CN101621326B - 一种下行多址传输系统及其实现装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种下行多址传输系统的传输方法及其实现装置。本发明将时频分片技术应用到块传输系统中，在物理层信道的时频空间将信道分割成时频片，传输一路业务数据的所有时频片组成一个物理层子信道，所有物理层子信道在时频空间上相互独立，不同物理层子信道根据业务需求和信道特征分配时频片并采用块传输技术设计各自的编码调制方式，从而使得传输系统满足多业务传输需求，达到更大传输效率，适应多种带宽资源，针对每个业务的接收端解调解码简单并且有效地对抗频率选择性和时间选择性衰落。另外，本发明提供一种时频分片下行多址系统的发射端装置和接收端装置，由于时频图案映射完全在数字基带实现，从而大大降低了系统实现的复杂度。

Description

一种下行多址传输系统及其实现装置

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，尤其涉及应用于宽带无线移动通信和地面广播传输中的时频分片（Time-Frequency-Slicing，TFS）的下行多址传输系统及其实现装置。 

背景技术

随着宽带无线通信技术的迅猛发展，用户对不同业务的需求日益提高。在未来移动通信系统中，最核心的问题就是如何高效地提供不同环境下的多种业务，这要求系统能够同时支持不同的高低数据速率，提供更大的通信容量和覆盖范围，并且具有高的频谱利用率。而数字电视的出现带来了一场新的多媒体技术革命，电视广播业务也要求系统能够同时提供高清电视节目、标清电视节目、手机电视节目、音频业务、数据业务等等。在这种背景下，需要系统能够灵活地配置信道资源，以满足不同业务的需求。另一方面，随着无线通信业务的增长,可利用的频带日趋紧张,频谱资源匾乏的问题日益严重。用户可以通过频谱感知技术获取当前频谱占用情况，使用未被占用频谱。在这种情况下，系统需要更为灵活的时频资源调度方式。 

传统的多址技术主要有时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）、码分多址（CDMA）等。TDMA如图1a所示，不同业务数据占用相同的带宽，但是分配在不同的时隙上，时隙大小可以根据业务数据量大小设计；FDMA如图1b所示，不同业务的数据被分配不同的频带，带宽大小可以设计；CDMA如图1c所示，不同的业务数据可以占用所有的带宽和时隙，通过正交或准正交的码字来区分；上述几种多址技术都有其缺点，比如TDMA无法适应不同带宽要求的数据业务；FDMA抗频率选择性衰落很差，如果数据被分配到衰落的信道中，则无法有 效传输；异步或准同步CDMA用户间的干扰很大，需要通过扩频技术或多用户联合等技术来抑制，从而降低了传输效率。针对FDMA抗频率选择性衰落差的问题，一种跳频的频分多址技术（FHMA）可以用来改善传输性能。FHMA如图1d所示，数据在不同的频带上跳变，从而获得频率的分集增益，但是其数据传输仍然不够灵活。 

美国AT&T公司的RD.Gitlin等人在1998年提出了一种时频分片（Time-Frequency-Slicing，TFS）的技术（System and method for optimizing spectral efficiency using time-frequency-code slicing,USPatent 6064662），基本思想是将二维时频空间分割成灵活的子片分配给不同业务，以满足不同业务对带宽和码率的要求，从而实现信道资源的最大利用率，如图1e所示。该技术把不同的业务数据分配到固定的时频片上，虽然能够充分利用信道资源，但是无法对抗信道的频率选择性衰落。而且由于当时实现技术落后，时频分片技术并没有得到广泛的应用。2008年6月欧洲电信标准协会（ETSI）公布的第二代地面数字电视广播标准（Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system,DVB-T2）引入了时频分片技术，在多个射频通道进行时频分片，同一业务可在不同的时频片上传输数据。由于存在多个射频通道，接收机需要相应地配置多个高频头（Tuner），系统实现复杂，频带数目严重受限，实际应用存在困难。 

而对于目前已经广泛应用在各种无线通信技术中的块传输技术，尽管在对抗频率选择性衰落方面，块传输技术具有不错的应用效果，但由于块传输技术通常采用单一的多址方式，不同用户对应子信道的抗衰落能力有限。在实际应用中，由于信道条件不同，用户需求不同，往往需要灵活选取多址方式和相应的编码调制模式，以对抗衰落并获得最佳传输效率。在现有块传输系统中，一旦为某业务分配好信道资源就不能更改（如现有的数字电视广播系统，对应某个物理信道的电 视节目都是占用固定的频谱资源），不利于信道资源的灵活配置。而结合时频分片的块传输技术可以更灵活地选择块传输方式和配置参数，本发明旨在提供一种时频分片的下行多址系统及实现装置，兼容各种块传输方式，且系统参数可灵活配置，最大限度利用时频资源。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种块传输系统的下行多址传输模式设计方法及其实现装置，以解决基于现有技术的块传输系统中，多业务下行多址传输方式单一、系统传输效率低的问题，并且结合分集技术提高系统对抗信道频率选择性衰落和时间选择性衰落的能力。 

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种下行多址传输系统的传输方法，包括如下步骤： 

步骤A1：获得系统参数和业务信息； 

所述系统参数包括系统工作频段、系统最大信道带宽和信道传输的最大时延扩展；所述业务信息包括最大支持的子信道数目、最大移动速度、最大要求传输速率和实时性要求。 

步骤A2：根据所述系统参数和业务信息，定义时频基片的大小、设计复帧的时频图案、根据信道特征和业务需求为业务数据分配物理层子信道； 

所述分配物理层子信道包括如下特征： 

在物理层信道的时间和频率二维空间以时频基片为基本单元分割信道，时频基片占据频带为基本带宽ΔB，持续时间为基本时隙ΔT，时频片由整数个时频基片组成，占据带宽M·ΔB，持续时间N·ΔT，每个时频片用来传输整数个信号帧； 

传输系统根据业务类型的数据量大小及带宽要求分配时频片，传输一路业务数据的所有时频片组成一个物理层子信道，同一物理层子信道的时频片在频带上跳变并在时隙中分片； 

所有物理层子信道在时频空间上相互独立，不同物理层子信道根 据业务需求和信道特征采用块传输方式设计各自的编码调制方式，同一物理层子信道采用相同的编码调制方式。 

步骤A3：在物理层子信道分配算法指导下，根据系统可用时频资源、信道条件、和业务需求，得到完整的复帧结构、时频映射图案和每个时频子信道的子信道传输模式并输出上述所得结果给发射端装置，指导实现发射端和接收端的装置操作。 

所述可用时频单元由系统通过外部频谱感知模块获得。 

所述传输方法进一步包括如下步骤： 

步骤A4：如果系统配置固定，不支持物理层信令和灵活调度，则结束设计，系统按当前设计结果工作，否则转入下一步骤； 

步骤A5：如果系统可用时频资源、信道条件、或业务需求发生变化，则返回步骤A3；否则，保持系统设置不变。 

本发明同时提供一种下行多址传输系统发射端装置，其特征在于，所述发射端装置用于将多路业务数据及信令数据转换成具有时频分片复帧结构的信号，包括调度模块、信令业务复接模块、子信道编码调制模块、时频图案映射模块、数据复用模块和基带后处理模块； 

所述调度模块用于分配时频子信道，产生其它模块所需的时频映射图案、控制信号和时序信号；所述调度模块用于分配时频子信道具体为：根据复帧结构、外部反馈的系统可用时频资源、实际信道条件和输入的系统业务需求，为每个业务分配时频子信道； 

所述信令业务复接模块用于将物理层信令信息和一路业务数据进行复接得到信令数据业务，输出对应的业务比特； 

所述业务子信道编码调制模块根据调度模块提供的子信道传输模式，对输入业务比特进行扰码、纠错编码、星座映射、交织和功率控制，得到对应的业务符号； 

所述时频图案映射模块用于将业务数据分配到相应时频片上; 

所述数据复用模块用于将多个物理层子信道的时频片复接组帧; 

