专利名称：用于在快速跳频正交频分复用通信系统中传送/接收信号的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用快速跳频(Fast Frequency Hopping，FFH)方案和正交频分复用(OFDM)方案的通信系统(FFH-OFDM通信系统)。更具体地说，本发明涉及用于通过仅仅使用在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用频带的子集来传送/接收信号的方法和系统。
背景技术：
在第四代(4G)通信系统中，已经积极地研究提供给用户具有各种服务质量(QoS)并且支持高传输速度的服务。此外，已经积极地研究开发能够支持高速服务并且在无线局域网(LAN)和城域网(MAN)系统中确保移动性和QoS的新通信系统。
为了支持用于无线MAN系统的物理信道的宽带传输网络，正在广泛地使用OFDM方案和正交频分多址(OFDMA)方案。OFDM/OFDMA方案能够通过在传送物理信道信号时使用多个载波来实现高速数据传输，而且能够通过使用用于信号传输的频带的不同子载波频带来获取频率分集增益。
与使用单个子载波的系统相比，使用多子载波的OFDM通信系统关于相同数据的传输速度具有与数个子载波成比例延长的码元周期。通过使用保护间隔，OFDM通信系统能够在具有多径衰落的无线信道中减少码元间干扰(ISI)。用于插入保护间隔的方法包括循环前缀方法和循环后缀方法。在循环前缀方法中，将时域中OFDM码元的末尾的预定数量的样本复制并且插入到有效OFDM码元中。在循环后缀方法中，将时域中OFDM码元的开头(first)的预定数量的样本复制并且插入到有效OFDM码元中。
进一步，将每个子载波频带的信道响应在该子载波频带中近似为平坦的。而且，通过将子载波之间的差Δf设置为采样时间Ts的倒数(Δf=1Ts),]]>可以在一个OFDM码元周期期间减少载波间干扰(ICI)。当子载波彼此正交并且在它们之间不存在干扰时。OFDM通信系统的接收机能够通过使用具有相对简单的结构的单抽头均衡器来解调数据。进一步，OFDM通信系统能够最小化系统的复杂度，这是因为OFDM通信系统使用快速逆傅立叶变换(IFFT)方案和快速傅立叶变换(FFT)方案来调制/解调多个子载波。在OFDM系统中使用IFFT方案的快速逆傅立叶变换单元(IFFT单元)的操作对应于频率调制，可以将其表示为如下面公式(1)所定义的矩阵DQ。
n,m=1Q[exp{j2π(n-1)·(m-1)Q}],m,n=1,...,Q---(1)]]>在公式(1)中，Q表示在OFDM通信系统中所使用的所有子载波的数量，n表示样本索引，而m表示子信道索引。DQ表示具有Q×Q的大小的IFFT矩阵。子信道指的是包括至少一个子载波的信道。进一步，可以将使用FFT方案的快速傅立叶变换(FFT)的操作表示为如公式(1)所定义的IFFT矩阵DQ的厄密特共轭(Hermitian)DQH。
同时，当OFDM通信系统中的多个子载波包括经历深度衰落的子载波时，能够由接收机成功地解码经历了深度衰落的子载波所传送的数据的概率很低。已经提出的用于克服由于深度衰落所导致的性能下降的方案包括跳频方案和前向纠错(FEC)方案。
跳频方案是用于信号传输的频带根据预定跳频模式变化以便可以获得单元间干扰(Inter-Cell Interference，ICI)的平均增益的方案。换句话说，根据跳频方案，在传送信号的同时，用于子载波的传输频带根据预定的跳频模式周期性变化。因此，跳频方案能够防止信号被通过经历由于频率选择性信道特征导致的深度衰落的子载波连续地传送到信号用户。跳频周期是域OFDM码元时间或者OFDM码元的整数倍数对应的时间间隔。作为结果，在使用跳频方案的情况下，即使当在预定的OFDM码元时间通过经历深度衰落的子载波传送信号时，还可以在下一个OFDM码元时间通过没有经历深度衰落的子载波传送信号，从而放置信号传输被深度衰落连续地影响，从而可以将频率分集增益和干扰进行平均。
进一步，根据作为跳频方案和OFDM方案的组合的FH-OFDM方案，将不同的子信道分配给用户，而且分配给用户的子信道经历跳频。这使得可以获得平均分集增益和ICI平均增益。
然而，为了通过跳频方案获得足够增益，传统OFDM通信系统必须在许多OFDM码元时间周期期间执行跳频。进一步，其需要大量用户，并且必须根据信道选择适当的跳频模式。甚至进一步，在使用跳频方案的传统OFDM通信系统中，虽然不通过经历深度衰落的子载波将信号连续地传送到单个用户，但是接收机还可能在每个OFDM码元时间周期上解调由经历深度衰落的子载波所传送的信号。
因此，需要用于通过仅仅使用在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用频带的子集来传送/接收信号，以使得接收机能够解调经历深度衰落的子载波所传送的信号的改进的方法和设备。
发明内容
本发明的一个方案应对至少上述问题和/或缺点，并且提供至少下面所述的优点。因此，本发明的示例实施方式的方面提供用于在FFH-OFDM通信系统中用于传送/接收信号的方法和设备。
本发明的示例实施方式的另一个目地是提供用于通过仅仅使用在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用频带的子集来传送/接收信号的方法和设备。
为了实现该目地，提供用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的设备，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述设备包括快速跳频(FFH)单元，用于将输入数据分配给从多个子载波中选择的数个子载波，并且用于根据快速跳频模式来执行快速跳频以产生FFH信号，其中一片或者多片数据包括输入数据而且将该一片或者多片数据的每一个分配给一个所选择的子载波；快速傅立叶变换(FFT)单元，用于对FFH信号执行FFT；控制器，用于将空数据插入到其余子载波中，该其余子载波包括除了所选择的子载波以外的子载波；第一快速逆傅立叶变换(IFFT)单元，用于对包括输入数据的所选择的子载波和包括所插入的空数据的其余子载波两者执行IFFT以产生第一IFFT信号；和发射机，用于传送第一IFFT信号。
根据本发明的示例实施方式的另一个方面，提供用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的方法，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，该方法包括步骤将输入数据分配给从多个子载波中选择的数个子载波，并且用于根据快速跳频模式来执行快速跳频(FFH)以产生FFH信号，其中一片或者多片数据包括输入数据而且将该一片或者多片数据的每一个分配给一个所选择的子载波；对FFH信号执行快速傅立叶变换(FFT)；将空数据插入到其余子载波中，该其余子载波包括除了所选择的子载波以外的子载波；对包括输入数据的所选择的子载波和包括所插入的空数据的其余子载波两者执行IFFT以产生第一IFFT信号；和传送通过快速傅立叶逆变换(IFFT)单元已经经历了IFFT的经转换的信号。
根据本发明的示例实施方式的另一个方面，提供用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的设备，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述设备包括第一快速傅立叶变换(FFT)单元，用于对所接收到的信号执行FFT；控制器，用于从在第一FFT单元中经过FFT处理的信号中分离其余子载波，该其余子载波包括除了传送设备通过其传送数据的数个所选择的子载波以外的子载波，然后将空数据插入到其余子载波中；第一均衡器，用于在频域中均衡控制器的输出信号；快速逆傅立叶变换(IFFT)单元，用于根据传送设备所应用的快速跳频矩阵对第一均衡器所均衡过的信号执行IFFT；第二均衡器，用于在时域中均衡经过IFFT处理的信号；和第二快速傅立叶变换(FFT)单元，用于对在时域中被均衡过的信号执行FFT。
根据本发明的示例实施方式的另一个方面，提供用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的方法，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述方法包括步骤(1)对所接收到的信号执行快速傅立叶变换(FFT)；(2)从在第一FFT单元中经过FFT处理的信号中分离其余子载波，该其余子载波包括除了传送设备通过其传送数据的数个所选择的子载波以外的子载波，然后将空数据插入到其余子载波中；(3)在频域中均衡步骤(2)所产生的信号；(4)根据快速跳频矩阵对在频域中所均衡过的信号执行快速逆傅立叶变换(IFFT)；(5)在时域中均衡经过IFFT处理的信号；和(6)对在时域中被均衡过的信号执行快速傅立叶变换(FFT)。
根据本发明的示例实施方式的另一个方面，提供用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的设备，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述设备包括第一控制器，用于将空数据插入到其余子载波中，该其余子载波包括在所有可用子载波中除了通过其承载输入数据的数个所选择的子载波以外的子载波；快速跳频(FFH)单元，用于将输入数据分配给数个所选择的子载波，并且用于根据快速跳频模式执行快速跳频以产生FFH信号，其中一片或者多片数据包括输入数据并且将该一片或者多片数据的每一个分配给一个所选择的子载波；快速傅立叶变换(FFT)单元，用于对FFH执行FFT；第二控制器，用于将空数据插入到其余子载波中；第一快速逆傅立叶变换(IFFT)单元，用于对包括输入数据的所选择的子载波和包括所插入的空数据的其余子载波两者执行IFFT以产生第一IFFT信号；和发射机，用于传送第一IFFT信号。
根据本发明的示例实施方式的另一个方面，提供用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的方法，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述方法包括步骤(1)将空数据插入到其余子载波中，该其余子载波包括在所有可用子载波中除了通过其承载输入数据的数个所选择的子载波以外的子载波；(2)将输入数据分配给数个所选择的子载波，然后根据快速跳频模式执行快速跳频以产生FFH信号，其中一片或者多片数据包括输入数据并且将该一片或者多片数据的每一个分配给一个所选择的子载波；(3)对FFH执行快速傅立叶变换(FFT)；(4)将空数据插入到其余子载波中；(5)对包括输入数据的所选择的子载波和包括插入了的空数据的其余子载波两者执行快速逆傅立叶变换以产生第一IFFT信号；和(6)传送第一IFFT信号。
根据本发明的示例实施方式的另一个方面，提供用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的设备，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述设备包括第一快速傅立叶变换(FFT)单元，用于对所接收到的信号执行FFT；第一控制器，用于从在第一FFT单元中经过了FFT处理的信号中分离其余子载波，该其余子载波包括除了传送设备通过其传送数据的数个所选择的子载波以外的子载波，然后将空数据插入到其余子载波中；第一均衡器，用于在频域中均衡控制器的输出信号；快速逆傅立叶变换(IFFT)单元，用于根据传送设备所应用的快速跳频矩阵对经过第一均衡器均衡的信号执行IFFT；第二均衡器，用于在时域中均衡经过IFFT的信号；第二快速傅立叶变换(IFFT)单元，用于对在时域中均衡过的信号执行FFT；和第二控制器，用于从在第二FFT单元中经过FFT处理过的信号中分离其余子载波，然后将空数据插入到该其余子载波中。
根据本发明的示例实施方式的另一个方面，提供用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的方法，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述方法包括步骤(1)对所接收到的信号执行FFT；(2)从在第一FFT单元中经过了FFT处理的信号中分离其余子载波，该其余子载波包括除了传送设备通过其传送数据的数个所选择的子载波以外的子载波，然后将空数据插入到其余子载波中；(3)衡控在步骤(2)所产生的信号；(4)根据快速跳频矩阵对在频域中经过均衡的信号执行快速逆傅立叶变换(IFFT)；(5)在时域中均衡经过IFFT的信号；(6)对在时域中均衡过的信号执行快速傅立叶变换(FFT)；(7)从在第二FFT单元中经过FFT处理过的信号中分离其余子载波，然后将空数据插入到该其余子载波中。
根据本发明的示例实施方式的另一个方面，提供用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的设备，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述设备包括第一快速跳频-OFDM(FFH-OFDM)处理单元，用于为要由每个用户传送的信号执行快速跳频并且将信号转换为OFDM信号，该FFH-OFDM处理单元包括多个处理器，其每一个都将输入数据分配给从多个子载波中选择的数个子载波并且用于根据快速跳频模式执行快速跳频以产生FFH-OFDM信号，其中一片或者多片数据包括输入数据并且将该一片或者多片数据分配给一个所选择的子载波；复用器，用于复用FFH-OFDM信号；快速逆傅立叶变换(IFFT)单元，用于对经过复用的信号执行IFFT；和发射机，用于传送经过IFFT的信号。
通过结合附图公开本发明的示例实施方式的下面详细描述，本发明的其他目的、优点和显著特点将对于本领域的技术人员变得显而易见。
通过结合附图进行的下面详细描述，本发明特定实施方式的上述和其他目的、特点和优点将对于本领域的技术人员更加明显，其中。
图1是示出执行根据本发明第一示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的发射机的结构的框图；
图2是示出执行根据本发明第一示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的接收机的结构的框图；图3是示出执行根据本发明第二示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的发射机的结构的框图；图4是示出执行根据本发明第二示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的接收机的结构的框图；图5是示出执行根据本发明第三示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的发射机的结构的框图；图6是示出执行根据本发明第三示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的接收机的结构的框图；和图7是示出快速跳频OFDM通信系统中的发射机的结构的框图，其执行根据本发明第四实施方式的功能。
应该理解，在全部附图中，相同的附图标记表示相同的元件、特点和结构。
具体实施例方式
诸如详细构造和组成部分之类的在本说明书中所限定的事物，是提供来帮助全面理解本发明的，而且仅仅是示例性的。因此，本领域的技术人员应该理解，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以对这里所描述的实施方式进行各种修改和变型。而且，为了清楚和简洁，省略了对公知功能和构造的描述。
本发明的示例实施方式包括方法和设备，用于通过仅仅使用在使用快速跳频(FFH)方案和正交频分复用(OFDM)方案的通信系统(FFH-OFDM通信系统)中所使用的所有可用频带的子集，在执行快速跳频的同时传送/接收信号。FFH跳频方案是在OFDM样本的周期中，或者在替代于OFDM样本周期的OFDM样本的整数倍数中执行快速跳频的方案。因此，根据FFH跳频方案，在频域中被扩频到多个子载波之后传送一个OFDM码元。
将参照图1描述通过使用在FFH-OFDM通信系统中的所有可用频带执行快速跳频的发射机的结构。
图1是示出根据本发明第一示例实施方式的FFH-OFDM通信系统的发射机的结构的框图。
参照图1，发射机包括串行到并行(S/P)转换器111、快速跳频(FFH)单元120、并行到串行(P/S)转换器131、保护间隔插入器133、数字到模拟(D/A)转换器135和射频(RF)处理器137。FFH单元120包括快速逆傅立叶变换(IFFT)单元121和线性处理器123。
当存在要被传送的输入数据时，将输入数据输入到S/P转换器111。该数据包括实际用户数据或者诸如导频之类的基准数据。S/P转换器111将输入数据码元转换为并行信号，并且将经过转换的并行数据输出到IFFT单元121。如这里所使用的那样，将从S/P转换器111输出的并行信号称为d，其由下面公式(2)定义。
d‾=[d1...dQ]T---(2)]]>在公式(2)中，T表示转置运算，而Q表示在FFH-OFDM通信系统中所使用的可用子载波的总数。IFFT单元121对从S/P转换器111输出的信号d执行Q点IFFT，并且将经过IFFT处理的信号输出到线性处理器123。线性处理器123对来自IFFT单元121的信号执行线性处理，然后将经过处理的信号输出到P/S转换器131。
下面，将更加详细地描述IFFT单元121和线性处理器123的操作。
当对子载波执行快速跳频时，为了在图1中所示的使用所有可用频带的发射机中，在与OFDM样本时间周期或者OFDM样本时间周期的倍数对应的时间间隔上传送数据，可以通过具有Q×Q大小的新矩阵GQ来表示频率调制。换句话说，根据如下面公式(3)所定义的快速跳频方案(下面，称为“快速跳频矩阵”)用于执行频率调制的矩阵，与在现有技术描述中所描述的由公式(1)所定义的IFFT矩阵DQ不同。如上所述，IFFT矩阵DQ是与IFFT单元的频率调制操作对应的矩阵。
n,m=1Q[exp{j2π(n-1)·[Φ]n,mQ}],m,n,=1,...,Q---(3)]]>在公式(3)中，n表示样本索引，而m表示子信道索引。进一步，[φ]n，m表示在第n样本上传送第m子信道的数据的子载波。因此，[φ]n，m确定当执行快速跳频时的快速跳频模式。进一步，本发明的示例实施方式使用快速跳频模式，其可以防止用于数据传输的子载波在预定样本上重叠，而且由下面公式(4)来表示用于所有快速跳频模式的快速跳频矩阵GQ。
G‾Q=Δ‾QD‾Q,Δ‾Q=G‾QD‾QH---(4)]]>在公式(4)中，根据快速跳频模式来预先确定快速跳频矩阵GQ和矩阵ΔQ的元素的值，而且矩阵ΔQ具有Q×Q的大小。
假设快速跳频模式的fn是在第n样本上传送第一子信道的数据的子载波，当通过使用下面公式(5)所定义的循环快速跳频模式产生公式(4)的矩阵ΔQ时，其总变为对角矩阵。
n，m＝mod(fn+m-1，Q)，m＝1，...，Q...........(5)在这种情况下，将快速跳频矩阵GQ表示为通过将普通IFFT矩阵DQ乘以矩阵ΔQ所获得的积。因此，可以通过IFFT单元和能够将IFFT矩阵乘以矩阵ΔQ的线性处理器来实施用于执行快速跳频的设备。如这里所描述的那样，本发明的示例实施方式基于这样的假设快速跳频模式是循环快速跳频模式的例子。因此，也可以将矩阵ΔQ定义为对角矩阵。不用说，这在修改快速跳频模式的类型的情况下也成立。
如这里所使用的那样，将从线性处理器123输出的信号称为b。通过下面公式(6)来定义信号b。
b‾=G‾Qd‾=Δ‾QD‾Qd‾---(6)]]>P/S转换器131从线性处理器123接收信号b，将信号b转换为串行信号，然后将经过转换的串行信号输出到保护间隔插入器133。保护间隔插入器133将保护间隔插入到从P/S转换器131输出来的信号中，然后将该信号输出到D/A转换器135。将保护间隔进行插入以在OFDM通信系统中去除在之前OFDM码元时间上所传送的之前OFDM码元和在当前OFDM码元时间上要被传送的当前OFDM码元之间的干扰。进一步，使用循环前缀方法或者循环后缀方法以插入保护间隔。在循环前缀方法中，将时域中OFDM码元的预定数量的末尾样本进行复制并且插入到有效OFDM码元中。在循环后缀方法中，将时域中OFDM码元的预定数量的开头样本进行复制并且插入到有效OFDM码元中。
D/A转换器135将从保护间隔插入器133输出来的信号转换为模拟信号，然后将经过转换的信号输出到RF处理器137。RF处理器137包括诸如滤波器和前后单元之类的元件。RF处理器137对从D/A转换器135中输出的信号进行RF处理，并且将经过处理的信号通过实际信道传送。
下面，将参照图2描述根据本发明第一实施方式执行功能的FFH-OFDM通信系统的接收机的结构。
图2是根据本发明第一示例实施方式执行功能的FFH-OFDM通信系统的接收机的结构的框图。
图2所示的接收机包括RF处理器211、D/A转换器213、信道估计器215、保护间隔去除器217、S/P转换器219、FFT单元221、均衡器223、IFFT单元225、均衡器227、FFT单元229和并行到串行(P/S)转换器231。
从图1所示的FFH-OFDM通信系统的发射机传送来的信号在通过多径信道时获得(pick up)诸如加性白噪声(AWGN)之类的噪声，然后带有所添加的噪声的信号通过天线输入到RF处理器211。如这里所使用的那样，将表示多径信道的信道响应的信道矩阵表示为Ht，而将所添加的噪声表示为nt，其中t意味着在时域中测量信道响应和噪声。RF处理器211将通过天线接收的信号下转换为中频(IF)信号，然后是基带频率信号，之后将经过转换的信号输出到D/A转换器213。D/A转换器213将从RF处理器211输出来的模拟信号转换为数字信号，然后将经过转换的数字信号输出到信道估计器215和保护间隔去除器217。
信道估计器215对来自D/A转换器213的信号执行信道估计，并且将信道估计的结果输出到均衡器223。信道估计器215的信道估计操作与本发明的示例实施方式没有直接关系，因此将不进行详细描述。保护间隔去除器217从D/A转换器213输入的信号中去除保护间隔，并且将所产生的信号输出到S/P转换器219。S/P转换器219将来自保护间隔去除器217的信号转换为并行信号，并且将经过转换的并行信号输出到FFT单元221。如在这里所使用的那样，将从S/P转换器219输出的信号称为e。信号e是通过下面公式(7)所定义的时域信号。
e‾=H‾tb‾+n‾t---(7)]]>FFT单元221对来自S/P转换器219的信号e执行Q点FFT，然后将该信号输出到均衡器223。如这里所使用的那样，将从FFT单元221输出的信号称为ef。信号ef是通过下面公式(8)所定义的频域信号。
e‾f=D‾QHe‾=D‾QHH‾tb‾+n‾f---(8)]]>在公式(8)中，DQH表示IFFT矩阵DQ的厄密特共轭。
为了补偿多径信道的信号失真，需要执行均衡操作。特别是，在FFH-OFDM通信系统中，需要在时域和频域中都执行均衡。因此，FFH-OFDM通信系统需要两种均衡器，包括用于均衡时域信号的时域均衡器和用于均衡频域信号的频域均衡器。
因此，均衡器223在频域中对来自FFT单元221的信号进行均衡，然后将它们输出到IFFT单元225。均衡器223补偿频域的信道响应。由于FFH-OFDM通信系统使用保护间隔信号，所以在时域中的信道响应和在频域中的信道响应处于奇异值分解(Singular Value Decomposition)关系中，其通过下面公式(9)定义。
H‾f=D‾QHH‾tD‾Q---(9)]]>在公式(9)中，Hf表示在频域中补偿信道响应的信道矩阵。由于信道矩阵Hf是对角矩阵，所以其可以通过单抽头均衡器来实施。用于执行频域均衡的均衡器223执行与典型OFDM通信系统的均衡器执行的操作基本上相同的操作。均衡器223根据信道补偿方案，具有包括零强制(Zero Forcing，ZF)均衡器、最小均方差(MMSE)均衡器和匹配滤波器的结构。
进一步，IFFT单元225对来自均衡器223的信号执行Q点IFFT，然后将该信号输出到均衡器227。IFFT单元225的操作与图1所示的发射机的IFFT单元121的操作相同，所以这里省略对其的详细描述。
均衡器227接收来在IFFT单元225的信号，在时域中均衡该信号，然后将该信号输出到FFT单元229。如在这里所使用的那样，将时域中的信号的均衡表示为Mt。可以通过下面公式(10)定义时域中的均衡Mt。
M‾t=Δ‾QH---(10)]]>如公式(10)所表示的那样，可以通过公式(4)所定义的矩阵ΔQ的厄密特共轭ΔQH来表示时域中的均衡Mt。因此，矩阵ΔQH也是对角矩阵。
FFT单元229接收来自均衡器227的信号，对该信息执行Q点FFT，然后将该信号输出到P/S转换器231。FFT单元229的操作与FFT单元221的操作相同，所以这里省略对其的详细描述。可以通过由下面公式(11)所定义的输入数据码元估计矢量 来表示从FFT单元229输出的信号。
d‾^=D‾QHM‾tD‾QM‾fe‾f---(11)]]>例如，当均衡器223使用根据如公式(8)所定义的频域信号的子载波分类信道响应的ZF均衡器，并且均衡器227执行如公式(10)所定义的均衡Mt时，可以将公式(11)所定义的输入数据码元估计矢量 展开为如下面公式(12)所示。
d‾^=D‾QHΔ‾QHD‾QH‾f-1(D‾QHe‾+n‾f)]]>=D‾QHΔ‾QHD‾QH‾f-1D‾QHH‾tΔ‾QD‾Qd‾+D‾QHΔ‾QHH‾f-1n‾f---(12)]]>=d‾+D‾QHΔ‾QHD‾QH‾f-1n‾f]]>P/S转换器231将来自FFT单元229的信号转换为串行信号，然后将包括最终输入码元的该串行信号输出。与图1和图2相关地，已经在上面描述了根据本发明第一示例实施方式的、通过使用所有可用频带执行快速跳频的FFH-OFDM通信系统。下面，将描述根据本发明第一和第三示例实施方式的、通过使用所有可用频带的子集来执行快速跳频的FFH-OFDM通信系统。
当与特定子载波对应的频带不用于信号传输而是只用作保护频带时，或者当仅仅将所有可用频带的与特定子载波对应的子集分配给信号传输的每个用户时，需要通过使用所有可用频带的子集来反映快速跳频的本发明第二和第三实施方式。FFH-OFDM通信系统可以通过使用动态信道分配(DCA)方案显著地提高系统性能，该DCA方案根据每个时间点上的用户的信道状态动态地分配子信道。因此，本发明的第二和第三实施方式提出用于通过使用所有可用频带的子集执行快速跳频的方案。如本发明第二和第三示例实施方式中所描述的那样，假设在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用频带的数量为Q，而且与部分频带对应的子载波数量为M(M≤Q)。
下面，将简要描述本发明第二和第三示例实施方式之间的差异。
