CN100581236C - 多调制模式传输系统的数据帧填充方法 - Google Patents

Abstract

一种多调制模式传输系统的数据帧填充方法，通过时域/频域选择模块选择数据处理方式；当在单载波时域处理中不插入参考信息时：将需要进行单载波时域处理的数据进行升采样处理；将需要进行多载波频域处理的数据进行插入导频信号/受强保护的未知信息处理，之后将输出数据进行插虚拟子载波处理，最后对经插虚拟子载波处理的输出进行IFFT处理，当在单载波时域处理中插入参考信息时，且插入的参考信息数L与插入导频信号/受强保护的未知信息数N相等时：将需要进行单载波时域处理的数据进行插参考信息处理，插入由L＝N个符号构成的参考信息，然后将经插参考信息后的输出数据进行升采样处理；将需要进行多载波频域处理的数据进行插入导频信号/受强保护的未知信息处理，之后将输出数据进行插虚拟子载波处理，最后对经插虚拟子载波处理的输出进行IFFT处理。

Description

多调制模式传输系统的数据帧填充方法

技术领域

本发明属于数字信息传输领域，特别涉及多调制模式的数字电视地面广播传输系统中发射端的数据帧填充方法。

背景技术

现代数字电视广播有多种传输方式，根据传输介质的不同，主要的三种传输方式为地面无线广播、有线电缆广播和卫星广播。根据清晰度需求的不同，数字电视可分为高清晰度电视和标准清晰度电视。根据应用场合的不同，可分为固定接收视频业务、移动便携接收视频业务、高速移动接收视频和数据业务等。目前，数字电视传输标准仍然在不断的完善之中。

已经形成的并被认可的数字电视地面广播传输标准共有三个，分为两大类。一类是采用单载波调制技术的美国ATSC 8VSB标准，另一类是采用多载波调制技术的欧洲DVB-T COFDM标准和日本ISDB-T标准。

美国的ATSC 8VSB标准，是针对固定接收设计的单载波传输模式，其发射端传输方案为：数据经过扰码、Reed-Solomon(207，187)编码、卷积字节交织、格型编码、辅助信息插入、符号映射、上变频调制后发射。

欧洲的DVB-T COFDM有多种传输模式。数据经过扰码、外码Reed-Solomon(208，188)、外交织(卷积字节交织)、内码(截断卷积编码)、复用后内交织(比特交织+符号交织)、符号映射、插入导频和TPC信号、符号映射、保护带插入、数模转换后发射。传输数据具有两种传输优先级，可以对应为相同内容的两种清晰度业务，它们先经过各自的外码编码、外交织、内码编码，然后进行数据流复用，再一起参与内交织和符号映射。DVB-T是多载波传输体系。由于多载波块传输的特点，DVB-T将两种业务的数据对应到星座图的不同星座点上，高优先级对应强信道编码纠错能力，低优先级对应弱信道编码纠错能力。

日本的ISDB-T的信道编码系统中，数据经过外码Reed-Solomon(204，188)、TS流分接后，不同传输模式的各层数据进行扰码、外交织(卷积字节交织)、内码(截断卷积编码)、符号映射、数据合成、时域交织、频域交织、帧适应、IFFT、保护间隔插入后发射。其中，不同业务的数据流复接后经过相同的外码编码，被分成对应各业务的数据子流。各数据子流分别经过各自的扰码、外交织、内码和符号映射，再对应到相应的子载波位置上。

实践表明，采用单载波传输方式的ATSC系统的优点是频谱效率高、实现简单，缺点是不支持移动接收。采用多载波传输方式的DVB-T系统和ISDB-T系统的优点是抗干扰能力强，缺点是系统的频谱效率低，系统对频率偏差敏感，需依赖GPS，并且全系统实现复杂度高。

事实上，数字电视地面广播系统中采用单载波调制技术，具有以下优点：

1、与现有模拟系统兼容性强，特别有利于从模拟向数字化过渡的时间阶段；

2、峰均比低，有效对抗多径；

3、有效对抗零频干扰，带外干扰小；

4、覆盖范围大；

5、硬件改造小，节约成本。

为了实现以上单载波调制技术的优点，系统必须采用滚降不小于8％的滚降成型函数。

数字电视地面广播系统中采用多载波调制技术，具有以下优点：

1、判别信道方法比较简单；

2、在未来的高速移动和码率大于20Mbps的高码率传输条件下，频域处理方式可以比较简单地与一些新技术相结合，例如MIMO技术。

为了实现以上多载波调制技术的优点，多载波系统中必须预留一定数量的子载波，用以生成导频或者受强保护的未知信息，生成的导频或者受强保护的未知信息可用于信道估计或者系统信息指示。

目前，中国的地面广播电视处于模拟电视和数字电视的交接转换过程中，地面广播电视的数字化过程必定是一个过渡的循序渐进的过程，也是一个模拟设备与数字设备由共存到逐步转向全数字化设备的过程。近阶段，各地的无线发射台仍以模拟发射设备为主。针对这一具体国情，充分考虑到地面广播电视系统中单载波调制技术的诸多优点，同时考虑到多载波调制技术的一些优点，在目前由模拟电视向数字电视过渡的时期，数字电视地面传输系统可以考虑采用同时包含单载波传输模式和多载波传输模式的多调制模式的系统，通过时/频域选择模块来选择具体的传输模式。这样，在需要使用单载波传输模式的地方可以选择单载波传输模式，在需要使用多载波传输模式的地方可以选择多载波传输模式，即根据不同需求进行模式切换，发挥各种调制方式的优势以获取特定环境下的系统最佳性能。

