一种基于物理层子信道划分的多业务传输方法
【专利摘要】本发明公开一种基于物理层子信道划分的多业务传输方法，该方法包括：S1.根据系统参数和各业务的第一业务需求，在时域、频域和空间域上，以星座映射符号为划分单元，将物理层信道进行分割，得到一个或多个符号级物理层子信道；S2.根据各业务的第二业务需求，在时域、频域和空间域上，以星座映射符号中的比特为划分单元，将符号级物理层子信道进行分割，得到一个或多个比特级物理层子信道；S3.利用每个比特级物理层子信道携载对应的业务的信息；S4.发射所有符号级物理层子信道的星座映射符号。
【专利说明】一种基于物理层子信道划分的多业务传输方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，具体涉及一种基于物理层子信道划分的多业务传输方法。
【背景技术】
[0002]随着信息技术的不断发展，人们在通信的需求上呈现出越来越多的移动性、个性化和多样性等多业务特征。然而，通信尤其是无线通信领域的可用频谱资源极其有限。因此，未来通信系统的核心问题之一就是如何更有效地利用系统可用频谱资源来支持不同环境下多种业务的传输，以满足日益增长的多业务传输需求。
[0003]目前数字电视地面多媒体广播(Digital Television Terrestrial MultimediaBroadcasting, DTMB)采用基于传输流(transport stream, TS)层次复用的多业务传输技术，即将来自于不同业务的TS流以TS包为单位复用得到一个包含多个业务的TS流。复用后的TS流采用相同的编码、交织、调制方式进行处理，并且用同样的时频资源进行传输。在接收端，接收信号经过解调、解交织、解码等处理后得到全部TS流，解复用器通过每个TS流的包识别符(Package Identifier, PID)提取出不同业务的数据。
[0004]基于TS流层复用的多业务传输技术具有明显的缺陷，由于所有业务采用相同的编码调制方式进行处理，业务之间的需求差异难以兼顾，尤其是在需要传输的多个业务具有不同服务质量要求、移动性能要求、实时性要求、覆盖范围要求的情况下，难以针对多种类型业务的需求给出一个适合各业务的高效编码调制方案。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是面向单天线或多天线发射系统的满足不同业务需求的多业务传输。
[0006]为此目的，本发明提出一种基于物理层子信道划分的多业务传输方法，该方法包括:
[0007]S1.根据系统参数和各业务的第一业务需求，在时域、频域和空间域上，以星座映射符号为划分单元，将物理层信道进行分割，得到一个或多个符号级物理层子信道；
[0008]S2.根据各业务的第二业务需求，在时域、频域和空间域上，以星座映射符号中的比特为划分单元，将符号级物理层子信道进行分割，得到一个或多个比特级物理层子信道；
[0009]S3.利用每个比特级物理层子信道携载对应的业务的信息；
[0010]S4.发射所有符号级物理层子信道的星座映射符号。
[0011]其中，在步骤SI中，所述第一业务需求包括移动性、实时性、服务质量、业务传输速率、最小解码门限和接收端复杂度，所述系统参数包括信道条件和系统频谱效率。
[0012]其中，所述第一业务需求与第二业务需求不相同、相同或者部分相同。
[0013]其中，在步骤SI中，所述星座映射符号采用OFDM调制；所述星座映射符号在经过后续处理后占用时域数据块上的某个子载波，其中，不同时域数据块具有相同的子载波间隔或者不同的子载波间隔。
[0014]其中，同一符号级物理层子信道中的星座映射符号占用的时域数据块的子载波间隔相同。
[0015]其中，所述步骤S2基于比特的非均等保护程度特征分割符号级物理层子信道，所述比特的比特级信道容量越大，其保护程度越高。
[0016]其中，在步骤S4中，同一符号级物理层子信道中的所有星座映射符号在经过后续处理后采用单天线发射、多天线分集发射或者多天线复用发射，其中，单天线发射和多天线分集发射的星座映射符号为标量复数符号，多天线复用发射的星座映射符号为矢量复数符号，所述多天线复用发射的矢量复数符号的每个维度采用的调制方式相同或者不同，每个维度的平均功率相同或者不同。
[0017]其中，步骤SI中，每个符号级物理层子信道包含所述物理层信道的部分星座映射符号或全部星座映射符号。
[0018]其中，步骤S2中，每个比特级物理层子信道包含其所在的符号级物理层子信道的部分比特或全部比特。
[0019]其中，每个符号级物理层子信道独立选择传输参数，所述传输参数包括符号交织和星座映射，每个比特级物理层子信道独立选择传输参数，所述传输参数包括编码和比特交织。
[0020]相比于现有技术，本发明提供的方法的有益效果是:本发明充分利用不同子载波间隔和不同天线配置的星座映射符号，结合同一星座映射符号内非均等保护程度的比特，以比特为最小资源颗粒灵活划分物理层子信道，最大限度地利用物理层信道的时频资源和天线资源，提升系统传输效率，同时满足不同业务对移动性能、服务质量、传输速率等业务需求的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1示出了一种基于物理层子信道划分的多业务传输方法流程图；
