WO2009143779A1

WO2009143779A1 - 一种下行传输的方法、系统、基站及用户设备

Info

Publication number: WO2009143779A1
Application number: PCT/CN2009/072026
Authority: WO
Inventors: 于洋; 孙韶辉; 王映民
Original assignee: 大唐移动通信设备有限公司
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2009-12-03
Also published as: CN101594661A

Description

一种下行传输的方法、系统、基站及用户设备

技术领域

本发明涉及宽带无线通信领域，尤其涉及一种下行传输的方法、系统、基站及用户设备。发明背景宽带无线通信将成为今后移动通信的主要发展方向。在国际电联

( ITU ) 的国际高级移动通信（ IMT- Advanced ) 系统中，最大无线通信的带宽可达 100MHz。通过宽带无线通信，用户可以享受高速的数据下载，网上购物，移动视频聊天，手机电视等众多的无线移动服务。其最大的传输速率可达 lGbps, 设计目标为满足用户对于无线移动通信的极大需求。

IMT-Advanced 系统采用相干解调方式，利用导频符号进行信道估计。导频符号占用时频资源中发射端和接收端已知的信号，从而方便准确地获得信道状态信息。导频开销与信道状态有关，信道状态决定了导频开销。导频占用时频资源太少会导致信道估计不准，导频占用时频资源太多则会导致资源浪费，降低系统频谱利用率。

目前，长期演进系统（LTE )给出了导频结构，该导频结构没有考虑不同应用场景（即信道状态），而是仅按照典型城市场景（TU )环境能够支持的最高性能指标进行设计。如图 1 ~图 1C所示，图 1A至图 1C分别为现有技术单天线、 2天线和 4天线的导频结构示意图。由图 1A 可见，单天线时导频符号的开销为整个下行资源的 5%; 由图 1B可见， 2天线时导频符号的开销为整个下行资源的 10%; 由图 1C可见， 4天线时导频符号的开销为整个下行资源的 15%。

可见，上述 LTE提出的导频结构仅是针对 TU信道设计的，仅在 TU 信道中能够获得较好的性能和导频开销的折中，但是，这样的导频结构应用于其它场景时就会带来系统性能下降或浪费导频开销的问题。比如在山区，其基本特点是多径时延较长、移动速度受限，由于多径时延较长时频率选择性较为显著，需要导频符号在频域上的密度增加，此时仍使用与 TU信道环境匹配的导频结构就会导致系统性能下降；又如在热点地区，其基本特点是多径时延较短，移动速度很低，频率选择性和时间选择性都会明显下降，可以大大降低导频符号在频域上的密度而不会影响到系统性能，此时仍使用与 TU信道环境匹配的导频结构就会浪费导频开销。发明内容

本发明实施例提出一种下行传输方法，该方法能够在保证系统性能的前提下减少导频开销，提高系统资源利用率。

本发明实施例提出一种下行传输系统、基站及用户设备，能够在保证系统性能的前提下减少导频开销，提高系统资源利用率。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种下行传输的方法，其特征在于，所述方法包括：

基站根据所在场景确定场景优化的导频结构参数，通过广播信道将确定出的场景优化的导频结构参数的指示信息通知用户设备；基站在除广播信道以外的下行信道按照所述场景优化的导频结构参数进行信号发射；

用户设备获取所述场景优化的导频结构参数，根据所述场景优化的导频结构参数对除广播信道以外的下行信道进行信道估计。一种下行传输的系统，包括：

基站，用于根据所在场景确定场景优化的导频结构参数，通过广播信道将确定出的场景优化的导频结构参数的指示信息通知用户设备；还用于在除广播信道以外的下行信道按照所述场景优化的导频结构参数进行信号发射；

用户设备，用于获取所述场景优化的导频结构参数，根据所述场景优化的导频结构参数对除广播信道以外的下行信道进行信道估计。

一种基站，包括：

确定模块，用于根据基站所在场景确定场景优化的导频结构参数；通知模块，用于通过广播信道将确定出的场景优化的导频结构参数的指示信息通知用户设备；

发射模块，用于在除广播信道以外的下行信道按照所述场景优化的导频结构参数进行信号发射。

一种用户设备，包括：

获取模块，用于获取基站所确定的场景优化的导频结构参数；信道估计模块，用于根据场景优化的导频结构参数对除广播信道以外的下行信道进行信道估计。

可见，本发明提出的方法、系统、基站及用户设备，针对不同场景选择相应的场景优化的导频结构参数，将选择的场景优化的导频结构参数通过广播信道通知用户设备，在除广播信道以外的下行信道按照场景优化的导频结构参数进行信号发射，用户设备就可以根据场景优化的导频结构参数对除广播信道以外的下行信道进行信道估计。由于场景优化的导频结构参数是针对不同场景设计的，因而能够在保证系统性能的前提下减少导频开销，提高系统资源利用率。附图简要说明

