專利名稱：一種基于dft擴(kuò)頻廣義多載波傳輸系統(tǒng)的跳頻傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)中的傳輸方法，具體而言，涉及一種基于DFT 擴(kuò)頻廣義多載波傳輸系統(tǒng)的跳頻傳輸方法。
背景技術(shù)：
單載波頻分多址(SC-FDMA )通信系統(tǒng)是近年來國際上提出的一種既具備 單載波通信峰均比特性，又具備多載波通信實(shí)現(xiàn)簡單和資源調(diào)度靈活特性的新 型頻分多址通信系統(tǒng)，其主要應(yīng)用于寬帶移動通信的上行鏈路解決方案。目前， SC-FDMA有兩種實(shí)現(xiàn)方式， 一種是基于正交頻分多址接入(OFDMA)技術(shù)的 SC-FDMA, —種是基于濾波器組變換的SC-FDMA。對于基于OFDMA技術(shù)的SC-FDMA又有兩種實(shí)現(xiàn)形式， 一種是，通過頻 域處理的SC-FDMA，也就是基于離散傅立葉變換擴(kuò)頻的正交頻分復(fù)用多址 (DFT-S-OFDMA ),另 一種是通過時域處理的SC-FDMA。對于DFT-S-OFDMA系統(tǒng)，各個用戶編碼調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號先經(jīng)過一個較 小點(diǎn)數(shù)(與分配的子載波數(shù)目相同)的DFT變換，然后將變換后的數(shù)據(jù)映射到 分配的子載波上傳輸。由于DFT-S-OFDMA將每個數(shù)據(jù)符號擴(kuò)頻到所有分配的 子載波上傳輸，使得其傳輸信號具有單載波信號的特性。因此，與OFDMA系 統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可明顯降低傳輸信號的峰均比。然而，由于DFT-S-OFDM也是 基于OFDM傳輸?shù)?，因此也具有對同步誤差導(dǎo)致的多址干擾敏感的缺陷。通過 時域處理的SC-FDMA有兩種實(shí)現(xiàn)方法。 一種是將已調(diào)制符號數(shù)據(jù)塊直接添加 循環(huán)前綴，經(jīng)過成形濾波后，再通過用戶特定的頻譜搬移，實(shí)現(xiàn)頻分多址，其 傳輸信號具有連續(xù)頻譜；另一種是將已調(diào)制符號數(shù)據(jù)塊先重復(fù)級聯(lián)，然后添加 循環(huán)前綴。接著經(jīng)過成形濾波后，再通過用戶特定的頻譜搬移，實(shí)現(xiàn)頻分多址， 其傳輸信號具有離散頻譜。事實(shí)上，釆用該實(shí)現(xiàn)方法的系統(tǒng)也稱為交織頻分復(fù) 用多址(IFDMA)系統(tǒng)。時域處理的SC-FDMA比DFT-S-OFDMA具有更低的峰均比，但是相對于 基于OFDM技術(shù)的DFT-S-OFDMA，其頻譜利用率明顯降低。此外，IFDMA 對于由同步誤差導(dǎo)致的多址干擾同樣非常敏感。基于濾波器組變換的 SC-FDMA,即基于離散傅立葉變換(DFT )的廣義多栽波(GMC )頻分多址方 案，與DFT-S-OFDM類似，采用DFT進(jìn)行頻域擴(kuò)頻，以降低傳輸信號峰均比。 但是與DFT-S-OFDM不同的是，DFT-S-GMC采用逆濾波器組變換(IFBT)實(shí) 現(xiàn)頻分復(fù)用和頻分多址。由于DFT-S-GMC每個子帶的帶寬相對于栽波頻偏和 多普勒頻移較大，同時每個子帶之間具有一定的頻域保護(hù)間隔，此外每個子帶 的頻譜具有陡峭的帶外衰減，這些特征使得該方案對載波頻偏和定時誤差引起 的多用戶間干擾具有較強(qiáng)的魯棒性。