CN1852069A

CN1852069A - 一种无线通信系统中导频的实现方法

Info

Publication number: CN1852069A
Application number: CNA2005101130130A
Authority: CN
Inventors: 曲秉玉; 李洋
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-10-10
Filing date: 2005-10-10
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2025-10-10
Also published as: CN100531020C

Abstract

本发明公开了一种无线通信系统中导频的实现方法。该方法的过程包括：选定每个子帧中一个以上OFDM符号承载导频信号，并设定导频频率偏置差；根据设置的导频频率间隔生成跳频序列集合，并通过每个跳频序列确定系统中各个子帧的承载导频信号的首个OFDM符号的导频频率偏置，根据固定的导频频率间隔、首个OFDM符号的导频频率偏置以及OFDM符号之间的导频频率偏置差，确定每个子帧中承载导频信号的所有OFDM符号上的子载波分布，得到导频图案集合；为每个小区分配一个导频图案，根据所分配的导频图案在小区内发射导频信号。本发明的这种方法在尽可能保证接收终端省电以及良好的信道估计性能的情况下，能提供多个导频图案分配给不同小区，从而减少小区间的导频干扰。

Description

一种无线通信系统中导频的实现方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤指一种无线通信系统中导频的实现方法。

背景技术

基于正交频分复用技术(OFDM)的无线通信系统由于能够较好地克服小区之间的干扰，正作为第三代移动通信系统的增强技术被越来越多的标准组织采用。在OFDM技术中，每个OFDM符号包含一段循环前缀，以避免符号之间的干扰。同时，整个频带划分成多个子载波，用户数据映射在对应的子载波上发送。由于每个子载波在小尺度衰落的情况下可以近似为单径，故OFDM技术可以克服多径干扰。也就是，采用OFDM技术的通信系统，其数据是承载在不同的OFDM符号和子载波上传送的，即以OFDM符号和子载波作为二维坐标构建时频平面，故OFDM技术具有很好的抗干扰性能。

与其它无线通信系统相同，基于OFDM技术的无线通信系统也需要发射导频信号。OFDM系统的导频信号一般为已知信号，这些已知信号按照一定的导频图案分布在时频平面上，接收机通过导频信号得到信道在不同时间和频率上的采样值，并根据这些采样值进行时域和频域插值，最终获得整个时频平面上的信道估计值。为了保证信道估计的准确性，导频图案的OFDM符号和子载波分布应满足时频二维采样定理，即导频信号在时域和频域上的间隔有一定限制。目前，OFDM技术中采用的导频方法有以下几种：

(一)时分导频

图1显示的是3GPP WG1 R1-050853中提供的时分导频方法，该方法具体为：在每个传输时间间隔(TTI)即子帧中，将第一个OFDM符号处、具有固定间隔的子载波确定为导频信号占用的时频资源，并使用所确定的时频资源发射导频信号，图1中的灰色方块均为导频信道。

由于信号发射时每个TTI的开头位置一般会传送控制信息，故该方法的好处在于，尽可能地保证导频信号和控制信息使用的信道相邻。接收机在利用导频信号完成信道估计后，能够及时根据估计结果对用户的控制信息进行解调，并通过解调后的控制信息决定是否执行后续操作，如果不需要则进入休眠状态，从而达到省电的目的。但是，该方法能提供的导频图案个数较少，不同的小区只能在有限的导频图案中选择使用，故无法满足小区间抗导频干扰的要求。

(二)利用跳频序列产生导频图案，该方法具体为：

1)在单个TTI上等间隔地选出用于设置导频信号的OFDM符号，并根据跳频序列分别为每个选出的OFDM符号确定导频频率偏置，在每个选出的OFDM符号上根据所确定的导频频率偏置以及固定的导频频率间隔选择导频信号使用的子载波，从而生成所需的导频图案集合。

图2所示的是采用跳频序列{0，1，3，2}生成的、导频频率间隔为4的一个导频图案，灰色方块均为导频信道。其中，第一个OFDM符号的导频频率偏置为0，第二个OFDM符号的导频频率偏置为3，这两个OFDM符号的导频频率偏置不相关，即单个TTI上设置有导频信号的OFDM符号的导频频率偏置互不相关。

2)将生成的多个导频图案分配给不同小区使用，从而减少相邻小区之间的导频信道干扰。

虽然这种导频方法能够保证导频图案个数尽可能多，从而满足小区间的抗导频干扰要求，但是由于每个导频图案中的导频信号均匀分布在一个TTI的OFDM符号上，接收机必须接收到全部导频信号后，才能进行控制信道解调，故无法满足终端省电的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线通信系统中导频的实现方法，在尽可能保证接收终端省电以及良好的信道估计性能的情况下，能提供多个导频图案分配给不同小区，从而减少小区间的导频干扰。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种无线通信系统中导频的实现方法，该方法包括：

a、选定每个子帧中一个以上OFDM符号承载导频信号，并设定选定OFDM符号之间的导频频率偏置差；

b、根据设置的导频频率间隔生成跳频序列集合，并通过所述集合中的跳频序列确定系统中各个子帧的承载导频信号的首个OFDM符号的导频频率偏置，根据固定的导频频率间隔、首个OFDM符号的导频频率偏置以及OFDM符号之间的导频频率偏置差，确定每个子帧中承载导频信号的所有OFDM符号上的子载波分布，得到导频图案集合；

c、为每个小区分配一个步骤b得到的导频图案，根据所分配的导频图案在小区内发射导频信号。

步骤a所述选定承载导频信号的OFDM符号的方法为：选择每个子帧中从起始OFDM符号开始的至少两个连续的OFDM符号。

所述跳频序列为科斯塔序列，则步骤b所述根据导频频率间隔生成跳频序列集合的方法为：

b1、根据导频频率间隔的原根生成包含一个以上元素的科斯塔序列，将该科斯塔序列的元素进行时间循环移位，生成一个以上时间移位序列；

b2、对步骤b1生成的所有时间移位序列逐个执行频率移位，并将序列元素用导频频率间隔取模，为每个时间移位序列生成一个以上频率移位序列。

步骤b1中生成的时间移位序列数等于科斯塔序列元素个数。

步骤b所述确定系统中各个子帧的承载导频信号的首个OFDM符号的导频频率偏置的方法为：

按照系统中所有子帧的帧号，将科斯塔序列中的元素顺序设置为对应帧的承载导频信号的首个OFDM符号的导频频率偏置。

步骤b所述确定每个子帧中子载波分布的方法为：

根据导频频率间隔和所述首个OFDM符号的导频频率偏置，确定导频信号在所述首个OFDM符号上占用的子载波；

根据所述首个OFDM符号的导频频率偏置和OFDM符号之间的导频频率偏置差确定承载导频信号的其它OFDM符号上的导频频率偏置，通过导频频率间隔和OFDM符号上的导频频率偏置，确定导频信号在对应OFDM符号上占用的子载波。

步骤c所述为小区分配导频图案的方法为：在导频图案集合中，采用随机扰码为对应小区选择导频图案。

由上述技术方案可见，本发明的这种无线通信系统中导频的实现方法，在每个TTI起始的一个以上OFDM符号设置导频信号，故接收机能够尽快利用导频信号解调出控制信息，并根据控制信息决定是否进入休眠状态，从而节省不必要的接收等待时间，达到省电的目的。

此外，该方法根据实际信道环境确定每个TTI中设置有导频信号的OFDM符号之间的导频频率偏置差，根据跳频序列为每个TTI中首个设置有导频信号的OFDM符号确定导频频率偏置，并在每个TTI中设置有导频信号的OFDM符号上，根据固定的导频频率间隔以及确定的导频频率偏置和导频频率偏置差，选定导频信号使用的子载波，从而得到所需的导频图案集合，该集合中包含有较多的导频图案。

另外，该方法还能为相邻小区指定或随机分配不同的导频图案，从而保证小区之间的导频干扰较小。

附图说明

图1为现有技术中时分导频的示意图；

图2为现有技术中利用跳频序列生成的导频图案示意图；

图3为本发明中导频方法的实现流程；

图4为本发明一个较佳实施例中的导频图案示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明中导频方法的实现流程如图3所示，具体包括以下步骤：

步骤301、选定每个TTI起始的一个以上OFDM符号，在选定OFDM符号上设置导频信号，并根据实际信道环境确定每个TTI中设置有导频信号的OFDM符号之间的导频频率偏置差。

该步骤中，选定OFDM符号的方法较为多样，较佳的方式是选择每个子帧中从起始OFDM符号开始的两个连续的OFDM符号承载导频信号，从而能够较好地达到省电的目的。此外，若所需的导频图案个数较多，并且为了提供更优的信道估计性能，可以选择三个或三个以上OFDM符号来承载导频信号。

