CN101047402A - 扩展拉丁方族序列产生方法/装置和通信控制方法/系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动蜂窝通信技术，特别涉及一种扩展拉丁方族序列的产生方法及装置、和跳频通信控制方法及系统。所述扩展拉丁方族序列的产生方法及装置，对根据给定素数和参数生成的拉丁方族方阵进行扩展，得到包括多列扩展拉丁方族序列的扩展拉丁方族矩阵，解决了无法根据给定的非素数产生相应拉丁方族序列的问题；进一步，本发明所述跳频通信控制方法及系统，在跳频点数为非素数时，根据该扩展拉丁方族序列实现了跳频点数为非素数的跳频通信控制，解决了现有技术中当跳频点数为非素数时，无法进行跳频通信控制的问题。

Description

扩展拉丁方族序列产生方法/装置和通信控制方法/系统

技术领域

本发明涉及移动蜂窝通信技术，特别涉及一种扩展拉丁方族序列产生方法及装置、和跳频通信控制方法及系统。

背景技术

随着通信事业的飞速发展，全球通信数字移动电话网的用户增长十分迅速，这就要求移动通信网的扩容要及时，否则不仅会给用户带来很大的不便，而且会影响该项业务的发展。因为无线的频率资源是有限的，容量的扩充也不是无限度的，如何在有限的频率资源下进行较大规模的扩容，是摆在工程技术人员面前的重大课题。同时随着用户对移动通信质量要求的提高，较好地解决无线通话中存在的干扰，也是工程技术人员所面临的课题，跳频是现有技术中较为有效的解决方法。

跳频即允许用户在一次通话中以符号为单位使用不同的频率。跳频可以使一个用户使用的频率在整个频带内随时间变化，以“躲避”固定频率上的干扰，以及信道的选择性衰落，获得频率分集增益。同时，不同小区的每个用户之间的干扰并不是相同的，通过跳频就可以起到分担干扰的作用，从而使小区间的相互干扰在用户上平均化。这样有助于提高不同小区间的频率复用率，从而使整个系统的容量得到提高。

要想使小区间用户的干扰平均化，必须在相邻小区使用不同的跳频序列，并且两组跳频序列间的互相关性最小，这样，跳频时属于不同小区的两用户之间在频率上的碰撞最小。

拉丁方(latin square)在蜂窝移动通信的跳频序列中被广泛采用，拉丁方的构造方法如下：

给定一个素数N，对于任何一个正整数α，1≤α≤N-1，以α为参数的拉丁方可生成为：A_α(i，j)＝(αi+j)(mod N)，这里，1≤α≤N-1，0≤i≤N-1，1≤j≤N-1。例如：N＝7时，以α＝2为参数生成的拉丁方序列方阵如图1所示，以α＝3为参数生成的拉丁方序列方阵如图2所示，生成方阵的时候，左上角为起始点。即左上角的时候，i＝0，j＝0。沿着纵轴方向，i依次增加，即i为方阵的行号；沿着横轴方向，j依次增加，即j为方阵的列号。

拉丁方在跳频通信中的应用方式是这样的。如图1中所示，假设跳频通信使用的频带中包含7个频率，分别标号为0、1、2、3、4、5、6。图1中方格中的数字就表示频率的标号，则可将拉丁方阵中的每一列分配给每个用户。比如：将图1中的第一列分配给用户1，则用户1的跳频规律是0、2、4、6、1、3、5，即用户1在时隙0时，使用标号为0的频率，在时隙1时，使用标号为2的频率，以此类推，跳频的周期是7个时隙。而图1和图2的区别在于参数α，这个参数在蜂窝移动通信中的意义是代表不同的小区。即图1中的序列分配给一个小区中的用户，而图2中的序列分配给另一个小区中的用户。

拉丁方的特点在于，采用不同的α生成的跳频序列，他们的互相关性达到最小，即为1。如图1中生成的序列为0、2、4、6、1、3、5；图2中生成的序列为0、3、6、2、5、1、4；这两个序列只有0重合，因此他们的互相关性为1。这就意味在不同小区的这两个用户在跳频的过程中，在一个周期内发生频率碰撞的次数最多为1。推而广之，任意两个用户间频率碰撞率都为1，这样就平均化了用户间的同频干扰。使小区间的频率复用率为1，达到最高。

