专利名称：一种ofdma系统中的自适应导频分配装置及方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种OFDMA系统中的自适应导频 分配装置及方法。
背景技术：
正交步贞分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, OFDM) 技术和多进多出(Multiple-Input Multiple-Out-put, MIMO )技术是超第三代系 统(Beyond Third Generation, B3G)系统与第四代系统(Forth Generation, 4G) 演进过程中所釆用的主流技术。两种技术相结合的MIMO-OFDM系统兼具两 者的优点。其中，MIMO技术可以有效地提高系统的容量，改善系统的性能， 还可以显著地提高网络的覆盖范围和传输的可靠性；而OFDM技术也因其具 有的抗多径时延特性、抗频率选择性衰落以及高频谱利用率等特点受到了普遍 的关注。MIMO-OFDM系统通过OFDM调制把频率选择性衰落信道分解成一 组并行平坦衰落信道，并利用MIMO提高了信道的容量，成为未来移动通信 技术的核心解决方案。
在MIMO-OFDM系统中，为了表征MIMO信道的状态，需要进行信道估 计。通常采用的方法是发送导频信号及相关信令，接收端可以利用已知的导频 信息及相关信令对信道进行估计。固定导频已可以满足固定用户、低速用户及 较高移动速度用户的要求。但对于高速移动用户(例如350km/h以上)，则要 增加导频的数量，导频数量的增加必然会导致频谱利用率的降低。为了平衡导 频数量与频镨利用率之间的矛盾，各公司提出了自适应导频设计的思想。
例如，专利申请号为09800406.2的中国专利申请"用于在正交频分多址 系统中自适应分配导频的方法和装置"、专利申请号为200410088876.2的中国 专利申请"OFDM系统中自适应导频插入的方法"、以及专利申请号为 200580031388.0的中国专利申请"MIMO-OFDM系统中自适应导频插入"。
其中，第03800406.2号中国专利申请存在以下不足在该专利中，在导频配置的自适应选择上采用的是与预先设定的阔值相比较，但阈值的确定比较 困难，专利中没有给具体确定依据，在导频自适应过程中，只考虑了导频配置 的自适应，没有考虑导频功率的自适应。
第200410088876.2号中国专利申请存在以下不足在该专利中，虽然给 出了导频自适应的依据及实现方式，但没有考虑导频功率的自适应。
第200580031388.0号中国专利申请存在以下不足该篇专利所提出的导 频自适应分配方法^又适用于802.11系统，应用范围具有一定的局限性，而且 没有考虑导频配置的自适应。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种OFDMA系统中的自适应导频分配装置， 综合考虑导频配置的自适应和导频功率的自适应；
本发明的另一目的在于，提供一种OFDMA系统中的自适应导频分配方 法，综合考虑导频配置的自适应和导频功率的自适应。
本发明的OFDMA系统中的自适应导频分配装置，在发射端包括导频 配置确定模块、导频功率确定模块，以及导频分配器，其中，所述导频配置确 定模块，用于根据终端的速度等级和信道状态从预先设定好的导频配置中选择 相应地导频配置发送至导频分配器；所述导频功率确定^f莫块，用于根据终端与 发送端的距离确定相应地导频功率发送至导频分配器；所述导频分配器，用于 根据所述导频配置确定模块和所述导频功率确定模块发送来的相关信息，为不 同终端自适应地进行导频分配。
其中，所述导频配置确定模块，包括信道状态及移动速度估计器，以及导 频数量和位置确定器，其中，所述信道状态及移动速度估计器，用于根据各个 子信道的导频信号对当前信道状态及移动速度进行估计，并将估计结果发送至 导频数量和位置确定器；所述导频数量和位置确定器，用于根据信道状态及速 度估计器的估计结果确定导频的数量和位置，然后将确定的导频数量和位置信 息发送至所述导频分配器。
其中，所述导频配置确定模块，用于为信道状态较好地用户，分配较少的 导频配置，为信道状态较差的用户，分配较多的导频配置。
此外，所述导频功率确定模块，包括距离估计器、导频功率确定器，其中，所述距离估计器，用于对用户终端与基站间的距离进行测量，并将测量结果发
