CN104798423A - 用于通信***中的导频序列设计的***和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于通信***中的导频序列设计的方法包括选择所述通信***中的初始小区，以及根据所述通信***中的相对于所述初始小区的其它小区中的每个小区到所述初始小区的邻近性度量将所述其它小区分组为邻居组和非邻居组中的一个。所述方法还包括为所述初始小区和所述邻居组中的小区设计彼此大体正交的导频序列，以及向所述通信***中的所述初始小区和所述其它小区提供关于所述导频序列的信息。

Description

用于通信***中的导频序列设计的***和方法
本申请要求2012年11月29日递交的发明名称为“用于无线***中的导频设计的***和方法”的第61/731,284号美国临时申请案以及2013年11月26日递交的发明名称为“用于通信***中的导频序列设计的***和方法”的第14/090,322号美国非临时申请案的优先权，这两个申请的内容以引入的方式并入本文本中。
技术领域
本发明大体涉及数字通信，尤其涉及一种用于通信***中的导频序列设计的***和方法。
背景技术
需要实施多小区/扇区合作(例如，协作多点(CoMP))以在无线***中提供额外容量和额外覆盖。CoMP以及其它技术预期将显著增加***(4G)及以上通信***中的可用带宽。然而，CoMP和其它技术需要了解发射器和接收器之间的通信信道。
一般而言，导频序列或者简称导频是增强型NodeB(eNB)等传输点(TP)发送的信号以帮助用户设备(UE)等接收器估计eNB和UE之间的通信信道，eNB通常也称作NodeB、基站、通信控制器、控制器、小区、远程射频头(RRH)等等，而UE通常也称作移动台、手机、订户、终端、用户等等。通常，由于通信开销随着导频长度迅速增长，所以导频应当很短。
发明内容
本发明的示例实施例提供了一种用于通信***中的导频序列设计的***和方法。
根据本发明的示例实施例，提供了一种用于通信***中的导频序列设计的方法。所述方法包括设计设备选择所述通信***中的初始小区，以及所述设计设备根据所述通信***中的相对于所述初始小区的其它小区中的每个小区到所述初始小区的邻近性度量将所述其它小区分组为邻居组和非邻居组中的一个。所述方法还包括所述设计设备为所述初始小区和所述邻居组中的小区设计彼此大体正交的导频序列，以及所述设计设备向所述通信***中的所述初始小区和所述其它小区提供关于所述导频序列的信息。
根据本发明的另一示例实施例，提供了一种用于通信***中的导频序列设计的方法。所述方法包括设计设备选择所述通信***中的初始小区，以及如果所述通信***中的其它小区确定为所述初始小区的显著干扰源，那么所述设计设备将所述通信***中的所述其它小区分组至邻居组。所述方法还包括如果所述通信***中的所述其它小区确定为所述初始小区的非显著干扰源，那么所述设计设备将所述通信***中的所述其它小区分组至非邻居组；以及所述设计设备为所述初始小区和所述邻居组中的小区设计彼此大体正交的导频序列。所述方法还包括所述设计设备向所述通信***中的所述初始小区和所述其它小区提供关于所述导频序列的信息。
根据本发明的另一示例实施例，提供了一种设计设备。所述设计设备包括处理器以及可操作地耦合到所述处理器的发射器。所述处理器选择通信***中的初始小区，根据所述通信***中的相对于所述初始小区的其它小区中的每个小区到所述初始小区的邻近性度量将所述其它小区分组为邻居组和非邻居组中的一个，以及为所述初始小区和所述邻居组中的小区设计彼此大体正交的导频序列。所述发射器向所述通信***中的所述初始小区和所述其它小区提供关于所述导频序列的信息。
实施例的一项优势在于设计导频序列使得彼此互为显著干扰源的eNB的导频序列相互正交(或大体正交)，这样导频序列的传输不会对彼此造成显著干扰。
实施例的又一优势在于通过在导频序列设计中仅考虑彼此互为显著干扰源的eNB，可使用较短的导频序列。使用较短的导频序列降低了通信***的开销，从而提高了通信***的效率。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
图1示出了根据本文所述的示例实施例的示例通信***；
图2a至2c示出了根据本文所述的示例实施例的示例导频序列传输配置；
图3示出了根据本文所述的示例实施例的具有扇区化eNB的示例通信***；
图4a至4c示出了根据本文所述的示例实施例的通信***的示例小区组，其中eNB使用具有120度扇区的定向天线；
图5示出了根据本文所述的示例实施例的当设计设备设计在通信***中使用的导频序列时发生在设计设备中的操作的示例流程图；
图6示出了根据本文所述的示例实施例的当设计设备分组通信***中的小区时发生在设计设备中的操作的示例流程图；
图7示出了根据本文所述的示例实施例的当设计设备为通信***中的小区设计导频序列时发生在设计设备中的操作的示例流程图；
