分配物理層資源的方法及收發數據流的裝置的製作方法
2023-06-19 23:54:36 2
專利名稱：分配物理層資源的方法及收發數據流的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及了在使用正交頻分復用(OFDM)技術的蜂窩無線通信系統中的物理層資源設置技術，特別涉及一種在使用OFDM技術的蜂窩無線通信系統中分配物理層資源的方法及利用該方法收發數據流的裝置。
背景技術：
蜂窩無線通信系統通過把一個大的服務區劃分成許多較小的覆蓋區域而實現頻率重用，以提高蜂窩無線通信系統的容量。每一個小覆蓋區域可以被稱為一個小區(cell)。為了採用頻率重用因子為一的規劃以及提高蜂窩無線通信系統的頻率利用效率，不同的cell可以採用相同的頻率。但是，不同的cell採用相同的頻率會使工作在同一頻率下的cell相互幹擾。因而蜂窩系統的設計要求在保證小區內用戶間幹擾儘可能小的情況下，使得小區間幹擾也儘可能平均化。
由於OFDM在無線環境下傳輸高速數據的能力而越來越受到人們的關注，目前，在蜂窩無線通信系統中提出了使用OFDM技術，OFDM技術將蜂窩無線通信系統的物理層資源在頻域內分為若干正交的窄帶子信道，高速數據流通過串轉並變換在各個子信道上並行傳輸。由於子信道的窄帶特性可以克服多徑影響，大大消除了符號間的幹擾；由於子信道的正交特性，即子信道間的頻譜相互重疊，因而提高了頻譜的利用率。因此，在蜂窩無線通信系統使用OFDM技術逐漸成為移動通信系統的發展趨勢。
採用OFDM技術的蜂窩無線通信系統中的物理層資源可以看成是由「時域」和「頻域」形成的二維平面，可用的頻譜資源被分為N個基本頻率傳輸單元，一個基本頻率傳輸單元為一個子載頻或由多個子載頻形成的子頻帶；同時，一個傳輸時間周期(TTI)的物理層資源由M個基本時間傳輸單元構成，每個基本時間傳輸單元包含一個或多個OFDM符號。
採用OFDM技術的蜂窩無線通信系統中的物理層資源可以看作該時頻平面內的時頻圖案，一個TTI內的物理層資源被分割成一組時頻圖案，在目前的3gpp OFDM研究組的時頻復用方案中，同一cell內的一組時頻圖案是由一個基本(basic)時頻圖案經過頻域循環移位得到，不同cell的basic時頻圖案又是由同一個基準(generic)時頻圖案經過時域循環移位得到，並且同頻的不同cell的basic時頻圖案由generic時頻圖案經過不同時域循環移位量的時域循環移位得到。
設generic時頻圖案為TF00，它的時域為基本時間傳輸單元指標，頻域為基本頻率傳輸單元指標，表示如下TF00(k)=s00(k)]]>k＝0，1，2，…，(M-1)其中，TF的上標0表示時域循環移位為0個基本時間傳輸單元，下標0表示頻域循環移位為0個基本頻率傳輸單元，k表示基本時間傳輸單元指標，S00(k)表示第k個時間傳輸單元內佔用的頻率傳輸單元值。
generic時頻圖案經過時域循環移位t後生成的cell的basic時頻圖案為TF0t(k)=s0t(k)]]>k＝0，1，2，…(M-1)其中s0t(k)=s0t((k+t)modM).]]>basic時頻圖案TF0t經過頻域循環移位f後生成的圖案為TFft(k)=sft(k)]]>k＝0，1，2，…(M-1)其中sft(k)=(s0t(k)+f)modN.]]>在目前的方案中，generic時頻圖案來源於一個長為N的Costas序列，這個序列為TFPgenric＝{p(0)，p(1)，p(2)，…，p(N-1)}長度為L的Costas序列{P0，P1，P2，…，PL-1}定義為{1，2，…N}的一個置換序列，滿足Pi+n-Pi≠Pj+n-Pjif i≠j，i和j分別表示不同的第n位。
Costas序列和它的任意非循環時域和頻域移位後得到的序列之間沒有交點。Costas序列和它的任意循環時域和頻域移位後得到的序列之間交點很少。
通常情況下，基本頻域傳輸單元的指標是從0到N-1，為描述公式方便起見，我們定義新的序列{p0p1，p2，…，pL-1}滿足p(k)＝P(k)-lk＝0，1，2，…，(L-1)從而{p0p1，p2，…，pL-1)是一個長為L的{0，1，2，…，L-1)的置換序列，並有pi+n-pi≠pj+n-pjif i≠j該序列仍擁有上述Costas序列的性質，這裡，我們仍稱它為一個Costas序列。
