CN100421364C - 分配物理层资源的方法及收发数据流的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分配物理层资源的方法及收发数据流的装置，该方法包括：A、设置蜂窝无线通信***中物理层资源的基准时频图案；B、将该基准时频图案通过频域循环移位得到各个小区的基本时频图案；C、各个小区的基本时频图案通过时域循环移位得到各个小区不同用户的时频图案；D、发送方根据用户的时频图案将要发送的数据流映射在相应的时频资源上进行发送；接收方根据用户的时频图案从接收的数据流中抽取出需要的用户数据。本发明提供的方法使采用OFDM技术的蜂窝无线通信***在不需要小区同步的情况下，就可以保证小区间的干扰小，并且对物理层资源的分配简单易行。本发明提供的装置能够利用本发明提供的方法收发数据流。

Description

分配物理层资源的方法及收发数据流的装置

技术领域

本发明涉及了在使用正交频分复用(OFDM)技术的蜂窝无线通信***中的物理层资源设置技术，特别涉及一种在使用OFDM技术的蜂窝无线通信***中分配物理层资源的方法及利用该方法收发数据流的装置。

背景技术

蜂窝无线通信***通过把一个大的服务区划分成许多较小的覆盖区域而实现频率重用，以提高蜂窝无线通信***的容量。每一个小覆盖区域可以被称为一个小区(cell)。为了采用频率重用因子为一的规划以及提高蜂窝无线通信***的频率利用效率，不同的eell可以采用相同的频率。但是，不同的cell采用相同的频率会使工作在同一频率下的cell相互干扰。因而蜂窝***的设计要求在保证小区内用户间干扰尽可能小的情况下，使得小区间干扰也尽可能平均化。

由于OFDM在无线环境下传输高速数据的能力而越来越受到人们的关注，目前，在蜂窝无线通信***中提出了使用OFDM技术，OFDM技术将蜂窝无线通信***的物理层资源在频域内分为若干正交的窄带子信道，高速数据流通过串转并变换在各个子信道上并行传输。由于子信道的窄带特性可以克服多径影响，大大消除了符号间的干扰；由于子信道的正交特性，即子信道间的频谱相互重叠，因而提高了频谱的利用率。因此，在蜂窝无线通信***使用OFDM技术逐渐成为移动通信***的发展趋势。

采用OFDM技术的蜂窝无线通信***中的物理层资源可以看成是由“时域”和“频域”形成的二维平面，可用的频谱资源被分为N个基本频率传输单元，一个基本频率传输单元为一个子载频或由多个子载频形成的子频带；同时，一个传输时间周期(TTI)的物理层资源由M个基本时间传输单元构成，每个基本时间传输单元包含一个或多个OFDM符号。

采用OFDM技术的蜂窝无线通信***中的物理层资源可以看作该时频平面内的时频图案，一个TTI内的物理层资源被分割成一组时频图案，在目前的3gpp OFDM研究组的时频复用方案中，同一cell内的一组时频图案是由一个基本(basic)时频图案经过频域循环移位得到，不同cell的basic时频图案又是由同一个基准(generic)时频图案经过时域循环移位得到，并且同频的不同cell的basic时频图案由generic时频图案经过不同时域循环移位量的时域循环移位得到。

设generic时频图案为TF₀ ⁰，它的时域为基本时间传输单元指标，频域为基本频率传输单元指标，表示如下：

${\mathrm{TF}}_0^0\left(k\right)=s_0^0\left(k\right)$ k＝0，1，2，...，(M-1)

其中，TF的上标0表示时域循环移位为0个基本时间传输单元，下标0表示频域循环移位为0个基本频率传输单元，k表示基本时间传输单元指标，s₀ ⁰(k)表示第k个时间传输单元内占用的频率传输单元值。

generic时频图案经过时域循环移位t后生成的cell的basic时频图案为：

${\mathrm{TF}}_0^t\left(k\right)=s_0^t\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)

其中 $s_0^t\left(k\right)=s_0^0\left((k+t)\mathrm{mod}M\right).$

basic时频图案TF₀ ^t经过频域循环移位f后生成的图案为：

${\mathrm{TF}}_f^t\left(k\right)=s_f^t\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)

其中 $s_f^t\left(k\right)=(s_0^t\left(k\right)+f)\mathrm{mod}N.$

在目前的方案中，generic时频图案来源于一个长为N的Costas序列，这个序列为：

TFP_genric＝{p(0)，p(1)，p(2)，...，p(N-1)}

长度为L的Costas序列{P₀，P₁，P₂，...，P_L-1}定义为{1，2，....N}的一个置换序列，满足：

P_i+n-P_i≠P_j+n-P_j  if i≠j，i和j分别表示不同的第n位。

Costas序列和它的任意非循环时域和频域移位后得到的序列之间没有交点。Costas序列和它的任意循环时域和频域移位后得到的序列之间交点很少。

通常情况下，基本频域传输单元的指标是从0到N-1，为描述公式方便起见，我们定义新的序列{p₀p₁，p₂，...，p_L-1}满足：

p(k)＝P(k)-1   k＝0，1，2，...，(L-1)

从而{p₀p₁，p₂，...，p_L-1}是一个长为L的{0，1，2，...，L-1}的置换序列，并有：

p_i+n-p_i≠p_j+n-p_j    if i≠j

该序列仍拥有上述Costas序列的性质，这里，我们仍称它为一个Costas序列。

在目前的方案中，generic时频图案是由该Costas序列经过变换得到的：

当M＜＝N时， ${\mathrm{TF}}_0^0\left(k\right)=p\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)

即generic时频图案是由Costas序列的前M位生成；

当M＞N时， ${\mathrm{TF}}_0^0\left(k\right)=p\left(k\right)$ 当k＝0，1，2，...(N-1)

${\mathrm{TF}}_0^0\left(k\right)=p(M-k-1)$ 当k＝N，(N+1)，...，(M-1)

即generic时频图案是由Costas序列的前N个元素级联上其前(M-N)个元素的逆序生成。

根据Costas序列的特性可知，由该方式形成的generic时频图案满足如下的性质：

1、同一basic时频图案的任意两个不同频域循环移位后生成的时频图案不相交。即TF_f1 ^t与TF_f2 ^t当f1≠f2时，没有交点；也就是说，同一cell内由basic时频图案为不同用户生成的时频图案不相交。

2、不同basic时频图案的任意两个不同频域循环移位后生成的时频图案无交点或交点很少。即TF_f1 ^t1与TF_f2 ^t2当t1≠t2时，无交点或交点很少。同样的，采用同样频率的两个cell的任意两个时频图案的交点很少。

3、generic时频图案和由它生成的其他时频图案在时频平面上的格点足够分散。两相邻格点距离的最小值较大，目前方案中，最小值为3。也就是说，这种方式形成的时频图案有很好的频率分集效果。

以下举例说明目前的方案中如何由Costas序列形成generic时频图案。设置整个采用OFDM技术的蜂窝无线通信***中的可用频谱资源在频域被分成N个子频带，N为15，一个TTI包含M个OFDM符号，M有两种设置，第一种为27个符号，第二种为12个符号。Costas序列的长为15：

TFP_generic＝{12，4，2，8，1，13，10，14，3，11，6，9，0，5，7}

表现在时频平面上，则如图1所示。

对第一种设置，generic时频图案按基本时间传输单元的顺序写成序列的形式为：

${\mathrm{TF}}_0^0=\{\mathrm{12,4,2,8,1,13,10,14,3,11,6,9,0,5,7,9,6,11,3},\mathrm{14,10,13,1,8,2,4,12}\}$

对第二种设置，generic时频图案按基本时间传输单元的顺序写成序列的形式为：

${\mathrm{TF}}_0^0=\left\{\mathrm{12,4,2,8,1,13,10,14,3,11,6,9}\right\}.$

实际上，在采用OFDM技术的蜂窝无线通信***中往往达不到cell之间同步的要求，因而最终为不同cell的不同用户生成的时频图案可能无法保证性质2的特征：由于各个cell间不同步，有可能导致generic时频图案在时域移位后得到的各个cell的时频图案相同，从而造成cell间的干扰。因此，在目前的方案中，为了尽可能减少cell间的不同步带来的cell间干扰问题，不同cell的basic时频图案以及由经过频域循环移位生成的其它时频图案要随时间的变化进行可变步长的时域循环移位，不同的cell用自身不同的扰码序列控制随时间变化的时域循环偏移的符号数。通过这种方式，即使两个同频cell在某个TTI同步了，它们在下一个TTI再同步的可能性非常小。

目前方案采用的这种物理层资源的分配方式对时间偏移的影响比较敏感。由于cell间的basic时频图案是由同一个generic时频图案的不同时间偏移实现的，在不要求同步的***中，就需要各个cell的时频图案随时间随机变化，以避免cell间的时频图案重叠。目前方案采用利用各cell不同的扰码序列来控制随时间变化的时域循环偏移的符号数，从而使各个cell得到的时频图案不相互重叠。但实现起来比较复杂，而且它仍可能出现这样的情况：两个同频cell选择的相对Costas序列的时间偏移量恰巧使得两cell的所有时频图案重叠，在这个时刻两cell间的干扰很大。尽管这种情况可能会由于合理的cell扰码设计而减少发生的概率，但仍是不可避免的。

另一方面，这种随时间随机变化的不同cell的物理层资源分配方式也使得采用OFDM技术的蜂窝无线通信***的接收机需要确定每个时刻该cell采用的时频图案，增加了接收机的难度。例如：接收机即使知道了cell采用的扰码，知道了TTI头的位置，还需要知道当前的TTI位于扰码序列中的位置才能够确定当前用户采用的时频图案，以完成用户数据的提取。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种分配物理层资源的方法，该方法能够使采用OFDM技术的蜂窝无线通信***在没有cell间同步要求、也不需要利用各个cell不同扰码序列的情况下，就可以保证cell间的干扰小，并且对物理层资源的分配简单易行、保持cell内干扰小和频率分级效果好的特点。

本发明另一方面提供一种收发数据流的装置，该装置能够在基于分配物理层资源的方法上实现收发各个用户的数据。

根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种分配物理层资源的方法，该方法包括：

A、设置蜂窝无线通信***中物理层资源的基准时频图案；

B、将该基准时频图案通过确定的频域循环移位量进行频域循环移位得到每一个小区的基本时频图案；

C、每一个小区的基本时频图案通过确定的时域循环移位量进行时域循环移位得到每一个小区不同用户的时频图案；D、蜂窝无线通信***中的发送方根据步骤C所得到的每一个小区不同用户的时频图案将要发送的数据流映射在相应的每一个小区不同用户的时频图案上进行发送；接收方根据步骤C所得到的相应的每一小区不同用户的时频图案从接收的数据流中解映射出相应的数据。

当步骤B所述的每一个小区的频率与蜂窝无线通信***中的其他小区的频率相同时，步骤B所述的频域循环移位量与该***其他同频小区的频域循环移位量不同。

步骤A所述设置的基准时频图案是由Costas序列、或者Costas序列的片断、所述的基准时频图案生成器生成的基准时频图案是由Costas序列、或者Costas序列的片断、或者一个级联序列、或者一个以上的级联序列生成，所述级联序列为Costas序列和经过逆序变换的Costas序列的片断组合。

比较步骤C所述的每一个小区不同用户的时频图案，当每一个小区不同用户的时频图案出现相交点时，该方法进一步包括：将该相交点归属其中一个小区用户的时频图案，其他占用该相交点的小区用户将该相交点进行打孔，其时频图案不包括该相交点。

步骤C所述时域循环移位的时域循环移位量随时间变化。

一种收发数据流的装置，该装置由用户的时频图案生成单元、发射单元和接收单元组成，其中，用户的时频图案生成单元包括：基准时频图案生成器，用于生成基准时频图案发送给小区基本时频图案生成器；小区基本时频图案指示器，用于向小区基本时频图案生成器发出生成小区基本时频图案规则的指示；

小区基本时频图案生成器，用于根据小区基本时频图案指示器的指示，对从基准时频图案生成器发送来的基准时频图案进行生成小区基本时频图案规则的操作，得到小区的基本时频图案发送给用户时频资源指示器，所述生成小区基本时频图案规则为对基准时频图案进行频域循环移位；

用户时频图案指示器，用于向用户时频资源指示器发出生成用户时频图案规则的指示；

用户时频资源指示器，用于根据用户时频图案指示器的指示，对从小区基本时频图案生成器传输来的基本时频图案进行生成用户时频图案规则的操作来获取用户占用的资源信息，并将用户占用的资源信息发送给物理信道映射器或物理信道解映射器，所述生成用户时频图案规则为对小区基本时频图案进行时域循环移位；

发射单元包括：

物理信道映射器，用于按照用户时频资源指示器发送的资源信息将要发射的用户信息比特流映射在时频平面上发送给发送处理器；发送处理器，用于将从物理信道映射器得到的映射在时频平面上的用户信息比特流发送出去；

接收单元包括：接收处理器、用于接收蜂窝无线通信***传输的映射在时频平面上的用户信息；物理信道解映射器、用于按照用户时频资源指示器发送的资源信息将从接收处理器传送的映射在时频平面上的用户信息进行解映射，得到用户信息比特流。

所述的小区基本时频图案指示器对占用同一频率的小区所指示的进行频域循环移位的频域循环移位量不同。

所述的基准时频图案生成器生成的基准时频图案是由Costas序列、或者Costas序列的片断、或者一个级联序列、或者一个以上的级联序列生成，所述级联序列为Costas序列和经过逆序变换的Costas序列的片断组合。

从上述方案可以看出，本发明提供的方法使同一cell内的一组时频图案由一个basic时频图案经过时域循环移位得到，使不同cell的basic时频图案由同一个generic时频图案经过频域循环移位得到，因而可以把时间的影响在cell内解决，该方法更可控，不需要有cell间的同步要求，也不需要复杂的扰码设计来避免cell间干扰随时间的变化。因此，该方法在没有cell间同步要求、也不需要利用各个cell不同扰码序列的情况下，就可以保证cell间的干扰小，并且对物理层资源的分配简单易行、保持cell内干扰小和频率分级效果好的特点。更进一步的，本发明还提供了收发数据流的装置，该装置基于上述分配物理层资源的方法实现收发各个用户的数据。

附图说明

图1为Costas序列在时频平面的示意图。

图2为本发明蜂窝无线通信***中的发射设备结构图。

图3为本发明蜂窝无线通信***中的接收设备结构图。

图4为本发明实施例中的generic和cell的basic时频图案在时频平面上的示意图。

图5为本发明实施例中的cell A的basic时频图案和cell A的一个用户的时频图案在时频平面上的示意图。

图6为本发明实施例中的cell A的一个用户的时频图案和cell B的一个用户的时频图案在时频平面上的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进行进一步详细说明。

在本发明中，采用OFDM技术的蜂窝无线通信***中的物理层资源可以看作由″时域″和″频域″形成的二维平面，一个TTI内的物理层资源被分割成一组时频图案，同一cell内的一组时频图案是由一个basic时频图案经过时域循环移位得到，不同cell的basic时频图案是由同一个generic时频图案经过频域循环移位得到，并且同频的不同cell的basic时频图案由generic时频图案经过不同的频域循环移位得到，以保证不同cell的干扰比较小。

设置generic时频图案为TF₀ ⁰，它的时域为基本时间传输单元指标，频域为基本频率传输单元指标，表示如下：

${\mathrm{TF}}_0^0\left(k\right)=s_0^0\left(k\right)$ k＝0，1，2，...，(M-1)

其中，TF的上标0表示时域循环移位为0个基本时间传输单元，下标0表示频域循环移位为0个基本频率传输单元，k表示基本时间传输单元指标，s₀ ⁰(k)表示第k个时间传输单元内占用的频率传输单元指标，可以为向量，即在时刻k可以占用的频率传输单元超过一个。

generic时频图案TF₀ ⁰经过频域循环移位f后生成的basic时频图案为：

${\mathrm{TF}}_f^0\left(k\right)=s_f^0\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)，其中 $s_f^0\left(k\right)=(s_0^0\left(k\right)+f)\mathrm{mod}N$

generic时频图案经过不同频域循环移位后生成的basic时频图案将作为不同cell的basic时频图案。同频ccil的basic时频图案由generic时频图案经过不同的频域循环移位得到。通过这种方法，由generic时频图案得到的不同basic时频图案最多为N个。

basic时频图案TF_f ⁰经过时域循环移位t后生成的时频图案为：

${\mathrm{TF}}_f^t\left(k\right)=s_f^t\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)，其中 $s_f^t\left(k\right)=s_f^0\left((k+t)\mathrm{mod}M\right)$

取不同的t值可以得到不同的时频图案，通过这种方法，一个cell内由basic时频图案得到的不同时频图案最多为M个。

本发明选择的generic时频图案满足下面的性质：

1、同一basic时频图案的任意两个不同时域循环移位后生成的时频图案交点很少。即TF_f ^t1与TF_f ^t2当t1≠t2时，交点很少；也就是说，同一cell内由basic时频图案为不同用户生成的时频图案交点很少。

2、不同basic时频图案的任意两个不同时域循环移位后生成的时频图案交点很少。即TF_f1 ^t1与TF_f2 ^t2当f1≠f2时，交点很少。同样的，采用同样频率的两个cell的任意两个时频图案的交点很少。

3、generic时频图案和由它生成的其他时频图案在时频平面上的格点足够分散。也就是说，这种方式形成的时频图案有很好的频率分集效果。

为了增加用户的分集效果，cell中同一用户占用的时频图案对应的时间偏移可以随时间变化。不同cell的basic时频图案也可以随着时间的变化进行变化，但要保证占用同一频率互相干扰的cell之间的basic时频图案对应的频率偏移是不同的。

在本发明中，cell间的basic时频图案是由频域位移来区分的，时域位移被用来作为同一cell内不同时频图案的区分依据，本发明可以把时间的影响在cell内解决，因此，本发明提供的方法更可控，不需要有cell间的同步要求，也不需要复杂的扰码设计来避免cell间干扰随时间的变化。

以下具体说明本发明提供的方法是如何应用在采用OFDM技术的蜂窝无线通信***中的。

如图2所示，图2为本发明蜂窝无线通信***中的发射设备结构图：该发射设备包括generic时频图案生成器200、cell basic时频图案指示器201、cell basic时频图案生成器202、用户时频图案指示器203、用户时频资源指示器204、物理信道映射器205和发送处理器206。

其中，generic时频图案生成器200用于生成generic时频图案并发送给cell basic时频图案生成器202；

cell basic时频图案指示器201用于根据cell的basic时频图案生成规则指示分配cell的basic时频图案；

cell basic时频图案生成器202用于根据cell basic时频图案指示器20l的指示，对从generic时频图案生成器200发送来的generic时频图案进行频域循环移位操作，得到本cell的basic时频图案；

用户时频图案指示器203用于根据cell内的用户时频图案的生成规则指示cell内用户采用的时频图案；

用户时频资源指示器204用于根据用户时频图案指示器203的指示，对从cell basic时频图案生成器202传输来的basic时频图案上通过时域循环移位获取时频平面上该用户占用的资源信息；

物理信道映射器205用于按照用户时频资源指示器204指示的资源信息将用户信息比特流映射在时频平面上；

发送处理器206用于将从物理信道映射器205得到的映射在时频平面上的用户信息比特流发送出去。

如图3所示，图3为本发明蜂窝无线通信***中的接收设备结构图：该接收设备包括generic时频图案生成器200、cell basic时频图案指示器201、cell basic时频图案生成器202、用户时频图案指示器203、用户时频资源指示器204、物理信道解映射器300和接收处理器301。

其中generic时频图案生成器200、cell basic时频图案指示器201、cellbasic时频图案生成器202、用户时频图案指示器203、用户时频资源指示器204与发送设备的几个同名单元从功能和结构上都是一样的，从而不再重述。

接收处理器301用于接收蜂窝无线通信***传输的映射在时频平面上的用户资源信息；

物理信道解映射器300用于按照用户时频资源指示器204指示的资源信息对接收处理器301传送的用户资源信息进行解映射，得到用户信息比特流并输出。

下面分别对图2和图3的主要模块详细描述：

a、generic时频图案生成器200

在generic时频图案生成器200中的generic时频图案是由Costas序列变换得到的。假设一个TTI内的时频平面是由M个基本时间传输单元和N个基本频率传输单元形成的二维格点的集合。该generic时频图案的生成借助于长为L＝min{M，N}的Costas序列，称这个序列为基准序列，记为：

TFP_generic＝{p(0)，p(1)，p(2)，...，p(L-1)}。

generic时频图案为：

${\mathrm{TF}}_0^0\left(k\right)=s_0^0\left(k\right)$ k＝0，1，2，...，(M-1)

其中，TF的上标0表示时域循环移位为0个基本时间传输单元，下标0表示频域循环移位为0个基本频率传输单元，k表示基本时间传输单元值，s₀ ⁰(k)表示在k的时间传输单元值内占用的频率传输单元值，可以为向量。

generic时频图案是由基准序列这样得到的：

i)当M＝N时， ${\mathrm{TF}}_0^0\left(k\right)=p\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)

即generic时频图案完全由基准序列生成；

ii)当M＞N时，此时L＝N，将整个TTI分成

个子TTI，前面

个子TTI长为N，满足i)的条件，这部分的generic时频图案可以按准则i)生成。之后级联上由基准序列的片断生成的时频图案，例如N＜M＜2N时，

${\mathrm{TF}}_0^0\left(k\right)=p\left(k\right)$ 当k＝0，1，2，...(N-1)

${\mathrm{TF}}_0^0\left(k\right)=p(M-k-1)$ 当k＝N，(N+1)，...，(M-1)