图8示出了根据本文所述的示例实施例的当设计设备为小区组设计导频序列时发生在设计设备中的操作的示例流程图；以及
图9示出了根据本文所述的示例通信设备。
具体实施方式
以下详细论述当前实例实施例的操作和其结构。但应了解，本发明提供的许多适用发明概念可实施在多种具体环境中。所论述的具体实施例仅仅说明本发明的具体结构以及用于操作本发明的具体方式，而不应限制本发明的范围。
本发明的一项实施例涉及导频序列设计。例如，设计设备选择通信***中的初始小区，根据通信***中的相对于初始小区的其它小区中的每个小区到初始小区的邻近性度量将其它小区分组为邻居组和非邻居组中的一个，为初始小区和邻居组中的小区设计彼此大体正交的导频序列，以及向通信***中的初始小区和其它小区提供关于导频序列的信息。再例如，设计设备选择通信***中的初始小区；如果通信***中的其它小区确定为初始小区的显著干扰源，那么将通信***中的其它小区分组至邻居组；如果通信***中的其它小区确定为初始小区的非显著干扰源，那么将通信***中的其它小区分组至非邻居组；为初始小区和邻居组中的小区设计彼此大体正交的导频序列；以及向通信***中的初始小区和其它小区提供关于导频序列的信息。
将结合特定背景中的示例实施例来描述本发明，该特定背景是指符合第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)且使用传输点发送的导频序列协助UE估计通信信道质量的通信***。然而，本发明还可应用于使用导频序列协助通信信道质量估计的其它符合标准和不符合标准的通信***。
图1示出了示例通信***100。通信***100包括eNB，例如eNB 105和eNB 107。eNB 105和eNB 107可无线服务多个UE，例如UE 110、UE 112、UE 114和UE 116。通常，到达UE或来自UE的通信必须流经eNB 105。尽管应理解通信***可以采用多个能够与若干UE通信的eNB，但是为了简洁起见，只示出了两个eNB和若干UE。
eNB可使用扇区化天线来增加eNB可以支持的UE的数目。作为说明性示例，eNB可使用具有120度扇区的定向天线来将其覆盖区域划分为三个小区覆盖区域。eNB的每个小区可彼此独立进行发送。在不失一般性的情况下，术语“小区”可用于指eNB的一部分，eNB通过使用定向天线与在eNB的一部分覆盖区域操作的UE进行通信，并且小区覆盖区域可用于指小区的覆盖区域的对应部分。例如，小区可向在小区覆盖区域内操作的UE发送信号。
在通信***中，传输可在若干不同的配置中发生。第一传输配置可以指一对一传输，其中小区可向单个UE进行发送。图2a示出了小区205和UE210之间的示例一对一传输。应注意，小区在更多情况下被称作TP。第二传输配置可以指一对多传输，其中小区可向多个UE进行发送。图2b示出了小区220和UE 225、227和229之间的示例一对多传输。第三传输配置可以指多对一传输，其中多个小区可向单个UE进行发送。图2c示出了小区240、242和244以及UE 245之间的示例多对一传输。应注意，可从这三个传输配置的组合推导出其它可能的传输配置。
如图2a至2c所示，小区可向各个UE发送导频序列(或等同地，导频)以协助UE估计小区和UE之间的通信信道。参见图2a，小区205可将导频发送给UE 210，且UE 210可使用导频估计小区205和UE 210之间的通信信道。参见图2b，小区220可将导频发送给UE 225、227和229，且这些UE可使用导频估计小区220和这些UE之间的三个通信信道。应注意，小区220发送的导频可以相同或不同。参见图2c，小区240、242和244可将唯一导频发送给UE 245，且UE 245可使用唯一导频估计小区240、242和244及其本身之间的三个通信信道。
现返回参见图1，通信***100还包括设计设备120。设计设备120可用于为通信***中的小区设计导频。设计设备120可为小区设计导频并且存储这些导频以供后续使用，向小区提供关于导频的信息，或其组合。应注意，设计设备120可以是图1所示的通信***100中的独立实体。然而，设计设备120可以与通信***100中的另一实体共置。作为说明性示例，设计设备120可与eNB或者属于通信***100的基础设施的一部分的某个其它网络实体共置。
图3示出了具有扇区化eNB的示例通信***300。如图3所示，每个eNB利用120度定向天线，从而使得每个eNB有三个小区(或TP)。出于说明性目的，考虑57个UE在通信***300中操作的场景。对于这57个UE，长度为57的57个标准正交导频用于允许每个UE在无干扰的情况下估计(来自57个小区中的每个小区的)57个通信信道。如果这两个导频相互正交并且具有单位向量，那么这两个导频为标准正交。随后，可以将在UE处接收到的信号表示为
r＝PΛ+n,
其中r表示在UE处接收到的57x 1向量，向量Λ表示到UE的57个通信信道，以及n表示噪声向量。
