CN1889545A - 无线通信系统中实现数据映射传送的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线通信系统中实现数据映射传送的方法。本发明主要包括：首先，将无线接入系统中待发送的数据分解成若干个编码块，并且按照一定的大小将每个编码块的数据分成若干个小的数据块；然后，将所述的每个编码块中的各个小数据块(这些小数据块在同一编码块中)数据映射到不同的子载波上进行承载传送。可以看出，在本发明中，同一个编码块的数据落在物理上相同或者相邻的子载波的概率大大降低，从而降低了同一编码块中数据同时出现深衰落的概率。编码块越大，即包含的数据越多，则占用的子载波数越多，相应的数据映射方案的得到的增益也越大。因此，本发明有效降低了同一编码块中数据同时出现深衰落的概率，提高了无线通信系统中数据传送的可靠性。

Description

无线通信系统中实现数据映射传送的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线通信系统中实现数据映射传送的方法。

背景技术

OFDM(正交频分复用)技术由于具有良好的抗频率选择性衰落性能和较高的频带利用率，近几年来受到业界的广泛关注。目前，OFDM技术已经广泛应用于DAB(数字音频广播)、DVB(数字视频广播)和WLAN(无线局域网)等系统中，并将成为三代后移动通信系统中使用的关键技术。

现有的OFDMA(正交频分多址)技术则是以OFDM调制为基础的新一代无线接入技术，是第二代宽带无线接入的一种新的多址方法，其将接入和调制有效地结合在一起。

与FDMA(频分多址)技术类似，OFDMA是通过将可用子载波总数的一部分分配给用户来实现用户的接入。但在分离各个用户(信道)方面，FDMA是通过带通滤波器实现，因此分离各个信道间需要设置保护间隔；而在OFDMA中，由于各个子载波相互正交，所以可以采用FFT(快速傅里叶变换)技术来处理，从而省去了FDMA中相对较大的保护频带，提高了信道利用率。OFDMA的基本概念是将可用子载波分成逻辑组，每一组称为一个逻辑子信道。因此，子载波的分配是OFDMA系统的重要标志。

目前采用的子载波分配方式包括PUSC(部分使用子信道)，PUSC是一种灵活、资源利用有效的子载波分配方式。在PUSC的子载波分配方式中，DL(下行链路)链路将子信道分成3个不同的segment(段)，所述segment作为分配给不同小区的单位，降低小区间的干扰。

在PUSC中，具体分配方式如下：

(1)将所有可用的子载波分为若干个物理簇PhysicalCluster(物理簇)，每个cluster包括相邻的14个子载波。

(2)将所有这些物理cluster按照下式变成逻辑簇Logicalcluster：

LogicalCluster＝Re numberingSequence(PhysicalCluster+13*IDcell)mod Ncluster)；

其中，RenumberingSequence为IEEE Std 802.16-2004标准中规定的固定序列，IDcell为用户接入的小区号，Ncluster为簇的个数。

(3)将(2)中的结果分为6个大的major group(主组)，以majorgroup为单位划分给不同的segment。

(4)在每个group中根据奇偶符号按照cluster的结构先分配导频，后分配数据子载波给各个逻辑子信道。

逻辑子信道是分配给用户的最基本单元，即一个用户可以使用一个子信道也可以使用多个子信道，这样就可以根据需要灵活地满足用户不同比特速率要求。子信道分配给用户后，用户数据将按照一个或多个slot(时隙)进行编码。

下行PUSC中slot定义为一个子信道2个符号。在PUSC子载波分配模式下，编码块的大小以slot为基本单位。用户的数据比特根据所分配的slots数分解成适当大小的编码块，每个编码块的数据分别编码。编码之后，各个编码块的数据要映射到对应slots包含的相应的子载波上。数据映射方式如图1所示，以每个编码块包含2个slot为例，Block m为2个slot的一个编码块的大小。

根据上述PUSC子信道分配方法，图1所示的数据映射方法中，由于每个子信道所包含的子载波是离散的，因此，这种数据映射方式可以保证获得一定的频率分集增益。但是，PUSC模式下slot的定义决定了同一个slot中2个相邻符号中的对应子载波彼此相邻或相同，以1024点的下行PUSC为例，分配后的物理子载波分配下表1所示：

