CN102007743B - 用信道频带发送/接收通信信号的频带高效方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在信道上传输另外的信号的方法，所述信道的传输频带包括多个被传输信号占用的已用子频带。根据本方法，检测未被传输信号占用的空闲子频带的存在，并使用空闲子频带来传输所述另外的信号。根据本方法，利用CDMA码来复用所述另外的信号，并在频率位于空闲子频带内的OFDM副载波上传输所述另外的信号。

Description

用信道频带发送/接收通信信号的频带高效方法和系统

技术领域

本发明涉及电信系统领域。更具体地，本发明涉及用于使用信道频带来高效地发送/接收通信信号的方法和系统。

背景技术

在电信系统中，用户数据被转换成适合于在信道上传输的信号，所述信道可以包括：铜线、光纤、自由空间信道等。取决于物理特性，信道具有频率带，也称为信道频带，或者频带，信号可以在其中有效地传输。

基于信道和信道频带，生成通常为电磁信号的信号，以使电信系统吞吐量最优化，电信系统吞吐量是电信系统的所有用户有效地传输的数据量。当然，访问信道的电信系统可以不止一个。

信号的生成包括两个主要的操作：调制操作，包括将用户数据映射为电磁信号的物理量改变，电磁信号的物理量比如是载波相位、频率和/或幅度；复用操作，包括在独立的用户之间，也就是在用户的数据流之间共享信道频带。

除了高级调制方案，比如相移键控(PSK)、二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、正交幅度调制(QAM)等，为了使信道频带利用最大化，已经提出了几种复用技术。

一般地，在已知的电信系统中，未能以高效的方式使用频带。事实上，利用信道的电信系统的每个用户都被静态地给予一部分频带，下文称为子频带，子频带以子频带中心频率为中心，该中心频率通常就是对应的副载波的频率。只有当用户有效地传输数据时才使用子频带，当用户静默(silent)时不使用子频带。以这样的方式，每个子频带以及整个频带的占用(意思是有效使用)取决于用户的行为。由于并非所有用户在所有时刻都进行传输，因此出现了部分不活动时间段，导致频谱效率(意思是承载信息的频率范围的幅度与总的信道带宽的比率)很低，因为每个子频带为单个用户所专用，而不能在不同用户之间共享。

用户可以属于利用不同调制和/或复用技术的不同电信系统。一般地，访问信道的每个电信系统使用信道频带的预定部分。在任何情况下，从实践的角度来看，用户越少进行传输，总频谱效率就越低。

此外，从时间的角度来看，信道频带是由进行有效传输的用户发射的信号所占用的一组已用子频带与对应于未进行传输的用户所专用的子频带的空闲频率间隙交替组成的。当然，由于用户行为(传输与否)随时间改变，频带占用因此而改变。

除了频谱效率，这样的频带占用对于只需要在短时间范围内进行传输的那些用户带来了很高的成本。事实上，通常不管使用的有效时间是多少，用户都不得不为其子频带付费。

例如，像救援队或者消防队这样的组织机构，严重地受到这种频带分配的影响，因为他们不得不为专用子频带付费，而在实践中，该专用子频带只在少量的时间，也就是在出现紧急情况时使用。这些紧急情况很少，因此几乎所有时间专用子频带都保持未使用。

除了这些商业的方面，从技术角度来看，保持相邻子频带之间的干扰尽可能低的必要性进一步降低了频谱效率。事实上，由于在子频带中传输的信号的频谱在频率上不受限制，每个信号频谱的队列延伸超过各自子频带的频率边界，因此干扰了相邻子频带中传输的信号。为了保持干扰可控，在相邻子频带之间引入保护频带。从实践的角度来看，这些保护频带包括频带中未使用的部分，也就是与访问信道的电信系统中的用户所使用的子频带交替的空闲频率间隙。

以这样的方式，由于只是频谱队列被减少的部分与其他传输信号交迭，因此降低了干扰。遗憾的是，整个频带占用被降低了，导致进一步的频谱效率降低。

作为物理信道的典型频带占用，子频带内发送的信号可以用几种已知方式进行调制和复用。此外，不同子频带中的信号通常由不同的电信系统利用不同的调制和复用技术进行管理。特别地，最重要的复用技术之一是正交频分复用(OFDM)。