为了估计通信信道，有必要将P*r确定为Λ的估计。应注意，估计达到了克拉默-拉奥下界，所以该估计可以是最优的。然而，对于实际使用而言，长度为57的导频可能过长。此外，通常存在不止57个小区，所以即使使用了长度为57的导频，干扰可能仍是一个问题。
为了避免混淆小区发送的导频，每个小区可发送不同的导频。使用不同的导频可以使UE识别导频的源。在同一时间、同一频率，和/或同一时间和频率发生的来自两个或两个以上小区的序列或序列传输可能导致彼此干扰，除非传输相互正交(或大体正交)。如果两个序列之间的相关性等于零，那么这两个序列相互正交。类似地，如果两个序列之间的相关性等于零加/减阈值(其中阈值可由技术标准、通信***的操作员等等指定)，那么这两个序列大体上相互正交。阈值指定两个序列可能不相互正交但是仍被视作大体正交的程度。
应注意，在多数情况下，与来自近处小区的传输相比，来自远方小区的传输将在UE处造成的干扰较小。例如，来自UE可检测到的若干小区的若干通信信道可能足够强到造成显著干扰，并且来自相邻小区的通信信道可能很重要。但是，由于信道变化，一些来自非相邻信道的通信信道足够强到造成显著干扰是可能的。出于论述目的，假设1<N的信道系数足够强到值得在UE处进行估计并且其余信道系数为零。如果提前已知哪些小区很重要，那么在无噪声的情况下，长度为1的导频可用于在UE j处估计这些通信信道。在此场景下，这些导频可被选为相互(例如，大小为1 x 1傅里叶矩阵的列)正交或大体正交。
然而，UE通常不知道小区的哪些底层通信信道是显著干扰源。不过，某些通信信道比其它通信信道更有可能是显著干扰源。换言之，UE具有通信信道是显著干扰源的信任值或概率值，该信息可用于在提供良好性能的同时设计较短的导频。
能够根据小区干扰对UE的显著性对小区(及其附随的通信信道)进行分类。作为说明性示例，存在三种级别的显著性：极显著、可能显著和不显著(或非显著)。应注意，可使用不同数目的级别。因此，关于三种级别的显著性的论述不应被解释为对示例实施例的范围或精神的限制。
小区(由于小区到UE的通信信道)可根据地理标准，例如该小区是否是服务UE的小区的相邻小区，被分类为UE的极显著干扰源。应注意，如果第一小区是第二小区的地理邻居，那么第一小区可以是第二小区的相邻小区，这意味着第一小区与第二小区邻近。还应注意，如果第一小区满足一个或多个信号和/或干扰标准，那么第一小区可以是第二小区的相邻小区。信号和/或干扰标准的示例可包括由第一小区发起并由第二小区中的UE接收的传输的信号强度满足第一阈值，由第一小区发起并由第二小区中的UE接收的传输的信噪比满足第二阈值，由第一小区发起并由第二小区中的UE接收的传输的信号干扰噪声比满足第三阈值等等。地理标准、信号和/或干扰标准，或其组合可用于将小区分类为显著干扰源。
小区可根据地理标准，例如该小区是否是服务UE的小区的远端小区，被分类为UE的非显著干扰源。应注意，如果第一小区远离第二小区，那么第一小区是第二小区的远端小区，这意味着第一小区和第二小区之间存在大量间隔。还应注意，如果第一小区满足一个或多个信号和/或干扰标准，那么第一小区可以是第二小区的远端小区。信号和/或干扰标准的示例可包括由第一小区发起并由第二小区中的UE接收的传输的信号强度满足第四阈值，由第一小区发起并由第二小区中的UE接收的传输的信噪比满足第五阈值，由第一小区发起并由第二小区中的UE接收的传输的信号干扰噪声比满足第六阈值等等。地理标准、信号和/或干扰标准，或其组合可用于将小区分类为非显著干扰源。
小区可根据地理标准，例如该小区不是显著干扰源也不是非显著干扰源，被分类为UE的可能显著干扰源。取决于信道状况的变化，来自可能显著干扰源的传输可能或可能不造成显著干扰。例如，为第二小区的可能显著干扰源的第一小区可距离第二小区相对较近，但是不会太近以至于第一小区被分类为显著干扰源。应注意，还可能根据信号和/或干扰标准对小区进行分类。信号和/或干扰标准的示例可包括由第一小区发起并由第二小区中的UE接收的传输的信号强度满足第七阈值，由第一小区发起并由第二小区中的UE接收的传输的信噪比满足第八阈值，由第一小区发起并由第二小区中的UE接收的传输的信号干扰噪声比满足第九阈值等等。地理标准、信号和/或干扰标准，或其组合可用于将小区分类为可能显著干扰源。
图4a示出了示例通信***400的一部分，其中eNB使用具有120度扇区的定向天线。通信***400的七个eNB在图4a中示出。在每个eNB的覆盖区域被划分为3个小区的情况下，总共存在21个小区，编号从1至21(小区使用参考编号401至421示出)。图4a中还示出在小区401中操作的UE 425。应注意，尽管论述集中于每个eNB的覆盖区域被划分为3个小区的通信***，但是本文所展示的示例实施例可在具有被划分为任意数目小区的覆盖区域的通信***中操作。示例实施例还可在具有被划分为不同数目小区的覆盖区域的通信***中操作。此外，示例实施例可在具有不同能力的eNB的异构通信***，即异构网(HetNet)中操作，不同能力包括不同的发射功率、资源可用性等。