在目前的方案中，generic時頻圖案是由該Costas序列經過變換得到的當M＜＝N時，TF00(k)=p(k)]]>k＝0，l，2，…(M-1)即generic時頻圖案是由Costas序列的前M位生成；當M＞N時，TF00(k)=p(k)]]>當k＝0，1，2，…(N-1)TF00(k)=p(M-k-1)]]>當k＝N，(N+1)，…，(M-1)即generic時頻圖案是由Costas序列的前N個元素級聯上其前(M-N)個元素的逆序生成。
根據Costas序列的特性可知，由該方式形成的generic時頻圖案滿足如下的性質1、同一basic時頻圖案的任意兩個不同頻域循環移位後生成的時頻圖案不相交。即TFf1t，與TFf2t當f1≠f2時，沒有交點；也就是說，同一cell內由basic時頻圖案為不同用戶生成的時頻圖案不相交。
2、不同basic時頻圖案的任意兩個不同頻域循環移位後生成的時頻圖案無交點或交點很少。即TFf1t1與TFf2t2當t1≠t2時，無交點或交點很少。同樣的，採用同樣頻率的兩個cell的任意兩個時頻圖案的交點很少。
3、generic時頻圖案和由它生成的其他時頻圖案在時頻平面上的格點足夠分散。兩相鄰格點距離的最小值較大，目前方案中，最小值為3。也就是說，這種方式形成的時頻圖案有很好的頻率分集效果。
以下舉例說明目前的方案中如何由Costas序列形成generic時頻圖案。設置整個採用OFDM技術的蜂窩無線通信系統中的可用頻譜資源在頻域被分成N個子頻帶，N為15，一個TTI包含M個OFDM符號，M有兩種設置，第一種為27個符號，第二種為12個符號。Costas序列的長為15TFPgeneric＝{12，4，2，8，1，13，10，14，3，11，6，9，0，5，7}表現在時頻平面上，則如圖l所示。
對第一種設置，generic時頻圖案按基本時間傳輸單元的順序寫成序列的形式為TF00={12,4,2,8,1,13,10,14,3,11,6,9,0,5,7,9,6,11,3,14,10,1,8,2,4,12}]]>對第二種設置，generic時頻圖案按基本時間傳輸單元的順序寫成序列的形式為TF00={12,4,2,8,1,13,10,14,3,11,6,9}.]]>實際上，在採用OFDM技術的蜂窩無線通信系統中往往達不到cell之間同步的要求，因而最終為不同cell的不同用戶生成的時頻圖案可能無法保證性質2的特徵由於各個cell間不同步，有可能導致generic時頻圖案在時域移位後得到的各個cell的時頻圖案相同，從而造成cell間的幹擾。因此，在目前的方案中，為了儘可能減少cell間的不同步帶來的cell間幹擾問題，不同cell的basic時頻圖案以及由經過頻域循環移位生成的其它時頻圖案要隨時間的變化進行可變步長的時域循環移位，不同的cell用自身不同的擾碼序列控制隨時間變化的時域循環偏移的符號數。通過這種方式，即使兩個同頻cell在某個TTI同步了，它們在下一個TTI再同步的可能性非常小。
目前方案採用的這種物理層資源的分配方式對時間偏移的影響比較敏感。由於cell間的basic時頻圖案是由同一個generic時頻圖案的不同時間偏移實現的，在不要求同步的系統中，就需要各個cell的時頻圖案隨時間隨機變化，以避免cell間的時頻圖案重疊。目前方案採用利用各cell不同的擾碼序列來控制隨時間變化的時域循環偏移的符號數，從而使各個cell得到的時頻圖案不相互重疊。但實現起來比較複雜，而且它仍可能出現這樣的情況兩個同頻cell選擇的相對Costas序列的時間偏移量恰巧使得兩cell的所有時頻圖案重疊，在這個時刻兩cell間的幹擾很大。儘管這種情況可能會由於合理的cell擾碼設計而減少發生的概率，但仍是不可避免的。
另一方面，這種隨時間隨機變化的不同cell的物理層資源分配方式也使得採用OFDM技術的蜂窩無線通信系統的接收機需要確定每個時刻該cell採用的時頻圖案，增加了接收機的難度。例如接收機即使知道了cell採用的擾碼，知道了TTI頭的位置，還需要知道當前的TTI位於擾碼序列中的位置才能夠確定當前用戶採用的時頻圖案，以完成用戶數據的提取。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種分配物理層資源的方法，該方法能夠使採用OFDM技術的蜂窩無線通信系統在沒有cell間同步要求、也不需要利用各個cell不同擾碼序列的情況下，就可以保證cell間的幹擾小，並且對物理層資源的分配簡單易行、保持cell內幹擾小和頻率分級效果好的特點。
