CN101047678A - 应用于正交频分复用系统中的信道估计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对OFDM信号帧进行信道估计的方法，包括步骤：接收到N个OFDM信号帧，所述的N为大于或等于2的自然数；根据初始信道估计结果对第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第1个OFDM信号帧的信道估计结果；根据第M个OFDM信号帧的信道估计结果对第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果，所述的M为大于或等于1且小于N－1的自然数。本发明还提供了适用于正交频分复用系统的发送装置和接收装置。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别指一种适用于正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex)系统的信道估计方法及适用于该系统的装置。
背景技术
在OFDM传输系统中，为了在有限的带宽内提高传输效率和可靠性，一方面要求每个OFDM信号帧中有效数据部分应该占尽可能大的比例，以提高系统的传输效率，另一方面系统至少还要能够识别和补偿传输信道的衰落，对传输信道进行实时精确估计，以保证传输的可靠性。
现有技术方案在OFDM信号帧频域中插入已知导频信号，利用该导频信号做实时的信道估计，由于多径衰落信道可看成在时间和频率上的一个二维信号，当进行信道估计时，使用导频信号对信道在时-频空间的不同点进行采样，只要采样频率在时域和频域满足奈氏抽样定理，利用采样插值即可得到整个信道的频率响应值。
这种技术方案能在频域对衰落信道的频域冲击响应做较为精确的估计，但进行一次全信道估计需要较多个连续OFDM信号帧，消耗的时间比较长；而且由于在OFDM信号帧的频域插入导频数据，降低了系统的传输效率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种对OFDM信号帧进行信道估计的方法，以实现在OFDM信号帧频域中不插入已知导频信号的情况下就能对衰落信道做实时精确估计。
为达到上述目的，本发明提供的对OFDM信号帧进行信道估计的方法，包括步骤：接收到N个OFDM信号帧，所述的N为大于或等于2的自然数；根据初始信道估计结果对第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第1个OFDM信号帧的信道估计结果；根据第M个OFDM信号帧的信道估计结果对第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果，所述的M为大于或等于1且小于N-1的自然数。
所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波，所述根据初始信道估计结果对第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第1个OFDM信号帧的信道估计结果具体为：根据初始信道估计结果对第1个OFDM信号帧的信道估计子载波所承载的星座点符号进行频域均衡；对所述第1个OFDM信号帧信道估计子载波所承载的星座点符号进行进行解调和信道解码，得到所述第1个OFDM信号帧中包含的高优先级码流；对所述第1个OFDM信号帧中包含的高优先级码流进行信道编码及调制；对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果。
所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波，所述根据第M个OFDM信号帧的信道估计结果对第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果具体为：根据所述第M个OFDM信号帧的信道估计结果对第M+1个OFDM信号帧的信道估计子载波所承载的星座点符号进行频域均衡；对所述第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波所承载的星座点符号进行解调和信道解码，得到所述第M+1个OFDM信号帧中包含的高优先级码流；对所述第M+1个OFDM信号帧中包含的高优先级码流进行信道编码及调制；对所述第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果。
所述对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计具体为：将所述从第1个OFDM信号帧得到的高优先级码流进行信道编码及调制后的数据与所述第1个OFDM信号帧信道估计子载波所承载的星座点符号进行比较。
所述对所述第M+1个OFDM信号帧进行信道估计具体为：将所述从第M+1个OFDM信号帧得到的高优先级码流进行信道编码及调制后的数据与所述第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波所承载的星座点符号进行比较。