所述基带后处理模块用于对复帧信号进行数模变换和射频调制处理。 

所述时频图案映射模块包括：成型滤波模块、基带符号速率转换模块、基带跳频模块、时隙选择模块； 

所述成型滤波模块用于对经过编码调制后的数据帧信号进行成型滤波处理； 

所述基带符号速率转换模块用于将所有业务数据转换成和数模转换器相同的符号速率； 

所述基带跳频模块根据时频映射图案，在数字基带将信号进行频谱搬移，调制至时频片相应的频带； 

所述时隙选择模块根据时频映射图案，用于将待传信号插入时频片所在时隙。 

本发明同时提供一种下行多址传输系统接收端装置，其特征在于，所述接收端装置用于解调解码单个时频子信道，包括前端模块、控制模块、时频图案解映射模块、信令子信道解调解码模块、信令解析模块、业务子信道解调解码模块； 

所述前端模块在控制模块的控制下，用于射频解调、模数转换，根据复帧结构携带的同步信息进行接收端同步，得到复帧信号和同步信息； 

所述控制模块用于得到接收端所需的全部复帧结构，产生其它模块所需的控制信号和时序信号； 

所述时频图案解映射模块用于根据已知的信令子信道映射信息接收信令数据，并根据信令解析得到的时频图案信息接收所需业务数据； 

所述信令子信道解调解码模块用于进行信令子信道的信道估计，得到信令子信道估计结果，利用信令子信道估计结果得到信令业务数据，送给信令解析模块；信令子信道解调解码的中间或最终结果输出 到业务子信道解调解码模块； 

所述信令解析模块用于对信令业务数据进行解析，得到信令业务数据包含的信令信息并输出，其中信令信息输出到控制模块； 

所述子信道解调解码模块用于进行当前子信道的信道估计或更新，得到当前子信道估计结果；用于对输入数据符号进行信道均衡，得到均衡后的数据符号，对均衡后的数据符号进行解交织、星座解映射、信道解码和解扰操作，得到并输出业务数据。 

所述时频图案解映射模块包括基带符号速率选择模块、时隙选择模块、匹配滤波模块、基带跳频控制器和跳频解跳模块； 

所述基带符号速率选择模块用于为基带数据处理选择相应的工作速率； 

所述时隙选择模块用于根据时频图案信息选择相应时隙的信令或业务数据； 

所述匹配滤波模块用于对接收数据进行匹配滤波，滤除所需业务频带之外的信号； 

所述跳频控制器和跳频解跳模块用于根据时频图案信息将基带跳频信号还原成原始基带信号。 

本发明所提出的块传输系统的物理层子信道分配方法允许系统根据业务需求灵活分配物理层子信道，并且允许业务根据其数据传输特征灵活选择符号速率、编码和调制方式，从而逼近多业务系统的最大传输效率，适应多种带宽资源，并且每个业务的接收解调简单。本发明采用了基带跳频和时间分片的块传输技术，具有时分多址技术和跳频多址技术两者共同的优点，通过时隙跳变、频率跳变的方式传输一路数据，避免此路数据完全处于深衰落的时隙或者频段中，获得分集增益，从而系统可以有效地对抗频率选择性衰落和时间选择性衰落。另外，本发明提供了一种时频分片下行多址系统的发射端实现装置和接收机实现装置，由于时频图案映射和接收完全在基带实现，从 而大大降低了系统实现的复杂度。 

附图说明

图1给出了几种常见的多址方式示意图， 

图1a是时分多址（TDMA）示意图； 

图1b是频分多址（FDMA）示意图; 

图1c是码分多址（CDMA）示意图; 

图1d是跳频多址（FHMA）示意图; 

图1e是时频分片（TFS）示意图。 

图2给出了本发明所提下行多址系统的设计流程。 

图3给出了本发明所提时频分片下行多址系统的复帧结构示意图。 

图4给出了本发明所提下行多址系统的发射端装置。 

图5给出了发射端实现装置中时频图案映射模块的具体实现。 

图6给出了本发明所提下行多址系统的接收端装置。 

图7给出了一种综合多媒体广播业务系统的复帧时频图案示意图。 

具体实施方式

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。 

为了叙述方便，首先结合图3对本发明用到的一些术语进行必要的定义和说明。 

时频分片：一种分片技术，在时频二维空间把传输信号先分成时间片，然后再把每个时间片分成多个时间频率片，或者把传输信号先分成频率片，然后再把每个频率片分成多个时间频率片，每个时间频率片均可以形成独立的物理层传输通道；时频分片技术是时间分片和 频率分片相结合的技术；时频分片技术对应TDM-FDM混合复用技术和TDMA-FDMA混合多址技术。 

时频基片：是本发明定义的时频二维的最小分片，占据的时间长度为ΔT，占据的频带宽度为ΔB；本发明进一步定义时频基片在时间上是连续的，在频率上也是连续的。 

时频片：时间连续和频带连续的M×N个时频基片组成，占据带宽M·ΔB，持续时间N·ΔT，其中M和N为整数。 

复帧：由一组时频图案对应的帧结构复合组成。 

信号帧：块传输技术的基本数据单元，由帧头和帧体构成。 

物理层子信道：复帧结构中，由时频片组成的物理层传输子信道，其在物理层信道传输时有规律地占用某些时间、频率资源，可以被接收端在物理层接收信号中分离出来；在本发明所提时频分片复帧中，时频空间多个时频片独立传输一路业务，构成物理层子信道。如图2中阴影部分所示，多个时频片组成一个物理层子信道。 

复用：一个物理信道被同一发射端的多个业务数据共同使用。 

下行多址：是一种特殊的复用，其特征在于，同一发射端的多个业务数据分享的物理信道可以分为各自独立的物理子信道，每个子信道实现一路业务数据的传输，其中，一路业务数据又可以由多个子业务数据复用得到。 

物理层信令子信道：本发明定义传输物理层信令业务数据的物理层子信道或时频子信道为物理层信令子信道，该信道携带物理层信令业务数据，同时可以携带其它各种数据的混合。 

资源调度：在支持多业务的下行多址系统中，系统可用资源（如时频资源和发射功率等）由所有业务共享，根据实际传输环境的信道条件（如接收信号电平、信道衰落特性等）和业务需求（如传输速率、业务优先级、接收端信噪比门限、实时性等）为业务设置并分配物理层子信道的操作就是资源调度，其中物理层子信道的设置包括确定信 道资源映射图案和子信道传输模式。 

实施例1 

如图2所示，本实施例为本发明提出的时频分片下行多址块传输方法的设计流程和工作步骤： 

步骤A1：获得系统参数和业务信息，其中系统参数包括但不限于系统工作频段、系统最大信道带宽和信道传输的最大时延扩展等；业务信息包括但不限于最大支持的子信道数目、最大移动速度、最大传输速率和实时性要求等； 

步骤A2：根据所述系统参数和业务信息，进行系统初步设计，定义时频基片的大小，设计复帧结构基本参数和时频图案，根据信道条件和业务需求为业务数据分配物理层子信道；信道条件包括但不限于发射端到不同业务接收端的传输信道的信道时延扩展、信道多普勒扩展、信道干扰图案等，业务需求信息包括但不限于所需时频子信道数目和对应每个时频子信道的实时性要求、传输带宽要求、QoS要求和传输速率要求，其中系统可用资源与信道条件互相关联； 

如图3所示，本步骤所涉及的物理层信道时频分片的复帧结构具体包含如下特征： 

1.在物理层信道的时间和频率二维空间以时频基片为基本单元分割信道，时频基片占据频带为基本带宽ΔB，持续时间为基本时隙ΔT，时频片由时间连续和频带连续的M×N个时频基片组成，占据带宽M·ΔB，持续时间N·ΔT，其中M和N为整数。 

