自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法及裝置，屬于無線通信【技術領域】。所述方法為：發(fā)射機針對不同信道帶寬和不同調制編碼方案之間的組合值，采用不同最優(yōu)交織深度對發(fā)送數據進行符號交織處理；接收機通過獲取物理層信令字段的帶寬和調制編碼方案信息并選取最優(yōu)交織深度對接收的數據進行解交織處理，恢復交織前的數據。本發(fā)明還提供了一種采用上述方法的交織和解交織裝置，實現自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織功能。與現有技術相比，本發(fā)明在沒有引入額外的信令通信業(yè)務量的條件下可明顯地改善無線通信系統的誤包率性能。
【專利說明】自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法及裝置，屬于無線通信系統【技術領域】。
【背景技術】
[0002]為了抵抗信道衰落造成的突發(fā)性錯誤，提升發(fā)射信號魯棒性，通信系統需要一系列提升通信系統性能的發(fā)送與接收處理，例如發(fā)送機對發(fā)送數據流進行交織處理和接收機對接收數據流進行解交織處理，即離散化突發(fā)錯誤塊，進而充分發(fā)揮前向糾錯譯碼糾正離散性錯誤的能力，實現提升通信系統性能的目的。
[0003]無線局域網標準IEEE 802.1 In和IEEE 802.1lac均采用多輸入多輸出(MultipleInput Multiple Output,ΜΙΜΟ)技術進一步提升無線局域網的傳輸速率，即實現空間復用。雖然這兩個標準采用針對不同帶寬使用不同的交織深度進行符號交織與解交織來實現提升抗突發(fā)錯誤能力，但是同一帶寬內的所有調制編碼方案均使用相同的交織深度。
[0004]通常，對不同的調制編碼方案采用同一交織深度并不能實現最優(yōu)的無線通信系統性能，其主要原因包括:1)不同的調制編碼方案，其信道衰落狀況及突發(fā)錯誤情形不同；2)不同的調制編碼方案，一個正交頻分復用(Orthogonal Frequency Divis1nMultiplexing, OFDM)符號所包含的低密度奇偶校驗(Low Density Parity Check, LDPC)的碼字數目也不同；3)LDPC碼對不同的編碼碼率具有不同的糾錯能力。一方面，相比于低階調制，高階調制下的一個OFDM符號所包括LDPC碼字數比較多，基于此發(fā)現，基于帶寬的最優(yōu)交織深度方法為了把突發(fā)性錯誤盡可能地離散到最多的LDPC碼字上，其主要考慮高階調制的無線通信系統性能，造成低階調制的無線通信系統性能損失。另一方面，不同碼率的LDPC具有不同的糾錯能力以及交織方法也需要不同的最優(yōu)交織深度，這樣，基于帶寬的交織方法無法最大限度的發(fā)揮LDPC碼的糾錯能力。另外，現有無線局域網通信系統的信令字段均包含調制編碼方案及帶寬信息。基于上述發(fā)現，本發(fā)明提出了一種自適應于調制編碼方案的符號交織方法和裝置以及相應的解交織方法和裝置。本發(fā)明在充分利用現有信令字段所提供的基本信令信息(即不增加任何額外信令通信業(yè)務)條件下發(fā)明一種進一步提升無線通信系統性能的符號交織方法和裝置。
【發(fā)明內容】
[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明旨在利用無線通信系統的物理層信令(SIG)字段的基本信息及不增加額外通信業(yè)務信息的前提下，發(fā)送端和接收端分別設計自適應于不同帶寬和調制編碼方案的符號交織和解交織方法，解決了傳統的符號交織和解交織方法存在的以下問題:現有符號交織實現裝置對于每一種帶寬下的所有調制編碼方案均采用相同的交織深度，然而，這種交織方法不能最大限度地實現所有調制編碼方案的最優(yōu)性能。本發(fā)明還提供了實現自適應于調制編碼方案的交織和解交織裝置。
[0006]技術方案:本發(fā)明提供了一種自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法，發(fā)送端針對不同帶寬和不同調制編碼方案之間的組合值采用不同最優(yōu)交織深度對發(fā)送數據進行符號交織處理；接收端獲取到與發(fā)送端相同的最優(yōu)交織深度對接收到的數據進行解交織處理，方法具體包括以下步驟:
[0007]步驟1:在符號交織模塊，根據帶寬和調制編碼方案，發(fā)送端從不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的交織深度對照表中讀取所對應的最優(yōu)交織深度，對發(fā)送數據以每個OFDM符號所包含的星座調制符號為交織基本數據塊，將交織基本數據塊按行寫入方式排成一個Dtm行》列矩陣，再按列讀出完成交織處理，其中Dtm表示最優(yōu)交織深度，Nsd
uTM
表示每個OFDM符號所包含的星座調制符號數；
[0008]步驟2:根據媒體訪問控制層(Medium Access Control,MAC)傳遞來的信息(包括帶寬、調制編碼方案等信息)，發(fā)送端在物理層幀的SIG字段中配置與交織相關的子字段，主要包括用于數據發(fā)送的信道帶寬的帶寬(BW)子字段、調制編碼方案(MCS)子字段(IEEE802.11 ac協議包括單用戶發(fā)送及多用戶發(fā)送，因此協議的信令配置包含單用戶MCS配置和多用戶MCS配置)。單用戶發(fā)送時，將指示BW和SU MCS的子字段寫入用戶的SIG-A字段；多用戶發(fā)送時，將指示各用戶MCS的MU MCS寫入各用戶的SIG-B字段；
