專利名稱:一種通信系統(tǒng)時(shí)頻資源的分配方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)分配時(shí)頻資源的技術(shù),特別涉及一種使用正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)的通信系統(tǒng)的時(shí)頻資源的分配方法。
背景技術(shù):
利用地理區(qū)域進(jìn)行區(qū)分的無線通信系統(tǒng),例如蜂窩無線通信系統(tǒng),通過劃分地理上不同的通信區(qū)域而實(shí)現(xiàn)頻率重用,以提高無線通信系統(tǒng)的容量。每一個(gè)通信區(qū)域可以被稱為一個(gè)小區(qū)(cell)。采用簡單的復(fù)用因子為一的頻率資源分配時(shí),不同小區(qū)采用相同的頻率,因而工作于同一頻率的不同小區(qū)的信號(hào)之間會(huì)相互干擾。
OFDM技術(shù)將無線通信系統(tǒng)的時(shí)頻資源在頻域內(nèi)分為若干正交的窄帶子信道,高速數(shù)據(jù)流通過串并變換在各個(gè)子信道上并行傳輸。由于子信道的窄帶特性可以克服多徑影響,保持子信道之間的正交性,從而保證了小區(qū)內(nèi)部用戶之間的干擾很小。在PCT/04/000128,名稱為“Multiplexing scheme ina communication system”的專利申請(qǐng)中給出一種OFDM通信系統(tǒng)時(shí)頻資源的分配方法,在保證小區(qū)內(nèi)干擾很小的情況下,能夠做到小區(qū)間干擾的平均化。該方法的一個(gè)特征是不需要頻率規(guī)劃,特別適用于頻率重用因子為一的情況。具體的,包含如下幾步生成一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)頻圖案;由該基準(zhǔn)時(shí)頻圖案生成一組正交時(shí)頻圖案;每個(gè)TTI,對(duì)該組正交時(shí)頻圖案進(jìn)行隨機(jī)變化的循環(huán)移位;把得到的時(shí)頻圖案分配給一個(gè)或多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道。
在PCT/04/000128中,對(duì)正交時(shí)頻圖案進(jìn)行隨機(jī)變化的循環(huán)移位可以是時(shí)間的,或者是頻率的。把得到的時(shí)頻圖案分配給一個(gè)或多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道時(shí),可以采用隨機(jī)的方式?;鶞?zhǔn)時(shí)頻圖案可以通過Costas序列生成。下面是PCT/04/000128中的一個(gè)具體的實(shí)施例。
采用OFDM技術(shù)的無線通信系統(tǒng)的時(shí)頻資源是由“時(shí)域”和“頻域”形成的二維平面。該方案中,整個(gè)無線通信系統(tǒng)分配的帶寬在頻域被預(yù)先分成N個(gè)子載頻(subcarrier),連續(xù)n個(gè)子載頻叉構(gòu)成一個(gè)子頻帶(subbands),整個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道可用的頻域資源被分成 個(gè)子頻帶,把子頻帶作為一個(gè)基本頻率單元。同時(shí),一個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間(TTI)由M個(gè)基本時(shí)間單元構(gòu)成,每個(gè)基本時(shí)間單元為1個(gè)OFDM符號(hào),因而一個(gè)TTI內(nèi)的時(shí)頻平面就是由M個(gè)基本時(shí)間單元和F個(gè)基本頻率單元形成的二維格點(diǎn)的集合。
一個(gè)時(shí)頻圖案定義為時(shí)頻平面上的一組二維格點(diǎn),一個(gè)TTI內(nèi)的時(shí)頻資源可以被分割成一組互相正交的時(shí)頻圖案,通過分配時(shí)頻圖案給一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或者信道,實(shí)現(xiàn)時(shí)頻資源的共享。
在PCT/04/000128中,每個(gè)時(shí)頻圖案可以按基本時(shí)間單元指標(biāo)的順序,寫成由各基本時(shí)間單元內(nèi)占用的基本頻率單元指標(biāo)的序列的形式。例如,序列P={p(0),p(1),p(2),...,p(M-1)}對(duì)應(yīng)的時(shí)頻圖案為第k個(gè)基本時(shí)間單元內(nèi)占用的頻率單元的指標(biāo)為p(k)。
時(shí)頻圖案可以由一個(gè)長為F的Costas序列構(gòu)造如下TFPgengric={p(0),p(1),p(2),...,p(F-1)}。
其中,長度為F的Costas序列{pi)定義為{0,1,2,...F-1}的一個(gè)置換序列,滿足pi+n-pi≠pj+n-pj,當(dāng)i≠j,并且i+n,i,j+,n,j∈{0,1,...F,-1}。
時(shí)頻圖案TF00由TFPgeneric生成,TF00的長度為M當(dāng)M<=F時(shí),TF00(k)=p(k)]]>k=0,1,2,...(M-1);即時(shí)頻圖案由TFPgeneric的前M位組成的序列片斷生成;當(dāng)M>F時(shí),TF00(k)=p(k)]]>當(dāng)k=0,1,2,..(F-1);TF00(k)=p(M-k-1)]]>當(dāng)k=F,(F+1),...,(M-1);
即時(shí)頻圖案由TFPgeneric級(jí)聯(lián)上其前(M-F)個(gè)元素的逆序生成;記TF00(k)=s00(k)]]>k=0,1,2,...,(M-1)。
時(shí)頻圖案TF00經(jīng)過頻域循環(huán)移位f后生成的時(shí)頻圖案為TFf0(k)=sf0(k)]]>k=0,1,2,...(M-1),其中sf0(k)=(s00(k)+f)modF.]]>不同的頻域循環(huán)移位生成不同的正交的時(shí)頻圖案,一共可以生成F種正交的時(shí)頻圖案,這組時(shí)頻圖案將用來分配給同一小區(qū)內(nèi)一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道。每一個(gè)TTI內(nèi),選擇的時(shí)頻圖案由上述的這組時(shí)頻圖案經(jīng)過隨機(jī)的時(shí)域循環(huán)移位生成,比如其中的時(shí)頻圖案TFf0經(jīng)過時(shí)域循環(huán)移位t后生成的圖案為TFft(k)=sft(k)]]>k=0,1,2,...(M-1),其中sft(k)=sf0((k+t)modM).]]>一共可以有M種不同的時(shí)域循環(huán)移位。
為了減少小區(qū)間時(shí)頻圖案沖突,各小區(qū)有一個(gè)本小區(qū)特定的多值擾碼序列,用來控制隨TTI變化的時(shí)域循環(huán)偏移t。由于擾碼序列具有偽隨機(jī)性,所以即使兩個(gè)小區(qū)在某個(gè)TTI選擇了的時(shí)域循環(huán)偏移量導(dǎo)致同步,它們?cè)谙乱粋€(gè)TTI再同步的可能性非常小。
兩個(gè)小區(qū)在某個(gè)TTI選擇了相同的時(shí)域循環(huán)偏移量的概率為1/M,一旦出現(xiàn)這種情況,就會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)小區(qū)生成的時(shí)頻圖案是相同的,此時(shí)會(huì)出現(xiàn)業(yè)務(wù)信道受到鄰小區(qū)完全干擾的情況,導(dǎo)致較大的誤碼率。為了進(jìn)一步降低業(yè)務(wù)信道所受的干擾,小區(qū)內(nèi)用戶的業(yè)務(wù)信道可以在每個(gè)TTI內(nèi)隨機(jī)選擇小區(qū)內(nèi)生成的F個(gè)正交的時(shí)頻圖案中的任何一個(gè)。此時(shí),在小區(qū)的時(shí)頻資源沒被完全占用的情況下,每個(gè)時(shí)頻圖案和鄰小區(qū)完全重疊的概率小于1/M,但大于1/(M*F)。例如當(dāng)M=12,F(xiàn)=15,可用的總的時(shí)頻圖案個(gè)數(shù)只有15*12種,即使在最隨機(jī)的情況下,一個(gè)小區(qū)內(nèi)用戶業(yè)務(wù)信道采用的時(shí)頻圖案剛好也被臨小區(qū)用戶業(yè)務(wù)信道采用的概率大于1/(15*12)。
PCT/04/000128中的時(shí)頻資源的分配方式可以在完全不需要資源規(guī)劃的情況下工作。它利用時(shí)間偏移量的隨機(jī)化來盡量避免小區(qū)間時(shí)頻圖案的完全重疊,并利用頻率偏移量的隨機(jī)化來進(jìn)一步減少業(yè)務(wù)信道重疊的概率。PCT/04/00128的實(shí)施例中因?yàn)榭捎玫臅r(shí)間偏移量和頻率偏移量比較有限,這種隨機(jī)化還不夠充分,會(huì)導(dǎo)致小區(qū)間業(yè)務(wù)信道的較大顆粒度重疊的概率較高,在符號(hào)同步系統(tǒng)下表現(xiàn)為時(shí)頻圖案的完全重疊,在符號(hào)不同步系統(tǒng)下表現(xiàn)為時(shí)頻圖案內(nèi)每個(gè)符號(hào)的部分重疊。出現(xiàn)較大顆粒度重疊的時(shí)候,會(huì)導(dǎo)致較高的誤碼率。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明的主要目的在于提供一種通信系統(tǒng)時(shí)頻資源的分配方法,該方法不需要任何資源規(guī)劃,在保證小區(qū)內(nèi)干擾小的同時(shí),使小區(qū)間的干擾充分平均化。
