多载波通信系统导频信道时频资源分配方法、装置及系统转让专利
申请号 : CN200610001926.8
文献号 : CN101005471B
文献日 : 2010-07-28
发明人 : 曲秉玉 , 范霄安 , 李洋
申请人 : 华为技术有限公司
摘要 :
本发明公开了一种多载波通信系统导频信道时频资源分配方法，所述方法包括：通过有限域GF(pm)内运算，由一个伪随机序列生成多个序列，其中包括多个相互正交的序列，组成序列集合；由所述序列集合中的每一个序列生成一个导频信道的时频图案；将生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。本发明还公开了一种多载波通信系统导频信道时频资源分配装置及一种正交频分复用发射系统。利用本发明，可以灵活简便地生成多个相互正交或准正交的序列，对应生成多个相互正交或交点个数有限的时频图案，分配给不同的小区进行导频信道的时频资源分配，从而有效地降低邻小区对导频信道的干扰，提高系统性能。
权利要求 :
1.一种多载波通信系统导频信道时频资源分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A、通过有限域GF(pm)内运算，由一个伪随机序列生成多个序列，其中包括多个相互正交的序列，组成序列集合，具体包括：
给定一个m级带有线性反馈的移位寄存器作为伪随机序列产生器，并设所述移位寄存器某个时刻的状态为按以下公式生成所述序列集合：i＝0，1，2，...，2m-2，z为大于零小于2m的整数，其中，x(i)为有限域GF(pm)内的多项式dl∈[0，1]组成的序列，并且按以下方式获得：任意给定x(0)，则x(i)＝Xik[x(0)]mod g(X)，k＝0，1，2，...2m-2，其中，g(X)＝Xn+cn-1Xn-1+...+c1X+c0为所述伪随机序列产生器的生成多项式；nj，j＝0，1，...，z为有限域GF(pm)中的元；
由nj的不同取值组合，对应生成不同的序列f(i)，组成序列集合；
B、由所述序列集合中的每一个序列生成一个导频信道的时频图案，具体包括：
将序列f(i)中的多项式作用于给定的寄存器状态得到由不同的寄存器状态组成的序列：
，其中，表示伪随机序列产生器从状态开始运行l次后移位寄存器中的状态，加法运算为有限域GF(pm)内的运算；
将r(i)映射为非负整数序列p为有限域GF(pm)的元；
在时频平面内，按以下公式确定第i个插有导频的正交频分复用OFDM符号内的第j个导频子载波所在频域位置：p(i，j)＝(j-1)M+mod(s(i)，M)，其中，mod(s(i)，M)表示s(i)对M取模，M为一个OFDM符号内相邻导频子载波的频域间隔；
C、将生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当固定nj，j≠0的取值，改变n0的取值，则对应生成的序列相互正交。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，njx(i)表示为有限域GF(pm)内的多项式为nj(X)x(i)mod g(X)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：
C1、对不同小区或用户固定分配不同的时频图案；
C2、根据分配的时频图案对各小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C1具体为：
根据系统规划，对不同的小区或用户分配固定的不同时频图案。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C1具体为：
在每个传输时间间隔，根据各小区或用户的扰码序列选取不同的时频图案。
7.一种多载波通信系统导频信道时频资源分配装置，其特征在于，包括：
序列集合生成单元，用于生成多个正交或交点个数有限的序列组成序列集合，所述序列集合生成单元包括：伪随机序列产生器和序列计算子单元；
所述伪随机序列产生器为m级带有线性反馈的移位寄存器，用于产生伪随机序列；
所述序列计算子单元用于根据所述移位寄存器的状态计算出所需序列，具体包括：设所述移位寄存器某个时刻的状态为按以下公式生成所述序列集合：i＝0，1，2，...，2m-2，z为大于零小于2m的整数，其中，x(i)为有限域GF(pm)内的多项式dl∈[0，1]组成的序列，并且按以下方式获得：任意给定x(0)，则x(i)＝Xik[x(0)]mod g(X)，k＝0，1，2，...2m-2，其中，g(X)＝Xn+cn-1Xn-1+...+c1X+c0为所述伪随机序列产生器的生成多项式；nj，j＝0，1，..，z为有限域GF(pm)中的元；由nj的不同取值组合，对应生成不同的序列f(i)，组成序列集合；
将序列f(i)中的多项式作用于给定的寄存器状态得到由不同的寄存器状态组成的序列：
，其中，表示伪随机序列产生器从状态开始运行l次后移位寄存器中的状态，加法运算为有限域GF(pm)内的运算；
将r(i)映射为非负整数序列p为有限域GF(pm)的元；
导频图案生成单元，耦合于所述序列集合生成单元，用于
在时频平面内，按以下公式确定第i个插有导频的正交频分复用OFDM符号内的第j个导频子载波所在频域位置：p(i，j)＝(j-1)M+mod(s(i)，M)，其中，mod(s(i)，M)表示s(i)对M取模，M为一个OFDM符号内相邻导频子载波的频域间隔；
导频图案分配单元，耦合于所述导频图案生成单元，用于将所述导频图案生成单元生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
8.一种正交频分复用发射系统，包括：
时频资源分配装置，用于分配不同小区或用户进行导频信道的时频资源；
