CN101222268B - 连续频分多址系统跳频发射机、接收机装置及其跳频方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了连续频分多址系统跳频发射机、接收机装置及其跳频方法，其中，发射机装置包括：跳频DFT-S OFDM调制模块，用于对输入信号进行DFT-S OFDM调制；加循环前缀模块，用于对经调制后的信号加入循环前缀；成帧模块，用于将加入循环前缀后的信号成帧输出。接收机装置包括：帧分解模块，用于对输入信号进行帧分解操作；去循环前缀模块，用于对经过帧分解模块的信号去除循环前缀；跳频DFT-S OFDM解调模块，用于对去循环前缀的信号进行DFT-S OFDM解调。跳频方法，包括步骤：(1)，确定每个用户k的频域跳频图样i＝g(k)；(2)，根据(1)确定的用户k的频域发射编号i和各个用户的带宽需求X(k)，由

确定用户k的起始频点f(i)。本发明既能保持单载波特性，又能取得理想的频率分集增益。

Description

连续频分多址系统跳频发射机、接收机装置及其跳频方法

技术领域

本发明涉及一般的移动通信系统，尤其是3GPP(第三代合作伙伴项目)组织在LTE项目中单载波频分多址系统上行多用户的基于频域跳频模式的发送机、接收机装置，以及在保持单载波特性条件下的跳频方法。

背景技术

为了满足人们对移动通信不断发展的需求，在上行链路无线传输技术的选择方面有一些基本的要求：如支持可升级带宽，适中的PAPR(峰均比)/CM(cubic metric)，保证上行传输的正交性等。单载波传输方案SC-FDMA由于具有较低的PAPR/CM，能够提高功率的有效性并扩大覆盖范围，成为目前LTE上行传输的基本候选方案。

基于子载波映射方式的数据传输方案有两种：分布式频分多址(DFDMA)和集中式频分多址(LFDMA)。在上行链路中，基于分布式子载波分配的方案由于存在对频率差错有较高的敏感度，对上行功率控制要求较高，信道估计性能较差等诸多问题，目前已经被LTE的研究放弃，但分布式子载波所固有频率分集的好处，仍然可以被基于集中式子载波分配的方案以跳频的方式获得。被大多数公司推荐的单载波传输方案LFDMA-FH中使用了跳频技术(Frequency Hopping)，因此既可以保证良好的信道估计性能，还可以获得频率分集增益，并且可以获得干扰分集增益。

目前3GPP组织在LTE项目的研究中，仍没有一种明确的、完备的跳频方案提出来。尤其是当上行用户发射所占带宽的颗粒度需求不同时，跳频会造成多颗粒度用户占用不连续的子载波，这会使系统的PAPR/CM增大，从而违反了单载波系统的设计初衷。所谓的上行用户占用带宽的颗粒度不同，是指由于多个上行用户资源需求的多样性，所需占据的带宽不同，从而造成了一个移动网络系统需要解决多种用户带宽需求的跳频方式。

与此同时，通用的跳频方案都是在单用户或者多用户单颗粒度传输环境下的进行的。在多用户多颗粒度(multi-users，multi-granularity)情况下，如果没有合理地设计跳频图样，用户间则不能保证相互正交而可能发生碰撞，这会导致严重失真从而造成接收失败。同样，当各用户对颗粒度需求不同时，如果没有合理设计的跳频模式，跳频可能会导致多颗粒度用户占用不连续的子载波，破坏了上行链路的单载波特性，造成系统PAPR/CM增大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种连续频分多址系统跳频发射机、接收机装置及其跳频方法，其目的是针对3GPP组织在LTE项目的上行链路传输方案，在基于跳频的集中式FDMA传输方案的基础上，提出一种新的跳频方法以及相应的发送机、接收机装置，以解决如何取得较大的频率分集增益，同时保证上行链路的子载波连续发射的单载波特性。

首先，为解决上述技术问题，本发明提供一种连续频分多址系统跳频的发射机装置，其特征在于，包括：

跳频DFT-S(离散傅立叶变换扩展)OFDM(Orthogonal Fre-quency Division Multiplexing，正交频分复用技术)调制模块，用于对输入信号进行DFT-S OFDM调制；

