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CN101350801B - 长循环前缀帧结构下行专用导频与物理资源块的映射方法 - Google Patents

长循环前缀帧结构下行专用导频与物理资源块的映射方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种长循环前缀帧结构下行专用导频与物理资源块的映射方法，包括：将每路第一个下行专用导频映射到物理资源块具体位置，其频域位置设置为与物理资源块的第一列公共导频的相同子载波；按时域间隔、频域间隔和预定规则映射处理该路其他下行专用导频；所述时域间隔是2个或3个正交频分复用符号，所述频域间隔是相同时域2个子载波。这种方法明确导频符号在物理资源块中的位置，解决了在基站端采用大于4根天线的波束形成时，现有LTE标准版本中公共导频无法获取全部信道信息的问题；并通过使专用导频获取的信道信息包含真实的信道信息和波束形成的处理权值，使终端无需在专门获取波束形成发射权值，从而避免了波束形成权值的反馈开销。

Description

长循环前缀帧结构下行专用导频与物理资源块的映射方法
技术领域
本发明涉及无线通讯，具体涉及一种长期演进系统(Long termevolution，简称LTE)中的长循环前缀CP帧结构下行专用导频与物理资源块的映射方法。
背景技术
在LTE(Long term evolution，长期演进系统)标准的现有版本3GPP(3rdGeneration partnership project，第三代移动通讯伙伴计划)TR 36.211中，规定了支持单流的波束形成技术，为了区分波束形成和预编码，还明确了波束形成应用于天线数大于等于四的条件。但是，LTE标准现有版本中只定义了四路公共导频，因此实际中仅仅采用四路公共导频，每根天线端口的信道信息都由所对应的公共导频提取。因此，在天线数大于四时，无法获取每根天线的真实信道信息。
如果增加公共导频的数量，按照八根天线端口插入公共导频，那么导频开销将会非常大，而且上/下行估计出的真实信道也有差异，仍然需要波束形成的权值反馈信息，而波束形成下行专用导频可以估计出波束形成以后带有方向性的信道，即，通过专用导频估计得到的信道信息包含了真实的无线信道和波束形成处理的权值，因此采用下行专用导频是一个开销小，性能好的解决方案。
如上所述，在现有LTE标准的版本中，在基站端采用大于4根天线的波束形成时，公共导频无法获取全部信道信息，以及存在波束形成权值的反馈开销的问题，需要一种新的下行专用导频与物理资源块的映射方法。。
发明内容
考虑到相关技术中存在的在现有LTE标准的版本中，在基站端采用大于4根天线的波束形成时，公共导频无法获取全部信道信息，以及存在波束形成权值的反馈开销的问题而提出本发明，为此，本发明旨在提供一种长循环前缀(Extend CP)帧结构中下行专用导频和物理资源块的映射方法，其通过明确导频符号在物理资源块中的位置，使得现有LTE版本在使用根据本发明实施例的专用导频设计时，能够以较小的开销，同时以较优的性能来支持波束形成。
本发明的上述技术问题这样解决，提供一种长循环前缀帧结构下行专用导频与物理资源块的映射方法，应用于长期演进系统中，包括以下步骤：
1.1)将每路第一个下行专用导频映射到物理资源块具体位置，该具体位置又称为初始位置；
1.2)按时域间隔、频域间隔和预定规则映射处理该路其他下行专用导频；所述时域间隔是2个或3个正交频分复用符号，所述频域间隔是相同时域2个子载波。
按照本发明提供的映射方法，所述预定规则是：所述物理资源块在频域映射12个子载波，在同一时域映射每路四个下行专用导频，每个专用导频相隔两个子载波。
按照本发明提供的映射方法，可应用于：
(一)所述下行专用导频是一路，对应于单波束：
初始位置的时域对应位置是第5个正交频分复用OFDM符号，其频域位置设置为与物理资源块的第一列公共导频的相同子载波。
所述物理资源块在频域包含12个子载波，在时域包含12个正交频分复用符号，该映射方法具体是：
将第一个下行专用导频在时域映射到第5个正交频分复用符号，在频域映射到第A个子载波；将第二个下行专用导频在时域映射到第5个正交频分复用OFDM符号，在频域映射到第A+3个子载波；将第三个下行专用导频在时域映射到第5个正交频分复用OFDM符号，在频域映射到第A+6个子载波；将第四个下行专用导频在时域映射到第5个正交频分复用OFDM符号，在频域映射到第A+9个子载波；
