CN103166896A - Ofdm系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于OFDM通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法，步骤为：1)将AP和UE各自频域工作带宽划分为多个子信道；2）在AP和UE侧设定子信道为基本子信道进行链路信令信息传输；3）AP在各个子信道上按周期发送MAP信息到UE，UE频域工作宽带内的子信道接收并解调MAP信息得到传输资源分配信息；4）AP指定UE发送上行报告信息，并根据其内容调整下发的MAP信息；5）根据各个子信道上的MAP信息进行数据信息的上下行传输。本传输方法将整个频域工作带宽划分成若干个正交子信道，并分别传输链路信令信息、链路控制信息和数据信息，解决不同带宽的AP和UE之间实现双向通信的问题。
Description
技术领域
本发明涉及正交频分复用双向数字通信系统，具体涉及一种正交频分复用通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法，属于数字通信领域。
背景技术
正交频分复用（OFDM）技术是现代双向数字通信系统中常用的通信技术。利用数字信号处理中的离散傅立叶变换（DFT）技术，OFDM通信系统可以将整个可用频域带宽划分成若干个相互正交的子载波，并在这些子载波上传输数据，具有频率效率高、传输资源分配灵活、抗多径效应能力强等特点。
在由中心节点AP和用户UE构成的局域网或接入网中，由于实现成本、工艺技术水平、传输资源调度控制等因素限制，AP和UE之间以及各个UE之间的频域工作带宽不一定相同。通常情况下，AP具有较大频域工作带宽；UE具有较小的频域工作带宽，且各UE之间也存在频带宽窄差异。OFDM通信系统将所传输数据放入相互正交子载波上实现并行传输，通过分配给UE不同数目的子载波可以保证不同带宽类型UE的接入。
然而，在实现双向通信之前，AP和各个UE之间如何交互链路信令信息和链路控制信息是一个关键问题。其中，链路信令信息包括节点接纳、链路维护流程中的交互信息等；链路控制信息包括AP下行发送给各个UE的分配其所占用传输资源的媒质接入规划（MAP）信息、各个UE向AP报告自身状态的上行报告信息等。如果将AP和各个UE之间交互的链路信令信息和控制信息通过AP或者各个UE的整个频域工作带宽传输，则会出现由于频域工作带宽不同而导致的链路信令信息和链路控制信息的丢失，进而无法实现双向通信。如果将AP和各个UE之间的链路信令信息和链路控制信息交互按照各个子载波通道独立进行发布，则AP和各个UE之间需要按一定规则选定某些子载波进行节点接纳、链路维护等信令信息传输，否则随意选择会导致接入调度实现复杂；同时对于时分多址（TDMA）的OFDM系统由于链路控制信息中的MAP信息在每个子载波上传输的内容实际相同，导致冗余太多；即使对于正交频分多址（OFDMA）系统，由于带宽分配最小颗粒度的存在，带宽颗粒度范围内子载波上传输的控制信息也是相同的。
发明内容
本发明提供一种适用于OFDM通信系统中实现双向通信的传输方法。本传输方法利用OFDM技术频域上各子载波相互正交且可以独立传输数据的特点，将AP和各个UE的频域工作带宽按照正交子载波分组划分成若干个子信道，UE可通过使用不同数目的子信道以适应不同的工作带宽；同时本发明提供了利用特定子信道分别传输链路信令信息和链路控制信息的方法，以保证无论频域工作带宽是否不同，AP和各个UE之间均实现双向通信。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种OFDM通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其具体步骤为：
1）将AP和UE各自的频域工作带宽按照一定规则划分成若干子信道，每个子信道包含一定数目的正交子载波。
所述子信道可以根据其传输数据内容的不同分成两类，包括，基本子信道和扩展子信道，所述基本子信道可以用于链路信令信息、链路控制信息和数据信息的传输，所述扩展子信道仅支持链路控制信息和数据信息的传输。对于AP和UE，基本子信道必须至少存在一个。扩展子信道在AP和UE上可选择打开或者关闭。
2）在AP侧和UE侧，可以指定1个或者多个子信道为基本子信道。在AP和UE之间通过基本子信道进行链路信令信息的传输交互，实现节点接纳和链路维护功能。
3）在完成节点接纳后，AP按一定周期定期在各个子信道上分别发送针对本子信道的MAP信息。各个UE接收并解调自己频域工作带宽内所支持的各个子信道上的MAP信息，并根据各个子信道MAP信息定期获得AP给UE在该子信道上传输资源分配的控制信息。
4）AP根据一定规则，指示UE进行上行报告信息的传输。在接收并解调各个UE的上行报告信息之后，AP可根据上行报告信息的内容调整各个子信道MAP信息的内容，进而调整AP与各个UE之间传输资源的分配。
