專利名稱：包括不同小區(qū)中多ofdm的兼容系統(tǒng)及頻譜共享方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信領(lǐng)域，特別是涉及一種基于正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiplex ， OFDM )技術(shù)的兩種帶寬無限通 信系統(tǒng)頻語共存的方法及包括在不同小區(qū)中的多種OFDM系統(tǒng)的兼容系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為 一種多載波傳輸模式，正交頻分復(fù)用通過將一 高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流轉(zhuǎn) 換為一組低速并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，使系統(tǒng)對多徑衰落信道頻率選擇性的敏感 度大大降低，而循環(huán)前綴的引入，又進一步增強了系統(tǒng)抗符號間干擾 (Inter-symbol Interference, ISI)的能力，除此之外的帶寬利用率高、實現(xiàn) 簡單等特點使OFDM在無線通信流域的應(yīng)用越來越廣，比如，WLAN系統(tǒng)， 基于正交頻分復(fù)用多址的WiMax系統(tǒng)以及下一代無線移動通信系統(tǒng)(4G系 統(tǒng))等都是基于OFDM技術(shù)的系統(tǒng)。
4G無線通信系統(tǒng)比第三代移動通信系統(tǒng)具有更高的頻譜效率，4G系統(tǒng) 的目標(biāo)是2010年前使移動用戶數(shù)據(jù)傳輸速率達到100Mbit/s,靜止用戶數(shù)據(jù) 傳輸速率達到1Gbit/s。由于移動通信系統(tǒng)平滑演進的需要，為了保護運營 商的利益，在一定的時間內(nèi)，第4代通信系統(tǒng)與第三代移動通信系統(tǒng)(如 TD-SCDMA系統(tǒng)或802.16E系統(tǒng)等)將會兼容或共存。
4G無線通信系統(tǒng)的帶寬可高達100MHz，帶寬可變，以便4G系統(tǒng)全網(wǎng) 根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活設(shè)置各個小區(qū)的系統(tǒng)帶寬，以同時實現(xiàn)大區(qū)覆蓋和熱點覆蓋。
上述兩種情形的場景如圖la所示，設(shè)小區(qū)l屬于城市中心、熱點覆蓋 區(qū)域，采用4交大的系統(tǒng)帶寬，如80-100MHz,如圖lb的wl所示，而小區(qū)2 和小區(qū)3業(yè)務(wù)較少，所以，采用較小的系統(tǒng)帶寬，如20MHz,如圖lb的 w2所示。
對于第4代通信系統(tǒng)與第三代移動通信系統(tǒng)兼容的情形，如802.16m和 16e系統(tǒng)，小區(qū)1中帶寬為wl的16m系統(tǒng)的部分頻帶(如帶寬w2)用于 支持16e系統(tǒng)，即小區(qū)1中有兩個系統(tǒng)16m和16e,其頻帶和子載波配置如 圖3a所示，16m系統(tǒng)帶寬為wl， 16e系統(tǒng)4吏用16m系統(tǒng)的中帶寬為w2的 部分頻帶。小區(qū)2和小區(qū)3則釆用帶寬為w2的16e的系統(tǒng)。當(dāng)兩個系統(tǒng)的 系統(tǒng)參數(shù)相同時，如OFDM系統(tǒng)子載波間隔、子幀長度等，兩個系統(tǒng)的頻 譜共存在小區(qū)1中以O(shè)FDM子載波共享的方式，以實現(xiàn)高的頻i普利用率。
對于大區(qū)覆蓋和熱點覆蓋頻譜共存的情形，設(shè)小區(qū)1的wl帶寬的部分 頻帶同時支持大區(qū)覆蓋(帶寬為w2)和熱點覆蓋(帶寬為wl)，而小區(qū)2 和小區(qū)3則仍釆用帶寬為w2的大區(qū)覆蓋系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)采用的系統(tǒng)參數(shù)相 同，如OFDM系統(tǒng)子載波間隔、子幀長度等，則兩個系統(tǒng)在小區(qū)1中的頻 譜共存也以O(shè)FDM子載波共享的方式，以實現(xiàn)高的頻譜利用率。
需要指出，上述兩種情形中，在小區(qū)1中，兩種OFDM系統(tǒng)采用子載 波共享的方式實現(xiàn)頻譜共存，由于OFDM子載波之間是正交的，所以，兩 個系統(tǒng)不會出現(xiàn)干擾。但對小區(qū)1中和小區(qū)2 (或小區(qū)3)的不同系統(tǒng)(如 16m系統(tǒng)和16e系統(tǒng))，由于子載波間不再正交，所以，小區(qū)l中位于頻譜 wl-w2部分的信號將泄漏到小區(qū)2 (或小區(qū)3) w2的工作頻帶中。
