专利名称：一种基于ofdm技术的宽带无线通信系统带宽扩展方法
技术领域：
本发明涉及正交频分复用OFDM,具体涉及一种基于OFDM技术的宽 带无线通信系统带宽扩展方法。
背景技术：
IMT Advanced移动通信系统是第4代的宽带无线移动通信技术，目前 国际电信联盟ITU已开始研究制定第四代移动系统4G标准。4G的目标是 2010年前使移动用户数据传输速率达到100Mbit/s,静止用户数据传输速率 达到lGbit/s。为此，4G的带宽可高达100MHz。由于移动通信系统是平滑 演进的，所以，为了保护运营商的利益，在一定的时间内，第四代通信系统 与第三代移动通信系统，包括TD-SCDMA系统或802.16E系统等，将会共 存。当IMT Advanced移动通信系统的载波与相邻的TD-SCDMA或802.16E 载波共存时，运营商根据TD-SCDMA或802.16e业务往IMT Advanced(4G) 转移的需要，需要有效利用TD-SCDMA或802.16E释放出来的频率资源。如
图1所示，假设20MHz带宽的IMTAdvanced(4G)系统与3个载频总 带宽5MHz的TD-SCDMA系统邻频共存，运营商根据TD-SCDMA业务往 IMT Advanced(4G)转移的需要，分三个阶段将TD-SCDMA的三个载频释放 出来，这样，在三个阶段，IMT Advanced(4G)的可用带宽从20MHz分別扩 展为21.6MHz和23.2MHz。由于IMT Advanced(4G)的设计带宽为5、10MHz， 20MHz和40MHz等固定带宽系列，所以，TD-SCDMA逐步释放的小带宽 和IMT Advanced(4G)原有的大带宽组成的频率带宽不是IMT Advanced(4G) 的设计带宽系列，使得频谱资源不能够被及时、有效和充分地利用。对于其它演进系统的带宽扩展也有同样的问题。 发明内容本发明需要解决的技术问题是提供一种基于OFDM技术的宽带无线通 信带宽扩展方法，能够充分和有效地利用与演进系统带宽相邻的零星带宽。本发明的上述技术问题这样解决，提供一种基于OFDM技术的宽带无 线通信系统带宽扩展方法，其特征在于，包括以下步骤(a) 相邻其他无线系统释放带宽W尸后，扩展所述宽带无线通信系统 的频谱带宽到Wf = W/c + W严，是该宽带无线通信系统在此次扩展前的带宽；(b) 根据扩展后的频谱带宽Wf计算出对应的IFFT点数(N^h,并确 定扩展后所述宽带无线通信系统的IFFT点数N，也即其包含的子载波数， N大于等于(N^h;(c) 在N个子载波中，只在扩展后频带所对应的{^^}2个子载波中的 全部或部分子载波上调制It据。进一步地，上述方法还可具有以下特点扩展带宽的所述宽带无线通信 系统为是IMT Advanced系统或IEEE802.16m系统，该系统扩展前的带宽为 20MHz、 40MHz、 60MHz、 80MHz或100MHz。进一步地，上述方法还可具有以下特点释放带宽的所述无线通信系统 为TD-SCDMA、 802.16e或WCDMA或CDMA2000系统。进一步地，上述方法还可具有以下特点释放带宽的所述无线通信系统 所释放带宽所在频带与所述宽带无线通信系统的扩展前的频带相邻。进一步地，上述方法还可具有以下特点步骤(b)中有其中，n,为扩展带宽的所述宽带无线通信系统的过采样率，Af,为扩展 带宽的所述宽带无线通信系统的子载波间隔。进一步地，上述方法还可具有以下特点步骤(b)中，N={NST}2。进一步地，上述方法还可具有以下特点步骤(b)中有N-2x(N^h,其中其中，n,为扩展带宽的所述宽带无线通信系统的过采样率，Af,为扩展 带宽的所述宽带无线通信系统的子载波间隔。进一步地，上述方法还可具有以下特点相邻其他无线系统再次释放带宽时，将所述宽带无线通信系统的频谱带宽再次扩展为此次释放带宽与上次扩展后的带宽之和，如上次扩展后的IFFT点数大于等于再次扩展后带宽所 对应的IFFT点数，则在再次扩展后带宽所在频带对应的子载波中全部或部 分的子载波上调制数据，其中增加了此次释放带宽所在频带对应的全部或部 分子载波，在其余子载波上功率置零，所述再次扩展后带宽所对应的IFFT 点数等于系统过采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除以系统的子载波间隔 得到的值。进一步地，上述方法还可具有以下特点相邻其他无线系统再次释放带 宽时，将所述宽带无线通信系统的频谱带宽再次扩展为此次释放带宽与上次 扩展后的带宽之和，如上次扩展后的IFFT点数小于再次扩展后带宽所对应 的IFFT点数，则按上述步骤(a) ~步骤(c)的方式处理，所述再次扩展后 带宽所对应的IFFT点数等于系统过采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除 以系统的子载波间隔得到的值。进一步地，上述方法还可具有以下特点在扩展后频带所对应的子载波 中设置保护子载波，对保护子载波功率置O,在余下的子载波上调制数据。进一步地，上述方法还可具有以下特点所述功率置O的子载波包括在 过采样情况下超出所述扩展后频带所对应子载波之外的子载波。进一步地，上述方法还可具有以下特点步骤(c)中将扩展后频带之 外的子载波上功率置零。进一步地，上述方法还可具有以下特点释放带宽的所述无线系统和扩 展带宽的所述宽带无线通信系统的采样频率和子载波间隔相同。本发明使得系统工作带宽不受固定标准系列带宽的限制，可以方便快捷 并充分有效地利用相邻零星带宽，能够满足运营商逐步升级通讯设备、保护其网络投资的需要；另外，对于相邻子载波为802.16e的系统时，如果IMT Advanced (4G)的采样频率和子载波间隔与802.16e系统的相同，就可以保 证了吸纳新带宽后IMT Advanced (4G)的子载波和原802.16E的子载波相 互正交，如果原来吸收频带前的IMT Advanced (4G)系统中含有为802.16e 终端分配的带宽，则吸纳新的带宽后不影响802.16e终端的使用。附困说明下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。图1为TD-SCDMA逐步释放的小带宽逐渐融入IMT-Advanced系统示意图。图2为20MHz的IMT-Advanced系统通过2048点的IFFT变换所形成 的子载波示意图。图3为采用本发明后20MHz的IMT-Advanced系统融合相邻5MHz TD-SCDMA系统后通过4096点的IFFT变换所形成的子载波以及功率置零 示意图。图4为采用本发明后具有保护带的20MHz IMT-Advanced系统融合相 邻5MHz TD-SCDMA系统通过4096点的IFFT变换所形成的子载波以及功 率置零示意图。图5-1和图5-2为采用本发明后具有过采样的20MHz IMT-Advanced系 统融合相邻5MHz TD-SCDMA系统通过4096点的IFFT变换所形成的子载 波以及功率置零示意图。
具体实施方式
频分复用Orthogonal Frequency Division Multiplexing ， 简称OFDM技术，是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非 平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交 子信道，在每个子信道上使用 一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。 这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子信道 的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间 的相互干扰，同时又提高了频i普利用率。仁)OFDM调制可通过IFFT来实现将给定信道分成许多正交子栽波，其 表达式为xA.(OT) = H^(zV(2^) (4)其中，N为子载波数，也是IFFT变换的点数。s(i)是第i个子载波上二 进制数据进行数字调制后的数据符号，~(W为调制后的信号。下面，说明本实施例利用OFDM具有的可收缩性Scalability特性，使得 采用OFDM技术的演进系统与其它系统邻频共存可以进行带宽扩展。以IMT Advanced (4G)与TD-SCDMA系统为例进行说明。以IMT Advanced ( 4G)与TD-SCDMA或802.16E ( 3G)相邻载波共存 时，有效利用TD-SCDMA或802.16E释放出来的频率资源，形成一个完整 的IMT Advanced (4G)频带，并能够被有效利用的方法，以TD-SCDMA 系统为例包括以下具体步骤步骤一，IMT Advanced ( 4G )基站将原有频谱带宽W严与相邻 TD-SCDMA释放出的频谱带宽W严在频率上合并为新的频谱带宽W广，其 中W，二W，+w严 (1);步骤二，在新的频谱带宽W，上，确定快速付立叶变换IFFT的点数N, 也即是子载波数， 一种方式是从{《^},增加为{^品}2，即N^N:h，其中n,为过采样率，Af为子载波间隔。另一种方式是，当^<2时，在新的频谱带宽Wf上，也可以将快速付立叶变换IFFT点数从m^h增加为2x(N^h，即N:2x《tV,步骤三，在N个子载波中，只在扩展后频带所对应的{《^}2个子载波上 调制数据，将位于系统频带之外的子载波功率置零。以20Mhz的IMT-Advanced系统为例，通过2048点的FTT变换，将 20MHz的IMT-Advanced频带变换为2048个独立、正交的子载波。如图2 中的垂直箭头所示。此处假设图中采样因子巧为1。