为了最大限度的简化物理实现，降低硬件复杂度，以简单的物理实现方式满足不同的传输需求，需要在上述多调制模式的传输系统中合理地选择单载波传输方式和多载波传输方式的融合点(即数据帧的填充时机)。此外，在固定带宽条件下应当尽量保持外围接口一致，时域处理和频域处理时，系统最好具有相同的帧结构，如果需要可以具有相同的采样率，这就对数据帧的填充方法提出了特殊的要求。

发明内容

本发明的目的是为融合单载波传输方式和多载波传输方式的多调制模式传输系统提供一种数据帧填充方法。该方法通过合理地选择数据帧的填充时机，以及协调安排单载波时域处理和多载波频域处理时的数据帧填充，在保证各种传输方式各自的性能优势的前提下，确保了系统接口的一致性，尽可能地节省系统资源，降低了硬件复杂度。

结合国家给定的广播带宽要求，以及单载波传输方式中5％-8％滚降带宽消耗、多载波传输方式中用于添加导频或者受强保护的未知信息而消耗的5％的带宽，在目前过渡期前后衔接的实际应用情况下，以及未来业务拓展的要求下，本发明提出一种多调制模式传输系统的数据帧填充方法。

本发明提供一种多调制模式传输系统的数据帧填充方法，在信道编码和映射之后进行数据帧填充，其中，数据帧填充包括单载波时域处理和多载波频域处理，所述数据帧填充包括：

通过时域/频域选择模块选择数据处理方式；

当在单载波时域处理中不插入参考信息时：

根据选择结果，将需要进行单载波时域处理的数据进行升采样处理；

将需要进行多载波频域处理的数据进行插入导频信号/受强保护的未知信息处理，之后将输出数据进行插虚拟子载波处理，最后对经插虚拟子载波处理的输出进行离散傅立叶反变换处理，

当在单载波时域处理中插入参考信息时，且插入的参考信息数L与插入导频信号/受强保护的未知信息数N相等时：

根据选择结果，将需要进行单载波时域处理的数据进行插参考信息处理，插入由L＝N个符号构成的参考信息，然后将经插参考信息后的输出数据进行升采样处理；

将需要进行多载波频域处理的数据进行插入导频信号/受强保护的未知信息处理，之后将输出数据进行插虚拟子载波处理，最后对经插虚拟子载波处理的输出进行离散傅立叶反变换处理。

如上所述的数据帧填充方法，其中，

设每个进行数据帧填充的帧体包含M个调制符号，输入数据符号率为X符号/秒，

当在单载波时域处理中不插入参考信息时：

单载波时域处理中，输入的符号率为X的M个调制符号进行升采样，输入数据经过n×m倍的升采样，采样率为n×m×XHz，其中，升采样包括采样率为n的第一升采样和采样率为m的第二升采样，经过第一升采样后采样率为n×XHz，其中n为大于1的任意实数，m为大于等于1的任意实数，

多载波频域处理中，先根据OFDM符号的构成要求，对输入的由M个调制符号组成的帧体的数据，插入N个导频信号或者受强保护的未知信息，其输出数据进行插虚拟子载波处理，共插入n×M+k-M-N个虚拟子载波，k为任意大于等于0的整数，此时，每个OFDM符号包括n×M+k个子载波，其中，有效子载波为M+N个，其中插虚拟子载波处理包括第一插虚拟子载波处理和第二插虚拟子载波处理，经第一插虚拟子载波处理后，含有n×M-M-N个虚拟子载波，数据采样率为n×XHz，经第二插虚拟子载波后，含有n×M+k-M-N个虚拟子载波，数据采样率为

最后，以

的采样率，对n×M+k个子载波进行IDFT操作，得到n×M+k个IDFT后的采样点；

当在单载波时域处理中插入参考信息时，且插入的参考信息数L与插入导频信号/受强保护的未知信息数N相等时：

时域单载波处理支路上，输入的具有X符号/秒的符号率的M个符号进行插参考信息处理，插入由L＝N个符号构成的参考信息，输入数据符号率上升为

符号/秒，插参考信息后的输出数据进行升采样处理，经过n×m倍的升采样后，输出数据采样率为n为大于等于1的任意实数，m为大于等于1的任意实数，

频域多载波处理支路上，先根据OFDM符号的构成要求，对输入的每个帧体调制数据插入N个导频信号或者受强保护的未知信息，形成一个个含有M+N个符号的OFDM有效子载波集，此时数据符号率为

之后，数据进行插虚拟子载波处理，共插入n×(M+N)+k-M-N个虚拟子载波，其中，k可以为任意大于等于0的整数，所述插虚拟子载波处理包括第一插虚拟子载波处理和第二插虚拟子载波处理，经第一插虚拟子载波处理后，数据采样率为

