具有基于快速傅里叶变换信道交织器的未压缩的视频的无线通信的系统和方法.pdf

公开了一种用于OFDM的使用基于快速傅里叶变换(FFT)的音调交织器的系统和方法。该系统的一个实施例包括OFDM发送器，该OFDM发送器包括快速傅里叶逆变换(IFFT)子系统。所述IFFT子系统包括被蝶形操作器跟随的位反向(或根据实现的四位反向)模块。所述位反向(或四位反向)模块的输出连接到蝶形操作器的输入。所述OFDM发送器还包括具有输入和输出的音调交织器。符号交织器的输出连接到所述位反向(或四位反向)模块的输入。所述音调交织器被配置以重新排列输入的符号序列，从而输入到所述音调交织器的输入的符号序列与输入到所述蝶形操作器的输入的符号序列相同。

1、  一种用于无线通信系统的发送器，包括：
符号交织器，被配置以重新排序数据流的第一序列来产生数据流的第二序列；和
快速傅里叶逆变换(IFFT)子系统，包括：
反向模块，被配置以重新排序数据流的第二序列来产生数据流的第三序列，和
IFFT操作器，被配置以对数据流的第三序列执行IFFT操作，
其中，所述符号交织器被配置以重新排序数据流的第一序列，从而第一序列与第三序列相同。

2、  如权利要求1所述的发送器，其中，所述IFFT操作包括基2 FFT、基4 FFT或分裂基FFT。

3、  如权利要求1所述的发送器，其中，所述符号交织器包括音调交织器。

4、  如权利要求1所述的发送器，其中，所述反向模块包括：位反向模块，被配置以重新排序数据流的第二序列的位。

5、  如权利要求4所述的发送器，其中，由等式1表示的第一索引表示所述第一序列，由等式2表示的第二索引表示所述第二数据序列：
k = Σ j = 0 n - 1 a j 2 j - - - ( 1 ) ]]>
k ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 2 n - 1 - j - - - ( 2 ) ]]>
其中，所述k是第一索引，所述是第二索引；所述a_j是1或0；
其中，所述IFFT操作器的IFFT大小是N＝2ⁿ。

6、  如权利要求5所述的发送器，其中，由第一索引表示所述第三序列。

7、  如权利要求1所述的发送器，其中，所述反向模块包括：位反向模块，被配置以重新排序数据流的第二序列的四位数。

8、  如权利要求7所述的发送器，其中，由等式7表示的第一索引表示所述第一序列，由等式8表示的第二索引表示所述第二数据序列：
m = Σ j = 0 n - 1 a j 4 j - - - ( 7 ) ]]>
m ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 4 n - 1 - j - - - ( 8 ) ]]>
其中，所述m是第一索引，所述是第二索引；所述a_j是0、1、2或3；
其中，所述IFFT操作器的IFFT大小是N＝4ⁿ。

9、  如权利要求1所述的发送器，还包括：
音调添加器，被配置以提供空音调、直流(DC)音调和导频音调中的至少一种音调；
映射器，被配置以提供数据流；和
复用器，被配置以复用来自音调添加器的至少一种音调与来自映射器的数据流来产生数据流的第一序列。

10、  如权利要求9所述的发送器，其中，所述复用器被配置以将至少一种音调插入到数据流的第一序列中的第一预定的位置，其中，所述第一预定的位置与数据流的第二序列中的第二预定的位置相应。

11、  如权利要求9所述的发送器，其中，所述复用器被配置以将数据流的第一序列提供给符号交织器。

12、  如权利要求9所述的发送器，其中，所述复用器是正交频分复用(OFDM)符号框架复用器。

13、  如权利要求1所述的发送器，其中，所述发送器被配置以发送未压缩的高清晰度视频数据。

14、  一种视听装置，包括：
权利要求1的发送器；和
电子电路，被配置以处理来自视频数据源的视听数据。

15、  一种用于无线通信系统的发送器，包括：
音调添加器，被配置以提供空音调、DC音调和导频音调中的至少一种音调；
映射器，被配置以提供第一数据流；
复用器，被配置以复用至少一种音调与第一数据流来产生第二数据流；和
快速傅里叶逆变换(IFFT)操作器，被配置以从复用器接收第二数据流并对第二数据流执行IFFT操作，
其中，所述发送器不包括被配置以重新排序输入到IFFT操作器或从IFFT操作器输出的数据序列的反向模块。

