專利名稱：一種無線通信系統(tǒng)中的基于cazac碼的訓(xùn)練符號傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通信系統(tǒng)中的訓(xùn)練符號傳輸方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著移動用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的不斷增長，無線通信系統(tǒng)正經(jīng)歷從第三代(3G)向后三代(B3G)的發(fā)展。在當(dāng)前世界各國的移動通信運(yùn)營商和設(shè)備制造商正在積極推動第三代移動通信的商用化和市場化的同時，各國企業(yè)、大學(xué)及其他科研機(jī)構(gòu)對于具有更高頻譜利用率和提供更高速業(yè)務(wù)的B3G移動通信系統(tǒng)的研發(fā)也已經(jīng)展開。為了最大化運(yùn)營商在寶貴的頻譜資源上的投資利潤，B3G移動通信系統(tǒng)將比以往的系統(tǒng)具有更高的頻譜效率以支持更高數(shù)據(jù)速率(如100Mb/s以上)的業(yè)務(wù)，使得高速音頻、視頻、圖像以及Internet等多媒體業(yè)務(wù)成為可能。這些業(yè)務(wù)對于無線鏈路傳輸能力的要求明顯提高。在此情況下正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)和基于頻域均衡的單載波(SC-FDE)技術(shù)等技術(shù)逐漸嶄露頭角。OFDM技術(shù)將高速的數(shù)據(jù)流調(diào)制為頻譜交疊的多個并行低速數(shù)據(jù)流發(fā)送。通過在OFDM符號的前端加上大于最大多徑時延的保護(hù)間隔(GI)，可以完全消除由多徑時延引起的符號間干擾(ISI)，從而大大降低了接收端均衡器的復(fù)雜度。基于頻域均衡的單載波技術(shù)具有與OFDM類似的性能、效率和信號處理復(fù)雜度。此外基于頻域均衡的單載波技術(shù)與OFDM技術(shù)相比還具有峰平比方面的優(yōu)勢。
訓(xùn)練符號在無線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，也將在B3G移動通信系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。訓(xùn)練符號主要有兩種用途1)用于同步過程。系統(tǒng)發(fā)送已知的訓(xùn)練符號，在接收端，通過與該訓(xùn)練符號進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，獲得對系統(tǒng)的時/頻同步。
2)用于信道估計過程。系統(tǒng)發(fā)送已知的訓(xùn)練符號，在接收端，通過將接收信號與該訓(xùn)練符號進(jìn)行運(yùn)算，獲得對于傳輸過程中信道特性的估計。
峰平比是無線通信系統(tǒng)傳輸過程中的一個重要參數(shù)。峰平比越低，系統(tǒng)的實現(xiàn)對于A/D、D/A轉(zhuǎn)換器及射頻功率放大器的要求就越低。理論研究和仿真表明，訓(xùn)練符號的插入將影響數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的峰平比。采用何種訓(xùn)練符號進(jìn)行傳輸，從而降低訓(xùn)練符號的插入對于系統(tǒng)峰平比的影響是系統(tǒng)設(shè)計者面臨的挑戰(zhàn)之一。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種無線通信系統(tǒng)中的改進(jìn)訓(xùn)練符號傳輸方法，該方法將大大降低有訓(xùn)練符號插入的無線通信系統(tǒng)的峰平比。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種無線通信系統(tǒng)中的基于恒幅度零自相關(guān)碼CAZAC碼的訓(xùn)練符號傳輸方法，所述方法包括步驟基于CAZAC碼序列生成訓(xùn)練符號；將所述生成的訓(xùn)練符號與用戶數(shù)據(jù)符號一起復(fù)用時域/頻域資源，并且與所述用戶數(shù)據(jù)符號一起在所述無線通信系統(tǒng)中傳輸。