本發明另一方面提供一種收發數據流的裝置，該裝置能夠在基於分配物理層資源的方法上實現收發各個用戶的數據。
根據上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種分配物理層資源的方法，該方法包括A、設置蜂窩無線通信系統中物理層資源的基準時頻圖案；B、將該基準時頻圖案通過確定的頻域循環移位量進行頻域循環移位得到每一個小區的基本時頻圖案；
C、每一個小區的基本時頻圖案通過確定的時域循環移位量進行時域循環移位得到每一個小區不同用戶的時頻圖案；D、蜂窩無線通信系統中的發送方根據所得到的時頻圖案將要發送的數據流映射在相應的時頻圖案上進行發送；接收方根據所得到的時頻圖案從接收的數據流中解映射出相應的數據。
當步驟B所述小區的頻率與蜂窩無線通信系統中的其他小區的頻率相同時，步驟B所述的頻域循環移位量與該系統其他同頻小區的頻域循環移位量不同。
步驟A所述設置的基準時頻圖案是由Costas序列、或者Costas序列的片斷、或者一個Costas序列和經過逆序變換的Costas序列的片斷組合、或者一個以上的Costas序列和經過逆序變換的Costas序列的片斷組合生成。
比較步驟C所述的每一個小區不同用戶的時頻圖案，當每一個小區不同用戶的時頻圖案出現相交點時，該方法進一步包括將該相交點歸屬其中一個小區用戶的時頻圖案，其他佔用該相交點的小區用戶將該相交點進行打孔，其時頻圖案不包括該相交點。
步驟C所述時域循環移位的時域循環移位量隨時間變化。
一種收發數據流的裝置，該裝置由用戶的時頻圖案生成單元、發射單元和接收單元組成，其中，用戶的時頻圖案生成單元包括基準時頻圖案生成器，用於生成基準時頻圖案發送給小區基本時頻圖案生成器；小區基本時頻圖案指示器，用於向小區基本時頻圖案生成器發出生成小區基本時頻圖案規則的指示；小區基本時頻圖案生成器，用於根據小區基本時頻圖案指示器的指示，對從基準時頻圖案生成器發送來的基準時頻圖案進行生成小區基本時頻圖案規則的操作，得到小區的基本時頻圖案發送給用戶時頻資源指示器；用戶時頻圖案指示器，用於向用戶時頻資源指示器發出生成用戶時頻圖案規則的指示；用戶時頻資源指示器，用於根據用戶時頻圖案指示器的指示，對從小區基本時頻圖案生成器傳輸來的基本時頻圖案進行生成用戶時頻圖案規則的操作來獲取用戶佔用的資源信息，並將用戶佔用的資源信息發送給物理信道映射器或物理信道解映射器；發射單元包括物理信道映射器，用於按照用戶時頻資源指示器發送的資源信息將要發射的用戶信息比特流映射在時頻平面上發送給發送處理器；發送處理器，用於將從物理信道映射器得到的映射在時頻平面上的用戶信息比特流發送出去；接收單元包括接收處理器、用於接收蜂窩無線通信系統傳輸的映射在時頻平面上的用戶信息；物理信道解映射器、用於按照用戶時頻資源指示器發送的資源信息將從接收處理器傳送的映射在時頻平面上的用戶信息進行解映射，得到用戶信息比特流。
所述的小區基本時頻圖案指示器對佔用同一頻率的小區所指示的進行頻域循環移位的頻域循環移位量不同。
所述的基準時頻圖案生成器生成的基準時頻圖案是由Costas序列、或者Costas序列的片斷、或者一個Costas序列和經過逆序變換的Costas序列的片斷組合、或者一個以上的Costas序列和經過逆序變換的Costas序列的片斷組合生成。
所述生成小區基本時頻圖案規則為對基準時頻圖案進行頻域循環移位。
所述生成小區基本時頻圖案規則為對小區基本時頻圖案進行時域循環移位。
從上述方案可以看出，本發明提供的方法使同一cell內的一組時頻圖案由一個basic時頻圖案經過時域循環移位得到，使不同cell的basic時頻圖案由同一個generic時頻圖案經過頻域循環移位得到，因而可以把時間的影響在cell內解決，該方法更可控，不需要有cell間的同步要求，也不需要複雜的擾碼設計來避免cell間幹擾隨時間的變化。因此，該方法在沒有cell間同步要求、也不需要利用各個cell不同擾碼序列的情況下，就可以保證cell間的幹擾小，並且對物理層資源的分配簡單易行、保持cell內幹擾小和頻率分級效果好的特點。更進一步的，本發明還提供了收發數據流的裝置，該裝置基於上述分配物理層資源的方法實現收發各個用戶的數據。
圖1為Costas序列在時頻平面的示意圖。
圖2為本發明蜂窩無線通信系統中的發射設備結構圖。
圖3為本發明蜂窩無線通信系統中的接收設備結構圖。
圖4為本發明實施例中的generic和cell的basic時頻圖案在時頻平面上的示意圖。
