CN101529786A - 码分多址和单载波频分多址传输的复用方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于码分和频分传输复用的方法和装置。该方法的一个实施例包括:访问至少一个第一符号和至少一个第二符号,依照频分协议对所述至少一个第一符号进行编码,以及利用具有循环相关特性的编码序列对所述至少一个第二符号进行编码。该方法还包括发送表示至少一个编码后的第一符号和至少一个编码后的第二符号的射频信号。
Description
技术领域
本发明一般涉及通信系统,更具体地,涉及无线通信系统。
背景技术
无线通信系统典型地包括一个或多个基站或接入点,用于为与每个基站或接入点关联的地区中的移动单元提供无线连接。移动单元和基站通过在无线通信链路、或空中接口上发送调制的射频信号来通信。所述空中接口包括下行链路(或前向链路)信道,用于从基站向移动单元发送信息;以及上行链路(或反向链路)信道,用于从移动单元向基站发送信息。该上行链路和下行链路信道典型地被分为数据信道、随机接入信道、广播信道、寻呼信道、控制信道等。
在无线通信系统中的信道由一个或多个传输协议来定义。例如,在依照频分多址(FDMA)协议来运行的无线通信系统中,被分配给空中接口的传输带宽被分为多个频率且这些频率被分配给不同的信道。举另一个例子,码分多址(CDMA)协议实现可用于调制发送信息以使得多个用户可以在相同频率或同一组频率上发送的编码序列。其他传输协议包括正交频分多址(OFDMA)和单信道-FDMA(SC-FDMA)。在OFDMA系统中,可用带宽可被分为多个正交子载波频率(一般称为子载波),其可被分配给一个或多个子信道,以使得多个用户可同时使用单独的子信道组发送数据。在SC-FDMA中,可用带宽也被分为多个类似于OFDMA的正交子载波,但其采用离散傅里叶变换(DFT)预编码来提供比OFDMA传输更低的峰均功率比(PAPR)。
依照OFDMA协议运行的无线通信系统也在上行链路上执行数据传输调度。调度指的是为数据传输分配无线通信系统的时间-频率资源。调度包括在数据传输前在上行链路发送调度请求和在下行链路发送调度许可。调度增加了无线通信系统的等待时间和开销。典型地,对于延迟敏感和/或具有小分组包的业务,例如网络电话协议(VoIP)、层-1控制信令、层-2控制信令等,不期望数据传输调度(即使总是可能的)。因此,在改进的UMTS陆地无线接入(E-UTRA)系统中,采用离散傅里叶变换(DFT)预编码的SC-FDMA被引入上行链路。在频率选择性衰落面前,小区用户的正交性可利用OFDM来获得。此外,DFT预编码可利用来减小纯OFDM传输中较大的峰均功率比(PAPR)。加上高阶调制和自适应调制编码(AMC),通过调度用户利用有利的信道条件就可能获得大的频谱效率。无论如何,为了实现该SC-FDMA系统的大频谱效率,在时间和频率上快速调度是必须的。这会给上行以及下行控制信道均增加大量的调度开销,且当支持大量延迟敏感和/或低数据传输速率业务流时会是低效率的。一个支持低数据传输速率业务流的方法就是半静态地分配时-频区或者执行干扰避免方案。无论如何,这些方法会遇到信道利用率低的问题。
发明内容
提出本发明以用于处理上述的一个或多个问题的影响。接下来给出本发明的简要说明用于为本发明一些方面提供基本的理解。该概要并不是本发明的详尽的综述。其唯一目的就是以一种简单形式来给出一些概念作为后面要讨论的更详细描述的前序。
在本发明的一个实施例中,提供了一种用于发送复用符号的方法。该方法的一个实施例包括访问至少一个第一符号和至少一个第二符号,依照频分协议对所述至少一个第一符号进行编码,和利用具有循环相关特性的编码序列对所述至少一个第二符号进行编码。该方法还包括发送表示了所述至少一个被编码的第一符号和所述至少一个被编码的第二符号的射频信号。