再经过第二插虚拟子载波处理后，数据采样率为

最后，以

的采样率，对n×(M+N)+k个子载波进行IDFT操作，得到n×(M+N)+k个IDFT后的采样点。

如上所述的数据帧填充方法，其中，在信道编码和映射处理中，信道编码采用低密度奇偶校验编码和TPC编码中的任一种，数据映射采用4QAM映射、16QAM映射方式、32QAM映射方式和64QAM映射方式中的任一种。

如上所述的数据帧填充方法，其中，符号率X为7.084MHz符号/秒，n取大于等于1的任何值，m取大于等于1的任何值，k取任何大于等于0的整数。

如上所述的数据帧填充方法，其中，当在单载波时域处理中不插入参考信息时，n为2，m为1，k为0。

如上所述的数据帧填充方法，其中，当在单载波时域处理中插入参考信息时，n为1或者2，m为1，k为0。

如上所述的数据帧填充方法，其中，当在单载波时域处理中插入参考信息时，对于低码率传输方式，L等于86；对于高码率传输方式，L等于344。

如上所述的数据帧填充方法，其中，对于低码率传输方式，每个帧体包含1024个调制符号；

当在单载波时域处理支路中不插入参考信息，n＝2，m＝1，k＝0时，对于由1024个符号组成的帧体的输入，产生2048个采样点的输出；

当在单载波时域处理支路上中插入的参考信息数L＝86≠0，n＝1，m＝1，k＝0时，对于由1024个符号组成的帧体输入，产生1110个采样点的输出；

若数据帧填充模块中的单载波时域处理支路上，插入参考信息符号数L＝86≠0，n＝2，m＝1，k＝0时，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生1110个采样点的输出，之后输出数据送入升采样模块进行两倍的升采样处理，最终产生2220个采样点的输出，

选择进行频域处理时：

当在单载波时域处理支路中不插入参考信息，n＝2，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入86个导频或受强保护的未知信息符号，之后再插入938个虚拟子载波，将每个OFDM符号中子载波数增加到2048个，最后对2048个子载波数据进行离散傅立叶反变换操作，得到2048个离散傅立叶反变换后的采样点；

当在单载波时域处理支路中插入的参考信息数L＝86≠0，n＝1，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入86个导频或受强保护的未知信息符号，之后不插入的虚拟子载波，因此，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生1110个采样点的输出；

当在单载波时域处理支路中插入的参考信息数L＝86≠0，n＝2，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入86个导频或受强保护的未知信息符号，之后插入1110个虚拟子载波，因此，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生2220个采样点的输出。

如上所述的数据帧填充方法，其中，对于高码率传输方式，每个输入的帧体包含4096个调制符号；

选择进行时域处理时：

当在单载波时域处理中不插入参考信息，n＝2，m＝1，k＝0时，对于由4096个符号组成的帧体的输入，产生8192个采样点的输出；

当在单载波时域处理中插入的参考信息数L＝344≠0，n＝1，m＝1，k＝0时，对于由4096个符号组成的帧体的输入，产生4440个采样点的输出；

当在单载波时域处理中插入的参考信息数L＝344≠0，n＝2，m＝1，k＝0时，对于由4096个符号组成的帧体的输入，产生8880个采样点的输出，之后输出数据进行升采样进行两倍的升采样处理，最终产生8880个采样点的输出，

选择进行频域处理时：

当在单载波时域处理中不插入参考信息，n＝2，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入344个导频或受强保护的未知信息符号，之后再插入3752个虚拟子载波，将每个OFDM符号中子载波数增加到8192个，最后对8192个子载波数据进行离散傅立叶反变换操作，得到8192个离散傅立叶反变换后的采样点；

当在单载波时域处理中插入的参考信息数L＝344≠0，n＝1，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入344个导频或受强保护的未知信息符号，之后不插入的虚拟子载波，因此，对于由4096个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生4440个采样点的输出；

当在单载波时域处理中插入的参考信息数L＝344≠0，n＝2，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入344个导频或受强保护的未知信息符号，之后插入4440个虚拟子载波，因此，对于由4096个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生8880个采样点的输出。

如上所述的数据帧填充方法，其中，符号率X为7.56MHz符号/秒，n取大于等于1的任何值，m取大于等于1的任何值，k取任何大于等于0的整数。

如上所述的数据帧填充方法，其特征在于，当在单载波时域处理中插入参考信息时，n为1或者2，m为1，k为0。

如上所述的数据帧填充方法，其特征在于，每个输入数据帧填充模块的帧体包含3744个调制符号；

选择进行时域处理时：

若在单载波时域处理中插入的参考信息数L＝36≠0，n＝1，m＝1，k＝0时，对于由3744个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生3780个采样点的输出；

选择进行频域处理时：

若在单载波时域处理中插入的参考信息数L＝36≠0，n＝1，m＝1，k＝0，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入36个导频或受强保护的未知信息符号，之后不插入的虚拟子载波，因此，对于由3744个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生3780采样点的输出。

本发明具有以下优点：

1、时域处理和频域处理时，信源信息的发送速率相同，系统的帧结构相同，如果需要可以实现系统的采样率相同，系统接口具有一致性；

2、通过时/频域选择模块，可以方便地选择时域或者频域处理方式。同时，由于本发明的融合点选择在编码模块后，即在融合点前单载波传输和多载波传输共用同一系统，这样可以最大限度的简化物理实现，降低硬件复杂度，以简单的物理实现方式满足不同的传输需求；

