CN1708041A

CN1708041A - 正交频分复用系统的复用方案

Info

Publication number: CN1708041A
Application number: CNA2005100765288A
Authority: CN
Inventors: 法鲁克·U.·卡汉
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2025-06-09
Also published as: JP2005354704A; EP1605721A1; DE602005001138T2; US7697618B2; EP1605721B1; CN1708041B; DE602005001138D1; KR20060048192A; KR101149774B1; US20050276336A1

Abstract

提供一种方法，用于使用多个副载波来控制无线系统中基站和移动站之间的传送。提出一种副载波分配方案，其中总调度时间间隔被分成至少2个子时间间隔。在第一时间间隔中，使用大量副载波进行数据传送。在第二时间间隔中，使用较少数量的副载波用于传送。在时间同步系统中，第一时间间隔与至少一些相邻小区的第一时间间隔重叠，并且第二时间间隔与至少一些相邻小区的第二时间间隔重叠。

Description

正交频分复用系统的复用方案

技术领域

本发明一般涉及电信，更具体而言涉及无线通信。

背景技术

通过将调制的副载波尽可能近地放置而不会引起载波间干扰(ICI)，正交频分复用(OFDM)调制有效地利用了它的无线频谱。OFDM调制已经使用在各种标准中，最显著的是数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、非对称数字用户线路(ADSL)、IEEE LAN(802.11a和802.11g)和IEEE MAN 802.16a。OFDM调制也被考虑用于各种下一代无线标准中。

无线系统中每个小区使用的副载波的选择在将数据传送到移动站的速率方面具有重要的影响。例如，通常，越多数量的副载波，就能支持越高的数据速率。然而，当副载波的数量增加时，分配给副载波的功率量通常被减小。例如，如果使用8个副载波发送数据，那么通常只有大约1/8的总功率被分配给每个副载波。对于具有高信噪比(SNR)的移动站，诸如那些靠近发送基站的移动站，这些低功率信号是足够的，并可以达到相对高的数据速率。然而，对于具有更长距离或受到来自相邻小区干扰的移动站，一些或所有副载波就不具有足够的功率将数据信号可靠地传送给移动站。

“弱”移动站所经受的低SNR可以通过减少副载波的数量和分配更多功率到每个剩余副载波而克服。例如，如果只使用2个副载波，那么可用功率的1/2可以分配给每个副载波。较高的功率将通常引起改进的数据传送到“弱”移动站，但将为“强”移动站产生较低数据速率。

本发明被用来克服，或至少减少上述的一个或多个问题的影响。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供一种在多个副载波上通信的方法。该方法包括在第一时间段期间在副载波的第一部分上发送信息，并在第二时间段期间在副载波的第二部分上发送信息。

在本发明的替换实施例中，提供一种在多个副载波上通信的方法。该方法包括在第一时间段期间在副载波的第一部分上接收信息，并在第二时间段期间在副载波的第二部分上接收信息。

附图说明

本发明通过参考以下描述并结合附图来理解，其中相似附图标记表示相似元件，其中：

图1显示了OFDM发送器链的示意图；

图2显示了图1的OFDM发送器链的一部分的更详细的表示；

图3显示在混合ARQ系统中形成子分组和分配子分组到指定副载波的示例性技术；

图4显示了副载波分配的一个实施例的示意图；

图5显示了副载波分配的另一个实施例的示意图；

图6显示了无线电信系统中小区规划的示意图；和

图7程式化显示了示例性的副载波分配，其中数据在两个时间间隔上复用。

虽然本发明可具有各种修改和替换形式，但其特殊实施例已经在附图中通过示例的方法示出，并在这里详细描述。然而应当理解，这里特殊实施例的描述不是为了将本发明限制在所公开的特殊形式中，而相反，是为了覆盖所有落在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的修改、等价物和替换物。

