CN102088309B - 用于估计信道质量的参考信号生成方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于估计信道质量的参考信号生成方法及装置。所述方法包括：将参考信号所在的OFDM符号系统带宽分成长度不等的若干个子带，用于形成参考信号子带，包括：在OFDM的一个符号上取连续的多个资源块；将参考信号按预定频域间隔间插在所述连续的多个资源块上，从而形成参考信号子带；此后，系统规划设备控制整个多小区网络中各个基站中各天线的各个参考信号子带的设置，使其在频率上起止位置对齐；其中，所述资源块(RB)是频域上连续的多个子载波。
Description
技术领域
本发明涉及一种蜂窝移动通信系统中用于信道质量测量的参考信号(即导频)，特别涉及一种在多小区、多载波、多天线系统中使用的用于估计本小区和相邻小区下行链路的用于估计信道质量的参考信号生成方法及装置。
背景技术
正交频分复用(OFDM)系统是2009年10国际电信联盟(ITU)接受的国际移动电信高级(IMT-A)系统中的主流多载波技术。这些系统普遍采用了OFDM多载波与多天线相结合的技术，多天线技术与OFDM技术的结合能够极大的提高无线通信系统的峰值速率和平均吞吐量。从目前的技术来看，OFDM与多天线技术的结合，在单小区条件下已经达到了非常成熟的技术状态，可以进一步改善和提升的空间很小。然而在多小区同频组网条件下，如ITU的19站点57扇区的多小区同频组网模型下，系统是严重地干扰受限的，此时整个网络的系统性能(如平均频谱效率)远低于单小区工作时的系统性能。
为了改善和提升多小区组网条件下的频谱效率，大量的多小区技术被提出。如第三代伙伴项目(3GPP)长期演进高级(LTE-A)系统，就提出了使用协同多点技术(CoMP)技术来解决这个问题。CoMP技术目前被分为三类，如联合发射(JP)，联合调度(CS)，联合赋形(CB)。CoMP思路的出发点是充分利用多小区中不同站点、不同小区宏天线的分集增益，即通过联合使用多个小区的更多天线数的空间自由度和多用户的性能增益来实现对干扰的抑制或信干噪比(SINR)的提升。CoMP技术中的JP和CB都需要基站知道本小区和CoMP集合中的各小区的下行链路信道质道。
对本小区和邻小区信道质量的获取是实现正确解调的基础，也是实现各种线性和非线性方法来消除和抑制多小区干扰的基础。但是，目前的LTE和LTE-A系统中，只是简单地使用时、频正交的方式来分配信道质量参考信号，针对多小区情形，只是做简单的频域移位，而没有进一步考虑多小区下的设计与规划。目前LTE和LTE-A中的这些技术都不能够有效抑制多小区同频干扰。这极大地限制了CoMP作用的发挥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效支持多小区下用于信道质量测量的参考信号(有时，也称之为导频或导频信号)生成方法与装置，以支持多小区、多天线下各种多小区协作技术的有效实现，以实现整网频谱效率的有效提升。
根据本发明的一个方面，用于估计信道质量的参考信号生成方法，包括以下步骤：
系统规划设备将参考信号所在的OFDM符号系统带宽分成长度不等的若干个子带，用于形成参考信号子带，包括：
在OFDM的一个符号上取连续的多个资源块RB；
将参考信号按预定频域间隔间插在所述连续的多个资源块RB上，从而形成参考信号子带；
此后，系统规划设备控制整个多小区网络中各个基站中各天线的各个参考信号子带的设置，使其在频率上起止位置对齐；
其中，所述资源块RB是频域上连续的多个子载波。
其中，通过在所有小区参考信号的相应起止位置放置相应参考信号子带，使各个参考信号子带在频率上起止位置对齐。
其中，天线装置的参考信号长度与时域位置确定单元根据输入的时域位置参数，确定所述子载波所在的OFDM符号，以及根据输入的参考信号长度参数，确定参考信号所占的子载波数；天线装置的参考信号间隔与频域位置确定单元根据输入的参考信号间隔参数，确定在频域上放置的参考信号子载波之间相隔的距离，以及根据输入的频域位置参数，确定分配给每个天线口的每个参考信号子载波的位置。
其中，对于由具有相同子网号的多个相邻小区组成的子网，在其不同小区的每个参考信号子带上，各个发射天线上的子载波RE上使用相同或不同的正交序列。
其中，在不同子网间，每个发射天线上的每个参考信号子带上，可以使用相同或不同的正交序列集。
其中，通过以下步骤生成所述子网使用的正交序列集：
从数据库选择一个正交序列集A(L，L)，其长度为L＝nNRB/Nspace，其中n为资源块的数量，NRB为一个资源块中子载波的数量，Nspace为用于每个天线的参考信号子带上的子载波间隔数；