3、对于本发明所述的数据帧填充模块的输出数据，可以方便地添加系统信息，便于收端识别；

4、实际应用中，融合系统可以很好地保证时域/频域处理各自的性能。既能够体现单载波传输系统峰均比低、有效对抗多径、有效对抗零频干扰、带外干扰小、覆盖范围大、硬件改造小、成本节约等优点，同时又能体现多载波传输系统判别信道方法比较简单、在未来的高速移动和高码率传输条件下可以比较简单地与一些新技术相结合的优点。

以下结合附图和实施例进一步描述本发明。

附图说明

图1为本发明在多调制模式传输系统中数据帧填充的流程框图。

具体实施方式

图1为本发明在多调制模式传输系统中数据帧填充的流程框图。参见图1，输入的待传输数据首先进入输入缓冲模块缓冲，输入缓冲模块的输出数据进入信道编码/映射模块进行信道编码，例如低密度奇偶校验编码(Low DensityParity Check，缩写为LDPC)、TPC编码等，之后对编码后的数据进行数据映射，例如4QAM映射方式、16QAM映射方式、32QAM映射方式、64QAM映射方式等；信道编码/映射模块的输出数据进入数据帧填充模块，数据帧填充模块依据对时域或频域的选择结果，选取相应的时域或频域处理方式对数据进行处理；之后数据超帧组帧模块对数据帧填充模块的输出数据添加数据帧头，进行数据超帧的组帧操作；最后对数据超帧组帧模块的输出数据进行调制和上变频操作。至此，传输数据就可以发射了。也就是说，数据帧的填充是在数据的信道编码/映射之后进行的。

如图1所示，数据帧填充模块在两种情况下分别按照下述步骤进行数据帧的填充：

情况一：数据帧填充模块中的单载波时域处理支路上，不插入参考信息，即参数L＝0。

于是，数据帧的填充步骤为：

通过时/频域选择模块选择数据处理方式。其中，每种处理方式分别包括单载波时域处理和多载波频域处理。

根据第1步的选择结果，将需要进行单载波时域处理的数据送入升采样模块进行升采样处理；将需要进行多载波频域处理的数据送入插入导频信号/受强保护的未知信息的模块，之后将其输出数据送入插虚拟子载波模块，最后对插虚拟子载波模块的输出进行离散傅立叶反变换(IDFT)处理。

在本步骤中，设每个输入数据帧填充模块的帧体包含M个调制符号，输入数据符号率为X(符号/秒)。

时域单载波处理支路上，输入的M个QAM符号以X(符号/秒)的符号率进入升采样模块，输入数据经过n×m倍的升采样，采样率为Z₁＝n×m×X(Hz)，其中，数据经过升采样(1)后，采样率Y₁(Hz)为数据符号率X的n倍(Y₁＝n×X)。n可以为大于1的任意实数，但是，为了便于电路实现，建议采样率Y₁取为数据符号率X的整数倍，即n为大于等于2的整数；m可以为大于等于1的任意实数，根据实际需要选取。即选择时域处理时，对于由M个调制符号组成的帧体的数据帧填充模块的输入，产生n×m×M个采样点的输出，输出数据的采样率为Z₁＝n×m×X(Hz)。

频域多载波处理支路上，先根据OFDM符号(帧)的构成要求，对输入的由M个调制符号组成的帧体的数据，插入N个导频信号或者受强保护的未知信息，形成一个个OFDM有效子载波集；其输出数据送入插虚拟子载波模块，共插入n×M+k-M-N个虚拟子载波，k可以为任意大于等于0的整数，根据实际需要选取。此时，每个OFDM符号包括n×M+k个子载波，其中，有效子载波为M+N个。数据插入虚拟子载波(1)后，含有n×M-M-N个虚拟子载波，数据采样率Y₂＝Y₁＝n×X(Hz)。数据插入虚拟子载波(2)后，含有n×M+k-M-N个虚拟子载波，数据采样率 $Z_2=\frac{n\×M+k}{n\×M}\×Y_2=\frac{n\×M+k}{M}\×X\left(\mathrm{Hz}\right).$ 最后，IDFT模块以

的采样率，对n×M+k个子载波进行IDFT操作，得到n×M+k个IDFT后的采样点。

可见，对于由M个调制符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，时域单载波处理支路与频域多载波处理支路中，数据帧体所占的绝对时间长度一致。并且，当m＝1，k＝0时，两条支路都产生了n×M个采样点的输出，输出的采样率相同，即Z₁＝Z₂＝n×X(Hz)，此时可以保证之后的传输数据率一致，在数据超帧组帧时，可以非常方便地插入单载波传输方式和多载波传输方式共有的已知帧头信息。

该步骤处理的输出结果，即为数据帧填充模块的数据输出。

以下通过举例予以说明。

实施例一设每个输入数据帧填充模块的帧体包含M个调制符号，数据符号率为X(符号/秒)，数据符号率可以为7.084MHz(符号/秒)，即X＝7.084MHz(符号/秒)，n取为2，m取为1，k取为0。

