CN101924610A - Lte-a系统中信道状态信息参考信号csi-rs的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了LTE-A系统中信道状态信息参考信号CSI-RS的设计方法,属于通信领域,用于测量信道状态信息。包括(1)CSI-RS在一个PRB中可以使用的RE;(2)CSI-RS在一个小区各端口之间的复用方式;(3)在不使用端口5时的CSI-RS样式;(4)使用端口5时的CSI-RS样式;(5)CSI-RS在同构网和异构网中的分配。本发明所提出CSI-RS设计既可以使得LTE的用户在LTE-A网络中良好的工作,减少由于加入CSI-RS对LTE用户的影响,又能使得LTE-A中CSI-RS获得更大的复用因子,减少了CSI-RS之间的干扰,为CoMP测量集提供正交的信道状态信息参考信号CSI-RS,提高信道估计的准确性,提升系统的性能。

Description

LTE-A系统中信道状态信息参考信号CSI-RS的设计方法
技术领域
本发明属于通信技术领域,涉及一种高级长期演进(Long Term Evolution-Advanced简称LTE-A)系统中用于测量信道状态信息(Channel State Information简称CSI)的信道状态信息参考信号CSI-RS设计。
背景技术
在LTE系统中,下行参考信号的分为多种,分别有着不同的功能,如用于下行信道质量测量的探测参考信号SRS(Sounding Reference Signal),用于下行信道估计和用户设备(User Equipment简称UE)相干解调的小区公有参考信号CRS(Cell-specific Reference Signal),用于波束赋形的专用参考信号DRS(Dedicated Reference Signal)等。
高级LTE(Long Term Evolution-Advanced)是LTE Release-8的演进版本,除了满足或超过3GPP TR 25.913的所有相关要求外,还要达到或超过ITU-R提出的IMT-Advanced的需求,同时必须满足与LTE Release-8的兼容性,具体来说就是LTE Release-8的终端可以工作在LTE-Advanced的网络中,LTE-Advanced的终端可以工作在LTE Release-8的网络中。
在LTE-A中将支持更高级的传输技术,首先LTE-A支持连续载波聚合以及频带内和频带间的非连续载波聚合,最大聚合带宽可达100MHz.其次,LTE-A支持多点协作传输技术(CoMP),对小区边缘用户之间进行干扰协调和干扰消除,提升了系统容量。再次,LTE-A中下行将支持最高配置规格为8x8的多天线技术,支持最多可达8层的传输。这就需要对原有的技术进行演进和更新,下行参考信号设计就是其重要的一部分。
在LTE系统中,最大支持基站采用4天线(Tx4)进行传输,在每个天线端口分别发送用于信道估计和相关解调的小区共有参考信号(CRS)。但是在LTE-A中,系统将支持最高8x8的天线配置,如果仅按照原来的方式进行天线间CRS的复用,所占用的资源粒子(Resource Element简称RE)将会增加一倍,大大增加了系统的开销,所以3GPP提出了将新增加的CRS分为两类,一类是用于解调的解调用参考信号(DM-RS),另一类是用于下行信道估计的信道状态信息参考信号(CSI-RS),目前对国际上对CSI-RS的具体设计方式仍在讨论之中,虽然取得了一些共识,但仍存在着较大的分歧。在天线端口的复用方式上,国内大部分公司,如华为,中国移动,大唐电信支持CDM-F的复用方式,如在华为的向3GPP提交的提案R1-103445中建议使用CDM-F的复用方式,这样容易避开对端口5(AP5)的考虑,简化了设计,但是这种复用方式首先在后向兼容性上存在缺陷,其次在一个物理资源块(PRB)中的复用因子也受到限制,不能提供较大数目的正交参考信号。中兴的提案提出采用CDM-T或者CDM-T和CDM-F混合的复用方式,并在同构网中使用复用因子9,异构网中使用复用因子16,但并没有给出具体是实现方法,并且大的复用因子增大了系统开销,同时混合使用CDM-T和CDM-F增加了UE信道估计的难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对目前CSI-RS设计中的一些不足,提出了一种CSI-RS设计方法和设计样式,并给出了同构网和异构网中的复用因子和分配方式,本方法在尽量保持后向兼容性的同时,减少小区间CSI-RS的干扰,提高信道测量的准确性,进而使LTE-A系统可以支持如SU-MIMO,CoMP等传输模式,提高了系统的容量。