根據(jù)上述目的,本發(fā)明的主要技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種通信系統(tǒng)時(shí)頻資源的分配方法,應(yīng)用于使用正交頻分復(fù)用技術(shù)的無線通信系統(tǒng),該方法包括A、設(shè)置用于分配通信系統(tǒng)時(shí)頻資源的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案;B、截取時(shí)頻圖案的一種寬度或者多種寬度的循環(huán)滑動(dòng)窗內(nèi)的片斷形成片斷時(shí)頻圖案;C、根據(jù)得到的片斷時(shí)頻圖案形成多個(gè)不同的片斷時(shí)頻圖案組,每組內(nèi)的片斷時(shí)頻圖案互相正交;D、在每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi),隨機(jī)變化選擇一組或者一組以上的片斷時(shí)頻圖案組;E、分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給該傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道。
該方法進(jìn)一步包括采用步驟E所述的時(shí)頻圖案發(fā)送數(shù)據(jù)流的過程發(fā)送方將要發(fā)送的一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)流映射在相應(yīng)的分配給一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道的時(shí)頻圖案上進(jìn)行發(fā)送。
該方法進(jìn)一步包括采用步驟E所述的時(shí)頻圖案接收數(shù)據(jù)流的過程
接收方根據(jù)步驟E所述的一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道占用的時(shí)頻圖案從接收的數(shù)據(jù)流中解映射出相應(yīng)的一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)。
步驟A所述一個(gè)以上的時(shí)頻圖案滿足二維相關(guān)性質(zhì)由多個(gè)組構(gòu)成,同一組內(nèi)的時(shí)頻圖案互相正交,不同組的時(shí)頻圖案之間交點(diǎn)至多為一個(gè)。
步驟A所述的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案是滿足二維相關(guān)性質(zhì)的組數(shù)最大的時(shí)頻圖案集合。
步驟B所述對(duì)時(shí)頻圖案進(jìn)行片斷截取的循環(huán)滑動(dòng)窗為時(shí)間域的、或頻率域的、或時(shí)間域和頻率域組合的。
步驟B所述對(duì)時(shí)頻圖案進(jìn)行片斷截取的一種寬度或者多種寬度的循環(huán)滑動(dòng)窗采用固定時(shí)間或/和頻率窗口位置的循環(huán)滑動(dòng)窗。
步驟C所述形成多個(gè)不同的片斷時(shí)頻圖案組的過程為對(duì)每個(gè)給定的窗口寬度,固定滑動(dòng)窗的位置,遍歷由一個(gè)以上的時(shí)頻圖案形成的一個(gè)時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案,得到由片斷時(shí)頻圖案形成的對(duì)應(yīng)的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的片斷時(shí)頻圖案;再遍歷一個(gè)以上的時(shí)頻圖案形成的多個(gè)時(shí)頻圖案組,則形成多個(gè)片斷時(shí)頻圖案組。
步驟D所述的隨機(jī)變化選擇是由小區(qū)指定的多值偽隨機(jī)序列確定。
步驟D所述在每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi),隨機(jī)變化選擇的一個(gè)或者一個(gè)以上的片斷時(shí)頻圖案組的過程為隨機(jī)變化選擇的一個(gè)或者一個(gè)以上的片斷時(shí)頻圖案組要無重疊地填滿傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)的時(shí)頻資源。
步驟E所述分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給一個(gè)或多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道的方式根據(jù)每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間隨機(jī)變化。
當(dāng)步驟A所述的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案超出了無線通信系統(tǒng)占用的頻域基本單元總個(gè)數(shù)時(shí),在步驟B中進(jìn)行窗寬為頻域基本單元總個(gè)數(shù)的頻域循環(huán)滑動(dòng)窗的片斷截取。
步驟A所述的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案通過設(shè)置的一個(gè)以上的序列生成,生成方式為
設(shè)置的序列表示的時(shí)頻圖案是各基本時(shí)間單元對(duì)應(yīng)的頻率單元指標(biāo)的映射;或者是各基本頻率單元對(duì)應(yīng)的時(shí)間單元指標(biāo)的映射。
所述通過設(shè)置的一個(gè)以上的序列生成一個(gè)以上的時(shí)頻圖案時(shí),生成方式中的基本頻率單元是一個(gè)子載頻。
所述設(shè)置的一個(gè)以上的序列是Costas序列、或者拉丁方序列、或者修改的拉丁方序列、或者線性雙曲序列、或者修改的線性雙曲序列。
當(dāng)所述序列為Costas序列時(shí),該序列由Welch構(gòu)造得到。
當(dāng)所述序列是Costas序列時(shí),該方法進(jìn)一步包括步驟C所述不同的片斷時(shí)頻圖案組是采用對(duì)每個(gè)給定窗口寬度,固定滑動(dòng)窗位置,對(duì)于一個(gè)時(shí)間平移,遍歷不同的頻移得到一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案,再遍歷不同的時(shí)間平移得到不同的片斷時(shí)頻圖案組;步驟E所述分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道是通過選取循環(huán)頻率移位量實(shí)現(xiàn)的;或者步驟C所述不同的片斷時(shí)頻圖案組是采用對(duì)每個(gè)給定窗口寬度,固定滑動(dòng)窗位置,對(duì)于一個(gè)頻率平移,遍歷不同的時(shí)間平移得到一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案,再通過遍歷不同的頻率平移得到不同的片斷時(shí)頻圖案組;步驟E所述分配選定的正交片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案作為一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道是通過選取循環(huán)時(shí)間移位量實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)所述時(shí)頻資源的時(shí)頻圖案是根據(jù)拉丁方序列、或者修改的拉丁方序列、或者線性雙曲序列、或者修改的線性雙曲序列形成時(shí),該方法進(jìn)一步包括步驟C所述不同的片斷時(shí)頻圖案組是采用對(duì)每個(gè)給定窗口寬度,固定滑動(dòng)窗位置,對(duì)于一個(gè)時(shí)間平移,遍歷不同的乘法因子得到一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案;再遍歷不同的時(shí)間平移得到不同的片斷時(shí)頻圖案組;步驟E所述分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道是通過選取不同乘法因子的方式實(shí)現(xiàn)的;或者步驟C所述不同的片斷時(shí)頻圖案組是通過對(duì)每個(gè)給定窗口寬度,固定滑動(dòng)窗位置,對(duì)于一個(gè)乘法因子,遍歷不同的時(shí)間平移得到一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案,再遍歷不同的乘法因子得到不同的片斷時(shí)頻圖案組;步驟E所述分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案作為用戶的業(yè)務(wù)信道是通過選取時(shí)間平移量的方式實(shí)現(xiàn)的。
從上述方案可以看出,本發(fā)明通過截取具有很好相關(guān)性質(zhì)的較長時(shí)頻圖案的片斷形成多個(gè)片斷時(shí)頻圖案,再由片斷時(shí)頻圖案形成多個(gè)片斷時(shí)頻圖案組,每個(gè)TTI隨機(jī)的選擇片斷時(shí)頻圖案組,再由選定的時(shí)頻圖案組的片斷時(shí)頻圖案以某種隨機(jī)的方式形成一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道占用的物理資源。而PCT/04/000128中的實(shí)施例中只利用了在M<=F情況下一個(gè)時(shí)頻圖案的一個(gè)片斷,或者只利用了在M>F情況下兩個(gè)時(shí)頻圖案的兩個(gè)片斷,來形成基準(zhǔn)時(shí)頻圖案,再利用基準(zhǔn)時(shí)頻圖案的循環(huán)平移,來生成時(shí)頻圖案組。
本發(fā)明的這種片斷化方法,增加了傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)可以采用的時(shí)頻圖案的個(gè)數(shù),同時(shí)又完全繼承了長時(shí)頻圖案很好的相關(guān)性質(zhì),降低了不同小區(qū)業(yè)務(wù)信道完全重合的概率。進(jìn)一步地,本發(fā)明在一個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)的時(shí)頻資源可以用多個(gè)片斷時(shí)頻圖案組填充,這樣不同小區(qū)在一個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)完全重合的概率就更小了,取而代之的是更多較小顆粒度的重疊,改變了重疊的時(shí)頻資源的分布。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)不同的是,頻域可以在子載頻的基礎(chǔ)上先形成大量小粒度的時(shí)頻圖案,然后按照用戶的業(yè)務(wù)需求選取若干時(shí)頻圖案生成用戶業(yè)務(wù)信道,這種方式可進(jìn)一步增加傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)可用的時(shí)頻圖案的個(gè)數(shù),降低用戶業(yè)務(wù)信道完全重合的概率。
進(jìn)一步地,本發(fā)明中時(shí)頻圖案不僅可以由Costa序列得到,例如,本發(fā)明中給出利用Welch構(gòu)造生成的具有很好二維相關(guān)性質(zhì)的Costas序列。而且還可以采用拉丁方序列、或者修改的拉丁方序列、或者線性雙曲序列、或者修改的線性雙曲序列等具有很好二維相關(guān)性質(zhì)的序列得到。本發(fā)明提供的方法不需要任何時(shí)頻資源規(guī)劃,保持小區(qū)內(nèi)干擾較小的同時(shí),使得小區(qū)間的干擾充分平均化。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一個(gè)長序列對(duì)應(yīng)的時(shí)頻圖案示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中一個(gè)小區(qū)的一個(gè)用戶的業(yè)務(wù)信道分配的時(shí)頻圖案示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下舉實(shí)施例并參照附圖,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明中,基于OFDM技術(shù)的蜂窩無線通信系統(tǒng)的時(shí)頻資源表示為由時(shí)域和頻域形成的二維平面,一個(gè)TTI內(nèi)的時(shí)頻平面是由M個(gè)基本時(shí)間單元和N個(gè)基本頻率單元形成的二維格點(diǎn)的集合。通常,基本時(shí)間單元為一個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)間,一個(gè)基本頻率單元為一個(gè)子載頻。當(dāng)然,基本時(shí)間單元也可以由多個(gè)OFDM符號(hào)組成,基本頻率單元也可以由多個(gè)子載頻組成,即由多個(gè)子載頻構(gòu)成的子頻帶組成。時(shí)頻圖案定義為時(shí)頻平面上的一組二維格點(diǎn),一個(gè)TTI的時(shí)頻平面可以由一組正交的時(shí)頻圖案組成。通過將時(shí)頻圖案分配給一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道,實(shí)現(xiàn)時(shí)頻資源的共享。
本發(fā)明的通信系統(tǒng)時(shí)頻資源的分配方法,其具體實(shí)現(xiàn)步驟為步驟100、按照一定的規(guī)則設(shè)置時(shí)頻資源的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案;步驟101、截取步驟100形成的多個(gè)時(shí)頻圖案的相同寬度或不同寬度的循環(huán)滑動(dòng)窗內(nèi)的片斷形成新的片斷時(shí)頻圖案;步驟102、由步驟101的新的片斷時(shí)頻圖案組成多個(gè)不同的片斷時(shí)頻圖案組,每組內(nèi)的片斷時(shí)頻圖案是正交的;步驟103、在每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間,隨機(jī)變化選擇一組或者多組步驟102所述的片斷時(shí)頻圖案組;步驟104、分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給該傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道。
以下分別對(duì)每個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)的說明在步驟100中所設(shè)置的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案,滿足二維相關(guān)性質(zhì)每組內(nèi)的時(shí)頻圖案之間是正交的,不同組之間的時(shí)頻圖案之間交點(diǎn)為一個(gè)。
步驟100中的時(shí)頻圖案可以由滿足二維相關(guān)性質(zhì)的序列生成,序列滿足的二維相關(guān)性質(zhì)為由不同的組構(gòu)成,每組內(nèi)序列之間是正交的,不同組之間的序列交點(diǎn)至多一個(gè)??梢杂脭?shù)學(xué)語言描述為對(duì)不同的t,f,序列p(t,f,i),i=0,1,...,L-1,滿足性質(zhì)1)對(duì)f1≠f2,p(t,f1,i)≠p(t,f2,i),i=0,1,...,L-12)對(duì)t1≠t2,f1,f2,序列p(t1,f1,t),t=0,1,...,L-1和序列p(t2,f2,i),i=0,1,...,L-1相同元個(gè)數(shù)至多一個(gè)。
這里整數(shù)變量t用來標(biāo)識(shí)不同的組,整數(shù)變量f用來標(biāo)識(shí)組內(nèi)不同的序列。
由序列形成時(shí)頻圖案,形成的方式有兩種,第一種為序列表示為不同時(shí)間單元對(duì)應(yīng)的頻率單元指標(biāo),即p(t,f,i)表示第i個(gè)時(shí)間單元內(nèi)占用的頻率單元的指標(biāo),定義為方式1;第二種為序列表示為不同頻率單元對(duì)應(yīng)的時(shí)間單元指標(biāo),即p(t,f,i)表示第i個(gè)頻率單元內(nèi)占用的時(shí)間單元的指標(biāo),定義為方式2。
用來形成步驟100中設(shè)置的時(shí)頻圖案的序列,可以是Costas序列。Costas序列可以參考文獻(xiàn)“Solomon W.Golomb and Oscar Moreno,“On Periodicityproperties of Costas Arrays and A Conjecture on Permutation Polynomials”,IEEE Tran.On Information Theory,Vol.42,No.6 November 1996。”由指數(shù)或者對(duì)數(shù)Welch構(gòu)造生成的Costas序列的生成方法如下。p是一個(gè)素?cái)?shù),g是它的一個(gè)原根,則由{g1,g2,...,gp-1}形成的長為p-1的序列是一個(gè)Costas序列。
不妨假設(shè)通信系統(tǒng)占用的頻率基本單元的數(shù)目N為p或p-1。利用指數(shù)Welch構(gòu)造,則定義S00={p(0),p(1),...,p(p-2)},]]>p(k)=gk+1;或者對(duì)數(shù)Welch構(gòu)造,則定義S00={p(0),p(1),...,p(p-2)},,]]>其中p(k)=log(k+1),loggi→i,i=0,1,...,p-2。
定義Sf0={sf0(0),sf0(1),sf0(2),...,sf0(p-2)},]]>其中sf0(k)=(s00(k)+f)modp.]]>f可以取值0,1,...,p-1,一共有p種,下標(biāo)表示序列值域的modp平移。定義Sft={sft(0),sft(1),sft(2),...,sft(p-2)},]]>其中sft(k)=sf0((k+t)mod(p-1)).]]>t可以取值0,1,...,p-2,一共有p-1種,上標(biāo)表示序列的定義域的mod(p-1)的平移。
