專利名稱:多載波無線通信系統(tǒng)中的多用戶信號接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通信技術(shù)，更具體地說涉及一種多載波無線通信系統(tǒng)中的多用戶信號接收方法。
背景技術(shù)：
隨著無線用戶終端數(shù)量的不斷增長，以及無線用戶終端對于通信速率的需求不斷增長，無線通信系統(tǒng)的容量和無線通信系統(tǒng)的頻率效率始終是無線通信系統(tǒng)演進過程中的核心問題。為此，旨在提供更高頻譜效率與更大系統(tǒng)容量的技術(shù)解決方案一直是無線通信技術(shù)的研究熱點之一。其中，多載波(Multi-carrier)無線通信技術(shù)由于其良好的抗衰落(Fading)性能和高速的數(shù)據(jù)傳輸速率正在獲得人們的廣泛關(guān)注。
在使用多載波無線通信技術(shù)的系統(tǒng)中，如多載波-碼分多址(MC-CDMAMulti-carrier-Code Division Multiple Access)系統(tǒng)與正交頻分復(fù)用(OFDMOrthogonal Frequency DivisionMultiplexing)系統(tǒng)，在系統(tǒng)可用的頻率資源內(nèi)配置了多個載波，每個所述的載波被稱為一個子載波(Sub-carrier)，系統(tǒng)中的一個無線發(fā)射機與一個無線接收機間的信號傳輸同時在多個所述的子載波上進行。由于在所述的多載波無線通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)可用的頻率資源被劃分為多個較窄的頻率單元，信號在多個較窄的頻率單元上并行傳輸，從而信號在無線信道中傳輸時可以更好的抵抗頻率選擇性(Frequency Selective Fading)衰落，獲得更高的傳輸吞吐率(Throughput)。
在多載波無線通信系統(tǒng)中，根據(jù)各用戶終端信號傳輸速率的需求或信號傳輸質(zhì)量的要求，所述子載波應(yīng)可同碼道、時隙或發(fā)射功率等無線通信資源一樣被分配。在西門子(中國)有限公司向中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請?zhí)枮?00510115002.6的專利申請中，提出了一種多載波無線通信系統(tǒng)中的子載波分配方法首先，將多載波無線通信系統(tǒng)擁有的子載波沿頻率軸劃分為子頻帶，每個子頻帶由沿頻率軸依次排列的至少一個所述的子載波組成；然后，對所述子頻帶上的無線信道沖激響應(yīng)功率進行測量；最后，由所述系統(tǒng)中的控制節(jié)點根據(jù)所述無線信道沖激響應(yīng)功率的測量值為所述系統(tǒng)中的用戶終端分配供其使用的子頻帶。在所述的子載波分配方法中，一個所述的子頻帶被作為子載波分配過程中的基本單位，由多載波無線通信系統(tǒng)中的控制節(jié)點為系統(tǒng)中的用戶終端進行分配，因而避免了使用一個子載波作為基本單位的子載波分配方法的缺點，可以降低子載波分配過程中的信令開銷；同時在存在大量無線用戶終端的多載波無線通信系統(tǒng)中，提供了一種多用戶的子載波分配機制，消除了多個所述用戶終端間的子載波請求沖突。
使用所述的子載波分配方法，在為一個用戶終端分配了一個或一個以上供其傳輸信號的子頻帶后，現(xiàn)有技術(shù)中普遍采用快速傅立葉變換(FFTFast Fourier Transform)的方法來實現(xiàn)所述用戶終端和其控制節(jié)點間的多載波信號傳輸。例如，在所述多載波信號的發(fā)送端，使用一個Nc點的離散傅立葉變換(DFTDiscrete Fourier Transform)裝置來對所述用戶終端的信號進行多載波調(diào)制，其中Nc表示所述用戶終端的信號傳輸所占用的子載波數(shù)量；在所述多載波信號的接收端，使用一個Nc點的反離散傅立葉變換(IDFTInverse Discrete FourierTransform)裝置來對所述用戶終端的多載波信號進行解調(diào)。使用所述的多載波信號傳輸方法，信號的調(diào)制與解調(diào)過程均可使用數(shù)字信號處理的方法加以實現(xiàn)，因而可簡化多載波無線通信系統(tǒng)的實施過程，降低系統(tǒng)成本。
