CN101779409A - 无线多载波通信系统中多个数据流的多路复用及传输 - Google Patents

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CN101779409A CN200880102368A CN200880102368A CN101779409A CN 101779409 A CN101779409 A CN 101779409A CN 200880102368 A CN200880102368 A CN 200880102368A CN 200880102368 A CN200880102368 A CN 200880102368A CN 101779409 A CN101779409 A CN 101779409A
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Abstract

本发明描述用于对多个数据流进行多路复用及传输的技术。所述多个数据流的传输在“超帧”中发生。每一超帧具有预定持续时间且进一步将所述每一超帧分成多个(例如，四个)帧。对每一数据流的每一数据块进行外部编码以产生对应码块。将每一码块分割成多个子块，且对每一码块中的每一数据包进行内部编码及调制以产生用于所述包的调制符号。在同一超帧的多个帧中传输用于每一码块的多个子块，每一帧一个子块。给每一数据流分配每一超帧中的若干传输单元并给其指派特定传输单元以实现有效打包。无线装置可选择并接收个别数据流。

Description

无线多载波通信系统中多个数据流的多路复用及传输
技术领域
本发明大体来说涉及通信，且更明确地说，涉及用于在无线多载波通信系统中对多个数据流进行多路复用及传输的技术。
背景技术
多载波通信系统将多个载波用于数据传输。所述多个载波可通过正交频分多路复用(OFDM)、一些其它多载波调制技术或某一其它构造提供。OFDM有效地将整个系统带宽分割成多个正交子带。这些子带还被称为音调(tone)、载波、子载波、频率组(bin)及频率信道。在使用OFDM的情况下，使每一子带与可以数据调制的相应子载波相关联。
多载波系统中的基站可同时传输多个数据流以用于广播、多播及/或单播服务。数据流为对于无线装置来说可具有独立接收兴趣的数据的流。广播传输被发送到指定覆盖区内的所有无线装置，多播传输被发送到一群组无线装置，且单播传输被发送到特定无线装置。举例来说，基站可经由地面无线电链路广播用于多媒体(例如，电视)程序的若干数据流以供无线装置接收。此系统可使用常规的多路复用及传输方案，例如地面数字视频广播(DVB-T)或地面综合服务数字广播(ISDB-T)。所述方案将首先对待在单一高速率复合流上传输的所有数据流进行多路复用且接着处理(例如，编码、调制及升频转换)复合流以产生经调制信号以经由无线电链路广播。
基站的覆盖区内的无线装置可对接收由复合流携载的多个数据流中的仅一个或少数特定数据流感兴趣。无线装置将必须处理(例如，降频转换、解调及解码)所接收信号以获得高速率解码数据流，且接着对此流进行解多路复用以获得感兴趣的一个或少数特定数据流。此类型的处理对于打算始终通电的接收器单元(例如，家中所使用的接收器单元)来说可不成问题。然而，许多无线装置是便携式的且由内部电池供电。连续解调及解码高速率复合流以恢复仅一个或少数感兴趣的数据流消耗大量功率。此可极大地缩短无线装置的“接通”时间，此情形不合需要。
因此，此项技术中需要一种在多载波系统中传输多个数据流以使所述数据流可由无线装置在消耗最小功率的情况下接收的技术。此外，需要在OFDM系统内使用各种数量的子带(即，FFT大小)有效地传输数据流，借此提供宽范围的射频及网络部署的灵活性。
发明内容
本文中描述用于以促进无线装置对个别数据流的功率有效且稳定的接收的方式对多个数据流进行多路复用及传输的技术。基于针对每一数据流选择的编码及调制方案(例如，外码、内码及调制方案)来单独地处理所述数据流，以产生对应的数据符号流。此允许由无线装置个别地恢复所述数据流。还给每一数据流分配一定数量的资源以用于传输所述数据流。在时间-频率平面上在“传输单元”中给出分配的资源，其中每一传输单元对应于一个符号周期中的一个子带且可用于传输一个数据符号。将用于每一数据流的数据符号直接映射到分配给所述数据流的传输单元上。此允许无线装置在无需处理同时传输的其它数据流的情况下独立地恢复每一数据流。
在一方面中，多个数据流的传输在“超帧”中发生，其中每一超帧具有预定持续时间(例如，大约一秒或几秒)。进一步将每一超帧分成多个(例如，两个、四个或某一其它数目)帧。对于每一数据流，处理(例如，外部编码)每一数据块以产生对应的码块。将每一码块分割成多个子块，且进一步处理(例如，内部解码及调制)每一子块以产生调制符号的对应子块。在一个超帧中传输每一码块，且在所述超帧的多个帧中传输所述码块的多个子块，每一帧中传输一个子块。通过将每一码块分割成多个子块、在多个帧上传输这些子块及在所述码块的子块上使用块编码，在随时间缓慢变化的衰落信道中提供稳定的接收性能。
视超帧中流的有效负载、超帧中的传输单元的可用性及可能的其它因素而定，可在每一超帧中给每一数据流“分配”可变数目的传输单元。还使用指派方案给每一数据流“指派”每一超帧内的特定传输单元，所述指派方案试图：(1)尽可能有效地打包用于所有数据流的传输单元，(2)减少用于每一数据流的传输时间，(3)提供足够的时间分集，及(4)最小化用以指示指派给每一数据流的特定传输单元的信令数量。可在每一超帧之前传输用于数据流的各种参数(例如，用于每一数据流的编码及调制方案、指派给每一数据流的特定传输单元等)的开销信令，且还可将其嵌入每一数据流的数据有效负载内。此允许无线装置确定每一所要数据流在即将到来的超帧中的时间-频率位置。仅当使用嵌入的开销信令来传输所要数据流时可给无线装置通电，且从而最小化功率消耗。
另外，本发明的方面能够使用(例如)1K、2K及8K的FFT大小来操作以补充现有的4K FFT大小。在不同RF频带中可使用不同的FFT大小，以便支持不同的小区大小及多普勒(Doppler)频率要求。然而，请注意，前述FFT大小仅为各种OFDM系统的说明性实例，且本发明不限于仅1K、2K、4K及8K的FFT大小。然而，请注意，前述FFT大小仅为各种OFDM系统的说明性实例，且本发明不限于仅1K、2K、4K及8K的FFT大小。
下文进一步详细地描述本发明的各种方面。
附图说明
本发明的特征及特性将从下面结合附图陈述的详细描述变得更显而易见，附图中相同参考字符始终对应地识别，且其中：
图1展示无线多载波系统；
图2展示示范性超帧结构；
图3A及图3B分别说明一个数据块及多个数据块在超帧中在物理层信道(PLC)上的传输；
图4在时间-频率平面中展示帧结构；
图5A展示突发TDM(时分多路复用)方案；
图5B展示循环TDM方案；
图5C展示突发TDM/FDM(频分多路复用)方案；
图6展示交错的子带结构；
图7A展示以矩形图案向PLC指派时隙；
图7B展示以“Z字形”片段向PLC指派时隙；
图7C展示以矩形图案向两个联合PLC指派时隙；
图8说明使用外码对数据块进行编码；
图9A及图9B分别展示使用一个子带群组及最大可允许数目的子带群组来为一个数据块指派时隙；
图9C展示为六个数据块指派时隙；
图9D及图9E展示分别以水平堆叠及垂直堆叠的矩形图案向两个联合PLC指派时隙；
图10展示用于广播多个数据流的过程；
图11展示基站的框图；
图12展示无线装置的框图；
图13展示基站处的传输(TX)数据处理器、信道化器及OFDM调制器的框图；以及
图14展示用于一个数据流的数据流处理器的框图。
具体实施方式
词语“示范性”在本文中用于表示“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何方面或设计未必理解为与其它方面或设计相比为优选的或有利的。
本文中所描述的多路复用及传输技术可用于各种无线多载波通信系统。这些技术还可用于广播、多播及单播服务。为清晰起见，针对示范性多载波广播系统描述这些技术。
