專利名稱：多載波通信系統(tǒng)中的鏈路調(diào)適的制作方法
多載波通信系統(tǒng)中的鏈路調(diào)適
相關(guān)串請案
本申請案主張2010年5月21日申請的第61/347，058號美國臨時申請案及2010 年12月29日申請的第12/980，792號美國申請案的優(yōu)先權(quán)的權(quán)利。技術(shù)領域
本發(fā)明標的物的實施例大體上涉及通信系統(tǒng)，且更特定地說涉及在多載波通信系統(tǒng)中的鏈路調(diào)適。
背景技術(shù)：
正交頻分多路復用(OFDM)為一種實施多載波通信系統(tǒng)的通用方法，所述多載波通信系統(tǒng)在一種頻率選擇性通信媒體上使用非常大的帶寬。OFDM系統(tǒng)通常使用在不同頻率處經(jīng)歷不同衰落(舉例來說，歸因于不同信道衰減及不同相位旋轉(zhuǎn))的多個載波。鏈路調(diào)適基于通信媒體的物理特征來處理對載波上的數(shù)據(jù)量的定制。
可依各種粒度來執(zhí)行(舉例來說)包含位加載的鏈路調(diào)適。在一些情況下，碼率及/或調(diào)制大小經(jīng)調(diào)適以用于不同OFDM符號，且在一給定OFDM符號中的所有載波大體上使用相同的碼率及調(diào)制大小。在其它情況下，在每一 OFDM符號中的載波可具有相同碼率， 但具有不同調(diào)制大小。此外，舉例來說，通過將載波上與相同碼率相關(guān)聯(lián)的經(jīng)編碼的位傳遍多個OFDM符號，可在每一 OFDM符號上實現(xiàn)多個碼率。例如，如果需要接收所有的多個符號用于解碼，則此一方法可增加系統(tǒng)的等待時間。也可通過將小的經(jīng)編碼的塊指派到與單一 OFDM符號中的相同碼率相關(guān)聯(lián)的載波而實現(xiàn)多個碼率。雖然此方法減少等待時間，但是因為塊大小減小而產(chǎn)生較低的編碼增益。發(fā)明內(nèi)容
在一些實施例中，揭不用于在多載波系統(tǒng)中傳輸信息的方法。所述方法包括識別第一組載波信號，所述第一組載波信號中的每一載波信號與第一碼率相關(guān)聯(lián)；識別第二組載波信號，所述第二組載波信號中的每一載波信號與第二碼率相關(guān)聯(lián)，第二碼率不同于第一碼率；將表示單一符號的第一位序列分割成與第一碼率相關(guān)聯(lián)的第一位群組及與第二碼率相關(guān)聯(lián)的至少一第二位群組；交錯來自第一位群組的位的子組以將來自第一位群組的多個位映射到第一組載波信號中的相應載波信號以在第一組載波信號上平均地實現(xiàn)第一碼率；交錯來自第二位群組的位的子組以將來自第二位群組的多個位映射到第二組載波信號中的相應載波信號以在第二組載波信號上平均地實現(xiàn)第二碼率；使用來自第一群組的經(jīng)映射的位來調(diào)制第一組載波信號中的一個或一個以上載波信號；及使用來自第二群組的經(jīng)映射的位調(diào)制第二組載波信號中的一個或一個以上載波信號。
在一些實施例中，所述方法進一步包括識別第三組載波信號，第三組載波信號中的每一載波信號與第三碼率相關(guān)聯(lián)，所述第三碼率與第一碼率及第二碼率不同。
在一些實施例中，所述方法進一步包括除了第一位群組及第二位群組之外，還將第一位序列分割成第三位群組；交錯來自第三位群組的位以將來自第三位群組的多個位映射到第三組載波信號中的相應載波信號以在第三組載波信號上平均地實現(xiàn)第三碼率；及使用來自第三群組的經(jīng)映射的位來調(diào)制第三組載波信號中的多個載波信號。
在一些實施例中，所述方法進一步包括通過將具有基本碼率的錯誤校正碼應用于信息位而產(chǎn)生經(jīng)編碼位集合，所述經(jīng)編碼位集合包括(I)信息位及經(jīng)由錯誤校正碼所引入的冗余位或(2)經(jīng)由錯誤校正碼所引入的冗余位；及從所述經(jīng)編碼集合選擇位的子組作為表不單一符號的第一位序列。
在一些實施例中，第一位序列包括(I)信息位的子組及冗余位的子組，或(2)冗余位的子組。
在一些實施例中，第一位群組及第二位群組各包括(1)來自所述信息位的子組的一個或一個以上位及來自所述冗余位的子組的一個或一個以上位，或(2)來自所述冗余位的子組的一個或一個以上位。
在一些實施例中，所述方法進一步包括根據(jù)第一碼率選擇來自第一位群組的多個位以交錯且映射到第一組載波信號中的相應載波信號。
在一些實施例中，所述方法進一步包括根據(jù)第一碼率選擇多個位包括使用預先確定的剔除模式剔除包含在第一位群組中的冗余位。
在一些實施例中，預先確定的剔除模式最大化第一碼率的距離性質(zhì)。
在一些實施例中，對于在發(fā)射器與接收器之間的給定信道，相比于在第二碼率下， 第一組載波信號在第一碼率下更接近給定信道的香農(nóng)(Shannon)容量而表現(xiàn)，且相比于在第一碼率下，第二組載波信號在第二碼率下更接近給定信道的香農(nóng)容量而表現(xiàn)。
在一些實施例中，所述方法進一步包括剔除第一位群組與第二位群組中的至少一者以在第一組載波信號上平均地實現(xiàn)第一碼率且在第二組載波信號上平均地實現(xiàn)第二碼率。
在一些實施例中，第一組載波信號包含指派到不同調(diào)制方案的載波信號。
在一些實施例中，第一組中的載波信號及第二組中的載波信號在其相應頻率方面并不循序。
在一些實施例中，識別第一組與第二組載波信號包括確定在發(fā)射器與接收器之間的信道上第一組與第二組中的每一載波信號的質(zhì)量度量。
在一些實施例中，質(zhì)量度量包含信噪比、位錯誤率及幀錯誤率中的至少一者。