16、  一种用于无线通信系统的发送器，包括：
用于对数据流的第一序列中的位第一次重新排序以产生数据流的第二序列的装置；
用于对数据流的第二序列中的位第二次重新排序以产生数据流的第三序列的装置，从而第三序列与第一序列相同；和
用于对数据流的第三序列执行IFFT操作的装置。

17、  一种无线发送数据的方法，该方法包括：
对数据流的第一序列中的位第一次重新排序以产生数据流的第二序列；
对数据流的第二序列中的位第二次重新排序以产生数据流的第三序列，从而第三序列与第一序列相同；和
对数据流的第三序列执行IFFT操作。

18、  如权利要求17所述的方法，其中，所述IFFT操作包括基2 FFT、基4 FFT或分裂基FFT。

19、  如权利要求17所述的方法，其中，对位第二次重新排序的步骤包括：一次对所述位重新排序一位。

20、  如权利要求19所述的方法，其中，由等式1表示的第一索引表示所述第一序列，由等式2表示的第二索引表示所述第二数据序列：
k = Σ j = 0 n - 1 a j 2 j - - - ( 1 ) ]]>
k ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 2 n - 1 - j - - - ( 2 ) ]]>
其中，所述k是第一索引，所述是第二索引；所述a_j是1或0；
其中，所述IFFT操作器的IFFT大小是N＝2ⁿ。

21、  如权利要求20所述的方法，其中，由第一索引表示所述第三序列。

22、  如权利要求17所述的方法，其中，对位第二次重新排序的步骤包括：一次对所述位重新排序四位。

23、  如权利要求22所述的方法，其中，由等式7表示的第一索引表示所述第一序列，由等式8表示的第二索引表示所述第二数据序列：
m = Σ j = 0 n - 1 a j 4 j - - - ( 7 ) ]]>
m ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 4 n - 1 - j - - - ( 8 ) ]]>
其中，所述m是第一索引，所述是第二索引；所述a_j是0、1、2或3；其中，所述IFFT操作器的IFFT大小是N＝4ⁿ。