加循环前缀(CP)模块，用于将经调制后的信号加入循环前缀。

上面所述的发射机装置，其中，所述跳频DFT-S OFDM调制模块，包括：

M点DFT变换器，用于对输入信号作M点DFT变换；

子载波映射器，用于完成频域内M点子载波到N点的子载波映射；

跳频图样产生器，用于根据所采用的跳频图样与各用户带宽需求计算跳频序列，输出起始子载波位置到所述子载波映射器，控制子载波映射时各用户的子载波分配；

N点离散傅立叶逆变换(Inverse Discrete Fourier Transform，IDFT)/离散傅立叶逆变换的快速算法(IFFT)变换器，用于将所述子载波映射器映射的频域信号转换为时域信号。

上述的发射机装置，其中，所述子载波映射器采用集中式映射，不同用户数据占用连续的子载波，并且占用的子载波频率随时间跳变，在不同时隙(slot)、子帧(subframe)或TTI间占用不同子载波组，其跳频起始位置由所述跳频图样产生器指定。

其中，所述跳频DFT-S OFDM调制模块，进一步包括：

串并转换器(S/P)，用于对输入信号进行串并转换后输出给所述M点DFT变换器；

并串转换器(P/S)，用于将经过所述N点IDFT/IFFT变换器输出的信号进行并串转换。

本发明所述的发射机装置，其中，所述装置进一步包括：成帧模块，用于将所述加入循环前缀后的信号成帧输出。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种连续频分多址系统跳频的接收机装置，其特征在于，包括：

去循环前缀(CP)模块，用于对输入信号去除循环前缀；

跳频DFT-S OFDM解调模块，用于对所述去循环前缀的信号进行DFT-S OFDM解调。

上面所述的接收机装置，其中，所述跳频DFT-S OFDM解调模块，包括：

N点的DFT变换器，用于对输入信号作N点DFT变换；

子载波逆映射器，用于完成频域内N点子载波到M点的子载波逆映射；

跳频图样产生器，用于根据所采用的跳频图样与各用户带宽需求计算跳频序列，输出起始子载波位置到所述子载波逆映射器，控制子载波逆映射时各用户的子载波分配；

M点IDFT/IFFT变换器，用于将所述子载波逆映射器逆映射的频域信号转换为时域信号。

上述的接收机装置，其中，所述子载波逆映射器采用集中式映射，不同用户数据占用连续的子载波，并且占用的子载波频率随时间跳变，在不同时隙、子帧或TTI间占用不同子载波组，其跳频起始位置由所述跳频图样产生器指定。

上述的接收机装置，其中，所述跳频DFT-S OFDM解调模块，进一步包括：

串并转换器(S/P)，用于对输入信号进行串并转换后输出给所述N点的DFT变换器；

并串转换器(P/S)，用于将经过所述M点IDFT/IFFT变换器输出的信号进行并串转换。

本发明所述的接收机装置，其中，所述装置进一步包括：帧分解模块，用于对输入信号进行帧分解操作后输出给所述去循环前缀模块。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种连续频分多址系统确定起始频点的跳频方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)，确定每个用户k的频域跳频图样i＝g(k)；

(2)，根据步骤(1)确定的用户k的频域发射编号i和各个用户的带宽需求X(k)，由

$f\left(i\right)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(g^{-1}\left(l\right)\right)$ 确定用户k的起始频点f(i)。

上面所述的跳频方法，其中，所述步骤(2)中的各个用户的带宽需求X(k)可以相等，即退化为单颗粒度跳频方法。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种基于Latin方的连续频分多址系统确定起始频点的跳频方法，其特征在于，包括以下步骤：

在时刻j时，用户k以起始位置为f(k，j)的频点发射，

$f(k,j)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left[(\mathrm{\αl}+j)\mathrm{mod}M\right];$

其中，系统的跳频范围为N个资源单元或子载波，共有K个用户，每个用户的带宽需求为X(k)，k＝0，1，…，K-1，满足 $\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(k\right)\≤N;$ M为大于等于K的一个素数；α＝1，2，…，M-1；i＝((k-j)α^-1)mod M，i＝0，1，…，M-1。

上面所述的跳频方法，其中，所述方法中相邻小区设置跳频间隔α为不同值。

上面所述的跳频方法，其中，所述方法中每个用户的带宽需求X(k)可以相等，即退化为单颗粒度跳频方法。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种基于COSTAS序列的连续频分多址系统确定起始频点的跳频方法，其特征在于，包括以下步骤：

在时刻j时，用户k以起始位置为f(k，j)的频点发射，

$f(k,j)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left[({\mathrm{\α}}^{l+1}\left(\mathrm{mod}p\right)+j+1)\mathrm{mod}(p-1)\right];$

其中，系统的跳频范围为N个资源单元或子载波，共有K个用户，每个用户的带宽需求为X(k)，k＝0，1，…，K-1，满足 $\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(k\right)\≤N;$ p＝M+1为大于K的一个素数；α是p的本原根；

当k-j-1≠0时，i＝(log_α(k-j-1)mod(p-1))mod p-1；i＝0，1，…，M-1；

当k-j-1＝0时，i＝(log_α(p-1))mod p-1，i＝0，1，…，M-1。

上面所述的跳频方法，其中，所述方法中每个用户的带宽需求X(k)可以相等，即退化为单颗粒度跳频方法。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种连续频分多址系统中跳频系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基站获得所有上行跳频发射用户终端所需频率带宽信息；

(2)所述基站根据所述收到的所需频率带宽信息在内的所有信息决定某用户终端的发射起始频点信息。

上面所述的工作方法，其中，进一步包括：

(3)所述基站将该用户终端跳频的起始频点信息发送给用户终端。

其中，所述步骤(3)中基站将该用户终端跳频的起始频点信息发送给用户终端的方式为通过广播、共享信道或者专用信道方式之一发送。

上面所述的工作方法，其中，所述起始频点信息是绝对数值信息，或是相对于前次数据的相对信息。

上面所述的工作方法，其中，所述起始频点信息是原始数值信息，或是经过编码后的压缩信息，所述压缩信息可以在接收端无损还原。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种连续频分多址系统中跳频系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基站将所有小区内上行跳频发射用户终端所需频率带宽信息发送给小区内所有上行跳频发射用户终端；

(2)所述小区内上行跳频发射用户终端根据所述所有用户终端所需频率带宽信息来决定本用户终端的发射起始频点信息。

上面所述的工作方法，其中，所述步骤(1)中基站将所有小区内上行跳频发射用户终端所需频率带宽信息发送给小区内所有上行跳频发射用户终端的方式为通过广播发送。

本发明的提供的跳频方法及使用相关跳频方法的发射机和接收机其优点在于：根据预定义的跳频图样跳频，小区内部各用户间始终保持正交；多小区环境下，1个跳频周期内用户相互之间只发生1次碰撞，用户受到的干扰被随机化；支持带宽单颗粒度、多颗粒度始终保持占用子载波的连续性；可以适用于1.25M、5M、2.5M、10M、15M、20M等可变带宽的单载波频分多址系统，例如DFT-S OFDM或IFDMA系统。本发明支持高速移动特性，可以适用于3km/h、30km/h、120km/h或更高移动速率的应用场景。

本发明所述的装置及其跳频方法，开始由解决多颗粒度用户跳频发射时必须占用连续子载波的目的出发，同时设计出一种根据预定义的跳频图样作为上行多用户跳频的方法，使每个用户根据自己的带宽需求占用连续的频谱，既能保持单载波特性，又能取得理想的频率分集增益。

附图说明

图1是本发明实施例所述的LFDMA-FH系统的发射机和接收机结构框图；

图2是图1中DFT-S OFDM调制器内部装置结构框图；

图3是图1中DFT-S OFDM解调器内部装置结构框图；

图4是本发明实施例所述的跳频初始频点确定方法的流程图；

图5是本发明实施例所述的基于Latin方跳频初始频点确定方法流程图；

图6是本发明实施例所述的基于Latin方跳频图样设计示意实例图；

图7是本发明实施例所述的基于COSTAS序列跳频初始频点确定方法流程图；

图8是本发明实施例所述的连续频分多址系统中跳频系统的工作方法流程图；

图9是本发明实施例所述的连续频分多址系统中跳频系统的另一种工作方法流程图。

具体实施方式

本发明为了解决传统技术方案存在的弊端，通过以下具体实施例进一步阐述本发明所述的装置及其方法，以下对具体实施方式进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

首先，通用的跳频方案都是在单用户或者多用户单颗粒度传输环境下的进行的。在多用户多颗粒度(multi-users，multi-granularity)情况下，如果没有合理地设计跳频图样，用户间则不能保证相互正交而可能发生碰撞，这会导致严重失真从而造成接收失败。针对这一点，若根据预先设计好的跳频图样(例如RS序列，Latin方，Costas序列等)跳频，则可以始终保持小区内的正交性；

