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CN101170346B - 导频信号发送方法和移动通信系统 - Google Patents

导频信号发送方法和移动通信系统 Download PDF

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CN101170346B CN2007101022402A CN200710102240A CN101170346B CN 101170346 B CN101170346 B CN 101170346B CN 2007101022402 A CN2007101022402 A CN 2007101022402A CN 200710102240 A CN200710102240 A CN 200710102240A CN 101170346 B CN101170346 B CN 101170346B
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Abstract

本发明提供了导频信号发送方法和移动通信系统。公开了一种基于DFT-spread-OFDM在移动通信系统中发送用于信道补偿的导频信号的方法。在所公开的方法中，将第一导频信号和第二导频信号与用户的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽；当无线发送时，将该时分复用信号与其他用户的时分复用信号一起进行频分复用；以及为第一导频信号分配比数据信号的带宽大的带宽，并且为第二导频信号分配比数据信号的带宽小的带宽。

Description

导频信号发送方法和移动通信系统
技术领域
本发明总体上涉及导频信号发送方法和移动通信系统，更具体地涉及一种导频信号发送方法和移动通信系统，其中，将用于信道补偿的导频信号与用户的数据信号(该数据信号分配有一定带宽并根据离散傅立叶变换扩频的正交频分复用(DFT-spread-OFDM)进行无线发送)一起时分复用为时分复用信号，将该时分复用信号与其他用户的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号，并发送该频分复用信号。
背景技术
在有关于增强型下一代移动通信系统的Evolved UTRA(W-CDMA的增强系统)标准的上行链路中，正在讨论使用DFT-spread-OFDM(正交频分复用)作为无线访问技术。在DFT-spread-OFDM中，为用户的数据信号分配一定的频率带宽(资源单位)，并将该用户的数据信号与其他用户的数据信号一起进行频分复用。DFT-spread-OFDM采用单载波发送方法，而不是例如在OFDM中采用的多载波发送方法，并且因此提供较低的峰值对平均值功率比(PAPR)。此外，DFT-spread-OFDM采用频域信号处理，因此使得可以在频域中灵活地布置单载波信号的分量。
图11A和11B是示出了频域中的示例性信号映射的图。在图11A和11B中，资源块(RB)表示在系统的整个频率带宽内可分配给移动站的频率带宽的最小单位。在图11A所示的局部映射中，将相邻子载波(SC)组合成一个RB。在图11B所示的分布映射中，将彼此分离的SC组合成一个RB。在任一种情况下，移动站使用不同的RB，因此可以有效避免小区内的多用户干扰；换句话说，频率使用效率高。
在Evolved UTRA标准中，正考虑针对导频信号使用Zadoff-Chu序列(下文中称为ZC序列)，即，一种等幅零自相关(CAZAC)序列的变型。当序列长度N是奇数时，ZC序列由以下公式(1)表示：
c k ( n ) = exp [ - j 2 πk N ( qn + n n + 1 2 ) ( n = 0 , . . . , N - 1 ) - - - ( 1 )
当序列长度N是偶数时，ZC序列由以下公式(2)表示：
c k ( n ) = exp [ - j 2 πk N ( qn + n 2 2 ) ] ( n = 0 , . . . , N - 1 ) - - - ( 2 )
在以上公式中，q表示整数，k表示序列号。
当设计导频信号时，首先必须考虑多小区干扰。在多小区环境中，不是用对于各小区唯一的扰频码乘以ZC序列，而是产生一组低互相关的ZC序列，并将其分配给各小区的导频信号。在此情况下，为了使该组ZC序列的序列数k最大，并由此使将ZC序列分配给各小区的灵活性最大化，序列长度N必须是质数。其次，为了获得对分配给数据信号的频带的信道估计值，优选地为导频信号分配与数据信号的带宽相同的带宽。
ZC序列是CAZAC序列的变型，因此除了当其相位差是0的时候，ZC序列在时域和频域中等幅，并且零自相关。因此，将ZC序列用作导频信号使得可以将发送信号的PAPR保持得非常低。此外，将ZC序列用作导频信号使得接收端可以显著减少子载波之间的频域中的信道估计值的SNR波动。
当将ZC序列用作导频信号时，如果像数据信号的情况一样用对于各小区唯一的扰频码乘以导频信号，则失去了ZC序列的作为CAZAC序列的变型所特有的性质。因此，当将ZC序列用作蜂窝系统中用于上行链路发送的导频信号时，不是用对于各小区唯一的扰频码乘以ZC序列，而是优选地通过改变序列号k产生低互相关的多个ZC序列，并将所产生的ZC序列分配给各小区。
为了提高将ZC序列分配给各小区的灵活性(重复的数量)，优选的是能够有效产生低互相关的ZC序列。已知当序列长度N是质数时，可以产生N-1个低互相关的ZC序列。为此，提出了将具有质数序列长度N的ZC序列用作蜂窝系统中用于上行链路发送的导频信号。
图12是示出了时域和频域中导频信号和数据信号的示例性映射的图，并且用来描述常规技术中的问题。在图12中，为了简要，假定导频信号和数据信号的子载波的间隔相同。对数据信号区域和导频信号区域进行时分复用，并且在一个数据信号区域之前以及之后设置一个导频信号区域。根据RB分配信息，将RB1和RB2分配给移动站A的数据信号区域，并将与该数据信号区域的频带相同的频带分配给导频信号区域。