在一些實施例中，相比于第二組中的載波信號，第一組中的載波信號具有經(jīng)改善的質(zhì)量度量，且第一碼率高于第二碼率。
在一些實施例中，揭不一種用于在多載波系統(tǒng)中傳輸信息的設備。所述設備包括分割模塊，所述分割模塊包含電路以識別第一組載波信號，第一組載波信號中的每一載波信號與第一碼率相關(guān)聯(lián)；識別第二組載波信號，第二組載波信號中的每一載波信號與第二碼率相關(guān)聯(lián)，所述第二碼率不同于第一碼率；將表不單一符號的第一位序列分割成與第一碼率相關(guān)聯(lián)的第一位群組及與第二碼率相關(guān)聯(lián)的至少一第二位群組。所述設備還包括交錯器，所述交錯器包含電路以交錯來自第一位群組的位的子組以將來自第一位群組的多個位映射到第一組載波信號中的相應載波信號以在第一組載波信號上平均地實現(xiàn)第一碼率， 且交錯來自第二位群組的位的子組以將來自第二位群組的多個位映射到第二組載波信號中的相應載波信號以在第二組載波信號上平均地實現(xiàn)第二碼率。所述設備進一步包括調(diào)制器，所述調(diào)制器包含電路以使用來自第一群組的經(jīng)映射的位來調(diào)制第一組載波信號中的多個載波信號，且使用來自第二群組的經(jīng)映射的位來調(diào)制第二組載波信號中的多個載波信號。
在一些實施例中，所述交錯器包括一排交錯器，每一交錯器經(jīng)配置以對來自第一位序列的給定群組中的位進行操作。
在一些實施例中，所述交錯器經(jīng)配置以對跨越來自第一位序列的群組的位進行操作。
在一些實施例中，所述交錯器經(jīng)配置以在將來自第一位序列的位分割成群組之前對所述位進行操作。


圖1為根據(jù)一些實施例說明多載波通信網(wǎng)絡的示意圖。
圖2為根據(jù)一些實施例說明使用多載波網(wǎng)絡的通信系統(tǒng)的框圖。
圖3為說明多載波發(fā)射器的實例的組件的框圖。
圖4為根據(jù)一些實施例在支持單一 OFDM符號中的多個碼率的多載波通信系統(tǒng)中使用的發(fā)射器的實例的框圖。
圖5為說明作為SNR及碼率的函數(shù)的不同調(diào)制方案的性能的圖形。
圖6為根據(jù)一些實施例在多載波通信系統(tǒng)中使用的接收器的實例的框圖。
圖7為描繪發(fā)射器中的操作序列的實例的流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明標的物有許多可能的實施方案，這些實施方案太多以致無法在本文中描述。下文描述目前優(yōu)選的一些可能的實施方案。然而，不能太有力地強調(diào)這些實施方案是本發(fā)明標的物的實施方案的描述，且本發(fā)明標的物的描述并非限于在本部分中所描述的詳細實施方案，而是在權(quán)利要求書中更廣泛的術(shù)語中所描述的本發(fā)明的標的物。
圖1展示具有相互通信的多個站臺的示范性多載波通信網(wǎng)絡的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100 包含在網(wǎng)絡104上相互通信的多個站臺102a到102η。網(wǎng)絡104可包含一個或一個以上不同類型的網(wǎng)絡。舉例來說，網(wǎng)絡104可包含局域網(wǎng)(LAN)，例如企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)或家用網(wǎng)絡。在一些實施方案中，網(wǎng)絡104可包含城域網(wǎng)(MAN)或廣域網(wǎng)(WAN)，例如因特網(wǎng)。在其它實施方案中，網(wǎng)絡104可包含一個或一個以上不同類型網(wǎng)絡的組合。舉例來說，LAN(例如家用網(wǎng)絡)可連接到外部接入網(wǎng)絡。在此類情況下，一個或一個以上網(wǎng)關(guān)裝置可用作兩個不同網(wǎng)絡之間的接口。
在一些實施方案中，網(wǎng)絡104可包含連接到同一類型網(wǎng)絡的變體的一個或一個以上網(wǎng)絡裝置。舉例來說，家用網(wǎng)絡可由有線LAN(其使用物理傳輸媒體，如同軸電纜或電源線或電話電纜)及無線LAN(其在空中通信)兩者所構(gòu)成。所述一個或一個以上網(wǎng)絡裝置可經(jīng)由一個或一個以上網(wǎng)關(guān)裝置連接到外部網(wǎng)絡(例如因特網(wǎng))。網(wǎng)關(guān)裝置可通過任何類型及形式的連接(包含寬帶連接或撥號連接)而連接到外部網(wǎng)絡。網(wǎng)關(guān)裝置可經(jīng)由一個或一個以上橋接器連接到其它家用網(wǎng)絡段。家用網(wǎng)絡段可基于家用網(wǎng)絡連接技術(shù)，例如基于電源線網(wǎng)絡的技術(shù)。
網(wǎng)絡104可為任何類型及形式且可包含以下任一網(wǎng)絡點對點網(wǎng)絡、廣播網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡、電源線網(wǎng)絡、異步傳送模式(ATM)網(wǎng)絡、同步光學網(wǎng)絡(SONET)、同步數(shù)字階層 (SDH)網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡、有線網(wǎng)絡或類似網(wǎng)絡。如果網(wǎng)絡104至少部分為有線網(wǎng)絡，則網(wǎng)絡 104可包含以下的一者或多者同軸電纜、電源線、雙絞線或任何其它形式及類型的有線連接。網(wǎng)絡104的拓撲可為總線拓撲、星形拓撲或環(huán)形拓撲或能夠支持本文所描述的操作的任何其它拓撲。
