Обработка пространственного разнесения для многоантенной коммуникационной системы

Обработка пространственного разнесения для многоантенной коммуникационной системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Притязание на приоритет по 35 U.S.C. §119

Настоящая заявка на патент притязает на приоритет предварительной заявки на патент №60/421309, озаглавленной "MIMO WLAN System", поданной 25 октября 2002 г., права на которую принадлежат правообладателю настоящей заявки на патент и которая включена в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к обмену данными и, более точно, к способам обработки данных для разнесения при передаче в многоантенной коммуникационной системе.

Уровень техники

Многоантенная коммуникационная система использует множество (N_T) передающих антенн и одну или несколько (N_R) приемных антенн для передачи данных. N_T передающих антенн могут быть использованы для увеличения пропускной способности системы посредством передачи независимых потоков данных через эти антенны. N_T передающих антенн также могут быть использованы для улучшения надежности посредством передачи одного потока данных с избыточностью через эти антенны.

Многоантенная система также может использовать мультиплексирование с ортогональным делением частоты (OFDM). OFDM представляет собой способ модуляции, который эффективно разделяет всю полосу частот системы на множество (N_F) ортогональных поддиапазонов. Каждый поддиапазон связан с соответствующей поднесущей, которая может быть модулирована данными. Поддиапазоны также обычно называются тонами, поднесущими, бинами и частотными каналами.

Для многоантенной системы существует путь распространения между каждой парой передающих и приемных антенн. N_R·N_T пути распространения формируются между N_T передающими антеннами и N_R приемными антеннами. Эти пути распространения могут быть подвержены различным состояниям канала (например, различные виды замирания, многолучевое распространение и эффекты интерференции) и в них могут достигаться различные отношения сигнал/шум-и-помехи (ОСШ). Отклики каналов N_R·N_T путей распространения, таким образом, могут меняться в зависимости от пути распространения. Для коммуникационного канала с дисперсией отклик канала для каждого пути распространения также меняется по N_F поддиапазонам. Поскольку состояния каналов могут меняться с течением времени, отклики каналов для путей распространения также могут меняться.

Разнесение при передаче означает передачу данных с избыточностью по пространственным, частотным, временным или комбинации этих трех размерностей для улучшения надежности передачи данных. Одна из целей разнесения при передаче представляет собой максимизацию разнесения для передачи данных по максимально возможному количеству размерностей для достижения устойчивой производительности. Другая цель заключается в упрощении обработки для разнесения при передаче как в передатчике, так и в приемнике. Следовательно, существует потребность в данной области техники в способах эффективной обработки данных для разнесения при передаче в многоантенной системе.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем описании представлены способы для выполнения обработки разнесения при передаче в многоантенной системе OFDM. Передатчик кодирует данные трафика в соответствии со схемой кодирования для получения кодированных данных. Схема кодирования может содержать основной код с фиксированной скоростью и набор паттернов повторения и/или выкалывания для набора скоростей кодирования, поддерживаемых системой. Передатчик выполняет перемежение кодированных данных в соответствии со схемой перемежения для получения данных, подвергнутых перемежению. Затем передатчик выполняет отображение данных, подвергнутых перемежению, на символы в соответствии со схемой модуляции для получения потока символов данных. Система может поддерживать множество размеров символов OFDM для улучшения эффективности. Одни и те же или подобные схемы кодирования перемежения и модуляции могут быть использованы для различных размеров символов OFDM для упрощения обработки в передатчике и приемнике.

Передатчик обрабатывает каждую пару символов данных для получения двух пар символов передачи для передачи через пару передающих антенн. Каждый символ передачи является версией символа данных. Две пары символов передачи могут быть переданы через пару антенн либо (1) в одном и том же поддиапазоне в двух периодах символов OFDM для пространственно-временного разнесения при передаче (STTD), или (2) в двух поддиапазонах в один и тот же период символа OFDM для пространственно-частотного разнесения при передаче (SFTD). Если для передачи данных доступно N_T передающих антенн, то для передачи потока символа данных может быть использовано N_T·(N_T-1)/2 различных пар антенн. Передатчик преобразует (например, выполняет модуляцию OFDM) поток символов передачи для каждой передающей антенны в соответствии с выбранным размером символа OFDM для получения соответствующего потока символов OFDM для передающей антенны.

