CN1510856A - 在正交频分复用中产生边缘旁瓣消除信号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供一种用于产生边缘旁瓣消除信号的装置，和在正交频分多址(OFDMA)系统中应用该装置的上行链路通信装置。该上行链路通信装置包括发送端。该发送端包括信号映射单元，串－并转换单元，边缘旁瓣消除信号产生单元，反向快速傅立叶变换(IFFT)单元，保护间隔插入与并－串转换单元。边缘旁瓣消除信号产生单元产生对应于发送端的传送信号向量和最佳上权向量的内积的上边缘旁瓣消除信号，并产生对应于发送端的传送信号向量和最佳下权向量的内积的下边缘旁瓣消除信号，并分别将上和下边缘旁瓣消除信号分配到保护间隔中的副载波上。

Description

在正交频分复用中产生边缘旁瓣消除信号的方法和装置

技术领域

本发明涉及正交频分多址(OFDMA)，尤其是，涉及产生边缘旁瓣消除信号的方法和装置，其用于减轻用户间的干扰而不在上行链路上引起额外的带宽损失，以及上行链路通信方法以及使用该方法的装置。

背景技术

正交频分复用(OFDM)是一种有效的频率调制方法，该方法对于频率选择衰落信道具有鲁棒性。最近，OFDM已经被明确地视为和鉴定为下一代移动通信的候选技术。OFDM是将高速串行信号分离成多个低速并行信号并将它们分别调制到正交副载波上用于发送或接收的一种方法。因此，正交副载波具有经历平坦衰落的窄带宽以便对于频率选择衰落信道具有广泛的优良特性。另外，副载波之间的正交性能通过使用简单的方法，比如通过发送端插入保护间隔，因此，接收端不需要在直接序列码分多址(DS-CDMA)方法中复杂的均衡器或瑞克接收器。由于这些好的特性，OFDM作为标准调制方法用于数字广播、无线局域网(LAN)比如IEEE802.11a或HIPERLAN、固定宽带无线接入，等。另外，在通用移动电信系统(UMTS)中，OFDM已经被作为用于调制/解调和多路接入的候选技术。

为了实现下一代移动通信能够满足迅速增长的客户需求，如超高多媒体服务，已经研究并发展了各种以OFDM为基础的多路存取方法。在这些多路存取方法中的OFDMA方法中，每个用户的数据由基于OFDM的正交副载波的子集组成。换句话说，在所有的正交副载波当中，M个相邻副载波被归类并定义为单个子带，并且将多个子带分配给不同的用户。在使用OFDMA方法的通信系统中，由用户端，即移动台发送到基站的信号单独的经历独立频率偏移。因此，即使接收端，即基站精确地估计并补偿每个用户的频率偏移，用户之间的干扰仍然存在。

在上行链路中，保护间隔被用来防止每个用户的频率偏移干扰相邻用户的子带。该保护间隔，其中在相邻子带之间的M_G副载波不被调制，用来减小来自相邻副载波的干扰。然而，当多个保护间隔被分配时，尽管与每个用户的频率偏移有关的信噪比(SIR)有所改善，但是，带宽损失增加了。另外，当使用高带宽效率调制方法，如M比特正交幅度调制(QAM)来充分利用正交多路副载波系统的优点时，也需要高的SIR。因此，利用保护间隔来减弱干扰的方法具有局限性。在传统的OFDMA方法中，比如，由Concept group beta【“OFDMA Evaluation Report---The Multip1e Access Proposal for the UMTSTerrestrial Radio Air Interface(UTRA)，”Tdoc/SMG 896/97，ETSI SMGMeeting No.24，马德里，西班牙，12月.1997】提出的方法，由J.van deBeek和P.O.Borjes son等【“A time and Frequency Synchronization Schemefor Multiuser OFDM”提出的方法，和由H.Alikhani，R.Bohnke，及M.Suzuki【BDMA(Band Division Multiple Access---A New Air-Interface for 3rdGeneration Mobile System in Europe”，Proc.ACTS Summit，奥尔堡，丹麦，十月.1997，pp.482-488)提出的方法，差分正交相移键控(DQPSK)调制方法和8-DPSK调制方法被使用，由于子带由22到25的副载波组成和保护间隔由2到3的副载波组成，因此，产生最低7.4％到最高的12％的带宽损失。当使用高带宽效率的调制方法时，额外的宽带损失可能引起传输容量的降低。

