一种跳频系统的帧结构配置方法与流程

1.本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及基于5g nr的适用于ofdm宽带跳频抗干扰通信系统的帧结构配置方法。


背景技术：

2.以高清、360度视频为主的多媒体业务提出了越来越高的宽带传输需求，通信系统经历了从3g
‑
5g的发展，目前，5g nr基于ofdm复用方式，使用大带宽、以ofdm符号为粒度的灵活帧结构配置、高频谱效率调制编码方式和massive
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mimo等技术，下行传输峰值速率可达20gbps。然而在强干扰环境下如何实现宽带传输是待解决的重要问题。跳频是移动通信系统常用的一种抗频率干扰的技术。现有ofdm跳频技术主要是基于系统带宽内的子载波(组)的选择来实现，只在对抗窄带干扰时有一定效果，同时其跳频增益和可用频点数受限于ofdm总带宽和子载波间距。考虑到宽带干扰技术的发展，亟需面向在军用通信系统、卫星通信系统等专用通信系统设计宽带抗干扰技术。


技术实现要素：

3.本发明针对上述问题，根据本发明的第一方面，提出一种用于ofdm无线通信系统的跳频方法，其中，所述ofdm无线通信系统的ofdm符号包括预留符号和数据符号两种类型，预留符号用于跳频切换，数据符号用于数据信息与控制信息的传输，一个跳频周期包括n个ofdm符号，n为正整数，其中，前m个ofdm符号为预留符号，余下的n
‑
m个ofdm符号为数据符号，m为正整数，1≤m＜n，所述方法包括：
4.步骤100：ue和基站协商m和n的大小，以及由基站确定配置起始位置τ；
5.步骤200：ue和基站根据m、n和τ配置预留符号和数据符号；
6.步骤300：在每个跳频周期，ue和基站利用m个预留符号进行跳频切换，利用n
‑
m个数据符号进行数据信息与控制信息的传输。
7.在本发明的一个实施例中，在步骤100中，ue和基站使用rrc信令参数fh
‑
config配置m和n。
8.在本发明的一个实施例中，其中，ue通过fh
‑
config0上报m和n预选值m0和n0，基站参考上报的预选值和自身参数，决定m和n。
9.在本发明的一个实施例中，还包括基站通过fh
‑
config1将m、n和τ告知ue。
10.在本发明的一个实施例中，步骤200包括：
11.在使用tdd
‑
ul
‑
dl
‑
configurationcommon和tdd
‑
ul
‑
dl
‑
configdedicated，配置上下行符号和灵活符号的位置和数量之后，ue和gnb根据协商的fh
‑
config参数，确定每个符号的类型，对于预留符号位置，设置为预留符号，对于数据符号位置，保留tdd
‑
ul
‑
dl
‑
configurationcommon和tdd
‑
ul
‑
dl
‑
configdedicated的配置结果。
12.在本发明的一个实施例中，确定每个符号的类型包括：对以配置起始位置τ为起点，编号为k的符号，若kmodn＜m，则配置为预留符号，否则配置为数据符号。
13.根据本发明的第二方面，提出一种用于本发明的ofdm无线通信系统的跳频方法的ofdm无线通信系统发送端的跳频装置，包括用于发送端上变频的频率合成器(101)、伪随机序列生成器(102)，其中，
14.所述伪随机序列生成器用于输出频率控制字，以指示跳频的频点，
15.所述用于发送端上变频的频率合成器模块用于根据所述频率控制字产生特定频率的载波，用于将基带信号上变频至载波频率。
16.根据本发明的第三方面，提出一种用于本发明的ofdm无线通信系统的跳频方法的ofdm无线通信系统接收端的跳频装置，包括用于接收端下变频的频率合成器(103)、伪随机序列生成器(104)，其中，
17.所述伪随机序列生成器用于输出频率控制字，以指示跳频的频点，
18.所述用于接收端下变频的频率合成器模块根据所述频率控制字产生特定频率的载波，用于将接收信号载波频率下变频。
19.根据本发明的第四方面，提出一种计算机可读存储介质，其中存储有一个或者多个计算机程序，所述计算机程序在被执行时用于实现本发明的ofdm无线通信系统的跳频方法。
20.根据本发明的第五方面，提出一种计算系统，包括：存储装置、以及一个或者多个处理器；其中，所述存储装置用于存储一个或者多个计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时用于实现本发明的ofdm无线通信系统的跳频方法。
21.与现有技术相比，本发明的优点在于可以根据跳频硬件能力和跳频参数，充分利用时频资源，灵活配置跳频切换时间占用的ofdm符号数和位置，本发明的动态帧结构自配置方法降低帧配置协议开销，实现跳频与5g nr的融合，使ofdm跳频系统稳定高效运行。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
23.图1示出了本发明的跳频系统；
24.图2示出了帧结构配置实施例的示意图；
25.图3示出了参数m,n协商流程图。
具体实施方式
26.针对背景技术中提出的问题，本发明提出一种基于5g nr的ofdm跳频系统，考虑到跳频系统中硬件和软件层面上涉及的锁相环锁定、agc等频点切换时间这一实现约束，设计了跳频系统帧结构以及配置方法，实现时频资源充分利用的同时，支持频点切换时间预留，使ofdm跳频系统稳定高效运行。
27.图1示出了本发明的跳频系统，在基带信号上采样后，上变频至载波频率，其中载波频率含有多个可选频点，每次使用的频点由跳频图谱给定的频率控制字确定。在接收端跳频同步后得到与发送端相同的载波频率，下变频并下采样后，再进行基带处理。
