CN1972268A - 在基于ofdm的系统中添加扰码的方法 - Google Patents

Abstract

一种在OFDM系统中添加二维扰码的方法，选择每个子帧中的某一个OFDM符号作为参考，预先定义它的扰码作为参考扰码；每个子帧中的其他OFDM符号的扰码基于作为参考的OFDM符号的扰码确定。本发明的网络不需要额外的信令开销或者UE不需要执行额外的操作就可以知道其业务数据所在子帧和OFDM符号的扰码，可以方便的接收。本发明所提出的方法对于单播业务和多播/广播业务都适用。对于开机接入的UE，由于公共导频的小区特定扰码已经预先定义好，所以UE可以比较方便的根据公共导频获得小区特定扰码。

Description

在基于OFDM的系统中添加扰码的方法

技术领域

本发明涉及在OFDM系统中添加扰码的方法，具体的说，涉及在OFDM系统中添加二维扰码时确定各个OFDM符号的扰码的方法。

背景技术

目前，3GPP标准化组织已经着手开始对其现有系统规范进行长期的演进(LTE)。在众多的物理层传输技术当中，正交频分复用(OFDM)技术以其较高的频谱利用率，较低的处理复杂度，成为所有下行方案中比较有前途的一种。

OFDM技术本质上是一种多载波调制通信技术，其基本原理是把一个高速率的数据流分解为若干个低速率数据流在一组相互正交的子载波上同时传送。OFDM技术由于其多载波性质，在很多方面具有性能优势。(1)OFDM技术一个显著的优势是由于数据分别在多个子载波上并行传输，每个子载波上的符号的长度相应的增长，对信道时延不敏感；通过进一步给每个符号上加入保护间隔，即引入循环前缀(CP，Cyclic Prefix)，在信道时延小于循环前缀长度的情况下，可以完全消除符号间干扰(ISI)。这样，每个子载波都经历了平坦衰落信道。(2)OFDM技术的频谱利用率高，OFDM信号在频域上实际是有交叠的，这种交叠在很大程度上提高了频谱利用率。(3)OFDM技术的抗窄带干扰和频率选择性衰落的能力较强。通过信道编码和交织可以使OFDM具有频率分集和时间分集作用，从而有效地对抗窄带干扰和频率选择性衰落。(4)OFDM技术调制可通过基带IFFT变换实现，而IFFT/FFT有成熟的快速计算方法，可以方便的在DSP芯片和硬件结构中实现。

多播/广播是一种从一个数据源向多个目标传送数据报文的技术。在传统移动网络中，小区广播业务允许低比特率数据通过小区共享广播信道向所有用户发送，属于消息类业务。现在，人们对移动通信的需求已不再满足于电话和消息业务，随着Internet的迅猛发展，大量多媒体业务涌现出来，其中一些应用业务要求多个用户能同时接收相同数据，如视频点播、电视广播、视频会议、网上教育、互动游戏等。这些移动多媒体业务与一般的数据相比，具有数据量大、持续时间长、时延敏感等特点。为了支持新的需求，有效地利用移动网络资源，现有的3GPP规范标准化了多播/广播业务，在移动网络中提供一个数据源向多个用户发送数据的点到多点业务，实现网络资源共享，提高网络资源的利用率，尤其是空口接口资源。

根据现有的关于LTE的讨论结果，如图1所示，在LTE系统中的无线资源以帧为结构(101-103)，帧长与WCDMA相同，为10ms；每个无线帧细分为多个子帧(104-107)(目前的结果是每帧包含20个子帧，帧长为0.5ms)；每个子帧根据承载的业务的不同包含多个OFDM符号，对于单播业务每个子帧包含7个符号(108)，对于多播/广播业务每个子帧包含6个符号(109)。在LTE系统中，需要有效的同时支持单播业务和多播/广播业务，最可能的复用方式为时分复用(TDM)。其中单播业务的OFDM的符号只需要比较短的循环前缀(CP，大约4.8μs)。对于多播/广播业务，考虑到LTE系统中不倾向于要求系统同步，以及各个小区传播时延的影响，多播/广播业务的OFDM符号必须配置比较长的CP(大约16.7μs)。正是由于单播OFDM符号和多播/广播OFDM符号需要配置的CP长度不同，导致了相应子帧内可以包含的OFDM符号的数目不一样(单播业务7个符号，多播/广播业务6个符号)。

与WCDMA系统类似，通过采用对发送的无线信号添加扰码的方法，可以降低相邻小区信号的干扰。在基于OFDM技术的系统中，可以采用对OFDM符号进行时间-频率二维加扰的方法降低干扰。

一种实现二维扰码的方法是采用短扰码，其长度等于OFDM符号的子载波的个数，加扰的操作在频域完成，后一个OFDM符号的扰码相对于当前符号的扰码偏移一个码片。图2是采用短扰码和不同偏移量实现二维扰码的示意图，图中假设为OFDM符号的子载波的个数为20。如图所示，在一帧(200)内部的第一个OFDM符号的扰码偏移量为0(201)，其他符号(202-207)的偏移量依次为1-6，依次类推。不同的无线帧的扰码偏移规律是一样的，所以下一帧(210)的第一个OFDM符号的扰码偏移量为0(211)，第二个OFDM符号的扰码偏移量为1(212)，依次类推。

另一种实现二维扰码的方法是采用一个很长的扰码，不同OFDM符号依次截取这个长扰码的不同部分进行在频域完成加扰。图3是采用长扰码实现二维扰码的示意图，图中假设为OFDM符号的子载波的个数为20。如图所示，在一帧(300)内部的第一个OFDM符号的扰码起始位置索引为0(301)，其他符号(302-307)的起始位置索引依次为20，40等等，依次类推。不同的无线帧的扰码起始位置索引的规律是一样的，所以下一帧(310)的第一个OFDM符号的扰码的起始位置索引为0(311)，第二个OFDM符号的扰码的起始位置索引为20(312)，依次类推。

在LTE系统中，单播业务和多播/广播业务最可能的复用方式是时分复用(TDM)。由于单播业务和多播/广播业务的子帧包含不同数目的OFDM符号(7个或者6个)，上述简单的二维加扰的方法存在如下的问题。

1)根据系统中单播业务和多播/广播业务的业务量的变化，网络可以实时的或者半动态的调整一帧中单播子帧和多播/广播子帧的个数和位置分布。这样导致一个无线帧内部的OFDM符号的个数是动态变化的。按照上述加扰的方法，接收无线帧中某个子帧中的数据的UE必须知道这个子帧前面所有子帧中的OFDM符号个数，才能正确计算这个子帧的扰码偏移(或者起始位置索引)。如果网络广播这个信息，它将导致一定的信令开销；如果要求UE自主的去判断这个信息，则UE需要执行额外的操作。比如一个没有接收多播/广播业务的UE，也必须解析多播/广播业务的部分控制信息；这些都将降低系统的可靠性。

2)当单播业务与多播/广播业务以TDM的方式复用到同一帧时，Node B需要协调控制作用于单播业务的小区特定扰码和作用于多播/广播业务的系统公共扰码的偏移(或者起始位置)。如果这个偏移(或者起始位置)对单播业务和多播/广播业务可以按照相同的规律确定，则可以进一步简化UE的接收操作。

发明内容

本发明的目的是提出一种对于单播UE和多播/广播UE都适用的，使UE可以简单的得到分配给其的OFDM符号的扰码的方法，保证网络不需要额外的信令开销或者UE不需要执行额外的操作。

为实现上述目的，一种在OFDM系统中添加二维扰码的方法，包括如下步骤：

a)选择每个子帧中的某一个OFDM符号作为参考，预先定义它的扰码作为参考扰码；

b)每个子帧中的其他OFDM符号的扰码基于作为参考的OFDM符号的扰码确定。

采用本发明所提出的方法，OFDM无线系统中每个帧、每个子帧以及每个OFDM符号的特定扰码都可以预先确定。这样，网络不需要额外的信令开销或者UE不需要执行额外的操作就可以知道其业务数据所在子帧和OFDM符号的扰码，可以方便的接收。

本发明所提出的方法对于单播业务和多播/广播业务都适用。

对于已经连接的单播业务UE，UE只需知道分配给它的资源的子帧序号，就可以知道每个OFDM符号的扰码，不需要额外的信令开销或者UE对这个帧的每个子帧符号数目的跟踪。

对于已经连接的多播/广播UE(s)，UE(s)只需知道分配给多播/广播的资源的子帧序号，就可以知道每个OFDM符号的扰码，不需要额外的信令开销或者UE(s)对这个帧的每个子帧符号数目的跟踪。

对于开机接入的UE，由于公共导频的小区特定扰码已经预先定义好，所以UE可以比较方便的根据公共导频获得小区特定扰码。

附图说明

图1是LTE系统的帧结构；

图2是采用短扰码和偏移实现二维加扰的示意图；

图3是采用长扰码实现二维加扰的示意图；

图4是本发明采用短扰码和偏移实现二维加扰的示意图；

图5是本发明采用长扰码实现二维加扰的示意图。

具体实施方式

根据上面提出的现有方法存在的问题，本发明提出一种适用于LTE/OFDM系统和类似系统的二维加扰的方法。本发明通过预先定义一个无线帧内部的每个子帧中的每个OFDM符号的扰码的偏移(或者起始位置索引)，并且这个偏移(或者起始位置索引)不随无线帧内部的OFDM符号的个数的变化而变化，使UE可以简单的知道分别给其的OFDM符号的确切扰码，从而简化UE的接收操作，提高接收的可靠性。

本发明应用于单播业务和多播/广播业务以TDM方式在同一个无线帧内复用的LTE/OFDM系统，或者其他具有类似特征的OFDM系统，即无线帧内每个子帧包含的OFDM符号的个数可以不相等的OFDM系统。本发明提出在这样的系统中添加二维扰码时确定某个无线帧内部每个OFDM符号的特定扰码的方法。其基本特征在于：

1)一个无线帧内部的每个子帧中的每个OFDM符号的扰码都按照某个规律预先定义好，即每个OFDM符号的特定扰码不随这个无线帧内部的OFDM符号的数目的变化而变化；

2)对于单播业务，每个小区有其特定的扰码；对于多播广播业务，所有小区采用公共的扰码；这时一个无线帧内部每个OFDM的扰码都可以按照相同的规律来确定。

当系统采用短扰码，同时每个OFDM符号配置不同的扰码偏移时，可以采用下述的方法确定每个OFDM符号的扰码偏移量，进而可以确定每个OFDM符号的特定扰码。

1)根据可能的不同的帧结构配置原则，选择每个子帧的某一个OFDM符号(一般可以选择第一个或者最后一个)作为参考，预先定义它的扰码偏移作为参考偏移。这个参考偏移量可以采用下面的公式计算：

参考扰码偏移＝N×k

其中，N的取值大于等于系统中子帧可能包含的最大OFDM符号数目，对于LTE/OFDM系统，N的取值应该大于等于7；k表示每个无线帧中的各个子帧的索引或者索引的函数。

2)每个子帧内部的其他OFDM符号基于作为参考的OFDM符号的扰码

偏移，确定它们的扰码偏移。

扰码偏移＝参考扰码偏移+i

其中，i表示每个子帧中各个OFDM符号的索引或者索引的函数。

当系统采用长扰码时，可以采用下述的方法确定每个OFDM符号的扰码起始位置索引，进而确定每个OFDM的特定扰码。

1)根据可能的不同的帧结构配置原则，选择每个子帧的某一个OFDM符号(一般可以选择第一个或者最后一个)作为参考，预先定义它的扰码的起始位置索引作为参考索引。这个参考起始位置索引可以采用下面的公式计算：

参考扰码位置索引＝N×Nsubcarriers×k

其中，N的取值大于等于系统中子帧可能包含的最大OFDM符号数目，比如对于LTE/OFDM系统，N的取值应该大于等于7；Nsubcarriers代表OFDM系统中的子载波数目；k表示每个无线帧中的各个子帧的索引或者索引的函数。

2)每个子帧内部的其他OFDM符号依次基于作为参考的符号的扰码起始位置索引，确定它们的扰码的起始位置索引。

扰码位置索引＝参考扰码位置索引+i×Nsubcarriers

其中，i表示每个子帧中各个OFDM符号的索引或者索引的函数。

对于LTE系统，单播业务和多播/广播业务都可以采用上述相同的规则来计算扰码偏移量或者扰码起始位置索引，从而UE可以按照固定的方式来处理扰码。

1)传输单播业务的子帧用小区特定的扰码加扰，每个OFDM符号的专用扰码的偏移量或者起始位置索引依据本发明的规则设置；

2)传输多播/广播业务的子帧用系统公共的扰码加扰，每个OFDM符号的公共扰码的偏移量或者起始位置索引依据本发明的规则设置。

图4是本发明采用短扰码和不同偏移实现二维加扰的实施例。本实施例中假设OFDM符号的子载波数目为20。本实施例中定义每个子帧的第一个OFDM符号的扰码偏移作为参考偏移，并且在计算参考扰码偏移时，取N＝7，k直接采用子帧的一帧中的索引。在其他OFDM符号的扰码偏移时，i直接采用各个OFDM符号在子帧内部的索引计算，也即子帧中其他OFDM符号的扰码偏移相对于参考扰码偏移递增。本实施例中假设第一个子帧传输单播业务，第二个子帧传播多播/广播业务。如图4所示，第一个子帧(400)是单播子帧，它在一帧内部的索引是0，所以其参考扰码偏移是0＝7×0(401)。这样，在第一个子帧(400)中，第一个OFDM符号的扰码偏移是0(401)，其他6个OFDM符号(402-407)的扰码偏移依次为1-6。第二个子帧(410)是多播/广播子帧，它在一帧内部的索引是1，所以其参考扰码偏移是7＝7×1(411)。这样，在第二个子帧(410)中，第一个OFDM符号的扰码偏移是7(411)，其他5个OFDM符号(412-416)的扰码偏移依次为8-12。第三个子帧(420)在一帧内部的索引是2，所以其参考扰码偏移是14＝7×2(421)。这样，在第三个子帧(420)中，第一个OFDM符号的扰码偏移是14(421)，其他OFDM符号(422，423等)的扰码偏移依次为15，16等。一帧中的其他子帧的各个OFDM符号的扰码偏移按照上述相同的规律设置。

图5是本发明采用长扰码实现二维加扰的实施例。本实施例中假设OFDM符号的子载波数目为20。本实施例中定义每个子帧的第一个OFDM符号的扰码位置索引作为参考索引，并且在计算参考位置索引时，取N＝7，k直接采用子帧的一帧中的索引。在其他OFDM符号的扰码位置索引时，i直接采用各个OFDM符号在子帧内部的索引计算，也即子帧中其他OFDM符号的扰码位置索引相对于参考位置索引增加。本实施例中假设第一个子帧传输单播业务，第二个子帧传播多播/广播业务。如图4所示，第一个子帧(500)是单播子帧，它在一帧内部的索引是0，所以其参考扰码位置索引是0＝7×20×0(501)。这样，在第一个子帧(500)中，第一个OFDM符号的扰码位置索引是0(501)，其他6个OFDM符号(502-507)的扰码位置索引依次为20-120。第二个子帧(510)是多播/广播子帧，它在一帧内部的索引是1，所以其参考扰码位置索引是140＝7×20×1(511)。这样，在第二个子帧(510)中，第一个OFDM符号的扰码位置索引是140(511)，其他5个OFDM符号(512-516)的扰码位置索引依次为160-240。第三个子帧(520)在一帧内部的索引是2，所以其参考扰码位置索引是280＝7×20×2(521)。这样，在第三个子帧(520)中，第一个OFDM符号的扰码位置索引是280(521)，其他OFDM符号(522，523等)的偏移依次为300，320等。一帧中的其他子帧的各个OFDM符号的扰码位置索引按照上述相同的规律设置。

Claims (9)

1.一种在OFDM系统中添加二维扰码的方法，包括如下步骤：

a)选择每个子帧中的某一个OFDM符号作为参考，预先定义它的扰码作为参考扰码；

b)每个子帧中的其他OFDM符号的扰码基于作为参考的OFDM符号的扰码确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：对于单播业务子帧，每个小区有其特定的扰码。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：对于多播广播业务子帧，所有小区采用公共的扰码。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在一个无线帧内部，每个OFDM的扰码都按照相同的规则来确定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a)包括：选择子帧中的第一个或者最后一个OFDM符号的扰码作为参考。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a)包括：用短扰码和不同的偏移量实现二维扰码时，采用下面的公式计算参考扰码偏移，

参考扰码偏移＝N×k

其中，N的取值大于等于系统中子帧可能包含的最大OFDM符号数目，k表示每个无线帧中的各个子帧的索引或者索引的函数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a)包括：用长扰码实现二维扰码时，采用下面的公式计算参考扰码起始位置索引，

参考扰码位置索引＝N×Nsubcarriers×k

其中，N的取值大于等于系统中子帧可能包含的最大OFDM符号数目，Nsubcarriers代表OFDM系统中的子载波数目，k表示每个无线帧中的各个子帧的索引或者索引的函数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤b)包括：用短扰码和不同的偏移量实现二维扰码时，采用下面的公式计算其他OFDM符号的扰码偏移，

扰码偏移＝参考扰码偏移+i

其中，i表示每个子帧中各个OFDM符号的索引或者索引的函数。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤b)包括：用长扰码实现二维扰码时，采用下面的公式计算其他OFDM符号的扰码起始位置索引，

扰码位置索引＝参考扰码位置索引+i×Nsubcarriers

其中，i表示每个子帧中各个OFDM符号的索引或者索引的函数。

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