CN101223748B - 在多载波系统中发送和接收数据的方法 - Google Patents

在多载波系统中发送和接收数据的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了在多载波通信系统中发送和接收数据的方法。本发明公开了一种在多载波通信系统中发送数据的方法。更具体来讲，该方法包括以下步骤：将至少一个数据符号映射为第一频域的至少一个子载波并且将至少一个数据符号映射为第二频域的至少一个子载波，其中所述第一频域和所述第二频域是彼此排他的，并且映射为所述第二频域的所述至少一个子载波的所述至少一个数据符号被乘以了扩频码；通过逆离散傅里叶变换(IDFT)模块对映射到所述第一频域的所述至少一个数据符号和映射到所述第二频域的所述至少一个数据符号进行变换；以及将变换后的数据发送到接收端。

Description

在多载波系统中发送和接收数据的方法
技术领域
本发明涉及发送和接收数据的方法，更具体地涉及一种在多载波系统中发送和接收数据的方法。
背景技术
正交频分复用(OFDM)将高速率数据流分成多个低速率数据流，并使用多个载波来发送这两种类型的数据流。这里，多个载波中的每一个都被称为子载波。因为在OFDM中多个载波中的每个载波之间都存在正交性，所以即使载波的频率特性重叠，接收端仍可以进行检测和解码。高速率数据流通过串并(S/P)转换器而被转换为低速率数据流。之后，将子载波与转换后的数据流相乘，并且每个数据流都被添加并发送到接收端。
可以在对经S/P转换器转换的数据流应用逆离散傅里叶变换(IDFT)之后将其分配给多个子载波。这里，可以适用逆快速傅里叶变换(IFFT)来代替IDFT。
因为承载低速率数据流的子载波的符号持续期延长，所以由多径延迟扩散导致的时域中的信号频散相对于符号持续期减小。OFDM符号之间具有比信道延迟更长的保护间隔，以降低符号间干扰(ISI)。此外，一部分OFDM信号被置于保护间隔中，并且将保护间隔置于符号的前部以通过以循环方式扩展的OFDM信号来保护符号。
OFDM多址(OFDMA)是指一种为系统中的每个用户提供可用子载波来进行OFDM调制的多址方法。换言之，OFDMA方案向与每个用户相关联的数据符号分配频率资源(例如，子载波)，并且这些频率资源都是独立分配的，从而防止重叠和干扰。简言之，频率资源是以互相排他的方式分配的。
多载波码分多址(MC-CDMA)是指另一种防止数据符号之间的干扰的方法。更具体地讲，MC-CDMA方案通过将不同的码与数据符号相乘并在整个频域上分配它们来对数据符号进行扩频，从而数据符号可被接收端区分。
然而，OFDMA和MC-CDMA方案具有以下待解决的问题。对于常规的OFDMA方案来说，如上面所讨论的，每个频域(frequency domain)都被分配给一个用户，而不与其他用户共享。这样，如果服务小区将第一频域分配给第一用户，则与第一服务小区相邻的服务小区由于来自使用相同频域的干扰而不能使用其各自小区的第一频域。为了解决这种冲突，相邻小区不能使用相同的频域。这种资源规避的缺陷在于频率重用因子减小了。
对于常规MC-CDMA方案来说，如上面所讨论的，数据符号在整个频域上被扩频。这样，在频率选择性信道环境下，就必须使用均衡器，因此不能充分利用频率分集，并且导致性能劣化。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种在多载波系统中发送和接收数据的方法，所述方法基本上消除了由于现有技术的限制和缺点造成的一个或更多个问题。
本发明的目的在于提供一种在多载波通信系统中发送数据的方法。
本发明的另一个目的在于提供一种在多载波通信系统中接收数据的方法。
本发明的另一个目的在于提供一种在多载波通信系统中发送数据的装置。
本发明的其他优点、目的和特征将在下面的说明书中陈述，并且部分将在本领域普通技术人员阅读以下内容之后变得清楚，或者可以从对本发明的实践中得知。可以通过在书面说明书和所附权利要求书及附图中具体指出的结构来实现和获知本发明的这些目的和其他优点。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据如本文中所实施的和广泛描述的发明的目的，一种在多载波通信系统中发送数据的方法包括以下步骤：使用调制方案将与第一频域相关联的第一组比特流以及与第二频域相关联的第二组比特流分别映射为第一组的至少一个数据符号以及第二组的至少一个数据符号；将所述第一组的至少一个数据符号映射为第一频域的至少一个子载波并且将所述第二组的至少一个数据符号映射为第二频域的至少一个子载波，其中所述第一频域和所述第二频域是彼此排他的，并且映射为所述第二频域的所述至少一个子载波的所述至少一个数据符号被乘以了保持正交性的扩频码；通过逆离散傅里叶变换(IDFT)模块对映射到所述第一频域的所述至少一个数据符号和映射到所述第二频域的所述至少一个数据符号进行变换；以及将变换后的数据发送到接收端。
