在多天线系统中发送基准信号的方法和装置的制作方法

专利名称：在多天线系统中发送基准信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信，尤其是，涉及用于在多天线系统中发送基准信号的方法和
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背景技术：
在近年来已经积极地研究的下一代多媒体移动通信系统中，存在对能够处理和发 送除了早期的语音业务之外的各种各样的信息(例如，视频和无线电数据)的系统的需要。 第三代无线通信后面是当前正在开发的第四代无线通信，其目的在于在下行链路中支持1 千兆位/每秒tebps)并且在上行链路中支持500兆位/每秒(Mbps)的高速数据业务。无 线通信系统为了无论用户的位置和移动性向多个用户提供可靠通信的目的而设计。但是， 无线信道具有异常特征，诸如路径损耗、噪声、由于多径的衰落、符号间干扰(ISI)、由于用 户设备的移动性的多普勒效应等等。因此，已经开发了各种各样的技术以克服无线信道的 异常特征和提高无线通信的可靠性。正交频分多路复用(OFDM)、多输入多输出(MIMO)等等是用于支持可靠的高速数 据业务的技术。能够以低的复杂度减小符号间干扰影响的OFDM系统被考虑作为后第三代无线通 信系统的一种。在OFDM中，串行输入的数据符号被转换为N个并行数据符号(这里N是自 然数)，并且然后通过在N个分离的子载波上携带而发送。该子载波在频率维度中保持正交 性。在移动通信市场中，期待标准从常规的码分多址(CDMA)系统变化为基于OFDM的系统。MIMO技术通过使用多发射(Tx)天线和多接收(Rx)天线来提高数据发射/接收效 率。MIMO技术的示例包括空间多路复用、发射分集、波束成形等等。取决于Rx天线的数目 和Tx天线的数目的MIMO信道矩阵可以分解成多个单独的信道。每个单独的信道称为层或 者流。层的数目称为秩。为了数据发射/接收、系统同步捕获、信道信息反馈等等的目的，存在估计在无线 通信系统中的上行链路信道或者下行链路信道的需要。信道估计是在由于衰落出现急剧变 化的环境中通过补偿信号失真来恢复Tx信号的过程。通常，信道估计需要对于发射机和接 收机两者均已知的基准信号。该基准信号也称为导频。在OFDM系统中，基准信号可以通过使用二种方法分配，即，基准信号分配给所有 子载波的第一种方法，和基准信号在数据子载波之间分配的第二种方法。第一种方法使用 仅仅由基准信号组成的信号(例如，前同步信号)。第一种方法与第二种方法相比具有显著 地改善的信道估计性能，但是，具有降低的数据传输速率。因此，第二种方法可用于提高数 据传输速率。因为基准信号的密度被降低，第二种方法可能导致信道估计性能的恶化。因 此，所需要的是该基准信号被适当地安排以将信道估计性能的恶化最小化。当发射机发送基准信号ρ并且接收机接收Rx信号y时，Rx信号y可以由以下的 公式表示。数学公式1
[数学1]y = h · p+n在此处，h表示该基准信号在其上发送的信道，并且η表示在接收机中产生的热噪声。在这种情况下，该基准信号ρ对于接收机已知。该接收机可以通过使用基准信号 P来估计信道。该估计的信道h'可以通过以下的公式表示。数学公式2[数学2]h' = y/p = h+n/p = h+n'该估计的信道h'的精度根据η'而确定。为了估计的信道h'的精度，η'必须 收敛为零。信道估计可以通过使用大量的基准信号来执行以将η'的影响最小化。该接收 机可以补偿估计的信道以恢复由发射机发送的数据。因为多天线系统的天线分别对应于不同的信道，在设计基准信号结构时必须考虑 每个天线。在多天线系统中，有效的是使用平均的功率传输，其中每个天线尽可能地具有相 同的Tx功率。使用多天线的平均的功率传输可以导致在实施成本方面的减小和在系统性 能方面的改善。但是，当基准信号结构被设计使得平均的功率传输在多天线系统中成为可能时 候，基准信号开销可能显著地提高。该基准信号开销可以定义为用于发送该基准信号的子 载波的数目与所有子载波的数目的比。当基准信号开销是巨大时，由于实际中用于发送数 据的数据子载波的数目减少，因而存在问题。这导致在数据处理负载方面的减小和在频谱 效率方面的恶化。因此，总体系统性能可能恶化。因此，存在对于在多天线系统中有效地发送基准信号的方法和装置的需要。