发明内容

本发明提供上行链路通信方法及装置，用于在正交频分多址(OFDMA)系统中通过各自的副载波发送上下边缘旁瓣消除信号，该副载波最接近在副载波中发送的子带，该副载波包含在保护间隔中，从而最小化用户之间的干扰。

本发明还提供一种方法和装置，用于产生上下边缘旁瓣消除信号，该信号分别对应发送终端上每个用户的传送信号向量与最佳上权向量的内积和发送终端上每个用户的传送信号向量与最佳下权向量的内积。

根据本发明的一方面，提供一种在正交频分多址系统中的上行链路通信方法，包括：在发送端产生用于上行链路的上和下边缘旁瓣消除信号；将上和下边缘旁瓣消除信号分别插入到与分配给用户的子带相邻的保护间隔中，并对用户传送信号和上下边缘旁瓣消除信号执行反向快速傅立叶变换。

根据本发明的另一方面，提供一种在正交频分多址系统中产生边缘旁瓣消除信号的方法，包括：

输入用户传送信号向量X_j；

通过执行下面的公式产生上和下权向量w_u和w_l：

$w_u=\frac{(A_0+A_{M+1})A^b-{2A}_{0,M+1}{A}^f}{{(A_0+A_{M+1})}^2-{4A}_{0,M+1}^2}$

和

$w_l=\frac{(A_0+A_{M+1})A^f-{2A}_{0,M+1}{A}^b}{{(A_0+A_{M+1})}^2-{{4A}^2}_{0,M+1}}$

在此

$A_{p,q}={(-1)}^{p-q}{\∫}_{M_G+1-\max \left(\mathrm{\Δ\ϵ}\right)}^{\∞}{P}_{\mathrm{\Δ\ϵ}}^{\′}\sin c(\mathrm{\α}+p)\sin c(\mathrm{\α}+q)\mathrm{d\α}$

$A_p={\∫}_{M_G+1-\max \left(\mathrm{\Δ\ϵ}\right)}^{\∞}{P}_{\mathrm{\Δ\ϵ}}^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)\sin c^2(\mathrm{\α}+p)\mathrm{d\α}$

$P_{\mathrm{\Δ\ϵ}}^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)=\underset{m=M_G+1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{\Δ\ϵ}}(m+\mathrm{\Δ\ϵ})$

$A^f=\left[\begin{array}{c}{A}_{\mathrm{0,1}}+A_{1,M+1}\\ A_{\mathrm{0,2}}+A_{2,M+1}\\ \underset{.}{\overset{.}{.}}\\ A_{0,M}+A_{M,M+1}\end{array}\right]$

$A^b=\left[\begin{array}{c}{A}_{0,M}+A_{M,M+1}\\ A_{0,M-1}+A_{M-1,M+1}\\ \underset{.}{\overset{.}{.}}\\ A_{\mathrm{0,1}}+A_{1,M+1}\end{array}\right]$

和

$X_j=\left[\begin{array}{c}{X}_j\left(K_j\right)\\ X_j(K_j+1)\\ \underset{.}{\overset{.}{.}}\\ X_j(K_j+M-1)\end{array}\right]$

和

K_j表示确定第j个用户子带的位置的参数，M表示分配给每个用户的副载波数，P_Δε表示两个子带频移之间的差Δε的概率密度函数，M_G+1表示包括在不同子带中的两个副载波之间的最小距离；并且对用户传送信号向量与上权向量执行内积以产生上边缘旁瓣消除信号，以及对用户传送信号向量与下权向量执行内积以产生下边缘旁瓣消除信号。

根据本发明的另一方面，提供一种在正交频分多址系统中的上行链路通信装置，该上行链路通信装置包括发送端，其包括：信号映射单元，用于将以串行输入的数据流映射为正交相移键控(QPSK)信号或正交幅度调制(QAM)信号；串-并转换单元，用于将映射为QPSK或QAM信号的串行数据流转换成并行数据；边缘旁瓣消除信号产生单元，用于产生对应于发送端的传送信号向量与最佳上权向量的内积的上边缘旁瓣消除信号，和对应于发送端的传送信号向量与最佳下权向量的内积的下边缘旁瓣消除信号，并且分别将上和下边缘旁瓣消除信号分配给保护间隔中的副载波；反向快速傅立叶变换(IFFT)单元，对发送端的传送信号执行IFFT，该发送信号分配到预定子带中的副载波上，并且该单元对分配到保护间隔中的副载波上的上和下边缘旁瓣消除信号执行IFFT；保护间隔插入和并-串转换单元，用于将保护间隔插入到由IFFT单元提供的经反向快速傅立叶变换后的数据中，将由插入而得的数据转换为串行数据，并输出正交频分多路调制后的数据。

