一種上行時頻資源的分配方法
2023-06-26 09:17:41
專利名稱：一種上行時頻資源的分配方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術，更具體地說，涉及一種上行時頻資源的分配方法。
背景技術：
20世紀90年代以來，多載波技術成為寬帶無線通信的熱點技術，其基本思想是將一個寬帶載波劃分成多個子載波，在該多個子載波上同時傳輸數據。在多數的系統應用當中，子載波的寬度小於信道的相干帶寬，這樣在頻率選擇性信道上，每個子載波上的衰落為平坦衰落，從而減少了符號間串擾，並且不需要複雜的信道均衡，適合高速數據的傳輸。
多載波技術通常會採用到頻域信道估計技術和頻域均衡技術。一些單載波系統也可通過在接收端進行傅立葉變換(FFT，Fourier Transformation)，把單載波系統等效為由多個並行子載波構成的系統，以進行頻域信道估計和頻域均衡處理。
其中頻域信道估計通常採用基於輔助信息的相干解調方法，這種基於輔助信息的信道估計方法是在發送端信號的某些固定位置設置一些已知的導頻符號，在接收端利用這些導頻符號進行信道估計。
在採用頻域信道估計和頻域均衡的系統中，相當於所用資源也具有了時頻二維結構。此時，導頻符號的設計更加靈活，可以在時間和頻率兩個域進行復用，只要導頻符號在時間和頻率方向上的間隔相對於信道的相關時間和信道相干帶寬足夠小，在接收端就可以得到比較好的信道估計效果。
如圖1所示，對於下行鏈路，導頻符號包括公用導頻的導頻符號和用戶專用的隨路導頻的導頻符號。用戶數據的相干解調所需要的信道估計一般由基站發給所有用戶的公用導頻得到，這樣的導頻設計可以在佔用較少時頻資源的情況下具有較高的效率。
如圖2所示，對於上行鏈路，由於各個用戶的信道環境是不一樣的，每個用戶用於信道估計的導頻符號都是專用的隨路導頻。為了保證信道估計的準確性，通常的上行專用導頻的開銷都比較大。
同時，上行控制信令的開銷也是需要考慮的。例如，無線通信系統通常利用資源調度等方法提高整個系統的性能。這些方法同時會增加系統資源的開銷。在頻率復用的系統中，可以將不同的用戶固定安排在不同的子帶上，如圖3所示；也可以隨著無線信道的頻率及時間變化，有效安排不同用戶的傳輸資源，包括頻率資源和時間資源，以獲取更高的頻譜利用效率和用戶滿意度。特別地，對其中的頻率調度，需要基站能獲知用戶在可調度頻帶上所有頻率子帶的信道信息。這對上行來說，通常需要每個參與調度的用戶在可調度頻帶的所有子帶上發送訓練信息，以便讓基站獲知各頻率子帶的信道情況，進行調度。該訓練信息需要比較大的開銷，同時還要有合理的安排以便保證上行峰均比。
另外，下行數據傳輸帶來的一些短小的物理層上行信令也要增加系統開銷，與上行的數據和導頻進行合理復用，例如下行HARQ需要的反饋信息(ACK)等。另外為了適應不同的移動速度，系統中插入導頻的數量不同，這樣可以減少系統的資源開銷，同時也需要增加一些交互的信令，這信令也需要與上行的數據和導頻進行合理復用。
另一方面，上行鏈路中發射功率的峰均比也是一個不可忽視的問題，現有的單載波技術，往往通過在時域波形上進行信號的承載，使得發射功率的峰均比比較低。導頻與數據一般採用時分復用(TDM)方式，各個用戶數據之間則採用頻分復用(FDM)方式或時分復用方式，如圖2、3所示，分別是分散方式和集中方式的用戶頻率復用中的導頻布置圖(以4個用戶為例)。在這種導頻設計方式中，導頻與數據佔用同樣的頻帶，並佔滿該頻帶內的所有頻率資源。因而上行傳送的控制信息還需要相應額外增加系統的開銷，使系統資源的利用率降低。