现有拉丁方OFDMA系统如图3所示，包括：生成拉丁方序列的序列生成器301，拉丁方序列通过序列分配器302分配给用户，用户频率分配器303根据获得的序列生成频率序列，频率序列通过OFDM的调制器304，将用户的数据映射到OFDM符号的不同载波上，通过天线305发送出去。

现有拉丁方跳频序列只能实现频率点数N为素数的跳频，而在许多情况下，通信系统的跳频点数为非素数。这种情况下，依据现有技术中就无法生成跳频序列了，根据拉丁立方和拉丁超立方生成的跳频序列同样存在该问题。

发明内容

本发明提供一种扩展拉丁方族序列的产生方法及装置，以解决现有技术中无法根据给定的非素数产生相应拉丁方序列的问题；

进一步，本发明提供一种跳频通信控制方法及系统，以解决现有技术，当跳频点数为非素数时，无法进行跳频通信控制的问题。

本发明技术构思通过如下技术方案实现：

一种扩展拉丁方族序列的产生方法，包括如下步骤：

A1、获取给定素数N和指定参数，产生对应的N×N拉丁方族方阵；

A2、复制所述N×N拉丁方族方阵中任意一列并将该复制的列增加到该N×N拉丁方族方阵中，产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵；

A3、根据 $M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{new}}(i,j)=(M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{post}}(i,j)+K_j)\mathrm{mod}(N+1)$ 调整所述扩展拉丁方族矩阵中的每一个元素，其中：M_α ^new(i，j)为调整后的元素值，M_α ^post(i，j)为调整前的元素值，K_j为从0至N的整数随机排序后的第j个元素，i为行号，j为列号，α为指定参数，mod表示求余数运算；

A4、对调整后的扩展拉丁方族矩阵中的至少一列元素进行循环移位，使任意两列之间形成正交；

A5、获取指定的列号信息并输出对应列的扩展拉丁方族序列。

步骤A4中还包括：保存完成循环移位后的扩展拉丁方族矩阵。

步骤A2中，复制的一列增加在所述拉丁方族方阵的第一列之前、最后一列之后或任意两列之间。

步骤A4中使任意两列之间形成正交的循环移位方法为：将每一列中等于K_j的元素循环移位到第一行。

所述序列K_j中的元素从小到大或从大到小顺序排列。

一种跳频通信控制方法，所述跳频点数减1后为素数，所述跳频通信控制方法包括如下步骤：

B1、获取跳频点数和用户所在的小区信息，确定N等于所述跳频点数减1，产生对应的N×N拉丁方族方阵；

B2、复制所述N×N拉丁方族方阵中任意一列并将该复制的列增加到该N×N拉丁方族方阵中，产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵；

B3、根据 $M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{new}}(i,j)=(M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{post}}(i,j)+K_j)\mathrm{mod}(N+1)$ 调整所述扩展拉丁方族矩阵中的每一个元素，其中：M_α ^new(i，j)为调整后的元素值，M_α ^post(i，j)为调整前的元素值，K_j为从0至N的整数随机排序后的第j个元素，i为行号，j为列号，α为小区信息，mod表示求余数运算；

B4、对调整后的扩展拉丁方族矩阵中的至少一列元素进行循环移位，使任意两列之间形成正交；

B5、获取指定的用户信息并输出对应的扩展拉丁方族序列；

B6、根据扩展拉丁方族序列中每一个元素对应的频点对该用户进行跳频通信控制。

步骤B4中还包括：保存完成循环移位后的扩展拉丁方族矩阵。

所述拉丁方族包括拉丁方、拉丁立方和拉丁超立方，其中：

拉丁方的生成多项式为：A_α(i，j)＝(αi+j)(mod N)；

拉丁立方的生成多项式为：

拉丁超立方的生成多项式为：

上述多项式中，N为给定素数，α为指定参数，i为行号，j为列号，1≤α≤N-1，0≤i≤N-1，1≤j≤N-1。

所述小区信息为小区索引；和/或所述用户信息为该用户占用信道的索引。

一种扩展拉丁方族序列发生器，包括拉丁方族方阵发生单元，用于根据给定素数N和指定参数，产生对应的N×N拉丁方族方阵，还包括：

扩展拉丁方族序列发生单元，连接所述拉丁方族方阵发生器，用于根据N×N拉丁方族方阵拉丁方族方阵产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵并根据指定的列号信息输出对应列的扩展拉丁方族序列，该N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵中任意两列正交。

