CN102356574B

CN102356574B - 将下行链路解调参考信号***到ofdm帧中

Info

Publication number: CN102356574B
Application number: CN201080012391.9A
Authority: CN
Inventors: 杜安·彭
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Lenovo Innovations Co ltd Hong Kong
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: EP2409434A1; JP2012521102A; WO2010106923A8; KR20110127208A; EP2409434A4; JP5541290B2; KR101280984B1; WO2010106923A1; US20120002746A1; US8953430B2; CN102356574A

Abstract

一种在构成正交频分复用(OFDM)***一部分的OFDM发射机处将下行链路解调参考信号***到在OFDM帧中的时隙的资源块中的方法，发射机具有至少一个天线，并且，该***具有至少一个传输层，方法包括如下步骤：针对每个天线，将特定于小区的参考信号***到子载波索引处，该子载波索引被固定的子载波间隔所平均分割；以及有选择地将特定于UE的参考信号***到从在两个连续时隙的资源块组中的未使用的资源元素形成的矩形点阵的节点中，节点位于与特定于小区的参考信号相同的子载波索引处，并且，还被在资源块组中的固定数量的符号索引所等同分割。

Description

将下行链路解调参考信号***到OFDM帧中

技术领域

本发明一般涉及正交频分复用(OFDM)通信***，具体地，涉及将下行链路解调参考信号映射到在这种***中发送的无线电帧中。

要求关于2009年3月19日递交的澳大利亚临时专利申请No.2009901193的优先权，其内容通过引用被结合于此。

背景技术

在OFDM通信***中，针对预定的时间量，给用户分配具体数量的子载波。这些被称为物理资源块，并且，具有时间维度和频率维度二者。与面向分组的网络不同，OFDM通信***并不利用前同步码来辅助载波偏移估计、信道估计、时间同步，等等。而是，特殊的参考信号被嵌入到物理资源块中。指定的参考信号被指派给在OFDM网络中的每个小区，并且，其用作特定于小区的标识符。用户设备(UE)利用这些参考信号来确定来自每个发送天线的信道脉冲。

除了上述特定于小区的参考信号以外，第三代伙伴项目(3GPP)标准化组织已提出了特定于UE的参考信号。这些所提出的特定于UE的参考信号仅在已调度的资源块中被发送。在多输入／多输出(MIMO)OFDM通信***中，所选择的参考信号可与不同的空间复用信道相关联。不同层可将在OFDM通信***中的相同或不同的用户设备作为目标。

图1描绘了简化的OFDM通信***10，该通信***包括经由MIMO通信信道16与用户设备14通信的基站／_eN_odeB12。图2描绘了基站12的所选元件，而图3描绘了UE14的所选元件。如图2中所示，解调参考信号由参考信号生成器16生成，并且，根据在基站12和UE14之间的层数或空间复用信道数，解调参考信号由预编码器18预编码。时间频率映射器用作将已预编码的参考信号映射到用于向UE14发送的资源块。由于参考信号和其他数据被与相同的预编码器矩阵预编码，因而基站12无需通知UE14使用了哪个预编码矩阵。

如图13所示，在UE14处，时间-频率解映射器22将参考信号从所发送的资源块中解映射，然后，信道估计器24估计有效信道，其为信道自身和用于通过数据解调器26对数据解调的预编码矩阵的乘积。不同的层数导致不同的预编码器矩阵大小，从而导致不同的天线端口数，每层一个天线端口。

现将描述已预编码的参考信号设计的数学推导。

假定发送天线的最大数是8，并且，用r来表示层(或发送等级)数；d(f_n，t_n)表示OFDM符号t_n在子载波f_n处的长度r的数据向量；y(f_n，t_n)表示OFDM符号t_n(在接收天线处所接收的信号)在子载波f_n处的长度最大到8的已接收数据的向量；H(f_n，t_n)表示OFDM符号t_n在子载波f_n处的大小最大至8×8的信道矩阵；以及，W表示大小为8×r的预编码器矩阵。

然后，所接收的信号、所发送的信号，以及信道彼此如下关联(在无噪声的情况下)：

\underset{8 \times 1}{y} (f_{n}, t_{n}) = \underset{8 \times 8}{H} (f_{n}, t_{n}) \times \underset{8 \times r}{W} \times \underset{r \times 1}{d} (f_{n}, t_{n})

\underset{8 \times 1}{y} (f_{n}, t_{n}) = \underset{8 \times r}{A} (f_{n}, t_{n}) \times \underset{r \times 1}{d} (f_{n}, t_{n})

为了从所接收的信号y(f_n，t_n)恢复数据d(f_n，t_n)，UE需要估计信道矩阵A(f_n，t_n)。

令P(f_n，t_n)表示OFDM符号t_n在子载波f_n处的长度r的解调参考信号(DRS)向量，则

\underset{8 \times 1}{Z} (f_{n}, t_{n}) = \underset{8 \times r}{A} (f_{n}, t_{n}) \times \underset{r \times 1}{p} (f_{n}, t_{n})

考虑z(f_n，t_n)的一个元素，称为z₁(f_n，t_n)，即在第一接收天线处的信号。随后可导出：

z₁(f_n，t_n)＝A₁₁(f_n，t_n)p₁(f_n，t_n)+A₁₂(f_n，t_n)p₂(f_n，t_n)+...+A_1r(f_n，t_n)P_r(f_n，t_n)

为了解出未知的A₁₁(f_n，t_n)、A₁₂(f_n，t_n)，...，A_1r(f_n，t_n)，至少需要r个方程。

一种解决方案是假定针对多个子载波信道f₁，f₂，...，f_r和多个OFDM符号t₁，t₂，...，t_r是相同的，并且，仅用A来表示。

考虑线性方程的***：

z₁(f₁，t₁)＝A₁₁P₁(f₁，t₁)+A₁₂p₂(f₁，t₁)+...+A_1rp_r(f₁，t₁)

z₁(f₂，t₂)＝A₁₁p₁(f₁，t₂)+A₁₂p₂(f₂，t₂)+...+A_1rp_r(f₂，t₂)

z₁(f_r，t_r)＝A₁₁p₁(f_r，t_r)+A₁₂p₂(f_r，t_r)+...+A_1rp_r(f_r，t_r)

方程***还可被写作：

[\begin{matrix} z_{1} (f_{1}, t_{1}) \\ z_{1} (f_{2}, t_{2}) \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ z_{1} (f_{r}, t_{r}) \end{matrix}] = [\begin{matrix} p_{1} (f_{1}, t_{1}) & p_{2} (f_{1}, t_{1}) & \cdot \cdot \cdot & p_{r} (f_{1}, t_{1}) \\ p_{1} (f_{2}, t_{2}) & p_{2} (f_{2}, t_{2}) & \cdot \cdot \cdot & p_{r} (f_{2}, t_{2}) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ p_{1} (f_{r}, t_{r}) & p_{2} (f_{r}, t_{r}) & \cdot \cdot \cdot & p_{r} (f_{r}, t_{r}) \end{matrix}] \times [\begin{matrix} A_{11} \\ A_{12} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ A_{1 r} \end{matrix}]

通过对其他接收天线做类似的动作，则

给定DRS序列的矩阵P和z_m(f_n，t_n)，m＝1，...，8，n＝1，...，r，可导出A。

要求在不同层上的DRS是彼此正交的。这意味着P需要满足：

P^HP＝αI

自然，最好的对该要求的解决方案是设计

P＝λI，α＝|λ|²

即

注意：不必t₁≠t₂≠...≠t_r

该解决方案是在LTE版本8中的UE具体参照信号的一般化。在该特定情形中，W仅为列向量，而P仅为标量。

该解决方案是在LTE版本8中的用于2个发送天线的特定于小区的参考信号的一般化。在该特定情形中，W＝I，并且，t₁＝t₂，p₁(f₁，t₁)＝R₀，p₂(f₂，t₂)＝R₁。

该解决方案还可以是在LTE版本8中用于4个发送天线的特定于小区的参考信号的一般化。在该特定情形中，W＝I，并且，t₁＝t₂，t₃＝t₄，p₁(f₁，t₁)＝R₀，p₂(f₂，t₂)＝R₁，p₃(f₃，t₃)＝R₂，p₄(f₄，t₄)＝R₃。

要求设计原理是LTE版本8对于多层的特定于UE的参考信号(用于形成定向发射)的概念的扩展，参考信号序列，即，p_n(f_n，t_n)的值应当以与LTE版本8的特定于UE的参考信号相同的方式被生成。

存在将P的元素针对不同数量层R分配到每个资源块的需要。

发明内容

将其牢记在心，发明的一个方面提供了一种在形成了OFDM***的一部分的OFDM发射机处将下行链路解调参考信号***到在正交频分复用(OFDM)帧中的时隙的资源块中的方法，发射机具有至少一个天线，并且，该***具有至少一个传输层，方法包括如下步骤：

针对每个天线，在被固定的子载波间隔所平均分割的子载波索引处，***特定于小区的参考信号；以及

有选择地将特定于UE的参考信号***到从在两个连续时隙的资源块组中的未使用的资源元素形成的矩形点阵的节点中，节点位于与特定于小区的参考信号相同的子载波索引处，并且，还被在资源块组中的固定数量的符号索引所等同分割。

优选地，特定于UE的参考信号通过如下方式被有选择地***：

通过两倍的固定子载波间隔来分割针对相同层和相同的符号索引的特定于UE的参考信号；以及

通过两倍的固定符号间隔来分割针对相同层和相同的子载波的特定于UE的参考信号

优选地，固定的符号间隔等于3个符号。固定的子载波间隔等于3个子载波。

针对使用一个或两个个传输层的***，八个特定于UE的参考信号被针对每层***。针对每层，特定于UE的参考信号在四个符号索引处被***。

使用三个或四个传输层的***，针对每层***四个特定于UE的参考信号。针对使用五个传输层的***，针对三个层***四个特定于UE的参考信号，并且，针对其他两个层***两个特定于UE的参考信号。针对使用六个传输层的***，针对两个层***四个特定于UE的参考信号，并且，针对其他四个层***两个特定于UE的参考信号。

针对使用七个传输层的***，针对其中一个层***四个特定于UE的参考信号，并且，针对其他六个层***两个特定于UE的参考信号。

针对使用八个传输层的***，针对每层***两个特定于UE的参考信号。

针对使用三到八个传输层的***，针对每层，特定于UE的参考信号被优选地***在两个符号索引处。

优选地，特定于UE的参考信号被有选择地***，以便最大化在格子中彼此之间的间隔。

时隙被配置为包括常规的循环前缀或扩展的循环前缀。

发明的另一方面提供了一种形成0FDM***的一部分的发射机，发射机包括配置为实施如此处上述的***下行链路解调参考信号的方法的时间-频率映射器。

附图说明

阅读了以下与附图一起的对发明的具体实施例的描述之后，发明的其他方面和特征对本领域技术人员而言将变得明显：

图1是示出了OFDM通信***的元件的示意图；

图2是示出了形成图1中的***的一部分的基站的所选元件的示意图；

图3是形成图1中的***的一部分的用户设备的所选元件的示意图；

图4是示出了用于经由图1中的***来发送参考信号和数据的资源块的示意图；

图5到图20表示在使用从1到8个传输层并使用常规的和扩展的循环前缀的情形中的不同的参考信号分配模式；

图21和图22描绘了从在两个连续时隙的资源块组中的未使用的资源元素所形成的矩形点阵的节点，特定于UE的参考信号被映射到所描绘的节点上；以及

图23和图24示出了将特定于UE的参考信号映射到在图21和图22中所示的矩形点阵的节点上的两个示例。

具体实施方式

现参照图4，描绘了用于通过***10发送参考信号和数据的一般的无线电帧结构。如在该图中所示，无线电帧52被分为十个子帧，每个子帧被进一步分为两个时隙。取决于是使用了常规的循环前缀还是扩展的循环前缀，诸如所参考的54之类的每个时隙包括六个或七个OFDM符号。所有可用的子载波数取决于***10的整个发送带宽。

由3GPP开发的长期演进(LTE)规范定义了***带宽从1.25MHz到20MHz的参数。物理资源块(PRB)被定义为针对一个时隙的持续时间包括十二个连续的子载波。针对N_symbOFDM符号的持续时间，所发送的下行链路信号包括N_Sc ^RB个子载波。这可通过资源块56表示。在块中的每个框代表针对一个符号持续时间的单个子载波，并且，其被称为资源元素，诸如所参考的58。在MIMO应用中，存在针对每个发送天线的资源网格。

如图5到图20所示，特定于小区的参考信号被嵌入到PBR中。在这些图中的每一个中，描绘了特定于小区的参考信号R₀到R₃，并且，其对应于带有四个发送天线的MIMO***。来自天线0的参考信号被示出为R₀、来自天线1的参考信号被示出为R₁、来自天线2的参考信号被示出为R₂、来自天线3的参考信号被示出为R₃。来自每个发送天线的参考信号被顺序发送，以使UE能够计算该示例性天线MIMO***的信道响应。从图5到图20可看出，当使用常规的循环前缀时，来自天线0和天线1的特定于小区的参考信号在每个时隙的第一和第五OFDM符号期间被发送，而当使用扩展的循环前缀时，在第一和第四个OFDM符号期间被发送。将注意，参考信号在每第六个子载波处被发送，并且，参考信号在时间和频率二者中被交错。

如图21和图22所示，特定于UE的参考信号被有选择地***到矩形点阵的节点中，该矩形点阵是从在两个连续时隙的资源块的群组汇总未使用的资源元素形成的。在图21中，使用常规的循环前缀，因此，每个资源块包括在12个子载波上发送的七个符号。矩形点阵70的节点(由白色圆圈表示)表示特定于UE的参考信号可被***到两个连续时隙的资源块72和74的群组中的位置，并且，资源块72对应于偶数时隙，而资源块74对应于奇数时隙。从图21中可看出，节点位于与特定于小区的参考信号R₀到R₃相同的子载波索引处，即，在子载波索引1、4、7和10处。

从图21中可看出，矩形点阵70的节点位于与特定于小区的参考信号R₀到R₃相同的子载波索引处，但是，位于在资源块72和74的群组中的不同的OFDM符号索引处。图21描绘了形成了资源块72和74的一部分的12子载波中的每一个的子载波索引。在该情形中，特定于小区的参考信号的子载波索引是1、4、7和10。

另外，可从图21中看出，矩形点阵70的节点被在资源块72和73的群组中的固定数量的符号索引所等同分割。在该情形中，节点被三个符号索引所等同分割，或换言之，节点位于具有在资源块72和74的群组中的符号索引4、7、10和13的符号处(换言之，节点位于具有偶数时隙的I-3和I-6的符号索引的符号处，和在奇数时隙的I＝2和I＝5的符号处)。在该示例中，使用常规的循环前缀，因此，两个资源块72和74中的每一个包括七个符号、

相反地，图22描绘了使用扩展的循环前缀并因此资源块80和82中的每一个仅包括六个符号的情形。在该图中，描绘了矩形点阵84，其再次包括从两个连续时隙的资源块80和82的群组中的未使用的资源元素所形成的节点。节点再次位于与特定于小区的参考信号相同的子载波索引处，即，在子载波索引1、4、7和10处，但是，位于不同的OFDM符号索引处。节点还被在资源块组中的固定数量的符号索引所等同分割。在该情形中，分割等同于三个符号索引，使得节点位于符号索引3、6、9和12处(换言之，节点位于具有每个时隙的I＝2和I-5的符号索引的符号处)。

图23描绘了在使用扩展的循环前缀的单层***的情形中，矩形点阵84的节点部分地被特定于UE的参考信号所填充的方式。在该示例中，单层的特定于UE的参考信号被***到每第二个节点中。可以看出，参考信号被***到节点中(由黑色圆圈描绘)，使得在相同符号索引处的参考信号被在图21和22中所示处的固定的子载波的间隔的两倍所分割。换言之，共享相同的符号索引的特定于UE的参考信号被六个子载波索引分割。另外，共享相同的子载波索引的特定于UE的参考信号被两倍的固定符号间隔(在该情形中为六个符号索引)所分割。还可看出，特定于UE的参考信号被有选择地***，以便最大化在格子中彼此之间的间隔。因此，在矩形点阵84中，没有两个邻接节点被特定于UE的参考信号所填充。

相反地，图24描绘了一种情景，其中，MIMO OFDM通信***包括八层，并且，使用扩展的循环前缀。在该情形中，矩形点阵84的所有节点被特定于UE的参考信号所填充。

图5到图8描绘了在利用一个或两个传输层的MIMO OFDM***中的参考信号映射机制。在所有情形中，针对每层，***八个特定于UE的参考信号。在图5和图7所示的映射中，所有参考信号用“P₁”表示。在图6和图8所描绘的映射中，使用两层，并且，针对两层中的每一个，特定于UE的参考信号用“P₁”和“P₂”表示。从图5到图8可看出，特定于UE的参考信号针对每册被在四个符号索引处***，或换言之，在这些图中所描绘的资源块的群组中的四个不同的符号处被***。针对在每个符号中的每层，两个参考信号被***。

图9到图12描绘了在使用三个或四个层的***中的参考信号映射。图9和图10描绘使用常规的循环前缀的情形，而图11和图12描绘使用扩展前缀的情形。可以看出，针对这些***的映射机制与在图5到图8中所描绘的映射机制类似，除了每层***到在这些图中所描绘的资源块的群组中的特定于UE的参考信号的数量现在是四个而非八个以外。另外，用于针对每层发送特定于UE的参考信号的符号索引的数量现在是两个而非四个。

图13和图15描绘了使用五层的映射机制，其中，使用了常规的循环前缀(图13)，以及，使用了扩展的循环前缀(图15)。在两个图中，针对三层，四个特定于UE的参考信号被***，而针对剩余的两层，两个特定于UE的参考信号被***。在所有情形中，使用两个符号索引来针对每层发送特定于UE的参考信号。

图14和图16分别描绘了如下情形：在第六层使用了常规的循环前缀，以及在第六层使用了扩展的循环前缀。在该情形中，针对六层中的两层，四个特定于UE的参考信号被***，而针对其他四层，两个特定于UE的参考信号被***。同样，针对每层，特定于UE的参考信号被***到两个符号索引处。

图17和图19描绘了一种***，其中，使用七层以及常规的循环前缀(图17)和扩展的循环前缀(图19)。从这些图中可看出，针对层中的一个，四个特定于UE的参考信号被***，而针对其他六层，两个特定于UE的参考信号被***。同样，针对每层，特定于UE的参考信号被***到两个符号索引处。

最后，图18和图20描绘了映射机制，其中，使用了八层和常规的循环前缀(图18)以及扩展的循环前缀(图20)。在该情形中国，针对每层，两个特定于UE的参考信号被***，并且，两个符号索引被用于针对每层发送特定于UE的参考信号。

在所有情形中，特定于UE的参考信号被有选择地***，以便最大化在格子70或84中的彼此之间的间隔。

上述将下行链路解调参考信号***到OFDM帧中的资源块时隙中的方法提供了许多优势，具体地，其仅要求很少的开销、使能良好的信道估计并实现简单。

首先，在上述示例中的特定于UE的参考信号的最大总值被固定为16。但是，随着使用更多层，更少的特定于UE的参考信号被分配给每层。申请人已确定希望随着传输层数量的增加，在资源块中的特定于UE的参考信号的密度(每层的参考信号数)减少。这是因为低次MIMO发送的信道条件一般比高次MIMO发送的信道条件差，因此，将要求更多的特定于UE的参考信号来提高信道估计的性能。这种考虑使***开销被最小化。

