CN1805318B - 一种上行时频资源的分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种上行时频资源的分配方法，包括：为用户导频符号分配和其数据符号占用相同频带的时间资源；设定用户导频符号在其时间资源内占用的频率资源少于相应数据符号在其时间资源内占用的频率资源；以及将导频符号的时间资源内除导频符号所占用频率资源外的剩余频率资源分配用于传输其他用户的信息或该用户的控制信息。实施本发明，在保证用户频域信道估计性能和数据传输性能不变的情况下，更加有效的利用上行资源进行多用户信息的复用，从而提高系统资源利用率。此外，还可以保证上行用户的导频和数据具有较好的峰均比特性。

Description

一种上行时频资源的分配方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术，更具体地说，涉及一种上行时频资源的分配方法。

背景技术

20世纪90年代以来，多载波技术成为宽带无线通信的热点技术，其基本思想是将一个宽带载波划分成多个子载波，在该多个子载波上同时传输数据。在多数的系统应用当中，子载波的宽度小于信道的相干带宽，这样在频率选择性信道上，每个子载波上的衰落为平坦衰落，从而减少了符号间串扰，并且不需要复杂的信道均衡，适合高速数据的传输。

多载波技术通常会采用到频域信道估计技术和频域均衡技术。一些单载波系统也可通过在接收端进行傅立叶变换(FFT，Fourier Transformation)，把单载波系统等效为由多个并行子载波构成的系统，以进行频域信道估计和频域均衡处理。

其中频域信道估计通常采用基于辅助信息的相干解调方法，这种基于辅助信息的信道估计方法是在发送端信号的某些固定位置设置一些已知的导频符号，在接收端利用这些导频符号进行信道估计。

在采用频域信道估计和频域均衡的系统中，相当于所用资源也具有了时频二维结构。此时，导频符号的设计更加灵活，可以在时间和频率两个域进行复用，只要导频符号在时间和频率方向上的间隔相对于信道的相关时间和信道相干带宽足够小，在接收端就可以得到比较好的信道估计效果。

对于下行链路，参考导频符号包括公用导频的导频符号和用户专用的随路导频的导频符号。用户数据的相干解调所需要的信道估计一般由基站发给所有用户的公用导频得到，这样的导频设计可以在占用较少时频资源的情况下具有较高的效率，如图1所示。

对于上行链路，由于各个用户的信道环境是不一样的，每个用户用于信道估计的参考导频符号都是专用的随路导频。为了保证信道估计的准确性，通常的上行专用导频的开销都比较大。

同时，上行控制信令的开销也是需要考虑的。例如，无线通信系统通常利用资源调度等方法提高整个系统的性能。这些方法同时会增加系统资源的开销。在频率复用的系统中，可以将不同的用户固定安排在不同的子带上，如图3所示；也可以随着无线信道的频率及时间变化，有效安排不同用户的传输资源，包括频率资源和时间资源，以获取更高的频谱利用效率和用户满意度。特别地，对其中的频率调度，需要基站能获知用户在可调度频带上所有频率子带的信道信息。这对上行来说，通常需要每个参与调度的用户在可调度频带的所有子带上发送训练信息，以便让基站获知各频率子带的信道情况，进行调度。该训练信息需要比较大的开销，同时还要有合理的安排以便保证上行峰均比。

另外，下行数据传输带来的一些短小的物理层上行信令也要增加系统开销，与上行的数据和导频进行合理复用，例如下行HARQ需要的反馈信息(ACK)等。另外为了适应不同的移动速度，系统中插入导频的数量不同，这样可以减少系统的资源开销，同时也需要增加一些交互的信令，这信令也需要与上行的数据和导频进行合理复用。

另一方面，上行链路中发射功率的峰均比也是一个不可忽视的问题，现有的单载波技术，往往通过在时域波形上进行信号的承载，使得发射功率的峰均比比较低。单载波系统中，导频与数据一般采用时分复用(TDM)方式，各个用户数据之间则采用频分复用(FDM)方式或时分复用方式，如图2、3所示，分别是分散方式和集中方式的用户频率复用中的导频布置图(以4个用户为例)。在这种导频设计方式中，导频与数据占用同样的频带，并占满该频带内的所有频率资源。因而上行传送的控制信息还需要相应额外增加系统的开销，使系统资源的利用率降低。

