CN101431369B

CN101431369B - 一种时分双工系统中下行导频传输方法及其实现装置

Info

Publication number: CN101431369B
Application number: CN2007101771552A
Authority: CN
Inventors: 缪德山; 林亚男; 索士强; 王立波
Original assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Current assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT; Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-11-09
Also published as: CN101431369A

Abstract

本发明公开了一种时分双工系统中下行导频传输方法，包括：根据特殊区域中下行导频时隙(DwPTS)的正交频分复用(OFDM)符号数，确定所述OFDM符号中需插入导频信息的OFDM符号及导频图样，按所确定的导频图样在DwPTS时隙对应OFDM符号上发送下行导频。本发明还同时公开了一种时分双工系统中下行导频传输的实现装置，采用本发明能充分利用无线帧中特殊区域的时隙空间传输下行导频。

Description

一种时分双工系统中下行导频传输方法及其实现装置

技术领域

本发明涉及下行导频技术，特别是涉及一种时分双工系统中下行导频的传输方法及其实现装置。

背景技术

第三代(3G)移动通信系统采用码分多址(CDMA)方式支持多媒体业务，在未来的几年内可以具有较高的竞争能力。但是，为了确保在更长的时间内保持这种竞争能力，3GPP启动了3G无线接口技术的长期演进(LTE，Long TermEvolution)研究项目，长期演进的重要部分包括：降低时延、提高用户数据速率、改善系统容量及覆盖、降低运营商的成本等。

在3G系统中，时分-同步码分多址(TD-SCDMA)是3G移动通信系统三种国际标准中唯一采用时分双工(TDD)方式的标准，TD-SCDMA支持上下行非对称业务传输，在频谱利用上具有较大的灵活性。该系统综合采用了智能天线、上行同步、联合检测和软件无线电等无线通信中的先进技术，使系统具有较高的性能和频谱利用率。为保持TD-SCDMA系统的长期竞争力，TD-SCDMA系统同样需要不断演进和提高性能，TD-SCDMA的长期演进方案为LTE TDD。

目前，LTE系统确定支持两种帧结构：第一类帧结构，适用于频分双工(FDD)和TDD系统；第二类帧结构，仅适用于TDD系统。

具体的，如图1所示，第一类无线帧的帧长为10ms，由20个时隙(slot)组成，标记为0到19，每个时隙长度为0.5ms，两个连续的时隙定义为一个子帧，子帧i由时隙2i和2i+1组成，其中，i＝0，1，...，9。

第一类无线帧结构对于FDD系统，每10ms时间段内，上下行都有10个子帧可用，因为上下行是在频域上分开的；而对于TDD系统，每10ms时间内，上下行共有10个子帧可用，每个子帧分配给上行或分配给下行，其中，子帧0和子帧5总是分配为下行传输。

如图2所示，第二类无线帧的帧长为10ms，每个无线帧包括两个5ms的半帧。每个半帧由七个业务时隙和三个特殊时隙构成，七个业务时隙即为图2中的#0～#6，三个特殊时隙为下行导频时隙(DwPTS)、上行导频时隙(UpPTS)和保护间隔(GP)，其中，DwPTS用作下行同步信号的发送；UpPTS用作上行的随机接入；GP为下行传输转换到上行传输时的保护间隔。每个子帧定义一个业务时隙，其中，子帧0和下行导频时隙总是用于下行传输，上行导频时隙和子帧1总是用于上行传输，其余子帧均可灵活配置为上行或下行传输。

对于第二类无线帧结构来说，其子载波间隔与正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Modulation)符号长度保持不变，只是每个子帧的长度设定为0.675ms。

无论第一类帧结构还是第二类帧结构，每个OFDM符号都包括循环前缀(CP，cyclic prefix)和数据信息两部分，针对不同的CP长度配置，每个子帧包括不同数目的OFDM符号。具体来说，这两类帧结构中均定义了两种CP长度的配置，用于支持不同的应用场景：第一种是在单播业务和小覆盖应用时，使用长度约为8.33us的短CP，这种情况下，对于第一类帧结构，每个子帧(1ms)包括14个OFDM符号，每个时隙(0.5ms)包括7个OFDM符号；对于第二类帧结构，每个子帧(0.675ms)包括9个OFDM符号。第二种是在多小区广播业务/多媒体广播组播业务(MBMS)和大覆盖应用时，使用长度约为17.71us的长CP，这种情况下，对于第一类帧结构，每个子帧(1ms)包括12个OFDM符号，每个时隙(0.5ms)包括6个OFDM符号；对于第二类帧结构，每个子帧(0.675ms)包括8个OFDM符号。