上述場景需要解決的問題是，在不同帶寬的小區(qū)交會附近，會出現(xiàn)大帶 寬小區(qū)對小帶寬小區(qū)的干擾，為了實現(xiàn)4G系統(tǒng)全網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活設(shè)置 各個小區(qū)的系統(tǒng)帶寬的需要，必須解決兩個系統(tǒng)之間干擾這樣一個具有挑戰(zhàn) 性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種包括不同小區(qū)中多OFDM的兼 容系統(tǒng)及頻譜共享方法，能夠確保系統(tǒng)之間互不干擾，正常工作。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了 一種不同小區(qū)中使用多種正交頻 分復(fù)用系統(tǒng)時的頻譜共享方法，第一小區(qū)中的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)為主系統(tǒng)， 相鄰的第二小區(qū)中的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)為次系統(tǒng)，其中次系統(tǒng)的頻帶在主系 統(tǒng)的頻帶之內(nèi)，且主系統(tǒng)與次系統(tǒng)的子載波間隔相同，其中
所述第二小區(qū)的次系統(tǒng)在其頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送數(shù)據(jù)，將兩側(cè)的 保護子載波信號功率置零；
所述第一小區(qū)的主系統(tǒng)將與所述次系統(tǒng)頻帶相鄰的一個或多個有用子 載波配置為抵消子載波，在所述抵消子載波上發(fā)射信號，其幅度和符號應(yīng)使 該信號抵消主系統(tǒng)在次系統(tǒng)頻帶外的其它有用子載波對所述次系統(tǒng)的有用 子載波產(chǎn)生的干擾。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，所述第一小區(qū)還存在一個所述 次系統(tǒng)，該次系統(tǒng)的頻帶和子載波配置、數(shù)據(jù)發(fā)送方式均與第二小區(qū)的次系 統(tǒng)相同，且所述主系統(tǒng)將其頻帶內(nèi)在所述次系統(tǒng)頻帶上的所有有用子載波的 信號發(fā)射功率置零。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，所述第一小區(qū)只有一個主系統(tǒng)， 該主系統(tǒng)在與所述次系統(tǒng)相同的頻帶內(nèi)，按所述次系統(tǒng)相同的方式配置有用 子載波、保護子載波和發(fā)送數(shù)據(jù)，其中該頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送的是主 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，在配置時，將所述次系統(tǒng)頻帶 中的有用子載波的左邊界與所述主系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的左邊界對齊， 或者將所述次系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的右邊界與所述主系統(tǒng)頻帶中的有 用子載波的右邊界對齊。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，所述抵消子載波發(fā)送的信號按
以下步驟確定首先從主系統(tǒng)中與所述抵消子載波相鄰的發(fā)送主系統(tǒng)數(shù)據(jù)的 有用子載波中選取若干個作為加權(quán)子載波；然后根據(jù)所述加權(quán)子載波的幅度 和符號，按照抵消所述加權(quán)子載波對所述次系統(tǒng)頻帶內(nèi)有用子載波干擾的要 求，確定所述抵消子載波的幅度和符號。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，所述抵消子載波發(fā)送的信號進 一步按以下方法確定設(shè)L個抵消子載波的幅度向量為GL: G!=[gl, g2,…, gjT,設(shè)m個加權(quán)子載波的幅度向量為Am: Am=[ai， a2,…，am]T,其中，T 表示矩陣的轉(zhuǎn)置；選取抵消子載波的幅度信號為加權(quán)子載波幅度的加權(quán)和
GL=C xAm,其中，C為Lxm加權(quán)矩陣c = [ChJ"m ,所述clm、 L和m通過 最優(yōu)化算法計算得出，即使得所述加權(quán)子載波和所述抵消子載波在次系統(tǒng)頻 帶內(nèi)的有用子載波頻點上的單邊帶能量之和最小。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了 一種包括在不同小區(qū)中采用的 多種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的兼容系統(tǒng)，包括第一小區(qū)中的主正交頻分復(fù)用系 統(tǒng)，以下簡稱主系統(tǒng)，以及相鄰的第二小區(qū)中的次正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，以下 簡稱次系統(tǒng)，其中次系統(tǒng)的頻帶在主系統(tǒng)的頻帶之內(nèi)，且主系統(tǒng)與次系統(tǒng)的 子載波間隔相同，其中
所述第二小區(qū)的次系統(tǒng)在其頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送數(shù)據(jù)，將兩側(cè)的 保護子載波信號功率置零；
所述第 一小區(qū)的主系統(tǒng)將與所述次系統(tǒng)頻帶相鄰的一個或多個有用子 載波配置為抵消子載波，在所述抵消子載波上發(fā)射信號，其幅度和符號應(yīng)使 該信號抵消主系統(tǒng)在次系統(tǒng)頻帶外的其它有用子載波對所述次系統(tǒng)的有用 子載波產(chǎn)生的干擾。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所述第一小區(qū)還存在一個所述 次系統(tǒng)，該次系統(tǒng)的頻帶和子載波配置、數(shù)據(jù)發(fā)送方式均與第二小區(qū)的次系 統(tǒng)相同，且所述主系統(tǒng)將其頻帶內(nèi)在所述次系統(tǒng)頻帶上的所有有用子載波的 信號發(fā)射功率置零。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所述第 一小區(qū)只有一個主系統(tǒng)， 該主系統(tǒng)在與所述次系統(tǒng)相同的頻帶內(nèi)，按所述次系統(tǒng)相同的方式配置有用 子載波、保護子載波和發(fā)送數(shù)據(jù)，其中該頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送的是主 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，在配置時，將所述次系統(tǒng)頻帶 中的有用子載波的左邊界與所述主系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的左邊界對齊， 或者將所述次系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的右邊界與所述主系統(tǒng)頻帶中的有 用子載波的右邊界對齊。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所述抵消子載波發(fā)送的信號按
以下步驟確定首先從主系統(tǒng)中與所述抵消子載波相鄰的發(fā)送主系統(tǒng)數(shù)據(jù)的 有用子載波中選取若干個作為加權(quán)子載波；然后根據(jù)所述加權(quán)子載波的幅度 和符號，按照抵消所述加權(quán)子載波對所述次系統(tǒng)頻帶內(nèi)有用子載波干擾的要 求，確定所述抵消子載波的幅度和符號。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所述抵消子載波發(fā)送的信號進 一步按以下方法確定設(shè)L個抵消子載波的幅度向量為GL: G^[g!， g2,…, gL]T，設(shè)m個加權(quán)子載波的幅度向量為Am: Am=[ai, a2,…，am]T,其中，T 表示矩陣的轉(zhuǎn)置；選取抵消子載波的幅度信號為加權(quán)子載波幅度的加權(quán)和 GL=CxAm，其中，C為Lxm加權(quán)矩陣C = [clm]Lxm,所述c^、 L和m通過
最優(yōu)化算法計算得出，即使得所述加權(quán)子載波和所述抵消子載波在次系統(tǒng)頻 帶內(nèi)的有用子載波頻點上的單邊帶能量之和最小。
本發(fā)明的兩種帶寬OFDM系統(tǒng)頻譜共存的方法，通過將主OFDM系統(tǒng) 子載波分為兩個互不重疊的部分(如圖1 (b)中的w2部分和除去w2部分 后剩余的wl-w2部分)，用于各自系統(tǒng)的信息傳輸，同時，通過主OFDM 系統(tǒng)和次OFDM系統(tǒng)保護子載波的排布，實現(xiàn)主、次OFDM系統(tǒng)的頻譜共 享，如此設(shè)置的好處是共享帶寬后，主系統(tǒng)可以控制為次系統(tǒng)分配的帶寬， 如果次系統(tǒng)業(yè)務(wù)量增大，主系統(tǒng)可以為其分配更多的帶寬以適應(yīng)業(yè)務(wù)的需 要，反之亦然。最后，通過設(shè)置抵消子載波和加權(quán)子載波，消除兩個系統(tǒng)之 間的干擾。實現(xiàn)簡單，頻譜效率高。


圖la為不同帶寬小區(qū)的示意圖lb為不同帶寬小區(qū)的頻語共享關(guān)系圖2a和圖2b分別為不同帶寬的主、次OFDM系統(tǒng)子載波示意圖3a為兩系統(tǒng)頻譜共享時的子載波設(shè)置示意圖3b為本實施例中抵消子載波和加權(quán)子載波設(shè)置示意圖3c為本實施例另一實施例中次系統(tǒng)有用子載波與主系統(tǒng)有用子載波 右邊界對齊的示意圖。
具體實施例方式
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交步貞分復(fù)用才支術(shù) 是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦 的，而OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信 道，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。這 樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平 坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬， 因此就可以大大消除信號波形間的干擾。由于在OFDM系統(tǒng)中各個子信道 的載波相互正交，于是它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間 的相互干擾，同時又提高了頻譜利用率。
OFDM調(diào)制可通過FFT來實現(xiàn)將給定信道分成許多正交子載波，其表 達式為<formula>formula see original document page 10</formula> ( i )
其中，N為子載波數(shù)，也是FFT變換的點數(shù)；s(i)是第i個子載波上二 進制數(shù)據(jù)進行數(shù)字調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號；^—)為調(diào)制后的信號。
應(yīng)用場景如下當(dāng)一個小區(qū)內(nèi)運行了兩個OFDM系統(tǒng)共享頻譜時，設(shè) 一個OFDM系統(tǒng)的帶寬為wl,稱為主OFDM系統(tǒng)，另 一個OFDM系統(tǒng)的 帶寬為w2,稱為次OFDM系統(tǒng)，其中，w"wi即次系統(tǒng)的頻帶在主系統(tǒng)的 頻帶之內(nèi)。兩個OFDM系統(tǒng)共享的頻譜帶寬為wl。主系統(tǒng)與次系統(tǒng)的子載 波間隔相同，為Af。其中，設(shè)置主OFDM系統(tǒng)的子載波總數(shù)為Ni，包括保 護子載波和有用子載波，保護子載波位于主OFDM系統(tǒng)頻帶的兩邊，子載 波個數(shù)分別為N④和N固，有用子載波位于頻帶的中間，子載波個數(shù)為A滅， 最小有用子載波的頻率為f"，最大有用子載波的頻率為fi2，如圖2a所示。 設(shè)置次OFDM系統(tǒng)的子載波總數(shù)為N2，包括保護子載波和有用子載波，保 護子載波位于次OFDM系統(tǒng)頻帶的兩邊，子載波個數(shù)分別為W。"和W④， 有用子載波位于頻帶的中間，子載波個數(shù)為N^、最小有用子載波的頻率 為^，最大有用子載波的頻率為f",如圖2b所示。
主OFDM系統(tǒng)占用帶寬如圖3a上半部分所示，主OFDM系統(tǒng)按照它所 屬帶寬系列的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置有用子載波N咖 保護子載波N④和N固，且保護子
載波處信號置零。次OFDM系統(tǒng)與主OFDM系統(tǒng)采用子載波共享的方式共 享主系統(tǒng)的頻帶，其中次OFDM系統(tǒng)占用主OFDM系統(tǒng)有用子載波的 一 部 分，主OFDM系統(tǒng)未被占用的有用子載波用于調(diào)制主系統(tǒng)的信息，兩系統(tǒng)
用于調(diào)制數(shù)據(jù)的子載波互不重疊。主系統(tǒng)將其頻帶內(nèi)的在所述次系統(tǒng)頻帶上 的所有有用子載波(注意文中主系統(tǒng)的有用子載波仍按該系統(tǒng)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)來
規(guī)定，即使因頻譜共享而不發(fā)射信號也稱其為有用子載波)的信號功率置零， 如圖3a所示。次系統(tǒng)在其頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送數(shù)據(jù)，并將兩側(cè)的保 護子載波信號置零。
選取主OFDM系統(tǒng)的最小有用子載波頻率與次OFDM系統(tǒng)最小有用子 載波的頻率相同，即有用子載波邊界單邊對齊，例如&=^,如圖3a所示， 次OFDM系統(tǒng)占用的子載波數(shù)為N+ Ncu + NCR2,即次OFDM系統(tǒng)按照 它所屬帶寬系列的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置有用子載波N^2,保護子載波N。L2和N⑧，其中 保護子載波處信號置零。主系統(tǒng)在與次系統(tǒng)重疊部分的有用子載波上將發(fā)射 信號的功率置零，主系統(tǒng)的頻帶和子載波配置見圖3a的上半部分，次系統(tǒng) 的頻帶和子載波配置見圖3a的下半部分。
在與上述小區(qū)相鄰的另一小區(qū)中運行的次系統(tǒng)的頻帶、子載波配置、數(shù) 據(jù)發(fā)送方式與上述第 一小區(qū)中的次系統(tǒng)相同。設(shè)置相鄰小區(qū)次系統(tǒng)頻帶中的 有用子載波的左邊界與第一小區(qū)主系統(tǒng)頻帶中的有用子載波邊界單邊對齊 以保證相鄰小區(qū)的次OFDM系統(tǒng)對第一'卜區(qū)的主OFDM系統(tǒng)沒有干擾，同 時有用子載波利用率最高。
第 一 小區(qū)的主系統(tǒng)將與次系統(tǒng)頻帶相鄰的若干有用子載波設(shè)置為抵消 子載波，在該抵消子載波上不再發(fā)射正常業(yè)務(wù)信號，而是發(fā)射可以抵消主系 統(tǒng)在次系統(tǒng)頻帶外的有用子載波對所述次系統(tǒng)頻帶內(nèi)的子載波產(chǎn)生干擾的 信號。
在另一實施例中，所述第一小區(qū)如果只有一個主系統(tǒng)，其頻帶、子載波
配置、數(shù)據(jù)發(fā)送方式與前述第一小區(qū)主系統(tǒng)相同，主系統(tǒng)帶寬仍為Wl,設(shè) 置其有用子載波與另一相鄰小區(qū)次系統(tǒng)有用子載波單邊界對齊，該主系統(tǒng)在
與另 一相鄰小區(qū)次系統(tǒng)相同的頻帶內(nèi)，按與相鄰小區(qū)次系統(tǒng)相同的方式配置 有用子載波和保護子載波，并在該頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送主系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)。此時，第一小區(qū)主系統(tǒng)仍將與第二小區(qū)次系統(tǒng)頻帶相鄰的若干子載波設(shè) 置為抵消子載波，在該抵消子載波上發(fā)射可以抵消主系統(tǒng)在上述次系統(tǒng)頻帶 外的有用子載波對所述次系統(tǒng)頻帶內(nèi)的子載波產(chǎn)生干擾的信號。此時第一小 區(qū)主系統(tǒng)的頻帶和子載波的配置見圖3b,相當(dāng)于上一實施例中第一小區(qū)主 系統(tǒng)與次系統(tǒng)頻譜相互疊加的結(jié)果。
在確定抵消子載波的幅度和符號時，首先從主系統(tǒng)中與所述抵消子載波 相鄰的發(fā)送主系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有用子載波中選取若干個作為加權(quán)子載波，該加權(quán) 子載波是需考慮的主系統(tǒng)對次系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的子載波。為了精確起見，可以 選取所有可能對次系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的子載波作為加權(quán)子載波，但是考慮到信號
的衰減，也可以僅選取主系統(tǒng)對次系統(tǒng)影響較大的部分子載波作為加權(quán)子載
波。設(shè)加權(quán)子載波為有限的m個，加權(quán)子載波的位置位于 f" + (Nused2 + NG2 + L) x Af到f + (Nused2 + NG2 + L + m) x Af ,如圖3b中所示，加權(quán)
子載波調(diào)制的是正常數(shù)據(jù)，其幅度是正常的用戶信號。
根據(jù)上述加權(quán)子載波的幅度和符號，確定其在所述次系統(tǒng)頻帶內(nèi)的有用 子載波的頻點上的干擾，按照抵消所述加權(quán)子載波對所述次系統(tǒng)頻帶內(nèi)有用 子載波干擾的要求，確定所述抵消子載波的幅度和符號。抵消子載波對次系 統(tǒng)的影響可以抵消掉主系統(tǒng)加權(quán)子載波部分對次系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，即盡量使 抵消子載波與加權(quán)子載波對所述次系統(tǒng)有用子載波的頻點上干擾的幅度相 同，符號相反，設(shè)主OFDM系統(tǒng)的L個子載波作為抵消子載波，抵消子載
f皮的4立置4立于fl1 + (N騰d2 + NGR2) X M到fU + (Nused2 + NG2 + L) X Af , ^口圖3b中的虛 線子載波所示，抵消子載波不調(diào)制用戶數(shù)據(jù)。
具體計算方法如下
設(shè)L個抵消子載波的幅度向量為Gl:
<formula>formula see original document page 12</formula>(2)
設(shè)m個加權(quán)子載波的幅度向量為Am:
<formula>formula see original document page 13</formula>式中T表示矩陣的轉(zhuǎn)置操作。
選取主OFDM系統(tǒng)的L個抵消子載波的幅度信號為m個加權(quán)子載波幅 度的加一又和
<formula>formula see original document page 13</formula>式中C為Lxm加^又矩陣C = [clm]Lxm
選取加權(quán)矩陣C的元素c'm ，使得主OFDM系統(tǒng)的加權(quán)子載波和抵消子 載波單邊帶能量在^至f"之和最小，Clm、 L和m通過常規(guī)的最優(yōu)化算法可 以算出即選取最優(yōu)化算法的目標(biāo)函數(shù)為主系統(tǒng)的子載波在次系統(tǒng)的&至 f22之間的幅度能量和，求解能量和最小時的Clm、 L和m取值即可。此時， 抵消子載波與加權(quán)子載波在次系統(tǒng)的&至&之間的幅度互相抵消，從而消 除主系統(tǒng)信號對次系統(tǒng)有用帶寬信號的影響。
例如，設(shè)主系統(tǒng)的子載波在次系統(tǒng)的&至&之間的單邊帶幅度為s,抵 消子載波在次系統(tǒng)的f"至f"之間的單邊帶幅度為c (符號相反)，則基于最 優(yōu)化算法求解Qm、 L和m的^^式如下<formula>formula see original document page 13</formula>
式中min表示最優(yōu)化大括號中的值為最小，H表示求絕對值運算。
子載波(無論是加權(quán)子載波，或是抵消子載波)的單邊帶服從sine函數(shù)， 即幅度為am ,頻率為fm的子載波在頻率f處的邊帶幅度為
<formula>formula see original document page 13</formula>
上述第一小區(qū)中的主OFDM系統(tǒng)以及相鄰的第二小區(qū)中的次OFDM系 統(tǒng)構(gòu)成了一種包括不同小區(qū)中多種OFDM系統(tǒng)的兼容系統(tǒng)，其中次系統(tǒng)的 頻帶在主系統(tǒng)的頻帶之內(nèi)，且主系統(tǒng)與次系統(tǒng)的子載波間隔相同，第一小區(qū) 的主系統(tǒng)將與所述次系統(tǒng)頻帶相鄰的一個或多個有用子載波配置為抵消子 載波，在所述抵消子載波上發(fā)射信號，其幅度和符號應(yīng)使該信號抵消主系統(tǒng) 在次系統(tǒng)頻帶外的其它有用子載波對所述次系統(tǒng)的有用子載波產(chǎn)生的干擾。
以20MHz帶寬的IEEE802.16m系統(tǒng)與5MHz帶寬的802.16E系統(tǒng)頻譜 共存為例，設(shè)小區(qū)1中采用上述兩種系統(tǒng)，相鄰小區(qū)2中采用了 5MHz帶寬 的802.16E系統(tǒng)，IEEE證.16m系統(tǒng)與802.16E系統(tǒng)均采用OFDM的調(diào)制方 式。為了實現(xiàn)兩小區(qū)中不同帶寬的兩種OFDM系統(tǒng)頻譜共存，且小區(qū)1中 的16m系統(tǒng)不會對小區(qū)2中的16e系統(tǒng)產(chǎn)生千擾，首先兩種OFDM系統(tǒng)均 采用子載波間隔相同的FFT變換，在此例中，Af = 10.9375MHz。
對5MHz的802.16E系統(tǒng)，通過512點的FFT變換，將5MHz的 IEEE802.16E系統(tǒng)頻帶變換為512個獨立、正交的子載波，其中有用子載波 數(shù)為N咖d2420,左保護子載波數(shù)為NGL^46，右護子載波數(shù)為NGR^46。如
圖2b所示。對于小區(qū)1中的16e系統(tǒng)和小區(qū)2中的16e系統(tǒng)，其頻帶、子 載波配置以及數(shù)據(jù)發(fā)送方式均相同，下文中描述的16e系統(tǒng)包括小區(qū)1中的 16e系統(tǒng)及小區(qū)2中的16e系統(tǒng)。
對20MHz的IEEE802.16m系統(tǒng)，通過2048點的FFT變換，將20MHz 的IEEE802.16m系統(tǒng)頻帶變換為2048個獨立、正交的子載波，其中有用子 載波數(shù)為^'』=1680,左保護子載波數(shù)為N^^84,右保護子載波數(shù)為 ngri=184。如圖2a所示。
當(dāng)20MHz的IEEE802.16m系統(tǒng)與5MHz的正EE802.16e系統(tǒng)共享 20MHz帶寬時，此時，兩種OFDM系統(tǒng)的共享頻帶為IEEE802.16m系統(tǒng)(主 OFDM系統(tǒng))的帶寬，即20MHz 。
首先，通過2048點的FFT變換，將20MHz的頻帶變換為2048個獨立、 正交的子載波，其中，共享頻帶(20MHz)的保護帶按照主OFDM系統(tǒng)的 保護帶設(shè)置，即左保護子載波數(shù)為N。Lb184，右保護子載波數(shù)為N。Ri-184。
其次，在共享頻帶的2048個子載波上，設(shè)置5MHzIEEE802.16e系統(tǒng)的 512個子載波，這512個子載波中，按照5MHz IEEE802.16e系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè) 置左保護子載波NGL^46個，有用子載波N—=420個，以及右保護子載波 N。R2=46個，設(shè)置S02.16e系統(tǒng)的有用子載波左邊界與主系統(tǒng)的有用子載波 左邊界對齊。圖3a中是兩個系統(tǒng)共享頻帶時子載波設(shè)置示意圖，在圖中， 802.16e系統(tǒng)的有用子載波與主系統(tǒng)的有用子載波邊界在左邊界處對齊，即
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802.16e系統(tǒng)的第47個子載波被設(shè)置在主系統(tǒng)的第185個子載波上。
經(jīng)過有用子載波對齊后的兩個系統(tǒng)子載波設(shè)置為，從1到184為共享頻 段的保護子載波，185到604的子載波分配給5MHz IEEE802.16e系統(tǒng)的可 用子載波，605到650的子載波分配給5MHz IEEE802.16e系統(tǒng)作為右保護 帶。651到1864的子載波為IEEE802.16m系統(tǒng)的剩余可用子載波(即16m 系統(tǒng)可用子載波被16e系統(tǒng)占用后剩余的可用子載波)，1865到2048的子 載波為IEEE802.16m系統(tǒng)的右保護子載波。
為了減少主系統(tǒng)占用子載波對次系統(tǒng)占用子載波的干擾，設(shè)置抵消子載 波的個數(shù)為1^=6,設(shè)置加權(quán)子載波的個數(shù)為12,則加權(quán)矩陣為C=[Cl ]6x12。 ^^消子載波位于651到656的子載波位置，而加4又子載波則位于657到668 的位置。選取加權(quán)矩陣C的元素[eLmL'2，使得16m系統(tǒng)的剩余可用子載波 在16e系統(tǒng)的可用子載波位置范圍內(nèi)幅度最小，從而消除了 16m系統(tǒng)的剩 余可用子載波對16e系統(tǒng)可用子載波造成干擾。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的
