CN101459453A

CN101459453A - 信道检测方法

Info

Publication number: CN101459453A
Application number: CN 200710196885
Authority: CN
Inventors: 姜静; 王衍文; 于辉
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: CN101459453B

Abstract

本发明提出了一种信道检测方法，该方法针对长期演进系统中的第一种帧结构，该方法包括以下步骤：步骤S202，基站在数据信道中插入一路或多路专用导频，对一路或多路专用导频和数据信道中的数据进行波束形成处理；步骤S204，将原公共导频中的两路公共导频或所述两路公共导频的前半部分用于检测公共控制信道，在波束形成处理之后插入两路公共导频或所述两路公共导频的前半部分，并发送至用户设备；步骤S206，用户设备从波束形成处理结果中获取两路公共导频进行全向信道估计，并根据全向信道估计的结果对公共控制信道进行检测；以及步骤S208，用户设备从波束形成处理结果中提取专用导频进行波束信道估计，并根据波束信道估计的结果对数据信道进行检测。

Description

信道检测方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种用于3G长期演进(Longterm evolution，简称LTE)系统的信道检测方法。

背景技术

波束形成可以增加小区覆盖，改善小区边缘用户的链路性能，并且可实现空间的干扰消除，增大系统容量，是LTE无线通信系统中主要的多输入多输出(multiple input multiple output，简称MIMO)方式之一。

在LTE系统中，公共导频是在多天线技术处理后插入发射信号的，只能用于基站到移动终端的全向信道的信道估计，而不能用于估计波束形成后的定向信道。根据公共导频无法估计波束形成的发射权值，所以不能完成波束形成后移动终端的解码。为了通过波束形成实现空分复用，本发明设计了LTE系统中第一种帧结构的专用导频结构，以支持波束形成。

目前LTE的50#，50bis会议中提出的主要解决方案有以下三种：

方案1：保留所有公共导频，增加专用导频。

方案2：保留头两路的公共导频，用作公共控制信道的检测，再增加专用导频用于数据信道的检测。

方案3：将所有的公共导频都用专用导频代替。

在LTE 50bis会议中通过了下行专用导频信号的Way Forward中，确定当采用波束形成作为数据信道的工作模式时，公共导频最多使用原公共导频的前两路，用以降低公共导频开销。因此本发明在此工作前提下，选用了方案2作为基本设计思路，一方面便于实现公共控制信道的全向覆盖，一方面只采用两路公共导频也降低了导频开销。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提出了一种用于3G长期演进系统的信道检测方法，可以解决现有LTE系统中公共导频无法在采用波束形成时完成数据信道的检测，通过设计一种波束形成专用导频，以支持波束形成在LTE系统中发挥性能优势。

根据本发明的信道检测方法，针对长期演进系统中的第一种帧结构，该方法包括以下步骤：步骤S202，基站在数据信道中插入一路或多路专用导频，对一路或多路专用导频和数据信道中的数据进行波束形成处理；步骤S204，将原公共导频中的两路公共导频或所述两路公共导频的前半部分用于检测公共控制信道，在波束形成处理之后插入两路公共导频或所述两路公共导频的前半部分，并发送至用户设备；步骤S206，用户设备从波束形成处理结果中获取两路公共导频进行全向信道估计，并根据全向信道估计的结果对公共控制信道进行检测；以及步骤S208，用户设备从波束形成处理结果中提取专用导频进行波束信道估计，并根据波束信道估计的结果对数据信道进行检测。

其中，在步骤S202之前还包括以下处理：用户设备向基站发送初始接入请求；基站利用原公共导频中的两路公共导频以发射分集方式向用户设备发送控制信息；用户设备根据控制信息获取信道质量信息，并将所信道质量信息反馈给基站；以及基站根据信道质量信息选择波束形成方式。

其中，在频域上，每路专用导频之间间隔五个子载波。在时域上，在短循环前导的帧结构中，每路专用导频之间间隔四个正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)符号。在时域上，在长循环前导的帧结构中，每路专用导频之间间隔三个OFDM符号。

