CN101388686B - 单播与广播组播业务共存时实现下行导频的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种UNICAST业务与MBMS业务共存时实现下行导频的方法和装置。移动通信系统包括UNICAST业务层和MBMS业务层，所述两个业务层小区结构重合。在UNICAST业务层上，多个相邻小区中各个小区的基站利用不同的扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送；在MBMS业务层上，多个相邻小区中各个小区的基站利用不同于UNICAST业务层各扰码的一个扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送。因此，本发明提供了更加容易实现的MBMS业务层下行导频发送方案，同时最小化MBMS业务层下行导频对UNICAST业务层的干扰。

Description

单播与广播组播业务共存时实现下行导频的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的导频传输技术，尤其涉及一种单播(UNICAST)业务与多媒体广播组播业务(MBMS)共存时实现下行导频的方法和装置。

背景技术，

在无线通信系统中，要发送的数据在发射机上处理，如编码和调制，然后经过上变频得到射频(RF)已调信号，RF已调信号在无线信道上传输并通过多个传播路径到达接收机。传播路径的特性通常因多种因素而随时改变，这里所说的因素比如衰减、多路径、以及外部干扰。因此，传输的RF已调信号可能经历不同信道条件，例如不同的衰减和多径效应，且在时间上是不断改变的。因此，需要发射机(如基站)发送导频到接收机(如用户设备)，帮助接收机获得原始发送数据，比如导频可以用于接收机上的信道估计、定时和频率获取、相干数据解调、信号强度测量等。

导频传输方案设计面临多种挑战。一种考虑是导频传输需要占用系统资源，是系统内开销，希望尽可能最简化导频传输的同时仍然提供预期性能。另一种考虑是导频序列的设计要使得系统内的接收机能够检测并区别系统内各个发射机发送的导频，也就是最小化多小区系统中频率重用带来的导频间干扰。

为了在现有移动通信系统中实现UNICAST业务的同时实现MBMS业务，在包括UNICAST业务层的现有无线接入网络中设置一个MBMS业务层，MBMS业务层的小区的结构位置与原有的UNICAST业务层小区的结构位置相同，因此这两个业务层的小区完全重合。

对于UNICAST业务层，在下行采用小区特定扰码(cell-specific scramblingcode)来随机化小区间的导频干扰并用来辨识每个导频来自哪个小区，扰码可以是伪随机序列或一些其他唯一序列，这在一定程度上克服了小区间干扰。由于正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统中频率重用，每个导频子载波在小区间受到干扰，如果用户此时正处于小区间，由于小区间干扰存在，信道估计不能得到很好地改善。目前，在LTE系统中采用两维导频的思想生成下行导频序列，即用正交序列和伪随机序列相乘得到新的序列作为最终的导频序列发射出去，比单独采用小区特定扰码(cell-specific scrambling code)具有更低的互相关系数，进一步克服了小区间干扰。但是，现有技术并未给出正交序列和伪随机序列具体采用什么样的序列以及导频序列的具体生成过程。

因为同一小区/扇区的UNICAST和MBMS业务占用不同的时隙，而不同小区/扇区的UNICAST和MBMS业务可以占用同一时隙，所以这两个业务层间的导频可能互相干扰，因此面临一个当UNICAST和MBMS共存时如何进行导频传输的问题。如果MBMS业务层也采用小区特定扰码(cell-specificscrambling code)进行加扰，则给MBMS导频带来复杂性，因为MBMS每个小区的业务都是相同的，且在进行MBMS业务时小区间没有干扰，所以，本发明根据MBMS业务的这一特性在满足了复杂度低的需求的同时，解决了MBMS业务层导频传输的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种UNICAST业务与MBMS业务共存时实现下行导频的方法和装置，提供了更加容易实现的MBMS业务层下行导频发送方案，同时最小化MBMS业务层下行导频对UNICAST业务层的干扰。

一方面，本发明提出一种单播与广播组播业务共存时实现下行导频的方法，移动通信系统包括单播业务层和广播组播业务层，所述两个业务层小区结构重合，其中：

在单播业务层上，多个相邻小区中各个小区的基站利用不同的扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送；

在广播组播业务层上，多个相邻小区中各个小区的基站利用不同于单播业务层各扰码的一个扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送。

