靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射機、接收機及其方法

文檔序號：7645837閱讀：157來源：國知局

專利名稱：靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射機、接收機及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種正交頻分多址上行傳輸裝置及其方法。
技術背景在無線通信系統(tǒng)中，尤其在寬帶移動通信系統(tǒng)中，空中信號傳輸技術正成為研究的焦點。為了獲得較高的頻譜效率，例如高達10bps/Hz，支持多種場景的通信需求，支持各種自適應控制技術，寬帶移動通信系統(tǒng)的信號傳輸技術必須支持比以往任何一種同類技術更好的性能，同時維持可控制的實現(xiàn)復雜度?，F(xiàn)在，寬帶移動通信的信號傳輸技術主要以CDMA (碼分多址)為代表的單載波多址技術和以OFDM (正交頻分復用)為代表的多載波多址技術。在寬帶無線通信環(huán)境下，為補償信道衰落的影響，基于CDMA的單載波傳輸系統(tǒng)，接收端均衡器日益復雜，從而限制該技術的應用。而以OFDM為代表的多載波多址系統(tǒng)，以其支持靈活的頻域資源調(diào)度，簡單的接收端均衡算法，以及很容易與多天線技術相結合，使其日益成為未來寬帶無線通信系統(tǒng)的主要多址技術解決方案之一?，F(xiàn)有的傳輸系統(tǒng)如WiMAX、 WiBro等，上行鏈路移動終端發(fā)射機和基站接收機采用對稱結構，即采用相同點數(shù)IFFT (逆快速傅里葉變換)和FFT (快速傅里葉變換)，完成信號的調(diào)制和解調(diào)。在未來寬帶移動通信系統(tǒng)中，隨著系統(tǒng)運行帶寬越來越寬和多速率、多媒體業(yè)務的發(fā)展，上行鏈路單用戶占用帶寬將會與系統(tǒng)帶寬越來越不對稱。此時，若采用現(xiàn)有的系統(tǒng)傳輸方案，對于只支持低速率業(yè)務的終端，為傳輸?shù)退俾蕵I(yè)務，也必須支持和進行較大點數(shù)的 IFFT變換。這樣，其實現(xiàn)復雜度和成本難以控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有系統(tǒng)的上述缺點，提出一種靈巧的靈巧的正交頻分多址上行傳輸方案。該方案可以利用基站端強大的處理能力，以適配具有不同傳輸能力和實現(xiàn)復雜度的移動終端。一種靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射機，其特征在于包括正交變換裝置，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊進行^^點正交變換；子載波映射裝置，用于將正交變換裝置輸出的并行符號數(shù)據(jù)塊中每個元素映射到相應的子載波上傳輸，對于沒有映射信號的子載波傳輸零信號；IFFT變換裝置，用于對子載波映射裝置輸出的每個并行符號數(shù)據(jù)塊進行i^點IFFT變換，克=1,2..義，《為上行發(fā)射終端數(shù)目；循環(huán)前綴添加裝置，用于在IFFT變換輸出的并行數(shù)據(jù)塊的頭部添加一個特定長度7Vw的保護間隔；D/A轉換裝置，用于將循環(huán)前綴添加裝置輸出的離散的數(shù)據(jù)序列以轉換頻率厶進行數(shù)模轉換，各用戶發(fā)射的OFDM符號不包括循環(huán)前綴在內(nèi)的有效部分持續(xù)時間7;相同，并且K=^//t， & = 1，2..X，《為上行發(fā)射終端數(shù)目，各用戶發(fā)射的OFDM符號循環(huán)前綴部分持續(xù)時間r"相同，并且7^=7\^//4;上變頻裝置，用于將D/A轉換裝置輸出的模擬基帶信號通過頻譜搬移，形成射頻信號，即將模擬基帶信號& W變換成射頻信號^ W = &G)exp(/2"y; + ，其中& [ ]表示取實部，A為第k個移動終端特定的載波偏移量，并且該值為接收端OFDM解調(diào)子載波間隔的整數(shù)倍，,為基站接收端載波頻率。其中，所述正交變換裝置可以是Mt點WH (沃爾什-哈達碼)正交變換裝置，M,點DFT正交變換裝置或Mt點恒等變換(即變換輸出信號矢量與輸入信號矢量恒等)裝置；優(yōu)選地，采用M,點DFT正交變換裝置。所述循環(huán)前綴添加裝置中，該保護間隔的長度應大于信道最大時延擴展長度。