專利名稱：一種抑制干擾的上行導頻方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信領域，尤其是涉及一種抑制干擾的上行導頻方法。
背景技術：
移動通信以其特有的靈活、便捷等優(yōu)點符合現代社會人們對通信技術的要求，成為20世紀80年代中期以來發(fā)展最為迅速的通信方式。其中，通信質量的改進是當前移動通信的重要工作之，在無線環(huán)境中，多徑衰落作為信道衰落的一種，是影響通信質量的主要因素之一，為了消除信道衰落對信號的影響，需要在接收機中利用信道估計得到的信道信息對信號的畸變進行補償，因此信道估計是移動通信系統(tǒng)中非常重要的組成部分。所述信道估計通常采用基于輔助信息的相干解調方法，其中，輔助信息是在發(fā)送端信號的某些固定位置插入一些已知的導頻信號或序列，在接收端利用這些輔助信息按照一定的算法進行信道估計。
在基于SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division MultipleAccess，單載波頻分多址)的上行通信系統(tǒng)中，簡稱上行單載波系統(tǒng)中，通過發(fā)射一定的導頻信號，在接收端利用這些已知信號來進行信道估計。不同用戶的導頻信號要共享有限的時、頻或者碼資源，上行導頻的設計既要做到充分利用資源，又要做到不同用戶之間的干擾最小。但是不同用戶間導頻的干擾不僅包括同一小區(qū)內用戶間的干擾還包括相鄰小區(qū)用戶之間的干擾，當相鄰小區(qū)使用相同的上行導頻信道時，處于小區(qū)邊緣的用戶將會受到較大的同頻干擾，信道估計能力降低。
導頻之間的干擾取決于導頻之間的相關性，而相關性是以相關系數來體現的。相關系數是一個沒有單位的數值，其表示兩個序列之間的密切程度。相關系數是一個絕對值介于0-1之間的系數，其中，相關系數為1表示兩個序列完全相關，無法分辨出來；相關系數為0表示兩個序列完全不相關，當不同用戶之間的導頻信號設計成正交的時候，其相關系數為0。
因此同一小區(qū)內不同用戶的導頻信號一般設計成正交，上行導頻的設計除了保證小區(qū)內的用戶相互正交外，還要滿足相鄰小區(qū)間的導頻有較小的相關性，一般使導頻之間的相關系數的絕對值介于0-0.1之間，以盡量減小鄰小區(qū)間的干擾。
現有技術中上行導頻的正交設計方案有三種，分別為時域正交、頻域正交和碼域正交。
(1)時域正交導頻是將多個用戶的導頻在導頻塊內進行時分復用(TDM)，所謂時分復用是以時間作為信號分割參量，使各個用戶的導頻在時間上能區(qū)分開。圖1是時域正交的上行導頻方案的一種示意圖，其為在3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作工程)的長期演進(LTE)標準的上行子幀結構中將短塊(SB)用做導頻，各用戶的導頻信號在時間上不重疊，以正交形式存在。
但是時域正交導頻存在較高的峰值平均功率比(PAPR)問題，尤其是當用戶處于小區(qū)邊緣以滿功率發(fā)射時，PAPR問題更加嚴重，由于發(fā)射端放大器的功率是固定的，PAPR問題的加重會導致信號畸變的加重，影響信號質量，同時時域正交導頻無法保證小區(qū)間具有較小的相關性，不能有效抑制鄰小區(qū)間導頻的干擾。
(2)頻域正交導頻是將多個用戶的導頻進行頻分復用(FDM)，所謂頻分復用是以頻率作為信號分割參量，使各個用戶的導頻在頻率上互相不重疊。在上行單載波系統(tǒng)中頻域正交導頻的復用方式可以是分布式(Distributed-FDMA)的也可以是集中式(Localized-FDMA)的。
其中分布式的頻域正交導頻可以通過交織頻分復用(IFDMA)實現，也可以通過離散傅立葉變換擴頻的頻分復用(DFT-S-OFDM)實現。
