数据发送、接收及传输方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及通信领域,具体而言,涉及一种数据发送、接收及传输方法、发射端、接收端和数据传输系统。
背景技术
长期演进(Long Term Evolution,简称为LTE)的下行链路采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,简称为OFDM)技术,OFDM具有频谱利用率高、抗多径干扰等特点,OFDM系统能够有效地抵抗无线信道带来的影响。LTE上行链路传输方案采用带循环前缀的单载波频分复用多址系统(SC-FDMA),在上行采用带循环前缀的SC-FDMA传输方案中,使用离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,简称为DFT)获得频域信号,然后插入零符号进行频谱搬移,搬移后的信号再通过IFFT(因此,SC-FDMA系统也称DFT-S-OFDM系统),可以降低发射终端的峰均功率比。
OFDM技术中,为了最大限度的消除符号间干扰,在每个OFDM符号之间插入保护间隔,该保护间隔的长度一般是大于无线信道中的最大时延扩展的,这样一个符号的多径分量不会对下一个符号造成干扰。目前常用的一种保护间隔是循环前缀(CP),将符号循环复制,即将每个OFDM符号后一段时间中的样点复制到OFDM符号的前面,形成前缀,在交接点没有任何的间断。符号间增加保护间隔,增加了符号的波形长度。
现有LTE系统中,相同子帧的用户由于在接收端是时域相互叠加的,去CP时对叠加后的信号统一做处理的,为了保证增加CP来消除符号间干扰的条件不被破坏,不同用户需要选取相同的CP长度。但是,在实际应用中,有的环境下,为了适用不同的信号覆盖范围,小区中需要有部分用户支持不同长度的时延扩展,采用不同长度的CP,这种情况下接收端对混合信号去CP时,以哪一个用户的CP长度为准都将导致符号间干扰。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种数据发送、接收及传输方法、发射端、接收端和数据传输系统,以至少解决上述的系统中同一小区的用户不能采用不同长度的CP的问题。
根据本发明的一个方面,提供了一种数据传输系统,包括:多个发射端,各个发射端用于按照其使用的CP的长度,将待发射的用户数据信息和导频位信息映射到为其分配的频域资源上,得到频域信号,将频域信号变换为时域信号,在时域信号中增加CP后发送;其中,使用预设长度的CP的发射端将用户数据信息和导频信息连续地映射到频域资源;使用非预设长度的CP的发射端将用户数据信息和导频信息非连续地映射到频域资源,并在时域信号中增加CP前,去除部分时域信号;接收端,用于接收多个发射端发送的时域信号,从接收的时域信号中移除预设长度的CP,然后将移除CP后的时域信号变换为频域信号,再分别根据连续映射和非连续映射的频域资源位置,提取各个发射端发送的用户数据信息和导频位信息。
根据本发明的另一方面,提供了一种发射端,包括:导频码生成模块,用于根据为发射端分配的资源长度生成导频位信息,并输入资源映射模块;用户数据生成模块,用于将经调制后的用户符号进行预编码,生成用户数据信息并输入资源映射模块;资源映射模块,用于将输入的导频位信息和用户数据信息映射到为该发射端分配的频域资源上得到频域信号,然后输入时域信号生成模块,其中,如果发射端使用预设长度的CP,则采用连续映射的方式进行映射,如果发射端使用非预设长度的CP,则采用非连续映射的方式进行映射;时域信号生成模块,用于将输入的频域信号变换到时域,得到时域信号,并在时域信号中增加CP,然后输出至天线发送,其中,如果发射端使用非预设长度的CP,则时域信号生成模块在时域信号中增加CP之前,去除部分时域信号,去除部分时域信号的长度和位置与使用的CP的长度对应。