[非专利文献1]“Multiplexing Method for Orthogonal Reference Signalsfor E-UTRA Uplink”，Agenda Item：11.2.1，R1-061193，3GPP TSG-RANWG1会议第45号，上海，中国，2006年5月8-12日。
然而，即使数据信号的子载波数是RB中的子载波数的整数倍，导频信号的子载波数(ZC序列的序列长度N)也必须如上所述地为质数。因此，数据信号和导频信号使用的频率带宽基本上是不同的。此外，必须防止使用相邻RB的移动站的导频信号之间的干扰。
解决以上问题的一种方式是将导频信号的子载波数(ZC序列的序列长度)设置为数据信号的带宽内的最大质数。在图12中，为每个导频信号分配13个子载波，其中13是数据信号的频率带宽16(这里省略了带宽的单位)内的最大质数。然而，在此情况下，导频信号没有覆盖与数据信号的两端相对应的频带。因此，必须对数据信号的最右一个子载波和最左两个子载波的信道估计值进行外插。
存在两个影响基站接收单元处的信道估计精度的主要因素。第一个因素是接收信号中包含的热噪声分量和干扰信号分量。第二个因素是由时间和频率内插/外插单元进行的内插/外插的精度。信道失真在时间方向上与移动站的行进速度成比例地变大并且在频率方向上与延迟扩展(delay spread)成比例地变大。当信道失真低时，可以精确到一定程度地进行内插/外插。然而，由于信道失真以非常复杂的方式出现，因此当信道失真高时，难以精确地进行内插/外插。此外，通常，在城区中，信道失真在频率方向上比在时间方向上更大并且更复杂，外插方法提供的结果不如内插方法提供的结果精确。
如上所述，当将质数序列长度的ZC序列用作用于上行链路发送的导频信号时，导频信号的带宽会变得不同于数据信号的带宽，这使得必须在频率方向上对信道估计值进行外插。这进而大大降低了信道估计的精度，并由此劣化了数据信号的接收特性。另一方面，使导频信号的带宽大于数据信号的带宽会导致不同用户的导频信号之间的干扰。
发明内容
本发明提供了一种导频信号发送方法和移动通信系统，其基本解决了现有技术的限制和缺点所导致的一个或更多个问题。
本发明的实施例提供了一种能够进行精确信道估计的导频信号发送方法和移动通信系统。
本发明的一个实施例提供了一种在移动通信系统中发送导频信号的方法，该方法包括以下步骤：将用于信道补偿的第一导频信号和第二导频信号与用户的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽并将基于DFT-spread-OFDM进行无线发送；将所述时分复用信号与其他用户的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号；以及发送所述频分复用信号；其中为所述第一导频信号分配比分配给所述数据信号的带宽大的带宽，并且为所述第二导频信号分配比分配给所述数据信号的带宽小的带宽；所述第一导频信号的序列长度是超过分配给所述数据信号的带宽的最小质数；所述第二导频信号的序列长度是分配给所述数据信号的带宽内的最大质数；以及沿时间轴对所述第一导频信号和所述第二导频信号进行复用。
本发明的另一实施例提供了一种在移动通信系统中发送导频信号的方法，该方法包括以下步骤：将用于信道补偿的第一导频信号和第二导频信号与用户的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽并将基于DFT-spread-OFDM进行无线发送；将所述时分复用信号与其他用户的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号；以及发送所述频分复用信号；其中所述第一导频信号和所述第二导频信号中的每一个是由序列长度为分配给所述数据信号的带宽内的最大质数的序列组成的；为所述第一导频信号分配从分配给所述数据信号的带宽的一端开始的频带；为所述第二导频信号分配从分配给所述数据信号的带宽的另一端开始的频带；以及沿时间轴交替地对所述第一导频信号和所述第二导频信号进行复用。
本发明的另一实施例提供了一种在移动通信系统中发送导频信号的方法，该方法包括以下步骤：将用于信道补偿的导频信号与用户的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽并将基于DFT-spread-OFDM进行无线发送；将所述时分复用信号与其他用户的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号；以及发送所述频分复用信号；其中所述导频信号是由序列长度为质数的序列组成的；以及将分配给所述数据信号的带宽调整为与对应于所述序列长度的带宽相一致。
本发明的另一实施例提供了一种移动通信系统，该系统包括基站和至少一个移动站，在该系统中，将用于信道补偿的导频信号与所述移动站的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽并将基于DFT-spread-OFDM在所述基站和所述移动站之间进行无线发送，将所述时分复用信号与所述移动通信系统中的其他移动站的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号，以及发送所述频分复用信号，其中将所述基站构造为通过下行链路控制信道将信息发送到所述移动站，所述信息包括分配给所述移动站的数据信号的带宽；将所述移动站构造为，按以下方式沿时间轴交替地对由序列长度为超过分配给所述移动站的数据信号的带宽的最小质数的序列组成的第一导频信号、和由序列长度为分配给所述移动站的数据信号的带宽内的最大质数的序列组成的第二导频信号进行复用：所述第一导频信号和所述第二导频信号中的任一个不与从所述其他移动站中的一个相邻移动站在大致相同的定时发送的导频信号重叠，所述其他移动站中的所述一个相邻移动站的数据信号分配有与分配给所述移动站的数据信号的频带相邻的频带。