送至导频功率确定器；所述导频功率确定器，用于将距离估计器测量得到的所 述测量结果与预先设定的阈值进行比较，根据比较结果确定导频功率，并将确 定的导频功率信息发送至导频分配器。
其中，所述导频功率确定模块，用于将测量得到的实际距离d与预先设定 的阈值^相比较，如果某一用户与基站间的距离6/>^。，则要增加该用户的导 频功率；反之，若d〈A，则要减小相应的导频功率。
本发明的OFDMA系统中的自适应导频分配方法，包括下列步骤
步骤A:接收端根据终端的速度等级和信道状态从预先设定好的导频配置 中选择相应地导频配置，并根据终端与发送端的距离确定相应地导频功率；
步骤B:根据步骤A中的选择的导频配置以及导频功率为不同终端自适 应地进行导频分配。
其中，在所述步骤A中，根据终端的速度等级和信道状态从预先设定好 的导频配置中选择相应地导频配置，包括下列步骤根据各个子信道的导频信 号对当前信道状态及移动速度进行估计，并根据估计结果确定导频的数量和位 置。
此外，在所述步骤A中，所述导频配为，对信道状态较好地用户，分配 较少的导频配置，对信道状态较差的用户，分配较多的导频配置。
进一步地，在所述步骤A中，根据终端与发送端的距离确定相应地导频 功率，包括下列步骤对终端与基站间的距离进行测量，并将测量结果与预先 设定的阈值进行比较，根据比较结果确定导频功率。
其中，所述确定相应地导频功率，为将测量得到的实际距离d与预先设定 的阈值J。相比较，如果某一用户与基站间的距离^>《，则要增加该用户的导 频功率；反之，若c/〈d。，则要减小相应的导频功率。
本发明的有益效果是依照本发明的OFDMA系统中的自适应导频分配 装置及方法，根据用户的移动速度、与基站间的距离及信道状态，为处于良好 信道环境的用户分配较少的导频及导频功率，从而减少导频功率消耗；为处于 较低坏信道环境的用户分配较多的导频及导频功率，综合考虑导频配置的自适 应和导频功率的自适应，改善了整体信道估计的性能。
图1为本发明实施例的自适应导频分配装置的示意图； 图2为本发明实施例的用于接收自适应导频的操作流程图； 图3为本发明的OFDMA系统中的自适应导频分配方法流程图； 图4为本发明实施例的自适应导频分配方法的流程图。
具体实施例方式
以下，参考附图1 4详细描述本发明的OFDMA系统中的自适应导频分 配装置及方法。
本发明的核心思想是由于导频的配置直接关系到信道估计的准确度，导 频数量过多，会造成频谱资源的浪费，因此为了能够使得信道估计的性能更加 准确，同时又不浪费过多的频谱资源，最好的方式就是为每个用户分配与之适 应的导频配置和导频功率。
对于导频配置的选择，基站根据每个终端的速度等级和信道状态从预先设 定好的导频配置中选择出最佳的导频配置，为信道状态较好地用户，分配较少 的导频配置，为信道状态较差的用户，分配较多的导频配置，导频配置可以根 据不同的信道状态及移动速度等条件进行设计，对于收发两端都是已知的。
而对于导频功率的确定，由于导频信号功率通常要远大于数据信号的功 率，因此导频信号的功率直接影响着覆盖范围，但是，导频功率过大也会对小 区间造成干扰。为了满足信道估计的要求，对于距离基站较近的用户可以分配 较小的导频功率，而对于距离基站较远的用户，则要分配较大的导频功率。
如图l所示，为本发明实施例的自适应导频分配装置的示意图，在该实施 例中，发送端根据与来自OFDMA通信系统中的多个用户终端的前向导相关 的反馈信息向每个子信道自适应分配导频。具体地，该装置，包括导频配置确 定模块、导频功率确定模块，以及导频分配器。
其中，导频配置确定模块，用于根据终端的速度等级和信道状态从预先设 定好的导频配置中选择相应地导频配置发送至导频分配器，例如，为信道状态 较好地用户，分配较少的导频配置，为信道状态较差的用户，分配较多的导频 配置；
导频功率确定模块，用于根据终端与发送端的距离确定相应地导频功率发
7送至导频分配器；
导频分配器，用于根据导频配置确定模块以及导频功率确定模块发送来的 相关信息发送给相应的用户，从而实现不同终端间的导频自适应。
进一步地，导频配置确定模块，包括信道状态及移动速度估计器，以及导 频数量和位置确定器。其中，信道状态及移动速度估计器，用于根据各个子信 道的导频信号对当前信道状态及移动速度进行估计，并将该估计结果发送至导 频数量和位置确定器；导频数量和位置确定器，用于#4居信道状态及速度估计 器的估计结果确定导频的数量和位置。