在OFDM系统中，系统本身可用的整个信道频带被划分成大量在频率上紧密间隔、并且排列在信道频带内以便彼此正交的副载波。每个副载波对应于各自的子频带，并用低比特率的传统调制方案(PSK、QAM等)对每个副载波进行调制，保持数据速率与在相同子频带中操作的传统单载波调制方案的数据速率相似。

从实践的角度来看，通过使用快速傅里叶变换(FFT)算法来生成和接收OFDM信号。

OFDM技术使得传输相对于苛刻的信道条件更加有复原力(resilient)，而不需要如信道均衡等复杂的信号处理技术，所述苛刻的信道条件比如是长铜线中的高频衰减、窄带干扰、由多径引起的频率选择性衰落等。例如，在OFDM系统中，由于OFDM信号可以被认为是大量慢调制的窄带信号，而不是一个快速调制的宽带信号，因此可以用简单的方式完成信道均衡。

发明内容

本发明的目的是至少部分解决现有技术的缺点。

根据本发明，提供了使用信道频带发送/接收通信信号的方法和系统。

根据本发明的一方面，提供了一种用于在信道上传输由用户发起的另外的信号的方法，所述信道的传输频带包括保护频带和将要由各个电信系统使用的专用子频带，所述专用子频带在由所述各个电信系统使用时被传输信号占用，所述方法包括：检测未被任何传输信号占用的空闲子频带的存在，所述空闲子频带包括未被所述各个电信系统使用的专用子频带；以及在频率位于所述空闲子频带内的正交频分复用副载波上传输所述另外的信号，其特征在于，所述空闲子频带进一步包括所述保护频带，并且传输所述另外的信号包括：将每个另外的信号乘以相应的码分多址码，以便将所述另外的信号的相应信号频带扩展至一个或多个相应空闲子频带上，其中，所述相应的码分多址码具有基于所述空闲子频带的总的带宽并且基于所述相应信号频带来计算的长度，以便使所述相应信号频带扩展至所述相应空闲子频带；在频率位于所述相应空闲子频带内的正交频分复用副载波上，传输与所述相应的码分多址码相乘的每个另外的信号；检测所述空闲子频带的数目变化；以及响应于检测的所述空闲子频带的数目变化，通过改变所述码分多址码的长度或者同时传输的所述另外的信号的数目，保持所述用户中的一个或多个用户的传输吞吐量恒定。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于接收使用根据本发明的方法传输的另外的信号的方法，包括：检测在第一时刻空闲的传输频带的第一子频带；检测所述第一子频带在晚于所述第一时刻的第二时刻是否被占用；以及如果在所述第二时刻所述第一子频带被占用，则：接收频率位于所述第一子频带内的正交频分复用副载波上所承载的信号；并且通过将接收的信号乘以码分多址码来重构所述另外的信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在信道上传输由用户发起的另外的信号的装置，所述信道的传输频带包括保护频带和将要由各个电信系统使用的专用子频带，所述专用子频带在由所述各个电信系统使用时被传输信号占用，所述装置包括：用于检测未被任何传输信号占用的空闲子频带的存在的装置，所述空闲子频带包括未被所述各个电信系统使用的专用子频带；以及用于在频率位于所述空闲子频带内的正交频分复用副载波上传输所述另外的信号的装置，其特征在于，所述空闲子频带进一步包括所述保护频带，并且用于在频率位于所述空闲子频带内的正交频分复用副载波上传输所述另外的信号的装置包括：用于将每个另外的信号乘以相应的码分多址码，以便将所述另外的信号的相应信号频带扩展至一个或多个相应空闲子频带上的装置，其中，所述相应的码分多址码具有基于所述空闲子频带的总的带宽并且基于所述相应信号频带来计算的长度，以便使所述相应信号频带扩展至所述相应空闲子频带；用于在频率位于所述相应空闲子频带内的正交频分复用副载波上，传输与所述相应的码分多址码相乘的每个另外的信号的装置；用于检测所述空闲子频带的数目变化的装置；以及用于响应于检测的所述空闲子频带的数目变化，通过改变所述码分多址码的长度或者同时传输的所述另外的信号的数目，保持所述用户中的一个或多个用户的传输吞吐量恒定的装置。

