用于确定导频信号的系统和方法
本发明要求2013年3月13日递交的发明名称为“用于确定导频信号的系统和方法(System and Method for Determining a Pilot Signal)”的第13/798,297号美国非临时申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方法并入本文本中。
技术领域
本发明大体涉及电信，尤其涉及一种用于确定导频信号的系统和方法。
背景技术
作为4G LTE被推向市场的长期演进系统(LTE)是一种用于手机和数据终端的高速无线通信标准。LTE基于全球移动通信系统(GSM)GSM演进增强数据速率技术(EDGE)和通用移动通讯系统(UMTS)高速分组接入(HSPA)网络技术。LTE系统具有增加的容量和速度。LTE系统使用与核心网改进不同的无线电接口，比如使用新的数字信号处理(DSP)技术。LTE由第三代合作伙伴计划(3GPP)开发。LTE系统具有高频谱效率，非常低的延迟，支持各种宽带，且架构简单。
在例如LTE系统等电信系统中，导频信号或者解调参考信号(DMRS)是一种通常具有单一频率、出于监管、控制、均衡、连续性、同步或参考的目的而通过通信系统传输的信号。
发明内容
根据一实施例，一种配置导频信号的方法包括定义第一导频信号配置和定义第二导频信号配置。此外，该方法包括通信控制器根据第一定义的导频信号配置、第二定义的导频信号配置和一组特征确定第一确定的导频信号配置，以及所述通信控制器传输具有所述第一确定的导频信号配置的所述导频信号。
根据本发明的另一实施例，一种配置导频信号的方法包括定义第一导频信号配置和定义第二导频信号配置。此外，该方法包括用户设备根据第一定义的导频信号配置、第二定义的导频信号配置和一组特征确定第一确定的导频信号配置，以及所述用户设备传送具有所述第一确定的导频信号配置的所述导频信号。
在本发明的又一实施例中，一种配置导频信号的方法包括节点接收一组特征以及根据所述一组特征、第一导频信号配置和第二导频信号配置确定所述导频信号的频域密度。此外，该方法包括所述节点以所确定的频域密度传送所述导频信号。
在一额外实施例中，一种配置导频信号的方法包括节点接收一组特征，以及根据所述一组特征、第一导频信号配置和第二导频信号配置确定所述导频信号的时域密度。此外，该方法包括所述节点以所确定的时域密度传送所述导频信号。
上文已相当广泛地概述了本发明实施例的特征，以有助于更好地理解下文对本发明的详细说明。下文将说明本发明各项实施例的其它特征和优点，这些特征和优点构成本发明的权利要求书的标的物。所属领域的技术人员应了解，可轻易地基于所揭示的概念和具体实施例，修改或设计用于实现本发明的相同目的的其它结构或过程。所属领域的技术人员还应意识到，此类等效结构并不脱离所附权利要求书中提出的本发明的精神和范围。
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示出了导频信号的三个频域密度；
图2示出了导频信号的三个时域密度；
图3示出了频谱效率对SNR的图；
图4示出了一种用于确定导频信号配置的实施例系统；
图5示出了一种确定导频信号配置的实施例方法；
图6示出了另一确定导频信号配置的实施例方法；
图7示出了又一确定导频信号配置的实施例方法；
图8示出了一种确定导频信号配置的实施例方法的流程图；
图9示出了一种确定导频信号配置的实施例方法的表。
图10示出了TTI的时间内插；以及
图11示出了通用计算机系统实施例的示意图。
除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
具体实施方式
首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所公开的系统和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是当前已知还是现有的。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术(包括本文所说明并描述的示例性设计和实施方案)，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内进行修改。
在传统的LTE系统中，存在固定的导频密度，其消耗大约7％或14％的下载资源，这是很大一部分资源。可变的导频密度通常应消耗较少的下载资源。
图1示出了频域中导频密度的三个示例，其中x轴表示时间，y轴表示频率。暗块表示传输导频的符号。高频率密度100是一种具有3/12个正交频分复用(OFDM)音调的密度，中密度102是一种具有2/12个OFDM音调的密度，低密度104是一种具有1/12个OFDM音调的密度。类似地，图2示出了时域中导频密度的三个示例。高时间密度110是一种具有4/14个OFDM符号的密度，中时间密度112是一种具有2/14个OFDM符号的密度，低密度114是一种具有1/14个OFDM符号的密度。
