专利名称：使用并行编码和解码的单载波块传输的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，并且更具体而言涉及一种使用并行编码和解码的单载波块传输的方法和系统。
背景技术：
和
发明内容
单载波块传输(SCBT)对无线通信来说是一项极具吸引力的技术。在一种SCBT结构中，长度为N的码元(例如QAM或者PSK码元)块之前有保护间隔，该保护间隔能够采用循环前缀(CP)或者零填充(ZP)。如果N×N阶傅立叶矩阵被用作扩频(码)矩阵，那么采用SCBT的系统等价于具有全扩频的OFDM系统。从数学角度讲，从扩频OFDM系统传输的信号s可以被记作 (1)s＝PF-1Cx 其中x是信息码元的N×1阶向量，C是N×N阶扩频矩阵，F-1是逆傅里叶变换矩阵(也是N×N阶的)。矩阵P产生保护间隔(GI)，并且矩阵P的大小为(N+NGI)×N阶，其中NGI是保护间隔GI的长度。
在保护间隔采用循环前缀(CP)的情况下，矩阵P是 另一方面，当保护间隔采用零填充时，那么矩阵P是
可以看出，SCBT是上述形式的一种特殊情况，其中扩频矩阵是傅立叶矩阵，即C＝F。在那种情况下我们有 (4)s＝Px。
这意味着码元向量x的简单传输之前有保护间隔GI。
采用使用如上面描述的保护间隔的单载波传输的系统在处理多径干扰上具有OFDM系统的优点，但是没有OFDM系统的一些缺点，即没有高的峰均功率比(PAPR)并且不需要高分辨率ADC。在性能方面，如果使用高速信道编码(或者无编码)，那么使用保护间隔的单载波系统优于OFDM系统。
同时，新的通信系统和网络正被开发出来以运行越来越高的数据速率。例如，在60GHz频带中能够以数千兆比特/秒的数据速率通信的新的无线个人区域网络(WPAN)正在被开发出来。
所以，人们期望将SCBT用于这些宽带、高数据速率的WPAN。
但是，为了在多径信道上具有健壮的高速率无线通信系统，必须使用信道编码。尽管编码器(例如卷积编码器)的实现往往是简单的，但是解码器(例如Viterbi算法)的实现通常困难得多。当无线通信系统中的传输速率很高时(例如，数千兆比特/秒)，那么现有的数字技术就不能为解码器的直接实现提供所需的处理速度。例如，使用今天的技术，就不能实现使用数千兆比特速率(例如3-5Gbps)的Viterbi解码器。
因此，人们期望提供一种能够以更高的数据速率运行的单载波块传输的方法。人们也期望提供一种无线设备，该设备包括能够以更高的数据速率运行的单载波块发射器。人们还期望提供一种能够以更高的数据速率运行的接收单载波块传输的方法。人们进一步还期望提供一种无线设备，该设备包括能够以更高数据速率运行的单载波块接收器。
在本发明的一方面，一种发送数据的方法包括将一组数据划分成多个数据流；用相应的纠错码对每个数据流单独编码以产生多个经过编码的数据流；从该多个经过编码的数据流中生成单载波块传输(SCBT)信号；以及发送该SCBT信号。
在本发明的另一方面，一种无线设备包括解复用器，适配于将一组数据划分成多个数据流；误差校正编码单元，适于用相应的纠错码对每个数据流单独编码以产生多个经过编码的数据流；传输信号处理器，适于从该多个经过编码的数据流中产生多个码元；以及单载波块传输(SCBT)调制器，适于从该多个码元中产生SCBT信号。
在本发明的又另一方面，一种接收数据的方法包括处理单载波块传输(SCBT)信号以产生接收到的码元；从该接收到的码元生成多个经过编码的数据流；对每个经过编码的数据流单独解码以产生多个经过解码的数据流；以及合并该经过解码的数据流。
在本发明的又另一方面，一种无线设备包括SCBT解调器，适于解调单载波块传输(SCBT)信号并从中生成接收到的码元；接收器信号处理器，适于从该接收到的码元中产生多个经过编码的数据流；多个误差校正解码器，每个误差校正解码器均适于对其中一个相应的经过编码的数据流进行解码，以产生多个经过解码的数据流；以及复用器，适于合并该经过解码的数据流。
图1是无线设备的一个实施例的功能框图；
图2是采用并行编码和解码的SCBT系统的功能框图。
图3A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第一实施例。
图4A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第二实施例。
图5A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第三实施例。