圖5為本發明實施例中的cell A的basic時頻圖案和cell A的一個用戶的時頻圖案在時頻平面上的示意圖。
圖6為本發明實施例中的cell A的一個用戶的時頻圖案和cell B的一個用戶的時頻圖案在時頻平面上的示意圖。
具體實施例方式
為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下舉實施例並參照附圖，對本發明進行進一步詳細說明。
在本發明中，採用OFDM技術的蜂窩無線通信系統中的物理層資源可以看作由″時域″和″頻域″形成的二維平面，一個TTI內的物理層資源被分割成一組時頻圖案，同一cell內的一組時頻圖案是由一個basic時頻圖案經過時域循環移位得到，不同cell的basic時頻圖案是由同一個generic時頻圖案經過頻域循環移位得到，並且同頻的不同cell的basic時頻圖案由generic時頻圖案經過不同的頻域循環移位得到，以保證不同cell的幹擾比較小。
設置generic時頻圖案為TF00，它的時域為基本時間傳輸單元指標，頻域為基本頻率傳輸單元指標，表示如下TF00(k)=s00(k)]]>k＝0，1，2，…，(M-1)其中，TF的上標0表示時域循環移位為0個基本時間傳輸單元，下標0表示頻域循環移位為0個基本頻率傳輸單元，k表示基本時間傳輸單元指標，S00(k)表示第k個時間傳輸單元內佔用的頻率傳輸單元指標，可以為向量，即在時刻k可以佔用的頻率傳輸單元超過一個。
generic時頻圖案TF00經過頻域循環移位f後生成的basic時頻圖案為TFf0(k)=sf0(k)]]>k＝0，1，2，…(M-1)，其中sf0(k)=(s00(k)+f)modN]]>generic時頻圖案經過不同頻域循環移位後生成的basic時頻圖案將作為不同cell的basic時頻圖案。同頻cell的basic時頻圖案由generic時頻圖案經過不同的頻域循環移位得到。通過這種方法，由generic時頻圖案得到的不同basic時頻圖案最多為N個。
basic時頻圖案TFf0經過時域循環移位t後生成的時頻圖案為TFft(k)=sft(k)]]>k＝0，1，2，…(M-1)，其中sft(k)=sf0((k+t)modM)]]>取不同的t值可以得到不同的時頻圖案，通過這種方法，一個cell內由basic時頻圖案得到的不同時頻圖案最多為M個。
本發明選擇的generic時頻圖案滿足下面的性質1、同一basic時頻圖案的任意兩個不同時域循環移位後生成的時頻圖案交點很少。即TFft1與TFft2當t1≠t2時，交點很少；也就是說，同一cell內由basic時頻圖案為不同用戶生成的時頻圖案交點很少。
2、不同basic時頻圖案的任意兩個不同時域循環移位後生成的時頻圖案交點很少。即TFf1t1與TFf2t2當f1≠f2時，交點很少。同樣的，採用同樣頻率的兩個cell的任意兩個時頻圖案的交點很少。
3、generic時頻圖案和由它生成的其他時頻圖案在時頻平面上的格點足夠分散。也就是說，這種方式形成的時頻圖案有很好的頻率分集效果。
為了增加用戶的分集效果，cell中同一用戶佔用的時頻圖案對應的時間偏移可以隨時間變化。不同cell的basic時頻圖案也可以隨著時間的變化進行變化，但要保證佔用同一頻率互相干擾的cell之間的basic時頻圖案對應的頻率偏移是不同的。
在本發明中，cell間的basic時頻圖案是由頻域位移來區分的，時域位移被用來作為同一cell內不同時頻圖案的區分依據，本發明可以把時間的影響在cell內解決，因此，本發明提供的方法更可控，不需要有cell間的同步要求，也不需要複雜的擾碼設計來避免cell間幹擾隨時間的變化。
以下具體說明本發明提供的方法是如何應用在採用OFDM技術的蜂窩無線通信系統中的。
如圖2所示，圖2為本發明蜂窩無線通信系統中的發射設備結構圖該發射設備包括generic時頻圖案生成器200、cell basic時頻圖案指示器201、cell basic時頻圖案生成器202、用戶時頻圖案指示器203、用戶時頻資源指示器204、物理信道映射器205和發送處理器206。
其中，generic時頻圖案生成器200用於生成generic時頻圖案並發送給cell basic時頻圖案生成器202；cell basic時頻圖案指示器201用於根據cell的basic時頻圖案生成規則指示分配cell的basic時頻圖案；cell basic時頻圖案生成器202用於根據cell basic時頻圖案指示器201的指示，對從generic時頻圖案生成器200發送來的generic時頻圖案進行頻域循環移位操作，得到本cell的basic時頻圖案；用戶時頻圖案指示器203用於根據cell內的用戶時頻圖案的生成規則指示cell內用戶採用的時頻圖案；
用戶時頻資源指示器204用於根據用戶時頻圖案指示器203的指示，對從cell basic時頻圖案生成器202傳輸來的basic時頻圖案上通過時域循環移位獲取時頻平面上該用戶佔用的資源信息；物理信道映射器205用於按照用戶時頻資源指示器204指示的資源信息將用戶信息比特流映射在時頻平面上；發送處理器206用於將從物理信道映射器205得到的映射在時頻平面上的用戶信息比特流發送出去。
如圖3所示，圖3為本發明蜂窩無線通信系統中的接收設備結構圖該接收設備包括generic時頻圖案生成器200、cell basic時頻圖案指示器201、cell basic時頻圖案生成器202、用戶時頻圖案指示器203、用戶時頻資源指示器204、物理信道解映射器300和接收處理器301。
其中generic時頻圖案生成器200、cell basic時頻圖案指示器201、cellbasic時頻圖案生成器202、用戶時頻圖案指示器203、用戶時頻資源指示器204與發送設備的幾個同名單元從功能和結構上都是一樣的，從而不再重述。
接收處理器301用於接收蜂窩無線通信系統傳輸的映射在時頻平面上的用戶資源信息；物理信道解映射器300用於按照用戶時頻資源指示器204指示的資源信息對接收處理器301傳送的用戶資源信息進行解映射，得到用戶信息比特流並輸出。
下面分別對圖2和圖3的主要模塊詳細描述a、generic時頻圖案生成器200在generic時頻圖案生成器200中的generic時頻圖案是由Costas序列變換得到的。假設一個TTI內的時頻平面是由M個基本時間傳輸單元和N個基本頻率傳輸單元形成的二維格點的集合。該generic時頻圖案的生成藉助於長為L＝min{M，N}的Costas序列，稱這個序列為基準序列，記為TFPgeneric＝{p(0)，p(1)，p(2)，…，p(L-1)}。
generic時頻圖案為TF00(k)=s00(k)]]>k＝0，1，2，…，(M-1)其中，TF的上標0表示時域循環移位為0個基本時間傳輸單元，下標0表示頻域循環移位為0個基本頻率傳輸單元，k表示基本時間傳輸單元值，S00(k)表示在k的時間傳輸單元值內佔用的頻率傳輸單元值，可以為向量。
generic時頻圖案是由基準序列這樣得到的i)當M＝N時，TF00(k)=p(k)]]>k＝0，1，2，…(M-1)即generic時頻圖案完全由基準序列生成；ii)當M＞N時，此時L＝N，將整個TTI分成 個子TTI，前面 個子TTI長為N，滿足i)的條件，這部分的generic時頻圖案可以按準則i)生成。之後級聯上由基準序列的片斷生成的時頻圖案，例如N＜M＜2N時，TF00(k)=p(k)]]>當k＝0，1，2，…(N-1)TF00(k)=p(M-k-1)]]>當k＝N，(N+1)，…，(M-1)即由基準序列的前N個元素級聯上其前(M-N)個元素的逆序生成。當然，還可以有其他的生成方式，比如由基準序列的前N個元素級聯上其任意連續(M-N)個元素的逆序生成。
iii)當M＜N時，此時L＝M，將整個傳輸頻帶先分成 個子頻帶，前 個子頻帶內的頻率傳輸單元的個數都是M，因而可以按i)的準則生成這部分的時頻圖案。最後一個子頻帶內可以選擇基準序列的片斷生成這部分的時頻圖案。
例如M＜N＜2M時，TF00(k)=p(k)]]>當k＝0，1，2，…(M-1)TF00(p-1(kmodM))=k]]>當k＝M，(M+1)，…，(N-1)這裡，p-1(·)表示p的逆函數，這種方式使得每個頻率傳輸單元上都承載有信息。這種情況下，同一個時間傳輸單元中，可以佔用多個頻域單元。
在generic時頻圖案生成器200生成的generic時頻圖案滿足上述的性質1、2和3。
b、cell basic時頻圖案指示器201本發明中，在cell basic時頻圖案指示器201中的cell的basic時頻圖案生成規則為TFf0(k)=sf0(k)]]>k＝0，1，2，…(M-1)，其中sf0(k)=(s00(k)+f)modN]]>需要克服相互幹擾的cell的basic時頻圖案由generic時頻圖案經過不同的頻域循環移位得到。通過這種方法，由generic時頻圖案得到的不同basic時頻圖案最多為N個。
因此，cell basic時頻圖案指示器201輸出量至少包括cell的basic時頻圖案對應的頻率偏移量。
一個cell的basic時頻圖案可以固定，也可以隨時間變化，可以在不同的時刻由generic時頻圖案的不同的頻域循環移位得到，只是保證同頻cell的basic時頻圖案由gengric時頻圖案經過不同的頻域循環移位得到。
c、cell basic時頻圖案生成器202cell basic時頻圖案生成器202根據cell basic時頻圖案指示器201的指示，對generic時頻圖案進行操作，得到cell的basic時頻圖案。
例如，如果cell basic時頻圖案指示器201指示了某cell的basic時頻圖案對應的頻率偏移量f，gengric時頻圖案為TF00(k)=s00(k)]]>k＝0，1，2，…，(M-1)，則cell basic時頻圖案為TFf0(k)=sf0(k)]]>k＝0，1，2，…(M-1)，其中sf0(k)=(s00(k)+f)modN]]>d、用戶時頻圖案指示器203用戶時頻圖案指示器203根據cell內的用戶佔用的時頻圖案的規則，產生某用戶佔用的時頻圖案的指示。這種指示將作用於cell的basic時頻圖案，以得到用戶具體佔用的時頻資源。
本發明中，cell內用戶佔用的時頻圖案是由cell的basic時頻圖案TFf0經過時域循環移位t後生成的圖案，記為TFft(k)=sft(k)]]>k＝0，1，2，…(M-1)，其中sft(k)=sf0((k+t)modM)]]>取不同的t值可以得到不同的時頻圖案，通過這種方法，同一cell內由basic時頻圖案得到的不同時頻圖案最多M個。
當M＜＝N時，根據基準序列的性質可知，這種由cell的basic時頻圖案經過不同時域循環移位方式產生的兩個時頻圖案是不相交的。當M＞N時，不同的時間循環移位後得到的圖案可能有交點，但是因為這樣的兩個圖案位於一個cell內，而且交點個數很少，因而出現交點的情況是可以解決的。本發明定義規則來解決cell內不同時間移位的時頻圖案的相交問題，這個規則規定了重疊點的歸屬問題。例如規定在時域循環移位量t較大的序列中，與較小循環移位序列重疊的元素對應的時頻格點將不被用來傳輸數據，即被打孔。重疊點屬於最先利用這個點的時間偏移量t對應的時頻圖案。利用這個規則，得到了cell真正採用的用戶之間沒有交點的時頻圖案，不同用戶時頻資源的分配基於這個新的時頻圖案。
cell內同一個用戶佔用的時頻資源可以固定，也可以隨時間變化。也就是說在不同時刻，同一個用戶佔用的物理層資源可以由basic時頻圖案經過不同的時域循環移位生成，從而可以更好的利用時頻資源以及頻率分集增益。例如，可以採用非二值有限域上的最大線性移位寄存器，隨機地生成取值位於0～M-1的時間偏移量，cell內用戶採用的時頻圖案，根據產生的隨機偏移量進行偏移量的調整。例如，如果cell內某用戶採用的偏移量為t0，對應線性移位寄存器的值m，則實際的時間偏移量為(t0+m)modM。
用戶時頻圖案指示器203的主要功能是指示分配給用戶的時頻圖案。例如可以輸出basic時頻圖案的時域循環移位量。同一個用戶可以同時擁有多個時頻圖案。因而用戶時頻圖案指示器203可以指示同一用戶的多個時頻資源的佔用方式。
e、用戶時頻資源指示器204其輸入為用戶時頻圖案指示器203對用戶時頻圖案的指示，以及cellbasic時頻圖案生成器202輸出的cell basic時頻圖案，輸出將用來指導用戶信息流怎樣映射在物理信道205上。用戶時頻資源指示器204按用戶時頻圖案指示器203指示的規則，對cell basic時頻圖案進行操作，完成用戶在時頻平面上資源的分配。
所述的操作規則主要是對cell basic時頻圖案進行一定步長的時域移位。如果cell basic時頻圖案是TFf0(k)=sf0(k)]]>k＝0，1，2，…(M-1)，用戶時頻圖案指示器輸入的值為t，則用戶時頻資源指示器205輸出的用戶佔用的時頻資源為TFft(k)=sft(k)]]>k＝0，1，2，…(M-1)，其中sft(k)=sf0((k+t)modM).]]>f、物理信道映射器205其輸入為用戶的數據流以及用戶時頻資源指示器204輸出的用戶資源時頻圖案，輸出將用戶的資源信息流映射在時頻平面上。
物理時頻資源的映射方式是按基本時間傳輸單元的順序進行的，即順次輸出基本時間傳輸單元0佔用的基本頻率單元、基本時間傳輸單元1佔用的基本頻率單元、…，基本時間傳輸單元(M-1)佔用的基本頻率單元。經過物理層時頻資源的映射後，即可以進行發送處理了。