在一示例中，频域和/或时域中的导频密度由通信控制器和用户设备使用相同标准独立确定，所以它们确定相同的导频密度。通信控制器和用户设备的导频密度可以不在通信控制器与用户设备之间传送导频密度的情况下确定。用于确定导频密度的特征可以在通信控制器与用户设备之间传送。
通信控制器可以是用于管理发生在通信系统中的通信的设备。通信控制器的示例包括演进型基站(eNB)、与eNB耦合且控制eNB的交换机、基站、传输点、远程射频头、通信控制器、控制器等。此外，用户设备的示例包括移动台、订户、用户、终端、电话等。
自适应导频密度通常会降低导频密度。通过降低时域和频域中的导频密度，更多的资源元素(RE)可用于数据传输。因此，会实现更好的吞吐量和频谱效率。图3示出了频谱效率对照信噪比(SNR)的图。在图3所描绘的示例中，存在5个资源块(RB)、4个通信控制器天线、4个用户设备天线、闭环空间复用(CLSM)、一个层以及行人B类(PB)信道。曲线190示出了具有固定导频密度的系统的频谱效率，而曲线192示出了具有自适应导频密度的系统的频谱效率。下文的表1示出了在时域和频域中，与固定导频密度相比自适应导频密度的增益。基线是高时间密度和高频率密度。对于频域中的高导频密度，时域中的高导频密度增益为0.0％，时域中的中导频密度增益为12.1％，时域中的低导频密度增益为18.1％。另外，对于频域中的中导频密度，时域中的高导频密度增益为3.4％，时域中的中导频密度增益为13.8％，时域中的低导频密度增益为19.1％。此外，对于频域中的低导频密度，时域中的高导频密度增益为6.9％，时域中的中导频密度增益为15.5％，时域密度中的低导频密度增益为19.8％。
表1：导频密度增益
导频密度可以仅在频域中自适应，可以仅在时域中自适应，也可以同时在时域和频域中自适应。导频密度可以在通信控制器和用户设备之间通过多种方式进行传送。在一个示例中，通信控制器在每次传输开始时确定导频密度以及向用户设备传输导频密度。在另一示例中，用户设备在每次传输开始时确定导频密度以及向通信控制器传输导频密度。或者，通信控制器和用户设备共享相同的基于一组预定义的导频配置的决策流程。通信控制器和用户设备独立执行该流程，其中每次传输开始时不会出现信令。在一项实施例中，可以基于树形结构确定导频密度。在另一实施例中，可以通过使用查找表(LUT)确定导频密度。网络及通信控制器可以通过共享共同的决策流程而无需频繁信令或反馈开销来确定导频密度。在一示例中，通信控制器和用户设备均可以在不发送导频密度的情况下独立确定导频密度。通信控制器或用户设备可以在初始时设置用来确定导频密度的流程，并且在初始时传输这个流程。在通信控制器和用户设备均具有这个程序之后，它们均可以基于相同的特征独立确定导频密度，以及具有相同的最终导频密度。通信控制器和用户设备可以传输用于确定导频密度的特征。
图4示出了用于自适应地确定导频密度的系统120。系统120包括用户设备122和通信控制器124。用户设备122向通信控制器124传输消息，通信控制器124向用户设备122发送信息来交换可以用于确定导频密度的特征。系统120使用的用于确定导频密度的因素包括网络因素、用户设备因素以及环境因素。网络因素包括传输类型、用户设备的已分配资源块(RB)大小、调制与编码方案(MCS)等级和用户设备的已分配TTI长度中的一个或多个。用户设备因素包括用户设备的移动性和用户设备的信道估计能力。影响用户设备的信道估计能力的因素包括用户设备天线的数量和用户设备使用的信道估计算法。环境因素包括信道延迟扩展。
图5示出了图示通信控制器自适应地确定导频信号配置的方法的流程图200。首先，在步骤201中，通信控制器定义导频信号配置池和流程。例如，导频信号配置池可以包括时域、频域，或者时域和频域两者中的高导频密度配置，中导频密度配置和低导频密度配置。导频信号配置流程可以是查找表(LUT)或者树形决策结构。这些流程使用一组特征来确定导频密度。该组特征可以被划分为其值由用户设备确定的第一特征子集和其值由通信控制器确定的第二特征子集。随后，在步骤202中，通信控制器确定第二特征子集的值。在步骤204中，用户设备可以确定第一特征子集的值并向通信控制器反馈该值。之后，在步骤182中，通信控制器使用导频信号配置流程和特征从导频信号配置池中确定导频信号配置。在确定导频信号配置后，在步骤206中，通信控制器向用户设备用信号通知导频信号配置。随后，在步骤208中，通信控制器向用户设备传输导频信号。最终，在步骤210中，用户设备基于从用户设备接收到的导频信号检测信号。
