CN101971555B - 用于在ofdm系统中使用保护音调来提高数据速率和改进健壮性的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了用于在无线通信系统中提高数据速率和改进健壮性的方法、装置和系统。该方法包括：标识用于无线正交频分复用(OFDM)信号的一组保护音调，对用于OFDM传输的数据进行编码，标识用来对编码数据进行穿孔的优选穿孔模式，利用优选穿孔模式来对编码数据进行穿孔，以及发送所穿孔的编码数据，其中，在所述一组保护音调的一部分上发送所穿孔的编码数据的一部分。

Description

用于在OFDM系统中使用保护音调来提高数据速率和改进健壮性的方法、装置和系统

根据35 U.S.C.§119要求优先权

本专利申请要求2008年3月14日提交的美国临时专利申请No.61/036,849的优先权，所述临时专利申请被转让给本申请的受让人，因此通过参考将其明确地并入本文。

技术领域

本公开一般地涉及无线通信系统，例如多频带OFDM(正交频分复用)通信系统。更具体地，本公开涉及用于在保持数据音调上的WiMedia数据流的同时，通过在保护音调(guard tone)上使用解穿孔(depuncture)比特来提高数据速率和系统健壮性的方法。

背景技术

在传统的串行数据系统中，可以相继地发送符号，其中，允许每个数据符号的频谱占据整个带宽。在并行数据传输系统中，可以对多个连续的数据流同时进行发送。在并行系统中，单个数据元素的频谱可能仅占据可用带宽的一小部分。

在典型的并行数据系统中，可以将总信号频带划分为N个重叠的频率子信道。可以利用独立的符号对每个子信道进行调制。然后，可以对多个子信道进行复用。

在接收机处，可以利用相关技术对正交信号进行分离以消除符号间干扰。可以通过仔细地选择载波间隔以使得载波间隔等于有用符号周期的倒数来实现该操作。正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制，其中，可以对载波间隔进行选择以使得每个子载波与其它子载波正交。

这种正交性可以避免邻道干扰，并且可以防止解调器观测到其自身频率以外的频率。OFDM的益处可以是高频谱效率、抗射频(RF)干扰特性以及较低的多径失真。

在OFDM中，可以将用于传输的子载波脉冲选择为矩形。该操作的优势在于：脉冲形成和调制的任务可以由离散傅里叶逆变换(IDFT)来执行，其中可以非常有效地将离散傅里叶逆变换实现为快速傅里叶逆变换(IFFT)。因此，接收机可能仅需要FFT以反向执行该操作。

可以首先对传入的串行数据进行串行到并行的转换，并将其分组为x个比特，每个比特形成复数。数字x可以确定所对应的子载波的信号星座图，诸如16-正交调幅(16QAM)。可以利用IFFT以基带方式对复数进行调制，并将该复数转换回串行数据以用于传输。可以将保护符号插入到符号之间，以避免由多径失真导致的符号间干扰(ISI)。可以将离散符号转换到模拟形式并进行低通滤波以用于射频(RF)上变频。然后，接收机仅仅执行发射机的逆处理。

根据傅里叶变换定理，矩形脉冲形状可以引起如图1所示的sin(x)/x类型的子载波频谱。子载波频谱重叠。可以对载波上发送的信息进行分离的原因是正交关系。通过使用IFFT进行调制，可以对子载波的间隔进行选择，使得在对接收信号进行估算的频率处(由图1中的字母A-E来指示)所有其它信号可以都是0。

在分组通信系统中，可以首先将被传送的数据分组化为数据分组，并且数据分组一旦形成，往往就可以以离散间隔对数据分组进行传送。一旦数据分组被传递到接收站，就可以通过将多个分组的信息部分级联在一起来确定数据的信息内容。通常，分组通信系统高效地使用通信信道，因为仅需要在传送数据分组的时间段期间针对特定的通信会话来分配通信信道。分组通信信道往往可以是由独立的通信站集合所共享的共享通信信道，其中在这些通信站集合之间同时实现独立的通信服务。

在当前颁布的操作规范中阐明了结构化的数据格式。按照标准(诸如超宽带WiMedia或者ECMA-368/369)形成的数据分组的数据格式可以包括前导部分和有效负载部分。其它分组通信系统将数据类似地格式化为也可以包括前导部分和有效负载部分的分组。分组的有效负载部分可以包含要进行传送的信息。也就是说，有效负载部分可能是非确定性的。相反地，数据分组的前导部分可能不包含要被传送的信息内容，但是其可能包括用于其它目的的确定性数据。具体而言，WiMedia或者ECMA-368/369分组的前导部分可以包括三个部分：分组同步序列、帧同步序列和信道估计序列。分组同步序列和帧同步序列的长度可以是24个OFDM符号，以及信道估计序列的长度可以是6个OFDM符号。序列的总时间长度可以是9375微秒。

