用于在无线通信系统中传送数据的方法和发射机与流程

本专利申请是下列发明专利申请的分案申请：

申请号：201180050925.1

申请日：2011年10月21日

发明名称：用于在无线通信系统中传送数据块的发射机和方法

本发明涉及无线通信，且更具体地，涉及一种用于在无线通信系统中传送数据块的方法、和发射机。

背景技术：

近来，根据信息通信技术的进步，各种无线通信技术处于发展之中。其中，无线局域网(wlan)是这样的技术，其允许诸如个人数字助理(pda)、膝上型计算机、便携式多媒体播放器(pmp)等的移动终端基于射频技术，在家、在办公室、或在特定服务提供区域无线地访问因特网。

作为一种相对而言近来已经立法、以便克服已被指出为wlan中的弱点的通信速度上的局限的技术规范，存在ieee(电气与电子工程师协会)802.11n。ieee802.11n的目标在于，增加无线网络的速度和可靠性，并且扩展无线网络的操作距离。更具体地，ieee802.11n基于多输入多输出(mimo)技术，其中在发射机端和接收机端两者处使用多个天线，以便支持具有540mbps或更高的最大数据处理速度的高吞吐量(ht)，最小化传送误差，并且优化数据速度。此外，在此规范中，可以使用用于传送几个重叠副本(overlappedduplicate)的编码方案，以便增加数据可靠性，并且还可以使用正交频分多路复用(ofdm)方案，以便增加速度。

在无线通信系统中，一般地，在整个频带上对码字进行交织，以便获得频率分集增益并且最大化交织效果。当所使用的频带的尺寸增加时，通过向频带的尺寸增加码字和交织器，来获得编码增益和分集增益。

然而，当根据频带尺寸上的增加来增加交织器的尺寸时，改变现有结构的负担和复杂性可能增加。

技术实现要素：

技术问题

本发明提供了一种用于在无线局域网系统中传送能够支持宽带的数据块的方法和发射机。

技术解决方案

在一方面中，提供了一种用于在无线通信系统中传送数据块的方法。该方法包括：确定向信号星座图的单一轴分派的比特数目s和编码器的数目nes；基于s和nes来对信息比特进行编码，以生成ncbpss比特的编码块；基于s和nes来对该编码块进行解析，以生成多个频率子块；以及向接收机传送所述多个频率子块。

其中nbpscs是每个空间流中每个副载波的编码比特数目。

所述对信息比特进行编码的步骤可以包括：通过使用nes个前向纠错(fec)编码器来对该信息比特进行编码；以及基于s和nes来对编码后的信息比特进行重新排列，以生成ncbpss比特的编码块。

该信号星座图可以用于以下各项中的至少一个：二进制相移键控(bpsk)、正交相移键控(qpsk)、16-正交幅度调制(qam)、64-qam、和256-qam。

所述多个频率子块可以分别对应于多个频带。

每个频带可以具有80mhz的带宽。

所述多个频率子块的数目可以是二。

可以通过使用循环法方案来对该编码块进行解析，以生成所述多个频率子块。

在另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中传送数据块的发射机。该发射机包括：编码单元，被配置为确定向信号星座图的单一轴分派的比特数目s和编码器的数目nes，并且基于s和nes来对信息比特进行编码，以生成ncbpss比特的编码块；解析单元，被配置为基于s和nes来对该编码块进行解析，以生成多个频率子块；以及传送单元，被配置为向接收机传送所述多个子块。

在又一方面，提供了一种用于在无线通信系统中传送数据块的方法。该方法包括：确定向信号星座图的单一轴分派的比特数目s和编码器的数目nes；生成编码块；以snes比特为单位来对该编码块进行解析，以生成多个频率子块；以及向接收机传送所述多个频率子块。

在又一方面，提供了一种用于在无线通信系统中传送数据的方法，包括：将流解析器的输出比特划分为ncbpss比特的块，其中ncbpss是每个空间流中每个码元的编码比特的数目；和基于向空间流中的星座点的单一轴分派的比特数目和编码器的数目，来将所述块的每一个划分为ncbpss/2比特的两个频率子块，向接收机传送所述两个频率子块，其中向空间流中的星座点的单一轴分派的比特的数目基于每个空间流中每个副载波的编码比特的数目。

在又一方面，提供了一种用于在无线通信系统中传送数据的发射机，包括：片段解析器，被配置为：将流解析器的输出比特划分为ncbpss比特的块，其中ncbpss是每个空间流中每个码元的编码比特的数目，和基于向空间流中的星座点的单一轴分派的比特的数目和编码器的数目，来将所述块的每一个划分为ncbpss/2比特的两个频率子块；和传送单元，被配置为向接收机传送所述两个频率子块，其中向空间流中的星座点的单一轴分派的比特的数目基于每个空间流中每个副载波的编码比特的数目。

有益效果

可能通过允许编码块的邻近比特在信号星座图上不连续地具有相同的可靠性，来防止接收机的解码性能劣化。

附图说明

图1是示出了ieee802.11的架构的图。

图2是示出了物理层会聚过程(plcp)协议数据单元(ppdu)格式的示例的框图。

图3是示出了其中在邻近的频带中实现本发明的示范实施例的发射机的示例的框图。

图4是示出了其中在非邻近的频带中实现本发明的示范实施例的发射机的示例的框图。

图5是示出了片段解析的示例的图。

图6是示出了其中使用图5的片段解析的示例的示例。

图7是示出了其中使用图5的片段解析的另一示例的示例。

图8是示出了根据本发明示范实施例的片段解析的示例的图。

图9是示出了根据本发明示范实施例的片段解析的另一示例的图。

图10是示出了根据本发明示范实施例的片段解析的图。

图11是示出了根据本发明另一示范实施例的片段解析的图。

图12到14是示出了仿真结果的图。

图15是示出了根据本发明示范实施例的用于传送数据的方法的流程图。

图16是示出了根据本发明另一示范实施例的用于传送数据的方法的流程图。

图17是示出了其中实现本发明示范实施例的发射机的框图。

具体实施方式

其中实现本发明示范实施例的无线局域网(wlan)系统包括至少一个基本服务集(bss)。bss是成功同步站(sta)的集合，以便在其间执行通信。可以将bss划分为独立bss(ibss)和基础设施bss。

bss可以包括至少一个sta和接入点(ap)。sta可以是ap或非apsta。ap是功能介质，用于通过无线介质而将bss中的sta彼此连接。可以将ap叫做其他名称，诸如集中式控制器、基站(bs)、调度器等。

图1是示出了ieee802.11的架构的图。

ieee802.11的无线介质物理层(phy)架构包括phy层管理实体(plme)层，即物理层会聚过程(plcp)子层110、物理介质相关(pmd)子层110。

plme与介质访问控制(mac)层管理实体(mlme)协作地提供phy的管理功能。

在mac子层120与pmd子层100之间，plcp子层110根据mac层的指令，将从mac子层120接收到的mac协议数据单元(mpdu)传输到pmd子层110，或者将来自pmd子层100的帧传输到mac子层120。

作为plcp的较低层的pmd子层100可以允许通过无线介质在两个sta之间传送和接收phy实体。

将从mac子层120传输的mpdu叫做plcp子层110中的物理服务数据单元(psdu)。mpdu与psdu相似。然而，当传输其中会聚了多个mpdu的会聚mpdu(a-mpdu)时，各个mpdu和psdu可能是不同的。

在从mac子层120接收psdu和向pmd子层100传输psdu的处理期间，plcp子层110向psdu添加附加字段，该附加字段包括物理层收发机所需的信息。这里，向mpdu添加的字段可以是在数据字段上需要的plcp前导码、plcp报头、报尾比特等。plcp前导码用来允许接收机在传送psdu之前准备同步功能和天线分集。plcp报头包括一字段，该字段包括关于帧的信息。

plcp子层110向psdu添加上述字段，以生成plcp协议数据单元(ppdu)，并且通过pmd子层向接收站传送该ppdu。接收站接收该ppdu，并且根据plcp前导码和plcp报头来获得用于恢复数据所需的信息，以恢复该数据。

图2是示出了物理层会聚过程(plcp)协议数据单元(ppdu)格式的示例的框图。

ppdu600可以包括传统-短训练字段(l-stf)610、传统-长训练字段(l-ltf)620、传统-信号(l-sig)字段630、极高吞吐量(vht)-siga字段640、vht-stf650、vht-ltf660、vht-sigb670、和数据字段680。

l-stf610用于帧定时获取、自动增益控制(agc)、粗略频率获取等。

l-ltf620用于l-sig字段630和vht-siga字段640的解调的信道估计。

l-sig字段630包括关于ppdu的传送时间的控制信息。

vht-siga字段640包括支持mimo传送的sta接收空间流所需的公用信息。vht-siga字段640包括关于用于每个sta的空间流的信息、信道带宽信息、组标识符、关于每个地标识符被分配到的sta的信息、短保护间隔(gi)、波束形成信息(包括mimo是su-mimo还是mu-mimo)。

vht-stf650用于改善mimo传送中agc估计的性能。

vht-lte660用于使得每个sta估计mimo信道。

vht-sigb字段670包括关于每个sta的各个控制信息。vht-sigb字段670包括关于调制和编码方案(mcs)的信息。可以根据mimo传送的类型(mu-mimo或su-mimo)和用于传送ppdu的信道的带宽，来改变vht-sigb字段670的尺寸。

数据字段680包括从mac层传输的psdu、服务字段、报尾比特、和填充比特(如果需要的话)。

为了支持更高的数据速率，wlan系统可以支持各种带宽。例如，wlan系统所支持的带宽可以包括20mhz、40hz、80mhz、和160mhz中的至少任何一个。另外，由于可能并非总是使用连续带宽，所以可以使用非邻近频带。例如，使用(通过80+80mhz表示的)两个非邻近的80mhz频带来支持160mhz的带宽。

在下文中，将借助于示例来描述邻近的160mhz频带和非邻近的80+80mhz频带。然而，并不限制带宽的尺寸或数目。

wlan系统可以支持mu-mimo和/或su-mimo。在下文中，将借助于示例来描述su-mimo。然而，本领域技术人员可以容易地领会到，还可以将此描述指向mu-mimo。

图3是示出了其中在邻近的频带中实现本发明的示范实施例的发射机的示例的框图。

至少一个前向纠错(fec)编码器对数据单元进行编码(s710)。该数据单元包括向psdu添加的phy填充比特和加扰信息比特。编码器解析器可以将该数据单元划分为具有特定比特尺寸的比特序列，并且可以将每个比特序列输入到每个fec编码器。

编码方案可以是二进制卷积码(bcc)。然而，所公开的编码方案仅仅是示例，并且本领域技术人员可以将本发明的范围和精神应用于公知的编码方案，诸如低密度奇偶校验(ldpc)、特波(turbo)码等。

流解析器可以将编码后的数据单元重新排列为nss空间块(s720)。nss指示出空间流的数目。

将每个流解析器的输出比特划分为两个频率子块(s730)。一个频率子块可以对应于80mhz的带宽。

bcc交织器对两个频率子块中的每一个独立地进行交织(s740)。交织器可以具有与20mhz、40mhz、和80mhz对应的尺寸。由于一个频率子块对应于80mhz频带，所以与80mhz对应的交织器可以对该频率子块进行交织。

星座图(constellation)映射器将每一个交织后的频率子块独立地映射到信号星座图上(s750)。信号星座图可以对应于各个调制方案，诸如二进制相移键控(bpsk)、正交相移键控(qpsk)、16-正交幅度调制(qam)、64-qam、或256-qam，但是其不限于此。

使用空时块编码(stbc)和循环移位延迟(csd)来对映射后的子块进行空间映射(s760)。

两个空间映射后的子块经历逆离散傅里叶变换(idft)，并然后被传送(s770)。

图4是示出了其中在非邻近的频带中实现本发明的示范实施例的发射机的示例的框图。

与图3的发射机相比，两个频率子块中的每一个独立地经历idft。由于每个频率子块对应于80mhz频带并且80mhz的带宽是非邻近的，所以两个频率子块中的每一个独立地经历idft。

片段解析器将编码后的数据单元解析为多个频率子块。这用于支持更宽的带宽，而不会增加bcc交织器的尺寸。

例如，假设现有的bcc交织器支持上至80mhz的带宽。为了支持160mhz的带宽，不得不改变bcc交织器从而支持160mhz。然而，使用片段解析器来将数据流解析为以下子块，所述子块具有bcc交织器所支持的频率带宽的尺寸。因此，可能支持更宽的带宽并获得频率分集增益，而不会改变交织器的尺寸。

在下文中，将定义以下的参数。

ncbps：每个码元的编码比特数目

ncbpss：每个空间流中每个码元的编码比特数目

nbpsc：在所有空间流上每个副载波的编码比特数目

nbpscs：每个空间流中每个副载波的编码比特数目

nss：空间流的数目

nes：用于数据字段的编码器的数目。这里，假设编码器的数目与码字的数目是相同的。

r：码率

图5是示出了片段解析的示例的图。现有所建议的最简单的片段解析是针对每个空间流，向第一子块分配偶数比特，并且向第二子块分配奇数比特。

图6是示出了其中使用了图5的片段解析的示例的示例。在图6的情况下，调制方案是64-qam，nes是4，nss是6，r是6/5，并且带宽是80mhz。

与64-qam信号星座图的q轴(或i轴)对应的比特数目是3。因此，在用于每个空间流的循环法(roundrobin)方案中，逐3比特地分配编码器的输出。流解析器对每个空间流进行解析，以生成子块。

交织器对所生成的子块进行交织。在26行中依次地填满交织器输入比特，将第3i行的3j、3j+1、和3j+2行照原样地映射到信号星座图，并且将第3i+1行的3j、3j+1、和3j+2行向下循环地移位单一列并然后映射到信号星座图。将第3i+2行的3j、3j+1、和3j+2行向下地循环移位两列并然后映射到信号星座图。

在上述情形下，在信号星座图上将码字的连续比特映射到具有不同可靠性的位置。

图7是示出了其中使用了图5的片段解析的另一示例的示例。在图7的情况下，调制方案是64-qam，nes是1或2，nss是1，r是6/5，并且带宽是160mhz。与图6的示例不同地，在这些情形下，在信号星座图上将码字的连续比特连续地映射到具有相同可靠性的位置。

当在信号星座图上码字的比特连续地具有相同可靠性时，可能使得接收机的解码性能显著劣化。原因在于，当信道状态在可靠性上劣化时，误差可能出现。

因此，本发明的示范实施例建议这样的片段解析，其允许码字的比特在信号星座图上不连续地具有相同的可靠性。

在所建议的片段解析中，考虑了编码器的数目和向信号星座图的一个轴分配的比特数目。

如下地考虑向信号星座图的一个轴分配的比特数目：

[等式1]

例如，当调制方案是bpsk或qpsk时，s是1；当调制方案是16-qam时，s是2；当调制方案是64-qam时，s是4；并且当调制方案是256-qam时，s是4。

图8是示出了根据本发明示范实施例的片段解析的示例的图。图8示出了以下示例，其中根据每个调制方案，针对每个空间流，在s单位中向两个频率子块分配比特。

图9是示出了根据本发明示范实施例的片段解析的另一示例的图。在此示例中，对每个编码器的输出进行划界(bound)。即，针对每个空间流，在snes单位中对编码器的输出进行解析。

可以在信号星座图上对码字的邻近比特进行映射，从而具有不同的可靠性。

如下地在数学上示出了图9的示例。

将每个空间流解析器的输出比特划分为ncbpss比特的块。将每个块解析为ncbpss/2比特的两个频率子块，如以下等式2所示出的：

[等式2]

其中，

是小于或等于z的最大整数，

zmodt是用整数z除以整数t所得到的余数，

xm是ncbpss比特的块的第m比特(m＝0,...,ncbpss-1)，

l是子块索引，并且l＝0,1，

yk,l是子块l的第k比特。

其间，当编码块的比特数目(即，第i个空间块的比特数目)不是2snes的倍数时，可能存在没有分配到频率子块的残余比特。即，当编码块的比特数目无法被2snes除尽时，用于分配残余比特的方法是有问题的。典型地，160mhz的带宽中的以下情况是有问题的。

(1)64-qam,r＝2/3,nss＝5,nes＝5

(2)64-qam,r＝2/3,nss＝7,nes＝7

(3)64-qam,r＝3/4,nss＝5,nes＝5

(4)64-qam,r＝3/4,nss＝7,nes＝7

图10是示出了根据本发明示范实施例的片段解析的图。

如等式2所示地，对上至的比特进行解析。这里，剩余未被解析的2sq(q＝(ncbpssmod2snes)/(2s))个残余比特。然后，通过s比特的子集来对这些残余比特进行划分。在循环法方案中向不同的子块分配每个子集。向第一子块(l＝0)分配最初的s比特。即，依次地向第一和第二子块分配s比特的簇(bundle)。

即，当ncbpss无法被2snes除尽时，将每个块解析为ncbpss/2比特的两个频率子块，如以下的等式3所示出的：

[等式3]

等式3另外地示出了等式2中的残余比特的分配。

图11是示出了根据本发明另一示范实施例的片段解析的图。

如等式2所示地，对上至的比特进行解析。然后，通过2个比特的子集来对残余比特进行划分。在循环法方案中向不同的子块分配每个子集。

图12到14是示出了仿真结果的图。图12示出了以下情况下的仿真结果，其中nss是3，调制方案是16-qam，并且r是1/2；图13示出了以下情况下的仿真结果，其中nss是3，调制方案是16-qam，并且r是3/4；并且图14示出了以下情况下的仿真结果，其中nss是3，调制方案是256-qam，并且r是3/4。“nseg＝1”指示出在60mhz的带宽上使用单一交织器，而没有片段解析。“nseg＝2和解析器(parser)＝0”指示出使用了图5的现有的片段解析。“'nseg＝2和解析器＝1”指示出使用了图10的所建议的片段解析。

示出了，与其中不执行片段解析的情况相比，在现有的片段解析的情况下，分组误差率(per)增加；然而，与其中不执行片段解析的情况相比，在所建议的片段解析的情况下，per几乎没有增加。

图15是示出了根据本发明示范实施例的用于传送数据的方法的流程图。

对信息比特进行编码，以生成编码块(s910)。该编码可以包括通过流解析器的空间映射、以及诸如bcc或ldpc之类的fec编码。(每个空间流中)编码块的比特数目是ncbpss。

流解析器可以执行基于s的解析。将fec编码器的输出比特重新安排为ncbpss比特的nss个空间块。在循环法方案中，可以将s比特的邻近块分配到不同的空间流。

在第一片段单位中执行片段解析(s920)。第一片段单位可以具有snes的值。可以将每个编码块解析为ncbpss/m比特的m个频率子块。该子块可以对应于与交织器的尺寸对应的带宽。

当m是2时，可以对编码块进行解析，以将其划分为两个子块，如等式2所示出的。

确定是否存在残余比特(s930)。

当没有在m×第一片段单位中划分ncbpss时(即，当ncbpss不是m×第一片段单位的倍数时)，可以在第二片段单位中在m个频率子块中解析残余比特(s940)。第一片段单位nes是比第二片段单位更大的倍数，其可以具有s的值。当m是2时，可以对编码块进行解析，以将其划分为两个子块，如等式3所示出的。

向接收机传送每个子块(s950)。交织器独立地对解析后的子块进行交织，将其映射到信号星座图上，并然后进行传送。

图16是示出了根据本发明另一示范实施例的用于传送数据的方法的流程图。

对信息比特进行编码，以生成编码块(s1010)。该编码可以包括通过流解析器的空间映射、以及诸如bcc或ldpc之类的fec编码。(每个空间流中)编码块的比特数目是ncbpss。

流解析器可以执行基于s的解析。将fec编码器的输出比特重新安排为ncbpss比特的nss个空间块。在循环法方案中，可以将s比特的邻近块分配到不同的空间流。

确定作为编码块的尺寸的ncbpss是否被参考值除尽(s1020)。参考值可以是m×第一片段单位。

当ncbpss被m×第一片段单位除尽时，在第一片段单位中执行片段解析(s1020)。第一片段单位可以具有snes的值。可以将每个编码块解析为ncbpss/m比特的m个频率子块。该子块可以对应于与交织器的尺寸对应的带宽。当m是2时，可以对编码块进行解析，以将其划分为两个子块，如等式2所示出的。

当ncbpss无法被m×第一片段单位除尽时，可以在第一和第二片段单位中将残余比特解析为m个频率子块(s1040)。第一片段单位nes是比第二片段单位更大的倍数。第一片段单位可以具有snes的值，而第二片段单位可以具有s的值。首先在第一片段单位中执行片段解析，并然后相对于残余比特，在第二片段单位中执行片段解析。当m是2时，可以对编码块进行解析，以将其划分为两个子块，如等式3所示出的。

向接收机传送每个子块(s1050)。交织器独立地对解析后的子块进行交织，将其映射到信号星座图上，并然后进行传送。

图17是示出了其中实现本发明示范实施例的发射机的框图。可以通过该发射机来实现图15和16的示范实施例。

发射机1000包括编码单元1010、解析单元1020、和传送单元1030。编码单元1010可以实现图3和4的fec编码和流解析器的功能。解析单元1020可以实现图3和4的片段解析器的功能。传送单元1030可以实现图3和4的交织器和星座映射器的功能。

编码单元1010生成编码块。解析单元1020将编码块解析为多个频率子块。可以通过解析单元1020来实现片段解析等式2或等式3。传送单元1030向接收机传送所述子块。

可以通过一个或多个处理器来实现编码单元1010、解析单元1020、和传送单元1030。该处理器可以包括特定用途集成电路(asic)、其他芯片组、逻辑电路和/或数据处理装置。该存储器可以包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、闪存、存储卡、存储介质和/或其他存储装置。当在软件中实现所述实施例时，可以利用执行在这里所描述的功能的模块(例如，过程、功能等)来实现在这里所描述的技术。所述模块可以存储在存储器中并且由处理器来运行。该存储器可以被实现在处理器内部或者处理器外部，在后者情况下，它们可以经由各种手段而通信地耦接到该处理器，如本领域已知的。

鉴于在这里所描述的示范系统，已经参考若干流程图而描述了可以根据所公开的主题而实现的方法。尽管为了简洁的目的、将所述方法示出并描述为一系列步骤或块，但是要理解并领会的是，所要求保护的主题不受所述步骤或块的顺序限制，这是由于一些步骤可以按照与这里描绘并描述的不同的顺序或与其他步骤并发地发生。而且，本领域技术人员将理解，在流程图中图示的步骤不是排他性的，并且可以包括其他步骤，或者可以删除示例流程图中的一个或多个步骤，而不会影响本公开的范围和精神。