CN101527616A

CN101527616A - 一种提高WiMax系统性能的方法

Info

Publication number: CN101527616A
Application number: CN200810081654A
Authority: CN
Inventors: 崔弘放
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-09-09

Abstract

一种提高WiMax系统性能的方法，当微波存取全球互通WiMax系统带宽有冗余时，采用如下步骤对数据进行处理：一，对经过调制和编码的数据进行串并转换；二，根据数据流码元传输速率采用不同正交变长扩频因子OVSF对串并转换后的数据进行扩频；三，对扩频后的数据进行时－频交织；四，做快速傅立叶逆变换IFFT变换，然后采用多天线发射。本发明在WiMax下行引入了变长因子扩频技术，在WiMax系统带宽有冗余的情况下，通过为不同的基站分配循环移位的Walsh码，产生扩频增益，降低同频干扰，提高了系统的性能。

Description

一种提高WiMax系统性能的方法

技术领域

本发明涉及宽带移动通信系统领域，尤其涉及一种提高WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)系统性能的方法。

背景技术

由于移动数字业务的需求激增，基于IEEE 802.16e协议的移动WiMax发展迅速。WiMax是基于正交频分复用(OFDM)技术，并结合多入多出(MIMO)、自适应调制和编码AMC、混合自动重传请求Hybrid ARQ(HybridAutomatic Repeat reQuest)等技术的宽带移动通信系统。因为正交频分复用技术相比于传统的频分复用技术有更高的频谱利用率，所以能够传输更高速率的调制码元流。假设一个WiMax系统的关键技术参数如下：10MHz带宽，1024点FFT(快速傅立叶变换)，抽样频率为11.2MHz，相邻子载波间隔为10.94KHz，则每个子载波每秒最多可以传输10.94K的调制码元流。例如，一个子载波每秒最多可以传输10.94K的QPSK(Quadrature Phase ShiftKeying，正交相移键控)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)或64QAM的码元流，否则将出现码间干扰，使误码率急剧增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高WiMax系统性能的方法，以降低WiMax系统的误码率和小区间干扰。

为了解决上述问题，本发明提供了一种提高WiMax系统性能的方法，当微波存取全球互通WiMax系统带宽有冗余时，采用如下步骤对数据进行处理：

步骤一，对经过调制和编码的数据进行串并转换；

步骤二，根据数据流码元传输速率采用不同正交变长扩频因子OVSF对串并转换后的数据进行扩频；

步骤三，对扩频后的数据进行时-频交织；

步骤四，做快速傅立叶逆变换IFFT变换，然后采用多天线发射。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述正交变长扩频因子为Walsh码。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，扩频后的数据流码元速率等于系统的带宽。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述正交变长扩频因子的变化范围从1到16，正交变长扩频因子关于系统带宽与数据流码元传输速率的比值对应关系如下：

(1)如果系统带宽是数据流码元传输速率的倍数为1，2，4，8，16时，正交变长扩频因子选取1，2，4，8，16；

(2)如果系统带宽是数据流码元速率的倍数为1至2之间则取1；2至4之间则取2；4至8之间取4；8至16之间取8；若大于16则取16。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述步骤二中，扩频的原则是，高速数据流乘以长度小的Walsh码，低速数据流乘以长度大的Walsh码。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述步骤三中，进行时-频交织是把各个扩频后的数据放到串并转换到路数；进行子载波重分配是把经相同Walsh码扩频的数据分配到一起。

与现有技术相比较，本发明在WiMax下行引入了变长因子扩频技术，在WiMax系统带宽有冗余的情况下，通过为不同的基站分配循环移位的Walsh码，产生扩频增益，降低同频干扰，提高了系统的性能。

附图说明

图1是本发明实施例中动态码分配算法流程图。

图2是本发明实施例中对经过Walsh码扩频的数据进行时-频交织的示意图。

图3是对图2中矩阵元素符号的说明图。

图4是本发明实施例中对经过Walsh码扩频和时-频交织后的数据进行子载波重分配的示意图。

具体实施方式

CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址接入)是OFDM外的另一种复用技术，它通过用正交的码片序列将原始信号扩频到远大于原始信号传输速率的带宽而产生的扩频增益来降低误码率，提高系统容量。这里，扩频增益是扩频后的码片速率与原始信号速率的比值。本发明的构思是，当WiMax系统带宽有冗余时，根据码元传输速率采用不同正交变长扩频因子OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor)对数据流进行扩频，再对扩频后的数据流进行传输，扩频后的数据流速率等于系统的带宽。这里采用的正交变长扩频因子为Walsh码。

下面结合附图及实施例对本发明的方法作进一步详细说明。

实施例

以关键技术参数如下的WiMax系统为例，其：10MHz带宽，1024点FFT，抽样频率为11.2MHz，相邻子载波间隔为10.94KHz。本实施例中，长度为1到16的Walsh码被用来扩频。当系统经过调制和编码后的码元速率等于系统带宽时，用长度为1的Walsh码进行扩频(实际上并不进行扩频处理)。当这个码元速率等于0.625M时，采用长度为16的Walsh码进行扩频，可以产生12dB的扩频增益。