對(duì)于sft(i),i=0,1,...,p-2,]]>f∈{0,1,...,p-1},t∈{0,1,...,p-2},定義多個(gè)序列p(t,f,i),i=0,1,...,p-2,f∈{0,1,...,p-1},t∈{0,1,...,p-2},p(t,f,i):=sft(i),]]>由Welch構(gòu)造知道,p(t,f,i)=sft(i),]]>i=0,1,...,p-2,f∈{0,1,...,p-1},t∈{0,1,...,p-2},不同的t對(duì)應(yīng)不同的序列組,不同的f對(duì)應(yīng)組內(nèi)不同的序列,滿足性質(zhì)1)和2)。還可以定義多個(gè)序列p(t,f,i),i=0,1,...,p-2,p(t,f,i):=stf(i),]]>i=0,1,...,p-2,t∈{0,1,...,p-1},f∈{0,1,...,p-2}則同樣滿足性質(zhì)1)和2),一點(diǎn)不同是這樣定義的每個(gè)序列組內(nèi)的序列沒有占滿整個(gè)值域
。
設(shè)通信系統(tǒng)占用時(shí)頻平面上N個(gè)子載頻,當(dāng)N=p時(shí),可以采用Sft={sft(0),sft(1),...,sft(p-2)}]]>表示每個(gè)時(shí)間單元對(duì)應(yīng)的頻率單元指標(biāo),如sft(k)表示第k個(gè)時(shí)間單元對(duì)應(yīng)的頻率單元的指標(biāo)是sft(k),即序列生成時(shí)頻圖案的方式1,此時(shí)性質(zhì)1表明對(duì)同一個(gè)t,不同的頻率平移f對(duì)應(yīng)的時(shí)頻圖案之間是正交的;性質(zhì)2表明,對(duì)于兩個(gè)不同的時(shí)間循環(huán)平移t對(duì)應(yīng)的兩個(gè)時(shí)頻圖案,交點(diǎn)至多有一個(gè)。
當(dāng)N=p-1時(shí),可以采用Sft={sft(0),sft(1),...,sft(p-2)}]]>表示每個(gè)頻率單元對(duì)應(yīng)的時(shí)間指標(biāo)的值,即序列生成時(shí)頻圖案的方式2,此時(shí)性質(zhì)1表明,對(duì)于同一個(gè)頻域循環(huán)平移t,不同的時(shí)間平移f對(duì)應(yīng)的時(shí)頻圖案之間是正交的;性質(zhì)2表明,對(duì)于具有兩個(gè)不同的頻域循環(huán)平移t的時(shí)頻圖案交點(diǎn)至多有一個(gè)。
本發(fā)明通過Welch構(gòu)造的Costas序列得到的時(shí)頻圖案,在能夠填滿時(shí)頻平面的同時(shí),保持了至多只有一個(gè)交點(diǎn)的很好的性質(zhì)。而PCT/004/000128中的T4構(gòu)造得到Costas序列生成的時(shí)頻圖案交點(diǎn)更多。
本發(fā)明步驟100中的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案是滿足二維相關(guān)性質(zhì)的組數(shù)最大的時(shí)頻圖案的集合,即如果還有一個(gè)時(shí)頻組可以加入已經(jīng)滿足二維相關(guān)性質(zhì)的時(shí)頻組,仍然保持二維相關(guān)性質(zhì),則本發(fā)明采用更大的時(shí)頻圖案組的集合。根據(jù)J.H.van Lint and R.M.WilsonA Course in Combinatorics,SecondEdition,Cambridge University Press 1992,2001 Latin squares理論,知道n階的Latin squares的最大組數(shù)是n-1。Costas序列形成的是(q-1)*q長方形的Latin squares,通過增加一列(q-1,.q-2,...,0)T,則形成q階的Latin squares。因此,Costas序列形成的組數(shù)最大是q-1組。證明了Costas序列生成的步驟100中的時(shí)頻圖案是組數(shù)最大的。其它的序列,例如拉丁方序列,修改的拉丁方序列,線性雙曲序列和線性雙曲序列,可以同樣證明組數(shù)最大的性質(zhì)。通過選擇完備的時(shí)頻圖案,可以獲得最大的隨機(jī)化。
步驟100中設(shè)置的時(shí)頻圖案,可以超出通信系統(tǒng)占用的子載頻,在后續(xù)步驟中可以通過截取得到通信系統(tǒng)占用的子載頻上的時(shí)頻圖案,例如Costas序列情況下,可以選擇一個(gè)不小于通信系統(tǒng)占用的子載頻的最小的素?cái)?shù)。步驟100中設(shè)置的時(shí)頻圖案,也可以不占滿通信系統(tǒng)占用的子載頻。
步驟101中,對(duì)步驟100中的時(shí)頻圖案截取循環(huán)滑動(dòng)窗內(nèi)的片斷,這里循環(huán)滑動(dòng)窗可以是時(shí)域上的,也可以是頻域上的,還可以是時(shí)域上和頻域上的組合。
當(dāng)截取循環(huán)滑動(dòng)窗寬度為S的時(shí)域循環(huán)滑動(dòng)窗內(nèi)的片斷時(shí),通常情況下,滑動(dòng)窗的寬度S小于步驟100中的時(shí)頻圖案的時(shí)間長度T。例如,在PCT/004/000128的一個(gè)例子中,子載頻的個(gè)數(shù)有705個(gè),一個(gè)TTI內(nèi)的OFDM符號(hào)為12個(gè)。在頻率單元為子載頻的情況下,步驟100中可以選擇p=709的Costas序列sft(i)生成的時(shí)頻圖案,生成的時(shí)頻圖案元素個(gè)數(shù)為p-1,序列采用方式1生成時(shí)頻圖案時(shí),時(shí)頻圖案的長度L=p-1=708,這時(shí)可以選擇時(shí)域滑動(dòng)窗的寬度S為TTI內(nèi)OFDM符號(hào)的個(gè)數(shù)12,遠(yuǎn)小于時(shí)頻圖案的長度708。步驟100中的每個(gè)時(shí)頻圖案可以截取T個(gè)長度為S的時(shí)間片斷。
當(dāng)截取滑動(dòng)窗的寬度R的頻域循環(huán)滑動(dòng)窗內(nèi)的片斷時(shí),通常情況下,滑動(dòng)窗的寬度R小于步驟100中的時(shí)頻圖案的頻率指標(biāo)最大值F。步驟100中的每個(gè)時(shí)頻圖案可以截取F個(gè)長度為R的頻率片斷。
片斷的截取還可以在時(shí)域和頻域上同時(shí)進(jìn)行。步驟100所述的時(shí)頻圖案超出通信系統(tǒng)占用的頻域基本單元總個(gè)數(shù)時(shí),在步驟101中進(jìn)行時(shí)域循環(huán)滑動(dòng)窗截取時(shí),同時(shí)進(jìn)行窗寬為頻域基本單元總個(gè)數(shù)的頻域循環(huán)滑動(dòng)窗的截取。這相當(dāng)于去掉了每個(gè)片斷時(shí)頻圖案中頻率指標(biāo)大于頻域基本單元總個(gè)數(shù)的點(diǎn),也即去掉了那些超出頻率資源范圍的點(diǎn)。例如,在Costas序列Sft(i)情況下,當(dāng)通信系統(tǒng)占用的頻率子載頻個(gè)數(shù)N不為p或p-1時(shí),則可以選擇一個(gè)大于N的最小素?cái)?shù)p生成長為p-1的Costas序列,在上述時(shí)頻圖案形成過程中,步驟101中片斷的截取還需要在原來的時(shí)域滑動(dòng)窗截?cái)嗟幕A(chǔ)上進(jìn)行頻域的截?cái)啵サ纛l率指標(biāo)不屬于{0,1,...,N-1}的時(shí)頻圖案中的點(diǎn)。這相當(dāng)于又進(jìn)行了窗寬為N的頻域滑動(dòng)窗的截?cái)?。在進(jìn)行片斷截取時(shí),通常只采用一種窗寬的時(shí)域或者頻域或者時(shí)域和頻域組合的滑動(dòng)窗。也可以采用多種窗寬的滑動(dòng)窗,這種方式通常應(yīng)用在一個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)的時(shí)頻平面需要由多個(gè)不同寬度的片斷時(shí)頻圖案組的時(shí)頻圖案無重疊填滿的情況下。
由于步驟100中的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案組成的集合,通常滿足其中的一個(gè)時(shí)頻圖案的時(shí)間或/和頻率循環(huán)平移仍然屬于這個(gè)集合,例如Costas序列生成的時(shí)頻圖案的時(shí)間循環(huán)移位和頻率循環(huán)移位仍在時(shí)頻圖案集合內(nèi)。因此,步驟101中,對(duì)步驟100中的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案進(jìn)行一種或多種窗口寬度的循環(huán)滑動(dòng)窗的截取時(shí),可以固定循環(huán)滑動(dòng)窗口的時(shí)間或/和頻率位置,即對(duì)步驟100中所屬的時(shí)頻圖案進(jìn)行片斷截取的一種寬度或者多種寬度的循環(huán)滑動(dòng)窗采用固定時(shí)間或/和頻率窗口位置的循環(huán)滑動(dòng)窗。即只保留不重復(fù)的片斷時(shí)頻圖案。
步驟102中,對(duì)步驟101形成的新的片斷時(shí)頻圖案集合,組成多個(gè)不同的片斷時(shí)頻圖案組,每組內(nèi)的時(shí)頻圖案是正交的。