对于低码率传输方式，每个输入数据帧填充模块的数据帧体可以包含1024个调制符号。若选择对数据帧填充模块的输入数据进行时域处理，输入数据以7.084MHz(符号/秒)的符号率进入升采样模块，待数据经过两倍升采样后输出。此时，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生2048(即2×1024)个采样点的输出，输出数据的采样率为14.168MHz。若选择对数据帧填充模块的输入数据进行频域处理，可以对输入的每个帧体数据，即1024个符号，平均插入86个导频或受强保护的未知信息符号，共产生1110个有效子载波，构成一个OFDM符号的有效子载波集；之后再插入938(即2×1024-1110)个虚拟子载波，将每个OFDM符号中子载波数增加到2048(即2×1024)个；IDFT模块对2048个子载波数据进行IDFT操作，得到2048个IDFT后的采样点。本例中，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，数据帧体所占的绝对时间长度相等，时域和频域处理支路都产生了2048个采样点的输出，输出的采样率都为14.168MHz。

对于高码率传输方式，每个输入数据帧填充模块的数据帧体可以包含4096个调制符号。若选择对数据帧填充模块的输入数据进行时域处理，输入数据以7.084MHz(符号/秒)的符号率进入升采样模块，待数据经过两倍升采样后输出。此时，对于由4096个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生8192(即2×4096)个采样点的输出，输出数据的采样率为14.168MHz。若选择对数据帧填充模块的输入数据进行频域处理，可以对输入的每个帧体数据，即4096个符号，平均插入344个导频或受强保护的未知信息符号，共产生4440个有效子载波，构成一个OFDM符号的有效子载波集；之后再插入3752(即2×4096-4440)个虚拟子载波，将每个OFDM符号中子载波数增加到8192(即2×4096)个；IDFT模块对8192个子载波数据进行IDFT操作，得到8192个IDFT后的采样点。本例中，对于由4096个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，数据帧体所占的绝对时间长度相等，时域和频域处理支路都产生了8192个采样点的输出，输出的采样率都为14.168MHz。

情况二：数据帧填充模块中的单载波时域处理支路上，插入参考信息L≠0，并且参数L与参数N相等。

于是，数据帧的填充步骤为：

通过时/频域选择模块选择数据处理方式。

根据第1步的选择结果，将需要进行单载波时域处理的数据送入插参考信息模块，插入由L＝N个符号构成的参考信息，然后将插参考信息模块的输出数据送入升采样模块进行升采样处理，n、m可以为任意大于等于1的实数，当n＝m＝1时，不对输入数据进行升采样操作，数据直通；将需要进行多载波频域处理的数据送入插入导频或者受强保护的未知信息的模块，之后将其输出数据送入插虚拟子载波模块，如果在单载波时域处理的升采样模块中，n＝1，则插入的虚拟子载波(1)数相应取为0，最后对插虚拟子载波模块的输出进行离散傅立叶反变换(IDFT)处理。

在本步骤中，设每个输入数据帧填充模块的帧体包含M个调制符号，输入数据符号率为X(符号/秒)。

时域单载波处理支路上，输入的M个QAM符号以X(符号/秒)的符号率进入插参考信息模块，插入由L＝N个符号构成的参考信息，输入数据符号率上升为插参考信息模块的输出数据进入升采样模块，经过n×m倍的升采样，升采样模块的输出数据采样率 $Z_1=n\×m\×\frac{M+N}{M}\×X\left(\mathrm{Hz}\right).$ n可以为大于等于1的任意实数，m可以为大于等于1的任意实数，根据实际需要选取。当n＝m＝1时，升采样模块不起作用，数据直通。即选择时域处理时，对于由M个调制符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，数据经过升采样(1)后，采样率Y₁(Hz)与数据符号率X的关系是： $Y_1=n\×\frac{M+N}{M}\×X,$ 数据帧填充模块的最终输出含有n×m×(M+N)个采样点，输出数据的采样率为 $Z_1=n\×m\×\frac{M+N}{M}\×X\left(\mathrm{Hz}\right).$

频域多载波处理支路上，先根据OFDM符号(帧)的构成要求，对输入的每个帧体调制数据插入N个导频信号或者受强保护的未知信息，形成一个个含有M+N个符号的OFDM有效子载波集，此时数据符号率为

之后，数据送入插虚拟子载波模块，共插入n×(M+N)+k-M-N个虚拟子载波。k可以为任意大于等于0的整数，根据实际需要选取。经过插虚拟子载波(1)，数据采样率 $Y_2=Y_1=n\×\frac{M+N}{M}\×X\left(\mathrm{Hz}\right),$ 再经过插虚拟子载波(2)，数据采样率 $Z_2=\frac{n\×(M+N)+k}{n\×(M+N)}\×Y_2=\frac{n\×(M+N)+k}{M}\×X\left(\mathrm{Hz}\right).$ 最后，IDFT模块以的采样率，对n×(M+N)+k个子载波进行IDFT操作，得到n×(M+N)+k个IDFT后的采样点。

可见，对于由M个调制符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，时域单载波处理支路与频域多载波处理支路中，数据帧体所占的绝对时间长度一致。并且，当n＝1，m＝1，k＝0时，时频域处理的两条支路都产生了M+N个采样点的输出。输出的采样率为

