符號交織信道映射裝置和方法以及移動通信系統(tǒng)的制作方法

專利名稱：符號交織信道映射裝置和方法以及移動通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)技術(shù)，更具體地說，涉及多載波無線通信 系統(tǒng)的信道映射方法和裝置，以及相應(yīng)的發(fā)射機、接收機和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，反饋的信道信息可以使得發(fā)射機根據(jù)信道條件避免 干擾。無線通信中的大多數(shù)自適應(yīng)技術(shù)都是基于某種形式的反饋信道信 息的。
具有代表性的多載波通信系統(tǒng)如圖1和圖2所示。 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)發(fā)射機100的示意方框圖。高層數(shù)據(jù)首先在加 擾器101中加擾，然后在FEC編碼器102中編碼。FEC編碼器102可以 是任何類型的FEC編碼器。由于CTC (巻積Turbo編碼)和非規(guī)則LDPC 碼的強勁的糾錯性能，這兩種信道編碼更為常用。隨后，經(jīng)編碼的數(shù)據(jù) (編碼數(shù)據(jù))在比特交織器103中被交織，比特交織器103可以是分組 交織或者巻積交織。調(diào)制器104將交織后的碼字映射到星座符號上。這 些符號按照一定的規(guī)則被子載波映射單元105映射到各個子載波上。這 個過程可被視作是將時間軸上的數(shù)據(jù)映射到時頻二維的空間里。在大多 數(shù)系統(tǒng)中，邏輯映射與物理映射有所不同。目的是為了不將相鄰的符號 映射到相鄰的子載波上，從而避免成塊的衰落。經(jīng)映射的數(shù)據(jù)隨后經(jīng)串 并轉(zhuǎn)換(S/P)單元106、逆快速傅立葉變換(IFFT)單元107、并串轉(zhuǎn) 換單元(P/S) 108和前綴(CP)添加單元109處理，這些單元是常用的 多載波傳輸模式-正交頻分復(fù)用(OFDM)的基本模塊，因而不予贅述。
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)接收機200的示意方框圖。接收的信號首先經(jīng) 前綴去除單元201、串并轉(zhuǎn)換單元202、快速傅立葉變換(FFT)單元203 和并串轉(zhuǎn)換單元204處理，這些單元分別是上述的單元106、 107、 108
和109的逆操作單元，是OFDM的基本解調(diào)模塊，對本領(lǐng)域技術(shù)人員是 公知的，因而不予贅述。子載波解映射單元205的作用與子載波映射單 元105相反，它將時頻二維數(shù)據(jù)映射到時間軸上。星座符號在解調(diào)器206 中解調(diào)為比特分塊，然后在解交織器207中解調(diào)。解調(diào)出的比特分組(即 FEC編碼塊)在FEC解碼器208中譯碼。然后經(jīng)過解擾器209進(jìn)行解擾 后，被提交給高層。
對于巻積Turbo碼和低密度循環(huán)冗余校驗碼，碼字往往設(shè)計得較長， 這是由于長碼的高隨機性提高了糾錯性能。
圖3示出了一個1/2碼率的巻積Turbo碼的編碼器102的示意圖。如 圖所示，輸入信息比特被分為3個流。第一條比特流經(jīng)過時延裝置301a 延時后直接進(jìn)入復(fù)用器305，碼字的這一部分通常被稱作信息比特307。 第二條比特流經(jīng)過時延裝置301b延時后，經(jīng)1/2成員巻積編碼器302a處 理，得到該成員編碼器的校驗比特。第三條比特流首先經(jīng)過CTC交織器 303交織，然后經(jīng)過另外一個1/2成員巻積編碼器302b編碼，得到自身 的校驗比特。編碼器302a和302b的輸出被刪余矩陣單元304交替選出。 刪余矩陣單元304和時延裝置301a的輸出經(jīng)過復(fù)用器305復(fù)用。由此可 以看出，巻積Turbo碼306是由信息比特307和校驗比特308組成的。 對于巻積Turbo碼，信息比特是不經(jīng)過任何刪余和保護的，這就意味著 碼字的信息比特部分比校驗比特部分更為重要，因此需要更多的保護。
圖4示出了非規(guī)則低密度循環(huán)冗余校驗碼(LDPC)的校驗矩陣的一 個示意圖。非規(guī)則LDPC碼的特點是變量節(jié)點和校驗節(jié)點的度不完全相 同。變量節(jié)點的度(校驗矩陣401的列重404)決定了對應(yīng)碼字中每比特 的重要程度度越大越重要。即碼字中403部分的比特比402部分的 比特更重要。
圖3中的CTC碼和圖4中的非規(guī)則LDPC碼有一個共同的特征碼 字中的某些比特比其他比特更為重要。我們把這類FEC碼稱為非同等保 護(UEP)碼。除了上述的兩種糾錯碼之外，巻積碼和一些線性分組碼也 屬于UEP碼。
在一個多載波無線通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)按UEP碼編碼后，經(jīng)過調(diào)制，
同一編碼塊的比特可能會被映射到若干個子載波上。這些子載波往往經(jīng) 歷不同程度的衰落。編碼領(lǐng)域傳統(tǒng)的抗衰落方法是比特交織器。所有的 編碼比特經(jīng)過比特交織器被隨機映射到不同的子載波上。每比特遭遇深 衰落的概率是相同的。在發(fā)射機已經(jīng)通過反饋技術(shù)掌握信道衰落信息的 情況下，傳統(tǒng)的發(fā)射機并沒有對特殊的重要比特進(jìn)行額外的保護。
