基于比特分割复用的自适应传输方法及系统的制作方法
【专利摘要】一种基于比特分割复用的自适应传输方法，该方法包括有：发送端执行的如下步骤：(a)根据对当前信道状态的预测值，选择一种传输模式；(b)对每个比特管道中的输入信息比特，独立进行信道编码和比特交织得到编码比特；(c)对多个比特管道输出的编码比特共同进行星座映射得到发送符号，并输出；及接收端执行的步骤：(d)接收所述发送符号；(e)结合当前的信道状态信息和传输模式，对接收到的发送符号进行解调解码，得到各个比特管道的解调解码的结果。本发明还涉及一种基于比特分割复用的自适应传输系统。相对于传统自适应编码调制方法，本发明有效地提高了用户的平均传输速率，并且解决了信道资源分配灵活性较低和星座图变化的问题。
【专利说明】基于比特分割复用的自适应传输方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及数字信息传输【技术领域】，特别涉及一种基于比特分割复用(BitDivision Multiplexing, BDM)的自适应传输方法及系统。
【背景技术】
[0002]无线数字通信系统中，无线信道在数据传输过程中常常具有时变衰落特性，即发射信号功率一定时，信道容量随时间变化。即使反馈信道反馈了前一时刻的信道状态，当前时刻的信道状态也以一定概率分布偏离前一时刻的信道状态。
[0003]在自适应编码调制系统中，发送端根据对当前时刻信道状态的预测值，确定相应的编码调制方式。传统自适应编码调制方法中，两种典型的方法分别是:一、用户的所有数据采用相同的编码调制方式，用户所有数据具有相同的接收门限；二、采用分层调制(Hierarchical modulation)技术支持两种接收门限的数据。在第一种方法中，由于信道状态的概率分布，用户成功接收数据的概率小于1，即，有一定概率接收不到数据，这样用户信息的平均传输速率降低。在第二种方法中，用户有一定概率接收不到所有数据，也有一定概率同时接收到两种接收门限的数据，用户信息的平均传输速率可以得到有效的提升，但是仅仅支持两种接收门限的数据，并且信道资源分配灵活性很低，星座映射受限。此外，在上述两种方法中，发送符号的星座映射均是变化的。
[0004]所谓星座映射，就是将携带数字信息的有限域“比特”序列映射成适于传输的“符号”序列。每个符号的取值空间可以是一维实数空间、二维实数空间(即复数空间或复数平面)、或更高维的实数空间。星座映射包含两个要素，即星座图和星座点映射方式。星座图代表星座映射输出符号的所有取值组成的集合，其中，星座图的每个点对应输出符号的一种取值。星座点映射方式代表输入比特(组)到星座点的特定映射关系，或者星座点到比特(组)的特定映射关系，通常每个星座点与一个比特或多个比特组成的比特组一一对应。目前最为常见以及实用的复数空间的星座图主要有正交幅度调制(QuadratureAmplitude Modulation, QAM)、相移键控(Phase Shift Keying, PSK)以及幅度相移键控(Amplitude-Phase Shift Keying, APSK)调制技术；实数空间的星座图主要为脉冲幅度调制(Pulse Amplitude Modulation, PAM)。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，有必要提供一种基于BDM的自适应传输方法，以弥补传统自适应编码调制技术中平均传输速率较低，信道资源分配灵活性较低和星座图变化的问题。
[0006]另外，还有必要提供一种基于BDM的自适应传输系统，以弥补传统自适应编码调制技术中平均传输速率较低，信道资源分配灵活性较低和星座图变化的问题。
[0007]—种基于比特分割复用的自适应传输方法，该方法包括有:
发送端执行的如下步骤:
(a)根据对当前信道状态的预测值，选择一种传输模式，所述传输模式包括比特管道的传输模式及编码调制模式；其中，比特管道是通过将物理层信道在比特层次上进行分割得到，所述物理层信道分割为至少两个比特管道；
(b)对每个比特管道中的输入信息比特，独立进行信道编码和比特交织得到编码比
特；
(C)对多个比特管道输出的编码比特共同进行星座映射得到发送符号，并输出；
及接收端执行的步骤:
(d)接收所述发送符号；以及
(e)结合当前的信道状态信息和传输模式，对接收到的发送符号进行解调解码，得到各个比特管道的解调解码的结果。
[0008]一种基于比特分割复用的自适应传输系统，包括:
发送端，包括:
传输模式确定模块，用于根据对当前信道状态的预测值，选择一种传输模式，所述传输模式包括比特管道的传输模式及编码调制模式；其中，比特管道是通过将物理层信道在比特层次上进行分割得到，所述物理层信道分割为至少两个比特管道；
编码模块，用于对每个比特管道中的输入信息比特，独立进行信道编码和比特交织得到编码比特；
星座映射模块，用于对多个比特管道输出的编码比特共同进行星座映射得到发送符号，并输出；