图1展示无线多载波广播系统100。系统100包括分布于整个系统中的若干基站110。基站通常为固定站且还可被称为接入点、发射器或某一它术语。相邻基站可广播相同或不同内容。无线装置120位于所述系统的整个覆盖区中。无线装置可为固定或移动的且还可被称为用户终端、移动台、用户设备或某一其它术语。无线装置还可为便携式单元，例如蜂窝式电话、手持式装置、无线模块、个人数字助理(PDA)等。
每一基站110可同时将多个数据流广播到在其覆盖区内的无线装置。这些数据流可用于多媒体内容，例如视频、音频、图文电视(tele-text)、数据、视频/音频剪辑等。举例来说，可在用于视频、音频及数据的三个单独数据流中发送单一多媒体(例如，电视)程序。单一多媒体程序还可具有(例如)用于不同语言的多个音频数据流。为简单起见，在单独的物理层信道(PLC)上发送每一数据流。因此，在数据流与PLC之间存在一对一的关系。还可将PLC称为数据信道、业务信道或某一其它术语。
图2展示可用于广播系统100的示范性超帧结构。数据传输以超帧210为单位而发生。每一超帧具有预定持续时间，其可基于各种因素(例如，用于数据流的所要统计多路复用、时间分集的所要数量、用于数据流的获取时间、对无线装置的缓冲器要求等)而选择。较大超帧大小提供更多时间分集及所传输的数据流的较好统计多路复用，使得在基站处对于个别数据流可能需要较少缓冲。然而，较大超帧大小还导致针对新数据流的较长获取时间(例如，在通电时或当在数据流之间切换时)，在无线装置处需要较大缓冲器且还具有较长的解码等待时间或延迟。约一秒的超帧大小可提供上述各种因素之间的良好折衷。然而，还可使用其它超帧大小(例如，四分之一秒、半秒、两秒或四秒)。进一步将每一超帧分成多个大小相等的帧220。对于图2中所示的方面，将每一超帧分成四个帧。
基于针对每一PLC选择的编码及调制方案来编码及调制用于所述PLC的数据流。一般来说，编码及调制方案包含待对数据流执行的所有不同类型的编码及调制。举例来说，编码及调制方案可包含特定译码方案及特定调制方案。所述译码方案可包含错误检测编码(例如，循环冗余校验(CRC))、前向错误校正编码等，或其组合。所述译码方案还可指示基码的特定码速率。在下述的一方面中，使用由外码及内码组成的级联码(concatenated code)来编码用于每一PLC的数据流，且基于调制方案进一步调制所述数据流。如本文中所使用，“模式”指代内码速率与调制方案的组合。
图3A说明在超帧中在PLC上传输数据块。在数据块中处理待在PLC上发送的数据流。每一数据块含有特定数目的信息位且首先使用外码编码每一数据块以获得对应码块。将每一码块分割成四个子块，且使用内码进一步编码每一子块中的位，且接着基于针对PLC选择的模式将所述位映射到调制符号。接着在一个超帧的四个帧中传输调制符号的四个子块，每一帧一个子块。在四个帧上传输每一码块在随时间缓慢变化的衰落信道中提供时间分集及稳定的接收性能。
图3B说明在超帧中在PLC上传输多个(Nb1个)数据块。使用外码单独编码所述Nb1个数据块中的每一者以获得对应码块。进一步将每一码块分割成四个子块，基于针对PLC选择的模式来内部编码及调制所述子块且接着在一个超帧的四个帧中传输所述子块。对于每一帧，在所述帧的已分配给PLC的一部分中传输所述Nb1个码块的Nb1个子块。
可以各种方式编码及调制每一数据块。下文描述示范性级联译码方案。为简化向PLC分配及指派资源，可将每一码块分成四个大小相等的子块，所述子块接着在一个超帧中的四个帧的相同部分或位置中传输。在此情况下，向PLC分配超帧相当于向PLC分配帧。因此，每一超帧可向PLC分配资源一次。
视每一PLC所携载的数据流的特性而定，可以连续或非连续方式传输所述PLC。因此，可在任何给定的超帧中传输或不传输PLC。对于每一超帧，“现用”PLC为正在所述超帧中传输的PLC。每一现用PLC可在所述超帧中携载一个或多个数据块。
返回参看图2，在每一超帧210之前存在导频及开销区段(overhead section)230。在一方面中，区段230包括(1)由无线装置使用以用于帧同步、频率获取、时序获取、信道估计等的一个或一个以上导频OFDM符号，及(2)用以携载用于关联的(例如，紧跟着的)超帧的开销信令信息的一个或一个以上开销OFDM符号。开销信息指示(例如)在关联的超帧中传输的特定PLC、所述超帧的用以针对每一PLC发送所述数据块的特定部分、用于每一PLC的外码速率及模式等。开销OFDM符号携载用于在超帧中发送的所有PLC的开销信令。以时分多路复用(TDM)方式传输导频及开销信息允许无线装置以最小接通(ON)时间处理此区段。另外，关于在下一个超帧中的每一PLC传输的开销信息可嵌入于当前超帧中的PLC传输数据块中的一者中。嵌入的开销信息允许无线装置在无需检查下一个超帧中发送的开销OFDM符号的情况下恢复所述超帧中的PLC传输。因此，无线装置最初可使用开销OFDM符号来确定每一所要数据流的时间-频率位置，且随后可仅在使用嵌入的开销信令来传输所要数据流的时间期间通电。这些信号传输技术可在功率消耗上提供显著的节省且允许无线装置使用标准电池来接收内容。因为用于每一PLC的外码速率及模式通常不以超帧为基础而改变，所以可在单独的控制信道上发送外码速率及模式且无需在每一超帧中发送外码速率及模式。
图2展示特定超帧结构。一般来说，可将超帧定义为具有任何持续时间且可将超帧分成任何数目的帧。还可以不同于图2中所示的方式的其它方式发送导频及开销信息。举例来说，可使用频分多路复用(FDM)在专用子带上发送开销信息。
图4在时间-频率平面上展示一个帧的结构。水平轴线表示时间，且垂直轴线表示频率。每一帧具有以OFDM符号周期(或简言之，符号周期)为单位给出的预定持续时间。每一OFDM符号周期为传输一个OFDM符号(如下所述)的持续时间。每一帧的符号周期的特定数目(Nspf)由帧持续时间及符号周期持续时间确定，帧持续时间及符号周期持续时间则由例如总体系统带宽、子带的总数(Ntsb)及循环前缀长度(下文描述)的各种参数确定。在一方面中，每一帧具有297个符号周期(或Nspf＝297)的持续时间。请注意，用于帧的时间单元由MAC(或分配)层处的MAC时间单元及PHY层处的OFDM符号周期组成。因此，描述的其余部分中的“符号周期”可指代PLC分配情形下的MAC时间单元或子带分配情形下的OFDM符号周期。结果，术语“符号周期”应基于上下文来解译。
每一帧还涵盖Ntsb个全部子带，赋予所述子带索引1到Ntsb。
在使用OFDM的情况下，可在每一符号周期中的每一子带(即，每一传输单元)上发送一个调制符号。对于Ntsb个全部子带，可将Ndsb个子带用于数据传输且将所述子带称为“数据”子带，可将Npsb个子带用于导频且将所述子带称为“导频”子带，且可将剩余的Ngsb个子带用作“保护”子带(即，无数据或导频传输)，其中Ntsb＝Ndsb+Npsb+Ngsb。“可使用”子带的数目等于数据子带及导频子带的数目，或Nusb＝Ndsb+Npsb。在一方面中，广播系统100使用具有4096个全部子带(Ntsb＝4096)、3500个数据子带(Ndsb＝3500)、500个导频子带(Npsb＝500)及96个保护子带(Ngsb＝96)的OFDM结构。还可使用具有不同数目的数据子带、导频子带、可使用子带及全部子带的其它OFDM结构。在每一OFDM符号周期中，可在Ndsb个数据子带上发送Ndsb个数据符号，可在Npsb个导频子带上发送Npsb个导频符号，且可在Ngsb个保护子带上发送Ngsb个保护符号。如本文中所使用，“数据符号”是数据的调制符号，“导频符号”是导频的调制符号，且“保护符号”是为零的信号值。导频符号是无线装置事先已知的。每一OFDM符号中的Ndsb数据符号可用于一个或多个PLC。
一般来说，可在每一超帧中传输任何数目的PLC。对于给定的超帧，每一现用PLC可携载一个或多个数据块。在一方面中，针对每一现用PLC使用特定模式及特定外码速率，且根据此外码速率及模式来编码及调制用于所述PLC的所有数据块，以分别产生调制符号的对应码块及子块。在另一方面中，可根据特定外码速率及模式来编码及调制每一数据块，以分别产生调制符号的对应码块及子块。在任一情况下，每一码块含有特定数目的数据符号，所述数目由用于所述码块的模式确定。