[0009]步驟3:接收端通過接收并解析SIG字段(即:BW子字段、MCS子字段)來獲得相應的帶寬和調制編碼方案信息。在IEEE 802.1Iac協議中，從SIG-A字段的BW子字段獲取用戶的帶寬信息，單用戶發(fā)送時，從SIG-A字段的SUMCS子字段獲取用戶的調制編碼方案信息；多用戶發(fā)送時，從SIG-B字段的MU MCS子字段獲取各用戶的調制編碼方案信息；
[0010]步驟4:在解交織模塊，根據解析SIG字段得到的帶寬和調制編碼方案，接收端從不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的交織深度對照表中讀取相對應的最優(yōu)交織深度，對接收到的數據以每個OFDM符號所包含的星座調制符號為交織基本數據塊，將交織基本數據塊按列寫入方式排成一個Dtm行》列矩陣，再按行讀出完成解交織處理，恢復
UTM
出用戶交織前的數據。
[0011]本發(fā)明還提供了一種采用以上方法的自適應于調制編碼方案的符號交織及解交織裝置，發(fā)送端包括用于對用戶數據進行符號交織處理的符號交織器，以及用于將包括帶寬和調制編碼方案的信息配置到物理層幀信息字段(帶寬為BW子字段，調制編碼方案為MCS子字段)的物理層幀配置模塊；接收端包括用于對接收到的數據進行符號解交織處理的符號解交織器，以及用于從物理層幀信息字段中解析出包括帶寬和調制編碼方案的信息的物理層幀解析模塊；發(fā)送端還包括發(fā)送端交織深度選擇模塊，接收端還包括接收端交織深度選擇模塊。
[0012]所述發(fā)送端交織深度選擇模塊用于根據帶寬和調制編碼方案從不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的交織深度對照表中獲取對應的最優(yōu)交織深度，并將最優(yōu)交織深度傳入符號交織器，符號交織器根據最優(yōu)交織深度對用戶數據進行符號交織處理；
[0013]所述接收端交織深度選擇模塊用于根據物理層幀解析模塊解析得到的帶寬和調制編碼方案從不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的交織深度對照表中獲取對應的最優(yōu)交織深度，并將最優(yōu)交織深度傳入符號解交織器，符號解交織器根據最優(yōu)交織深度對接收到的數據進行符號解交織處理。
[0014]有益效果:本發(fā)明提供的自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法，解決了傳統的符號交織和解交織方法無法按照調制編碼方案的最優(yōu)交織深度進行交織的問題，最大限度的發(fā)揮了交織所帶來的性能增益。與基于帶寬的固定符號交織方法相比，本發(fā)明提供的方法具有較強的自適應性。本發(fā)明所有的信息均是利用現有SIG字段所能提供的信息，不會增加額外的系統傳輸開銷。仿真結果表明，相比于傳統的方法，本發(fā)明所發(fā)明的符號交織和解交織方法及裝置能夠明顯改善通信系統的性能，特別是在調制編碼方案較少的情況下，其帶來的誤包率性能增益比傳統方法可以高ldB。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織實現流程圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實施例中發(fā)射機的符號交織模塊流程圖；
[0017]圖3為本發(fā)明實施例中的物理層SIG字段相關子字段；
[0018]圖4為本發(fā)明實施例中接收機的符號解交織模塊流程圖；
[0019]圖5為本發(fā)明實施例中采用的符號交織方法同基于帶寬的符號交織方法的性能對比圖，1080MHz帶寬，兩個空間流，16QAM(Quadrature Amplitude Modulat1n,QAM)調制，碼率為1/2 ；
[0020]圖6為本發(fā)明實施例中采用的符號交織方法同基于帶寬的符號交織方法的性能對比圖，1080MHz帶寬，兩個空間流，64QAM調制，碼率為1/2 ；
[0021]圖7為本發(fā)明不同帶寬和不同調制編碼方案組合值的所生成的交織深度對照表中最優(yōu)交織深度參數選取流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面以毫米波無線局域網(IEEE 802.1laj)單用戶情形，1080MHz帶寬下16QAM調制，1/2碼率為例，結合附圖對本發(fā)明自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法和裝置的【具體實施方式】作進一步詳細說明。應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利。
[0023]本發(fā)明實施例中，IEEE 802.1laj支持兩種帶寬540MHz和1080MHz，調制編碼方案見表1，最高調制方式為256QAM，仿真中考察的碼率為1/2，其他調制編碼方案的實現可以參考本實施例的仿真例子，其它參數見表2。
[0024]表1調制編碼方案(MCS)
[0025]
【權利要求】
1.一種自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法，其特征在于，發(fā)送端針對不同帶寬和不同調制編碼方案之間的組合值采用不同最優(yōu)交織深度對發(fā)送數據進行符號交織處理；接收端獲取到與發(fā)送端相同的最優(yōu)交織深度對接收到的數據進行解交織處理，所述方法的具體步驟為: 1)發(fā)送端根據帶寬和調制編碼方案從不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的最優(yōu)交織深度對照表中讀取最優(yōu)交織深度，采用最優(yōu)交織深度對發(fā)送的數據進行符號交織處理； 2)發(fā)送端將帶寬和調制編碼方案的信息配置在物理層幀的信令字段中； 3)接收端從物理層幀的信令字段中解析出帶寬和調制編碼方案的信息； 4)接收端根據步驟3)中得到的帶寬和調制編碼方案從不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的最優(yōu)交織深度對照表中讀取最優(yōu)交織深度，采用最優(yōu)交織深度對接收到的數據進行解交織處理。
2.如權利要求1所述的自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法，其特征在于，所述不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的最優(yōu)交織深度對照表中的不同帶寬包括540MHz的帶寬和1080MHz的帶寬，不同調制編碼方案包括BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和 256QAM。
3.如權利要求2所述的自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法，其特征在于，所述不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的最優(yōu)交織深度對照表的內容包括:帶寬為540MHz時，調制編碼方案為BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和256QAM對應的最優(yōu)交織深度分別為2、4、6、8和12 ;帶寬為1080MHz時，調制編碼方案為BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和256QAM對應的最優(yōu)交織深度分別為4、6、12、14和21。
4.如權利要求1所述的自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法，其特征在于， 所述采用最優(yōu)交織深度對發(fā)送的數據進行符號交織處理的方法為:以每個OFDM符號所包含的星座調制符號為交織基本數據塊，將交織基本數據塊按行寫入方式排成一個Dtm行7^列矩陣，再按列讀出完成交織處理，其中Dtm表示最優(yōu)交織深度，Nsd表示每個OFDM符
ljTM號所包含的星座調制符號數； 所述采用最優(yōu)交織深度對接收到的數據進行解交織處理的方法為:以每個OFDM符號所包含的星座調制符號為交織基本數據塊，將交織基本數據塊按列寫入方式排成一個Dtm行^^列矩陣，再按行讀出完成解交織處理。
jjTM
5.一種采用如權利要求1所述的自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織方法的自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織裝置，發(fā)送端包括用于對用戶數據進行符號交織處理的符號交織器；以及用于將包括帶寬和調制編碼方案的信息配置到物理層幀信息字段的物理層幀配置模塊，接收端包括用于對接收到的數據進行符號解交織處理的符號解交織器；以及用于從物理層幀信息字段中解析出包括帶寬和調制編碼方案的信息的物理層幀解析模塊；其特征在于:發(fā)送端還包括發(fā)送端交織深度選擇模塊，接收端還包括接收端交織深度選擇模塊； 所述發(fā)送端交織深度選擇模塊用于根據帶寬和調制編碼方案從不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的交織深度對照表中獲取對應的最優(yōu)交織深度，并將最優(yōu)交織深度傳入符號交織器，符號交織器根據最優(yōu)交織深度對用戶數據進行符號交織處理； 所述接收端交織深度選擇模塊用于根據物理層幀解析模塊解析得到的帶寬和調制編碼方案從不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的交織深度對照表中獲取對應的最優(yōu)交織深度，并將最優(yōu)交織深度傳入符號解交織器，符號解交織器根據最優(yōu)交織深度對接收到的數據進行符號解交織處理。
6.如權利要求5所述的自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織裝置，其特征在于，所述發(fā)送端交織深度選擇模塊和接收端交織深度選擇模塊的不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的最優(yōu)交織深度對照表中的不同帶寬包括540MHz的帶寬和1080MHz的帶寬，不同調制編碼方案包括BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和256QAM。
7.如權利要求6所述的自適應于調制編碼方案的符號交織和解交織裝置，其特征在于，所述發(fā)送端交織深度選擇模塊和接收端交織深度選擇模塊的不同帶寬和不同調制編碼方案的組合值所生成的最優(yōu)交織深度對照表的內容包括:帶寬為540MHz時，調制編碼方案為BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和256QAM對應的最優(yōu)交織深度分別為2、4、6、8和12 ;帶寬為1080MHz時，調制編碼方案為BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和256QAM對應的最優(yōu)交織深度分別為 4、6、12、14 和 21。
【文檔編號】H04L27/26GK104168084SQ201410351311
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權日:2014年7月22日
【發(fā)明者】何世文, 王海明, 黃永明, 李長庚, 閆文, 張軍 申請人:江蘇中興微通信息科技有限公司