当20Mhz的IMT-Advanced系统与TD-SCDMA系统邻频为例，设 TD-SCDMA系统邻频带宽为5MHz。当5MHz带宽的TD-SCDMA系统释放出5MHz的频谱时， IMT-Advanced系统首先将原有20Mhz带宽与释放出的5 MHz邻频组成 25Mhz的完整频带。由于25Mhz带宽的频语不是IMT-Advanced的工作频带系列，如 20Mhz， 40Mhz， 80Mhz，100Mhz 。所以，尽管25Mhz带宽是一个完整频带， 仍不能直接为IMT-Advanced系统中的标准OFDM调制器充分利用。采用本发明的方法，对25Mhz的完整频带，通过2x2048=4096点的FTT 变换，将25MHz的IMT-Advanced完整频带变换为4096个独立、正交的子 载波。如图3所示。在4096个子载波上，只对25MHz频带内的2560个子载波调制数据， 其余1536个子载波上功率置零，如图3中频率轴上的圆点所示。本发明的方法，同样适用于具有保护带的IMT-Advanced系统情形，在 此情形，在保护带对应的保护子载波上功率置零。如图4中频率轴上的小方 块所示。本发明的方法，同样适用于IFFT过采样情形(公式2中的n!大于1 )。 在此情形，将位于系统频带之外的子载波上功率置零，如图5-1和图5-2中频率轴上的菱形小方块所示。在扩展一次带宽后，如相邻其他无线系统再次释放带宽时，则将所述宽 带无线通信系统的频谱带宽再次扩展为此次释放带宽与上次扩展后的带宽之和，此时因为上次扩展带宽时所采用的IFFT点数和子载波数可能包括了 再次释放出的带宽所在频带的子载波，因此有两种不同的处理如上次扩展后的IFFT点数大于等于再次扩展后带宽所对应的IFFT点 数，则在再次扩展后带宽所在频带对应的子载波中全部或部分的子载波上调 制数据，其中增加了此次释放带宽所在频带对应的全部或部分子载波，在其 余子载波上功率置零，所述再次扩展后带宽所对应的IFFT点数等于系统过 采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除以系统的子载波间隔得到的值。如上次扩展后的IFFT点数小于再次扩展后带宽所对应的IFFT点数，则 按上述步骤一到步骤三的方式处理，所述再次扩展后带宽所对应的IFFT点 数等于系统过采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除以系统的子载波间隔得 到的值。本发明的方法，同样适用于采用OFDM调制技术的其它宽带无线通信 系统扩展带宽时使用。如802.16m系统等，其带宽可以为20MHz、 40MHz、 60MHz、 80MHz或lOOMHz。而扩展有带宽可能来自于的无线系统包括 TD-SCDMA、 802.16E、 WCDMA或CDMA2000系统等。另外，熟悉本领域的技术人员可以理解本发明包括但不限制于以上实 施例，还可有其它各种应用，其等效改变和变形也应包括在本发明所附权利 要求的保护范围内。
权利要求
1. 一种基于OFDM技术的宽带无线通信系统带宽扩展方法，其特征在于，包括以下步骤(a)相邻其他无线系统释放带宽W13G后，扩展所述宽带无线通信系统的频谱带宽到<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msubsup> <mi>W</mi> <mn>2</mn> <mrow><mn>4</mn><mi>G</mi> </mrow></msubsup><mo>=</mo><msubsup> <mi>W</mi> <mn>1</mn> <mrow><mn>4</mn><mi>G</mi> </mrow></msubsup><mo>+</mo><msubsup> <mi>W</mi> <mn>1</mn> <mrow><mn>3</mn><mi>G</mi> </mrow></msubsup><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2007100910130002C1.tif" wi="34" he="4" top= "55" left = "54" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>W14G是该宽带无线通信系统在此次扩展前的带宽；(b)根据扩展后的频谱带宽W24G计算出对应的IFFT点数{NFFT4G}2，并确定扩展后所述宽带无线通信系统的IFFT点数N，也即其包含的子载波数，N大于等于{NFFT4G}2；(c)在N个子载波中，只在扩展后频带所对应的{NFFT4G}2个子载波中的全部或部分子载波上调制数据。