图6A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第四实施例。
图7A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第五实施例。
图8A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第六实施例。
具体实施例方式
图1是无线设备100的功能框图。正如本领域技术人员会理解的那样，图1中示出的一个或多个各种“部件”可以用软件控制的微处理器、硬线逻辑电路或它们的组合而被物理地实现。同样，尽管图1中的部件出于解释的目的而功能性地分隔开，但它们能够通过任何物理实现的方式而被多样化地组合。
无线设备100包括收发器110、处理器120、存储器130和定向天线系统140。
收发器110包括接收器112和发射器114，并根据无线通信网络的标准协议在无线通信网络中为无线设备100提供与其他无线设备通信的功能。例如，在一个实施例中，无线设备100可以是UWB无线设备，该UWB无线设备适于使用根据WiMedia规范的通信协议来运行。
处理器120被配置成执行一种或多种软件算法，与存储器130一起来提供无线设备100的功能。有利地，处理器120包括它自己的存储器(例如，非易失性存储器)用来存储可执行的软件代码，该软件代码允许该处理器执行无线设备100的各种功能。可替换地，该可执行代码可以存储在存储器130中的指定存储位置。
有利地，天线系统140可以包括全向能力和/或定向天线能力。
用于将具有大约500Mbps或更高的数据速率的经过编码的数据流进行解码的Viterbi算法通常需要使用并行结构实现。通常，如果采用P个并行结构，那么所需的处理速度就能够被按照因子P减少。但是，降低处理速度需求的“代价”是复杂度增加不止P倍。通常需要额外的电路和设计工作量来设计对单个经过编码的数据流进行解码的并行化的实现。
有利地，如这里描述的通信系统采用“固有地并行的”方法来做误差校正处理。尤其是，在单载波块传输(SCBT)系统的一个实施例中，在传输系统处，输入数据流被划分成P个并行数据流，每个数据流都具有等于该输入数据流的数据速率的一小部分的数据速率。然后，这些数据流在P个并行编码过程中被各自单独地编码(有利地是使用P个并行的编码器)。然后，该P个被单独编码的数据流被合并和交织到单个编码数据流中，该编码数据流然后使用任意调制和传输方案被发射到接收器。在接收器处，接收到的数据流被去交织并被划分成P个经过编码的数据流中，然后，使用P个并行的解码器对这些数据流进行解码。然后，这些经过解码的数据流被合并或者复用到单个数据流中。
通常，并不是所有经过单独编码的数据流都需要具有相同的数据速率，而且它们并不是必需都要使用相同的代码来进行编码和解码。当然，在接收端，数据流必须与传输处理互补地处理以产生与那些在发射端所采用的数据速率相同的数据速率的数据流，并且根据在发射端所采用的各种代码进行解码。在这种通常情况下，用于实现解码器所需的处理速度被按照以下因数降低 其中R是输入流的数据速率，而Rp是第p个单独编码数据流的数据速率。
使用并行编码的“固有地并行的”SCBT传输系统(其中Rp＝R/P)的一个实施例能够容易与传统的系统作比较，在传统的系统中，使用一种代码将输入流编码成为一种数据流，并且使用并行化的结构来实现解码器。在这种情况下，这个系统的固有地并行的方法在复杂度和解码延迟以及所需速度上是占优势的。相较于用于并行化一种非并行解码算法所需的复杂度和设计工作量，对P个并行化的经过编码的数据流进行解码的P个并行结构的实现需要较低的复杂度和较少的设计工作量。因为当块数据被打散成P个子块时，每个子块按照因子P缩短，于是解码该块所需的时间按照因子P缩短，因此解码延迟也被改进了。
图2是图示采用并行编码和解码的SCBT系统的功能框图。图2的SCBT系统包括发射系统200和接收系统255。在一个实施例中，发射系统200能够作为图1的无线设备100的发射器114而被提供，而接收系统255能够作为无线设备100的接收器112而被提供。
发射系统200包括解复用器210(也称为拆分器或分配器)、误差校正编码单元220、传输信号处理器230和SCBT调制器240。有利地，误差校正编码单元220包括多个(P个)误差校正编码器222。正如下面将要参照各种具体的实施例更详细地描述的那样，传输信号处理器230包括一个或多个码元映射器、一个或多个交织器、以及复用器(也称为合并器或组合器)。