在一些實施方案中，網(wǎng)絡104可為提供對回程網(wǎng)絡的接入的寬帶電源線網(wǎng)絡 (BPLN)?？捎煽山尤牖A物理電源線媒體的服務提供者實體來管理BPLN。BPLN為可用于若干類型的應用(包含智能電網(wǎng)管理、寬帶因特網(wǎng)接入、話音及視頻遞送服務等等)的通用網(wǎng)絡。在各種實施方案中，可在低電壓、中間電壓及高電壓電源線上部署B(yǎng)PLN。此外，BPLN 可跨越整個鄰域或可將BPLN部署在單一多住宅單元內(nèi)。舉例來說，可使用BPLN給單一公寓建筑物中的租客提供網(wǎng)絡服務。盡管電源線是用來部署B(yǎng)PLN的一種媒體，但是也可在其它電線線路(舉例來說，例如同軸電纜、雙絞線或其組合)上部署相似技術(shù)。
系統(tǒng)100包含多個站臺102a到102η (—般為102)。在一些實施方案中，站臺102 可為BPLN中的可共享特定功能性(例如共同安全協(xié)議)的站臺。在一些實施方案中，站臺 102可包含頭端(HE)、中繼器(R)及網(wǎng)絡終端單元(NTU)。在其它實施方案中，各種類型的客戶終端設備(CPE)站臺(舉例來說，計算機)可用作網(wǎng)絡中的終端節(jié)點。此類站臺可通過NTU、任何數(shù)目的中繼器(舉例來說，不包含中繼器)及頭端中的一者或一者以上與網(wǎng)絡中的其它節(jié)點通信。
在一些實施方案中，站臺102可為使用家用網(wǎng)絡連接技術(shù)相互通信的家用網(wǎng)絡 (HN)的節(jié)點。站臺102可使用多種通信協(xié)議中的任一者相互通信。在一個實施方案中，網(wǎng)絡中的每一節(jié)點可作為使用PHY層協(xié)議的通信“站臺”來通信，所述節(jié)點使用所述PHY層協(xié)議將傳輸發(fā)送到足夠近以成功接收傳輸?shù)娜魏纹渌九_。不能直接互相通信的站臺可使用一個或一個以上中繼器站臺來互相通信。在一些實施方案中，站臺102a中的一者可作為至少以某種方式控制其它站臺102的主控節(jié)點或站臺。在其它實施方案中，在網(wǎng)絡104中可能有一個以上主控節(jié)點。在此類情況中，一個以上主控節(jié)點可共同承擔責任或相互合作而工作。在一些實施方案中，主控節(jié)點102a可能需要接收由網(wǎng)絡104中任何其它站臺102所傳輸?shù)拈_銷信息。
在一些實施方案中，站臺102使用數(shù)據(jù)單元或數(shù)據(jù)包相互通信。在這些實施方案中的一些實施方案中，可在空中(無線)或通過電話線媒體、電源線電纜或同軸電纜(舉例來說)使用物理層協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)單元作為物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(Prou)。所述數(shù)據(jù)單元或數(shù)據(jù)包可包含具有待遞送到站臺的信息的有效負載部分，且可包含開銷信息。有效負載部分可包含(舉例來說)應用數(shù)據(jù)及/或管理信息(舉例來說，在一些情況下，以較高層協(xié)議的包的形式)。開銷信息可包含與 有效負載中的信息的編碼或調(diào)制相關(guān)聯(lián)或與網(wǎng)絡中的站臺所使用的通信協(xié)議相關(guān)聯(lián)的信息。開銷信息可包含(舉例來說)用以檢測數(shù)據(jù)單元的開始的前同步碼、在所述前同步碼之后且在所述有效負載之前的標頭(所述標頭也稱為幀控制字段)及在所述有效負載之后的用以檢查傳輸?shù)耐暾缘奈捕诵ｒ炐蛄?。如下文更詳細描述的，在一些情況下，根據(jù)用于調(diào)制有效負載的給定方案，可包含一些或所有開銷信息作為有效負載的部分。
可使用多種通信系統(tǒng)架構(gòu)中的任一者來實施網(wǎng)絡接口模塊的部分，所述網(wǎng)絡接口模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成在通信媒體上傳輸?shù)男盘柌ㄐ我约皬乃鲂盘柌ㄐ无D(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。在站臺上運行的應用程序以片段形式將數(shù)據(jù)提供到網(wǎng)絡接口模塊并從網(wǎng)絡接口模塊接收數(shù)據(jù)?！癕AC 服務數(shù)據(jù)單元”(MSDU)為MAC層所接收的信息片段。MAC層可處理所接收的MSDU并將其準備好以產(chǎn)生“MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元”(MPDU)。MPDU為信息片段，其包含標頭(舉例來說，具有管理及開銷信息)及MAC層已經(jīng)請求PHY層輸送的有效負載字段。MPDU可具有基于正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型的多種格式中的任一者?！皃hy協(xié)議數(shù)據(jù)單元(prou) ”指表示由物理層在電源線上傳輸?shù)腗PDU的經(jīng)調(diào)制的信號波形?！?br> 除了從MSDU產(chǎn)生MPDU之外，MAC層還可提供若干功能，包含信道接入控制、為 MSDU提供所需的QoS、損壞信息的重新傳輸、路由及中繼。信道接入控制使站臺能夠共享電源線媒體。MAC可使用若干類型的信道接入控制機制，如具有沖突避免的載波感測多址 (CSMA/CA)、集中時分多址(TDMA)、分布式TDMA、基于令牌的信道接入等等。相似地，也可使用多種重新傳輸機制。物理層(PHY)也可使用多種技術(shù)以使在傳輸媒體(電源線、同軸電纜、雙絞線等)上的傳輸可靠且有效?？墒褂枚喾N調(diào)制技術(shù)，例如(但不限于)正交頻分多路復用(OFDM)及小波調(diào)制。PHY可利用前向錯誤校正(FEC)碼(例如(但不限于)維特比 (Viterbi)碼、瑞德所羅門(Reed-Solomon)碼、串連碼、潤輪碼、低密度奇偶校驗碼等)來檢測并校正傳輸中的錯誤。
