CN100563133C - 一种无线通信系统时频资源的复用实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信系统时频资源的复用实现方法，该方法包括：A、为无线通信系统中的小区分配一组时频图案并且将时频平面上的子载波划分为调度频带；B、无线通信系统的小区基站在所述一组时频图案中选择时频图案分配给本小区的各个用户或信道，并为本小区的各个用户或信道分配调度频带，本小区的各个用户或信道占用的时频资源为在其所分配调度频带内的时频图案，本小区的各个用户或信道所占用的时频图案无交点；C、无线通信系统中的小区基站通过广播发送消息给小区内的各个用户，该消息指示在一或多个调度频带上分配给本小区用户使用的时频图案集合。该方法减少传输指示各个用户占用时频资源的信息量。

Description

一种无线通信系统时频资源的复用实现方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统分配时频资源的技术，特别涉及一种无线通信系统时频资源的复用实现方法。

背景技术

20世纪90年代以来，在无线通信系统中以正交频分复用(OFDM)为主的多载波技术发展起来。OFDM技术将无线通信系统的时频资源在频域内分为若干正交的窄带子信道，高速数据流通过串并变换在各个子信道上并行传输。由于子信道的窄带特性可以克服多径影响，保持子信道之间的正交性，从而保证了小区内部用户之间的干扰很小。

在以OFDM为基础的无线通信系统中还可以引入跳频技术，即在每个传输时间区间(TTI)中，根据预先设置的时频图案来选择每个用户所使用的子载波频率，允许每个用户使用不同的时频图案发送数据。

在基于OFDM技术的无线通信系统中，采用跳频技术来分配时频图案，即为同一小区不同用户分配不相交的子载波集，即分配不同的时频图案，不同用户的时频图案模式通常按照以下方式进行设计：保证同一小区内不同用户的时频图案相互正交，以及保证当前小区每个用户受到相邻同频小区的干扰基本是相同的，即干扰平均化。因此，在同一小区内不同用户采用不同时频图案发送数据，使基于OFDM技术的无线通信系统在适当的频率和定时同步的条件下不会产生小区内干扰。另外，跳频OFDM技术还产生了频率分集和小区间干扰平均化的效果。

在基于OFDM的无线通信系统中，多用户分集技术可以更有效的实现时频资源分配。多用户分集技术通过频域子载波调度和信道估计的反馈信息相结合，根据信道估计的反馈信息给用户分配传输质量好的调度频带传输数据，从而实现无线通信系统整体用户业务吞吐量的优化。

但是，由于多用户分集技术是基于信道估计的反馈信息来选择所分配的调度频带，所以信道估计的反馈信息是否准确直接影响到调度的性能。当用户的移动速度快时，多径衰落信道变化也很快，小区基站根据收到的前一时间传输周期(TTI)或前几TTI所反馈的信息得知传输质量好的调度频带在当前TTI已经变化了，所以基于这种不准确的反馈信息确定调度频带达不到系统需求的多用户分集增益。因此，必须通过其他方式来满足无线通信系统分配时频资源的要求。

目前，在基于OFDM的无线通信系统中，室内用户、步行用户等移动速度比较慢的用户可以采用多用户分集技术分配调度频带内的时频图案从而获得较好的多用户分集增益；移动速度快或者位于小区边界信噪比(SNR，Signal to Noise Ratio)较低传输质量较差的用户必须采用基于跳频的频率分集技术来分配时频图案。整个的实现过程参考名称为“一种无线通信系统时频资源的复用方法”，申请日为6月7日的专利申请，在该专利申请中，针对不同需求的用户分配不同类型的时频图案：对于移动速度快的用户，分配的时频图案为本小区内的时频图案组中的一个或多个时频图案；对于室内或者移动速度慢的用户，分配的时频图案为的本小区内的时频图案组中的在该用户调度频带内的时频图案单元。这样，即可以保证移动速度慢的用户的多用户分集，实现分集增益，又能移动速度快的用户在使用所分配的调频图案传输数据时传输质量不会降低，实现频率分集，最终达到无线通信系统中时频资源的有效复用。

但是，在上述的方法中，并没有给出小区的基站如何传输时频资源信息来通知小区内的用户各自占用的时频资源，当小区的基站按照一种通知二维坐标的方法给小区内的用户传输时频资源信息时，会分别将包含各个用户占用哪些时频图案和占用哪些调度频带的信息发送给相应的用户，相应的用户根据接收到的时频图案和占用的调度频带信息选择本小区内的时频图案组中在所占用的调度频带内的时频图案单元传输数据。

但是，这种针对小区内的每个用户传输时频资源信息的方法存在着传输信息量大的缺点。

目前，还有一种并列的跳频和调度复用的方法，在名称为“Hybridmultiplexing scheme for OFDM”的PCT申请中说明。该方法将时频平面上的整个频带分为一些频率子带，每个频率子带由连续的子载波组成，这些频率子带分为两种类型：一种为跳频信道，即分布式信道；另一种为调度信道，即局限式信道。其中，跳频信道需要利用跳频获得频率分集增益，小区基站在分配时频资源时不需要根据反馈的信道质量信息在频带上进行选择；调度信道需要利用调度获得多用户分集增益，小区基站需要根据反馈的信道质量信息在频带上进行选择。小区将跳频信道分配给有需求获得频率分集增益的用户或信道，将调度信道分配给有需求获得多用户分集增益的用户或者信道。小区的基站还会通过广播信道广播每一个频率子带是哪种类型的信道。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线通信系统时频资源的复用实现方法，该方法减少传输指示各个用户占用时频资源的信息量。

