CN1774870A

CN1774870A - 用于多频带通信系统的跳频序列

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Publication number: CN1774870A
Application number: CNA2004800100447A
Authority: CN
Inventors: 斯韦蒂斯拉夫·马里克
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2024-02-09
Also published as: NO20054293D0; UA85839C2; EG23972A; EP1597837A4; AU2004214058C1; WO2004075419A2; TW200501623A; CN100466486C; CA2516357A1; MXPA05008759A; BRPI0407564A; NZ541891A; CL2004000273A1; RU2005129091A; NO20054293L; AU2004214058B2; US7068703B2; ZA200506628B; EP1597837A2; US20040161018A1

Abstract

产生具有优异相关特性的FH序列并且在多频带通信系统(例如OFDM系统)中使用这些FH序列的技术。一方面，FH序列可以基于代数表达式y(k)＝log_αb/k(模p)产生，其中k是索引，p是奇素数，α是p的原根，b是整数，以及(模p)指以p为模的运算。可以使用b、α和/或p的不同值来产生不同的FH序列。另一方面，可以使用基于表达式y(k)＝log_αb/k(模p)产生的FH序列来传输数据。在第一模式中，可以在“业务”信道上传输数据，每个业务信道与确定在每个时隙中使用的特定子带的相应FH序列相关联。在第二模式中，在基于FH序列的全部或部分所确定的子带上发送每个数据传输。

Description

用于多频带通信系统的跳频序列

技术领域

本发明一般涉及通信，尤其涉及用于在多频带通信系统中产生和使用跳频(FH)序列的技术。

背景技术

在跳频扩频(FHSS)通信系统中，在不同的时间间隔(也可以称为“时隙”)中在不同的频带上传输数据。这些频带可通过正交频分多路复用(OFDM)、其它多载波调制技术或者一些其它的构造来提供。使用FHSS，数据传输以伪随机的方式从一个频带跳变到另一频带。这允许数据传输更好地抵抗有害的路径影响，例如窄带干扰，干扰，衰减等。

对于给定的数据传输，每个时隙中使用的特定频带通常基于FH序列或代码来确定。多个数据传输可以使用不同的FH序列来同时发送。这些FH序列通常被选择为具有优异的自相关和互相关特性(下面描述)。这些特性确保由这些传输中的时间偏移和频率频移所导致在该多个据传输中的最小干扰。

具有优异的相关特性的FH序列可以基于计算机搜索或者一些其它的常规方法来获得。然而，FH序列的计算机搜索经常是冗长和耗时的。而且，这些其它常规方法的某些提供了具有较差相关特性的非最佳FH序列。

因此，本领域中需要一种技术来有效地产生好的FH序列并且在多频带通信系统(例如OFDM系统)中使用这些FH序列。

发明概述

在此提供了产生具有优异相关特性的FH序列并且对于各种应用使用这些FH序列的技术。一方面，FH序列可以基于代数表达式y(k)＝log_αb/k(模p)产生，其中k是FH序列的元素的索引，p是奇素数，α是p的原根，b是整数，选择为1≤b≤(p-1)，(模p)指以p为模的运算。如下所述的，可以使用不同的b、α和/或p值来产生不同的FH序列。

另一方面，可以使用基于表达式y(k)＝log_αb/k(模p)产生的FH序列在多频带通信系统中以多种方式来传输数据。在第一传输模式，可以在各个“业务”信道上传输数据，每个业务信道与确定每个时隙中使用的特定子带的相应FH序列相关联。N_d个可用于传输数据的子带可以用于形成多达N_d个业务信道。每个业务信道可以分配静态ID，但是可以基于它所关联的FH序列动态地映射到不同时隙中的不同子带。在第二传输模式中，在基于FH序列的全部或者部分所确定的子带上传输每个数据传输。对于该模式，FH序列可以划分成多个FH段，并且每个FH段可以分配给不同的数据传输。可以在由分配的FH序列所确定的子带上发送每个数据传输。