每路公共导频对应于不同的天线端口，每个天线端口采用相同的发射功率。基站对控制信道进行功率增大处理以扩大控制信道的覆盖范围，使得公共控制信道和数据信道的覆盖范围相同。基站向用户设备发送的两路公共导频和公共控制信息的发射功率在全带宽上相等。

其中，在将两路公共导频的前半部分用于检测公共控制信道的情况下，在时域上，两路公共导频的前半部分分别插入在第一个OFDM符号上和第三个OFDM符号上。在将两路公共导频的前半部分用于检测公共控制信道的情况下，在频域上，两路公共导频的前半部分之间间隔五个子载波。

通过本发明，可以支持波束形成在LTE系统中的应用，大大提高小区边缘用户的通信质量；便于统一控制信道和数据信道的覆盖；不同MIMO模式对移动终端的影响减小到最小；减少了公共导频开销；支持多天线模式的切换。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为LTE系统发射端插入公共导频的工作原理示意图；

图2是根据本发明的实施例的信道检测方法的流程图；

图3是根据本发明的实施例的LTE系统波束形成MIMO方式下发射端插入专用导频的工作原理示意图；

图4A-图4B是根据本发明的实施例的波束形成在短循环前导(cyclic prefix，简称CP)时导频的映射方式的示意图；

图5A-图5B是根据本发明的实施例的波束形成在长CP时导频的映射方式的示意图；

图6是根据本发明的实施例的信道检测方法的流程图；

图7是根据本发明的实施例的在去掉后半部分公共导频的情况下，在短循环前导导频的映射方式示意图；以及

图8是根据本发明的实施例的在去掉后半部分公共导频的情况下，在长循环前导导频的映射方式示意图。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

图1是说明LTE现有系统中添加公共导频的方法，因为公共导频在多天线处理之后进行，所以未携带多天线处理的相关信息，无法进行波束形成的信道估计和检测。

图2是根据本发明的实施例的信道检测方法的流程图。如图2所示，根据本发明的信道检测方法，针对长期演进系统中的第一种帧结构，该方法包括以下步骤：

步骤S202，基站在数据信道中插入一路或多路专用导频，对一路或多路专用导频和数据信道中的数据进行波束形成处理。

步骤S204，将原公共导频中的两路公共导频或公共导频的前半部分用于检测公共控制信道，在波束形成处理之后插入两路公共导频或所述两路公共导频的前半部分，并发送至用户设备。

步骤S206，用户设备从波束形成处理结果中获取两路公共导频进行全向信道估计，并根据全向信道估计的结果对公共控制信道进行检测。

步骤S208，用户设备从波束形成处理结果中提取专用导频进行波束信道估计，并根据波束信道估计的结果对数据信道进行检测。

其中，在步骤S202之前还包括以下处理：

用户设备向基站发送初始接入请求。

基站利用原公共导频中的两路公共导频以发射分集方式向用户设备发送控制信息。

用户设备根据控制信息获取信道质量信息，并将所信道质量信息反馈给基站。

基站根据信道质量信息选择波束形成方式。

其中，在频域上，每路专用导频之间间隔五个子载波。在时域上，在短循环前导的帧结构中，每路专用导频之间间隔四个OFDM符号。在时域上，在长循环前导的帧结构中，每路专用导频之间间隔三个OFDM符号。

其中，为了降低公共导频开销，在不降低控制信道检测性能的条件下，可将公共导频的后半部分去掉，具体的公共导频插入方法为：无论天线个数的多少，仅插入两路公共导频，在时域上公共导频分别插入在第一个和第三个OFDM符号上，在频域上各公共导频相隔五个子载波。

在根据本发明的实施例的波束形成专用导频结构的设计方法中，针对LTE系统的第一种帧结构，主要包括以下处理：

(1)当采用波束形成时，即使基站配置多根天线(例如六根或八根)，也只用两路公共导频通过发射分集的方式向所有移动终端发送公共控制信息。

(2)在数据信道中按照本发明定义的专用导频结构在多天线处理前插入专用导频，如图3所示。

(3)为了保证控制信道和采用波束形成的数据信道覆盖范围相同，可以对控制信道采用功率增大(power boosting)。为了保证全带宽上的资源分配，功率增大后整个带宽的发射功率应相同，在整个带宽上插入公共导频。

