[发明专利]导频分配方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称为OFDM)系统，具体地，涉及基于OFDM技 术的导频分配方法和系统。

背景技术

当令宽带无线通信技术正向高频谱效率、高系统容量和高可靠 性(三高)的方向发展。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称为OFDM)技术允许各个子信道频谱相互交叠以 提高频谱效率，并且还能够克服宽带系统固有的频率选择性信道衰 落以提高系统可靠性。

尽管如此，目前广泛采用的单入单出(Single Input Single Output，简称为SISO)天线技术与OFDM技术结合的SISO-OFDM 系统的频谱效率和容量仍然不能满足宽带无线通信的需要。多入多 出(Multiple Input Multiple Output，简称为MIMO)天线技术能够 成倍地提高频谱效率和系统容量。两种技术(MIMO天线技术和 OFDM技术)的结合形成的MIMO-OFDM系统能够充分发挥二者 的优点，因此受到越来越多的关注。

导频信号对于MIMO-OFDM和SISO-OFDM系统至关重要，它 用于接收端进行信道估计以产生一致数据解调所必需的信道参数。 导频信号也用于MIMO-OFDM系统进行信道测量，以使能那些必 须知道发射端信道参数的先进的多天线发射技术，如闭环MIMO， beam-forming等。这就为发射机的导频分配方法提出了较高的要求。 一种良好的导频分配方法，再辅之适当的信道估计算法可以提高系 统的性能，充分发挥MIMO和OFDM技术的优点。反之，一种不 恰当的导频分配方法却可能导致地板效应，即，随信噪比增加而误 比特率却不下降，这对无线系统来说是致命的。

导频信号的分配应该考虑无线衰落信道的统计特性：相干带宽 和相干时间，如果导频子载波的间隔超过了相干带宽或者相干时间， 信道估计的误差主要来源于导频子载波之间的数据子载波的插值误 差，这种误差不会随着信噪比增加而减少，从而导致地板效应的出 现。根据频域采样定理，相干时间等于最大多普勒频移的倒数的一 半，以3GHz中心频率，350kmph的最大移动速度为例，最大多普 勒频移将是972Hz，则相干时间为514.4微妙，如果OFDM符号周期 为102.82微妙，则相干时间相当于5个OFDM符号。根据时域采 样定理，相干带宽等于最大多径时延的倒数的一半，以最大多径时 延6.5微秒为例，相干带宽为76.92KHz，如果子载波间隔为 10.94KHz，则相干带宽相当于7个子载波间隔。

导频信号的分配还应该考虑OFDM系统的上行和下行发射的 不同特性。如果导频信号是下行发射，则既包括在全频带发送的可 以为全部用户使用的公共导频信号，又包括系统在给特定用户分配 的专用频带上发送的只能为特定用户使用的专用导频信号。如果导 频信号是上行发射，则包括在系统给特定用户分配的专用频带上发 送的只能为特定用户使用的专用导频信号。在系统给特定用户分配 的专用频带上，如果专用频带是多个离散的物理资源单元组成，那 么每个物理资源单元必须能够独立的进行数据解调，也就是说，每 个物理资源单元上的专用导频信号必须足以进行独立的信道估计。

以下是目前所采用的一些导频信道分配方法。

在“IEEE 802.16e-2005”规范中，当下行子信道分配模式为 FUSC(全部子信道应用方式)时，会出现两个导频子载波的最小间 隔是12个子载波的情况。当无线衰落信道的相干带宽小于12个子 载波时，地板效应无法避免。

在“IEEE 802.16e-2005”规范中，当下行子信道分配模式为 PUSC(部分子信道应用方式)时，也会出现两个导频子载波的最小 间隔是12个子载波的情况，地板效应仍然无法避免。

在“IEEE 802.16e-2005”规范中，当上行子信道分配模式为 PUSC(部分子信道应用方式)时，单天线导频的开销达到33.3％， 极大地减小了频谱效率。

可以看出，现有的导频分配方法未能综合考虑未来通信应用可 能出现的地板效应，而且上行的子信道分配模式PUSC的开销过大， 必须加以考虑和改进。

发明内容