CN102158455A

CN102158455A - 编码的比特填充

Info

Publication number: CN102158455A
Application number: CN2011100378115A
Authority: CN
Inventors: T·J·肯尼; E·佩拉希亚; R·J·斯泰西
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2011-08-17
Also published as: WO2011094184A2; US20110188518A1; JP2011176802A; US8855142B2; EP2532131A2; EP2532131A4; WO2011094184A3; JP5409663B2

Abstract

本发明编码的比特填充，描述一种用于正交频分复用(OFDM)数据传输装置的添加编码的比特填充的方法。

Description

编码的比特填充

技术领域

本发明涉及编码的比特填充。

背景技术

正交频分复用(OFDM)提供一种调制用于传输的数据的有用方式。OFDM可被认为是一种形式的数字多载波调制。多个正交副载波用于携带数据。用于传输的数据则分为多个并行数据流用于传输。又可使用二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、正交幅度调制(QAM)等等来调制每个副载波。

OFDM系统将多个载波或“音(tone)”用于包括数据、导频、保护和直流分量(direct component)的功能。数据音用于经由信道之一在发送器与接收器之间传递信息。导频音用于维护信道，并且可提供与时间/频率和信道跟踪有关的信息。可在传输期间将保护音插入符号之间，以便避免例如可能由多径失真引起的符号间干扰(ISI)。这些保护音还帮助信号符合频谱掩蔽(spectral mask)。直流分量或DC的调零(null ing)可用于简化直接转换接收器设计。

在某些情况下，为了发出OFDM符号，OFDM系统实现填充比特。比特填充允许发送全OFDM符号，但填充比特本身是不需要的。比特填充通常可在物理或PHY层实现。

电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准定义无线传输的协议。随着IEEE 802.11标准发展，对新音分配、调制和编码的支持会引起问题和难题。具体来说，可出现其中在遗留IEEE 802.11系统中使用的PHY层比特填充可能不起作用的状况。

发明内容

本发明的第一方面在于一种用于正交频分复用(OFDM)传输的比特填充的装置实现的方法，包括：接收用于所述OFDM传输的数据有效载荷；对所述数据有效载荷进行编码；将所述比特填充添加到已编码数据有效载荷；以及输出最小数量的OFDM符号。

本发明的第二方面在于一种或多种存储指令的计算机可读存储介质，所述指令在由一个或多个处理器运行时使所述一个或多个处理器执行包括以下步骤的动作：处理包括用于OFDM传输的数据比特的数据有效载荷；基于特定数据音对所述数据有效载荷进行编码；在所述编码之后将比特填充添加到已编码数据有效载荷；以及传送表示比特填充的已编码数据有效载荷的OFDM符号。

本发明的第三方面在于一种或多种存储指令的计算机可读存储介质，所述指令在由一个或多个处理器运行时使所述一个或多个处理器执行包括以下步骤的动作：处理包括用于OFDM传输的数据比特的数据有效载荷；基于特定数据音对所述数据有效载荷进行编码；在所述编码之后将比特填充添加到已编码数据有效载荷；以及传送表示比特填充的已编码数据有效载荷的OFDM符号。

附图说明

参照附图来描述具体实施方式。附图中，参考标号最左边的数字标识首次出现该参考标号的附图。相同标号在附图中通篇用于表示相似特征和部件。

图1是用于实现编码的比特填充的说明性的系统。

图2是实现编码的比特填充的示范装置的框图。

图3是用于比特填充的示范编码器模块的框图。

图4是编码的比特填充的过程的流程图。

具体实施方式

概述

为了实现遗留IEEE 802.11编码和交织方案及系统，实现将物理或PHY层中的比特填充从编码(编码器)之前移动到编码(编码器)之后的编码方案。示范实现包括装置中的用于提供这类方案和过程的编码器模块。

说明性的系统

图1是实现编码的比特填充的说明性的系统100。系统100能够包括相互通信的多个装置102。在这个示例中，该系统包括具有编码模块104(1)的装置102(1)。装置102(1)经由有线连接106耦合到装置102(2)。装置102(2)包括编码模块104(2)。系统100还包括与装置102(N)进行无线通信108的装置102(2)。装置102(3)包括编码器模块104(3)，并且装置102(N)包括编码器模块104(N)。