根据本发明的其他方面，提供一种在正交频分多址系统中用于产生边缘旁瓣消除信号的装置，该装置包括：存储单元，用来存储上权向量和下权向量中的一个，并根据边缘旁瓣选择信号以预定顺序读取上或下权向量；矩阵运算单元，用于对用户传送信号向量和由存储单元提供的上或下权向量执行内积，由此产生上或下边缘旁瓣消除信号。

附图说明

通过结合附图详细描述优选实施例，本发明上述和其它特征及优点优点将变得更清楚：

图1是应用本发明的正交频分多址(OFDMA)系统中的发送终端的框图；

图2是应用本发明的正交频分多址(OFDMA)系统中的接收终端的框图；

图3是根据本发明的一个实施例，利用OFDMA方法的上行链路通信装置的发送终端的框图；

图4是图3所示的边缘旁瓣消除信号产生单元实施例的框图；

图5是频率分配结构图，其中边缘旁瓣消除信号包含在保护间隔内；

图6显示了在白噪声信道中应用和不应用本发明的情况下，副载波的平均信号干扰比(SIR)曲线图；

图7表示在白噪声信道中，应用和不应用本发明的情况下，平均误码率相对于信噪比(SNR)的曲线图；

图8显示在瑞利衰落信道中，应用和不应用本发明的情况下，副载波的平均SIR曲线图；

图9显示在瑞利衰落信道中，应用和不应用本发明的情况下，平均误码率比SNR的曲线图；

具体实施方式

在下文中，本发明的优选实施例将参考附图详细描述。在该附图中，相同附图标记表示同样的部件。

本发明依据两个前提。一个是关于系数的统计特性，比如由于用户终端的移动性造成的振荡器的误差和多普勒频移，其导致每个用户可以预测在利用正交频分多址(OFDMA)方法的上行链路期间的频率偏移。另一个是个别用户的频率偏移，它是独立于统计特性的。

参考附图1和2将描述利用本发明的OFDMA系统的发送端和接收端。在图1和2中，IFFT和FFT分别表示反向快速傅立叶变换和快速傅立叶变换。CP和CP(X)分别表示保护间隔的插入和保护间隔的移出。P/S和S/P分别表示并-串转换和串-并转换。

在OFDMA方法中，在N个副载波中的M个相邻隔载波(子信道)被分组并分配给单个用户。当允许N_j个用户同时与基站通信的用户环境被考虑时，由上行线链路的发送终端产生的第j个用户的传送信号x_j(n)可以表示为公式(1)：

$x_j\left(n\right)=\frac{1}{N}\underset{k\∈B_j}{\mathrm{\Σ}}{X}_j\left(k\right)e^{j2\mathrm{\πkn}/N},-G\≤n\≤N-1---\left(1\right)$

在此，N表示经历IFFT即IFFT长度的副载波数目，G表示保护间隔的长度。在公式(1)中，x_j(n)表示第j个用户的传送信号，在IFFT之后将保护间隔插入到该信号中，x_j(k)表示第j个用户的频域信号。另外，在OFDMA方法中个别用户的副载波不比互相重叠，因此，在公式(1)中第j个用户的副载波的集合B_j必须满足公式(2)。

B_j＝{k|K_j≤k≤K_j+M-1}                        (2)

在此，K_j表示在第j个用户的副载波集合中确定第一个副载波位置的参数，换句话说，就是第j个用户的子带位置，M表示分配给每个用户的副载波数。

如公式(1)所示的被调制的每个用户的传送信号x_j(n)包括在发送期间的独立信道和频率偏移，并且在上行链路的接收端，即基站，接收总共N_j个传送信号。因此，基站的输入信号r_n由公式(3)表示。