本发明的各个方面和实施例在下面进一步详细描述。

附图简述

从下面结合附图阐述的详细说明中，本发明的特征、性质和优点将变得更加清楚，附图中相同的标记始终表示相同的标识，其中：

图1示出了用于基于代数表达式y(k)＝log_α1/k(模p)来产生FH序列的过程；

图2A示出了p＝7和α＝3时FH序列到二维阵列的映射；

图2B举例说明了图2A中示出的FH序列的二维自相关；

图2C示出了通过垂直移位的不同FH序列的产生。

图3A示出了OFDM通信系统的子带结构；

图3B示出了可以在OFDM系统中用于导频和数据传输的子带结构；

图4A示出了基于图2A示出的FH序列从业务信道到子带的映射；

图4B示出了不同FH段到不同用户的分配；

图5示出了一个无线多频带通信系统；

图6A和6B分别示出了基站和终端的模块图。

详细的描述

词语“示范性的”在此用于表示“作为例子、实例或者范例”。在此描述为“示范性的”的任何实施例或者设计不必解释为比其它实施例或者设计优选或者有益。

在此提供用于产生具有优异的二维自相关和互相关特性的FH序列的技术(下面描述)。这些FH序列能够用于各种应用，诸如多频带通信系统，雷达，声纳等。

一方面，可以基于下面的代数表达式产生FH序列：

1≤k≤(p-1)，等式(1)

其中K是FH序列中各元素的索引；

p是奇素数；

α是p的原根；

(模p)指以p为模的运算；以及

y(k)表示具有(p-1)个元素的FH序列。

如下面所描述的，可以基于有限域的代数特性来计算等式(1)中示出的表达式。

基于等式(1)产生的FH序列包括(p-1)个元素或者码片，每一个元素或码片都具有属于由伽罗瓦域GF(p)所定义的有限域的值。特别地，FH序列的每个元素的值属于[1...(p-1)]的值范围。这由等式(1)中的(模p)运算来确保。

可以通过选择素数p的适当值来产生不同长度的FH序列。对于给定的p值，可以基于p的一个或者多个原根来产生一个或者多个FH序列。素数p的原根α具有能够产生伽罗瓦域GF(p)的所有(p-1)个可能元素的特性。这能够通过(1)对原根α进行从1到(p-1)的不同次幂和(2)对该取幂结果执行(模p)运算来获得。对于给定的p值，p的原根通常是已知的或者能够被确定。

图1示出了用于基于等式(1)示出的代数表达式来产生FH序列的过程100的流程图。最初，选择一个大于FH序列的期望长度的合适的素数p(步骤112)。对于下面描述的例子，素数选择为p＝7。接下来，选择素数p的原根α(步骤114)。素数p可以有多个原根，每个原根可以用于产生不同的FH序列。对于下面描述的例子，原根选择为α＝3。

在下面的描述中，使用(模p)运算来执行诸如1/k、α^k、lo_αk、和log_α1/k这样的不同代数表达式的计算。这确保所有这些表达式的结果都属于伽罗瓦域GF(p)。

首先基于下面的特性来获得表达式“1/k”的(p-1)个元素的序列(步骤116)：

k·k^-1(模p)＝1，1＜≤k≤(p-1)，等式(2)

其中k^-1是1/k的另一种表示。等式(2)指出，k和其倒数k^-1的乘积等于一。表1示出了基于等式(2)和p＝7的表达式“1/k”的推导结果。

接下来得到表达式“α^k”的(p-1)个元素的序列(步骤118)。表2示出了p＝7和α＝3时表达式“α^k”的推导结果。

表1

k	k^-1	k·k^-1(模p)
k	k^-1	k·k^-1(模p)	1	1	1(模7)＝1
2	2	8(模7)＝1	1	1	1(模7)＝1
2	2	8(模7)＝1	3	3	15(模7)＝1
4	4	8(模7)＝1	3	3	15(模7)＝1
4	4	8(模7)＝1	5	5	15(模7)＝1
6	6	36(模7)＝1	5	5	15(模7)＝1

k	α^k	α^k(模p)
k	α^k	α^k(模p)	1	1	3¹＝3(模7)＝3
2	2	3²＝9(模7)＝2	1	1	3¹＝3(模7)＝3
2	2	3²＝9(模7)＝2	3	3	3³＝27(模7)＝6
4	4	3⁴＝81(模7)＝4	3	3	3³＝27(模7)＝6
4	4	3⁴＝81(模7)＝4	5	5	3⁵＝243(模7)＝5
6	6	3⁶＝729(模7)＝1	5	5	3⁵＝243(模7)＝5

接下来得到表达式“log_αk”的(p-1)个元素的序列(步骤120)。该序列可以基于下面的观测来得到：

k→α^k，等式(3a)

相当于

log_αk→log_α(α^k)＝k。等式(3b)

等式(3a)和(3b)指出，从k到α^k的映射与从log_αk到k的映射是相同的。因此，通过交换从k到α^k的映射以获得之后用作从k到log_αk的映射的从α^k到k的映射，则可以得到从k到log_αk的映射。

表3示出基于在p＝7时表1示出的k到α^k的映射的表达式“log_αk”的推导结果。表3中最左边两栏从表2的第二和第一栏获得，表3的最右边的两栏通过以k的升序来排序最左边两栏中的p-1个项目来得到。