导频与数据复用设备，用于将各小区或用户需要发射的导频信号和数据信号复用到所述导频信道时频资源分配装置确定的对应该小区或用户的导频信道的时频资源内；
发射器，用于处理所述导频与数据复用设备发来的信号，并将该信号发出。
其特征在于，
所述时频资源分配装置为权利要求7所述的多载波通信系统导频信道时频资源分配装置。
说明书 :
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种多载波通信系统导频信道时频资源分配方法、装置及应用。
背景技术
对于高数据速率的通信系统，通常采用相干解调方式来获得理想的接收性能。所谓相干解调是指在已调信号和相干载波相乘后，经低通滤波后得到原始信号。相干解调的实现需要接收端确知一定的信道信息，比如，信道的时域或频域响应。为此，需要在接收端进行信道估计，根据接收到的经信道影响在幅度和相位上产生了畸变并叠加了白高斯噪声的接收序列来辨识出信道时域或频域传输特性。
在OFDM(正交频分复用)的高速无线通信系统中，数据在不同的正交子载波上并行传输，因此，信道估计要估计出每个子载波上信道的频率响应值。OFDM系统的信道估计一般采用有辅助信息的方式，即在发送端发送一些接收端已知的导频信号，接收端利用这些导频信号按照一定的算法进行信道估计。
OFDM系统的导频信号以时频二维图案的形式构成导频信道。利用导频图案进行信道估计包括两个步骤：首先，通过导频子载波得到信道在不同时间和频率上的频率响应采样值；然后，在这些样值之间进行频域和时域插值，最终获得整个时频平面上的信道估计值。
在基于OFDM的蜂窝通信系统内，OFDM导频信号表现为小区内基站发送的下行公共导频和各用户发送的上行随路导频。在频率复用因子为一的情况下，不同小区占用相同的频率资源，导频信道受到邻小区同频信号的干扰会影响信道估计的准确性，从而降低终端的接收性能。
通常情况下，导频信道的信号功率要高于其它物理信道的信号功率，如果相邻小区的导频信道采用相同时频二维导频图案，则导频信道会受到邻小区导频信道的强干扰。为了降低导频信道受到的邻小区间干扰，保证信道估计的性能，可以为不同小区的导频信道分配不同的正交(没有交点)或准正交(交点个数有限)的导频图案。
专利申请PCT/CN2005/000859中公开了一种利用k阶多项式生成一组交点个数有限的整数序列的方法，每个序列对应生成一个时频图案。序列的生成多项式可表示为：
其中，参数a(i)为由有限域GF(Q)产生的某一序列。a(i)有以下三种形式：
A)a(i)＝i， i＝0，1，2，...，Q-1；(2)
Q是素数，
nk-1是确定值；
所有其他参数nj取遍GF(Q)中的值；
B)a(i)＝i， i＝0，1，2，...，Q-2；(3)
Q＝pm；
n1是确定值；
所有其他参数nj取遍GF(Q)中的值；
C)
Q是素数，
所有参数nj取遍GF(Q)中的值.
当生成a(i)的GF(Q)以及k选定后，改变nj，就生成了一组序列，序列个数为Qk+1，序列之间最多交点个数为k。
在现有技术中，还有一种利用PN(伪随机序列)序列(由1和0构成的二进制码序列)生成导频图案的方法。由于PN序列具有很好的自相关和互相关特性，每个小区根据某一特定的PN序列确定导频信号的频率偏置量，使生成的导频图案相互碰撞的概率很小，以降低导频信道受到的邻小区干扰。其具体实现如下：
(1)生成PN序列。
生成PN序列的移位寄存器如图1所示，该移位寄存器为13级。[1 P11…P0]为移位寄存器的初始状态。
(2)为每个小区分配不同的[P11…P0]，即移位寄存器的初始状态不同。
(3)在每个小区内，将PN序列生成器每13位输出比特对应的数值对某一特定频带宽度(子载波个数)取模，将取模后的数值作为导频信号在其所在OFDM符号内的频率偏置。
这种在固定位置(每隔13位)截取生成导频偏置的PN序列片断的方法没有充分利用PN序列的自相关和互相关性，生成的可用导频图案数据量有限。
在OFDM(正交频分复用)的高速无线通信系统中，数据在不同的正交子载波上并行传输，因此，信道估计要估计出每个子载波上信道的频率响应值。OFDM系统的信道估计一般采用有辅助信息的方式，即在发送端发送一些接收端已知的导频信号，接收端利用这些导频信号按照一定的算法进行信道估计。
OFDM系统的导频信号以时频二维图案的形式构成导频信道。利用导频图案进行信道估计包括两个步骤：首先，通过导频子载波得到信道在不同时间和频率上的频率响应采样值；然后，在这些样值之间进行频域和时域插值，最终获得整个时频平面上的信道估计值。
在基于OFDM的蜂窝通信系统内，OFDM导频信号表现为小区内基站发送的下行公共导频和各用户发送的上行随路导频。在频率复用因子为一的情况下，不同小区占用相同的频率资源，导频信道受到邻小区同频信号的干扰会影响信道估计的准确性，从而降低终端的接收性能。
通常情况下，导频信道的信号功率要高于其它物理信道的信号功率，如果相邻小区的导频信道采用相同时频二维导频图案，则导频信道会受到邻小区导频信道的强干扰。为了降低导频信道受到的邻小区间干扰，保证信道估计的性能，可以为不同小区的导频信道分配不同的正交(没有交点)或准正交(交点个数有限)的导频图案。
专利申请PCT/CN2005/000859中公开了一种利用k阶多项式生成一组交点个数有限的整数序列的方法，每个序列对应生成一个时频图案。序列的生成多项式可表示为：
其中，参数a(i)为由有限域GF(Q)产生的某一序列。a(i)有以下三种形式：
A)a(i)＝i， i＝0，1，2，...，Q-1；(2)
Q是素数，
nk-1是确定值；
所有其他参数nj取遍GF(Q)中的值；
B)a(i)＝i， i＝0，1，2，...，Q-2；(3)
Q＝pm；
n1是确定值；
所有其他参数nj取遍GF(Q)中的值；
C)
Q是素数，
所有参数nj取遍GF(Q)中的值.
