CN105553631A - 一种基于ofdm的数据传输方法、发射站点和接收站点 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于OFDM的数据传输方法，用于J个发射站点同时向一个接收站点传输数据，J为正整数，包括：接收站点将可用频带划分为N个基本子频带，为J个发射站点调度各自独占的M_j个基本子频带，j∈[1，J]，j为正整数；设置系统循环前缀长度为T_CP≥2δ+τ_m,2δ为信号从发射站点到达允许的最大覆盖半径所经历的双向传播延迟，τ_m多径延迟扩展；J个发射站点分别对各自待发送的数据增加长度为T_CP的循环前缀后调制到各自独占的M_j个基本子频带上发送出去；接收站点在N个基本子频带的范围内同时接收J个发射站点发送来的数据，根据预设的长度为T_CP的循环前缀提取出各发射站点发送来的数据。该方法允许带宽能力不对等通信，同时允许多用户同时接入。

Description

一种基于OFDM的数据传输方法、发射站点和接收站点

本申请是申请日为2012年03月23日，申请号为201280012991.4，发明名称为“一种基于OFDM的数据传输方法和发射站点”的母案申请的分案。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地说，涉及一种基于OFDM的数据传输方法和系统。

背景技术

在基于802.11系列标准的无线局域网WLAN技术中，通过载波侦听多址接入(CSMA，CarrierSenseMultipleAccess)实现多用户传输，即多个站点(STA)不能同时接入接入点(CAP)，只能分时接入，即使CAP有空闲频谱资源STA也不能利用。比如，在802.11n的系统中，CAP可占有40MHz带宽资源，并且可分成2个20MHz子带，STA只能利用整个40MHz带宽或者其中一个20MHz子带与CAP通信，但两个支持20MHz带宽的STA不能分别占用其中一个20MHz子带同时与CAP通信，只能在不同的时间段上用40MHz带宽中的主信道与CAP通信，而20MHz从信道空闲，这就造成了频谱资源的浪费。

正交频分多址(OFDMA，OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess)是移动通信系统中采用的一种多址接入方式，多个移动终端(MS)占用可用带宽中不同的子载波组与基站(BS)同时进行通信，可提高频谱利用率。

现有的WLAN中，STA与CAP通信时必须两者都采用相同的带宽配置，比如在802.11n的系统中，STA和CAP通信时要么采用40MHz的带宽要么采用20MHz的带宽，如果一个WLAN网络中CAP支持40MHz带宽，有两个20MHz的STA，那CAP只能采用20MHz的带宽配置与竞争到主信道资源的STA通信，因此造成20MHz频谱资源浪费。在未来的无线局域网技术中，CAP可用的带宽可能达到80MHz甚至更多，如果继续沿用上述的带宽配置方案，则将造成更多频谱资源的浪费。

OFDMA机制中，虽然多个终端可占用不同的子载波同时与基站通信，但接收端和发射端需要支持同样的带宽配置，即发射端逆快速傅里叶变换(IFFT，InverseFastFourierTransform)模块与接收端快速傅里叶变换(FFT，FastFourierTransform)模块的FFT点数必须相同。另外上行正交频分多址接入OFDMA的多址接入方式对同步要求较高。在时间域，多个移动终端(MS)发射的信号需要同时到达基站(BS)才不会造成符号间干扰和用户间干扰；在频率域，由于多个MS发射机的载波晶振频率精度不同，与BS载波晶振频率的偏差也不同，因此到达BS的各MS的信号的频率偏移也不同，而OFDM调制本身对频偏敏感，必须要校正来自各MS信号的频偏才能正确解调，否则会造成多用户干扰。因此，在OFDMA系统中，时间同步和频率同步是关键问题，需要复杂的同步算法。在无线局域网系统中，如果为了提高频谱效率而采用OFDMA的多址接入方式将增加设备成本。

发明内容

本发明提供一种基于正交频分复用OFDM的数据传输方法和发射站点，可实现多个发射站点同时与接收站点进行通信，且复杂度低，可提高频谱利用率、系统吞吐率。

本发明提供了一种基于OFDM的数据传输方法，用于J个发射站点同时向一个接收站点传输数据，J为正整数，该方法包括：

接收站点将可用频带划分为N个基本子频带，为J个发射站点调度各自独占的M_j个基本子频带，j∈[1,J],j为正整数；设置系统循环前缀长度为T_CP≥2δ+τ_m,2δ为信号从发射站点到达允许的最大覆盖半径所经历的双向传播延迟，τ_m多径延迟扩展；

J个发射站点分别对各自待发送的数据增加长度为T_CP的循环前缀后调制到各自独占的M_j个基本子频带上发送出去；

接收站点在N个基本子频带的范围内同时接收J个发射站点发送来的数据，根据预设的长度为T_CP的循环前缀提取出各发射站点发送来的数据。

较佳地，发射站点在增加循环前缀之前，还对待发送的数据进行IFFT处理，其中第j个发射站点对数据进行长度为M_j×K点的IFFT处理，采用的样本采样速率是M_j×f_s；接收站点在N个基本子频带的范围内接收到数据后，还进行N×K点的FFT处理，采用的样本采样速率是N×f_s。