在本发明的另一方面，一种在多载波通信系统中发送数据的方法包括以下步骤：使用调制方案将与第一频域相关联的第一组比特流以及与第二频域相关联的第二组比特流分别映射为第一组的至少一个数据符号以及第二组的至少一个数据符号；将所述第一组的至少一个数据符号映射为至少一个子载波，其中所述第二组的至少一个数据符号与所述第一组的所述至少一个数据符号相组合，并且其中承载所述第一组的所述至少一个数据符号的子载波和承载所述第二组的所述至少一个数据符号的子载波是彼此排他的；通过逆离散傅里叶变换(IDFT)模块对与所述第二组的所述数据符号相组合、被映射为多个子载波的所述第一组的所述数据符号进行变换；以及将变换后的数据符号发送到接收端，其中所述第二组的每个数据符号都被乘以了保持正交性的扩频码。
并且，在本发明的另一方面，一种在多载波通信系统中接收数据的方法包括以下步骤：从发送端接收多个子载波上的变换后的数据符号；通过离散傅里叶变换(DFT)模块对接收到的数据符号进行变换，以识别映射到第一频域的第一组的至少一个数据符号和映射到第二频域的第二组的至少一个数据符号；以及从所述第一频域的至少一个子载波解映射出所述至少一个数据符号并从所述第二频域的至少一个子载波解映射出所述至少一个数据符号，其中所述第一频域和所述第二频域是彼此排他的，并且映射为所述第二频域的所述至少一个子载波的所述至少一个数据符号被乘以了保持正交性的扩频码，且所述第一组的至少一个数据符号是使用调制方案对与所述第一频域相关联的第一组比特流进行映射而得到的，而所述第二组的至少一个数据符号是使用调制方案对与所述第二频域相关联的第二组比特流进行映射而得到的。
在本发明的又一方面，一种在多载波通信系统中接收数据的方法包括以下步骤：从发送端接收多个子载波上的变换后的数据符号；通过离散傅里叶变换(DFT)模块对接收到的数据符号进行变换，以识别映射到第一组的至少一个数据符号和映射到第二组的至少一个数据符号；以及从所述第一组的至少一个子载波解映射出所述至少一个数据符号并从所述第二组的至少一个子载波解映射出所述至少一个数据符号，其中所述第二组的所述至少一个数据符号与所述第一组的所述至少一个数据符号相组合，并且其中承载所述第一组的所述至少一个数据符号的子载波和承载所述第二组的所述至少一个数据符号的子载波是彼此排他的，并且映射为所述第二组的至少一个子载波的所述至少一个数据符号被乘以了保持正交性的扩频码，且所述第一组的所述至少一个数据符号是通过使用调制方案将与第一频域相关联的第一组比特流进行映射而得到的，而所述第二组的所述至少一个数据符号是通过使用调制方案将与第二频域相关联的第二组比特流进行映射而得到的。
在本发明的另一方面，一种在多载波通信系统中发送数据的装置包括：星座映射模块，用于使用调制方案将与第一频域相关联的第一组比特流以及与第二频域相关联的第二组比特流分别映射为第一组的至少一个数据符号以及第二组的至少一个数据符号；映射模块，用于将所述第一组的至少一个数据符号映射为第一频域的至少一个子载波并且将所述第二组的至少一个数据符号映射为第二频域的至少一个子载波，其中所述第一频域和所述第二频域是彼此排他的，并且映射为所述第二频域的所述至少一个子载波的所述至少一个数据符号被乘以了保持正交性的扩频码；变换器，用于通过逆离散傅里叶变换(IDFT)模块对映射到所述第一频域的所述至少一个数据符号和映射到所述第二频域的所述至少一个数据符号进行变换；以及发送器，用于将变换后的数据发送到接收端。