在实现中，可以在WiMedia PHY层内将OFDM用作基本调制技术。在核心处，可以使用128个唯一频段(frequency bin)或者“音调”，其中可以在这些频段或音调上调制信息。在所述128个音调中，可以有6个音调是不承载信息的空(NULL)音调，可以有12个音调是包含用于跟踪的数据的导频音调，可以有100个音调是承载分组有效负载的数据音调，以及可以有10个保护音调。

然而，需要不断地提高OFDM传输数据速率和改进系统健壮性。

发明内容

特定方案提供了一种用于在无线通信系统中提高数据速率和改进健壮性的方法。所述方法一般地包括：标识用于无线正交频分复用(OFDM)信号的一组保护音调；对用于OFDM传输的数据进行编码；标识用来对编码数据进行穿孔的优选穿孔模式；利用所述优选穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔；以及发送所穿孔的编码数据，其中，在所述一组保护音调的一部分上发送所穿孔的编码数据的一部分。

特定方案提供了一种用于无线通信的方法。所述方法一般地包括：对用于使用一组数据音调来进行正交频分复用(OFDM)传输的数据进行编码；利用穿孔模式来对编码数据进行穿孔以从所述编码数据中移除一组比特；以及发送所穿孔的编码数据，其中，使用与所述一组数据音调分离的一组保护音调的至少一部分来发送所穿孔的编码数据的一部分。

特定方案提供了一种用于在无线通信系统中提高数据速率和改进健壮性的装置。所述装置一般地包括：用于标识用于无线正交频分复用(OFDM)信号的一组保护音调的标识器；用于对用于OFDM传输的数据进行编码的编码器；用于标识用来对编码数据进行穿孔的优选穿孔模式的标识器；用于利用所述优选穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔的设备；以及用于发送所穿孔的编码数据的发射机，其中，在所述一组保护音调的一部分上发送所穿孔的编码数据的一部分。

特定方案提供了一种用于无线通信的装置。所述装置一般地包括：用于对使用一组数据音调来进行正交频分复用(OFDM)传输的数据进行编码的编码器；用于利用穿孔模式来对编码数据进行穿孔以从所述编码数据中移除一组比特的设备；以及用于发送所穿孔的编码数据的发射机，其中，使用与所述一组数据音调分离的一组保护音调的至少一部分来发送所穿孔的编码数据的一部分。

特定方案提供了一种用于在无线通信系统中提高数据速率和改进健壮性的装置。所述装置一般地包括：用于标识用于无线正交频分复用(OFDM)信号的一组保护音调的模块；用于对用于OFDM传输的数据进行编码的模块；用于标识用来对编码数据进行穿孔的优选穿孔模式的模块；用于利用所述优选穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔的模块；以及用于发送所穿孔的编码数据的模块，其中，在所述一组保护音调的一部分上发送所穿孔的编码数据的一部分。

特定方案提供了一种用于无线通信的装置。所述装置一般地包括：用于对使用一组数据音调来进行正交频分复用(OFDM)传输的数据进行编码的模块；用于利用穿孔模式来对编码数据进行穿孔以从所述编码数据中移除一组比特的模块；以及用于发送所穿孔的编码数据的模块，其中，使用与所述一组数据音调分离的一组保护音调的至少一部分来发送所穿孔的编码数据的一部分。

特定方案提供了一种用于在无线通信系统中提高数据速率和改进健壮性的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括编码有指令的计算机可读介质，所述指令可被执行用于：标识用于无线正交频分复用(OFDM)信号的一组保护音调；对用于OFDM传输的数据进行编码；标识用来对编码数据进行穿孔的优选穿孔模式；利用所述优选穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔；以及发送所穿孔的编码数据，其中，在所述一组保护音调的一部分上发送所穿孔的编码数据的一部分。

特定方案提供了一种用于无线通信的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括编码有指令的计算机可读介质，所述指令可被执行用于：对使用一组数据音调来进行正交频分复用(OFDM)传输的数据进行编码；利用穿孔模式来对编码数据进行穿孔以从所述编码数据中移除一组比特；以及发送所穿孔的编码数据，其中，使用与所述一组数据音调分离的一组保护音调的至少一部分来发送所穿孔的编码数据的一部分。

特定方案提供了一种用于在无线通信系统中提高数据速率和改进健壮性的无线节点。所述无线节点一般地包括：至少一个天线；用于标识用于无线正交频分复用(OFDM)信号的一组保护音调的标识器；用于对用于OFDM传输的数据进行编码的编码器；用于标识用来对编码数据进行穿孔的优选穿孔模式的标识器；用于利用所述优选穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔的设备；以及用于经由所述至少一个天线来发送所穿孔的编码数据的发射机，其中，在所述一组保护音调的一部分上发送所穿孔的编码数据的一部分。

特定方案提供了一种用于无线通信的无线节点。所述无线节点一般地包括：至少一个天线；用于对使用一组数据音调来进行正交频分复用(OFDM)传输的数据进行编码的编码器；用于利用穿孔模式来对编码数据进行穿孔以从所述编码数据中移除一组比特的设备；以及用于经由所述至少一个天线来发送所穿孔的编码数据的发射机，其中，使用与所述一组数据音调分离的一组保护音调的至少一部分来发送所穿孔的编码数据的一部分。

