專利名稱：多用戶ofdm系統(tǒng)中的隨機(jī)子載波分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)，尤其是一種無(wú)線信號(hào)傳輸方法，具體涉及 的是多載波調(diào)制無(wú)線寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的自適應(yīng)信道分配方法。
技術(shù)背景OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex正交步員分復(fù)用) 技術(shù)作為提高系統(tǒng)容量和高效頻譜效率的一種多載波調(diào)制技術(shù)已作為未來(lái) 移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要候選技術(shù)之一，并已成功應(yīng)用在WiFi和WiMax等寬 帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中。它將數(shù)據(jù)傳輸信道分成許多相互正交的子信道，每個(gè) 子信道對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)變成并行的低速數(shù)據(jù)流，從而 將頻率選擇性衰落信道轉(zhuǎn)變?yōu)槠教顾ヂ?，有效的抵抗了多徑干擾和頻選衰 落的影響。同時(shí)由于其可以重疊但相互正交的子載波頻分復(fù)用方式大大提 高了頻譜利用率。因此，OFDM技術(shù)備受未來(lái)寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的青睞。 在多用戶OFDM系統(tǒng)中，每個(gè)用戶在各自的子載波信道中傳輸數(shù)據(jù)，在同 一個(gè)時(shí)刻多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)是同時(shí)發(fā)送的。由于在同一時(shí)刻，不同的用戶相 對(duì)于基站處在不同的位置，他們對(duì)于相同的子載波信道具有不同的衰落特 性。例如，在某個(gè)時(shí)刻"兩用戶a和|3分別位于j， s兩地，假如用 戶a此時(shí)對(duì)于y;頻段的子載波信道具有較好的信道響應(yīng)，而此時(shí)用戶e對(duì)于信道有可能處于深度衰落狀態(tài)，因此，在當(dāng)前時(shí)刻應(yīng)避免將y;頻段的子載波分配給用戶3。自適應(yīng)OFDM子載波分配就是利用不同用戶在相 同子載波上衰落情況各異的特性，動(dòng)態(tài)地根據(jù)信道狀況在用戶間分配子載 波資源，為了使傳輸速率最大化，應(yīng)該將每個(gè)子載波只分配給在其上信道 狀況最好的用戶，從而獲取"多用戶分集"的效果。目前的自適應(yīng)OFDM 子載波分配方法都是需要對(duì)每個(gè)用戶地點(diǎn)的所有子載波信道進(jìn)行估計(jì)，根 據(jù)每個(gè)用戶地點(diǎn)各子載波信道的狀態(tài)進(jìn)行子載波的分配。高度復(fù)雜的計(jì)算 以及在子載波重新分配之后需通知用戶時(shí)所占用的額外數(shù)據(jù)帶寬等因素限制了其在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種計(jì)算復(fù)雜度低，頻譜利用率高的子載波分配 方法，克服目前子載波分配方法中存在的計(jì)算復(fù)雜度高，頻譜利用率低的 缺陷，提出根據(jù)信道的相干帶寬采用隨機(jī)的方式進(jìn)行分配的方法。適用于 寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)多碼率、多業(yè)務(wù)的傳輸需求。本發(fā)明方法的具體步驟是1. 將交織器的特征參數(shù)進(jìn)行初始化， =0， s。為交織器的特征參數(shù)；2. 將串行的數(shù)據(jù)流進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，分配給多個(gè)用戶；3. 根據(jù)用戶反饋的Qos (Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)報(bào)告判斷 是否有通信質(zhì)量不滿意的用戶，以此決定是否需要重新分配子載波，具體 是如果所有的用戶通信質(zhì)量都很滿意，則維持前一時(shí)刻的交織器的特征 參數(shù)，即 ^w，其中、為本時(shí)刻的交織器的特征參數(shù)，Vi為上一時(shí)刻的 交織器的特征參數(shù)；如果存在通信質(zhì)量不滿意的用戶，則按照 =(5"—i +r"m/(3,7》mod L 計(jì)算本時(shí)刻的交織器的特征參數(shù)，其中L為子載波數(shù)量，丄=2";4. 根據(jù)本時(shí)刻的交織器的特征參數(shù)將并聯(lián)的多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行交 織；5. 對(duì)交織后的數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT (快速傅立葉逆變換)計(jì)算；6. 對(duì)計(jì)算后的并聯(lián)的多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為串行的數(shù) 據(jù)流；7. 在串行的數(shù)據(jù)流前加入循環(huán)前綴CP;8. 進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，送入RF (射頻)前端由載波發(fā)送；9. 重復(fù)步驟3 8。本發(fā)明克服了目前的OFDM子載波分配方法存在的計(jì)算復(fù)雜和降低頻 譜利用率的不足，運(yùn)用將突發(fā)錯(cuò)誤轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)錯(cuò)誤的交織思想以及擴(kuò)頻通 信中的跳頻原理，根據(jù)用戶的Qos報(bào)告和信道的相干帶寬大小，提出將用 戶所占有的處于深度衰落的子載波隨機(jī)的與間隔大于信道相干帶寬的用戶 子載波進(jìn)行交換，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的子載波分配。本發(fā)明方法計(jì)算復(fù)雜度非常的低，且隨著子載波數(shù)的增加，其計(jì)算復(fù)雜度只呈線性增加；同時(shí)在子載波 重新分配之后，發(fā)射端只需額外傳輸一個(gè)交織的特征參數(shù)即可，大大減小 了信令的開(kāi)銷，提高了頻譜利用率。本發(fā)明方法并不需要每個(gè)用戶地點(diǎn)每個(gè)子載波信道的狀態(tài)，因此無(wú)須 復(fù)雜的信道估計(jì)，降低了計(jì)算復(fù)雜度，并減小了分配延時(shí)。同時(shí)對(duì)各用戶 子載波進(jìn)行重新分配后，只需給用戶傳輸一個(gè)交織的特征參數(shù)，用戶便能 知道自身數(shù)據(jù)被調(diào)制的子載波。因此，沒(méi)有占有過(guò)多的數(shù)據(jù)帶寬，提高了 頻譜利用率。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)流程框圖；圖2是本發(fā)明中隨機(jī)子載波分配的多用戶0FDM系統(tǒng)框圖； 圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的具體分配方法實(shí)施流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一歩的詳細(xì)描述。 如圖1，本發(fā)明的系統(tǒng)流程為1、 將多個(gè)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；2、 對(duì)多用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行交織；3、 將交織后的多用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行OFDM調(diào)制進(jìn)行發(fā)送；4、 根據(jù)用戶反饋的Qos報(bào)告，隨機(jī)的實(shí)時(shí)的調(diào)整用戶的子載波分 配；5、 返回步驟2。本發(fā)明所述系統(tǒng)框圖如圖2所示主要由串并轉(zhuǎn)換模塊，交織模塊， 交織器的特征參數(shù)計(jì)算模塊，IFFT (快速傅立葉逆變換，Inverse Fast Fourier Transformer)模塊，并串轉(zhuǎn)換模塊，循環(huán)前綴模塊，和D/A模 塊(數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊)組成。多用戶數(shù)據(jù)首先經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換后根據(jù)由高層給 予的交織特征參數(shù)確定多用戶數(shù)據(jù)的交織方式(即用戶子載波的分配)， 然后進(jìn)行OFDM調(diào)制進(jìn)行發(fā)送。其具體的實(shí)施步驟如圖3。如圖3，設(shè)系統(tǒng)中有255個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行通信，物理層采用256個(gè)子 載波進(jìn)行OFDM調(diào)制，第2至第256個(gè)子載波承載用戶數(shù)據(jù)，每個(gè)用戶一個(gè)子載波，第1個(gè)子載波傳輸交織器的特征參數(shù)。循環(huán)前綴為64個(gè)符號(hào) 長(zhǎng)度。發(fā)送信號(hào)的帶寬為lMHz，相應(yīng)的子載波的間隔為4kHz，假設(shè)信道 的相關(guān)帶寬為10kHz，則在進(jìn)行子載波重新分配的時(shí)候要保證間隔不小于 3個(gè)子載波的間距。交織器采用s交織器，初始值 =0，交織器特征參數(shù) 的計(jì)算為 =( —1+,^3,7》mod 256，其中s 和Vl分別為當(dāng)前時(shí)刻和前一 時(shí)刻交織器的特征參數(shù)，mod表示求余數(shù)運(yùn)算，ram/。，7;)表示為3至7中 的一個(gè)隨機(jī)整數(shù)。高層接收用戶反饋的Qos報(bào)告，如果Qos報(bào)告反映存在 用戶的通信質(zhì)量不滿意的情況，則交織器特征參數(shù)計(jì)算模塊按照上式計(jì)算 交織特征參數(shù)，對(duì)多用戶重新進(jìn)行子載波分配；如果Qos報(bào)告反映用戶的 通信質(zhì)量都很滿意，則維持上一時(shí)刻的子載波分配方式。整個(gè)子載波分配 的通信方式如圖3所示，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下1、 初始化^。 = 0;2、 將255個(gè)用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；3、 高層根據(jù)用戶反饋的Qos報(bào)告判斷是否有用戶的通信質(zhì)量不夠滿 意，以此決定是否需要重新分配子載波如果所有的用戶通信質(zhì)量都很滿意，則維持前一時(shí)刻的分配方式，即&= —1;如果存在用戶通信質(zhì)量較差，沒(méi)有達(dá)到系統(tǒng)的要求，則按照 =^ —1+mm/(3,7)) mod 256計(jì)算交織特 征參數(shù)；4、 根據(jù)交織器特征參數(shù)對(duì)255個(gè)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行交織(即子載波的分 配)；5、 對(duì)交織后的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行256點(diǎn)IFFT運(yùn)算；6、 并串轉(zhuǎn)換；7、 加入64個(gè)符號(hào)循環(huán)前綴；8、 D/A轉(zhuǎn)換，送入RF前端進(jìn)行發(fā)送；9、 高層接收用戶反饋的Qos報(bào)告，返回步驟3。此實(shí)例只是為了說(shuō)明此發(fā)明中多用戶的0F固系統(tǒng)子載波隨機(jī)分配過(guò) 程，并非約束此發(fā)明數(shù)據(jù)參數(shù)。
權(quán)利要求
1、多用戶OFDM系統(tǒng)中的隨機(jī)子載波分配方法，其特征在于該方法的具體步驟是(1)將交織器的特征參數(shù)進(jìn)行初始化，s0＝0，s0為交織器的特征參數(shù)；(2)將串行的數(shù)據(jù)流進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，分配給多個(gè)用戶；(3)根據(jù)用戶反饋的Qos報(bào)告判斷是否有通信質(zhì)量不滿意的用戶，以此決定是否需要重新分配子載波，具體是如果所有的用戶通信質(zhì)量都很滿意，則維持前一時(shí)刻的交織器的特征參數(shù)，即sn＝sn-1，其中sn為本時(shí)刻的交織器的特征參數(shù)，sn-1為上一時(shí)刻的交織器的特征參數(shù)；如果存在通信質(zhì)量不滿意的用戶，則按照sn＝(sn-1+rand(3，7))mod L計(jì)算本時(shí)刻的交織器的特征參數(shù)，其中L為子載波數(shù)量，L＝2n；(4)根據(jù)本時(shí)刻的交織器的特征參數(shù)將并聯(lián)的多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行交織；(5)對(duì)交織后的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉逆變換計(jì)算；(6)對(duì)計(jì)算后的并聯(lián)的多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為串行的數(shù)據(jù)流；(7)在串行的數(shù)據(jù)流前加入循環(huán)前綴CP；(8)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，送入射頻前端由載波發(fā)送；(9)重復(fù)步驟(3)～(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是多載波調(diào)制無(wú)線寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的自適應(yīng)信道分配方法。目前的分配方法需要對(duì)每個(gè)用戶的所有子載波信道進(jìn)行估計(jì)，計(jì)算復(fù)雜。本發(fā)明方法的流程包括將多個(gè)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；對(duì)多用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行交織；將交織后的多用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行OFDM調(diào)制進(jìn)行發(fā)送；根據(jù)用戶反饋的Qos報(bào)告，隨機(jī)的實(shí)時(shí)的調(diào)整用戶的子載波分配。本發(fā)明方法并不需要每個(gè)用戶地點(diǎn)每個(gè)子載波信道的狀態(tài)，無(wú)須復(fù)雜的信道估計(jì)，降低了計(jì)算復(fù)雜度，并減小了分配延時(shí)。同時(shí)不需要占有過(guò)多的數(shù)據(jù)帶寬，提高了頻譜利用率。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101232486SQ20071016037
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者曹海燕, 李光球 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)