根据本发明的又一个方面,提供了一种接收端,包括:循环前缀移除模块,用于接收多个发射端经过无线信道发送的时域信号,并从该时域信号移除预设长度的CP;时频域转换模块,用于将移除CP的时域信号变换到频域,输入频域分离模块;频域分离模块,用于分别根据非连续映射和连续映射的频域资源位置,提取接收到的各个发射端发送的用户数据信息和导频位信息。
根据本发明的再一个方面,提供了一种数据传输方法,包括:多个发射端中的各个发射端按照其使用的循环前缀CP的长度,将待发射的用户数据信息和导频位信息映射到为其分配的频域资源上,得到频域信号;其中,使用预设长度的CP的发射端将用户数据信息和导频信息连续地映射到频域资源,使用非预设长度的CP的发射端将用户数据信息和导频信息非连续地映射到频域资源;各个发射端将频域信号变换为时域信号,在时域信号中增加CP后发送,其中,使用非预设长度的CP的发射端在时域信号中增加CP前,去除部分时域信号;接收端接收多个发射端发送的时域信号,从接收的时域信号中移除预设长度的CP;接收端将移除CP后的时域信号变换为频域信号;接收端分别根据连续映射和非连续映射的频域资源位置,提取各个发射端发送的用户数据信息和导频位信息。
根据本发明的再一个方面,提供了一种数据发射方法,包括:多个发射端中的各个发射端按照其使用的循环前缀的长度,将待发射的用户数据信息和导频位信息映射到为其分配的频域资源上,得到频域信号,其中,使用预设长度的CP的发射端将用户数据信息和导频信息连续地映射到频域资源,使用非预设长度的CP的发射端将用户数据信息和导频信息非连续地映射到频域资源;各个发射端将频域信号变换为时域信号,在时域信号中增加CP后发送,其中,使用非预设长度的CP的发射端在时域信号中增加CP前,去除部分时域信号,去除的时域信号的长度和位置与发射端使用的CP的长度对应。
根据本发明的再一个方面,提供了一种数据接收方法,包括:接收端接收多个发射端发送的时域信号,从接收的时域信号中移除预设长度的CP;接收端将移除CP后的时域信号变换为频域信号,再分别根据连续映射和非连续映射的频域资源位置,提取各个发射端发送的用户数据信息和导频位信息。
通过本发明,不同长度CP的用户采用不同的方式将数据映射到频域资源上,从而支持不同时延的用户在同一子帧上共存,并且在相同条件下,不降低用户传输速率,很好地避免了同一小区的用户使用不同长度CP时带来的符号间干扰,进而使得不同用户的信号覆盖范围可以不相同。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是根据本发明实施例一的数据传输系统的结构示意图;
图2是根据本发明实施例二的发射端2结构示意图;
图3是根据本发明实施例三的接收端4的结构示意图;
图4是根据本发明实施例三的优选接收端4的结构示意图;
图5是根据本发明实施例四的数据传输方法的流程图;
图6是根据本发明实施例五的数据发射方法的流程图;
图7是根据本发明实施例七的数据接收方法的流程图;
图8是本发明实施例七中数据传输流程的示意图;
图9是本发明实施例七中位于用户1的发送端发送数据的流程图;
图10是本发明实施例七中位于用户2的发送端发送数据的流程图;
图11是本发明实施例七中接收端接收数据的流程图;
图12是本发明实施例六的一种资源映射的示意图;
图13是本发明实施例六的另一种资源映射的示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1是根据本发明实施例一的数据传输系统的结构示意图,如图1所示,该系统包括:多个发射端2和一个接收端4。其中,多个发射端2中的各个发射端分别位于一个用户设备中,在本发明实施例中,各个用户设备使用的循环长度可以不相同。