图6示出了用户设备自适应确定导频信号配置的方法的流程图220。首先，在步骤221中，用户设备定义导频信号配置池和流程。随后，在步骤222中，用户设备确定导频信号流程序将使用的第一特征子集的值。通信控制器可以确定第二特征子集的值并向用户设备发送。之后，在步骤178中，用户设备使用导频信号配置流程和特征从导频信号配置池中确定导频信号配置。在确定导频信号配置后，在步骤226中，用户设备将导频信号配置反馈给通信控制器。之后，在步骤208中，通信控制器向用户设备传输导频信号。最终，在步骤210中，用户设备基于接收到的导频信号检测信号。
图7示出了描绘一种自适应地确定导频信号配置的方法的流程图170。首先，在步骤172中，定义导频信号配置池和流程。这由通信控制器、或者用户设备、或者这两者完成。导频信号流程定义如何从一组导频信号配置池中选择导频信号配置。例如，导频信号配置池可以包括在时域和频域两者中的高密度配置、中密度配置以及低密度配置。随后，在步骤174中，定义导频信号配置和流程的节点与其它节点共享导频信号配置池和流程。例如，如果用户设备定义导频信号配置池和流程，则用户设备将它们传输至通信控制器。但是，如果通信控制器开发了导频信号配置池和流程，则通信控制器将它们传输至用户设备。
随后，在步骤176中，通信控制器确定特征并向用户设备用信号通知该特征，在步骤178中，用户设备基于导频信号配置池、导频信号配置流程和特征确定导频信号配置。此外，在步骤180中，用户设备确定特征并向通信控制器反馈该特征。之后，在步骤182中，通信控制器基于特征、以及导频信号配置池和流程确定导频配置。因此，通信控制器和用户设备可以不用在每次传输开始时直接传送导频信号配置而确定相同的导频信号配置，因为它们不用在直接传送导频信号配置的情况下而使用相同的导频信号配置流程、导频信号配置池以及特征。在一个示例中，只执行步骤176与步骤180中的一个。或者，执行步骤176与步骤180这两个步骤。随后，在步骤184中，通信控制器向用户设备传输导频信号配置。最终，在步骤186中，用户设备基于接收到的导频信号检测信号。
在一项实施例中，频域导频密度基于信道延迟扩展、传输类型、通信控制器能力、RB大小以及MCS等级来确定。可使用树形结构确定频域导频密度。或者，可使用LUT确定频域导频密度。图8示出了可以用于确定频域中的导频密度的树形结构。或者，可使用其它决策树形或者LUT。首先，在步骤130中，确定信道延迟扩展。当信道延迟扩展很长时(比如，均方根(RMS)大于7μs时)，使用高导频密度144。然而，当信道延迟扩展很短时(比如RMS的值小于或等于7μs时)，在步骤132中进一步评估传输类型。在步骤132中，当传输类型是联合传输(JT)时，使用高导频密度144，而当传输类型不是JT传输时，在步骤134中进一步评估通信控制器的能力。随后，在步骤134中，当通信控制器的能力很普通时，在步骤136中进一步评估RB的大小。如果在步骤136中确定RB的大小比较小时(比如，如果RB的大小小于或等于5个RB时)，使用高导频密度144。然而，如果在步骤136中确定RB的大小比较大时(比如，如果RB的大小大于5个RB时)，使用中导频密度146。当在步骤134中确定通信控制器能力比较强时，在步骤138中确定RB的大小。当在步骤138中确定RB的大小比较小时，在步骤140中评估MCS等级，而当在步骤138中确定RB的大小比较大时，在步骤142中评估MCS等级。在步骤140中，如果MCS等级是64-QAM或者16-QAM时，使用中导频密度146，而如果MCS等级是QPSK时，使用低导频密度148。然而，在步骤142中，如果MCS等级是64-QAM时，使用中导频密度146，而如果MCS等级是QPSK或者16-QAM时，使用低导频密度148。
或者，可使用LUT确定时域导频密度。图9示出了图示用于确定时域导频密度的LUT的表150。然而，其它LUT或树形结构可以用于确定时域导频密度。当用户设备的移动性较低且TTI长度为长时，使用低导频密度。例如，移动性较低的用户设备可以是固定或流动的(以低于30km/小时的速度移动)。移动性较高的用户设备可以以高于或等于30km/小时的速度移动。在一示例中，长TTI长度包括56个OFDM符号，中等TTI长度包括28个OFDM符号，低TTI长度包括14个OFDM符号。当用户设备的移动性低且TTI长度为中等或短时，使用中导频密度。此外，当用户设备的移动性高且TTI长度为长时，使用中导频密度。然而，当用户设备移动性高且TTI长度为中等或短时，使用高导频密度。
在一示例中，当用户设备进入网络时，它向网络传输它的信道估计能力。每次数据传输时，在网络确定MCS等级和RB大小之后，通信控制器可以确定导频密度。在用户设备得知MCS等级和RB大小之后(比如从物理下行控制信道(PDCCH)得知后)，用户设备可以确定导频密度。另外，显式信令信息(如传输模式)可以用来帮助确定密度。用户设备可以基于导频密度解调数据。
