双载波调制器、OFDM发送器及其方法

摘要

一种对正交频分复用(OFDM)载波进行调制的双载波调制器，包括：输入部件，接收预定数量的编码的比特；存储器部件，存储通过输入部件接收的编码的比特；检测部件，以预定的顺序检测所述编码的比特中的四个比特；和操作部件，通过使用四个检测的比特和预定的酉矩阵来产生包括实部和虚部的调制的码元。这里，检测的四个比特中的一个被包括在第一调制的码元的实部中和第二调制的码元的虚部中。因此，可防止由同相信道和正交信道之间的不匹配导致的信号损失。

说明书

                        技术领域

根据本发明的设备和方法涉及一种调制正交频分复用(OFDM)载波的双载波调制器、使用该双载波调制器的OFDM发送器及其方法，更具体地讲，涉及一种产生调制的码元的双载波调制器、使用该双载波调制器的OFDM发送器及其方法，其中，编码的比特被布置在所述调制的码元的实部和虚部中。

                        背景技术

超宽带(UWB)无线技术使得使用上百兆Hz频带的高速数据传输成为可能。OFDM是使用这样的UWB通信的技术之一。通过使用成百上千的不同频率的子载波，与数字数据传输系统相比OFDM能够在每一码元周期中压缩更大量的信息，并且能够发送压缩的信息。因此，与其他数字数据传输系统相比，OFDM能够使用更少的码元来每分钟发送相同数量的比特。

根据关于OFDM的各种标准，OFDM码元调制方法包括：四相相移键控(QPSK)、二进制相移键控(BPSK)、16-正交振幅调制(QAM)、和64-QAM。根据多频带OFDM联盟(MBOA)物理(PHY)层0v95标准，使用DCM方法。

对于DCM，双载波调制器接收200个编码的比特，以预定的顺序检测所述200个编码的比特中的4个比特，并且使用正交矩阵将检测的比特转换为调制的码元。更具体地讲，这样的传统DCM方法通过如下的[等式1]来产生调制的码元：

[等式1]

$>\left(\begin{array}{}>>>>y>n>>>>>>>y>>n>+>50>>>>>\end{array}\right)>=>>1>>10>\left(\begin{array}{}>>>2>>>1>>>>>1>>>->2>>>\end{array}\right)\left(\begin{array}{}>>>>x>>a>>(>n>)>>>>+>j>>x>>a>>(>n>)>>+>50>>>>>>>>x>>a>>(>n>)>>+>1>>>+>>jx>>a>>(>n>)>>+>51>>>>>\end{array}\right)>$>

$>>a>>(>n>)>>=\left(\begin{array}{}>>>2>n>>>n>=>0,1,2>,>·>·>·>,>24>>>>>2>n>+>50>>>n>=>25,26>,>·>·>·>,>49>>>\end{array}\right)>$>

在[等式1]中，是归一化因数，y_n是调制的码元，x_a(n)是编码的比特。

图1是解释在传统的双载波调制器中产生调制的码元的过程的示图。参照图1，双载波调制器接收x₀～x₁₉₉编码的比特。双载波调制器使用编码的比特x₀、x₁、x₅₀、和x₅₁来产生第1调制的码元y₀和第51调制的码元y₅₀。x₀和x₁置于y₀和y₅₀每一个的实部，而x₅₀和x₅₁置于y₀和y₅₀每一个的虚部。

因此，根据使用传统的双载波调制器的OFDM发送器，编码的比特x₀到x₄₉和x₁₀₀到x₁₄₉通过同相信道(I)来发送，而编码的比特x₅₀到x₉₉和x₁₅₀到x₁₉₉通过正交信道(Q)来发送。因此，当由于插入到信道I和信道Q之一中的噪声而产生I/Q不匹配时，可导致信号损失。

                         发明内容

本发明提供一种这样的双载波调制器、使用该双载波调制器的OFDM发送器及其方法，通过使用酉矩阵将编码的比特布置在一个调制的码元的实部中和另一调制的码元的虚部中，即使当产生I/Q不匹配时，所述双载波调制器也能够防止信号损失。

根据本发明的一方面，提供一种双载波调制器，包括：输入部件，接收预定数量的编码的比特；存储器部件，存储通过输入部件接收的编码的比特；检测部件，以预定的顺序检测所述编码的比特中的四个比特；和操作部件，通过使用四个检测的比特和预定的酉矩阵来执行产生包括实部和虚部的调制的码元的操作。这里，所述编码的比特中的一个被包括在第一调制的码元的实部中和第二调制的码元的虚部中。

根据本发明的另一方面，提供一种OFDM发送器，包括：编码器，对预定的数据流进行编码并输出预定数量的编码的比特；双载波调制器，以预定的顺序检测所述编码的比特中的四个比特，并且通过使用四个检测的比特和预定的酉矩阵来执行产生两个包括实部和虚部的调制的码元的操作；和快速傅立叶变换器(FFT)，对调制的码元进行快速傅立叶变换并将其输出。这里，所述编码的比特中的一个被包括在第一调制的码元的实部中和第二调制的码元的虚部中。

根据本发明的另一方面，提供一种在OFDM发送器中发送OFDM码元的方法，包括：通过对预定的数据流进行编码来产生预定数量的编码的比特；以预定的顺序检测所述编码的比特中的四个比特；通过使用四个检测的比特和预定的酉矩阵执行操作来产生包括实部和虚部的调制的码元；和对调制的码元进行快速傅立叶变换并输出变换的调制的码元。这里，所述编码的比特中的一个也被包括在第一调制的码元的实部中和第二调制的码元的虚部中。

                         附图说明

通过参照附图对其示例性实施例进行详细的描述，本发明的以上和其他方面将变得更加清楚，其中：

图1是解释传统的双载波调制(DCM)的示图；

图2是示出根据本发明示例性实施例的双载波调制器的结构的方框图；

图3是解释图2中的双载波调制器的调制方法的示例图；

图4是显示在图2中的双载波调制器中使用编码的比特产生的调制的码元的模式的示例表；

图5是显示根据本发明示例性实施例的OFDM发送器的结构的方框图；和

图6是解释根据本发明示例性实施例的发送OFDM码元的方法的流程图。

                       具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

在以下描述中，即使在不同的附图中，相同的附图标号也用于相同的部件。在描述中定义的诸如详细的结构和部件的内容只是用于帮助全面地理解本发明。因此，本发明显然可以在没有那些定义的内容的情况下被实现。另外，因为已知功能和构造在不必要的细节上将造成本发明不清晰，所以将不对其进行详细的描述。

图2是显示根据本发明示例性实施例的双载波调制器的结构的方框图。参照图2，所述双载波调制器包括输入部件110、存储器部件120、检测部件130、和操作部件140。

输入部件110接收从预定的编码器输出的编码的比特。根据MBOA PHY层0v95标准，输入部件110总共接收200个编码的比特。

存储器部件120存储接收的编码的比特。

检测部件130以预定的顺序检测存储在存储器部件120中的编码的比特中的四个。更具体地讲，例如，检测第1、第2、第51和第52编码的比特以产生第1和第51调制的码元。当产生第2和第52调制的码元时，检测第3、第4、第53和第54编码的比特。当产生第26和第76调制的码元时，检测第101、第102、第151和第152编码的比特。当产生第27和第28调制的码元时，检测第103、第104、第153和第154编码的比特。

操作部件140将由检测部件130检测的四个比特分别布置在实部和虚部中。为此，操作部件140使用酉矩阵(unitary matrix)。更具体地讲，操作部件140使用如下的[等式2]来产生调制的码元：

[等式2]

$>\left(\begin{array}{}>>>>y>n>>>>>>>y>>n>+>50>>>>>\end{array}\right)>=>[>UM>]\left(\begin{array}{}>>>>x>>a>>(>n>)>>>>+>>jx>>a>>(>n>)>>+>50>>>>>>>>x>>a>>(>n>)>>+>1>>>+>>jx>>a>>(>n>)>>+>51>>>>>\end{array}\right)>$>

$>>[>UM>]>=>N\left(\begin{array}{}>>>\alpha >>>\beta >>>>>->\beta j>>>\alpha j>>>\end{array}\right)>$>

