CN102025677B - 多载波无线传输系统中传输导频信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多载波无线传输系统中传输导频信号的方法，无线时频传输块由时域上N个连续的OFDM符号和频域上M个连续的物理子载波构成，N和M均为不小于1的整数。该方法包括：将所述无线时频传输块划分成若干个区域，根据各天线的导频信号在各个区域中的时频域均衡原则确定总数为预定数量的导频信号位置；在每一根天线对应的导频信号位置处插入该天线的导频信号，并进行传输。本发明在多载波无线传输系统的无线时频传输块内支持多天线同时传输。

Description

多载波无线传输系统中传输导频信号的方法

技术领域

本发明涉及多载波无线传输技术，特别是涉及一种多载波无线传输系统中传输导频信号的方法。

背景技术

多载波无线传输系统是基于正交频分复用(OFDM)技术来实现的。OFDM作为一种可以抗多径的高速传输技术，在频域把信道分成许多正交的子信道，各子信道的载波保持正交，并将高速数据流串并转换到这些正交并行的多个子载波上，以较低的比特率传送。

由于无线信道往往是衰落信道，因此在多载波无线传输系统中，需要根据预先设计的导频格式在发送的数据信号中插入导频信号(接收方确知的信号)，从而使得接收方能够根据接收到的导频信号对信道进行实时估计和跟踪。

图1是在现有技术中多载波无线传输系统中的无线时频传输块及导频格式示意图。参见图1，目前在多载波无线传输系统中，如移动WiMAX演进系统中，针对每一个扇区/小区发送的数据传输单元是如图1中所示的无线时频传输块，该无线时频传输块由时域(横坐标轴方向)上6个连续的OFDM符号和频域(纵坐标轴方向)上18个连续的物理子载波构成。

现有技术基于图1所示的无线时频传输块设计了其中的导频格式，具体为：在对应每一个扇区/小区的无线时频传输块中设置出3个导频信号传输区域(每一个导频信号传输区域占用2个物理子载波)，在每一个导频信号传输区域中，对于扇区/小区中的每一根天线均利用2个最小时频单元格(最小时频单元格是由一个OFDM符号和一个物理子载波构成的无线传输资源的最小单位，比如图1中标记为1的一个区域就是一个最小时频单元格，标记为5的一个区域也是一个最小时频单元格)发送该天线的2个导频信号。比如，图1所示的是无线时频传输块传输信号的示意图。在该无线时频传输块中包括3个导频信号传输区域，其中标记为1-6的最小时频单元格可以分别传输扇区/小区1中天线1-6的导频信号；在相邻的三个小区构成小区组的情况下，小区1可以使用标记为1-2的最小时频单元格分别传输其天线1-2的导频信号，小区2可以使用标记为3-4的最小时频单元格分别传输其天线1-2的导频信号，小区3可以使用标记为5-6的最小时频单元格分别传输其天线1-2的导频信号。如果一个小区中有多根天线，则为了避免干扰，各个天线所占用的最小时频单元格通常是不重叠的，如前所述。另外，如图1所示，天线1的导频信号可以被称作导频流1；同理，天线2的导频信号可以被称作导频流2。

实际上，在现有的多载波无线传输系统中，当需要传输导频信号的支持多天线传输的小区有多个，且相邻或相重叠时，为了减小相互间的干扰，各小区的各天线所占用的最小时频单元格通常是不重叠的，即各小区的各个导频流间是不重叠的。这是因为，现有的导频信号传输方法，一般是针对单小区的导频信号传输。对于下行链路，接收方利用导频信号对来自本小区基站的下行链路状况进行估计。但是，随着无线传输系统的演进，更多的业务和需求将被实现，而有些业务对导频信号的传输提出了不同的要求。例如，在同频网中，在基于多小区的多播广播业务中，由于多个基站发送的信息都是可用信息，甚至是相同的信息，应该被利用以便进行合并接收处理，从而获得分集增益，而不是象前述的单小区传输时一样，把来自其它基站的信息作为干扰而希望消除它们。但是把来自多个基站的信息合并后作为下行链路信息，其对应的下行链路状况就相对要复杂很多，因此需要更好的信道估计，即对相应的导频信号的设计提出了更高的要求。目前，没有解决此类问题的较好的导频信号的设计方案。

另外，在多载波无线传输系统中，现有的导频信号传输方法在时频域上具有明显的不对称性。例如，在图3(b)所示的无线时频传输块内，导频流1使用标记为1的最小时频单元格，在第一个OFDM符号(即从左数第一列)处传输了两个导频信号，而在沿时域对称的第六个OFDM符号(即从右数第一列)处传输了一个导频信号，即在时域上具有明显的不对称性。这样的不对称性会导致信道估计算法的实现更加复杂，以致不易实现。

而且，在多载波无线传输系统中，现有的导频信号传输方法没有充分利用无线时频传输块的边缘。例如，在图3(d)所示的无线时频传输块内，导频流1使用标记为1的最小时频单元格，在处于时域边缘的第一个和第六个OFDM符号处传输了三个导频信号，实际上，如果传输更多的导频信号，例如四个，效果可能会更好。如图3(d)所示，由于没有充分利用无线时频传输块的边缘，导频流1在(1，9)处，即第一列第九行处的最小时频单元格位置上的信道估计将不得不使用外插算法，这显然不利于信道估计的准确性，而且增加了实现的复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多载波无线传输系统中传输导频信号的方法，以便提高信道估计的准确性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种多载波无线传输系统中传输导频信号的方法，其特征在于，无线时频传输块由时域上N个连续的OFDM符号和频域上M个连续的物理子载波构成，N和M均为不小于1的整数，该方法包括：

