專利名稱：基于正交頻分復(fù)用的信號(hào)調(diào)制方法及其調(diào)制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正交頻分復(fù)用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplex)技術(shù)，尤其涉及到一種基于正交頻分復(fù)用的信號(hào)調(diào)制方法及其調(diào)制裝置。
背景技術(shù)：
下一代移動(dòng)通信技術(shù)需要支持話音，數(shù)據(jù)，音頻，視頻，圖像等廣泛的業(yè)務(wù)類型，為了支持多種類型的業(yè)務(wù)，要求下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，以及更高的頻譜效率，并要求提供完善的QOS保障機(jī)制，以及更好的移動(dòng)性支持和網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫覆蓋，以實(shí)現(xiàn)為用戶隨時(shí)隨地的提供通信服務(wù)的目標(biāo)。第二代移動(dòng)通信以TDMA(GSM)和窄帶CDMA(IS-95)系統(tǒng)為主要接入技術(shù)，第三代移動(dòng)通信以寬帶CDMA(UMTS，WCDMA)為主要接入技術(shù)。在CDMA技術(shù)當(dāng)中，一個(gè)用戶數(shù)據(jù)符號(hào)將占用所有的載頻寬度，不同的用戶或者用戶數(shù)據(jù)通過(guò)擴(kuò)頻碼來(lái)進(jìn)行區(qū)分。由于多徑信道破壞了擴(kuò)頻碼之間的正交性，使得CDMA技術(shù)成為一個(gè)自干擾的系統(tǒng)，因此CDMA系統(tǒng)容量和頻譜效率根本無(wú)法滿足寬帶無(wú)線通信的要求。
20世紀(jì)90年代以來(lái)，多載波技術(shù)成為了寬帶無(wú)線通信的熱點(diǎn)技術(shù)，其基本思想是將一個(gè)寬帶載波劃分成多個(gè)子載波，并在劃分出的多個(gè)子載波上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。在多數(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用當(dāng)中，子載波的寬度要小于信道的相干帶寬，這樣使得在頻率選擇性信道上，每個(gè)子載波上的衰落為平坦衰落，這樣就減少了用戶數(shù)據(jù)符號(hào)之間的串?dāng)_，并且不需要復(fù)雜的信道均衡，適合于高速率數(shù)據(jù)的傳輸?，F(xiàn)有多載波技術(shù)有多種形式，如正交頻分復(fù)用接入(OFDMA，OrthogonalFrequency Division Multiplex Access)和多載波CDMA(MC-CDMA，MultiplexCarrier CDMA)等。
其中，正交頻分復(fù)用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex)技術(shù)在20世紀(jì)60年代中期被首次提出，但在之后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，OFDM技術(shù)一直沒(méi)有形成較大規(guī)模的應(yīng)用。當(dāng)時(shí)OFDM技術(shù)的發(fā)展遇到了很多似乎難于解決的問(wèn)題首先，OFDM技術(shù)要求各個(gè)子載波之間要相互正交，盡管理論上發(fā)現(xiàn)采用快速傅立葉變換(FFT，F(xiàn)ast Fourier Transformation)可以很好地實(shí)現(xiàn)這種相互正交的調(diào)制方式，但實(shí)際上，如此復(fù)雜的實(shí)施快速傅立葉變換在當(dāng)時(shí)是根本無(wú)法完成的；此外，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)振蕩器的穩(wěn)定性以及射頻功率放大器的線性要求等因素也都是OFDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的制約條件。
20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展解決了FFT的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，隨著DSP芯片技術(shù)的發(fā)展，OFDM技術(shù)開始從理論向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化。OFDM技術(shù)憑借其固有的對(duì)時(shí)延擴(kuò)展較強(qiáng)的抵抗力和較高的頻譜效率兩大優(yōu)勢(shì)迅速成為研究的焦點(diǎn)并被多個(gè)國(guó)際規(guī)范所采用，如歐洲數(shù)字音頻廣播(DAB，Digital Audio Broadcasting)標(biāo)準(zhǔn)、歐洲數(shù)字視頻廣播(DVB，Digital VideoBroadcasting)標(biāo)準(zhǔn)、HIPERLAN和IEEE802.11無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以及IEEE 802.16無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)等。
在2004年11月舉行的3GPP RAN 26會(huì)議上，由多家運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備提供商共同發(fā)起設(shè)立了UMTS的長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)項(xiàng)目，多載波技術(shù)成為主要討論的接入技術(shù)。在3GPP LTE項(xiàng)目當(dāng)中，下行OFDMA，上行DFT-spread-OFDM、SC-FDMA以及IFDMA已經(jīng)作為一種主流的多址解決方案參加了討論。