g、發送處理器206其採用IFFT將從物理信道映射器205傳輸過來經過映射的物理層時頻資源通過成型濾波器，數模轉換發射出去。
h、物理信道解映射300其輸入為經過基本接收處理的數據流以及用戶時頻資源指示器204輸出的關於用戶資源分配情況的指示，該功能單元按照用戶時頻資源指示器204的指示將接收到的數據流中該用戶的信息提取出來並輸出。用戶時頻資源指示器204將指示用戶數據流在發送時佔用的是哪幾個時頻圖案，從而可以從接收的數據流中提取出各用戶的數據。
物理時頻資源的解映射，仍是按基本時間傳輸單元的順序進行的，即順次輸出基本時間傳輸單元0中該用戶佔用的基本頻率單元中的數據、基本時間傳輸單元1中用戶佔用的基本頻率單元中的數據、…，基本時間傳輸單元(M-1)中該用戶佔用的基本頻率單元中的數據，從而恢復發射時的數據流順序。
下面給出一個具體的例子，設置一個TTI內有M＝15個OFDM符號，每一個OFDM符號作為一個基本時間傳輸單元。設置物理層資源的頻域可以被分成N＝15個基本頻率傳輸單元。物理層資源的時頻平面可以被分成15*15個時頻格點。這個例子只考慮兩個相鄰cell的情況。
我們採用的基準序列為一個長為15的Costas序列，因M＝N，generic時頻圖案按基本時間傳輸單元指標的順序寫成序列的形式為TF00={12,4,2,8,1,13,10,14,3,11,6,9,0,5,7}]]>cell A的basic時頻圖案是該gengeric時頻圖案經2個基本頻率傳輸單元移位後得到，寫成序列的形式即TF20={14,6,4,10,3,0,12,1,5,13,8,11,2,7,9}]]>在時頻平面內的表示見圖4中橫紋格點。
cell B的basic時頻圖案是該gengric時頻圖案經5個基本頻率傳輸單元移位後得到，寫成序列的形式即TF50={2,9,7,13,6,3,0,4,8,1,11,14,5,10,12}]]>在時頻平面內的表示見圖4中豎紋格點。圖4中黑色格點為generic時頻圖案。
從圖4可以看出，這兩個cell的basic時頻圖案是沒有交點的。
各cell內的所有時頻圖案都是由各自的basic時頻圖案經過時域循環移位得到，cell A中第3個時頻圖案是由其basic時頻圖案經過2個符號的時間循環移位後得到的，寫成序列的形式為TF22={4,10,3,0,12,1,5,13,8,11,2,7,14,6}]]>如圖5中的左斜格點。可見，cell A內的第1個時頻圖案，即basic時頻圖案和第3個時頻圖案是不相交的。
Cell B中第8個時頻圖案是由其basic時頻圖案經過7個符號的時間循環移位後得到的，寫成序列的形式為TF57={0,4,8,1,11,14,5,10,12,2,9,7,13,6,3}]]>見圖6中的右斜格點。圖6中的左斜格點為cell A的第3個時頻圖案，可見，cell B的第8個時頻圖案和cell A的第3個時頻圖案有兩個交點，分別在標號6的符號處和標號11的符號處。
本發明提供的方法首先可以滿足時頻圖案交點很少，cell間幹擾小。另外，本發明提供的方法中，「時域」位移被用來作為同一cell內不同時頻圖案的區分依據，cell間的時頻圖案是由「頻域」位移來區分的，因而可以把時間的影響在cell內解決，更可控，不需要有cell間的同步要求，也不需要複雜的擾碼設計來避免cell間幹擾隨時間的變化，同時，還保持了cell內幹擾最小化的要求。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種分配物理層資源的方法，應用於使用正交頻分復用技術的蜂窩無線通信系統，其特徵在於，該方法包括A、設置蜂窩無線通信系統中物理層資源的基準時頻圖案；B、將該基準時頻圖案通過確定的頻域循環移位量進行頻域循環移位得到每一個小區的基本時頻圖案；C、每一個小區的基本時頻圖案通過確定的時域循環移位量進行時域循環移位得到每一個小區不同用戶的時頻圖案；D、蜂窩無線通信系統中的發送方根據所得到的時頻圖案將要發送的數據流映射在相應的時頻圖案上進行發送；接收方根據所得到的時頻圖案從接收的數據流中解映射出相應的數據。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，當步驟B所述小區的頻率與蜂窩無線通信系統中的其他小區的頻率相同時，步驟B所述的頻域循環移位量與該系統其他同頻小區的頻域循環移位量不同。