CN2935645Y - 混合正交分频多重存取系统的传输器与接收器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种混合正交分频多重存取(OFDMA)系统，其包含一传输器与一接收器。所述传输器包含一第一展开正交分频多重存取次组件、一第一非展开正交分频多重存取次组件以及一第一共同次组件。所述第一展开正交分频多重存取次组件展开输入数据，并将所展开的数据映射至一第一次载波群集。所述第一非展开正交分频多重存取次组件将输入数据映像至一第二次载波群集。所述第一共同次组件利用正交分频多重存取传输映像至所述第一与第二次载波群集的输入数据。所述接收器包含一第二展开正交分频多重存取次组件、一第二非展开正交分频多重存取次组件以及一第二共同次组件。所述第二共同次组件利用正交分频多重存取处理接收数据，以恢复映像至所述次载波的数据。所述第二展开正交分频多重存取次组件通过将使用者数据展开于码域中的方式恢复所述第一输入数据，而所述第二非展开正交分频多重存取次组件则用于恢复所述第二输入数据。

Description

混合正交分频多重存取系统的传输器与接收器
(1)技术领域
本实用新型与无线通信系统有关，更特别的，本实用新型与一种混合正交分频多重存取系统及方法有关。
(2)背景技术
未来的无线通信系统将预期提供像是对于用户无线因特网存取的广带服务。这种广带服务需要遍及一无线通道的可靠及高处理能力传输，其通常具有时间分散性及频率选择性。所述无线通道则受到限制频谱与多路径凋零所造成内部符号干扰(ISI)的限制。对于下一代无线通信网路而言，正交分频多任务(OFDM)与正交分频多重存取(OFDMA)则是最有希望的解答。
正交分频多任务具有高频谱效率，因为在所述正交分频多任务系统中使用的所述次载波于频率中重迭，便可遍及次载波利用一种适合的调制编码方案(MCS)。此外，正交分频多任务的实作很简单，因为所述基带调变与解调可以利用简单的反转快速复立叶转换(IFFT)及快速复立叶转换(FFT)操作进行。所述正交分频多任务的其它优点则包含一种简单的接收器结构与多路径环境中的优良强健特性。
正交分频多任务与正交分频多重存取已经被许多无线/有线通信系统标准所采用，像是数字声音广播(DAB)、走地式数字声音广播(DAB-T)、IEEE 802.11a/g、IEEE 802.16、异步数字用户专线(ADSL)，并且是考虑在第三代合作伙伴计划(3GPP)长期发展(LTE)、分码多重存取2000(CDMA 2000)发展、第四代(4G)无线通讯系统、IEEE 802.11n等等中采用。
正交分频多任务与正交分频多重存取的主要问题，是很难消除或控制内部胞元干扰，以达到一的频率重复利用因子。胞元之间的频率跳跃与子媒介载波分配合作方式，已经被提出以消除内部胞元干扰。然而，这两种方法的效率都受到限制。
(3)实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种混合正交分频多重存取(OFDMA)系统的传输器和接收器。正交分频多任务与正交分频多重存取的主要问题在于难以消除或控制内部胞元干扰，
为解决上述问题，本实用新型的混合正交分频多重存取系统包含一传输器与一接收器。所述传输器包含一第一展开正交分频多重存取次组件、一第一非展开正交分频多重存取次组件以及一第一共同次组件。所述第一展开正交分频多重存取次组件展开输入数据并映像所述展开数据至一第一次载波群集。所述第一非展开正交分频多重存取次组件映像输入数据至一第二次载波群集。所述第一共同次组件利用正交分频多重存取传输映像至所述第一与第二次载波群集的输入数据。所述接收器包含一第二展开正交分频多重存取次组件、一第二非展开正交分频多重存取次组件以及一第二共同次组件。所述第二共同次组件利用正交分频多重存取处理接收数据，以恢复映像至所述次载波的数据。所述第二展开正交分频多重存取次组件藉由将使用者数据展开于码域中的方式恢复所述第一输入数据，而所述第二非展开正交分频多重存取次组件则用于恢复所述第二输入数据。
关于正交分频多任务与正交分频多重存取，为了消除内部胞元的干扰，已经被提出胞元之间的频率跳跃与子媒介载波分配合作方式。然而，这两种方法的效率都受到限制。但如本实用新型所述的混合正交分频多重存取系统，即可解决正交分频多任务与正交分频多重存取的内部胞元干扰问题。
(4)附图说明
图1为根据本实用新型所配置的示范混合正交分频多重存取(OFDMA)系统块状图。
图2显示根据本实用新型频率域展开与次载波映像的范例。
图3显示根据本实用新型展开与次载波映像的另一范例。
图4显示根据本实用新型进行次载波时间频率跳跃的范例。
图5为根据本实用新型所配置的示范时间频率耙型结合器块状图。
(5)具体实施方式
此后，术语″传输器″与″接收器″包含但不局限为一种使用者配置(UE)、无线传输接收单元(WTRU)、移动站、固定式或移动式用户单元、呼叫器、节点B、基站、位置控制器、存取点，或是任何具有在无线环境中操作能力的装置形式。
本实用新型的特征可以结合于一集成电路(IC)之中，或是配置在包括许多互连单元的电路之中。
本实用新型可以应用于任何利用正交分频多重存取(或正交分频多任务)及/或分码多重存取(CDMA)的无线通信系统，像是IEEE 802.11、IEEE 802.16、第三代(3G)胞元式系统、第四代(4G)系统、卫星通信系统等等。
图1为根据本实用新型所的示范混合正交分频多重存取系统10块状图，其包含一传输器100与一接收器200。所述传输器100包含一展开正交分频多重存取次组件130、一非展开正交分频多重存取次组件140以及一共同次组件150。在所述展开正交分频多重存取次组件130中，(用于一或多个使用者的)输入数据101是利用一种展开码展开，以产生多个片段103，而所述片段103接着被映射至次载波。在所述非展开正交分频多重存取次组件140中，(用于一或多个使用者的)输入位111则不进行展开便映射至次载波。
所述展开正交分频多重存取次组件130包含一展开器102与一第一次载波展开映像单元104。所述非展开正交分频多重存取次组件140包含一串行转并行(S/P)转换器112与一第二次载波映像单元114。所述共同次组件150包含一N点反转离散复立叶转换(IDFT)处理器122、一并行转串行(P/S)转换器124与一循环前置(CP)插入单元126。
假设在所述系统中具有N个次载波，且在同时间有K个不同使用者在所述系统中通信，在K个使用者之间，便通过所述展开正交分频多重存取次组件130传输数据至个使用者。在所述展开正交分频多重存取次组件130与所述非展开正交分频多重存取次组件140中所使用的次载波数目分别为NS与NO。NS与NO的数值满足0≤NS≤N、0≤NO≤N与NS+NO≤N的条件。
所述输入数据101由所述展开器102展开至为多个片段103。所述片段103则由所述次载波展开映像单元104映像至所述NS个次载波。所述展开可以在时间域中、频率域中或在两者之中实作。对一特定使用者而言，在所述时间域中与所述频率域中的展开因子则分别为SFt与SFf。对所述使用者而言其联合展开因子则为SFjoint，其等于SFt×SFf。当SFt＝1时，所述展开只在频率域中实作，而当SFf＝1时，所述展开便只在时机域中实作。对于使用者i的频率域展开则受到分配至所述使用者i的次载波数目NS(i)的限制。所述次载波的分配可以是静态的或动态的。在对于每个使用者i的NS(i)＝NS情况中，所述展开正交分频多重存取则变为一种正交分频多任务。
在所述展开正交分频多重存取次组件130中，一次载波可以映射至多于一个的使用者。在这种情况中，映射至相同次载波的两个或多个使用者的输入数据101则成为码多任务，并因此应该利用不同的展开码展开。如果展开是同时在时间与频率域中实作，在所述时间域、所述频率域，获两者之中指定至使用者的展开码便各不相同。
图2显示根据本实用新型频率域展开与次载波映像的范例。所述输入数据101是由一多任务器202以一展开码204进行多任务处理，以产生多个片段103’。所述片段103’由一串行转并行转换器206转换为并行片段103。所述每个并行片段103接着在传送至所述反转离散复立叶转换处理器122之前，都由所述次载波映像单元104映像至所述次载波之一。
图3显示根据本实用新型频率域展开与次载波映像的另一范例。取代由一展开器进行展开码的东工处理，其利用一重复器302以一片段比率将每个输入数据101重复多次以产生片段103’。所述片段103’接着由一串行转并行转换器304转换为并行片段103。所述每个并行片段103接着在传送至所述反转离散复立叶转换处理器122之前，都由所述次载波映像单元104映像至所述次载波之一。
替代的，当输入数据在所述时间域中展开时，每个输入数据都由一展开器展开以产生多个片段串流，而所述片段串流接着被映射至次载波。在这种情况中，所述时间域展开也可以利用简单地重复所述输入数据，而不使用一展开码的方式实作。
共同导引可以在所述展开正交分频多重存取次组件130中使用的次载波上传输。为了与其它使用者数据进行分辨，也可以将共同导引展开。
再次参考图1，在所述非展开正交分频多重存取次组件140中，不同使用者的输入位111由所述串行转并行转换器112转换为并行位113。所述次载波映像单元114分配使用者至一或多个次载波，因此每个次载波最多由一个使用者所使用，且来自每个使用者的位则由所述次载波映像单元映像至分配至所述使用者的次载波。在此方法中，使用者在所述频率域中为多任务的。分配至使用者i的次载波数目则标示为NO(i)，且0≤NO(i)≤NO。所述次载波分配可以是静态的或动态的。
根据本实用新型，所述非展开正交分频多重存取次组件140可以以一种拟随机方式于每个胞元中实作时间频率跳跃。藉由时间域跳跃，在一胞元中进行传输的使用者则随时间而改变(换言之，在一或多个正交分频多任务符号或图框方面)。藉由频率域跳跃，分配至一胞元中进行传输使用者的次载波，便在每一个或数个正交分频多任务符号或图框处进行跳跃。在此方法中，可以消除并平均在所述使用者与胞元之间的内部胞元干扰。
图4显示描述一种根据本实用新型的时间频率跳跃范例，其在T0-T6的时间期间内使用10个次载波s0-s9做为范例，在图2中次载波s3、s5、s8是用于展开正交分频多重存取，而剩余的次载波则用于非展开正交分频多重存取。对于分配于非展开正交分频多重存取的次载波而言，分配至使用者的次载波与时间期间是以一种拟随机方式跳跃。举例而言，用于使用者1的数据在T0通过s9、在T1通过s7、在T3通过s7、在T4通过s1与s9传输，而用于使用者2的数据则在T0通过s4、在T1通过s6、在T2通过s3、在T4通过s0与s4传输。因此，其通过不同的正交分频多任务符号或图框传输数据至不同的使用者，并消除内部胞元干扰。
再次参考图1，所述片段105与所述数据115被提供至所述反转离散复立叶转换处理器122。所述反转离散复立叶转换处理器122将所述片段105与所述数据115转换为时间域数据123。所述反转离散复立叶转换处理器122可以利用反转快速复立叶转换(IFFT)或等价的操作实作。所述时间域数据123接着由所述并行转串行转换器124转换为串行数据125。接着由所述循环前置插入单元126将一循环前置(也已知为一种护卫期间(GP))加入至所述串行数据125。接着够过所述无线通道160传输数据127。
所述接收器200包含用于混合正交分频多重存取的一展开正交分频多重存取次组件230、一非展开正交分频多重存取次组件240以及一共同次组件250。所述共同次组件250包含一循环前置移除单元202、一串行转并行转换器204、一N点离散复立叶转换(DFT)处理器206、一均衡器208与一次载波解映像单元210。所述展开正交分频多重存取次组件230包含一码域使用者分离单元214而所述非展开正交分频多重存取次组件240包含一并行转串行转换器216。
所述接收器200接收通过所述通道传输的数据201。所述循环前置移除单元202从接收数据201移除循环前置。在循环前置移除后，为时间域数据的数据203便由所述串行转并行转换器204转换为并行数据205。所述并行数据205被提供至所述离散复立叶转换处理器206，便转换为频率域数据207，其意味着在N个次载波上的N个并行数据。所述离散复立叶转换可以由快速复立叶转换或等价操作实作。所述频率域数据207被提供至所述均衡器208，并在每个次载波实作数据等化。如同在传统的正交分频多任务系统中，可以使用一种简单的one-tap均衡器。
在对每个次载波进行等化之后，对应于一特定使用者的数据便由所述次载波解映像单元210分离，其是一种在所述传输器100处由次载波展开映像单元104、114所实作的反向操作。在所述非展开正交分频多重存取次组件240中，所述并行转串行转换器216将每个使用者数据211简单地转换为串行数据217。在所述展开正交分频多重存取次组件230中，在所述分离次载波上的数据212则由所述码域使用者分离单元214进一步处理。根据在所述传输器100处所做的展开方式，便在所述码域使用者分离单元214中，实作对应的使用者分离。举例而言，如果在所述传输器100处只在所述时间域中实作所述展开，便可以使用一种传统的耙型结合器做为所述码域使用者分离单元214。如果在所述传输器100处只在所述频率域中实作所述展开，便可以使用一种传统(频率域)的解展开器做为所述码域使用者分离单元214。如果在所述传输器100处于所述时间域与所述频率域两者中实作展开，便可以使用一种时间频率耙型结合器做为所述码域使用者分离单元214。
图5为根据本实用新型所配置的示范时间频率耙型结合器500块状图。所述范时间频率耙型结合器500实作在时间域与频率域两者中的处理，以恢复在所述传输器100处于所述时间域与所述频率域两者中展开的数据。应该注意的是所述时间频率耙型结合器500也可以利用不同的方式实作，图5中所提供的配置只是范例不是限制，而本实用新型的观点也不局限于图5中所显示的结构。
所述时间频率耙型结合器500包括一解展开器502与一耙型结合器504。对于一特定使用者而言，由图1中所述次载波解映像单元210为了展开正交分频多重存取次组件230所分离与收集的数据212，则被递送至所述解展开器502。所述解展开器502在所述次载波上实作所述数据212的频序域解展开。所述解展开器502包含用来多任务处理所述数据212展开码共轭508的多个多任务器506、用于加总乘法运算输出510的加总器512、以及用于正规化所述加总输出514的正规化器516。所述解展开输出518接着由所述耙型结合器504处理，以利用时间域结合的方式恢复所述使用者的数据。
再次参考图1，所述传输器100、所述接收器200或两者都可以包含多重天线，并可以在传输器册、接收器测或两者处，利用多重天线实作根据本实用新型的混合正交分频多重存取。
虽然本实用新型的特征与组件已经在较佳实施例中以特定结合方式叙述，每个特征与组件也可以单独而不与本实用新型的其它特征及组件一起使用，或是与本实用新型其它特征与组件一起或单独进行不同的结合。

Claims (11)

1.一种混合正交分频多重存取系统的传输器，其于一混合正交分频多重存取系统中，用于利用多个正交次载波针对多个使用者传输数据，其特征在于，所述传输器包括：
一展开器，用于针对一第一使用者群集而展开第一输入数据，以产生多个片段；
一第一次载波映像单元，其用于从所述展开器接收所述多个片段，并将所述多个片段映射至一第一次载波群集；
一第一串行转并行转换器，其针对一第二使用者群集将第二输入数据转换为第一并行数据；
一第二次载波映像单元，其用于接收所述第一并行数据，并将所述数据映射至一第二次载波群集；
一反转离散复立叶转换处理器，用以对所述第一次载波映像单元与所述第二次载波映像单元的输出执行反转离散复立叶转换，以产生时间域数据；
一第一并行转串行转换器，其用于接收所述时间域数据，并将所述时间域数据转换为串行数据；以及
一循环前置插入单元，用于插入一循环前置至所述串行数据以供传输。
2.如权利要求1所述的传输器，其特征在于，所述展开器包含一时间域展开单元，用以在时间域中展开所述第一输入数据。
3.如权利要求1所述的传输器，其特征在于，所述展开器包含一频率展开单元，用以在频率域中展开所述第一输入数据。
4.如权利要求1所述的传输器，其特征在于，所述展开器包含一接收器，用以通过一片段率重复所述第一输入数据而展开所述第一输入数据。
5.如权利要求1所述的传输器，其特征在于，所述传输器包含一共同导引传输器，用以在所述第一次载波群集上传输共同导引。
6.如权利要求1所述的传输器，其特征在于，所述第二次载波映像单元包含一时间域跳跃单元，用以在将所述第一并行数据映射至所述第二次载波群集时执行时间域跳跃。
7.如权利要求1所述的传输器，其特征在于，所述第二次载波映像单元包含一频率域跳跃单元，用以在将所述第一并行数据映射至所述第二次载波群集时执行频率域跳跃。
8.如权利要求1所述的传输器，其特征在于，所述传输器还包括多重天线。
9.一种混合正交分频多重存取系统的接收器，其于一混合正交分频多重存取系统中，用于利用多个正交次载波针对多个使用者传输数据，其特征在于，所述接收器包括：
一循环前置移除单元，用于从所接收的数据移除一循环前置；
一第二串行转并行转换器，用以接收所述循环前置移除单元的输出，并将其转换为第二并行数据；
一离散复立叶转换处理器，其用于接收所述第二并行数据，并对所述第二并行数据进行离散复立叶转换，以产生多个并行频率域数据；
一均衡器，用以接收每个所述并行频率域数据，并将其等化；
一次载波解映像单元，其在一第一使用者群集与一第二使用者群集等化之后，将从所述均衡器接收的所述并行频率域数据分离；
一码域使用者分离单元，其在所述第一使用者群集等化之后，于一码域中接收并分离所述频率域数据，以恢复第一数据；
一第二并行转串行转换器，其在所述第二使用者群集等化之后，转换所述频率域数据为串行数据，以恢复第二输入数据。
10.如权利要求9所述的接收器，其特征在于，所述码域使用者分离单元包括一耙型结合器。
11.如权利要求9所述的接收器，其特征在于，所述码域使用者分离单元包括一时间频率耙型结合器。
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