其中，OFDMA技術(shù)是多載波技術(shù)當(dāng)中比較有代表性的一種技術(shù)，如圖1所示，在OFDM系統(tǒng)當(dāng)中，用戶數(shù)據(jù)首先經(jīng)過(guò)信道編碼和交織處理，并采用某種調(diào)制方式(如BPSK、QPSK，、QAM等調(diào)制方式)調(diào)制形成用戶數(shù)據(jù)符號(hào)，再經(jīng)過(guò)OFDM系統(tǒng)操作后調(diào)制到射頻上去。在OFDM系統(tǒng)操作當(dāng)中，首先要將用戶數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換，形成多個(gè)低速的子數(shù)據(jù)流，每個(gè)子數(shù)據(jù)流占用一個(gè)子載波。子數(shù)據(jù)流到子載波的映射可以通過(guò)一個(gè)逆向離散傅立葉變換(IDFT，Inverse Discrete Fourier Transformation)或者逆向快速傅立葉變換(IFFT，Inverse Fast Fourier Transformation)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)它使用循環(huán)前綴(CP，Cyclic Prefix)作為各個(gè)子數(shù)據(jù)流之間的保護(hù)間隔，大大減少甚至消除了碼間干擾現(xiàn)象，并且保證了各信道之間的正交性，從而大大減少了信道間干擾問(wèn)題。
但是，OFDMA技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的一個(gè)困難就是高的峰均比問(wèn)題。高的峰均比將降低功率放大器的效率并降低網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，特別是對(duì)于上行應(yīng)用而言，由于終端的發(fā)射功率比較小，高的峰均比問(wèn)題將對(duì)通信系統(tǒng)非常不利。因此，在3GPP LTE項(xiàng)目當(dāng)中又提出，上行采用DFT-S-OFDM技術(shù)作為多載波方案的一種候選技術(shù)，該技術(shù)具有比較低的峰均比。其中DFT-S-OFDM技術(shù)的工作原理框圖如圖2所示。
在3GPP LTE項(xiàng)目當(dāng)中把支持可擴(kuò)展帶寬功能作為一項(xiàng)需求，要求通信系統(tǒng)需要支持1.25MHz，2.5MHz，5MHz，10MHz，15MHz，20MHz等不同帶寬要求。為了支持可擴(kuò)展帶寬，目前在3GPP TR 25.814規(guī)范當(dāng)中為每一種支持的帶寬分別設(shè)計(jì)了一套參數(shù)集，參數(shù)集中包括采樣速率和FFT點(diǎn)數(shù)，以來(lái)支持不同的傳輸帶寬，對(duì)應(yīng)每一傳輸帶寬的參數(shù)集如下表1所示表1


由此可見，在該參數(shù)集表當(dāng)中，考慮到OFDM系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)性的支持以及相干帶寬的折中考慮，在不同的傳輸帶寬下都采用15kHz作為子載波寬度。在各個(gè)不同的傳輸帶寬系統(tǒng)當(dāng)中，是通過(guò)改變對(duì)應(yīng)的采樣速率和FFT點(diǎn)數(shù)來(lái)維持相同的子載波寬度的。
但是，OFDM技術(shù)通過(guò)維護(hù)上述參數(shù)集的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)支持不同的傳輸帶寬，卻存在如下缺陷1、理想狀態(tài)，不同的傳輸帶寬之間采用的FFT點(diǎn)數(shù)都能采取基2的FFT算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榛?的FFT算法運(yùn)算量較低，實(shí)現(xiàn)也相當(dāng)方便。但是由上表可見，對(duì)于15MHz的傳輸帶寬而言，由于該傳輸帶寬與其他傳輸帶寬之間不是2倍的關(guān)系，所以導(dǎo)致需要對(duì)15MHz的傳輸帶寬實(shí)施非基2的FFT算法，使得運(yùn)算復(fù)雜度增加。
2、如果終端和基站都分別只支持上表中的一種采樣速率和FFT點(diǎn)數(shù)，那么終端和基站之間只有基于同一傳輸帶寬才能實(shí)現(xiàn)通信。
3、目前，為了支持終端和基站之間能夠基于不同的傳輸帶寬進(jìn)行通信，就需要終端和基站都分別能夠支持上表中的六種采樣速率和FFT點(diǎn)數(shù)，即需要終端和基站能夠分別同時(shí)支持上表中的多套參數(shù)，這樣勢(shì)必會(huì)增加終端和基站的投入成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提出一種基于正交頻分復(fù)用的信號(hào)調(diào)制方法及其調(diào)制裝置，以使終端和基站在只支持一套參數(shù)的情況下，也能基于不同的傳輸帶寬進(jìn)行通信。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下一種基于正交頻分復(fù)用的信號(hào)調(diào)制方法，包括步驟A.根據(jù)基帶碼片速率確定基帶頻率范圍；B.在所述基帶頻率范圍內(nèi)確定N個(gè)頻率范圍子集，所述N為自然數(shù)；C.在所述N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集，所述1≤n≤N，產(chǎn)生頻率范圍限定在n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)；D.將產(chǎn)生的基帶信號(hào)調(diào)制到載波上。
較佳地，所述步驟A中根據(jù)基帶碼片速率確定基帶頻率的最大范圍。
較佳地，所述步驟B中還包括對(duì)確定的頻率范圍子集進(jìn)行頻率范圍修改的步驟。
較佳地，所述步驟B中的各個(gè)頻率范圍子集之間互不重疊。
較佳地，所述步驟B中在確定各個(gè)頻率范圍子集過(guò)程中，保證每?jī)蓚€(gè)相鄰的頻率范圍子集之間留有規(guī)定的頻率范圍間隔。
較佳地，若所述步驟B中N≥2時(shí)，還包括步驟B1.在確定的N個(gè)頻率范圍子集中選取m個(gè)頻率范圍子集；并B2.將選取的m個(gè)頻率范圍子集合并成為一個(gè)頻率范圍子集。
較佳地，所述步驟B1中選取的m個(gè)頻率范圍子集是連續(xù)的。
較佳地，所述步驟B2中合并后的頻率范圍子集的頻率范圍包括選取的m個(gè)頻率范圍子集分別對(duì)應(yīng)的頻率范圍；和在m個(gè)連續(xù)的頻率范圍子集中，每?jī)蓚€(gè)頻率范圍子集之間的頻率范圍間隔。
較佳地，所述步驟C中通過(guò)將選取的n個(gè)頻率范圍子集之外的頻率范圍對(duì)應(yīng)的子載波功率置零，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生頻率范圍限定在n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)。
較佳地，所述步驟C中采用逆向快速傅立葉變換方式產(chǎn)生基帶信號(hào)。
較佳地，所述步驟A中的基帶碼片速率為7.68HMz；所述步驟B中確定寬度分別為1.25MHz、2.5MHz、5MHz的三個(gè)頻率范圍子集。
較佳地，所述步驟A中的基帶碼片速率為30.72HMz；所述步驟B中確定寬度分別為10MHz、15MHz、20MHz的三個(gè)頻率范圍子集。
較佳地，所述方法應(yīng)用在正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)；或離散傅立葉變換擴(kuò)展正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)；或多載波碼分復(fù)用多址系統(tǒng)。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提出了一種基于正交頻分復(fù)用的信號(hào)調(diào)制裝置，包括用于根據(jù)基帶碼片速率確定基帶頻率范圍的基帶頻率范圍確定單元；用于在所述基帶頻率范圍內(nèi)確定N個(gè)頻率范圍子集的頻率范圍子集確定單元，所述N為自然數(shù)；用于在所述N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集，并產(chǎn)生頻率范圍限定在n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)的基帶信號(hào)產(chǎn)生單元，所述1≤n≤N；用于將產(chǎn)生的基帶信號(hào)調(diào)制到載波上的調(diào)制單元。
較佳地，所述裝置還包括用于在確定的N個(gè)頻率范圍子集中選取m個(gè)頻率范圍子集的選取單元；用于將選取的m個(gè)頻率范圍子集合并成為一個(gè)頻率范圍子集的合并單元。
較佳地，所述基帶信號(hào)產(chǎn)生單元具體包括用于在所述N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集的選取子單元；用于將選取的n個(gè)頻率范圍子集之外的頻率范圍對(duì)應(yīng)的子載波功率置零的置零子單元；和用于產(chǎn)生頻率范圍限定在選取的n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)的基帶信號(hào)產(chǎn)生子單元。
較佳地，所述基帶信號(hào)產(chǎn)生單元采用逆向快速傅立葉變換方式產(chǎn)生基帶信號(hào)。
本發(fā)明通過(guò)在基帶碼片速率確定的基帶頻率范圍內(nèi)確定出N個(gè)頻率范圍子集，并通過(guò)在這N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集(1≤n≤N)，并產(chǎn)生頻率范圍限定在這n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)；再將產(chǎn)生的基帶信號(hào)調(diào)制到載波上，從而能夠達(dá)到如下的有益效果1)一套發(fā)射參數(shù)可以支持多種傳輸帶寬，降低了如基站和終端設(shè)備等的開發(fā)投入成本；2)避免了現(xiàn)有不同傳輸帶寬之間的非基2的FFT運(yùn)算，降低了實(shí)現(xiàn)不同傳輸帶寬的復(fù)雜度；3)實(shí)現(xiàn)了基于不同傳輸帶寬的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的物理層上的互聯(lián)互通，并且進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了在無(wú)線通信系統(tǒng)物理層的前向/后向兼容性，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通信系統(tǒng)的平滑無(wú)縫演進(jìn)。