                                             表1

Symbol k	……	689	881	886	542	552	757	759	517	522	556	……
													Symbol k+1	……	690	880	887	541	553	757	760	516	523	555	……

由于每个OFDMA符号时间很短，多普勒周期远远大于一个OFDMA符号周期，因此在一个编码块内(时间上持续2个符号)几乎没有时间分集增益。这种相邻的子载波使得在频率选择性衰落信道中，当一个符号的某些子载波处于深衰落时，第二个符号对应的子载波也必然处于深衰落，也就是说，一个编码块内同时处于深衰落的数据(或子载波)概率会显著提高。

众所周知，编码块内数据错误的独立性对编码增益的大小尤为重要。很显然，目前协议所定义的这种数据映射方式严重牺牲了同一个编码块数据的频率分集增益，大大增加了错误比特的概率，从而导致性能的下降。上述同一个编码块内频率分集增益的降低对数据业务的接收影响是非常严重的。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种无线通信系统中实现数据映射传送的方法，从而提高编码块内的频率分集增益，以保证数据业务传送的可靠性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种无线通信系统中实现数据映射传送的方法，包括：

A、将无线接入系统中待发送的数据分解成若干个编码块，并且按照一定的大小将每个编码块的数据分成若干个数据块；

B、将所述的每个编码块中的各个数据块映射到不同的子载波上进行承载传送。

所述的步骤B包括：

B1、将同一编码块中数据映射到同一符号的逻辑上连续的子信道上；

或者，

B2、将同一编码块中数据映射到同一符号的逻辑上不连续的子信道上；

或者，

B3、将同一编码块中数据映射到不同符号的逻辑上不连续的子信道上；

或者，

B4、将时隙slot定义为由两个相邻符号里的不同子信道组，将同一编码块映射到slot包含的子载波上；

或者，

B5、将slot定义为一个子信道的一个符号，将同一编码块映射到slot包含的子载波上。

所述的步骤B4包括：

在分配给期望用户的数据区内，将下行slot定义为不在同一个子信道中的两个符号，将同一编码块映射到slot包含的子载波上；

或者，

针对分配给段segment的子信道所占用的资源，将slot定义为不在同一个子信道中的两个符号，将同一编码块映射到slot包含的子载波上。

所述的步骤B5包括：

B51、使用当前符号的slot开始进行编码块的映射处理；

B52、在当前符号分配的slot映射完成后，将下一个符号作为当前符号，并执行步骤B51。

所述的步骤B51包括：

从当前符号的最小或最大slot依次开始进行编码块的映射处理。

所述的步骤B包括：

根据分配给各个子信道的奇数符号和偶数符号进行子载波旋转处理，将同一子信道中的两个符号包含的子载小旋转处理为不同或不相邻；

将所述的每个编码块中的各个数据块映射到其对应的子信道上进行承载传送。

所述的旋转处理的具体方式包括：

sk_{odd/even_rotated}＝sk′_odd/even

其中k′＝mod(k+L/2，L)，则sk_{odd/even_rotated}为旋转之后的奇数或偶数符号对应的子信道序号，k为子信道序号，L为总的子信道数量，sk′_odd/even为奇数或偶数符号中的第k’个子信道。

所述的系统包括：正交频分复用OFDM系统。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明根据仿真结果充分显示，在各种调制编码方式和移动多径的条件，以及在理想信道估计的前提下，当BER为10^-6时，系统的Eb/No性能上可以获得1～3.5dB左右的增益，大大改善系统的接收性能。

