CN101005341B

CN101005341B - 一种正交频分复用通信系统的数据复用方法

Info

Publication number: CN101005341B
Application number: CN2006100112445A
Authority: CN
Inventors: 郁光辉; 毕东艳
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: CN101005341A; WO2007082456A1

Abstract

本发明公开了一种正交频分复用通信系统的数据复用方法，在时域和频域以分配图样为基本分配单位对用户数据进行复用，包括：形成包含集中式分配图样和/或离散式分配图样的子帧或帧的步骤；及在子帧或帧内和/或在子帧或帧之间时分复用所述集中式分配图样和离散式分配图样的步骤；其中，所述集中式分配图样和离散式分配图样位于所述子帧或帧中用于发送用户数据的多个正交频分复用符号内。利用本发明的方法，既能充分发挥这两种分配图样各自的优势，以适合各种信道环境，同时分配方式简单，控制灵活，大大降低了控制信令的开销，同时两种分配方式由于采用时分的复用形式，所以能在频域最大程度发挥频率分集和多用户增益。

Description

一种正交频分复用通信系统的数据复用方法

技术领域

本发明涉及数字通信领域，特别是涉及正交频分复用(OFDM)通信系统的数据复用方法。

背景技术

对于未来通信来说，数据业务越来越丰富多彩，而且支持的应用场景越来越多，因此其需求也随之提高，其高用户数据率，高频谱利用率的要求尤其突出。

OFDM技术为结合时分多路复用(TDM)与频分多路复用(FDM)的二维多路复用技术，它提供了高速率数据传输的一种途径。通过将一高速传输的数据流转换为一组低速并行传输的数据流，使系统对多径衰落信道频率选择性的敏感度大大降低，而循环前缀的引入，又进一步增强了系统抗符号间干扰(ISI)的能力。除此之外的带宽利用率高、实现简单等特点使OFDM在无线通信领域的应用越来越广，比如，基于正交频分复用多址(OFDMA)的WiMAX系统，以及3GPP的长期演进(LTE)研究的下行方案等都是基于OFDM技术。

对于OFDM通信系统来说，在其时域和频域进行合理的数据复用对链路性能的提高具有非常重要的意义。在数据复用时，以分配图样为基本的分配单位。一个分配图样即为由时间域的若干符号及频率域的若干个子载波组成的数据单元。为了避免干扰，相同小区或同一扇区内，各个分配图样的划分要相互正交，同时分配图样的设计要易于避免邻近小区间的干扰，以提高系统容量和覆盖范围。此外，分配图样的大小既要满足一定的数据长度要求，充分考虑频率分集和时间分集，又要考虑共享总带宽的用户数。如果采用利用链路质量反馈来实现对用户占用分配图样的优化调度，则也需要考虑分配图样在时域和频域上合适的长度。以上这些因素之间相互制约，需要进行合适地折中。

对于成熟的以OFDMA技术为特征的WiMAX系统来说，其数据复用在时域和频域上特别灵活，该系统将一个数据帧分为多个区域，以分别实现多用户分集和频率分集，而且各个区域的范围可变，其设计灵活，由此确大大增加了控制消息的开销，使系统的有效容量随之降低。因此对于一个OFDM通信系统来说，采用一种合适的数据复用方法，使其既能适应各种无线链路，又能避免大量控制信道的开销，以提高其有效容量是非常必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种分配方式简单、且既能适应各种无线链路，又能避免大量控制信道开销的OFDM通信系统中的数据复用方法。

为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种正交频分复用通信系统的数据复用方法，在时域和频域以分配图样为基本分配单位对数据进行复用，其中，包括：

形成包含集中式分配图样和/或离散式分配图样的子帧或帧的步骤；及

在子帧或帧内和/或在子帧或帧之间时分复用所述集中式分配图样和离散式分配图样的步骤；

其中，所述集中式分配图样和离散式分配图样位于所述子帧或帧中用于发送用户数据的多个正交频分复用符号内；

其中，所述集中式分配图样为在所述多个正交频分复用符号内的多个在频域连续分布的子载波组成的区域；所述离散式分配图样为在所述多个正交频分复用符号内的多个在频域不连续分布的子载波组成的区域；

所述集中式分配图样包括多个集中式子图样；所述离散式分配图样包括多个离散式子图样；所述多个集中式子图样中的每一个在时间上为一个正交频分复用符号，在频域上占多个连续的子载波；所述多个离散式子图样中的每一个在时间上为一个符号，在频域上占多个不连续的子载波；