附图说明

为了理解本发明，现在参照附图描述优选的实施例，所述实施例仅作为非限制性的例子，在附图中：

图1示出OFDM收发器的框图；

图2示出频带占用的说明性图；

图3示出高效的频带占用的说明性示例；

图4、图5和图6示出在本方法的随后步骤中图2的频带占用。

具体实施方式

图1示出OFDM电信系统1，包括连接到信道3的发送部分2和接收部分4。信道3由现有的电信系统5₁、5₂、......、5_n所共享。OFDM电信系统1和现有的电信系统5₁、5₂、......、5_n是无线的(比如WiMAX或人造卫星)或有线的。

所示的OFDM电信系统1使用码分多址(CDMA)技术。因此，发送部分2包括接收数据流CN的调制器CC，数据流CN由本领域技术人员已知的源和信道编码块(图1中未示出)发出的信号形成。调制器CC可以是BPSK调制器、QPSK调制器、8-PSK调制器或者任何已知的调制器，并且调制器CC以本身已知的方式输出由多个符号形成的调制符号流MN，符号是由OFDM电信系统1一起传输的最小数据量。调制符号流MN被输入到重复编码器CR，重复编码器CR生成重复的符号流VK，在重复的符号流VK中，调制输入流MN中的每个输入符号被重复的次数等于CDMA码DK的长度L。因此，对于调制输入流MN中的每个输入符号，重复编码器CR生成L个采样的对应序列，所有采样都等于该输入符号。对应于单个输入符号的每个序列的持续时间等于输入符号本身的持续时间，也就是L个采样(以下称为码片(chip))的持续时间为输入符号的持续时间的1/L。相当于，码片的频率是输入符号频率的L倍。

重复编码器CR输出的重复符号流VK进一步乘以CDMA码DK，CDMA码DK是长度为L个码片、由扩展器GC用本身已知的方式以与码片频率相等的频率生成、并且由±1序列组成的码。这种乘法被称为“扩展”，并且表征CDMA技术，这种乘法使得获得扩展序列WK，所述扩展序列WK的功率谱密度所在的频带是扩展的信号目标(也就是调制符号流MN)的频带的L倍。由于CDMA码DK的内容为±1码片，扩展序列WK的功率与调制符号流MN的功率相同，且扩展序列WK的频带是调制符号流MN频带的L倍，因此，扩展序列WK的功率谱密度是调制符号流MN的功率谱密度的1/L。

扩展序列WK被发送到串并转换器S/P_tx，串并转换器S/P_tx有两个输入端口和n_out个输出端口，n_out等于OFDM电信系统1所采用的OFDM副载波的数目。如下文中更详细描述的，输入到串并转换器S/P_tx的扩展序列WK的码片仅在串并转换器本身的n个(n≤n_out)输出端口上(如图1所示)输出，这将扩展序列WK并行化为所谓的OFDM符号，也就是n个码片的组。从操作的角度来看，如之后更详细讨论的，串并转换器S/P_tx的一个输入端口连接到控制器10，控制器10又连接到感测块12。串并转换器S/P_tx的n个输出端口连接到逆快速傅里叶变换块IFFT的n个输入端口，逆快速傅里叶变换块IFFT共有m个输入端口，其中m≥n。逆快速傅里叶变换块IFFT的未与串并转换器S/P_tx的n个输出端口连接的m-n个端口被馈以零。

逆快速傅里叶变换块IFFT执行OFDM符号的逆快速傅里叶变换，在逆快速傅里叶变换块IFFT的m个输出端口上输出m个IFFT输出采样。

根据OFDM技术，逆快速傅里叶变换块IFFT的每个输入端口对应于OFDM电信系统1的副载波；因此，当串并转换器S/P_tx的输出端口(例如输出端口20)与逆快速傅里叶变换块IFFT块的输入端口连接时，使用与逆快速傅里叶变换块IFFT的被连接的输入端口相关联的副载波来传输从输出端口20出来的符号。

逆快速傅里叶变换块IFFT与并串转换器P/S_tx连接，并串转换器P/S_tx有s个输入端口和一个输出端口，其中s大于m。实践中，逆快速傅里叶变换块IFFT的m个输出端口与并串转换器P/S_tx的最后m个输入端口连接，而并串转换器P/S_tx的前s-m个端口被馈以最后s-m个IFFT输出采样的拷贝，以便保持OFDM符号的可了解性。最后s-m个IFFT输出采样的s-m个拷贝形成了所谓的保护间隔。