首先，在本发明第二示例实施方式中，仅仅针对M个子载波执行快速跳频，而且将空数据(例如0)插入到其他子载波中，也就是(Q-M)个子载波。在该实施方式中，可以通过假设与M个子载波对应的频带是所有可用频带，以与第一示例实施方式的方式相同的方式来实施本发明的示例实施方式。
下面，在本发明第三示例实施方式中，通过针对包括M个子载波和(Q-M)个子载波两者的所有可用的Q个子载波执行快速跳频。仅仅将空数据(例如0)插入到(Q-M)个子载波中而不插入到该M个子载波中。具体地说，在本发明第三示例实施方式中，将空数据事先插入到(Q-M)个子载波中。针对Q个子载波执行快速跳频。之后，再次将空数据插入到(Q-M)个子载波中。最后，传送子载波。为了产生与第二实施方式的传输信号相同的传输信号，第三实施方式必须满足将在下面详细描述的两个条件。
将参照图3描述执行根据本发明第二示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的发射机的结构。
图3是示出执行根据本发明第二示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的发射机的结构的框图。
参照图3，该发射机包括串行到并行(S/P)转换器311、FFH单元320、快速傅立叶变换(FFT)单元331、控制器333、IFFT单元335、P/S转换器337、保护间隔插入器339、D/A转换器341和RF处理器343。FFH单元320包括IFFT单元321和线性处理器323。
首先，当存在要被传送的输入数据时，将输入数据输入到S/P转换器311。该数据包括实际用户数据或者诸如导频之类的基准数据。由于在本发明的第二示例实施方式中，仅仅针对M个子载波执行快速跳频，所以S/P转换器311将输入数据码元转换为M个并行码元，并且将经过转换的并行码元输出到IFFT单元321。如这里所使用的那样，将从S/P转换器311输出的并行信号称为通过下面公式(13)表示的dM。
d‾M=[d1...dM]T---(13)]]>IFFT单元321对从S/P转换器311输出的并行信号dM执行M点IFFT，并且将经过IFFT处理的信号输出到线性处理器323。线性处理器323为来自IFFT单元321的信号执行线性处理，然后将经过处理的信号输出到FFT单元331。
下面，将更加详细地描述IFFT单元321和线性处理器323的操作。
图3中所示的发射机仅仅使用M个子载波而不是所有可用频带。因此，当为子载波执行快速跳频以在仅仅使用M个子载波而不是所有可用频带的图3所示的发射机中，在与OFDM样本时间周期或者OFDM样本时间周期的倍数对应的时间间隔上传送数据时，以根据本发明第一示例实施方式的针对快速跳频矩阵GQ的方式相同的方式产生快速跳频矩阵。然而，在本发明第二示例实施方式中，新产生的矩阵是与第一实施方式的GQ不同的GM。可以通过公式(14)定义新产生的快速跳频矩阵GM。
n,m=1M[exp{j2π(n-1)·[Φ]n,mM}],m,n,=1,...,M---(14)]]>在公式(14)中，快速跳频矩阵GM具有M×M的大小。进一步，本发明的示例实施方式是基于快速跳频模式的，该模式能够防止用于数据传输的子载波在预定样本处重叠，而且针对所有快速跳频模式通过下面公式(15)表示快速跳频矩阵GM。
G‾M=Δ‾MD‾M,Δ‾M=G‾MD‾MH---(15)]]>在公式(15)中，根据快速跳频模式预先确定快速跳频矩阵GM和矩阵ΔM的元素的值。
假设快速跳频模式的fn是在第n样本上传送第一子信道的数据的子载波，当通过使用由下面公式(16)所定义的循环快速跳频模式来产生通过公式(15)定义的矩阵ΔM时，其变为对角矩阵。
n，m＝mod(fn+m-1，M)，m＝1，..，M .............(16)
在这种情况下，将快速跳频矩阵GM表示为通过将普通IFFT矩阵DM乘以矩阵ΔM而获得的积。因此，可以通过IFFT单元和能够将IFFT矩阵乘以矩阵ΔM的线性处理器来实施用于执行快速跳频的设备。如这里所述，本发明的示例实施方式基于这样的假设快速跳频模式是循环快速跳频模式的例子。因此，还可以将矩阵ΔM定义为对角矩阵。不用说，这对能够修改快速跳频模式的类型也成立。
如这里所使用的那样，将从线性处理器323输出的信号称为bM。可以通过下面公式(17)定义该信号bM。
b‾M=G‾Md‾M=Δ‾MD‾Md‾M---(17)]]>FFT单元331对来自线性处理器323的信号bM执行M点FFT，然后将该信号输出到控制器333。控制器333接收来自FFT单元331的信号，将空数据(例如0)插入到除了M个子载波频带以外的子载波频带，然后将该信号输出到IFFT单元335。在这种情况下，控制器333用作某种零插入器(0插入器)。可以通过下面公式(18)袁示控制器333的零插入操作。
ZQ,M=IM0Q-M,M---(18)]]>ZQ，M是用于表示图3的控制器333的操作的矩阵。如上所说，在控制器333的输出信号之中，由M个子载波传送的数据是已经经历了快速跳频的M个子载波数据，而由(Q-M)个子载波传送的空数据是从来没有经历过快速跳频的数据。
IFFT单元335接收来自控制器333的信号，对该信号执行Q点IFFT，然后将该信号输出到P/S转换器337。如这里所使用的，将来自IFFT单元335的信号称为bQ(1)。可以通过下面公式(19)定义信号bQ(1)。
b‾Q(1)=D‾QZ‾Q,MD‾MHΔ‾MD‾Md‾M---(19)]]>P/S转换器337、保护间隔插入器339、D/A转换器341和RF处理器343执行与图1中所示的P/S转换器131、保护间隔插入器133、D/A转换器135和RF处理器137的操作相同的操作，因此这里将省略对它们的详细描述。
已经关于图3在上面描述了执行根据本发明第二示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的发射机的结构。下面，将参照图4描述执行根据本发明第二示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的接收机的结构。
图4是示出执行根据本发明第二示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的接收机的结构的框图。
图4中所示的接收机包括RF处理器411、D/A转换器413、信道估计器415、保护间隔去除器417、S/P转换器419、FFT单元421、控制器423、均衡器425、IFFT单元427、均衡器429、FFT单元431和P/S转换器433。图4的RF处理器411、D/A转换器413、保护间隔去除器417和S/P转换器419执行与图2的RF处理器211、D/A转换器213、保护间隔去除器217和S/P转换器219的操作相同的操作，因此这里将省略对它们的详细描述。
如这里所使用的那样，将从S/P转换器419输出的信号表示为eQ。可以通过下面公式(20)表示信号eQ。
e‾Q=H‾tb‾Q(I)+n‾t---(20)]]>FFT单元421对来自S/P转换器419的信号eQ执行Q点FFT，然后将该信号输出到控制器423。如这里所使用的那样，将从FFT单元412输出的信号称为ef，Q。信号ef，Q可以是频域信号并且通过下面公式(21)定义。
e‾f,Q=D‾QHe‾Q=D‾QHH‾tb‾Q+D‾QHn‾f---(21)]]>同时，由于在从FFT单元421输出的Q个子载波中只有M个子载波信号包括数据，因此控制器423从FFT单元421输出的信号ef，Q中消除包含空数据(例如0)的(Q-M)个子载波信号，并且只将M个子载波输出到均衡器425。在这种情况下，控制器423用作某种零去除器(0去除器)。控制器423去除由图3的控制器33所插入的0。
可以通过下面公式(22)表示控制器423的零去除操作。
ZM，Q＝(IM0M，Q-M).........................(22)同时，为了补偿多径信道的信号失真，需要执行均衡操作。在FFH-OFDM通信系统中，需要在时域和频域中都执行均衡。因此，FFH-OFDM通信系统需要两种均衡器，包括用于均衡时域信号的时域均衡器和用于均衡频域信号的频域均衡器。
因此，均衡器425在频域中均衡来自控制器423的信号，然后将它们输出到IFFT单元427。均衡器425补偿频域的信道响应。
进一步，IFFT单元427对来自均衡器425的信号执行M点IFFT，然后将该信号输出到均衡器429。IFFT单元427的操作与图3所示的发射机的IFFT单元321的操作相同，因此这里省略对其的详细描述。
均衡器429接收来自IFFT单元427的信号，在时域中对该信号进行均衡，然后将该信号输出到FFT单元431。如这里所使用的那样，将时域中的信号的均衡表示为Mt，M。通过下面公式(23)定义时域中的均衡Mt，M。
M‾t,M=Δ‾MH---(23)]]>如公式(23)所表示的，可以通过公式(15)所定义的矩阵ΔM的厄密特共轭ΔMH来表示时域中的均衡Mt，M。因此，矩阵ΔMH也是对角矩阵。
