CN100502379C - 一种应用于正交频分复用系统的数据传送方法 - Google Patents

一种应用于正交频分复用系统的数据传送方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于正交频分复用系统的数据传送方法，具体包括：在不同带宽数据传送单元中，发送各自数据传送单元中包括的M个OFDM符号，其特征在于，每个不同带宽的数据传送单元都传送带有两种不同循环前缀长度的OFDM符号：长循环前缀长度的OFDM符号和短循环前缀长度的OFDM符号；且带宽不同的数据传送单元中，传送相同数目的长循环前缀长度的OFDM符号和相同数目的短循环前缀长度的OFDM符号。本方法同时满足了不同带宽循环前缀时间长度的兼容性，以及不同类型数据选用不同的循环前缀的差异性。

Description

一种应用于正交频分复用系统的数据传送方法
技术领域
本发明涉及宽带无线通信领域，特别涉及正交频分复用(OFDM)技术领域的数据传送方法。
背景技术
OFDM技术由于具有频谱效率高、抗多径干扰能力强、实现成本低等特点，越来越受到人们的关注，被推为宽带无线通信的首选技术。在现有的OFDM系统中，数据传送方法非常重要。对于一般的OFDM系统，在一个数据传送单元(比如基于802.16 OFDMA系统的一帧，LTE OFDM系统的一子帧等)中包括多个OFDM符号，每个OFDM符号最前面都有一个循环前缀，它通常是OFDM符号后面一段数据的重复。利用该循环前缀，OFDM系统既可以消除由于多径造成的符号间干扰，又可以保持载波之间相互正交，保证OFDM系统的频谱利用效率。因此，数据传送单元中循环前缀的设置也是非常重要的，如何合理的设置循环前缀，对OFDM系统具有关键性意义。
目前OFDM系统中，数据传送方法采用较多的设置循环前缀的方法有如下两种。
第一种：“3GPP，TR25.81，Physical Layer Aspects for EvolvedUTRA(release 7)”，给出了W-CDMA系统以后长期演进(LTE)到OFDM系统后的循环前缀设置。当一个子帧中包括7个OFDM符号时，不同系统带宽的循环前缀设置如下表：
表1：3GPP，TR25.814中的循环前缀设置。
 