本实施例中提高WiMax系统性能的方法包括以下步骤：

步骤一，首先源数据经过实QAM调制器，经过调制和编码的码元数据流进行1024路的串并转换；

这样数据流的速率就变为初始码元速率的1/1024，低速率的码元流增强了抵抗频率选择性衰落的能力。码元对应调制后星座图上的点，下同。

步骤二，然后基于动态码分配算法(Dynamic Code Assignment)选择使用适当正交变长扩频因子的Walsh码进行扩频；

选择Walsh的原则是，高速数据流乘以长度较小的Walsh码，低速数据流乘以长度较大的Walsh码，其选择过程是：首先判断串并转换前的码元传输速率是否小于10MHz，如果传输速率小于10MHz，根据10MHz和传输速率的比率确定正交变长扩频因子的值，然后选用相应长度的Walsh码片序列对1024路并行的数据进行扩频。

正交变长扩频因子关于系统带宽与数据流码元传输速率的比值的关系如下：

这里我们结合图1说明一下动态码分配算法的流程。如图1所示，首先源数据流有一速率请求，然后判断是否有足够大的速率被请求，若没有则速率请求受阻，源数据流重新发出速率请求，若有则进一步判断请求的正交变长扩频因子OVSF对应的Walsh码序列是否存在，如不存在则源数据流重新发出速率请求，如存在则进行Walsh码序列分配，之后返回源数据流发出下一速率请求。

变长扩频因子的变化范围从1到16，具体值的选取由相应的服务和系统吞吐量决定，例如，速率最高的数据流被扩频因子为1的Walsh码进行扩频，速率最低的数据流被扩频因子为16的Walsh码进行扩频。本实施例中，以最复杂的情况，即Walsh码为16个码片的情况进行分析：

并行后的1024路子数据流经过调制后变成码元流，这些码元流和16位的Walsh码相乘，实施扩频。这1024个并行的码元流被16个正交的Walsh码码片扩频，每64个码元流被同一Walsh码片序列扩频。1024路并行子码元流被扩频后，转化成了长度为16的码片流。算法流程如图1所示。

并行码元流乘以Walsh码是在频域扩频，提高了抵抗快衰落的能力，加上扩频后的数据流的速率小于相干带宽，码片周期小于相关时间，因此，可以避免频率选择性衰落和快衰落。

步骤三，接下来，进行时-频交织以及子载波重分配；

时-频交织的示意图如图2所示，其过程是把各个相应的数据(码片)放到1024x16的矩阵的相应位置。例如，被第0个被扩频序列的第0个码片扩频的数据被放在这个矩阵的第0行第0列；被第0个被扩频序列的第1个码片扩频的数据被放在这个矩阵的第0行第1列；被第0个被扩频序列的第2个码片扩频的数据被放在这个矩阵的第0行第2列......这样，第0个被扩频序列的从第0个到第15个码片被放到第0行的第0列到第15列。同理，第63个被扩频序列的从第0个到第15个码片被放到第63行的第0列到第15列。以此类推，直到第1023行被扩频序列的从0到15个码片被放到第1023行的第0列到第15列。

进行子载波重分配的目的是把经相同Walsh码扩频的数据分配到一起。因为Walsh码是每隔64行重复一次，所以可以把这些数据按64个子载波分成16组，如图4所示，它们是快速傅立叶逆变换IFFT之前的子载波排列。

步骤四，做IFFT变换，再采用多天线发射。

时频交织后的数据流做IFFT变化后，通过天线发射。

下面再结合本发明的一应用实例对本发明的方法作进一步详细说明。

应用实例

OFDM技术结合CDMA技术能够达到比仅用OFDM技术更好的性能，包括更低的误码率和小区间干扰。当然，OFDM技术结合CDMA技术需要更多的带宽，它适合用在当系统带宽有冗余的情况中。

本应用实例中，当一个小区内的总吞吐量为5Mbits/s时，如果我们采用16QAM和编码率为1/2的卷积或卷积Turbo码时，需要的带宽大概是2.5MHz。因为10MHz是2.5MHz的4倍，我们可以采用长度为4的Walsh码进行扩频(在快速傅立叶逆变换IFFT之前)。这样，可以产生6dB的扩频增益，进而导致较低的误码率。

因为运用Walsh码进行扩频，可以形成在时域，频域、码域三维正交，从而提高了WiMax系统性能，降低了小区间的干扰，可作为当WiMax系统带宽有冗余时提高系统性能的方法。

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

1、一种提高WiMax系统性能的方法，其特征在于，当微波存取全球互通WiMax系统带宽有冗余时，采用如下步骤对数据进行处理：

步骤一，对经过调制和编码的数据进行串并转换；

步骤三，对扩频后的数据进行时-频交织；

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述正交变长扩频因子为Walsh码。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：

扩频后的数据流码元速率等于系统的带宽。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述正交变长扩频因子的变化范围从1到16，正交变长扩频因子关于系统带宽与数据流码元传输速率的比值对应关系如下：

5、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述步骤二中，扩频的原则是，高速数据流乘以长度小的Walsh码，低速数据流乘以长度大的Walsh码。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤三中，进行时-频交织是把各个扩频后的数据放到串并转换到路数；进行子载波重分配是把经相同Walsh码扩频的数据分配到一起。