一種基於arns序列跳頻的方法及裝置的製作方法

2023-05-30 03:56:51 5

專利名稱：一種基於arns序列跳頻的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信領域，具體而言，本發明涉及一種基於ARNS序列跳頻的方法 及裝置。
背景技術：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple，正交頻分復用)技術是一種頻 率高效的多載波技術，它利用一定數量的彼此正交的子載波來並行地傳送低速率數據從而 實現整體高速數據的傳輸。OFDM多載波系統已開始在數字音頻廣播、高清晰度電視HDTV的 地面廣播系統以及WIMAX通信系統等領域得到實際應用。而且人們開始集中越來越多的精 力開發OFDM技術在高速移動通信領域的應用，OFDM技術已經成為的第四代移動通信技術 最重要的候選標準。在多小區OFDM系統中，來自相鄰小區間的幹擾會嚴重影響系統的傳輸性能。因 此，在現有的OFDM上行鏈路中，通常通過跳頻的方式解決這一問題。跳頻是一種用載頻跳 變的方式來傳送信息的通信手段，它將時頻資源分成許多小塊RE(Resource Block,資源 塊)，在每一個跳頻周期內把資源塊分配給用戶用來傳輸信息。不同的跳頻周期內，用戶根 據跳頻算法選擇不同的資源塊進行通信。針對OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交頻分多址接入)系統來說，跳頻主要是指用戶在不同的跳頻周期選 擇不同的載波進行通信。通過跳頻，用戶一方面能夠使用多個頻帶進行數據傳輸從而帶來 頻率分集增益，另一方面在不同的時間間隔用戶受到的小區間幹擾也不同，利用幹擾較小 的頻帶上的數據，藉助信道編解碼等方式將幹擾較大頻帶上的數據恢復，從而帶來性能上 的提升。因此，跳頻OFDMA系統能夠對抗頻率選擇性衰落，抵抗窄帶幹擾，同時可以降低小 區間幹擾對於系統性能的影響。跳頻給OFDMA系統帶來的增益主要取決於跳頻算法的設 計。3GPP (3rd Generation Partnership Project，第三代合作夥伴計劃)致力於第三 代移動通信系統的演進，目標是發展3GPP無線接入技術向著高數據速率、低延遲和優化分 組數據應用方向演進。3GPP在LTE(Long Term Evolution，長期演進)系統中，引入了 OFDM 技術。LTE提案建議跳頻算法的設計要滿足以下幾點在相同小區內，不同的用戶終端不會發生載波衝突；在相鄰的小區間應用不同的跳頻算法，儘可能的隨機化用戶終端受到的來自鄰小 區的同頻幹擾；在設計跳頻算法時，用戶終端通過跳頻得到的頻率分集增益應儘量大；在通信過程中，基站通過在數據幀發送跳頻控制信息來告知用戶終端跳頻圖樣。 在設計過程中，應使跳頻控制信息儘可能的少；用來進行跳頻的資源塊的大小適中，能夠滿足各類業務的傳輸需求。基於以上特點，通過利用基於中國剩餘定理實現的OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交頻分多址接入)跳頻算法，相比較現有的跳頻算法具有複雜度低和用戶衝突概率小的特點。基於中國剩餘定理的跳頻算法(RNS-FH scheme)具體描 述如下令N = PXQ, P，Q互質且均為素數，將N個載波集合被分成P tone，每個tone含 有Q個子載波，則載波集合表示為B = Ibc^bciVbaVbpn1I ；跳頻的初始0時刻，假設用戶對應的跳頻索引為X，佔用的子載波為乂，有^o =之力，其中 a = χ mod P，b = χ mod Q (1)引入子信道跳頻序列C = W1, d2]，其中Cl1彡P，d2彡Q，在第j時刻，對應的跳頻 索引為X的用戶佔用的子載波^為s] = hm,n ,其中 m = (a+c^mod P, η = (b+d2)mod Q (2)，a，b可由(1)式得到。在應用基於中國剩餘定理的跳頻算法得到的RNS-FH OFDMA系統中，每個用戶 以N · Ts為周期遍歷相應組的N個子載波，且子信道之間不會發生載波衝突。