CN101282319B

CN101282319B - 一种基于ofdm技术的宽带无线通信***带宽扩展方法

Info

Publication number: CN101282319B
Application number: CN2007100910134A
Authority: CN
Inventors: 孙长印
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Rugao Huayi Real Estate Co., Ltd.
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-04-05
Also published as: CN101282319A

Abstract

一种基于OFDM技术的宽带无线通信***带宽扩展方法，相邻其他无线***释放带宽

后，扩展所述宽带无线通信***的频谱带宽到

是该宽带无线通信***在此次扩展前的带宽；根据扩展后的频谱带宽

计算出对应的IFFT点数

，并确定扩展后所述宽带无线通信***的IFFT点数N，也即其包含的子载波数，N大于等于

在N个子载波中，只在扩展后频带所对应的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***带宽相邻的零星带宽。

Description

一种基于OFDM技术的宽带无线通信***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***带宽扩展方法。

背景技术

IMT Advanced移动通信***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***移动***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1Gbit/s。为此，4G的带宽可高达100MHz。由于移动通信***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，***通信***与第三代移动通信***，包括TD-SCDMA***或802.16E***等，将会共存。当IMT Advanced移动通信***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IMT Advanced(4G)***与3个载频总带宽5MHz的TD-SCDMA***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分别扩展为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***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***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***带宽扩展方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)相邻其他无线通信***释放带宽

Figure 24059DEST_PATH_GSB00000405437700011

后，扩展所述宽带无线通信***的频谱带宽到

Figure 941200DEST_PATH_GSB00000405437700012

是该宽带无线通信***在此次扩展前的带宽；

(b)根据扩展后的频谱带宽

Figure 552365DEST_PATH_GSB00000405437700014

计算出对应的IFFT点数

Figure 366737DEST_PATH_GSB00000405437700015

并确定扩展后所述宽带无线通信***的IFFT点数N，也即其包含的子载波数，N大于等于

Figure 126882DEST_PATH_GSB00000405437700016

(c)在N个子载波中，只在扩展后频带所对应的个子载波中的全部或部分子载波上调制数据。

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***为IMT Advanced***或IEEE802.16m***，该***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***为TD-SCDMA、802.16e或WCDMA或CDMA2000***。

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***所释放带宽所在频带与所述宽带无线通信***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：

{N_{FFT}^{4 G}}_{2} = \frac{n_{1} \times W_{2}^{4 G}}{{Δf}_{1}}

其中，n₁为扩展带宽的所述宽带无线通信***的过采样率，Δf₁为扩展带宽的所述宽带无线通信***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，

进一步地，上述方法还可具有以下特点：步骤(b)中有：

N = 2 \times {N_{FFT}^{4 G}}_{1},

其中

{N_{FFT}^{4 G}}_{1} = \frac{n_{1} \times W_{1}^{4 G}}{Δ f_{1}}

进一步地，上述方法还可具有以下特点：相邻其他无线***再次释放带宽时，将所述宽带无线通信***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***过采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除以***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***再次释放带宽时，将所述宽带无线通信***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***过采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除以***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0，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0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***和扩展带宽的所述宽带无线通信***的采样频率和子载波间隔相同。

本发明使得***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***时，如果IMTAdvanced(4G)的采样频率和子载波间隔与802.16e***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)***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。

附图说明

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***示意图。

图2为20MHz的IMT-Advanced***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***融合相邻5MHzTD-SCDMA***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***融合相邻5MHz TD-SCDMA***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***融合相邻5MHz TD-SCDMA***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***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，同时又提高了频谱利用率。

(二)OFDM调制可通过IFFT来实现将给定信道分成许多正交子载波，其表达式为：

x_{N} (m) = \frac{1}{\sqrt{N}} Σ_{i = 0}^{N - 1} s (i) e^{j (2 π / N) im} - - - (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，x_N(m)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***与其它***邻频共存可以进行带宽扩展。以IMTAdvanced(4G)与TD-SCDMA***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***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

与相邻TD-SCDMA释放出的频谱带宽在频率上合并为新的频谱带宽

其中：

W_{2}^{4 G} = W_{1}^{4 G} + W_{1}^{3 G} - - - (1);

步骤二，在新的频谱带宽

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

即

N = {N_{FFT}^{4 G}}_{2},

其中：

{N_{FFT}^{4 G}}_{1} = \frac{n_{1} \times W_{1}^{4 G}}{Δ f_{1}} - - - (2);

{N_{FFT}^{4 G}}_{2} = \frac{n_{1} \times W_{2}^{4 G}}{Δ f_{1}} - - - (3);

n₁为过采样率，Δf₁为子载波间隔。

另一种方式是，当

\frac{W_{2}^{4 G}}{W_{1}^{4 G}} < 2

时，在新的频谱带宽

上，也可以将快速付立叶变换IFFT点数从

增加为即

N = {2 \times {N_{FFT}^{4 G}}}_{1};

步骤三，在N个子载波中，只在扩展后频带所对应的

个子载波上调制数据，将位于***频带之外的子载波功率置零。

以20Mhz的IMT-Advanced***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n₁为1。

当20Mhz的IMT-Advanced***与TD-SCDMA***邻频为例，设TD-SCDMA***邻频带宽为5MHz。

当5MHz带宽的TD-SCDMA***释放出5MHz的频谱时，IMT-Advanced***首先将原有20Mhz带宽与释放出的5MHz邻频组成25Mhz的完整频带。

由于25Mhz带宽的频谱不是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***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***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n₁大于1)。在此情形，将位于***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***再次释放带宽时，则将所述宽带无线通信***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***过采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除以***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***过采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除以***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***扩展带宽时使用。如802.16m***等，其带宽可以为20MHz、40MHz、60MHz、80MHz或100MHz。而扩展有带宽可能来自于的无线***包括TD-SCDMA、802.16E、WCDMA或CDMA2000***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。

Claims

1.一种基于OFDM技术的宽带无线通信***带宽扩展方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)相邻其他无线通信***释放带宽

后，扩展所述宽带无线通信***的频谱带宽到是该宽带无线通信***在此次扩展前的带宽；

(b)根据扩展后的频谱带宽

计算出对应的IFFT点数

并确定扩展后所述宽带无线通信***的IFFT点数N，也即其包含的子载波数，N大于等于所述IFFT点数

或者所述IFFT点数其中

n₁为扩展带宽的所述宽带无线通信***的过采样率，Δf₁为扩展带宽的所述宽带无线通信***的子载波间隔；

(c)在N个子载波中，只在扩展后频带所对应的

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***为IMT Advanced***或IEEE802.16m***，该***扩展前的带宽为20MHz、40MHz、60MHz、80MHz或100MHz。

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***为TD-SCDMA、802.16e或WCDMA或CDMA2000***。

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***所释放带宽所在频带与所述宽带无线通信***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：

{N_{FFT}^{4 G}}_{2} = \frac{n_{1} \times W_{2}^{4 G}}{Δ f_{1}}

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相邻其他无线***再次释放带宽时，将所述宽带无线通信***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***过采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除以***的子载波间隔得到的值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相邻其他无线***再次释放带宽时，将所述宽带无线通信***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***过采样率乘以该再次扩展后的带宽，再除以***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，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0，在余下的子载波上调制数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述功率置0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。

10.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。

11.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***和扩展带宽的所述宽带无线通信***的采样频率和子载波间隔相同。