一種正交頻分復用幀的物理信道映射方法及裝置的製作方法
2023-05-16 23:51:01 3
專利名稱：一種正交頻分復用幀的物理信道映射方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域的正交頻分復用(OFDM)技術，尤其涉及一種OFDM幀的物理信道映射方法及裝置。
背景技術：
正交頻分復用(OFDM)是一種多載波傳輸技術，該技術將頻譜分成許多子載波，每個子載波用較低的數據速率來調製。通過向不同的用戶分配不同的子載波，可以實現OFDM的多址接入，即OFDMA。每個窄帶子載波採用不同的調製方式，例如QAM16、QAM8等，然後採用逆快速傅立葉變換(IFFT)來提供OFDM調製。需要傳輸的數據被映射到OFDM的符號上，經過IFFT後，加上循環前綴，發送出去。接收端利用FFT解出OFDM符號，取出映射到該符號的數據。OFDM技術作為具有傳輸高速率數據業務能力的頻分復用技術，具有抗多徑幹擾能力強，帶寬利用率高等特點，已經廣泛應用在現有的通信系統中。OFDM技術在無線區域網標準802.11a中，相關產品已經獲得應用；OFDM和MIMO結合的相關技術也已經在IEEE802.16中完成標準制訂。而且，在移動無線通信接入系統中，第三代合作夥伴計劃2(3GPP2)的AIE階段2正在進行使用OFDM技術構建具有更高頻率效率的移動無線通信接入系統的架構設計。
OFDM系統中物理信道映射一般採用時頻二維設計模式。圖1給出了一個OFDM幀的構造，該幀時間上包括8個符號，頻率上共有16個子載波，圖中每種圖案代表了一個資源塊。圖中一個資源塊大小為4×8＝32個子載波，可以放下32比特的數據。因此，物理信道映射就是指將要傳的數據比特映射這些資源塊中去。當然在映射時，希望映射的數據塊大小是可用的資源塊整數倍，這樣所有的數據可以佔滿物理資源保證資源不會浪費。
在考慮OFDM系統幀物理信道映射時，需要考慮導頻和公共控制信息的映射的位置，以及業務信道的映射。業務信道映射的方式主要有兩種一種是集中分配(localized)的方式，另一種是離散分配的(distributed)方式。
集中分配的方式如圖2所示，將整個頻段分成若干子帶，每個子帶由連續的子載波組成。基站根據用戶反饋的各子帶的信道質量信息(CQI)，在時間頻率面上，將物理信道的資源以子帶為單位分配給用戶。這種方式下，用戶通過選擇和調度，能夠避開深衰落的頻帶，有效的對抗頻率選擇性衰落。所以，集中分配的方式有更高的傳輸效率。但是，集中分配的方式需要各個子帶的CQI反饋，反向控制信道的負載比較大。而且對於高速運動的用戶，由於信道質量變化太快，反饋回來的CQI已經不能反應當前的信道質量。所以集中分配的方式只適合於低速用戶。
離散分配的方式如圖2所示，每個用戶的數據分散在整個時間頻率面上。對於離散分配方式，基站只要知道整個頻帶平均的CQI，因此反饋鏈路的負載較小。適合於數據包較小的數據業務，如語音業務等。由於數據分散在整個頻帶上，因此離散分配方式有頻率上的分集增益，它適用於高速運動和公共控制信道等，但是它傳輸的效率不如集中分配方式高。
可見，集中分配方式和離散分配方式各有優缺點，要想充分利用信道資源，需要考慮兩種方式的復用。
作為3GPP2發布的比較成熟的標準CDMA2000，其業務信道物理層的無線配置方案以及相應的上層處理都已經比較成熟而且得到了驗證，因此在將OFDM技術作為新的接入網技術時，除了考慮OFDM本身技術特性進行幀映射結構設計外，如果可以直接繼承CDMA2000系統中的無線配置方案以及相應上層處理過程，在以後的系統開發中就可以節省大量的時間和金錢，並方便對現有的CDMA2000系統的兼容。
另外，將MIMO和OFDM技術結合起來一起設計是當前一大趨勢，在考慮OFDM幀物理信道映射時也應當考慮對MIMO系統的兼容。
發明內容
本發明提供一種正交頻分復用幀的物理信道映射方法及裝置，使OFDM幀的物理信道映射能夠兼容現有的CDMA2000系統的前向業務信道結構；進一步的，使OFDM支持多輸入多輸出MIMO技術。
本發明提供以下技術方案一種正交頻分復用(OFDM)幀的物理信道映射方法，用於兼容CDMA2000無線配置；該方法包括如下步驟為用戶數據分配資源信道，並且每次為用戶數據分配的所有資源信道包含子載波數總數為48或144的正整數倍；對數據進行編碼調製生成調製符號，並將調製符號映射到對應的OFDM碼元的子載波上。
其中分配資源信道時復用集中分配方式和離散分配方式。
對於集中分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數為36或48的正整數倍；或者，對於離散分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數為24或36的正整數倍。
將導頻和公共控制信息映射在每一OFDM幀的前端並且相鄰。
每個OFDM幀內除了導頻和控制信息佔用的符號外剩餘符號數為2的倍數，並且每對天線對應的符號上離散分配方案相同。
一種發射裝置，包括用於為用戶數據分配資源信道，並且每次為用戶數據分配的所有資源信道包含子載波數總數為48或144的正整數倍的裝置；用於對數據進行編碼調製生成調製符號的裝置；將調製符號映射到對應的OFDM碼元的子載波上的裝置。
本發明有益效果如下1、在OFDM幀的物理信道映射時，對於集中分配最小可分配資源塊為36或48的正整數倍，即可在[36，48，72，96，144]中選擇，離散分配時最小可分配資源塊為24或36的正整數倍，即可在[24，36，48]中選擇，因此，能夠匹配CDMA2000中的數據速率要求，兼容了CDMA2000的前向業務信道結構。這樣可以直接繼承CDMA2000系統中的無線配置方案以及相應上層處理過程，在以後的系統開發中直接使用其中的相關模塊，節省大量的開發時間和投入，並方便對現有的CDMA2000系統進行兼容。
2、在一幀中同時支持離散分配和集中分配模式，兼顧了高速和低速用戶的需求。
3、將導頻和公共控制信息放在每幀的前端並相鄰，提高了公共控制信息的解碼正確率並使得處於省電模式的用戶僅需要檢測每幀前部符號，從而節省了用戶側功率消耗。
4、每一OFDM幀內除了導頻和控制信息佔用的符號外剩餘符號數為2的倍數，並且對於離散分配模式下每相鄰天線的跳頻方案相同，這樣能夠支持MIMO新技術的應用。
圖1為現有OFDM幀結構示意圖；圖2為現有技術中信道集中分配方式示意圖；圖3為現有技術中信道離散分配方式示意圖；圖4為現有技術中CDMA2000系統前向業務信道處理示意圖；圖5為現有技術中OFDM系統前向業務信道處理示意圖；圖6A為本發明實施例中單個天線系統中發射機的結構示意圖；圖6B為本發明實施例中發送數據的流程圖；圖7、圖8為本發明實施例中分配資源塊的示意圖。
具體實施例方式
參閱圖4所示，一般的CDMA2000中前向業務信道處理過程為在步驟400，根據上層分發下來的信息比特的長度確定是否需要添加保留比特；在步驟401，在信息比特後添加循環冗餘校驗比特；在步驟402，添加編碼尾比特或者保留比特；在步驟403，對處理後的數據進行卷積或者turbo編碼；在步驟404，根據編碼後的數據的不同無線配置，進行重複和/或打孔的處理；在步驟405，對數據進行加擾處理；在步驟406，將加擾後的數據輸入到塊交織模塊進行交織；在步驟407，如果支持混合重傳HARQ，則進行子包選擇；在步驟408，對數據進行QPSK/8PSK/16QAM調製，在步驟409，對調製後的數據進行擴頻處理。
如圖5所示，採用OFDM技術的空中接口前向信道處理過程中，步驟500至508與CDMA2000的處理過程同理，在步驟509，將調製符號映射到OFDM碼元的子載波上。
對比圖4和圖5可知，如果兩者塊交織的大小一致，就可以有統一的前向業務信道結構。
表1中給出了CDMA2000系統中兩種擴頻速率下可支持的數據塊大小，表2給出了CDMA2000中的前向業務信道的無線配置特性。
表一
表二
從上表可知，在本發明中OFDM系統每次為用戶數據分配的所有資源信道包含的子載波總數為48或144的正整數倍時，即可兼容CDMA2000中的前向業務信道結構。
在本實施例中，為了同時兼顧高速和低速用戶的需求，資源分配採用集中分配與離散分配復用方式。對於集中分配，每個資源信道包含的最小子載波數(即最小可分配資源塊)在[36，48，72，96，144]中選擇；對於離散分配，每個資源信道包含的最小子載波數在[24，36，48]中選擇，這樣就可以保證每次為用戶數據分配的資源塊可以滿足48或144的正整數倍。
為了提高對公共控制信息的解碼正確率，並使處於省電模式的用戶僅需要檢測每幀的前部符號，節省用戶側功率消耗，將導頻和公共控制信息放在每幀的前端並相鄰。
為了兼容MIMO技術中的Alamouti空時編碼，每一幀數據內除了導頻和控制信息佔用的符號外，剩餘的符號數N為2的正整數倍(即N mod 2＝0)，並且每對天線對應的符號上離散分配方案相同。