当生成a(i)的GF(Q)以及k选定后，改变nj，就生成了一组序列，序列个数为Qk+1，序列之间最多交点个数为k。
在现有技术中，还有一种利用PN(伪随机序列)序列(由1和0构成的二进制码序列)生成导频图案的方法。由于PN序列具有很好的自相关和互相关特性，每个小区根据某一特定的PN序列确定导频信号的频率偏置量，使生成的导频图案相互碰撞的概率很小，以降低导频信道受到的邻小区干扰。其具体实现如下：
(1)生成PN序列。
生成PN序列的移位寄存器如图1所示，该移位寄存器为13级。[1 P11…P0]为移位寄存器的初始状态。
(2)为每个小区分配不同的[P11…P0]，即移位寄存器的初始状态不同。
(3)在每个小区内，将PN序列生成器每13位输出比特对应的数值对某一特定频带宽度(子载波个数)取模，将取模后的数值作为导频信号在其所在OFDM符号内的频率偏置。
这种在固定位置(每隔13位)截取生成导频偏置的PN序列片断的方法没有充分利用PN序列的自相关和互相关性，生成的可用导频图案数据量有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种多载波通信系统导频信道时频资源分配方法，以克服现有技术在固定位置截取生成导频偏置的PN序列片段生成可用导频图案的方式使得可用导频图案数量有限的缺点，生成数量更多的相互正交或交点个数有限的导频图案。
本发明的另一个目的是提供一种多载波通信系统导频信道时频资源分配装置，以在多载波通信系统中生成数量更多的相互正交或交点个数有限的导频图案，提高系统性能。
本发明的另一个目的是提供一种正交频分复用发射系统，以获得更好的系统性能。
为此，本发明提供如下的技术方案：
一种多载波通信系统导频信道时频资源分配方法，所述方法包括以下步骤：
A、通过有限域GF(pm)内运算，由一个伪随机序列生成多个序列，其中包括多个相互正交的序列，组成序列集合；
B、由所述序列集合中的每一个序列生成一个导频信道的时频图案；
C、将生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
所述步骤A包括：
给定一个m级带有线性反馈的移位寄存器作为伪随机序列产生器，并设所述移位寄存器某个时刻的状态为按以下公式生成所述序列集合：
i＝0，1，2，...，2m-2，z为大于零小于2m的整数，其中，
x(i)为有限域GF(pm)内的多项式dl∈[0，1]组成的序列，并且按以下方式获得：任意给定x(0)，则x(i)＝Xik[x(0)]modg(X)，k＝0，1，2，...2m-2，其中，g(X)＝Xn+cn-1Xn-1+...+c1X+c0，为所述伪随机序列产生器的生成多项式；
nj，j＝0，1，..，z为有限域GF(pm)中的元；
由nj的不同取值组合，对应生成不同的序列f(i)，组成序列集合。
当固定nj，j≠0的取值，改变n0的取值，则对应生成的序列相互正交。
njx(i)表示为有限域GF(pm)内的多项式为nj(X)x(i)modg(X)。
所述步骤B包括：
将序列f(i)中的多项式作用于所述给定的寄存器状态得到由不同的寄存器状态组成的序列：
其中，表示伪随机序列产生器从状态开始运行l次后移位寄存器中的状态，加法运算为有限域GF(pm)内的运算。
将r(i)映射为非负整数序列p为有限域GF(pm)的元；
在时频平面内，按以下公式确定第i个插有导频的正交频分复用OFDM符号内的第j个导频子载波所在频域位置：
p(i，j)＝(j-1)M+mod(s(i)，M)，
其中，mod(s(i)，M)表示s(i)对M取模，M为一个OFDM符号内相邻导频子载波的频域间隔。
所述步骤C包括：
C1、对不同小区或用户固定分配不同的时频图案；
C2、根据分配的时频图案对各小区或用户进行导频信道的时频资源分配。可选地，所述步骤C1具体为：
根据系统规划，对不同的小区或用户分配固定的不同时频图案。
可选地，所述步骤C1具体为：
在每个传输时间间隔，根据各小区或用户的扰码序列选取不同的时频图案。
一种多载波通信系统导频信道时频资源分配装置，包括：
序列集合生成单元，用于生成多个正交或交点个数有限的序列组成序列集合；
导频图案生成单元，耦合于所述序列集合生成单元，用于根据所述序列集合生成与该序列集合中的每一个序列对应的导频信道的时频图案；
导频图案分配单元，耦合于所述导频图案生成单元，用于将所述导频图案生成单元生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
所述序列集合生成单元包括：
伪随机序列产生器，用于产生伪随机序列，所述伪随机序列产生器为带有线性反馈的移位寄存器；
序列计算子单元，用于根据所述移位寄存器的状态计算出所需序列。
一种正交频分复用发射系统，包括：
时频资源分配装置，用于分配不同小区或用户进行导频信道的时频资源；
导频与数据复用设备，用于将各小区或用户需要发射的导频信号和数据信号复用到所述导频信道时频资源分配装置确定的对应该小区或用户的导频信道的时频资源内；
发射器，用于处理所述导频与数据复用设备发来的信号，并将该信号发出。
所述时频资源分配装置包括：
序列集合生成单元，用于生成多个正交或准正交的序列组成序列集合；
导频图案生成单元，耦合于所述序列集合生成单元，用于根据所述序列集合生成与该序列集合中的每一个序列对应的导频信道的时频图案；
导频图案分配单元，耦合于所述导频图案生成单元，用于将所述导频图案生成单元生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配；
所述序列集合生成单元包括：
伪随机序列产生器，用于产生伪随机序列，所述伪随机序列产生器为带有线性反馈的移位寄存器；
