CN101009543A - 一种时频资源的分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种时频资源的分配方法，包括：A.将时频平面从频域划分为多个等宽度子带；B.把一个长为L的序列{x(i)，i＝0，1，2，...L－1}中每一点作为一个k次多项式的自变量，改变多项式系数生成多个长为L的序列{f(i)}，其中k是非负整数，多项式中的运算在伽罗华域GF(Q)中进行，其中Q＝p^m，p为素数，m为非负整数；选定q值，q＝0，1，2...，k，把生成序列分配给多个小区，且分配给同一个小区的序列所对应的生成多项式只有第q项系数不同，其他项系数都相同；由分得的序列生成各小区同一个时间单元的偏置序列集合；C.由偏置序列生成对应时间单元内的子时频图案，从一个或多个时间单元内选取子时频图案，组成时频图案；按照生成的时频图案进行资源分配。

Description

一种时频资源的分配方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术，特别是涉及一种通信系统中一种时频资源的分配方法及装置。

背景技术

利用地理区域进行区分的无线通信系统，例如蜂窝无线通信系统，通过划分地理上不同的通信区域而实现频率重用，以提高无线通信系统的容量。每一个通信区域可以被称为一个小区(cell)。采用简单的复用因子为一的频率资源分配时，不同小区采用相同的频率，因而工作于同一频率的不同小区的信号之间会相互干扰。

在第三代组织伙伴计划(3GPP，Third Generation Partnership Projects)技术报告中指出，EUTRA系统下行采用正交频分复用(OFDMA，OrthogonalFrequency Division Multiplexing Access)技术，用户数据可以有两种复用方式，即集中复用(Localized Transmission)和分散复用(Distributed Transmission)。所述Localized Transmission将一定时间单位(例如一个时隙)内一定数量的相邻子载波组合成最小时频资源单位分配给用户；所述Distributed Transmission将一定时间单位(例如一个符号周期)内一定数量不相邻的子载波组合成最小时频资源单位分配给用户，以达到频率分集的效果，每个这样的时频资源单位可以称为一个时频图案。

目前，现有技术中时频资源的分配方法有多种，下面以其中一种实现方法为例来说明。

将整个带宽划分为多个子带，每个子带包括相同数量的相邻子载波。每个子带再划分为若干个子载波单元(unit)，每个子载波单元包括相同数量的相邻子载波。

在每个符号周期内，利用一个序列及其在定义域上的移位序列生成一系列互不相交的子时频图案，一个子时频图案由每个子带内选取一个子载波单元(unit)组成，所选的子载波单元在子带内的位置由对应的序列值决定，子时频图案的数量等于一个子带内所含的子载波单元个数。

在一个时隙内的每个可选符号上选取一个子时频图案组合成时隙内的一个时频图案，后一个符号上所选子时频图案对应序列是其前一个符号上所选子时频图案对应序列的定义域上的移位序列，移位位数为1。相邻同频小区采用本小区对应序列值域移位得到的序列生成子时频图案及时频图案，两小区任意两个时频图案间交点个数很少，可以减弱两小区业务信道间的相互干扰。所述交点指的是位置相同的时频格点，一个时频格点的大小是一个符号(symbol)区间内的一个子载波单元(unit)，如图1中的一个方格表示。

如图1所示，如果时频平面包含300个子载波，将该时频平面划分为5个子带，每个子带划分为20个子载波单元(unit)，每个子载波单元包含3个子载波。选取序列{16，0，2，10，12，3，13，18，8，11，1，17，15，14，7，5，19，4，9，6}，共有20个子时频图案，其中的2个子时频图案对应的序列是：

子时频图案0的序列＝{16，0，2，10，12}

子时频图案1的序列＝{0，2，10，12，3}

子时频图案2的序列＝{2，10，12，3，13}

子时频图案3的序列＝{10，12，3，13，18}

子时频图案4的序列＝{12，3，13，18，8}

子时频图案5的序列＝{3，13，18，8，11}

子时频图案6的序列＝{13，18，8，11，1}

时频图案0用图中的灰色格点表示，6个符号周期依次对应子时频图案0到子时频图案5；时频图案1用图中的斜纹格点表示，6个符号周期依次对应子时频图案1到子时频图案6。

由此可见，这种方法中各小区的时频图案完全由一个序列及其在定义域和值域的循环移位序列决定。而在该方法中所选择的序列是一种特殊的序列，即假设序列的长度为Q，序列的值是从0到Q-1这Q个非负整数的一种排列。而在实际应用中，具有良好的相关性，从而使得小区信号间干扰平均化的序列并不限于这种序列，还可以是其它的序列。

另外，由该方法得到的本小区的任意一个时频图案与相邻小区的任意一个时频图案之间的交点位置也由原始的序列以及时频两域移位这种设计方法完全决定。

因此，现有技术的缺点是：各小区的时频图案完全由一个序列及其在定义域和值域的循环移位序列来决定，且本小区的任意一个时频图案与相邻小区的任意一个时频图案之间的交点位置也由原始的序列以及时频两域移位来决定。虽然所述序列具有良好的相关性，使得小区信号间干扰平均化，但是，具有良好相关性的序列并不限于这种序列，还可以是其它的序列，比如：伪随机序列(即PN序列)等。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种时频资源的分配方法及装置，在一定的时间单位内，用户利用分配的资源可以获得良好的频率分集效果，同时通过偏置序列集合的选择解决干扰平均化的问题，并可通过偏置序列集合的选择以及生成时频图案的各时间单位子时频图案组合的选择灵活设计干扰交点位置。

