CN101615940B - 用于多天线系统的天线识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于多天线系统的天线识别方法，包括以下步骤：网络侧为天线阵列中各个天线分别分配一个识别序列；网络侧确定识别序列在时频域的排列方式；基站按照该排列方式，在每个天线上周期性发送天线的识别序列。本发明可以使用较少的时频资源识别天线阵列中的天线。

Description

用于多天线系统的天线识别方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种用于多天线系统的天线识别方法。

背景技术

为了提高频谱效率，阵列天线在通信系统中的应用日趋广泛，而且在阵列天线中使用的天线数量也是越来越多。

目前，在第三代合作伙伴计划(3GPP：3rd Generation PartnershipProject)的物理层协议TS 36.211 V8.1.0(2007-11)的物理信道和调制(Physical Channels and Modulation)中规定在基站侧采用包含4个天线的天线阵列。

为了让终端获取其天线对基站侧4个天线的信道冲击响应，基站在发射信号时，采用如图1所示的参考信号排列方法：不同天线发射的参考信号占用相互正交的时频资源单元。现有4发2收系统(即4个天线发送2个天线接收的传输方法)中采用在不同的时频资源单元上安排不同天线的参考信号的方法来识别天线，图中标出R0的方格表示第“0”号天线使用的参考信号在一个资源块内所占用的时频资源单元的位置，图中打交叉斜线的方格表示其它三个天线的参考信号在一个资源块内所占用的时频资源单元的位置。这种方法对天线阵列中天线数目少的情况下是可行的。

在实现本发明过程中，发明人发现随着蜂窝移动通信系统在频谱效率的提升方面的需求的增加，以及阵列天线技术本身的低成本化，将出现在一个天线阵列中包含多个乃至几十个天线的情况，在这种情况下，如果沿用现有的方法来识别天线进而获取信道相应的测量，就会出现参考信号对时频资源占用过多乃至耗尽的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种用于多天线系统的天线识别方法，以解决现有技术的天线识别方法占用时频资源过多的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种用于多天线系统的天线识别方法，包括以下步骤：网络侧为天线阵列中各个天线分别分配一个识别序列；网络侧确定识别序列在时频域的排列方式；基站按照该排列方式，在每个天线上周期性发送天线的识别序列。

优选的，多天线系统包括一个覆盖孤立小区的天线阵列，网络侧为天线阵列中各个天线分别分配一个识别序列具体包括：设置分配给天线阵列内不同天线的识别序列之间相互正交。

优选的，多天线系统包括一组天线阵列并且其覆盖区域之间存在交叠，网络侧为天线阵列中各个天线分别分配一个识别序列具体包括：设置分配给这组天线阵列中的所有天线的识别序列之间相互正交。

优选的，网络侧确定识别序列在时频域的排列方式具体包括：设置一个识别序列在时域只占用一个OFDM(正交频分复用)符号，在频域占用一组子载波。

优选的，设置一个识别序列在时域只占用一个OFDM符号，在频域占用一组子载波具体包括：在频域方向上连续地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；或在频域方向上间隔地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；或在频域方向上间隔地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间、以及识别序列与导频序列之间以码分的方式复用相同的时频资源。

优选的，设置一个识别序列在时域只占用一个OFDM符号，在频域占用一组子载波还包括：小区识别序列与识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源。

优选的，网络侧确定识别序列在时频域的排列方式具体包括：设置一个识别序列在频域只占用一个子载波，在时域占用一组OFDM符号。

优选的，设置一个识别序列在频域只占用一个子载波，在时域占用一组OFDM符号具体包括：在时域方向上连续地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；在时域方向上间隔地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；在时域方向上间隔地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间、以及识别序列与导频序列之间以码分的方式复用相同的时频资源。

优选的，设置一个识别序列在频域只占用一个子载波，在时域占用一组OFDM符号还包括：小区识别序列与识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源。