在一個存在多個用戶終端的多載波無線通信系統(tǒng)中使用所述的多載波信號傳輸方法時，所述的傅立葉變換裝置將不僅需要完成信號的調(diào)制與解調(diào)過程，還同時需要完成多用戶信號的復(fù)用(Multiplex)與解復(fù)用(De-multiplex)過程。當各用戶終端的發(fā)送信號之間存在時間偏移或頻率偏移時，在使用所述的傅立葉變換變換裝置對多用戶接收信號進行解復(fù)用的過程中，各用戶終端的接收信號之間將產(chǎn)生較為嚴重的相互干擾，這種多個用戶終端間的相互干擾將在由用戶終端至控制節(jié)點的上行鏈路中表現(xiàn)的尤為顯著，對系統(tǒng)中各用戶終端間的同步精度和定時精度都會產(chǎn)生很高要求，因而也限制了所述的多載波信號傳輸方法在多用戶終端的多載波無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種多載波無線通信系統(tǒng)中的多用戶信號接收方法，可以在一個存在多個用戶終端的多載波無線通信系統(tǒng)中，對接收信號中各用戶終端的信號有效的進行解復(fù)用，同時還可增強多用戶信號的解復(fù)用過程對于各用戶信號之間的時間偏移和頻率偏移的魯棒性(Robustness)，減少各用戶終端接收信號之間的相互干擾；并且還可使多載波無線通信系統(tǒng)在實施的過程中仍具有較低的實現(xiàn)復(fù)雜度。
上述的發(fā)明目的通過以下的技術(shù)方案加以實現(xiàn)多載波無線通信系統(tǒng)中的多用戶信號接收方法，其中所述系統(tǒng)擁有的子載波被沿頻率軸劃分為子頻帶，每個子頻帶由沿頻率軸依次排列的至少一個所述的子載波組成；在所述系統(tǒng)中，一個用戶終端的信號同時在至少一個所述的子頻帶上傳輸，同時傳輸信號的不同用戶終端所使用的子頻帶互不相同；包括步驟如下(1)使用一個濾波器組對所述多用戶信號中的各用戶信號進行分離；(2)使用一個傅立葉變換裝置對所述分離后的單用戶多載波調(diào)制信號進行解調(diào)。
在所述系統(tǒng)中，一個用戶終端所使用的子頻帶由所述系統(tǒng)中的控制節(jié)點根據(jù)無線信道的狀態(tài)信息為所述用戶終端自適應(yīng)的分配。所述的子頻帶被進一步分類為傳輸信號的子頻帶與保護子頻帶，其中所述傳輸信號的子頻帶用于傳輸信號，由所述控制節(jié)點為所述用戶終端進行分配；所述保護子頻帶用于在所述傳輸信號的子頻帶之間形成保護間隔；相鄰的兩個所述傳輸信號的子頻帶之間存在至少一個所述的保護子頻帶。
在所述步驟(1)中，所述的濾波器組由至少一個帶通濾波器組成，所述帶通濾波器的數(shù)量與同時傳輸信號的用戶終端數(shù)量相等；所述的濾波器組也可由一個原型濾波器和所述原型濾波器的頻移濾波器組成，所述濾波器的數(shù)量與同時傳輸信號的用戶終端數(shù)量相等；所述的濾波器組還可由一個多相濾波器組和一個傅立葉變換裝置組成。
在所述步驟(2)中，還包括使用一個無線信道估計裝置對所述的解調(diào)信號進行信道補償?shù)牟襟E。
所述的多載波無線通信系統(tǒng)為一個多載波無線移動通信系統(tǒng)，所述的多用戶信號為所述系統(tǒng)中的一個小區(qū)基站收到的上行鏈路多用戶信號。
所述的多載波無線通信系統(tǒng)也可為一個多載波無線局域網(wǎng)系統(tǒng)。
以下將通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明的目的及特征加以詳細說明，這些具體實施例是說明性的，不具有限制性。
圖1為本發(fā)明方法中的子頻帶劃分示意圖。
圖2為本發(fā)明方法具體實施例中步驟(1)的示意圖。
圖3為本發(fā)明方法具體實施例中步驟(2)的示意圖。
具體實施方式圖1、圖2和圖3構(gòu)成了本發(fā)明方法的一個具體實施例。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在一個多載波無線通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)擁有的子載波將被劃分為子頻帶，并且所述的子頻帶被作為子載波分配的基本單位，由系統(tǒng)中的控制節(jié)點根據(jù)無線信道的狀態(tài)信息為所述用戶終端自適應(yīng)的分配，所述無線信道的狀態(tài)信息可以是信道的沖激響應(yīng)功率值、無線信道的載波干擾比或無線信道的質(zhì)量指示等信息。設(shè)所述的多載波無線通信系統(tǒng)為一個多載波無線移動通信系統(tǒng)或多載波無線局域網(wǎng)系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)擁有2048個子載波。則將所述的2048個子載波沿頻率軸f劃分為若干個子頻帶，每個子頻帶可以包括一個子載波，兩個相鄰的子載波，或者沿頻率軸排列的多個子載波。一個用戶終端可由所述控制節(jié)點為其分配一個或一個以上的所述子頻帶，所述用戶終端的信號則同時通過所述的子頻帶進行傳輸。為了減少不同子頻帶上的信號傳輸間的相互干擾，所述的子頻帶還可被進一步劃分為傳輸信號的子頻帶與保護子頻帶，其中所述傳輸信號的子頻帶用于傳輸信號，所述保護子頻帶用于在所述傳輸信號的子頻帶之間形成保護間隔，相鄰兩個所述傳輸信號的子頻帶之間存在至少一個所述的保護子頻帶。所述系統(tǒng)中的子載波被劃分為子頻帶后的示意圖如圖1所示。