表3

k	log_αk
k	log_αk	α^k	k
3	1	α^k	k
3	1	2	2
6	3	2	2
6	3	4	4
5	5	4	4
5	5	1	6

k	log_αk
k	log_αk	α^k	k
1	6	α^k	k
1	6	2	2
3	1	2	2
3	1	4	4
5	5	4	4
5	5	6	3

步骤120可以省略，因为α^k的序列可以存储在表中，并且可以通过对该表适当地编索引来获得lo_αk的序列。

通过对k(1≤k≤(p-1))的每一个值执行下面的步骤，可以获得表达式“log_α1/k”的(p-1)个元素的序列(步骤122)：

·确定1/k(例如，基于表1)，和

·确定log_α1/k(例如，基于表3)。

对于上面p＝7且α＝3的例子，对于第一个元素k＝1，根据表1倒数为1/k＝1，根据表3中的最右边两栏log_α1/k＝log_α1＝6。对于第二元素k＝2，根据表1倒数为1/k＝4，根据表3为log_α1/k＝log_α4＝4。表达式log_α1/k的序列的每个剩余元素都可以按照类似方式获得。表4示出了p＝7和α＝3时的log_α1/k的元素序列(第二栏)。表4还示出了p＝7和α＝5时的log_α1/k的元素序列(第三栏)。

表4

k	log_α1/k(α＝3)	log_α1/k(α＝5)
k	log_α1/k(α＝3)	log_α1/k(α＝5)	1	6	6
2	4	2	1	6	6

3	5	1
3	5	1	4	2	4
5	1	5	4	2	4
5	1	5	6	3	3

为了简单起见，上面的描述假定获得每个中间表达式(1/k、α^k和log_αk)的全部元素序列用于推导表达式log_α1/k的元素序列。log_α1/k的序列也还可以分批获得，例如，对于k值，从k＝1到k＝p-1，每次一个。

可以示出，基于等式(1)产生的FH序列具有优异的二维(2-D)自相关和互相关特性。优异的自相关特性来自于以下事实，对于基于等式(1)产生的FH序列y(k)，使用该FH序列产生的跳频信号u(t，y(k))与信号u(t+τ，y(k)+Δf)的卷积提供(a)在零频率偏移(Δf＝0)和零时间偏移(τ＝0)处最大值(即，高峰值)以及(b)在其它频频率偏移和/或时间偏移处最小值(即，最大高度的1/N的小旁瓣，其中N是FH序列的长度，τ≠0和Δf≠0)。优异的互相关特性来自于以下事实，对于p的某些值，使用FH序列y(k)产生的跳频信号u(t，y(k))与使用其它FH序列y_i(k)产生的跳频信号u_i(t，y_i(k))的卷积也提供了最小值，其中该其它FH序列y_i(k)也是基于等式(1)但是使用其它合适的p和/或α值来得到。

图2A示出了示例性的FH序列到(p-1)×(p-1)大小的正方形二维阵列的映射，该FH序列是使用p＝7和α＝3并且基于等式(1)来产生的。对于每个k值，通过在对应于y(k)值的方格中标记“×”来得到该映射(即，将表4的第二栏中示出的值与第一栏中的值映射)。

可以使用二维阵列来图示优异的二维自相关和互相关特性。优异的自相关特性来自于以下事实，对于任何移位(x，y)，基于等式(1)产生的FH序列与该相同FH序列的2-D移位版本在一个或较少数的位置或方格中重合。对于该移位的FH序列，x表示在水平轴的移位数量，y表示在垂直方向的移位数量，其中该移位的序列能够回绕(wrap around)。所有可能的2-D移位的一个或较少数的重合是理想的，因为很明显，对于序列的一些2-D移位肯定存在重合。满足该二维自相关特性的FH序列称作Costas阵列。

优异的二维互相关特性来自于以下事实，对于任何移位(x，y)，基于等式(1)产生的FH序列与另一FH序列(基于等式(1)使用其它合适的p和/或α值产生，例如，α₂＝1/α₁)的2-D移位版本在至多两个位置中重合。

图2B举例说明了图2A中示出的示例性的FH序列的二维自相关。在图2B中，移位了(1，1)(即，向右移位一和向上移位一)的版本由符号“о”表示。该移位的版本在一个k＝3和y(k)＝5的位置处与未移位的版本重合。