进一步地，导频功率确定模块，包括距离估计器、导频功率确定器。其中， 距离估计器，用于对用户终端与基站间的距离进行测量，并将测量结果发送至 导频功率确定器；导频功率确定器，用于将距离估计器测量得到的该实际测量 结果与预先设定的阈值进行比较，将比较后的结果发送至导频分配器。例如， 将测量得到的实际距离d与预先设定的阈值d。相比较，如果某一用户与基站间 的距离6/>4，则要增加该用户的导频功率；反之，若^<^。，则要减小相应的 导频功率。
另夕卜，需要说明的是，上述导频配置在发送端是根据不同速度等级及信道 状况预先设定的，根据反馈信息及测量信息可以自适应地为不同终端选择合适 的导频配置；导频功率可以设定为基站与用户终端距离的函数，也可以预先设 定好几个值，用距离d和阈值c/。相比较，来自适应地选择。在终端确定合适的 导频配置及导频功率后，就可以为不同终端自适应地进行导频分配。
此外，基于如上所述，在进行移动速度、信道状态，以及终端与基站间距 离的测量时，在TDD方式时，由于上下行信道的对称性，发送端可以直接利 用上行信息知晓下行信道特性及速度信息；在FDD方式下，终端可以通过反 馈信道将测量得到的移动速度及信道状态信息上报给发送端，移动速度上报的 方式有很多，最简单的方式为反馈速度等级，如用OO表示低速(10km/h以下)， 用10表示中速(10~120km/h),用01表示高速(120~350km/h),用11表示 超高速(350km/h以上)。同时，基站要对用户终端与基站间的距离进行测量， 可以基于sounding信号进行距离的测量。
如图2所示，为本发明实施例的用于接收自适应导频的操:作流程图，当在图1的处理中从一个基站中接收时，使用与用于所述基站的导频配置和功率相
关的信息执行这个操作。在图2中，用户终端要接收包含与分配给该终端的导 频的数量和位置等相关信息和数据的子信道，并检测导频的数量和位置，提取 导频信息并进行信道估计。并根据需要将测量信息上报给发送端。
如图3所示，为本发明的OFDMA系统中的自适应导频分配方法流程图， 该方法，包括下列步骤
步骤100:终端向发射端反馈当前的速度等级及信道状态；
步骤200:基站测量各终端与基站间的距离；
步骤300:根据终端的速度等级及信道状态选择与该终端相适应的导频配
置；
步骤400:根据终端与基站间的距离选择与该终端相适应的导频发射功
率；
步骤500:通过确定好的导频配置和发射功率，在每个用户的数据中插入 相应的导频信息，为终端发射插入导频信息的数据包。
图4为本发明实施例的自适应导频分配方法的流程图。如图4所示，基站 根据终端的移动速度等级及信道状态信息确定导频的数量和位置。若 /(v，i)〈力，则采用导频间隔较大的导频配置1,若/^/(^"。^/2,则釆用导 频间隔适中的导频配置2，若/"，)>/2，则采用导频间隔较小的导频配置3。 同时，将测得的距离d与预先设定好的阈值"。相比较，并根据比较的结果确定 导频的发射功率。导频功率的分配比较灵活，但也会带来很多的问题，如小区 间的干扰、功率来源等。最简单的方式，可以设置两个适合于不同距离范围的 功率值^,尸2 P^A,当d〈c/。时，将导频功率设置为A，反之则设置为尸2。导 频分配器根据从导频数量和位置确定器接收到的导频数量和位置及导频功率 确定器确定的导频功率的信息一起发送给相应的用户。其中，/j、 /2、 /3为三个 预定的阈值；/(v,训。为表示移动速度等级及信号状态的函数。简单地讲，当 速度较大且信噪比较大时，则减少导频数量及位置；反之，则增加导频数量及 位置。
综上所述，依照本发明的OFDMA系统中的自适应导频分配装置及方法， 根据用户的移动速度、与基站间的距离及信道状态，为处于良好信道环境的用
9户分配较少的导频及导频功率，从而减少导频功率消耗；为处于较低坏信道环境的用户分配较多的导频及导频功率，综合考虑导频配置的自适应和导频功率的自适应，改善了整体信道估计的性能。
