CN1889554A - 导频传送方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种导频传送方法，用于基于正交频分复用的无线通信系统中，其特征在于，所述的系统中采用3发射天线，该方法包括：确定3发射天线传送导频的时域导频位置循环周期；确定每个导频位置循环周期符合空时编码的各个周期等份的正交频分复用多址符号频域对应的子载波中所述的3发射天线间隔发送导频的导频位置；将所述3发射天线传送的导频间隔地映射到上述确定的各个正交频分复用多址符号频域对应的导频位置的子载波上进行传送。本发明可实现3发射天线的导频传送，可以满足实际无线通信系统所需。
Description
技术领域
本发明涉及正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiple)技术领域，更具体的说，本发明涉及一种基于OFDM的无线通信系统中的导频传送方法。
背景技术
OFDM通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，减小了多径衰落的影响。而多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multile Output)技术充分开发空间资源，利用多个天线实现多发多收，在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下，可以成倍地提高信道容量和频谱利用率。
基于上述两种技术的结合，以802.16为代表的宽带无线接入系统以正交频分多址接入(OFDMA，Orthogonal Frequency Division Multiple Access)技术为基础，可支持单天线、多天线的传输。其中OFDMA物理层支持子信道化，并据此定义了5种不同的子载波分配模式，比较常用的如部分使用子信道化(PUSC，Partial usage of sub-channels)的子载波分配模式以及全部使用子信道化(FUSC，Full usage of sub-channels)的子载波分配模式等。另外根据不同的用途每个OFDMA符号的可用子载波可分为导频子载波、数据子载波以及零子载波。
现有技术中上述的导频子载波用于传送导频，即导频通过映射到所述的导频子载波上进行传送。目前，在基于OFDM的无线通信系统中，例如802.16宽带无线接入系统中支持在发送端采用多天线传输，即可支持2、3、4的多发射天线的传输，但在相关的导频子载波分配进行导频传送时，针对下行PUSC和FUSC，目前只有适用于天线数目为2和4的导频子载波分配进行导频传送的方案，而没有适用于天线数目为3的相应导频传送的方案，还不能满足现有基于OFDM的无线通信系统实际传输所需。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种适于3发射天线的导频传送方法，以满足现有基于OFDM的无线通信系统实际传输所需。
为解决上述问题，本发明的导频传送方法，用于基于正交频分复用的无线通信系统中，所述的系统中采用3发射天线，该方法包括：
a、确定3发射天线传送导频的时域导频位置循环周期；
b、确定每个导频位置循环周期符合空时编码的各个周期等份的正交频分复用多址符号频域对应的子载波中所述的3发射天线间隔发送导频的导频位置；
c、将所述3发射天线传送的导频间隔地映射到上述确定的各个正交频分复用多址符号频域对应的导频位置的子载波上进行传送。
最好，所述的3发射天线在频域各个正交频分复用多址符号对应的子载波上间隔发送导频的导频位置按照统计规律均匀分布。
最好，所述3发射天线在时域各个导频位置循环周期间隔发送导频的导频位置按照统计规律均匀分布。
优选地，所述子载波采用部分使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期可为6个正交频分复用多址符号，每个正交频分复用多址符号中所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
每个正交频分复用多址符号的每簇内3发射天线占用2个子载波为预留导频位置，并占用2个数据子载波位置用于传送导频，3发射天线间隔占用所述的4个子载波传送导频，其中一个发射天线占用4个子载波中的2个传送导频，其他两个发射天线分别占用剩余的2个子载波中一个传送导频，在该正交频分复用多址符号其他簇中，所述3发射天线按公平轮循占用所述的每簇内的4个子载波传送导频。
优选地，所述6个正交频分复用多址符号的每个导频位置循环周期各个正交频分复用多址符号中的导频位置为：
符号6k、6k+1：第0、7个子载波为预留的导频位置，第1、第8个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号6k+2、6k+3：第2、9个子载波为预留的导频位置，第3、第10个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号6k+4、6k+5：第5、12个子载波为预留的导频位置，第6、第13个的数据子载波被占用用于传送导频，其中k为自然数。
优选地，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置在时域各个导频位置循环周期按照如下统计规律均匀分布：
3发射天线的其中一根天线在时域第一个周期等份的正交频分复用多址符号传送导频占用的子载波数量占优，其他2根发射天线依次公平轮循到后面的周期等份时传送导频占用的子载波数量占优。
优选地，所述子载波采用部分使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期可为3个正交频分复用多址符号，每个正交频分复用多址符号中所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
每个正交频分复用多址符号的每簇内3发射天线占用2个子载波为预留导频位置，并占用1个数据子载波位置用于传送导频，3发射天线间隔占用所述的3个子载波传送导频，在该正交频分复用多址符号其他簇中，所述3发射天线按公平轮循占用所述的每簇内的3个子载波传送导频。
优选地，所述3个正交频分复用多址符号的每个导频位置循环周期各个正交频分复用多址符号中的导频位置为：
符号3k：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号3k+1：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号3k+2：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频，其中k为自然数。
优选地，所述子载波采用全部使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为3个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组；
将所述2个准可变导频组、2个可变导频组以及2个固定导频组组合成3个导频集；
将所述3个导频集分配给3根天线作为该天线传送导频的导频位置。
优选地，所述3个正交频分复用多址符号的每个导频位置循环周期各个符号的导频位置为：
符号3k：天线0使用可变导频组0、固定导频组0，天线1使用可变导频组1、固定导频组1，天线2使用准可变导频组0、准可变导频组1；
符号3k+1：天线0使用准可变导频组0、准可变导频组1，天线1使用可定导频组0、固定导频组0，天线2使用可变导频组1、固定导频组1；
符号3k+2：天线0使用可变导频组1、固定导频组1，天线1使用准可变导频组0、准可变导频组1，天线2使用可变导频组0、固定导频组0，其中k为自然数。
优选地，所述子载波采用全部使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为3个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组；
3根发射天线循环占用所述的可变导频组和准可变导频组作为传送导频的导频位置；且3根天线公平轮循占用2个固定导频组作为传送导频的导频位置。
优选地，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置在各个导频位置循环周期按照如下统计规律均匀分布：
3发射天线在时域导频位置循环周期的各个符号相同导频位置轮循。
优选地，所述子载波采用部分使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为4个正交频分复用多址符号，每个正交频分复用多址符号中所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
每个正交频分复用多址符号的每簇内3发射天线占用2个子载波为预留导频位置，并占用1个数据子载波位置用于传送导频，3发射天线间隔占用所述的3个子载波传送导频，在该正交频分复用多址符号其他簇中，所述3发射天线按公平轮循占用所述的每簇内的3个子载波传送导频。
其中，所述4个正交频分复用多址符号的每个导频位置循环周期各个正交频分复用多址符号中的导频位置为：
符号4k：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号4k+1：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号4k+2：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号4k+3：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频，其中k为自然数。
优选地，所述子载波采用全部使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为4个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组；
将所述2个准可变导频组、2个可变导频组以及2个固定导频组组合成3个导频集；
将所述3个导频集分配给3根天线作为该天线传送导频的导频位置。
其中，所述4个正交频分复用多址符号的每个导频位置循环周期各个正交频分复用多址符号的导频位置为：
符号4k：天线0使用可变导频组0、固定导频组0，天线1使用可变导频组1、固定导频组1，天线2使用准可变导频组0、准可变导频组1；
符号4k+1：天线0使用准可变导频组0、准可变导频组1，天线1使用可变导频组0、固定导频组0，天线2使用可变导频组1、固定导频组1；
符号4k+2：天线0使用可变导频组0、固定导频组0，天线1使用可变导频组1、固定导频组1，天线2使用准可变导频组0、准可变导频组1；
符号4k+3：天线0使用可变导频组1、固定导频组1，天线1使用准可变导频组0、准可变导频组1，天线2使用可变导频组0、固定导频组0，其中k为自然数。
优选地，所述子载波采用全部使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期可为4个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组；
3根发射天线循环占用所述的可变导频组和准可变导频组作为传送导频的导频位置；且3根天线公平轮循占用2个固定导频组作为传送导频的导频位置。
优选地，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置在时域各个导频位置环周期按照如下统计规律均匀分布：
3发射天线的其中一根天线在4个符号的首个相同导频位置传送导频占用两个符号的导频位置，其他2根发射天线依次轮循到4个符号后面的相同导频位置时传送导频占用两个符号的导频位置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过确定3发射天线传送导频的时域导频位置循环周期，进而确定每个导频位置循环周期符合空时编码的各个周期等份的正交频分复用多址符号频域对应的子载波中所述的3发射天线间隔发送导频的导频位置，最后将所述3发射天线传送的导频间隔映射到上述确定的各个正交频分复用多址符号频域对应的导频位置的子载波进行传送，从而实现3发射天线的导频传送，可以满足实际系统所需；
另外本发明的优选实施例中所述的3发射天线在频域各个正交频分复用多址符号对应的子载波上间隔发送导频的导频位置按照统计规律均匀分布，且所述3发射天线在时域各个导频位置循环周期间隔发送导频的导频位置按照统计规律均匀分布，可提高信道估计精度。
附图说明
图1是现有技术单天线下行PUSC的导频结构示意图；
图2是现有技术单天线下行FUSC的导频结构示意图；
图3是现有技术2发射天线下行PUSC的导频结构示意图；
图4是现有技术2发射天线下行FUSC的可变导频结构示意图；
图5是本发明第一实施例3发射天线下行PUSC的导频结构示意图；
图6是本发明第二实施例另一种3发射天线下行PUSC的导频结构示意图；
图7是本发明第三实施例一种3发射天线下行FUSC的可变导频结构示意图；
图8是本发明第三实施例3发射天线下行FUSC的固定导频结构示意图；
图9是本发明第四实施例另一种3发射天线下行FUSC的可变导频结构示意图；
图10是本发明第五实施例3发射天线下行PUSC的导频结构示意图；
图11是本发明第六实施例一种3发射天线下行FUSC的可变导频结构示意图；
图12是本发明第六实施例3发射天线下行FUSC的固定导频结构示意图；
图13是本发明第七实施例另一种3发射天线下行FUSC的可变导频结构示意图。
具体实施方式
本发明在采用3发射天线的基于OFDM的无线通信系统中进行导频传送，可满足现有无线通信系统的实际需求，其核心在于根据3发射天线的特点确定3发射天线传送导频的时域导频位置循环周期；进而确定每个导频位置循环周期符合空时编码的各个周期等份的正交频分复用多址符号频域对应的子载波中所述的3发射天线间隔发送导频的导频位置；最后将所述3发射天线传送的导频间隔地映射到上述确定的各个正交频分复用多址符号频域对应的导频位置的子载波进行传送，从而实现所述3发射天线的无线通信系统中导频的传送，为了便于信道估计，本发明中所述的3发射天线在频域各个正交频分复用多址符号对应的子载波上间隔发送导频的导频位置按照统计规律均匀分布，另外，本发明中所述3发射天线在时域各个导频位置循环周期间隔发送导频的导频位置也按照统计规律均匀分布，下面进行详细说明。
本发明基于现有标准协议中导频子载波分配进行导频传送的方法，下面首先来看现有技术单天线系统的导频子载波分配进行导频传送的方法。
对于单天线系统OFDMA PUSC根据如下子载波分配方式划分导频子载波进行导频传送：
首先将符号中的可用子载波(零子载波除外)分成基本的簇，然后在每个簇内分配导频和数据子载波。以FFT点数为2048点的系统配置为例(表1给出了对应的分配参数)，将全部可用子载波分成120个物理簇(cluster)，每个簇包含14个连续的子载波(120×14＝1680)。在每个OFDMA符号的每个簇内，首先如图1所示分配导频子载波(分配规则：偶数符号的簇内的第4、8个子载波为导频子载波，奇数符号的第1、12个子载波为导频子载波)，具体实现时，将该单天线的导频映射到所述对应的导频子载波上进行传送。
表1
| 参数 | 值 | 注释 |
| Number of DC Subcarriers | 1 | Index 1024(counting from 0) |
| Number of Guard Subcarriers，Left | 184 | |
| Number of Guard Subcarriers，Right | 183 | |
| Number of Used Subcarriers(Nused) | 1681 | Number of all subcarriers usedwithin a symbol，including allpossible allocated pilots and theDC carrier. |
| Number of carriers per cluster | 14 | |
| Number of clusters | 120 |
| renumbering sequence | Used to renumber clustersbefore allocation to subchannels：6，108，37，81，31，100，42，116，32，107，30，93，54，78，10，75，50，111，58，106，23，105，16，117，39，95，7，115，25，119，53，71，22，98，28，79，17，63，27，72，29，86，5，101，49，104，9，68，1，73，36，74，43，62，20，84，52，64，34，60，66，48，97，21，91，40，102，56，92，47，90，33，114，18，70，15，110，51，118，46，83，45，76，57，99，35，67，55，85，59，113，11，82，38，88，19，77，3，87，12，89，26，65，41，109，44，69，8，61，13，96，14，103，2，80，24，112，4，94，0 | |
| Number of data subcarriers ineach symbol per subchannel | 24 | |
| Number of subchannels | 60 | |
| PermutationBase 12(for 12subchannels) | 6，9，4，8，10，11，5，2，7，3，1，0 | |
| PermutationBase8(for 8subchannels) | 7，4，0，2，1，5，3，6 |
而对于单天线系统OFDMA FUSC，在每个OFDMA符号内的可用子载波中划分出两个可变导频组和两个固定导频组(参考表2)，具体的，所述的可变导频组服从如下规则：
PilotsLocation＝VariableSet#x+6*(FUSC_SymbolNumber mod 2) (3)
即每个符号中的固定导频位置不变，偶数符号中的可变导频位置如表2所示，奇数符号中的可变导频位置与偶数符号相比右移6个子载波，如图2所示。具体实施时，将导频映射到所述对应的子载波进行传送。对于单天线系统所有导频组都使用，即单天线系统的导频将映射到所述的两个可变导频组和两个固定导频组定义的导频位置进行传送，表2是对应的分配参数，其中包含两个可变导频组和两个固定导频组。
表2
| 参数 | 值 | 注释 |
| Number of DC Subcarriers | 1 | Index 1024(counting from 0) |
| Number of GuardSubcarriers，Left | 173 | |
| Number of GuardSubcarriers，Right | 172 | |
| Number of Used Subcarriers(Nused) | 1703 | Number of all subcarriers usedwithin a symbol，including allpossible allocated pilots and theDC carrier. |
| Pilots | ||
| VariableSet#0 | 71 | 0，72，144，216，288，360，432，504，576，648，720，792，864，936，1008，1080，1152，1224，1296，1368，1440，1512，1584，1656，48，120，192，264，336，408，480，552，624，696，768，840，912，984，1056，1128，1200，1272，1344，1416，1488，1560，1632，24，96，168，240，312，384，456，528，600，672，744，816，888，960，1032，1104，1176，1248，1320，1392，1464，1536，1608，1680 |
| ConstantSet#0 | 12 | 9，153，297，441，585，729，873，1017，1161，1305，1449，1593 |
| VariableSet#1 | 71 | 36，108，180，252，324，396，468，540，612，684，756，828，900，972，1044，1116，1188，1260，1332，1404，1476，1548，1620，1692，12，84，156，228，300，372，444，516，588，660，732，804，876，948，1020，1092，1164，1236，1308，1380，1452，1524，1596，1668，60，132，204，276，348，420，492，564，636，，708，780，852，924，996，1068，1140，1212，1284，1356，1428，1500，1572，1644 |
| ConstantSet#1 | 12 | 81，225，369，513，657，801，945，1089，1233， |
| 1377，1521，1665 | ||
| Number of data subcarriers | 1536 | |
| Number of data subcarriersper subchannel | 48 | |
| Number of Subchannels | 32 | |
| PermutationBase | 3，18，2，8，16，10，11，15，26，22，6，9，27，20，25，1，29，7，21，5，28，31，23，17，4，24，0，13，12，19，14，30 |
以上述单天线系统导频子载波分配发送导频为基础，现有技术标准协议中还给出了2发射天线空时编码(STC，Space Time Code)、4发射天线STC在PUSC、FUSC区的导频子载波分配发送导频的方法。
图3所示为2发射天线下行PUSC的导频子载波分配结构。与单天线系统进行对比可以看出，为了满足2发射天线STC的传输要求，对簇的结构做了改变，导频符号位置变化周期由2个符号变为4个符号，即符号4k和4k+1的导频位置与单天线偶数符号的导频位置相同，符号4k+2和4k+3的导频位置与单天线奇数符号的导频位置相同，导频间隔地分给两个发射天线。
图4所示为2发射天线下行FUSC的可变导频结构。对于可变导频，位置变化公式为：
PilotsLocation＝VariableSet#x+6*(floor(FUSC_SymbolNumber/2)mod 2)(5)
即可变导频位置每两个符号变化一次，以四个符号为周期。对于固定导频，每个符号导频子载波位置相同，两天线各使用一组。具体的导频分配方式如下：
符号4k：天线0使用VariableSet#0、ConstantSet#0，天线1使用VariableSet#1、ConstantSet#1；
符号4k+1：天线0使用VariableSet#1、ConstantSet#0，天线1使用VariableSet#0、ConstantSet#1。
符号4k+2：天线0使用(VariableSet#0+6)、ConstantSet#0，天线1使用(VariableSet#1+6)、ConstantSet#1；
符号4k+3：天线0使用(VariableSet#1+6)、ConstantSet#0，天线1使用(VariableSet#+6)、ConstantSet#1。
本发明的3发射天线导频分配传送方案与上述标准协议兼容，下面以具体实施例进行说明。
参考图5所示为本发明第一实施例中一种适于3发射天线下行PUSC的导频结构示例。为了满足3发射天线STC的传输要求，对簇的结构做了改变，导频位置的循环周期为6个OFDMA符号。可定义各个OFDMA符号中预留的导频位置如下：
符号6k、6k+1：第0、7个子载波为预留的导频位置，第1、第8个的数据子载波被占用用于传送导频；；
符号6k+2、6k+3：第2、9个子载波为预留的导频位置，第3、第10个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号6k+4、6k+5：第5、12个子载波为预留的导频位置，第6、第13个的数据子载波被占用用于传送导频，其中k为自然数。
具体实现时，只要能够保证每个OFDMA符号每个簇内有2个导频子载波、相邻两个OFDMA符号的导频位置相同即可。
在进行子载波分配时，首先在可用子载波范围内去掉前面定义的预留导频位置，对剩余的子载波进行数据映射，再根据图5所示的结构进行导频映射。对于与图示的导频位置重叠的数据子载波，所有天线在该位置上的数据将不被传输，该位置只用于相应的天线传输导频信息。
在实际系统应用中，发射端在对发射信息完成加扰、编码、打孔、交织、调制处理以后，根据多天线的传输要求并利用上述分配原则将数据及导频映射到对应的子载波上，再经过IFFT变换后由多根天线发射；接收端对接收信号进行FFT变换后，在频域利用图示的分配给各发射天线的导频完成对各信道的信道估计。
一般首先估计导频位置的信道，计算公式为：
其中R(i)为导频子载波上接收到的信号，P(i)为已知的发射导频符号。然后，利用导频符号上的信道估计值经过时域和频域二维插值得到数据子载波上的信道估计值。可以采用的插值算法很多，比如LS、NR、维纳滤波等，可以根据估计精度的要求和计算复杂度的忍受能力进行适当的选择。
另外，本发明中对于所述子载波采用PUSC，所述确定的3发射天线传送的导频位置循环周期也可为3个正交频分复用多址符号，每个正交频分复用多址符号中所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
每个正交频分复用多址符号的每簇内3发射天线占用2个子载波为预留导频位置，并占用1个数据子载波位置用于传送导频，3发射天线间隔占用所述的3个子载波传送导频，在该正交频分复用多址符号其他簇中，所述3发射天线按公平轮循占用所述的每簇内的3个子载波传送导频。
同时所述3发射天线间隔发送导频的导频位置在各个导频位置循环周期可按照如下统计规律均匀分布：
3发射天线在时域导频位置循环周期的各个符号相同导频位置轮循。
参考图6所示为本发明第二实施例中另一种适于3发射天线下行PUSC的导频结构示例。
为了满足3发射天线STC的传输要求，对簇的结构做了改变，本实施例导频位置的循环周期设置为3个OFDMA符号。具体导频分配如下：
符号3k：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号3k+1：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号3k+2：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频，其中k为自然数。
上述每个簇每个OFDMA符号内的预留导频位置理论上可以任意选择，我们将第0、12个子载波作为预留导频位置，是为了与单发射天线导频位置保持相同。在第6个子载波上也放导频，是为了满足3发射天线的需要，使得3根发射天线在每个符号每个簇内都各有1个导频，而且所占的数据子载波个数最少。对于与图6所示的导频位置重叠的数据子载波，所有天线在该位置上的数据将不被传输，该位置只用于相应的天线传输导频信息。
3个符号内的所有导频循环地分配给3根天线，这样有利于接收端进行信道估计。接收端在得到导频位置的信道估计后，如果先进行时域插值，则可以得到每根天线在每个簇的第0、6、12个子载波上的信道估计值，这种循环分配可以使得每根天线的频域插值间距较小并且均匀，进而提高信道估计精度。
另外，对于子载波采用FUSC，本发明中确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为3个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置可按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组；
将所述2个准可变导频组、2个可变导频组以及2个固定导频组组合成3个导频集；
将所述3个导频集分配给3根天线作为该天线传送导频的导频位置。
同时，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置在时域各个导频位置循环周期可按照如下统计规律均匀分布：
3发射天线在时域导频位置循环周期的各个符号相同导频位置轮循。
下面以具体例子进行说明。
参考图7和图8，其中图7所示为本发明第三实施例一种3发射天线下行FUSC的可变导频结构示例。
图8所示为本发明第三实施例一种3发射天线下行FUSC的固定导频结构示例。
对于可变导频，定义表2中给出的可变导频组0(VariableSet#0)、可变导频组1(VariableSet#1)为预留的可变导频位置，分别分配给两根天线。对于固定导频，表2中给出的固定导频组0(ConstantSet#0)、固定导频组1(ConstantSet#1)为每个符号中定义的固定导频位置，每个符号内由两根天线分别使用，各符号之间进行循环。另外，可增设准可变导频组1(VariableSet#0+6)、准可变导频组(VariableSet#1+6)，以满足3根发射天线对导频的需求，并且使得导频间距均匀。
具体导频子载波分配如下：
符号3k：天线0使用VariableSet#0、ConstantSet#0，天线1使用VariableSet#1、ConstantSet#1，天线2使用(VariableSet#0+6)、(VariableSet#1+6)；
符号3k+1：天线0使用(VariableSet#0+6)、(VariableSet#1+6)，天线1使用VariableSet#0、ConstantSet#0，天线2使用VariableSet#1、ConstantSet#1；
符号3k+2：天线0使用VariableSet#1、ConstantSet#1，天线1使用(VariableSet#0+6)、(VariableSet#1+6)，天线2使用VariableSet#0、ConstantSet#0；
在进行子载波分配时，首先在可用子载波范围内去掉前面定义的预留可变导频位置及固定导频位置，对剩余的子载波进行数据映射，再根据图7、图8所示的结构进行导频映射。对于与图示的导频位置重叠的数据子载波，所有天线在该位置上的数据将不被传输，该位置只用于相应的天线传输导频信息。
由图7可以看到，对于每个符号，都会有一根天线的可变导频个数比其余两根天线的可变导频多的情况。比如symbol 3k中，天线2的可变导频个数远大于天线0、1的，这对接收端利用导频做信道估计是不公平的，所以以3个符号为导频结构的一个周期，在symbol 3k上，天线2的导频个数占优，在symbol 3k+1上，天线0的导频个数占优，在symbol 3k+2上，天线1的导频个数占优。这样，在一个导频结构周期内，各天线的导频分布是均匀的，利于接收端做信道估计。
图8中预留的固定导频位置与表2中规定的完全相同，没有再增加。固定导频分为两组，在每个符号上分别分给两根发射天线使用，比如在符号3k内天线2没有固定导频，符号3k+1内天线0没有固定导频，符号3k+2内天线1没有固定导频，但从一个导频结构周期(即3个符号)看，各天线的固定导频个数是相等的。
具体实现时，每个OFDMA符号内每根天线从6组中选择2组并满足以下三点即可：(1)每个OFDMA符号内3根天线所使用的导频组不重复；(2)连续三个符号内同一根天线所使用的导频组不重复；(3)不能将ConstantSet#0、ConstantSet#1同时分给同一根天线。
另外，对于所述子载波采用FUSC，本发明中确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为3个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置还可按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组，所述的准可变导频组定义参考前述说明，这里不再赘述；
3根发射天线循环占用所述的可变导频组和准可变导频组作为传送导频的导频位置；且3根天线公平轮循占用2个固定导频组作为传送导频的导频位置。
图9所示为本发明第四实施例另一种3发射天线下行FUSC的可变导频结构。
对于可变导频，导频所占的位置与第三实施例相同，所不同的是可变导频的分配方式。本实施例中，频域上的可变导频位置是循环地分给三根天线使用，时域上的不同符号相同导频位置也是循环地分给三根天线使用的，导频的循环周期为3个符号。对于固定导频，结构同图8所示。子载波的分配方式与第三实施例相同，对于与图示的导频位置重叠的数据子载波，所有天线在该位置上的数据将不被传输，该位置只用于相应的天线传输导频信息。
图9中预留的可变导频位置与表2中规定的完全相同，然后又在(VariableSet+6)的位置也传送导频，是为了满足3根发射天线对导频的需求，并且使得导频间距均匀。
3个符号内的所有可变导频循环地分配给3根天线，这样有利于接收端进行信道估计。接收端在得到导频位置的信道估计后，如果先进行时域插值，则可以得到每根天线在第0、6、12……子载波上的信道估计值，这种循环分配可以使得每根天线的频域插值间距较小并且均匀，进而提高信道估计精度。
另外，对于子载波分配采用PUSC，本发明中所述确定的3发射天线传送的导频位置循环周期还可为4个正交频分复用多址符号，每个正交频分复用多址符号中所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
每个正交频分复用多址符号的每簇内3发射天线占用2个子载波为预留导频位置，并占用1个数据子载波位置用于传送导频，3发射天线间隔占用所述的3个子载波传送导频，在该正交频分复用多址符号其他簇中，所述3发射天线按公平轮循占用所述的每簇内的3个子载波传送导频。
同时所述3发射天线间隔发送导频的导频位置在各个导频位置循环周期可按照如下统计规律均匀分布：
3发射天线的其中一根天线在4个符号的首个相同导频位置传送导频占用两个符号的导频位置，其他2根发射天线依次轮循到4个符号后面的相同导频位置时传送导频占用两个符号的导频位置。
在进行子载波分配时，首先在可用子载波范围内去掉前面定义的预留导频位置，对剩余的子载波进行数据映射，再根据图5所示的结构进行导频映射。对于与图示的导频位置重叠的数据子载波，所有天线在该位置上的数据将不被传输，该位置只用于相应的天线传输导频信息。
在实际系统应用中，发射端在对发射信息完成加扰、编码、打孔、交织、调制处理以后，根据多天线的传输要求并利用上述分配原则将数据及导频映射到对应的子载波上，再经过IFFT变换后由多根天线发射；接收端对接收信号进行FFT变换后，在频域利用图示的分配给各发射天线的导频完成对各信道的信道估计。
一般首先估计导频位置的信道，计算公式为：
其中R(i)为导频子载波上接收到的信号，P(i)为已知的发射导频符号。然后，利用导频符号上的信道估计值经过时域和频域二维插值得到数据子载波上的信道估计值。可以采用的插值算法很多，比如LS、NR、维纳滤波等，可以根据估计精度的要求和计算复杂度的忍受能力进行适当的选择。
参考图10所示为本发明第五实施例中一种适于3发射天线下行PUSC的导频结构示例。
为了满足3发射天线STC的传输要求，对簇的结构做了改变，本实施例导频位置的循环周期设置为4个OFDMA符号。具体导频分配如下：
符号4k：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号4k+1：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号4k+2：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号4k+3：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频，其中k为自然数。
上述每个簇每个OFDMA符号内的预留导频位置理论上可以任意选择，本实施例中将第0、12个子载波作为预留导频位置，是为了与单发射天线导频位置保持相同。在第6个子载波上也放导频，是为了满足3发射天线的需要，使得3根发射天线在每个符号每个簇内都各有1个导频，而且所占的数据子载波个数最少。对于与图10所示的导频位置重叠的数据子载波，所有天线在该位置上的数据将不被传输，该位置只用于相应的天线传输导频信息。
4个符号内的所有导频循环地分配给3根天线，这样有利于接收端进行信道估计。接收端在得到导频位置的信道估计后，如果先进行时域插值，则可以得到每根天线在每个簇的第0、6、12个子载波上的信道估计值，这种循环分配可以使得每根天线的频域插值间距较小并且均匀，进而提高信道估计精度。
另外，对于子载波采用FUSC，本实施例中确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为4个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置可按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组；
将所述2个准可变导频组、2个可变导频组以及2个固定导频组组合成3个导频集；
将所述3个导频集分配给3根天线作为该天线传送导频的导频位置。
同时所述3发射天线间隔发送导频的导频位置在各个导频位置循环周期可按照如下统计规律均匀分布：
3发射天线的其中一根天线在4个符号的首个相同导频位置传送导频占用两个符号的导频位置，其他2根发射天线依次轮循到4个符号后面的相同导频位置时传送导频占用两个符号的导频位置。
下面以具体例子进行说明。
参考图11和图12，其中图11所示为本发明第六实施例一种3发射天线下行FUSC的可变导频结构示例。
图12所示为本发明第六实施例一种3发射天线下行FUSC的固定导频结构示例。
对于可变导频，定义表2中给出的可变导频组0(VariableSet#0)、可变导频组1(VariableSet#1)为预留的可变导频位置，分别分配给两根天线。对于固定导频，表2中给出的固定导频组0(ConstantSet#0)、固定导频组1(ConstantSet#1)为每个符号中定义的固定导频位置，每个符号内由两根天线分别使用，各符号之间进行循环。另外，可增设准可变导频组1(VariableSet#0+6)、准可变导频组(VariableSet#1+6)，以满足3根发射天线对导频的需求，并且使得导频间距均匀。
具体导频子载波分配如下：
符号4k：天线0使用可变导频组0、固定导频组0，天线1使用可变导频组1、固定导频组1，天线2使用准可变导频组0、准可变导频组1；
符号4k+1：天线0使用准可变导频组0、准可变导频组1，天线1使用可变导频组0、固定导频组0，天线2使用可变导频组1、固定导频组1；
符号4k+2：天线0使用可变导频组0、固定导频组0，天线1使用可变导频组1、固定导频组1，天线2使用准可变导频组0、准可变导频组1；
符号4k+3：天线0使用可变导频组1、固定导频组1，天线1使用准可变导频组0、准可变导频组1，天线2使用可变导频组0、固定导频组0，其中k为自然数。
在进行子载波分配时，首先在可用子载波范围内去掉前面定义的预留可变导频位置及固定导频位置，对剩余的子载波进行数据映射，再根据图11、图12所示的结构进行导频映射。对于与图示的导频位置重叠的数据子载波，所有天线在该位置上的数据将不被传输，该位置只用于相应的天线传输导频信息。
由图11可以看到，对于每个符号，都会有某一根天线的可变导频个数比其余两根天线的可变导频多的情况。比如symbol 4k中，天线2的可变导频个数远大于天线0、1的，这对接收端利用导频做信道估计是不公平的，所以我们要在满足STC传输要求的前提下，通过将导频周期调整为4个符号来尽可能利于接收端做信道估计。
图12中预留的固定导频位置与表2中规定的完全相同，没有再增加。固定导频分为两组，在每个符号上分别分给两根发射天线使用，比如在符号4k内天线2没有固定导频，符号4k+1内天线0没有固定导频，符号4k+2内天线2没有固定导频，符号4k+3内天线1没有固定导频。
具体实现时，每个OFDMA符号内每根天线从6组中选择2组并满足以下三点即可：(1)每个OFDMA符号内3根天线所使用的导频组不重复；(2)不能将ConstantSet#0、ConstantSet#1同时分给同一根天线。
另外，对于所述子载波采用FUSC，本发明中确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为3个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置还可按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组，所述的准可变导频组定义参考前述说明，这里不再赘述；
3根发射天线循环占用所述的可变导频组和准可变导频组作为传送导频的导频位置；且3根天线轮循占用2个固定导频组作为传送导频的导频位置。
图13所示为本发明第七实施例另一种3发射天线下行FUSC的可变导频结构。
对于可变导频，导频所占的位置与第三实施例相同，所不同的是可变导频的分配方式。本实施例中，频域上的可变导频位置是循环地分给三根天线使用，时域上的不同符号相同导频位置也是循环地分给三根天线使用的，导频的循环周期为4个符号。对于固定导频，结构同图12所示。子载波的分配方式与第六实施例相同，对于与图示的导频位置重叠的数据子载波，所有天线在该位置上的数据将不被传输，该位置只用于相应的天线传输导频信息。
图13中预留的可变导频位置与表2中规定的完全相同，然后又在(VariableSet+6)的位置也传送导频，是为了满足3根发射天线对导频的需求，并且使得导频间距均匀。
3个符号内的所有可变导频循环地分配给3根天线，这样有利于接收端进行信道估计。接收端在得到导频位置的信道估计后，如果先进行时域插值，则可以得到每根天线在第0、6、12……子载波上的信道估计值，这种循环分配可以使得每根天线的频域插值间距较小并且均匀，进而提高信道估计精度。
综上，本发明的3发射天线下行PUSC、FUSC模式下的导频分配传送方案及其导频集定义可推广到更多天线数目的系统中，可广泛应用于各种基于OFDM的无线通信系统中，从而使多天线技术在OFDM系统中可以更好地应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (18)
1、一种导频传送方法，用于基于正交频分复用的无线通信系统中，其特征在于，所述的系统中采用3发射天线，该方法包括：
a、确定3发射天线传送导频的时域导频位置循环周期；
b、确定每个导频位置循环周期符合空时编码的各个周期等份的正交频分复用多址符号频域对应的子载波中所述的3发射天线间隔发送导频的导频位置；
c、将所述3发射天线传送的导频间隔地映射到上述确定的各个正交频分复用多址符号频域对应的导频位置的子载波上进行传送。
2、根据权利要求1所述的导频传送方法，其特征在于，所述的3发射天线在频域各个正交频分复用多址符号对应的子载波上间隔发送导频的导频位置按照统计规律均匀分布。
3、根据权利要求2所述的导频传送方法，其特征在于，所述3发射天线在时域各个导频位置循环周期间隔发送导频的导频位置按照统计规律均匀分布。
4、根据权利要求3所述的导频传送方法，其特征在于，所述子载波采用部分使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为6个正交频分复用多址符号，每个正交频分复用多址符号中所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
每个正交频分复用多址符号的每簇内3发射天线占用2个子载波为预留导频位置，并占用2个数据子载波位置用于传送导频，3发射天线间隔占用所述的4个子载波传送导频，其中一个发射天线占用4个子载波中的2个传送导频，其他两个发射天线分别占用剩余的2个子载波中一个传送导频，在该正交频分复用多址符号其他簇中，所述3发射天线按公平轮循占用所述的每簇内的4个子载波传送导频。
5、根据权利要求4所述的导频传送方法，其特征在于，所述6个正交频分复用多址符号的每个导频位置循环周期各个正交频分复用多址符号中的导频位置为：
符号6k、6k+1：第0、7个子载波为预留的导频位置，第1、第8个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号6k+2、6k+3：第2、9个子载波为预留的导频位置，第3、第10个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号6k+4、6k+5：第5、12个子载波为预留的导频位置，第6、第13个的数据子载波被占用用于传送导频，其中k为自然数。
6、根据权利要求4所述的导频传送方法，其特征在于，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置在时域各个导频位置循环周期按照如下统计规律均匀分布：
3发射天线的其中一根天线在时域第一个周期等份的正交频分复用多址符号传送导频占用的子载波数量占优，其他2根发射天线依次公平轮循到后面的周期等份时传送导频占用的子载波数量占优。
7、根据权利要求3所述的导频传送方法，其特征在于，所述子载波采用部分使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为3个正交频分复用多址符号，每个正交频分复用多址符号中所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
每个正交频分复用多址符号的每簇内3发射天线占用2个子载波为预留导频位置，并占用1个数据子载波位置用于传送导频，3发射天线间隔占用所述的3个子载波传送导频，在该正交频分复用多址符号其他簇中，所述3发射天线按公平轮循占用所述的每簇内的3个子载波传送导频。
8、根据权利要求7所述的导频传送方法，其特征在于，所述3个正交频分复用多址符号的每个导频位置循环周期各个正交频分复用多址符号中的导频位置为：
符号3k：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号3k+1：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号3k+2：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频，其中k为自然数。
9、根据权利要求3所述的导频传送方法，其特征在于，所述子载波采用全部使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为3个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组；
将所述2个准可变导频组、2个可变导频组以及2个固定导频组组合成3个导频集；
将所述3个导频集分配给3根天线作为该天线传送导频的导频位置。
10、根据权利要求9所述的导频传送方法，其特征在于，所述3个正交频分复用多址符号的每个导频位置循环周期各个符号的导频位置为：
符号3k：天线0使用可变导频组0、固定导频组0，天线1使用可变导频组1、固定导频组1，天线2使用准可变导频组0、准可变导频组1；
符号3k+1：天线0使用准可变导频组0、准可变导频组1，天线1使用可定导频组0、固定导频组0，天线2使用可变导频组1、固定导频组1；
符号3k+2：天线0使用可变导频组1、固定导频组1，天线1使用准可变导频组0、准可变导频组1，天线2使用可变导频组0、固定导频组0，其中k为自然数。
11、根据权利要求3所述的导频传送方法，其特征在于，所述子载波采用全部使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为3个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组；
3根发射天线循环占用所述的可变导频组和准可变导频组作为传送导频的导频位置；且3根天线公平轮循占用2个固定导频组作为传送导频的导频位置。
12、根据权利要求7、8、9、10或11任一项所述的导频传送方法，其特征在于，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置在各个导频位置循环周期按照如下统计规律均匀分布：
3发射天线在时域导频位置循环周期的各个符号相同导频位置轮循。
13、根据权利要求3所述的导频传送方法，其特征在于，所述子载波采用部分使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为4个正交频分复用多址符号，每个正交频分复用多址符号中所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
每个正交频分复用多址符号的每簇内3发射天线占用2个子载波为预留导频位置，并占用1个数据子载波位置用于传送导频，3发射天线间隔占用所述的3个子载波传送导频，在该正交频分复用多址符号其他簇中，所述3发射天线按公平轮循占用所述的每簇内的3个子载波传送导频。
14、根据权利要求13所述的导频传送方法，其特征在于，所述4个正交频分复用多址符号的每个导频位置循环周期各个正交频分复用多址符号中的导频位置为：
符号4k：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号4k+1：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号4k+2：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频；
符号4k+3：第0、12个子载波为预留的导频位置，第6个的数据子载波被占用用于传送导频，其中k为自然数。
15、根据权利要求3所述的导频传送方法，其特征在于，所述子载波采用全部使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为4个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组；
将所述2个准可变导频组、2个可变导频组以及2个固定导频组组合成3个导频集；
将所述3个导频集分配给3根天线作为该天线传送导频的导频位置。
16、根据权利要求15所述的导频传送方法，其特征在于，所述4个正交频分复用多址符号的每个导频位置循环周期各个正交频分复用多址符号的导频位置为：
符号4k：天线0使用可变导频组0、固定导频组0，天线1使用可变导频组1、固定导频组1，天线2使用准可变导频组0、准可变导频组1；
符号4k+1：天线0使用准可变导频组0、准可变导频组1，天线1使用可变导频组0、固定导频组0，天线2使用可变导频组1、固定导频组1；
符号4k+2：天线0使用可变导频组0、固定导频组0，天线1使用可变导频组1、固定导频组1，天线2使用准可变导频组0、准可变导频组1；
符号4k+3：天线0使用可变导频组1、固定导频组1，天线1使用准可变导频组0、准可变导频组1，天线2使用可变导频组0、固定导频组0，其中k为自然数。
17、根据权利要求3所述的导频传送方法，其特征在于，所述子载波采用全部使用子信道化，步骤a确定的3发射天线传送的导频位置循环周期为4个正交频分复用多址符号，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置按照如下统计规律均匀分布：
增设对应2个可变导频组的2个准可变导频组；
3根发射天线循环占用所述的可变导频组和准可变导频组作为传送导频的导频位置；且3根天线公平轮循占用2个固定导频组作为传送导频的导频位置。
18、根据权利要求13-17任一项所述的导频传送方法，其特征在于，所述3发射天线间隔发送导频的导频位置在时域各个导频位置循环周期按照如下统计规律均匀分布：
3发射天线的其中一根天线在4个符号的首个相同导频位置传送导频占用两个符号的导频位置，其他2根发射天线依次轮循到4个符号后面的相同导频位置时传送导频占用两个符号的导频位置。
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