24、  如权利要求17所述的方法，还包括：在对位第一次重新排序之前将空音调、直流(DC)音调和导频音调中的至少一种插入到数据流。

25、  如权利要求17所述的方法，其中，所述数据流包括未压缩的高清晰度视频数据。

具有基于快速傅里叶变换信道交织器的未压缩的视频的无线通信的系统和方法
技术领域
本发明涉及视频信息的无线传输，更具体地，涉及在无线信道上传输未压缩的高清晰度视频信息。
背景技术
随着高质量视频的发展，越来越多数量的电子装置(诸如，消费者电子装置)利用可需要数千兆bps(比特每秒)的带宽的高清晰度(HD)视频来进行传输。因此，当在装置之间发送这些HD视频时，传统传输方法将HD视频压缩到其大小的几分之一来减小所需的传输带宽。随后，压缩的视频被解压缩以用于消费。
发明内容
技术问题
然而，随着对视频数据的每次压缩以及随后的解压缩，一些数据会丢失且图像质量会降低。
高清晰度多媒体接口(HDMI)规范允许经由线缆在装置之间传输未压缩的HD信号。虽然消费者电子制造商开始提供兼容HDMI的装备，但是还没有适合的能够发送未压缩的HD视频信号的无线(例如，射频)技术。当不具有用于承载未压缩的HD信号的带宽的若干装置被连接时，无线局域网(WLAN)和相似的技术会遇到干扰问题。
与其它无线发送的信号相似，在无线传输未压缩的HD信号期间，该未压缩的HD信号受各种差错的影响。此外，由于高容量的处理的数据，用于未压缩的HD信号的无线传输的系统和方法具有固有的设计限制。因此，需要提供一种用于未压缩的HD信号的无线传输的有效且简易的差错保护方案。
技术方案
一个实施例是一种用于无线通信系统的发送器。该发送器包括：符号交织器，被配置以重新排序数据流的第一序列来产生数据流的第二序列；快速傅里叶逆变换(IFFT)子系统。该IFFT子系统包括：反向模块，被配置以重新排序数据流的第二序列来产生数据流的第三序列，以及IFFT操作器，被配置以对数据流的第三序列执行IFFT操作。所述符号交织器被配置以重新排序数据流的第一序列，从而第一序列与第三序列相同。
可使用基2FFT、基4FFT或分裂基FFT实现所述IFFT操作。符号交织器可包括音调交织器。反向模块可包括：位反向模块，被配置以重新排序数据流的第二序列的位。
由等式1表示的第一索引表示所述第一序列，由等式2表示的第二索引表示所述第二数据序列：
k = Σ j = 0 n - 1 a j 2 j - - - ( 1 ) ]]>
k ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 2 n - 1 - j - - - ( 2 ) ]]>
其中，k是第一索引，是第二索引；a_j是1或0；其中，IFFT操作器的IFFT大小是N＝2ⁿ。由第一索引表示所述第三序列。
反向模块可包括：位反向模块，被配置以重新排序数据流的第二序列的四位数。由等式7表示的第一索引表示所述第一序列，由等式8表示的第二索引表示所述第二数据序列：
m = Σ j = 0 n - 1 a j 4 j - - - ( 7 ) ]]>
m ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 4 n - 1 - j - - - ( 8 ) ]]>
其中，m是第一索引，是第二索引；a_j是0、1、2或3；其中，所述IFFT操作器的IFFT大小是N＝4ⁿ。
发送器还可包括：音调添加器，被配置以提供空音调、直流(DC)音调和导频音调中的至少一种音调；映射器，被配置以提供数据流；复用器，被配置以复用来自音调加法器的至少一种音调与来自映射器的数据流来产生数据流的第一序列。所述复用器可被配置以将至少一种音调插入到数据流的第一序列中的第一预定的位置，其中，所述第一预定的位置与数据流的第二序列中的第二预定的位置相应。为了确保在被符号交织器符号交织之后空/DC/导频音调处于正确的位置，复用器可在相应的反向位置插入所述空/DC/导频音调。在符号交织器执行重新排序之后，所述空/DC/导频音调处于正确的位置以用于IFFT操作。复用器可被配置以将数据流的第一序列提供给符号交织器。复用器可以是正交频分复用(OFDM)符号框架复用器。发送器被配置以发送未压缩的高清晰度视频数据。
另一实施例是一种视听装置，包括：如上所述的发送器；电子电路，被配置以处理来自视频数据源的视听数据。
另一实施例是一种用于无线通信系统的发送器，包括：音调添加器，被配置以提供空音调、DC音调和导频音调中的至少一种音调；映射器，被配置以提供第一数据流；复用器，被配置以复用至少一种音调与第一数据流来产生第二数据流；快速傅里叶逆变换(IFFT)操作器，被配置以从复用器接收第二数据流并对第二数据流执行IFFT操作，其中，所述发送器不包括被配置以重新排序输入到IFFT操作器或从IFFT操作器输出的数据序列的反向模块。
另一实施例是一种用于无线通信系统的发送器，包括：用于对数据流的第一序列中的位第一次重新排序以产生数据流的第二序列的装置；用于对数据流的第二序列中的位第二次重新排序以产生数据流的第三序列的装置，从而第三序列与第一序列相同；用于对数据流的第三序列执行IFFT操作的装置。
另一实施例是一种无线发送数据的方法，该方法包括：对数据流的第一序列中的位第一重新排序以产生数据流的第二序列；对数据流的第二序列中的位第二次重新排序以产生数据流的第三序列，从而第三序列与第一序列相同；对数据流的第三序列执行IFFT操作。
IFFT操作可包括基2FFT、基4FFT或分裂基FFT。对位第二次重新排序的步骤可包括：一次对所述位重新排序一位。由等式1表示的第一索引表示所述第一序列，由等式2表示的第二索引表示所述第二数据序列：
k = Σ j = 0 n - 1 a j 2 j - - - ( 1 ) ]]>
k ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 2 n - 1 - j - - - ( 2 ) ]]>
其中，k是第一索引，是第二索引；a_j是1或0；其中，所述IFFT操作器的IFFT大小是N＝2ⁿ。由第一索引表示所述第三序列。
对位第二次重新排序的步骤可包括：一次对所述位重新排序四位。由等式7表示的第一索引表示所述第一序列，由等式8表示的第二索引表示所述第二数据序列：
m = Σ j = 0 n - 1 a j 4 j - - - ( 7 ) ]]>
m ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 4 n - 1 - j - - - ( 8 ) ]]>
其中，m是第一索引，是第二索引；a_j是0、1、2或3；其中，所述IFFT操作器的IFFT大小是N＝4ⁿ。
所述方法还可包括：在对位第一次重新排序之前将空音调、直流(DC)音调和导频音调中的至少一种插入到数据流。数据流可包括未压缩的高清晰度视频数据。
附图说明
图1是根据系统和方法的一个实施例的实现在无线装置之间传输未压缩的HD视频的无线网络的功能框图；
图2是根据系统和方法的一个实施例的用于在无线介质上传输未压缩的HD视频的示例通信系统的功能框图；
图3是根据系统和方法的一个实施例的用于在无线介质上传输未压缩的HD视频的示例发送器的功能框图；
图4是根据一个实施例的具有音调交织器的图3的发送器的部分的功能框图；
图5是示出根据一个实施例的具有以位反向排序的输入和以自然排序的输出的8点基2时域抽取快速傅里叶变换的示图；
图6是示出根据另一实施例的具有以自然排序的输入和以位反向排序的输出的32点分裂基时域抽取快速傅里叶变换的示图；
图7是示出根据另一实施例的具有以自然排序的输入和以四位反向排序的输出的16点基4时域抽取快速傅里叶变换的示图；
图8是在一个实施例中指示用于图4的音调交织器的块交织器设计的表；
图9是在另一实施例中指示用于图4的音调交织器的块交织器设计的表；
图10是根据另一实施例的图3的发送器的部分的功能框图。
具体实施方式
通过下面结合附图的以下描述和权利要求，本发明的各种方面和特点将会变得更加清楚。在附图中，相同的标号指示相同或功能相似的部件。
特定实施例提供了一种用于在无线信道上将未压缩的HD视频信息从发送器传输到接收器的方法和系统。现在将对无线高清晰度(HD)音频/视频(A/V)系统中的实施例的示例实现进行描述。图1示出根据特定实施例的实现在A/V装置(诸如，A/V装置协调器)和A/V站之间传输未压缩的HD视频的无线网络100的功能框图。在其它实施例中，一个或多个装置可以是计算机，诸如个人计算机(PC)。网络100包括装置协调器112和多个A/V站114(例如，装置1...装置N)。
A/V站114利用低速率(LR)无线信道116(图1中的虚线)，并可使用高速率(HR)无线信道118(图1中的实线)以用于任何装置之间的通信。装置协调器112使用低速率信道116和高速率信道118以与站114进行通信。每个站114使用低速率信道116以与其它站114进行通信。高速率信道118在通过波束成形建立的定向波束上支持具有例如多Gb/s带宽的单向单播传输，以支持未压缩的HD视频传输。例如，机顶盒可在高速率信道118上将未压缩的视频发送到HD电视(HDTV)。在特定实施例中，低速率信道116可支持例如吞吐量最多为40Mbps的双向传输。低速率信道116主要用于发送控制帧(诸如，确认(ACK)帧)。例如，低速率信道116可将确认从HDTV发送到机顶盒。还可以直接在两个装置之间的低速率信道上发送像音频和压缩的视频的一些低速率数据。时分双工(TDD)被应用于高速率信道和低速率信道。在特定实施例中，在任何时间，不能并行使用低速率信道和高速率信道用于传输。波束成形技术可被用于低速率信道和高速率信道。低速率信道还可支持全向传输。