采用跳頻技術(shù)是多載波傳輸系統(tǒng)中常用的提高系統(tǒng)頻率分集增益的有效 手段之一。 一般跳頻采用時頻兩維跳頻，即某用戶在當(dāng)前時刻占用某些子栽波， 在下一時刻則占用另外一些子載波。這樣，避免了長期處于某些深衰落子信道 (子載波)，從而獲得頻率分集增益。DFT-S-GMC是一種基于濾波器組多載波(子帶)傳輸方案。該方案的顯 著特點(diǎn)之一是采用基于DFT的擴(kuò)頻技術(shù)對多載波信號進(jìn)行頻域擴(kuò)批，以降低傳 輸信號峰均比。然而，該擴(kuò)頻技術(shù)只有當(dāng)多個子載波(大于2個子載波)之間 為等頻率間隔時才能達(dá)到較好的降4氐峰均比的效果。因此，當(dāng)用戶占用多個子 載波進(jìn)行跳頻傳輸時，每一個時刻都必須保持子載波之間的等頻率間隔特性?，F(xiàn)有的系統(tǒng)中，跳頻圖樣或者為無規(guī)則的隨機(jī)圖樣，如Flash-OFDM系統(tǒng) 中采用偽隨機(jī)碼(PN)規(guī)律變化的跳頻圖案；或者對用戶占用資源有特定的限 制，如3GPP長期演化系統(tǒng)(3GPP-LTE )上行傳輸方案SC-FDMA中，只支持 用戶占用的子載波采用集中式的分布方式。顯然，若采用Flash-OFDM跳頻方案，則難以滿足DFT-S-GMC系統(tǒng)的子 載波等間隔的要求；而3GPP-LTE調(diào)頻方案則不能支持DFT-S-GMC系統(tǒng)基于 分布式子載波傳輸?shù)囊蟆１景l(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于DFT擴(kuò)頻廣義多載波傳輸系 統(tǒng)的跳頻傳輸方法，既可以滿足子載波等間隔的要求，又可同時滿足基于分布 式子栽波傳輸?shù)囊?。為?shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案 一種基于DFT擴(kuò)頻廣義多載 波傳輸系統(tǒng)的跳頻傳輸方法，包括以下步驟在頻域和時域分別將頻帶分為乂.個物理有效子載波和若干等間隔時隙；將(個物理有效子載波平均分成W,個子載波組，每個子載波組中相鄰子載波間的頻率間隔為w, ， ~的取值能夠被W整除；所述系統(tǒng)按用戶傳輸速率的需求在一個子載波組中為該用戶分配相應(yīng)的子 載波數(shù)目；以及將所述各用戶的待傳輸數(shù)據(jù)按不同的時隙和已分配的子載波數(shù)目，在同一 子載波組內(nèi)的各子載波間進(jìn)行跳頻傳輸。在上述方法中，為每一用戶分配的子載波數(shù)目小于或等于每組子載波內(nèi)包 含的子載波數(shù)。在上述方法中，設(shè)定所述乂.個物理有效子載波的物理序號為{0，1,...,乂 -1}，第g組物理子載波的序號為+ 〃, x A:， g = O，l，...,TV, - U = 0,1,…，/ W, -1}。調(diào)頻傳輸時需為所述乂.個物理有效子載波進(jìn)行邏輯排序，在偶數(shù)時隙內(nèi)， 所述子載波的邏輯序號按升序排列，在奇數(shù)時隙時間內(nèi)，所述子載波的邏輯序 號按降序排列?；蛘叻粗谂紨?shù)時隙內(nèi)，所迷子載波的邏輯序號按降序排列， 在奇數(shù)時隙時間內(nèi)，所述子載波的邏輯序號按升序排列。然后按照下述跳頻傳 輸規(guī)則進(jìn)行調(diào)頻傳輸對于所述第g組物理子栽波，在偶數(shù)時隙時間內(nèi)，將用戶占用的第&個 {"0,1,...,乂/ -1}邏輯子載波上的數(shù)據(jù)映射到第{g + A^ "}個物理子載波上傳 輸；在奇數(shù)時隙時間內(nèi)，將用戶占用的第*個& = 0,1,...,^/ -1}邏輯子栽波上 的數(shù)據(jù)映射到第jg + iV, x / TV, -1 -個物理子載波上傳輸。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明可在保持基于DFT擴(kuò)頻的廣義多載波系統(tǒng)原有 傳輸信號峰均比性能的條件下，有效提高系統(tǒng)在占用子帶數(shù)目較少情況下的頻 率分集性能，從而提高鏈路可靠性。


圖1為現(xiàn)有的DFT-S-GMC系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸時頻復(fù)用結(jié)構(gòu)。圖2示例了根據(jù)本發(fā)明DFT-S-GMC系統(tǒng)一個實(shí)施例的子載波分組方案。圖3示例了本發(fā)明DFT-S-GMC系統(tǒng)中數(shù)據(jù)跳頻傳輸方法中，邏輯子載波與物理子載波的對應(yīng)關(guān)系。圖4A至4C分別示意了根據(jù)本發(fā)明的方法，第0組子載波、第l組子載波和第2組子載波對應(yīng)的邏輯子載波與物理子載波的對應(yīng)關(guān)系。圖5A為采用QPSK調(diào)制，TU信道下，對本發(fā)明DFT-S-GMC系統(tǒng)的跳頻傳輸方法的性能仿真圖。圖5B為采用16QAM調(diào)制，TU信道下，對本發(fā)明DFT-S-GMC系統(tǒng)的跳頻傳輸方法的性能仿真圖。
具體實(shí)施方式
圖1為DFT-S-GMC系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸時頻復(fù)用結(jié)構(gòu)。在頻域維，系統(tǒng)將整個 頻帶分為若千個子載波(亦即濾波器組的子帶)，在時間維，系統(tǒng)將傳輸時間分 割為若干個時隙。子載波和時隙分別為系統(tǒng)頻率和時間維的最小資源調(diào)度單元。 DFT-S-GMC系統(tǒng)在數(shù)據(jù)復(fù)用時，對于單個用戶，每次只分配由若干子載波和若 干時隙構(gòu)成的時頻資源塊。在DFT-S-GMC系統(tǒng)中，當(dāng)用戶占用多個子載波(大于2個子載波)傳輸 時，為保證系統(tǒng)傳輸信號有較低的峰均比，每一子載波組中，多個子載波之間 必須保持相同的頻率間隔W,。該頻率間隔可以以子載波數(shù)為單位，并且可以根 據(jù)系統(tǒng)需要靈活改變?nèi)≈?。為簡化無線資源調(diào)度和數(shù)據(jù)復(fù)用的復(fù)雜度，所有用 戶的子載波間頻率間隔設(shè)為相同。當(dāng)采用跳頻傳輸時，用戶在不同的時隙需要占用不同的子載波。同時，在 不同時隙占用的多個子載波都必須保持等間隔的特性。本發(fā)明DFT-S-GMC系統(tǒng)的跳頻傳輸方法，包括以下步驟首先，將所有物理有效子載波(總數(shù)為乂.)分成W,組，每個子載波組中 子載波數(shù)相同，均為A^/iV,個子載波。每一子載波組中，相鄰子載波間的頻率 間隔相同，且為7V,。由于A^,/AV義、須為整數(shù)，所以相鄰子載波間頻率間隔7V,的取值必須保證能被物理有效子載波總數(shù)乂整除。假設(shè)所有物理有效子載波序號 為{0,l,...，Wt,l}, 則第g組物理子載波的序號可表示為 {g + iV, g = 0,1,...,TV, 一l; hO,l,…,W"A^ - l}。圖2示例了 DFT-S-GMC系統(tǒng)物理有效子載波總數(shù)為W。，相鄰子載波頻率 間隔W,等于3時子載波分組的方法。如圖2所示，每個子載波組有/V,/3個子載 波，并且每個子載波組中的相鄰子載波間隔為3。然后，在每個子載波組中，系統(tǒng)按各用戶傳輸速率的需求分配相應(yīng)的子載 波數(shù)目。由于每個用戶占用的多個子載波必須保持等間隔，所以每個用戶占用 的子載波必須為同 一 個子載波組內(nèi)的子載波，即系統(tǒng)不能跨越子載波組對同一 用戶分配子栽波。這樣，各用戶分配的子載波數(shù)目將小于或等于每組子載波內(nèi) 包含的子載波數(shù)。最后，將數(shù)據(jù)按不同的時隙，在各組子載波內(nèi)進(jìn)行跳頻傳輸。具體地，對 于第《組仏=0，1，...,^,—l!物理子載波，在偶數(shù)時隙時間內(nèi)，用戶占用的第A個 tt = 0，l,...,A^/W,-1}邏輯子載波上的數(shù)據(jù)映射到第k + W,xW個物理子載波上傳輸；在奇數(shù)時隙時間內(nèi)，用戶占用的第A個{/t = o,i，...， wt /iv, - ij邏輯子載波上的數(shù)據(jù)映射到第{g + AV x / AV -1 - ^個物理子載波上傳輸。由于跳頻傳輸是在子載波組內(nèi)完成的，這樣，當(dāng)系統(tǒng)采用基于部分頻率復(fù)用的小區(qū)間頻率規(guī)劃時， 各小區(qū)占用的總子載波可以保持不變。從而，降低小區(qū)間頻率規(guī)劃的復(fù)雜度。圖3為本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，其示例了 DFT-S-GMC系統(tǒng)有效子載波 總數(shù)為W、子載波頻率間隔W,等于3、第1組物理子載波內(nèi)數(shù)據(jù)跳頻傳輸時， 邏輯子載波與物理子載波的對應(yīng)關(guān)系。其中，對應(yīng)相同的物理子載波，在偶數(shù) 時隙時間內(nèi)，邏輯子載波序號按升序排列；在奇數(shù)時隙時間內(nèi)，邏輯子載波序 號按降序排列，當(dāng)然也可以反之，偶數(shù)時隙降序排列，奇數(shù)時隙升序排列。圖4A至4C示例了系統(tǒng)總共48個物理子載波，分成3個子載波組(每組 16個子載波)，采用跳頻傳輸時，每個子載波組內(nèi)各子載波的邏輯子載波序號 與物理子載波序號的對應(yīng)關(guān)系。參見圖4A至4C，圖4A顯示了第0組子載波 對應(yīng)的邏輯子載波與物理子載波的對應(yīng)關(guān)系，圖4B顯示了第1組子載波對應(yīng) 的邏輯子載波與物理子載波的對應(yīng)關(guān)系，圖4C顯示了第2組子載波對應(yīng)的邏 輯子載波與物理子載波的對應(yīng)關(guān)系。跳頻傳輸時，偶數(shù)時隙與奇數(shù)時隙的子載波采用圖4A至4C的跳頻圖案；未跳頻傳輸時，偶數(shù)時隙與奇數(shù)時隙的子載波 采用相同的邏輯子載波與物理子載波映射方式。參見圖5A和5B,圖5A為采用QPSK調(diào)制，TU信道下DFT-S-GMC系統(tǒng) 跳頻傳輸性能，圖5B為采用16QAM調(diào)制，TU信道下DFT-S-GMC系統(tǒng)跳頻 傳輸性能。由圖5可見，DFT-S-GMC系統(tǒng)采用跳頻傳輸("w./FH")時的比特 誤碼率(BER)和誤塊率(BLER)性能比未采用跳頻傳榆("w.o/FH")時的性 能有明顯改善，即在相同的平均接收信噪比(此處定義為比特信噪比Eb/No) 下，采用跳頻傳輸可比未采用跳頻傳輸時達(dá)到更低得比特誤碼率(BER)和誤 (編碼)塊率(BLER)。因此可見，跳頻傳輸可顯著增加系統(tǒng)的頻率分集增益。