FFT单元431接收来自均衡器429的信号，对该信号执行M点FFT，然后将该信号输出到P/S转换器433。FFT单元431的操作与图3的FFT单元331的操作相同，因此这里省略对其的详细描述。可以通过由下面公式(24)定义的输入数据码元估计矢量 来表示从FFT单元431输出的信号。同时，在公式(24)中，ef，Q表示从FFT单元431输出并且输入到控制器423的信号，而DMH、Mt，M、DM、Mf，M和ZM，Q分别表示代表FFT单元431、均衡器429、IFFT单元427、均衡器425和控制器423的矩阵。
d‾^M=D‾MHM‾t,MD‾MM‾f,MZ‾M,Qe‾f,Q---(24)]]>P/S转换器433将来自FFT单元431的信号转换为串行信号，然后将包括最后输入信号的该串行信号输出。上面已经关于图4描述了执行根据本发明第二示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的接收机的结构。下面，将参照图5描述执行根据本发明第三示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的发射机的结构。
图5是示出执行根据本发明第三示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的发射机的结构的框图。
参照图5，该发射机包括串行到并行(S/P)转换器511、控制器513、FFH单元520、FFT单元531、控制器533、IFFT单元535、P/S转换器537、保护间隔插入器539、D/A转换器541和RF处理器543。FFH单元520包括IFFT单元521和线性处理器523。
当存在要被传送的数据时，将输入数据输出到S/P转换器511。该数据包括实际用户数据或者诸如导频之类的基准数据。由于在本发明的第三示例实施方式中，仅仅针对M个子载波执行快速跳频，所以S/P转换器511将输入数据码元转换为M个并行码元，并且将经过转换的并行码元输出到控制器513。控制器513接收来自S/P转换器511的信号，将空数据(例如0)插入到除了该M个子载波频带之外的该(Q-M)个子载波频带，然后将该信号输出到IFFT单元521。在这种情况下，控制器513用作某种零插入器(0插入器)。
IFFT单元521对从控制器513输出来的并行信号执行Q点IFFT，并且将经过IFFT处理的信号输出到线性处理器523。线性处理器523为来自IFFT单元521的信号执行线性处理，然后将经过处理的信号输出到FFT单元531。IFFT单元521和线性处理器523的操作与图1的IFFT单元121和线性处理器123的操作相同，因此这里将省略对其的详细描述。
FFT单元531对来自FFH单元520的信号执行Q点FFT，然后将该信号输出到控制器533。如这里所使用的那样，将从FFT单元531输出的信号称为bQ，all。bQ，all是当在时域中扩频包含实际数据的M个子载波信号和包含空数据的(Q-M)个子载波信号时获得的信号。
控制器533接收来自FFT单元53 1的信号bQ，all，将空数据(例如0)插入到(Q-M)个子载波频带中，然后将该信号输入到IFFT单元535。在这种情况下，控制器533用于某种零插入器(0插入器)。可以通过下面公式(25)表示控制器533的零插入操作。
ZQ=ZQ,MZQ,MT=IM0Q-M,M0Q-M,M0Q-M,Q-M---(25)]]>IFFT单元535接收来自控制器533的信号，对该信号执行Q点IFFT，然后将该信号输出到P/S转换器537。如这里所使用的那样，将从IFFT单元535输出的信号称为bQ(2)。可以通过下面公式(26)定义信号bQ(2)。在下面公式(26)种，dM表示输入到控制器513的数据矢量，ZQ，M、DQ、ΔQ、DQH、ZQ和DQ分别表示代表控制器513、IFFT单元521、线性处理器523、FFT单元531、控制器533和IFFT单元525的矩阵。
b‾Q(2)=D‾QZ‾QD‾MHΔ‾QD‾QZ‾Q,Md‾M---(26)]]>如公式(26)所表示的那样，通过在通过添加传送实际数据的M个子载波信号和传送空数据的(Q-M)个子载波信号产生具有大小Q的信号之后执行快速跳频，可以固定在发射机的每个元件中所使用的子载波的数量，从而实现发射机的稳定硬件构造，而与实际传送数据的子载波的数量M无关。
同时，通过公式(19)定义的传输矢量bQ(1)和通过公式(26)定义的传输矢量bQ(2)必须满足下面的两个条件(1)第一条件为了使得传输矢量bQ(1)和传输矢量bQ(2)具有相同的格式，需要根据ΔM的元素的值来设置ΔQ的元素的值。可以通过下面的公式(27)表示第一条件。
其中有δ‾Q,F=D‾QHdiag(Δ‾Q),δ‾Q,F=D‾MHdiag(Δ‾M)]]>如上所述，在本发明的第三示例实施方式中，由于空数据代替(Q-M)个子载波所传送的信号，在公式(27)中需要乘以 以使得第三实施方式具有与第二实施方式的能量总量相同的能量总量。
(2)第二条件第二条件是使得传输矢量根据本发明第二示例实施方式和第三示例实施方式总具有相同的值。可以通过下面公式(28)表示第二条件。
Q≥2M-1.............(28)P/S转换器537、保护间隔插入器539、D/A转换器541和RF处理器543执行与图1的P/S转换器131、保护间隔插入器133、D/A转换器135和RF处理器137的操作相同的操作，因此这里将省略对其的详细描述。
上面已经关于图5描述了执行根据本发明第三示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的发射机的结构。下面，将参照图6描述执行根据本发明的第三示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的接收机的结构。
图6是示出执行根据本发明第三示例实施方式的功能的FFH-OFDM通信系统的接收机的结构的框图。
在图6中所示的接收机包括RF处理器611、D/A转换器613、信道估计器615、保护间隔去除器617、S/P转换器619、FFT单元621、控制器623、均衡器625、IFFT单元627、均衡器629、FFT单元631、控制器633和P/S转换器635。图6的RF处理器611、D/A转换器613、保护间隔去除器617和S/P转换器619执行与图2的RF处理器211、D/A转换器213、保护间隔去除器217和S/P转换器219的操作相同的操作，因此这里将省略对它们的详细描述。进一步，FFT单元621执行与图4的FFT单元421的操作相同的操作，因此这里将省略对其的详细描述。
输入到FFT单元621中的信号eQ和从FFT单元621中输出的信号ef，Q与通过公式(20)和(21)定义的信号eQ和ef，Q相同。进一步，由于在图5的发射机中传送实际数据的子载波的数量是M，所以该M个子载波信号包含实际数据而该(Q-M)个子载波信号在频域信号ef，Q中只包含噪声。因此，控制器623将空数据(例如0)插入到从FFT单元621输出的信号ef，Q中的(Q-M)个子载波信号，然后将M个子载波信号和(Q-M)个子载波信号都输出到均衡器625。在这种情况下，控制器623充当某种零插入器(0插入器)。
均衡器625在频域中均衡来自控制器623的信号，然后将它们输出到IFFT单元627。IFFT单元627对来自均衡器625的信号执行Q点IFFT，然后将该信号输出到均衡器629。均衡器629接收来自IFFT单元627的信号，在时域中均衡该信号，然后将该信号输出到FFT单元631。如这里所使用的那样，将均衡器629的矩阵定义为图5的发射机的线性处理器523的矩阵MQ，M的厄密特共轭并且通过下面公式(29)表示。
M‾t,Q=Δ‾QH---(29)]]>FFT单元631接收来自均衡器629的信号，对该信号执行Q点FFT，然后将该信号输出到控制器623。在从FFT单元631输出的信号中，承载实际数据的子载波数量是M，控制器633只选择和输出与下面通过公式(30)示出的估计数据的数量M对应的信号。控制器633用作一种选择器。
d‾^M=Z‾M,QD‾QHM‾t,QD‾QM‾f,QZ‾Qe‾f,Q---(30)]]>P/S转换器635将来自控制器633的信号转换为串行信号，然后将包括最后输入码元该串行信号输出。
如上所述，根据本发明第二和第三示例实施方式的发射机所传送的传输矢量是相同的。因此，根据本发明第三示例实施方式的接收机或者可以与根据本发明第二示例实施方式的发射机一同使用，或者根据本发明第二示例实施方式的接收机可以与根据本发明第三示例实施方式的发射机一同使用。
关于本发明第二和第三示例实施方式的上面描述只讨论其中针对以仅仅一个用户为目标的数据传输执行快速跳频的情况。然而，当在OFDM通信系统中在下行链路中将所有可用频带划分并且分配给多个用户时，对于多个用户的每一个可能都需要根据本发明第二和第三示例实施方式的发射机和接收机、使用所有可用频带的子集执行快速跳频。本发明的第四实施方式提出考虑到多个用户(即多址)情况下用于快速跳频的方案。
下面，将参照图7描述用于在考虑到多个用户的情况下执行快速跳频的OFDM系统(下面称为“快速跳频OFDM通信系统”)。
