CN101656592B - 用于自适应编码调制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了在自适应编码调制(AMC：Adaptive Modulationand Coding)方案中应用空频分组码的方法和装置。通过空频分组码把数据映射到空间域和频率域，仅要求在频率方向需要偶数个子载波而对时间方向无限制，从而使得AMC2×3的时隙结构既可以支持单流传输，又可以支持矩阵A格式和矩阵B格式的双流传输。无论是单流传输还是双流传输都采用一套AMC2×3的时隙结构，不仅大大简化软硬件的实现成本和复杂度，还可以大大降低系统的缓存需求和译码时延。

Description

用于自适应编码调制的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及用于自适应编码调制的方法和装置。

背景技术

为增强基于系统配置1.0版本的移动WiMAX(World-wide Inter-operability for Microwave Access，全球微波互联接入)系统的性能以便和其他的系统竞争，如3GPP的长期演进(LTE：Long-TermEvolution)系统，WiMAX论坛的服务供应商工作组(SPWG：ServiceProvider Working Group)为基于系统配置1.5版本的WiMAX系统提出了更高的吞吐量指标，比如对于2根发射天线2根接收天线和4根发射天线2根接收天线的下行链路，每扇区的平均频谱效率要求分别达到1.3和1.8比特每秒每赫兹。

为了达到这些指标的一个重要措施就是在系统配置1.5版本中采用自适应编码调制的时隙结构来获得更大的调度增益。

目前IEEE802.16e标准定义了两种AMC时隙结构：一种是2×3的时隙结构，每个时隙占2个连续的频域块和3个连续的时域正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing，)符号，每个频域块由连续的9个子载波组成。也就是说，一个2×3的时隙在时频域有54个子载波单元，其中包括48个数据子载波单元，其它6个子载波单元为导频子载波单元和空子载波单元。另一种是2×6的时隙结构，每个时隙占2个连续的频域块和6个连续的时域OFDM符号，每个频域块由连续的9个子载波组成。一个2×6的时隙在时频域有108个子载波单元，其中包括96个数据子载波单元，其它12个子载波单元为导频子载波单元和空子载波单元。

另外，存在发送单个数据流即单流传输的情况以及发送两个数据流即双流传输的情况。

双流传输包括矩阵A和矩阵B两种格式，矩阵A的格式为：

$A=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{12}\\ x_{21}& x_{22}\end{array}\right];$ 矩阵B的格式为： $B=\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ x_2\end{array}\right].$

目前，矩阵A格式的双流传输采用的是空时分组码(STBC：Space-Time Block Coding)，也称空时发射分集(STTD：Space-TimeTransmit Diversity)技术，其在时域上的分配颗粒度要求为偶数个OFDM符号。由于AMC2×3的时隙结构在时间方向的分配颗粒度是3个OFDM符号，因此其不支持基于STBC的矩阵A格式的双流传输。

目前有两种适用于上述AMC时隙结构的处理方案，一种是目前IEEE802.16e标准采用的方案，另一种是在WiMAX论坛中部分公司提出的方案。

一.目前IEEE802.16e标准采用的方案：

在该方案中，AMC2×3用于单流传输，AMC2×6用于双流传输，包括矩阵A和矩阵B两种格式。

在双流传输的情况下，采用STBC编码的矩阵A格式的、并且采用AMC2×6时隙结构的发送装置的示意图如图1所示。数据110经信道编码单元120信道编码和QAM调制单元130QAM调制后，进入STBC编码单元140进行STBC编码。然后，时隙映射单元150-1和150-2将STBC编码输出数据和导频映射到AMC2×6时隙结构中。然后，IDFT变换单元160-和160-2分别对时隙映射单元150-1和150-2的输出进行IDFT变换，从而变换到时域。最后经发射天线170-1和170-2发射相应的数据到无线信道。采用STBC编码的矩阵A格式的AMC2×6时隙映射如图2所示。

目前IEEE802.16e标准采用的该方案有如下三个方面的缺点。

其一，因为单流传输和双流传输采用不同的时隙结构，如果系统既要支持单流传输又要支持双流传输，则必须实现AMC2×3和AMC2×6两种时隙结构，这将增加系统的硬件和软件复杂度。