本发明提供的从OFDM信号帧中恢复出数据的方法，包括步骤：接收到N个OFDM信号帧，所述的N为大于或等于2的自然数；根据初始信道估计结果恢复出第1个OFDM信号帧中的高优先级码流；对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果；根据所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第1个OFDM信号帧中包含的低优先级码流；根据第M个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第M+1个OFDM信号帧中包含的高优先级码流，所述M为大于或等于1且小于N-1的自然数；对第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果；根据所述第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第M+1个OFDM信号帧中包含的低优先级码流。
所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波和非信道估计子载波，所述对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果具体为：对所述从第1个OFDM信号帧恢复出的高优先级码流进行信道编码及调制；对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果。
所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波和非信道估计子载波，所述对所述第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果具体为：对所述从第M+1个OFDM信号帧恢复出的高优先级码流进行信道编码及调制；对所述第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果。
本发明提供的从OFDM信号帧中恢复出数据的方法，所述OFDM信号帧对应频域中包括有K类子载波，所述的K为大于或等于2的自然数，包括步骤：接收到N个OFDM信号帧，所述的N为大于或等于2的自然数；根据初始信道估计结果恢复出第1个OFDM信号帧第一类子载波所承载的星座点符号对应的第一部分码流；对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果；根据所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第1个OFDM信号帧其他K-1类子载波所承载星座点符号对应的K-1部分码流；根据第M个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第M+1个OFDM信号帧第一类子载波所承载的星座点符号对应的第一部分码流，所述M为大于或等于1且小于N-1的自然数；对第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果；根据所述第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第M+1个OFDM信号帧其他K-1类子载波所承载星座点符号对应的K-1部分码流。
本发明提供的应用于正交频分复用(OFDM)系统中的发送装置，所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波和非信道估计子载波，需要发送的数据包括第一部分码流和第二部分码流，所述发送装置包括第一信道编码器、第一调制器、第二信道编码器、第二调制器及星座点到子载波的映射装置，其中所述第一信道编码器和所述第一调制器对第一部分码流进行信道编码和调制，得到第一部分星座点符号；所述第二信道编码器和所述第二调制器对第二部分码流进行信道编码和调制，得到第二部分星座点符号；所述星座点到子载波的映射装置将第一部分星座点符号映射到信道估计子载波上，将第二部分星座点符号映射到非信道估计子载波上
本发明提供的应用于正交频分复用(OFDM)系统中的接收装置，所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波和非信道估计子载波，信道估计子载波上承载有第一部分星座点符号，非信道估计子载波上承载有第二部分星座点符号，所述接收装置包括离散傅立叶变换器、分层解调器、分层信道解码器、信道编码器、调制器及信道估计器，其中所述离散傅立叶变换器进行时域到频域的变换，并将第一部分星座点符号和第二部分星座点符号区分开来；所述分层解调器对接收到的OFDM信号帧中第一部分星座点符号和第二部分星座点符号进行解调，得到第一部分解调数据和第二部分解调数据；所述分层信道解码器对第一部分解调数据和第二部分解调数据进行信道解码，得到第一部分恢复数据和第二部分恢复数据；所述信道编码器对第一部分恢复数据进行信道编码；所述调制器对信道编码后的第一部分恢复数据进行调制；所述信道估计器将经过信道编码和调制后的第一部分恢复数据与所述接收到的OFDM信号帧中第一部分星座点符号进行比较，计算出信道估计结果。