为了解决上述技术问题,本发明的LTE-A系统中信道状态信息参CSI-RS的设计方法包括如下步骤:
第1步:在每个物理资源块物理资源块PRB中寻找用作传输信道状态信息参考信号CSI-RS的资源粒子RE;
第2步:给出具有波束赋形端口5和不具有波束赋形端口5情况下的信道状态信息参考信号CSI-RS设计方法,通过系统子帧间的复用,得到15种在时域或者频域正交的信道状态信息参考信号CSI-RS;
第3步:将第2步得到的15种正交的信道状态信息参考信号CSI-RS在同构网络和异构网络中进行分配;同构网每个小区分配特定时隙和样式的信道状态信息参考信号CSI-RS,使得两两相邻的3个小区和排成一列的3个小区的信道状态信息参考信号CSI-RS正交;在异构网络中以7个微小区为单位分配剩余的信道状态信息参考信号CSI-RS,并且与小区的信道状态信息参考信号CSI-RS正交,使不同层的网络之间信道状态信息参考信号CSI-RS不存在干扰;
第4步如果用户使用波束赋形,则采用具有波束赋形端口5的信道状态信息参考信号CSI-RS样式。
本发明的信道状态信息参考信号CSI-RS的设计方法包括具有波束赋形端口5和不具有波束赋形端口5情况下的信道状态信息参考信号CSI-RS两种形式的设计:
第一,不具有波束赋形端口5信道状态信息参考信号CSI-RS设计方法的具体步骤为:
(1)每个物理资源块PRB在频域上包含12个子载波,依次记为0~11,在时域上包括14个OFDM符号,依次记为0~13,信道状态信息参考信号CSI-RS可以放置的位置为一个物理资源块PRB中第3,9,10个OFDM符号的所有资源粒子RE和第5,6,11,12个OFDM符号上除过解调用参考信号DM-RS的所有资源粒子RE;
(2)对于相邻两个端口的信道状态信息参考信号CSI-RS使用正交循环掩码OCC=2进行CDM-T方式复用,完全占用第9,10个OFDM符号;为了满足空频块码SFBC的速率匹配,部分占用第5,6和11,12个OFDM符号,即在第5,6个OFDM符号上放置第一组CSI-RS参考信号,在频域上位于第2,3,8,9个子载波,相邻天线端口之间进行CDM-T复用,复用时一个OFDM符号上用于传输CSI-RS的资源粒子RE的数目为2的倍数;在第12,13个OFDM符号中放置的第5组参考信号采用完全相同的放置方式;在第9,10个OFDM符号上放置余下三组的信道状态信息参考信号CSI-RS,放置方式为:一组参考信号在子载波上等间隔放置,间隔为2个子载波,剩下的两组参考信号进行频移获得,这样在一个物理资源块PRB中信道状态信息参考信号CSI-RS的复用因子为5;
第二,具有波束赋形端口5信道状态信息参考信号CSI-RS设计方法的具体步骤为:
(1)信道状态信息参考信号CSI-RS可以放置的位置为一个物理资源块PRB中第3,9个OFDM符号除去CRS的所有RE和第10个OFDM符号的所有RE,第5,6和第11,12个OFDM符号上除去解调用参考信号DM-RS和小区公用参考信号CRS的所有资源粒子RE;
(2)各天线端口的信道状态信息参考信号CSI-RS复用方式同样也为CDM-T,由于端口5小区公用参考信号CRS的限制,只能放置三组正交信道状态信息参考信号CSI-RS,第一组放置在第5,6个OFDM符号上,频域上位于第2,3,8,9个子载波上,相邻天线端口之间进行CDM-T复用;第三组参考信号位于第12,13个OFDM符号上,频域上的放置位置与第一组一致,第二组参考信号位于第9,10个OFDM符号上的第5,6,9,10个子载波上。
本发明与现有技术相比具有的优点:
本发明设计适用于LTE-A系统中下行信道估计,这种信道状态信息参考信号CSI-RS设计使LTE-A系统与LTE系统具有良好的兼容性,使R8UE在LTE-A网络中性能下降减到最小的同时能够为LTE-A系统提供良好的信道估计,并且在同构网络和异构网络的场景下提供了较大的CSI-RS复用因子,减少了不同小区使用相同CSI-RS的干扰,进一步可以支持MU-MIMO,CoMP,等传输方式,提升系统的性能。