将所述无线时频传输块划分成若干个区域，根据各天线的导频信号在各个区域中的时频域均衡原则确定总数为预定数量的导频信号位置；

在每一根天线对应的导频信号位置处插入该天线的导频信号，并进行传输。

较佳地，将所述无线时频传输块划分成若干个区域可包括：如果M大于N，则沿频域进行分区；反之，如果N大于M，则沿时域进行分区。

较佳地，将所述无线时频传输块划分成若干个区域可进一步包括：划分所述无线时频传输块使得划分出的区域具有对称性。

较佳地，划分出的区域相比所述无线时频传输块更趋向于正方形。

较佳地，根据各天线的导频信号在各个区域中的时频域均衡原则确定预定数量的导频信号位置可包括：依据各天线的导频信号在一个区域中的时频域均衡原则，并顾及其他各个区域中的时频域均衡原则来确定每一个区域中的导频信号位置。

较佳地，在确定导频信号位置之前可进一步包括，根据各区域中的最小时频单元格数目和各区域在无线时频传输块中的位置来确定各个区域中导频信号位置的数量。

较佳地，确定导频信号位置可包括：在各个区域的边缘确定导频信号位置。

较佳地，当沿频域进行分区的，则先在所分出区域的时域边缘确定导频信号位置，之后在频域边缘确定导频信号位置；当沿时域进行分区的，则先在所分出区域的频域边缘确定导频信号位置，之后在时域边缘确定导频信号位置。

较佳地，可进一步包括：在无线时频传输块或划分出的区域的时频域边缘都确定了导频信号位置后，依据时频域均衡原则选择下一步的合适位置。

较佳地，所述下一步的合适位置是区域的中心，或者是区域的1次边缘；如果所述下一步的合适位置是区域的中心，则接下去的合适位置是区域的1次边缘，再接下去的合适位置是区域的2次边缘，再接下去的合适位置是区域的3次边缘，依此类推，直到确定了所有的导频信号位置；如果所述下一步的合适位置是区域的1次边缘，则接下去的合适位置是区域的中心，或者是区域的2次边缘，依此类推，直到确定了所有的导频信号位置。

较佳地，确定导频信号位置可进一步包括：在至少一个区域中按照自镜像方法确定导频信号位置。

较佳地，所述自镜像方法可包括时域自镜像方法、频域自镜像方法和时频域自镜像方法；确定导频信号位置进一步包括：对于所述至少一个区域中的每个区域，选择上述时域自镜像方法、频域自镜像方法和时频域自镜像方法其中之一来确定导频信号位置。

较佳地，所述无线时频传输块由时域上6个连续的OFDM符号和频域上18个连续的物理子载波构成，所述导频信号位置的预定数量为8，并且所述导频信号位置为以下两组其中至少之一：{(1，1)，(5，3)，(3，5)，(1，9)，(6，9)，(4，13)，(2，15)，和(6，17)}，{(1，2)，(5，4)，(3，6)，(1，10)，(6，10)，(4，14)，(2，16)，和(6，18)}，上述每个导频信号位置中的两个数字分别代表时域和频域的坐标。

较佳地，所述无线时频传输块由时域上6个连续的OFDM符号和频域上18个连续的物理子载波构成，所述导频信号位置的预定数量为8，并且所述导频信号位置为以下两组其中至少之一：{(1，1)，(5，3)，(2，5)，(1，9)，(6，9)，(5，13)，(2，15)，和(6，17)}，{(1，2)，(5，4)，(2，6)，(1，10)，(6，10)，(5，14)，(2，16)，和(6，18)}，上述每个导频信号位置中的两个数字分别代表时域和频域的坐标。

较佳地，每个导频信号位置上插入的导频信号数量为一个、或者物理上连续的一对或多个。

由此可见，本发明具有如下的优点：

1、在本发明中，对于各个天线的导频信号位置是根据时频域均衡原则来确定的，因此，能够保证各天线的时频域资源的均衡要求，提高了业务的性能。

2、在本发明中，通过一套有效的机制，解决了同频网中在基于多小区的多播广播业务中，接收多个基站发送的信息时的信道估计问题。在减小导频信号传输时的不均衡分布，避免不对称性，减小和消除各天线间的不均衡，以及减少外插算法的使用等方面作出了很多的优化设计。依据这种方法设计的导频能够很好的提高信道估计的准确性，减少导频信号占用的资源，从而提高系统性能。

附图说明

图1是在现有技术中多载波无线传输系统中的无线时频传输块及导频格式示意图。

图2是现有技术中的一种导频传输方案。

图3(a)，3(b)，3(c)，3(d)是现有技术中的另一些导频传输方案。

图4是在本发明第一实施例在多载波无线传输系统中传输导频信号方法的流程图。

图5是在本发明第一实施例中当无线时频传输块由时域上6个连续的OFDM符号和频域上18个连续的物理子载波构成时的导频格式示意图。

图6是在本发明第二实施例中当无线时频传输块由时域上6个连续的OFDM符号和频域上18个连续的物理子载波构成时的导频格式示意图。

图7是在本发明第三实施例中当无线时频传输块由时域上6个连续的OFDM符号和频域上18个连续的物理子载波构成时的导频格式示意图。

图8是在本发明中按照自镜像方法构成的导频格式示意图。

图9和10是按照本发明的方法获得的仿真结果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

本发明提出一种在多载波无线传输系统中传输导频信号的方法，该方法中的无线时频传输块为任意格式，由时域上N个连续的OFDM符号和频域上M个连续的物理子载波构成，简称为由M行N列构成，N和M均为不小于1的整数；针对该任意格式的无线时频传输块，将它划分成若干个区域，该若干个区域的总和就是该无线时频传输块，而该若干个区域之间互不相交；在每一个区域中放置导频信号时，其位置具体是根据各天线的导频信号在各个区域中的时频域均衡原则来确定的，并优先考虑该区域中的时频域均衡原则；在传输无线时频传输块时，在每一根天线对应的导频信号位置处插入该天线的导频信号，并进行传输。