$r\left(n\right)=\frac{1}{N}\underset{j=1}{\overset{N_j}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{{j2\mathrm{\π\ϵ}}_{j}n/N}\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{h}_j(m-n)x_j\left(n\right)+w\left(n\right)---\left(3\right)$

这里，ε_j表示第j个用户的频率偏移，h_j(n)表示在第j个用户与基站之间的信道响应函数，w(n)表示加性高斯白噪音。

假设用户通过基站对第j个用户的频率偏移进行完全估计和单独补偿用于用户，第j个用户的重建信号Y_j(l)可以由公式(4)表示。

$Y_{j^{\′}}\left(l\right)=\underset{k\∈B_{j^{\′}}}{\mathrm{\Σ}}{H}_{j^{\′}}\left(k\right)X_{j^{\′}}\left(k\right)\mathrm{\δ}(k-1)+\underset{j=1,j\≠j^{\′}}{\overset{N_j}{\mathrm{\Σ}}}{H}_j\left(l\right)=\underset{k\∈B_{j^{\′}}}{\mathrm{\Σ}}{I}_j\left(k\right)+W\left(l\right)---\left(4\right)$

在公式(4)中，第一部分对应期望的第j′个用户的传送信号和相应的信道响应函数的乘积，并且第二部分对应为多址干扰的总和。其中，归于第j′个用户的多址干扰I_j(l)可由公式(5)表示。

$I_j\left(l\right)=\underset{k\∈B_j}{\mathrm{\Σ}}{X}_j\left(k\right)\·e^{\mathrm{j\π}(k-l+{\mathrm{\Δ\ϵ}}_j)}\sin c(k-l+{\mathrm{\Δ\ϵ}}_j)---\left(5\right)$

在此，Δε_j被定义为ε_j-ε_j′并且表示第j′用户的频移与第j用户的频移之间的差(其中j≠j′)。因此，当分别具有用户频率偏移ε的信号被应用到基站时，发生了由公式(5)表示的干扰。

图3是根据本发明实施例的上行链路通信装置的发送终端的框图。上行链路通信装置的发送终端包括信号映射单元31，S/P转换单元32，子带选择单元33，边缘旁瓣消除信号产生单元34，零插入单元35，IFFT单元36，和保护间隔插入与P/S转换单元37。

参考图3，信号映射单元31将串行输入的数据流映射到正交相移键控(QPSK)信号或正交调幅(QAM)信号并提供映射结果给连接到信号映射单元31的输出节点上的S/P转换单元32。S/P转换单元32将映射到QPSK或QAM信号的串行数据流转换成并行数据。子带选择单元33选择由M个副载波所组成的任意子带来分配来自S/P转换单元32输出信号。边缘旁瓣消除信号产生单元34产生上下边缘旁瓣消除信号。上下边缘消除信号被分别分配给最接近传送的子带的、并包含在保护间隔内的多个副载波中的副载波，并且该信号分别对应传送终端的传送信号向量与最佳上权向量的内积和传送终端的传送信号向量与最佳下权向量的内积。零插入单元35将0插入到除子带选择单元33选择的子带以外的频带中。IFFT单元35对信号执行IFFT，该信号包括选择的子带和其上分别分配上下边缘旁瓣消除信号的副载波，并将执行IFFT所产生的IFFT数据提供给保护间隔插入和P/S转换单元37。保护间隔插入与P/S转换单元37将保护间隔插入到IFFT数据中，并随后将它转换为串行数据，从而输出OFDM数据。

图4是图3中所示的边缘旁瓣消除信号产生单元34的实施例框图。在该实施例中，边缘旁瓣消除信号产生单元34包括存储单元41和矩阵运算单元43。

参见图4，通过查询表来实现存储单元41，当单一子带包括M副载波时该查询表的大小为M×1，并且该查询表存储上边缘旁瓣权向量w_u或下边缘旁瓣权向量w_l，其是对应于上下边缘旁瓣消除信号的变量。由于上边缘旁瓣权向量w_u的构成向量相对于下边缘旁瓣权向量w_l的构成向量具有逆序(reverseorder)，在查询表中只配置两个权向量中的一个，并且根据边缘旁瓣选择信号以特定的顺序读取查询表的组成部分，并提供给矩阵运算单元43。由于将这两个权向量配置为作为用户频移的统计特征和包含在子带中的副载波个数的函数，可提前构造参考表的格式，并因此，发送端的复杂性几乎不增加。

