专利名称：实现数据流复用的方法和多载波通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及数据流的复用技术。
背景技术：
多载波传输技术是将数据流分解为若干个独立的子数据流，使每个子数据 流具有比较低的比特速率，然后使用所述低比特率形成的低速率多状态符号去
调制相应的子载波，构成并行发送的多个低速率符号。近些年来，以OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)为代表的多载波 传输技术受到人们的广泛关注。OFDM将频i普分成许多子载波，每个子载波用 较低的数据速率来调制。通过向不同的用户分配不同的子载波，可以实现 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multi Access,正交频分复用多址接 入)。每个窄带子载波采用不同的调制方式，例如QAM (Quarduture Amplitude Modulation, 16-正交幅度调制)、64-QAM等。
OFDMA系统将经过编码的待传输数据作为频域信息，将其调制为时域信 号，并在信道上传输，而在接收端则进行逆过程解调。OFDMA系统的调制和 解调可以分别由IDFT( Inverse Discrete Fourier Transform,逆离散傅立叶变换) 和DFT (Discrete Fourier Transform,离散傅立叶变换)来代替在发送端，通 过N点IDFT运算，将频域数据符号变换为时域数据符号，经过载波调制之后， 发送到信道中。在接收端，将接收信号进行相干解调，然后将基带信号进行N 点DFT运算，即可获得发送的数据符号。在实际应用中，IDFT/DFT采用IFFT (Inverse Fast Fourier Transform,逆快速傅立叶变换)和FFT (Fast Fourier Transform,快速傅立叶变换)来实现。FFT技术的采用使得OFDMA系统的复 杂度大大降低，再加上高性能信息处理器件，比如PLD (Programmable Logic
Device,可编程逻辑器件)、DSP (Digital Signal Processor,数字信号处理器)、 ji P (Micro Processor,微处理器)等的发展和应用，使得OFDMA系统的实现 更加容易。
在使用OFDM系统或OFDMA系统传输数据流时，需要将多个用户的数 据流复用在一个物理帧内同时传输。
与本发明有关的现有技术提供了一种利用数据流复用技术传输数据流的 方法，其实现过程如下
首先，基站根据用户的子带信道质量等信息分配不同的逻辑信道节点给待 发送不同数据流。然后通过如图1所示的发射机和接收机进行处理通过发射 机首先将待发送的数据流中的数据包进行编码/调制处理后，在物理层得到相应 的数据符号；然后根据基站分配的逻辑信道节点将所得到的数据符号调制到与 所述逻辑信道节点下的基节点相关联的子栽波上，也就是说，将得到的栽据符 号在相关联的物理信道上进行复用，使发射机使用与所述逻辑信道节点下的基 节点相关联的物理信道来承载所述待发送数据流的数据包；其次再经过多载波 调制处理，最后通过天线发送出去。
在接收端，天线接收的信号经过多载波解调后，再提取所述用户分配到的 信道节点下的基节点相关联的子载波上的数据符号，然后将提取到的的数据符 号经过符号解调/解码处理，最后恢复出数据包。
在上述发射过程中包括的将得到的数据符号在相关联的物理信道上进行 复用的过程的实施情况如下
发射机将用来传输数据包的系统的整个频带的子载波等分为n个子带，其 中每个子带由Ns个连续的子载波组成。在每个子带内将Ns个子载波等分为 Ng组，每个组由Nb=Ns/Ng个子载波组成。個/没一个物理帧包含Nf个OFDM 符号。连续的Nb个子载波和连续的Nf个OFDM符号组成一个物理信道资源 块，每个子带内包含Ng个物理信道资源块，标号为0， ...,Ng-l,则整个频带 包括n*Ng个物理信道资源块。
逻辑信道采用二叉树的结构，最上层的根节点表示整个频带的信道资源。
每个节点有两个子节点。最下层有r^Ng个叶节点，称为基节点(base node)。 每棵二又树中具有Nb个基节点的于树对应一个于带。