而且，本发明中，编码块越大，即包含的数据块越多，则占用的子载波数越多，即获得的频率分集增益越大，相应的数据映射方案的获得的增益也越大。

因此，本发明有效降低了同一编码块中数据同时出现深衰落的概率，提高了无线通信系统中数据传送的可靠性。

附图说明

图1为802.16e中规定的编码块映射方式示意图；

图2为本发明提供的编码块映射方式示意图1；

图3为本发明提供的编码块映射方式示意图2；

图4为本发明提供的编码块映射方式示意图3；

图5为本发明提供的编码块映射方式示意图4；

图6为本发明提供的编码块映射方式示意图5。

具体实施方式

现有的802.16e协议中采用下行PUSC模式的子载波分配固然有很大的灵活性，却隐藏着相邻符号的相对应子载波上同时出现深衰落，频率分集增益下降，继而导致编码增益严重下降的问题。

本发明实现的目的便是解决上述问题，本发明的核心是将同一编码块中的数据映射到不同的子载波上进行传送，从而降低同一编码块中的数据同时出现深衰落的概率，提高数据传输的可靠性。

也就是说，本发明的目的是提高下行PUSC模式下的频率分集增益，以克服编码增益下降的问题。

下面将结合附图对本发明所述的方法进行详细的说明。本发明在具体实现过程中，具体可以采用以下五种实现方案，下面将分别进行说明。

第一种实现方案如图2所示，具体包括：

在不改当前标准中的子载波分配方式、不改变编码块的级联规则、不改变编码块大小的前提下，为了克服相邻符号的相对应子载波上同时出现深衰落的问题，并提高同一个编码块内数据的频率分集增益，可以通过改变编码后数据到子载波的映射方式实现发明目的；

在该方案中的新的映射规则为：

当每个编码块的数据经过编码后，将同一个编码块的数据连续地映射到同一符号Symbol逻辑上连续的子信道subchannel(即包含物理上不相邻的多个子载波，一定是物理上不相邻的)中，具体如图2所示，编码块Block m被映射到连续的子信道Subchannel n、Subchannel n+1、Subchannel n+2、Subchannel n+3上；

可以看出，在图2所示的新的数据映射方式下，同一编码块中数据映射到了同一个符号的不同子载波上，大大降低了编码块内的数据同时处于深衰落的概率，增强了编码块的频率分集效果。

本发明提供的第二种实现方式如图3所示，具体包括：

根据802.16e协议中的编码规则，编码块的大小以slot为单位，且一个编码块中含有一个以上的slot数目；假设分配给期望用户的子信道数目共L个，将这L个子信道逻辑编号为m＝1，...L；

将slot的两个符号的数据分开映射，假设slot的标号为m，则第m个slot的第一个符号的数据块表示为(m，1)，第m个slot的第二个符号的数据块表示为(m，2)；

因此，第二种实现方案的映射规则为：

将同一编码块的数据映射到同一符号Symbol逻辑上不连续的子信道上，例如，假设编码块含有2个slot，即L＝2；该编码块内的小数据块记为：(1，1)、(1，2)、(2，1)和(2，2)，映射过程如图3所示，各个数据块分别被映射到不同的子信道subchannel上，。

图3中只是给出了一个具体实现的例子，根据该方案提供的映射规则还可以有很多种具体映射实现方式；

从上述描述可以看出，第二种实现方案提供的映射方法同样可以使同一编码块获得更好的频率分集效果，从而提高频率分集增益。

本发明提供的第三种实现方式如图4所示，具体包括：

根据802.16e协议中的编码规则，编码块的大小以slot为单位，且一个编码块中含有一个以上的slot数目；假设分配给期望用户的子信道数目共L个，将这L个子信道逻辑编号为m＝1，...L；

将slot的两个符号的数据分开映射，仍假设slot的标号为m，则第m个slot的第一个符号的数据块表示为(m，1)，第m个slot的第二个符号的数据块表示为(m，2)；

基于上述假设，第三种实现方案提供的映射规则为：

将同一编码块的数据映射到不同符号的逻辑上不连续的子信道中。示例如下：假设编码块含有2个slot，即L＝2；该编码块内的小数据块记为：(1，1)、(1，2)、(2，1)和(2，2)，映射过程如图4所示，将各个数据块分别映射到不同的不连续的子信道中；

