[发明专利]OFDM系统的速率选择

说明书

本申请是国际申请日为2004年7月19日、申请号为02827306.0、发明名称为“OFDM系统的速率选择”的PCT发明专利申请的分案申请。

背景

领域

本发明一般涉及数据通信，尤其涉及为无线(如OFDM)通信系统选择速率的技术。

背景

无线通信系统被广泛使用，以提供各类通信，如语音、数据等等。这些系统可以实现正交频分复用(OFDM)调制，此调制能够为一些信道环境提供高性能。在一OFDM系统中，系统带宽被有效地划分成几个(NF)频率子信道(可以被称为子频带或频率区段)。每个频率子信道与各自的子载波(或频率音调)相关，其中数据可以在子载波上被调制。一般，将被发送的数据(即，信息比特)使用特定编码方案被编码，以产生编码比特，然后这些编码比特可以进一步被分组成多比特的码元，这些码元接着基于特定的调制方案(如，M-PSK或M-QAM)被映射到调制码元。在取决于每个频率子信道的带宽的每个时间间隔上，调制码元可以在每个NF频率子信道上被发送。

OFDM系统的频率子信道可以经历不同的信道条件(如，不同的衰落和多径效应)，而且可以达到不同的信号对噪声加干扰比(SNR)。每个被发送的调制码元在该码元被发送的特定频率子信道上受通信信道的频率响应的影响。根据通信信道的多径特性，频率响应可以在整个系统带宽上广泛地变化。从而，共同形成特定数据分组的调制码元可以各自通过NF频率子信道被接收，具有大范围的SNR，并且SNR将在整个分组上相应地变化。

对于具有非平坦或恒定的频率响应的多径信道，在每个频率子信道上被可靠发送的每调制码元信息比特数(即，数据率或信息率)可以在子信道之间不同。而且，信道条件一般随时间变化。从而，频率子信道支持的数据速率也随时间变化。

因为给定接收机经历的信道条件一般先验未知，所以以相同的发送功率和/或数据率将数据发送至所有接收机是不现实的。固定这些传输参数很可能将导致发送功率的浪费、对于一些接收机的次优数据速率的使用以及对于一些其他接收机的非可靠通信，它们都导致系统性能的不良下降。对于不同接收机，通信信道的不同传输容量加上这些信道的时变和多径特性使得在OFDM系统内有效编码和调制传输数据困难。

因此，本领域内需要用于在具有上述信道特性的无线(如OFDM)通信系统内为数据传输选择适当速率的技术。

附图的简要描述

通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的符号具有相同的标识，其中：

图1A是OFDM通信系统的简化模型的图表；

图1B是图示为使用等效信道的多径信道选择速率的图表；

图2是基于度量ψ选择OFDM系统中使用的数据速率的过程的实施例流程图；

图3是发射机和接收机系统的实施例框图，发射机和接收机能实现本发明的各个方面和实施例。

图4是发射机单元的实施例框图。

图5是接收机单元的实施例框图。

图6是受限容量速率自适应算法的流程图。

图7A-7D是改进的CCRA(M-CCRA)算法的流程图；以及

图8是CCRA算法的性能与理想速率选择的图形比较。

优选实施例的详细描述

这里所揭示的用于确定和选择数据传输速率的技术可以用于各种包括一个或多个独立传输信道的无线通信系统中，如多输入多输出(MIMO)系统。为了说明清楚，本发明的各个方面和实施例被描述为专用于正交频分复用(OFDM)系统，其中独立的传输信道是通过划分整个系统带宽而形成的频率子信道或区段。

图1A是OFDM系统的简化模型的图表。在发射机110处，话务数据以特定数据速率从数据源112被提供至编码器/调制器114，114根据一个或多个编码方案编码数据，并且根据一个或多个调制方案进一步调制数据。可以通过对编码比特集合分组以形成多比特码元和将每个多比特码元映射到信号星座图上的一点而达到解调，信号星座图对应于为用于发送调制码元的每个频率子信道所选的特定调制方案(如QPSK、M-PSK或M-QAM)。每个映射的信号点对应于一调制码元。

在一实施例中，数据速率通过数据速率控制被确定，编码方案通过编码控制被确定，调制方案通过调制控制被确定，它们两者由控制器130基于从接收机150接收的反馈信息提供。

导频也可以被发送至接收机以协助接收机执行几个功能如信道估计、捕获、频率和定时同步、相干数据解调等等。这样，导频数据被提供给编码器/解码器114，114再多路复用和处理导频数据和话务数据。