本发明的又一实施例提供了一种移动通信系统，该系统包括基站和至少一个移动站，在该系统中，将用于信道补偿的导频信号与所述移动站的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽并将基于DFT-spread-OFDM在所述基站和所述移动站之间进行无线发送，将所述时分复用信号与所述移动通信系统中的其他移动站的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号，以及发送所述频分复用信号，其中将所述基站构造为通过下行链路控制信道将信息发送到所述移动站，所述信息包括分配给所述移动站的数据信号的带宽、以及用于确定所述导频信号的序列长度的优先级；以及将所述移动站构造为，当所述优先级高时，对第一导频信号进行复用，所述第一导频信号由序列长度为超过分配给所述移动站的数据信号的带宽的最小质数的序列组成。
附图说明
图1是示出了根据本发明第一实施例的基站的示例性接收单元的示例性结构的框图；
图2是示出了根据本发明第一实施例的移动站的示例性发送单元的示例性结构的框图；
图3是示出了根据本发明实施例的导频信号的示例性映射的图；
图4是示出了根据本发明实施例的确定导频信号的序列长度的示例性处理的流程图；
图5A和图5B是示出了根据本发明实施例的导频信号的其他示例性映射的图；
图6是示出了根据本发明实施例的导频信号的另一示例性映射的图；
图7A和图7B是示出了根据本发明实施例的导频信号的其他示例性映射的图；
图8是示出了根据本发明第二实施例的基站的示例性接收单元的示例性结构的框图；
图9是示出了根据本发明第二实施例的移动站的示例性发送单元的示例性结构的框图；
图10A和图10B是用来描述导频信号可用带宽的不足率的图；
图11A和图11B是示出了频域中的示例性信号映射的图；以及
图12是用来描述常规技术中的问题的图。
具体实施例
1、第一实施例
下面参照附图对本发明的优选实施例进行描述。在附图中，相同的附图标记用于相同或对应的部件。图1和图2是示出了根据本发明第一实施例的基于DFT-spread-OFDM的示例性移动通信系统的图。
图1是示出了基站10的示例性接收单元的示例性结构的框图。接收RF单元11对来自移动站50的上行链路无线电信号进行正交解调，由此将该信号转换为基带信号，A/D转换单元12对该基带信号进行模数转换。路径搜索单元14计算经A/D转换的信号(接收信号)与发送的导频信号的副本之间在时域中的相关性，由此检测各路径的接收定时(有效信号分量的开始点)。CP去除单元13根据路径1的接收定时从接收信号中去除循环前缀(CP)，由此提取有效信号分量。数据-导频信号分离单元15分离在接收信号中时分复用的导频信号和数据信号。
FFT单元16b将导频信号从时域转换到频域，并将该导频信号发送到解调电路40A、40B...中的一个，各解调电路每次处理一个移动站。例如，在解调电路40A中，序列长度确定单元41根据移动站50的当前RB分配信息和后面描述的导频信号频带分配规则，确定各导频信号的序列长度及其到子载波的映射。基于所确定的信息，导频信号产生单元25产生时域中的发送的导频信号的副本，并且DFT计算单元26将该时域导频信号转换为频域导频信号。然后，子载波映射单元27将该频域导频信号映射到分配给移动站50的子载波上。
信道估计单元17针对其中映射有所述频域导频信号的各子载波，计算接收的导频信号与发送的导频信号的副本之间在频域中的相关性，由此估计各子载波的频域中的信道失真。
SIR估计单元28根据由信道估计单元17获得的信道估计值，估计分配给数据信号的RB的接收SIR。在估计RB的接收SIR时，使用与RB相对应的子载波的信道估计值。信道估计值用复数表示。SIR中的“S”表示期望信号功率，通过将信道估计值的实部的平方与信道估计值的虚部的平方相加而获得“S”。SIR中的“I”表示干扰信号功率，并且是多个码元的方差。接收SIR估计值是期望信号功率S与干扰信号功率I的比值。SIR估计单元28还计算后面描述的加权因子产生单元20所使用的噪声功率估计值。更具体地说，SIR估计单元28通过对获得的分配给数据信号的RB的干扰信号功率I求平均值来计算噪声功率估计值。
RB分配单元31根据获得的接收SIR估计，分配用于从移动站50下一次发送数据信号的RB(产生下一RB分配信息)。例如，RB分配单元31分配具有大于特定阈值的接收SIR估计值的RB。分配具有高接收质量的RB导致提高了整个小区的吞吐量。控制信号调制单元32将RB分配单元31获得的下一RB分配信息映射到控制信号上，并将该控制信号反馈到移动站50。
移动站50在发送下一数据信号时将该下一RB分配信息用作当前RB分配信息。基站10在接收下一数据信号时也将该下一RB分配信息用作当前RB分配信息。缓冲器30对RB分配单元31产生的下一RB分配信息进行延迟，由此基站10将该下一RB分配信息用作当前RB分配信息。
当必须对信道估计值进行内插/外插时，时间和频率内插/外插单元18在时间和频率方向上对子帧中一些子载波(FFT块)的信道估计值(该信道估计值是由信道估计单元17获得的)进行内插/外插(例如，线性内插)，并由此获得子帧中所有子载波(FFT块)的信道估计值。
加权因子产生单元20计算频率均衡单元19所使用的MMSE权值。例如，当信道估计值是H并且噪声功率估计值是N时，通过以下公式(3)获得子载波或FFT块的MMSE权值W：
W = H * | H | 2 + N - - - ( 3 )
在公式(3)中，符号*表示复共轭。
FFT单元16a将接收的数据信号从时域转换到频域，并将其发送到解调电路40A、40B...中的一个，各解调电路每次处理一个移动站。例如，在解调电路40A中，频率均衡单元19对FFT单元16a的输出进行频率均衡。更具体地说，FFT单元16a用各子载波或FFT块的对应的MMSE权值乘以接收的数据信号。