将第五个下行专用导频在时域映射到第8个正交频分复用符号，在频域映射到第B个子载波；将第六个下行专用导频在时域映射到第8个正交频分复用OFDM符号，在频域映射到第B+3个子载波；将第七个下行专用导频在时域映射到第8个正交频分复用OFDM符号，在频域映射到第B+6个子载波；将第八个下行专用导频在时域映射到第8个正交频分复用OFDM符号，在频域映射到第B+9个子载波；
将第九个下行专用导频在时域映射到第12个正交频分复用符号，在频域映射到第C个子载波；将第十个下行专用导频在时域映射到第12个正交频分复用OFDM符号，在频域映射到第C+3个子载波；将第十一个下行专用导频在时域映射到第12个正交频分复用OFDM符号，在频域映射到第C+6个子载波；将第八个下行专用导频在时域映射到第12个正交频分复用OFDM符号，在频域映射到第C+9个子载波。
其中A，B，C＝1，2，3。
(二)所述下行专用导频是多路(一般不超过3路)，对应于多波束：
各路初始位置的时域对应位置相同，位于第5个正交频分复用符号，仅仅频域对应位置错开(可将第一路初始位置的频域位置设置为与物理资源块的第一列公共导频的相同子载波，其他各路与之错开)。
本发明提供的一种长循环前缀帧结构下行专用导频与物理资源块的映射方法，通过明确导频符号在物理资源块中的位置，解决了在基站端采用大于4根天线的波束形成时，现有LTE标准的版本中公共导频无法获取全部信道信息的问题；并且通过使专用导频获取的信道信息包含真实的信道信息和波束形成的处理权值，使得终端UE无需在专门获取波束形成发射权值，从而避免了波束形成权值的反馈开销。
附图说明
下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。
图1是根据本发明实施例的3GPP TR 36.211中规定的在长循环前缀的帧结构中，采用前两路公共导频的物理资源块示意图；
图2是根据本发明方法实施例的下行专用导频与物理资源块的映射方法的流程图
图3是图2所示的方法的实例的示意图。
具体实施方式
如上所述，现有LTE标准的版本中存在如下问题：在采用波束形成时，公共导频无法完成数据信道检测。另外，LTE标准第52次会议中定义了正常循环前缀(Normal Cyclic Prefix以下简称为normal CP)帧结构的下行专用导频和物理资源块的映射方法，基于此，本发明将参照此会议结论提供了一种开销小，性能优的长循环前缀(Extend Cyclic Prefix以下简称为ExtendCP)帧结构的下行专用导频和物理资源块的映射方法。
根据LTE标准第52次会议中提出的正常循环前缀帧结构中下行专用导频与物理资源块的映射方法，采用波束形成下行专用导频时，仅插入两路公共导频，用于全向控制信道的检测，两路公共导频和最小的物理资源块(Resource Block，以下简称RB)的映射关系如图1所示。其中，图1是3GPPTR 36.211中规定的在长循环前缀的帧结构中，采用前两路公共导频的物理资源块示意图。
另外，在图1的左侧示出的示意图中，示出了不用于天线端口1上的传输的第二路公共导频R1，示出了天线端口0上的第一路公共导频R0，另外还示出了资源元素(k，l)；在图1的右侧示出的示意图中，示出了不用于天线端口1上的传输的第一路公共导频R0，示出了天线端口0上的第二路公共导频R1，另外还示出了资源元素(k，l)。
以下将针对长循环前缀(Extend cyclic prefix)的帧结构给出本发明实施例。以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
根据本发明实施例，提供了一种下行专用导频和物理资源块的映射方法，该方法用于LTE系统中采用长循环前缀的帧结构(RB在频域包含12个子载波，在时域包含12个OFDM符号)中下行专用导频和物理资源块的映射。
如图2所示，该方法包括以下处理(步骤S202-步骤S208)：
步骤S202，频域间隔设置处理，对于映射到同一时域的下行专用导频，将其频域间隔设置为2个子载波；
步骤S204，时域间隔设置处理，对于映射到不同时域的下行专用导频，将其时域间隔设置为2个或3个OFDM符号；
步骤S206，初始映射处理，将第一个下行专用导频映射到初始位置，其中，初始位置用A和D表示，其中，A为频域初始位置，D为时域初始位置；
步骤S208，根据第一个下行专用导频的初始位置、频域间隔和时域间隔、以及预定规则进行其他下行专用导频的映射处理。
以下将详细描述上述的各项处理。
(一)步骤S202，频域间隔设置处理(或者称为频域密度设置处理)
本发明确定在一个RB中，每个波束形成下行专用导频在频域间隔两个子载波；当多个RB一起发送时，专用导频的频域密度保持均匀分布，始终间隔两个子载波。
专用导频符号在频域所插的密度由相干带宽所决定，因此为避免信道估计的失真，导频密度的最低限由奈奎斯特采样定理决定。由于长CP的帧结构专门针对大覆盖的场景，在该场景下信道的频选衰落更加明显，为进一步保证信道估计的性能，在本发明中我们使用采样定理四倍的导频符号数，则导频的频域间隔Sf如式(1)所示：
Figure GSB00000686051300051
式(1)
在式1中，Δf为子载波间隔，τmax为信道的最大时延，该参数参考3GPPTR25.996。因此，频域间隔2子载波的专用导频设计完全可以满足信道估计的要求。
(二)步骤S204，时域间隔设置处理(或者称为时域密度设置处理)
导频符号在时域所插的密度由相干时间决定，为避免信道估计的失真，导频密度的最低限由奈奎斯特采样定理决定。为了进一步提高信道估计的性能，本发明中使用采样定理两倍的导频符号数，则导频的时域间隔St如式(2)所示：
Figure GSB00000686051300052
式(2)
在式(2)中，fd为最大多普勒频移，LTE规定UE的最大移动速度为350km/h，在此，fd＝648Hz。Tf为一个OFDM符号的时间。下行专用导频间隔两～三个OFDM符号，可以高速下满足信道估计的要求。
通过上述的时域间隔和频域间隔的设置处理，使得专用导频在时域和频域分布非常均匀，可以确保信道估计的质量。
(三)步骤S206，初始映射处理
在该步骤中，将D设置为时域初始位置，将A设置为：与最小物理资源块每个OFDM符号上第一个公共导频所处的子载波上的位置相同，即，A为与资源块的第一列公共导频位于相同子载波；具体可以参见图3。
优选地，A＝1，D＝5，即，将第一个下行专用导频在频域的映射起始位置为第一个子载波，在时域映射的位置为第五个OFDM符号。该专用导频在时域的起始位置设计较先前提出的其它专用导频映射方法更为合理，在相同导频开销的情况下，性能更优。
(1)频域起始位置。
第一行波束形成下行专用导频在频域从第一个子载波开始，专用导频和公共导频在频域上的起始位置相同，如图3所示，波束形成权值由上行或下行公共导频估计真实信道后获得，再用于相邻位置的导频将会更准确地恢复信道信息。
(2)时域起始位置。下行专用导频的频域起始位置为第五个OFDM符号，可以保证专用导频在物理资源块内均布，实现更好的信道估计性能。
(四)步骤S208
在该步骤中，在同一时域映射四个下行专用导频。
专用导频的频域位置和公共导频的频域位置相同；这样有利于提高信道估计插值的性能，而且波束形成过程中保证信道信息提取和应用位置的一致性，减小累计误差。
如上所述，第一行专用导频位于第五个OFDM符号上，第二行下行专用导频相隔两个OFDM符号，位于第八个OFDM符号上；第三行下行专用导频与第二行相隔三个OFDM符号，位于第十二个OFDM符号上。
实施例：在这里，如图3所示，由于A＝1，B＝5，在本发明实施例中，分别将下行专用导频在时域映射到第5个、第8个、第12个OFDM符号。
基于上述内容，在步骤S208中进行其他下行专用导频的映射处理的操作具体为：
将第二个下行专用导频在时域映射到第5个OFDM符号，在频域映射到第A+3＝4个子载波；
将第三个下行专用导频在时域映射到第5个OFDM符号，在频域映射到第A+6＝7个子载波；
将第四个下行专用导频在时域映射到第5个OFDM符号，在频域映射到第A+9＝10个子载波；
将第五个下行专用导频在时域映射到第8个OFDM符号，在频域映射到第A＝1个子载波；
将第六个下行专用导频在时域映射到第8个OFDM符号，在频域映射到第A+3＝4个子载波；
将第七个下行专用导频在时域映射到第8个OFDM符号，在频域映射到第A+6＝7个子载波；
将第八个下行专用导频在时域映射到第8个OFDM符号，在频域映射到第A+9＝10个子载波；
将第九个下行专用导频在时域映射到第12个OFDM符号，在频域映射到第A＝1个子载波；
将第十个下行专用导频在时域映射到第12个OFDM符号，在频域映射到第A+3＝4个子载波；
将第十一个下行专用导频在时域映射到第12个OFDM符号，在频域映射到第A+6＝7个子载波；
将第十二个下行专用导频在时域映射到第12个OFDM符号，在频域映射到第A+9＝10个子载波。
具体地，图3示出了通过上述过程实现的下行专用导频与物理资源块的映射关系。
从上面的描述可以看出，在本发明中，通过预先设置频域间隔和时域间隔，并确定第一个下行专用导频的位置(频域起始位置和时域起始位置)，并根据预定规则，就可以确定导频符号在物理资源块中的位置。
本发明实施例中的下行专用导频结构支持任意天线数量和天线间距的单流波束形成。下行专用导频是根据波束进行区分的，在本发明实施例中涉及的是单波束的波束形成，因此本发明的实施例提供的专用导频结构包含一路专用导频，对于本领域技术人员来说，可以根据相应的导频密度推广到多波束的情况，例如，两个波束采用两路专用导频，以此类推。
如上所述，通过本发明提供的上述至少一个技术方案，实现了以下有益效果：(1)通过明确导频符号在物理资源块中的位置，解决了在基站端采用大于4根天线的波束形成时，现有LTE标准的版本中公共导频无法获取全部信道信息的问题；(2)通过使专用导频获取的信道信息包含真实的信道信息和波束形成的处理权值，使得UE无需在专门获取波束形成发射权值，从而避免了波束形成权值的反馈开销；(3)此外，专用导频在时域的起始位置设计较先前提出的专用导频映射方法更为合理，在相同导频开销的情况下，性能更优；(4)由于专用导频在频域的起始位置紧邻公共导频，便于保证信道信息提取和应用位置的一致性，减小累计误差，进一步地，(5)由于专用导频在时域和频域分布非常均匀，因此确保信道估计的质量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种长循环前缀帧结构下行专用导频与物理资源块的映射方法，应用于长期演进系统中，其特征在于，包括以下步骤：
1.1)将每路第一个下行专用导频映射到物理资源块具体位置；
1.2)按时域间隔、频域间隔和预定规则映射处理该路其他下行专用导频；所述时域间隔是2个或3个正交频分复用符号，所述频域间隔是相同时域2个子载波；所述预定规则是：所述物理资源块在频域映射12个子载波，在同一时域映射每路四个下行专用导频，每个专用导频相隔两个子载波；
其中，所述下行专用导频是一路，所述具体位置的时域对应位置是第5个正交频分复用符号，其频域对应位置是与物理资源块的第一列公共导频的相同子载波；
或者，
所述下行专用导频是多路，每路所述具体位置的时域对应位置都位于第5个正交频分复用符号，而频域对应位置相互错开。
2.根据权利要求1所述映射方法，其特征在于，所述物理资源块在频域包含12个子载波，在时域包含12个正交频分复用符号，该映射方法具体是：
将第一个下行专用导频在时域映射到第5个正交频分复用符号，在频域映射到第A个子载波；将第二个下行专用导频在时域映射到第5个正交频分复用符号，在频域映射到第A+3个子载波；将第三个下行专用导频在时域映射到第5个正交频分复用符号，在频域映射到第A+6个子载波；将第四个下行专用导频在时域映射到第5个正交频分复用符号，在频域映射到第A+9个子载波；
将第五个下行专用导频在时域映射到第8个正交频分复用符号，在频域映射到第B个子载波；将第六个下行专用导频在时域映射到第8个正交频分复用符号，在频域映射到第B+3个子载波；将第七个下行专用导频在时域映射到第8个正交频分复用符号，在频域映射到第B+6个子载波；将第八个下行专用导频在时域映射到第8个正交频分复用符号，在频域映射到第B+9个子载波；
将第九个下行专用导频在时域映射到第12个正交频分复用符号，在频域映射到第C个子载波；将第十个下行专用导频在时域映射到第12个正交频分复用符号，在频域映射到第C+3个子载波；将第十一个下行专用导频在时域映射到第12个正交频分复用符号，在频域映射到第C+6个子载波；将第八个下行专用导频在时域映射到第12个正交频分复用符号，在频域映射到第C+9个子载波。
其中，A，B，C＝1或2或3。
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