具体实施方式

现在将描述本发明的示例性实施例。为了简明起见，在本说明中并不描述实际实施的所有特征。当然可以理解，在任何一个真实实施例的开发中，必须做出许多特定于实现的判决以获得开发者的专门目的，诸如遵守系统相关和业务相关的限制，这在各种实施中是不同的。此外，可以理解这样的开发努力是复杂的和耗时的，但对于受益于本公开内容的本领域的普通技术人员来说仍然是例行程序。

通常，提出一种副载波分配方案，其中总调度时间间隔被分成至少2个子时间间隔。在第一时间间隔中，使用大量的副载波来进行数据传送。在第二时间间隔中，使用较少数量的副载波用于传送。在时间同步系统中，第一时间间隔与至少一些相邻小区的第一时间间隔重叠，并且第二时间间隔与至少一些相邻小区的第二时间间隔重叠。也就是说，多个小区基本上同时传送。通过提供两个截然不同的有利于每个小区内不同位置的移动站的分配方案，该方法改善了系统吞吐量。例如，第二时间间隔有利于位于小区边缘的移动站。该位于边缘的移动站会经受来自同一副载波的相邻小区的传输的干扰。因此，本领域的普通技术人员将理解当使用较少数量的副载波时，在第二时间间隔期间的副载波冲突的概率显著小于当使用较大数量的副载波时在第一时间间隔内的副载波冲突。另外，在该小区内发送所使用的功率在使用较少的副载波时会集中。较大的功率应当通常引起经受低SNR比的移动站性能的改善。

第一时间间隔有利于具有较高SNR的移动站，诸如位于靠近基站的移动站。本领域的技术人员将理解使用大量的副载波允许数据以较高的速率传送。因此，在第一时间间隔中，具有高SNR的移动站以显著改善的速率接收数据。

图1显示了传统OFDM发送器链100的示意图。通常，被称为编码分组的信息比特组被硬件/软件/固件105编码、交织和调制成Q码元和I码元。一组I和Q码元被解复用器110串并变换并映射到可用副载波。未用的副载波被0填充，因此不携带码元，如115程式化所示。在120，对副载波码元执行IFFT(反傅立叶变换)运算，结果产生的码元被复用器125并串变换以形成时域信号，其被正交调制并被转换成RF频率，从而由硬件/软件/固件130传送。在OFDM传送链100的一些实施例中，可以在转换成RF频率之前采用基带滤波器135。

在使用混合ARQ的通信系统中，可以逐个子分组地分配副载波。在混合ARQ系统中的子分组信息的实例如图2所示。信息分组，这里被称为编码分组，被作为输入信号提供到信道编码器500。在本发明的示例性实施例中，信道编码器500可以使用具有1/5编码速率的turbo编码。信道编码器500将冗余加到在接收器端提供纠错能力的信息。由编码器500提供的编码比特序列在505处被穿孔和/或重复以形成子分组，诸如子分组SP1-SP4。本领域的技术人员将理解形成的子分组数量是设计标准的函数并且依赖于混合ARQ处理过程中所允许的基本编码速率和最大重传尝试的数量等因素。在本发明的示例性实施例中，从信息分组而形成的4个子分组SP1-SP4是各自自解码的，即，信息分组(编码分组)可以潜在地从任何单个子分组中恢复。然而，本发明的原理可以容易地应用在无自解码子分组的情况下。

然后在调度器210的控制下，子分组SP1-SP4可以被路由或者映射到适当的副载波，如215所示。通过控制子分组SP1-SP4的映射，就可以实现“优选的”副载波分配。

OFDM系统的用户数据速率可以写成：

R = K \cdot R_{c} (\frac{S_{used}}{S_{total}}) R_{s} - - - bits / \sec

其中

K是调制阶数(2^K)，例如，对于BPSK、QPSK、8-PSK和16-QAM调制来说K分别为1，2，3，4。

R_c是信道编码速率

S_used是数据传送所使用的副载波数量

S_total是副载波总量

R_s是抽样速率，单位是抽样/秒

“错误！未找到参考信源”的IFFT操作在图3中进一步展开。串并转换器输出端的总共N个数据码元表示为a(0)，a(1)，a(2)，...a(N-1)，被馈送到IFFT部件。在IFFT部件的输出端，我们获得另一组N个码元，表示为S(0)，S(1)，S(2)，...，S(N-1)。这些码元被并串(复用)转换以形成被称为OFDM码元的时域信号。