图4b示出了相对于小区401对通信***400中的小区的示例分类。出于论述目的，相对于小区401对小区进行分类可根据地理信息进行。应注意，小区可根据地理、信号和/或干扰，或其组合进行分类。例如，邻近于小区401的小区可被分类为小区401的显著干扰源。因此，小区402、403、405、406、409和420可被分类为小区401的显著干扰源(这些小区使用点线阴影图案突出显示)。再例如，邻近小区401的显著干扰源的小区可被分类为小区401的可能显著干扰源。因此，小区404、407、408、410、412、413、416、417、419和421可被分类为小区401的显著干扰源(这些小区使用对角线阴影图案突出显示)。又例如，剩余小区可被分类为小区401的非显著干扰源。如图4b所示，小区411、414、415和418被分类为小区401的非显著干扰源。应注意，图4b示出了小区分类的示例并且小区的其它示例分类也是可能的。此外，使用不同的分类标准可得到不同的分类。还应注意，图4b所示为通信***400的一部分。可能还存在图4b中未示出的其它小区，因此本文不再论述。
图4c示出了小区401的分组450及其显著干扰源的示例。如上所述，根据地理分类标准对小区401的显著干扰源进行分类并且使用不同的分类标准可得到小区的不同分组。在一个示例中，邻近性度量可用于对小区进行分组。第一小区的邻近性度量可相对于第二小区而言，并且可基于一个或多个地理标准、一个或多个信号标准、一个或多个干扰标准等等。作为说明性示例，考虑邻近第二小区但远离第三小区的第一小区。通过将距离用作地理标准，第一小区到第二小区的邻近性度量可能很高，而第一小区到第三小区的邻近性度量可能很低。邻近性度量与一个或多个阈值的比较可用于将小区分类为邻居、非邻居等等。应注意，分组450针对小区401而言，并且不同的小区可能具有不同的分组。
应注意，来自被分类为另一小区的非显著干扰源的小区的传输(例如，数据传输、以及包含导频的控制信息传输)可对其它小区几乎不造成干扰。根据示例实施例，由于被分类为其它小区的非显著干扰源的小区的传输被分类为可对其它小区几乎不造成干扰，所以其它小区的非显著干扰源和其它小区可能在不产生过度干扰的情况下发送不正交或不大体正交的导频。正交性要求的放宽允许导频更短(由于正交导频的潜在较小数目)，从而降低通信开销并提升通信***的效率。
根据示例实施例，了解小区分类允许确定显著干扰源和可能显著干扰源(即，有时为显著干扰源的小区)。了解小区分类可用于设计导频，使得显著干扰源对应的导频的跨度与可能显著干扰源对应的导频跨度正交或大体正交。
根据示例实施例，可使用多种技术对小区进行分类。例如，设计设备，例如指定用于执行导频设计的控制器或eNB，专门用于导频设计的网络实体等等，可基于典型通信***部署场景对小区进行分类并执行模拟以确定分类。或者，当通信***变化或修改时，分类可被动态更新。在这种场景下，设计设备可根据UE提供的反馈获取通信***信息，例如参考信号接收功率(RSRP)报告，并使用该信息来形成邻居列表、干扰图等等。邻居列表、干扰图等等可与小区间干扰协调(ICIC)自配置或可配置无线接入网(CRAN)自聚类中使用的那些类似。随后，可从该信息和/或邻居列表、干扰图等等推演出分类。
发生在通信***中的通信的模型在导频设计论述中使用。模型如下：假设小区被标记为1、2……N，其中UE位于小区1中；假设小区1、2……N和UE之间的通信信道表示为α1、α2……αN；假设通信***在导频传输期间保持静止；假设必须估计通信信道，其中最多1个信道会造成显著干扰。假设导频Pi被设计为由小区i使用并且长度为m。总之，
以及 n = n 1 n 2 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; n m ,
其中R是在UE处接收到的信号，n是噪声向量，以及Λ是信道矩阵。可以将R表示为
R＝PΛ+n。
如果设计设备具有关于显著小区的部分信息，那么可得出最优方案。例如，信息源可提供关于某些但并非所有为显著干扰源的小区的信息。在不失一般性的情况下，假设部分信息包括1、2……r。最多1至r个其它小区是显著干扰源，但是它们的位置未知。假设P1表示P的列1、2……r对应的矩阵，P2表示P的剩余列对应的矩阵。假设Λ1表示Λ的行1、2……r对应的向量，Λ2表示Λ的剩余行对应的向量。那么，
PΛ＝P1Λ1+P2Λ2。
如果由W1和W2表示的P1和P2的列空间可以被设计为相互正交，那么通过确定R在W1上的投射，可能消除P2W2对R的贡献。换言之，
Proj W 1 ( R ) = P 1 &Lambda; 1 + Proj W 1 ( n ) .
在此场景下，已知为独立同分布(i.i.d.)高斯，并且如果P1的列(即，已知显著小区对应的导频)相互正交，那么达到了克拉默-拉奥界限。克拉默-拉奥界与Λ2的所有信道均为零时的场景的克拉默-拉奥界冲突，该场景最佳，这对于任意给定导频在理论上是可能的。
类似地，可以将表示为
Proj W 2 ( R ) = P 2 &Lambda; 2 + Proj W 2 ( n ) .
