雙載波調製器、ofdm發送器及其方法
2023-04-24 01:13:16
專利名稱：雙載波調製器、ofdm發送器及其方法
技術領域：
根據本發明的設備和方法涉及一種調製正交頻分復用(OFDM)載波的雙載波調製器、使用該雙載波調製器的OFDM發送器及其方法，更具體地講，涉及一種產生調製的碼元的雙載波調製器、使用該雙載波調製器的OFDM發送器及其方法，其中，編碼的比特被布置在所述調製的碼元的實部和虛部中。
背景技術：
超寬帶(UWB)無線技術使得使用上百兆Hz頻帶的高速數據傳輸成為可能。OFDM是使用這樣的UWB通信的技術之一。通過使用成百上千的不同頻率的子載波，與數字數據傳輸系統相比OFDM能夠在每一碼元周期中壓縮更大量的信息，並且能夠發送壓縮的信息。因此，與其他數字數據傳輸系統相比，OFDM能夠使用更少的碼元來每分鐘發送相同數量的比特。
根據關於OFDM的各種標準，OFDM碼元調製方法包括四相相移鍵控(QPSK)、二進位相移鍵控(BPSK)、16-正交振幅調製(QAM)、和64-QAM。根據多頻帶OFDM聯盟(MBOA)物理(PHY)層0v95標準，使用DCM方法。
對於DCM，雙載波調製器接收200個編碼的比特，以預定的順序檢測所述200個編碼的比特中的4個比特，並且使用正交矩陣將檢測的比特轉換為調製的碼元。更具體地講，這樣的傳統DCM方法通過如下的[等式1]來產生調製的碼元[等式1]ynyn+50=110211-2xa(n)+jxa(n)+50xa(n)+1+jxa(n)+51]]>a(n)=2nn=0,1,2,,242n+50n=25,26,,49]]>在[等式1]中， 是歸一化因數，yn是調製的碼元，xa(n)是編碼的比特。
圖1是解釋在傳統的雙載波調製器中產生調製的碼元的過程的示圖。參照圖1，雙載波調製器接收x0～x199編碼的比特。雙載波調製器使用編碼的比特x0、x1、x50、和x51來產生第1調製的碼元y0和第51調製的碼元y50。x0和x1置於y0和y50每一個的實部，而x50和x51置於y0和y50每一個的虛部。
因此，根據使用傳統的雙載波調製器的OFDM發送器，編碼的比特x0到x49和x100到x149通過同相信道(I)來發送，而編碼的比特x50到x99和x150到x199通過正交信道(Q)來發送。因此，當由於插入到信道I和信道Q之一中的噪聲而產生I/Q不匹配時，可導致信號損失。
發明內容
本發明提供一種這樣的雙載波調製器、使用該雙載波調製器的OFDM發送器及其方法，通過使用酉矩陣將編碼的比特布置在一個調製的碼元的實部中和另一調製的碼元的虛部中，即使當產生I/Q不匹配時，所述雙載波調製器也能夠防止信號損失。
根據本發明的一方面，提供一種雙載波調製器，包括輸入部件，接收預定數量的編碼的比特；存儲器部件，存儲通過輸入部件接收的編碼的比特；檢測部件，以預定的順序檢測所述編碼的比特中的四個比特；和操作部件，通過使用四個檢測的比特和預定的酉矩陣來執行產生包括實部和虛部的調製的碼元的操作。這裡，所述編碼的比特中的一個被包括在第一調製的碼元的實部中和第二調製的碼元的虛部中。
根據本發明的另一方面，提供一種OFDM發送器，包括編碼器，對預定的數據流進行編碼並輸出預定數量的編碼的比特；雙載波調製器，以預定的順序檢測所述編碼的比特中的四個比特，並且通過使用四個檢測的比特和預定的酉矩陣來執行產生兩個包括實部和虛部的調製的碼元的操作；和快速傅立葉變換器(FFT)，對調製的碼元進行快速傅立葉變換並將其輸出。這裡，所述編碼的比特中的一個被包括在第一調製的碼元的實部中和第二調製的碼元的虛部中。
