CN102197616A - 码元映射设备和方法 - Google Patents

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Abstract

在码元映射设备中，信道编码器通过对传送数据进行编码来输出包括多个信息比特和多个冗余比特的码字。码元映射器在以码字为单位来改变映射方案的同时将码字映射为码元。

Description

码元映射设备和方法
技术领域
本发明涉及一种码元映射设备和码元映射方法。
背景技术
当信道编码器对信息比特进行编码时，信道编码器输出包括信息比特和向该信息比特添加的冗余比特的码字。信道编码器的示例是诸如卷积turbo码(CTC)之类的系统信道编码器。
在调制方法之中，正交幅度调制(QAM)是用于将多比特的传送数据转换为一个码元的相位和幅度信息、并且传送所述比特的调制方法。16-QAM方法可以利用一个码元来传送4比特，而64-QAM方法可以利用一个码元来传送6比特。
例如，16QAM将要传送的数据划分为4比特单元，将所述单元中的每一个映射为16个码元之一，对它们进行调制，并传送它们，并且它一般对于码元映射方法使用格雷映射。当接收到通过格雷映射而调制的4比特码元时，所接收到的码元的比特分别具有不同的可靠性。例如，可以将接收比特的可靠性示出为对数似然比(LLR)值。由于可靠性的差异，所以接收码元的性能(例如，误块率(BLER))可能取决于在码元中如何对码字进行映射而变化。
此外，在无线通信系统中，当在接收机中没有正常接收到传送分组时，使用用于重传对应分组的方法。重传方法例如包括混合自动重发请求(HARQ)。在重传方法中，应该考虑可靠性，以便改善接收分组的性能。
在此背景技术部分中公开的以上信息仅仅用于增强对于本发明背景技术的理解，并因此其可以包含没有形成在本国中对于本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
技术问题
本发明的各方面提供了一种用于改善接收性能的码元映射方法和码元映射设备。
问题的解决方案
本发明的一方面提供了一种用于在码元映射设备中将传送数据映射为码元的方法。该方法包括：通过对传送数据进行编码来输出码字；对于第一传送，根据第一映射方案来将码字映射为码元；以及对于第二传送，根据与该第一映射方案不同的第二映射方案来将码字映射为码元。
根据第一映射方案而将码字中的任何一个比特所映射为的比特的可靠性与根据第二映射方案而将所述一个比特所映射为的比特的可靠性不同。
可以根据第一映射方案来将码字中的任何一个比特映射为码元的第一比特，而根据第二映射方案来将码字中的任何一个比特映射为码元的第二比特。在此情况下，在码元内，该第一比特的位置可以与第二比特的位置不同，或者可以相对于在第一映射方案中使用的星座图的星座点来对在第二映射方案中使用的星座图的星座点进行偏移。
该第二传送可以是根据增量冗余混合自动重发请求(IR-HARQ)的重传。
本发明的另一方面提供了一种用于对码元进行映射的设备，包括信道编码器和码元映射器。该信道编码器通过对传送数据进行编码来输出码字，而码元映射器将码字映射为码元，并且在重传中在以码字为单位来改变映射方案的同时将码字映射为码元。
本发明的又一实施例提供了一种用于在码元映射设备中将传送数据映射为码元的方法。该方法包括：通过对传送数据进行编码来输出传送比特；在环形缓冲器中存储传送比特；从环形缓冲器中读取传送比特，并且将所读取的比特映射为码元；以及只要当在环形缓冲器的结尾处再次读取到所述传送比特时，就改变其中将所读取比特映射为码元的映射方案。
附图说明
图1示出了16-QAM格雷映射的一个示例。
图2是根据本发明实施例的码元映射设备的示意框图。
图3和4是根据本发明实施例的码元映射方法的示意图。
图5示意性地示出了根据本发明实施例的环形缓冲器。
图6到11示意性地示出了根据本发明实施例的BSM方案。
具体实施方式