另外，在将无线时频传输块划分成若干个区域时，优选地，如果M大于N，特别是M明显大于N，例如，M大约为N的2倍或更大，就沿M，即沿频域进行分区；反之，如果N大于M，特别是N明显大于M，就沿N，即沿时域进行分区。区域的划分具有对称性，这是为了降低复杂度。在本发明的后面，还将利用区域自身的对称性来确定导频信号的位置。所谓对称性，是指以无线时频传输块的时域中轴线或频域中轴线为对称轴，该区域相对于该对称轴对称的最小时频单元格仍然属于该区域，例如，下述图8中的区域1就是相对于频域中轴线对称的。划分出的区域相比所述无线时频传输块更趋向于正方形。例如，把M行N列的无线时频传输块划分为2个M/2行N列的区域，其中M/2为整数，则M/2/N应该比M/N更接近1。并且，划分后的区域以尽量趋向于正方形为最佳，且是比较完整和连续的时频资源块。通常，划分出的区域数以2到3为宜。这样划分主要是考虑到，一般情况下，时域和频域的信道估计都很重要，所以在安置导频信号时，要同时考虑时域和频域的分布。如果正在考虑的待放置导频信号的区域是更接近正方形的，则可以更多的利用时域和频域的对称性进行对称性的放置，所以需要顾及的因素会少很多，便于简化安置过程。注意，划分后的区域比原来的无线时频传输块更接近正方形会简化安置过程，并不是说把区域划分成正方形就是最佳的划分。划分出3个区域的示意图如图8所示，在18行6列的无线时频传输块中，3个区域分别如下，区域1包含第1到4行和第15到18行，区域2包含第5到8行和第11到14行，区域3包含第9和第10行。上述划分区域时尽量趋向于正方形是指，划分后的行数和列数之比值，相比原先的无线时频传输块的行数和列数之比值，更趋向于1。例如图8中，划分后的区域1的行数和列数之比值为8/6，相比原先的无线时频传输块的行数和列数之比值18/6，更趋向于1；划分后的区域3的行数和列数之比值为2/6，相比原先的18/6，也更趋向于1。

通常，在一个通信系统中，为了实现所需业务，根据传输的吞吐量和信道估计的准确性方面的综合考虑，会有一个在该无线时频传输块中将传导频信号总数的预定值，该值通常是一个经验值，或是通过大量仿真得出得优选值。在得到该预定值的情况下，进行导频信号的进一步安置时，对时域和频域等方面的考虑也要将导频信号分散到划分出的若干个区域中，最好是按比例分散；或让不同的区域间形成相互补充和协助的关系，也就是说，不同的区域可以有各自的侧重，但不能侧重得太偏，例如，不能只顾时域或只顾频域。导频信号的分散比例主要由各区域中的最小时频单元格数目和各区域在无线时频传输块中的位置决定。

当然，如果无线时频传输块本身就是正方形或接近正方形时，可以不再进行区域的划分。如果要划分，则仍然应该使得划分出的区域是正方形或接近正方形。例如，进行“回”字形划分，或进行“田”字形划分等。

另外，在划分出的每一个区域中放置导频信号时，其具体位置首先是依据各天线的导频信号在该区域中的时频域均衡原则，并顾及其他各个区域中的时频域均衡原则来确定的。所谓时频域均衡，是指从时域上或者从频域上看，导频的间隔不能太大也不能太小，即导频不能太稀疏也不能太密集。

在无线时频传输块或划分出的区域中，处于不同时频域位置的最小时频单元格能够提供的信道估计的精度不同，比如，处于无线时频传输块边缘的最小时频单元格有利于提供更好的信道估计，处于无线时频传输块中间的最小时频单元格提供信道估计的能力相对较差；而且，通常在间隔相同的情况下，利用内插得到的信道估计的精度要明显高于利用外插得到的信道估计的精度。因此，在分配特定的最小时频单元格来作为导频信号位置时，通常希望多分配一些导频信号位置在无线时频传输块或划分出的区域的边缘。但如上所述，把所有导频信号都分配在边缘并不一定是最佳方案，因为这样往往会使得无线时频传输块中心或区域中心的导频间隔很大，或很稀疏，从而导致破坏所述的时频域均衡原则。

因此，在无线时频传输块或划分出的区域中，在考虑到导频信号的时频域均衡原则的前提下，在安置导频信号时要优先安置在边缘。如果是沿频域进行分区的，就先需要放置在所分出区域的时域边缘，再考虑放置在频域边缘；同理，如果是沿时域进行分区的，就先需要放置在所分出区域的频域边缘，再考虑放置在时域边缘。这是因为，如果沿频域进行了分区，则两个相邻区域的频域边缘是相邻的，如果首先就放置在频域边缘，势必导致相邻区域的频域边缘的导频距离较近，不利于遵从时频域均衡原则；反之亦然。

在无线时频传输块或划分出的区域的时频域边缘都放置了导频信号后，将依据时频域均衡原则选择下一步的合适位置。此合适位置可能是区域的中心，也可能是区域的1次边缘。如果是区域的中心，则接下去的合适位置是区域的1次边缘，再接下去的合适位置是区域的2次边缘，再接下去的合适位置是区域的3次边缘，依此类推；但如果是区域的1次边缘，则接下去的合适位置可能是区域的中心，也可能是区域的2次边缘，依此类推，直到确定了所有的导频信号位置。本发明中所述的I次边缘，I为不小于1的整数，是指比同一域(即时域或频域)的I-1次边缘向无线时频传输块的中心或区域的中心靠近一个导频宽度的位置，其中，区域的边缘等于区域的0次边缘。例如，参见图5，对于该无线时频传输块在时域的1次边缘是指第2列或第5列；而在频域的1次边缘是指第3，4行或第15，16行，这是因为图5中的一个导频实际上是一对导频，其在频域上的宽度是2。关于一个导频的描述和约定，参见实施例。

另外，如果把导频信号安置在所需放置区域的角上，即时域边缘和频域边缘的交点上，则可以看作是在时频域边缘都放置了导频信号。这种情况在最靠无线时频传输块边缘的区域中经常出现。

另外，在无线时频传输块或划分出的区域中，在安置导频信号时，按照自镜像方法进行安置，通常能取得较好的效果。也就是说，在安置了时域或频域中某一侧的一个导频信号后，按照自镜像方法可以即刻得到对应侧的导频信号安置位置。如前所述，区域的划分具有对称性，所以在这里按照自镜像方法安置导频信号是完全可以实现的。按照此方法安置，还可以得到简化流程，降低实现的复杂度的好处。图9是在多个同频基站同时在2根天线上发送导频信号的情况下，得到的频谱效率曲线，其中数据调制方式为QPSK方式，方案0如图3(d)所示，方案1如图6所示，方案2如图5所示。从图9中的仿真结果可以看出，按照自镜像方法得到的实施例，参见图5和图6，即方案2和方案1，比不按照自镜像方法得到的现有方案，参见图3(d)，即方案0，频谱效率更高，即具有更好的性能。实际上，图5和图6中的实施例，是按照时频域自镜像方法得到的。

应当注意的是，本发明中所述的自镜像方法，包括下述三种自镜像方法，它们是时域自镜像方法、频域自镜像方法和时频域自镜像方法。在使用自镜像方法时，不一定要在整个无线时频传输块中是一致的，即在把无线时频传输块划分成若干个区域后，在不同的区域中可以使用不同的自镜像方法。当然，在个别情况下，也可以只在部分区域中使用自镜像方法，而在另外的区域中不使用自镜像方法。例如，在划分为三个区域的情况下，在第一区域中使用时频域自镜像方法，在第二区域中使用频域自镜像方法，而在第三区域中不使用任何自镜像方法。

需要说明的是，上述提及的三种自镜像方法中，

时域自镜像方法是指：以无线时频传输块的时域中轴线为轴，找到当前得到的导频信号位置相对于该轴对称的同样数量的最小时频单元格位置。比如，参见图5，天线1在无线时频传输块的(1，1)处传输导频信号，而天线2在无线时频传输块的(1，2)处传输导频信号，则对于这一对导频信号而言，其相对于时域中轴线对称的同样数量的最小时频单元格位置为(6，1)和(6，2)。只要这两对导频信号的中心相对时域中轴线对称即可，也就是说，可以是最小时频单元格(6，1)对应于天线1，(6，2)对应于天线2，即天线1和天线2的相对位置不变；也可以是(6，1)对应于天线2，(6，2)对应于天线1，即天线1和天线2的相对位置改变。当然，从对称性的角度讲，保持各天线的相对位置不变通常是较佳的设计。

频域自镜像方法是指：以无线时频传输块的频域中轴线为轴，找到当前得到的导频信号位置相对于该轴对称的同样数量的最小时频单元格位置。比如，参见图8，天线1在无线时频传输块的(3，5)处传输导频信号，天线2在(3，6)处传输导频信号，天线3在(4，5)处传输导频信号，而天线4在(4，6)处传输导频信号，则对于这一组导频信号而言，其相对于频域中轴线对称的同样数量的最小时频单元格位置为(3，13)，(3，14)，(4，13)和(4，14)。只要这一组导频信号的中心相对频域中轴线对称即可，也就是说，与前面介绍的时域自镜像方法同理，(3，13)，(3，14)，(4，13)和(4，14)处用于传输天线1到天线4，并且，其相对位置不作要求，即，(3，13)，(3，14)，(4，13)和(4，14)中的任何一个位置可以传输天线1到天线4中的任何一个天线的导频信号。当然，从对称性的角度讲，保持各天线的相对位置不变通常是较佳的设计。