应注意，Λ2具有1至r个非零显著性系数。Λ2的非零元素的位置未知，这可能让人联想到压缩感知。此外，可选择m使得可以获取非零系数。在此场景下，压缩感知的测量矩阵可以是导频矩阵P2的不错选择。
根据示例实施例，UE的理想导频集使得分类为UE的显著干扰源的小区对应的导频的跨度与分类为UE的可能显著干扰源的小区对应的导频的跨度正交或大体正交。此外，分类为UE的显著干扰源的小区对应的导频相互正交或大体正交。另外，具有包含分类为UE的可能显著干扰源的小区的导频的列的矩阵可以是压缩侦听的良好测量矩阵。导频还应当尽量短以帮助降低通信开销并提升总体通信***性能。
然而，提供关于某些但并非所有为显著干扰源的小区的信息的信息源不存在。但是，在通信***中操作的设备可能知道哪些小区是这些设备的显著干扰源、可能显著干扰源和非显著干扰源。因此，可能得出结论，UE的理想导频集通常使得可能是UE的显著干扰源的小区对应的导频的跨度与可能是UE的可能显著干扰源的小区对应的导频的跨度正交或大体正交。此外，可能是UE的显著干扰源的小区对应的导频相互正交或大体正交。另外，具有列数等于可能是UE的可能显著干扰源的小区的导频数的矩阵可以是压缩侦听的良好测量矩阵。导频还应当尽量短以帮助降低通信开销并提升总体通信***性能。
图5示出了当设计设备设计在通信***中使用的导频时发生在设计设备中的操作500的示例流程图。操作500可指示当设计设备设计由通信***中的小区使用的导频时发生在设计设备，例如设计设备120、通信***中的eNB、网络实体等等中的操作。
操作500可开始于设计设备选择小区(方框502)。设计设备可对通信***中的小区进行分组(方框505)。通信***中的小区分组可相对于所选小区而言。设计设备可随机选择通信***中的小区并相对于所选小区对通信***中的小区进行分组。或者，设计设备可专门选择小区。例如，设计设备可选择具有指定标识符的小区、具有最多UE的小区、具有最大业务负载的小区、具有最少UE的小区、具有最小业务负载的小区等等。下文展示了对示例小区分组技术的详细论述。
图6示出了当设计设备对通信***中的小区进行分组时发生在设计设备中的操作600的示例流程图。操作600可指示当设计设备对通信***中的小区进行分组时发生在设计设备，例如设计设备120、通信***中的eNB、网络实体等等中的操作。
操作600可开始于设计设备选择通信***中的小区(方框605)。如上所述，设计设备可随机选择小区或应用选择标准。例如，选择标准的示例包括具有指定标识符的小区、具有最多UE的小区、具有最大业务负载的小区、具有最少UE的小区、具有最小业务负载的小区等等。设计设备可将所选小区重新标记为小区1以帮助简化符号。所选小区在图4b中示为无阴影的小区(小区401)。所选小区还被称作初始小区。
设计设备可选择所选小区的邻居小区(方框610)。可使用相对于所选小区的邻近性度量选择邻居小区。出于论述目的，只基于地理标准选择邻居小区。然而，还可基于信号和/或干扰标准，或地理和信号和/或干扰标准的组合选择邻居小区。可将邻居小区重选标记为小区2……d1。所选小区的邻居小区在图4b中示为具有点线阴影图案的小区。设计设备可将所选小区(小区1)和邻居小区(小区2……d1)放入第一集合S1(方框615)。第一集合S1包括小区1、2……d1。通信***中的剩余小区可被标记为小区d1+1……N，并被放入第二集合中(方框620)。
如上所述，小区的分组可根据小区到所选小区的邻近性度量进行。作为说明性示例，如果某个小区相对于所选小区的邻近性度量满足阈值，那么该小区可被分组在邻居组中；如果某个小区相对于所选小区的邻近性度量不满足阈值，那么该小区可被分组在非邻居组中。小区相对于所选小区的邻近性度量可由该小区测量并通过例如使用RSRP上报给设计设备。还应注意，尽管论述集中于用作邻近性度量的干扰，但是信噪比(SNR)、信号干扰噪声比(SINR)等其它测量可用作邻近性度量。进一步注意的是，多个测量可用作邻近性度量。设计设备本身还可进行干扰测量。
还应注意，小区的分组可基于邻近性度量并根据小区分类进行，小区分类包括显著干扰源、可能显著干扰源和非显著干扰源。如前所述，小区的分类可根据UE和/或小区上报的测量或设计设备进行的测量，例如干扰、SNR、SINR等进行。使用小区分类可简化小区分组。
