[发明专利]多天线系统的导频信号生成和信道估计方法、系统、介质及设备

说明书

本发明提供了一种多天线系统的导频信号生成和信道估计方法、系统、介质及设备，通过发射端生成经过非正交预编码的导频信号，来抑制发射天线之间的导频干扰，其中，导频信号的生成方法包括：根据公共导频序列的长度生成公共导频序列和由多个发射天线组成的非正交预编码序列集合；将公共导频序列与非正交预编码序列集合相乘，得到导频信号。本发明提出的导频信号生成方法/系统，以及信道估计方法/系统，可以有效解决传统多天线系统中，由于导频间正交设计而导致的导频开销倍增的问题；而与此同时，系统性能与采用传统正交设计的多天线系统相比，没有明显下降。

技术领域

本发明涉及OFDM系统的发送及接收技术领域，具体地，涉及一种多天线系统的导频信号生成和信道估计方法、系统、介质及设备。

背景技术

在频域OFDM符号的资源映射过程中，资源元素是其最小的资源分配单元。一个资源元素可以携带一个星座调制后的复数符号，它在时间上占据一个OFDM符号，在频率上占据一个子载波。为了保证接收机的接收性能，OFDM系统通常不会将所有的资源元素都用于传输数据，而是利用其中一部分的资源元素，传输接收机已知的导频信号。接收机利用导频，可以实现对无线传输信道的精准估计，并以此来恢复出由于经过信道传输而产生畸变的发送数据。频域OFDM符号的结构及其导频信号的示意，如图1所示。

在实际的无线传输系统当中，往往可以将OFDM技术与多天线技术结合使用，以实现传输效率和鲁棒性的进一步提高。

然而，多天线技术的应用，需要依赖于接收机对于每一对发射接收天线对之间的信道做出精准的信道估计。图2展示了在LTE系统中，采用单天线发射和多天线发射时的导频分布情况。为了保证这一多天线技术实现的基础，OFDM系统在采用多天线技术之时，需要对不同的发射天线端口分配不同的导频位置，且当某一个资源元素被分配给当前发射天线端口的导频之后，其他发射天线也不能在这个资源元素位置上传输数据。于此同时，为了维持系统原有的信道衰落抵抗能力，每个发射天线的导频密度都不能降低。这就导致多天线OFDM系统的导频开销，会随着发射天线数量的增多，而成倍的增长。大幅度的导频开销增加，会严重降低MISO方案原有的传输效率，也会严重限制MIMO方案传输速率的增幅。而OFDM系统中多天线技术的导频开销问题，本质上是由于接收机的信道估计需求所致。

如何改善多天线OFDM系统中导频开销增加，目前学术界和工业界都进行了一些积极的探索，大部分的研究，都是基于增强接收机处不同发射天线导频信号之间的正交性，这一思想的。

例如，文献“多天线系统中的导频设计与信道估计(电子科技大学硕士学位论文，杨杰)”对多天线OFDM系统中的导频设计做了一定的概括，其中提到了一种利用同一ZC序列的不同循环移位而得到的正交序列来区分不同发射天线的导频的预处理方法。该方法将原有导频可以分辨的信道多径长度，按照发射天线个数进行拆分，每个发射天线导频所对应的时域信道冲击响应，必须位于其所对应的拆分子长度内。该方法虽然解决了多天线OFDM系统的导频开销增加问题，但是却大幅降低了系统对于信道多径长度的分辨能力，从而大幅降低了系统在频率选择性衰落信道下的性能(信道频率选择性衰落与信道多径长度成正相关)。

专利文献CN100563124C(申请号：CN200610126864.3)公开了一种多天线多载波系统的导频序列发送方法。该方法中不同发射天线的导频信号，占据了相同的时频资源位置，这使得多天线OFDM系统的导频开销问题得到了缓解。但是不同天线的导频仅仅通过在发送时的相位正交来加以区分，无法保证导频信号在接收机侧的正交性。而由于信道对信号相位所产生的影响，不同发射天线的导频信号在接收机处还是会产生严重的互干扰，从而降低接收机信道估计的准确度，降低多天线系统性能。

综上所述，就目前的研究现状来看，对于多天线OFDM系统中的导频开销增加的问题仍然没有有效的解决方法。现有的研究和尝试，在试图解决多天线OFDM系统导频开销问题的同时，都引入了明显的缺陷。

发明内容