在LTE TDD系统中，以0.5ms普通时隙为例，其导频符号分布如图3所示，其中，图3(a)为短CP下的导频配置示意图，图3(b)为长CP下的导频配置示意图。从图3可以看出，对于短CP的情况，第1、2、5个符号固定含有导频符号，对于长CP的情况，第1、2、4个符号固定含有导频符号。图3中，P1、P2、P3、P4分别表示天线1、天线2、天线3、天线4的导频符号位置。

随着TD-SCDMA系统的不断发展，针对TD-SCDMA系统的各种技术也随之不断推陈出新，特别是针对LTE TDD方案出现了许多新的帧结构及其时频资源分配方案。由于在使用无线帧进行下行数据发送时，需要利用下行导频先进行信道估计，再根据信道估计的结果才能对下行数据进行解调，因此，如何有效地进行下行导频符号的传输对于新的帧结构及其时频资源分配方案是十分重要的部分。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种时分双工系统中下行导频传输方法及其实现装置，能充分利用无线帧中特殊区域的时隙空间传输下行导频。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种时分双工系统中下行导频传输方法，包括：

根据特殊区域中下行导频时隙DwPTS的正交频分复用OFDM符号数，确定所述OFDM符号中需插入导频信息的OFDM符号及导频图样，按所确定的导频图样在DwPTS时隙对应OFDM符号上发送下行导频。

较佳的，在DwPTS时隙内的每个OFDM符号中插入导频信息；或仅在DwPTS时隙内的第一或第二个OFDM符号中插入导频信息；或在DwPTS时隙内的第一和第二个OFDM符号中插入导频信息。

较佳的，对于短循环前缀CP，当DwPTS时隙长度大于等于五个OFDM符号时，在DwPTS时隙长度内以0.5ms为单位，按第一、第二、第五个OFDM符号中插入导频信息的原则依次插入导频信息；对于长CP，当DwPTS时隙长度大于等于四个OFDM符号时，在DwPTS时隙长度内以0.5ms为单位，按第一、第二、第四个OFDM符号中插入导频信息的原则依次插入导频信息。

较佳的，对于短CP，当DwPTS时隙长度为三个或四个OFDM符号时，在第一和/或第二个OFDM符号、以及最后一个OFDM符号中插入导频信息；对于长CP，当DwPTS时隙长度为三个OFDM符号时，在第一和/或第二个OFDM符号、以及第三个OFDM符号中插入导频信息。

该方法进一步包括：预先设置导频信息插入规则；所述确定为：按预设的导频信息插入规则在DwPTS时隙内相应的OFDM符号中插入导频信息。

本发明还提供了一种时分双工系统中下行导频传输的实现装置，包括导频信息配置单元和信号发送单元；其中，

导频信息配置单元，用于根据特殊区域中DwPTS的OFDM符号数，确定所述OFDM符号中需插入导频信息的OFDM符号及导频图样，并将确定的导频图样发送给信号发送单元；

信号发送单元，用于按收到的导频图样在DwPTS时隙对应OFDM符号上发送下行导频。

该实现装置进一步包括配置规则存储单元，用于存储预先设置好的导频信息插入规则；相应的，导频信息配置单元根据存储的导频信息插入规则在DwPTS时隙内相应的OFDM符号中插入导频信息。

本发明所提出的时分双工系统中下行导频传输方法及其实现装置，针对无线帧特殊区域的DwPTS时隙，在DwPTS时隙内的OFDM符号中灵活插入下行导频并传输，能充分利用特殊区域内的时隙空间传输下行导频。

进一步的，本发明中特殊区域内传输的下行导频可用于进行信道估计，或是利用特殊区域内传输的下行导频与其前一子帧中的下行导频进行联合信道估计，从而能大大提高信道估计的质量。