时频域自镜像方法是指：以无线时频传输块的频域中轴线和时域中轴线的交点为原点，找到当前得到的导频信号位置相对于该原点对称的同样数量的最小时频单元格位置。比如，参见图8，天线1在无线时频传输块的(1，1)处传输导频信号，天线2在(2，1)处传输导频信号，天线3在(3，1)处传输导频信号，而天线4在(4，1)处传输导频信号，则对于这一组导频信号而言，其相对于频域中轴线和时域中轴线的交点对称的同样数量的最小时频单元格位置为(3，18)，(4，18)，(5，18)和(6，18)。只要这一组导频信号的中心相对频域中轴线和时域中轴线的交点对称即可，也就是说，与前面介绍的时域自镜像方法同理，(3，18)，(4，18)，(5，18)和(6，18)处用于传输天线1到天线4，并且，其相对位置不作要求，即，(3，18)，(4，18)，(5，18)和(6，18)中的任何一个位置可以传输天线1到天线4中的任何一个天线的导频信号；如图8所示，(3，18)，(4，18)，(5，18)和(6，18)处分别传输天线2，3，1和天线4的导频信号。当然，从对称性的角度讲，保持各天线的相对位置不变通常是较佳的设计，即(3，18)，(4，18)，(5，18)和(6，18)处分别传输天线1，2，3和天线4的导频信号。

下面则针对本发明提出的方法，举若干个具体实施例来详细说明本发明的具体实现过程。

实施例1：

在本发明的实施例1中，无线时频传输块可以为任意格式，由时域上N个连续的OFDM符号和频域上M个连续的物理子载波构成，其中，N和M均为不小于1的整数。针对该任意格式的无线时频传输块，把它划分成若干个区域，该若干个区域的总和就是该无线时频传输块，而该若干个区域之间互不相交；在每一个区域中放置导频信号时，其位置具体是根据各天线的导频信号在各个区域中的时频域均衡原则来确定的，并优先考虑该区域中的时频域均衡原则；在传输无线时频传输块时，在每一根天线对应的导频信号位置处插入该天线的导频信号，并进行传输。

当利用本发明的方法来确定各个天线的导频信号位置时，参见图2所示的该实施例1的流程图、图5所示的区域划分示意图以及图5所示的一种导频格式示意图。在本实施例1中，在多载波无线传输系统中的导频格式设计及传输导频信号的过程具体可以包括以下步骤：

步骤401：将无线时频传输块划分成若干个区域。

在本实施例中，无线时频传输块由时域上N个连续的OFDM符号和频域上M个连续的物理子载波构成。比如，参见图5，以N的值为6，M的值为18为例，由于M是N的3倍，明显大于N，所以沿频域进行分区。本步骤中把无线时频传输块划分成两个区域。一个区域是图中带斜线的区域，即由坐标为(1，5)和右下角坐标为(6，14)的两个最小时频单元格所限定的矩形区域，称作区域2；而剩下的8行6列的最小时频单元格就构成了另一个区域，称作区域1。两个区域在频域上具有对称性，当然，对于N和M的其他取值，本步骤的处理同样适用，比如，N的值为11，M的值为5时，N明显大于M，本步骤中可以沿时域进行分区，划分成两个区域，如图5所示，区域2为图5中带斜线的区域，区域1为图5中不带斜线的区域。

步骤402：根据各区域中的最小时频单元格数目和在无线时频传输块中的位置，确定各区域中导频信号位置的数量。各区域中导频信号位置的数量的总数为预定数量。

本步骤的一种具体实现过程可以为：在一个多载波移动通信系统中，为了实现多天线传输的业务需求，根据传输的吞吐量和信道估计的准确性方面的综合考虑，在18行6列的无线时频传输块中将在每根天线上传8个导频信号，并计划最多在Q根天线上传输。在图5中，假定Q为2。也就是说，在该无线时频传输块中，在某一时刻，将发送8个导频信号，或发送8对导频信号。

本发明所述的导频，可以是一个导频，也可以是一对甚至是一组(即大于2个)导频。其特征是，该对或该组导频所占据的无线资源，或者说是最小时频单元格在物理上是连续的。通常，这些在物理上是连续的无线资源中的每一个资源单位，将被一个不同的天线用于传输信号。例如，在图5中，当所述在传输块左上放置一个导频时，可以是指在(1，1)处放置一个导频，也可以是指在(1，1)和(1，2)处放置一对导频，而(1，1)处放置的导频可以被一个天线传输，(1，2)处放置的导频可以被另一个天线传输。同理，还可以是指在(1，1)和(2，1)处放置一对导频，即横向放置，还可以是指在(1，1)，(2，1)，(1，2)和(2，2)处放置一组导频，即放置4个导频。为描述简便，上述放置，无论是放置一个导频，一对甚至一组导频，本发明中均以放置一个导频进行表述。

也就是说，本发明中所述的导频信号位置所占有的实际资源与每个导频信号位置将放置的导频数量有关。如果在一个导频信号位置仅放置一个导频，则仅需要一个最小时频单元格；如果在一个导频信号位置需放置一对导频，则需要两个最小时频单元格；如果在一个导频信号位置需放置一组n个导频，则需要n个最小时频单元格。

由于图5中，区域1和区域2中的最小时频单元格数目比是4比5，接近1比1，而两个区域在无线时频传输块中处于频域上的内外层关系上。所以在进行导频信号的进一步安置时，对时域和频域等方面的考虑可以按照1比1的比例分散到这两个区域中。例如，把8个导频信号按照1比1的比例分散到这两个区域中，即每个区域中分配4个导频信号。

需要说明的是，上述描述的将总数为预定值的待传导频信号分配到划分出的各区域中的方法只是本发明列举的一种较佳的实现方式，在实际的业务实现中，也可以采用其他的分配方法，比如，将总数为10的待传导频信号中的4个分配到区域1中，6个分配到区域2中；或将6个分配到区域1中，4个分配到区域2中。