然后从正交序列集A(L，L)中任意取M个正交序列组成正交序列集B(M，L)，其中序列个数M等于子网中小区个数。
其中，所述正交序列集是正交序列集，如Hadamard矩阵，离散傅立叶变换DFT矩阵，离散傅立叶反变换IDFT矩阵，完美序列的交织或循环移位等。
其中，当不同子网使用的正交序列集不同时，把不同种类型的正交序列集分配到不同的子网中，或者，将正交序列集中的元素与子网的扰码向量对应相乘。
根据本发明的另一方面，用于估计信道质量的参考信号生成装置包括：
生成正交序列集的正交序列生成器；
从正交序列集中选择一个用于当前小区、当前天线的正交序列的序列选择器；
在时域方向上确定参考信号所在位置，并确定参考信号长度的参考信号长度与时域位置确定单元；
确定参考信号在频域位置上的参考信号间隔，并确定频域位置确定单元；
将选择出的正交序列映射到相应的时域、频域位置上的参考信号图样映射单元。
本发明的用于估计信道质量的参考信号生成装置还包括：
将数据插入到非参考信号子载波上的数据插入单元；
把参考信号图样映射单元和数据插入单元输出的信号符号进行IFFT变换的IFFT单元；
对IFFT单元输出数据加上循环前缀的加CP单元；以及
将加循环前缀后的数据进行射频处理的射频单元。
本发明可以解决支持多小区、多天线下各种多小区协作技术的有效实现，从而实现整网频谱效率的有效提升。
下面结合附图对本发明的细节进行详细说明。
附图说明
图1为在网络中不同小区RS-SB的对应关系图；
图2a为码分的sub-network结构示意图；
图2b为空分的sub-network结构示意图；
图3a为单小区支持4天线和8天线的参考信号图样示意图；
图3b为单小区支持4天线和8天线的另一种参考信号图样示意图；
图4为sub-network中正交序列集分配到不同小区的天线口0上的分配方式示意图；
图5为适用于本发明的单个天线口的参考信号生成装置图。
具体实施方式
下面以LTE中的系统参数为例来说明本发明的实施过程。
图1显示了本发明的参考信号子带RS-SB在多小区下的分配示意图。如图1所示，小区u和小区v中各有P个不同的参考信号子带RS-RB。其中小区u中的任意两个RS-SB(u，i)和RS-SB(u，j)的大小可以相同，也可以不同。但是在整个网络中，要求任意两个小区中RS在频域上的起止位置相同，即RS-SB(u，i)和RS-SB(v，i)在频域上的起止位置完全相同。
本发明通过以下方式实现图1所示的参考信号子带RS-SB：
系统规划设备(未显示)将参考信号所在的OFDM符号系统带宽分成长度不等的若干个子带(如图1所示的八个子带)。具体步骤包括：在OFDM的一个符号上取连续的多个资源块RB；将参考信号按预定频域间隔间插在所述连续的多个资源块RB上，从而形成一个和多个参考信号子带，比如可以由四个连续资源块RB构成一个参考信号子带，也可以由两个连续资源块RB构成一个参考信号子带；此后，系统规划设备控制整个多小区网络中各个基站中各天线的各个参考信号子带，使其在频率上起止位置对齐，也就是同样大小的参考信号子带采用相同的起止频率。从而形成图1所示的参考信号子带。其中，所述资源块RB是频域上连续的多个子载波。
图3a显示了各个天线上的subband上的参考信号分配在一个OFDM符号上的情形。假定子带(subband)暂用2个RB，每个RB占用12个RE。图中相同颜色RE表示为分配给同一个天线的RE。图中不同天线的RE在频率方向上交错开，即不同天线分别占用不同的相互正交的RE。相同颜色的RE总共可以支持最多4个发射天线，进一步地，在相同颜色RE上标明有“0”和“1”，可以进一步分配给2个不同的天线，这样示例中的结构总共可以支持到8个发射天线。图中支持4个发射天线时，参考信号在频域方向上的间隔为4个RE，支持8个天线时，间隔为8个RE。
图3b与图3a类似，唯一的区别是每个RB上放置的参考信号密度不一样，有一部分的RE留出来做传送用户数据用的RE。图中支持4个发射天线时，参考信号在频域方向上的间隔为6个RE，支持8个天线时，间隔为12个RE。
一般来说，通过在所有小区(的相应天线使用的)参考信号的相应起止位置放置相应参考信号子带，就可以使各个参考信号子带在频率上起止位置对齐。