Приемник выполняет комплиментарную обработку для восстановления данных трафика, как описано ниже. Различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения более подробно описаны ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 показана точка доступа и два пользовательских терминала в многоантенной системе OFDM;

на Фиг. 2 показан компонент передатчика точки доступа;

на Фиг. 3 показан кодер;

на Фиг. 4 показан блок повторения/выкалывания;

на Фиг. 5 показана схема назначения поддиапазона/антенны;

на Фиг. 6 показан передающий (TX) пространственный процессор для схемы STTD;

на Фиг. 7 показан TX пространственный процессор для схемы SFTD;

на Фиг. 8 показан модулятор;

на Фиг. 9 показан пользовательский терминал с множеством антенн;

на Фиг. 10 показан процесс для осуществления обработки разнесения при передаче в передатчике; и

на Фиг. 11 показан процесс для выполнения приема данных с разнесением при передаче в приемнике.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Слово "иллюстративный" используется здесь в значении "служащий в виде возможного варианта, примера или иллюстрации". Любой вариант осуществления, описанный здесь как "иллюстративный", не должен обязательно рассматриваться, как предпочтительный или имеющий преимущества перед другими вариантами осуществления.

Способы обработки разнесения при передаче, изложенные в настоящем описании, могут быть использованы для (1) системы с множеством входов и одиночным выходом (MISO) с множеством передающих антенн и одиночной приемной антенны и (2) системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO) с множеством передающих антенн и множеством приемных антенн. Эти способы также могут быть использованы как для нисходящей линии, так и для восходящей линии. Нисходящая линия (т.е. прямая линия) представляет собой коммуникационную линию от точки доступа (например, базовой станции) к пользовательскому терминалу (например, мобильной станции), и восходящая линия (т.е. обратная линия) представляет собой коммуникационную линию от пользовательского терминала к точке доступа. Для ясности эти способы описаны для нисходящей линии в иллюстративной многоантенной системе, использующей OFDM. В случае такой иллюстративной системы точка доступа оборудована четырьмя антеннами и каждый пользовательский терминал оборудован одной или несколькими антеннами.

На Фиг. 1 показана блок-схема варианта осуществления точки 110 доступа и двух пользовательских терминалов 150x и 150y в многоантенной системе 100 OFDM. Пользовательский терминал 150x оборудован одиночной антенной 152x, и пользовательский терминал 150y оборудован множеством антенн с 152a по 152r.

В случае нисходящей линии в точке 110 доступа передающий (TX) процессор 120 данных принимает данные трафика (например, информационные биты) от источника 112 данных, управляющие данные от контроллера 130 и, возможно, другие данные от планировщика 134. Различные типы данных могут отправляться по различным транспортным каналам. TX процессор 120 данных обрабатывает (например, разбивает на кадры, скрэмблирует, кодирует, выполняет перемежение и выполняет отображение символов) различные типы данных, основываясь на одной или нескольких схемах кодирования и модуляции для получения потока символов модуляции. Как используется в настоящем описании "символ данных" относится к символу модуляции для данных и "пилотный символ" относится к символу модуляции для пилот-сигнала. TX пространственный процессор 122 принимает поток символов данных от TX процессора 120 данных, выполняет пространственную обработку символов данных для разнесения при передаче, мультиплексирует их с пилотными символами и предоставляет один поток символов передачи для каждой передающей антенны. Обработка, выполняемая TX процессором 120 данных и TX пространственным процессором 122, описана ниже.

Каждый модулятор (MOD) 126 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов передачи для получения потока символов OFDM и выполняет дополнительную обработку (например, усиливает, фильтрует, повышает частоту) потока символов OFDM для генерации сигнала нисходящей линии. Четыре сигнала нисходящей линии от четырех модуляторов 126a-126d передаются через четыре антенны 128a-128d в пользовательские терминалы.

В каждом пользовательском терминале 150 одна или множество антенн 152 принимают переданные сигналы нисходящей линии, и каждая антенна предоставляет принятый сигнал в соответствующий демодулятор (DEMOD) 154. Каждый демодулятор 154 выполняет обработку, комплиментарную таковой, выполняемой модулятором 126, и предоставляет поток принятых символов. Приемный (RX) пространственный процессор 160 выполняет пространственную обработку принятых потоков символов от всех демодуляторов 154 для получения потока принятых символов данных, которые представляют собой оценку потока символов данных, передаваемого точкой 110 доступа. RX процессор 170 данных принимает и демультиплексирует восстановленные символы данных в их соответствующие транспортные каналы. Восстановленные символы данных для каждого транспортного канала затем обрабатываются (например, выполняется обратное отображение, обратное перемежение, декодирование и дескрэмблирование) для получения декодированных данных для этого транспортного канала. Декодированные данные для каждого транспортного канала могут включать в себя восстановленные пользовательские данные, управляющие данные и т.д., и которые могут предоставляться потребителю 172 данных для хранения и/или в контроллер 180 для дальнейшей обработки.

В каждом пользовательском терминале 150 устройство оценки канала (не показано на Фиг. 1) оценивает отклик нисходящего канала и предоставляет оценки каналов, которые могут включать в себя оценки усиления канала (или усиления многолучевого компонента), оценки ОСШ и т.д. RX процессор 170 данных также может предоставлять статус каждого пакета/кадра, принятого по нисходящей линии. Контроллер 180 принимает оценки каналов и статус пакета/кадра и формирует информацию обратной связи для точки 110 доступа. Информация обратной связи и данные восходящей линии обрабатываются в TX процессоре 190 данных, подвергаются пространственной обработке в TX пространственном процессоре 192 (если он присутствует в пользовательском терминале 150), мультиплексируются с пилотными символами, обрабатываются в одном или нескольких модуляторах 154 и передаются через одну или несколько антенн 152 в точку 110 доступа.

В токе 110 доступа переданный сигнал (сигналы) восходящей линии принимаются антеннами 128, демодулируются в демодуляторах 126 и обрабатываются в RX пространственном процессоре 140 и RX процессоре 142 данных способом комплиментарным, выполняемом в пользовательском терминале 150. Восстановленная информация обратной связи предоставляется в контроллер 130 и планировщик 134. Планировщик 134 может использовать информацию обратной связи для выполнения нескольких функций, таких как (1) планирование набора пользовательских терминалов для передачи данных по нисходящей линии и восходящей линии, и (2) назначение доступных ресурсов нисходящей линии и восходящей линии запланированным терминалам.

Контроллеры 130 и 180 управляют работой различных блоков обработки в точке 110 доступа и пользовательском терминале 150 соответственно. Например, контроллер 180 может определять максимальную скорость передачи, поддерживаемую нисходящей линией для пользовательского терминала 150. Контроллер 130 может выбирать скорость передачи, размер полезных данных и размер символа OFDM для каждого запланированного пользовательского терминала.

Обработка, выполняемая в точке 110 доступа и пользовательском терминале 150 для восходящей линии, может быть такой же или отличной от обработки для нисходящей линии.

[0031] Система 100 использует набор транспортных каналов для передачи различных типов данных. В иллюстративном варианте осуществления, в случае нисходящей линии связи, точка 110 доступа передает системную информацию по широковещательному каналу (BCH), управляющие данные по прямому каналу управления (FCCH) и данные трафика определенному пользовательскому терминалу по прямому каналу (FCH). В случае восходящей линии пользовательский терминал 150 передает данные и сообщения доступа по каналу с произвольным доступом (RACH) и данные трафика по обратному каналу (RCH). Другие варианты осуществления системы могут использовать различные и/или другие транспортные каналы. Разнесение при передаче может быть использовано для каждого из транспортных каналов.

На Фиг. 2 показана блок-схема компонента передатчика точки 110 доступа. В TX процессоре 120 данных блок 212 разбиения на кадры форматирует каждый пакет данных, например, генерируя значение циклического избыточного кода (CRC) и добавляя к пакету заголовок. Значение CRC может быть использовано приемником для определения, был ли декодирован пакет верно или с ошибкой. Разбиение на кадры может быть выполнено для некоторых транспортных каналов и отпущено для других транспортных каналов. Разбиение на кадры также может быть различным для различных транспортных каналов. Каждый пакет кодируется и модулируется отдельно и предназначен для передачи в конкретный временной интервал (например, один или несколько периодов символов OFDM). Устройство 214 скрэмблирования выполняет скрэмблирование разбитых/не разбитых на кадры данных, рандомизируя данные.

Кодер 216 кодирует скрэмблированные данные в соответствии со схемой кодирования и предоставляет кодированные биты. Кодирование увеличивает надежность в передаче данных. Блок повторения/выкалывания затем повторяет или выкалывает (т.е. удаляет) некоторые из кодированных битов для получения требуемой скорости кодирования для каждого пакета. В одном из вариантов осуществления кодер 216 представляет собой двоичный сверточный кодер со скоростью кодирования 1/2. Скорость кодирования 1/4 может быть получена путем однократного повторения каждого кодированного бита. Скорости кодирования, превышающие 1/2, могут быть получены путем удаления некоторых кодированных битов от кодера 216. Устройство 220 перемежения выполняет перемежение (т.е. изменяет порядок) кодированных битов от блока 218 повторения/выкалывания, основываясь на схеме перемежения. Перемежение обеспечивает временное, частотное и/или пространственное разнесение для кодированных битов.

Устройство 222 отображения символов отображает данные, подвергнутые перемежению в соответствии с выбранной схемой модуляции, и предоставляет символы данных. Отображение символов может быть достигнуто посредством (1) группировки наборов из В битов для формирования В-битовых двоичных значений, где B≥1, и (2) отображения каждого В-битового двоичного значения в точку сигнального созвездия, соответствующего выбранной схеме модуляции. Каждая отображенная сигнальная точка представляет собой комплексную величину и соответствует символу данных. Блок 222 отображения символов предоставляет поток символов данных в TX пространственный процессор 122.

Иллюстративные варианты осуществления кодера 216, блока 219 повторения/выкалывания, блока 220 перемежения и блока 222 отображения символов описаны ниже. Кодирование, перемежение и отображение символов может выполняться, основываясь на управляющих сигналах, предоставляемых контроллером 130.

TX пространственный процессор 122 принимает поток символов данных от TX процессора 120 данных и выполняет пространственную обработку для разнесения при передаче, как описано ниже. TX пространственный процессор 122 предоставляет один поток символов передачи в каждый из четырех модуляторов 126a-126d для четырех передающих антенн.

На Фиг. 3 показан вариант осуществления кодера 216, который реализует основной код для системы. В этом варианте осуществления основной код представляет собой сверточный код со скоростью 1/2, длиной ограничения 7 (K=7), с генераторами 133 и 171 (восьмеричные).

В кодере 216 мультиплексор 312 принимает скрэмблированные биты для каждого пакета от устройства 214 скрэмблирования и биты заполнения (например, нули) и предоставляет скрэмблированные биты, за которыми следуют шесть битов заполнения. Кодер 216 также включает в себя шесть элементов 314a-314f задержки, соединенных последовательно. Четыре сумматора 316a-316d также соединены последовательно и используются для реализации первого генератора (133). Аналогично четыре сумматора 318a-318d соединены последовательно и используются для реализации второго генератора (171). Сумматоры дополнительно соединены с элементами 314 задержки способом, реализующим два генератора 133 и 171, как показано на Фиг. 3.

Скрэмблированные биты предоставляются в первый элемент 314 задержки и в сумматоры 316a и 318а. Для каждого такта сумматоры 316а-316d выполняют сложение по модулю 2 входящего бита и четырех предшествующих битов, сохраненных в элементах 314b, 314c, 314e и 314f задержки для получения первого кодированного бита для этого такта. Аналогично сумматоры 318a-318d выполняют сложение по модулю 2 входящего бита и четырех предыдущих битах, хранящихся в элементах 314a, 314b, 314c и 314f задержки для получения второго кодированного бита для этого такта. Мультиплексор 320 принимает и мультиплексирует два потока кодированных битов от двух генераторов в один поток кодированных битов. Для каждого скрэмблированного бита q_n, где n представляет собой индекс бита, генерируются два кодированных бита c_1n и c_2n, что дает скорость кодирования 1/2.