在一个示例中，装置协调器112是视频信息的接收器(以下称为“接收器112”)，站114是视频信息的发送器(以下称为“发送器114”)。例如，接收器112可以是诸如在作为WLAN类型的家庭无线网络环境的HDTV机中实现的视频和/或音频数据的接收装置。发送器114可以是未压缩的视频或音频的源。发送器114的示例包括：机顶盒、DVD播放机或记录器、数字相机、便携式摄像机等。
图2示出示例通信系统200的功能框图。系统200包括无线发送器202和无线接收器204。发送器202包括物理(PHY)层206、介质访问控制(MAC)层208和应用层210。相似地，接收器204包括PHY层214、MAC层216和应用层218。PHY层通过无线介质201经由一个或多个天线在发送器202与接收器204之间提供无线通信。
发送器202的应用层210包括A/V预处理模块211和音频视频控制(AV/C)模块212。A/V预处理模块211能够执行音频/视频的预处理(诸如，未压缩的视频的分割)。AV/C模块212提供了交换A/V容量信息的标准方法。在连接开始之前，AV/C模块协商将被使用的A/V格式，且当完成连接的需求时，使用AV/C命令以停止连接。
在发送器202中，PHY层206包括用于与MAC层208和射频(RF)模块207通信的低速率(LR)信道203和高速率(HR)信道205。在特定实施例中，MAC层208可包括分包(packetization)模块(未示出)。发送器202的PHY/MAC层将PHY和MAC头添加到包并通过无线信道201将包发送到接收器204。
在无线接收器204中，PHY/MAC层214、216处理接收的包。PHY层214包括连接到一个或多个天线的RF模块213。LR信道215和HR信道217用于与MAC层216和RF模块213通信。接收器204的应用层218包括A/V后处理模块219和AV/C模块220。例如，模块219可执行模块211的反处理方法以重建未压缩的视频。AV/C模块220与发送器202的AV/C模块212以互补方式操作。
图3示出用于在无线介质上传输未压缩的HD视频的发送器300的一个实施例。所示的发送器300包括加扰器310、前向纠错(FEC)子系统321、交织器322、映射器323、快速傅里叶逆变换(IFFT)子系统330、循环前缀添加器340、符号成形模块350、上变换器360和发送天线370。在其它实施例中，映射器323可被放置在FEC子系统321与交织器322之间。应该了解：可使用硬件、软件或它们的组合实现上述的模块、子系统或装置。
加扰器310被配置以从例如视频播放器接收视频数据301。加扰器310还被配置以调换或变换信号或者编码数据以使数据在没有装备有适当设置的解扰装置的接收器不可被识别。通过将分量添加到原始信号或改变原始信号的一些主要分量来完成加扰，以使原始信号的提取变得困难。后者的示例可包括去除或改变视频信号中的垂直或水平同步脉冲。
FEC子系统321被配置以在无线数据传输期间提供对差错的保护。FEC子系统321将冗余数据添加到输入到子系统321的加扰的视频数据。
冗余数据允许接收器不向发送器请求附加数据而检测并纠正差错。将冗余数据添加到视频数据的步骤中，FEC子系统321可使用差错编码编码器，诸如里德-索罗门(RS)编码器和卷积码(CC)编码器。在其它实施例中，FEC子系统321可使用各种其它编码器，包括但不限于戈莱(Golay)编码器和汉明、BCH编码器。在特定实施例中，FEC子系统321可选择性地包括交织器，该交织器被配置以重新排列或重新排序数据序列来保护数据对抗突发传输差错。
在将冗余数据添加到原始数据的步骤中，里德-索罗门(RS)编码器使用里德-索罗门(RS)码。RS码是基于块的纠错码，通过过采样从原始数据构建的多项式来操作。RS编码器获取原始数字数据的块并将冗余位添加到该块。RS码被通常指定为RS(n，k)。例如，对8位符号进行操作的RS码具有n＝2⁸-1＝255个符号。块中的数据符号的数量k(k<n)是设计参数。RS码可在n＝224-符号块中编码k＝216 8位符号加88位奇偶校验符号。这被表示为(n，k)＝(224，216)码，所述码能够每个块修正最多4符号差错。应该了解RS码的各种其它配置也可被采用以与RS编码器一起使用。
在将冗余数据添加到原始数据的步骤中，卷积码(CC)编码器(或卷积编码器)使用卷积码。卷积码是一种类型的纠错码。在CC编码器中，将被编码的每个m位信息符号(每个m位字符串)被转换为n位符号(m/n是码率(n>＝m))。此外，该转换是最后k信息符号(k是码的约束长度)的功能。
交织器322被配置以重新排列或重新排序数据序列来保护数据以防止突发差错。交织器322可包括位交织器和/或符号交织器。位交织器被配置以重新排列数据位的序列。符号交织器被配置以重新排列与多个位的组相应的复数(IQ)符号的序列。在特定实施例中，符号交织器重新排列多个位(例如，四位)作为符号组，并获得与交织复数符号相同的效果。这是由于预定数量的位与单个复数符号相应。
映射器323被配置以将数据位映射到复数(IQ)符号(频域数据)。复数符号被用于调制用于如上所述的无线传输的载波。映射器323可使用各种调制方案，包括但不限于二相相移键控(BPSK)、四相相移键控(QPSK)和正交幅度调制(QAM)。
在一个实施例中，映射器323是正交幅度调制(QAM)映射器，例如，16-QAM或64-QAM映射器。正交幅度调制(QAM)是通过调制两个载波的振幅来传递数据的调制方案。所述两个波形通常是彼此偏移90度相位的正弦曲线，因此被称为正交载波。“QAM”之前的数字16或64是指映射器可将数据位的组映射到的符号的总数。例如，16-QAM映射器将4位数据转换为2⁴＝16个符号。典型地，对于QAM映射器，使用星座图来表示这些符号。
快速傅里叶逆变换(IFFT)子系统330被配置以将来自映射器323的频域数据转换为相应的时域数据。IFFT子系统330将表示频域中的信号的多个复数符号转换为等效的时域信号。IFFT子系统330还用于确保产生的载波信号是正交的。
循环前缀添加器340被配置以减小接收器的复杂度。循环前缀添加器340也可以被称为“保护间隔添加器”。循环前缀添加器340被配置以将循环前缀间隔(或保护间隔)添加到IFFT处理的信号块的前端。该循环前缀间隔的持续时间可以是原始信号块持续时间的1/32、1/16、1/8或1/4。
符号成形模块350被配置以将从IFFT子系统330产生的信号插值并低通滤波。符号成形模块350的输出是IFFT子系统330的输出信号的复数基带。
上变换器360被配置以将符号成形模块350的输出上变换为中频(IF)。上变换器360还被配置以将上变换的信号上变换为射频(RF)。
发送天线370被配置以在无线介质上将从上变换器360输出的信号发送到接收器。发送天线370可包括适用于无线发送未压缩的HD视频信号的任何天线系统或模块。
友好FFT符号交织器
在一个实施例中，无线HD发送器包括执行IFFT操作的IFFT子系统。IFFT操作是在发送器的接收器执行的快速傅里叶变换(FFT)操作的逆处理。快速傅里叶变换(FFT)是离散傅里叶变换的快速和有效实现。快速傅里叶变换(FFT)可以以多种不同的方式实现以用于硬件效率。FFT的示例包括但不限于基2FFT、基4FFT和分裂基操作。
在一个实施例中，IFFT子系统包括IFFT操作器和反向模块。当执行IFFT操作时，IFFT操作器以不同于原始数据序列的顺序的预定顺序输出数据序列。反向模块被配置以将重新排序的数据序列重新排列回原始数据序列。在重新排列数据序列的步骤中，反向模块可根据用于发送器的IFFT操作的类型来使用不同的反向方法。反向模块可位于IFFT操作器的输入或输出。
图4示出图3的无线HD发送器的部分。根据一个实施例，所述部分包括符号交织器。所述的符号交织器是音调交织器426。
在所示的实施例中，无线发送器的部分包括：QAM映射器423、空/DC/导频添加器424、正交频分复用(OFDM)符号框架复用器425、音调交织器426和IFFT子系统430。IFFT子系统430可包括反向模块431和IFFT操作器432。在所示的实施例中，QAM映射器423的输出连接到复用器425的输入。空/DC/导频添加器424的输出连接到复用器425的另一输入。复用器425的输出连接到音调交织器426的输入。音调交织器426的输出连接到反向模块431的输入。反向模块431的输出连接到IFFT操作器432的输入。
QAM映射器423被配置以将位(在时域中)的组映射到复数符号(在频域中)。在一个实施例中，QAM映射器423可以是16-QAM映射器或64-QAM映射器。如上所述，QAM映射器423的配置可以是对于图3的映射器323的配置。
空/DC/导频添加器424被配置以提供空音调、直流(DC)音调和导频音调中的至少一种。这些音调与从QAM映射器423输出的数据序列被OFDM符号框架复用器425复用。为了提高音调交织器426的效率，在音调交织器操作之前插入空音调和导频音调，这将在以下进行描述。音调用于提供附加位以使交织器输出大小与IFFT子系统430的IFFT大小相同。
OFDM符号框架复用器425被配置以复用从QAM映射器423和空/DC/导频添加器424输出的信号。复用器425随后提供具有在符号之间插入的空音调、直流(DC)音调和导频音调中的至少一种的复数符号的序列。
