专利名称：在使用多路访问方案的通信系统中发送/接收数据的装置和方法
技术领域：
本发明一般涉及一种采用多路访问(Multiple Access)方案的通信系统，具体地，涉及一种基于正交频分多路复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)方案使用多路访问方案发送/接收数据的装置和方法。
背景技术：
在20世纪70年代后期随着蜂窝式移动通信系统在美国的引入，南韩开始在第一代(1G)模拟移动通信系统中提供语音通信服务，该系统一般称作AMPS(Advanced Mobile Phone Service，高级移动电话服务)移动通信系统。在20世纪90年代中期，南韩部署了称作码分多址(CDMA，Code DivisionMultiple Access)移动通信系统的第二代(2G)移动通信系统来提供语音和低速数据服务。
在20世纪90年代后期，南韩部分地部署了第三代(3G)移动通信系统，称作IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000，国际移动电信-2000)移动通信系统，旨在高级无线多媒体服务、全球漫游和高速数据服务。特别开发了3G移动通信系统以随着数据量的快速增加而以更高速率发送数据。
3G移动通信系统正向第四代(4G)移动通信系统发展。为了除前一代移动通信系统提供的简单无线通信业务外在有线通信网和无线通信网之间的高效综合业务，4G移动通信系统正处于标准化进程中。紧接着，必须为无线通信网络开发发送达到在有线通信网络中可得的容量级的大量数据的技术。
在这种环境下，对作为一种用于4G移动通信系统中的有线/无线信道上高速数据传输的有用方案的正交频分多路复用(OFDM)方案正开展着活跃的研究。使用多个载波发送数据的OFDM方案是多载波调制(Multiple CarrierModulation，MCM)方案的特例，在MCM方案中，串行码元序列被转换成并行码元序列并被调制成多个互相正交的子载波(或子载波信道)。
第一个MCM系统出现在20世纪50年代后期，用于军事应用中的高频(HF)无线电通信，而用于交叠的正交子载波的OFDM方案是在20世纪70年代最早开发的。考虑到多个载波之间的正交调制，OFDM方案在系统实际实现中具有局限。在1971年，Weinstein等人提出可以使用离散傅立叶变换(DFM)高效地进行OFDM的调制/解调，这是支持OFDM方案发展的驱动力。而且，保护间隔(guard interval)和作为保护间隔的循环前缀(cyclic prefix)的引入进一步减轻了系统上多径传播和延迟传递的副作用。在发送OFDM码元的OFDM通信系统中，插入保护间隔以消除在先前OFDM码元时间发送的OFDM码元和在当前OFDM码元时间发送的当前OFDM码元之间的干扰。“循环前缀”方案或“循环后缀(cyclic postfix)”方案用于保护间隔。在循环前缀方案中，在时域OFDM码元中的预定数目的最后样本被复制然后插入到有效的OFDM码元中，而在循环后缀方案中，在时域OFDM码元中预定数目的最先样本被复制然后插入到有效的OFDM码元中。
为此，OFDM方案已被诸如数字音频广播(DAB)、数字TV广播、无线局域网(WLAN)和无线异步传输模式(WATM)的数字数据通信技术广泛利用。尽管硬件复杂性是广泛使用OFDM方案的障碍，但是包括快速傅立叶变换(FFT)和逆快速傅立叶变换(IFFT)的数字信号处理技术中的新进展使得能够实现OFDM方案。类似于现有的频分多路复用(Frequency Division Multiplexing，FDM)方案，OFDM方案以高速数据传输中的最优传输效率而自豪，这是因为其在维持子载波间的正交性的同时在子载波上发送数据。最优传输效率还归因于OFDM方案中良好的频率使用效率和针对多路衰减(multi-path fading)的鲁棒性。尤其是，交叠的频谱致使得到高效的频率使用和针对频率选择性衰减(frequency selective fading)和多路衰减的鲁棒性。OFDM方案通过保护间隔的使用降低了码元间干扰(intersymbol interference，ISI)的影响，并且使得能够设计简单的均衡器硬件结构。此外，由于OFDM方案对脉冲噪声具鲁棒性，所以其在通信系统中日益流行。
总之，高级4G移动通信系统既考虑用于开发各种内容的软件，也考虑用于开发具有高频谱效率的无线接入方案的硬件，以提供最佳的服务质量(QoS)。
现在，本文下面将描述4G移动通信系统中所考虑的硬件。