因此，如何有效利用上行資源進行上行信道的有效復用，提高整個系統的資源利用率，同時又不影響數據傳輸性能，是目前必須解決的問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述不足，提供一種能夠有效地利用上行時頻資源進行上行信道的有效復用，提高系統資源利用率，同時能夠保證信道估計性能的上行時頻資源的分配方法。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種上行時頻資源的分配方法，包括A.為用戶導頻符號分配和其數據符號佔用相同頻帶的時間資源；B.設定用戶導頻符號在其時間資源內佔用的頻率資源少於相應數據符號在其時間資源內佔用的頻率資源；以及C.將導頻符號的時間資源內除導頻所佔用頻率資源外的剩餘的頻率資源分配用於傳輸其他用戶的信息或該用戶的控制信息。
本發明所述的分配方法，所述的用戶導頻符號，包括第一導頻符號，該第一導頻符號是梳狀譜，相鄰兩導頻符號梳齒之間形成剩餘資源。
本發明所述的分配方法，所述的用戶導頻符號，包括第二導頻符號，該第二導頻符號佔滿該頻帶內的所有頻率資源。。
本發明所述的分配方法，所述的梳狀譜的形成方法是多個導頻值形成一個導頻塊；將導頻塊中每個導頻值的樣點時長壓縮為碼片時長；對該塊進行至少二次的重複。
本發明所述的分配方法，所述的用戶導頻符號，均勻間隔佔用其頻率資源內的頻率子載波。
本發明所述的分配方法，所述的步驟C進一步包括使其他用戶的信息或該用戶的控制信息均勻間隔地佔用所述剩餘頻率資源內的頻率子載波。
本發明所述的分配方法，所述的其他用戶所需的對上行信道情況進行測量的信息至少包括上行頻域調度的信息、同步信息或自適應導頻選擇信息之一。
本發明所述的分配方法，所述的步驟C進一步包括將其他用戶的信息或該用戶的控制信息間隔至少一個信道估計周期被傳輸。
本發明所述的分配方法，所述的步驟A中所述的用戶包括數據符號佔用相同時間資源的不同頻帶的多個用戶，每一用戶的導頻符號佔用相同時間資源的不同頻帶。
本發明所述的分配方法，所述的步驟C中多個不同用戶導頻符號的時間資源內的剩餘頻率資源被分配用於傳輸相同的另一用戶的信息。
本發明解決其技術問題所採用的另一種技術方案是提供一種上行時頻資源的分配方法，其用於上行多個用戶數據按頻帶進行頻分復用的情況下，其特徵在於，包括A1.設定該用戶導頻符號佔用的頻率資源少於相應數據符號佔用的頻率資源；B1.多個用戶各自導頻符號在其各自頻率資源上形成的頻譜在時間上對齊；C1.用戶各自導頻符號梳齒之間形成的剩餘頻率資源可以用於傳送各自的控制信息或其他不同用戶的信息。
實施本發明上行時頻資源的分配方法，可以使導頻佔用比數據稀疏的頻率資源，並能夠有效利用導頻符號的時間資源內除導頻符號所佔用的頻率資源外的剩餘頻率資源傳輸其他用戶的信息或該用戶的控制信息，進行上行信道的導頻與用戶信息的有效復用，在保證用戶頻域信道估計性能和數據傳輸性能不變的情況下，更加有效的利用上行資源進行多用戶信息的復用，從而提高系統資源利用率。此外，還可以保證上行用戶的導頻和數據具有較好的峰均比特性。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