其中,各个发射端2用于按照其使用的循环前缀的长度,将待发射的用户数据信息和导频位信息映射到为该发射端(即该发射端位于的用户设备)分配的频域资源上,得到频域信号,并将该频域信号变换为时域信号,在该时域信号中增加CP后发送;其中,使用预设长度的CP的发射端2将用户数据信息和导频信息连续地映射到为其分配的频域资源;使用非预设长度的CP的发射端2将用户数据信息和导频信息非连续地映射到为其分配的频域资源,并在时域信号中增加CP前,去除部分时域信号,然后在去除部分时域信号之后的时域信号中增加CP。
其中,如果使用非预设长度的CP的发射端2的数量为多个,且该多个发射端2使用的CP存在长度不相同的情况,则使用CP长度不同的发射端2在去除部分时域信号时去除的长度和位置不同。
例如,如果系统中使用两种长度的CP,其中某一种长度为上述预设长度,则对于使用另一种长度CP的发射端2,在去除时域信号时,可以去除该时域信号一半长度的时域信号。如果系统中使用三种长度(其中之一为上述预设长度)的CP,为了描述方便,将使用预设长度CP的发射端2称为第一类发射端,使用第二种长度CP的发射端2称为第二类发射端,使用第三种长度CP的发射端2称为第三类发射端,则第一类发射端采用资源连续映射的方式将用户数据信号和导频位信息映射到为其分配的频域资源上,导频位信息和用户数据信息占据相同的子载波;而第二类发射端和第三类发射端采用资源非连续映射的方式将导频位信息和用户数据信息映射到为其分配的频域资源上,优选地,第二类发射端导频位信息和用户数据信息可以间隔的映射到分配的频域资源块上,导频位信息和用户数据信息占据相同的非连续的子载波;而第二类发射端在将频域信号变换为时域信号后,去除该时域信号一半长度的时域信号(例如,截去该时域信号的前1/4和后1/4的信号),而第三类发射端在将频域信号变换为时域信号后,去除不同于第二类发射端的去除的时域信号长度和位置的时域信号。
在实际应用中,可以根据系统中使用的CP长度,配置与各个CP长度对应的资源映射方式,和/或,去除时域信号的长度和位置,在使用时,各发射端可以采用与其使用的CP长度对应的资源映射方式进行资源映射,以及去除与其使用的CP长度对应的长度和位置时域信号。
接收端4,用于接收多个发射端2发送的时域信号,从接收的时域信号中移除上述预设长度的CP,然后将移除CP后的时域信号变换为频域信号,再分别根据连续映射和非连续映射的频域资源位置,提取各个发射端2发送的用户数据信息和导频位信息。
在本发明实施例提供的上述系统中,发射端2在发送数据时,可以根据其使用的CP长度确定资源映射的方式,并去除使用某种CP长度的发射端待发送的时域信号,从而使用不同的用户设备可以使用不同长度的CP,并且,接收端4在解析时可以根据连续映射和非连续映射的频域资源位置,解析出各个用户设备发送的数据。
实施例二
图2是根据本发明实施例二的发射端2结构示意图,该发射端位于用户设备中,如图2所示,在本发明实施例中,发射端2可以包括:导频码生成模块20、用户数据生成模块22、资源映射模块24和时域信号生成模块26。其中,导频码生成模块20,用于根据为该发射端分配(即为该发射端所在的用户设备)的资源长度生成导频位信息,并输入资源映射模块,例如,为该发射端分配的资源长度为2M,如果该发射端使用的CP长度为预设长度(即该发射端为第一类发射端),则导频码生成模块20生成的导频位信息的长度为2M,如果该发射端使用的CP长度不是上述预设长度(即该发射端不是第一类发射端,而是第二类发射端),则导频码生成模块20生成的导频位信息的长度为M;用户数据生成模块22,用于将经调制后的用户符号进行预编码,生成用户数据信息并输入资源映射模块24;资源映射模块24,用于将输入的导频位信息和用户数据信息映射到为该发射端分配的频域资源上得到频域信号,然后输入时域信号生成模块26,其中,如果该发射端使用预设长度的CP,则资源映射模块24采用连续映射的方式进行映射,如果该发射端使用非上述预设长度的CP,则资源映射模块24采用非连续映射的方式进行映射;时域信号生成模块26,用于将输入的频域信号变换到时域,得到时域信号,并在时域信号中增加该发射端使用的CP,然后输出至天线发送,其中,如果该发射端使用非上述预设长度的CP(即非第一类发射端),则时域信号生成模块26在时域信号中增加CP之前,去除部分时域信号。
