一種基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織方法及裝置，屬于無線通信系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在無線通信系統(tǒng)中，由于噪聲、信道衰落等原因，信號(hào)在傳輸過程中會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。 在發(fā)送端和接收端分別對數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼和譯碼，可使系統(tǒng)具有一定的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能 力。然而在多徑衰落及快變信道條件下，突發(fā)性錯(cuò)誤時(shí)常發(fā)生。突發(fā)性錯(cuò)誤是指一組連續(xù) 的錯(cuò)誤符號(hào)。針對該種情況，僅能檢測單個(gè)差錯(cuò)和不太長的差錯(cuò)串的信道編碼不能很好地 解決問題。為了克服該一困難，人們經(jīng)常將信道編碼和交織技術(shù)結(jié)合起來，即對已編碼的信 號(hào)按一定規(guī)則重新排列，從而實(shí)現(xiàn)長串錯(cuò)誤離散化，同時(shí)利用信道編碼來糾正離散性錯(cuò)誤， 提高整個(gè)通信系統(tǒng)的可靠性。
[0003] 目前，交織技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各種無線通信系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)。其中IE邸802.lln/ ac標(biāo)準(zhǔn)分別定義了兩種交織方式：一種是符號(hào)交織，主要針對低密度奇偶校驗(yàn)編碼；一種 是比特交織，主要針對二進(jìn)制卷積編碼。IE邸802.llad/af等協(xié)議也定義了符號(hào)交織。常 用的交織器主要有隨機(jī)式和矩陣分組式。隨機(jī)式是通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)來決定重新排 列的順序。矩陣分組式是根據(jù)一定的算法將原始碼元按行寫入交織矩陣再按列讀出從而實(shí) 現(xiàn)碼元的重新排列，比如傳統(tǒng)的塊交織方法。
[0004] 無線通信系統(tǒng)中的交織方案同信道衰落環(huán)境、編碼技術(shù)、調(diào)制方式W及空時(shí)頻S個(gè)維度相關(guān)。其中，變化的信道環(huán)境往往會(huì)造成接收信息的錯(cuò)誤率如誤比特率、誤符號(hào)率、 誤碼率和誤包率的提高，傳統(tǒng)的交織技術(shù)不適用于變化信道、無法最大限度地離散突發(fā)錯(cuò) 誤，自適應(yīng)于信道信息的交織技術(shù)是解決該一問題的有效方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引發(fā)明目的：
[0006] 本發(fā)明將利用信道信息反饋，設(shè)計(jì)針對(FDM系統(tǒng)的自適應(yīng)交織方案，最大限度地 發(fā)揮交織離散突發(fā)錯(cuò)誤的作用。OFDM系統(tǒng)的信道往往具有變化性，傳統(tǒng)的符號(hào)交織方法并 不能最大限度地發(fā)揮交織帶來的系統(tǒng)性能。本發(fā)明提供的基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)符號(hào) 交織方法及裝置，旨在解決傳統(tǒng)的符號(hào)交織方法不適用于變化信道、無法結(jié)合實(shí)時(shí)信道進(jìn) 行自適應(yīng)交織和無法最大限度地離散突發(fā)錯(cuò)誤的問題。通過反饋信道狀態(tài)信息計(jì)算所有子 載波的信噪比，根據(jù)信噪比制定交織規(guī)則，實(shí)現(xiàn)完全的自適應(yīng)符號(hào)交織和解交織，本發(fā)明所 提的方法和裝置更好地離散了突發(fā)錯(cuò)誤，帶來相比傳統(tǒng)符號(hào)交織的更為明顯的系統(tǒng)性能增 益，且本發(fā)明可與傳輸波束成形同時(shí)實(shí)現(xiàn)，具有理論和實(shí)際可操作性。
[0007] 技術(shù)方案；一種基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟1 ;發(fā)送端發(fā)送信道狀態(tài)請求帖，并發(fā)送空數(shù)據(jù)帖。