如果令 Oc2Od1^dW2 mh={ =<+從山.二關 c2}，h 的勢為丄，勢指的是集合中元素的個數。即在同一周期內，屬於不同跳頻方案的兩個用戶跳頻圖樣重合 的次數只有一次。如果在相鄰的小區應用不同的C，則可以達到隨機化相鄰小區間同頻幹擾 的效果。然而，中國剩餘定理實現跳頻的條件要求P，Q互質且均為素數，條件較為苛刻，將 中國剩餘定理直接用來分配子載波時，基於它產生的跳頻序列無法應用於RB或者子載波 數目為非素數的情況，因此有必要提出一種技術方案，對基於中國剩餘定理的跳頻序列進 行改進，使得這種跳頻序列的產生不再受素數的限制，並且仍然具備跳頻算法複雜度低和 用戶衝突概率小的特點。

發明內容
本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別對基於中國剩餘定理的跳頻 序列進行改進，通過利用哥德巴赫猜想的定論，使得改進後的中國剩餘定理產生的跳頻序 列的不再受素數的限制，並且仍然具備跳頻算法複雜度低和用戶衝突概率小的特點。為了達到上述目的，本發明的實施例一方面提出了一種基於ARNS序列跳頻的方 法，包括以下步驟終端接收基站發送的跳頻序列參數 < 以及分配給所述終端的跳頻索引 號k ；所述終端根據所述跳頻序列參數<以及跳頻索引號k，所述終端基於ARNS計算自身的 跳頻序列乂 ;所述終端根據所述自身的跳頻序列乂將數據映射到相應的業務信道中並發送 給所述基站。本發明的實施例另一方面還提出了一種基於ARNS序列跳頻的方法，包括以下步 驟基站向終端發送跳頻序列參數<以及分配給所述終端的跳頻索引號k ；所述基站根據所 述跳頻序列參數<以及跳頻索引號k，所述基站基於ARNS計算所述終端的跳頻序列％ ;所述 基站根據所述終端的跳頻序列乂 ,在相應的業務信道中接收所述終端發送的業務數據。本發明的實施例另一方面還提出了一種終端，包括接收模塊，跳頻計算模塊以及 發送模塊，
所述接收模塊，用於接收基站發送的跳頻序列參數< 以及分配給所述終端的跳頻 索引號k ；所述跳頻計算模塊，用於根據所述跳頻序列參數<以及跳頻索引號k，基於ARNS 計算自身的跳頻序列％ ;所述發送模塊，用於根據所述自身的跳頻序列:μ丨將數據映射到相應 的業務信道中並發送給所述基站。本發明的實施例另一方面還提出了一種基站，其特徵在於，包括發送模塊，用戶跳 頻計算模塊以及接收模塊，所述發送模塊，用於向終端發送跳頻序列參數 < 以及分配給所述終端的跳頻索引 號k;所述用戶跳頻計算模塊，用於根據所述跳頻序列參數<以及跳頻索引號k，基於ARNS 計算所述終端的跳頻序列< ;所述接收模塊，用於根據所述終端的跳頻序列久,在相應的業 務信道中接收所述終端發送的業務數據。本發明的實施例提出的技術方案，通過對基於中國剩餘定理的跳頻序列進行改 進，通過利用哥德巴赫猜想的定論，使得改進後的中國剩餘定理產生的跳頻序列的不再受 素數的限制，並且仍然具備跳頻算法複雜度低和用戶衝突概率小的特點。本發明提出的上 述方案，對現有系統的改動很小，不會影響系統的兼容性，而且實現簡單、高效。本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。


本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1為跳頻序列產生的流程圖；圖2為本發明一個實施例基於ARNS序列跳頻的方法的流程圖；圖3為本發明另一個實施例基於ARNS序列跳頻的方法的流程圖；圖4為基於ARNS序列跳頻的裝置的結構示意圖；圖5為終端上行發射裝置的另一結構示意圖；圖6為基站端的上行接收裝置的另一結構示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。為了便於理解本發明，首先簡單介紹哥德巴赫猜想的定論，哥德巴赫猜想是指「大 於等於4的偶數一定是兩個奇素數的和」。雖然目前還沒有被完全證明出來，但已有的研究 表明了從1到3. 3X109之間的數均符合歌德巴赫猜想，這個範圍已經足夠跳頻使用。通過 哥德巴赫猜想，我們可以給出這樣的結論定理對於任何一個數字N，一定存在一個素數M，使得M > N/2。證明若N是偶數，則由哥德巴赫猜想，一定有存在兩個素數S1和S2,使得N = S^S2O假設S1 ^ S2,則取M = S1,必定有M彡N/2。
