專利名稱：交織系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括地說(shuō)，本發(fā)明涉及無(wú)線通信，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)中的信道交織。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種用于廣播高速率數(shù)字信號(hào)的技術(shù)。在OFDM系統(tǒng)中，將單個(gè)高速率數(shù)據(jù)流分為數(shù)個(gè)并行的低速率子流，其中的每個(gè)子流用于調(diào)制相應(yīng)的子載波頻率。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然本發(fā)明是圍繞正交幅度調(diào)制展開(kāi)描述的，但它同樣也適用于相移鍵控調(diào)制系統(tǒng)。OFDM系統(tǒng)中使用的調(diào)制技術(shù)被稱作正交幅度調(diào)制(QAM)，其中對(duì)載波頻率的相位和幅度均進(jìn)行調(diào)制。在QAM調(diào)制中，QAM復(fù)信號(hào)是由多個(gè)數(shù)據(jù)比特生成的，其中的每個(gè)符號(hào)包括實(shí)數(shù)項(xiàng)和虛數(shù)項(xiàng)，每個(gè)符號(hào)表示它是由哪些數(shù)據(jù)比特生成的。多個(gè)QAM比特在一個(gè)可按照由復(fù)平面以圖形方式表示的模式一起傳輸。通常情況下，該模式被稱作“星座(constellation)”。OFDM系統(tǒng)可采用QAM調(diào)制來(lái)提高其效率。當(dāng)廣播信號(hào)時(shí)，該信號(hào)可能會(huì)通過(guò)一條以上的路徑傳播到接收機(jī)。例如，信號(hào)可能從單個(gè)發(fā)射機(jī)沿著一條直線傳播到接收機(jī)，它也可能經(jīng)過(guò)多個(gè)物理實(shí)體的反射，從而沿著不同的路徑抵達(dá)接收機(jī)。此外，當(dāng)系統(tǒng)使用所謂的“蜂窩”廣播技術(shù)來(lái)提高頻譜效率時(shí)，原本要發(fā)往某一個(gè)接收機(jī)的信號(hào)可能會(huì)由一個(gè)以上的發(fā)射機(jī)進(jìn)行廣播。因此。相同的信號(hào)沿著一條以上的路徑傳輸?shù)浇邮諜C(jī)。信號(hào)的這種并行傳播，不管是人為的(即，由一個(gè)以上發(fā)射機(jī)廣播相同的信號(hào)所致)還是自然的(即，反射所致)，均被稱作“多徑效應(yīng)”。可以很容易理解的是，雖然蜂窩數(shù)字廣播在頻譜方面是高效的，但必須提供如何有效地解決多徑問(wèn)題的方法。幸運(yùn)的是，當(dāng)存在多徑狀況時(shí)(如上所述，在使用蜂窩廣播技術(shù)時(shí)必定會(huì)出現(xiàn)多徑狀況)，采用QAM調(diào)制的OFDM系統(tǒng)比其中僅僅使用單載波頻率的QAM調(diào)制技術(shù)要有效。具體而言，在單載波QAM系統(tǒng)中，如果有些信道的回音跟主路徑一樣強(qiáng)，則必須用復(fù)雜的均衡器來(lái)均衡這些信道，而這樣的均衡往往是很難執(zhí)行的。相比之下，在OFDM系統(tǒng)中，只要在每個(gè)符號(hào)開(kāi)始處插入長(zhǎng)度合適的保護(hù)間隔，就完全不需要復(fù)雜的均衡器。因此，當(dāng)預(yù)期存在多徑狀況時(shí)，優(yōu)選使用采用QAM調(diào)制的OFDM系統(tǒng)。在一般的網(wǎng)格編碼(Trellis Coding)方案中，數(shù)據(jù)流是用卷積編碼器進(jìn)行編碼的，因此，連續(xù)的多個(gè)比特合并成一個(gè)比特組，比特組進(jìn)而將成為一個(gè)QAM符號(hào)。多個(gè)比特處于一組中，每組的比特?cái)?shù)量由整數(shù)“m”來(lái)給定(因此，每個(gè)組被稱作有“m元”維)。通常，“m”的值是4、5、6或7，但它亦可是更大或更小值。將這些比特分組成多個(gè)多比特符號(hào)后，對(duì)這些符號(hào)進(jìn)行交織?！敖豢棥币馕吨鴮?duì)符號(hào)流重新排序，從而將信道惡化所造成的潛在錯(cuò)誤隨機(jī)化。