CN111404657B - Ofdm系统中基于信道质量的导频图谱设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种OFDM系统中基于信道质量的导频图谱设计方法，其特点是：在导频插入图谱设计方面，提出了一种梯形分布周期性循环的导频分布方法，导频在时域和频域上与相邻导频距离尽量靠近，以提高信道估计的准确性，同时分布的不均匀节省了导频的开销；在基于信道质量的评价机制及导频调整方案方面，终端用户获取信道质量信息CQI，利用信道质量信息来获取当前导频设计中的参数k。具有科学合理、适用性强、高频谱利用率、能够适用于复杂环境等优点。

Description

OFDM系统中基于信道质量的导频图谱设计方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种OFDM系统中基于信道质量的导频图谱设计方法。

背景技术

信道估计是无线通信系统信息传输的重要环节之一，准确的信道估计信息对于基站侧的预编码、资源分配以及终端的信号检测或均衡有着至关重要的作用。在正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系统中，终端通过上行链路向基站发送已知图形和位置信息的导频信号，利用导频信号进行信道估计。

目前，导频设计主要考虑导频的形状和导频的插入方式问题。导频形状主要分为块状导频、梳状导频和网格状导频。块状导频在频率方向上占据了一个OFDM信号上所有的子载波位置，在时间上呈周期分布，块状导频要求相邻的导频间隔必须远小于多普勒相干时间；梳状导频在所有时刻都有分布，但集中在某些子载波上，在频率上呈周期性分布，相邻导频间隔远小于信道相干带宽；网格状导频在时间和频率上都呈现周期性分布，满足上述两者条件。现有的导频设计针对频谱利用率的问题研究不多，由于信道传输中对时域、频域、空域三个域都要考虑，尤其是在空域，不同天线发射的导频序列需要相互正交，否则在接收端就无法区分各个导频，所以有些导频设计考虑了导频污染问题，但没有考虑导频开销问题。

发明内容

本发明的目的是，针对大量导频造成的巨大导频开销、频谱利用率低等问题，提出一种科学合理，适用性强，高频谱利用率，能够适用于复杂环境，获取信道质量信息准确的OFDM系统中基于信道质量的导频图谱设计方法。

本发明的目的是由以下技术方案来优化的：一种OFDM系统中基于信道质量的导频图谱设计方法，其特征是，它包括：导频插入图谱设计、基于信道质量的评价机制及导频调整方案：

1)导频插入图谱设计；

提出了一种梯形分布周期性循环的导频分布方法，每一个梯形导频分布图案为一组导频，导频图案以矩阵的方式进行表示，每个矩阵的行数为OFDM符号数N，列数为子载波数M，规定k为当前每个OFDM符号包含的相邻导频个数，初始值取k＝2，k的取值根据基于信道质量的评价机制及导频调整方案进行变化，导频图案H_N×M表示为：

其中，1表示导频点，0表示数据点，参数M、N、k满足：

M＝(2k-4)×N-k+10 (2)

当N＝4，k＝2，M＝8时，初始导频图案表示为：

当N＝4，k＝3，M＝15时，导频图案表示为：

这样可以保证每列都有非0值且不超过两个，每组导频图案以组的形式进行周期性循环；

2)基于信道质量的评价机制及导频调整方案；

利用终端用户获取的信道质量信息(Channel Quality Indicator，CQI)来表示，CQI代表当前信道质量的好坏，和信道的信噪比大小相对应，CQI取值范围为n＝0～31，当n＝0时，信道质量最差，当n＝31时，信道质量最好，通常取值为n＝12～24，因此当前每个OFDM符号包含的相邻导频个数k的计算公式为：

其中，

表示向上取整，当12≤n≤31时，表示当前信道质量较好，此时每个OFDM符号包含的相邻导频个数取初始值k＝2，当0≤n＜12时，表示当前信道质量较差，此时每个OFDM符号包含的相邻导频个数k根据n值进行调整，n值越小，k值越大，并将调整后的k值传递至导频插入图谱设计，得到当前信道环境中的导频图案。