步骤403：根据各天线的导频信号在各个区域中的时频域均衡原则确定总数为预定数量的导频信号位置。

优选地，在每一个区域中设置导频信号位置时，其具体位置是依据各天线的导频信号在该区域中的时频域均衡原则，并顾及其他各个区域中的时频域均衡原则来确定。

根据步骤402中的描述，每个区域中分配了4个导频信号。如前所述，在考虑到导频信号的时频域均衡原则的前提下，在区域1中安置导频信号时要优先安置在边缘。因为该实施例是沿频域进行分区的，就先需要放置在所分出区域的时域边缘，再考虑放置在频域边缘；又因为区域1是在最靠无线时频传输块边缘的区域，如前所述，为了减少信道估计中的外插，同时考虑到区域边缘的重要性，可将导频信号安置在区域1的角上，即时域边缘和频域边缘的交点上。不失一般性，可将导频信号安置在区域1的左上角处。考虑到区域1的频域对称性，可在区域1的下部，即图5的15到18行的右下角放置另一个导频信号。此时，可以看作是在区域1的时频域边缘都放置了导频信号。此后，将依据时频域均衡原则选择下一步的合适位置。此合适位置可能是区域的中心，也可能是区域的1次边缘。通过观察，可以看到区域1的中心离区域2的边缘很近，所以在顾及其他区域中的时频域均衡原则时，发现接下去的合适位置显然应该是区域1的1次边缘。在区域1的下部，有两处1次边缘可选，一个是位置(2，15)和(2，16)，另一个是位置(5，15)和(5，16)。显然，考虑到该区域中的时频域均衡原则，特别是导频不能太密集，应该将导频信号位置确定在位置(2，15)和(2，16)处。

同理，在区域2中，因为该实施例是沿频域进行分区的，就先需要放置在区域2的时域边缘，再考虑放置在频域边缘。对于时域边缘，在考虑放置于第1列时，考虑到区域1已经在(1，1)，(1，2)，(2，15)和(2，16)处放置了导频信号，顾及到各个区域中的时频域均衡原则，放置在第1列的频域中心附近即可，例如，放置在(1，9)和(1，10)处。同理，第6列处的放置类似。然后，再考虑放置在频域边缘。对于区域2的频域边缘，在考虑放置于第5和6行时，考虑到区域1已经在(1，1)，(1，2)，(5，3)和(5，4)处放置了导频信号，区域2已经在(1，9)和(1，10)处放置了导频信号，顾及到各个区域中的时频域均衡原则，放置在第3列或第2列即可。如前所述，本发明在考虑到导频信号的时频域均衡原则的前提下，在安置导频信号时要优先安置在边缘，也就是说，本发明既要考虑时频域均衡原则，又要考虑优先安置在边缘。对于这两点考虑，当希望更多地考虑时频域均衡原则时，即希望导频信号在时频域上分布更均匀时，就应该把导频位置确定在(3，5)和(3，6)处。这是因为从时域看，无线时频传输块的时域边缘共放置了4个导频信号，时域的1次边缘共放置了2个导频信号，而在第3和第4个OFDM符号上还没有放置导频信号，即放置得不很均匀。同理，区域2中第13和14行处的放置类似，应该把导频位置确定在(4，13)和(4，14)处。当然，把导频位置确定在(4，13)和(4，14)处是一个优选方法，按照本发明，也可以把导频位置确定在(5，13)和(5，14)处。

在本实施例中，导频信号依次放置在边缘，1次边缘和2次边缘等，其好处在于减少了外插算法的使用，这显然有利于提高信道估计的准确性，而且降低了实现的复杂度。

导频信号依照上述边缘放置的另一个好处在于，很可能使得OFDM符号3或4上不再传输导频符号，这对于有时无线时频传输块沿时间轴减少或增加符号时，都较为方便，只要在无线时频传输块中心处增减，或在OFDM符号首尾处增加即可，也就是说，不用为此改变已有导频符号的相对位置，主要是它们的相对距离可能会有所变化。这有利于简化导频信号的发送，接收以及接收算法。

另外，参见图2，它与本实施例的差别在于，没有执行到步骤403，因为它没有根据各天线的导频信号在各个区域中的时频域均衡原则确定总数为预定数量的导频信号位置。也就是说，在如图5所示的2个分区中，导频信号在区域1中的位置都处在时域边缘，而导频信号在区域2中的位置都不在时域边缘，这没有遵从导频信号在各个区域中的时频域均衡原则。从后面的仿真结果可以看出，本发明的性能优于图2的性能。

步骤404：进一步，按照自镜像方法在至少一个区域中确定导频信号位置。此步骤是可选的。

一种实施方式为，在步骤403中每确定了时域或频域中某一侧的导频信号位置之后，按照自镜像方法确定另一侧的导频信号位置。

参见图5，举例如下，在(1，1)和(1，2)处分配了导频信号位置后，可以按照时频域自镜像方法确定另一端的导频信号位置，即将(6，17)和(6，18)处确定为导频信号位置。同理，在将(1，9)和(1，10)处确定为导频信号位置后，可以按照时频域自镜像方法确定另一端的导频信号位置，即在(6，9)和(6，10)处确定导频信号位置。

也可以仅对部分导频信号按照自镜像方法确定其位置。

在本发明中，导频流间的镜像特性可以降低实现的复杂度，因为镜像会导致相对应的系数是相近甚至是一样的。而且，一个导频流如果在产生的过程中采用了自镜像方法，则其自身就会拥有一些自镜像的特性，这与导频流间的镜像特性类似，基于同样的道理，它也可以降低实现的复杂度。