2.多个时频片组成一个物理层子信道，用于传输一路业务，不同物理层子信道在时频空间上相互独立。 

3.系统可根据业务需求为业务对应的物理层子信道灵活分配时频片。 

4.同一物理层子信道属于不同时隙的时频片可在频率上跳变，以同时对抗时间和频率选择性衰落。 

5.每个时频片由整数个信号帧组成，不同物理层子信道的信号帧结构、大小可以相同，也可以不同。 

6.由于物理层子信道相互独立，从而允许不同物理层子信道的业务灵活选择编码调制方式。同一物理层子信道采用相同的编码调制方式，方便接收机进行业务解调。 

根据上述特征的复帧结构，所设计的物理层子信道具有系统资源利用率高，编码调制方式灵活，对抗时间和频率双选择性衰落等优点。 

步骤A3：在物理层子信道分配算法指导下，根据所述系统通过外部频谱感知模块获得的可用时频资源、信道条件和业务需求，进行系统细设计，得到完整的复帧结构、时频映射图案和每个时频子信道的子信道传输模式等系统设计结果并输出上述所得结果给发射端和接收端装置，指导实现发射端和接收端的操作； 

步骤A4：如果系统配置固定，即不支持物理层信令和灵活调度，则结束设计，系统按当前设计结果工作，否则转入下一步骤； 

步骤A5：如果系统可用资源、信道条件或业务需求发生变化，则返回步骤3；否则，保持系统设置不变。 

实施例2 

如图4所示，本实施例为本发明所提时频分片块传输系统的发送端装置，其特征在于：所述发射端装置包括资源调度模块、信令业务复接模块、子信道编码调制模块、时频图案映射模块、数据复用模块和基带后处理模块，用于将多路业务数据及信令数据转换成具有所述时频分片复帧结构的信号，其中每路业务数据分别占据不同的物理层子信道。 

参照图4，各模块功能和信号连接关系描述如下： 

调度模块：根据复帧结构、外部反馈的系统可用时频资源、实际信道条件和输入的系统业务需求，为每个业务分配时频子信道，得到其它模块所需的时频映射图案、控制信号和时序信号。 

信令业务复接模块：将物理层信令信息和一路业务数据进行复接得到信令数据业务，输出对应的业务比特（或其它合适的输入格式， 如业务字节，取决于子信道编码调制方法）。 

子信道编码调制模块：根据资源调度模块提供的子信道传输模式，对输入业务比特进行扰码、纠错编码、星座映射、交织和功率控制等，得到对应的业务符号。为了方便接收端解调，同一物理层子信道的编码调制方式相同。 

时频图案映射模块：根据物理层子信道划分方法，将业务数据分配到相应的时频片上。 

数据复用模块：将多个物理层子信道的时频片复接组帧。 

基带后处理模块：对复帧信号进行数模变换和射频调制等后处理，得到最后的发射信号。 

参照图5，所述时频图案映射模块具体包括： 

成型滤波模块：对经过编码调制后的数据帧信号进行成型滤波处理，使之满足带宽要求。 

基带符号速率转换模块：由于所有业务数据最终需要进行复用，并通过同一数模转换器（DAC），从而要求将所有业务数据转换成和数模转换器相同的符号速率。具体实现方法可参考中国发明专利《数字基带可变速率转换调制系统的实现方法和实现装置》，公开号CN101257482。 

基带跳频模块：根据时频映射图案，在数字基带将信号进行频谱搬移，调制至时频片相应的频带。具体实现方法可参考中国发明专利《数字基带跳频调制系统实现方法及实现装置》，公开号CN101262467。 

时隙选择模块：根据时频映射图案，将待传输信号插入时频片所在时隙。 

本发明所述发射端装置的时频图案映射模块完全工作于全数字基带，避免了复杂的模拟和射频模块，实现简单，满足多业务下行多址块传输系统要求。 

实施例3 

如图6所示，本实施例为本发明所提出的一种下行多址块传输系统中对应单个物理层子信道的接收端装置，该接收端装置工作在对应所述发射端装置的接收端，并且用于解调解码单个物理层子信道，其特征在于，接收端装置包括前端模块、控制模块、时频图案解映射模块、信令子信道解调解码模块、信令解析模块、业务子信道解调解码模块。 

