CN1852274A - 一种抑制干扰的上行导频方法 - Google Patents
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Abstract
一种抑制干扰的上行导频方法，给每个小区分配一个特定的扰码组作为导频，每个用户根据与复用的用户数动态的选择其所在小区的扰码组中的一个码序列作为基本导频，通过基本导频的频域复用方式得到该用户的导频序列，实现小区内用户导频的频域正交和小区间导频较小的相关性，可以同时抑制小区内和小区间用户导频的相互干扰，提高信道估计精度，改善小区边缘用户的吞吐量。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其是涉及一种抑制干扰的上行导频方法。
背景技术
移动通信以其特有的灵活、便捷等优点符合现代社会人们对通信技术的要求，成为20世纪80年代中期以来发展最为迅速的通信方式。其中，通信质量的改进是当前移动通信的重要工作之，在无线环境中，多径衰落作为信道衰落的一种，是影响通信质量的主要因素之一，为了消除信道衰落对信号的影响，需要在接收机中利用信道估计得到的信道信息对信号的畸变进行补偿，因此信道估计是移动通信系统中非常重要的组成部分。所述信道估计通常采用基于辅助信息的相干解调方法，其中，辅助信息是在发送端信号的某些固定位置插入一些已知的导频信号或序列，在接收端利用这些辅助信息按照一定的算法进行信道估计。
在基于SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division MultipleAccess，单载波频分多址)的上行通信系统中，简称上行单载波系统中，通过发射一定的导频信号，在接收端利用这些已知信号来进行信道估计。不同用户的导频信号要共享有限的时、频或者码资源，上行导频的设计既要做到充分利用资源，又要做到不同用户之间的干扰最小。但是不同用户间导频的干扰不仅包括同一小区内用户间的干扰还包括相邻小区用户之间的干扰，当相邻小区使用相同的上行导频信道时，处于小区边缘的用户将会受到较大的同频干扰，信道估计能力降低。
导频之间的干扰取决于导频之间的相关性，而相关性是以相关系数来体现的。相关系数是一个没有单位的数值，其表示两个序列之间的密切程度。相关系数是一个绝对值介于0-1之间的系数，其中，相关系数为1表示两个序列完全相关，无法分辨出来；相关系数为0表示两个序列完全不相关，当不同用户之间的导频信号设计成正交的时候，其相关系数为0。
因此同一小区内不同用户的导频信号一般设计成正交，上行导频的设计除了保证小区内的用户相互正交外，还要满足相邻小区间的导频有较小的相关性，一般使导频之间的相关系数的绝对值介于0-0.1之间，以尽量减小邻小区间的干扰。
现有技术中上行导频的正交设计方案有三种，分别为时域正交、频域正交和码域正交。
(1)时域正交导频是将多个用户的导频在导频块内进行时分复用(TDM)，所谓时分复用是以时间作为信号分割参量，使各个用户的导频在时间上能区分开。图1是时域正交的上行导频方案的一种示意图，其为在3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作工程)的长期演进(LTE)标准的上行子帧结构中将短块(SB)用做导频，各用户的导频信号在时间上不重叠，以正交形式存在。
但是时域正交导频存在较高的峰值平均功率比(PAPR)问题，尤其是当用户处于小区边缘以满功率发射时，PAPR问题更加严重，由于发射端放大器的功率是固定的，PAPR问题的加重会导致信号畸变的加重，影响信号质量，同时时域正交导频无法保证小区间具有较小的相关性，不能有效抑制邻小区间导频的干扰。
(2)频域正交导频是将多个用户的导频进行频分复用(FDM)，所谓频分复用是以频率作为信号分割参量，使各个用户的导频在频率上互相不重叠。在上行单载波系统中频域正交导频的复用方式可以是分布式(Distributed-FDMA)的也可以是集中式(Localized-FDMA)的。
其中分布式的频域正交导频可以通过交织频分复用(IFDMA)实现，也可以通过离散傅立叶变换扩频的频分复用(DFT-S-OFDM)实现。
IFDMA是通过时域的压缩重复实现频域上的梳状谱，并对每个用户的导频进行一定的相位旋转从而使得不同用户的导频相互正交。
图2是分布式频域正交的上行导频方案示意图。如图2所示，4个用户复用256个子载波；如图中上半部分的时域表现形式，每个用户的导频序列长为Q＝64，重复4次后导频序列长度为256，通过快速傅立叶变换(FFT)转变为下图中的频域表现形式，对每一个用户而言，则形成了均匀间隔的64个子载波。可以看出该方法使不同用户的导频均匀分布在整个带宽上，并且交织分布，避免了同一个小区内导频之间的干扰，而且导频信号的交织分布有利于信道估计的精度。