當所述的多載波無線通信系統(tǒng)中存在多個用戶終端時，同時傳輸信號的不同用戶終端所使用的子頻帶互不相同，即在所述系統(tǒng)中通過頻分復(fù)用的方式為不同的用戶終端提供多址接入。接下來，根據(jù)本發(fā)明的方法，當所述不同用戶終端的傳輸信號到達接收機一端時，對所述多用戶信號的接收方法包括步驟如下(1)使用一個濾波器組對所述多用戶信號中的各用戶信號進行分離；(2)使用一個傅立葉變換裝置對所述分離后的單用戶多載波調(diào)制信號進行解調(diào)。即在本發(fā)明的方法中，對所述多用戶信號的接收過程被分解為多用戶信號的解復(fù)用過程和單用戶信號的解調(diào)過程，而非現(xiàn)有技術(shù)中將多用戶信號的解復(fù)用過程和單用戶信號的解調(diào)過程合一的方法。
所述多用戶信號的解復(fù)用過程通過一個濾波器組來完成，所述的濾波器組由至少一個帶通濾波器組成，所述帶通濾波器的數(shù)量與同時傳輸信號的用戶終端數(shù)量相等，每個所述帶通濾波器的濾波特性由其相應(yīng)用戶終端的傳輸信號所使用的子頻帶決定。所述的帶通濾波器組可以用多個數(shù)字濾波器加以實現(xiàn)，但這樣的實現(xiàn)成本相對較高；所述的帶通濾波器組也可以用多個數(shù)字基帶濾波器加頻率搬移加以實現(xiàn)，所述多個數(shù)字基帶濾波器的濾波特性分別由所述系統(tǒng)中的子頻帶劃分決定，一個所述帶通濾波器的濾波特性則通過選擇相應(yīng)的數(shù)字基帶濾波器，并結(jié)合頻率搬移的數(shù)字信號處理過程加以實現(xiàn)，這樣便可降低所述帶通濾波器組的實現(xiàn)成本。當所述系統(tǒng)中的每個子頻帶由相等數(shù)量的子載波組成，并且所述系統(tǒng)中同時傳輸信號的各用戶終端被分配以相等數(shù)量的子頻帶時，各所述用戶終端所使用的子頻帶從頻率軸上觀察互為對方的頻移版本，則此時所述的濾波器組可由一個基帶濾波器和所述基帶濾波器的頻移版本組成，所述的基帶濾波器可以采用原型濾波器(Prototype Filter)加以實現(xiàn)；或者，所述的濾波器組可以更為簡單的采用一個多相濾波器組(Poly-phase Filter Bank)和一個傅立葉變換裝置加以實現(xiàn)，如圖2所示其中，所述的多用戶信號在到達接收機一端后將通過一個串/并轉(zhuǎn)換器被依次輸入到所述多相濾波器的各個支路，所述支路的數(shù)量與所述用戶終端的數(shù)量相等，M代表所述用戶終端的數(shù)量，hm(n)，m＝1，...，M表示各多相濾波器的相位輸出特性；然后，經(jīng)所述多相濾波器組進行相位變換后的信號被輸入到一個M點的傅立葉變換裝置，進而完成對各用戶信號的低通濾波和頻率搬移的濾波過程，從而完成對所述多用戶信號的解復(fù)用過程。
隨后，所述解復(fù)用后的各用戶終端的多載波信號被分別進行解調(diào)，對每個所述用戶終端的解調(diào)過程由一個傅立葉變換裝置完成，如圖3所示，其中Nc表示所述用戶終端用于傳輸信號的子載波數(shù)量。為了進一步消除信號傳輸中的符號間干擾，當一個用戶終端的信號在發(fā)送時各發(fā)送符號間被填充了循環(huán)字頭的情況下，對所述用戶終端的解調(diào)過程中也將相應(yīng)包括去除循環(huán)字頭的步驟。此外，為了消除無線信道的衰落特性對于信號判決過程的影響，在所述的解調(diào)過程中還可包括使用一個無線信道估計裝置對所述的解調(diào)信號進行信道補償?shù)牟襟E。
使用本發(fā)明的方法，當各用戶終端的發(fā)送信號之間存在時間偏移或頻率偏移時，在對所述的多用戶信號進行接收時，通過對所述多用戶信號的解復(fù)用過程和單用戶信號的解調(diào)過程的分別進行，可以增強多用戶信號的解復(fù)用過程對于各用戶信號之間的時間偏移和頻率偏移的魯棒性，使得所述多個用戶終端間的相互干擾得到有效的抑制。尤其在由用戶終端至控制節(jié)點的上行鏈路中，例如，在一個多載波無線移動通信系統(tǒng)的上行鏈路中，使用本發(fā)明的方法可以為所述的多載波無線通信系統(tǒng)帶來顯著的系統(tǒng)性能增益。同時，本發(fā)明的方法在實施的過程中仍具有較低的實現(xiàn)復(fù)雜度，從而使多載波無線通信系統(tǒng)可具有較低的實現(xiàn)成本。