圖5說明了這種情況。圖5是具體示出了傳統(tǒng)的發(fā)射機側(cè)信道編碼 過程的示意流程圖。如圖5所示，傳統(tǒng)的發(fā)射機側(cè)信道編碼過程包括-
前向糾錯編碼(FEC)、比特交織、調(diào)制和信道映射。這一過程與圖1所
示的裝置的處理流程是一致的。
如圖5所示，首先在步驟501輸入UEP信道編碼(即圖中FEC碼 505)。 FEC碼505是一種非同等保護(UEP)前向糾錯碼。在該示例性 實施例中，碼長是36。其中，第9至第16以及第29至第36比特是重要 比特(在上方用數(shù)字2進(jìn)行標(biāo)示，如標(biāo)號510所示)。第1至第8以及第 17至第25比特是非重要比特(在上方用數(shù)字1進(jìn)行標(biāo)示，如標(biāo)號509所 示)。FEC碼505可通過FEC單元102獲得。FEC碼505首先由比特交 織器103進(jìn)行交織(步驟502)，獲得了比特交織碼506。比特交織碼506 隨后被調(diào)制器104調(diào)制(步驟503)，調(diào)制為16QAM星座符號507。星座 符號507經(jīng)過子載波映射單元105的信道映射(步驟504),即獲得了將 發(fā)送的符號如508。標(biāo)號511和512示出了每一個子載波(信道狀態(tài)信息) 的信道衰落強度。標(biāo)號514和515示出了每一個符號的重要性。如圖5 所示，在該示例中，共有IO個重要比特經(jīng)歷了深衰落。實際上，對于發(fā) 射端而言，既然信道信息是已知的，那么應(yīng)該有相應(yīng)的措施避免重要比 特遭遇深衰落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于以上問題而提出，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的一個或更多個問題。
本發(fā)明的第一方面提供了一種符號交織信道映射裝置，用于移動通 信系統(tǒng)的發(fā)射機，所述發(fā)射機從所述移動通信系統(tǒng)的接收機接收反饋的
信道狀態(tài)信息，該符號交織信道映射裝置包括符號分類單元，其根據(jù) 符號的重要性對符號進(jìn)行分類；符號子載波映射單元，其進(jìn)行子載波映 射，根據(jù)所述符號分類單元的分類結(jié)果和所述信道狀態(tài)信息，使重要的 符號盡可能對應(yīng)于非深衰落子載波。
本發(fā)明的第二方面根據(jù)所述第一方面，其特征在于，所述符號子載 波映射單元包括子載波映射單元，將所述符號映射到子載波上；符號 交織單元，根據(jù)所述符號分類單元的分類結(jié)果和所述信道狀態(tài)信息，對 所述子載波映射單元的映射結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，使重要的符號盡可能對應(yīng)于 非深衰落子載波。
本發(fā)明的第三方面根據(jù)所述第二方面，其特征在于，所述符號交織 信道映射裝置還包括符號交織必要性判斷單元，根據(jù)所述子載波的情況 和所述子載波映射單元的映射結(jié)果，判斷是否有必要對所述子載波映射 單元的映射結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明的第四方面根據(jù)所述第二方面，其特征在于，在所述信道狀 態(tài)信息中，子載波被分為多個子集，所述符號交織信道映射裝置還包括 符號子集劃分單元，所述符號子集劃分單元將所述符號劃分為與所述子 載波的子集數(shù)目相同的多個子集，所述符號交織單元針對所述符號的各 子集進(jìn)行對所述子載波映射單元的映射結(jié)果的調(diào)整。
本發(fā)明的第五方面根據(jù)所述第一方面，其特征在于，所述符號分類 單元包括比特重要性確定單元，確定各符號中的各比特的重要性；重 要比特數(shù)目確定單元，確定各符號中重要比特的數(shù)目；符號重要性判斷 單元，根據(jù)各符號中重要性比特的數(shù)目判斷該個符號的重要性，從而對 該個符號進(jìn)行分類。
本發(fā)明的第六方面根據(jù)所述第二方面，其特征在于，所述符號交織 單元根據(jù)所述信道狀態(tài)信息和所述符號分類單元的分類結(jié)果，通過查表 對所述子載波映射單元的映射結(jié)果進(jìn)行重新排列。
本發(fā)明的第七方面根據(jù)所述第二方面，其特征在于，所述符號交織 單元根據(jù)所述信道狀態(tài)信息和所述符號映射單元的映射結(jié)果，通過使在 經(jīng)重新排列后的映射結(jié)果中，符號重要性等級標(biāo)識值與相應(yīng)的各子載波
所對應(yīng)的信道的衰落強度值的差的絕對值最小而進(jìn)行所述重新排列，所 述符號重要性等級標(biāo)識值表示符號的重要性，符號的重要性越高，所述 表示符號重要性等級標(biāo)識值越小或越大，子載波對應(yīng)的信道狀況越差， 所述衰落強度值越大或越小。
本發(fā)明的第八方面根據(jù)所述第二方面，其特征在于，所述符號交織 信道映射裝置還包括子載波子集劃分單元，將子載波分為多個子集； 符號子集劃分單元，所述符號子集劃分單元將所述符號劃分為與所述子 載波的子集數(shù)目相同的多個子集；所述符號交織單元針對所述符號的各 子集進(jìn)行對所述子載波映射單元的映射結(jié)果的調(diào)整。
本發(fā)明的第九方面提供了一種符號交織信道映射方法，用于移動通 信系統(tǒng)的發(fā)射機，所述發(fā)射機從所述移動通信系統(tǒng)的接收機接收反饋的 信道狀態(tài)信息，該符號交織信道映射方法包括符號分類步驟，根據(jù)符 號的重要性對符號進(jìn)行分類；子載波映射步驟，將所述符號映射到子載 波上；符號交織步驟，根據(jù)所述符號分類步驟的分類結(jié)果和所述信道狀
態(tài)信息，對所述子載波映射步驟的映射結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，使重要的符號盡 可能對應(yīng)于非深衰落子載波。
本發(fā)明的第十方面提供了一種移動通信系統(tǒng)，所述移動通信系統(tǒng)包 括接收機和發(fā)射機，所述發(fā)射機包括上述第一至第八方面任一方面所述
的符號交織信道映射裝置，并將解排序信息發(fā)送到所述接收機；所述接 收機包括符號子載波解映射單元，所述符號子載波解映射單元用于根據(jù) 所述解排序信息對接收的符號進(jìn)行與所述符號子載波映射單元的處理相 反的處理，所述接收機還將信道信息反饋給所述發(fā)射機。
本發(fā)明的第十一方面的移動通信系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明的第十方面，其中 所述解排序信息可以是表示發(fā)射機待排序圖樣的信息。
本發(fā)明的另一方面提供了一種計算機程序，在被計算機或邏輯部件 執(zhí)行時，可以使所述計算機或所述邏輯部件執(zhí)行上述方法，或用作上述 裝置及其部件中的一種或多種。
本發(fā)明的又一方面提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲上述計算 機程序，所述計算機可讀存儲介質(zhì)可以是CD、 VCD、 DVD、軟盤、磁帶、
閃存等。
本發(fā)明的基于多載波系統(tǒng)的符號交織方法通過在發(fā)送端重新排列符
號順序，從而避免非同等保護(UEP)前向糾錯(FEC)碼字中的重要比 特被深衰落所干擾。這里UEP碼可以為任何非同等保護FEC碼字，但是 這項發(fā)明更適合類似于巻積Turbo碼(CTC)和非規(guī)則低密度循環(huán)冗余校 驗碼(irregular LDPC)的長碼。重新排序的過程是基于反饋的信道狀態(tài) 信息(CSI)的。
每次傳輸時，多載波系統(tǒng)接收機首先將前次的信道狀態(tài)信息(CSI) 傳送給發(fā)射機。這里CSI可以以任何形式發(fā)送。在本發(fā)明中，衰落程度 等級是最直接的方法。
在發(fā)射機側(cè)，調(diào)制星座符號根據(jù)其包含重要比特的數(shù)量被劃分為若 干等級?？偟牡燃墧?shù)應(yīng)該與衰落程度等級數(shù)相等。這些星座符號被劃歸 為若干的子集中。任何一個子集可以被視作某個符號排列的圖樣。所有 子載波的信道狀態(tài)信息(CSI)被劃分為同樣數(shù)目的等級。在映射符號到 子載波之前，根據(jù)CSI的排列圖樣，每個子集中的符號順序被重新排列 從而盡量避免重要比特遭遇深衰落。符號的重排列過程在這里被稱作符 號交織。交織策略對于每一子集不盡相同，但是一旦某個子集的CSI圖 樣確定，相應(yīng)子集的符號交織策略也固定下來。在符號交織之后，星座 符號被發(fā)送。
在接收機側(cè)，前次發(fā)送的信道狀態(tài)信息(CSI)被存儲直至當(dāng)前接收 機處理完成。由于符號交織過程對于同一子集中的符號順序和CSI順序 是一一映射。接收機根據(jù)前次信道狀態(tài)信息(CSI)來解符號交織。
通過這種符號交織的方法，更多的重要比特被保存下來，從而提高 了系統(tǒng)性能。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖中示出的 實施例僅僅是示例性的，不應(yīng)被解釋為是對本發(fā)明的限制。在附圖中-
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)發(fā)射機100的示意方框圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)接收機200的示意方框圖； 圖3示出了一個1/2碼率的巻積Turbo碼的編碼器102的示意圖； 圖4示出了非規(guī)則低密度循環(huán)冗余校驗碼(LDPC)的校驗矩陣的一 個示意圖。
圖5是具體示出了傳統(tǒng)的發(fā)射機側(cè)信道編碼過程的示意流程圖。
圖6a示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)射機的方框圖6b示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的接收機的方框圖7示出了依據(jù)本發(fā)明實施例的符號交織信道映射單元；
圖8示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)射機側(cè)的符號交織流程圖9示意性地示出了子載波分類的過程；
圖IO示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的符號分類單元的示意方框圖ll描述的是符號分類過程；
圖12提供了一種基本的査找表的重排序?qū)嵤┓桨傅氖纠?br> 圖13示意地示出了一種發(fā)送解排序信息的包頭；
圖14示意性第示出了本發(fā)明的發(fā)射機側(cè)信道編碼的過程；以及
圖15示意性地示出了接收機側(cè)的信號處理過程。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。在所有的附圖中， 用相同或類似的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部件或步驟。
圖6a示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)射機的方框圖。圖6b示出 了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的接收機的方框圖。如圖6a和圖6b所示，在 發(fā)射機中，用符號交織信道映射單元110代替了子載波映射單元105。另 外在接收機處，增加了解符號交織裝置211。
圖7具體示出了依據(jù)本發(fā)明實施例的符號交織信道映射單元110。 圖7a示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的符號交織信道映射單元110。 如圖7a所示，在本發(fā)明的一個實施例中，符號交織信道映射單元110包 括符號分類單元lll、子載波映射單元112和符號交織單元113。子載波 映射單元112與現(xiàn)有技術(shù)的映射單元105的功能一樣，因而本文不予贅
述。符號分類單元111用來對符號進(jìn)行分類。對符號的分類可以在子載 波映射單元U2對符號進(jìn)行映射之前進(jìn)行，也可以在子載波映射單元112
對符號進(jìn)行映射之后進(jìn)行。符號交織單元113用于根據(jù)符號分類單元111
的分類結(jié)果和發(fā)射機接收的從接收機反饋來的信道狀態(tài)信息，對子載波
映射單元112的映射結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，使重要符號在調(diào)整后比調(diào)整前更多
地對應(yīng)于非深衰落子載波。
圖7b示出了依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的符號交織信道映射單元 110。與圖7a所示的符號交織信道映射單元相比，在圖7b的符號交織信 道映射單元中增加了符號子集劃分單元114。該實施例的符號交織信道映 射單元應(yīng)用于這樣的情況，在從接收機接收的信道狀態(tài)中，子載波被劃 分為若干個子集。在這種情況下，相應(yīng)地，也將符號劃分為若干個子集。 劃分出的符號的子集數(shù)與子載波被劃分出的子集數(shù)相同。在這種情況下， 符號交織單元113對子載波映射單元112的映射結(jié)果所進(jìn)行的調(diào)整針對 各符號子集進(jìn)行。對符號和信道進(jìn)行子集劃分可以減輕發(fā)射機和接收機 的計算負(fù)擔(dān)，提高響應(yīng)速度。
圖7c示出了依據(jù)本發(fā)明又一個實施例的符號交織信道映射單元 110。與圖7b所示的符號交織信道映射單元相比，在圖7c的符號交織信 道映射單元中增加了子載波子集劃分單元115。在從接收機反饋的信道狀 態(tài)信息中未對子載波進(jìn)行劃分時，可以在發(fā)射機處進(jìn)行子載波劃分，從 而減輕發(fā)射機和接收機的計算負(fù)擔(dān)，提高響應(yīng)速度。
圖7d示出了依據(jù)本發(fā)明再一個實施例的符號交織信道映射單元 110。與圖7c所示的符號交織信道映射單元相比，在圖7d的符號交織信 道映射單元中增加了符號交織必要性判斷單元116。用于判斷是否有必要 對子載波映射單元112的映射結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。從而避免了不必要的調(diào)整， 可提高響應(yīng)速度。
下面，將針對圖7d對本發(fā)明進(jìn)行介紹。很顯然，對于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來說，在明了了圖7d所示的實施例的實現(xiàn)和操作流程之后可以清楚 地知道圖7a至圖7c的實現(xiàn)和操作流程。因而，在本文中省略了對其他 實施例的介紹。
圖8示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)射機側(cè)的符號交織流程圖。 首先，在步驟801，由子載波子集劃分單元115將子載波(即子載波)劃
分為若干個子集，每個子集包含N個子載波，其中N是能夠被子載波總
數(shù)整除的一個小正整數(shù)。該步驟也稱為子載波子集劃分步驟，是根據(jù)不 同子載波的對應(yīng)衰落強度對子載波進(jìn)行的劃分。即，在本發(fā)明的一個實 施例中，首先多載波系統(tǒng)被劃分為很多相等帶寬的子載波，然后將所有 的子載波分成數(shù)目相等的子集。如前所述，進(jìn)行子集劃分的原因是分別 針對各子集中的子載波進(jìn)行重排比一次性對所有的子載波進(jìn)行重排的復(fù) 雜度小得多，在本發(fā)明中，對子載波進(jìn)行重排的含義與對符號進(jìn)行重排
的含義是一致的。分成多少子集(也即數(shù)值N的取值)可以依據(jù)系統(tǒng)的 處理能力和對系統(tǒng)的各種要求(如Qos要求)等確定。 一般來說，N的 值越大，則本發(fā)明對符號的重排的效果就越好，但相應(yīng)的，對處理能力 的要求也就越高。
然后，在步驟S02，將星座符號劃分為同樣數(shù)量的子集。即星座符號 的子集數(shù)與子載波的子集數(shù)相同。每個子集中包含N個符號。之后，在 步驟803，確定反饋的信道狀態(tài)信息(CSI)中各子載波的衰落等級。各 子載波F" ,n=l,2,…N的衰落等級用^標(biāo)識，1F 越大，衰落等級越高， 其中0<1<=L， L是大于1的預(yù)先確定的正整數(shù)。衰落等級是從反饋的信 道狀態(tài)信息中獲得的，符號交織單元113和符號交織必要性判斷單元116 可以直接從反饋的信道信息中獲得所述衰落等級。
圖9示出了子載波分類的過程。根據(jù)幅度將頻率連續(xù)的信道沖擊相 應(yīng)劃分為若干等級。這里，級數(shù)是由器件的處理能力決定的，可以是預(yù) 先確定的。級數(shù)越多，復(fù)雜度越高，另外一般分級為2的指數(shù)次級，即2， 4， 8， 16等，以便于數(shù)字化處理。即根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)將信道沖擊相應(yīng)幅 度劃分為若干個段(在圖中示例性地示為四個段，即4個等級)，根據(jù)各 子載波(l一9)的信道沖擊響應(yīng)所落入的段，而確定相應(yīng)的衰落等級。 經(jīng)過子集劃分，這樣對應(yīng)于每一個子載波的衰落等級序列為
如圖9所例示的，包含9個子載波的子集901 的各子載波的衰落等級分別為[2,2,1,1,2,2,3,3，4]。應(yīng)該注意， 一般來說，
^二
接收機進(jìn)行子載波分類的處理。
然后，回到圖8，在步驟804中，由符號分類單元對各子集中的各
星座符號^ , n-l, 2， ...N進(jìn)行分類。分類依據(jù)各星座符號的重要性等級 進(jìn)行。各星座符號^的重要性等級標(biāo)識為々5 ， k=l，2，...K.。 K是預(yù)定 的最高等級，為正整數(shù)，k越小，重要性越高。當(dāng)然也可以是K越大， 重要性越高，這取決于約定，并且不影響對本發(fā)明的理解，因而下文中 以k越小重要性越高的情況為例進(jìn)行說明。請注意，這里，L和K即可 以相同也可以不相同。但如果L和K相同則可以簡化處理。由于L和K 不同時的處理與L和K相同時的處理的原理是一樣的，本領(lǐng)域技術(shù)人員 在理解了 L與K相同時的處理之后完全可以理解L與K不同時的處理， 因而，為了說明的方便，在下文中以L和K相同時的情況為例進(jìn)行描述。 即用k&標(biāo)識各子載波^; ， n-l, 2， ...N的衰落等級。
圖lO示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的符號分類單元lll的示意方框 圖。如圖10所示，符號分類單元111包括比特重要性確定單元1111、重 要比特數(shù)目確定單元1112以及符號重要性判斷單元1113。比特重要性確 定單元llll確定符號中各比特的重要性，如前所述，符號中各比特的重 要性隨編碼方法不同而不同，這可以參見對圖3和圖4的說明。比特重 要性確定單元1111可以根據(jù)發(fā)射機中采用的編碼方法確定符號各比特的 重要性。重要比特數(shù)目確定單元1112確定各符號中重要比特的數(shù)目。符 號重要性判斷單元根據(jù)各符號中重要比特的數(shù)目，確定該個符號的重要 性，并由此進(jìn)行分類。可以依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷，如將包含的重要 比特的比特數(shù)多于閾值的符號判斷為重要符號。
圖11描述的是符號分類過程。比特交織之后的序列1101被調(diào)制成 為符號序列1102。比特重要性標(biāo)示器1105標(biāo)出了所有的重要比特(在圖 11中2表示重要比特)。根據(jù)包含的重要比特的數(shù)量，如符號重要性標(biāo)示 器1106所示，星座符號被劃分為若干個重要等級，圖中的重要等級共有 4級。 一級包含有4個重要比特；二級包含有3個重要比特；三級包含有 兩個重要比特；四級包含少于兩個重要比特。當(dāng)然，分出的級的數(shù)目是 可以改變的，如圖14中示例示出的，就僅分成了兩個等級。經(jīng)過子集劃
分，得到符號重要性等級序列^ 二[^V^ ，
然后，回到圖8，在步驟811中，由子載波映射單元112進(jìn)行子載波 映射。該映射步驟與現(xiàn)有技術(shù)的步驟504相同，在此不予詳細(xì)說明。本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識到，前面的步驟801至804的順序并不是固定的， 而是可以改變的，并且既可以順序執(zhí)行，也可以并行執(zhí)行。并且即可以 在步驟811之前進(jìn)行，也可以在步驟811之后進(jìn)行。另外，盡管在圖14 中對比特重要性的判斷在調(diào)制之前進(jìn)行，但也可以在調(diào)制之后進(jìn)行?？?之，對圖14和圖8的描述僅僅是示例性的，不是對本發(fā)明的限制。
然后，在步驟805，針對子載波的各子集，由符號交織單元對符號 進(jìn)行重排。圖8右部的步驟806—810更詳細(xì)地示出了步驟805。
具體地，在步驟806，針對各子載波子集中的各符號，計算下式(l)，
1<&",1<、"， l<"iV (1) 這里，^是強度差，取值可以是從-(K-l)到K-l的任意整數(shù)。
可以判斷Rn是否大于預(yù)定的閾值，該閾值例如可以表示不重要的符 號遇到了深衰減子載波，或重要的符號遇到非深衰減子載波等。在上文 中ksn越小，則符號越重要(例如1表示重要符號，2表示為不重要比特)， 而kft越大，則載波衰落越深(l為非深衰落，2則為深衰落)的情況下， 取閾值為O，則W。 >0表示一個不太重要的符號對應(yīng)與一個非深衰落子載
波。^<0表示重要的符號遇到較深衰落的子載波，這是本發(fā)明力求避
免的。從而對于各子集得到了強度差向量
R = [H'.Uw]， 1<"<^ (2)
將跟據(jù)該向量決定怎樣進(jìn)行重新排列。
接著在步驟807和808由符號交織判斷單元判斷是否有必要進(jìn)行符 號交織。具體地，在步驟807判斷對于一個子集中的所有子載波，是否 都是A^0，如果是(步驟807，是)，則表明所有的重要比特都避免了
深衰落，因而進(jìn)入步驟809。對于這種情況沒有必要進(jìn)行重新排列。如步 驟809所示，不進(jìn)行符號重新排列，符號順序跟其原來的一樣。
另一方面，如果并不是所有的R都大于O (步驟807，否)，則在步 驟808中判斷對于一個子集中的所有的子載波F是否都有、=尺。如果是(步驟808，是)，則說明信道狀態(tài)最糟糕，即使重排列也沒有任何幫
助，因而也進(jìn)入步驟809，不作任何改變。
除了上述兩種特殊情況，都需要進(jìn)行符號重排序。即在步驟808的 判斷為否的時候，處理進(jìn)入步驟810，進(jìn)行重排。
在每次傳輸數(shù)據(jù)之前對于發(fā)射機和接收機重排的策略都已經(jīng)確定下 來了。
每個子集中的重排順序可以根據(jù)下式?jīng)Q定， S' = /(S,R)
其中
<formula>formula see original document page 16</formula>其中，i化"〈尺，i〈a^, < a:， 1<"<# F'二「巧',f2 ',…f"'…,v
是重排后的衰落序列，此時《'對應(yīng)于原排列中某一個子載波的位置， 而非編號為1的子載波。、,是重排后的子載波衰落強度標(biāo)識。、是原排
列的符號重要性標(biāo)識。R'是重排后的強度差。^iR'l)表示強度i向量的 均值。對lR'l取均值最小表示最大可能地將重要符號與非深衰落相對應(yīng)。 式(4)可以形象地理解為通過符號順序調(diào)整使得更多的重要符號對應(yīng)于 非深衰落子載波，非重要符號對應(yīng)深衰落子載波。
對于某一固定的衰落圖案，重排列函數(shù),(S，K)都將符號順序重新排 列為某種滿足上述原則的新的順序。這里，不同的符號順序是有可能映 射為相同的新順序的。該映射在每次發(fā)送數(shù)據(jù)前以查找表的形式存儲在 發(fā)射機中。圖12提供了一種基本的查找表的重排序?qū)嵤┓桨浮?br> 圖12是子集大小為3，衰落等級數(shù)為2，符號重要等級數(shù)為2的查 找表的生成方法。圖中標(biāo)號為1的符號為重要符號，陰影為深度衰落。 首先將待排序符號全部圖樣(2*2*2=8種)順序編號如S(Symbo1)1301， 然后將衰落圖樣(2*2*2=8種)順序編號如F(Fading) 1302。 1303是該查 找表。列編號為待排序符號圖樣編號，行編號為衰落圖樣編號，每一個
列編號和行編號的組合都對應(yīng)于一個符號的重排列方案1304，即新的符 號排列順序，這些新順序都能滿足使得重要符號對應(yīng)的深度衰落的個數(shù) 最少。
接收機側(cè)恢復(fù)原來的符號順序需要依靠來自發(fā)射機的解排序信息。 這些解排序信息必須通過可靠的手段(例如低速率調(diào)制編碼方案，重復(fù) 等)在發(fā)送數(shù)據(jù)信息之前送達(dá)接收端。 一種可行的實施方案是作為數(shù)據(jù)
的包頭發(fā)送。圖13示意地示出了一種發(fā)送解排序信息的包頭。如圖13 所示，解排序信息由編碼塊號1301，子集號1302和重排序編號1303三 個字段組成。編碼塊號1301指示該信息對應(yīng)的編碼塊，子集號1302指 示該信息對應(yīng)于某一編碼塊的特定子集，重排序編號1303是該信息的核 心內(nèi)容，即解排序方案一每一個編號都對應(yīng)一種解排序結(jié)果。1303可以 是發(fā)射機待排序符號圖樣的編號1301。接收機按照該編號還原原來符號 的順序。
圖14示意性地示出了本發(fā)明的流程。與圖5相對照，可以形象地理 解本發(fā)明。因此與圖5所示相同的部分，用相同的標(biāo)號標(biāo)示，并省略了 對其的詳細(xì)說明。
如圖14所示，首先在步驟501輸入UEP信道編碼(即圖中FEC碼 505)。 FEC碼505首先由比特交織器103進(jìn)行交織(步驟502)，獲得了 比特交織碼506。比特交織碼506隨后被調(diào)制器104調(diào)制(步驟503)， 調(diào)制為16QAM星座符號507。星座符號507經(jīng)過子載波映射單元105的 信道映射(步驟504),即獲得了將發(fā)送的符號如508。如圖5a所示，在 該示例中，共有10個重要比特、4個重要符號經(jīng)歷了深衰落。
然而，在圖14中，要進(jìn)行符號分類等(步驟520)，并且在映射之 后，根據(jù)符號分類的結(jié)果等以及反饋的信道信息，進(jìn)行符號交織(步驟 521)。
如圖14所示，將符號劃分為3個子集(在圖14中，共有9個符號， 因而每個子集中有3個符號)，在這3個子集中對符號分別進(jìn)行重新排列。 可以發(fā)現(xiàn)只有2個重要符號被深度衰落，對比于圖5的4個重要符號度 衰落，取得了良好的結(jié)果。
應(yīng)該注意，盡管在上面的示例中，總是在子載波映射之后通過符號 交織對其映射結(jié)果進(jìn)行重排，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以有子載 波映射單元根據(jù)反饋的信道信息和符號分類信息，根據(jù)一定的函數(shù)或查 找表，直接進(jìn)行映射，這樣映射的結(jié)果應(yīng)使重要的符號盡可能對應(yīng)于非 深衰落子載波，從而不必再進(jìn)行重排。
圖15示意性地示出了接收機側(cè)的信號處理過程。接收機中的處理過 程與發(fā)射機中的處理相對并相反，因而在本文中僅對應(yīng)于圖7d的發(fā)射機 來描述接收機中的處理。下面結(jié)合圖6b對此進(jìn)行描述。符號子集劃分單
元210將接收的星座符號1206分為與發(fā)射機所劃分的子集數(shù)相對應(yīng)的若 干個子集。每個子集包含N個符號。然后由符號解交織器211針對各子 集，根據(jù)CSI圖樣(即通過查表)進(jìn)行解交織(解重排序)，將步驟1201。 經(jīng)解交織的符號1207然后被子載波解映射單元205解映射(步驟1202)， 然后經(jīng)解映射的符號1208被解調(diào)器206解調(diào)(步驟1203)。解調(diào)出的比 特1209經(jīng)過解交織器207解交織(步驟1204)，然后經(jīng)解交織的比特1210 經(jīng)FEC解碼器208進(jìn)行解碼(步驟1205)，并經(jīng)解擾器209進(jìn)行解擾。
本發(fā)明在應(yīng)用之前，需要確保一個前提，即反饋的信道狀態(tài)信息 (CSI)必須足夠可靠。換句話說，信道衰落圖樣對于發(fā)射機和接收機必 須一樣，否則重排策略對于發(fā)射機和接收機不同，會引入大量的錯誤。 三個層面的保護措施可以保證反饋信息的可靠性。首先，每個子集中等 級數(shù)目必須少，這樣才能保正每一個等級的范圍足夠大，小的衰落變化 不至于影響衰落等級圖樣。第二，反饋信息自身可以用更為魯棒的調(diào)制 編碼方式。第三，高層的保護機制，比如ARQ。
上面的實施方式、實施例、示例等都是示意性的，并不是對本發(fā)明 的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理對本發(fā)明的實施例等 進(jìn)行各種修改和變型，這些修改和變型都應(yīng)在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明 的范圍又所附的權(quán)利要求及其等同物確定。
本領(lǐng)域技術(shù)人員要想更深入地理解本發(fā)明，可以參考以下文獻(xiàn)。通 過引用將它們并入本文中，如同在這里完全闡明了一樣。
1. US 2002/0066061 Al Brain Classon et al.
2. Xiaowei Jin， Teng Li， Oliver M.Collins and Thomas E. Fuja, The Universality of LDPC Codes on Correlated Fading Channels with Decision Feedback Based Receiver, Global Telecommunications Conference, 2005. GLOBECOM apos; 05. IEEE Volume 3, Issue , 28 Nov.扁2 Dec. 2005.
3 . hengli Zhou, and Baosheng Li， BER Criterion and Codebook Construction for Finite-Rate Precoded Spatial Multiplexing With Linear Receivers, IEEE TRANSACTIONS ON SIGAL PROCESSING, VOL.54, NO,5， MAY 2006.
4. L.A,Dunning and W.E. Robbins: Optimal encoding of linear block codes for unequal error protection, Information and Control 37(1978), 150-177.
5. W.J van Gils: Two topics on linear unequal error protection codes: bounds on their length and cyclic code classes, IEEE Transactions on Information Theory 29 (1983), 866-876.
權(quán)利要求
1、一種符號交織信道映射裝置，用于移動通信系統(tǒng)的發(fā)射機，所述發(fā)射機從所述移動通信系統(tǒng)的接收機接收反饋的信道狀態(tài)信息，該符號交織信道映射裝置包括符號分類單元，其根據(jù)符號的重要性對符號進(jìn)行分類；符號子載波映射單元，其進(jìn)行子載波映射，根據(jù)所述符號分類單元的分類結(jié)果和所述信道狀態(tài)信息，使重要的符號盡可能對應(yīng)于非深衰落子載波。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的符號交織信道映射裝置，其中，所述符號 子載波映射單元包括子載波映射單元，將所述符號映射到子載波上；符號交織單元，根據(jù)所述符號分類單元的分類結(jié)果和所述信道狀態(tài) 信息，對所述子載波映射單元的映射結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，使重要的符號盡可 能對應(yīng)于非深衰落子載波。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的符號交織信道映射裝置，其特征在于，所 述符號交織信道映射裝置還包括符號交織必要性判斷單元，所述符號交 織必要性判斷單元根據(jù)所述子載波的情況和所述子載波映射單元的映射 結(jié)果，判斷是否有必要對所述子載波映射單元的映射結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的符號交織信道映射裝置，其特征在于，在 所述信道狀態(tài)信息中，子載波被分為多個子集，所述符號交織信道映射 裝置還包括符號子集劃分單元，所述符號子集劃分單元將所述符號劃分 為與所述子載波的子集數(shù)目相同的多個子集，所述符號交織單元針對所 述符號的各子集進(jìn)行對所述子載波映射單元的映射結(jié)果的調(diào)整。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的符號交織信道映射裝置，其特征在于，所 述符號分類單元包括比特重要性確定單元，其確定各符號中的各比特的重要性； 重要比特數(shù)目確定單元，其確定各符號中重要比特的數(shù)目； 符號重要性判斷單元，其根據(jù)各符號中重要比特的數(shù)目判斷該個符 號的重要性，從而對該個符號進(jìn)行分類。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的符號交織信道映射裝置，其特征在于，所 述符號交織單元根據(jù)所述信道狀態(tài)信息和所述符號分類單元的分類結(jié) 果，通過査表對所述子載波映射單元的映射結(jié)果進(jìn)行重新排列。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的符號交織信道映射裝置，其特征在于，所述符號交織單元根據(jù)所述信道狀態(tài)信息和所述子載波映射單元的映射結(jié) 果，通過使在經(jīng)重新排列后的映射結(jié)果中，符號重要性等級標(biāo)識值與相 應(yīng)的各子載波所對應(yīng)的信道的衰落強度值的差的絕對值最小而進(jìn)行所述 重新排列，其中，所述符號重要性等級標(biāo)識值表示符號的重要性，符號 的重要性越高，所述表示符號重要性等級標(biāo)識值越小，子載波對應(yīng)的信 道狀況越差，所述衰落強度值越大，或者符號的重要性越高，所述表示 符號重要性等級標(biāo)識值越大，子載波對應(yīng)的信道狀況越差，所述衰落強 度值越小。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的符號交織信道映射裝置，其特征在于，所述符號交織信道映射裝置還包括子載波子集劃分單元，其將子載波分為多個子集；符號子集劃分單元，所述符號子集劃分單元將所述符號劃分為與所述子載波的子集數(shù)目相同的多個子集；所述符號交織單元針對所述符號的各子集進(jìn)行對所述子載波映射單 元的映射結(jié)果的調(diào)整。
9、 一種符號交織信道映射方法，用于移動通信系統(tǒng)的發(fā)射機，所述 發(fā)射機從所述移動通信系統(tǒng)的接收機接收反饋的信道狀態(tài)信息，該符號 交織信道映射方法包括符號分類步驟，根據(jù)符號的重要性對符號進(jìn)行分類；子載波映射步驟，將所述符號映射到子載波上；符號交織步驟，根據(jù)所述符號分類步驟的分類結(jié)果和所述信道狀態(tài) 信息，對所述子載波映射步驟的映射結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，使重要的符號盡可 能對應(yīng)于非深衰落子載波。
10、 一種移動通信系統(tǒng)，所述移動通信系統(tǒng)包括接收機和發(fā)射機， 所述發(fā)射機包括權(quán)利要求l一8任一項所述的符號交織信道映射裝 置，并將解排序信息發(fā)送到所述接收機；所述接收機包括符號子載波解映射單元，所述符號子載波解映射單 元用于根據(jù)所述解排序信息對接收的符號進(jìn)行與所述符號子載波映射單 元的處理相反的處理，所述接收機還將信道信息反饋給所述發(fā)射機。
全文摘要
本發(fā)明公開了符號交織信道映射裝置和方法以及移動通信系統(tǒng)。該符號交織信道映射裝置，用于移動通信系統(tǒng)的發(fā)射機，所述發(fā)射機從所述移動通信系統(tǒng)的接收機接收反饋的信道狀態(tài)信息，該符號交織信道映射裝置包括符號分類單元，其根據(jù)符號的重要性對符號進(jìn)行分類；符號子載波映射單元，其進(jìn)行子載波映射，根據(jù)所述符號分類單元的分類結(jié)果和所述信道狀態(tài)信息，使重要的符號盡可能對應(yīng)于非深衰落子載波。
文檔編號H04L1/00GK101350697SQ20071013616
公開日2009年1月21日 申請日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日
發(fā)明者林宏行, 俊 王, 軍 田 申請人:富士通株式會社