CN101282261B - 兼容不同带宽Wimax系统的演进系统、无线帧及其生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种兼容不同带宽Wimax系统的演进系统的无线帧生成方法，所兼容Wimax系统的子载波间隔和循环前缀相同，包括以下步骤：(a)确定快速傅立叶逆变换IFFT的点数，应大于等于兼容的各Wimax系统对应IFFT点数之和，用该点数乘以Wimax系统的子载波间隔，得到采样频率；(b)对采样得到的发射信号的N个采样点进行编码，并采用OFDM技术进行调制，且使得演进系统频段覆盖了所兼容各Wimax系统的频段；(c)将携带所兼容各Wimax系统信息的采样点排列到各自系统的频段所对应的位置，这些位置不相重叠；(d)对排序后的采样点进行IFFT运算，转换为OFDM符号，并在OFDM符号前加上与Wimax系统长度相同的循环前缀，然后发射出去。

Description

兼容不同带宽Wimax系统的演进系统、无线帧及其生成方法

技术领域

本发明涉及数字通信领域，特别是涉及一种可以兼容不同带宽Wimax(微波存取全球互通)系统的新系统、无线帧及无线帧的生成方法。

背景技术

作为一种多载波传输模式，正交频分复用(OFDM：Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)通过将一高速传输的数据流转换为一组低速并行传输的数据流，使系统对多径衰落信道频率选择性的敏感度大大降低，而循环前缀的引入，又进一步增强了系统抗符号间干扰的能力，除此之外的带宽利用率高、实现简单等特点使OFDM在无线通信领域的应用越来越广。

Wimax是一种基于OFDM技术的宽带无线接入技术，近年来，由于其灵活的应用方式，较高的谱效率而越来越受到人们的重视。目前，Wimax系统的常用带宽有5MHz，10MHz和20MHz等多种。

对于Wimax系统，不同带宽Wimax的终端只能接入到其对应带宽的系统中，这种限制极大地制约了Wimax的发展。另一方面，随着未来无线通信技术的融合，统一的宽带无线通信系统必将出现，如何将Wimax系统平滑过渡到大带宽系统中也是一个值得关注的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种兼容不同带宽Wimax系统的演进系统，使得不同带宽的Wimax系统终端能接入到该系统中。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种兼容不同带宽Wimax系统的演进系统的收发信机，包含对信号进行依次处理的采样单元、编码调制单元、排序单元、快速傅立叶逆变换IFFT单元、循环前缀添加单元和发射单元，其特征在于：

所述采样单元用于按采样频率得到发射信号的N个采样点，该IFFT点数应大于等于兼容的各Wimax系统对应IFFT点数之和；

所述编码调制单元用于对采样点进行编码，并采用OFDM技术进行调制，使得演进系统频段覆盖了所兼容各Wimax系统频段；

所述排序单元用于将携带所兼容各Wimax系统信息的采样点排列到各自系统频段所对应的位置，这些位置不相重叠。

进一步地，所兼容Wimax系统的子载波间隔相同，所述该采样频率等于IFFT点数N乘以Wimax系统的子载波间隔。

所兼容Wimax系统的循环前缀相同，所述循环前缀添加单元用于在OFDM符号前加上与Wimax系统长度相同的CP，输出到发射单元。

所述排序单元为携带所兼容各Wimax系统信息的采样点排列的位置是固定的。

本发明要解决的技术问题是提供一种兼容不同带宽Wimax系统的演进系统的无线帧，可以满足不同带宽的Wimax系统终端的接入要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种兼容不同带宽Wimax系统的演进系统的无线帧，包含一个下行子帧和一个上行子帧，子帧之间设有一个转换点，每一子帧包含若干个OFDM符号，每个OFDM符号前带有循环前缀，其特征在于：

