CN101588334B

CN101588334B - 多址发送方法及其设备

Info

Publication number: CN101588334B
Application number: CN 200810043394
Authority: CN
Inventors: 张小东; 简相超; 陈垚; 吴涛
Original assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Current assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: CN101588334A

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种多址发送方法及其设备，可以同时拥有较好的PAPR和抗频域选择性干扰性能。本发明中，系统带宽被预先划分为多个子带，先将数据符号流分成多路，每路对应一个子带；对每路中的数据符号分别进行DFT变换；通过子载波映射将各路DFT变换结果映射到系统带宽中对应的子带；在系统带宽范围内进行IFFT变换生成时域信号，插入循环前缀后发射。

Description

多址发送方法及其设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及多址传输技术。

背景技术

正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Multiple Access，简称“OFDMA”)将整个频带分割成许多子载波，将频率选择性衰落信道转化为若干平坦衰落子信道，从而能够有效地抵抗无线移动环境中的频率选择性衰落。由于子载波重叠占用频谱，OFDMA能够提供较高的频谱利用率和较高的信息传输速率。通过给不同的用户分配不同的子载波，OFDMA提供了天然的多址方式，并且由于占用不同的子载波，用户间满足相互正交，没有小区内干扰。在专利号为6726297的美国专利中就公开了一种OFDMA信号传输装置和方法。

然而，OFDMA中每个子载波的带宽较窄，导致峰均功率比(PeakAverage Power Ratio，简称“PAPR”)较高。为了降低成本，在用户设备(User Equipment，简称“UE”)端通常使用低成本的功率放大器，OFDMA中较高的PAPR将降低UE的功率利用率，降低上行链路的覆盖能力。

为了解决OFDMA的PAPR较高的问题，有人提出了单载波频分多址接入(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access，简称“SC-FDMA”)的方案，其原理如图1所示。在图1(a)示出了处理流程：对N个编码后的数据符号进行离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transformation，简称“DFT”)，然后通过子载波映射单元映射到IFFT频域的指定位置(如图1(b)所示)，通过逆向快速傅立叶变换(Inverse Fast Transform，简称“IFFT”)生成时域信号，最后插入循环前缀(Cyclic Prefix，简称“CP”)后输出。在申请号为11/431,969的美国专利中就公开了一种SC-FDMA系统。

SC-FDMA虽然通过将信号变换到时域通过单载波传输而得到了较低的PAPR，但对抗频域选择性干扰的能力比OFDMA差，从而导致传输的性能在整体上较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多址发送方法及其设备，可以同时拥有较好的PAPR和抗频域选择性干扰性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种多址发送方法，系统带宽被预先划分为T个子带，方法包括以下步骤：

将属于同一用户设备的数据符号流分成M路子带数据符号，每路对应一个子带，1＜M＜T；

对每路子带数据符号分别进行离散傅立叶变换；

通过子载波映射将各路离散傅立叶变换结果映射到系统带宽中对应的子带；

在系统带宽范围内进行逆向快速傅立叶变换生成时域信号，插入循环前缀后发射。

本发明的实施方式还提供了一种多址发送设备，系统带宽被预先划分为T个子带，设备包括：

分路单元，用于将属于同一用户设备的数据符号流分成M路子带数据符号，每路对应一个子带，1＜M＜T；

M个DFT单元，分别用于对分路单元输出的一路子带数据符号进行离散傅立叶变换；

子载波映射单元，用于通过子载波映射将M个DFT单元的变换结果映射到系统带宽中对应的M个子带；

IFFT单元，用于在系统带宽范围内对子载波映射单元的映射结果进行逆向快速傅立叶变换生成时域信号；

CP插入单元，用于在IFFT单元的变换结果中插入循环前缀后发射。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

因为以较宽的子带为单元进行了DFT，所以PAPR比OFDMA系统更小，功率利用率较高，对发送设备的功率放大器要求较低；因为使用了多个子带，所以相对于同样带宽的SC-FDMA可以更好地对抗频域选择性干扰。

进一步地，子带可以以等间距方式不连续分布，相对于连续分布的方式，可以获得额外的频率分集增益。

进一步地，通过在各个子带之间设置保护隔离带宽，可以使各个子带之间的相互干扰进一步减少。

进一步地，各路子带数据符号的长度可以不相等，相应的子带宽度也不相等，使得子带的分配更为灵活。

附图说明

图1是现有技术中SC-FDMA单载波信号生成的频域实现方法原理图；

图2是本发明实施方式中基于多个子带的正交频分复用多址信号生成的频域实现方法原理图；

图3是本发明多址发送方法实施方式的流程示意图；

图4是本发明实施方式中子带的分布模式示意图；

图5是本发明多址发射设备实施方式的结构示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

先结合一个典型的例子介绍一下本发明的原理，图2示出了基于多个子带的正交频分复用多址信号生成的频域实现的一个典型例子。这里假设有M个等带宽的子带，每个子带上传送N个符号。首先，M*N个编码后的数据符号通过数据符号流分路单元分成M个数据流，每个数据流含有N个数据符号。每个数据流上的N个数据符号通过DFT变换后映射到IFFT频域上的指定位置。最后，这些频域子带信号经过IFFT变换到时域，插入CP后就生成了多个子带的正交频分复用多址信号。

下面说明本发明多址发送方法的实施方式，其流程如图3所示。系统带宽被预先划分为T个子带。系统带宽内各个子带的带宽可以相同也可以不同。在一个各子带带宽不同的例子中，以带宽最小的子带的带宽为基准带宽，各个子带的带宽都是该基准带宽的整数倍。