附图说明
图1网络获得和分配CSI-RS的流程示意图;
图2是在一个PRB中可用作CSI-RS传输的RE;其中图2(a)是不具有端口5时可以使用的RE,图2(b)是具有端口5时可以使用的RE;
图3是本发明所提出的两种情况下CSI-RS的设计图样;其中图3(a)是不具有端口5时CSI-RS的样式图,图3(b)是具有端口5时CSI-RS的样式图;
图4是CSI-RS在子帧之间复用的示意图;
图5是本发明中CSI-RS在同构网络和异构网络中的分配示意。其中图5(a)是在同构网中的CSI-RS分配示意图,图5(b)异构网中微小区CSI-RS分配示意图;
图6是本发明性能对R8UE影响的仿真。
具体实施方式
参见图1,本发明的具体实施步骤如下:
步骤1,在每个物理资源块物理资源块PRB中寻找用作传输信道状态信息参考信号CSI-RS的资源粒子RE;CSI-RS所占用的资源粒子(Resource Element简称RE)应该避开以下区域:
(1)R10中的解调用参考信号(DM-RS)所占用的RE;
(2)物理下行控制信道(PDCCH)和小区专属参考信号(CRS)所占用的OFDM符号;
(3)物理广播信道(PBCH),主同步信道(PSCH),辅同步信道(SSCH),寻呼信道(PCH)等所占用PRB;
每个PRB在频域上包含12个子载波,依次记为0~11,在时域上包括14个OFDM符号,依次记为0~13。在由以上分析可知,在一个不包含(3)中所述信道的PRB中,不考虑端口5时可用来传输信道CSI-RS的RE为一个PRB中第3,9,10个OFDM符号的所有RE和第5,6,11,12个OFDM符号上除过解调用参考信号DM-RS的所有RE,如图2(a)所示;在考虑端口5时,可用来传输CSI-RS的RE为一个PRB中第3,9个OFDM符号除去CRS的所有RE和第10个OFDM符号的所有RE以及第5,6,11,12个OFDM符号上除去DM-RS和CRS的所有RE,如图2(b)所示。
步骤2,对于每个小区中的8个天线端口,相邻端口采用正交循环掩码OCC=2的CDM-T复用方式,即相邻OFDM符号上的两个RE采用CDM的方式放置相邻两个端口的CSI-RS,用于传输CSI-RS的RE在一个OFDM符号上应该为2的倍数,以满足在使用空频分组编码(SFBC)时对速率匹配的要求。
如图3(a)所示,在不考虑端口5时,按照上述方式,一个PRB中可以放置5组CSI-RS,具体放置方式为:在第5,6个OFDM符号上放置第一组导频,占用第2,3,8,9个子载波,相邻天线端口采用CDM-T的复用方式,其中7,8天线端口放置在第2个子载波上,3,4天线端口放置在第3个子载波上,5,6天线端口放置在第8个子载波上,1,2天线端口放置在第9个子载波上;在第12,13个OFDM符号中放置的第5组导频采用完全相同的放置方式。在第9,10个OFDM符号上放置3组的CSI-RS,具体放置方式为:一组导频在子载波上等间隔放置,间隔为2个子载波,相对位置与第一组和第五组相同,剩下的两组导频按照第3组导频的放置方式进行频移。这样在不考虑端口5时一个PRB中CSI-RS的复用因子可以达到5。
如图3(b)所示,在考虑端口5时,由于CRS的限制,一个PRB中可以放置3组CSI-RS,具体放置方式为:第一组放置在第5,6个OFDM符号上,在频域上位于第3,4,7,8个子载波上,各天线端口的相对位置与不考虑端口5时的CSI-RS样式相同;第三组导频位于第12,13个OFDM符号上,放置方式与第一组一致。第二组导频位于第9,10个OFDM符号上的第5,6,9,10个子载波上,放置方式与其他两组一致。
如图4所示,在不具有波束赋形端口5时,一个PRB中CSI-RS的复用因子为5,在每个无线帧中使用3个子帧(不含步骤1中(3)所包括)用于CSI-RS的帧间复用,这样获得15种在时间或者频率上正交的CSI-RS。