为解决上述问题，本发明提供一种时频资源的分配方法，所述方法包括步骤：

A、将时频平面从频域划分为若干个子带，每个子带包含n个频率单元；

B、把一个长度为L的序列{x(i)，i＝0，1，2，...L-1}中的每一点作为一个k次多项式的自变量，改变多项式的系数生成多个长度为L的序列{f(i)}，其中k是非负整数，多项式中的运算在伽罗华域GF(Q)中进行，其中Q＝p^m，p是一个素数，m是非负整数；选定q的值，q＝0，1，2...，k，把生成的序列分配给多个小区，并且分配给同一个小区的序列所对应的生成多项式只有第q项的系数不同，其他项的系数都相同；由分得的序列生成各小区同一个时间单元的偏置序列集合；

C、由所述偏置序列生成对应时间单元内的子时频图案，从一个或者多个时间单元内选取子时频图案，组成时频图案；按照生成的时频图案进行资源分配。

优选地，步骤B中所述序列{x(i)}由伪随机序列生成。

优选地，步骤B中所述序列{x(i)}由线性序列生成。

优选地，步骤B中所述序列{x(i)}由指数序列生成。

优选地，步骤B中所述序列{x(i)}由双曲序列生成。

优选地，步骤C中所述由偏置序列生成对应时间单元内的子时频图案的算法为：给定长度为R的偏置序列OFFSET＝{O₀，O₁，...，O_R-1}，对应子时频图案的R个位置分别位于第i个子带的第O_i个频率单元，其中i＝0，1，2，...，R-1，O_i为非负整数。

优选地，步骤B中所述由分得的序列集合生成小区偏置序列的过程为：将分配的序列对n取模；组合一个或多个取模后的序列，或者组合一个或多个取模后的序列的片断。

优选地，步骤B中所述由分得的序列集合生成小区的偏置序列的过程为：组合一个或多个序列，或者组合一个或多个序列的片断。

优选地，步骤C所述子时频图案组成时频图案的方式由小区的选取序列集合决定，所述小区选取序列集合中的序列SELECT(i)＝{S₀(i)，S₁(i)，...，S_M-1(i)}，i＝0，1，2，...，n表示第i个时频图案在第j个时间单元上选取第S_j(i)个子时频图案，i＝0，1，2，...n-1，j＝0，1，2，...，M-1。

优选地，同一小区不同时间单元采用同样的偏置序列集合，生成同样的子时频图案，并且小区的选取序列集合也由步骤B所述的分给该小区的一组序列生成。

优选地，所述步骤B中由序列{x(i)}生成序列{f(i)}的过程具体为：

给定一个m级带有线性反馈的移位寄存器作为伪随机序列产生器，并设所述移位寄存器某个时刻的状态为

按下面的多项式生成一个序列集合：

$f\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_j{x\left(i\right)}^j,$ i＝0，1，2，...，2^m-2，k为大于零小于2^m的整数，其中，所述{x(i)}为有限域GF(p^m)内的多项式

d_l∈[0，1]组成的序列，并且按以下方式获得：任意给定x(0)，则x(i)＝X^iK[x(0)]modg(X)，K＝0，1，2，...2^m-2，其中，g(X)＝Xⁿ+c_n-1X^n-1+...+c₁X+c₀，为所述伪随机序列产生器的生成多项式；

n_j，j＝0，1，...，k为有限域GF(p^m)中的元；

由n_j的不同取值组合，对应生成不同的序列{f(i)}，组成序列集合。

优选地，所述n_jx(i)^j表示为有限域GF(p^m)内的多项式为n_j(X)x(i)^jmodg(X)。

优选地，所述由序列{f(i)}生成偏置序列的过程具体为：将序列{f(i)}的多项式表达式

作用于所述给定的寄存器状态 得到由不同的寄存器状态组成的序列

其中，

表示伪随机序列产生器从状态 开始运行l次后移位寄存器中的状态，加法运算为有限域GF(p^m)内的运算；

将r(i)映射为非负整数序列 $s\left(i\right)=r_0^i{p}^{m-1}+r_1^i{p}^{m-2}+...+r_{m-1}^i,$ p为有限域GF(p^m)的特征；把多个序列{s(i)}分配给多个小区，生成偏置序列集合。

优选地，当R个子带中只有一部分子带用于分散复用时，所述步骤C中由偏置序列生成对应时间单元子时频图案的过程为选偏置序列中这些子带对应的点生成子时频图案。

另外，本发明还提供一种时频资源的分配装置，所述装置包括：

序列集合生成单元，利用多项式生成多个具有良好相关性的序列；

偏置序列集合生成单元，耦合于所述序列集合生成单元，将序列集合生成单元生成的序列分配给多个小区，且分配给同一个小区的序列所对应的生成多项式只有第q项的系数不同，其他项的系数都相同；各小区由分得的序列生成同一个时间单元的偏置序列集合；

时频图案生成单元，耦合于所述偏置序列集合生成单元，用于根据所述偏置序列生成对应时间单元内的子时频图案，并从一个或者多个时间单元内选取子时频图案，组成时频图案；

时频图案分配单元，耦合于所述时频图案生成单元，用于根据生成的时频图案进行资源分配。

所述序列集合生成单元包括：

参数序列产生器，用于产生参数序列；

序列计算子单元，用于根据所述参数序列产生器产生的序列计算所需序列。

所述参数序列产生器包括下述任意一种或多种：

伪随机序列产生器，用于产生伪随机序列，所述伪随机序列产生器为带有线性反馈的移位寄存器；

线性序列产生器，用于产生线性序列；

指数序列生成器，用于产生指数序列；

双曲线序列生成器，用于产生双曲线序列。

所述装置还包括：子带划分单元，用于从频域上将时频平面划分为多个子带。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：。本发明通过时频图案的设计，在满足用户可以获得良好频率分集效果的基础上，将干扰平均化的问题和干扰交点位置控制的问题都转化成偏置序列的选择问题。本发明利用了一种序列生成方式所得序列的良好特性，并且挖掘了该种生成方式的隐含特性，使得该方式得到的序列可以转化为时频图案的偏置序列，应用于时频资源分配的设计中。本发明还利用PN序列扩充了该种序列生成方式，为偏置序列的选择提供了更广阔的空间，同时由PN序列得到的偏置序列使得小区间干扰平均化的解决突破了原有的模式，变得更加灵活。