多載波PHY層的一些實施方案使用OFDM調(diào)制。在OFDM調(diào)制中，數(shù)據(jù)以OFDM “符號”的形式傳輸。每一符號具有預先確定的持續(xù)時間或符號時間Ts。從互相正交且形成OFDM 載波的N個正弦載波波形的疊加產(chǎn)生每一符號。每一載波具有從符號的開始所測量的峰值頻率fi及相位Φ 。對于這些相互正交的載波中的每一者來說，所述正弦波形的整數(shù)個周期包含于符號時間Ts內(nèi)。相當?shù)兀恳惠d波頻率為頻率間隔Af = 1/TS的整數(shù)倍?？稍诓挥绊懰媒?jīng)調(diào)制的波形的正交性的情況下獨立選擇(根據(jù)合適的調(diào)制方案)載波波形的相位Oi及振幅K。所述載波占據(jù)頻率與fN之間的頻率范圍(稱為OFDM帶寬)。
參考圖2，多載波通信網(wǎng)絡100內(nèi)的通信系統(tǒng)200可包含發(fā)射器202，發(fā)射器202用于在通信媒體204上將信號(舉例來說，OFDM符號序列)發(fā)射到接收器206。發(fā)射器202與接收器206兩者都可并入到每一站臺102處的網(wǎng)絡接口模塊(未圖示)中。通信媒體204 為通過網(wǎng)絡104的用于2個站臺102a與102b之間的數(shù)據(jù)交換的路徑。在使用電源線網(wǎng)絡的一個實施例中，舉例來說，通信媒體204可表示在網(wǎng)絡104內(nèi)的電源線上的從一個裝置到另一裝置的路徑。
在發(fā)射器202處，實施PHY層的模塊從MAC層接收MPDU。將MPDU發(fā)送到編碼器模塊220以執(zhí)行處理，例如擾碼、錯誤校正編碼及交錯。
經(jīng)編碼數(shù)據(jù)被饋送到映射模塊222內(nèi)，映射模塊222取決于用于當前符號的群集 (舉例來說，BPSK、QPSK、8-QAM、16-QAM、64_QAM、256_QAM 或 1024-QAM 群集)而取得若干群組數(shù)據(jù)位(舉例來說，1、2、3、4、6、8或10位)，且將這些位所表示的數(shù)據(jù)值映射到當前符號的載波波形的同相位(I)分量及正交相位(Q)分量的對應振幅上。此導致每一數(shù)據(jù)值與一對應復數(shù)Ci=Aiexp(JOi)相關(guān)聯(lián)，所述對應復數(shù)的實部與具有峰值頻率的載波的I分量相對應，且所述對應復數(shù)的虛部與具有峰值頻率fi的載波的Q分量相對應。此外，可使用使數(shù)據(jù)值與經(jīng)調(diào)制的載波波形相關(guān)聯(lián)的任何合適的調(diào)制方案。
映射模塊222還確定系統(tǒng)200使用OFDM帶寬內(nèi)的載波頻率f\、……、fN中的哪一者來傳輸信息。舉例來說，可避免一些正在經(jīng)歷衰落的載波，且不在那些載波上傳輸信息。 替代地，映射模塊222可使用以來自那個載波的偽噪聲(PN)序列的二進制值調(diào)制的相干的 BPSK。對于與可輻射功率的媒體204上的受限頻帶(舉例來說，業(yè)余無線電頻帶)相對應的一些載波(舉例來說，載波i=10)來說，不在那些載波上傳輸能量(舉例來說，Altl = O)。 映射模塊222還根據(jù)“頻調(diào)映射”來確定待在載波(或“頻調(diào)”)中的每一者上使用的調(diào)制的類型。如下文更詳細描述的，頻調(diào)映射可為默認頻調(diào)映射，或由接收站臺所確定的定制頻調(diào)映射。
離散傅里葉反變換(IDFT)模塊224執(zhí)行由映射模塊222所確定的N個復數(shù)(對于未使用的載波來說，其中的一些可為零)的所得集合到具有峰值頻率f\、……、fN的N個正交載波波形上的調(diào)制。由IDFT模塊224組合經(jīng)調(diào)制的載波以形成離散時間符號波形S(n) (針對取樣率fK)，其可書寫為
S(fi) = I Aj exp[ j(2mn/N + Φ,·)]等式(I)!=t
其中時間指數(shù)η為從I到N，Ai為具有峰值頻率fi=(i/N) fE的載波的振幅，Oi為具有峰值頻率A= (i/N) fE的載波的相位，且/ = 。在一些實施方案中，離散傅里葉反變換與快速傅里葉反變換(IFFT)相對應，其中N為2的冪。
后處理模塊226將一系列連貫(潛在重疊)符號組合成可在通信媒體204上作為連續(xù)塊進行傳輸?shù)摹胺柤稀?。后處理模塊226將可用于自動增益控制(AGC)及符號時序同步的前同步碼前置附加到符號集合。為了減輕符號間干擾及載波間干擾(舉例來說，歸因于在系統(tǒng)200及/或通信媒體204中的缺陷)，后處理模塊226可使用循環(huán)前綴來延伸每一符號，所述循環(huán)前綴為符號的最后部分的副本。后處理模塊226還可執(zhí)行其 它功能，例如將脈沖成形窗口應用到符號集合內(nèi)的符號子組(舉例來說，使用上升余弦窗口或其它類型的脈沖成形窗口)及重疊所述符號子組。