一種靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)慕邮諜C，包括下變頻裝置，用于將接收的所有用戶的合成寬帶射頻信號通過頻譜搬移形成寬帶模擬基帶信號，并且下變頻的載波頻率為y;，經(jīng)過下變頻裝置，接收的射頻信號&^)變換為寬帶模擬基帶信號4(r);A/D轉換裝置，用于根據(jù)寬帶模擬基帶信號的帶寬對下變頻裝置輸出的模擬基帶信號^(r) 以采樣率/進行采樣，并且/大于或等于發(fā)射端D/A轉換頻率入，基站接收的OFDM符號的有效部分的持續(xù)時間為r，并且7 = ^//， yV為其后點FFT變換裝置中的FFT變換點數(shù)，并且7 = 7;， A: = 1，2..X，《為上行發(fā)射終端數(shù)目，基站接收的OFDM符號的循環(huán)前綴部分的持續(xù)時循環(huán)前綴去除裝置，用于對A/D轉換裝置輸出的數(shù)據(jù)序列按照發(fā)射端循環(huán)前綴添加規(guī)則去除循環(huán)前綴，并且去除的循環(huán)前綴長度為C，并且C-7^/;FFT變換裝置，用于對循環(huán)前綴去除裝置輸出的并行數(shù)據(jù)序列進行N點FFT變換；子載波提取裝置，用于按各用戶特定的載波偏移量和子載波數(shù)目從FFT變換裝置輸出的并行數(shù)據(jù)序列中提取各子載波上接收的信號矢量；信道均衡裝置，用于對各用戶接收的信號進行頻域均衡；子載波解映射裝置，用于按各用戶發(fā)射端子載波映射裝置中的映射規(guī)則，從信道均衡輸出的并行數(shù)據(jù)序列中提取各子載波上接收的信號矢量；正交逆變換裝置，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊，按發(fā)射端正交變換裝置中采用的變換規(guī)則，進行Mt點正交逆變換；經(jīng)正交逆變換，接收端即可獲得發(fā)射端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號的估計矢量，用于后續(xù)的符號解調(diào)和信道解碼，從而恢復出傳輸?shù)男畔⒈忍亍?其中，所述信道均衡裝置為迫零均衡信道均衡裝置。一種靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射方法，包括以下步驟正交變換步驟，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊進行M^點正交變換；子載波映射步驟，用于將正交變換步驟輸出的并行符號數(shù)據(jù)塊中每個元素映射到相應的子載波上傳輸，對于沒有映射信號的子載波傳輸零信號；IFFT變換步驟，用于對子載波映射步驟輸出的每個并行符號數(shù)據(jù)塊進行i^點IFFT變換，循環(huán)前綴添加步驟，用于在IFFT變換輸出的并行數(shù)據(jù)塊的頭部添加一個特定長度iVw的保護間隔；D/A轉換步驟，用于將循環(huán)前綴添加步驟輸出的離散的數(shù)據(jù)序列以轉換頻率A進行數(shù)模轉換，各用戶發(fā)射的OFDM符號不包括循環(huán)前綴在內(nèi)的有效部分持續(xù)時間7;相同，并且 7;=]^//4， t = l,2..X，《為上行發(fā)射終端數(shù)目，用戶發(fā)射的OFDM符號循環(huán)前綴部分持續(xù)時間r"相同，并且7^ = ^/4;上變頻步驟，用于將D/A轉換步驟輸出的模擬基帶信號通過頻譜搬移，形成射頻信號，即將模擬基帶信號& W變換成射頻信號^ W = A WexP(/2"A + ^ V)]，其中A [ ]表示取實部，厶為第k個移動終端特定的載波偏移量，并且該值為接收端OFDM解調(diào)子載波間隔的整數(shù)倍，,為基站接收端載波頻率。其中，所述正交變換步驟可以采用M,點WH (沃爾什-哈達碼)正交變換方法，M,點DFT 正交變換方法或Mt點恒等變換(即變換輸出信號矢量與輸入信號矢量恒等)方法，優(yōu)選地，采用Mt點DFT正交變換方法。其中，所述循環(huán)前綴添加步驟中，該保護間隔的長度應大于信道最大時延擴展長度。一種靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)慕邮辗椒ǎㄏ伦冾l步驟，用于將射頻信號通過頻譜搬移形成寬帶模擬基帶信號，并且下變頻的載波頻率為《，經(jīng)過下變頻步驟，接收的射頻信號&(/)變換為寬帶模擬基帶信號^(/);A/D轉換步驟，用于對下變頻裝置輸出的模擬基帶信號^(r)以采樣率/進行采樣，并且/大于或等于發(fā)射端D/A轉換頻率A ，基站接收的OFDM符號的有效部分的持續(xù)時間為r，并且r = iW/， iV為其后點FFT變換步驟中的FFT變換點數(shù)，并且7 = 7;， & = 1,2..