该演进系统的无线帧的带宽大于或等于所兼容Wimax系统带宽之和，且频段覆盖了所兼容Wimax系统的频段；

该演进系统的无线帧的子载波间隔与所兼容各Wimax系统的子载波间隔相同，且所述循环前缀与所兼容各Wimax系统的循环前缀长度相同；

在所兼容各Wimax系统原有频段位置，所述演进系统无线帧的下行子帧和上行子帧中分别包含了相应Wimax系统无线帧的下行子帧结构和上行子帧结构。

所述演进系统的无线帧的帧长为5ms。

所述兼容不同带宽的Wimax系统的带宽之间存在2的整数倍的关系。

不同带宽的Wimax系统无线帧的下行子帧和上行子帧的起始时间、终止时间对齐或者相差OFDM符号和循环前缀的长度之和的整数倍。

演进系统无线帧与所包含的Wimax系统无线帧的下行子帧和上行子帧的起始时间、终止时间对齐或者相差OFDM符号和循环前缀的长度之和的整数倍。

本发明要解决的技术问题是提供一种兼容不同带宽Wimax系统的演进系统的无线帧生成方法，使得不同带宽的Wimax系统终端能接入到该演进系统中。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种兼容不同带宽Wimax系统的演进系统的无线帧生成方法，所兼容Wimax系统的子载波间隔和循环前缀相同，包括以下步骤：

(a)确定快速傅立叶逆变换IFFT的点数，应大于等于兼容的各Wimax系统对应IFFT点数之和，用该点数乘以Wimax系统的子载波间隔，得到采样频率；

(b)对采样得到的发射信号的N个采样点进行编码，并采用OFDM技术进行调制，且使得演进系统频段覆盖了所兼容各Wimax系统的频段；

(c)将携带所兼容各Wimax系统信息的采样点排列到各自系统的频段所对应的位置，这些位置不相重叠；

(d)对排序后的采样点进行IFFT运算，转换为OFDM符号，并在OFDM符号前加上与Wimax系统长度相同的循环前缀，然后发射出去。

在发射过程中，每个OFDM符号中各个带宽的Wimax系统原有频段上的承载信息按照该带宽Wimax系统的成帧规则进行信息承载。

步骤(c)携带所兼容各Wimax系统信息的采样点的排列位置是固定的。

由上可知，本发明对各种带宽的Wimax终端不需要进行任何软件或硬件的修改，而把各种带宽的Wimax网络平滑演进到同一个网络。本发明的优点是能使多种带宽的Wimax系统能同时接入一个系统中，实现后向兼容，从而能对多种带宽的Wimax系统进行集中调度和管理，提高频谱利用率。另外，也能实现从Wimax到4G等更高带宽系统的平滑演进。进一步地，也可以让演进后系统的终端使用Wimax系统的资源，即实现前向兼容。

附图说明

图1是本发明实施例一个OFDM符号的生成过程示意图；

图2是本发明实施例演进系统收发信机的功能单元示意图；

图3是本发明实施例无线帧中的结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的多个不同带宽的Wimax系统可以使用Wimax定义的各种带宽，但不同带宽的Wimax应该使用同一组的带宽，即两个带宽之间存在2的整数倍的关系。要接入同一演进系统，该演进系统的无线帧的带宽大于或等于所兼容Wimax系统带宽之和，发射频段需要覆盖这些Wimax系统的频段，在无线帧的结构上也需要延续一些Wimax系统无线帧的基本特征，本发明和Wimax系统一样，在调制时采用OFDM技术。

可参照图3所示的无线帧结构，一个无线帧的帧长为5ms(不局限于此)，带宽为44.8MHz，包括间隔相等的多个子载波。其频段覆盖了带宽为5MHz和带宽为10MHz的两个Wimax系统的频段。如图所示，一个无线帧中包含一个下行子帧和一个上行子帧，每个子帧之间设有一个转换点，下行子帧与上行子帧之间的转换点可以调整。每个下行子帧和上行子帧中都包含若干个OFDM符号，每个OFDM符号前都带有CP(Cyclic Prefix，循环前缀)。为了使得整个带宽内的子载波保持正交，避免在不同带宽的Wimax系统之间，以及Wimax系统与演进系统之间产生符号间干扰，整个系统的子载波间隔与Wimax系统相同，每个OFDM符号前带有的CP的长度也等于所有Wimax系统的CP长度，不同带宽的Wimax的CP长度应该一致。