(4)为了便于信号检测和CQI(Channel Quality Indicator，简称CQI)测量，通过信令或参考信号告知用户设备(User Equipment，简称UE)功率增大前后的功率比；为便于工程实现，每根天线上的发射功率需相同。

(5)UE接收到BS发送的信息后，通过公共导频得到全向信道的信道信息，完成公共控制信道的检测；通过波束形成专用导频得到有指向性的波束形成信道的信道信息，完成数据信道的检测。

图4A-图4B是根据本发明的实施例的波束形成在短CP时导频的映射方式的示意图。图5A-图5B是根据本发明的实施例的波束形成在长CP时导频的映射方式的示意图。具体的导频图样如图4A-图4B和图5A-图5B所示，在波束形成的多天线处理模式下，专用导频在多天线处理前插入，进行波束形成处理。公共导频在多天线处理后插入，每一路公共导频对应不同的天线端口，接收时根据导频解出每一根天线的信道冲激响应，用于全向的控制信道的检测。本发明设计的专用导频，在频域上每个专用导频间隔五个子载波，时域上在短CP的帧结构中，每个专用导频间隔四个OFDM符号；在长CP的帧结构中，每个专用导频间隔三个OFDM符号。在附图中给出了单波束的导频设计；也可以推广到多波束的情况，一路专用导频对应一路波束，在多天线处理之前插入，跟数据信息一起进行不同指向的波束形成，如果采用两个波束，则插入两路导频。

在根据本发明的另一个实施例中，主要包括以下处理：

(1)在每个用户资源调度时，基站(Base Station，简称BS)通过发射分集的方式向UE发送控制信令，此时仅插入两路公共导频。

(2)公用信道如分组广播信道(PBCH)，物理控制格式指示信道(Physical Control Format Indicator Channel，简称PCFICH)和物理多点传送信道(Physical Multicast Channel，简称PMCH)，联合公共导频在每个资源块(resource block，简称RB)的前三个OFDM符号中发送，UE通过前两路公共导频进行小区测量和资源分配。

(3)UE接收到公共导频后计算CQI，并将CQI信息反馈给基站。

(4)BS根据CQI信息为该UE进行资源分配。

(5)BS限定该专用导频为半静态配置，将波束形成作为主要的MIMO模式。

(6)每个RB保留前两路公共导频，并增加专用导频，其导频和资源块的映射方法见图4A-图4B和图5A-图5B所示。

(7)UE接收到BS发送的信息后，通过公共导频得到全向信道的信道信息，完成公共控制信道的检测；通过波束形成专用导频得到有指向性的波束形成信道的信道信息，完成数据信道的检测。

基于上述本发明的基本技术要点，图6给出了本发明实施例的步骤，包括：

步骤S602，BS接收到UE的初始接入请求，通过发射分集的方式向该UE发送控制信息。

步骤S604，UE通过接收到的控制信息中的RB，计算CQI，将得到的CQI信息反馈给BS。

步骤S606，BS根据收到的CQI信息，对UE进行资源分配和其他调度处理。

步骤S608，BS按照本发明设计的导频结构插入导频，导频图样如图4A-图4B或图5A-图5B所示，在波束形成处理前插入专用导频，在波束形成处理后插入公共导频。插入的两路公共导频的时频资源映射的位置在图4A或图5A中已经说明，也可以只插入两路公共导频的前半部分，在时频资源块中的具体位置如图7，图8所示。图7是根据本发明的实施例的在去掉后半部分公共导频的情况下，在短循环前导导频的映射方式示意图。图8是根据本发明的实施例的在去掉后半部分公共导频的情况下，在长循环前导导频的映射方式示意图。

