CN101658007A - 快速频率跃变的ofdm通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行无线电通信系统的方法，其中使用OFDM和第一发射站将第一OFDM符号调制到第一载频并将第一OFDM符号通过第一传输信道经第一空中接口发射到第一接收站。依据本发明，第一发射站在发射第一OFDM符号所使用的时间期间改变第一载频，其中，第一载频的改变与第一传输信道传输特性时间上的变化无关进行。公开一种快速频率跃变系统(FFH－OFDM)。

Description

快速频率跃变的OFDM通信系统
技术领域
本发明涉及一种用于运行使用OFDM的无线电通信系统的方法以及相应的无线电通信系统、相应的发射站和相应的接收站。
背景技术
在使用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex正交频分复用)的无线电通信系统中，OFDM符号的持续时间期间多个子载波可供数据传输使用。在此，可以由发射站例如基站或者用户站在每个子载波上各自将OFDM符号调制到各个载频上并发射。OFDM符号可以包含有用数据和/或信令数据。此外，OFDM符号也可以作为基准符号使用并由接收机用于评估传输信道。OFDM符号的持续时间期间，可以将一个或者多个子载波用于发射基准符号。
如果发射站将基准符号在用于信道评估的载频上发射到接收站，那么基准符号的接收受到干扰的扰动。在此，特别是利用发射站在载频上相邻区域内发射的基准符号的干扰，或者利用处于接收站无线电作用距离内的其他发射站在载频上发射的基准符号的干扰(inter cell interference小区间干扰)。为减少这些干扰和提高信道评估的质量，在采取3GPP LTE(3rd Generation Partnership ProjectLong Term Evolution第三代合作伙伴长期演进计划)标准化的框架内提出，由发射站在不同区域内发射的基准符号通过代码也就是CDM成分(CDM：CodeDivision Multiplex码分复用)进行区分。利用其他发射站的基准符号的干扰应该通过频率跃变方法(frequency hopping频率跳变)在用于发射基准符号的子载波即各个载频方面，通过每个发射站使用其他跃变顺序来降低。
此外提出，基准符号利用比同时在其他子载波上、也就是在其他载频上发射的包含有用数据和/或信令数据的OFDM符号大的发射功率来发射。发射功率的提高可以引起：接收具有比具有有用数据和/或信令数据的OFDM好的信噪比(SNR：Signal to Noise Ratio信号噪声比)的基准符号。但它的缺点是，不同发射站的相邻无线电单元之间的干扰有所提高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于运行无线电通信系统的具有优点的方法以及相应的无线电通信系统、相应的发射站和相应的接收站，借助其可以减少不同发射站OFDM符号之间的干扰。
该目的利用独立权利要求所述的方法、无线电通信系统、发射站和接收站得以实现。
本发明具有优点的扩展方案和改进方案为从属权利要求的主题。
在本发明的用于运行无线电通信系统的方法中使用OFDM和第一发射站将第一OFDM符号调制到第一载频，并将该第一OFDM符号通过第一传输信道经空中接口发射到第一接收站。依据本发明，第一发射站在发射第一OFDM符号所使用的时间期间改变第一载频，其中，第一载频的改变与第一传输信道传输特性时间上的变化无关进行。
通过改变第一载频，可以实现：只要其他发射站分别让第一载频不变或者不同于第一发射站改变，就仅在接收第一OFDM符号开始时出现其它的OFDM符号的干扰，这些其它的OFDM符号由其他发射站调制到第一载频并同时利用第一OFDM符号被发射或在第一接收站的位置上被接收。
对于确定以何种方式和方法改变第一载频，不考虑传输信道的传输特性在发射第一OFDM符号期间是实际改变还是预计改变。本专利申请意义上的传输特性是指影响数学上描述传输信道的信道矩阵h值的传输信道特性。例如，适用于时间上线性改变的传输信道：
y ( t ) = ∫ - ∞ x h ( t , τ ) x ( t - τ ) dτ
x为发射的信号和y为通过传输信道接收的信号。针对第一载频的改变，因此不考虑也称为信道脉冲应答的信道矩阵h是否和以何种方式取决于时间t。
有利的是，为改变第一载频，考虑在发射第一OFDM符号期间第二发射站在第一载频上发射第二OFDM符号的情况下第一载频针对第二发射站具有哪些改变。因此始终考虑第一载频针对第二发射站所做的改变，而与第二发射站是否实际发射以及向谁发射无关。
按照这种方式，第一发射站可以始终这样改变第一载频，如果第二发射站应当与第一OFDM符号同时地发射第二OFDM符号的话，使第一和第二OFDM符号在用于发射第一OFDM符号所用时间的尽可能少的部分上以相同的频率发射。无线电通信系统因此可以这样配置，使供给相邻无线电小区的发射站不同地改变各自所使用的载频。