有效子载波确定单元29根据当前RB分配信息来确定数据信号使用的有效子载波的位置。该RB分配信息是通过缓冲器30从RB分配单元31获得的。子载波解映射单元21从FFT块中的接收信号中提取分配给移动站50的RB中的数据信号。IDFT计算单元22将数据信号从频域转换到时域，并且数据解调单元23对经转换的数据信号进行解调。然后，turbo解码器24对解调的数据信号进行纠错解码，由此获得解码的数据信号。解调电路40B也以与上述方式相同的方式工作。
图2是示出了移动站的示例性发送单元的示例性结构的框图。接收RF单元63接收来自基站10的下行链路无线电信号，并将该信号转换为基带信号。控制信号解调单元64对从基站10反馈的控制信号进行解调，并提取包括分配的RB数量和RB号的下一RB分配信息。移动站50在发送下一数据信号时将从基站10反馈的该下一RB分配信息用作当前RB分配信息。
turbo编码器51对移动站50的发送数据信号进行纠错编码，并且数据调制单元52对经编码的数据信号进行调制。扰频码乘法单元53用对于各小区唯一的扰频码乘以经调制的数据信号，以减少小区间的干扰。DFT计算单元54a根据分配的RB的数量逐码元地对乘得的数据信号进行离散傅立叶变换(DFT)，由此将乘得的数据信号从时域转换到频域。例如，当一个RB中的子载波的数量是Nc并且分配的RB的数量是NRB时，一个码元由Nc×NRB表示。子载波映射单元55a根据频域中的RB分配信息，以局部映射方式将从DFT计算单元54a输出的数据信号映射到子载波上。IFFT计算单元56a将映射的数据信号从频域再次转换回时域。CP插入单元57a在从IFFT计算单元56a输出的样本(IFFT块)之间插入循环前缀(CP)。
序列长度确定单元71根据来自基站10的RB分配信息和与基站10相同的导频信号频带分配规则，确定导频信号的序列长度和导频信号到子载波的映射。根据所确定的信息，导频信号产生单元61产生时域中的导频信号，DFT计算单元54b将该时域导频信号转换为频域导频信号。然后，子载波映射单元55b将该频域导频信号映射到分配给移动站50的子载波上。可将移动站50的该示例性发送单元构造为周期性地发送供基站10使用的导频信号，来测量各RB的信道质量指标(CQI)。在此情况下，子载波映射单元55b以分布映射方式将从DFT计算单元54b输出的频域导频信号映射到整个频带上。IFFT计算单元56b将映射的导频信号从频域再次转换回时域。CP插入单元57b在从IFFT计算单元56b输出的样本之间插入CP。
数据-导频信号复用单元58将所获得的数据信号和导频信号时分复用为时分复用信号，D/A转换单元59对该时分复用信号进行数模转换。然后，发送RF单元60对经转换的信号进行正交调制，换句话说，将基带信号转换为射频信号，并从发送天线发送该射频信号。
如上所述，在该示例性移动通信系统中，将数据信号和用于信道补偿的导频信号时分复用为时分复用信号，并且在无线发送该时分复用信号时，将该时分复用信号与来自其他用户的时分复用信号进行频分复用。在此情况下，在基站10中对从基站10到移动站50的下行链路信号进行频分复用，并且在空气中对从移动站50到基站10的上行链路信号进行频分复用。
图3是示出了根据本发明实施例的导频信号的示例性映射的图。在图3中，系统的频率带宽(32)(系统带宽)被分为三个移动站A到C使用的三个频带。作为一般规则，优选地将导频信号的序列长度确定为使该导频信号尽可能使用与分配给用户的数据信号的带宽相对应的带宽，并且使该导频信号不与相邻数据信号(用户)的另一导频信号重叠(干扰)。此外，优选地将导频信号的序列长度确定为不超过系统带宽。在该实施例中，除了当导频信号的相位差是0的时候，导频信号在时域和频域中具有恒定的信号幅度并且零自相关。例如，导频信号可由通过对质数序列长度的Zadoff-Chu序列进行离散傅立叶变换而获得的频率分量的序列组成。Zadoff-Chu序列是等幅零自相关(CAZAC)序列的变型。以下描述导频信号的示例性映射。
在图3中，RB1(子载波(SC)f1到f8)被分配给用户A，RB2和RB3(SC f9到f24)被分配给用户B，并且RB4(SC f25到f32)被分配给用户C。将序列长度7分配给用户A的前导导频信号1，7是用户A的数据信号的带宽(8)内的最大质数；并且将序列长度11分配给后续导频信号2，11是超过数据信号的带宽(8)的最小质数。码元N(窄)表示分配给用户的导频信号之一的较窄带宽，码元W(宽)表示分配给导频信号中的另一个的较宽带宽。在图10B中示出了示例性质数。
分配给相邻用户B的导频信号的序列长度与分配给用户A的导频信号的序列长度互补。将序列长度17(W17)分配给用户B的前导导频信号1，17是超过用户B的数据信号的带宽(16)的最小质数；并且将序列长度13(N13)分配给后续导频信号2，13是数据信号的带宽(16)内的最大质数。
分配给用户A和用户B的前导导频信号1的序列长度(N7和W17)之和是24，并且等于分配给用户A和用户B的数据信号波长(8和16)之和。此外，分配给用户A和用户B的后续导频信号2的序列长度(W11和N13)之和是24，并且等于用户A和用户B的数据信号波长(8和16)之和。因此，如上所述映射的用户A和用户B的导频信号彼此不干扰，并且甚至不与其他用户的导频信号干扰。
此外，采用图3所示的示例性映射，可以使用用户A的后续导频信号2(W11)精确地对用户A的数据信号的SC f8进行信道估计，并且可以使用用户B的前导导频信号1(W17)精确地对用户B的数据信号的SC f9-f11进行信道估计。
因为与用户A和用户B的数据信号的带宽相对应的带宽(24)被它们的导频信号填满，所以可以从零(scratch)开始映射用户C的导频信号。然而，由于用户C的数据信号的频带位于系统带宽的最右部，因此用户C的导频信号的序列长度不能超过数据信号带宽8。为此，将序列长度7(N7)分配给用户C的前导导频信号1，7是用户C的数据信号的带宽(8)内的最大质数；并且还也将序列长度7(N7)分配给后续导频信号2，7是数据信号的带宽(8)内的最大质数。在此情况下，如图3所示，优选地将前导导频信号1映射到从频带一端开始的子载波上，并将后续导频信号2映射到从频带另一端开始的子载波上，从而前导导频信号1和后续导频信号2彼此互补。采用图3所示的示例性导频信号映射，可以使用用户C的后续导频信号2(N7)精确地对用户C的数据信号的SC f25进行信道估计，并且可以使用用户C的前导导频信号1(N7)精确地对SC f32进行信道估计。如上所述，本发明的实施例不需要在频率方向上对信道估计值进行外插，由此有效避免了信道估计精度的降低。
图4是示出了根据本发明实施例的由序列长度确定单元41和71进行的确定导频信号序列长度的示例性处理的流程图。在该示例性处理中，将导频信号的序列长度确定为使该导频信号尽可能使用与分配给用户的数据信号的带宽相对应的带宽，并且使该导频信号不与相邻数据信号(用户)的另一导频信号重叠。此外，将导频信号的序列长度确定为不超过系统带宽。
在步骤S11中，序列长度确定单元41(为了描述的目的，在这里使用序列长度确定单元41)获得分配给用户A的数据信号带宽DBA。在步骤S12中，序列长度确定单元41将(前导导频信号1的)较宽导频信号序列长度PAW设置成超过数据信号带宽DBA的最小质数。在步骤S13中，序列长度确定单元41将(后续导频信号2的)较窄导频信号序列长度PAN设置成数据信号带宽DBA内的最大质数。在步骤S14中，序列长度确定单元41确定是否将用户A的数据信号的频带旁的频带分配给另一个用户的数据信号。
如果将下一频带分配给另一个用户(用户B)，则在步骤S15中，序列长度确定单元41获得分配给用户B的数据信号带宽DBB。在步骤S16中，序列长度确定单元41将(后续导频信号2的)较宽导频信号序列长度PBW设置成超过数据信号带宽DBB的最小质数。在步骤S17中，序列长度确定单元41将(前导导频信号1的)较窄导频信号序列长度PBN设置成数据信号带宽DBB内的最大质数。
在步骤S18中，序列长度确定单元41确定用户A和用户B的前导导频信号1的序列长度(PAW和PBN)之和是否超过数据信号带宽(DBA和DBB)之和。如果序列长度(PAW和PBN)之和超过数据信号带宽(DBA和DBB)之和，则在步骤S19中，序列长度确定单元41根据以下公式获得序列长度之和的超出(重叠)量ΔAB：(PAW+PBN)-(DBA+DBB)。在步骤S20中，序列长度确定单元41用(PBN-ΔAB)内的最大质数替换用户B的较窄导频信号序列长度PBN。如果序列长度(PAW和PBN)之和不超过数据信号带宽(DBA和DBB)之和，则跳过步骤S19和S20。
在步骤S21中，序列长度确定单元41确定用户A和用户B的后续导频信号2的序列长度(PAN和PBW)之和是否超过数据信号带宽(DBA和DBB)之和。如果序列长度(PAN和PBW)之和超过数据信号带宽(DBA和DBB)之和，则在步骤S22中，序列长度确定单元41根据以下公式获得序列长度之和的超出(重叠)量ΔBA：(PAN+PBW)-(DBA+DBB)。在步骤S23中，序列长度确定单元41用(PAN-ΔBA)内的最大质数替换用户A的较窄导频信号序列长度PAN，并退出处理。如果序列长度(PAN和PBW)之和不超过数据信号带宽(DBA和DBB)之和，则跳过步骤S22和S23。
在上述步骤S14中，如果不将下一频带分配给另一个用户，则序列长度确定单元41用较窄导频信号序列长度PAN替换较宽导频信号序列长度PAW，并退出处理。存在两种步骤S14的结果变为否的情况。一种情况是系统带宽被数据信号完全占用。另一种情况是在系统带宽中存在可用频带，但不存在使用该频带的用户。步骤S24是基于系统带宽被完全占用的假定而设置的。当在系统带宽中存在可用频带但不存在使用该频带的用户时，可能不变地使用用户A的较宽导频信号序列长度PAW。然而，该较宽导频信号序列长度PAW必须仍在系统带宽内。
如上所述，根据本实施例的示例性处理，每次处理两个用户的导频信号，通过重复该示例性处理可以容易地将多于两个用户的导频信号映射到子载波上。即使当在重复了该示例性处理之后剩余一个用户时，步骤S14和步骤S24也使得可以适当地确定该剩余用户的导频信号的序列长度。
图5A到图7B是示出了根据本发明实施例的导频信号的其他示例性映射的图。在图5A中，根据具有相同带宽的RB来确定导频信号的序列长度。在此示例中，将各自具有带宽12的RB1到RB5分别分配给用户A到E的数据信号。此外，将导频信号1和导频信号2置于子帧中的数据信号之前以及之后。
当各RB的带宽是12时，RB带宽内的最大质数是11，超过RB带宽的最小质数是13。将这些质数用作序列长度N11和W13。在该示例中，将W13分配给RB1的前导导频信号1，并将N11分配给后续导频信号2。可以使用前导导频信号1(W13)精确地估计RB1的最右子载波的传播特性。
将N11分配给与RB1相邻的RB2的前导导频信号1，并将W13分配给后续导频信号2。采用该映射方案，可以使用后续导频信号2(W13)精确地估计RB2的最左子载波的传播特性。此外，RB1和RB2的前导导频信号1彼此不干扰，RB1和RB2的后续导频信号2彼此不干扰。此外，序列长度W13和N11之和是24，并且等于分配给用户A和B的带宽之和(24)。可以以与上述方式大致相同的方式确定RB3和RB4的导频信号的序列长度。
在RB5的情况下，可分配给前导导频信号1和后续导频信号2的每一个的带宽只受限于RB5的数据信号带宽(12)。因此，将N11分配给前导导频信号1和后续导频信号2的每一个。在此情况下，如图5A所示，优选地将前导导频信号1映射到从RB5一端开始的子载波上，并将后续导频信号2映射到从RB5另一端开始的子载波上。采用该映射方案，可以使用前导导频信号1(N11)的最右码元精确地估计RB5的最右子载波的传播特性，并且可以使用后续导频信号2(N11)的最左码元精确地估计RB5的最左子载波的传播特性。此外，由于其中未映射前导导频信号1或后续导频信号2的子载波的数量是1，因此也可通过外插来获得其传播特性。
在图5B中，根据分配给用户的数据信号带宽来确定导频信号的序列长度。在该示例中，将带宽12分配给用户A，将带宽36分配给用户B，并将带宽12分配给用户C。此外，将导频信号1和导频信号2置于子帧中数据信号之前以及之后。在数据信号带宽为12的用户A的情况下，将W13分配给前导导频信号1，并将N11分配给后续导频信号2。可以使用前导导频信号1(W13)精确地估计用户A的最右子载波的传播特性。
在数据信号带宽为36的用户B的情况下，数据信号带宽内的最大质数是31，并且超过数据信号带宽的最小质数是37。将这些质数用作序列长度N31和W37。在该示例中，将N31分配给用户B的前导导频信号1，并将W37分配给后续导频信号2。采用该映射方案，可以使用后续导频信号2(W37)精确地估计用户B的最左五个子载波的传播特性。
此外，用户A和用户B的前导导频信号1彼此不干扰，并且RB1和RB2的后续导频信号2彼此不干扰。此外，后续导频信号2的序列长度N11和W37之和是48，并且等于分配给用户A和用户B的带宽之和(48)。虽然用户B的前导导频信号1的序列长度N31比数据信号带宽(36)小5，但是可以使用后续导频信号2(W37)精确地估计用户B的最左五个子载波的传播特性。也可将用户B的前导导频信号1(N31)映射到在可用带宽的中间的子载波上，从而将最左子载波和最右子载波留为空白。可以以与图5A所示的RB5的情况大致相同的方式确定用户C的导频信号的序列长度。
在图6中，将序列长度小于数据信号带宽的各导频信号映射到从数据信号带宽左(较低)端或右(较高)端开始的子载波上。将数据信号带宽16分配给用户A和用户B的每一个。在此情况下，数据信号带宽(16)内的最大质数是13。在用户A的情况下，将各自具有小于数据信号带宽的序列长度N13的前导导频信号1和后续导频信号2分别映射到从数据信号带宽左端开始的子载波以及从数据信号带宽右端开始的子载波上。可以使用前导导频信号1(N13)精确地估计SC f1到f3的传播特性，并且可以使用后续导频信号2(N13)精确地估计SC f14到f16的传播特性。也可将后续导频信号2(N13)用作下一数据块的用于信道估计的前导导频信号1。
在该示例中，以与用户A的方式相反的方式，将用户B的前导导频信号1和后续导频信号2映射到子载波上。然而，也可以与用户A的情况相同的方式对用户B的前导导频信号1和后续导频信号2进行映射。采用以上映射方案，可以使用后续导频信号2(N13)精确地估计SC f17到f19的传播特性，并且可以使用前导导频信号1(N13)精确地估计SCf30到f32的传播特性。对于用户A和用户B，可以使用具有相同序列号k的导频信号或具有不同序列号k的导频信号。
在图7A和图7B中，将数据信号的带宽调整为等于导频信号的序列长度。在图7A中，根据RB确定导频信号的序列长度。当各RB的带宽是12时，超过RB带宽的最小质数是13，并且RB带宽内的最大质数是11。在此情况下，将数据信号带宽13和11分别分配给用户A和用户B。此外，将序列长度W13和N11分别分配给用户A和用户B的导频信号。这使得可以有效使用RB1和RB2的带宽之和(13+11＝24)。此外，该映射方案使得可以使用用于信道估计的导频信号的所有码元。可以以与上述方式大致相同的方式对RB3和RB4进行处理。对于RB中的最后一个RB(RB5)，使用序列长度为N11的导频信号。
在图7B中，根据分配给用户的数据信号带宽来确定导频信号的序列长度。当正常分配给用户A和用户B中的每一个的数据信号带宽是24时，超过数据信号带宽的最小质数是29，并且数据信号带宽内的最大质数是23。这两个质数之和为52。在此情况下，将数据信号带宽29和23分别分配给用户A和用户B。此外，将序列长度W29和N23分别分配给用户A和用户B的导频信号。这使得可以有效地将带宽52用于导频信号和数据信号，而不留下空间。同时，也可将数据信号带宽23分配给用户A，并将数据信号带宽29分配给用户B。此外，可将为(剩余带宽8中的)7的数据信号带宽分配给用户C(没有示出)。
第二实施例
图8和图9是示出了根据本发明第二实施例的另一示例性移动通信系统的图。在该示例性移动通信系统中，为了更有效且灵活地进行导频信号映射，除了RB分配信息之外，还使用用于确定导频信号序列长度的优先级信息。图8是示出了基站10的示例性接收单元的示例性结构的框图。除了图1所示的部件之外，基站10的该示例性接收单元还包括：不足率(deficiency)计算单元42，用于计算可分配给导频信号的带宽的不足率(导频信号带宽不足率)；优先级确定单元43，用于根据不足率来确定用于确定导频信号序列长度的优先级，并产生优先级信息；和缓冲器30b，用于保持(延迟)要反馈给移动站50的下一优先级信息，以使得可将该下一优先级信息用作用来处理从移动站50接收的子帧信号的当前优先级信息。
图9是示出了移动站50的示例性发送单元的示例性结构的框图。除了图2所示的部件之外，移动站50的该示例性发送单元还包括序列长度确定单元71，用于根据从基站10发送的下一RS分配信息和下一优先级信息来确定导频信号的序列长度(带宽)。
图8所示的优先级确定单元43针对分配给用户的各数据信号带宽，产生优先级信息，该优先级信息用来确定导频信号的序列长度。基本上根据与数据信号带宽相关的导频信号可用带宽的不足率(导频信号带宽不足率)，来确定优先级信息。
图10A和10B是用来描述导频信号可用带宽的不足率的图。当BWdata是数据信号带宽并且BWpilot是导频信号带宽时，可以根据以下公式(4)获得导频信号可用的带宽的不足率DR：