另一方面，当各用户对颗粒度需求不同时，如果没有合理设计的跳频模式，跳频可能会导致多颗粒度用户占用不连续的子载波，破坏了上行链路的单载波特性，造成系统PAPR/CM增大。针对这一点，若令所有用户根据自己的带宽需求，决定占用连续带宽的大小，则可以始终保持占用子载波的连续性，也就不存在PAPR恶化的问题。

本发明为了得到尽可能大的频率分集增益，并最大程度上解决小区间干扰的缺点，除了要使跳频间隔尽量大之外，还应该让一个用户通过跳频能遍历所有的频点，并且出现在每个频点上的概率相等。由于Latin方、Costas序列等图样的正交特性，每个用户出现在不同的频点上的概率是相等的，而且可以完全遍历所有频点。因此按照该准则，采用设计好的跳频图样(如Latin方，Costas序列，RS序列等)可以得到较大的频率分集增益；

同样，本发明为了得到最大干扰分集增益，需要一个用户通过跳频能遍历所有的频点，并且在每个频点发生碰撞的概率相等。如果在小区间采用互相正交的跳频图样，可以做到1个周期只发生1次碰撞，这是所有跳频图样中发生碰撞概率最小的，因此可以达到最大的干扰分集增益。

本发明所述发射机、接收机装置的实施例，如图1所示，为本发明实施例所述的基于LFDMA-FH的系统原理框图。其中发射机、接收机组成的系统能够实现本发明的各个方面和实施方案，如下所述：

如图1所示，左半部分为LFDMA-FH发射机装置的实施方案。在此实施方案中，发射机装置包括：跳频DFT-S OFDM调制模块、加CP模块、成帧模块；其中，跳频DFT-S OFDM调制模块对信号进行DFT-S OFDM调制，由加CP模块处理加入循环前缀，以避免符号间串扰，然后送成帧模块进行成帧。

如图2所示，说明了附图1中跳频DFT-S OFDM调制器的内部结构及处理方法。其中，跳频DFT-S OFDM调制器包括：串并转换器、M点DFT变换器、子载波映射器、N点IDFT/IFFT变换器、跳频图样产生器和并串转换器。

首先，串并转换器，用于对输入信号进行串并转换，然后，M点DFT变换器对串行转并行的编码信号作M点DFT变换，将时域序列转换至频域；所述子载波映射器完成频域内M点子载波到N点的子载波映射，具体方法这里采用跳频的集中式映射方法，即不同用户数据占用连续的子载波，并且占用的子载波频率随时间跳变，在不同时隙(slot)、子帧(subframe)或TTI间占用不同子载波组；所述跳频图样产生器根据所采用的跳频图样与各用户带宽需求计算跳频序列，输出起始子载波位置到所述子载波映射器，控制子载波映射时各用户的子载波分配，从而可以得到N点频域信号；然后，N点IDFT/IFFT变换器需要采用IDFT或IFFT变换对频域信号作频域-时域的转换，将频域信号转换为时域信号；最后，并串转换器，用于将经过所述N点IDFT/IFFT变换器输出的信号进行并串转换。

如图1所示，右半部分为接收机装置的实施方案。在此实施方案中，接收机装置包括：帧分解模块、去CP模块、跳频DFT-S OFDM解调模块。先对接收到的时域信号进行帧分解操作，然后去除循环前缀(CP)，送给跳频DFT-S OFDM解调模块进行解调。

如图3所示，描述了附图1中跳频DFT-S OFDM解调器的内部结构及处理方法，跳频DFT-S OFDM解调器包括：串并转换器、N点DFT变换器或FFT变换器、子载波逆映射器、M点IDFT变换器、跳频图样产生器和并串转换器。

首先，串并转换器，用于对输入信号进行串并转换；然后，N点的DFT变换器对串行转并行的编码信号作N点DFT变换，将时域信号转换为频域信号；再经过所述子载波逆映射器完成N点子载波到M点的子载波逆映射，采用跳频的集中式逆映射方法；跳频图样产生器根据所采用的跳频图样与各用户带宽需求计算跳频序列，输出起始子载波位置到所述子载波逆映射器，控制子载波逆映射时各用户的子载波分配，由M点IDFT/IFFT变换器将逆映射的频域信号转换为时域信号；最后，并串转换器，用于将经过所述M点IDFT/IFFT变换器输出的信号进行并串转换。