发明内容
技术问题本发明提供了一种用于在多天线系统中发送基准信号的方法和装置。技术方案在一个方面中，提供了一种用于在多天线系统中发送基准信号的方法。该方法包 括通过第一天线组发送基于第一序列的第一基准信号，和通过第二天线组发送基于第二序 列的第二基准信号，其中该第一基准信号和第二基准信号通过相同的无线电资源发送。优选地，该无线电资源包括正交频分多路复用(OFDM)符号和子载波。优选地，第二序列是通过在时域中循环移位第一序列来获得的。优选地，第二序列是通过在频域中将第一序列乘以相移来获得的。优选地，该第二序列与第一序列正交。在另一个方面中，提供了一种用于在多天线系统中使用M个天线(M彡2，其中M是 自然数)发送基准信号的方法。该方法包括通过第一天线组发送基于第一序列的第一基准 信号，和通过第二天线组发送基于第二序列的第二基准信号，其中该M个天线被配对为两 个天线组，第一天线组是两个配对的天线组的一个天线组，并且第二天线组是两个配对的 天线组的另一个天线组，并且其中第一基准信号和第二基准信号通过相同的无线电资源发送。优选地，资源块按M个天线的每个来定义，该资源块包括多个OFDM符号和多个子 载波，该资源块的每个元素是资源元素，并且无线电资源是在该资源块中的特定位置上的 资源元素。优选地，第一基准信号和第二基准信号在用于M个天线的每个的资源块内的一个 OFDM符号中通过相同数目的无线电资源发送。在再一个方面中，提供了一种发射机。该发射机包括第一天线组，第二天线组和基 准信号发生器，该基准信号发生器基于第一序列产生要通过第一天线组发送的第一基准信 号，并且基于第二序列产生要通过第二天线组发送的第二基准信号，其中该第一基准信号 和第二基准信号通过相同的无线电资源发送。在再一个方面中，提供了一种接收机。该接收机包括发射和/或接收无线电信号 的射频(RF)单元，和与耦合RF单元并且被配置为接收基于第一序列的第一基准信号并且 接收基于第二序列的第二基准信号的处理器，其中第一基准信号和第二基准信号通过相同 的无线电资源接收。优选地，无线电资源包括OFDM符号和子载波。优选地，第二序列是通过在时域中循环移位第一序列来获得的。优选地，第一基准信号是用于第一发射天线的基准信号，并且第二基准信号是用 于第二发射天线的基准信号，并且该处理器被配置为根据第一基准信号估计第一发射天线 的信道，并且根据第二基准信号估计第二发射天线的信道。有益效果提供了一种用于在多天线系统中有效地发送基准信号的方法和装置。


图1是示出无线通信系统的框图。图2是示出用于用户面的无线电协议架构的框图。图3是示出用于控制面的无线电协议架构的框图。图4示出在下行链路逻辑信道和下行链路传输信道之间的映射。图5示出在下行链路传输信道和下行链路物理信道之间的映射。图6示出无线电帧的结构。图7示出用于一个下行链路时隙的资源网格的示例。图8示出子帧的结构。图9示出当基站使用一个天线时的基准信号结构的示例。图10示出其中当基站使用一个天线时在频域中执行移位的基准信号结构的示 例。图11示出当基站使用两个天线时的基准信号结构的示例。图12示出当基站使用四个天线时的基准信号结构的示例。图13是示出在OFDM符号中用于每个资源元素的功率分配的示例的图形。图14是示出在OFDM符号中用于每个资源元素的功率分配的另一个示例的图形。图15是示出用于在多天线系统中发送基准信号的方法的示例的流程图。