在本发明的另一个实施例中,提供了一种用于接收复用符号的方法。该方法的一个实施例包括:访问表示了依照频分协议编码的至少一个第一符号和利用具有循环相关特性的至少一个编码序列进行编码的至少一个第二符号的信息。通过射频信号来传递表示了所述第一和第二符号的信息。该方法还包括:依照所述频分协议,对表示了至少一个第一符号的信息进行解码,以及使用具有循环相关特性的所述至少一个编码序列,对表示了至少一个第二符号的信息进行解码。
附图说明
本发明可参考接下来结合附图的描述来理解,在附图中相同的参考标记代表相同的元件,在其中:
图1概念性地图示了依照本发明的传输设备的实施例;
图2A和2B概念性地图示了依照本发明的两个典型的子载波的映射;
图3概念性地图示了依照本发明的具有循环相关特性编码序列的产生;
图4概念性地图示了依照本发明的帧结构的示例性实施例;
图5概念性地图示了依照本发明的接收设备的示例性实施例;和
图6概念性地图示了依照本发明的解扰器/解扩器的示例性实施例。
本发明允许多种变化和可选的形式,其特定实施例已经通过附图中的例子给出且在这里要详细描述。但是,应当理解,这里描述的特定实施例并不意味着将发明限制于所公开的特定形式,但相反地,其目的是覆盖所有落入由所附权利要求所确定的本发明范围的变形、等效形式和可选方式。
具体实施方式
本发明的示范例在下面被描述。为清楚起见,并非所有实际实施中的特征都在说明书中描述。当然可以理解随着任一这样的实际实施例的改进,大量的特定实施决议将被执行来获取开发者的特定目的,例如依从系统相关和业务相关的限制,这将使得一个实施方式不同于另一个。并且,应当意识到这样的改进效果可能会复杂且耗时,但仍然将是受益于本发明的本领域普通技术人员所常规采用的。
本发明的部分和相应的细节描述以在计算机存储器中数据字节上操作的软件、或算法和符号表达来给出。这些描述和表达是那些可通过本领域普通技术人员有效地传递其工作实质给其他本领域普通技术人员的。用在这里,也是被通常使用的一个算法,被设定为导致一个有用结果的前后一致的步骤序列。这些步骤是那些需要物理量的物理操作。通常,但不是必须的,这些量采取能被存储的光、电或磁信号的形式,以进行传输、结合、比较以及别的形式的操作。,为了进行一般使用,提及的这些信号采用比特、数值、元件、符号、字符、术语、数字等,在一些情况下已被证明是方便的。
然而,应当记住,所有这些和类似的术语同恰当的物理量相关联且仅仅是应用于这些量的便利标记。除非另外有特别声明,或者从讨论中显而易见得出的,例如“处理”或“估计”或“计算”或“确定”或“显示”或类似的术语,指的是计算机系统、或类似电子计算设备的活动和处理,其将在计算机系统的寄存器和存储器中用物理、电子量表示的数据处理并转换为在计算机系统存储器或寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示设备中用物理量表示的其他类似数据。
还应当注意到执行本发明的软件典型地在某种形式的程序存储媒介上进行编码或通过某种类型的传输媒介被执行。该程序存储媒介可为磁的(例如,软盘或硬盘)或光学的(例如,光盘只读存储器,或“CDROM”),可以为只读的或随机接入的。类似地,传输媒介可为双绞线、同轴电缆、光纤或其他本领域所知的合适的传输媒介。本发明在这些方面不为任何一个给出的实施方式所局限。
本发明将参照所附的附图来进行描述。各种结构、系统和设备在附图中仅为了说明的目的示意性地描述,使得本发明中为本领域技术人员所熟知的细节不至于模糊。不仅如此,所附的附图还用来描述并解释本发明的示范例。这里所采用的词和短语应当被理解并解释为具备同相关领域的技术人员对于这些词和短语一致理解的含义。没有特别定义的术语或短语,也就是说,不同于本领域技术人员所理解的普通的或常用含义的定义,意味着要由这里的术语或短语的一致用法来暗示。在这个意义上,一个术语或短语意味着具有一个特定含义,也就是说,一个不同于本领域技术人员所理解的含义,这样一个特定定义将在说明书中以一种直接不含糊的为该术语或短语提供特别定义的方式清楚阐明。