较佳地，所述接收站点生成一个控制信令，其中包括用于指示被调度的J个基本子频带的位图bitmap；发送所述控制信令；各发射站点通过接收控制信令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap,得知被调度的M_j个基本子频带。

较佳地，所述接收站点为每个发射站点设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M_j个基本子频带所对应的M_j个bit设置为第一值；通过一个控制信令发送所述bit组至对应的发射站点；所述发射站点接收控制信令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据所述bit组中被设置为第一值的M_j个bit得知所对应的M_j个基本子频带被调度。

较佳地，所述第j个发射站点将数据调制到所述M_j个基本子频带上，在各基本子频带上独立传输；或者，将数据调制到所述M_j个基本子频带组合的频带上，在所述组合的频带上传输；其中，所述M_j个基本子频带是连续的基本子频带。

本发明还提供了一种接收站点，包括：

调度模块，用于将可用频带划分为N个基本子频带，为J个发射站点调度各自独占的M_j个基本子频带，j为正整数；

配置模块，用于设置循环前缀长度为T_CP≥2δ+τ_m,2δ为信号从发射站点到达允许的最大覆盖半径所经历的双向传播延迟，τ_m多径延迟扩展；

接收模块，用于在N个基本子频带的范围内同时接收J个发射站点发送来的数据；

处理模块，用于根据预设的长度为T_CP的循环前缀提取出各发射站点发送来的数据。

较佳地，所述调度模块，用于生成一个控制信令，其中包括用于指示被调度的J个基本子频带的位图bitmap，并发送所述控制信令；或者，为每个发射站点设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M_j个基本子频带所对应的M_j个bit设置为第一值；通过一个控制信令发送所述bit组至对应的发射站点。

较佳地，处理模块在进行去循环前缀处理前，还对接收到的数据进行N×K点的FFT处理，采用的样本采样速率是N×f_s。

本发明还提供了一种发射站点，包括：

接收模块，用于获取接收站点为其调度的M_j个基本子频带的指示信息，j∈[1,J],j和J均为正整数；N为系统可用频带包含的基本子频带的个数；以及获取接收站点预先配置的循环前缀的长度T_CP≥2δ+τ_m,2δ为信号从发射站点到达允许的最大覆盖半径所经历的双向传播延迟，τ_m多径延迟扩展；

处理模块，用于将待发送的数据增加长度为T_CP的循环前缀；

调制模块，用于将经处理模块处理后的数据调制到M_j个基本子频带上；

发射模块，用于在所述M_j个基本子频带上发射数据。

较佳地，所述接收模块，通过接收一控制信令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap,得知被调度的M_j个基本子频带；或者，通过接收一控制信令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据所述bit组中被设置为第一值的M_j个bit得知所对应的M_j个基本子频带被调度。

较佳地，所述发射模块，用于将数据调制到所述M_j个基本子频带上，在各基本子频带上独立传输；或者，将数据调制到所述M_j个基本子频带组合的频带上，在所述组合的频带上传输；其中，所述M_j个基本子频带是连续的基本子频带。

较佳地，所述处理模块在进行增加循环前缀处理之前，还进行了长度为M_j×K点的IFFT处理，采用的样本采样速率是M_j×f_s。

综上所述，本发明提供的技术方案，基于OFDM技术和子频带组合使用，允许无线通信系统中的发射站点STA与接收站点CAP有不同的带宽配置，发射站点STA可采用较低的配置降低硬件实现成本，接收站点CAP则可采用较高的配置来提高效率：频谱利用率、吞吐率等，且可实现多个STA同时与CAP进行通信。另外，在子频带的边缘增加了保护频带即虚载波，可以避免子频带间干扰，各个子频带可独立做成型滤波，而接收端只需做整个频带上的匹配滤波，无需多个基带接收机针对不同的子频带做匹配滤波；扩展了循环前缀(CP)，降低时间同步的要求。接收端基带样本采样速率是基本子频带样本采样速率的N倍，保证基本子频带上只需N1点的IFFT/FFT模块，接收端用N2＝N*N1点的IFFT/FFT模块，而不需要多个并行的N1点IFFT/FFT模块来解调各个子频带的信息。这样既可提高频谱利用率、系统吞吐率，可实现多个STA同时与CAP进行通信，且不必增加系统及用户站点设备的成本。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

附图说明

图1为本发明实施例一种基于OFDM的数据传输方法流程图；

图2为现有技术中无线通信系统架构示意图；

图3为本发明实施例中多频带OFDM发射端和接收端基带部分模块框图；

图4(a)、(b)、(c)和(d)分别为本发明实施例中的几种子频带划分示意图；

图5(a)和5(b)为图4(b)中另两种子频带划分示意图；

图6是本发明实施例一种发射站点方框图；

图7是本发明实施例一种接收站点方框图；

图8是本发明实施例一种资源指示的发送装置方框图；

图9是本发明实施例一种资源指示的接收装置方框图；

图10是本发明实施例另一种资源指示的发送装置方框图；

图11是本发明实施例另一种资源指示的接收装置方框图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

鉴于现有技术中的不足，本发明提出一种用于中短距离无线通信的多用户数据传输方案，采用类似于正交频分多址OFDMA的多用户接入方式，基于OFDM及相应的同步机制，将系统的可用频带等分成N个基本子频带(也称作子信道)，发送端(即STA)收发机的带宽可以是基本子频带或子频带组合的频带，而根据具体情况接收站点(即CAP)收发机带宽可以为N个基本子频带。假定，基本子频带为20MHz，接收站点收发机带宽可以为20MHz、40MHz、80MHz，即对于只支持20MHz带宽的STA接收机也可收发80MHz带宽的CAP的信号，这样，本发明基于OFDM调制技术可实现多个STA利用不同的子频带资源与CAP通信，并且降低了OFDMA系统所需的时频同步要求和同步精度。

本发明提供的一种基于OFDM的数据传输方法，用于J个发射站点同时向一个接收站点传输数据，J为正整数，如图1所示，该方法包括：

步骤S101：接收站点将可用频带划分为N个基本子频带，为J个发射站点调度各自独占的M_j个基本子频带，j∈[1,J],j为正整数；

步骤S102：接收站点设置系统循环前缀长度为T_CP≥2δ+τ_m,2δ为信号从发射站点到达允许的最大覆盖半径所经历的双向传播延迟，τ_m多径延迟扩展；

步骤S103：J个发射站点分别对各自待发送的数据增加长度为T_CP的循环前缀后调制到各自独占的M_j个基本子频带上发送出去；

步骤S104：接收站点在N个基本子频带的范围内同时接收J个发射站点发送来的数据；

步骤S105：接收站点根据预设的长度为T_CP的循环前缀提取出各发射站点发送来的数据。

本发明实施例基于OFDM技术和子频带组合使用，允许无线通信系统中的发射站点STA与接收站点CAP有不同的带宽配置，发射站点STA可采用较低的配置降低硬件实现成本，接收站点CAP则可采用较高的配置来提高效率，可实现多个STA同时与CAP进行通信。

且，为了消除或最大限度地减小产生符号间干扰(ISI，Inter-SymbolInterference)和多用户干扰，系统中还设计合理的同步机制，具体地说，引入循环前缀(CP，CyclicPrefix)，而循环前缀CP的长度随着传输模式、帧结构以及相应的协议而改变，需要设计满足要求的系统中循环前缀CP的长度。本发明实施例中，发射站点STA在收到接收站点CAP发来的下行帧时，可根据下行帧的同步前导确定一个时间点t0，各STA以各自估计的时间点为基准计算上行传输时刻，设计系统中的CP长度保证覆盖了距离最远的STA到CAP的双向传播延迟2δ及多径延迟扩展τ_m，再考虑时间同步误差，则所有STA的多径信号都可在CP范围内到达STA，不至于产生符号间干扰(ISI)和多用户干扰。

在上述实施例中，发射站点j至少支持M_j个基本子频带的带宽；所述接收站点至少支持N个基本子频带的带宽。例如，支持80MHz带宽的STA可以占用20MHz、40MHz或者80MHz发送数据。同理，支持80MHz带宽的CAP也可以在20MHz、40MHz或者80MHz范围内接收数据。

上述M_j和N参数配置由媒体接入控制层(MAC)层实现，M_j的取值可由CAP根据第j个STA支持的带宽能力和可分配的资源进行配置。N的取值则由CAP根据带宽资源的需要配置。在具体实现时，可以是STA向所述CAP发送资源请求，所述资源请求中携带所述STA支持的带宽能力，CAP根据所述STA支持的带宽能力和当前可分配资源为所述STA配置基本子频带，并通过发送应答消息携带为所述STA配置基本子频带信息至所述STA。STA可以将资源请求封装为独立资源请求帧，通过竞争的方式向CAP发起资源请求；也可以在上行传输数据帧时，将资源请求随数据帧一起发送至CAP。另外，CAP也可以采用轮询的方式向STA分配上行传输资源。

较佳地，所述发射站点可在一个基本子频带上发送所述资源请求，以提高传输资源利用率。

本发明实施例在此提供一种资源指示方法，由CAP为STA调度传输资源，具体包括：

步骤1：调度一个或多个子信道；

步骤2：生成一个控制信令，其中包括用于指示被调度的一个或多个子信道的bitmap；

步骤3：发送所述控制信令。

其中，所述子信道可以是载波聚合系统中的一个子载波，也可以是频谱聚合系统中的一个子信道(也称作基本子频带)。

上述资源指示方法既适用于上行资源指示，也适用于下行资源指示。

相应地，本发明实施例还提供了一种资源指示方法，由STA识别资源指示，在调度的资源上传输数据，具体包括：

步骤1：接收一个控制信令，解析其中用于指示被调度的子信道的bitmap,得知被调度的一个或多个子信道；

步骤2：在所述被调度的一个或多个子信道上传递信息。

上述资源指示方法既适用于上行资源指示，也适用于下行资源指示。结合本发明STA上行传输而言：CAP为J个STA调度传输资源，对任一个STA：CAP根据为第j个STA调度的M_j个基本子频带，生成一个控制信令，其中包括用于指示为所述第j个STA调度的M_j个基本子频带的位图bitmap；发送所述控制信令。对应的STA接收到所述控制信令后，解析其中用于指示被调度的基本子频带的bitmap,得知为其调度的M_j个基本子频带；在为其调度的M_j个基本子频带上传递数据。