根據本發明的另一方面，提供一種在OFDM發送器中發送OFDM碼元的方法，包括通過對預定的數據流進行編碼來產生預定數量的編碼的比特；以預定的順序檢測所述編碼的比特中的四個比特；通過使用四個檢測的比特和預定的酉矩陣執行操作來產生包括實部和虛部的調製的碼元；和對調製的碼元進行快速傅立葉變換並輸出變換的調製的碼元。這裡，所述編碼的比特中的一個也被包括在第一調製的碼元的實部中和第二調製的碼元的虛部中。
通過參照附圖對其示例性實施例進行詳細的描述，本發明的以上和其他方面將變得更加清楚，其中圖1是解釋傳統的雙載波調製(DCM)的示圖；圖2是示出根據本發明示例性實施例的雙載波調製器的結構的方框圖；圖3是解釋圖2中的雙載波調製器的調製方法的示例圖；圖4是顯示在圖2中的雙載波調製器中使用編碼的比特產生的調製的碼元的模式的示例表；圖5是顯示根據本發明示例性實施例的OFDM發送器的結構的方框圖；和圖6是解釋根據本發明示例性實施例的發送OFDM碼元的方法的流程圖。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例。
在以下描述中，即使在不同的附圖中，相同的附圖標號也用於相同的部件。在描述中定義的諸如詳細的結構和部件的內容只是用於幫助全面地理解本發明。因此，本發明顯然可以在沒有那些定義的內容的情況下被實現。另外，因為已知功能和構造在不必要的細節上將造成本發明不清晰，所以將不對其進行詳細的描述。
圖2是顯示根據本發明示例性實施例的雙載波調製器的結構的方框圖。參照圖2，所述雙載波調製器包括輸入部件110、存儲器部件120、檢測部件130、和操作部件140。
輸入部件110接收從預定的編碼器輸出的編碼的比特。根據MBOA PHY層0v95標準，輸入部件110總共接收200個編碼的比特。
存儲器部件120存儲接收的編碼的比特。
檢測部件130以預定的順序檢測存儲在存儲器部件120中的編碼的比特中的四個。更具體地講，例如，檢測第1、第2、第51和第52編碼的比特以產生第1和第51調製的碼元。當產生第2和第52調製的碼元時，檢測第3、第4、第53和第54編碼的比特。當產生第26和第76調製的碼元時，檢測第101、第102、第151和第152編碼的比特。當產生第27和第28調製的碼元時，檢測第103、第104、第153和第154編碼的比特。
操作部件140將由檢測部件130檢測的四個比特分別布置在實部和虛部中。為此，操作部件140使用酉矩陣(unitary matrix)。更具體地講，操作部件140使用如下的[等式2]來產生調製的碼元[等式2]ynyn+50=[UM]xa(n)+jxa(n)+50xa(n)+1+jxa(n)+51]]>[UM]=N-jj]]>a(n)=2nn=0,1,2,,242n+50n=25,26,,49]]>在[等式2]中，yn是調製的碼元，xa(n)是編碼的比特，[UM]是酉矩陣，N是歸一化因數，α和β是常數。從[等式2]可以理解，酉矩陣在第二行中包括虛數『j』。因此，編碼的比特可被分別包括在調製的碼元的實部和虛部中。
為了與根據MBOA PHY層Ov95標準的雙載波調製器中的調製的碼元平衡，N、α和β最好，但不是必須分別保持為 1和2。使用這樣的值可將[等式2]改造如下[等式3]ynyn+50=11012-2jjxa(n)+jxa(n)+50xa(n)+1+jxa(n)+51]]>當操作部件140通過[等式2]或[等式3]來執行操作時，編碼的比特中的x0到x49被分別包括在y0到y24的實部中和y50到y74的虛部中。編碼的比特x50到x99被分別包括在y0到y24的虛部中和y50到y74的實部中。編碼的比特x100到x149被分別包括在y25到y49的實部中和y75到y99的虛部中。另外，編碼的比特x150到x199被分別包括在y25到y49的虛部中和y75到y99的實部中。因此，所有編碼的比特都通過信道I和信道Q二者來發送。
圖3是解釋由圖2中的雙載波調製器產生調製的碼元的過程的示圖。根據圖3，x0和x1被包括在y0的實部中和y50的虛部中。因此，雙載波調製器使用酉矩陣來產生調製的碼元。
圖4是示出在圖2中的雙載波調製器中產生的調製的碼元的表。參照圖4，xa(n)和xa(n)+1被包括在yn的實部和yn+50的虛部中，而xa(n)+50和xa(n)+51被包括在yn的虛部和yn+50的實部中。
圖5是顯示根據本發明示例性實施例的OFDM發送器的結構的方框圖。參照圖5，所述OFDM發送器包括編碼器210、雙載波調製器220和FFT 230。
編碼器210對將被發送的數據流進行編碼，從而輸出編碼的比特。更具體地講，可通過卷積編碼方法來產生編碼的比特。
雙載波調製器220使用[等式2]或[等式3]對從編碼器210輸出的編碼的比特進行調製，從而輸出調製的碼元。因為已經參照圖2描述了雙載波調製器220的結構和操作，所以將不再重複其詳細的描述。
FFT 230將調製的碼元快速傅立葉變換為OFDM碼元。因為FFT方法和其他OFDM碼元生成方法是公知的，所以將不再對其進行詳細的描述。
結果，所有編碼的比特都可通過信道I和信道Q來發送。
圖6是解釋根據本發明示例性實施例的發送OFDM碼元的方法的流程圖。根據圖6，數據流被編碼，從而產生編碼的比特(S310)。在這種情況下，可執行打孔刪除(puncturing)和交織操作。所述打孔刪除操作通過在發送之前有系統和部分地省略編碼的比特來減少將被發送的比特的數量，交織操作防止由突發錯誤的產生而引起的糾錯功能的退化。
檢測產生的編碼的比特中的四個比特(S320)，並使用[等式2]或[等式3]將所述四個比特轉換為調製的碼元(S330)。接下來，對調製的碼元進行快速傅立葉變換(S340)，從而產生OFDM碼元並發送所述OFDM碼元。
從以上描述可以理解，根據本發明示例性實施例，通過使用酉矩陣將編碼的比特布置在一個調製的碼元的實部中和另一調製的碼元的虛部中。因此，儘管發生I/Q不匹配，也可防止信號損失。
儘管已經參照某些實施例顯示和描述了本發明，但是本領域技術人員應該理解，在不脫離由權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以在細節和形式上對其進行各種修改。
權利要求
1.一種雙載波調製器，包括輸入部件，接收預定數量的編碼的比特；存儲器部件，存儲通過輸入部件接收的編碼的比特；檢測部件，以預定的順序檢測所述編碼的比特中的四個比特；和操作部件，通過使用四個檢測的比特和預定的酉矩陣來產生包括實部和虛部的調製的碼元。
2.如權利要求1所述的雙載波調製器，其中，檢測的四個比特中的一個被包括在第一調製的碼元的實部中和第二調製的碼元的虛部中。
3.如權利要求1所述的雙載波調製器，其中，所述操作部件使用以下等式來產生調製的碼元ynyn+50=[UM]xa(n)+jxa(n)+50xa(n)+1+jxa(n)+51]]>[UM]=N-jj]]>a(n)=2nn=0,1,2,...,242n+50n=25,26,...,49]]>其中，yn是調製的碼元，xa(n)是編碼的比特之一，[UM]是酉矩陣，N是歸一化因數，α和β是常數。
4.如權利要求3所述的雙載波調製器，其中，所述酉矩陣由以下等式來表示[UM]=11012-2jj.]]>
5.一種OFDM發送器，包括編碼器，對預定的數據流進行編碼並輸出預定數量的編碼的比特；雙載波調製器，以預定的順序檢測所述編碼的比特中的四個比特，並且通過使用四個檢測的比特和預定的酉矩陣來產生包括實部和虛部的調製的碼元；和快速傅立葉變換器，對調製的碼元進行快速傅立葉變換並將其輸出。
6.如權利要求5所述的OFDM發送器，其中，檢測的四個比特中的一個被包括在第一調製的碼元的實部中和第二調製的碼元的虛部中。
7.如權利要求5所述的OFDM發送器，其中，所述雙載波調製器使用以下等式來產生調製的碼元ynyn+50=[UM]xa(n)+jxa(n)+50xa(n)+1+jxa(n)+51]]>[UM]=N-jj]]>a(n)=2nn=0,1,2,...,242n+50n=25,26,...,49]]>其中，yn是調製的碼元，xa(n)是編碼的比特之一，[UM]是酉矩陣，N是歸一化因數，α和β是常數。
8.如權利要求7所述的OFDM發送器，其中，所述酉矩陣由以下等式來表示[UM]=11012-2jj.]]>
9.一種雙載波調製方法，包括接收預定數量的編碼的比特；以預定的順序檢測所述編碼的比特中的四個比特；和通過使用四個檢測的比特和預定的酉矩陣來產生包括實部和虛部的調製的碼元。
10.如權利要求9所述的方法，其中，檢測的四個比特中的一個被包括在第一調製的碼元的實部中和第二調製的碼元的虛部中。
11.如權利要求9所述的方法，其中，所述通過使用四個檢測的比特和預定的酉矩陣來產生調製的碼元的操作通過以下等式來執行ynyn+50=[UM]xa(n)+jxa(n)+50xa(n)+1+jxa(n)+51]]>[UM]=N-jj]]>a(n)=2nn=0,1,2,...,242n+50n=25,26,...,49]]>其中，yn是調製的碼元，xa(n)是編碼的比特之一，[UM]是酉矩陣，N是歸一化因數，α和β是常數。
12.如權利要求11所述的方法，其中，所述酉矩陣由以下等式來表示[UM]=11012-2jj.]]>
13.一種在OFDM發送器中發送OFDM碼元的方法，包括通過對預定的數據流進行編碼來產生預定數量的編碼的比特；以預定的順序檢測所述編碼的比特中的四個比特；通過使用四個檢測的比特和預定的酉矩陣來產生包括實部和虛部的調製的碼元；和對調製的碼元進行快速傅立葉變換並輸出變換的調製的碼元。
14.如權利要求13所述的方法，其中，檢測的四個比特中的一個被包括在第一調製的碼元的實部中和第二調製的碼元的虛部中。
15.如權利要求13所述的方法，其中，使用以下等式來產生調製的碼元ynyn+50=[UM]xa(n)+jxa(n)+50xa(n)+1+jxa(n)+51]]>[UM]=N-jj]]>a(n)=2nn=0,1,2,...,242n+50n=25,26,...,49]]>其中，yn是調製的碼元，xa(n)是編碼的比特之一，[UM]是酉矩陣，N是歸一化因數，α和β是常數。
16.如權利要求15所述的方法，其中，所述酉矩陣由以下等式來表示[UM]=11012-2jj.]]>
全文摘要
一種對正交頻分復用(OFDM)載波進行調製的雙載波調製器，包括輸入部件，接收預定數量的編碼的比特；存儲器部件，存儲通過輸入部件接收的編碼的比特；檢測部件，以預定的順序檢測所述編碼的比特中的四個比特；和操作部件，通過使用四個檢測的比特和預定的酉矩陣來產生包括實部和虛部的調製的碼元。這裡，檢測的四個比特中的一個被包括在第一調製的碼元的實部中和第二調製的碼元的虛部中。因此，可防止由同相信道和正交信道之間的不匹配導致的信號損失。
文檔編號H04L27/26GK1822582SQ20061000823
公開日2006年8月23日 申請日期2006年2月16日 優先權日2005年2月18日
發明者金海式, 李廷相 申請人:三星電子株式會社