如上所述，对于给定的调制和编码方案，较高的数据率能通过使用用于传送的较高数量的副载波支持。在无线通信系统中，更接近于基站的用户与处于小区边缘的弱用户相比经受更大的信号-干扰和噪声比(SINR)。小区边缘的用户会受到来自相邻小区的更大干扰，从而限制了这些用户的SINR。

对于优良用户的高SINR支持较高的数据速率。较高的数据速率可以通过使用较大数量的副载波、较高阶调制和/或较高编码来获得。从性能这一点来看，当希望较高数据速率时，副载波的数量首先被增加。这允许对相同数据速率使用更鲁棒的调制和编码。当系统完全负载，即，使用所有的副载波时，为了更进一步提高数据速率，调制阶数和/或编码速率能够被提高。使用8个副载波且在这些副载波中等分功率的数据传输的实例如图4所示。

如上所述，系统中弱用户的数据速率被SINR限制。因此，弱用户可支持的数据速率可以通过使用更少的采用最鲁棒调制和编码的副载波来实现。当使用较少副载波传送给弱用户时，所有可用的基站功率P可以集中在这些较少的副载波上，如图5所示。例如，在图5所示的示例性实施例中，可用功率在2个副载波中等分，每个副载波接收一半的可用功率。该增加的功率帮助提高用于传送的副载波的SINR。在没有用来传送的副载波上不发送功率。本领域的技术人员将理解在这些副载波间的功率划分和分配可以是不背离本发明的精神和范围的各种不同的形式。

图6所示的是实例性小区规划。因为小区1与小区2-7毗邻，由于沿着相邻小区的边缘的信号重叠，所以小区1会受到来自其6个相邻小区2-7的干扰。也就是说，靠近接近小区2的小区1的边缘的移动站会接收到产自小区1和小区2的信号，这两个信号会互相干扰，尤其是在该相邻小区使用一个或更多公共副载波时。

一种用于复用在两个调度时间间隔上的传送的示例性方法如图7所示。假设是时间同步系统，即跨越整个系统的小区时隙是被对准的。在该实例中，传送发生在奇数时隙中的较大数量的副载波上，而偶数时隙用于需要较少副载波的传送。在时隙#1中，因为小区中所有8个副载波(SC1到SC8)用于并行发送数据，所以进行较高数据速率传送。在时隙#2中，每个小区使用不同的单个副载波用于较低数据速率传送。在时隙#3中，在所有的小区中所有8个副载波(SC1到SC8)还是进行较高数据速率传送。在时隙#4中，小区6使用单个副载波，小区1，2，3，4和5使用两个副载波，小区5和7各使用3个副载波。通过将较大和较少数量的副载波的使用分组到2个不同的时间间隔，那么在低副载波使用期间，副载波冲突的可能性能被最小化。例如，在时隙#2中，每个小区使用单个副载波执行传送，那么不发生副载波冲突，从而产生了改进的SNR。相似地，在时隙#4中，任何给定的小区受到来自最多一个基站的干扰。例如，在时隙#3中副载波#2使用在小区2和5中。

在较少副载波用于传送的时隙中，副载波的分配可以跨过不同的小区被协调以减少跨过小区的副载波冲突的概率。

本发明公开了一种方案，其中总调度时间间隔被分为至少两个子时间间隔。在第一时间间隔中，使用大量的副载波进行数据传送。在第二时间间隔中，使用较少的副载波进行传送。然而，本发明的技术人员将理解在一些应用中，将总调度时间间隔分割成3个或更多子时间间隔是有用的。实际上，在使用3个子时间间隔的地方，切实可行的是分配副载波，这样没有两个相邻小区将在同一个子时间间隔中使用公共的副载波。