所述集中式子图样中包含的子载波数根据最小数据单元的长度和/或减轻反馈量测数据所带来的开销来确定，且所述确定了的集中式子图样的子载波数保持不变；所述离散式子图样中包含的子载波数根据要满足的长度来确定，且所述确定了的离散式子图样的子载波数保持不变。

所述的数据复用方法，其中，组成所述离散式分配图样或离散式子图样的子载波的选择基于均匀分布数、伪随机数或基于由RS序列衍生的基本序列。

所述的数据复用方法，其中，进一步包括排除所述子帧或帧中用于插入导频的OFDM符号的步骤。

所述的数据复用方法，其中，当在子帧或帧内时分复用所述集中式分配图样和离散式分配图样时，传输所述集中式分配图样的集中式分配区域的位置在传输所述离散式分配图样的离散式分配区域的前面或后面；且，所述确定了的前后位置在后续的子帧复用中保持不变。

所述的数据复用方法，其中，多个集中式分配图样或离散式分配图样被分配给同一用户。

所述的数据复用方法，其中，所述各个分配图样的划分相互正交。

利用本发明的方法在数据复用过程中，采用子帧或帧内和/或在子帧或帧之间时分复用集中式分配图样和离散式分配图样，既能充分发挥这两种分配图样各自的优势，以适合各种信道环境，同时分配方式简单，控制灵活，大大降低了控制信令的开销，同时两种分配方式由于采用的时分的复用形式，所以能在频域最大程度发挥频率分集和多用户增益。如果基于RS序列来设计离散式分配图样，则还能有效降低小区间的干扰。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限制。

附图说明

图1为本发明在5MHz带宽的OFDM通信系统中集中式分配方式与离散式分配方式子帧内时分复用的示意图；

图2为本发明在5MHz带宽的OFDM通信系统中集中式分配方式与离散式分配方式子帧间一种时分复用的示意图；

图3为本发明在5MHz带宽的OFDM通信系统中集中式分配方式与离散式分配方式子帧间另外一种时分复用的示意图。

具体实施方式

本发明提供的数据复用方法在每个帧或子帧发送的时候，排除用于插入导频的OFDM符号，在其他用于发送用户数据的若干个OFDM符号内定义两种基本的分配图样。一个子帧中可以采用集中式分配方式，也可以采用离散式分配方式，还可以既采用集中式分配方式也采用离散式分配方式，集中式分配和离散式分配是时分复用的关系。其中，离散式子图样包含多个频域不连续的子载波，其子载波数可与集中式子图样的数目一致，也可不同。

本发明提供了一种正交频分复用通信系统的数据复用方法，在时域和频域以分配图样为基本分配单位对用户数据进行复用，包括：

在子帧或帧内和/或在子帧或帧之间时分复用所述集中式分配图样和离散式分配图样的步骤；所述集中式分配图样和离散式分配图样位于所述子帧或帧中用于发送用户数据的多个正交频分复用符号内；集中式分配图样为在所述多个正交频分复用符号内的多个在频域连续分布的子载波组成的区域；所述离散式分配图样为在所述多个正交频分复用符号内的多个在频域不连续分布的子载波组成的区域。

对于固定长度的子帧，排除用于插入导频的OFDM符号，在其他用于发送用户数据的若干个OFDM符号内定义两种基本的分配图样，集中式分配图样和离散式分配图样。集中式分配图样，即为若干个符号中的若干个在频域连续分布的子载波所组成的区域。集中式分配图样在时间上占据的符号可以连续也可不连续。集中式分配图样结合信道量测反馈技术，可以实现多用户分集，尤其适合低速，低延迟扩展的信道环境；离散式分配图样，即为若干个符号中的若干个在频域不连续分布的子载波组成的区域。同样，离散式分配图样在时间上占据的符号可以连续也可不连续。离散式分配图样具有较好的频率和时间分集作用，尤其适合高速，大延迟扩展的信道环境。

为了表示方便，每种分配图样由各自子图样来表示，每个子图样在时间上为一个符号，在频域上占若干个连续或不连续的子载波，分别对应着集中式分配图样和离散式分配图样。

集中式子图样占据若干个频域连续的子载波，包含的子载波数满足一定的要求，以满足最小数据单元的长度和减轻反馈量测数据所带来的开销。在本发明中，每个集中式子图样中包含的子载波数保持不变。因此一个集中式分配图样由若干个时间上连续或不连续，频域上为相同位置的若干个集中式分配子图样来表示。