附图说明

图1为LTE系统中第一类帧结构示意图；

图2为LTE系统中第二类帧结构示意图；

图3(a)为短CP下的导频配置示意图；

图3(b)为长CP下的导频配置示意图；

图4(a)为新型LTE TDD系统帧结构示意图；

图4(b)为新型LTE TDD系统帧中特殊区域的一种结构示意图；

图5(a)和(b)为本发明特殊区域中不同长度DwPTS一种结构示意图；

图6(a)和(b)为本发明特殊区域中不同长度DwPTS另一种结构示意图；

图7(a)和(b)为本发明特殊区域中不同长度DwPTS又一种结构示意图；

图8(a)和(b)为本发明特殊区域中不同长度DwPTS再一种结构示意图；

图9(a)和(b)为本发明DwPTS时隙一种导频图样示意图；

图10(a)和(b)为本发明DwPTS时隙另一种导频图样示意图；

图11(a)和(b)为本发明DwPTS时隙又一种导频图样示意图。

具体实施方式

本发明实施例涉及一种新型LTE TDD系统帧结构，为方便理解，先对本发明实施例所涉及的无线帧结构进行简要描述。如图4(a)所示，该无线帧的帧长为10ms，每个无线帧包括两个5ms的半帧，每个半帧由四个1ms子帧和一个1ms特殊区域构成，每个子帧包括两个时隙，每个时隙长度均为0.5ms；特殊区域包括三部分，分别是DwPTS、UpPTS和GP，DwPTS用于下行信号的发送，UpPTS用于上行信号的发送，GP仍为保护间隔。特殊区域的一种结构图如4(b)所示，其中，斜线填充的部分为DwPTS时隙，空白部分为CP时隙，网格填充的部分为UpPTS时隙。

针对该新型LTE TDD无线帧，特殊区域中DwPTS、UpPTS和GP的时隙长度是可变的，图5～图8分别给出了特殊区域四种不同的结构，其中，斜线填充的部分为DwPTS时隙，空白部分为CP时隙，网格填充的部分为UpPTS时隙，图中的数字表示OFDM符号的序号，标有RS的位置表示在相应OFDM符号中插入有导频信息。图5(a)、图6(a)、图7(a)、图8(a)为短CP下特殊区域的结构，图5(b)、图6(b)、图7(b)、图8(b)为长CP下特殊区域的结构。

从图5～图8可以看出，对应不同的结构分布，DwPTS时隙长度是不同的。基于此，本发明的基本思想就是：根据特殊区域中DwPTS时隙的OFDM符号数，确定所述OFDM符号中需插入导频信息的OFDM符号及导频图样，进而在进行下行传输时，按所确定的导频图样在DwPTS时隙对应OFDM符号上发送下行导频。

具体的，本发明可在DwPTS时隙内任意OFDM符号中插入导频信息，可以均匀插入，也可以非均匀插入，比如：可以在DwPTS时隙内的每个OFDM符号中插入导频信息，也可以仅在DwPTS时隙内的第一个OFDM符号中插入导频信息，还可以在DwPTS时隙内的第一、第二个OFDM符号中插入导频信息等等。

较佳的，可以按照普通时隙的导频符号配置原则完成DwPTS时隙中导频信息的插入，对于短CP，在特殊区域的DwPTS时隙中每0.5ms时隙长度内的第一、第二、第五个OFDM符号中插入导频信息，参见图5(a)所示；对于长CP，在特殊区域的DwPTS时隙中每0.5ms时隙长度内的第一、第二、第四个OFDM符号中插入导频信息，参见图5(b)所示。这种配置对于DwPTS存在三种情况：

第一种情况，DwPTS的时隙长度大于等于五个/四个OFDM符号，这种情况下，可在DwPTS时隙长度内以0.5ms为单位，按第一、第二、第五/第四个OFDM符号中插入导频信息的原则依次插入导频信息，在DwPTS时隙长度内能在几个OFDM符号中插入导频信息就插入几个。这里，对于短CP是DwPTS时隙长度大于等于五个OFDM符号，对于短CP是DwPTS时隙长度大于等于四个OFDM符号。比如：DwPTS时隙长度包括五个OFDM符号，对于短CP，如图9(a)所示，正好在第一、第二、第五个OFDM符号中插入导频信息；对于长CP，如图9(b)所示，正好在第一、第二、第四个OFDM符号中插入导频信息。再比如：DwPTS时隙长度包括九个OFDM符号，对于短CP，如图10(a)所示，在第一、第二、第五、第八、第九个OFDM符号中插入导频信息；对于长CP，如图10(b)所示，在第一、第二、第四、第七、第八个OFDM符号中插入导频信息。

第二种情况，DwPTS的时隙长度仅为一个或两个OFDM符号，这种情况下，可以在第一和/或第二个OFDM符号中插入导频信息。

第三种情况，DwPTS的时隙长度包括三个或四个OFDM符号，对于短CP，DwPTS的时隙长度为三个或四个OFDM符号，此时，可以只在第一和/或第二个OFDM符号中插入导频信息，也可以在第一和/或第二个OFDM符号、以及最后一个OFDM符号中插入导频信息，比如：包括四个OFDM符号，则在第一、第二、第四个OFDM符号中插入导频信息，如图11(a)所示，相当于将应该插入在第五个OFDM符号中的导频信息左移了一个OFDM符号。对于长CP，DwPTS的时隙长度为三个OFDM符号，此时，可以只在第一和/或第二个OFDM符号中插入导频信息，也可以在第一和/或第二个OFDM符号、以及第三个OFDM符号中插入导频信息，比如：在第一、第二、第三个OFDM符号中插入导频信息，如图11(b)所示，相当于将应该插入在第四个OFDM符号中的导频信息左移了一个OFDM符号。

