CN104426627A - 一种tdd***中上行探测参考信号的发送方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在TDD无线通信***中发送上行探测参考信号的方法，该方法包括：步骤A：由基站选择终端发送上行探测参考信号所需的参数，并将参数配置给终端；步骤B：终端根据收到的所述参数产生上行探测参考信号，并在上行子帧的固定位置上发送该上行探测参考信号。本发明解决了探测带宽不完整、同一个基站下的终端之间的相互干扰以及上行信道信息测量不及时的问题。

Description

一种TDD***中上行探测参考信号的发送方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种在TDD（时分双工）的***中发送上行探测参考信号的方法。 

背景技术

在无线通信***中，终端和基站之间除了发送数据信号外，通常还需要发送一些已知的参考信号，用于估计无线信道状态，进行相干解调。特别是在时分双工（TDD）***中，由于上行和下行信道使用相同的频率，因此信道状态具有互易性，即通过对接收信号进行信道估计，除了能够得到本方向链路的信道状态外，还可以得到反方向链路的信道状态估计，可以为功率控制、资源调度等提供参考。 

当***采用正交频分复用多址方式（OFDMA）或单载波频分复用多址方式（SC-FDMA）时，不同终端的数据在频域上是占用不同的子载波进行传输的。由于宽带信道具有频率选择性衰落的特点，不同终端在不同的子载波上的信道衰落是不同的，基站侧在资源调度时选择对某个用户来说信道质量相对较好的子载波传输该终端的数据，可以显著的提高整个***的传输速率。这种频率选择的调度方法要求在基站侧可以得到每个终端在整个***带宽上的信道状态信息。 

终端在上行信号中通常会随数据发送一些上行导频，用于上行数据的相干解调。通常的***中基站会利用这些上行数据导频估计终端的上行信道状态。但是这种方法存在以下问题：一是数据导频通常只占据一定的带宽，因此基站侧无法得到全频段的信道估计，从而不能进行频域的优化调度。二是不同终端的数据导频在上行子帧中通常占用不同的时隙，对于分配在上行子帧开始时隙发送的终端来说，测量到的信道状态信息在应用到下行传输时的时延至少滞后了一个上行子帧的长度。对于帧长比较长且信道变化快的***来说，这样测得的上行信道状态时效性比较差。 

针对以上问题，在一些无线通信***中已经采用了在上行信号中发送专用的探测（Sounding）信号的方法来获得上行信道状态。例如在长期演进（Long Term Evolution,LTE）***中，基站可以调度终端发送上行SRS（Sounding Reference Signal）来进行上行信道测量。 LTE中规定的SRS的发送方法为： 

在每一个长度为1ms的上行子帧中的最后一个SC_FDMA符号可以用来发送SRS。每个UE可以选择不同的带宽来发送SRS，在选择的Sounding带宽内，每个终端以梳状谱（comb-likespectrum）的方式发送SRS，即以固定的间隔，每隔RPF（RePetition Factor）个子载波发送一个SRS符号，并且规定RPF=2。不同UE可以在相同的时间和带宽内发送SRS信号，只要它们的占用的梳状谱不同，或者使用SRS信号的不同的循环移位。通常上行的SRS信号具有良好的循环自相关特性，即该序列和由该序列循环移位产生的序列是正交的，从而保证在基站侧可以分别检测出来自于不同终端的SRS信号。 

从以上描述看出，LTE中的SRS的发送方法至少存在以下问题： 

其一，通常情况下终端发送SRS的带宽仍然小于***带宽，使得在基站侧每次只能得到局部频带内的信道估计。在LTE中可以通过选择跳频（Frequency Hopping）方案来弥补Sounding带宽的不完整，但是这使得需要经过多次Sounding才能获得完整的***带宽内的信道估计，测量的时延和开销都比较大。 

其二，LTE中使用同一个SRS序列的循环移位来区分不同的终端，这要求每个终端的信道的时延扩展小于循环移位，否则不同终端的Sounding信号会产生串扰。LTE中允许8种循环移位，对应的最大时延扩展小于4us。对于一些特殊的移动通信***，特别是大区制覆盖的移动通信***，信道的时延扩展远大于4us，因此可用的循环移位数很少。 