DR = BW data - BW pilot BW data = 1 - BW pilot BW data - - - ( 4 )
取决于数据信号的带宽，数据信号的带宽内的最大质数不同。将不足率用作最大质数的量度。
图10B中示出了示例性质数(2-59)。如图10B所示，可以假定质数在一组自然数中的分布是基本均匀的。如果是这样的话，则可以假定与RB数无关，要分配给导频信号的带宽的不足率基本恒定。因此，要分配给导频信号的带宽的不足率与数据信号带宽成反比，并且可根据以下公式(5)进行近似：
DR ∝ 1 BW data - - - ( 5 )
在质数(2-59)的示例性范围内，比例常数在2与6之间(平均为3.6)。
基站10的优先级确定单元43将具有高不足率的用户(移动站)的优先级设置为高，将具有中间不足率的用户的优先级设置为中等，并将具有低不足率的用户的优先级设置为低。这样的优先级区分方法使得可以有效防止基站10处的接收特性的严重降低。
移动站50从基站10接收RB分配信息和优先级信息。当优先级高时，移动站50对序列长度(带宽)大于分配给数据信号的带宽的导频信号(W)进行复用。当优先级低时，移动站50对序列长度小于分配给数据信号的带宽的导频信号(N)进行复用。当优先级中等时，移动站50交替地对导频信号(W)和导频信号(N)进行复用。换句话说，具有较高不足率的用户发送带宽较宽的导频信号。这样的导频信号发送方法使得可以有效防止信道估计精度的严重降低。
此外，优选地将优先级确定单元43构造为执行考虑实际通信环境的如下所述的优先级确定处理。例如，当相邻移动站的优先级都为高或都为低时，优先级确定单元43将这两个优先级都重新设置为中等。这使得可以公平地将带宽分配给移动站。当相邻移动站之间的导频信号可能存在干扰时，优先级确定单元43将移动站中具有较高优先级(高或中等)的一个移动站的优先级重新设置为低。这使得可以有效防止导频信号干扰。此外，优先级确定单元43将被分配了位于系统带宽的端部处的频带的移动站的优先级设置为低。这使得可以安全地防止相邻频带发送的增加。此外，优先级确定单元43将调制级别低的移动站的优先级设置为中等或低。通常，使用低调制级别的信道的通信表现出相对良好的接收特性(诸如低BER)。因此，降低调制级别低的移动站的优先级不会大幅降低接收质量。这进而使得可以增加相邻用户的优先级。
在以上实施例中，将移动通信系统中的上行链路通信用作示例。然而，本发明也可应用于无线电通信的其他方面。例如，根据本发明实施例的导频信号复用方法也可能应用于下行链路通信。在以上实施例中，根据来自基站的RB分配信息，在各移动站处确定导频信号的序列长度和映射。换句话说，基站和移动站共享RB分配信息。然而，可将移动通信系统构造为使基站确定移动站的导频信号的序列长度和映射，并将该信息发送到移动站。
在以上实施例中，对导频信号进行时分复用，并将导频信号置于子帧的顶部和底部。然而，可使用不同时分复用方法。例如，可以将导频信号以一定间隔布置在子帧中。
此外，在以上实施例中，根据分配给两个用户的组合带宽，在示例性序列长度确定处理的一个周期中确定这两个用户的导频信号的序列长度。然而，本发明不限于以上实施例。例如，可将该示例性序列长度确定处理构造为在一个周期中确定三个用户的导频信号的序列长度。此外，在以上实施例中，描述了在系统带宽内布置信号的方法。然而，本发明也可应用于在小区带宽内布置信号的方法。
如上所述，本发明的实施例消除了在频率方向上对信道估计值进行外插的需要，由此使得可以获得精确的信道估计值。此外，本发明的实施例使得可以提高在多小区环境中将低互相关的导频信号分配给各小区的灵活性。
本发明不限于具体公开的实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行修改和变型。

Claims (18)

1.一种在移动通信系统中发送导频信号的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
将用于信道补偿的第一导频信号和第二导频信号与用户的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽并将基于DFT-spread-OFDM进行无线发送；
将所述时分复用信号与其他用户的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号；以及
发送所述频分复用信号；其中
为所述第一导频信号分配比分配给所述数据信号的带宽大的带宽，并且为所述第二导频信号分配比分配给所述数据信号的带宽小的带宽；
所述第一导频信号的序列长度是超过分配给所述数据信号的带宽的最小质数；所述第二导频信号的序列长度是分配给所述数据信号的带宽内的最大质数；以及
沿时间轴对所述第一导频信号和所述第二导频信号进行复用。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一导频信号和所述第二导频信号中的每一个是由序列长度为限定自然数的序列组成的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，
沿时间轴交替地对所述第一导频信号和所述第二导频信号进行复用。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，按以下方式对所述第一导频信号和所述第二导频信号进行复用：所述第一导频信号和所述第二导频信号中的任一个不与从所述其他用户中的一个相邻用户在大致相同的定时发送的导频信号重叠，所述其他用户中的所述一个相邻用户的数据信号分配有与分配给所述用户的数据信号的频带相邻的频带。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，为所述用户的数据信号和所述其他用户中的所述一个相邻用户的数据信号分配相同带宽。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，为所述用户的数据信号和所述其他用户中的所述一个相邻用户的数据信号分配不同带宽。
7.一种在移动通信系统中发送导频信号的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
将用于信道补偿的第一导频信号和第二导频信号与用户的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽并将基于DFT-spread-OFDM进行无线发送；
将所述时分复用信号与其他用户的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号；以及
发送所述频分复用信号；其中
所述第一导频信号和所述第二导频信号中的每一个是由序列长度为分配给所述数据信号的带宽内的最大质数的序列组成的；
为所述第一导频信号分配从分配给所述数据信号的带宽的一端开始的频带；
为所述第二导频信号分配从分配给所述数据信号的带宽的另一端开始的频带；以及
沿时间轴交替地对所述第一导频信号和所述第二导频信号进行复用。
8.一种在移动通信系统中发送导频信号的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
将用于信道补偿的导频信号与用户的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽并将基于DFT-spread-OFDM进行无线发送；
将所述时分复用信号与其他用户的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号；以及
发送所述频分复用信号；其中
所述导频信号是由序列长度为质数的序列组成的；以及
将分配给所述数据信号的带宽调整为与对应于所述序列长度的带宽相一致。
9.一种移动通信系统，该系统包括基站和至少一个移动站，在该系统中：将用于信道补偿的导频信号与所述移动站的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽并将基于DFT-spread-OFDM在所述基站和所述移动站之间进行无线发送；将所述时分复用信号与所述移动通信系统中的其他移动站的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号；以及发送所述频分复用信号；其中
将所述基站构造为通过下行链路控制信道将信息发送到所述移动站，所述信息包括分配给所述移动站的数据信号的带宽；
将所述移动站构造为，按以下方式沿时间轴交替地对由序列长度为超过分配给所述移动站的数据信号的带宽的最小质数的序列组成的第一导频信号、和由序列长度为分配给所述移动站的数据信号的带宽内的最大质数的序列组成的第二导频信号进行复用：所述第一导频信号和所述第二导频信号中的任一个不与从所述其他移动站中的一个相邻移动站在大致相同的定时发送的导频信号重叠，所述其他移动站中的所述一个相邻移动站的数据信号分配有与分配给所述移动站的数据信号的频带相邻的频带。
10.一种移动通信系统，该系统包括基站和至少一个移动站，在该系统中：将用于信道补偿的导频信号与所述移动站的数据信号一起时分复用为时分复用信号，所述数据信号分配有一定带宽并将基于DFT-spread-OFDM在所述基站和所述移动站之间进行无线发送；将所述时分复用信号与所述移动通信系统中的其他移动站的时分复用信号一起频分复用为频分复用信号；以及发送所述频分复用信号；其中
将所述基站构造为通过下行链路控制信道将信息发送到所述移动站，所述信息包括分配给所述移动站的数据信号的带宽、以及用于确定所述导频信号的序列长度的优先级；以及
将所述移动站构造为：当所述优先级高时，对第一导频信号进行复用，所述第一导频信号由序列长度为超过分配给所述移动站的数据信号的带宽的最小质数的序列组成。
11.根据权利要求10所述的移动通信系统，其中，当所述优先级低时，所述移动站对第二导频信号进行复用，所述第二导频信号由序列长度为分配给所述移动站的数据信号的带宽内的最大质数的序列组成。
12.根据权利要求11所述的移动通信系统，其中，当所述优先级为中等时，所述移动站以如下方式沿时间轴交替地对所述第一导频信号和所述第二导频信号进行复用：所述第一导频信号和所述第二导频信号中的任一个不与从所述其他移动站中的一个相邻移动站在大致相同的定时发送的导频信号重叠，所述其他移动站中的所述一个相邻移动站的数据信号分配有与分配给所述移动站的数据信号的频带相邻的频带。
13.根据权利要求12所述的移动通信系统，其中，将所述基站构造为根据以下公式获得所述移动站的导频信号带宽不足率并且当所述导频信号带宽不足率高时将所述移动站的优先级设置为高：(数据信号的带宽-导频信号的带宽)/(数据信号的带宽)。
14.根据权利要求13所述的移动通信系统，其中，当所述导频信号带宽不足率低时，所述基站将所述移动站的优先级设置为低。
15.根据权利要求14所述的移动通信系统，其中，当所述移动站的优先级和所述其他移动站中的所述一个相邻移动站的优先级都为高或者都为低时，所述基站将所述移动站的优先级和所述其他移动站中的所述一个相邻移动站的优先级都重新设置为中等。
16.根据权利要求15所述的移动通信系统，其中，当所述移动站与所述其他移动站中的所述一个相邻移动站之间的导频信号可能存在干扰时，所述基站将所述移动站的优先级与所述其他移动站中的所述一个相邻移动站的优选级中为高的一个优先级重新设置为低。
17.根据权利要求15所述的移动通信系统，其中，将所述基站构造为：当分配给所述移动站的数据信号的频带位于分配给所述移动通信系统的带宽的端部时，将所述移动站的优先级设置为低。
18.根据权利要求15所述的移动通信系统，其中，将所述基站构造为，当所述移动站的调制级别低时，将所述移动站的优先级设置为低。
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