接收系统255包括SCBT解调器265、接收器信号处理器275、多个误差校正解码器285、和复用器295(也称为合并器或组合器)。正如下面将要参照各种具体的实施例更详细地描述的那样，接收器信号处理器275包括一个或多个码元去映射器、一个或多个去交织器、以及解复用器(也称为拆分器或分配器)。
在功能上，发射系统200、解复用器210将一组数据(例如，数据流)划分成多个数据流。编码单元220用相应的纠错码将每个数据流单独地编码，以产生多个经过编码的数据流。有利地，每个误差校正编码器222单独地对多个数据流中的相应的一个进行编码。传输信号从多个经过编码的数据流中产生多个码元。SCBT调制器240从该多个码元中产生SCBT信号。
然后，该SCBT信号通过通信信道(例如，无线网络的无线信道)被发射到接收系统255。
在接收系统255处，SCBT解调器265解调SCBT信号并从中生成多个接收到的码元。接收器信号处理器275从该接收到的码元中产生多个经过编码的数据流。每个误差校正解码器285都在相应的其中一个经过编码的数据流上执行误差校正解码，从而产生多个经过解码的数据流。复用器295组合该经过解码的数据流。
传输信号处理器230和接收器信号处理器275均能够被以多种方式配置以执行它们相应的功能，因此，图1的SCBT系统的一些实施例是可能的。这些实施例的其中一些的非穷举集合被阐明于图3-8，现在将简要描述。
图3A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第一实施例。与上面所描述的图2的那些部件相同的部件使用相同的数字，并且其描述在此不再赘述。
在图3A中，传输信号处理器230A包括多个(P)码元映射器310、多个交织器320、以及复用器330。同时，在图3B中，接收器信号处理器275A包括解复用器340、多个(P)去交织器350、以及多个(P)码元去映射器360。
可操作地，在发射系统200处(图3A)，来自误差校正编码器222的P个并行编码的比特流通过码元映射器310使用M-PSK或者M-QAM星座被映射为码元。然后，这些码元流通过交织器320被单独地交织。对于不同的流可以使用不同类型的交织器320(例如块交织器)。然后，该经过交织的码元流被复用器330复用到一个码元流中，最后被SCBT调制器240映射到SCBT块。
例如，如果Q＝N/P，其中N是SCBT的块长度，P是原始数据集被划分成的流的数目，并且sp，k是在时间k来自分支p的经过交织的码元，那么SCBT块能够被记作 (6)s1，k，s2，k，...，sP，k，s1，k+1，s2，k+1，...，sP，k+1，...，s1，k+Q，s2，k+Q，...，sP，k+Q
类似地，在接收系统255处(图3B)，SCBT解调器265将SCBT信号解调成多个接收到的码元，sp，k。解复用器340将该码元sp，k解复用成为P个码元流。每个去交织器350均单独地将相应的码元流去交织。每个码元去映射器360均单独地将相应的经过去交织的码元流去映射以产生相应的经过编码的数据流。每个误差校正解码器285均在相应的经过编码的数据流之一上执行误差校验解码，从而产生多个经过解码的数据流，如图2所描述的那样。
图4A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第二实施例。该实施例与前一个相似，不同的是在传输信号处理器230B处，码元在它们被交织之前被解复用成单个流。类似地，在接收器信号处理器275B处，码元首先被去交织，然后被复用到P个数据流中，然后P个数据流被去映射。
图5A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第三实施例。在这个实施例中，传输信号处理器230C首先单独地将经过编码的比特流进行单独地交织。然后，复用器330将经过单独交织、单独编码的数据流合并成单个比特流。然后，在比特流被SCBT调制器240映射到SCBT块之前，码元映射器将比特流映射到QAM或PSK码元中。在接收器信号处理器275C处，信号处理是互补的码元去映射器360将接收自SCBT解调器265的码元去映射到比特流中；解复用器340将比特流解复用到多个经过交织的编码过的数据流中；多个去交织器350的每个均将相应的经过交织的数据流去交织以产生多个经过编码的数据流。
图6A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第四实施例。该实施例与前一个相似，不同的是在传输信号处理器230D处，交织的比特在被解复用到一个流中之前，首先被映射到QAM或者QPSK码元中。类似地，在接收器信号处理器275D处，码元首先被复用到P个流中，然后它们被去映射和去交织。
图7A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第五实施例。在这个实施例中，在传输信号处理器230E处，经过编码的比特首先被解复用到单个流中，然后被交织和映射到码元上。类似地，在接收器信号处理器275E处，接收到的码元首先被去映射。然后这些被去映射的比特在它们被复用到P个子流之前被交织。
图8A-B图示了采用并行编码和解码的SCBT系统的第六实施例。在这个实施例中，在传输信号处理器230F处，经过并行编码的比特首先被解复用到一个流中，然后它们被映射到QAM或者QPSK码元中。然后，这些码元被交织并被置于SCBT块内。在接收器信号处理器275F处，接收到的码元在被去映射到比特中之前首先被去交织，然后，这些比特被复用到子流中用于解码。
尽管这里公开了优选实施例，但是保持在本发明的概念和范围之内的许多这样的变化都是可能的。在检查说明书、附图和这里的权利要求之后，本领域技术人员会清楚这样的变化。因此，本发明仅受所附权利要求的精神和范围的限制。
权利要求
1.一种发送数据的方法，包括
将一组数据划分成多个数据流(210)；
用相应的纠错码对每个数据流单独编码以产生多个经过编码的数据流(220)；
从该多个经过编码的数据流中生成单载波块传输(SCBT)信号(230/240)；以及
发送该SCBT信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，从多个经过编码的数据流中生成单载波块传输(SCBT)信号包括
从多个经过编码的数据流中生成经过调制的码元的流(230)；以及
将该经过调制的码元映射到SCBT块中(240)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将一组数据划分成多个数据流包括将该组数据划分成多个数据流，其中至少两个该数据流具有彼此不同的数据速率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，对多个经过编码的数据流中的每一个进行单独编码包括对该数据流编码以使至少两个该经过编码的数据流被以彼此不同的代码所编码。
5.一种无线设备(100)，包括
解复用器(210)，适于将一组数据划分成多个数据流；
误差校正编码单元(220)，适于用相应的纠错码对每个数据流单独编码以产生多个经过编码的数据流；
传输信号处理器(230)，适于从该多个经过编码的数据流中产生多个码元；以及
单载波块传输(SCBT)调制器(240)，适于从该多个码元中产生SCBT信号。
6.根据权利要求5所述的无线设备(100)，其中，该传输信号处理器(230)包括
多个码元映射器(310)；
多个交织器(320)，每个交织器可操作地连接到其中一个码元映射器(310)的输出；以及
复用器(330)，该复用器可操作地连接到该多个交织器(320)的多个输出。
7.根据权利要求5所述的无线设备(100)，其中，传输信号处理器(230)包括
多个码元映射器(310)；
复用器(330)，该复用器可操作地连接到该多个码元映射器(310)的多个输出；以及
交织器(320)，该交织器可操作地连接到该复用器(330)的输出。
8.根据权利要求5所述的无线设备(100)，其中，传输信号处理器(230)包括
多个交织器(320)；
复用器(330)，该复用器可操作地连接到该多个交织器(320)的多个输出；以及
码元映射器(310)，该码元映射器可操作地连接到该复用器(330)的输出。
9.根据权利要求5所述的无线设备(100)，其中，传输信号处理器(230)包括
多个交织器(320)；
多个码元映射器(310)，每个码元映射器可操作地连接到一个交织器(320)的输出；以及
复用器(330)，该复用器可操作地连接到该多个码元映射器(310)的多个输出。
10.根据权利要求5所述的无线设备(100)，其中，传输信号处理器(230)包括
复用器(330)；
交织器(320)，该交织器可操作地连接到该复用器(330)的输出；以及
码元映射器(310)，该码元映射器可操作地连接到交织器(320)的输出。
11.根据权利要求5所述的无线设备，其中，传输信号处理器(230)包括
复用器(330)；
码元映射器(310)，该码元映射器可操作地连接到复用器(330)的输出；以及
交织器(320)，该交织器可操作地连接到该码元映射器(310)的输出。
12.一种接收数据的方法，包括
处理单载波块传输(SCBT)信号以产生接收到的码元(265)；
从该接收到的码元生成多个经过编码的数据流(275)；
对每个经过编码的数据流单独解码以产生多个经过解码的数据流(285)；以及
合并该经过解码的数据流(295)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，从该接收到的码元生成多个经过编码的数据流包括生成至少两个具有彼此不同数据速率的经过编码的数据流。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，对每个经过编码的数据流单独解码包括对至少两个经过编码的数据流进行解码，该至少两个经过编码的数据流使用彼此不同的代码进行编码。
15.一种无线设备(100)，包括
SCBT解调器(265)，适于解调单载波块传输(SCBT)信号并从中生成接收到的码元；
接收器信号处理器(275)，适于从该接收到的码元中产生多个经过编码的数据流；
多个误差校正解码器(285)，每个误差校正解码器均适于对其中一个相应的经过编码的数据流进行解码，以产生多个经过解码的数据流；以及
复用器(295)，适于合并该经过解码的数据流。
16.根据权利要求15所述的无线设备(100)，其中，接收器信号处理器(275)包括
解复用器(340)；
多个去交织器(350)，该去交织器可操作地连接到该解复用器(340)的输出；以及
多个码元去映射器(360)，每个码元去映射器均可操作地连接到其中一个去交织器(350)的输出。
17.根据权利要求15所述的无线设备(100)，其中，接收器信号处理器(275)包括
去交织器(350)；
解复用器(340)，该解复用器可操作地连接到该去交织器(350)的输出；以及
多个码元去映射器(360)，每个码元去映射器均可操作地连接到该解复用器(340)的输出。
18.根据权利要求15所述的无线设备(100)，其中，接收器信号处理器(275)包括
码元去映射器(360)；
解复用器(340)，该解复用器可操作地连接到该码元去映射器(360)的输出；以及
多个去交织器(350)，每个去交织器均可操作地连接到该解复用器(340)的输出。
19.根据权利要求15所述的无线设备(100)，其中，接收器信号处理器(275)包括
解复用器(340)；
多个码元去映射器(360)，该码元去映射器可操作地连接到该解复用器(340)的输出；以及
多个去交织器(350)，每个去交织器均可操作地连接到其中一个码元去映射器(360)的输出。
20.根据权利要求15所述的无线设备(100)，其中，接收器信号处理器(275)包括
码元去映射器(360)；
去交织器(350)，可操作地连接到该码元去映射器(360)的输出；以及
解复用器(340)，可操作地连接到该去交织器(350)的输出。
21.根据权利要求15所述的无线设备(100)，其中，接收器信号处理器(275)包括
去交织器(350)；
码元去映射器(360)，可操作地连接到该去交织器(350)的输出；以及
解复用器(340)，解复用可操作地连接到该码元去映射器(360)的输出。
全文摘要
一种单载波块传输(SCBT)系统使用固有地并行的方法来做误差校正处理。在传输系统(200)，输入数据流被划分成(210)P个并行的数据流，每个数据流都具有等于该输入数据流的数据速率的一小部分的数据速率。然后，该并行数据流在P个并行编码过程中被各自单独地编码(220)(有利地是使用P个并行的编码器(222))。然后，该P个被单独编码的数据流被合并(330)、交织(320)和映射(310)到一个编码码元流中，使用任意调制(240)和传输方案，该编码码元被发射到接收器。在接收器(255)处，接收到的数据流被反-交织(350)并被划分到P个经过编码的数据流中，然后，使用P个并行的解码器，该经过编码的数据流被解码(285)。然后，经过解码的数据流被合并或者复用(295)到一个数据流中。
文档编号H03M13/00GK101611553SQ200880002588
公开日2009年12月23日 申请日期2008年1月17日 优先权日2007年1月19日
发明者D·比鲁, S·-A·塞耶迪-埃斯法哈尼, R·陈, H·翟, C·-T·仇 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司