5）AP和UE之间根据AP在各个子信道定期下行发送的MAP信息中关于数据传输资源的分配控制进行数据信息的传输，从而实现双向通信。
所述步骤1）中将AP和UE各自的频域工作带宽按照一定规则划分成若干子信道，其中的一定规则，可以包括但不限于：按照AP和各个UE之中的最小频域工作带宽进行划分、按照AP和各个UE之间传输数据的最小带宽颗粒度进行划分或者实际应用中的其他带宽需求等。
所述步骤2）中AP和UE之间进行链路信令信息传输时对应的基本子信道需要在频域上占用大小相同的信道带宽和相同的频域范围，即要求AP和UE之间进行链路信令信息传输的基本子信道在频域上完全对齐。
所述步骤2）中AP可以通过一个基本子信道的支持达到多个UE时分多址接入的目的。
所述步骤2）中AP可以通过多个基本子信道的支持来达到多个UE同时正交频分多址接入的目的。
所述步骤3）中在TDMA-OFDM系统下，由于各个子信道上传输的MAP信息内容是相同的，AP可只选择一个基本子信道进行MAP信息的下行发送，UE可只解析对应基本子信道的MAP信息获得传输资源的分配。
所述步骤3）中在OFDMA系统下，AP在各个子信道上传输的MAP信息内容是相互独立的，且可相同或不同。
所述步骤4）中“AP根据一定规则，指示UE进行上行报告信息的传输”，其中的一定规则，是指AP可以根据自身和UE频域工作带宽，通过链路信令信息和定期MAP信息指定各个UE选择与AP之间可用的基本子信道或者扩展子信道，以及指定上行报告信息占用的信道资源分配。
所述步骤3）、4）中AP和UE之间进行链路控制信息传输时对应的子信道需要在频域上占用大小相同的信道带宽和相同的频域范围，即要求AP和UE之间进行链路控制信息传输时对应的子信道在频域上完全对齐。所述链路控制信息包括MAP信息和上行报告信息。
所述步骤5）中AP和UE之间进行数据信息传输时对应的子信道需要在频域上占用大小相同的信道带宽和相同的频域范围，即要求AP和UE之间进行数据信息传输时对应的子信道在频域上完全对齐。
相比传统的OFDM系统，本发明的有效效果是：
本发明提供一种适用于OFDM通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法。本传输方法将整个频域工作带宽划分成若干个正交子信道，并分别传输链路信令信息、控制信息和数据信息，从而解决不同带宽的AP和UE之间实现双向通信的问题，优点如下：
1）通过采用基本子信道进行链路信令信息的交互，AP和UE之间只需要利用频域上重合的基本子信道即可完成节点接纳、链路维护等流程，对于频域工作带宽大小不同的UE适应性强。
2）AP对于多个基本子信道的支持，使得不同UE可以使用正交分频复用的方式共享接入AP，从而提高AP频域工作带宽的利用率。
3）每个子信道各自传输自身的MAP信息的方式可以灵活支持TDMA和OFDMA多址方式，同时控制信息所占用的传输资源冗余也较为折中。
4）当系统采用TDMA方式时，AP可以只在一个基本子信道上发送MAP信息，各个UE可以只解析对应基本子信道的MAP信息，降低系统复杂度。
5）当系统采用OFDMA方式时，各个UE可以分别解析各个子信道的MAP信息，获取自身子信道的资源分配方式。
总之，本发明提出的传输方法可以很好的实现频域工作带宽不同的AP和UE之间双向通信，降低实现复杂度；另外本发明提出的传输方法同样适用于频域工作带宽相同的AP和UE之间的双向通信。
附图说明
图1是本发明一种OFDM通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法流程示意图。
图2是本发明一种OFDM通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法一实施例中应用于TDMA-OFDM系统的时频资源分配图；
图3是本发明一种OFDM通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法一实施例中应用于OFDMA系统的时频资源分配图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示是本发明一种OFDM通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法流程示意图，
1)在中心节点AP和用户UE组成的局域接入网中将AP和UE各自频域工作带宽划分为多个子信道；
2）在所述AP和UE侧设定至少一个子信道为基本子信道；根据所述基本子信道在所述AP和UE间进行链路信令信息传输；
3）所述AP在各个子信道上按周期发送媒质接入规划（MAP）信息到UE，所述UE频域工作宽带内的子信道接收并解调所述MAP信息得到传输资源分配信息；
