專利名稱：一種正交頻分復(fù)用幀的物理信道映射方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域的正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)，尤其涉及一種OFDM幀的物理信道映射方法及裝置。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種多載波傳輸技術(shù)，該技術(shù)將頻譜分成許多子載波，每個子載波用較低的數(shù)據(jù)速率來調(diào)制。通過向不同的用戶分配不同的子載波，可以實現(xiàn)OFDM的多址接入，即OFDMA。每個窄帶子載波采用不同的調(diào)制方式，例如QAM16、QAM8等，然后采用逆快速傅立葉變換(IFFT)來提供OFDM調(diào)制。需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被映射到OFDM的符號上，經(jīng)過IFFT后，加上循環(huán)前綴，發(fā)送出去。接收端利用FFT解出OFDM符號，取出映射到該符號的數(shù)據(jù)。OFDM技術(shù)作為具有傳輸高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力的頻分復(fù)用技術(shù)，具有抗多徑干擾能力強，帶寬利用率高等特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中。OFDM技術(shù)在無線局域網(wǎng)標準802.11a中，相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)獲得應(yīng)用；OFDM和MIMO結(jié)合的相關(guān)技術(shù)也已經(jīng)在IEEE802.16中完成標準制訂。而且，在移動無線通信接入系統(tǒng)中，第三代合作伙伴計劃2(3GPP2)的AIE階段2正在進行使用OFDM技術(shù)構(gòu)建具有更高頻率效率的移動無線通信接入系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計。
OFDM系統(tǒng)中物理信道映射一般采用時頻二維設(shè)計模式。圖1給出了一個OFDM幀的構(gòu)造，該幀時間上包括8個符號，頻率上共有16個子載波，圖中每種圖案代表了一個資源塊。圖中一個資源塊大小為4×8＝32個子載波，可以放下32比特的數(shù)據(jù)。因此，物理信道映射就是指將要傳的數(shù)據(jù)比特映射這些資源塊中去。當然在映射時，希望映射的數(shù)據(jù)塊大小是可用的資源塊整數(shù)倍，這樣所有的數(shù)據(jù)可以占滿物理資源保證資源不會浪費。
在考慮OFDM系統(tǒng)幀物理信道映射時，需要考慮導(dǎo)頻和公共控制信息的映射的位置，以及業(yè)務(wù)信道的映射。業(yè)務(wù)信道映射的方式主要有兩種一種是集中分配(localized)的方式，另一種是離散分配的(distributed)方式。
集中分配的方式如圖2所示，將整個頻段分成若干子帶，每個子帶由連續(xù)的子載波組成?；靖鶕?jù)用戶反饋的各子帶的信道質(zhì)量信息(CQI)，在時間頻率面上，將物理信道的資源以子帶為單位分配給用戶。這種方式下，用戶通過選擇和調(diào)度，能夠避開深衰落的頻帶，有效的對抗頻率選擇性衰落。所以，集中分配的方式有更高的傳輸效率。但是，集中分配的方式需要各個子帶的CQI反饋，反向控制信道的負載比較大。而且對于高速運動的用戶，由于信道質(zhì)量變化太快，反饋回來的CQI已經(jīng)不能反應(yīng)當前的信道質(zhì)量。所以集中分配的方式只適合于低速用戶。
離散分配的方式如圖2所示，每個用戶的數(shù)據(jù)分散在整個時間頻率面上。對于離散分配方式，基站只要知道整個頻帶平均的CQI，因此反饋鏈路的負載較小。適合于數(shù)據(jù)包較小的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如語音業(yè)務(wù)等。由于數(shù)據(jù)分散在整個頻帶上，因此離散分配方式有頻率上的分集增益，它適用于高速運動和公共控制信道等，但是它傳輸?shù)男什蝗缂蟹峙浞绞礁摺?br> 可見，集中分配方式和離散分配方式各有優(yōu)缺點，要想充分利用信道資源，需要考慮兩種方式的復(fù)用。
作為3GPP2發(fā)布的比較成熟的標準CDMA2000，其業(yè)務(wù)信道物理層的無線配置方案以及相應(yīng)的上層處理都已經(jīng)比較成熟而且得到了驗證，因此在將OFDM技術(shù)作為新的接入網(wǎng)技術(shù)時，除了考慮OFDM本身技術(shù)特性進行幀映射結(jié)構(gòu)設(shè)計外，如果可以直接繼承CDMA2000系統(tǒng)中的無線配置方案以及相應(yīng)上層處理過程，在以后的系統(tǒng)開發(fā)中就可以節(jié)省大量的時間和金錢，并方便對現(xiàn)有的CDMA2000系統(tǒng)的兼容。
另外，將MIMO和OFDM技術(shù)結(jié)合起來一起設(shè)計是當前一大趨勢，在考慮OFDM幀物理信道映射時也應(yīng)當考慮對MIMO系統(tǒng)的兼容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種正交頻分復(fù)用幀的物理信道映射方法及裝置，使OFDM幀的物理信道映射能夠兼容現(xiàn)有的CDMA2000系統(tǒng)的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)；進一步的，使OFDM支持多輸入多輸出MIMO技術(shù)。
本發(fā)明提供以下技術(shù)方案一種正交頻分復(fù)用(OFDM)幀的物理信道映射方法，用于兼容CDMA2000無線配置；該方法包括如下步驟為用戶數(shù)據(jù)分配資源信道，并且每次為用戶數(shù)據(jù)分配的所有資源信道包含子載波數(shù)總數(shù)為48或144的正整數(shù)倍；對數(shù)據(jù)進行編碼調(diào)制生成調(diào)制符號，并將調(diào)制符號映射到對應(yīng)的OFDM碼元的子載波上。
其中分配資源信道時復(fù)用集中分配方式和離散分配方式。
對于集中分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數(shù)為36或48的正整數(shù)倍；或者，對于離散分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數(shù)為24或36的正整數(shù)倍。
將導(dǎo)頻和公共控制信息映射在每一OFDM幀的前端并且相鄰。
每個OFDM幀內(nèi)除了導(dǎo)頻和控制信息占用的符號外剩余符號數(shù)為2的倍數(shù)，并且每對天線對應(yīng)的符號上離散分配方案相同。
一種發(fā)射裝置，包括用于為用戶數(shù)據(jù)分配資源信道，并且每次為用戶數(shù)據(jù)分配的所有資源信道包含子載波數(shù)總數(shù)為48或144的正整數(shù)倍的裝置；用于對數(shù)據(jù)進行編碼調(diào)制生成調(diào)制符號的裝置；將調(diào)制符號映射到對應(yīng)的OFDM碼元的子載波上的裝置。
本發(fā)明有益效果如下1、在OFDM幀的物理信道映射時，對于集中分配最小可分配資源塊為36或48的正整數(shù)倍，即可在[36，48，72，96，144]中選擇，離散分配時最小可分配資源塊為24或36的正整數(shù)倍，即可在[24，36，48]中選擇，因此，能夠匹配CDMA2000中的數(shù)據(jù)速率要求，兼容了CDMA2000的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)。這樣可以直接繼承CDMA2000系統(tǒng)中的無線配置方案以及相應(yīng)上層處理過程，在以后的系統(tǒng)開發(fā)中直接使用其中的相關(guān)模塊，節(jié)省大量的開發(fā)時間和投入，并方便對現(xiàn)有的CDMA2000系統(tǒng)進行兼容。
2、在一幀中同時支持離散分配和集中分配模式，兼顧了高速和低速用戶的需求。
3、將導(dǎo)頻和公共控制信息放在每幀的前端并相鄰，提高了公共控制信息的解碼正確率并使得處于省電模式的用戶僅需要檢測每幀前部符號，從而節(jié)省了用戶側(cè)功率消耗。
4、每一OFDM幀內(nèi)除了導(dǎo)頻和控制信息占用的符號外剩余符號數(shù)為2的倍數(shù)，并且對于離散分配模式下每相鄰天線的跳頻方案相同，這樣能夠支持MIMO新技術(shù)的應(yīng)用。


圖1為現(xiàn)有OFDM幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中信道集中分配方式示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中信道離散分配方式示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)中CDMA2000系統(tǒng)前向業(yè)務(wù)信道處理示意圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)中OFDM系統(tǒng)前向業(yè)務(wù)信道處理示意圖；圖6A為本發(fā)明實施例中單個天線系統(tǒng)中發(fā)射機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6B為本發(fā)明實施例中發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖；圖7、圖8為本發(fā)明實施例中分配資源塊的示意圖。
具體實施例方式
參閱圖4所示，一般的CDMA2000中前向業(yè)務(wù)信道處理過程為在步驟400，根據(jù)上層分發(fā)下來的信息比特的長度確定是否需要添加保留比特；在步驟401，在信息比特后添加循環(huán)冗余校驗比特；在步驟402，添加編碼尾比特或者保留比特；在步驟403，對處理后的數(shù)據(jù)進行卷積或者turbo編碼；在步驟404，根據(jù)編碼后的數(shù)據(jù)的不同無線配置，進行重復(fù)和/或打孔的處理；在步驟405，對數(shù)據(jù)進行加擾處理；在步驟406，將加擾后的數(shù)據(jù)輸入到塊交織模塊進行交織；在步驟407，如果支持混合重傳HARQ，則進行子包選擇；在步驟408，對數(shù)據(jù)進行QPSK/8PSK/16QAM調(diào)制，在步驟409，對調(diào)制后的數(shù)據(jù)進行擴頻處理。
如圖5所示，采用OFDM技術(shù)的空中接口前向信道處理過程中，步驟500至508與CDMA2000的處理過程同理，在步驟509，將調(diào)制符號映射到OFDM碼元的子載波上。
對比圖4和圖5可知，如果兩者塊交織的大小一致，就可以有統(tǒng)一的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)。
表1中給出了CDMA2000系統(tǒng)中兩種擴頻速率下可支持的數(shù)據(jù)塊大小，表2給出了CDMA2000中的前向業(yè)務(wù)信道的無線配置特性。
表一

表二


從上表可知，在本發(fā)明中OFDM系統(tǒng)每次為用戶數(shù)據(jù)分配的所有資源信道包含的子載波總數(shù)為48或144的正整數(shù)倍時，即可兼容CDMA2000中的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)。
在本實施例中，為了同時兼顧高速和低速用戶的需求，資源分配采用集中分配與離散分配復(fù)用方式。對于集中分配，每個資源信道包含的最小子載波數(shù)(即最小可分配資源塊)在[36，48，72，96，144]中選擇；對于離散分配，每個資源信道包含的最小子載波數(shù)在[24，36，48]中選擇，這樣就可以保證每次為用戶數(shù)據(jù)分配的資源塊可以滿足48或144的正整數(shù)倍。
為了提高對公共控制信息的解碼正確率，并使處于省電模式的用戶僅需要檢測每幀的前部符號，節(jié)省用戶側(cè)功率消耗，將導(dǎo)頻和公共控制信息放在每幀的前端并相鄰。
為了兼容MIMO技術(shù)中的Alamouti空時編碼，每一幀數(shù)據(jù)內(nèi)除了導(dǎo)頻和控制信息占用的符號外，剩余的符號數(shù)N為2的正整數(shù)倍(即N mod 2＝0)，并且每對天線對應(yīng)的符號上離散分配方案相同。
參閱圖6A所示，單個天線系統(tǒng)中的發(fā)射機包括編碼單元11、調(diào)制單元12、映射單元13、逆快速傅立葉變換IFFT單元14和天線20(圖中未示出所有處理單元)。編碼單元11用于對數(shù)據(jù)包進行編碼處理；調(diào)制單元12用于調(diào)制編碼后的數(shù)據(jù)以生成調(diào)制符號包；映射單元13用于將調(diào)制符號包內(nèi)的符號映射到OFDM碼元的子載波上；IFFT單元14用于對每個OFDM碼元上的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)做逆離散快速傅立葉變換，得到時域的OFDM碼元；天線20用于發(fā)射OFDM碼元。
參閱圖6B所示，在發(fā)射端進行OFDM幀物理信道的主要處理流程如下步驟600、將通信系統(tǒng)上層(如MAC層)傳送來的邏輯數(shù)據(jù)包區(qū)分為適合集中分配方式傳輸或適合離散分配方式傳輸?shù)膬煞N，并按48或144的正整數(shù)倍為用戶數(shù)據(jù)分配資源信道，把邏輯包分割成物理包。
步驟610、由編碼單元11對物理數(shù)據(jù)包進行編碼處理。
步驟620、調(diào)制單元12對編碼后的數(shù)據(jù)進行調(diào)制，生成調(diào)制符號包。
步驟630、映射單元13把分割好的調(diào)制符號包內(nèi)的符號，關(guān)聯(lián)(映射)到每個DRCH或LRCH對應(yīng)的當前幀內(nèi)的子載波上，并且導(dǎo)頻和公共控制信息放在每幀的前端并相鄰。
當一個幀內(nèi)的所有子載波都被關(guān)聯(lián)了對應(yīng)的數(shù)據(jù)符號后，IFFT單元14對每個OFDM碼元上的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，做逆離散快速傅立葉變換(IFFT)，得到時域的OFDM碼元。然后，由天線20連續(xù)發(fā)送一幀內(nèi)的多個OFDM碼元。
圖7給出了采用上述資源分配方式的一個具體實例。在該圖中，一幀包括8個符號，導(dǎo)頻信道和公共控制信息占用兩個符號，放置在數(shù)據(jù)幀的前面并相鄰；方塊A和方塊B表示分配給離散分配用戶的子載波，其他部分是集中分配用戶的資源。方塊B是離散用戶的跳頻圖案(即一個用戶最小可占有的資源在整個時間頻率域的分配方式)。在該實例，整個頻帶分為12個子帶(省略了8個子帶)，每個子帶包含32個子載波，子帶是集中調(diào)度時反饋CQI的最小單位。
按離散分配的最小分配資源塊大小，將所有子帶分為4份，每份中在除了前兩個符號外的每兩個符號上選擇一個用于離散模式的子載波組成跳頻圖案，如圖中前三個子帶的方塊B所示，也就是說，在前面3個子帶用于離散分配的子載波中，它按照某一跳頻模式在連續(xù)的剩余6個OFDM符號中每個符號內(nèi)選取一個用于離散模式的子載波組成跳頻圖案，接下來跳頻圖案每3個子帶重復(fù)一次，即12個子帶總共重復(fù)4次，這樣，12個子帶中的所有方塊B的總和就是離散用戶的最小分配資源。因此，在這個例子中的最小分配資源塊是4*6＝24個子載波。而集中分布的最小分配資源塊是24×6＝144個子載波。按照實施例得到的離散模式的最小分配資源塊大小為24，每次為用戶數(shù)據(jù)分配兩個或兩個以上資源塊即可以匹配CDMA2000中的數(shù)據(jù)速率要求，兼容了CDMA2000中業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)。
圖7所示的物理映射考慮了OFDM技術(shù)本身的要求，同時支持了離散分配和集中分配模式，導(dǎo)頻和公共控制信息放在每幀的前端，可以提高公共控制信息的正確率并使得處于省電模式的用戶僅需要檢測每幀前兩個符號，從而節(jié)省了用戶側(cè)功率消耗。
圖8給出了采用上述資源分配方式的一個具體實例。該實例兼容了常用的MIMO技術(shù)(包括Alamouti空時編碼)。一幀包括8個符號，導(dǎo)頻信道和公共控制信息占用兩個符號，放置在數(shù)據(jù)幀的前面，并且滿足(8-2)mod2＝0。方塊A’表示離散用戶的跳頻圖案(即一個用戶最小可占有的資源在整個時間頻率域的分配方式)。在該實施例中，整個頻帶分為12個子帶，每個子帶包含32個子載波，子帶是集中調(diào)度時反饋CQI的最小單位。
按離散分配的最小分配資源塊大小，將所有子帶分為4份，每份中在除了前兩個符號外的每兩個符號上選擇一個用于離散模式的子載波組成跳頻圖案，如圖中前三個子帶的方塊A’所示，也就是說，在前面3個子帶用于離散分配的子載波中，它按照某一跳頻模式在連續(xù)的6個OFDM符號中每兩個連續(xù)符號選擇相同的用于離散模式的子載波對組成跳頻圖案，接下來跳頻圖案每3個子帶重復(fù)一次，即12個子帶總共重復(fù)4次，這樣，12個子帶中的所有方塊A’總和就是離散用戶的最小分配資源。這種兩個連續(xù)的符號綁在一起進行跳頻可以很容易的支持MIMO，比如實現(xiàn)STBC編碼等。在這個例子中的最小分配資源塊是4*6＝24個子載波。而集中分布的最小分配資源塊是24×6＝144個子載波。按照實施例得到的離散模式的最小分配資源塊大小為24，每次為用戶數(shù)據(jù)分配兩個或兩個以上資源塊即可以匹配CDMA2000中的數(shù)據(jù)速率要求，兼容了CDMA2000中業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)。
圖8中的物理映射考慮了OFDM技術(shù)本身的要求，同時支持離散分配和集中分配模式，導(dǎo)頻和公共控制信息放在每幀的前端并且相鄰，提高了公共控制信息的解碼正確率并使得處于省電模式的用戶僅需要檢測每幀前兩個符號，從而節(jié)省了用戶側(cè)功率消耗。離散模式最小分配資源塊大小為24，而兩種情況下集中模式最小分配資源塊大小分別為144和96都能夠兼容CDMA2000的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)。同時該設(shè)計支持了常用的MIMO技術(shù)。
從上述可知1、本發(fā)明給出了既發(fā)揮OFDM本身的技術(shù)特性又可以兼容CDMA2000業(yè)務(wù)信道的信道結(jié)構(gòu)的OFDM幀物理信道映射方案。
2、在一幀中同時支持離散分配和集中分配模式，兼顧了高速和低速用戶的需求。
3、導(dǎo)頻和公共控制信息放在每幀的前端并相鄰，提高了公共控制信息的解碼正確率并使得處于省電模式的用戶僅需要檢測每幀前部符號，從而節(jié)省了用戶側(cè)功率消耗。
