CN101170318A - 一种导频设计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域中一种导频设计方法及装置。所述方法包括：将单播导频数据在时间域上进行循环前/后位移；将所述单播导频数据在时间域上进行循环后/前位移，并与上述得到的数据结合，形成新的导频信号。所述循环前位移或循环后位移的具体数据个数根据实际配置的循环前缀CP的长度进行选择，或按照用户设备UE侧与网络侧的预先约定选择。本发明实现了UE可以利用所有子帧上的导频符号进行检测cell id，因此增加了可利用的导频资源，大大提高了检测精 度。

Description

一种导频设计方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种导频设计方法及装置。

背景技术

20世纪90年代以来，多载波技术成为宽带无线通信的热点技术，其基本思想是将一个宽带载波划分成多个子载波，并在多个子载波上同时传输数据。在多数的系统应用当中，子载波的宽度小于信道的相干带宽，这样在频率选择性信道上，每个子载波上的衰落为平坦衰落，这样就减少了符号间串扰，并且不需要复杂的信道均衡，适合高速数据的传输。多载波技术有多种形式，如：OFDMA(频分正交多址)、MC-CDMA(多载波码分多址)、MC-DS-CDMA(多载波直扩CDMA)，以及时频域二维扩展及在此基础上的多种扩展技术。

其中OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex，正交频分复用)技术是多载波技术当中比较有代表性的一种技术，其通过在频域内将给定信道分成许多正交子信道，并且允许子载波频谱部分重叠，只要满足子载波间相互正交，则可以从混叠的子载波上分离出数据信号。

一个基本的OFDM调制和解调过程如图1所示，在OFDM系统当中，用户数据首先经过了信道编码和交织处理，并采用某种调制方法，如：BPSK(二相位调制)、QPSK(四相位调制)、QAM(正交幅度调制)等形成符号，经过OFDM操作后调制到射频上。在OFDM操作当中，首先将符号进行串行/并行转换，形成多个低速的子数据流，每个子数据流占用一个子载波。子数据流到子载波的映射可以通过一个IDFT(离散傅立叶逆变换)或者IFFT(反傅立叶变换)实现。同时它使用CP(循环前缀)作为保护间隔，将IFFT变换后的时间域数据的后一段时间的数据复制到前面，大大减少甚至消除了码间干扰，并且保证了各信道间的正交性，从而大大减少了信道间干扰。

目前，由于在LTE(长期项目演进)的RAN28会议中决定运用从1.25MHz到20MHz的带宽。也就是说，在UE与系统建立连接之前，UE并不知道系统的传输带宽。因此，为了使UE能够获取不同带宽的系统接入信息，如：同步信道信息，对关于小区搜索相关信道提出如下限定：

1、同步信道和广播信道只在整个系统带宽(比如10M，20M)的中心1.25M频率上传输；

2、P-SCH(主同步信道)和S-SCH(副同步信道)限制在一个10ms帧的两个1ms TTI(传输时间间隔)(第1个和第6个)发送，通过对S-SCH的检测只能得知cell id所在的组，如果想得到最终的cell id，需要通过对下行公共导频的检测得到。

另一方面，在图1中，为了减少多径时延引起的码间干扰，采用了加CP的方法。CP越长，抗多径时延引起的码间干扰能力越强，但长的CP也带来了传输效率进一步降低的问题，在实际系统中CP的长度根据不同的应用场景而设置不同的数值。在LTE项目中，分短CP和长CP两种，其中短CP时间长度是TCP(传输控制协议)约等于4.7μs，主要应用在非广播业务(如单播Unicast)情况；长CP时间长度TCP约等于16.7μs，主要应用在MBMS(多播广播)业务和小区直径比较大的场景。对于直径较小的小区，当系统发送的是Unicast业务时，采用短CP，当发送MBMS业务时，采用长CP。

在LTE项目的技术报告TR 25.814中认为，MC(混合小区)是MBMS业务传输的一种场景，即在同一个载波或者小区中，即需要支持传输MBMS业务，也需要支持传输unicast(单播)业务。