本发明实施例在此还提供了另一种资源指示方法，包括：

步骤1：设置用于指示子信道调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个子信道；

步骤2：根据子信道调度的结果，将被调度的一个或多个子信道所对应的一个或多个bit设置为第一值；

步骤3：通过一个控制信令中发送所述bit组。

其中，所述子信道可以是载波聚合系统中的1个子载波，也可以是频谱聚合系统中的一个子信道。

相应地，本发明实施例还提供了一种资源指示方法，由STA识别资源指示，在调度的资源上传输数据，具体包括：

步骤1：接收一个控制信令；

步骤2：获得用于指示子信道调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个子信道；

步骤3：根据所述bit组中被设置为第一值的一个或多个bit得知所对应的一个或多个子信道被调度；

步骤4：在所述被调度的一个或多个子信道上传递信息。

上述资源指示方法既适用于上行资源指示，也适用于下行资源指示。结合本发明STA上行传输而言：CAP预先设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；CAP为一个或者多个STA调度传输资源，对任一个STA：CAP根据为第j个STA调度的M_j个基本子频带，将被调度的M_j个基本子频带所对应的M_j个bit设置为第一值，通过一个控制信令发送所述bit组。对应的STA接收到所述控制信令后，获得用于指示基本子频带调度的bit组，根据所述bit组中被设置为第一值的M_j个bit得知所对应的M_j个基本子频带被调度；在所述被调度的M_j个基本子频带上传递信息。

为了进一步说明本发明提供的资源分配指示方案，此处给出一个具体的上下行调度信令字段，用于分配上行或者下行传输资源，参见表1。

表1

其中，使用b5b4b3b2指示该调度信令有效的20MHz子信道位置。b₂＝1指示此次调度对子信道0有效，否则无效。b₃＝1指示此次调度对子信道1有效，否则无效。b₄＝1指示此次调度对子信道2有效，否则无效。b₅＝1指示此次调度对子信道3有效，否则无效。

本发明实施例提供了一种简单的面向载波聚合的资源指配方式，通过在资源分配指示信令中，用bitmap指示该资源分配指示适用于哪个分量载波，节省控制信令开销，降低控制信令检测复杂度。

下面将详述本发明允许支持的带宽能力不同的STA与CAP进行通信的实现方法。

第j个发射站点可以将数据分别调制到所述M_j个基本子频带上，在各基本子频带上独立传输。所述第j个发射站点也可以将数据调制到所述M_j个基本子频带组合的频带上，在所述组合的频带上传输。其中，所述M_j个基本子频带是连续的基本子频带。较佳地，多个发射站点也可采用空分复用的方式共享同一基本子频带。

本发明实施例提供的数据传输方法中，当有多个发射站点发送数据，则为各发射站点分别设置载波频率偏置，以确定各发射站点的载波中心频率。即，第j个发射站点可以通过频谱搬移将所述M_j个基本子频带上的数据调制到指定的射频频段。相应地，所述接收站点在对应的射频频段上接收对应的发射站点的数据。

本发明提供的数据传输方法中，基带部分采用逆快速傅里叶变换IFFT/快速傅里叶变换FFT进行处理，则接收站点采用与发射站点不同的FFT长度：

若基本子频带用K点IFFT/FFT模块，发射站点如果占用M_j个基本子频带，发射站点的IFFT/FFT模块长度为M_j×K点，接收站点的IFFT/FFT模块长度为N×K点。即，所述发射站点在进行频谱搬移之前，对数据进行长度为M_j×K点的IFFT处理；所述接收站点对在所述N个基本子频带范围内接收到的数据进行长度为N×K点的FFT处理。其中，K表示一个基本子频带包含的子载波的个数。

所述发射站点进行IFFT处理时，采用的样本采样速率为M_j×f_s；所述接收站点进行FFT处理时，采用的样本采样速率为N×f_s。f_s表示一个基本子频带对应的IFFT/FFT的输入样本采样速率。

如果发射站点和接收站点支持相同的带宽，则发射站点和接收站点的IFFT/FFT子载波数、采样速率均相同。

如果系统中有多个发射站点，各个发射站点支持的带宽不同，在满足带宽配置要求的前提下，多个发射站点可在接收站点支持的带宽范围内用各自的带宽配置向接收站点发送数据。

所述第j个发射站点在进行频谱搬移之前，只需对M_j个基本子频带上的数据进行成型滤波处理。而所述接收站点在进行FFT处理之前，对在所述N个基本子频带范围内接收到的数据统一进行匹配滤波处理即可。

较佳地，可以在子频带边缘设置保护频带，以降低滤波要求，减少用户间干扰。可以在各子频带的两端设置虚拟子载波。较佳地，也可以在所述组合的频带的两端设置虚拟子载波。

较佳地，本发明实施例中，子频带宽带可以为20MHz；和/或M_j＝1，2，4；和/或k＝256；和/或基带样本采样速率f_s＝20MHz。

较佳地，M_j的取值可以为，M_j＝2n,n为自然数。较佳地，n的取值可以为n＝0，1或2。

为使本发明的原理、特性和优点更加清楚，下面结合具体实施过程对本发明进行详细描述。

图2是发射端和接收端的示意框图,本发明实施例仅涉及发射端和接收端中基带的部分模块，因此，图2所示的信源、射频、信宿及基带部分中本发明未涉及的模块在此不再赘述。

首先，将系统的整个频带等分成N个基本子频带，供系统中各STA站点使用。

本实施例中，系统的整个频带带宽为W＝80MHz，将其等分成N＝4个基本子频带，每个基本子频带带宽B＝20MHz，假定每个基本子频带只能被一个发射站点STA单独占用，而一个STA可以使用一个或多个基本子频带向CAP传输数据。STA支持20MHz、40MHz和80MHz带宽，CAP支持20MHz、40MHz和80MHz带宽，当CAP具有80MHz带宽接收能力时，可同时接收任意子频带组合传输的数据。图3所示为4个20MHz带宽的站点STA1～STA4分别占用不同的子频带向一个80MHz带宽的CAP传输数据时的基带部分模块框图。

图3中所示有4个STA向CAP发送数据，用STA1～STA4表示，每个STA占用一个基本子频带即20MHz带宽，X1～X4表示来自对应STA的数据。图3中仅示出了实现多带OFDM传输时与IFFT/FFT密切相关的模块，其它不涉及也不影响一个完整收发机中的模块，比如编码、星座点映射、流解析、信道估计、MIMO检测、译码等在此不再赘述。

本发明实施例中的子频带划分如图4(a)所示。

图4为子频带划分的等效基带示意图，为方便起见，可沿用802.11n标准使用的负频率概念；将负频率的频谱搬移到正频率，但两者在本质上并无差异。CAP使用[-40MHz,40MHz]频段共80MHz带宽，中心频率f0＝0。图4中仅示意了STA单天线的情况，同样也适用于STA和CAP为多天线独占子频带以及多个STA通过空分复用共享子频带的情况。

图4(a)所示为图3中的4个STA所占用频带的示意图，其中，f0＝0，STA1使用[-40MHz,－20MHz]频段,中心频率f1＝-30MHz,STA2使用[-20MHz,0MHz]频段,中心频率f2＝-10MHz,STA3使用[0MHz,20MHz]频段，中心频率f3＝10MHz,STA4使用[20MHz,40MHz]频段,中心频率f4＝30MHz。

图4(a)所示的子频带划分的信号模型描述如下。要并行发送4路20MHz信号，可在频域对各路信号进行分离保证正交，即分别调制到不重叠的频段上。子载波数Nfft(IFFT/FFT变换的点数)、采样间隔Ts以及采样频率f_s之间的对应关系如下式：

$Ts=\frac{Tu}{Nfft}=\frac{1}{\mathrm{\Δ}F}\·\frac{1}{Nfft}$

T_u表示OFDM符号的持续时间。基带信号中心频率f_c＝0，其子载波间隔为ΔF＝78.125kHz时，本实施例中采用的子载波数Nfft(IFFT/FFT变换的点数)、采样间隔T_s以及采样频率f_s之间的对应关系如表1所示。

表1

带宽B	子载波数Nfft	采样间隔Ts	采样频率fs
				20MHz	256	50ns	20MHz
40MHz	512	25ns	40MHz
				80MHz	1024	12.5ns	80MHz

表1中的采样频率f_s为最低采样速率，可调整采用大于表1中所示的值。

本实施例中，4路信号的中心频率分别为f1＝-30MHz，f2＝-10MHz，f3＝10MHz，f1＝30MHz，正好占据一段连续的80MHz信道，各路信号中心频率对应的子载波偏移值分别为：-384ΔF，-128ΔF，128ΔF，384ΔF。

参照图3和图4(a)，本实施例中，各个STA的数据首先经过Nfft1＝256点(子载波数)的IFFT变换，基带样本的采样间隔(IFFT模块输入样本点的采样间隔)是50ns，然后经过D/A(D/A部分包含低通滤波)，再进行频谱搬移，中心频率分别为f1～f4，其中f1＝f0-30,f2＝f0-10,f3＝f0+10,f4＝f0+30,单位均为MHz，通过基带其它模块处理、射频通道及信道后被CAP接收，CAP接收的数据首先也经过射频通道和基带其它模块的处理，CAP的基带样本点采样间隔是12.5ns，经过Nfft2＝1024点的FFT变换，即可从对应频段取出不同STA的数据进行后续处理。

不考虑时间偏差、频率偏差、干扰噪声的情况下，假设接收端基带收到不同载频的连续信号如下：

$\begin{array}{c}r\left(t\right)=\frac{1}{N}\{\underset{k=-128}{\overset{127}{\Σ}}{W}_k\exp \left(j2\mathrm{\π}\left(k-384\right)\mathrm{\Δ}Ft\right)+\underset{n=-128}{\overset{127}{\Σ}}{X}_n\exp \left(j2\mathrm{\π}\left(n-128\right)\mathrm{\Δ}Ft\right)\\ +\underset{k=-128}{\overset{127}{\Σ}}{Y}_k\exp \left(j2\mathrm{\π}\left(k+128\right)\mathrm{\Δ}Ft\right)+\underset{n=-128}{\overset{127}{\Σ}}{Z}_n\exp \left(j2\mathrm{\π}\left(n+384\right)\mathrm{\Δ}Ft\right)\end{array}---\left(1\right)$