序列计算子单元，用于根据所述移位寄存器的状态计算所需序列。
由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明充分利用了PN序列的自相关和互相关特性，利用某一PN序列，通过对其在有限域内进行计算对应生成一组相互正交的序列或交点个数较少的序列，组成序列集合，并利用序列集合中的序列生成数量更多的相互正交或交点个数有限的导频图案，将该序列集合中的每一个序列对应生成的时频图案分配给不同的小区进行导频信道的时频资源分配，从而可以有效地降低导频信道受到邻小区干扰的机率，提高系统性能。本发明生成多个相互正交或准正交序列的方式简单灵活。
本发明的另一个目的是提供一种多载波通信系统导频信道时频资源分配装置，以在多载波通信系统中生成数量更多的相互正交或交点个数有限的导频图案，提高系统性能。
本发明的另一个目的是提供一种正交频分复用发射系统，以获得更好的系统性能。
为此，本发明提供如下的技术方案：
一种多载波通信系统导频信道时频资源分配方法，所述方法包括以下步骤：
A、通过有限域GF(pm)内运算，由一个伪随机序列生成多个序列，其中包括多个相互正交的序列，组成序列集合；
B、由所述序列集合中的每一个序列生成一个导频信道的时频图案；
C、将生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
所述步骤A包括：
给定一个m级带有线性反馈的移位寄存器作为伪随机序列产生器，并设所述移位寄存器某个时刻的状态为按以下公式生成所述序列集合：
i＝0，1，2，...，2m-2，z为大于零小于2m的整数，其中，
x(i)为有限域GF(pm)内的多项式dl∈[0，1]组成的序列，并且按以下方式获得：任意给定x(0)，则x(i)＝Xik[x(0)]modg(X)，k＝0，1，2，...2m-2，其中，g(X)＝Xn+cn-1Xn-1+...+c1X+c0，为所述伪随机序列产生器的生成多项式；
nj，j＝0，1，..，z为有限域GF(pm)中的元；
由nj的不同取值组合，对应生成不同的序列f(i)，组成序列集合。
当固定nj，j≠0的取值，改变n0的取值，则对应生成的序列相互正交。
njx(i)表示为有限域GF(pm)内的多项式为nj(X)x(i)modg(X)。
所述步骤B包括：
将序列f(i)中的多项式作用于所述给定的寄存器状态得到由不同的寄存器状态组成的序列：
其中，表示伪随机序列产生器从状态开始运行l次后移位寄存器中的状态，加法运算为有限域GF(pm)内的运算。
将r(i)映射为非负整数序列p为有限域GF(pm)的元；
在时频平面内，按以下公式确定第i个插有导频的正交频分复用OFDM符号内的第j个导频子载波所在频域位置：
p(i，j)＝(j-1)M+mod(s(i)，M)，
其中，mod(s(i)，M)表示s(i)对M取模，M为一个OFDM符号内相邻导频子载波的频域间隔。
所述步骤C包括：
C1、对不同小区或用户固定分配不同的时频图案；
C2、根据分配的时频图案对各小区或用户进行导频信道的时频资源分配。可选地，所述步骤C1具体为：
根据系统规划，对不同的小区或用户分配固定的不同时频图案。
可选地，所述步骤C1具体为：
在每个传输时间间隔，根据各小区或用户的扰码序列选取不同的时频图案。
一种多载波通信系统导频信道时频资源分配装置，包括：
序列集合生成单元，用于生成多个正交或交点个数有限的序列组成序列集合；
导频图案生成单元，耦合于所述序列集合生成单元，用于根据所述序列集合生成与该序列集合中的每一个序列对应的导频信道的时频图案；
导频图案分配单元，耦合于所述导频图案生成单元，用于将所述导频图案生成单元生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
所述序列集合生成单元包括：
伪随机序列产生器，用于产生伪随机序列，所述伪随机序列产生器为带有线性反馈的移位寄存器；
序列计算子单元，用于根据所述移位寄存器的状态计算出所需序列。
一种正交频分复用发射系统，包括：
时频资源分配装置，用于分配不同小区或用户进行导频信道的时频资源；
导频与数据复用设备，用于将各小区或用户需要发射的导频信号和数据信号复用到所述导频信道时频资源分配装置确定的对应该小区或用户的导频信道的时频资源内；
发射器，用于处理所述导频与数据复用设备发来的信号，并将该信号发出。
所述时频资源分配装置包括：
序列集合生成单元，用于生成多个正交或准正交的序列组成序列集合；
导频图案生成单元，耦合于所述序列集合生成单元，用于根据所述序列集合生成与该序列集合中的每一个序列对应的导频信道的时频图案；
导频图案分配单元，耦合于所述导频图案生成单元，用于将所述导频图案生成单元生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配；
所述序列集合生成单元包括：
伪随机序列产生器，用于产生伪随机序列，所述伪随机序列产生器为带有线性反馈的移位寄存器；
序列计算子单元，用于根据所述移位寄存器的状态计算所需序列。
由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明充分利用了PN序列的自相关和互相关特性，利用某一PN序列，通过对其在有限域内进行计算对应生成一组相互正交的序列或交点个数较少的序列，组成序列集合，并利用序列集合中的序列生成数量更多的相互正交或交点个数有限的导频图案，将该序列集合中的每一个序列对应生成的时频图案分配给不同的小区进行导频信道的时频资源分配，从而可以有效地降低导频信道受到邻小区干扰的机率，提高系统性能。本发明生成多个相互正交或准正交序列的方式简单灵活。
附图说明