上述导频流间的镜像特性是指两个导频流间位置上的一种特性，包含时域镜像特性，频域镜像特性和时频域镜像特性。两个导频流间具有时域镜像特性是指以无线时频传输块的时域中轴线为对称轴，其中一个导频流相对于该对称轴对称的最小时频单元格均属于另一个导频流；两个导频流间具有频域镜像特性是指以无线时频传输块的频域中轴线为对称轴，其中一个导频流相对于该对称轴对称的最小时频单元格均属于另一个导频流；两个导频流间具有时频域镜像特性是指以无线时频传输块的时域中轴线和频域中轴线的交点为原点，其中一个导频流相对于该原点对称的最小时频单元格均属于另一个导频流。

步骤405：在需要传输无线时频传输块时，在每一根天线对应的导频信号位置处插入该天线的导频信号，并进行传输。

实施例2：

当利用本发明的方法来确定各个天线的导频信号位置时，参见图2所示的该实施例2的流程图、图5所示的区域划分示意图以及图6所示的一种导频格式示意图。在本实施例2中，在多载波无线传输系统中的导频格式设计及传输导频信号的过程具体可以包括以下步骤：

步骤401，402，404和405的所有描述与实施例1的对应步骤的所有描述均相同。

步骤403：与实施例1中的步骤403的差别在于：对于区域2的频域边缘，在考虑放置于第5和6行时，考虑到区域1已经将(1，1)，(1，2)，(5，3)和(5，4)处确定为导频信号位置，区域2已经在(1，9)和(1，10)处放置了导频信号，顾及到各个区域中的时频域均衡原则，放置在第3列或第2列即可。如前所述，本发明既要考虑时频域均衡原则，又要考虑优先安置在边缘。对于这两点考虑，当希望更多地考虑优先安置在边缘时，例如，在该步骤中希望更多地放置在时域边缘，以减少时域上的外插时，就应该把导频位置确定在(2，5)和(2，6)处。同理，区域2中第13和14行处的放置类似，应该把导频位置确定在(5，13)和(5，14)处。当然，把导频位置确定在(5，13)和(5，14)处是一个优选方法，按照本发明，也可以把导频位置确定在(4，13)和(4，14)处。

实施例3：

当利用本发明的方法来确定各个天线的导频信号位置时，参见图12所示的该实施例3的流程图、图5所示的区域划分示意图以及图7所示的一种导频格式示意图。在本实施例3中，在多载波无线传输系统中的导频格式设计及传输导频信号的过程具体可以包括以下步骤：

步骤401的所有描述与实施例1的步骤401的所有描述均相同。

步骤402：与实施例1中的步骤402的差别在于：根据传输的吞吐量和信道估计的准确性方面的综合考虑，在18行6列的无线时频传输块中将在每根天线上传9个导频信号，并计划最多在Q根天线上传输。

由于图7中，区域1和区域2中的最小时频单元格数目比是4比5，而两个区域在无线时频传输块中处于频域上的内外层关系上。所以在进行导频信号的进一步安置时，对时域和频域等方面的考虑可以按照4比5的比例分散到这两个区域中。例如，把9个导频信号中的4个分配到区域1中，另外5个分配到区域2中。

步骤403：在每一个区域中确定导频信号位置时，其具体位置是依据各天线的导频信号在该区域中的时频域均衡原则，并顾及其他各个区域中的时频域均衡原则来确定。

步骤403与实施例2中的步骤403的差别在于：

根据步骤402中的描述，9个导频信号中的4个分配到区域1中，另外5个分配到区域2中。如前所述，在考虑到导频信号的时频域均衡原则的前提下，在区域1中确定导频信号位置的所有描述与实施例2中的步骤403的所有相关描述均相同。

在区域2中，因为该实施例是沿频域进行分区的，就先需要放置在区域2的时域边缘，再考虑放置在频域边缘。对于时域边缘，在考虑放置于第1列时，考虑到区域1已经在(1，1)，(1，2)，(2，15)和(2，16)处放置了导频信号，以及顾及到区域2中的时频域均衡原则，将会在区域2的中心放置一个导频，所以当顾及到各个区域中的时频域均衡原则，放置在第1列的频域中心的两侧即可，例如，放置在(1，11)和(1，12)处。同理，第6列处的放置类似。然后，再考虑放置在频域边缘。对于区域2的频域边缘，在考虑放置于第5和6行时，考虑到区域1已经在(1，1)，(1，2)，(5，3)和(5，4)处放置了导频信号，区域2已经在(1，11)和(1，12)处放置了导频信号，顾及到各个区域中的时频域均衡原则，放置在第3列或第2列即可，例如，希望导频信号在时频域上分布更均匀，并减少外插，就选择放置在(2，5)和(2，6)处。同理，区域2中第13和14行处的放置类似。

步骤404：在上一步，即步骤403中对部分已确定时域或频域中某一侧的导频信号位置后，按照自镜像方法确定另一侧的导频信号位置。

参见图7，举例如下，在将(1，1)和(1，2)处确定为导频信号位置后，可以按照时频域自镜像方法确定另一端的导频信号位置，即将(6，17)和(6，18)处确定为导频信号位置。同理，在将(1，11)和(1，12)处确定为导频信号位置后，可以按照时频域自镜像方法确定另一端的导频信号位置，即将(6，7)和(6，8)处确定为导频信号位置。

注意，该步骤中并非在确定了每个的时域或频域中某一侧的导频信号位置之后，就按照自镜像方法确定另一侧的导频信号位置。例如，对于区域2中心的导频(4，9)和(4，10)，就没有按照自镜像方法确定对应的导频信号位置。