參閱圖6A所示，單個天線系統中的發射機包括編碼單元11、調製單元12、映射單元13、逆快速傅立葉變換IFFT單元14和天線20(圖中未示出所有處理單元)。編碼單元11用於對數據包進行編碼處理；調製單元12用於調製編碼後的數據以生成調製符號包；映射單元13用於將調製符號包內的符號映射到OFDM碼元的子載波上；IFFT單元14用於對每個OFDM碼元上的關聯數據做逆離散快速傅立葉變換，得到時域的OFDM碼元；天線20用於發射OFDM碼元。
參閱圖6B所示，在發射端進行OFDM幀物理信道的主要處理流程如下步驟600、將通信系統上層(如MAC層)傳送來的邏輯數據包區分為適合集中分配方式傳輸或適合離散分配方式傳輸的兩種，並按48或144的正整數倍為用戶數據分配資源信道，把邏輯包分割成物理包。
步驟610、由編碼單元11對物理數據包進行編碼處理。
步驟620、調製單元12對編碼後的數據進行調製，生成調製符號包。
步驟630、映射單元13把分割好的調製符號包內的符號，關聯(映射)到每個DRCH或LRCH對應的當前幀內的子載波上，並且導頻和公共控制信息放在每幀的前端並相鄰。
當一個幀內的所有子載波都被關聯了對應的數據符號後，IFFT單元14對每個OFDM碼元上的關聯數據，做逆離散快速傅立葉變換(IFFT)，得到時域的OFDM碼元。然後，由天線20連續發送一幀內的多個OFDM碼元。
圖7給出了採用上述資源分配方式的一個具體實例。在該圖中，一幀包括8個符號，導頻信道和公共控制信息佔用兩個符號，放置在數據幀的前面並相鄰；方塊A和方塊B表示分配給離散分配用戶的子載波，其他部分是集中分配用戶的資源。方塊B是離散用戶的跳頻圖案(即一個用戶最小可佔有的資源在整個時間頻率域的分配方式)。在該實例，整個頻帶分為12個子帶(省略了8個子帶)，每個子帶包含32個子載波，子帶是集中調度時反饋CQI的最小單位。
按離散分配的最小分配資源塊大小，將所有子帶分為4份，每份中在除了前兩個符號外的每兩個符號上選擇一個用於離散模式的子載波組成跳頻圖案，如圖中前三個子帶的方塊B所示，也就是說，在前面3個子帶用於離散分配的子載波中，它按照某一跳頻模式在連續的剩餘6個OFDM符號中每個符號內選取一個用於離散模式的子載波組成跳頻圖案，接下來跳頻圖案每3個子帶重複一次，即12個子帶總共重複4次，這樣，12個子帶中的所有方塊B的總和就是離散用戶的最小分配資源。因此，在這個例子中的最小分配資源塊是4*6＝24個子載波。而集中分布的最小分配資源塊是24×6＝144個子載波。按照實施例得到的離散模式的最小分配資源塊大小為24，每次為用戶數據分配兩個或兩個以上資源塊即可以匹配CDMA2000中的數據速率要求，兼容了CDMA2000中業務信道結構。
圖7所示的物理映射考慮了OFDM技術本身的要求，同時支持了離散分配和集中分配模式，導頻和公共控制信息放在每幀的前端，可以提高公共控制信息的正確率並使得處於省電模式的用戶僅需要檢測每幀前兩個符號，從而節省了用戶側功率消耗。
圖8給出了採用上述資源分配方式的一個具體實例。該實例兼容了常用的MIMO技術(包括Alamouti空時編碼)。一幀包括8個符號，導頻信道和公共控制信息佔用兩個符號，放置在數據幀的前面，並且滿足(8-2)mod2＝0。方塊A』表示離散用戶的跳頻圖案(即一個用戶最小可佔有的資源在整個時間頻率域的分配方式)。在該實施例中，整個頻帶分為12個子帶，每個子帶包含32個子載波，子帶是集中調度時反饋CQI的最小單位。
按離散分配的最小分配資源塊大小，將所有子帶分為4份，每份中在除了前兩個符號外的每兩個符號上選擇一個用於離散模式的子載波組成跳頻圖案，如圖中前三個子帶的方塊A』所示，也就是說，在前面3個子帶用於離散分配的子載波中，它按照某一跳頻模式在連續的6個OFDM符號中每兩個連續符號選擇相同的用於離散模式的子載波對組成跳頻圖案，接下來跳頻圖案每3個子帶重複一次，即12個子帶總共重複4次，這樣，12個子帶中的所有方塊A』總和就是離散用戶的最小分配資源。這種兩個連續的符號綁在一起進行跳頻可以很容易的支持MIMO，比如實現STBC編碼等。在這個例子中的最小分配資源塊是4*6＝24個子載波。而集中分布的最小分配資源塊是24×6＝144個子載波。按照實施例得到的離散模式的最小分配資源塊大小為24，每次為用戶數據分配兩個或兩個以上資源塊即可以匹配CDMA2000中的數據速率要求，兼容了CDMA2000中業務信道結構。
圖8中的物理映射考慮了OFDM技術本身的要求，同時支持離散分配和集中分配模式，導頻和公共控制信息放在每幀的前端並且相鄰，提高了公共控制信息的解碼正確率並使得處於省電模式的用戶僅需要檢測每幀前兩個符號，從而節省了用戶側功率消耗。離散模式最小分配資源塊大小為24，而兩種情況下集中模式最小分配資源塊大小分別為144和96都能夠兼容CDMA2000的前向業務信道結構。同時該設計支持了常用的MIMO技術。
