专利名称：用于无线通信系统中导频多路复用的方法和装置的制作方法
技术领域：
笼统地说，本发明涉及通信。具体而言，本发明涉及在无线通信系统中发射导频信号的技术。
背景技术：
在无线通信系统中，发射机站(例如基站或终端)可能采用多个(T个)发射天线用于向配备多个(R个)接收天线的接收机站进行多输入多输出(MIMO)发射。多个发射和接收天线形成可以用于提高吞吐量和/或提高可靠性的MIMO信道。例如，发射机站可以从 T个发射天线同时发射多达T个数据流以提高吞吐量。发射机站也可以从多达T个发射天线发射单独一个数据流以提高接收机站的接收性能。如果能够准确估计MIMO信道的响应，就能够获得良好的性能。例如，接收机站可以使用MIMO信道响应来为MIMO发射进行数据检测，选择空间映射矩阵供发射机站用于 MIMO发射，等等。信道估计通常是通过发射接收机站事先知道的导频码元来进行的。接收机站可以随后基于收到的导频码元和已知的导频码元来估计MIMO信道响应。基于导频获得的信道估计通常因为噪声和干扰而受到影响。噪声可能来自各种源，例如无线信道、接收机电路等。干扰包括天线间干扰和发射机间干扰。天线间干扰是其它发射天线的发射造成的干扰。如果从所有T个发射天线同时发送多个导频发射，每个天线的导频发射都干扰其它天线的导频发射，就会存在天线间导频干扰。发射机间干扰是来自其它发射机站的发射造成的干扰。发射机间干扰可能是指扇区间干扰、小区间干扰、终端间干扰，等等。天线间干扰和发射机间干扰可能会给信道估计带来不利影响，降低数据性能。因此，在本领域中需要在无线通信系统中发射导频的技术。
发明内容
一方面，描述了一种装置，该装置为多个发射天线产生多个导频序列，每个导频序列包括在不同的一个子载波集合上在时域发送的多个导频码元。该装置还基于所述多个导频序列为所述多个发射天线产生多个导频发射。另一方面，描述了一种装置，该装置在发射机专用值定义的Chu序列这种恒定幅度零自相关(CAZAC)序列的频域码分复用(FD-CDM)的基础之上，产生多个发射天线的多个导频序列。该装置还基于所述多个导频序列为所述多个发射天线产生多个导频发射。另一方面，描述了一种装置，该装置通过多个接收天线接收多个导频发射，每个导频发射包括在一个不同的子载波集合上在时域发送的多个导频码元。所述装置对所述多个收到的导频发射进行处理来获得信道估计。另一方面，描述了一种装置，该装置在发射机专用值定义的Chu序列这种CAZAC序列的FD-CDM的基础之上，通过多个接收天线接收多个导频发射。该装置还对多个收到的导频发射进行处理来获得信道估计。另一方面，描述了一种装置，该装置基于第一多路复用方案为多个发射天线产生多个导频发射。该装置还基于不同于所述第一多路复用方案的第二多路复用方案为所述多个发射天线产生多个数据发射另一方面，描述了一种装置，该装置接收多个导频发射并接收多个数据发射，所述多个导频发射是基于第一多路复用方案产生的，所述多个数据发射是基于不同于所述第一多路复用方案的第二多路复用方案产生的。所述多个导频发射和所述多个数据发射是从多个发射天线发送给多个接收天线的MIMO发射的。所述多个发射天线可以位于单个或多个发射机站内。下面详细描述本发明的各个方面和特征。
图1示出了无线多址通信系统；图2示出了基站和终端的框图；图3A和;3B示出了两个已交织频分复用(IFDM)导频子载波结构；图4禾Π 5示出了用于产生IFDM导频的两个过程；图6示出了 FD-CDM导频从4个发射天线的导频发射；图7和8示出了用于产生FD-CDM导频的两个过程；以及图9示出了用于以不同的多路复用方案发送导频和数据的过程。