模擬前端(AFE)模塊228將含有符號集合的連續(xù)時間(舉例來說，經(jīng)低通濾波) 版本的模擬信號耦合到通信媒體204?？赏ㄟ^與表示在通信媒體上的傳輸?shù)拿}沖響應的函數(shù)g(T;t)的卷積來表示在通信媒體204上傳輸波形S(t)的連續(xù)時間版本的效果。通信媒體204可添加噪聲n (t)，所述噪聲可為干擾信號所發(fā)出的隨機噪聲及/或窄頻帶噪聲。
在接收器206處，實施PHY層的模塊從通信媒體204接收信號并產(chǎn)生用于MAC層的MPDU。AFE模塊230結(jié)合自動增益控制(AGC)模塊232及時間同步模塊234而操作以將經(jīng)取樣的信號數(shù)據(jù)及時序信息提供到離散傅里葉變換(DFT)模塊236。
在移除循環(huán)前綴之后，接收器206將經(jīng)取樣的離散時間符號饋送到DFT模塊236 內(nèi)以提取表示經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)值(通過執(zhí)行N點DFT)的N個復數(shù)的序列。在一些實施方案中，所述離散傅里葉變換與快速傅里葉變換(FFT)相對應，其中N為2的冪。
解調(diào)器/解碼器模塊238將復數(shù)映射到對應的位序列上且執(zhí)行位的適當解碼(包含解交錯及解擾碼)。
可在硬件、軟件或硬件及軟件的組合中實施包含發(fā)射器202或接收器206中的模塊的通信系統(tǒng)200的模塊中的任一者。還可使用在本文各種實例中更加詳細描述的不同技術(shù)來實施所述模塊。
正交頻分多路復用(OFDM)為實施多載波通信系統(tǒng)的通用方法，所述多載波通信系統(tǒng)在頻率選擇性通信媒體上使用非常大的帶寬。頻率選擇性通信媒體的特征可在于其頻率響應的量值在所使用的頻帶上為不平坦的。換句話說，在所使用的頻帶內(nèi)的不同頻率經(jīng)歷不同衰落，其可歸因于不同信道衰減及不同相位旋轉(zhuǎn)。在一些情況下，可用帶寬可分成數(shù)個窄頻帶或載波以使得給定頻帶內(nèi)的頻率大體上經(jīng)歷相似的衰落。頻帶內(nèi)的此大體上相似的衰落有時稱為平坦衰落。對于平坦衰落，每一載波上的衰落的特征可在于可潛在地隨著時間而改變的唯一振幅及相位響應。一般而言，多載波通信系統(tǒng)中的每一載波具有不同的特征。因此，在一些情況下，通過將置于每一載波上的信息量或數(shù)據(jù)量調(diào)適到在傳輸時所述載波的對應信道條件(衰落量)而增加或大體上最大化系統(tǒng)的通過量可為受關(guān)注的。根據(jù)通信媒體的物理特征定制載波上的數(shù)據(jù)量的此一般方法稱為鏈路調(diào)適。
在一些實施方案中，可通過控制每一載波上的功率、調(diào)制方案(舉例來說，使用與表示調(diào)制振幅及相位的復平面中的調(diào)制字母表的符號的布置相對應的給定群集)及前向錯誤校正(FEC)的碼率中的一者或一者以上而實現(xiàn)鏈路調(diào)適。調(diào)制字母表中的符號數(shù)目可稱為調(diào)制大小。用于不同載波的不同調(diào)制方案可包含不同調(diào)制大小及群集中的符號的不同布置。在一些實施方案中，通信系統(tǒng)使用恒定功率調(diào)制格式，其中來自所有調(diào)制字母表的符號被指派相同的功率。在其它情況中，可改變指派給來自不同調(diào)制字母表的符號的功率。舉例來說，通過調(diào)整映射模塊222的輸出處的復數(shù)的振幅可調(diào)適每一載波上的功率。載波上的功率所調(diào)整的量可取決于此載波所經(jīng)歷的衰落特征。在一些實施方案中，僅改變每一載波上的調(diào)制方案及碼率， 同時對所有字母表而言保持功率大體上相同。改變每一載波上的調(diào)制方案及碼率可改變在每一載波上所輸送的信息位的數(shù)目。因此，鏈路調(diào)適的一些形式也稱為位加載。
可依各種粒度執(zhí)行鏈路調(diào)適或位加載。例如，一些技術(shù)(例如802. lla/g)具有可使用的固定組的碼率及/或調(diào)制大小組合。在一些實施方案中，執(zhí)行鏈路調(diào)適的模塊可基于測量信道質(zhì)量的度量(例如平均度量)來選擇碼率及/或調(diào)制大小。度量可為在接收器處觀察到的與性能相關(guān)的度量，例如平均信噪比(SNR)估計、平均塊錯誤率(BLER)或位錯誤率(BER)。在一些實施方案中，所述度量也可與發(fā)射器所估計的信道參數(shù)相關(guān)。這些參數(shù)的實例包含延遲擴展、相干帶寬及衰減。
在接收器驅(qū)動的位加載中，接收器估計受關(guān)注的度量，且經(jīng)由反饋(例如在連接設置程序期間所發(fā)送的消息)通知發(fā)射器經(jīng)估計的度量的值。在一些實施方案中，接收器可基于經(jīng)估計的度量來計算位加載參數(shù)且將信息提供到發(fā)射器?；谟嘘P(guān)經(jīng)估計的度量及 /或位加載參數(shù)的信息，可選擇碼率及/或調(diào)制大小，且給定OFDM符號中的所有載波可大體上使用相同的經(jīng)選擇的碼率及/或調(diào)制大小。
在多用戶系統(tǒng)(例如正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng))中，給每一用戶指派相應的載波子組(舉例來說)以用于下行鏈路OFDM符號，且鏈路調(diào)適可用于這些載波頻率。圖3中展示多載波發(fā)射器202的實施例的部分。