步骤405的所有描述与实施例1的步骤405的所有描述均相同。

图6和图7相比图5的优点在于，他们在OFDM符号3和4上不再传输导频符号，这对于有时无线时频传输块缩短为5个OFDM符号或增加为7个OFDM符号的情况，较为方便，不用改变已有导频符号的相对位置，只要在OFDM符号3或4处增减，或在OFDM符号1前或OFDM符号7(在OFDM符号6的右边)的位置增加即可。

图10是在多个同频基站同时在2根天线上发送导频信号的情况下，得到的频谱效率曲线，其中数据调制方式为64QAM方式，方案0如图2所示，方案1如图6所示，方案2如图5所示。，参见图3(d)，即方案0，频谱效率更高，即具有更好的性能。从图10中的仿真结果可以看出，根据各天线的导频信号在各个区域中的时频域均衡原则确定导频信号位置的方法，由此得到的实施例，参见图5和图6，即方案2和方案1，比不按照该方法得到的现有方案，参见图2，即方案0，频谱效率更高，即具有更好的性能。

本发明方法所应用的多载波无线传输系统可以是任意一种采用多载波无线传输技术的系统，比如移动WIMAX演进系统或者LTE系统等。本发明方法所应用的无线传输业务可以是任何无线传输业务，不仅限于同频网中基于多小区的多播广播业务，也不仅限于单天线或多天线业务。

总之，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。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 (15)

1.多载波无线传输系统中传输导频信号的方法，其特征在于，无线时频传输块由时域上N个连续的OFDM符号和频域上M个连续的物理子载波构成，N和M均为不小于1的整数，该方法包括：

将所述无线时频传输块划分成若干个区域，根据各天线的导频信号在各个区域中的时频域均衡原则确定总数为预定数量的导频信号位置；

在每一根天线对应的导频信号位置处插入该天线的导频信号，并进行传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述无线时频传输块划分成若干个区域包括：如果M大于N，则沿频域进行分区；反之，如果N大于M，则沿时域进行分区。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

将所述无线时频传输块划分成若干个区域进一步包括：划分所述无线时频传输块使得划分出的区域具有对称性。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，划分出的区域相比所述无线时频传输块更趋向于正方形。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，根据各天线的导频信号在各个区域中的时频域均衡原则确定预定数量的导频信号位置包括：依据各天线的导频信号在一个区域中的时频域均衡原则，并顾及其他各个区域中的时频域均衡原则来确定每一个区域中的导频信号位置。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定导频信号位置之前进一步包括，根据各区域中的最小时频单元格数目和各区域在无线时频传输块中的位置来确定各个区域中导频信号位置的数量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定导频信号位置包括：在各个区域的边缘确定导频信号位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当沿频域进行分区的，则先在所分出区域的沿频域轴方向的时域边缘确定导频信号位置，之后在沿时域轴方向的频域边缘确定导频信号位置；当沿时域进行分区的，则先在所分出区域的沿时域轴方向的频域边缘确定导频信号位置，之后在沿频域轴方向的时域边缘确定导频信号位置。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，进一步包括：在无线时频传输块或划分出的区域的时频域边缘都确定了导频信号位置后，依据时频域均衡原则选择下一步的合适位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述下一步的合适位置是区域的中心，或者是区域的1次边缘；如果所述下一步的合适位置是区域的中心，则接下去的合适位置是区域的1次边缘，再接下去的合适位置是区域的2次边缘，再接下去的合适位置是区域的3次边缘，依此类推，直到确定了所有的导频信号位置；如果所述下一步的合适位置是区域的1次边缘，则接下去的合适位置是区域的中心，或者是区域的2次边缘，依此类推，直到确定了所有的导频信号位置；

其中，区域的I次边缘是指比同一域的I-1次边缘向无线时频传输块的中心或区域的中心靠近一个导频宽度的位置，I为不小于1的整数，区域的边缘等于区域的0次边缘。

11.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，确定导频信号位置进一步包括：在至少一个区域中按照自镜像方法确定导频信号位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述自镜像方法包括时域自镜像方法、频域自镜像方法和时频域自镜像方法；

确定导频信号位置进一步包括：对于所述至少一个区域中的每个区域，选择上述时域自镜像方法、频域自镜像方法和时频域自镜像方法其中之一来确定导频信号位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述无线时频传输块由时域上6个连续的OFDM符号和频域上18个连续的物理子载波构成，所述导频信号位置的预定数量为8，并且所述导频信号位置为以下两组其中至少之一：{(1,1)，(5,3)，(3,5)，(1,9)，(6,9)，(4,13)，(2,15)，和(6,17)}，{(1,2)，(5,4)，(3,6)，(1,10)，(6,10)，(4,14)，(2,16)，和(6,18)}，上述每个导频信号位置中的两个数字分别代表时域和频域的坐标。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述无线时频传输块由时域上6个连续的OFDM符号和频域上18个连续的物理子载波构成，所述导频信号位置的预定数量为8，并且所述导频信号位置为以下两组其中至少之一：{(1,1)，(5,3)，(2,5)，(1,9)，(6,9)，(5,13)，(2,15)，和(6,17)}，{(1,2)，(5,4)，(2,6)，(1,10)，(6,10)，(5,14)，(2,16)，和(6,18)}，上述每个导频信号位置中的两个数字分别代表时域和频域的坐标。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个导频信号位置上插入的导频信号数量为一个、或者物理上连续的一对或多个。