具体实施例方式可以将这里描述的技术用于各种无线通信系统，例如多址通信系统、广播系统、无线局域网(WLAN)等。常常以能够互相交换的方式使用术语“系统”和“网络”。多址系统可以是码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交FDMA(OFDMA) 系统、单载波FDMA(SC-FDMA)系统、空分多址(SDMA)系统等。还可以将这些技术用于上行链路和下行链路采用不同多址方案的系统，例如，将OFDMA用于下行链路，将SC-FDMA用于上行链路。下行链路(或正向链路)指的是从基站到终端的通信链路，上行链路(或反向链路)指的是从终端到基站的通信链路。OFDMA系统采用正交频分复用(OFDM)。SC-FDMA系统采用单载波频分复用 (SC-FDM)。OFDM和SC-FDM将系统带宽划分成多个(K个)正交子载波，也将它们称为点频、 频段等。每个子载波都可以调制数据。总之，用OFDM在频域发送码元，用SC-FDM在时域发送码元。SC-FDM包括(a) IFDM，IFDM在给定频率分配上均勻分布的子载波上发射信息以及(b)局域化频分复用(LFDM)，它在相邻子载波上发射信息。图1示出了具有多个基站110的无线多址通信系统100。基站通常是与终端通信的固定站，也可以叫做节点B、增强节点B(eN0de B)、接入点等。每个基站110都为某个地理区域提供通信覆盖。根据所在上下文不同，“小区”这个术语可以指基站和/或基站的覆盖区。为了提高系统容量，可以将基站覆盖区划分成多个较小区域，例如三个较小区域。每个较小区域由相应的基地收发信机站(BTQ提供服务。根据所在上下文不同，“扇区”这个术语可以指BTS和/或BTS的覆盖区。对于划分了扇区的小区，小区所有扇区的BTS通常都在小区的基站内。终端120可能遍布整个系统。终端可以是静止的，也可以是移动的，还可以指用户设备、移动台、移动设备、接入终端、站等等。终端可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、无线通信装置、手持装置、用户单元、膝上型计算机、无绳电话等等。系统控制器130可以耦合到基站110，并为这些基站提供协调和控制。系统控制器 130可以是一个单独的网络实体，也可以是网络实体的集合。图2示出了系统100中基站110和终端120的设计的框图。基站110配备了多个 (U个)天线220a 22011，可以将它们用于下行链路的数据发射和上行链路的数据接收。终端120配备有多个(V个)天线15 152v，可以将它们用于上行链路的数据发射和下行链路的数据接收。每个天线可以是物理天线或天线阵列。在下行链路上，在基站110处，发射(TX)数据和导频处理器214从数据源212接收数据，处理这些数据(例如格式化、编码、交织和码元映射)，并产生数据码元。如同下面所描述的一样，处理器214还产生导频码元，并提供导频和数据码元给TX空间处理器216。如同这里所使用的一样，数据码元是数据的码元，导频码元是导频的码元，零码元是值为零的信号，码元通常是复值。数据码元可以是来自调制方案(例如PSK或QAM)的调制码元。导频是发射机和接收机事先知道的数据。处理器216将导频和数据码元进行多路复用，进行发射机空间映射(如果能行)，并将U个输出码元流提供给U个调制器(MOD) 218a 218u。 每个调制器218都对其输出码元流进行调制(例如0FDM、SC-FDM等)，产生输出码片，并且进一步处理输出码片(例如数模转换、模拟滤波、放大和上变频)来产生下行链路信号。来自调制器218a 218u的U个下行链路信号通过U个天线220a 220u分别发射。在终端120处，V个天线25 252v接收U个下行链路信号，每个天线252提供收到的信号给相应的解调器OEM0D)254。每个解调器邪4对其收到的信号进行处理(例如滤波、放大、下变频和数字化)来获得样本，并对这些样本进一步进行解调(例如对于OFDM、 SC-FDM等)来获得收到的码元。每个解调器2M将收到的数据码元提供给MIMO检测器 256，并且将收到的导频码元提供给信道处理器观4。信道处理器284基于收到的导频码元估计下行链路MIMO信道响应，并提供信道估计给MIMO检测器256。MIMO检测器256利用信道估计对收到的数据码元进行MIMO检测并提供数据码元估计。RX数据处理器258进一步对数据码元估计进行处理(例如去交织和解码)并提供已解码数据给数据漏260。