專利名稱：基于正交頻分多址的數(shù)據(jù)通信設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信，更具體地說，本發(fā)明涉及基于正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)通信設(shè)備和數(shù)據(jù)通信方法。
在基于OFDMA的常規(guī)數(shù)據(jù)通信過程中，以如下方式，根據(jù)從用戶部分接收的信號(hào)，基站推導(dǎo)出用戶碼元。首先，找到各碼元塊的起始點(diǎn)，并消除循環(huán)前綴。然后，對(duì)N個(gè)采樣進(jìn)行N點(diǎn)DFT或N點(diǎn)FFT以將N個(gè)采樣轉(zhuǎn)換為頻域內(nèi)的一個(gè)信號(hào)。接著，對(duì)由于共用信道而在各頻率產(chǎn)生的信號(hào)失真進(jìn)行補(bǔ)償，并檢測數(shù)據(jù)。在此，附加一個(gè)循環(huán)前綴以防止由于共用信道而產(chǎn)生塊間干擾，并且循環(huán)前綴需要比信道的脈沖響應(yīng)長。在此，為了提高基于OFDMA的常規(guī)數(shù)據(jù)通信過程的效率，N的值應(yīng)盡可能大。然而，隨著N值的增大，F(xiàn)FT/IFFT的硬件規(guī)模也要增大，因此難以實(shí)現(xiàn)基于OFDMA的常規(guī)數(shù)據(jù)通信過程。
在基于OFDMA的常規(guī)數(shù)據(jù)通信過程中，當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行通信時(shí)，為了建立多址連接，對(duì)每個(gè)用戶分配所需的多個(gè)頻率或副載波。因此，每個(gè)用戶部分僅利用某些頻率發(fā)送數(shù)據(jù)碼元，而剩余頻率不用于數(shù)據(jù)傳輸。即使在僅以某些頻率發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下，基于OFDMA的常規(guī)數(shù)據(jù)通信的每個(gè)用戶部分仍必須進(jìn)行N點(diǎn)IFFT和N點(diǎn)FFT，這樣導(dǎo)致不必要的硬件浪費(fèi)。
在多媒體無線通信環(huán)境下，從低速語音業(yè)務(wù)到高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)各種速度和特性共存，包括用戶發(fā)射單元和用戶接收單元的用戶部分，即用戶終端根據(jù)其價(jià)格和用途僅提供有限的業(yè)務(wù)。例如，低價(jià)終端僅可以提供低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如語音業(yè)務(wù)，而高價(jià)終端可以提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻圖像業(yè)務(wù)。因此，盡管為了提高多媒體無線通信環(huán)境下的通信效率，應(yīng)該將N設(shè)置得大些，但是對(duì)于低速終端，可以將N設(shè)置得小些。然而，基于OFDMA的常規(guī)數(shù)據(jù)通信使終端的硬件和設(shè)計(jì)復(fù)雜化了。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信方法，利用這種基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)該方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，該數(shù)據(jù)通信設(shè)備包括用于為至少一個(gè)用戶發(fā)送用戶信息的一個(gè)基站發(fā)射單元。該基站發(fā)射單元包括第一至第U編碼器，其中第u個(gè)(其中1≤u≤U，U表示用戶數(shù))編碼器對(duì)用戶信息進(jìn)行編碼，并輸出編碼結(jié)果作為Nu個(gè)第u用戶碼元(其中Nu是對(duì)第u個(gè)用戶分配的碼元數(shù))；一個(gè)頻率分配器，用于分別對(duì)從第一至第U編碼器接收的用戶碼元分配不同頻率，并輸出分配結(jié)果；第一傅立葉反變換器，用于對(duì)從頻率分配器接收的分配結(jié)果進(jìn)行N點(diǎn)傅立葉反變換器(其中N是可以對(duì)U個(gè)用戶分配的碼元總數(shù))；第一循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器，用于將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入傅立葉反變換結(jié)果內(nèi)；以及第一信號(hào)發(fā)射機(jī)，用于將插入結(jié)果轉(zhuǎn)換為碼元塊信號(hào)，并將碼元塊信號(hào)發(fā)送到用戶。N1至NU之和不超過N。
數(shù)據(jù)通信設(shè)備還包括一個(gè)用戶接收單元，用戶接收單元接收基站發(fā)射單元發(fā)射的碼元塊信號(hào)，并對(duì)接收碼元塊信號(hào)中的第u用戶碼元進(jìn)行估計(jì)。用戶接收單元包括第二信號(hào)接收機(jī)，用于將接收的碼元塊信號(hào)轉(zhuǎn)換為碼元塊，并輸出該碼元塊；第二預(yù)處理器，用于尋找從第二信號(hào)接收機(jī)接收的碼元塊的起始點(diǎn)，根據(jù)該起始點(diǎn)，從碼元塊中消除循環(huán)擴(kuò)展碼元，并輸出消除結(jié)果rk(其中k表示時(shí)間指數(shù)，并且0≤k≤N-1)；用戶信號(hào)提取器，用于根據(jù)公式Rn(u)＝BAm(u)Hn(u)+N′n，其中n是頻率指數(shù)并且0≤n≤Nn-1、B表示規(guī)模控制因數(shù)、Hn(u)表示頻域內(nèi)的信道特性、以及N’u表示頻域內(nèi)的噪聲特性，從第二預(yù)處理器輸出的結(jié)果rk中提取第u用戶的頻域信號(hào)Rn(u)；第二均衡器，用于消除從用戶信號(hào)提取器接收的信號(hào)Rn(u)中的信道間干擾；以及第二估計(jì)值檢波器，用于從第二均衡器輸出的消除結(jié)果中檢測第u用戶碼元Am(u)的估計(jì)值 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，該數(shù)據(jù)通信設(shè)備包括U個(gè)用戶發(fā)射單元，其中各用戶發(fā)射單元將用戶信息發(fā)送到一個(gè)基站部分。U個(gè)用戶發(fā)射單元中的第u用戶發(fā)射單元(1≤u≤U)包括第(U+1)編碼器，用于對(duì)用戶信息進(jìn)行編碼，并輸出編碼結(jié)果作為Nu個(gè)第u用戶碼元(其中Nu是對(duì)第u用戶分配的碼元數(shù))；用戶信號(hào)發(fā)生器，根據(jù)公式 利用從第(U+1)編碼器接收的第u用戶碼元Am(u)(其中0≤m≤Nu)產(chǎn)生時(shí)域內(nèi)的第u用戶信號(hào)xk(u)，并輸出產(chǎn)生的第u用戶信號(hào)xk(u)，其中0≤k≤N-1，N是可以對(duì)U個(gè)用戶分配的碼元總數(shù)，并且至少是N1至NU之和，k％Nu表示“k”被Nu除時(shí)的余數(shù)，ak(u)表示對(duì)Nu個(gè)用戶碼元Am(u)進(jìn)行傅立葉反變換的結(jié)果，nu表示對(duì)第u用戶分配的頻偏數(shù)；第二循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器，用于將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入第u用戶信號(hào)；以及第二信號(hào)發(fā)射機(jī)，用于將插入結(jié)果轉(zhuǎn)換為碼元塊信號(hào)，并將該碼元塊信號(hào)發(fā)送到基站部分。在此，1≤NU≤N。