附图说明

在所附的权利要求书中对被认为是本公开特性的新颖特征进行了阐明。然而，通过参考下面对说明性方案的详细描述并结合附图，将更好地理解本公开自身以及优选的使用模式、进一步的目标和其优势，在附图中：

图1示出了示例性的OFDM信号；

图2示出了在频域中主信道和侧信道之间的关系；

图3示出了根据本公开特定方案的快速傅里叶逆变换(IFFT)；

图4示出了用于发送无线数据的方法；

图5示出了根据本公开特定方案的发射机的方框图；

图6示出了根据本公开特定方案的示例性穿孔模式(R＝1/2)；

图7示出了根据本公开特定方案的示例性穿孔模式(R＝5/8)；

图8示出了根据本公开特定方案的示例性穿孔模式(R＝3/4)；

图9示出了根据本公开特定方案的示例性穿孔模式(R＝2/3)；

图10示出了根据本公开特定方案的示例性穿孔模式(R＝4/5)

图11示出了根据本公开特定方案的示例性穿孔模式(优选为R＝5/11)；

图12示出了根据本公开特定方案的示例性穿孔模式(优选为R＝8/11)；

图13示出了根据本公开特定方案的限定穿孔模式(限定为R＝5/11)、数据穿孔模式和保护音调穿孔模式；

图14示出了根据本公开特定方案的限定穿孔模式(限定为R＝25/44)、数据穿孔模式和保护音调穿孔模式；

图15示出了根据本公开特定方案的限定穿孔模式(限定为R＝15/22)、数据穿孔模式和保护音调穿孔模式；

图16示出了根据本公开特定方案的限定穿孔模式(限定为R＝20/33)、数据穿孔模式和保护音调穿孔模式；

图17示出了根据本公开特定方案的限定穿孔模式(限定为R＝8/11)、数据穿孔模式和保护音调穿孔模式；

图18示出了根据本公开特定方案的用于在OFDM系统中使用保护音调以提高数据速率和改进健壮性的示例性操作；以及

图18A示出了能够执行图18中示出的操作的示例性组件。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的多个方案进行更全面的描述。然而，可以以多个不同形式来实施本发明，并且不应将本发明视为受到本公开中介绍的任何特定的结构或功能的限制。提供这些方案以使本公开变得全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的技术人员。基于本文的教示，本领域的技术人员将理解，本发明的范围旨在涵盖本文所公开的本发明的任何方案，无论这些方案是独立于本发明的任何其它方案来实现还是与本发明的任何其它方案组合来实现。例如，可以使用本文阐明的任意数目的方案来实现装置或执行方法。此外，本发明的范围旨在涵盖使用本文所阐明的本发明的多个方案之外的其它结构、功能性或者结构和功能性两者来实现的装置或方法。应当理解，可以由权利要求的一个或多个元素来实施本文所公开的本发明的任何方案。

图2示出了在频域中主信道和侧信道之间的关系。在频域中，保护音调201和202可以在主数据和导频音调210之外对数据进行调制。在实践中，可以将保护音调视为用来在网络中的两个设备之间传送信息、而不会导致所述设备不符合用于数据音调和导频音调的标准规范的信道。

保护音调可以是由标准所保留的比特，其被开放用于由开发者在定制其设计时使用。在图2示出的实例中，保护音调201和202完全地位于标准数据和导频音调所占据的频率之外。

图3示出了根据本公开特定方案的快速傅里叶逆变换(IFFT)。可以馈送到IFFT 310的主数据分量是标准数据301、导频音调302和保护音调303。标准数据301可以包括信号的信息内容。导频音调302是可用于将信号相位通知给接收机的已知音调。可以将导频音调用于相位偏移跟踪和校正，其中，可以将参考导频音调的相位与接收音调相比较以估计和校正接收机处的任何相位偏移，从而对发射机和接收机之间的任何时钟失配进行校正。

保护音调303可以类似于在WiMedia或者ECMA-368/369中定义的保护音调，通过参考将其并入本文。在该标准中可以有10个保护音调，其可以位于频带的任何一侧。可以发送这些保护音调，但是在其上所调制的是一些数据音调的副本。本公开使用这些保护音调或其子集以提高无线通信的健壮性。

图4示出了用于发送无线数据的方法。可以以编码速率a将数据馈送到编码器/穿孔器401中。可以将编码速率表达为在给定编码器周期中，输入到编码器的比特数量k与由编码器输出的信道符号数量n的比值。

穿孔码可以是实现较高编码速率(即，较大的k与n的比值)的通用方式。可以通过首先使用1/n速率的编码器来对数据进行编码，然后在编码器的输出处删除一些信道符号来创建穿孔码。删除信道输出符号的过程被称为穿孔。

例如，为了基于1/2速率编码来创建3/4速率编码，可以根据下面的穿孔模式来删除信道符号：

$P=\left(\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ 1& 1& 0\end{array}\right)$