其二，如图2的点线所圈定区域所示，一个AMC2×3时隙结构的时隙在时频域的48个子载波单元不形成矩形结构，需要进行特殊的软硬件处理。

其三，矩阵A格式和矩阵B格式的AMC2×6时隙结构需要相当高的缓存，译码时延也很大。

结合图例我们来更好的说明第三个缺点，如图3所示，每个矩形块表示一个AMC2×3的时频资源块，在频域方向占用2个连续的频域块或者说18个连续的子载波，在时域方向占用3个连续的OFDM符号。假设每个前向纠错编码(FEC：Forward Error Correction)块包含5个矩形块，每个FEC块由48×5＝240个数据符号组成。由于AMC2×6的时隙结构在频域方向占用2个连续的频域块，在时域方向占用6个连续的OFDM符号，因此，每个AMC2×6的时隙由两个横向排列的矩形块构成。在接收端，译码器须将一个FEC块的所有数据收齐才能进行译码。从图3不难看出，第一个FEC块和第二个FEC块延迟到第6个OFDM符号被译码，而第三个FEC块则必须延迟到第12个OFDM符号才能被译码。因此，接收端必须存储大量的未完成译码的FEC块。此外，两部分的译码时延不一致，即一部分FEC块的译码时延是6个OFDM符号而另一部分FEC块的译码时延是12个OFDM符号，这将影响实时业务的服务质量。对于发送端，AMC2×6的时隙结构同样需要相当高的缓存，因为必须存储大量的未完成编码的FEC块。

二.目前WiMAX论坛中部分公司的提案：

为克服现有的IEEE802.16e标准定义的用于双流传输(包括矩阵A和矩阵B两种格式)的AMC2×6的时隙结构的缺陷，WiMAX论坛技术工作组(TWG：Technical Working Group)在于2008年1月28号-2月1号召开的全会上投票通过了一项决议：对于单流传输和矩阵B格式的双流传输，系统配置1.5版本将采用AMC2×3的时隙结构。但对于矩阵A格式的双流传输，目前还没有达成一致意见。具体的决议内容如下：

1.对于只有一个数据流的单流传输，系统配置1.5版本将采用IEEE802.16e标准中定义的标准导频图案。

1.1最小分配周期包含3个时域OFDM符号(因为一个完整的标准导频图案时域由3个OFDM符号组成)。

1.2时域最小分配颗粒度为3个OFDM符号，即数据资源块在时域包含3+3n个OFDM符号，其中n为非负的整数。

2.对于矩阵B格式的双流传输，系统配置1.5版本将采用基于空时编码(STC：Space-Time coding)的导频图案。

2.1最小分配周期包含6个时域OFDM符号(因为一个完整的STC导频图案时域由6个OFDM符号组成)。

2.2时域最小分配颗粒度为3个OFDM符号，即数据资源块在时域包含6+3n个OFDM符号，其中n为非负的整数。

3.对于矩阵A格式的双流传输，有两种提案，但有待进一步研究。

3.1可选方案一：在系统配置1.5版本支持矩阵A格式的双流传输，并采用基于STC的导频图案。

3.1.1最小分配周期包含6个OFDM符号(因为一个完整的STC导频图案时域由6个OFDM符号组成)。

3.1.2时域最小分配颗粒度为6个OFDM符号，即数据资源块在时域包含6+6n个OFDM符号，其中n为非负的整数。

3.2可选方案二：在系统配置1.5版本不支持矩阵A格式的双流传输。

对于可选方案一，单流传输和矩阵B格式的双流传输采用AMC2×3的时隙结构，矩阵A格式的双流传输则采用AMC2×6的时隙结构。该方案继承了现有的IEEE802.16e标准所采用的方案即上文所述的方案一的所有缺陷：高缓存，大译码时延，以及高的软硬件复杂度等。高缓存和大译码时延是因为矩阵A格式的双流传输采用AMC2×6的时隙结构；高的软硬件复杂度是因为同时实现AMC2×3和AMC2×6的两种时隙结构。

对于可选方案二，不支持矩阵A格式的双流传输而只支持单流传输和矩阵B格式的双流传输。该方案只需实现一套AMC2×3的时隙结构，因此避免了AMC2×6时隙结构所带来的缺陷。但是，可选方案二是以牺牲系统一部分覆盖和吞吐量性能为代价的。原因如下：相对于单流传输，矩阵A格式的双流传输可以获得一定的分集增益从而可以工作在较低的信干噪比条件下；相对于矩阵B格式，矩阵A格式要求的信干噪比范围更低，对信道特性的稳健性更强等。

现有技术方案的问题在于AMC2×3时隙结构和矩阵A格式的双流传输之间存在矛盾。在目前IEEE802.16e标准中，矩阵A格式的双流传输采用的是空时分组码技术，要求在时域上分配颗粒度为偶数个OFDM符号；而AMC2×3的时隙结构在时间方向的分配颗粒度是3个OFDM符号，因此不支持基于STBC的矩阵A格式的双流传输。现有技术方案中，要想获得矩阵A格式双流传输带来的技术效果，必须承受AMC2×6时隙结构带来的技术缺点；或者，避免AMC2×6时隙结构带来的技术缺点，则牺牲矩阵A格式双流传输带来的技术效果。如何能兼得AMC2×3时隙结构的优点和矩阵A格式的双流传输的技术优点，即如何使AMC2×3时隙结构支持矩阵A格式的双流传输，是本发明所要解决的问题。