前端模块：前端模块在控制模块的控制下，进行射频解调，模数转换，并根据复帧结构携带的同步信息进行接收端同步，得到复帧信号和同步信息； 

控制模块：控制模块根据已知信息（包括系统预置的信令子信道信息、部分复帧结构信息和部分时频图案映射信息等）、信令解析得到的信令信息和前端模块提供的同步信息，得到接收端所需的全部复帧结构、时频图案映射和所需子信道传输模式信息，产生其它模块所需的控制信号和时序信号； 

时频图案解映射模块：时频图案解映射模块根据信令解析得到的时频图案信息将所需业务数据从复帧中分离出来。 

信令子信道解调解码模块：在控制模块的控制下，根据信令子信道传输模式，对信令数据符号进行解交织、星座解映射、信道解码和解扰等操作，得到信令业务数据，送给信令解析模块；另外，信令子信道解调解码的中间或最终结果输出到普通子信道解调解码模块； 

信令解析模块：在控制模块的控制下，根据信令格式和语法，对信令业务数据进行解析，得到信令业务数据包含的信令信息并输出，其中信令信息输出到控制模块。信令信息包括复帧结构、时频基片定义、时频映射图案和子信道传输模式等。 

业务子信道解调解码模块：在控制模块的控制下，根据当前子信道传输模式，首先利用外部输入的信令子信道解调解码的中间或最终 结果，结合当前子信道内部的训练信息，进行当前子信道的信道估计或更新，得到当前子信道估计结果；利用当前子信道估计结果对输入数据符号进行信道均衡，得到均衡后的数据符号，对均衡后的数据符号进行解交织、星座解映射、信道解码和解扰操作，得到业务数据并输出。 

其中时频图案解映射模块具体包括： 

基带符号速率选择模块：根据已知信息或解调得到的信令信息为基带数据处理选择相应的基带符号工作速率； 

时隙选择模块：根据时频图案信息选择相应时隙的信令或业务数据信号； 

跳频控制器和跳频解跳模块：根据已知时频图案信息将基带信号进行频谱搬移，将所需跳频信号还原到零频位置。 

匹配滤波模块：对所述零频位置的接收数据信号进行匹配滤波，滤除所需业务频带之外的信号； 

实施例4 

如图本实施例提出一种综合多媒体广播系统，在综合多媒体广播业务通信中，不同业务有着不同需求，比如高清电视节目要求带宽大，数据率高；标清电视节目对带宽要求较低，数据率也较低；而手机电视业务则要求接收设备功耗小，对带宽和码率要求较低；综合上述三种业务的特点，本实施例给出一种在8MHz带宽的频谱资源中实现数字电视业务、手机电视业务、数据业务等综合多媒体广播系统。 

假设系统配置固定，具体设计步骤如下： 

步骤1：获取系统参数和业务信息。 

该系统面向带宽为8MHz的典型数字电视广播信道，工作频段主要为470-806MHz的UHF电视频段。要求在8MHz带宽内提供手机电视业务、标清数字电视业务和高清数字电视业务，三种业务分别要求支持高速移动（如移动速度达350公里每小时）、基本移动（如移动速度 不高于120公里每小时）和固定接收。 

步骤2：根据所述系统参数和业务信息，进行系统初步设计。 

系统带宽为8MHz，所有时频资源均可利用，因此信道带宽也为8MHz。参考中国数字电视地面广播标准（GB 20600-2006，中国国家标准化委员会，数字电视地面广播系统帧结构、信道编码和调制，2006年8月18日），采用时域滤波成型，成型滤波器选择为SRRC滤波器，滚降因子为0.05，选择基本符号速率为Fs=7.56MHz，基本符号间隔为1/7.56us。 

