專(zhuān)利名稱(chēng)：一種td－scdma系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及兼容正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間匹配的方法。
背景技術(shù)：
TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)建議被ITU采納為第三代移動(dòng)通信四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之一，是中國(guó)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。它采用的空中接口技術(shù)是最為先進(jìn)的傳輸技術(shù)之一，TDD類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)建議容易融合進(jìn)各種各樣的先進(jìn)技術(shù)，如智能天線(xiàn)技術(shù)、同步CDMA技術(shù)以及軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，同時(shí)還可以避免頻分雙工(FDD)中CDMA技術(shù)領(lǐng)域諸多專(zhuān)利的糾紛。TD-SCDMA技術(shù)相對(duì)于其它第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)有較多的優(yōu)勢(shì)。
TD-SCDMA系統(tǒng)采用時(shí)分雙工(TDD)方式和時(shí)分同步碼分多址接入(TD-SCDMA)。工作頻段在2.01GHz到2.025GHz，每載波占1.6MHz帶寬，其中保護(hù)帶寬約為100Hz。每個(gè)射頻信道子幀可由8個(gè)可動(dòng)態(tài)分配的TDMA時(shí)隙組成，每個(gè)TDMA時(shí)隙又分為16個(gè)CDMA碼道。每個(gè)碼道經(jīng)過(guò)一個(gè)特定的Walsh碼與一個(gè)公共的偽隨機(jī)碼(PN)相乘后彼此分割開(kāi)來(lái)。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，每幀的長(zhǎng)度是10ms，分為兩個(gè)5ms的子幀，每個(gè)子幀至少有一個(gè)上行時(shí)隙和一個(gè)下行時(shí)隙，其他6個(gè)時(shí)隙可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要?jiǎng)討B(tài)的配置為上行或下行時(shí)隙。通過(guò)下行廣播信號(hào)，把幀結(jié)構(gòu)的變化周期性地發(fā)送到整個(gè)小區(qū)。時(shí)隙之間地保護(hù)時(shí)間為1/2個(gè)符號(hào)周期，即8個(gè)碼片周期，從上行到下行轉(zhuǎn)換期間地保護(hù)時(shí)間是4個(gè)符號(hào)周期；為了使用用戶(hù)終端(UT)建立同步，從下行到上行轉(zhuǎn)換期間地保護(hù)間隔是16個(gè)符號(hào)周期。接入信道的擴(kuò)頻因子為16，業(yè)務(wù)信道的擴(kuò)頻因子為16或32。一般采用QPSK方式調(diào)制。TD-SCDMA系統(tǒng)的物理層參數(shù)和特性見(jiàn)表1所示。
表1兩種TDD標(biāo)準(zhǔn)物理層參數(shù)和特性
OFDM是將高速串行數(shù)據(jù)變換成成百上千路相對(duì)低速的并行數(shù)據(jù)分別對(duì)不同的載波進(jìn)行調(diào)制，這種并行傳輸體制大大擴(kuò)展了符號(hào)的脈沖寬度，提高了對(duì)抗多徑衰落的性能。傳統(tǒng)的頻分復(fù)用方法中各個(gè)子載波的頻譜是互不重疊的，需要使用大量的發(fā)送濾波器和接收濾波器，這樣就大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度以及成本；另外，為了減少各個(gè)子載波間的相互串?dāng)_，各子載波間需要保持足夠的頻率間隔，這將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)頻率利用率的降低?，F(xiàn)代OFDM系統(tǒng)均采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。各個(gè)子載波的產(chǎn)生和接收都由數(shù)字信號(hào)處理算法完成，從而極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和成本。另外，為了提高頻譜利用率，各子載波的頻譜是互相重疊的，但由于這些子載波在整個(gè)符號(hào)周期內(nèi)滿(mǎn)足正交性，這樣在接收端能保證不失真地還原所發(fā)信號(hào)。