具体地说，可以利用图5所示的天线装置生成参考信号子带，其中参考信号长度与时域位置确定单元504可以根据输入的时域位置参数，确定所述子载波所在的OFDM符号，以及根据输入的参考信号长度参数，确定参考信号所占的子载波数(对于图3a右4个参考信号图样，当参考信号长度参数为6，从而确定子载波数也为6，但如果想要把6个子载波分配给两个天线，则可以通过输入3的长度参数，得到3个子载波数)；参考信号间隔与频域位置确定单元505可以根据输入的参考信号间隔参数(对于图3a右4个参考信号图样，参考信号间隔参数为4)，确定在频域上放置的参考信号子载波之间相隔的距离(即参考信号间隔)，以及根据输入的频域位置参数，确定分配给每个天线口的每个参考信号子载波的位置(如在图3a右4个参考信号图样中，用于这四个天线端口的导频的开始位置分别是1，2，3，4)。
所以，在具体实现的时候，只需要从单元504，505输入参考信号长度参数，时域位置参数，导频间隔参数，频域位置参数，即可确定每个天线上的参考信号的长度与位置。具有一定参考信号长度的频域带宽即为子带。如图3a，在频域上占有2个RB，每个RB长为12个子载波，每个子带在每个天线上有6个导频子载波(假设相同颜色的子载波分给一个天线)，则这2个RB可以组成一个子带，这个子带的大小为2RB(共24个子载波)，里面参考信号的长度为6。
而要所有小区的导频起止位置相同，则只需要在相同起止位置来放置子带即可。这里的位置是指，如有2个小区每个小区假设都是20MHz的带宽，按LTE的参数，则对应2048点的FFT，则在这2048点FFT中，去掉虚子载波外可以放数据的地方对应放置即可，如从第424个物理子载波到424+23个物理子载波分配一个长为2RB(共24个子载波)的子带。当相邻小区的带宽不同时，则只需要按中心频率位置对齐对应导频位置。
图2a显示了码分(CDM)方式的子网(sub-network)。在图中，每个sub-network由12个不同的小区组成，每个sub-network中的12个小区分配了12个不同的正交序列。示例图中共有4个不同的sub-network，sub-network之间分配不同的正交序列集。
图2b显示了空分(SDM)方式的sub-network。在图中，每个sub-network仍由12个不同的小区组成，每个sub-network中的12个小区分配了12个不同的正交序列。示例图中所有的sub-network使用了相同的正交序列集。
图2a的主要优点是，在整个网络中任意2个小区中没相同的序列出现，不足是在sub-network的交界处序列不正交，会引起较大的干扰。图2b的主要优点是小区中任意2个相邻小区的序列都正交，但是相隔一段距离会有相同的序列出现，相同序列的干扰会比较大。同时，我们注意到当sub-network中的小区数目大到一定程度后图2b中的示例图中具有相同参考信号的小区在空间上间隔足够远(示例图中间隔3倍的小区半径)，此时空间的隔离可以进一步减少相同序列之间的干扰。
图4显示了将正交序列分配到一个sub-network中的图样。如图所示，SB的大小为6，因此可以生成小区数最多为6的sub-network。将正交序列集C(6，6)中的6个不同的序列分配到6个不同的小区的参考信号上。同样的，当RS-SB占用4个RB大小时，如图3a所示结构，参考信号的长度为12，则可以小区数最多为12的sub-network。可以将正交序列集C(12，12)中的不同序列分配到sub-network中的12个不同的小区中。包含12个小区的sub-network进一步组成整个网络的方式可以参见上述的图2a和图2b的结构。
子网通常由具有相同子网号的多个相邻小区组成，如图2a和图2b所示，对于由具有相同子网号的多个相邻小区组成的子网，在其不同小区的每个参考信号子带上，各个发射天线上的子载波(RE)上可以使用相同或不同的正交的序列。
如图4所示，子带的大小为2RB，共24个子载波，用于一个天线的参考信号共占有6个子载波，最多能支持6个小区组成的子网。则可以使用长为6的正交序列分配到6个不同的小区上。取一个长为6的有6个序列的正交序列集c(6，6)，将c(1，：)，到c(6，：)分别作为参考信号放到6个子载波上，这里c(i，：)表示序列集中第i行所形成的行向量。
在不同子网间，每个发射天线上的每个参考信号子带上，可以使用相同或不同的正交序列集。
生成所述子网使用的正交序列集的具体步骤包括：从数据库选择一个正交序列集A(L，L)，其长度为L＝nNRB/Nspace，其中n为资源块的数量，NRB为一个资源块中子载波的数量，Nspace为用于每个天线的参考信号子带上的子载波间隔数；然后从正交序列集A(L，L)中任意取M个正交序列组成正交序列集B(M，L)，其中序列个数M等于子网中小区个数。
正交序列集是正交序列集，如Hadamard矩阵，离散傅立叶变换(DFT)矩阵，离散傅立叶反变换(IDFT)矩阵，完美序列的交织或循环移位等。