[0023]图2示出了实施例2中的复帧结构及符号级物理层子信道分割示意图；
[0024]图3示出了实施例2中的系统物理层信道资源示意图。
[0025]图4示出了实施例2中所述16阶Gray-QAM中各个比特的比特级信道容量随信噪比变化曲线；
[0026]图5示出了实施例2中所述第I物理层子信道和第2物理层子信道的比特分割图；
[0027]图6示出了实施例2中所述64阶Gray-APSK星座映射图；
[0028]图7示出了实施例2中所述64阶Gray-QAM在单天线发射时各个比特的比特级信道容量随信噪比变化曲线；[0029]图8示出了实施例2中所述64阶Gray-APSK在单天线发射时各个比特的比特级信道容量随信噪比变化曲线；
[0030]图9示出了实施例2中所述第3物理层子信道和第4物理层子信道的比特分割示意图；
[0031]图10示出了实施例3中的复帧结构及符号级物理层子信道分割示意图；
[0032]图11示出了实施例3中所述第2物理层子信道和第3物理层子信道的比特分割示意图；
[0033]图12示出了实施例3中所述256阶Gray-APSK星座映射图；
[0034]图13示出了实施例3中所述第4物理层子信道、第5物理层子信道和第6物理层子信道的比特分割示意图。
【具体实施方式】
[0035]本发明实施例采用数字基带等效系统模型。其中，发射信号是由发射符号组成的数字基带信号，接收信号是由接收符号组成的数字基带信号。发射端与接收端之间的过程等效为一个离散符号信道，即本发明讨论的物理层信道，其输入与输出均为星座映射符号，即发射符号与接收符号。在OFDM系统中，所述星座映射符号在信道传输时占用某个时域数据块上的某个子载波；在单载波系统中，所述星座映射符号在信道传输时占用某个时域符号。
[0036]本发明实施例所述的基于物理层子信道划分的多业务传输方法可同时面向单天线或多天线发射的传输系统，星座映射符号在经过后续处理后采用单天线发射、多天线分集发射或者多天线复用发射。单天线发射的星座映射符号为标量复数符号；多天线分集发射的星座映射符号为标量复数符号，由多天线的某一天线确定，其他天线所发射的符号均由该天线发射的符号经过一定的变换得到；多天线复用发射的星座映射符号为矢量复数符号，其维度为独立发送信号的天线个数，所述多天线复用发射的矢量复数符号的每个维度采用的调制方式相同或者不同，每个维度的平均功率相同或者不同。
[0037]本发明实施例的主要思想是:面向单天线或多天线发射的系统，提出一种基于物理层子信道划分的多业务传输方法。首先在时域、频域和空间域上，以星座映射符号为划分单元，将物理层信道进行分割，得到符号级物理层子信道，其中星座映射符号为标量复数符号或矢量复数符号；考虑到矢量复数符号不同维度内可能采用不同的调制方式，以及高阶调制下同一星座映射符号中不同位置的比特具有非均等保护程度特征，进一步以比特为划分单元，将符号级物理层子信道中的星座映射符号在比特级上进行分割，得到比特级物理层子信道；利用所述比特级物理层子信道携载多业务信息，天线发射所有符号级物理层子信道的经过后续处理的星座映射符号，完成多业务传输。
[0038]为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0039]实施例1:
[0040]本实施例公开一种基于物理层子信道划分的多业务传输方法，如图1所不，该方法包括:[0041]S1.根据系统参数和各业务的第一业务需求，在时域、频域和空间域上，以星座映射符号为划分单元，将物理层信道进行分割，得到一个或多个符号级物理层子信道；
[0042]在步骤SI中，所述星座映射符号采用OFDM调制；其中，所述星座映射符号在经过后续处理后占用时域数据块上的某个子载波；不同时域数据块具有相同的子载波间隔或者不同的子载波间隔。
[0043]其中，同一符号级物理层子信道中的星座映射符号占用的时域数据块的子载波间隔相同。
[0044]移动通信信道会带来一定的多普勒扩展，这要求携载移动业务的时域数据块中的子载波间隔需大于一定值以保证业务能成功接收。移动速度越快，最大多普勒频移越大，对子载波间隔要求越高。固定带宽下，子载波间隔越大，时域数据块长度越小；子载波间隔越小，时域数据块长度越大。除了移动性以外，其他的业务需求也会对时域数据块长度有一定限制。例如当业务要求高实时性或者接收端复杂度低时，时域数据块长度不能设置过大，而业务要求高传输速率时，时域数据块长度不宜设置过小。一般而言，时域数据块长度太小，会造成额外开销所占比重较大，从而使系统频谱效率下降。因此，时域数据块的长度配置需综合考虑业务需求和系统参数。
[0045]其中，在根据业务需求划分符号级物理层子信道时，所述业务需求包括移动性、实时性、服务质量、业务传输速率、最小解码门限和接收端复杂度等，所述系统参数包括信道条件和系统频谱效率等。例如，某一业务在某一时域数据块的某些子载波处可能具有较差的信道条件，则可以把这些子载波对应的星座映射符号分配给其他业务，并将对该业务信道条件较好的子载波对应的星座映射符号分配给该业务，以提供可靠的服务质量。又如，可以将短时域数据块中的星座映射符号分配给实时性要求高、高速移动接收或接收端复杂度低的业务，而将长时域数据块中的星座映射符号分配给非实时性、低速移动接收或传输速率要求高的业务。