因此，如何有效利用上行资源进行上行信道的有效复用，提高整个系统的资源利用率，同时又不影响数据传输性能，是目前必须解决的问题。

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提供一种能够有效地利用上行时频资源进行上行信道的有效复用，提高系统资源利用率，同时能够保证信道估计性能的上行时频资源的分配方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种上行时频资源的分配方法，包括：

A.为用户导频符号分配和其数据符号占用相同频带的时间资源；

B.压缩导频块中的样点，使得用户导频符号在其时间资源内占用的频率资源少于相应数据符号在其时间资源内占用的频率资源；以及

C.将导频符号的时间资源内除导频所占用频率资源外的剩余的频率资源分配用于传输其他用户的信息或该用户的控制信息。

在本发明所述的分配方法，所述其他用户的信息为其他用户所需的对上行信道情况进行测量的信息。

在本发明所述的分配方法，所述该用户的控制信息为该用户反馈的下行传输相关的控制信息。

在本发明所述的分配方法，所述其他用户所需的对上行信道情况进行测量的信息包括上行频域调度的信息、同步信息以及自适应导频选择信息至少之

在本发明所述的分配方法，所述该用户反馈的下行传输相关的控制信息为下行混合重传请求相关的确认信息。

在本发明所述的分配方法，所述步骤B进一步包括使导频均匀间隔地占用其频带内的频率子载波。

在本发明所述的分配方法，所述步骤B进一步包括设定用户多个导频符号中的部分导频符号在其时间资源内占用的频率资源少于相应数据符号在其时间资源内占用的频率资源。

在本发明所述的分配方法，所述步骤C进一步包括使其他用户的信息或该用户的控制信息均匀间隔地占用所述剩余频率资源内的频率子载波。

在本发明所述的分配方法，当对多个用户进行所述操作时，所述步骤A中的用户为数据符号占用相同时间资源的不同频带的用户，所述步骤B中各用户的导频符号为占用相同时间资源的不同频带的导频符号，所述步骤C中不同用户导频符号的时间资源内的剩余频率资源被分配用于传输相同用户或不同用户的信息。

实施本发明上行时频资源的分配方法，可以使导频占用比数据稀疏的频率资源，并能够有效利用导频符号的时间资源内除导频符号所占用的频率资源外的剩余频率资源传输其他用户的信息或该用户的控制信息，进行上行信道的导频与用户信息的有效复用，在保证用户频域信道估计性能和数据传输性能不变的情况下，更加有效的利用上行资源进行多用户信息的复用，从而提高系统资源利用率.此外，还可以保证上行用户的导频和数据具有较好的峰均比特性.

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是下行链路上公用导频的布置图。

图2是上行链路上分散方式用户频率复用中的导频布置图。

图3是上行链路上集中方式用户频率复用中的导频布置图。

图4是本发明上行时频资源的分配方法的流程图。

图5是本发明一实施例形成梳状谱导频的示意图。

图6是本发明一实施例于集中方式用户频率复用中的导频时频资源分配示意图。

图7是本发明一实施例设置导频的稀疏程度与信道估计性能的比较示意图。

图8是本发明的多个导频时频资源分配示意图。

具体实施方式

本发明上行时频资源的分配方法，使得进行数据解调(进行信道估计)所需的时分导频占用尽可能少的频率资源，并且能够有效利用导频时间段内剩余频率资源传输其他用户的信息或本用户的控制信息。如图4所示，该方法包括以下步骤：

A.为用户导频符号分配和其数据符号占用相同频带的时间资源；

B.设定用户导频符号在其时间资源内占用的频率资源少于相应数据符号在其时间资源内占用的频率资源；以及

C.将导频符号的时间资源内除导频符号所占用频率资源外的剩余频率资源分配用于传输其他用户的信息或该用户的控制信息。

在本发明实施例中，在每个TTI中时分复用某用户的数据和导频，每个TTI中可插入至少一个导频，使得导频和数据有相同的采样率，占用相同频带，但在该频带内，导频符号占用比数据符号少的频率资源。这可以通过如下过程做到：