图7是示出执行根据本发明第四示例实施方式的功能的、在快速跳频OFDM通信系统中的发射机的结构的框图。
图7中所示的发射机包括快速跳频OFDM(FFH-OFDM)处理单元710、复用器720、IFFT单元730、P/S转换器740、保护间隔插入器750、D/A转换器760和RF处理器770。FFH-OFDM处理单元710包括多个FFH-OFDM处理器，包括处理以第一用户为目标的数据的第一FFH-OFDM处理器711-1到处理以第K用户为目标的数据的第K FFH-OFDM处理器711-K。仅仅为了示例的目的示出处理以第二用户为目标的数据的第二FFH-OFDM处理器711-2。
假设要分配给第一用户到第K用户的子载波数量分别是M1到MK，而要传送给第一用户到第K用户的数据分别d1是dK。将数据d1输入到第一FFH-OFDM处理器711-1，将数据dK输入到第K FFH-OFDM处理器711-K，并且以相同的方式将其他数据输入到对应的FFH-OFDM处理器。
第一FFH-OFDM处理器711-1到第K FFH-OFDM处理器711-K以与本发明第二或者第三示例实施方式中所描述的方式相同的方式执行快速跳频和OFDM调制，然后输出调制信号bM1到bMK。例如，当第K FFH-OFDM处理器711-K以与本发明第二示例实施方式的方式相同的方式执行快速跳频和OFDM调制时，作为在从图3的控制器333中输出的信号中所实际使用子载波的元素的数量MK对应于bMK。相反地，当第K FFH-OFDM处理器711-K以与根据本发明第三示例实施方式的方式相同的方式执行快速跳频和OFDM调制时，作为与从图5的控制器333输出的信号中所实际使用的子载波的元素的数量MK对应于bMK。
将从第一FFH-OFDM处理器711-1到第K FFH-OFDM处理器711-K输出的信号bMI到bMK输入到复用器720。复用器720将0插入到与还没有分配给任何用户的 对应的子载波信号中，然后将该信号输出到IFFT单元730。IFFT单元730对来自复用器720的信号执行Q点IFFT，然后将该信号输出到P/S转换器740。P/S转换器740、保护间隔插入器750、D/A转换器760和RF处理器770执行与图1的/S转换器131、保护间隔插入器133、D/A转换器135和RF处理器137的操作相同的操作，因此这里将省略对其的详细描述。虽然图7的发射机执行用于多个用户的信号的复用，但是接收机还可以解调其自己的信号。因此，根据本发明第二或者第三示例实施方式的接收机也可以使用在本实施方式中而不必使用与图7的发射机对应的分离接收机。
如上所述，本发明的示例实施方式能够实现OFDM通信系统中的快速跳频和在一个OFDM码元时间周期内获得频率分集增益，从而提高系统性能。进一步，本发明的示例实施方式能够使得快速跳频不仅应用于OFDM通信系统的所有可用频带而且应用于所有可用频带的子集，以便可以在OFDM通信系统中使用DCA方案或者使用保护频带的情况中执行快速跳频，从而提供系统性能。
虽然已经参照其特定实施方式示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不偏离由所附权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改。
权利要求
1.一种用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的设备，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子载波频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述设备包括快速跳频(FFH)单元，用于将输入数据分配给从多个子载波中选择的数个子载波，并且用于根据快速跳频模式来执行快速跳频以产生FFH信号；快速傅立叶变换(FFT)单元，用于对FFH信号执行FFT；控制器，用于将空数据插入到其余子载波中，该其余子载波包括除了所选择的子载波以外的子载波；快速逆傅立叶变换(IFFT)单元，用于对包括输入数据的所选择的子载波和包括所插入的空数据的其余子载波两者执行IFFT以产生第一IFFT信号；以及发射机，用于传送第一IFFT信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述FFH单元包括第二IFFT单元，用于将输入数据分配给所选择的子载波，然后对所选择的子载波执行IFFT；和线性处理器，用于对已经经历了第二IFFT单元的IFFT的所选择子载波执行线性处理，以便所选择的子载波具有预定增益。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述FFH单元根据下面定义的快速跳频矩阵执行快速跳频[G‾M]n,m=1M[exp{j2π(n-1)·[Φ]n,mM}],m,n=1,...,M]]>其中，n表示样本索引，m表示子信道索引，[Φ]n，m表示在第n样本上传送第m子信道的数据的子载波，和M表示从在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用的Q个子载波中所选择的子载波的数量。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第二IFFT单元根据M点IFFT单元的IFFT矩阵DM，在一个信号对一个载波的基础上，对与M个子载波对应的子载波信号执行IFFT，所述IFFT矩阵DM定义如下[D‾M]n,m=1M[exp{j2π(n-1)·m-1M}],m,n=1,...,M.]]>
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述线性处理器通过当快速跳频模式是循环快速跳频模式时，将在第二IFFT单元中经过IFFT处理的子载波信号乘以预定的对角矩阵来执行线性处理。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述线性处理器根据矩阵ΔM，关于第二IFFT单元中经过IFFT处理的子载波信号执行线性处理，所述矩阵定义ΔM如下ΔM＝GMDMH其中，DMH是IFFT矩阵DM的厄密特共轭。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，循环快速跳频模式是如下定义的快速跳频模式[Φ]n，m＝mod(fn+m-1，M)，m＝1，...，M其中，快速跳频模式的fn是在第n样本上传送第一子信道的数据的子载波。
8.一种用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的方法，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子载波频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，该方法包括步骤将输入数据分配给从多个子载波中选择的数个子载波，并且根据快速跳频模式来执行快速跳频(FFH)，以产生FFH信号；对FFH信号执行快速傅立叶变换(FFT)；将空数据插入到其余子载波中，该其余子载波包括除了所选择的子载波以外的子载波；对包括输入数据的所选择的子载波和包括所插入的空数据的其余子载波两者执行快速逆傅立叶变换(IFFT)以产生第一IFFT信号；和传送已经经历了IFFT单元的IFFT的经转换的信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，执行FFH的步骤包括步骤(1)将输入数据分配给所选择的子载波，然后对所所选择的子载波执行IFFT；和(2)对已经经历了第二IFFT单元的IFFT的所选择子载波执行线性处理，以便所选择的子载波具有预定增益。
10.如权利要求9所述的方法，其中，在所述执行FFH的步骤中，根据下面定义的快速跳频矩阵执行快速跳频[G‾M]n,m=1M[exp{j2π(n-1)·[Φ]n,mM}],m,n=1,...,M]]>其中，n表示样本索引，m表示子信道索引，[Φ]n，m表示在第n样本上传送第m子信道的数据的子载波，和M表示从在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用的Q个子载波中所选择的子载波的数量。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤(1)中，根据M点IFFT单元的IFFT矩阵DM，在一个信号对一个载波的基础上，对与M个子载波对应的子载波信号执行IFFT，所述IFFT矩阵DM定义如下[D‾M]n,m=1M[exp{j2π(n-1)·m-1M}],m,n=1,...,M.]]>