实现编码器模块104，以便为装置102所传送的OFDM符号提供编码的比特填充。在某些实现中，装置102可包括OFDM模块(未示出)，以便生成OFDM信号。

各装置102能够包括发送器、接收器或收发器，以便输送(convey)输出(即，OFDM符号)。这些发送器、接收器或收发器可配置成经由电导体、电磁辐射或者它们两者来输送输出。各装置102包括(下面描述的)一个或多个处理器以及耦合到处理器的(下面描述的)存储器。

装置102能够包括无线访问点、射频收发器、软件定义的无线电、调制解调器、接口卡、蜂窝电话、便携媒体播放机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、上网本、个人数字助理、服务器、独立收发器接口等等。

在示范操作中，系统100中的通信能够实现80MHz信道或更高的信道，例如120MHz或160MHz以及256QAM(正交幅度调制)。在遗留IEEE 802.11中，这类特征对于数据音选择会成问题。本文所描述的编码方案和过程(即，编码模块104)针对这类问题。

由系统100所实现的数据音的数量对于80MHz系统可以为偶数音计数216、220、222、224、228、230、232和234。这些数量基于数据比特流和IEEE 802.11n交织器结构的重用。这是作为对具有至少两倍于40MHz(即，80MHz)IEEE 802.11n系统的最小音计数的附加。

所描述编码方案考虑添加具有例如2/3和5/6等码率的256QAM，其中数据音计数选项的数量下降一半。这是由于IEEE 802.11a/n标准中使用的数字学和流程。2/3的码率在与256QAM耦合时具有吸引力。从发送器功率放大器的角度来看，2/3码率比例如3/4或7/8等比率更为有效，并且能够允许当实现与遗留IEEE 802.11系统相同的传送范围时功率消耗的降低或者利用成本更低的装置102。此外，如果遗留20MHz IEEE 802.11系统使用256QAM，则2/3或5/6的编码率不可使用。情况会是这样，原因在于提供新音分配(配置)可能不会完全适合整数个OFDM符号，这与具有产生完全适合整数个OFDM符号的有效载荷的数据音计数以及调制和编码的遗留IEEE 802.11系统不同。

对于遗留IEEE 802.11编码方案，可考虑取决于OFDM符号大小和编码器(编码模块104)的两种限制。第一限制在于，每个OFDM符号的已编码比特的数量或Ncbps应当为整数。第二限制在于，每个OFDM符号的数据比特的数量或Ndbps也应当为整数。Ndbps的整数能够确保所有数据长度无需附加填充而使用当前IEEE 801.11a/n等式起作用。如果Ndbps不是整数，则许多有效载荷大小能够引起非整数数量的填充比特或者超过OFDM符号数量的已编码比特的数量。在任一种情况下，这导致不需要的一个附加OFDM符号的最小化，其仅包括填充比特。当前IEEE 802,11a/n等式要求Ncbps和Ndbps为整数。在某些情况下，IEEE 802.11a/n等式，要添加的填充比特可能是非整数，这引起无法填满分组。

本文所述的方案过程并不局限于使Ncbps和Ndbps为整数。所描述的方案和过程规定，对于要与各种调制或编码情况配合使用的数据音计数，将比特填充操作从编码器(编码)的输入移动到编码器(编码)的输出，在对比特进行编码之后。下面的等式(1)能够用于计算填充比特的数量，以便填满用于传送媒体访问控制或MAC有效载荷的最小数量的OFDM符号。

N_Pad＝N_SYM*N_SD-(N_MACBYTES*8+16+6) (1)

其中，N_Pad是要添加的填充符号的数量；N_SYM是基于IEEE 802.11a/n标准中的等式的OFDM符号的数量；N_SD是数据音的数量；N_MACBYTES是正被传递给PHY层的MAC层字节的数量；16是服务字段的长度；以及6是尾比特的长度。

这种比特填充方式能够清除对用于数据音分配的Ndbps和Ncbps 的IEEE 802.11要求，其中具有多个调制和编码组合。该比特填充方式还预计与结合到当前和遗留802.11处理链中的IEEE 802.11系统/标准后向兼容。此外，这种比特填充方式能够允许数据音、调制和编码的各种组合，而无需限制上述变量之一。具体来说，限制数据音的数量会降低系统数据率，如禁止256QAM那样。如上论述，限制编码会可能提高成本或功率消耗。在现有或遗留IEEE 802.11系统中，数字学只能允许每个OFDM符号的整数个数据比特以及每个OFDM符号的整数数量个已编码比特。对于下一代IEEE 802.11系统会要求新的信号字段，其中可能必须已知填充方法和数量的知识。比特填充方式能够提供60至160MHz、尤其是80MHz的带宽中使用的调制和编码率。