以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种OFDMA系统中的自适应导频分配装置，其特征在于，在发射端包括导频配置确定模块、导频功率确定模块，以及导频分配器，其中，所述导频配置确定模块，用于根据终端的速度等级和信道状态从预先设定好的导频配置中选择相应地导频配置发送至导频分配器；所述导频功率确定模块，用于根据终端与发送端的距离确定相应地导频功率发送至导频分配器；所述导频分配器，用于根据所述导频配置确定模块和所述导频功率确定模块发送来的相关信息，为不同终端自适应地进行导频分配。
2. 如权利要求1所述的OFDMA系统中的自适应导频分配装置，其特征 在于，所述导频配置确定模块，包括信道状态及移动速度估计器，以及导频数 量和位置确定器，其中，所述信道状态及移动速度估计器，用于根据各个子信道的导频信号对当前 信道状态及移动速度进行估计，并将估计结果发送至导频数量和位置确定器；所述导频数量和位置确定器，用于根据信道状态及速度估计器的估计结果 确定导频的数量和位置，然后将确定的导频数量和位置信息发送至所述导频分 配器。
3. 如权利要求2所述的OFDMA系统中的自适应导频分配装置，其特征 在于，所述导频配置确定模块，用于为信道状态较好地用户，分配较少的导频 配置，为信道状态较差的用户，分配较多的导频配置。
4. 如权利要求1所述的OFDMA系统中的自适应导频分配装置，其特征 在于，所述导频功率确定模块，包括距离估计器、导频功率确定器，其中，所述距离估计器，用于对用户终端与基站间的距离进行测量，并将测量结 果发送至导频功率确定器；所述导频功率确定器，用于将距离估计器测量得到的所述测量结果与预先 设定的阈值进行比较，根据比较结果确定导频功率，并将确定的导频功率信息 发送至导频分配器。
5. 如权利要求4所述的OFDMA系统中的自适应导频分配装置，其特征在于，所述导频功率确定^f莫块，用于将测量得到的实际距离d与预先设定的阈 值d。相比较，如果某一用户与基站间的距离d〉J。，则要增加该用户的导频功率；反之，若d〈《，则要减小相应的导频功率。
6. —种OFDMA系统中的自适应导频分配方法，其特征在于，包括下列 步骤步骤A:接收端根据终端的速度等级和信道状态从预先设定好的导频配置 中选择相应地导频配置，并根据终端与发送端的距离确定相应地导频功率；步骤B:根据步骤A中的选择的导频配置以及导频功率为不同终端自适 应地进行导频分配。
7. 如权利要求6所述的OFDMA系统中的自适应导频分配方法，其特征 在于，在所述步骤A中，根据终端的速度等级和信道状态从预先设定好的导 频配置中选择相应地导频配置，包括下列步骤根据各个子信道的导频信号对当前信道状态及移动速度进行估计，并根据 估计结果确定导频的数量和位置。
8. 如4又利要求7所述的OFDMA系统中的自适应导频分配方法，其特征 在于，在所述步骤A中，所述导频配为，对信道状态较好地用户，分配较少 的导频配置，对信道状态较差的用户，分配较多的导频配置。
9. 如权利要求6所述的OFDMA系统中的自适应导频分配方法，其特征 在于，在所述步骤A中，根据终端与发送端的距离确定相应地导频功率，包 括下列步骤对终端与基站间的距离进行测量，并将测量结果与预先设定的阈值进行比 较，根据比较结果确定导频功率。
10. 如权利要求9所述的OFDMA系统中的自适应导频分配方法，其特征 在于，所述确定相应地导频功率，为将测量得到的实际距离c/与预先设定的阈 值d。相比较，如果某一用户与基站间的距离d〉A,则要增加该用户的导频功 率；反之，若^<^,则要减小相应的导频功率。
全文摘要
本发明提供一种OFDMA系统中的自适应导频分配装置及方法，其中，在发射端包括导频配置确定模块、导频功率确定模块，以及导频分配器，其中，导频配置确定模块，用于根据终端的速度等级和信道状态从预先设定好的导频配置中选择相应地导频配置发送至导频分配器；导频功率确定模块，用于根据终端与发送端的距离确定相应地导频功率发送至导频分配器；导频分配器，用于根据上述模块发送来的相关信息，为不同终端自适应地进行导频分配。本发明综合考虑导频配置的自适应和导频功率的自适应，减少导频功率消耗，改善了整体信道估计的性能。
文档编号H04J11/00GK101527699SQ20081000803
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月4日 优先权日2008年3月4日
发明者余秋星, 王文焕, 黄海旭 申请人:中兴通讯股份有限公司