发明内容

为解决该问题，本发明提出在矩阵A格式的双流传输中应用空频分组码(SFBC：Space-Frequency Block Coding)来替代空时分组码。因为，SFBC把数据映射到空间(即天线)域和频率(即子载波)域，仅要求在频率方向需要偶数个子载波而对时间方向无限制。而AMC2×3时隙结构在频域方向由16个数据子载波和2个导频子载波组成，满足SFBC编码在频域方向偶数个子载波的特征要求，因此SFBC完全可以应用于AMC2×3的时隙结构中。

本发明之一，提供一种用于自适应编码调制的方法，该方法包括：

编码步骤：对输入数据进行SFBC编码；

映射到时隙步骤：将SFBC编码输出数据和导频映射到时隙中。

在上述方法中，SFBC编码采用的编码矩阵为：

${\mathrm{Coding}-\mathrm{Matrix}}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{12}\\ x_{21}& x_{22}\end{array}\right],$

其中 $x_{11}^{*}{x}_{12}+x_{21}^{*}{x}_{22}=0,$ “*”表示取共轭运算值。编码矩阵的第一列输出数据映射到第一根天线，编码矩阵的第二列输出数据映射到第二根天线；或者编码矩阵的第一行输出数据映射到第一根天线，编码矩阵的第二行输出数据映射到第二根天线。将SFBC编码输出数据映射到频域并将映射到频域的SFBC编码输出数据依次映射到时隙的各个子载波，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波。在上述方法中，采用AMC2×3的时隙结构，每个时隙占2个连续的频域块和3个连续的时域OFDM符号，每个频域块由连续的9个子载波组成。时隙结构采用基于空时编码的导频图案。

本发明之二，提供一种用于自适应编码调制的发送装置，包括：

信道编码单元，用于对输入数据进行信道编码；

QAM调制单元，用于对信道编码单元的输出进行QAM调制；

适于AMC的处理单元，用于对QAM调制单元的输出进行处理，并输出两个数据流；

两个IDFT变换单元，用于对适于AMC的处理单元输出的两个数据流分别进行IDFT变换；

两根发射天线，用于分别发射两个IDFT变换单元输出的数据；

其中，适于AMC的处理单元包括：

SFBC编码单元，用于对输入到适于AMC的处理单元的数据进行SFBC编码；

映射单元，用于将SFBC编码输出数据和导频映射到时隙中。

在上述发送装置中，SFBC编码采用的编码矩阵为：

${\mathrm{Coding}-\mathrm{Matrix}}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{12}\\ x_{21}& x_{22}\end{array}\right],$

其中 $x_{11}^{*}{x}_{12}+x_{21}^{*}{x}_{22}=0,$ “*”表示取共轭运算值。编码矩阵的第一列输出数据映射到第一根天线，编码矩阵的第二列输出数据映射到第二根天线；或者编码矩阵的第一行输出数据映射到第一根天线，编码矩阵的第二行输出数据映射到第二根天线。将SFBC编码输出数据映射到频域并将映射到频域的SFBC编码输出数据依次映射到时隙的各个子载波，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波。在上述发送装置中采用AMC2×3的时隙结构，每个时隙占2个连续的频域块和3个连续的时域OFDM符号，每个频域块由连续的9个子载波组成。时隙结构采用基于空时编码的导频图案。

本发明之三，提供一种用于自适应编码调制的方法，其特征在于包括：

时隙解映射步骤，从时隙中解映射出SFBC编码数据；

译码步骤，对解映射出的SFBC编码数据进行SFBC译码。

本发明之四，提供一种用于自适应编码调制的接收装置，包括：

两根接收天线，用于接收数据；

两个DFT变换单元，用于分别对两根接收天线接收的数据进行DFT变换；

适于AMC的处理单元，用于对两个DFT变换单元的输出进行处理；

QAM解调制单元，用于对适于AMC的处理单元的输出进行QAM解调制；

信道译码单元，用于对QAM解调制单元的输出进行信道译码；

其中，适于AMC的处理单元包括：

时隙解映射单元，用于从时隙中解映射出SFBC编码数据；

SFBC译码单元，用于对解映射出的SFBC编码数据进行SFBC译码。

本发明之五，提供一种用于自适应编码调制的发送装置，包括：

信道编码单元，用于对输入数据进行信道编码；

QAM调制单元，用于对信道编码单元的输出进行QAM调制；

适于AMC的处理单元，用于对QAM调制单元的输出进行处理，并输出两个数据流；

两个IDFT变换单元，用于对适于AMC的处理单元输出的两个数据流分别进行IDFT变换；

两根发射天线，用于分别发射两个IDFT变换单元输出的数据；

其中，适于AMC的处理单元包括：

SFBC编码单元，用于对输入到适于AMC的处理单元的部分数据进行SFBC编码；

STBC编码单元，用于对输入到适于AMC的处理单元的另外部分数据进行STBC编码；

映射单元，用于将SFBC编码输出数据、STBC编码输出数据和导频映射到时隙中。

其中，STBC编码输出数据映射到连续偶数个OFDM符号，SFBC编码输出数据映射到不能配对的单个OFDM符号。

本发明之六，提供一种用于自适应编码调制的接收装置，包括：

两根接收天线，用于接收数据；

两个DFT变换单元，用于分别对两根接收天线接收的数据进行DFT变换；

适于AMC的处理单元，用于对两个DFT变换单元的输出进行处理；

QAM解调制单元，用于对适于AMC的处理单元的输出进行QAM解调制；

信道译码单元，用于对QAM解调制单元的输出进行信道译码；

其中，适于AMC的处理单元包括：

时隙解映射单元，用于从时隙中解映射出SFBC和STBC编码数据；

SFBC译码单元，用于对解映射出的SFBC编码数据进行SFBC译码；

STBC译码单元，用于对解映射出的STBC编码数据进行STBC译码。

其中，STBC编码输出数据映射在连续偶数个OFDM符号中，SFBC编码输出数据映射在不能配对的单个OFDM符号中。

由于采用了上述的方案，从而使得AMC2×3的时隙结构既可以支持单流传输，又可以支持矩阵A格式和矩阵B格式的双流传输。无论是单流传输(单入单出或者单入多出)还是双流传输(矩阵A格式或者矩阵B格式)都采用一套AMC2×3的时隙结构，不仅大大简化软硬件的实现成本和复杂度，并且无论是单流传输还是双流传输，要求的在时间方向上的颗粒度都是3个OFDM符号，从而可以大大降低系统的缓存需求和译码时延。

附图说明

通过以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面了解，本发明的其他目的和效果将变得更加清楚和易于理解，其中：

图1表示采用STBC编码的矩阵A格式、并采用AMC2×6时隙结构的发送装置示意图；

图2表示采用STBC编码的矩阵A格式的AMC2×6时隙映射图；

图3表示AMC2×6时隙结构FEC译码时延示意图；

图4表示根据本发明的实施方式的采用SFBC编码的矩阵A格式、并且采用AMC2×3时隙结构的发送装置示意图；

图5表示根据本发明的实施方式的采用SFBC编码的矩阵A格式、并且采用AMC2×3时隙结构的接收装置示意图；

图6a和6b表示采用SFBC编码的矩阵A格式的AMC2×3时隙映射图；

图7表示AMC2×3时隙结构FEC译码时延示意图。

在所有的上述附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

以下结合附图具体描述本发明的实施方式。

图4给出了根据本发明实施方式的发送装置400的示意图，该发送装置400支持矩阵A格式的双流传输，并且采用AMC2×3时隙结构。

在发送端，数据410经信道编码单元420信道编码和QAM调制单元430QAM调制后，输入到适于AMC的处理单元440进行处理。该适于AMC的处理单元440包括SFBC编码单元442和AMC2×3时隙映射单元444-1和444-2。发送装置400还包括IDFT变换单元450-1、450-2，用于在时隙映射之后对数据进行IDFT变换，将其变换到时域。最后，发射天线460-1和460-2将数据发送到无线信道。

对应的，图5示出了根据本发明实施方式的接收装置500的示意图，该接收装置500能够正确接收由支持矩阵A格式的双流发送，并且采用AMC2×3时隙结构的发送装置发送的数据。

在接收端，数据经双天线510-1和510-2(或更多天线)接收后，在各个接收分支的DFT变换单元520-1和520-2分别进行DFT变换。然后，DFT变换单元520-1和520-2的输出结果分别输入到AMC2×3时隙解映射单元530-1和530-2进行AMC2×3时隙解映射。AMC2×3时隙解映射单元530-1和530-2的输出再输入到SFBC译码单元540进行SFBC译码。SFBC译码输出经QAM解调单元550和信道译码单元560处理后输出数据。

在本发明的实施例中，导频图案优选地使用WiMAX论坛最近提出的并被一致通过的方案即采用基于STC的导频图案。参见图6a和6b，每个STC导频图案的最小颗粒度为2个频域块和6个时域OFDM符号，在此2×6的时频资源块上，每根天线在每个OFDM符号都发送一个导频子载波和一个空子载波。其中，0号天线的0号OFDM符号至5号OFDM符号分别在第1、10、7、16、4、13个子载波上发送导频子载波而在第10、1、16、7、13、4个子载波发送空子载波(即零信号)。1号天线的0号OFDM符号至5号OFDM符号分别在第10、1、16、7、13、4个子载波上发送导频子载波而在第1、10、7、16、4、13个子载波上发送空子载波(即零信号)。或者说，0号天线的0号OFDM符号至5号OFDM符号的第1、10、7、16、4、13个子载波被映射为导频子载波，1号天线的0号OFDM符号至5号OFDM符号的第10、1、16、7、13、4个子载波被映射为导频子载波。而在图2所示的导频图案中，0号天线在0号、2号和4号OFDM符号会发送两个导频子载波，而在1号、3号和5号ODFM符号中无导频子载波发送，这就造成了0号天线在相邻两个ODFM符号上会有不同的发射功率。众所周知，发射天线的功率波动会影响其功率放大器的效率，进而影响系统的性能。从图6a和6b可看出，本发明优选的导频图案使得导频子载波在每个OFDM符号上分布均匀，其优点是避免了发射天线的功率波动。

结合图例具体描述本发明的适于AMC的处理单元440。本发明的AMC处理单元440包括SFBC编码单元442和AMC2×3时隙映射单元444-1和444-2。

SFBC编码单元442采用以下的编码矩阵：

${\mathrm{Coding}-\mathrm{Matrix}}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{12}\\ x_{21}& x_{22}\end{array}\right]$

其中 $x_{11}^{*}{x}_{12}+x_{21}^{*}{x}_{22}=0.$

通过该矩阵编码，数据被映射到频域和天线域。本发明的SFBC编码矩阵为二维矩阵，有两种编码输出数据映射方案。

编码输出数据映射方案1是编码矩阵的列表示天线的序号而行表示子载波的序号。具体地，第一列编码输出数据被映射到0号天线的连续两个子载波，而第二列编码输出数据则被映射到1号天线的连续两个子载波。更具体地，如果在0号天线的2k号子载波上发送的数据为x11，则在0号天线的2k+1号子载波上发送的数据为x21，在1号天线的2k号子载波上发送的数据为x12，在1号天线的2k+1号子载波上发送的数据为x22，其中k为非负的整数。

编码输出数据映射方案2是编码矩阵的行表示天线的序号而列表示子载波的序号。具体地，第一行编码输出数据被映射到0号天线的连续两个子载波，而第二行编码输出数据则被映射到1号天线的连续两个子载波。更具体地，如果在0号天线的2k号子载波上发送的数据为x11，则在0号天线的2k+1号子载波上发送的数据为x12，在1号天线的2k号子载波上发送的数据为x21，在1号天线的2k+1号子载波上发送的数据为x22，其中k为非负的整数。

满足公式 $x_{11}^{*}{x}_{12}+x_{21}^{*}{x}_{22}=0$ 的SFBC编码矩阵有多种方案，如：

编码矩阵方案1：x₁₂＝-x₂₁ ^*，x₂₂＝x₁₁ ^*，“*”表示取共轭运算值。此时，编码矩阵简化为：

$\mathrm{Coding}-\mathrm{Matri}{x}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{s}_0& -s_1^{*}\\ s_1& s_0^{*}\end{array}\right],$

s0，s1为编码矩阵的输入数据。

编码矩阵方案2：x₁₂＝x₂₁ ^*，x₂₂＝-x₁₁ ^*，“*”表示取共轭运算值。

此时，编码矩阵简化为：

$\mathrm{Coding}-\mathrm{Matri}{x}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{s}_0& s_1^{*}\\ s_1& -s_0^{*}\end{array}\right],$

s0，s1为编码矩阵的输入数据。

必须说明的是，编码矩阵方案包括但不限于上述两种情况。本领域的技术人员根据公式 $x_{11}^{*}{x}_{12}+x_{21}^{*}{x}_{22}=0,$ 通过简单的数学运算，就能推导出其它情况。

通过以上分析可知，编码输出数据映射有两种方案，编码矩阵也有多种方案，那么在实际应用中，不同的编码矩阵和编码输出数据映射方案组合，就能做出多种方案。在本发明的一个实施例中采用编码输出数据映射方案1和编码矩阵方案1。在本发明的另一个实施例中采用编码输出数据映射方案1和编码矩阵方案2。在本发明的另一个实施例中采用编码输出数据映射方案2和编码矩阵方案1。在本发明的另一个实施例中采用编码输出数据映射方案2和编码矩阵方案2。

采用编码输出数据映射方案1和编码矩阵方案1的方案：

假设SFBC编码的输入数据为：{s₀，s₁，s₂，…，s₄₆，s₄₇，…s_2n，s_2n+1}，n为非负的整数，编码矩阵为

$\mathrm{Coding}-\mathrm{Matri}{x}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{s}_0& -s_1^{*}\\ s_1& s_0^{*}\end{array}\right],$

编码矩阵的列表示天线的序号而行表示子载波的序号，那么将输出编码输出数据{s₀，s₁，s₂，…，s₄₆，s₄₇，…s_2n，s_2n+1}到0号天线的各个子载波，然后映射到AMC2×3的时隙结构中，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波，输出编码输出数据 $\{-s_1^{*},s_0^{*},-s_3^{*},s_2^{*},\·\·\·,-s_{47}^{*},s_{46}^{*},\·\·\·-s_{2n+1}^{*},s_{2n}^{*}\}$ 到1号天线的各个子载波，然后映射到AMC2×3的时隙结构中，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波。从图6(a)中可以直观的看到数据和导频在AMC2×3时隙结构中的映射。

采用编码输出数据映射方案2和编码矩阵方案1的方案：

假设SFBC编码的输入数据为：{s₀，s₁，s₂，…，s₄₆，s₄₇，…s_2n，s_2n+1}，n为非负的整数，编码矩阵为

$\mathrm{Coding}-\mathrm{Matri}{x}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{s}_0& -s_1^{*}\\ s_1& s_0^{*}\end{array}\right],$

编码矩阵的行表示天线的序号而列表示子载波的序号，那么将输出编码输出数据 $\{s_0,-s_1^{*},s_2,-s_3^{*}\·\·\·,s_{46},-s_{47}^{*},\·\·\·s_{2n},-s_{2n+1}^{*}\}$ 到0号天线的各个子载波，然后映射到AMC2×3的时隙结构中，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波，输出编码输出数据 $\{s_1,s_0^{*},s_3,s_2^{*},\·\·\·,s_{47},s_{46}^{*},\·\·\·s_{2n+1},s_{2n}^{*}\}$ 到1号天线的各个子载波，然后映射到AMC2×3的时隙结构中，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波。从图6(b)中可以直观的看到数据和导频在AMC2×3时隙结构中的映射。

基于本发明，我们建议WiMAX系统的配置方案为：

1.对于只有一个数据流的单流传输，系统配置1.5版本可采用IEEE802.16e标准中定义的标准导频图案：

1.1最小分配周期包含3个OFDM符号(因为一个完整的标准导频图案时域由3个OFDM符号组成)

1.2时域最小分配颗粒度为3个OFDM符号，即数据资源块在时域包含3+3n个OFDM符号，其中n为非负的整数

2.对于矩阵A和矩阵B格式的双流传输，系统配置1.5版本采用基于空时编码(STC)的导频图案

2.1最小分配周期包含6个OFDM符号(因为一个完整的STC导频图案时域由6个OFDM符号组成)

2.2时域最小分配颗粒度为3个OFDM符号，即数据资源块在时域包含6+3n个OFDM符号，其中n为非负的整数。

根据本发明的基于空频分组码的矩阵A格式的新方案，无论单流传输和双流传输(矩阵A格式或者矩阵B格式)，可采用一个通用的AMC2×3的时隙结构，从而大大简化软硬件的实现成本和复杂度。无论是单流传输还是双流传输，数据分配在时间方向上的颗粒度都是3个OFDM符号，从而可以大大降低系统的缓存需求和译码时延。

为了更好的说明这一点，不妨仍然假设每个前向纠错编码(FEC)块包含5个矩形块，每个FEC块由48×5＝240个数据符号组成。如图7所示，每个矩形块表示一个AMC2×3的资源块。这样，每个FEC块包含5个矩形块。从图7不难看出，所有的FEC块在时延6个OFDM符号后都能被译码。其中，第一个FEC块的译码时延也是6个OFDM符号，因为该FEC块必须等到一个完整的STC的导频图案被接收后才能开始译码，而一个STC导频图案占6个OFDM符号。在AMC2×3的时隙结构中，一旦获得估计出的信道信息，则最多有一个未完成译码的FEC块，因此，只需要存储一个未完成译码的FEC块即可，从而系统的数据缓存开销大大降低。

根据以上基本思想，除了图6(a)、图6(b)所示的时隙映射方案外，可推导出其他的时隙映射方案。

需要特别说明的是，本发明还包括以下实施例。

在发送端，对于AMC2×3的时隙结构，矩阵A格式的双流传输同时采用STBC和SFBC两种编码方案。具体地，在前偶数个或者后偶数个OFDM符号采用STBC方案，而对不能配对的单个OFDM符号采用SFBC方案。对于STBC编码部分的数据，采用现有IEEE802.16e定义的编码输出数据映射方案和编码矩阵方案，而对SFBC编码部分的数据，则采用本发明提出的编码输出数据映射方案和编码矩阵方案。

在接收端，双天线或者更多天线接收的数据分别在相应DFT变换单元进行DFT变换处理，经AMC时隙解映射单元处里后输出到适于AMC的处理单元中的译码单元进行处理，然后输出到QAM解调单元进行QAM解调，再经信道译码单元处理后输出数据。其中，AMC时隙解映射单元负责将接收到的与发送端经STBC编码处理所对应的连续偶数个OFDM符号中数据解时隙映射后输入到适于AMC的处理单元中的STBC译码单元，并由STBC译码单元负责进行STBC译码处理。AMC时隙解映射单元还负责将接收到的与发送端经SFBC编码处理所对应的不能配对的单个OFDM符号中数据解时隙映射后输入到适于AMC的处理单元中的SFBC译码单元，并由SFBC译码单元负责进行SFBC译码。本领域的技术人员可以理解本实施例的具体实现，这里不再赘述。

Claims (20)

1.一种用于自适应编码调制的方法，包括以下步骤：

编码步骤，对输入数据进行SFBC编码；

映射到时隙步骤，将SFBC编码输出数据和导频映射到时隙中；

其中，所述映射到时隙步骤包括将SFBC编码输出数据映射到频域，并将映射到频域的SFBC编码输出数据依次映射到时隙的各个子载波，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波；其特征在于，所述SFBC编码采用的编码矩阵为：

$\mathrm{Coding}-{\mathrm{Matrix}}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{12}\\ x_{21}& x_{22}\end{array}\right],$

其中

“*”表示取共轭运算值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

x₁₂＝-x₂₁*，x22＝x11*，“*”表示取共轭运算值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

x₁₂＝x₂₁ ^*，x₂₂＝-x₁₁ ^*，“*”表示取共轭运算值。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，编码矩阵的第一列输出数据映射到第一根天线，编码矩阵的第二列输出数据映射到第二根天线。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，编码矩阵的第一行输出数据映射到第一根天线，编码矩阵的第二行输出数据映射到第二根天线。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述时隙采用AMC2×3时隙结构，每个时隙占2个连续的频域块和3个连续的时域OFDM符号，每个频域块由连续的9个子载波组成。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述时隙结构采用基于空时编码的导频图案。

8.一种用于自适应编码调制的发送装置，包括：

信道编码单元，用于对输入数据进行信道编码；

QAM调制单元，用于对信道编码单元的输出进行QAM调制；

适于AMC的处理单元，用于对QAM调制单元的输出进行处理，并输出两个数据流；

两个IDFT变换单元，用于对适于AMC的处理单元输出的两个数据流分别进行IDFT变换；

两根发射天线，用于分别发射两个IDFT变换单元输出的数据；

其中，适于AMC的处理单元包括：

SFBC编码单元，用于对输入到适于AMC的处理单元的数据进行SFBC编码；

映射单元，用于将SFBC编码输出数据和导频映射到时隙中；

其特征在于：所述映射单元用于将SFBC编码输出数据映射到频域，并将映射到频域的SFBC编码输出数据依次映射到时隙的各个子载波，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波，所述SFBC编码单元采用的编码矩阵为：

$\mathrm{Coding}-{\mathrm{Matrix}}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{12}\\ x_{21}& x_{22}\end{array}\right],$

其中

“*”表示取共轭运算值。

9.根据权利要求8所述的发送装置，其特征在于，

x₁₂＝-x₂₁ ^*，x₂₂＝x₁₁ ^*，“*”表示取共轭运算值。

10.根据权利要求8所述的发送装置，其特征在于，

x₁₂＝x₂₁ ^*，x₂₂＝-x₁₁ ^*，“*”表示取共轭运算值。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的发送装置，其特征在于，编码矩阵的第一列输出数据映射到第一根天线，编码矩阵的第二列输出数据映射到第二根天线。

12.根据权利要求8-10中任一项所述的发送装置，其特征在于，编码矩阵的第一行输出数据映射到第一根天线，编码矩阵的第二行输出数据映射到第二根天线。

13.根据权利要求8-10中任一项所述的发送装置，其特征在于，所述时隙采用AMC2×3时隙结构，每个时隙占2个连续的频域块和3个连续的时域OFDM符号，每个频域块由连续的9个子载波组成。

14.根据权利要求13所述的发送装置，其特征在于，所述时隙结构采用基于空时编码的导频图案。

15.一种用于自适应编码调制的方法，包括以下步骤：

时隙解映射步骤，从时隙中解映射出SFBC编码数据；

译码步骤，对解映射出的SFBC编码数据进行SFBC译码；

其中，所述时隙解映射步骤包括从时隙的各个子载波中依次解映射出SFBC编码数据，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波，其特征在于，所述SFBC编码采用的编码矩阵为：

$\mathrm{Coding}-{\mathrm{Matrix}}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{12}\\ x_{21}& x_{22}\end{array}\right],$

其中

“*”表示取共轭运算值。

16.一种用于自适应编码调制的接收装置，包括：

两根接收天线，用于接收数据；

两个DFT变换单元，用于分别对两根接收天线接收的数据进行DFT变换；

适于AMC的处理单元，用于对两个DFT变换单元的输出进行处理；

QAM解调制单元，用于对适于AMC的处理单元的输出进行QAM解调制；

信道译码单元，用于对QAM解调制单元的输出进行信道译码；

其中，适于AMC的处理单元包括：

时隙解映射单元，用于从时隙中解映射出SFBC编码数据；

SFBC译码单元，用于对解映射出的SFBC编码数据进行SFBC译码；

其特征在于，所述时隙解映射单元用于从时隙的各个子载波中依次解映射出SFBC编码数据，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波，所述SFBC编码采用的编码矩阵为：

$\mathrm{Coding}-{\mathrm{Matrix}}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{12}\\ x_{21}& x_{22}\end{array}\right],$

其中

“*”表示取共轭运算值。

17.一种用于自适应编码调制的发送装置，包括：

信道编码单元，用于对输入数据进行信道编码；

QAM调制单元，用于对信道编码单元的输出进行QAM调制；

适于AMC的处理单元，用于对QAM调制单元的输出进行处理，并输出两个数据流；

两个IDFT变换单元，用于对适于AMC的处理单元输出的两个数据流分别进行IDFT变换；

两根发射天线，用于分别发射两个IDFT变换单元输出的数据；

其中，适于AMC的处理单元包括：

SFBC编码单元，用于对输入到适于AMC的处理单元的部分数据进行SFBC编码；

STBC编码单元，用于对输入到适于AMC的处理单元的另外部分数据进行STBC编码；

映射单元，用于将SFBC编码输出数据、STBC编码输出数据和导频映射到时隙中；

其特征在于，所述映射单元还用于将SFBC编码输出数据映射到频域，并将映射到频域的SFBC编码输出数据依次映射到时隙的各个子载波，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波，所述SFBC编码采用的编码矩阵为：

$\mathrm{Coding}-{\mathrm{Matrix}}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{12}\\ x_{21}& x_{22}\end{array}\right],$

其中“*”表示取共轭运算值。

18.根据权利要求17所述的发送装置，其特征在于，STBC编码输出数据映射到连续偶数个OFDM符号，SFBC编码输出数据映射到不能配对的单个OFDM符号。

19.一种用于自适应编码调制的接收装置，包括：

两根接收天线，用于接收数据；

两个DFT变换单元，用于分别对两根接收天线接收的数据进行DFT变换；

适于AMC的处理单元，用于对两个DFT变换单元的输出进行处理；

QAM解调制单元，用于对适于AMC的处理单元的输出进行QAM解调制；

信道译码单元，用于对QAM解调制单元的输出进行信道译码；

其中，适于AMC的处理单元包括：

时隙解映射单元，用于从时隙中解映射出SFBC和STBC编码数据；

SFBC译码单元，用于对解映射出的SFBC编码数据进行SFBC译码；

STBC译码单元，用于对解映射出的STBC编码数据进行STBC译码；

其特征在于，所述时隙解映射单元还用于从时隙的各个子载波中依次解映射出SFBC编码数据，碰到导频子载波或空子载波则依次顺延到下一个子载波，所述SFBC编码采用的编码矩阵为：

$\mathrm{Coding}-{\mathrm{Matrix}}_{\mathrm{SFBC}}=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{12}\\ x_{21}& x_{22}\end{array}\right],$

其中

“*”表示取共轭运算值。

20.根据权利要求19所述的接收装置，其特征在于，STBC编码输出数据映射在连续偶数个OFDM符号中，SFBC编码输出数据映射在不能配对的单个OFDM符号中。

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