对于上述场景，长CP的子帧和短CP的子帧都有可能存在，如图2所示：在图2中，一个帧包括19个子帧，其中子帧2是一个短CP的子帧，整个子帧的长度是0.5ms，共有7个OFDM符号，其主要用来传输Unicast业务数据和相关的控制信令。其它子帧，如子帧3是长CP的子帧，整个子帧的长度是0.5ms，共有6各OFDM符号，主要是用来传输MBMS业务时间和unicast相关的控制信令数据(如上行的L1/L2信令和ACK/NACK消息)。

对应长CP的子帧(如图2中子帧3)，需要MBMS的RS(导频)信号来解调MBMS业务数据，同时因为里面有关于Unicast的相关控制信令，需要由单播RS(导频)信号来解调Unicast的相关信令和数据。在现有的设计中，Unicast的RS信号放置在长CP子帧中的第一个OFDM符号中，如图3所示。

由上述叙述可知，当UE处于初始接入状态时，需要完成以下步骤才能与系统建立连接：

1>：搜索S-SCH信号，进行小区的帧同步；

2>：根据帧同步的信息，从S-SCH信道中计算出该小区所属的cell id码组；

3>：根据下行通过导频检测cell id；

当前进行检测cell id的方法是：

网络侧：对P-SCH和S-SCH所在的两个TTI进行限定，即该子帧不能用来传输MBMS业务，其导频的CP处理方式为：UE和网络默认的CP长度，通常设为短CP。

终端侧：由于此时还不知道其他子帧的导频的CP长短，因此，UE利用P-SCH和S-SCH中的导频信号对cell id进行检测。

4>：根据cell id和导频信号解调BCH(广播信道)数据，从而获取更为详细的系统消息。

从上述步骤可以看出，在利用下行公共导频检测cell id时，UE还不知道系统中一个帧的多个TTI分别是用来传单播的，还是多播的，从而也不知道每个TTI中导频的CP的长短。这时通常利用盲检测的方式，即先检测导频的CP长短，再进行cell id检测。

由上述叙述可知，现有技术方案存在如下缺点：在当前的系统设计中，在一个帧中，仅仅利用P-SCH和S-CH中的导频来检测cell id，其可利用的导频资源比较少，cell id的检测精度不高。

发明内容

本发明提供一种导频设计方法及装置，解决了现有技术中可利用导频资源少，检测精度低的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种导频设计方法，包括：