基于等式(1)产生的FH序列的一个特性是第一元素总是为y(1)＝p-1。因此，对于基于等式(1)产生的长度为p-1的FH序列，通过在长度为p-1的初始FH序列中截去第一个元素，来获得长度为p-2的较短的FH序列。对于图2A中示出的该示例性的FH序列y(k)＝6，4，5，2，1，3，通过在初始FH序列中截去第一个元素“6”来得到较短的FH序列y(k)＝4，5，2，1，3。该较短的FH序列也具有优异的二维自相关和互相关特性。对于一些FH序列(即，对于一些p和α值)，通过(1)将长度为p-λ的较长FH序列的元素向左边移位直到第一个元素具有最大值，以及(2)从序列中删除该第一个元素，可以获得长度为p-λ-1的逐渐较短的FH序列。

基于等式(1)产生的FH序列的另一个特性是，与未移位的FH序列一样，FH序列的垂直移位版本也具有优异的二维自相关和互相关特性。FH序列的垂直移位版本可以表示为：

1≤k≤(p-1)，等式(4)

其中b，1＜b≤(p-1)，表示垂直方向上的移位数量。当FH的元素垂直移位时，由于(模p)运算，它从阵列的顶部回绕到底部。

图2C示出了在图2A中示出的示例性的FH序列以及通过垂直移位该示例性的FH序列产生的两个其它FH序列。使用b＝2(即，垂直一次移位)产生的FH序列由符号“о”表示，并且使用b＝4(即，垂直三次移位)产生的FH序列由符号“Δ”表示。

基于等式(1)用代数方法产生的FH序列可以用于不同的应用。一个这样的应用是用于多频带通信系统中的跳频，该多频带通信系统对于数据传输使用多个频带。这些多个频带可以通过OFDM或者某些其它构造来提供。OFDM有效地将全部系统频带划分为N个正交子带，该正交子带也称之为音调(tone)、频段(frequency bin)等。对于OFDM，N子带的每一个与相应的可在其上调制数据的(数字)载波相关联。

图3A示出了OFDM通信系统的示例性的子带结构300。该系统具有W MHz的总系统带宽，通过使用OFDM该系统带宽被划分成N个正交子带。在通常的OFDM系统中，N个总子带中仅M个用于导频和数据传输，其中M＜N。余下的N-M个子带不被使用并且作为防护子带以允许系统满足频谱屏蔽需求。该M个可用子带包括子带F到F+M-1，其中F是整数，这样选择F以便该M个可用子带集中在工作频带的中间。

图3B示出了可以在OFDM系统中用于导频和数据传输的示例性的子带结构350。在该实施例中，N_p个子带用于导频传输，其中可以基于诸如通信信道的延迟扩频或者频率选择性这样的各种考虑来选择N_p。该N_p个导频子带(在图3B中由带有字母“P”的阴影方格来表示)可以正态分布在该M个可用子带中。导频子带可以是固定的(即，不随时间而变化)或者动态改变。通常，N_p的选择和用于导频传输的特定子带是这样以便系统中的接收机能够(1)获得信道响应的良好估计，这可用于相干数据解调，和(2)可靠地检测接收的导频，这可用于系统获得、时间跟踪、频率跟踪等。N_d＝M-N_p个剩余的可用子带可以用于数据传输(即，开销数据和用户特定数据的传输)。这些N_d个子带被称作数据子带并且在图3B中以字母“D”来表示。

数据可以使用基于等式(1)产生的FH序列以多种方式来传输。在第一传输模式中，如下面所描述的，数据可以在各个“业务”信道上传输，该“业务”信道的每一个可以与相应的FH序列关联，所述FH序列确定用于每个时隙中的数据传输的特定子带。在第二传输模式中，也如下面所描述的，数据可以基于FH序列的全部或部分来传输。

对于第一传输模式，N_d个数据子带可以用于形成多达N_d个业务信道。每个业务信道可以分配静态的信道ID。为了实现跳频，每个业务信道可以在不同的时隙中动态地映射到不同的子带。时隙的持续时间确定了跳变速率并且可以基于各种考虑来选择，例如，通信信道的相干时间(这是信道基本不变的时间)，系统是同步操作还是异步操作等等。通常，时隙可以跨越一个或者多个OFDM符号周期(下面定义)。

给定业务信道到子带的映射可以表示为：

j＝y(s，k) 等式(5)

其中s是业务信道的信道ID；

k是时隙的索引；

y(s，k)是定义业务信道的FH序列的函数；和

j是时隙k中用于业务信道的子带的索引。

等式(1)中示出的代数表达式可以用于等式(6)中的FH函数。业务信道可以以多种方式分配不同的FH序列，下面描述其中的一些。

在第一实施例中，N_d个业务信道的每一个被分配一个使用相同素数p和原根α但是不同b值获得的FH序列。每个业务信道的信道ID可以映射到b(例如s＝b)。业务信道的FH序列将是使用b＝1产生的“基础”FH序列的垂直移位的版本。