图 1A为现有技术单天线的导频结构示意图；

图 1B现有技术 2天线的导频结构示意图；

图 1C现有技术 4天线的导频结构示意图；

图 2为本发明实施例高速移动环境场景的单天线导频结构示意图；图 3A为本发明实施例典型城市场景的单天线导频结构示意图；图 3B为本发明实施例典型城市场景的 2天线导频结构示意图；图 3C为本发明实施例典型城市场景的 4天线导频结构示意图；图 4A为本发明实施例郊区乡村场景的单天线导频结构示意图；图 4B为本发明实施例郊区乡村场景的 2天线导频结构示意图；图 4C为本发明实施例郊区乡村场景的 4天线导频结构示意图；图 5A为本发明实施例山区恶劣城区场景的单天线导频结构示意图；图 5B为本发明实施例山区恶劣城区场景的 2天线导频结构示意图；图 5C为本发明实施例山区恶劣城区场景的 4天线导频结构示意图；图 6A为本发明实施例热点地区场景的单天线导频结构示意图；图 6B为本发明实施例热点地区场景的 2天线导频结构示意图；图 6C为本发明实施例热点地区场景的 4天线导频结构示意图；图 7为本发明实施例下行传输方法的流程图。实施本发明的方式

为了针对不同场景进行下行传输，首先需要考虑与场景相关的导频结构方案，在不同场景下使用不同的导频结构。

导频结构参数包括：频域间隔和时域间隔。计频域间隔为时域间隔为根据采样定理，和应满足如下关系式：

其中皿为最大多径时延，为最大多普勒扩展，与场景中的最高移动速度成正比。 ^和 A分别为频域过采样因子和时域过采样因子，一般地，和 A约取 2时可以获得性能和导频开销较好的折中。

考虑五种典型场景：高速移动环境（如高速铁路 /磁悬浮列车）、典型城市、郊区乡村、山区恶劣城区、热点地区。按照上述关系式计算不同场景所需的导频结构参数。参见表 1 , 表 1为五种典型场景的特点以及因其特点所需的导频结构参数。

表 1

以高速移动环境为例，其特点是多径时延较小，一般小于 1.3 ^ ; 最高速度较大，大于 350Km/h, 为了满足高速移动环境中系统信道估计的性能，其导频结构参数需满足一定的要求，具体为：导频频域间隔最大为 450 KHz, 导频时域间隔最大为 450^。

为了 LTE的系统参数设置的方便以及保持系统性能的稳健性，对上述表 1中满足系统要求的导频频域间隔和导频时域间隔进行调整，确定每种场景的导频结构参数，具体如表 2。表 2中，不同场景的导频频域间隔及导频时域间隔一般成倍数关系，并且满足表 1中不同场景所需导频结构参数的要求。

表 2

综合表 1和表 2的内容可以看出，当应用场景中的多径时延越大时，确定出的频域间隔越小，即导频符号在频域上的密度越大，例如，在五种典型场景中，山区恶劣城区的多径时延最大（ 10~20 s ), 确定出的频域间隔最小（45KHz ), 即导频符号在频域上的密度最大；当应用场景中的最高移动速度越大时，确定出的时域间隔越小，即导频符号在时域上的密度越大，例如，在五种典型场景中，高速移动环境的最高移动速度最大（ > 350Km/h ), 确定出的时域间隔最小或 213 ^ ), 即导频符号在时域上的密度最大。总之，场景的应用环境越恶劣，确定出导频符号的密度越大。

以下针对上述五种典型场景分别描述：

(一）高速移动环境，比如高速铁路，磁悬浮，高速公路，具有直射径， 70%的接收信号能量由直射径获得，因此在该场景中，信道的相关性很强，多进多出（MIMO ) 多流传输的性能不好，使用单天线发射即可，或者使用波束赋形方法。参见图 2, 图 2为本发明实施例高速移动环境场景的单天线导频结构示意图。由图 2可见，导频频域间隔为 360KHz,导频时域间隔为 142^ (即 2个 OFDM符号的间隔长度）或 213 ^ (即 3个 OFDM的符号的间隔长度）。这种情况下单天线导频开销为 1.8%。

