CN1464654A - 一种ofdm通信***的帧尾***控制比特方法 - Google Patents

一种ofdm通信***的帧尾***控制比特方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种OFDM通信***的帧尾***控制比特方法，它是通过将***信息比特***到最后一个OFDM符号的时间上最后到达的比特位，然后将控制信息比特映射到频率尽可能低的子载波符号上去。该方法规定了***控制信息比特的***位置以及所映射到的子载波位置，保证了***控制信息比特在传输过程中的时延较小、误码率较低。适用于基于OFDM的移动通信***、无线局域网等领域。

Description

一种OFDM通信***的帧尾***控制比特方法
技术领域
本发明可应用于无线通信领域，如移动通信、无线局域网等，特别是采用OFDM(正交频分复用)技术的无线通信***。
背景技术
OFDM技术，是将一组高速率的信息数据分成多路，并调制到两两正交的一组子载波上进行发送(OFDM概述见Vijaya Chandran Ramasami，“Orthogonal Frequency Division Multiplexing”)。由于OFDM技术具有抗多径时延扩展的优越性，OFDM技术在未来的高传输速率的通信***中将得到广泛的应用。
一般的OFDM模型如图1(见William Y.Zhou，Yiyan Wu，“COFDM：AnOverview”，IEEE Transactions on Broadcasting，Vol.41，No.1，March 1995)。从图1可以看出：输入数据经过串并转换1以后，每路x比特(为了表述方便，假设每一路数据都是x比特)；每一路数据分别经过映射2，得到子载波符号；M个子载波符号经IFFT(反傅立叶变换)3、并串转换4以及添加保护时隙5后得到1个OFDM符号。
在无线通信***中，数据的传输通常是采用这样的方式：将所要发送的数据分在不同的帧、不同的时隙，并且按照一定的帧格式将数据发送出去。
在基于OFDM的高传输速率的多载波无线通信***中，为了保证通信质量，要求尽可能及时、可靠地传输***控制信息。***控制信息比特，是指保持、维护通信所需的***指示信息、反映***运行状态的***数据等，其中包括功率控制比特、帧结构指示比特等。而***控制信息比特通常是插在数据流中，随数据发送出去的，因此，必须恰当地***控制信息比特，使得控制信息的传输时延小、误码率低。
常见的******信息比特的位置有3种：帧头、帧的中部、帧尾。在帧头(或帧的中部)***控制比特，有可能出现下述情况：
往发送数据帧中******信息比特时，发送数据帧已经完成一部分，***信息已经来不及***当前发送数据帧的帧头(或帧的中部)，只能***下一个发送数据帧的帧头(或帧的中部)。这样一来，***信息的发送就延迟到下一个数据帧。
现有的在帧尾***控制比特的方法，都是针对单载波通信***进行设计的，如图2所示，并没有考虑多载波通信***的传输特性，因此这些方法并不适用于基于OFDM的多载波通信***。
通过对OFDM的原理进行分析，可以得知：由于采用了OFDM技术，在不同频率的子载波上传输数据，可能会导致误码率的不同。为了避免上述情况的发生，需要将***信息***到恰当的位置，使得在传输***控制信息时误码率低、时延小。
综上所述，需要针对基于OFDM技术的多载波通信***的传输特性，设计新的帧结构格式。
发明内容
本发明的任务是提供一种OFDM通信***的帧尾***控制比特方法，它是针对OFDM的传输特性，通过选择恰当的***控制信息比特的***位置及其所处的子载波位置，使得***信息的传输时延小、误码率低。
如前所述，对于每帧发送一次的***控制信息，如果***帧的头部或中部，有可能导致***控制信息被延迟到下一帧才发送。为了避免这种延迟，选择将***控制信息***到每一帧的尾部，具体到这一帧的最后一个时隙、最后一个OFDM符号的最后的比特。
通过分析OFDM技术的传输特性，可以知道：在OFDM***中，相对于频率较高的子载波而言，在频率较低的子载波上的符号间干扰要小一些。因此，将控制信息比特放在频率较低的子载波上发送，传输***控制信息时的误码率较低。
本发明的方法是：首先将每帧发送一次的控制信息，***到该帧的最后一个时隙K的最后一个OFDM符号M的最后比特位；然后将***控制信息比特映射到频率尽可能低的子载波符号上。
具体地，如图3、图4，假设第i帧有K个时隙，时隙K有M个OFDM符号，最后一个OFDM符号M有N个比特：b1、b2…bN(b1最先到达，bN最后达到)。如果第i帧的控制信息有y个比特，那么，这y比特的控制信息将***bN-y+1…bN这些比特位。然后将包含控制信息的比特位bN-y+1…bN映射到频率尽可能低的子载波符号上去。(图3、图4中，子载波符号d1的频率最低，d2其次，……，dM频率最高。)
这时本发明的OFDM通信***的帧尾***控制比特方法可以表达为：对于每帧发送一次的控制信息，首先将每帧发送一次的控制信息***到该帧的最后一个时隙K的最后一个OFDM符号M的最后比特位；然后将***信息控制比特经过映射(2)后，放到频率最低的子载波符号(d1)上；如果子载波符号(d1)装不下***信息控制比特，剩余***信息控制比特放到频率次低的子载波符号(d2)上，...，依次类推。
有时出于需要，将多个帧组成一个超帧。本发明的思想也可以用于超帧的控制比特的***方案。具体地，如果需要在某一超帧内******控制信息，则将这些控制信息***该超帧的最后一帧、最后一个时隙、最后一个OFDM符号的最后部分的比特位；然后将控制比特映射到频率尽可能低的子载波符号上去。
同理，本发明提出的思想还可以用于时隙的控制比特的***方案。具体地，如果需要在某一时隙***控制比特，则将这些控制比特***到该时隙的最后一个OFDM符号的时间上最后到达的比特位；然后将控制比特映射到频率尽可能低的子载波符号上去。
需要说明的是，本发明的OFDM通信***的帧尾***控制比特方法，要求在当前帧(或时隙、超帧)内******信息，不必等到下一帧(或时隙、超帧)才******信息比特；这样就可以减小传输时***信息的符号间干扰，降低***控制信息的传输误码率，从而提高***信息传输的可靠性。
另外，符号映射(调制)单元2对于不同的子载波，可以采用不同阶数的调制方式。
本发明具有以下特点：
1.方法简便、可靠
因为在OFDM***中，相对于频率较高的子载波而言，在频率较低的子载波上的符号间干扰要小一些。本发明的方法将控制信息比特放在频率较低的子载波上发送，传输***控制信息时的误码率很低，所以按照本发明所述的步骤来选择***信息比特的***位置，可以达到“尽可能快而准地传递***信息”的目标。
2.适用范围广
本发明提出的OFDM通信***的帧尾***控制比特方法，适用于使用OFDM技术的无线通信领域，包括未来可能采用OFDM技术的移动通信***，以及高速率的无线局域网、城域网等等。
附图说明图1是一般的OFDM模型
其中，发射机部分：1是串并转换单元，2是符号映射(调制)单元，3是IFFT单元，4是并串转换单元，5是添加保护时隙单元，6是D/A和低通滤波器，7是上变频、去天线单元；8是无线传输信道；接收机部分：9是下变频单元，10是A/D和低通滤波器，11是去除保护时隙单元，12是FFT单元，13是一阶均衡器，14是符号映射(解调)单元。图2是单载波***的在帧尾***控制比特的方案示意图
其中，一个超帧内有F个帧，每帧有K个时隙，每个时隙有L个调制符号，每个调制符号由x比特调制而成。***控制信息将***到调制符号时间上最后到达的几个比特位。
从图中可以看出，每帧发送一次的控制信息***到该帧的最后一个时隙K的最后一个OFDM符号L的最后比特位bN，如果最后比特位bN装不下***信息控制比特，剩余***信息控制比特放到次最后比特位bN-1上，...，依次类推。图3是本发明从输入数据到多载波调制的局部框图
其中，bN…b2b1是输入比特序列(b1最先到达，bN最后达到)；d1，d2，…dM是子载波符号，子载波频率分别为：f1，f2，…fM，并且f1＜f2＜…＜fM；L是OFDM符号；15是比特***单元，2是符号映射(调制)单元，在实际***中，每一路子载波的调制比特数可以不同，16是乘法器。
图中 i＝1，2，…，M，m＝1，2，…，M，表示快速傅立叶变换中的离散的载波信号，
Figure A0211386100071
表示载波信号
Figure A0211386100072
在m时刻上的采样值。
从图中可以看出：输入数据通过比特***单元时，在数据的末尾***控制比特cycy-1…c2c1，得到一组新的数据cycy-1…c2c1bN-y…b2b1；然后将这一组数据通过串并转换，分配到各路子载波上(图中假设每路子载波有x比特的数据)；将各路子载波上的数据分别通过符号映射(调制)单元2，映射成多个子载波符号d1，d2，…dM；最后将包含有控制比特的子载波符号(在图中为d1)调制到频率尽可能低的子载波(图中频率最低的子载波的频率为f1)上去。如果子载波符号d1装不下***信息控制比特，剩余***信息控制比特放到频率次低的子载波符号d2上，...，依次类推。至此，完成了本发明要求的“将控制比特***帧尾，并映射到频率尽可能低的子载波符号上”。图4为本发明提出的控制比特***方案示意图
图中，一个超帧内有F个帧，每帧有K个时隙，每个时隙有L个OFDM符号，每个OFDM符号由M个子载波符号(d1，d2，…，dM)组成。其中子载波d1的载频最低，d2其次，……，dM载频最高。
从图中可以看出，***控制信息将***到OFDM符号时间上最后到达的比特位bN，然后将包含有控制比特的子载波符号(在图中为d1)调制到频率尽可能低的子载波(图中频率最低的子载波的频率为f1)上去。如果子载波符号d1装不下***信息控制比特，剩余***信息控制比特放到频率次低的子载波符号d2上，...，依次类推。至此，完成了本发明要求的“将控制比特***帧尾，并映射到频率尽可能低的子载波符号上”。
具体实施方式
如图3、图4，假设第i帧有K个时隙，时隙K有M个OFDM符号，最后一个OFDM符号M有N个比特：b1、b2…bN(b1最先到达，bN最后达到)。如果第i帧的控制信息有y个比特，那么，当数据流到达时，利用比特***技术，将这y比特的控制信息***bN-y+1…bN这些比特位，这些控制比特与信息比特一起作为数据比特流进入符号映射单元(即多个多进制调制器)；然后将包含控制信息的比特位bN-y+1…bN映射到频率尽可能低的子载波符号上去。(图3、图4中，子载波符号d1的频率最低，d2其次，……，dM频率最高。)
其中的比特***技术、符号映射技术，都是成熟的技术，并有相应的硬件支持。因此，利用目前的技术手段，很容易实现本发明提出的OFDM通信***的帧尾***控制比特方法。

Claims (3)

1.一种OFDM通信***的帧尾***控制比特方法，对于每帧发送一次的控制信息比特，执行下面的步骤：首先将每帧发送一次的控制信息比特***到该帧的最后一个时隙K的最后一个OFDM符号M的最后比特位；其特征是然后将***信息控制比特经过映射(2)后，放到频率最低的子载波符号(d1)上；如果子载波符号(d1)装不下***信息控制比特，剩余***信息控制比特放到频率次低的子载波符号(d2)上，…，依次类推。
2.一种OFDM通信***的帧尾***控制比特方法，对于在某一超帧内******控制信息比特，执行下面的步骤：首先将这些控制信息比特***该超帧的最后一帧、最后一个时隙、最后一个OFDM符号的最后部分的比特位；其特征是然后将***信息控制比特经过映射(2)后，放到频率最低的子载波符号(d1)上；如果子载波符号(d1)装不下***信息控制比特，剩余***信息控制比特放到频率次低的子载波符号(d2)上，…，依次类推。
3.一种OFDM通信***的帧尾***控制比特方法，对于在某一时隙***控制比特，它是将这些控制比特***到该时隙的最后一个OFDM符号的时间上最后到达的比特位；其特征是然后将***信息控制比特经过映射(2)后，放到频率最低的子载波符号(d1)上；如果子载波符号(d1)装不下***信息控制比特，剩余***信息控制比特放到频率次低的子载波符号(d2)上，…，依次类推。
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