上述方法中，在单播业务层上，所述每一小区的基站在本小区内各个扇区发送的导频序列是由不同的正交序列加扰后生成的。

上述方法中，在广播组播业务层上，所述每一小区的基站向本小区内各个扇区发送的导频序列是采用同一正交序列加扰后生成的，且该正交序列不同于单播业务层各扇区采用的正交序列。

上述方法中，所述移动通信系统是OFDM系统，所述正交序列是按照系统带宽内导频子载波的数目，对沃尔什Walsh码重复后得到的相应长度的序列。

上述方法中，所述沃尔什Walsh码的长度为4。

上述方法中，所述扰码的生成过程包括以下步骤：

步骤a，根据系统带宽内可用子载波的数目，选择相应长度的多个Gold码分别作为各相邻小区的扰码；

步骤b，从所述扰码中分别取出与导频子载波数目相同的码片形成相应小区下行导频信道的扰码。

上述方法中，步骤b是从所述扰码中取出与导频子载波数目L相同的前L个码片作为所述下行导频信道的扰码。

另一方面，本发明提出一种移动通信系统中的基站，所述移动通信系统包括多个相邻小区，该基站位于其中一个小区内，所述基站包括以下模块：

单播业务下行导频发送模块，用于利用分配给本小区单播业务层的扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送，所述扰码与所述多个相邻小区中其他小区内的基站用来对导频信道加扰的扰码不同；

广播组播业务下行导频发送模块，用于利用分配给本小区广播组播业务层的扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送，所述扰码与所述多个相邻小区单播业务层采用的扰码不同。

上述基站中，所述单播业务下行导频发送模块对本小区内的各个扇区采用不同的正交序列来生成导频信号。

上述基站中，所述广播组播业务下行导频发送模块采用的正交序列与单播业务层各扇区采用的正交序列不同。

上述基站中，所述移动通信系统是OFDM系统，所述单播业务下行导频发送模块和广播组播业务下行导频发送模块进一步包括：

正交序列生成单元，用于按照系统带宽内导频子载波的数目对沃尔什Walsh码进行重复，生成相应长度的序列。

上述基站中，所述正交序列生成单元使用的沃尔什Walsh码的长度为4。

上述基站中，所述单播业务下行导频发送模块和广播组播业务下行导频发送模块进一步包括：

扰码配置单元，用于配置导频信道的扰码，所述导频信道的扰码是按以下方式生成的：按照系统带宽内可用子载波的数目选择相应长度的Gold码分别作为各相邻小区的扰码，并从所述扰码中分别取出与导频子载波数目相同的码片形成相应小区下行导频信道的扰码。

本发明主要的优势和特点如下：

1.提供了更加容易实现的MBMS业务层下行导频发送方案，简化了接收端的处理流程，提高了信道估计的效率；

2.本发明采用正交码乘以扰码生成的二维导频序列，对于UNICAST业务实现了小区内下行导频的频域正交和小区间下行导频较小的相关性，同时实现了UNICAST业务层和MBMS业务层下行导频小区内和小区间的频域正交，因此提高了信道估计的可靠性。

附图说明

图1是本发明提出的UNICAST业务与MBMS业务共存时实现下行导频的方法的流程图；

图2示出图1中步骤1的具体流程；

图3(a)是正交序列分配示意图，图3(b)是内扰码分配示意图，图3(c)是外扰码分配示意图；

图4示出本实施例所述的基站的发射机的组成结构；

图5示出UE接收UNICAST业务数据的过程

图6示出UE接收MBMS业务数据的过程。

具体实施方式

为了实现无线通信系统中单播(UNICAST)业务与多媒体广播组播业务(MBMS)的共存，本发明对UNICAST业务层下行导频传输方案进行具体化，并在具体化了的UNICAST业务层下行导频传输方案的基础上给出了MBMS业务层下行导频传输的实现方案。

基于无线通信系统中UNICAST业务层和MBMS业务层完全重合的小区结构，在同一扇区UNICAST业务和MBMS业务占用不同的时隙，所以MBMS业务层与UNICAST业务层共用下行导频信道，当然也可以为MBMS业务层设置一个独立的下行导频信道。由于在一定区域内MBMS业务完全相同，因此MBMS业务层的各个小区/扇区可以采用相同的导频序列，但是为了区分UNICAST业务和MBMS业务，MBMS业务层采用的导频序列应当与UNICAST业务层的不同。