28.图1中发送端包括用于发送端上变频的频率合成器(101)、伪随机序列生成器(102)，其中，所述伪随机序列生成器用于输出频率控制字，以指示跳频的频点，所述用于发送端上变频的频率合成器用于根据所述频率控制字产生特定频率的载波，用于将基带信号上变频至载波频率。
29.图1中的接收端包括用于接收端下变频的频率合成器(103)、伪随机序列生成器(104)，所述伪随机序列生成器用于输出频率控制字，以指示跳频的频点，所述用于接收端下变频的频率合成器根据所述频率控制字产生特定频率的载波，用于将接收信号载波频率下变频。
30.图1的跳频系统在跳频过程中，频点切换需要一定的时间，包括锁相环锁定、agc等时间消耗。采用单链路进行跳频传输，在频率切换期间无法传输数据。因此，本发明针对这一实现约束，设计了跳频系统支持频点切换时间的帧结构配置以及方法，提出了预留符号和数据符号两种ofdm符号配置类型，及其配置信令与协议，同时结合跳频硬件能力与跳频速率等跳频参数，可完成ofdm符号数量和位置两方面的灵活配置。
31.在5g nr中，一个ofdm符号是时域最小的调度单元，其持续时间与子载波间距(sub
‑
carrier space，scs)配置参数μ有关，μ＝0,1,2,3,4，则一个ofdm符号持续时间为t
ofdm
＝2
‑
μ
/14ms。本发明设计了两种ofdm符号配置类型，一种为预留符号r，即在此t
ofdm
时间内射频部分不承载基带信号，为静默状态，该时间段用于跳频切换，以保证跳频切换过程中系统稳定；另一种为数据符号i，用于数据信息与控制信息等的传输，可根据5g nr标准，配置为上行符号、下行符号或gp(guard period，保护间隔)。根据本发明的一个实施例，提出一种ofdm符号类型配置方法，包括：首先根据scs计算可与ofdm符号对齐的跳频速率集合，以保证一个跳频周期内可调度整数个ofdm符号，设一个跳频周期t
fh
内传输n个ofdm符号，n为正整数，n>1，则可选的跳频速率r
fh
集合为{r
fh
|r
fh
＝1/nt
ofdm
,n＝1,2,3...}。以t
ofdm
为单位，频点切换时间t
r
＝mt
ofdm
，m为正整数，1mn，即前m个ofdm符号为预留符号r，余下的n
‑
m个为数据符号i。通讯双方根据硬件能力首先确定频点切换时间，即确定m值，再从跳频速率r
fh
集合中选择一个合适的跳频速率，选定n，那么即完成了一个跳频周期内的ofdm符号类型的配置，如图2给出了一种m＝2,n＝6帧结构配置情况。
32.在进行上述过程中，ue和基站gnb需要协商m和n，双方通过配置m和n，完成跳频速率选定和ofdm符号类型确定。根据本发明的一个实施例，提出了一种用于上述参数交互的rrc信令参数fh
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config，如图3所示，ue根据硬件能力和跳速需求，通过fh
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config0上报m和n的预选值m0和n0，基站gnb参考上报的预选值和自身参数，决定最终参数m和n，并由基站gnb确定配置起始位置τ，通过fh
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config1告知ue。优选地，gnb采用尽可能满足ue需求的参数确定策略，设gnb根据自身硬件能力和跳速需求得到的参数预选值为m1和n1，则m＝max{m0,m1}，n＝max{n0,n1}。
33.基于上述过程，每帧、子帧或时隙的ofdm符号类型配置都可能是不同的。根据本发明的一个实施例，提出了一种低协议开销的ofdm符号类型自配置方法，通过复用5g nr帧配置部分参数和fh
‑
config参数，ue和gnb不需要动态地更新帧配置情况，减少协议开销。优选地，首先rrc提供参数tdd
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ul
‑
dl
‑
configurationcommon，配置上下行符号和灵活符号的位置和数量，再通过rrc参数tdd
‑
ul
‑
dl
‑
configdedicated进行小区专用上下行配置，用来配置半静态上下行配置中的灵活符号，ue和gnb再根据协商的fh
‑
config参数m、n以及fh
‑
config参数τ，在上述两步的基础上，可自行确定每个符号的类型。优选地，以配置起始位置τ为起点，k为符号编号，τ处k＝0，若kmodn＜m，则配置为预留符号，否则配置为数据符号。对于预留符号位置，设置为预留符号；对于数据符号位置，保留tdd
‑
ul
‑
dl
‑
configurationcommon和tdd
‑
ul
‑
dl
‑
configdedicated配置结果。
34.为使本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本公开内容，上面围绕本公开内容进行了描述。对于本领域普通技术人员来说，对本公开内容进行各种修改是显而易见的，并且，本文定义的通用原理也可以在不脱离本公开内容的精神或保护范围的基础上适用于其它变型。此外，除非另外说明，否则任何方面和/或实施例的所有部分或一部分可以与任何其它方面和/或实施例的所有部分或一部分一起使用。因此，本公开内容并不限于本文所描述的例子和设计方案，而是与本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。