图4A示出了基于图2A中示出的示例性的FH序列从业务信道到子带的示例性映射。对于该例子，N_d＝6，这六个数据子带被分配有索引j＝1，2，...，6。由于导频子带，这些数据子带可以不连续，为了简单起见在图4A中没有示出导频子带。基于等式(1)使用p＝7和α＝3产生的FH序列(即，y(k)＝6，4，5，2，1，3)被用于将业务信道映射到子带。在图4A中，业务信道被分配基于相同素数(p＝7)和原根(α＝3)但是使用不同的垂直移位(b＝1，2，...6)产生的不同FH序列。在该例子中，业务信道1与b＝1关联，业务信道2与b＝2关联等。

业务信道1的子带在图4A中以阴影方格示出。特别地，索引为6的子带用于时隙1中的业务信道1，索引为4的子带用于时隙2中等。因为该FH序列长度为6，所以该FH序列每6个时隙进行重复。业务信道3的子带在图4A中以斜条方格示出。

在第二实施例中，不同的业务信道被分配使用相同素数p的不同原根(即不同的α值)获得的FH序列。用于数据传输的业务信道的数目(N_c)可以选择为小于数据子带的数目(也就是N_c＜N_d)，以便在任一时隙中没有两个业务信道使用相同的子带(即，没有“冲突”)。这导致了在每个时隙中少于N_d个子带被用于(平均)数据传输，这种情况通常被称为“部分负载”。对于异步系统，该实施例可以提供超过第一实施例的改进性能，因为FH序列的垂直移位版本间的正交性可以由发送源的异步定时来补偿。

在第三实施例中，不同的业务信道被分配使用不同素数p获得的FH序列。此外，业务信道的数目可以少于数据子带的数目(即，N_c＜N_d)，以便在任一时隙中没有两个通信信道使用相同的子带。

总之，可以以多种方式来为业务信道分配FH序列，以便避免冲突并且获得正交性。这些FH序列可以使用不同的垂直移位、原根、素数及其任何组合来获得。

对于第二传输模式，在基于FH序列的全部或部分所确定的子带上发送每个数据传输。对于这种模式，FH序列可以被分成多个FH段，每个FH段可以分配给不同的数据传输。该多个FH段可以具有相同的长度，这可以简化在发射机和接收机处的处理。然而，使用不同长度的FH段也是可能的。

图4B示出了不同FH段到不同用户的示例性分配。对于该例子，将图2A中示出的示例性FH序列的三个FH段分配给三个用户，其中包括FH序列中的元素1和2的第一FH段分配给用户1，包括元素3和4的第二FH段分配给用户2，包括元素5和6的第三FH段分配给用户3。然后用户1可以在元素1和2的子带6和4上传输数据，用户2可以在元素3和4的子带5和2上传输数据，用户3可以在元素5和6的子带3和1上传输数据。如图4B所示，三个用户可以在由它们分配的FH段所指示的子带上同时传输数据。而且，因为这些FH段长度为2，所以这些FH段可以每2个时隙进行重复。

对于第三传输模式，每个数据传输被分配FH序列并且可以在基于FH序列的一部分所确定的子带上发送。对于该模式，分配给每个数据传输的FH序列可以以上面图4A所描述的方式来映射到一个业务信道。然而，每个数据传输并不在该业务信道的所有时隙中发送。使用的特定时隙可以由分配给数据传输的特定段来确定。多个数据传输可以分配相同FH序列的不同部分。

也可以实现其它的传输模式，并且这也在本发明的范围内。

图5示出了能够支持多个用户的无线多频带通信系统500。系统500包括向多个终端520提供通信的多个基站510。基站是用于与终端进行通信的固定基站，并且也可以称作接入点、节点B、或者一些其它术语。

各种终端520可以分散在该系统中，每个终端可以是固定的(即，静止的)或者移动的。终端也可以称作移动站、远程站、用户装置(UE)、接入终端或者一些其它术语。在任一给定时刻，每个终端可以在下行链路和/或上行链路上与一个或者可能的多个基站进行通信。图5中，终端520a到520o能够从基站510a到510o接收导频、信令以及用户特定数据传输。

系统500可以是OFDM系统或者一些其它类型的无线通信系统。系统500还可以被设计为执行CDMA、TDMA和FDMA的任一已知标准和设计。

系统中的每个基站510提供特定地理区域502的覆盖。每个基站的覆盖区域通常依赖于多种因素(例如地形、障碍物等)，但是为了简单起见，经常由理想的六边形来表示。基站和/或它的覆盖区域也称为“小区”，这取决于术语使用的环境。