将单播导频数据在时间域上进行循环前/后位移；

将上述单播导频数据在时间域上进行循环后/后位移，并与上述得到的数据结合，形成新的导频信号。

所述将两次循环位移后的数据结合的方法包括：

将循环前位移的具体数据放置于循环后移位所得数据的前面；或，

将循环后位移的具体数据放置于循环前移位所得数据的后面。

所述循环前位移或循环后位移的具体数据个数根据实际配置的循环前缀CP的长度进行选择，或按照用户设备UE侧与网络侧的预先约定选择。

一种导频设计装置，包括：

循环前位移模块，用于在时间域上对单播导频数据序列进行循环前位移；

循环后位移模块，用于在时间域上对将单播导频数据进行循环后位移；

循环位移数据结合模块，用于将循环前位移的具体数据放置于循环后移位所得数据的前面；或，将循环后位移的具体数据放置于循环前移位所得数据的后面。

一种导频设计方法，包括：

在频域上对单播导频数据进行相位旋转；

将上述得到的单播导频的频域数据转变为时间域数据序列；

对上述得到的时间域数据进行循环前位移，得到新的导频信号。

所述相位旋转方法包括：按照如下公式进行处理：

Y(k)＝exp(-j2πkl/2N)*X(k)，

其中，X(k)，是对应的单播导频的子载波的反傅立叶变换输入序号；

Y(k)，是频域处理后的输出；

l，是转换前后两种循环前缀CP时间对应反傅立叶变换抽样的差值；

N，是反傅立叶变换的样点数。

所述循环前位移的具体数据个数根据实际配置的CP的长度进行选择，或按照用户设备UE侧与网络侧的预先约定选择。

一种导频设计装置，所述装置包括：

相位旋转模块，用于在频域上对单播导频数据进行相位旋转；

反傅立叶变换模块，用于将相位旋转模块处理后的单播导频数据转变为时间域数据序列；

循环前位移模块，用于将反傅立叶变换模块变换后的时间域数据进行循环前位移，得到新的导频信号。

一种导频设计方法，包括：

构造单播导频位于最后一个OFDM符号上的子帧；

利用所述子帧将MBMS业务数据发送至UE侧。

所述构造单播导频位于最后一个OFDM符号上的子帧的方法包括：

调整单播导频在CP子帧中分布的位置，将放置在第一个OFDM符号的单播导频放置在最后一个OFDM符号上。

一种导频设计装置，包括数据输出模块，用于控制数据的输出，所述装置还包括：

子帧构造模块，用于构造单播导频位于最后一个OFDM符号上的子帧。

所述子帧构造模块构造的单播子帧中第3个OFDM符号上放置单播导频。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过提供的三种实施方案实现了UE可以利用所有子帧上的导频符号进行检测cell id，因此增加了可利用的导频资源，大大提高了检测精度。

附图说明

图1为现有技术OFDM系统处理过程示意图；

图2为现有技术一个既有长CP也有短CP子帧示意图；

图3为现有技术长CP子帧导频分布示意图；

图4为本发明所述方法一种实施方案的具体实施例示意图；

图5为本发明所述装置一种方案实施例模块示意图；

图6为本发明所述方法第二种实施方案的具体实施例示意图；

图7为本发明所述装置第二种方案实施例模块示意图；

图8为本发明所述方法第三种实施方案的具体实施例示意图；

图9为本发明所述装置第三种方案实施例模块示意图。

具体实施方式

本发明提供一种导频设计方法，所述方法一种实施方案为：网络侧对下行帧中所有子帧在时域上进行循环前位移及循环后位移处理，使得UE可以利用所有子帧上的第一个导频符号进行检测cell id。增加了可利用的导频资源，从而提高了检测精度。

本发明所述方法第一种实施方案的一种具体实施例的实现过程如图4。当传输的子帧是用来传输MBMS数据，且为长CP的子帧时，具体包括如下处理步骤：

步骤1：将单播导频数据映射到单播导频对应的子载波位置上，其它位置的子载波设置为0功率；

步骤2：经反傅立叶变换将导频的频域数据转变为时间域数据序列；

假设一种实施例如图4中，经IFFT变换得到的时间域数据序列为：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9；

步骤3：将上述得到的时间域数据进行循环前位移形成短CP的OFDM符号；

形成短CP的OFDM的符号方法包括：将时间域数据的后一部分数据复制到时间域数据的前端，一种情况如图4中，将时间序列数据0，1，2，3，4，5，6，7，8，9中后一部分数据9复制后放置在原时间域数据的前端得到9，0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，其中9是短CP的长度；

步骤4：将反傅立叶变换后的数据进行循环后位移，并与上述处理后得到的时间域数据结合形成长CP的OFDM符号；

一种实施例具体方法包括：将反傅立叶变换后得到的原时间域的数据0，1，2，3，4，5，6，7，8，9前面部分的数据复制后放置到循环前位移处理后的数据的末尾，一种情况如图4中，将前面部分数据0，1复制后放置到上述处理后得到的数据的末尾，并与循环前位移处理后的时间域数据结合，最终形成：9，0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，0，1时间序列，其中数据的第一个数据9和最后两个数据0，1的总共时间为长CP的长度；

步骤5：将上述处理后得到的结果输出至UE侧。

由于同步信道和广播信道只在整个系统带宽(比如10M，20M)的中心1.25M频率上传输，因此利用上述的处理方法可以仅仅对中心频率部分的子载波进行处理。

所述实施方案一的另一实施例与上述实施例基本相同，不同在于：对单播导频数据经反傅立叶变换后得到的数据序列先进行循环后位移(具体方法同上述实施例)，再将反傅立叶变换后的数据进行循环前位移(具体方法同上述实施例)，将循环前位移过程中的具体数据放置在循环后位移后得到的数据的后面，得到新的单播导频信号。