对信号采样，取t＝nT_s

$\begin{array}{c}r\left(n\right){|}_{t={\mathrm{nT}}_s}=\frac{1}{N}\{\underset{k=-128}{\overset{127}{\Σ}}{W}_k\exp \left(j2\mathrm{\π}\left(k-384\right){\mathrm{\ΔFnT}}_s\right)+\underset{n=-128}{\overset{128}{\Σ}}{X}_n\exp \left(j2\mathrm{\π}\left(n-128\right){\mathrm{\ΔFnT}}_s\right)\\ +\underset{k=-128}{\overset{127}{\Σ}}{Y}_k\exp \left(j2\mathrm{\π}\left(k+128\right){\mathrm{\ΔFnT}}_s\right)+\underset{n=-128}{\overset{128}{\Σ}}{Z}_n\exp \left(j2\mathrm{\π}\left(n+384\right){\mathrm{\ΔFnT}}_s\right)\}\\ =\frac{1}{N}\{\underset{k^{\′}=-512}{\overset{-257}{\Σ}}{W}_{k^{\′}+384}\exp \left(j2{\mathrm{\πk}}^{\′}{\mathrm{\ΔFnT}}_s\right)+\underset{n^{\′}=-256}{\overset{-1}{\Σ}}X{n^{\′}+128}_{}\exp \left(j2{\mathrm{\πn}}^{\′}{\mathrm{\ΔFnT}}_s\right)\\ +\underset{l^{\′}=0}{\overset{255}{\Σ}}{Y}_{l^{\′}-128}\exp \left(j2{\mathrm{\πl}}^{\′}{\mathrm{\ΔFnT}}_s\right)+\underset{m^{\′}=256}{\overset{511}{\Σ}}{Z}_{m^{\′}-384}\exp \left(j2{\mathrm{\πm}}^{\′}{\mathrm{\ΔFnT}}_s\right)\}\end{array}---2$

对80MHz带宽的接收机，N＝1024，代入上式得：

$r\left(n\right){|}_{t={\mathrm{nT}}_s}=\frac{1}{N}\left\{\underset{k=-N/2}{\overset{N/2-1}{\Σ}}{Q}_k\exp \left(j2\mathrm{\π}k\frac{n}{N}\right)\right\}---\left(3\right)$

对r(n)做1024点FFT变换即可解调得到信号W、X、Y、Z。

为保证信号周期一致，对不同带宽的信号，FFT模块输入数据的采样速率不同。在20MHz带宽下，256点FFT，采样周期应为50ns；而80MHz带宽下，1024点FFT，采样周期为12.5ns。

本发明实施例中，子频带组合起来供各站点使用，比如，可以两个子频带合成一个使用，或所有子频带组合成一个频带使用。本实施例中的子频带组合方式如图4(b)、图4(c)和图4(d)所示。

图4(b)所示为两个20MHz带宽的STA与一个40MHz带宽的STA共用80MHz频谱的子频带划分示意，三个子频带的中心频率分别为f1＝-30MHz,f2＝0,f3＝30MHz。另，图4(b)还有两种变形，如图5所示。

图4(c)所示为两个40MHz带宽的STA共用80MHz频谱的子频带划分示意，两个子频带的中心频率分别为f1＝-20MHz,f2＝20MHz。

图4(d)所示为一个80MHz带宽的STA占用所有80MHz频谱的子频带划分示意，子频带中心频率为f1＝0。

其中，图4(b)所示为两个20MHz带宽的STA与一个40MHz带宽的STA共用80MHz频谱的情形，频带分布还可变换，具体如图5所示。

当CAP配置为40MHz或80MHz带宽时，允许在其频谱内有空闲基本子频带或基本子频带组合。

如果发射站点和接收站点支持相同的带宽，则发射站点STA和接收站点的IFFT/FFT子载波数、采样速率均相同；

如果系统中有多个发射站点，各个发射站点支持的带宽不同，在满足带宽配置要求的前提下，多个发射站点可在接收站点支持的带宽范围内用各自的带宽配置向接收站点发送数据。

例如，若系统带宽可用带宽为40MHz，则CAP支持40MHz，STA支持20MHz或40MHz,CAP支持两个STA同时传输。若系统可用带宽为20MHz，也可将该频带继续划分，每个STA使用频带内的一部分资源，但各STA的中心频率都与CAP相同，不再额外做频谱搬移(中心频率偏置)。

每个STA所占的子频带都有各自的虚拟子载波，设置在子频带的边缘(两端)，用于作为保护频带。每个STA只需单独做其所支持的带宽上的成型滤波，而不是整个W上的成型滤波。而CAP做整个带宽W上的成型滤波，因此CAP可以灵活地支持不同带宽配置的STA。

本发明实施例还提供了一种发射站点，如图6所示，包括：

接收模块601，用于获取接收站点为其调度的M_j个基本子频带的指示信息，j∈[1,J],j和J均为正整数；N为系统可用频带包含的基本子频带的个数；以及获取接收站点预先配置的循环前缀的长度T_CP≥2δ+τ_m,2δ为信号从发射站点到达允许的最大覆盖半径所经历的双向传播延迟，τ_m多径延迟扩展；