(二）典型城市场景，由于高楼林立，接收信号能量一般由反射径获得，时域扩展比较大，移动速度受限，一般不会超过 120Km/h, 因此在该场景中，可以使用 MIMO, 进行多流传输，提高系统容量，因此使用多天线发射。

参见图 3A至图 3C, 图 3A至图 3C分别为本发明实施例典型城市场景的单天线、2天线和 4天线导频结构示意图。由图 3A至图 3C可见，导频频域间隔为 90KHz, 导频时域间隔为 0.5ms。其中， 2天线的情况是主要考虑的情况，在一般的城市环境中，不能确保可以支持 4个流。单天线导频开销为 2.4%, 2天线导频开销为 4.8%。

(三）郊区乡村，无线信号一般会经过树木和低矮房屋的折射或反射，能量一般由反射径获得，由于高楼较少，时域扩展比较小，移动速度受限，一般不会超过 120Km/h, 因此在该场景中，可以使用 MIMO, 进行多流传输，提高系统容量，因此使用多天线发射。

参见图 4A至图 4C, 图 4A至图 4C分别为本发明实施例郊区乡村场景的单天线、2天线和 4天线导频结构示意图。由图 4 A至图 4C可见，导频频域间隔为 180KHz, 导频时域间隔为 0.5ms。其中， 2天线的情况是主要考虑的情况，在一般的乡村环境中，不能确保可以支持 4个流。单天线导频开销为 1.2%, 2天线导频开销为 2.4%。

(四）山区恶劣城区，无线信号一般会经过远山或者远处高楼的反射，时域扩展大，移动速度受限，一般不会超过 120Km/h, 因此在该场景中， OFDM符号应使用长 CP可以避免符号间干扰，可以使用发射分集或者 MIMO进行多流传输，提高系统容量，因此使用多天线发射。参见图 5A至图 5C, 图 5A至图 5C分别为本发明实施例山区恶劣城区场景的单天线、 2天线和 4天线导频结构示意图。由图 5A至图 5C 可见，导频频域间隔为 45KHz, 导频时域间隔为 0.5ms。其中， 2天线的配置是主要考虑的情况。单天线导频开销为 6.67% , 2 天线开销为 13.3%。

(五）热点地带，终端一般处于静止状态，或者是游牧状态，用户处于富反射体环境中，无线信号一般会经过周围物体反射，信道相关性较小，可以使用 MIMO进行多流传输，提高系统容量，因此使用多天线发射；覆盖面积小，时延扩展小，移动速度受限，一般不会超过 5Km/h。因此在该场景中， OFDM符号可以使用更短的 CP长度可以提高频谱利用率。

参见图 6A至图 6C, 图 6A至图 6C分别为本发明实施例热点地区场景的单天线、2天线和 4天线导频结构示意图。由图 6A至图 6C可见，导频频域间隔为 360KHz, 导频时域间隔为 lms。其中， 4天线配置是主要考虑的情况，在热点地带具有富反射体，能够提供较多的空间径，在该配置下可以获得峰值速率。单天线导频开销为 0.3%, 2天线为 0.6%, 4天线为 1.2%。

基站根据自身所在场景，可以选择相应的场景优化的导频结构参数，并按照场景优化的导频结构参数进行信号发射。这里，基站选择场景优化的导频结构参数可以由人工进行选择，也可以由基站自行选择。

由于用户设备在接收到信号后，需要知道导频结构参数，也就是知道导频符号所在位置，才能够正确进行解调，因此，基站必须将选择的场景优化的导频结构参数通知用户设备。以下介绍通知的方式。在此之前，有必要首先对下行信道作筒单介绍：下行信道可以分为广播信道、下行控制信道和下行共享信道，其中，广播信道将系统的基本信息发送给本小区内的所有用户设备，包含了用户设备接入小区、进行小区选择和重选过程中最重要的系统信息。因此，基站可以通过广播信道将场景优化的导频结构参数通知用户设备。

另外，由于用户设备在接收广播之前并不知道基站选择的场景优化的导频结构参数，因此，为了保证广播信道接收的可靠性，广播信道的导频结构需要具有统一的结构，比如，采用现有技术中 LTE规定的导频结构，这样所有的用户设备就能够根据统一的导频结构进行广播信道的接收，从而获取基站选择的场景优化的导频结构参数等信息。基站在除广播信道以外的下行信道上，如下行控制信道和下行共享信道上，可以采用场景优化的导频结构参数进行信号发射，用户设备获取场景优化的导频结构参数后，根据该参数对广播信道以外的下行信道进行信道估计。