為便于說(shuō)明，假設(shè)要發(fā)送五個(gè)字，并且在非交織信號(hào)傳輸期間出現(xiàn)了臨時(shí)的信道擾亂。在這種情形下，在信道擾亂緩解之前，整個(gè)字可能都會(huì)丟失，因此，要知道丟失的字傳達(dá)了什么信息將會(huì)是很困難的，甚至是不可能的。相比之下，如果將這五個(gè)字的字母在發(fā)送之前重新排序(B卩，“交織”)，那么當(dāng)出現(xiàn)信道擾亂時(shí)，可能會(huì)丟失一些字母，例如每 個(gè)字丟失一個(gè)字母。當(dāng)對(duì)重排序后的字母進(jìn)行解碼時(shí)，盡管有的字丟失了字母，但所有五個(gè)字都會(huì)出現(xiàn)。很容易理解的是，在這種情形下，數(shù)字解碼器可以相對(duì)比較容易地將數(shù)據(jù)基本上全部恢復(fù)出來(lái)。在將m元符號(hào)交織后，用上述QAM原理，將這些符號(hào)映射成復(fù)符號(hào)，復(fù)用到它們的相應(yīng)子載波信道中，然后發(fā)送出去。


圖Ia示出了依據(jù)一個(gè)實(shí)施例的信道交織器；圖Ib示出了依據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的信道交織器；圖2a示出了依據(jù)一個(gè)實(shí)施例放置到交織緩沖區(qū)中的turbo分組的碼比特；圖2b示出了依據(jù)一個(gè)實(shí)施例排成N/m行、m列矩陣的交織器緩沖區(qū)；圖3示出了依據(jù)一個(gè)實(shí)施例的交織后交錯(cuò)體表；圖4示出了依據(jù)一個(gè)實(shí)施例的信道化示意圖。圖5示出的依據(jù)一個(gè)實(shí)施例的信道化示意圖中，對(duì)于特定的時(shí)隙，所有的I移位序列導(dǎo)致一長(zhǎng)串的良和差信道估計(jì)；圖6示出的信道化示意圖中，所有的2移位序列導(dǎo)致均勻擴(kuò)展的良和差信道估計(jì)交錯(cuò)體；以及圖7示出了依據(jù)一個(gè)實(shí)施例用于實(shí)現(xiàn)交織的無(wú)線設(shè)備。
具體實(shí)施例方式在一個(gè)實(shí)施例中，信道交織器包括比特交織器和符號(hào)交織器。圖I示出了兩種類型的信道交織方案。這兩種方案都使用比特交織(interleaving)和交錯(cuò)(interlacing)來(lái)實(shí)現(xiàn)最大的信道分集。圖Ia示出了依據(jù)一個(gè)實(shí)施例的信道交織器。圖Ib示出了依據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的信道交織器。圖Ib的交織器僅僅使用比特交織器來(lái)實(shí)現(xiàn)m元調(diào)制分集，使用二維交織后交錯(cuò)體表和運(yùn)行時(shí)間時(shí)隙-交錯(cuò)體映射來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率分集，從而提高交織性能，而無(wú)需進(jìn)行明確的符號(hào)交織。圖Ia示出了輸入到比特交織模塊104中的Turbo編碼比特102。比特交織模塊104輸出交織比特，后者被輸入星座符號(hào)映射模塊106。星座符號(hào)映射模塊106輸出星座符號(hào)映射比特，后者被輸入星座符號(hào)交織模塊108。星座符號(hào)交織模塊108把星座符號(hào)交織比特輸出到信道化模塊110中。信道化模塊110用交錯(cuò)體表112使星座符號(hào)交織比特交錯(cuò)，然后輸出OFDM符號(hào)114。圖Ib示出了輸入到比特交織模塊154中的Turbo編碼比特152。比特交織模塊154輸出交織比特，后者被輸入星座符號(hào)映射模塊156。星座符號(hào)映射模塊156輸出星座符號(hào)映射比特，后者被輸入信道化模塊158。信道化模塊158用交織的交錯(cuò)體表和動(dòng)態(tài)的時(shí)隙一交錯(cuò)體映射160，使星座符號(hào)交織比特信道化，并輸出OFDM符號(hào)162。調(diào)制分集的比特交織圖Ib的交織器使用比特交織154來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制分集。以一種將相鄰碼比特映射成不同星座符號(hào)的模式，對(duì)Turbo分組的編碼比特152進(jìn)行交織。例如，對(duì)于2m元調(diào)制，將N比特交織器緩沖區(qū)劃分為N/m個(gè)塊。將相鄰碼比特順序地寫(xiě)入相鄰塊，然后從緩沖區(qū)的開(kāi)始到結(jié)束按排列順序一個(gè)一個(gè)地讀出相鄰碼比特，如圖2a (上方)所示。這樣能確保將相鄰碼比特映射成不同的星座符號(hào)。同樣，如圖2b (下方)所示，將交織器緩沖區(qū)排成N/m行、m 列矩陣。將碼比特一列一列地寫(xiě)入緩沖區(qū)的列中，然后將前者一行一行地讀出。為了避免將相鄰的碼比特映射到星座符號(hào)的相同比特位置(因?yàn)閷?duì)于16QAM來(lái)說(shuō)，根據(jù)映射，星座符號(hào)的某些比特比其它比特要可靠，例如，第一比特和第三比特比第二和第四比特要可靠)，應(yīng)當(dāng)交替地從左向右和從右向左讀取各行。圖2a示出了依據(jù)一個(gè)實(shí)施例放置到交織緩沖區(qū)204中的turbo分組202的碼比特。圖2b示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的比特交織操作。將Turbo分組250的碼比特放置到交織緩沖區(qū)252中，如圖2b所示。依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，交織緩沖區(qū)252是通過(guò)交換第二列和第三列而進(jìn)行變換的，從而創(chuàng)建了交織緩沖區(qū)254，其中m=4。從交織緩沖區(qū)254中讀取Turbo分組256的交織碼比特。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，如果最高的調(diào)制等級(jí)為16并且如果碼比特長(zhǎng)度總是能被4整除，則可以使用固定的m=4。在這種情況下,為了提高QPSK(正交相移鍵控)的間距(separation),則先交換中間兩列，然后再將其讀取出來(lái)。圖2b (下方)示出了該過(guò)程。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，任何兩列都是可以交換的。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還顯而易見(jiàn)的是，這些列的次序是可以任意設(shè)置的。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還顯而易見(jiàn)的是，這些行的次序也是可以任意設(shè)置的。在另一個(gè)實(shí)施例中，在第一步中，將turbo分組202的碼比特分成多組。需要注意的是，圖2a和圖2b的實(shí)施例也將碼比特分成多組。但是，每組內(nèi)的碼比特是按照每個(gè)給定組的組比特順序來(lái)進(jìn)行混洗(shuffle)的，而不是簡(jiǎn)單地交換行或列。因此，使用組的簡(jiǎn)單線性排序?qū)?6個(gè)碼比特分成四組以后，這16個(gè)碼比特組成的四組的次序可以是{1,5,9, 13} {2,6, 10，14} {3，7，11，15} {4,8, 12，16}，混洗后這 16 個(gè)碼比特組成的四組的次序可以是{13，9，5，1} {2，10，6，14} {11，7，15，3} {12，8，4，16}。需要注意的是，交換行或列是組內(nèi)混洗的回歸情形。頻率分集的交織后交錯(cuò)體依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，信道交織器使用交織后交錯(cuò)體進(jìn)行星座符號(hào)交織，從而實(shí)現(xiàn)頻率分集。這樣就不需要明確的星座符號(hào)交織。交織是分兩級(jí)進(jìn)行的交錯(cuò)體內(nèi)交織在一個(gè)實(shí)施例中，交錯(cuò)體的500個(gè)子載波以比特倒置方式交織。交錯(cuò)體間交織在一個(gè)實(shí)施例中，8個(gè)交錯(cuò)體以比特倒置方式交織。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，子載波的數(shù)量也可以不是500。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還顯而易見(jiàn)的是，交錯(cuò)體的數(shù)量也可以不是8。需要注意的是，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，由于500不是2的冪，所以，應(yīng)當(dāng)使用簡(jiǎn)約集(reduced-set)比特倒置操作。下面的代碼示出了該操作。
