CN103973405A - 一种无线通信系统中的符号交织深度优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信系统符号交织深度优化方法，属于无线通信技术领域。本发明针对不同调制方式和帧长计算符号交织深度的待选参数集，通过数值计算和区间压缩获得最优的符号交织深度。采用该方法确定的符号交织深度，可以获得最优的误包率性能。

Description

一种无线通信系统中的符号交织深度优化方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统中的符号交织深度优化方法，属于无线通信系统技术领域。

背景技术

虽然在OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)通信系统中采用LDPC(Low Density Parity Check，LDPC)编码可以抵抗突发性错误，但是仍然无法抵抗频率选择性衰落，特别是采用高阶调制时，一个LDPC码字的编码比特数小于一个OFDM符号的编码比特数，使得一个LDPC码字只需要一个OFDM符号的一部分子载波传输。

无线通信系统中为解决上述问题采用了符号交织方法，但是没有一种较好的符号交织深度参数优化方法能够尽可能地提升系统的性能。

发明内容

发明目的：对于现有技术中存在的问题与不足，本发明针对不同调制方式和帧长计算符号交织深度的待选参数集，通过数值计算和区间压缩获得最优的符号交织深度。采用该方法确定的符号交织深度，可以获得最优符号交织深度、达到最优的误包率性能，从而提高系统的性能。

技术方案：一种无线通信系统中的符号交织深度优化方法：

无线通信系统中的符号交织深度优化方法，包括如下步骤：

步骤1：设置所有MCS集合，记为M＝{1,2,…,m}，其中m为MCS的种类个数，计算交织深度可选的参数集合Α＝{a₁,…,a_k}，其中a_i为数据子载波数N_SD的因数，并且满足N_CBPS表示每OFDM符号编码比特数，L_CW表示LDPC编码码字长度；

步骤2：利用计算交织深度参数集C，其中，K为集合A的元素个数，N_CBPS为每OFDM符号编码比特数，N_SD为数据子载波数，L_CW为LDPC编码码字长度；

步骤3：判断集合C的元素个数，如果元素个数是1，转到步骤4；如果集合C的元素个数大于1，则令p_min＝0，在区间中使用二分法更新p值，使得计算得到的交织深度参数集C元素个数为1；如果元素个数小于1则令p_max＝1，在区间中使用二分法更新p值，使得计算得到的交织深度参数集C元素个数为1；

步骤4：选取C中唯一元素为最优符号交织深度。

步骤2中交织深度参数集的生成方法描述如下：

步骤2.1：首先对i∈M，通过仿真计算交织深度可选的参数集合A中不同交织深度a_i的性能曲线在误包率为10％时的将这些按从小到大排列，将最小SNR对应的交织深度加入集合B_i。再将满足下式的SNR所对应的交织深度加入集合B_i：

$\frac{|{\mathrm{SNR}}_{a_i}-{\mathrm{SNR}}_{a_c}|}{|{\mathrm{SNR}}_1-{\mathrm{SNR}}_{a_c}|}<p$

其中，|·|表示取绝对值，为交织深度为a_i的性能曲线在误包率为10％时的信噪比，a_c为最小SNR对应的交织深度，为无符号交织的性能曲线在误包率为10％时的信噪比。

步骤2.2：针对M中所有的元素，按照步骤2.1计算出所有MCS对应的集合，即{B₁,…,B_m}，计算C＝B₁∩B₂∩…∩B_m，得到集合C。

步骤3中二分法寻找p的过程描述如下：

步骤3.1：令计算交织深度参数集C；

步骤3.2：对交织深度参数集C元素个数进行判断，如果元素个数是1，转到步骤4；如果元素个数大于1，则令p_max＝p，返回执行步骤3.1；如果元素个数小于1则令p_min＝p，返回执行步骤3.1。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的无线通信系统发送端和接收端符号交织深度优化方法，采用该方法，可以确定无线通信系统的最优符号交织深度。本发明具有兼容性强、实现简单、应用范围广泛等特点。仿真结果表明，本发明选取的最优符号交织深度，尽可能地提高了无线通信系统的性能。以毫米波无线局域网(802.11aj)中1080MHz带宽下采用64QAM(Quadrature AmplitudeModulation，QAM)调制，帧长为4096字节为例，系统性能最大可提高2dB。

