CN101132384A - 一种ofdm系统中导频复用方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于分组的CQI导频复用方法，包括：发送端将产生的导频序列变换到频域后，按照以下方式进行导频子载波映射：将DM导频在频域上交叉分布在子帧的两个短块上，并且每个短块上的DM导频的子载波间隔相同；将CQI导频分成若干组分布在两个短块上预留的子载波位置上，并且每一组CQI导频的子载波个数相同、间隔相同。此外，本发明提供一种基于分组的CQI导频复用装置，包括发送端的映射单元，用于将产生的导频序列变换到频域后，进行导频子载波映射。本发明通过CDM、FDM和TDM的结合来增加CAZAC序列的长度，在保持可调度终端数量的前提下，还能提供更多的CAZAC序列用于频域调度。

Description

一种OFDM系统中导频复用方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种OFDM系统中导频复用方法及装置。
背景技术
正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术作为用于B3G移动通信系统的基本传输技术目前已经在业内达成共识。在3GPP LTE计划所定义的OFDM通信系统中，上行采用离散傅立叶变换-扩展-正交频分复用(DFT-S-OFDM：Discrete Fourier Transform-Spread-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方案。每个子帧包括两个短块和六个(对于频分双工(FDD：Frequency Division Duplex)系统)或者八个(对于时分双工(TDD：Time Division Duplex)系统)长块。
如图1所示，为3GPP LTE计划定义的FDD系统上行子帧结构。其中：长块用于传输数据或者控制信令；短块用于传输上行参考信号(也即导频)。短块的时域长度是长块的—半，可以节省更多的资源；而短块的频域子载波间隔是长块的两倍。由于参考信号(导频)的作用是为终端解调数据做信道估计，及测量上行信道质量，因此可以将其分成两类：第一类是用于解调、检测终端数据的导频，可以称为DM导频；第二类是用于测量上行信道质量指示(CQI，Channel Quantity Indication)的导频，可以称为CQI导频。
导频符号一般采用恒定幅度零自相关(CAZAC，Constant Amplitude ZeroAuto Correlation)序列，相邻的小区应分配不同的CAZAC序列。CAZAC序列的长度决定了各小区之间能够供分配的CAZAC序列的数量。
CQI导频用于估计上行信道质量和上行频域调度，其传输带宽要大于被调度的终端数据的传输带宽。为了支持上行频域调度，需要有足够的资源来传输CQI导频。CQI导频一般采用较稀疏的排布且和DM导频频分复用。但是稀疏排布的CQI导频必然带来使用的CAZAC序列长度的减小，从而导致可用的CAZAC序列的数目减少，给小区间的CAZAC序列的分配带来严重的影响。
现有的CQI导频和DM导频的复用方法有以下两种：
一、采用集中式频分复用(Localized FDM)方式，DM导频在第二个短块上传输，DM导频传输带宽和终端数据传输带宽相同。而第一个短块传输CQI导频，传输带宽等于频域的调度带宽，如图2所示。CQI导频信道的正交性可以通过频分(FDM)方式获得，不同的CQI导频信道占用不同的子载波。CQI导频信道也可以通过码分(CDM)的方式来获得正交性，CQI导频信道占用相同的子载波。不同的信道采用同一CAZAC序列的不同循环移位。
二、采用分布式频分复用(Distributed FDM)方式，DM导频在两个短块上传输，节省的子载波用于CQI导频。如图3所示，DM导频间隔为2，预留给CQI导频的子载波间隔均匀分布，子载波间隔也是2。CQI导频信道的正交性可以通过频分(FDM)方式获得，不同的CQI导频信道占用不同的子载波。CQI导频信道也可以通过码分复用(CDM)的方式来获得正交性，CQI导频信道占用相同的子载波。不同的信道采用同一CAZAC序列的不同循环移位。当采用码分CQI导频信道的时候，对DM导频的分布提出了一定的要求，比如，必须保证预留给CQI导频的子载波均匀分布，这样才能保证CDM方式的应用。
然而，上述现有方法一中，正交CQI导频信道较少，因为SB2完全用于DM导频的传输，而SB1用于CQI导频，这就意味着预留给CQI导频的资源是全部导频资源的1/2，因此，该方法不能灵活的为CQI导频预留更多的资源。此外，在UE速度较高的时候，由于该方法第一列导频不能为该UE终端的信道估计提供更多的帮助，因此会导致性能下降。