带宽 1.25MHz 2.5MHz 5MHz 10MHz 15MHz 20MHz
 
循环前缀设置     (4.69/9)×6，(5.21/10)×1     (4.69/18)×5，(4.95/19)×2       (4.69/36)×3，(4.82/37)×4     (4.75/73)×6，(4.82/74)×1       (4.73/109)×2，(4.77/110)×5        (4.75/146)×5，(4.79/147)×2  
在表1中，以5MHz的循环前缀设置为例，“(4.69/36)×3，(4.82/37)×4”，表示一个子帧中，有3个OFDM符号的循环前缀是4.69us，相当于36个采样点；有4个OFDM符号的循环前缀是4.82us，相当于37个采样点。其它带宽的循环前缀设置可以依次类推。
该种方法的缺陷是：从表1可以看出，每种带宽都对应一种循环前缀设置，并且，不同带宽的循环前缀是互不兼容的，这种不兼容性增加了系统实现的复杂度，却没有带来增益。另外，从表1还可以看出，6种系统带宽中共有8种循环前缀长度：4.69，5.21，4.95，4.82，4.75，4.73，4.77和4.79us，不同带宽的用户相互通信是一个非常现实的要求，这就意味着每个用户在接入系统时都需要匹配8种不同的循环前缀，这也增加了用户接入系统的时间和实际实现的难度。
第二种方法，参见基于802.16标准的OFDM系统，但是该系统中提到方法，不同带宽的循环前缀时间长度是相同的，没有考虑到不同类型数据选用不同循环前缀的差异性。在OFDM通信系统中，基站(BS)发给用户的数据可以分为两类：广播数据和单播数据。广播数据指的是基站服务范围内用户都应该收到的数据，如导频、重要的系统消息等。BS在发送这些消息时，需要保证信道环境恶劣的用户(如在小区边缘的用户)也能正确接收到这些重要消息，因此，BS在发送这些消息时应该选用循环前缀比较长的OFDM符号。单播消息指的是BS发给某一个用户的数据，此时，BS应该选用循环前缀比较短的OFDM符号，以保证系统的效率。
所以，现有OFDM系统及标准中，在设置循环前缀时，都没有充分考虑到不同带宽循环前缀时间的兼容性及不同类型数据选用不同的循环前缀的差异性，有的也只是考虑到某一方面，而忽略了其它方面。因此，需要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种应用于OFDM系统的数据传送方法，通过采用新的循环前缀设置方法，满足不同带宽循环前缀时间长度的兼容性，以及不同类型数据选用不同的循环前缀的差异性。
为实现本发明目的，本发明提供一种应用于正交频分复用系统的数据传送方法，具体包括：在不同带宽数据传送单元中，发送各自数据传送单元中包括M个OFDM符号(M大于1)，其特征在于，每个不同带宽的数据传送单元都传送带有两种不同循环前缀长度的OFDM符号：长循环前缀长度的OFDM符号和短循环前缀长度的OFDM符号；且带宽不同的数据传送单元中，传送相同数目的长循环前缀长度的OFDM符号和相同数目的短循环前缀长度的OFDM符号。
上述的方法，在每个数据传送单元中，传送L个选用长循环前缀长度的OFDM符号，用来传送广播数据；传送M减L个选用短循环前缀长度的OFDM符号，用来传送单播数据；其中，L＝1，2…M-1。
上述的方法，对于带宽不同的数据传送单元，在任一相同位置上传送带有长循环前缀的OFDM符号，比如在不同数据传送单元的第一符号位置。
本发明方法提供了一种正交频分复用系统中的数据传送方法，该方法可以同时满足不同带宽循环前缀时间长度的兼容性，以及不同类型数据选用不同的循环前缀的差异性，利于OFDM技术在宽带无线通信领域的推广。
附图说明
图1是“3GPP，TR25.814”中现有的循环前缀设置示意图。
图2是本发明在“3GPP，TR25.814”中设置循环前缀一种实施例的示意图。
具体实施方式
图1是以表1“3GPP，TR25.814”中的循环前缀设置为基础，形象显示了不同带宽的循环前缀设置。其中，竖线方框表示子帧中循环前缀较长的OFDM符号；横线方框表示子帧中循环前缀较短的OFDM符号。从图1可以看出，在每个信道带宽中，每个子帧中都有两种循环前缀长度的符号，在不同带宽子帧中，循环前缀较长(短)的OFDM符号数目不尽相同。长循环前缀和短循环前缀的时间长度也是五花八门，正如前面所述，这种循环前缀长度的不兼容性，给系统的实现、用户的接入，带来了很大的麻烦。
下面以3GPP，TR25.814中描述的OFDM系统为基础，给出本发明的一个实施例。
在3GPP，TR25.814中描述的OFDM系统中，不同带宽的采样率频率、FFT(快速傅立叶变换)点数都是相互兼容的，如下表2所示：
表2：3GPP，TR25.814中的基本参数设置
 
带宽(MHz) FFT点数 采样频率(MHz) 样点间隔(us)
1.25 128 1.92 1/1.92
2.5 256 3.84 1/3.84
5 512 7.68 1/7.68
10 1024 15.36 1/15.35
15 1536 23.04 1/23.04
20 2048 30.72 1/30.72
在3GPP，TR25.814中描述的OFDM系统中，一个子帧的长度为0.5ms。以一个子帧中包括的OFDMA数目为7个为例，我们设置两种循环前缀长度：较长的循环前缀长度为(10/1.92)us，较短的循环前缀长度为(9/1.92)us。在设置循环前缀长度时，需要考虑以下两个因素：a.系统的目标应用环境，不用应用环境，要求的循环前缀长度也不尽相同。比如对于一般的移动通讯系统，最优的循环前缀的长度一般在4~6us之间；b.两种循环前缀的长度都应该是系统最低带宽对应的样点间隔的整数倍。具体选用方法，属于现有技术，这里不作赘述。
并且设置L＝1，即在一个子帧中，有1个OFDM符号选用时间长度较长的循环前缀；另外6个OFDM符号选用时间长度较短的循环前缀。在选取L取值时，比较随意，当然最好考虑广播数据在整个数据传送单元传送的数据的平均比例。比如，当广播数据在整个数据传送单元传送的数据的平均比例不大于1/M时，L＝1就可以了。
设置循环前缀长度和个数时，也可以采用如下方法。设一个数据传送单元的持续时间为TD，扣除循环前缀后的OFDM符号时间长度为TS，长循环前缀的时间长度为TA，短循环前缀的时间长度为TB，则TA，TB，L的取值还应该满足如下条件：M×TS+L×TA+(M-L)×TB＝TD。
按照上述方法，下表给出了3GPP，TR25.814描述的OFDM系统中利用本发明方法后的循环前缀：
表3：包含本发明的3GPP，TR25.814中的循环前缀设置
 
带宽 1.25MHz 2.5MHz 5MHz 10MHz 15MHz 20MHz
循环前缀设置 (4.69/9)×6，(5.21/10)×1     (4.69/18)×6，(5.21/20)×1     (4.69/36)×6，(5.21/40)×1     (4.69/72)×6，(5.21/80)×1     (4.69/108)×6，(5.21/120)×1        (4.69/144)×6，(5.21/160)×1   
图2给出了采用本发明后3GPP，TR25.814中的循环前缀设置示意图，从图2和表3都可以看出，每个带宽都定义了两种循环前缀长度，并且对于不同的带宽，这两种循环前缀长度都是相同的。这种设置既考虑到不同带宽循环前缀时间长度的兼容性，又考虑到不同类型数据选用不同的循环前缀的差异性，具有简化实现，减少用户接入时间等诸多优点。
值得一提的是，假设让带有长循环前缀的OFDM符号位置在子帧中的位置是固定的，比如，规定子帧的第一个符号是长循环前缀OFDM符号，还可以提高系统的同步速度和精度。当然也可以规定其他子帧位置是长循环前缀OFDM符号，而且，长循环前缀OFDM符号位置确定后，短循环前缀OFDM符号位置自然也就确定了。
熟悉本技术领域的人员应理解，因此，以上所述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；凡是依本发明做等效变化与修改，都被本发明的保护范围所涵盖。

Claims (6)

1、一种应用于正交频分复用系统的数据传送方法，在不同带宽数据传送单元中，发送各自数据传送单元中包括的大于1个的M个OFDM符号，其特征在于，每个不同带宽的数据传送单元都传送带有两种不同循环前缀长度的OFDM符号：长循环前缀长度的OFDM符号和短循环前缀长度的OFDM符号；且带宽不同的数据传送单元中，传送相同数目的长循环前缀长度的OFDM符号和相同数目的短循环前缀长度的OFDM符号。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个数据传送单元中，传送L个选用长循环前缀长度的OFDM符号，用来传送广播数据；传送M-L个选用短循环前缀长度的OFDM符号，用来传送单播数据；其中，L＝1，2…M-1。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于带宽不同的数据传送单元，在任一相同位置上传送带有长循环前缀的OFDM符号。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于带宽不同的数据传送单元，都在第一个符号位置上传送带有长循环前缀的OFDM符号。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在3GPP，TR25.814描述的OFDM系统中，在每个数据传送单元中都传送1个长循环前缀长度为10/1.92us的OFDM符号，和6个短循环前缀长度为9/1.92us的两种OFDM符号。
6、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，系统根据广播数据在整个数据传送单元传送的数据的平均比例，发送L个带有长循环前缀长度的OFDM符号。
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