参照图1，本发明提出的UNICAST业务与MBMS业务共存时实现下行导频的方法主要包括以下步骤：

步骤1，分别为UNICAST业务和MBMS业务生成导频序列，分配到这两个业务层的各个小区/扇区中。

步骤2，发送端根据当前通信的业务是UNICAST还是MBMS，确定在下行导频信道上发送的导频序列。

步骤3，接收端在接收UNICAST业务时，利用UNICAST业务层本小区下行导频信号进行信道估计等处理；在接收MBMS业务时，利用MBMS业务层各小区下行导频信号的合并信号进行信道估计等处理。

对于UNICAST业务层和MBMS业务层的每一个小区/扇区，正交频分复用(OFDM)系统中每一个子载波符号中一部分子载波用来承载该小区/扇区的下行导频序列，即作为下行导频信道；另一部分子载波用来承载该小区/扇区的下行数据，即作为下行数据信道。

下面，参照图2描述这两个业务层各小区/扇区的下行导频信道上传输的导频序列的生成及分配过程。在此，以OFDM系统中一个510个扇区170个小区的簇为例，处于同一簇中的任意两个小区都被认为是相邻小区。利用正交序列和扰码相乘后得到的序列作为UNICAST业务和MBMS业务的下行导频序列。

步骤11，生成正交序列。在本实施例中采用Walsh码构成正交序列。

1)在UNICAST业务层，用正交序列区分小区中的不同扇区。由于这个实施例中每个小区包含3个扇区，因此从长度为4的Walsh码中选择3个正交序列作为基本正交序列，具体如下：

W₁(n)＝[11-1-1]，

W₂(n)＝[1-11-1]，

W₃(n)＝[1-1-11]。

按照需要的导频子载波数目，将各个基本正交序列分别复制成相应长度的正交序列，即序列长度L＝N_u/N_f，其中N_u是系统带宽内可用子载波数目，N_f是频率方向上的导频间隔，则最后生成的正交序列结构为：

W1＝[11-1-1，11-1-1，......，11-1-1]，

W2＝[1-11-1，1-11-1，......，1-11-1]，

W3＝[1-1-11，1-1-11，......，1-1-11]。

将生成的正交序列W1～W3分配给每个小区的3个扇区，图3(a)示出其中一种分配情况。

2)在MBMS业务层，从长度为4的Walsh码中选择一个不同于UNICAST业务层的正交序列作为基本正交序列，具体如下：

W₄(n)＝[1111]。

与UNICAST业务层正交序列生成过程类似，4个码片长度的基本正交序列经过复制，生成L个码片长的正交序列，如下：

W＝[1111，1111，......，1111]。

在这一步选择长度为4的Walsh码作为基本正交序列，是因为基本正交序列越短重复后可以得到越多不同长度的正交序列。由于需要生成的正交序列长度取决于通信系统的资源状况，使用长度较小的基本正交序列进行复制会适用于较多的通信系统，实际上在这里也可以采用其他长度的Walsh码作为基本正交序列。

步骤12，生成扰码。在本实施例中采用Gold码构成扰码，Gold码是一种伪随机序列。

1)UNICAST业务层采用小区特定扰码(cell-specific scrambling code)来区分簇中的不同小区，因此从Gold码中选择170个长度为N_u的序列作为内扰码S1～S170。将内扰码S1～S17一一对应地分配给簇中的170个小区，图3(b)以其中7个小区为例示出一种分配情况。

取每一个内扰码的前L个码片，获得170个长度为L的扰码，用来加扰下行导频信道。

2)MBMS业务层采用小区公共扰码(cell-common scrambling code)，从Gold码中选择1个长度为Nu的序列作为外扰码S，外扰码只要和内扰码不重复即可。将外扰码S分配给簇中的170个小区，图3(c)以其中7个小区为例示出分配情况。

取这个外扰码的前L个码片，获得1个长度为L的扰码，用来加扰MBMS业务层的下行导频信道。

在这一步，不限于取外扰码和内扰码的前L个码片，也可以取后L个码片或者从中任意取L个码片等等。另外，小区特定扰码(cell-specific scramblingcode)是为了随机化不同小区间的干扰，而小区公共扰码(cell-commonscrambling code)是为了随机化进行MBMS业务的各小区与其他进行UNICAST业务的各小区的干扰。

步骤13，生成下行导频序列。

1)在UNICAST业务层，将分配给一个小区的内扰码的前L个码片(以下也称为导频信道扰码)和分配给该小区内3个扇区的3个正交序列W1、W2、W3分别相乘，得到该小区中3个扇区各自的下行导频序列。因此，分配给170个小区的170个导频信道扰码每一个都和W1、W2、W3分别相乘，构成510个下行导频序列。

2)在MBMS业务层，将外扰码前L个码片(以下也称为导频信道扰码)和W相乘，得到1个序列作为170个小区所包括的510个扇区的下行导频序列。

可见，采用这种正交码乘以扰码的两维导频序列，对于UNICAST业务实现了小区内下行导频的频域正交和小区间下行导频较小的相关性，同时实现了UNICAST业务层和MBMS业务层下行导频小区内和小区间的频域正交，因此提高了信道估计的可靠性。

图4示出本实施例所述的基站的组成结构。基站中增加了一个MBMS业务导频发送模块，如图4中虚线框所示，用于利用分配给本小区广播组播业务层的扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送。对该基站中原有的UNICAST业务导频发送模块进行改进，以实现利用分配给本小区单播业务层的扰码对正交序列进行加扰的功能。

该MBMS业务导频发送模块和该UNICAST业务导频发送模块都包括正交序列生成单元、信道编码单元、调制单元、子载波映射单元、扰码配置单元、加扰单元、傅立叶逆变换单元等等，这里，加扰单元可以采用乘法器或类似器件实现。其中，正交序列生成单元，用于按照系统带宽内导频子载波的数目对长度为4的沃尔什Walsh码进行重复，生成相应长度的序列；扰码配置单元，用于配置导频信道的扰码，所述导频信道的扰码是按以下方式生成的：按照系统带宽内可用子载波的数目选择相应长度的Gold码，并从所述各Gold码中分别取出与导频子载波数目相同的码片形成所述导频信道的扰码。

需要说明的是，MBMS业务导频发送模块中只是一个逻辑上的模块，在实体上，其采用的信道编码单元、调制单元、子载波映射单元、加扰单元、傅立叶逆变换IFFT单元等与UNICAST业务导频发送模块中实现相应功能的单元共用一个实体。

小区i的基站需要向该小区中扇区j内的一个用户设备(UE)发送数据时，首先，根据扇区j中该UE当前所处的业务是UNICAST还是MBMS确定所采用的下行导频序列。如果是UNICAST业务，则基站对分配给扇区j的正交序列Wj进行信道编码、调制和子载波映射后，利用分配给小区i的UNICAST业务导频信道扰码进行加扰，将得到的导频信号经过傅立叶逆变换等处理后在导频信道上发射。如果是MBMS业务，则基站对正交序列W进行信道编码、调制和子载波映射后，利用MBMS业务导频信道扰码进行加扰，将得到的导频信号经过傅立叶逆变换等处理后在导频信道上发射。

在小区i的扇区j内，如果一个UE正处于UNICAST业务，该UE接收UNICAST业务数据的过程如图5所示，具体步骤如下：

步骤A1，从本扇区下行导频信道接收UNICAST业务导频信号，并利用收到的导频信号对本扇区UNICAST业务导频信道进行信道估计；

步骤A2，根据收到的导频信号包含的扰码是内扰码Si的前L个码片，接收本扇区的UNICAST业务数据，再结合对本扇区导频信道估计的结果解扰并解调收到的UNICAST业务数据。

接收时，还可以结合干扰抵消技术进一步降低干扰。UE从各干扰扇区下行导频信道接收UNICAST业务导频信号，并利用从各干扰扇区收到的导频信号分别对相应扇区进行信道估计，同时从各干扰扇区下行导频信道接收MBMS业务导频信号并进行合并，利用合并的导频信号将这些干扰扇区的MBMS业务导频信道等效成一条信道进行信道估计，根据对干扰扇区UNICAST业务和MBMS业务导频信道估计的结果从收到的本扇区信号中减去这些干扰。

在小区i的扇区j内，如果一个UE正处于MBMS业务，则该UE接收MBMS业务数据的过程如图6所示，具体步骤如下：

步骤B1，从本扇区和相邻扇区下行导频信道接收MBMS业务导频信号并进行合并，利用合并的导频信号将本扇区和相邻扇区的MBMS业务导频信道等效成一条信道进行信道估计；