并串转换器P/S_tx的输出最后通过合适的发射机，如天线、光源等(图1中未示出)连接到信道3。

在OFDM电信系统1的接收部分4上执行与在发送部分2进行的相反的操作。特别地，输入信号首先由串并转换器S/P_rx进行并行化，从而再现OFDM符号，同时，去除保护间隔。然后，OFDM符号经历由快速傅里叶变换块FFT执行的快速傅里叶变换操作。特别地，快速傅里叶变换块FFT输出一组码片，在去除传输中插入的零之后，由并串转换器P/S_rx对码片进行串行化，输出序列WK_RX。序列WK_RX中的串行化的码片与CDMA码DK相乘，这个操作称为“解扩”，并且这样获得的序列VK_RX被输入到重复解码器DR，重复解码器DR对序列VK_RX的L个码片求积分，以得到初始调制输入流MN的副本MN_RX。最后，星座解码器DC对副本MN_RX进行解调以恢复数据流CN。

为了理解本方法，请参考图2，图2示出在给定时刻t0信道3的频带占用的说明性示例。特别地，B1、B2和B3表示已用子频带，也就是在时刻t0访问信道3、因此在时刻t0有效进行传输的电信系统5₁、5₂、......、5_n的用户所专用的子频带。电信系统5₁、5₂、......、5_n利用任意调制和复用技术来管理其用户的通信。G1-G4是空闲子频带，也就是保护频带以及分配给在所考虑的时刻t0未进行传输的电信系统5₁、5₂、......、5_n的用户的专用子频带二者，这些分配给在考虑的时刻未进行传输的电信系统5₁、5₂、......、5_n的专用子频带，在其各自的用户进行传输的时刻变成已用子频带。很显然“空闲子频带”和“已用子频带”的定义指的是给定的时刻，分配给在考虑的时刻未进行传输的用户的专用子频带必须被认为是空闲子频带。

为了高效地利用可用的频带，合理地占用所有子频带，并且使用在已知电信系统中保持未使用的空闲子频带是很重要的。

此外，必须在不影响在已用子频带中传输的信号的情况下实现对频带的充分利用，在已用子频带中传输的信号也就是在时刻t0访问信道3的电信系统在专用子频带中所传输的信号。必须指出的是，可以通过利用任何调制和/或复用技术来传输已用子频带中的信号。对于本方法，已用子频带简单地就是不可用于传输的子频带。

图3示出了如何获得对空闲子频带的充分利用。特别地，给定具有预定子频带分配方案的物理信道3，预定子频带分配方案意思是预定数目的访问信道3的电信系统5₁、5₂、......、5_n以及专用子频带的对应分配，假定未在时刻t0提供且频带为Bsignal的另外的信号(furhter signal)稍后要在时刻t1传输。如下面更详细说明的，可以通过将另外的信号的频带Bsignal划分成适当数量的部分，比如充满空闲子频带，发送该另外的信号，然后简单地通过重构其频谱以重构该另外的信号，来发送和接收该另外的信号。

为了简单，以下描述是指只有一个另外的信号的情况，但是本方法可直接扩展至有更多另外的信号的情况。通过利用OFDM技术来获得对另外的信号的传输，OFDM技术规定将物理信道3的整个频带细分为副载波中心频率彼此正交的子频带。事实上，给定周期Ts，Ts等于OFDM系统中传输的每个符号的持续时间，OFDM系统的副载波的频率为基本频率的倍数，基本频率等于周期Ts的倒数。由于三角性质，在周期Ts上对任意两个副载波进行积分得到零。

正交副载波之间是互相独立的，并且可以独立接通或关断，因此可以根据用户需要来决定是否使用特定的副载波。从而，当使用OFDM技术时，只要总的已用带宽等于某个频带Bsignal的宽度，占用该频带Bsignal的信号就不需要在幅度等于该信号带宽的单个子频带上传输，而可以在不相邻的子频带上传输。

