WO2009043310A1 - Procédé, dispositif et système d'envoi et de réception de signaux d'utilisateurs dans un système ofdma - Google Patents

Procédé, dispositif et système d'envoi et de réception de signaux d'utilisateurs dans un système ofdma Download PDF

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WO2009043310A1
WO2009043310A1 PCT/CN2008/072578 CN2008072578W WO2009043310A1 WO 2009043310 A1 WO2009043310 A1 WO 2009043310A1 CN 2008072578 W CN2008072578 W CN 2008072578W WO 2009043310 A1 WO2009043310 A1 WO 2009043310A1
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time
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PCT/CN2008/072578
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Hang Li
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Beijing Xinwei Telecom Technology Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to an Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) technology, and particularly to a user signal transmission method and apparatus for an OFDMA smart antenna communication system, a user signal receiving method and device, and an access system .
  • OFDMA Orthogonal Frequency-Division Multiple Access
  • narrowband and broadband users may simultaneously access the wireless system. Therefore, it is necessary to flexibly arrange subcarriers to adapt to changes in traffic in real time.
  • narrowband services place higher demands on signal reception quality.
  • the frequency and time selectivity of the mobile channel the frequency and time selectivity of the same-frequency interference
  • the inter-symbol and inter-carrier interference caused by severe multipath the nonlinearity of the circuit and the interference caused by the phase noise, etc. This causes a serious drop in the quality of signal reception.
  • An embodiment of the present invention provides a method for transmitting a user signal in an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system, where the OFDMA system includes multiple terminals and multiple base transceiver stations BTS, and the user communicates with the BTS through the terminal, and is connected in the OFDMA.
  • the radio resource is divided into multiple two-dimensional time-frequency grids, and all time-frequency grids of each slot are divided into multiple sub-channels, wherein each sub-channel includes sub-carriers that overlap in time, N f ⁇ 4, in each of the subcarriers included in each subchannel, the maximum value of the frequency interval of the adjacent subcarriers is three or more times the minimum value of the frequency spacing of the adjacent subcarriers;
  • the party The law includes:
  • the number of subchannels is determined by the size of the user message, and the time-frequency position of the subchannel is selected according to a predetermined criterion;
  • the embodiment of the present invention further provides a user signal receiving method for an OFDMA system, where the OFDMA system includes multiple terminals and multiple base station transceiver stations BTS, and the user communicates with the BTS through the terminal, and in the OFDMA access mode, the radio resource division
  • the OFDMA system includes multiple terminals and multiple base station transceiver stations BTS, and the user communicates with the BTS through the terminal, and in the OFDMA access mode, the radio resource division
  • all time-frequency grids of each time slot are divided into a plurality of sub-channels, wherein each sub-channel includes sub-carriers that overlap in time, N f ⁇ 4 , each sub-channel Among the subcarriers included, the maximum value of the frequency interval of the adjacent subcarriers is three times or more of the minimum value of the frequency spacing of the adjacent subcarriers;
  • the method includes:
  • the inverse mapping is based on a time-frequency grid set allocated by the network side to the user, where The time-frequency grid set is a union of one or more sub-channels, wherein the number of sub-channels is determined according to the size of the user message, and the time-frequency position of the sub-channel is selected according to a predetermined criterion;
  • the terminal uses the modulated signal of the user, learning the spatial and temporal characteristics of the interference from the null signals in one or more time-frequency grids included in each subchannel, and using the spatial and time-frequency characteristics of the learned interference to interfere Suppressing, wherein the null signal is sent by the user message
  • the terminal inserts in the time-frequency grid included in each subchannel when generating the frequency domain signal;
  • the embodiment of the present invention further provides a user signal sending apparatus of an OFDMA system.
  • a radio resource is divided into multiple two-dimensional time-frequency grids, and all time-frequency grids of each time slot are divided into a plurality of subchannels, wherein each subchannel comprises a time overlapping the subcarriers, N f ⁇ 4, each subchannel including subcarriers, the maximum value of adjacent sub-carriers of the frequency intervals are contiguous frequency subcarriers Three or more times the minimum value of the interval;
  • the device includes:
  • a message modulating unit generating a modulation signal of the user based on a user message to be sent by the user
  • a modulation signal mapping unit mapping a modulation signal of the user from the message modulation unit to a time-frequency grid set allocated by the network side to the user, to generate a frequency domain signal of the user; wherein, the time-frequency signal
  • the grid set is a union of one or more subchannels, wherein the number of subchannels is determined by the size of the user message, and the time-frequency position of the subchannel is selected according to a predetermined criterion;
  • An inverse fast Fourier transform IFFT transmitting unit performs inverse fast Fourier transform on the frequency domain signal of the user from the modulation signal mapping unit to generate a time domain signal of the user and transmit.
  • An embodiment of the present invention further provides a user signal receiving apparatus for an OFDMA system.
  • a radio resource is divided into a plurality of two-dimensional time-frequency grids, and all time-frequency grids of each time slot are divided into a plurality of subchannels, wherein each subchannel includes subcarriers that overlap in time, N f ⁇ 4, and among the N f subcarriers included in each subchannel, adjacent subcarriers
  • the maximum value of the frequency interval is three or more times the minimum value of the frequency interval of adjacent subcarriers;
  • the device is configured to receive user messages from a user, including:
  • a fast Fourier transform FFT receiving unit configured to receive a time domain signal of the user, and perform fast Fourier transform on the time domain signal of the user;
  • An inverse mapping unit configured to inversely map a signal from the FFT receiving unit to a time-frequency grid set allocated to the user by a network side to obtain a modulated signal; wherein the time-frequency grid set is one or more sub- The union of channels, the number of subchannels is determined according to the size of the user message, and the time-frequency position of the subchannel is selected according to a predetermined criterion;
  • An interference suppression unit that learns spatial and temporal characteristics of interference from null signals in each of the subchannels by using a modulated signal from the inverse mapping unit, and uses the spatial and time-frequency characteristics of the learned interference to the modulation
  • the signal is subjected to interference suppression;
  • a demodulation unit that demodulates the modulated signal from the interference suppression unit through interference suppression to obtain the user message.
  • the present invention also provides a user signal transmitting system for OFDMA, comprising: at least one BTS and at least one terminal, the user communicates with the BTS through the terminal, and in the OFDMA access mode, the wireless resource is divided into multiple two-dimensional time-frequency grids
  • the terminal when transmitting a user message of the user to the BTS, generating a modulation signal of the user based on the user message to be sent; mapping the modulation signal of the user to the BTS for the BTS a frequency grid set, inserting a null signal in a time-frequency grid included in each subchannel to generate a frequency domain signal of the user; performing inverse fast Fourier transform on the frequency domain signal of the user to generate a time domain of the user
  • the BTS is configured to allocate a subchannel, wherein all time-frequency grids of each time slot are divided into multiple sub-channels, where each sub-channel includes ⁇ time-overlapping sub-carriers, N f ⁇ 4, per In a subcarrier included in a subchannel,
  • the present invention also provides a user signal transmission system for OFDMA, comprising: at least one BTS and at least one terminal, the user communicates with the BTS through the terminal, and in the OFDMA access mode, the wireless resource is divided into multiple two-dimensional time-frequency grids.
  • the BTS is configured to allocate a subchannel, where all time-frequency grids of each time slot are divided into multiple subchannels, where each subchannel includes subcarriers that overlap in time, N f ⁇ 4 , each In a subcarrier included in a subchannel, a maximum value of a frequency interval of adjacent subcarriers is three times or more than a minimum value of a frequency interval of adjacent subcarriers; when a user message of a user is sent to the terminal, Generating a modulation signal of the user based on the user message to be sent; mapping the modulation signal of the user to a time-frequency grid set allocated by the user for the user, and inserting in a time-frequency grid included in each subchannel a null signal, generating a frequency domain signal of the user; performing an inverse fast Fourier transform on the frequency domain signal of the user, generating a time domain signal of the user, and transmitting;
  • the time-frequency grid set is a union of one or more sub-channels, determining the number of
  • TDD Time Division Duplex
  • OFDM-TDMA OFDM-Time-Division Multiple Access
  • FIG. 2 is a block diagram showing a downlink signal transmission process
  • 3 is a block diagram showing an uplink signal transmission process
  • Figure 4 is a block diagram of a cell interference geometry
  • Figure 5 is a schematic diagram of a subcarrier allocation scheme for all sectors
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a subcarrier allocation scheme with an observation window for all sectors;
  • FIG. 7 is an exemplary diagram of spectrum bands used by adjacent sectors;
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a multi-cell dry 4 observation method
  • Figure 9 is a schematic diagram of an observation method for self-interference caused by severe multipath
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an observation method of multiple access interference caused by inter-carrier interference
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a user signal transmission system of an OFDMA smart antenna system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a user signal transmitting system of an OFDMA smart antenna system according to an embodiment of the present invention. Mode for carrying out the invention
  • each time slot is configured as a downlink time slot, an uplink time slot, or a guard time slot.
  • Figure 1 shows the frame structure of a typical OFDMA-TDMA TDD system.
  • the OFDMA downlink signal is a single point to multiple point, and the uplink signal is a multipoint to single point.
  • a downlink transmission signal is generated by mapping each user's modulated signal onto a time-frequency grid assigned to the user. Depending on the user's bandwidth requirements, these users' modulated signals will fill some or all of the time-frequency grids.
  • the signal format and subcarrier mapping module specifies the modulation mode, coding mode and coding rate, and also provides a subcarrier mapping diagram for each user. After the mapping of the modulated signal to the subcarrier is completed, the Nfft point fast Fourier transform is performed on the time-frequency grid of all the downlink time slots to generate a downlink basic time domain signal of a symbol length.
  • each symbol is cyclically extended to lengthen the symbol to (l+a)T s .
  • the i-th user terminal performs an Nff1 point fast Fourier transform on the received downlink slot signal to generate a time-frequency grid including the modulated signal.
  • the terminal uses the subcarrier mapping map used by the same user in the base transceiver station (BTS, Base Transceiver Station) to demodulate the modulated signal of the received time-frequency grid.
  • the terminal may obtain a subcarrier map from the downlink control message, and then perform symbol detection on the received modulated signal to obtain symbol or bit information required for subsequent channel decoding.
  • Figure 3 shows the baseband model of the upstream signal transmission block diagram.
  • the uplink function is similar to the downlink function.
  • the uplink signal format and subcarrier map need to be sent from the BTS to the terminal through the control message. After receiving the signal format and subcarrier map, the terminal will generate a corresponding uplink signal. With normal synchronization, more than one terminal may simultaneously transmit uplink signals. BTS It should be possible to detect and decode the respective messages by using the signal format and subcarrier map corresponding to each terminal.
  • the modulation signal is generated following the usual signal generation procedure, see Figures 2 and 3:
  • the original bit stream is first scrambled, the scrambled bit stream is obtained, and then the scrambled bit stream is channel coded.
  • performing forward error correction control coding to obtain an encoded bit stream, ..., and then interleaving the coded bit stream by an interleaver, and converting the output of the interleaver into channel symbols, ..., .
  • a transmission processing method such as a conventional OFDMA system directly uses a channel symbol as a modulation signal.
  • the channel symbol is mapped to a time-frequency grid according to a predetermined subcarrier map C M , wherein the C M includes a slot index and a subcarrier index assigned to the user.
  • the matrix ⁇ ⁇ represents all downlink time-frequency grids, ⁇ is > ⁇ dimension, N is the number of points in the fast Fourier transform, and is the total number of symbols in the downlink.
  • the first step in signal generation is to map the symbols onto the subcarriers as shown in the following equation.
  • each column of the pair is subjected to a fast inverse Fourier transform (IFFT) and a method of generating a signal Y dl , which is represented by the following equation.
  • IFFT fast inverse Fourier transform
  • Another transmission processing method is as follows, including: first performing code spreading on a channel symbol, generating a modulated signal, and then mapping the modulated signal To the time-frequency grid, the resulting signal is called spread code-orthogonal frequency division multiple access.
  • ⁇ is a code expansion matrix
  • the upstream signal can be generated in a similar manner.
  • the upstream signal is given by:
  • Fri -,N sym
  • the upstream signal is given by:
  • the signal transmission and reception scheme be designed such that all neighboring cells use the same radio frequency.
  • a direct result of this frequency design is the introduction of multi-cell interference and can severely impair system throughput.
  • the modulated signal output by the Fast Fourier Transform (FFT) module in FIG. 3 includes not only the useful signal but also the interference signal from other cells.
  • Figure 4 shows the interference geometry model.
  • the base transceiver stations (BTS) B1, B2 and B3 operate on a bandwidth of at least U ⁇ overlapping spectrum. Terminals T1, ⁇ 2, and ⁇ 3 communicate with their respective base transceiver stations using subcarriers in the overlapping spectrum.
  • the base transceiver station 2 and/or the terminal ⁇ 2 also generate uplink/downlink interference to the terminal T1 and the terminal ⁇ 3. If the three sub-carriers (T1, ⁇ 2, and ⁇ 3) are not overlapped with each other, the communication of the three terminals does not interfere with each other; or, if the BTS and/or the terminal are equipped with multiple antennas, Interference can be reduced by using a nulling algorithm on the receiver of the BTS and/or the terminal.
  • all time-frequency grids of each time slot are divided into a plurality of sub-channels, each of which includes sub-carriers and N, symbols, and the sub-channel is the smallest unit of radio resource allocation.
  • the subcarriers included in each subchannel overlap in time.
  • the maximum value of the frequency interval of adjacent subcarriers is three times or more than the minimum value of the frequency interval of adjacent subcarriers.
  • it is a multiple of the parameter r (r ⁇ 2), unless otherwise considered, for example to avoid transmitting signals with a DC subcarrier.
  • the subcarriers are further divided into r groups, each group containing ⁇ subcarriers.
  • the frequency spacing of the subcarriers in each group is sufficiently large to achieve frequency diversity after signal detection or channel decoding.
  • a preferred way is to uniformly spread the first group of N r subcarriers to a predetermined frequency band of ⁇ , such that the subcarrier frequency spacing in the group is a multiple of - rl N f , the second group of sub-bands
  • the carrier is obtained by shifting all the subcarriers of the first group by ⁇ subcarriers
  • the subcarriers of the third group are obtained by shifting all the subcarriers of the second group by 2 subcarriers, and the other groups are deduced, that is, the kth group.
  • the subcarriers are obtained by shifting all subcarriers of the k-1th group down by subcarriers.
  • the spectral range of all subcarriers included in any subchannel is limited to a predetermined value.
  • An excellent The selected ⁇ 2 value is 1 ⁇ .
  • a preferred approach is to have the size of the overlapping spectrum be a multiple of ⁇ .
  • Figure ⁇ shows an example of the spectrum allocation of such an adjacent sector over the overlapping spectral bands.
  • a time-frequency grid represents a sub-band
  • a slant-filled time-frequency grid represents overlapping bands
  • a blank time-frequency grid represents a clean band.
  • the observation window can be opened to understand the characteristics of time, frequency and space of interference.
  • Each observation window occupies one symbol time of one subcarrier, which can be represented by a time-frequency grid.
  • the observation window does not transmit energy.
  • the position of the observation window is determined by a pair of numbers, including: the relative subcarrier position and symbol position of the time-frequency grid set assigned to the subchannel, which can be expressed as (relative to the sub-load) Wave position, symbol position),
  • the observation window belongs to an empty signal.
  • the relative subcarrier position refers to the relative position of the subcarrier in the subchannel in which it is located.
  • Part (a) of Figure 6 shows the relative positions of the observation windows in sector 1 and sector 2, and subchannel 1 of sector 1 has observation windows with relative positions of (1, 1) and (3, 3).
  • Subchannel 2 of sector 1 has an observation window with relative positions of (2, 1) and (4, 3).
  • Subchannel 3 of sector 1 has an observation window with relative positions of (1, 1) and (3, 3).
  • Subchannel 4 of sector 1 has an observation window with relative positions of (2, 1) and (4, 3).
  • the subchannel-subcarrier allocation scheme of sector 2 is identical to sector 1. However, in order for the receiver to observe multi-cell interference, the relative position of the observation window of sub-channel i of sector 2 will be different from the sub-channel of sector 1. Specifically, subchannel 1 of sector 2 has an observation window at relative positions (2, 1) and (4, 3), and subchannel 2 of sector 1 is at relative positions (1, 1) and (3, 3).
  • subchannel 3 of sector 1 has an observation window at relative positions (2, 1) and (4, 3), and subchannel 4 of sector 1 is at relative positions (1, 1) and (3, 3) There is an observation window.
  • the sector 1 and the sector 2 shown in part (b) of Fig. 6 follow the same observation window allocation rule, and the position of the observation window assigned to the subchannel i of the sector j cannot be observed with the subchannel i of the sector k.
  • the window positions overlap on the time-frequency grid, here ' ⁇ .
  • subcarrier i denotes an i th subcarrier
  • (sub)channel i denotes an i th (sub)channel
  • sector i denotes an i th sector, where i is an integer.
  • the total number of subcarriers of each size band is N bf and the total number of bands is N band
  • the total number of subcarriers in each time slot is N bf *N band (for the sake of simplicity, here for the sake of simplicity)
  • Gap N bf IN f -r
  • the subchannel index set is defined as the allocation method.
  • C M is independent of the sector index.
  • a subcarrier of channel j of sector q will be interfered by subcarriers of the same relative position of channel j from sector p.
  • the transmission signal received by the antenna m of the sector p, the subcarrier wave k and the symbol position n is as follows:
  • the observation window position of subchannel j of sector q is different from the observation window position of subchannel j of sector p, and the receiver of sector p can be observed using the signal of the observation window.
  • the interference from the sector q is as follows:
  • the interference observed in the observation window includes both the interference and the spatial characteristics of the noise. As long as the number of receiving antennas ⁇ is greater than 1, the interference can be reduced by using the nulling algorithm.
  • the spatial correlation matrix is composed as follows:
  • a spatial correlation matrix is composed of K subcarriers and N symbols.
  • the null trap weight is calculated based on the spatial correlation matrix, as shown in the following figure:
  • s is the estimated vector of the useful signal.
  • the spatial characteristics of the interference can be captured by the RP through the observation window.
  • Figure 8 illustrates the multi-cell interference observation method. Only one subcarrier and eight symbols are shown in Figure 8. Both sector p and sector q define a symbol as the observation window for the transmitted signal, but the positions of the observation windows of different sectors are different. Assuming that the signal arrives at the receiver synchronously, the receiver of sector p can identify the interference of sector q through the observation window of sector p.
  • Figure 9 shows the signals received on the multipath channel.
  • the receiver is synchronized with the strong signal from the main path. However, the receiver also receives a signal from the reflected path with a delay time of ⁇ relative to the primary path. If ⁇ is greater than T cp of the OFDMA symbol, the orthogonality will be corrupted and part of the signal energy from the reflected path will leak into the signal of the main path. Leaks can be observed in the observation window, and the nulling algorithm can suppress this interference.
  • the OFDMA system will not have multiple access interference.
  • it is caused by severe multipath Large delay spread, large Doppler spread caused by high-speed movement, or nonlinear/phase noise of radio frequency lines, and multiple access interference from inter-carrier interference are inevitable, which may seriously impair system performance.
  • inter-carrier interference fading as the frequency interval between the working subcarrier and the interfering subcarrier becomes larger. The larger the interval, the smaller the inter-carrier bandwidth 4 is. Therefore, it is advantageous to allocate the working subcarriers of the same user far apart from each other, and to allocate the working subcarriers of different users to be closely spaced from each other.
  • FIG. 10 shows an example. Subcarrier allocation and multi-antenna combining processing can reduce inter-carrier interference.
  • the four subcarriers in Figure 10 are the first four subcarriers shown in part (a) of Figure 6, subcarrier 1, subcarrier 2 , subcarrier 3 and subcarrier 4.
  • User 1 is assigned subchannel 1 whose subcarriers are subcarrier 1 and subcarrier 3;
  • user 2 is assigned subchannel 2, and its subcarriers are subcarrier 2 and subcarrier 4.
  • each subcarrier allocated to any user is not adjacent to each other, self-interference can be avoided.