离散式子图样包含若干个频域不连续的子载波，其子载波数可与集中式子图样的数目一致，也可不同，只要包含的子载波数满足一定的长度要求即可，但其数目一旦确定，则之后的离散式子图样中包含的子载波数保持不变。此外，子载波的选择可以基于均匀分布数、伪随机数，也可以基于由RS序列衍生的基本序列。为了有利于频率分集，离散式分配图样由若干个时间上连续或不连续，频域尽量散布在整个带宽中的不同位置的离散子图样来表示。

集中式分配方式和离散式分配方式采用时分的方式在一个子帧内或子帧间进行复用。这样能最大程度地充分发挥各自的多用户增益和频率分集的优势。两者是采用子帧内复用还是子帧间复用，可以根据实际数据传输情况进行调整，即一个子帧中可以采用集中式分配方式，也可以采用离散式分配方式，还可以既采用集中式分配方式也采用离散式分配方式，但两者是时分复用的关系。

集中式分配方式和离散式分配方式采用子帧内时分复用时，排除用于插入导频的OFDM符号，在其他用于发送用户数据的若干个OFDM符号的区域内时间上分为两个部分，即为集中式分配区域和离散式分配区域，集中式分配区域采用集中式分配图样进行数据传输；离散式分配区域采用离散式分配图样进行数据传输。集中式分配区域的位置可以在离散式分配区域之前，也可之后。但两者前后位置一旦确定，则之后两者在子帧内复用时，前后位置不再改变。

无论集中式分配图样还是离散式分配图样，均可以将若干个集中式分配图样或者离散式分配图样分给同一个用户，以满足用户高速数据的传输的要求。

由上可知，本发明方法，各个分配图样的划分相互正交。

请参照图1至图3了解本发明方法的具体实施例。

以采用OFDM技术的3GPP的长期演进研究的下行5MHz带宽通信系统为例，10ms的帧均分为20个0.5ms的子帧，每个子帧包含7个OFDM符号，对于5MHz带宽的系统来说，每个符号含有512个子载波，其中300个为有用子载波用来传输数据，其他为保护带和直流子载波。系统带宽可以变化。

图1为集中式分配方式与离散式分配方式子帧内时分复用的具体实施例。在一个0.5ms的子帧i中，假设第一个OFDM符号，即符号0，用来发送导频和共享控制信息，其余6个符号，即符号1～6用来发送用户数据，集中式分配方式和离散式分配方式采用子帧内时分复用的方式。首先将符号1～6在时域分为两个部分，子载波集中分配区域和子载波离散分配区域。此实施例为两个区域各占3个符号，符号1～3为子载波集中分配区域，子载波4～6为子载波离散分配区域。

对应于这两种区域，我们定义两种基本的分配图样，集中式分配图样和离散式分配图样。对于子载波集中分配区域，集中式分配图样的设计有利于获得多用户分集增益，而对于子载波离散分配区域，离散式分配图样则适合获得频率分集增益。此外，每个分配图样包含若干个子图样，每个符号占一个子图样。在此实施例中，因为每个分配区域均包含3个符号，所以，集中式分配图样包含3个集中式子图样，离散式分配图样也包含3个离散式子图样。

每个集中式子图样含有25个连续的子载波，在符号1～3分别取相同序号的集中式子图样组成一个集中式分配图样，如，符号1～3中的3个集中式子图样0组成集中式分配图样0，共包含25×3(75)个子载波，在此实施例中，共包含12个这样的集中式分配图样0～11，图1用不同填充方式的长方格表示出了集中式分配图样0，集中式分配图样1和集中式分配图样11。

每个离散式子图样则含有25个频率上离散的子载波，子载波的选择基于由RS序列衍生的基本序列。此实施例中，此基本序列为(9，1，3，4，10，7，0，8，6，5，11，2)。首先将300个有用子载波等分为25组，组号标记为0～24，每组包含12个连续的子载波，标记为0～11，根据基本序列在每组中选择一个子载波组成一个离散式子图样，这样既做到了频率分集，基于RS序列的选择又有利于避免邻近小区的干扰。如，组0中选择子载波9，组1中选择子载波1，如此类推，组11选择子载波2，之后重复此基本序列，组12选择子载波9，再如此类推，组23选择子载波2，组24选择子载波9，这样选出的25个离散的子载波组成离散式子图样0，如图1中左斜线长方格表示；再根据基本序列向右循环移位1位形成的序列，按照此方法组成离散式子图样1，如图1中竖线长方格表示；如此类推，形成12个离散式子图样，图1中点式长方格表示离散式子图样11。为了进一步实现频率分集，在选择离散式子图样组成离散式分配图样时，在每个符号中将选择频域尽量散布在整个带宽中的不同位置的离散子图样，在此实施例中，符号4的离散式子图样0，符号5的离散式子图样1，符号6中的离散式子图样2组成离散式分配图样0，如图1符号4～6中的浅白色格线所示，此离散式分配图样包含25×3(75)个离散的子载波；如此类推，符号4的离散式子图样1，符号5的离散式子图样2，符号6中的离散式子图样3组成离散式分配图样1，如图1符号4～6中的深灰色格线所示；再如此类推，形成12个离散式分配图样，图1符号4～6中的灰色格线所示的为离散式分配图样11。