优选的，设置整数个无线子帧的时间长度或整数个时隙长度为在每个天线上周期性发送天线的识别序列的周期。

优选的，该天线识别方法还包括：在所有的天线上发送与其识别序列以码分方式复用相同资源的小区识别序列。

优选的，该天线识别方法还包括：基站控制识别序列的发射功率。

上述实施例的天线识别方法因为采用识别序列来标识天线阵列中的天线，所以克服了现有技术的天线识别方法占用时频资源过多的问题，从而可以使用较少的时频资源识别天线阵列中的天线。

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示出了现有的4天线系统插入参考信号的排列方式；

图2示出了根据本发明实施例的多天线系统的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的多天线系统中发射识别序列的方法；

图4示出了根据本发明实施例的2个相邻的天线阵列发射识别序列的示意图；

图5示出了根据本发明实施例的沿频率方向插入识别序列的方法示意图；

图6示出了根据本发明实施例的沿时间方向插入识别序列的方法示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图2示出了根据本发明实施例的多天线系统的示意图，包括：至少一个天线阵列101，一个对天线阵列进行信号处理和控制的基站102。天线阵列101包含N个天线，如，天线1(104)，天线2(105)，天线N(107)，天线阵列的覆盖区域是103。

基站102对发往或来自天线阵列101的信号进行基带处理，所述基站对送往和来自天线阵列的信号进行信道编码、空时编码、功率控制等。基站发往天线阵列的信号包括如下信号之一种或者两种的组合：1)点对点通信的下行信号；2)点对多点广播的信号。

图3示出了根据本发明实施例的多天线系统中发射识别序列的方法，包括以下步骤：

步骤S10，网络侧为天线阵列中各个天线分别分配一个识别序列(可称之为AIDS：Antenna Identification Sequence，天线识别序列)；

步骤S20，网络侧确定识别序列在时频域的排列方式；

步骤S30，基站按照该排列方式，在每个天线上周期性发送与所述天线相对应的识别序列。

该天线识别方法因为采用识别序列来标识天线阵列中的天线，所以克服了现有技术的天线识别方法占用时频资源过多的问题，从而可以使用较少的时频资源识别天线阵列中的天线。

多个天线构成的天线阵列可以包括如下2种组成形式：

1)天线阵列中的天线安装在同一个站址上或者安装在同一个物理实体上；该类阵列的一种应用系统是包含多个所述阵列的蜂窝移动通信接入网；该类阵列的另一种应用系统是包含多个所述阵列的MBMS单频网；

2)天线阵列中的天线安装在不同站址上，该类阵列的一种应用是采用正交频率复用的单频网广播系统。

可以把单频网中的一组发射天线看作一个天线阵，显然，该天线识别方法同样可以解决单频网中的天线识别问题。

网络为同一个天线阵列中的天线分配的识别序列可以是一个伪随机序列，在图2中，网络为天线阵列101中的天线104、105、107分别分配识别序列104s、105s、107s。在实现中，如果只有一个覆盖孤立小区的天线阵列，网络分配给所述天线阵列内不同天线的识别序列之间相互正交；如果存在一组天线阵列并且其覆盖区域103之间存在交叠时，网络分配给这组天线阵列中的所有天线的识别序列之间相互正交。

对于网络分配给天线的识别序列，网络侧在确定这些序列在时频域的排列方式时，可以采取如下形式之一：

1)在频域方向排列识别序列，即一个识别序列在时域只占用一个正交频分复用OFDM符号，但是在频域占用一组子载波；

2)在时域方向排列识别序列，即一个识别序列在频域只占用一个子载波，但是在时域占用一组OFDM符号；

可以采用预定时间段为周期，例如把如下时间段之一作为周期：

1)以整数个无线子帧的时间长度为周期；

2)以整数个时隙长度为周期。

在阵列天线包含的天线上发送与所述天线相对应的识别序列可以采用如下方式：

1)在天线阵列的不同的天线上发送其识别序列；

2)除了在天线阵列的不同的天线上发送其识别序列，还在所有的天线上发送与其识别序列以码分方式复用相同资源的小区识别序列。

进一步地，在阵列天线包含的天线上发送与所述天线相对应的识别序列时，为了达到较好的覆盖，基站可以控制识别序列的发射功率；

该小区识别序列是指与该小区的辅助同步序列相同的序列。

在频域方向排列识别序列可以采用如下方式：

1)在频域方向上连续地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；

2)在频域方向上间隔地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；

3)在频域方向上间隔地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间、以及识别序列与导频序列(或称之为参考信号序列)之间以码分的方式复用相同的时频资源。