在本发明的再一方面，一种在多载波通信系统中发送数据的装置包括：星座映射模块，用于使用调制方案将与第一频域相关联的第一组比特流以及与第二频域相关联的第二组比特流分别映射为第一组的至少一个数据符号以及第二组的至少一个数据符号；映射模块，用于将所述第一组的至少一个数据符号映射为至少一个子载波，其中所述第二组的至少一个数据符号与所述第一组的所述至少一个数据符号相组合，并且其中承载所述第一组的所述至少一个数据符号的子载波和承载所述第二组的所述至少一个数据符号的子载波是彼此排他的；变换器，用于通过逆离散傅里叶变换(IDFT)模块对与所述第二组的所述数据符号相组合、被映射为多个子载波的所述第一组的所述数据符号进行变换；以及发送器，用于将变换后的数据符号发送到接收端，其中所述第二组的每个数据符号都被乘以了保持正交性的扩频码。
应该理解，本发明前面的一般描述和后面的详细描述都是示例性和说明性的，旨在对要求保护的本发明提供进一步的说明。
附图说明
所包括的用于提供对本发明的进一步理解且被并入而构成本申请一部分的附图例示了本发明的(多个)实施方式，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1是利用OFDMA的发送端的框图；
图2是用于多载波码分多址(MC-CDMA)发送的常规频域扩频和扰频模块的图；
图3是常规MC-CDMA发送/接收端的框图；
图4例示了根据常规OFDMA和MC-CDMA方案的对于频率、码和时间的资源分配；
图5a是根据本发明实施方式的利用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的发送端的框图；
图5b是根据本发明实施方式的利用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的接收端的框图；
图6a是根据本发明实施方式的所分配的频率资源的示例性图示；
图6b是根据本发明实施方式的所分配的频率资源的另一示例性图示；
图6c是根据本发明实施方式的所分配的频率资源的另一示例性图示；
图7a是根据本发明另一实施方式的利用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的发送端的框图；
图7b是根据本发明另一实施方式的利用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的发送端的框图；
图7c是根据本发明另一实施方式的利用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的发送端的框图；
图7d是根据本发明另一实施方式的利用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的接收端的框图；而
图8是频率资源分配的示例性图示。
具体实施方式
现在详细地描述本发明的优选实施方式，其示例在附图中示出。只要有可能，就在所有附图中使用相同的标号来指代相同或相似的部分。
图1是利用OFDMA的发送端的框图。在该发送端中，通过使用各种调制技术(例如，四相相移键控(QPSK)或16正交幅度调制(QAM))的星座映射模块对用于多个用户的比特流进行映射。比特流通过星座映射模块被映射为数据符号，数据符号通过S/P转换器被转换为并行数据符号。这里，S/P转换器转换出的数据符号的数量等于分配给每个用户(例如n)的子载波的数量(例如，Nu(n))。由于分配给每个用户的子载波的数量可能相同或不同，因此，S/P转换器转换出的每个用户的数据符号的数量也可能与并行数据符号相同或不同。
在符号到子载波映射模块中，转换成的并行数据符号被映射为Nc个子载波中被分配给特定数量的用户(n)的特定数量的子载波(Nu(n))。其余的Nc-Nu(n)个子载波被映射为其他用户的数据符号。此外，符号到子载波映射模块还对未被分配给任何用户的子载波进行补零。
之后，符号到子载波映射模块的输出被输入到Nc点IFFT模块。为了降低ISI，向Nc点IFFT模块的输出添加循环前缀。最后，在被发送到接收端之前通过并串(P/S)转换器对添加了循环前缀的输出进行处理。
在使用OFDMA方案的接收端中，进行与如上所述的发送端的操作/过程相反的操作/过程。即，通过S/P转换器和Nc点快速傅里叶变换(FFT)对接收到的数据符号进行处理，之后通过子载波到符号映射模块对经处理的数据符号进行处理。简言之，接收端对接收到的数据符号进行解码。
图2是用于多载波码分多址(MC-CDMA)发送的常规频域扩频和扰频模块的图。参照图2，单个数据流经复制器复制而变为并行数据流，所述并行数据流随后与码相乘。这里，所述码对于每个并行数据流来说都是唯一的。所述码由标记为C1-Cn的多个码值来表示。即，[C1，C2，...，Cn-1，Cn]表示单个码。