形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
例如，根據(jù)系統(tǒng)的需要進行邊界對齊，有可能是左邊界對齊，也有可能 是右邊界對齊，其頻帶及子載波的配置如圖3c所示，即所述次系統(tǒng)頻帶中 的有用子載波的右邊界與所述主系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的右邊界對齊。
權(quán)利要求
1.一種不同小區(qū)中使用多種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)時的頻譜共享方法，第一小區(qū)中的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)為主系統(tǒng)，相鄰的第二小區(qū)中的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)為次系統(tǒng)，其中次系統(tǒng)的頻帶在主系統(tǒng)的頻帶之內(nèi)，且主系統(tǒng)與次系統(tǒng)的子載波間隔相同，其特征在于，所述第二小區(qū)的次系統(tǒng)在其頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送數(shù)據(jù)，將兩側(cè)的保護子載波信號功率置零；所述第一小區(qū)的主系統(tǒng)將與所述次系統(tǒng)頻帶相鄰的一個或多個有用子載波配置為抵消子載波，在所述抵消子載波上發(fā)射信號，其幅度和符號應(yīng)使該信號抵消主系統(tǒng)在次系統(tǒng)頻帶外的其它有用子載波對所述次系統(tǒng)的有用子載波產(chǎn)生的干擾。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述第一小區(qū)還存在一個所述次系統(tǒng)，該次系統(tǒng)的頻帶和子載波配置、 數(shù)據(jù)發(fā)送方式均與第二小區(qū)的次系統(tǒng)相同，且所述主系統(tǒng)將其頻帶內(nèi)在所述 次系統(tǒng)頻帶上的所有有用子載波的信號發(fā)射功率置零。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述第 一小區(qū)只有一個主系統(tǒng)，該主系統(tǒng)在與所述次系統(tǒng)相同的頻帶 內(nèi)，按所述次系統(tǒng)相同的方式配置有用子載波、保護子載波和發(fā)送數(shù)據(jù)，其 中該頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送的是主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
4、 如權(quán)利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，在配置時，將所述次系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的左邊界與所述主系統(tǒng)頻 帶中的有用子載波的左邊界對齊，或者將所述次系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的 右邊界與所述主系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的右邊界對齊。
5、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述抵消子載波發(fā)送的信 號按以下步驟確定首先從主系統(tǒng)中與所述抵消子載波相鄰的發(fā)送主系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有用子載 波中選取若干個作為加權(quán)子載波；然后根據(jù)所述加權(quán)子載波的幅度和符號，按照抵消所述加權(quán)子載波對所述次系統(tǒng)頻帶內(nèi)有用子載波干擾的要求，確定 所述抵消子載波的幅度和符號。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述抵消子載波發(fā)送的信 號進 一 步按以下方法確定設(shè)L個抵消子載波的幅度向量為GL: G!=[gl, g2,…，gjT,設(shè)m個加權(quán) 子載波的幅度向量為Am: Am=[ai,a2, ...，am]T,其中，T表示矩陣的轉(zhuǎn)置；選取抵消子載波的幅度信號為加權(quán)子載波幅度的加權(quán)和GL=C x Am, 其中，C為Lxm加權(quán)矩陣C = [clm]Lxm，所述c,m、 L和m通過最優(yōu)化算法計算得出，即使得所述加權(quán)子載波和所述抵消子載波在次系統(tǒng)頻帶內(nèi)的有用子 載波頻點上的單邊帶能量之和最小。