更具体而言，由图1所示的OFDM电信系统1来完成另外的信号在空闲子频带中的传输。特别地，感测块12检测n个空闲副载波，并生成馈送给控制器10的对应信号。感测块12还计算可用空闲频带长度，也就是空闲子频带长度之和，并将其提供给扩展器GC，扩展器GC使用该可用空闲频带宽度来确定CDMA码DK的长度L。

控制器10使得扩展序列WK被发送到串并转换器S/P_tx的n个输出端口，以及逆快速傅里叶变换块IFFT的对应于空闲副载波的输入上。逆快速傅里叶变换块IFFT的对应于已用副载波的输入以及逆快速傅里叶变换块IFFT的任意m-n个输入端口均被馈以零。

串并转换器S/P_tx、逆快速傅里叶变换块IFFT和OFDM电信系统1的副载波之间的上述关系，允许在空闲子频带中传输另外的信号。逆快速傅里叶变换块IFFT的连接到零的输入端口表示对应的副载波不被OFDM电信系统1用于传输，因为这些端口对应于已用子频带，也就是电信系统5₁、5₂、......、5_n的正在有效传输的用户所使用的专用子频带。更具体而言，图1中OFDM电信系统1的说明性表示涉及图4所示的频带占用，图4与图2类似地示出时刻t0的频带占用，以及子频带中OFDM副载波的排列。考虑到逆快速傅里叶变换的已知频移特性，并且考虑到相对于图4所示的副载波排列添加设置为零的四个侧向副载波(即信道频带的每侧有两个侧向副载波)，可以了解副载波和图1所示的逆快速傅里叶变换块IFFT的输入端口之间的对应关系。在图4中，OFDM电信系统1所使用的副载波由箭头表示，而未使用的副载波由叉号表示。要指出的是，在OFDM电信系统1中，整个频带细分为子频带是独立于有效的频带占用而完成的，因此，整个频带的细分在信道3的任何感测之前。当OFDM电信系统1接收到另外的信号的传输请求时，感测所有副载波，以检测保护频带以及电信系统5₁、5₂、......、5_n未使用的副载波。然后，OFDM电信系统1接通对应于空闲子频带的所有副载波。

在已知的OFDM系统中，当信道在频率上可选择的情况下，接通和关断副载波：只在具有低损耗的子频带上传输信号以保持传输质量，关断沿着信道经历高衰减的副载波。

根据本方法，使用空闲子频带，也就是在空闲频率范围内传输另外的信号，以使另外的信号不与其他已经利用专用子频带建立的通信发生交迭，从而将另外的信号透明地传输给电信系统5₁、5₂、......、5_n的用户；事实上，电信系统5₁、5₂、......、5_n的用户所使用的专用子频带是不变的，因此这些用户不经历任何通信衰减。

通过使用已知的方法和技术，可以在能够感测信道3的终端上容易地实现所述方法，以确定副载波频率，以及确定副载波是否被使用，而不管空闲副载波是对应于分配给在考虑的时刻处于静默的用户的专用子频带，还是对应于保护频带。

例如，如图4所示，假定将整个频带实质上划分为25个OFDM副载波，可以通过使用副载波n.1、8、9、14、15、16、17、24和25，也就是对应于G1、G2、G3和G4空闲子频带的副载波，并关断其他副载波，来传输另外的信号。

由于保护频带和原先未使用的专用子频带现在被OFDM电信系统1用来承载另外的信号，因此由另外的信号的频谱队列和电信系统5₁、5₂、......、5_n所传输信号的频谱队列之间的交迭引起的干扰不再通过空闲频率间隙而减轻。为了克服这个问题，根据CDMA技术来管理对应于另外的信号的数据流。

如上所述，根据该技术，将另外的信号数据流乘以由±1序列组成的CDMA码，该码长度等于L。通过执行这个操作，另外的信号的功率谱密度被扩展到是另外的信号的初始带宽的L倍的频带上，另外的信号的初始带宽是传输另外的信号所严格必需的频带。由于CDMA码对功率谱密度的贡献是归一化(unitary)的，因此另外的信号的功率没有改变，并且因而其功率谱密度缩小为1/L。

因此，另外的信号的传输引起了对电信系统5₁、5₂、......、5_n的通信的干扰，但是这种干扰是热噪声量级，因此不会明显地损害电信系统5₁、5₂、......、5_n的用户。在任何情况下，可以用已知的方法(比如用前向纠错码)来管理可能的传输错误。