[0046]在步骤SI中，每个符号级物理层子信道包含所述物理层信道的部分星座映射符号或全部星座映射符号。
[0047]S2.根据各业务的第二业务需求，在时域、频域和空间域上，以星座映射符号中的比特为划分单元，将符号级物理层子信道进行分割，得到一个或多个比特级物理层子信道;
[0048]具体地，将某个符号级物理层子信道中全部星座映射符号内包含的全部比特作为一个整体，以比特为最小划分单元分割为多组比特，每组比特组成一个比特级物理层子信道。
[0049]可选择的比特分割策略有许多种，对应多种多样的资源分配方式。考虑到比特的非均等保护程度特征，可以根据各业务的需求，优化地选择一部分比特传输一种业务，其他比特传输另一种业务，使得在满足业务需求的前提下最大化系统频谱效率。例如，可以选择保护程度较高的比特分配给信道条件较差的业务，选择保护程度较低的比特分配给信道条件较好的业务；可以选择保护程度较高的比特分配给实时业务，选择保护程度较低的比特分配给非实时业务；可以选择保护程度较高的比特分配给服务质量要求高的高优先级业务，选择保护程度较低的比特分配给服务质量要求低的低优先级业务；可以选择保护程度较高的比特分配给所需解码门限低的业务，选择保护程度较低的比特分配给所需解码门限高的业务。分配给每个比特级物理层子信道的比特数目根据业务传输速率确定。实际系统中，需要综合考虑业务需求和系统参数，包括信道条件、实时性、服务质量、解码门限、传输速率等，来划分比特级物理层子信道。只要是符合系统设计原则、满足业务需求的比特分割策略,都应包含在本发明申请的保护范围内。
[0050]其中，星座映射符号内各比特的保护程度可以根据各比特的比特级信道容量确定，所述比特级信道容量越大，则比特的保护程度越高。在一个接收端采用独立解映射的编码调制方案中，同一符号内的每个比特可以视为独立经历一个二进制输入的子信道，输入二进制比特和信道输出结果的平均互信息视为该子信道的信道容量，即第i个比特的比特级信道容量，计算方法为:
【权利要求】
1.一种基于物理层子信道划分的多业务传输方法，其特征在于，该方法包括: 51.根据系统参数和各业务的第一业务需求，在时域、频域和空间域上，以星座映射符号为划分单元，将物理层信道进行分割，得到一个或多个符号级物理层子信道； 52.根据各业务的第二业务需求，在时域、频域和空间域上，以星座映射符号中的比特为划分单元，将符号级物理层子信道进行分割，得到一个或多个比特级物理层子信道； 53.利用每个比特级物理层子信道携载对应的业务的信息； 54.发射所有符号级物理层子信道的星座映射符号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤SI中，所述第一业务需求包括移动性、实时性、服务质量、业务传输速率、最小解码门限和接收端复杂度，所述系统参数包括信道条件和系统频谱效率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一业务需求与第二业务需求不相同、相同或者部分相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤SI中，所述星座映射符号采用OFDM调制；所述星座映射符号在经过后续处理后占用时域数据块上的某个子载波，其中，不同时域数据块具有相同的子载波间隔或者不同的子载波间隔。
5.根据权利要求4所述的方法，同一符号级物理层子信道中的星座映射符号占用的时域数据块的子载波间隔相同。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2基于比特的非均等保护程度特征分割符号级物理层子信道，所述比特的比特级信道容量越大，其保护程度越高。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，同一符号级物理层子信道中的所有星座映射符号在经过后续处理后采用单天线发射、多天线分集发射或者多天线复用发射，其中，单天线发射和多天线分集发射的星座映射符号为标量复数符号，多天线复用发射的星座映射符号为矢量复数符号，所述多天线复用发射的矢量复数符号的每个维度采用的调制方式相同或者不同，每个维度的平均功率相同或者不同。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤SI中，每个符号级物理层子信道包含所述物理层信道的部分星座映射符号或全部星座映射符号。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，每个比特级物理层子信道包含其所在的符号级物理层子信道的部分比特或全部比特。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个符号级物理层子信道独立选择传输参数，所述传输参数包括符号交织和星座映射；每个比特级物理层子信道独立选择传输参数，所述传输参数包括编码和比特交织。
【文档编号】H04L27/26GK103716276SQ201310684929
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】彭克武, 颜克茜, 杨昉, 金黄平, 宋健 申请人:清华大学