在上行链路上，在终端120处，导频和来自数据源272的数据由TX数据和导频处理器274进行处理，经过TX空间处理器276的进一步处理，并由调制器25 254v进行调制和处理来产生V个上行链路信号，经过V个天线25 252v发射。在基站110处，U 个天线220a 220u收到上行链路信号，由解调器218a 218u对它们进行处理和解调，经过MIMO检测器232检测，并进一步由RX数据处理器234进行处理来恢复终端120发送的数据。信道处理器244基于收到的导频码元估计上行链路MIMO信道响应，提供信道估计给 MIMO检测器232用于MIMO检测。控制器/处理器240和280分别控制基站110和终端120的工作过程。存储器 242和282分别为基站110和终端120储存数据和程序代码。这里描述的技术可以用于各种子载波结构。以下描述假设总共有K个子载波可以用于发射，并且给它们分配下标0 K-1。图3A说明可以用于IFDM或分布式OFDM数据发射的IFDM导频子载波结构300。 在子载波结构300中，将总共K个子载波安排成T个不相交或不重叠的集合，使得每一集合都包含均勻地分布到总共K个子载波的L’个子载波，其中T和L’是适当地选择的整数值。每一集合中的接连子载波相隔T个子载波，其中K = T*L’。因此，集合i包含子载波 i、T+i、2T+i、......、(L，-1) · T+i，其中 i e {0，…，T-1}。图;3B说明可以用于LFDM或局域化OFDM数据发射的IFDM导频子载波结构310。 在子载波结构310中，将总共K个子载波安排成G个不相交的组，使得每一组包含N” = K/ G个接连子载波，其中N”和G是适当选择的整数值。因此，第0组包括子载波0 N”-l，第 1组包括子载波N” 2N”-1，如此下去，第G-I组包括子载波K-N” K-1。可以将每一组中N”个子载波安排成T个不相交的集合，使得每一个集合包含在这个组中N”个子载波里均勻地分布的L”个子载波，其中N” = L”*T。因此可以按照图3A所描述的相同方式安排每一组中的N”个子载波。图;3B说明第1组子载波的T个子载波集合。总之，任意子载波结构都可以用于上行链路和下行链路的导频和数据发射。例如， 可以将子载波结构300用于下行链路，将子载波结构310用于上行链路。还可以使用其它子载波结构。在每条链路上，可以用相同或不同的子载波结构来发送导频和数据。发射机站可以通过多个(T个)发射天线，采用各种多路复用方案(例如时分复用 (TDM)、时域码分复用(TD-CDM)、OFDM、IFDM、FD-CDM等)来发射导频。接收机站可以通过多个(R个)接收天线来接收导频，并且能够基于收到的导频估计MIMO信道响应以及背景噪声和干扰。对于下行链路，发射机站可以是基站110，接收机站可以是终端120，T可以等于U，R可以等于V。对于上行链路，发射机站可以是终端120，接收机站可以是基站110，T 可以等于V，R可以等于U。用于MIMO发射的导频可以包括T个发射天线中每一个的不同导频序列。导频序列是根据导频所用多路复用方案在时域或频域发送的已知码元序列。对于TDM导频，可以将为导频指定的时间间隔划分成可以分配给T个发射天线的 T个时间段。发射机站可以在分配给每个天线的时间段内从这个天线发送导频发射。从每个天线的导频发射可以是任意导频序列，也可以附加循环前缀来对抗多径信道中延迟扩展引起的频率选择性衰落。循环前缀也叫做保护间隔、前序等。可以基于预期的延迟扩展来选择循环前缀长度。还可以用独一无二的字来代替循环前缀。接收机站可以利用时域RAKE 处理(这在CDMA系统中很常用)或频域处理来估计MIMO信道响应和噪声。噪声估计可能无关轻重，因为在任意给定时间段只是从一个发射天线发送导频，没有其它发射天线的任何干扰。来自其它发射机站的发射机间导频干扰可以针对不同的发射机采用不同的导频置乱序列来加以抑制。对于TD-CDM导频，可以将T个不同的正交序列分配给T个发射天线，用于实现时