在无线通信中，较差的信道环境通常阻碍高速、高质量的数据服务。在无线通信中，由于衰减现象、遮蔽(shadowing)、由移动站的运动和速度的频繁改变而引起的多普勒效应、另一用户和多径信号的干扰、以及叠加的白高斯噪声(additive white Gaussian noise，AWGN)引起的接收信号的功率变化，使得信道环境频繁改变。因而，为了提供高速无线数据分组服务，除了在现有的2G或3G移动通信系统中提供的技术外，还需要能够自适应地应对信道变化的高级技术。即使现有系统中采用的高速功率控制方案可以自适应地应对信道变化，作为高速数据分组传输系统的标准化的异步标准化组织的第3代伙伴项目(3rd Generation Partnership Project，3GPP)和作为同步标准化组织的第3代伙伴项目2(3GPP2)共同提出了自适应调制和编码(AdaptiveModulation and Coding，AMC)方案，以及混合自动重传请求(HybridAutomatic Retransmission Request，HARQ)方案。
首先，本文下面将描述AMC方案。
AMC方案根据下行链路的信道变化自适应地调整调制方案和编码方案。基站通常可以通过测量从移动站接收的信号的信噪比(signal-to-noise，SNR)检测下行链路的信道质量信息(channel quality information，CQI)。即，移动站经上行链路向基站反馈下行链路的信道质量信息。基站使用从移动站反馈的下行链路的信道质量信息来估计下行链路的信道状况，并且根据所估计的信道状况来调整调制方案和编码方案。
在采用AMC方案的系统中，例如有3GPP提出的高速下行链路分组接入(High Speed Downlink Packet Access，HSDPA)或3GPP2提出的1x增强的可变数据和语音(1xEV-DV)方案，当信道状况相对较好时，使用高阶调制方案和高编码率。但是，当信道状况相对较差时，使用低阶调制方案和低编码率。通常，当信道质量相对优良时，很大可能性是移动站位于基站附近的地点。然而，当信道状况相对较差时，很大可能性是移动站位于小区(cell)的边界。除了基站和移动站之间的距离因素外，诸如信道的衰减的随时间变化(time-varying)特性也是影响基站和移动站之间的信道状况的主要因素。与依赖高速功率控制的现有方案相比，AMC方案通过增加信道对随时间变化特性的自适应性改进了系统的平均性能。
其次，本文下面将描述HARQ方案，特别是N-信道停止和等待HARQ(StopAnd Wait HARQ，SAW HQRQ)方案。
在普通的自动重传请求(Automatic Retransmission Request，ARQ)方案中，在用户设备(或移动站)和无线电网络控制器(radio network controller，RNC)之间交换确认(ACK)信号和重传分组数据。但是，为了增加ARQ方案的传输效率，HARQ方案新采用了下面两种技术。第一，在用户设备和节点B(或基站)之间交换重传请求和应答。第二，将有缺陷数据临时存储并且在发送前和相应数据的重传数据结合起来。在HSDPA方案中，在用户设备和节点B的介质访问控制(medium access control，MAC)高速下行链路共享信道(HS-DSCHS)之间交换ACK信号和重传分组数据。HSDPA方案引入形成N个逻辑信道并且在接收到ACK信号前发送几个数据分组的N-信道SAW HARQ方案。在SAW ARQ方案的情况下，在发送下一分组数据之前，必须接收到先前分组数据的ACK信号。因此，SAW ARQ方案的不利之处在于，用户设备或者节点B必须时不时地等待ACK信号，即使其当前可以发送分组数据。N-信道SAW HARQ方案可以通过在接收到先前分组数据的ACK信号之前连续发送多个数据分组来增加信道利用效率。即，如果在用户设备和节点B之间建立了N个逻辑信道，并且通过特定时间或信道号码可以标识该N个逻辑信道，则接收分组数据的用户设备可以确定其上发送了在特定时间接收的分组数据的逻辑信道，并且以正确的接收顺序重新配置分组数据或对相应的分组数据进行软组合。
HARQ方案可以分为蔡斯组合(Chase Combining，CC)方案、全递增冗余(Full Incremental Redundancy，FIR)方案和部分递增冗余(PartialIncremental Redundancy，PIR)方案。在CC方案中，即使在重传时也发送在最初发送时所发送的同样的整个分组数据。接收机将重传的分组数据与最初发送的分组数据结合以提高输入到解码器的编码后的比特的可靠性，由此获得整个系统性能增益(performance gain)。当结合两个相同的分组数据时，与迭代编码(iterative coding)效果类似的编码效果发生，从而平均产生约3[dB]的性能增益。在FIR方案中，因为重传仅由从信道编码器产生的冗余比特组成的分组数据，所以增加了接收机中解码器的编码增益。即，解码器在解码期间使用新的冗余比特和最初发送的信息，使得编码增益增加，由此有助于其性能的改进。与FIR方案不同，PIR方案发送由信息比特和新冗余比特结合起来组成的分组数据。在解码期间，该信息比特与最初发送的信息比特结合起来，由此提供与CC方案效果类似的效果。此外，因为PIR方案使用冗余比特用于解码，所以其效果上类似于FIR方案。因为PIR方案在编码率上相对高于FIR方案，所以PIR方案通常具有在FIR方案和CC方案之间的近似中等性能增益。但是，因为HARQ方案考虑例如接收机的缓冲器大小和信令(signaling)的系统复杂性以及性能增益，所以不容易选择适当的方案。
AMC方案和HARQ方案的使用很大地提高了整体系统性能。但是，即使AMC方案和HARQ方案的使用也不能从根本上解决无线通信中无线电资源的不足问题。为了最大化用户容量和实现多媒体服务所必需的高速数据传输，一种新的具有优越的频谱效率的多路访问方案为高速、高质量的分组数据服务所需。而且，在新的具有优越的频谱效率的高速、高质量的多路访问方案中，需要一种根据信道状况或信道质量自适应地发送/接收数据的方法。
发明内容
因而，本发明的一个目的是提供一种装置和方法，用于为高速无线多媒体服务使用宽带频谱资源。
本发明的另一目的是提供一种装置和方法，用于使用宽带频谱资源发送/接收数据，以提供高速无线多媒体服务。
本发明的另一目的是提供一种装置和方法，用于在提供高速无线多媒体服务的通信系统中根据信道质量自适应地发送/接收数据。
根据本发明的一个方面，提供了一种在将整个频带划分成多个子频带的通信系统中用于发送机的数据发送装置。该装置包括信道质量信息接收机，用于接收从接收机反馈的用于多个帧元(frame cell)的每个的信道质量信息，所述帧元被多个时间-频率单元(time-frequency cell)占据了第一时间间隔，该时间-频率单元由第二时间间隔和预定数目的子频带占据；帧元排序单元，用于分析所反馈的信道质量信息，并且根据信道质量信息对帧元排序；以及子信道分配单元，用于根据排序后的信道质量信息通过帧元发送数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种在将整个频带划分成多个子频带的通信系统中用于接收机的数据接收装置，该装置包括帧元信道质量测量器，用于使用从发送机接收的信号测量多个帧元的信道质量，所述帧元被多个时间-频率单元占据了第一时间间隔，该时间-频率单元由第二时间间隔和预定数目的子频带占据；以及信道质量信息接收机，用于向发送机反馈为帧元的每个测量的信道质量信息。
根据本发明另一方面，提供了一种在将整个频带划分成多个子频带的通信系统中由发送机发送数据的方法，该方法包括下述步骤在多个帧元中分配n个帧元作为用于分组数据传输的分组数据传输帧元，其中所述帧元被多个时间-频率单元占据了第一时间间隔，该时间-频率单元由第二时间间隔和m个子频带占据；分配除了用于分组数据传输的分组数据传输帧元外的剩余帧元作为用于控制数据传输的控制数据传输帧元；以及如果传输分组数据存在，则通过分组数据传输帧元发送该传输分组数据，以及如果传输控制数据存在，则通过控制数据传输帧元发送该传输控制数据。
根据本发明另一方面，提供了一种在将整个频带划分成多个子频带的通信系统中由发送机发送数据的方法，该方法包括下述步骤接收从接收机反馈的用于多个帧元的每个的信道质量信息，所述帧元被多个时间-频率单元占据了第一时间间隔，该时间-频率单元由第二时间间隔和预定数目的子频带占据；根据信道质量信息对帧元排序；以及根据排序后的信道质量信息通过帧元发送数据。
根据本发明另一方面，提供了一种在将整个频带划分成多个子频带的通信系统中由接收机接收数据的方法，该方法包括下述步骤使用从发送机接收的信号测量多个帧元的信道质量，所述帧元由多个时间-频率单元占据第一时间间隔，该时间-频率单元由第二时间间隔和预定数目的子频带占据；以及向发送机反馈为帧元的每个测量的信道质量信息。
从下面的详细描述并结合附图，本发明的上面的以及其它的目的、特征和优点将变得更清楚，在所述附图中图1是示意性图示了根据本发明实施例的用于基于FH-OFDMA/CDM方案分配时间-频率资源的方法的图；图2是图示了根据本发明实施例的用于基于信道质量分配子信道的过程的流程图；图3是图示了图2的子信道分配过程的详细流程图；图4是图示了根据本发明实施例的基站装置的内部结构的框图；图5是图示了根据本发明实施例的移动站的操作过程的流程图；以及图6是图示了根据本发明实施例的移动站装置的结构的框图。
具体实施例方式
现在将参考附图详细描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，为简明起见，省略了对本文所包括的公知功能和配置的详细描述。
本发明提供了一种多路访问方案，用于为下一代移动通信系统针对的高速、高质量无线多媒体服务有效利用时间-频率资源。
为了提供下一代移动通信系统针对的高速、高质量无线多媒体服务，需要宽带频谱资源。但是，宽带频谱资源的使用由于多径传播增加了在无线电链路上的衰减效应，并且即使在发送频带内也导致频率选择性衰减效应。因而，对于高速无线多媒体服务，与码分多址(CDMA)方案相比，对频率选择性衰减具鲁棒性的正交频分多路复用(OFDM)方案具有更高的增益。
众所周知，OFDM方案具有高频谱效率，这是因为子载波或子载波信道之间的频谱在保持彼此正交的同时互相交叠。在OFDM方案中，通过逆快速傅立叶变换(IFFT)实现调制，并且通过快速傅立叶变换(FFT)实现解调。作为基于OFDM方案的多路访问方案，提供了一种正交频分多路访问(OFDMA)方案，其中，子载波的一些或全部被分配给特定的移动站。OFDMA方案不需要用于扩频的扩频序列，并且可以根据无线电链路的衰减特性动态改变分配给特定移动站的一组子载波。分配给特定移动站的一组子载波中的动态改变被称作“动态资源分配”方案。跳频(Frequency Hopping，HF)方案是动态资源分配方案的示例。
但是，要求扩频序列的多路访问方案被分成时域扩频(spreading-in-time-domain)方案和频域扩频(spreading-in-frequency-domain)方案。时域扩频方案在时域上对移动站或用户设备的信号进行扩频，然后将扩频后的信号映射到子载波上。频域扩频方案在时域上对用户信号进行多路分解(demultiplex)，将多路分解后的信号映射到子载波上，并且使用频域中的正交序列来标识用户信号。
本发明中提出的多路访问方案特征在于，其是基于OFDM方案的，此外，其具有CDMA的特性并且通过FH方案对频率选择性衰减具鲁棒性。这里，将新提出的多路访问方案称为“FH-OFDMA/CDM(Frequency Hopping-OrthogonalFrequency Division Multiple Access/Code Division Multiplexing)”方案。
现在，本文下面将描述本发明中提出的FH-OFDMA/CDM方案。
FH-OFDMA/CDM方案有效地将时间-频率资源分配给多个移动站。分配给移动站的每个的时间-频率资源由特定带宽和时间来确定。根据每个移动站所需的服务类型分配带宽。例如，将宽的带宽分配给要求例如高速分组数据服务的需要很大时间-频率资源的服务的移动站。然而，将窄的带宽分配给要求例如语音服务的需要较小时间-频率资源的服务的移动站。这意味着可以分配不同的时间-频率资源给每个移动站。
图1是示意性图示了根据本发明实施例的基于FH-OFDMA/CDM方案分配时间-频率资源的方法的图。参考图1，如上所述的FH-OFDMA/CDM方案通过结合OFDM方案、CDMA方案和FH方案的特性而最大化性能增益，并且将总带宽划分成多个子载波域或者子频率域(或频带)。如图1所示，使用同样的持续时间ΔfTFC作为OFDM码元间隔的、具有由预定数目的子频域组成的频域ΔfTFC的域被定义为“时间-频率单元(time-frequency cell，TFC)”。TFC由预定数目的子频域组成。构成TFC的子频域的数目可根据系统中的情形可变地设置。此外，由TFC占据的频域被定义为“TFC频域”，由TFC占据的时间间隔被定义为“TFC时间间隔”。即图1中所示的单位矩形代表TFC。本发明通过CDMA方案处理与分配给TFC的子频域相应的数据，通过OFDM方案处理相应于子频域的子载波。由CDMA方案进行的处理代表下述处理，即通过先前唯一分配给子载波的信道化码来对数据进行扩频，并且通过预定的扰频(scramble)码对扩频后的数据进行扰频。
如图1所示，多个TFC构成一个帧元(frame cell，FC)，FC使用与TFC的预定多个带宽ΔfTFC相应的带宽ΔfFC，具有与TFC的预定多个持续时间ΔtTFC相应的持续时间ΔtFC。为便于解释，这里假定FC具有相应于16倍的TFC带宽ΔfTFC的带宽(ΔfFC＝16ΔFTFC)，以及FC的持续时间ΔtFC具有相应于8倍的TFC持续时间ΔtTFC的持续时间(ΔtFC＝8ΔtTFC)。由FC占据的频域将被定义为“FC频域”，由FC占据的时域将被定义为“FC时间间隔”。以这种方式定义FC的原因是，当自适应调制和编码(AMC)方案用在采用FH-OFDMA/CDM方案的通信系统(FH-OFDMA/CDM通信系统)中时，防止由关于例如信道质量信息(channelquality information，CQI)的对于无线电传输的测量结果的频繁报告造成的干扰。FH-OFDMA/CDM通信系统的整个频带被划分成预定数目的FC频带。为便于解释，这里将假定FH-OFDMA/CDM通信系统的整个频带被划分成M个FC频带。在划分后的M个FC中，第一个到第(M-1)个FC用于分组数据传输，第M个FC用于控制数据或控制信息传输。用于分组数据传输的FC的数目和用于控制信息传输的FC的数目可以根据系统状况来可变地设置。考虑到随着用于控制信息传输的FC的数目增加，则用于分组数据传输的FC的数目减少，由此导致数据速率下降的问题，来确定用于分组数据传输的FC的数目和用于控制信息传输的FC的数目。这里，为便于解释，用于分组数据传输的FC将定义为“数据FC”，用于控制信息传输的FC将定义为“控制FC”。
在图1中，在一个FC中包括两个不同的子信道，即，子信道A和子信道B。“子信道”指下列信道，在该信道上预定数目的FC在被发送之前根据预定跳频模式随着时间的流逝被跳频。构成子信道的TFC的数目和跳频模式可根据系统状况来可变地设置。为便于解释，将假定8个TFC构成一个子信道。
当AMC方案用在FH-OFDMA/CDM通信系统中时，移动站进行下述操作，在预定的时间段测量无线电链路的状态，并且向基站报告测量结果。可以通过例如信道质量信息(CQI)来检测无线电链路的状态。基站基于从移动站报告的无线电链路的状态信息来调整调制方案和编码方案，并且通知移动站调整后的调制方案和编码方案。然后，移动站根据由基站形成的调整后的调制方案和编码方案发送信号。在本发明中，因为以FC为基础报告无线电链路的状态信息，所以最小化了由于使用AMC方案可能发生的信今负载，而且最小化了由于信今导致的干扰。即，通过用于控制信息传输的FC来发送控制信息。考虑移动站的服务质量(QoS)连同使用中的全部移动站，子信道必须被分配给特定的移动站。
图2是示意性图示了根据本发明实施例基于信道质量分配子信道的过程的流程图。在给出对图2的描述前，应该注意，尽管根据信道质量分配子信道的过程在与基站通信中的所有移动站中进行，但是为便于解释，图2中将假定该过程在基站和特定移动站之间进行。
参考图2，在步骤211中，基站分析从移动站反馈的信道质量信息，将FH-OFDMA/CDM通信系统的(M-1)个FC从具有最佳信道质量的FC到具有最差信道质量的FC顺序排序，然后前进到步骤213。这里，移动站向基站反馈FC的信道质量信息，并且该信道质量信息可以包括信噪比(SNR)。此外，第m个信道质量定义为“rm”，即rm代表第m个FC的信道质量。在步骤211中将假定，第一个FC的信道质量r1最佳，第(M-1)个FC的信道质量rM-1最差(r1≥r2≥…≥rM-1)。
在根据信道质量对FC排序后，在步骤213，基站根据传输分组数据的量基于信道质量来选择用于分组数据传输的FC和子信道，然后前进到步骤215。从具有最佳信道质量的FC开始顺序选择用于分组数据传输的FC。例如，当对于具有最佳信道质量的FC存在可用子信道时，选择该FC。当对于具有最佳信道质量的FC不存在可用子信道时，如果对于具有第二最佳信道质量的FC存在可用子信道，则选择具有第二最佳信道质量的FC。下面将描述根据传输分组数据的量选择FC和选择子信道的过程。
在步骤215，基站在所选择的FC的相应子信道上发送分组数据，通过用于控制信息传输的FC发送与分组数据传输相关的控制信息，然后前进到步骤217。在步骤217中，基站接收从移动站反馈的信道质量信息，分析接收到的信道质量信息，然后返回到步骤211。
图3是图示图2的子信道分配过程的详细流程图。在给出对图3的描述之前，应该注意，尽管根据信道质量分配子信道的过程在与基站通信中的所有移动站中进行，但是为便于解释，图3中将假定该过程在基站和特定移动站之间进行。
参考图3，在步骤311中，基站分析从移动站反馈的信道质量信息，将FH-OFDMA/CDM通信系统的(M-1)个FC从具有最佳信道质量的FC到具有最差信道质量的FC顺序排序，然后前进到步骤313。在步骤311中将假定，第一个FC的信道质量r1最佳，第(M-1)个FC的信道质量rM-1最差(r1≥r2≥…≥rM-1)。在图2中描述的步骤211基本等同于步骤311。在步骤313，基站设置参数j为‘1’(j＝1)，j指示FH-OFDMA/CDM通信系统中的FC的数目，设置指示传输分组数据是通过一个FC还是两个或更多的FC来发送的标记为‘0’(Flag＝0)，然后前进到步骤315。这里假定FH-OFDMA/CDM通信系统中的FC的数目是M-1，并且设置参数j以确定在相应的FC中是否存在可用的子信道。当传输分组数据通过一个FC发送时，设置标记为‘0’，当传输分组数据通过两个或更多FC发送时，即，当传输分组数据在发送前被划分时，设置标记为‘1’。设置标记以指示该传输分组数据是要通过一个FC来发送还是在发送前被分发给多个FC。“FC的数目”代表一个FC时间间隔ΔtFC中存在的FC的数目。
基站在步骤315中确定参数j的值是否超过M-1(j＞M-1)。如果确定参数j的值超过M-1，则基站前进到步骤317。参数j的值超过M-1意味着没有可用的FC。在步骤317中，基站确定分组数据的传输是不可能的，因为不存在可用的FC，然后前进到步骤319。在步骤319，基站监视每个FC的信道质量，然后返回到步骤311。这里“监视每个FC的信道质量”指的是分析从移动站接收到的信道质量信息，并且监视相应于信道质量信息的信道质量。但是，如果在步骤315中确定参数j的值没有超过M-1(j≤M-1)，则基站前进到步骤321。基站在步骤321确定第j个FC是否可用于分组数据传输，即，第j个FC是否可用。如果确定第j个FC不可用，则基站前进到步骤323。在步骤323中，基站将参数j的值增加1(j＝j+1)，然后返回到步骤315。这里，将参数j的值增加1的原因是为了确定第j+1个FC是否可用，因为第j个FC不可用。
如果在步骤321确定第j个FC可用，则基站前进到步骤325。在步骤325中，基站确定是否标记的值被设置为0。如果确定标记的值设置为0，则基站前进到步骤327。这里“标记的值设置为0” 如上所述意味着传输分组数据可以通过一个FC来发送。在步骤327中，基站确定在第j个FC中是否存在用于分组数据传输的足够可用的子信道。这里，“在第j个FC中存在用于分组数据传输的足够可用的子信道”意味着在第j个FC中至少存在3个可用的子信道，因为例如为分组数据传输要求3个子信道。如果确定在第j个FC中存在用于分组数据传输的足够可用的子信道，则基站前进到步骤329。在步骤329中，基站分配分组数据，以便在第j个FC中可用的子信道上发送分组数据，然后前进到步骤319。
如果在步骤327确定在第j个FC中不存在用于分组数据传输的足够可用的子信道，则基站前进到步骤331。这里，“在第j个FC中不存在用于分组数据传输的足够可用的子信道”意味着在第j个FC中存在少于3个的可用子信道，因为例如为分组数据传输要求3个子信道。在步骤331中，因为在第j个FC中不存在用于分组数据传输的足够可用的子信道，所以基站设置标记的值为1(Flag＝1)，然后前进到步骤333。这里，设置标记的值为1，因为仅通过第j个FC发送分组数据是不可能的，即，因为由于在第j个FC中不存在用于分组数据传输的足够可用的子信道，所以仅通过一个FC发送分组数据是不可能的。
在步骤333中，基站分配分组数据，以便只有分组数据的一部分在第j个FC中的可用子信道上发送，然后前进到步骤335。在步骤335中，基站将参数j的值增加1(j＝j+1)，然后返回到步骤315。这里，将参数j的值增加1的原因是为了通过第(j+1)个FC发送分组数据，因为仅通过第j个FC发送分组数据是不可能的。
如果在步骤325中确定标记的值没有被设置为0，即，如果标记的值被设置为1，则基站前进到步骤337。在步骤337中，基站确定在第j个FC中是否存在用于分组数据传输的足够可用的子信道。如果在步骤337中确定在第j个FC中不存在用于分组数据传输的足够可用的子信道，则基站前进到步骤333。但是，如果在步骤337中确定在第j个FC中存在用于分组数据传输的足够可用的子信道，则基站前进到步骤339。在步骤339中，基站分配分组数据，以便在第j个FC中可用的子信道上发送分组数据的剩余部分，然后前进到步骤319。
图4是图示了根据本发明实施例的基站装置的内部结构的框图。参考图4，基站装置由帧元排序单元411、子信道分配单元413、信道发送机415、信道质量信息接收机417和分组大小确定器419组成。从移动站反馈的信道质量信息输入到信道质量信息接收机417。信道质量信息接收机417使用接收到的信道质量信息来检测FH-OFDMA/CDM通信系统的所有数据FC，即(M-1)个数据FC的信道质量，并且向帧元排序单元411输出检测结果。帧元排序单元411使用从信道质量信息接收机417输出的信道质量信息将(M-1)个数据FC从具有最佳信道质量的FC开始顺序排序，并且向子信道分配单元413输出排序结果。子信道分配单元413根据从帧元排序单元411输出的基于信道质量的排序结果，分配用于发送分组数据的子信道。已经参考图2和图3描述了由子信道分配单元413分配用于分组数据传输的FC和子信道的操作。
在子信道分配单元413完成用于分组数据传输的FC和子信道的分配后，信道发送机415根据子信道分配结果对分组数据进行信道处理(channel-process)，并且在所分配的子信道上发送分组数据。此外，信道发送机415对与分组数据传输相关的控制信息进行信道处理，并且在分配用于控制信息传输的子信道上发送控制信息。这里，其上发送分组数据的子信道定义为“数据信道”，其上发送控制信息的子信道定义为“控制信道”。通过数据FC发送数据信道，通过控制FC发送控制信道。子信道分配单元413根据从分组大小确定器419提供的分组大小将要分配的子信道分配给传输分组数据。一旦接收到传输分组数据，分组大小确定器419就检测分组数据的大小，并且通知子信道分配单元413所检测到的分组大小，然后子信道分配单元413根据分组数据的大小分配子信道。
图5是图示了根据本发明实施例的移动站的操作过程的流程图。参考图5，移动站在FC时间间隔内，接收来自基站的相应于M个FC的信号。在步骤511，移动站测量接收到的(M-1)个数据FC的信道质量，然后前进到步骤513。接着，在步骤515，移动站对包含于M个FC之中的控制FC中的控制信道进行解调，然后前进到步骤517。在步骤513，移动站向基站反馈(M-1)个数据FC的信道质量信息，然后返回到步骤511和515。
在步骤517中，作为对控制信道的解调结果，移动站确定对数据信道进行解调是否必要。如果确定对数据信道进行解调是不必要的，则移动站终止过程。但是，如果在步骤517中确定对数据信道进行解调是必要的，则移动站前进到步骤519。在步骤519中，移动站对数据FC中的数据信道进行解调，然后终止过程。
图6是图示了根据本发明实施例的移动站装置的结构的框图。参考图6，移动站装置由帧元信道质量测量器611、控制信道解调器613、数据信道解调器615和信道质量信息发送机617组成。移动站在FC时间间隔内从基站接收相应于M个FC的信号。接收到的M个FC被输入到帧元信道质量测量器611、控制信道解调器613和数据信道解调器15中。帧元信道质量测量器611测量接收到的(M-1)个数据FC的信道质量，并且输出结果到信道质量信息发送机617。信道质量信息发送机617基于从帧元信道质量测量器611输出的(M-1)个数据FC的信道质量确定(M-1)个数据FC的每个的信道质量信息，并且向基站反馈所确定的信道质量信息。
控制信道解调器613对接收到的M个FC之中的控制FC中的控制信道进行解调。作为对控制信道进行解调的结果，如果确定存在以移动站为目标的数据信道，则控制信道解调器613通知数据信道解调器615应该对该数据信道进行解调。然后数据信道解调器615在控制信道解调器613的控制下对来自M个FC的相应的数据信道进行解调，并且将解调后的信号作为接收到的分组数据输出。
如从前述可理解的，本发明提出的HF-OFDMA/CDM方案通过有效地分配时间-频率资源来发送/接收数据和控制信息，由此有助于时间频率资源的有效利用和频谱效率的最大化。此外，在HF-OFDMA/CDM通信系统中，根据用于数据发送/接收的信道的质量自适应地分配FC和子信道，由此最大化数据传输效率。而且，对于数据发送/接收，根据信道质量自适应地分配具有最佳信道质量的FC和子信道，由此提供卓越的服务质量。
虽然参考本发明的某些优选实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以进行形式和细节上的各种改变，而不背离由所附权利要求定义的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种在通信系统中由发送机发送数据的方法，该通信系统将整个频带划分成多个子频带，所述方法包括下述步骤在多个帧元中分配n个帧元作为用于分组数据传输的分组数据传输帧元，其中，所述帧元由多个时间-频率单元占据第一时间间隔，该时间-频率单元由第二时间间隔和m个子频带占据；分配除了用于分组数据传输的分组数据传输帧元外的剩余帧元作为用于控制数据传输的控制数据传输帧元；以及如果传输分组数据存在，则通过分组数据传输帧元发送该传输分组数据，以及如果传输控制数据存在，则通过控制数据传输帧元发送该传输控制数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中，分配所述帧元的至少一个作为控制数据传输帧元。
3.如权利要求1所述的方法，其中，组成时间-频率单元的每个的子频带的子频率根据预定的跳频模式跳频。
4.如权利要求1所述的方法，其中，用预定的信道化码对时间-频率单元的每个扩频。
5.一种在通信系统中由发送机发送数据的方法，该通信系统将整个频带划分成多个子频带，所述方法包括下述步骤接收从接收机反馈回的用于多个帧元的每个的信道质量信息，所述帧元由多个时间-频率单元占据第一时间间隔，该时间-频率单元由第二时间间隔和和预定数目的子频带占据；根据信道质量信息对帧元排序；以及根据排序的信道质量信息通过帧元发送数据。
6.如权利要求5所述的方法，其中，从具有最佳信道质量的帧元到具有最差信道质量的帧元顺序地对所述帧元排序。
7.如权利要求5所述的方法，还包括下述步骤，如果在具有最佳信道质量的帧元中不存在用于数据传输的可用的子信道，则通过具有第二最佳信道质量的帧元来发送数据。
8.如权利要求5所述的方法，还包括下述步骤，如果在具有最佳信道质量的帧元中存在的可用的子信道在数目上少于用于数据传输所必需的子信道，则通过具有最佳信道质量的帧元的可用的子信道来发送数据的一部分，并且通过具有次最佳信道质量的帧元来发送数据的剩余部分。
9.如权利要求5所述的方法，其中所述数据是分组数据或控制数据，帧元被分为用于分组数据传输的分组数据传输帧元和用于控制数据传输的控制数据传输帧元，并且通过控制数据传输帧元来反馈信道质量信息。