根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种无线通信系统时频资源的复用实现方法，该方法包括：

A、为无线通信系统中的小区分配一组时频图案并且将时频平面上的子载波划分为调度频带；

B、无线通信系统的小区基站在所述一组时频图案中选择时频图案分配给本小区的各个用户或信道，并为本小区的各个用户或信道分配调度频带，本小区的各个用户或信道占用的时频资源为在其所分配调度频带内的时频图案，本小区的各个用户或信道所占用的时频图案无交点；

C、无线通信系统中的小区基站通过广播发送消息给小区内的各个用户，该消息指示在一或多个调度频带上分配给本小区用户使用的时频图案集合。

在步骤C之后，该方法还包括：

D、无线通信系统中的小区基站给本小区用户发送消息，该消息指示该用户所分配的调度频带和步骤C中所述的在分配给本小区用户使用的时频图案集合中占用哪些时频图案；

E、该用户根据小区基站所广播的消息以及步骤D收到的消息确定所使用的时频图案，收发数据。

步骤D所述指示用户占用的调度频带和在步骤C中分配给本小区用户使用的时频图案集合中占用哪些时频图案的消息为：分配给该用户使用的时频图案目录树的信息和分配给该用户的调度频带目录树的信息；

其中，时频图案目录树的信息包括：时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号；调度频带目录树的信息包括：调度频带目录层的编号和在该目录树层中调度频带的编号。

步骤C所述的一或多个调度频带可以分别具有不同的频带宽度，该频带宽度为时频平面的整个频带宽度、或者大于等于时频平面的整个频带宽度的一半、或者小于等于时频平面的整个频带宽度的一半。

步骤C通过广播发送消息的过程为：通过小区的共享控制信道广播要发送的消息。

步骤C通过广播发送消息在一或多个传输时间区间TTI内广播一或多次，广播的功率为小区内用户所使用的最强发射功率。

步骤C所述该消息指示的为：小区基站分配给本小区用户在一或多个调度频带上的时频图案数占步骤A所述一组时频图案内时频图案数的一或多个比例。

步骤C所述该消息指示的为分配给本小区用户使用的时频图案目录树的信息；

其中，该时频图案目录树的信息包括：给本小区用户使用的时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号。

步骤B所述为各个用户或信道分配时频图案时，在时频图案目录树中的每一层，将各个用户或信道在每一个频带宽度的调度频带上占用的时频图案分配到时频图案目录树的一个分支中。

步骤C所述该消息指示的为分配给跳频信道使用的时频图案集合以及分配给调度信道使用的时频图案集合时；

当用户为跳频用户，步骤D所述该消息指示的为在分配给跳频信道使用的时频图案集合中占用哪些时频图案；

当用户为调度用户，步骤D所述该消息指示的为在分配给调度信道使用的时频图案集合中占用哪些时频图案。

步骤C所述该消息指示的为分配给跳频信道使用的时频图案集合时；

当用户为跳频用户，步骤D所述该消息指示的为在分配给跳频信道使用的时频图案集合中占用哪些时频图案；

当用户为调度用户，步骤D所述该消息指示的为给小区分配一组时频图案的剩余时频图案集合中占用哪些时频图案，该剩余时频图案集合为小区的一组时频图案中分配给跳频信道使用的时频图案集合后剩余的时频图案集合。

所述该消息指示的在分配给跳频信道使用的时频图案集合中占用哪些时频图案的信息为：分配给该用户的跳频信道使用的时频图案目录树的信息和分配给该用户的调度频带目录树的信息；

其中，时频图案目录树的信息包括：时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号；调度频带目录树的信息包括：调度频带目录层的编号和在该目录树层中调度频带的编号。

步骤B所述为各个用户或信道分配时频图案时，在时频图案目录树中的每一层，将跳频信道占用的时频图案集合分配到时频图案目录树的一个分支中。

所述该消息指示的在分配给调度信道使用的时频图案集合中占用哪些时频图案的信息为：分配给该用户的调度信道使用的时频图案目录树的信息和分配给该用户的调度频带目录树的信息；

其中，时频图案目录树的信息包括：时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号；调度频带目录树的信息包括：调度频带目录层的编号和在该目录树层中调度频带的编号。

步骤B所述为各个用户或信道分配时频图案时，在时频图案目录树中的每一层，将调度信道占用的时频图案集合分配到时频图案目录树的一个分支中。

所述分配给跳频信道使用的时频图案集合中包括：分配给跳频信道使用的时频图案数占步骤A所述一组时频图案内时频图案数的比例。

所述分配给跳频信道使用的时频图案集合以及分配给调度信道使用的时频图案集合的过程为：将给小区分配的一组时频图案中一部分时频图案集合分配给跳频信道使用，给小区分配的一组时频图案中的剩余时频图案集合分配给调度信道。