4）所述AP指定所述UE发送上行报告信息，并在接收到所述UE反馈的上行报告信息后，根据上行报告信息调整下发的MAP信息，改变所述AP和UE之间的传输资源分配；
5）所述AP和UE之间根据各个子信道上的MAP信息进行数据信息的上下行传输，实现双向通信。
实施例一
本发明一实施例选取在TDMA-OFDM双向系统中，AP的频域工作带宽为128MHz，UE1和UE2的频域工作带宽分别为16MHz和128MHz。参考图2是本发明一种OFDM通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法应用于该TDMA-OFDM系统的时频资源分配图。使用本发明实现双向通信的实施步骤包括：
1）将整个频域工作带宽按照16MHz为单位划分子信道，共可有8个子信道，分别是子信道0～7，其中：AP占用8个子信道，即子信道0～7；UE1占用1个子信道，即子信道0；UE2占用8个子信道，即子信道0～7。
2）AP将子信道0指定为基本子信道。AP和UE1、UE2之间通过子信道0进行链路信令信息的交互，实现UE1和UE2的节点接纳、链路维护等功能。
3）在完成节点接纳后，AP在8个子信道上按一定周期定期分别下行发送各个子信道的MAP信息，告知UE1和UE2与AP之间上下行传输资源的分配。由于是TDMA-OFDM系统，UE1和UE2分属不同的工作时隙，而AP只需要下行发送时隙分配信息，所以每个子信道的MAP信息是相同的。UE1和UE2可以直接解析子信道0（基本子信道）的MAP信息就可以获得自己的数据通信时隙。
4）AP可以根据UE1和UE2的可用子信道通过链路信令信息和定期MAP信息指定其上行报告信息所在的子信道和时隙。在本实施例中，AP指定UE1和UE2在子信道0（基本子信道）上于不同时隙发送自己的上行报告信息。AP在收到UE1和UE2的的上行报告信息之后，可以根据UE1和UE2需求的具体情况修改下一个周期下行发送的MAP信息，以完成对于传输资源分配的调整。
5）AP和两个UE之间可根据AP在各个子信道定期下行发送的MAP信息完成上下行数据的发送和接收，实现双向通信。
实施例二
本发明另一实施例中选取在OFDMA双向系统中，AP的频域工作带宽为128MHz，UE1和UE2的频域工作带宽均为64MHz，且16MHz为该系统的最小频域带宽分配颗粒度。参考图3是本发明一种OFDM通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法应用于该OFDMA双向系统的时频资源分配图。使用本发明实现双向通信的实施步骤包括：
1）将整个频域工作带宽按照16MHz为单位划分子信道，共可有8个子信道，分别是子信道0～7，其中：AP占用8个子信道，即子信道0～7；UE1占用4个子信道，即子信道0～3；UE2占用4个子信道，即子信道4～7。
2）AP将子信道0和子信道4指定为基本子信道。AP和UE1、UE2之间分别通过子信道0和4进行链路信令信息的交互，从而各自实现UE1和UE2的节点接纳、链路维护等功能。
3）在完成节点接纳后，AP在8个子信道上按一定周期定期分别下行发送各个子信道的MAP信息，告知UE1和UE2与AP之间上下行传输资源的分配。由于是OFDMA系统，UE1和UE2存在共用一个时隙进行收发数据的情况，所以UE1和UE2所在子信道的MAP信息内容是不同的。UE1和UE2将分别解调各自子信道中MAP信息获得自己的传输资源分配情况。
4）AP可以根据UE1和UE2的可用子信道通过链路信令信息和定期MAP信息指定其上行报告信息所在的子信道和时隙。在本实施例中，AP指定UE1和UE2分别在子信道0和4上于相同时隙发送自己的上行报告信息。AP在收到UE1和UE2的的上行报告信息之后，可以根据UE1和UE2需求的具体情况修改下一个周期下行发送的MAP信息，以完成对于传输资源分配的调整。
5）AP和两个UE之间可根据AP在各个子信道定期发送下行的MAP信息完成数据的发送和接收，实现双向通信。
以上通过详细实施例描述了本发明所提供的一种OFDM通信系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明实质的范围内，可以对本发明做一定的变形或修改；其制备方法也不限于实施例中所公开的内容。
Claims (11)
1.一种OFDM系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其步骤为：
1）在中心节点AP和用户UE组成的局域接入网中将所述AP和UE各自频域工作带宽划分为多个子信道；
2）在所述AP和UE侧设定至少一个子信道为基本子信道；根据所述基本子信道在所述AP和UE间进行链路信令信息传输；
3）所述AP在各个子信道上按周期发送媒质接入规划MAP信息到UE，所述UE频域工作宽带内的子信道接收并解调所述MAP信息得到传输资源分配信息；