假设用户i的导频包括Q个值d_q ⁽ⁱ⁾，组成一个导频块，其中每个样点时长为Ts，该用户的一个导频块可以表示为

(其中T表示矩阵转置)。压缩这个块中的样点，使其由时长Ts变为码片时长Tc，然后再对该块进行L次的重复，得到重复处理后的导频符号为：

其中L表示该块的重复次数，该重复处理后的导频符号可以进一步表示为：

$c_l^{\left(i\right)}=\frac{1}{L}\·d_{\mathrm{lomdQ}}^{\left(i\right)},$ l＝0，1，...，QL-1。

这样经过重复处理后得到的导频符号序列在频率轴上呈现为一组梳状的频谱形状，如图5所示。

上述梳状频谱在频域上可以具有不同的频域偏移量，得到另一组梳状谱，各组梳状谱彼此交错开来，导频可以选择其中的任何一组。这可通过如下方式实现：选择一组特定的相位向量：

$s_l^{\left(i\right)}=\exp \{-j\·l\·{\mathrm{\Φ}}^{\left(i\right)}\},$ l＝0，...，QL-1， ${\mathrm{\Φ}}^{\left(i\right)}=i\·\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{QL}},$

其中S表示相位向量，Φ表示相位旋转因子。

将得到的这组相位向量与上述得到的数据符号c_l ⁽ⁱ⁾按元素进行相乘，最后将得到该用户i的导频符号为：

$x^{\left(i\right)}={[c_0^{\left(i\right),}{c}_1^{\left(i\right)}{e}^{-\mathrm{j\Φ}\left(i\right)},\·\·\·,c_{\mathrm{QL}-1}^{\left(i\right)}{e}^{-j(\mathrm{QL}-1)\mathrm{\Φ}\left(i\right)}]}^T.$

为保证信道估计性能，导频符号梳齿之间的最小间隔小于信道的相干带宽。在时域上，插入导频的密度和间隔并没有改变，但在频域上却可使得每一导频形成梳状谱，如图5、6所示，这样便使得导频符号在其时间资源内占用的频率资源少于相应数据符号在其时间资源内占用的频率资源，相邻两导频符号梳齿之间形成剩余频率资源。

在本实施例中，导频符号均匀间隔占用其频率资源内的频率子载波。通过上述梳状谱的实现，通过改变重复次数L，L≥2，导频占用频率资源为该频带内资源的1/L。例如当L＝2时，导频符号只占用上述频率资源内的偶数或奇数子载波。当然，也可以采用导频符号非均匀间隔占用其频率资源内的频率子载波的模式。

此时，其他用户的需传送的信息可以占用导频符号梳齿之间的剩余频率资源，与该用户的导频频分复用，以被传输。其中插入其他用户信息时，可以将用户信息均匀间隔地插入所述剩余频率资源中，也可以不均匀插入。均匀插入的方法可以仍然采用上述梳状谱的形成方法，只是采用不同于该用户导频的梳状谱频域偏移量。另外，其他用户的信息可以间隔多个发送/接收数据处理单元地插入该剩余频率资源中，只要能够满足传输用户信息的需求即可。这些其他用户的信息包括但不限于其他用户所需的对上行信道情况进行测量的信息，该测量信息包括但不限于上行频域调度的信息、同步信息以及自适应导频选择信息等。其中用于上行频域调度的信息又可包括用于频域调度的子载波或子带测量信息、用于频域调度的子载波反馈信息等。

另外，该用户自身的一些上行控制信息也可在导频符号梳齿之间的剩余频率资源上传输。这些用户的控制信息包括但不限于该用户反馈的下行传输相关的控制信息，该控制信息可以是下行混合重传请求相关的确认信息。此外，用户信息还可以为用户设备测量信息、信道质量指示信息(Channel QualityIndicator，简称CQI)等。

在接收端，先将接收信号解复用，获得同一用户的数据和导频。因频域上两导频符号梳齿之间的最小间隔小于信道的相干带宽，所以可通过插值法得到其他位置的信道响应。因此，在解复用得到导频后，可以先估计其导频符号当前子载波的信道参数，再通过插值法估计数据所在所有子载波的信道参数。同时，通过对导频梳状谱的分离，恢复出复用的其他信息。