优选地,如果非第一类发射端包括多类(其中,各类发射端使用的CP长度互不同),则该多类发射端的时域信号生成模块26在去除部分时域信号时,去除的部分时域信号的长度与位置不同,即时域信号生成模块26去除的部分时域信号的长度和位置与该发射端使用的CP长度对应。
优选地,资源映射模块24采用非连续映射的方式进行映射包括:资源映射模块24将用户数据信息和导频位信息间隔地映射到上述频域资源上,导频位信息和所述用户数据信息占用非连续的子载波。
通过本发明实施例提供的上述发射端2,使用不同长度CP的用户设备在发送数据时,可以通过资源映射方式和对时域信号的处理进行区分,使得接收端4可以通过去除统一的CP来解析数据,从而可以实现同一小区的用户可以使用不同长度的CP传输数据,从而在降低符号间干扰的同时实现不同用户的不同覆盖范围。
实施例三
图3是根据本发明实施例三的接收端4的结构示意图,该接收端可以与实施例二的发射端2配合使用。如图3所示,该接收端主要包括:循环前缀移除模块40、时频域转换模块42和频域分离模块44。其中,循环前缀移除模块40,用于接收多个发射端2经过无线信道发送的时域信号,并从该时域信号移除预设长度的CP;时频域转换模块42,用于将移除CP的时域信号变换到频域,输入频域分离模块44;频域分离模块44,用于分别根据非连续映射和连续映射的频域资源位置,提取接收到的各个发射端2发送的用户数据信息和导频位信息。
优选地,如图4所示,本发明实施例三的接收端4还可以包括:信道估计模块46和解调模块48,其中,信道估计模块46,用于根据接收到的导频位信息和本地导频位信息进行导频位的信道估计,并根据导频位的信道估计得到用户数据位的信道估计;解调模块48,用于使用接收到的用户数据信息和用户数据位的信道估计值完成用户信息的解调。
通过本发明实施例的接收端4,可以通过移除统一的CP解析使用不同CP长度的发射端2发射的数据,从而可以实现同一小区的用户可以使用不同长度的CP传输数据,从而在降低符号间干扰的同时实现不同用户的不同覆盖范围。
实施例四
图5是根据本发明实施例四的数据传输方法的流程图,该方法可以通过上述实施例一至三的系统、发射端或接收端来实现。如图5所示,该方法主要包括以下步骤:
步骤S502,多个发射端2中的各个发射端2按照其使用的循环前缀(CP)的长度,将待发射的用户数据信息和导频位信息映射到为其分配的频域资源上,得到频域信号;其中,使用预设长度的CP的发射端(第一类发射端)将用户数据信息和导频信息连续地映射到频域资源,使用非预设长度的CP的发射端(第二、三、……、N类发射端)将用户数据信息和导频信息非连续地映射到频域资源;
例如,第一类发射端将用户数据信息和导频位信息均连续的映射到分配的频域资源上,导频位信息和用户数据信息占据相同的子载波;第二、三、……、N类发射端将导频位信息和用户数据信息均间隔的映射到分配的频域资源上,导频位信息和用户数据信息占据相同的非连续子载波。
步骤S504,各个发射端2将上述频域信号变换为时域信号,在上述时域信号中增加CP后发送,其中,使用非预设长度的CP的发射端在上述时域信号中增加CP前,去除部分时域信号;
例如,如果系统中一共包括两类发射端,则第二类发射端将频域信号变换为时域信号后,去除部分时域信号,按照新的时域信号增加循环前缀,输出至发送天线进行发送,优选地,去除的部分时域信号的长度为原时域信号的长度的1/2。如果该系统还包括第三类发射端,则第三类发射端在去除部分时域信号,去除的部分时域信号的长度与第二类发射端去除的长度和位置不相同,例如,去除的时域信号的长度可以为2/3。