装置架构

图2示出实现编码的比特填充的示范装置104。装置104包括装置104(1)、104(2)、104(3)和104(N)。装置104描述某些部件，但是要理解，所描述的部件可用其它部件代替以及相互组合。附加部件和装置也可包含在装置104中。

提供主微处理器或处理器200，所述主微处理器或处理器可包括多个处理器。处理器200能够连接或耦合到存储器202。存储器202能够包括多个存储器部件和装置。存储器部件202能够耦合到处理器200，以便支持和/或实现例如密钥生成和递送(delivery)协议等程序的运行。存储器部件202包括具有计算机可读指令的可拆卸/非可拆卸和易失性/非易失性装置存储介质，它们并不局限于盒式磁带、闪速存储卡、数字多功能光盘等等。存储器202能够存储执行本文所描述方法的过程。

在一种实现中，IEEE 802.11标准由装置104来扩展和实现。因此，在这种实现中，装置104包括特定硬件/固件/软件配置，以便支持IEEE 802.11标准。装置104实现公共媒体访问控制或MAC层，其提供支持基于IEEE 802.11的无线通信的操作的多种功能。本领域的技术人员知道，MAC层通过协调对共享无线电信道的访问并且利用增强通过无线介质的通信的协议，来管理和维护IEEE 802.11无线通信装置之间的通信。MAC层使用802.11物理或PHY层来执行OFDM符号的载波侦听、传输和接收的任务。

装置104还包括编码器模块104。下面进一步描述的编码器模块104用于执行接收数据比特、编码、调制和输出OFDM符号。此外，一个或多个天线206(1)至206(N)能够与装置104一起被包含或者连接到装置104。天线206能够包括用于多输入多输出(MIMO)操作的多个天线。天线210能够配置成接收和发送传输。

编码器模块架构

图3示出用于比特填充的示范编码器模块104。所描述的特定操作参数是说明性的，而不是要进行限制。要理解，可实现其它操作参数。

在这个示例中，编码器模块104能够使用具有224个数据音的80MHz传输带宽操作，从而实现码率为2/3的256QAM。数据比特300包括从MAC层传递的200个字节(200×8)，或1600个数据比特。将数据比特300传递到具有16个比特的服务字段302、数据比特304(1600个数据比特)和尾比特306所表示的有效载荷上。尾比特306用于使编码器模块104齐平(flush)。将有效载荷发送给加扰过程308并且以2/3比率编码310。加扰308和编码310能够作为编码模块312来呈现。执行由模块314所表示的填充比特的添加。在这个示例中，添加1151个符号或比特。交织和调制映射能够如模块316所示来执行。输出缓冲器318接收包括3584个已编码符号或450个调制信号的经交织和经调制的符号。

示出由OFDM符号1320和OFDM符号2322所表示的最小数量的OFDM符号。OFDM符号1320和OFDM符号2是输出缓冲器318的输出。与在编码(即编码312)之前实现填充比特的使用的方案相对照，不需要额外的填充比特，并且没有生成额外的OFDM符号。

编码的比特填充的示范过程

图4是用于编码的比特填充的示范过程400的流程图。作为一个示例，码比特填充可使用装置102的编码器模块104来执行。描述该方法所用的顺序并不是要被理解为进行限制，而是能够组合任何数量的所描述方法框以实现该方法或改变的方法。另外，在没有背离本文所描述主题的精神和范围的情况下，可从方法中删除各个框。此外，在没有背离本发明的范围的情况下，可通过任何适当的硬件、软件、固件或者它们的组合来实现该方法。

在框402，执行接收用于OFDM传输的数据有效载荷。如上所述，数据有效载荷能够从MAC层传递给PHY层。接收的有效载荷能够包括数据比特连同服务数据比特和尾比特。数据有效载荷可由数据音的数量来确定，如上所述，能够是偶数数量音计数。

在框404，对数据有效载荷执行编码。如上所述，可实现256QAM以及例如2/3或5/6等码率。此外，带宽操作能够包括60至160MHz，并且尤其为80MHz。

在框406，执行添加填充比特。填充比特的数量如上所述可通过下面的等式得出，以便填满用于传送媒体访问控制或MAC有效载荷的最小数量的OFDM符号。

N_Pad＝N_SYM*N_SD-(N_MACBYTES*8+16+6) (1)