  • inter-carrier interference from adjacent subcarriers is generated by other users. In most cases, considering that the spatial characteristics of the users are different, such interference can be suppressed by adaptive array processing.
  • the system includes a terminal and a BTS, where the terminal includes: a message modulation unit, a modulation signal mapping unit, and an IFFT transmission unit, where the BTS includes: a subchannel allocation unit, a user channel allocation unit, and an FFT receiving unit (including M FFT receiving subunits, inverse mapping units (including M inverse mapping subunits), interference suppression units, and demodulation units.
  • M is the number of antennas, M is equal to 1, each antenna corresponds to one FFT receiving subunit and one inverse mapping subunit, such as the FFT receiving unit of antenna 1 and the inverse map of antenna 1 shown in FIG.
  • the above units can pass all software modules or hardware logic modules that can perform corresponding calculations. Block implementation.
  • the message modulation unit further comprises a conversion matrix module for multiplying each channel symbol vector by the conversion matrix, and then multiplying the resulting symbol vector as a user modulation signal.
  • the subchannel allocation unit divides all time-frequency grids of each time slot into multiple sub-channels and outputs them to the user channel allocation unit, and designs the sub-channels as follows:
  • Each sub-channel includes sub-carriers that overlap in time, N f ⁇ 4, the subcarriers of each subchannel are divided into r groups, r ⁇ l, each group of subcarriers; the subcarriers of the dth group of each subchannel are evenly distributed, wherein between subcarrier i and subcarrier i+1
  • q 2 , r > l.
  • a user channel allocation unit receives a user message of the user, allocates a time-frequency grid set to the user, and outputs the time-frequency grid set to the modulation signal mapping unit, where the time-frequency grid set is a union of one or more sub-channels, according to the user to be sent
  • the size of the message determines the number of subchannels.
  • the allocated time-frequency grid is concentrated, and there are no two adjacent sub-carriers respectively belonging to different sub-channels.
  • the time-frequency grid set is allocated by the user channel allocation unit in the BTS.
  • the time-frequency grid set in the embodiment of the present invention is not limited to being allocated by the BTS, and may also be by other entities on the network side. distribution.
  • a modulation signal mapping unit that maps a user modulated signal from the message modulation unit to a time-frequency grid set output by the user channel allocation unit, and one or more time-frequencys in each sub-channel
  • a null signal is inserted into the grid to generate a user frequency domain signal and output it to the IFFT generating unit.
  • the communication between the base station and the terminal of different sectors uses the same subchannel to divide the time-frequency grid; and in the modulated signal mapping unit, the null signal of each subchannel The location is also different.
  • the IFFT transmitting unit performs a fast inverse Fourier transform on the user frequency domain signal from the modulated signal mapping unit to generate a user time domain signal and transmit it through the channel.
  • Each of the receiving antennas is provided with an FFT receiving subunit and an inverse mapping subunit.
  • the FFT receiving subunit is configured to receive a user time domain signal from the IFFT transmitting unit, perform fast Fourier transform on the received user time domain signal, generate a user frequency domain signal, and output the inverse mapping subunit in the antenna where the antenna is located.
  • Each inverse mapping subunit is configured to inversely map the fast Fourier transformed signal from the FFT receiving subunit based on the time-frequency grid set allocated for the user to obtain a user modulated signal.
  • the interference suppression unit learns the spatial and temporal characteristics of the interference by using the null signal of each subchannel of the user modulated signal received from the plurality of antennas, and based on each allocated subchannel, the user modulation obtained from each of the receiving antennas The signals are combined to achieve interference rejection.
  • the process at this time is:
  • the FFT receiving unit receives the user time domain signal from the IFFT generating unit, performs fast Fourier transform, generates a user frequency domain signal, and outputs the inverse frequency mapping.
  • the unit, the inverse mapping unit outputs the user modulation signal to the interference suppression unit after the inverse mapping; at this time, the interference suppression unit does not need to perform the combining process, and may directly perform interference suppression on one user modulation signal from the inverse mapping unit.
  • the demodulation unit demodulates the combined user modulated signal from the interference suppression unit to obtain a user message.
  • FIG. 11 shows an uplink user signal transmission process, and the corresponding downlink user signal transmission process is as shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a user signal transmitting system of an OFDMA smart antenna system according to an embodiment of the present invention.
  • the system includes a terminal and a BTS.
  • the BTS includes: a subchannel allocation unit, a user channel allocation unit, a message modulation unit, a modulation signal mapping unit, and an IFFT transmission unit
  • the terminal includes: an FFT receiving unit, an inverse mapping unit, an interference suppression unit, and a demodulation unit.
  • the functions of these modules are basically the same as those of the modules in Figure 11, which are briefly described as follows:
  • the message modulation unit further comprises a conversion matrix module for multiplying each channel symbol vector by the conversion matrix, and then multiplying the resulting symbol vector as a user modulation signal.
  • the subchannel allocation unit divides all time-frequency grids of each time slot into a plurality of sub-channels and outputs them to the user channel allocation unit, and designs the sub-channels in the manner described in FIG.
  • a user channel allocation unit receives a user message of the user, allocates a time-frequency grid set to the user, and outputs the time-frequency grid set to the modulation signal mapping unit, where the time-frequency grid set is a union of one or more sub-channels, according to the user to be sent
  • the size of the message determines the number of subchannels.
  • the allocated time-frequency grid is concentrated, and there are no two adjacent sub-carriers respectively belonging to different sub-channels.
  • a modulation signal mapping unit mapping a user modulation signal from the message modulation unit to a time-frequency grid set output by the user channel allocation unit, and inserting a null signal in one or more time-frequency grids of each subchannel to generate a user frequency
  • the domain signal is output to the IFFT generating unit.
  • the communication between the base station and the terminal of different sectors uses the same subchannel to divide the time-frequency grid; and in the modulated signal mapping unit, the null signal of each subchannel The location is also different.
  • the IFFT transmitting unit performs an inverse fast Fourier transform on the user frequency domain signal from the modulated signal mapping unit to generate a user time domain signal and transmits the signal through the channel.
  • the FFT receiving unit receives the user time domain signal from the IFFT transmitting unit, and performs fast Fourier transform on the received user time domain signal to generate a user frequency domain signal and outputs the signal to the inverse mapping subunit.
  • an inverse mapping unit configured to inversely map the fast Fourier transformed signal from the FFT receiving unit based on the time-frequency grid set allocated for the user to obtain a user modulated signal.
  • the interference suppression unit learns the spatial and temporal characteristics of the interference using the null signal of each of the user modulated signals received from the inverse mapping unit, and performs interference suppression on the user modulated signal based on each of the allocated subchannels.
  • the demodulation unit demodulates the user modulated signal from the interference suppression unit to obtain a user message.
  • Figs. 11 and 12 can be combined to form a system having both the uplink user signal transmission mechanism shown in Fig. 11 and the downlink user signal transmission mechanism shown in Fig. 12. The specific working principle of this system will not be described here.
  • the embodiment of the present invention further provides a user signal sending device, which mainly includes two types: 1.
  • the internal component structure and the working principle are as shown in FIG. 11 , and the method includes: The message modulating unit, the modulating signal mapping unit, and the IFFT transmitting unit; 2.
  • the internal component structure and working principle can be as shown in FIG. 12, which includes: a message modulating unit, a subchannel allocating unit, a user channel allocating unit, and a modulation signal mapping unit. , IFFT transmission unit.
  • the embodiment of the present invention further provides a user signal receiving apparatus, which mainly includes two types: 1.
  • the internal component structure and working principle are as shown in FIG.
  • the BTS includes: a subchannel allocating unit, a user channel allocating unit, and an FFT receiving unit.
  • BTS can include several FFT receiving subunits when multiple antennas are included
  • inverse mapping unit BTS can include several inverse mapping subunits when multiple antennas
  • interference suppression unit demodulation unit
  • demodulation unit demodulation unit
  • the terminal in FIG. 12 includes: an FFT receiving unit, an inverse mapping unit, an interference suppression unit, and a demodulation unit.
  • the embodiment of the present invention also provides a user. a signal transmitting method (corresponding to the user signal transmitting device described above) and a user signal receiving method (corresponding to the user signal receiving device described above).
  • the processing flow and working principle of the user signal transmitting method and apparatus and the user signal receiving method and apparatus will not be described again.
  • the signal design, generation and distribution method and the smart antenna proposed by the embodiments of the present invention can reduce various interferences of the receiver, greatly improve the signal receiving quality, and improve the overall performance of the wireless system, so that the OFDMA system has the following characteristics: Service requirements flexible scheduling of subcarriers; can overcome frequency or time selective fading; can suppress multi-cell interference in narrowband and wideband communication; can reduce self-interference caused by severe multipath delay spread; can reduce circuit non-transmission chain Self-interference caused by linear or phase noise; self-interference caused by Doppler spread of the mobile channel can also be reduced.