本发明中正交频分复用(OFDM)通信系统，所述OFDM信号帧对应频域中包括信道估计子载波和非信道估计子载波，需要发送的数据包括第一部分码流和第二部分码流，所述通信系统包括发送装置和接收装置，所述发送装置中包括第一信道编码器、第一调制器、第二信道编码器、第二调制器及星座点到子载波的映射装置，其中
所述第一信道编码器和所述第一调制器对第一部分码流进行信道编码和调制，得到第一部分星座点符号；所述第二信道编码器和所述第二调制器对第二部分码流进行信道编码和调制，得到第二部分星座点符号；所述星座点到子载波的映射装置将第一部分星座点符号映射到信道估计子载波上，将第二部分星座点符号映射到非信道估计子载波上；
所述接收装置包括离散傅立叶变换器、分层解调器、分层信道解码器、信道编码器、调制器及信道估计器，其中所述分层解调器对接收到的OFDM信号帧中第一部分星座点符号和第二部分星座点符号进行解调，得到第一部分解调数据和第二部分解调数据；所述分层信道解码器对第一部分解调数据和第二部分解调数据进行信道解码，得到第一部分恢复数据和第二部分恢复数据；所述信道编码器对所述恢复出的第一部分恢复数据进行信道编码；所述调制器对所述信道编码后的第一部分恢复数据进行调制；所述信道估计器将经过信道编码和调制后的第一部分恢复数据与所述接收到的OFDM信号帧中第一部分星座点符号进行比较，计算出信道估计结果。
所述接收装置中的信道编码器与所述发送装置中的第一信道编码器相同，所述接收装置中的调制器与所述发送装置中的第一调制器相同。
本发明发送装置在传输的OFDM信号帧当中，对高优先级码流进行信道编码和调制后得到的星座点符号选择信道估计子载波承载，接收装置恢复出当前OFDM信号帧信道估计子载波承载的星座点符号所对应的传输数据后，对这部分传输数据重新按照发送装置的信道编码、调制方式进行信道编码、调制，进而恢复出这部分传输数据星座点符号，然后利用所述恢复出的传输数据星座点符号和接收到的所述当前OFDM信号帧信道估计子载波上所承载的星座点符号进行比较，得到信道估计结果，去指导本OFDM信号帧非信道估计子载波及下一个OFDM信号帧信道估计子载波上承载的星座点符号对应的传输数据的恢复，本方法无须导频，利用部分传输数据就能进行实时信道估计，保证了OFDM系统数据传输的高效率与高可靠性。
此外本发明还同时提供了一种分层传输系统的传输方法，可靠性要求较高但传输速率要求较低的高优先级传输数据可以在信道估计子载波上传输；可靠性要求较低但传输速率要求较高的低优先级传输数据可以在非信道估计子载波上传输。
附图说明
图1是本发明通信方法中发送装置工作流程图；
图2是本发明通信方法中接收装置工作流程图；
图3是本发明第一实施例中发送装置结构示意图；
图4是本发明第一实施例中接收装置结构示意图；
图5是本发明第二实施例中发送装置结构示意图；
图6是本发明第二实施例中接收装置结构示意图。
具体实施方式
本发明的原理是将需要发送的数据分成并行的第一部分码流和第二部分码流，将频域上一系列正交的子载波分成信道估计子载波和非信道估计子载波两部分，接收装置利用信道估计子载波承载第一部分码流的星座点符号，利用非信道估计子载波承载第二部分码流星座点符号，将所有的子载波上的星座点符号同时发送出去。
接收装置接收到信道估计子载波和非信道估计子载波上的星座点符号后，对第一个信道估计子载波，利用初始信道估计结果恢复出其所承载星座点符号对应的数据，然后对第一个OFDM信号帧进行信道估计，并根据信道估计结果恢复出第一个OFDM信号帧非信道估计子载波所承载星座点符号对应的数据，对第N个OFDM信号帧，利用第N-1个(N为大于或等于2的自然数)OFDM信号帧信道估计结果恢复出第N个OFDM信号帧信道估计子载波所承载星座点符号对应的数据，然后对第N个OFDM信号帧信道进行估计，根据估计结果恢复出第N个OFDM信号帧中非信道估计子载波所承载星座点符号对应的数据
在对频域上子载波进行分类时，可以将频域上等间隔分布的数据子载波作为信道估计子载波，剩下的数据子载波作为非信道估计子载波，也可以将频域上非等间隔分布的数据子载波作为信道估计子载波，剩下的数据子载波作为非信道估计子载波。下面的实施例中将奇数子载波作为信道估计子载波，剩下的子载波即偶数子载波作为非信道估计子载波。
请参阅图1所示，图1揭示了本发明通信方法中发送装置工作流程，
首先发送装置对第一部分码流如高优先级码流进行信道编码及调制，对第二部分码流如低优先级码流也进行信道编码及调制，得到高优先级码流星座点符号和低优先级码流星座点符号；
然后将高优先级码流星座点符号映射到信道估计子载波上，将低优先级码流星座点符号映射到非信道估计子载波上；
对高优先级码流星座点符号和低优先级码流星座点符号进行离散傅立叶反变换，得到时域上离散的数值，也就是OFDM信号帧帧体，当然这里也可以选用快速离散傅立叶反变换；
在经过离散傅立叶反变换后得到的离散数值上复接保护间隔如伪随机序列或循环前缀，生成一系列OFDM信号帧；进一步还可以在OFDM信号帧之前复接上时域前导信号；
对OFDM信号帧或OFDM信号帧和时域前导信号一起进行数模转换及上变频，得到射频信号；
将射频信号发送出去。
请参阅图2所示，图2揭示了本发明通信方法中接收装置工作流程，
