專利名稱：一種下行多址傳輸系統(tǒng)及其實現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及應(yīng)用于寬帶無線移
動通信和地面廣播傳輸中的時頻分片(Time-Frequency-Slicing, TFS)
的下行多址傳輸系統(tǒng)及其實現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
隨著寬帶無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，用戶對不同業(yè)務(wù)的需求曰益 提高。在未來移動通信系統(tǒng)中，最核心的問題就是如何高效地提供不 同環(huán)境下的多種業(yè)務(wù)，這要求系統(tǒng)能夠同時支持不同的高低數(shù)據(jù)速 率，提供更大的通信容量和覆蓋范圍，并且具有高的頻譜利用率。而 數(shù)字電視的出現(xiàn)帶來了 一場新的多媒體技術(shù)革命，電視廣播業(yè)務(wù)也要 求系統(tǒng)能夠同時提供高清電視節(jié)目、標(biāo)清電視節(jié)目、手機電視節(jié)目、 音頻業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等等。在這種背景下，需要系統(tǒng)能夠靈活地配置 信道資源，以滿足不同業(yè)務(wù)的需求。另一方面，隨著無線通信業(yè)務(wù)的 增長，可利用的頻帶日趨緊張，頻譜資源匾乏的問題日益嚴(yán)重。用戶 可以通過頻譜感知技術(shù)獲取當(dāng)前頻譜占用情況，使用未被占用頻譜。 在這種情況下，系統(tǒng)需要更為靈活的時頻資源調(diào)度方式。
傳統(tǒng)的多址技術(shù)主要有時分多址(TDM A)、頻分多址(FDM A )、 碼分多址(CDMA)等。TDMA如圖la所示，不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)占用相同 的帶寬，但是分配在不同的時隙上，時隙大小可以根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量大 小設(shè)計；FDMA如圖lb所示，不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)被分配不同的頻帶，帶 寬大小可以設(shè)計；CDMA如圖lc所示，不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可以占用所有 的帶寬和時隙，通過正交或準(zhǔn)正交的碼字來區(qū)分；上述幾種多址技術(shù) 都有其缺點，比如TDMA無法適應(yīng)不同帶寬要求的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；FDMA
抗頻率選擇性衰落很差，如果數(shù)據(jù)被分配到衰落的信道中，則無法有效傳輸；異步或準(zhǔn)同步CDMA用戶間的干擾很大，需要通過擴頻技術(shù) 或多用戶聯(lián)合等技術(shù)來抑制，從而降低了傳輸效率。針對FDMA抗頻 率選擇性衰落差的問題， 一種跳頻的頻分多址技術(shù)(FHMA)可以用 來改善傳輸性能。FHMA如圖ld所示，數(shù)據(jù)在不同的頻帶上跳變，從 而獲得頻率的分集增益，但是其數(shù)據(jù)傳輸仍然不夠靈活。
美國AT&T公司的RD. Gitlin等人在1998年提出了一種時頻分片 (Time-Frequency-Slicing ， TFS ) 的技術(shù)(System and method for optimizing spectral efficiency using time-frequency-code slicing, US Patent 6064662),基本思想是將二維時頻空間分割成靈活的子片分配 給不同業(yè)務(wù)，以滿足不同業(yè)務(wù)對帶寬和碼率的要求，從而實現(xiàn)信道資 源的最大利用率，如圖le所示。該技術(shù)把不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分配到固定 的時頻片上，雖然能夠充分利用信道資源，但是無法對抗信道的頻率 選擇性衰落。而且由于當(dāng)時實現(xiàn)技術(shù)落后，時頻分片技術(shù)并沒有得到 廣泛的應(yīng)用。2008年6月歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)公布的第二代地 面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)(Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system, DVB-T2)引入了時頻分片技術(shù)，在多個射頻通道進行時頻分片，同 一業(yè)務(wù)可在不同的時頻片上傳輸數(shù)據(jù)。由于存在多個射頻通道，接收 機需要相應(yīng)地配置多個高頻頭(Tuner),系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜，頻帶數(shù)目嚴(yán) 重受限，實際應(yīng)用存在困難。
而對于目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種無線通信技術(shù)中的塊傳輸技術(shù)， 盡管在對抗頻率選擇性衰落方面，塊傳輸技術(shù)具有不錯的應(yīng)用效果， 但由于塊傳輸技術(shù)通常采用單一的多址方式，不同用戶對應(yīng)子信道的 抗衰落能力有限。在實際應(yīng)用中，由于信道條件不同，用戶需求不同， 往往需要靈活選取多址方式和相應(yīng)的編碼調(diào)制模式，以對抗衰落并獲 得最佳傳輸效率。在現(xiàn)有塊傳輸系統(tǒng)中， 一旦為某業(yè)務(wù)分配好信道資 源就不能更改(如現(xiàn)有的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)，對應(yīng)某個物理信道的電視節(jié)目都是占用固定的頻譜資源)，不利于信道資源的靈活配置。而 結(jié)合時頻分片的塊傳輸技術(shù)可以更靈活地選擇塊傳輸方式和配置參 數(shù)，本發(fā)明旨在提供一種時頻分片的下行多址系統(tǒng)及實現(xiàn)裝置，兼容 各種塊傳輸方式，且系統(tǒng)參數(shù)可靈活配置，最大限度利用時頻資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供 一種塊傳輸系統(tǒng)的下行多址傳輸模式設(shè) 計方法及其實現(xiàn)裝置，以解決基于現(xiàn)有技術(shù)的塊傳輸系統(tǒng)中，多業(yè)務(wù) 下行多址傳輸方式單一、系統(tǒng)傳輸效率低的問題，并且結(jié)合分集技術(shù) 提高系統(tǒng)對抗信道頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落的能力。