義，尺為上行發(fā)射終端數(shù)目，基站接收的0FDM符號的循環(huán)前綴部分的持續(xù)時間為7^，并且7^=7^;循環(huán)前綴去除步驟，用于對A/D轉換裝置輸出的數(shù)據(jù)序列按照發(fā)射端循環(huán)前綴添加規(guī)則去除循環(huán)前綴，并且去除的循環(huán)前綴長度為C，并且C-7^/;FFT變換步驟，用于對循環(huán)前綴去除裝置輸出的并行數(shù)據(jù)序列進行W點FFT變換，并且W 大于或等于發(fā)射端IFFT變換點數(shù)A^ ;子載波提取步驟，用于按各用戶特定的載波偏移量和子載波數(shù)目從FFT變換裝置輸出的并行數(shù)據(jù)序列中提取各子載波上接收的信號矢量；信道均衡步驟，用于對各用戶接收的信號進行頻域均衡；子載波解映射步驟，用于按各用戶發(fā)射端子載波映射裝置中的映射規(guī)則，從信道均衡輸出的并行數(shù)據(jù)序列中提取各子載波上接收的信號矢量；正交逆變換步驟，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊，按發(fā)射端正交變換裝置中采用的變換規(guī)則，進行M,點正交逆變換；經(jīng)正交逆變換，接收端即可獲得發(fā)射端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號的估計矢量，用于后續(xù)的符號解調(diào)和信道解碼，從而恢復出傳輸?shù)男畔⒈忍亍?其中，所述信道均衡步驟采用迫零均衡信道均衡方法。一種靈巧的正交頻分多址上行傳輸方法，包括以下步驟1) 發(fā)射信號形成步驟對于上行鏈路，各移動終端采用較小點數(shù)的IFFT變換和較低的采樣速率，調(diào)制形成各自的離散窄帶OFDM信號；然后，經(jīng)過D/A轉換后，形成模擬基帶信號，最后通過時域相移，完成用戶特定的頻譜搬移，形成發(fā)射信號；2) 基站信號接收步驟在基站接收端采用較高的采樣頻率和較大點數(shù)的FFT變換，解調(diào) 來自所有用戶具有不同帶寬和載波頻偏的合成寬帶信號；其中，各用戶發(fā)射的OFDM符號不包括循環(huán)前綴在內(nèi)的有效部分持續(xù)時間相同，且該持續(xù)時間與基站接收的OFDM符號的有效部分的持續(xù)時間相同，各用戶的載波頻偏義必須為各用戶發(fā)射的OFDM符號的子載波帶寬的整數(shù)倍。采用本發(fā)明的靈巧的正交頻分多址上行傳輸方案，可以使通信系統(tǒng)很好的適配多用戶的不同業(yè)務需求和終端處理能力。減小移動終端的實現(xiàn)復雜度和功耗。以下結合附圖及實施例進一步說明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明靈巧的正交頻分多址上行傳輸發(fā)送接收原理框圖；圖2為本發(fā)明靈巧的正交頻分多址上行傳輸發(fā)送機框圖；圖3為本發(fā)明靈巧的正交頻分多址上行傳輸接收機框圖。
具體實施方式
圖1示出一種根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的靈巧的靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)脑?理框圖。對于上行鏈路，各移動終端采用較小點數(shù)的IFFT變換和較低的采樣速率，調(diào)制形成各自的離散窄帶OFDM信號。然后，經(jīng)過D/A轉換后，形成模擬基帶信號。最后通過時域相移，完成用戶特定的頻譜搬移，形成發(fā)射信號。在基站接收端采用較高的采樣頻率和較大點數(shù)的 FFT變換，解調(diào)來自所有用戶具有不同帶寬和載波頻偏的合成寬帶信號。由于上行各用戶解調(diào) 的OFDM信號的子載波數(shù)目(即IFFT點數(shù))可以不同，為保證上行各用戶信號之間的正交性，所有用戶發(fā)射的OFDM信號的子載波帶寬應保持與基站發(fā)射端解調(diào)的OFDM符號的子載波帶寬相同，即各用戶發(fā)射的OFDM符號有效部分(不包括循環(huán)前綴)的持續(xù)時間必須相同，同時該持續(xù)時間必須與基站接收的OFDM符號的有效部分的持續(xù)時間相同。此外，各用戶的載波頻偏 A必須為各用戶發(fā)射的OFDM符號的子載波帶寬的整數(shù)倍。圖2示出一種根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的靈巧的靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā) 射機的實現(xiàn)框圖。其中包括一個正交變換裝置11，一個子載波映射裝置12，一個A^點的IFFT變換裝置13，一個循環(huán)前綴添加裝置14，一個D/A轉換裝置15，一個上變頻裝置16。