圖1是下行鏈路上公用導頻的布置圖。
圖2是上行鏈路上分散方式用戶頻率復用中的導頻布置圖。
圖3是上行鏈路上集中方式用戶頻率復用中的導頻布置圖。
圖4是本發明上行時頻資源的分配方法的流程圖。
圖5是本發明一實施例形成梳狀譜導頻的示意圖。
圖6是本發明一實施例於集中方式用戶頻率復用中的導頻時頻資源分配示意圖。
圖7是本發明一實施例設置導頻的稀疏程度與信道估計性能的比較示意圖。
圖8是本發明的多個導頻時頻資源分配示意圖。
圖9是本發明的用戶的稀疏導頻可以在頻率上延伸到其他頻帶的分配示意圖。
具體實施例方式
本發明上行時頻資源的分配方法，使得進行數據解調(進行信道估計)所需的時分導頻佔用儘可能少的頻率資源，並且能夠有效利用導頻時間段內剩餘頻率資源傳輸其他用戶的信息或本用戶的控制信息。如圖4所示，該方法包括以下步驟A.為用戶導頻符號分配和其數據符號佔用相同頻帶時間資源；B.設定用戶導頻符號在其時間資源內佔用的頻率資源少於相應數據符號在其時間資源內佔用的頻率資源；以及C.將導頻符號的時間資源內導頻符號所佔用頻率資源外的剩餘頻率資源分配用於傳輸其他用戶的信息或該用戶的控制信息。
在本發明實施例中，在每個TTI(傳輸時間間隔)時分復用某用戶的數據和導頻，每個TTI中可插入至少一個導頻，使得導頻和數據有相同的採樣率，佔用相同頻帶，但在該頻帶內，導頻符號佔用比數據符號少的頻率資源。這可以通過如下過程做到假設用戶i的導頻包括Q個值dq(i)，組成一個導頻塊，其中每個樣點時長為Ts，該用戶的一個導頻塊可以表示為d(i)=[d0(i),d1(i),,dQ-1(i)]T]]>(其中T表示矩陣轉置)。壓縮這個塊中的樣點，使其由時長Ts變為碼片時長Tc，然後再對該塊進行L次的重複，得到重複處理後的導頻符號為 其中L表示該塊的重複次數，該重複處理後的導頻符號可以進一步表示為
cl(i)=1LdlmodQ(i),]]>l＝0，1，…，QL-1。
這樣經過重複處理後得到的導頻符號序列在頻率軸上呈現為一組梳狀的頻譜形狀，如圖5所示。
上述梳狀頻譜在頻域上可以具有不同的頻域偏移量，得到另一組梳狀譜，各組梳狀譜彼此交錯開來，導頻可以選擇其中的任何一組。這可通過如下方式實現選擇一組特定的相位向量sl(i)=exp{-jl(i)},]]>l＝0，…，QL-1，(i)=i2QL,]]>其中S表示相位向量，Φ表示相位旋轉因子。
將得到的這組相位向量與上述得到的數據符號cl(i)按元素進行相乘，最後將得到該用戶i的導頻符號為x(i)=[c0(i),c1(i)e-j(i),,cQL-1(i)e-j(QL-1)(i)]T.]]>為保證信道估計性能，導頻符號梳齒之間的最小間隔小於信道的相干帶寬。在時域上，插入導頻的密度和間隔並沒有改變，但在頻域上卻可使得每一導頻形成梳狀譜，如圖5、6所示，這樣便使得導頻符號在其時間資源內佔用的頻率資源少於相應數據符號在其時間資源內佔用的頻率資源，相鄰兩導頻符號梳齒之間形成剩餘頻率資源。