步骤S610，UE按照本发明设计的导频结构提取公共导频，将公共导频提供的全向信道信息进行控制信道的检测。

步骤S612，将专用导频提供的波束赋形信道信息完成数据信道的信道估计，并完成对接收数据的解码。

本发明的实施例针对LTE第一种帧结构设计了一种波束形成的专用导频结构，波束形成的导频是根据波束进行区分的，在本发明的实施例中提出的是单波束的波束形成，因此本发明的实施例设计的专用导频结构包含一路专用导频。可以根据相应的导频密度推广到多波束的情况，两个波束采用两路专用导频，以此类推。

本发明中导频结构也支持任意天线数量和天线间距的波束形成。尽管大天线间距不是波束形成应用的典型配置，但是可以通过波束形成在空间复用时容易消除其他用户干扰，和大大提高边缘用户链路质量的优势，大大提高小区的吞吐量。

本发明提出的LTE系统中第一种帧结构下行链路的专用导频与物理资源块的映射方法，支持波束形成在LTE系统中的应用。由于控制信道和波束形成的数据信道在同一RB中发送，可以对RB在整个带宽的前三个OFDM符号进行功率增加，或采用重复发送，或选择更低的调制阶数来扩大控制信道的覆盖，实现数据信道和控制信道的相同覆盖过程相对简单。

本发明无论采取何种MIMO模式，仅仅是基站的复杂度提高了，但是终端的操作方法几乎一致，所以，仅仅多了一个MIMO模式指示，几乎不会增加UE的复杂程度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种信道检测方法，针对长期演进系统中的第一种帧结构，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S202，基站在数据信道中插入一路或多路专用导频，对所述一路或多路专用导频和所述数据信道中的数据进行波束形成处理；

步骤S204，将原公共导频中的两路公共导频或所述两路公共导频的前半部分用于检测公共控制信道，在波束形成处理之后插入所述两路公共导频或所述两路公共导频的前半部分，并发送至用户设备；

步骤S206，所述用户设备从所述波束形成处理结果中获取所述两路公共导频进行全向信道估计，并根据所述全向信道估计的结果对所述公共控制信道进行检测；以及

步骤S208，所述用户设备从所述波束形成处理结果中提取所述专用导频进行波束信道估计，并根据所述波束信道估计的结果对所述数据信道进行检测。

2.根据权利要求1所述的信道检测方法，其特征在于，在所述步骤S202之前还包括以下处理：

所述用户设备向所述基站发送初始接入请求；

所述基站利用所述原公共导频中的两路公共导频以发射分集方式向所述用户设备发送控制信息；

所述用户设备根据所述控制信息获取信道质量信息，并将所信道质量信息反馈给所述基站；以及

所述基站根据所述信道质量信息选择波束形成方式。

3.根据权利要求2所述的信道检测方法，其特征在于，在频域上，每路所述专用导频之间间隔五个子载波。

4.根据权利要求3所述的信道检测方法，其特征在于，在时域上，在短循环前导的帧结构中，每路所述专用导频之间间隔四个OFDM符号。

5.根据权利要求4所述的信道检测方法，其特征在于，在时域上，在长循环前导的帧结构中，每路所述专用导频之间间隔三个OFDM符号。

6.根据权利要求1至5任一项所述的信道检测方法，其特征在于，每路公共导频对应于不同的天线端口，每个天线端口采用相同的发射功率。

7.根据权利要求1至5任一项所述的信道检测方法，其特征在于，所述基站对所述控制信道进行功率增大处理以扩大所述控制信道的覆盖范围，使得所述公共控制信道和所述数据信道的覆盖范围相同。

8.根据权利要求7所述的信道检测方法，其特征在于，所述基站向所述用户设备发送的两路所述公共导频和所述公共控制信息的发射功率在全带宽上相等。

9.根据权利要求8所述的信道检测方法，其特征在于，在将所述两路公共导频的前半部分用于检测所述公共控制信道的情况下，在时域上，所述两路公共导频的前半部分分别插入在第一个OFDM符号上和第三个OFDM符号上。

10.根据权利要求9所述的信道检测方法，其特征在于，在将所述两路公共导频的前半部分用于检测所述公共控制信道的情况下，在频域上，所述两路公共导频的前半部分之间间隔五个子载波。