如图4所示，本发明实施例还提供了一种连续频分多址系统确定起始频点的跳频方法：

步骤(1)，确定每个用户k的频域发射编号i＝g(k)；

步骤(2)，根据步骤1确定的用户k的频域发射编号i和各个用户的带宽需求X(k)，由

$f\left(i\right)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(g^{-1}\left(l\right)\right)$ 确定用户k的起始频点f(i)。

为方便描述上述实施方案，这里以基于Latin方的跳频图样为例解释上述跳频图样发生器的起始频点确定方法，其它跳频图样例如基于Costas序列、RS序列等可依此类推。

如图5所示，设系统的跳频范围为N个RB(无线资源块或子载波)，共有K个用户，每个用户的带宽需求为X(k)，k＝0，1，...，K-1，满足 $\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(k\right)\≤N,$ 则在时刻j时，用户k占用的频点的起始位置为：

$f(k,j)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left[(\mathrm{\αl}+j)\mathrm{mod}M\right]---\left(1\right)$

(1)式中，M为大于等于K的一个素数，表示Latin方的阶数；α＝1，2，...，M-1，表示最小跳频间隔，如α＝2表示最小跳频间隔为2；i的取值由所选Latin方决定：

i＝((k-j)α^-1)mod M，i＝0，1，...，M-1    (2)

此外，通过在相邻小区设置不同的α值，可以保证相邻小区之间的跳频图样的正交性，即一个周期内只和相同的用户碰撞一次。

最后，为清楚说明跳频序列生成过程，对实施例进行如下说明：

实施例1，当设有5个用户，对应于5阶的Latin方，令其α＝2，如图6所示，其中设用户1，4带宽需求为2个RB，用户0，2为1个RB，用户3为3个RB(这里的设置是任意的，可以根据实际需要任意改变)，则

时刻0时，用户按下列次序占用频谱

02413

则0(0)，2(1)，4(2～3)，1(4～5)，3(6～8)；

时刻1时，用户按下列次序占用频谱

13024

则1(0～1)，3(2～4)，0(5)，2(6)，4(7～8)；

时刻2时，用户按下列次序占用频谱

24130

则2(0)，4(1～2)，1(3～4)，3(5～7)，0(8)；

以后以此类推。

这里n(p～q)表示用户n占用从p至q的连续频谱，即用户n带宽需求为q-p+1个RB，如3(7～9)表示用户3占用从7至9的3个连续频点。m(i)则表示用户m占用一个i号频点，如2(2)表示用户2占用一个2号频点。

验证如下：

由已知：M＝5，α＝2，X(0)＝X(2)＝1，X(1)＝X(4)＝2，X(3)＝3

在时刻0时，用户1的起始频点计算如下：

k＝1，j＝0，由k＝(αi+j)mod M得，i＝3，所以由(1)可得

$f\left(\mathrm{1,0}\right)=\underset{l=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}X\left[\left(2l\right)\mathrm{mod}5\right]=X\left(0\right)+X\left(2\right)+X\left(4\right)=4$

在时刻2时，用户2的起始频点计算如下：

k＝2，j＝2，由k＝(αi+j)mod M得，i＝0，所以由(1)可得f(2，2)＝0

实施例2，上面的示例中，由于 $\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left(k\right)=N,$ 所以为了说明方便，选了M＝K(因为K＝5恰好为素数)。在一般情况下， $\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left(k\right)<N,$ 就应该选M＞K，比如在上面的例子中，如果N＝12，则 $\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left(k\right)=9<N,$ 此时可选M＝7，相当于增加了两个虚拟用户，设他们的带宽需求为X(k)≥0(因为是虚拟用户，带宽需求可以为0)，考虑了虚拟用户后，有 $\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left(k\right)=N$ 的约束关系。比如可设第一个虚拟用户的带宽需求3个RB，第二个的为0RB。例如如下Latin方为