附图说明

图1是现有技术中采用时频资源的分配方法的一实施例的示意图；

图2是本发明所述时频资源的分配方法的流程图；

图3是本发明所述时频资源的分配方法中PN序列产生器的一实例示意图；

图4是本发明所述时频资源的分配方法中PN序列产生器的另一实例示意图；

图5是本发明所述时频资源的分配方法的一个实施例的示意图；

图6是本发明所述时频资源的分配装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

请参阅图2，为本发明所述时频资源的分配方法的流程图，所述方法包括：

步骤S11：将时频平面从频域划分为若干个子带，每个子带包含n个频率单元；

步骤S12：把一个长度为L的序列{x(i)，i＝0，1，2，...L-1}中的每一点作为一个k次多项式的自变量，改变多项式的系数生成多个长度为L的序列{f(i)}，其中k是非负整数，多项式中的运算在伽罗华域GF(Q)中进行，其中Q＝p^m，p是一个素数，m是非负整数；选定q的值，q＝0，1，2...，k，把生成的序列分配给多个小区，并且分配给同一个小区的序列所对应的生成多项式只有第q项的系数不同，其他项的系数都相同；由分得的序列生成各小区同一个时间单元的偏置序列集合；

步骤s13：由所述偏置序列生成对应时间单元内的子时频图案，从一个或者多个时间单元内选取子时频图案，组成时频图案；按照生成的时频图案进行资源分配。

为了便于本领域的技术人员理解本发明，在说明本发明之前先介绍如下技术：

时频平面，可以看作有“时域”和“频域”形成的二维平面，所述“时域”即时间区间，所述时间区间可以是一个或若干个时隙(TTI)，由若干个符号(Symbol)组成，将时间区间划分为M个时间单元，每个时间单元可以是一个或若干个Symbol；所述频域是由N个子载波组成。将时频平面从频域划分为R个子带，每个子带包含n个频率单元(unit)，每个单元包括一个或多个相邻子载波。可以在频域任意位置插入若干虚子载波，以保证划分的子带为整数个，即「N/n

个。之后，在包括虚子载波的所有子载波上设计时频图案，但是所述虚子载波对应的位置将不用于存放用户的数据。

定义一个长度为R的偏置序列OFFSET＝{O₀，O₁，...，O_R-1}，其中偏置序列的序号i为子带序号，O_i为非负整数，表示第一个时间单元内第i个子带内占用的频率单元的标号。由于每个子带内的频率单元个数为n，所以要求O_i＜n。这样可以由该序列得到R个时频位置，对应于第一个时间单元内的R个时频位置，称为第一个时间单元的第一个子时频图案。在一个时间单元内n个正交的偏置序列对应的n个子时频图案填满该时间单元。这n个正交的偏置序列组成该时间单元的偏置序列集合。

其他的时间单元重复上述过程，可以分别被n个子时频图案填满，不同时间单元的偏置序列集合可以相同也可以不同。在每个时间单元内选择一个子时频图案，共同组成一个时频图案，共可以组成n个相互正交的时频图案。其中第i个时频图案由长度为M的选取序列SELECT(i)＝{S₀(i)，S₁(i)，...，S_M-1(i)}决定，i＝0,1，2，...，n-1，其中S_j(i)表示第j个时间单元上选取第S_j(i)个子时频图案，j＝0，1，2，...，M-1。所述时频图案在每个时间单元内的每个子带内都有分布。

需要说明的是，当一些子带用于集中复用(Localized Transmission)时，其他子带的时频图案保持不变。即截取原偏置序列的片断生成时频图案，对于偏置序列OFFSET＝{O₀，O₁，...，O_R-1}，保留采用分散复用(DistributedTransmission)的子带对应的点，同时去掉采用Localized Transmission的子带对应的点。

下面以第一个时间单元为例说明偏置序列集合的生成方法。并以同小区各时间单元采用相同偏置序列集合为例，说明时频图案的生成方法。

对于第一个时间单元，不同小区按照一定的规则选择各自的偏置序列集合，且待选序列具有良好的相关性。

本发明为每个小区的第一个时间单元选取偏置序列集合的主要步骤是：

a)多项式 $f\left(i\right)=P\left[x\left(i\right)\right]=\underset{j=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_j{x\left(i\right)}^j,$ i＝0，1，2，...L-1，其中，所述L是序列的长度，所述x(i)是一个参数方程，并且多项式中的乘法和加法运算均在伽罗华域GF(Q)中进行，其中Q是一个素数p的幂，即Q＝p^m，m为非负整数。给定Q和k的值，和参数方程x(i)，通过改变参数n_j，计算得到不同的序列{f(i)}，组成一个序列集合，所得集合中任意两个序列之间具有良好的相关性；

b)将所述多项式 $f\left(i\right)=P\left[x\left(i\right)\right]=\underset{j=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_j{x\left(i\right)}^j,$ i＝0，1，2，...，L-1，改写成 $P\left[x\left(i\right)\right]=n_q{x\left(i\right)}^q+\underset{j=0}{\overset{q-1}{\mathrm{\Σ}}}{n}_j{x\left(i\right)}^j+\underset{j=q+1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_j{x\left(i\right)}^j,$ q＝0，1，2，...，k，选定其中q的值，所述序列集合根据产生序列的参数值划分为多个子集，每个子集内的序列只有参数n_a不同，其余参数均相同；

c)将不同的子集分别分配给互相干扰的不同小区的第一个时间单位；

d)在分得的子集中，组合一个或多个序列，或者组合一个或多个序列的片断生成一个偏置序列，进而生成小区该时间单元内所有的偏置序列，组成小区该时间单元的偏置序列集合。

其具体的实现过程为：

所述长度为L的序列{f(i)}由下面的k阶多项式计算得到

$f\left(i\right)=P\left[x\left(i\right)\right]=\underset{j=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_{j}x{\left(i\right)}^j,$ i＝0，1，2，...L-1                              (1)

在该多项式中，由参数方程x(i)可以得到一个定义于伽罗华域GF(Q)的序列，所述Q是一个素数p的幂，即Q＝p^m，并且所述多项式中的乘法和加法运算均在伽罗华域GF(Q)中进行，这对于本领域的技术人员来说已是公知技术，在此不再描述。在所述的多项式(1)中，先选定Q和k的值，且选定参数方程x(i)(以此选定序列{x(i)})，通过改变参数n_j的值，可以得到一个序列集合，集合中任意两个序列具有良好的相关性。

其中所述参数方程x(i)对应的序列可以由以下四种方式实现，但是不限于这四种实现方式。其中由方式a)、b)和c)生成的序列集合内的序列具有良好相关性已经被证明，由方式d)生成的序列集合内的序列的相关性将在下面给出：

a)由线性序列生成

x(i)＝i，i＝0，1，2，...，L-1，L＝Q，        (2)

Q是素数，

n_k-1是确定值，

所有其他参数n_j取遍GF(Q)中的值；

b)由指数序列生成

x(i)＝αⁱ，i＝0，1，2，...，L-1，L＝Q-1，    (3)

Q＝p^m，

n₁是确定值；

所有其他参数n_j取遍GF(Q)中的值；

c)由双曲序列生成

$x\left(i\right)=\left\{\begin{array}{cc}1/i,& i=\mathrm{1,2},...,L-1\\ 0,& i=0\end{array},L=Q---\left(4\right)\right.$

Q是素数；

所有参数n_j取遍GF(Q)中的值；

d)由PN序列生成

设PN序列产生器为一个m级带有线性反馈的移位寄存器，如图3所示。其生成多项式表示为：

g(X)＝Xⁿ+c_n-1X^n-1+...+c₁X+c₀    (5)

给定移位寄存器的某个状态为

其顺序为：a₀是第一个寄存器的状态值。

定义有限域GF(p^m)内的多项式 (b_l∈[0，1])为对该状态的作用，作用后的状态表示为：

其中，

表示PN序列产生器从状态

开始运行l次后移位寄存器中的状态。

设有限域GF(p^m)内一多项式d₀X^m-1+d₁X^m-2+...+d_m-1为对状态 的一个作用，定义为x(0)，将状态x(0)o

设置为PN序列生成器移位寄存器的初始状态。

将PN序列生成器从初始状态开始运转K(K＝0，1，2，...，2^m-2)次，则得到的移位寄存器中的状态对应的作用为X^K[x(0)]modg(X)＝[X^K(d₀X^m-1+d₁X^m-2+...+d_m-1)]modg(X)，定义为x(1)；

再运转K次，得到移位寄存器中的状态值对应的作用为X^2K[x(0)]modg(X)＝[X^2K(d₀X^m-1+d₁X^m-2+...+d_m-1)]modg(X)，定义为x(2)；

依此类推，得到序列x(i)＝[X^iK(d₀X^m-1+d₁X^m-2+...+d_m-1)]modg(X)，i＝0，1，2，...，2^m-2。

对序列{x(i)}在有限域GF(p^m)内进行如式(1)所示的运算，生成序列{f(i)}。

$f\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_j{x\left(i\right)}^j---\left(1\right)$

其中，k为大于零小于2^m的整数，参数n_j为有限域GF(p^m)中的元。n_jx(i)^j表示成多项式为n_j(X)x(i)^jmodg(X)。

因此，f(i)定义了一个由伪随机序列(PN序列)生成的序列的集合。

下面进一步详细说明集合中的序列具有很好的相关性。

首先对于序列{x(i)}，i＝0，1，..，根据伪随机序列的特性，存在l个x(i)相等的概率，随着l的增加而减少。令k＝1，假设两个不同的序列f(i)＝n₀+n₁x(i)和序列f′(i)＝n′₀+n′₁x(i)有交点，则必须满足f(i)＝f′(i)，即n₀-n′₀+(n₁-n′₁)x(i)＝0。根据有限域中方程解的理论，非平凡的一次方程最多只有一个解，因此最多只有一个值y＝x(i)满足上述方程，因此满足上述方程的i的个数依赖于x(i)＝y重复的次数，根据PN序列的特性，出现l个x(i)相等的概率，随着l的增加而减少。因此所有由f(i)生成的序列具有很好的交点性质。它们之间的交点个数可以是0，1，2，3，...个，但随着个数增加出现的概率减小。同理，当k＞1时，对应非平凡的k次方程最多只有k个解，由f(i)生成的序列仍具有很好的交点性质。

将所述多项式(1)改写为：

$P\left[x\left(i\right)\right]=n_{q}x{\left(i\right)}^q+\underset{j=0}{\overset{q-1}{\mathrm{\Σ}}}{n}_{j}x{\left(i\right)}^j+\underset{j=q+1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_j{x\left(i\right)}^j,$ i＝0，1，2，...L-1    (7)

在由多项式(1)所生成的序列集合中，当两个不同序列的生成只有一个参数n_q不同时，这两个序列的交点个数为0。选定q的值，把这样一组只有参数n_q不同的序列划分成一个子集，上述序列集合可以划分成多个子集，每个子集内部的序列都是由相同的参数n_j，j≠q，和不同的参数n_q得到的。每个子集内的任意两个序列之间交点个数为0，每个子集包含Q个序列。通过改变q的取值，原序列集合可以以不同的方式重新划分为多个子集，每个子集内部序列之间的交点个数为0，子集内的序列个数为Q个。子集的划分方式共有k+1种。选定一种子集划分方式，将不同的子集分配给不同小区的第一个时间单元，生成各小区该时间单元的偏置序列集合，可以保证相同小区该时间单元内的偏置序列之间互相正交，且不同小区的两个偏置序列之间具有良好的相关性。

对于小区的时频图案，一种可能的实现方法是：

不同的时间单元采用相同的偏置序列集合，从而每个时间单元上生成相同的n个子时频图案。同时每个小区的选取序列集合{SELECT(i)，i＝0，1，2，...n-1}与该小区的偏置序列集合一致，即取该小区分得的子集，并对子集中的序列进行重复或截断操作得到。

根据以上序列集合的生成以及其子集划分用于生成小区偏置序列集合的思想，下面给出具体的操作方法。

首先选定伽罗华域GF(Q)，满足n＝Q，n为子带宽度。根据上述方法生成一个序列集合。选集合中的一个序列作为本小区第一个时间单元第一个子时频图案的偏置序列。如果所选序列长度大于子带个数R，则取其长度为R的片断作为偏置序列，反之如果所选序列长度小于子带个数R，则对序列在定义域重复得到长度为R的序列作为偏置序列，最后一个重复周期可以只重复序列的片断。其中，所述片断的截取方式灵活，可以截取L个点中的任意r₀个点。特别地，可以截取点

f(i)，i＝i_p，(i_p+l)modL，(i_p+2l)modL，.....，i_p+(r₀-1)lmodL，即从位置i_p开始每隔l个点截取一个点。

选定一个q值，即选定一种子集划分方式，已选的序列对应一个确定的子集，选择子集中剩余的Q-1个序列生成第一个时间单元中的其余偏置序列，从而生成该时间单元所有的子时频图案。

对于其他小区，采用同样的方法生成第一个时间单元的子时频图案。只需要满足分配给不同小区的序列子集对应于同样的q值，即同样的子集划分方式，互相干扰的小区选取不同子集内的序列分别生成各自的偏置序列。

需要说明的是，当序列集合中的序列经定义域循环移位后仍在该集合中时，对该循环移位后的序列截取片断等价于对原序列的截取点的移位。

设本小区的偏置序列是序列{f(i)}的片断，记做

{f(i)，i＝i₀，i₁，i₂，...，i_m0-1}

那么对序列{f(i)}的任一序列在定义域循环移位o后的序列{g(i)}的相同截取位置的片断可以表示为

{g(i)，i＝i₀，i₁，i₂，...，i_m0-1}＝{f(i)，i＝(i₀+o)modL，(i₁+o)modL，(i₂+o)modL，...，(i_m0-1+o)modL}

当选定伽罗华域GF(Q)，Q＝p^m且子带宽度n＝p^m′，其中m′≤m时，得到的序列{f(i)}可以通过模的运算，映射到有限域GF(p^m′)中，例如可以取有限域GF(p^m)中的高m′位映射到GF(p^m′)，或者取有限域GF(p^m)中的低m′位映射到GF(p^m′)中。对取模映射后的序列进行与前述相同的操作，可以分配给不同的小区生成偏置序列。

由上述设计方法可知，不同小区时频图案间的交点性质完全由两小区偏置序列间的相关性决定。因此，当用户以时频图案为单位占用资源时，本小区的用户受到其他小区用户的干扰基本是相同的。而且，在相邻同频小区的用户占用的时频资源较少时，可以使当前小区的用户受到的相邻的同频小区用户的干扰较少。

下面对参数方程x(i)由PN序列产生的情况作进一步说明。这种情况下生成偏置序列集合的步骤包括：

1、给定一个m级带有线性反馈的移位寄存器作为伪随机序列产生器，并设所述移位寄存器某个时刻的状态为 按公式(1)生成一个序列集合：

$f\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_j{x\left(i\right)}^j---\left(1\right),$ i＝0，1，2，...，2^m-2，k为大于零小于2^m的整数，其中，

{x(i)}为有限域GF(p^m)内的多项式 d_l∈[0，1]组成的序列，并且按以下方式获得：任意给定x(0)，则x(i)＝X^iK[x(0)]modg(X)，K＝0，1，2，...2^m-2，其中，g(X)＝Xⁿ+c_n-1X^n-1+...+c₁X+c₀，为所述伪随机序列产生器的生成多项式；

n_j，j＝0，1，...，k为有限域GF(p^m)中的元；

由n_j的不同取值组合，对应生成不同的序列f(i)，组成序列集合。

2、将序列{f(i)}的多项式表达式

作用于所述给定的寄存器状态 得到由不同的寄存器状态组成的序列

其中，

表示PN序列产生器从状态

开始运行l次后移位寄存器中的状态，加法运算为有限域GF(p^m)内的运算。

将r(i)映射为非负整数序列 $s\left(i\right)=r_0^i{p}^{m-1}+r_1^i{p}^{m-2}+...+r_{m-1}^i,$ p为有限域GF(p^m)的特征；设子带宽度n＝p^m′，m′≤m，当m′＜m时将序列{s(i)}对n取模，得到新的序列集合，分配给各小区。

3、选定q的值，选定子集划分方式，每个子集中的序列对应生成多项式中的参数只有n_q不同，其他参数n_j，j≠q相同。每个小区分配一个子集生成该小区第一个时间单元的偏置序列集合，互相干扰的小区分配不同的子集。

需要说明的一点是，当q＝0时，步骤1中n₀只需要取n个不同的值即可。这n个值由寄存器的状态

决定。

每确定一组n_j的值，改变n₀(n₀取遍有限域GF(p^m))得到的一组正交的序列{r(i)}

在对n取模后，这组序列合并为n个正交的序列。因此可以先找出n个不同的n₀值，使得它们对应的一组序列{r(i)}对n取模后仍然正交。并且可以证明这n个不同的n₀值只与寄存器的状态

有关。

例如，图3所示寄存器状态{a0，a1，a2...，a12}＝{0，0，0...，1}只有a12为1，其余均为0时。当n＝2³，r(i)对n取模的操作可以是截取r(i)的低3位。这时可以取n₀＝d₀x^m-1+d₁x^m-2+d₂x^m-3，其中d_i∈[0，1]，i＝0，1，2。

下面以k＝1，q＝0，且参数方程x(i)由PN序列产生的情况为例给出一个具体的实施例。

假设PN序列生成器为一个5级(m＝5)移位寄存器，如图4所示。

移位寄存器的生成多项式为g(X)＝1+X³+X⁵，给定寄存器某一时刻的状态为{a0，a1，a2，a3，a4}＝{0，1，0，1，1}。设定对该状态的某一作用为有限域GF(2⁵)内的多项式x(0)＝1，则状态{a0，a1，a2，a3，a4}＝{0，1，0，1，1}为PN序列生成器的初始状态。令K＝3，则序列x(i)＝X³ⁱmodg(X)，i＝0，1，2...2⁵-2＝0，1，2，...，30。

根据公式(1)，令k＝1，即f(i)＝n₀+n₁x(i)。

令cell_1，cell_2分别表示两个不同的小区。将n₁取有限域GF(2⁵)中的多项式为n₁＝1对应的序列子集分配给cell_1；将n₁取有限域GF(2⁵)中的多项式为n₁＝X对应的序列子集分配给cell_2。

在cell_1内，f(i)＝n₀+x(i)。令n₀分别取有限域GF(2⁵)中的多项式为0，X，X+1，分别对应生成序列{f₁(i)}，{f₁′(i)}，{f₁″(i)}。

f₁(i)＝x(i)

f₁′(i)＝X+x(i)

f₁″(i)＝X+1+x(i)

将由多项式组成的序列{f₁(i)}，{f₁′(i)}，{f₁″(i)}，分别作用于状态{a0，a1，a2，a3，a4}，得到序列{r₁(i)}，{r₁′(i)}，{r₁″(i)}。

f₁(i)对应的的寄存器的状态值r₁(i)作为下面矩阵的第i列，每一列的第一位为第一个输出寄存器的状态值。

0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0

1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0

0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1

1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0

1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1

f₁′(i)对应的的寄存器的状态值r₁′(i)作为下面矩阵的第i列，每一列的第一位为第一个输出寄存器的状态值。

1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1

1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0

1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0

0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1

0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0

f₁″(i)对应的寄存器的状态值r₁″(i)作为下面矩阵的第i列，每一列的第一位为第一个输出寄存器的状态值。

1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1

0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1

1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0

1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0

1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1

分别将r₁(i)，r₁′(i)，r₁″(i)对应到整数域，得到非负整数序列{s₁(i)}，{s₁′(i)}，{s₁″(i)}

{s₁(i)}＝[11 29 12 3 31 25 13 9 8 2 21 14 22 17 15 28 6 20 4 1 10 23 27 24 730 19 26 18 16 5]；

{s₁′(i)}＝[28 10 27 20 8 14 26 30 31 21 2 25 1 6 24 11 17 3 19 22 29 0 1215 16 9 4 13 5 7 18]；

{s₁″(i)}＝[23 1 16 31 3 5 17 21 20 30 9 18 10 13 19 0 26 8 24 29 22 11 7427 2 15 6 14 12 25]。

可见，序列{s₁(i)}，{s′(i)}，{s″(i)}是相互正交的，当n₀取有限域GF(2⁵)中其它多项式时对应的序列也是相互正交的。

在cell_2内，f(i)＝n₀+Xx(i)。同样，令n₀分别取有限域GF(2⁵)中的多项式为0，X，X+1，分别对应生成序列{f₂(i)}，{f₂′(i)}，{f₂″(i)}。

f₂(i)＝Xx(i)

f₂′(i)＝X+Xx(i)

f₂″(i)＝X+1+Xx(i)

将由多项式组成的序列{f₂(i)}，{f₂′(i)}，{f₂″(i)}，分别作用于状态{a0，a1，a2，a3，a4}，得到序列{r₂(i)}，{r₂′(i)}，{r₂″(i)}；再分别将{r₂(i)}，{r₂′(i)}，{r₂″(i)}对应到整数域，得到非负整数序列{s₂(i)}，{s₂′(i)}，{s₂″(i)}

{s₂(i)}＝[23 27 24 7 30 19 26 18 16 5 11 29 12 3 31 25 13 9 8 2 21 14 22 1715 28 6 20 4 1 10]；

{s₂′(i)}＝[0 12 15 16 9 4 13 5 7 18 28 10 27 20 8 14 26 30 31 21 2 25 1 6 2411 17 3 19 22 29]；

{s₂″(i)}＝[11 7 4 27 2 15 6 14 12 25 23 1 16 31 3 5 17 21 20 30 9 18 10 13 190 26 8 24 29 22]。

同理，{s₂(i)}，{s₂′(i)}，{s₂″(i)}也是相互正交的，当n₀取有限域GF(2⁵)中其它多项式时对应的序列也是相互正交的。

{s₂(i)}，{s₂′(i)}和{s₂″(i)}中的任意一个序列与{s₁(i)}，{s′(i)}，{s″(i)}中的任意一个序列只有一个交点，即cell_1和cell_2内的序列之间只有一个交点。

下面以cell_1为例，说明根据分配的序列集合生成每个符号上时频子图案并由时频子图案构成时频图案的方法。

设划分的子带宽度为32个子载波，整个传输带宽被划分为10个子带；频率单位为一个子载波，时间单位为一个OFDM符号。取连续7个OFDM符号为一个时间区间。

首先，在一个OFDM符号内，根据划分的子带个数，截取序列集合中的序列片断，生成偏置序列，如OFFSET＝{O₀，O₁，...，O₉}＝{s₁(i)}，i＝0，1，...9。则在一个时间单元内，第i个子带内对应的频率单元位置是O_i。对序列集合中的每个序列进行同样的截断后生成偏置序列，对应生成多个子时频图案。

将这些子时频图案按照其生成序列对应的n₀不同取值进行标识。如，标识为0的子时频图案对应的n₀为0，标识为1的子时频图案对应的n₀为X，标识为2的子时频图案对应的n₀为X+1，依此类推。

截取序列{s₁(i)}的前7个值作为时频图案选取序列SELECT＝{11 29 12 331 25 13}，第j(j＝0，1，2，...6)个OFDM符号上选取SELECT序列中的第j位标识的子时频图案，最终生成定义的时间区间内的一个时频图案，如图5所示。7个OFDM符号上选取的子时频图案对应的偏置序列分别为

OFFSET₀＝{10 28 13 2 30 24 12 8 9 3}

OFFSET₁＝{8 30 15 0 28 26 14 10 11 1}

OFFSET₂＝{24 14 31 16 12 10 30 26 27 17}

OFFSET₃＝{23 1 16 31 3 5 17 21 20 30}

OFFSET₄＝{31 9 24 23 11 13 25 29 28 22}

OFFSET₅＝{6 16 1 14 18 20 0 4 5 15}

OFFSET₆＝{19 5 20 27 7 1 21 17 16 26}

另外，本发明还提供一种时频资源的分配装置，该装置的结构示意图详见图6。所述装置包括：子带划分单元11、序列集合生成单元12、偏置序列集合生成单元13、时频图案生成单元14和时频图案分配单元15。其中，所述子带划分单元11，用于从频域上将时频平面划分为多个子带，每个子带包含n个频率单元；所述序列集合生成单元12，利用多项式生成多个具有良好相关性的序列，其中所述多项式的表达形式详见上述方法，在此不再赘述；所述偏置序列集合生成单元13，耦合于所述序列集合生成单元12，将序列集合生成单元12生成的序列分配给多个小区，且分配给同一个小区的序列所对应的生成多项式只有第q项的系数不同，其他项的系数都相同；各小区由分得的序列生成同一个时间单元的偏置序列集合；所述时频图案生成单元14，耦合于所述偏置序列集合生成单元13，用于根据所述偏置序列生成对应时间单元内的子时频图案，并从一个或者多个时间单元内选取子时频图案，组成时频图案；所述时频图案分配单元15，耦合于所述时频图案生成单元14，用于根据生成的时频图案进行资源分配。

所述序列集合生成单元12包括：参数序列产生器121和序列计算子单元122。所述参数序列产生器，用于产生参数序列；所述序列计算子单元，用于根据所述参数序列产生器产生的序列计算所需序列。其中，所述参数序列产生器是指x(i)序列产生器，所述x(i)序列产生器又包括伪随机序列产生器、线形序列产生器、指数序列生成器和双曲线序列生成器中任意一种或多种。其中，所述伪随机序列产生器，用于产生伪随机序列，所述伪随机序列产生器为带有线性反馈的移位寄存器；所述线性序列产生器，用于产生线性序列；所述指数序列生成器，用于产生指数序列；所述双曲线序列生成器，用于产生双曲线序列，但是本发明所述的x(i)序列产生器并不限于上述所公开的序列产生器，还可以包括其它的序列产生器，只要产生的序列经过序列计算子单元计算后得到的序列具有良好的相关性都属于本发明的保护范围。

由以上实施例可见，本发明利用了一种序列生成方式所得的序列具有良好相关特性，并且挖掘了这种序列生成方式的隐含特性，使得该方式得到的序列可以转化为时频图案的偏置序列，应用于时频资源分配的设计中。此外，本发明还扩充了PN序列的生成方式，为偏置序列的选择提供了更广阔的空间，同时由PN序列得到的偏置序列使得小区间干扰平均化的解决突破了原有的模式，变得更加灵活。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1、一种时频资源的分配方法，其特征在于，包括步骤：

A、将时频平面从频域划分为若干个子带，每个子带包含n个频率单元；

B、把一个长度为L的序列{x(i)，i＝0，1，2，...L-1}中的每一点作为一个k次多项式的自变量，改变多项式的系数生成多个长度为L的序列{f(i)}，其中k是非负整数，多项式中的运算在伽罗华域GF(Q)中进行，其中Q＝p^m，p是一个素数，m是非负整数；选定q的值，q＝0，1，2...，k，把生成的序列分配给多个小区，并且分配给同一个小区的序列所对应的生成多项式只有第q项的系数不同，其他项的系数都相同；由分得的序列生成各小区同一个时间单元的偏置序列集合；

