[发明专利]支持灵活的时域资源分配的OFDMA下行导频结构的发送方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的OFDMA系统。

背景技术

现有的宽带无线接入通信系统，主要有两条发展路径。一条是从原有的模拟到数字的窄带话音无线通信系统，再到基于码分多址的第三代无线通信系统，向支持更高带宽多媒体业务的无线通信系统发展，其以第三代合作伙伴计划(3GPP)为代表；另一条是从原有的电路交换到分组交换的有线通信系统，到基于固定无线接入的宽带无线接入系统，向支持高移动性的无线通信系统发展，其以美国电气及电子工程师学会(IEEE)为代表。这两条发展路径殊途同归。

IEEE的移动WiMAX系统(802.16e)和3GPP的长期演化(LTE)系统，在其空中接口的下行链路中，都采用了正交频分多址(OFDMA)技术。但是这两套系统在OFDMA帧结构设计上有很大的不同。

移动WiMAX系统的时分复用系统(TDD)下行子帧中，采用可变长度的重排域(permutationzone)，每种重排域内的最小资源块为时频隙(slot)，导频在时间上和频率上都均匀地分布在每个物理簇中。因此，其导频所占资源比例相对固定，相应地其数据资源块的大小和数量也相对固定。其优点是系统设计简单，只需要确定一套同资源块大小相匹配的导频参数，不需要考虑资源块随时间的动态变化，上下行之间以及重排域之间资源配置灵活，下行子帧的长度和其中的资源块能够以时频隙为最小单位(通常为2个OFDM符号)进行灵活的调度；缺点是导频占用的资源较多，损失了大量的频谱资源。

LTE系统的下行链路中，采用固定长度的子帧，每个子帧内的最小资源块由一定数量的子载波组成，导频在频率上均匀地分布在相应的带宽范围内，而在时间上则不均匀，仅分布在每个子帧中的少数特定位置的OFDM符号中。其优点是频谱资源的使用效率高，尤其是对于慢变信道，导频只使用必要的资源，将绝大部分资源节省给数据使用；缺点是必须以子帧为单位(通常为7个OFDM符号)进行调度，在TDD方式下不利于进行灵活的时域资源调配。

现有的最主要的两套OFDMA系统，是IEEE 802.16e和正在制定过程中的3GPP LTE。IEEE802.16e的帧结构如图1所示。其下行子帧中的数据单元是以时频隙为最小单位，一个时频隙由时域上的若干个OFDM符号和频域上的若干个子信道所构成。在图1中所描绘的例子中，1个时频隙在时域上由2个OFDM符号组成。

IEEE 802.16e系统中，OFDMA导频排列模式的周期，等于时频隙的时间长度。与图1中所描绘的时域上含2个OFDM符号的时频隙的例子相对应，其导频的排列模式也以2个OFDM符号为周期。图2给出了IEEE 802.16e中的一个相应的导频和数据之间复用模式的例子。

如图2所示，每连续14个子载波中有2个导频符号，导频符号的位置同OFDM符号序号的奇偶有关，图2中第一行对应于偶数序号，第二行对应于奇数序号，这样，就可以保证在每2个OFDM符号中，所传输的数据调制符号的个数刚好是时频隙大小(24)的整数倍，即资源块最小单元的整数倍。这样一来，IEEE 802.16e系统可以在2个OFDM符号的精度下，对下行子帧及其内部的各个重排域的时间资源，根据情况需要进行相当灵活的调度。

由此产生的不足之处是，在每个传输数据的下行OFDM符号中，不论有没有必要，都必须传输固定数量的导频符号。在图2所示的导频和数据的基本复用模式下，导频所占资源的比例固定为1/7，数据所占资源的比例约为86％。事实上，在大量场景下，时域上传输这样密集的导频是没有必要的，反而消耗了宝贵的频谱资源，降低了频谱效率。尤其是在低速移动和固定游牧等主体应用场景下，实际上所需要的导频时间密度是比较稀疏的，完全可以间隔很多个OFDM符号，插入一次导频，将导频所占资源的比例降低到5％左右，将数据所占资源的比例提高到95％左右，仍然可以获得良好的系统性能。在这些情况密集下，固定而密集的导频模式，显然造成了不必要的频谱资源浪费。

3GPP LTE系统中，每个下行子帧由7个(采用短循环前缀时)或6个(采用长循环前缀时)OFDM符号组成。图3描绘了由7个OFDM符号组成的一个基本下行子帧中，导频和数据的复用模式。

由图3可见，在3GPP LTE系统中，下行每7个OFDM符号中只有2个符号插有导频，其他OFDM符号中均没有导频，通过信道插值获得所需要的信道估计。在这种配置下，导频模式的周期为7个OFDM符号，相应地，资源块单元，在时域上也由7个OFDM符号组成。在这种导频和数据复用的模式下，导频所占资源的比例为1/21，数据所占资源的比例约95％。