其中，“1”指示信道符号被发送，以及“0”指示信道符号被删除。为了看出如何实现3/4速率，将每一列视为对应于输入到编码器的比特，以及将表中每个“1”视为对应于输出信道符号。在表中有三个列和四个“1”。

可以将穿孔码馈送到交织器402，并且需要的话可以加入填充比特。在这里，可以由映射器403将码映射为物理传输信号。

对于本公开的特定方案，如下文所讨论的，可以在保护音调上使用解穿孔比特，同时保持数据音调上的WiMedia数据流。

图18示出了根据本公开特定方案的用于在OFDM系统中使用保护音调以提高数据速率和改进健壮性的示例性操作。在1802处，发射机可以标识用于无线OFDM信号的一组保护音调。在1804处，发射机可以对用于OFDM传输的数据进行编码。在1806处，发射机可以标识用于对编码数据进行穿孔的优选穿孔模式。在1808处，发射机可以利用优选穿孔模式来对编码数据进行穿孔。在1810处，发射机可以发送所穿孔的编码数据，其中，可以在一组保护音调的一部分上发送所穿孔的编码数据的一部分。

图5示出了发射机500的方框图，发射机500可以实现在根据本公开特定方案的多频带OFDM(正交频分复用)通信系统中。发射机500可以包括并行比特交织卷积码(BICC)结构，在并行比特交织卷积码(BICC)结构中，多个PHY核心501被复制和映射到16QAM星座图。与WiMediaPHY层当前所支持的数据速率相比，该复制可以允许较高数据速率。发射机500可以包括二进制卷积码(BCC)编码器502、穿孔模块504、WiMedia交织器506、映射器508和快速傅里叶逆变换器(IFFT)510。

BCC编码器502可以接收输入比特，并且可以对输入比特进行卷积编码以生成编码数据。穿孔模块504可以使用选定穿孔模式(例如，穿孔矩阵)来对编码数据进行穿孔，从而可以降低发送比特的数量并增加编码速率。穿孔模式可以包括并列的两个独立的穿孔模式(例如，数据穿孔模式和保护穿孔模式)，并且可以被用于优化所产生的码。换句话说，可以利用(用于映射到数据音调的)数据穿孔模式来对编码数据进行穿孔，以及，并列地，可以利用(用于映射到保护音调的)保护穿孔模式来对编码数据进行穿孔。

可以将穿孔模块504的数据穿孔模式的输出提供给WiMedia交织器506，以进行在WiMedia标准中规定的比特交织。例如，WiMedia标准规定比特交织可以在三个层级上执行，所述三个层级为6OFDM符号块交织器、音调OFDM符号块内交织器和音调内循环移位器。此外，可以将穿孔模块504的保护穿孔模式的输出提供给保护交织器511。保护交织器511可以类似于包括三级交织器的WiMedia交织器506。然而，保护交织器511和WiMedia交织器506之间的差别可以包括每个块的大小以及循环移位值。例如，6OFDM符号块交织器的块大小可以是20比特(6*20比特)。保护音调交织器的块大小可以是5比特(4*5比特)。循环移位器的移位值可以是3(相比而言，对于最高WiMedia速率是33)。

可以将WiMedia交织器506和保护交织器511的输出提供给映射器508，映射器508操作用于将编码和交织的数据序列映射到复星座图上，例如根据格雷码星座图映射的QPSK(正交相移键控)符号、16QAM符号。此外，如前所述，发射机500可以包括并行比特交织卷积码(BICC)结构，在并行比特交织卷积码(BICC)结构中，多个PHY核心501被复制和映射到16QAM星座图508。与WiMedia PHY层当前所支持的数据速率相比，该复制可以允许较高数据速率。因此，发射机500可以还包括：BCC编码器512(类似于BCC编码器502)、穿孔模块514(类似于穿孔模块504)、WiMedia交织器516(类似于WiMedia交织器506)以及保护交织器521(类似于保护交织器511)。可以将WiMedia交织器516和保护交织器521的输出提供给映射器508，以进行向复星座图上的映射。

在经过映射后，可以将符号提供给IFFT 510，以将符号的域转换到时域。对变换后的符号进行处理和调制以用于无线电信道上的传输。应当理解，发射机500可以包括多种其它组件或功能，诸如D/A转换器和射频(RF)模块，但是对发射机的描述进行了简化以便于更好地理解所公开的方案。

WiMedia规范使用了用于产生编码速率为R＝1/2、R＝5/8和R＝3/4的穿孔模式。其分别在图6-图8中示出。此外，其它期望的编码速率包括R＝2/3和R＝4/5。图9和图10分别示出了对应于编码速率R＝2/3和R＝4/5的优选穿孔模式(在最小自由距离方面)。

当在WiMedia数据流(保护音调复制)内的(图5中的)并行BICC结构中使用时，WiMedia穿孔模式(R＝1/2、R＝5/8以及R＝3/4)可以分别产生640Mbps、800Mbps和960Mbps的数据速率。此外，WiMedia数据流中的优选编码速率R＝2/3和R＝4/5可以分别产生855.3Mbps和1024Mbps的数据速率。