權(quán)利要求
1.多載波無線通信系統(tǒng)中的多用戶信號接收方法，其中所述系統(tǒng)擁有的子載波被沿頻率軸劃分為子頻帶，每個子頻帶由沿頻率軸依次排列的至少一個所述的子載波組成；在所述系統(tǒng)中，一個用戶終端的信號同時在至少一個所述的子頻帶上傳輸，同時傳輸信號的不同用戶終端所使用的子頻帶互不相同；其特征在于包括步驟如下(1)使用一個濾波器組對所述多用戶信號中的各用戶信號進行分離；(2)使用一個傅立葉變換裝置對所述分離后的單用戶多載波調(diào)制信號進行解調(diào)。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于所述系統(tǒng)中的一個用戶終端所使用的子頻帶由所述系統(tǒng)中的控制節(jié)點根據(jù)無線信道的狀態(tài)信息為所述用戶終端自適應(yīng)的分配。
3.如權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于所述的子頻帶被進一步分類為傳輸信號的子頻帶與保護子頻帶，其中所述傳輸信號的子頻帶用于傳輸信號，由所述控制節(jié)點為所述用戶終端進行分配；所述保護子頻帶用于在所述傳輸信號的子頻帶之間形成保護間隔；相鄰的兩個所述傳輸信號的子頻帶之間存在至少一個所述的保護子頻帶。
4.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于在所述步驟(1)中，所述的濾波器組由至少一個帶通濾波器組成，所述帶通濾波器的數(shù)量與同時傳輸信號的用戶終端數(shù)量相等。
5.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于在所述步驟(1)中，所述的濾波器組由一個原型濾波器和所述原型濾波器的頻移濾波器組成，所述濾波器的數(shù)量與同時傳輸信號的用戶終端數(shù)量相等。
6.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于在所述步驟(1)中，所述的濾波器組由一個多相濾波器組和一個傅立葉變換裝置組成。
7.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于在所述步驟(2)中，還包括使用一個無線信道估計裝置對所述的解調(diào)信號進行信道補償?shù)牟襟E。
8.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于所述的多載波無線通信系統(tǒng)為多載波無線移動通信系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求
8所述的方法，其特征在于所述的多用戶信號為所述系統(tǒng)中的一個小區(qū)基站收到的上行鏈路多用戶信號。
10.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于所述的多載波無線通信系統(tǒng)為多載波無線局域網(wǎng)系統(tǒng)。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種多載波無線通信系統(tǒng)中的多用戶信號接收方法，其中所述系統(tǒng)擁有的子載波被沿頻率軸劃分為子頻帶，每個子頻帶由沿頻率軸依次排列的至少一個所述的子載波組成，一個用戶終端的信號同時在至少一個所述的子頻帶上傳輸，同時傳輸信號的不同用戶終端所使用的子頻帶互不相同。在對所述的多用戶信號接收時，對所述多用戶信號的解復(fù)用過程和單用戶信號的解調(diào)過程分別進行，所述多用戶信號的解復(fù)用過程由一個濾波器組完成；所述單用戶信號的解調(diào)過程由一個傅立葉變換裝置完成。使用本發(fā)明的方法，可增強多用戶信號的解復(fù)用過程對于各用戶信號之間的時間偏移和頻率偏移的魯棒性，從而減少所述接收過程中各用戶信號之間的相互干擾；并且還可使多載波無線通信系統(tǒng)在實施的過程中仍具有較低的實現(xiàn)復(fù)雜度。
文檔編號H04L27/26GK1992696SQ200510135522
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日
發(fā)明者強劍鋒, 常疆 申請人:西門子(中國)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan