在基于正交频分多址的认知无线电系统中使用灵活带宽的方法、使用该方法的基站和订户站

摘要

提供了一种在基于正交频分多址(OFDMA)的认知无线电系统中使用灵活带宽的方法、以及使用该方法的基站(BS)和订户站。所述方法包括：为用户终端设备(CPE)分配具有作为带宽分辨率的自然数倍数的带宽的未使用信道波段的信道波段，其中该带宽分辨率是小于广播信道波段的带宽的预定带宽；以及传送包括波段分配信息的基于OFDMA的信号，该波段分配信息指明关于已分配的信道波段的信息。

说明书

技术领域

本发明涉及基于正交频分多址(OFDMA)的认知(cognitive)无线电系统以及用于其的方法，更具体地，涉及有效地使用部分波段(fractionalband)或与一束部分波段对应的空闲波段的基于OFDMA的认知无线电系统及其方法。

背景技术

对使用无线电通信的服务的需求已增长。然而，适合于传送特性和设备开发的频带已经被占用。这样，期望提供新服务的次要用户使用无线电认知技术，通过对许可给(allowed)主要用户的频率信道进行临时和/或特殊检查而检测未使用的频率信道，以便使用未使用的频率信道。在这个情况下，主要用户和次要用户指的是由不同的服务或商务(businesses)操作的通信系统。主要用户对应于在业用户(IU：incumbent user)，而次要用户对应于认知无线电系统的用户。

IEEE 802.22标准期望使用电视(TV)或无线电设备的主要用户没有使用的时间和空间，来以电视(TV)中使用的频带(例如，与美国TV信道2到51对应的从54MHz到698MHz的波段、或者从41MHz到910MHz的国际波段)提供数据、语音(VoIP)和音频/视频服务。为了使用在IEEE 802.22系统(基站(BS)、用户终端设备(CPE)、或核心网)中的已分配的TV频带，次要用户的BS和CPE必须知道信道的当前状态。为此，次要用户的BS和CPE必须扫描从41MHz到910MHz的波段，从而监视信道的使用状态，其中该波段是当前TV信道。这样，当在次要用户正在使用信道的同时主要用户期望使用该信道时，可以将该信道改变为另一信道。

IEEE 802.22系统使用在被分配给TV广播的从41MHz到910MHz的波段内的多个广播信道波段，所述多个广播信道波段的每一个具有6、7、或8MHz的带宽。详细地，IEEE 802.22系统的BS和CPE使用所述多个广播信道波段的当前未使用广播信道波段。换言之，IEEE 802.22系统访问每个广播信道波段。

在本说明书中，将部分广播信道波段称为部分波段，以描述在认知无线电系统中使用灵活带宽的方法和系统。

在现有的认知无线电系统中，如果主要用户的系统使用广播信道的带宽的一部分，则次要用户的系统不能使用除了部分带宽之外的大多数广播信道波段。例如，如果200kHz的窄带无线电设备使用具有6MHz带宽的广播信道波段，则次要用户的系统不能使用该广播信道波段的5.8MHz带宽。在这个情况中，具有200kHz和5.8MHz带宽的波段对应于上述的部分波段。

认知无线电系统的效率取决于是否有效地检测到当前未使用的信道，以便适当选择适合于当前未使用信道的服务，并将该服务提供给次要用户。换言之，认知无线电系统的效率取决于有效地使用了多少受限(confined)信道带宽。这样，根据现有的认知无线电系统，与6MHz的广播信道带宽的96.6％对应的5.8MHz带宽没有使用，并因此是无效率的。

发明内容

技术问题

本发明提供了在基于灵活带宽的正交频分多址(OFDMA)的认知无线电系统中有效地使用广播信道波段的部分波段的方法、以及使用该方法的基站(BS)和订户站。

该方法包括分配灵活带宽的方法、制订OFDMA参数的方法、和检测所分配的灵活带宽的方法。

技术方案

根据本发明的一方面，提供了一种基于正交频分多址(OFDMA)的认知无线电系统的基站(BS)，包括：波段分配器，用于为CPE(用户终端设备)分配具有作为带宽分辨率的自然数倍数的带宽的未使用信道波段的信道波段，其中该带宽分辨率是小于广播信道波段的带宽的预定带宽；以及发射机，用于传送包括波段分配信息的基于OFDMA的信号，该波段分配信息用以指明关于已分配的信道波段的信息。

根据本发明的又一方面，提供了一种基于OFDMA的认知无线电系统的CPE，包括：接收机，用于从BS接收包括波段分配信息的基于OFDMA的信号，该波段分配信息用以指明关于已分配的信道波段的信息；以及波段分配信息检测器，用于基于所接收的基于OFDMA的信号检测波段分配信息，其中已分配的信道波段是具有作为带宽分辨率的自然数倍数的带宽的未使用信道波段的信道波段，其中所述带宽分辨率是小于广播信道波段的带宽的预定带宽。

根据本发明的又一方面，提供了一种通过在基于OFDMA的认知无线电系统中的BS使用灵活带宽的方法，包括：为CPE分配具有作为带宽分辨率的自然数倍数的带宽的未使用信道波段的信道波段，其中该带宽分辨率是小于广播信道波段的带宽的预定带宽；以及传送包括波段分配信息的基于OFDMA的信号，该波段分配信息用以指明关于已分配的信道波段的信息。

根据本发明的又一方面，提供了一种通过在基于OFDMA的认知无线电系统中的CPE使用灵活带宽的方法，包括：为CPE分配具有作为带宽分辨率的自然数倍数的带宽的未使用信道波段的信道波段，其中该带宽分辨率是小于广播信道波段的带宽的预定带宽；以及传送包括波段分配信息的基于OFDMA的信号，该波段分配信息用以指明关于已分配的信道波段的信息。

根据本发明的又一方面，提供了一种在其上包含有计算机程序的计算机可读记录介质，该计算机程序用于运行通过在基于OFDMA的认知无线电系统中的BS使用灵活带宽的方法。

根据本发明的又一方面，提供了一种在其上包含有计算机程序的计算机可读记录介质，该计算机程序用于运行通过在基于OFDMA的认知无线电系统中的CPE而使用灵活带宽的方法。

有利效果

根据本发明，可以灵活且有效地使用部分波段和包括一束部分带宽的空闲波段。此外，可以在具有受限的频率资源的认知无线电系统中以较低的复杂度实现最大的频谱效率和灵活的数据速度。

附图说明

图1A到图1E图示了根据本发明实施例的、由基于OFDMA的认知无线电系统的基站(BS)和用户终端设备(CPE)所灵活使用的信道波段。

图2图示了当本发明的实施例的基于OFDMA的认知无线电系统使用一束四个广播信道波段时、在联结(bond)的信道波段的数目与傅立叶变换(FT)尺寸之间的关系。

图3A至图3C图示了根据本发明实施例的、相对于FFT尺寸1K、2K、4K和8K的、灵活使用空闲的部分波段所需要的正交频分多址(OFDMA)参数。

图4A至图4C图示了根据本发明又一实施例的、相对于FFT尺寸1K、2K、4K和8K的、灵活使用空闲的部分波段所需要的正交频分多址(OFDMA)参数。

图5图示了基于8MHz的最大广播信道带宽的部分波段的开始位置。

图6图示了相对于图5所图示的部分波段的部分带宽和开始位置的各种部分带宽模式。

图7图示了根据本发明实施例、可以应用到在认知无线电系统中使用的基于OFDMA的信号的下行链路帧结构。

图8图示了将关于在图6中图示的36种部分带宽模式的信息插入到前导码(preamble)中的方法。

图9A至图9C图示了根据本发明的实施例、关于联结多个信道的方法、将信道联结信息插入到前导码中的方法。

图10图示了根据本发明的实施例的使用灵活带宽的基于OFDMA的认知无线电系统。

图11是根据本发明实施例的、借助于在图10中图示的第二用户CPE来检测使用灵活带宽的方法的方法的流程图。

图12是根据本发明实施例的、为了检测使用灵活带宽的方法而计算所接收的前导码的相关值的方法的流程图。

图13图示了图12中图示的方法的示例。

图14是根据本发明实施例的在基于OFDMA的认知无线电系统中使用灵活带宽的方法的流程图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本发明。

本发明提供了一种在多FA(频率分派)系统中由次要用户的基站(BS)和用户终端设备(CPE)灵活使用带宽的技术。该技术是在基于正交频分多址(OFDMA)的认知无线电系统中使用除联结的信道波段之外的空闲部分波段以便使频谱的使用效率最大化的方法。部分波段可单独使用，或者可联结到广播信道波段。这样，建议用于频繁地生成部分波段的认知无线电系统的技术可用于使频谱的使用效率最大化。

为了帮助理解，IEEE 802.22无线局域网(WRAN)系统可描述为用以向作为次要用户的认知无线电用户提供服务的示例，其中广播信道带宽6、7和8MHz没有用作甚高频(VHF)/超高频(UHF)波段中的广播频带。

图1A到图1E图示了根据本发明实施例的、由基于OFDMA的认知无线电系统的基站(BS)和用户终端设备(CPE)所灵活使用的信道波段。这里，广播信道波段是6MHz。

参考图1A到图1E，附图标记102、106、120、126、140、144、150、165和172表示正在使用的信道波段，而附图标记100、104、108、110、122、124、142、146、148、163和174表示当前没有使用的信道波段。信道波段102、106、120、126、140、144、150、165和172被阴影化，并且当前正在被主要用户的CPE、或属于本发明的基于OFDMA的认知无线电系统的次要用户的CPE使用。可基于使用次要用户的系统(即，本发明的实施例的基于OFDMA的认知无线电系统)感知频谱的结果，获得图1A至图1E图示的信息。

图1A图示了将空闲的部分波段分配给次要用户的方法。参考图1A，向次要用户分配每个具有6MHz带宽的广播信道波段的空闲部分波段104和108的带宽3MHz和1MHz，以便能够灵活使用带宽。

通常，当主要用户占用了广播信道波段的一部分带宽时、或次要用户不能够访问一部分信道带宽以便不干扰相邻信道时，现有的认知无线电系统可能没有使用剩余的信道带宽。然而，在本发明的实施例中，可以在不影响主要用户的许可系统的情况下有效地使用空闲的部分波段。后面将参考图1D和1E描述相邻信道之间的干扰的减少。

图1B图示了分配一束多个空的广播信道波段的方法。参考图1B，(其中每一个具有6MHz带宽的)两个广播信道波段122和124被联结，以形成具有12MHz带宽的信道波段130，并且将信道波段130分配给次要用户以便能够灵活使用带宽。如果几个空闲的信道波段被联结并使用，则可以向次要用户提供高速数据服务。

图1C图示了捆绑部分波段和广播信道波段并将联结的波段分配给次要用户的方法。部分波段146与广播信道波段148联结而具有9MHz带宽，并然后被分配给次要用户以能够灵活使用带宽。部分波段142和146可联结在一起，并然后被分配给次要用户。替换地，部分波段142和146可与广播信道波段148联结，以便形成信道波段160，并且将信道波段160分配给次要用户。因此，本领域的普通技术人员将理解，可以使用各种方法来分配并联结部分波段142和146以及广播信道波段148。

图1D图示了减少对相邻的在业用户(IU)的干扰的方法。如果窄带165中的窄带在业用户(IU)位于广播信道波段164中，该广播信道波段164正在被窄带165中的窄带在业用户(IU)局部占用，则次要用户的系统考虑到保护波段而仅使用广播信道波段162的部分波段163，以减少对窄带165中的相邻窄带IU的干扰。由于担心对在窄带165中的相邻窄带IU的干扰，所以次要用户的系统不能使用整个部分的广播信道波段162。然而，根据本实施例，可以在不干扰窄带165中的相邻窄带IU的情况下，有效地使用部分波段163。

图1E图示了使用显性(explicit)信令信道的部分带宽来切换信道的方法。参考图1E，当次要用户使用整个部分的广播信道波段170时，窄带IU出现在窄带172中。

在这个情况下，次要用户必须清空正在用于窄带IU的广播信道波段170，并然后移动到没有正被使用的另一广播信道波段(未示出)。通常，信道移动时间小于或等于2秒。

清空当前使用的信道并移动到另一信道被称为信道切换。为了执行信道切换，必须在次要用户的BS和CPE之间交换第一消息和第二消息。这里，第一消息用于请求将信道A改变到信道B，而第二消息用于根据第一消息而响应信道A已经改变到信道B的事实。

这样，必须在信道移动时间期间交换诸如第一消息和第二消息的显性信道切换信息。在现有的方法中，在信道移动时间期间通过广播信道波段170交换显性信道切换信息。然而，在本实施例的方法中，仅通过广播信道波段170的部分波段174来交换该显性信道切换信息。这样，与现有的方法相比，更多地减少了在广播信道波段170中出现的诸如部分74设备的影响窄带IU的干扰。

换言之，如图1A到1E所示，在基于OFDMA的认知无线电系统中灵活使用空闲的信道波段的方法被分类为两种方法。在第一方法中，分配广播信道波段或一部分广播信道波段，作为次要用户的CPE的信道波段。在第二方法中，联结广播信道波段或广播信道波段的多个部分以形成信道波段，并且分配该信道波段作为次要用户的CPE的信道波段。在第一方法中，取决于部分波段的带宽和在广播信道波段中的频率相位的位置，可以灵活地使用各种信道波段。在第二方法中，取决于部分波段的带宽、在广播信道波段中的频率相位的位置、和联结的信道波段的数目，可以灵活地使用各种信道波段。

在本说明书中，为了方便，将部分波段的最小带宽的单位称作带宽分辨率。换言之，带宽分辨率指明在本发明的基于OFDMA的认知无线电系统中使用的最小带宽。如果带宽分辨率是1MHz，则使用各自具有6MHz带宽的四个广播信道波段，本发明的实施例的基于OFDMA的认知无线电系统可以向次要用户分配具有带宽1MHz、2MHz、直到23MHz、和24MHz的各种信道波段以及这些带宽的各种频率位置。

图2图示了当本发明的实施例的基于OFDMA的认知无线电系统使用一束四个广播信道波段时、在联结的信道波段的数目与傅立叶变换(FT)尺寸之间的关系。这里，FT通常是在实现复杂度方面有利的快速傅立叶变换(FFT)，但是FT并不必须限于FFT。还可以使用离散傅立叶变换(DFT)。

当联结的信道波段的数目是“1”时，FFT的尺寸可处于在1K和8K之间的范围内。

如果联结的信道波段的数目是“2”而基本FFT尺寸是1K，则2K的FFT尺寸可用于维持副载波的固定间隔。如果基本FFT尺寸是2K，则4K的FFT尺寸可用于维持副载波的固定间隔。如果基本FFT尺寸是4K，则8K的FFT尺寸可用于维持副载波的固定间隔。如果基本FFT尺寸是8K，则FFT尺寸不可用。这里，基本FFT尺寸被定义为用于单一广播信道波段的FFT尺寸。

即使当联结的信道波段的数目是“3”和“4”时，也可以应用上述方法。

参考图2，对多个已联结的信道波段执行一次FFT。替换地，可以将FFT执行几次。例如，可以以2K的FFT尺寸对由一束四个广播信道形成的信道波段执行四次FFT，或者以4K的FFT尺寸执行两次。然而，如果执行几次FFT，则在联结的信道波段之间必须包括空副载波。这样，在频谱使用方面，FFT可能是无效的。控制FFT的几个输出的方法可能是复杂的。为此，已经参考图2描述了执行一次FFT以便灵活使用信道带宽的方法。然而，本领域的技术人员将理解，可以应用执行几次FFT的方法。

在参考图1A至图1E描述的实施例中，使用广播信道波段的部分波段。可以对该部分波段容易地执行局部FFT。换言之，如图2所示，可以仅选择性地输出该FFT的输出的一部分，以便支持部分波段。

图3A至图3C图示了根据本发明实施例、相对于FFT尺寸1K、2K、4K和8K的、灵活使用空闲的部分波段所需要的OFDMA参数。

图4A至图4C图示了根据本发明又一实施例、相对于FFT尺寸1K、2K、4K和8K的、灵活使用空闲的部分波段所需要的OFDMA参数。

参考图3A至图3C，在广播信道波段带宽6、7和8MHz的每一个中，取样因子固定，而取样频率变化。参考图4A至4C，在广播信道带宽6、7和8MHz的每一个中，取样因子变化，而取样频率固定。在这个情况下，假设保护间隔时间与FFT时间的比率为1∶4。

现在将参考图3A描述广播信道带宽6MHz的OFDMA参数。选择适合于广播信道波段的带宽的取样因子，以便确定取样频率。如果取样因子是8/7，则取样频率恒定地维持在48/7MHz，与FFT尺寸和部分带宽无关。这样，相对于FFT尺寸1K、2K、4K和8K的副载波间距分别是6.696kHz、3.348kHz、1.674kHz、和0.837kHz，如图3A所示。相对于基本FFT尺寸1K、2K、4K和8K，在具有带宽分辨率的k倍的带宽的部分波段中使用的副载波的数目被定义为140*k、280*k、560*k、和1120*k，其中副载波的数目与部分波段的带宽成比例。换言之，如果基本FFT尺寸是1K、2K、4K和8K，则在带宽分辨率内的已使用副载波的数目被定义为140、280、560和1120。如果部分波段的带宽是带宽分辨率的k倍，则k乘以常数，从而在部分波段中的已使用副载波的数目与部分波段的带宽成比例。

即使广播信道波段的带宽为图3B所示的7MHz或者是图3C所示的8MHz，取样因子也是8/7。然而，在图3B图示的实施例中，与FFT尺寸1K、2K、4K或8K对应的在带宽分辨率内的已使用副载波的数目被定义为常数120、240、480或960，但是在图3C图示的实施例中，其被定义为常数105、210、420或840，从而在广播信道带宽内的已使用副载波的数目与图3A中图示的相等。在这个情况下，FFT尺寸1K的已使用副载波数目一直被固定为140*6＝120*7＝105*8。这样，在广播信道波段内的已使用副载波的数目保持恒定，而与广播信道波段的带宽无关。换言之，选择这样的常数，使得在广播信道波段的带宽6、7、和8MHz处已使用的副载波的总数相等。已使用的副载波的总数在基本FFT尺寸1K、2K、4K或8K处分别为840、1680、3360或6720，与广播信道波段的带宽无关。

上面定义的OFDMA参数的特征在于已使用的副载波的总数保持恒定，而与广播信道波段的带宽无关，从而等同地应用子信道分配规则。根据图3A到图3C中图示的实施例的OFDMA参数的特征在于：取样频率随着广播信道波段的带宽变化，而已使用的副载波的数目相等，从而保持波段的使用效率恒定。这样，在使用不同类型信道带宽的国家中，取样频率必须变化。然而，在所有国家中可应用同一副载波制定方法。

根据在图4A至图4C中图示的实施例的OFDMA参数的特征在于：取样频率没有变化并与广播信道波段的带宽无关，而已使用的副载波数目随着广播信道波段的带宽变化，以便使波段的使用效率保持恒定。这样，可以在使用具有不同带宽的广播信道波段的国家中使用利用同一取样频率的认知无线电系统。然而，子信道制定方法必须改变。设置上面定义的OFDMA参数，使得副载波的间隔保持恒定，而与同一FFT尺寸处的广播信道波段的带宽无关，以便保持频率偏移恒定的鲁棒性，而与广播信道波段的带宽无关。

图5图示了基于8MHz的最大广播信道带宽的部分波段的开始位置。假设带宽分辨率是1MHz。参考图5，附图标记500、510直到570表示波段。彼此不相邻的两个波段(例如波段510和560)被联结，并然后被分配给次要用户。为了方便，将描述仅相邻波段被联结并然后被分配给次要用户。换言之，可用部分波段的位置可彼此相邻，或者可彼此分开。为了方便，如果部分波段一直彼此相邻，则存在8种带宽的可用部分波段。当如图3C所图示定义8MHz广播信道带宽的OFDMA参数时，在图5中图示的实际带宽为大约9.142MHz，并且1MHz带宽分辨率的实际带宽分辨率是0.937MHz。由于取样因子是8/7，所以将已使用的副载波定义为实质上占用波段9.142MHz，其稍微大于广播信道带宽8MHz，并满足波段的93.7％的使用效率。这样，由已使用的副载波占用的部分带宽是1MHz的0.937MHz。结果，部分波段具有8种带宽1、2、3、4、5、6、7和8MHz以及8种开始位置0、1、2、3、4、5、6和7，如图5所图示的。因此，在部分波段的带宽和频率位置(本实施例中的开始位置)之间的组合可以有64种。然而，当部分波段的带宽是8MHz时，部分波段的开始位置可以是1，如图5所图示。当部分波段的带宽是7MHz时，开始位置是1和2，如图5所图示。这样，实质上可采用仅仅36种方法。

图6图示了相对于图5所图示的部分波段的部分带宽和开始位置的各种部分带宽模式。换言之，为次要用户分配属于广播信道波段的、具有作为带宽分辨率的自然数倍数的带宽的信道波段。然而，使用部分带宽和部分带宽的开始位置来表达使用通过仅分配相邻信道波段获得的方法的36种部分带宽模式。阴影部分表示在上述条件下可由本发明的实施例的基于OFDMA的认知无线电系统使用的36个部分带宽模式。此外，水平轴表示每个部分带宽模式的开始位置，而垂直轴表示每个部分带宽模式的部分带宽。

如果在广播信道波段内不相邻的信道波段被分配给次要用户，则可存在比参考图5和图6图示的更多的部分带宽模式。

图7图示了根据本发明实施例、可以应用到在基于OFDMA的认知无线电系统中使用的基于OFDMA的信号的下行链路帧结构。图7图示的下行链路帧包括超帧和帧。超帧包括前导码700、超帧控制报头(SCH)710和m个帧。m个帧中的每一个包括至少一个数据码元740、具有至少一个码元的前导码、和与帧控制报头(FCH)和消息(MAP)对应的码元730。

属于本发明的实施例的基于OFDMA的认知无线电系统的用户CPE必须有效地检测使用带宽的方法，其中该方法在基于OFDMA的认知无线电系统的通电期间或通信期间改变。换言之，CPE必须从图5和图6图示的36个部分带宽模式中检测当前分配的信道波段的部分带宽模式信息。

本发明的实施例的基于OFDMA的认知无线电系统在基于OFDMA的信号的前导码700或720中包括关于所分配的信道波段的波段分配信息，并然后将该波段分配信息传送到CPE，或者在前导码700或720和控制报头中包括该波段分配信息，并然后将该波段分配信息传送到CPE。CPE接收包括波段分配信息的OFDMA信号，以检测关于所分配的信道波段的信息。在这个情况下，控制报头对应于在本发明的实施例中的SCH 710和FCH 730。

在这个情况下，波段分配信息包括部分带宽模式信息。如果基于OFDMA的认知无线电系统分配一束信道，则波段分配信息还可包括信道联结信息。部分带宽模式信息可包括带宽信息和波段位置信息。带宽信息和波段位置信息可以分别是图6图示的部分带宽和部分带宽的开始位置。此外，信道联结信息指的是关于已联结并被分配给次要用户的多个广播信道波段的信息。详细地，波段分配信息基本上包括每个广播信道波段的部分波段的带宽信息和该部分波段的频率位置信息。如果多个广播信道波段的全部或部分被联结并用作已分配的信道波段，则波段分配信息必须包括关于联结广播信道波段的方法的信道联结信息。

图8图示了将图6中图示的36种部分带宽模式信息插入到前导码中的方法。

左边第一列的内容表示与部分带宽模式对应的索引，第二列和第三列内容表示部分带宽和部分带宽的开始位置，并且最后一列内容表示与部分带宽模式一一对应的前导码序列。具体地，图8中图示的前导码序列是伪噪声(PN)序列，但不限于此。

部分带宽模式分别对应于包括从“0”到“35”的值的索引，并且所述索引一一对应于部分带宽和部分带宽的开始位置。在这个情况下，部分带宽对应于上述的带宽信息，并且开始位置对应于上述的位置信息。

本发明的实施例的基于OFDMA的认知无线电系统的BS将用以指定部分带宽模式的前导码序列插入到前导码700或720中，以便向基于OFDMA的信号插入关于被分配给次要用户的信道波段的信息。CPE从插入到基于OFDMA的信号中的前导码700或720中检测前导码序列或前导码序列索引，并然后基于检测结果当前向其分配信道波段(具体地，带宽信息、位置信息)。换言之，参考图8，基于OFDMA的认知无线电系统使用方法一对一地向不同的灵活带宽分配不同的前导码序列。前导码序列可被设计为使峰值平均功率比(PAPR)最小。

BS可使用各种方法生成前导码序列，即预先在存储器中存储前导码序列并然后读取该前导码序列的方法、使用生成多项式来生成前导码序列的方法等。在前一个方法中，PAPR优良，但是所有前导码序列必须存储在存储器中。在后一个方法中，不需要存储前导码序列的存储器，并且只要需要都可以容易地生成前导码序列。然而，它难以优化PAPR。等式1为11阶生成多项式。

g(x)＝x¹¹+x²+1    (1)

在等式1中图示的生成多项式的最大阶是11，并且生成多项式的时间段是2047。这样，BS在上述实施例中使用2047中的36。

图9A至图9C图示了关于联结多个信道的方法的、将信道联结信息插入到前导码中的方法。在该方法中，在固定的时间段将前导码序列的元素和空字符(null)插入到前导码的副载波中，以便获得前导码的重复特征。CPE使用具有重复特征的方法来检测灵活的带宽信息。

图9A图示了根据本发明实施例、按照从第0个副载波开始每三个副载波的间隔将前导码序列的元素插入到每个副载波中的方法。图9B图示了根据本发明实施例、按照从第1个副载波开始每三个副载波的间隔将前导码序列的元素插入到每个副载波中的方法。图9C图示了根据本发明实施例、从第2个副载波开始每三个副载波将前导码序列的元素插入到每个副载波中的方法。空字符被插入到前导码序列的元素所没有插入到的副载波中。

现在将描述基于OFDMA的认知无线电系统使用三个广播信道波段的情况。如果分配给用户CPE的信道波段包括三个广播信道波段，则BS使用图9A所图示的方法将前导码序列插入到基于OFDMA的信号的前导码700或720中。如果分配给用户CPE的信道波段包括两个广播信道波段，则BS使用图9B所图示的方法将前导码序列插入到基于OFDMA的信号的前导码700或720中。如果分配给用户CPE的信道波段包括一个广播信道波段，则BS使用图9C所图示的方法将前导码序列插入到基于OFDMA的信号的前导码700或720中。接下来，用户CPE从基于OFDMA的信号的前导码中检测如图9A至9C图示的前导码序列插入图案，以便检测向其分配的信道波段是包括全部还是部分广播信道波段的那些数目。图9A至图9C图示了前导码序列插入图案，并且图8图示了所插入的前导码序列的内容。通过使用前导码序列插入图案和前导码内容的组合，可包括如图1A至1C所图示的关于所分配的信道波段的波段分配信息。

在图8和图9A至图9C中，FFT尺寸为2K，并且调制方法是BPSK。这样，前导码的比特数等于在图3A至图3C所图示的副载波的数目，即1680。

图10图示了根据本发明的实施例的使用灵活带宽的基于OFDMA的认知无线电系统。参考图10，基于OFDMA的认知无线电系统包括BS 1000、第一用户CPE 1050、和第二CPE 1060。假设灵活信道已被分配给第一CPE1050并被使用，并且要向第二用户CPE 1060分配信道波段。

BS1000包括使用灵活带宽的装置1040。装置1040包括波段分配器1010和发射机1020。第一用户CPE 1050和第二用户CPE 1060分别包括接收机1052和1062以及波段分配信息检测器1054和1064。

接收机1052和1062接收基于OFDMA的信号，并且波段分配信息检测器1054和1064从所接收的基于OFDMA的信号中检测波段分配信息。这里，波段分配信息的示例可包括部分带宽模式信息和信道联结信息，这将在后面描述。

波段分配器1010为CPE分配未使用波段中的所有部分或一部分。在图1A至图1E中图示了未使用波段100、104、108、110、122、124、142、146、148、163和174。在图1A至图1E中图示的已使用波段102、106、120、126、140、144、150、165和172由IU(未示出)或第一用户CPE 1050使用。

波段分配器1010分配广播信道波段或一部分广播信道波段作为第二用户CPE 1060的信道波段，或者分配通过联结广播信道波段或多个部分广播信道波段而形成的信道波段作为第二用户CPE 1060的信道波段。

发射机1020传送包括关于所分配的信道波段的波段分配信息的基于OFDMA的信号。如果所分配的信道波段包括多个已联结的信道波段，则发射机1020可执行FT一次或多次，以便生成基于OFDMA的信号，或者可执行局部FFT，以便支持部分波段。

可使用在图3A至图3C以及图4A至图4C中图示的OFDMA参数来生成基于OFDMA的信号。换言之，发射机1020可设置OFDMA参数，使得在使用同一FFT尺寸的广播信道波段内的已使用副载波的总数恒定，而与广播信道波段的带宽无关，如图3A至图3C所图示，以便生成基于OFDMA的信号。替换地，发射机1020可设置OFDMA参数，使得使用同一FFT尺寸的广播信道波段的副载波的间隔恒定，而与广播信道波段的带宽无关，如图4A至图4C所图示，以便生成基于OFDMA的信号。设置OFDMA参数使得在广播信道波段内的已使用副载波的总数恒定而与广播信道波段的带宽无关的方法的示例可包括如下方法：使用同一取样频率而与广播信道波段的带宽和FFT尺寸无关，并将在带宽分辨率内的已使用副载波的总数设置为与FFT尺寸成比例，以便生成基于OFDMA的信号。设置OFDMA参数使得在副载波之间的间隔相等而与使用同一FFT尺寸的广播信道波段的带宽尺寸无关的方法的示例可包括：将取样因子设置为与广播信道波段的带宽成反比的方法。

发射机1020必须向第二用户CPE 1060传送关于所分配的信道波段的波段分配信息。传送波段分配信息的方法的示例可包括：使用插入到基于OFDMA的信号中的前导码传送波段分配方法的方法、以及使用包括在基于OFDMA的信号中的前导码和控制报头传送波段分配信息的方法。在这个情况下，波段分配信息可包括部分带宽模式信息和信道联结信息。

如果已分配的信道波段是广播信道波段的全部或一部分，并且发射机1020将与已分配的信道波段的部分带宽模式信息对应的前导码序列插入到了与已分配的信道波段所属的广播信道波段对应的基于OFDMA的信号的前导码中，则第二用户CPE 1060基于所述基于OFDMA的信号的前导码来检测已分配的信道波段的部分带宽模式信息。在这个情况下，这被应用到上述两种传送方法。

如果通过联结两个或多个广播信道波段的全部或一部分而形成了已分配的信道波段，则发射机1020将与这两个或多个广播信道波段的部分带宽模式信息对应的前导码序列插入到与已分配的信道波段所属的这两个或多个广播信道波段对应的基于OFDMA的信号的前导码中。在这个情况下，前导码序列包括指明联结两个或多个信道波段的方法的信道联结信息。将信道联结信息插入到前导码序列中的方法的示例可包括按照副载波位置变化的副载波的预定间隔在基于OFDMA的信号的前导码的副载波中运送前导码序列的元素的方法，如图9A至图9C所图示。在这个情况下，第二用户CPE1060可检测在与基于OFDMA的信号的前导码对应的已接收信号中包括的前导码序列，基于所检测的前导码序列检测已分配的信道波段的部分带宽模式信息，从基于OFDMA的信号的前导码中检测运送前导码序列的元素的副载波的位置，并基于检测的结果来检测信道联结信息。这个方法对应于上述两种传送方法中的前一种。

如果通过联结两个或多个广播信道波段的全部或一部分来形成分配的信道波段，则发射机1020将与这两个或多个广播信道波段的每一个的部分带宽模式信息对应的前导码序列插入到与已分配的信道波段所属的这两个或多个广播信道波段的每一个对应的基于OFDMA的信号的前导码中，并将指明联结两个或多个信道波段的方法的信道联结信息插入到基于OFDMA的信号的SCH 710或FCH 730中。在这个情况下，第二用户CPE 1060可检测在基于OFDMA的信号中包括的前导码序列，基于所检测的前导码序列来检测已分配的信道波段的部分带宽模式信息，并基于在基于OFDMA的信号中包括的SCH 710或FCH 730来检测信道联结信息。这个方法对应于上述两种传送方法中的后一种。

第二用户CPE 1060可计算在从前一前导码检测的前导码序列与当前前导码位置中的基于OFDMA的信号之间的相关值，如果相关值大于预定的阈值，则使用先前检测的波段分配信息作为当前的波段分配信息，以及如果相关值小于预定的阈值，则计算在当前前导码位置中的基于OFDMA的信号与其它前导码序列之间的所有相关值，以便有效地检测关于已分配的信道波段的信息。用于计算用于检测波段分配信息的前导码的相关值的时间段的示例可包括超帧时间间隔。然而，可以在插入前导码序列的每个前导码时间段中计算该相关值。这样，计算该时间段的方法并不受限。

图11是根据本发明实施例的、借助于在图10中图示的第二用户CPE1060来检测使用灵活带宽的方法的方法的流程图。参考图11，在操作S1100中，用户对第二用户CPE 1060加电。

在操作S1110中，第二用户CPE 1060执行信号检测和自动增益控制。

在操作S1120中，第二用户CPE 1060从具有图7所图示的下行链路帧结构的基于OFDMA的信号中检测前导码的开始位置。这里，前导码是超帧前导码或帧前导码。

在操作S1130中，第二用户CPE 1060基于在操作S1120中的检测结果执行同步。

在操作S1140中，第二用户CPE 1060使用包括在基于OFDMA的信号中的前导码来检测部分带宽模式信息。在这个情况下，如果BS 1000使用上述两种传送方法中的前一种，则第二用户CPE 1060还可检测信道联结信息。

在操作S1150中，第二用户CPE 1060执行信道估计。在操作S1160中，第二用户CPE 1060对SCH或FCH进行解码。如果BS 1000使用上述两种传送方法中的后一种，则第二用户CPE 1060可在操作S1160中检测信道联结信息。

在操作S1170中，第二用户CPE 1060使用部分带宽模式信息和信道联结信息来恢复帧或对帧进行解码。

图12是根据本发明实施例的、为了检测使用灵活带宽的方法而计算所接收的前导码的相关值的方法的流程图。在本实施例中，使用与使用图8图示的方法的前导码对应的接收信号(所接收的前导码)检测使用灵活带宽的方法。如果一起使用在图9A、9B或9C中图示的前导码序列插入图案，则可利用改变的副载波位置来计算相关值。

用于计算相关值的已接收前导码可以是与超帧前导码对应的已接收信号或者是与帧前导码对应的已接收信号。这样，本领域的技术人员将理解，可以在每个超帧、每个帧、每多个超帧、或每多个帧中计算相关值。

为了方便，在本实施例中，将在每个超帧中计算相关值。

参考图12，执行操作S1200、S1210、S1220和S1230，以便检测第一阶段的使用灵活带宽的方法，并且执行操作S1240、S1250和S1260，以使用第一阶段的检测结果来检测第二阶段的检测处理。

在操作S1200中，CPE通电。在操作S1210中，计算在当前所接收的超帧的已接收前导码与每个前导码序列之间的相关值。与具有比阈值更大的相关值或最大相关值的前导码序列对应的使用灵活带宽的方法对应于使用初始灵活带宽的方法。具体地，在本实施例中图示了前一种方法，即检测具有大于阈值的相关值的前导码序列的方法。如果在操作S1220中当前计算的相关值大于阈值，则在操作S1230中确定与用于计算当前相关值的前导码序列对应的使用灵活带宽的方法作为使用初始灵活带宽的方法。如果在操作S1220中当前计算的相关值小于或等于阈值，则处理返回到操作S1210，以便计算没有用于计算相关值的另一前导码序列的相关值。

通过执行操作S1200、S1210、S1220和S1230来检测使用初始灵活带宽的方法。在操作S1200、S1210、S1220和S1230中的检测结果被应用到下一个超帧。

在操作S1240中，计算在当前超帧的已接收前导码与从前一超帧检测的前导码序列之间的相关值。如果在操作S1250中确定相关值大于阈值，则在操作S1260中确定当前超帧的使用灵活带宽的方法等于前一超帧的使用灵活带宽的方法。如果在操作S1250中相关值小于阈值，则处理返回到操作S1210，以便获得所有前导码序列的相关值，从而检测新的使用灵活带宽的方法。这个方法可有助于减少用于在使用灵活带宽的方法保持相等的时间中确认该方法所需要的时间。

图13图示了图12中图示的检测方法的示例。当与连续前导码对应的前导码索引是0、0、......、0、17、17、......17、31、31、......、31、25、25、......时，在第一阶段计算在所接收的前导码与所有前导码序列之间的相关值(在操作S1200、S1210、S1220和S1230)，并且在第二阶段仅计算与先前刚检测的前导码序列的相关值(在操作S1240、1250、和1260)。当波段分配方法改变时，相关值小于阈值。这样，必须再次计算与所有前导码序列的相关值，以检测新的波段分配方法。

图14是根据本发明实施例的在基于OFDMA的认知无线电系统中使用灵活带宽的方法的流程图。参考图14，所述方法包括在图10图示的基于OFDMA的认知无线电系统中连续处理的操作。这样，尽管省略的内容是上述在图10中图示的基于OFDMA的认知无线电系统的内容，但是所省略的内容可应用到根据本实施例的使用灵活带宽的方法。

现在将参考图10和图14来描述本实施例。

在操作S1400中，波段分配器1010为第二用户CPE 1060分配在未使用的信道波段之中的信道波段。在这个情况下，波段分配器1010可分配广播信道波段或广播信道波段的一部分作为第二用户CPE 1060的信道波段，或者分配通过联结广播信道波段或广播信道波段的多个部分形成的信道波段作为用于第二用户CPE 1060的信道波段。

在操作S1410中，发射机1020传送包括关于已分配的信道波段的信息的基于OFDMA的信号。在基于OFDMA的信号中包括关于已分配的信道波段的信息的方法、FT方法、和设置OFDMA参数的方法与上述的方法相同。这样，将省略其详细描述。

在操作S1420中，第二用户CPE 1060基于所接收的基于OFDMA的信号来检测已分配的信道波段的部分带宽模式信息。检测部分带宽模式信息的方法与上述的方法相同，并因此将省略其详细描述。

本发明还可以实施为在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。该计算机可读记录介质是可以存储其后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备和载波(诸如通过因特网的数据传输)。计算机可读记录介质还可以分布在网络耦接的计算机系统上，从而以分布式方式存储并运行计算机可读代码。本发明所属技术领域的程序员可以容易地构思用于实现本发明的功能程序、代码和代码段。

尽管已经参考本发明的优选实施例而具体示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节的各种改变。优选实施例应该仅仅被认为是描述意义上的，而不是用于限制的目的。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述来限定，而是由所附权利要求来限定，并且在所述范围内的所有差别将被解释为包括在本发明中。