给给定超帧中的每一现用PLC分配特定数量的资源，以在所述超帧中传输所述PLC。分配给每一现用PLC的资源的数量取决于：(1)在超帧中待在PLC上发送的码块的数目，(2)每一码块中的数据符号的数目，及(3)待在其它PLC上发送的码块的数目连同每个码块的数据符号的数目。可以各种方式分配资源。下文描述两个示范性分配方案。
图5A展示突发TDM分配方案。对于此方案，在一个或一个以上OFDM符号周期中给每一现用PLC分配所有Ndsb个数据子带。对于图5A中所示的实例，在符号周期1到3中给PLC 1分配所有数据子带，在符号周期4及5中给PLC 2分配所有数据子带，且在符号周期6到9中给PLC 3分配所有数据子带。对于此方案，每一OFDM符号含有用于仅一个PLC的数据符号。在帧内对用于不同PLC的OFDM符号的突发进行时分多路复用。
如果将连续的OFDM符号指派给每一现用PLC，则突发TDM可最小化PLC的传输时间。然而，每一PLC的短传输时间还导致较少时间分集。因为将整个OFDM符号分配给一个PLC，所以每一帧的资源分配的粒度(即，可分配给PLC的最小单元)为一个OFDM符号。可在一个OFDM符号中发送的信息位的数目取决于用以处理所述信息位的模式。对于突发TDM方案，分配的粒度则取决于模式。对于每个数据符号能够携载较多信息位的较高级模式，粒度较大。一般来说，较大粒度不利地影响“打包”效率，所述“打包”效率指实际上用以携载数据的帧的百分率。如果现用PLC不需要整个OFDM符号的数据携载能力，则会浪费过剩能力并降低打包效率。
图5B展示循环TDM分配方案。对于此方案，将超帧中的现用PLC布置成L个群组，其中L＞1。还将帧分成L个区段，且将每一PLC群组指派给所述帧的相应区段。对于每一群组，循环经过所述群组中的所述PLC，且在指派的区段中在一个或一个以上OFDM符号周期中给每一PLC分配所有Ndsb个数据子带。对于图5B中所示的实例，在符号周期1中给PLC 1分配所有数据子带，在符号周期2中给PLC 2分配所有数据子带，在符号周期3中给PLC 3分配所有数据子带，在符号周期4中给PLC 1分配所有数据子带，等等。与突发TDM相比，循环TDM方案可提供更多时间分集，减少接收器缓冲要求及峰值解码速率，但会增加接收器用以接收给定PLC的接通时间。
图5C展示突发TDM/FDM分配方案。对于此方案，在一个或一个以上符号周期中给每一现用PLC分配一个或一个以上数据子带。对于图5C中所示的实例，在符号周期1到8中给PLC 1分配数据子带1到3，在符号周期1到8中给PLC 2分配数据子带4及5，且在符号周期1到8中给PLC 3分配数据子带6到9。对于突发TDM/FDM方案，每一OFDM符号可含有用于多个PLC的数据符号。在帧内对用于不同PLC的数据符号的突发进行时分多路复用及频分多路复用。
因为可在时间以及频率上分布每一PLC的有效负载，所以突发TDM/FDM方案可增加PLC的传输时间。然而，此还提供更多时间分集。可通过将更多子带分配给PLC来减少每一PLC的传输时间。对于突发TDM/FDM方案，可基于打包效率与开销信令之间的折衷来选择资源分配的粒度。一般来说，较小粒度导致较佳打包效率但也需要更多开销信令来指示分配给每一PLC的资源。在较大粒度的情况下，通常相反。以下描述假定使用突发TDM/FDM方案。
在一方面中，将Nusb个可使用子带分成Ngr群组的可使用子带。所述Ngr群组中的一者则可含有导频子带。对于剩余群组，一个群组中的数据子带的数目确定资源分配的粒度。可以各种方式将所述Nusb个可使用子带布置成Ngr群组。在一个子带分组方案中，每一群组含有Nspg个连续可使用子带，其中Nusb＝Ngr·Nspg。在另一子带分组方案中，每一群组含有伪随机地分布在Nusb个可使用子带上的Nspg个可使用子带。在又一子带分组方案中，每一群组含有在Nusb个可使用子带上均匀间隔的Nspg个可使用子带。
图6展示可用于突发TDM/FDM方案的交错的子带结构600。将Nusb个可使用子带布置成Ngr个不相交群组，将所述群组标记为子带群组1到Ngr。因为所述Nusb个可使用子带中的每一者仅属于一个群组，所以所述Ngr个子带群组不相交。每一子带群组含有Nspg个可使用子带，其均匀地分布在Nusb个全部可使用子带上，以使所述群组中的所述连续子带间隔开Nsp个子带。在一方面中，将4000个可使用子带(Nusb＝4000)布置成八群组(Ngr＝8)，每一群组含有500个可使用子带(Nspg＝500)，且每一群组的所述可使用子带间隔开八个子带(Nsp＝8)。因此，每一群组中的所述可使用子带与其它Ngr-1群组中的所述可使用子带交错。每一子带群组亦还称为“交错(interlace)”。
所述交错的子带结构提供各种优点。第一，实现了更好的频率分集，因为每一群组包括来自整个系统带宽上的可使用子带。第二，无线装置可通过执行“部分”(例如，512点)快速傅里叶变换(FFT)而非执行全部(例如，4096点)FFT来恢复在每一子带群组上发送的数据符号，此可减少由无线装置消耗的功率。用于执行部分FFT的技术在2004年2月9日申请的标题为“用于基于OFDM的通信系统的基于子带的解调器(Subband-Based Demodulator for an OFDM-based Communication System)”的共同转让的美国专利申请案第10/775,719号中描述。以下描述假定使用图6中所示的交错的子带结构。
可以逐超帧为基础给每一PLC分配资源。在每一超帧中分配给每一PLC的资源的数量取决于用于所述超帧的PLC的有效负载。PLC可携载固定速率的数据流或可变速率的数据流。在一方面中，即使每一PLC所携载的数据流的数据速率变化，也将相同模式用于所述PLC。此确保不管数据速率如何，数据流的覆盖区保持大致恒定，使得接收性能不取决于数据速率。通过改变在每一超帧中分配给PLC的资源的数量来处置数据流的可变速率特性。
给每一现用PLC分配来自时间-频率平面的资源，如图4中所示。用于每一现用PLC的分配资源可以“传输时隙”(或简言之，“时隙”)为单位给出。时隙对应于一个群组(例如，500个)数据子带，或等效地对应于一个符号周期中的一个群组的调制符号。每一符号周期中有Ngr个时隙可用且可给其指派时隙索引1到Ngr。可基于时隙到交错映射方案在每一符号周期中将每一时隙索引映射到一个子带群组。一个或一个以上时隙索引可用于FDM导频，且剩余的时隙索引可用于PLC。时隙到交错映射可使得用于FDM导频的子带群组(或交错)具有与用于每一时隙索引的子带群组的变化距离。此允许用于PLC的所有时隙索引实现类似性能。
虽然先前方面已假定4K的FFT大小，但请注意，本发明的方面能够在具有各种FFT大小的OFDM系统中对多个数据流进行多路复用及传输。对于具有4K FFT大小的OFDM系统，将一群组500个调制符号(形成时隙)映射到一个交错中。
然而，请注意，时隙在不同FFT大小上是固定的。此外，交错的大小为现用子带数目的八分之一，且时隙将基于FFT大小而映射到部分的或多个(包括一个)交错中。指派给时隙的所述交错可驻留在多个OFDM符号周期中。举例来说，对于2K的FFT大小，时隙(即，500个调制符号)在2个连续2K的OFDM符号上映射到2个交错中。类似地，对于1K的FFT大小，时隙在4个连续1K的OFDM符号上映射到4个交错中。另外，作为实例，用于1K、2K、4K及8K FFT大小的可使用子带的数目将分别为1000、2000、4000及8000，因为所述可使用子带将不包括(例如)保护子带。即，1K的FFT大小含有1024个子带，其中(例如)所述子带中的24个可用作为保护子带。举例来说，保护子带的数目可随FFT大小而成比例地增加。
由此可见，对8K的FFT大小，时隙在一半的8K OFDM符号上映射到一半的交错中。请注意，不管FFT大小如何，MAC时间单元包含8个时隙。下表展示1K、2K、4K及8K的FFT大小与其相应的每个MAC时间单元的OFDM符号的数目、每个交错的子带的数目及每个时隙的交错的数目之间的关系：