发射OFDM符号所使用的时间下面称为OFDM符号的持续时间。
本发明的一个改进方案规定，第一发射站将其他OFDM符号调制到其他载频上并与第一OFDM符号同步发射。
有利的是，第一发射站以与第一载频相同的方式改变其他载频。这些载频的彼此的相对位置因此在第一OFDM符号的持续时间期间保持不变。
有利的是，仅提高或者降低载频。
有利的是，载频的改变至少进行两次并具有小于两个相邻载频的频率间距的步距。
有利的是，载频的改变持续进行，直至达到各自的额定值。
本发明的一种具有优点的构型规定，第一OFDM符号作为用于信道评估的基准符号被发射到接收站。不言而喻，也可以将一个或者多个其他OFDM符号作为用于信道评估的基准符号同步地发射到接收站。
有利的是，第一OFDM符号作为基准符号利用比用于传输有用数据和/或信令数据的、被同步发射的其他OFDM符号高的发射功率发射。
按照这种方式，可以实现第一接收站接收比包含有用数据和/或信令数据的OFDM符号信噪比好的基准符号，其中，通过改变载频同时实现，基准符号不产生提高其他接收站上的干扰。
有利的是，第一接收站利用第一载频接收第一OFDM符号，并且在接收第一OFDM符号期间以与第一发射站用于发射相同的方式改变第一载频。第一接收站这样可以实现使第一OFDM解码，方法是它在第一OFDM符号的持续时间期间随时将其接收机调整到发射了第一OFDM符号的那个频率上。
有利的是，第一接收站以与第二发射站用于在第一载频上发射第二OFDM符号相同的方式改变第一载频。
按照这种方式，第一接收站例如可以在其将第一OFDM符号解码后或者与第一OFDM符号解码的同时，更新或者并行处理接收信号并取代第一OFDM符号或者除了第一OFDM符号外还解码第二OFDM符号并且例如评估至第二发射站的传输信道。这种评估例如可以传送到第一发射站，并在那里在计算用于消除干扰(interference cancellation干扰消除)的方法情况下使用。
依据本发明的无线电通信系统具有用于实施依据本发明的方法所需的所有特征。特别是可以具有用于实施单个方法步骤或者方法变型的相应装置。
依据本发明的、使用OFDM的无线电通信系统的发射站具有用于将第一OFDM符号通过第一传输信道经空中接口发射到第一接收站的装置，其中，将第一OFDM符号调制到第一载频上。依据本发明，第一发射站此外具有这样构造的装置，使第一载频在发射第一OFDM符号所使用的时间期间改变，其中，第一载频的改变与第一传输信道的传输特性时间上的变化无关进行。特别是可以设置有用于实施依据本发明的单个方法步骤或者方法变型的相应装置。
依据本发明的、使用OFDM的无线电通信系统的接收站具有用于通过第一传输信道经空中接口从第一接收站接收第一OFDM符号的装置，其中，将第一OFDM符号调制到第一载频上。依据本发明，第一接收站此外具有这样构造的装置，使其利用第一载频接收第一OFDM符号并在接收第一OFDM符号期间以第一发射站用于发射的相同的方式改变第一载频，其中，第一载频的改变与第一传输信道传输特性的时间上的变化无关进行。特别是可以设置有用于实施依据本发明的单个方法步骤或者方法变型的相应装置。
附图说明
下面借助附图所示的实施例对本发明进行详细说明。其中：
图1示出依据本发明传输OFDM符号的示意图；以及
图2示出依据本发明改变发射OFDM符号期间载频的示意图。
附图中相同的附图符号表示相同的东西。
具体实施方式
发射站例如是用户站或者基站。
接收站例如是用户站或者基站。
用户站例如是移动无线电终端特别是移动电话或者也是用于传输图像和/或声音数据、用于传真、短消息服务SMS、多媒体消息服务MMS和/或电子邮件发送和/或互联网接入的移动或者固定的装置，。
基站是网络侧的无线电站，其从用户站接收有用数据和/或信令数据和/或将有用数据和/或信令数据发射到用户站。此外，基站发射基准符号，例如将基准符号发射到用户站，用于评估传输信道。基站同样可以从用户站接收用于信道评估的相应基准符号。基站通过网络侧的装置与核心网连接，通过该核心网连接到其他无线电通信系统或者其他数据网。数据网例如是指互联网或者具有对于语音和/或数据的线路交换或者分组交换的连接的固定网。
下面作为发射站考虑基站，但并非是想表达本发明局限于此的意思。
下面作为接收站考虑用户站，但并非是想表达本发明局限于此的意思。本发明可以有利地在使用OFDM的任何无线电通信系统上使用。无线电通信系统是指无线电站之间的数据传输通过空中接口进行的系统。数据传输既可以双向也可以单向进行。无线电通信系统特别是任意的移动无线电系统，例如按照UMTS(Universal Mobile Telecommunications System全球移动通信系统)的标准。无线电通信系统例如也可以是第四代的未来移动无线电系统以及Ad-hoc网络。无线电通信系统例如也是按照IEEE标准(Institute of Electrical and ElectronicsEngineers电气电子工程师协会)802.11a-i，HiperLAN1和HiperLAN2(HiperLAN：high performance radio local area network高性能无线电局域网)的无线局域网(WLANS：Wireless Local Area Networks)以及具有例如按照IEEE802.16的无线接入的蓝牙网络和宽带网。