图2为集中式分配方式和离散式分配方式采用子帧间一种时分复用的具体实施例。在此实施例中，假设在一个0.5ms的子帧中，第一个OFDM符号，即符号0，用来发送导频和共享控制信息，其余6个符号，即符号1～6用来发送用户数据。子帧i采用集中式分配的方式，符号1～3中的集中式子图样组成集中式分配图样0～11，符号4～6中的集中式子图样组成集中式分配图样12～23。子帧(i+1)采用离散式分配的方式，符号1～3中的离散式子图样组成离散式分配图样0～11，符号4～6中的离散式子图样组成离散式分配图样12～23。集中式分配图样和离散式分配图样的组成类似于具体实施例1。

图3为集中式分配方式和离散式分配方式采用子帧间另外一种时分复用的具体实施例。在此实施例中，假设在一个0.5ms的子帧中，第一个OFDM符号，即符号0，用来发送导频和共享控制信息，其余6个符号，即符号1～6用来发送用户数据。子帧i采用集中式分配的方式，符号1～6中的集中式子图样组成集中式分配图样0～11。子帧(i+1)采用离散式分配的方式，符号1～6中的离散式子图样组成离散式分配图样0～11。集中式分配图样和离散式分配图样的组成类似于具体实施例1。

利用本发明的方法在数据复用过程中，采用子帧间或子帧内时分复用集中式分配图样和离散式分配图样，既能充分发挥这两种分配图样各自的优势，以适合各种信道环境，同时分配方式简单，控制灵活，大大降低了控制信令的开销，同时两种分配方式由于采用的时分的复用形式，所以能在频域最大程度发挥频率分集和多用户增益。如果基于RS序列来设计离散式分配图样，则还能有效降低小区间的干扰。

利用上述的方法，很容易可以推广得到本发明数据复用的其它变形，例如，子载波集中分配区域和子载波离散分配区域的改变，集中式分配图样数目的改变，离散式分配图样数目的改变，集中式分配图样中含有集中式子图样数目的改变，离散式分配图样中含有离散式子图样数目的改变，集中式子图样含有连续子载波数目的改变，离散式子图样含有离散子载波数目的改变，导频符号所处位置的不同等等特征，可以自由组合成多个数据复用的实施例。熟悉本技术领域的人员应理解，以上仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明作等效变化与修改，都被本发明的专利范围所涵盖。

Claims

1.一种正交频分复用通信系统的数据复用方法，在时域和频域以分配图样为基本分配单位对数据进行复用，其特征在于，包括：

所述集中式分配图样包括多个集中式子图样；所述离散式分配图样包括多个离散式子图样；所述多个集中式子图样中的每一个在时间上为一个正交频分复用符号，在频域上占多个连续的子载波；所述多个离散式子图样中的每一个在时间上为一个正交频分复用符号，在频域上占多个不连续的子载波；

2.根据权利要求1所述的数据复用方法，其特征在于，组成所述离散式分配图样或离散式子图样的子载波的选择基于均匀分布数、伪随机数或基于由RS序列衍生的基本序列。

3.根据权利要求1所述的数据复用方法，其特征在于，进一步包括排除所述子帧或帧中用于插入导频的OFDM符号的步骤。

4.根据权利要求1、2或3中任一权利要求所述的数据复用方法，其特征在于，当在子帧或帧内时分复用所述集中式分配图样和离散式分配图样时，传输所述集中式分配图样的集中式分配区域的位置在传输所述离散式分配图样的离散式分配区域的前面或后面；且，所述确定了的前后位置在后续的子帧复用中保持不变。

5.根据权利要求1所述的数据复用方法，其特征在于，多个集中式分配图样或离散式分配图样被分配给同一用户。

6.根据权利要求1所述的数据复用方法，其特征在于，各个分配图样的划分相互正交。