为了增加容量，每个基站的覆盖区域可以划分为多个扇区。如果每个小区被划分成三个扇区，则扇区化的小区的每个扇区通常由理想的120度的楔形表示，该120度的楔形是小区的1/3。每个扇区可以由相应的基站收发器子系统(BTS)来服务。对于扇区化的小区，小区的基站经常包括服务于该小区的扇区的所有BTS。术语“扇区”也常用于指BTS和/或它的覆盖区域，这取决于术语使用的环境。

对于每个扇区，用于该扇区中的业务信道的FH序列可以被这样选择以便业务信道相互正交。通过使不同的业务信道使用每个时隙的不同数据子带来获得正交性。根据上面所描述的和图4A中所示出的，对于不同的业务信道，通过使用不同的FH序列能够获得正交性(即，使用不同的b值获得)。

不同的扇区可以使用不同的FH序列集合，以便由给定扇区的业务信道所观察到的由于其它扇区的业务信道导致的干扰被随机化。例如，不同的扇区可以使用相同长度的但基于不同原根产生的FH序列。作为另一例子，不同扇区可以使用不同长度的基于不同原根产生的FH序列。如果扇区是部分负载的，则由每个扇区使用的FH序列可以这样选择以便最小化与由其它扇区使用的FH序列的冲突概率。

图6A示出了多频带通信系统500中基站510x的实施例的模块图。为了简单起见，在图6A中仅示出基站510x的发射机部分。也为了简单起见，下面描述仅一个业务信道的数据传输。

在基站510x中，编码器614从数据源612中接收业务数据，并且从控制器630中接收控制数据和其它数据。业务数据设指定为在特定的业务信道上传输。控制数据可以包括信道ID和/或用于数据传输的业务信道的FH序列。编码器614格式化、编码和交织接收的数据以提供编码数据。调制器(MOD)616然后基于一个或者多个调制模式来调制(即，符号映射)该编码数据，以提供数据调制符号(或简单地，数据符号)

交换器618接收数据符号和导频符号，并且多路复用这些符号到合适的数据和导频子带上。特别的，交换器618提供导频符号到导频子带，(控制)数据符号到用于控制信道的子带，(业务)数据符号到用于业务信道的子带。业务信道按照由分配于该业务信道的FH序列所确定的方式动态地从一个子带跳变到另一子带(例如，如图4A所示)。用于每个时隙的业务信道的特定子带由FH序列中的相应元素的值来确定。交换器618还向不用于导频或者数据传输的每个子带提供零信号值。对于每个OFDM符号周期，交换器618向总共N个子带提供N个输出符号集合(包括导频符号、数据符号和零)。

快速逆傅立叶变换(IFFT)单元620接收每个OFDM符号周期的N个符号，并且使用快速逆傅立叶变换将其变换到时域以获得包括N个时域样本的“变换的”符号。为了抵抗由频率选择性衰落引起的符号间干扰(ISI)，每个变换的符号的一部分由循环前缀产生器622进行重复以形成包括N+C_p个样本的相应OFDM符号，其中C_p指重复的样本数目。该重复的部分经常被称为循环前缀。OFDM符号周期相当于一个OFDM符号的持续时间，其为N+C_p个样本周期。循环前缀产生器622提供了OFDM符号流。发射机单元(TMTR)624然后处理该OFDM符号流以提供下行链路信号，该信号然后从天线616中发送到终端。

图6B示出了多频带通信系统500中的终端520x的实施例的模块图。为了简化起见，图6B中仅示出了终端520x的接收机部分。

基站510x发送的下行链路信号由天线652来接收，该接收的信号提供给接收机单元(RCVR)并由它来处理以提供样本。一个OFDM符号周期的每个样本集合表示一个接收的OFDM符号。循环前缀去除单元656去除附加于每个OFDM符号的前缀以获得相应接收的变换符号。FFT单元658然后将每个接收的变换符号变换成频域以获得总共N个子带的N个接收的符号。

交换器660获得每个OFDM符号周期的N个接收的符号，提供导频子带的接收的符号给导频处理器(未示出)，并且提供控制信道和业务信道的接收的符号给解调器(DEMOD)662。因为业务信道动态地从一个子带跳变到另一子带，所以交换器660与基站510x中的交换器618协调地工作以从业务信道的合适子带中提供接收的符号。提供给交换器660并由交换器660使用的FH序列与在基站用于交换器618的序列是相同的。基站和终端处的FH序列进而被同步。