采用频分复用的方式将子树下的基节点复用到一个物理帧中与该子树对 应的子带中，即每个基节点和该子带中的一个物理信道资源块相关联，从图2 中可以看出，图2左边第一个基节点在第一个物理帧中和物理信道资源块O(斜 杠阴影部分)相关联。不同的物理帧中，每个基节点与所述基节点对应的子带 中的不同的物理信道资源块相关联。
由现有技术的技术方案可以看出，在将逻辑信道映射到物理信道的过程 中，每个基节点映射到的每一个物理帧中的物理信道资源块由连续Nb个子载 波组成，因此所述物理信道资源块的信道质量在一个相干带宽之内不会发生太 大变化，而子带由多个物理信道资源块组成，远大于相干带宽，每个物理信道 资源块的信道质量不相同，因此如果以子带为单位进行频率选择性调度，容易 导致被调度用户反馈的信道的质量与数据传输的实际信道质量不吻合，尤其是 当用户数据的传输速率较低，如只需要一个物理信道资源块传输数据时，就更 使得以子带为单位的频率选择性调度方法不能使用户获得频率选择性增益。
发明内容
本发明提供一种数据流复用的方法和多载波通信系统，用以解决现有技术 中存在的由于每个基节点映射到的每一个物理帧中的物理信道资源块由连续 Nb个子载波组成，而导致当用户数据的传输速率较低时，采用以子带为单位 的频率选择性调度的方法不能使用户获得频率选择性增益的问题。
本发明通过如下的技术方案实现
本发明提供一种实现数据流复用的方法，其包括
A、将基站为用户待发送的数据流分配的逻辑信道节点下同一基节点相关 联的子载波不连续地设置在物理帧下的整个子带内；
B、基于所述子栽波承载所述数据流并进行传输。 其中，所述的方法还包括
基站根据用户测量的于带信道质量信息分配对应的逻辑信道节点给所迷 用户待发送的数据流。
其中，所述步骤A具体包括
将基站为用户待发送的数据流分配的逻辑信道节点下的同 一基节点相关 联的子载波划分为N等份，并将每份子载波不连续地设置在物理帧下的整个子 带中的不同物理信道资源块中。
其中，当采用一个物理帧传输用户数据时，步骤A中，将每份子栽波不连 续地设置在物理帧下的整个子带中的不同物理信道资源块中的过程，具体包 括
以一定数量的物理信道资源块为间隔，将每份子载波等间隔地不连续地设 置在同一物理帧下的整个子带中的不同物理资源块中。
其中，当采用不同物理帧传输用户数据时，步骤A中，将每份子载波不连 续地设置在物理帧下的整个子带中的不同物理信道资源块中的过程，具体包 括
以一定数量的物理信道资源块为间隔，将每份子载波等间隔地不连续地设 置在第一物理帧下的整个子带中的不同物理信道资源块中；并在其它物理帧
中，按照跳频方式将每份子载波不连续地设置在每一个物理帧下的整个子带中 的不同物理信道资源块中； 或，
以一定数量的物理信道资源块为间隔，将每份子载波等间隔地不连续地设 置在第一物理帧下的整个子带中的不同物理信道资源块中；并在其它物理帧
中，将每份子栽波不连续地设置在与第一物理帧对应的物理信道资源块中。 其中，所述步骤A还包括
采用频分复用方式将基站为不同的数据流分配的不同基节点复用到与所述基节点相关联的同一物理帧下的同一子带内的不同物理信道资源块中的子 载波上。
本发明提供一种多载波通信系统，包括发送端和接收端，其特征在于
所述发送端包括子载波映射单元，用于将基站为用户待发送的数据流分配 的逻辑信道节点下的同一基节点相关联的子载波不连续地设置在物理帧下的 整个子带内；并将编码调制后得到的数据符号调制到所述子栽波上。
其中，所述子栽波映射单元包括分组单元和设置单元；
所述分组单元，用于将基站为用户待发送的数据流分配的逻辑信道节点下 的每个基节点相关联的子栽波划分为N等份；
所述设置单元，用于将分组单元划分的每份子载波不连续地设置在物理帧 下的整个子带中的不同物理信道资源块中。
其中，当采用一个物理帧传输数据时，所述设置单元包括第一设置子单元， 用于以一定数量的物理信道资源块为间隔，将所述分组单元划分的每份子栽波 等间隔地不连续地设置在同 一物理帧下的整个子带中的不同物理资源块中。
其中，当采用多个物理帧传输数据时，所述设置单元包括第二设置子单元， 用于采用跳频方式将所述分组单元划分的每份子栽波不连续地设置在不同物 理帧下整个子带中的不同物理资源块中；或将所述分组单元划分的每份子载波 设置在不同物理帧下整个子带中的对应的物理资源块中。