IFDMA是通過時域的壓縮重復實現頻域上的梳狀譜，并對每個用戶的導頻進行一定的相位旋轉從而使得不同用戶的導頻相互正交。
圖2是分布式頻域正交的上行導頻方案示意圖。如圖2所示，4個用戶復用256個子載波；如圖中上半部分的時域表現形式，每個用戶的導頻序列長為Q＝64，重復4次后導頻序列長度為256，通過快速傅立葉變換(FFT)轉變?yōu)橄聢D中的頻域表現形式，對每一個用戶而言，則形成了均勻間隔的64個子載波。可以看出該方法使不同用戶的導頻均勻分布在整個帶寬上，并且交織分布，避免了同一個小區(qū)內導頻之間的干擾，而且導頻信號的交織分布有利于信道估計的精度。
而DFT-S-OFDMA則是直接根據頻域特征構造梳狀譜，然后通過反快速傅立葉變換(IFFT)變換成時域波形。
圖3是DFT-S-OFDM的符號生成過程示意圖。首先NTX點的時域信號經過DFT變換到頻域，通過子載波映射，再由IFFT變化回時域實現DFT-S-OFDM符號的形成，其中子載波的映射方式決定了該用戶占用的頻帶。
圖4是集中式(左)和分布式(右)子載波映射方式示意圖。根據在整個頻帶上插入零點位置的不同可實現分布式和集中式的子載波映射方式。如果在每個DFT輸出樣點間插入K-1個零點則形成分布式子載波映射(圖4右)，如果K＝1，則子載波在頻帶上連續(xù)分布，就變成集中式子載波映射(圖4左)。
DFT-S-OFDM的分布式子載波映射后不同用戶占用的頻帶與IFDMA方法中的相同，其時域與頻域表現形式與圖2中的表現形式相同；DFT-S-OFDM的集中式子載波映射后不同用戶占用的頻帶的時域與頻域表現形式如圖5所示。圖5是集中式頻域正交的上行導頻方案示意圖。
集中式(Localized-FDMA)的頻域正交導頻一般通過DFT-S-OFDM實現，不能通過與IFDMA一樣的方法實現，其上行導頻方案如圖5所示。
現有頻域正交導頻方案可以保證小區(qū)內用戶導頻的正交性，但是當用戶位于小區(qū)邊緣，而鄰小區(qū)也使用相同的上行導頻信道，這時相鄰小區(qū)間的導頻干擾比較嚴重，會顯著降低信道估計能力，影響小區(qū)邊緣用戶的吞吐量。
(3)碼域正交導頻方案利用CAZAC(Constant Amplitude Zero AutoCorrelation，恒幅度零自相關)序列的循環(huán)移位零自相關特性實現了上行碼域的正交導頻。CAZAC序列的循環(huán)自相關為零；并且不同CAZAC序列之間的相關性很小而且大小恒定。
圖6是碼域正交的上行導頻方案示意圖。如圖6所示，給每個小區(qū)分配一個CAZAC序列，每個用戶使用該序列的一個循環(huán)移位序列作為導頻序列，其中S0為分配給小區(qū)的CAZAC序列，SiQ表示S0循環(huán)移位iQ位的序列，根據CAZAC序列的性質1可以保證小區(qū)內用戶之間的正交性；對不同的小區(qū)采用不同的CAZAC序列，就可以很好的抑制相鄰小區(qū)之間的導頻干擾。
碼域正交的上行導頻方案雖然可以做到小區(qū)內用戶的正交和小區(qū)間導頻干擾的抑制，但是該方案中采用CAZAC序列的循環(huán)移位操作使系統(tǒng)對上行同步精度要求較高，對系統(tǒng)同步誤差的魯棒性(ROBUST)較差。該方案中，為了保證不同用戶多徑信號的正交性，循環(huán)移位的長度必須大于最大多徑時延，一般取值為循環(huán)前綴CP(Cyclic Prefix)長度，但這樣就限制了一個小區(qū)內可以同時復用的用戶數。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種方法，能夠克服現有技術中小區(qū)間干擾、小區(qū)邊緣用戶信道估計精度低和用戶吞吐量小等缺陷。