如果選擇步驟100的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案,滿足二維相關(guān)性質(zhì)可以分成多個(gè)組,每個(gè)組內(nèi)的時(shí)頻圖案是互相正交的,不同的組之間的交點(diǎn)為n個(gè),則步驟102所述形成多個(gè)不同的片斷時(shí)頻圖案組的過程為對(duì)每個(gè)給定的窗口寬度,固定滑動(dòng)窗的位置,遍歷由步驟100設(shè)定的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案形成的一個(gè)時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案,得到由片斷時(shí)頻圖案形成的對(duì)應(yīng)的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的片斷時(shí)頻圖案;再遍歷步驟100的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案形成的多個(gè)時(shí)頻圖案組,則形成多個(gè)片斷時(shí)頻圖案組。進(jìn)一步,可以改變不同的滑動(dòng)窗口位置,得到片斷時(shí)頻圖案組。當(dāng)步驟100中的時(shí)頻圖案集合滿足一個(gè)集合中的時(shí)頻圖案的時(shí)間或/和頻率平移仍屬于集合的情況下,可以固定滑動(dòng)窗的時(shí)間或/和頻率窗口位置。
這樣形成的片斷時(shí)頻圖案組仍滿足二維相關(guān)性質(zhì),并且不會(huì)增加總的交點(diǎn)個(gè)數(shù)。例如,不同片斷時(shí)頻圖案組的兩個(gè)長度為S的片斷時(shí)頻圖案分別來自同一個(gè)步驟100的長時(shí)頻圖案的不同時(shí)間平移或至多有n個(gè)交點(diǎn)的兩個(gè)步驟100中的長時(shí)頻圖案。由“長時(shí)頻圖案至多有n個(gè)交點(diǎn)或者長時(shí)頻圖案的不同時(shí)間平移至多有n個(gè)交點(diǎn)”可知,兩個(gè)片斷時(shí)頻圖案也最多只有n個(gè)交點(diǎn),并且一旦這兩個(gè)片斷時(shí)頻圖案出現(xiàn)n1個(gè)交點(diǎn),則對(duì)應(yīng)的,這兩個(gè)長時(shí)頻圖案的S等分的其它的成對(duì)的片斷時(shí)頻圖案至多有n-n1個(gè)交點(diǎn)。由于考慮的通信系統(tǒng)可以不要求時(shí)間同步,因此通常要求步驟100中的時(shí)頻圖案的不同時(shí)間平移之間得到兩個(gè)時(shí)頻圖案之間的交點(diǎn)至多為n個(gè)。
在利用Costas序列Sft(i)形成時(shí)頻圖案的情況下,滿足上面的所有要求。具體的,固定一個(gè)t∈{0,1,...,p-2},固定一個(gè)窗口位置,遍歷f∈{0,1,2,...,p-1},則得到一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻片斷。遍歷所有的t∈{0,1,...,p-2},則得到多個(gè)不同的片斷時(shí)頻圖案組。在序列生成時(shí)頻圖案的方式1時(shí),f表示頻率平移,t表示時(shí)間平移,即片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)部的正交時(shí)頻圖案是通過頻率平移得到的,不同的片斷時(shí)頻圖案組是通過不同的時(shí)間平移得到。在序列生成時(shí)頻圖案的方式2時(shí),f表示時(shí)間平移,t表示頻率平移,即片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)部的正交時(shí)頻圖案時(shí)通過時(shí)間平移得到的,不同的片斷時(shí)頻圖案組是通過不同的頻率平移得到的。
步驟103中,對(duì)步驟102中得到的片斷時(shí)頻圖案組,根據(jù)小區(qū)的特定選取方式,每個(gè)TTI隨機(jī)地選取一組或多組。
對(duì)于用時(shí)間域或/和頻率域的循環(huán)滑動(dòng)窗生成的片斷時(shí)頻圖案組,則一個(gè)TTI內(nèi)的時(shí)頻平面可以分割成不同的塊,每塊選擇一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組,無重疊的填滿通信系統(tǒng)一個(gè)TTI內(nèi)的時(shí)頻平面。例如,一個(gè)TTI的長度為2n,則可以選擇長度為n的兩個(gè)片斷時(shí)頻圖案組的所有片斷時(shí)頻圖案無重疊的填滿TTI內(nèi)的時(shí)頻平面。TTI內(nèi)的時(shí)頻平面可以由不同長度的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案填充,不同長度的片斷時(shí)頻圖案由步驟101中的不同寬度的循環(huán)滑動(dòng)窗的截取得到。在步驟100中的時(shí)頻圖案占用的頻率子載波沒有占滿通信系統(tǒng)的頻率資源時(shí),通過多個(gè)片斷時(shí)頻圖案組,也可以填滿TTI內(nèi)的時(shí)頻平面。
這里,選取小于TTI時(shí)間和/或頻率長度的片斷時(shí)頻圖案組填滿TTI內(nèi)的時(shí)頻平面,可以減小資源分配的顆粒度,保持總的沖突量的概率不變的情況下,改變沖突的概率分布,進(jìn)一步減少了大顆粒度完全沖突的概率。
每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)的片斷時(shí)頻圖案組的選擇可以采用類似于寬帶碼分多址(WCDMA)系統(tǒng)的取多值的擾碼的形式,隨機(jī)取值。
當(dāng)兩個(gè)小區(qū)在同一時(shí)刻選擇了步驟102中相同的正交片斷時(shí)頻圖案組,則由選擇的隨機(jī)性知道,下一次兩者再次選擇相同正交片斷時(shí)頻圖案組的可能性是很小的。
具體的,在利用Costas序列Sft(i)形成時(shí)頻圖案的情況下,在序列通過方式1生成時(shí)頻圖案時(shí),t表示不同的時(shí)間平移,即步驟103通過隨機(jī)選擇不同的時(shí)間平移來選擇不同的片斷時(shí)頻圖案組;在序列通過方式2生成時(shí)頻圖案時(shí),t表示不同的頻率平移,即步驟103通過隨機(jī)選擇不同的頻率頻移來選擇不同的片斷時(shí)頻圖案組。
步驟104中,每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi),小區(qū)內(nèi)一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道可以映射到步驟103中選取的片斷時(shí)頻圖案組的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)頻圖案上,即一個(gè)小區(qū)內(nèi)一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道在該傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)由片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)不同的片斷時(shí)頻圖案組成。特別在基本頻率單元采用子載頻時(shí),通過需要復(fù)用多個(gè)片斷時(shí)頻圖案來輸出更高速率的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),這時(shí)一個(gè)用戶的一個(gè)業(yè)務(wù)信道通常占用多個(gè)時(shí)頻圖案。
在步驟104中,每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)隨機(jī)化區(qū)間內(nèi),小區(qū)內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道占用步驟103中選取的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)頻圖案,可以采用隨機(jī)的方式。當(dāng)小區(qū)內(nèi)時(shí)頻資源沒有完全占用時(shí),隨機(jī)的方式可以進(jìn)一步降低兩小區(qū)的兩個(gè)用戶同時(shí)采用完全相同的時(shí)頻圖案的可能性。
具體的,在利用Costas序列Sft(i)形成時(shí)頻圖案的情況下,在序列通過方式1生成時(shí)頻圖案時(shí),f表示不同的頻率平移,即步驟104通過選擇不同的頻率平移來分配片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道;在序列通過方式2生成時(shí)頻圖案時(shí),f表示不同的時(shí)間平移,即步驟103通過選擇不同的時(shí)間平移來分配的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道。方式1時(shí),可以利用連續(xù)的頻率平移指標(biāo)來形成由多個(gè)時(shí)頻圖案組成的業(yè)務(wù)信道;方式2時(shí),可以利用連續(xù)的時(shí)間平移指標(biāo)來形成由多個(gè)時(shí)頻圖案形成的業(yè)務(wù)信道。在通過連續(xù)時(shí)頻圖案形成業(yè)務(wù)信道的時(shí)候,每個(gè)TTI可以隨機(jī)地選擇業(yè)務(wù)信道的開始的指標(biāo)。
無線通信系統(tǒng)除了業(yè)務(wù)信道以外,一般還包括信令信道,公共導(dǎo)頻信道等其它信道??紤]到這些公共信道的設(shè)計(jì)時(shí),使用本發(fā)明提供的方法,可以預(yù)留一些時(shí)頻資源給公共信道等其它信道使用。