进一步地，小区识别序列与识别序列之间可以以码分的方式复用相同的时频资源。

在时频域方向排列识别序列可以采用如下方式：

1)在时域方向上连续地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；

2)在时域方向上间隔地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；

3)在时域方向上间隔地排列识别序列中的符号，不同天线的识别序列之间、以及识别序列与导频序列(或称之为参考信号序列)之间以码分的方式复用相同的时频资源。

进一步地，小区识别序列与所述识别序列之间可以以码分的方式复用相同的时频资源。

另外，通过检测分配给天线的识别序列，终端获取基站天线阵列中的天线与终端上的天线之间的信道冲击响应，从而，终端可以实现如下功能：1)上行发射中的天线选择；2)上行发射中的小区间干扰抑制；3)适用于上行发射中的单基站MIMO或多基站MIMO。

实施例1：一种OFDM基站沿频域安排天线识别信号的实施例

图2是一个以OFDM方式发射信号的基站，该基站在发射的无线帧格式上符合LTE TDD系统的标准规定。OFDM基站包括：一个天线阵列101，一个对天线阵列101进行信号处理和控制的基站102。天线阵列101包含4个天线：天线1(104)，天线2(105)，天线3(106)和天线4(107)，天线阵列的覆盖区域是103。

基站102在对发往自天线阵列101的信号进行基带处理的过程中，把与4个天线一一对应的4个相互正交的识别序列分别配置到与之对应的天线上。具体实现步骤如下：

步骤S10：网络为天线阵列101中4个不同的天线分别分配一个用于标识天线和对该天线进行信道测量的识别序列(AIDS：Antenna Identification Sequence)。具体方法是：

当网络只包含只有一个天线阵列101时，网络为天线阵列101中的4个天线分配4个相互正交的伪随机序列，每个伪随机序列对应由4个天线构成的天线阵列101中的一个天线；

当网络包含多个天线阵列101时，网络在对每个天线阵列中的天线分配识别序列时，同时保证如下两个条件：

1)保证分配每个天线阵列内的识别序列相互正交；

2)保证分配给其覆盖区域存在重叠的一组天线阵列中的所有天线的识别序列相互正交。见图4，其中，基站402和基站102控制的天线阵列401和101分别覆盖存在交叠的区域403和103，线阵列401发送的第B组复用在相同时频资源上的识别序列与线阵列101发送的第A组复用在相同时频资源上的识别序列之间两两正交。

步骤S20：网络侧确定识别序列在时频域的排列方式；

基站根据系统的工作方式上的差异，采用如下不同的方式进行识别序列在时频域的排列：

1)对于工作于双向通信状态的基站，沿频域方向排列其天线阵列中的识别序列，见图5，图5(a)是沿频域方向连续地排放识别序列，不同的识别序列以码分的方式复用相同的资源；图5(b)是沿频域方向间隔地排放识别序列，不同的识别序列以码分的方式复用相同的资源。为了便于接收机探测某个频段内是否存在来自某个天线阵列的发射信号，在图5(a)/(b)给出的资源上，可以进一步地以码分的方式复用天线阵列对应小区的附同步序列(cell specificsynchronization sequence，or secondary synchronization sequence)，在复用了附同步序列之后，接收机只需对附同步序列进行过搜索，就可以判断是否存在某个天线阵列的发射功率，在探测不到附同步序列的情况下，无须搜索该天线阵列下发的识别序列。

2)对于工作于单向广播状态的基站，沿时域方向排列其天线阵列中的识别序列。见图6，图6(a)是沿时域方向连续地排放识别序列，不同的识别序列以码分的方式复用相同的资源；图6(b)是沿时域方向间隔地排放识别序列，不同的识别序列以码分的方式复用相同的资源。为了便于接收机探测某个频段内是否存在来自某个天线阵列的发射信号，在图6(a)/(b)给出的资源上，可以进一步地以码分的方式复用天线阵列对应小区的附同步序列(cell specificsynchronization sequence，or secondary synchronization sequence)，在复用了附同步序列之后，接收机只需对附同步序列进行过搜索，就可以判断是否存在某个天线阵列的发射功率，在探测不到附同步序列的情况下，无须搜索该天线阵列下发的识别序列。进一步地，为了便于从多个复用的随机序列中通过相关增益来分辨每个天线的识别序列，将一个天线阵列中的识别序列，4个识别序列，分别放到不同的子载波上传输。在放置识别序列的子载波上，进一步复用天线阵列对应小区的附同步序列。

步骤S303：基站按照如下方式选择识别序列的发送周期：

方法1：在双向传输状态下，基站以5毫秒的无线帧为周期，周期地发送阵列天线中天线的识别别序；

方法2：在单向广播状态，基站以时间T为周期，周期地发送阵列天线中天线的识别别序。在这种方式下，T的取值区间为5ms到100ms之间，取决于信道时间相关性与序列的解复用增益之间的折中。

实施例2：一种多媒体广播单频网中发射天线识别信号的实施例

图4是一个多媒体广播单频网，包括：两个基站402和基站102，受基站402和基站102控制的两个天线阵列401和101，天线阵列401和101分别覆盖存在交叠的区域403和103，天线线阵列401发送的第B组识别序列与线阵列101发送的第A组识别序列复用在相同时频资源上，并且第B组识别序列与第A组识别序列之间两两正交。

第A组识别序列包括4个相互正交的伪随机序列104s、105s、106s、107s，分别对应天线阵列101中的4个天线104、105、106、107。

第B组识别序列包括4个相互正交的伪随机序列404s、405s、406s、407s，分别对应天线阵列401中的4个天线404、405、406、407。

伪随机序列104s、105s、106s、107s，与伪随机序列404s、405s、406s、407s之间两两正交。

基站102和基站402在对发往自天线阵列101的信号进行基带处理的过程中，分别把与4个天线一一对应的4个相互正交的识别序列配置到与之对应的天线上，通过相应的天线将两组识别序列发送到区域403和103。

一种对所述第A组和第B组识别序列的使用方法是：

1)基站102和基站402交替短时关闭其发射通道；

2)基站102(基站402)在其关闭发射通道的时间内，测量基站402(基站102)的发射的第B组(第A组)识别序列，估计出基站402(基站102)的发射的第B组(第A组)识别序列的到达时间，具体估计方法是：先估计出每个序列的到达时间，然后对4个随机序列的到达时间进行平均，其均值作为天线阵列发射信号的到达时间；

3)基站102(基站402)根据基站402(基站102)发射的第B组(第A组)识别序列的到达时间，以及基站102和基站402之间的空间距离，估计出基站402(基站102)发射的第B组(第A组)识别序列的发射时间(识别序列离开天线口面的时刻)；

4)基站102(基站402)计算第B组(第A组)识别序列的发射时间(识别序列离开天线口面的时刻)与自己发射的第A组(第B组)序列的发射时刻的时间差，如果大于预先规定的值，则进入下一步；否则，等待下一次测量时间到达后再返回步骤1)

5)基站102(基站402)根据基站402(基站102)发射的第B组(第A组)识别序列的到达时间差，调整自己的信号发射时间。

一种通过终端的测量调整天线阵列401和101的发射时刻的方法是：

1)处于区域403和103边缘的终端通过搜索捕获所述的两组伪随机序列，通过对第A组和第B组识别序列的时延估计，获得两个天线阵列401和101发射信号到达终端位置时的时间差，根据时间差做如下处理：如果该时间差超出预定范围，比如，超过单频网要求的循环前缀的长度，进入步骤2)，如果该时间差没有超出预定范围，终端在等待一段时间之后，或者等到网络下发测量的触发命令之后，再进入第一步；具体估计方法是：先估计出每个序列的到达时间，然后对4个随机序列的到达时间进行平均，其均值作为天线阵列发射信号的到达时间；

2)网络通过蜂窝移动通信的上行信道上报误差，网络受到误差之后，通过调整基站102和/或基站402的发射时间，使得两个天线阵列401和101发射信号到达终端位置时的时间差小于预定值。

从以上的描述中可以看出，本发明可以使用较少的时频资源识别天线阵列中的天线。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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 (11)

1.一种用于多天线系统的天线识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

网络侧为天线阵列中各个天线分别分配一个识别序列；

网络侧确定所述识别序列在时频域的排列方式；

基站按照所述排列方式，在每个所述天线上周期性发送所述天线对应的所述识别序列，其中，通过检测分配给天线的所述识别序列，终端获取所述天线阵列中的天线与所述终端上的天线之间的信道冲击响应，并且，所述终端布根据所述信道冲击响应进行以下操作：对上行发射中的天线选择；上行发射中的小区间干扰抑制；对单基站MIMO或多基站MIMO进行上行发射处理。

2.根据权利要求1所述的天线识别方法，其特征在于，所述多天线系统包括一个覆盖孤立小区的天线阵列，网络侧为天线阵列中各个天线分别分配一个识别序列具体包括：

设置分配给所述天线阵列内不同天线的识别序列之间相互正交。

3.根据权利要求1所述的天线识别方法，其特征在于，所述多天线系统包括一组天线阵列并且其覆盖区域之间存在交叠，网络侧为天线阵列中各个天线分别分配一个识别序列具体包括：

设置分配给这组天线阵列中的所有天线的识别序列之间相互正交。

4.根据权利要求1所述的天线识别方法，其特征在于，网络侧确定所述识别序列在时频域的排列方式具体包括：

设置一个所述识别序列在时域只占用一个正交频分复用符号，在频域占用一组子载波。

5.根据权利要求4所述的天线识别方法，其特征在于，设置一个所述识别序列在时域只占用一个正交频分复用符号，在频域占用一组子载波具体包括：

在频域方向上连续地排列所述识别序列中的符号，不同天线的所述识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；或

在频域方向上间隔地排列所述识别序列中的符号，不同天线的所述识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；或

在频域方向上间隔地排列所述识别序列中的符号，不同天线的所述识别序列之间、以及所述识别序列与导频序列之间以码分的方式复用相同的时频资源。

6.根据权利要求5所述的天线识别方法，其特征在于，设置一个所述识别序列在时域只占用一个正交频分复用符号，在频域占用一组子载波还包括：

小区识别序列与所述识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源。

7.根据权利要求1所述的天线识别方法，其特征在于，网络侧确定所述识别序列在时频域的排列方式具体包括：

设置一个所述识别序列在频域只占用一个子载波，在时域占用一组正交频分复用符号。

8.根据权利要求7所述的天线识别方法，其特征在于，设置一个所述识别序列在频域只占用一个子载波，在时域占用一组正交频分复用符号具体包括：

在时域方向上连续地排列所述识别序列中的符号，不同天线的所述识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；

在时域方向上间隔地排列所述识别序列中的符号，不同天线的所述识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源；

在时域方向上间隔地排列所述识别序列中的符号，不同天线的所述识别序列之间、以及所述识别序列与导频序列之间以码分的方式复用相同的时频资源。

9.根据权利要求8所述的天线识别方法，其特征在于，设置一个所述识别序列在频域只占用一个子载波，在时域占用一组正交频分复用符号还包括：

小区识别序列与所述识别序列之间以码分的方式复用相同的时频资源。

10.根据权利要求1所述的天线识别方法，其特征在于，设置整数个无线子帧的时间长度或整数个时隙长度为在每个所述天线上周期性发送所述天线的所述识别序列的周期。

11.根据权利要求6或9所述的天线识别方法，其特征在于，还包括：在所有的所述天线上发送与其所述识别序列以码分方式复用相同时频资源的所述小区识别序列。

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