0  1  2  3  4  5  6

2  3  4  5  6  0  1

4  5  6  0  1  2  3

6  0  1  2  3  4  5

1  2  3  4  5  6  0

3  4  5  6  0  1  2

5  6  0  1  2  3  4

其中，用户5、6是虚拟用户，设用户5的带宽需求为3RB，用户6为0RB，实际上对应的是空余的频谱。则

时刻0时，用户按下列次序占用频谱

02413

则0(0)，2(1)，4(2～3)，1(4～5)，3(6～8)；

时刻1时，用户按下列次序占用频谱

13024

则1(0～1)，3(2～4)，5(5～7)，0(8)，2(9)，4(10～11)；

时刻2时，用户按下列次序占用频谱

24130

则2(0)，4(1～2)，1(3～4)，3(5～7)，5(8～10)，0(11)；

以后以此类推。

验证如下：

由已知：

M＝7，α＝2，X(0)＝(2)＝1，X(1)＝X(4)＝2，X(3)＝3，X(5)＝3，X(6)＝0

在时刻2时，用户3时的起始频点计算如下：

k＝3，j＝2，由k＝(αi+j)mod M得，i＝4，所以由公式可得

$f\left(\mathrm{3,2}\right)=\underset{l=0}{\overset{3}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left[(2l+2)\mathrm{mod}7\right]=X\left(2\right)+X\left(4\right)+X\left(6\right)+X\left(1\right)=5$

上述的实施例1是实施例2的一个特例，针对频点被完全占用的情况，而示例2可以针对所有情况。比如预先分配一个较大带宽给少量终端跳频，当有新跳频用户加入时，只需确定新用户的起始频点即可，不需要再去干涉已经存在的用户；

以上是以Latin方为例，对于其他的跳频图样如Costas、RS也同样可以实现，特别是Costas也可以同样提供类似的闭合数学表达式i＝g(k)。

如图7所示，本发明实施例进一步提供了一种基于COSTAS序列的连续频分多址系统跳频确定起始频点的方法：

在时刻j时，用户k以起始位置为f(k，j)的频点发射，

$f(k,i)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left[({\mathrm{\&alpha;}}^{l+1}\left(\mathrm{mod}p\right)+j+1)\mathrm{mod}(p-1)\right];$

系统的跳频范围为N个资源单元或子载波，共有K个用户，每个用户的带宽需求为X(k)，k＝0，1，…，K-1，满足 $\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left(k\right)\&le;N;$ p＝M+1为大于K的一个素数；α是p的本原根；

当k-j-1≠0时，i＝(log_α(k-j-1)mod(p-1))mod p-1；i＝0，1，...，M-1；

当k-j-1＝0时，i＝(log_α(p-1))mod p-1，i＝0，1，...，M-1。

如上述方法所述，其中每个用户的带宽需求X(k)可以相等，即退化为单颗粒度跳频方法。

基于COSTAS序列的跳频图样与Latin方的区别特征在于基于COSTAS序列的跳频图样是不等间距的，而基于Latin方的图样是等间距的。

对上述方法举例说明，实施例3，设系统总带宽为N＝10RB，现有5个真实用户、一个虚拟用户接入，其中用户1，4带宽需求为2个RB，用户0，2为1个RB，用户3为3个RB(这里的设置是任意的，可以根据实际需要任意改变)，则：M＝6；p＝7；α＝3；；且满足 $\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left(k\right)\&le;N.$

对应如下的跳频图样：

4    5    0    1    2    3

3    4    5    0    1    2

1    2    3    4    5    0

5    0    1    2    3    4

0    1    2    3    4    5

2    3    4    5    0    1

其中，用户5为虚拟用户，带宽需求为1个RB，对应于下面示意顺序的斜体字部分。则，

时刻0时，用户按下列次序占用频谱

431502

则4(0～1)，3(2～4)，1(5～6)，5(7)，0(8)，2(9)

时刻1时，用户按下列次序占用频谱

542013

则5(0)，4(1～2)，2(3)，0(4)，1(5～6)，3(7～9)

时刻2时，用户按下列次序占用频谱

053124

则0(0)，5(1)，3(2～4)，1(5～6)，2(7)，4(8～9)以后以此类推。

由已知：

M＝6；p＝7；α＝3；X(0)＝X(2)＝1，X(1)＝X(4)＝2，X(3)＝3，X(5)＝1

在时刻0时，用户1的起始频点计算如下：

k＝1，j＝0，因为k-j-1＝0，由i＝(log_α(p-1))mod p-1得，i＝2，

所以由

$f(k,j)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left[(\left({\mathrm{\&alpha;}}^{l+1}\right)\mathrm{mod}p+j+1)\mathrm{mod}(p-1)\right]$

可得

$f\left(\mathrm{1,0}\right)=\underset{l=0}{\overset{1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X[\left(3^{l+1}\right)\mathrm{mod}7+0+1]=X\left(4\right)+X\left(3\right)=2+3=5$