解调器662解调(即，符号解映射)业务信道的接收的符号以提供解调数据。解码器664然后解码该解调数据以提供业务信道的解码数据，该解码数据可以提供给数据接收器666用于存储。控制信道的处理可以以类似的方式执行。解调器664和解码器664的处理分别与调制器616和编码器614执行的处理互补。

控制器630和670分别在基站和终端指示操作。存储单元632和672分别存储由控制器630和670使用的程序代码和数据。如果需要，则控制器630和670可以用于导出用于数据发送和接收的FH序列。存储单元632和672可以用于存储该FH序列。

为了清楚起见，图6A和6B分别示出了使用基于等式(1)产生的FH序列发送和接收利用跳频的下行链路数据传输。这些技术也可以用于上行链路上的数据传输。

用于发送和接收数据的FH序列可以是静态的或者动态的。在一个实施例中，业务信道可以分配静态FH序列，并且使用的特定FH序列依赖于所选择使用的特定业务信道。对于此实施例，所有业务信道的FH序列可以存储在存储器中，并且从存储器中检索用于所选择的业务信道的FH序列，以及用于确定用于数据发送的子带。在另一实施例中，可以即时(on the fly)给业务信道分配FH序列。对于此实施例，可以当需要FH序列时才产生用于选择的FH序列信道的特定FH序列。可以基于等式(1)示出的代数表达式非常容易地产生FH序列。

基于等式(1)产生的FH序列还可以用于其它应用，例如，雷达、声纳等。“啁啾(chirp)”信号u(t)可以基于FH序列y(x)来产生如下：

u (t) = Σ_{k = 1}^{N_{p}} q (t - kT / N_{p}) e^{j [(w_{c} + w_{k}) t + θ_{k}]}

等式(6)

其中w_c是载波频率；

w_k是第k个时隙的载波频率的频率偏移；

T是啁啾信号的持续时间或长度；

N_p是啁啾信号中的脉冲数目；和

q(t)是脉冲，其定义为：

频率偏移w_k给定为：

w_{k} = y (k) \frac{W}{N_{p}}

1≤k≤N_p

其中W是系统带宽。

啁啾信号u(t)可以用于确定相对于参考点目标的距离(或者量程)以及目标的速度(速率)。目标的量程可以基于往返延时来确定，该往返延时是啁啾信号从参考点到达目标并从目标回来所用的时间。由于啁啾信号从移动目标反射所引起的多普勒效应，目标的速度可以基于啁啾信号的频率偏移来确定。基于等式(1)产生的FH序列的优异的二维相关特性可以用于精确地确定接收的啁啾信号的时间偏移和频率偏移。确定的时间偏移可以用于计算目标的量程。确定的频率偏移可以用于计算目标的速度。

在此描述的用于产生和使用FH序列的技术可以通过各种方式来实现。例如，这些技术可以以硬件、软件或者它们的组合来实现。对于硬件实现，用于实现在此描述的任一技术的组件可以在一个或者多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DPS)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程的逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、其它设计用于执行在此描述的功能的电子单元或者它们的组合中实现。

对于软件的实现，在此描述的技术可以使用执行在此描述的功能的模块(例如程序、函数等)来实现。软件代码可以存储在存储单元(例如图6A和6B中的存储单元632和672)中并且由处理器(例如控制器630和670)来执行。存储单元可以在处理器内部或者外部来实现，在处理器外部的情况下，它能够经由本领域中已知的各种方式可通信地耦合于处理器。

提供所公开的实施例的上述描述以使得本领域中的任何技术人员能够制作或使用本发明。对于本领域技术人员，这些实施例的各种变形将是显而易见的，并且在没有偏离本发明的精神或范围的情况下，在此定义的一般原理可以应用到其它实施例。因此，本发明并不意味着限于在此示出的实施例，而是与在此公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims

1.一种获得跳频(FH)序列的方法，包括：

获得表达式1/k的元素的第一序列，其中k是所述第一序列中的元素的索引；以及

基于所述第一序列获得表达式log_α1/k的元素的第二序列，其中p是素数且α是p的原根，其中使用以p为模的运算来计算所述表达式1/k和log_α1/k，并且其中基于所述第二序列来导出所述FH序列。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

获得表达式α^k的元素的第三序列，其中还基于所述第三序列来获得所述第二序列。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述FH序列等于所述第二序列。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述FH序列是所述第二序列的垂直移位的版本。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

基于所述第二序列的期望的长度来选择所述素数p。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述FH序列用于从多个频带中确定用于多个时间间隔的每一个中的数据传输的特定频带。

7.一种处理用于在多频带通信系统中传输的数据的方法，包括：

接收用于在多个频带上传输的数据；

基于跳频(FH)序列，确定所述多个频带中用于多个时间间隔的每一个的特定频带，其中所述FH序列基于代数表达式y(k)＝log_α1/k(模p)产生，其中p是素数，α是p的原根，k是所述FH序列的元素的索引，以及(模p)指以p为模的运算；和