综上，总结本发明实施例提出一种下行传输的方法，参见图 7, 图 7 为本发明实施例下行传输方法的流程图，该方法包括：

步骤 701: 基站根据所在场景确定场景优化的导频结构参数，通过广播信道将确定出的场景优化的导频结构参数的指示信息通知用户设备；基站在除广播信道以外的下行信道按照所述场景优化的导频结构参数进行信号发射；

步骤 702: 用户设备获取所述场景优化的导频结构参数，根据所述场景优化的导频结构参数对除广播信道以外的下行信道进行信道估计。

上述方法中，基站可以将基站所在场景的编号发送给用户设备，用户设备根据预先保存的场景编号和场景优化的导频结构参数的对应关系，获取场景优化的导频结构参数。具体包括：

步骤 701中，基站通过广播信道将确定出的场景优化的导频结构参数的指示信息通知用户设备的步骤可以包括：将基站所在场景的编号发送给所在小区内的用户设备；

步骤 702中，用户设备获取场景优化的导频结构参数的步骤可以包括：用户设备对广播信道进行信道估计，获取所述基站所在场景的编号；根据预先保存的场景编号与场景优化的导频结构参数的对应关系，获取场景优化的导频结构参数。

另外，上述方法之前可以进一步包括：基站确定典型场景，所述典型场景为：高速移动环境场景、典型城市场景、郊区乡村场景、山区恶劣城区场景和热点地区场景；确定每个场景的最大多径时延和在场景中的最高移动速度，根据满足系统要求的导频频域间隔与最大多径时延的关系、以及满足系统要求的导频时域间隔与最高移动速度的关系，计算每个场景中满足系统要求的导频频域间隔和导频时域间隔；按照系统参数设置方便的原则，调整每个场景中满足系统要求的导频频域间隔和导频时域间隔，确定每个场景的导频频域间隔和导频时域间隔。

确定场景优化的导频结构参数的步骤具体可以包括：

当基站所在场景为高速移动环境场景时，确定导频频域间隔为 360KHz, 导频时域间隔为 2个 OFDM符号的间隔（即 142^ )或 3个 OFDM符号的间隔（即 213 ^ );

当基站所在场景为典型城市场景时，确定导频频域间隔为 90KHz, 导频时域间隔为 0.5ms;

当基站所在场景为郊区乡村场景时，确定导频频域间隔为 180KHz, 导频时域间隔为 0.5ms;

当基站所在场景为山区恶劣城区场景时，确定导频频域间隔为 45KHz, 导频时域间隔为 0.5ms;

当基站所在场景为热点地区场景时，确定导频频域间隔为 360KHz, 导频时域间隔为 lms。

本发明实施例还提出一种下行传输的系统，包括：

基站，用于根据所在场景确定场景优化的导频结构参数，通过广播信道将确定出的场景优化的导频结构参数的指示信息通知用户设备；还用于在除广播信道以外的下线信道按照所述场景优化的导频结构参数进行信号发射；

本发明实施例还提出一种基站，包括：

发射模块，用于在除广播信道以外的下线信道按照所述场景优化的导频结构参数进行信号发射。

上述基站中，通知模块可以用于，将基站所在场景的编号发送给基站所在小区内的用户设备。

上述基站中，选择模块具体可以包括：

计算子模块，用于确定典型场景，所述典型场景为：高速移动环境场景、典型城市场景、郊区乡村场景、山区恶劣城区场景或热点地区场景；确定每个场景的最大多径时延和在场景中的最高移动速度，根据满足系统要求的导频频域间隔与最大多径时延的关系、以及满足系统要求的导频时域间隔与最高移动速度的关系，计算每个场景中满足系统要求的导频频域间隔和导频时域间隔；

调整子模块，用于按照系统参数设置方便的原则，调整上述每个场景中满足系统要求的导频频域间隔和导频时域间隔，确定每个场景的导频频域间隔和导频时域间隔。

上述基站中，确定模块具体可以用于：

当基站所在场景为高速移动环境场景时，确定导频频域间隔为

360KHz, 导频时域间隔为 2个 OFDM符号的间隔（即 142^ )或 3个 OFDM符号的间隔（即 213 ^ );

当基站所在场景为热点地区场景时，选择导频频域间隔为 360KHz, 导频时域间隔为 lms。

本发明实施例还提出一种用户设备，包括：获取模块，用于获取基站所确定的场景优化的导频结构参数；

信道估计模块，用于根据场景优化的导频结构参数对除广播信道以外的下行信道进行信道估计。

上述用户设备中的获取模块具体可以用于：对广播信道进行信道估计，获取基站所在场景的编号；根据预先保存的场景编号与场景优化的导频结构参数的对应关系，获取基站所确定的场景优化的导频结构参数。

