CN101341668B - 无线系统中的数据通信方法和无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

MIMO无线系统包括发送器，所述发送器具有：解析器，将比特流解析为多个空间数据流；与所述多个空间数据流相应的多个交织器，其中，每一个交织器通过在交织操作之后执行频率旋转来对相应的空间数据流中的比特进行交织，以增加无线系统的分集。所述MIMO无线系统还包括接收器，所述接收器具有对通过发送器发送的空间比特流进行去交织的去交织器。

Description

无线系统中的数据通信方法和无线通信系统
技术领域
本申请通常涉及数据通信，更具体地讲，涉及在多天线信道中使用正交频分复用(OFDM)以利用发送分集来进行数据通信。
背景技术
在无线通信系统中，天线分集对增加系统链路的鲁棒性起非常重要的作用。OFDM被用作使用射频信号(RF)发送数字数据的复用技术。在OFDM中，无线电信号被划分成以不同频率同时向接收器发送的多个子信号。每个子信号在其自己独有的被数据调制的频率范围(子信道)内发送。OFDM将数据分布在以不同频率分开的多个信道上。
通常使用比如快速傅利叶变换(FFT)处理的变换来进行OFDM调制，其中，多比特数据在频域中被编码到子信道上。这样，在发送器中，对一组频率信道执行快速傅利叶反变换(IFFT)以产生时域OFDM码元，从而在通信信道上进行发送。IFFT处理将每个子信道的频域数据转换成时域采样块，所述时域采样稍后被转换为用于RF调制器的模拟调制信号。在接收器中，通过对每个码元执行FFT处理来处理OFDM信号，以将时域数据转换为频域数据，然后通过检查子信道的相位和幅度来对数据进行解码。因此，在接收器中，实现发送器的相反处理。此外，发送天线分集方案用于提高OFDM系统可靠性。如上所述，在频域中对OFDM系统中的发送分集方案进行编码。
OFDM已经被IEEE 802.11a标准化组选择为高速无线局域网(WLAN)标准的基础，并且还正被考虑要作为高吞吐量WLAN 802.11n的基础。实现WLAN 802.11n的传统OFDM MIMO系统的典型发送器包括信道编码器、删除器(puncturer)、空间解析器和多个数据流处理路径。每个数据流处理路径包括交织器、星座映射器、IFFT功能、保护间隔插入窗口以及RF调制器。
对于系统的解析器和交织器部分，在空间流和频率音(frequency tone)上交织编码的和经过删除的比特。在空间频率交织上分两步：空间流解析和频率交织。首先，编码和经过删除的比特通过循环解析器被解析为多个空间流。所述解析器从第一空间流开始以循环方式将连续的比特块发送到不同的空间流。其次，对每个具有与一个OFDM码元中的比特数相应的块大小的空间流，通过单独的块交织器来对所有编码的比特进行交织。所述块交织器基于802.11a交织器，它具有某些修改以允许多个空间流和40MHz的传输。
所述交织器由两步置换来定义。第一置换确保相邻的编码的比特被映射到不相邻的子载波上。第二置换确保编码的比特被可选择地映射到星座的低有效位和高有效位上，从而可避免过长的低可靠性(LSB)比特。接收器中的去交织器执行相反操作，并且还通过与所述两个交织器置换相应的两个置换来定义。
发明公开
技术问题
如投稿到2004年11月的IEEE 802.1111-04-889r1的S.A.Mujtaba的“TGnSync Proposal Technical Specification”和投稿到2004年11月的IEEE 802.1111-04-0886r4的Manoneet Singh等和Bruce Edwards等的“WWiSE proposal：High throughput extention to the 802.11 Standard”(包含于此以资参考)中所述，这种传统的系统提供按块的写入、用于多天线发送的一列旋转和一列内的PAM顺序旋转。然而，因为只按一列对列进行旋转，所以相邻的比特只被映射到为20MHz和40MHz系统分开设置的3个和6个子载波上。结果在相关信道，分集增益没有被完全利用。
另一传统的发送器设计包括信道编码器、删除器、频率交织器、空间解析器和两个数据流处理路径。每个数据流处理路径包括星座映射器、IFFT功能、保护间隔插入窗口和RF调制器。交织器在两个连续的OFDM码元被解析到两个不同的天线之前对所述两个连续的OFDM码元执行交织。第一置换的关系是：
i＝Nrow×(k mod Ncolumn)+floor(k/Ncolumn)