即由基准序列的前N个元素级联上其前(M-N)个元素的逆序生成。当然，还可以有其他的生成方式，比如由基准序列的前N个元素级联上其任意连续(M-N)个元素的逆序生成。

iii)当M＜N时，此时L＝M，将整个传输频带先分成个子频带，前

个子频带内的频率传输单元的个数都是M，因而可以按i)的准则生成这部分的时频图案。最后一个子频带内可以选择基准序列的片断生成这部分的时频图案。

例如M＜N＜2M时，

TF₀ ⁰(k)＝p(k)当k＝0，1，2，...(M-1)

TF₀ ⁰(p^-1(kmod M))＝k    当k＝M，(M+1)，...，(N-1)

这里p^-1(·)表示p的逆函数，这种方式使得每个频率传输单元上都承载有信息。这种情况下，同一个时间传输单元中，可以占用多个频域单元。

在generic时频图案生成器200生成的generic时频图案满足上述的性质1、2和3。

b、cell basic时频图案指示器201

本发明中，在cell basic时频图案指示器201中的cell的basic时频图案生成规则为：

${\mathrm{TF}}_f^0\left(k\right)=s_f^0\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)，其中 $s_f^0\left(k\right)=(s_0^0\left(k\right)+f)\mathrm{mod}N$

需要克服相互干扰的cell的basic时频图案由generic时频图案经过不同的频域循环移位得到。通过这种方法，由generic时频图案得到的不同basic时频图案最多为N个。

因此，cell basic时频图案指示器201输出量至少包括cell的basic时频图案对应的频率偏移量。

一个cell的basic时频图案可以固定，也可以随时间变化，可以在不同的时刻由generic时频图案的不同的频域循环移位得到，只是保证同频cell的basic时频图案由gengric时频图案经过不同的频域循环移位得到。

c、cell basic时频图案生成器202

cell basic时频图案生成器202根据cell basic时频图案指示器201的指示，对generic时频图案进行操作，得到cell的basic时频图案。

例如，如果cell basic时频图案指示器201指示了某cell的basic时频图案对应的频率偏移量f，gengric时频图案为

${\mathrm{TF}}_0^0\left(k\right)=s_0^0\left(k\right)$ k＝0，1，2，...，(M-1)，则cell basic时频图案为：

${\mathrm{TF}}_f^0\left(k\right)=s_f^0\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)，其中 $s_f^0\left(k\right)=(s_0^0\left(k\right)+f)\mathrm{mod}N$

d、用户时频图案指示器203

用户时频图案指示器203根据cell内的用户占用的时频图案的规则，产生某用户占用的时频图案的指示。这种指示将作用于cell的basic时频图案，以得到用户具体占用的时频资源。

本发明中，cell内用户占用的时频图案是由cell的basic时频图案TFf0经过时域循环移位t后生成的图案，记为：

${\mathrm{TF}}_f^t\left(k\right)=s_f^t\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)，其中 $s_f^t\left(k\right)=s_f^0\left((k+t)\mathrm{mod}M\right)$

取不同的t值可以得到不同的时频图案，通过这种方法，同一cell内由basic时频图案得到的不同时频图案最多M个。

当M＜＝N时，根据基准序列的性质可知，这种由cell的basic时频图案经过不同时域循环移位方式产生的两个时频图案是不相交的。当M＞N时，不同的时间循环移位后得到的图案可能有交点，但是因为这样的两个图案位于一个cell内，而且交点个数很少，因而出现交点的情况是可以解决的。本发明定义规则来解决cell内不同时间移位的时频图案的相交问题，这个规则规定了重叠点的归属问题。例如规定在时域循环移位量t较大的序列中，与较小循环移位序列重叠的元素对应的时频格点将不被用来传输数据，即被打孔。重叠点属于最先利用这个点的时间偏移量t对应的时频图案。利用这个规则，得到了cell真正采用的用户之间没有交点的时频图案，不同用户时频资源的分配基于这个新的时频图案。

cell内同一个用户占用的时频资源可以固定，也可以随时间变化。也就是说在不同时刻，同一个用户占用的物理层资源可以由basic时频图案经过不同的时域循环移位生成，从而可以更好的利用时频资源以及频率分集增益。例如，可以采用非二值有限域上的最大线性移位寄存器，随机地生成取值位于0～M-1的时间偏移量，cell内用户采用的时频图案，根据产生的随机偏移量进行偏移量的调整。例如，如果cell内某用户采用的偏移量为t₀，对应线性移位寄存器的值m，则实际的时间偏移量为(t₀+m)modM。