图1是现有技术中PN序列生成器示意图；
图2是OFDM时频二维平面示意图；
图3是本发明方法的实现流程图；
图4是m级PN序列产生器示意图；
图5是5级PN序列产生器示意图；
图6是本发明装置原理框图；
图7是本发明系统原理框图。
图2是OFDM时频二维平面示意图；
图3是本发明方法的实现流程图；
图4是m级PN序列产生器示意图；
图5是5级PN序列产生器示意图；
图6是本发明装置原理框图；
图7是本发明系统原理框图。
具体实施方式
本发明的核心在于利用PN(伪随机序列)序列的自相关和互相关特性，利用某一PN序列，通过对其在有限域内进行计算对应生成一组相互正交的序列或交点个数较少的序列，组成序列集合，并利用序列集合中的序列生成数量更多的相互正交或交点个数有限的导频图案，将该序列集合中的每一个序列分配给不同的小区生成导频信道的时频图案，将生成的时频图案分配给不同的小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参照图2所示OFDM时频二维平面示意图：
其中，时间域以一个OFDM符号为单元，频率域以子载波为单元。T为相邻有导频OFDM符号的时域间隔，M为一个OFDM符号内相邻导频子载波的频域间隔。
图2中由灰色填充的方格表示传输导频信号的子载波，所有这些子载波组成一个时频图案。可见，如果相邻小区采用不同的时频图案进行导频信道时频资源分配，可以避免导频信道受到邻小区强功率信号的干扰，从而保证信道估计的性能。
参照图3，图3示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤：
步骤301：通过有限域GF(pm)内运算，由一个伪随机序列生成多个正交或准正交的序列，组成序列集合。
假设x(i)是由PN序列生成的序列。具体生成方式如下：
设PN序列产生器为一个m级带有线性反馈的移位寄存器，如图4所示。其生成多项式表示为：
g(X)＝Xn+cn-1Xn-1+...+c1X+c0(5)
给定移位寄存器的某个状态为其顺序为：a0是第一个寄存器的状态值。
定义有限域GF(pm)内的多项式(bl∈[0，1])为对该状态的作用，作用后的状态表示为：
其中，表示PN序列产生器从状态开始运行l次后移位寄存器中的状态。
设有限域GF(pm)内一多项式d0Xm-1+d1Xm-2+...+dm-1为对状态的一个作用，定义为x(0)，将状态设置为PN序列生成器移位寄存器的初始状态。
将PN序列生成器从初始状态开始运转k(k＝0，1，2，...，2m-2)次，则得到的移位寄存器中的状态对应的作用为Xk[x(0)]modg(X)＝[Xk(d0Xm-1+d1Xm-2+...+dm-1)]modg(X)，定义为x(1)；
再运转k次，得到移位寄存器中的状态值对应的作用为X2k[x(0)]modg(X)＝[X2k(d0Xm-1+d1Xm-2+...+dm-1)]modg(X)，定义为x(2)；
依此类推，得到序列x(i)＝[Xik(d0Xm-1+d1Xm-2+...+dm-1)]modg(X)，i＝0，1，2，...，2m-2。
对序列x(i)在有限域GF(pm)内进行如式(7)所示的运算，生成序列f(i)。
其中，z为大于零小于2m的整数，参数nj为有限域GF(pm)中的元。
n1x(i)表示成多项式为n1(X)x(i)modg(X)。
因此，f(i)定义了一个由PN序列生成的序列的集合，且当固定nj，j＞＝1，改变n0时，生成的序列是相互正交的。
下面进一步详细说明集合中的序列具有很好的相关性。
首先对于序列x(i)，i＝0，1，..，根据伪随机序列的特性，存在l个x(i)相等的概率，随着l的增加而减少。令z＝1，假设两个不同的序列f(i)＝n0+n1x(i)和序列f′(i)＝n′0+n′1x(i)有交点，则必须满足f(i)＝f′(i)，即n0-n′0+(n1-n′1)x(i)＝0。根据有限域中方程解的理论，非平凡的一次方程最多只有一个解，因此最多只有一个值y＝x(i)满足上述方程，因此满足上述方程的i的个数依赖于x(i)＝y重复的次数，根据PN序列的特性，出现l个x(i)相等的概率，随着l的增加而减少。因此所有由f(i)生成的序列具有很好的交点性质。它们之间的交点个数可以是0，1，2，3，...个，但随着个数增加出现的概率越小。同理，当z＞1时，对应非平凡的z次方程最多只有z个解，由f(i)生成的序列仍具有很好的交点性质。
步骤302：由序列集合中的序列生成导频信道的时频图案。每个序列对应一个时频图案。
将序列f(i)中的多项式作用于给定的寄存器状态得到由不同的寄存器状态组成的序列再将r(i)对应为非负整数序列p为有限域GF(pm)的元。
在时频平面内，第i个插有导频的OFDM符号内的第j个导频子载波所在频域位置可表示为：
p(i，j)＝(j-1)M+mod(s(i)，M)(8)
其中，mod(s(i)，M)表示s(i)对M取模，M为一个OFDM符号内相邻导频子载波的频域间隔。
当M＝pn，n可以为小于m的任意非负整数，取模运算可表示为将有限域GF(pm)中的值映射到有限域GF(pn)中，即将有限域GF(pm)中的高n位映射到GF(pn)，或者取有限域GF(pm)中的低n位映射到GF(pn)中。
步骤303：将生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
在为小区或用户分配时频图案时，可以根据系统规划预先指定；也可以利用特定的小区或用户扰码在不同时间间隔内进行选取。比如，当可选的序列有四个时，在某一时间间隔内取小区二进制扰码序列的两位，根据其对应的数值(0，1，2，3)决定该小区选取哪一个序列；在下一时间间隔，利用扰码的另外两位选取序列。不同的小区采用不同的扰码选取序列，当可用序列数量较大时，在某一时刻相邻小区选取相同序列生成导频图案的概率很小。