上述各种导频信息的插入规则可以预先设置，如果预先设置有导频信息插入规则，则系统可以根据预设规则在DwPTS时隙内的相应OFDM符号中插入导频信息。

为实现上述方法，本发明还提出一种时分双工系统中下行导频传输的实现装置，包括导频信息配置单元和信号发送单元，其中，导频信息配置单元用于根据特殊区域中DwPTS的正交频分复用符号数，确定所述OFDM符号中需插入导频信息的OFDM符号及导频图样，并将确定的导频图样发送给信号发送单元；信号发送单元，用于按收到的导频图样在DwPTS时隙对应OFDM符号上发送下行导频。

该实现装置可进一步包括配置规则存储单元，用于存储预先设置好的导频信息插入规则；相应的，导频信息配置单元根据存储的导频信息插入规则在DwPTS时隙内相应的OFDM符号中插入导频信息。其中，所述导频信息插入规则可以是在DwPTS时隙长度内的每个OFDM符号中插入导频信息，也可以是仅在第一个OFDM符号中插入导频信息，还可以是在第一、第二个OFDM符号中插入导频信息；还可以是在特殊区域的DwPTS时隙内每0.5ms时隙长度内的第一、第二、第五/第四个OFDM符号中插入导频信息等等。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1.一种时分双工系统中下行导频传输方法，其特征在于，该方法包括：

根据特殊区域中下行导频时隙(DwPTS)的正交频分复用(OFDM)符号数，确定所述OFDM符号中需插入导频信息的OFDM符号及导频图样，按所确定的导频图样在DwPTS时隙对应OFDM符号上发送下行导频。

2.根据权利要求1所述的下行导频传输方法，其特征在于，在DwPTS时隙内的每个OFDM符号中插入导频信息。

3.根据权利要求1所述的下行导频传输方法，其特征在于，仅在DwPTS时隙内的第一或第二个OFDM符号中插入导频信息。

4.根据权利要求1所述的下行导频传输方法，其特征在于，在DwPTS时隙内的第一和第二个OFDM符号中插入导频信息。

5.根据权利要求1所述的下行导频传输方法，其特征在于，对于短循环前缀CP，当DwPTS时隙长度大于等于五个OFDM符号时，在DwPTS时隙长度内以0.5ms为单位，按第一、第二、第五个OFDM符号中插入导频信息的原则依次插入导频信息；

对于长CP，当DwPTS时隙长度大于等于四个OFDM符号时，在DwPTS时隙长度内以0.5ms为单位，按第一、第二、第四个OFDM符号中插入导频信息的原则依次插入导频信息。

6.根据权利要求1所述的下行导频传输方法，其特征在于，对于短CP，当DwPTS时隙长度为三个或四个OFDM符号时，在第一和/或第二个OFDM符号、以及最后一个OFDM符号中插入导频信息；

对于长CP，当DwPTS时隙长度为三个OFDM符号时，在第一和/或第二个OFDM符号、以及第三个OFDM符号中插入导频信息。

7.根据权利要求1至6任一项所述的下行导频传输方法，其特征在于，该方法进一步包括：预先设置导频信息插入规则；

所述确定为：按预设的导频信息插入规则在DwPTS时隙内相应的OFDM符号中插入导频信息。

8.一种时分双工系统中下行导频传输的实现装置，其特征在于，该装置包括导频信息配置单元和信号发送单元；其中，

导频信息配置单元，用于根据特殊区域中下行导频时隙(DwPTS)的正交频分复用(OFDM)符号数，确定所述OFDM符号中需插入导频信息的OFDM符号及导频图样，并将确定的导频图样发送给信号发送单元；

9.根据权利要求8所述的实现装置，其特征在于，该实现装置进一步包括配置规则存储单元，用于存储预先设置好的导频信息插入规则；

相应的，导频信息配置单元根据存储的导频信息插入规则在DwPTS时隙内相应的OFDM符号中插入导频信息。

10.根据权利要求9所述的实现装置，其特征在于，所述导频信息插入规则为在DwPTS时隙内的每个OFDM符号中插入导频信息；或仅在第一个OFDM符号中插入导频信息；或在第一、第二个OFDM符号中插入导频信息；或在特殊区域的DwPTS时隙中每0.5ms时隙长度内的第一、第二、第五/第四个OFDM符号中插入导频信息。