矩阵运算单元43对来自S/P转换单元32所输出的用户传送信号向量X_j和来自存储单元41所输出的上边缘旁瓣权向量w_u或下边缘旁瓣分量w_l进行内积，并产生上或下边缘旁瓣消除信号g^u或g^l。换句话说，矩阵运算单元43执行与包含在子带中的副载波个数一样多的乘法与加法，以产生上或下边缘旁瓣消除信号g^u或g^l。

在下文中，参考图3和4将详细描述本发明的实施例。

在本发明中，为了减少如公式(5)表示的干扰，产生用于最小化用户间干扰的边缘旁瓣消除信号并分别通过两个副载波传送，这两个副载波分别最接近各自的相邻于保护间隔的两个子带，该保护间隔处于包含在保护间隔内的副载波。该保护间隔位于两个邻近的子带之间并包括预定数量的副载波，在该副载波上不调制信息。

第(K_j-1)个副载波X_j(K_j-1)和第(K_j+M)个副载波X_j(K_j+M)位于包括M个副载波的第j个用户子带的前面和后面，根据它们被插入的位置，通过公式(6)定义下和上边缘旁瓣消除信号g^l和g^u。

g^l＝X_j(K_j-1)

g^u＝X_j(K_j+M)                      (6)

包含下和上边缘旁瓣消除信号g^l和g^u的两个副载波分别消除传送符号的两个边缘旁瓣以防止干扰。

下面的描述涉及产生下和上边缘旁瓣消除信号g^l和g^u的方法。

当下和上边缘旁瓣消除信号g^l和g^u分别通过两个副载波传送时，在保护间隔中，第j个用户的干扰信号I_j ^ESC(l)由公式(7)表示。

$I_j^{\mathrm{ESC}}\left(l\right)=l_j\left(l\right)+g^u{e}^{\mathrm{j\π}(K_j+M-l+{\mathrm{\Δ\ϵ}}_j)}\sin c(K_j+M-l+{\mathrm{\Δ\ϵ}}_j)$

$+g^l{e}^{\mathrm{j\π}(K_j-1-l+{\mathrm{\Δ\ϵ}}_j)}\sin c(K_j-1-l+{\mathrm{\Δ\ϵ}}_j)---\left(7\right)$

干扰信号的期望值定量地表示为价值函数J，如公式(8)所示。

$J=E\left\{\underset{j^{\′}=1,j^{\′}\≠j}{\overset{N_J}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l\∈B_{j^{\′}}}{\mathrm{\Σ}}\right|I_j^{\mathrm{EBC}}\left(l\right){|}^2\}$

$={\∫}_{-\∞}^{\∞}\underset{j^{\′}=1,j^{\′}\≠j}{\overset{N_J}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l\∈B_{J^{\′}}}{\mathrm{\Σ}}|I_j^{\mathrm{ESC}}\left(l\right){|}^2{P}_{{\mathrm{\Δ\ϵ}}_j}\left({\mathrm{\Δ\ϵ}}_j\right)d{\mathrm{\Δ\ϵ}}_j---\left(8\right)$

在此，P_Δεj表示频移之间的差值Δε_j的概率密度函数。发生频率偏移是由于振荡器和多普勒效应之间的不一致性引起的。振荡器和多普勒效应的不一致性可以模拟为独立随机变量。该随机变量具有与振荡器频谱和多普勒频谱的功率谱密度函数成比例的概率密度函数。更多的细节已经公开在P.H.Moose【“A technique for orthogonal frequency-division multiplexingfrequency offset correction，” IEEE Trans.Commun.，vol.42，pp.2908-2914，10月.1994】的文章中。

通过对该价值函数运用偏微分法，并设置该偏微分结果为0，可以使该价值函数J最小化，如公式(9)所示。

$\frac{\∂J}{\∂g^u}=\frac{\∂J}{\∂g^l}=0---\left(9\right)$

使用公式(9)中所示的联立方程，可以使下和上边缘旁瓣消除信号g^l和g^u最优化，如公式(10)和(11)所示。

$g^u=X_j^T\frac{(A_0+A_{M+1})A^b-{2A}_{0,M+1}{A}^f}{{(A_0+A_{M+1})}^2-{4A}_{0,M+1}^2}=w_u{X}_j---\left(10\right)$