好的信道估计差值(即，好的信道估计和由此的对在UE处的数据解调的高准确性)通过许多特征被使能，特别是：

a.特定于UE的参考信号位置具有规则的结构(矩形点阵)；

b.格子具有其可能大的大小，并且，覆盖资源块组的所有角落；

c.(相同层的)特定于UE的参考信号在格子中具有最大间隔，并且在时隙之间被等同分配；

可以看出，针对常规CP和扩展的CP，相同的结构被采用，从而促进实现的容易性。

另外，此处用于层的特定于UE的参考信号的复用方法是频分复用(FDM)和时分复用(TDM)。优选的是码分复用(COM)，因为如果UE移动性很高或如果信道是频率分散的，则COM的信道估计将恶化。

前述实施例仅是对发明的原理的应用的说明。本领域技术人员可实现其他布置和方法，只要不偏离本发明的范围即可。

工业适用性

本发明可被应用于正交频分复用(OFDM)通信***，具体地，可应用于将下行链路解调参考信号映射到在这种***中所发送的无线电帧中。

Claims

1.一种在正交频分复用OFDM发射机处将下行链路解调参考信号***到在OFDM帧中的时隙的资源块中的方法，所述发射机构成OFDM***的一部分，所述发射机具有至少一个天线，所述***具有至少一个传输层，所述方法包括如下步骤：

有选择地将特定于UE的参考信号***到矩形点阵的节点中，所述矩形点阵由在两个连续时隙的资源块组中的未使用的资源元素形成，所述节点位于与所述特定于小区的参考信号相同的子载波索引处，并且，还被在资源块组中的固定数量的符号索引等同分割。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述特定于UE的参考信号通过以下方式被有选择地***：

通过两倍的固定符号间隔来分割针对相同层和相同的子载波的特定于UE的参考信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述固定的符号间隔等于3个符号。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述固定的子载波间隔等于3个子载波。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，针对使用1个或2个传输层的***，每层***8个特定于UE的参考信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，针对每个层，所述特定于UE的参考信号在4个符号索引处被***。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，针对使用3个或4个传输层的***，每层***4个特定于UE的参考信号。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，针对使用5个传输层的***，其中三个层***4个特定于UE的参考信号，其他两个层***两个特定于UE的参考信号。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，针对使用6个传输层的***，其中两个层***4个特定于UE的参考信号，其他四个层***两个特定于UE的参考信号。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，针对使用7个传输层的***，其中一个层***4个特定于UE的参考信号，其他六个层***两个特定于UE的参考信号。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，针对使用8个传输层的***，每层***两个特定于UE的参考信号。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，针对每个层，所述特定于UE的参考信号在两个个符号索引处被***。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述特定于UE的参考信号被有选择地***，使得格子中彼此之间的间隔最大化。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时隙被配置为包括常规的循环前缀。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时隙被配置为包括扩展的循环前缀。

16.一种在正交频分复用OFDM发射机处将下行链路解调参考信号***到在OFDM帧中的时隙的资源块中的时间-频率映射器，所述发射机构成OFDM***的一部分，所述发射机具有至少一个天线，所述***具有至少一个传输层，所述时间-频率映射器包括：

用于针对每个天线，在被固定的子载波间隔所平均分割的子载波索引处，***特定于小区的参考信号的装置；以及

用于有选择地将特定于UE的参考信号***到矩形点阵的节点中的装置，所述矩形点阵由在两个连续时隙的资源块组中的未使用的资源元素形成，所述节点位于与所述特定于小区的参考信号相同的子载波索引处，并且，还被在资源块组中的固定数量的符号索引等同分割。