当无线通信系统中的小区基站为各个用户或信道分配时频资源时，分配每TTI内时间单元给各个用户或信道；

步骤B所述本小区的各个用户或信道占用的时频资源为在其所分配调度频带内所分配的时间单元内的时频图案单元。

从上述方案可以看出，本发明的小区基站先通过广播方式将本小区内用户共用的时频资源信息通知本小区内的用户，再将针对本小区内各个用户的时频资源信息通知本小区内的用户，用户根据通过广播接收到的共用的时频资源和针对自身的时频资源信息确定传输数据所使用的时频图案，从而减少传输指示各个用户占用时频资源的信息量。

附图说明

图1为本发明实现时频资源复用的方法流程图；

图2为本发明采用时频图案目录树在时频平面上的示意图；

图3为本发明采用时频图案目录树的结构示意图；

图4为本发明采用调度频带目录树在时频平面上的示意图；

图5为本发明采用调度频带目录树的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举具体实施例并参照附图，对本发明进行进一步详细的说明。

为了在减少传输信息量的情况下通知小区内的各个用户占用哪些时频资源，本发明可以将小区内用户共用的时频资源信息通过共享控制信道对小区内所有用户进行广播后，再将针对小区内各个用户占用哪些时频资源的信息进行分别发送，小区内各个用户根据从共享控制信道接收到的广播信息以及针对本用户的时频资源信息确定收发数据的时频图案。

图1为本发明实现时频资源复用的方法流程图，其具体步骤为：

步骤100、在每个TTI中，为无线通信系统中的小区分配一组时频图案。

步骤101、将无线通信系统中时频平面上的子载波划分为调度频带。

步骤102、无线通信系统的小区基站在所述一组时频图案中选择时频图案分配给本小区的各个用户或信道，并为各个用户或信道分配调度频带，各个用户或信道占用的时频资源为在其所分配调度频带内的时频图案，各个用户或信道所占用的时频图案无交点。

步骤103、无线通信系统中的小区基站通过广播发送消息给小区内的各个用户，该消息指示在一或多个调度频带上分配给本小区用户使用的时频图案集合。

在步骤103中，广播是指由小区基站发送信息给本小区的所有用户，此信息由本小区内的所有用户共用，本小区内的所有用户都要接收并解调此信息。

当然，为了使小区内的各个用户可以根据接收到广播发送的消息进一步确定自身所使用的时频资源，本发明的小区基站在通过广播发送消息后，还要进行以下步骤：

步骤104、无线通信系统中的小区基站给本小区内的用户分配时频图案后，将各个用户在所分配的调度频带上占用的时频图案的信息发送给各个用户，该消息指示用户所分配的调度频带和步骤103中所述的在分配给本小区用户使用的时频图案集合中占用哪些时频图案。

步骤105、小区内的用户根据小区基站所广播的消息以及步骤104中发送给自身的信息确定所使用的时频图案，收发数据。

在步骤103中，无线通信系统中的小区基站通过广播发送消息给小区内的各个用户，消息可以指示分配给跳频信道使用的时频图案集合以及分配给调度信道使用的时频图案集合。

该分配的调度频带可以占用整个频带的所有子载波，即跳频信道；或者可以为占用整个时频平面的部分子载波，即调度信道。

其中，跳频信道需要利用跳频获得频率分集增益，小区基站在分配时频资源时不需要根据反馈的信道质量信息在频带上进行选择；调度信道需要利用调度获得多用户分集增益，小区基站需要根据反馈的信道质量信息在频带上进行选择。

按照小区内用户或信道的需求，多用户分集增益要求高的用户或信道采用调度信道；频率分集增益要求高的用户或信道采用跳频信道。

步骤104中，无线通信系统中的小区基站给本小区内的用户发送消息，对于调度用户，该信息指示：分配给调度信道使用时频图案集合中的一个或者多个时频图案和分配给该用户的调度频带；对于跳频用户，该信息指示：分配给跳频信道使用的时频图案集合中的一个或者多个时频图案和分配给该用户的调度频带。

在步骤103中，小区基站通过广播发送消息可以只携带分配给跳频信道使用的时频图案集合，这样就可以先确定跳频信道占用的资源，再自由分配其余资源给不同的调度信道。

在步骤103中，小区基站通过广播发送消息给小区内的各个用户，可以采用在共享控制信道发送消息给小区中的各个用户，本小区内的各个用户都要接收并解调通过共享控制信道发送来的消息。为了保证这个信息的实时性，在每一TTI或者多TTI内广播一次或多次。由于小区内的基站已知发送消息时采用多大的发射功率就可以被本小区内的各个用户正确接收。所以当通过广播发送消息时，只要选择所有用户最强的发射功率发送即可，这样保证小区内所有用户都能正确接收此消息。

在步骤103中，小区基站通过广播发送消息通知本小区的所有用户，该消息指示在一或多个调度频带上分配给本小区用户使用的时频图案集合，该消息包括：小区基站分配给本小区用户使用在一或多个调度频带上的时频图案数占步骤100所述一组时频图案内时频图案数的一或多个比例。

在步骤103中，小区基站通过广播通知本小区的所有用户用于跳频的时频资源占整个时频资源的比例，再自由分配其余资源给不同调度用户。这个比例可以由小区基站按照统计工程平均来设定，假设将整个频带划分为17个频率子带，在一个TTI内的OFDM符号数也为17个，当工程平均一个小区中需要跳频获得频率分集的信息量占本小区内总信息传输量的5/17，调度的占用12/17，即相当于跳频信道占用的时频资源为某跳频序列的时频图案和其4个频率或者时间移位时频图案，则小区基站向本小区用户广播这个比例跳频占5/17。这个比例可以随时间变化。

小区内的各个用户按照广播信息中跳频信道占用的时频资源与总时频资源的比例，可以选择某个跳频序列的一个或者几个时间或者频率移位作为跳频信道占用的时频资源。其中跳频信道可以分配给移动速度较高的用户(比如大于120公里)或者在小区边界SNR较低的用户或者一些不需要调度的控制信道，调度信道可以分配给需要获得多用户分集增益的用户或者信道。

以下举具体的实施例进行说明。

假设将小区的时频平面的整个频带划分为16个频率子带，在每TTI内的OFDM符号数为16，则小区的基站根据频率子带数分配的基于某一跳频序列及其频率移位的时频图案组内包含的时频图案个数为16个。当频率的调度频带宽度为一个频率子带时，在整个频率子载波上划分的调度频带个数也为16个。其中分配8个时频图案给跳频信道，剩余8个时频图案给调度信道。

假设在本小区内有16个用户，其中8个用户需要占用跳频信道，其余8个用户需要占用调度信道。

实施例一

假设按照背景技术所述的复用方法，当小区基站按照一种通知二维坐标的方法给小区内的各个用户传输时频资源信息时，会分别将各个用户占用的时频图案和调度频带信息发送给相应的用户。假设发送的信息为二进制比特，以1代表占用相应时频资源，0代表不占用。对于时频图案组内的16个时频图案以每个比特代表是否占用一个时频图案编号，则需要16个比特来表示相应是否被占用的时频资源信息；对于划分的16个调度频带也以每个比特代表是否占用一个调度频带编号，则也需要16个比特来表示相应是否被占用的时频资源信息。则在此种通知方式下，对于小区内的每个用户，小区基站通过广播发送的消息携带16+16＝32个比特的时频资源信息；对于小区内的16个用户，小区基站需要发送给各个用户的时频资源信息量总和为16×32＝512个比特。

而按照本发明所述传输时频资源信息的方式时，首先小区基站先通过广播通知本小区内所有用户哪些时频图案分配给跳频信道，哪些时频图案分配给调度信道，以二进制比特代表是否占用相应的时频资源，需要通过广播给各个小区内各个用户发送16个比特的时频资源信息通知哪些时频图案分配给跳频信道，另外16个比特的时频资源信息通知哪些时频图案分配给调度信道，一共广播发送给小区内各个用户的共用时频资源信息为32个比特。当小区内的各个用户接收并正确解调此信息后，已经知道哪8个时频图案分配给跳频信道，哪8个时频图案给调度信道。这样，小区基站再通知给各个用户的时频资源信息包括：已确定的8个时频图案中哪些时频图案被占用，需要8个比特来表示相应是否被占用的信息；16个调度频带需要16个比特来表示相应是否被占用的信息。这样对于每个用户，小区基站通过广播发送的时频资源信息为8+16＝24个比特；对于16个用户，小区基站需要发送的时频资源信息量总和为16×24＝384个比特。将给小区内各个用户发送的时频资源信息量总和加上广播给小区内各个用户的信息量，小区基站一共需要发送的时频资源信息量为416个比特，比按照一种通知二维坐标的方法给小区内的各个用户传输时频资源信息减少了96个比特。

实施例二

当小区基站分配除去跳频信道占用的时频资源以外所有的时频资源给调度信道时，则按照本发明的时频资源信息通知方式，在广播时只需要发送16比特的信息通知哪些时频图案分配给跳频信道，小区内的各个用户在接收到通过广播发送的时频资源信息后，就能够确定哪8个时频图案分配给跳频信道，哪8个时频图案给调度信道。此时比实施例一所述的传输时频资源信息方法减少了16比特，比按照实施例一中通知二维坐标的方法给小区内的各个用户传输时频资源信息减少了112比特。

实施例三

当小区基站与本小区内各个用户预先设定规则：保证小区基站广播给小区内各个用户的时频资源信息为跳频信道所占用的时频图案以及相对应的时频图案编号，小区内各个用户就按照通过广播接收到的时频资源信息中的编号确定跳频信道的时频图案。假设跳频信道占用8个时频图案，则广播时只需广播8的二进制1000即可，各个用户按照广播信息中的个数选择时频图案编号前几个时频图案作为跳频信道的时频图案。这样广播的信令量为4比特，比实施例一所述的传输时频资源信息方法又减少了12比特，总减少了124比特。