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在步骤(2)中，通过当快速跳频模式是循环快速跳频模式时，将在第二IFFT单元中经过IFFT处理的子载波信号乘以预定的对角矩阵来执行线性处理。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，循环快速跳频模式是如下定义的快速跳频模式[Φ]n，m＝mod(fn+m-1，M)，m＝1，...，M其中，快速跳频模式的fn是在第n样本上传送第一子信道的数据的子载波。
14.一种用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的设备，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子载波频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述设备包括第一快速傅立叶变换(FFT)单元，用于对所接收到的信号执行FFT；控制器，用于从在第一FFT单元中经过FFT处理的信号中分离其余子载波，该其余子载波包括除了数个所选择的子载波以外的子载波，然后将空数据插入到其余子载波中；第一均衡器，用于在频域中均衡控制器的输出信号；快速逆傅立叶变换(IFFT)单元，用于根据传送设备所应用的快速跳频矩阵对第一均衡器所均衡过的信号执行IFFT；第二均衡器，用于在时域中均衡经过IFFT处理的信号；和第二快速傅立叶变换(FFT)单元，用于对在时域中被均衡过的信号执行FFT。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述快速跳频矩阵定义如下[G‾M]n,m=1M[exp{j2π(n-1)·[Φ]n,mM}],m,n=1,...,M]]>其中，GM表示快速跳频矩阵，n表示样本索引，m表示子信道索引，[Φ]n，m表示在第n样本上传送第m子信道的数据的子载波，和M表示从在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用的Q个子载波中所选择的子载波的数量。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述第二均衡器通过当快速跳频模式是循环快速跳频模式时，将经过IFFT处理的子载波信号乘以预定的对角矩阵的厄密特共轭来执行均衡。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，循环快速跳频模式是如下定义的快速跳频模式[Φ]n，m＝mod(fn+m-1，M)，m＝1，...，M其中，快速跳频模式的fn是在第n样本上传送第一子信道的数据的子载波。
18.一种用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的方法，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述方法包括步骤(1)对所接收到的信号执行快速傅立叶变换(FFT)；(2)从在第一FFT单元中经过FFT处理的信号中分离其余子载波，该其余子载波包括除了传送设备通过其传送数据的数个所选择的子载波以外的子载波，然后将空数据插入到其余子载波中；(3)在频域中均衡步骤(2)所产生的信号；(4)根据快速跳频矩阵对在频域中所均衡过的信号执行快速逆傅立叶变换(IFFT)；(5)在时域中均衡经过IFFT处理的信号；和(6)对在时域中被均衡过的信号执行快速傅立叶变换(FFT)。
19.根据权利要求18所述的方法，所述快速跳频矩阵定义如下[G‾M]n,m=1M[exp{j2π(n-1)·[Φ]n,mM}],m,n=1,...,M]]>其中，GM表示快速跳频矩阵，n表示样本索引，m表示子信道索引，[Φ]n，m表示在第n样本上传送第m子信道的数据的子载波，和M表示从在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用的Q个子载波中所选择的子载波的数量。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，在步骤(5)中，通过当快速跳频模式是循环快速跳频模式时，将经过IFFT处理的子载波信号乘以预定的对角矩阵的厄密特共轭来执行均衡。
21.根据权利要求20所述的设备，其中，循环快速跳频模式是如下定义的快速跳频模式[Φ]n，m＝mod(fn+m-1，M)，m＝1，...，M其中，快速跳频模式的fn是在第n样本上传送第一子信道的数据的子载波。
22.一种用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的设备，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子载波频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述设备包括第一控制器，用于将空数据插入到其余子载波中，该其余子载波包括在所有可用子载波中除了通过其承载输入数据的数个所选择的子载波以外的子载波；快速跳频(FFH)单元，用于将输入数据分配给数个所选择的子载波，并且用于根据快速跳频模式执行快速跳频以产生FFH信号；快速傅立叶变换(FFT)单元，用于对FFH执行FFT；第二控制器，用于将空数据插入到其余子载波中；第一快速逆傅立叶变换(IFFT)单元，用于对包括输入数据的所选择的子载波和包括所插入的空数据的其余子载波两者执行IFFT以产生第一IFFT信号；和发射机，用于传送第一IFFT信号。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述FFH单元包括第二IFFT单元，用于对从第一控制器输出的信号执行IFFT；和线性处理器，用于执行已经经历了第二IFFT单元的IFFT处理的子载波的线性处理，以便该子载波具有预定增益。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述FFH单元根据下面定义的快速跳频矩阵执行快速跳频[G‾Q]n,m=1Q[exp{j2π(n-1)·[Φ]n,mQ}],m,n=1,...,Q]]>其中，n表示样本索引，m表示子信道索引，[Φ]n，m表示在第n样本上传送第m子信道的数据的子载波，和Q表示从在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用子载波的数量。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述第二IFFT单元根据Q点IFFT单元的IFFT矩阵DQ，在一个信号对一个载波的基础上，对与M个子载波对应的子载波信号执行IFFT，所述Q点IFFT矩阵DQ定义如下[D‾Q]n,m=1Q[exp{j2π(n-1)·m-1Q}],m,n=1,...,Q.]]>
26.根据权利要求25所述的设备，其中，所述线性处理器通过当快速跳频模式是循环快速跳频模式时，将在第二IFFT单元中经过IFFT处理的子载波信号乘以预定的对角矩阵来执行线性处理。
27.根据权利要求26所述的设备，其中，循环快速跳频模式是如下定义的快速跳频模式[Φ]n，m＝mod(fn+m-1，M)，m＝1，...，M其中，快速跳频模式的fn是在第n样本上传送第一子信道的数据的子载波。
28.根据权利要求27所述的设备，其中，所述对角矩阵满足 其中有δ‾Q,F=D‾QHdiag(Δ‾Q),δ‾Q,F=D‾MHdiag(Δ‾M)]]>Q≥2M-1，其中M表示所选择的子载波的数量，ΔQ表示对角矩阵，和ΔM表示当执行快速跳频而不将空数据插入到其余子载波中时的对角矩阵。
29.一种用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的方法，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子载波频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述方法包括步骤(1)将空数据插入到其余子载波中，该其余子载波包括在所有可用子载波中除了通过其承载输入数据的数个所选择的子载波以外的子载波；(2)将输入数据分配给数个所选择的子载波，然后根据快速跳频模式执行快速跳频以产生FFH信号；(3)对FFH执行快速傅立叶变换(FFT)；(4)将空数据插入到其余子载波中；(5)对包括输入数据的所选择的子载波和包括插入了的空数据的其余子载波两者执行快速逆傅立叶变换以产生IFFT信号；和(6)传送IFFT信号。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，步骤(2)包括步骤(7)对步骤(1)中所产生的信号执行IFFT；和(8)执行已经经历步骤(7)的IFFT处理的子载波的线性处理，以便该子载波具有预定增益。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，在步骤(2)中，根据下面定义的快速跳频矩阵执行快速跳频[G‾Q]n,m=1Q[exp{j2π(n-1)·[Φ]n,mQ}],m,n=1,...,Q]]>其中，n表示样本索引，m表示子信道索引，[Φ]n，m表示在第n样本上传送第m子信道的数据的子载波，和Q表示在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用的子载波的数量。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，在步骤(7)中，根据Q点IFFT单元的IFFT矩阵DQ，在一个信号对一个载波的基础上，对与M个子载波对应的子载波信号执行IFFT，所述Q点IFFT矩阵DQ定义如下[D‾Q]n,m=1Q[exp{j2π(n-1)·m-1Q}],m,n=1,...,Q.]]>