如选4个RB，即n＝4，NRB＝12，Nspace＝4，L＝12。选一个长为12的正交序列集，如Hadamard，A＝H12，可以从A中只取6个序列(任取6个)，即M＝6来得到B(6，12)分配到大小为6个小区组成的子网中。当然，B也可以等于A，此时M＝L＝12，即B(12，12).
当不同子网使用的正交序列集不同时，可以把不同种类型的正交序列集分配到不同的子网中，或者，将正交序列集中的元素与子网的扰码向量对应相乘。
例如，设H12为长为12，有12个不同元素的正交序列集，即H12＝
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1
1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1
1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1
1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1
1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 1
1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1
1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 1
1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 1
1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1
1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1
1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1
a＝-1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 -1 1 -1
b＝-1 1 -1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1
a，b是2个不同的加扰随机序列，加扰的方式为对H12中的每一行做如下操作：
Hsc(i，：)＝H12(i，：).*a
Hsc(i，：)＝H12(i，：).*b
i＝1∶12
即是将H12中的每一行中的每个元素与a(或者b)的每一个元素对应相乘。这样用a与H12相乘时，共得到一个新正交序列集c(12，12)，用b相乘时得到另一个新的正交序列集c’(12，12)。其中c(12，12)可以分给其中的一个子网，c’(12，12)则可以分给另一个子网。
当然通常加扰序列不止a，b两个，实际上可以多个(理论上二元序列可以有2(L-1)，L为a的长度，多元和多相序列则可以有无穷个)，这样就可以分配多个正交序列集到多个子网中。
图5是本发明的一个天线口的实施装置图，参见图5，本发明的用于估计信道质量的参考信号生成装置，包括：生成正交序列集的正交序列生成器502；从正交序列集中选择一个用于当前小区与当前天线正交序列的序列选择器503；在时域方向上确定参考信号所在位置并确定参考信号长度的参考信号长度与时域位置确定单元504；确定参考信号在频域上的位置的导频间隔与频域位置确定单元506；将选择出的正交序列映射到相应的时域、频域位置上的导频图样映射单元507。
本发明的用于估计信道质量的参考信号生成装置还可以包括；将数据插入到非导频子载波上的数据插入单元506；把导频图样映射单元507和数据插入单元506输出的信号符号进行IFFT变换的IFFT单元508；对IFFT单元508输出的数据加上循环前缀的加CP单元509；以及将加循环前缀后的数据进行射频处理的射频单元510。