通过以上描述可以明显看出，CDMA技术有助于保持由在空闲子频带中传输的另外的信号引起的对电信系统5₁、5₂、......、5_n根据信道3的子频带分配方案所传输信号的干扰尽可能低。

此外，CDMA技术有助于限制电信系统5₁、5₂、......、5_n的用户根据子频带分配方案所传输的信号引起的对空闲子频带中传输的另外的信号的干扰。事实上，在接收时，为了恢复另外的信号，完成了另一与CDMA码的相乘，该CDMA码与发送时所使用的CDMA码相同。该操作将接收信号的频带减小为另外的信号的初始频带Bsignal，并且扩展了所有的干扰信号，因为这些干扰信号只经历了一次与CDMA码的相乘，这样将其对另外的信号的影响降低至热噪声量级的水平。

除了在抵抗干扰方面的这些优点，通过采用CDMA技术和OFDM技术，可以实际上实现将另外的信号的频带Bsignal划分到空闲子频带中，以及可以管理不止一个另外的信号。事实上，对应于电信系统1的不同用户，通过给不同信号分配不同的CDMA码来简单地管理存在的不止一个另外的信号。接收时，与相同的CDMA码相乘使得可了解哪个用户与接收到的另外的信号相关联。

关于另外的信号的频带的划分，为了将另外的信号的频带Bsignal扩展到所有空闲子频带上，发送部分2根据整个空闲频带(所有空闲子频带之和)和另外的信号的频带Bsignal来计算CDMA码的长度L。然后，通过将串并转换器S/P_tx的输出连接到逆快速傅里叶变换块IFFT的对应于空闲副载波的所有输入端口，用OFDM技术完成将另外的信号分配给每个空闲副载波。

从实践的角度来看，本方法一个时刻接着一个时刻、动态地控制着副载波的接通或者关断，也就是副载波被电信系统5₁、5₂、......、5_n使用或未使用。事实上，在真实的电信系统中，用户通过分别将其专用子频带设置为空闲或占用，来发起和终止传输。此外，另外的信号的传输出现在有限的时间内，因此导致了频带占用的连续变化。在两种情况下，本方法都跟踪子频带分配方案的变化。由于在OFDM系统内部控制副载波(接通或者关断)很容易，因此本方法适合于瞬时频带占用。当然，只要发射机和接收机在使用时均可配置，例如它们可以是软件无线电终端，则可以达到这样的结果。

不仅仅在建立传输之前，而且在传输本身的过程中，都可以通过CDMA在能够感测信道3的OFDM终端上实现本方法，从而迅速响应子频带使用的变化。图5示出在大于t1的时刻t2频带占用的说明性示例，并且与图4相比较，示出频带占用的时间演变，假定在时刻t0在专用子频带B2中进行传输的用户在时刻t2已经终止了传输。可以接通与专用子频带B2交迭的副载波，也就是副载波n.10、11、12和13，以传输另外的信号。

相反地，假设频带G3(请参考图4和图6)所专属的用户，之前处于静默，在t3时刻决定开始通信。在这种情况下，OFDM电信系统1认识到G3子频带不再可用于传输，因此，关断与G3子频带交迭的副载波n.14、15、16和17，并修改CDMA码的长度L，从而使用可用的副载波n.1、8、9、24和25来传输另外的信号。这导致如图6所示的整个频带占用，其中，B4表示之前的子频带G3。或者，如以下更详细地说明，不修改CDMA码的长度，而是OFDM电信系统1可以减小可同时进行传输的用户数。在任何情况下，在关断对应于子频带B4的副载波之前，有少量的时间，在该时间内另外的信号与电信系统5₁、5₂、......、5_n所传输的信号在同一子频带B4内共存。出现这样的情况是因为OFDM电信系统1在有限时间内对频带占用的变化作出反应。在任何情况下，增大了另外的信号的带宽的CDMA技术保证了良好的传输性能，因为干扰为热噪声量级。