在本實施例中，導頻符號均勻間隔佔用其頻率資源內的頻率子載波。通過上述梳狀譜的實現，通過改變重複次數L，L≥2，導頻佔用頻率資源為該頻帶內資源的1/L。例如當L＝2時，導頻符號只佔用上述頻率資源內的偶數或奇數子載波。當然，也可以採用導頻符號非均勻間隔佔用其頻率資源內的頻率子載波的模式。
此時，其他用戶的需傳送的信息可以佔用導頻符號梳齒之間的剩餘頻率資源，與該用戶的導頻頻分復用，以被傳輸。其中插入其他用戶信息時，可以將用戶信息均勻間隔地插入所述剩餘頻率資源中，也可以不均勻插入。均勻插入的方法可以仍然採用上述梳狀譜的形成方法，只是採用不同於該用戶導頻的梳狀譜頻域偏移量。另外，其他用戶的信息可以間隔多個發送/接收數據處理單元地插入該剩餘頻率資源中，只要能夠滿足傳輸用戶信息的需求即可。這些其他用戶的信息包括但不限於其他用戶所需的對上行信道情況進行測量的信息，該測量信息包括但不限於上行頻域調度的信息、同步信息以及自適應導頻選擇信息等。其中用於上行頻域調度的信息又可包括用於頻域調度的子載波或子帶測量信息、用於頻域調度的子載波反饋信息等。
另外，該用戶自身的一些上行控制信息也可在導頻符號梳齒之間的剩餘頻率資源上傳輸。這些用戶的控制信息包括但不限於該用戶反饋的下行傳輸相關的控制信息，該控制信息可以是下行混合重傳請求相關的確認信息。此外，用戶信息還可以為用戶設備測量信息、信道質量指示信息(Channel QualityIndicator，簡稱CQI)等。
在接收端，先將接收信號解復用，獲得同一用戶的數據和導頻。因頻域上兩導頻符號梳齒之間的最小間隔小於信道的相干帶寬，所以可通過插值法得到其他位置的信道響應。因此，在解復用得到導頻後，可以先估計其導頻符號當前子載波的信道參數，再通過插值法估計數據所在所有子載波的信道參數。同時，通過對導頻梳狀譜的分離，恢復出復用的其他信息。
如果復用的是該用戶的控制信息，這些信息可以用與其頻分復用的導頻進行解調，或採用其他非相干的解調方法進行解調。
如果復用的是其他用戶的信息，這些信息通常都不需要解調(例如做信道情況測量的信息)或可以採用其他非相干解調方法進行解調。
本發明的這一實施例在充分保證信道估計性能的情況下，減少了導頻佔用的資源。以3GPP TS25.814中的系統為例，比較了分別將導頻符號在頻域上佔用總頻帶資源的1、1/2、1/4、1/8的幾種情況，比較結果如圖7所示，表明在頻域上當兩個導頻符號的間隔小於信道相干帶寬時(前三種情況)，利用插值估計其他子載波的信道響應性能受的影響非常小。
同時，上述在頻域等距間插導頻的情況還可保證該用戶的導頻和數據具有較好的峰均比特性。其他用戶的信息在剩餘頻域資源上的等距間插也可以保證其他用戶較好的峰均比特性。對於在導頻剩餘頻率資源上復用該用戶自己的其他控制信息的方式，也可同時採用其他措施保證峰均比較小。
當同一TTI中用戶數據和多個導頻符號時分復用時，考慮到一些特殊應用場景下的信道估計性能的保證，可以只對其中部分導頻符號進行上述操作，其他導頻符號則佔滿其時間資源內的整個頻率資源。這樣，平均地，導頻佔用的頻率資源仍較數據佔用的頻率資源稀疏，可以利用這部分導頻的導頻符號梳齒之間形成的剩餘頻率資源傳輸其他用戶的信息或該用戶的控制信息。例如圖8所示，在TTI的頭和尾分別插入一個導頻，其中頭部的導頻形成梳狀譜。這種情況可用於信道環境比較差，頻率的相干帶寬比較小的情況下。