本领域的普通技术人员将理解这里各种实施例所示的各种系统层、例行程序或模块可以是可执行控制单元(诸如调度器510(参见图5))。该控制单元可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、处理卡(包括一个或多个微处理器或控制器)，或者其他控制或计算设备和一个或多个存储设备所包含的可执行指令。该存储设备可以包括一个或多个机器可读存储介质，用于存储数据和指令。该存储介质可以包括不同形式的包含半导体存储设备的存储器，诸如动态或静态随机存储器(DRAM或SRAM)，可擦除和可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)和闪存；磁盘诸如固定的、软盘、可拆卸磁盘；其他磁介质包括磁带；光学介质诸如光盘(CD)或数字化视盘(DVD)。在各种系统中构成各种软件层、例行程序或模块的指令可以存储在各自的存储设备中。该指令，当由各自的控制单元执行时，引起相应的系统执行编程运作。

上述公开的特殊实施例仅仅为了示例，由于本发明可以被修改并且对于受益于本发明教导的本领域技术人员来说显而易见的可以以不同但等价的方式执行。此外，不是要限制于这里所示的构造或设计的细节，而是限制于下面权利要求所描述的内容。因此显然的，上述公开的特殊实施例可以被变化和修改，并且所有这些变化认为在本发明的范围和精神之内。因此，这里寻求的保护如下面的权利要求所述。

Claims

1.一种控制在多个副载波之上的传送的方法，该方法包括：

在第一时间段期间在副载波的第一部分上传送信息；和

在第二时间段期间在副载波的第二部分上传送信息。

2.如权利要求1所述的方法，其中副载波的第一部分包括比副载波的第二部分更多的副载波。

3.如权利要求1所述的方法，其中

在第一时间段期间在副载波的第一部分上传送信息还包括在第一时间段期间在所述副载波的第一部分上在第一和第二相邻小区内传送信息；和

在第二时间段期间在副载波的第二部分上传送信息还包括在第二时间段期间在所述副载波的第二部分上在第一小区内传送信息和在第二时间段期间在所述副载波的第三部分上在第二小区内传送信息。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述副载波的第二和第三部分包括唯一的一组副载波。

5.如权利要求1所述的方法，其中

在第一时间段期间在副载波的第一部分上传送信息还包括在第一时间段期间在所述副载波的第一部分上在多个小区内传送信息；和

在第二时间段期间在副载波的第二部分上传送信息还包括在第二时间段期间在所述副载波的第二部分上在多个小区的每一个内传送信息，相邻小区在所述副载波的唯一部分上接收信息。

6.如权利要求1所述的方法，其中

在第一时间段期间在副载波的第一部分上传送信息还包括在第一时隙期间在所述副载波的第一部分上传送信息；和

在第二时间段期间在副载波的第二部分上传送信息还包括在第二时隙期间在所述副载波的第二部分上传送信息。

7.如权利要求1所述的方法，其中

在第一时间段期间在副载波的第一部分上传送信息还包括在时隙的第一时间间隔期间在所述副载波的第一部分上传送信息；和

在第二时间段期间在副载波的第二部分上传送信息还包括在时隙的第二时间间隔期间在所述副载波的第二部分上传送信息。

8.一种在多个副载波上通信的方法，该方法包括：

在第一时间段期间在副载波的第一部分上接收信息；和

在第二时间段期间在副载波的第二部分上接收信息。

9.如权利要求8所述的方法，其中副载波的第一部分包括比副载波的第二部分更多的副载波。

10.如权利要求8所述的方法，其中：

在第一时间段期间在副载波的第一部分上接收信息还包括在第一时间段期间在多个副载波的实质部分上接收信息；和

其中副载波的第二部分是副载波第一部分的子集。