[0009] 步驟2 ;接收端接收到請求信息后，通過空數(shù)據(jù)帖進(jìn)行信道狀態(tài)信息估計(jì)，并對信 道狀態(tài)信息進(jìn)行量化，然后反饋給發(fā)送端。
[0010] 步驟3 ;發(fā)送端和接收端根據(jù)步驟2得到的信道狀態(tài)信息計(jì)算信噪比，計(jì)算公式當(dāng) 系統(tǒng)不采用波束成形傳輸技術(shù)，接收端采用迫零狂F，Zero-Forcing)和最小均方（MMSE， MinimumMean-Square-Error)均衡時(shí)分別為；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： (1) 發(fā)送端發(fā)送信道狀態(tài)請求幀，并發(fā)送空數(shù)據(jù)幀； (2) 接收端接收到請求信息后，通過空數(shù)據(jù)幀進(jìn)行信道狀態(tài)信息估計(jì)，并對信道狀態(tài)信 息進(jìn)行量化，然后反饋給發(fā)送端； (3) 發(fā)送端和接收端分別根據(jù)步驟（2)得到的信道狀態(tài)信息計(jì)算信噪比； (4) 發(fā)送端和接收端分別對步驟（3)得到的信噪比進(jìn)行升序排序，并得到對應(yīng)的信噪 比下標(biāo)序列D ; (5) 發(fā)送端和接收端分別對信噪比下標(biāo)序列進(jìn)行矩陣交織處理，得到交織后的信噪比 下標(biāo)序列D' ； (6) 發(fā)送端和接收端分別根據(jù)交織后的信噪比下標(biāo)序列D'計(jì)算交織規(guī)則，并分別儲(chǔ)存 交織規(guī)則配對集合P和解交織規(guī)則配對集合P ; (7) 發(fā)送端按照步驟（6)得到的交織規(guī)則配對集合P對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行交織處理； (8) 接收端在數(shù)據(jù)到達(dá)解交織模塊后按照步驟（6)得到的解交織規(guī)則配對集合P'對 數(shù)據(jù)進(jìn)行同步解交織，恢復(fù)數(shù)據(jù)序列。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織方法，其特征在于，所述步 驟（3)中發(fā)送端和接收端利用信道狀態(tài)信息計(jì)算信噪比的公式當(dāng)系統(tǒng)不采用波束成形傳 輸技術(shù)，接收端采用迫零和最小均方均衡時(shí)分別為：
其中，為信噪比，k和iss分別表示子載波索引和空間流索引，H k為第k個(gè)子載波 的頻域信道狀態(tài)矩陣，即步驟（2)得到的信道狀態(tài)信息，H;表示Hk的共軛轉(zhuǎn)置，Ntx為發(fā)送 端天線數(shù)，P為通信系統(tǒng)平均信噪比，表示括號(hào)內(nèi)矩陣對角線上的第i ss個(gè)元素， (· Γ1表不括號(hào)內(nèi)矩陣的逆， Jk為第k個(gè)子載波的均方誤差矩陣，其計(jì)算公式為：
其中，Φζ為噪聲協(xié)方差矩陣，可以在接收端通過平均信噪比和信號(hào)功率計(jì)算獲得，I為 信號(hào)協(xié)方差單位矩陣，W;表示W(wǎng)k的共軛轉(zhuǎn)置，Re( ·)表示括號(hào)內(nèi)數(shù)的實(shí)部； 所述步驟（3)中發(fā)送端和接收端利用信道狀態(tài)信息計(jì)算信噪比的公式當(dāng)系統(tǒng)采用波 束成形傳輸技術(shù)時(shí)為：
其中，\&為第k個(gè)子載波對應(yīng)的奇異矩陣Sk的第i ss個(gè)對角元素，其中S k是對H k進(jìn) 行SVD分解得到的奇異矩陣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織方法，其特征在于，所述步 驟（4)中發(fā)送端和接收端對步驟（3)得到的信噪比進(jìn)行升序排序，并得到對應(yīng)的信噪比下 標(biāo)序列D的具體方法為： 對信噪比序列進(jìn)行升序排列，得到排序后的信噪比序列如下：
公式5和公式6中屯，d2, ...，dNSDS信噪比對應(yīng)的子載波序號(hào)，Nsd表示用戶發(fā)送數(shù)據(jù) 所采用帶寬對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織方法，其特征在于，所述步 驟（5)中對信噪比下標(biāo)序列進(jìn)行矩陣交織處理的具體方法為： 將信噪比下標(biāo)序列分成M組，其中M為自適應(yīng)交織深度，具體分組如下：
按照分組將信噪比下標(biāo)序列按行交替寫入交織矩陣，寫入矩陣的順序?yàn)椋寒?dāng)M為奇數(shù) 時(shí)，寫入順序?yàn)榉纸M1、分組M、分組2.....分組（M+l)/2 ;當(dāng)M為偶數(shù)時(shí)，寫入順序?yàn)榻M1、 分組M、分組2.....分組M/2、分組M/2+1 ;具體的矩陣表達(dá)式如下：
矩陣存滿后按列讀出，得到交織后的信噪比下標(biāo)序列如下
公式7和公式8中，Cl1, d2,. . .，dNSDS信噪比對應(yīng)的子載波序號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織方法，其特征在于，所述步 驟（6)中發(fā)送端和接收端通過交織后的信噪比下標(biāo)序列D'計(jì)算交織規(guī)則的具體方法為： 接收端用于解交織的解交織規(guī)則配對集合為
公式9和公式10中，屯，d2,. . .，dNSDS信噪比對應(yīng)的子載波序號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織方法，其特征在于，所述步 驟（7)中交織處理的方法為按照交織規(guī)則配對集合P定義的交織規(guī)則進(jìn)行交織。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織方法，其特征在于，所述步 驟（8)中解交織處理的方法為按照解交織規(guī)則配對集合P'定義的解交織規(guī)則進(jìn)行解交織 處理，恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)。
8. -種基于信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)交織裝置，其特征在于，所述裝置包括發(fā)送端的信 噪比計(jì)算模塊、信噪比排序模塊、信噪比下標(biāo)序列交織模塊、交織規(guī)則確定模塊和交織模 塊，接收端的信道估計(jì)模塊、信道狀態(tài)信息量化反饋模塊、信噪比計(jì)算模塊、信噪比排序模 塊、信噪比下標(biāo)序列交織模塊、解交織規(guī)則確定模塊和解交織模塊，具體描述如下： 所述信道估計(jì)模塊用于進(jìn)行接收端信道狀態(tài)信息估計(jì)； 所述信道狀態(tài)信息量化反饋模塊用于對信道狀態(tài)信息進(jìn)行量化并反饋到發(fā)送端； 所述信噪比計(jì)算模塊用于根據(jù)信道狀態(tài)信息計(jì)算信噪比； 所述信噪比排序模塊用于對信噪比進(jìn)行升序排序得到信噪比下標(biāo)序列； 所述信噪比下標(biāo)序列交織模塊用于對信噪比下標(biāo)序列進(jìn)行交織； 所述交織規(guī)則確定模塊用于根據(jù)信噪比序列確定用于交織的交織規(guī)則配對集合P ; 所述解交織規(guī)則確定模塊用于根據(jù)信噪比序列確定解交織規(guī)則配對集合P ; 所述交織模塊用于按照交織規(guī)則配對集合P對用戶發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行交織處理； 所述解交織模塊用于按照解交織規(guī)則配對集合W對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解交織處理， 恢復(fù)出用戶數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)于信道狀態(tài)信息的符號(hào)交織方法，所述方法為：接收端進(jìn)行信道估計(jì)，并通過相應(yīng)的量化方案將信道狀態(tài)信息反饋給發(fā)送端，接收端和發(fā)送端分別利用信道狀態(tài)信息計(jì)算對應(yīng)的信噪比，并根據(jù)信噪比計(jì)算交織規(guī)則，發(fā)送端按照交織規(guī)則進(jìn)行交織，接收端在接收數(shù)據(jù)后按照解交織規(guī)則進(jìn)行同步解交織。本發(fā)明還提供了采用上述方法的自適應(yīng)交織裝置，能在時(shí)變信道條件下自適應(yīng)地進(jìn)行交織和解交織，有效地解決了傳統(tǒng)交織不適用于時(shí)變信道的問題，整體上降低了系統(tǒng)誤包率。
【IPC分類】H04L1-00, H04L25-03, H04L25-02, H04L27-26
【公開號(hào)】CN104753643
【申請?zhí)枴緾N201510154499
【發(fā)明人】楊綠溪, 李長庚, 魏明君, 張皓月, 張曉燕, 李雙龍
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月2日