可以看出，第三种实现方案提供的映射方式同样可以使同一编码块获得更好的频率分集效果，从而提高频率分集增益。

本发明提供的第四种实现方式如图5所示，具体包括：

根据802.16e协议中的编码规则，编码块的大小以slot为单位，且一个编码块中含有一个以上的slot数目；假设分配给期望用户的子信道数目共L个，将这L个子信道逻辑编号为m＝0，1，...L-1。在分配给期望用户的数据区内，下行PUSC的slot定义为：一个slot为一个子信道两个符号；

在该方案中给出slot的新定义为：由两个相邻OFDM符号里的不同子信道组成。比如说，该用户的第k个slot可以定义为第一个OFDM符号里的第k个子信道和第二个OFDM符号里的第mod(k+L/2，L)个子信道；

具体的映射实例如图5所示，图中，符号1和4、1和5、1和6、2和4，以及2和6可以构成一个slot，其他任意两个符号的组合均不符合该技术方案中描述的构成slot的要求；

在提供的第四种技术方案中，数据区的大小即分配给期望用户的资源与现有技术相同，编码规则和编码块的大小和分配也与现有技术相同，只是在现有技术方的基础上，重新定义slot，数据映射方式仍然是将各个编码块的数据要映射到对应slots包含的相应子载波上；

该技术方案中改变了slot的定义，也就是说，同一个slot中前后两个OFDM符号上相对应的子载波号不会是相邻或相同的，从而大大降低了同一编码块内的数据同时出现深衰落的概率，这样也能够获得频率分集增益；

对于上述方案中还可以采用以下实现方案：

根据802.16e协议中的编码规则，编码块的大小以slot为单位，且一个编码块中含有一个以上的slot数目；下行PUSC的slot定义为：一个子信道两个符号；

在PUSC子载波分配方式下，在确定了分配给segment的子信道号后，针对在所分配的这些子信道所占的资源中，重新定义slot为：一个slot为不在同一个子信道中的两个符号，具体讲为分配给同一segment的子信道中，不在同一个子信道中的两个符号，而且，一个slot可能为不同用户的不同子信道中的两个符号；

这样在不改变标准中的资源分配规则和编码规则的前提下，也可以获得更大的频率分集增益。

本发明提供的第五种实现方式具体包括：

为了使同一个数据块的数据在相邻的OFDM符号里不映射到相同或相邻的子载波上，可以在不改变现有技术方案的slot定义的前提下，将奇数和偶数OFDM符号里子信道的划分重新定义一下，具体实施步骤如下：

按照某种特定的规则对奇数和偶数OFDM符号中的子信道进行分配，假设偶数和奇数OFDM符号中分配给一个Segment的子信道分别为s1_even、s2_even、…sn_even和s1_odd、s2_odd、…sn_odd，其中sk_even表示偶数符号中的第k个子信道，sk_odd表示奇数符号中的第k个子信道

对奇数OFDM符号里的子信道按照某种方式进行旋转，从而避免相邻OFDM符号里同一个子信道中所包含的子载波相同或相邻，假设分配给该segment的子信道数为L个，可以采用下式来进行子信道旋转：

sk_{odd_rotated}＝sk′_odd

其中k′＝mod(k+L/2，L)，则sk_{odd_rotated}为旋转之后的子信道序号；

当然，也可以采用上述公式对偶数符号的子信道进行旋转处理，也就是说，通过对奇数或偶数OFDM符号的旋转处理便可以使得相同序号的子信道所包含的子载波不再相同或相邻。

上式仅仅是子信道旋转的一个具体实施例，实际应用中采用的旋转方案只需要能够使相邻OFDM符号里相同序号的子信道所包含的子载波不再相同或相邻即可。

本发明提供的第六种实现方式具体包括：

针对协议中编码块的级联准则，协议中规定编码块是以slot为单位进行分配的，slot定义为一个子信道2个符号；

在第五种技术实现方案中，给出slot的新定义为：一个slot为一个子信道一个符号；

在不改变编码块大小的前提下，编码规则不变，重新定义协议中j的值，所述的j值用于表示编码块的大小的最大值，即编码块里面所包含的最大slot数目，只要编码块里面包含的slot数小于等于j值即可，具体的j值如表2：