下面举例进一步详细说明本发明：
假设PN序列生成器为一个5级(m＝5)移位寄存器，如图5所示。
移位寄存器的生成多项式为g(X)＝1+X3+X5，给定寄存器某一时刻的状态为{a0，a1，a2，a3，a4}＝{0，1，0，1，1}。设定对该状态的某一作用为有限域GF(25)内的多项式x(0)＝1，则状态{a0，a1，a2，a3，a4}＝{0，1，0，1，1}为PN序列生成器的初始状态。令k＝3，则序列x(i)＝X3imodg(X)，i＝0，1，2...25-2＝0，1，2，...，30。
再根据公式(7)，令z＝1，即f(i)＝n0+n1x(i)。
首先，令n0，n1分别取有限域GF(25)中的多项式为n0＝0，n1＝X，生成新的序列x′(i)：
x′(i)＝Xx(i)
再令n0，n1分别取有限域GF(25)中的多项式为n0＝X+1，n1＝X，生成另一个新的序列x″(i)：
x″(i)＝(X+1)+Xx(i)
x(i)对应的的寄存器的状态值r(i)作为下面矩阵的第i列，每一列的第一行为第一个输出寄存器的状态值。
0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0
1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0
0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0
1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1
x′(i)对应的的寄存器的状态值r′(i)作为下面矩阵的第i列，每一列的第一行为第一个输出寄存器的状态值。
1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1
0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1
1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1
1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1
x″(i)对应的的寄存器的状态值r″(i)作为下面矩阵的第i列，每一列的第一行为第一个输出寄存器的状态值。
1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1
0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1
0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1
0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1
分别将r(i)，r′(i)，r″(i)对应到整数域，得到非负整数序列s(i)，s′(i)，s″(i)
s(i)＝[11291233125139822114221715286204110232724730192618165]。
s′(i)＝[232724730192618165112912331251398221142217152862041]
s″(i)＝[20242742916251719683015028261410111221321181231523729]。
可见，序列s′(i)，s″(i)是相互正交的，而序列s(i)，s′(i)之间只有一个交点。
然后，利用序列s(i)，生成导频图案。
假设导频子载波频域间隔为M＝8，则第i个插有导频的OFDM符号内的第j个导频子载波所在频域位置可表示为：
p(i，j)＝8(j-1)+mod(s(i)，8)
在为小区分配时频图案时，可以根据系统规划预先指定。也可以利用特定的小区扰码在不同时间间隔内进行选取。比如，当可选的序列有四个时，在某一时间间隔内取小区二进制扰码序列的两位，根据其对应的数值(0，1，2，3)决定该小区选取哪一个序列；在下一时间间隔，利用扰码的另外两位选取序列。不同的小区采用不同的扰码选取序列，当可用序列数量较大时，在某一时刻相邻小区选取相同序列生成导频图案的概率很小。
参照图6所示本发明装置原理框图：
其中，序列集合生成单元S1用于生成多个正交或准正交的序列组成序列集合；导频图案生成单元S2耦合于所述序列集合生成单元，用于根据所述序列集合生成与该序列集合中的每一个序列对应的导频信道的时频图案；导频图案分配单元S3耦合于所述导频图案生成单元，用于将所述导频图案生成单元生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
序列集合生成单元S1包括：伪随机序列产生器S11，用于产生伪随机序列，所述伪随机序列产生器为带有线性反馈的移位寄存器；序列计算子单元S12，用于根据所述移位寄存器的状态计算所需序列。
在序列计算子单元S12内根据公式(7)计算有限域多项式组成的序列，再将序列中的多项式作用于伪随机序列产生器S11，生成不同的移位寄存器状态，再将移位寄存器的状态映射成非负整数序列输出到导频图案生成单元S2，由该单元生成与该序列集合中的每一个序列对应的导频信道的时频图案。
图7是本发明正交频分复用发射系统原理框图：
其中，时频资源分配装置S0用于分配不同小区或用户进行导频信道的时频资源，其原理如图6所示，在此不再赘述。
导频与数据复用设备S4用于将各小区或用户需要发射的导频信号和数据信号复用到所述导频信道时频资源分配装置确定的对应该小区或用户的导频信道的时频资源内；