$g^l=X_j^T\frac{(A_0+A_{M+1})A^f-{2A}_{0,M+1}{A}^b}{{(A_0+A_{M+1})}^2-{4A}_{0,M+1}^2}=w_l{X}_j---\left(11\right)$

换句话说，通过对传送终端的每个用户传送信号向量和最佳的下和上边缘旁瓣消除信号g^l和g^u分别进行内积可获得下和上边缘旁瓣消除信号g^l和g^u。

在公式(10)和(11)中使用的变量分别由公式(12)至(14)定义。

$A_{p,q}={(-1)}^{p-q}{\∫}_{M_G+1-\max \left(\mathrm{\Δ\ϵ}\right)}^{\∞}{P}_{\mathrm{\Δ\ϵ}}^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)\sin c(\mathrm{\α}+p)\sin c(\mathrm{\α}+q)\mathrm{d\α}---\left(12\right)$

$A_p={\∫}_{M_G+1-\max \left(\mathrm{\Δ\ϵ}\right)}^{\∞}{P}_{\mathrm{\Δ\ϵ}}^{\′}\left(\mathrm{\α}\right){\sin c}^2(\mathrm{\α}+p)\mathrm{d\α}---\left(13\right)$

$P_{\mathrm{\Δ\ϵ}}^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)=\underset{m=M_G+1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{\Δ\ϵ}}(m+\mathrm{\Δ\ϵ})---\left(14\right)$

在公式(12)至(14)中，M_G+1表示包含在不同子带中两个副载波之间的最小距离。

在公式(10)、(11)中使用的向量A^f，A^b，和X_j分别由公式(15)、至(17)定义。

$A^f=\left[\begin{array}{c}{A}_{\mathrm{0,1}}+A_{1,M+1}\\ A_{\mathrm{0,2}}+A_{2,M+1}\\ \underset{.}{\overset{.}{.}}\\ A_{0,M}+A_{M,M+1}\end{array}\right]---\left(15\right)$

$A^b=\left[\begin{array}{c}{A}_{0,M}+A_{M,M+1}\\ A_{0,M-1}+A_{M-1,M+1}\\ \underset{.}{\overset{.}{.}}\\ A_{\mathrm{0,1}}+A_{1,M+1}\end{array}\right]---\left(16\right)$

$X_j=\left[\begin{array}{c}{X}_j\left(K_j\right)\\ X_j(K_j+1)\\ \underset{.}{\overset{.}{.}}\\ X_j(K_j+M-1)\end{array}\right]---\left(17\right)$

由于使用变量A_p，q和A_p所产生的下和上边缘旁瓣消除信号g^l和g^u不包括信号信息X_j(k)，可以提前利用在系统中使用的振荡器的特征函数或多普勒频谱特性来计算它们。因此，发送端不执行这些计算来获得这些变量，它仅提前存储最佳下和上权向量w_l和w_u并将它与传送信号向量X_j相乘以获得下和上边缘旁瓣消除信号g^l和g^u。另外，由于最佳下和上权向量w_l和w_u是互相逆序的，它们可以仅存储在容量为M×1的实数查找表中。

图5是频率分配结构图，其中边缘旁瓣消除信号包含在保护间隔内。保护间隔M_G设置在子带之间，其中一个被分配第(j-1)用户，包括M个副载波的集合M_j-1，另一个被分配给第j用户，包括M个副载波的集合M_j-1。在此，第(j-1)用户子带的上边缘旁瓣消除信号g_j-1 ^u和第j用户子带的下边缘旁瓣消除信号g_j ^l被分别插入最接近两个子带的副载波中，此副载波处于包括在位于保护间隔M_G中的副载波之中，即分别位于保护间隔M_G的两端。

本发明的上述优选实施例可以通过程序来实现，可以由通用数字计算机通过计算机可读记录介质来执行。计算机可读记录介质可以是存储媒体，比如磁存储介质(例如，Rom，软盘，或硬盘)，光学可读介质(例如，CD-ROM和DVD)，或载波(例如，通过互联网发送)。