此时可以保证之后的传输数据率一致，在数据超帧组帧时，可以非常方便地插入单载波传输方式和多载波传输方式共有的已知帧头信息。

经过该步骤处理的输出结果，即为数据帧填充模块的数据输出。

以下通过举例予以说明。

实施例二设每个输入数据帧填充模块的帧体包含M个调制符号，数据符号率为X(符号/秒)，数据符号率可以为7.084MHz(符号/秒)，即X＝7.084MHz(符号/秒)，n取为1，m取为1，k取为0。

对于低码率传输方式，每个输入数据帧填充模块的帧体可以包含1024个调制符号。若选择对数据帧填充模块的输入数据进行时域处理，输入数据以7.084MHz(符号/秒)的符号率进入插系统信息模块，待插入86个符号组成的系统信息后，数据输出。此时，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生1110(即1024+86)个采样点的输出，由于n＝1，输出的采样率为 $\frac{1024+86}{1024}\×7.084=7.679\mathrm{MHz}.$ 若选择对数据帧填充模块的输入数据进行频域处理，可以对输入的每个帧体数据，即1024个符号，平均插入86个导频或受强保护的未知信息符号，共产生1110个有效子载波，构成一个OFDM符号的有效子载波集；由于插入的虚拟子载波的数量为0，IDFT模块对1110个子载波数据进行IDFT操作，得到1110个IDFT后的采样点。本例中，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，数据帧体的绝对时间长度相等，时域和频域处理支路都产生了1110个采样点的输出，输出的采样率都为 $\frac{1024+86}{1024}\×7.084=7.679\mathrm{MHz}.$

对于高码率传输方式，每个输入数据帧填充模块的帧体可以包含4096个调制符号。若选择对数据帧填充模块的输入数据进行时域处理，输入数据以7.084MHz(符号/秒)的符号率进入插系统信息模块，待插入344个符号组成的系统信息后，数据输出。此时，对于由4096个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生4440(即4096+344)个采样点的输出，由于n＝1，输出的采样率为 $\frac{4096+344}{4096}\×7.084=7.679\mathrm{MHz}.$ 若选择对数据帧填充模块的输入数据进行频域处理，可以对输入的每个帧体数据，即4096个符号，平均插入344个导频或受强保护的未知信息符号，共产生4440个有效子载波，构成一个OFDM符号的有效子载波集；由于插入的虚拟子载波的数量为0，IDFT模块对4440个子载波数据进行IDFT操作，得到4440个IDFT后的采样点。本例中，对于由4096个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，数据帧体所占的绝对时间长度相等，时域和频域处理支路都产生了4440个采样点的输出，输出的采样率都为 $\frac{4096+344}{4096}\×7.084=7.679\mathrm{MHz}.$

实施例三设每个输入数据帧填充模块的帧体包含M个调制符号，数据符号率为X(符号/秒)，数据符号率可以为7.56MHz(符号/秒)，即X＝7.56MHz(符号/秒)，n取为1，m取为1，k取为0。

对于任何码率(高码率或者低码率)传输方式，每个输入数据帧填充模块的帧体可以包含3744个调制符号。若选择对数据帧填充模块的输入数据进行时域处理，输入数据以7.56MHz(符号/秒)的符号率进入插系统信息模块，待插入36个符号组成的系统信息后，数据输出。此时，对于由3744个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生3780(即3744+36)个采样点的输出，由于n＝1，输出的采样率为 $\frac{3744+36}{3744}\×7.56=7.633\mathrm{MHz}.$ 若选择对数据帧填充模块的输入数据进行频域处理，可以对输入的每个帧体数据，即3744个符号，平均插入36个导频或受强保护的未知信息符号，共产生3780个有效子载波，构成一个OFDM符号的有效子载波集；由于插入的虚拟子载波的数量为0，IDFT模块对3780个子载波数据进行IDFT操作，得到3780个IDFT后的采样点。本例中，对于由3744个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，数据帧体的绝对时间长度相等，时域和频域处理支路都产生了3780个采样点的输出，输出的采样率都为 $\frac{3744+36}{3744}\×7.56=7.633\mathrm{MHz}.$

实施例四设每个输入数据帧填充模块的帧体包含M个调制符号，数据符号率为X(符号/秒)。数据符号率可以为7.084MHz(符号/秒)，即X＝7.084MHz(符号/秒)，n取为2，m取为1，k取为0。

对于低码率传输方式，每个输入数据帧填充模块的帧体可以包含1024个调制符号。若选择对数据帧填充模块的输入数据进行时域处理，输入数据以7.084MHz(符号/秒)的符号率进入插系统信息模块，待插入86个符号组成的系统信息后，输出数据进入升采样模块，待数据经过两倍升采样后输出。此时，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生2220(即2×(1024+86))个采样点的输出，由于n＝2，输出数据的采样率为 $\frac{1024+86}{1024}\×7.084\×2=15.358\mathrm{MHz}.$ 若选择对数据帧填充模块的输入数据进行频域处理，可以对输入的每个帧体数据，即1024个符号，平均插入86个导频或受强保护的未知信息符号，共产生1110个有效子载波，构成一个OFDM符号的有效子载波集；之后再插入1110(即2×(1024+86)-1024-86)个虚拟子载波，将每个OFDM符号中子载波数增加到2220(即2×(1024+86))个；，IDFT模块对2220个子载波数据进行IDFT操作，得到2220个IDFT后的采样点。本例中，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，数据帧体所占的绝对时间长度相等，时域和频域处理支路都产生了2220个采样点的输出，输出的采样率都为 $\frac{1024+86}{1024}\×7.084\×2=15.358\mathrm{MHz}.$