在以下详细描述中，已经简单地通过阐释的方式而仅仅示出并且描述了本发明的某些示范实施例。如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式来修改所描述的实施例，而全部没有脱离本发明的精神或范围。相应地，附图和描述将被认为实际上是说明性而非限制性的。贯穿说明书中，同样的附图标记指定同样的元件。
在本说明书中，除非明确地进行相反描述，否则词语“包括(comprise)”以及诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”之类的变形将被理解为暗示包括所陈述的元件、但不排除任何其他元件。
首先，将参考图1来描述在对传送数据进行调制时、码元中每个比特的可靠性。
图1示出了16-QAM格雷映射的一个示例。图1将使用16QAM作为调制方法的示例，使用格雷映射作为码元映射的示例，并且使用LLR作为可靠性的示例。
参考图1，在格雷映射中，在相邻码元之间1比特值不同，而其他比特值相同。对于一个16-QAM星座图，可能存在多个格雷映射，并且图1示出了多个格雷映射的一个示例。四个比特按照i1、i2、q1、和q2的顺序位于图1的码元中。
在此情况下，利用同相分量所映射的比特的第一比特i1的平均LLR值大于第二比特i2的平均LLR值，而利用正交分量所映射的比特的第一比特q1的平均LLR值大于第二比特q2的平均LLR值。因此，在图1中，在四个比特码元之中，第一和第三比特i1和q1具有比第二和第四比特i2和q2更高的可靠性。
在诸如格雷映射之类的码元映射方法中，由于每个比特的可靠性可能取决于每个比特的位置而变化，所以可能取决于用于将作为信道编码器输出的码字的比特映射为码元(比特到码元映射，在下文中，称作“BSM”)的方法，而影响传送分组的接收性能(诸如，误块率)。下面，将参考图2到11来描述可以改善接收性能(诸如，误块率)的实施例。
图2是根据本发明实施例的码元映射设备的示意框图，而图3和4是根据本发明实施例的码元映射方法的示意图。图5示意性地示出了根据本发明实施例的环形缓冲器。
在图2到4中，为了便于描述，例示了编码率为1/3且传送块(所传送的分组)的长度是信息比特长度的两倍的情况。
参考图2，码元映射设备200包括信道编码器210、码元映射器220、和发射机230。
参考图3，首先，信道编码器210(例如，系统信道编码器)对传送数据310进行编码。因此，信道编码器210输出包括信息比特和向所述信息比特添加的冗余比特的码字320。信息比特是与编码之前的传送数据相同的比特，而冗余比特是包括关于所述传送数据的冗余信息的比特。假设信道编码器210的编码率为1/3，则作为信道编码器210的输出的码字320具有等于信息比特310长度的三倍的长度。
码元映射器220按照一个BSM方案(在下文中，称作“BSM方案1”)来将码字320中与传送块的长度对应的比特映射为码元，以用于初始传送，并且发射机230向接收机传送包括所映射码元的传送块(初始传送)。其间，在码元映射器220对码元进行映射之前，可以对信息比特和冗余比特中的至少一些进行穿孔，并此外，可以对信息比特和冗余比特进行交织。
当在初始传送之后从接收机接收到否认确收(NAK)时，发射机230对码字320之中在初始传送中尚未传送的冗余比特进行重传。作为重传方法，可以使用IR-HARQ。其间，当要在第二次传送中传送的冗余比特的长度比传送块的长度短时，除了冗余比特之外，还可以传送码字320的信息比特。为此，在第二次传送中，码元映射器220按照另一BSM方案(在下文中，称作“BSM方案2”)来将与传送块的长度对应的比特(图3中码字320的冗余比特和码字320的信息比特中的一些)映射为码元，并且发射机230向接收机传送包括所映射码元的传送块。