以上僅為本發(fā)明的兩個優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于DFT擴(kuò)頻廣義多載波傳輸系統(tǒng)的跳頻傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟在頻域和時域分別將頻帶分為Nc個物理有效子載波和若干等間隔時隙；將Nc個物理有效子載波平均分成Nf個子載波組，每個子載波組中相鄰子載波間的頻率間隔為Nf，Nf的取值能夠被Nc整除；所述系統(tǒng)按用戶傳輸速率的需求在一個子載波組中為該用戶分配相應(yīng)的子載波數(shù)目；以及將所述各用戶的待傳輸數(shù)據(jù)按不同的時隙和已分配的子載波數(shù)目，在同一子載波組內(nèi)的各子載波間進(jìn)行跳頻傳輸。
2. 如權(quán)利要求1所述的跳頻傳輸方法，其特征在于，為每一用戶分配的子 載波數(shù)目小于或等于每組子載波內(nèi)包含的子載波數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的跳頻傳輸方法，其特征在于，設(shè)定所述乂.個物理 有效子載波的物理序號為{0,1，...， Wt. -1}，第g組物理子載波的序號為+ W, x A:， g = 0,1，…，7V, - 1;A = O，l"", Wc / - lj 。
4. 如權(quán)利要求3所述的跳頻傳輸方法，其特征在于，為所述乂.個物理有 效子載波進(jìn)行邏輯排序，在偶數(shù)時隙內(nèi)，所述子載波的邏輯序號按升序排列， 在奇數(shù)時隙時間內(nèi)，所述子載波的邏輯序號按降序排列。
5. 如權(quán)利要求4所述的跳頻傳輸方法，其特征在于，所述跳頻傳輸遵循以 下規(guī)則對于所述第g組物理子載波，在偶數(shù)時隙時間內(nèi)，將用戶占用的第A個 {"0,1，...，從/^-1}遝輯子載波上的數(shù)據(jù)映射到第^十 "}個物理子載波上傳 輸；在奇數(shù)時隙時間內(nèi)，將用戶占用的第&個> =0,1,... ，1}邏輯子載波上 的數(shù)據(jù)映射到第+ iV, x/ -1 - ^個物理子載波上傳輸。
6. 如權(quán)利要求3所述的跳頻傳輸方法，其特征在于，為所述K.個物理有 效子載波進(jìn)行邏輯排序，在偶數(shù)時隙內(nèi)，所述子載波的邏輯序號按降序排列， 在奇數(shù)時隙時間內(nèi)，所述子載波的邏輯序號按升序排列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于DFT擴(kuò)頻廣義多載波傳輸系統(tǒng)的跳頻傳輸方法，包括在頻域和時域分別將頻帶分為N_c個物理有效子載波和若干等間隔時隙；將N_c個物理有效子載波平均分成N_f個子載波組，每個子載波組中相鄰子載波間的頻率間隔為N_f，N_f的取值能夠被N_c整除；按用戶傳輸速率的需求在一個子載波組中為該用戶分配相應(yīng)的子載波數(shù)目；以及將所述各用戶的待傳輸數(shù)據(jù)按不同的時隙和已分配的子載波數(shù)目，在同一子載波組內(nèi)的各子載波間進(jìn)行跳頻傳輸。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明可在保持基于DFT擴(kuò)頻的廣義多載波系統(tǒng)原有傳輸信號峰均比性能的條件下，有效提高系統(tǒng)在占用子帶數(shù)目較少情況下的頻率分集性能，從而提高鏈路可靠性。
文檔編號H04L5/00GK101272371SQ20081003385
公開日2008年9月24日 申請日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者劉廣宇, 周秦英, 張小東, 李明齊, 赟 芮 申請人:上海瀚訊無線技術(shù)有限公司