对于高码率传输方式，每个输入数据帧填充模块的帧体可以包含4096个调制符号。若选择对数据帧填充模块的输入数据进行时域处理，输入数据以7.084MHz(符号/秒)的符号率进入插系统信息模块，待插入344个符号组成的系统信息后，输出数据进入升采样模块，待数据经过两倍升采样后输出。此时，对于由4096个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生4440(即2×(4096+344))个采样点的输出，由于n＝2，输出数据的采样率为 $\frac{4096+344}{4096}\×7.084\×2=15.358\mathrm{MHz}.$ 若选择对数据帧填充模块的输入数据进行频域处理，可以对输入的每个帧体数据，即4096个符号，平均插入344个导频或受强保护的未知信息符号，共产生4440个有效子载波，构成一个OFDM符号的有效子载波集；之后再插入4440(即2×(4096+344)-4096-344)个虚拟子载波，将每个OFDM符号中子载波数增加到8880(即2×(4096+344))个；IDFT模块对8880个子载波数据进行IDFT操作，得到8880个IDFT后的采样点。本例中，对于由4096个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，数据帧体的绝对时间长度相等，时域和频域处理支路都产生了8880个采样点的输出，输出的采样率都为 $\frac{4096+344}{4096}\×7.084\×2=15.358\mathrm{MHz}.$

虽然本发明采用了上述实施例加以说明，但是本发明并不限于这些实施例，凡是本领域的技术人员看过本发明说明书后，所能想到的任何本发明的变形方案，都应当看成是在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种多调制模式传输系统的数据帧填充方法，在信道编码和映射之后进行数据帧填充，其中，数据帧填充包括单载波时域处理和多载波频域处理，所述数据帧填充包括：

通过时域或频域选择模块选择单载波时域处理或多载波频域处理；

当在单载波时域处理中不插入参考信息时：

根据选择结果，将需要进行单载波时域处理的数据进行升采样处理；

将需要进行多载波频域处理的数据进行插入导频信号或受强保护的未知信息处理，之后将输出数据进行插虚拟子载波处理，最后对经插虚拟子载波处理的输出进行离散傅立叶反变换处理，

当在单载波时域处理中插入参考信息时，且插入的参考信息符号数L与插入导频信号或受强保护的未知信息数N相等时：

根据选择结果，将需要进行单载波时域处理的数据进行插参考信息处理，插入由L＝N个符号构成的参考信息，然后将经插参考信息后的输出数据进行升采样处理；

将需要进行多载波频域处理的数据进行插入导频信号或受强保护的未知信息处理，之后将输出数据进行插虚拟子载波处理，最后对经插虚拟子载波处理的输出进行离散傅立叶反变换处理。

2.如权利要求1所述的数据帧填充方法，其特征在于，

设每个进行数据帧填充的帧体包含M个调制符号，输入数据符号率为X符号/秒，

当在单载波时域处理中不插入参考信息时：

单载波时域处理中，输入的符号率为X的M个调制符号进行升采样，输入数据经过n×m倍的升采样，采样率为n×m×X Hz，其中，升采样包括采样率为n的第一升采样和采样率为m的第二升采样，经过第一升采样后采样率为n×X Hz，其中n为大于1的任意实数，m为大于等于1的任意实数，

多载波频域处理中，先根据OFDM符号的构成要求，对输入的由M个调制符号组成的帧体的数据，插入N个导频信号或者受强保护的未知信息，其输出数据进行插虚拟子载波处理，共插入n×M+k-M-N个虚拟子载波，k为任意大于等于0的整数，此时，每个OFDM符号包括n×M+k个子载波，其中，有效子载波为M+N个，其中插虚拟子载波处理包括第一插虚拟子载波处理和第二插虚拟子载波处理，经第一插虚拟子载波处理后，含有n×M-M-N个虚拟子载波，数据采样率为n×XHz，经第二插虚拟子载波后，含有n×M+k-M-N个虚拟子载波，数据采样率为

最后，以

的采样率，对n×M+k个子载波进行IDFT操作，得到n×M+k个IDFT后的采样点；

当在单载波时域处理中插入参考信息时，且插入的参考信息符号数L与插入导频信号或受强保护的未知信息数N相等时：

在单载波时域处理中，输入的具有X符号/秒的符号率的M个符号进行插

参考信息处理，插入由L＝N个符号构成的参考信息，输入数据符号率上升为

符号/秒，插参考信息后的输出数据进行升采样处理，经过n×m倍的升采样后，输出数据采样率为

n为大于等于1的任意实数，m为大于等于1的任意实数，

在多载波频域处理中，先根据OFDM符号的构成要求，对输入的每个帧体调制数据插入N个导频信号或者受强保护的未知信息，形成一个个含有M+N个符号的OFDM有效子载波集，此时数据符号率为

之后，数据进行插虚拟子载波处理，共插入n×(M+N)+k-M-N个虚拟子载波，其中，k可以为任意大于等于0的整数，所述插虚拟子载波处理包括第一插虚拟子载波处理和第二插虚拟子载波处理，经第一插虚拟子载波处理后，数据采样率为