在步骤301中，将属于同一用户设备的数据符号流分成M路子带数据符号，每路对应一个子带，1＜M＜T。数据符号流由若干经编码的数据符号组成。各路子带数据符号的长度可以相同，也可以不相同。如果各路子带数据符号的长度不相等，对应DFT变换后占用的子带宽度也不相等，使得子带的分配更为灵活。例如，M*N个编码可以分为M路子带数据符号，每路N个数据符号，每路所对应的子带带宽也相同；也可以是分为M-1路，其中M-2路中每路N个数据符号，剩余的1路为2N个数据符号，拥有2N个数据符号的那一路所对应子带的带宽是其它各路子带带宽的2倍。

此后进入步骤302，对每路子带数据符号分别进行DFT变换。DFT变换的作用是将各路子带数据符号从时域变换到频域。

此后进入步骤303，通过子载波映射将各路DFT变换结果映射到系统带宽中对应的子带。各子带分配给多个用户设备，各个用户设备所占用的子带是连续分布或不连续分布的，图4示出了几种典型的例子，其中每个凸起的小丘表示一个子带，不用的用户设备所占用的子带以不同的数字和灰度表示的。图4(a)是子带连续分布的复用多址方式的一个例子，图4(b)是子带等间距分布的复用多址方式的一个例子，图4(c)是不附加任何限制的一般的复用多址方式的一个例子。尽管图4中各个子带的带宽是相同的，但本发明的另一些例子中各个子带的带宽可以是不同的。子带不连续分布时，相对于连续分布的方式，可以获得额外的频率分集增益。

图4中各个子带之间没有保护隔离带宽，不过在本发明的另一些例子中，各个子带之间预留了一定的保护隔离带宽，各保护隔离带宽可以是相同的也可以是不同的。通过在各个子带之间设置保护隔离带宽，可以使各个子带之间的相互干扰进一步减少。

此后进入步骤304，在系统带宽范围内进行IFFT变换生成时域信号。

此后进入步骤305，对IFFT变换所生成的时域信号插入CP后发射，CP可以增强系统抵抗多径的能力。

本实施方式中，因为以较宽的子带为单元进行了DFT，所以PAPR比OFDMA系统更小，功率利用率较高，对发送设备的功率放大器要求较低，特别适合由终端向网络侧上行的发射；因为使用了多个子带，所以相对于同样带宽的SC-FDMA可以更好地对抗频域选择性干扰。

本发明的方法实施方式可以以软件、硬件、固件等等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可是换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

下面说明本发明多址发送设备的实施方式，其结构如图5所示。系统带宽被预先划分为T个子带，各个子带之间可以有也可以没有保护隔离带宽，如果有保护隔离带宽，各保护隔离带宽可以相同或者不同。该设备包括：

分路单元501，用于将属于同一用户设备的数据符号流分成M路子带数据符号，每路对应一个子带，1＜M＜T。各路子带数据符号的长度可以不相等，对应的子带宽度也不相等。

M个DFT单元502，分别用于对分路单元501输出的一路子带数据符号进行DFT变换。

子载波映射单元503，用于通过子载波映射将M个DFT单元502的变换结果映射到系统带宽中对应的M个子带。

IFFT单元504，用于在系统带宽范围内对子载波映射单元503的映射结果进行IFFT变换生成时域信号。

CP插入单元505，用于在IFFT单元504的变换结果中插入CP后发射。

本实施方式所涉及的设备可以用于完成上述方法实施方式中提到的方法流程。因此在上述方法实施方式中提到的所有技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。

需要说明的是，本发明设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合是才解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。例如，多址发射设备还可以有显示屏、麦克风、耳机、键盘等等。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种多址发送方法，其特征在于，系统带宽被预先划分为T个子带，各所述子带分配给多个用户设备，所述方法包括以下步骤：

对每路子带数据符号分别进行离散傅立叶变换；

在所述系统带宽范围内进行逆向快速傅立叶变换生成时域信号，插入循环前缀后发射。

2.根据权利要求1所述的多址发送方法，其特征在于，各个用户设备所占用的子带是连续分布或不连续分布的，不连续分布的情况中包括等间距分布。

3.根据权利要求2所述的多址发送方法，其特征在于，各个所述子带之间有或没有保护隔离带宽。

4.根据权利要求3所述的多址发送方法，其特征在于，各保护隔离带宽相同。

5.根据权利要求4所述的多址发送方法，其特征在于，各路子带数据符号的长度不相等，对应离散傅立叶变换后占用的子带宽度也不相等。

6.根据权利要求5所述的多址发送方法，其特征在于，所述系统带宽内各个子带的带宽不同。

7.根据权利要求6所述的多址发送方法，其特征在于，所述系统带宽内各个子带的带宽是最小带宽子带带宽的整数倍。

8.一种多址发送设备，其特征在于，系统带宽被预先划分为T个子带，各所述子带分配给多个用户设备，所述设备包括：

M个DFT单元，分别用于对所述分路单元输出的一路子带数据符号进行离散傅立叶变换；

子载波映射单元，用于通过子载波映射将M个所述DFT单元的变换结果映射到系统带宽中对应的M个子带；

IFFT单元，用于在所述系统带宽范围内对所述子载波映射单元的映射结果进行逆向快速傅立叶变换生成时域信号；

CP插入单元，用于在所述IFFT单元的变换结果中插入循环前缀后发射。

9.根据权利要求8所述的多址发送设备，其特征在于，各个所述子带之间有或没有保护隔离带宽，如果有保护隔离带宽，各保护隔离带宽相同或者不同。

10.根据权利要求9所述的多址发送设备，其特征在于，各路子带数据符号的长度不相等，对应离散傅立叶变换后占用的子带宽度也不相等。