接收时，使用本方法的OFDM电信系统1的接收部分4基于在发送部分2上所使用的用来发送另外的信号本身的副载波所承载的符号，对另外的信号的频带Bsignal进行重构。为了了解哪个副载波有效地承载了与另外的信号相关联的信息，与发送部分2类似，接收部分4周期性地感测信道3，以了解使用的子频带和空闲子频带。例如，参照图4，该图示出时刻t0的频带占用，接收部分认识到副载波n.1、8、9、14、15、16、17、24和25对应于空闲子频带。假设另外的信号在信道3上的传输在时刻t1开始，并假设信号通过信道3所需要的时间是可以忽略不计的，接收部分4在时刻t1认识到在时刻t0空闲的副载波n.1、8、9、14、15、16、17、24和25在时刻t1被占用了，因此，接收部分4了解到另外的信号正在副载波n.1、8、9、14、15、16、17、24和25上传输。从实践的角度来看，基于在时刻t0检测为空闲的副载波所承载的信息(符号)，接收部分4重构另外的信号。接收部分4保持对在时刻t0检测为空闲的副载波的跟踪，直到下一次信道3的感测，例如在时刻t4执行的感测。接收部分4采用已知技术感测信道3，并保持对检测到的副载波进行跟踪，该已知技术通过未在图1中显示的已知模块来实现。

从操作的角度来看，必须指出的是，当未有效地使用子频带的电信系统5₁、5₂、......、5_n开始传输数据，并因此开始有效地使用其专用子频带时，由于关断了对应于所述专用子频带的副载波，本方法具有较少的可用副载波。但是，根据本方法，OFDM电信系统1的用户未减少其吞吐量：他们可以保持他们的传输比特率恒定，直到这些比特率相对于允许给OFDM电信系统1的每个用户的最大比特速率要低，该最大比特率等于1/T_u，其中T_u为OFDM符号时间。例如，传输比特率可以在30Kb/s-300Kb/s之间。

事实上，当电信系统5₁、5₂、......、5_n的用户接通专用子频带时，OFDM电信系统1的用户数减小，但是有效进行传输的用户的吞吐量保持不变。

更具体而言，假设B为总可用频带，N为OFDM副载波的数目，每个副载波具有等于B/N的对应子频带。此外，如果利用采用长度等于L的码的CDMA技术进行通信的N_U个用户共享某个频带W，每个用户被给予带宽等于W/(L*N_U)的有用频带。根据本方法，OFDM电信系统1的每个用户利用等于B/(N*L*N_U)的频带。因此，如果副载波的数目N减少，则通过动态地改变CDMA码长度L，如之前所描述的，或者通过动态地改变可同时传输的用户的数目N_U(也就是可以被同时传输的另外的信号的数目)，仍可以保持给予每个用户的频带恒定，从而允许保持用户传输的传输质量恒定。

因此，本系统和方法允许对于具有专用子频带的用户来说透明地增加信道3的频带的利用。给定具有在多个现有电信系统5₁、5₂、......、5_n之中共享的频带的现有信道3，有可能管理更多通信，从而提供更多的服务，而不会影响之前已有的通信。更具体而言，不再需要给很少进行传输的用户分配专用信道：当用户想要传输时，本技术允许对于所述用户以及电信系统5₁、5₂、......、5_n的用户来说透明地使用之前未使用的子频带。

此外，本技术允许管理在真实无线系统中很可能出现的特殊情况。特别地，在具有专用子频带的用户需要更多带宽来进行传输的情况下，不再需要重新排列所有的子频带分配方案以给该用户分配一个或多个与其专用子频带相邻的子频带。通过使用本方法，用户被给予额外的子频带，即使该额外的子频带不与其专用子频带相邻。在要求更多带宽的用户未使用现有电信系统5₁、5₂、......、5_n的情况下，同样如此。

最后，很清楚，可以对这里所描述和说明的系统和方法进行的很多变化和更改，所述变化和更改都落入如所附权利要求书中限定的本发明的范围内。

特别地，尽管以硬件部件的方式对OFDM电信系统1进行了描述，但是所有描述的功能都可以用软件模块来实现。

另外，在可用的空闲子频带上分配另外的信号可以与所描述的不同。例如，根据另外的信号的带宽和空闲子频带的带宽，可以将另外的信号分配在一个或更多个空闲子频带上，以使所使用的空闲子频带的数目最小化。或者，可以使用任何其他扩展算法，该扩展算法介于将一个或更多个另外的信号完全扩展到上述所有空闲子频带上与最小子频带分配之间。