其中，所述子载波映射单元还包括复用单元，用于采用频分复用方式将基 站为不同的数据流分配的不同基节点复用到与所述基节点相关联的同一物理 帧下的同一子带内的不同物理信道资源块中的子载波上。
由上述本发明的具体方案可以看出，本发明带来如下的有益效果
在本发明中，由于将每个基节点相关联的子栽波不连续地在整个子带内， 所以数据传输的实际信道质量与子带调度时反馈的信道质量能够较好的吻合， 这样即使用户数据只在一个基节点上传输，也能够使用户获得较好的频率分 集，从而能够提高低速率用户的传输性能。
图1为背景技术提供的多栽波通信系统；
图2为背景技术提供的基节点与物理信道间的关系图3为本发明提供的第一实施例的流程图4为本发明提供的第一实施例中基节点与物理信道间的关系图5为本发明提供的第二实施例中基节点与物理信道间的关系图6为本发明提供的第二实施例中基节点与物理信道间的另 一 关系图7为本发明提供的第三实施例的工作原理图8为对本发明与现有技术的技术方案进行仿真后的仿真性能曲线。
具体实施例方式
本发明提供的第一实施例是一种数据流复用的方法，其主要是针对一个物 理帧承载用户数据的情况，其实施过程如图3所示，具体包括如下步骤
步骤1，基站根据用户测量的子带信道质量信息分配对应的逻辑信道节点 给所述用户待发送的数据流。
用户实时或周期性的测量其周围的子带信道质量，并将测量到的质量最好 的子带信道上报给基站，所述基站根据所述用户上报的子带信道质量信息分配 对应的逻辑信道节点给所述用户用于发送待发送的数据流。
.基站分配给用户的逻辑信道一般采用二叉树的结构。最上层的根节点表示 整个频带的信道资源，每个节点有两个子节点，最下层有一Ng个叶节点，称 为基节点(base node)。具有Nb个基结点的每棵子树对应一个子带。
步骤2，将基站为用户待发送的数据流分配的逻辑信道节点下的每个基节 点相关联的子载波不连续地设置在物理帧下的整个子带内。
步骤2中，首先将基站为用户待发送的数据流分配的逻辑信道节点下的每 个基节点相关联的子载波划分为N等份，然后将每份子载波不连续地设置在物 理帧下的整个子带中的不同物理信道资源块中。当采用 一个物理帧传输用户数 据时，以一定数量的物理信道资源块为间隔，将每份子栽波等间隔地不连续地
设置在同一物理帧下的整个于带中的不同物理资源块中。具体实施过程如下
首先将整个频带的子栽波等分为n个子带。每个子带由Ns个连续的子载 波组成。在每个子带内将Ns个子载波分等为Ng*Na组，每个组由 Nb=Ns/(Ng*Na)个子载波组成。设一个物理帧包含Nf个OFDM符号。则连续 的Nb个子栽波和连续的Nf个OFDM符号组成一个物理信道资源块。每个子 带内包含Ng个物理信道资源块，标号为0，...,Ng*Na-l。整个频带包含n*Ng*Na 个物理信道资源块。
由步骤l可以看出，具有Nb个基结点的子树对应一个子带。这样子树下 的每个基节点和该子树对应的子带中的Na个物理信道资源块相关联。同一个 基节点相关联的物理信道资源块可以以Ng-l个资源块为间隔等间隔分布在子 带中。
下面结合图4,以无线OFDM系统为例对步骤2进行详细说明 设某个无线OFDM系统的频带带宽为20MHz，包含2048个子载波， 一个 物理帧包含8个OFDM符号。基站根据用户上报的子带信道质量信息选择子 带的带宽为1.25MHz,即128个子栽波，Ns为128。可以看出，系统的整个频 带可划分为16个子带，即n取16。设物理信道资源分配的最小粒度为16 (子 载波)* 8 (OFDM符号)。即每个基节点在每一帧和16个子载波相关联，Ng 为16。如果考虑到频率分集的效果，取Na-4，则每个子带内包含16*4个物理 资源块，标号为0， ...，63。每个物理信道资源块包含b-Ns/(NgfNa)喵个连续 的子载波。这样每个基节点和4个物理信道资源块相关联。与每个基节点相关 联的物理信道资源块以15个资源块的间隔等间隔分布在子带上。比如，可以 取与第1个基节点相关的物理信道资源块号为0、 16、 32、 48，如图中斜杠阴 影部分所示。与第2个基节点相关的物理信道资源块号为1、 17、 33、 49等。 不同的基节点在同 一个物理帧内采用频分复用的方式。
步骤3,基于所述子载波承栽所述数据流并进行传输。
本发明提供的第二实施例。是另一种数据流复用的方法，其在第一实施例 的基础上，增加了对多个物理帧承载相同的数据流的情况的描述，包括两种情