每一个都与不同码相乘的并行数据流通过n个载波
Figure GSB00000301346100071
被发送，并且由此基于n个载波执行了频域扩频。
图3是常规MC-CDMA发送/接收端的框图。通过使用各种调制方案(例如QPSK或16QAM)的星座映射模块对用于多个用户的比特流进行映射。随后通过用于MC-CDMA的频域扩频和扰频模块对映射出的比特流进行处理。在该模块中，比特流被扩频在频域上的Nc个子载波上。此外，在该模块中，对每个用户的数据符号都应用了彼此保持正交的码，由于码的正交性，可以对该模块的输出进行组合来发送。随后该模块的输出被输入到Nc点IFFT模块。
如上面所讨论的，向IFFT模块的输出添加循环前缀，以降低ISI。该处理之后，输出被输入到P/S转换器。
接收端使用与发送端相反的操作来处理或解码所接收的数据。更具体地讲，从发送端接收的信号进入S/P转换器和Nc点FFT模块。Nc点FFT模块的输出随后被输入频域反向扩频和扰频模块。因为数据符号曾在发送端被扩频到Nc个子载波上，所以接收端对Nc个子载波进行相反的操作以解码所接收的数据符号。
图4例示了根据常规OFDMA和MC-CDMA方案对频率、码和时间的资源分配。在OFDMA方案中，特定频率资源(例如子载波)仅被分配给特定用户。这样，频率资源不被其他用户所共享。在MC-CDMA方案中，每个用户的数据符号被扩频到整个频域上。因为被扩频到整个频域上的数据符号是独立编码的，所以多个数据符号可以在同一时间帧中被扩频到同一频率上。结果，接收端可以简单地对接收到的数据符号进行检测。此外，因为数据符号被扩频到整个频域上，所以整个频域被用户所共享。
图5a是根据本发明实施方式的使用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的发送端的框图。该通信系统的发送端的结构包括至少一个星座映射模块、与星座映射模块相对应的至少一个S/P转换器、与星座映射模块相对应的频域扩频模块、符号到子载波模块、Nc点IFFT模块、循环前缀模块和P/S转换器。
在发送端中，星座模块使用调制方案将至少一个数据比特映射为数据符号。这里，可以有一个以上包含至少一个数据比特的数据符号。例如，如果使用了8相移键控(PSK)调制方案，则三(3)个数据比特被映射为一个PSK符号，而如果使用了16QAM，则四(4)个数据比特被映射为一个QAM符号。
S/P转换器将串行输入的数据符号(下文中称为串行数据符号)转换为特定数量的以并行格式排布的数据符号(下文中称为并行数据符号)。这里，根据每个S/P转换器所限定的数量而转换出并行数据符号的数量。
每个频域扩频模块都应用一彼此不同的码，并且数据符号在频域上被扩频。这里，数据符号在频域上被扩频了Na倍。优选的是，应用于频域扩频模块的码保持正交性。因为每个频域扩频模块的输出都被应用了正交码，由此这些输出彼此也是正交的，所以接收端可以对这些输出进行组合。
符号到子载波映射模块将每个数据符号都映射到特定子载波，而将“0”指派给未被分配的子载波。此外，符号到子载波映射模块将S/P转换器输出的数据符号和频域扩频模块输出的数据符号映射为彼此不同的频域中的子载波。
Nc点IFFT模块将符号到子载波映射模块映射出的数据符号乘以子载波。此外，循环前缀模块用于附加循环前缀，所述循环前缀是比无线信道的延迟扩散要长的保护间隔。这里，在保护间隔中，符号的前端附加了OFDM信号部分的副本。
发送端的操作如下。输出多个比特流以供处理。星座映射模块将这多个比特流中的特定比特流组(下文中称为第一组)映射为数据符号。这里，第一组是指如图5a中所示的比特流1～比特流N。随后，S/P转换器对这些数据符号进行处理。可以有一个以上的S/P转换器。经S/P转换器处理过的数据符号可以被转换为相同或不同数量(例如，Nu(n))个并行数据符号。
更具体地讲，将比特流1的数据符号转换为Nu(1)个并行数据符号。这样，Nu(1)可以被定义为比特流1的子载波的数量。为每个比特流分配的子载波的数量可以相同或不同。随后符号到子载波映射模块将这些并行数据符号映射为子载波。即，将第一组的数据符号映射为限定频域(下文中称为第一频域——其中子载波可以是连续的或分散的)的子载波。因为与第一组的比特流相关联的数据符号被转换为大小为Nu(1)+Nu(2)+...+Nu(n)的并行数据符号，所以针对第一频域的第一组的比特流可以被称为大小为Nu(1)+Nu(2)+...+Nu(n)的子载波的频域。