然而，一般地，如果代替使用数据音调的简单复制，而使用保护音调来承载编码比特，则可以获得更健壮的系统。与系统仅将100个音调用于编码数据相比，由于兼容WiMedia的OFDM系统中有10个保护音调，所以可以在保护音调上放置更多(10％)的编码数据。有效穿孔速率可以根据以下表格变化：

穿孔速率(数据音调)	有效穿孔速率(数据+保护)
		1/2	5/11
5/8	25/44
		3/4	15/22
2/3	20/33
		4/5	8/11

用来定义新的有效穿孔模式的一种方式可以是搜索优选穿孔模式(例如，在最小自由距离和/或最近邻(nearest neighbor)方面)。图11和图12分别示出了对应于R＝5/11和R＝8/11的所述模式的实例。

然而，实现“有效”(尽管可能并非最佳)穿孔速率的更实际的方法可以是：使用由WiMedia定义的穿孔模式(R＝1/2、R＝5/8、R＝3/4)(图6-图8)或者优选穿孔模式(R＝2/3、R＝4/5)(图9-图10)作为基础，并且产生可以是该基础的超集的限定(qualified)模式。更具体而言，如果对基础模式进行N次复制，则可以通过对先前所穿孔的一些比特进行解穿孔来产生有效速率。其净效应可以是获得数据音调模式和保护音调模式，其中数据音调模式可以未从所述基础发生改变，保护音调模式使用来自数据模式的一些丢弃比特。图13-图17示出了这些“限定”模式以及向数据模式(未从WiMedia/优选基础发生改变)和保护模式的细分。请注意，对(图13-图17中的)这些穿孔模式进行列方向的旋转可得到具有相同的最小自由距离属性的等价穿孔模式。

例如，在图13中示出的是根据本公开特定方案的限定穿孔模式1302，该限定穿孔模式1302可以用来实现有效穿孔速率R＝5/11。可以通过对图6中示出的基础模式P＝[1；0；1](例如，WiMedia R＝1/2的穿孔模式)进行五次复制，然后对先前所穿孔的比特中的一个比特1303进行解穿孔来生成限定穿孔模式1302。因此，其净效应可以是产生数据穿孔模式1304以及保护穿孔模式1306，其中数据穿孔模式1304未从基础模式发生改变，保护穿孔模式1306使用来自于数据模式的先前所穿孔或丢弃比特中的一个比特1308。

可以基于多种标准对图13-图17中示出的限定穿孔模式进行优化。这些标准包括将最小自由距离最大化以及将最近邻数量最小化。下面讨论对应于优选限定穿孔模式的自由距离和最近邻分布(nearest neighbor profile)。

对于本公开的特定方案，可以按照以下方式来选择对应于(图13中的)限定为R＝5/11的穿孔模式的自由距离和最近邻分布，其中d＝自由距离，NN＝最近邻，Pbest＝优选穿孔模式，dist_profile＝距离分布，以及NN矩阵对应于多个状态(phase)：

d＝[10 11 12 13 14]

NN＝[8 24 41 63 126]

$\mathrm{Pbest}=\left(\begin{array}{ccccc}1& 1& 1& 1& 1\\ 1& 0& 0& 0& 0\\ 1& 1& 1& 1& 1\end{array}\right)$

dist_profile＝[10 11 12 13 14]

$\mathrm{NN}=\left(\begin{array}{ccccc}0& 2& 6& 7& 15\\ 3& 6& 8& 13& 33\\ 1& 7& 5& 15& 23\\ 1& 6& 15& 15& 31\\ 3& 3& 7& 13& 24\end{array}\right)$

对于本公开的特定方案，可以按照以下方式选择对应于(图17中的)限定为R＝8/11的穿孔模式的自由距离和最近邻分布，其中d＝自由距离，NN＝最近邻，Pbest＝优选穿孔模式，dist_profle＝距离分布，以及NN矩阵对应于多个状态：

d＝[5 6 7 8 9]

NN＝[14 61 276 1300 6179]

$\mathrm{Pbest}=\left(\begin{array}{cccccccc}0& 1& 1& 1& 0& 1& 1& 1\\ 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 1& 0& 0& 1& 0& 0\end{array}\right)$

dist_profile＝[5 6 7 8 9]

$\mathrm{NN}=\left(\begin{array}{ccccc}2& 6& 37& 147& 739\\ 0& 3& 8& 40& 222\\ 1& 4& 18& 82& 377\\ 2& 18& 69& 295& 1458\\ 2& 8& 32& 189& 847\\ 1& 5& 15& 67& 366\\ 4& 11& 68& 314& 1423\\ 2& 6& 29& 166& 747\end{array}\right)$

对于本公开的特定方案，可以按照以下方式选择对应于(图15中的)限定为R＝15/22的穿孔模式的自由距离和最近邻分布，其中d＝自由距离，NN＝最近邻，Pbest＝优选穿孔模式，dist_profile＝距离分布，以及NN矩阵对应于多个状态：

d＝[5 6 7 8 9]