用户时频图案指示器203的主要功能是指示分配给用户的时频图案。例如可以输出basic时频图案的时域循环移位量。同一个用户可以同时拥有多个时频图案。因而用户时频图案指示器203可以指示同一用户的多个时频资源的占用方式。

e、用户时频资源指示器204

其输入为用户时频图案指示器203对用户时频图案的指示，以及cellbasic时频图案生成器202输出的cell basic时频图案，输出将用来指导用户信息流怎样映射在物理信道205上。用户时频资源指示器204按用户时频图案指示器203指示的规则，对cell basic时频图案进行操作，完成用户在时频平面上资源的分配。

所述的操作规则主要是对cell basic时频图案进行一定步长的时域移位。如果cell basic时频图案是 ${\mathrm{TF}}_f^0\left(k\right)=s_f^0\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)，用户时频图案指示器输入的值为t，则用户时频资源指示器205输出的用户占用的时频资源为

${\mathrm{TF}}_f^t\left(k\right)=s_f^t\left(k\right)$ k＝0，1，2，...(M-1)，

其中 $s_f^t\left(k\right)=s_f^0\left((k+t)\mathrm{mod}M\right).$

f、物理信道映射器205

其输入为用户的数据流以及用户时频资源指示器204输出的用户资源时频图案，输出将用户的资源信息流映射在时频平面上。

物理时频资源的映射方式是按基本时间传输单元的顺序进行的，即顺次输出基本时间传输单元0占用的基本频率单元、基本时间传输单元1占用的基本频率单元、...，基本时间传输单元(M-1)占用的基本频率单元。经过物理层时频资源的映射后，即可以进行发送处理了。

g、发送处理器206

其采用IFFT将从物理信道映射器205传输过来经过映射的物理层时频资源通过成型滤波器，数模转换发射出去。

h、物理信道解映射300

其输入为经过基本接收处理的数据流以及用户时频资源指示器204输出的关于用户资源分配情况的指示，该功能单元按照用户时频资源指示器204的指示将接收到的数据流中该用户的信息提取出来并输出。用户时频资源指示器204将指示用户数据流在发送时占用的是哪几个时频图案，从而可以从接收的数据流中提取出各用户的数据。

物理时频资源的解映射，仍是按基本时间传输单元的顺序进行的，即顺次输出基本时间传输单元0中该用户占用的基本频率单元中的数据、基本时间传输单元1中用户占用的基本频率单元中的数据、...，基本时间传输单元(M-1)中该用户占用的基本频率单元中的数据，从而恢复发射时的数据流顺序。

下面给出一个具体的例子，设置一个TTI内有M＝15个OFDM符号，每一个OFDM符号作为一个基本时间传输单元。设置物理层资源的频域可以被分成N＝15个基本频率传输单元。物理层资源的时频平面可以被分成15*15个时频格点。这个例子只考虑两个相邻cell的情况。

我们采用的基准序列为一个长为15的Costas序列，因M＝N，generic时频图案按基本时间传输单元指标的顺序写成序列的形式为：

${\mathrm{TF}}_0^0=\left\{\mathrm{12,4,2,8,1,13,10,14,3,11,6,9,0,5,7}\right\}$

cell A的basic时频图案是该gengeric时频图案经2个基本频率传输单元移位后得到，写成序列的形式即

${\mathrm{TF}}_2^0=\left\{\mathrm{14,6,4,10,3,0,12,1,5,13,8,11,2,7,9}\right\}$

在时频平面内的表示见图4中横纹格点。

cell B的basic时频图案是该gengric时频图案经5个基本频率传输单元移位后得到，写成序列的形式即：

${\mathrm{TF}}_5^0=\left\{\mathrm{2,9,7,13,6,3,0,4,8,1,11,14,5,10,12}\right\}$

在时频平面内的表示见图4中竖纹格点。图4中黑色格点为generic时频图案。

从图4可以看出，这两个cell的basic时频图案是没有交点的。

各cell内的所有时频图案都是由各自的basic时频图案经过时域循环移位得到，cell A中第3个时频图案是由其basic时频图案经过2个符号的时间循环移位后得到的，写成序列的形式为：