8域正交性。通过将时域基序列与每个发射天线的正交序列进行多路复用，发射机站可以为这个发射天线产生时域导频序列。然后，发射机站可以基于其时域导频序列为每个发射天线产生导频发射。来自每个发射天线的导频发射可能不会因为数据流遇到多径干扰，但是可能因为来自其它发射天线的导频发射而受到多径干扰。接收机站可以利用时域RAKE处理来估计MIMO信道响应，它可以利用T个导频发射因为利用了分配给T个发射天线的正交序列而获得的正交性。没有来自被观察数据流的干扰，接收机站可以估计噪声。发射机间的导频干扰可以通过针对不同的发射机站采用不同的导频置乱序列来加以抑制。对于OFDM和IFDM导频，可以使用N个子载波用于导频发射，并且可以将它们安排成T个不相交集合，例如如图3A或;3B所示，每个集合都包括L个子载波，其中N = T < K。 在图3A中，N可以等于K，L可以等于L’。在图:3B中，N可以等于N”，L可以等于L”。在任何情况下，每一集合中的L个子载波可以均勻分布在N个子载波中，使得接收机站能够对所有N个子载波进行频谱采样，这样能够提高信道和噪声估计性能。T个发射天线中的每一个都可以分配T个子载波集合中不同的一个集合。对于OFDM导频，发射机站可以在分配给每个天线的L个子载波的集合中在频域从这个发射天线发送导频发射。对于每个发射天线，发射机站可以将L个导频码元映射到所分配的集合中的L个子载波，将零码元映射到剩余的K-L个子载波，并基于被映射的导频和零码元产生OFDM码元。来自T个发射天线的T个导频发射占据不同的子载波，因此在频率上正交。接收机站可以基于收到的导频码元利用频域处理来进行信道和噪声估计。信道和噪声估计不会受到天线间干扰的影响，因为在T个导频发射之间实现了正交性。但是，OFDM 的缺点是峰值功率-平均功率之比(PAPR)很高，它的意思是说在时域中OFDM波形峰值功率与平均功率之比会很高。可以产生或选择每个发射天线的导频码元，使得PAI^R尽可能低。通过适当的导频规划、跳频等等能够减小天线间干扰。对于IFDM导频，发射机站可以在分配给每个天线的L个子载波的集合上，在时域从这个发射天线发送导频发射。对于每个发射天线，发射机站可以将L个导频码元从时域变换到频域，将L个已变换码元映射到分配的集合中的L个子载波，将零码元映射到剩下的 K-L个子载波，并基于映射后的已变换和零码元产生IFDM码元。从T个发射天线的T个导频发射占据不同的子载波，因此在频率上正交。接收机站可以基于收到的导频码元利用频域处理进行信道和噪声估计。信道和噪声估计不会受到天线间干扰的影响，因为在T个导频发射中实现了正交性。此外，还可以利用在时域具有恒定幅度的导频码元来避免PAI3R很高。通过按照下面所描述的方式适当地产生导频码元，能够获得良好的信道估计性能。通过适当的导频规划、跳频等能够减小扇区间干扰。对于FD-CDM导频，可以将T个正交序列分配给T个发射天线，用于在频域内实现正交性。通过将频域基序列与每个发射天线的正交序列相乘，发射机站能够为这个发射天线产生频域导频序列。然后，发射机站可以基于其频域导频序列为每个发射天线产生导频发射。来自T个发射天线的T个导频发射因为利用了不同的正交序列而在多径信道中可能是近似正交的。利用频域处理，例如类似于针对OFDM和IFDM导频的处理，基于收到的导频码元，接收机站可以进行信道和噪声估计。下面详细描述导频的几种多路复用方案。1. IFDM 导频
可以从T个发射天线在子载波的T个不相交集合上(例如如图3A或;3B所示)发送IFDM导频，每个发射天线一个L个子载波集合。可以基于具有良好性能的基序列产生 IFDM导频。例如，可以将基序列选择为具有良好的时间特性(例如恒定的时域包络)和良好的频谱特性(例如平坦的频谱)，这些良好的时间和频谱特性可以用各种CAZAC(恒定幅度零自相关)序列获得。一些示例性的CAZAC序列包括Chu序列、Frank序列、广义类调频序列(GCL)、Golomb序列、PI、P3、P4和Px序列等。在一种设计中，把长度为L的Chu序列(η)用作IFDM导频的基序列。这个Chu 序列可以表示为
权利要求
1.一种装置，包括至少一个处理器，用于在发射机专用值定义的Chu序列的频域码分复用(FD-CDM)的基础之上，产生多个发射天线的多个导频序列；并且基于所述多个导频序列产生多个导频发射；以及耦合到所述至少一个处理器的存储器。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器利用所述发射机专用值产生所述Chu序列，并且基于所述Chu序列产生所述多个导频序列。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述至少一个处理器按照如下方式产生所述Chu序列 其中c(n)是所述Chu序列，N是所述Chu序列的长度，λ是所述发射机专用值，η是时间下标。
4.如权利要求2所述的装置，其中所述至少一个处理器基于所述Chu序列的不同循环偏移来产生所述多个导频序列中的每一个。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器基于所述Chu序列产生频域基序列，将所述频域基序列与多个正交序列相乘来获得多个中间序列，并且基于所述多个中间序列来产生所述多个导频序列。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述多个导频发射是在下行链路上发送的，并且其中给相邻基站分配不同的发射机专用值。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述多个导频发射是在上行链路上发送的，并且其中给不同的终端分配不同的发射机专用值。
8.一种方法，包括在发射机专用值定义的Chu序列的频域码分复用(FD-CDM)的基础之上，产生多个发射天线的多个导频序列；并且基于所述多个导频序列产生多个导频发射。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述产生所述多个导频序列包括 利用所述发射机专用值产生所述Chu序列；并且基于所述Chu序列产生所述多个导频序列。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述产生所述多个导频序列包括基于所述Chu序列的不同循环偏移来产生所述多个导频序列中的每一个。
11.一种装置，包括在发射机专用值定义的Chu序列的频域码分复用(FD-CDM)的基础之上，产生多个发射天线的多个导频序列的模块；以及基于所述多个导频序列产生多个导频发射的模块。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述产生所述多个导频序列的模块包括 利用所述发射机专用值产生所述Chu序列的模块；以及基于所述Chu序列产生所述多个导频序列的模块。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述产生所述多个导频序列的模块包括基于所述Chu序列的不同循环偏移来产生所述多个导频序列中的每一个的模块。
14.一种装置，包括至少一个处理器，用于通过多个接收天线接收多个导频发射，所述多个导频发射是在发射机专用值定义的Chu序列的频域码分复用(FD-CDM)的基础之上产生的，所述至少一个处理器还用于对多个收到的导频发射进行处理来获得信道估计；以及耦合到所述至少一个处理器的存储器。
15.如权利要求14所述的装置，其中对于每个收到的导频发射，所述至少一个处理器基于所述收到的导频发射获得收到的码元，并且基于所述收到的码元导出多个发射天线的信道估计。
16.如权利要求15所述的装置，其中对于每个收到的导频发射，所述至少一个处理器基于所述收到的码元导出包括信道抽头的多个不重叠集合的多个信道抽头，并且提供信道抽头的所述多个不重叠集合中的每一个作为所述多个发射天线中不同的一个的信道冲击响应估计。
17.如权利要求15所述的装置，其中对于每个收到的导频发射，所述至少一个处理器将所述收到的码元与多个正交序列相乘来获得所述多个发射天线的多个码元集合，并且基于对应码元集合导出每个发射天线的信道估计。