综上可见，本发明提出的方法和系统，针对不同场景设计不同的场景优化导频结构参数，基站根据所在场景选择相应的场景优化的导频结构参数，并将该参数通过广播信道通知用户设备，在除广播信道以外的下行信道按照选择的场景优化的导频结构参数进行信号发射；用户设备接收到场景优化的导频结构参数后，调整信道估计方法，根据场景优化的导频结构参数对除广播信道以外的下行信道进行信道估计。本发明中场景优化导频结构参数是针对不同场景设计的，在保证信道估计质量的前提下，能够减少导频开销，提高系统的频谱利用率。

Claims

权利要求书

1、一种下行传输的方法，其特征在于，所述方法包括：

用户设备获取所述场景优化的导频结构参数，根据所述场景优化的导频结构参数对除广播信道以外的下行信道进行信道估计。

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述基站通过广播信道将确定出的场景优化的导频结构参数的指示信息通知用户设备的步骤包括：将基站所在场景的编号发送给所在小区内的用户设备；

所述用户设备获取场景优化的导频结构参数的步骤包括：用户设备对广播信道进行信道估计，获取所述基站所在场景的编号；根据预先保存的场景编号与场景优化的导频结构参数的对应关系，获取场景优化的导频结构参数。

3、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述方法之前进一步包括：

基站确定典型场景，所述典型场景为：高速移动环境场景、典型城市场景、郊区乡村场景、山区恶劣城区场景或热点地区场景；确定每个场景的最大多径时延和在场景中的最高移动速度，根据满足系统要求的导频频域间隔与最大多径时延的关系、以及满足系统要求的导频时域间隔与最高移动速度的关系，计算每个场景中满足系统要求的导频频域间隔和导频时域间隔；按照系统参数设置方便的原则，调整每个场景中满足系统要求的导频频域间隔和导频时域间隔，确定每个场景的导频频域间隔和导频时域间隔。

4、根据权利要求 1或 3所述的方法，其特征在于，所述基站根据所在场景确定场景优化的导频结构参数的步骤包括：

当基站所在场景为高速移动环境场景时，确定导频频域间隔为 360 千赫兹，导频时域间隔为 2个 OFDM符号的间隔或 3个 OFDM符号的间隔；

当基站所在场景为典型城市场景时，确定导频频域间隔为 90 千赫兹，导频时域间隔为 0.5毫秒；

当基站所在场景为郊区乡村场景时，确定导频频域间隔为 180千赫兹，导频时域间隔为 0.5毫秒；

当基站所在场景为山区恶劣城区场景时，确定导频频域间隔为 45 千赫兹，导频时域间隔为 0.5毫秒；

当基站所在场景为热点地区场景时，确定导频频域间隔为 360千赫兹，导频时域间隔为 1毫秒。

5、一种下行传输的系统，其特征在于，所述系统包括：

6、一种基站，其特征在于，所述基站包括：

确定模块，用于根据基站所在场景确定场景优化的导频结构参数；通知模块，用于通过广播信道将确定出的场景优化的导频结构参数的指示信息通知用户设备；发射模块，用于在除广播信道以外的下行信道按照所述场景优化的导频结构参数进行信号发射。

7、根据权利要求 6所述的基站，其特征在于，所述通知模块，用于将基站所在场景的编号发送给基站所在小区内的用户设备。

8、根据权利要求 6所述的基站，其特征在于，所述确定模块包括：计算子模块，用于确定典型场景，所述典型场景为：高速移动环境场景、典型城市场景、郊区乡村场景、山区恶劣城区场景或热点地区场景；确定每个场景的最大多径时延和在场景中的最高移动速度，根据满足系统要求的导频频域间隔与最大多径时延的关系、以及满足系统要求的导频时域间隔与最高移动速度的关系，计算每个场景中满足系统要求的导频频域间隔和导频时域间隔；

9、根据权利要求 6或 8所述的基站，其特征在于，所述确定模块用于，

当基站所在场景为山区恶劣城区场景时，确定导频频域间隔为 45 千赫兹，导频时域间隔为 0.5毫秒；当基站所在场景为热点地区场景时，确定导频频域间隔为 360千赫兹，导频时域间隔为 1毫秒。

10、一种用户设备，其特征在于，所述用户设备包括：

11、根据权利要求 10所述的用户设备，其特征在于，所述获取模块，用于对广播信道进行信道估计，获取基站所在场景的编号；根据预先保存的场景编号与场景优化的导频结构参数的对应关系，获取基站所确定的场景优化的导频结构参数。