现返回参见图5，在通信***的小区根据它们对所选小区造成干扰的能力进行分组的情况下，设计设备可为分组的小区设计导频(方框510)。在一个示例中，分组的小区是包含小区1、2……d1的第一集合S1中的小区。设计设备可设计导频，使得分组的小区的导频与为未分组的小区，例如未包含在第一集合中的小区S1，的小区的导频正交或大体正交。此外，分组的小区的导频彼此正交或大体正交。下文展示了对示例导频设计技术的详细论述。设计设备可向通信***的小区提供关于导频的信息(方框515)。例如，设计设备可将导频发送给通信***的小区。再例如，设计设备可将导频的指示符发送给通信***的小区。
图7示出了当设计设备为通信***中的小区设计导频时发生在设计设备中的操作700的示例流程图。操作700可指示当设计设备为分组的小区设计导频时发生在设计设备，例如设计设备120、通信***中的eNB、网络实体等等中的操作。
操作700可开始于设计设备为所选小区及其相邻小区，即第一集合S1的成员设计导频(方框705)。设计设备通过为所选小区及其相邻小区(第一集合S1的成员)选择导频使得导频彼此正交或大体正交来为所选小区及其相邻小区设计导频。由于设计设备无需考虑通信***中的所有小区，所以导频可以更短。此外，相对于较大数目的较长导频的选择，较小数目的较短导频的选择的计算可不那么密集，这可降低设计设备上的计算负载。下文提供了对示例导频设计过程的详细论述。
图8示出了当设计设备为小区组设计导频时发生在设计设备中的操作800的示例流程图。操作800可指示当设计设备为小区组，例如第一集合S1中的小区，设计导频时发生在设计设备，例如设计设备120、通信***中的eNB、网络实体等等中的操作。
操作800可开始于设计设备为小区i发起导频设计过程，小区i被重新标记为小区1(方框805)。应注意，操作800中引用的小区1不同于图6的论述中所引用的小区1不同。此处，小区i被重新标记为小区1以简化导频设计过程的论述。设计设备可执行检查以确定小区1是否已经具有导频(方框810)。如果小区，例如小区1，已经具有导频，那么无需为该小区设计另一导频。然而，在某些场景下，可能需要为小区1设计另一导频。在此场景下，设计设备为小区1设计导频。例如，如果小区1存在多个导频，那么设计设备可选择提供较好正交性的导频或者多个导频均可由小区1在不同通信场景下使用。
如果小区1不具有导频(方框810)，那么设计设备可为小区1设计导频。设计设备可生成向量v1，该向量是具有分布N(0,1)的i.i.d.高斯(方框815)。向量v1可以是m x 1列向量，其中m是导频长度。例如，m可设置为在max(2d-1,d+2f)量级，其中d(或d-1)是给定小区的邻居小区的最大数目，f是可对在给定小区的边缘处操作的UE造成显著干扰的给定小区的非相邻小区的数目的上限。使用向量v1，设计设备可为小区1设计导频p1(方框820)。例如，导频p1可表示为
p 1 = v 1 | | v 1 | | 2 ,
其中||v1||2是提供向量v1的幅度的幅度算符。
如果小区已经具有导频或在设计设备为小区1设计导频之后具有导频，那么设计设备可前进到方框825，在方框825中，设计设备可对小区1的相邻小区重新标记(方框825)。在示例实施例中，设计设备可将小区1的每个相邻小区放入以下两类：具有导频的相邻小区和不具有导频的相邻小区。具有导频的小区被重新标记为具有导频p2……pY的小区2……Y；不具有导频的小区被重新标记为小区Y+1……Z。因此，设计设备可与两个小区组交互(具有导频的小区1的相邻小区组以及不具有导频的小区1的相邻小区组)。设计设备可为不具有导频的小区1的第一相邻小区初始化变量K(方框830)。例如，变量K可被初始化为值Y+1。
在示例实施例中，设计设备可为不具有导频的小区1的相邻小区设计导频。不具有导频的小区1的相邻小区的导频设计可包括设计设备考虑由导频p1、p2……pK-1张成的子空间W(方框835)。换言之，W由小区1和具有导频的小区1的相邻小区的导频张成。设计设备还可生成向量w1、w2……wm-K+1，这形成子空间的标准正交基，子空间是子空间W的正交补，也表示为W_ORTHOGONAL(方框835)。设计设备还可生成向量vK，其为向量w1、w2……wm-K+1的线性组合(方框835)。向量vK可表示为
v K = &Sigma; i = 1 m - K + 1 a i W i ,
其中数字a1、a2……am-K+1是根据复高斯分布N(0,1)的i.i.d.。
设计设备可根据向量vK生成导频pK(方框840)。设计设备可将导频pK分配给小区K(方框845)。导频pK可表示为
p K = v K | | v K | | 2 .