在时刻2时，用户2的起始频点计算如下：

k＝2，j＝2，因为k-j-1≠0，由i＝(log_α(k-j-1)mod(p-1))mod p-1得，i＝4，

所以由

$f(k,j)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left[(\left({\mathrm{\&alpha;}}^{l+1}\right)\mathrm{mod}p+j+1)\mathrm{mod}(p-1)\right]=X\left(0\right)+X\left(5\right)+X\left(3\right)+X\left(1\right)$

可得

f(2，2)＝7

如图8所示，一种连续频分多址系统跳频系统的工作方法流程示意图：

步骤801，基站获得所有上行跳频发射用户终端所需频率带宽信息；

步骤802，所述基站根据所述收到的所需频率带宽信息在内的所有信息决定某用户终端的发射起始频点信息；

步骤803，所述基站将该用户终端跳频的起始频点信息发送给用户终端。

其中，所述步骤803中基站发送该用户终端跳频的起始频点信息给用户终端的方式可以通过广播、共享信道或者专用信道方式之一发送。

其中，所述起始频点信息可以是绝对数值信息，也可以是相对于前次数据的相对信息；

所述起始频点信息可以是原始数值信息，也可以是经过编码后的压缩信息，压缩过的信息可以在接收端无损还原。

如图9所示，一种连续频分多址系统跳频系统的另一种工作方法流程示意图：

步骤901，基站将所有小区内上行跳频发射用户终端所需频率带宽信息发送给小区内所有上行跳频发射用户终端；

步骤902，所述小区内上行跳频发射用户终端根据所有用户所需频率带宽信息来决定本用户终端的发射起始频点信息。

其中，所述步骤901中基站将所有小区内上行跳频发射用户终端所需频率带宽信息发送给小区内所有上行跳频发射用户终端的方式为通过广播发送。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (24)

1.一种连续频分多址系统跳频的发射机装置，其特征在于，包括：

跳频DFT-S OFDM调制模块，用于对输入信号进行DFT-S OFDM调制；

加循环前缀模块，用于将经调制后的信号加入循环前缀；

所述跳频DFT-S OFDM调制模块，包括：跳频图样产生器，用于根据所采用的跳频图样与各用户带宽需求计算跳频序列，输出起始子载波位置到子载波映射器，控制子载波映射时各用户的子载波分配。

2.如权利要求1所述的发射机装置，其特征在于，所述跳频DFT-SOFDM调制模块，还包括：

M点DFT变换器，用于对输入信号作M点DFT变换；

子载波映射器，用于完成频域内M点子载波到N点的子载波映射；

N点IDFT/IFFT变换器，用于将所述子载波映射器映射的频域信号转换为时域信号。

3.如权利要求2所述的发射机装置，其特征在于，所述子载波映射器采用集中式映射，不同用户数据占用连续的子载波，并且占用的子载波频率随时间跳变，在不同时隙、子帧或TTI间占用不同子载波组，其跳频起始位置由所述跳频图样产生器指定。

4.如权利要求2所述的发射机装置，其特征在于，所述跳频DFT-SOFDM调制模块，进一步包括：

串并转换器，用于对输入信号进行串并转换后输出给所述M点DFT变换器；

并串转换器，用于对所述N点IDFT/IFFT变换器输出的信号进行并串转换。

5.如权利要求1所述的发射机装置，其特征在于，所述装置进一步包括：成帧模块，用于将加入循环前缀后的信号成帧输出。

6.一种连续频分多址系统跳频的接收机装置，其特征在于，包括：

去循环前缀模块，用于对输入信号去除循环前缀；

跳频DFT-S OFDM解调模块，用于对去循环前缀的信号进行DFT-SOFDM解调；

所述跳频DFT-S OFDM解调模块，包括：跳频图样产生器，用于根据所采用的跳频图样与各用户带宽需求计算跳频序列，输出起始子载波位置到子载波逆映射器，控制子载波逆映射时各用户的子载波分配。

7.如权利要求6所述的接收机装置，其特征在于，所述跳频DFT-SOFDM解调模块，还包括：

N点的DFT变换器，用于对输入信号作N点DFT变换；

子载波逆映射器，用于完成频域内N点子载波到M点的子载波逆映射；

M点IDFT/IFFT变换器，用于将所述子载波逆映射器逆映射的频域信号转换为时域信号。

8.如权利要求7所述的接收机装置，其特征在于，所述子载波逆映射器采用集中式映射，不同用户数据占用连续的子载波，并且占用的子载波频率随时间跳变，在不同时隙、子帧或TTI间占用不同子载波组，其跳频起始位置由所述跳频图样产生器指定。