而DFT-S-OFDMA则是直接根据频域特征构造梳状谱，然后通过反快速傅立叶变换(IFFT)变换成时域波形。
图3是DFT-S-OFDM的符号生成过程示意图。首先NTX点的时域信号经过DFT变换到频域，通过子载波映射，再由IFFT变化回时域实现DFT-S-OFDM符号的形成，其中子载波的映射方式决定了该用户占用的频带。
图4是集中式(左)和分布式(右)子载波映射方式示意图。根据在整个频带上插入零点位置的不同可实现分布式和集中式的子载波映射方式。如果在每个DFT输出样点间插入K-1个零点则形成分布式子载波映射(图4右)，如果K＝1，则子载波在频带上连续分布，就变成集中式子载波映射(图4左)。
DFT-S-OFDM的分布式子载波映射后不同用户占用的频带与IFDMA方法中的相同，其时域与频域表现形式与图2中的表现形式相同；DFT-S-OFDM的集中式子载波映射后不同用户占用的频带的时域与频域表现形式如图5所示。图5是集中式频域正交的上行导频方案示意图。
集中式(Localized-FDMA)的频域正交导频一般通过DFT-S-OFDM实现，不能通过与IFDMA一样的方法实现，其上行导频方案如图5所示。
现有频域正交导频方案可以保证小区内用户导频的正交性，但是当用户位于小区边缘，而邻小区也使用相同的上行导频信道，这时相邻小区间的导频干扰比较严重，会显著降低信道估计能力，影响小区边缘用户的吞吐量。
(3)码域正交导频方案利用CAZAC(Constant Amplitude Zero AutoCorrelation，恒幅度零自相关)序列的循环移位零自相关特性实现了上行码域的正交导频。CAZAC序列的循环自相关为零；并且不同CAZAC序列之间的相关性很小而且大小恒定。
图6是码域正交的上行导频方案示意图。如图6所示，给每个小区分配一个CAZAC序列，每个用户使用该序列的一个循环移位序列作为导频序列，其中S0为分配给小区的CAZAC序列，SiQ表示S0循环移位iQ位的序列，根据CAZAC序列的性质1可以保证小区内用户之间的正交性；对不同的小区采用不同的CAZAC序列，就可以很好的抑制相邻小区之间的导频干扰。
码域正交的上行导频方案虽然可以做到小区内用户的正交和小区间导频干扰的抑制，但是该方案中采用CAZAC序列的循环移位操作使系统对上行同步精度要求较高，对系统同步误差的鲁棒性(ROBUST)较差。该方案中，为了保证不同用户多径信号的正交性，循环移位的长度必须大于最大多径时延，一般取值为循环前缀CP(Cyclic Prefix)长度，但这样就限制了一个小区内可以同时复用的用户数。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法，能够克服现有技术中小区间干扰、小区边缘用户信道估计精度低和用户吞吐量小等缺陷。
为解决上述问题，本发明提供了一种抑制干扰的上行导频方法，包括以下步骤：
A、给小区分配一个扰码组作为导频；
B、用户从所述扰码组中选择基本导频；
C、通过基本导频的频域复用方式得到该用户的导频序列。
步骤A中，所述的扰码组中包含不同长度的码序列。
步骤B中用户根据与其复用的用户数动态地选择其所在小区的扰码组中的一个码序列作为基本导频。
所述扰码组满足如下条件：不同小区的用户选择的扰码组中的码序列生成的导频序列之间的相关系数的绝对值介于0-0.1之间。
所述导频序列在同一小区内为频域正交。
所述的根据频域复用方式得到该用户的导频序列是根据分布式的频域复用方式来得到该用户的导频序列。
所述的根据频域复用方式得到该用户的导频序列是根据集中式的频域复用方式来得到该用户的导频序列。
本发明中获取用户导频序列适用于上行单载波交织频分复用方式或离散傅立叶变换扩频的正交频分复用方式。
通过实施本发明，给不同的小区分配特定的扰码组作为导频，实现小区内用户导频的频域正交和小区间导频较小的相关性，可以同时抑制小区内和小区间用户导频的相互干扰，提高信道估计精度，改善小区边缘用户的吞吐量。
附图说明
图1是时域正交的上行导频方案的一种示意图；
图2是分布式频域正交的上行导频方案示意图；
图3是DFT-S-OFDM的符号生成过程示意图；
图4是集中式(左)和分布式(右)子载波映射方式示意图；
图5是集中式频域正交的上行导频方案示意图；
图6是码域正交的上行导频方案示意图；
图7是本发明基本原理流程图；
图8是本发明的上行导频设计方法中以交织频分复用方式构成导频的示意图；
图9是一个采用本发明的上行导频方案的系统示意图。
具体实施方式
本发明的基本原理如图7所示，包括以下步骤：