处理模块602，用于将待发送的数据增加长度为T_CP的循环前缀；

调制模块603，用于将经处理模块处理后的数据调制到M_j个基本子频带上；

发射模块604，用于在所述M_j个基本子频带上发射数据。

较佳地，所述接收模块601，通过接收一控制信令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap,得知被调度的M_j个基本子频带；或者，通过接收一控制信令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据所述bit组中被设置为第一值的M_j个bit得知所对应的M_j个基本子频带被调度。

较佳地，所述发射模块604，用于将数据调制到所述M_j个基本子频带上，在各基本子频带上独立传输；或者，将数据调制到所述M_j个基本子频带组合的频带上，在所述组合的频带上传输；其中，所述M_j个基本子频带是连续的基本子频带。

较佳地，所述发射模块604，还在所述各子频带的两端设置虚拟子载波；或者，在所述组合的频带的两端设置虚拟子载波。

较佳地，所述发射模块604，还可以采用空分复用的方式与其他发射站点共享同一基本子频带。

较佳地，所述基本子频带的宽带为20MHz。

较佳地，K＝256。

较佳地，fs＝20MHz。

较佳地，M＝2n,n为自然数。较佳地，n＝0，1或2。

本发明实施例还提供了一种接收站点，如图7所示，包括：

调度模块701，用于将可用频带划分为N个基本子频带，为J个发射站点调度各自独占的M_j个基本子频带，j∈[1,J],j为正整数；

配置模块702，用于设置循环前缀长度为T_CP≥2δ+τ_m,2δ为信号从发射站点到达允许的最大覆盖半径所经历的双向传播延迟，τ_m多径延迟扩展；

接收模块703，用于在N个基本子频带的范围内同时接收J个发射站点发送来的数据；

处理模块704，用于根据预设的长度为T_CP的循环前缀提取出各发射站点发送来的数据。

较佳地，所述调度模块701，用于生成一个控制信令，其中包括用于指示被调度的J个基本子频带的位图bitmap，并发送所述控制信令；或者，为每个发射站点设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M_j个基本子频带所对应的M_j个bit设置为第一值；通过一个控制信令发送所述bit组至对应的发射站点。

本发明实施例还提供了一种基于OFDM的数据传输系统。该系统可用于中短距离无线通信，该系统的可用频带等分成N个基本子频带。该系统包括：如上所述的发射站点和用于在N个基本子频带范围内接收从J个发射站点发送来的数据的接收站点。如果系统中有多个发射站点，各个发射站点支持的带宽不同，在满足带宽配置要求的前提下，多个发射站点可在接收站点支持的带宽范围内用各自的带宽配置向接收站点发送数据。

本发明实施例还提供了一种资源指示的发送装置，如图8所示，包括：

调度模块801，用于调度一个或多个子信道；

封装模块802，与所述调度模块801相连，用于根据被调度的一个或多个子信道，生成一个控制信令，其中包括用于指示被调度的一个或多个子信道的bitmap；

发送模块803，与所述封装模块802相连，用于发送所述控制信令。

其中，所述子信道可以是载波聚合系统中的1个子载波，或者，是频谱聚合系统中的一个子信道。

所述资源指示，可以是对上行资源进行指示，也可以是对下行资源进行指示。

本发明实施例还提供了一种资源指示的接收装置，与上述资源指示装置配合使用，用于接收资源指示，如图9所示，包括：

接收模块901，用于接收一个控制信令；

解析模块902，与所述接收模块901相连，用于解析所述控制信令中用于指示被调度的子信道的bitmap,得知被调度的一个或多个子信道；

发送模块903，与所述解析模块902相连，在所述被调度的一个或多个子信道上传递信息。

其中，所述子信道可以是载波聚合系统中的1个子载波，或者，是频谱聚合系统中的一个子信道。

所述资源指示，可以是对上行资源进行指示，也可以是对下行资源进行指示。

本发明实施例还提供了另一种资源指示的发送装置，如图10所示，包括：

调度模块1001，用于设置用于指示子信道调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个子信道；

封装模块1002，与所述调度模块1001相连，用于根据子信道调度的结果，将被调度的一个或多个子信道所对应的一个或多个bit设置为第一值；

发送模块1003，与所述封装模块1002相连，用于通过一个控制信令中发送所述bit组。

其中，所述子信道可以是载波聚合系统中的1个子载波，也可以是频谱聚合系统中的一个子信道。

所述资源指示，可以是对上行资源进行指示，也可以是对下行资源进行指示。

本发明实施例还提供了一种资源指示的接收装置，与上述另一种资源指示装置配合使用，用于接收资源指示，如图11所示，包括：

接收模块1101，用于接收一个控制信令；

解析模块1102，与所述接收模块1101相连，用于解析所述控制信，获得用于指示子信道调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个子信道；

发送模块1103，与所述解析模块1102相连，根据所述bit组中被设置为第一值的一个或多个bit得知所对应的一个或多个子信道被调度，并在所述被调度的一个或多个子信道上传递信息。