其中，Ncolumn＝32，Nrow＝2NCBPS/Ncolumn
在交织之后，空间解析器根据循环方式按组将交织的比特解析到不同的空间流。组的大小等于一个QAM码元中的比特数。例如，对于64QAM，6比特将被解析到一个空间流，后面的6比特将被解析到另一空间流。然而，这种发送器不足以灵活地对不同的特定流提供不同的信道编码和调制方案。
技术方案
在一个实施例中，本发明提供了一种用于发送器的交织器设计，所述交织器设计能够灵活地对不同的特定流提供不同的信道编码和调制方案。
因此，根据本发明实施例的MIMO系统包括发送器，所述发送器具有：解析器，将比特流解析为多个空间数据流；与所述多个空间数据流相应的多个交织器，其中，每一个交织器通过执行频率旋转来对相应的空间数据流中的比特进行交织，以增加无线系统的分集，其中，所述频率旋转等同于多列旋转和至少一行旋转。所述MIMO无线系统还包括接收器，所述接收器具有将发送器发送的空间比特流去交织的去交织器。
参照下面的描述、权利要求书和附图将会理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。
附图说明
图1显示根据本发明的具有20MHz信道的2天线MIMO的发送器数据路径的OFDM MIMO发送器的实施例的功能框图；
图2显示根据本发明的具有40MHz信道的2天线MIMO的发送器数据路径的OFDM MIMO发送器的实施例的功能框图；
图3显示根据本发明的在MIMO发送器中的交织处理的实施例的步骤的流程图；
图4显示根据本发明另一实施例的示例性交织器的功能框图；
图5显示根据本发明的包括去交织器的OFDM MIMO接收器的实施例的功能框图；
图6和图7显示20MHz信道中的仿真结果；
图8显示根据本发明另一实施例的OFDM MIMO发送器的实施例的功能框图。
发明的方式
在一个实施例中，本发明提供了一种用于MIMO系统的比特流交织的方法。所述交织方法使用频率旋转以更好地研究无线系统的分集并使实现简化。
图1显示根据本发明实施例的实现WLAN 802.11n的OFDM系统100(例如20MHz信道)的示例性框图。所述系统100包括发送器101和接收器102。所述发送器101包括信道编码器103、删除器104、空间解析器106和两个数据流处理路径107。每个数据流处理路径107包括交织器(例如用于第一处理路径的交织器108A和用于第二处理路径的交织器108B)、星座映射器110、IFFT功能112和保护间隔插入窗口114以及RF调制器116。对于发送器的解析器106和交织器108A、108B部分，在空间流和频率音上来交织编码的并经过删除的比特。进行空间频率交织分两步：空间流解析和频率交织。
通常，通过循环解析器将编码的并经过删除的比特解析到多个空间流，
其中：s＝max{NBPSC/2，1}     (1)
s是每个循环中解析到一个天线上的比特数，NBPSC是每个子载波的编码的比特数。传统的解析器从第一空间流开始以循环方式将连续的s比特块发送到不同空间流。通常，对每个具有与一个OFDM码元中编码的比特数相应的块大小(NCBPS)的空间流，通过单独的块交织器来对所有编码的比特进行交织。传统的块交织器基于802.11a交织器，它具有某些修改以允许多个空间流和40MHz的传输。
基本交织器阵列(array)具有Nrow行和Ncolumn列，NBPSC是每个子载波的编码的比特数(例如，对于BPSK，NBPSC＝1；对于QPSK，NBPSC＝2；对于16QAM，NBPSC＝3等)，其中，在下面的表1中显示交织器参数。
表1
交织器参数
  Ncolumn   Nrow
  20MHz信道   16   3NBPSC
  40MHz信道   18   6NBPSC
传统的交织器由两步置换定义。第一步置换(第一置换)确保相邻的编码的比特被映射到不相邻的子载波上。第一置换根据802.11a交织器修改，从而对于每个空间流，阵列中的列索引被旋转一列。第二步置换(第二置换)确保编码的比特被可选择地映射到星座的低有效位和高有效位，从而避免过长的低可靠性(LSB)比特。
下面的关系(2)和(3)定义传统的交织器，其中，k表示第一置换之前的编码的比特的索引，i是第一置换之后第二置换之前的索引。在传统的交织器中，第一置换由下面的关系(2)定义：
i＝Nrow×(((k mod Ncolumn)+iss)mod Ncolumn)+floor(k/Ncolumn)，(2)
k＝0，1，...，NCBPS-1，
其中，iss＝0，1......Nss-1是交织器操作的空间流的索引。iss的插入是802.11a交织器的修改。这导致在去交织处理中的列偏移。也就是说，以列循环方式从列iss开始按行读取比特并按列输出比特。
此外，通常，第二置换由下面的关系(3)定义，其中，j是第二置换之后调制映射之前的索引：
j＝s×floor(i/s)+(i+NCBPS-floor(Ncolumn×i/NCBPS))mods    (3)
i＝0，1，...，NCBPS-1，
其中，根据下面的关系(4)来确定s：
s＝max(NBPSC/2，1)                          (4)
同样，接收器中的去交织器执行相反的关系，并且通过与上述传统的交织器置换相应的第一步置换和第二步置换来定义。关系(5)和(6)定义上述用于传统的去交织器的第一和第二置换，其中，在第一置换之前原始接收的比特的索引被表示为j，i是第一置换之后第二置换之前的索引。
通常，去交织器中的第一置换被下面的关系(5)定义：
i＝s×floor(j/s)+(j+floor(Ncolumn×j/NCBPS))mods   (5)
j＝0，1，...，NCBPS-1，
其中，如上面的关系(4)来定义s。关系(5)中的第一置换是上述关系(3)中的相反置换。
通常，去交织器中的第二置换通过下面的关系(6)定义，其中，k是第二置换之后的索引：
k＝Ncolumn(i mod Nrow)+(floor(i/Nrow)-iss+Ncolumn)mod Ncolumn    (6)
i＝0，1，...，NCBPS-1
关系(6)中的第二置换是上面关系(2)的交织器置换的相反置换。
如上所述，传统的系统提供按块的写入、用于多天线发送的列旋转和列内的PAM顺序旋转。然而，因为仅按一列来进行列旋转，所以相邻的比特仅被映射到为20MHz和40MHz系统分开设置的例如3和6个子载波上。结果，在相关信道中，集散增益没有被完全利用。
在2005年4月12号提交的公共分配的专利申请号为11/104808的专利申请中，描述了一种改进的交织处理，所述交织处理将列旋转增加到块内最大的可能距离以全面探索无线系统的分集。在这种改进的交织处理中，在第一置换中，列旋转从一列旋转改变到((Ncolumn/Nss)×iss)列旋转，其中，Nss是空间数据流的总数，iss是范围从例如0到Nss-1的空间数据流的索引。这样，与上面的传统交织关系(2)相比，在改进的交织处理中的第一置换由下面的关系(7)定义：
i＝Nrow×(((k mod Ncolumn)+floor(Ncolumn/Nss)×iss)mod Ncolumn)+floor(k/Ncolumn)
其中，k＝0，1，...，NCBPS-1             (7)
在接收器方，去交织处理执行相反的操作以对接收的比特去交织。与上面的传统的去交织关系(6)相比，去交织器中的第二置换由下面的关系(8)定义：
k＝Ncolumn×(i mod Nrow)+(floor(i/Nrow)-floor(Ncolumn/Nss)×iss+Ncolumn)mod Ncolumn
其中，i＝0，1，...，NCBPS-1                               (8)
例如，如果使用改进的交织处理来发送两个数据流，则在20MHz信道中，相邻数据比特针对不同数据流而被划分成8列。在另一个示例中，在40MHz的信道中，相邻数据比特针对不同数据流而被划分成9列。
在一个存在多个空间流的示例性发送器中，第一数据流的比特的块在该块中没有任何旋转地被发送。通常，在相对于第一空间流旋转iss列之后发送其余的每个空间流。然而，使用改进的交织处理，在多列旋转之后发送其余的每个空间流，其中，旋转数是交织器阵列的列数除以空间流数。
在存在两个空间流，并且一个空间流在第一天线上发送，而另一空间流在第二天线上发送的另一示例性发送器中，在第一天线上发送比特的第一块，并且在该块中没有任何旋转。通常，对于第二天线，数据旋转一列而被发送，其中，第二列被旋转到第一列等，从而各列向左移动/旋转一列。然而，使用该改进的交织器对于第二天线来说，旋转数是交织器阵列中的列数除以天线数。例如，对于具有两个天线的20MHz发送器，交织器阵列包括16列和3行的比特。使用该改进的交织器对于第二天线来说，旋转数是由列数(16)除以天线数(2)，结果是8列旋转。这样，第9列到第16列被移动到阵列块的第一部分(前8列)，第1列到第8列被移动到阵列块的第二部分(后8列)，以进行发送。