取时频基片基本带宽为ΔB＝1MHz，基本时隙ΔT＝270.8995μs（2048个符号），在此基础上，每个复帧信号的总带宽为8MHz，持续9个基本时隙长度。 

步骤3：根据所述系统可用时频资源、信道条件和业务需求，进行系统细设计。 

参照附图7，子信道1分配给手机电视，手机电视节目对移动性要求高，信号帧不宜过长，同时需要考虑节省手持接收机功耗。为手机电视分配8MHz带宽，有效带宽7.56MHz，在复帧内只占据一个基本时隙，信号帧长2048个符号。如果基带数据选用0.4码率纠错编码和QPSK星座映射，则该子信道可支持的最大传输速率=7.56×1/9×2×0.4＝0.672Mbps，考虑信号帧的保护间隔后，系统的有效信息传输速率略有降低。 

同时，系统信令和手机电视数据复接成一路信号，占据子信道1。出于系统接收端鲁棒性的考虑，子信道1为高优先级子信道，平均功率比参考功率高3dB。 

子信道2分配给一路高速移动数据业务，其时频片占据2MHz带宽和1个基本时隙。如果选用0.6码率纠错编码和QPSK星座映射，该子信道可支持的最大传输速率=1.89×1/9×2×0.6＝0.252Mbps。 

子信道3分配给高清数字电视节目，高清数字电视节目数据速率 高，占用带宽大，在一个时隙内为其分配相邻8个时频基片，每个时频片占据带宽4MHz，时长为两个基本时隙，共4096个符号，考虑时域滤波成型，有效带宽3.78MHz。信号帧长为4096符号，每个时频片传输一个信号帧。如果选用0.8码率纠错编码和64QAM星座映射，则该子信道可支持的最大传输速率=3.78×8/9×6×0.8＝16.128Mbps。 

子信道4和子信道5为两路标清数字电视节目，占据带宽2MHz，有效带宽1.89MHz，取信号帧长2048。节目4的每个时频片占据2个基本时隙，传输2个信号帧；如果采用0.6码率纠错编码和16QAM星座映射，则子信道4可支持的最大传输速率=1.89×8/9×4×0.6＝4.032Mbps。 

节目5的每个时频片占据3个基本时隙；可传输3个信号帧。子信道5可支持的最大传输速率=1.89×6/9×4×0.6＝3.024Mbps。在满足业务需求的条件下，所有物理层子信道的传输模式设置如表1所示，其中扰码、交织等不再细述。 

表1.子信道传输模式设置结果 

步骤4：系统配置固定，设计结束。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。 

Claims (8)

1.一种下行多址传输系统的传输方法，其特征在于，所述传输方法包括如下步骤：

步骤A1：获得系统参数和业务信息；

步骤A2：根据所述系统参数和业务信息，定义时频基片的大小、设计复帧结构基本参数和时频图案、根据信道特征和业务需求为业务数据分配物理层子信道；

所述物理层子信道包括如下特征：

在物理层信道的时间和频率二维空间以时频基片为基本单元分割信道，时频基片占据频带为基本带宽ΔB，持续时间为基本时隙ΔT，时频片由时间连续和频带连续的M×N个时频基片组成，占据带宽M·ΔB，持续时间N·ΔT，其中M和N为整数；每个时频片用来传输整数个信号帧；

传输系统根据业务需求分配时频片，传输一路业务数据的所有时频片组成一个物理层子信道，同一物理层子信道的时频片根据时频图案在频带上跳变并在时隙中分片；

所有物理层子信道在时频空间上相互独立，不同物理层子信道根据业务需求和信道特征采用块传输技术设计各自的编码调制方式，同一物理层子信道采用相同的编码调制方式；

步骤A3：在物理层子信道分配算法指导下，根据系统可用时频资源、信道条件、和业务需求，得到完整的复帧结构、时频映射图案和每个时频子信道的子信道传输模式并输出上述所得结果给发射端和接收端装置，指导实现发射端和接收端的操作。

2.如权利要求1所述的下行多址传输系统的传输方法，其特征在于，所述系统参数包括系统工作频段、系统最大信道带宽和信道传输的最大时延扩展；所述业务信息包括最大支持的子信道数目、最大移动速度、最大要求传输速率和实时性要求。 

