專利名稱：一種提高WiMax系統(tǒng)性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及寬帶移動通信系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access,微波存取全球互通)系 統(tǒng)性能的方法。
背景技術(shù)：
由于移動數(shù)字業(yè)務(wù)的需求激增，基于IEEE 802.16e協(xié)議的移動WiMax 發(fā)展迅速。WiMax是基于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)，并結(jié)合多入多出 (MIMO )、自適應(yīng)調(diào)制和編碼AMC、混合自動重傳請求Hybrid ARQ( Hybrid Automatic Repeat reQuest)等技術(shù)的寬帶移動通信系統(tǒng)。因為正交頻分復(fù)用 技術(shù)相比于傳統(tǒng)的頻分復(fù)用技術(shù)有更高的頻譜利用率，所以能夠傳輸更高速 率的調(diào)制碼元流。假設(shè)一個WiMax系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)如下10MHz帶寬， 1024點FFT (快速傅立葉變換)，抽樣頻率為11.2MHz,相鄰子載波間隔 為10.94KHz，則每個子載波每秒最多可以傳輸10.94K的調(diào)制碼元流。例如， 一個子載波每秒最多可以傳輸10.94K的QPSK (Quadrature Phase Shift Keying,正交相移鍵控)、16QAM ( Quadrature Amplitude Modulation,正交 幅度調(diào)制)或64QAM的碼元流，否則將出現(xiàn)碼間干擾，使誤碼率急劇增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種提高WiMax系統(tǒng)性能的方法，以 降低WiMax系統(tǒng)的誤碼率和小區(qū)間干擾。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種提高WiMax系統(tǒng)性能的方法， 當(dāng)微波存取全球互通WiMax系統(tǒng)帶寬有冗余時，采用如下步驟對數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理步驟一，對經(jīng)過調(diào)制和編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；
步驟二，根據(jù)數(shù)據(jù)流碼元傳輸速率采用不同正交變長擴(kuò)頻因子OVSF對 串并轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻；
步驟三，對擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)進(jìn)行時-頻交織；
步驟四，做快速傅立葉逆變換IFFT變換，然后釆用多天線發(fā)射。 進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點，所述正交變長擴(kuò)頻因子為Walsh碼。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點，擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)流碼元速率等于 系統(tǒng)的帶寬。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點，所述正交變長擴(kuò)頻因子的變化 范圍從1到16,正交變長擴(kuò)頻因子關(guān)于系統(tǒng)帶寬與數(shù)據(jù)流碼元傳輸速率的 比值對應(yīng)關(guān)系如下
(l)如果系統(tǒng)帶寬是數(shù)據(jù)流碼元傳輸速率的倍數(shù)為1， 2, 4, 8， 16時， 正交變長擴(kuò)頻因子選取l， 2, 4, 8， 16;
(2 )如果系統(tǒng)帶寬是數(shù)據(jù)流碼元速率的倍數(shù)為1至2之間則取1; 2至 4之間則取2; 4至8之間取4; 8至16之間取8;若大于16則取16。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點，所述步驟二中，擴(kuò)頻的原則是， 高速數(shù)據(jù)流乘以長度小的Walsh碼，低速數(shù)據(jù)流乘以長度大的Walsh碼。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點，所述步驟三中，進(jìn)行時-頻交 織是把各個擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)放到串并轉(zhuǎn)換到路數(shù)；進(jìn)行子載波重分配是把經(jīng)相
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明在WiMax下行引入了變長因子擴(kuò)頻技術(shù)， 在WiMax系統(tǒng)帶寬有冗余的情況下，通過為不同的基站分配循環(huán)移位的 Walsh碼，產(chǎn)生擴(kuò)頻增益，降低同頻干擾，提高了系統(tǒng)的性能。


4圖1是本發(fā)明實施例中動態(tài)碼分配算法流程圖。
圖2是本發(fā)明實施例中對經(jīng)過Walsh碼擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)進(jìn)行時-頻交織的示 意圖。
圖3是對圖2中矩陣元素符號的說明圖。
圖4是本發(fā)明實施例中對經(jīng)過Walsh碼擴(kuò)頻和時-頻交織后的數(shù)據(jù)進(jìn)行 子載波重分配的示意圖。
具體實施例方式
CDMA ( Code Division Multiple Access,碼分多址接入)是OFDM外的 另一種復(fù)用技術(shù)，它通過用正交的碼片序列將原始信號擴(kuò)頻到遠(yuǎn)大于原始信 號傳輸速率的帶寬而產(chǎn)生的擴(kuò)頻增益來降低誤碼率，提高系統(tǒng)容量。這里， 擴(kuò)頻增益是擴(kuò)頻后的碼片速率與原始信號速率的比值。本發(fā)明的構(gòu)思是，當(dāng) WiMax系統(tǒng)帶寬有冗余時，根據(jù)碼元傳輸速率采用不同正交變長擴(kuò)頻因子 OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor )對數(shù)據(jù)流進(jìn)行擴(kuò)頻，再對擴(kuò) 頻后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行傳輸，擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)流速率等于系統(tǒng)的帶寬。這里采用的 正交變長擴(kuò)頻因子為Walsh碼。