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Description

OFDMA系统的用户信号发送及接收方法、 装置及系统 技术领域
本发明 涉及正交频分多 址接入 （ OFDMA , Orthogonal Frequency-Division Multiple Access )技术， 特别涉及一种 OFDMA智能 天线通信系统的用户信号发送方法及装置、 用户信号接收方法及装置、 接入系统。 发明背景
对于一个支持数据和语音混合通信的 OFDMA无线系统而言， 窄带 和宽带用户可能同时接入无线系统。 因此， 有必要灵活地安排子载波以 实时地适应业务流量的变化。 另一方面， 窄带业务对信号接收质量提出 了更高的要求。 特别的， 移动信道的频率和时间选择性、 同频干扰的频 率和时间选择性、 严重多径带来的符号间和载波间干扰、 电路非线性性 和相位噪声带来的干扰等因素， 都会造成信号接收质量的严重下降。 发明内容
本发明实施例提供了一种正交频分多址接入 OFDMA系统的用户信 号发送方法， 所述 OFDMA系统包括多个终端和多个基站收发台 BTS , 用户通过终端与 BTS通信，在 OFDMA接入方式中，无线资源划分成多 个二维时频网格，每个时隙的所有时频网格被划分为多个子信道，其中， 每个子信道包括 个时间上重叠的子载波， Nf ≥4 , 每一子信道包括的 个子载波中，相邻子载波的频率间隔的最大值是相邻子载波的频率间 隔的最小值的三倍或三倍以上；
当终端和 BTS中的任一者作为发送端发送用户的用户消息时，该方 法包括：
基于要发送的所述用户消息生成所述用户的调制信号；
将所述用户的调制信号映射到网络侧为所述用户分配的时频网格 集， 生成所述用户的频域信号； 其中， 所述时频网格集是一个或多个子 信道的并集， 其中子信道的数量由所述用户消息的大小决定， 所述子信 道的时频位置按预定准则选择；
对所述用户的频域信号进行快速傅立叶反变换， 生成所述用户的时 域信号并发送。
本发明实施例还提供了一种 OFDMA系统的用户信号接收方法， 所 述 OFDMA系统包括多个终端和多个基站收发台 BTS,用户通过终端与 BTS通信，在 OFDMA接入方式中，无线资源划分成多个二维时频网格， 每个时隙的所有时频网格被划分为多个子信道， 其中， 每个子信道包括 个时间上重叠的子载波， Nf ≥4 , 每一子信道包括的 个子载波中， 相邻子载波的频率间隔的最大值是相邻子载波的频率间隔的最小值的 三倍或三倍以上；
当终端和 BTS中的任一者作为接收端接收用户的用户消息时，该方 法包括：
对接收到的所述用户的时域信号分别依次进行快速傅立叶变换和 逆映射得到所述用户的调制信号； 所述逆映射基于网络侧为所述用户分 配的时频网格集， 其中， 所述时频网格集是一个或多个子信道的并集， 其中子信道的数量由根据所述用户消息的大小决定， 子信道的时频位置 按照预定准则选择；
利用所述用户的调制信号， 从每一子信道包括的一个或多个时频网 格中的空信号学习干扰的空间和时频特性， 并利用学习得到的干扰的空 间和时频特性进行干扰抑制， 其中， 所述空信号由所述用户消息的发送 端在生成频域信号时在每个子信道包括的时频网格中插入；
对干扰抑制后的所述用户的调制信号进行解调得到所述用户的用户 消息。
本发明实施例还提供了一种 OFDMA系统的用户信号发送装置， 在 OFDMA接入方式中， 无线资源划分成多个二维时频网格， 每个时隙的 所有时频网格被划分为多个子信道， 其中， 每个子信道包括 个时间上 重叠的子载波， Nf ≥4 , 每一子信道包括的 个子载波中， 相邻子载波 的频率间隔的最大值是相邻子载波的频率间隔的最小值的三倍或三倍 以上；
该装置包括：
消息调制单元， 基于用户要发送的用户消息生成所述用户的调制信 号；
调制信号映射单元， 将来自所述消息调制单元的所述用户的调制信 号映射到网络侧为所述用户分配的时频网格集， 生成所述用户的频域信 号； 其中， 所述时频网格集是一个或多个子信道的并集， 其中子信道的 数量由所述用户消息的大小决定， 所述子信道的时频位置按预定准则选 择；
快速傅立叶反变换 IFFT发送单元，对来自所述调制信号映射单元的 所述用户的频域信号进行快速傅立叶反变换， 生成所述用户的时域信号 并发送。
本发明实施例还提供了一种 OFDMA系统的用户信号接收装置， 在 OFDMA接入方式中， 无线资源划分成多个二维时频网格， 每个时隙的 所有时频网格被划分为多个子信道， 其中， 每个子信道包括 个时间上 重叠的子载波， Nf≥4 , 每一子信道包括的 Nf个子载波中， 相邻子载波 的频率间隔的最大值是相邻子载波的频率间隔的最小值的三倍或三倍 以上；
该装置用于接收来自用户的用户消息， 包括：
快速傅立叶变换 FFT接收单元， 用于接收所述用户的时域信号， 对 所述用户的时域信号进行快速傅立叶变换；
逆映射单元，用于对来自所述 FFT接收单元的信号基于网络侧为所 述用户分配的时频网格集进行逆映射得到调制信号； 其中， 所述时频网 格集是一个或多个子信道的并集， 子信道的数量由根据用户消息的大小 决定， 子信道的时频位置按照预定准则选择；
干扰抑制单元， 利用来自所述逆映射单元的调制信号， 从其中每一 子信道中的空信号学习干扰的空间和时频特性， 并利用学习得到的干扰 的空间和时频特性对所述调制信号进行干扰抑制；
解调单元， 对来自所述干扰抑制单元经过干扰抑制的调制信号进行 解调得到所述用户消息。
本发明还提供了一种 OFDMA的用户信号发送系统， 包括： 至 少一个 BTS 和至少一个终端， 用户通过终端与 BTS 通信， 在 OFDMA接入方式中， 无线资源划分成多个二维时频网格， 所述终 端， 在发送用户的用户消息给所述 BTS时，基于要发送的所述用户 消息生成所述用户的调制信号； 将所述用户的调制信号映射到所述 BTS为其分配的时频网格集， 在每个子信道包括的时频网格中插入 空信号， 生成所述用户的频域信号； 对所述用户的频域信号进行快 速傅立叶反变换， 生成所述用户的时域信号并发送； 所述 BTS， 用 于分配子信道， 其中， 每个时隙的所有时频网格被划分为多个子信 道， 其中， 每个子信道包括^个时间上重叠的子载波， Nf≥4， 每 一子信道包括的 个子载波中，相邻子载波的频率间隔的最大值是 相邻子载波的频率间隔的最小值的三倍或三倍以上； 在从所述终端 接收所述用户消息时， 为所述用户分配一个时频网格集， 所述时频 网格集是一个或多个子信道的并集， 根据所述用户消息的大小决定 子信道的数量， 并按照预定准则选择子信道的时频位置； 对来自所 述终端的所述用户的时域信号依次进行快速傅立叶变换和逆映射 得到所述用户的调制信号； 利用所述用户的调制信号从每一子信道 包括的一个或多个时频网格中的空信号学习干扰的空间和时频特 性； 利用学习得到的干扰的空间和时频特性对所述用户的调制信号 进行干扰抑制， 对干扰抑制后的所述用户的调制信号进行解调得到 所述用户的用户消息。
本发明还提供了一种 OFDMA的用户信号发送系统， 包括： 至少 一个 BTS和至少一个终端 , 用户通过终端与 BTS通信 , 在 OFDMA接 入方式中， 无线资源划分成多个二维时频网格， 所述 BTS, 用于分配子 信道， 其中， 每个时隙的所有时频网格被划分为多个子信道， 其中， 每 个子信道包括 个时间上重叠的子载波， Nf ≥4 , 每一子信道包括的 个子载波中， 相邻子载波的频率间隔的最大值是相邻子载波的频率间隔 的最小值的三倍或三倍以上； 在发送用户的用户消息给所述终端时， 基 于要发送的所述用户消息生成所述用户的调制信号； 将所述用户的调制 信号映射到自身为所述用户分配的时频网格集， 在每个子信道包括的时 频网格中插入空信号， 生成所述用户的频域信号； 对所述用户的频域信 号进行快速傅立叶反变换， 生成所述用户的时域信号并发送； 其中， 所 述时频网格集是一个或多个子信道的并集， 根据所述用户消息的大小决 定子信道的数量， 并按照预定准则选择子信道的时频位置； 所述终端， 对来自所述 BTS 的所述用户的时域信号依次进行快速傅立叶变换和逆 映射得到所述用户的调制信号； 利用所述用户的调制信号从每一子信道 包括的一个或多个时频网格中的空信号学习干扰的空间和时频特性； 利 用学习得到的干扰的空间和时频特性对所述用户的调制信号进行干扰 抑制， 对干扰抑制后的所述用户的调制信号进行解调得到所述用户的用 户消息。 附图简要说明
图 1 为正交频分多址接入-时分多址接入 ( OFDMA-TDMA , OFDM-Time-Division Multiple Access ) 时分双工 （ TDD, Time Division Duplexing ) 系统的典型帧结构图；
图 2为下行信号传输流程的方框示意图；
图 3为上行信号传输流程的方框示意图；
图 4为小区干扰几何模型图；
图 5为用于所有扇区的子载波分配方案的示意图；
图 6为用于所有扇区的具有观测窗口的子载波分配方案的示意图； 图 7为相邻扇区所使用的频谱波段的示例图；
图 8为可多小区干 4尤观测方法的示意图；
图 9为严重多径引起的自干扰的观测方法的示意图；
图 10为载波间干扰引起的多址干扰的观测方法的示意图； 图 11为根据本发明一实施例的 OFDMA智能天线系统的用户信号发 送系统示意图；
图 12是根据本发明一实施例的 OFDMA智能天线系统的用户信号 发送系统的示意图。 实施本发明的方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
一个 OFDMA-TDMA复用方案中，频语被分成多个子载波， 时间被 分成连续的时隙，每个时隙由多个符号周期组成。因此，在一个 OFDMA 系统中， 无线资源可以表示为二维的时频网格。 在 TDD (时分双工）系 统中， 每个时隙配置为下行时隙、 上行时隙或保护时隙。 图 1显示的是 一个典型 OFDMA-TDMA TDD系统的帧结构。