与具有1列旋转交织的传统的系统相比，在改进的交织器中使用多列旋转交织的MIMO系统性能(例如包出错率对信噪比)得到改进。这是因为在使用OFDM不同子载波并且比特被旋转多列时，相邻比特在空间域和在子载波空间中被进一步分开，从而降低了传输信道的衰落。
根据改进的交织处理使用多列旋转时，两个相邻比特经历相同信道的可能性较低。这样，在接收器接收的数据比特被去交织以进行卷积解码时，如果一个接收到的比特因为衰落信道中的传输而具有低能量(坏比特)，并且相邻比特具有高能量(好比特)，则好比特可用于通过卷积解码恢复坏比特。
在传统的一列旋转交织的情况下，相邻数据比特在空间上接近，并且可面对相同的坏传输信道。在存在若干个面对相同坏信道的连续比特的情况下，接收器难于通过卷积解码来恢复比特。然而，在改进的交织处理中的多列旋转的情况下，相邻比特在空间上分开，从而它们不太可能在相同的坏/衰落信道中被发送。这样，如果比特在坏信道中被发送，并且相邻比特经过好信道被发送，则接收器中的解码处理仍然可使用在好信道中发送的比特恢复经过坏信道发送的比特。
在公共分配的标题为“An improved interleaver design for IEEE 802.11nstandard”、代理人案卷号为SAM2B.PAU.07的专利申请(包含于此以资参考)中，为了进一步将相邻比特分离到不同子带和不同空间流，除了对不同的空间流执行大量列旋转之外，还执行另外的行旋转，这引起上述关系(2)改变为下面的关系(10)：
i＝Nrow×(((k mod Ncolumn)+floor(Ncolumn/Nss)×iss)mod Ncolumn)+(floor(k/Ncolumn)+ceil(N/Nss×iss)×NBPSC)mod Nrow            (10)
其中，k＝0，1，...NCBPS-1，iss＝0，...，Nss-1，其中，Nss是空间流数。
因此，相应的去交织关系被修改为下面的关系(11)：
k＝(Ncolumn×(i mod Nrow)+(floor(i/Nrow-floor(Ncolumn/Nss)×iss)modNco1+Ncolumn×(N-ceil(N/Nss×iss))×NBPSC)mod NCBPS    (11)
其中，i＝0，1，...NCBPS-1，iss＝0，...，Nss-1，其中，Nss是空间流数。
改进的交织器和去交织器
根据本发明，进一步改进的交织处理的实施例在图1的系统中实现，以进一步将相邻比特分离到不同子带和不同空间流，其中，除了对不同空间流执行多列旋转(例如Ncol/Nss)之外，还对不同空间流执行一个或多个另外的行旋转，从而通过频率旋转实现行和列旋转的结合。除了操作是针对行进行而非针对列进行之外，行循环旋转和列循环旋转是相同的操作。
不考虑交织器块(阵列)中的问题，根据本发明实施例的列和行交织的实施包括两步：第一，使用IEEE 802.11a交织器参数对所有的数据流执行相同的交织。然后，输出的数据比特被映射到OFDM码元的不同子载波上。第二，对不同数据流沿着频率子载波执行不同循环移动，以在交织器操作的第一置换中获得列和行旋转的相同效果。
在根据本发明实施例的进一步改进的交织处理的一个示例中，对于交织器108A和108B，通过下面的关系(12)至关系(14)来实现该进一步改进的交织处理。
根据关系(12)到关系(14)，在三个步骤中实现交织器108A和108B的进一步改进的交织处理：
i＝Nrow×(kmod Ncolumn)+floor(k/Ncolumn)，k＝0，1，...，NCBPS-1     (12)
j＝s×floor(i/s)+(i+NCBPS-floor(Ncolumn×i/NCBPS))mods i＝0，1，...，NCBPS-1(13)
其中，s根据s＝max(NBPSC/2，1)来确定；
r＝(j-((2×iss)mod3+3×floor(iss/3))×Nrot×NBPSC)mod NCBPS，j＝0，1，...，NCBPS-1(14)
其中，在关系(12)至关系(14)中，k表示第一置换之前的编码的比特的索引，i是在第一置换之后第二置换之前的索引，j是第二置换之后第三置换之前的索引，r是第三置换之后的索引，iss＝0，1，...，Nss-1是交织器操作的空间流的索引，Nrot是应用的基本旋转数。对于20MHz和40MHz操作，我们分别选择Nrot等于11和29。iss参数控制每个流的旋转，使得对于第一流，没有频率旋转。
上面的关系(12)确保相邻的编码的比特被映射到不相邻的子载波上。上面的关系(13)确保编码的比特被选择性地映射到星座的低有效位和高有效位中，从而避免了过长的低可靠性(LSB)比特。关系(14)表示频率旋转操作。
因此，对于示例性接收器102中的去交织器118A和118B，相应的去交织关系基于下面的关系(15)到关系(17)：
xd＝(xdd+((2×iss)mod3+3×floor(iss/3))×Nrot×NBPSC)mod NCBPS
xss＝0，1，...，NCBPS-1，                             (15)
jd＝s×floor(jdd/s)+(j+floor(Ncolumn×jdd/NCBPS))mods
jss＝0，1，...，NCBPS-1                               (16)
id＝Ncolumn×idd-(NCBPS-1)×floor(Ncolumn×idd/NCBPS)
jdd＝0，1，...，NCBPS-1                          (17)
其中，idd、jdd表示每一步的操作之前的相应索引，第一置换之前的编码的比特的索引由xdd表示，第二置换之前第一置换之后的编码的比特的索引由jdd表示，第三置换之前第二置换之后的编码的比特的索引由idd表示，xd是第一置换之后第二置换之前的索引，jd是第二置换之后第三置换之前的索引，id是第三置换之后的索引。
上面的关系(15)至(17)分别执行关系(14)至关系(12)的相反步骤。
例如，在20MHz信道化的情况下，交织器的块大小是3×NBPSC行和16列。对于两个数据流的情况，第一数据流的交织器可以与IEEE 802.11a交织器相同。然而，对于第二数据流，除了传统的802.11a交织器操作之外，根据本发明实施例，频率旋转的另外步骤被添加到IFFT操作之前。
现在描述NBPSC＝1的BPSK的简单示例。下面的示例表2-4显示在交织操作前后经过BPSK调制的OFDM码元的比特位置。
表2
交织器块中的比特位置
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16
  17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32
  33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48
比特按行写入，按列读出，从而在块交织之后，子载波中的比特位置如下面的表3所示：
表3
Figure GSB00000753437400091
频率旋转之后的比特位置如下面的表4所示：
表4
图2显示根据本发明的具有40MHz信道的2天线MIMO的发送器数据路径的OFDM MIMO发送器120的实施例的功能框图。发送器120包括信道编码器123、删除器124、空间解析器126和两个数据流处理路径127。每个数据流处理路径127包括交织器(例如用于第一处理路径的交织器128A、用于第二处理路径的128B)、星座映射器130、IFFT功能132、保护间隔插入窗口134和RF调制器136。对于发送器的解析器126和交织器128A、128B部分，编码并经过删除的比特在空间比特流和频率音上交织。根据这里描述的本发明，交织器128A和128B实现上述的进一步改进的交织处理的实施例。
图3显示根据本发明所提供的上述进一步改进的交织处理的实施例的图1的发送器101(或图2的发送器)的示例性操作步骤的流程图。根据图3中的示例，图1的发送器101根据下面的步骤操作：接收源比特流(步骤200)；信道编码器103使用卷积编码(CC)来对数据进行编码(步骤202)；删除器104从CC删除比特以改变码率(步骤204)；空间解析器106将数据流分离为若干个空间流(步骤206)；然后在除第一路径以外的每个处理路径107中，根据本发明实施例，交织器108B使用相同的802.11a相似交织器外加另外的不同频率旋转来对比特进行交织(例如，对于不同空间流使用不同的旋转，例如，对于20MHz信道在48个数据子载波上交织数据，对于40MHz信道在108个数据子载波上交织数据等)(步骤208)；星座映射器110使用格雷映射规则(Gray Mapping Rule)将交织的比特分组/映射为码元(例如，BPSK将1比特分组为一个码元；64QAM将6比特分组为一个码元等)(步骤210)；通过IFFT操作将码元分布在一个OFDM码元的数据子载波上，其中，数据码元被映射到IFFT的每个子载波上(步骤212)；IFFT功能112将频域数据转换到时域发送数据(步骤214)；保护窗口114将保护间隔添加到时域中的每个OFDM码元中，以防止码元之间的干扰(步骤216)；在RF模块116中，信号经过RF调制并经过天线117通过信道而被发送(步骤218)。
图4显示根据本发明另一实施例的利用多个空间流路径的交织处理的发送器300的更详细的框图。发送器300包括空间解析器302和多个(例如2到n，例如n＝4)空间流处理路径304。每个路径304包括交织器306和比特至码元映射器308。每个交织器包括块第一置换交织器310和第二置换交织器312。然后，对于除第一空间流处理路径以外的不同空间流，通过频率旋转块311执行N频率旋转。
在通过解析器302将输入比特流空间解析为多个空间流之后，每个空间流在相应的空间流处理路径304中被处理。然后，在每个空间流处理路径304中处理的比特经过信道被发送(例如，如图1的系统100所示)。
如所示出的那样，在图4的示例中，除第一空间流处理路径以外的每个空间流路径中的交织器306包括块第一置换交织器310、第二置换交织器312和频率旋转的第三置换311，其中，根据本发明(例如上述的关系12到14)来构造频率旋转交织器311。
参照图5，示例性接收器400执行相反操作，其中，根据本发明，接收器400包括对接收的每个空间流的比特去交织的用于每个空间流的去交织器402。除第一路径以外的每个去交织器402包括第三置换频率去旋转401、实现上述关系(5)的第二置换去交织器404和第一置换去交织器406A、406B(例如，实现上述的关系15至17)。
示例性仿真已经验证了在20MHz MIMO信道化中根据本发明的进一步改进的交织处理的性能的增进。在表5中列出了示例性仿真的编码和调制模式。
表5
仿真中的调制和编码方案(MCS)定义
  空间流数   调制   码率
  2   64-QAM   5/6
  2   64-QAM   7/8
图6-7显示用于上述列出的调制和编码组合的IEEE802.11n信道模型BLOS、DLOS、ELOS和DNLOS的仿真比较结果。为了简化示例，假定有完美的同步、没有RF衰减，并具有完美的信道估计。此外，MMSE检测器用于数据流分离。
在图6所示的示例中，曲线501、502和503分别表示根据上述公共分配的代理人案卷号为SAM2B.PAU.07的专利申请的CC5/6BNLOS性能、根据本发明的CC5/6BNLOS性能和根据现有技术的CC5/6BNLOS性能。
同样，曲线504、505和506分别表示根据上述公共分配的代理人案卷号为SAM2B.PAU.07的专利申请的CC5/6DNLOS性能、根据本发明的CC5/6DNLOS性能和根据现有技术的CC5/6DNLOS性能。
同样，曲线507、508和509分别表示根据上述公共分配的代理人案卷号为SAM2B.PAU.07的专利申请的CC5/6ENLOS性能、根据本发明的CC5/6ENLOS性能和根据现有技术的CC5/6ENLOS性能。
在图7所示的示例中，曲线601、602和603分别表示根据上述公共分配的代理人案卷号为SAM2B.PAU.07的专利申请的CC7/8BNLOS性能、根据本发明的CC7/8BNLOS性能和根据现有技术的CC7/8BNLOS性能。
同样，曲线604、605和606分别表示根据上述公共分配的代理人案卷号为SAM2B.PAU.07的专利申请的CC7/8DNLOS性能、根据本发明的CC7/8DNLOS性能和根据现有技术的CC7/8DNLOS性能。
同样，曲线607、608和609分别表示根据上述公共分配的代理人案卷号为SAM2B.PAU.07的专利申请的CC7/8ENLOS性能、根据本发明的CC7/8ENLOS性能和根据现有技术的CC7/8ENLOS性能。
各种仿真结果显示简化的方法与公共分配的代理人卷号为SAM2B.PAU.07的专利申请具有相似的性能。主要的性能改进因素是空间数据流中的频率旋转。
根据本发明的改进的交织处理可在根据本发明另一实施例的图8所示的20MHz信道的修改的OFDM MIMO发送器结构600中实现。与图1相比，在图8的修改的发送器结构中，在解析处理之后执行删除处理。在这种情况下，利用两个删除器，每个数据流处理路径有一个删除器。使用该修改的结构，MIMO系统可同时用不同码率来发送数据流。
发送器600包括信道编码器103、空间解析器106、两个数据流处理路径602。每个数据流处理路径602包括删除器104、交织器(例如交织器108A和108B)、星座映射器110、IFFT功能112、保护间隔插入窗口114和RF调制器116。对于发送器的解析器106和交织器108A/108B部分，编码并经过删除的比特在空间流和频率音上被交织。
如所示出的那样，在发送器600中，每个空间数据流路径包括删除器104，从而允许两个空间流(基于信道条件)具有不同传输率。在一个示例中，一个删除器104为第一数据流提供卷积码1/2，另一删除器104为第二数据流提供卷积码3/4。使用多个删除器104提供更高的灵活性。例如，在两个发送器天线的情况下，如果第一天线比第二天线提供的信道好，则在第一天线上可获得高的数据传输率，在第二天线上获得稍低的数据传输率。这种组合使得根据本发明的MIMO OFDM系统更加灵活，并且实质上使传输最优化。
如本领域的技术人员应该认识到的那样，图2的示例性发送器可以以与图8及上面所描述的相同方式被相似地修改，从而在解析处理之后执行删除处理，其中，利用两个删除器(每个数据流处理路径使用一个删除器)。
如本领域的技术人员应该认识到的那样，本发明的其他实施是可能的，本发明并不限于上述的这些示例性的频率旋转数量。基于802.11n系统中的子载波的具体数量来选择参数的选择的集合。在具有不同数量的子载波和解析器的其他系统中，可使用本发明的原理，其中具体的旋转参数可能不同。
通过参照本发明的特定优选版本已经相当详细地描述了本发明；然而，其他版本是可能的。因此，权利要求的精神和范围不应该限于对包含在这里的优选版本的描述。

Claims (18)

1.一种无线系统中的数据通信方法，包括下述步骤：
将比特流解析为多个空间数据流；
通过在执行交织操作之后执行频率旋转来对一个或多个空间数据流中的每个空间数据流中的比特进行交织，以增加无线系统的分集；
发送交织后的每个空间数据流的比特，
其中，对空间数据流中的比特进行交织的步骤包括下述按顺序执行的步骤：执行确保相邻编码的比特被映射到一个数据流中的不相邻的子载波上以进行发送的第一置换、确保编码的比特被可选择地映射到星座的低有效位和高有效位上的第二置换、和根据不同空间数据流提供频率旋转以增加无线系统的分集的第三置换；
其中，第三置换根据下述关系定义：
r＝(j-((2×iss)mod3+3×floor(iss/3))×Nrot×NBPSC)modNCBPS，j＝0，1，...，NCBPS-1；
其中，NBPSC是每个子载波的编码的比特数，NCBPS表示与一个OFDM码元中的编码的比特数相应的块大小，j是第二置换之后第三置换之前的索引，r是第三置换之后的索引，iss＝0，1，...，Nss-1是正在进行交织的空间流的索引，Nss是空间数据流的总数，Nrot是应用的基本旋转数。
2.如权利要求1所述的方法，其中，空间数据流的频率旋转数是总的空间数据流数目的函数。
3.如权利要求1所述的方法，其中，每个空间数据流交织器阵列包括Nrow行Ncolumn列比特，其中，第一置换根据下述关系定义：
i＝Nrow×(kmodNcolumn)+floor(k/Ncolumn)，k＝0，1，...，NCBPS-1
第二置换根据下述关系定义：
j＝s×floor(i/s)+(i+NCBPS-floor(Ncolumn×i/NCBPS))mods，i＝0，1，...，NCBPS-1
其中，s根据s＝max(NBPSC/2，1)来确定；
k表示第一置换之前的编码的比特的索引，i是第一置换之后第二置换之前的索引。
4.如权利要求3所述的方法，还包括下述步骤：接收每个空间比特流的发送的比特，并根据下述关系对接收的比特进行去交织：
xd＝(xdd+((2×iss)mod3+3×floor(iss/3))×Nrot×NBPSC)modNCBPS，
xdd＝0，1，....，NCBPS-1；
jd＝s×floor(jdd/s)+(j+floor(Ncolumn×jdd/NCBPS))mods，jdd＝0，1，...，NCBPS-1；
id＝Ncolumn×idd-(NCBPS-1)×floor(Ncolumn×idd/NCBPS)，idd＝0，1，...，NCBPS-1；
其中，xdd表示第一置换之前的编码的比特的索引，xd是第一置换之后第二置换之前的索引，jd是第二置换之后第三置换之前的索引，id是第三置换之后的索引。