当小区基站预先设置跳频信道占用的时频图案与整个时频资源的比例时，可以广播更少的时频资源信息来完成通知。假设小区基站预先设置规则：在传输00时为跳频信道占用6.75％的时频资源，在传输01时为占用12.5％的时频资源，在传输10时为占用25％的时频资源，在传输11为占用50％的时频资源。当跳频信道占用8个时频图案，为占用50％的时频资源，则广播时只需广播11两个比特即可，各个用户按照广播信息中的比例选择时频图案编号前几个时频图案作为跳频信道的时频图案。这样广播的信令量又减少了2比特，比实施例一所述的传输时频资源信息方法减少了126比特。

当小区基站广播时频资源信息为最少的两个比特时，可以通过一些限定继续减少所传输的时频资源信令量。

例如：由于分配时频图案给跳频信道时，所分配的时频图案会占用小区的时频平面上的整个频率子带，则对于每个跳频用户，小区基站就无需再通过16个比特发送16个调度频带来表示相应是否被占用的信息，则小区基站给每个跳频用户发送的时频资源信息为：已确定分配给跳频信道的8个时频图案中哪些时频图案被占用，需要8个比特来表示相应是否被占用的信息。对于8个跳频用户，小区基站传输的时频资源信息量总和为8×8＝64比特。对于另外8个调度用户，小区基站传输的时频资源信息量与实施例一所述的传输时频资源信息方法中调度用户的时频资源信息量相同：已确定分配给调度信道的8个时频图案中哪些时频图案被占用，需要8个比特来表示相应是否被占用的信息；16个调度频带需要16个比特来表示相应是否被占用的信息。这样对于每个调度用户，小区基站发送的时频资源信息为8+16＝24个比特，对于8个用户，小区基站需要发送的时频资源信息量总和为8×24＝192个比特。小区基站需要广播的时频资源信息量为2比特，通知8个跳频用户的时频资源信息量为64比特，通知8个调度用户的时频资源信息量为192比特，总时频资源信息量为258比特，比实施例一所述的传输时频资源信息方法减少了254比特。

在本发明的步骤102中，无线通信系统中的小区基站为各个用户或信道分配时频资源时，可以继续分配每TTI内时间单元，比如OFDM符号给各个用户或信道，各个用户或信道占用的时频资源为在其所分配调度频带内所分配的时间单元内的时频图案单元，各个用户或信道所占用的时频图案无交点。

在本发明的步骤103中，无线通信系统中的小区基站通过广播发送消息给小区内的各个用户，该消息指示在一或多个调度频带上分配给本小区用户使用的时频图案集合，该消息可以为分配给本小区用户使用的时频图案目录树，包括：给本小区用户使用的时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号。

在本发明的步骤103中，无线通信系统中的小区基站通过广播发送消息给小区内的各个用户，该消息可以指示代表分配给跳频信道的时频图案目录树的信息和分配给调度信道的时频图案目录树的信息，该目录树信息包括目录树的层编号和该目录树层中的时频图案组编号。

当小区基站将除去跳频信道占用的时频资源以外的所有时频资源都分配给调度信道时，则该消息可以只包括分配给跳频信道的时频图案目录树的信息，即分配给跳频信道的目录树的层编号和该目录树层中的时频图案组编号。

这种采用时频图案目录树的信息来传输时频资源信息的方法具体描述如下。

在小区时频平面上的时频图案可以由一种时频图案目录树的方法来表示，可以达到传输更少的时频资源信令量的目的。

假设小区时频平面上的一个OFDM符号内的有用子载波为T个，将这T个子载波的频带分为N组，则每组内包含T/N个子载波，以整数n为标识来代表每一组子载波，0≤n＜N。假设在一个TTI内的OFDM符号数为M个，根据小区扰码选择长度M的某一跳频序列S＝{S₀，S₁，...，S_M-1}，则某一个或几个时频图案组成的时频图案组可以由标号(N，k)来表示，时频图案组(N，k)所占用的时频资源为{(S₀+k)％N，(S₁+k)％N，...，(S_M-1+k)％N}及其频率移位N的倍数的时频图案，其中X％Y为X除以Y的余数。

举例说明，假设将整个频带划分为16个频率子带，一个TTI内有8个OFDM符号，某一Costas序列的片断S＝{14，8，7，4，11，2，5，1}作为时频图案组占用时频资源的时频图案标识。如图2所示，将整个子载波划分为16个时频图案组，时频图案组(16，0)所占用的时频图案为S＝{14，8，7，4，11，2，5，1}，时频图案组(16，8)所占用的时频图案为S＝{6，0，15，12，3，10，13，9}，时频图案组(8，0)所占用的时频图案为S＝{6，0，7，4，3，2，5，1}和其频率移位8的时频图案S+8＝{14，8，15，12，11，10，13，9}，可以看出时频图案组(8，0)占用的时频图案为时频图案组(16，0)所占用的时频图案S＝{14，8，7，4，11，2，5，1}和时频图案组(16，8)所占用的时频图案S＝{6，0，15，12，3，10，13，9}两者之和。

如图3所示，时频图案组(8，0)＝时频图案组(16，0)+时频图案组(16，8)，时频图案组(4，0)＝时频图案组(8，0)+时频图案组(8，4)。以此类推，可以将时频图案组以一种时频图案目录树的形式来表示。另外，对应每一层的时频图案组可以用相应的目录树层编号来表示，如图3所示，时频图案组(8，0)所在的时频图案目录树层为3，时频图案组(16，0)所在的时频图案目录树层为4。

此时，小区基站在广播发送哪些时频图案分配给跳频信道，哪些时频图案分配给调度信道的信息时，可以先发送一个比特表示是分配给跳频信道或是调度信道，再发送时频图案目录树层的编号，再发送时频图案的编号来确定跳频信道或者调度信道占用的时频图案。当小区基站把时频图案组(1，0)，即将所有时频图案组都分配给跳频信道或者调度信道时，通过广播一个比特表示是分配给跳频信道或是调度信道，比如0代表分配给跳频信道，1代表调度信道，再广播时频图案目录树层的编号。举例说明，如图3所示，当小区基站把时频图案组(1，0)全部分配给调度信道时，广播发送“1001”四个比特即可，前一个比特1代表分配给调度信道，后三个比特000代表时频图案目录树层编号层0的二进制编码。当小区基站把时频图案组(2，0)分配给跳频信道，则可以通过先广播四比特0001，前一比特0代表分配给跳频信道，后三比特001代表时频图案目录树层编号层1的二进制编码，再广播一个比特代表占用时频图案组的编号，比如0代表分配时频图案组(2，0)，1代表分配时频图案组(2，1)，则发送0即代表分配跳频信道占用时频图案组(2，0)；类似，当小区基站把时频图案组(2，1)分配调度信道时，先广播四比特1001，前一比特1代表分配给调度信道，后三比特001代表时频图案目录树层编号层1的二进制编码，再发送一个比特1代表占用时频图案组(2，1)；以此类推，每多一层的时频图案组发送的比特就增加一个，当分配给跳频信道的时频资源为时频图案组(16，8)时，小区基站通过广播先发送的四比特通知消息为0100，前一比特0代表分配给跳频信道，后三比特100代表时频图案目录树层编号层4的二进制编码，再发送四比特1000为时频图案组(16，8)中编号8的二进制编码。

步骤104中，无线通信系统中的小区基站给本小区内的用户分配时频图案后，将时频图案的信息发送给小区内的用户，该信息可以指示用户占用的调度频带和在步骤103中分配给本小区用户使用的时频图案集合中占用哪些时频图案，该消息包括：分配给该用户使用的时频图案目录树的信息和分配给该用户的调度频带目录树的信息，其中，时频图案目录树的信息包括：时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号；调度频带目录树的信息包括：调度频带目录层的编号和在该目录树层中调度频带的编号。

步骤104中，无线通信系统中的小区基站给本小区内的用户分配时频图案后，将时频图案的信息发送给小区内的用户，该信息包括：分配给该用户的时频图案目录树的信息和分配给该用户的调度频带目录树的信息。时频图案目录树的信息包括：时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号；调度频带目录树的信息包括：调度频带目录层的编号和在该目录树层中调度频带的编号。

分配给该用户的时频图案目录树的信息可以按照上文所述的时频图案目录树表示方法来进行通知，分配给该用户的调度频带目录树的信息可以用以下的表示方法来进行通知。

在时频平面上的调度频带也可以由一种时频图案目录树的方法来表示，将整个频带划分为N个调度频带，通过调度频带(N，k)表示第k个调度频带，每个调度频带包括连续的一个或者多个子载波。如果将一个TTI内的OFDM符号也作为分配的标号，当一个TTI内的OFDM符号数为M时，则以调度频带(N，k，m)表示在第m个OFDM符号上占用第k个调度频带，其中m为整数，0≤m＜M。图4所示的为调度频带标号的说明。

举例说明，将在时频平面上的整个频带划分为4个调度频带，如图5所示，调度频带(2，0)占用的时频资源为调度频带(4，0)占用的时频资源和调度频带(4，1)占用的时频资源的和，调度频带(2，1)占用的时频资源为调度频带(4，2)占用的时频资源和调度频带(4，3)占用的时频资源的两者之和。

此时，小区基站分配给该用户的调度频带目录树的信息包括调度频带目录层的编号和在该目录树层中调度频带的编号。用二进制比特来表示时，当调度频带(1，0)即所有的频带都分配给某一用户时，则只需发送两个比特00代表调度频带目录层的编号层0的二进制编码。当将调度频带(2，0)分配给某一用户时，则先发送两个比特00代表调度频带目录层的编号层0的二进制编码，再发送0通知该用户占用调度频带(2，0)；当将调度频带(2，1)分配给某一用户时，则先发送两个比特00代表调度频带目录层的编号层0的二进制编码，再发送1通知该用户占用调度频带(2，1)。以此类推，每多一层的调度频带发送的比特就增加一个，当分配给某一用户的调度频带为调度频带(4，2)时，则先发送两个比特10代表调度频带目录层的编号层2的二进制编码，再发送10为在该目录树层中调度频带的编号2的二进制编码，通知该用户占用调度频带(4，2)。