9.如权利要求7所述的接收机装置，其特征在于，所述跳频DFT-SOFDM解调模块，进一步包括：

串并转换器，用于对输入信号进行串并转换后输出给所述N点的DFT变换器；

并串转换器，用于对所述M点IDFT/IFFT变换器输出的信号进行并串转换。

10.如权利要求6所述的接收机装置，其特征在于，所述装置进一步包括：帧分解模块，用于对输入信号进行帧分解操作后输出给所述去循环前缀模块。

11.一种连续频分多址系统确定起始频点的跳频方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)，确定每个用户k的频域跳频图样i＝g(k)；

(2)，根据步骤(1)确定的用户k的频域发射编号i和各个用户的带宽需求X(k)，由

$f\left(i\right)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left(g^{-1}\left(l\right)\right)$ 确定用户k的起始频点f(i)。

12.如权利要求11所述的跳频方法，其特征在于，所述步骤(2)中的各个用户的带宽需求X(k)可以相等，即退化为单颗粒度跳频方法。

13.一种基于Latin方的连续频分多址系统确定起始频点的跳频方法，其特征在于，包括以下步骤：

在时刻j时，用户k以起始位置为f(k，j)的频点发射，

$f(k,j)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left[(\mathrm{al}+j)\mathrm{mod}M\right];$

其中，系统的跳频范围为N个资源单元或子载波，共有K个用户，每个用户的带宽需求为X(k)，k＝0，1，…，K-1，满足

M为大于等于K的一个素数；α＝1，2，…，M-1；i＝((k-j)α^-1)modM，i＝0，1，…，M-1。

14.如权利要求13所述的跳频方法，其特征在于，所述方法中相邻小区设置跳频间隔α为不同值。

15.如权利要求13所述的跳频方法，其特征在于，所述方法中每个用户的带宽需求X(k)可以相等，即退化为单颗粒度跳频方法。

16.一种基于COSTAS序列的连续频分多址系统确定起始频点的跳频方法，其特征在于，包括以下步骤：

在时刻j时，用户k以起始位置为f(k，j)的频点发射，

$f(k,j)=\underset{l=0}{\overset{i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}X\left[({\mathrm{\&alpha;}}^{l+1}\left(\mathrm{mod}p\right)+j+1)\mathrm{mod}(p-1)\right];$

其中，系统的跳频范围为N个资源单元或子载波，共有K个用户，每个用户的带宽需求为X(k)，k＝0，1，…，K-1，满足

p＝M+1为大于K的一个素数；α是p的本原根；

当k-j-1≠0时，i＝(log_α(k-j-1)mod(p-1))modp-1；i＝0，1，…，M-1；

当k-j-1＝0时，i＝(log_α(p-1))mod p-1，i＝0，1，…，M-1。

17.如权利要求16所述的跳频方法，其特征在于，所述方法中每个用户的带宽需求X(k)可以相等，即退化为单颗粒度跳频方法。

18.一种连续频分多址系统中跳频系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基站获得所有上行跳频发射用户终端所需频率带宽信息；

(2)所述基站根据收到的所述所需频率带宽信息在内的所有信息决定某用户终端的发射起始频点信息。

19.如权利要求18所述的工作方法，其特征在于，所述步骤(2)后进一步包括：

(3)所述基站将该用户终端跳频的起始频点信息发送给用户终端。

20.如权利要求19所述的工作方法，其特征在于，所述步骤(3)中基站将该用户终端跳频的起始频点信息发送给用户终端的方式为通过广播、共享信道或者专用信道方式之一发送。

21.如权利要求18所述的工作方法，其特征在于，所述起始频点信息是绝对数值信息，或是相对于前次数据的相对信息。

22.如权利要求18所述的工作方法，其特征在于，所述起始频点信息是原始数值信息，或是经过编码后的压缩信息，所述压缩信息可以在接收端无损还原。

23.一种连续频分多址系统中跳频系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基站将小区内所有上行跳频发射用户终端所需频率带宽信息发送给小区内所有上行跳频发射用户终端；

(2)所述小区内所有上行跳频发射用户终端根据所述用户终端所需频率带宽信息来决定本用户终端的发射起始频点信息。

24.如权利要求23所述的工作方法，其特征在于，所述步骤(1)中基站将小区内所有上行跳频发射用户终端所需频率带宽信息发送给小区内所有上行跳频发射用户终端的方式为通过广播发送。

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