在一个实施例中，为了确保在音调交织器426符号交织之后空/DC/导频音调处于正确的位置，该空/DC/导频音调被复用器425插入到相应的反向位置。如将在以下的描述中被更好地理解，音调交织器426重新排序数据序列。在音调交织器426执行所述重新排序之后，空/DC/导频音调被放置在正确的位置以用于IFFT操作。例如，在图6所示的使用32点FFT的发送器中，如果两个导频音调被插入到音调交织器输入的位置8和24，则音调在音调交织器输出的位置2和3输出。熟练技术人员应该了解：根据IFFT子系统430的设计，复用器425可将音调插入到音调交织器输入的任何合适的位置。
如将将在以下描述，音调交织器426被配置以重新排序数据序列以取消反向模块431的操作。在所示的实施例中，音调交织器426被放置在复用器425与反向模块431之间。
在一个实施例中，IFFT操作器432被配置以基于基2FFT来操作。基2FFT导致输入数据序列的位反向重新排序。在该实施例中，反向模块431可以是配置以将数据序列重新排列回原始顺序的位反向模块431。在一个实施例中，位反向模块431被配置以通过以下等式1和等式2定义的输入索引和输出索引执行位反向重新排序。
k = Σ j = 0 n - 1 a j 2 j - - - ( 1 ) ]]>
k ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 2 n - 1 - j - - - ( 2 ) ]]>
在等式1和等式2中，k是位反向重新排序之前的索引，是位反向重新排序之后的索引。a_j可以是1或0。IFFT操作器432的IFFT大小是N＝2ⁿ。例如，1＝0001的4位反向是1000＝8，5位反向是10000＝16。
图5示出根据一个实施例的基于位反向重新排序的输入和输出序列。在所示的实施例中，输入序列以位反向排序，输出序列以自然排序。在图5中，左边的x(n)(n是0到7)表示位反向重新排序之前的输入序列。右边的X(n)(n是0到7)表示位反向重新排序之后的相应的输出序列。例如，在输出端的第五位置X(4)的位反向重新排序之后，输出在输入的第二位置x(4)的位输入。在所示的实施例中，输入的总数是2³＝8。
在如上所述的实施例中，音调交织器426是用于基2FFT的被配置以取消位反向模块431的操作的位反向音调交织器426。音调交织器426执行与位反向模块431的操作相同的操作。换句话说，音调交织器426执行与位反向模块431相同的位反向重新排序操作。因此，音调交织器426可具有以下等式1和等式2定义的输入索引和输出索引。
k = Σ j = 0 n - 1 a j 2 j - - - ( 1 ) ]]>
k ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 2 n - 1 - j - - - ( 2 ) ]]>
在等式1和等式2中，k是音调交织之前的索引，是音调交织之后的索引。a_j可以是1或0。IFFT操作器432的IFFT大小是N＝2ⁿ。
在另一实施例中，IFFT操作器432被配置以基于分裂基FFT来操作。分裂基FFT导致输入数据序列的位反向重新排序。反向模块431可以是配置以将数据序列中的位重新排列回原始顺序的位反向模块431。图6示出用于分裂基FFT操作的位反向重新排序之前的输入序列和位反向重新排序之后的输出序列。在所示的实施例中，输入序列以自然排序，输出序列以位反向排序。在图6中，输入的总数是2×4²＝32。
在所示的实施例中，音调交织器426可以是块交织器。块交织器被配置以不重复或省略组中的任何符号而接收符号组并重新排列它们。对于给定的交织器，每组中符号的数量是固定的。交织器对符号组的操作独立于对所有其它符号组的操作。
在一个实施例中，块交织器可具有2^rx2^c的块大小，其中，r＝ceiling(n/2)且c＝floor(n/2)。例如，当N(IFFT大小)是8时，块大小是4×2，n＝3，r＝3，c＝1。当N是32时，块大小是8×4，n＝5，r＝3，c＝2。在另一实施例中，当N是412时，块大小是32×16，n＝9，r＝5，c＝4。
在块交织器中，逐行写入输入，逐列读出输出。当逐列读出时，可以以跳越模式读出输出。在图8中示出N＝32的示例。在图8中，从左到右连续地逐行写入符号0-31。在图8中，在上部示出列读出模式，在左部示出行读出模式。在所述实施例中，如图6所示，按照以下序列读出所述输出：0、16、8、24、4、12、20、28、2、18、10、26、...。
在一个实施例中，以下等式3和等式4可表示列写入和读出模式。
k r = Σ j = 0 r - 1 a j 2 j - - - ( 3 ) ]]>
i r = Σ j = 0 r - 1 a j 2 r - 1 - j - - - ( 4 ) ]]>