${\mathrm{TF}}_2^2=\left\{\mathrm{4,10,3,0,12,1,5,13,8,11,2,7,9,14,6}\right\}$

如图5中的左斜格点。可见，cell A内的第1个时频图案，即basic时频图案和第3个时频图案是不相交的。

Cell B中第8个时频图案是由其basic时频图案经过7个符号的时间循环移位后得到的，写成序列的形式为：

${\mathrm{TF}}_5^7=\left\{\mathrm{0,4,8,1,11,14,5,10,12,2,9,7,13,6,3}\right\}$

见图6中的右斜格点。图6中的左斜格点为cell A的第3个时频图案，可见，cell B的第8个时频图案和cell A的第3个时频图案有两个交点，分别在标号6的符号处和标号11的符号处。

本发明提供的方法首先可以满足时频图案交点很少，cell间干扰小。另外，本发明提供的方法中，“时域”位移被用来作为同一cell内不同时频图案的区分依据，cell间的时频图案是由“频域”位移来区分的，因而可以把时间的影响在cell内解决，更可控，不需要有cell间的同步要求，也不需要复杂的扰码设计来避免cell间干扰随时间的变化，同时，还保持了cell内干扰最小化的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种分配物理层资源的方法，应用于使用正交频分复用技术的蜂窝无线通信***，其特征在于，该方法包括：

A、设置蜂窝无线通信***中物理层资源的基准时频图案；

B、将该基准时频图案通过确定的频域循环移位量进行频域循环移位得到每一个小区的基本时频图案；

C、每一个小区的基本时频图案通过确定的时域循环移位量进行时域循环移位得到每一个小区不同用户的时频图案；D、蜂窝无线通信***中的发送方根据步骤C所得到的每一个小区不同用户的时频图案将要发送的数据流映射在相应的每一个小区不同用户的时频图案上进行发送；接收方根据步骤C所得到的相应的每一小区不同用户的时频图案从接收的数据流中解映射出相应的数据。

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，当步骤B所述的每一个小区的频率与蜂窝无线通信***中的其他小区的频率相同时，步骤B所述的频域循环移位量与该***其他同频小区的频域循环移位量不同。

3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述设置的基准时频图案是由Costas序列、或者Costas序列的片断、或者一个级联序列、或者一个以上的级联序列生成，所述级联序列为Costas序列和经过逆序变换的Costas序列的片断组合。

4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，比较步骤C所述的每一个小区不同用户的时频图案，当每一个小区不同用户的时频图案出现相交点时，该方法进一步包括：将该相交点归属其中一个小区用户的时频图案，其他占用该相交点的小区用户将该相交点进行打孔，其时频图案不包括该相交点。

5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述时域循环移位的时域循环移位量随时间变化。

6. 一种利用权利要求1所述的方法收发数据流的装置，其特征在于，该装置由用户的时频图案生成单元、发射单元和接收单元组成，其中，用户的时频图案生成单元包括：

基准时频图案生成器，用于生成基准时频图案发送给小区基本时频图案生成器；

小区基本时频图案指示器，用于向小区基本时频图案生成器发出生成小区基本时频图案规则的指示；

小区基本时频图案生成器，用于根据小区基本时频图案指示器的指示，对从基准时频图案生成器发送来的基准时频图案进行生成小区基本时频图案规则的操作，得到小区的基本时频图案发送给用户时频资源指示器，所述生成小区基本时频图案规则为对基准时频图案进行频域循环移位；

用户时频图案指示器，用于向用户时频资源指示器发出生成用户时频图案规则的指示；

用户时频资源指示器，用于根据用户时频图案指示器的指示，对从小区基本时频图案生成器传输来的基本时频图案进行生成用户时频图案规则的操作来获取用户占用的资源信息，并将用户占用的资源信息发送给物理信道映射器或物理信道解映射器，所述生成用户时频图案规则为对小区基本时频图案进行时域循环移位；

发射单元包括：

物理信道映射器，用于按照用户时频资源指示器发送的资源信息将要发射的用户信息比特流映射在时频平面上发送给发送处理器；

发送处理器，用于将从物理信道映射器得到的映射在时频平面上的用户信息比特流发送出去；

接收单元包括：

接收处理器、用于接收蜂窝无线通信***传输的映射在时频平面上的用户信息；

物理信道解映射器、用于按照用户时频资源指示器发送的资源信息将从接收处理器传送的映射在时频平面上的用户信息进行解映射，得到用户信息比特流。

7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的小区基本时频图案指示器对占用同一频率的小区所指示的进行频域循环移位的频域循环移位量不同。

8. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的基准时频图案生成器生成的基准时频图案是由Costas序列、或者Costas序列的片断、或者一个级联序列、或者一个以上的级联序列生成，所述级联序列为Costas序列和经过逆序变换的Costas序列的片断组合。

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