图1示意示出具有用于发射OFDM符号的第一发射单元S1的第一基站NodeB1。第一基站NodeB1通过第一传输信道经空中接口同时、也就是同步发射四个OFDM符号。第一OFDM符号P1和第二OFDM符号P2分别是基准符号，而第三OFDM符号D1和第四OFDM符号D2则各自包含有效数据。四个OFDM符号P1、P2、D1、D2由第一基站NodeB1发射到第一用户站UE1。所发射的基准符号P1、P2对第一用户站UE1是已知的，并例如通过与第一用户站UE1所接收的相应基准符号进行相关来用于评估第一传输信道的传输特性。第一用户站具有用于接收和解码OFDM符号的第一接收单元E1。
图1此外示意示出具有用于发射OFDM符号的第二发射单元S2的第二基站NodeB2。第二基站NodeB2通过第二传输信道经空中接口同时、也就是同步发射四个OFDM符号P3、P4、D3、D4。第五OFDM符号P3和第六OFDM符号P4分别是基准符号，而第七OFDM符号D3和第八OFDM符号D4则各自包含有效数据。四个OFDM符号P3、P4、D3、D4由第二基站NodeB2发射到第二用户站UE2。四个OFDM符号P3、P4、D3、D4与由第一基站NodeB1发射的OFDM符号P1、P2、D1、D2同步发射。基准符号P3、P4对第二用户站UE2是已知的并例如通过与第二用户站UE2所接收的相应基准符号进行相关来用于评估第二传输信道的传输特性。第二用户站UE2具有用于接收和解码OFDM符号的第二接收单元E2。
OFDM符号的持续时间tSYM例如为66微秒。每个OFDM符号在各自的子载波上发射。每个子载波具有载频f1、f2、f3、f4和带宽Δf。子载波例如具有各15kHz的相同带宽Δf。不言而喻，子载波也可以具有不同的带宽。例如，无线电通信系统中可供子载波使用的总带宽可以为20MHz，从而明显多于图2中示意示出的子载波，也就是载频，可以同时利用例如各一个OFDM符号来调制和发射。
为取得更好的信噪比，基准符号例如可以用比包含有用数据和/或信令数据的、同步发射的OFDM符号大的发射功率发射。
第一基站在所发射的OFDM符号P1、P2、D1、D2的持续时间tSYM期间如图2上部所示改变各自的载频。在OFDM符号P1、P2、D1、D2开始时，将第一OFDM符号P1调制到第一载频f1上，将第三OFDM符号D1调制到第二载频f2＝f1+Δf，将第二OFDM符号P2调制到第三载频f3＝f1+2*Δf上并将第四OFDM符号D2调制到第四载频f4＝f1+f4*Δf上。第一基站NodeB1在持续时间tSYM期间连续地并在该实施例中线性地并且以相同方式改变载频f1、f2、f3、f4。在持续时间tSYM结束时，每个OFDM符号P1、P2、D1、D2具有各自开始时的载频f1、f2、f3或f4加四倍子载波的带宽Δf。
不言而喻，第一基站NodeB1在持续时间tSYM期间也可以断续和不同改变载频f1、f2、f3、f4。
在持续时间tSYM期间，第二基站同样在第一、第二、第三和第四载频f1、f2、f3、f4上发射其四个OFDM符号P3、P4、D3、D4。第五OFDM符号P3调制到第一载频f1上，第七OFDM符号D3调制到第二载频f2上，第六OFDM符号P4调制到第三载频f3和第八OFDM符号D4调制到第四载频f4上。第二基站NodeB2如图2下半部分所示不改变持续时间tSYM期间用于其OFDM符号的载频。
无线电通信系统可以这样进行配置，使例如同样由第一接收站UE1接收的第三基站将与第一和第二基站NodeB1、NodeB2相同的载频用于基准符号和/或包含有用数据和/或信令数据的OFDM符号，但第三基站例如与第一基站NodeB1相反地改变持续时间tSYM期间的载频，也就是改变-4*Δf。其它基站的载频可以相应的方式进行改变，其中，改变应这样不同进行，使用户站上出现由相邻基站引起的尽可能小的干扰。
不言而喻，无线电通信系统可以这样进行配置，使得仅当至少一个同时发射的OFDM符号为基准符号时基站才改变OFDM持续时间期间所使用的载频。如果同时仅发射包含有用数据和/或信令数据的OFDM符号，那么不改变符号持续时间期间所使用的载频。也可以规定，在包含基准符号的OFDM符号持续时间期间，改变用于基准符号的载频并且不将有用数据和/或信令数据调制到其他载频上或者例如仅调制到与每个第二或第四基准符号相邻的载频上。
为接收由第一基站NodeB1发射的OFDM符号P1、P2、D1、D2，在第一用户站UE1为解码OFDM符号P1、P2、D1、D2进一步处理接收信号之前，也就是说，特别是输送到OFDM系统内所使用的FFT(Fast Fourier Transformation快速傅立叶变换)之前，第一用户站UE1以与此前第一基站NodeB1为发射所做的相同的方式改变在OFDM符号的持续时间tSYM期间从f1、f2、f3和f4出发的各个载频(参见附图2的上部图)。