当在第二次传送之后从接收机接收到NAK时，发射机230对码字320之中在第二次传送中尚未传送的冗余比特进行重传。为此，在第三次传送中，码元映射器220按照另一BSM方案(在下文中，称作“BSM方案3”)来将与传送块的长度对应的比特(图3中码字320的冗余比特)映射为码元，并且发射机230向接收机传送包括所映射码元的传送块。
在此情况下，接收机通过使用在初始传送和重传中接收到的所有比特来恢复所述信息比特。码元映射器220设置BSM方案1到3，从而改善接收机中的接收性能。为此，码元映射器220可以设置BSM方案1和2，使得BSM方案2对BSM方案1进行补充。例如，当在一时间处按照BSM方案1来对任何码元进行映射和传送、而在另一时间处按照第二BSM方案2来进行映射和传送时，码元映射器220可以为了优秀的接收性能而设置BSM方案1和2。另外，码元映射器220可以设置BSM方案3，从而当将通过按照BSM方案1和2进行映射而接收到的码元与通过按照BSM方案3进行映射而接收到的码元进行组合时，获取最大的分集增益。在此情况下，由于将BSM方案2设置为对于BSM方案1最优化，所以BSM方案2和BSM方案3之间的互补性次于BSM方案1和BSM方案3之间的互补性、以及BSM方案1和BSM方案2之间的互补性。因此，如图3中所示，在通过在第二次传送中按照BSM方案2进行映射并且在第三次传送中按照BSM方案3进行映射而传送的冗余比特中，分集增益次于其他比特。
其间，参考图4，与以传送为单位来改变BSM方案的、图3所示的实施例不同，码元映射器220以码字320为单位来改变BSM方案。即，码元映射器220在一时间处按照BSM方案1来将码字320映射为码元，而在另一时间处按照BSM方案2来将码字320映射为码元。
为此，如图5中所示，只要当在将码字d0、d1、...、dN-1、dN、dN+1、...、d2N-1、d2N、d2N+1、...、d3N-1存储到环形缓冲器510之后、在环形缓冲器510的结尾处读取到码字d0、d1、...、dN-1、dN、dN+1、...、d2N-1、d2N、d2N+1、...、d3N-1时，码元映射器220就可以改变BSM方案。
因此，发射机230在第一次传送中向接收机传送包括按照BSM方案1来映射的信息比特和冗余比特的传送块。当在初始传送之后从接收机接收到NAK时，发射机230向接收机传送包括按照BSM方案1来映射的冗余比特和按照BSM方案2来映射的信息比特的传送块。当在第二次传送之后从接收机接收到NAK时，发射机230传送包括按照BSM方案2来映射的冗余比特的传送块。
在此情况下，由于通过在一时间处按照BSM方案1进行映射并且通过在另一时间处按照BSM方案2进行映射以传送码字320的所有比特，所以BSM方案1和BSM方案2彼此互补，由此改善了诸如误块率、分集增益之类的接收性能。
码元映射器220在BSM方案2中将在BSM方案1中向具有低可靠性的比特分配的比特分配到具有较高可靠性的比特，并且在BSM方案2中将在BSM方案1中向具有高可靠性的比特分配的比特分配到具有较低可靠性的比特，由此对BSM方案1和BSM方案2进行彼此补充。在下文中，将参考图6到9来详细地描述BSM方案1和BSM方案2彼此互补的实施例。
图6和7示意性地示出了根据本发明实施例的BSM方案。在图6和7中，假设使用图1所示的16-QAM的格雷映射。
参考图6，码元映射器220将码字320的比特顺序映射为码元的四个比特i1、i2、q1、和q2。相应地，将码字320的奇数编号的比特映射为i1和q1比特，而将码字320的偶数编号的比特映射为i2和q2比特。即，码元映射器220将奇数编号的比特映射为具有比偶数编号比特更高可靠性的比特。
参考图7，码元映射器220将在图6中映射为i1和q1的比特映射为i2和q2比特，而将在图6中映射为i2和q2的比特映射为i1和q1比特。相应地，将码字320的奇数编号的比特映射为i2和q2比特，而将码字320的偶数编号的比特映射为i1和q1比特。即，码元映射器220将偶数编号的比特映射为具有比奇数编号比特更高可靠性的比特。
作为结果，码元映射器220在一个时间处按照图6和7所示的BSM方案之一来对码字进行映射，而在另一时间处按照图6和7所示的BSM方案中的另一个来对码字进行映射。因此，码元映射器220可以在重传中将映射为具有较高可靠性的比特的比特映射为具有较低可靠性的比特，而在重传中将映射为具有低可靠性的比特的比特映射为具有较高可靠性的比特。
图8和9示意性地示出了根据本发明另一实施例的BSM方案。在图8和9中，假设使用16-QAM的格雷映射。
参考图8和9，码元映射器220通过使用将星座图偏移应用到图1中所示的星座图的星座图，来将码字映射为码元。
参考图8，码元映射器220采用具有其中四个星座点在星座图的每个象限上的中心处相遇的形式的星座图偏移。因此，由于对含有具有不同值的i1或q1比特的两个码元之间的距离进行延长、而对于含有具有不同值的i2或q2比特的两个码元之间的距离进行缩短，所以i1和q1比特的可靠性比图1中的更高，而i2和q2比特的可靠性比图1中的更低。
参考图9，码元映射器220采用具有其中四个星座点与星座图的每个象限上的中心远离的形式的星座图偏移。因此，由于对含有具有不同值的i1或q1比特的两个码元之间的距离进行缩短、而对于含有具有不同值的i2或q2比特的两个码元之间的距离进行延长，所以i1和q1比特的可靠性比图1中的更低，而i2和q2比特的可靠性比图1中的更高。
作为结果，码元映射器220在一个时间处按照使用图8和9所示的星座图之一的BSM方案来对码字进行映射，而在另一时间处按照使用图8和9所示的星座图中的另一个的BSM方案来对码字进行映射。因此，码元映射器220可以在重传中将映射为具有较高可靠性的比特的比特映射为具有较低可靠性的比特，而在重传中将映射为具有低可靠性的比特的比特映射为具有较高可靠性的比特。
图10和11示意性地示出了根据本发明另一实施例的BSM方案。
参考图10和11，发射机230包括多个天线(天线1和天线2)。
参考图10，码元映射器220将码字中的一些比特i1′、i2′、q1′、q2′映射为要通过所述多个天线中的天线1传送的比特，而将码字中的其他一些比特i1″、i2″、q1″、q2″映射为要通过所述多个天线中的天线2传送的比特。
参考图11，码元映射器220将在图10中通过天线1传送的码字中的比特i1′、i2′、q1′、q2′映射为要通过天线2传送的比特，而将在图10中通过天线2传送的码字中的比特i1″、i2″、q1″、q2″映射为要通过天线1传送的比特。
作为结果，码元映射器220可以在一个时间处按照图10和11所示的BSM方案之一来对码字进行映射，而在另一时间处按照图10和11所示的BSM方案中的另一个来对码字进行映射。因此，由于在下一次传送中通过天线2来传送通过天线1传送的比特，所以可能获取空间分集增益。
这样，在根据本发明实施例的码元映射设备200中，初始传送中码字的每个比特和重传中码字的每个比特通过以码字为单位而改变BSM方案来彼此补充，使得可能改善诸如误块率、分集增益之类的接收性能。在此情况下，作为BSM方案，可以使用用来改变码元中所映射比特的方案(参考图6和7)、用来对用于被映射为码元的星座图的星座点进行偏移的方案(参考图8和9)和用来在天线之间重新安排比特的方案(参考图10和11)中的每一个，或者可以使用所述三种方案之中至少两种方案的组合。
其间，在本发明的实施例中，尽管已经将其中每个码元存在四个比特的16-QAM描述为一个示例，但是也可以按照除了16-QAM之外的调制方案(例如，22n QAM)来采用根据本发明实施例的用于对码元进行映射的方法。
此外，在本发明的实施例中，尽管将其中码字长度是信息比特长度(N)的三倍(3N)的情况描述为一个示例，但是码字长度和信息比特长度之间的关系不限于此。例如，码字长度可以是信息比特长度(N)的两倍(2N)、四倍(4N)、五倍(5N)等。