在等式3和等式4中，k是写入列索引，i_r是读出列索引。在等式3和等式4中，读出列索引是写入列索引的位反向排序。
相似地，以下等式5和等式6可表示行写入和读出模式。
k c = Σ j = 0 c - 1 a j 2 j - - - ( 5 ) ]]>
i c = Σ j = 0 c - 1 a j 2 c - 1 - j - - - ( 6 ) ]]>
在等式5和等式6中，k_c是写入行索引，i_c是读出行索引。读出行索引是写入行索引的位反向排序。
在另一实施例中，IFFT操作器432被配置以基于基4FFT来操作。基4FFT导致输入数据序列的四位反向重新排序。反向模块431可以是配置以执行四位反向重新排序操作从而将数据序列中的位重新排序回原始顺序的四位反向模块。四位反向重新排序可使用以下等式7和等式8定义的输入索引和输出索引。
m = Σ j = 0 n - 1 a j 4 j - - - ( 7 ) ]]>
m ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 4 n - 1 - j - - - ( 8 ) ]]>
在等式7和等式8中，m是重新排序之前的索引，是重新排序之后的索引。a_j可以是0、1、2或3。IFFT子系统430(图4)的IFFT大小是N＝4ⁿ。图7示出用于基4FFT操作的反向重新排序之前的输入序列和反向重新排序之后的输出序列。在图7中，输入的总数是4²＝16。
在如上所述的实施例中，音调交织器426被配置以取消四位反向模块431的操作以用于基4FFT。音调交织器426执行与反向模块431的操作相同的操作。换句话说，音调交织器426与反向模块431执行相同的四位反向重新排序操作。因此，音调交织器426可具有以下等式7和等式8定义的输入索引和输出索引。
m = Σ j = 0 n - 1 a j 4 j - - - ( 7 ) ]]>
m ^ = Σ j = 0 n - 1 a j 4 n - 1 - j - - - ( 8 ) ]]>
在等式7和等式8中，m是音调交织之前的索引，是音调交织之后的索引。a_j可以是0、1、2或3。IFFT子系统430(图4)的IFFT大小是N＝4ⁿ。
在一个实施例中，块交织器可被用于取消反向模块431排序的四位反向排序。块交织器可具有2^r x 2^c的块大小，其中，r＝c＝n/2。如图9所示，操作仅是逐行写入并逐列读出。在所示的实施例中，N(IFFT子系统430的IFFT大小)是16。
图10示出图3的无线HD发送器的部分1000的另一实施例。所述部分1000包括QAM映射器1023、空/DC/导频添加器1024、OFDM符号框架复用器1025和IFFT子系统1030。IFFT子系统1030包括IFFT操作器1032。
然而，所述发送器的示出部分1000在IFFT子系统1030中不包括反向模块。所述发送器的示出部分1000也不包括符号交织器。这种配置将与以上参照图4描述的发送器的部分相同的输入提供给IFFT操作器1032。如上所述，图4的音调交织器426取消IFFT子系统430的反向模块431的操作。这等效于在OFDM复用器425与IFFT操作器432之间没有操作。
在另一实施例中，用于无线通信系统的发送器可包括用于对数据流的第一序列中的位第一次重新排序以产生数据流的第二序列的装置。用于第一次重新排序的装置可与图4的音调交织器426相应。发送器还可包括用于对数据流中的位第二次重新排序以产生数据流的第三序列的装置，从而第三序列与第一序列相同。用于第二次重新排序的装置可与图4的反向模块431相应。发送器还可包括用于对具有第三序列的数据流执行IFFT操作的装置。用于执行IFFT操作的装置可与图4的IFFT操作器432相应。应该了解：上述的装置不限于图4的组件。还应该了解：可使用硬件、软件或两者的组合实现上述的装置。
上述的实施例可应用于例如正交频分复用(OFDM)系统。熟练的技术人员应该了解还可采用上述的实施例以与其它类型的无线通信系统一起使用。
上述的描述属于本发明的实施例的描述，在不脱离由权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变、修改、组合和子组合。
产业上的可利用性
无线HD发送器还可包括被配置以取消IFFT子系统的反向模块的操作的符号交织器。符号交织器可以是被配置以在符号内交叉数据音调位进行对序列改变的音调交织器。音调交织器使用频域分集交叉音调并提供了对窄带干扰的稳健性。在另一实施例中，如图10所示，无线HD发送器可省略音调交织器和位反向模块，从而简化发送器的设计。
因此，发送器1000在复用器1025与IFFT操作器1032之间可既不包括反向模块也可不包括符号交织器，并仍然获得同样的效果。该配置可以简化发送器的设计。