權(quán)利要求
1.一種交織方法，包括 用比特倒置的方式對(duì)一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)體的多個(gè)子載波進(jìn)行交織；以及 對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)體進(jìn)行交織。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，如果子載波的數(shù)量不是2的冪，則所述比特倒置的方式是簡(jiǎn)約集比特倒置運(yùn)算。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述交織在利用使用各種FFT尺寸的正交頻分復(fù)用(OFDM)的無(wú)線通信系統(tǒng)中。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述交織在利用使用各種FFT尺寸的正交頻分復(fù)用(OFDM)的無(wú)線通信系統(tǒng)中。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，對(duì)多個(gè)子載波進(jìn)行交織包括 創(chuàng)建空載波索引向量(SCIV)； 將索引變量(i)初始化為零； 將i轉(zhuǎn)換成其經(jīng)比特倒置的9比特值(ifc)； 如果小于500，則將附加到所述SCIV中；以及 如果i小于500，則將i增加I并重復(fù)所述轉(zhuǎn)換、所述附加和所述增加。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)體進(jìn)行交織包括 對(duì)于IK的FFT尺寸，通過(guò)將第i個(gè)調(diào)制符號(hào)映射到交錯(cuò)體Ik(S)的第j個(gè)子載波中來(lái)將4個(gè)連續(xù)OFDM符號(hào)中的交錯(cuò)體映射到時(shí)隙s中，其中，i G {O、I... 499}，其中，k=BR2(SCIV[i]mod4)，j = floor(SCIV[i]/4)，以及BR2(*)是兩個(gè)比特的比特倒置運(yùn)算。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)體進(jìn)行交織包括 對(duì)于2K的FFT尺寸，通過(guò)將第i個(gè)調(diào)制符號(hào)映射到交錯(cuò)體Ik(S)的第j個(gè)子載波中來(lái)將2個(gè)連續(xù)OFDM符號(hào)中的交錯(cuò)體映射到時(shí)隙s中，其中，i G {O、I... 499}，其中，k=(SCIV[i]mod2)，以及j = floor(SCIV[i]/2)。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)體進(jìn)行交織包括 對(duì)于4K的FFT尺寸，將第i個(gè)調(diào)制符號(hào)映射到索引為SCIV[i]的交錯(cuò)體載波中，其中，i G {0、1. 499}。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)體進(jìn)行交織包括 對(duì)于8K的FFT尺寸，將第i個(gè)調(diào)制符號(hào)映射到交錯(cuò)體Ik(S)的第j個(gè)子載波中，其中，i G {0、1...499}，其中， s是OFDM符號(hào)映射到的時(shí)隙， 如果所述時(shí)隙屬于奇數(shù)MAC時(shí)間單元，則j = 2x SCIV [i]，以及 如果所述時(shí)隙屬于偶數(shù)MAC時(shí)間單元，則j = 2x SCIV[i]+l。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，交錯(cuò)體的數(shù)量為8。
11.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，用比特倒置的方式對(duì)一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)體的多個(gè)子載波進(jìn)行交織包括 使用交錯(cuò)體表，根據(jù)分配的時(shí)隙索引，以順序線性方式，將星座符號(hào)序列中的符號(hào)映射到相應(yīng)的子載波中。
12.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)體進(jìn)行交織發(fā)生在每個(gè)OFDM符號(hào)上。
13.一種處理器，其配置為 用比特倒置的方式對(duì)一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)體的多個(gè)子載波進(jìn)行交織，使得將對(duì)應(yīng)的子載波的經(jīng)映射的符號(hào)交織成第一次序；以及 對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)體進(jìn)行交織，使得將所述經(jīng)映射的符號(hào)交織成第二次序。
14.如權(quán)利要求13所述的處理器，其中，所述處理器在利用使用各種FFT尺寸的正交頻分復(fù)用(OFDM)的無(wú)線通信系統(tǒng)中。
15.如權(quán)利要求13所述的處理器，其中，所述處理器還配置為 創(chuàng)建空載波索引向量(SCIV)； 將索引變量(i)初始化為零； 將i轉(zhuǎn)換成其經(jīng)比特倒置的9比特值(ifc)； 如果小于500，則將附加到所述SCIV中；以及 如果i小于500，則將i增加I并重復(fù)所述轉(zhuǎn)換、所述附加和所述增加。
16.如權(quán)利要求15所述的處理器，其中，所述處理器還配置為 對(duì)于IK的FFT尺寸，通過(guò)將第i個(gè)調(diào)制符號(hào)映射到交錯(cuò)體Ik(S)的第j個(gè)子載波中來(lái)將4個(gè)連續(xù)OFDM符號(hào)中的交錯(cuò)體映射到時(shí)隙s中，其中，i G {O、I... 499}，其中，k=BR2(SCIV[i]mod4)，j = floor(SCIV[i]/4)，以及BR2(*)是兩個(gè)比特的比特倒置運(yùn)算。
17.如權(quán)利要求15所述的處理器，其中，所述處理器還配置為 對(duì)于2K的FFT尺寸，通過(guò)將第i個(gè)調(diào)制符號(hào)映射到交錯(cuò)體Ik(S)的第j個(gè)子載波中來(lái)將2個(gè)連續(xù)OFDM符號(hào)中的交錯(cuò)體映射到時(shí)隙s中，其中，i G {O、I... 499}，其中，k=(SCIV[i]mod2)，以及j = floor(SCIV[i]/2)。
18.如權(quán)利要求15所述的處理器，其中，所述處理器還配置為 對(duì)于4K的FFT尺寸，將第i個(gè)調(diào)制符號(hào)映射到索引為SCIV[i]的交錯(cuò)體載波中，其中，i G {0、1. 499}。
19.如權(quán)利要求15所述的處理器，其中，所述處理器還配置為 對(duì)于8K的FFT尺寸，將第i個(gè)調(diào)制符號(hào)映射到交錯(cuò)體Ik(S)的第j個(gè)子載波中，其中，i G {0、1...499}，其中， s是OFDM符號(hào)映射到的時(shí)隙， 如果所述時(shí)隙屬于奇數(shù)MAC時(shí)間單元，則j = 2x SCIV [i]，以及 如果所述時(shí)隙屬于偶數(shù)MAC時(shí)間單元，則j = 2x SCIV[i]+l。
20.如權(quán)利要求13所述的處理器，其中，所述處理器還配置為 使用交錯(cuò)體表，根據(jù)分配的時(shí)隙索引，以順序線性方式，將星座符號(hào)序列中的符號(hào)映射到相應(yīng)的子載波中。
全文摘要
頻率分集系統(tǒng)和方法使用交織技術(shù)。用比特倒置的方式，對(duì)一個(gè)交錯(cuò)體的多個(gè)子載波進(jìn)行交織處理，并且，用比特倒置的方式，對(duì)多個(gè)交錯(cuò)體進(jìn)行交織處理。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102970115SQ20121052431
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者邁克爾·毛·王, 凌復(fù)云, 拉馬斯瓦米·穆拉利, 拉吉夫·維賈亞恩 申請(qǐng)人:高通股份有限公司