  FFT大小  每个MAC时间单元的OFDM符号的数目   每个交错的子带的数目   每个时隙的交错的数目
  1024   4   125   4
  2048   2   250   2
  4096   1   500   1
  8192   1/2   1000   1/2
MAC时间单元对OFDM符号；时隙对交错
因此，依赖MAC时间单元与OFDM符号之间的关系及时隙与交错之间的关系，得出以下结论：不管OFDM系统的FFT大小如何，本发明的方面都能够在MAC时间单元及时隙上进行MAC层多路复用。针对各种FFT大小，物理层将MAC时间单元及时隙分别映射到OFDM符号及交错。
虽然以上实例仅涉及1K、2K、4K及8K的FFT大小，但本发明不限于这些特定FFT大小，且可在不脱离主张的发明的范围的情况下实施其它FFT大小。
在超帧中给每一现用PLC分配至少一个时隙。还在所述超帧中给每一现用PLC指派特定时隙。“分配”过程给每一现用PLC提供资源的数量或量，而“指派”过程给每一现用PLC提供超帧内的特定资源。为清晰起见，可将分配及指派视为单独过程。实际上，通常共同地执行分配及指派，因为分配可受指派影响，且反之亦然。在任一情况下，可以一方式执行指派以实现以下目标：
1.最小化每一PLC的传输时间以减少由无线装置用以恢复PLC的接通时间及功率消耗；
2.最大化每一PLC的时间分集以提供稳定的接收性能；
3.将每一PLC限制在指定的最大位速率内；及
4.最小化无线装置的缓冲要求。
最大位速率指示可在每一OFDM符号中传输的用于一个PLC的信息位的最大数目。最大位速率通常通过无线装置的解码及缓冲能力来设定。将每一PLC限制在最大位速率内确保所述PLC可由具有规定解码及缓冲能力的无线装置来恢复。
以上列出的目标中的一些相互冲突。举例来说，目标1与目标2冲突，且目标1与目标4冲突。数据分配/指派方案试图实现冲突目标之间的平衡且可允许优先权的设定的灵活性。
基于PLC的有效负载给超帧中的每一现用PLC分配特定数目的时隙。可给不同PLC分配不同数目的时隙。可以各种方式确定指派给每一现用PLC的特定时隙。下文描述一些示范性时隙指派方案。
图7A展示根据第一时隙指派方案以矩形图案向PLC的指派时隙。给每一现用PLC指派布置成二维(2-D)矩形图案的时隙。矩形图案的大小由分配给PLC的时隙的数目确定。矩形图案的垂直尺度(或高度)由例如最大位速率的各种因素确定。矩形图案的水平尺度(或宽度)由分配的时隙的数目及垂直尺度确定。
为最小化传输时间，可在与最大位速率一致的同时给现用PLC指派尽可能多的子带群组。可使用不同模式来编码及调制可在一个OFDM符号中发送的信息位的最大数目以获得不同数目的数据符号，所述数据符号接着需要不同数目的数据子带来传输。因此，可用于每一PLC的数据子带的最大数目可取决于用于PLC的模式。
在一方面中，用于每一现用PLC的矩形图案包括(在索引上)相邻的子带群组及相邻的符号周期。此类型的指派减少指定矩形图案所需的开销信令的数量且进一步使用于PLC的时隙指派更紧凑，其接着简化帧内PLC的打包。矩形图案的频率尺度可由用于所述矩形图案的起始子带群组及子带群组的总数目来指定。矩形图案的时间尺度可由用于所述矩形图案的起始符号周期及符号周期的总数目来指定。因此，可使用四个参数来指定用于每一PLC的矩形图案。
对于图7A中所示的实例，以2×4矩形图案712给PLC 1指派8个时隙，以4×3矩形图案714给PLC 2指派12时隙，且以1×6矩形图案716给PLC 3指派6个时隙。可将所述帧中的剩余时隙指派给其它现用PLC。如图7A中所示，不同的矩形图案可用于不同的现用PLC。为改进打包效率，可给现用PLC指派帧中的时隙，一次给一个PLC指派，且以由分配给每一PLC的时隙数目确定的顺序次序进行指派。举例来说，可首先将帧中的时隙指派给具有最大数目的分配时隙的PLC，接着指派给具有第二大数目的分配时隙的PLC等，且接着最后指派给具有最小数目的分配时隙的PLC。还可基于例如PLC的优先权、PLC之间的关系等其它因素来指派所述时隙。
图7B展示根据第二时隙指派方案以“正弦”或“Z字形”片段向PLC指派时隙。对于此方案，将帧分成Nst个“条带”。每一条带涵盖至少一个子带群组且进一步横跨相邻数目的符号周期(多达帧中的最大数目的符号周期)。Nst个条带可包括相同或不同数目的子带群组。基于各种因素将现用PLC中的每一者映射到Nst个条带中的一者。举例来说，为最小化传输时间，可将每一现用PLC映射到具有对于所述PLC所允许的最多数目的子带群组的条带。
给用于每一条带的现用PLC指派所述条带中的时隙。可(例如)使用垂直Z字形图案以特定次序将时隙指派给PLC。此Z字形图案从低子带群组索引到高子带群组索引(一次一个符号周期)且从符号周期1到Nspf选择时隙。对于图7B中所示的实例，条带1包括子带群组1到3。给PLC 1指派含有从符号周期1中的子带群组1到符号周期4中的子带群组1的10个时隙的片段732。给PLC 2指派含有从符号周期4中的子带群组2到符号周期5中的子带群组2的4个时隙的片段734。为PLC 3指派含有从符号周期5中的子带群组3到符号周期7中的子带群组2的6个时隙的片段736。可将条带1中的剩余时隙指派给映射到此条带的其它现用PLC。
第二时隙指派方案有效地将二维(2-D)条带中的所有时隙映射到一维(1-D)条带上且接着使用一个维度来执行2-D时隙指派。给每一现用PLC指派所述条带内的片段。指派的片段可由两个参数指定：所述片段的起始(其可由起始子带及符号周期给出)及所述片段的长度。额外参数用于指示PLC将映射到的特定条带。一般来说，指派给每一现用PLC的片段可包括任何数目的时隙。然而，如果将片段大小限制在多个(例如，2或4个)时隙中，则需要更少开销信令来识别所指派片段。
第二时隙指派方案可以简单方式将时隙指派给现用PLC。同样，因为可将条带内的时隙连续地指派给PLC，所以可针对每一条带实现紧密打包。可定义Nst个条带的垂直尺度以匹配超帧中的所有现用PLC的轮廓，使得(1)使用PLC所允许的最大数目的数据子带来发送尽可能多的PLC且(2)尽可能充分地打包Nst个条带。
图7A及图7B展示两个示范性时隙指派方案。这些方案促进每一帧中PLC的有效打包。这些方案还减少指示指派给每一现用PLC的特定时隙所需的开销信令的数量。还可使用其它时隙指派方案，且此在本发明的范围内。举例来说，时隙指派方案可将帧分割成条带，可将用于帧的现用PLC映射到可用条带，且可给用于每一条带的PLC指派所述条带内的矩形图案。所述条带可具有不同高度(例如，不同数目的子带群组)。每一条带的指派给PLC的矩形图案可具有与所述条带的高度相同的高度但可具有不同宽度(例如，不同数目的符号周期)，所述宽度由分配给所述PLC的时隙的数目确定。
为简单起见，图7A及图7B展示向个别PLC指派时隙。对于一些服务，多个PLC可由无线装置共同地解码且被称为“联合”PLC。举例来说，如果将多个PLC用于单一多媒体程序的视频及音频分量且将其共同解码以恢复所述程序，则可为此情况。视联合PLC的有效负载而定，可在每一超帧中给其分配相同或不同数目的时隙。为最小化接通时间，可在连续的符号周期中给联合PLC指派时隙，使得无线装置无需在帧内“唤醒”多次以接收这些PLC。
图7C展示基于第一时隙指派方案向两个联合PLC 1及PLC 2指派时隙。在第一方面中，以水平或并排堆叠的矩形图案给联合PLC指派时隙。对于图7C中所示的实例，以2×4矩形图案752给PLC 1分配8个时隙，且以2×3矩形图案754给PLC 2分配6个时隙，图案754直接位于图案752的右边。此方面允许尽可能快地解码每一PLC，此可减少无线装置处的缓冲要求。
在第二方面中，以垂直堆叠的矩形图案给联合PLC指派时隙。对于图7C中所示的实例，以2×4矩形图案762给PLC 3分配8个时隙，且以2×3矩形图案764给PLC 4分配6个时隙，图案764直接位于图案762之上。用于联合PLC的子带群组的总数可使得这些联合PLC全体与最大位速率一致。对于第二方面，无线装置可将用于联合PLC的所接收数据符号存储于单独的缓冲器中，直到其准备好解码为止。相对于第一方面，第二方面可减少用于联合PLC的接通时间。
一般来说，可共同地解码任何数目的PLC。用于联合PLC的矩形图案可横跨相同或不同数目的子带群组，数目可由最大位速率限制。矩形图案还可横跨相同或不同数目的符号周期。可水平堆叠用于联合PLC的一些集合的矩形图案，同时可垂直堆叠用于联合PLC的其它集合的矩形图案。
还可给联合PLC指派Z字形片段。在一方面中，给将被共同解码的多个PLC指派同一条带中的连续片段。在另一方面中，给所述多个PLC指派不同条带中的片段，且所述片段尽可能在时间上重叠以便减少用以恢复这些PLC的接通时间。
一般来说，可以各种方式编码每一数据流。在一方面中，用由外码及内码组成的级联码来编码每一数据流。外码可为例如里德-所罗门(Reed-Solomon，RS)码或一些其它码的块码。内码可为涡轮码(例如，并行级联式卷积码(PCCC)或串行级联式卷积码(SCCC)、卷积码、低密度奇偶校验(LDPC)码，或某其它码)。
图8展示使用里德-所罗门码的示范性外部译码方案。将用于PLC的数据流分割成若干数据包。在一方面中，每一数据包含有预定数目的(L个)信息位。作为特定实例，每一数据包可含有976个信息位。还可使用其它包大小及格式。将用于数据流的数据包写入存储器的若干行中，每行一个包。在已将K个数据包写入K行中之后，逐列执行块编码，一次一列。在一方面中，每一列含有K个字节(每行一个字节)且用(N，K)里德-所罗门码进行编码以产生含有N个字节的对应码字。码字的最初K个字节为数据字节(其还被称为系统字节)且最后N-K个字节为奇偶校验字节(其可由无线装置用于错误校正)。里德-所罗门编码针对每一码字产生N-K个奇偶校验字节，所述字节写入到存储器中的在K行数据之后的行K+1到N中。RS块含有K行数据及N-K行奇偶校验。在一方面中，N＝16且K为可配置参数，例如，K∈{12，14，16}。当K＝N时，停用里德-所罗门码。接着将CRC值(例如，长度为16位)附加到RS块的每一数据包(或行)，其后添加(例如，8个)零(尾部)位，以将内部编码器重设为已知状态。随后通过内码来编码所得较长(例如，1000个位)包以产生对应的内部译码包。码块含有用于N行RS块的N个外部译码包，其中每一外部译码包可为数据包或奇偶校验包。将码块分成四个子块，且如果N＝16，则每一子块含有四个外部译码包。
在一方面中，可使用或不使用分层译码来传输每一数据流，其中术语“编码”在本上下文中指信道编码而非发射器处的源编码。数据流可由两个子流组成，其被称为基础流及增强流。在一个方面中，基础流可携载发送到在基站的覆盖区内的所有无线装置的信息。增强流可携载发送到观察到较好信道条件的无线装置的额外信息。如果使用分层译码，则根据第一模式对基础流进行编码及调制以产生第一调制符号流，且根据第二模式对增强流进行编码及调制以产生第二调制符号流。第一模式与第二模式可为相同或不同的。接着组合两个调制符号流以获得一个数据符号流。
表1展示可由系统支持的8个模式的示范性集合。假设m表示模式，其中m＝1、2、…、8。每一模式与特定调制方案(例如，QPSK或16-QAM)及特定内码速率Rin(m)(例如，1/3、1/2或2/3)相关联。最初5个模式用于仅具有基础流的“常规”编码，且最后3个模式用于具有基础流及增强流的分层译码。为简单起见，针对每一分层译码模式，将相同调制方案及内码速率用于基础流及增强流两者。
表1
 模式m   调制方案   内码速率Rin(m)   时隙/包数目Nspp(m)   时隙/子块数目Nsps(m)
  1   QPSK   1/3   3   12
  2   QPSK   1/2   2   8
  3   16-QAM   1/3   1.5   6
 4   16-QAM   1/2   1   4
 5   16-QAM   2/3   0.75   3
 模式m   调制方案   内码速率Rin(m)   时隙/包数目Nspp(m)   时隙/子块数目Nsps(m)
 6   QPSK/QPSK   1/3   3   12
 7   QPSK/QPSK   1/2   2   8
 8   QPSK/QPSK   2/3   1.5   6
表1还展示用于每一模式的各种传输参数。表1的第四列指示针对每一模式传输一个包所需的时隙数目，其假定约1000个信息位的包大小且每一时隙500个数据子带。第五列指示针对每一模式传输一个具有4个包的子块所需的时隙数目。对于所有模式，不同数目的子带群组可用于PLC。使用更多子带群组使得传输时间较短，但也提供较少时间分集。
作为模式1的实例，可编码一个具有K个数据包的数据块以产生16个经编码包。每一数据包含有1000个信息位。因为模式1使用码速率Rin(1)＝1/3，所以每一经编码包含有3000个码位且可使用QPSK在1500个数据子带(或3个子带群组)上来传输，数据子带可每一数据符号携载两个码位。可在12个时隙中发送用于每一子块的4个经编码包。可以(例如)尺度为4×3、3×4、2×6或1×12的矩形图案传输每一子块，其中尺度P×Q中的第一值P是子带群组的数目且第二值Q是用于矩形图案的符号周期的数目。
表1展示示范性设计，提供所述设计以展示可影响子带分配及指派的各种参数。一般来说，系统可支持任何数目的模式，且每一模式可对应于不同的编码及调制方案。举例来说，每一模式可对应于调制方案与内码速率的不同组合。为简化无线装置的设计，系统可利用单一内码(例如，以为1/3或1/5的基码速率)，且可通过对由内码产生的一些码位打孔或将其删除来实现不同码速率。然而，系统还可利用多个内码。用于每一模式的子带群组的最大可允许数目可不同且可能基于最大位速率。
一般来说，可在每一超帧中在现用PLC上发送一个或多个数据块。每一超帧待发送的数据块的数目取决于在PLC上发送的数据流的数据速率。每帧分配给PLC的时隙的数目(Nslot)等于在超帧中在PLC上发送的数据块的数目(Nb1)乘以一个子块需要的时隙的数目，或Nslot＝Nb1·Nsps(m)，其中Nsps(m)取决于用于PLC的模式。如果PLC在一个超帧中携载较大数目的数据块(对于高速率数据流)，则需要使用尽可能多的子带群组，以便最小化PLC的传输时间。举例来说，如果PLC在一个超帧中携载16个数据块，则使用模式1的每帧的传输时间在使用一个子带群组的情况下为192＝16·12个符号周期(此为帧持续时间的65％)且在使用四个子带群组的情况下仅为48＝192/4个符号周期(此为帧持续时间的16.25％)。因此，可通过使用更多子带群组来大体上缩短PLC的传输时间。
图9A展示使用一个子带群组为一个码块(Nb1＝1)指派超帧中的时隙，其相当于在帧中为一个子块指派时隙。对于上述方面，每一子块含有在图9A中标记为1、2、3及4的四个包。针对表1中的模式1到5中的每一者，在不同数目的时隙中传输每一包。可针对模式1在12个符号周期中、针对模式2在8个符号周期中、针对模式3在6个符号周期中、针对模式4在4个符号周期中及针对模式5在3个符号周期中，在一个子带群组上传输用于一个子块的四个包1到4。对于模式3及模式5，两个包可共享同一时隙。一接收到整个包便可解码每一包。
图9B展示针对模式m＝1、2、3、4及5分别使用4、4、3、2及1个子带群组为一个码块(Nb1＝1)指派超帧中的时隙。一个子块中的四个包可针对模式1在4×3矩形图案932中、针对模式2在4×2矩形图案934中、针对模式3在3×2矩形图案936中、针对模式4在2×2矩形图案938中及针对模式5在1×4矩形图案940中发送。
在一方面中，以矩形图案内的垂直Z字形图案942传输一个子块中的四个包，如图9B中所示。因为每一包是在尽可能少的符号周期中传输且在任何给定的符号周期中仅存在一个部分包，所以此方面减少缓冲要求。在另一方面中，以水平Z字形图案944传输四个包。因为每一包是在尽可能多的符号周期上传输，所以此方面提供更多时间分集。然而，最大位速率可限制可使用的子带群组的数目，或可能需要额外缓冲，因为可使用水平Z字形图案在相同符号周期中完全接收多达两个包。
图9C展示使用四个子带群组为六个码块(Nb1＝6)指派超帧中的时隙。在此实例中，将模式2用于PLC，在两个时隙中发送每一包，在每一帧中针对六个码块发送24个包，且对于每一帧以4×12矩形图案952给PLC分配48个时隙。可以各种方式在矩形图案952内发送24个包。
在图9C中所示的第一方面中，通过循环经过六个码块而以矩形图案发送包。对于经过六个码块的每一循环，从每一码块选择一个包，且使用垂直Z字形图案发送用于六个码块的六个包。在方框954a中发送用于码块的六个包1，在方框954b中发送用于码块的六个包2，在方框954c中发送用于码块的六个包3，且在方框954d中发送用于码块的六个包4。将用于第i个码块的第j个包在图9C中标记为Bi Pj。
因为在更多符号周期上发送用于码块的四个包，所以第一方面在每一码块上提供更多时间分集。在一个符号周期中发送的包可能遭受相关擦除。举例来说，符号周期期间的深度衰落可导致将错误地解码在所述符号周期中发送的所有包。通过在相同符号周期中发送来自不同码块的包，相关(包)擦除将分布在多个码块上。此增强块解码器校正这些擦除的能力。第一方面还使每一码块的四个包在时间上尽可能远地间隔开，其改进码块上的时间分集。举例来说，用于码块1的四个包是在符号周期1、4、7及10中发送且被间隔开3个符号周期。因为在尽可能少的符号周期上发送每一包，所以第一方面还减少缓冲要求。
在图中未展示的第二方面中，通过循环经过Nb1个码块来选择包(类似于第一方面)，但在方框954内使用水平Z字形图案发送每一循环的Nb1个包。此方面可在每一包上提供更多时间分集。在第三方面中，首先发送用于一个码块的四个包，接下来发送用于另一码块的四个包，等等。此方面允许先恢复一些码块。因此，可以各种方式在PLC上发送多个码块。
如上所述，可能希望共同解码多个PLC。视在PLC上发送的数据流的数据速率而定，联合PLC中的每一者可每一超帧携载任何数目的码块。用于联合PLC的子带群组的总数可受最大位速率限制。
图9D展示使用水平堆叠的矩形图案向两个联合PLC指派超帧中的时隙。在此实例中，PLC 1使用模式4(例如，对于视频流)携载两个码块，且在用于每一帧的8个时隙中发送8个包。PLC 2使用模式2(例如，对于音频流)携载一个码块，且在用于每一帧的8个时隙中发送4个包。通过循环经过两个码块及使用垂直Z字形图案以2×4矩形图案962发送用于PLC 1的8个包，如上文关于图9C所述。使用垂直Z字形图案以2×4矩形图案964发送用于PLC 2的4个包。图案964堆叠到图案962的右边。
图9E展示使用垂直堆叠的矩形图案向两个联合PLC指派超帧中的时隙。通过循环经过两个码块及使用垂直Z字形图案以1×8矩形图案972发送用于PLC 1的8个包，但仅使用一个子带群组。使用垂直Z字形图案以2×4矩形图案974发送用于PLC 2的4个包。图案974堆叠在图案972的顶部上。将1×8的矩形图案用于PLC 1确保在每一符号周期中仅发送两个包，其可为由最大位速率强加的限制。如果最大位速率允许，则可将2×4的矩形图案用于PLC 1，以减少用于PLC 1及PLC 2两者的总传输时间。
图9D及图9E中所示的实例可扩展以涵盖任何数目的联合PLC、用于每一PLC的任何数目码块及用于每一PLC的任何模式。可将时隙指派给联合PLC，以使得在与最大位速率一致的同时使用于这些PLC的总传输时间最小。
对于图8中所示的外部译码方案，每一码块的最初K个包用于数据，且最后N-K个包用于奇偶校验位。因为每一包包括CRC值，所以无线装置可通过使用包的所接收信息位重新计算CRC值及将重新计算的CRC值与所接收CRC值进行比较来确定每一包是被正确解码还是错误解码。对于每一码块，如果最初K个包经正确解码，则无线装置无需处理最后N-K个包。举例来说，如果N＝16，K＝12，且在第四个帧中发送码块的最后四个包，如果在最初三个帧中发送的12个数据包经正确解码，则无线装置无需在最后的帧中唤醒。此外，可通过里德-所罗门(Reed-Solomon)解码器校正多达N-K个错误(内部)经解码包的任何组合。
为清晰起见，以上描述是基于由外码及内码组成的级联译码方案且针对表1中给出的参数。还可将其它译码方案用于所述系统。此外，可将相同或不同参数用于所述系统。可使用本文中所描述的技术且根据可应用于所述系统的特定译码方案及参数来执行子带分配及指派。
图10展示用于使用本文中所描述的多路复用及传输技术广播多个数据流的过程1000的流程图。可针对每一超帧执行过程1000。
最初，识别用于当前超帧的现用PLC(框1012)。对于每一现用PLC，根据针对所述PLC选择的外码(及速率)处理至少一个数据块以获得至少一个码块，每一数据块一个码块(框1014)。基于用于当前超帧的PLC的有效负载给每一现用PLC分配特定数目的传输单元(框1016)。一般来说，可将当前超帧中的传输单元以任一粒度级分配给现用PLC。举例来说，可在时隙中将传输单元分配给现用PLC，其中每一时隙含有500个传输单元。接着将当前超帧的每一帧中的特定传输单元指派给每一现用PLC(框1018)。框1016确定为每一现用PLC分配的资源量。框1018为每一现用PLC提供特定资源分配且可基于指派方案来执行。举例来说，指派矩形图案的方案或指派条带内的Z字形片段的方案可用于框1018。因为分配可视通过指派实现的打包效率而定，所以还可共同地执行传输单元的分配及指派。
将用于每一现用PLC的每一码块分割成多个子块，每一帧一个子块(框1020)。接着通过内码来编码每一子块中的每一包且将包映射到调制符号(框1022)。由针对所述PLC选择的模式确定用于每一PLC的内码速率及调制方案。接着在当前超帧的多个帧中发送用于每一码块的多个子块以实现时间分集。对于当前超帧的每一帧，将所述子块中待在用于每一现用PLC的所述帧中发送的数据符号映射到指派给所述PLC的传输单元上(框1024)。接着用(1)用于所有现用PLC的经多路复用数据符号及(2)导频、开销及保护符号形成复合符号流(框1026)。复合符号流进一步经处理(例如，OFDM调制及调节)且广播到系统中的无线装置。
本文中所描述的多路复用及传输技术允许在每一超帧中发送的数据流可由无线装置独立地恢复。感兴趣的给定数据流可通过以下步骤恢复：(1)对所有子带或仅对用于数据流的子带执行OFDM解调，(2)对用于数据流的经检测数据符号进行解多路复用，及(3)解码用于数据流的经检测数据符号。无需完全或部分地解码其它数据流以便接收所要数据流。视经选择以供使用的分配及指派方案而定，无线装置可执行另一数据流的部分解调及/或部分解码以便恢复感兴趣的数据流。举例来说，如果多个数据流共享相同OFDM符号，则选定数据流的解调可导致未选定数据流的部分解调。
图11展示基站110x的框图，基站110x为系统100中的基站中的一者。在基站110x处，传输(TX)数据处理器1110从一个或一个以上数据源1108(例如，用于不同服务的多个数据源，其中每一服务可携载于一个或一个以上PLC中)接收多个(Nplc个)数据流(表示为{d1}到
Figure GPA00001021085400191
)。TX数据处理器1110根据针对每一数据流选择的模式处理所述流以产生对应的数据符号流且将Nplc个数据符号流(表示为{s1}提供到
Figure GPA00001021085400192
)到符号多路复用器(Mux)/信道化器1120。TX数据处理器1110还从控制器1140接收开销数据(其表示为{dO})，根据用于开销数据的模式处理开销数据，且将开销符号流(表示为{sO})提供到信道化器1120。开销符号为用于开销数据的调制符号。
信道化器1120将Nplc个数据符号流中的所述数据符号多路复用到其经指派的传输单元上。信道化器1120还提供导频子带上的导频符号及保护子带上的保护符号。信道化器1120进一步多路复用在每一超帧之前的导频及开销区段中的导频符号及开销符号(见图2)。信道化器1120提供在适当的子带及符号周期上携载数据、开销、导频及保护符号的复合符号流(表示为{sC})。OFDM调制器1130对所述复合符号流执行OFDM调制且将OFDM符号流提供到发射器单元(TMTR)1132。发射器单元1132调节(例如，转换到模拟、滤波、放大及升频转换)所述OFDM符号流且产生接着将从天线1134传输的经调制信号。
图12展示无线装置120x的框图，无线装置120x为系统100中的无线装置中的一者。在无线装置120x处，天线1212接收由基站110x传输的经调制信号且将接收信号提供到接收器单元(RCVR)1214。接收器单元1214调节、数字化及处理所述所接收信号且将样本流提供到OFDM解调器1220。OFDM解调器1220对所述样本流执行OFDM解调且(1)将所接收导频符号提供到信道估计器1222且(2)将所接收数据符号及所接收开销符号提供到检测器1230。信道估计器1222基于所述所接收导频符号导出对基站110x与无线装置120x之间的无线电链路的信道响应估计。检测器1230用所述信道响应估计对所接收数据及开销符号执行检测(例如，均等化或匹配滤波)。检测器1230向符号解多路复用器(Demux)/解信道化器1240提供“经检测”数据及开销符号，所述数据及开销符号分别为对所传输数据及开销符号的估计。可由用于形成数据/开销符号的码位的对数似然比(LLR)或由其它表示来表示经检测数据/开销符号。信道估计器1222还可将时序及频率信息提供到OFDM解调器1220。
控制器1260获得对待恢复的一个或一个以上特定数据流/PLC的指示(例如，对于一个或一个以上特定数据流/PLC的用户选择)。控制器1260接着确定用于每一选定PLC的资源分配及指派。如果无线装置120x是第一次获取所述信号(例如，初始获取)，则信令信息是从由接收(RX)数据处理器1250解码的开销OFDM符号获得。如果无线装置120x在超帧中成功接收数据块，则所述信令信息可经由作为每一超帧中发送的至少一个数据块的部分的嵌入的开销信令而获得。此嵌入的开销信令指示下一个超帧中的对应数据流/PLC的分配及指派。控制器1260将MUX_RX控制提供到解信道化器1240。解信道化器1240基于所述MUX_RX控制执行每一符号周期的经检测数据或开销符号的解多路复用，且分别将一个或一个以上经检测数据符号流或经检测开销符号流提供到RX数据处理器1250。在开销OFDM符号的情况下，RX数据处理器1250根据用于开销信令的模式处理经检测开销符号流且将经解码的开销信令提供到控制器1260。针对数据符号流，RX数据处理器1250根据用于每一经检测感兴趣的数据符号流的模式处理所述流，且将对应的经解码数据流提供到数据汇1252。一般来说，无线装置120x处进行的处理与基站110x处进行的处理互补。
控制器1140及1260分别引导基站110x及无线装置120x处的操作。存储器单元1142及1262分别为由控制器1140及1260使用的程序代码及数据提供存储。控制器1140及/或调度器1144将资源分配给现用PLC且进一步将传输单元指派给每一现用PLC。
图13展示基站110x处的TX数据处理器1110、信道化器1120及OFDM调制器1130的一方面的框图。TX数据处理器1110包括用于Nplc个数据流的Nplc个TX数据流处理器1310a及1310p及用于开销数据的数据流处理器1310q。每一TX数据流处理器1310独立地对相应数据流{di}进行编码、交错及调制以产生对应数据符号流{si}。
图14展示TX数据流处理器1310i的框图，TX数据流处理器1310i可用于图13中的TX数据流处理器1310中的每一者。TX数据流处理器1310i处理用于一个PLC的一个数据流。数据流处理器1310i包括基础流处理器1410a、增强流处理器1410b及位到符号映射单元1430。处理器1410a处理用于PLC的基础流，且处理器1410b处理用于PLC的增强流(如果存在)。
在基础流处理器1410a内，外部编码器1412a根据(例如)里德-所罗门码来对基础流数据的每一数据块进行编码以产生RS码块。RS码块由N个外部译码包组成。编码器1412a还将CRC值附加到每一外部译码包。此CRC值可由无线装置用于错误检测(即，确定所述包被正确地还是错误地解码)。外部交错器1414a将每一码块分割成子块，在于每一帧中传输的不同子块间对包进行交错(即，重新排序)，且缓冲在超帧的不同帧中传输的子块。内部编码器1416a接着根据(例如)涡轮码来对子块的每一外部译码包进行编码以产生内部译码包。内部位交错器1418a交错每一内部译码包中的位以产生对应的交错包。通过外部编码器1412a及内部编码器1416a进行的编码增加了基础流的传输的可靠性。通过外部交错器1414a及内部交错器1418a进行的交错分别为基础流传输提供时间及频率分集。扰码器1420a用PN序列使每一编码包及位交错包中的位随机化且将经扰码位提供到映射单元1430。
增强流处理器1410b类似地对PLC的增强流(如果存在)执行处理。处理器1410b可使用与用于处理器1410a的内码、外码及调制方案相同的内码、外码及调制方案或不同的内码、外码及调制方案。处理器1410b将增强流的经扰码位提供到映射单元1430。
映射单元1430接收基础流及增强流的经扰码位、用于基础流的增益Gbs，及用于增强流的增益Ges。增益Gbs及Ges确定分别用于基础流及增强流的传输功率量。可通过以不同功率电平传输基础流及增强流来针对所述基础流及增强流实现不同覆盖区。映射单元1430基于选定映射方案以及增益Gbs及Ges将所接收经扰码位映射到数据符号。符号映射可通过以下步骤实现：(1)将具有B个经扰码位的多个集合分组以形成B位二进制值，其中B≥1；及(2)将每一B位二进制值映射到数据符号，其为用于选定调制方案的信号星座图中的一点的复值。如果不使用分层译码，则每一数据符号对应于信号星座图中的一点，例如M-PSK或M-QAM，其中M＝2B。如果使用分层译码，则每一数据符号对应于复合信号星座图中的一点，其可由或可不由两个经缩放的信号星座图的叠加而形成。对于上述方面来说，基础流及增强流针对每一超帧携载相同数目的码块。可同时传输(如图14中所示)或使用TDM及/或FDM传输基础流及增强流的码块。
返回参看图13，用多路复用器1320来实施信道化器1120，多路复用器1320接收Nplc个数据符号流、开销符号流、导频符号及保护符号。多路复用器1320基于来自控制器1140的MUX_TX控制将数据符号、开销符号、导频符号及保护符号提供到适当的子带及符号周期上，且输出复合符号流{sC}。在将调制符号指派给子带群组时，可通过以伪随机方式将调制符号指派给每一子带群组中的子带来执行更深等级的(符号)交错。如上所述，为简化子带的指派，可给PLC指派时隙。可接着(例如)以伪随机方式从一个符号周期到下一个符号周期将时隙映射到不同子带群组。此时隙到子带群组映射确保与特定时隙索引相关联的调制符号对于不同符号周期距导频子带具有不同距离，其可改进性能。
OFDM调制器1130包括快速傅里叶逆变换(IFFT)单元1330及循环前缀产生器1332。对于每一符号周期，IFFT单元1330用Ntsb点IFFT将用于Ntsb全部子带的Ntsb个符号的每一集合变换到时域，以获得含有Ntsb个时域码片的“经变换”符号。为了抗击由频率选择性衰落导致的符号间干扰(ISI)，循环前缀产生器1332重复每一经变换符号的一部分以形成对应OFDM符号。重复部分通常被称为循环前缀或保护间隔。循环前缀产生器1332提供用于复合符号流{sC}的数据码片流(表示为{c})。
可通过各种手段实施本文中所描述的多路复用及传输技术。举例来说，这些技术可以硬件、软件或其组合实施。对于硬件实施方案来说，用以在基站处执行多路复用及/或传输的处理单元可实施于下列各项内：一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器，经设计以执行本文中所描述的功能的其它电子单元，或其组合。用以执行无线装置处的补充处理的处理单元还可实施于一个或一个以上ASIC、DSP等内。
对于软件实施方案来说，本文中所描述的技术可用执行本文中所描述的功能的模块(例如，程序、函数等)来实施。软件代码可存储于存储器单元(例如，图11中的存储器单元1142或1262)中且由处理器(例如，控制器1140或1260)来执行。存储器单元可实施于处理器内或处理器外部，在后者情况下，存储器单元可经由此项技术中已知的各种手段以通信方式耦合到处理器。
提供对所揭示方面的先前描述以使任何所属领域的技术人员能够进行或使用本发明。对于所属领域的技术人员来说，将易于明了对这些方面的各种修改，且在不脱离本发明的范围的情况下，本文中定义的一般原理可适用于其它方面。因此，不希望将本发明限于本文中所展示的方面，而应赋予其与本文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最广范围。

Claims (25)

1.一种在无线多载波通信系统中用各种数量的子带来广播及多播数据的方法，其包含：
处理多个数据流以获得多个数据符号流，每一数据流一个数据符号流；
将传输单元分配给所述多个数据流中的每一者，每一传输单元对应于一个符号周期中的一个子带且可用于传输一个数据符号；
将每一数据符号流中的数据符号映射到分配给对应数据流的相应传输单元；以及
针对所述多个数据流，用映射到相应所分配传输单元的数据符号形成复合符号流，其中接收器基于所述数据流的所述复合符号流中包括的所述数据符号而确定要独立地恢复所述多个数据流中的哪些数据流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述映射包含：
针对具有X个可使用子带的系统，在4000/X个连续的Y个正交频分多路复用(OFDM)符号上将含有500个可使用子带的时隙映射到4000/X个交错中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中T个全部子带可用于在用于广播的每一符号周期中传输数据符号且可分配给多个数据流，其中T＞1。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在用于广播及多播的每一符号周期中给多个数据流分配不同子带群组。
5.根据权利要求4所述的方法，其中将每一群组中的所述子带分布在所述T个全部子带上，且其中将每一群组中的所述子带与同一符号周期中的其它群组中的所述子带交错。
6.根据权利要求1所述的方法，其中用针对每一数据流选择的编码及调制方案独立地处理所述数据流以获得所述对应数据符号流。
7.根据权利要求1所述的方法，其中使用针对所述多个数据流中的每一者选择的基础内码及内码速率独立地对所述数据流进行编码。
8.根据权利要求1所述的方法，其中基于每一数据流的信息数据速率将传输单元分配给所述数据流。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在具有预定持续时间的每一超帧中将传输单元分配给所述多个数据流。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述多载波通信系统利用正交频分多路复用(OFDM)。
11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：
选择至少一个数据流以进行恢复；
确定用于每一选定数据流的所述传输单元；
由所述接收器获得每一选定数据流的经检测数据符号，每一经检测数据符号是对由发射器广播的对应数据符号的估计；
将来自用于每一选定数据流的传输单元的经检测数据符号解调到所述选定数据流的经检测数据符号流上，其中针对所述经选择以进行恢复的所述至少一个数据流获得至少一个经检测数据符号流；以及
处理所述至少一个经检测数据符号流中的每一者以获得对应经解码数据流。
12.一种在使用各种数量的子带的无线多载波广播通信系统中的设备，其包含：
数据处理器，其操作以处理多个数据流以获得多个数据符号流，每一数据流一个数据符号流；
控制器，其操作以将传输单元分配给所述多个数据流中的每一者，每一传输单元对应于一个符号周期中的一个子带且可用于传输一个数据符号；以及
多路复用器，其操作以将每一数据符号流中的数据符号映射到分配给对应数据流的相应传输单元，且针对所述多个数据流用映射到相应所分配传输单元的数据符号形成复合符号流，其中接收器基于所述数据流的所述复合符号流中包括的所述数据符号而确定要独立地恢复所述多个数据流中的哪些数据流。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述多路复用器进一步操作以针对具有X个可使用子带的系统在4000/X个连续的Y个正交频分多路复用(OFDM)符号上将含有500个可使用子带的时隙映射到4000/X个交错中。
14.根据权利要求12所述的设备，其中T个全部子带可用于在用于广播的每一符号周期中传输数据符号且可分配给多个数据流，其中T＞1。
15.根据权利要求14所述的设备，其中在用于广播及多播的每一符号周期中给多个数据流分配不同子带群组。
16.根据权利要求15所述的设备，其中每一群组中的所述子带分布在所述T个全部子带上，且其中每一群组中的所述子带与同一符号周期中的其它群组中的所述子带交错。
17.根据权利要求12所述的设备，其中所述数据流是用针对每一数据流选择的编码及调制方案而独立地处理以获得所述对应数据符号流。
18.根据权利要求12所述的设备，其中所述多个数据流中的每一者是使用针对所述数据流选择的基础内码及内码速率而独立地编码。
19.根据权利要求12所述的设备，其中传输单元是基于每一数据流的信息数据速率而分配给所述数据流。
20.根据权利要求12所述的设备，其中传输单元是在具有预定持续时间的每一超帧中分配给所述多个数据流。
21.根据权利要求12所述的设备，其中所述多载波通信系统利用正交频分多路复用(OFDM)。
22.根据权利要求12所述的设备，其中所述接收器经配置以：
选择至少一个数据流以进行恢复；
确定用于每一选定数据流的所述传输单元；
获得每一选定数据流的经检测数据符号，每一经检测数据符号是对由发射器广播的对应数据符号的估计；
将来自用于每一选定数据流的传输单元的经检测数据符号解调到所述选定数据流的经检测数据符号流上，其中针对所述经选择以进行恢复的所述至少一个数据流获得至少一个经检测数据符号流；以及
处理所述至少一个经检测数据符号流中的每一者以获得对应解码数据流。
23.一种在无线多载波通信系统中使用各种数量的子带来广播及多播数据的设备，其包含：
用于处理多个数据流以获得多个数据符号流的装置，每一数据流一个数据符号流；
用于将传输单元分配给所述多个数据流中的每一者的装置，每一传输单元对应于一个符号周期中的一个子带且可用于传输一个数据符号；
用于将每一数据符号流中的数据符号映射到分配给对应数据流的相应传输单元的装置；以及
用于针对所述多个数据流用映射到相应所分配传输单元的数据符号形成复合符号流的装置，其中接收器基于所述数据流的所述复合符号流中包括的所述数据符号而确定要独立地恢复所述多个数据流中的哪些数据流。
24.一种在使用各种数量的子带的无线多载波通信系统中的计算机可读媒体，所述计算机可读媒体上存储有指令，所述指令包含：
用以处理多个数据流以获得多个数据符号流的指令，每一数据流一个数据符号流；
用以将传输单元分配给所述多个数据流中的每一者的指令，每一传输单元对应于一个符号周期中的一个子带且可用以传输一个数据符号；
用以将每一数据符号流中的数据符号映射到分配给对应数据流的相应传输单元的指令；以及
用以针对所述多个数据流用映射到相应所分配传输单元的数据符号形成复合符号流的指令，其中接收器基于所述数据流的所述复合符号流中包括的所述数据符号而确定要独立地恢复所述多个数据流中的哪些数据流。
25.一种执行用于在使用各种数量的子带的无线多载波通信系统中广播及多播数据的指令的处理器，所述指令包含：
处理多个数据流以获得多个数据符号流，每一数据流一个数据符号流；
将传输单元分配给所述多个数据流中的每一者，每一传输单元对应于一个符号周期中的一个子带且可用于传输一个数据符号；
将每一数据符号流中的数据符号映射到分配给对应数据流的相应传输单元；以及
针对所述多个数据流用映射到相应所分配传输单元的数据符号形成复合符号流，其中接收器基于所述数据流100的所述复合符号流中包括的所述数据符号而确定要独立地恢复所述多个数据流中的哪些数据流。
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