[发明专利]通信系统中可伸缩OFDM和OFDMA带宽分配

说明书

优先权要求和相关专利申请

本申请要求2007年3月23日提交的标题为“SCALABLE OFDM AND OFDMA BANDWIDTH ALLOCATION IN COMMUNICATION SYSTEMS”的第60/896,859号美国临时申请的 权益，其以引用的方式包括在此，作为本申请说明书的一部分。

技术领域

本申请涉及有线和无线通信，包括基于OFDM(正交频分复 用)，OFDMA(正交频分多址)，和SC-FDMA(单载波频分多址) 系统的通信。

背景技术

在多种无线蜂窝网络中，通信容量和数据通吐量可能会由于没 有可用的或拥堵的网络频谱而恶化。由于有意和无意电磁辐射的激 增，想要的和不想要的信号导致分配的谱带日渐拥堵。这样的拥堵 谱可导致信号恶化和干扰。例如，低功率信号和高功率信号可同时 被接收器天线或天线阵列观察到。在这样的条件下，所需的信号可 被模糊化且不可检测到，因为它们可掩埋在强得多的干扰信号簇 下。

在可利用频谱的不同技术中，正交频分复用(OFDM)是已经 为几种无线网络物理层标准化的多载波(multicarrier)数据传输技 术。在OFDM中，分配的信道被分成大量正交子信道。每个子信道 具有同样的带宽并由唯一组的子载波(subcarrier)信号形成。子载 波信号是正交的，因为任意两个子载波的内积等于零。正交子载波 信号的频率被等距离且最小限度地隔开，因此子载波信号的数据调 制促进最佳的带宽效率。相比，多载波数据传输的频分复用利用非 正交子载波信号并使用多段分配的信道带宽来隔离子载波信号频 谱。

正交频分多址(OFDMA)是多用户形式的OFDM技术。多址 是在OFDMA中通过分配正交子载波子集给各用户站(subscriber station)实现的。OFDMA可当作频域多址和时域多址的组合，其 中射频资源是在时间-频率空间(time-frequency space)内划分的， 且网络用户数据突发是根据OFDM符号索引(OFDM symbol index) 和OFDM子载波索引(OFDM sub-carrier index)分配的。OFDMA 被多个标准体采用。

单载波频分多址(SC-FDMA)可当作线性预编码的OFDMA 方案或单载波多址方案。SC-FDMA相对传统OFDMA的一个优点 是SC-FDMA信号具有较低的峰值与平均功率比(PAPR)，这是由 于其固有的信号载波调制方法。SC-FDMA也可当作OFDMA的替 换，特别对于上行链路通信，在上行链路通信中较低的PAPR有益 于移动终端的功率效率。SC-FDMA已经在3GPP长期演进(LTE) 或演进的UTRA中用于上行链路多址方案。

在频域中，OFDM或OFDMA信号由正交子载波构成，其数目 决定快速傅立叶变换(FFT)的大小，N_FFT。图1A示出OFDMA带 宽定义。假定Δf是子载波间隔(subcarrier spacing)，采样频率fs 可以用下面的公式计算：

f_s＝Δf×N_FFT

对于给定的标称信道带宽BW，N_FFT中仅子载波子集N_SIG被信 号占据，称为信号带宽BW_SIG。N_SIG可包括常不含数据的DC子载 波。不用于传输数据和信息的其余子载波用作保护子载波(guard subcarrier)。保护子载波用来使信号自然衰减并产生FFT“砖墙(brick wall)”形状。选择FFT尺寸的经验法则是选择大于N_SIG的两个中 的最小功率。如图所示，正常信道带宽BW大于信号带宽，这是由 于保护子载波存在于携带信号子载波(signal-carrying subcarriers) 的两侧。选择采样频率fs大于正常信道带宽。

在OFDMA物理层中，定义了资源网格(resource grid)和基本 资源块(resource block)。根据定义的资源网格，频域中一个或多个 基本块为一组在某些标准中被定义为子信道。N_SIG可含多个子信道 或基本资源块，每个都由N_SG个子载波构成。在本文献中子信道被 用作最小信道带宽划分单元，且每个子信道具有N_SG个子载波。