上述两实施例中进行循环前位移及循环后位移的后一部分或前面部分具体数据的位数可根据配置的CP的长度进行选择，或按照UE侧与网络侧的预先约定选择。

通过上述对所有子帧在时域上进行循环前位移及循环后位移处理，使得UE可以利用所有子帧上的第一个导频符号进行检测cell id。增加了可利用的导频资源，从而提高了检测精度。而且由于同步信道和广播信道只在整个系统带宽的中心1.25M频率上传输，因此，此操作过程不会影响UE侧的正常cell id检测。

本发明提供一种导频设计装置，所述装置一种实施例模块示意图如图5所示，包括：

数据映射模块，用于将单播导频数据映射到单播导频对应的子载波位置上；

反傅立叶变换模块，用于将数据映射模块映射后的导频数据转变为时间域数据序列；

循环前位移模块，用于将反傅立叶变换模块变换后的时间域数据进行循环前位移，将所述数据的后一部分数据复制后放置在原数据的前面；

循环后位移模块，用于将反傅立叶变换模块变换后的时间域数据进行循环后位移，将所述数据的前一部分数据复制后放置在数据的后面；

循环位移数据结合模块，用于将循环前位移模块及循环后位移模块位移后的数据结合，即，将循环前位移的具体数据放置在循环后位移所得数据的前面，或将循环后位移的具体数据放置在循环前位移所得数据的后面。

上述实施例中进行循环前位移及循环后位移的后一部分或前面部分具体数据的位数可根据配置的CP的长度进行选择，或按照UE侧与网络侧的预先约定选择。

本发明提供的另一解决方案为：网络侧对下行帧中所有子帧首先在频域上进行处理，再在时域上执行循环前位移处理，使得UE可以利用所有子帧上的第一个导频符号进行检测cell id。增加了可利用的导频资源，从而提高了检测精度。

本发明第二种实施方案的一种具体实施例的实现过程如图6，当传输的子帧是用来传输MBMS数据，且为长CP的子帧时，具体包括如下处理步骤：

步骤1：将单播导频数据映射到单播导频对应的频率位置上；

步骤2：在频域上对单播导频的数据进行相位旋转W(lk)处理，所述相位旋转方法包括：利用如下公式对单播导频数据进行处理：

Y(k)＝exp(-j2πkl/2N)*X(k)，

其中，X(k)，是对应的单播导频的子载波的反傅立叶变换输入序号；

Y(k)，是频域处理后的输出；

l，是长CP和短CP时间对应反傅立叶变换抽样的差值；

N，是反傅立叶变换的样点数；

比如：带宽为5MHz时，N为512，长CP的抽样是128点，短CP的抽样是56点，则l为72；

步骤3：上述处理后得到的数据经反傅立叶变换将导频的频域信号转变为时间域数据序列；

步骤4：将上述得到的时间域数据进行循环前位移形成长CP的OFDM符号；

所述形成长CP的OFDM的符号方法包括：将经过IFFT变换后得到的时间域数据的后一部分数据进行复制，之后放置到上述IFFT变换后得到的时间域数据的前端。如图5中，输入的导频时间序列数据为：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，经频域处理后，再经IFFT变换得到的时间序列数据为2，3，4，5，6，7，8，9，0，1，复制后一部分数据9，0，1后放置在原时间序列前端，得到：9，0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，0，1；

步骤5：将上述处理后得到的结果输出至UE侧；

在上述步骤中，由于同步信道和广播信道只在整个系统带宽(比如10M，20M)的中心1.25M频率上传输，因此上述的处理方法可以仅仅对中心频率部分的子载波进行处理。

上述实施例中进行循环前位移的后一部分具体数据的位数可根据配置的CP的长度进行选择，或按照UE侧与网络侧的预先约定选择。

通过上述对所有子帧在频域上进行相位旋转处理，之后再进行IFFT变换及循环前位移处理，使得UE可以利用所有子帧上的第一个导频符号进行检测cell id。增加了可利用的导频资源，从而提高了检测精度。而且由于同步信道和广播信道只在整个系统带宽的中心1.25M频率上传输，因此，此操作过程不会影响UE侧的正常cell id检测。