以及接收端，用于接收所述发送符号，并结合当前的信道状态信息和传输模式，对接收到的发送符号进行解调解码，得到各个比特管道的解调解码的结果。
[0009]相较于传统编码技术方法，本发明的基于比特分割复用的自适应传输方法及系统通过根据对当前信道状态的预测值选择适合的传输模式，即，选择适合的比特管道的分割方案及编码调制模式，明显提升了信道资源分配的灵活性，通过物理层信道资源的灵活分配进一步优化信道的平均传输速率。此外，基于比特分割复用的自适应传输方法，对每个比特管道中的输入信息比特独立进行信道编码及比特交织后再共同进行星座映射，星座映射不受限制，不需要是两个子星座映射的乘积；当用户的信道状态发生变化时，也不需要改变星座映射方式，只需要调整对应的比特分割方案，从而避免星座图变化的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明较佳实施方式的基于比特分割复用的自适应传输系统的功能模块图。
[0011]图2为本发明较佳实施方式的基于比特分割复用的自适应传输方法的流程图。
[0012]图3为本发明所例举的信道转移概率密度的示意图。
[0013]主要元件符号说明
【权利要求】
1.一种基于比特分割复用的自适应传输方法，其特征在于，该方法包括有: 发送端执行的如下步骤: (a)根据对当前信道状态的预测值，选择一种传输模式，所述传输模式包括比特管道的传输模式及编码调制模式；其中，比特管道是通过将物理层信道在比特层次上进行分割得到，所述物理层信道分割为至少两个比特管道； (b)对每个比特管道中的输入信息比特，独立进行信道编码和比特交织得到编码比特； (C)对多个比特管道输出的编码比特共同进行星座映射得到发送符号，并输出； 及接收端执行的步骤: (d)接收所述发送符号；以及 (e)结合当前的信道状态信息和传输模式，对接收到的发送符号进行解调解码，得到各个比特管道的解调解码的结果。
2.如权利要求1所述的基于比特分割复用的自适应传输方法，其特征在于:在步骤(a)中，当前信道状态的预测值通过接收端反馈的信息获得，接收端反馈的信息为前一时刻的平均信噪比和信道变化的转移概率密度分布。
3.如权利要求1所述的基于比特分割复用的自适应传输方法，其特征在于:每个比特管道包含所述物理层信道的部分或者全部比特。
4.如权利要求1所述的基于比特分割复用的自适应传输方法，其特征在于:所述比特管道的传输模式包括比特管道数目确定和比特管道的资源分配，在步骤(a)中，通过对当前信道状态的预测值，确定比特管道的数目及资源分配。
5.如权利要求4所述的基于比特分割复用的自适应传输方法，其特征在于:在确定所述比特管道的资源分配时，当需要重传数据时，按照重传数据的多少，分配相应的一个或者多个较高优先级比特管道传输重传数据，其他较低优先级比特管道传输用户所需的新数据；当不需要重传数据时，所有的比特管道用于传输用户所需的新数据；对于传输用户所需的新数据，较高优先级的比特管道传输用户需求程度较高的数据。
6.如权利要求1所述的基于比特分割复用的自适应传输方法，其特征在于:所述每个比特管道的编码调制模式包括每个比特管道采用的信道编码、码率及比特交织方案。
7.如权利要求1所述的基于比特分割复用的自适应传输方法，其特征在于:在发送端执行的步骤中，在步骤(C)后还包括对所述发送符号进行处理的步骤，其中，对所述发送符号的处理，包括符号交织、调制、组帧以及频谱成型中的至少一项。
8.如权利要求1所述的基于比特分割复用的自适应传输方法，其特征在于:在步骤(e)中，各个比特管道的解调解码的结果包括各个比特管道的信息比特的估计结果，以及各个比特管道是否成功解调解码。
9.一种基于比特分割复用的自适应传输系统，其特征在于，该系统包括: 发送端，包括: 传输模式确定模块，用于根据对当前信道状态的预测值，选择一种传输模式，所述传输模式包括比特管道的传输模式及编码调制模式；其中，比特管道是通过将物理层信道在比特层次上进行分割得到，所述物理层信道分割为至少两个比特管道； 编码模块，用于对每个比特管道中的输入信息比特，独立进行信道编码和比特交织得到编码比特； 星座映射模块，用于对多个比特管道输出的编码比特共同进行星座映射得到发送符号，并输出； 以及接收端，用于接收所述发送符号，并结合当前的信道状态信息和传输模式，对接收到的发送符号进行解调解码，得到各个比特管道的解调解码的结果。
10.如权利要求 9所述的基于比特分割复用的自适应传输系统，其特征在于:所述基于比特分割复用的自适应传输系统还包括处理模块，用于对所述星座映射模块输出的发送符号进行处理，对所述发送符号的处理，包括符号交织、调制、组帧以及频谱成型中的至少一项。
【文档编号】H04L1/00GK103905150SQ201410082295
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】宋健, 彭克武, 金黄平, 黄嘉晨 申请人:深圳清华大学研究院, 清华大学