OFDMA下行信号为单点对多点， 上行信号为多点对单点。 图 2中， 通过将每个用户的调制信号映射到分配给此用户的时频网格上， 来产生 下行传输信号。 根据用户带宽需求， 这些用户的调制信号将填充部分或 所有时频网格。 信号格式和子载波映射模块规范了调制方式， 编码方式 和编码率等， 还提供了每个用户的子载波映射图。 在完成调制信号到子 载波的映射后， 对所有下行时隙的时频网格进行 Nfft点快速傅立叶反变 换， 产生一个符号长度的下行基本时域信号。 假定数字釆样率是 fs, 那 么每一符号的基本时域信号长度为 Ts=fsNfft, 并且相邻子载波频率间距 为 1/TS。 然后再对每个符号进行循环延拓使符号加长为（l+a)Ts。 第 i个 用户终端， 对接收到的下行时隙信号进行 Nffl点快速傅立叶变换， 产生 包含调制信号的时频网格。终端利用基站收发台（BTS, Base Transceiver Station ) 中同一用户釆用的子载波映射图， 来解调接收到的时频网格的 调制信号。 终端可从下行控制消息获取子载波映射图， 然后对接收到的 调制信号进行符号检测， 得到后面信道解码所需要的符号或比特信息。
图 3显示的是上行信号传输方框图的基带模型。 上行功能与下行功 能相似。但是,需要通过控制消息将上行信号格式和子载波映射图从 BTS 发送到终端。 终端接收到信号格式和子载波映射图后， 将产生相应的上 行信号。随着正常的同步，可能有一个以上终端同时发射上行信号。 BTS 应该能够利用各个终端对应的信号格式和子载波映射图， 检测并解码出 各自的消息。
对于上行和下行， 调制信号的产生遵循通常的信号生成流程， 参见 图 2和 3: 对于第 U个用户， 原始比特流 首先进行加扰， 得到扰 码比特流 然后对扰码比特流进行信道编码， 如进行前向纠错控 制编码得到编码比特流 ,..., ， 再由交织器对编码比特流进行信道交 织， 交织器输出的 再转换成信道符号 ,..., 。 此时， 对信道符号 有两种可能的传输处理方法：
一、 一种传输处理方法如传统 OFDMA系统， 直接将信道符号作为 调制信号。 艮据预定的子载波映射图 CM, 将信道符号 《映射到时频 网格， 其中， CM包括分配给该用户的时隙索引和子载波索引。 假设矩阵 Χώ代表所有下行时频网格， ^则是 ><^^维， N 是快速付氏变换的 点数， 是下行总符号数。 信号产生的第一步是如下式所示的方法将 符号映射到子载波上。
for i = l,...,Nu
rf/(CJ = [ , ..., ] end
然后， 对 的每一列进行快速付氏反变换（IFFT)并产生发射信号 Ydl, ¾口下式所示的方法。
Figure imgf000010_0001
Ydl{,t) = IFFT{Xdl{,t))
end
二、 另外一种传输处理方法如下式所示， 包括： 首先对信道符号 进行码扩， 生成调制信号 然后将调制信号 映射 到时频网格， 得到的结果信号称为扩码 -正交频分多址接入
( CS-OFDMA, Code Spread OFDM )信号。
[. ",...,/;] =
for i = l,...,Nu
end
Figure imgf000011_0001
Yl(:,t) = IFFT(Xdl(:,t)) end
这里， ^是码扩矩阵。
上行信号可用类似方法产生。 对于常规的 OFDMA系统， 上行信号 由下式给出：
Figure imgf000011_0002
f r i = -,Nsym
Yl(:,t) = IFFT(Xiil(:,t)) end
对于 CS-OFDMA系统， 上行信号由下式给出：
[.：,… =
A,(C„) = [/ , ...，,:]
for i = \,...,Nsym
Figure imgf000011_0003
end
为了增加无线网络的频谱效率， 通常希望信号传输和接收方案设计 成所有相邻小区使用相同无线频率。 这种频率设计方案的一个直接结果 是引入了多小区干扰， 并可能会严重削弱系统吞吐量。 换句话说， 图 2 和图 3 中快速傅立叶变换（FFT )模块输出的调制信号， 不仅包括有用 信号， 还包括来自其它小区的干扰信号。 图 4显示的是干扰几何模型， 基站收发台 （BTS ) B1、 B2和 B3在带宽至少为 U々重叠频谱上运行。 终端 Tl、 Τ2和 Τ3利用重叠频谱中的子载波与他们各自的基站收发台通 信。 如果所有三个终端分配的子载波集至少有部分重叠， 当基站收发台 Β2与终端 Τ2通信时， 基站收发台 Β2和 /或终端 Τ2还会生成对终端 T1 和终端 Τ3的上 /下行干扰。 如果这三个终端 （Tl、 Τ2和 Τ3 )被分配的 子载波集相互之间均没有重叠， 则此三个终端的通信互不干扰； 或者， 如果 BTS和 /或终端被配备了多天线，则通过在 BTS和 /或终端的接收机 上釆用零陷算法， 就能够减少干扰。
本发明的一个具体实施方式中， 每个时隙的所有时频网格被分成多 个子信道，每个子信道包括 个子载波和 N,个符号，子信道是最小的无 线资源分配单位。 其中， 每个子信道包括的 个子载波时间上重叠，
Nf ≥4 , 且相邻子载波的频率间隔的最大值是相邻子载波的频率间隔的 最小值的三倍或三倍以上。 优选的， 是参数 r(r≥2)的倍数， 除非有别 的考虑， 例如避免用直流子载波发射信号。 个子载波进一步被分成 r 组， 每组包含^ 个子载波。 每组中子载波的频率间隔足够大， 可以在 信号检测或信道译码后实现频率分集。 一种优选的方式是， 将第一组的 N r个子载波均匀扩展到预定的大小为 ∞的频率波段， 这样该组中的 子载波频率间隔就是 - rl Nf的倍数， 第二组的子载波通过将第一组的 所有子载波下移 ^个子载波得到， 第三组的子载波通过将第二组的所有 子载波下移 ^ 2个子载波得到， 其余组依此类推， 即第 k组的子载波通 过将第 k-1组的所有子载波下移 个子载波得到。 优选的， 任何子 信道包含的所有子载波的频谱范围限制在一个预定的 值内。 一种优 选的 ε2值为 1ΜΗΖ。 有两个优选的子信道 -子载波分配方案， 在图 5中， ( a )部分显示的是在 = 4、 r = 2^d = 2的条件下子信道-子载波分配方 案， （b)部分显示的是在 =4, r = 2和 ί = 1的条件下子信道-子载波分 配方案。 所有扇区使用相同的子信道 -子载波分配方案， 这样， 无论干扰 规避或干扰零陷都可容易的实现。
对于多个相邻扇区在重叠频谱波段上运行的配置， 一种优选的方式 是让重叠的频谱的大小是 ∞的倍数。 图 Ί 显示的是一个这样相邻扇区 在重叠频谱波段上的频谱分配例子。 在图 7中， 用一个时频网格代表一 个子波段， 斜线填充的时频网格代表重叠波段， 空白的时频网格代表干 净波段。 如图 7所示， （a)部分示出的三个扇区 （扇区 Bl、 B2和 B3) 的波段完全重叠， 其中， 每个扇区包含五个子波段， 这五个子波段全部 重叠， （b)部分示出的三个扇区（扇区 Bl、 B2和 B3)的波段部分重叠， 其中， 每个扇区包含五个子波段， 扇区 B1和 B2有三个子波段重叠， 扇 区 B2和 B3有四个子波段重叠， 扇区 B1和 B3有两个子波段重叠。
为了有效的抑制干扰，可以开启观测窗口以了解干扰的时间、频率、 空间等特性。 每个观测窗口占据了一个子载波的一个符号时间， 可以用 一个时频网格来表示。 观测窗口不传送能量。 为每个子信道定义一个或 多个观测窗口。 每个子信道的观测窗口的相对位置取决于子信道索引和 扇区索引。 对于定义了观测窗口的子信道， 两种优选的邻小区子信道- 子载波分配方案如图 6示意。在图 6的（a)部分中，参数为 =4、 r = 2 和 ί = 2, 在图 6的 （b)部分中参数为 Λ^=4、 r = 2^d = \ , 其中各参数 代表的含义与图 5中的相同。 每个方案中， 为每个子信道定义两个观测 窗口。 观测窗口的位置由一个数字对决定， 此数字对包括： 分配给子信 道的时频网格集中的相对子载波位置和符号位置， 可表示为 （相对子载 波位置， 符号位置）， 这里， 观测窗口属于一种空信号。 其中， 相对子 载波位置指子载波在其所在的子信道中的相对位置。 图 6的（ a)部分示 出了扇区 1和扇区 2中观测窗口的相对位置， 扇区 1的子信道 1具有相 对位置为 （1, 1)和（3, 3) 的观测窗口， 扇区 1的子信道 2具有相对 位置为 （2, 1)和（4, 3) 的观测窗口。 扇区 1的子信道 3具有相对位 置为 （1, 1)和（3, 3) 的观测窗口。 扇区 1的子信道 4具有相对位置 为 （2, 1)和（4, 3)的观测窗口。 扇区 2的子信道 -子载波分配方案与 扇区 1一致。 然而， 为了使接收机观测到多小区干扰， 扇区 2的子信道 i的观测窗口的相对位置将不同于扇区 1的子信道 。 具体地讲， 扇区 2 的子信道 1在相对位置（2, 1 )和（ 4, 3)有观测窗口， 扇区 1的子信 道 2在相对位置（1, 1)和（3, 3)有观测窗口， 扇区 1的子信道 3在 相对位置（2, 1)和（4, 3)有观测窗口， 扇区 1的子信道 4在相对位 置 （1, 1)和（3, 3)有观测窗口。 图 6的 （b)部分示出的扇区 1和 扇区 2遵循相同的观测窗口分配规则， 分配给扇区 j的子信道 i的观测 窗口的位置不能与扇区 k的子信道 i的观测窗口位置在时频网格上重叠， 这里 '≠ 。 本文中， 子载波 i表示第 i个子载波， （子）信道 i表示第 i 个（子）信道， 扇区 i表示第 i个扇区， 其中， i为整数。
假设每个大小为 的波段的子载波的总数量是 Nbf, 并且波段的总 数量为 Nband,则每个时隙中，子载波的总数为 Nbf*Nband (为了简单起见， 这里暂不考虑直流子载波和边缘子载波）， 子信道的总数为 Nsch=Nbf,Nband/ Nf。 因此， 每个波段中子信道的个数为 Nsch— band=Nbf/ Nf。 根据以上的分配方案， 分配给子信道 i的子载波索引由如下公式确定： scglndex(i) = floor (i / Nsch band)
