一種碼擴正交頻分復用信號的產生方法

2023-10-09 11:54:09

專利名稱：一種碼擴正交頻分復用信號的產生方法
技術領域：
本發明涉及無線通信，尤其涉及一種無線通信系統的碼擴OFDMA信 號的產生方法。
背景技術：
正交頻分多址(OFDMA)是以OFDM為基礎的多載波復用方式，其 原理是對信道子載波化，每個用戶選擇一部分子載波並利用OFDM進行傳 輸。由於其靈活性和穩健性，OFDMA技術被逐步應用於第三代無線通信 系統中。
擴頻是一種特殊的符號變換，擴頻將一個符號變化成多個符號並在更 寬的頻帶上傳送以獲得更好的魯棒性。符號的變換可以在頻域和時域進行， 分別對應時i或和頻;或擴頻。
交織技術能有效對抗突發錯誤，並有效發揮信道編碼的作用。 結合上述三種技術的交織碼擴正交頻分復用系統中，信道編碼後的比 特數據經過了交織、調製、頻域擴頻、子載波映射和IFFT變換過程，將各 種技術對信號的影響綜合考慮，可以獲得最優的系統性能。

發明內容
本發明中提供了一種碼擴OFDMA信號的產生方法，該方法包括以下 步驟
a. 給發送信號分配AVA個二維資源塊，每個資源塊由頻域上的一個或 多個子載波和時域上一個或多個OFDMA符號構成；根據每個資源塊所經 歷的信道條件，確定適用於每個資源塊的調製方法和碼擴因子，
b. 將信道編碼後的編碼比特流轉換成A^M個比特塊，每個比特塊由編
碼比特流中不相鄰的比特複製或者取反構成，每個比特塊的長度由對應資源塊的調製方法和碼擴因子決定，可以相等或不等。第/個比特塊與步驟a
中所述的第,'個資源塊相對應，/ = l,2...iVd。優選的，每個比特塊中至少有
/,，個比特在編碼比特流中的位置間隔大於或等於 m,其中/_表示長度最
小的比特塊中的比特數目。
c. 根據步驟a中確定的調製方法對每個比特塊分別進行調製，生成對
應的^^個符號塊，每個符號塊的大小為A, "1,2…^m,符號塊的長度可 以相等或不等。
d. 對每個符號塊分別進行變換，變換後的每個調製信號塊的長度可以 相等或不等。所述變換方法可以是對於長度為z的符號塊，使用大小為
iV"的預編碼矩陣左乘該符號塊的"l的符號向量，使其變換為長度為iV的
調製信號塊。所述iv"的預編碼矩陣可以由A^iv的原始預編碼矩陣的i:列 構成，原始預編碼矩陣的各列為正交列向量。
e. 將步驟d的產生的調製信號塊映射到MM個資源塊上，第/個資源
塊的大小不小於第/個調製信號塊。映射的方法可以是將調製信號塊直接填
入對應的資源塊，也可以將調製信號塊與其他大小相等的調製信號塊線性 加權疊加或者共軛加權疊加後填入對應的資源塊。
f. 對映射後產生的頻域信號進行IFFT變換，產生時域發送信號波形。 本發明將交織和碼擴OFDMA有效地結合起來，使無線通信系統能有
效地對抗多徑衰落的信道環境。


圖1是OFDMA系統子信道和資源塊結構的示意圖； 圖2是碼擴OFDMA信號生成系統的示意框圖； 圖3是由編碼比特流產生多個比特塊的示意圖； 圖4是比特塊內的比特位置交換的示意圖5是符號數與子載波數相同的調製信號塊映射到資源塊的示意圖； 圖6是符號數與子載波數不同的調製信號塊映射到資源塊的示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細的說明本發明的一個具體實施例中，無線資源被劃分成二維的時頻網格，每 個網格代表某一時間間隔內的一個子載波。如圖1所示，每個資源塊由頻
域上不相鄰的W,個子載波和時域上的一個OFDMA符號構成，子信道由時 間上連續的7V,個資源塊構成，即每個子信道佔用iv,個OFDMA符號。當前
實施例中^力=8， AA, = 6， = 8 ,則有乂m = x L, = 48 ，其中表示子信道個 數，^m表示資源塊的數目。
碼擴OFDMA信號生成系統如圖2所示，包括信道編碼器101、比特 塊生成模塊102、調製模塊103、符號變換模塊104、資源塊映射模塊105、 IFFT模塊106。其中信道編碼器101對原始比特流採用適當的信道編碼， 編碼可以是RS碼、巻積碼或Turbo碼；比特塊生成才莫塊102將編碼後的 比特按一定規則分配到M，^個比特塊中；調製模塊103對每個比特塊分別 進行調製生成符號塊，每個比特塊根據其經歷的不同信道條件採用不同的 調製方法；符號變換模塊104對每個符號塊分別進行符號變換。資源塊映 射模塊105將變換後的調製信號塊依次映射到各個資源塊上。
為了方便描述，當前實施例假定根據每個資源塊所經歷的信道條件， 確定所有比特塊都使用相同的調製方式並具有相同的大小，根據信道條件 確定的參數如下A^ = 4,Z = 5，其中AV表示每個調製符號對應的比特數， Z表示碼擴因子，即調製後每個符號塊的大小。則有^= 。 >^—" = 960，
其中《,表示編碼比特流的數目。
一種比特塊構成的方法，其步驟為 a.首先產生A^m個比特塊的映射次序
將比特A,a2…a,…"w^依次映射為第K個比特塊的第一個元素， x = l,2,...A^,,其餘比特依次映射至A^^個比特塊，次序如少，如果本次映 射的當前比特塊的個數已滿，則跳過當前比特塊，將比特映射到下一個比 特塊，給第W,^個比特塊分配比特後，再從第l個比特塊開始，如此循環， 直到所有比特都映射完。
b.每個比特塊中每 ，、個比特內部進行比特交換，使編碼比特流的相比特位置。不同調製方式對應不同的比 特交換方法。
當前實施例中，根據上述比特塊構成的方法，比特塊生成模塊102由
編碼比特流映射和比特塊內部比特交換兩部分組成，兩部分的具體示例如
圖3和圖4所示。
根據a = mod(x -1， tv,) x wvc/i + y/oor(x -% ) +1 , x = 1,2，…iVAM產生比特塊映射
的映射次序，少=1,9， 17,…2,10,18,…40,48 。編碼比特流才艮據y給定的次序依次地 被分配到每個比特塊中，圖3中給出了編碼比特流與比特塊的具體映射關
系，映射完成後，每個比特塊包含20個不相鄰的編碼比特。圖4顯示的是 比特塊內的比特位置交換過程，交換的目的是使編碼比特流中相鄰的比特 對應不同的星座可靠度位置。以gray映射的16QAM星座圖為例，對於映 射為一個星座符號的連續四個比特，其中第一個和第三個比特具有相同的 可靠度，第二個和第四個比特具有相同的可靠度，則經過如圖4所示的比 特交換後，連續的兩個比特，如",和"2、 "3和"4、 "49和"5。等，分別對應著不同
的可靠度比特位置。
48個比特塊形成之後，調製模塊103分別對每個比特塊進行16QAM 調製，獲得48個符號塊，每個符號塊中包含5個16QAM符號。
符號變換模塊104分別對每個符號塊進行變換。對於每個符號塊，首 先構成一個大小為/印,x—w,的預編碼矩陣，"拜,、 一,分別表示變換前和變 換後第/個符號塊的大小，預編碼矩陣由固定的大小為/取x一,的原始預編碼
矩陣的/^w,列組成。符號變換的實現即用一,x^;w,預編碼矩陣乘以&，,xl的 符號向量，生成一,xl的符號向量。當前實例中，&戸,=5,假設變換後每個 調製信號塊的大小為 ,=8 ，則預編碼矩陣的大小為8x5 。
符號映射模塊105將每個調製信號塊中的符號映射到二維資源上，具 體可以是將每個調製信號塊塊依次映射到資源塊上。假設變換後每個調製 信號塊中的元素為％,,表示調製信號塊的編號，/ = i,...a^.a,)表示調製信號塊內每個符號的編號，7 = 1，2,..一,，則將c,」映射到資源塊上的過程如圖5 所示。完成資源塊映射後，對每個OFDMA符號分別作IFFT,轉換成時域 發送信號。
圖5顯示的是每個調製信號塊的符號數相同，並且符號數與子載波數 相同的情況，但是也存在各個調製信號塊的符號數不同的情況，例如，部 分符號塊中的符號數小於資源塊中的子載波數巧，則可在子信道中保留一 部分子載波作為空子載波或導頻子載波，用作幹擾檢測和信道估計，如圖 6所示。
資源塊映射也可以是多個調製信號塊的線性加權疊加或共軛線性加權 疊加結果的映射。假定有兩個大小相同的調製信號塊，每個調製信號塊中
的元素分別為^、 ，y表示調製信號塊內每個符號的編號，j' = l,2,…^，
則映射到資源塊上的符號可以表示為