图16示出基准信号结构的示例。图17示出循环地移位的基准信号结构的示例。图18示出使用码分多路复用(CDM)的基准信号结构的第一个示例。图19示出使用CDM的基准信号结构的第二个示例。图20示出使用CDM的基准信号结构的第三个示例。图21示出使用CDM的基准信号结构的第四个示例。图22示出使用CDM的基准信号结构的第五个示例。图23是示出使用多个天线的发射机的示例的框图。图M是示出用于无线通信的装置的框图。
具体实施例方式图1是示出无线通信系统的框图。这可以是第三代合作伙伴计划(3GPP)长期 演进(LTE)/改进的LTE(LTE-A)的网络结构。LTE也可以称为演进的通用移动电信系统 (E-UMTS)。该无线通信系统可以被广泛地采用以提供诸如语音、分组数据等等各种各样的 通信业务。参考图1，演进的UMTS陆地无线电接入网络(E-UTRAN)包括对用户设备(UE) 10提 供用户面和控制面的至少一个基站(BS)。UE 10可以是固定或者移动的，并且可以被称为其他术语，诸如移动站(MS)、用户 终端(UT)、订户站(SS)、移动终端(MT)、无线设备等等。BS 20可以是与UE 10通信的固定 站，并且可以被称为其他术语，诸如演进的节点B(eNB)、基站收发器系统(BTS)、接入点等 等。在BS 20的覆盖范围内存在一个或多个小区。用于传送用户业务量或者控制业务量的 接口可以在BS 20之间使用。BS 20借助于X2接口彼此互连。BS 20还借助于Sl接口连 接到演进的分组核心(EPC)，更具体地说，借助于Sl-MME连接到移动性管理实体(MME)，并 且借助于Sl-U连接到服务网关(S-GW) 30。Sl接口支持BS 20和MME/S-GW 30之间的多对 多关系。在下文中，下行链路指的是从BS 20到UE 10的通信，并且上行链路指的是从UE 10到BS 20的通信。在下行链路中，发射机可以是BS 20的一部分，并且接收机可以是UE 10的一部分。在上行链路中，发射机可以是UE 20的一部分，并且接收机可以是BS 20的一 部分。UE属于一个小区。UE所属于的小区称为服务小区。对服务小区提供以通信业务 的BS称为服务BS。该无线通信系统是另一个小区邻近于该服务小区的蜂窝系统。相邻的 另一个小区称为邻近的小区。在UE和网络之间的无线电接口协议的层可以基于在通信系统中公知的开放系统 互连(OSI)模型的较低的三个层，划分为第一层(Li)、第二层(U)和第三层(U)。第一层 是物理(PHY)层。第二层可以划分为媒体访问控制(MAC)层、无线电链路控制(RLC)层和 分组数据会聚协议(PDCP)层。第三层是无线电资源控制(RRC)层。图2是示出用于用户面的无线电协议架构的框图。图3是示出用于控制面的无线 电协议架构的框图。它们图解了在UE和E-UTRAN之间的无线电接口协议的架构。该用户 面是用于用户数据传输的协议栈。该控制面是用于控制信号传输的协议栈。
参考图2和3，在不同的PHY层(S卩，发射机的PHY层和接收机的PHY层)之间，信 息通过物理信道运输。该PHY层通过传输信道与MAC层，即PHY层的上层，耦合。数据通过 传输信道被在MAC层和PHY层之间传送。PHY层通过传输信道对MAC层和上层提供以信息 传输业务。 该MAC层通过逻辑信道提供服务给RLC层，即MAC层的上层。RLC层支持可靠的数 据传输。PDCP层执行首标压缩功能以减小网际协议(IP)分组的首标大小。RRC层仅仅定义在控制面中。RRC层控制UE和网络之间的无线电资源。为此，在 RRC层中，RRC消息在UE和网络之间互换。该RRC层用来与无线电承载(RB)的配置、重新 配置和释放相结合控制逻辑信道、传输信道和物理信道。RB指的是为了在UE和网络之间 的数据传输由第一层(即，PHY层)和第二层(即，MAC层、RLC层和PDCP层)提供的逻辑 路径。配置RB包括定义无线电协议层和信道特征以提供业务和定义特定的参数和操作方 案。RB可以划分为信令RB(SRB)和数据RB(DRB)。SRB用作在控制面中传送RRC消息的路 径，并且DRB用作在用户面中传送用户数据的路径。当在UE的RRC层和网络的RRC层之间 建立了 RRC连接时，其称作UE处于RRC连接模式。当尚未建立RRC连接时，其称作UE处于 RRC空闲模式。非接入层(NAS)层属于RRC层的上层，并且用于执行会话管理、移动性管理等等。图4示出在下行链路逻辑信道和下行链路传输信道之间的映射。3GPP TS 36. 300 V8. 3.0(2007-12)技术规范组无线电接入网络的部分6. 1. 3. 2 ；演进的通用陆地无线电接 入(E-UTRA)和演进的通用陆地无线电接入网络(E-UTRAN)；整个说明书；阶段2(版本8) 可以作为参考结合在此处。参考图4，寻呼控制信道(PCCH)被映射到寻呼信道(PCH)。广播控制信道(BCCH) 被映射到广播信道(BCH)或者下行链路共享信道(DL-SCH)。公用控制信道(CCCH)、专用控 制信道(DCCH)、专用业务信道(DTCH)、多播控制信道(MCCH)和多播业务信道(MTCH)被映 射到DL-SCH。MCCH和MTCH还被映射到多播信道(MCH)。每个逻辑信道的类型根据要发送的信息类型来定义。该逻辑信道被划分为控制信 道和业务信道。该控制信道用于发送控制面信息。BCCH是用于广播系统控制信息的下行链路信 道。PCCH是用于发送寻呼信息的下行链路信道，并且当网络不知道UE的位置时使用。CCCH 是用于在UE和网络之间发送控制信息的信道，并且当没有在UE和网络之间建立的RRC连 接时使用。MCCH是用于发送多媒体广播多播业务(MBMS)控制信息的点对多点下行链路信 道。MCCH由接收MBMS的UE使用。DCCH是用于在UE和网络之间发送专用控制信息的点对 点双向信道，并且由具有RRC连接的UE使用。该业务信道用于发送用户面信息。DTCH是用于发送用户信息的点对点信道，并且 存在于上行链路和下行链路两者中。MTCH是用于发送业务数据的点对多点下行链路信道， 并且由接收MBMS的UE使用。该传输信道通过经无线电接口如何和以什么特征传送数据来划分。BCH在小区的 整个覆盖范围中广播，并且具有固定、预先定义的传输格式。DL-SCH的特点在于支持混合自 动重复请求(HARQ)，通过改变调制、代码化和发射(Tx)功率支持动态链路适配，在整个小 区中广播的可能性，和使用波束成形的可能性，支持动态和半静态的资源分配，支持UE不连续接收(DRX)以允许UE功率节省，和支持MBMS传输。PCH的特点在于支持DRX以允许 UE功率节省和在小区的覆盖范围中广播的需求。MCH的特点在于支持在小区的整个覆盖范 围中广播的需求，和支持MBMS单频网络(MBSFN)。 图5示出在下行链路传输信道和下行链路物理信道之间的映射。3GPP TS 36. 300 V8. 3.0(2007-12)的部分5. 3. 1可以作为参考结合在此处。 参考图5，BCH被映射到物理广播信道(PBCH)。MCH被映射到物理多播信道(PMCH)。 PCH和DL-SCH被映射到物理下行链路共享信道(PDSCH)。PBCH携带BCH传输块。PMCH携 带 MCH。PDSCH 携带 DL-SCH 禾口 PCH。在PHY层中使用若干下行链路物理控制信道。物理下行链路控制信道(PDCCH)向 UE通知PCH和DL-SCH的资源分配，并且还向UE通知与DL-SCH相关的HARQ信息。PDCCH 可以携带上行链路调度许可，其向UE通知用于上行链路传输的资源分配。物理控制格式指 示信道(PCFICH)向UE通知在一个子帧内用于PDCCH传输的正交频分多路复用(OFDM)符 号的数目。PCFICH在每个子帧中传送。物理混合ARQ指示信道(PHICH)携带响应于上行链 路传输的HARQ确认(ACK) /否认(NACK)。图6示出无线电帧的结构。参考图6，无线电帧由10个子帧组成。一个子帧由两个时隙组成。包括在无线电 帧中的时隙被以时隙号码0至19编号。传送一个子帧所需要的时间定义为传输时间间隔 (TTI)。TTI可以是用于数据传输的调度单位。例如，一个无线电帧可以具有10毫秒(ms) 的长度，一个子帧可以具有Ims的长度，并且一个时隙可以具有0. 5ms的长度。无线电帧的结构仅仅是用于示范的目的，并且因此，包括在无线电帧中子帧的数 目，或者包括在子帧中时隙的数目可以不同地改变。图7示出用于一个下行链路时隙的资源网格的示例。参考图7，下行链路时隙在时域中包括多个OFDM符号并且在频域中包括N11个资 源块(RB)。OFDM符号用于表示一个符号周期。OFDM符号也可以按照多址方案称为正交频 分多址(OFDMA)符号、单个载波频分多址(SC-FDMA)符号等等。包括在下行链路时隙中的 资源块的数目N11取决于在小区中配置的下行链路传输带宽。例如，在3GPP LTE系统中，Nm 可以是在60至110的范围内的任何一个值。一个RB在频域中包括多个子载波。在资源网格上的每个元素称为资源元素(RE)。在资源网格上的资源元素可以通过 在该时隙内的索引对(k，l)来识别。在此处丄& = 0，...，#1\12-1)表示在频域中的子 载波索引，并且1(1 =0，...，6)表示在时域中的OFDM符号索引。虽然在此处描述了一个RB包括例如由在时域中的7个OFDM符号和在频域中的12 个子载波组成的7X12个资源元素，在RB中OFDM符号的数目和子载波的数目不受限于此。 因此，OFDM符号的数目和子载波的数目可以取决于循环前缀(CP)长度、频率间隔等等不同 地改变。例如，当使用标准CP时，OFDM符号的数目是7，并且当使用扩展的CP时，OFDM符号 的数目是6。在一个OFDM符号中，子载波的数目可以是从128、256、512、ΙΟΜ、1536和2048 中选择。上行链路时隙的结构可以与下行链路时隙相同。图8示出子帧的结构。参考图8，该子帧包括两个连续的时隙。位于在该子帧内的第一时隙的前端部分的 最高三个OFDM符号对应于控制区。剩余的OFDM符号对应于数据区。诸如PCFICH、PHICH、PDCCH等等的控制信道可以分配给该控制区。PDSCH可以分配给该数据区。UE可以通过解 码通过PDCCH发送的控制信息读取通过PDSCH发送的数据信息。虽然该控制区在此处包括 三个OFDM符号，但这仅仅是为了示范的目的。包括在子帧的控制区中的OFDM符号的数目 可以通过使用PCFICH知道。图9示出当BS使用一个天线时的基准信号(RS)结构的示例。参考图9，RO表示用于通过天线0发送基准信号的资源元素。在一个OFDM符号 中，RO以6个子载波的间隔设置。RO的数目在一个资源块内是恒定的。在下文中，用于发送基准信号的资源元素称为基准符号。除基准符号以外的资源 元素可以用于数据传输。用于数据传输的资源元素称为数据符号。一个基准信号被对于每 个天线发送。用于每个天线的基准信号被通过基准符号发送。当服务小区和邻近小区使用同构的基准信号时，冲突可能出现在小区之间。为了 避免冲突，基准信号可以通过在频域中以子载波为基础来移位基准符号，或者通过在时域 中以OFDM基本符号为基础来移位基准符号而保护。图10示出其中当BS使用一个天线时在频域中执行移位的RS结构的示例。参考图10，第一小区使用在一个OFDM符号中以6个子载波间隔设置的基准符号。 因此，通过在频域中以子载波为基础来移位基准符号，至少5个邻近小区(第二至第六小 区)可以使用分别位于不同的资源元素中的基准符号。因此，在第一至第六小区之中基准信号的冲突是不可避免的。例如，如果vshift 表示指示用于在频域中移位基准符号的子载波数目的变量，VShift可以由以下的公式表示。数学公式3[数学3]在此处，Ncell ID表示小区标识符(ID)。基准信号当传送时可以乘以预先确定的基准信号序列。例如，该基准信号序列可 以基于伪随机的(PN)序列、m序列等等而产生。该基准信号序列可以基于二进制序列或者 复数序列而产生。