在上行多個用戶數據按頻帶進行頻分復用的情況下，亦可以採用上述方法，使該多個用戶各自導頻符號在其各自頻率資源(頻帶)上形成的梳狀譜導頻在時間上對齊，這些用戶各自導頻符號梳齒之間形成的剩餘頻率資源可以用於傳送各自的控制信息或其他不同用戶的信息，也可以統一調配，用於傳送同一個其他用戶的信息。此外，該多個用戶佔用的頻率資源的頻帶的帶寬可以相同，亦可以不同。
特別地，一種統一調配的方式如下。圖8的例子可以擴展到如圖9所示的情況，用戶的稀疏導頻可以在頻率上延伸到其他頻帶，用來進行其他頻帶的信道測量。此時，所佔用的其他頻帶的資源，是其他用戶的導頻時間內釋放出的頻率資源。這種延伸可以通過更長塊長的統一的梳狀譜實現。具體而言，即在該TTI中的不同時間位置插入至少兩個導頻，其中一導頻是在整個頻帶上(包括其他用戶的子帶)形成梳狀譜，而其它導頻則佔用該用戶數據所佔用子帶內的頻率資源。圖9中，在TTI的頭和尾分別插入一個導頻，其中頭部的導頻形成更寬的梳狀譜，和數據部分同頻帶的頻率資源進行數據塊的信道估計，和數據部分不同頻帶的頻率資源進行對相應頻帶的信道質量測量。對上述時頻資源分配的方法而言，步驟C中多個不同用戶導頻符號的時間資源內的剩餘頻率資源被分配用於傳輸相同的另一用戶的信息，該信息和上述另一用戶自身的步驟B中的導頻用統一的梳狀譜實現。
本發明上行時頻資源的分配方法使導頻佔用比數據部分稀疏的頻率資源，實現導頻在頻域上稀疏的資源分布，並利用導頻符號的時間資源內導頻所佔用頻率資源外的剩餘的頻率資源傳輸其他用戶的信息或該用戶的控制信息。本發明適用於任何系統資源可以通過時、頻分復用的系統。
權利要求
1.一種上行時頻資源的分配方法，其特徵在於，包括A.為用戶導頻符號分配和其數據符號佔用相同頻帶時間資源；B.設定該用戶導頻符號在其時間資源內佔用的頻率資源少於相應數據符號在其時間資源內佔用的頻率資源；以及C.將導頻符號的時間資源內導頻符號所佔用頻率資源之外的剩餘頻率資源分配用於傳輸其他用戶的信息或該用戶的控制信息。
2.根據權利要求1所述的分配方法，其特徵在於，步驟A中的用戶導頻符號，包括第一導頻符號，該第一導頻符號是梳狀譜，相鄰兩導頻符號梳齒之間形成剩餘資源。
3.根據權利要求2所述的分配方法，其特徵在於，步驟A中的用戶導頻符號，包括第二導頻符號，該第二導頻符號佔滿該頻帶內的所有頻率資源。。
4.根據權利要求2所述的分配方法，其特徵在於，梳狀譜的形成方法是多個導頻值形成一個導頻塊；將導頻塊中每個導頻值的樣點時長壓縮為碼片時長；對該塊進行至少二次的重複。
5.根據權利要求1所述的分配方法，其特徵在於，步驟B中的用戶導頻符號，均勻間隔佔用其頻率資源內的頻率子載波。
6.根據權利要求2所述的分配方法，其特徵在於，步驟C中的其他用戶的信息或該用戶的控制信息採用不同於該第一導頻信號的梳狀譜頻域偏移量均勻插入所述剩餘頻率資源中。
7.根據權利要求1任一項所述的分配方法，其特徵在於，所述步驟C進一步包括使其他用戶的信息或該用戶的控制信息均勻間隔地佔用所述剩餘頻率資源內的頻率子載波。
8.根據權利要求1任一項所述的分配方法，其特徵在於，步驟C中的其他用戶的信息間隔多個發送/接收數據處理單元的插入所述剩餘頻率資源中。
9.根據權利要求1所述的分配方法，其特徵在於，所述其他用戶的信息為其他用戶所需的對上行信道情況進行測量的信息。