步骤B2，根据收到的导频信号包含的扰码是外扰码S的前L个码片，从本扇区和相邻扇区接收MBMS业务数据并进行合并，再结合对本扇区和相邻扇区等效而成的一条导频信道估计的结果解扰并解调合并后的MBMS业务数据。

接收时，还可以结合干扰抵消技术进一步降低干扰。UE从各干扰扇区下行导频信道接收UNICAST业务导频信号，并利用从各干扰扇区收到的导频信号分别对相应扇区进行信道估计，根据对干扰扇区UNICAST业务导频信道估计的结果从收到的本扇区信号中减去这些干扰。

可见在接收时，对于MBMS业务层的导频信号不必按照不同的扇区分别进行信道估计，而是作为整体一并处理，如同对UNICAST业务层一个扇区的导频信号进行信道估计一样，因此节省了接收端的处理流程，提高了信道估计的效率。

本发明以前述的较佳实施例进行了公开，这只是为了清楚说明技术方案并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，所作的修改均包含在本申请的范围内。

Claims (9)

1.一种单播与广播组播业务共存时实现下行导频的方法，移动通信系统包括单播业务层和广播组播业务层，所述两个业务层小区结构重合，其特征在于：

在单播业务层上，多个相邻小区中各个小区的基站利用不同的扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送；

在广播组播业务层上，多个相邻小区中各个小区的基站利用不同于单播业务层各扰码的一个扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送；

其中，在单播业务层上，所述每一小区的基站在本小区内各个扇区发送的导频序列是由不同的正交序列加扰后生成的；

其中，在广播组播业务层上，所述每一小区的基站向本小区内各个扇区发送的导频序列是采用同一正交序列加扰后生成的，且该正交序列不同于单播业务层各扇区采用的正交序列。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述移动通信系统是OFDM系统，所述正交序列是按照系统带宽内导频子载波的数目，对沃尔什Walsh码重复后得到的相应长度的序列。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述沃尔什Walsh码的长度为4。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述扰码的生成过程包括以下步骤：

步骤a，根据系统带宽内可用子载波的数目，选择相应长度的多个Gold码分别作为各相邻小区的扰码；

步骤b，从所述扰码中分别取出与导频子载波数目相同的码片形成相应小区下行导频信道的扰码。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：

步骤b是从所述扰码中取出与导频子载波数目L相同的前L个码片作为所述下行导频信道的扰码。

6.一种移动通信系统中的基站，基于移动通信系统中单播业务层和广播组播业务层完全重合的小区结构，用于实现单播业务与广播组播业务的共存，所述移动通信系统包括多个相邻小区，该基站位于其中一个小区内，其特征在于，所述基站包括以下模块：

单播业务下行导频发送模块，用于利用分配给本小区单播业务层的扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送，所述扰码与所述多个相邻小区中其他小区内的基站用来对导频信道加扰的扰码不同；

广播组播业务下行导频发送模块，用于利用分配给本小区广播组播业务层的扰码对正交序列加扰，生成导频序列并在下行导频信道上发送，所述扰码与所述多个相邻小区单播业务层采用的扰码不同；

其中，所述单播业务下行导频发送模块对本小区内的各个扇区采用不同的正交序列来生成导频信号；

其中，所述广播组播业务下行导频发送模块采用的正交序列与单播业务层各扇区采用的正交序列不同。

7.如权利要求6所述的基站，其特征在于：

所述移动通信系统是OFDM系统，所述单播业务下行导频发送模块和广播组播业务下行导频发送模块进一步包括：

正交序列生成单元，用于按照系统带宽内导频子载波的数目对沃尔什Walsh码进行重复，生成相应长度的序列。

8.如权利要求7所述的基站，其特征在于：所述正交序列生成单元使用的沃尔什Walsh码的长度为4。

9.如权利要求7所述的基站，其特征在于：所述单播业务下行导频发送模块和广播组播业务下行导频发送模块进一步包括：

扰码配置单元，用于配置导频信道的扰码，所述导频信道的扰码是按以下方式生成的：按照系统带宽内可用子载波的数目选择相应长度的Gold码分别作为各相邻小区的扰码，并从所述扰码中分别取出与导频子载波数目相同的码片形成相应小区下行导频信道的扰码。

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