NN＝[7 39 201 795 2977]

dist_profile＝[5 6 7 8 9]

对于本公开的特定方案，可以按照以下方式选择对应于(图14中的)限定为R＝25/44的穿孔模式的自由距离和最近邻分布，其中d＝自由距离，NN＝最近邻，Pbest＝优选穿孔模式，dist_profile＝距离分布，以及NN矩阵对应于多个状态：

d＝[7 8 9 10 11]

NN＝[9 108 190 513 1413]

应当理解，图13-图17中示出的限定穿孔模式仅仅是实例，也可以根据其它多个标准使用多个其它穿孔模式。

在当前WiMedia PHY层的实现中，保护音调可以复制数据音调的子集。从而，只要信噪比(SNR)足够高，接收机就可以潜在地忽略保护音调(称为“系统A”)并且仍然对分组进行解码。可选地，接收机可以使用保护音调上的复制信息并且改进其性能(称为“系统B”)(例如，在较低SNR情况下对同一个分组进行解码)。对于下一代PHY层实现，达到更高健壮性的优选方式可以保留在现有数据流中。

然而，代替对数据音调的简单复制，通过对解穿孔比特(通常被丢弃以产生高速率编码的编码数据)进行映射可以得到与保护音调复制相比更健壮的系统。事实上，在可以保持接收机处的同样属性的情况下，可以忽略保护音调来产生基准水平的性能(称为“系统C”)，并且也可以使用保护音调来产生较高性能的接收机(称为“系统D”)。本公开的独特属性可以是：数据音调上的数据流兼容基准“系统A”。这可以实现对当前WiMediaPHY层规范的自然扩展，并且可以实现下一代WiMedia PHY层规范可能需要的在较高数据速率上的改进的健壮性。

在当前公开所提出的系统中，可以认为由两个独立的穿孔模式(例如，数据穿孔模式和保护穿孔模式)并行地对数据进行穿孔。可以使数据穿孔模式的输出通过第一交织器并映射到数据音调。从而，对应于“系统A”、“系统B”、“系统C”和“系统D”的数据音调的内容可以相同。可以使保护穿孔模式的输出通过第二交织器并接着映射到保护音调。可以使用在保护音调上承载的编码比特(其可以包括一个或多个从数据模式中丢弃的比特)来产生较高性能的接收机(例如“系统D”)。此外，通过使用并行比特交织卷积码(BICC)结构(其中将多个PHY核心复制和映射到16QAM星座图)，可以实现与WiMedia PHY层当前所支持的数据速率相比更高的数据速率。

可以由能够执行相应功能的任何合适的模块来执行上述方法的多个操作。模块可以包括各种硬件和/或软件组件和/或部件，其包括但不限于：专用集成电路(ASIC)或处理器。一般地，对于附图中示出的操作而言，这些操作可以具有进行类似编号的相应的对应模块+功能组件。例如，图18中示出的模块1802-1810A对应于图18A中示出的电路块1802A-1810A。

本文中使用的术语“确定”包括广泛的多种操作。例如，“确定”可以包括运算、计算、处理、推导、调查、查询(例如，在表格、数据库或其它数据结构中查询)、查明等。此外，“确定”可以包括：接收(例如，接收信息)、存取(例如，存取存储器中的数据)等。另外，“确定”还可包括解析、选择、挑选、建立等。

可以由能够执行上述方法的多个操作的任何合适模块来执行所述操作，诸如各种硬件和/或软件组件、电路和/或模块。一般地，附图中示出的任何操作都可以由能够执行该操作的相应功能模块来执行。

可以利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或者设计用于执行本文所述功能的其任意组合来实现或执行结合本公开所描述的多种说明性逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但是可选地，该处理器可以是任何商业可用的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或更多个微处理器与DSP内核的组合、或者任何其它这种配置。

结合本公开所描述的方法或算法的步骤可以直接实现在硬件、由处理器执行的软件模块、或者两者的组合中。软件模块可以驻留于本领域中公知的任何形式的存储介质中。可以使用的存储介质的一些实例包括：随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM等。软件模块可以包括单个指令或者多个指令，并且可以分布在多个不同代码段中、不同的程序之间、以及在多个存储介质上。存储介质可以耦合到处理器，从而处理器可以从存储介质读取信息或者将信息写到存储介质。可选地，存储介质可以集成到处理器。

本文公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或操作。在不偏离权利要求书的范围的情况下，方法的步骤和/或操作可以进行互换。换句话说，除非规定了步骤或操作的特定顺序，在不偏离权利要求书的范围的情况下，可以对特定步骤和/或操作的顺序和/或使用进行更改。

可以在硬件、软件、固件或其任何组合中实现所述的功能。如果在软件中实现，可以将该功能存储为计算机可读介质上的一个或多个指令。存储介质可以是可由计算机访问的任何可用介质。示例性地而非限制性地，这种计算机可读介质可以包括：RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储设备、或者可用于以指令或数据结构形式携带或存储期望程序代码并可由计算机访问的任何其它形式的介质。本文中使用的磁盘和盘片包括：紧致盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘和蓝光盘片，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而盘片通常利用激光来光学地复制数据。

