專利名稱：動態(tài)時間交織方法及相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信領(lǐng)域。在這個領(lǐng)域內(nèi)，本發(fā)明更具體地涉及數(shù)字通信。數(shù)字通信例如包括無線通信和線纜通信。通信傳送介質(zhì)統(tǒng)稱為傳送或傳播信道，最初是指空中(aerial)信道并擴(kuò)充為是指任何信道。

背景技術(shù)：
本發(fā)明關(guān)心的是交織技術(shù)。這些技術(shù)一般用于減少通過對于傳送信道固有的“選擇性”濾波而引入的相關(guān)性。
本發(fā)明應(yīng)用于與多載波信號相對的任何單載波傳送系統(tǒng)，即其中在時間上依次傳送基帶數(shù)據(jù)碼元的任何系統(tǒng)，在所述多載波信號中，同時傳送通過正交頻分復(fù)用(OFDM)的副載波而預(yù)先在基帶中調(diào)制的N個數(shù)據(jù)碼元以形成多載波信號。無論哪種方式，然后利用射頻(RF)頻帶中的頻率來調(diào)制所傳送的數(shù)據(jù)。以零頻率周圍的數(shù)據(jù)碼元(QAM、QPSK、BPSK等單元)的形式來傳送基帶信息。
傳送信道使這些碼元失真，傳送信道的效應(yīng)是對所傳送的信號進(jìn)行濾波，傳送信道用其脈沖響應(yīng)h(t，τ)取決于兩個變量t和τ的基帶等效濾波器來定義，其中t代表時間、而τ代表與時間t處的濾波器的系數(shù)相關(guān)聯(lián)的時間延遲。傳送信道(也稱為多徑信道)在傳送介質(zhì)的相干時間量級的時間段上產(chǎn)生時域中的已接收碼元的相關(guān)性。相干時間是用于確保代表了傳送介質(zhì)的信號和信號的時間移位后的版本的去相關(guān)所需要的時間移位的平均值。
這個相關(guān)性限制了接收機(jī)中的判決電路的性能。在針對所傳送的數(shù)據(jù)碼元進(jìn)行判決之后、并且對比特進(jìn)行解碼之后，它引起了分組誤差。當(dāng)環(huán)境是多徑環(huán)境并且緩慢地變化時，或者更一般地，如果與傳送介質(zhì)的多普勒頻率相比、系統(tǒng)的傳送比特率高，則遭遇這些效應(yīng)。
這具體地應(yīng)用于超寬帶系統(tǒng)，在所述超寬帶系統(tǒng)中，將500兆赫(MHz)之上的傳送頻帶用于在以非常高的比特率(上至1吉比特每秒(Gbps))隨時間微量變化的環(huán)境中、在{3.1-10.6}吉赫茲(GHz)頻帶中進(jìn)行的傳送。UWB系統(tǒng)的一個示例描述在文獻(xiàn)″DS-UWB Physical Layer Submission to802.15Task Group 3a″，by R.Fischer，R.Kohno，M.MacLaughlin，M.Wellborn，referenceIEEEP802.15-04/137r3，July 2004中。
這還應(yīng)用于毫米頻帶系統(tǒng)，具體地應(yīng)用于60GHz系統(tǒng)，對于該系統(tǒng)、IEEE 802.15.3c標(biāo)準(zhǔn)化組所提出的目標(biāo)比特率遠(yuǎn)高于1Gbps。這些系統(tǒng)專用于建筑物中的部署。它們是近場系統(tǒng)，其中以這些比特率在建筑物內(nèi)的RF覆蓋范圍(converage)小于10米(m)到15m。更一般地，這個相關(guān)性將損失(penalty)強(qiáng)加到其中傳送比特率或調(diào)制率與傳送介質(zhì)的多普勒頻率相比高的任何傳送系統(tǒng)。
另一示例關(guān)心的是在高于11GHz且低于66GHz的頻帶中的與IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，其中對于給定的傳送模式、單載波傳送的交織方法是靜態(tài)的。這些系統(tǒng)描述在IEEE文獻(xiàn)Std 802.16-2004，″IEEE Standard forLocal and Metropolitan Area Networks Part 16Air Interface for FixedBroadband Wireless Access Systems″，June 2004中。
去除這個相關(guān)性的一個方法使用以必須大于傳送介質(zhì)的相干時間的時間表示的交織深度，來交織用于傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)碼元。實(shí)踐中，從與傳送介質(zhì)相關(guān)聯(lián)的信號的自協(xié)方差函數(shù)Φ(Δt)中推導(dǎo)相干時間，并其對應(yīng)于用于獲得比通常在0.9和0.5之間并包含0.9和0.5的值小的統(tǒng)計(jì)自相關(guān)系數(shù)所需要的時間移位Δt。這個值的估計(jì)還通過傳送介質(zhì)的多普勒頻率的倒數(shù)來給出。因?yàn)榻豢椧氲较到y(tǒng)中的等待時間實(shí)時地限制了可用比特率，所以實(shí)踐中在具有非常高比特率的系統(tǒng)中難以獲得大于相干時間的交織深度。以分組模式來傳送數(shù)據(jù)。分組大小一般與比特率成反比，并且獨(dú)立地傳送每個分組。結(jié)果，交織深度受限于分組大小，并且通常小于傳送介質(zhì)的相干時間。