需要說明的是，作為數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)射機必要組成部分的信道編碼裝置，數(shù)字調(diào)制裝置和發(fā)射天線裝置與本發(fā)明的目的并無直接關系，在此未進行描述。此外，圖2只示例了一個用戶終端發(fā)射機的情況。在多個用戶的數(shù)據(jù)傳輸時，多用戶的數(shù)據(jù)符號將通過子載波映射裝置，采用頻分和時分復用的方式，獨占每個傳輸?shù)腛FDM符號中的子載波。假定^4(")，" = 0,1,...,714-1}為輸入到第1^個移動終端發(fā)射機的并行己調(diào)制符號序列，并且M, ， W為其后IFFT變換裝置13中IFFT變換的點數(shù)；正交變換裝置11，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊進行M,點正交變換。此處正交變換可以是沃爾什-哈達瑪(WH)變換，傅立葉變換(DFT)或恒等變換(即變換輸出信號矢量與輸入信號矢量恒等)等。優(yōu)選地，采用i^點DFT變換。經(jīng)過DFT變換，輸入的并行數(shù)據(jù)塊序列^ (")," = 0,1，...,M4 -l)變換成相應的數(shù)據(jù)塊序列^ w = 0,l，...,Mt -1}，相互之間的關系服從^(附)=一=/hm /Mt)，這里，{4}也表示一個元素數(shù)量和DFT變換大小一樣的列向量。DFT變換大小可根據(jù)通信系統(tǒng)所需傳輸速率和數(shù)據(jù)處理能力進行自適應調(diào) 整。子載波映射裝置12，用于將輸入的并行符號數(shù)據(jù)塊{54(附),附=0,1,...,崖4-1}中每個元素映射到相應的子載波上傳輸，對于沒有映射信號的子載波傳輸零。經(jīng)過子載波映射裝置，輸出為并行符號數(shù)據(jù)塊^(附)，附=0,1，...,^-1}，并且A4^i^， i^為其后IFFT變換裝置13 中IFFT變換的點數(shù)。IFFT變換裝置13，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊f^ =O,l,...， j、 -l}進行K點IFFT變換。經(jīng)過IFFT變換模塊，輸入的并行數(shù)據(jù)塊序列^(附)^ = 0,1,...,^-1}變換成相應的數(shù)據(jù)塊序列{&(")," = 0，1,.."^-1}，相互之間的關系服從<formula>formula see original document page 12</formula>，這里，也表示一個元素數(shù)量和IFFT變換大小一樣 ^/iV^附=。的列向量。IFFT變換大小可根據(jù)通信系統(tǒng)所需傳輸速率和數(shù)據(jù)處理能力進行自適應調(diào)整。循環(huán)前綴添加裝置14，用于在IFFT變換輸出的并行數(shù)據(jù)塊的頭部添加一個特定長度的保護間隔，用于減少信道間干擾(優(yōu)選地，該保護間隔的長度應大于信道最大時延擴展長度)。具體地，將所述IFFT變換輸出的數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復制到其的前端，形成最終的帶循環(huán)前綴的數(shù)據(jù)塊符號。經(jīng)過循環(huán)前綴添加裝置，輸入數(shù)據(jù)序列{^(")，" = 0,1,...，^4-lp變換成完整的OFDM符號數(shù)據(jù)序列b(")，"^-C,...，-l,0,l，...，iVA-1}，其中，C為循環(huán)前綴長度。事實上，<formula>formula see original document page 12</formula>D/A轉換裝置i5，用于將離散的數(shù)據(jù)序列<formula>formula see original document page 12</formula>廣U以轉換頻率y;進行數(shù)模轉換。經(jīng)過D/A轉換裝置，輸入數(shù)據(jù)序列<formula>formula see original document page 12</formula>變換為連續(xù)的OFDM符號波形&(0，并且<formula>formula see original document page 12</formula>其中7;=l//t，力為D/A轉換頻率，A《為第k個用戶移動終端發(fā)射的OFDM符號子載波間隔，并且A^-1/(A^;)。為簡化分析，此處假設第k個用戶D/A轉換頻率與基帶采樣頻率相同。上變頻裝置16，用于將模擬基帶信號通過頻譜搬移，形成射頻信號。經(jīng)過上變頻裝置，模擬基帶信號& (,)變換成射頻信號& w = & [>t Wexp(7^(厶其中A H表示取實部，^為第k個移動終端特定的載波偏移量，并且該值為接收端OFDM解調(diào)子載波間隔的整數(shù)倍，《為基站接收端載波頻率。圖3示出一種根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的靈巧的靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)慕?收機的實現(xiàn)框圖。其中包括一個下變頻裝置21，一個A/D轉換裝置22，一個循環(huán)前綴去除裝置 23，一個N點FFT變換裝置24，一個子載波提取裝置25，一個信道均衡裝置26，一個子載波解映射裝置27和一個正交逆變換裝置28。需要說明的是，作為數(shù)字通信系統(tǒng)接收機必要組成部分的同步裝置，信道估計裝置，數(shù) 字解調(diào)裝置和信道解碼裝置與本發(fā)明的目的并無直接關系，在此未進行描述。此外，對于通信系統(tǒng)上行鏈路，圖3示例的接收裝置僅針對一個用戶的接收信號。對于多用戶接收，可以對所有用戶共用子載波解映射裝置25之前的所有裝置，而針對每個用戶分別采用一套信道均衡裝置。假設基站端接收的第k個用戶的射頻信號為& ( )。下變頻裝置21，用于將射頻信號通過頻譜搬移形成模擬基帶信號。并且下變頻的載波頻率為/￡。經(jīng)過下變頻裝置，接收的射頻信號&(o變換為模擬基帶信號^G)。假定第k個用戶的發(fā)射信號經(jīng)過準靜態(tài)多徑信道，即在信號傳輸?shù)臅r間范圍內(nèi)，其沖擊響應可以表示為/^W-i^G-r,)^,":0，…,r隨-l。其中Z為信道路徑總數(shù)，",為第/條路徑的復衰減因子，r,為第/條路徑的時延擴展，^M為所有路徑的最大時延擴展。為分析簡便，進一步假設接收機理想同步，并且省略噪聲項，則模擬基帶信號^G)可以表示為<formula>formula see original document page 13</formula>
A/D轉換裝置22，用于對輸入的模擬基帶信號^(Z)以采樣率/進行采樣。并且/為發(fā)射端D/A轉換頻率義的整數(shù)倍，即/7厶=&， ^為整數(shù)。經(jīng)過A/D轉換裝置，輸入的模擬基帶信號^(/)變換為離散的基帶信號{《("》。為保證基站解調(diào)OFDM符號的子載波帶寬與各用戶發(fā)射的OFDM符號的子載波帶寬相同，基站接收的OFDM符號有效部分(不包括循環(huán)前綴) 的持續(xù)時間必須與各用戶發(fā)射的OFDM符號的有效部分的持續(xù)時間相同，亦即AT = AVrt 。 TV為其后FFT變換裝置24中FFT變換的點數(shù)，r為接收機A/D轉換采樣間隔，7;為第k個用戶發(fā) 射端D/A轉換裝置15中D/A轉換的周期，&為第k個用戶發(fā)射端IFFT變換裝置13中IFFT 變換的點數(shù)。事實上，A/D轉換輸出在nr (r為采樣間隔，并且7 = 1//)時刻的采樣值可以表示為所以，A/D轉換輸出的離散基帶信號可以表示為其中f,為采樣間隔r歸一化的第/條路徑的時延擴展，^為接收端OFDM解調(diào)子載波間隔歸一化的第k個移動終端特定的載波偏移量，并且&為整數(shù)。循環(huán)前綴去除裝置23，用于按照發(fā)射端循環(huán)前綴添加規(guī)則，將A/D轉換輸出的離散基帶信號序列f《("》中的前C個采樣值舍去，取其后的N個采樣值，形成長度為N的串行數(shù)據(jù)序列^("),"-0，l,2，…,7V —1}，并且b(")-《(w + C + l),"-0,l,2,…,iV —1}。N點FFT變換裝置24，用于對輸入的并行數(shù)據(jù)序列^("》"=0,1,2，...，〃-1}進行N點FFT變換。經(jīng)過FFT變換，輸入并行的數(shù)據(jù)序列變換成相應的并行數(shù)據(jù)序列w = 0,l,2"."iV-l}，相互之間的關系服從gt (附)="7= IX (")^; ("/2;rwW)。事實其中，/^(m'—2;c^x; ("/2;rm'f,/iV)，為第k個用戶第附'個子載波上的信道頻率響應。子載波提取裝置25，用于按各用戶特定的載波偏移量和子載波數(shù)目從FFT變換輸出的并行數(shù)據(jù)序列{&0^,附=0,1,2，...,^-1}中提取各子載波上接收的信號矢量。經(jīng)過子載波提取裝置，輸出的用于第k個用戶頻域均衡的信號矢量為g"m)，并且信道均衡裝置26，用于對各用戶接收的信號進行頻域均衡。對于第k個用戶，假設采用迫零(ZF)均衡，并且理想信道估計，則輸出的信號矢量為{^(附》，并且子載波解映射裝置27，用于按各用戶發(fā)射端子載波映射裝置12中的映射規(guī)則，從信道均衡輸出的并行數(shù)據(jù)序列^"m》中提取各子載波上接收的信號矢量。經(jīng)過子載波解映射，輸出的用于第k個用戶正交逆變換的信號矢量為、(m)。這里，、(W)也表示一個元素數(shù)量和其后正交逆變換大小A《一樣的列向量。正交逆變換裝置28，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊，按發(fā)射端正交變換裝置ll中采用的變換規(guī)則，進行M^點正交逆變換。對于發(fā)射端采用DFT變換的系統(tǒng)，此處采用MA點IDFT變換。經(jīng)過IDFT變換，輸入的并行數(shù)據(jù)塊序列^(附),附=0,1,...,肘廣1}變換成相應的數(shù)據(jù)塊序列{力("),"=0，1，.."M* -1}，相互之間的關系服從A (")￡ vt (附—; (/2;z77m/Mj ，這里，也表示一個元素數(shù)量和IDFT變換大小一樣的列向量。經(jīng)正交逆變換，接收端即可獲得發(fā)射端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號的估計矢量，用于后續(xù)的符號解調(diào)和信道解碼，從而恢復出傳輸?shù)男畔⒈忍亍?br> 權利要求
1. 靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射機，其特征在于包括正交變換裝置，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊進行Mk點正交變換；子載波映射裝置，用于將正交變換裝置輸出的并行符號數(shù)據(jù)塊中每個元素映射到相應的子載波上傳輸，對于沒有映射信號的子載波傳輸零信號；IFFT變換裝置，用于對子載波映射裝置輸出的每個并行符號數(shù)據(jù)塊進行Nk點IFFT變換，k＝1，2...K，K為上行發(fā)射終端數(shù)目；循環(huán)前綴添加裝置，用于在IFFT變換輸出的并行數(shù)據(jù)塊的頭部添加一個特定長度NC，k的保護間隔；D/A轉換裝置，用于將循環(huán)前綴添加裝置輸出的離散的數(shù)據(jù)序列以轉換頻率fk進行數(shù)模轉換，各用戶發(fā)射的OFDM符號不包括循環(huán)前綴在內(nèi)的有效部分持續(xù)時間Tk相同，并且Tk＝Nk/fk，k＝1，2...K，K為上行發(fā)射終端數(shù)目，各用戶發(fā)射的OFDM符號循環(huán)前綴部分持續(xù)時間TC，k相同，并且TC，k＝NC，k/fk；上變頻裝置，用于將D/A轉換裝置輸出的模擬基帶信號通過頻譜搬移，形成射頻信號，即將模擬基帶信號sk(t)變換成射頻信號<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><msub> <mover><mi>s</mi><mo>~</mo> </mover> <mi>k</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>R</mi> <mi>e</mi></msub><mo>[</mo><msub> <mi>s</mi> <mi>k</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>exp</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mn>2</mn> <mi>π</mi> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>f</mi> <mi>k</mi></msub><mo>+</mo><msub> <mi>f</mi> <mi>c</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><mo>,</mo> </mrow></math>]]></math-cwu>其中Re[·]表示取實部，fk為第k個移動終端特定的載波偏移量，并且該值為接收端OFDM解調(diào)子載波間隔的整數(shù)倍，fc為基站接收端接收載波頻率。
2、根據(jù)權利要求1所述的靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射機，其特征在于所述正交變換裝置為Mt點沃爾什-哈達碼正交變換裝置或M,點DFT正交變換裝置或M,點恒等變換
3、根據(jù)權利要求1或2所述的靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射機，其特征在于所述循環(huán)前綴添加裝置中，該保護間隔的長度應大于信道最大時延擴展長度。
4、靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)慕邮諜C，其特征在于包括下變頻裝置，用于將接收的所有用戶的合成寬帶射頻信號通過頻譜搬移形成寬帶模擬基帶信號，并且下變頻的載波頻率為/;，經(jīng)過下變頻裝置，接收的射頻信號&(f)變換為寬帶模擬基帶信號^(/);A/D轉換裝置，用于根據(jù)寬帶模擬基帶信號的帶寬對下變頻裝置輸出的模擬基帶信號^G) 以采樣率/進行采樣，并且/大于或等于發(fā)射端D/A轉換頻率/t,基站接收的OFDM符號的有效部分的持續(xù)時間為T ，并且r = W// ， TV為其后點FFT變換裝置中的FFT變換點數(shù)，并且r-7;， A: = 1，2..X，《為上行發(fā)射終端數(shù)目，基站接收的OFDM符號的循環(huán)前綴部分的持續(xù)時間為^，并且7^=7^;循環(huán)前綴去除裝置，用于對A/D轉換裝置輸出的數(shù)據(jù)序列按照發(fā)射端循環(huán)前綴添加規(guī)則去除循環(huán)前綴，并且去除的循環(huán)前綴長度為C，并且C:7^/;FFT變換裝置，用于對循環(huán)前綴去除裝置輸出的并行數(shù)據(jù)序列進行N點FFT變換；子載波提取裝置，用于按各用戶特定的載波偏移量和子載波數(shù)目從FFT變換裝置輸出的并行數(shù)據(jù)序列中提取各子載波上接收的信號矢量；信道均衡裝置，用于對各用戶接收的信號進行頻域均衡；子載波解映射裝置，用于按各用戶發(fā)射端子載波映射裝置中的映射規(guī)則，從信道均衡輸出的并行數(shù)據(jù)序列中提取各子載波上接收的信號矢量；正交逆變換裝置，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊，按發(fā)射端正交變換裝置中采用的變換規(guī)則，進行M,點正交逆變換；經(jīng)正交逆變換，接收端即可獲得發(fā)射端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號的估計矢量，用于后續(xù)的符號解調(diào)和信道解碼，從而恢復出傳輸?shù)男畔⒈忍亍?br> 5、根據(jù)權利要求1所述的靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)慕邮諜C，其特征在于所述信道均衡裝置為迫零均衡信道均衡裝置。
6、靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射方法，其特征在于包括以下步驟正交變換步驟，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊進行M,點正交變換；子載波映射步驟，用于將正交變換步驟輸出的并行符號數(shù)據(jù)塊中每個元素映射到相應的子載波上傳輸，對于沒有映射信號的子載波傳輸零信號；IFFT變換步驟，用于對子載波映射步驟輸出的每個并行符號數(shù)據(jù)塊進行A^點IFFT變換，循環(huán)前綴添加步驟，用于在IFFT變換輸出的并行數(shù)據(jù)塊的頭部添加一個特定長度A^，,的保護間隔；D/A轉換步驟，用于將循環(huán)前綴添加步驟輸出的離散的數(shù)據(jù)序列以轉換頻率乂進行數(shù)模轉換，各用戶發(fā)射的OFDM符號不包括循環(huán)前綴在內(nèi)的有效部分持續(xù)時間7;相同，并且 7;=^//4， A = 1，2..J:，《為上行發(fā)射終端數(shù)目，用戶發(fā)射的OFDM符號循環(huán)前綴部分持續(xù)時間7^相同，并且7^=7\^/力；上變頻步驟，用于將D/A轉換步驟輸出的模擬基帶信號通過頻譜搬移，形成射頻信號，即將模擬基帶信號& (0變換成射頻信號& ( ) = &(0exp ()2;r U +義W],其中& [.]表示取實部，/4為第k個移動終端特定的載波偏移量，并且該值為接收端OFDM解調(diào)子載波間隔的整數(shù)倍，,為基站接收端接收載波頻率。
7、根據(jù)權利要求6所述的靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射方法，其特征在于所述正交變換步驟采用i^點沃爾什-哈達碼正交變換方法或M,點DFT正交變換方法或M,點恒等變換方法。
8、根據(jù)權利要求6或7所述的靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射方法，其特征在于所述循環(huán)前綴添加步驟中，該保護間隔的長度應大于信道最大時延擴展長度。
9、靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)慕邮辗椒ǎ涮卣髟谟诎ㄏ伦冾l步驟，用于將射頻信號通過頻譜搬移形成寬帶模擬基帶信號，并且下變頻的載波頻率為乂，經(jīng)過下變頻步驟，接收的射頻信號&(^變換為寬帶模擬基帶信號^G);A/D轉換步驟，用于對下變頻裝置輸出的模擬基帶信號^(/)以釆樣率/進行采樣，并且/大于或等于發(fā)射端D/A轉換頻率厶，基站接收的OFDM符號的有效部分的持續(xù)時間為r ，并且r-W//， W為其后點FFT變換步驟中的FFT變換點數(shù)，并且7 = 7;， 6 = 1，2...尺，《為上行發(fā)射終端數(shù)目，基站接收的OFDM符號的循環(huán)前綴部分的持續(xù)時間為^，并且= &，fc;循環(huán)前綴去除步驟，用于對A/D轉換裝置輸出的數(shù)據(jù)序列按照發(fā)射端循環(huán)前綴添加規(guī)則去除循環(huán)前綴，并且去除的循環(huán)前綴長度為C，并且C-7^/;FFT變換步驟，用于對循環(huán)前綴去除裝置輸出的并行數(shù)據(jù)序列進行iV點FFT變換，并且7V 大于或等于發(fā)射端IFFT變換點數(shù)A^ ;子載波提取步驟，用于按各用戶特定的載波偏移量和子載波數(shù)目從FFT變換裝置輸出的并行數(shù)據(jù)序列中提取各子載波上接收的信號矢量；信道均衡步驟，用于對各用戶接收的信號進行頻域均衡；子載波解映射步驟，用于按各用戶發(fā)射端子載波映射裝置中的映射規(guī)則，從信道均衡輸出的并行數(shù)據(jù)序列中提取各子載波上接收的信號矢量；正交逆變換步驟，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊，按發(fā)射端正交變換裝置中采用的變換規(guī)則，進行M,點正交逆變換；經(jīng)正交逆變換，接收端即可獲得發(fā)射端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號的估計矢量，用于后續(xù)的符號解調(diào)和信道解碼，從而恢復出傳輸?shù)男畔⒈忍亍?br> 10、根據(jù)權利要求9所述的靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)慕邮辗椒?，其特征在于所述信?均衡步驟采用迫零均衡信道均衡方法。
11、靈巧的正交頻分多址上行傳輸方法，其特征在于包括以下步驟-1) 發(fā)射信號形成步驟對于上行鏈路，各移動終端采用較小點數(shù)的IFFT變換和較低的采樣速率，調(diào)制形成各自的離散窄帶OFDM信號；然后，經(jīng)過D/A轉換后，形成模擬基帶信號，最后通過時域相移，完成用戶特定的頻譜搬移，形成發(fā)射信號；2) 基站信號接收步驟在基站接收端采用較高的采樣頻率和較大點數(shù)的FFT變換，解調(diào)來自所有用戶具有不同帶寬和載波頻偏的合成寬帶信號；其中，各用戶發(fā)射的OFDM符號不包括循環(huán)前綴在內(nèi)的有效部分持續(xù)時間相同，且該持續(xù)時間與基站接收的0FDM符號的有效部分的持續(xù)時間相同，各用戶的載波頻偏厶必須為各用戶發(fā)射的OFDM符號的子載波帶寬的整數(shù)倍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靈巧的正交頻分多址上行傳輸?shù)陌l(fā)射機、接收機及其方法，對于上行鏈路，各用戶移動終端采用較小點數(shù)的IFFT變換和較低的采樣速率，調(diào)制形成離散窄帶OFDM信號。在基站端，根據(jù)系統(tǒng)載頻完成下變頻后，獲得來自所有用戶的合成寬帶離散基帶信號。然后采用較高的采樣頻率和較大點數(shù)的FFT變換，解調(diào)來自所有用戶具有不同帶寬和載波頻偏的合成寬帶信號。采用本發(fā)明的靈巧的正交頻分多址上行傳輸方案，可以使通信系統(tǒng)很好的適配多用戶的不同業(yè)務需求和終端處理能力，減小移動終端的實現(xiàn)復雜度和功耗。
文檔編號H04L27/01GK101267416SQ20071003803
公開日2008年9月17日申請日期2007年3月13日優(yōu)先權日2007年3月13日
發(fā)明者張小東, 李明齊, 赟芮申請人:中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所

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