本发明的上述示范实施例不仅仅通过设备和/或方法来实施。可替换地，可以通过用于执行与本发明示范实施例的配置对应的功能的程序、或者其上记录有该程序的记录介质，来实施上述示范实施例。
尽管已经结合目前被认为是实用示范实施例的内容而描述了此发明，但是要理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反地，意欲覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效安排。

Claims (20)

1.一种用于在码元映射设备中将传送数据映射为码元的方法，该方法包括：
通过对传送数据进行编码来输出码字；
对于第一传送，根据第一映射方案来将码字映射为码元；以及
对于第二传送，根据第二映射方案来将码字映射为码元，该第二映射方案与该第一映射方案不同。
2.根据权利要求1的方法，其中根据第一映射方案而将码字中的任何一个比特所映射为的比特的可靠性与根据第二映射方案而将所述一个比特所映射为的比特的可靠性不同。
3.根据权利要求2的方法，其中可靠性随着平均对数似然比(LLR)的增加而增加。
4.根据权利要求1的方法，其中根据第一映射方案来将码字中的任何一个比特映射为码元的第一比特，而根据第二映射方案来将码字中的任何一个比特映射为码元的第二比特。
5.根据权利要求4的方法，其中在码元内，该第一比特的位置与该第二比特的位置不同。
6.根据权利要求4的方法，其中相对于在第一映射方案中使用的星座图的星座点来对在第二映射方案中使用的星座图的星座点进行偏移。
7.根据权利要求6的方法，其中在码元内，该第一比特的位置与该第二比特的位置相同。
8.根据权利要求6的方法，其中在码元内，该第一比特的位置与该第二比特的位置不同。
9.根据权利要求4的方法，其中该码元映射设备包括多个天线，
其中，通过所述多个天线之中的第一天线来传送该第一比特，而通过所述多个天线之中与该第一天线不同的第二天线来传送该第二比特。
10.根据权利要求9的方法，其中在码元内，该第一比特的位置与该第二比特的位置相同。
11.根据权利要求9的方法，其中在码元内，该第一比特的位置与该第二比特的位置不同。
12.根据权利要求9的方法，其中相对于在第一映射方案中使用的星座图的星座点来对在第二映射方案中使用的星座图的星座点进行偏移。
13.根据权利要求1的方法，其中该第二传送是根据增量冗余混合自动重发请求(IR-HARQ)的重传。
14.一种用于对码元进行映射的设备，该设备包括：
信道编码器，用于通过对传送数据进行编码来输出码字；以及
码元映射器，用于将码字映射为码元，并且在重传中在以码字为单位来改变映射方案的同时将码字映射为码元。
15.根据权利要求14的设备，其中该码元映射器改变映射方案，从而改变将码字中的至少一部分所映射为的比特的可靠性。
16.根据权利要求14的设备，其中该码元映射器通过使用用于改变码元内将码字中的至少一些比特分配到的比特的位置的方案、用于对在将码字分配到码元时使用的星座图的星座点进行偏移的方案、和用于改变用以传送码字中的至少一些比特的天线的方案中的至少一个，来改变映射方案。
17.根据权利要求14的设备，其中该重传是根据增量冗余混合自动重发请求(IR-HARQ)的重传。
18.一种用于在码元映射设备中将传送数据映射为码元的方法，该方法包括：
通过对传送数据进行编码来输出传送比特；
在环形缓冲器中存储传送比特；
从环形缓冲器中读取传送比特，并且将所读取的比特映射为码元；以及
只要当在环形缓冲器的结尾处再次读取到所述传送比特时，就改变其中将所读取的比特映射为码元的映射方案。
19.根据权利要求18的方法，其中改变该映射方案，从而改变将传送比特中的至少一些比特所映射为的比特的可靠性。
20.根据权利要求18的方法，其中改变该映射方案，从而改变码元内将传送比特中的至少一些比特所分配到的比特的位置。
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