图1概念性地图示了传输设备100的实施例。在该示例中,传输设备100可在一个移动单元(例如蜂窝电话、个人数字助理、智能电话、网络接口卡、文字消息收发设备、寻呼设备、笔记本电脑、台式电脑等)中实现。传输设备100可通过调制射频信号用于传送数据符号。在该示例中,传输设备100依照码分多址(CDMA)协议和单信道-频分多址(SC-FDMA)协议操作。然而,受益于本发明所公开的本领域普通技术人员应当认识到,本发明并不限制于这些特定协议而且在可选实施例中传输设备100可依照其他协议操作。
传输设备100被配置用于利用编码符号形成一个或更多帧。在该示例中,传输设备100包括串行并行转换器105,用于接收编码数据符号的串行流,并将该流转换为多个并行流,以提供给离散傅里叶变换(DFT)单元110。从DFT单元110输出的信号被提供给子载波映射单元115,该子载波映射单元115将经过傅里叶变换流映射到适合的子载波上。
图2A和2B概念性地图示了子载波200、210的两个示例性的映射。在第一个实施例中,如图2A所示,DFT单元110输出的数据流被映射到邻近的子载波上。在第二个示例性实施例中,如图2B所示,DFT单元110输出的数据流被分配给可利用的子信道。零值可在不使用的子信道上进行传输。
再返回参照图1,子载波映射单元115提供映射流给快速傅里叶逆变换(IFFT)单元120。从快速傅里叶逆变换单元120输出的并行流被提供给并行串行转换器125,该并行串行转换器125形成被提供给循环前缀(CP)插入单元130的串行流。用于配置和运行单元105、110、115、120、125、130的技术都是本领域所熟知的,并且为了清楚起见,在配置和运行单元105、110、115、120、125、130中仅与本发明相关的方面才会在这里进一步讨论。
传输设备100可在至少两种模式下操作,这依赖于开关135的状态。在第一种模式下,开关135允许数据符号的第一流140提供给单元105、110、115、120、125、130,用于通过空中接口的最终传输。在一个实施例中,在第一流140中的数据符号意在利用专用时间和/或频率资源通过空中接口进行传输。例如,该流140可依照SC-FDMA协议,通过上行链路从移动单元传输到基站。在第二模式下,开关135允许数据符号的第二流145提供给单元105、110、115、120、125、130,用于通过空中接口进行最终传输。在一个实施例中,在第二流145中的数据符号意在利用可同其他传输设备(图1中未示出)共享的时间和/或频率资源通过空中接口进行传输。例如,该流145可依照CDMA协议通过上行链路从移动单元传输到基站。
所述第二流145利用具有循环相关特性的编码序列来编码。在示例中,多代码数据流由该第二流145利用具有循环相关特性的M编码序列生成。在第二流145中的数据符号利用扩散器150(1-M)通过扩散因子S逐比特地进行扩散,然后与M编码序列相乘。在示例中,所述编码序列是恒定幅度零自相关(CAZAC1-M)编码序列。所述扩散信号(长度为SxP)被长度为P的块交织器155交织。该信号利用加扰器160与加扰序列或代码相乘。该加扰序列或代码可以是特定于每个用户的,且可为伪噪声(PN)序列或CAZAC序列。在示例中的加扰序列的长度为SxPxL,其中L是在一个传输时间间隔(TTI)中的长块的数目。