schlndexi ) = i - scglndex(i) · Nbf
gap = Nbf INf -r
C{ (k) = k- gap + scglndexii) - Nbf + d · j + mod(schIndex(i), d) + floor{schIndex I d)-d-r k = 0,...,Nf /r
' = 0 ,r_l
这里， 为子信道 i分配的子载波索引集等于集合 C/, ' = 0,...,r-l的并集。 为了方便起见， 无线资源以子信道为单元来分配。 因此将子信道索引集 定义为分配方式。 一旦为用户决定了分配的子信道方式&, 相应的用户 子载波方式 CM由如下公式确定：
注意 CM与扇区索引无关。 一旦规定了每个时隙的子载波集， 将根据 图 2和图 3描述的过程生成信号。 如果如图 4和图 5所示， 相邻扇区之 间有重叠的波段，终端和 BTS接收的信号将可能包含有用信号和干扰信 号。 由于子信道 -子载波映射方案是独立于扇区索引的， 在接收信号通过
FFT操作转换回频域后， 扇区 q的信道 j的一子载波将受到来自扇区 p 的信道 j的具有相同相对位置的子载波的干扰。 扇区 p的天线 m, 子载 波 k和符号位置 n接收到的传输信号如下式所示：
X^[k,n] = S^[k,n] + Jm q[k,n] + V^[k,n]
这里， 是扇区 p的有用信号， J [k,"]是来自扇区 q的干扰， ,"]是热噪声。
如果在每个子信道中定义观测窗口， 扇区 q的子信道 j的观测窗口 位置不同于扇区 p的子信道 j的观测窗口位置， 扇区 p的接收机就可以 利用观测窗口的信号观测到来自扇区 q的如下式所示的干扰：
Z^[k,n] = J [k,n] + V^[k,n] Z^[k, n], m = l, ..., M
因此， 观测窗口观测到的干扰既包括干扰还包括噪声的空间特性。 只要接收天线的数量 Μ大于 1 , 釆用零陷算法就可以降低干扰。
本发明的一个实例中， 空间相关矩阵组成如下：
Figure imgf000016_0001
这里， ZP[ ] = [Z ^,«],...,Z [ ]f是一个向量。上面的公式中，用 K 个子载波和 N个符号组成空间相关矩阵。基于空间相关矩阵计算零陷加 权， ¾口下式所示：
w = (R _1 -s
这里， s是有用信号的估计向量。 为了有效的抑制干扰， 需要能够 区分有用信号和干扰的空间特性。另外也可以通过观测窗口以 RP捕获干 扰的空间特性。 用以上的子载波分配方案， 可以降低干扰。
图 8说明了多小区干扰观测方法， 图 8中仅显示了一个子载波和八 个符号。 扇区 p和扇区 q均定义一个符号作为发送信号的观测窗口， 但 是不同扇区的观测窗口的位置不同。 假设信号同步到达接收机， 那么扇 区 p的接收机通过扇区 p的观测窗口， 就能识别出扇区 q的干扰。
同样的， 使用这种传输方法也能减少由严重多径引起的自干扰。 图 9表示在多径信道接收到的信号。接收机与来自主径的强信号是同步的。 然而， 接收机还接收来自反射路径的信号， 相对主路径的延迟时间为 τ。 如果 τ大于 OFDMA符号的 Tcp, 正交性将被破坏， 来自反射路径的部 分信号能量将泄漏进主路径的信号。 观测窗口可以观测到泄漏， 并且零 陷算法可以抑制这种干扰。
在一个理想的信道中， 如果给不同用户分配的子信道的集合不重 叠， OFDMA系统将不存在多址干扰。 然而， 假如由严重多径引起的较 大延迟扩展， 高速移动引起的较大多普勒扩展， 或者无线频率线路的非 线性 /相位噪声， 来自载波间干扰的多址干扰不可避免， 就可能严重削弱 系统性能。 通常的， 载波间干扰随工作子载波和干扰子载波之间的频率 间隔的变大而衰落， 间隔越大， 载波间干 4尤越小。 因此， 将同一用户的 工作子载波分配得相互相隔较远， 同时将不同用户的工作子载波分配得 相互间隔较近， 是比较有利的。 通过频率间隔来减少来自同一用户的载 波间干扰， 同时在观测窗口观测来自其它用户的载波间干扰的空时频特 性并通过零陷算法加以抑制。 图 10给出一个例子， 子载波分配和多天 线结合处理能够减少载波间干扰， 图 10中的四个子载波是图 6中 （a ) 部分显示的前四个子载波， 子载波 1、 子载波 2、 子载波 3和子载波 4。 给用户 1分配子信道 1 , 其子载波为子载波 1和子载波 3; 给用户 2分 配子信道 2, 其子载波为子载波 2和子载波 4。 由于分配给任一用户的 各个子载波彼此不相邻， 可以避免自干扰。 另一方面， 来自相邻子载波 的载波间干扰由其它用户产生， 在大多数情况下， 考虑到用户的空间特 性是不同的， 这种干扰可以利用自适应阵列处理加以抑制。
图 11是根据本发明一实施例的 OFDMA智能天线系统的用户信号 发送系统的示意图。 如图 11所示， 该系统包括终端和 BTS, 其中， 终 端包括： 消息调制单元、调制信号映射单元、 IFFT发送单元， BTS包括： 子信道分配单元、 用户信道分配单元、 FFT接收单元（其包含 M个 FFT 接收子单元）、逆映射单元（其包含 M个逆映射子单元）、干扰抑制单元、 解调单元。这里， M为天线的个数， M大等于 1 ,每一天线对应一个 FFT 接收子单元和一个逆映射子单元， 如图 11中示出的天线 1的 FFT接收 单元和天线 1的逆映射子单元、天线 2的 FFT接收子单元和天线 2的逆 映射子单元 天线 M的 FFT接收子单元和天线 M的逆映射子单 元。 上述单元可以通过所有能够完成相应计算的软件模块或硬件逻辑模 块实现。
消息调制单元， 对要发送的用户消息进行前向纠错控制编码得到编 码比特流， 在对编码比特流进行比特置换， 并基于指定的调制方案将置 换后的比特流转换成信道符号向量， 将符号向量作为用户调制信号输出 给调制信号映射单元。优选的，消息调制单元还包括一个转换矩阵模块， 用于将每个信道符号向量与转换矩阵相乘， 再将相乘后得到的符号向量 作为用户调制信号。
子信道分配单元， 将每个时隙的所有时频网格分成多个子信道并输 出给用户信道分配单元， 并按照如下方式设计子信道： 每个子信道包括 个时间上重叠的子载波， Nf ≥4 , 将每个子信道的^,个子载波分成 r 组， r≥l , 每组包 个子载波； 每个子信道的第 d组的 个子载 波均匀分布， 其中子载波 i和子载波 i+1之间的频率间隔为 = p ,
Figure imgf000018_0001
这里 为整数，表示第 ί组中的第 个子载波在整个频谱波段中的频率位 置； 每个子信道的第 ^ 组和第 d + 1组的子载波 i 的频率间隔等于 k^ - k"+l = q , q〈 p 。 优选的， q = 2 , r > l。
用户信道分配单元， 接收用户的用户消息， 为该用户分配一个时频 网格集并输出给调制信号映射单元， 该时频网格集合是一个或多个子信 道的并集， 根据要发送的用户消息的大小决定子信道的数量。 优选的， 分配后的时频网格集中， 不存在分别属于不同的子信道的两个相邻子载 波。 这里， 时频网格集是由此 BTS中的用户信道分配单元来分配的， 本 发明实施例中的时频网格集并不限于是 BTS分配的，其还可以由网络侧 的其它实体来分配。
调制信号映射单元， 将来自消息调制单元的用户调制信号映射到用 户信道分配单元输出的时频网格集， 并在每个子信道的一个或多个时频 网格中插入空信号， 生成用户频域信号并输出给 IFFT发生单元。 优选 的， 在用户信道分配单元中， 不同扇区的基站和终端的通信均釆用相同 的子信道对时频网格的划分方式； 同时在调制信号映射单元中， 每个子 信道的空信号的位置也不同。
IFFT发送单元，对来自调制信号映射单元的用户频域信号进行快速 傅立叶反变换， 生成用户时域信号并通过信道发送。
每一个接收天线安装有一个 FFT接收子单元和逆映射子单元。 其 中， FFT接收子单元用于接收来自 IFFT发送单元的用户时域信号， 并 对接收到的用户时域信号进行快速傅立叶变换， 生成用户频域信号并输 出给其所在天线中的逆映射子单元。 每一逆映射子单元， 用于基于为用 户分配的时频网格集对来自 FFT接收子单元的快速傅立叶变换后的信 号进行逆映射， 得到用户调制信号。
干扰抑制单元， 利用从多个天线接收的用户调制信号中每一子信道 的空信号学习干扰的空间和时频特性， 并基于每一分配的子信道， 将从 每个接收天线得到的用户调制信号进行合并以达到干扰抑制。 这里， 当 M=l 时， 说明 BTS是单天线的， 此时的处理过程为： FFT接收单元接 收来自 IFFT发生单元的用户时域信号进行快速傅立叶变换， 生成用户 频域信号并输出给逆映射单元， 逆映射单元在进行逆映射之后输出用户 调制信号给干扰抑制单元； 此时， 干扰抑制单元不必进行合并处理， 可 以直接对来自逆映射单元的一路用户调制信号进行干扰抑制。
解调单元， 对来自干扰抑制单元的合并后的用户调制信号进行解调 得到用户消息。
图 11示出的为上行的用户信号发送过程，相应的下行的用户信号发 送过程如图 12所示。 图 12是根据本发明一实施例的 OFDMA智能天线 系统的用户信号发送系统的示意图。 图 12中， 该系统包括终端和 BTS, 其中， BTS包括： 子信道分配单元、 用户信道分配单元、 消息调制单元、 调制信号映射单元、 IFFT发送单元， 终端包括： FFT接收单元、 逆映 射单元、 干扰抑制单元、 解调单元。 这些模块的功能与图 11 中的模块 功能基本相同， 这里简述如下：
消息调制单元， 对要发送的用户消息进行前向纠错控制编码得到编 码比特流， 在对编码比特流进行比特置换， 并基于指定的调制方案将置 换后的比特流转换成信道符号向量， 将符号向量作为用户调制信号输出 给调制信号映射单元。优选的，消息调制单元还包括一个转换矩阵模块， 用于将每个信道符号向量与转换矩阵相乘， 再将相乘后得到的符号向量 作为用户调制信号。
子信道分配单元， 将每个时隙的所有时频网格分成多个子信道并输 出给用户信道分配单元， 并按照图 11所述方式设计子信道。
用户信道分配单元， 接收用户的用户消息， 为该用户分配一个时频 网格集并输出给调制信号映射单元， 该时频网格集合是一个或多个子信 道的并集， 根据要发送的用户消息的大小决定子信道的数量。 优选的， 分配后的时频网格集中， 不存在分别属于不同的子信道的两个相邻子载 波。
调制信号映射单元， 将来自消息调制单元的用户调制信号映射到用 户信道分配单元输出的时频网格集， 并在每个子信道的一个或多个时频 网格中插入空信号， 生成用户频域信号并输出给 IFFT发生单元。 优选 的， 在用户信道分配单元中， 不同扇区的基站和终端的通信均釆用相同 的子信道对时频网格的划分方式； 同时在调制信号映射单元中， 每个子 信道的空信号的位置也不同。
IFFT发送单元，对来自调制信号映射单元的用户频域信号进行快速 傅立叶反变换， 生成用户时域信号并通过信道发送。 FFT接收单元， 接收来自 IFFT发送单元的用户时域信号， 并对接 收到的用户时域信号进行快速傅立叶变换， 生成用户频域信号并输出给 逆映射子单元。
逆映射单元，用于基于为用户分配的时频网格集对来自 FFT接收单 元的快速傅立叶变换后的信号进行逆映射 , 得到用户调制信号。
干扰抑制单元， 利用从逆映射单元接收的用户调制信号中每一子信 道的空信号学习干扰的空间和时频特性， 并基于每一分配的子信道对用 户调制信号进行干扰抑制。
解调单元， 对来自干扰抑制单元的用户调制信号进行解调得到用户 消息。
此外， 图 11和图 12所示的系统还可以结合起来， 形成既具有图 11 所示的上行用户信号发送机制又具有图 12 所示的下行用户信号发送机 制的系统。 关于此系统的具体工作原理， 这里不再赘述。
基于上述本发明实施例方法及用户信号发送系统可知， 本发明实施 例还提供了用户信号发送装置， 其主要包括两种： 1、 内部组成结构及 工作原理如图 11 中的终端， 其包含： 消息调制单元、 调制信号映射单 元、 IFFT发送单元； 2、内部组成结构及工作原理可以如图 12中的 BTS, 其包含： 消息调制单元、 子信道分配单元、 用户信道分配单元、 调制信 号映射单元、 IFFT发送单元。本发明实施例还提供了用户信号接收装置， 其主要包括两种： 1、 其内部组成结构及工作原理如图 11中的 BTS, 其 包含： 子信道分配单元、 用户信道分配单元、 FFT接收单元（ BTS具有 多天线时可包含若干 FFT接收子单元）、 逆映射单元（ BTS具有多天线 时可包含若干逆映射子单元）、 干扰抑制单元、 解调单元； 2、 其内部组 成结构及工作原理如图 12 中的终端， 其包含： FFT接收单元、 逆映射 单元、 干扰抑制单元、 解调单元。 相应的， 本发明实施例也提供了用户 信号发送方法（对应于上述用户信号发送装置）及用户信号接收方法（对 应于上述用户信号接收装置）。 这里， 关于用户信号发送方法及装置和 用户信号接收方法及装置的处理流程及工作原理就不再赘述。
本发明实施例提出的信号设计， 产生和分配方法并结合智能天线可 以减少接收机的各种干扰， 很大程度地改善信号接收质量， 提高无线系 统整体性能， 使 OFDMA系统具有以下特点： 可以根据业务需求灵活安 排子载波； 可以克服频率或时间选择性衰落； 可以抑制窄带和宽带通信 的多小区干扰； 可以减少严重多径时延扩展引起的自干扰； 可以减少随 收发链而存在的电路非线性或相位噪声引起的自干扰； 还可以减少移动 信道的多普勒扩展引起的自干扰。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡 在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均 应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书
1、 一种正交频分多址接入 OFDMA 系统的用户信号发送方法， 所 述 OFDMA系统包括多个终端和多个基站收发台 BTS,用户通过终端与 BTS通信，在 OFDMA接入方式中，无线资源划分成多个二维时频网格， 其特征在于， 每个时隙的所有时频网格被划分为多个子信道， 其中， 每 个子信道包括 个时间上重叠的子载波， Nf ≥4 , 每一子信道包括的 个子载波中， 相邻子载波的频率间隔的最大值是相邻子载波的频率间隔 的最小值的三倍或三倍以上；
当终端和 BTS中的任一者作为发送端发送用户的用户消息时，该方 法包括：
基于要发送的所述用户消息生成所述用户的调制信号；
将所述用户的调制信号映射到网络侧为所述用户分配的时频网格 集， 生成所述用户的频域信号； 其中， 所述时频网格集是一个或多个子 信道的并集， 其中子信道的数量由所述用户消息的大小决定， 所述子信 道的时频位置按预定准则选择；
对所述用户的频域信号进行快速傅立叶反变换， 生成所述用户的时 域信号并发送。
2、 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述生产所述用户的 调制信号， 包括：
对所述用户消息进行前向纠错控制编码得到编码比特流；
对所述编码比特流进行比特置换；
基于指定的调制方案将置换后的比特流转换成多个信道符号向量； 将所述符号向量作为所述用户的调制信号， 或者将每个信道符号向 量与转换矩阵相乘， 再将相乘后得到的符号向量作为所述用户的调制信 号。
3、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于，
将每个子信道包括的 Nf个子载波被分成 r组， r≥l , 每组包括 Nf I r 个子载波；
每个子信道的第^组的 个子载波均勾分布， 其中， 第 i个子载 波和第（i+1 )个子载波之间的频率间隔为 = p , 这里， 为整数， 其表示第 ^组中的第 个子载波在整个频谱波段中的频率位置；
每个子信道的第 ^组的第 i个子载波和第 + 1组的第 i个子载波的频 率间隔等于 +l) = q J , q J 〈 p 1 。
4、 如权利要求 3所述的方法， 其特征在于， q = l , r >
5、 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述选择子信道的时 频位置的预定准则是： 在分配给所述用户的时频网格集中， 不存在分别 属于不同的子信道的两个相邻子载波。
6、 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 在生成所述用户的频 域信号时， 进一步包括： 在每个子信道包括的一个或多个时频网格中插 入空信号；
其中， 每一子信道中插入的空信号供接收端学习干扰的空间和时频 特性。
7、 如权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 不同扇区的 BTS和终 端的通信时， 均釆用相同的所述每个时隙的所有时频网格被划分为多个 子信道的方法； 并且
对于任意两个相邻扇区， 每个子信道中插入的空信号的位置不同。
8、 如权利要求 6 所述的方法， 其特征在于， 当所述用户消息的接 收端具有多个天线时， 利用所述多个天线接收的每一子信道中插入的空 信号构成空间协方差矩阵。
9、 一种 OFDMA系统的用户信号接收方法， 所述 OFDMA系统包 括多个终端和多个基站收发台 BTS , 用户通过终端与 BTS 通信， 在 OFDMA接入方式中，无线资源划分成多个二维时频网格，其特征在于， 每个时隙的所有时频网格被划分为多个子信道， 其中， 每个子信道包括 个时间上重叠的子载波， Nf ≥4 , 每一子信道包括的 个子载波中， 相邻子载波的频率间隔的最大值是相邻子载波的频率间隔的最小值的 三倍或三倍以上；
当终端和 BTS中的任一者作为接收端接收用户的用户消息时，该方 法包括：
对接收到的所述用户的时域信号分别依次进行快速傅立叶变换和 逆映射得到所述用户的调制信号； 所述逆映射基于网络侧为所述用户分 配的时频网格集， 其中， 所述时频网格集是一个或多个子信道的并集， 其中子信道的数量由根据所述用户消息的大小决定， 子信道的时频位置 按照预定准则选择；
利用所述用户的调制信号， 从每一子信道包括的一个或多个时频网 格中的空信号学习干扰的空间和时频特性， 并利用学习得到的干扰的空 间和时频特性进行干扰抑制， 其中， 所述空信号由所述用户消息的发送 端在生成频域信号时在每个子信道包括的时频网格中插入；
对干扰抑制后的所述用户的调制信号进行解调得到所述用户的用 户消息。
10、 如权利要求 9所述的方法， 其特征在于， 当所述接收端具有多 天线时， 利用所述多个天线处理后的所述用户的调制信号学习干扰的空 间和时频特性， 将所述多个天线处理得到的所述用户的调制信号进行合 并， 并利用学习得到的干扰的空间和时频特性进行干扰抑制。
11、如权利要求 9或 10所述的方法， 其特征在于， 不同扇区的 BTS 和终端的通信时， 均釆用相同的所述每个时隙的所有时频网格被划分为 多个子信道的方法； 并且
对于任意两个相邻扇区， 每个子信道中插入的空信号的位置不同。
12、 如权利要求 10 所述的方法， 其特征在于， 所述多个天线接收 的所述用户的调制信号中各个子信道中的各个空信号构成空间协方差 矩阵。
13、 一种 OFDMA系统的用户信号发送装置， 在 OFDMA接入方式 中， 无线资源划分成多个二维时频网格， 其特征在于， 每个时隙的所有 时频网格被划分为多个子信道， 其中，每个子信道包括 个时间上重叠 的子载波， Nf ≥4 , 每一子信道包括的 个子载波中， 相邻子载波的频 率间隔的最大值是相邻子载波的频率间隔的最小值的三倍或三倍以上； 该装置包括：
消息调制单元， 基于用户要发送的用户消息生成所述用户的调制信 号；
调制信号映射单元， 将来自所述消息调制单元的所述用户的调制信 号映射到网络侧为所述用户分配的时频网格集， 生成所述用户的频域信 号； 其中， 所述时频网格集是一个或多个子信道的并集， 其中子信道的 数量由所述用户消息的大小决定， 所述子信道的时频位置按预定准则选 择；
快速傅立叶反变换 IFFT发送单元， 对来自所述调制信号映射单元 的所述用户的频域信号进行快速傅立叶反变换， 生成所述用户的时域信 号并发送。
14、 如权利要求 13所述的装置， 其特征在于， 该装置进一步包括： 子信道分配单元， 每个时隙的所有时频网格被划分为多个子信道， 其中， 每个子信道包括 个时间上重叠的子载波， Nf ≥4 , 每一子信道 包括的 个子载波中，相邻子载波的频率间隔的最大值是相邻子载波的 频率间隔的最小值的三倍或三倍以上；
用户信道分配单元， 为所述用户分配一个时频网格集， 所述频域网 格集合是所述子信道分配单元划分的一个或多个子信道的并集， 根据所 述用户消息的大小决定子信道的数量， 并按照预定准则选择子信道的时 频位置；
所述调制信号映射单元将所述用户的调制信号映射到所述用户信 道分配单元为所述用户分配的时频网格集。
15、 如权利要求 13或 14所述的装置， 其特征在于， 所述消息调制 单元对所述用户消息进行前向纠错控制编码和比特置换， 并基于指定的 调制方案将比特置换后的比特流转换成多个信道符号向量， 将所述符号 向量作为所述用户的调制信号。
16、 如权利要求 13或 14所述的装置， 其特征在于， 所述的消息调 制单元还包括一个转换矩阵模块， 其用于将每个信道符号向量与转换矩 阵相乘， 再将相乘后得到的符号向量作为所述用户的调制信号。
17、 如权利要求 14 所述的装置， 其特征在于， 所述的子信道分配 单元，按照如下方式设计子信道： 将每个子信道包括的 个子载波分成 r组， r≥l , 每组包括 个子载波； 每个子信道的第 d组包括的^ 个子载波均勾分布， 其中第 i个子载波和第 （i+1 )个子载波之间的频率 间隔为 = P , 这里， 为整数， 其表示第^组中的第 个子载波在 整个频谱波段中的频率位置； 每个子信道的第 d组的第 i个子载波和第
( d+1 )组的第 i个子载波的频率间隔等于 = q < P 。
18、 如权利要求 17所述的装置， 其特征在于， q = 2 , r > K
19、 如权利要求 14 所述的装置， 其特征于， 所述用户信道分配单 元选择子信道的时频位置时依据的分配准则是： 为所述用户分配的时频 网格集中， 不存在分别属于不同的子信道的两个相邻子载波。
20、 如权利要求 13或 14所述的装置， 其特征于， 所述调制信号映 射单元在生成所述用户的频域信号时， 进一步在每个子信道包括的一个 或多个时频网格中插入空信号；
其中， 每一子信道中插入的空信号供所述用户消息的接收端学习干 扰的空间和时频特性。
21、如权利要求 20所述的装置，其特征在于，对于不同扇区的 BTS 和终端的通信均釆用相同的所述每个时隙的所有时频网格被划分为多 个子信道的方法；
所述调制信号映射单元对于任意两个相邻扇区在每个子信道中插 入的空信号的位置不同。
22、 一种 OFDMA系统的用户信号接收装置 , 在 OFDMA接入方式 中， 无线资源划分成多个二维时频网格， 其特征在于， 每个时隙的所有 时频网格被划分为多个子信道， 其中，每个子信道包括 个时间上重叠 的子载波， Nf ≥4 , 每一子信道包括的 个子载波中， 相邻子载波的频 率间隔的最大值是相邻子载波的频率间隔的最小值的三倍或三倍以上； 该装置用于接收来自用户的用户消息， 包括：
快速傅立叶变换 FFT接收单元， 用于接收所述用户的时域信号， 对 所述用户的时域信号进行快速傅立叶变换；
逆映射单元，用于对来自所述 FFT接收单元的信号基于网络侧为所 述用户分配的时频网格集进行逆映射得到调制信号； 其中， 所述时频网 格集是一个或多个子信道的并集， 子信道的数量由根据用户消息的大小 决定， 子信道的时频位置按照预定准则选择； 干扰抑制单元， 利用来自所述逆映射单元的调制信号， 从其中每一 子信道中的空信号学习干扰的空间和时频特性， 并利用学习得到的干扰 的空间和时频特性对所述调制信号进行干扰抑制； 进行解调得到所述用户消息。
23、 如权利要求 22 所述的装置， 其特征在于， 该装置进一步 包括：
子信道分配单元， 每个时隙的所有时频网格被划分为多个子信道， 其中， 每个子信道包括 个时间上重叠的子载波， Nf ≥4 , 每一子信道 包括的 个子载波中，相邻子载波的频率间隔的最大值是相邻子载波的 频率间隔的最小值的三倍或三倍以上；
用户信道分配单元， 为所述用户分配一个时频网格集， 所述频域网 格集合是所述子信道分配单元划分的一个或多个子信道的并集， 根据所 述用户消息的大小决定子信道的数量， 并按照预定准则选择子信道的时 频位置；
所述逆映射单元基于所述用户信道分配单元为所述用户分配的时 频网格集进行逆映射。
24、 如权利要求 23 所述的装置， 其特征在于， 该装置具有多 个天线，
所述 FFT接收单元包括：与所述多个天线——对应的多个 FFT接 收子单元， 每一 FFT接收子单元位于一个接收天线中， 用于对其所在天 线收到的所述用户的时域信号进行快速傅立叶变换；
所述逆映射单元包括： 与所述多个天线——对应的多个逆映射子单 元， 每一逆映射单元位于一个接收天线中， 用于对来自与其同在一个天 线的 FFT接收子单元的信号进行逆映射得到调制信号； 所述干扰抑制单元用于利用来自所述多个逆映射子单元的调制信 号学习干扰的空间和时频特性， 对来自所述多个逆映射子单元的调制信 号进行合并以达到干扰抑制。
25、 如权利要求 24 所述的装置， 其特征在于， 所述干扰抑制单元 从所述多个逆映射单元接收的调制信号中， 各个子信道中的各个空信号 构成空间协方差矩阵。
26、一种 OFDMA的用户信号发送系统， 包括： 至少一个 BTS和至 少一个终端， 用户通过终端与 BTS通信， 在 OFDMA接入方式中， 无线 资源划分成多个二维时频网格， 其特征在于，
所述终端，在发送用户的用户消息给所述 BTS时，基于要发送的所 述用户消息生成所述用户的调制信号； 将所述用户的调制信号映射到所 述 BTS为其分配的时频网格集，在每个子信道包括的时频网格中插入空 信号， 生成所述用户的频域信号； 对所述用户的频域信号进行快速傅立 叶反变换， 生成所述用户的时域信号并发送；
所述 BTS, 用于分配子信道， 其中， 每个时隙的所有时频网格被划 分为多个子信道， 其中， 每个子信道包括 个时间上重叠的子载波， Nf > 4 , 每一子信道包括的 个子载波中， 相邻子载波的频率间隔的最 大值是相邻子载波的频率间隔的最小值的三倍或三倍以上； 在从所述终 端接收所述用户消息时， 为所述用户分配一个时频网格集， 所述时频网 格集是一个或多个子信道的并集， 根据所述用户消息的大小决定子信道 的数量， 并按照预定准则选择子信道的时频位置； 对来自所述终端的所 述用户的时域信号依次进行快速傅立叶变换和逆映射得到所述用户的 调制信号； 利用所述用户的调制信号从每一子信道包括的一个或多个时 频网格中的空信号学习干扰的空间和时频特性； 利用学习得到的干扰的 空间和时频特性对所述用户的调制信号进行干扰抑制， 对干扰抑制后的 所述用户的调制信号进行解调得到所述用户的用户消息。
27、 如权利要求 26所述的系统， 其特征在于， 所述 BTS具有多个 天线；
所述 BTS 具有的多个天线分别对各种收到的所述用户的时域信号 依次进行快速傅立叶变换和逆映射得到所述用户的调制信号； 所述 BTS 利用所述多个天线接收的所述用户的调制信号从每一子信道包括的一 个或多个时频网格中的空信号学习干扰的空间和时频特性， 再将所述多 个天线处理得到的所述用户的调制信号进行合并， 并利用学习到的干扰 的空间和时频特性进行干扰抑制。
28、 如权利要求 26或 27所述的系统， 其特征在于，
所述 BTS, 进一步在发送用户的用户消息给所述终端时， 基于要发 送的所述用户消息生成所述用户的调制信号； 将所述用户的调制信号映 射到自身为所述用户分配的时频网格集， 在每个子信道包括的时频网格 中插入空信号， 生成所述用户的频域信号； 对所述用户的频域信号进行 快速傅立叶反变换， 生成所述用户的时域信号并发送；
所述终端，进一步对来自所述 BTS的所述用户的时域信号依次进行 快速傅立叶变换和逆映射得到所述用户的调制信号； 利用所述用户的调 制信号从每一子信道包括的一个或多个时频网格中的空信号学习干扰 的空间和时频特性； 利用学习得到的干扰的空间和时频特性对所述用户 的调制信号进行干扰抑制， 对干扰抑制后的所述用户的调制信号进行解 调得到所述用户的用户消息。
29、一种 OFDMA的用户信号发送系统， 包括： 至少一个 BTS和至 少一个终端， 用户通过终端与 BTS通信， 在 OFDMA接入方式中， 无线 资源划分成多个二维时频网格， 其特征在于， 所述 BTS, 用于分配子信道， 其中， 每个时隙的所有时频网格被划 分为多个子信道， 其中， 每个子信道包括 个时间上重叠的子载波， Nf > 4 , 每一子信道包括的 个子载波中， 相邻子载波的频率间隔的最 大值是相邻子载波的频率间隔的最小值的三倍或三倍以上； 在发送用户 的用户消息给所述终端时， 基于要发送的所述用户消息生成所述用户的 调制信号； 将所述用户的调制信号映射到自身为所述用户分配的时频网 格集， 在每个子信道包括的时频网格中插入空信号， 生成所述用户的频 域信号； 对所述用户的频域信号进行快速傅立叶反变换， 生成所述用户 的时域信号并发送；其中，所述时频网格集是一个或多个子信道的并集， 根据所述用户消息的大小决定子信道的数量， 并按照预定准则选择子信 道的时频位置；
所述终端，对来自所述 BTS的所述用户的时域信号依次进行快速傅 立叶变换和逆映射得到所述用户的调制信号； 利用所述用户的调制信号 从每一子信道包括的一个或多个时频网格中的空信号学习干扰的空间 和时频特性； 利用学习得到的干扰的空间和时频特性对所述用户的调制 信号进行干扰抑制 , 对干扰抑制后的所述用户的调制信号进行解调得到 所述用户的用户消息。
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