相应的频域信道响应。
[0210] 参考图23，所述频域信道响应获取装置第二实施例的组成可包括：
[0211] 第二频域信道响应获取单元6421，根据针对某一发射天线的包含导频子载波的正交频分复用符号处的时域信道响应得到针对相应发射天线的相应的频域信道响应；
[0212] 第三频域信道响应获取单元6422，根据所得的针对相应发射天线的包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应，估计出针对相应发射天线的与所述包含导频子载波的正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的频域信道响应。
[0213] 其中，所述第三频域信道响应获取单元获取频域信道响应可采用直接将所得的包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应作为与所述正交频分复用符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域信道响应；或
[0214] 对所得的包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应进行修正，并将修正后的频域信道响应作为与所述正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的频域信道响应；或
[0215] 对包含导频子载波的正交频分复用符号处的频域信道响应进行插值估计，得到与所述正交频分复用符号相邻、且包含数据的正交频分复用符号处的频域信道响应。
[0216] 同样地，所述插值估计采用2l-1次拉格朗日插值方法或1次拉格朗日插值算法。
[0217] 本发明方案可以在信道环境变化情形以及高延迟情况下取得的较好的性能。具体来说，通过本发明方案，相对于理想的信道估计来说，相对于理想的信道估计来说，在截断径数为32时，Vehicle A信道、30kmph情形下的信道估计结果如图24所示，性能损失小于0.3dB；Vehicle A信道、60kmph情形下的信道估计结果如图25所示，性能损失小于1.1dB。
在截断径数为160时，在Vehicle B信道、30kmph的情形下，如图26所示，采用本发明方案得到的信道估计相对于理想信道估计来说，性能损失也小于0.7dB。
[0218] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