最后，因为第一组的数据符号被分配了第一频域内彼此排他的频率资源，所以与OFDMA方案类似，可以为第一组的数据符号分配第一频域内的频率资源。换句话说，与第一频域相关联的频率资源是根据常规OFDMA方案来分配的。
如上面所讨论的，输入所述多个比特流以供处理，并且通过星座映射模块将另一特定比率流组(下文中称为第二组)映射为数据符号。这里，至少一个比特流被映射为一个数据符号，并且第二组的比特流是图5a的比特流(N+1)～比特流(N+n)。随后频域扩频模块对映射出的数据符号进行处理。频域扩频模块使用长度为Na的码在对应于Na倍频域的频率资源(例如子载波)上对第二组的数据符号进行扩频。
可以通过图2来解释频域扩频模块，但是频域扩频模块的结构和组成并不限于图2。例如，频域扩频模块可以包括用于就Na的长度对比特流进行扩频的码扩频单元和用于针对每个Na来转换并行数据符号的S/P转换器。参照图2，将第二组的数据符号复制了Na个信号，并且将每个拷贝的信号乘以整个Na码的长度(例如，[C1，C2，C3...Cna])。频域扩频可以通过频域扩频模块而实现Na倍。发送端可以具有至少一个有不同码的频域扩频模块，从而使得接收端可以识别不同比特流的数据符号。
优选的是，因为对每个频域扩频模块的输出进行了组合，所以长度为Na的码彼此正交。此外，保持正交的码可以为各种类型，例如沃尔什(Walsh)码、正交可变扩频因子(OVSF)码以及伪随机(PN)码。尽管可以通过具有正交性的码来识别第二组的数据符号，但是还是根据常规MC-CDMA方案为这些数据符号分配频率资源。
如所讨论的，符号到子载波映射模块将从S/P转换器输出的第一组数据符号映射到第一频域。类似地，符号到子载波映射模块将从频域扩频模块输出的第二组数据符号映射到指定的频域(下文中称为第二频域，其中子载波可以是连续的或者分散的)。可以根据常规的MC-CDMA方案为第二组数据符号分配频率资源。
Nc点IFFT模块将符号到子载波映射模块映射出的数据符号乘以子载波。此外，循环前缀模块附加循环前缀并且通过P/S转换器被处理。
图5b是根据本发明实施方式的使用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的接收端的框图。接收端的结构与发送端的结构顺序相反。类似地，接收端的操作与发送端的操作相反。更具体地讲，参照图5b，从发送端接收到的信号被S/P转换器转换成Nc个并行信号，然后由Nc点FFT模块进行处理。然后，Nc点FFT模块的输出被进一步输入到将子载波映射为数据符号的子载波到符号映射模块。
子载波到符号映射模块将与第一组相关联的子载波映射为数据符号。这里，子载波与根据OFDMA方案分配的频率资源相关联。然后，从子载波到符号映射模块输出的数据符号被输入到P/S转换器和星座解映射模块中，从而可以对数据符号进行解码。即，通过由P/S转换器和星座解映射模块对数据符号进行处理，来解码和恢复比特流(例如比特流1～比特流N)。
此外，子载波到符号映射模块将与第二组相关联的子载波映射为数据符号。这里，子载波与根据MC-CDMA方案分配的频率资源相关联。然后，从子载波到符号映射模块输出的数据符号被输入到频域反扩频模块中。因为发送端使用具有Na个子载波的频域作为第二频域，所以Na个数据符号被输入到频域反扩频模块中。此后，频域反扩频模块使用正交码来解码和恢复初始数据流。
如上面所讨论的，第一频域和第二频域被分配的频率资源可以是固定或可变的。从发送端的S/P转换器输出的数据符号的数量是由第一频域中的子载波的数量决定的。类似地，从频域扩频模块输出的数据符号的数量是由第二频域中的子载波的数量决定的。
如果每个频域都是固定的，则符号到子载波映射模块将第一频域的数据符号分配给第一频域的预先确定的子载波，而将第二频域的数据符号分配给第二频域的预先确定的子载波。
如果频域是可变频域，则必须向接收端提供与来自频域扩频模块的被映射为子载波的数据符号有关的符号到子载波映射信息。可以通过数据信道或控制信道将该映射信息传输到接收端。另选的是，该映射信息可以包含在通过发送器(未示出)被发送到接收端的多个比特流中的一个内。