因此，特定的方案可以包括用于执行本文提出的操作的计算机程序产品。例如，这种计算机程序产品可以包括计算机可读介质，该计算机可读介质包括存储(和/或编码)在其上的指令，所述指令可由一个或多个处理器运行用于执行本文所述的操作。对于特定的方案，计算机程序产品可以包括封装材料。

也可以在传输介质上发送软件或指令。例如，如果使用同轴电缆、光缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或者诸如红外、射频和微波的无线技术从网站、服务器或者其它远程源来发送软件，则同轴电缆、光缆、双绞线、DSL或者诸如红外、射频和微波的无线技术被包括在介质的定义之内。

此外，应当理解，在可用的情况下，可以由用户终端和/或基站来下载和/或获取用于执行本文所述的方法和技术的部件和/或其它适当的模块。例如，可以将这种设备耦合到服务器以便于对用于执行本文所述方法的模块的传送。可选地，可以经由存储模块(例如：RAM、ROM、诸如紧致盘(CD)或软盘的物理存储介质等)来提供本文所述的多种方法，使得当将该存储模块耦合或提供到设备后，用户终端和/或基站可以获取所述各种方法。此外，可以利用用于将本文所述的方法和技术提供给设备的任何其它合适的技术。

应当理解，权利要求书不受限于上述的精确的结构和组件。在不背离权利要求书的范围的情况下，可以在上述方法和装置的设置、操作和细节中进行各种更改、变化和改变。

Claims (11)

1.一种用于在无线通信系统中提高数据速率和改进健壮性的方法，所述方法包括：

标识用于无线正交频分复用OFDM信号的一组保护音调；

对用于OFDM传输的数据进行编码以产生编码数据；

基于最小自由距离和最近邻、或者最小自由距离或最近邻来标识限定穿孔模式，所述限定穿孔模式具有数据穿孔模式和保护穿孔模式的细分；

利用所述限定穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔，其中，对所述编码数据进行穿孔包括利用所述数据穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔，与利用所述数据穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔并行地，利用所述保护穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔，以便分别产生利用所述数据穿孔模式所穿孔的编码数据以及利用所述保护穿孔模式所穿孔的编码数据；以及

发送对所述编码数据进行穿孔的结果，其中，所述发送步骤：在所述一组数据音调的一部分上发送利用所述数据穿孔模式所穿孔的编码数据的一部分，并且在所述一组保护音调的一部分上发送利用所述保护穿孔模式所穿孔的编码数据的一部分。

2.一种用于无线通信的方法，包括：

对用于正交频分复用OFDM传输的数据进行编码以产生编码数据；

利用限定穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔以从所述编码数据中移除一组比特，其中，所述限定穿孔模式具有包括数据穿孔模式和保护穿孔模式的细分，其中所述数据穿孔模式包括基础穿孔模式的超集，其中所述超集包括所述基础穿孔模式进行N次复制，并且其中，所述保护穿孔模式是用于通过所述数据穿孔模式所穿孔的一个或者多个比特进行解穿孔的模式；以及

发送所穿孔的编码数据，其中，使用与一组数据音调分离的一组保护音调的至少一部分来发送通过所述保护穿孔模式进行解穿孔的所穿孔的编码数据的一部分。

3.如权利要求2所述的方法，其中：

所述基础穿孔模式对应于第一预定穿孔速率；以及

所述限定穿孔模式对应于第二预定穿孔速率，所述第二预定穿孔速率低于所述第一预定穿孔速率。

4.一种用于在无线通信系统中提高数据速率和改进健壮性的装置，包括：

用于标识用于无线正交频分复用OFDM信号的一组保护音调的标识器；

用于对数据进行编码并且产生编码数据以用于OFDM传输的编码器；

用于基于最小自由距离和最近邻、或者最小自由距离或最近邻来标识限定穿孔模式的标识器，所述限定穿孔模式具有数据穿孔模式和保护穿孔模式的细分；

用于利用所述限定穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔的设备，其中，对所述编码数据进行穿孔包括利用所述数据穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔，与利用所述数据穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔并行地，利用所述保护穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔，以便分别产生利用所述数据穿孔模式所穿孔的编码数据以及利用所述保护穿孔模式所穿孔的编码数据；以及

用于发送对所述编码数据进行穿孔的结果的发射机，其中，所述发射机被配置为：在所述一组数据音调的一部分上发送利用所述数据穿孔模式所穿孔的编码数据的一部分，并且在所述一组保护音调的一部分上发送利用所述保护穿孔模式所穿孔的编码数据的一部分。

5.一种用于无线通信的装置，包括：

用于对使用一组数据音调来进行正交频分复用OFDM传输的数据进行编码的编码器；

用于利用限定穿孔模式来对编码数据进行穿孔以从所述编码数据中移除一组比特的设备，其中，所述限定穿孔模式具有包括数据穿孔模式和保护穿孔模式的细分，其中所述数据穿孔模式包括基础穿孔模式的超集，其中所述超集包括所述基础穿孔模式进行N次复制，并且其中，所述用于穿孔的设备被配置为：根据所述保护穿孔模式，对通过所述数据穿孔模式所穿孔的所述编码数据的一个或者多个比特进行有效解穿孔；以及