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種抑制干擾的上行導頻方法，包括以下步驟A、給小區(qū)分配一個擾碼組作為導頻；B、用戶從所述擾碼組中選擇基本導頻；C、通過基本導頻的頻域復用方式得到該用戶的導頻序列。
步驟A中，所述的擾碼組中包含不同長度的碼序列。
步驟B中用戶根據與其復用的用戶數動態(tài)地選擇其所在小區(qū)的擾碼組中的一個碼序列作為基本導頻。
所述擾碼組滿足如下條件不同小區(qū)的用戶選擇的擾碼組中的碼序列生成的導頻序列之間的相關系數的絕對值介于0-0.1之間。
所述導頻序列在同一小區(qū)內為頻域正交。
所述的根據頻域復用方式得到該用戶的導頻序列是根據分布式的頻域復用方式來得到該用戶的導頻序列。
所述的根據頻域復用方式得到該用戶的導頻序列是根據集中式的頻域復用方式來得到該用戶的導頻序列。
本發(fā)明中獲取用戶導頻序列適用于上行單載波交織頻分復用方式或離散傅立葉變換擴頻的正交頻分復用方式。
通過實施本發(fā)明，給不同的小區(qū)分配特定的擾碼組作為導頻，實現小區(qū)內用戶導頻的頻域正交和小區(qū)間導頻較小的相關性，可以同時抑制小區(qū)內和小區(qū)間用戶導頻的相互干擾，提高信道估計精度，改善小區(qū)邊緣用戶的吞吐量。


圖1是時域正交的上行導頻方案的一種示意圖；圖2是分布式頻域正交的上行導頻方案示意圖；圖3是DFT-S-OFDM的符號生成過程示意圖；圖4是集中式(左)和分布式(右)子載波映射方式示意圖；圖5是集中式頻域正交的上行導頻方案示意圖；圖6是碼域正交的上行導頻方案示意圖；圖7是本發(fā)明基本原理流程圖；圖8是本發(fā)明的上行導頻設計方法中以交織頻分復用方式構成導頻的示意圖；圖9是一個采用本發(fā)明的上行導頻方案的系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的基本原理如圖7所示，包括以下步驟步驟s101，給每個小區(qū)分配一個特定的擾碼組作為導頻，所述擾碼組實際為一系列包括不同長度的碼序列的組合。因為在上行單載波系統(tǒng)中，相同帶寬可以復用給不同的用戶數，對應的用戶需要的導頻長度也不相同，所以擾碼組中包括各種導頻對應所需要長度的碼序列。
步驟s102，每個用戶根據與復用的用戶數動態(tài)的選擇其所在小區(qū)的擾碼組中的一個碼序列作為基本導頻，所謂基本導頻，是指用于復用生成用戶導頻序列的一個碼序列；小區(qū)內的用戶數量是隨時變動的，這就需要根據實時復用同一帶寬的用戶數從擾碼組中選擇碼序列，如設系統(tǒng)信道帶寬為256個子載波，假設小區(qū)1中4個用戶復用全部帶寬，則每個用戶選擇長度為64的碼序列作為其基本導頻；假設小區(qū)2中2個用戶復用全部帶寬，則每個用戶選擇長度為128的碼序列作為其基本導頻。
步驟s103，通過基本導頻的頻域復用方式得到該用戶的導頻序列，如前述現有技術中頻域復用方式的描述，我們可以根據分布式(Distributed-FDMA)或者集中式(Localized-FDMA)的頻域復用方式來得到每個用戶的導頻序列。通過頻域復用方式我們可以獲得針對于每個用戶的等長的導頻序列在上行單載波系統(tǒng)中，對分布式頻域復用方式，如果采用交織頻分復用方式實現，則每個用戶可以通過基本導頻的壓縮重復得到等長的導頻序列；如果不同用戶的導頻采用集中式頻域復用方式，在DFT-S-OFDM實現中，每個用戶可以采用基于集中式子載波映射方式的方法，即插值的方法得到等長的導頻序列。由于頻域復用方式的啟用，小區(qū)內不同用戶的導頻序列滿足正交。
其中，相鄰小區(qū)間使用的擾碼組必須滿足如下條件基于小區(qū)間導頻序列之間相關性小。