為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種下行多址傳輸
系統(tǒng)的傳輸方法，包括如下步驟
步驟A1:獲得系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務(wù)信息；
所述系統(tǒng)參數(shù)包括系統(tǒng)工作頻段、系統(tǒng)最大信道帶寬和信道傳輸 的最大時延擴展；所述業(yè)務(wù)信息包括最大支持的子信道數(shù)目、最大移 動速度、最大要求傳輸速率和實時性要求。
步驟A2:根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務(wù)信息，定義時頻基片的大小、 設(shè)計復(fù)幀的時頻圖案、根據(jù)信道特征和業(yè)務(wù)需求為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分配物理 層子信道；
所述分配物理層子信道包括如下特征
在物理層信道的時間和頻率二維空間以時頻基片為基本單元分 割信道，時頻基片占據(jù)頻帶為基本帶寬AS,持續(xù)時間為基本時隙Ar， 時頻片由整數(shù)個時頻基片組成，占據(jù)帶寬M.A仏持續(xù)時間iv.A:r，每 個時頻片用來傳輸整數(shù)個信號幀；
傳輸系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)類型的數(shù)據(jù)量大小及帶寬要求分配時頻片，傳 輸一路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的所有時頻片組成一個物理層子信道，同一物理層子 信道的時頻片在頻帶上跳變并在時隙中分片；
所有物理層子信道在時頻空間上相互獨立，不同物理層子信道根據(jù)業(yè)務(wù)需求和信道特征采用塊傳輸方式設(shè)計各自的編碼調(diào)制方式，同 一物理層子信道釆用相同的編碼調(diào)制方式。
步驟A3:在物理層子信道分配算法指導(dǎo)下，根據(jù)所述系統(tǒng)可用時 頻單元、信道條件、和業(yè)務(wù)需求，得到完整的復(fù)幀結(jié)構(gòu)、時頻映射圖 案和每個時頻子信道的子信道傳輸模式并輸出上述所得結(jié)果給發(fā)射
端裝置，指導(dǎo)實現(xiàn)發(fā)射端和接收端的裝置操作。
所述可用時頻單元由系統(tǒng)通過外部頻譜感知模塊獲得。 所述傳輸方法進一步包括如下步驟
步驟A4:如果系統(tǒng)配置固定，不支持物理層信令和靈活調(diào)度，則 結(jié)東設(shè)計，系統(tǒng)按當(dāng)前設(shè)計結(jié)果工作，否則轉(zhuǎn)入下一步驟；
步驟A5:如果系統(tǒng)可用資源、信道條件、或業(yè)務(wù)需求發(fā)生變化， 則返回步驟A3;否則，保持系統(tǒng)設(shè)置不變。
本發(fā)明同時提供一種下行多址傳輸系統(tǒng)發(fā)射端裝置，其特征在 于，所述發(fā)射端裝置用于將多路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及信令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具有所述 時頻分片復(fù)幀結(jié)構(gòu)的信號，包括調(diào)度模塊、信令業(yè)務(wù)復(fù)接模塊、子信 道編碼調(diào)制模塊、時頻圖案映射模塊、數(shù)據(jù)復(fù)用模塊和基帶后處理模 塊；
所述調(diào)度模塊用于分配時頻子信道，產(chǎn)生其它模塊所需的時頻映
射圖案、控制信號和時序信號；
所述信令業(yè)務(wù)復(fù)接模塊用于將物理層信令信息和一路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)
進行復(fù)接得到信令數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，輸出對應(yīng)的業(yè)務(wù)比特；
所述子信道編碼調(diào)制模塊根據(jù)調(diào)度模塊提供的子信道傳輸模式，
對輸入業(yè)務(wù)比特進行擾碼、糾錯編碼、星座映射、交織和功率控制，
得到對應(yīng)的業(yè)務(wù)符號；
所述時頻圖案映射模塊用于將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分配到相應(yīng)時頻片上；
所述數(shù)據(jù)復(fù)用模塊用于將多個物理層子信道的時頻片復(fù)接組幀；
所述基帶后處理模塊用于對復(fù)幀信號進行數(shù)模變換和射頻調(diào)制
9處理。
所述時頻圖案映射模塊包括成型濾波模塊、基帶符號速率轉(zhuǎn)換 模塊、基帶跳頻模塊、時隙選擇模塊；
所述成型濾波模塊用于對經(jīng)過編碼調(diào)制后的數(shù)據(jù)幀信號進行成
型濾波處理；
所述基帶符號速率轉(zhuǎn)換模塊用于將所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成和數(shù)模 轉(zhuǎn)換器相同的符號速率；
所述基帶跳頻模塊根據(jù)時頻映射圖案，在數(shù)字基帶將信號進行頻 譜搬移，調(diào)制至?xí)r頻片相應(yīng)的頻帶；
所述時隙選擇模塊根據(jù)時頻映射圖案，用于將待傳信號插入時頻 片所在時隙。
本發(fā)明同時提供 一 種下行多址傳輸系統(tǒng)接收端裝置，其特征在 于，所述接收端裝置用于解調(diào)解碼單個時頻子信道，包括前端模塊、 控制模塊、時頻圖案解映射模塊、信令子信道解調(diào)解碼模塊、信令解 析模塊、業(yè)務(wù)子信道解調(diào)解碼模塊；
所述前端模塊在控制模塊的控制下，用于射頻解調(diào)、模數(shù)轉(zhuǎn)換， 根據(jù)復(fù)幀結(jié)構(gòu)攜帶的同步信息進行接收端同步，得到復(fù)幀信號和同步
4古自.