4）所述AP指定所述UE发送上行报告信息，并在接收到所述UE反馈的上行报告信息后，根据上行报告信息调整下发的MAP信息，改变所述AP和UE之间的传输资源分配；
5）所述AP和UE之间根据各个子信道上的MAP信息进行数据信息的上下行传输，实现双向通信。
2.如权利要求1所述的基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其特征在于，所述子信道包括，基本子信道和扩展子信道，所述基本子信道传输链路信令信息、链路控制信息以及数据信息，所述扩展子信道传输链路控制信息和数据信息。
3.如权利要求1所述的基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其特征在于，所述AP和UE基本子信道至少为一个，所述扩展子信道在AP和UE上可选择打开或者关闭。
4.如权利要求1所述的基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其特征在于，所述频率工作带宽按照如下方法中的一种划分为多个子信道：
方法一：所述AP和各个UE之中的最小频域工作带宽；
方法二：所述AP和各个UE之间传输数据的最小带宽颗粒度。
5.如权利要求1所述的基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其特征在于，所述AP和UE间进行链路信令信息、链路控制信息以及数据信息传输时对应的子信道在频域上占用大小相同的信道带宽和相同的频域范围，所述链路控制信息包括MAP信息和上行报告信息。
6.如权利要求1所述的基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其特征在于，所述AP通过1个基本子信道使多个UE进行时分多址接入。
7.如权利要求1所述的基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其特征在于，所述AP通过多个基本子信道使多个UE同时进行正交频分多址接入。
8.如权利要求1所述的基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其特征在于，在TDMA-OFDM系统中，所述AP选择1个基本子信道进行MAP信息的下行发送，所述UE解析对应基本子信道的MAP信息获得传输资源的分配。
9.如权利要求1所述的基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其特征在于，在OFDMA系统中所述AP在各个子信道上传输的MAP信息内容相互独立且使用相同或不同的信息内容。
10.如权利要求1所述的基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其特征在于，所述AP根据自身和UE频域工作带宽，通过链路信令信息和定期MAP信息指定所述UE选择与所述AP之间可用的基本子信道或者扩展子信道，以及指定上行报告信息占用的信道资源分配。
11.如权利要求1所述的基于子信道划分实现双向通信的传输方法，其特征在于，所述OFDM系统可采用OFDMA系统、TDMA-OFDM系统、CDMA-OFDM系统。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100871 Haidian District the Summer Palace Road,, No. 5, Peking University Applicant after: Peking University Applicant after: Xidian University Applicant after: Beijing 3T Communication Network Technology Co., Ltd. Applicant after: Beijing Hannuo Technology Co., Ltd. Address before: 100871 Haidian District the Summer Palace Road,, No. 5, Peking University Applicant before: Peking University Applicant before: Xidian University Applicant before: Beijing 3T Communication Network Technology Co., Ltd. Applicant before: Beijing Hannuo Technology Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |