專利名稱：用于正交頻分復(fù)用通信的交織方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及正交頻分復(fù)用通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可提高正交頻分復(fù)用通信中時(shí)間分集增益、頻率分集增益和信號(hào)空間分集增益的交織方法及交織裝置。
背景技術(shù)：
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，抵抗噪聲和干擾的能力對(duì)通信質(zhì)量和通信效率是非常重要的。在地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和電力線通信(Power LineCommunications, PLC)等通信系統(tǒng)中，存在著多種噪聲和干擾，對(duì)通信質(zhì)量和效率造成顯著影響。其中，電力線信道環(huán)境尤其惡劣，有嚴(yán)重的衰減以及多種噪聲和干擾，例如時(shí)域沖激噪聲、頻率選擇性衰落、窄帶噪聲干擾等。為了克服通信系統(tǒng)中的不良信道條件，正交頻分復(fù)用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplex, OFDM)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。由于OFDM具有很好克服頻率選擇性的優(yōu)良特性，它已經(jīng)應(yīng)用到包括電力線通信系統(tǒng)、地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)、第三代無線通信系統(tǒng)等各種數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)中。由于電力線通信具備諸多優(yōu)點(diǎn)，例如廣泛分布的電力線網(wǎng)、相對(duì)低的通信成本以及便于隨處即插即用等，正得到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。目前，很多針對(duì)電力線通信的標(biāo)準(zhǔn)和研究對(duì)電力線通信系統(tǒng)的特性和構(gòu)成進(jìn)行了說明和分析，例如國(guó)際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的通用高速電力線通信ITU-T G.9960標(biāo)準(zhǔn)，以及美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的針對(duì)寬帶電力線通信的IEEE 1901標(biāo)準(zhǔn)，它們都采用了正交頻分復(fù)用技術(shù)。然而，電力線通信中的嚴(yán)重窄帶干擾、頻率選擇性衰落和沖激噪聲等問題依然沒有得到有效解決。由于實(shí)際電力線信道通常`在時(shí)間和頻率域具有一定的相關(guān)性和記憶性，相鄰時(shí)間段的信道時(shí)域沖擊響應(yīng)或相鄰頻率內(nèi)的信道頻響基本相同，容易導(dǎo)致時(shí)/頻突發(fā)錯(cuò)誤，即時(shí)/頻域相鄰的數(shù)據(jù)同時(shí)處于深衰落的可能性很大。尤其對(duì)于存在嚴(yán)重窄帶干擾和沖激噪聲、頻率選擇性強(qiáng)的電力線信道，誤碼率和吞吐率等通信性能會(huì)受到嚴(yán)重影響。為了提高系統(tǒng)的時(shí)間分集增益、頻率分集增益和信號(hào)空間分集增益，最有效的方法是有針對(duì)性地設(shè)計(jì)一套完善的性能優(yōu)良的交織方案，這樣的一套交織方案能夠融合比特交織、符號(hào)交織、坐標(biāo)交織等方法的優(yōu)點(diǎn)。良好的交織方案可以提供足夠的分集增益，能將實(shí)際有記憶信道轉(zhuǎn)換成離散無記憶信道，有效抵抗電力線信道的窄帶干擾、沖激噪聲和頻率選擇性對(duì)通信系統(tǒng)性能的影響，增強(qiáng)電力線通信系統(tǒng)的可靠性和吞吐率。然而，受限于交織深度和交織方法等因素，實(shí)際的交織遠(yuǎn)非理想。正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的傳統(tǒng)塊交織方法由于本身的局限性，往往只考慮了時(shí)間分集，并不能將待傳輸符號(hào)分配到盡可能多的子載波上，能提供的頻率分集增益不夠。同時(shí)，上述IEEE 1901標(biāo)準(zhǔn)、ITU-T G.9960標(biāo)準(zhǔn)等現(xiàn)有國(guó)外電力線通信系統(tǒng)中，在利用交織提升分集增益方面并不理想。ITU-T G.9960標(biāo)準(zhǔn)中并沒有采用交織技術(shù)；IEEE 1901標(biāo)準(zhǔn)中僅對(duì)信息碼字進(jìn)行比特交織，并沒有對(duì)星座映射所得的符號(hào)進(jìn)行符號(hào)交織和坐標(biāo)交織。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何基于最大化頻率分集增益原則、最大化時(shí)間分集增益原則和最大化信號(hào)空間增益原則，提供一種用于正交頻分復(fù)用通信的交織方法及交織裝置，從而提高正交頻分復(fù)用通信中時(shí)間/頻率/信號(hào)空間分集增益，提升抵抗電力線信道窄帶噪聲、沖激噪聲和頻率選擇性衰落的能力，同時(shí)保持較高的吞吐率、較低的誤碼率和較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。(二)技術(shù)方案本發(fā)明技術(shù)方案如下:一種用于正交頻分復(fù)用通信的交織方法，包括步驟:S1.1Q路分離步驟:將待傳輸復(fù)數(shù)符號(hào)序列分離為1、Q兩路符號(hào)序列；S2.逐行寫入步驟:將所述1、Q兩路符號(hào)序列同時(shí)逐行寫入塊交織器，分別得到1、Q兩路數(shù)據(jù)的原始交織矩陣；S3.子矩陣塊 行交織步驟:將所述1、Q兩路原始交織矩陣分別按列劃分為若干個(gè)子矩陣塊，分別在各子矩陣塊內(nèi)實(shí)施行交織，得到1、Q兩路變換交織矩陣；S4.交替列讀步驟:對(duì)所述1、Q兩路變換交織矩陣，采用交替按列讀取的方式獲得1、Q兩路交織后符號(hào)序列；S5.1Q路合并步驟:將所述1、Q兩路交織后符號(hào)序列組合為復(fù)數(shù)符號(hào)序列。優(yōu)選的，所述步驟S3中，將所述1、Q兩路原始交織矩陣按相同的劃分方法劃分為若干個(gè)子矩陣塊，滿足每個(gè)子矩陣塊所含列數(shù)與交織器行數(shù)的乘積是正交頻分復(fù)用通信實(shí)際使用子載波數(shù)F的整數(shù)倍。優(yōu)選的，所述步驟S3中，在各子矩陣塊內(nèi)實(shí)施行交織具體為，采用行循環(huán)移位的方法，將每個(gè)子矩陣塊的各行均根據(jù)行循環(huán)移位偏移量向下循環(huán)移動(dòng)。優(yōu)選的，各子矩陣塊的所述行循環(huán)移位偏移量為等差數(shù)列或循環(huán)等差數(shù)列。優(yōu)選的，1、Q兩路采用相同或不同的行循環(huán)移位偏移量。優(yōu)選的，所述步驟S4中，交替按列讀取的方法包括:將所述1、Q兩路原始交織矩陣分別按列等分為L(zhǎng)個(gè)讀取子塊，其中L為步驟S3中所述子矩陣塊的個(gè)數(shù)的一個(gè)因子；將所述1、Q兩路原始交織矩陣分別按列等分為L(zhǎng)個(gè)讀取子塊，其中L為所述步驟S3中所述子矩陣塊的個(gè)數(shù)的一個(gè)因子；以特定的交替列讀取順序，依次循環(huán)地從各個(gè)所述讀取子塊中按列讀取，每次在當(dāng)前的所述讀取子塊中沿列的方向讀取F個(gè)符號(hào)，再根據(jù)所述特定的交替列讀取順序跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)所述讀取子塊進(jìn)行讀取，最后得到所述1、Q兩路交織后符號(hào)序列。優(yōu)選的，1、Q兩路采用相同或不同的交替列讀取順序。優(yōu)選的，所述步驟S4中交替列讀取時(shí)令L=l，I路讀取順序?yàn)閺淖蟮接乙来伟戳凶x取，Q路讀取的列號(hào)與I路讀取的列號(hào)之差為塊交織器總列數(shù)的一半。優(yōu)選的，所述步驟S4中交替列讀取時(shí)令L=2，I路的交替列讀取順序?yàn)樵?個(gè)所述讀取子塊間交替按列讀取，Q路的交替列讀取順序?yàn)樵?個(gè)所述讀取子塊間交替按列讀取，Q路讀取的列號(hào)與I路讀取的列號(hào)之差為塊交織器列數(shù)的一半。本發(fā)明還提供了一種基于上述交織方法的交織裝置:一種用于正交頻分復(fù)用通信的交織裝置，包括IQ路分離模塊、逐行寫入模塊、子矩陣塊行交織模塊、交替列讀模塊以及IQ路合并模塊；所述IQ路分離模塊:用于將待傳輸復(fù)數(shù)符號(hào)序列分離為1、Q兩路符號(hào)序列；所述逐行寫入模塊:用于將所述1、Q兩路符號(hào)序列同時(shí)逐行寫入塊交織器，分別得到1、Q兩路數(shù)據(jù)的原始交織矩陣；子矩陣塊行交織模塊:用于將所述1、Q兩路原始交織矩陣按列劃分為若干子矩陣塊，分別在各子矩陣塊內(nèi)實(shí)施行交織，得到1、Q兩路變換交織矩陣；交替列讀模塊:用于對(duì)所述1、Q兩路變換交織矩陣，采用交替按列讀取方式獲得1、Q兩路交織后符號(hào)序列；IQ路合并模塊:用于將所述1、Q兩路交織后符號(hào)序列組合為復(fù)數(shù)符號(hào)序列。(三)有益效果本發(fā)明基于最大化頻率分集增益原則、最大化時(shí)間分集增益原則和最大化信號(hào)空間增益原則，提供了一種用于正交頻分復(fù)用通信的交織方法及交織裝置，設(shè)計(jì)了新的符號(hào)交織和IQ坐標(biāo)交織方法，提高了正交頻分復(fù)用通信中時(shí)間/頻率/信號(hào)空間分集增益，提升了抵抗電力線信道窄帶噪聲、沖激噪聲和頻率選擇性衰落的能力，同時(shí)保持了較高的吞吐率、較低的誤碼率和較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一種交織方法的總體流程示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中另一種優(yōu)選交織方法的流程示意圖；圖3是對(duì)應(yīng)圖2中所示交織方法的解交織方法流程示意圖；圖4是一種典型的OFDM系統(tǒng)框圖；圖5是一種典型的傳統(tǒng)塊交織方法示意圖；圖6是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中一種交織方法示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例中一種交織裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明所提供的交織方法的工作流程圖如圖1中所示，分為SI至S5共五個(gè)步驟，分別為IQ路分離、逐行寫入、子矩陣塊行循環(huán)移位、交替列讀和IQ路合并步驟；其中，一種采用行循環(huán)移位的子矩陣塊行交織方法可以如圖2中所示，分為Al至A5五步，其對(duì)應(yīng)的解交織方法工作流程圖如圖3所示，分為BI至B5五步，分別為IQ路分離、交替按列寫入、子矩陣塊行循環(huán)移位、逐行讀取和IQ路合并步驟。一個(gè) 典型的OFDM系統(tǒng)如圖4所示，在發(fā)送端信源比特經(jīng)過信道編碼、比特交織、星座映射、符號(hào)坐標(biāo)交織、OFDM調(diào)制以及后續(xù)操作等發(fā)送出去；在接收端則經(jīng)過對(duì)應(yīng)的逆操作最終得到信宿比特。假設(shè)信道編碼碼字長(zhǎng)度為N。，星座映射調(diào)制階數(shù)為Mm，則每個(gè)星座符號(hào)對(duì)應(yīng)的比特?cái)?shù)為nm=l0g2 (Mffl)，從而每個(gè)信道碼字所包含的符號(hào)個(gè)數(shù)為Ns=NcZrv然而，由于傳統(tǒng)交織方案的各種非理想因素，這Ns個(gè)符號(hào)并不一定來自不同的OFDM子載波。稱每個(gè)碼字最壞情況下所包含的不同子載波個(gè)數(shù)為獨(dú)立子載波個(gè)數(shù)，記為Nind。一個(gè)好的交織器Nind應(yīng)該較大，并且這Nind個(gè)子載波在頻帶上的分布較為均勻，便于獲得較大的頻率分集增益。如圖1所示，依照本發(fā)明一種實(shí)施方式的正交頻分復(fù)用通信中的IQ交織方法，其基于M行N列的塊交織，主要包括步驟:S1.1Q路分離步驟:將待傳輸復(fù)數(shù)符號(hào)序列分為I (同相)、Q (正交)兩路符號(hào)序列
權(quán)利要求
1.一種用于正交頻分復(fù)用通信的交織方法，其特征在于，包括步驟: 51.1Q路分離步驟:將待傳輸復(fù)數(shù)符號(hào)序列分離為1、Q兩路符號(hào)序列； 52.逐行寫入步驟:將所述1、Q兩路符號(hào)序列同時(shí)逐行寫入塊交織器，分別得到1、Q兩路數(shù)據(jù)的原始交織矩陣； 53.子矩陣塊行交織步驟:將所述1、Q兩路原始交織矩陣分別按列劃分為若干個(gè)子矩陣塊，分別在各子矩陣塊內(nèi)實(shí)施行交織，得到1、Q兩路變換交織矩陣； 54.交替列讀步驟:對(duì)所述1、Q兩路變換交織矩陣，采用交替按列讀取的方式獲得1、Q兩路交織后符號(hào)序列； 55.1Q路合并步驟:將所述1、Q兩路交織后符號(hào)序列組合為復(fù)數(shù)符號(hào)序列。
2.如權(quán)利要求1所述的交織方法，其特征在于，所述步驟S3中，將所述1、Q兩路原始交織矩陣按相同的劃分方法劃分為若干個(gè)子矩陣塊，滿足每個(gè)子矩陣塊所含列數(shù)與交織器行數(shù)的乘積是正交頻分復(fù)用通信實(shí)際使用子載波數(shù)F的整數(shù)倍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的交織方法，其特征在于，所述步驟S3中，在各子矩陣塊內(nèi)實(shí)施行交織具體為，采用行循環(huán)移位的方法，將每個(gè)子矩陣塊的各行均根據(jù)行循環(huán)移位偏移量向下循環(huán)移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3所述的交織方法，其特征在于，各子矩陣塊的所述行循環(huán)移位偏移量為等差數(shù)列或循環(huán)等差數(shù)列。
5.如權(quán)利要求4所述 的交織方法，其特征在于，1、Q兩路采用相同或不同的行循環(huán)移位偏移量。
6.如權(quán)利要求1-2、4-5任意一項(xiàng)所述的交織方法，其特征在于，所述步驟S4中，交替按列讀取的方法為: 將所述1、Q兩路原始交織矩陣分別按列等分為L(zhǎng)個(gè)讀取子塊，其中L為所述步驟S3中所述子矩陣塊的個(gè)數(shù)的一個(gè)因子； 以特定的交替列讀取順序，依次循環(huán)地從各個(gè)所述讀取子塊中按列讀取，每次在當(dāng)前的所述讀取子塊中沿列的方向讀取F個(gè)符號(hào)，再根據(jù)所述特定的交替列讀取順序跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)所述讀取子塊進(jìn)行讀取，最后得到所述1、Q兩路交織后符號(hào)序列。
7.如權(quán)利要求6所述的交織方法，其特征在于，1、Q兩路采用相同或不同的交替列讀取順序。
8.如權(quán)利要求6所述的交織方法，其特征在于，所述步驟S4中，交替列讀取時(shí)令L=I，I路讀取順序?yàn)閺淖蟮接乙来伟戳凶x取，Q路讀取的列號(hào)與I路讀取的列號(hào)之差為塊交織器總列數(shù)的一半。
9.如權(quán)利要求6所述的交織方法，其特征在于，所述步驟S4中，交替列讀取時(shí)令L=2，I路的交替列讀取順序?yàn)樵?個(gè)所述讀取子塊間交替按列讀取，Q路的交替列讀取順序?yàn)樵?個(gè)所述讀取子塊間交替按列讀取，Q路讀取的列號(hào)與I路讀取的列號(hào)之差為塊交織器列數(shù)的一半。
10.一種用于正交頻分復(fù)用通信的交織裝置，其特征在于，包括IQ路分離模塊、逐行寫入模塊、子矩陣塊行交織模塊、交替列讀模塊以及IQ路合并模塊； 所述IQ路分離模塊:用于將待傳輸復(fù)數(shù)符號(hào)序列分離為1、Q兩路符號(hào)序列； 所述逐行寫入模塊:用于將所述1、Q兩路符號(hào)序列同時(shí)逐行寫入塊交織器，分別得到.1、Q兩路數(shù)據(jù)的原始交織矩陣； 子矩陣塊行交織模塊:用于將所述1、Q兩路原始交織矩陣按列劃分為若干子矩陣塊，分別在各子矩陣塊內(nèi)實(shí)施行交織，得到1、Q兩路變換交織矩陣； 交替列讀模塊:用于對(duì)所述1、Q兩路變換交織矩陣，采用交替按列讀取方式獲得1、Q兩路交織后符號(hào)序列； IQ路合并模塊:用于將所述1、Q兩路交織后符號(hào)序列組合為復(fù)數(shù)符號(hào)序列。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種用于正交頻分復(fù)用通信的交織方法及裝置。該方法包括S1.IQ路分離步驟將待傳輸復(fù)數(shù)符號(hào)序列分離為I、Q兩路符號(hào)序列；S2.逐行寫入步驟將I、Q兩路符號(hào)序列逐行寫入塊交織器，分別得到I、Q兩路數(shù)據(jù)的原始交織矩陣；S3.子矩陣塊行交織步驟將I、Q兩路原始交織矩陣分別按列劃分為若干個(gè)子矩陣塊，分別在各子矩陣塊內(nèi)實(shí)施行交織，得到I、Q兩路變換交織矩陣；S4.交替列讀步驟對(duì)I、Q兩路變換交織矩陣，采用交替按列讀取的方式獲得I、Q兩路交織后符號(hào)序列；S5.IQ路合并步驟將I、Q兩路交織后符號(hào)序列組合為復(fù)數(shù)符號(hào)序列。本發(fā)明復(fù)雜度低，可以提升頻率、時(shí)間和信號(hào)空間分集增益。
文檔編號(hào)H04L1/00GK103236905SQ201310153729
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者楊昉, 劉思聰, 宋健, 陽(yáng)輝, 牛志升 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 北京數(shù)字電視國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室有限公司