i口 ,^j、，
所述控制模塊用于得到接收端所需的全部復(fù)幀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生其它模 塊所需的控制信號和時序信號；
所述時頻圖案解映射模塊用于根據(jù)已知的信令子信道映射信息 接收信令數(shù)據(jù)，并根據(jù)信令解析得到的時頻圖案信息接收所需業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)；
所述信令子信道解調(diào)解碼模塊用于進行信令子信道的信道估計， 得到信令子信道估計結(jié)果，利用信令子信道估計結(jié)果得到信令業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)，送給信令解析模塊；信令子信道解調(diào)解碼的中間或最終結(jié)果輸出 到普通子信道解調(diào)解碼模塊；
10所述信令解析模塊用于對信令業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行解析，得到信令業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)包含的信令信息并輸出，其中信令信息輸出到控制模塊；
所述子信道解調(diào)解碼模塊用于進行當(dāng)前子信道的信道估計或更
新，得到當(dāng)前子信道估計結(jié)果；用于對輸入數(shù)據(jù)符號進行信道均衡，
得到均衡后的數(shù)據(jù)符號，對均衡后的數(shù)據(jù)符號進行解交織、星座解映 射、信道解碼和解擾操作，得到并輸出業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
所述時頻圖案解映射模塊包括基帶符號速率選擇模塊、時隙選擇
模塊、匹配濾波模塊、基帶跳頻控制器和跳頻解跳模塊；
所述基帶符號速率選擇模塊用于為基帶數(shù)據(jù)處理選擇相應(yīng)的工 作速率；
所述時隙選擇模塊用于根據(jù)時頻圖案信息選擇相應(yīng)時隙的信令 或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；
所述匹配濾波模塊用于對接收數(shù)據(jù)進行匹配濾波，濾除所需業(yè)務(wù) 頻帶之外的信號；
所述跳頻控制器和跳頻解跳模塊用于根據(jù)時頻圖案信息將基帶 跳頻信號還原成原始基帶信號。
本發(fā)明所提出的塊傳輸系統(tǒng)的物理層子信道分配方法允許系統(tǒng) 根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活分配物理層子信道，并且允許業(yè)務(wù)根據(jù)其數(shù)據(jù)傳輸 特征靈活選擇符號速率、編碼和調(diào)制方式，從而逼近多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的最 大傳輸效率，適應(yīng)多種帶寬資源，并且每個業(yè)務(wù)的接收解調(diào)簡單。本 發(fā)明釆用了基帶跳頻和時間分片的塊傳輸技術(shù)，具有時分多址技術(shù)和 跳頻多址技術(shù)兩者共同的優(yōu)點，通過時隙跳變、頻率跳變的方式傳輸 一路數(shù)據(jù)，避免此路數(shù)據(jù)完全處于深衰落的時隙或者頻段中，獲得分 集增益，從而系統(tǒng)可以有效地對抗頻率選擇性衰落和時間選擇性衰 落。另外，本發(fā)明提供了一種時頻分片下行多址系統(tǒng)的發(fā)射端實現(xiàn)裝 置和接收機實現(xiàn)裝置，由于時頻圖案映射和接收完全在基帶實現(xiàn)，從 而大大降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜度。


圖l給出了幾種常見的多址方式示意圖，
圖la是時分多址(TDMA)示意圖lb是頻分多址(FDMA)示意圖lc是碼分多址(CDMA)示意圖ld是跳頻多址(FHMA)示意圖le是時頻分片(TFS)示意圖。
圖2給出了本發(fā)明所提下行多址系統(tǒng)的設(shè)計流程。
圖3給出了本發(fā)明所提時頻分片下行多址系統(tǒng)的復(fù)幀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4給出了本發(fā)明所提下行多址系統(tǒng)的發(fā)射端裝置。
圖5給出了發(fā)射端實現(xiàn)裝置中時頻圖案映射模塊的具體實現(xiàn)。
圖6給出了本發(fā)明所提下行多址系統(tǒng)的接收端裝置。
圖7給出了一種綜合多媒體廣播業(yè)務(wù)系統(tǒng)的復(fù)幀時頻圖案示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實 施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細(xì)描述。以下實施例僅用 于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保 護范圍。
為了敘述方便，首先結(jié)合圖3對本發(fā)明用到的一些術(shù)語進行必要 的定義和說明。
時頻分片 一種分片技術(shù)，在時頻二維空間把傳輸信號先分成時 間片，然后再把每個時間片分成多個時間頻率片，或者把傳輸信號先 分成頻率片，然后再把每個頻率片分成多個時間頻率片，每個時間頻 率片均可以形成獨立的物理層傳輸通道；時頻分片技術(shù)是時間分片和 頻率分片相結(jié)合的技術(shù)；時頻分片技術(shù)對應(yīng)TDM-FDM混合復(fù)用技術(shù)和TDMA-FDMA混合多址技術(shù)。
時頻基片是本發(fā)明定義的時頻二維的最小分片，占據(jù)的時間長 度為Ar,占據(jù)的頻帶寬度為AB;本發(fā)明進一步定義時頻基片在時間
上是連續(xù)的，在頻率上也是連續(xù)的。
時頻片時間連續(xù)和頻帶連續(xù)的MxiV個時頻基片組成，占據(jù)帶 寬M.A5，持續(xù)時伺iV.Ar，其中M和N為整數(shù)。