發(fā)射器202的實施例的子系統(tǒng)300包含編碼器模塊220 (舉例來說，如關(guān)于圖2所描述的)。在一些實施方案中，編碼器模塊220可包含錯誤校正模塊及剔除模塊。如下文更詳細解釋的，編碼器模塊還可包含額外模塊及/或電路。錯誤校正模塊可經(jīng)配置以通過應用錯誤控制碼而將錯誤控制位引入待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中。錯誤控制碼可包含錯誤檢測碼或錯誤校正碼。舉例來說，錯誤校正模塊可經(jīng)配置以對MPDU中的位應用前向錯誤校正碼(FEC)。 在一些實施方案中，所引入的FEC可為系統(tǒng)碼。在此類情況下，錯誤校正模塊對給定位數(shù)目的數(shù)據(jù)塊添加一定數(shù)目的奇偶校驗位或冗余位。在一些實施方案中，F(xiàn)EC為非系統(tǒng)的。在此類情況下，錯誤校正模塊接受第一組位作為輸入且輸出從所述第一組位所導出的第二組位。所述第二組位有時也稱為奇偶校驗位或冗余位。一般而言，錯誤校正模塊接收第一數(shù)目個位(舉例來說，k位)且根據(jù)錯誤校正模塊中所使用的錯誤校正碼的碼率Rb而輸出更高數(shù)目的位。對于在錯誤校正模塊中所使用的FEC來說，存在許多可能的選擇，其中的一些包含塊碼、卷積碼及串連碼，像渦輪碼及低密度奇偶校驗碼(LDPC)。
在一些實施方案中，編碼器模塊220還可包含剔除模塊。剔除模塊在用錯誤校正碼編碼后(舉例來說)通過從待映射到相應載波信號的一群組位選擇位的子組(即，少于所有的位)而移除一些奇偶校驗位或冗余位，以在那些載波信號上實現(xiàn)平均給定碼率。在一些情況下，這可與用具有較高速率或較低冗余的錯誤校正碼進行編碼的效果具有大體上相同的效果。使用剔除模塊允許使用相同解碼器，而不論剔除了多少位。因此，剔除模塊在不顯著增加其復雜度的情況下增加總系統(tǒng)的靈活度。一般而言，剔除模塊相對于正在使用的錯誤校正碼的碼率Rb增加了系統(tǒng)的碼率。
子系統(tǒng)300還可包含映射模塊222 (舉例來說，如關(guān)于圖2描述的)和IDFT模塊 224(舉例來說，如關(guān)于圖2描述的)中的一者或一者以上。在一些實施方案中，映射模塊 222包含一個串行/并行轉(zhuǎn)換器315，所述串行/并行轉(zhuǎn)換器315將與OFDM符號相對應的一串數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成分別與η個不同載波頻率相對應的數(shù)據(jù)流320a到320η。映射模塊222 還可將碼率及調(diào)制參數(shù)(舉例來說，調(diào)制大小)指派到不同載波。舉例來說，映射模塊222 可針對指派給特定用戶的所有載波來指派固定碼率及調(diào)制大小組合(舉例來說，碼率R及 2m-QAM調(diào)制)。在此一情況下，與n個不同載波頻率相對應的數(shù)據(jù)流320a到320η中的每一者將載運用于給定OFDM符號的相同數(shù)目的位(舉例來說，Hi1)。
在一些實施方案中，相比于在同一符號中所調(diào)制的其它載波，在特定符號中所調(diào)制的一些載波可支持更高階調(diào)制及/或碼率。在此類情況下，例如在一些多載波通信系統(tǒng) (舉例來說，數(shù)字訂戶線(DSL)及基于Homplug AV的電源線系統(tǒng))中，可通過基于度量(例如載波信噪比(SNR)的估計)來允許在給定符號內(nèi)調(diào)制的每一載波上的不同調(diào)制大小而完成鏈路調(diào)適。一旦決定每一載波上的調(diào)制字母表，則可基于平均信道度量(例如塊錯誤率) 而針對所有載波選擇固定碼率。在此類情況下，每一 OFDM符號中的載波具有相同碼率但是可具有不同調(diào)制字母表。再次參考圖3，在此一情況下，與η個不同載波頻率相對應的數(shù)據(jù)流320a到320n中的每一者載運用于給定OFDM符號的不同數(shù)目的位(舉例來說，分別為Hi1 到mn)，即使所有載波用在相同碼率R處編碼的信息調(diào)制也是如此。在一些實施方案中，通過跨越多個OFDM符號擴展與相同碼率相關(guān)聯(lián)的載波上的經(jīng)編碼的位，可在每一 OFDM符號上實現(xiàn)多個碼率。在此類情況下，跨越多個OFDM符號執(zhí)行FEC。
在一些情況下，針對OFDM符號假定隊個可能碼率(R1, R2,……，Rj。因此可存在用不同碼率個別地編碼的IV個信息塊(舉例來說，每一者為k位)。在此類情況下，編碼器模塊220通常具有η=隊個錯誤校正模塊及隊個剔除模塊，每一錯誤校正模塊及每一剔除模塊(一般而言)與不同碼率相對應。在一些實施方案中，編碼器模塊220還可具有額外模塊及/或電路。接著將經(jīng)編碼的碼字通過映射模塊222 (在此情況下，其包含隊個串行/并行轉(zhuǎn)換器315a到315η ( 一般而言為315))而多路復用到循序OFDM符號的不同載波上。在一些實施方案中，給不同組載波指派了單獨的碼率及單獨的調(diào)制方案。舉例來說， 如果給C1個載波指派了碼率R1及2m1-QAM調(diào)制，則由所述C1個載波所載運的位的總數(shù)目為 M1Cp因此，每一 OFDM符號具有在碼率Ri處編碼的具有2M1-QAM調(diào)制的Ci個載波。在此類情況下，F(xiàn)EC的信息塊大小為k位，且因此總共需要Nsl=k/ (R1M1C1)個OFDM符號來傳輸與碼率R1相對應的FEC塊。為了將用此方式進行編碼的FEC塊解碼，解碼器使用在編碼器處所述塊在其上擴展的所有符號。一般而言，當用碼率R1對FEC塊進行解碼時，在解碼可以開始之前存在Nsl個OFDM符號的等待時間。這些Nsl個OFDM符號在解碼開始之前被存儲，且一般而言需要較大緩沖器。在一些實施方案中，每一碼率與相同調(diào)制大小相關(guān)聯(lián)。在其它實施方案中，對每一碼率塊來說，混合的調(diào)制也是可能的。
在一些實施方案中，可通過避免跨越多個OFDM符號譯碼來降低等待時間/緩沖需求。在此類情況下，首先由串行/并行轉(zhuǎn)換器315將信息分割成大小為k1、k2、……、kft的 Nr個塊，接著將這些塊供應到解碼器模塊220。接著可由編碼器模塊220內(nèi)的錯誤校正模塊將錯誤校正應用到每一位塊。優(yōu)選地，單獨地在每一位塊上應用FEC。一般而言，給C1個載波指派碼率R1&2M1-QAM調(diào)制。因此，C1個載波的輸入塊大小Sk1=M1C1Rp針對每一碼率的信息塊大小可相對較小(由于k位長的原始信息被分割成較小的數(shù)據(jù)塊)。在一些實施方案中，每一碼率與相同調(diào)制大小相關(guān)聯(lián)。在其它實施方案中，對每一碼率塊來說，混合調(diào)制也是可能的。
現(xiàn)參考圖4，展示且描述了一符號中的碼率集合分割的系統(tǒng)400。系統(tǒng)400包含錯誤校正模塊402。在一些實施方案中，錯誤校正模塊402用具有基本碼率Rb的FEC編碼k 個信息位。這導致在錯誤校正模塊402的輸出處的η個經(jīng)編碼的位。在一些實施方案中， η個位可包 含k個信息位(有時由u表示)及(n-k)個奇偶校驗位或冗余位(有時由P表示)。在使用非系統(tǒng)碼的一些實施方案中，錯誤校正模塊402的輸出可具有η個奇偶校驗位。
系統(tǒng)400還可包含將FEC經(jīng)編碼的位分組成不同符號的符號產(chǎn)生器405。在圖4 中所展示的其中使用系統(tǒng)碼的實例中，將FEC經(jīng)編碼的位分組成Nsym個符號，其中每一個符號具有kSYM個信息位及kSYM/ (Rb-kSYM)個奇偶校驗位或冗余位。
系統(tǒng)400進一步包含將對應于一個符號的經(jīng)編碼的位劃分成隊個碼率集合的碼率集合分割模塊410。雖然圖4展示單一 OFDM符號的處理塊，但是可針對Nsym個符號中的每一者重復相似處理。在一些實施方案中，碼率集合分割模塊410將與一個符號相對應的信息位及奇偶校驗位分割成不同碼率集合或?qū)⑵淙杭诓煌a率集合。
在一些實施方案中，如下確定每一群集中的信息位或系統(tǒng)位的數(shù)目。在每一碼率集合中，通過將群組中的載波上的位數(shù)目相加而獲得經(jīng)編碼的位數(shù)目，且信息位的數(shù)目是從碼率及經(jīng)編碼的位數(shù)目獲得的。舉例來說，具有碼率R1的載波總共具有由以下公式給定的H1個經(jīng)編碼的位及ki個信息位
權(quán)利要求
1.一種用于在多載波系統(tǒng)中傳輸信息的方法，所述方法包括識別第一組載波信號，所述第一組載波信號中的每一載波信號與第一碼率相關(guān)聯(lián)；識別第二組載波信號，所述第二組載波信號中的每一載波信號與第二碼率相關(guān)聯(lián)，所述第二碼率不同于所述第一碼率；將表示單一符號的第一位序列分割成與所述第一碼率相關(guān)聯(lián)的第一位群組及與所述第二碼率相關(guān)聯(lián)的至少一第二位群組；交錯來自所述第一位群組的位的子組以將來自所述第一位群組的多個位映射到所述第一組載波信號中的相應載波信號以在所述第一組載波信號上平均地實現(xiàn)所述第一碼率；交錯來自所述第二位群組的位的子組以將來自所述第二位群組的多個位映射到所述第二組載波信號中的相應載波信號以在所述第二組載波信號上平均地實現(xiàn)所述第二碼率；使用來自所述第一群組的經(jīng)映射的位調(diào)制所述第一組載波信號中的所述載波信號中的一者或一者以上；及使用來自所述第二群組的經(jīng)映射的位調(diào)制所述第二組載波信號中的所述載波信號中的一者或一者以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括識別第三組載波信號，所述第三組載波信號中的每一載波與第三碼率相關(guān)聯(lián)，所述第三碼率不同于所述第一碼率及所述第二碼率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進一步包括將所述第一位序列分割成除所述第一位群組及所述第二位群組之外的第三位群組；交錯來自所述第三位群組的位以將來自所述第三位群組的多個位映射到所述第三組載波信號中的相應載波信號以在所述第三組載波信號上平均地實現(xiàn)所述第三碼率；及使用來自所述第三群組的經(jīng)映射的位來調(diào)制所述第三組載波信號中的多個載波信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括通過將具有基本碼率的錯誤校正碼應用到信息位而產(chǎn)生經(jīng)編碼位集合，所述經(jīng)編碼位集合包括(I)信息位及經(jīng)由所述錯誤校正碼引入的冗余位或(2)經(jīng)由所述錯誤校正碼引入的冗余位；及從所述經(jīng)編碼集合選擇位的子組作為表示所述單一符號的所述第一位序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一位序列包括(I)所述信息位的子組及所述冗余位的子組，或(2)所述冗余位的子組。