設(shè)OFDM信號(hào)的符號(hào)周期R，子載波數(shù)N，當(dāng)N個(gè)子載波頻率之間的最小間隔為1/T，即設(shè)fk＝fc+k/T時(shí)(k＝0，1，L，N-1)，則各子載波的正交性條件為∫0Tej2πfkt(ej2πfit)dt=Ti=k0i≠k...(1)]]>由于每個(gè)子載波的調(diào)制頻譜為(sinx)/x形狀，其峰值正好對(duì)應(yīng)于其它子載波頻譜的零點(diǎn)，各子載波組合在一起，總的頻譜形狀非常近似于矩形頻譜，其頻譜寬度接近傳輸信號(hào)的Nyquist帶寬，所以O(shè)FDM系統(tǒng)的頻譜利用率較高。理論和實(shí)踐都已證明，為克服多徑衰落的影響，信道中傳輸?shù)淖罴研盘?hào)形式應(yīng)該具有白噪聲的統(tǒng)計(jì)特性。對(duì)于OFDM信號(hào)，由于每個(gè)子載波上的信息是不相關(guān)的，相加后在時(shí)域內(nèi)的合成信號(hào)非常近似于白噪聲。所以O(shè)FDM系統(tǒng)同時(shí)還具有較強(qiáng)的對(duì)抗多徑衰落的能力。因此，OFDM技術(shù)的主要特點(diǎn)可以歸納為(1)OFDM采用了基于載波頻率正交的FFT(快速傅里葉變換)調(diào)制，各個(gè)載波的中心頻點(diǎn)沒(méi)有其他載波頻譜分量，因而允許各載波間頻率的相互混疊，大大提高了系統(tǒng)的頻譜利用率。
(2)本身可以有效對(duì)抗ISI(碼間干擾)，因而特別適合于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。
(3)各個(gè)子載波聯(lián)合編碼，抗衰能力很強(qiáng)。
(4)在基于DFT(離散傅里葉變換)的OFDM系統(tǒng)中，所有調(diào)制器的輸出都自動(dòng)聯(lián)合相加，然后再對(duì)合并信號(hào)放大，由于其具有高斯噪聲的幅度特性，即包絡(luò)不恒定，使得基于DFT的OFDM系統(tǒng)對(duì)放大器的非線(xiàn)性敏感；而且為了保證子載波間的正交性，精確定時(shí)和減小頻偏問(wèn)題就顯得特別重要。
當(dāng)將OFDM技術(shù)結(jié)合到TD-SCDMA系統(tǒng)中，可以得到簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，見(jiàn)圖1所示。由圖中可見(jiàn)，擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制和載波映射后，進(jìn)行快速傅立葉變換，從信號(hào)由頻域變換到時(shí)域，然后加上保護(hù)前綴，通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送到無(wú)線(xiàn)信道。在接收端，通過(guò)相反的步驟可以獲得發(fā)送的信號(hào)。
然而，OFDM技術(shù)被引入到TD-SCDMA系統(tǒng)后，就要考慮對(duì)于采用不同的擴(kuò)頻碼，所對(duì)應(yīng)的不同的信號(hào)傳輸速率，如何將該信號(hào)保持相同的傳輸速率映射到不同的OFDM子載波上是實(shí)現(xiàn)兩者結(jié)合的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，以解決在TD-SCDMA符號(hào)轉(zhuǎn)化為OFDM符號(hào)調(diào)制過(guò)程中出現(xiàn)的速率匹配問(wèn)題。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其包括以下步驟在TD-SCDMA系統(tǒng)中根據(jù)占用的碼道數(shù)目得到相應(yīng)的傳輸速率；計(jì)算在采用不同子載波數(shù)目和循環(huán)前綴的情況下，OFDM符號(hào)的傳輸速率；求出在兩者的數(shù)據(jù)速率匹配的情況下需要采用的OFDM符號(hào)數(shù)，及TD-SCDMA符號(hào)(時(shí)隙)每次轉(zhuǎn)化的切普數(shù)目，得到正確的匹配關(guān)系。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)a.在不改變TD-SCDMA符號(hào)的傳輸速率的情況下，將該符號(hào)直接轉(zhuǎn)化為OFDM傳輸，保證TD-SCDMA符號(hào)速率的一致。
b.可以根據(jù)TD-SCDMA符號(hào)傳輸速率的變化，動(dòng)態(tài)的變化轉(zhuǎn)化的切普數(shù)目，從而保證數(shù)據(jù)速率一致性。
c.可以根據(jù)信道特點(diǎn)選擇不同的子載波數(shù)目和循環(huán)前綴長(zhǎng)度，方便了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更加靈活。
d.通過(guò)采用不同循環(huán)前綴可以抵抗不同的多徑干擾，從而消除ISI，提高系統(tǒng)的性能。
e.可以利用OFDM調(diào)制的特點(diǎn)用更高的調(diào)制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA數(shù)據(jù)的傳輸。
f.將TD-SCDMA符號(hào)通過(guò)OFDM來(lái)傳輸，可以充分利用CDMA和OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，從而獲得時(shí)域分集和頻域分集，提高系統(tǒng)的性能。
g.在OFDM傳輸過(guò)程中可以利用自適應(yīng)傳輸?shù)燃夹g(shù)。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明TD-SCDMA子幀結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明常規(guī)時(shí)隙結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明16-QAM調(diào)制的星座圖。
圖5是本發(fā)明發(fā)射端基帶部分原理圖。
具體實(shí)施方式在TD-SCDMA系統(tǒng)中，為了保證數(shù)據(jù)在無(wú)線(xiàn)鏈路上的可靠傳輸，物理層首先需要對(duì)來(lái)自MAC的數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼/復(fù)用，然后經(jīng)過(guò)物理信道映射之后，信道上的數(shù)據(jù)將進(jìn)行擴(kuò)頻和擾碼處理。擴(kuò)頻用高于數(shù)據(jù)比特速率的數(shù)字序列與信道數(shù)據(jù)相乘，相乘的結(jié)果擴(kuò)展了信號(hào)的帶寬，將比特速率的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成了具有碼片速率的數(shù)據(jù)流。擴(kuò)頻處理通常也叫做信道化操作，所使用的數(shù)字序列稱(chēng)為信道化碼，這是一組長(zhǎng)度可以不同但仍相互正交的碼組。擾碼與擴(kuò)頻類(lèi)似，也是用一個(gè)數(shù)字序列與擴(kuò)頻處理后的數(shù)據(jù)相乘。與擴(kuò)頻不同的是，擾碼用的數(shù)字序列與擴(kuò)頻后的信號(hào)序列具有相同的碼片速率，所作的乘法運(yùn)算是一種逐碼片相乘的運(yùn)算。擾碼的目的是為了標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的小區(qū)屬性，同時(shí)將數(shù)據(jù)隨機(jī)化。
TD-SCDMA擴(kuò)頻后的碼片速率為1.28Mc/s，擴(kuò)頻因子的范圍為1～16，調(diào)制符號(hào)的速率為80.0k符號(hào)/s～1.28M符號(hào)/s。
TD-SCDMA幀長(zhǎng)度為10ms，并且將其分成兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的5ms子幀。子幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。每個(gè)子幀由3個(gè)特殊時(shí)隙和7個(gè)常規(guī)時(shí)隙組成(TS0～TS6)。
TD-SCDMA采用TDD模式，在物理信道上是將一個(gè)突發(fā)(Burst)在所分配的無(wú)線(xiàn)幀的特定時(shí)隙發(fā)射。時(shí)隙結(jié)構(gòu)也就是突發(fā)的結(jié)構(gòu)。由圖2，TD-SCDMA系統(tǒng)共定義了4種時(shí)隙類(lèi)型DwPTS、UpPTS、GP和TS0～TS6。其中DwPTS和UpPTS分別用作上行同步和下行同步，不承載用戶(hù)數(shù)據(jù)，GP用作上行同步建立過(guò)程中的傳播時(shí)延保護(hù)，常規(guī)時(shí)隙(TS0～TS6)用作承載用戶(hù)數(shù)據(jù)或控制信息。
TS0～TS6共7個(gè)常規(guī)時(shí)隙用作用戶(hù)數(shù)據(jù)或控制信息的傳輸，它們具有完全相同的時(shí)隙結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
對(duì)于常規(guī)時(shí)隙中用戶(hù)數(shù)據(jù)的處理分析如下。