从发送端发送的多个比特流可以包括各种类型的数据。基于数据的类型，可以在经频域扩频模块处理后或者未经频域扩频模块处理而将数据发送到接收端。例如，控制信息在经频域扩频模块扩频后被发送，而包含数据的有效载荷在未经频域扩频模块扩频的情况下被发送。
图6a是根据本发明实施方式而分配的频率资源的示例性图示。这里，多个用户的经不同的码扩频的数据符号被分配给子载波。参照图6a，频域扩频模块使用不同的码对用户A、B和D的数据符号进行扩频，这样，用户A、B和D的数据被分配给第二频域的子载波。此外，用户C和用户D的数据符号未经频域扩频模块扩频，并被独立地分配给子载波。这里，子载波属于第一频域。对于用户D的数据符号来说，如图5a中所示出的，可以通过S/P转换器和频域扩频模块来处理它们，并且可以将它们分别分配给第一频率和第二频率的子载波。如上面所讨论的，第一频域与OFDMA方案相关联，而第二频域与MC-CDMA方案相关联。在此处和随后的实施方式中，注意到数据符号的扩频并不限于频域而是也可以在时域中被扩频是很重要的。
图6b是根据本发明实施方式而分配的频率资源的另一示例性图示。在图6b中，用户A、B和C的数据符号被独立地分配给第一频域的子载波。同时，用户D的数据符号经频域扩频模块扩频，并且在整个频域上被分配给第二频域的子载波。此外，用户A的数据符号经频域扩频模块扩频，并且在整个频域上被分配给第二频域的子载波。如上面所讨论的，用来扩频数据符号的码是不同的，从而消除了ISI。与图6a的不同之处在于子载波在整个频域上被扩频，而在图6a中，子载波被扩频到频域的特定部分上。
图6c是根据本发明实施方式而分配的频率资源的又一示例性图示。根据图6c，频域扩频模块使用不同的码对用户A、C和D的数据符号进行扩频，这样，用户A、B和D的数据被分配给了第二频域的子载波。用户C的数据符号未经频域扩频模块扩频，而被独立地分配给子载波。此图和图6a的不同之处在于用户A、C和D的数据符号被扩频并且被分配给第二频域的子载波。即，可以对所有用户的数据符号进行扩频和分配，而没有任何组合上的限制。例如，频域扩频模块可以使用不同的码对所有用户的数据符号进行扩频，或者可以对特定用户的数据符号进行扩频。
图7a是根据本发明另一实施方式的使用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的发送端的框图。在本实施方式中，与特定组(下文中称为第三组)相关联的数据符号在整个频域上被分配给彼此排他的无线资源。在使用不同的码对另一组(下文中称为第四组)的指定数据符号进行扩频后，第四组的所述指定数据符号共享了分配给第四组的数据符号的部分或所有频率资源。
根据本实施方式的通信系统的发送端的结构类似于图5a中介绍的结构。即，该通信系统的发送端的结构包括至少一个星座映射模块、与星座映射模块相对应的至少一个S/P转换器、与星座映射模块相对应的频域扩频模块、符号到子载波模块、Nc点IFFT模块、循环前缀模块以及P/S转换器。
参照比特流1～比特流N，发送端对于第三组的数据的操作与图5a中讨论的相同。
参照比特流N+1，发送端对于第四组的数据的操作直到数据符号被频域扩频模块扩频为止都是相同的。此后，从频域扩频模块输出的扩频数据符号与从S/P转换器输出的第三组的并行数据符号相组合。然后，组合的数据符号被输入到符号到子载波映射模块中。
如上面所讨论的，第三组的数据符号被分配给彼此排他的子载波，而第四组的数据符号在扩频后被分配给子载波。这里，已经被扩频的第四组的数据符号可以与第三组的数据符号相组合，然后被分配给子载波。如果第四组的所有数据符号都与第三组的数据符号进行组合，则第三和第四组的数据符号可以共享整个频域。然而，如果第四组的并非所有(less than all)数据符号与第三组的数据符号相组合，则第三和第四组的数据符号可以共享该频域的指定部分。组合数据符号的更详细讨论参照图7a-7c来提供。
如所讨论的，第四组的数据符号在经频域扩频模块扩频后被分配给子载波。这里，从频域扩频模块输出的第四组的数据符号的每子载波的功率小于从S/P转换器输出的第三组的数据符号的每子载波的功率。此外，随着第四组的数据符号在更大的频域上被扩频，从频域扩频模块输出的数据符号的每子载波的功率变得更小。
根据图7a，从频域扩频模块输出的第四组的数据符号与从S/P转换器输出的第三组的数据符号相组合，从而可以组合使用常规的MC-CDMA和OFDMA方案，并且可以有效地利用有限的频率资源。