处理用于在由所述FH序列确定的频带上传输的数据。

8.如权利要求7所述的方法，其中处理用于在与所述FH序列的一部分相对应的频带上传输的数据。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述多频带通信系统执行正交频分多路复用(OFDM)，其中所述多个频带对应于由OFDM提供的子带。

10.如权利要求9所述的方法，其中每个时间间隔具有一个OFDM符号周期的持续时间。

11.一种多频带通信系统系统中的设备，包括：

接收装置，用于接收用于在多个频带上传输的数据；

确定装置，用于基于跳频(FH)序列，确定所述多个频带中用于多个时间间隔的每一个的特定频带，其中所述FH序列基于代数表达式y(k)＝log_α1/k(模p)产生，其中p是素数，α是p的原根，k是所述FH序列的元素的索引，以及(模p)指以p为模的运算；和

处理装置，用于处理在由所述FH序列确定的频带上传输的数据。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述数据传输用于所述多频带通信系统中的下行链路。

13.如权利要求11所述的设备，其中所述数据传输用于所述多频带通信系统中的上行链路。

14.一种多频带通信系统中的发射机单元，包括：

调制器，用于调制用于在多个频带上传输的数据；

交换器，用于基于跳频(FH)序列，确定所述多个频带中用于多个时间间隔的每一个的特定频带，其中所述FH序列是基于代数表达式y(k)＝log_α1/k(模p)产生的，其中p是素数，α是p的原根，k是所述FH序列的元素的索引，以及(模p)指以p为模的运算；和

信号处理器，用于处理用于在由所述FH序列确定的频带上传输的所述调制的数据。

15.如权利要求14所述的发射机单元，其中所述多频带通信系统执行正交频分多路复用(OFDM)，其中所述多个频带对应于由OFDM提供的子带，并且其中所述信号处理器对所述调制的数据执行逆傅立叶变换。

16.一种处理用于在多频带通信系统中传输的数据的方法，包括：

接收用于在第一业务信道上传输的数据；

基于第一跳频(FH)序列，确定多个频带中用于多个时间间隔的每一个中的所述第一业务信道的特定频带，其中所述第一FH序列被分配给所述第一业务信道，并且基于代数表达式y(k)＝log_α1/k(模p)产生，其中p是素数，α是p的原根，k是所述第一FH序列的元素的索引，以及(模p)指以p为模的运算；和

处理用于在由所述第一FH序列确定的频带上传输的所述第一业务信道的数据。

17.如权利要求16所述的方法，还包括：

接收用于在第二业务信道上传输的数据；

基于第二跳频(FH)序列，确定所述多个频带中用于每个时间间隔中的所述第二业务信道的特定频带，其中所述第二FH序列被分配给所述第二业务信道并且基于所述代数表达式y(k)＝log_α1/k(模p)产生；和

处理用于在由所述第二FH序列确定的频带上传输的所述第二通信信道的数据。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述第二FH序列是所述第一FH序列的垂直移位的版本。

19.如权利要求17所述的方法，其中所述第一和第二FH序列基于相同素数的不同原根产生。

20.如权利要求17所述的方法，其中所述第一和第二FH序列基于不同的素数产生。

21.如权利要求16所述的方法，其中所述多频带通信系统执行正交频分多路复用(OFDM)，并且其中所述多个频带对应于由OFDM提供的子带。

22.一种在多频带通信系统中恢复数据传输的方法，包括：

获得多个频带的接收的符号；

基于跳频(FH)序列，确定所述多个频带中用于多个时间间隔的每一个中的传输数据的特定频带，其中所述FH序列被分配给所述数据传输，并且基于代数表达式y(k)＝log_α1/k(模p)产生，其中p是素数，α是p的原根，k是所述FH序列的元素的索引，以及(模p)指以p为模的运算；和

处理由所述FH序列确定的频带的接收的符号以恢复所述数据传输。

23.一种多频带通信系统中的设备，包括：

获得装置，用于获得多个频带的接收的符号；

确定装置，用于基于跳频(FH)序列，确定所述多个频带中用于多个时间间隔的每一个中的传输数据的特定频带，其中所述FH序列被分配给所述数据传输，并且基于代数表达式y(k)＝log_α1/k(模p)产生，其中p是素数，α是p的原根，k是所述FH序列的元素的索引，以及(模p)指以p为模的运算；和

处理装置，用于处理由所述FH序列确定的频带的接收的符号以恢复所述数据传输。