用于发送所穿孔的编码数据的发射机，其中，使用与所述一组数据音调分离的一组保护音调的至少一部分来发送通过所述保护穿孔模式进行解穿孔的所穿孔的编码数据的一部分。

6.如权利要求5所述的装置，其中：

所述基础穿孔模式对应于第一预定穿孔速率；以及

所述限定穿孔模式对应于第二预定穿孔速率，所述第二预定穿孔速率低于所述第一预定穿孔速率。

7.一种用于在无线通信系统中提高数据速率和改进健壮性的装置，包括：

用于标识用于无线正交频分复用OFDM信号的一组保护音调的模块；

用于对用于OFDM传输的数据进行编码以产生编码数据的模块；

用于基于最小自由距离和最近邻、或者最小自由距离或最近邻来标识限定穿孔模式的模块，所述限定穿孔模式具有数据穿孔模式和保护穿孔模式的细分；

用于利用所述限定穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔的模块，其中，对所述编码数据进行穿孔包括利用所述数据穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔，与利用所述数据穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔并行地，利用所述保护穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔，以便分别产生利用所述数据穿孔模式所穿孔的编码数据以及利用所述保护穿孔模式所穿孔的编码数据；以及

用于发送对所述编码数据进行穿孔的结果的模块，其中，所述发送操作包括：在所述一组数据音调的一部分上发送利用所述数据穿孔模式所穿孔的编码数据的一部分，并且在所述一组保护音调的一部分上发送利用所述保护穿孔模式所穿孔的编码数据的一部分。

8.一种用于无线通信的装置，包括：

用于对使用一组数据音调来进行正交频分复用OFDM传输的数据进行编码的模块；

用于利用限定穿孔模式来对编码数据进行穿孔以从所述编码数据中移除一组比特的模块，其中，所述限定穿孔模式具有包括数据穿孔模式和保护穿孔模式的细分，其中所述数据穿孔模式包括基础穿孔模式的超集，其中所述超集包括所述基础穿孔模式进行N次复制，并且其中，所述用于对所述编码数据进行穿孔的模块被配置为：根据所述保护穿孔模式，对通过所述数据穿孔模式所穿孔的一个或者多个比特进行有效解穿孔；以及

用于发送所穿孔的编码数据的模块，其中，使用与所述一组数据音调分离的一组保护音调的至少一部分来发送通过所述保护穿孔模式进行解穿孔的所穿孔的编码数据的一部分。

9.如权利要求8所述的装置，其中

所述基础穿孔模式对应于第一预定穿孔速率；以及

所述限定穿孔模式对应于第二预定穿孔速率，所述第二预定穿孔速率低于所述第一预定穿孔速率。

10.一种用于在无线通信系统中提高数据速率和改进健壮性的无线节点，包括：

至少一个天线；

用于标识用于无线正交频分复用OFDM信号的一组保护音调的标识器；

用于对用于OFDM传输的数据进行编码以产生编码数据的编码器；

用于基于最小自由距离和最近邻、或者最小自由距离或最近邻来标识限定穿孔模式的标识器，所述限定穿孔模式具有数据穿孔模式和保护穿孔模式的细分；

用于利用所述限定穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔的设备，其中，对所述编码数据进行穿孔包括利用所述数据穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔，与利用所述数据穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔并行地，利用所述保护穿孔模式来对所述编码数据进行穿孔，以便分别产生利用所述数据穿孔模式所穿孔的编码数据以及利用所述保护穿孔模式所穿孔的编码数据；以及

用于发送对所述编码数据进行穿孔的结果的发射机，其中，所述发送步骤包括：在所述一组数据音调的一部分上发送利用所述数据穿孔模式所穿孔的编码数据的一部分，并且在所述一组保护音调的一部分上发送利用所述保护穿孔模式所穿孔的编码数据的一部分。

11.一种用于无线通信的无线节点，包括：

至少一个天线；

用于对使用一组数据音调来进行正交频分复用OFDM传输的数据进行编码的编码器；

用于利用限定穿孔模式来对编码数据进行穿孔以从所述编码数据中移除一组比特的设备，其中，所述限定穿孔模式具有包括数据穿孔模式和保护穿孔模式的细分，其中所述数据穿孔模式包括基础穿孔模式的超集，其中所述超集包括所述基础穿孔模式进行N次复制，并且其中，所述用于穿孔的设备被配置为：根据所述保护穿孔模式，对通过所述数据穿孔模式所穿孔的所述编码数据的一个或者多个比特进行有效解穿孔；以及

用于发送所穿孔的编码数据的发射机，其中，所述发射机被配置为：使用与所述一组数据音调分离的一组保护音调的至少一部分来发送通过所述保护穿孔模式进行解穿孔的所穿孔的编码数据的一部分。