在符号到子载波模块将组合的第三和第四组的数据符号映射为子载波后，Nc点IFFT模块将这些组合的符号映射为子载波。之后，Nc点IFFT模块的输出经P/S转换器处理并被发送到接收端。
与图5a的讨论类似，星座映射模块将比特流1～比特流N转换成Nu个数据符号。频域扩频模块对比特流N+1进行处理，并且扩频数据的每子载波的功率是初始功率的Nb倍。因为比特流N+1被扩频了初始功率的Nb倍，所以即使信号的每子载波的功率相对较小，接收端解码该信号也没太大问题。信号的每子载波的功率比S/P转换器的输出要小的频域扩频模块的输出与S/P转换器的输出相组合，然后由符号到子载波映射模块进行处理。之后，在被发送到接收端之前，Nc点IFFT模块将经处理的数据映射为子载波，P/S转换器随后对该Nc点IFFT模块的输出进行转换。
如所讨论的，与比特流1～比特流N相关联的数据符号被分配给彼此排他的频率资源(例如子载波)。然而，因为与比特流N+1相关联的数据符号被频域扩频模块扩频了初始功率的Nb倍。这样，为数据符号分配了Nc个子载波中的Nb个。这里，即使单个子载波可以承载不同比特流(例如比特流1和比特流N+1)的数据符号，因为针对比特流N+1的信号相对较小，接收端面临的对接收到的信号进行解码的问题(如果有的话)很少。说到这里，对于包括在第四组的数据符号中的比特流的数量并没有限制。然而，如果存在太多由第四组的数据符号表示的比特流，则与第三组的数据符号的干扰可能会增加。考虑到与第三组的数据符号的干扰，优选地对由第四组的数据符号表示的比特流的数量进行限制。
图7b是根据本发明又一实施方式的使用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的发送端的框图。图7b中例示的结构与图7a的结构类似，只有微小的差别。在图7a中，第四组的所有数据符号都与第三组的数据符号相组合。然而在图7b中，从频域扩频模块输出的特定数量的数据符号与第三组的数据符号相组合。这里，特定数量的范围可以从至少一个到所有。尽管并非对所有的数据符号进行了组合，但是非组合的数据符号仍以与参照图5a说明的相同的方式被分配给子载波。
详细地讲，根据各自的OFDMA方案和MC-CDMA方案将非组合的数据符号分配给子载波。即，第三组的非组合的数据符号被分配给彼此排他的子载波，而第四组的数据符号在经不同码扩频后被分配给子载波，从而最小化了干扰。
例如，因为第三组的与比特流1相关联的数据符号未与第四组的与比特流N+1相关联的数据符号相组合，所以它们被映射到第一频域的彼此排他的子载波上。此外，因为第四组的与比特流N+1相关联的数据符号未与第四组的与比特流1相关联的数据符号相组合，所以它们在被符号到子载波映射模块以不同码扩频后被映射到子载波上。
图7c是根据本发明再一实施方式的使用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的发送端的框图。更具体地讲，图7c给出了图7a和7b的结构和用于对图5a的第二组的数据符号进行扩频的结构的组合结构。
上面提供了参照图7a和7b的讨论和对于分配第二组的与比特流(N+2)～比特流(N+n)相关联的数据符号的讨论，相同的讨论可以应用于图7c。要注意，也可以应用额外的结构组合和对应的操作而不限于图7a～7c的讨论。
图7d是根据本发明另一实施方式的使用组合的OFDMA和MC-CDMA方案的通信系统的接收端的框图。因为接收端的处理与发送端的处理相反，所以模块的操作以相反顺序来执行。例如，在从发送端发送前，通过P/S转换器对映射到子载波上的数据符号进行处理。一旦接收到发送的数据符号，接收端就通过执行与P/S转换器相反的操作的S/P转换器来处理这些数据符号。
在图7d中，通过子载波到符号映射模块对数据符号进行处理之后，数据符号被输入到各个模块。即，第三组的数据符号被输入到与在发送端定义的数据符号数量相对应的至少一个P/S转换器，而第四组的数据符号在经星座解映射模块解映射前被输入到频域反扩频模块。这里，在第三组和第四组的数据符号被映射到子载波上之前对它们进行组合。因此，在它们被识别为它们所属的组之后，对这些数据符号进行相应处理。如所讨论的，通过OFDMA方案对第三组的数据符号进行处理，而通过MC-CDMA方案对第四组的数据符号进行处理。最后，通过解映射过程可以获得初始比特流。图7d的过程类似于图5b的过程。