本发明的OFDM系统中基于信道质量的导频图谱设计方法，在导频插入图谱设计方面，提出了一种梯形分布周期性循环的导频分布方法，导频在时域和频域上与相邻导频距离尽量靠近，以提高信道估计的准确性，同时分布的不均匀节省了导频的开销；在基于信道质量的评价机制及导频调整方案方面，终端用户获取信道质量信息CQI，利用信道质量信息来获取当前导频设计中的参数k。具有科学合理、适用性强、高频谱利用率、能够适用于复杂环境等优点。

附图说明

图1为本发明的一种OFDM系统中基于信道质量的导频图谱设计方法流程图。

具体实施方式

下面利用附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明的一种OFDM系统中基于信道质量的导频图谱设计方法，按以下步骤进行：

首先，在导频插入图谱设计方面，提出了一种梯形分布周期性循环的导频分布方法，每一个梯形导频分布图案为一组导频，导频图案以矩阵的方式进行表示，每个矩阵的行数为OFDM符号数N，列数为子载波数M，规定k为当前每个OFDM符号包含的相邻导频个数，初始值取k＝2，k的取值根据基于信道质量的评价机制及导频调整方案进行变化，导频图案H_N×M表示为：

其中，1表示导频点，0表示数据点，参数M、N、k满足：

M＝(2k-4)×N-k+10 (2)

当N＝4，k＝2，M＝8时，初始导频图案表示为：

当N＝4，k＝3，M＝15时，导频图案表示为：

这样可以保证每列都有非0值且不超过两个，每组导频图案以组的形式进行周期性循环；

其次，在基于信道质量的评价机制及导频调整方案方面，利用终端用户获取的信道质量信息(Channel Quality Indicator，CQI)来表示，CQI代表当前信道质量的好坏，和信道的信噪比大小相对应，CQI取值范围为n＝0～31，当n＝0时，信道质量最差，当n＝³¹时，信道质量最好，通常取值为n＝12～24，因此当前每个OFDM符号包含的相邻导频个数k的计算公式为：

其中，

表示向上取整，当12≤n≤31时，表示当前信道质量较好，此时每个OFDM符号包含的相邻导频个数取初始值k＝2，当0≤n＜12时，表示当前信道质量较差，此时每个OFDM符号包含的相邻导频个数k根据n值进行调整，n值越小，k值越大，并将调整后的k值传递至导频插入图谱设计，得到当前信道环境中的导频图案。

本发明的软件程序依据自动化、网络和计算机处理技术编制，是本领域技术人员所熟悉的技术。

本发明具体实施方式并非穷举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示，不经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (1)

1.一种OFDM系统中基于信道质量的导频图谱设计方法，其特征是，它包括：导频插入图谱设计、基于信道质量的评价机制及导频调整方案：

1)导频插入图谱设计；

提出了一种梯形分布周期性循环的导频分布方法，每一个梯形导频分布图案为一组导频，导频图案以矩阵的方式进行表示，每个矩阵的行数为OFDM符号数N，列数为子载波数M，规定k为当前每个OFDM符号包含的相邻导频个数，初始值取k＝2，k的取值根据基于信道质量的评价机制及导频调整方案进行变化，导频图案H_N×M表示为：

其中，1表示导频点，0表示数据点，参数M、N、k满足：

M＝(2k-4)×N-k+10 (2)

当N＝4，k＝2，M＝8时，初始导频图案表示为：

当N＝4，k＝3，M＝15时，导频图案表示为：

这样可以保证每列都有非0值且不超过两个，每组导频图案以组的形式进行周期性循环；

2)基于信道质量的评价机制及导频调整方案；

利用终端用户获取的信道质量信息(Channel Quality Indicator，CQI)来表示，CQI代表当前信道质量的好坏，和信道的信噪比大小相对应，CQI取值范围为n＝0～31，当n＝0时，信道质量最差，当n＝31时，信道质量最好，通常取值为n＝12～24，因此当前每个OFDM符号包含的相邻导频个数k的计算公式为：

其中

表示向上取整，当12≤n≤31时，表示当前信道质量较好，此时每个OFDM符号包含的相邻导频个数取初始值k＝2，当0≤n＜12时，表示当前信道质量较差，此时每个OFDM符号包含的相邻导频个数k根据n值进行调整，n值越小，k值越大，并将调整后的k值传递至导频插入图谱设计，得到当前信道环境中的导频图案。

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