步骤3,网络根据自身结构,对所获得的15种CSI-RS进行分配分配。在同构网络中,以典型的7个宏小区结构为基本单位,如图5(a)所示,每个宏小区用数字进行标示,每个宏小区被分为三个小区,7个宏小区总共被划分为21个小区。两两相邻的三个小区使用正交的CSI-RS,三个连成一列的小区(X与Y,Z相邻,但Y,Z之间不相邻)也使用正交的CSI-RS,这样共使用7种正交的CSI-RS(每一个字母表示一种CSI-RS,不同字母所表示的CSI-RS之间正交),在7个宏小区的结构中每种CSI-RS只受到2个相同CSI-RS的干扰,且由于采用了定向天线,这两个干扰在方向错开,降低了干扰。7种正交的CSI-RS减少了CSI-RS之间的干扰,提高了信道估计的准确性,可以支持小区间CoMP。
如果为异构网络,则其小区的CSI-RS与同构网中的CSI-RS配置方法相同,对宏小区中的微小区也要分配CSI-RS,分配的原则是从剩余的8个正交CSI-RS中选择7个分配给微小区,如图5(b)所示,微小区以7个位单位,每个微小区分配剩下的一种CSI-RS,7个微小区中的CSI-RS相互正交,消除了小区和微小区的网络之间CSI-RS的干扰。
步骤4,分配完CSI-RS之后,网络进行工作,如果用户需要所采用传输模式7(波束赋形)则需要使用端口5,这需要要把原信道状态信息参考信号CSI-RS样式替换为具有波束赋形端口5的信道状态信息参考信号CSI-RS,所用来替换的信道状态信息参考信号CSI-RS在物理资源块PRB中所占的OFDM符号与不具有波束赋形端口5时信道状态信息参考信号CSI-RS在一个物理资源块PRB中占有的OFDM符号的序号相同。
仿真环境,见表1
表1:仿真环境
  传输带宽   5MHz
  载波频率   2.0GHz
  信道模型   Typical Urban(TU)
  天线配置   4×2
  用户速率   3km/h
  控制/共享信道配置   3/11OFDM每个子帧
  信道编码   Rel-8turbo coding
  调制方式   16QAM
  预编码   Rel-8空频块码,分集传输
  信道估计   2D-MMSE
  混合自动重传   关闭
  预编码大小   4PRB
  信道状态信息参考信号分配   全带宽,单子帧
  信道状态信息参考信号周期   5ms
  信道状态信息参考信号样式   不含CSI-RS/CDM-T/CDM-F
  仿真输出   物理下行共享信道误块率vs.信噪比.
仿真结果:
基于表1设置的仿真参数进行仿真的结果如图6所示。图6中给出了两种复用方式CDM-T和CDM-F对R8UE的影响情况。图中不同CSI-RS复用方式和不含CSI-RS时R8UE的信噪比(SNR)和误块率(BLER)的曲线。由图6可知,本发明本所采用的复用方式和提出参考信号样式对R8UE的影响较小。对于R10UE,加入CSI-RS提高了信道估计的准确性,并由于采用较大的复用因子,减少了CSI-RS之间的干扰,进一步提升了系统性能。
表2:文中所用到的缩略语
Figure BSA00000212316200081

Claims (5)

1.一种LTE-A系统中信道状态信息参考信号CSI-RS的设计方法,包括如下步骤:
第1步:在每个物理资源PRB中寻找用作传输信道状态信息参考信号CSI-RS的资源粒子RE;
第2步:给出具有波束赋形端口5和不具有波束赋形端口5情况下的信道状态信息参考信号CSI-RS设计方法,通过系统子帧间的复用,得到15种在时域或者频域正交的信道状态信息参考信号CSI-RS;
第3步:将第2步所得到的15种正交的信道状态信息参考信号CSI-RS在同构网络和异构网络中进行分配;同构网每个小区分配特定时隙和样式的信道状态信息参考信号CSI-RS,使得两两相邻的3个小区和排成一列的3个小区的信道状态信息参考信号CSI-RS正交;在异构网络中以7个微小区为单位分配剩余的信道状态信息参考信号CSI-RS,并且与小区的信道状态信息参考信号CSI-RS正交,使不同层的网络之间信道状态信息参考信号CSI-RS不存在干扰;
第4步如果用户使用波束赋形,则该用户采用具有波束赋形端口5的信道状态信息参考信号CSI-RS样式。
2.根据权利要求1所述的LTE-A系统信道状态信息参考信号CSI-RS的设计方法,其特征在于:信道状态信息参考信号CSI-RS传输时资源粒子RE不能占用以下区域:
(1)第10版本中的解调用参考信号DM-RS所占用的资源粒子RE;