Система 100 поддерживает набор "скоростей" для передачи данных. В таблице 1 приведен список иллюстративного набора из 14 скоростей, поддерживаемых системой, которые идентифицированы индексами скоростей от 0 до 13. Скорость с индексом 0 обозначает нулевую скорость передачи данных (т.е. отсутствие передачи данных). Каждая из ненулевых скоростей связана с конкретной спектральной эффективностью, конкретной скоростью кодирования, конкретной схемой модуляции и конкретным минимальным ОСШ, требуемым для достижения необходимого уровня производительности (например, 1% пакетных ошибок (PER)) для AWGN канала без затухания. Спектральная эффективность относится к скорости передачи данных (т.е. скорости передачи информационных битов, нормированную на ширину полосы системы, и приводится в единицах биты на секунду на Гц (бит/с/Гц)). Спектральная эффективность для каждой скорости определяется схемой кодирования и схемой модуляции для этой скорости. Скорость кодирования и схема модуляции для каждой скорости таблицы 1 является специфичной для данной иллюстративной системы.

Таблица 1
					Короткий символ OFDM	Длинный символ OFDM
Индекс скорости	Спектральная эффектив-ность (бит/с/Гц)	Скорость кодирования	Схема модуляции	Требуемый ОСШ(дБ)	Инфо. биты/символ OFDM	Кодиро-ванные биты/символ OFDM	Инфо. биты/символ OFDM	Кодиро-ванные биты/символ OFDM
0	0,00	-	-	-	0	0	0	0
1	0,25	1/4	BPSK	-1,8	12	48	48	192
2	0,5	1/2	BPSK	1,2	24	48	96	192
3	1,0	1/2	QPSK	4,2	48	96	192	384
4	1,5	3/4	QPSK	6,8	72	96	288	384
5	2,0	1/2	16 QAM	10,1	96	192	384	768
6	2,5	5/8	16 QAM	11,7	120	192	480	768
7	3,0	3/4	16 QAM	13,2	144	192	576	768
8	3,5	7/12	64 QAM	16,2	168	288	672	1152
9	4,0	2/3	64 QAM	17,4	192	288	768	1152
10	4,5	3/4	64 QAM	18,8	216	288	864	1152
11	5,0	5/6	64 QAM	20,0	240	288	960	1152
12	6,0	3/4	256 QAM	24,2	288	384	1152	1536
13	7,0	7/8	256 QAM	26,3	336	384	1344	1536

В таблице 1 BPSK означает двоичную фазовую модуляцию, QPSK означает квадратурную фазовую модуляцию и QAM означает квадратурную амплитудную модуляцию.

Кодер 216 кодирует каждый пакет и генерирует кодированные со скоростью 1/2 биты, основываясь на одном основном коде. Все другие скорости кодирования, поддерживаемые системой (как показано в таблице 1), могут быть получены либо посредством повторения, либо посредством выкалывания кодированных битов.

На Фиг. 4 показан вариант осуществления блока 218 повторения/выкалывания, который может быть использован для генерации различных скоростей кодирования, основываясь на скорости 1/2 основного кода. В блоке 218 повторения/выкалывания кодированные со скоростью 1/2 биты из кодера 216 предоставляются либо в блок 412 повторения, либо в блок 414 выкалывания. Блок 412 повторения повторяет один раз каждый кодированный со скоростью 1/2 бит для получения эффективной скорости кодирования 1/4. Блок 414 выкалывания удаляет некоторые из кодированных со скоростью 1/2 битов, основываясь на определенном паттерне выкалывания для получения требуемой скорости кодирования. В таблице 2 приведены иллюстративные паттерны выкалывания, которые могут быть использованы для скоростей кодирования, поддерживаемых системой. Также могут быть использованы другие паттерны выкалывания.

Таблица 2
Скорость кодирования	Паттерн выкалывания
1/2	11
7/12	11111110111110
5/8	1110111011
2/3	1110
3/4	111001
5/6	1110011001
7/8	11101010011001

Для скорости кодирования k/n имеется n кодированных битов для каждых k информационных битов. Основной код со скоростью 1/2 обеспечивает 2k кодированных со скоростью 1/2 битов для каждых k информационных битов. Для получения скорости кодирования k/n блок 218 выкалывания выдает n кодированных битов для каждой входящей группы из 2k кодированных со скоростью 1/2 битов, принимаемых из кодера 216. Таким образом, 2k-n кодированных битов удаляются из каждой группы 2k кодированных со скоростью 1/2 битов для получения n кодированных со скоростью k/n битов. Кодированные биты, подлежащие удалению из каждой группы, обозначены нулями в паттерне выкалывания. Например, для получения скорости кодирования 7/12 два кодированных бита удаляют из каждой группы из 14 кодированных битов из кодера 216, причем удаляемыми битами являются 8 и 14 биты в группе, как определено паттерном выкалывания "11111110111110". Если требуемая скорость кодирования составляет 1/2, выкалывание не производится.