10.根據權利要求9所述的分配方法，其特徵在於，所述其他用戶所需的對上行信道情況進行測量的信息至少包括上行頻域調度的信息、同步信息或自適應導頻選擇信息之一。
11.根據權利要求10所述的分配方法，其特徵在於，所述用於上行頻域調度的信息至少包括用於頻域調度的子載波或子帶測量信息、用於頻域調度的子載波反饋信息之一。
12.根據權利要求11所述的分配方法，其特徵在於，所述該用戶的控制信息用戶信息還包括戶設備測量信息和/或信道質量指示信息。
13.根據權利要求12所述的分配方法，其特徵在於，所述該用戶反饋的下行傳輸相關的控制信息為下行混合重傳請求相關的確認信息。
14.根據權利要求1所述的分配方法，其特徵在於，所述步驟C進一步包括將其他用戶的信息或該用戶的控制信息間隔至少一個信道估計周期被傳輸。
15.根據權利要求1所述的分配方法，其特徵在於，所述步驟A中所述的用戶包括數據符號佔用相同時間資源的不同頻帶的多個用戶，每一用戶的導頻符號佔用相同時間資源的不同頻帶。
16.根據權利要求1所述的分配方法，其特徵在於，該第一導頻符號梳齒之間的最小間隔小於信道的相干帶寬。
17.根據權利要求1或15所述的分配方法，其特徵在於，步驟C中多個不同用戶導頻符號的時間資源內的剩餘頻率資源被分配用於傳輸相同的另一用戶的信息。
18.根據權利要求17所述的分配方法，其特徵在於，該即在該時間間隔內的不同時間位置插入至少兩個導頻，其中一導頻是在整個頻帶上形成梳狀譜，而其它導頻則佔用該用戶數據所佔用子帶內的頻率資源。
19.根據權利要求17所述的分配方法，其特徵在於，相同的另一用戶的信息和上述另一用戶自身的步驟B中的導頻用統一的梳狀譜實現。
20.根據權利要求17所述的分配方法，其特徵在於，在該時間間隔內的的頭和其他位置分別插入一個導頻，其中頭部的導頻形成更寬的梳狀譜，和數據部分同頻帶的頻率資源進行數據塊的信道估計，和數據部分不同頻帶的頻率資源傳輸其他用戶的信息或該用戶的控制信息。
21.根據權利要求20所述的分配方法，其特徵在於，和數據部分不同頻帶的頻率資源進行對相應頻帶的信道質量測量。
22.一種上行時頻資源的分配方法，其用於上行多個用戶數據按頻帶進行頻分復用的情況下，其特徵在於，包括A.設定該用戶導頻符號佔用的頻率資源少於相應數據符號佔用的頻率資源；B.多個用戶各自導頻符號在其各自頻率資源上形成的頻譜在時間上對齊；C.用戶各自導頻符號梳齒之間形成的剩餘頻率資源可以用於傳送各自的控制信息或其他不同用戶的信息。
全文摘要
本發明涉及一種上行時頻資源的分配方法，包括為用戶導頻符號分配和其數據符號佔用相同頻帶的時間資源；設定用戶導頻符號在其時間資源內佔用的頻率資源少於相應數據符號在其時間資源內佔用的頻率資源；以及將導頻符號的時間資源內除導頻符號所佔用頻率資源外的剩餘頻率資源分配用於傳輸其他用戶的信息或該用戶的控制信息。實施本發明，在保證用戶頻域信道估計性能和數據傳輸性能不變的情況下，更加有效地利用上行資源進行多用戶信息的復用，從而提高系統資源利用率。此外，還可以保證上行用戶的導頻和數據具有較好的峰均比特性。
文檔編號H04J4/00GK1921360SQ20051003688
公開日2007年2月28日 申請日期2005年8月28日 優先權日2005年8月28日
發明者黃睿, 馬莎, 曲秉玉 申請人:華為技術有限公司