其中，N_Pad是要添加的填充符号的数量；N_SYM是基于IEEE 802.11a/n标准中的等式的OFDM符号的数量；N_SD是数据音的数量；N_MACBYTES是正被传递给PHY层的MAC层字节的数量；16是服务字段的长度；以及6是尾比特的长度。另外，交织和调制可在填充比特被添加之后进行。

在框408，执行输出最小数量的OFDM符号。每个OFDM信号的已编码比特的数量或Ncbps能够为整数。同样，每个OFDM信号的数据比特的数量或Ncbps也能够为整数。

结论

虽然针对本文所呈现的附图和其它流程图来描述说明性方法的具体细节，但是应当理解，附图所示的某些动作无需按照所描述顺序来执行，而是可经过修改，和/或可被完全省略，这取决于情况。如本申请中所描述，模块和引擎可使用软件、硬件、固件或者它们的组合来实现。此外，所描述的动作和方法可由计算机、处理器或其它计算装置基于存储器中存储的指令来实现，该存储器包括一个或多个计算机可读存储介质(CRSM)。

CRSM可以是可由计算装置访问以便实现其中存储的指令的任何可用物理介质。CRSM可包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器或其它固态存储器技术，压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储装置，磁盘存储装置或其它磁存储装置，或者能够用于存储预期信息并且可由计算装置访问的任何其它介质。

Claims

1.一种用于正交频分复用(OFDM)传输的比特填充的装置实现的方法，包括：

接收用于所述OFDM传输的数据有效载荷；

对所述数据有效载荷进行编码；

将所述比特填充添加到已编码数据有效载荷；以及

输出最小数量的OFDM符号。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述接收提供所述数据有效载荷要从所述装置的媒体访问控制(MAC)层传递给所述装置的物理(PHY)层。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述编码基于2/3比率。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述编码实现256正交幅度调制。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述添加所述比特填充按照下面的等式来定义：

N_Pad＝N_SYM*N_SD-(N_MACBYTES*8+16+6)

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述输出所述最小数量的OFDM符号与要为整数的每个OFDM信号的已编码比特数量(Ncbps)和每个OFDM信号的数据比特数量(Ndbps)相关或不相关。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：在将所述比特填充添加到所述已编码数据有效载荷之后进行交织和调制。

8.一种或多种存储指令的计算机可读存储介质，所述指令在由一个或多个处理器运行时使所述一个或多个处理器执行包括以下步骤的动作：

处理包括用于OFDM传输的数据比特的数据有效载荷；

基于特定数据音对所述数据有效载荷进行编码；

在所述编码之后将比特填充添加到已编码数据有效载荷；以及

传送表示比特填充的已编码数据有效载荷的OFDM符号。

9.如权利要求8所述的一种或多种可读介质，其中，所述处理数据有效载荷包括服务字段比特和尾比特。

10.如权利要求8所述的一种或多种可读介质，其中，所述处理数据有效载荷在装置的物理(PHY)层执行。

11.如权利要求8所述的一种或多种可读介质，其中，对于80MHz带宽传输来实现所述编码。

12.如权利要求8所述的一种或多种可读介质，其中，所述添加比特与数据音的数量相关。

13.如权利要求8所述的一种或多种可读介质，其中，所述传送是传送最小数量的OFDM符号。

14.如权利要求8所述的一种或多种可读介质，还包括：在所述将比特填充添加到所述已编码数据有效载荷之后进行交织和调制。

15.一种用于为正交频分复用(OFDM)传输添加数据比特的装置，包括：

一个或多个处理器；

耦合到所述一个或多个处理器的存储器；以及

编码器模块，所述编码器模块配置成：

接收数据有效载荷；

对所述数据有效载荷进行编码，并且生成已编码数据有效载荷；

将填充比特添加到所述已编码数据有效载荷；

输出最小数量的OFDM符号。

16.如权利要求15所述的装置，其中，所述编码器模块以2/3比率进行编码。

17.如权利要求15所述的装置，其中，所述编码器模块实现256QAM。

18.如权利要求15所述的装置，其中，所述编码器模块以224个数据音操作。

19.如权利要求15所述的装置，其中，所述编码器模块包括编码模块，以便执行对所述数据有效载荷的所述编码，并且基于特定数据率来生成所述已编码数据有效载荷。

20.如权利要求15所述的装置，其中，所述编码器模块包括交织器，所述交织器在所述填充比特被添加之后对所述已编码数据有效载荷进行交织。