復(fù)幀由一組時頻圖案對應(yīng)的幀結(jié)構(gòu)復(fù)合組成。 信號幀塊傳輸技術(shù)的基本數(shù)據(jù)單元，由幀頭和幀體構(gòu)成。 物理層子信道復(fù)幀結(jié)構(gòu)中，由時頻片組成的物理層傳輸子信道， 其在物理層信道傳輸時有規(guī)律地占用某些時間、頻率資源，可以被接 收端在物理層接收信號中分離出來；在本發(fā)明所提時頻分片復(fù)幀中， 時頻空間多個時頻片獨立傳輸一路業(yè)務(wù)，構(gòu)成物理層子信道。如圖2 中陰影部分所示，多個時頻片組成一個物理層子信道。
復(fù)用 一個物理信道被同一發(fā)射端的多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共同使用。 下行多址是一種特殊的復(fù)用，其特征在于，同一發(fā)射端的多個 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分享的物理信道可以分為各自獨立的物理子信道，每個子信 道實現(xiàn)一路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸，其中， 一路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)又可以由多個子業(yè) 務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)用得到。
物理層信令子信道本發(fā)明定義傳輸物理層信令業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的物理 層子信道或時頻子信道為物理層信令子信道，該信道攜帶物理層信令 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，同時可以攜帶其它各種數(shù)據(jù)的混合。
資源調(diào)度在支持多業(yè)務(wù)的下行多址系統(tǒng)中，系統(tǒng)可用資源(如 時頻資源和發(fā)射功率等)由所有業(yè)務(wù)共享，根據(jù)實際傳輸環(huán)境的信道 條件(如接收信號電平、信道衰落特性等)和業(yè)務(wù)需求(如傳輸速率、 業(yè)務(wù)優(yōu)先級、接收端信噪比門限、實時性等)為業(yè)務(wù)設(shè)置并分配物理 層子信道的操作就是資源調(diào)度，其中物理層子信道的設(shè)置包括確定信 道資源映射圖案和子信道傳輸模式。實施例1
如圖2所示，本實施例為本發(fā)明提出的時頻分片下行多址塊傳輸 方法的設(shè)計流程和工作步驟
步驟A1:獲得系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務(wù)信息，其中系統(tǒng)參數(shù)包括但不限 于系統(tǒng)工作頻段、系統(tǒng)最大信道帶寬和信道傳輸?shù)淖畲髸r延擴展等； 業(yè)務(wù)信息包括但不限于最大支持的子信道數(shù)目、最大移動速度、最大 傳輸速率和實時性要求等；
步驟A2:根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務(wù)信息，進行系統(tǒng)初步設(shè)計， 定義時頻基片的大小，設(shè)計復(fù)幀結(jié)構(gòu)基本參數(shù)和時頻圖案，根據(jù)信道 條件和業(yè)務(wù)需求為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分配物理層子信道；信道條件包括但不限 于發(fā)射端到不同業(yè)務(wù)接收端的傳輸信道的信道時延擴展、信道多普勒 擴展、信道干擾圖案等，業(yè)務(wù)需求信息包括但不限于所需時頻子信道 數(shù)目和對應(yīng)每個時頻子信道的實時性要求、傳輸帶寬要求、QoS要求
和傳輸速率要求，其中系統(tǒng)可用資源與信道條件互相關(guān)聯(lián)；
如圖3所示，本步驟所涉及的物理層信道時頻分片的復(fù)幀結(jié)構(gòu)具
體包含如下特征
1. 在物理層信道的時間和頻率二維空間以時頻基片為基本單元
分割信道，時頻基片占據(jù)頻帶為基本帶寬A5，持續(xù)時間為基本時隙 Ar，時頻片由時間連續(xù)和頻帶連續(xù)的Mx7V個時頻基片組成，占據(jù)帶
寬M.A5，持續(xù)時間iv.Ar，其中M和N為整數(shù)。
2. 多個時頻片組成一個物理層子信道，用于傳輸一路業(yè)務(wù)，不同 物理層子信道在時頻空間上相互獨立。
3. 系統(tǒng)可根據(jù)業(yè)務(wù)需求為業(yè)務(wù)對應(yīng)的物理層子信道靈活分配時 頻片。
4. 同一物理層子信道屬于不同時隙的時頻片可在頻率上跳變，以 同時對抗時間和頻率選擇性衰落。
5. 每個時頻片由整數(shù)個信號幀組成，不同物理層子信道的信號幀
14結(jié)構(gòu)、大小可以相同，也可以不同。
6.由于物理層子信道相互獨立，從而允許不同物理層子信道的業(yè) 務(wù)靈活選擇編碼調(diào)制方式。同一物理層子信道釆用相同的編碼調(diào)制方 式，方便接收機進行業(yè)務(wù)解調(diào)。
根據(jù)上述特征的復(fù)幀結(jié)構(gòu)，所設(shè)計的物理層子信道具有系統(tǒng)資源 利用率高，編碼調(diào)制方式靈活，對抗時間和頻率雙選擇性衰落等優(yōu)點。
步驟A3:在物理層子信道分配算法指導(dǎo)下，根據(jù)所述系統(tǒng)通過 外部頻譜感知模塊獲得的可用時頻資源、信道條件和業(yè)務(wù)需求，進行 系統(tǒng)細(xì)設(shè)計，得到完整的復(fù)幀結(jié)構(gòu)、時頻映射圖案和每個時頻子信道 的子信道傳輸模式等系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果并輸出上述所得結(jié)果給發(fā)射端和 接收端裝置，指導(dǎo)實現(xiàn)發(fā)射端和接收端的操作；
