专利名称：一种基于arns序列跳频的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，具体而言，本发明涉及一种基于ARNS序列跳频的方法 及装置。
背景技术：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple，正交频分复用)技术是一种频 率高效的多载波技术，它利用一定数量的彼此正交的子载波来并行地传送低速率数据从而 实现整体高速数据的传输。OFDM多载波系统已开始在数字音频广播、高清晰度电视HDTV的 地面广播系统以及WIMAX通信系统等领域得到实际应用。而且人们开始集中越来越多的精 力开发OFDM技术在高速移动通信领域的应用，OFDM技术已经成为的第四代移动通信技术 最重要的候选标准。在多小区OFDM系统中，来自相邻小区间的干扰会严重影响系统的传输性能。因 此，在现有的OFDM上行链路中，通常通过跳频的方式解决这一问题。跳频是一种用载频跳 变的方式来传送信息的通信手段，它将时频资源分成许多小块RE(Resource Block,资源 块)，在每一个跳频周期内把资源块分配给用户用来传输信息。不同的跳频周期内，用户根 据跳频算法选择不同的资源块进行通信。针对OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址接入)系统来说，跳频主要是指用户在不同的跳频周期选 择不同的载波进行通信。通过跳频，用户一方面能够使用多个频带进行数据传输从而带来 频率分集增益，另一方面在不同的时间间隔用户受到的小区间干扰也不同，利用干扰较小 的频带上的数据，借助信道编解码等方式将干扰较大频带上的数据恢复，从而带来性能上 的提升。因此，跳频OFDMA系统能够对抗频率选择性衰落，抵抗窄带干扰，同时可以降低小 区间干扰对于系统性能的影响。跳频给OFDMA系统带来的增益主要取决于跳频算法的设 计。3GPP (3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)致力于第三 代移动通信系统的演进，目标是发展3GPP无线接入技术向着高数据速率、低延迟和优化分 组数据应用方向演进。3GPP在LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统中，引入了 OFDM 技术。LTE提案建议跳频算法的设计要满足以下几点在相同小区内，不同的用户终端不会发生载波冲突；在相邻的小区间应用不同的跳频算法，尽可能的随机化用户终端受到的来自邻小 区的同频干扰；在设计跳频算法时，用户终端通过跳频得到的频率分集增益应尽量大；在通信过程中，基站通过在数据帧发送跳频控制信息来告知用户终端跳频图样。 在设计过程中，应使跳频控制信息尽可能的少；用来进行跳频的资源块的大小适中，能够满足各类业务的传输需求。基于以上特点，通过利用基于中国剩余定理实现的OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址接入)跳频算法，相比较现有的跳频算法具有复杂度低和用户冲突概率小的特点。基于中国剩余定理的跳频算法(RNS-FH scheme)具体描 述如下令N = PXQ, P，Q互质且均为素数，将N个载波集合被分成P tone，每个tone含 有Q个子载波，则载波集合表示为B = Ibc^bciVbaVbpn1I ；跳频的初始0时刻，假设用户对应的跳频索引为X，占用的子载波为乂，有^o =之力，其中 a = χ mod P，b = χ mod Q (1)引入子信道跳频序列C = W1, d2]，其中Cl1彡P，d2彡Q，在第j时刻，对应的跳频 索引为X的用户占用的子载波^为s] = hm,n ,其中 m = (a+c^mod P, η = (b+d2)mod Q (2)，a，b可由(1)式得到。在应用基于中国剩余定理的跳频算法得到的RNS-FH OFDMA系统中，每个用户 以N · Ts为周期遍历相应组的N个子载波，且子信道之间不会发生载波冲突。如果令 Oc2Od1^dW2 mh={<+/,c> =<+从山.二关 c2}，h 的势为丄，势指的是集合中元素的个数。即在同一周期内，属于不同跳频方案的两个用户跳频图样重合 的次数只有一次。如果在相邻的小区应用不同的C，则可以达到随机化相邻小区间同频干扰 的效果。然而，中国剩余定理实现跳频的条件要求P，Q互质且均为素数，条件较为苛刻，将 中国剩余定理直接用来分配子载波时，基于它产生的跳频序列无法应用于RB或者子载波 数目为非素数的情况，因此有必要提出一种技术方案，对基于中国剩余定理的跳频序列进 行改进，使得这种跳频序列的产生不再受素数的限制，并且仍然具备跳频算法复杂度低和 用户冲突概率小的特点。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别对基于中国剩余定理的跳频 序列进行改进，通过利用哥德巴赫猜想的定论，使得改进后的中国剩余定理产生的跳频序 列的不再受素数的限制，并且仍然具备跳频算法复杂度低和用户冲突概率小的特点。为了达到上述目的，本发明的实施例一方面提出了一种基于ARNS序列跳频的方 法，包括以下步骤终端接收基站发送的跳频序列参数 < 以及分配给所述终端的跳频索引 号k ；所述终端根据所述跳频序列参数<以及跳频索引号k，所述终端基于ARNS计算自身的 跳频序列乂 ;所述终端根据所述自身的跳频序列乂将数据映射到相应的业务信道中并发送 给所述基站。本发明的实施例另一方面还提出了一种基于ARNS序列跳频的方法，包括以下步 骤基站向终端发送跳频序列参数<以及分配给所述终端的跳频索引号k ；所述基站根据所 述跳频序列参数<以及跳频索引号k，所述基站基于ARNS计算所述终端的跳频序列％ ;所述 基站根据所述终端的跳频序列乂 ,在相应的业务信道中接收所述终端发送的业务数据。本发明的实施例另一方面还提出了一种终端，包括接收模块，跳频计算模块以及 发送模块，
所述接收模块，用于接收基站发送的跳频序列参数< 以及分配给所述终端的跳频 索引号k ；所述跳频计算模块，用于根据所述跳频序列参数<以及跳频索引号k，基于ARNS 计算自身的跳频序列％ ;所述发送模块，用于根据所述自身的跳频序列:μ丨将数据映射到相应 的业务信道中并发送给所述基站。本发明的实施例另一方面还提出了一种基站，其特征在于，包括发送模块，用户跳 频计算模块以及接收模块，所述发送模块，用于向终端发送跳频序列参数 < 以及分配给所述终端的跳频索引 号k;所述用户跳频计算模块，用于根据所述跳频序列参数<以及跳频索引号k，基于ARNS 计算所述终端的跳频序列< ;所述接收模块，用于根据所述终端的跳频序列久,在相应的业 务信道中接收所述终端发送的业务数据。本发明的实施例提出的技术方案，通过对基于中国剩余定理的跳频序列进行改 进，通过利用哥德巴赫猜想的定论，使得改进后的中国剩余定理产生的跳频序列的不再受 素数的限制，并且仍然具备跳频算法复杂度低和用户冲突概率小的特点。本发明提出的上 述方案，对现有系统的改动很小，不会影响系统的兼容性，而且实现简单、高效。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1为跳频序列产生的流程图；图2为本发明一个实施例基于ARNS序列跳频的方法的流程图；图3为本发明另一个实施例基于ARNS序列跳频的方法的流程图；图4为基于ARNS序列跳频的装置的结构示意图；图5为终端上行发射装置的另一结构示意图；图6为基站端的上行接收装置的另一结构示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。为了便于理解本发明，首先简单介绍哥德巴赫猜想的定论，哥德巴赫猜想是指“大 于等于4的偶数一定是两个奇素数的和”。虽然目前还没有被完全证明出来，但已有的研究 表明了从1到3. 3X109之间的数均符合歌德巴赫猜想，这个范围已经足够跳频使用。通过 哥德巴赫猜想，我们可以给出这样的结论定理对于任何一个数字N，一定存在一个素数M，使得M > N/2。证明若N是偶数，则由哥德巴赫猜想，一定有存在两个素数S1和S2,使得N = S^S2O假设S1 ^ S2,则取M = S1,必定有M彡N/2。
若N是奇数，设N' =N+1，则有一定有存在两个素数S/，使得N'= S1' +S2'。假设S1' ^ S2'，由于彡1，取M = S1'，必定有M彡N，M彡N' /2，故 M ^ N/2。通过上述定理，我们能够有效地改进已有的RNS序列而不破坏其汉明相关特性。本算法的特征在于首先根据资源块(Resource Block, RB)的数量和子信道的数 目，利用改进后的中国剩余定理方法得到在一个周期内不同跳频索引对应的ARNS跳频序 列；在下行链路中，BS根据用户接入的先后顺序给用户分配相应的跳频索引和相关的跳频 参数；在上行链路通信中，用户根据得到的跳频索引和参数计算出自己的ARNS跳频序列， 并将数据调制在对应跳频序列的RB中进行发送；BS计算出用户的跳频序列并在相应的RB 上进行接收。RNS (Residue Number System)，即中国剩余定理，是由所选择的S个正整数Hi1, m2，. . .，ms作为模参量定义的。如果所有的模参量互补能整除，则任何一个代表跳频地址的整数Ak小等于Ms，其中从=Hl严、.，它对于每一个模参量的模值Aks = Ak(mod ms)所组成的残余序列么，為2，..., A,)可以唯一的代表数字Ak。根据中国余数定理，如果 0 ^ Aks ^ ms，对于任意一组给定的(Akl，Ak2, ... , AJ，那么存在而且只存在唯一一个大于 等于0又小于Ms的正整数Ak，使Aks = Ak (mod ms)，这就能让我们通过接受到的残余序列恢 复出Ak。假设A1和A2都有RNS的表达式4 為,，為2，...，4)和為為2，...，為,),如 果A1和A2进行运算，包括相加减或者相乘，会得到另外一组特有的残余序列A3。在RNS域 上的算法可以表示为4 = 4 · 4 (modMs) 0 [(Au · A22)(mod ms)]。基于RNS算法的跳频算法可以描述如下首先选择叫，!!^.. .，ms作为每一阶跳频频谱子频带的数量，这些数字互素，用作为 模参量，按上述方法构造RNS系统。A (ΛρΛ25···'Λ,),当Ak大于等于0又小于Ms就可 以作为用户的跳频地址。让 《^(0)，《4(1)，...A(Z-I))做为第k个用户的多用户检测地 址。然后，我们令C ^KCpC2,...,CJ代表用于表示传输符号同步的索引寄存器，它为所有的 用户提供传输符号同步所使用的索引，需要注意的是，C同样属于RNS系统。当每一次传输 所有的S阶跳频全都发生后，C的每一个元素增加1。注意代表基于RNS寄存器(CnC2,...，Cs)的最大整数是软-I = E^1 A—1 ,但这并不妨碍我们将它应用于同步传输。更进一步而言，中国剩余定理可以产生跳频周期长度和可分配资源块(RB)数目 相同的跳频序列。假设可分配的资源块数目为M，每两次跳频之间的时间间隔为TF，则产生 的跳频序列周期为TH。P = M · TF。产生的跳频序列可由代数式表示为yk (t) = (yk (t-1) +Ag)(模 P) (3)其中1^为用户的跳频索引，力(0 [；^),乂(0, 乂>)]是跳频序列的因子，\是跳 频参数，P= [P1jP2, -Ps]是一组互质的素数，且有M = HL1Zο此时，用户的跳频序列所对应的虚拟资源块(VRB)可以由下式计算得到Rk (O=Zyi^ Pm,=0 ( 4 )
由公式(3)可以看出，中国剩余定理实现跳频的条件包括
权利要求
1.一种基于ARNS序列跳频的方法，其特征在于，包括以下步骤终端接收基站发送的跳频序列参数<以及分配给所述终端的跳频索引号k ； 所述终端根据所述跳频序列参数<以及跳频索引号k，所述终端基于改进中国剩余定 理ARNS计算自身的跳频序列夂；所述终端根据所述自身的跳频序列乂将数据映射到相应的业务信道中并发送给所述基站。
2.如权利要求1所述的基于ARNS序列跳频的方法，其特征在于，所述终端基于ARNS计 算自身的跳频序列K'包括以下步骤所述终端根据中国剩余定理RNS，当输入的跳频周期为M，则跳频索引号为k、跳频序列参数为乂的所述终端产生的跳频序列可由代数式表示为八(0 =(凡0-1) + <)(模？)其 g ？中[乂⑴,Λ2⑴,…乂(0]是跳频序列的因子，P = [p1，p2，-Ps]是一组互质的素数， 且有M = FT Ps所述终端的跳频序列值由代数式