步骤302、根据跳频序列集合为每个TTI中首个设置有导频信号的OFDM符号确定导频频率偏置，并在每个TTI的OFDM符号上根据固定的导频频率间隔以及确定的导频频率偏置和导频频率偏置差，在时频平面上选定导频信号所在的子载波位置，生成所需的包括多个导频图案的集合。

图4所示的是本发明一个较佳实施例中的导频图案示意图，图4中的灰色方块均为导频信道。该图案的导频频率间隔为4，且两个OFDM符号的导频频率偏置差为2。

下面举一个具体实例说明步骤301～302所述生成导频图案的方法，该实例中采用的跳频序列为科斯塔(Costas)序列。选定每个TTI中起始两个连续的OFDM符号承载导频信号，单个OFDM符号上的导频频率间隔为7，且两个OFDM符号之间的导频频率偏置差为3，导频图案的生成过程如下：

a、确定导频频率间隔的原根，所述原根为数论的一个基本概念。由于导频频率间隔为7，在数学上3是7的原根，故由3生成的Costas序列为{3，2，6，4，5，1}。这里，如何根据原根生成Costas序列为现有技术。

b、对步骤a生成的Costas序列进行时间循环移位，所述时间循环移位指的是将序列中的所有元素向前或向后移动，生成{2，6，4，5，1，3}、{6，4，5，1，3，2}等6个序列。

c、将所有6个序列通过频率移位模7，所述频率移位指的是将序列中的每个元素值加1，最终得到{3，0，5，6，2，4}等42个不同的序列。

d、根据步骤c中的序列得到对应的导频图案。

比如，根据序列{3，2，6，4，5，1}可以确定，第1个TTI中首个OFDM符号的导频频率偏置为3。由于两个OFDM符号的导频频率偏置差为3，则第二个OFDM符号的导频频率偏置为6，即第1个TTI的导频图案为(3，6)。

同样地，第2个TTI的导频图案为(2，5)，第3个TTI的导频图案为(6，2)，第4个TTI的导频图案为(4，0)，第5个TTI的导频图案为(5，1)，第6个TTI的导频图案为(1，4)，该小区后续TTI的导频图案按照上述规律重复设置。

从上述过程看出，每个TTI中用于承载导频信号的OFDM符号之间不独立，一旦首个OFDM符号的导频频率偏置设定好，该TTI中其余OFDM符号的导频频率偏置也固定。

步骤303、为相邻的每个小区分配不同的导频图案，并在该导频图案对应的时频资源上发射导频信号。

根据步骤302生成的序列组自身的特性，组中序列之间的交点最多有一个，故导频图案最多每6个TTI会有一个交点，即相邻小区之间的最大导频干扰为1/6，故能够保证小区之间导频的互相干扰较小。

另外，在为小区分配导频图案时，可以根据系统规划预先指定，也可以利用随机产生的扰码进行分配。比如，当可选的导频图案有四个时，取一个2元扰码序列的最后两位，则该扰码可以任意产生0，1，2,3这四个值的其中一个，从而决定某个小区采用四种导频图案中的哪一个。不同的小区可以采用不同的扰码选择导频图案，从而使该小区对其相邻小区的导频干扰大大降低。

由上述的实施例可见，本发明的这种无线通信系统中导频的实现方法，在每个TTI起始的一个以上OFDM符号设置导频信号，故接收机能够尽快利用导频信号解调出控制信息，从而节省不必要的接收等待时间，达到省电的目的，同时使信道估计的性能得以保证。另外，该方法能提供多个导频图案分配给不同小区使用，从而减少小区间的导频干扰。

Claims

1、一种无线通信系统中导频的实现方法，其特征在于，该方法包括：

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a所述选定承载导频信号的OFDM符号的方法为：选择每个子帧中从起始OFDM符号开始的至少两个连续的OFDM符号。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跳频序列为科斯塔序列，则步骤b所述根据导频频率间隔生成跳频序列集合的方法为：

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤b1中生成的时间移位序列数等于科斯塔序列元素个数。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤b所述确定系统中各个子帧的承载导频信号的首个OFDM符号的导频频率偏置的方法为：

6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤b所述确定每个子帧中子载波分布的方法为：

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c所述为小区分配导频图案的方法为：在导频图案集合中，采用随机扰码为对应小区选择导频图案。