步骤S506,接收端4接收多个发射端2发送的时域信号,从接收的时域信号中移除预设长度的CP;
在本发明实施例中,由于第二、三、……、N类信号去除了部分时域信号,因此,接收端4在解析时可以去除统一的CP,即上述预设长度对应的CP。
步骤S508,接收端4将移除CP后的时域信号变换为频域信号;
步骤S510,接收端4分别根据发射端的连续映射和非连续映射的频域资源位置,提取各个发射端2发送的用户数据信息和导频位信息。
在本发明实施例中,接收端4可以分别根据频域资源非连续映射和频域资源连续映射的频域资源位置,提取接收的非连续映射用户的导频信息、接收用户数据信息和接收的连续映射用户的导频信息、接收用户数据信息;
优选地,接收端4在提取出各个发射端2发送的用户数据信息和导频位信息之后,可以根据接收到的导频位信息和本地导频位信息进行导频位的信道估计,用户数据位的信道估计可以通过导频位的信道估计得到,然后,接收端4使用接收到的用户数据信息和用户数据位的信道估计完成用户信息的解调。
通过本发明实施例的上述数据传输方法,同一小区的用户可以使用不同长度的CP进行数据传输,并且可以避免符号间干扰。
实施例五
图6是根据本发明实施例五的数据发射方法的流程图,如图6所示,该方法主要包括以下步骤:
步骤S602,多个发射端中的各个发射端2按照其使用的循环前缀的长度,将待发射的用户数据信息和导频位信息映射到为其分配的频域资源上,得到频域信号,其中,使用预设长度的CP的发射端将用户数据信息和导频信息连续地映射到频域资源上,使用非上述预设长度的CP的发射端将用户数据信息和导频信息非连续地映射到频域资源上;
步骤S604,各个发射端2将频域信号变换为时域信号,在时域信号中增加CP后发送,其中,使用非预设长度的CP的发射端在时域信号中增加CP前,去除部分时域信号,去除的时域信号的长度和位置与所述发射端使用的CP的长度对应。
例如,如果系统中一共包括两类发射端,则第二类发射端将频域信号变换为时域信号后,去除部分时域信号,按照新的时域信号增加循环前缀,输出至发送天线进行发送,优选地,去除的部分时域信号的长度为原时域信号的长度的1/2。如果该系统还包括第三类发射端,则第三类发射端在去除部分时域信号,去除的部分时域信号的长度和位置与第二类发射端去除的长度和位置不相同,例如,可以为2/3。
通过本发明实施例的上述数据发射方法,可以使得同一小区的用户可以使用不同的CP发送数据,可以在保证不同用户的不同覆盖范围的同时,避免符号间干扰。
实施例六
图7是根据本发明实施例六的数据接收方法的流程图,该方法可以作为图6所示的发射方法的后续流程。如图7所示,该方法主要包括以下步骤:
步骤S602,接收端4接收多个发射端2发送的时域信号,从接收的时域信号中移除预设长度的CP;
步骤S604,接收端4将移除CP后的时域信号变换为频域信号;
步骤S608,接收端4分别根据连续映射和非连续映射的频域资源位置,提取各个发射端2发送的用户数据信息和导频位信息。
在本发明实施例中,接收端4可以分别根据频域资源非连续映射和频域资源连续映射的频域资源位置,提取接收的非连续映射用户的导频信息、接收用户数据信息和接收的连续映射用户的导频信息、接收用户数据信息;
优选地,接收端4在提取出各个发射端2发送的用户数据信息和导频位信息之后,根据接收到的导频位信息和本地导频位信息进行导频位的信道估计,用户数据位的信道估计可以通过导频位的信道估计得到,然后,接收端4使用接收到的用户数据信息和用户数据位的信道估计完成用户信息的解调。
实施例七
本发明实施例以两个用户为例,其中,用户1(即上述第一类发射端,该用户称为第1类用户)使用的CP长度为M1,用户2(即上述第二类发射端,该用户称为第2类用户)使用的CP长度为M2,其中,M1不一定等于M2。