在本实施例中，第一用户站UE1和第二用户站UE2处于第一和第二基站NodeB1、NodeB2的无线电范围内并这样配置，使其在接收和解码各自所要接收的OFDM符号时，并行地第二次处理各自的接收信号。所述并行处理这样进行，即第一用户站UE1以及第二基站NodeB2使用时间上不变的载频，以便可以按照这种方式特别是解码第二基站NodeB2的基准符号P3和P4，以及第二用户站UE2如第一基站NodeB1那样改变载频，以便可以按照这种方式特别是解码第一基站NodeB1的基准符号P1和P2。
不言而喻，本发明也可以用于上行方向(uplink)上的传输，也就是用于从第一用户站向第一基站NodeB1的传输。为了在上行方向上进行传输，可以规定，至少携带有用数据和/或信令数据的OFDM符号在实施OFDM系统中所使用的IFFT(Inverse Fast Fouriertransformation快速傅立叶逆变换)之前被输送到DFT(Discrete Fouriertransformation离散傅立叶变换)。在这种情况下，将用于DFT的OFDM符号同时调制到分配给DFT结果的所有子载波、也就是载频上，也就是说，将这些OFDM符号同时在多个载频上发射。

Claims (14)

1.用于运行无线电通信系统的方法，该方法使用OFDM，其中第一发射站将第一OFDM符号调制到第一载频上并将该第一OFDM符号通过第一传输信道经空中接口发射到第一接收站，其特征在于，该第一发射站在发射第一OFDM符号所使用的时间期间改变第一载频，其中，第一载频的改变与第一传输信道的传输特性的时间上的变化无关进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为改变第一载频，考虑在发射第一OFDM符号期间第二发射站在第一载频上发射第二OFDM符号的情况下第一载频针对第二发射站设置何种改变。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，第一发射站将其它OFDM符号调制到其它载频上并且与该第一OFDM符号同步发射。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一发射站以与第一载频相同的方式改变其它载频。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，仅提高或者降低载频。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，载频的改变至少进行两次，并具有小于两个相邻载频的频率间距的步距。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，载频的改变持续进行，直至达到各自的额定值。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述第一OFDM符号作为用于信道评估的基准符号发射到接收站。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，用比用于传输有用数据和/或信令数据的、同步发射的其他OFDM符号高的发射功率来发射作为基准符号的所述第一OFDM符号。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述第一接收站用第一载频接收第一OFDM符号并且在接收第一OFDM符号期间以与第一发射站用于进行发射相同的方式改变第一载频。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一接收站以与第二发射站用于在第一载频上发射第二OFDM符号相同的方式改变第一载频。
12.无线电通信系统，具有用于实施根据权利要求1-11之一所述方法的装置。
13.无线电通信系统的发射站，该无线电通信系统使用OFDM，具有用于将第一OFDM符号通过第一传输信道经空中接口发射到第一接收站的装置，其中，将第一OFDM符号调制到第一载频上，其特征在于，第一发射站具有被构造来使第一载频在发射第一OFDM符号所使用的时间期间被改变的装置，其中，第一载频的改变与第一传输信道的传输特性的时间上的变化无关地进行。
14.无线电通信系统的接收站，该无线电通信系统使用OFDM，具有用于通过第一传输信道经空中接口从第一发射站接收第一OFDM符号的装置，其中，将第一OFDM符号调制到第一载频上，其特征在于，第一发射站具有被构造用于利用第一载频接收第一OFDM符号并在接收第一OFDM符号期间以与第一发射站用于进行发射相同的方式改变第一载频的装置，其中，第一载频的改变与第一传输信道的传输特性的时间上的变化无关地进行。
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