CN1567765B

CN1567765B - Ofdma系统中导频传输和分配方法

Info

Publication number: CN1567765B
Application number: CN 03148631
Authority: CN
Inventors: 王海; 曹锋铭; 王家城; 周潘渝; 朴东植
Original assignee: Beijing Samsung Telecommunications Technology Research Co Ltd; Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Beijing Samsung Telecommunications Technology Research Co Ltd; Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: CN1567765A

Abstract

一种多用户正交频分复用多址接入通信系统中新的导频分配和传输方法，包括步骤：正交频分复用多址接入通信系统中具有N个子载波，标号为[-N/2：N/2-1]；可使用的有用子载波为L个，其中L＜N，标号为[-L/2：-1，1：L/2]，在有用子载波中有K(K＜L)个子载波为导频子载波，用来传输导频信号；在该系统中，将可使用的有用子载波划分为子载波组，称子载波组为子信道。导频子载波动态分配给子信道，即不同的子信道可以共享相同的导频子载波。不同的子信道可以在不同的时间里在同一导频子载波上传输导频信号。每个子信道都含有导频子载波。适合含有导频子载波较少，同时子信道较多的OFDMA系统。

Description

OFDMA系统中导频传输和分配方法

技术领域

本发明涉及正交频分复用多址接入(OFDMA)通信技术领域，具体地说，本发明主要涉及OFDMA通信系统物理层中针对子信道的一种新的导频传输和分配方法。

背景技术

正交频分复用(OFDM)技术作为一种无线通信系统的高速传输技术早在60年代就提出来了。近些年来，由于数字信号处理技术和ASIC技术的飞速发展，OFDM系统的实现已经成为现实，OFDM技术再度受到关注和研究。OFDM作为下一代移动无线通信系统技术已经得到国内外公认。

OFDMA系统是基于OFDM技术的多址接入通信系统，在OFDMA系统中，所有的可用子载波被划分为子信道，根据划分方法不同，子信道可以含有一个或多个子载波。不同的子信道可以在同一时间内分配给不同的用户。这样更有效利用频带，提高系统容量。同时由于子信道的使用，降低了功率峰平比，有利于用户终端的移动化和提高小区的覆盖范围。

当某一用户使用某一子信道时，该用户只需要在该指定的子信道上传输数据。在很多OFDMA系统中，为了同步和信道估计的目的，子信道中的某些特定的子载波用来传输已知符号，我们称该种已知符号为导频符号，用来传输导频信号的子载波为导频子载波。

在高性能城域网规范Hiperman和IEEE802.16e的256FFTOFDM物理层中，共有256个子载波，标号为-128到127，但实际只用了标号为-100到100的200个子载波，其中零子载波不用。在这200个子载波中有8个导频子载波。

除了256FFTOFDM模式以外，Hiperman还采用256FFTOFDMA模式，目前802.16e也采用256FFTOFDMA模式。256OFDMA模式是将整个可用的子载波划分为16个子信道。用户在使用这些子信道时，可以对这些子信道组合使用。

当OFDMA系统划分子信道时，导频子载波在每个子信道应该得到合理的分配和传输。

1：每个含有相等子载波数目的子信道的导频子载波数量应该尽量相等。

2：导频子载波在子信道中的分布应该尽量分散。

3：每个子信道都至少含有一个导频子载波。

当前的OFDMA系统中，导频子载波被固定分配给某一个子信道，也就是说某一导频子载波只能被某一子信道使用。当系统的导频子载波数目一定时，同时子信道很多时，上述条件很难满足。

当前系统中例如高性能城域网规范(Hiperman)和802.16e的256OFDMA物理层中子信道中的导频子载波的分配和传输没有完全符合上述的设计原则。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提出一种新的子信道中的导频子载波分配和导频信号传输方法。

为实现上述目的，一种多用户正交频分复用多址接入通信系统中新的导频分配和传输方法，包括步骤：

正交频分复用多址接入通信系统中具有N个子载波，标号为[-N/2：N/2-1]；

可使用的有用子载波为L个，其中L＜N，标号为[-L/2：-1，1：L/2]，在有用子载波中有K(K＜L)个子载波为导频子载波，用来传输导频信号；

在该系统中，将可使用的有用子载波划分为子载波组，称子载波组为子信道。

导频子载波动态分配给子信道，即不同的子信道可以共享相同的导频子载波。不同的子信道可以在不同的时间里在同一导频子载波上传输导频信号。每个子信道都含有导频子载波。适合含有导频子载波较少，同时子信道较多的OFDMA系统。

附图说明

图1是子信道中导频子载波动态分配。

图2是OFDM发射机。

图3是OFDMA发射机。

具体实施方式

OFDMA通信系统是以OFDM技术为核心的一种通信系统。OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定频带分成许多正交子载波，在每个子载波上进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的无线信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子载波是相对平坦的，在每个子载波上进行的是窄带传输，信号带宽小于无线信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。

OFDMA系统基本原理是将整个OFDM子载波划为很多子载波组，我们称之为子信道。不同的用户在同一时间可以使用不同的子信道。OFDMA系统不仅继承了OFDM的优点，同时还具有更灵活的数据传输率，更大的系统容量和更大的覆盖范围。

OFDMA系统中，除了用来传输有用数据外，为了更好估计信道参数，少量的子载波还用来传输导频信号，称为导频子载波。用来传输数据的子载波称数据子载波。

OFDMA系统将整个频带从低到高划分为N个子载波，标号为[-N/2：N/2-1]，一般情况下，为了防止邻道干扰，位于频带边沿的子载波不被使用。同时为了实现上的方便，标号为零的子载波也不被使用。不使用的子载波置零，即不放置任何信号。

OFDM系统中，如图2所示，串行数据符号被分成数据块和导频信号在OFDM频域符号生成器中根据一定的规则组成{p_j|j＝-N/2，...，N/2-1}(其中N为IFFT长度，j对应OFDM调制子载波(subcarrier)标号)，并行放置在相应的子载波上进行快速反傅立叶变换(IFFT)得到OFDM符号

{s_{k} = \frac{1}{\sqrt{N}} \underset{j}{Σ} p_{j} * e^{j 2 jk / N} | j = - N / 2, . . ., N / 2 - 1, k = 0,1, . . ., N - 1}

IFFT后，对该OFDM数据信号进行循环前缀(cyclicprefix)操作之后，经过数模变换和上变频通过天线发射出去，p_j还含有一定的导频信号

对应于OFDMA系统，如图3，如果某一用户使某一子信道时，当生成数据符号时，调制映射器出来的数据调制符号经过串并转换器生成数据块，在子信道导频信号生成器中生成与该子信道对应的导频信号。通过OFDM子信道频域符号生成器根据一定的规则组成p_j。OFDM子信道频域符号生成器出来的p_j只在该用户使用的子信道上的子载波上含有有用信号，在其他的子载波上为零。然后对p_j进行IFFT操作。

在本发明中，导频子载波动态分配给子信道，不同的子信道可以共享一个或一组导频子载波。我们称被共享的导频子载波为共享导频子载波。称共享导频子载波的子信道为共享子信道组

共享导频子载波可以通过以下规则被动态分配给共享子信道组中不同的共享子信道，如图1。

1：在某一时间段里，在共享子信道组里只有一个子信道传输数据时，这个子信道可以在这段时间段里一直使用共享导频子载波。

2：在某一时间段里，在共享子信道组里只有一个子信道传输数据时，这个子信道可以在这段时间段里某些时隙使用共享导频子载波。

3：在某一时间段里，在共享子信道组里有两个或两个以上子信道传输数据时，不同的子信道可以在这段时间段里的不同时隙使用共享导频子载波。

作为本发明的一个例子，本发明针对的OFDMA系统基本参数可以为：

1)总的子载波数目为256，标号为[-128：127]。

2)使用的子载波数目为200，标号[-100：-1，1：100]；

3)用于传输导频的子载波数目为8，标号为[-85，-60，-35，-10，10，35，60，85]；

4)位于保护带的子载波为55，标号为[-128：-101，101：127]；

该例子子信道划分如下：

所有使用的子载波划分为16个子信道如下

S1：[-100：-98 -38：-36 1：3 64：66]；

S2：[-97：-95 -34：-32 4：6 67：69]；

S3：[-94：-92 -31：-29 7：9 70：72]；

S4：[-91：-89 -28：-26 11：1 73：75]；

S5：[-88：-86 -50：-48 14：16 51：53]；

S6：[-84：-82 -47：-45 17：19 54：56]；

S7：[-81：-79 -44：-42 20：22 57：59]；

S8：[-78：-76 -41：-39 23：25 61：63]；

S9：[-75：-73 -13：-11 26：28 89：91]；

S10：[-72：-70 -9：-7 29：31 92：94]；

S11：[-69：-67 -6：-4 32：34 95：97]；

S12：[-66：-64 -3：-1 36：38 98：100]；

S13：[-63：-61 -25：-23 39：41 76：78]；

S14：[-59：-57 -22：-20 42：44 79：81]；

S15：[-56：-54 -19：-17 45：47 82：84]；

S16：[-53：-51 -16：-14 48：50 86：88]；

S1和S2，S3和S4，S5和S6，S7和S8，S9和S10，S11和S12，S13和S14，S15和S16组成8个共享子信道组，每个子信道组共享一个导频子载波，对应的共享子载波标号分别为：-35，10，-85，60，-10，35，-60，85。

作为本发明的另外一个例子，本发明针对的OFDMA系统基本参数也可以为：

1)总的子载波数目为256，标号为[-128：127]。

2)使用的子载波数目为200，标号[-100：-1，1：100]；

3)用于传输导频的子载波数目为8，标号为[-88，-63，-38，-13，13，38，63，88]；

4)位于保护带的子载波为55，标号为[-128：-101，101：127]；

该例子子信道划分如下：

所有使用的子载波划分为16个子信道如下：

S1：[-100：-98 -37：-35 1：3 64：66]；

S2：[-97：-95 -34：-32 4：6 67：69]；

S3：[-94：-92 -31：-29 7：9 70：72]；

S4：[-91：-89 -28：-26 10：12 73：75]；

S5：[-87：-85 -50：-48 14：16 51：53]；

S6：[-84：-82 -47：-45 17：19 54：56]；

S7：[-81：-79 -44：-42 20：22 57：59]；

S8：[-78：-76 -41：-39 23：25 60：62]；

S9：[-75：-73 -12：-10 26：28 89：91]；

S10：[-72：-70 -9：-7 29：31 92：94]；

S11：[-69：-67 -6：-4 32：34 95：97]；

S12：[-66：-64 -3：-1 35：37 98：100]；

S13：[-62：-60 -25：-23 39：41 76：78]；

S14：[-59：-57 -22：-20 42：44 79：81]；

S15：[-56：-54 -19：-17 45：47 82：84]；

S16：[-53：-51 -16：-14 48：50 85：87]；

S1和S2，S3和S4，S5和S6，S7和S8，S9和S10，S11和S12，S13和S14，S15和S16组成8个共享子信道组，每个子信道组共享一个导频子载波，对应的共享子载波标号分别为：-38，13，-88，63，-13，38，-63，88。

该例子子信道也可以划分如下：

所有使用的子载波划分为16个子信道如下：

S1：[-91：-89-41：-39 1：3；51：53]；

S2：[-94：-92，-44：-42，4：6，54：56]；

S3：[-97：-95；-47：-45；7：9；57：59]；

S4：[-100：-98；-50：-48；10：12；60：62]；

S5：[-78：-76，-28：-26，14：16，64：66]；

S6：[-81：-79；-31：-29；17：19；67：69]；

S7：[-84：-82；-34：-32 20：22；70：72]；

S8：[-87：-85；-37：-35 23：25 73：75]；

S9：[-66：-64-16：-14 26：28 76：78]；

S10：[-69：-67 -19：-17，29：31 79：81]；

S11：[-72：-70 -22：-20，32：34 82：84]；

S12：[-75：-73 -25：-23，35：37，85：87]；

S13：[-53：-51 -3：-1 39：41，89：91]；

S14：[-56：-54 -6：-4，42：44，92：94]；

S15：[-59：-57 -9：-7，45：47，95：97]；

S316[-62：-60 -12：-10，48：51 98：100]；

Claims

1.一种多用户正交频分复用多址接入通信系统中新的导频分配和传输方法，包括步骤：

系统在分配导频子载波给子信道时，通过动态的方式分配给不同的子信道，不同的子信道可以共享一个或多个相同的导频子载波，其中，共享相同导频子载波的不同子信道组成共享子信道组。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，导频子载波可以通过以下规则被动态分配给共享子信道组中不同的子信道：

在某一时间段里，在共享子信道组里只有一个子信道传输数据时，这个子信道可以在这段时间段里一直使用共享导频子载波。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，导频子载波可以通过以下规则被动态分配给共享子信道组中不同的子信道：

在某一时间段里，在共享子信道组里只有一个子信道传输数据时，这个子信道可以在这段时间段里某些时间使用共享导频子载波。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，导频子载波可以通过以下规则被动态分配给共享子信道组中不同的子信道：

在某一时间段里，在共享子信道组里有两个或两个以上子信道传输数据时，不同的子信道可以在这段时间段里的不同时间使用共享导频子载波。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于：

共享子信道组中的一个子信道在每隔一个OFDM符号上使用该共享子信道组的共享导频子载波.使用该共享子信道组的共享导频子载波的OFDM符号由共享子信道组中的两个子信道交替使用。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

共享子信道组中的一个子信道在一个OFDM符号上使用该共享子信道组的共享导频子载波，在接下来的连续若干的OFDM符号上不使用该共享导频子载波，并依前述一个加若干个连续OFDM符号为一个周期，在时间上按此周期进行重复。

7.按权利要求4所述的方法，其特征在于：

共享子信道组中的一个子信道在连续两个OFDM符号上使用该共享子信道组的共享导频子载波，在接下来的连续若干的OFDM符号上不使用该共享导频子载波，并依前述一个加若干个连续OFDM符号为一个周期，在时间上按此周期进行重复。

8.按权利要求1所述的方法，其特征在于：

总的子载波数目为256，标号为[-128：127]；

使用的子载波数目为200，标号[-100：-1，1：100]；

位于保护带的子载波数为55，标号为[-128：-101，101：127]；

用于传输导频的子载波数目为8，标号为[-85，-60，-35，-10，10，35，60，85]；将整个可以使用的有用子载波划分为16个子信道为：

S1：[-100：-98 -38：-36 1：3 64：66]；

S2：[-97：-95 -34：-32 4：6 67：69]；

S3：[-94：-92 -31：-29 7：9 70：72]；

S4：[-91：-89 -28：-26 11：13 73：75]；

S5：[-88：-86 -50：-48 14：16 51：53]；

S6：[-84：-82 -47：-45 17：19 54：56]；

S7：[-81：-79 -44：-42 20：22 57：59]；

S8：[-78：-76 -41：-39 23：25 61：63]；

S9：[-75：-73 -13：-11 26：28 89：91]；

S10：[-72：-70 -9：-7 29：31 92：94]；

S11：[-69：-67 -6：-4 32：34 95：97]；

S12：[-66：-64 -3：-1 36：38 98：100]；

S13：[-63：-61 -25：-23 39：41 76：78]；

S14：[-59：-57 -22：-20 42：44 79：81]；

S15：[-56：-54 -19：-17 45：47 82：84]；

S16：[-53：-51 -16：-14 48：50 86：88]。

9.按权利要求8所述的方法，其特征在于：

S1和S2，S3和S4，S5和S6，S7和S8，S9和S10，S11和S12，S13和S14，S15和S16组成8个共享子信道组，每个子信道组共享一个导频子载波，对应的共享导频子载波标号分别为：-35，10，-85，60，-10，35，-60，85。

10.按权利要求1所述的方法，其特征在于，

总的子载波数目为256，标号为[-128：127]；

使用的子载波数目为200，标号[-100：-1，1：100]；

位于保护带的子载波数为55，标号为[-128：-101，101：127]；

用于传输导频的子载波数目为8，标号为[-88，-63，-38，-13，13，38，63，88]；将整个可以使用的有用子载波划分为16个子信道为：

S17：[-100：-98 -37：-35 1：3 64：66]；

S18：[-97：-95 -34：-32 4：6 67：69]；

S19：[-94：-92 -31：-29 7：9 70：72]；

S20：[-91：-89 -28：-26 10：12 73：75]；

S21：[-87：-85 -50：-48 14：16 51：53]；

S22：[-84：-82 -47：-45 17：19 54：56]；

S23：[-81：-79 -44：-42 20：22 57：59]；

S24：[-78：-76 -41：-39 23：25 60：62]；

S25：[-75：-73 -12：-10 26：28 89：91]；

S26：[-72：-70 -9：-7 29：31 92：94]；

S27：[-69：-67 -6：-4 32：34 95：97]；

S28：[-66：-64 -3：-1 35：37 98：100]；

S29：[-62：-60 -25：-23 39：41 76：78]；

S30：[-59：-57 -22：-20 42：44 79：81]；

S31：[-56：-54 -19：-17 45：47 82：84]；

S32：[-53：-51 -16：-14 48：50 85：87]；

11.按权利要求10所述的方法，其特征在于：

S17和S18，S19和S20，S21和S22，S23和S24，S25和S26，S27和S28，S29和S30，S31和S32组成8个共享子信道组，每个子信道组共享一个导频子载波，对应的共享导频子载波标号分别为：-38，13，-88，63，-13，38，-63，88。

12.按权利要求1所述的方法，其特征在于：

总的子载波数目为256，标号为[-128：127]；

使用的子载波数目为200，标号[-100：-1，1：100]；

位于保护带的子载波数为55，标号为[-128：-101，101：127]；

S33：[-91：-89 -41：-39 1：3 51：53]；

S34：[-94：-92 -44：-42 4：6 54：56]；

S35：[-97：-95 -47：-45 7：9 57：59]；

S36：[-100：-98 -50：-48 10：12 60：62]；

S37：[-78：-76 -28：-26 14：16 64：66]；

S38：[-81：-79 -31：-29 17：19 67：69]；

S39：[-84：-82 -34：-32 20：22 70：72]；

S40：[-87：-85 -37：-35 23：25 73：75]；

S41：[-66：-64 -16：-14 26：28 76：78]；

S42：[-69：-67 -19：-17 29：31 79：81]；

S43：[-72：-70 -22：-20 32：34 82：84]；

S44：[-75：-73 -25：-23 35：37 85：87]；

S45：[-53：-51 -3：-1 39：41 89：91]；

S46：[-56：-54 -6：-4 42：44 92：94]；

S47：[-59：-57 -9：-7 45：47 95：97]；

S48：[-62：-60 -12：-10 48：51 98：100]；

13.按权利要求12所述的方法，其特征在于：

S33和S34，S35和S36，S37和S38，S39和S40，S41和S42，S43和S44，S45和S46，S47和S48组成8个共享子信道组，每个子信道组共享一个导频子载波，对应的共享导频子载波标号分别为：

-38，63，13，-88，-13，88，38，-63。