其三，LTE中当不同的终端在不同的带宽上发送Sounding信号时，其Sounding信号的长度不同。这些不同长度的Sounding信号之间无法保证理想的互相关特性，导致不同UE的Sounding信号之间可能存在不同程度的干扰。 

发明内容

本发明主要解决的技术问题包括： 

在上行采用正交频分复用多址方式（OFDMA）或单载波频分复用多址方式（SC-FDMA）的TDD无线通信***中，发送上行探测参考信号的方法，该方法可以使得基站及时的获得上行信道状态信息；基站可以获得每个终端的全频段内的信道状态信息；终端发送的探测信号不受信道时延扩展的限制；不同终端发送的探测信号之间不存在相互干扰。 

本发明公开了一种在TDD无线通信***中发送上行探测参考信号的方法，该方法包括： 

步骤A：由基站选择终端发送上行探测参考信号所需的参数，并将参数配置给终端； 

步骤B：终端侧根据收到的配置参数产生上行探测参考信号，并在上行子帧的固定位置 上发送该上行探测参考信号。 

如上所述的步骤A，基站配置每个终端发送上行探测参考信号所需要参数包括：本基站根据身份信息选择的上行探测参考信号编号，其中相邻基站选择不同的上行探测参考信号编号，同一个基站的所有终端使用相同的上行探测参考信号编号。 

如上所有方案中所述的步骤A，基站配置每个终端发送上行探测参考信号所需要参数还包括：发送参考信号所需的频域参数，具体包括上行探测带宽的子带数M，每个子带中子载波数目K，以及终端发送上行探测参考信号子载波起始偏移量k，其中M，K为正整数，k不大于K-1的非负整数；上行探测带宽均匀划分为M个子带，并且每个子带包括K个等间隔的子载波；同一个基站下的不同终端具有不同的起始子载波偏移量。 

如上所有方案中所述的步骤A，基站配置每个终端发送上行探测参考信号所需要参数还包括：每个终端发送的上行探测参考信号起始帧号和发送间隔，发送间隔以无线帧为基本单位。 

如上所有方案中，所述的步骤B包括：终端根据收到的基站配置的上行探测参考信号编号，产生基本参考信号x(i),i＝0,1,...,M-1；该基本参考信号特征在于，其非0循环移位自相关为0，并且根据不同编号产生的基本参考信号之间的互相关性很小。 

如上所有方案中，所述的步骤B包括，计算当前帧参考信号子载波偏移量m，其中m为不大于K的非负整数。可以选择跳频或不跳频的方法确定当前帧的参考信号的子载波偏移量。 

如上所述的计算当前帧参考信号子载波偏移量的方法包括：如果选择不跳频的方法，终端用基站配置的起始子载波偏移量作为当前帧参考信号子载波偏移量。 

如上所述的计算当前帧参考信号子载波偏移量的方法包括：如果选择跳频的方法，终端根据当前帧号、每个子带中子载波数目、基站配置的起始子载波偏移量以及固定的跳频图案计算出当前帧参考信号子载波偏移量。 

如上所有方案中，所述的步骤B中产生上行探测参考信号的方法包括：根据所述的基本参考序列x(i)，子载波偏移量m，产生当前帧参考信号y(n)，n＝0,1,...,M*K-1。其中参考信号y(n)的特征在于，其长度为M*K符号；其频域信号Y(n)与前面所述基本参考序列x(i)的频域信号X(i)满足以下关系其中X(i),i＝0,1,...,M-1，Y(n),n＝0,1,...,M*K-1分别为x(i)、y(n)对应的快速傅里叶变换 （FFT）结果，表示为不大于x的最大整数，mod(A,B)表示A对B取模运算。 

如上所述的步骤B中产生上行探测参考信号的方法包括：对y(n)添加循环前缀，得到待发送的上行探测参考信号。 

如上所有方案中，所述的步骤B包括：终端根据基站配置的起始帧号、发送间隔以及当前的帧号，判断在当前帧是否需要发送上行探测参考信号 

如上所述的步骤B，在需要发送上行探测参考信号的无线帧中的上行子帧的固定位置上发送上行探测参考信号。其中发送探测参考信号到下行子帧的起始时刻的间隔应大于上行探测参考信号测量的处理时间及产生上行资源调度参数的处理时间，并且在满足上述条件的前提下，发送上行探测参考信号的时刻尽量接近上行子帧结尾。 

由上述技术方案的描述可以看出，按照本发明提出的方法，每个终端都在全频段上发送探测参考信号，解决了探测带宽不完整的问题。不同终端的起始子载波偏移量不同，而子载波间隔相同，因此在频域上时完全正交的，解决了同一个基站下的终端之间的相互干扰。上行探测参考信号信号总是在接近上行子帧的结尾的位置发送，解决了上行信道信息测量不及时的问题。 

具体实施方式

本发明提出了一种上行探测参考信号的方法，该方法可以用于在上行采用正交频分复用多址方式（OFDMA）或单载波频分复用多址方式（SC-FDMA）的TDD无线通信***中，辅助基站完成各个终端上行信道质量的测量，进行优化终端的调度方案。下面结合具体实施例对本发明所述技术方案做进一步描述。 

以***带宽为4MHz，符号速率为3.584MHz的TDD无线通信***为例。将***带宽均匀划分为M＝7个子带，每个子带的带宽为512KHz。将每个子带划分为K＝32个子载波，每个子载波的间隔为16KHz。 

基本参考信号选用长度为7的ZC（Zadoff–Chu)序列，编号为p的ZC序列可以表示为 

$x_p\left(i\right)=\exp [-j2\mathrm{p\π}\frac{i(i+1)/2}{7}],$ i＝0,1,...,6 

其中p＝1,2,...,6。ZC序列满足非0循环移位自相关为0以及不同编号的ZC序列互相关很小的特征。定义p为对应的基本参考信号的编号。 

每个基站根据本基站的身份信息选择一个基本参考信号的编号。全部可用的基本参考信 号个数为6。一般情况下两两相邻基站的基站数目不超过6，所以按照某种映射准则可以保证相邻的基站选用不同的基本参考信号。 

假设某基站选择编号为1的基本参考信号，该基本参考信号可以表示为： 

$x\left(i\right)=\exp [-j2\mathrm{\π}\frac{i(i+1)/2}{7}],$ i＝0,1,...,6 

对应的频域信号为： 

X(i)＝FFT(x(i)),i＝0,1,...,6 

其中FFT(x)表示对序列x进行FFT变换。 

终端侧在获得发送上行探测参考信号子载波起始偏移量k以及当前帧号Fn的情况下，可以根据以下准则计算当前帧参考信号子载波偏移量m： 

m＝mod(Fn+k,K) 

mod(A,B)表示A对B取模运算。 

终端在计算得到当前帧参考信号子载波偏移量m后，按照以下步骤产生当前帧的参考信号： 

首先，按照以下规则将基本参考信号的频域信号映射整个频带的子载波中，得到当前帧频域参考信号信号Y(n),n＝0,1,...,223： 

然后，将频域信号Y(n),n＝0,1,...,223进行IFFT变换，得到当前帧参考信号y(n),n＝0,1,...,223： 

y(n)＝IFFT(Y(n)),n＝0,1,...,223 

最后，将上述产生的当前帧参考信号y(n)添加循环前缀构成上行探测参考信号。 

基站配置终端发送上行探测参考信号的帧号和发送间隔，例如配置某终端从t帧开始，间隔为1发送上行探测参考信号，则终端在第t,t+1，t+2,…,帧发送上行探测参考信号，直到基站配置终端停止发送或改变发送模式。 

终端侧在相应需要发送上行探测参考信号的无线帧，在上行子帧末尾发送上行探测参考信号。 

本发明并不局限于上述具体实施方式，本发明可以有各种修改和替代形式，在详细说明 中一些具体的实施例只是作为实例加以表述。但应理解，这些详细说明绝不是为了将本发明限制在所公开的具体形式上，相反，本发明应包括在权利要求书所定义的范围内的全部修改、等效形式和替代形式。 