針對(duì)上述方法,設(shè)計(jì)無線通信系統(tǒng)中的一種發(fā)射設(shè)備,實(shí)現(xiàn)步驟100~步驟104,根據(jù)一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道占用的時(shí)頻圖案,將一個(gè)或者多個(gè)用戶和/業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)映射在時(shí)頻平面上發(fā)射。這種設(shè)備,可以是無線通信系統(tǒng)中的下行鏈路的發(fā)射設(shè)備,也可以是無線通信系統(tǒng)中的上行發(fā)送設(shè)備。因此,建立一個(gè)完全不需要資源規(guī)劃的無線通信系統(tǒng),此無線通信系統(tǒng)至少包含一個(gè)這樣的發(fā)射設(shè)備。
針對(duì)上述的發(fā)射設(shè)備,相應(yīng)地,可以設(shè)計(jì)無線通信系統(tǒng)中的接收設(shè)備,接收設(shè)備實(shí)現(xiàn)步驟100~步驟104,并且根據(jù)一個(gè)或多個(gè)用戶和(或)業(yè)務(wù)信道占用的時(shí)頻圖案,從接收的數(shù)據(jù)流中提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。發(fā)射設(shè)備至少包擴(kuò)數(shù)據(jù)的編碼,調(diào)制,時(shí)頻資源分配,IFFT,D/A等單元;接收設(shè)備則至少包括數(shù)據(jù)的A/D,F(xiàn)FT,時(shí)頻資源解映射,解調(diào),譯碼等單元。
本發(fā)明中,步驟100中的時(shí)頻圖案可以采用拉丁方序列(Latin squaresequences)或者修改后的拉丁方序列生成。拉丁方序列構(gòu)造方式參考文獻(xiàn)“Flarion Technologies,INC.US 6553019 B1,Communications systememploying orthogonal frequency diVision multiplexing based spread spectrummultiple access,4/22,2003”。
設(shè)序列長度N為一個(gè)素?cái)?shù),修改后的拉丁方序列構(gòu)造如下S00={s00(0),s00(1),s00(2),...,s00(N-2)},]]>其中s00(i)=i+1,]]>此序列進(jìn)行乘數(shù)為f的乘法運(yùn)算后得到序列Sf0={sf0(0),sf0(1),sf0(2),...,sf0(N-2)},]]>其中sf0(i)=(f·s00(i))modN]]>f可以取值1,2,...,N-1,一共有N-1種。
Sf0經(jīng)過循環(huán)移位t,得到的序列為Sft={sft(0),sft(1),sft(2),...,sft(N-2)},]]>其中sft(i)=(sf0(i)+t)modN]]>t可以取值0,1,2,...,N-1,一共有N種。
我們可以定義p(t,f,i)=stf(i).]]>步驟100中,可以由序列生成時(shí)頻圖案的方式1或者方式2形成時(shí)頻圖案。為了簡單,我們僅采用方式2形成時(shí)頻圖案為例子,即stf(i)表示第i個(gè)基本頻率單元對(duì)應(yīng)的時(shí)間單元是stf(i)這時(shí)t表示乘法因子,f表示平移。明顯,這樣定義的p(t,f,i)滿足性質(zhì)1)和性質(zhì)2)。
步驟101中,采用長度為S<N-1的時(shí)域滑動(dòng)窗截取步驟100中的長時(shí)頻圖案。
步驟102中,固定一個(gè)乘法因子t∈{1,2,...,N-1},固定一個(gè)時(shí)域滑動(dòng)窗位置,則所有的時(shí)間移位f∈{0,1,2,...,N-1}得到的片斷時(shí)頻圖案形成一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的正交的時(shí)頻圖案。遍歷所有的t∈{1,2,...,N-1},得到所有的窗寬為S的片斷時(shí)頻圖案組。
步驟103中,在長度為S的TTI區(qū)間內(nèi),根據(jù)小區(qū)特定的取值為{1,2,...,N-1}的擾碼,隨機(jī)選擇一個(gè)乘法因子t∈{1,2,...,N-1},來選定一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組。
步驟104中,片斷時(shí)頻圖案組選定后,隨機(jī)選擇片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的不同時(shí)間移位的時(shí)頻圖案分配給一個(gè)或者多個(gè)用戶和(或)業(yè)務(wù)信道。
如果定義p(t,f,i)=sft(i),]]>則步驟102中不同的片斷時(shí)頻圖案組是采用不同的時(shí)間平移的方式得到的;步驟104中用戶的業(yè)務(wù)信道所分配的片斷時(shí)頻圖案是通過選取不同乘法因子的方式實(shí)現(xiàn)的。這時(shí),選擇一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組填不滿每個(gè)TTI內(nèi)的時(shí)頻平面,而是根據(jù)t值的不同,在時(shí)頻平面上空一個(gè)不同的子載波,這時(shí)可以隨機(jī)選擇用頻率域窗口寬度為一的片斷時(shí)頻圖案組填滿這一個(gè)子載頻,保證好的相關(guān)性質(zhì)。
如果修改上面的定義,S00={s00(0),s00(1),s00(2),...,s00(N-1)},]]>其中s00(i)=i,]]>其它不變,則是拉丁方序列。這時(shí),定義(t,f,i)=stf(i),]]>可以采用方式2形成時(shí)頻圖案,其余的步驟類似。
該情況下,步驟102中不同的片斷時(shí)頻圖案組是通過不同的乘法因子的方式得到的;步驟104中用戶的業(yè)務(wù)信道所分配的片斷時(shí)頻圖案是通過選取不同的時(shí)間平移量的方式實(shí)現(xiàn)的。類似地,可以采用線性雙曲序列(Linearhyperbolic sequences)或者修改后的線性雙曲序列。線性雙曲序列的構(gòu)造方式參考Flarion Technologies.INC.WO/03001696 A2,Method of toneallocation for tone hopping sequences.03/01.2003。
修改后的線性雙曲序列構(gòu)造如下,定義S00={s00(0),s00(1),s00(2),...,s00(N-2)},]]>其中s00(i)=i+1.]]>此序列進(jìn)行因子為f的乘法運(yùn)算后得到序列Sf0={sf0(0),sf0(1),sf0(2),...,sf0(N-2)},]]>其中sf0(i)=(f·(s00(i))-1)modN,]]>這里 定義為(s00(i))-1=(s00(i))-1s00(i)≠0∈GF(N)0s00(i)=0]]>f可以取值1,2,...,N-1,一共有N-1種。
Sf0經(jīng)過循環(huán)移位t,得到的序列為Sft={sft(0),sft(1),sft(2),...,sft(N-2)},]]>其中sft(i)=(sf0(i)+t)modN]]>t可以取值0,1,2,...,N-1,一共有N種。
同樣,可以定義p(t,f,i)=stf(i)]]>或者(t,f,i)=sfi(i).]]>可以由方式1或者方式2形成時(shí)頻圖案。
如果修改上面的定義,S00={s00(0),s00(1),s00(2),...,s00(N-1)},]]>其中s00(i)=i,]]>其它不變,則是線性雙曲序列。時(shí)頻資源的分配方法與上面類似。
拉丁方序列或者線性雙曲序列利用不同的乘法因子形成時(shí)頻圖案組內(nèi)的不同的時(shí)頻圖案時(shí),不同的時(shí)頻圖案之間不會(huì)正交,可以通過將交點(diǎn)分配給某一個(gè)時(shí)頻圖案來完成正交化。
下面舉一個(gè)簡單的例子進(jìn)行說明。設(shè)基本頻率單元是子載波,基本時(shí)間單元是OFDM符號(hào),并設(shè)置頻域有N=17子載波,并設(shè)TTI長度和片斷的長度,即隨機(jī)化區(qū)間的長度,相同,一個(gè)TTI內(nèi)有S=4個(gè)OFDM符號(hào),并設(shè)置同一小區(qū)內(nèi)的業(yè)務(wù)信道個(gè)數(shù)也是4個(gè)。由指數(shù)Welch構(gòu)造生成Costas序列,先由有限域F17,的原根3的冪得到長為N-1=16的Costas序列L={3,9,10,13,5,15,11,16,14,8,7,4,12,2,6,1}它有16種互相正交的時(shí)域循環(huán)移位,每個(gè)時(shí)域循環(huán)移位又有17種互不相交的頻率循環(huán)移位,記為p(t,f,i),i=0,1,...,15;t=0,1,2,...,15;f=0,1,2,...,16,t表示時(shí)域循環(huán)移位量,f表示頻率循環(huán)移位量。這些序列滿足二維相關(guān)性質(zhì),此時(shí)t用來標(biāo)示不同的組,每組內(nèi)時(shí)頻圖案是由其第一個(gè)時(shí)頻圖案,即f=0對(duì)應(yīng)的時(shí)頻圖案經(jīng)過不同循環(huán)頻移形成。