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一位群組及所述第二位群組各自包括(I) 來自所述信息位的所述子組的一個或一個以上位及來自所述冗余位的所述子組的一個或一個以上位,或(2)來自所述冗余位的所述子組的一個或一個以上位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進一步包括根據(jù)所述第一碼率選擇來自所述第一位群組的所述多個位以交錯并映射到所述第一組載波信號中的相應載波信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中根據(jù)所述第一碼率選擇所述多個位包括使用預先確定的剔除模式剔除包含在所述第一位群組中的所述冗余位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述預先確定的剔除模式最大化所述第一碼率的距離性質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對于在發(fā)射器與接收器之間的給定信道來說，相比于在所述第二碼率下，所述第一組載波信號在所述第一碼率下更接近所述給定信道的香農(nóng)容量而表現(xiàn)，且相比于在所述第一碼率下，所述第二組載波信號在所述第二碼率下更接近所述給定信道的所述香農(nóng)容量而表現(xiàn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括剔除所述第一位群組及所述第二位群組中的至少一者以在所述第一組載波信號上平均地實現(xiàn)所述第一碼率且在所述第二組載波信號上平均地實現(xiàn)所述第二碼率。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一組載波信號包含指派到不同調(diào)制方案的載波信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一組中的所述載波信號及所述第二組中的所述載波信號在其相應的頻率方面并不是循序的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中識別所述第一組及所述第二組載波信號包括確定在發(fā)射器與接收器之間的信道上所述第一組與第二組中的每一載波信號的質(zhì)量度量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述質(zhì)量度量包含信噪比、位錯誤率及幀錯誤率中的至少一者。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中相比于所述第二組中的所述載波信號，所述第一組中的所述載波信號具有經(jīng)改善的質(zhì)量度量，且所述第一碼率高于所述第二碼率。
17.一種用于在多載波系統(tǒng)中傳輸信息的設備，所述設備包括分割模塊，所述分割模塊包含電路，所述電路用以識別第一組載波信號，所述第一組載波信號中的每一載波信號與第一碼率相關(guān)聯(lián)，識別第二組載波信號，所述第二組載波信號中的每一載波信號與第二碼率相關(guān)聯(lián)，所述第二碼率不同于所述第一碼率，將表示單一符號的第一位序列分割成與所述第一碼率相關(guān)聯(lián)的第一位群組及與所述第二碼率相關(guān)聯(lián)的至少一第二位群組；交錯器，所述交錯器包含電路，所述電路用以交錯來自所述第一位群組的位的子組以將來自所述第一位群組的多個位映射到所述第一組載波信號中的相應載波信號以在所述第一組載波信號上平均地實現(xiàn)所述第一碼率， 及交錯來自所述第二位群組的位的子組以將來自所述第二位群組的多個位映射到所述第二組載波信號中的相應載波信號以在所述第二組載波信號上平均地實現(xiàn)所述第二碼率； 及調(diào)制器，所述調(diào)制器包含電路，所述電路用以使用來自所述第一群組的所述經(jīng)映射的位來調(diào)制所述第一組載波信號中的多個載波信號，及使用來自所述第二群組的所述經(jīng)映射的位來調(diào)制所述第二組載波信號中的多個載波信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設備，其中所述交錯器包括一排交錯器，每一交錯器經(jīng)配置以對來自所述第一位序列的給定群組中的位進行操作。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設備，其中所述交錯器經(jīng)配置以對跨越來自所述第一位序列的群組的位進行操作。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設備，其中所述交錯器經(jīng)配置以在將來自所述第一位序列的位分割成群組之前對所述位進行操作。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于在多載波系統(tǒng)中傳輸信息的方法，其包括識別與第一碼率相關(guān)聯(lián)的第一組載波信號；及識別與第二碼率相關(guān)聯(lián)的第二組載波信號。所述方法還可包括將表示單一符號的第一位序列分割成與所述第一碼率相關(guān)聯(lián)的第一位群組及與所述第二碼率相關(guān)聯(lián)的至少一第二位群組；交錯來自所述第一群組的位的子組以將來自所述第一群組的多個位映射到所述第一組載波信號中的相應載波信號以實現(xiàn)所述第一碼率；及交錯來自所述第二群組的位的子組以將來自所述第二群組的多個位映射到所述第二組載波信號中的相應載波信號以實現(xiàn)所述第二碼率。
文檔編號H04L27/28GK103004165SQ201180025185
公開日2013年3月27日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者阿倫·阿武丹雅甘, 德尼茨·倫德, 凱萬·阿夫卡密, 勞倫斯·W·揚三世 申請人:高通股份有限公司