因此，將交織技術(shù)應(yīng)用于傳送系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，以對所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行去相關(guān)，并改善判決電路的性能。
在比特等級上，如果系統(tǒng)包括糾錯器編碼設(shè)備，則在編碼之后應(yīng)用的交織技術(shù)減少了所接收的誤差分組大小，這是因?yàn)榻獯a器的輸入端處的去交織分散了(disseminate)具有高判決誤差概率的比特、并且解碼器可校正這些誤差。當(dāng)交織應(yīng)用于編碼后的比特時被稱作比特交織，并且當(dāng)它應(yīng)用于直接從源提取的比特時被稱作加擾。
碼元交織涉及具有給定大小復(fù)值的、由復(fù)(QPSK、x-QAM、BPSK等)信號形成的碼元塊，所述復(fù)信號由通常稱為數(shù)字調(diào)制的碼元二進(jìn)制編碼操作產(chǎn)生。交織可對于基帶調(diào)制信號的相位和正交分量(I、Q分量)應(yīng)用不同的法則(law)。
對于用調(diào)制狀態(tài)的數(shù)目、編碼等定義的每個傳送模式，一直以靜態(tài)交織法則來將交織應(yīng)用于發(fā)射機(jī)的有效載荷數(shù)據(jù)。表述“有效載荷數(shù)據(jù)”指的是承載信息消息并且不包括專用于信令和標(biāo)識的數(shù)據(jù)的已傳送數(shù)據(jù)。在本文獻(xiàn)的剩余部分，術(shù)語“數(shù)據(jù)”指明二進(jìn)制或數(shù)據(jù)碼元形式的“有效載荷數(shù)據(jù)”。
所有已知單載波數(shù)字無線電通信系統(tǒng)使用對于給定的傳送模式唯一的特殊數(shù)據(jù)置換(permutation)法則。
2004年7月在IEEE 802.15.3a標(biāo)準(zhǔn)的上下文中頒布的、用于超寬帶近場系統(tǒng)的UWB-DS-CDMA(超寬帶直接序列碼分多址)系統(tǒng)沒有包括這樣的碼元交織。如果碼元由一個比特組成，則應(yīng)用到來自源的已編碼比特的比特交織類似于碼元交織。在一個傳送模式中，系統(tǒng)使用由閾值函數(shù)產(chǎn)生的BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)調(diào)制，所述閾值函數(shù)將具有二進(jìn)制空間{0，1}中的值的比特變換為具有子空間{-1，1}中的值的二進(jìn)制碼元。這個構(gòu)思使得所使用的二進(jìn)制交織器類似于碼元交織器。UWB-DS-CDMA交織器是卷積類型的，并且其結(jié)構(gòu)對于每個傳送模式唯一，并對于所有傳送模式是公共的。這個交織器被描述在文獻(xiàn)″Realization of optimum interleavers″，by J.L.Ramsey，IEEE Tr.on Inf.Th.，Vol.IT-16，May 1970，pp.338-345中。用圖1的圖來圖示該傳送系統(tǒng)。發(fā)射機(jī)EM包括源數(shù)據(jù)交織模塊ETBB、信道編碼模塊CC、穿孔模塊PE、比特交織模塊ETB、傳送濾波器FL。發(fā)射機(jī)使用具有子空間{-1，0，1}中的值、大小為Lc_24、被稱為-24(-1/0/1)代碼的三進(jìn)制擴(kuò)展代碼。
二進(jìn)制交織器ETB所使用的交織法則不隨著擴(kuò)展序列的長度、所選擇的調(diào)制、或者用于生成所需要的比特率的擴(kuò)展序列而變化。應(yīng)用到用于標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制模式的、與BPSK碼元相關(guān)聯(lián)的比特的交織處理是卷積交織處理，該卷積交織處理生成碼元之間的固定和靜態(tài)擴(kuò)展，以用于所描述的傳送模式。然而，這個卷積交織器不是定義了在子集I＝{0，...，K-1}上的整數(shù)空間中的雙射(bijective)法則的大小K的塊交織器。如它的名字所指明的，通過拉姆齊(Ramsey)算法定義的卷積交織器是用于在緩沖存儲器中存儲數(shù)據(jù)、并通過在每個時鐘脈沖上將數(shù)據(jù)時間移位與單個延遲Jo成比例的延遲來交織數(shù)據(jù)的設(shè)備。在交織模塊的輸出處的、與輸入數(shù)據(jù)的索引之間的距離對應(yīng)的擴(kuò)展是Jo的倍數(shù)(交織系統(tǒng)的單個移位寄存器的大小)，并且嚴(yán)格地小于分支數(shù)目No與這個單個延遲Jo的乘積。用圖2的圖來圖示所述交織處理，圖2表示在已交織的編碼比特bce與交織之前的編碼比特bc之間的、作為Jo的倍數(shù)的時間移位。即使交織是卷積的，所述交織圖案在廣義上也是不變的(stationary)，并且該法則恒定，與所關(guān)心的時間無關(guān)。
更一般地，對于已知的單載波系統(tǒng)，用于給定傳送模式的交織處理在廣義上是靜態(tài)的且不變的。靜態(tài)交織具有用于估計(jì)傳送介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)樘热魝魉徒橘|(zhì)與傳送比特率相比在時間上緩慢地變化，則它限制了意欲探查(probe)傳送介質(zhì)的訓(xùn)練序列的插入比。相反地，在發(fā)送數(shù)據(jù)時對數(shù)據(jù)進(jìn)行交織以便在接收時對數(shù)據(jù)去相關(guān)是效力受限的，這是因?yàn)榇嬖谟捎诙鄰叫诺涝跁r間上緩慢變化而導(dǎo)致的長期衰落。
這樣，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提出一種用于對數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)碼元或者二進(jìn)制數(shù)據(jù))進(jìn)行時間交織的方法，具體地，如果傳送介質(zhì)與傳送調(diào)制率或比特率的倒數(shù)相比在時間上緩慢變化，則所述方法比用于單載波發(fā)射機(jī)的已知方法更有效。


發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明在于一種用于對意欲通過單載波發(fā)射機(jī)的基帶載波而依次傳送的碼元或數(shù)據(jù)進(jìn)行時間交織的方法，在于根據(jù)特定的交織法則來對碼元或數(shù)據(jù)塊進(jìn)行交織，對于單載波發(fā)射機(jī)的給定傳送模式，所述塊交織法則可以隨時間變化。
本發(fā)明還在于一種用于意欲通過單載波發(fā)射機(jī)的基帶載波而依次傳送的碼元或數(shù)據(jù)的時間交織器，用于根據(jù)特定的交織法則來對碼元或數(shù)據(jù)塊進(jìn)行交織，所述時間交織器包括交織法則計(jì)算設(shè)備，適于促使為單載波發(fā)射機(jī)的給定傳送模式計(jì)算的塊交織法則隨時間變化。
本發(fā)明還在于一種包括上面的交織器的發(fā)射機(jī)、和包括去交織模塊的接收機(jī)，所述去交織模塊用于根據(jù)與交織法則相反的法則來對已解調(diào)的碼元塊進(jìn)行去交織，所述模塊適于計(jì)算特定時間處的去交織法則，所述去交織法則對于給定的傳送模式而隨時間變化。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，由二進(jìn)制數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)碼元組成的塊交織數(shù)據(jù)通過使用對于給定傳送模式而隨時間不同的交織法則，來生成傳送信道的虛擬(virtual)時間可變性，其效果是局部地減少接收時的傳送介質(zhì)的相干時間。這減少了影響傳送系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的時間相關(guān)性，并從而改善了接收機(jī)中的判決作出；因此改善了系統(tǒng)的效力。與其中交織法則對于給定的傳送模式是靜態(tài)的已知方法相比，所述交織法則是動態(tài)的，即可隨時間變化。
引入到傳送介質(zhì)中的這個虛擬可變性可減少傳送介質(zhì)的快速衰落的持續(xù)時間，并且可以從在根據(jù)本發(fā)明的交織的上游中、在發(fā)送時進(jìn)行的交織獲得更大的收益。
在一個具體實(shí)施例中，塊交織法則的時間變化是借助于整合到特波(turbo)結(jié)構(gòu)中的單個基本數(shù)學(xué)算法來獲得的，其通過迭代處理來生成多個交織法則并根據(jù)選擇準(zhǔn)則來選擇要使用的法則。具體地，所述變化是所選擇的迭代的函數(shù)。這個算法是法國專利申請F(tuán)R 00414113的主題。在K個數(shù)據(jù)碼元的N個塊之后，所述算法典型地使用迭代次數(shù)不同、或者所選擇的交織處理的參數(shù)不同的交織法則，所述交織處理根據(jù)所交織的數(shù)據(jù)擴(kuò)展準(zhǔn)則、專門的數(shù)據(jù)多路復(fù)用、和傳送系統(tǒng)的整體約束來選擇。
大小K的塊法則I(k)是雙射函數(shù)，該雙射函數(shù)給出其中在輸出處讀取由用從0到K-1變化的索引k而索引的K個數(shù)據(jù)項(xiàng)來形成的輸入序列的順序。假設(shè)X(k)是具有交織法則I(k)的交織器的輸入序列。假設(shè)Y(k)是該交織器的輸出序列。那么， Y(k)＝X(I(k)) 即，具有位置索引k-1的交織器的輸出序列的第k個數(shù)據(jù)項(xiàng)對應(yīng)于具有索引I(k-1)的輸入序列X(0)，...，X(K-1)的數(shù)據(jù)項(xiàng)。除非另外指示，在本文獻(xiàn)的剩余部分中，要交織的輸入數(shù)據(jù)和已交織的數(shù)據(jù)的位置僅僅用它們的位置索引k/I(k)來表示。
在一個具體實(shí)現(xiàn)中，所述交織法則的變化每隔K個數(shù)據(jù)項(xiàng)的N個塊而起作用，其中K和N是整數(shù)值，N(N≥1)是作為傳送信道的屬性和數(shù)據(jù)的組幀的函數(shù)而確定的參數(shù)。具體地，N和/或K根據(jù)數(shù)據(jù)的組幀和與傳送系統(tǒng)的整體性能相關(guān)聯(lián)的至少一個準(zhǔn)則而隨時間變化，并因此可適應(yīng)于環(huán)境的變化。
在一個具體實(shí)施例中，大小K的塊交織法則的時間變化取決于數(shù)據(jù)塊的時間索引n。
本發(fā)明的交織方法對于傳遞高比特率并且需要低交織深度的近場系統(tǒng)，證明是非常有益的。這應(yīng)用于超寬帶系統(tǒng)，諸如由802.15.3a工作組定義的UWB-DS-CDMA系統(tǒng)。所述UWB-DS-CDMA系統(tǒng)使用時域中的直接序列碼元擴(kuò)展，來在{3.1-4.85}GHz和{6.2-9.7}GHz頻帶中傳遞1320Mbps的最大可用比特率，以便將時間分集引入到所傳送的信號中，并同時傳送向不同的用戶分配的數(shù)據(jù)碼元。
在一個具體實(shí)施例中，可在大小為K的數(shù)據(jù)塊中交織數(shù)據(jù)碼元，其中K是根據(jù)隨時間變化的交織法則的擴(kuò)展序列的長度K0的倍數(shù)。大小K0的擴(kuò)展序列在K0個稱為“碼片(chip)”的采樣上擴(kuò)展數(shù)據(jù)碼元。取決于所選擇的擴(kuò)展算法，系統(tǒng)可使用大小K0的K0個不同擴(kuò)展序列，來同時傳送向多于K0個用戶分配的K0個數(shù)據(jù)碼元。



在通過非限制示例提供的、接下來參考附圖的描述中，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)會變明顯。
圖1是圖示了在其中數(shù)據(jù)碼元由一個比特組成的特定情形下的單載波系統(tǒng)中使用的現(xiàn)有技術(shù)靜態(tài)數(shù)據(jù)交織方法的圖； 圖2是圖示了如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)傳送系統(tǒng)的卷積交織器所使用的交織方法的詳細(xì)圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個具體實(shí)施例的、使用動態(tài)碼元塊交織的傳送系統(tǒng)的圖； 圖4是符合本發(fā)明的各個實(shí)施例的交織方法的圖解表示； 圖5是本發(fā)明的方法使用的、使用用于獲得隨時間變化的交織法則的迭代交織算法的交織設(shè)備的原理圖；和 圖6是圖示了在使用直接序列碼元擴(kuò)展處理的具體單載波傳送/接收系統(tǒng)中、符合本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的交織使用示例的圖。

具體實(shí)施例方式 在各個圖中使用相同的附圖標(biāo)記或符號來指明相同的事物。
圖3是使用本發(fā)明的交織方法1的傳送系統(tǒng)SY的一個示例的圖。傳送系統(tǒng)SY包括單載波發(fā)射機(jī)EM和接收機(jī)RE。所述發(fā)射機(jī)EM包括源數(shù)據(jù)發(fā)生模塊SE、信道編碼模塊CC、比特交織模塊ETB、碼元二進(jìn)制編碼模塊CBS、數(shù)據(jù)碼元時間交織器ETS、組幀設(shè)備MT、和傳送濾波器FL。
碼元時間交織器ETS包括用于對于發(fā)射機(jī)EM的給定傳送模式、根據(jù)時間索引n來計(jì)算可以隨時間變化的交織法則In(k)的設(shè)備。組幀設(shè)備MT分發(fā)所交織的數(shù)據(jù)碼元集、和專用于信道估計(jì)和同步的碼元。在濾波器FL的輸出處，所傳送的信號Se在傳播信道CN上傳送，并且受高斯加性白噪聲BBAG影響。這個圖解表示是RF載波上的實(shí)際傳送的基帶等效。
接收機(jī)RE包括均衡器濾波器FLE、去幀模塊DMT、碼元去交織模塊DETS、判決模塊DCBS、二進(jìn)制去交織模塊DETB、和解碼模塊DCC。碼元去交織模塊DETS根據(jù)與在傳送時使用的交織法則相反的法則來對解調(diào)后的碼元進(jìn)行去交織。這個去交織模塊適于在特定的時間處計(jì)算用于給定的傳送模式的、隨時間變化的去交織法則。
本發(fā)明的交織方法1由發(fā)射機(jī)EM的時間交織器ETS所使用。在這個示例中，它被應(yīng)用到從碼元二進(jìn)制編碼所得到的數(shù)據(jù)碼元Sd。
方法1根據(jù)特定的交織法則In(k)來交織連續(xù)的數(shù)據(jù)碼元Sd。根據(jù)本發(fā)明，對于給定的傳送模式，交織法則根據(jù)索引n而隨時間變化。
基帶數(shù)據(jù)碼元Sd由m個編碼比特組成，并被轉(zhuǎn)換為復(fù)值信號，并用方法1來劃分和交織以形成K個鄰接碼元的塊。在一個實(shí)施例中，K個碼元的塊被分組為N個塊的組。在這個圖示中，N＝3。
在K個碼元的每個塊中，數(shù)據(jù)碼元的位置用從0到K-1變化的整數(shù)k來索引。具有從0到NN′-1變化的時間索引n的大小為K的交織法則In(k)(其中NN′對應(yīng)于所使用的不同交織法則的數(shù)目)以2來應(yīng)用到K個碼元的每個塊。
在一個實(shí)施例中，交織法則的時間變化每隔K個碼元的N個塊而起作用。
圖4示出了符合本發(fā)明的不同實(shí)施例的交織方法，其中交織法則的時間變化每隔K個碼元的N個塊而起作用，其中N和K可隨時間變化。塊4.1圖示了其中N和K為常數(shù)的情形。在這個圖示中，N＝3，并且交織法則每隔K個碼元的3個塊而改變。在所示的情形下，用于第一組三個塊的交織法則是I0(k)，用于接下來的N個塊的法則是I1(k)，并依此類推到不同法則的最大數(shù)目NN′-1。塊4.2圖示了其中N變化、并表示為Nn的情形，并且K是常數(shù)。塊4.3圖示了其中N和K變化、并且用具有時間索引n的變量Nn和Kn來表示的情形。
這樣，取決于該實(shí)施例，用相同交織法則In(k)交織的K個碼元的塊數(shù)目的值Nn是變量或常數(shù)，或者在由使用NN′個不同交織法則的碼元的NT個塊組成的圖案上，塊數(shù)目的值Nn和塊交織大小Kn可變，其中n在0到NN′-1之間變化。
圖5是使用迭代交織算法來獲得隨時間變化的交織法則的交織設(shè)備ET的原理圖。交織設(shè)備ET通過修改算法的參數(shù)和/或算法的迭代次數(shù)來產(chǎn)生用于本發(fā)明的交織方法的隨時間變化的交織法則。
使用所述算法的交織設(shè)備ET包括與存在的迭代一樣多的基本單元I。與第j次迭代對應(yīng)的第j個基本單元(Ij)的輸出提供了以下面的形式表達(dá)的交織圖案 Ip，q(j)(k) 其中p和q是描述基本函數(shù)I的兩個整數(shù)參數(shù)，并且j是與基本函數(shù)I相關(guān)聯(lián)的迭代。使用這個算法實(shí)現(xiàn)了用變量k＝{0，...，K-1}而索引的數(shù)字輸入數(shù)據(jù)的、具有索引j的J(J大于或等于1)次迭代的大小為K的塊交織。
交織設(shè)備ET的每個基本單元I具有相同的結(jié)構(gòu)兩個輸入、一個輸出和兩個基礎(chǔ)單元L0，p和L1，p，q。整數(shù)p和q是用于生成所需要的法則的交織法則的兩個參數(shù)。每個基礎(chǔ)單元L0，p和L1，p，q具有兩個輸入和一個輸出。兩個單元L0，p和L1，p，q的兩個輸入之一對于這些兩個函數(shù)是同一的，并且對應(yīng)于交織之前的采樣的索引變化?；A(chǔ)單元L0，p的兩個輸入對應(yīng)于它所屬的基本單元I的兩個輸入，并且基礎(chǔ)單元L1，p，q的輸出對應(yīng)于它所屬的基本單元I的輸出?；A(chǔ)單元L0，p的輸出連接到基礎(chǔ)單元L1，p，q的第一輸入?；A(chǔ)單元L1，p，q的第二輸入連接到它所屬的基本單元I的第一輸入；向基本單元I的這個輸入饋送一般采取從0到K-1的斜坡形式的、要交織的索引k?；締卧狪的第二輸入連接到前述基本單元I的輸出，除了第一基本單元之外，其兩個輸入連接在一起并且對應(yīng)于索引k。
因此，交織算法Ip，q(j)(k)基于其中交織法則取決于三個參數(shù)(K，p，q)和所關(guān)心的迭代j的迭代結(jié)構(gòu)。K對應(yīng)于要交織的塊的大小，并且p和q是修改交織設(shè)備的屬性(具體地，交織法則和擴(kuò)展ΔeffIp，q(j)(s))的兩個參數(shù)。所述擴(kuò)展對應(yīng)于在輸出處分開s-1個數(shù)據(jù)項(xiàng)的輸入數(shù)據(jù)項(xiàng)的位置索引的交織之后的最小距離。迭代的選擇修改了交織法則和擴(kuò)展，同時保留了大小p的圖案。交織法則的時間變化是通過根據(jù)用于優(yōu)化法則的準(zhǔn)則或者與傳送系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的約束來修改迭代或者交織設(shè)備的參數(shù)p和q之一來獲得的。
基于具有“特波”結(jié)構(gòu)的兩個代數(shù)函數(shù)L0，p和L1，p，q的組合的這個交織具有預(yù)留圖案的屬性，即保留交織之后的p個數(shù)據(jù)流的多路復(fù)用順序的屬性，p是作為塊交織大小K的約數(shù)(sub-multiple)的、交織算法的參數(shù)，并且q是用于變化交織法則和擴(kuò)展的整數(shù)參數(shù)。在典型的實(shí)施例中，為了簡單而將q任意地設(shè)置為2，并且p設(shè)置圖案的大小。
預(yù)留圖案的這個屬性對于基于在交織操作的上游或下游中進(jìn)行的對p個數(shù)據(jù)項(xiàng)的多路復(fù)用而預(yù)留最佳操作，證明是非常有益的。
通過用于迭代(j)的交織模塊I的輸出而給出的交織法則Ip，q(j)(k)是組合下面所述的具有兩個輸入和一個輸出的兩個代數(shù)函數(shù)L0，p和L1，p，q的結(jié)果 L0，p(k，k1)＝[-k-k1·p]K k＝{0，....，K-1} L1，p，q(k，k2)＝[K-p+k+q·p·k2]K，k＝{0，....，K-1} Ip，q(k，k1)＝L1，p，q(k，L0，p(k，k1))(1) 對于迭代j＝1，函數(shù)L0，p的輸入k和k1是相同的，并對應(yīng)于到交織處理的輸入處的數(shù)據(jù)的位置索引。對于大小p的圖案和參數(shù)q，產(chǎn)生接下來的表達(dá)式 L0，p(k，k)＝[-k-p·k]K＝L0，p(k) Ip，q(k)＝L1，p，q(k，L0，p(k))＝[K-p+k+q·p·L0，p(k)]K k＝{0，....，K-1} Ip，q(k)＝[K-p+k+q·p·[-k-p·k]K]K k＝{0，....，K-1} (2) 用于迭代(j)的代數(shù)函數(shù)L0，p和L1，p，q的輸出分別用法則L0，p(j)(k，k1)和L1，p，q(j)(k，k2)來給出，其中，變量k1和k2分別通過前述迭代交織法則Ip，q(j-i)(k)和用于當(dāng)前迭代(j)的函數(shù)L0，p的輸出來饋送。
對于迭代j，等式(2)的塊的形式為 交織的輸出數(shù)據(jù)序列Y(k)通過下面的等式鏈接到交織之前的輸入數(shù)據(jù)序列X(k)。
算法的偽周期和代數(shù)結(jié)構(gòu)使能夠預(yù)先計(jì)算分開s-1個數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的擴(kuò)展 當(dāng)交織器的輸出數(shù)據(jù)項(xiàng)分開s-1個數(shù)據(jù)項(xiàng)時，所述擴(kuò)展對應(yīng)于輸入數(shù)據(jù)項(xiàng)的位置索引之間的交織之后的最小距離。
交織法則Ip，q(j)(k)的用于迭代(j)的擴(kuò)展ΔeffIp，q(j)(s)根據(jù)多項(xiàng)式Pj，p，q，s(k)來確定 這個代數(shù)函數(shù)Pj，p，q，s(k)取決于交織參數(shù)p和q，其中p對應(yīng)于所預(yù)留的圖案的最大大小，q是修改交織法則的參數(shù)，并且(j)是所關(guān)心的迭代。
在本發(fā)明的一個具體實(shí)施例中，該方法包括這種迭代交織算法，并且本發(fā)明的時間交織器ETS包括這種交織設(shè)備ET，其中大小K對應(yīng)于每個塊的碼元的數(shù)目。對給定傳送模式，通過修改迭代的數(shù)目、或者交織設(shè)備ET的參數(shù)p和q之一，所述交織法則隨時間變化，例如每隔M個碼元變化。迭代交織算法的參數(shù)然后通過每隔K個碼元的N個塊而增加的時間索引n來索引，并且其最小值是零，而其最大值是交織法則的數(shù)目減一，即NN′-1，其中M＝K×N。
修改用等式(2)和(3)給出的交織法則，以便如下考慮這個法則的動態(tài)特性pn、qn、和jn是為具有時間索引n的法則In(k)而選擇的參數(shù)，并且NN′對應(yīng)于所關(guān)心的法則的數(shù)目。
k＝{0，....，K-1}(5) 圖6圖示的接下來的示例示出了在用于UWB-DS-CDMA系統(tǒng)的情形下、符合本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的交織方法的優(yōu)化。
在使用附錄1中的表1定義的擴(kuò)展序列來擴(kuò)展數(shù)據(jù)之前，將交織應(yīng)用于數(shù)據(jù)碼元的各塊。
優(yōu)化該方法的第一步驟根據(jù)所使用的擴(kuò)展代碼的數(shù)目(對應(yīng)于用戶的數(shù)目)并根據(jù)要為每個用戶傳送的數(shù)據(jù)碼元的數(shù)目，來定義可能用于塊交織法則In(k)的交織塊大小Kn。Kn例如是用戶數(shù)目Nu的倍數(shù)，并且對于每個用戶是大于1的多個數(shù)據(jù)碼元的倍數(shù)。
第二優(yōu)化步驟確定要使用的NN′個交織法則In(k)和根據(jù)參考圖5描述的迭代算法來向其應(yīng)用大小Kn的塊交織法則In(k)的塊數(shù)目Nn。優(yōu)化在于如下的選擇法則，其最大化用不同代碼來擴(kuò)展的向不同用戶分配的、并在相同RF副載波或相鄰RF副載波上傳送的相鄰碼元之間的擴(kuò)展。對于這個配置，要考慮的參數(shù)s處于1和Nu之間。選擇pn、qn、和jn的值，以為所選擇的值s生成最大的擴(kuò)展

所述交織算法首先根據(jù)用于預(yù)留圖案并修改擴(kuò)展的作為Kn的約數(shù)的參數(shù)pn，并然后根據(jù)修改擴(kuò)展的參數(shù)qn和迭代jn，來生成小于或等于NN′-1的索引n的交織法則。對于這個示例，法則的數(shù)目NN′任意選擇為等于2，即n＝{0，1}。數(shù)目Nn對于周期性圖案是可變的，該周期性圖案由用于法則I0(k)的K0個碼元的3個塊(N0＝3)和用于I1(k)的K1個數(shù)據(jù)碼元的2個塊(N1＝2)組成。所考慮的交織法則是K0＝576和K1＝432，為與序列擴(kuò)展代碼的大小Lc對應(yīng)的24和12的倍數(shù)。假設(shè)擴(kuò)展序列是快速酉(unitary)變換的結(jié)果，則Lc個不同序列可用于向Lc個不同用戶分配的數(shù)據(jù)碼元的同時傳送。對于這兩個交織大小，其中向Lc個用戶分配的碼元用交織法則In(k)來交織，用于每個用戶的Nc個碼元如下整合到交織處理中 用于定義法則I0(k)和I1(k)而選擇的參數(shù)pn、jn是這樣的參數(shù)，其提供相鄰數(shù)據(jù)碼元之間、和用小于擴(kuò)展代碼Lc的大小的值s(1≤s≤Lc)來分開的碼元之間的最大擴(kuò)展

(n＝{0.1})，以優(yōu)化向不同用戶分配的并同時傳送的碼元之間的擴(kuò)展。參數(shù)qn任意選擇為2。對于序列大小Lc＝12或Lc＝24，所述處理為s選擇四個值s＝{1，2，6，12}，其小于代碼的擴(kuò)展長度，即小于可向不同用戶分配的代碼的潛在數(shù)目。
在大小為K0＝432和K1＝576的碼元塊上實(shí)現(xiàn)交織。這些大小是序列的擴(kuò)展長度的倍數(shù)，并且如果用戶的數(shù)目Nu等于擴(kuò)展序列的長度，則允許對于每個所交織的數(shù)據(jù)塊而將相同數(shù)目的數(shù)據(jù)碼元分配到每個用戶。在所考慮的實(shí)施例中，考慮將兩個相鄰數(shù)據(jù)碼元分派到不同的用戶。對于這兩個交織大小，使用等式(3)計(jì)算的擴(kuò)展ΔeffIp，q(j)(s)給出在附錄2中。對于每個塊大小，所述方法選擇對于所考慮的所有值s具有最大擴(kuò)展的值pn、qn、和jn、和使得對于s＝1的擴(kuò)展與所關(guān)心的塊大小Kn沒有公約數(shù)的值pn、qn、和jn。為每個交織大小選擇的值給出在附錄2中。
如果在根據(jù)本發(fā)明的交織的上游中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)碼元的已優(yōu)化的多用戶多路復(fù)用，則優(yōu)選地使p為用戶數(shù)目Nu的倍數(shù)。
本發(fā)明的方法可以用各種手段來實(shí)現(xiàn)。例如，所述方法可實(shí)現(xiàn)為硬件、軟件或者二者的組合。
對于硬件實(shí)現(xiàn)，用于在發(fā)射機(jī)中執(zhí)行各個步驟的時間交織器ETS或者時間交織器ETS的一些組件(例如，交織設(shè)備ET)可整合到一個或多個專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP、DSPD)、可編程邏輯電路(PLD、FPGA)、控制器、微控制器、微處理器、或者被設(shè)計(jì)為執(zhí)行上述功能的任何其它電子組件中。
對于軟件實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的交織方法的一些或所有步驟可實(shí)現(xiàn)為執(zhí)行上述功能的模塊。軟件代碼可存儲在存儲器中并由處理器來執(zhí)行。存儲器可以是處理器的部分、或者在處理器外部并通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的手段耦接到該處理器。
結(jié)果，本發(fā)明進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)程序，具體地為適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的、在信息介質(zhì)或存儲器上或中的計(jì)算機(jī)程序。這個程序可使用任何編程語言，并采用源代碼、目標(biāo)代碼或者介于源代碼和目標(biāo)代碼之間的中間代碼(諸如部分編譯的形式)的形式、或者用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法所期望的任何其它形式。
信息介質(zhì)可以是能夠存儲該程序的任何實(shí)體或設(shè)備。例如，介質(zhì)可以包括存儲裝置，諸如ROM(例如CD ROM、或微電子電路ROM)；或者磁存儲裝置，例如軟盤或硬盤。
此外，信息介質(zhì)可以是諸如可經(jīng)由電學(xué)或光學(xué)線纜、通過無線電或者通過其它手段來路由的電學(xué)或光學(xué)信號的可傳送介質(zhì)。本發(fā)明的程序具體地可在因特網(wǎng)類型的網(wǎng)絡(luò)上下載。
附錄1 表I 附錄2 大小K0＝432、法則I0(k)的交織矩陣的選擇
表II用于大小K0＝432 s＝{1，2}的交織矩陣的參數(shù){p，q，j}的可能值
表II(繼續(xù))用于大小K0＝432 s＝{6，12}的交織矩陣的參數(shù){p，q，j}的可能值 根據(jù)用于s＝{1，2，6，12}的擴(kuò)展最大化的準(zhǔn)則來選擇的交織參數(shù)。這些值生成用于法則I0(k)的大小K0的四個不同矩陣，在給出的示例中僅使用其中一個。
大小K1＝576、法則I1(k)的交織矩陣的交織參數(shù)的選擇
表III用于大小K1＝576 s＝{1，2}的交織矩陣的參數(shù){p，q，j}的可能值
表III(繼續(xù))，用于大小K1＝576 s＝{6，12}的交織矩陣的參數(shù){p，q，j}的可能值 根據(jù)用于s＝{1，2，6，12}的擴(kuò)展最大化的準(zhǔn)則，對于大小K1的法則I1(k)而選擇的交織參數(shù)。

權(quán)利要求
1.一種用于對意欲通過單載波發(fā)射機(jī)(EM)的基帶載波而依次傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行時間交織的方法(1)，在于根據(jù)特定的交織法則來對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行交織(2)，其特征在于，對于單載波發(fā)射機(jī)(EM)的給定傳送模式，所述塊交織法則能夠隨時間變化。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求的時間交織方法(2)，其中所述能夠隨時間變化的交織法則是借助于用于生成能夠作為迭代的函數(shù)而變化的交織法則的迭代交織算法來獲得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的時間交織方法(2)，其中所述能夠隨時間變化的交織法則是通過從多個交織法則中選擇一法則來獲得的，所述多個交織法則借助于用于生成能夠作為迭代的函數(shù)而變化的交織法則的迭代交織算法來生成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)的時間交織方法(2)，其中所述交織法則的時間變化作為數(shù)據(jù)塊時間索引的值的函數(shù)來起作用。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的時間交織方法(2)，其中所述法則變化每隔K個數(shù)據(jù)項(xiàng)的N個塊起作用，N(N≥1)是作為傳送信道的屬性和數(shù)據(jù)的組幀的函數(shù)而確定的參數(shù)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的時間交織方法(2)，其中N隨時間變化。
7.根據(jù)任意前述權(quán)利要求的時間交織方法(2)，其中K隨時間變化。
8一種用于意欲通過單載波發(fā)射機(jī)(EM)的基帶載波而依次傳送的數(shù)據(jù)的時間交織器(ETS)，用于根據(jù)特定的交織法則來對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行交織，其特征在于，它包括用于計(jì)算適于隨時間變化的交織法則的計(jì)算設(shè)備，所述塊交織法則對于單載波發(fā)射機(jī)(EM)的給定傳送模式來計(jì)算。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的時間交織器(ETS)，其中所述計(jì)算設(shè)備包括具有索引j的J次迭代的、大小為K的塊交織設(shè)備(ET)，J大于或等于1，所述塊交織設(shè)備(ET)用于對用變量k＝{0，...，K-1}來索引的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行交織，包括具有兩個輸入和一個輸出的J個基本單元I(I(1)，I(j)))，使得每個基本單元I(I(1)，I(j)))由兩個基礎(chǔ)單元L0，p和L1，p，q形成，所述基礎(chǔ)單元L0，p和L1，p，q中的每一個具有兩個輸入和一個輸出、并使用具有兩個輸入和一個輸出的具有參數(shù)p和q的對K取模的代數(shù)函數(shù)Lo，p(k，k1)和L1，p，q(k，k2)，所述基礎(chǔ)單元和基本單元I的第一輸入是共同的并對應(yīng)于索引k，基本單元I(I(1)，I(j))的輸出對應(yīng)于基礎(chǔ)單元L1，p，q的輸出，基本單元I(I(1)，I(j))的兩個輸入對應(yīng)于基礎(chǔ)單元L0，p的兩個輸入，基礎(chǔ)單元L0，p的輸出對應(yīng)于基礎(chǔ)單元L1，p，q的另一輸入；以及
·在于，所述第一基本單元I(I1)的兩個輸入彼此連接；和
·在于，每個基本單元I的輸出連接到下一個迭代的基本單元I的第二輸入；以及
·在于，第J單元的輸出確定交織函數(shù)I(k)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求的時間交織器(ETS)，其中所述具有兩個輸入和一個輸出、具有參數(shù)p和q的對K取模的代數(shù)函數(shù)具有相應(yīng)的表達(dá)式Lo，p(k，k1)＝[-k-K1·p]K和L1，p，q(k，k2)＝[K-p+k+q·p·k2]K。
11.一種用于根據(jù)特定交織法則I(k)來交織數(shù)據(jù)塊的、對于具有位置索引k的數(shù)據(jù)的時間交織器(ETS)的用途，包括大小為K的、具有為給定擴(kuò)展確定的參數(shù)p和q的塊交織設(shè)備(ET)，包括具有兩個輸入和一個輸出的特波基本結(jié)構(gòu)的、索引為j的J次迭代，所述特波基本結(jié)構(gòu)級聯(lián)地使用具有兩個輸入的對K取模的第一代數(shù)函數(shù)Lo，p(k，k1)、和具有兩個輸入的對K取模的第二代數(shù)函數(shù)L1，p，q(k，k2)，所述第一代數(shù)函數(shù)的一個輸入等于交織之前的數(shù)據(jù)的位置索引k、并且向其第二輸入k1饋送前述迭代的輸出，所述第二代數(shù)函數(shù)的第二輸入k2連接到第一代數(shù)函數(shù)的輸出，迭代J的輸出在j＝1時將用于迭代J的交織函數(shù)I(k)確定為具有k1＝k的兩個代數(shù)函數(shù)的組合，J大于或等于1，以便作為值J、p、q或K的隨時間選擇的函數(shù)而隨時間改變數(shù)據(jù)的時間交織。
12.一種發(fā)射機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求8到10中任一項(xiàng)的時間交織器(ETS)。
13.一種接收機(jī)(RE)，包括用于根據(jù)與交織法則相反的法則來去交織數(shù)據(jù)的去交織模塊，其特征在于，所述模塊適于計(jì)算特定時間處的交織法則，所述交織法則對于給定的傳送模式而隨時間變化。
14.一種包含程序指令的信息介質(zhì)，當(dāng)所述程序被加載到電子設(shè)備并在電子設(shè)備中執(zhí)行時，所述程序指令適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)的數(shù)據(jù)時間交織方法(2)。
15.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，能直接裝載到電子設(shè)備的內(nèi)部存儲器中，包括軟件代碼部分，當(dāng)電子設(shè)備執(zhí)行所述程序時，所述軟件代碼部分用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)的數(shù)據(jù)時間交織方法(2)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于數(shù)據(jù)的時間交織方法(1)和時間交織器(ETS)。所述數(shù)據(jù)意欲通過單載波傳送設(shè)備(EM)的基帶載波而依次傳送。所述方法包括根據(jù)交織法則來交織隨后的數(shù)據(jù)塊，所述交織法則對于傳送設(shè)備的給定傳送模式能夠隨時間變化。
文檔編號H04L1/00GK101573871SQ200780048854
公開日2009年11月4日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者伊莎貝爾·賽奧德, 安妮-瑪麗·厄爾默-莫爾 申請人:法國電信公司