况
第一种情况，如图5所示，当采用不同物理帧传输用户数据时，同一个基 节点相关联的信道资源块不相同。
在这种情况下，首先以一定数量的物理信道资源块为间隔，将每份子载波 等间隔地不连续地设置在第一物理帧下的整个子带中的不同物理信道资源块 中；然后在其它物理帧中，按照跳频的方式将每份子载波不连续地设置在每一 个物理帧下的整个子带中的不同物理信道资源块中，即不同物理帧中，承载同 一个数据流的子栽波发生变化。
第二种情况，如图6所示，当采用不同物理帧传输用户数据时，同一个基 节点相关联的信道资源块相同，即不同帧中，承载同一个数据流的子载波相同。 在这种情况下，首先以一定数量的物理信道资源块为间隔，将每份子载波 等间隔地不连续地设置在第一物理帧下的整个子带中的不同物理信道资源块 中；并在其它物理帧中，按照与第一物理帧相同的设置方式将每份子载波不连 续地设置在每一个物理帧下的整个子带中的对应的物理信道资源块中。
本发明提供的第三实施例，是一种多载波通信系统，其结构如图7所示， 包括发送端和#~收端。
其中所述发送端包括编码调制单元、子载波映射单元和多载波调制单元。 其中所述子载波映射单元包括包括分组单元、设置单元和复用单元。所述设置 单元包括第一设置单元。
其中所述接收端包括多载波解调单元、子载波解映射单元和解码解调单元。
当基站才艮据用户上报的子带信道质量信息为所述用户待发送的数椐流分 配完逻辑信道节点后，通过发送端的编码调制单元对用户待发送的数据流中的 数据包进行编码和调制处理，得到相应的数据符号，并将所迷数椐符号传送给
所述子载波映射单元；
所述子栽波映射单元通过分组单元将基站为用户待发送的数据流分配的 逻辑信道节点下的每个基节点相关联的子载波划分为N等份；然后通过设置单 元中的第一设置子单元将分组单元划分的每份子栽波不连续地设置在物理帧 下的整个子带中的不同物理信道资源块中，可以以一定数量的物理信道资源块 为间隔，将所述分组单元划分的每份子载波等间隔地不连续地设置在同一物理 帧下的整个子带中的不同物理资源块中。然后通过复用单元釆用频分复用方式 将基站为多用户的不同数据流分配的不同基节点复用到与所述基节点相关联 的同一物理帧下的同一子带内的不同物理信道资源块中的子载波上。
设某个数据流分配到1个基节点，该基节点相关联的子载波为0、 16、 32、 48号资源块对应的子载波。则该数据包上的数据符号调制到0、 16、 32、 48 号资源块对应的子载波上发送出去。不同的数据流分配不同的基节点，在同一 物理帧内采用频分复用的方式将各个基节点相关联的子载波复用。
在接收端，首先通过多载波解调单元对通过天线接收到的信号进行解调处 理，然后根据分配到的基节点，通过子载波反映射单元提取相关联的子载波上
理，最后恢复出发送端传送的数据流。
本发明提供的第四实施例是当采用多个物理帧承栽同一数据流时的多栽 波通信系统，其与第三实施例的区别之处在于在第三实施例的子载波映射单
元中不再设置第一设置子单元，而是第二设置子单元，用于采用跳频方式将所 述分组单元划分的每份子载波不连续地设置在不同物理帧下整个子带中的不
同物理资源块中；或将所述分组单元划分的每份子载波设置在不同物理帧下整 个子带中的对应的物理资源块中。其余与本发明提供的第三实施例雷同，这里 不再详细纟苗述。
由上述本发明提供的具体实施方式
可以看出，由于本发明将每个基节点相 关联的子载波不连续地设置在物理帧的整个子带内，保证了数据传输的实际信 道质量和子带调度时反馈的信道质量能够较好的吻合，使得即使用户数据只在 一个基节点上传输，也能获得较好的频率分集，从而有利于提高通信系统的性
能。图8是在PB3信道模型下进行仿真后得到的本发明提供的技术方案与现有 技术提供的技术方案的仿真性能，其中1号曲线是现有技术方案的FER(误帧 率)曲线，2号曲线标识本发明技术方案的FER(误帧率)曲线。可以看到，在FER 为0.01处，本发明技术比现有技术有6dB的增益。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种实现数据流复用的方法，其特征在于，包括A、将基站为用户待发送的数据流分配的逻辑信道节点下同一基节点相关联的子载波不连续地设置在物理帧下的整个子带内；B、基于所述子载波承载所述数据流并进行传输。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 基站根据用户测量的子带信道质量信息分配对应的逻辑信道节点给所述用户待发送的数据流。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括 将基站为用户待发送的数据流分配的逻辑信道节点下的同 一基节点相关联的子载波划分为N等份，并将每份子载波不连续地设置在物理帧下的整个子 带中的不同物理信道资源块中。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当采用一个物理帧传输用 户数据时，步骤A中，将每份子载波不连续地设置在物理帧下的整个子带中的 不同物理信道资源块中的过程，具体包括以一定数量的物理信道资源块为间隔，将每份子载波等间隔地不连续地设 置在同一物理帧下的整个子带中的不同物理资源块中。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当采用不同物理帧传输用 户数据时，步骤A中，将每份子载波不连续地设置在物理帧下的整个子带中的 不同物理信道资源块中的过程，具体包括以一定数量的物理信道资源块为间隔，将每份子载波等间隔地不连续地设 置在第一物理帧下的整个子带中的不同物理信道资源块中；并在其它物理帧中，按照跳频方式将每份子载波不连续地设置在每一个物理帧下的整个子带中 的不同物理信道资源块中； 或，以一定数量的物理信道资源块为间隔，将每份子载波等间隔地不连续地设 置在第一物理帧下的整个子带中的不同物理信道资源块中；并在其它物理帧 中，将每份子载波不连续地设置在与第一物理帧对应的物理信道资源块中。
6、 根据权利要求1所迷的方法，其特征在于，所迷步骤A还包括釆用频分复用方式将基站为不同的数据流分配的不同基节点复用到与所 述基节点相关联的同一物理帧下的同一子带内的不同物理信道资源块中的子 载波上。
7、 一种多载波通信系统，包括发送端和接收端，其特征在于 所述发送端包括子载波映射单元，用于将基站为用户待发送的数据流分配的逻辑信道节点下的同一基节点相关联的子载波不连续地设置在物理帧下的 整个子带内；并将编码调制后得到的数据符号调制到所述子载波上。
8、 根据权利要求7所述的多载波通信系统，其特征在于 所述子载波映射单元包括分组单元和设置单元；所述分组单元，用于将基站为用户待发送的数据流分配的逻辑信道节点下 的每个基节点相关联的子载波划分为N等份；所述设置单元，用于将分组单元划分的每份子载波不连续地设置在物理帧 下的整个子带中的不同物理信道资源块中。
9、 根据权利要求8所述的多载波通信系统，当采用一个物理帧传输数据 时，其特征在于所述设置单元包括第一设置子单元，用于以一定数量的物理信道资源块为 间隔，将所述分组单元划分的每份子载波等间隔地不连续地设置在同 一物理帧 下的整个子带中的不同物理资源块中。
10、 根据权利要求8所述的多载波通信系统，当采用多个物理帧传输数据 时，其特征在于所述设置单元包括第二设置子单元，用于采用跳频方式将所述分组单元划 分的每份子载波不连续地设置在不同物理帧下整个子带中的不同物理资源块 中；或将所述分组单元划分的每份子栽波设置在不同物理帧下整个子带中的对 应的物理资源块中。
11.根据权利要求8至IO任意一项所述的多栽波通信系统，其特征在于 所述于载波映射羊元还包括复用羊元，用于采用频分复用方式将基站为不同的数据流分配的不同基节点复用到与所述基节点相关联的同 一物理帧下的同一子带内的不同物理信道资源块中的子载波上。
全文摘要
本发明公开了一种实现数据流复用的方法和多载波通信系统，其核心是将基站为用户待发送的数据流分配的逻辑信道节点下同一基节点相关联的子载波不连续地设置在物理帧下的整个子带内；然后基于所述子载波承载所述数据流并进行传输。通过本发明，保证了数据传输的实际信道质量与子带调度时反馈的信道质量能够较好的吻合，这样即使用户数据只在一个基节点上传输，也能够使用户获得较好的频率分集，从而能够提高低速率用户的传输性能。
文档编号H04J11/00GK101102296SQ20061009025
公开日2008年1月9日 申请日期2006年7月7日 优先权日2006年7月7日
发明者杜颖钢, 薛丽霞, 卫 阮 申请人:华为技术有限公司