該數(shù)據(jù)通信設(shè)備還包括一個(gè)基站接收單元，該基站接收單元用于接收U個(gè)用戶發(fā)射單元中的各用戶發(fā)射單元發(fā)射的碼元塊信號(hào)，并根據(jù)接收的碼元塊信號(hào)，估計(jì)第u用戶碼元?；窘邮諉卧ǖ谝恍盘?hào)接收機(jī)，用于將接收的碼元塊信號(hào)轉(zhuǎn)換為碼元塊，并輸出該碼元塊；第一預(yù)處理器，用于尋找從第一信號(hào)接收機(jī)接收的碼元塊的起始點(diǎn)，根據(jù)該起始點(diǎn)，從碼元塊中消除循環(huán)擴(kuò)展碼元，并輸出消除結(jié)果rk；第一傅立葉變換器，用于對(duì)從第一預(yù)處理器接收的消除結(jié)果rk進(jìn)行N點(diǎn)傅立葉變換；第一均衡器，用于消除從第一傅立葉變換器接收的傅立葉變換結(jié)果中的信道間干擾；以及第一估計(jì)值檢波器，用于從第一均衡器輸出的消除結(jié)果中檢測第u用戶碼元Am(u)的估計(jì)值。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信方法，利用該方法，數(shù)據(jù)通信設(shè)備的基站發(fā)射單元將用戶信息發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)用戶。該數(shù)據(jù)通信方法包括以下步驟對(duì)U條用戶信息中的各用戶信息進(jìn)行編碼以獲得各用戶的Nu個(gè)用戶碼元；對(duì)各用戶的相應(yīng)用戶碼元分配不同頻率；對(duì)頻率分配結(jié)果進(jìn)行傅立葉反變換；將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入傅立葉反變換結(jié)果；以及將插入結(jié)果轉(zhuǎn)換為碼元塊信號(hào)，并將碼元塊信號(hào)發(fā)送到用戶。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信方法，利用該方法，數(shù)據(jù)通信設(shè)備的第u個(gè)用戶發(fā)射單元將用戶信息發(fā)送到基站部分。該數(shù)據(jù)通信方法包括步驟對(duì)用戶信息進(jìn)行編碼以獲得Nu個(gè)第u用戶碼元；根據(jù)公式 利用第u用戶碼元Am(u)產(chǎn)生時(shí)域內(nèi)的第u用戶信號(hào)xk(u)；將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入第u用戶信號(hào)；以及將插入結(jié)果發(fā)送到基站部分作為碼元塊信號(hào)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信方法，利用該方法，數(shù)據(jù)通信設(shè)備的基站接收單元根據(jù)接收的碼元塊信號(hào)估計(jì)第u個(gè)用戶碼元。該數(shù)據(jù)通信方法包括以下步驟將接收的碼元塊信號(hào)轉(zhuǎn)換為碼元塊；尋找碼元塊的起始點(diǎn)，并根據(jù)該起始點(diǎn)，消除該碼元塊內(nèi)的循環(huán)擴(kuò)展碼元；對(duì)消除循環(huán)擴(kuò)展碼元后的消除結(jié)果rk進(jìn)行N點(diǎn)傅立葉變換；消除傅立葉變換結(jié)果的信道間干擾；以及從消除信道間干擾的結(jié)果中檢測第u個(gè)用戶碼元Am(u)的估計(jì)值。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信方法，利用該方法，數(shù)據(jù)通信設(shè)備的用戶接收單元根據(jù)接收的碼元塊信號(hào)估計(jì)第u個(gè)用戶碼元。該數(shù)據(jù)通信方法包括以下步驟將接收的碼元塊信號(hào)轉(zhuǎn)換為碼元塊；尋找碼元塊的起始點(diǎn)，并根據(jù)此起始點(diǎn)，消除碼元塊中的循環(huán)擴(kuò)展碼元；從消除循環(huán)擴(kuò)展碼元的消除結(jié)果rk中提取信號(hào)Rn(u)；消除信號(hào)Rn(u)內(nèi)的信道間干擾；以及從消除信道間干擾的結(jié)果中檢測第u用戶碼元Am(u)的估計(jì)值 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信方法，利用該方法，可以在數(shù)據(jù)通信設(shè)備內(nèi)獲得頻偏數(shù)。該數(shù)據(jù)通信方法包括以下步驟(a)以Lu升序排列用戶；(b)初始化用戶指數(shù)“u”和頻偏數(shù)；(c)將用戶指數(shù)“u”增加1，獲得滿足 的值bl∈{0，1}，并利用 獲得頻偏數(shù)；以及(d)確定用戶指數(shù)“u”是否小于用戶數(shù)，并且如果確定用戶指數(shù)“u”小于用戶數(shù)，則進(jìn)入步驟(c)。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的基站接收單元的框圖；圖10示出根據(jù)本發(fā)明利用圖9所示的基站接收單元實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)通信方法的流程圖；圖11示出根據(jù)本發(fā)明的用戶接收單元的框圖；圖12示出根據(jù)本發(fā)明利用圖11所示的用戶接收單元實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)通信方法的流程圖；圖13示出圖9和圖11所示的第一信號(hào)接收機(jī)和第二信號(hào)接收機(jī)的一般實(shí)例的框圖；圖14示出根據(jù)本發(fā)明用于獲得頻偏數(shù)的數(shù)據(jù)通信方法的流程圖；圖15示出在4個(gè)用戶以同樣速度同時(shí)發(fā)送信息的頻域內(nèi)的碼元；以及圖16示出在4個(gè)用戶以不同速度同時(shí)發(fā)送信息時(shí)的頻域內(nèi)的碼元。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信設(shè)備的示意框圖。該數(shù)據(jù)通信設(shè)備包括用戶部分10，具有用戶發(fā)射單元12和用戶接收單元14；以及基站部分20，具有基站接收單元22和基站發(fā)射單元24。
有多少個(gè)用戶就有多少個(gè)用戶部分10與基站部分20進(jìn)行通信。所有各用戶部分10以如下方式與基站部分20進(jìn)行通信。
請參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信設(shè)備的用戶發(fā)射單元12，以包括至少一個(gè)主碼元和至少一個(gè)附加循環(huán)擴(kuò)展碼元的碼元塊為單位，將以用戶碼元形式編碼的用戶信息發(fā)送到基站接收單元22。基站接收單元22以碼元塊為單位接收一個(gè)或多個(gè)用戶發(fā)射單元12分別發(fā)射的用戶信息，并利用接收到的用戶信息估計(jì)用戶部分10發(fā)射的用戶碼元。
以包括至少一個(gè)主碼元和至少一個(gè)附加循環(huán)擴(kuò)展碼元的碼元塊為單位，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信設(shè)備的基站發(fā)射單元24將特定用戶的信息發(fā)送到相應(yīng)用戶接收單元14。在此，用戶接收單元14以碼元塊為單位接收基站發(fā)射單元24發(fā)射的信息，并對(duì)接收信息內(nèi)有關(guān)特定用戶的碼元進(jìn)行估計(jì)。
以下將參考


在圖1所示的用戶部分10與基站部分20之間所發(fā)射和接收的信息的格式。
圖2示出說明幀、時(shí)隙以及碼元塊之間關(guān)系的數(shù)據(jù)格式。參考圖2，單位幀30包括至少一個(gè)時(shí)隙。單位時(shí)隙32包括至少一個(gè)碼元塊。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信設(shè)備和方法在用戶部分10與基站部分20之間發(fā)射和接收信息時(shí)，可以將一個(gè)碼元塊34分配給一個(gè)用戶或同時(shí)分配給多個(gè)用戶。亦即，根據(jù)本發(fā)明，碼元塊34的分配并不固定在一個(gè)幀內(nèi)，但是對(duì)于各碼元時(shí)隙不同。
圖3示出圖2所示碼元塊34的格式。碼元塊34包括循環(huán)擴(kuò)展碼元40和44以及主碼元42。
參考圖3，碼元塊34包括N個(gè)主碼元(N是可以分配到所有用戶的碼元總數(shù)，即副載波總數(shù))42和Np個(gè)循環(huán)擴(kuò)展碼元(Np是1或大于1的整數(shù))40。碼元塊34還可以包括Nq個(gè)循環(huán)擴(kuò)展碼元(Nq是1或大于1的整數(shù))44。換句話說，通常必須將循環(huán)擴(kuò)展碼元40附加到碼元塊34的前部，但是可以省略附加在碼元塊34后部的循環(huán)擴(kuò)展碼元44。將N個(gè)主碼元42中的后Np個(gè)主碼元拷貝到碼元塊34的前部以形成循環(huán)擴(kuò)展碼元40，如箭頭46所示，并將N個(gè)主碼元42中的頭Nq個(gè)主碼元拷貝到碼元塊34的后部以形成循環(huán)擴(kuò)展碼元44，如箭頭48所示。在此，如果將表示主碼元42數(shù)量的N設(shè)置為以2為底的指數(shù)值(即N∈{2n’|n’＝1，2，3，...})，則更容易實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信設(shè)備。在此，將循環(huán)擴(kuò)展碼元40或44的長度Np或Nq設(shè)置為等于或大于信道脈沖響應(yīng)的長度。當(dāng)多個(gè)用戶部分發(fā)射的多條用戶信息未同時(shí)到達(dá)基站部分時(shí)，到達(dá)時(shí)間差就包含在循環(huán)擴(kuò)展碼元40或44內(nèi)。
以下將參考

根據(jù)本發(fā)明的基站發(fā)射單元24的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的配置和運(yùn)行過程，以及這種基站發(fā)射單元24將相應(yīng)用戶信息發(fā)送到用戶接收單元14的數(shù)據(jù)通信方法。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的基站發(fā)射單元24的方框圖。基站發(fā)射單元24包括第一至第U編碼器60至62、頻率分配器64、第一傅立葉反變換器66、第一循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器68以及第一信號(hào)發(fā)射機(jī)70。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明用于傳輸用戶信息的、由圖4所示基站發(fā)射單元24實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)通信方法的流程圖。在步驟90和92，對(duì)通過編碼用戶信息獲得的各用戶碼元分配頻率。在步驟94至98，將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入對(duì)被分配頻率的用戶碼元進(jìn)行傅立葉反變換獲得的結(jié)果獲得碼元塊，然后發(fā)送碼元塊。
圖4所示的基站發(fā)射單元24用于將相應(yīng)用戶信息發(fā)送到至少一個(gè)用戶接收單元14。為此，在步驟90，第一至第U編碼器60至62對(duì)通過相應(yīng)輸入端IN1至INU接收的U條用戶信息進(jìn)行編碼，并且第一至第U編碼器60至62分別將編碼結(jié)果輸出到頻率分配器64作為各用戶的Nu個(gè)用戶碼元Am(u)。在此，Nu是對(duì)第U用戶分配的碼元數(shù)，“u”是用戶指數(shù)，并且1≤u≤U，0≤m≤Nu。當(dāng)1≤Nu≤N，N1至NU之和不大于N，并且將N設(shè)置為以2為底的指數(shù)值(如公式(1)所示)時(shí)，則可以非常容易地實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信設(shè)備。此外，還可以將Nu設(shè)置為以2為底的指數(shù)，如公式(1)所示。
N∈{2n’|n’＝1，2，3，...}，Nu∈{2n’|n’＝1，2，3，...}...(1)例如，作為編碼器60至編碼器62之一的第u編碼器對(duì)通過輸入端INu以位形式接收的用戶信息進(jìn)行編碼，并將編碼結(jié)果作為第u個(gè)用戶的Nu個(gè)用戶碼元Am(u)輸出到頻率分配器64。
完成步驟90之后，在步驟92，根據(jù)公式(2)，頻率分配器64對(duì)第一至第U編碼器60至62為所有用戶輸出的Nu個(gè)用戶碼元Am(1)至Nu個(gè)用戶碼元Am(U)分配不同頻率Su，并將分配結(jié)果輸出到第一傅立葉反變換器66。
Su＝{n|n＝mLu+nu}...(2)
其中，Lu是N/Nu，nu表示對(duì)第u用戶分配的頻偏數(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)步驟92，頻率分配器64包括第一開關(guān)單元80和第一控制器82。根據(jù)從第一控制器82接收的第一控制信號(hào)C1，第一開關(guān)單元80選擇從第一至第U編碼器60至62接收的編碼結(jié)果之一，并將選擇編碼結(jié)果作為頻率分配結(jié)果Xn(由公式(3)計(jì)算)輸出到第一傅立葉反變換器66。Xn=Σu=1UXn(u)...(3)]]>其中“n”是頻率指數(shù)，并且0≤n≤N-1。在公式(3)中，僅在n＝mLu+nu時(shí)，Xn(u)＝Am(u)，否則為0。根據(jù)Lu和nu，第一控制器82產(chǎn)生第一控制信號(hào)C1，并將此第一控制信號(hào)C1輸出到第一開關(guān)單元80。
完成步驟92之后，在步驟94，第一傅立葉反變換器66對(duì)從頻率分配器64接收的頻率分配結(jié)果Xn進(jìn)行N點(diǎn)傅立葉反變換，并將N點(diǎn)傅立葉反變換結(jié)果輸出到第一循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器68。
完成步驟94之后，在步驟96，第一循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器68將循環(huán)擴(kuò)展碼元40或循環(huán)擴(kuò)展碼元40和44插入從第一傅立葉反變換器66接收的N點(diǎn)傅立葉反變換結(jié)果中，并將插入結(jié)果輸出到第一信號(hào)發(fā)射機(jī)70。
完成步驟96之后，在步驟98，第一信號(hào)發(fā)射機(jī)70將從第一循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器68接收的插入結(jié)果轉(zhuǎn)換為碼元塊信號(hào)，并將此碼元塊信號(hào)發(fā)送到用戶接收單元14。
以下將參考

根據(jù)本發(fā)明的用戶發(fā)射單元12的優(yōu)選實(shí)施例的配置和運(yùn)行過程以及用戶發(fā)射單元12將用戶信息發(fā)送到基站接收單元22的數(shù)據(jù)通信方法。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的用戶發(fā)射單元12的方框圖。用戶發(fā)射單元12包括第(U+1)編碼器100、用戶信號(hào)發(fā)生器102、第二循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器104以及第二信號(hào)發(fā)射機(jī)106。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明由圖6所示的用戶發(fā)射單元12將用戶信息發(fā)送到基站接收單元22的數(shù)據(jù)通信方法的流程圖。在步驟120和122，根據(jù)通過編碼用戶信息獲得的用戶碼元產(chǎn)生用戶信號(hào)。在步驟124和126，發(fā)射通過將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入產(chǎn)生的用戶信號(hào)獲得的碼元塊。
圖6所示的、包括在U個(gè)用戶部分中的第u用戶部分10內(nèi)的用戶發(fā)射單元12將相應(yīng)用戶信息發(fā)送到基站接收單元22。為此，在步驟120，第(U+1)編碼器100對(duì)通過輸入端INU+1接收的用戶信息進(jìn)行編碼以產(chǎn)生正交振幅調(diào)制碼元(QAM)或移相鍵控(PSK)碼元，并將編碼結(jié)果輸出到用戶信號(hào)發(fā)生器102作為第u用戶的Nu個(gè)用戶碼元Am(u)。
完成步驟120之后，在步驟122，在公式(2)表示的頻率分配情況下，如公式(4)所示，根據(jù)從第(U+1)編碼器100接收的第u用戶的Nu個(gè)用戶碼元Am(u)，用戶信號(hào)發(fā)生器102產(chǎn)生時(shí)域內(nèi)的第u用戶信號(hào)xk(u)，并將產(chǎn)生的第u用戶信號(hào)xk(u)輸出到第二循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器104。xk(u)=αk%Nu(u)exp(j2πknu/N)...(4)]]>其中0≤k≤N-1，k％Nu表示“k”被Nu除時(shí)的余數(shù)，ak(u)(0≤k≤Nu-1)表示對(duì)Nu個(gè)用戶碼元Am(u)進(jìn)行傅立葉反變換的結(jié)果，xk(u)表示對(duì)Xn(u)進(jìn)行傅立葉反變換的結(jié)果。
為了實(shí)現(xiàn)步驟122，用戶信號(hào)發(fā)生器102包括第二傅立葉反變換器110、塊轉(zhuǎn)發(fā)器112以及乘法器114。第二傅立葉反變換器110對(duì)從第(U+1)編碼器100接收的第u用戶的Nu個(gè)用戶碼元Am(u)進(jìn)行Nu點(diǎn)傅立葉反變換，并將Nu點(diǎn)傅立葉反變換的Nu個(gè)結(jié)果ak(u)輸出到塊轉(zhuǎn)發(fā)器112。塊轉(zhuǎn)發(fā)器112將從第二傅立葉反變換器110接收的Nu點(diǎn)傅立葉反變換的Nu個(gè)結(jié)果ak(u)定義為一個(gè)子塊，轉(zhuǎn)發(fā)該子塊Lu次以產(chǎn)生N個(gè)碼元ak’(u)，并將N個(gè)碼元ak’(u)輸出到乘法器114。其中k’＝k％Nu，并表示“k”被Nu除時(shí)的余數(shù)。乘法器114將從塊轉(zhuǎn)發(fā)器112接收的N個(gè)碼元ak’(u)乘以γuexp(j2πknu/N)，并將用公式(5)表示的乘法結(jié)果xk(u)作為時(shí)域內(nèi)的第u用戶信號(hào)輸出到第二循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器104。
xk(u)＝ak’(u)·γuexp(j2πkmu/M) ...(5)
其中0≤k≤N-1，γu表示第u用戶信號(hào)xk(u)的振幅控制因數(shù)，例如，Lu-0.5。
完成步驟122后，在步驟124，第二循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器104將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入從用戶信號(hào)發(fā)生器102接收的第u用戶信號(hào)xk(u)，并將插入結(jié)果輸出到第二信號(hào)發(fā)射機(jī)106作為碼元塊。
完成步驟124后，在步驟126，第二信號(hào)發(fā)射機(jī)106將從第二循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器104接收的碼元塊插入碼元塊信號(hào)，并將該碼元塊信號(hào)發(fā)送到基站接收單元22。
圖8示出圖4和圖6分別所示的第一信號(hào)發(fā)射機(jī)70和第二信號(hào)發(fā)射機(jī)106的一般實(shí)例的方框圖。第一信號(hào)發(fā)射機(jī)70和第二信號(hào)發(fā)射機(jī)106分別包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)130、第一低通濾波器(LPF)132、第一本機(jī)振蕩器134、乘法器136、大功率放大器(HPA)138以及天線140。
請參考圖8，第一信號(hào)發(fā)射機(jī)70或第二信號(hào)發(fā)射機(jī)106的DAC 130將通過接收端INU+2從第一循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器68和第二循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器104接收的碼元塊轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并將該模擬信號(hào)輸出到第一LPF 132。然后，第一LPF 132對(duì)從DAC 130接收的模擬信號(hào)進(jìn)行低通濾波，并將低通濾波結(jié)果輸出到乘法器136。乘法器136將第一LPF 132的輸出乘以第一本機(jī)振蕩器134輸出的、頻率為fc的載波信號(hào)以對(duì)第一LPF 132的輸出進(jìn)行調(diào)制，從而形成中心頻率為fc的信號(hào)，并將調(diào)制結(jié)果輸出到HPA 138。然后，HPA 138對(duì)乘法器136的輸出進(jìn)行放大。通過天線140，將放大結(jié)果發(fā)送到用戶接收單元14或基站接收單元22。
以下將參考

根據(jù)本發(fā)明的基站接收單元22的優(yōu)選實(shí)施例的配置和運(yùn)行過程以及基站接收單元22利用其估計(jì)用戶碼元的本發(fā)明數(shù)據(jù)通信方法。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的基站接收單元22的方框圖。該基站接收單元22包括第一信號(hào)接收機(jī)140、第一預(yù)處理器142、第一傅立葉變換器144、第一均衡器146以及第一估計(jì)值檢波器148。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明利用圖9所示的、用于估計(jì)用戶碼元的基站接收單元22實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)通信方法的流程圖。在步驟160至步驟164，對(duì)由接收碼元塊消除循環(huán)擴(kuò)展碼元獲得的結(jié)果進(jìn)行傅立葉變換。在步驟166和步驟168，消除傅立葉變換中的信道間干擾，并檢波用戶碼元估計(jì)值。
圖9所示的基站接收單元22接收U個(gè)用戶部分之第u個(gè)用戶部分10內(nèi)的用戶發(fā)射單元12發(fā)射的碼元塊信號(hào)，并估計(jì)接收碼元塊信號(hào)內(nèi)的第u用戶碼元。為此，在步驟160，第一信號(hào)接收機(jī)140將從用戶發(fā)射單元12接收的碼元塊信號(hào)轉(zhuǎn)換為碼元塊，并將該碼元塊輸出到第一預(yù)處理器142。
完成步驟160后，在步驟162，第一預(yù)處理器142尋找從第一信號(hào)接收機(jī)140接收的碼元塊的起始點(diǎn)，根據(jù)此起始點(diǎn)，消除碼元塊內(nèi)的循環(huán)擴(kuò)展碼元，將消除循環(huán)擴(kuò)展碼元后的結(jié)果rk輸出到第一傅立葉變換器144。
完成步驟162后，在步驟164，第一傅立葉變換器144對(duì)從第一預(yù)處理器142接收的結(jié)果rk進(jìn)行N點(diǎn)傅立葉變換，并將N點(diǎn)傅立葉變換結(jié)果輸出到第一均衡器146。
完成步驟164后，在步驟166，第一均衡器146從第一傅立葉變換器144接收的N點(diǎn)傅立葉變換結(jié)果中消除信道間干擾，并將消除結(jié)果輸出到第一估計(jì)值檢波器148。在此，信道間干擾表示，在通過信道將碼元塊信號(hào)從用戶發(fā)射單元12發(fā)送到基站接收單元12時(shí)產(chǎn)生的干擾。
完成步驟166后，在步驟168，第一估計(jì)值檢波器148從從第一均衡器146接收的消除信道間干擾后的結(jié)果中檢波第u用戶碼元Am(u)的估計(jì)值 。為此，第一估計(jì)值檢波器148包括檢波器150、第二開關(guān)單元152以及第二控制器154。
檢波器150從由均衡器146接收的消除信道間干擾后的結(jié)果中檢波用公式(3)表示的Xn的估計(jì)值 ，并將檢波估計(jì)值 輸出到第二開關(guān)單元152。根據(jù)從第二控制器154接收的第二控制信號(hào)C2，第二開關(guān)單元152輸出從檢波器150接收的估計(jì)值 作為第u用戶碼元的估計(jì)值 為此，與第一控制器82相同，利用Lu和nu，第二控制器154產(chǎn)生第二控制信號(hào)C2，并將它輸出到第二開關(guān)單元152。
以下將參考

根據(jù)本發(fā)明的用戶接收單元14的優(yōu)選實(shí)施例的配置和運(yùn)行過程以及用戶接收單元14利用其估計(jì)用戶碼元的本發(fā)明數(shù)據(jù)通信方法。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明的用戶接收單元14的方框圖。該用戶接收單元14包括第二信號(hào)接收機(jī)170、第二預(yù)處理器172、用戶信號(hào)提取器174、第二均衡器176以及第二估計(jì)值檢波器178。
圖12示出根據(jù)本發(fā)明利用圖11所示的、用于估計(jì)用戶碼元的用戶接收單元14實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)通信方法的流程圖。在步驟190至步驟194，從從接收碼元塊中消除循環(huán)擴(kuò)展碼元獲得的結(jié)果中提取頻域內(nèi)的用戶信號(hào)。
在步驟196和步驟198，從頻域內(nèi)的用戶信號(hào)中消除信道間干擾，并檢波用戶碼元的估計(jì)值。
圖11所示的用戶接收單元14接收基站發(fā)射單元24發(fā)射的碼元塊信號(hào)，并估計(jì)接收碼元塊信號(hào)內(nèi)的第u用戶碼元。為此，在步驟190，第二信號(hào)接收機(jī)170將接收碼元塊信號(hào)轉(zhuǎn)換為碼元塊，并將該碼元塊輸出到第二預(yù)處理器172。
完成步驟190后，在步驟192，第二預(yù)處理器172尋找從第二信號(hào)接收機(jī)170接收的碼元塊的起始點(diǎn)，并根據(jù)此起始點(diǎn)，消除該碼元塊中的循環(huán)擴(kuò)展碼元，將消除循環(huán)擴(kuò)展碼元后的結(jié)果輸出到用戶信號(hào)提取器174。公式(6)表示結(jié)果rk。rk=Σl=0L-1x(k-l+N)%Νhl+nk=xk⊗hk+nk·······(6)]]>其中k＝0、1、...、或N-1，xk表示被基站發(fā)射單元24插入循環(huán)擴(kuò)展碼元之前的用戶信號(hào)。例如，xk與圖4所示的傅立葉反變換器66的輸出對(duì)應(yīng)。此外，(k-I+N)％N表示(k-I+N)除以N后的余數(shù)，表示圓周卷積，nk表示時(shí)域內(nèi)的噪聲特性。換句話說，對(duì)于rk的各塊，對(duì)用戶信號(hào)xk和信道脈沖響應(yīng)hk進(jìn)行圓周卷積。
完成步驟192后，在步驟194，用戶信號(hào)提取器174從從第二預(yù)處理器172接收的、用公式(6)表示的rk中提取第u用戶的頻域內(nèi)信號(hào)Rn(u)，并將用公式(7)表示的信號(hào)Rn(u)輸出到第二均衡器176。
Rn(u)＝BAm(u)Hn(u)+N’n...(7)其中0≤n≤Nn-1，B表示規(guī)?？刂埔驍?shù)，Hn(u)表示頻域內(nèi)的信道特性，即通過對(duì)exp(-j2πknu/N)·hk進(jìn)行Nu點(diǎn)傅立葉變換獲得的值，N’u表示頻域內(nèi)的噪聲特性。
為了實(shí)現(xiàn)步驟194，用戶信號(hào)提取器174包括乘法器180、后處理器182以及第二傅立葉變換器184。乘法器180將從第二預(yù)處理器172接收的、用公式(6)表示的結(jié)果rk乘以αuexp(-j2πknu/N)，并將公式(8)表示的乘法結(jié)果 輸出到后處理器182。γ~k(u)=γkαuexp(-j2πknu/N)...(8)]]>其中0≤k≤N-1，αu表示乘法結(jié)果 的規(guī)?？刂埔驍?shù)。例如，可以將αu設(shè)置為Lu-0.5。
然后，后處理器182將從乘法器180接收的乘法結(jié)果 與周期Nv折合并相加，并將公式(9)表示的折合與相加結(jié)果rk(u)輸出到第二傅立葉變換器184。γk(u)=Σl=0Lu-1γ~k+l·Nu(u)...(9)]]>其中0≤k≤Nu-1。如果公式(6)與公式(8)折合的結(jié)果與公式(9)折合，則可以用公式(10)表示公式(9)表示的rk(u)。γk(u)=(γuαuLu)Σl=0Lu-1α(k+N-l)%Nu(u)exp(-j2πInulN)·hl+nk′...(10)]]>其中k＝0、1、...、或Mu-1，(k+N-1)％Nu表示(k+N-1)被Nu除的余數(shù)。如果設(shè)置αuγu＝1/Lu，則可以簡化公式(10)。
第二傅立葉變換器184對(duì)從后處理器182接收的、用公式(10)表示的折合與相加結(jié)果rk(u)進(jìn)行Nv點(diǎn)傅立葉變換，并公式(7)表示的傅立葉變換結(jié)果Rn(u)輸出到第二均衡器176。因此，公式(7)的規(guī)?？刂埔驍?shù)B是auγuLu。
完成步驟194后，在步驟196，第二均衡器176消除公式(7)表示的、從用戶信號(hào)提取器174接收的信號(hào)Rn(u)內(nèi)的信道間干擾，并將消除結(jié)果輸出到第二估計(jì)值檢波器178。
完成步驟196后，在步驟198，第二估計(jì)值檢波器178從從第二均衡器接收的、消除信道間干擾后的結(jié)果中檢波第u用戶碼元Am(u)的估計(jì)值A(chǔ)^m(u).]]>分別利用圖4和圖6所示的第一傅立葉反變換器66和第二傅立葉反變換器110進(jìn)行的傅立葉反變換就是離散傅立葉反變換(IDFT)或快速傅立葉反變換(IFFT)。在這種情況下，圖9和圖11所示的第一傅立葉變換器144和第二傅立葉變換器184進(jìn)行的傅立葉變換就是DFT或FFT。
圖13分別示出第一信號(hào)接收機(jī)140和第二信號(hào)接收機(jī)170的一般實(shí)例的方框圖。第一信號(hào)接收機(jī)140和第二信號(hào)接收機(jī)170分別包括天線200、低噪聲放大器(LNA)202、帶通濾波器(BPF)204、第二本機(jī)振蕩器206、乘法器208、第二LPF 210以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)212。
參考圖13，LNA 202對(duì)從天線200接收的碼元塊信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大結(jié)果輸出到BPF 204。BPF 204對(duì)從LNA 202接收的放大結(jié)果進(jìn)行帶通濾波，并將帶通濾波結(jié)果輸出到乘法器208。乘法器208將從BPF204接收的帶通濾波結(jié)果乘以從第二本機(jī)振蕩器206接收的頻率為-fc的載波信號(hào)，并將乘法結(jié)果作為帶通信號(hào)輸出到第二LPF 210。LPF 210對(duì)該帶通信號(hào)進(jìn)行低通濾波，并將低通濾波結(jié)果輸出到ADC 212。ADC212將由低通濾波獲得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過輸出到OUT將該數(shù)字信號(hào)作為碼元塊輸出到第一預(yù)處理器142或第二預(yù)處理器172。
同時(shí)，如果根據(jù)公式(2)設(shè)置分配到各用戶的頻率Su，則必須設(shè)置頻偏數(shù)nu滿足公式(11)，這樣對(duì)用戶碼元分配的頻率就不會(huì)重疊。
Si∩Sj≠0 ...(11)其中i≠j。
以下將參考

根據(jù)本發(fā)明獲得滿足公式(11)條件的頻偏數(shù)nu的數(shù)據(jù)通信方法。
圖14示出根據(jù)本發(fā)明獲得頻偏數(shù)nu的數(shù)據(jù)通信方法。在步驟220至步驟226，利用Lu值獲得頻偏數(shù)nu。
參考圖14，根據(jù)本發(fā)明基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信方法包括，在步驟220以升序Lu順序排列用戶。完成步驟220后，在步驟222初始化用戶指數(shù)“u”和頻偏數(shù)nu。
完成步驟222后，在步驟224，將用戶指數(shù)“u”遞增1，獲得滿足公式(12)的數(shù)值bl∈{0，1}，并利用由公式(12)獲得的bl，獲得用公式(13)表示的頻偏數(shù)nu。Σi=1u-1Li-1=Σlbl2-l...(12)]]>nu=Σlbl2l-1...(13)]]>完成步驟224后，在步驟226，確定用戶指數(shù)是否小于用戶數(shù)U。如果確定用戶指數(shù)“u”小于用戶數(shù)U，則處理過程進(jìn)入步驟224。然而，如果確定用戶指數(shù)“u”不小于用戶數(shù)U，則圖14的處理過程結(jié)束。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在步驟222，將用戶數(shù)“u”和頻偏數(shù)nu分別數(shù)值為1和0。在這種情況下，在步驟224，根據(jù)公式(13)，獲得頻偏數(shù)nu。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在步驟222，將用戶指數(shù)“u”和頻偏數(shù)nu分別數(shù)值為1和L1-1。在這種情況下，在步驟224，根據(jù)公式(14)，獲得頻偏數(shù)nu。nu=Lu-1-Σlbl2l-1...(14)]]>以下將參考

，利用上述獲得的頻偏數(shù)nu，多個(gè)用戶共享一個(gè)碼元塊的情況。在此，假定用戶數(shù)U為4。
圖15示出在4個(gè)用戶同時(shí)以同一個(gè)速度發(fā)射信息時(shí)的頻域內(nèi)碼元Xn(1)、Xn(2)、Xn(3)和Xn(4)。請參考圖15，在4個(gè)用戶共享主碼元時(shí)，即在各用戶發(fā)射Nu(N/4)個(gè)用戶碼元(L1＝4、L2＝4、L3＝4以及L4＝4)時(shí)，對(duì)相應(yīng)用戶分配的頻偏數(shù)nu，即n1、n2、n3和n4分別為0、2、1和3。在此，將對(duì)第u用戶分配的N/4個(gè)碼元轉(zhuǎn)發(fā)4次以形成大小為N的主碼元。大小為N的主碼元的頻率特性是，僅在4n(n＝0、1、...、(N/4)-1)頻率時(shí)，碼元Xn(1)、Xn(2)、Xn(3)和Xn(4)為非0，而在其它所有頻率時(shí)，碼元Xn(1)、Xn(2)、Xn(3)和Xn(4)為0，如圖15所示。
如果因?yàn)榇笮镹的主碼元乘以exp(j2πnu/N)導(dǎo)致大小為N的主碼元的頻率被偏移頻偏數(shù)nu，則僅在4n’+nu頻率碼元Xn(1)、Xn(2)、Xn(3)和Xn(4)為非0，而在其它頻率時(shí)，碼元Xn(1)、Xn(2)、Xn(3)和Xn(4)為0。因此，如圖15所示，4個(gè)用戶的頻域內(nèi)碼元Xn(1)、Xn(2)、Xn(3)和Xn(4)占據(jù)不同頻率范圍，這樣在頻域內(nèi)，各信號(hào)就不會(huì)互相干擾。
圖16示出在4個(gè)用戶同時(shí)以不同速度發(fā)射信息時(shí)，頻域內(nèi)的碼元Xn(1)、Xn(2)、Xn(3)和Xn(4)。請參考圖16，在4個(gè)用戶以不同方式共享N個(gè)主碼元時(shí)，即在4個(gè)用戶分別發(fā)射N/2個(gè)用戶碼元(L1＝2)、N/4個(gè)用戶碼元(L2＝4)、N/8個(gè)用戶碼元(L3＝8)以及N/8個(gè)用戶碼元(L4＝8)時(shí)，對(duì)相應(yīng)4個(gè)用戶分配的頻偏數(shù)nu，即n1、n2、n3和n4分別為0、1、3和7。在此，對(duì)第一用戶轉(zhuǎn)發(fā)2次N/2個(gè)碼元以形成大小為N的主碼元，對(duì)第二用戶轉(zhuǎn)發(fā)4次N/4個(gè)碼元以形成大小為N的主碼元，對(duì)第三用戶轉(zhuǎn)發(fā)8次N/8個(gè)碼元以形成大小為N的主碼元，對(duì)第四用戶轉(zhuǎn)發(fā)8次碼元以形成大小為N的主碼元。
接著，如果將大小為N的主碼元乘以exp(j2πnu/N)，如圖16所示，則4個(gè)用戶的頻域內(nèi)碼元Xn(1)、Xn(2)、Xn(3)和Xn(4)占據(jù)不同頻率范圍，因此在頻域內(nèi)信號(hào)就不會(huì)出現(xiàn)互相干擾。
