[发明专利]信号传输方法、装置及通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号传输技术，尤其涉及宽带时频域二维空间的无线信号传输方法、装置及通信系统。

背景技术

在现有的无线通信系统中，存在着两种类型的信号传输：一种是由基站发送信号，由终端接收并解调信号的信号传输，被称为下行传输，另一种为终端发送信号，基站接收信号并对信号进行解调处理的信号传输，称为上行传输。

在下行传输中，基站为了能够在某段时间内同时向多个终端用户发送数据，需要采用一种资源调配方式，使得多个用户的数据能够在这段时间内共享系统的带宽和时间资源，并在这段时间内，通过数据复用，在系统带宽内将多个用户的数据发送出去。该方式称为下行多用户数据复用方式。

在上行传输中，多个终端用户位于小区信号覆盖的不同区域，与基站的距离各不相同。在某一段时间内，多个终端需要将数据发送到基站，与基站实现通信。这样，在这段时间内，多个终端用户共享系统的带宽和时间资源，并且通过资源调度的方式，将系统的带宽和时间资源通过某种方式分配给每个用户，将多个终端用户的数据发送到基站，该方式称为上行多址接入方式。

在通常情况下，下行多用户数据复用方式和上行多址接入方式可以被统称为上下行多址接入方式。

对于上下行多址接入方式，通常采用的有三类基本方式TDMA，FDMA和CDMA方式，以及它们的混合方式。TDMA是在发送时间段内，将时间分为多个小的时间片，每个时间片可以单独地分配给一个终端用户，其他用户在该时刻无法使用该时间片内资源，单个用户占用时间片内所有的系统带宽。FDMA方式是系统带宽资源被分为多个窄的频带，每个频带被一个用户单独占用。在CDMA方式中，每个用户用一个特有的码序列将信息扩展到整个频带，多个用户在系统内占用相同的时间和带宽资源，不同的用户利用不同的扩频码序列来进行分离。在第一代移动通信系统中采用了FDMA方式，而第二代和第三代移动通信系统采用了TDMA和CDMA方式。

对于未来的宽带无线通信系统，随着带宽的增加，无线信道的多径干扰将显著增强。如果仍采用传统的多址接入方式，如TDMA或CDMA方式，由于无线信道存在时延扩展，高速信息流的符号宽度又相对较窄，带宽增加带来的信号多径干扰将会造成严重的符号间干扰，从而会降低信号的解调性能。为了克服这些多径干扰，可以采用均衡的方法。由于在宽带系统中，多径的数量很大，采用传统的时域均衡，滤波器的抽头数要足够大，训练符号要足够多，训练时间要足够长，从而使得均衡算法的复杂度大大增加，使得系统的实现增加复杂度，系统的性能下降。

为了解决宽带无线通信信号的码间干扰和均衡器复杂问题，业界提出了采用正交频分复用OFDM方式来提高解调信号的性能。OFDM属于FDMA多址接入方式中的一种。但传统的FDMA技术将频带分为若干个不相交的子频带来并行传输数据流，各个子信道之间要保留足够的保护频带。而OFDM系统由于各个子载波间存在正交性，允许子信道的频谱相互重叠，因此与常规的FDMA系统相比，一方面OFDM系统可以最大限度地利用频谱资源，另一方面OFDM系统可以离散傅里叶变换的快速算法。

OFDM把高速数据流通过串并转换，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，从而有效地减少由于无线信道的时间弥散所造成的码间干扰，降低了接收机内均衡的复杂度。通过频域均衡，可以使得接收机非常容易处理信号。

OFDM信号生成方式如图1所示。如果采用OFDM符号，由于采用多个正交的子载波进行数据传输，不同用户可以占用不同的子载波，从而实现了多用户的复用和多址接入。但OFDM多址接入方式同时也存在缺点，对于纯的OFDM系统，当应用于蜂窝移动系统时，如果采用同频组网方式工作，小区间就会存在较大的干扰。原因是当不同小区的用户如果采用相同的子载波发送和接收数据时，会同相邻小区终端用户的发送和接收信号产生相互之间的干扰。特别是在小区边缘的情况下，终端距离其它小区较近，其它小区到达信号会比较强，当终端接收和发送数据时，相邻小区的信号之间就会产生严重的相互干扰，使得小区边缘终端的通信性能急剧恶化。