用户设备可以知道其可能由联合传输服务。为了实现联合传输，用户设备的反馈具有特殊模式，比如，基于用户设备反馈和通信控制器间的反馈。一旦网络配置了联合传输模式，则通信控制器知晓其可能由联合传输服务。
信道延迟扩展主要由通信控制器周围的环境确定。通信控制器附近的用户设备具有相似的信道延迟扩展。通信控制器通过计算来自所有相邻的用户设备的信道延迟扩展的平均值估计共同的信道延迟扩展。比如，通信控制器可以基于用户设备上行信号的循环前缀(CP)估计信道延迟扩展。基于一个通信控制器接收到的所有用户设备的上行信号，通信控制器可以估计信道延迟扩展并且确定其类别。通信控制器可以积累许多用户设备的上传信号以计算信道随机性的平均值并且得到良好的信道延迟扩展估计。在估计后，可以将信道延迟扩展储存在通信控制器中。可以根据需要更新信道延迟扩展。
可以将用户设备的信道估计能力归类为普通或强。用户设备可以基于标准方法或度量来确定自身的能力，比如基于由于信道估计而产生的信噪比(SNR)损失。
用户设备的移动性与TTI长度影响时域中的导频密度。当用户设备移动性较低时，通信控制器可以降低时域中的导频密度。当用户设备移动性较低时，其信道随时间缓慢变化，并且可以降低时域中的导频密度。当TTI长度较长时，即使导频密度较低，仍然可以通过时间内插实现良好的信道估计。然而，当TTI长度较短时，可以进行同样的降低，因为用户设备可以储存一些过去的TTI中接收到的信号。如果一些连续的TTI通过使用过去的TTI的导频被给予一个用户设备，该用户设备可以执行内插来协助信道估计。图10示出了图示来自可用于时间内插的过去的TTI的储存的导频信号的图160。
图11是处理系统270的方框图，该处理系统可以用来实现本文公开的设备和方法。特定设备可利用所有所示的组件或所述组件的仅一子集，且设备之间的集成程度可能不同。此外，设备可以包括部件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、通信控制器、用户设备等。处理系统可以包括配备一个或多个输入/输出设备(例如麦克风、鼠标、触摸屏、按键、键盘等)的处理单元。同样，处理系统270还配备一个或多个输出设备，例如扬声器、打印机、显示器等。处理单元可以包括中央处理器(CPU)274、存储器276、大容量存储器设备278、视频适配器280以及连接至总线的I/O接口288。
总线可以是任意类型的若干总线架构中的一个或多个，包括存储总线或存储控制器、外设总线、视频总线等等。CPU 274可包括任意类型的电子数据处理器。存储器276可包括任何类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)或其组合等等。在实施例中，存储器可包括在开机时使用的ROM以及用于执行程序时使用的程序和数据存储器的DRAM。
大容量存储器设备278可包括任意类型的存储设备，其配置用于存储通过总线可访问的数据、程序和其它信息。大容量存储器设备278可包括如下项中的一种或多种：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等等。
视频适配器280以及I/O接口288提供接口以将外部输入以及输出设备耦合至处理单元。如所图示，输入以及输出设备的示例包含耦合至视频适配器的显示器以及耦合至I/O接口的鼠标/键盘/打印机。其它设备可以耦合至处理单元，并且可以利用额外的或较少的接口卡。举例来说，串行接口卡(未图示)可以用于为打印机提供串行接口。
处理单元还包含一个或多个网络接口284，网络接口284可以包括以太网电缆等有线链路，和/或用以接入节点或不同网络的无线链路。网络接口284允许处理单元通过网络与远程单元通信。例如，网络接口可以通过一个或多个通信控制器/发射天线以及一个或多个用户设备/接收天线提供无线通信。在一实施例中，处理单元耦合至局域网或广域网用于数据处理以及与例如其它处理单元、互联网、远程存储设施等远程设备通信。
实施例的优点包括使用自适应导频密度来减少开销及开拓通信控制器的多样性。在实施例中，网络和通信控制器通过共享共同的决策流程而无需频繁信令或反馈开销来确定导频密度。实施例的优点包括对信令和/或反馈开销的减少。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其它特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其它变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。