與采用N點(diǎn)傅立葉反變換的常規(guī)用戶發(fā)射單元不同，圖6所示的根據(jù)本發(fā)明用戶發(fā)射單元12采用了一個(gè)乘法器和Nu點(diǎn)傅立葉反變換器將碼元塊信號(hào)發(fā)送到基站接收單元22。與采用N點(diǎn)傅立葉變換器的常規(guī)用戶接收單元不同，圖11所示的根據(jù)本發(fā)明用戶接收單元14采用一個(gè)乘法器和Nu點(diǎn)傅立葉變換器估計(jì)基站發(fā)射單元24發(fā)射的用戶碼元。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明基于OFDMA的數(shù)據(jù)通信設(shè)備和方法，在硬件方面，用戶部分采用的Nu點(diǎn)傅立葉反變換器和Nu點(diǎn)傅立葉變換器分別比以具有N個(gè)主碼元的碼元塊為單位發(fā)送信息和接收信息時(shí)使用的N點(diǎn)傅立葉反變換器和N點(diǎn)傅立葉變換器簡單得多。因此，通過正確確定Nu的值，可以有選擇地簡化用戶部分的硬件。由于用戶部分的硬件不復(fù)雜，所以可以容易地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信設(shè)備。此外，在給定信道環(huán)境下，與基于OFDMA的常規(guī)數(shù)據(jù)通信相比，本發(fā)明還顯著提高了通信效率。根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)椴煌琋u值而具有不同復(fù)雜程度的不同類型用戶部分可以采用一種數(shù)據(jù)格式與一個(gè)基站部分進(jìn)行通信。
權(quán)利要求
1.一種基于正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，該數(shù)據(jù)通信設(shè)備包括為至少一個(gè)用戶發(fā)送用戶信息的一個(gè)基站發(fā)射單元，該基站發(fā)射單元包括第一至第U編碼器，其中第u(其中1≤u≤U，U表示用戶數(shù))編碼器對(duì)用戶信息進(jìn)行編碼，并輸出編碼結(jié)果作為Nu個(gè)第u用戶碼元(其中Nu是對(duì)第u個(gè)用戶分配的碼元數(shù))；一個(gè)頻率分配器，用于分別對(duì)從第一至第U編碼器接收的用戶碼元分配不同頻率，并輸出分配結(jié)果；第一傅立葉反變換器，用于對(duì)從頻率分配器接收的分配結(jié)果進(jìn)行N點(diǎn)傅立葉反變換器(其中N是可以對(duì)U個(gè)用戶分配的碼元總數(shù))；第一循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器，用于將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入傅立葉反變換結(jié)果內(nèi)；以及第一信號(hào)發(fā)射機(jī)，用于將插入結(jié)果轉(zhuǎn)換為碼元塊信號(hào)，并將碼元塊信號(hào)發(fā)送到用戶，其中N1至NU之和不超過N。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，其中，頻率分配器包括第一開關(guān)單元，用于根據(jù)第一控制信號(hào)，選擇從第一至第U編碼器60至62接收的編碼結(jié)果之一，并將選擇的編碼結(jié)果作為如下公式表示的頻率分配結(jié)果Xn輸出到第一傅立葉反變換器，Xn=Σu=1UXn(u)]]>其中“n”是頻率指數(shù)，并且0≤n≤N-1，Am(u)表示第u用戶碼元，0≤m≤Nu，并且如果Lu是N/Nu，并且nu表示對(duì)第u用戶分配的頻偏數(shù)，則僅在n＝mLu+nu時(shí)，Xn(u)＝Am(u)，而在n≠mLu+nu時(shí)，Xn(u)＝0；以及第一控制器，利用Lu和nu產(chǎn)生第一控制信號(hào)。
3.一種基于正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，該數(shù)據(jù)通信設(shè)備包括U個(gè)分別將用戶信息發(fā)送到一個(gè)基站部分的用戶發(fā)射單元，這U個(gè)用戶發(fā)射單元中的第u用戶發(fā)射單元(1≤u≤U)包括第(U+1)編碼器，用于對(duì)用戶信息進(jìn)行編碼，并輸出編碼結(jié)果作為Nu個(gè)第u用戶碼元(其中Nu是對(duì)第u用戶分配的碼元數(shù))；一個(gè)用戶信號(hào)發(fā)生器，根據(jù)如下公式，利用從第(U+1)編碼器接收的第u用戶碼元Am(u)(其中0≤m≤Nu)來生成一個(gè)時(shí)域內(nèi)的第u用戶信號(hào)xk(u)，并輸出生成的第u用戶信號(hào)xk(u)，xk(u)=αk%Nu(u)exp(j2πknu/N)]]>其中0≤k≤N-1，N是可以對(duì)U個(gè)用戶分配的碼元總數(shù)，并且至少是N1至NU之和，k％Nu表示“k”被Nu除時(shí)的余數(shù)，ak(u)表示對(duì)Nu個(gè)用戶碼元Am(u)進(jìn)行傅立葉反變換的結(jié)果，nu表示對(duì)第u用戶分配的頻偏數(shù)；第二循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器，用于將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入第u用戶信號(hào)；以及第二信號(hào)發(fā)射機(jī)，用于將插入結(jié)果轉(zhuǎn)換為碼元塊信號(hào)，并將該碼元塊信號(hào)發(fā)送到基站部分，其中1≤NU≤N。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，其中用戶信號(hào)發(fā)生器包括第二傅立葉反變換器，用于對(duì)從第(U+1)編碼器接收的Nu個(gè)第u用戶碼元Am(u)進(jìn)行Nu點(diǎn)傅立葉反變換，并輸出Nu點(diǎn)傅立葉反變換的結(jié)果ak(u)；一個(gè)塊轉(zhuǎn)發(fā)器，用于轉(zhuǎn)發(fā)傅立葉反變換結(jié)果ak(u)Lu次(Lu＝N/Nu)以產(chǎn)生N個(gè)碼元；以及一個(gè)乘法器，將N個(gè)碼元乘以γuexp(j2πknu/N)，并將乘法結(jié)果作為第u用戶信號(hào)xk(u)輸出到第二循環(huán)擴(kuò)展碼元插入器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，該數(shù)據(jù)通信設(shè)備還包括一個(gè)基站接收單元，該基站接收單元接收U個(gè)用戶發(fā)射單元分別發(fā)射的碼元塊信號(hào)并根據(jù)接收的碼元塊信號(hào)估計(jì)第u用戶碼元，該基站接收單元包括第一信號(hào)接收機(jī)，用于將接收到的碼元塊信號(hào)轉(zhuǎn)換為碼元塊，并輸出該碼元塊；第一預(yù)處理器，用于尋找從第一信號(hào)接收機(jī)接收的碼元塊的起始點(diǎn)，根據(jù)該起始點(diǎn)，從碼元塊中消除循環(huán)擴(kuò)展碼元，并輸出消除結(jié)果rk；第一傅立葉變換器，用于對(duì)從第一預(yù)處理器接收的消除結(jié)果rk進(jìn)行N點(diǎn)傅立葉變換；第一均衡器，用于消除從第一傅立葉變換器接收到的傅立葉變換結(jié)果的信道間干擾；以及第一估計(jì)值檢波器，用于從第一均衡器輸出的消除結(jié)果中檢測第u用戶碼元Am(u)的估計(jì)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，其中第一估計(jì)值檢波器包括檢波器，從第一均衡器輸出的消除信道間干擾后的結(jié)果中檢測用如下公式表示的Xn的估計(jì)值 Xn=Σu=1UXn(u)]]>其中Xn(u)表示有關(guān)xk(u)的頻域內(nèi)的第u用戶信號(hào)；第二開關(guān)單元，響應(yīng)第二控制信號(hào)，將估計(jì)值 作為第u用戶碼元的估計(jì)值輸出；以及第二控制器，利用Lu和nu產(chǎn)生第二控制信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，該數(shù)據(jù)通信設(shè)備還包括一個(gè)用戶接收單元，該用戶接收單元接收基站發(fā)射單元發(fā)射的碼元塊信號(hào)，并根據(jù)接收的碼元塊信號(hào)估計(jì)第u用戶碼元，該用戶接收單元包括第二信號(hào)接收機(jī)，用于將接收碼元塊信號(hào)轉(zhuǎn)換為碼元塊，并輸出該碼元塊；第二預(yù)處理器，用于尋找從第二信號(hào)接收機(jī)接收的碼元塊的起始點(diǎn)，根據(jù)該起始點(diǎn)，從碼元塊中消除循環(huán)擴(kuò)展碼元，并輸出消除結(jié)果rk(其中“k”表示時(shí)間指數(shù)，并且0≤k≤N-1)；一個(gè)用戶信號(hào)提取器，用于根據(jù)如下公式，從第二預(yù)處理器輸出的結(jié)果rk中提取第u用戶的頻域內(nèi)的信號(hào)Rn(u)，Rn(u)=BAm(u)Hn(u)+Nn′]]>其中n是頻率指數(shù)，并且0≤n≤Nn-1，B表示規(guī)?？