10.如权利要求9所述的方法，其中，分配所述帧元的至少一个作为控制数据传输帧元。
11.如权利要求5所述的方法，其中，组成时间-频率单元的每个的子频带的子频率根据预定的跳频模式跳频。
12.如权利要求5所述的方法，其中，用预定的信道化码对时间-频率单元的每个扩频。
13.一种在通信系统中由接收机接收数据的方法，该通信系统将整个频带划分成多个子频带，所述方法包括下述步骤使用从发送机接收的信号测量多个帧元的信道质量，所述帧元由多个时间-频率单元占据第一时间间隔，该时间-频率单元由第二时间间隔和预定数目的子频带占据；以及向发送机反馈回为帧元的每个测量的信道质量信息。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述帧元被分为用于分组数据传输的分组数据传输帧元和用于控制数据传输的控制数据传输帧元，并且通过控制数据传输帧元来反馈信道质量信息。
15.如权利要求14所述的方法，其中，分配所述帧元的至少一个作为控制数据传输帧元。
16.如权利要求13所述的方法，其中，组成时间-频率单元的每个的子频带的子频率根据预定的跳频模式跳频。
17.如权利要求13所述的方法，其中，用预定的信道化码对时间-频率单元的每个扩频。
18.一种在通信系统中用于发送机的数据发送装置，该通信系统将整个频带划分成多个子频带，所述装置包括信道质量信息接收机，用于接收从接收机反馈回的用于多个帧元的每个的信道质量信息，所述帧元由多个时间-频率单元占据第一时间间隔，该时间-频率单元由第二时间间隔和预定数目的子频带占据；帧元排序单元，用于分析反馈的信道质量信息，并且根据信道质量信息对帧元排序；以及子信道分配单元，用于根据排序的信道质量信息通过帧元发送数据。
19.如权利要求18所述的数据发送装置，其中，所述帧元排序单元从具有最佳信道质量的帧元到具有最差信道质量的帧元顺序地对所述帧元排序。
20.如权利要求18所述的数据发送装置，其中，所述子信道分配单元进行下述控制操作，如果在具有最佳信道质量的帧元中不存在用于数据传输的可用的子信道，则通过具有第二最佳信道质量的帧元的子信道发送数据。
21.如权利要求18所述的数据发送装置，其中，所述子信道分配单元进行下述控制操作，如果在具有最佳信道质量的帧元中存在的可用的子信道在数目上少于数据传输所必需的子信道，则通过具有最佳信道质量的帧元的可用的子信道发送数据的一部分，并且通过具有次最佳信道质量的帧元的子信道发送数据的剩余部分。
22.如权利要求18所述的数据发送装置，其中，所述数据是分组数据和控制数据之一，所述帧元被分为用于分组数据传输的分组数据传输帧元和用于控制数据传输的控制数据传输帧元，并且通过控制数据传输帧元反馈信道质量信息。
23.如权利要求22所述的数据发送装置，其中，分配所述帧元的至少一个作为控制数据传输帧元。
24.如权利要求18所述的数据发送装置，其中，组成时间-频率单元的每个的子频带的子频率根据预定的跳频模式跳频。
25.如权利要求18所述的数据发送装置，其中，用预定的信道化码对时间-频率单元的每个扩频。
26.一种在通信系统中用于接收机的数据接收装置，该通信系统将整个频带划分成多个子频带，所述装置包括帧元信道质量测量器，用于使用从发送机接收的信号测量多个帧元的信道质量，所述帧元由多个时间-频率单元占据第一时间间隔，该时间-频率单元由第二时间间隔和预定数目的子频带占据；以及信道质量信息接收机，用于向发送机反馈为帧元的每个测量的信道质量信息。
27.如权利要求26所述的数据接收装置，其中，所述帧元被分为用于分组数据传输的分组数据传输帧元和用于控制数据传输的控制数据传输帧元，并且通过控制数据传输帧元反馈信道质量信息。
28.如权利要求27所述的数据接收装置，其中，分配所述帧元的至少一个作为控制数据传输帧元。
29.如权利要求26所述的数据接收装置，其中，组成时间-频率单元的每个的子频带的子频率根据预定的跳频模式跳频。
30.如权利要求26所述的数据接收装置，其中，用预定的信道化码对时间-频率单元的每个扩频。
全文摘要
提供了一种将整个频带划分成多个子频带的通信系统。信道质量信息接收机接收从接收机反馈回的多个帧元的每个的信道质量信息，所述帧元由多个时间－频率单元占据第一时间间隔，该时间－频率单元由第二时间间隔和预定数目的子频带占据。帧元排序单元分析反馈的信道质量信息，并且根据信道质量信息对帧元排序。如果发送数据存在的话，子信道分配单元通过帧元之中具有最佳信道质量的帧元发送数据。
文档编号H04B1/69GK1701550SQ200480001124
公开日2005年11月23日 申请日期2004年6月24日 优先权日2003年6月24日
发明者赵暎权, 李炫又, 尹皙铉, 朴东植, 周判谕, 朴圣日 申请人:三星电子株式会社