7、 一種包括在不同小區(qū)中采用的多種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的兼容系統(tǒng)， 包括第一小區(qū)中的主正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，以下簡稱主系統(tǒng)，以及相鄰的第二 小區(qū)中的次正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，以下簡稱次系統(tǒng)，其中次系統(tǒng)的頻帶在主系 統(tǒng)的頻帶之內(nèi)，且主系統(tǒng)與次系統(tǒng)的子載波間隔相同，其特征在于，所述第二小區(qū)的次系統(tǒng)在其頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送數(shù)據(jù)，將兩側(cè)的 保護子載波信號功率置零；所述第 一小區(qū)的主系統(tǒng)將與所述次系統(tǒng)頻帶相鄰的一個或多個有用子 載波配置為抵消子載波，在所述抵消子載波上發(fā)射信號，其幅度和符號應(yīng)使 該信號抵消主系統(tǒng)在次系統(tǒng)頻帶外的其它有用子載波對所述次系統(tǒng)的有用 子載波產(chǎn)生的干擾。
8、 如權(quán)利要求7所述的兼容系統(tǒng)，其特征在于，所述第一小區(qū)還存在一個所述次系統(tǒng)，該次系統(tǒng)的頻帶和子載波配置、 數(shù)據(jù)發(fā)送方式均與第二小區(qū)的次系統(tǒng)相同，且所述主系統(tǒng)將其頻帶內(nèi)在所述 次系統(tǒng)頻帶上的所有有用子載波的信號發(fā)射功率置零。
9、 如權(quán)利要求7所述的兼容系統(tǒng)，其特征在于，所述第一小區(qū)只有一個主系統(tǒng)，該主系統(tǒng)在與所述次系統(tǒng)相同的頻帶 內(nèi)，按所述次系統(tǒng)相同的方式配置有用子載波、保護子載波和發(fā)送數(shù)據(jù)，其 中該頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送的是主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
10、 如權(quán)利要求7、 8或9所述的兼容系統(tǒng)，其特征在于，在配置時，將所述次系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的左邊界與所述主系統(tǒng)頻 帶中的有用子載波的左邊界對齊，或者將所述次系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的 右邊界與所述主系統(tǒng)頻帶中的有用子載波的右邊界對齊。
11、 如權(quán)利要求8所述的兼容系統(tǒng)，其特征在于，所述抵消子載波發(fā)送 的信號按以下步驟確定首先從主系統(tǒng)中與所述抵消子載波相鄰的發(fā)送主系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有用子載 波中選取若干個作為加權(quán)子載波；然后根據(jù)所述加權(quán)子載波的幅度和符號， 按照抵消所述加權(quán)子載波對所述次系統(tǒng)頻帶內(nèi)有用子載波干擾的要求，確定 所述抵消子載波的幅度和符號。
12、 如權(quán)利要求11所述的兼容系統(tǒng)，其特征在于，所述抵消子載波發(fā) 送的信號進一步按以下方法確定設(shè)L個抵消子載波的幅度向量為GL: GL=[gl，g2,…，gijT,設(shè)m個加權(quán) 子載波的幅度向量為A^ Am=[ai,a2, ...,am]T,其中，T表示矩陣的轉(zhuǎn)置；選取抵消子載波的幅度信號為加權(quán)子載波幅度的加權(quán)和Gl=C x Am, 其中，C為Lxm加;K矩陣C = [clmLxm,所述Clm、 L和m通過最優(yōu)化算法計算得出，即使得所述加權(quán)子載波和所述抵消子載波在次系統(tǒng)頻帶內(nèi)的有用子 載波頻點上的單邊帶能量之和最小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括不同小區(qū)中多OFDM的兼容系統(tǒng)及頻譜共享方法，能夠確保系統(tǒng)之間互不干擾，正常工作。所述系統(tǒng)包括第一小區(qū)中的主正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，以下簡稱主系統(tǒng)，以及相鄰的第二小區(qū)中的次正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，以下簡稱次系統(tǒng)，其中次系統(tǒng)的頻帶在主系統(tǒng)的頻帶之內(nèi)，且主系統(tǒng)與次系統(tǒng)的子載波間隔相同，其中所述第二小區(qū)的次系統(tǒng)在其頻帶內(nèi)的有用子載波上發(fā)送數(shù)據(jù)，將兩側(cè)的保護子載波信號功率置零；所述第一小區(qū)的主系統(tǒng)將與所述次系統(tǒng)頻帶相鄰的一個或多個有用子載波配置為抵消子載波，在所述抵消子載波上發(fā)射信號，其幅度和符號應(yīng)使該信號抵消主系統(tǒng)在次系統(tǒng)頻帶外的其它有用子載波對所述次系統(tǒng)的有用子載波產(chǎn)生的干擾。
文檔編號H04L5/02GK101374041SQ20071014337
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者孫長印 申請人:中興通訊股份有限公司