CN105122755A

CN105122755A - 用于处理具有可变保护间隔的数据帧的方法和设备

Info

Publication number: CN105122755A
Application number: CN201480022617.1A
Authority: CN
Inventors: 斯蒂芬·费克特尔
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: CN105122755B; WO2014191273A3; US20140355626A1; EP3005637B1; US10057389B2; EP3005637A2; WO2014191273A2

Abstract

提供了一种方法，该方法包括处理数据帧，该数据帧具有预定的帧大小并且包括被配置为在频域中形成多个子载波的至少一个数据符号，其中，至少一个数据符号中的每个数据符号包括用户数据部分和保护间隔部分，其中，至少一个数据符号中的每个数据符号包括多个子符号，并且其中如下参数中的至少一个在处理的过程中是可变的：保护间隔部分的大小、用户数据部分的大小、至少一个数据符号的大小、数据帧所包括的数据符号的数目、保护间隔部分的内容、子符号边界的配置。

Description

用于处理具有可变保护间隔的数据帧的方法和设备

技术领域

本公开涉及用于处理数据帧的方法和设备，该数据帧包括至少一个数据符号，具体地，包括至少一个OFDM数据符号。

背景技术

在正交频分复用(OFDM)通信系统中，保护间隔(GI)长度是固定并且限定的，以使得其覆盖最坏场景(即，较大的小区大小、远处对象的较长反射以及较长的范围)中遇到的最长多径时延。在诸如根据ETSIETS300744，V1.5.1，2004的陆地数字视频广播(DVB-T)或根据ETSITS136211，版本11.0.0，Release11，2012年10月的长期演进(LTE)之类的更高级的标准中，定义了不同的GI长度，例如，与LTE格式相关联的三种GI长度为：针对大多数宏小区的基于4.96us的常规循环前缀(CP)、针对大的小区和小的单频网络的基于16.67us的扩展CP、以及针对大型SFN的基于33.33us的另一扩展CP。然而，这三种GI长度是由运营商基于小区规划来选择并且在运行期间来固定的。

常规的CP-OFDM中的主要问题在于保护间隔在长度和内容方面缺少了灵活性。在运行期间，GI不能针对普遍的信道色散进行设计。因此通常适当地选择GI长度，以覆盖预期的最坏的信道色散。在典型的更友好的信道条件下，这导致传输能力和吞吐量的大量损失，这是也可以转变到多用户环境中的一种劣势，即，GI长度不能针对单个用户进行设计。

常规的CP-OFDM中的另一问题在于GI长度与OFDM符号嵌入的帧格式之间的依赖关系。GI长度的改变(如果可能的话)必定导致帧结构(即，帧中OFDM符号的数目)的改变。例如，如果可能在运行期间在三种LTECP长度之间进行切换，则帧格式也将必须改变。由于将可变长度的OFDM符号投射到固定长度的帧存在非常小的可能性，因此，GI的灵活性被严重限制在单用户的场景中，并且不可能实现于多用户环境。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明的某些方面的进一步理解，并且这些附图被合并于本说明书中组成本说明书的一部分。附图对某些方面进行了说明，并且与描述一起对这些方面的原理进行解释。其他方面和示例以及这些方面和示例的许多所期望的优势由于通过参照下面详细的描述而变得更好理解而易于领会。类似的参考标号表示相应的类似的部分。

图1示出了携带数据符号的数据帧的示例。

图2示出了携带数据符号的数据帧的示例。

图3A、图3B示出了示例性OFDM传输系统。

图4A、图4B示出了OFDM符号格式的示例。

图5示出了用于处理数据帧的示例性方法的流程图。

图6示出了多用户环境的示例性配置。

图7示出了形成二维时频帧模式的数据帧的示例。

图8示出了用于处理数据帧的示例性方法的流程图。

图9示出了具有冗余子载波分配的示例性OFDM格式。

图10示出了用于处理数据帧的方法的性能图。

具体实施方式

参照附图对某些方面和示例进行描述，其中，类似的参考标号通常通篇用来指代类似的元件。在以下描述中，出于解释的目的，提出了大量具体细节以提供对一个或多个方面或示例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以利用更少的具体细节来实施一个或多个方面或示例。在其他实例中，以示意性的形式示出了已知的结构和元件，以有助于对一个或多个方面或示例进行描述。应当理解的是，可以使用其他示例，并且在不背离本公开的范围的情况下，可以做出结构或逻辑更改。

此外，尽管示例的特定特征或方面可以仅针对若干种实现方式中的一种进行公开，但在可能期望并且有利于任何给定的或特定的应用中时，该特征或方面可以与其他实现方式中的一个或多个其他特征或方面进行组合。而且，在某种程度上，术语“包括”、“具有”、“有”或它们的其他变体用于详细的描述或权利要求中，这些术语旨在于以类似于术语“包含”的方式而使用。可以使用术语“被耦合”和“被连接”以及派生物。应当理解，这些术语可以用于指示两个元件彼此合作或交互，而不考虑它们是进行直接的物理联系或电联系还是彼此没有直接的联系。另外，术语“示例性”仅仅指某一示例，而非最佳或最优的。因此，下面的详细描述不以限制的意义来理解，并且本公开的范围由所附权利要求来限定。

本文所描述的设备和方法可以用作无线电传输系统(即，以正交频分复用(OFDM)模式运行的系统)的一部分并且可以用于无线电传输系统。所公开的设备可以具体化于用于发送或接收OFDM无线电信号的设备的基带部分，具体地为基站、中继站、移动电话、手持设备或其他类型的移动无线电接收器。所描述的设备可以被用来执行本文所公开的方法，但也可以以任意其他方式来执行这些方法。

下面的描述可以结合任何类型的多载波无线电传输系统(具体地，采用诸如通用移动通信系统(UMTS)标准或长期演进(LTE)标准之类的多载波调制的任意移动通信系统)来阅读。

以下描述还可以结合数字视频广播(DVB-T/H)领域中的多载波无线电传输系统来阅读，该多载波无线电传输系统基于陆地发送器和适于移动或手持接收器的通信系统设计。然而，另外的其他通信系统(例如，卫星OFDM系统或数字用户线路(DSL)系统)可以受益于本文所概述的概念和原理。

本文所描述的方法和设备可以利用在本文所描述的多载波无线电传输系统内所采用的任意类型的天线配置来实现。具体地，本文所呈现的概念可应用于采用任意数目的发送和/或接收天线的无线电系统，即，单输入单输出(SISO)系统、单输入多输出(SIMO)系统、多输入单输出(MISO)系统以及多输入多输出(MIMO)系统。

参照图1，示出了携带数据符号102的数据帧100的示例。数据帧100具有预定的帧大小M，并且数据帧100包括多个被配置为在频域形成多个子载波的数据符号102。每个数据符号102包括用户数据部分(OFDM)104和保护间隔部分(GI)106，该保护间隔部分可以包括保护字(GW)。如下参数中的至少一个在对数据帧100进行处理的过程中是可变的：保护间隔部分106的大小L、用户数据部分104的大小N-L、数据符号102的大小N、数据帧100所包括的数据符号102的数目以及保护间隔部分106的内容。

在一个示例中，数据符号102根据正交频分复用技术而被编码。在一个示例中，保护间隔部分106包括保护字。在一个示例中，保护字是某一预定的保护字。在一个示例中，数据符号102的大小关于基本的数据符号大小(例如，一字节或一字)的二的幂进行变化。在一个示例中，保护间隔部分106的大小L基于如下参数中的至少一个：信道时延扩展、调制和编码集、MIMO层和天线配置以及链路方向(例如，上行或下行)。在一个示例中，数据符号102的大小N以及数据帧所包括的数据符号102的数目是预定的，并且数据符号102的保护间隔部分106的大小L和内容中的至少一者基于特定用户而言是可选的。

关于OFDM系统，图1中所描绘的数据帧100的符号格式也被称为可变-保护OFDM符号格式(VG-OFDM)，并且符号102被表示为OFDM符号。

数据帧100可以具有任意数目的OFDM符号102，例如，八个OFDM符号或任何其他二的幂的数目、3、6、7或任意其他数目。

在VG-OFDM中，保护间隔被包括在(I)DFTOFDM调制(解调)窗口中，该(I)DFTOFDM调制(解调)窗口的长度等于OFDM符号的长度N。所定义的OFDM符号102包括本文表示为用户数据部分104的长度为N-L的“有用”部分和本文表示为保护间隔部分106(其填充有保护字(GW))的长度为L的保护间隔。图1在OFDM符号102的尾部示出了保护间隔部分106，但其还可以位于OFDM符号102的起始处或位于两端处。在一个示例中，VG-OFDM格式突出嵌入到固定的或预定的帧100结构中的固定长度的OFDM符号102的框架内的可变GI长度L。

在一个示例中，VG-OFDM用于支持唯一字(UW)-OFDM格式，因为二者均被设计为在OFDM符号102中包括GI106。因此，为了实现一些Reed-Solomon(RS)编码增益并且辅助同步和信道估计，VG-OFDM支持填充GI106的唯一(即，固定的)字的UW-OFDM特征。然而，VG-OFDM另外突出保护间隔106的可变长度以及可变内容(即，保护字)。VG-OFDM是以适于时变和/或特定于用户的信道和传输特性的新的灵活性为特征的通用格式。

VG-OFDM的优势如下：可变保护间隔106可以适于信道和链路上的传输条件，例如，信道时延扩展以及其他链路参数。如果信道时延扩展T比目前使用的GI106短(T＜L)，则缩短GI长度L，并且选择较短的GW。这避免了传输功率和数据速率的不必要的损失，从而增大了传输效率和吞吐量。如果信道时延扩展T超过目前使用的保护间隔106(T＞L)，则增加GI长度L，并且选择较长的GW。这避免了符号间干扰，从而维护了传输质量。关于其他链路参数，GI106还可以针对诸如MCS(调制/编码集)、MIMO层/天线、或链路方向(上行/下行)之类的参数进行调整。帧格式(即，每帧的OFDM符号的数目)独立于GI的适应性。帧格式可以保持固定不变，因此，定义、标准化以及实现将较为简单。适当定义的固定帧格式可以容纳不同长度N的OFDM符号102，这是进一步延伸GI长度范围的特征。

因而新型信号格式VG-OFDM以可变的可能特定于用户的保护间隔为特征，这些间隔(较大程度上)与OFDM符号长度和帧格式解耦合。相应的传输系统用于传输帧100。

参照图2，示出了携带数据符号302数据帧300的示例。数据帧300具有预定的帧大小M，并且数据帧300包括多个被配置为在频域形成多个子载波的数据符号302。在图2中，针对第一示例性数据帧310、第二示例性数据帧312、第三示例性数据帧314以及第四示例性数据帧316描绘了示例性数目的八个数据符号302，针对第五示例性数据帧318描绘了示例性数目的四个数据符号330，针对第六示例性数据帧320描绘了示例性数目的两个数据符号332，并且针对第七示例性数据帧322描绘了示例性数目的一个数据符号334。然而，数据帧300可以具有任意其他数目的数据符号302、330、332、334，例如，任意其他的二的幂、3、6、7或任意其他数目。每个数据符号302、330、332、334包括用户数据部分304和保护间隔部分306，其中，保护间隔部分306包括保护字(GW)。如下参数中的至少一个在对数据帧300进行处理的过程中是可变的：保护间隔部分306的大小L、用户数据部分304的大小N-L、数据符号302的大小N、数据帧300所包括的数据符号302的数目以及保护间隔部分306的内容。数据帧300可以根据上面针对图1所描述的示例来构建。

关于OFDM系统，图2中所描绘的数据帧300的符号格式也被称为可变-保护OFDM符号格式(VG-OFDM)，并且符号302被表示为OFDM符号。

第一示例性数据帧格式到第三示例性数据帧格式310、312、314是类似于LTE的格式，其具有可以在帧边界处变化的常规/长/短保护间隔306。术语“帧”在本文中表示最短的重复的物理结构，在LTE表示方法中，帧可以指代时隙或子帧。第四示例性数据帧格式316突出在帧内变化的GI长度，例如，在帧边界处提供额外的保护时间。

最后的三个示例(即，第五示例性数据帧格式到第七示例性数据帧格式318、320、322)示出其长度可能优选地为二的幂的适当定义的帧结构如何能够容纳不同长度的OFDM符号(具体地，多个基本的符号长度N₀(此处N＝2N₀、4N₀和8N₀))。这通过延伸GI长度的范围来进一步增强保护间隔的灵活性，而不会损害OFDM符号的有用部分。图2中所描绘的新型帧结构因而包括如下帧的概念：保护间隔和OFDM符号两者均具有可变长度(L，N)。

除了可变的GI长度，可变的GI内容(保护字)可以同样用于各种目的。例如，对帧中的GW序列(Walsh-Hadamard、Zadoff-Chu等)进行编码可以辅助帧同步和信号隔离，长GW实现帧的开端处的初始信道估计，并且空(null)GW使得帧的结尾处的瞬态消失。图2中所描述的新型帧结构因而包括可变的保护字的概念，包括不插入GW的特殊情形(空GW、GI空)。

参照图3，示出了OFDM传输系统400、410(例如，MIMO-OFDM系统)的示意性框图。在(MIMO-)OFDM系统中，发送器(Tx)400形成OFDM符号，每个OFDM符号在频域(FD)中包括N个并行的子载波，并且通过N-IDFT(OFDM调制器)403将这些子载波变换到时域(TD)。在接收器(Rx)410中，TD信号通过N-DFT(OFDM解调器)413变换回频域(FD)。

在某些条件下，接收信号z_k的复杂的基带表示在对子载波k(此处省略符号时间索引1)进行DFTOFDM解调之后缩减为

z_k＝H_kx_k+n_kk＝O，...，N-1(1)

其中，x_k表示所发送的FDQAM/PSK调制符号，H_k表示信道传递函数，并且n_k表示加性噪声加干扰。为了使等式(1)有效，必须使多径信道色散所导致的ISI(符号间干扰)远离Rx中的解调DFT。OFDM因而突出连续的OFDM符号之间插入的保护间隔(GI)，从而使得在新的符号开始之前ISI瞬态消失。在已知的技术中，该保护间隔从GI之后的有用OFDM符号的结尾起填充长度为L的循环前缀(CP)。在GI从接收器移除之后(假设时序正确)，不超过GI长度L的ISI被抑制，并且保护了有用信号的循环周期属性(正交性)。这使得等式(1)即使在存在ISI的情况下依然成立，然而，代价为降低的传输效率，即，必须发送N+L个样本来传递N个有用信息的样本。对于本发明的某些方面，等式(1)也是正确的，然而，利用图1中定义的OFDM符号，即，发送N个样本来传递N-L个有用信息的样本。

在根据图3a中所描绘的公开的方面的示例性传输系统的发送器Tx400中，形成OFDM符号，每个OFDM符号在频域(FD)包括N个并行的子载波。OFDM符号被馈入并行/串行(P/S)转换器401中，并且之后在逆(离散)傅里叶变换器403(也称为OFDM调制器)中通过逆(离散)傅里叶变换(N-IDFT)将它们变换到时域(TD)。在保护间隔(GI)清除单元405中，保护间隔在时域数据信号中被清除，例如，被设置为零。在保护字(GW)插入单元407中，保护字被添加到时域数据信号，如图4a所示，并且最后OFDM符号500通过发送天线409来发送。

在根据图3b中所描绘的公开的方面的示例性传输系统的接收器Rx410中，所接收的OFDM符号经受由色散信道引起的ISI(符号间干扰)。由于ISI所带来的影响在图4b中通过OFDM符号与保护字之间的下降斜坡示出。OFDM符号通过接收天线419来接收，之后OFDM符号被馈入串行/并行(S/P)转换器411中，串行/并行(S/P)转换器411向(离散)傅里叶变换器413(也称为OFDM解调器)提供转换后的信号，在(离散)傅里叶变换器413中，时域信号通过(离散)傅里叶变换(N-DFT)而被变换回频域。之后，在保护字提取单元417中，从OFDM符号510中提取出保护字，并且在保护字删除单元415中，将保护字从OFDM符号中删除，如图4b中描绘的叉号所示出的。保护字删除单元415的输出被递送到均衡单元421和信道估计单元423。信道估计单元423将信道估计的结果提供给均衡单元421，均衡单元421然后在输出处提供OFDM符号。输入到P/S转换器中的OFDM符号或由均衡单元421输出的OFDM符号可以根据正交幅度调制(QAM)或相移键控调制(PSK)或任何其他调制方案进行调制。

图3a和图3b中示出的VG-OFDM传输系统基本包括对上面参照图1和图2所描述的VG-OFDM帧的信号生成和接收。VG-OFDM发送器400通过清除不想要的信号的(一个或多个)GI来生成(子)符号，然后插入(一个或多个)GW。VG-OFDM接收器410首先提取(一个或多个)保护字(优选地在OFDM解调(DFT)之后在频域(FD)中进行)，从数据路径中删除(一个或多个)GW，然后照常处理FD数据信号，即通过解映射、均衡等。在一个示例中，VG-OFDM信道估计基于CP-OFDM中的FD参考符号(RS)。在一个示例中，VG-OFDM信道估计基于所提取的(一个或多个)GW。在一个示例中，VG-OFDM信道估计基于RS和(一个或多个)GW二者的组合。

在一个示例中，发送器400通过包括用于处理参照下面图5所描述的方法600或参照下面图8所描述的方法1000的处理器的设备来实现。在一个示例中，如下单元中的至少一个在处理器上运行：并行-串行单元401、IDFT单元403、GI清除单元405、GW插入单元407。

在一个示例中，接收器410通过包括用于处理参照下面图5所描述的方法600或参照下面图8所描述的方法1000的处理器的设备来实现。在一个示例中，如下单元中的至少一个在处理器上运行：串行-并行单元411、DFT单元413、GW提取单元417、GW删除单元415、均衡器421、信道估计器423。

在某示例中，处理器被实现为芯片上的集成电路。在某示例中，处理器被实现为专用集成电路。在某示例中，处理器被实现为数据信号处理器。在某示例中，处理器被实现为在计算机系统上运行的处理单元。在某示例中，处理器被实现为任意硬件或软件电路。

参照图5，示出了用于处理数据帧的示例性方法600的流程图。方法600包括处理(601)数据帧，该数据帧具有预定的帧大小并且包括被配置为在频域中形成多个子载波的至少一个数据符号，其中，至少一个数据符号中的每个数据符号包括用户数据部分和保护间隔部分，并且其中如下参数中的至少一个在处理的过程中是可变的：保护间隔部分的大小L、用户数据部分的大小(N-L)、至少一个数据符号的大小、数据帧所包括的数据符号的数目以及保护间隔部分的内容。

在方法600的一个示例中，根据正交频分复用技术来对至少一个数据符号进行编码。在一个示例中，方法600包括清除保护间隔部分。在一个示例中，方法600包括将保护字插入到保护间隔部分中。在方法600的一个示例中，保护字是预定的。在方法600的一个示例中，至少一个数据符号的大小关于基本数据符号大小的二的幂进行变化。在一个示例中，方法600包括通过使用信令信息(具体地，通过使用数据字节或数据字)来通过信号发送至少一个可变参数。在一个示例中，方法600包括基于如下参数中的至少一个来调整保护间隔部分的大小L：信道时延扩展、调制和编码集、MIMO层和天线配置以及链路方向。在一个示例中，至少一个数据符号的大小N以及数据帧所包括的数据符号的数目是预定的，并且其中至少一个数据符号的保护间隔部分的大小L和内容中的至少一者基于特定用户而言是可选的。

参照图6，示出了多用户环境的示例性配置。基站eNB向多个用户(例如，第一用户设备UE1、第二用户设备UE2以及第三用户设备UE3)发送无线电信号。无线电信号如图6所示经历多径衰落。图6中示出了对于UE1的信道脉冲响应“信道1”、对于UE2的信道脉冲响应“信道2”以及对于UE3的信道脉冲响应“信道3”。新型帧格式(也被称为VG-OFDMA(可变-保护正交频分多址))在下面进行呈现，其可有利地应用于多用户环境中。

参照图7，示出了数据帧900、901形成以时频表示的二维帧模式的示例。图7描绘了两个连续的数据帧(第一数据帧900和第二数据帧901)的示例性细节。对于第一数据帧900，图中仅示出了最后两个符号911、912，而对于第二数据帧901，图中仅示出了第一个符号921。数据帧900包括多个符号911、912，其在时间方向上向符号边界930对齐。符号911、912中的每一个包括多个子符号914、915、916，这些子符号914、915、916在频率方向上向子符号边界931、932对齐。子符号914、915、916中的每一个包括用户数据部分944和保护间隔部分946。对于数据帧900、901，如下参数中的至少一个在处理过程中是可变的：保护间隔部分946的大小L、用户数据部分944的大小N-L、符号的大小N、数据帧900、901所包括的符号的数目、保护间隔部分946的内容、基于数据帧对子符号边界931、932的配置、基于数据帧对符号边界930的配置。

在一个示例中，根据正交频分复用技术来对符号911、912、921进行编码。在一个示例中，保护间隔部分946包括保护字。在一个示例中，保护字是预定的保护字。在一个示例中，符号911、912、921的大小关于基本数据符号大小(例如，字节或字)的二的幂进行变化。在一个示例中，保护间隔部分946的大小L基于如下参数中的至少一个：信道时延扩展、调制和编码集、MIMO层和天线配置、链路方向(例如，上行或下行)。在一个示例中，符号911、912的大小N以及数据帧900所包括的符号911、912的数目是预定的，并且符号102的保护间隔部分106的大小L和内容中的至少一者基于特定用户而言是可选的。

关于OFDM系统，图7中示出的数据帧900的符号格式也被称为可变-保护正交频分多址(VG-OFDMA)，并且符号911、912、921被表示为OFDM符号。

在图7描绘的示例中，子符号914、915、916携带用户特定信息944，例如，形成上面参照图6所描述的多用户系统的用户的信息。关于第一数据帧900，第一符号911的第一子符号914携带第一用户UE1的信息，第一符号911的第二子符号915携带第二用户UE1的信息，并且第一符号911的第三子符号916携带第三用户UE3的信息。关于频域，子符号边界931、932用于将子符号彼此隔离。第一子符号边界931用于将第一子符号914与第二子符号915进行隔离，并且第二子符号边界932用于将第二子符号915与第三子符号916进行隔离。相同的配置应用于第二符号912。

关于第二数据帧901，(在该示例中)使用了不同的配置：第一符号921的第一子符号924携带第三用户UE3的信息，第一符号921的第二子符号925携带空的信息，并且第一符号921的第三子符号926携带第一用户UE1的信息。关于频域，子符号边界932、933使用了不同的配置。第二子符号边界932用于将第一子符号924与第二子符号925进行隔离，并且第三子符号边界933用于将第二子符号925与第三子符号926进行隔离。

子符号914、915、916通过多个子载波进行限定，该多个子载波形成频率轴或二维帧模式的方向。子符号边界931、932、933针对这些子载波进行配置。子载波也将在下面所描述的图9中示出。

可以从上面针对图1至图2所描述的多个VG-OFDM数据帧100、300在频域中进行堆叠来构建VG-OFDMA数据帧900，即，数据帧900表示VG-OFDM概念到多用户环境的延伸。

类似于VG-OFDM，VG-OFDMA格式也突出嵌入在固定帧结构900、901中的固定长度的OFDM符号的框架内的可变保护间隔946。每个OFDM符号911可以包括多个OFDM子符号914、915、916，这些OFDM子符号914、915、916在频率上不同并且被分配给不同的用户。VG-OFDMA以特定于用户的保护间隔长度和保护字(用户/链路索引)为特征。违反平常直觉，VG-OFDMA使得同一OFDM符号包括具有不同保护间隔的OFDM子符号成为可能。

位于不同地点的用户站(US)可能经历非常不同的多径信道延迟扩展，其通常与到基站(BS)/eNB的距离相关，如图6所示。VB-OFDMA使得每个US/BS链路能够对其各自的保护间隔进行调整以适应实际存在于该链路上的信道条件，从而达到优化特定于用户/链路的吞吐量和/或传输质量的目标。

VG-OFDMA的主要优点如下：可变的保护间隔可以针对信道延迟扩展和其他参数适应每个链路的信道和传输条件。对于信道延迟扩展T_i，GI(L_i，GW_i)适应于每个T_i，以使得传输吞吐量和/或质量单独地对于每个用户/链路最优。对于其他链路参数，GI还可以针对其他特定于用户的链路参数(例如，MCS、MIMO层/天线、或链路方向)进行调节。帧格式独立于GI适应。帧格式可以对于所有用户保持固定不变且是共同的。因此，定义、标准化和实现更易于进行。适当定义的固定帧格式可以容纳特定于用户的长度Ni的OFDM符号，其进一步延伸特定于用户的GI长度的范围。

如图7所示，VG-OFDMA以固定长度的帧和携带一些具有特定于用户和/或链路的保护间隔配置(L_i，GW_i)的OFDM子符号的OFDM符号为特征。在诸如LTE之类的蜂窝系统中，可以分配给用户的时间/频率面(plane)中最小的单位是物理资源块(PRB)。在VG-OFDMA中，这种PRB优选地被组织在资源块组(RBG)中，形成特定于用户的OFDM子符号。

在VG-OFDMA中，特定于用户的GI长度L_i的适应性不限于信道延迟扩展T_i，还可以与其他特定于用户的链路参数有关，具体地，调制/编码(例如，在低SNR的情况下，高的ISI是可以容忍的，因此，L_i可以很小或者甚至为零)、MIMO层(GI长度也可以特定于层)、MIMO天线(例如，对于具有较小多径的波束赋形链路而言L_i可以较小)、以及链路方向(GI长度对于上行和下行而言可以是不同的)。在常规的帧结构的保护下，VG-OFDMA针对特定于用户、特定于链路和时变信道/传输条件来细调各OFDM/GI配置开启了许多可能性。

上面参照图3和图4所描述的传输系统可以适用于帧900、901的传输以及VG-OFDM(A)传输。如上面图3和图4中所示，通过清除不想要的信号的VG-OFDM(A)保护间隔，然后插入(一个或多个)GW，从而生成用于传输的VG-OFDM(A)(子)符号。可以使用若干种方法来解决清除GI部分的第一个具有挑战性的任务。一个这样的示例性方法突出对频域(FD)子载波符号进行选择以使得时域(TD)信号的GI选择基本上为零。该约束导致了随同FD子载波的复数的Reed-Solomon(RS)码。合适的RS码可以是对称的或者非对称的。前者可以通过将子载波划分为在专用的位置kr的一组冗余子载波(携带复值的校验符号)和在位置k_d处的另一组数据(非校验)子载波(携带QAM/PSK数据符号)来实现。降低不想要的冗余信号能量的技术包括：选择偏爱的位置k_r、允许GI中的一些残留噪声、或者采取非对称RS编码。

参照图8，示出了用于处理数据帧的示例性方法1000的流程图。方法1000包括处理(1001)数据帧，该数据帧被配置为在预定的频率和时间范围内形成以时频表示的二维帧模式，其中，数据帧包括在时间方向上与符号边界对齐的多个符号，并且其中每个符号包括在频率方向上与子载波边界对齐的多个子符号，其中，每个子符号包括用户数据部分和保护间隔部分，并且其中如下参数中的至少一个在处理的过程中是可变的：保护间隔部分的大小、用户数据部分的大小、符号的大小、数据帧所包括的符号的数目、保护间隔部分的内容、基于数据帧对子符号边界的配置、基于数据帧对符号边界的配置。方法1000可以如上面参照图7所描述的来处理数据帧900、901。

在方法1000的一个示例中，子符号被配置为携带特定于用户(例如，上面参照图7所描述的用户1、用户2以及用户3)的信息。特定于用户的信息可以是形成如上面参照图6所描述的多用户系统的用户的信息。在方法1000的一个示例中，子符号边界相对于限定如下面参照图9描述的二维帧模式的频率方向的子载波来配置。在一个示例中，方法1000包括：在如下面将参照图9进行描述的二维帧模式中，将子载波划分为在第一频率位置处的第一组子载波和在第二频率位置处的第二组子载波。在方法1000的一个示例中，如下面参照图9描述的，第一组子载波包括携带冗余信息的子载波，并且其中，第二组子载波包括携带用户数据信息的子载波。在方法1000的一个示例中，携带用户数据信息的子载波被安排在由携带冗余信息的子载波所分界的相同群组中，如参照下面图9所描述的。在方法1000的一个示例中，针对携带用户数据信息的子载波群组的子载波间距基于如下项中的至少一项：符号的大小和保护间隔部分的大小，具体地根据S_i＜＝N/L_i的关系，其中，S_i表示第i个子符号的子载波间距，N表示符号的大小，并且L_i表示第i个子符号的保护间隔部分的大小，如下面参照图9所描述的。在方法1000的一个示例中，如下项中的至少一项为二的幂：符号的大小、保护间隔部分的大小。在一个示例中，方法1000包括：通过使用频率变换来生成数据帧，该频率变换的大小基于预定的频率范围，如上面参照图3和图4所描述的。

参照图9，示出了具有冗余子载波分配的示例性OFDM格式。示例性数据帧1100基于采样和内插而不是大块编码，从而极大地降低了生成长OFDM符号的复杂度。其以一组选定的(准)等距冗余子载波位置k_r为特征，以使得这些位置处的冗余符号能够在GI信号被从原始TDOFDM(子)符号中移除之前对GI信号进行表示(采样)。图9示出了实现上面图7所示的VG-OFDMA符号格式的VG-OFDMA子载波分配的示例。

数据帧1100根据上面参照图7的描述形成以时频表示的二维帧模式。数据帧1100包括在时间方向上与符号边界对齐的多个符号。由于图9中的频域表示，仅仅示出了特定时间实例的单个符号。该符号包括在频率方向上与子符号边界对齐的多个子符号1110、1120、1130。子符号1110、1120、1130中的每个子符号根据上面参照图7的描述包括用户数据部分和保护间隔部分。如下参数中的至少一个在处理的过程中是可变的：保护间隔部分的大小、用户数据部分的大小、符号的大小、数据帧1100所包括的符号的数目、保护间隔部分的内容(即，保护字)、基于数据帧对子符号边界的配置、基于数据帧对符号边界的配置。

子符号1110、1120、1130携带特定于用户的信息，具体地，参照上面图6所描述的形成多用户系统的用户UE1、UE2、UE3的信息。子符号边界相对于限定二维帧模式的频率方向的子载波来配置。从图中可以看出，在二维帧模式中，子载波被划分为在第一频率位置(k_r)处的第一组子载波和在第二频率位置(k_d)处的第二组子载波。第一组子载波包括携带冗余信息的子载波1101、1105、1109，并且第二组子载波包括携带用户数据信息的子载波1103、1107、1111。携带用户数据信息的子载波1103、1107、1111被安排在由携带冗余信息的子载波1101、1105、1109所分界的相同群组中。对于携带用户数据信息的子载波1103、1107、1111群组的子载波间距S1、S2、S3基于如下项中的至少一项：符号的大小和保护间隔部分的大小，具体地根据S_i＜＝N/L_i的关系，其中，S_i表示第i个子符号的子载波间距，N表示符号的大小，并且L_i表示第i个子符号的保护间隔部分的大小。

在某示例中，符号的大小为二的幂，在某示例中，保护间隔部分的大小为二的幂。在某示例中，通过使用频率变换来生成数据帧1100，该频率变换的大小基于预定的频率范围。

在带宽为B_i(B＜N)的OFDM子符号1110、1120、1130之内，采样理论要求冗余的(特定于用户/链路)的子载波间距S_i，从而满足如下等式

S_i＜＝N/L_i(2)

在N是二的幂的示例性情形中，L_i优选地也为二的幂，以使得等式(2)以相等成立并且吞吐量最大。实际清除子符号GI的过程相对简单，并且可以按照如下进行描述：首先经由IDFT来生成TD信号，然后对TDGI信号进行提取、旋转、重复，并且最后从原始TD符号中减去，从而删除GI信号。

图9示出了OFDM频谱中已使用的部分UE1、UE2、UE3内的冗余的子载波1101、1105、1109、数据载波1103、1107、1111以及空白(void)载波1113、1115、117、1119。特定的OFDM格式以一组定义的FD冗余子载波索引k_r为特征，以使得带通GI信号(此处“带通”的含义限于时域)与(双侧的)等于GI长度L的带宽可以在无误差(或较小误差)的情况下被采样(此处“采样”在频率方向)。

参照图10，示出了用于处理数据帧的方法的性能图1200。性能图1200示出了细调保护间隔相对于吞吐量的趋势。在该示例中，上面所描述的冗余载波VG-OFDM(A)1203的吞吐量(相对于无限制的GI)对于GI长度L_i(从左到右减小)与OFDM符号长度N的比进行绘制。具有常规1201和扩展/MBSFNCP长度1202的LTE的吞吐量也在相同条件(参考符号的数目等)下对照示出。通过缩短保护间隔的方法，VG-OFDM(A)允许LTE的最大吞吐量增加达6.6％(nCP)和20％(eCP)。而且，通过新的VG-OFDM(A)格式中固有的灵活性，不需要对诸如nCP、eCP和MBSFN之类的多个CP-OFDM符号/帧格式进行定义和标准化，这些可以从未来的标准版本中删除。

尽管本公开包括一个或多个实现方式，但在不背离所附权利要求的范围的情况下，可以对所示出的示例做出替代和/或修改。具体地，对于由上面所描述的部件或结构(配件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，除非另有所指，否则用来描述这些部件的术语(包括对“装置(means)”的引用)意为与执行所描述的部件的具体功能的任意部件或结构相对应(例如，功能上等同)，即使不是结构上等同于所公开的执行本文所示的示例性实现方式中的功能的结构。

Claims

1.一种方法，包括：

处理数据帧，所述数据帧具有预定的帧大小并且包括被配置为在频域中形成多个子载波的至少一个数据符号，其中，所述至少一个数据符号中的每个数据符号包括用户数据部分和保护间隔部分，并且其中如下参数中的至少一个在所述处理的过程中是可变的：

所述保护间隔部分的大小，

所述用户数据部分的大小，

所述至少一个数据符号的大小，

所述数据帧所包括的数据符号的数目，以及

所述保护间隔部分的内容。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个数据符号是根据正交频分复用技术进行编码的。

3.如权利要求1或2所述的方法，还包括：清除所述保护间隔部分。

4.如权利要求1或2所述的方法，还包括：将保护字插入到所述保护间隔部分中。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述保护字是预定的。

6.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个数据符号的大小关于基本数据符号大小的二的幂进行变化。

7.如权利要求1或2所述的方法，还包括：通过使用信令信息来通过信号发送所述至少一个可变参数，其中，所述信令信息为数据字节或数据字。

8.如权利要求1或2所述的方法，还包括：基于如下参数中的至少一个来调整所述保护间隔部分的大小：

信道时延扩展，

调制和编码集，

MIMO层和天线配置，以及

链路方向。

9.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个数据符号的大小和所述数据帧所包括的数据符号的数目是预定的，并且其中所述至少一个数据符号的保护间隔部分的大小和内容中的至少一者基于特定用户是可选的。

10.一种设备，包括：

处理器，其被配置为处理数据帧，该数据帧具有预定的帧大小并且包括被配置为在频域中形成多个子载波的至少一个符号，其中，所述至少一个符号中的每个符号包括用户数据部分和保护间隔部分，并且其中如下参数中的至少一个在所述处理的过程中是可变的：

所述保护间隔部分的大小，

所述用户数据部分的大小，

所述至少一个符号的大小，

所述数据帧所包括的符号的数目，以及

所述保护间隔部分的内容。

11.如权利要求10所述的设备，其中，所述至少一个数据符号是根据正交频分复用技术进行编码的。

12.一种处理器，包括：

用于处理数据帧的处理装置，该数据帧被配置为在预定的频率和时间范围内形成以时频表示的二维帧模式，其中，所述数据帧包括在时间方向上与符号边界对齐的多个符号，其中每个符号包括在频率方向上与子载波边界对齐的多个子符号，其中，每个子符号包括用户数据部分和保护间隔部分，并且其中如下参数中的至少一个在处理的过程中是可变的：

所述保护间隔部分的大小，

所述用户数据部分的大小，

所述符号的大小，

所述数据帧所包括的符号的数目，

所述保护间隔部分的内容，

基于数据帧对所述子符号边界的配置，以及

基于数据帧对所述符号边界的配置。

13.如权利要求12所述的处理器，其中，所述子符号被配置为携带形成多用户系统的用户的信息。

14.如权利要求12或13所述的处理器，其中，所述子符号边界相对于限定所述二维帧模式的频率方向的子载波进行配置。

15.如权利要求14所述的处理器，还包括：

用于在所述二维帧模式中将所述子载波划分为在第一频率位置处的第一组子载波和在第二频率位置处的第二组子载波的划分装置。

16.如权利要求15所述的处理器，其中，所述第一组子载波包括携带冗余信息的子载波，并且其中，所述第二组子载波包括携带用户数据信息的子载波。

17.如权利要求16所述的处理器，其中，携带用户数据信息的子载波被安排在由携带冗余信息的子载波分界的相同群组中。

18.如权利要求17所述的处理器，其中，针对携带用户数据信息的子载波群组的子载波间距基于如下项中的至少一项：根据关系S_i＜＝N/L_i的所述符号的大小和所述保护间隔部分的大小，其中，S_i表示第i个子符号的子载波间距，N表示所述符号的大小，并且L_i表示第i个子符号的保护间隔部分的大小。

19.如权利要求12或13所述的处理器，其中，如下项中的至少一项为二的幂：所述符号的大小和所述保护间隔部分的大小。

20.如权利要求12或13所述的处理器，还包括：用于通过使用频率变换来生成所述数据帧的生成装置，其中，所述频率变换的大小基于所述预定的频率范围。

21.一种传输系统，包括：

发送器，其包括根据权利要求12或13所述的处理器，其中，所述发送器被配置为发送由所述处理器处理的数据帧；和

接收器，其被配置为接收所发送的数据帧。

22.如权利要求21所述的传输系统，其中，所述接收器被配置为移除所发送的数据帧中的保护间隔。

23.如权利要求21或22所述的传输系统，其中，所述发送器被配置为形成OFDM符号，每个OFDM符号在频域中包括N个并行的子载波。

24.如权利要求21或22所述的传输系统，

其中，所述发送器包括：

OFDM调制器；

保护间隔清除单元

保护字插入单元；并且

其中，所述接收器包括：

OFDM解调器；

保护字提取单元；

保护字删除单元。

25.一种存储有计算机指令的计算机可读介质，当所述计算机指令由计算机执行时，使得所述计算机执行如权利要求1至9中任一权利要求所述的方法。