所述扩展拉丁方族序列发生单元具体包括：

第一子单元，用于复制所述N×N拉丁方族方阵中任意一列并将该复制的列增加到该N×N拉丁方族方阵中，产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵；

第二子单元，用于根据 $M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{new}}(i,j)=(M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{post}}(i,j)+K_j)\mathrm{mod}(N+1)$ 调整所述扩展拉丁方族矩阵中的每一个元素，其中：M_α ^new(i，j)为调整后的元素值，M_α ^post(i，j)为调整前的元素值，K_j为从0至N的整数随机排序后的第j个元素，i为行号，j为列号，α为指定参数，mod表示求余数运算；

第三子单元，用于对调整后的扩展拉丁方族矩阵中的至少一列元素进行循环移位，使任意两列之间形成正交；

第四子单元，用于获取指定的列号信息并输出对应列的扩展拉丁方族序列；

其中，所述第一子单元、第二子单元连接、第三子单元和第四子单元顺次连接。

所述扩展拉丁方族序列发生单元还包括：存储子单元，连接在第三子单元和第四子单元之间，用于保存完成循环移位后的扩展拉丁方族矩阵。

一种跳频通信控制系统，包括天线和扩展拉丁方族序列发生器，还包括：

频率合成器，连接所述扩展拉丁方族序列发生器，用于根据所述扩展拉丁方族序列中的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列；

载波调制/解调单元，连接用户数据输入端和天线之间，用于将用户所要发送的数据调制在频率跳变的载波序列上，并通过天线发送出去；或者解调接收的信号；

基带处理单元，连接载波调制/解调单元，用于对信号进行基带处理。

或者还包括：

用户数据/OFDM子载波映射/反映射单元，连接所述扩展拉丁方族序列发生器和天线之间，用于根据所述扩展拉丁方族序列将用户发射的数据映射到OFDM符号的相应子载波上；或者将接收的信号进行反映射；

OFDM调制/解调单元，连接所述用户数据/OFDM子载波映射/反映射单元，用于将映射了用户数据的OFDM符号通过IFFT变换为时域信号，并且加上循环前缀后通过天线发送；或者解调接收的用户数据。本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案，对根据给定素数N得到的扩展拉丁方族矩阵，每一行有N+1个元素，如果将每一列分配个一个用户作为跳频序列，则可以同时支持N+1个用户，使给定频带中的所有可用N+1个频率点得到充分的利用；

并且，扩展后的拉丁方族矩阵保持了原有拉丁方族方阵的任意两列间互相正交的特点，这一点保证了采用此扩展拉丁方族序列进行跳频通信的多用户小区的小区内部用户之间不会出现频率上的相互干扰；

根据给定素数N和不同参数α可以产生一组扩展拉丁方族矩阵，属于该组中不同拉丁方族矩阵的任意两列序列，他们的互相关性小于等于2。也就是说按照不同拉丁方族矩阵的任意两列序列进行跳频的两个用户，他们在一个序列周期内的频率碰撞最多为2。而且事实上大部分为0和1。这样，使得使用不同扩展拉丁方族矩阵的用户间的相互干扰较小；

将不同的扩展拉丁方族矩阵分配给不同小区的用户使用，可以降低小区间的同频干扰。而每个小区内部的跳频序列保持相互正交，没有同频干扰。

附图说明

图1为N＝7时，A_α＝2(i，j)拉丁方方阵；

图2为N＝7时，A_α＝3(i，j)拉丁方方阵；

图3为现有拉丁方OFDMA系统结构示意图；

图4为实施例一所述方法的流程图；

图5为根据实施例一所述方法产生的N＝7时，B_α＝2(i，j)扩展拉丁方矩阵；

图6为根据实施例一所述方法产生的N＝7时，B_α＝3(i，j)扩展拉丁方矩阵；

图7为实施例二所述根据实施例一所述方法获得的扩展拉丁方序列进行跳频通信控制的流程图

图8为实施例三所述扩展拉丁方序列产生装置的结构示意图；

图9a、9b为实施例四所述普通跳频通信控制系统的结构示意图；

图10a、10b为实施例五所述OFDM跳频通信控制系统的结构示意图。

具体实施方式

根据本发明所述技术方案，在跳频点数为非素数时，需要根据相邻素数产生的拉丁方族方阵得到跳频用的扩展拉丁方族序列，因此，以下实施例中提到的所有跳频点数减1后为素数。

本发明所述产生扩展拉丁方序列的技术构思主要包括：

1、获取给定素数N和指定参数，产生对应的N×N拉丁方族方阵；

2、复制所述N×N拉丁方族方阵中任意一列并将该复制的列增加到该N×N拉丁方族方阵中，产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵；

这里，复制的一列增加在所述拉丁方族方阵的第一列之前、最后一列之后或任意两列之间。

3、根据 $M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{new}}(i,j)=(M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{post}}(i,j)+K_j)\mathrm{mod}(N+1)$ 调整所述扩展拉丁方族矩阵中的每一个元素，其中：M_α ^new(i，j)为调整后的元素值，M_α ^post(i，j)为调整前的元素值，K_j为从0至N的整数随机排序后的第j个元素，i为行号，j为列号，α为指定参数，mod表示求余数运算；

这里，最简单的K_j序列是0至N的整数从小到大或从大到小顺序排列。

4、对调整后的扩展拉丁方族矩阵中的至少一列元素进行循环移位，使任意两列之间形成正交；

在进行循环移位时，可能需要循环移位其中一列或任意几列，可以边进行循环移位边计算任意两列是否形成正交，每最简单的循环移位方法是将每一列中等于K_j的元素循环移位到第一行。

5、获取指定的列号信息并输出对应列的扩展拉丁方族序列。

拉丁方族中包括拉丁方、拉丁立方和拉丁超立方，其中：

拉丁方的生成多项式为：A_α(i，j)＝(αi+j)(mod N)；

拉丁立方的生成多项式为：

拉丁超立方的生成多项式为：

上述多项式中，N为给定素数，α为指定参数，i为行号，j为列号，1≤α≤N-1，0≤i≤N-1，1≤j≤N-1。

通过上述方法，根据给定素数N得到的扩展拉丁方族矩阵，每一行有N+1个元素，如果将每一列分配个一个用户作为跳频序列，则可以同时支持N+1个用户，使给定频带中的所有可用N+1个频率点得到充分的利用；

并且，扩展后的拉丁方族矩阵保持了原有拉丁方族方阵的任意两列间互相正交的特点，这一点保证了采用此扩展拉丁方族序列进行跳频通信的多用户小区的小区内部用户之间不会出现频率上的相互干扰；

根据给定素数N和不同参数α可以产生一组扩展拉丁方族矩阵，属于该组中不同拉丁方族矩阵的任意两列序列，他们的互相关性小于等于2。也就是说按照不同拉丁方族矩阵的任意两列序列进行跳频的两个用户，他们在一个序列周期内的频率碰撞最多为2。而且事实上大部分为0和1。这样，使得使用不同扩展拉丁方族矩阵的用户间的相互干扰较小；

将不同的扩展拉丁方族矩阵分配给不同小区的用户使用，可以降低小区间的同频干扰。而每个小区内部的跳频序列保持相互正交，没有同频干扰。

下面以根据拉丁方进行扩展为例进行详细说明，根据拉丁立方和拉丁超立方的扩展方法完全相同。

实施例一

如图4所示，图4为本发明产生扩展拉丁方序列的流程图，包括如下步骤：

S401、根据给定素数N和指定参数产生N×N的拉丁方方阵；

S402、在N×N拉丁方方阵第一列前增加一列，使之形成N×(N+1)的扩展拉丁方矩阵；

S403、使该增加列的每一个元素和原来拉丁方方阵第一列的每个元素相同；

S404、调整扩展拉丁方矩阵中的元素值，使该扩展拉丁方矩阵的元素值扩展到0到N；

具体调整方法为，每一个元素的值根据如下公式重新计算：

        B_α(i，j)＝(A_α(i，j)+j)mod(N+1)，0≤i，j≤N

其中，B_α(i，j)为调整后的元素值，A_α(i，j)为调整前的元素值，N为所述给定素数，α为指定参数，mod表示求余数运算。

S405、对调整后的矩阵的每一列进行循环移位，使得第一行元素变为0、1、2、...、N，以恢复原始拉丁方矩阵的每一列互相正交的特点。

S406、根据指定信息输出相应的扩展拉丁方序列。

在对一个小区进行跳频通信控制时，根据用户信道的索引信息输出对应的扩展拉丁方序列。

根据上面的步骤，当N＝7时，以α＝2扩展拉丁方矩阵如图5所示，以α＝3为参数的产生扩展拉丁方矩阵如图6所示，可以看出扩展后的拉丁方每一列仍然是7个互异的元素，但是频率点的范围扩展到了0到7，也就是说跳频范围扩展到8个频率点上；矩阵扩展为8列，可以分配给8个用户同时使用，每一行的元素互异，使得各用户间频率互相正交。并且α＝2和α＝3的两个扩展拉丁方矩阵的任意两列序列间碰撞较少。在这个例子中，可以看到，α＝2的第一列只和α＝3的第五列有两个碰撞，和其他列的碰撞小于等于1。可见，这种方法获得的扩展拉丁方的性能较好。而跳频频点的个数突破原有拉丁方的质数限制。通过这种方法同样可以构造任意跳频点数为素数加1的跳频序列，因此可以应用于所有比素数大1的非素数个频点的跳频控制。

实施例二

如图7所示，为根据实施例一所述方法进行跳频通信控制的流程图，包括如下步骤：

S701、获取系统的频点数M和进行跳频控制的小区索引α，计算N＝M-1，N为素数；

S702、根据素数N和小区索引α产生对应的N×N拉丁方方阵；

S703、在N×N拉丁方方阵第一列前增加一列，使之形成N×(N+1)的扩展拉丁方矩阵；

S704、使该增加列的每一个元素和原来拉丁方方阵第一列的每个元素相同；

S705、调整扩展拉丁方矩阵中的元素值，使该扩展拉丁方矩阵的元素值扩展到0到N；

每一个元素的值根据如下公式重新计算：

       B_α(i，j)＝(A_α(i，j)+j)mod(N+1)，0≤i，j≤N

其中，B_α(i，j)为调整后的元素值，A_α(i，j)为调整前的元素值，N为所述给定素数，α为指定参数，mod表示求余数运算。

S706、对调整后的矩阵的每一列进行循环移位，使得第一行元素变为0、1、2、...、N，以恢复原始拉丁方矩阵的每一列互相正交的特点。

通过上述方法得到的扩展拉丁方矩阵，每一行有N+1个元素，如果将每一列分配个一个用户作为跳频序列，则可以同时支持N+1个用户。使给定频带中的所有可用频率点得到充分的利用。

并且，扩展后的拉丁方保持了原有拉丁方方阵的任意两列间互相正交的特点，这一点保证了采用此扩展拉丁方阵进行跳频通信的多用户小区的小区内部用户之间不会出现频率上的相互干扰。

通过上述方法，根据给定素数N和不同参数α可以产生一组扩展拉丁方矩阵。属于该组中不同拉丁方矩阵的任意两列序列，他们的互相关性小于等于2。也就是说按照不同拉丁方矩阵的任意两列序列进行跳频的两个用户，他们在一个序列周期内的频率碰撞最多为2。而且事实上大部分为0和1。这样，使得使用不同扩展拉丁方矩阵的用户间的相互干扰较小。

将不同的扩展拉丁方矩阵分配给不同小区的用户使用，可以降低小区间的同频干扰。而每个小区内部的跳频序列保持相互正交，没有同频干扰。

S707、根据用户的信道索引输出对应的扩展拉丁方序列；

S708、根据扩展拉丁方序列中每一个元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。

具体跳频通信控制方法根据不同系统有一些差异，在实施例四和五中有具体说明。

实施例三

如图8所示，实现实施例一所述方法的一种扩展拉丁方族发生器800的结构包括：

拉丁方族方阵发生单元801，用于根据给定素数N和指定参数，产生对应的N×N拉丁方族方阵；

扩展拉丁方族序列发生单元802，连接所述拉丁方族方阵发生单元801，用于根据N×N拉丁方族方阵拉丁方族方阵产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵并根据指定的列号信息输出对应列的扩展拉丁方族序列，该N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵中任意两列正交。

扩展拉丁方族序列发生单元802具体包括：

第一子单元8021，用于复制所述N×N拉丁方族方阵中任意一列并将该复制的列增加到该N×N拉丁方族方阵中，产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵；

第二子单元8022，用于根据 $M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{new}}(i,j)=(M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{post}}(i,j)+K_j)\mathrm{mod}(N+1)$ 调整所述扩展拉丁方族矩阵中的每一个元素，其中：M_α ^new(i，j)为调整后的元素值，M_α ^post(i，j)为调整前的元素值，K_j为从0至N的整数随机排序后的第j个元素，i为行号，j为列号，α为指定参数，mod表示求余数运算；

第三子单元8023，用于对调整后的扩展拉丁方族矩阵中的至少一列元素进行循环移位，使任意两列之间形成正交；

存储子单元8024，连接在第三子单元和第四子单元之间，用于保存完成循环移位后的扩展拉丁方族矩阵。

第四子单元8025，用于获取指定的列号信息并输出对应列的扩展拉丁方族序列；

其中，所述第一子单元8021、第二子单元连接8022、第三子单元8023、存储子单元8024、第四子单元8025顺次连接。

实施例四

如图9a、图9b所示，本发明还提供一种扩展拉丁方跳频通信控制系统900，包括：扩展拉丁方族序列发生器901和天线904，其中，所述扩展拉丁方族序列发生器901的结构如图8所示，这里不再赘述，所述跳频通信控制系统900还包括：

频率合成器902，连接所述扩展拉丁方族序列输出单元；

载波调制/解调单元903，连接用户数据输入端和天线之间；

基带处理单元905，连接载波调制/解调单元903，用于将用户数据比特处理为基带信号，并将基带信号输入载波调制/解调单元903进行调制。

其中，发射端的发射过程如图9a所示：

频率合成器902根据扩展拉丁方族序列发生器901输出的扩展拉丁方族序列生成相应的频率跳变的载波序列，载波调制/解调单元903将基带信号编码调制在所述频率合成器902产生的载波上，并通过天线904发送出去；

其中，接收端的接收过程如图9b所示：

在接收端，载波调制/解调单元903执行解调功能，根据相同的方法生成相应的载波序列对天线904收到的信号进行载波相干解调，提取基带用户数据。

实施例五

如图10a、10b所示，是扩展拉丁方在OFDMA通信系统的应用。该OFDMA通信系统1000包括扩展拉丁方族序列发生器1001和天线1004，其中，所述扩展拉丁方族序列发生器1001的结构如图8所示，这里不再赘述，所述OFDMA通信系统1000还包括：

用户数据/OFDM子载波映射/反映射单元1003，连接乱拉丁方序列发生器1001和发射天线1004之间；

编码/调制器单元1002，连接用户数据/OFDM子载波映射/反映射单元1003用于对用户比特进行编码、调制为合适速率的用户数据。

其中，发射端的发射过程如图10a所示：

用户数据/OFDM子载波映射/反映射单元1003，根据扩展拉丁方族序列发生器1001输出的扩展拉丁方族序列，将用户数据映射到OFDM符号的相应子载波上，在天线1004上发送出去。其中处理包括OFDM调制、加CP(循环前缀)、上变频等操作；

接收端的接收过程如图10b所示：

用户数据/OFDM子载波映射/反映射单元1003，根据扩展拉丁方发生族序列发生器1001器生成的该用户的扩展拉丁方族序列对应的频点，将用户数据从接受天线收到的信号的相应OFDM子载波上提取出来。其中处理包括下变频、去CP、OFDM解调等操作。解调/解码器1002将用户数据/OFDM子载波反映射单元输出的该用户数据进行解调/解码，恢复用户的比特流。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (21)

