CN111010361B - 一种基于ofdma的自组网多用户扩展方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法，属移动终端通信技术领域。通过包括七个步骤，实现多址传输，极大提高传输效率，有效缩短传输时延，且具有抑制窄带干扰、抵抗多径效应和应对频率选择性衰落优点；将整个带宽分成若干个子频带间相互重叠的子信道，每个子信道包括若干正交调制的子载波，每个子信道分配给一个用户，也可一个用户占用多个子信道，若两个用户组内的用户不能互相直接通信，则可使用相同的物理资源独立形成令牌环；保证多用户移动终端通信高速、顺畅进行。解决了现有技术每个时刻只有一个用户可以发送数据，传输效率随用户数增多而降低，用户传输时延大，很难满足用户对移动终端通信高速、顺畅要求的问题。

Description

一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法

技术领域

本发明涉及一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法，属移动终端通信技术领域。

背景技术

现有基于COFDM的Mesh自组网方案，每个用户使用全部带宽发送信息，通过令牌环实现异步通信，其优点是无需路由器，也没有网内用户干扰，每个用户可以获得全带宽资源传输数据，可靠性较好。但网内用户每个时刻只有一个用户可以发送数据，其效率随着用户数的增多而降低，用户传输时延大，很难满足当今用户对移动终端通信高速、顺畅的要求。为了提高传输效率，缩短时延，研发提供一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种实现多址传输，极大提高传输效率，有效缩短传输时延，保证多用户移动终端通信高速、顺畅、稳定进行，具备抑制窄带干扰、抵抗多径效应和应对频率选择性衰落特点的基于OFDMA的自组网多用户扩展方法。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法，其特征在于：它是通过包括如下步骤实现的：

1）定义带宽W，将带宽W划分为N个子载波，构成一个OFDM符号；***定义M个互相正交的ZC序列，M >128，所述ZC序列长度为l，这M个互相正交的ZC序列用于区分小区内的各个用户，成为用户标签；M的大小决定小区用户数的多少；

2）定义K个所述用户标签的组合方式，K>16，即每个用户ZC序列最多可以连续发送5次，最少发送一次，根据用户ZC序列发送位置的组合方式的不同，选定对应了子载波分配方式的16个ZC序列，称其为资源标签；将这个重复5次的资源标签长序列称为同步序列，每个用户都在定义的公用广播信道上周期广播自己的同步序列，并监听其他用户的同步序列；

3）广播信道按照网络支持的最大用户间的最大时延，定义用户ZC序列的长度和每个同步序列可能持续的时间长度，为保证用户ZC序列的监测性能，ZC序列的长度定义为512， 同步信道的子载波间隔为业务信道子载波间隔的1/2^n, n的取值与同步序列允许的最大时间长度有关；同步序列允许的最大时间长度根据网内两个用户的最大时延设定；

4）在一个用户初次接入网络时，先监听同步序列信道T时间，根据同步序列信道广播消息来获得自组网当前配置包括：最大时延、信道占用bitmap、网内用户组数、通信序列分配bitmap：

5）广播消息采用令牌环形式，由网内用户轮询发送，新用户获得自组网当前配置后，根据自身需要选择加入一个用户组，或者发起一个新组，在获得每个用户组各一个用户的广播消息确认后，即认为新用户获得入网许可，同时也获得了相应的资源；但需所有用户认可后方可获得广播信道资源；

6）同一个用户组的用户使用相同的频率资源，通过令牌环的方式轮询发送，两个G2组内的用户若不能互相直接通信，则可以使用相同的物理资源独立形成令牌环；

7）不同用户组用户发送信号没有相互关系，用户通过检测同步信道中同步序列的个数，获取频率自身收到信号的频率使用情况，根据同步序列进行估计定时，并调整不同频点时域定时，获得一个准确的OFDM符号频域数据，通过解调不同子载波数据，获取多个用户的发送内容，从而减小用户间传输时延。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