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟A所述設置的基準時頻圖案是由Costas序列、或者Costas序列的片斷、或者一個Costas序列和經過逆序變換的Costas序列的片斷組合、或者一個以上的Costas序列和經過逆序變換的Costas序列的片斷組合生成。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，比較步驟C所述的每一個小區不同用戶的時頻圖案，當每一個小區不同用戶的時頻圖案出現相交點時，該方法進一步包括將該相交點歸屬其中一個小區用戶的時頻圖案，其他佔用該相交點的小區用戶將該相交點進行打孔，其時頻圖案不包括該相交點。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟C所述時域循環移位的時域循環移位量隨時間變化。
6.一種利用權利要求1所述的方法收發數據流的裝置，其特徵在於，該裝置由用戶的時頻圖案生成單元、發射單元和接收單元組成，其中，用戶的時頻圖案生成單元包括基準時頻圖案生成器，用於生成基準時頻圖案發送給小區基本時頻圖案生成器；小區基本時頻圖案指示器，用於向小區基本時頻圖案生成器發出生成小區基本時頻圖案規則的指示；小區基本時頻圖案生成器，用於根據小區基本時頻圖案指示器的指示，對從基準時頻圖案生成器發送來的基準時頻圖案進行生成小區基本時頻圖案規則的操作，得到小區的基本時頻圖案發送給用戶時頻資源指示器；用戶時頻圖案指示器，用於向用戶時頻資源指示器發出生成用戶時頻圖案規則的指示；用戶時頻資源指示器，用於根據用戶時頻圖案指示器的指示，對從小區基本時頻圖案生成器傳輸來的基本時頻圖案進行生成用戶時頻圖案規則的操作來獲取用戶佔用的資源信息，並將用戶佔用的資源信息發送給物理信道映射器或物理信道解映射器；發射單元包括物理信道映射器，用於按照用戶時頻資源指示器發送的資源信息將要發射的用戶信息比特流映射在時頻平面上發送給發送處理器；發送處理器，用於將從物理信道映射器得到的映射在時頻平面上的用戶信息比特流發送出去；接收單元包括接收處理器、用於接收蜂窩無線通信系統傳輸的映射在時頻平面上的用戶信息；物理信道解映射器、用於按照用戶時頻資源指示器發送的資源信息將從接收處理器傳送的映射在時頻平面上的用戶信息進行解映射，得到用戶信息比特流。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述的小區基本時頻圖案指示器對佔用同一頻率的小區所指示的進行頻域循環移位的頻域循環移位量不同。
8.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述的基準時頻圖案生成器生成的基準時頻圖案是由Costas序列、或者Costas序列的片斷、或者一個Costas序列和經過逆序變換的Costas序列的片斷組合、或者一個以上的Costas序列和經過逆序變換的Costas序列的片斷組合生成。
9.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述生成小區基本時頻圖案規則為對基準時頻圖案進行頻域循環移位。
10.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述生成小區基本時頻圖案規則為對小區基本時頻圖案進行時域循環移位。
全文摘要
本發明公開了一種分配物理層資源的方法及收發數據流的裝置，該方法包括A.設置蜂窩無線通信系統中物理層資源的基準時頻圖案；B.將該基準時頻圖案通過頻域循環移位得到各個小區的基本時頻圖案；C.各個小區的基本時頻圖案通過時域循環移位得到各個小區不同用戶的時頻圖案；D.發送方根據用戶的時頻圖案將要發送的數據流映射在相應的時頻資源上進行發送；接收方根據用戶的時頻圖案從接收的數據流中抽取出需要的用戶數據。本發明提供的方法使採用OFDM技術的蜂窩無線通信系統在不需要小區同步的情況下，就可以保證小區間的幹擾小，並且對物理層資源的分配簡單易行。本發明提供的裝置能夠利用本發明提供的方法收發數據流。
文檔編號H04B7/26GK1691545SQ20041003883
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月30日 優先權日2004年4月30日
發明者曲秉玉, 馬莎 申請人:華為技術有限公司