1、一种扩展拉丁方族序列的产生方法，其特征在于，包括如下步骤：

A1、获取给定素数N和指定参数，产生对应的N×N拉丁方族方阵；

A2、复制所述N×N拉丁方族方阵中任意一列并将该复制的列增加到该N×N拉丁方族方阵中，产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵；

A3、根据 $M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{new}}(i,j)=(M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{post}}(i,j)+K_j)\mathrm{mod}(N+1)$ 调整所述扩展拉丁方族矩阵中的每一个元素，其中：M_α ^new(i，j)为调整后的元素值，M_α ^post(i，j)为调整前的元素值，K_j为从0至N的整数随机排序后的第j个元素，i为行号，j为列号，α为指定参数，mod表示求余数运算；

A4、对调整后的扩展拉丁方族矩阵中的至少一列元素进行循环移位，使任意两列之间形成正交；

A5、获取指定的列号信息并输出对应列的扩展拉丁方族序列。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A4中还包括：保存完成循环移位后的扩展拉丁方族矩阵。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拉丁方族包括拉丁方、拉丁立方和拉丁超立方，其中：

拉丁方的生成多项式为：A_α(i，j)＝(αi+j)(mod N)；

拉丁立方的生成多项式为：

拉丁超立方的生成多项式为：

上述多项式中，N为给定素数，α为指定参数，i为行号，j为列号，1≤α≤N-1，0≤i≤N-1，1≤j≤N-1。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A2中，复制的一列增加在所述拉丁方族方阵的第一列之前、最后一列之后或任意两列之间。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A4中使任意两列之间形成正交的循环移位方法为：将每一列中等于K_j的元素循环移位到第一行。

6、如权利要求1-5任意之一所述的方法，其特征在于，所述序列K_j中的元素从小到大或从大到小顺序排列。

7、一种跳频通信控制方法，所述跳频点数减1后为素数，其特征在于，所述跳频通信控制方法包括如下步骤：

B1、获取跳频点数和用户所在的小区信息，确定N等于所述跳频点数减1，产生对应的N×N拉丁方族方阵；

B2、复制所述N×N拉丁方族方阵中任意一列并将该复制的列增加到该N×N拉丁方族方阵中，产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵；

B3、根据 $M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{new}}(i,j)=(M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{post}}(i,j)+K_j)\mathrm{mod}(N+1)$ 调整所述扩展拉丁方族矩阵中的每一个元素，其中：M_α ^new(i，j)为调整后的元素值，M_α ^post(i，j)为调整前的元素值，K_j为从0至N的整数随机排序后的第j个元素，i为行号，j为列号，α为小区信息，mod表示求余数运算；

B4、对调整后的扩展拉丁方族矩阵中的至少一列元素进行循环移位，使任意两列之间形成正交；

B5、获取指定的用户信息并输出对应的扩展拉丁方族序列；

B6、根据扩展拉丁方族序列中每一个元素对应的频点对该用户进行跳频通信控制。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤B4中还包括：保存完成循环移位后的扩展拉丁方族矩阵。

9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述拉丁方族包括拉丁方、拉丁立方和拉丁超立方，其中：

拉丁方的生成多项式为：A_α(i，j)＝(αi+j)(mod N)；

拉丁立方的生成多项式为：

拉丁超立方的生成多项式为：

上述多项式中，N为给定素数，α为指定参数，i为行号，j为列号，1≤α≤N-1，0≤i≤N-1，1≤j≤N-1。

10、如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤A2中，复制的一列增加在所述拉丁方族方阵的第一列之前、最后一列之后或任意两列之间。

11、如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤A4中使任意两列之间形成正交的循环移位方法为：将每一列中等于K_j的元素循环移位到第一行。

12、如权利要求7-11任意之一所述的方法，其特征在于，所述序列Kj中的元素从小到大或从大到小顺序排列。

13、如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述小区信息为小区索引；和/或所述用户信息为该用户占用信道的索引。

14、一种扩展拉丁方族序列发生器，包括拉丁方族方阵发生单元，用于根据给定素数N和指定参数，产生对应的N×N拉丁方族方阵，其特征在于，所述扩展拉丁方序列发生器还包括：

扩展拉丁方族序列发生单元，连接所述拉丁方族方阵发生器，用于根据N×N拉丁方族方阵拉丁方族方阵产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵并根据指定的列号信息输出对应列的扩展拉丁方族序列，该N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵中任意两列正交。

15、如权利要求14所述的发生器，其特征在于，所述扩展拉丁方族序列发生单元具体包括：

第一子单元，用于复制所述N×N拉丁方族方阵中任意一列并将该复制的列增加到该N×N拉丁方族方阵中，产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵；

第二子单元，用于根据 $M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{new}}(i,j)=(M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{post}}(i,j)+K_j)\mathrm{mod}(N+1)$ 调整所述扩展拉丁方族矩阵中的每一个元素，其中：M_α ^new(i，j)为调整后的元素值，M_α ^post(i，j)为调整前的元素值，K_j为从0至N的整数随机排序后的第j个元素，i为行号，j为列号，α为指定参数，mod表示求余数运算；

第三子单元，用于对调整后的扩展拉丁方族矩阵中的至少一列元素进行循环移位，使任意两列之间形成正交；

第四子单元，用于获取指定的列号信息并输出对应列的扩展拉丁方族序列；

其中，所述第一子单元、第二子单元连接、第三子单元和第四子单元顺次连接。

16、如权利要求15所述的发生器，其特征在于，所述扩展拉丁方族序列发生单元还包括：存储子单元，连接在第三子单元和第四子单元之间，用于保存完成循环移位后的扩展拉丁方族矩阵。

17、一种跳频通信控制系统，包括天线和扩展拉丁方族序列发生器，所述扩展拉丁方族序列发生器，包括拉丁方族方阵发生单元，用于根据跳频点数减1后得到的素数N和用户小区信息，产生对应的N×N拉丁方族方阵，其特征在于，所述扩展拉丁方序列产生器还包括：

扩展拉丁方族序列发生单元，连接所述拉丁方族方阵发生器，用于根据N×N拉丁方族方阵拉丁方族方阵产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵并根据用户信息输出对应的扩展拉丁方族序列，该N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵中任意两列正交。

18、如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述扩展拉丁方族序列发生单元具体包括：

第一子单元，用于复制所述N×N拉丁方族方阵中任意一列并将该复制的列增加到该N×N拉丁方族方阵中，产生N×(N+1)扩展拉丁方族矩阵；

第二子单元，用于根据 $M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{new}}(i,j)=(M_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{post}}(i,j)+K_j)\mathrm{mod}(N+1)$ 调整所述扩展拉丁方族矩阵中的每一个元素，其中：M_α ^new(i，j)为调整后的元素值，M_α ^post(i，j)为调整前的元素值，K_j为从0至N的整数随机排序后的第j个元素，i为行号，j为列号，α为指定参数，mod表示求余数运算；

第三子单元，用于对调整后的扩展拉丁方族矩阵中的至少一列元素进行循环移位，使任意两列之间形成正交；

第四子单元，用于获取指定的列号信息并输出对应列的扩展拉丁方族序列；

其中，所述第一子单元、第二子单元连接、第三子单元和第四子单元顺次连接。

19、如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述扩展拉丁方族序列发生单元还包括：存储子单元，连接在第三子单元和第四子单元之间，用于保存完成循环移位后的扩展拉丁方族矩阵。

20、如权利要求17、18或19所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

频率合成器，连接所述扩展拉丁方族序列发生器，用于根据所述扩展拉丁方族序列中的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列；

载波调制/解调单元，连接用户数据输入端和天线之间，用于将用户所要发送的数据调制在频率跳变的载波序列上，并通过天线发送出去；或者解调接收的信号；

基带处理单元，连接载波调制/解调单元，用于对信号进行基带处理。

21、如权利要求17、18或19所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

用户数据/OFDM子载波映射/反映射单元，连接所述扩展拉丁方族序列发生器和天线之间，用于根据所述扩展拉丁方族序列将用户发射的数据映射到OFDM符号的相应子载波上；或者将接收的信号进行反映射；

OFDM调制/解调单元，连接所述用户数据/OFDM子载波映射/反映射单元，用于将映射了用户数据的OFDM符号通过IFFT变换为时域信号，并且加上循环前缀后通过天线发送；或者解调接收的用户数据。

Images