4、集中分配時最小可分配資源塊在[36，48，72，96，144]中選擇，離散分配時最小可分配資源塊在[24，36，48]中選擇，可以匹配CDMA2000中的數(shù)據(jù)速率要求，兼容了CDMA2000的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)。這樣可以直接繼承CDMA2000系統(tǒng)中的無線配置方案以及相應(yīng)上層處理過程，在以后的系統(tǒng)開發(fā)中直接使用其中的相關(guān)模塊，節(jié)省大量的開發(fā)時間和投入，并方便對現(xiàn)有的CDMA2000系統(tǒng)進行兼容。
5、本發(fā)明能夠支持MIMO新技術(shù)的應(yīng)用。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用(OFDM)幀的物理信道映射方法，用于兼容CDMA2000無線配置；該方法包括如下步驟為用戶數(shù)據(jù)分配資源信道，并且每次為用戶數(shù)據(jù)分配的所有資源信道包含子載波數(shù)總數(shù)為48或144的正整數(shù)倍；對數(shù)據(jù)進行編碼調(diào)制生成調(diào)制符號，并將調(diào)制符號映射到對應(yīng)的OFDM碼元的子載波上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，分配資源信道時復(fù)用集中分配方式和離散分配方式。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對于集中分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數(shù)為36或48的正整數(shù)倍；或者，對于離散分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數(shù)為24或36的正整數(shù)倍。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，將導(dǎo)頻和公共控制信息映射在每一OFDM幀的前端并且相鄰。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，每個OFDM幀內(nèi)除了導(dǎo)頻和控制信息占用的符號外剩余符號數(shù)為2的倍數(shù)，并且每對天線對應(yīng)的符號上離散分配方案相同。
6.一種發(fā)射裝置，其特征在于，包括用于為用戶數(shù)據(jù)分配資源信道，并且每次為用戶數(shù)據(jù)分配的所有資源信道包含子載波數(shù)總數(shù)為48或144的正整數(shù)倍的裝置；用于對數(shù)據(jù)進行編碼調(diào)制生成調(diào)制符號的裝置；將調(diào)制符號映射到對應(yīng)的OFDM碼元的子載波上的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)射裝置，其特征在于，分配資源信道時復(fù)用集中分配方式和離散分配方式。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)射裝置，其特征在于，對于集中分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數(shù)為36或48的正整數(shù)倍；或者，對于離散分配方式，每個資源信道包含的最小子載波數(shù)為24或36的正整數(shù)倍。
9.如權(quán)利要求6、7或8所述的發(fā)射裝置，其特征在于，將導(dǎo)頻和公共控制信息映射在每一OFDM幀的前端并且相鄰。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)射裝置，其特征在于，每一OFDM幀內(nèi)除了導(dǎo)頻和控制信息占用的符號外剩余符號數(shù)為2的倍數(shù)，并且每對天線對應(yīng)的符號上離散分配方案相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種正交頻分復(fù)用(OFDM)幀的物理信道映射方法，用于兼容CDMA2000無線配置；該方法為用戶數(shù)據(jù)分配資源信道，并且每次為用戶數(shù)據(jù)分配的所有資源信道包含子載波數(shù)總數(shù)為48或144的正整數(shù)倍；對數(shù)據(jù)進行編碼調(diào)制生成調(diào)制符號，并將調(diào)制符號映射到對應(yīng)的OFDM碼元的子載波上。本發(fā)明還同時公開了一種發(fā)射裝置。
文檔編號H04L27/26GK101043493SQ200610065559
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者趙盟, 阮衛(wèi), 杜穎鋼, 李斌 申請人:華為技術(shù)有限公司