再经过第二插虚拟子载波处理后，数据采样率为

最后，以

的采样率，对n×(M+N)+k个子载波进行IDFT操作，得到n×(M+N)+k个IDFT后的采样点。

3.根据权利要求2所述的数据帧填充方法，其特征在于，在信道编码和映射处理中，信道编码采用低密度奇偶校验编码和TPC编码中的任一种，数据映射采用4QAM映射、16QAM映射方式、32QAM映射方式和64QAM映射方式中的任一种。

4.根据权利要求2所述的数据帧填充方法，其特征在于，符号率X为7.084MHz符号/秒。

5.根据权利要求3所述的数据帧填充方法，其特征在于，当在单载波时域处理中不插入参考信息时，n为2，m为1，k为0。

6.根据权利要求3所述的数据帧填充方法，其特征在于，当在单载波时域处理中插入参考信息时，n为1或者2，m为1，k为0。

7.根据权利要求5所述的数据帧填充方法，其特征在于，当在单载波时域处理中插入参考信息时，对于低码率传输方式，L等于86；对于高码率传输方式，L等于344。

8.根据权利要求3所述的数据帧填充方法，其特征在于，对于低码率传输方式，每个帧体包含1024个调制符号；

选择进行时域处理时：

当在单载波时域处理支路中不插入参考信息，n＝2，m＝1，k＝0时，对于由1024个符号组成的帧体的输入，产生2048个采样点的输出；

当在单载波时域处理支路上中插入的参考信息符号数L＝86≠0，n＝1，m＝1，k＝0时，对于由1024个符号组成的帧体输入，产生1110个采样点的输出；

若数据帧填充模块中的单载波时域处理支路上，插入参考信息符号数L＝86≠0，n＝2，m＝1，k＝0时，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生1110个采样点的输出，之后输出数据送入升采样模块进行两倍的升采样处理，最终产生2220个采样点的输出，

选择进行频域处理时：

当在单载波时域处理支路中不插入参考信息，n＝2，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入86个导频或受强保护的未知信息符号，之后再插入938个虚拟子载波，将每个OFDM符号中子载波数增加到2048个，最后对2048个子载波数据进行离散傅立叶反变换操作，得到2048个离散傅立叶反变换后的采样点；

当在单载波时域处理支路中插入的参考信息符号数L＝86≠0，n＝1，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入86个导频或受强保护的未知信息符号，之后不插入的虚拟子载波，因此，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生1110个采样点的输出；

当在单载波时域处理支路中插入的参考信息符号数L＝86≠0，n＝2，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入86个导频或受强保护的未知信息符号，之后插入1110个虚拟子载波，因此，对于由1024个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生2220个采样点的输出。

9.根据权利要求3所述的数据帧填充方法，其特征在于，对于高码率传输方式，每个输入的帧体包含4096个调制符号；

选择进行时域处理时：

当在单载波时域处理中不插入参考信息，n＝2，m＝1，k＝0时，对于由4096个符号组成的帧体的输入，产生8192个采样点的输出；

当在单载波时域处理中插入的参考信息符号数L＝344≠0，n＝1，m＝1，k＝0时，对于由4096个符号组成的帧体的输入，产生4440个采样点的输出；

当在单载波时域处理中插入的参考信息符号数L＝344≠0，n＝2，m＝1，k＝0时，对于由4096个符号组成的帧体的输入，产生8880个采样点的输出，之后输出数据进行升采样进行两倍的升采样处理，最终产生8880个采样点的输出，

选择进行频域处理时：

当在单载波时域处理中不插入参考信息，n＝2，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入344个导频或受强保护的未知信息符号，之后再插入3752个虚拟子载波，将每个OFDM符号中子载波数增加到8192个，最后对8192个子载波数据进行离散傅立叶反变换操作，得到8192个离散傅立叶反变换后的采样点；

当在单载波时域处理中插入的参考信息符号数L＝344≠0，n＝1，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入344个导频或受强保护的未知信息符号，之后不插入的虚拟子载波，因此，对于由4096个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生4440个采样点的输出；

当在单载波时域处理中插入的参考信息符号数L＝344≠0，n＝2，m＝1，k＝0时，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入344个导频或受强保护的未知信息符号，之后插入4440个虚拟子载波，因此，对于由4096个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生8880个采样点的输出。

10.根据权利要求2所述的数据帧填充方法，其特征在于，符号率X为7.56MHz符号/秒。

11.根据权利要求10所述的数据帧填充方法，其特征在于，当在单载波时域处理中插入参考信息时，n为1或者2，m为1，k为0。

12.根据权利要求10所述的数据帧填充方法，其特征在于，每个输入数据帧填充模块的帧体包含3744个调制符号；

选择进行时域处理时：

若在单载波时域处理中插入的参考信息符号数L＝36≠0，n＝1，m＝1，k＝0时，对于由3744个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生3780个采样点的输出；

选择进行频域处理时：

若在单载波时域处理中插入的参考信息符号数L＝36≠0，n＝1，m＝1，k＝0，则在多载波频域处理中，对输入的每个帧体数据平均插入36个导频或受强保护的未知信息符号，之后不插入的虚拟子载波，因此，对于由3744个符号组成的帧体的数据帧填充模块输入，产生3780采样点的输出。

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