18.如权利要求14所述的装置，其中对于每个收到的导频发射，所述至少一个处理器基于所述收到的导频发射获得收到的码元，基于在所述Chu序列的基础之上确定的多个导频序列对所述收到的码元进行缩放来获得多个已缩放码元集合，并且基于所述多个已缩放码元集合导出多个发射天线的信道估计。
19.如权利要求14所述的装置，其中所述多个收到的导频发射是通过下行链路获得的，并且其中给相邻基站分配不同的发射机专用值。
20.如权利要求14所述的装置，其中所述多个收到的导频发射是通过上行链路获得的，并且其中给不同的终端分配不同的发射机专用值。
21.如权利要求14所述的装置，其中所述多个收到的导频发射是通过上行链路获得的，并且其中给不同的终端分配共同的发射机专用值和所述共同的发射机专用值定义的所述Chu序列的FD-CDM产生的导频序列的不同循环偏移。
22.—种方法，包括通过多个接收天线接收多个导频发射，所述多个导频发射是在发射机专用值定义的 Chu序列的频域码分复用(FD-CDM)的基础之上产生的；并且对多个收到的导频发射进行处理来获得信道估计。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述对多个收到的导频发射进行处理包括，对于每个收到的导频发射基于所述收到的导频发射获得收到的码元；基于所述收到的码元导出包括信道抽头的多个不重叠集合的多个信道抽头；并且提供所述信道抽头的多个不重叠集合中的每一个，作为多个发射天线中不同的一个的信道冲击响应估计。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述对多个收到的导频发射进行处理包括，对于每个收到的导频发射基于所述收到的导频发射获得收到的码元；基于在所述Chu序列的基础之上确定的多个导频序列对所述收到的码元进行缩放来获得多个已缩放码元集合；并且基于所述多个已缩放码元集合导出多个发射天线的信道估计。
25.一种装置，包括接收模块，用于通过多个接收天线接收多个导频发射，所述多个导频发射是在发射机专用值定义的Chu序列的频域码分复用(FD-CDM)的基础之上产生的；以及处理模块，用于对多个收到的导频发射进行处理来获得信道估计。
26.如权利要求25所述的装置，其中所述用于对多个收到的导频发射进行处理的处理模块包括，对于每个收到的导频发射获得模块，用于基于所述收到的导频发射获得收到的码元；导出模块，用于基于所述收到的码元导出包括信道抽头的多个不重叠集合的多个信道抽头；以及提供模块，用于提供所述信道抽头的多个不重叠集合中的每一个，作为多个发射天线中不同的一个的信道冲击响应估计。
27.如权利要求25所述的装置，其中所述用于对多个收到的导频发射进行处理的处理模块包括，对于每个收到的导频发射获得模块，用于基于所述收到的导频发射获得收到的码元；缩放模块，用于基于在所述Chu序列的基础之上确定的多个导频序列对所述收到的码元进行缩放来获得多个已缩放码元集合；以及导出模块，用于基于所述多个已缩放码元集合导出多个发射天线的信道估计。
全文摘要
描述了用于在无线发射中对导频进行多路复用的技术。一方面，发射机站为多个发射天线产生多个导频序列，每个导频序列包括在不同子载波集合上在时域发送的导频码元。发射机站还基于导频序列为发射天线产生多个导频发射。另一方面，发射机站在发射机专用值定义的Chu序列的频域码分复用(FD-CDM)的基础之上，为多个发射天线产生多个导频序列。发射机站还基于导频序列为发射天线产生多个导频发射。再一方面，发射机站基于第一多路复用方案为多个发射天线产生多个导频发射，并且基于不同于第一多路复用方案的第二多路复用方案产生多个数据发射。
文档编号H04L5/00GK102281115SQ20111020936
公开日2011年12月14日 申请日期2007年1月19日 优先权日2006年1月20日
发明者A·达巴格, B·金, 魏永斌 申请人:高通股份有限公司