具体地说，单元500用于得到小区标识号(1D)。对网络中的多个小区分配小区ID的原则是，将相邻小区分配相邻的小区ID。按LTE，最多可以为504个不同小区分配不同的小区ID。然后在单元500中得到小区ID后，根据小区ID在单元501中确定该小区所属的sub-network号，可以为小区ID和sub-network号之间建立映射表，以便直接从小区ID获知sub-network号。确定sub-network号是为了进一步确定当前小区、当前天线使用的哪个正交序列集以及相应正交序列集中的哪个正交序列。然后在单元502中生成正交序列。正交序列生成的方式为，首先生成一个正次序集，如生成长为12，序列数为12的正交序列集A(12，12)。正交序列集可以任意选取，如它可以是Hadamard矩阵，或者长为12的完美序列(如ZC序列)的交织或循环移位，或一般的正交序列乘与另一个长为12的的向量相乘。在生成正交序列集之后，在单元503中为特定的小区和特定的天线选择相应的正交序列，然后按单元504中确定参考信号的长度与它在时域上的OFDM符号的位置，在单元505中确定在频域方向上的间隔，然后一起在单元507中生成相应参考信号的导频图样。然后在单元506中将数据插到没有发送参考信号的子载波上，以形成一个完整的OFDM的频域符号，然后在单元508中做IFFT。将IFFT之后的样值数据再通过单元509加CP，将加CP后的数据送入射频(RF)通过相应的天线口发送出去。
以上结合图5对单个天线口参考信号生成过程进行了描述，当对同一个小区的其它天线口时，图5的实施过程完全相同，只是当不同天线的参考信号在同一个OFDM符号时不同天线的位置在频域方向上是错开的。
Claims (9)
1.一种用于估计信道质量的参考信号生成方法，包括以下步骤：
系统规划设备将参考信号所在的OFDM符号系统带宽分成长度不等的若干个子带，用于形成参考信号子带，其中形成每个参考信号子带包括：
在OFDM的一个符号上取连续的多个资源块RB；
将参考信号按预定频域间隔间插在所述连续的多个资源块RB上，从而形成参考信号子带；
此后，系统规划设备控制整个多小区网络中各个基站中各天线的各个参考信号子带的设置，使其在频率上起止位置对齐，使得同样大小的参考信号子带采用相同的起止频率；
其中，所述资源块RB是频域上连续的多个子载波。
2.根据权利要求1所述的参考信号生成方法，其中通过在所有小区参考信号的相应起止位置放置相应参考信号子带，使各个参考信号子带在频率上起止位置对齐。
3.根据权利要求1或2所述的参考信号生成方法，其中天线装置的参考信号长度与时域位置确定单元（504）根据输入的时域位置参数，确定所述子载波所在的OFDM符号，以及根据输入的参考信号长度参数，确定参考信号所占的子载波数；天线装置的参考信号间隔与频域位置确定单元（505）根据输入的参考信号间隔参数，确定在频域上放置的参考信号子载波之间相隔的距离，以及根据输入的频域位置参数，确定分配给每个天线口的每个参考信号子载波的位置。
4.根据权利要求1所述的参考信号生成方法，其中，对于由具有相同子网号的多个相邻小区组成的子网，在其不同小区的每个参考信号子带上，各个发射天线上的子载波RE上使用相同或不同的正交的序列。
5.根据权利要求4所述的参考信号生成方法，其中在不同子网间，每个发射天线上的每个参考信号子带上，可以使用相同或不同的正交序列集。
6.根据权利要求4或5所述的参考信号生成方法，其中通过以下步骤生成所述子网使用的正交序列集：
从数据库选择一个正交序列集A(L,L)，其长度为L=nNRB/Nspace，其中n为资源块的数量，NRB为一个资源块中子载波的数量，Nspace为用于每个天线的参考信号子带上的子载波间隔数；
然后从正交序列集A(L,L)中任意取M个正交序列组成正交序列集B(M,L)，其中序列个数M等于子网中小区个数。
7.根据权利要求6所述的参考信号生成方法，其中所述正交序列集是正交序列集，包括Hadamard矩阵，离散傅立叶变换DFT矩阵，离散傅立叶反变换IDFT矩阵，完美序列的交织或循环移位。
8.根据权利要求7所述的参考信号生成方法，其中当不同子网使用的正交序列集不同时，把不同种类型的正交序列集分配到不同的子网中，或者，将正交序列集中的元素与子网的扰码向量对应相乘。
9.一种生成权利要求1所述的用于估计信道质量的参考信号的装置，包括：
生成正交序列集的正交序列生成器（502）；
从正交序列集中选择一个用于当前小区的当前天线的正交序列的序列选择器；
在时域方向上确定参考信号所在位置并确定参考信号长度的参考信号长度与时域位置确定单元（504）；
确定参考信号在频域上的位置的参考信号间隔与频域位置确定单元（506）；
将选择出的正交序列映射到相应的时域、频域位置上的参考信号图样映射单元（507）；
将数据插入到非参考信号子载波上的数据插入单元（506）；
把参考信号图样映射单元（507）和数据插入单元（506）输出的信号符号进行IFFT变换的IFFT单元（508）；
对IFFT单元（508）输出的数据加上循环前缀的加CP单元（509）；以及
将加循环前缀后的数据进行射频处理的射频单元（510）。
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