步驟A4:如果系統(tǒng)配置固定，即不支持物理層信令和靈活調(diào)度， 則結(jié)東設(shè)計，系統(tǒng)按當(dāng)前設(shè)計結(jié)果工作，否則轉(zhuǎn)入下一步驟；
步驟A5:如果系統(tǒng)可用資源、信道條件或業(yè)務(wù)需求發(fā)生變化， 則返回步驟3;否則，保持系統(tǒng)設(shè)置不變。
實施例2
如圖4所示，本實施例為本發(fā)明所提時頻分片塊傳輸系統(tǒng)的發(fā)送 端裝置，其特征在于所述發(fā)射端裝置包括資源調(diào)度模塊、信令業(yè)務(wù) 復(fù)接模塊、子信道編碼調(diào)制模塊、時頻圖案映射模塊、數(shù)據(jù)復(fù)用模塊 和基帶后處理模塊，用于將多路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及信令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具有所述 時頻分片復(fù)幀結(jié)構(gòu)的信號，其中每路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分別占據(jù)不同的物理層 子信道。
參照圖4，各模塊功能和信號連接關(guān)系描述如下 調(diào)度模塊根據(jù)復(fù)幀結(jié)構(gòu)、外部反饋的系統(tǒng)可用時頻資源、實際 信道條件和輸入的系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求，為每個業(yè)務(wù)分配時頻子信道，得到 其它模塊所需的時頻映射圖案、控制信號和時序信號。
信令業(yè)務(wù)復(fù)接模塊將物理層信令信息和一路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行復(fù)接得到信令數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，輸出對應(yīng)的業(yè)務(wù)比特(或其它合適的輸入格式， 如業(yè)務(wù)字節(jié)，取決于子信道編碼調(diào)制方法)。
子信道編碼調(diào)制模塊根據(jù)資源調(diào)度模塊提供的子信道傳輸模 式，對輸入業(yè)務(wù)比特進行擾碼、糾錯編碼、星座映射、交織和功率控 制等，得到對應(yīng)的業(yè)務(wù)符號。為了方便接收端解調(diào)，同一物理層子信 道的編碼調(diào)制方式相同。
時頻圖案映射模塊根據(jù)物理層子信道劃分方法，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分 配到相應(yīng)的時頻片上。
數(shù)據(jù)復(fù)用模塊將多個物理層子信道的時頻片復(fù)接組幀。
基帶后處理模塊對復(fù)幀信號進行數(shù)模變換和射頻調(diào)制等后處 理，得到最后的發(fā)射信號。
參照圖5，所述時頻圖案映射模塊具體包括
成型濾波模塊對經(jīng)過編碼調(diào)制后的數(shù)據(jù)幀信號進行成型濾波處 理，使之滿足帶寬要求。
基帶符號速率轉(zhuǎn)換模塊由于所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)最終需要進行復(fù)用，
并通過同一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),從而要求將所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成和 數(shù)模轉(zhuǎn)換器相同的符號速率。具體實現(xiàn)方法可參考中國發(fā)明專利《數(shù) 字基帶可變速率轉(zhuǎn)換調(diào)制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法和實現(xiàn)裝置》，公開號 CN101257482。
基帶跳頻模塊根據(jù)時頻映射圖案，在數(shù)字基帶將信號進行頻譜 搬移，調(diào)制至?xí)r頻片相應(yīng)的頻帶。具體實現(xiàn)方法可參考中國發(fā)明專利 《數(shù)字基帶跳頻調(diào)制系統(tǒng)實現(xiàn)方法及實現(xiàn)裝置》，公開號 C畫1262467。
時隙選擇模塊根據(jù)時頻映射圖案，將待傳輸信號插入時頻片所 在時隙。
本發(fā)明所述發(fā)射端裝置的時頻圖案映射模塊完全工作于全數(shù)字 基帶，避免了復(fù)雜的模擬和射頻模塊，實現(xiàn)簡單，滿足多業(yè)務(wù)下行多
16址塊傳輸系統(tǒng)要求。
實施例3
如圖6所示，本實施例為本發(fā)明所提出的 一種下行多址塊傳輸系 統(tǒng)中對應(yīng)單個物理層子信道的接收端裝置，該接收端裝置工作在對應(yīng) 所述發(fā)射端裝置的接收端，并且用于解調(diào)解碼單個物理層子信道，其 特征在于，接收端裝置包括前端模塊、控制模塊、時頻圖案解映射模 塊、信令子信道解調(diào)解碼模塊、信令解析模塊、業(yè)務(wù)子信道解調(diào)解碼 模塊。
前端模塊前端模塊在控制模塊的控制下，進行射頻解調(diào)，模數(shù) 轉(zhuǎn)換，并根據(jù)復(fù)幀結(jié)構(gòu)攜帶的同步信息進行接收端同步，得到復(fù)幀信 號和同步信息；
控制模塊控制模塊根據(jù)已知信息(包括系統(tǒng)預(yù)置的信令子信道 信息、部分復(fù)幀結(jié)構(gòu)信息和部分時頻圖案映射信息等)、信令解析得 到的信令信息和前端模塊提供的同步信息，得到接收端所需的全部復(fù) 幀結(jié)構(gòu)、時頻圖案映射和所需子信道傳輸模式信息，產(chǎn)生其它模塊所 需的控制信號和時序信號；
時頻圖案解映射模塊時頻圖案解映射模塊根據(jù)信令解析得到的 時頻圖案信息將所需業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從復(fù)幀中分離出來。
信令子信道解調(diào)解碼模塊在控制模塊的控制下，根據(jù)信令子信 道傳輸模式，對信令數(shù)據(jù)符號進行解交織、星座解映射、信道解碼和 解擾等操作，得到信令業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，送給信令解析模塊；另外，信令
子信道解調(diào)解碼的中間或最終結(jié)果輸出到普通子信道解調(diào)解碼模塊； 信令解析模塊在控制模塊的控制下，根據(jù)信令格式和語法，對
信令業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行解析，得到信令業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包含的信令信息并輸出，
其中信令信息輸出到控制模塊。信令信息包括復(fù)幀結(jié)構(gòu)、時頻基片定
義、時頻映射圖案和子信道傳輸模式等。
業(yè)務(wù)子信道解調(diào)解碼模塊在控制模塊的控制下，根據(jù)當(dāng)前子信道傳輸模式，首先利用外部輸入的信令子信道解調(diào)解碼的中間或最終 結(jié)果，結(jié)合當(dāng)前子信道內(nèi)部的訓(xùn)練信息，進行當(dāng)前子信道的信道估計 或更新，得到當(dāng)前子信道估計結(jié)果；利用當(dāng)前子信道估計結(jié)果對輸入 數(shù)據(jù)符號進行信道均衡，得到均衡后的數(shù)據(jù)符號，對均衡后的數(shù)據(jù)符 號進行解交織、星座解映射、信道解碼和解擾操作，得到業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并
其中時頻圖案解映射模塊具體包括
基帶符號速率選擇模塊根據(jù)已知信息或解調(diào)得到的信令信息為
基帶數(shù)據(jù)處理選擇相應(yīng)的基帶符號工作速率；
時隙選擇模塊根據(jù)時頻圖案信息選擇相應(yīng)時隙的信令或業(yè)務(wù)數(shù)
據(jù)信號；
跳頻控制器和跳頻解跳模塊根據(jù)已知時頻圖案信息將基帶信號 進行頻譜搬移，將所需跳頻信號還原到零頻位置。
匹配濾波模塊對所述零頻位置的接收數(shù)據(jù)信號進行匹配濾波，
濾除所需業(yè)務(wù)頻帶之外的信號；
實施例4
如圖本實施例提出 一 種綜合多媒體廣播系統(tǒng)，在綜合多媒體廣播 業(yè)務(wù)通信中，不同業(yè)務(wù)有著不同需求，比如高清電視節(jié)目要求帶寬大，
數(shù)據(jù)率高；標(biāo)清電視節(jié)目對帶寬要求較低，數(shù)據(jù)率也較低；而手機電 視業(yè)務(wù)則要求接收設(shè)備功耗小，對帶寬和碼率要求較低；綜合上述三
種業(yè)務(wù)的特點，本實施例給出一種在8MHz帶寬的頻譜資源中實現(xiàn)數(shù)
字電視業(yè)務(wù)、手機電視業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等綜合多媒體廣播系統(tǒng)。
假設(shè)系統(tǒng)配置固定，具體設(shè)計步驟如下 步驟l:獲取系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務(wù)信息。
該系統(tǒng)面向帶寬為8MHz的典型數(shù)字電視廣播信道，工作頻段主 要為470-806MHz的UHF電視頻段。要求在8MHz帶寬內(nèi)提供手機電視 業(yè)務(wù)、標(biāo)清數(shù)字電視業(yè)務(wù)和高清數(shù)字電視業(yè)務(wù)，三種業(yè)務(wù)分別要求支持高速移動(如移動速度達350公里每小時)、基本移動(如移動速度 不高于120公里每小時)和固定接收。
步驟2:根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務(wù)信息，進行系統(tǒng)初步設(shè)計。 系統(tǒng)帶寬為8MHz，所有時頻資源均可利用，因此信道帶寬也為 8MHz。參考中國數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)(GB 20600-2006,中國國家 標(biāo)準(zhǔn)化委員會，數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制，2006 年8月18日)，釆用時域濾波成型，成型濾波器選擇為SRRC濾波器， 滾降因子為0.05,選擇基本符號速率為Fs二7.56MHz，基本符號間隔為 1/7.56 us。
取時頻基片基本帶寬為么^ = 1M/fe ，基本時隙Ar = 270.8995/w( 2048 個符號)，在此基礎(chǔ)上，每個復(fù)幀信號的總帶寬為8MHz,持續(xù)9個基 本時隙長度。
步驟3:根據(jù)所述系統(tǒng)可用時頻資源、信道條件和業(yè)務(wù)需求，進 行系統(tǒng)細(xì)設(shè)計。
參照附圖7，子信道l分配給手機電視，手機電視節(jié)目對移動性要 求高，信號幀不宜過長，同時需要考慮節(jié)省手持接收機功耗。為手機 電視分配8MHz帶寬，有效帶寬7.56MHz，在復(fù)幀內(nèi)只占據(jù)一個基本 時隙，信號幀長2048個符號。如果基帶數(shù)據(jù)選用0.4碼率糾錯編碼和 QPSK星座映射，則該子信道可支持的最大傳輸速率 =7.56xl/9x2x0.4 = 0.672M^，考慮信號幀的保護間隔后，系統(tǒng)的有效 信息傳輸速率略有降低。
同時，系統(tǒng)信令和手機電視數(shù)據(jù)復(fù)接成一路信號，占據(jù)子信道l。 出于系統(tǒng)接收端魯棒性的考慮，子信道l為高優(yōu)先級子信道，平均功 率比參考功率高3dB。
子信道2分配給一路高速移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其時頻片占據(jù)2MHz帶寬 和l個基本時隙。如果選用0.6碼率糾錯編碼和QPSK星座映射，該子 信道可支持的最大傳輸速率-1.89xl/9x2x0.6二0.252M^。子信道3分配給高清數(shù)字電視節(jié)目，高清數(shù)字電視節(jié)目數(shù)據(jù)速率 高，占用帶寬大，在一個時隙內(nèi)為其分配相鄰8個時頻基片，每個時
頻片占據(jù)帶寬4MHz，時長為兩個基本時隙，共4096個符號，考慮時 域濾波成型，有效帶寬3.78MHz。信號幀長為4096符號，每個時頻片 傳輸一個信號幀。如果選用0.8碼率糾錯編碼和64QAM星座映射，則 該子信道可支持的最大傳輸速率=3.78><8/9><6><0.8 = 16.128似&戸。
子信道4和子信道5為兩路標(biāo)清數(shù)字電視節(jié)目，占據(jù)帶寬2MHz， 有效帶寬1.89MHz,取信號幀長2048。節(jié)目4的每個時頻片占據(jù)2個基 本時隙，傳輸2個信號幀；如果采用0.6碼率糾錯編碼和16QAM星座映
射，則子信道4可支持的最大傳輸速率=1.89x8/9x4x0.6 = 4.032M6戸。
節(jié)目5的每個時頻片占據(jù)3個基本時隙；可傳輸3個信號幀。子 信道5可支持的最大傳輸速率^.89x6/9x4x0.6^3.024M^。在滿足業(yè) 務(wù)需求的條件下，所有物理層子信道的傳輸模式設(shè)置如表l所示，其 中擾碼、交織等不再細(xì)述。
表1.子信道傳輸模式設(shè)置結(jié)果
步驟4:系統(tǒng)配置固定，設(shè)計結(jié)東。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以 做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種下行多址傳輸系統(tǒng)的傳輸方法，其特征在于，所述傳輸方法包括如下步驟步驟A1獲得系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務(wù)信息；步驟A2根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務(wù)信息，定義時頻基片的大小、設(shè)計復(fù)幀結(jié)構(gòu)基本參數(shù)和時頻圖案、根據(jù)信道特征和業(yè)務(wù)需求為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分配物理層子信道；所述物理層子信道包括如下特征在物理層信道的時間和頻率二維空間以時頻基片為基本單元分割信道，時頻基片占據(jù)頻帶為基本帶寬ΔB，持續(xù)時間為基本時隙ΔT，時頻片由時間連續(xù)和頻帶連續(xù)的M×N個時頻基片組成，占據(jù)帶寬M·ΔB，持續(xù)時間N·ΔT，其中M和N為整數(shù)；每個時頻片用來傳輸整數(shù)個信號幀；傳輸系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求分配時頻片，傳輸一路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的所有時頻片組成一個物理層子信道，同一物理層子信道的時頻片根據(jù)時頻圖案在頻帶上跳變并在時隙中分片；所有物理層子信道在時頻空間上相互獨立，不同物理層子信道根據(jù)業(yè)務(wù)需求和信道特征采用塊傳輸技術(shù)設(shè)計各自的編碼調(diào)制方式，同一物理層子信道采用相同的編碼調(diào)制方式；步驟A3在物理層子信道分配算法指導(dǎo)下，根據(jù)所述系統(tǒng)可用時頻資源、信道條件、和業(yè)務(wù)需求，得到完整的復(fù)幀結(jié)構(gòu)、時頻映射圖案和每個時頻子信道的子信道傳輸模式并輸出上述所得結(jié)果給發(fā)射端和接收端裝置，指導(dǎo)實現(xiàn)發(fā)射端和接收端的操作。
2、 如權(quán)利要求l所述的下行多址傳輸系統(tǒng)的傳輸方法，其特征在 于，所述系統(tǒng)參數(shù)包括系統(tǒng)工作頻段、系統(tǒng)最大信道帶寬和信道傳輸 的最大時延擴展；所述業(yè)務(wù)信息包括最大支持的子信道數(shù)目、最大移 動速度、最大要求傳輸速率和實時性要求。
3、 如權(quán)利要求l所述的下行多址傳輸系統(tǒng)的傳輸方法，其特征在 于，所述可用時頻資源由系統(tǒng)通過外部頻譜感知模塊獲得。
4、 如權(quán)利要求l所述的下行多址傳輸系統(tǒng)的傳輸方法，其特征在 于，所述傳輸方法進一步包括如下步驟步驟A4:如果系統(tǒng)配置固定，不支持物理層信令和靈活調(diào)度，則 結(jié)東設(shè)計，系統(tǒng)按當(dāng)前設(shè)計結(jié)果工作，否則轉(zhuǎn)入下一步驟；步驟A5:如果系統(tǒng)可用資源、信道條件、或業(yè)務(wù)需求發(fā)生變化， 則返回步驟A3;否則，保持系統(tǒng)設(shè)置不變。
5、 一種下行多址傳輸系統(tǒng)發(fā)射端裝置，其特征在于，所述發(fā)射 端裝置用于將多路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及信令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具有所述時頻分片復(fù) 幀結(jié)構(gòu)的信號，包括調(diào)度模塊、信令業(yè)務(wù)復(fù)接模塊、子信道編碼調(diào)制 模塊、時頻圖案映射模塊、數(shù)據(jù)復(fù)用模塊和基帶后處理模塊；所述調(diào)度模塊用于分配時頻子信道，產(chǎn)生其它模塊所需的時頻映 射圖案、控制信號和時序信號；所述信令業(yè)務(wù)復(fù)接模塊用于將物理層信令信息和一路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) 進行復(fù)接得到信令數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，輸出對應(yīng)的業(yè)務(wù)比特；所述子信道編碼調(diào)制模塊根據(jù)調(diào)度模塊提供的子信道傳輸模式， 對輸入業(yè)務(wù)比特進行擾碼、糾錯編碼、星座映射、交織和功率控制，得到對應(yīng)的業(yè)務(wù)符號；所述時頻圖案映射模塊用于將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分配到相應(yīng)時頻片上；所述數(shù)據(jù)復(fù)用模塊用于將多個物理層子信道的時頻片復(fù)接組幀；所述基帶后處理模塊用于對復(fù)幀信號進行數(shù)模變換和射頻調(diào)制處理。