圖1為現(xiàn)有OFDM的工作原理框圖；圖2為現(xiàn)有DFT-S-OFDM的工作原理框圖；圖3為本發(fā)明基于OFDM的信號(hào)調(diào)制方法的主要實(shí)現(xiàn)原理流程圖；圖4為基于本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)使用一套參數(shù)來(lái)支持兩種傳輸帶寬的實(shí)施例示意圖；圖5為本發(fā)明基于OFDM的信號(hào)調(diào)制裝置的主要組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明裝置增加頻率范圍子集合并功能后的實(shí)施例組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明裝置中基帶信號(hào)產(chǎn)生單元的具體組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有OFDM技術(shù)中一套參數(shù)(包括一種采樣速率和FFT點(diǎn)數(shù))只能支持一個(gè)傳輸帶寬的缺陷，提出在無(wú)線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展帶寬的技術(shù)方案，以實(shí)現(xiàn)終端和網(wǎng)絡(luò)側(cè)之間在分別只支持一套參數(shù)的情況下，也能夠基于不同的傳輸帶寬進(jìn)行通信；同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)在多址技術(shù)上的前向兼容性和后向兼容性。
下面將結(jié)合各個(gè)附圖對(duì)本發(fā)明基于OFDM的信號(hào)調(diào)制方法及其調(diào)制裝置的實(shí)現(xiàn)原理及其具體實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，該圖是本發(fā)明基于OFDM的信號(hào)調(diào)制方法的主要實(shí)現(xiàn)原理流程圖，其主要實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下步驟S10，首先選擇一個(gè)基帶信號(hào)的碼片速率fchip，根據(jù)選擇的基帶碼片速率fchip確定對(duì)應(yīng)的基帶頻率范圍；其中最優(yōu)方式是根據(jù)選擇的基帶碼片速率fchip確定對(duì)應(yīng)的基帶頻率的最大范圍[-fchip/2，fchip/2]；步驟S20，在上述確定的基帶頻率范圍內(nèi)確定N個(gè)頻率范圍子集，其中N為自然數(shù)；其中確定的每個(gè)頻率范圍子集就相應(yīng)對(duì)應(yīng)一個(gè)等效載波頻率和傳輸帶寬，這里可以假設(shè)確定的每個(gè)頻率范圍子集的頻率范圍是[f-，f+]；其中，根據(jù)具體需要，后續(xù)還可以對(duì)這里確定的每個(gè)頻率范圍子集的頻率范圍分別進(jìn)行修改，即通過(guò)修改每個(gè)頻率范圍子集的頻率范圍[f-，f+]，來(lái)達(dá)到更改每個(gè)頻率范圍子集對(duì)應(yīng)的傳輸帶寬的目的。
較優(yōu)地，在上述確定各個(gè)頻率范圍子集的過(guò)程中，要保證確定的各個(gè)頻率范圍子集的頻率范圍是互不重疊的，同時(shí)還要保證每?jī)蓚€(gè)相鄰的頻率范圍子集之間留有規(guī)定的頻率范圍間隔，以作為每?jī)蓚€(gè)相鄰的頻率范圍子集之間的保護(hù)帶寬。
與此同時(shí)，這里還可以在確定的N個(gè)頻率范圍子集中(N＞1)，選取其中的m個(gè)頻率范圍子集(2≤m≤N)，并將選取的m個(gè)頻率范圍子集合并成為一個(gè)新的頻率范圍子集。其中較優(yōu)地，選取的m個(gè)頻率范圍子集最好是連續(xù)的，這樣合并后的新頻率范圍子集的頻率范圍就包括選取的m個(gè)頻率范圍子集分別對(duì)應(yīng)的頻率范圍和在這m個(gè)連續(xù)的頻率范圍子集中，每?jī)蓚€(gè)頻率范圍子集之間的頻率范圍間隔。
步驟S30，在上述確定的N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集，其中1≤n≤N，并產(chǎn)生頻率范圍限定在選取的n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)；其中將產(chǎn)生的基帶信號(hào)的頻率范圍限定在選取的n個(gè)頻率范圍子集中的處理方式可以如下利用OFDM/IFFT操作，將選取的n個(gè)頻率范圍子集之外的頻率范圍對(duì)應(yīng)的OFDM子載波的發(fā)射功率置零，也就是將IFFT的輸入序列當(dāng)中，將選取的n個(gè)頻率范圍子集之外的頻率范圍對(duì)應(yīng)的數(shù)值置零。
步驟S40，將上述產(chǎn)生的基帶信號(hào)調(diào)制到載波上。其中若調(diào)制載波頻率為fc，則被調(diào)制到載波上的每個(gè)頻率范圍子集對(duì)應(yīng)的等效調(diào)制載波頻率分別為fc+(f++f-)/2，由此可見，通過(guò)改變基帶信號(hào)的頻率范圍子集的中心位置，就可以改變等效調(diào)制載波頻率。
其中上述步驟S10中可以選取7.68HMz的基帶碼片速率，步驟S20中可以在7.68HMz的基帶碼片速率確定的基帶頻率的最大范圍中確定出寬度分別為1.25MHz、2.5MHz和5MHz的三個(gè)頻率范圍子集，從而相應(yīng)就可以得到在基于一個(gè)碼片速率為7.68HMz的情況下，就能夠支持1.25MHz、2.5MHz和5MHz三個(gè)不同的傳輸帶寬；還可以選取30.72HMz的基帶碼片速率，步驟S20中可以在7.68HMz的基帶碼片速率確定的基帶頻率的最大范圍中確定出寬度分別為10MHz、15MHz和20MHz的三個(gè)頻率范圍子集，從而相應(yīng)就可以得到在基于一個(gè)碼片速率為30.72HMz的情況下，就能夠支持10MHz、15MHz和20MHz三個(gè)不同的傳輸帶寬。
其中在TDMA系統(tǒng)或者是CDMA系統(tǒng)中，基帶信號(hào)的傳輸帶寬是固定的，因?yàn)榇a片速率就確定了基帶信號(hào)的傳輸帶寬；然而在OFDM系統(tǒng)當(dāng)中，在同樣的碼片速率/采樣速率狀態(tài)下，卻可以通過(guò)使用子載波方式來(lái)控制實(shí)際的基帶信號(hào)的傳輸帶寬。
例如對(duì)于一個(gè)碼片速率為fchip的OFDM系統(tǒng)，其基帶頻率的最大范圍是[-fchip/2，fchip/2]；如果通過(guò)一個(gè)載波中心頻率為fc的頻率將基帶頻率的最大范圍調(diào)制到射頻上去，則對(duì)應(yīng)的射頻傳輸帶寬為[fc-fchip/2，fc+fchip/2]；由此，如果根據(jù)需要，通過(guò)將基帶信號(hào)的某些子載波置零，將真正的基帶信號(hào)頻率范圍限定在[f-，f+][-fchip/2，fchip/2]之內(nèi)；然后再將基帶信號(hào)的頻率范圍[f-，f+]同樣通過(guò)該載波中心頻率fc調(diào)制到射頻上去，則對(duì)應(yīng)得到射頻傳輸帶寬為[fc+f-，fc+f+]＝[fc+(f++f-)/2-(f+-f-)/2，fc+(f++f-)/2+(f+-f-)/2]，即等效于基帶信號(hào)的傳輸帶寬為[-(f+-f-)/2，(f+-f-)/2]，而載波中心頻率變?yōu)閒c+(f++f-)/2，這樣就實(shí)現(xiàn)了通過(guò)控制基帶信號(hào)的頻率范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)變換傳輸帶寬和載波中心頻率的目的。
如圖4所示，該圖為基于本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)使用一套參數(shù)來(lái)支持兩種傳輸帶寬的實(shí)施例示意圖，圖中解釋了使用一套參數(shù)(在碼片速率/采樣速率同為7.68MHz的情況下)來(lái)支持兩種不同的傳輸帶寬的原理，當(dāng)然推廣一下，一套參數(shù)還可以支持3種及3種以上的不同傳輸帶寬。圖中所示，本發(fā)明這里定義了三種子載波1.虛子載波指用于規(guī)定傳輸帶寬之外的子載波，由于碼片速率可能高于傳輸帶寬，因此會(huì)有一部分子載波的頻率處在傳輸帶寬之外，可以通過(guò)將這些子載波的發(fā)射功率置零，使之成為這里定義的虛子載波。
2.保護(hù)子載波指用于規(guī)定傳輸帶寬之內(nèi)的子載波，通過(guò)將這些子載波的發(fā)射功率置零，起到保護(hù)傳輸帶寬的作用，以滿足功率模板的要求。其中保護(hù)子載波可以根據(jù)濾波器的性能要求來(lái)靈活設(shè)定保護(hù)子載波的寬度，從而在滿足功率模板的要求下能夠最大限度的利用傳輸帶寬。
3.有效子載波指用于實(shí)際承載信令或者數(shù)據(jù)的子載波。
由此可見，采用7.68MHz的碼片速率/采樣速率，通過(guò)如圖4所示的虛子載波和保護(hù)子載波的設(shè)置情況，可以用來(lái)支持一個(gè)5MHz的傳輸帶寬，或支持2個(gè)2.5MHz的傳輸帶寬。以此類推，還可以支持4個(gè)1.25MHz的傳輸帶寬，或者支持3個(gè)1.6MHz的傳輸帶寬。
根據(jù)上述原則，就可以將3GPP LTE系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)不同傳輸帶寬的參數(shù)集修改為如下表2所示表2

由上表2可見，對(duì)于從1.25MHz到20MHz之間的6種傳輸帶寬，可以使用最高的碼片速率/采樣速率和FFT點(diǎn)數(shù)來(lái)支持，這里考慮到器件發(fā)展的階段性，可以但不限于選擇采用2套參數(shù)集去對(duì)應(yīng)不同的傳輸帶寬其中7.68MHz碼片速率/512點(diǎn)FFT用來(lái)支持1.25MHz、2.5MHz和5MHz三種傳輸帶寬，此外30.72MHz碼片速率/2048點(diǎn)FFT用來(lái)支持10MHz、15MHz和20MHz三種傳輸帶寬。
其中本發(fā)明方法可以但不限于應(yīng)用在如下的無(wú)線通信系統(tǒng)中正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)(OFDMA)；或離散傅立葉變換擴(kuò)展正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)(DFT-S-OFDMA0)；或多載波碼分復(fù)用多址系統(tǒng)(MC-CDMA)。
由于一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)的協(xié)議設(shè)計(jì)需求需要滿足兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)約束一是滿足社會(huì)發(fā)展的需求；二是受到當(dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展水平的制約。隨著通信技術(shù)水平的發(fā)展，人們對(duì)通信系統(tǒng)的需求將向更高數(shù)據(jù)傳輸速率，更快的移動(dòng)性，及更廣的信號(hào)覆蓋范圍方向發(fā)展；另一方面，又會(huì)受到此時(shí)技術(shù)發(fā)展水平以及投資成本的限制，無(wú)線通信系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)不可能超出社會(huì)技術(shù)發(fā)展水平太多，只能根據(jù)當(dāng)時(shí)可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)來(lái)制定相應(yīng)的通信協(xié)議。