设计设备可将小区K移入具有导频的小区1的相邻小区分类中。换言之，设计设备可将小区K移入具有导频的小区1的相邻小区组中。
设计设备可执行检查以确定是否存在更多的不具有导频的小区1的相邻小区(方框850)。例如，设计设备可检查不具有导频的小区1的相邻小区组是否为空。如果存在更多的不具有导频的小区1的相邻小区，那么设计设备可增加K(方框855)并返回方框835以为不具有导频的小区1的相邻小区组的下一成员设计导频。如果不存在更多的不具有导频的小区1的相邻小区，那么操作800可结束。
现返回参见图7，设计设备可为通信***中的其它小区设计导频。设计设备可初始化变量J，表示除所选小区(小区1)之外的相邻小区组中的小区的指针(方框710)。然而，随着导频设计过程的继续，在导频设计过程的第J次迭代，变量J表示所选小区的邻居小区组中的第J个小区的指针。作为说明性示例，在设计设备为第一集合S1设计导频之后的第一次迭代，即导频设计过程的第二次迭代时，变量J可设置为值2，意味着J是所选小区的邻居小区组中的小区2的指针。随后，在另一次迭代(即，导频设计过程的第三次迭代)之后，变量J可设置为值3，意味着J是所选小区的邻居小区组中的小区3的指针。
设计设备可为小区J及其相邻小区，即集合SJ设计导频(方框715)。根据示例实施例，设计设备可使用图8中所述的导频设计过程来为小区J及其相邻小区设计导频。例如，设计设备可通过使用参数J和集合SJ而不是参数1和集合S1为小区1和集合S1设计导频的方框705中的发起图8所示的导频设计过程来为小区J及其邻居小区(集合SJ)设计导频，此时，邻居小区可以包含或可以不包含集合SJ的所有小区。小区J可称为新小区。应注意，当如图8所述执行导频设计过程时，设计设备将小区J称作小区1以简化论述。还应注意，小区J的某些或所有相邻小区可能不是第一集合S1的成员；因此，它们不具有导频。同样也是第一集合S1的成员的小区J的相邻小区(集合SJ的成员)已经具有导频(例如，作为方框705中的操作结果)并且可被称作具有导频的邻居小区的子集。如先前关于图8的论述所述，导频设计过程可为不具有导频的小区J的相邻小区设计导频。具有新设计导频的小区J的相邻小区可被重新标记为小区dJ-1+1……dJ(方框720)。设计设备还可指定包含小区1、2……dJ的新(或更新)集合SJ(方框725)。换言之，集合SJ包含具有导频的小区。设计设备还可将通信***中的剩余小区，即不具有导频的小区，重新标记为小区dJ+1……N(方框725)。
设计设备可执行检查以确定集合SJ-1是否包含通信***中的所有小区(方框730)。包含通信***中的所有小区的集合SJ-1可用作停止条件，指示设计设备已为通信***中的所有小区设计了导频。如果集合SJ-1包含通信***中的所有小区，那么设计设备可保存关于导频的信息(方框735)。或者，设计设备可向通信***的小区提供关于导频的信息。或者，设计设备可向通信***的小区提供关于导频的信息并保存关于导频的信息。如果集合SJ-1不包含通信***中的所有小区，那么设计设备可增加J(方框740)并返回方框715为小区J及其相邻小区设计导频。换言之，设计设备选择集合SJ中的下一小区并为小区J及其相邻小区设计导频序列。
图9示出了示例通信设备900。通信设备900可以是基站、接入点、NodeB、eNB、独立实体或与另一设备共置的实体等设计设备的实施方案。通信设备900可用于实施本文所论述的各种实施例。如图9所示，发射器905用于发送包、导频、导频信息等等。通信设备900还包括用于接收包、通信信道信息等等的接收器910。
小区选择单元920用于选择通信***中的小区。小区选择单元920还用于对小区进行分类并根据它们相对于通信***中的另一小区的干扰显著性对这些小区进行分组。小区选择单元920还用于管理小区组，包括向组中增加小区或从组中移除小区。导频管理单元922用于根据某些小区相对于通信***中的小区的干扰显著性为这些小区选择导频并管理导频分配。导频管理单元922还用于生成导频信息并控制对通信***中的小区提供导频信息。导频管理单元922还用于保存导频信息。存储器930用于存储包、小区组、小区分类、导频、导频分配、导频信息等等。
通信设备900的元件可实施为特定的硬件逻辑块。在替代性实施例中，通信设备900的元件可实施为在处理器、控制器、专用集成电路等中执行的软件。在又一替代性实施例中，通信设备900的元件可实施为软件和/或硬件的组合。
例如，接收器910和发射器905可实施成特定的硬件块，而小区选择单元920和导频管理单元922可以是在微处理器(例如，处理器915)或者定制电路或现场可编程逻辑阵列的定制编译逻辑阵列中执行的软件模块。小区选择单元920和导频管理单元922可以是存储在存储器930中的模块。
虽然已详细地描述了本发明及其优点，但是应理解，可以在不脱离如所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种改变、替代和更改。

Claims (22)

1.一种用于通信***中的导频序列设计的方法，其特征在于，所述方法包括：
设计设备选择所述通信***中的初始小区；
所述设计设备根据所述通信***中的相对于所述初始小区的其它小区中的每个小区到所述初始小区的邻近性度量将所述其它小区分组为邻居组和非邻居组中的一个；
所述设计设备为所述初始小区和所述邻居组中的小区设计彼此大体正交的导频序列；以及
所述设计设备向所述通信***中的所述初始小区和所述其它小区提供关于所述导频序列的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非邻居组中的小区的导频序列在第一空间中均匀分布，所述第一空间与由所述邻居组中的所述小区的所述导频序列跨越的第二空间大体正交。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据地理标准、信号标准和干扰标准中的至少一个确定所述邻近性度量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述邻居组中的第一小区选择为新小区，所述新小区具有多个邻居小区，其中所述多个邻居小区的子集是所述邻居组的成员并且已分配有导频序列；
将所述多个邻居小区中的剩余小区添加至所述邻居组；以及
为所述多个邻居小区中的不具有分配的导频序列的小区设计附加导频序列，对于所述第一小区和所述多个邻居小区，所述附加导频序列彼此大体正交。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述附加导频序列在第三空间中均匀分布，所述第三空间与由所述多个邻居小区中的已分配有导频序列的所述子集中的小区的导频序列和所述第一小区的所述导频序列跨越的第四空间大体正交。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括重复所述选择所述第一小区，所述添加，以及所述设计所述附加导频序列直至所述邻居组包括所述通信***中的所有小区。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计所述导频序列包括：
如果所述初始小区未具有分配的导频序列，为所述初始小区设计初始导频序列；以及
为所述邻居组中的未具有分配的导频序列的所述其它小区设计所述导频序列。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述设计所述初始导频序列包括：
生成具有坐标的m x 1向量v1，所述坐标根据具有复分布N(0，1)的独立同分布(i.i.d.)高斯生成，其中m是所述初始导频序列的长度，以及N(0，1)是均值为0、方差为1的正态分布；以及
将所述初始导频序列分配为其中p1是所述初始导频序列，v1是所述m x 1向量，以及||v1||2是向量v1的幅度。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述为所述邻居组中的未具有分配的导频序列的所述其它小区设计所述导频序列包括：
从所述邻居组中的未具有分配的导频序列的所述其它小区中选择第二小区；
生成为多个第三向量的线性组合的第二向量v2，其中所述多个第三向量形成第一子空间的标准正交基，所述第一子空间是第二子空间的正交补，所述第二子空间由所述初始小区和所述邻居组中的具有分配的导频序列的所述其它小区的导频序列跨越而成；以及
将第二导频序列分配为其中p2是所述第二导频序列，v2是所述第二向量，以及||v2||2是向量v2的幅度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二向量可表示为其中m是所述初始导频序列的长度，ai是根据具有复分布N(0，1)的i.i.d.高斯生成的第i个数字，以及wi是第i个标准正交基向量。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括重复所述选择所述第二小区，所述生成所述第二向量，以及所述为所述邻居组中的不具有分配的导频序列的剩余其它小区分配所述第二导频序列。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分组所述其它小区包括：
如果第一其它小区到所述初始小区的所述邻近性度量满足阈值，将所述第一其它小区放入所述邻居组；以及
如果所述第一其它小区到所述初始小区的所述邻近性度量不满足阈值，将所述第一其它小区放入所述非邻居组。
13.一种用于通信***中的导频序列设计的方法，其特征在于，所述方法包括：
设计设备选择所述通信***中的初始小区；
如果所述通信***中的其它小区确定为所述初始小区的显著干扰源，那么所述设计设备将所述通信***中的所述其它小区分组至邻居组；
如果所述通信***中的所述其它小区确定为所述初始小区的非显著干扰源，那么所述设计设备将所述通信***中的所述其它小区分组至非邻居组；
所述设计设备为所述初始小区和所述邻居组中的小区设计彼此大体正交的导频序列；以及
所述设计设备向所述通信***中的所述初始小区和所述其它小区提供关于所述导频序列的信息。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述非邻居组中的小区的导频序列在第一空间中均匀分布，所述第一空间与由所述邻居组中的所述小区的所述导频序列跨越的第二空间大体正交。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括如果所述通信***中的其它小区确定为所述初始小区的可能显著干扰源，那么将所述通信***中的所述其它小区分组至邻居组。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述邻居组中的第一小区选择为新小区，所述新小区具有多个邻居小区，其中所述多个邻居小区的子集是所述邻居组的成员并且已分配有导频序列；
将所述多个邻居小区中的剩余小区添加至所述邻居组；以及
为所述多个邻居小区中的不具有分配的导频序列的小区设计附加导频序列，对于所述第一小区和所述多个邻居小区，所述附加导频序列彼此大体正交。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括重复所述选择所述第一小区，所述添加，以及所述设计所述附加导频序列直至所述邻居组包括所述通信***中的所有小区。
18.一种设计设备，其特征在于，包括：
处理器，用于选择通信***中的初始小区，根据所述通信***中的相对于所述初始小区的其它小区中的每个小区到所述初始小区的邻近性度量将所述其它小区分组为邻居组和非邻居组中的一个，以及为所述初始小区和所述邻居组中的小区设计彼此大体正交的导频序列；以及
可操作地耦合到所述处理器的发射器，所述发射器用于向所述通信***中的所述初始小区和所述其它小区提供关于所述导频序列的信息。
19.根据权利要求18所述的设计设备，其特征在于，所述处理器用于设计所述非邻居组中的小区的导频序列，使得它们在第一空间中均匀分布，所述第一空间与由所述邻居组中的所述小区的所述导频序列跨越的第二空间大体正交。
20.根据权利要求18所述的设计设备，其特征在于，所述处理器用于根据地理标准、信号标准和干扰标准中的至少一个确定所述邻近性度量。
21.根据权利要求18所述的设计设备，其特征在于，所述用于将所述邻居组中的第一小区选择为新小区，所述新小区具有多个邻居小区，其中所述多个邻居小区的子集是所述邻居组的成员并且已分配有导频序列；将所述多个邻居小区中的剩余小区添加至所述邻居组；以及为所述多个邻居小区中的不具有分配的导频序列的小区设计附加导频序列，对于所述第一小区和所述多个邻居小区，所述附加导频序列彼此大体正交。
22.根据权利要求18所述的设计设备，其特征在于，所述处理器用于如果所述初始小区未具有分配的导频序列，那么为所述初始小区设计初始导频序列；以及为所述邻居组中的未具有分配的导频序列的所述小区设计所述导频序列。
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