5.如权利要求1所述的方法，其中，无线系统包括MIMO系统。
6.如权利要求5所述的方法，其中，无线系统包括OFDM MIMO系统。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述将比特流解析为多个空间数据流的步骤还包括下述步骤：逐位或逐组循环解析以增加空间分集。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述将比特流解析为多个空间数据流的步骤还包括下述步骤：逐位地循环解析以便比特流的一个比特每次都被解析到一个数据流。
9.如权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：在解析步骤之后对每个空间数据流进行删除。
10.如权利要求9所述的方法，其中，对每个空间数据流进行删除的步骤基于信道条件。
11.一种无线通信系统，包括：
发送器，包括：
解析器，将比特流解析为多个空间数据流；
与所述多个空间数据流相应的多个交织器，其中，一个或多个交织器中的每一个交织器通过在执行交织操作之后执行频率旋转，来对相应的空间数据流中的比特进行交织，以增加无线通信系统的分集；和
调制器，发送交织后的每个空间数据流的比特；
接收器，接收发送的比特并对发送的比特进行去交织，
其中，每一个交织器按顺序执行确保相邻编码的比特被映射到一个数据流中的不相邻的子载波上以进行发送的第一置换、确保编码的比特被可选择地映射到星座的低有效位和高有效位上的第二置换和根据不同空间数据流执行不同频率旋转以增加无线通信系统的分集的第三置换，
其中，第三置换根据下述关系定义：
r＝(j-((2×iss)mod3+3×floor(iss/3))×Nrot×NBPSC)modNCBPS，j＝0，1，...，NCBPS-1；
其中，NBPSC是每个子载波的编码的比特数，NCBPS表示与一个OFDM码元中的编码的比特数相应的块大小，j是第二置换之后第三置换之前的索引，r是第三置换之后的索引，iss＝0，1，...，Nss-1是正在进行交织的空间流的索引，Nss是空间数据流的总数，Nrot是应用的基本旋转数。
12.如权利要求11所述的系统，其中，每个空间数据流交织器阵列包括Nrow行Ncolumn列比特，其中，确保相邻的编码的比特被映射到不相邻的子载波根据下述关系：
i＝Nrow×(kmodNcolumn)+floor(k/Ncolumn)，k＝0，1，...，NCBPS-1
确保编码的比特被选择性地映射到星座的低有效位和高有效位从而避免过长的低可靠性(LSB)比特根据下述关系：
j＝s×floor(i/s)+(i+NCBPS-floor(Ncolumn×i/NCBPS))mods，i＝0，1，...，NCBPS-1
其中，s根据s＝max(NBPSC/2，1)来确定；
k表示第一置换之前的编码的比特的索引，i是第一置换之后第二置换之前的索引。
13.如权利要求12所述的系统，其中，接收器包括多个去交织器，从而每个去交织器对接收到的空间数据流中的比特进行去交织。
14.如权利要求13所述的系统，其中，每个去交织器根据下述关系对接收的比特进行去交织：
xd＝(xdd+((2×iss)mod3+3×floor(iss/3))×Nrot×NBPSC)modNCBPS；
xdd＝0，1，...，NCBPS-1；
jd＝s×floor(jdd/s)+(j+floor(Ncolumn×jdd/NCBPS))mods，jdd＝0，1，...，NCBPS-1；
id＝Ncolumn×idd-(NCBPS-1)×floor(Ncolumn×idd/NCBPS)，idd＝0，1，...，NCBPS-1；
其中，xdd表示第一置换之前的编码的比特的索引，xd是第一置换之后第二置换之前的索引，jd是第二置换之后第三置换之前的索引，id是第三置换之后的索引。
15.如权利要求11所述的系统，其中，无线通信系统包括MIMO系统。
16.如权利要求15所述的系统，其中，无线通信系统包括OFDM MIMO系统。
17.如权利要求11所述的系统，其中，解析器按逐位循环解析对比特流进行解析以增加空间分集。
18.如权利要求11所述的系统，其中，解析器按逐位循环解析对比特流进行解析，从而比特流的一个比特每次都被解析到一个数据流。
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