上述现有方法二中，用于CQI导频的CAZAC序列较短，导致可用的CAZAC序列较少，为小区间分配CAZAC序列带来困难。例如：CQI导频频域间隔是6个子载波，使用的CAZAC序列是方法一中CAZAC序列长度的1/6，那么该长度的CAZAC序列的个数也就是方法一中CAZAC序列个数的1/6，因此会给小区间CAZAC序列的分配带来困难。此外，码分的CQI导频对于DM导频分布有着严格的要求，如DM导频间隔为2，这样限制了正交CQI导频信道的数量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种OFDM系统中导频复用方法及装置，可以在保证可调度终端数量不变的前提下增加CAZAC序列的长度，使得用于小区间可供分配的导频数量增加。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种OFDM系统中导频复用方法，包括：
发送端将产生的导频序列变换到频域后，按照以下方式进行导频子载波映射：
将DM导频在频域上交叉分布在子帧的两个短块上，并且每个短块上的DM导频的子载波间隔相同；
将CQI导频分成若干组分布在两个短块上预留的子载波位置上，并且每一组CQI导频的子载波个数相同、间隔相同。
优选的，按照以下方式将若干组CQI导频分布在短块上：
将一组CQI导频分布在一个短块上，或者将一组CQI导频交叉分布在两个短块上。
优选的，按照如下原则将CQI导频分成若干组：尽量保证每一组中CQI导频的子载波间隔最小。
优选的，每一组CQI导频的子载波个数等于导频序列的长度。
优选的，所述DM导频的映射带宽与数据的传输带宽相同；所述CQI导频的映射带宽为基站分配的调度带宽。
优选的，每一组CQI导频采用CDM方式区分正交的信道。
一种OFDM系统中导频复用方法，包括：
接收端将接收的频域导频信号在频域或者时域区分CQI导频组和DM导频，按照以下方式进行导频子载波提取：
按照映射的间隔提取DM导频；
按照CQI导频组的映射方式在两个短块上提取CQI导频。
优选的，从一个短块上提取一个CQI导频组，或者将两个短块上分别提取的CQI导频组合成一个CQI导频组。
一种OFDM系统中导频复用装置，包括发送端的映射单元，用于将产生的导频序列变换到频域后，按照以下方式进行导频子载波映射：
将DM导频在频域上交叉分布在子帧的两个短块上，并且每个短块上的DM导频的子载波间隔相同；
将CQI导频分成若干组分布在两个短块上预留的子载波位置上，并且每一组CQI导频的子载波个数相同、间隔相同。
优选的，所述映射单元按照以下方式将若干组CQI导频分布在短块上：
将一组CQI导频分布在一个短块上，或者将一组CQI导频交叉分布在两个短块上。
优选的，所述映射单元按照如下原则将CQI导频分成若干组：尽量保证每一组中CQI导频的子载波间隔最小。
优选的，每一组CQI导频的子载波个数等于导频序列的长度。
优选的，所述DM导频的映射带宽与数据的传输带宽相同；所述CQI导频的映射带宽为基站分配的调度带宽。
优选的，每一组CQI导频采用CDM方式区分正交的信道。
一种OFDM系统中导频复用装置，包括接收端的提取单元，用于将接收的频域导频信号在频域或者时域区分CQI导频组和DM导频，按照以下方式进行导频子载波提取：
按照映射的间隔提取DM导频；
按照CQI导频组的映射方式在两个短块上提取CQI导频。
优选的，所述提取单元从一个短块上提取一个CQI导频组，或者将两个短块上分别提取的CQI导频组合成一个CQI导频组。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明提出一种基于分组的CQI导频复用方案，通过CDM、FDM和TDM的结合来增加CAZAC序列的长度，在保持可调度终端数量的前提下，还能提供更多的CAZAC序列用于频域调度，为基于CQI的上行频域调度提供了有效的解决方法。
在DM导频频域间隔是4的情况下，可以有效的增加用于调度的CQI正交信道数量，同时保证了尽量多的可用于小区间分配的可用CAZAC序列的数量；在DM导频是2的情况下，也可以在正交信道数量不变的情况下，有效的增加CAZAC序列的长度，为CQI导频的复用问题提供了有效的解决方法。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
附图说明
图1是现有技术FDD系统的上行子帧结构示意图；
图2是现有技术SB2传输DM导频，SB1传输CQI导频示意图；
图3是现有技术DM导频采用分布式频分复用方式在两个短块上的示意图；
图4是本发明DM导频频域子载波间隔是4时，DM导频和CQI导频的复用情况示意图；
图5是图4对应的CQI导频分组示意图；
图6是本发明DM导频频域子载波间隔是2时，DM导频和CQI导频的复用情况示意图；
图7是图6对应的CQI导频分组示意图；
图8是本发明在发送端导频映射及在接收端导频提取示意图；
图9是本发明在发送端导频映射及在接收端导频提取的装置框图；
图10是本发明导频总的流程示意图。
具体实施方式
本发明提出一种基于分组的CQI导频复用方案，通过CDM、FDM和TDM的结合来增加CAZAC序列的长度，在保持可调度终端数量的前提下，还能提供更多的CAZAC序列用于频域调度，为基于CQI的上行频域调度提供了有效的解决方法。
本发明结合CDM、FDM和TDM的分组的CQI导频复用方法，可以既能保证CQI导频信道的数量，又能提供较多的CAZAC序列用于频域的调度。
本发明所述方法如图8所示，首先在发送端进行导频映射，然后在接收端按照发送端的映射方式再进行导频提取，全过程具体说明如下：
步骤81、发送端将产生的导频序列变换到频域后，进行导频子载波映射：
DM导频在频域交叉分布在两个短块上；根据预留给CQI导频的子载波，结合两个短块上的CQI导频子载波的位置，将CQI导频分成若干组，每一组的CQI导频子载波个数相同、间隔相同；
步骤82、接收端将接收的频域导频信号进行导频子载波提取，在频域或者时域区分CQI导频组和DM导频：
DM导频按照映射的间隔提取；CQI导频按照CQI导频组的映射方式，在两个短块上分别提取，并将两个短块上的若干组CQI导频组合成一个CQI导频组。
需要说明的是：
步骤81中，分组原则是：尽量保证每一组中CQI导频的子载波间隔最小。DM导频的映射带宽和数据的传输带宽相同；CQI导频的映射带宽为基站分配的调度带宽。
步骤82中，每一组CQI导频采用CDM的方式来区分正交的信道。分配给该小区或者扇区一个CAZAC序列，CAZAC序列的长度等于每一组CQI导频中子载波的个数。不同的循环移位的CAZAC分配给一个CQI导频信道(或者被调度的终端)，循环移位的位数和终端数及信道的最大延迟有关，要求循环移位的位数大于最大的信道延迟。
如图4所示，当DM导频频域子载波间隔是4的时候，DM导频和CQI导频的复用情况说明如下：
首先，DM导频在两个短块上分散分布，导频子载波间隔为4，如图4所示。编号为0的表示DM导频子载波，这样的DM导频分布可以增加导频频域密度，提高信道估计性能。
其次，将CQI导频序列分成三组，每一组CQI导频采用CDM方式来区分调度的终端，如图5所示。编号为1的代表第一组CQI导频，频域间隔是2。编号为2代表第二组CQI导频，频域间隔也是2。第三组CQI导频分布在两个短块上，用编号为3表示，在频域交错分布。可以将两个短块上的导频合并成一组CQI导频，如图5所示。这样，对于每一组CQI导频，频域间隔是都是2，采用CDM方式来区分调度的终端，使得用于CQI估计的CAZAC序列的长度比采用FDM方式要长的多，而且能够支持的正交CQI导频信道的数量也比现有方法一要多。
例如：在TU信道环境下，现有方法一最多可以支持6个终端。而本发明方法中，每组CQI导频可以调度的终端数是3，三组CQI导频调度的终端数是9个，显然提高了导频的利用率。
同理，对于DM导频频域间隔为2的情况，也采用相同的两个短块的结合，可以组成频域间隔是1的CAZAC序列，增加了序列的长度，有利于小区间CAZAC序列的分配。
具体的分配方式如图6和图7所示：
首先，DM导频在两个短块上分散分布，导频子载波间隔为2，如图6所示，为DM导频频域子载波间隔是2的时候，DM导频和CQI导频的复用情况。编号0表示用于DM导频子载波。
然后，将CQI导频分布在两个短块上，用编号3表示，在频域交错分别。可以将两个短块上的导频合并成一组CQI导频，如图7所示，为CQI导频示意图。在TU信道环境中，组合后的CQI导频最多可以码分复用6个CQI导频信道。
需要说明的是：
1、频域调度带宽不是系统带宽，只是终端传输CQI导频的带宽，其要大于终端的数据传输带宽，小于或者等于系统带宽。
2、上文所说的支持可调度的终端数只是在频域调度带宽内容纳的被调度终端个数。
本发明CQI导频复用装置在发送端包括导频子载波映射单元91，在接收端包括导频子载波提取单元92，设置如图9所示。
发送端的导频子载波映射单元91将产生的导频序列变换到频域后，进行导频子载波映射：DM导频在频域交叉分布在两个短块上；根据预留给CQI导频的子载波，结合两个短块上的CQI导频子载波的位置，将CQI导频分成若干组，每一组的CQI导频子载波个数相同、间隔相同；
接收端的导频子载波提取单元92将接收的频域导频信号进行导频子载波提取，在频域或者时域区分CQI导频组和DM导频：DM导频按照映射的间隔提取；CQI导频按照CQI导频组的映射方式，在两个短块上分别提取，并将两个短块上的若干组CQI导频组合成一个CQI导频组。
结合图10所示，导频总的流程过程是：产生的导频序列变换到频域后，通过子载波映射单元91进行子载波映射，经过无线信道传输后，再由导频子载波提取单元92将接收的频域导频信号分别提取出来，在频域或者时域区分CQI导频组和DM导频，按照映射的间隔提取DM导频；按照CQI导频组的映射方式提取CQI导频，在两个短块上分别提取，在频域获得每一组CQI导频，变换到时域，根据CAZAC序列的循环移位相关是零的特性，将接收序列和目标CAZAC序列循环移位相关，获得各个正交的CQI导频信道的时域冲激响应，再变换到频域获得频域信道参数。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (16)

1.一种OFDM系统中导频复用方法，其特征在于，包括：
发送端将产生的导频序列变换到频域后，按照以下方式进行导频子载波映射：
将DM导频在频域上交叉分布在子帧的两个短块上，并且每个短块上的DM导频的子载波间隔相同；
将CQI导频分成若干组分布在两个短块上预留的子载波位置上，并且每一组CQI导频的子载波个数相同、间隔相同。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下方式将若干组CQI导频分布在短块上：
将一组CQI导频分布在一个短块上，或者将一组CQI导频交叉分布在两个短块上。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按照如下原则将CQI导频分成若干组：尽量保证每一组中CQI导频的子载波间隔最小。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，每一组CQI导频的子载波个数等于导频序列的长度。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述DM导频的映射带宽与数据的传输带宽相同；所述CQI导频的映射带宽为基站分配的调度带宽。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，每一组CQI导频采用CDM方式区分正交的信道。
7.一种OFDM系统中导频复用方法，其特征在于，包括：
接收端将接收的频域导频信号在频域或者时域区分CQI导频组和DM导频，按照以下方式进行导频子载波提取：
按照映射的间隔提取DM导频；
按照CQI导频组的映射方式在两个短块上提取CQI导频。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，从一个短块上提取一个CQI导频组，或者将两个短块上分别提取的CQI导频组合成一个CQI导频组。
9.一种OFDM系统中导频复用装置，其特征在于，包括发送端的映射单元，用于将产生的导频序列变换到频域后，按照以下方式进行导频子载波映射：
将DM导频在频域上交叉分布在子帧的两个短块上，并且每个短块上的DM导频的子载波间隔相同；
将CQI导频分成若干组分布在两个短块上预留的子载波位置上，并且每一组CQI导频的子载波个数相同、间隔相同。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述映射单元按照以下方式将若干组CQI导频分布在短块上：
将一组CQI导频分布在一个短块上，或者将一组CQI导频交叉分布在两个短块上。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述映射单元按照如下原则将CQI导频分成若干组：尽量保证每一组中CQI导频的子载波间隔最小。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，每一组CQI导频的子载波个数等于导频序列的长度。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述DM导频的映射带宽与数据的传输带宽相同；所述CQI导频的映射带宽为基站分配的调度带宽。
14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，每一组CQI导频采用CDM方式区分正交的信道。
15.一种OFDM系统中导频复用装置，其特征在于，包括接收端的提取单元，用于将接收的频域导频信号在频域或者时域区分CQI导频组和DM导频，按照以下方式进行导频子载波提取：
按照映射的间隔提取DM导频；
按照CQI导频组的映射方式在两个短块上提取CQI导频。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述提取单元从一个短块上提取一个CQI导频组，或者将两个短块上分别提取的CQI导频组合成一个CQI导频组。
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