根據小區(qū)內用戶數的不同從擾碼組中選擇了作為用戶基本導頻的碼序列，在頻域復用方式的使用下，各用戶獲得了等長的導頻序列，并在小區(qū)內應用頻域正交的上行導頻方案。針對于相鄰小區(qū)之間，由不同用戶生成的上行導頻的導頻序列之間相關性小，即為導頻序列之間的相關系數的絕對值介于0-0.1之間。
本發(fā)明中以交織頻分復用方式構成導頻的方法如圖8所示，系統(tǒng)信道帶寬為256個子載波，小區(qū)1中4個用戶復用全部帶寬，則每個用戶選擇長度為64的碼序列作為其基本導頻，重復4次后得到長度為256的導頻序列；小區(qū)2中兩個用戶復用全部帶寬，則每個用戶選擇長度為128的碼序列作為其基本導頻，重復2次得到長度為256的導頻序列。選擇特定的碼序列使得生成的不同小區(qū)的導頻序列具有較小的相關性，以此來減小鄰小區(qū)間導頻的干擾。
本發(fā)明中上行導頻方案的系統(tǒng)如圖9所示，對位于同一小區(qū)內的用戶UE0和UE1，因為他們的導頻是頻域正交的，所以不會互相干擾。當UE1位于小區(qū)邊緣時，它的導頻強度與鄰小區(qū)邊緣用戶UE2的導頻強度接近，但是因為兩個小區(qū)使用的導頻序列相關性很小，這樣即使兩個小區(qū)使用相同的導頻信道也不會對鄰小區(qū)形成較大的干擾。
本發(fā)明中獲取用戶導頻序列的方法不受上行單載波系統(tǒng)的實現方式的限制，既適用于上行單載波交織頻分復用(IFDMA)方式也適用于DFT擴頻的正交頻分復用(DFT-S-OFDMA)方式，既適用于分布式的導頻復用方式也適用于集中式的導頻復用方式。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種抑制干擾的上行導頻方法，其特征在于，包括以下步驟A、給小區(qū)分配一個擾碼組作為導頻；B、用戶從所述擾碼組中選擇基本導頻；C、通過基本導頻的頻域復用方式得到該用戶的導頻序列。
2如權利要求1所述抑制干擾的上行導頻方法，其特征在于步驟A中，所述的擾碼組中包含不同長度的碼序列。
3.如權利要求1所述抑制干擾的上行導頻方法，其特征在于步驟B中用戶根據與其復用的用戶數動態(tài)地選擇其所在小區(qū)的擾碼組中的一個碼序列作為基本導頻。
4.如權利要求1所述抑制干擾的上行導頻方法，其特征在于所述擾碼組滿足如下條件不同小區(qū)的用戶選擇的擾碼組中的碼序列生成的導頻序列之間的相關系數的絕對值介于0-0.1之間。
5.如權利要求1所述抑制干擾的上行導頻方法，其特征在于所述導頻序列在同一小區(qū)內為頻域正交。
6.如權利要求1所述抑制干擾的上行導頻方法，其特征在于所述的根據頻域復用方式得到該用戶的導頻序列是根據分布式的頻域復用方式來得到該用戶的導頻序列。
7.如權利要求1所述抑制干擾的上行導頻方法，其特征在于所述的根據頻域復用方式得到該用戶的導頻序列是根據集中式的頻域復用方式來得到該用戶的導頻序列。
8.如權利要求1所述抑制干擾的上行導頻方法，其特征在于獲取用戶導頻序列適用于上行單載波交織頻分復用方式或離散傅立葉變換擴頻的正交頻分復用方式。
全文摘要
一種抑制干擾的上行導頻方法，給每個小區(qū)分配一個特定的擾碼組作為導頻，每個用戶根據與復用的用戶數動態(tài)的選擇其所在小區(qū)的擾碼組中的一個碼序列作為基本導頻，通過基本導頻的頻域復用方式得到該用戶的導頻序列，實現小區(qū)內用戶導頻的頻域正交和小區(qū)間導頻較小的相關性，可以同時抑制小區(qū)內和小區(qū)間用戶導頻的相互干擾，提高信道估計精度，改善小區(qū)邊緣用戶的吞吐量。
文檔編號H04L27/26GK1852274SQ200510114490
公開日2006年10月25日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權日2005年10月31日
發(fā)明者李化加, 劉云 申請人:華為技術有限公司