图8是频率资源分配的示例性图示。如所讨论的，流1～流N由根据常规OFDMA方案被彼此排他地分配给Nc个子载波的数据符号来表示。即，流1～流N表示第三组的数据符号。相反，流N+1由根据常规MC-CDMA方案在Nb个子载波上扩频的数据符号来表示。即，流N+1表示第四组的数据符号。在图8中，流N+1在整个Nc个子载波的一半上被扩频，其中Nb表示Nc的一半。这里，Nb可以是固定的或者是变化的。此外，整个频域的一部分可以用作保护域，并且只有特定域才可以用作有效频域。
本领域技术人员将清楚，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明中作出各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求书及其等同形式范围内的本发明的这些修改和变化。

Claims (6)

1.一种在多载波通信系统中发送数据的方法，该方法包括以下步骤：
使用调制方案将与第一频域相关联的第一组比特流以及与第二频域相关联的第二组比特流分别映射为第一组的至少一个数据符号以及第二组的至少一个数据符号；
将所述第一组的至少一个数据符号映射为至少一个彼此排他的子载波，其中所述第二组的至少一个数据符号被乘以了彼此保持正交的扩频码并组合在所述第一组的所述至少一个数据符号上；
在并非所有第一组的数据符号都与第二组的数据符号相组合的情形下，将第一组的非组合的数据符号映射为彼此排他的子载波，并将第二组的非组合的数据符号在经不同码扩频后映射为彼此排他的子载波；
通过逆离散傅里叶变换(IDFT)模块对被映射为多个子载波的所述第一组的和第二组的所有数据符号进行变换；以及
将变换后的数据符号发送到接收端。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述调制方案是四相相移键控(QPSK)和16正交幅度调制(QAM)中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组的数据符号是按照正交频分复用多址(OFDMA)方案被映射为子载波的，而第二组的数据符号则是按照多载波码分多址(MC-CDMA)方案被映射为子载波的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中为变换后的数据符号中的每一个附加了循环前缀。
5.一种在多载波通信系统中接收数据的方法，该方法包括以下步骤：
从发送端接收多个子载波上的变换后的数据符号；
通过离散傅里叶变换(DFT)模块对接收到的数据符号进行变换，以识别映射到第一组的至少一个数据符号和映射到第二组的至少一个数据符号；以及
从所述第一组的至少一个子载波解映射出所述至少一个数据符号并从所述第二组的至少一个子载波解映射出所述至少一个数据符号，其中所述第二组的所述至少一个数据符号与所述第一组的所述至少一个数据符号相组合，并且其中承载所述第一组的所述至少一个数据符号的子载波和承载所述第二组的所述至少一个数据符号的子载波是彼此排他的，并且映射为所述第二组的至少一个子载波的所述至少一个数据符号被乘以了保持正交性的扩频码，且第一组的至少一个数据符号是通过使用调制方案将与第一频域相关联的第一组比特流进行映射而得到的，而第二组的至少一个数据符号是通过使用调制方案将与第二频域相关联的第二组比特流进行映射而得到的。
6.一种在多载波通信系统中发送数据的装置，该装置包括：
星座映射模块，用于使用调制方案将与第一频域相关联的第一组比特流以及与第二频域相关联的第二组比特流分别映射为第一组的至少一个数据符号以及第二组的至少一个数据符号；
映射模块，用于将所述第一组的至少一个数据符号映射为至少一个彼此排他的子载波，其中所述第二组的至少一个数据符号被乘以了彼此保持正交的扩频码并组合在所述第一组的所述至少一个数据符号上；
变换器，用于通过逆离散傅里叶变换(IDFT)模块对被映射为多个子载波的所述第一组的和第二组的所有数据符号进行变换；以及
发送器，用于将变换后的数据符号发送到接收端，
其中，所述映射模块还进一步被配置为在并非所有第一组的数据符号都与第二组的数据符号相组合的情形下，将第一组的非组合的数据符号映射为彼此排他的子载波，并将第二组的非组合的数据符号在经不同码扩频后映射为彼此排他的子载波。
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