发射器S5用于处理所述导频与数据复用设备发来的信号，并将该信号发出。
由以上实施例可见，本发明充分利用了PN序列的自相关和互相关性，能够生成数量较多的正交或准正交的导频图案，从而可以为不同小区的导频信道分配不同的正交或准正交的导频图案，降低了邻小区对导频信道的干扰，保证了信道估计的性能。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参照图2所示OFDM时频二维平面示意图：
其中，时间域以一个OFDM符号为单元，频率域以子载波为单元。T为相邻有导频OFDM符号的时域间隔，M为一个OFDM符号内相邻导频子载波的频域间隔。
图2中由灰色填充的方格表示传输导频信号的子载波，所有这些子载波组成一个时频图案。可见，如果相邻小区采用不同的时频图案进行导频信道时频资源分配，可以避免导频信道受到邻小区强功率信号的干扰，从而保证信道估计的性能。
参照图3，图3示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤：
步骤301：通过有限域GF(pm)内运算，由一个伪随机序列生成多个正交或准正交的序列，组成序列集合。
假设x(i)是由PN序列生成的序列。具体生成方式如下：
设PN序列产生器为一个m级带有线性反馈的移位寄存器，如图4所示。其生成多项式表示为：
g(X)＝Xn+cn-1Xn-1+...+c1X+c0(5)
给定移位寄存器的某个状态为其顺序为：a0是第一个寄存器的状态值。
定义有限域GF(pm)内的多项式(bl∈[0，1])为对该状态的作用，作用后的状态表示为：
其中，表示PN序列产生器从状态开始运行l次后移位寄存器中的状态。
设有限域GF(pm)内一多项式d0Xm-1+d1Xm-2+...+dm-1为对状态的一个作用，定义为x(0)，将状态设置为PN序列生成器移位寄存器的初始状态。
将PN序列生成器从初始状态开始运转k(k＝0，1，2，...，2m-2)次，则得到的移位寄存器中的状态对应的作用为Xk[x(0)]modg(X)＝[Xk(d0Xm-1+d1Xm-2+...+dm-1)]modg(X)，定义为x(1)；
再运转k次，得到移位寄存器中的状态值对应的作用为X2k[x(0)]modg(X)＝[X2k(d0Xm-1+d1Xm-2+...+dm-1)]modg(X)，定义为x(2)；
依此类推，得到序列x(i)＝[Xik(d0Xm-1+d1Xm-2+...+dm-1)]modg(X)，i＝0，1，2，...，2m-2。
对序列x(i)在有限域GF(pm)内进行如式(7)所示的运算，生成序列f(i)。
其中，z为大于零小于2m的整数，参数nj为有限域GF(pm)中的元。
n1x(i)表示成多项式为n1(X)x(i)modg(X)。
因此，f(i)定义了一个由PN序列生成的序列的集合，且当固定nj，j＞＝1，改变n0时，生成的序列是相互正交的。
下面进一步详细说明集合中的序列具有很好的相关性。
首先对于序列x(i)，i＝0，1，..，根据伪随机序列的特性，存在l个x(i)相等的概率，随着l的增加而减少。令z＝1，假设两个不同的序列f(i)＝n0+n1x(i)和序列f′(i)＝n′0+n′1x(i)有交点，则必须满足f(i)＝f′(i)，即n0-n′0+(n1-n′1)x(i)＝0。根据有限域中方程解的理论，非平凡的一次方程最多只有一个解，因此最多只有一个值y＝x(i)满足上述方程，因此满足上述方程的i的个数依赖于x(i)＝y重复的次数，根据PN序列的特性，出现l个x(i)相等的概率，随着l的增加而减少。因此所有由f(i)生成的序列具有很好的交点性质。它们之间的交点个数可以是0，1，2，3，...个，但随着个数增加出现的概率越小。同理，当z＞1时，对应非平凡的z次方程最多只有z个解，由f(i)生成的序列仍具有很好的交点性质。
步骤302：由序列集合中的序列生成导频信道的时频图案。每个序列对应一个时频图案。
将序列f(i)中的多项式作用于给定的寄存器状态得到由不同的寄存器状态组成的序列再将r(i)对应为非负整数序列p为有限域GF(pm)的元。
在时频平面内，第i个插有导频的OFDM符号内的第j个导频子载波所在频域位置可表示为：
p(i，j)＝(j-1)M+mod(s(i)，M)(8)
其中，mod(s(i)，M)表示s(i)对M取模，M为一个OFDM符号内相邻导频子载波的频域间隔。
当M＝pn，n可以为小于m的任意非负整数，取模运算可表示为将有限域GF(pm)中的值映射到有限域GF(pn)中，即将有限域GF(pm)中的高n位映射到GF(pn)，或者取有限域GF(pm)中的低n位映射到GF(pn)中。
步骤303：将生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
在为小区或用户分配时频图案时，可以根据系统规划预先指定；也可以利用特定的小区或用户扰码在不同时间间隔内进行选取。比如，当可选的序列有四个时，在某一时间间隔内取小区二进制扰码序列的两位，根据其对应的数值(0，1，2，3)决定该小区选取哪一个序列；在下一时间间隔，利用扰码的另外两位选取序列。不同的小区采用不同的扰码选取序列，当可用序列数量较大时，在某一时刻相邻小区选取相同序列生成导频图案的概率很小。
下面举例进一步详细说明本发明：
假设PN序列生成器为一个5级(m＝5)移位寄存器，如图5所示。
移位寄存器的生成多项式为g(X)＝1+X3+X5，给定寄存器某一时刻的状态为{a0，a1，a2，a3，a4}＝{0，1，0，1，1}。设定对该状态的某一作用为有限域GF(25)内的多项式x(0)＝1，则状态{a0，a1，a2，a3，a4}＝{0，1，0，1，1}为PN序列生成器的初始状态。令k＝3，则序列x(i)＝X3imodg(X)，i＝0，1，2...25-2＝0，1，2，...，30。