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實施例
以關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)如下的WiMax系統(tǒng)為例，其10MHz帶寬，1024點 FFT,抽樣頻率為11.2MHz，相鄰子載波間隔為10.94KHz。本實施例中，長 度為1到16的Walsh碼被用來擴(kuò)頻。當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)制和編碼后的碼元速率 等于系統(tǒng)帶寬時，用長度為1的Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)頻(實際上并不進(jìn)行擴(kuò)頻處 理)。當(dāng)這個碼元速率等于0.625M時，采用長度為16的Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)頻， 可以產(chǎn)生12dB的擴(kuò)頻增益。
本實施例中提高WiMax系統(tǒng)性能的方法包括以下步驟
步驟一，首先源凄t據(jù)經(jīng)過實QAM調(diào)制器，經(jīng)過調(diào)制和編碼的碼元數(shù)據(jù) 流進(jìn)行1024 ^^的串并轉(zhuǎn)換；這樣數(shù)據(jù)流的速率就變?yōu)槌跏即a元速率的1/1024，低速率的碼元流增強(qiáng) 了抵抗頻率選擇性衰落的能力。碼元對應(yīng)調(diào)制后星座圖上的點，下同。
步驟二，然后基于動態(tài)碼分配算法(Dynamic Code Assignment)選擇使 用適當(dāng)正交變長擴(kuò)頻因子的Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)頻；
選擇Walsh的原則是，高速數(shù)據(jù)流乘以長度較小的Walsh碼，低速數(shù)據(jù) 流乘以長度較大的Walsh碼，其選擇過程是首先判斷串并轉(zhuǎn)換前的碼元傳 輸速率是否小于10MHz,如果傳輸速率小于10MHz, 根據(jù)10MHz和傳輸 速率的比率確定正交變長擴(kuò)頻因子的值，然后選用相應(yīng)長度的Walsh碼片序 列對1024路并行的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻。
正交變長擴(kuò)頻因子關(guān)于系統(tǒng)帶寬與數(shù)據(jù)流碼元傳輸速率的比值的關(guān)系 如下
(l)如果系統(tǒng)帶寬是數(shù)據(jù)流碼元傳輸速率的倍數(shù)為1, 2, 4， 8, 16時， 正交變長擴(kuò)頻因子選取l， 2, 4, 8, 16;
(2 )如果系統(tǒng)帶寬是數(shù)據(jù)流碼元速率的倍數(shù)為1至2之間則取1; 2至 4之間則取2; 4至8之間取4; 8至16之間取8;若大于16則取16。
這里我們結(jié)合圖l說明一下動態(tài)碼分配算法的流程。如圖l所示，首先 源數(shù)據(jù)流有一速率請求，然后判斷是否有足夠大的速率被請求，若沒有則速 率請求受阻，源數(shù)據(jù)流重新發(fā)出速率請求，若有則進(jìn)一步判斷請求的正交變 長擴(kuò)頻因子OVSF對應(yīng)的Walsh碼序列是否存在，如不存在則源數(shù)據(jù)流重新 發(fā)出速率請求，如存在則進(jìn)行Walsh碼序列分配，之后返回源數(shù)據(jù)流發(fā)出下 一速率請求。
變長擴(kuò)頻因子的變化范圍從1到16，具體值的選取由相應(yīng)的服務(wù)和系 統(tǒng)吞吐量決定，例如，速率最高的數(shù)據(jù)流被擴(kuò)頻因子為1的Walsh碼進(jìn)行擴(kuò) 頻，速率最低的數(shù)據(jù)流被擴(kuò)頻因子為16的Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)頻。本實施例中， 以最復(fù)雜的情況，即Walsh碼為16個碼片的情況進(jìn)行分析
并行后的1024路子數(shù)據(jù)流經(jīng)過調(diào)制后變成碼元流，這些碼元流和16 位的Walsh碼相乘，實施擴(kuò)頻。這1024個并行的碼元流被16個正交的Walsh 碼碼片擴(kuò)頻，每64個碼元流被同一 Walsh碼片序列擴(kuò)頻。1024路并行子碼元流^皮擴(kuò)頻后，轉(zhuǎn)化成了長度為16的碼片流。算法流程如圖l所示。
并行碼元流乘以Walsh碼是在頻域擴(kuò)頻，提高了抵抗快衰落的能力，加 上擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)流的速率小于相干帶寬，碼片周期小于相關(guān)時間，因此，可 以避免頻率選擇性衰落和快衰落。
步驟三，接下來，進(jìn)行時-頻交織以及子載波重分配；
時-頻交織的示意圖如圖2所示，其過程是把各個相應(yīng)的數(shù)據(jù)(碼片) 放到1024x16的矩陣的相應(yīng)位置。例如，被第O個被擴(kuò)頻序列的第0個碼片 擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)被放在這個矩陣的第0行第0列；被第0個被擴(kuò)頻序列的第1 個碼片擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)被放在這個矩陣的第0行第1列；被第0個被擴(kuò)頻序列 的第2個碼片擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)被放在這個矩陣的第0行第2列…...這樣，第0 個被擴(kuò)頻序列的從第0個到第15個碼片被放到第0行的第0列到第15列。 同理，第63個被擴(kuò)頻序列的從第0個到第15個碼片被放到第63行的第0 列到第15列。以此類推，直到第1023行被擴(kuò)頻序列的從0到15個碼片被 放到第1023行的第0列到第15列。
進(jìn)行子載波重分配的目的是把經(jīng)相同Walsh碼擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)分配到一起。 因為Walsh碼是每隔64行重復(fù)一次，所以可以把這些數(shù)據(jù)按64個子載波分 成16組，如圖4所示，它們是快速傅立葉逆變換IFFT之前的子載波排列。
步驟四，做IFFT變換，再采用多天線發(fā)射。
時頻交織后的數(shù)據(jù)流做IFFT變化后，通過天線發(fā)射。
下面再結(jié)合本發(fā)明的 一應(yīng)用實例對本發(fā)明的方法作進(jìn)一步詳細(xì)"i兌明。 應(yīng)用實例
OFDM技術(shù)結(jié)合CDMA技術(shù)能夠達(dá)到比僅用OFDM技術(shù)更好的性能， 包括更低的誤碼率和小區(qū)間干擾。當(dāng)然，OFDM技術(shù)結(jié)合CDMA技術(shù)需要 更多的帶寬，它適合用在當(dāng)系統(tǒng)帶寬有冗余的情況中。
本應(yīng)用實例中，當(dāng)一個小區(qū)內(nèi)的總吞吐量為5Mbits/s時，如果我們采用 16QAM和編碼率為1/2的巻積或巻積Turbo碼時，需要的帶寬大概是 2.5MHz。
因為10MHz是2.5MHz的4倍，我們可以采用長度為4的Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)頻(在快速傅立葉逆變換IFFT之前)。這樣，可以產(chǎn)生6dB的擴(kuò) 頻增益，進(jìn)而導(dǎo)致較低的誤碼率。
因為運(yùn)用Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)頻，可以形成在時域，頻域、碼域三維正交, 從而提高了 WiMax系統(tǒng)性能，降低了小區(qū)間的干擾，可作為當(dāng)WiMax系 統(tǒng)帶寬有冗余時提高系統(tǒng)性能的方法。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的 情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變 形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種提高WiMax系統(tǒng)性能的方法，其特征在于，當(dāng)微波存取全球互通WiMax系統(tǒng)帶寬有冗余時，采用如下步驟對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理步驟一，對經(jīng)過調(diào)制和編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；步驟二，根據(jù)數(shù)據(jù)流碼元傳輸速率采用不同正交變長擴(kuò)頻因子OVSF對串并轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻；步驟三，對擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)進(jìn)行時-頻交織；步驟四，做快速傅立葉逆變換IFFT變換，然后采用多天線發(fā)射。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于 所述正交變長擴(kuò)頻因子為Walsh碼。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于 擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)流碼元速率等于系統(tǒng)的帶寬。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述正交變長擴(kuò)頻因子的變化范圍從1到16,正交變長擴(kuò)頻因子關(guān)于 系統(tǒng)帶寬與數(shù)據(jù)流碼元傳輸速率的比值對應(yīng)關(guān)系如下(l)如果系統(tǒng)帶寬是數(shù)據(jù)流碼元傳輸速率的倍數(shù)為1, 2, 4, 8, 16時， 正交變長擴(kuò)頻因子選: 又1, 2, 4, 8， 16;(2 )如果系統(tǒng)帶寬是數(shù)據(jù)流碼元速率的倍數(shù)為1至2之間則取1; 2至 4之間則取2; 4至8之間取4; 8至16之間取8;若大于16則取16。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述步驟二中，擴(kuò)頻的原則是，高速數(shù)據(jù)流乘以長度小的Walsh碼，低 速數(shù)據(jù)流乘以長度大的Walsh碼。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟三中，進(jìn)行時-頻交織是把各個擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)放到串并轉(zhuǎn)換到 路數(shù)；進(jìn)行子栽波重分配是把經(jīng)相同Walsh碼擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)分配到一起。
全文摘要
一種提高WiMax系統(tǒng)性能的方法，當(dāng)微波存取全球互通WiMax系統(tǒng)帶寬有冗余時，采用如下步驟對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理一，對經(jīng)過調(diào)制和編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；二，根據(jù)數(shù)據(jù)流碼元傳輸速率采用不同正交變長擴(kuò)頻因子OVSF對串并轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻；三，對擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)進(jìn)行時-頻交織；四，做快速傅立葉逆變換IFFT變換，然后采用多天線發(fā)射。本發(fā)明在WiMax下行引入了變長因子擴(kuò)頻技術(shù)，在WiMax系統(tǒng)帶寬有冗余的情況下，通過為不同的基站分配循環(huán)移位的Walsh碼，產(chǎn)生擴(kuò)頻增益，降低同頻干擾，提高了系統(tǒng)的性能。
文檔編號H04L1/02GK101527616SQ20081008165
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者崔弘放 申請人:中興通訊股份有限公司