a.調(diào)制如圖3所示，每一個(gè)常規(guī)時(shí)隙都是由兩個(gè)數(shù)據(jù)域構(gòu)成，這兩個(gè)域分別位于訓(xùn)練序列(Midamble)之前和之后。來(lái)源于物理信道映射的比特流在進(jìn)行擴(kuò)頻處理之前，先要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)制。數(shù)據(jù)調(diào)制把連續(xù)的多個(gè)比特映射為一個(gè)復(fù)數(shù)值的數(shù)據(jù)符號(hào)。在TD-SCDMA系統(tǒng)中一般采用的數(shù)據(jù)調(diào)制技術(shù)是QPSK，而對(duì)于2Mbit/s的業(yè)務(wù)，使用8PSK調(diào)制方式。為了進(jìn)一步提高頻譜效率，可采用16-QAM調(diào)制。由于采用了可以有效對(duì)抗符號(hào)間干擾的OFDM傳輸技術(shù)，所以可以適當(dāng)?shù)靥岣哒{(diào)制的階數(shù)。16-QAM把連續(xù)的4個(gè)比特映射為一個(gè)復(fù)數(shù)值的數(shù)據(jù)符號(hào)，其星座圖如圖4所示。
輸入比特序列經(jīng)過(guò)映射以后，輸出序列可以表示為d‾(k,i)=(d‾1(k,i),d‾2(k,i)‾,L,d‾Nk(k,i))T,i=1,2;k=1,L,K...(2)]]>式中，k是一個(gè)時(shí)隙中的用戶(hù)數(shù)，最大為16，Nk是第k個(gè)用戶(hù)在一個(gè)數(shù)據(jù)域中的符號(hào)數(shù)，其值與使用的擴(kuò)頻因子Qk有關(guān)。數(shù)據(jù)塊d(k，1)在訓(xùn)練序列的前面發(fā)送，而數(shù)據(jù)塊d(k，2)在訓(xùn)練序列的后面發(fā)送。
b.擴(kuò)頻經(jīng)過(guò)復(fù)值映射后，復(fù)值數(shù)據(jù)符號(hào)d(k，i)n將被擴(kuò)頻。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，上行方向的擴(kuò)頻使用長(zhǎng)度為Qk∈{1，2，4，8，16}的實(shí)值信道化碼序列，而在下行方向，Qk∈{1，16}。實(shí)值信道化碼序列可表示為c(k)=(c1(k),c2(k),Λ,cQk(k)),k=1,Λ,K...(3)]]>序列中的元素c(k)q∈(1，-1}；k＝1，Λ，k。cq(k)∈{1,-1};k=1,Λ,K.]]>c(k)也叫做正交可變擴(kuò)頻因子(OVSF)碼。
為了降低多碼傳輸時(shí)的峰均值比，與信道化碼相伴的還有一個(gè)信道化特征乘法算子wQk(k)∈{ejπ/2pk},pk∈{0,Λ,Qk-1},]]>Qk是擴(kuò)頻因子。乘法算子通常在擴(kuò)頻之前與經(jīng)過(guò)復(fù)值映射的每一數(shù)據(jù)符號(hào)相乘(也可擴(kuò)頻之后進(jìn)行)，因而w(k)Qk通常也叫做加權(quán)因子。
c.擾碼數(shù)據(jù)符號(hào)經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻處理后，還要進(jìn)行擾碼處理。如果說(shuō)信道化處理標(biāo)識(shí)了用戶(hù)(碼分信道)，那么對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼處理則是為了標(biāo)識(shí)小區(qū)。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，采用短的復(fù)擾碼來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行加擾處理。擾碼序列的長(zhǎng)度固定為16，可以表示為v＝(v1，v2，Λ，v16)。復(fù)序列中的元素vi(i＝1，Λ，16)取值范圍為{1，j，-1，-j}。復(fù)擾碼是由一個(gè)長(zhǎng)度為16的二進(jìn)制實(shí)數(shù)擾碼序列v＝(v1，v2，Λ，v16)產(chǎn)生的。TD-SCDMA系統(tǒng)共定義了128個(gè)這樣的實(shí)數(shù)序列，每個(gè)小區(qū)配置4個(gè)。復(fù)擾碼序列v和實(shí)擾碼序列v中各元素的關(guān)系為vi＝(j)i·vivi∈{1，-1}；i＝1，Λ，16 (4)則復(fù)序列v中的各元素vi是虛實(shí)交替的。
d.串/并變換與OFDM調(diào)制用戶(hù)k經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻和加擾后的數(shù)據(jù)以每Qmax個(gè)碼片分為一組。該組中用戶(hù)k的擴(kuò)頻碼和小區(qū)的擾碼結(jié)合起來(lái)可以看作是用戶(hù)k和小區(qū)特定的擴(kuò)頻碼s(k)=(sp(k)),]]>其中sp(k)=c1+[(p-1)modQk](k)v‾p,p=1,2...,Qmax...(5)]]>則該組碼片序列中第p個(gè)碼片up(k，i)可以表示為