這里采用方式1作為序列形成時(shí)頻圖案的方式,即序列的標(biāo)號(hào)k的項(xiàng)對(duì)應(yīng)的值表示時(shí)頻圖案在標(biāo)號(hào)k的時(shí)間單元內(nèi)占用的頻率單元的值。序列p(0,0,)=L對(duì)應(yīng)的圖案如圖1所示。
由不同位置的滑動(dòng)窗的窗寬為M=4的時(shí)域滑動(dòng)窗截取每個(gè)這樣的長時(shí)頻圖案,都可以得到16種互不相交的長為4的片斷時(shí)頻圖案,注意到起始位置為t0的時(shí)域滑動(dòng)窗截取p(t,f,i)得到的片斷,和起始位置為0的時(shí)域滑動(dòng)窗截取p(t+t0,f,i)得到的片斷是相同的,因而互不相同的片斷時(shí)頻圖案是17*16=272種。
因?yàn)闀r(shí)域滑動(dòng)窗位置和時(shí)間循環(huán)移位量t的上述這種關(guān)系,片斷時(shí)頻圖案組的形成只需要固定t,遍歷其所有時(shí)域滑動(dòng)窗或者只需要固定滑動(dòng)窗位置,遍歷t即可,不同的時(shí)域滑動(dòng)窗位置對(duì)應(yīng)不同的正交片斷時(shí)頻圖案組,共有16組,每組內(nèi)17個(gè)片斷時(shí)頻圖案,同組內(nèi)的時(shí)頻圖案是同一個(gè)時(shí)頻圖案的不同頻率循環(huán)移位生成,并可以填滿整個(gè)TTI內(nèi)的時(shí)頻平面。如此形成的片斷時(shí)頻圖案組仍滿足同一組內(nèi)的時(shí)頻圖案沒有交點(diǎn),不同組的任意兩個(gè)時(shí)頻圖案至多有一個(gè)交點(diǎn)。
記這樣得到的片斷時(shí)頻圖案為Lij=0,1,2,...,15;j=0,1,2,...,16,i表示不同的滑動(dòng)窗位置,也就是組號(hào),j表示不同的循環(huán)頻域移位量。
每個(gè)TTI各小區(qū)的擾碼序列將指示所選用的正交片斷時(shí)頻圖案組,也就是指示不同的i值。不同小區(qū)獨(dú)立進(jìn)行,因而可能出現(xiàn)選擇完全相同的i的情況。假設(shè)當(dāng)前TTI小區(qū)A選擇i=3的正交組,小區(qū)B選擇i=6的正交組。
由于同一小區(qū)內(nèi)的業(yè)務(wù)信道個(gè)數(shù)是4個(gè),每個(gè)業(yè)務(wù)信道是由當(dāng)前TTI所選正交片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的4個(gè)或5個(gè)片斷時(shí)頻圖案組成,組成同一個(gè)業(yè)務(wù)信道的這幾個(gè)圖案可以為下標(biāo)j連續(xù)的,也可以是不連續(xù)的。兩個(gè)小區(qū)每個(gè)TTI可以隨機(jī)選擇業(yè)務(wù)信道占用的時(shí)頻圖案,比如小區(qū)A在當(dāng)前TTI的業(yè)務(wù)信道1由{L03,L13,L23,L33}組成,業(yè)務(wù)信道2由{L43,L53,L63,L73}組成,業(yè)務(wù)信道3由{L83,L93,L103,L113}組成,業(yè)務(wù)信道4由{L123,L133,L143,L153}組成,小區(qū)B在當(dāng)前TTI的業(yè)務(wù)信道1由{L36,L46,L56,L66}組成,業(yè)務(wù)信道2由{L76,L86,L96,L106}組成,業(yè)務(wù)信道3由{L116,L126,L136,L146}組成,業(yè)務(wù)信道4由{L156,L166,L06,L16}組成,這種情況下兩個(gè)小區(qū)的任意兩個(gè)業(yè)務(wù)信道的交點(diǎn)至多為4個(gè)。
例如,某個(gè)用戶占用了小區(qū)B的第3個(gè)業(yè)務(wù)信道{L116,L126,L136,L146},則L116={5,10,8,2},]]>L126={6,11,9,3},]]>L136={7,12,10,4},]]>L146={8,13,11,5},]]>如圖2所示,它由4個(gè)片斷時(shí)頻圖案組成,圖中每種底紋代表一個(gè)時(shí)頻圖案。
對(duì)N不是素?cái)?shù)或者素?cái)?shù)減一的情形,如果仍采用Welch構(gòu)造形成基準(zhǔn)序列,則可以選擇一個(gè)大于N的最小素?cái)?shù)p生成長為p-1的Costas序列。比如N=14時(shí),采用大于14的最小素?cái)?shù)p=17,構(gòu)造的Costas序列的p=17種互不相交的循環(huán)頻率移位將得到步驟100的多個(gè)序列,當(dāng)序列中值域出現(xiàn)大于13的情況則去掉該值對(duì)應(yīng)的時(shí)頻平面中的點(diǎn)。
這種情況下,不同的片斷時(shí)頻圖案組是采用不同時(shí)間平移的方式得到的;用戶的業(yè)務(wù)信道分配的正交片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案是通過選取不同的循環(huán)頻率移位量實(shí)現(xiàn)的。
另一方面,步驟100設(shè)置的時(shí)頻圖案也可以這樣分組,每組內(nèi)時(shí)頻圖案是由其第一個(gè)時(shí)頻圖案經(jīng)過不同循環(huán)時(shí)移形成。不同組的第一個(gè)時(shí)頻圖案是L的不同循環(huán)頻移。方式1映射的情況下,可以記為序列p(t,f,i),i=0,1,...,15;t=0,1,2,...,16;f=0,1,2,...,15,t表示頻域循環(huán)移位量,f表示時(shí)域循環(huán)移位量。此時(shí)t用來標(biāo)示不同的組,每組內(nèi)時(shí)頻圖案是由其第一個(gè)時(shí)頻圖案經(jīng)過不同循環(huán)時(shí)移形成。
仍由不同位置的窗寬為M=4的時(shí)域滑動(dòng)窗截取每個(gè)這樣的長時(shí)頻圖案,都可以得到16種互不相交的長為4的片斷時(shí)頻圖案,注意到固定頻率移位t,其所有不同位置的時(shí)域滑動(dòng)窗截取的片斷組成的片斷時(shí)頻圖案組是相同的,因而只需要固定時(shí)域滑動(dòng)窗位置,遍歷所有頻率移位t即可。例如固定滑動(dòng)窗位置為0,遍歷所有頻率移位t得到不同的正交片斷時(shí)頻圖案組,共有17組,每組內(nèi)16個(gè)片斷時(shí)頻圖案,同組內(nèi)的時(shí)頻圖案是由同一個(gè)長時(shí)頻圖案的不同時(shí)域循環(huán)移位生成。
這種情況下,不同的片斷時(shí)頻圖案組是采用不同頻率平移的方式得到的;用戶的業(yè)務(wù)信道分配的正交片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案是通過選取不同的循環(huán)時(shí)間移位量實(shí)現(xiàn)的。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(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
1.一種通信系統(tǒng)時(shí)頻資源的分配方法,應(yīng)用于使用正交頻分復(fù)用技術(shù)的無線通信系統(tǒng),其特征在于,該方法包括A、設(shè)置用于分配通信系統(tǒng)時(shí)頻資源的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案;B、截取時(shí)頻圖案的一種寬度或者多種寬度的循環(huán)滑動(dòng)窗內(nèi)的片斷形成片斷時(shí)頻圖案;C、根據(jù)得到的片斷時(shí)頻圖案形成多個(gè)不同的片斷時(shí)頻圖案組,每組內(nèi)的片斷時(shí)頻圖案互相正交;D、在每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi),隨機(jī)變化選擇一組或者一組以上的片斷時(shí)頻圖案組;E、分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給該傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該方法進(jìn)一步包括采用步驟E所述的時(shí)頻圖案發(fā)送數(shù)據(jù)流的過程發(fā)送方將要發(fā)送的一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)流映射在相應(yīng)的分配給一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道的時(shí)頻圖案上進(jìn)行發(fā)送。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該方法進(jìn)一步包括采用步驟E所述的時(shí)頻圖案接收數(shù)據(jù)流的過程接收方根據(jù)步驟E所述的一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道占用的時(shí)頻圖案從接收的數(shù)據(jù)流中解映射出相應(yīng)的一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟A所述一個(gè)以上的時(shí)頻圖案滿足二維相關(guān)性質(zhì)由多個(gè)組構(gòu)成,同一組內(nèi)的時(shí)頻圖案互相正交,不同組的時(shí)頻圖案之間交點(diǎn)至多為一個(gè)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,步驟A所述的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案是滿足二維相關(guān)性質(zhì)的組數(shù)最大的時(shí)頻圖案集合。