再根据公式(7)，令z＝1，即f(i)＝n0+n1x(i)。
首先，令n0，n1分别取有限域GF(25)中的多项式为n0＝0，n1＝X，生成新的序列x′(i)：
x′(i)＝Xx(i)
再令n0，n1分别取有限域GF(25)中的多项式为n0＝X+1，n1＝X，生成另一个新的序列x″(i)：
x″(i)＝(X+1)+Xx(i)
x(i)对应的的寄存器的状态值r(i)作为下面矩阵的第i列，每一列的第一行为第一个输出寄存器的状态值。
0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0
1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0
0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0
1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1
x′(i)对应的的寄存器的状态值r′(i)作为下面矩阵的第i列，每一列的第一行为第一个输出寄存器的状态值。
1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1
0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1
1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1
1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1
x″(i)对应的的寄存器的状态值r″(i)作为下面矩阵的第i列，每一列的第一行为第一个输出寄存器的状态值。
1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1
0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1
0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1
0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1
分别将r(i)，r′(i)，r″(i)对应到整数域，得到非负整数序列s(i)，s′(i)，s″(i)
s(i)＝[11291233125139822114221715286204110232724730192618165]。
s′(i)＝[232724730192618165112912331251398221142217152862041]
s″(i)＝[20242742916251719683015028261410111221321181231523729]。
可见，序列s′(i)，s″(i)是相互正交的，而序列s(i)，s′(i)之间只有一个交点。
然后，利用序列s(i)，生成导频图案。
假设导频子载波频域间隔为M＝8，则第i个插有导频的OFDM符号内的第j个导频子载波所在频域位置可表示为：
p(i，j)＝8(j-1)+mod(s(i)，8)
在为小区分配时频图案时，可以根据系统规划预先指定。也可以利用特定的小区扰码在不同时间间隔内进行选取。比如，当可选的序列有四个时，在某一时间间隔内取小区二进制扰码序列的两位，根据其对应的数值(0，1，2，3)决定该小区选取哪一个序列；在下一时间间隔，利用扰码的另外两位选取序列。不同的小区采用不同的扰码选取序列，当可用序列数量较大时，在某一时刻相邻小区选取相同序列生成导频图案的概率很小。
参照图6所示本发明装置原理框图：
其中，序列集合生成单元S1用于生成多个正交或准正交的序列组成序列集合；导频图案生成单元S2耦合于所述序列集合生成单元，用于根据所述序列集合生成与该序列集合中的每一个序列对应的导频信道的时频图案；导频图案分配单元S3耦合于所述导频图案生成单元，用于将所述导频图案生成单元生成的时频图案分配给不同小区或用户进行导频信道的时频资源分配。
序列集合生成单元S1包括：伪随机序列产生器S11，用于产生伪随机序列，所述伪随机序列产生器为带有线性反馈的移位寄存器；序列计算子单元S12，用于根据所述移位寄存器的状态计算所需序列。
在序列计算子单元S12内根据公式(7)计算有限域多项式组成的序列，再将序列中的多项式作用于伪随机序列产生器S11，生成不同的移位寄存器状态，再将移位寄存器的状态映射成非负整数序列输出到导频图案生成单元S2，由该单元生成与该序列集合中的每一个序列对应的导频信道的时频图案。
图7是本发明正交频分复用发射系统原理框图：
其中，时频资源分配装置S0用于分配不同小区或用户进行导频信道的时频资源，其原理如图6所示，在此不再赘述。
导频与数据复用设备S4用于将各小区或用户需要发射的导频信号和数据信号复用到所述导频信道时频资源分配装置确定的对应该小区或用户的导频信道的时频资源内；
发射器S5用于处理所述导频与数据复用设备发来的信号，并将该信号发出。
由以上实施例可见，本发明充分利用了PN序列的自相关和互相关性，能够生成数量较多的正交或准正交的导频图案，从而可以为不同小区的导频信道分配不同的正交或准正交的导频图案，降低了邻小区对导频信道的干扰，保证了信道估计的性能。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。