若N是奇數，設N' =N+1，則有一定有存在兩個素數S/，使得N'= S1' +S2'。假設S1' ^ S2'，由於彡1，取M = S1'，必定有M彡N，M彡N' /2，故 M ^ N/2。通過上述定理，我們能夠有效地改進已有的RNS序列而不破壞其漢明相關特性。本算法的特徵在於首先根據資源塊(Resource Block, RB)的數量和子信道的數 目，利用改進後的中國剩餘定理方法得到在一個周期內不同跳頻索引對應的ARNS跳頻序 列；在下行鏈路中，BS根據用戶接入的先後順序給用戶分配相應的跳頻索引和相關的跳頻 參數；在上行鏈路通信中，用戶根據得到的跳頻索引和參數計算出自己的ARNS跳頻序列， 並將數據調製在對應跳頻序列的RB中進行發送；BS計算出用戶的跳頻序列並在相應的RB 上進行接收。RNS (Residue Number System)，即中國剩餘定理，是由所選擇的S個正整數Hi1, m2，. . .，ms作為模參量定義的。如果所有的模參量互補能整除，則任何一個代表跳頻地址的整數Ak小等於Ms，其中從=Hl嚴、.，它對於每一個模參量的模值Aks = Ak(mod ms)所組成的殘餘序列麼，為2，..., A,)可以唯一的代表數字Ak。根據中國餘數定理，如果 0 ^ Aks ^ ms，對於任意一組給定的(Akl，Ak2, ... , AJ，那麼存在而且只存在唯一一個大於 等於0又小於Ms的正整數Ak，使Aks = Ak (mod ms)，這就能讓我們通過接受到的殘餘序列恢 復出Ak。假設A1和A2都有RNS的表達式4 為,，為2，...，4)和為為2，...，為,),如 果A1和A2進行運算，包括相加減或者相乘，會得到另外一組特有的殘餘序列A3。在RNS域 上的算法可以表示為4 = 4 · 4 (modMs) 0 [(Au · A22)(mod ms)]。基於RNS算法的跳頻算法可以描述如下首先選擇叫，!!^.. .，ms作為每一階跳頻頻譜子頻帶的數量，這些數字互素，用作為 模參量，按上述方法構造RNS系統。A (ΛρΛ25···'Λ,),當Ak大於等於0又小於Ms就可 以作為用戶的跳頻地址。讓 《^(0)，《4(1)，...A(Z-I))做為第k個用戶的多用戶檢測地 址。然後，我們令C ^KCpC2,...,CJ代表用於表示傳輸符號同步的索引寄存器，它為所有的 用戶提供傳輸符號同步所使用的索引，需要注意的是，C同樣屬於RNS系統。當每一次傳輸 所有的S階跳頻全都發生後，C的每一個元素增加1。注意代表基於RNS寄存器(CnC2,...，Cs)的最大整數是軟-I = E^1 A—1 ,但這並不妨礙我們將它應用於同步傳輸。更進一步而言，中國剩餘定理可以產生跳頻周期長度和可分配資源塊(RB)數目 相同的跳頻序列。假設可分配的資源塊數目為M，每兩次跳頻之間的時間間隔為TF，則產生 的跳頻序列周期為TH。P = M · TF。產生的跳頻序列可由代數式表示為yk (t) = (yk (t-1) +Ag)(模 P) (3)其中1^為用戶的跳頻索引，力(0 [；^),乂(0, 乂>)]是跳頻序列的因子，\是跳 頻參數，P= [P1jP2, -Ps]是一組互質的素數，且有M = HL1Zο此時，用戶的跳頻序列所對應的虛擬資源塊(VRB)可以由下式計算得到Rk (O=Zyi^ Pm,=0 ( 4 )
由公式(3)可以看出，中國剩餘定理實現跳頻的條件包括
權利要求
1.一種基於ARNS序列跳頻的方法，其特徵在於，包括以下步驟終端接收基站發送的跳頻序列參數<以及分配給所述終端的跳頻索引號k ； 所述終端根據所述跳頻序列參數<以及跳頻索引號k，所述終端基於改進中國剩餘定 理ARNS計算自身的跳頻序列夂；所述終端根據所述自身的跳頻序列乂將數據映射到相應的業務信道中並發送給所述基站。
2.如權利要求1所述的基於ARNS序列跳頻的方法，其特徵在於，所述終端基於ARNS計 算自身的跳頻序列K'包括以下步驟所述終端根據中國剩餘定理RNS，當輸入的跳頻周期為M，則跳頻索引號為k、跳頻序列參數為乂的所述終端產生的跳頻序列可由代數式表示為八(0 =(凡0-1) + <)(模？)其 g ？中[乂⑴,Λ2⑴,…乂(0]是跳頻序列的因子，P = [p1，p2，-Ps]是一組互質的素數， 且有M = FT Ps所述終端的跳頻序列值由代數式
3.如權利要求1所述的基於ARNS序列跳頻的方法，其特徵在於，所述跳頻序列參數< 為跳頻序列參數集合」廣中的一個元素，所述基站為相鄰的不同小區選擇不同的跳頻參數 <其中
4.一種基於ARNS序列跳頻的方法，其特徵在於，包括以下步驟 基站向終端發送跳頻序列參數<以及分配給所述終端的跳頻索引號k ；所述基站根據所述跳頻序列參數<以及跳頻索引號k，所述基站基於ARNS計算所述終 端的跳頻序列乂；所述基站根據所述終端的跳頻序列夂，在相應的業務信道中接收所述終端發送的業務 數據。
5.如權利要求4所述的基於ARNS序列跳頻的方法，其特徵在於，所述基站基於ARNS計 算自身的跳頻序列X包括以下步驟所述基站根據中國剩餘定理RNS，當輸入的跳頻周期為M，則跳頻索引號為k、跳頻序列m 參數為γ的所述終端產生的跳頻序列可由代數式表示為凡(
6.如權利要求4所述的基於ARNS序列跳頻的方法，其特徵在於，所述跳頻序列參數< 為跳頻序列參數集合中的一個元素，所述基站為相鄰的不同小區選擇不同的跳頻參數 α;其中<"=[《"』ι，《"』ν·.《"』 ？ο
7.—種終端，其特徵在於，包括接收模塊，跳頻計算模塊以及發送模塊，所述接收模塊，用於接收基站發送的跳頻序列參數< 以及分配給所述終端的跳頻索引 號k;所述跳頻計算模塊，用於根據所述跳頻序列參數<以及跳頻索弓I號k，基於ARNS計算自 身的跳頻序列乂；所述發送模塊，用於根據所述自身的跳頻序列乂將數據映射到相應的業務信道中並發 送給所述基站。
8.如權利要求7所述的終端，其特徵在於，所述跳頻計算模塊基於ARNS計算自身的跳 頻序列夂包括以下步驟所述跳頻計算模塊根據中國剩餘定理RNS，當輸入的跳頻周期為M，則跳頻 索引號為k、跳頻序列參數為< 的所述終端產生的跳頻序列可由代數式表示為
9.如權利要求7所述的終端，其特徵在於，所述跳頻序列參數<為跳頻序列參 數集合df"中的一個元素，所述基站為相鄰的不同小區選擇不同的跳頻參數<，其中
10.一種基站，其特徵在於，包括發送模塊，用戶跳頻計算模塊以及接收模塊，所述發送模塊，用於向終端發送跳頻序列參數 < 以及分配給所述終端的跳頻索引號k ； 所述用戶跳頻計算模塊，用於根據所述跳頻序列參數 <以及跳頻索引號k，基於ARNS計 算所述終端的跳頻序列父；所述接收模塊，用於根據所述終端的跳頻序列允，在相應的業務信道中接收所述終端 發送的業務數據。
11.如權利要求10所述的基站，其特徵在於，所述用戶跳頻計算模塊基於ARNS計算自 身的跳頻序列乂包括以下步驟所述用戶跳頻計算模塊根據中國剩餘定理RNS，當輸入的跳頻周期為M，則跳 頻索引號為k、跳頻序列參數為<的所述終端產生的跳頻序列可由代數式表示為
12.如權利要求10所述的終端，其特徵在於，所述跳頻序列參數<為跳頻序列參數集合^^"中的一個元素，所述用戶跳頻計算模塊為相鄰的不同小區選擇不同的跳頻參數<，其 中 [《「』1，af』2,…
全文摘要
本發明的實施例提出了一種基於ARNS序列跳頻的方法，包括以下步驟終端接收基站發送的跳頻序列參數以及分配給所述終端的跳頻索引號k；所述終端根據所述跳頻序列參數以及跳頻索引號k，所述終端基於ARNS計算自身的跳頻序列所述終端根據所述自身的跳頻序列將數據映射到相應的業務信道中並發送給所述基站。本發明的實施例還提出了一種基於ARNS序列跳頻的裝置。本發明提出的技術方案，通過利用哥德巴赫猜想的定論，使得改進後的中國剩餘定理產生的跳頻序列的不再受素數的限制，並且仍然具備跳頻算法複雜度低和用戶衝突概率小的特點。
文檔編號H04B1/715GK102045085SQ200910093998
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月9日 優先權日2009年10月9日
發明者呂鐵軍, 宿興輝, 龔萍 申請人:大唐移動通信設備有限公司