根據(jù)本發(fā)明的基本構(gòu)思，本發(fā)明面向未來無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用，提出一種改進(jìn)的基于CAZAC(恒幅度零自相關(guān)碼)碼序列的訓(xùn)練符號傳輸方法。CAZAC碼序列被不連續(xù)或連續(xù)地插入到系統(tǒng)的時/頻單元中，與數(shù)據(jù)符號共同在無線通信系統(tǒng)中傳輸。本發(fā)明的可以應(yīng)用于單天線或多天線(如多入多出，MIMO)傳輸?shù)臒o線通信系統(tǒng)。訓(xùn)練符號與用戶數(shù)據(jù)符號復(fù)用時/頻資源并插入到特定的時/頻格中，在該方法中，訓(xùn)練符號由CAZAC碼序列產(chǎn)生，采用不連續(xù)或連續(xù)的方式與用戶數(shù)據(jù)符號復(fù)用時/頻資源并在無線通信系統(tǒng)中傳輸。
進(jìn)一步地，在所述方法中，被傳送的訓(xùn)練符號從至少一根天線上傳輸?shù)揭粋€或多個接收設(shè)備，以便被所述接收設(shè)備利用發(fā)射天線上的訓(xùn)練符號進(jìn)行信道估計，從而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行用戶信號的檢測。
進(jìn)一步地，在所述方法中，一個或多個用戶的信息與所述訓(xùn)練符號復(fù)用時/頻資源。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述無線通信系統(tǒng)是正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)，并且采用單天線來傳輸訓(xùn)練符號和用戶數(shù)據(jù)符號，其中在所述單天線上傳輸?shù)膎個訓(xùn)練序列(p1，p2，…，pn)被連續(xù)地或者不連續(xù)地插入到同一個OFDM符號的不同子載波上，該OFDM符號中的長度為n的訓(xùn)練序列由長度為n的CAZAC碼產(chǎn)生，其中訓(xùn)練序列符號與CAZAC碼符號一一對應(yīng)。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，所述無線通信系統(tǒng)是多入多出正交頻分復(fù)用(MIMO OFDM)系統(tǒng)，并且采用雙天線來傳輸訓(xùn)練符號和用戶數(shù)據(jù)符號，在第一根天線上傳輸?shù)膎個訓(xùn)練序列(p1，p2，…，pn)被連續(xù)地或者不連續(xù)地插入到同一個OFDM符號的不同子載波上，該OFDM符號中的長度為n的訓(xùn)練序列由長度為n的CAZAC碼產(chǎn)生，其中訓(xùn)練序列符號與CAZAC碼符號一一對應(yīng)；在第二根天線上傳輸?shù)挠?xùn)練序列是通過將在所述第一根天線上傳輸?shù)膎個訓(xùn)練序列(p1，p2，…，pn)循環(huán)移w-1位而產(chǎn)生的，其中w為不小于1的任意整數(shù)，從而將所述產(chǎn)生的包涵n個符號的CAZAC碼序列(pn-w+3，pn-w+2，…，pn-w+1)連續(xù)地或者不連續(xù)地插入到同一個OFDM符號的不同子載波上。
本發(fā)明還提供了一種包含至少一個小區(qū)的無線通信系統(tǒng)，包含至少一個發(fā)送設(shè)備和至少一個接收設(shè)備，該無線通信系統(tǒng)被分配特定的頻帶資源進(jìn)行傳輸，訓(xùn)練符號和用戶數(shù)據(jù)符號復(fù)用系統(tǒng)的時/頻資源，所述接收設(shè)備使用對至少一根天線發(fā)射的訓(xùn)練符號進(jìn)行接收的方法，其特征在于，所述發(fā)送設(shè)備被配置成以這樣的方式發(fā)送所述由CAZAC碼序列產(chǎn)生的訓(xùn)練符號，該訓(xùn)練符號采用不連續(xù)或連續(xù)的方式與用戶數(shù)據(jù)符號復(fù)用時/頻資源并在該無線通信系統(tǒng)中傳輸。


圖1示出了以單天線為例，基于CAZAC碼的導(dǎo)頻符號、采用不連續(xù)方式在頻域中與用戶數(shù)據(jù)復(fù)用頻率資源的示意圖。
圖2示出了以雙天線為例，基于CAZAC碼的導(dǎo)頻符號、采用不連續(xù)方式在頻域中與用戶數(shù)據(jù)復(fù)用頻率資源的示意圖。
圖3示出了以雙天線為例，基于CAZAC碼的導(dǎo)頻符號、采用連續(xù)方式在頻域中與用戶數(shù)據(jù)復(fù)用頻率資源的示意圖。
圖4示出了以雙天線為例，基于CAZAC碼的導(dǎo)頻符號、采用連續(xù)方式與用戶數(shù)據(jù)復(fù)用時間資源的示意圖。
圖5所示為OFDMA系統(tǒng)中采用CAZAC導(dǎo)頻符號、隨機(jī)導(dǎo)頻符號和相同的導(dǎo)頻符號三者的比較。
具體實施例方式
下面首先以具有單發(fā)射天線的OFDMA系統(tǒng)為例說明本發(fā)明的內(nèi)容。將OFDM系統(tǒng)的不同子載波分配給不同用戶，即構(gòu)成了OFDMA系統(tǒng)。
訓(xùn)練符號的設(shè)計方法如圖1所示。橫坐標(biāo)為時間，每個時間單元對應(yīng)一個OFDM符號；縱坐標(biāo)為頻率，每個頻率單元對應(yīng)OFDM符號中的一個子載波。用戶數(shù)據(jù)(data)符號與訓(xùn)練符號(pilot，也稱為導(dǎo)頻)復(fù)用OFDMA系統(tǒng)的時/頻資源，即用戶數(shù)據(jù)符號與訓(xùn)練符號占用不同的時/頻單元進(jìn)行傳輸。訓(xùn)練符號在時/頻域中間歇地插入到OFDM符號中去。在本發(fā)明中，訓(xùn)練符號由CAZAC碼產(chǎn)生。假設(shè)一個OFDM符號中插入n個訓(xùn)練符號，則產(chǎn)生一個長度為n的CAZAC碼，由該CAZAC碼的n個符號(p1，p2，…，pn)分別對應(yīng)到一個OFDM符號中的n個訓(xùn)練符號，如圖1所示。
下面考慮一個包括兩根發(fā)射天線的MIMO OFDMA系統(tǒng)。以圖2為例，在兩根天線上傳輸?shù)挠?xùn)練符號也分別由CAZAC碼產(chǎn)生。在第一根天線上，CAZAC碼序列包含n個符號(p1，p2，…，pn)，分別對應(yīng)于一個OFDMA符號的n個訓(xùn)練符號。在第二根天線上，CAZAC碼序列由第一根天線上的CAZAC碼序列循環(huán)移w-1(w≥1)位獲得。所得的包涵n個符號的CAZAC碼序列(pn-w+3，pn-w+2，…，pn-w+1)分別對應(yīng)到第二根天線上的OFDMA符號的n個訓(xùn)練符號，注意pn-w+i＝pmod(n-w+i，n)。
圖3中，兩根天線上的導(dǎo)頻插入方式為連續(xù)兩個或若干個導(dǎo)頻符號，間歇地在OFDMA子載波上傳輸，并且與數(shù)據(jù)符號復(fù)用時/頻資源。兩根天線上傳輸?shù)腃AZAC導(dǎo)頻符號如圖所示。
圖4中，兩根天線上的導(dǎo)頻插入方式為CAZAC導(dǎo)頻符號獨(dú)占一個OFDMA符號的所有子載波資源，與用戶數(shù)據(jù)符號復(fù)用時間資源。兩根天線上傳輸?shù)腃AZAC導(dǎo)頻符號如圖所示。
本發(fā)明并不限于單根天線和兩根發(fā)射天線，而是能夠應(yīng)用于多于兩根發(fā)射天線的情況。
可以驗證，以信道估計為例，采用本發(fā)明中的基于CAZAC碼的訓(xùn)練符號傳輸方法，與傳統(tǒng)的采用相同的導(dǎo)頻符號(如1+i)在子載波上不連續(xù)傳輸?shù)姆椒ㄏ啾?，以及與其他導(dǎo)頻符號，如隨機(jī)導(dǎo)頻符號相比，將具有更低的峰平比。圖5所示為OFDMA系統(tǒng)中采用CAZAC導(dǎo)頻符號(CAZAC pilot symbols)、隨機(jī)導(dǎo)頻符號(random pilotsymbols)和相同的導(dǎo)頻符號(same pilot symbols)三者的比較?？梢钥吹?，系統(tǒng)若采用CAZAC導(dǎo)頻序列，其峰平比(PAPR)大于10dB的概率是6×10-3；采用隨機(jī)導(dǎo)頻符號，其峰平比(PAPR)大于10dB的概率是2×10-2；而采用相同的導(dǎo)頻符號，其峰平比(PAPR)大于10dB的概率幾乎是100％。