6、 如權(quán)利要求5所述的下行多址傳輸系統(tǒng)發(fā)射端裝置，其特征在 于，所述時頻圖案映射模塊包括成型濾波模塊、基帶符號速率轉(zhuǎn)換 模塊、基帶跳頻模塊、時隙選擇模塊；所述成型濾波模塊用于對經(jīng)過編碼調(diào)制后的數(shù)據(jù)幀信號進行成型濾波處理；所述基帶符號速率轉(zhuǎn)換模塊用于將所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成和數(shù)模 轉(zhuǎn)換器相同的符號速率；所述基帶跳頻模塊根據(jù)時頻映射圖案，在數(shù)字基帶將信號進行頻 譜搬移，調(diào)制至?xí)r頻片相應(yīng)的頻帶；所述時隙選擇模塊根據(jù)時頻映射圖案，用于將待傳信號插入時頻 片所在時隙。
7、 一種下行多址傳輸系統(tǒng)接收端裝置，其特征在于，所述接收 端裝置用于解調(diào)解碼單個時頻子信道，包括前端模塊、控制模塊、時 頻圖案解映射模塊、信令子信道解調(diào)解碼模塊、信令解析模塊、業(yè)務(wù) 子信道解調(diào)解碼模塊；所述前端模塊在控制模塊的控制下，用于射頻解調(diào)、模數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)復(fù)幀結(jié)構(gòu)攜帶的同步信息進行接收端同步，得到復(fù)幀信號和同步 # 自.Ip" 'a、，所述控制模塊用于得到接收端所需的全部復(fù)幀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生其它模塊所需的控制信號和時序信號；所述時頻圖案解映射模塊用于根據(jù)已知的信令子信道映射信息 接收信令數(shù)據(jù)，并根據(jù)信令解析得到的時頻圖案信息接收所需業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)；所述信令子信道解調(diào)解碼模塊用于進行信令子信道的信道估計， 得到信令子信道估計結(jié)果，利用信令子信道估計結(jié)果得到信令業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)，送給信令解析模塊；信令子信道解調(diào)解碼的中間或最終結(jié)果輸出 到普通子信道解調(diào)解碼模塊；所述信令解析模塊用于對信令業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行解析，得到信令業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)包含的信令信息并輸出，其中信令信息輸出到控制模塊；所述子信道解調(diào)解碼模塊用于進行當(dāng)前子信道的信道估計或更 新，得到當(dāng)前子信道估計結(jié)果；用于對輸入數(shù)據(jù)符號進行信道均衡，得到均衡后的數(shù)據(jù)符號，對均衡后的數(shù)據(jù)符號進行解交織、星座解映 射、信道解碼和解擾操作，得到并輸出業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
8、如權(quán)利要求7所述的下行多址傳輸系統(tǒng)接收端裝置，其特征在于，所述時頻圖案解映射模塊包括基帶符號速率選擇模塊、時隙選擇模塊、匹配濾波模塊、基帶跳頻控制器和跳頻解跳模塊；所述基帶符號速率選擇模塊用于為基帶數(shù)據(jù)處理選擇相應(yīng)的工作速率；所述時隙選擇模塊用于根據(jù)時頻圖案信息選擇相應(yīng)時隙的信令 或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；所述匹配濾波模塊用于對接收數(shù)據(jù)進行匹配濾波，濾除所需業(yè)務(wù) 頻帶之外的信號；所述跳頻控制器和跳頻解跳模塊用于根據(jù)時頻圖案信息將基帶 跳頻信號還原成原始基帶信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種下行多址傳輸系統(tǒng)的傳輸方法及其實現(xiàn)裝置。本發(fā)明將時頻分片技術(shù)應(yīng)用到塊傳輸系統(tǒng)中，在物理層信道的時頻空間將信道分割成時頻片，傳輸一路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的所有時頻片組成一個物理層子信道，所有物理層子信道在時頻空間上相互獨立，不同物理層子信道根據(jù)業(yè)務(wù)需求和信道特征分配時頻片并采用塊傳輸技術(shù)設(shè)計各自的編碼調(diào)制方式，從而使得傳輸系統(tǒng)滿足多業(yè)務(wù)傳輸需求，達到更大傳輸效率，適應(yīng)多種帶寬資源，針對每個業(yè)務(wù)的接收端解調(diào)解碼簡單并且有效地對抗頻率選擇性和時間選擇性衰落。另外，本發(fā)明提供一種時頻分片下行多址系統(tǒng)的發(fā)射端裝置和接收端裝置，由于時頻圖案映射完全在數(shù)字基帶實現(xiàn)，從而大大降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜度。
文檔編號H04B7/26GK101621326SQ200910089968
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者何麗峰, 健 宋, 彭克武, 楊知行, 輝 陽 申請人:清華大學(xué)