如果复用的是该用户的控制信息，这些信息可以用与其频分复用的导频进行解调，或采用其他非相干的解调方法进行解调。

如果复用的是其他用户的信息，这些信息通常都不需要解调(例如做信道情况测量的信息)或可以采用其他非相干解调方法进行解调。

本发明的这一实施例在充分保证信道估计性能的情况下，减少了导频占用的资源。以3GPP TS25.814中的系统为例，比较了分别将导频符号在频域上占用总频带资源的1、1/2、1/4、1/8的几种情况，比较结果如图7所示，表明在频域上当两个导频符号的间隔小于信道相干带宽时(前三种情况)，利用插值估计其他子载波的信道响应性能受的影响非常小。

同时，上述在频域等距间插导频的情况还可保证该用户的导频和数据具有较好的峰均比特性。其他用户的信息在剩余频域资源上的等距间插也可以保证其他用户较好的峰均比特性。对于在导频剩余频率资源上复用该用户自己的其他控制信息的方式，也可同时采用其他措施保证峰均比较小。

当同一TTI中用户数据和多个导频符号时分复用时，考虑到一些特殊应用场景下的信道估计性能的保证，可以只对其中部分导频进行上述操作，其他导频则占满其时间资源内的整个频率资源。这样，平均地，导频占用的频率资源仍较数据占用的频率资源稀疏，可以利用这部分导频的导频符号梳齿之间形成的剩余频率资源传输其他用户的信息或该用户的控制信息。例如图8所示，在TTI的头和尾分别插入一个导频，其中头部的导频形成梳状谱。这种情况可用于信道环境比较差，频率的相干带宽比较小的情况下。

在上行多个用户数据按频带进行频分复用的情况下，亦可以采用上述方法，使该多个用户各自导频符号在其各自频率资源(频带)上形成的梳状谱导频在时间上对齐，这些用户各自导频符号梳齿之间形成的剩余频率资源可以用于传送各自的控制信息或其他不同用户的信息，也可以统一调配，用于传送同一个其他用户的信息。此外，该多个用户占用的频率资源的频带的带宽可以相同，亦可以不同。

本发明上行时频资源的分配方法使导频占用比数据部分稀疏的频率资源，实现导频在频域上稀疏的资源分布，并利用导频符号的时间资源内导频所占用频率资源外的剩余的频率资源传输其他用户的信息或该用户的控制信息。本发明适用于任何系统资源可以通过时频分复用的系统。

Claims (9)

1.一种上行时频资源的分配方法，其特征在于，包括：

A.为用户导频符号分配和其数据符号占用相同频带的时间资源；

B.压缩导频块中的样点，使得该用户导频符号在其时间资源内占用的频率资源少于相应数据符号在其时间资源内占用的频率资源；以及

C.将导频符号的时间资源内除导频符号所占用频率资源外的剩余频率资源分配用于传输其他用户的信息或该用户的控制信息。

2.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，所述其他用户的信息为其他用户所需的对上行信道情况进行测量的信息。

3.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，所述该用户的控制信息为该用户反馈的下行传输相关的控制信息。

4.根据权利要求2所述的分配方法，其特征在于，所述其他用户所需的对上行信道情况进行测量的信息包括上行频域调度的信息、同步信息以及自适应导频选择信息至少之一。

5.根据权利要求3所述的分配方法，其特征在于，所述该用户反馈的下行传输相关的控制信息为下行混合重传请求相关的确认信息。

6.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括使导频符号均匀间隔地占用其频带内的频率子载波。

7.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括设定用户多个导频符号中部分导频符号在其时间资源内占用的频率资源少于相应数据符号在其时间资源内占用的频率资源。

8.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括使其他用户的信息或该用户的控制信息均匀间隔地占用所述剩余频率资源内的频率子载波。

9.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，当对多个用户进行所述操作时，所述步骤A中的用户为数据符号占用相同时间资源的不同频带的用户，所述步骤B中各用户的导频符号为占用相同时间资源的不同频带的导频符号，所述步骤C中不同用户导频符号的时间资源内的剩余频率资源被分配用于传输相同用户或不同用户的信息。

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