權(quán)利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)中的基于恒幅度零自相關(guān)碼CAZAC碼的訓(xùn)練符號傳輸方法，所述方法包括步驟基于CAZAC碼序列生成訓(xùn)練符號；將所述生成的訓(xùn)練符號與用戶數(shù)據(jù)符號一起復(fù)用時域/頻域資源，并且與所述用戶數(shù)據(jù)符號一起在所述無線通信系統(tǒng)中傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述無線通信系統(tǒng)是正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述訓(xùn)練符號連續(xù)地插入到同一個OFDM符號的不同子載波中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述訓(xùn)練符號不連續(xù)地插入到同一個OFDM符號的不同子載波中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述訓(xùn)練序列被傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備，所述接收設(shè)備利用所述訓(xùn)練序列對信道進(jìn)行估計，從而檢測用戶數(shù)據(jù)符號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述無線通信系統(tǒng)是正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)，并且采用單天線來傳輸訓(xùn)練符號和用戶數(shù)據(jù)符號，其中在所述單天線上傳輸?shù)膎個訓(xùn)練序列(p1，p2，…，pn)被連續(xù)地或者不連續(xù)地插入到同一個OFDM符號的不同子載波上，該OFDM符號中的長度為n的訓(xùn)練序列由長度為n的CAZAC碼產(chǎn)生，其中訓(xùn)練序列符號與CAZAC碼符號一一對應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述無線通信系統(tǒng)是多入多出正交頻分復(fù)用(MIMO OFDM)系統(tǒng)，并且采用雙天線來傳輸訓(xùn)練符號和用戶數(shù)據(jù)符號，在第一根天線上傳輸?shù)膎個訓(xùn)練序列(p1，p2，…，pn)被連續(xù)地或者不連續(xù)地插入到同一個OFDM符號的不同子載波上，該OFDM符號中的長度為n的訓(xùn)練序列由長度為n的CAZAC碼產(chǎn)生，其中訓(xùn)練序列符號與CAZAC碼符號一一對應(yīng)；在第二根天線上傳輸?shù)挠?xùn)練序列是通過將在所述第一根天線上傳輸?shù)膎個訓(xùn)練序列(p1，p2，…，pn)循環(huán)移w-1位而產(chǎn)生的，其中w為不小于1的任意整數(shù)，從而將所述產(chǎn)生的包涵n個符號的CAZAC碼序列(pn-w+3，pn-w+2，…，pn-w+1)連續(xù)地或者不連續(xù)地插入到同一個OFDM符號的不同子載波上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線通信系統(tǒng)中的基于恒幅度零自相關(guān)碼CAZAC碼的訓(xùn)練符號傳輸方法，所述方法包括步驟基于CAZAC碼序列生成訓(xùn)練符號；將所述生成的訓(xùn)練符號與用戶數(shù)據(jù)符號一起復(fù)用時域/頻域資源，并且與所述用戶數(shù)據(jù)符號一起在所述無線通信系統(tǒng)中傳輸。根據(jù)本發(fā)明的方法將大大降低有訓(xùn)練符號插入的無線通信系統(tǒng)的峰平比。
文檔編號H04L27/26GK1791081SQ200510114500
公開日2006年6月21日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者康桂霞, 張平 申請人:北京郵電大學(xué)