步骤s101，给每个小区分配一个特定的扰码组作为导频，所述扰码组实际为一系列包括不同长度的码序列的组合。因为在上行单载波系统中，相同带宽可以复用给不同的用户数，对应的用户需要的导频长度也不相同，所以扰码组中包括各种导频对应所需要长度的码序列。
步骤s102，每个用户根据与复用的用户数动态的选择其所在小区的扰码组中的一个码序列作为基本导频，所谓基本导频，是指用于复用生成用户导频序列的一个码序列；小区内的用户数量是随时变动的，这就需要根据实时复用同一带宽的用户数从扰码组中选择码序列，如设系统信道带宽为256个子载波，假设小区1中4个用户复用全部带宽，则每个用户选择长度为64的码序列作为其基本导频；假设小区2中2个用户复用全部带宽，则每个用户选择长度为128的码序列作为其基本导频。
步骤s103，通过基本导频的频域复用方式得到该用户的导频序列，如前述现有技术中频域复用方式的描述，我们可以根据分布式(Distributed-FDMA)或者集中式(Localized-FDMA)的频域复用方式来得到每个用户的导频序列。通过频域复用方式我们可以获得针对于每个用户的等长的导频序列：在上行单载波系统中，对分布式频域复用方式，如果采用交织频分复用方式实现，则每个用户可以通过基本导频的压缩重复得到等长的导频序列；如果不同用户的导频采用集中式频域复用方式，在DFT-S-OFDM实现中，每个用户可以采用基于集中式子载波映射方式的方法，即插值的方法得到等长的导频序列。由于频域复用方式的启用，小区内不同用户的导频序列满足正交。
其中，相邻小区间使用的扰码组必须满足如下条件：基于小区间导频序列之间相关性小。
根据小区内用户数的不同从扰码组中选择了作为用户基本导频的码序列，在频域复用方式的使用下，各用户获得了等长的导频序列，并在小区内应用频域正交的上行导频方案。针对于相邻小区之间，由不同用户生成的上行导频的导频序列之间相关性小，即为导频序列之间的相关系数的绝对值介于0-0.1之间。
本发明中以交织频分复用方式构成导频的方法如图8所示，系统信道带宽为256个子载波，小区1中4个用户复用全部带宽，则每个用户选择长度为64的码序列作为其基本导频，重复4次后得到长度为256的导频序列；小区2中两个用户复用全部带宽，则每个用户选择长度为128的码序列作为其基本导频，重复2次得到长度为256的导频序列。选择特定的码序列使得生成的不同小区的导频序列具有较小的相关性，以此来减小邻小区间导频的干扰。
本发明中上行导频方案的系统如图9所示，对位于同一小区内的用户UE0和UE1，因为他们的导频是频域正交的，所以不会互相干扰。当UE1位于小区边缘时，它的导频强度与邻小区边缘用户UE2的导频强度接近，但是因为两个小区使用的导频序列相关性很小，这样即使两个小区使用相同的导频信道也不会对邻小区形成较大的干扰。
本发明中获取用户导频序列的方法不受上行单载波系统的实现方式的限制，既适用于上行单载波交织频分复用(IFDMA)方式也适用于DFT扩频的正交频分复用(DFT-S-OFDMA)方式，既适用于分布式的导频复用方式也适用于集中式的导频复用方式。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种抑制干扰的上行导频方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、给小区分配一个扰码组作为导频；
B、用户从所述扰码组中选择基本导频；
C、通过基本导频的频域复用方式得到该用户的导频序列。
2如权利要求1所述抑制干扰的上行导频方法，其特征在于：步骤A中，所述的扰码组中包含不同长度的码序列。
3.如权利要求1所述抑制干扰的上行导频方法，其特征在于：步骤B中用户根据与其复用的用户数动态地选择其所在小区的扰码组中的一个码序列作为基本导频。
4.如权利要求1所述抑制干扰的上行导频方法，其特征在于：所述扰码组满足如下条件：不同小区的用户选择的扰码组中的码序列生成的导频序列之间的相关系数的绝对值介于0-0.1之间。
5.如权利要求1所述抑制干扰的上行导频方法，其特征在于：所述导频序列在同一小区内为频域正交。
6.如权利要求1所述抑制干扰的上行导频方法，其特征在于：所述的根据频域复用方式得到该用户的导频序列是根据分布式的频域复用方式来得到该用户的导频序列。
7.如权利要求1所述抑制干扰的上行导频方法，其特征在于：所述的根据频域复用方式得到该用户的导频序列是根据集中式的频域复用方式来得到该用户的导频序列。
8.如权利要求1所述抑制干扰的上行导频方法，其特征在于：获取用户导频序列适用于上行单载波交织频分复用方式或离散傅立叶变换扩频的正交频分复用方式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |