CN1996978B - 导频数据的发射方法、装置及其无线网络控制器与系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于移动通信领域，提供了一种正交频分复用系统中导频数据的发射方法和装置，所述方法包括：不同小区按照完全相同的导频模式发射导频数据，不同小区在导频子载波上的发射数据不同。本发明在不同小区的发射端按照完全相同的导频模式发射导频数据，接收端根据发射端的导频模式，分离接收到的导频信息，并从中提取出针对各个小区的信道信息用于相邻小区测量以及信道估计和均衡等操作。本发明能够有效减小相邻小区之间导频信号的相互干扰。同时，由于不同小区重用导频资源，系统所使用的导频符号密度保持不变，提高了信道估计性能。

Description

导频数据的发射方法、装置及其无线网络控制器与系统

技术领域

本发明属于移动通信领域，尤其涉及正交频分复用系统中导频数据的发射方法、接收方法以及相应的设备和移动通信系统。 

背景技术

随着无线移动通信的发展，用户对无线通信的速率和服务质量提出了越来越高的要求，但是由于无线频谱资源的缺乏限制了无线通信的进一步发展。同时，由于无线信道的多径和时变性会对其中传输的信道带来很大的损害。这两个实际存在的问题成为无线通信发展的瓶颈。近年来出现的多载波正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术因为能够很好地克服无线信道的多径特性和比单载波频谱效率高的特点成为研究的热点，并逐渐成为移动通信系统中的关键技术。 

OFDM技术作为具有传输高速率数据业务能力的频分复用技术，一方面，相对于传统的单载波技术而言，OFDM技术能够利用简单的均衡算法提供较高的频谱效率；另一方面，在采用OFDM技术的系统中，在频域把给定信道分为若干正交信道子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，频谱相互重叠，因而不需要像传统的频分复用(Frequency Division Multiplexing，FDM)技术那样在相邻的载波之间分配较宽的保护带宽，就可以避免子载波之间的相互干扰，从而节省了带宽。 

目前，OFDM技术已被广泛应用在现有的通信系统中，且该技术已经体现在无线局域网标准802.11a中，相关产品也已经获得应用。OFDM和多输入多输出(Multiple In Multiple Out，MIMO)结合的相关技术也已经在IEEE802.16中完成标准制订。另外，在移动无线通信接入系统中，第三代合作伙伴计划 (3GPP)的无线接入网、IEEE 802.20的物理层也正在考虑使用OFDM技术和MIMO技术，以构建具有更高频率效率的移动无线通信接入系统。 

图1为一个典型的频率复用系统的组网示例图，其中无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)RNC1和RNC2与核心网(Core Network，CN)相连，一些基站(Base Station，BS)分别与RNC1、RNC2相连，BS1、BS2及BS3与RNC1相连，BS4、BS5及BS6与RNC2相连，移动台(MobileStation，MS)MS1与MS2与这些BS保持无线连接。 

图2和图3分别示出了典型的小区全向天线复用方式，即小区复用方式以及典型的小区120度定向天线复用方式，即扇区复用方式。 

采用了OFDM技术的数据传统系统具有以下有点： 

1、对多径延迟扩展具有较强的容错性。如图4所示，一个OFDM符号时域上包括数据部分和循环前缀(Cyclic Prefix，CP)两个部分，循环前缀部分由数据部分的末端循环生成，图中数据部分占用的时间为T_data，循环前缀部分占用的时间为T_cp。OFDM技术的容错性表现在：与一个OFDM符号的持续时间Ts相比，典型信道冲击响应的持续时间很小，只占用Ts中一个很小的部分，因此可以通过增加较小的循环前缀，即T_cp以完全克服由多径引起的信号之间的干扰。 

2、对频率选择性衰落具有较强的容错性。OFDM技术通过采用信道编码等冗余方案，可以恢复强衰落子载波所携带的数字信号。 

3、采用了简单的均衡算法。由于OFDM技术采用频域传递信号，而信道的作用在频域上表现为简单的乘法，从而使采用OFDM技术的数据传输系统在执行信号均衡时，只需要一个简单的单抽头均衡器即可实现。 

4、相对于FDM技术而言，OFDM技术具有较高的频谱效率。 

虽然采用OFDM技术的数据传输系统具有上述优点，但是要使上述优点能够在系统的实际应用中完全体现出来，特别要使得OFDM技术和MIMO技术有机的结合使用，必须要解决符号同步、信道估计和均衡等关键技术。这些关键技术与系统的实际使用环境密切相关，也与系统的导频设计密切相关。 

如一种现有的OFDM系统相关的导频设计方案中，在满足导频在频域上均匀分配，连续两个OFDM符号导频相同的前提下，各个小区独立选择跳频方式。在该方案中，当前小区的导频将与相邻小区的导频或数据相互干扰，使得当前小区边缘的用户接收到的导频受到较大干扰，影响信道测量及信道估计性能；另一方面，该方案由于导频在频域上过于分散，降低了导频对信道时延扩展的跟踪能力，同样会对信道测量及信道估计性能造成影响。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种正交频分复用系统中导频数据的发射方法，旨在解决现有技术中存在的当前小区的导频与相邻小区的导频或数据相互干扰，以及导频在频域上过于分散，降低了导频对信道时延扩展的跟踪能力，从而影响信道测量及信道估计性能的问题。 

本发明的另一目的在于提供一种正交频分复用系统中导频数据的接收方法。 

本发明的另一目的在于提供一种一种导频数据发射控制装置。 

本发明的另一目的在于提供一种无线网络控制器。 

本发明的另一目的在于提供一种移动通信系统。 

本发明的目的是这样实现的，一种正交频分复用系统中导频数据的发射方法，所述方法包括： 

不同小区按照完全相同的导频模式发射导频数据，不同小区在导频子载波上的发射数据不同。 

所述不同小区在导频子载波上的发射数据之间的关系满足下式： 

${D^{b^{\′}}}_{k,j}=e^{i\·2\mathrm{\π}({\mathrm{\τ}}_b-{\mathrm{\τ}}_{b^{\′}})\·\mathrm{\Δf}\·j}{D^b}_{k,j}$

其中，b、b′分别为第b个及第b′个小区的编号，b＜b′，D^b _k，j、D^b′_k，j分别为第b个及第b′个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τ_b、τ_b′分别为与第b个及第b′个小区相关的时延信息，τ₁≤τ_b＜τ_b′，且 τ_b′-τ_b大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。 

作为本发明的一个实施例，各个不同小区的时延间隔均等。 

所述导频模式为导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的规则分布模式、导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的不规则分布模式或者导频格点模式。 

一种正交频分复用系统中导频数据的接收方法，所述方法包括下述步骤： 

A.接收不同小区按照完全相同的导频模式发射的导频数据； 

B.根据所述导频模式分离接收到的导频信号，提取出针对不同小区的信道信息。 

所述步骤B进一步包括下述步骤： 

B1.根据接收到的时域接收信号获取导频所在子载波上接收到的频域接收信号； 

B2.根据位于同一OFDM符号的导频子载波上接收到的频域接收信号，提取不同小区接收信号在所述OFDM符号处的时域信道响应。 

所述步骤B2进一步包括下述步骤： 

B21.根据位于同一OFDM符号的导频子载波上接收到的频域接收信号，获取所述OFDM符号处的时域信道信息； 

B22.根据所述时域信道信息提取针对不同小区接收信号的时域信道响应。 

所述步骤B21进一步包括下述步骤： 

B211.根据所述频域接收信号，以及发射端发射的相应OFDM符号中导频子载波上的频域数据，获取相应OFDM符号上对应导频子载波处的频域信道响应； 

B212.根据所述频域信道响应得到相应OFDM符号处导频子载波的时域信道信息。 

所述步骤B22进一步包括下述步骤： 

B221a.从所述时域信道信息中确定针对第b个小区接收信号的截断范围； 

B222a.获取所述截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，用0 代替所述时域信道信息中被截去的时域信道值，获取时域信道值序列； 

B223a.将所述时域信道值序列向前循环平移N_b个点，获取针对第b个小区的时域信道响应，其中N_b为时延τ_b对应的采样点个数，τ_b为与第b个小区相关的时延信息。 

所述步骤B22进一步包括下述步骤： 

B221b.通过连续时间的OFDM符号处的时域信道信息，确定针对第b个小区接收信号的截断范围； 

B222b.获取所述截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，并用0代替所述时域信道信息中未被选中的时域信道值，获取时域信道值序列； 

B223b.将所述时域信道值序列向前循环平移Nb个点，获取针对第b个小区的时域信道响应，其中N_b为时延τ_b对应的采样点个数，τ_b为与第b个小区相关的时延信息。 

所述方法进一步包括： 

C.根据所述针对不同小区的信道信息，对相应小区进行信道估计或相邻小区测量。 

所述步骤C进一步包括下述步骤： 

C11.通过对针对某小区的包含导频子载波的OFDM符号处的时域信道响应进行插值估计，得到与所述包含导频子载波的OFDM符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的时域信道响应； 

C12.对所述包含数据的OFDM符号处的时域信道响应进行傅立叶逆变换，得到相应的频域信道响应。 

所述步骤C进一步包括下述步骤： 

C21.通过针对某小区的包含导频子载波的OFDM符号处的时域信道响应得到相应的频域信道响应； 

C22.根据所述包含导频子载波的OFDM符号处的频域信道响应，估计出与所述包含导频子载波的OFDM符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域 信道响应。 

在所述步骤C22中，直接将所述包含导频子载波的OFDM符号处的频域信道响应作为与所述OFDM符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域信道响应。 

在所述步骤C22中，对所述包含导频子载波的OFDM符号处的频域信道响应进行修正，并将修正后的频域信道响应作为与所述OFDM符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域信道响应。 

在所述步骤C22中，对包含导频子载波的OFDM符号处的频域信道响应进行插值估计，获取与所述OFDM符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域信道响应。 

所述插值估计采用2l-1次拉格朗日插值算法或1次拉格朗日插值算法。 

一种导频数据发射控制装置，所述装置用于向多个基站发送导频数据发射控制信息，控制所述多个基站按照完全相同的导频模式发射导频数据，不同基站在导频子载波上发射不同的数据。 

所述导频数据发射控制信息包括导频模式信息、不同基站在导频子载波上的发射数据的序列信息以及与所述多个基站对应的小区的相关时延信息。 

所述不同基站在导频子载波上的发射数据之间的关系满足下式： 

${D^{b^{\′}}}_{k,j}=e^{i\·2\mathrm{\π}({\mathrm{\τ}}_b-{\mathrm{\τ}}_{b^{\′}})\·\mathrm{\Δf}\·j}{D^b}_{k,j}$

其中，b、b′分别为第b个及第b′个小区的编号，b＜b′，D^b _k，j、D^b′_k，j分别为第b个及第b′个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τ_b、τ_b′分别为与第b个及第b′个小区相关的时延信息，τ₁≤τ_b＜τ_b′，且τ_b′-τ_b大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。 

作为本发明的一个实施例，各个不同小区的时延间隔均等。 

所述导频模式为导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的规则分布模式、导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的不规则分布模式或者导频格点模式。 

所述装置设置于与所述多个基站相连的无线网络控制器或者网络管理中心。 

一种无线网络控制器，与多个基站相连，所述无线网络控制器包括： 

导频数据发射控制装置，用于向所述多个基站发送导频数据发射控制信息，控制所述多个基站按照完全相同的导频模式发射导频数据，不同基站在导频子载波上发射不同的数据。 

所述导频数据发射控制信息包括导频模式信息、不同基站在导频子载波上的发射数据的序列信息以及与所述多个基站对应的小区的相关时延信息。 

所述不同基站在导频子载波上的发射数据之间的关系满足下式： 

${D^{b^{\′}}}_{k,j}=e^{i\·2\mathrm{\π}({\mathrm{\τ}}_b-{\mathrm{\τ}}_{b^{\′}})\·\mathrm{\Δf}\·j}{D^b}_{k,j}$

其中，b、b′分别为第b个及第b′个小区的编号，b＜b′，D^b _k，j、D^b′ _k，j分别为第b个及第b′个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τ_b、τ_b′分别为与第b个及第b′个小区相关的时延信息，τ₁≤τ_b＜τ_b′，且τ_b′-τ_b大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。 

作为本发明的一个实施例，各个不同小区的时延间隔均等。 

所述导频模式为导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的规则分布模式、导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的不规则分布模式或者导频格点模式。 

一种移动通信系统，包括无线网络控制器，以及与所述无线网络控制器相连的多个基站，所述无线网络控制器包括： 

导频数据发射控制装置，用于向所述多个基站发送导频数据发射控制信息，控制所述多个基站按照完全相同的导频模式发射导频数据，不同基站在导频子载波上发射不同的数据。 

所述导频数据发射控制信息包括导频模式信息、不同基站在导频子载波上的发射数据的序列信息以及与所述多个基站对应的小区的相关时延信息。 

所述不同基站在导频子载波上的发射数据之间的关系满足下式： 

${D^{b^{\′}}}_{k,j}=e^{i\·2\mathrm{\π}({\mathrm{\τ}}_b-{\mathrm{\τ}}_{b^{\′}})\·\mathrm{\Δf}\·j}{D^b}_{k,j}$

其中，b、b′分别为第b个及第b′个小区的编号，b＜b′，D^b _k，j、D^b′_k，j分别为第b个及第b′个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τ_b、τ_b′分别为与第b个及第b′个小区相关的时延信息，τ₁≤τ_b＜τ_b′，且τ_b′-τ_b大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。 

作为本发明的一个实施例，各个不同小区的时延间隔均等。 

所述导频模式为导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的规则分布模式、导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的不规则分布模式或者导频格点模式。 

本发明在不同小区的发射端按照完全相同的导频模式发射导频数据，接收端根据发射端的导频模式，分离接收到的导频信息，并从中提取出针对各个小区的信道信息用于相邻小区测量以及信道估计和均衡等操作。本发明能够有效减小相邻小区之间导频信号的相互干扰。同时，由于不同小区重用导频资源，系统所使用的导频符号密度保持不变，提高了信道估计性能。 

附图说明

图1是典型的频率复用系统的组网示例图； 

图2是典型的小区全向天线复用方式示意图； 

图3是典型的小区120度定向天线复用方式示意图； 

图4是OFDM符号的结构示意图； 

图5是发射端发送OFDM符号的过程示意图； 

图6是本发明第一实施例中的导频模式示意图； 

图7是导频OFDM符号的结构示意图； 

图8是数据OFDM符号的结构示意图； 

图9是本发明第二实施例中的导频模式示意图； 

图10是本发明第三实施例中的导频模式示意图； 

图11是发射端采用导频格点导频模式时发送OFDM符号的过程示意图； 

图12是一段OFDM符号编号片断的示意图； 

图13是接收端接收OFDM符号的过程示意图； 

图14是接收端提取小区信道信息的实现过程示意图； 

图15是在本发明的一个实施例中，接收端提取不同小区接收信号的时域信道响应的实现流程图； 

图16是接收端进行信道估计的实现过程示意图； 

图17是当发射端采取第一实施例中的导频模式时，在一个实施例中接收端进行信道估计的实现流程图； 

图18是当发射端采取第一实施例中的导频模式时，在另一个实施例中接收端进行信道估计的实现流程图； 

图19是当发射端采取第二实施例中的导频模式时，接收端进行信道估计的实现流程图； 

图20是当发射端采取第三实施例中的导频模式时，在一个实施例中接收端进行信道估计的实现流程图； 

图21是当发射端采取第三实施例中的导频模式时，在另一个实施例中接收端进行信道估计的实现流程图； 

图22是本发明的频率复用系统的组网示例图； 

图23是在截断径数为160时，Vehicle B信道、30kmph情形下，采用本发明得到的信道估计性能仿真示意图。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

本发明在不同小区的发射端按照完全相同的导频模式发射导频数据，接收 端根据发射端的导频模式分离接收到的导频信号，从中提取出针对各个小区的信道信息用于信道测量或信道估计与均衡等操作。发射端典型的为BS，接收端典型的为MS。 

图5示出了发射端发送OFDM符号的流程，导频数据和数据经过串/并变换和快速傅立叶逆变换(IFFT)，输出导频OFDM符号和数据OFDM符号，对OFDM符号经过并/串转换、添加循环前缀后，按照相应的导频模式将导频OFDM符号和数据OFDM符号在时域上进行复用，经过数模转换等过程将生成的信号发射出去。 

在本发明中，不同小区按照完全相同的导频模式发射导频数据，接收端按照发射端的导频模式分离接收到的导频信号，从中提取出针对各个小区的信道信息，进行相邻小区测量及本小区的信道估计与均衡操作。 

在本发明的第一实施例中，采用导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的规则分布作为导频模式。如图6所示，相邻两个导频OFDM符号之间包括n个数据OFDM符号，其中，导频OFDM符号和数据OFDM符号的长度可以相同，也可以不同。与通常的OFDM符号一样，导频OFDM符号和数据OFDM符号也是由数据部分和循环前缀部分构成，循环前缀部分由数据部分的末端循环生成。 

导频OFDM符号的结构如图7所示。其中，循环前缀部分占用的采样点的个数为N_p，cp，数据部分占用的采样点的个数为N_p，data。 

数据OFDM符号的结构如图8所示。其中，数据OFDM符号的循环前缀部分占用的采样点的个数为N_d，cp，数据部分占用的采样点的个数为N_d.data。 

在本发明的第二实施例中，导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的分布也可以是不规则的。如图9所示，相邻两个导频OFDM符号之间包括的数据OFDM符号不相同，这种导频模式适用于信道变化缓慢的情形。 

在本发明的第三实施例中，采用导频格点的导频模式，适用于本发明的一种情形的导频格点示例图10所示。需要说明的是，当采用导频格点的导频模式 时，上述发射端在发送导频数据时，首先将导频数据和数据按照一定的导频模式进行复用，然后将经过复用后的数据依次经过串/并变换、IFFT、并/串变换、添加循环前缀以及数模变换等过程，将生成的信号发射出去，如图11所示。 

在本发明中，各个小区使用完全相同的导频模式，但在相应的导频时频子载波上发射不同的符号，以下以发射端采用第一实施例中的导频模式为例说明本发明的实现。 

为了便于描述，对发射的OFDM符号按照下述编号规则编号： 

(1)导频OFDM符号按照发射的时间顺序顺次编号，先发射的编号较小； 

(2)相邻导频OFDM符号之间的数据OFDM符号自然编号，从0到n-1顺次编号先发射的编号较小； 

(3)数据OFDM符号的编号适用于上述两个编号的组合编号。 

适合于上述编号规则的一段OFDM符号编号片断如图12所示，图中阴影部分为导频OFDM符号，数字为相应OFDM符号的编号。 

在本发明中，假设共有B个相邻小区，第b个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号为D^b _k，j，满足 

${D^{b^{\′}}}_{k,j}=e^{i\·2\mathrm{\π}({\mathrm{\τ}}_b-{\mathrm{\τ}}_{b^{\′}})\·\mathrm{\Δf}\·j}{D^b}_{k,j}$

D¹ _k，j＝D_k，j

其中，b、b′分别为第b个及第b′个小区的编号，b＜b′，D^b _k，j、D^b′_k，j分别为第b个及第b′个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τ_b、τ_b′分别为与第b个及第b′个小区相关的时延信息，τ₁≤τ_b＜τ_b′，且τ_b′-τ_b大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。同时，进一步假定时延τ_b对应的采样点个数为N_b，时延τ对应的采样点个数为N。 

作为本发明的一个实施例，各个不同小区之间的时延间隔均等，即τ_b+1-τ_b＝τ_b′+1-τ_b′。 

此时，第b个小区发射的第k个导频OFDM符号所承载的频域信号序列为(D^b _k，0，D^b _k，1，…， )。 

当发射端采用第二、三实施例中的导频模式时，各个不同小区在导频子载波上的发射数据之间的关系上述相同，不再赘述。 

如图13所示，与发射端相对应，接收端对从信道接收到的电磁信号进行数据采样，依据已经获取的同步信息，对接收到的采样数据在时域上进行OFDM符号提取、快速傅立叶变换(FFT)、解复用，形成接收到的导频OFDM符号和数据OFDM符号。然后，利用接收到的OFDM符号中的导频符号(一般选择包含导频子载波密集的OFDM符号)和在相应时频位置发射的导频数据提取信道信息，一方面进行信道测量(测量相邻小区的信道质量)，另一方面也可以使用一定的信道估计算法得到时频平面上承载数据的时频点处的信道信息，结合接收到的承载数据的子载波上的信号值进行均衡操作，进一步恢复发射的数据。 

图14示出了小区信道信息的提取过程，首先利用OFDM符号中发射的导频数据和接收的导频信号估计出相应OFDM符号处的频域信道响应，经过串/并转换和IFFT，进一步得到相应OFDM符号处的时域信道信息，然后通过对所获得的相应OFDM符号处的时域信道信息的分析，提取出针对不同小区接收信号的时域信道信息，包括径及其衰耗的信息，进一步得到不同小区接收信号的时域信道响应。 

当发射端采取第一实施例中的导频模式时，接收端提取不同小区接收信号的时域信道响应的过程如图15所示： 

在步骤S1501中，从接收到的时域导频OFDM符号获取导频OFDM符号处的时域信道信息； 

假设某一接收天线的第k个导频OFDM符号的接收的时域信号序列为(S′_k，0，S′_k，1，…， 

)，经过FFT后，得到的频域接收信号序列为(D′_k，0，D′_k，1，…， )，从而第k个导频OFDM符号处的频域信道响应为( )，简记为(C_k，0 ^p，C_k，1 ^p，…， )，如上所述， (D_k，0，D_k，1，…， 

)为第k个导频OFDM符号所承载的频域数据序列。然后，将所得到的频域信道响应(C_k，0 ^p，C_k，1 ^p，…， 

)经过IFFT后得到第k个导频OFDM符号处信道的时域信道信息，简记为(c_k，0 ^p，c_k，1 ^p，…， 

)。 

在步骤S1502中，从导频OFDM符号处的时域信道信息中提取对应不同小区的相应导频OFDM符号处的时域信道响应，例如径的延迟、衰耗等； 

在得到导频OFDM符号处的时域信道响应以后，需要利用这些信息对信道进行分析，以获取针对不同小区的有效的信道信息，减少信道噪声。 

作为本发明的一个实施例，一种简单的时域信道响应的提取方法为简单截断法，适用于在已知无线传输环境的信道延迟范围的情况下。根据系统所支持的时延扩展，假设信道的延迟最多为N个采样点，截断范围略大于信道的最大延迟对应的采样点的个数，例如截断长度为N′，满足N′≥N。从时域信道信息中确定针对某一小区b接收信号的截断范围，对得到的导频OFDM符号处的时域信道信息(c_k，0 ^p，c_k，1 ^p，…， 

)进行截断，获取该截断范围在该时域信道信息中所对应的时域信道值，用0代替该时域信道信息中被截去的时域信道值，得到时域信道序列(0，...，0， 

，…， 

0，…，0)，将该时域信道序列向前循环平移N_b个点，N_b为时延τ_b对应的采样点个数，τ_b为与第b个小区相关的时延信息，得到针对第b个小区的第k个导频OFDM符号处的时域信道响应为( ，…， 0，…，0)，其中0的个数为N_p，data-N′。 

在本发明的另一个实施例中，采用自适应的时域信道响应提取方法，通过分析连续时间的OFDM符号处的时域信道信息确定针对小区b的截断范围，获取该截断范围在时域信道信息中对应的时域信道值，并用0代替所述时域信道信息中未被选中的时域信道值，将所获取的时域信道序列向前循环平移N_b个点，获取针对第b个小区的时域信道响应，具体实现与上述实施例相同，不再赘述。 

也可以对上述自适应方法进行简化，对导频OFDM符号的截断长度不使用固定截断长度，所使用的截断长度N′依赖于对一段连续时间连续接收到的导频 OFDM符号的时域响应(c_k，0 ^p，c_k，1 ^p，…， 

)的分析结论，后续的处理过程如前所述，另外针对不同的小区也可以使用不同的截断长度。 

当发射端采取第二实施例中的导频模式时，接收端提取不同小区接收信号的时域信道响应过程与上述当发射端采取第一实施例中的导频模式时相同，不再赘述。 

当发射端采取第三实施例中的导频模式时，接收端的具体的时域信道响应提取过程为：接收端首先从接收到的频域接收信号中分离出导频所在的子载波的频域接收信号；其次从位于同一OFDM符号的导频子载波上接收到的频域信号获取对应OFDM符号处的时域信道信息；然后从上述得到的对应OFDM符号处的时域信道信息中提取对应不同小区在相应OFDM符号处时域信道响应，例如径的延迟、径的衰耗，具体实现与上述发射端采取第一实施例中的导频模式时类似，不再详述。 

图16示出了信道估计过程的一种实现方案。接收端根据获取的针对某一小区接收信号的时域信道响应，利用一定的时域信道估计算法，例如特定的插值算法进一步估计出针对不同小区的包含数据符号的OFDM符号处的时域信道响应，最后经过FFT和并/串转换，得到针对相应小区的包含数据符号的OFDM符号处的频域信道响应，所得的频域信道响应用于信道均衡等操作。 

图17示出了当发射端采取第一实施例中的导频模式时，在一个实施例中接收端进行信道估计的实现流程： 

在步骤S1701中，利用上述获取的某一小区的相邻导频OFDM符号处的时域信道响应，利用特定的插值方法估计针对该小区的数据OFDM符号处的时域信道响应。 

在获取了针对第b个小区的第k个导频OFDM符号处的时域信道响应为( 

，…， 

0，…，0)(为了书写方便，将其记为(c_k，0 ^p，c_k，1 ^p，…，c_k，N′ ^p，0，…，0))后，进一步就可以估计针对第b个小区的数据OFDM符号处的时域信道响应(c_s，0 ^d，c_s，1 ^d，…，c_s，N′ ^d，0，…，0)，式中s为数据OFDM符号的编号。 

可以利用(…，c_k-1，h ^p，c_k，h ^p，c_k+1，h ^p，c_k+2，h ^p，…)来估计c_(k，j)，h ^d的值，式中j为所述数据OFDM符号在与所述数据OFDM符号相邻的导频OFDM符号之间的自然编号。 

估计c_(k，j)，h ^d的值可以采用2l-1次拉格朗日(Lagrange)插值，典型的估计公式如下： 

$c_{(k,j),h}^d=\underset{m=-l+1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{k+m,h}^p\·\left(\frac{1}{\left(\underset{q=1}{\overset{l-m}{\mathrm{\Π}}}q\right)\·\left(\underset{q=-l+1-m}{\overset{-1}{\mathrm{\Π}}}q\right)}\right)\·\left(\frac{\underset{q=-l+1}{\overset{l}{\mathrm{\Π}}}(\frac{j+1}{n+1}-q)}{(\frac{j+1}{n+1}-m)}\right)$

其中，c_k+m，h ^p表示第个导频OFDM符号处第h个采样点处的时域信道值，c_(k，j)，h ^d表示第(k，j)个数据OFDM符号处第h个采样点处的时域信道值，n表示两个相邻导频OFDM符号之间的数据OFDM符号的个数。 

当采用1次Lagrange插值，即线性插值时，上面的公式可以简化为： 

$c_{(k,j),h}^d=c_{k,h}^p+\frac{j+1}{n+1}\·(c_{k+1,h}^p-c_{k,h}^p).$

其中，c_k，h ^p表示第k个导频OFDM符号处第h个采样点处的时域信道值，c_(k，j)，h ^d表示第(k，j)个数据OFDM符号处第h个采样点处的时域信道值，表示两个相邻导频OFDM符号之间的数据OFDM符号的个数。 

至此，估计得到了(c_s，0 ^d，c_s，1 ^d，…，c_s，N′ ^d)的值，在其后添加N_d，data-N′个0，就得到了针对第b个小区的第s个数据OFDM符号处的时域信道响应(c_s，0 ^d，c_s，1 ^d，…，c_s，N′ ^d，0，…，0)。 

在步骤S1702中，利用上述得到的数据OFDM符号处的时域信道响应得到对应数据OFDM符号处的频域信道响应； 

对得到的第s个数据OFDM符号处的时域信道响应(c_s，0 ^d，c_s，1 ^d，…，c_s，N′ ^d，0，…，0)，进行IFFT，得到第s个数据OFDM符号处信道的频域信道响应(c_s，0 ^d，c_s，1 ^d，…， )。 

在步骤S1703中，将所得数据OFDM符号的频域信道响应进一步用于信道均衡等其他操作。 

在得到了数据OFDM符号处的频域信道响应以后，就可以对接收到的数据OFDM符号进行信道均衡操作，进而进行数据的接收过程。 

图18示出了当发射端采取第一实施例中的导频模式时，在另一个实施例中接收端进行信道估计的实现流程： 

在步骤S1801中，利用上述得到的针对某一小区的导频OFDM符号处的时域信道响应得到对应导频OFDM符号处的频域信道响应； 

在步骤S1802中，根据得到的相邻导频OFDM符号处的频域信道响应，利用特定的插值方法估计数据OFDM符号处的频域信道响应，所采用的插值方法可以是2l-1次Lagrange插值方法，特别，可以使用1次Lagrange插值方法，即线性插值方法； 

在步骤S1803中，将所得的数据OFDM符号的频域信道响应进一步用于信道均衡等其他操作。 

图19示出了当发射端采取第二实施例中的导频模式时，接收端进行信道估计的实现流程： 

在步骤S1901中，利用上述得到的针对某一小区的导频OFDM符号处的时域信道响应，得到对应导频OFDM符号处的频域信道响应； 

在步骤S1902中，利用所得到的导频OFDM符号的频域信道响应，结合一定的修正，例如插值估计等，作为其后的且在下一个导频OFDM符号之前的数据OFDM符号的频域信道响应。当然，也可以直接使用所述导频OFDM符号的频域信道响应作为其后的数据OFDM符号的频域信道响应。 

在步骤S1903中，将所得的数据OFDM符号的频域信道响应进一步用于信道均衡等其他操作。 

图20示出了发射端采取第三实施例中的导频模式时，在一个实施例中接收端进行信道估计的实现流程： 

在步骤S2001中，利用上述得到的针对某一小区的相邻包含导频子载波的OFDM符号处的时域信道响应，利用特定的插值方法估计包含数据的OFDM符 号处的时域信道响应； 

在步骤S2002中，利用上述得到的包含数据子载波的OFDM符号处的时域信道响应得到针对该小区的对应承载数据的子载波处的频域信道响应； 

在步骤S2003中，将所得的频域信道响应进一步用于信道均衡等其他操作。 

图21示出了发射端采取第三实施例中的导频模式时，在另一个实施例中接收端进行信道估计的实现流程： 

在步骤S2101中，利用上述得到的针对某一小区的包含导频子载波的OFDM符号处的时域信道响应得到对应OFDM符号处的频域信道响应； 

在步骤S2102中，利用上述得到的包含导频子载波的OFDM符号处的频域信道响应，利用特定的插值方法估计包含数据子载波的OFDM符号处的频域信道响应，所采用的插值方法可以是2l-1次Lagrange插值方法，特别，可以使用1次Lagrange插值方法，即线性插值方法； 

在步骤S2103中，将所得的频域信道响应进一步用于信道均衡等其他操作。 

在本发明中，发射端(BS)按上述方式发射导频数据可以通过与BS相连的RNC或者网络管理中心来实现。如图22所示，RNC或者网络管理中心中设置有一个导频数据发射控制装置，向RNC或者网络管理中心所属的多个BS发送导频数据发射控制信息，控制多个BS按照完全相同的导频模式发射导频数据，不同BS在导频子载波上发射不同的数据。导频数据发射控制装置向BS发射的导频数据发射控制信息包括上述导频模式信息、不同BS在导频子载波上的发射数据的序列信息以及与多个BS对应的小区的相关时延τ信息。 

相对于现有技术，本发明在信道高延迟情形取得了较好的性能。仿真显示：使用本发明所提供的方法，在截断径数为160时，在Vehicle B信道、30kmph情形，相对于理想信道估计，性能损失小于0.7dB，如图23所示。 

同时，在本发明中，由于不同小区重用导频资源，即各个小区发射使用相同的时频子载波，只是各个小区发射在相应的时频子载波上发射不同的复符号，各个小区之间不同的复符号保证了各个小区的信道估计性能不受影响。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (28)

1.一种正交频分复用系统中导频数据的发射方法，其特征在于，所述方法包括：

不同小区按照完全相同的导频模式发射导频数据，不同小区在导频子载波上的发射数据不同；

其中，所述不同小区在导频子载波上的发射数据之间的关系满足下式：

${D^{b^{\′}}}_{k,j}=e^{i\·2\mathrm{\π}({\mathrm{\τ}}_b-{\mathrm{\τ}}_{b^{\′}})\·\mathrm{\Δf}\·j}{D^b}_{k,j}$

其中，b、b′分别为第b个及第b′个小区的编号，b＜b′，D^b _k，j、D^b′_k，j分别为第b个及第b′个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τ₁、τ_b、τ_b′分别为与第1个，第b个及第b′个小区相关的时延信息，τ₁≤τ_b＜τ_b′，且τ_b′-τ_b大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。

2.如权利要求1所述的导频数据的发射方法，其特征在于，各个不同小区的时延间隔均等。

3.如权利要求1所述的导频数据的发射方法，其特征在于，所述导频模式为导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的规则分布模式、导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的不规则分布模式或者导频格点模式。

4.一种正交频分复用系统中导频数据的接收方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

A.接收不同小区按照完全相同的导频模式发射的导频数据，其中，不同小区在导频子载波上的发射数据不同；

B.根据所述导频模式分离接收到的导频信号，提取出针对不同小区的信道信息；其中

其中，所述不同小区在导频子载波上的发射数据之间的关系满足下式：

${D^{b^{\′}}}_{k,j}=e^{i\·2\mathrm{\π}({\mathrm{\τ}}_b-{\mathrm{\τ}}_{b^{\′}})\·\mathrm{\Δf}\·j}{D^b}_{k,j}$

其中，b、b′分别为第b个及第b′个小区的编号，b＜b′，^b _k，j、D^b′_k，j分别为第b个及第b′个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τ₁、τ_b、τ_b′分别为与第1个，第b个及第b′个小区相关的时延信息，τ₁≤τ_b＜τ_b′，且τ_b′-τ_b大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。

5.根据权利要求4所述的导频数据的接收方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括下述步骤：

B1.根据接收到的时域接收信号获取导频所在子载波上接收到的频域接收信号；

B2.根据位于同一OFDM符号的导频子载波上接收到的频域接收信号，提取不同小区接收信号在所述OFDM符号处的时域信道响应。

6.根据权利要求5所述的导频数据的接收方法，其特征在于，所述步骤B2进一步包括下述步骤：

B21.根据位于同一OFDM符号的导频子载波上接收到的频域接收信号，获取所述OFDM符号处的时域信道信息；

B22.根据所述时域信道信息提取针对不同小区接收信号的时域信道响应。

7.根据权利要求6所述的导频数据的接收方法，其特征在于，所述步骤B21进一步包括下述步骤：

B211.根据所述频域接收信号，以及发射端发射的相应OFDM符号中导频子载波上的频域数据，获取相应OFDM符号上对应导频子载波处的频域信道响应；

B212.根据所述频域信道响应得到相应OFDM符号处导频子载波的时域信道信息。

8.根据权利要求6所述的导频数据的接收方法，其特征在于，所述步骤B22进一步包括下述步骤：

B221a.从所述时域信道信息中确定针对第b个小区接收信号的截断范围；

B222a.获取所述截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，用0代替所述时域信道信息中被截去的时域信道值，获取时域信道值序列；

B223a.将所述时域信道值序列向前循环平移N_b个点，获取针对第b个小区的时域信道响应，其中N_b为时延τ_b对应的采样点个数，τ_b为与第b个小区相关的时延信息。

9.根据权利要求6所述的导频数据的接收方法，其特征在于，所述步骤B22进一步包括下述步骤：

B221b.通过连续时间的OFDM符号处的时域信道信息，确定针对第b个小区接收信号的截断范围；

B222b.获取所述截断范围在所述时域信道信息中对应的时域信道值，并用0代替所述时域信道信息中未被选中的时域信道值，获取时域信道值序列；

B223b.将所述时域信道值序列向前循环平移N_b个点，获取针对第b个小区的时域信道响应，其中N_b为时延τ_b对应的采样点个数，τ_b为与第b个小区相关的时延信息。

10.根据权利要求4所述的导频数据的接收方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

C.根据所述针对不同小区的信道信息，对相应小区进行信道估计或相邻小区测量；

所述步骤C进一步包括下述步骤：

C11.通过对针对某小区的包含导频子载波的OFDM符号处的时域信道响应进行插值估计，得到与所述包含导频子载波的OFDM符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的时域信道响应；