图中示出了承载5MHz带宽和10MHz带宽的Wimax符号在时间上所处的位置。在该实施例中，5MHz带宽和10MHz带宽Wimax的下行第一个OFDM符号对齐，而且和整个帧结构的帧头对齐，实际上这三者之间可以不对齐，可以相差整数个的OFDM符号与CP的长度之和，5MHz带宽和10MHz带宽Wimax下行最后一个OFDM符号可以对齐，也可以不对齐，但必须也相差整数个OFDM符号(包含CP)。对上行子帧也类似。即不同带宽的Wimax系统的下行子帧和上行子帧的起始时间、终止时间可以对齐也可以不对齐。Wimax系统和演进系统的上行子帧起始时间和终止时间、下行子帧的起始时间和终止时间可以对齐也可以不对齐。

另外，在该示例中，两个Wimax系统的频段分别位于演进系统频段的上部和下边且边界对齐，但不并局限于此，可以位于任何位置，不同Wimax系统的带宽互不重叠。

在每个Wimax系统原有的频段位置，演进系统无线帧的下行子帧中包含了相应Wimax系统无线帧的下行子帧结构(包括Preamble、FCH、MAP等等)，演进系统无线帧的上行子帧中包含了相应Wimax系统无线帧的上行子帧结构。图3中还给出了Wimax系统所必需承载的一些控制信令，如Preamble，FCH，MAP等，这些控制信令和Wimax中规定的一样，承载在原有频段的相应位置即可。

不属于Wimax的带宽可以分配给任何基于OFDM的系统，本发明不对无线帧其它区域的信息结构作具体的规定。这并不影响Wimax系统终端的接入，即不影响后向兼容的实现。

下面介绍一下本实施例演进系统无线帧的发射方法，包括以下步骤：

步骤110，确定快速傅立叶逆变换IFFT的点数，应大于等于兼容的各Wimax系统对应IFFT点数之和，用该点数乘以Wimax系统的子载波间隔，得到采样频率；

每个OFDM符号通过N点的IFFT(Inverse Fast Fourier Transformation，快速傅立叶逆变换)获取，为了实现频段覆盖，IFFT的点数N应该大于或等于要兼容的多个Wimax系统对应的IFFT点数之和，一般是2的整数。

在实施例中，所要兼容的Wimax带宽有两种，一种是5MHz，一种是10MHz。其中5MHz对应的Wimax系统，其IFFT点数为512点；10MHz对应的Wimax系统，其IFFT点数为1024点。因此演进系统的IFFT点数定为4096点。5MHz和10MHz带宽的Wimax系统的子载波间隔为10.9375kHz，则演进系统的采样频率为10.9375kHz*4096＝44.8MHz。

以下步骤是本实施例演进系统收发信机发射无线帧的相关过程，用于产生符合上述帧结构的OFDM符号，该符号上承载了5MHz和10MHz这两种带宽的Wimax信息。请参照图1，包括以下步骤：

步骤120，演进系统的收发信机按确定的采样频率得到要发射信号的N个采样点，然后进行编码调制，调制时采用OFDM技术，且使得演进系统频段覆盖了所兼容各Wimax系统的频段；

在实施例中，一共得到4096个频域上的采样点，其中对应于5MHz带宽的采样点有512点，对应于10MHz带宽的采样点有1024点。

步骤130，对采样点进行排序，将携带不同带宽Wimax系统信息的采样点排列到各自系统的频段所对应的位置，这些位置不相重叠且是固定的；

该步通过把信息承载到IFFT前的N个点的不同位置来实现把不同带宽的Wimax承载到不同的频率上。因为这些采样点的位置与OFDM符号的位置是一一对应的，也即确定了IFFT后不同带宽的Wimax系统在每个OFDM符号中的频率位置。另外，如果该OFDM符号中含有某个带宽的Wimax，则该带宽的Wimax在无线帧中的每个OFDM符号中的频率位置不变，同时也实现不同带宽的Wimax在频率上不重叠。

图1中，在一帧中5MHz带宽Wimax系统的512点承载在IFFT操作前的4098点的从第1点到第512点上，而10MHz带宽Wimax系统的1024点承载在IFFT操作前的4098点的从第3075点到第4098点上。当然不限于此，也可以在其他点上，只要保证每个频段在每个OFDM符号中对应的位置不变即可。

步骤140，对排序后的采样点进行IFFT运算，转换为OFDM符号，并在OFDM符号前加上与Wimax长度相同的CP，然后发射出去；

假设5MHz或10MHz带宽的Wimax系统的CP长度是一个OFDM符号长度的1/8。

步骤150，在发射过程中，每个OFDM符号中各个带宽的Wimax对应频段上的承载信息按照该带宽Wimax的成帧规则进行信息承载。

如图2所示，上述兼容不同带宽Wimax系统的演进系统的收发信机包括采样单元、编码调制单元、排序单元、IFFT单元、循环前缀添加单元和发射单元。其中：

采样单元用于按确定的采样频率得到要发射信号的N个采样点，输出到编码调制单元；

编码调制单元用于对采样点进行编码，然后采用OFDM技术进行调制，输出到排序单元；

排序单元用于对采样点进行排序，将携带不同带宽Wimax系统信息的采样点排列到各自系统的频段所对应的位置，这些位置不相重叠且固定，然后输出到IFFT单元；

IFFT单元用于对排序后的采样点进行IFFT运算，转换为OFDM符号，输出到循环前缀添加单元；

循环前缀添加单元用于在OFDM符号前加上与Wimax长度相同的CP，输出到发射单元；

发射单元用于将所述带有CP的OFDM符号通过空口发射出去。

为了实现前向兼容，即使演进系统的终端可以在Wimax系统频段中接入，分为以下几种情况：

1)该演进系统的终端可以直接从Wimax系统原有频段中的Wimax系统下行子帧中读取Wimax的相关信息，包含Wimax的Preamble(前导)，FCH(Frame Control Head，帧控制头)，DCD(Downlink Channel Descriptor，下行链路信道描述)，UCD(Uplink Channel Descriptor，上行链路信道描述)，MAP(映射)等控制信息，从而在Wimax系统频段中接入在并使用Wimax系统原有频段上的资源。

2)在演进系统独有的频段中设置Wimax的相关信息，该演进系统的终端可以在非Wimax带宽中获取Wimax的相关信息，从而在Wimax系统频段中接入在并使用Wimax系统原有频段上的资源。

3)在演进系统独有的频段中设置Wimax的部分相关信息，该演进系统的终端在演进系统独有的频段中读取Wimax的部分相关信息，其余信息从Wimax系统原有频段的Wimax系统下行子帧中读取，从而在Wimax系统频段中接入在并使用Wimax系统原有频段上的资源。

本发明的优点是能使多种带宽的Wimax系统能同时接入一个系统中，从而能对多种带宽的Wimax系统进行集中调度和管理，提高频谱利用率。另外，也能实现从Wimax到4G等更高带宽系统的平滑演进。

当然，本发明还可有其它多种实施例，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当可根据本发明作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 (12)