附图说明

图1为毫米波无线局域网(802.11aj)中540MHz带宽下交织深度为8时的符号交织实现图；

图2为540MHz带宽下不同符号交织深度得到的性能增益图，采用16QAM调制，帧长为252字节；

图3为540MHz带宽下不同符号交织深度得到的性能增益图，采用64QAM调制，帧长为252字节；

图4为540MHz带宽下不同符号交织深度得到的性能增益图，采用64QAM调制，帧长为4096字节；

图5为1080MHz带宽下不同符号交织深度得到的性能增益图，采用16QAM调制，帧长为252字节；

图6为1080MHz带宽下不同符号交织深度得到的性能增益图，采用64QAM调制，帧长为252字节；

图7为1080MHz带宽下不同符号交织深度得到的性能增益图，采用16QAM调制，帧长为4096字节；

图8为1080MHz带宽下不同符号交织深度得到的性能增益图，采用64QAM调制，帧长为4096字节。

具体实施方式

下面以毫米波无线局域网(802.11aj)中540MHz带宽和1080MHz带宽为例，结合附图对本发明无线通信系统中的符号交织深度优化方法的具体实施方式作进一步详细说明。

步骤1：设置所有MCS集合，记为M＝{1,2,…,4}，其中MCS＝1对应调制方式为1080MHz带宽下64QAM调制，帧长为4096字节；MCS＝2对应调制方式为1080MHz带宽下16QAM调制，帧长为252字节；MCS＝3对应调制方式为1080MHz带宽下64QAM调制，帧长为252字节；MCS＝4对应调制方式为1080MHz带宽下16QAM调制，帧长为4096字节。数据子载波数N_SD所有因数中满足不小于N_CBPS/L_CW＝336×6/672＝3且小于N_SD＝336的因数组成交织深度可选的参数集合A＝{3,4,6,7,8,12,14,16,21,24,28,42,48,56,84,112,168}；

步骤2：计算交织深度的集合C：对MCS＝1，图8给出了1080MHz带宽下64QAM调制和帧长为4096字节时不同符号交织深度的性能增益图，表4给出了仿真所使用的参数。对比A中不同交织深度在误包率为10％时的SNR，首先将最小SNR对应的交织深度D_TM＝4加入B₁。集合A元素个数K＝17，计算得选取集合B₁的

观察图8中各曲线在误包率为10％时的性能增益：

${\mathrm{SNR}}_{D_{\mathrm{TM}}=a_c}={\mathrm{SNR}}_{D_{\mathrm{TM}}=4}=27.71\mathrm{dB},{\mathrm{SNR}}_{D_{\mathrm{TM}}=1}=28.49\mathrm{dB},$

因为 ${\mathrm{SNR}}_{D_{\mathrm{TM}}=3}=27.73\mathrm{dB},\frac{27.73-27.71}{28.49-27.71}=0.025<p_0,$ 所以D_TM＝3被选入较优的交织深度参数集合B₁，同理，D_TM＝6也被选入B₁中，由于p的限制，没有其他符号交织深度参数被选入B₁中，所以1080MHz带宽下64QAM调制和帧长为4096字节时的较优的交织深度参数集合B₁＝{4,3,6}。

对MCS＝2，图5给出了1080MHz带宽下16QAM调制和帧长为252字节时不同符号交织深度的性能增益图，按照如上步骤可计算得B₂＝{2,4,7,6}；对MCS＝3，图6给出了1080MHz带宽下64QAM调制和帧长为252字节时不同符号交织深度的性能增益图，按照如上步骤可计算得B₃＝{3,7,14,4}；对MCS＝4，图7给出了1080MHz带宽下16QAM调制和帧长为4096字节时不同符号交织深度的性能增益图，按照如上步骤可计算得B₄＝{2,4,6}。表2给出了1080MHz带宽下较优的符号交织深度集合。

计算C＝B₁∩B₂∩…∩B₄，得到交织深度的最优参数集C＝{4}。

步骤3：获得最优的D_TM：如步骤2所得，1080MHz带宽下的集合C＝{4}，集合C元素个数为1，所以取D_TM＝4为1080MHz带宽下的最优符号交织深度。

针对毫米波无线局域网(802.11aj)中540MHz带宽，设置MCS集合，记为M＝{1,2,3}，其中MCS＝1对应调制方式为540MHz带宽下16QAM调制，帧长为252字节；MCS＝2对应调制方式为540MHz带宽下64QAM调制，帧长为252字节；MCS＝3对应调制方式为540MHz带宽下64QAM调制，帧长为4096字节；

对MCS＝1，图2给出了540MHz带宽下16QAM调制和帧长为252字节时不同符号交织深度的性能增益图，按照如上步骤可计算得B₁＝{12,4}；对MCS＝2，图3给出了540MHz带宽下64QAM调制和帧长为252字节时不同符号交织深度的性能增益图，按照如上步骤可计算得B₂＝{4,2,12,3}；对MCS＝3，图4给出了540MHz带宽下16QAM调制和帧长为4096字节时不同符号交织深度的性能增益图，按照如上步骤可计算得B₃＝{4,6}。表1给出了540MHz带宽下较优的符号交织深度集合。

计算C＝B₁∩B₂∩B₃，得到540MHz带宽下交织深度的最优参数集C＝{4}。集合C元素个数为1，所以取D_TM＝4为540MHz带宽下的最优符号交织深度。表3给出了540MHz带宽和1080MHz带宽的最优符号交织深度。

表1540MHz带宽下较优符号交织深度集合

调制方式	帧长	DTM较优参数集合
			16QAM	252字节	{12,4}
64QAM	252字节	{4,2,12,3}
			64QAM	4096字节	{4,6}

表21080MHz带宽下较优符号交织深度集合

调制方式	帧长	DTM较优参数集合
			16QAM	252字节	{2,4,7,6}
64QAM	252字节	{3,7,14,4}
			16QAM	4096字节	{2,4,6}
64QAM	4096字节	{4,3,6}

表3540MHz带宽和1080MHz带宽的最优符号交织深度

带宽	540MHz	1080MHz
			DTM	4	4

表4图2-图8的仿真参数

参数

信道模型

可分辨径数

发送帧数

空间流个数

发送天线个数

接收天线个数

LDPC编码长度

码率

取值

D

6

10000

1

1

1

672bits

1/2

Claims (4)

1.一种无线通信系统符号交织深度优化方法，其特征在于：针对不同调制方式和帧长计算符号交织深度的待选参数集，通过数值计算和区间压缩获得最优的符号交织深度。

2.如权利要求1所述的无线通信系统中的符号交织深度优化方法，其特征在于，针对不同调制方式和帧长计算符号交织深度的待选参数集，通过数值计算和区间压缩获得最优的符号交织深度的具体步骤为：

步骤1：设置所有MCS集合，记为M＝{1,2,…,m}，其中m为MCS的种类个数，计算交织深度可选的参数集合Α＝{a₁,…,a_k}，其中a_i为数据子载波数N_SD的因数，并且满足N_CBPS表示每OFDM符号编码比特数，L_CW表示LDPC编码码字长度；

步骤2：利用计算交织深度参数集C，其中，K为集合A的元素个数，N_CBPS为每OFDM符号编码比特数，N_SD为数据子载波数，L_CW为LDPC编码码字长度；

步骤3：判断集合C的元素个数，如果元素个数是1，转到步骤4；如果集合C的元素个数大于1，则令p_min＝0，在区间中使用二分法更新p值，使得计算得到的交织深度参数集C元素个数为1；如果元素个数小于1则令p_max＝1，在区间中使用二分法更新p值，使得计算得到的交织深度参数集C元素个数为1；

步骤4：选取C中唯一元素为最优符号交织深度。

3.如权利要求2所述的无线通信系统中的符号交织深度优化方法，其特征在于，交织深度参数集C的生成步骤为：

步骤2.1：首先对i∈M，通过仿真计算交织深度可选的参数集合A中不同交织深度a_i的性能曲线在误包率为10％时的将计算得到的按从小到大排列，将最小SNR对应的交织深度加入集合B_i；再将满足下式的SNR所对应的交织深度加入集合B_i：

$\frac{|{\mathrm{SNR}}_{a_i}-{\mathrm{SNR}}_{a_c}|}{|{\mathrm{SNR}}_1-{\mathrm{SNR}}_{a_c}|}<p$

其中，|·|表示取绝对值，为交织深度为a_i的性能曲线在误包率为10％时的信噪比，a_c为最小SNR对应的交织深度，为无符号交织的性能曲线在误包率为10％时的信噪比；

步骤2.2：针对M中所有的元素，按照步骤2.1计算出所有MCS对应的集合，即{B₁,…,B_m}，计算C＝B₁∩B₂∩…∩B_m，得到集合C。

4.如权利要求2或3所述的无线通信系统中的符号交织深度优化方法，其特征在于，二分法寻找p的过程如下：

步骤3.1：令计算交织深度参数集C；

步骤3.2：对交织深度参数集C元素个数进行判断，如果元素个数是1，转到步骤4；如果元素个数大于1，则令p_max＝p，返回执行步骤3.1；如果元素个数小于1则令p_min＝p，返回执行步骤3.1。