Мультиплексор 416 принимает поток кодированных битов от блока 412 повторения и поток кодированных битов от блока 414 выкалывания. Мультиплексор 416 предоставляет кодированные биты из блока 412 повторения, если требуемая скорость кодирования составляет 1/4 и кодированные биты из блока 414 выкалывания, если требуемая скорость кодирования составляет 1/2 или выше. Логический блок 418 принимает сигналы управления кодированием и генерирует сигналы управления выкалыванием для блока 414 выкалывания и сигналы управления мультиплексором для мультиплексора 416.

Также могут быть использованы другие схемы кодирования и паттерны выкалывания, помимо описанных выше, и это находится в пределах объема настоящего изобретения. Например, для кодирования данных могут быть использованы турбокод, код с низкой плотностью проверок на четность (LDPC), блочный код, некоторые другие коды или любая их комбинация. Также для различных транспортных каналов могут использоваться различные схемы кодирования. Например, сверточное кодирование может быть использовано для транспортных каналов, по которым передаются системная информация и управляющие данные, а турбокод может быть использован для транспортных каналов, по которым передаются данные трафика.

С учетом схем кодирования и выкалывания, описанных выше, может поддерживаться множество скоростей кодирования одним кодером точки доступа и одним декодером в пользовательском терминале. Это может чрезвычайно упростить конструкции точки доступа и пользовательского терминала.

Система 100 использует два размера символа OFDM для достижения более высокой эффективности. В иллюстративном варианте осуществления "короткий" символ OFDM содержит 64 поддиапазона и "длинный" символ OFDM содержит 256 поддиапазонов. Для короткого символа OFDM 64 поддиапазонам назначены индексы от -32 до +31, 48 поддиапазонов (например, с индексами K_S=±{1,..., 6, 8,..., 20, 22,..., 26}) используются для передачи данных и называются поддиапазонами данных, четыре поддиапазона (например, с индексами ±{7, 21}) используются для передачи пилот-сигнала, DC поддиапазон (с индексом 0) не используется, и оставшиеся поддиапазоны также не используются и служат в качестве охранных поддиапазонов. Для длинного символа OFDM 256 поддиапазонам назначены индексы от -128 до +127, 192 поддиапазона (например, с индексами K_L=±{1,..., 24, 29,..., 80, 85,..., 104}) используются для передачи данных 16 поддиапазонов (например, с индексами ±{25,..., 28, 81,..., 84}) используются для передачи пилот-сигнала, DC поддиапазон не используется, и оставшиеся поддиапазоны также не используются и служат в качестве охранных поддиапазонов.

Поддиапазоны данных и пилот-сигнала для длинного символа OFDM могут быть отображены на поддиапазоны данных и пилот-сигнала для короткого символа OFDM, исходя из следующего:

k_l=4·k_S-sgn(k_S)·k_OS, уравнение (1)

где k_S является индексом для поддиапазонов короткого символа OFDM (k_S∈K_S);

k_OS является смещением индекса поддиапазона (k_OS∈{0,1,2,3});

sgn(k_S) дает знак k_S (т.е., "+" или "-"); и

k_l является индексом для поддиапазонов длинного символа OFDM (k_l∈K_L).

Каждый поддиапазон данных/пилот-сигнала короткого символа FDM связан с четырьмя поддиапазонами данных/пилот-сигнала длинного символа OFDM, которые связаны с четырьмя значениями смещения k_OS индекса поддиапазона.

В таблице 1 также приведено количество битов данных, которые могут быть отправлены в каждом коротком или длинном символе OFDM для каждой ненулевой скорости. Пакет данных может быть отправлен с использованием любого количества длинных символов OFDM и небольшого количества коротких символов OFDM. Например, пакет данных может быть отправлен с использованием N_L длинных символов OFDM и N_S коротких символов OFDM, где N_L≥0 и 3≥N_S≥0. N_S коротких символов OFDM в конце N_L длинных символов OFDM снижает неиспользуемую пропускную способность. OFDM различных размеров, таким образом, могут быть использованы для обеспечения лучшего соответствия емкости переноса данных символов OFDM полезным данным пакета для максимизации эффективности упаковки.

В одном из вариантов осуществления используют одну и ту же схему перемежения как для коротких, так и для длинных символов OFDM. Для кодированных битов, предназначенных для передачи в каждом коротком символе OFDM, выполняют перемежение по всем 48 поддиапазонам данных. Кодированные биты, предназначенные для передачи в каждом длинном символе OFDM, разделяют на четыре блока, и для кодированных битов в каждом блоке выполняют перемежение по соответствующей группе из 48 поддиапазонов данных. В каждом случае перемежение выполняют в течение одного периода символа OFDM.

На Фиг. 4 также показан вариант осуществления устройства 220 перемежения, которое может быть использовано как для коротких, так и для длинных символов OFDM. В устройстве перемежения 220 демультиплексор 422 принимает последовательность кодированных битов для каждого символа OFDM из блока 218 повторения/выкалывания. Последовательность кодированных битов обозначена {c_j}, где j∈{0,..., 48·B-1} для короткого символа OFDM, i∈{0,..., 192·B-1} для длинного символа OFDM, и В представляет собой количество кодированных битов для каждого символа модуляции.

Для короткого символа OFDM демультиплексор 422 предоставляет все 48·B кодированных битов в последовательности в блочный перемежитель 424а. Затем перемежитель 424а выполняет перемежение (т.е. переупорядочивает) кодированные биты по 48 поддиапазонам данных короткого символа OFDM в соответствии со схемой частотного перемежения, показанной в таблице 3. Для данной схемы перемежения каждому кодированному биту в последовательности {c_i} назначен индекс i бита по модулю 48. Кодированные биты в последовательности эффективно разделяются на В групп, причем каждая группа содержит 48 кодированных битов, которым присвоены индексы битов от 0 до 47. Каждый индекс бита связан с соответствующим поддиапазоном данных. Все кодированные биты с одинаковым индексом бита передаются в поддиапазоне данных, ассоциированном с этим индексом бита. Например, первый кодированный бит (с индексом бита 0) в каждой группе передается в поддиапазоне -26, второй кодовый бит (с индексом бита 1) передается в поддиапазоне 1, третий кодированный бит (с индексом бита 2) передается в поддиапазоне -17 и т.д. После того как вся последовательность кодированных битов была подвергнута перемежению, блочный перемежитель 424а предоставляет подвергнутые перемежению биты в мультиплексор 426. Для короткого символа OFDM блочные перемежители 424b, 424c и 424d не используются, и мультиплексор 426 предоставляет подвергнутые перемежению биты только из блочного перемежителя 424а.

Таблица 3
Индекс kS поддиа-пазона	Индекс бита	Индекс kS поддиа-пазона	Индекс бита	Индекс kS поддиа-пазона	Индекс бита	Индекс kS поддиа-пазона	Индекс бита
-	-	-13	26	1	1	15	33
-26	0	-12	32	2	7	16	39
-25	6	-11	38	3	13	17	45
-24	12	-10	44	4	19	18	5
-23	18	-9	4	5	25	19	11
-22	24	-8	10	6	31	20	17
-21	-	-7	-	7	-	21	-
-20	30	-6	16	8	37	22	23
-19	36	-5	22	9	43	23	29
-18	42	-4	28	10	3	24	35
-17	2	-3	34	11	9	25	41
-16	8	-2	40	12	15	26	47
-15	14	-1	46	13	21	-	-
-14	20	0	-	14	27	-	-

Для длинного символа OFDM демультиплексор 422 предоставляет первый блок из 48·B кодированных битов в последовательности в блочный перемежитель 424а, следующий блок из 48·B кодированных битов в блочный перемежитель 424b, третий блок из 48·B кодированных битов в блочный перемежитель 424c, и последний блок из 48·B кодированных битов в блочный перемежитель 424d. Четырем блокам кодированных битов в перемежителях 424a - 424d назначают смещения индекса поддиапазона k_OS=0, 1, 2 и 3 соответственно. Каждый блочный перемежитель 424 выполняет перемежение своих кодированных битов по 48 поддиапазонам данных, способом, описанным выше для короткого символа OFDM. После того как вся последовательность кодированных битов была подвергнута перемежению, мультиплексор 426 принимает подвергнутые перемежению биты из блочных перемежителей 424a - 424d и отображает эти биты в соответствующем порядке на соответствующие поддиапазоны длинного символа OFDM. В частности, индекс k_S поддиапазона короткого символа OFDM и смещение k_OS индекса поддиапазона для каждого блочного перемежителя 424 используются для генерации соответствующего индекса k_l поддиапазона длинного символа OFDM, как показано в уравнении (1). Логический блок 428 принимает размер символа OFDM из контроллера 130 и генерирует сигналы управления для демультиплексора 422 и мультиплексора 426.

На Фиг. 4 показан иллюстративный вариант осуществления блока 220 перемежения канала. Также могут быть использованы другие варианты осуществления, которые могут поддерживать как короткий, так и длинный символы OFDM. Например, один перемежитель может быть использован для сохранения всех кодированных битов, предназначенных для перемежения. Мультиплексор 426 или демультиплексор 422 затем могут отображать кодированные биты из этих перемежителей в соответствующие поддиапазоны.

Схема частотного перемежения, приведенная в таблице 3, назначает кодированные биты с четными индексами (после выкалывания) поддиапазоном с отрицательными индексами и кодированные биты с нечетными индексами поддиапазоном с положительными индексами. Для скорости кодирования 1/2 кодированные биты из первого генератора 133 передаются в поддиапазонах с отрицательными индексами, и кодированные биты из второго генератора 171 передаются в поддиапазонах с положительными индексами. Кодированные биты также могут быть перемешаны таким образом, что кодированные биты из каждого генератора распределяются по всем поддиапазонам данных.

Перемежение может выполняться различными другими способами. Например, после перемежения по поддиапазонам данных кодированные биты для каждого поддиапазона могут быть подвергнуты дополнительному перемежению по множеству периодов символов OFDM для достижения временного разнесения.

Как для коротких, так и для длинных символов OFDM перемежитель 220 предоставляет последовательность подвергнутых перемежению кодированных битов для каждого символа OFDM. Последовательность содержит В подвергнутых перемежению кодированных битов для каждого поддиапазона данных. Блок 222 отображения символов затем отображает подвергнутые перемежению кодированные биты на символы данных, основываясь на схеме модуляции, определяемой выбранной скоростью, как показано в таблице 1.

В таблице 4 показано отображение символов для 6 схем модуляции, поддерживаемых системой. Для каждой схемы модуляции (кроме BPSK) B/2 кодированных битов отображаются на синфазный (I) компонент, а другие В/2 кодированных битов отображаются на квадратурный (Q) компонент. В одном из вариантов осуществления сигнальное созвездие для каждой схемы модуляции определяют, основываясь на отображении Грея. При отображении Грея расположенные рядом точки сигнального созвездия (как в I, так и в Q компонентах) отличаются только расположением одного бита. Отображение Грея уменьшает количество битовых ошибок для наиболее часто встречающихся ошибочных событий, которые соответствуют отображению принятого символа в позицию около его верной позиции, и в этом случае только один кодированный бит должен быть определен как ошибочный.

Для каждой из четырех схем модуляции QAM, приведенных в таблице 4, самый левый бит для каждого компонента с наименьшей вероятностью может быть принят с ошибкой, и самый правый бит для каждого компонента наиболее вероятно может быть принят с ошибкой. Для достижения одинаковой вероятности возникновения ошибки в каждой битовой позиции В битов, которые составляют каждый символ QAM, могут быть перемешаны. Это может быть достигнуто при выполнении перемежения по размерностям символов QAM таким образом, что кодированные биты, формирующие символы QAM, отображаются в различные битовые позиции символов QAM.

Значения I и Q для каждой схемы модуляции, приведенной в таблице 4, масштабируются на фактор K_mod нормирования таким образом, что средняя мощность всех сигнальных точек в соответствующем сигнальном созвездии равна 1. Фактор нормирования для каждой схемы модуляции приведен в таблице 4. Для факторов нормирования также могут быть использованы дискретные значения. Символ дан