1.一种兼容不同带宽Wimax系统的演进系统的无线帧生成方法，所兼容Wimax系统的子载波间隔和循环前缀相同，包括以下步骤：

(a)确定快速傅立叶逆变换IFFT的点数，应大于等于兼容的各Wimax系统对应IFFT点数之和，用该点数乘以Wimax系统的子载波间隔，得到采样频率；

(b)对采样得到的发射信号的N个采样点进行编码，并采用OFDM技术进行调制，且使得演进系统频段覆盖了所兼容各Wimax系统的频段；

(c)将携带所兼容各Wimax系统信息的采样点排列到各自系统的频段所对应的位置，这些位置不相重叠；

(d)对排序后的采样点进行IFFT运算，转换为OFDM符号，并在OFDM符号前加上与Wimax系统长度相同的循环前缀，然后发射出去。

2.如权利要求1所述的无线帧生成方法，其特征在于：

在发射过程中，每个OFDM符号中各个带宽的Wimax系统原有频段上的承载信息按照该带宽Wimax系统的成帧规则进行信息承载。

3.如权利要求1所述的无线帧生成方法，其特征在于：

步骤(c)携带所兼容各Wimax系统信息的采样点的排列位置是固定的。

4.如权利要求1所述的无线帧生成方法，其特征在于：

该演进系统的无线帧包含一个下行子帧和一个上行子帧，子帧之间设有一个转换点，每一子帧包含若干个OFDM符号，每个OFDM符号前带有循环前缀；

该演进系统的无线帧的带宽大于或等于所兼容Wimax系统带宽之和，且频段覆盖了所兼容Wimax系统的频段；

该演进系统的无线帧的子载波间隔与所兼容各Wimax系统的子载波间隔相同，且所述循环前缀与所兼容各Wimax系统的循环前缀长度相同；

在所兼容各Wimax系统原有频段位置，所述演进系统无线帧的下行子帧和上行子帧中分别包含了相应Wimax系统无线帧的下行子帧结构和上行子帧结构。

5.如权利要求4所述的无线帧生成方法，其特征在于：

所述演进系统的无线帧的帧长为5ms。

6.如权利要求4所述的无线帧生成方法，其特征在于：

所述兼容不同带宽的Wimax系统的带宽之间存在2的整数倍的关系。

7.如权利要求4所述的无线帧生成方法，其特征在于：

不同带宽的Wimax系统无线帧的下行子帧和上行子帧的起始时间、终止时间对齐或者相差OFDM符号和循环前缀的长度之和的整数倍。

8.如权利要求4所述的无线帧生成方法，其特征在于：

演进系统无线帧与所包含的Wimax系统无线帧的下行子帧和上行子帧的起始时间、终止时间对齐或者相差OFDM符号和循环前缀的长度之和的整数倍。

9.一种兼容不同带宽Wimax系统的演进系统的收发信机，包含对信号进行依次处理的采样单元、编码调制单元、排序单元、快速傅立叶逆变换IFFT单元、循环前缀添加单元和发射单元，其特征在于：

所述采样单元用于按采样频率得到发射信号的N个采样点，IFFT点数应大于等于兼容的各Wimax系统对应IFFT点数之和；

所述编码调制单元用于对采样点进行编码，并采用OFDM技术进行调制，使得演进系统频段覆盖了所兼容各Wimax系统频段；

所述排序单元用于将携带所兼容各Wimax系统信息的采样点排列到各自系统频段所对应的位置，这些位置不相重叠。

10.如权利要求9所述的收发信机，其特征在于：

所兼容Wimax系统的子载波间隔相同，所述该采样频率等于IFFT点数N乘以Wimax系统的子载波间隔。

11.如权利要求9所述的收发信机，其特征在于：

所兼容Wimax系统的循环前缀相同，所述循环前缀添加单元用于在OFDM符号前加上与Wimax系统长度相同的循环前缀CP，输出到发射单元。

12.如权利要求9所述的收发信机，其特征在于：

所述排序单元为携带所兼容各Wimax系统信息的采样点排列的位置是固定的。

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