Claims (10)

1.一种在TDD无线通信***中发送上行探测参考信号的方法，其特征在于：该方法包括：

步骤A：由基站选择终端发送上行探测参考信号所需的参数，并将参数配置给终端；

步骤B：终端根据收到的所述参数产生上行探测参考信号，并在上行子帧的固定位置上发送该上行探测参考信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤A所述终端发送上行探测参考信号所需参数包括：本基站根据身份信息选择的上行探测参考信号编号，其中相邻基站选择不同的上行探测参考信号编号，同一个基站的所有终端使用相同的上行探测参考信号编号。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤A所述终端发送上行探测参考信号所需参数包括：发送所述参考信号所需的频域参数，具体包括上行探测带宽的子带数M，每个子带中子载波数目K，以及终端发送上行探测参考信号的子载波起始偏移量k，其中M，K为正整数，k为不大于K-1的非负整数；上行探测带宽均匀划分为M个子带，并且每个子带包括K个等间隔的子载波；同一个基站下的不同终端具有不同的子载波起始偏移量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤A所述终端发送上行探测参考信号所需的参数包括每个终端发送的上行探测参考信号起始帧号和发送间隔，发送间隔以无线帧为基本单位。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，其中步骤B所述终端产生上行探测参考信号的方法包括：终端根据收到的基站配置的上行探测参考信号编号，产生基本参考信号x(i),i＝0,1,...，M-1，M为上行探测带宽的子带数；该基本参考信号特征在于，其非0循环移位自相关为0，并且根据不同编号产生的基本参考信号之间的互相关性很小。

6.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：其中步骤B所述终端产生上行探测参考信号的方法包括：计算当前帧上行探测参考信号子载波偏移量m，其中m为不大于K的非负整数，K为每个子带中子载波数目；可以选择跳频或不跳频的方法确定当前帧的参考信号的子载波偏移量。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：如果选择不跳频的方法，终端用基站配置的子载波起始偏移量作为当前帧参考信号子载波偏移量，

如果选择跳频的方法，终端根据当前帧号、每个子带中子载波数目、基站配置的起始子载波偏移量以及固定的跳频图案计算出当前帧参考信号子载波偏移量。

8.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于：其中步骤B所述终端产生上行探测参考信号的方法包括：根据所述的基本参考信号x(i)，当前帧上行探测参考信号子载波偏移量m，产生当前帧参考信号y(n)，n＝0,1,...,M*K-1，其中终端根据收到的基站配置的上行探测参考信号编号，产生该基本参考信号x(i),i＝0,1,...,M-1，M为上行探测带宽的子带数；该基本参考信号特征在于，其非0循环移位自相关为0，并且根据不同编号产生的基本参考信号之间的互相关性很小；所述当前帧参考信号y(n)为其长度为M*K符号，K为每个子带中子载波数目；其频域信号Y(n)与所述基本参考序列x(i)的频域信号X(i)满足以下关系其中X(i),i＝0,1,...，M-，Y(n),n＝0,1,...,M*K-1分别为x(i)、y(n)对应的快速傅里叶变换（FFT）结果，表示为不大于x的最大整数，mod(A,B)表示A对B取模运算。

优选地，其中步骤B步骤中产生上行探测参考信号的方法包括：对y(n)添加循环前缀，得到待发送的上行探测参考信号。

9.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，其中步骤B所述的方法包括：终端根据基站配置的起始帧号、发送间隔以及当前的帧号，判断在当前帧是否需要发送上行探测参考信号。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，其中步骤B所述的方法包括：在需要发送上行探测参考信号的无线帧中的上行子帧的固定位置上发送上行探测参考信号，其中发送上行探测参考信号到下行子帧的起始时刻的间隔应大于上行探测参考信号测量的处理时间及产生上行资源调度参数的处理时间，并且在满足上述条件的前提下，发送上行探测参考信号的时刻尽量接近上行子帧结尾。