图8为本发明实施例中数据传输流程的示意图,图9为本发明实施例中位于用户1的发送端发送数据的流程图,图10为本发明实施例中位于用户2的发送端发送数据的流程图,图11为本发明实施例中接收端接收数据的流程图。
下面结合图8至11对本发明实施例中数据的传输流程进行说明。
在发送端,导频码生成模块根据目标用户的资源分配状况,对于用户1,生成所分配资源长度(M1)的导频码,导频码的生成可以参照3Gpp协议TS 36.211中Zadoff-Chu码的生成方式,将所生成的长度为M1的导频码送入资源映射模块;对于用户2,生成所分配资源长度(M2/2)的导频码,导频码的生成可以参照3Gpp协议TS 36.211中Zadoff-Chu码的生成方式,将所生成的长度为M2/2的导频码送入资源映射模块。
用户数据生成模块将用户调制后的符号进行预编码,对于用户1做M1点的离散傅里叶变换,对于用户2将做M2点的离散傅里叶变换,与生成的导频码序列一起送入资源映射模块;
资源映射模块将输入的用户数据信息和导频码序列映射到为各个用户分配的频域资源上,其中,用户2映射在分配的RB上支持频域资源非连续映射,导频位信息(即导频码序列)和用户数据信息均间隔的映射到分配的RB上,导频位信息和用户数据信息占据相同的非连续的子载波,如图12所示,未分配的频域资源上填充零。用户1映射在分配的RB上支持频域资源连续映射,导频位信息和用户数据信息均间隔的映射到分配的频域资源上,导频位信息和用户数据信息占据相同的子载波,附图13所示未分配的频域资源上填充零。
时域信号模块将输入的数据和导频映射的频域信号做N点反傅里叶变换到时域,其中,对于用户1,时域信号模块在变换得到的时域信号中增加循环前缀(称为CP1),生成待发送的时域信号,最后将该时域信号输出至发送天线进行发送。对于用户2,时域信号模块去除部分时域信号,按照新的时域信号增加循环前缀(称为CP2),生成待发送的时域信号,最后将该时域信号输出至发送天线进行发送。
在接收端,接收两个用户发送天线发送的经过无线信道的数据,循环前缀移除模块按照发送端增加的循环前缀长度CP1移除接收数据的循环前缀;时频转换模块将经过循环前缀移除的时域信号做N点傅里叶变换到频域;频域分离模块分别根据用户1和用户2映射的频域资源位置,提取接收的非连续映射用户的导频信息、用户数据信息和提取接收的连续映射用户的导频信息、用户数据信息;信道估计模块根据接收到的导频信息和本地导频信息进行导频位的信道估计,计算导频位的信道特性;对于用户2,没有被映射的间隔子载波位的信道估计值通过相邻子载波导频位信道估计值获得,例如,可以采用和相邻一个子载波相同,还可以将一个没有被映射的子载波位相邻的两个子载波上的导频位信道估计值求取平均值,来求取没有被映射的子载波位信道估计值,需要说明的是,用户没有被映射的子载波位的信道估计方法并不限于此,其他通过导频位信道估计的获取没有被映射的子载波位信道估计的方法均可;用户数据位信道估计可以通过导频位信道估计获得;最后,解调模块使用用户接收频域数据和用户数据位的信道估计值完成用户信息的频域解调。解调的方法包括MMSE均衡、MF均衡、ZF均衡等。
需要说明的是,本发明适用但不限于OFDM系统。
从以上的描述中,可以看出,在本发明实施例中,在同一小区中的用户可以使用不同长度的CP,其中不同长度CP的用户通过资源映射方式和对时域信号的处理进行区分,使得接收端可以采用统一的CP进行解析,从而支持不同时延的用户在同一子帧上共存,并且在相同条件下,不降低用户传输速率,很好地避免了同一小区的用户使用不同长度CP时带来的符号间干扰,进而使得不同用户的覆盖范围可以不相同。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。