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，扩展带宽的所述宽带无 线通信系统为是IMT Advanced系统或IEEE802.16m系统，该系统扩展前的 带宽为20MHz、 40MHz、 60MHz、 80MHz或lOOMHz。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，释放带宽的所述无线通 信系统为TD-SCDMA、 802.16e或WCDMA或CDMA2000系统。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，释放带宽的所述无线通 信系统所释放带宽所在频带与所述宽带无线通信系统的扩展前的频带相邻。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)中有其中，n,为扩展带宽的所述宽带无线通信系统的过采样率，Af;为扩展 带宽的所述宽带无线通信系统的子载波间隔。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(b)中所述IFFT点数N-《N^h;或者所述IFFT点数N-2x(N^h，其中ni为扩展带宽的所述宽带无线通信系统的过采样率，Aft为扩展带宽的 所述宽带无线通信系统的子载波间隔。
7、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相邻其他无线系统再次 释放带宽时，将所述宽带无线通信系统的频谱带宽再次扩展为此次释放带宽与上次扩展后的带宽之和，如上次扩展后的IFFT点数大于等于再次扩展后 带宽所对应的IFFT点数，则在再次扩展后带宽所在频带对应的子载波中全 部或部分的子载波上调制数据，其中增加了此次释放带宽所在频带对应的全 部或部分子载波，在其余子载波上功率置零，所述再次扩展后带宽所对应的 IFFT点数等于系统过采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除以系统的子载 波间隔得到的值。
8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相邻其他无线系统再次 释放带宽时，将所述宽带无线通信系统的频谦带宽再次扩展为此次释放带宽 与上次扩展后的带宽之和，如上次扩展后的IFFT点数小于再次扩展后带宽 所对应的IFFT点数，则按上述步骤(a) 步骤(c)的方式处理，所述再次 扩展后带宽所对应的IFFT点数等于系统过采样率乘以该再次扩展后的带 宽，再除以系统的子载波间隔得到的值。
9、 根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，在扩展后频带所对 应的子载波中设置保护子载波，对保护子载波功率置O,在余下的子载波上 调制数据。
10、 根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述功率置O的 子载波包括在过采样情况下超出所述扩展后频带所对应子载波之外的子载 波。
11、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)中将扩展后 频带之外的子载波上功率置零。
12、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，释放带宽的所述无线系 统和扩展带宽的所述宽带无线通信系统的采样频率和子载波间隔相同。
全文摘要
一种基于OFDM技术的宽带无线通信系统带宽扩展方法，相邻其他无线系统释放带宽W<sub>1</sub><sup>3G</sup>后，扩展所述宽带无线通信系统的频谱带宽到W<sub>2</sub><sup>4G</sup>=W<sub>1</sub><sup>4G</sup>+W<sub>1</sub><sup>3G</sup>，W<sub>1</sub><sup>4G</sup>是该宽带无线通信系统在此次扩展前的带宽；根据扩展后的频谱带宽W<sub>2</sub><sup>4G</sup>计算出对应的IFFT点数{N<sub>FFT</sub><sup>4G</sup>}<sub>2</sub>，并确定扩展后所述宽带无线通信系统的IFFT点数N，也即其包含的子载波数，N大于等于{N<sub>FFT</sub><sup>4G</sup>}<sub>2</sub>；在N个子载波中，只在扩展后频带所对应的{N<sub>FFT</sub><sup>4G</sup>}<sub>2</sub>个子载波中的全部或部分子载波上调制数据。本发明能够充分和有效地利用与演进系统带宽相邻的零星带宽。
文档编号H04L27/26GK101282319SQ20071009101
公开日2008年10月8日 申请日期2007年4月5日 优先权日2007年4月5日
发明者孙长印 申请人:中兴通讯股份有限公司