移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)歷了第一代，第二代和第三代的發(fā)展，目前已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)非常高的水平，通信網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越龐大，運(yùn)營(yíng)商往往為一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)投資達(dá)數(shù)百億美元，而且往往同時(shí)擁有數(shù)量更加龐大的用戶終端，當(dāng)現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，如果能夠保持后向兼容性(即為新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠支持原有的終端設(shè)備)，則能夠保護(hù)運(yùn)營(yíng)商對(duì)現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的龐大投資；同時(shí)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)前向兼容性(即為舊的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠支持新的終端設(shè)備)，則能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的平滑無(wú)縫升級(jí)，運(yùn)營(yíng)商可以不必建設(shè)完成一個(gè)全覆蓋的龐大新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就可以投入運(yùn)營(yíng)，有效地降低了運(yùn)營(yíng)商的投資風(fēng)險(xiǎn)。
本發(fā)明這里提供的技術(shù)方案就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)物理層的后向兼容性和前向兼容性，以下將說(shuō)明本發(fā)明方案是如何實(shí)現(xiàn)雙向兼容性的。
為了說(shuō)明采用本發(fā)明方案后，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)物理層的雙向兼容性問(wèn)題，這里假設(shè)原有的無(wú)線通信系統(tǒng)的基本發(fā)射參數(shù)集如下表3所示表3

基于上述表3，在下述場(chǎng)景一中新的無(wú)線通信系統(tǒng)升級(jí)到5MHz的傳輸帶寬后，從而支持更高的峰值速率，則新的無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)射參數(shù)集如下表4所示表4

在該場(chǎng)景一當(dāng)中可見，如果利用本發(fā)明提出的技術(shù)方案，原有傳輸帶寬為2.5MHz的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備的基帶信號(hào)，已經(jīng)具備支持5MHz傳輸帶寬的能力(因?yàn)槠浯a片速率/采樣速率為7.68MHz，F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)為512)，因此，在現(xiàn)有無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)升級(jí)之后，原有的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備從基帶傳輸帶寬到射頻傳輸帶寬不需要做任何的硬件改動(dòng)和參數(shù)改動(dòng)，甚至軟件也不需要修改，只需要在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的資源分配上作一定的參數(shù)修改，就可以實(shí)現(xiàn)前向兼容性和后向兼容性。
基于上述表3，在下述場(chǎng)景二中如果將現(xiàn)有傳輸帶寬為5MHz的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步升級(jí)到10MHz的傳輸帶寬，利用本發(fā)明提出的技術(shù)方案后，由于原有的7.68MHz碼片速率/采樣速率及512點(diǎn)的FFT長(zhǎng)度已經(jīng)無(wú)法支持10MHz的傳輸帶寬，需要將升級(jí)后的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射參數(shù)修改為30.72MHz碼片速率或采樣速率/2048點(diǎn)FFT長(zhǎng)度；修改后的發(fā)射參數(shù)集如下表5所示表5

基于上述，下面首先論述后向兼容性的支持原理(即新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持舊的終端設(shè)備)A1、基站發(fā)射，終端接收基站側(cè)的帶寬資源分配在原有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的5MHz傳輸帶寬之內(nèi)，并采用新的碼片速率和FFT點(diǎn)數(shù)，其基帶信號(hào)在經(jīng)過(guò)了D/A轉(zhuǎn)換之后，和原有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的模擬信號(hào)相比并沒(méi)有什么不同，因此終端在不做任何改動(dòng)的情況下可以正常接收。
A2、終端發(fā)射，基站接收終端的基帶發(fā)射參數(shù)采用7.68MHz碼片速率/512點(diǎn)FFT長(zhǎng)度，而基站接收采用基帶發(fā)射參數(shù)為30.72MHz碼片速率/2048點(diǎn)FFT長(zhǎng)度，由于原有終端的發(fā)射信號(hào)是新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一個(gè)部分，因此基站能夠正確的接收原有終端的發(fā)射信號(hào)。