下面，本发明性能的评估结果将参考图6至9来描述。

在评估中，单个OFDM信号总共包括1024个副载波。在这1024个副载波当中，256个副载波被用于脉冲整形。分配给用户的每个子带包括22个副载波。设置在两个邻近子带之间以减轻两个相邻子带之间的干扰的保护间隔包括两个副载波。因此，在单个OFDM信号中可以分配给用户32个子带。在这32个子带中，为每个用户专门选择任意的子带。

图6是表示在白噪声信道中，在将本发明用于和不用于8和32个用户的情况下，22个副载波k的平均信号干扰比(SIR)曲线图。假设功率被完全控制，以便从发送端，即单个用户终端输出的传送信号被接收端，即基站以相同的强度接收。虚线表示在传统技术下，只用保护间隔来减轻干扰的情况。实线表示根据本发明提出在所有发送端将边缘旁瓣消除信号插入传送信号的情况。当应用本发明时，对于几乎所有的副载波，平均SIR提高了大约10dB。

图7是表示在白噪声信道中应用16QAM方法时，在不执行信道编码的情况下，平均误码率对信噪比(SNR)的曲线图。通常情况下，随着用户数量的增加，增加了大量干扰，因此，即使在非常高的SNR情况下，平均误码率不会降低。本发明降低平均误码率，以便当存在8个用户时，它表现出好的性能，就像单个用户发送信号没有干扰一样。

图8表示在瑞利衰落信道中，将本发明用于和不用于8和32个用户的情况下，包含在单一子带中的22个副载波的平均SIR曲线图。假设功率被完全控制，以便从各个用户端输出的传送信号以显示瑞利分布的强度到达接收端。当应用本发明时，类似于图6的情况，对于几乎所有的副载波，平均SIR提高了大约10dB。。

图9是表示当将16QAM方法用于瑞利衰落信道时，在不执行信道编码的情况下，平均误码率对SNR的曲线图。类似于图8中的情况，假设从各个用户端输出的传送信号以显示瑞利分布的强度到达接收端。与图7的情况相似，当存在8个用户，本发明表现出好的性能，就像单个用户发送信号没有干扰一样。

如上所述，根据本发明，每个发送端产生上和下边缘旁瓣消除信号，分别将它们插入到保护间隔中，并且当在应用OFDMA的上行链路通信系统中发送该传送信号时，对传送信号和上下边缘旁瓣消除信号执行IFFT，以便最小化用户间的干扰，而不引起额外的带宽损失。另外，本发明可以和使用窗口的传统干扰抑制算法一起使用。

由于上和下边缘旁瓣消除信号分别对应于用户发送端的传送信号向量与最佳上权向量的内积和发送端的传送信号向量与最佳下权向量的内积，因此可以只利用存储器、乘法器和加法器来产生它们，该存储器中存储与分配给每个用户的子带同样大的实数查询表，该乘法器和加法器与子带一样大。因此，本发明可以减轻用户间的干扰而不增加系统的复杂性。

尽管已经显示并描述了本发明的少数实施例，显然对于本领域技术人员来说在不脱离本发明原理和精神的情况下，可以允许对元素的修改，其范围由附加的权利要求及其等价物所定义。

Claims (10)

1.一种在正交频分多址系统中的上行链路通信方法，包括：

在发送端产生用于上行链路的上和下边缘旁瓣消除信号；

将上和下边缘旁瓣消除信号分别插入到与分配给用户的子带相邻的保护间隔中，并对用户传送信号和上下边缘旁瓣消除信号执行反向快速傅立叶变换。

2.根据权利要求1所述的上行链路通信方法，其中上和下边缘旁瓣消除信号分别通过副载波发送，该副载波最接近于包含在相应的保护间隔中的副载波中的子带。

3.根据权利要求1中所述的上行链路通信方法，其中通过对用户发送端的传送信号向量与最佳上权向量执行内积以及通过对用户发送端的传送信号向量与最佳下权向量执行内积来分别获得上和下边缘旁瓣消除信号。

4.一种在正交频分多址系统中产生边缘旁瓣消除信号的方法，包括：

输入用户传送信号向量X_j；

通过执行下面的公式产生上和下权向量w_u和w_l：

$w_u=\frac{(A_0+A_{M+1})A^b-{2A}_{0,M+1}{A}^f}{{(A_0+A_{M+1})}^2-{4A}_{0,M+1}^2}$

和

$w_l=\frac{(A_0+A_{M+1})A^f-{2A}_{0,M+1}{A}^b}{{(A_0+A_{M+1})}^2-{{4A}^2}_{0,M+1}}$

在此

$A_{p,q}={(-1)}^{p-q}{\∫}_{M_G+1-\max \left(\mathrm{\Δ\ϵ}\right)}^{\∞}{P}_{\mathrm{\Δ\ϵ}}^{\′}\sin c(\mathrm{\α}+p)\sin c(\mathrm{\α}+q)\mathrm{d\α}$

$A_p={\∫}_{M_G+1-\max \left(\mathrm{\Δ\ϵ}\right)}^{\∞}{P}_{\mathrm{\Δ\ϵ}}^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)\sin c^2(\mathrm{\α}+p)\mathrm{d\α}$

$P_{\mathrm{\Δ\ϵ}}^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)=\underset{m=M_G+1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{\Δ\ϵ}}(m+\mathrm{\Δ\ϵ})$

$A^f=\left[\begin{array}{c}{A}_{\mathrm{0,1}}+A_{1,M+1}\\ A_{\mathrm{0,2}}+A_{2,M+1}\\ \underset{.}{\overset{.}{.}}\\ A_{0,M}+A_{M,M+1}\end{array}\right]$

$A^b=\left[\begin{array}{c}{A}_{0,M}+A_{M,M+1}\\ A_{0,M-1}+A_{M-1,M+1}\\ \underset{.}{\overset{.}{.}}\\ A_{\mathrm{0,1}}+A_{1,M+1}\end{array}\right]$

和

$X_j=\left[\begin{array}{c}{X}_j\left(K_j\right)\\ X_j(K_j+1)\\ \underset{.}{\overset{.}{.}}\\ X_j(K_j+M-1)\end{array}\right]$

和

K_j表示确定第j个用户子带的位置的参数，M表示分配给每个用户的副载波数，P_Δε表示两个子带频移之间的差Δε的概率密度函数，M_G+1表示包括在不同子带中的两个副载波之间的最小距离；并且

对用户传送信号向量与上权向量执行内积以产生上边缘旁瓣消除信号，以及对用户传送信号向量与下权向量执行内积以产生下边缘旁瓣消除信号。

5.一种计算机可读记录媒体，用于存储在计算机中用于执行权利要求1的方法的程序。

6.一种在正交频分多址系统中的上行链路通信装置，该上行链路通信装置包括发送端，其包括：

信号映射单元，用于将以串行输入的数据流映射为正交相移键控(QPSK)信号或正交幅度调制(QAM)信号；

串-并转换单元，用于将映射为QPSK或QAM信号的串行数据流转换成并行数据；

边缘旁瓣消除信号产生单元，用于产生对应于发送端的传送信号向量与最佳上权向量的内积的上边缘旁瓣消除信号，和对应于发送端的传送信号向量与最佳下权向量的内积的下边缘旁瓣消除信号，并且分别将上和下边缘旁瓣消除信号分配给保护间隔中的副载波；

反向快速傅立叶变换(IFFT)单元，对发送端的传送信号执行IFFT，该发送信号分配到预定子带中的副载波上，并且该单元对分配到保护间隔中的副载波上的上和下边缘旁瓣消除信号执行IFFT；

保护间隔插入和并-串转换单元，用于将保护间隔插入到由IFFT单元提供的经反向快速傅立叶变换后的数据中，将由插入而得的数据转换为串行数据，并输出正交频分多路调制后的数据。

7.根据权利要求6的上行链路通信装置，其中上和下边缘旁瓣消除信号分别通过副载波发送，该副载波最接近于包含在相应保护间隔中的副载波中的预定子带。

8.一种在正交频分多址系统中用于产生边缘旁瓣消除信号的装置，该装置包括：

存储单元，用来存储上权向量和下权向量中的一个，并根据边缘旁瓣选择信号以预定顺序读取上或下权向量；

矩阵运算单元，用于对用户传送信号向量和由存储单元提供的上或下权向量执行内积，由此产生上或下边缘旁瓣消除信号。

9.根据权利要求8的装置，其中当单个子带包括M个副载波时，存储单元通过具有M×1大小的查询表来实现。

10.根据权利要求8的装置，其中上或下边缘旁瓣消除信号是发送端频率偏移的统计特征和包含在子带中的副载波数的函数。

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