此外，本方法可以仅使用保护频带作为空闲子频带，尽管在这种情况下效率降低。

Claims (6)

1.一种用于在信道上传输由用户发起的另外的信号的方法，所述信道的传输频带包括保护频带和将要由各个电信系统使用的专用子频带，所述专用子频带在由所述各个电信系统使用时被传输信号占用，所述方法包括：

-检测未被任何传输信号占用的空闲子频带的存在，所述空闲子频带包括未被所述各个电信系统使用的专用子频带；以及

-在频率位于所述空闲子频带内的正交频分复用副载波上传输所述另外的信号，

其特征在于，所述空闲子频带进一步包括所述保护频带，并且传输所述另外的信号包括：

-将每个另外的信号乘以相应的码分多址码，以便将所述另外的信号的相应信号频带扩展至一个或多个相应空闲子频带上，其中，所述相应的码分多址码具有基于所述空闲子频带的总的带宽并且基于所述相应信号频带来计算的长度，以便使所述相应信号频带扩展至所述相应空闲子频带；

-在频率位于所述相应空闲子频带内的正交频分复用副载波上，传输与所述相应的码分多址码相乘的每个另外的信号；

-检测所述空闲子频带的数目变化；以及

-响应于检测的所述空闲子频带的数目变化，通过改变所述码分多址码的长度或者同时传输的所述另外的信号的数目，保持所述用户中的一个或多个用户的传输吞吐量恒定。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用户包括使用所述专用子频带中的一个或多个进行传输并且需要更多带宽进行传输的用户。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括通过以下步骤来接收所述另外的信号：

-检测在第一时刻空闲的传输频带的第一子频带；

-检测所述第一子频带在晚于所述第一时刻的第二时刻是否被占用；以及

-如果在所述第二时刻所述第一子频带被占用，则

-接收频率位于所述第一子频带内的正交频分复用副载波上所承载的信号；并且

-通过将接收的信号乘以码分多址码来重构所述另外的信号。

4.一种用于在信道上传输由用户发起的另外的信号的装置，所述信道的传输频带包括保护频带和将要由各个电信系统使用的专用子频带，所述专用子频带在由所述各个电信系统使用时被传输信号占用，所述装置包括：

用于检测未被任何传输信号占用的空闲子频带的存在的装置，所述空闲子频带包括未被所述各个电信系统使用的专用子频带；以及

用于在频率位于所述空闲子频带内的正交频分复用副载波上传输所述另外的信号的装置，

其特征在于，所述空闲子频带进一步包括所述保护频带，并且用于在频率位于所述空闲子频带内的正交频分复用副载波上传输所述另外的信号的装置包括：

用于将每个另外的信号乘以相应的码分多址码，以便将所述另外的信号的相应信号频带扩展至一个或多个相应空闲子频带上的装置，其中，所述相应的码分多址码具有基于所述空闲子频带的总的带宽并且基于所述相应信号频带来计算的长度，以便使所述相应信号频带扩展至所述相应空闲子频带；

用于在频率位于所述相应空闲子频带内的正交频分复用副载波上，传输与所述相应的码分多址码相乘的每个另外的信号的装置；

用于检测所述空闲子频带的数目变化的装置；以及

用于响应于检测的所述空闲子频带的数目变化，通过改变所述码分多址码的长度或者同时传输的所述另外的信号的数目，保持所述用户中的一个或多个用户的传输吞吐量恒定的装置。

5.根据权利要求4所述的用于在信道上传输由用户发起的另外的信号的装置，其中，所述用户包括使用所述专用子频带中的一个或多个进行传输并且需要更多带宽进行传输的用户。

6.根据权利要求4或5所述的用于在信道上传输由用户发起的另外的信号的装置，进一步包括：

用于接收所述另外的信号的装置，所述用于接收所述另外的信号的装置包括：

用于检测在第一时刻空闲的传输频带的第一子频带的装置；

用于检测所述第一子频带在晚于所述第一时刻的第二时刻是否被占用的装置；以及

用于如果在所述第二时刻所述第一子频带被占用，则接收频率位于所述第一子频带内的正交频分复用副载波上所承载的信号并且通过将接收的信号乘以码分多址码来重构所述另外的信号的装置。