C、由所述偏置序列生成对应时间单元内的子时频图案，从一个或者多个时间单元内选取子时频图案，组成时频图案；按照生成的时频图案进行资源分配。

2、根据权利要求1所述时频资源的分配方法，其特征在于，步骤B中所述序列{x(i)}由伪随机序列生成。

3、根据权利要求1所述时频资源的分配方法，其特征在于，步骤B中所述序列{x(i)}由线性序列生成。

4、根据权利要求1所述时频资源的分配方法，其特征在于，步骤B中所述序列{x(i)}由指数序列生成。

5、根据权利要求1所述时频资源的分配方法，其特征在于，步骤B中所述序列{x(i)}由双曲序列生成。

6、根据权利要求1所述时频资源的分配方法，其特征在于，步骤C中所述由偏置序列生成对应时间单元内的子时频图案的算法为：给定长度为R的偏置序列OFFSET＝{O₀，O₁，...，O_R-1}，对应子时频图案的R个位置分别位于第i个子带的第O_i个频率单元，其中i＝0，1，2，...，R-1，O_i为非负整数。

7、根据权利要求1所述时频资源的分配方法，其特征在于，步骤B中所述由分得的序列集合生成小区偏置序列的过程为：将分配的序列对n取模；组合一个或多个取模后的序列，或者组合一个或多个取模后的序列的片断。

8、根据权利要求1所述时频资源的分配方法，其特征在于，步骤B中所述由分得的序列集合生成小区的偏置序列的过程为：组合一个或多个序列，或者组合一个或多个序列的片断。

9、根据权利要求1所述时频资源的分配方法，其特征在于，步骤C所述子时频图案组成时频图案的方式由小区的选取序列集合决定，所述小区选取序列集合中的序列SELECT(i)＝{S₀(i)，S₁(i)，...，S_M-1(i)}，i＝0，1，2，...，n表示第i个时频图案在第j个时间单元上选取第S_j(i)个子时频图案，i＝0，1，2，...n-1，j＝0，1，2，...，M-1。

10、根据权利要求1或9所述时频资源的分配方法，其特征在于，同一小区不同时间单元采用同样的偏置序列集合，生成同样的子时频图案，并且小区的选取序列集合也由步骤B所述的分给该小区的一组序列生成。

11、根据权利要求1或2所述时频资源的分配方法，其特征在于，所述步骤B中由序列{x(i)}生成序列{f(i)}的过程具体为：

给定一个m级带有线性反馈的移位寄存器作为伪随机序列产生器，并设所述移位寄存器某个时刻的状态为

按下面的多项式生成一个序列集合：

$f\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_{j}x{\left(i\right)}^j,$ i＝0，1，2，...，2^m-2，k为大于零小于2^m的整数，其中，

所述{x(i)}为有限域GF(p^m)内的多项式

d_l∈[0，1]组成的序列，并且按以下方式获得：任意给定x(0)，则x(i)＝X^iK[x(0)]modg(X)，K＝0，1，2，...2^m-2，其中，g(X)＝Xⁿ+c_n-1X^n-1+...+c₁X+c₀，为所述伪随机序列产生器的生成多项式；

n_j，j＝0，1，...，k为有限域GF(p^m)中的元；

由n_j的不同取值组合，对应生成不同的序列{f(i)}，组成序列集合。

12、根据权利要求11所述时频资源的分配方法，其特征在于，所述n_jx(i)^j表示为有限域GF(p^m)内的多项式为n_j(X)x(i)^jmodg(X)。

13、根据权利要求11所述时频资源的分配方法，其特征在于，所述由序列{f(i)}生成偏置序列的过程具体为：将序列{f(i)}的多项式表达式

作用于所述给定的寄存器状态 得到由不同的寄存器状态组成的序列

其中，

表示伪随机序列产生器从状态 开始运行l次后移位寄存器中的状态，加法运算为有限域GF(p^m)内的运算；

将r(i)映射为非负整数序列 $s\left(i\right)=r_0^i{p}^{m-1}+r_1^i{p}^{m-2}+...+r_{m-1}^i,$ p为有限域GF(p^m)的特征；把多个序列{s(i)}分配给多个小区，生成偏置序列集合。

14、根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、12或13中所述时频资源的分配方法，其特征在于，当R个子带中只有一部分子带用于分散复用时，所述步骤C中由偏置序列生成对应时间单元子时频图案的过程为选偏置序列中这些子带对应的点生成子时频图案。

15、一种时频资源的分配装置，其特征在于，包括：

序列集合生成单元，利用多项式生成多个具有良好相关性的序列；

偏置序列集合生成单元，耦合于所述序列集合生成单元，将序列集合生成单元生成的序列分配给多个小区，且分配给同一个小区的序列所对应的生成多项式只有第q项的系数不同，其他项的系数都相同；各小区由分得的序列生成同一个时间单元的偏置序列集合；

时频图案生成单元，耦合于所述偏置序列集合生成单元，用于根据所述偏置序列生成对应时间单元内的子时频图案，并从一个或者多个时间单元内选取子时频图案，组成时频图案；

时频图案分配单元，耦合于所述时频图案生成单元，用于根据生成的时频图案进行资源分配。

16、根据权利要求15所述时频资源的分配装置，其特征在于，所述序列集合生成单元包括：

参数序列产生器，用于产生参数序列；

序列计算子单元，用于根据所述参数序列产生器产生的参数序列计算所需序列。

17、根据权利要求16所述时频资源的分配装置，其特征在于，所述参数序列产生器包括下述任意一个或多个：

伪随机序列产生器，用于产生伪随机序列，所述伪随机序列产生器为带有线性反馈的移位寄存器；

线性序列产生器，用于产生线性序列；

指数序列生成器，用于产生指数序列；

双曲线序列生成器，用于产生双曲线序列。

18、根据权利要求15所述时频资源的分配装置，其特征在于，所述装置还包括子带划分单元，用于从频域上将时频平面划分为多个子带，每个子带包含n个频率单元。

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