[发明专利]一种OFDMA系统中上行多用户空分复用方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通讯和信道复用，具体涉及一种OFDMA系统中上行多用户空分复用方法。

背景技术

正交频分复用OFDM将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。正交信号通过接收端采用相关技术分开，可以在一定条件下减少子信道之间的相互干扰Inter-Carrier-Interference，简称ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道可看作平衰落信道，从而消除了符号间干扰Inter-Symbol-Interference，简称ISI。由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易，图1是典型的OFDM调制系统框图。OFDMA则是从OFDM发展而来的另一个多址技术。它靠不同的正交子载波来区分用户。系统在时间和频率2维空间进行资源分配，每个用户分配的带宽资源非常灵活，这是OFDMA的一个重要优点。

多输入多输出MIMO可以充分利用空间信道的时间和频率扩展来提高信道容量，也可以通过空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集。前者通常成为空分复用，后者称为空时编码，都是MIMO的一些具体形式，图2是典型的MIMO系统框图。

空间复用主要是贝尔实验室提出的Bell Labs Layered Space-Time结构，简称BLAST，它比多址接入技术大大提高了频谱效率。BLAST结构不是通过信号变换引入符号间的正交性，信号变换包括编码、调制、映射等，而是充分利用了信道的多径特点，解除了信号之间的相关性。BLAST结构主要分为Vertical-BLAST和Diagonal-BLAST，即V-BLAST和D-BLAST。V-BLAST将M个比特流编码、映射和交织后通过互相独立的天线发射出去，充分发掘了分集增益，而且每一个信息流可以单独检测。D-BLAST也先经过相同的处理，但是各编码块分配给不同的天线发送，从而减小了因某一个独立信道传输效果较差而导致的系统整体性能的下降，但意味着更加复杂的收发设备。

MIMO可以应用于所有的无线通信技术。然而，MIMO和正交频分复用OFDM的结合具有很多优点，比如，OFDM通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，减少的多径衰落的影响。而且MIMO技术能够在空间中产生独立并行的多路数据流，这样就能够有效的提高了系统的传输速率，即在不增加系统带宽的情况下增加了频谱效率。图3为典型的MIMO+OFDM系统框图。多用户联合空分复用则是利用多个单天线的MS独立发送数据和基站的多个接收天线构成MIMO+OFDM系统，各MS占用相同的时间频率资源，以提高整个系统的容量。BS依靠各MS到BS之间的信道相互独立来解调各MS的信号。

中国发明专利“正交频分复用系统中基于空分复用来分配信道的方法”，公开号CN1665332，公开了一种在具有多个发射/接收天线的利用空分复用SDM的正交频分复用OFDM系统中将单个频率子信道分配给多个移动终端MS的方法。在该方法中，基站BS能够有效地分配导频信道来估计下行信道。所述基站BS将单个频率子信道分成多个空间信道，并将所述多个空间信道顺序地分配给具有最大通信容量的MS，从而通过所述单个频率子信道发射MS的信号。

对于TDD的OFDMA系统，一般下行数据量大于上行数据量，上行子帧的长度小于下行子帧的长度。但对于一些突发性的上行业务，如果上行时间频率资源已经分配完，则不得不调整上下行子帧的转换时间。假设上行子帧的部分区域可以进行空分复用解调，则可以将多个单天线MS分配到相同的子载波上，提高系统的容量。但是信道是变化的，如果复用后的信道矩阵条件数很小，则不但不能解调复用用户的数据，还会影响已经分配到该子信道用户的数据解调。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种OFDMA系统中上行多用户空分复用方法，可以克服复用后的信道矩阵条件数很小导致的无法解调复用用户数据和影响已经分配到该子信道用户的数据解调。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种OFDMA系统中上行多用户空分复用方法，采用MIMO在包括多个发射天线的移动终端MS和包括多个接收天线的基站BS之间的空中接口进行上行多用户联合空分复用，利用信道帧听和保证已接入用户通信质量的信道矩阵条件数H阈值，包括以下步骤：

1.1)对于空分复用用户的接入首先进行信道帧听，对于满足信道矩阵条件数H阈值要求的子信道可以空分复用并分配给该用户；