$>>a>>(>n>)>>=\left(\begin{array}{}>>>2>n>>>n>=>0,1,2>,>·>·>·>,>24>>>>>2>n>+>50>>>n>=>25,26>,>·>·>·>,>49>>>\end{array}\right)>$>

在[等式2]中，y_n是调制的码元，x_a(n)是编码的比特，[UM]是酉矩阵，N是归一化因数，α和β是常数。从[等式2]可以理解，酉矩阵在第二行中包括虚数‘j’。因此，编码的比特可被分别包括在调制的码元的实部和虚部中。

为了与根据MBOA PHY层Ov95标准的双载波调制器中的调制的码元平衡，N、α和β最好，但不是必须分别保持为1和2。使用这样的值可将[等式2]改造如下：

[等式3]

$>\left(\begin{array}{}>>>>y>n>>>>>>>y>>n>+>50>>>>>\end{array}\right)>=>>1>>10>\left(\begin{array}{}>>>1>>>2>>>>>->2>j>>>j>>>\end{array}\right)\left(\begin{array}{}>>>>x>>a>>(>n>)>>>>+>j>>x>>a>>(>n>)>>+>50>>>>>>>>x>>a>>(>n>)>>+>1>>>+>>jx>>a>>(>n>)>>+>51>>>>>\end{array}\right)>$>

当操作部件140通过[等式2]或[等式3]来执行操作时，编码的比特中的x₀到x₄₉被分别包括在y₀到y₂₄的实部中和y₅₀到y₇₄的虚部中。编码的比特x₅₀到x₉₉被分别包括在y₀到y₂₄的虚部中和y₅₀到y₇₄的实部中。编码的比特x₁₀₀到x₁₄₉被分别包括在y₂₅到y₄₉的实部中和y₇₅到y₉₉的虚部中。另外，编码的比特x₁₅₀到x₁₉₉被分别包括在y₂₅到y₄₉的虚部中和y₇₅到y₉₉的实部中。因此，所有编码的比特都通过信道I和信道Q二者来发送。

图3是解释由图2中的双载波调制器产生调制的码元的过程的示图。根据图3，x₀和x₁被包括在y₀的实部中和y₅₀的虚部中。因此，双载波调制器使用酉矩阵来产生调制的码元。

图4是示出在图2中的双载波调制器中产生的调制的码元的表。参照图4，x_a(n)和x_a(n)+1被包括在y_n的实部和y_n+50的虚部中，而x_a(n)+50和x_a(n)+51被包括在y_n的虚部和y_n+50的实部中。

图5是显示根据本发明示例性实施例的OFDM发送器的结构的方框图。参照图5，所述OFDM发送器包括编码器210、双载波调制器220和FFT 230。

编码器210对将被发送的数据流进行编码，从而输出编码的比特。更具体地讲，可通过卷积编码方法来产生编码的比特。

双载波调制器220使用[等式2]或[等式3]对从编码器210输出的编码的比特进行调制，从而输出调制的码元。因为已经参照图2描述了双载波调制器220的结构和操作，所以将不再重复其详细的描述。

FFT 230将调制的码元快速傅立叶变换为OFDM码元。因为FFT方法和其他OFDM码元生成方法是公知的，所以将不再对其进行详细的描述。

结果，所有编码的比特都可通过信道I和信道Q来发送。

图6是解释根据本发明示例性实施例的发送OFDM码元的方法的流程图。根据图6，数据流被编码，从而产生编码的比特(S310)。在这种情况下，可执行打孔删除(puncturing)和交织操作。所述打孔删除操作通过在发送之前有系统和部分地省略编码的比特来减少将被发送的比特的数量，交织操作防止由突发错误的产生而引起的纠错功能的退化。

检测产生的编码的比特中的四个比特(S320)，并使用[等式2]或[等式3]将所述四个比特转换为调制的码元(S330)。接下来，对调制的码元进行快速傅立叶变换(S340)，从而产生OFDM码元并发送所述OFDM码元。

从以上描述可以理解，根据本发明示例性实施例，通过使用酉矩阵将编码的比特布置在一个调制的码元的实部中和另一调制的码元的虚部中。因此，尽管发生I/Q不匹配，也可防止信号损失。

尽管已经参照某些实施例显示和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在细节和形式上对其进行各种修改。