该基于OFDMA的自组网多用户扩展方法，通过OFDM结合FDMA构成OFDMA正交频分复用多址技术，将整个带宽分成若干个子频带间相互重叠的子信道，每个子信道包括若干正交调制的子载波，每个子信道分配给一个用户，也可以一个用户占用多个子信道。实现多址传输，极大提高传输效率，有效缩短传输时延，且具有抑制窄带干扰、抵抗多径效应和应对频率选择性衰落特点，保证多用户移动终端通信高速、顺畅、稳定施行。解决了现有技术每个时刻只有一个用户可以发送数据，传输效率随用户数增多而降低，用户传输时延大，很难满足当今用户对移动终端通信高速、顺畅要求的问题。特别适合大型企业、学校、公司、矿山自组网应用。

附图说明

图1为一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法的工作流程示意图；

图2为一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法的频率资源划分示意图；

图3为一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法的用户组分配结构示意图；

图4为一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法的OFDM符号定时调整示意图；

图5为一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法的数据接收流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对该基于OFDMA的自组网多用户扩展方法的实施方式作进一步详细说明（参见图1～5）：

本发明申请人的设计理念是：现有的基于COFDM的Mesh自组网方案，每个用户使用全部带宽发送信息，通过令牌环实现异步通信。其优点是无需路由，也没有网内用户干扰，每个用户可以获得全带宽资源传输数据，可靠性较好。但网内用户每个时刻只有一个用户可以发送数据，其效率随着用户数的增多而降低，用户传输时延大。为了提高传输效率，缩短时延，本发明申请人特提出一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法。

通过OFDM结合FDMA构成OFDMA正交频分复用多址技术，定义带宽W，将带宽W划分为N个子载波，构成一个OFDM符号；***定义M个互相正交的ZC序列，M>128，ZC序列长度为l，这M个ZC序列用于区分小区内的各个用户，称其为用户标签，M的大小决定了小区用户数的多少。定义K个用户标签的组合方式，K>16，即每个用户ZC序列最多可以连续发送5次，最少发送一次，根据用户ZC序列发送位置的组合方式的不同，确定16个用户标签中对应了子载波分配方式，称其为资源标签。这个重复5次的资源标签长序列,代表16个用户标签，称为同步序列，每个用户都在定义的公用广播信道上周期广播自己的同步序列，并监听其他用户的同步序列。广播信道按照网络支持的最大用户间的最大时延，定义用户标识的长度和每个同步序列可能持续的时间长度。为了保证用户序列的监测性能，ZC序列的长度定义为512，同步信道的子载波间隔为业务信道子载波间隔的1/2^n, n的取值与同步序列允许的最大时间长度有关。同步序列允许的最大时间长度根据网内两个用户的最大时延来设定。（参见图1）。

在一个用户初次接入网络时，先监听同步信道T时间，根据同步信道广播消息来获得自组网当前配置，包括：最大时延、信道占用bitmap、网内用户组数、通信序列分配bitmap。广播消息采用令牌环形式，由网内用户轮询发送。新用户获得自组网当前配置后，根据自身需要选择加入一个用户组，或者发起一个新组，在获得每个用户组各一个用户的广播消息确认后，即认为新用户获得入网许可，同时也获得了相应的资源；但需经所有用户认可后，方可获得广播信道资源。

同一个用户组的用户使用相同的频率资源，通过令牌环的方式轮询发送。（参见图2、图3），两个G2组内用户，若不能互相直接通信，则可以使用相同的物理资源，独立形成令牌环。G0/G1/G2为用户组，Sync为同步信道，B为广播信道。（令牌环使用方式与当前mesh自组网方式相同，此处不再赘述）。

不同用户组用户发送信号没有相互关系，用户通过检测同步信道Sync中同步序列的个数来获取频率自身收到信号频率的使用情况，根据同步序列来估计定时，并调整不同频点时域定时，获得一个准确的OFDM符号频域数据，通过解调不同子载波数据，来获取多个用户的发送内容，从而减小用户间传输时延。（参见图4、图5）。

具体实施例如下所示：一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法，其特征在于：它是通过包括如下步骤实现的：

步骤一、定义带宽W，将带宽W划分为N个子载波，构成一个OFDM符号；***定义M个互相正交的ZC序列，M >128，所述ZC序列长度为l，这M个互相正交的ZC序列用于区分小区内的各个用户，成为用户标签；M的大小决定小区用户数的多少；

步骤二、定义K个所述用户标签的组合方式，K>16，即每个用户ZC序列最多可以连续发送5次，最少发送一次，根据用户ZC序列发送位置的组合方式的不同，选定对应了子载波分配方式的16个ZC序列，称其为资源标签；将这个重复了5次的资源标签长序列称为同步序列，每个用户都在定义的公用广播信道上周期广播自己的同步序列，并监听其他用户的同步序列；

步骤三、广播信道按照网络支持的最大用户间的最大时延，定义用户ZC序列的长度和每个同步序列可能持续的时间长度，为保证用户ZC序列的监测性能，ZC序列的长度定义为512， 同步信道的子载波间隔为业务信道子载波间隔的1/2^n, n的取值与同步序列允许的最大时间长度有关；同步序列允许的最大时间长度根据网内两个用户的最大时延设定；

步骤四、在一个用户初次接入网络时，先监听同步序列信道T时间，根据同步序列信道广播消息来获得自组网当前配置包括：最大时延、信道占用bitmap、网内用户组数、通信序列分配bitmap：

步骤五、广播消息采用令牌环形式，由网内用户轮询发送，新用户获得自组网当前配置后，根据自身需要选择加入一个用户组，或者发起一个新组，在获得每个用户组各一个用户的广播消息确认后，即认为新用户获得入网许可，同时也获得了相应的资源；但需所有用户认可后方可获得广播信道资源；

步骤六、同一个用户组的用户使用相同的频率资源，通过令牌环的方式轮询发送，两个G2组内的用户若不能互相直接通信，则可以使用相同的物理资源独立形成令牌环；

步骤七、不同用户组用户发送信号没有相互关系，用户通过检测同步信道中同步序列的个数，获取频率自身收到信号的频率使用情况，根据同步序列进行估计定时，并调整不同频点时域定时，获得一个准确的OFDM符号频域数据，通过解调不同子载波数据，获取多个用户的发送内容，从而减小用户间传输时延。

以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (1)

1.一种基于OFDMA的自组网多用户扩展方法，其特征在于：它是通过包括如下步骤实现的：

1）定义带宽W，将带宽W划分为N个子载波，构成一个OFDM符号；***定义M个互相正交的ZC序列，M >128，所述ZC序列长度为l，这M个互相正交的ZC序列用于区分小区内的各个用户，成为用户标签；M的大小决定小区用户数的多少；

2）定义K个所述用户标签的组合方式，K>16，即每个用户ZC序列最多可以连续发送5次，最少发送一次，根据用户ZC序列发送位置的组合方式的不同，选定对应了子载波分配方式的16个ZC序列，称其为资源标签；将这个重复5次的资源标签长序列称为同步序列，每个用户都在定义的公用广播信道上周期广播自己的同步序列，并监听其他用户的同步序列；

3）广播信道按照网络支持的最大用户间的最大时延，定义用户ZC序列的长度和每个同步序列可能持续的时间长度，为保证用户ZC序列的监测性能，ZC序列的长度定义为512， 同步信道的子载波间隔为业务信道子载波间隔的1/2^n, n的取值与同步序列允许的最大时间长度有关；同步序列允许的最大时间长度根据网内两个用户的最大时延设定；

4）在一个用户初次接入网络时，先监听同步序列信道T时间，根据同步序列信道广播消息来获得自组网当前配置包括：最大时延、信道占用bitmap、网内用户组数、通信序列分配bitmap：

5）广播消息采用令牌环形式，由网内用户轮询发送，新用户获得自组网当前配置后，根据自身需要选择加入一个用户组，或者发起一个新组，在获得每个用户组各一个用户的广播消息确认后，即认为新用户获得入网许可，同时也获得了相应的资源；但需所有用户认可后方可获得广播信道资源；

6）同一个用户组的用户使用相同的频率资源，通过令牌环的方式轮询发送，两个G2组内的用户若不能互相直接通信，则可以使用相同的物理资源独立形成令牌环；

7）不同用户组用户发送信号没有相互关系，用户通过检测同步信道中同步序列的个数，获取频率自身收到信号的频率使用情况，根据同步序列进行估计定时，并调整不同频点时域定时，获得一个准确的OFDM符号频域数据，通过解调不同子载波数据，获取多个用户的发送内容，从而减小用户间传输时延。

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