/ = 1,2,.. ，《、 / 分別表示不同調製信號塊的加權係數。
權利要求
1、一種碼擴正交頻分復用信號的產生方法，其特徵在於，包含以下步驟a.給發送信號分配Nblock個二維資源塊，每個資源塊由頻域上的一個或多個子載波和時域上的一個或多個OFDMA符號構成；根據每個資源塊所經歷的信道條件，確定適用於該資源塊的調製方法和碼擴因子，所述碼擴因子為步驟c中調製後生成的符號塊的大小；b.對於步驟a中的第i個資源塊，從信道編碼後的編碼比特流中抽取不相鄰的比特構成一個比特集合，該集合經轉換後生成第i個比特塊，該比特塊的大小由對應資源塊的調製方法和碼擴因子決定，i＝1，2…Nblock；c.根據步驟a中確定的調製方法，對每個比特塊分別進行調製，生成對應的Nblock個符號塊，每個符號塊的大小為步驟a中確定的碼擴因子；d.對每個符號塊分別進行變換，產生Nblock個調製信號塊；e.將步驟d產生的第i個調製信號塊映射到步驟a中所述的第i個資源塊上，i＝1，2…Nblock；f.對映射後產生的頻域信號進行IFFT變換，生成時域發送信號波形。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟b,所述抽取所構成 的每個比特集合中至少有/,，個比特在編碼比特流中的位置間隔大於或等 於w^，其中/,，表示長度最小的比特塊中的比特數目。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟b，所述的轉換是直 接拷貝比特集合到比特塊。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟b，所述的轉換是對 比特集合中的比特進行拷貝或取反生成比特塊。
5、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟d,所述變換為對 於長度為丄的符號塊，使用大小為A^丄的預編碼矩陣左乘該符號塊的"i的 符號向量，使其變換為長度為^v的調製信號塊。
6、 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述iV"的預編碼矩陣 由iVxiV的原始預編碼矩陣的丄列構成，原始預編碼矩陣的各列為正交列向量。
7、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟e,第,'個資源塊的 大小不小於第z個調製信號塊。
8、 根據權利要求1所迷的方法，其特徵在於步驟e，所述映射為將第 ,個調製信號塊中的信號直接填入第, 個資源塊。
9、 根據權利要求1所迷的方法，其特徵在於步驟e,所述映射為將第 /個調製信號塊中的信號與其他大小相等的調製信號塊進行線性加權疊加 後填入第，個資源塊。
10、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟e,所述映射為將 第/個調製信號塊中的信號與其他大小相等的調製信號塊進行共軛加權疊 加後填入第/個資源塊。
全文摘要
本發明提供一種碼擴正交頻分復用信號的產生方法，包括給發送信號分配Nblock個二維資源塊，根據每個資源塊所經歷的信道條件，確定適用於該資源塊的調製方法和碼擴因子；再將編碼後的比特流轉換成Nblock個比特塊，每個比特塊由編碼比特流中不相鄰的比特經變換後構成，其大小由對應資源塊的調製方法和碼擴因子決定；再根據之前確定的調製方法，對每個比特塊分別進行調製，生成對應的符號塊，每個符號塊的大小為之前確定的碼擴因子；再對每個符號塊分別進行變換，產生Nblock個調製信號塊；最後將調製信號塊依次映射到資源塊上，並進行IFFT變換，生成時域發送信號波形。本發明將交織和碼擴OFDMA有效地結合起來，使無線通信系統能有效地對抗多徑衰落的信道環境。
文檔編號H04L27/26GK101626358SQ20081011641
公開日2010年1月13日 申請日期2008年7月10日 優先權日2008年7月10日
發明者嵐 俞, 航 李 申請人:北京信威通信技術股份有限公司