图3概念性地图示了具有循环相关特性编码序列的产生。在该实施例中,利用初始序列CAZAC0(L)循环移位来生成一组正交CAZAC序列。例如,所述初始序列CAZAC0(L)的一部分从图2中显示的序列的右侧被复制到左侧,形成该初始序列CAZAC0(L)的循环前缀(CP)。下一个序列CAZACQ(L)通过删除所述初始序列CAZAC0(L)的右侧部分并将该循环前缀补入给序列CAZACQ(L)而形成。该新序列CAZACQ(L)的循环前缀再一次通过复制序列CAZACQ(L)的右侧部分并将其补入到该序列CAZACQ(L)的左侧而形成。其他序列CAZAC2Q-MQ(L)可利用相同算法来形成。
只要所述循环移位长于最大延迟扩展,经过循环移位的序列就是正交的。对于GSM TU简档,最大延迟扩展为5μsec。在5MHz的带宽中,这相当于39个采样。因此,可选择值Q=39。长度为300的CAZAC序列的正交移位数目为8。多达8个用户能使用正交CAZAC序列。不同的CAZAC序列可被用来支持更多的用户。在一个例子中,具备相似无线传播条件的用户可归为一组并分配有正交的CAZAC序列,该序列可通过循环移位操作生成。不同组的用户可被分配有不同的基本CAZAC序列。在每个组中能分配多达8个用户。该方案通过允许逐组干扰消除,而便于具备SIC的接收机设计。
返回参照图1,传输设备100可基于将被用于传送正被形成帧的传输时间间隔,来选择第一或第二模式进行传输。例如,如果传输设备100执行混合自动重传请求(HARQ),接着该与每个传输时间间隔相关的HARQ操作标识可被用来选择所述第一或第二模式进行传输。由于在第二流145中的数据符号采用具备循环相关特性的正交编码序列来编码,它们可同在一个给定传输时间间隔内与其他设备传输的数据符号同时传输。一些传输时间间隔因此可被保留用于多个用户共享的数据传输。该传输设备100可使用这些传输时间间隔的知识,例如共享的传输时间间隔的HARQ ID,来确定选择第一或第二模式传输的时间。
图4概念性地图示了帧结构400的示例性实施例。在该示例中,帧结构400包括VoIP帧405。然而,受益于本发明公开的本领域普通技术人员应当认识到,本发明并不局限于形成VoIP帧405。在可选实施例中,也可形成其他类型的帧,例如高速数据传输帧和层-1及层-2控制信令帧。该帧405包括可由一个HARQ ID来指示的一个或多个共享传输时间间隔410,以及也可由HARQ ID来指示的一个或多个专用传输时间间隔415。传输设备,例如图1中所示的传输设备100,可利用具备循环相关特性的编码序列来对用于在共享传输时间间隔410传输的数据进行编码,以使多个用户可共享该传输时间间隔和/或频率。传输设备可利用例如SC-FDMA的频分协议,对用于在专用传输时间间隔415传输的数据进行编码。
在共享传输时间间隔410传输的数据可被分组为循环前缀(CP)、长块(LB)和短块(SB)。在所述示例中,考虑头部压缩的7.95kbps的AMR编解码器。在编码前的信息比特率为10.8kbps。这对应于216比特的分组长度,其被生成用于每个20msec的语音帧。在一个长块(LB)中的可用子载波的数目是300。这就意味着SF=12的25个符号可在LB中传输。子帧中具有6个LB,因此有150个符号可在LB中传输。假设18比特MAC头,16比特CRC,且R=1/3的码率,编码比特的数目就是(216+18+16)×3=750比特。针对QPSK调制,可用符号数目是每20msec332个符号。因此,编码语音帧的一次传输需要3个子帧,每次传输花费1.5ms。在该示例中,TTI长度是1.5ms。
所述长块典型地被用于传输数据符号,而短块可包括用于信道估计和/或相干解调的导频信号。在一个例子中,HARQ过程的数目假定为6且传输的最大次数假定为4。在那种情况下,对于每个子帧,就有6个长块(LB)和2个短块(SB)。这两个SB包含导频信号用于相干解调。三个子帧包括用于语音传输的TTI。针对每20ms到达的语音帧,利用两次HARQ过程进行最多4次的传输就是可能的。余下的HARQ过程可被用于高速数据(HSD)传输。对于VoIP,最大空中接口延迟可为:
1:5ms[排队延迟]+(9*3+1:5)ms[传输/重传]+
ACK/NACK延迟=30ms+ACK/NACK延迟
如果HARQ过程数目减少到1,对每个语音帧就可允许两次传输。以减少早期终止增益为代价,等待时间可被极大提供。
图5概念性地图示了接收机500的一个实施例。在该示例中,接收机500被配置为在至少两种模式下运行。例如,接收机500可在SC-FDMA模式和CDMA模式下运行。尽管接收机500将在假设接收机500在SC-FDMA模式和CDMA模式下运行的情况下被讨论,受益于本发明公开的本领域普通技术人员应当认识到,本发明并不局限于这两种特定模式。
在SC-FDMA模式和CDMA模式间共享接收机500的前端。该接收机500接收和/或访问接收信号(RX)或表示该接收信号的信息,接着将其提供给符号同步单元505。在该示例中,该OFDM系统实现粗定时同步,且该接收信号被对齐在OFDM符号边界。符号同步单元505也可被配置用来消除循环前缀(CP)。所述同步数据流接着被提供给信号分离器510用来分离数据流中的导频信号和传输信号。在分离了导频信号和传输信号之后,导频信号被提供给信道估计单元515,而传输信号经过快速傅里叶变换单元520被转换到频域。该信道估计单元515和快速傅里叶变换单元520分别将表示了信道估计和传输转换频率的信息提供给均衡器525进行均衡。该均衡后的信号接着被提供给去映射(demapping)单元530且,在子载波去映射后,该信号由离散傅里叶逆变换单元535转换回时间域,且该并行信号通过并行串行转换器540被转换回串行数据流。
该并行串行转换器540将该串行数据流提供给开关545。当接收机500运行于SC-FDMA模式时,开关545用于将该串行数据流提供给解调器550和解码器555,用于解调并解码该串行数据流,以利用SC-FDMA协议从接收信号中恢复符号和/或比特。当接收机500运行于CDMA模式时,在这种情况下所述接收信号可包括同时来自于已经使用不同的编码序列进行编码的多个传输设备的传输,开关545用于将该串行数据流提供给解扰器/解扩器560,然后将解扰和/或解扩后的数据流提供给解调器565和解码器570,用于根据CDMA协议解调并解码数据流。传输时间间隔可被预留用于单个用户的专用传输和/或多个用户的共享数据传输。接收机500可利用这些传输时间间隔的知识,例如,共享传输时间间隔的HARQ ID,来确定选择第一或第二模式来接收的时间。
图6概念性地图示了解扰器/解扩器600的一个示例性实施例。在该示例中,该解扰器/解扩器600包括解扰器601和解交织器603。来自于每个用户的数据流可通过在解扰器601应用用户特定不规则码进行解扰。该解扰信号在解交织器603被解交织。对于多代码,为每个多代码解扩。在该示例中,解扰器/解扩器600包括K条路径,用于对已被具有循环相关特性的K种不同编码序列之一编码的接收信号进行解码。例如,K条路径中的每个都可被用于尝试对已被采用长度为SP的CAZAC序列编码的信号进行解码。编码序列的复共轭可在复共轭单元605形成,且该复共轭可与该接收信号组合或相关,来提取已利用该编码序列编码的接收信号的一部分。该接收信号被提取的部分接着可被提供给块解扩单元610,其可生成表示从用于传输利用相应编码序列编码的信息的传输单元接收的数据符号615的信息。
在不同的实施例中,可以采用不同频率复用的方案。例如,频率复用可包括属于按天一类的半静态频率分配和按秒一类的动态频率分配。动态频率分配可被用来适配于小区负载或用户负载变化。在这种情况下,复用模式可在(1,1)和(1,3)间复用。在(1,3)复用时,仅仅1/3的子载波可被用户使用。随着SC-FDMA结构的变化,用于小区边缘用户的软频率复用可预想能减轻同信道干扰的影响。所提出的CDMA传输能软适配于通过改变SF而带来的带宽改变。如果全带宽可用,则能支持SF=12的VoIP传输。如果1/3的频谱可用,扩展因子可被减小到SF=4来保持每个用户的速率。在这种情况下,更少的用户能在给定的CDMA时频资源中进行多路复用。对于一些应用,按照用户数目的容量可能比保持每个用户数据速率更重要。在这样一种情况下,通过降低调制等级,或通过限制每个用户HARQ过程的数目,在保持用户容量时可能降低每个用户数据的速率。
上述的特定实施例仅仅是示范性的,作为本发明可被修改且实现为不同但等效的方式对于受益于这里所教导的本领域普通技术人员是显而易见的。进一步地,除了下述的权利要求,这里所给出的结构或设计细节没有被其他任何限制。因此,上面公开的特定实施例可被改变或修改是显然的且所有变换都被认为是在本发明的范围之内。相应地,这里所要求的保护是由下面的权利要求所声明的。
Claims (10)
1、一种方法,包括:
访问至少一个第一符号和至少一个第二符号;
对所述至少一个第一符号进行编码;
利用具有循环相关特性的编码序列对所述至少一个第二符号进行编码;和
发送表示了所述至少一个编码后的第一符号和所述至少一个编码后的第二符号的射频信号。
2、如权利要求1所述的方法,其中对所述至少一个第一符号进行编码包括:依照单信道频分多址访问协议,对所述至少一个第一符号进行编码;以及
对所述至少一个第二符号进行编码包括:利用等幅零自相关编码序列,对所述至少一个第二符号进行编码;形成包含所述至少一个第二符号和所述至少一个第二符号的至少一个副本的块;并利用所述等幅零自相关编码序列对该块进行编码。
3、如权利要求1所述的方法,其中发送所述射频信号包括:在至少一个第一传输时间间隔期间发送所述至少一个第一编码后的符号,和在至少一个第二传输时间间隔期间发送至少一个第二编码后的符号。
4、如权利要求1所述的方法,其中发送所述射频信号包括:利用预留时频资源,发送该射频信号的一部分;以及利用预留时频资源发送该射频信号的一部分包括:利用预留频率和预留传输时间间隔中至少之一来发送该射频信号中的一部分。
5、如权利要求1所述的方法,其中发送所述射频信号包括:发送表示由所述至少一个第二符号形成的多代码数据流的信息。
6、一种方法,包括:
访问表示至少一个编码后的第一符号和利用具有循环相关特性的至少一个编码序列进行编码的至少一个第二符号的信息,表示该第一和第二符号的信息通过射频信号来传递;
对表示所述至少一个第一符号的信息进行解码;
利用具有循环相关特性的所述至少一个编码序列,对表示所述至少一个第二符号的信息进行解码。
7、如权利要求6所述的方法,其中访问表示所述至少一个第二符号的信息包括:访问表示利用多个正交编码序列进行编码的多个第二符号的信息,每个编码序列具有所述循环相关特性。
8、如权利要求6所述的方法,其中对所述至少一个编码后的第一符号进行解码包括:依照频分协议,对通过在至少一个第一传输时间间隔期间接收的所述射频信号的至少一个第一部分来传递的信息进行解码;以及
对所述至少一个第二符号进行解码包括:利用具有循环相关特性的所述至少一个编码序列,对通过在至少一个第二传输时间间隔期间接收的所述射频信号的至少一个第二部分来传递的信息进行解码;以及将所述至少一个编码序列的复共轭作用于通过所述射频信号的至少一个第二部分传递的信息。
9、如权利要求6所述的方法,其中访问表示所述至少一个第二符号的信息包括:访问利用预留时频资源发送的信息。
10、如权利要求6所述的方法,其中访问表示所述至少一个第二符号的信息包括:访问表示由所述至少一个第二符号形成的多代码数据流的信息。
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