up(k,i)=d‾1+[(p-1)modQk](k,i)wQk(k)sp(k),p=1,2...,Qmax...(6)]]>將該組序列的Qmax個(gè)碼片進(jìn)行串/并變換，變?yōu)橐粋€(gè)并行的數(shù)據(jù)流，然后通過(guò)映射到不同的子載波上，由OFDM調(diào)制后傳送出去。如圖5所示。
該組碼片序列經(jīng)過(guò)OFDM調(diào)制所發(fā)送的基帶信號(hào)為xn(k,i)=Σp=1Nexp(j2πpn/N)up(k,i),n=1,...,N...(7)]]>即OFDM調(diào)制可以通過(guò)將串/并變換后的數(shù)據(jù)執(zhí)行N點(diǎn)的IFFT變換來(lái)有效地實(shí)現(xiàn)。
為了克服符號(hào)間干擾的影響，在IFFT變換后要添加一個(gè)大于信道最大延遲擴(kuò)展的循環(huán)前綴(CP)作為保護(hù)間隔。通過(guò)使用這個(gè)保護(hù)間隔，接收端可以取出不受符號(hào)間干擾的信號(hào)部分，以實(shí)現(xiàn)無(wú)符號(hào)間干擾的傳輸。
由于一般在實(shí)際的設(shè)計(jì)中IFFT的點(diǎn)數(shù)都是2的整數(shù)次方，這樣設(shè)計(jì)有利于硬件的實(shí)現(xiàn)。因此，TD-SCDMA的傳輸速率如果不經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和調(diào)整，通過(guò)OFDM調(diào)制以后傳輸速率將會(huì)改變?？紤]到不同得傳輸速率經(jīng)過(guò)不同的數(shù)量子載波調(diào)整將會(huì)造成不同的速率匹配問(wèn)題，下面通過(guò)具體的分析提出了一種速率匹配方案，它能夠保證兩者的傳輸速率一致。分析中假定采用的調(diào)制方式為QPSK。
TD-SCDMA傳輸速率分析由前面的分析可以知道，對(duì)于TD-SCDMA擴(kuò)頻后的碼片速率為1.28Mc/s，擴(kuò)頻因子的范圍為1～16，調(diào)制符號(hào)的速率為80.0k符號(hào)/s～1.28M符號(hào)/s。因此，一個(gè)碼道的傳輸速率為80.0k符號(hào)/s，對(duì)應(yīng)到一個(gè)子幀的傳輸速率為400符號(hào)/子幀(5ms)，同樣可以對(duì)應(yīng)到一個(gè)時(shí)隙的傳輸速率為54符號(hào)/時(shí)隙(675us)。這也就是說(shuō)，對(duì)于圖3中每個(gè)時(shí)隙的864個(gè)chip值在675us時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)數(shù)為54個(gè)符號(hào)。當(dāng)該數(shù)據(jù)通過(guò)串并轉(zhuǎn)化，映射到對(duì)應(yīng)子載波上后也要保持相同的數(shù)據(jù)傳輸速率。對(duì)于采用多個(gè)碼道的情況也可以以此類(lèi)推，每個(gè)時(shí)隙的傳輸速率以54個(gè)符號(hào)為基數(shù)，乘以占用的碼道數(shù)。
OFDM調(diào)制方式傳輸速率分析當(dāng)OFDM采用基于2為底的次方長(zhǎng)度的IFFT點(diǎn)數(shù)時(shí)，就要考慮如何將TD-SCDMA的符號(hào)速率匹配到OFDM傳輸速率。在選擇子載波點(diǎn)數(shù)時(shí)，主要是要考慮該系統(tǒng)要工作的最大移動(dòng)速度，得到相應(yīng)得多普勒頻移為fd=vcfs...(8)]]>式中，v為運(yùn)動(dòng)速度，c為光速，fs為載波頻率，fd為多普勒頻移。
對(duì)于帶寬為B的頻帶的子載波帶寬要滿(mǎn)足，Δf=B2m≤fd...(9)]]>式中，Δf為子載波帶寬，2m(m＝6，7，8，9，10)對(duì)應(yīng)不同的子載波數(shù)，分別對(duì)應(yīng)64～1024；fd為多普勒頻移。
由表1可知TD-SCDMA系統(tǒng)的傳輸帶寬為1.6MHz，而有效帶寬為1.28MHz，對(duì)該帶寬分別采用不同點(diǎn)數(shù)的IFFT和不同循環(huán)前綴所對(duì)應(yīng)的OFDM符號(hào)長(zhǎng)度如表2所示。
表2采用不同點(diǎn)數(shù)和循環(huán)前綴的OFDM符號(hào)長(zhǎng)度
由表2可以看出，OFDM符號(hào)與TD-SCDMA的時(shí)隙長(zhǎng)度不同，為了實(shí)現(xiàn)傳輸速率的匹配，就要把TD-SCDMA的一個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)至多個(gè)OFDM符號(hào)來(lái)傳輸。在所有子載波都用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的情況下，對(duì)于不同的數(shù)量的子載波來(lái)說(shuō)，他們的傳輸速率是相同的。因此，可以得到采用不同的循環(huán)前綴的情況下，傳輸一個(gè)TD-SCMDA時(shí)隙需要OFDM符號(hào)的符號(hào)數(shù)，
式中
表示向上取整；2m(m＝6，7，8，9，10)為采用的子載波數(shù)，分別對(duì)應(yīng)64～1024；TS為對(duì)應(yīng)的采樣間隔長(zhǎng)度。通過(guò)式(8)可以看出需要傳輸?shù)腛FDM符號(hào)數(shù)與OFDM的子載波數(shù)無(wú)關(guān)，這是因?yàn)樽虞d波數(shù)越多，每個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)間越長(zhǎng)，傳輸?shù)姆?hào)速率沒(méi)有變化。可以得到對(duì)于不同的CP長(zhǎng)度所需要的符號(hào)數(shù)分別為16，15和13個(gè)。
然而，對(duì)于不同子載波長(zhǎng)度的OFDM符號(hào)，每次傳輸?shù)姆?hào)數(shù)量確是不同的，子載波數(shù)越多，每個(gè)符號(hào)傳輸?shù)脑蕉唷?duì)于相同的傳輸速率情況下，實(shí)際的傳輸?shù)姆?hào)數(shù)目如表3所示。
表3傳輸一個(gè)TD-SCDMA時(shí)隙數(shù)據(jù)所需要的OFDM符號(hào)數(shù)
根據(jù)表3也可以得到，在對(duì)于TD-SCDMA符號(hào)的每個(gè)時(shí)隙的864個(gè)切普分成幾個(gè)串并轉(zhuǎn)化的過(guò)程，然后將這部分?jǐn)U頻后的符號(hào)重復(fù)映射到不同子載波上，具體見(jiàn)表4所示。
表4TD-SCDMA符號(hào)轉(zhuǎn)化為OFDM符號(hào)關(guān)系
通過(guò)表4可以得到將兩者匹配起來(lái)的關(guān)系。該方案假定了所有子載波都用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，然而，在實(shí)際系統(tǒng)中，由于要考慮邊帶的隔離，會(huì)將子載波的兩邊的一部分作為保護(hù)邊帶，不用來(lái)傳任何數(shù)據(jù)；同時(shí)，有一些子載波會(huì)用來(lái)作為導(dǎo)頻信道傳輸一些已知的信息，用于接收端的信道估計(jì)。這樣就要做一些修正，但是設(shè)計(jì)的方案仍然是采用本文提出的過(guò)程。可以認(rèn)為傳輸?shù)淖虞d波為采用的IFFT點(diǎn)數(shù)乘一個(gè)系數(shù)，即表示為L(zhǎng)*(1-α)，其中，L是子載波數(shù)目，α是用于其他開(kāi)銷(xiāo)的占所有子載波的比例，該值與不同的具體設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)。
當(dāng)用戶(hù)分配多于一個(gè)碼道時(shí)，用戶(hù)的傳輸速率將得到提高，這時(shí)要將每個(gè)時(shí)隙轉(zhuǎn)化的切普數(shù)加倍，加倍的數(shù)目是根據(jù)分配的碼道數(shù)來(lái)決定的。從而導(dǎo)致了OFDM符號(hào)所傳輸?shù)姆?hào)數(shù)要增加，如果由于子載波的數(shù)目的限制，不能在相同的時(shí)間內(nèi)全部傳輸時(shí)，可以采用更高的調(diào)制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即將輸入的幾個(gè)符號(hào)映射為一個(gè)符號(hào)，這樣就大大的提高了傳輸?shù)乃俾省?br> 還可以利用OFDM傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，通過(guò)有效的自適應(yīng)分配策略來(lái)實(shí)現(xiàn)高速和可靠的數(shù)據(jù)傳輸。
如上所述，本發(fā)明中a.將TD-SCDMA符號(hào)的傳輸速率和OFDM傳輸速率同時(shí)考慮，得出合適的速率匹配結(jié)果。
b.根據(jù)TD-SCDMA符號(hào)的傳輸速率是變動(dòng)，通過(guò)速率匹配方案，可以動(dòng)態(tài)的變化轉(zhuǎn)化的切普數(shù)目。
c.根據(jù)信道的特點(diǎn)和要求選擇不同子載波數(shù)目和循環(huán)前綴來(lái)實(shí)現(xiàn)從TD-SCDMA到OFDM傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換。
d.采用更高的調(diào)制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)OFDM符號(hào)的傳輸，即將輸入的幾個(gè)符號(hào)映射為一個(gè)符號(hào)，這樣就大大的提高了傳輸?shù)乃俾?，滿(mǎn)足速率匹配要求。
e.當(dāng)有部分子載波用于特定的設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用相同的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)匹配和轉(zhuǎn)換。
f.利用OFDM傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，通過(guò)有效的自適應(yīng)分配策略來(lái)實(shí)現(xiàn)高速和可靠的數(shù)據(jù)傳輸。
此外本發(fā)明還具有以下特點(diǎn)a.將OFDM傳輸用于TD-SCDMA系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)抗多徑干擾能力和有效對(duì)抗ISI(碼間干擾)。
b.OFDM調(diào)制是在TD-SCDMA數(shù)據(jù)符號(hào)擴(kuò)頻后，將數(shù)據(jù)映射到子載波上，然后通過(guò)IFFT和加循環(huán)前綴來(lái)實(shí)現(xiàn)OFDM調(diào)制。
c.根據(jù)信道的不同要求可以采用64～1024點(diǎn)的IFFT，這樣可以保證每個(gè)子載波是平坦的，易于采用高價(jià)調(diào)制方式。
d.通過(guò)采用不同循環(huán)前綴可以抵抗不同的多徑干擾，從而消除ISI。
e.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻，可以獲得擴(kuò)頻增益，又通過(guò)OFDM調(diào)制可以獲得分集增益。
f.在OFDM傳輸過(guò)程中可以利用自適應(yīng)傳輸?shù)燃夹g(shù)。
綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征于包括以下步驟在TD-SCDMA系統(tǒng)中根據(jù)占用的碼道數(shù)目得到相應(yīng)的傳輸速率；計(jì)算在采用不同子載波數(shù)目和循環(huán)前綴的情況下，OFDM符號(hào)的傳輸速率；求出在兩者的數(shù)據(jù)速率匹配的情況下需要采用的OFDM符號(hào)數(shù)，得到TD-SCDMA符號(hào)轉(zhuǎn)化為OFDM符號(hào)的關(guān)系，即正確的匹配關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于對(duì)所述TD-SCDMA系統(tǒng)常規(guī)時(shí)隙中用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制、擴(kuò)頻、擾碼及串/并變換與OFDM調(diào)制處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于所述OFDM調(diào)制處理通過(guò)將在TD-SCDMA數(shù)據(jù)符號(hào)擴(kuò)頻后，將數(shù)據(jù)映射到子載波上，然后通過(guò)IFFT變換步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于在IFFT變換步驟后要添加一個(gè)大于信道最大延遲擴(kuò)展的循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔以克服符號(hào)間干擾。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于根據(jù)TD-SCDMA用戶(hù)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻后的碼片速率、擴(kuò)頻因子，調(diào)制符號(hào)的速率求得一個(gè)碼道的傳輸速率、對(duì)應(yīng)到一個(gè)子幀的傳輸速率以及對(duì)應(yīng)到一個(gè)時(shí)隙的傳輸速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于在TD-SCDMA系統(tǒng)中根據(jù)占用的碼道數(shù)目得到的傳輸速率是以一個(gè)時(shí)隙的傳輸速率為基數(shù)乘以占用的碼道數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容OFDM技術(shù)TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于當(dāng)OFDM采用基于2為底的次方長(zhǎng)度的IFFT點(diǎn)數(shù)時(shí)，在選擇子載波點(diǎn)數(shù)時(shí)，主要是要通過(guò)系統(tǒng)要工作的最大移動(dòng)速度，得到相應(yīng)得多普勒頻移為fd=vcfs]]>式中，v為運(yùn)動(dòng)速度，c為光速，fs為載波頻率，fd為多普勒頻移，對(duì)于帶寬為B的頻帶的子載波帶寬要滿(mǎn)足，Δf=B2m≤fd]]>式中，Δf為子載波帶寬，2m(m＝6，7，8，9，10)對(duì)應(yīng)不同的子載波數(shù)，分別對(duì)應(yīng)64～1024；fd為多普勒頻移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于根據(jù)TD-SCSMA系統(tǒng)傳輸帶寬及有效帶寬，得出該帶寬分別采用不同點(diǎn)數(shù)的IFFT和不同循環(huán)前綴所對(duì)應(yīng)的OFDM符號(hào)長(zhǎng)度，從而得到在采用不同的循環(huán)前綴的情況下，傳輸一個(gè)TD-SCMDA時(shí)隙需要OFDM符號(hào)的符號(hào)數(shù)為 式中 表示向上取整；2m(m＝6，7，8，9，10)為采用的子載波數(shù)，分別對(duì)應(yīng)64～1024；TS為對(duì)應(yīng)的采樣間隔長(zhǎng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于在相同的傳輸速率情況下，對(duì)TD-SCDMA符號(hào)的每個(gè)時(shí)隙的864個(gè)切普分成幾個(gè)串并轉(zhuǎn)化的過(guò)程，然后將這部分?jǐn)U頻后的符號(hào)重復(fù)映射到不同子載波上，求得OFDM符號(hào)每次傳輸?shù)那衅諗?shù)，從而得到TD-SCDMA符號(hào)轉(zhuǎn)化為OFDM符號(hào)關(guān)系，從而得到正確的匹配關(guān)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的子載波數(shù)為采用的IFFT點(diǎn)數(shù)乘一個(gè)系數(shù)，即表示為L(zhǎng)*(1-α)，其中，L是子載波數(shù)目，α是用于其他開(kāi)銷(xiāo)的占所有子載波的比例。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10項(xiàng)任一項(xiàng)所述的兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于當(dāng)用戶(hù)分配多于一個(gè)碼道時(shí)，用戶(hù)的傳輸速率將得到提高，這時(shí)要將每個(gè)時(shí)隙轉(zhuǎn)化的切普數(shù)加倍，加倍的數(shù)目根據(jù)分配的碼道數(shù)來(lái)決定，此時(shí)采用更高的調(diào)制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)OFDM符號(hào)所傳輸?shù)姆?hào)數(shù)的增加，即將輸入的幾個(gè)符號(hào)映射為一個(gè)符號(hào)，以提高傳輸速率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的兼容OFDM技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法，其特征在于所述調(diào)制過(guò)程采用16-QAM調(diào)制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兼容OFDM技術(shù)的TD－SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波間的匹配方法。在TD－SCDMA系統(tǒng)中根據(jù)占用的碼道數(shù)目得到相應(yīng)的傳輸速率，然后，計(jì)算在采用不同子載波數(shù)目和循環(huán)前綴的情況下，OFDM符號(hào)的傳輸速率，求出在兩者的數(shù)據(jù)速率匹配的情況下需要采用的OFDM符號(hào)數(shù)，或者TD－SCDMA符號(hào)每次轉(zhuǎn)化的切普數(shù)目，得到正確的匹配關(guān)系。該方法在不改變TD－SCDMA符號(hào)的傳輸速率的情況下，將該符號(hào)直接轉(zhuǎn)化為OFDM傳輸，保證TD－SCDMA符號(hào)速率的一致，從而解決了兼容OFDM技術(shù)的TD－SCDMA系統(tǒng)中碼片序列與子載波匹配的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04L27/36GK1825790SQ20051011097
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者蔡凌云 申請(qǐng)人:上海貝豪通訊電子有限公司