(2)物理下行控制信道PDCCH和小区公有参考信号CRS所占用的OFDM符号;
(3)物理广播信道PBCH,主同步信道PSCH,辅同步信道SSCH,寻呼信道PCH所占用物理资源块PRB。
3.根据权利要求1所述的LTE-A信道状态信息参考信号CSI-RS的设计方法,其特征在于:具有波束赋形端口5和不具有波束赋形端口5情况下的信道状态信息参考信号CSI-RS设计方法如下:
第一,具有波束赋形端口5信道状态信息参考信号CSI-RS设计方法的具体步骤为:
(1)每个物理资源块PRB在频域上包含12个子载波,依次记为0~11,在时域上包括14个OFDM符号,依次记为0~13,信道状态信息参考信号CSI-RS可以放置的位置为一个物理资源块PRB中第3,9,10个OFDM符号的所有资源粒子RE和第5,6,11,12个OFDM符号上除过解调用参考信号DM-RS的所有资源粒子RE;
(2)对于相邻两个端口的信道状态信息参考信号CSI-RS使用正交循环掩码OCC=2进行CDM-T方式复用,完全占用第9,10个OFDM符号;为了满足空频块码SFBC的速率匹配,部分占用第5,6和11,12个OFDM符号,即在第5,6个OFDM符号上放置第一组CSI-RS参考信号,在频域上位于第2,3,8,9个子载波,相邻天线端口之间进行CDM-T复用,复用时一个OFDM符号上用于传输CSI-RS的资源粒子RE的数目为2的倍数;在第12,13个OFDM符号中放置的第5组参考信号采用完全相同的放置方式;在第9,10个OFDM符号上放置余下三组的信道状态信息参考信号CSI-RS,放置方式为:一组参考信号在子载波上等间隔放置,间隔为2个子载波,剩下的两组参考信号按照第三组参考信号的放置方式进行频移,这样在一个物理资源块PRB中信道状态信息参考信号CSI-RS的复用因子为5;
第二,不具有波束赋形端口5信道状态信息参考信号CSI-RS设计方法的具体步骤为:
(1)信道状态信息参考信号CSI-RS可以放置的位置为一个物理资源块PRB中第3,9个OFDM符号除去小区公用参考信号CRS的所有资源粒子RE和第10个OFDM符号的所有资源粒子RE,第5,6和第11,12个OFDM符号上除去解调用参考信号DM-RS和小区公用参考信号CRS的所有资源粒子RE;
(2)各天线端口的信道状态信息参考信号CSI-RS复用方式与不具有波束赋形天线端口5复用方式相同,由于端口5小区公用参考信号CRS的限制,只能放置三组正交的信道状态信息参考信号CSI-RS,第一组放置在第5,6个OFDM符号上,相邻天线端口之间进行CDM-T复用;第三组参考信号位于第12,13个OFDM符号上,放置方式与第一组一致,第二组参考信号位于第9,10个OFDM符号上的第5,6,9,10个子载波上,放置方式与其他两组一致。
4.根据权利要求1所述的LTE-A系统信道状态信息参考信号CSI-RS的设计方法,其特征在于:信道状态信息参考信号CSI-RS在同构网和异构网中的配置方法为:
(1)同构网络以7个宏小区为基本的网络结构,每个宏小区划分成为三个小区,网络中共有21个小区,在两两相邻的三个小区配置正交的信道状态信息参考信号CSI-RS,并且三个排成一列的小区也配置正交的信道状态信息参考信号CSI-RS,共使用7种正交的信道状态信息参考信号CSI-RS来满足要求;
(2)异构网络中宏小区的信道状态信息参考信号CSI-RS分配仍然采用同构网所采用的方式,在宏小区所包含的微小区中以7个微小区作为单位,其中的每个微小区分配剩余的信道状态信息参考信号CSI-RS,这样在异构网络中信道状态信息参考信号CSI-RS的复用因子为14。
5.根据权利要求1所述的LTE-A系统信道状态信息参考信号CSI-RS的设计方法,其特征在于:如果用户使用波束赋形端口5,则要把该用户原信道状态信息参考信号CSI-RS样式替换为具有波束赋形端口5的信道状态信息参考信号CSI-RS,所替换的信道状态信息参考信号CSI-RS在物理资源块PRB中所占的OFDM符号与不具有波束赋形端口5时信道状态信息参考信号CSI-RS在一个物理资源块PRB中占有的OFDM符号的序号相同。
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