其中，所述子信道可以是载波聚合系统中的1个子载波，也可以是频谱聚合系统中的一个子信道。

所述资源指示，可以是对上行资源进行指示，也可以是对下行资源进行指示。

综上所述，本发明提供的技术方案，基于OFDM技术和子频带组合使用，允许无线通信系统中的发射站点STA与接收站点CAP有不同的带宽配置，发射站点STA可采用较低的配置降低硬件实现成本，接收站点CAP则可采用较高的配置来提高效率：频谱利用率、吞吐率等，且可实现多个STA同时与CAP进行通信。另外，在子频带的边缘增加了保护频带即虚载波，可以避免子频带间干扰，各个子频带可独立做成型滤波，而接收端只需做整个频带上的匹配滤波，无需多个基带接收机针对不同的子频带做匹配滤波，扩展了循环前缀(CP)，降低时间同步的要求。接收端基带样本采样速率是基本子频带样本采样速率的N倍，保证基本子频带上只需N1点的IFFT/FFT模块，接收端用N2＝N*N1点的IFFT/FFT模块，而不需要多个并行的N1点IFFT/FFT模块来解调各个子频带的信息。这样既可提高频谱利用率系统吞吐率，可实现多个STA同时与CAP进行通信，且不必增加系统及用户站点设备的成本。

根据所述公开的实施例，可以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围和主旨的基础上应用于其他实施例。以上所述的实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (10)

1.一种基于OFDM的数据传输方法，其特征在于，用于J个发射站点同时向一个接收站点传输数据，J为正整数，该方法包括：

接收站点将可用频带划分为N个基本子频带，为J个发射站点调度各自独占的M_j个基本子频带，j∈[1,J],j为正整数；设置系统循环前缀长度为T_CP≥2δ+τ_m,2δ为信号从发射站点到达允许的最大覆盖半径所经历的双向传播延迟，τ_m多径延迟扩展；

J个发射站点分别对各自待发送的数据增加长度为T_CP的循环前缀后调制到各自独占的M_j个基本子频带上发送出去；

接收站点在N个基本子频带的范围内同时接收J个发射站点发送来的数据，根据预设的长度为T_CP的循环前缀提取出各发射站点发送来的数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

发射站点在增加循环前缀之前，还对待发送的数据进行IFFT处理，其中第j个发射站点对数据进行长度为M_j×K点的IFFT处理，采用的样本采样速率是M_j×f_s；

接收站点在N个基本子频带的范围内接收到数据后，还进行N×K点的FFT处理，采用的样本采样速率是N×f_s。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述接收站点生成一个控制信令，其中包括用于指示被调度的J个基本子频带的位图bitmap；发送所述控制信令；

各发射站点通过接收控制信令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap,得知被调度的M_j个基本子频带。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述接收站点为每个发射站点设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M_j个基本子频带所对应的M_j个bit设置为第一值；通过一个控制信令发送所述bit组至对应的发射站点；

所述发射站点接收控制信令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据所述bit组中被设置为第一值的M_j个bit得知所对应的M_j个基本子频带被调度。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第j个发射站点将数据调制到所述M_j个基本子频带上，在各基本子频带上独立传输；或者，

将数据调制到所述M_j个基本子频带组合的频带上，在所述组合的频带上传输；其中，所述M_j个基本子频带是连续的基本子频带。

6.一种接收站点，其特征在于，包括：

调度模块，用于将可用频带划分为N个基本子频带，为J个发射站点调度各自独占的M_j个基本子频带，j∈[1,J],j为正整数；

配置模块，用于设置循环前缀长度为T_CP≥2δ+τ_m,2δ为信号从发射站点到达允许的最大覆盖半径所经历的双向传播延迟，τ_m多径延迟扩展；

接收模块，用于在N个基本子频带的范围内同时接收J个发射站点发送来的数据；

处理模块，用于根据预设的长度为T_CP的循环前缀提取出各发射站点发送来的数据。

7.如权利要求6所述的接收站点，其特征在于：

所述调度模块，用于生成一个控制信令，其中包括用于指示被调度的J个基本子频带的位图bitmap，并发送所述控制信令；或者

为每个发射站点设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M_j个基本子频带所对应的M_j个bit设置为第一值；通过一个控制信令发送所述bit组至对应的发射站点。

8.一种发射站点，其特征在于，包括：

接收模块，用于获取接收站点为其调度的M_j个基本子频带的指示信息，j∈[1,J],j和J均为正整数；N为系统可用频带包含的基本子频带的个数；以及获取接收站点预先配置的循环前缀的长度T_CP≥2δ+τ_m,2δ为信号从发射站点到达允许的最大覆盖半径所经历的双向传播延迟，τ_m多径延迟扩展；

处理模块，用于将待发送的数据增加长度为T_CP的循环前缀；

调制模块，用于将经处理模块处理后的数据调制到M_j个基本子频带上；

发射模块，用于在所述M_j个基本子频带上发射数据。

9.如权利要求8所述的发射站点，其特征在于：

所述接收模块，通过接收一控制信令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap,得知被调度的M_j个基本子频带；或者，

通过接收一控制信令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据所述bit组中被设置为第一值的M_j个bit得知所对应的M_j个基本子频带被调度。

10.如权利要求9所述的发射站点，其特征在于：

所述发射模块，用于将数据调制到所述M_j个基本子频带上，在各基本子频带上独立传输；或者，

将数据调制到所述M_j个基本子频带组合的频带上，在所述组合的频带上传输；其中，所述M_j个基本子频带是连续的基本子频带。