從上述可知1、本發明給出了既發揮OFDM本身的技術特性又可以兼容CDMA2000業務信道的信道結構的OFDM幀物理信道映射方案。
2、在一幀中同時支持離散分配和集中分配模式，兼顧了高速和低速用戶的需求。
3、導頻和公共控制信息放在每幀的前端並相鄰，提高了公共控制信息的解碼正確率並使得處於省電模式的用戶僅需要檢測每幀前部符號，從而節省了用戶側功率消耗。
4、集中分配時最小可分配資源塊在[36，48，72，96，144]中選擇，離散分配時最小可分配資源塊在[24，36，48]中選擇，可以匹配CDMA2000中的數據速率要求，兼容了CDMA2000的前向業務信道結構。這樣可以直接繼承CDMA2000系統中的無線配置方案以及相應上層處理過程，在以後的系統開發中直接使用其中的相關模塊，節省大量的開發時間和投入，並方便對現有的CDMA2000系統進行兼容。
5、本發明能夠支持MIMO新技術的應用。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種正交頻分復用(OFDM)幀的物理信道映射方法，用於兼容CDMA2000無線配置；該方法包括如下步驟為用戶數據分配資源信道，並且每次為用戶數據分配的所有資源信道包含子載波數總數為48或144的正整數倍；對數據進行編碼調製生成調製符號，並將調製符號映射到對應的OFDM碼元的子載波上。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，分配資源信道時復用集中分配方式和離散分配方式。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，對於集中分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數為36或48的正整數倍；或者，對於離散分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數為24或36的正整數倍。
4.如權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，將導頻和公共控制信息映射在每一OFDM幀的前端並且相鄰。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，每個OFDM幀內除了導頻和控制信息佔用的符號外剩餘符號數為2的倍數，並且每對天線對應的符號上離散分配方案相同。
6.一種發射裝置，其特徵在於，包括用於為用戶數據分配資源信道，並且每次為用戶數據分配的所有資源信道包含子載波數總數為48或144的正整數倍的裝置；用於對數據進行編碼調製生成調製符號的裝置；將調製符號映射到對應的OFDM碼元的子載波上的裝置。
7.如權利要求6所述的發射裝置，其特徵在於，分配資源信道時復用集中分配方式和離散分配方式。
8.如權利要求7所述的發射裝置，其特徵在於，對於集中分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數為36或48的正整數倍；或者，對於離散分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數為24或36的正整數倍。
9.如權利要求6、7或8所述的發射裝置，其特徵在於，將導頻和公共控制信息映射在每一OFDM幀的前端並且相鄰。
10.如權利要求9所述的發射裝置，其特徵在於，每一OFDM幀內除了導頻和控制信息佔用的符號外剩餘符號數為2的倍數，並且每對天線對應的符號上離散分配方案相同。
全文摘要
本發明公開了一種正交頻分復用(OFDM)幀的物理信道映射方法，用於兼容CDMA2000無線配置；該方法為用戶數據分配資源信道，並且每次為用戶數據分配的所有資源信道包含子載波數總數為48或144的正整數倍；對數據進行編碼調製生成調製符號，並將調製符號映射到對應的OFDM碼元的子載波上。本發明還同時公開了一種發射裝置。
文檔編號H04L27/26GK101043493SQ200610065559
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月22日 優先權日2006年3月22日
發明者趙盟, 阮衛, 杜穎鋼, 李斌 申請人:華為技術有限公司