本发明提供一种导频设计装置，所述装置一种实施例模块示意图如图7所示，包括：

数据映射模块，用于将单播导频数据映射到单播导频对应的频率位置上；

相位旋转模块，用于对数据映射模块映射在频域上的单播导频数据进行相位旋转；

反傅立叶变换模块，用于将相位旋转模块处理后的单播导频数据转变为时间域数据序列；

循环前位移模块，用于将反傅立叶变换模块变换后的时间域数据进行循环前位移，得到导频信号。

相位旋转模块进行相位旋转的方法可以按照如下公式进行处理：

Y(k)＝exp(-j2πkl/2N)*X(k)，

其中，X(k)，是对应的单播导频的子载波的反傅立叶变换输入序号；

Y(k)，是频域处理后的输出；

l，是长CP和短CP时间对应反傅立叶变换抽样的差值；

N，是反傅立叶变换的样点数；

比如：带宽为5MHz时，N为512，长CP的抽样是128点，短CP的抽样是56点，则l为72；

上述实施例中进行循环前位移的后一部分具体数据的位数可根据配置的CP的长度进行选择，或按照UE侧与网络侧的预先约定选择。

本发明提供的第三个解决方案为：构造传输MBMS业务数据的子帧，使该子帧中的单播导频放置于最后一个OFDM符号上。构造所述子帧的方法包括：改变现有单播导频的位置，将放置在第一个OFDM符号的单播导频放置在最后一个OFDM符号上，其构造的子帧结构一种实施例示意图如图8所示。

当网络侧需要发送的是单播子帧时，其构造的子帧结构中还需要将原放置在第5个OFDM符号位置上的单播导频放置到第3个OFDM符号上。

如果子帧中没有单播业务传输，且单播导频仍位于子帧的第1个OFDM符号上时，则网络侧仅仅发送第一个OFDM符号；或者，如果子帧中没有单播业务传输时，且单播导频放置于子帧的最后一个OFDM符号上，则网络仅仅发送经过上述变换后的最后一个OFDM符号上的单播导频信号，处于中间的(变换后的第3个)导频信号不发送，以达到减少其它小区干扰的目的。

UE侧操作包括：当网络侧采用短CP的发送方式发送第一个OFDM符号时，UE可以利用非SCH信道的子帧的导频进行cell id的搜索。

本发明提供一种导频设计装置，所述装置一种实施例模块示意图如图9所示，包括：

子帧构造模块，用于构造单播导频位置在最后一个OFDM符号上的子帧；在网络侧需要发送单播子帧时，所述模块构造的单播子帧在第3个OFDM符号上设置单播导频；

数据输出模块，用于控制数据的输出。如在子帧中没有单播业务传输，且单播导频仍位于子帧的第1个OFDM符号上时，则网络仅仅发送第一个OFDM符号；或者，如果子帧中没有单播业务传输，且单播导频放置于子帧的最后一个OFDM符号上，则网络仅仅发送经过上述变换后的最后一个OFDM符号上的单播导频信号，处于中间的(变换后的第3个)导频信号不发送，以达到减少其它小区干扰的目的。

综上所述，本发明通过提供的三种实施方案实现了UE可以利用所有子帧上的导频符号进行检测cell id，因此增加了可利用的导频资源，大大提高了检测精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种导频设计方法，其特征在于，包括：

将单播导频数据在时间域上进行循环前/后位移；

将上述单播导频数据在时间域上进行循环后/后位移，并与上述得到的数据结合，形成新的导频信号。

2.如权利要求1所述的一种导频设计方法，其特征在于，所述将两次循环位移后的数据结合的方法包括：

将循环前位移的具体数据放置于循环后移位所得数据的前面；或，

将循环后位移的具体数据放置于循环前移位所得数据的后面。

3.如权利要求1或2所述的一种导频设计方法，其特征在于，所述循环前位移或循环后位移的具体数据个数根据实际配置的循环前缀CP的长度进行选择，或按照用户设备UE侧与网络侧的预先约定选择。

4.如权利要求1或2所述的一种导频设计方法，其特征在于，在执行循环位移前，所述方法进一步包括：

将单播导频数据映射到单播导频对应的子载波位置上；

对上述映射后的数据进行反傅立叶变换，将单播导频的频域数据转变为时间域数据序列。

5.如权利要求4所述的一种导频设计方法，其特征在于，所述将单播导频数据映射到单播导频对应的子载波位置上后，所述方法进一步包括：

设置其他位置子载波功率为零。

6.一种导频设计装置，其特征在于，包括：

循环前位移模块，用于在时间域上对单播导频数据序列进行循环前位移；

循环后位移模块，用于在时间域上对将单播导频数据进行循环后位移；

循环位移数据结合模块，用于将循环前位移的具体数据放置于循环后移位所得数据的前面；或，将循环后位移的具体数据放置于循环前移位所得数据的后面。

7.如权利要求6所述的一种导频设计装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

数据映射模块，用于将单播导频数据映射到单播导频对应的子载波位置上；

反傅立叶变换模块，用于将数据映射模块映射后的导频数据转变为时间域数据序列。

8.一种导频设计方法，其特征在于，包括：

在频域上对单播导频数据进行相位旋转；

将上述得到的单播导频的频域数据转变为时间域数据序列；

对上述得到的时间域数据进行循环前位移，得到新的导频信号。

9.如权利要求8所述的一种导频设计方法，其特征在于，所述相位旋转方法包括：按照如下公式进行处理：

Y(k)＝exp(-j2πkl/2N)*X(k)，

其中，X(k)，是对应的单播导频的子载波的反傅立叶变换输入序号；

Y(k)，是频域处理后的输出；

l，是转换前后两种循环前缀CP时间对应反傅立叶变换抽样的差值；

N，是反傅立叶变换的样点数。

10.如权利要求8或9所述的一种导频设计方法，其特征在于，所述循环前位移的具体数据个数根据实际配置的CP的长度进行选择，或按照用户设备UE侧与网络侧的预先约定选择。

11.如权利要求8或9所述的一种导频设计方法，其特征在于，在频域上对单播导频的数据进行相位旋转前，所述方法进一步包括：

将单播导频数据映射到单播导频对应的频率位置上。

12.如权利要求10所述的一种导频设计方法，其特征在于，在频域上对单播导频的数据进行相位旋转前所述方法进一步包括：

将单播导频的待调整数据映射到单播导频对应的频率位置上。

13.一种导频设计装置，其特征在于，所述装置包括：

相位旋转模块，用于在频域上对单播导频数据进行相位旋转；

反傅立叶变换模块，用于将相位旋转模块处理后的单播导频数据转变为时间域数据序列；

循环前位移模块，用于将反傅立叶变换模块变换后的时间域数据进行循环前位移，得到新的导频信号。

14.如权利要求13所述的一种导频设计装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

数据映射模块，用于将单播导频数据映射到单播导频对应的频率位置上，作为相位旋转模块进行处理的基础。

15.一种导频设计方法，其特征在于，包括：

构造单播导频位于最后一个OFDM符号上的子帧；

利用所述子帧将MBMS业务数据发送至UE侧。

16.如权利要求15所述的一种导频设计方法，其特征在于，所述构造单播导频位于最后一个OFDM符号上的子帧的方法包括：

调整单播导频在CP子帧中分布的位置，将放置在第一个OFDM符号的单播导频放置在最后一个OFDM符号上。

17.如权利要求15所述的一种导频设计方法，其特征在于，当需要发送的是单播子帧时，所述构造的子帧结构中第3个OFDM符号上放置单播导频。

18.如权利要求15、16、或17所述的一种导频设计方法，其特征在于，如果子帧中没有单播业务传输，所述方法进一步包括：

网络侧只发送子帧中最后一个OFDM符号上的单播导频信号。

19.一种导频设计装置，包括数据输出模块，用于控制数据的输出，其特征在于，所述装置还包括：

子帧构造模块，用于构造单播导频位于最后一个OFDM符号上的子帧。

20.如权利要求19所述的一种导频设计装置，其特征在于，所述子帧构造模块构造的单播子帧中第3个OFDM符号上放置单播导频。

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