当BS发送乘以了基准信号序列的基准信号时，能够减小从邻近小区接收 的基准信号的干扰，并且因此在UE中信道估计性能能够改善。该基准信号序列可以在一个 子帧中以OFDM基本符号为基础来使用。该基准信号序列可以根据小区ID、在一个无线电帧 中的时隙编号、在一个时隙中的OFDM符号索引、CP长度等等来改变。参考图9，在包括基准符号的OFDM符号中，用于每个天线的基准符号的数目是2。 因为一个子帧在频域中包括NmA资源块，所以在一个OFDM符号中用于每个天线的基准符 号的数目是2X。因此，基准信号序列具有2X的长度。当r(m)表示基准信号序列时，以下的公式示出作为r(m)使用的复数序列的示例。数学公式4[数学4]
权利要求
1.一种用于在多天线系统中发送基准信号的方法，所述方法包括 通过第一天线组发送基于第一序列的第一基准信号；和通过第二天线组发送基于第二序列的第二基准信号，其中所述第一基准信号和所述第二基准信号通过相同的无线电资源发送。
2.根据权利要求1的方法，其中所述无线电资源包括正交频分多路复用(OFDM)符号和 子载波。
3.根据权利要求1的方法，其中所述第二序列是通过在时域中循环移位所述第一序列 来获得的。
4.根据权利要求1的方法，其中所述第二序列是通过在频域中将所述第一序列乘以相 移来获得的。
5.根据权利要求1的方法，其中所述第二序列与所述第一序列正交。
6.一种用于在多天线系统中使用M个天线(M>2，其中M是自然数)发送基准信号的 方法，所述方法包括通过第一天线组发送基于第一序列的第一基准信号；和 通过第二天线组发送基于第二序列的第二基准信号，其中所述M个天线被配对为两个天线组，所述第一天线组是两个配对的天线组的一个 天线组，并且所述第二天线组是两个配对的天线组的另一个天线组，并且其中所述第一基 准信号和所述第二基准信号通过相同的无线电资源发送。
7.根据权利要求6的方法，其中资源块按所述M个天线的每个来定义，所述资源块包括 多个OFDM符号和多个子载波，资源块的每个元素是资源元素，并且所述无线电资源是在所 述资源块中的特定位置上的资源元素。
8.根据权利要求7的方法，其中所述第一基准信号和所述第二基准信号在用于所述M 个天线的每个的所述资源块内的一个OFDM符号中通过相同数目的无线电资源发送。
9.一种发射机，包括 第一天线组；第二天线组；和基准信号发生器，基于第一序列产生要通过第一天线组发送的第一基准信号，并且基 于第二序列产生要通过第二天线组发送的第二基准信号，其中所述第一基准信号和所述第二基准信号通过相同的无线电资源发送。
10.一种接收机，包括射频(RF)单元，发射和/或接收无线电信号；和 处理器，与RF单元耦合并且被配置为 接收基于第一序列的第一基准信号；以及 接收基于第二序列的第二基准信号，其中所述第一基准信号和所述第二基准信号通过相同的无线电资源接收。
11.根据权利要求10的接收机，其中所述无线电资源包括OFDM符号和子载波。
12.根据权利要求10的接收机，其中所述第二序列是通过在时域中循环移位所述第一 序列来获得的。
13.根据权利要求10的接收机，其中所述第一基准信号是用于第一发射天线的基准信号，并且所述第二基准信号是用 于第二发射天线的基准信号，以及其中所述处理器被配置为根据所述第一基准信号估计所述第一发射天线的信道，并且 根据所述第二基准信号估计所述第二发射天线的信道。
全文摘要
提供了一种用于在多天线系统中发送基准信号的方法和装置。该方法包括通过第一天线组发送基于第一序列的第一基准信号，和通过第二天线组发送基于第二序列的第二基准信号，其中第一基准信号和第二基准信号通过相同的无线电资源发送。
文档编号H04B7/26GK102132503SQ200980132620
公开日2011年7月20日 申请日期2009年7月17日 优先权日2008年7月23日
发明者李文一, 郑载薰, 韩承希, 高贤秀 申请人:Lg电子株式会社