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