               表2

Modulation and rate/调制速率	J
		QPSK 1/2，QPSK为四相移键控	j＝12
QPSK 3/4	j＝8
		16-QAM 1/2，QAM为正交调幅	j＝6
16-QAM 3/4	j＝4
		64-QAM 1/2	j＝4
64-QAM 2/3	j＝2
		64-QAM 3/4	j＝2

具体采用的映射规则为：编码后的数据可以映射到同一符号的连续或不连续的各个子信道上；

在基于上述slot的定义进行数据映射时，先从最小索引符号里的最小索引slot(slot是二维概念，时域上占有一个符号，频域上占有一个子信道)开始映射，当分配的slot数映射完后，再从下一个符号的最小索引的slot开始映射。

具体如图6所示，数据映射的时候，先从第k个符号的slot 1开始，直至第K个符号的slot N，然后再从第K+1个符号的slot 1开始。

该方案能够更充分地利用频率分集的好处，大大改善了性能，从而获得相应的频率分集增益。

综上所述，本发明在理想信道估计的前提下，在BER(误码率)为10^-6的情况下，系统的Eb/No(信噪比)性能上可以获得1～3.5dB左右的增益，大大改善系统的接收性能；而且，本发明中，编码块越大，占用的子载波数越多，相应的数据映射方案的增益也越大。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1、一种无线通信系统中实现数据映射传送的方法，其特征在于，包括：

A、将无线接入系统中待发送的数据分解成若干个编码块，并且按照一定的大小将每个编码块的数据分成若干个数据块；

B、将所述的每个编码块中的各个数据块映射到不同的子载波上进行承载传送。

2、根据权利要求1所述的无线通信系统中实现数据映射传送的方法，其特征在于，所述的步骤B包括：

B1、将同一编码块中数据映射到同一符号的逻辑上连续的子信道上；

或者，

B2、将同一编码块中数据映射到同一符号的逻辑上不连续的子信道上；

或者，

B3、将同一编码块中数据映射到不同符号的逻辑上不连续的子信道上；

或者，

B4、将时隙slot定义为由两个相邻符号里的不同子信道组，将同一编码块映射到slot包含的子载波上；

或者，

B5、将slot定义为一个子信道的一个符号，将同一编码块映射到slot包含的子载波上。

3、根据权利要求2所述的无线接入系统中实现数据映射传送的方法，其特征在于，所述的步骤B4包括：

在分配给期望用户的数据区内，将下行slot定义为不在同一个子信道中的两个符号，将同一编码块映射到slot包含的子载波上；

或者，

针对分配给段segment的子信道所占用的资源，将slot定义为不在同一个子信道中的两个符号，将同一编码块映射到slot包含的子载波上。

4、根据权利要求2所述的无线接入系统中实现数据映射传送的方法，其特征在于，所述的步骤B5包括：

B51、使用当前符号的slot开始进行编码块的映射处理；

B52、在当前符号分配的slot映射完成后，将下一个符号作为当前符号，并执行步骤B51。

5、根据权利要求4所述的无线接入系统中实现数据映射传送的方法，其特征在于，所述的步骤B51包括：

从当前符号的最小或最大slot依次开始进行编码块的映射处理。

6、根据权利要求1所述的无线接入系统中实现数据映射传送的方法，其特征在于，所述的步骤B包括：

根据分配给各个子信道的奇数符号和偶数符号进行子载波旋转处理，将同一子信道中的两个符号包含的子载小旋转处理为不同或不相邻；

将所述的每个编码块中的各个数据块映射到其对应的子信道上进行承载传送。

7、根据权利要求6所述的无线接入系统中实现数据映射传送的方法，其特征在于，所述的旋转处理的具体方式包括：

sk_{odd/even_rotated}＝sk′_odd/even

其中k′＝mod(k+L/2，L)，则sk_{odd/even_rotated}为旋转之后的奇数或偶数符号对应的子信道序号，k为子信道序号，L为总的子信道数量，sk′_odd/even为奇数或偶数符号中的第k’个子信道。

8、根据权利要求1至7任一项所述的无线接入系统中实现数据映射传送的方法，其特征在于，所述的系统包括：正交频分复用OFDM系统。

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