C12.对所述包含数据的OFDM符号处的时域信道响应进行傅立叶逆变换，得到相应的频域信道响应。

11.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

C.根据所述针对不同小区的信道信息，对相应小区进行信道估计或相邻小区测量；

所述步骤C进一步包括下述步骤：

C21.通过针对某小区的包含导频子载波的OFDM符号处的时域信道响应得到相应的频域信道响应；

C22.根据所述包含导频子载波的OFDM符号处的频域信道响应，估计出与所述包含导频子载波的OFDM符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域信道响应。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述步骤C22中，直接将所述包含导频子载波的OFDM符号处的频域信道响应作为与所述OFDM符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域信道响应。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述步骤C22中，对所述包含导频子载波的OFDM符号处的频域信道响应进行修正，并将修正后的频域信道响应作为与所述OFDM符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域信道响应。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述步骤C22中，对包含导频子载波的OFDM符号处的频域信道响应进行插值估计，获取与所述OFDM符号相邻、且包含数据的OFDM符号处的频域信道响应。

15.根据权利要求10或14所述的方法，其特征在于，所述插值估计采用1次拉格朗日插值算法。

16.一种导频数据发射控制装置，其特征在于，所述装置包括用于与多个基站相连的单元，和用于向所述多个基站发送导频数据发射控制信息的单元，控制所述多个基站按照完全相同的导频模式发射导频数据，不同基站在导频子载波上发射不同的数据；

其中，所述不同基站在导频子载波上的发射数据之间的关系满足下式：

${D^{b^{\′}}}_{k,j}=e^{i\·2\mathrm{\π}({\mathrm{\τ}}_b-{\mathrm{\τ}}_{b^{\′}})\·\mathrm{\Δf}\·j}{D^b}_{k,j}$

其中，b、b′分别为第b个及第b′个小区的编号，b＜b′，D^b _k，j、D^b′_k，j分别为第b个及第b′个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τ₁、τ_b、τ_b′分别为与第1个，第b个及第b′个小区相关的时延信息，τ₁≤τ_b＜τ_b′，且τ_b′-τ_b大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。

17.如权利要求16所述的导频数据发射控制装置，其特征在于，所述导频数据发射控制信息包括导频模式信息、不同基站在导频子载波上的发射数据的序列信息以及与所述多个基站对应的小区的相关时延信息。

18.如权利要求17所述的导频数据发射控制装置，其特征在于，各个不同小区的时延间隔均等。

19.如权利要求16或17所述的导频数据发射控制装置，其特征在于，所述导频模式为导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的规则分布模式、导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的不规则分布模式或者导频格点模式。

20.如权利要求16所述的导频数据发射控制装置，其特征在于，所述装置设置于与所述多个基站相连的无线网络控制器或者网络管理中心。

21.一种无线网络控制器，与多个基站相连，其特征在于，所述无线网络控制器包括：

导频数据发射控制装置，用于向所述多个基站发送导频数据发射控制信息，控制所述多个基站按照完全相同的导频模式发射导频数据，不同基站在导频子载波上发射不同的数据；其中，所述不同基站在导频子载波上的发射数据之间的关系满足下式：

${D^{b^{\′}}}_{k,j}=e^{i\·2\mathrm{\π}({\mathrm{\τ}}_b-{\mathrm{\τ}}_{b^{\′}})\·\mathrm{\Δf}\·j}{D^b}_{k,j}$

其中，b、b′分别为第b个及第b′个小区的编号，b＜b′，D^b _k，j、D^b′_k，j分别为第b个及第b′个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τ₁、τ_b、τ_b′分别为与第1个，第b个及第b′个小区相关的时延信息，τ₁≤τ_b＜τ_b′，且τ_b′-τ_b大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。

22.如权利要求21所述的无线网络控制器，其特征在于，所述导频数据发射控制信息包括导频模式信息、不同基站在导频子载波上的发射数据的序列信息以及与所述多个基站对应的小区的相关时延信息。

23.如权利要求22所述的无线网络控制器，其特征在于，各个不同小区的时延间隔均等。

24.如权利要求21或22所述的无线网络控制器，其特征在于，所述导频模式为导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的规则分布模式、导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的不规则分布模式或者导频格点模式。

25.一种移动通信系统，包括无线网络控制器，以及与所述无线网络控制器相连的多个基站，其特征在于，所述无线网络控制器包括：

导频数据发射控制装置，用于向所述多个基站发送导频数据发射控制信息，控制所述多个基站按照完全相同的导频模式发射导频数据，不同基站在导频子载波上发射不同的数据；其中

所述不同基站在导频子载波上的发射数据之间的关系满足下式：

${D^{b^{\′}}}_{k,j}=e^{i\·2\mathrm{\π}({\mathrm{\τ}}_b-{\mathrm{\τ}}_{b^{\′}})\·\mathrm{\Δf}\·j}{D^b}_{k,j}$

其中，b、b′分别为第b个及第b′个小区的编号，b＜b′，D^b _k，j、D^b′_k，j分别为第b个及第b′个小区发射的第k个导频OFDM符号的第j个子载波所承载的频域信号，τ₁、τ_b、τ_b′分别为与第1个，第b个及第b′个小区相关的时延信息，τ₁≤τ_b＜τ_b′，且τ_b′-τ_b大于信道的时延τ，Δf为子载波之间的最小频率间隔。

26.如权利要求25所述的移动通信系统，其特征在于，所述导频数据发射控制信息包括导频模式信息、不同基站在导频子载波上的发射数据的序列信息以及与所述多个基站对应的小区的相关时延信息。

27.如权利要求26所述的移动通信系统，其特征在于，各个不同小区的时延间隔均等。

28.如权利要求25或26所述的移动通信系统，其特征在于，所述导频模式为导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的规则分布模式、导频OFDM符号与数据OFDM符号在时间域上的不规则分布模式或者导频格点模式。

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