刂埔驍?shù)，Hn(u)表示頻域內(nèi)的信道特性、以及N’u表示頻域內(nèi)的噪聲特性；第二均衡器，用于消除從用戶信號(hào)提取器接收的信號(hào)Rn(u)中的信道間干擾；以及第二估計(jì)值檢波器，用于從第二均衡器輸出的消除結(jié)果中檢測第u用戶碼元Am(u)的估計(jì)值
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，其中用戶信號(hào)提取器包括第二乘法器，將從第二預(yù)處理器接收的結(jié)果rk乘以αuexp(-j2πknu/N)(其中αu表示規(guī)模控制因數(shù))，并輸出乘法結(jié)果；后處理器，將從第二乘法器接收的乘法結(jié)果與周期Nv折合并相加，并輸出折合與相加結(jié)果；第二傅立葉變換器，對(duì)從后處理器接收的折合與相加結(jié)果進(jìn)行Nv點(diǎn)傅立葉變換，并輸出傅立葉變換結(jié)果作為信號(hào)Rn(u)。
9.一種基于正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)通信方法，利用該方法，根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備的基站發(fā)射單元將用戶信息發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)用戶，該數(shù)據(jù)通信方法包括以下步驟對(duì)U條用戶信息分別進(jìn)行編碼以獲得各用戶的Nu個(gè)用戶碼元；對(duì)各用戶的相應(yīng)用戶碼元分配不同頻率；對(duì)頻率分配結(jié)果進(jìn)行傅立葉反變換；將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入傅立葉反變換結(jié)果；以及將插入結(jié)果轉(zhuǎn)換為碼元塊信號(hào)，并將碼元塊信號(hào)發(fā)送到用戶。
10.一種基于正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)通信方法，利用該方法，根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備中的第u個(gè)用戶發(fā)射單元將用戶信息發(fā)送到基站部分，該數(shù)據(jù)通信方法包括以下步驟對(duì)用戶信息進(jìn)行編碼以獲得Nu個(gè)第u用戶碼元；根據(jù)如下公式，利用第u用戶碼元Am(u)產(chǎn)生時(shí)域內(nèi)的用戶信號(hào)xk(u)，xk(u)=αk%Nu(u)exp(j2πknu/N);]]>將循環(huán)擴(kuò)展碼元插入第u用戶信號(hào)；以及將插入結(jié)果發(fā)送到基站部分作為碼元塊信號(hào)。
11.一種基于正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)通信方法，利用該方法，根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備中的基站接收單元根據(jù)接收的碼元塊信號(hào)估計(jì)第u個(gè)用戶碼元，該數(shù)據(jù)通信方法包括以下步驟將接收的碼元塊信號(hào)轉(zhuǎn)換為碼元塊；尋找碼元塊的起始點(diǎn)，并根據(jù)該起始點(diǎn)，消除該碼元塊內(nèi)的循環(huán)擴(kuò)展碼元；對(duì)消除循環(huán)擴(kuò)展碼元的消除結(jié)果rk進(jìn)行N點(diǎn)傅立葉變換；消除傅立葉變換結(jié)果中信道間干擾；以及從消除信道間干擾的結(jié)果中檢測第u個(gè)用戶碼元Am(u)的估計(jì)值。
12.一種基于正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)通信方法，利用該方法，根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備中的用戶接收單元根據(jù)接收的碼元塊信號(hào)估計(jì)第u個(gè)用戶碼元，該數(shù)據(jù)通信方法包括以下步驟將接收的碼元塊信號(hào)轉(zhuǎn)換為碼元塊；尋找碼元塊的起始點(diǎn)，并根據(jù)該起始點(diǎn)，消除碼元塊中的循環(huán)擴(kuò)展碼元；從消除循環(huán)擴(kuò)展碼元的消除結(jié)果rk中提取信號(hào)Rn(u)；消除信號(hào)Rn(u)內(nèi)的信道間干擾；以及從消除信道間干擾的結(jié)果中檢測第u用戶碼元Am(u)的估計(jì)值
13.一種基于正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)通信方法，利用該方法，可以在根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備內(nèi)獲得頻偏數(shù)，該數(shù)據(jù)通信方法包括以下步驟(a)按Lu升序排列用戶；(b)初始化用戶指數(shù)“u”和頻偏數(shù)；(c)將用戶指數(shù)“u”增加1，獲得滿足 的值bl∈{0，1}，并利用 獲得頻偏數(shù)；以及(d)確定用戶指數(shù)“u”是否小于用戶數(shù)，并且如果確定用戶指數(shù)“u”小于用戶數(shù)，則進(jìn)入步驟(c)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)通信方法，其中，步驟(b)包括將用戶指數(shù)“u”和頻偏數(shù)分別初始化為1和0，并且步驟(c)包括確定 為頻偏數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)通信方法，其中，步驟(b)包括將用戶指數(shù)“u”和頻偏數(shù)分別初始化為1和L1-1，并且步驟(c)包括確定 為頻偏數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)通信設(shè)備和數(shù)據(jù)通信方法。在該數(shù)據(jù)通信設(shè)備中,用于將相應(yīng)用戶信息發(fā)送到一個(gè)基站部分的U個(gè)用戶發(fā)射單元中的第u用戶發(fā)射單元內(nèi)的第(U+1)編碼器對(duì)用戶信息進(jìn)行編碼,并輸出編碼結(jié)果作為N
文檔編號(hào)H04L5/02GK1377164SQ0210801
公開日2002年10月30日 申請日期2002年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月26日
發(fā)明者金暎秀 申請人:三星電子株式會(huì)社