6.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟B所述對(duì)時(shí)頻圖案進(jìn)行片斷截取的循環(huán)滑動(dòng)窗為時(shí)間域的、或頻率域的、或時(shí)間域和頻率域組合的。
7.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟B所述對(duì)時(shí)頻圖案進(jìn)行片斷截取的一種寬度或者多種寬度的循環(huán)滑動(dòng)窗采用固定時(shí)間或/和頻率窗口位置的循環(huán)滑動(dòng)窗。
8.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟C所述形成多個(gè)不同的片斷時(shí)頻圖案組的過程為對(duì)每個(gè)給定的窗口寬度,固定滑動(dòng)窗的位置,遍歷由一個(gè)以上的時(shí)頻圖案形成的一個(gè)時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案,得到由片斷時(shí)頻圖案形成的對(duì)應(yīng)的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的片斷時(shí)頻圖案;再遍歷一個(gè)以上的時(shí)頻圖案形成的多個(gè)時(shí)頻圖案組,則形成多個(gè)片斷時(shí)頻圖案組。
9.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟D所述的隨機(jī)變化選擇是由小區(qū)指定的多值偽隨機(jī)序列確定。
10.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟D所述在每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi),隨機(jī)變化選擇的一個(gè)或者一個(gè)以上的片斷時(shí)頻圖案組的過程為隨機(jī)變化選擇的一個(gè)或者一個(gè)以上的片斷時(shí)頻圖案組要無重疊地填滿傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)的時(shí)頻資源。
11.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟E所述分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給一個(gè)或多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道的方式根據(jù)每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間隨機(jī)變化。
12.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,當(dāng)步驟A所述的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案超出了無線通信系統(tǒng)占用的頻域基本單元總個(gè)數(shù)時(shí),在步驟B中進(jìn)行窗寬為頻域基本單元總個(gè)數(shù)的頻域循環(huán)滑動(dòng)窗的片斷截取。
13.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟A所述的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案通過設(shè)置的一個(gè)以上的序列生成,生成方式為設(shè)置的序列表示的時(shí)頻圖案是各基本時(shí)間單元對(duì)應(yīng)的頻率單元指標(biāo)的映射;或者是各基本頻率單元對(duì)應(yīng)的時(shí)間單元指標(biāo)的映射。
14.如權(quán)利要求13所述的方法,其特征在于,所述通過設(shè)置的一個(gè)以上的序列生成一個(gè)以上的時(shí)頻圖案時(shí),生成方式中的基本頻率單元是一個(gè)子載頻。
15.如權(quán)利要求13所述的方法,其特征在于,所述設(shè)置的一個(gè)以上的序列是Costas序列、或者拉丁方序列、或者修改的拉丁方序列、或者線性雙曲序列、或者修改的線性雙曲序列。
16.如權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于,當(dāng)所述序列為Costas序列時(shí),該序列由Welch構(gòu)造得到。
17.如權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于,當(dāng)所述序列是Costas序列時(shí),該方法進(jìn)一步包括步驟C所述不同的片斷時(shí)頻圖案組是采用對(duì)每個(gè)給定窗口寬度,固定滑動(dòng)窗位置,對(duì)于一個(gè)時(shí)間平移,遍歷不同的頻移得到一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案,再遍歷不同的時(shí)間平移得到不同的片斷時(shí)頻圖案組;步驟E所述分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道是通過選取循環(huán)頻率移位量實(shí)現(xiàn)的;或者步驟C所述不同的片斷時(shí)頻圖案組是采用對(duì)每個(gè)給定窗口寬度,固定滑動(dòng)窗位置,對(duì)于一個(gè)頻率平移,遍歷不同的時(shí)間平移得到一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案,再通過遍歷不同的頻率平移得到不同的片斷時(shí)頻圖案組;步驟E所述分配選定的正交片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案作為一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道是通過選取循環(huán)時(shí)間移位量實(shí)現(xiàn)的。
18.如權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于,當(dāng)所述時(shí)頻資源的時(shí)頻圖案是根據(jù)拉丁方序列、或者修改的拉丁方序列、或者線性雙曲序列、或者修改的線性雙曲序列形成時(shí),該方法進(jìn)一步包括步驟C所述不同的片斷時(shí)頻圖案組是采用對(duì)每個(gè)給定窗口寬度,固定滑動(dòng)窗位置,對(duì)于一個(gè)時(shí)間平移,遍歷不同的乘法因子得到一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案;再遍歷不同的時(shí)間平移得到不同的片斷時(shí)頻圖案組;步驟E所述分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道是通過選取不同乘法因子的方式實(shí)現(xiàn)的;或者步驟C所述不同的片斷時(shí)頻圖案組是通過對(duì)每個(gè)給定窗口寬度,固定滑動(dòng)窗位置,對(duì)于一個(gè)乘法因子,遍歷不同的時(shí)間平移得到一個(gè)片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的互相正交的時(shí)頻圖案,再遍歷不同的乘法因子得到不同的片斷時(shí)頻圖案組;步驟E所述分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案作為用戶的業(yè)務(wù)信道是通過選取時(shí)間平移量的方式實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通信系統(tǒng)時(shí)頻資源的分配方法,該方法包括A、設(shè)置用于分配通信系統(tǒng)時(shí)頻資源的一個(gè)以上的時(shí)頻圖案;B、截取時(shí)頻圖案的一種寬度或者多種寬度的循環(huán)滑動(dòng)窗內(nèi)的片斷形成片斷時(shí)頻圖案;C、根據(jù)得到的片斷時(shí)頻圖案形成多個(gè)不同的片斷時(shí)頻圖案組,每組內(nèi)的片斷時(shí)頻圖案互相正交;D、在每個(gè)傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi),隨機(jī)變化選擇一組或者一組以上的片斷時(shí)頻圖案組;E、分配選定的片斷時(shí)頻圖案組內(nèi)的時(shí)頻圖案給該傳輸時(shí)間區(qū)間內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)用戶和/或業(yè)務(wù)信道。該方法不需要任何資源規(guī)劃,保持小區(qū)內(nèi)干擾較小的同時(shí),使得小區(qū)間干擾充分平均化。
文檔編號(hào)H04L5/26GK1728695SQ20041005466
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
發(fā)明者曲秉玉, 馬莎 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司