再論述前向兼容性的支持原理(即舊的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持新的終端)B1、基站發(fā)射，終端接收基站的基帶發(fā)射參數(shù)采用7.68MHz碼片速率/512點(diǎn)FFT長(zhǎng)度，而終端接收采用基帶發(fā)射參數(shù)30.72MHz碼片速率/2048點(diǎn)FFT長(zhǎng)度，由于原有基站的發(fā)射信號(hào)是新的終端能力的一個(gè)部分，因此終端能夠正確接收到原有基站的發(fā)射信號(hào)。
B2、終端發(fā)射，基站接收系統(tǒng)給終端分配的帶寬資源局限在原有通信系統(tǒng)的5MHz之內(nèi)，只利用了新的終端能力中的一個(gè)子集，即終端采用新的碼片速率和FFT點(diǎn)數(shù)進(jìn)行基帶信號(hào)處理，基帶信號(hào)在經(jīng)過(guò)了D/A轉(zhuǎn)換之后，和原有通信系統(tǒng)的模擬信號(hào)相比并沒(méi)有什么不同，因此原有基站在不做任何改動(dòng)的情況下可以正確接收。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提出了一種基于OFDM的信號(hào)調(diào)制裝置，請(qǐng)參照?qǐng)D5，該圖是本發(fā)明基于OFDM的信號(hào)調(diào)制裝置的主要組成結(jié)構(gòu)示意圖，其主要包括基帶信號(hào)范圍確定單元10、頻率范圍子集確定單元20、基帶信號(hào)產(chǎn)生單元30和調(diào)制單元40，各個(gè)組成部分的作用及其相互連接關(guān)系如下帶頻率范圍確定單元10，用于根據(jù)基帶碼片速率確定基帶頻率范圍；頻率范圍子集確定單元20，與帶頻率范圍確定單元10存在邏輯連接，用于在帶頻率范圍確定單元10確定的基帶頻率范圍內(nèi)確定N個(gè)頻率范圍子集，其中N為自然數(shù)；基帶信號(hào)產(chǎn)生單元30，與頻率范圍子集確定單元20存在邏輯連接，用于在頻率范圍子集確定單元20確定的N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集，并產(chǎn)生頻率范圍限定在n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)，其中1≤n≤N；調(diào)制單元40，與基帶信號(hào)產(chǎn)生單元30存在邏輯連接，用于將基帶信號(hào)產(chǎn)生單元30產(chǎn)生的基帶信號(hào)調(diào)制到載波上。
請(qǐng)參照?qǐng)D6，該圖是本發(fā)明裝置增加頻率范圍子集合并功能后的實(shí)施例組成結(jié)構(gòu)示意圖，其在圖5組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還包括選取單元50和合并單元60，這兩個(gè)組成單元的具體功能如下選取單元50，與頻率范圍子集確定單元20存在邏輯連接，用于在頻率范圍子集確定單元20確定的N個(gè)頻率范圍子集中選取m個(gè)頻率范圍子集，其中2≤m≤N；
合并單元60，與選取單元50存在邏輯連接，用于將選取單元50選取的m個(gè)頻率范圍子集合并成為一個(gè)新的頻率范圍子集。
請(qǐng)參照?qǐng)D7，該圖是本發(fā)明裝置中基帶信號(hào)產(chǎn)生單元的具體組成結(jié)構(gòu)示意圖，基帶信號(hào)產(chǎn)生單元30主要包括選取子單元301、置零子單元302和基帶信號(hào)產(chǎn)生子單元303，各個(gè)組成子單元的作用及其相互連接關(guān)系如下選取子單元301，與頻率范圍子集確定單元20存在邏輯連接，用于在頻率范圍子集確定單元20確定的N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集；置零子單元302，與選取子單元301存在邏輯連接，用于將選取子單元301選取的n個(gè)頻率范圍子集之外的頻率范圍對(duì)應(yīng)的子載波發(fā)射功率置零；基帶信號(hào)產(chǎn)生子單元303，與選取子單元301存在邏輯連接，用于產(chǎn)生頻率范圍限定在選取子單元301選取的n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)。
其中基帶信號(hào)產(chǎn)生單元30可以但不限于采用逆向快速傅立葉變換(IFFT)方式來(lái)產(chǎn)生基帶信號(hào)。
其中本發(fā)明裝置的各個(gè)組成部分的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程原理在上述方法原理的詳細(xì)闡述過(guò)程中已經(jīng)描述，這里不再過(guò)多贅述。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于正交頻分復(fù)用的信號(hào)調(diào)制方法，其特征在于，包括步驟A.根據(jù)基帶碼片速率確定基帶頻率范圍；B.在所述基帶頻率范圍內(nèi)確定N個(gè)頻率范圍子集，所述N為自然數(shù)；C.在所述N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集，所述1≤n≤N，產(chǎn)生頻率范圍限定在n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)；D.將產(chǎn)生的基帶信號(hào)調(diào)制到載波上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A中根據(jù)基帶碼片速率確定基帶頻率的最大范圍。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中還包括對(duì)確定的頻率范圍子集進(jìn)行頻率范圍修改的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中的各個(gè)頻率范圍子集之間互不重疊。
5.如權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述步驟B中在確定各個(gè)頻率范圍子集過(guò)程中，保證每?jī)蓚€(gè)相鄰的頻率范圍子集之間留有規(guī)定的頻率范圍間隔。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，若所述步驟B中N≥2時(shí)，還包括步驟B1.在確定的N個(gè)頻率范圍子集中選取m個(gè)頻率范圍子集；并B2.將選取的m個(gè)頻率范圍子集合并成為一個(gè)頻率范圍子集。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟B1中選取的m個(gè)頻率范圍子集是連續(xù)的。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟B2中合并后的頻率范圍子集的頻率范圍包括選取的m個(gè)頻率范圍子集分別對(duì)應(yīng)的頻率范圍；和在m個(gè)連續(xù)的頻率范圍子集中，每?jī)蓚€(gè)頻率范圍子集之間的頻率范圍間隔。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C中通過(guò)將選取的n個(gè)頻率范圍子集之外的頻率范圍對(duì)應(yīng)的子載波功率置零，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生頻率范圍限定在n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述步驟C中采用逆向快速傅立葉變換方式產(chǎn)生基帶信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟A中的基帶碼片速率為7.68HMz；所述步驟B中確定寬度分別為1.25MHz、2.5MHz、5MHz的三個(gè)頻率范圍子集。
12.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟A中的基帶碼片速率為30.72HMz；所述步驟B中確定寬度分別為10MHz、15MHz、20MHz的三個(gè)頻率范圍子集。
13.如權(quán)利要求1、2、3、4、6、7、8或9所述的方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用在正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)；或離散傅立葉變換擴(kuò)展正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)；或多載波碼分復(fù)用多址系統(tǒng)。
14.一種基于正交頻分復(fù)用的信號(hào)調(diào)制裝置，其特征在于，包括用于根據(jù)基帶碼片速率確定基帶頻率范圍的基帶頻率范圍確定單元；用于在所述基帶頻率范圍內(nèi)確定N個(gè)頻率范圍子集的頻率范圍子集確定單元，所述N為自然數(shù)；用于在所述N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集，并產(chǎn)生頻率范圍限定在n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)的基帶信號(hào)產(chǎn)生單元，所述1≤n≤N；用于將產(chǎn)生的基帶信號(hào)調(diào)制到載波上的調(diào)制單元。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，還包括用于在確定的N個(gè)頻率范圍子集中選取m個(gè)頻率范圍子集的選取單元；用于將選取的m個(gè)頻率范圍子集合并成為一個(gè)頻率范圍子集的合并單元。
16.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述基帶信號(hào)產(chǎn)生單元具體包括用于在所述N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集的選取子單元；用于將選取的n個(gè)頻率范圍子集之外的頻率范圍對(duì)應(yīng)的子載波功率置零的置零子單元；和用于產(chǎn)生頻率范圍限定在選取的n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)的基帶信號(hào)產(chǎn)生子單元。
17.如權(quán)利要求14或16所述的裝置，其特征在于，所述基帶信號(hào)產(chǎn)生單元采用逆向快速傅立葉變換方式產(chǎn)生基帶信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于正交頻分復(fù)用的信號(hào)調(diào)制方法，包括根據(jù)基帶碼片速率確定基帶頻率范圍；在所述基帶頻率范圍內(nèi)確定N個(gè)頻率范圍子集，所述N為自然數(shù)；在所述N個(gè)頻率范圍子集中選取n個(gè)頻率范圍子集，所述1≤n≤N，產(chǎn)生頻率范圍限定在n個(gè)頻率范圍子集中的基帶信號(hào)；將產(chǎn)生的基帶信號(hào)調(diào)制到載波上。相應(yīng)的，本發(fā)明還提出了一種基于正交頻分復(fù)用的信號(hào)調(diào)制裝置。本發(fā)明可以使終端和基站在只支持一套參數(shù)的情況下，也能基于不同的傳輸帶寬進(jìn)行通信。
文檔編號(hào)H04J13/02GK1913508SQ20051008983
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
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