步骤102中，为各个用户分配时频资源时，在时频图案目录树中的每一层，应尽量将跳频信道或者调度信道占用的时频图案分配到时频图案目录树的一个分支中，以达到减少传输信令量的目的。

当小区基站按照上文所述的目录树结构来为各个用户分配时频资源，并按照相应的目录树信息通知该用户时，通过广播仍然能减少一部分信令量，可见广播的作用是对时频资源进行了限制，使小区基站在通知跳频用户或是调度用户选择时频图案时只需在广播给所有用户信息中属于跳频信道或是调度信道的时频图案中选择。

举例说明，假设将整个频带划分为16个频率子带，一个TTI内有8个OFDM符号，基于某一时频图案的时频图案目录树结构如图3所示，调度频带宽度为4个频率子带，调度频带的目录树结构如图5所示。假设将层4中16个的时频图案组中的4个分配给跳频信道，剩余12个分配给调度信道。则按照应尽量将跳频信道或者调度信道占用的时频图案分配到时频图案目录树的一个分支中的原则，可以将层2中时频图案组(4，0)分配给跳频信道，将层2中时频图案组(4，2)，(4，1)，(4，3)分配给调度信道。假设该小区中跳频的用户为4个，跳频用户1～4所分配的时频资源分别为整个频带上的时频图案目录树层4中的时频图案组(16，0)、(16，8)、(16，4)、(16，12)；调度的用户为3个，调度用户1～3所分配的时频图案分别为时频图案目录树层2中的时频图案组(4，2)、(4，1)、(4，3)，所分配的调度频带分别为(4，0)，(4，1)，(4，2)。

当不广播只通知各个用户占用时频资源时，对于每一跳频用户，基站所需发送的信息为分配给该用户的时频图案目录树的信息，包括3比特代表时频图案目录树层的编号和4比特代表该层中时频图案的编号，4个跳频用户总需发送4×(3+4)＝28比特；对于每一调度用户，基站所需发送的信息为分配给该用户的时频图案目录树的信息和分配给该用户的调度频带目录树的信息，包括3比特代表时频图案目录树层的编号，2比特代表该层中时频图案的编号和2比特代表调度频带目录树层的编号，2比特代表该层中调度频带的编号，3个调度用户总需发送3×(3+2+2+2)＝27比特。小区基站总共发送的信息比特数为28+27＝55比特。

当采用先广播哪些时频资源分配给跳频信道，剩余的时频资源分配给调度信道，再通过目录树结构通知各个用户时，先广播的信息包括代表分配给跳频信道时频图案目录树的层编号，该目录树层中的时频图案组编号，广播的信息为，3个比特010代表分配的时频图案目录层数2，后两个比特00代表分配的时频图案组编号(4，0)。总共广播的信息比特数为5比特。小区基站再通知各个用户占用的时频资源，以跳频用户1为例，只需先通知该用户应使用跳频信道占用的时频资源，再通知在时频图案组(4，0)中占用哪些时频图案即可，此时对于时频图案组(4，0)的目录树层为层0，以此类推，时频图案组(16，0)的目录树层为层2，所以发送的信息为，前一个比特0代表给该用户分配的时频资源为跳频信道占用的时频资源，后两个比特10表示目录树层编号层2，后两个比特00代表占用该层中的第一个的时频图案组(16，0)，4个跳频用户总需发送4×(1+2+2)＝20比特；以调度用户1为例，只先通知该用户不使用跳频信道占用的时频资源，再需通知在调度频带(4，0)中，占用时频图案目录树层2中时频图案组(4，2)，(4，1，(4，3)中哪些时频图案即可，此时对于时频图案组(4，2)，(4，1，(4，3)的目录树层为层0，所以发送的信息为，前一个比特1代表给该用户分配的时频资源不是跳频信道占用的时频资源，后发送两个比特00表示时频图案目录树层编号层0，后两个比特10代表占用该层中编号为2的时频图案组(4，2)，后两个比特10表示调度频带目录树层编号层2，后两个比特00代表该层中的调度频带编号(4，0)，4个调度用户总需发送3×(1+2+2+2+2)＝27比特。所以小区基站总共发送的信息比特数为5+20+27＝52比特，比前一种方法减少3比特。

当小区中用户数较多，时频图案目录树和调度频带目录树层数都较多的情况下，本发明提供的方法对减少传输信息量的作用更为显著。

本发明的小区基站先通过广播方式将跳频信道或调度信道占用哪些时频资源的信息通知本小区内的用户，再将针对本小区内各个用户占用哪些时频资源信息通知本小区内的用户，用户根据通过广播接收到的共用的信息和针对自身的时频资源信息确定传输数据所使用的时频图案。因此，在减少传输信息量的情况下给小区内的用户传输时频资源信息，使用户根据所接收到的时频资源信息选择时频图案单元传输数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1、一种无线通信系统时频资源的复用实现方法，其特征在于，该方法包括：

A、为无线通信系统中的小区分配一组时频图案并且将时频平面上的子载波划分为调度频带；

B、无线通信系统的小区基站在所述一组时频图案中选择时频图案分配给本小区的各个用户或信道，并为本小区的各个用户或信道分配调度频带，本小区的各个用户或信道占用的时频资源为在其所分配调度频带内的时频图案，本小区的各个用户或信道所占用的时频图案无交点；

C、无线通信系统中的小区基站通过广播发送消息给小区内的各个用户，该消息指示在一或多个调度频带上分配给本小区用户使用的时频图案集合；

D、无线通信系统中的小区基站给本小区用户发送消息，该消息指示该用户所分配的调度频带和步骤C中所述的在分配给本小区用户使用的时频图案集合中占用哪些时频图案；

E、该用户根据小区基站所广播的消息以及步骤D收到的消息确定所使用的时频图案，收发数据。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D所述指示用户占用的调度频带和在步骤C中分配给本小区用户使用的时频图案集合中占用哪些时频图案的消息为：分配给该用户使用的时频图案目录树的信息和分配给该用户的调度频带目录树的信息；

其中，时频图案目录树的信息包括：时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号；调度频带目录树的信息包括：调度频带目录层的编号和在该目录树层中调度频带的编号。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述的一或多个调度频带可以分别具有不同的频带宽度，该频带宽度为时频平面的整个频带宽度、或者大于等于时频平面的整个频带宽度的一半、或者小于等于时频平面的整个频带宽度的一半。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C通过广播发送消息的过程为：通过小区的共享控制信道广播要发送的消息。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C通过广播发送消息在一或多个传输时间区间TTI内广播一或多次，广播的功率为小区内用户所使用的最强发射功率。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述该消息指示的为：小区基站分配给本小区用户在一或多个调度频带上的时频图案数占步骤A所述一组时频图案内时频图案数的一或多个比例。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述该消息指示的为分配给本小区用户使用的时频图案目录树的信息；

其中，该时频图案目录树的信息包括：给本小区用户使用的时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号。

8、如权利要求2或7所述的方法，其特征在于，步骤B所述为各个用户或信道分配时频图案时，在时频图案目录树中的每一层，将各个用户或信道在每一个频带宽度的调度频带上占用的时频图案分配到时频图案目录树的一个分支中。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述该消息指示的为分配给跳频信道使用的时频图案集合以及分配给调度信道使用的时频图案集合时；

当用户为跳频用户，步骤D所述该消息指示的为在分配给跳频信道使用的时频图案集合中占用哪些时频图案；

当用户为调度用户，步骤D所述该消息指示的为在分配给调度信道使用的时频图案集合中占用哪些时频图案。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述该消息指示的为分配给跳频信道使用的时频图案集合时；

当用户为跳频用户，步骤D所述该消息指示的为在分配给跳频信道使用的时频图案集合中占用哪些时频图案；

当用户为调度用户，步骤D所述该消息指示的为给小区分配一组时频图案的剩余时频图案集合中占用哪些时频图案，该剩余时频图案集合为小区的一组时频图案中分配给跳频信道使用的时频图案集合后剩余的时频图案集合。

11、如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述该消息指示的在分配给跳频信道使用的时频图案集合中占用哪些时频图案的信息为：分配给该用户的跳频信道使用的时频图案目录树的信息和分配给该用户的调度频带目录树的信息；

其中，时频图案目录树的信息包括：时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号；调度频带目录树的信息包括：调度频带目录层的编号和在该目录树层中调度频带的编号。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤B所述为各个用户或信道分配时频图案时，在时频图案目录树中的每一层，将跳频信道占用的时频图案集合分配到时频图案目录树的一个分支中。

13、如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述该消息指示的在分配给调度信道使用的时频图案集合中占用哪些时频图案的信息为：分配给该用户的调度信道使用的时频图案目录树的信息和分配给该用户的调度频带目录树的信息；

其中，时频图案目录树的信息包括：时频图案目录树层的编号和在该目录树层中时频图案组的编号；调度频带目录树的信息包括：调度频带目录层的编号和在该目录树层中调度频带的编号。

14、如权利要求13所述的方法，其特征在于，步骤B所述为各个用户或信道分配时频图案时，在时频图案目录树中的每一层，将调度信道占用的时频图案集合分配到时频图案目录树的一个分支中。

15、如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述分配给跳频信道使用的时频图案集合中包括：分配给跳频信道使用的时频图案数占步骤A所述一组时频图案内时频图案数的比例。

16、如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述分配给跳频信道使用的时频图案集合以及分配给调度信道使用的时频图案集合的过程为：将给小区分配的一组时频图案中一部分时频图案集合分配给跳频信道使用，给小区分配的一组时频图案中的剩余时频图案集合分配给调度信道。

17、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当无线通信系统中的小区基站为各个用户或信道分配时频资源时，分配每TTI内时间单元给各个用户或信道；

步骤B所述本小区的各个用户或信道占用的时频资源为在其所分配调度频带内所分配的时间单元内的时频图案单元。

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