3.如权利要求1所述的下行多址传输系统的传输方法，其特征在于，所述可用时频资源由系统通过外部频谱感知模块获得。

4.如权利要求1所述的下行多址传输系统的传输方法，其特征在于，所述传输方法进一步包括如下步骤：

步骤A4：如果系统配置固定，不支持物理层信令和灵活调度，则结束设计，系统按当前设计结果工作，否则转入下一步骤；

步骤A5：如果系统可用时频资源、信道条件、或业务需求发生变化，则返回步骤A3；否则，保持系统设置不变。

5.一种下行多址传输系统发射端装置，其特征在于，所述发射端装置用于将多路业务数据及信令数据转换成具有时频分片复帧结构的信号，包括调度模块、信令业务复接模块、子信道编码调制模块、时频图案映射模块、数据复用模块和基带后处理模块；

所述调度模块用于分配时频子信道，产生其它模块所需的时频映射图案、控制信号和时序信号；所述调度模块用于分配时频子信道具体为：根据复帧结构、外部反馈的系统可用时频资源、实际信道条件和输入的系统业务需求，为每个业务分配时频子信道；

所述信令业务复接模块用于将物理层信令信息和一路业务数据进行复接得到信令数据业务，输出对应的业务比特；

所述子信道编码调制模块根据调度模块提供的子信道传输模式，对输入业务比特进行扰码、纠错编码、星座映射、交织和功率控制，得到对应的业务符号；

所述时频图案映射模块用于将业务数据分配到相应时频片上;

所述数据复用模块用于将多个物理层子信道的时频片复接组帧;

所述基带后处理模块用于对复帧信号进行数模变换和射频调制处理。

6.如权利要求5所述的下行多址传输系统发射端装置，其特征在于，所述时频图案映射模块包括：成型滤波模块、基带符号速率转换 模块、基带跳频模块、时隙选择模块；

所述成型滤波模块用于对经过编码调制后的数据帧信号进行成型滤波处理；

所述基带符号速率转换模块用于将所有业务数据转换成和数模转换器相同的符号速率；

所述基带跳频模块根据时频映射图案，在数字基带将信号进行频谱搬移，调制至时频片相应的频带；

所述时隙选择模块根据时频映射图案，用于将待传信号插入时频片所在时隙。

7.一种下行多址传输系统接收端装置，其特征在于，所述接收端装置用于解调解码单个时频子信道，包括前端模块、控制模块、时频图案解映射模块、信令子信道解调解码模块、信令解析模块、业务子信道解调解码模块；

所述前端模块在控制模块的控制下，用于射频解调、模数转换，根据复帧结构携带的同步信息进行接收端同步，得到复帧信号和同步信息；

所述控制模块用于得到接收端所需的全部复帧结构，产生其它模块所需的控制信号和时序信号；

所述时频图案解映射模块用于根据已知的信令子信道映射信息接收信令数据，并根据信令解析得到的时频图案信息接收所需业务数据；

所述信令子信道解调解码模块用于进行信令子信道的信道估计，得到信令子信道估计结果，利用信令子信道估计结果得到信令业务数据，送给信令解析模块；信令子信道解调解码的中间或最终结果输出到业务子信道解调解码模块；

所述信令解析模块用于对信令业务数据进行解析，得到信令业务数据包含的信令信息并输出，其中信令信息输出到控制模块； 

所述业务子信道解调解码模块用于进行当前子信道的信道估计或更新，得到当前子信道估计结果；用于对输入数据符号进行信道均衡，得到均衡后的数据符号，对均衡后的数据符号进行解交织、星座解映射、信道解码和解扰操作，得到并输出业务数据。

8.如权利要求7所述的下行多址传输系统接收端装置，其特征在于，所述时频图案解映射模块包括基带符号速率选择模块、时隙选择模块、匹配滤波模块、基带跳频控制器和跳频解跳模块；

所述基带符号速率选择模块用于为基带数据处理选择相应的工作速率；

所述时隙选择模块用于根据时频图案信息选择相应时隙的信令或业务数据；

所述匹配滤波模块用于对接收数据进行匹配滤波，滤除所需业务频带之外的信号；

所述跳频控制器和跳频解跳模块用于根据时频图案信息将基带跳频信号还原成原始基带信号。 

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