3.如权利要求1所述的基于ARNS序列跳频的方法，其特征在于，所述跳频序列参数< 为跳频序列参数集合」广中的一个元素，所述基站为相邻的不同小区选择不同的跳频参数 <其中
4.一种基于ARNS序列跳频的方法，其特征在于，包括以下步骤 基站向终端发送跳频序列参数<以及分配给所述终端的跳频索引号k ；所述基站根据所述跳频序列参数<以及跳频索引号k，所述基站基于ARNS计算所述终 端的跳频序列乂；所述基站根据所述终端的跳频序列夂，在相应的业务信道中接收所述终端发送的业务 数据。
5.如权利要求4所述的基于ARNS序列跳频的方法，其特征在于，所述基站基于ARNS计 算自身的跳频序列X包括以下步骤所述基站根据中国剩余定理RNS，当输入的跳频周期为M，则跳频索引号为k、跳频序列m 参数为γ的所述终端产生的跳频序列可由代数式表示为凡(
6.如权利要求4所述的基于ARNS序列跳频的方法，其特征在于，所述跳频序列参数< 为跳频序列参数集合中的一个元素，所述基站为相邻的不同小区选择不同的跳频参数 α;其中<"=[《"’ι，《"’ν·.《"’ ？ο
7.—种终端，其特征在于，包括接收模块，跳频计算模块以及发送模块，所述接收模块，用于接收基站发送的跳频序列参数< 以及分配给所述终端的跳频索引 号k;所述跳频计算模块，用于根据所述跳频序列参数<以及跳频索弓I号k，基于ARNS计算自 身的跳频序列乂；所述发送模块，用于根据所述自身的跳频序列乂将数据映射到相应的业务信道中并发 送给所述基站。
8.如权利要求7所述的终端，其特征在于，所述跳频计算模块基于ARNS计算自身的跳 频序列夂包括以下步骤所述跳频计算模块根据中国剩余定理RNS，当输入的跳频周期为M，则跳频 索引号为k、跳频序列参数为< 的所述终端产生的跳频序列可由代数式表示为
9.如权利要求7所述的终端，其特征在于，所述跳频序列参数<为跳频序列参 数集合df"中的一个元素，所述基站为相邻的不同小区选择不同的跳频参数<，其中
10.一种基站，其特征在于，包括发送模块，用户跳频计算模块以及接收模块，所述发送模块，用于向终端发送跳频序列参数 < 以及分配给所述终端的跳频索引号k ； 所述用户跳频计算模块，用于根据所述跳频序列参数 <以及跳频索引号k，基于ARNS计 算所述终端的跳频序列父；所述接收模块，用于根据所述终端的跳频序列允，在相应的业务信道中接收所述终端 发送的业务数据。
11.如权利要求10所述的基站，其特征在于，所述用户跳频计算模块基于ARNS计算自 身的跳频序列乂包括以下步骤所述用户跳频计算模块根据中国剩余定理RNS，当输入的跳频周期为M，则跳 频索引号为k、跳频序列参数为<的所述终端产生的跳频序列可由代数式表示为
12.如权利要求10所述的终端，其特征在于，所述跳频序列参数<为跳频序列参数集合^^"中的一个元素，所述用户跳频计算模块为相邻的不同小区选择不同的跳频参数<，其 中 [《“’1，af’2,…
全文摘要
本发明的实施例提出了一种基于ARNS序列跳频的方法，包括以下步骤终端接收基站发送的跳频序列参数以及分配给所述终端的跳频索引号k；所述终端根据所述跳频序列参数以及跳频索引号k，所述终端基于ARNS计算自身的跳频序列所述终端根据所述自身的跳频序列将数据映射到相应的业务信道中并发送给所述基站。本发明的实施例还提出了一种基于ARNS序列跳频的装置。本发明提出的技术方案，通过利用哥德巴赫猜想的定论，使得改进后的中国剩余定理产生的跳频序列的不再受素数的限制，并且仍然具备跳频算法复杂度低和用户冲突概率小的特点。
文档编号H04B1/715GK102045085SQ200910093998
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月9日 优先权日2009年10月9日
发明者吕铁军, 宿兴辉, 龚萍 申请人:大唐移动通信设备有限公司