33.根据权利要求32所述的方法，其中，在步骤(8)中，通过当快速跳频模式是循环快速跳频模式时，将在第二IFFT单元中经过IFFT处理的子载波信号乘以预定的对角矩阵来执行线性处理。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，循环快速跳频模式是如下定义的快速跳频模式[Φ]n，m＝mod(fn+m-1，M)，m＝1，...，M其中，快速跳频模式的fn是在第n样本上传送第一子信道的数据的子载波。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述对角矩阵满足 和其中有δ‾Q,F=D‾QHdiag(Δ‾Q),δ‾Q,F=D‾MHdiag(Δ‾M)]]>Q≥2M-1，其中M表示预定子载波的数量，ΔQ表示对角矩阵，和ΔM表示当执行快速跳频而不在步骤(1)将空数据插入到其余子载波中时的对角矩阵。
36.一种用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的设备，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子载波频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述设备包括第一快速傅立叶变换(FFT)单元，用于对所接收到的信号执行FFT；第一控制器，用于从在第一FFT单元中经过了FFT处理的信号中分离其余子载波，该其余子载波包括除了传送设备通过其传送数据的数个所选择的子载波以外的子载波，然后将空数据插入到其余子载波中；第一均衡器，用于在频域中均衡控制器的输出信号；快速逆傅立叶变换(IFFT)单元，用于根据传送设备所应用的快速跳频矩阵对经过第一均衡器均衡的信号执行IFFT；第二均衡器，用于在时域中均衡经过IFFT的信号；第二快速傅立叶变换(IFFT)单元，用于对在时域中均衡过的信号执行FFT；和第二控制器，用于从在第二FFT单元中经过FFT处理过的信号中分离其余子载波，然后将空数据插入到该其余子载波中。
37.根据权利要求36所述的设备，其中，所述快速跳频矩阵定义如下[G‾Q]n,m=1Q[exp{j2π(n-1)·[Φ]n,mQ}],m,n=1,...,Q]]>其中，GM表示快速跳频矩阵，n表示样本索引，m表示子信道索引，[Φ]n，m表示在第n样本上传送第m子信道的数据的子载波，和Q表示在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用的子载波的数量。
38.根据权利要求37所述的设备，其中，所述当快速跳频模式是循环快速跳频模式时，第二均衡器通过将经过IFFT处理的子载波信号乘以预定的对角矩阵的厄密特共轭来执行均衡。
39.根据权利要求38所述的设备，其中，循环快速跳频模式是如下定义的快速跳频模式[Φ]n，m＝mod(fn+m-1，M)，m＝1，...，M其中，快速跳频模式的fn是在第n样本上传送第一子信道的数据的子载波。
40.根据权利要求39所述的设备，其中，所述对角矩阵满足 和其中有δ‾Q,F=D‾QHdiag(Δ‾Q),δ‾Q,F=D‾MHdiag(Δ‾M)]]>Q≥2M-1，其中M表示预定的子载波的数量，ΔQ表示对角矩阵，和ΔM表示当执行快速跳频而不将空数据插入到其余子载波中时的对角矩阵。
41.一种用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的方法，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子载波频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述方法包括步骤(1)对所接收到的信号执行快速傅立叶变换(FFT)；(2)从在第一FFT单元中经过了FFT处理的信号中分离其余子载波，该其余子载波包括除了传送设备通过其传送数据的数个所选择的子载波以外的子载波，然后将空数据插入到其余子载波中；(3)均衡在步骤(2)所产生的信号；(4)根据快速跳频矩阵对在频域中经过均衡的信号执行快速逆傅立叶变换(IFFT)；(5)在时域中均衡经过IFFT的信号；(6)对在时域中均衡过的信号执行快速傅立叶变换(FFT)；和(7)从在第二FFT单元中经过FFT处理过的信号中分离其余子载波，然后将空数据插入到该其余子载波中。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述快速跳频矩阵定义如下[G‾Q]n,m=1Q[exp{j2π(n-1)·[Φ]n,mQ}],m,n=1,...,Q]]>其中，GM表示快速跳频矩阵，n表示样本索引，m表示子信道索引，[Φ]n，m表示在第n样本上传送第m子信道的数据的子载波，和Q表示在FFH-OFDM通信系统中所使用的所有可用的子载波的数量。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，在步骤(5)中，当快速跳频模式是循环快速跳频模式时，通过将经过IFFT处理的子载波信号乘以预定的对角矩阵的厄密特共轭来执行均衡。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，循环快速跳频模式是如下定义的快速跳频模式[Φ]n，m＝mod(fn+m-1，M)，m＝1，...，M其中，快速跳频模式的fn是在第n样本上传送第一子信道的数据的子载波。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述对角矩阵满足 和其中有δ‾Q,F=D‾QHdiag(Δ‾Q),δ‾Q,F=D‾MHdiag(Δ‾M)]]>Q≥2M-1，其中M表示预定的子载波的数量，ΔQ表示对角矩阵，和ΔM表示当执行快速跳频而不在步骤(1)中将空数据插入到其余子载波中时的对角矩阵。
46.一种用于在快速跳频-正交频分复用(FFH-OFDM)通信系统中的信号传输的设备，FFH-OFDM通信系统将所有可用频带划分为多个子载波频带并且包括每个都包括至少一个子载波频带的多个子信道，所述设备包括快速跳频-OFDM(FFH-OFDM)处理单元，用于为要由每个用户传送的信号执行快速跳频并且将信号转换为OFDM信号，该FFH-OFDM处理单元包括多个处理器，其每一个都将输入数据分配给从多个子载波中选择的数个子载波并且用于根据快速跳频模式执行快速跳频以产生FFH-OFDM信号；复用器，用于复用FFH-OFDM信号；快速逆傅立叶变换(IFFT)单元，用于对经过复用的信号执行IFFT；和发射机，用于传送经过IFFT的信号。
47.根据权利要求46所述的设备，其中，每个所述处理器包括第二IFFT单元，用于将输入数据分配给所选择的子载波，然后对该子载波执行IFFT；和线性处理器，用于执行已经经历了第二IFFT单元的IFFT处理的所选择的子载波的线性处理，使得所选择的子载波具有预定增益。
48.根据权利要求46所述的设备，其中，每个所述处理器包括第一控制器，用于将空数据插入到其余子载波中，所述其余子载波包括所有可用子载波中除了通过其承载输入数据的数个所选择的子载波以外的子载波；第二IFFT单元，用于对从第一控制器输出的信号执行IFFT；和线性处理器，用于执行已经经历了第二IFFT单元的IFFT的子载波的线性处理，使得该子载波具有预定增益。
全文摘要
本发明设备包括快速跳频单元，用于将输入数据分配给从多个子载波中选择的数个子载波，并且用于根据快速跳频模式来执行快速跳频以产生FFH信号，其中一片或者多片数据包括输入数据并且将该一片或者多片数据中的每一片都分配给一个所选择的子载波；FFT单元，用于对FFH信号执行FFT；控制器，用于将空数据插入到其余子载波中，所述其余子载波包括除了所选择的子载波以外的子载波；第一逆FFT单元，用于对包括输入数据的所选择的子载波和包括所插入的空数据的其余子载波两者执行IFFT，以产生第一IFFT信号；和发射机，用于传送第一IFFT信号。
文档编号H04L27/26GK101091368SQ200580045066
公开日2007年12月19日 申请日期2005年12月27日 优先权日2004年12月27日
发明者曹玧沃, 金泳均, 赵俊暎, 李周镐, 彼得·琼, 托拜厄斯·斯科兰, 吉多·布鲁克, 托马斯·费伯 申请人:三星电子株式会社