首先接收装置接收到包括OFDM信号帧的射频信号；
对接收的射频信号下变频以及模数转换，得到OFDM信号帧或OFDM信号帧和时域前导信号；
利用OFDM信号帧中的伪随机序列或OFDM信号帧之前的时域前导信号完成帧同步操作，并去除掉OFDM信号帧中的保护间隔如伪随机序列或循环前缀，得到OFDM信号帧帧体；
对OFDM信号帧帧体进行离散傅立叶变换或快速离散傅立叶变换；
判断接收到的OFDM信号帧是否为第一个OFDM信号帧，若是对初始信道进行估计；
对第一个OFDM信号帧信道估计子载波上的高优先级码流星座点符号进行频域均衡；
对第一个OFDM信号帧信道估计子载波上的高优先级码流星座点符号进行解调和信道解码，恢复出第一个OFDM信号帧中的高优先级码流；
对第一个OFDM信号帧中的高优先级码流按发送装置采用的信道编码和调制方式再次进行信道编码和调制；
将再次进行信道编码和调制后的数据与接收到的第一个OFDM信号帧信道估计子载波上的高优先级码流星座点符号进行比较，进行精确信道估计；
对第一个OFDM信号帧非信道估计子载波上低优先级码流星座点符号进行频域均衡；
恢复出第一个OFDM信号帧中的低优先级码流；
如果接收到的OFDM信号帧不是第一个OFDM信号帧，利用第M个OFDM信号帧的精确信道估计结果对第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波进行频域均衡，M为大于或等于1且小于N-1的自然数；
恢复出第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波上的传输数据，也就是第M+1个OFDM信号帧中的高优先级码流；
对第M+1个OFDM信号帧中的高优先级码流按发送装置采用的信道编码和调制方式再次进行信道编码和调制；
将再次进行信道编码和调制后的数据与接收到的第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波上的高优先级码流星座点符号进行比较，进行精确信道估计；
利用第M+1个OFDM信号帧精确信道估计结果对第M+1个OFDM信号帧非信道估计子载波上低优先级码流星座点符号进行频域均衡；
恢复出第M+1个OFDM信号帧中的低优先级码流。
请参阅图3所示，本发明第一实施例中发送装置包括：信道编码器113，调制器114，低编码效率的信道编码器111，低阶调制器112，星座点到子载波的映射装置115，离散傅立叶反变换器116，保护间隔产生器117，复接器118，数模转换器119，上变频器120及天线121。
本实施例中第一信道编码器对应着低编码效率的信道编码器111，第一调制器对应着低阶调制器112，第二信道编码器对应着信道编码器113，第二调制器对应着调制器114，第一部分码流和第二部分码流分别对应着高优先级码流和低优先级码。
本实施例中发送装置工作过程如下：
第一步：低编码效率的信道编码器111对高优先级码流进行信道编码，采用较低编码效率的编码方式，例如LDPC编码；信道编码器113对低优先级码流进行信道编码，采用较高编码效率编码方式，且信道编码器113的编码效率可以根据低优先级码流的传输要求而适当调整。
第二步：低阶调制器112对低编码效率的信道编码器111编码后的高优先级码流进行数字调制，得到第一部分星座点符号即高优先级码流星座点符号，调制方式为低阶调制，例如BPSK或QPSK；调制器114对信道编码器113编码后的低优先级码流也进行数字调制，得到第二部分星座点符号即低优先级码流星座点符号，调制方式可以根据需要灵活地选取BPSK、QPSK、8PSK、16QAM或64QAM。
第三步：星座点到子载波的映射装置115将高优先级码流星座点符号和低优先级码流星座点符号分别映射到信道估计子载波上和非信道估计子载波上来，也就是用信道估计子载波承载高优先级码流星座点符号，非信道估计子载波承载低优先级码流星座点符号，且一个OFDM信号帧信道估计子载波上承载数据的比特数为对应的信道编码中LDPC编码输出数据比特数的整数倍。
第四步：离散傅立叶反变换器116将信道估计子载波承载的高优先级码流星座点符号和非信道估计子载波上承载的低优先级码流星座点符号变换为时域上的离散样值，也就是OFDM帧体。
第五步：保护间隔产生器117为每个OFDM帧体生成保护间隔，本实施例中保护间隔是伪随机序列，复接器118给时域上的一个OFDM帧体加上伪随机序列就可以构成一个OFDM信号帧。
第六步：数模转换器119对数字基带信号即OFDM信号帧进行数模转换，得到模拟基带信号。
第七步：上变频器120对模拟基带信号完成载波调制，以射频信号的形式通过天线121传送出去。
请参阅图4所示，第一实施例接收装置包括天线211，下变频器212，模数转换器213，保护间隔处理器215，保护间隔去除装置214，离散傅立叶变换器216，频域均衡器217以及分层解调器218和分层信道解码器219，此外还包括高优先级码流信道编码器220，低阶调制器221及信道估计器222。接收装置工作过程如下：
第一步：下变频器212对天线211接收到的射频信号下变频得到模拟基带信号。
第二步：模数转换器213将模拟基带信号转换成数字基带信号，也就是OFDM信号帧。
第三步：保护间隔处理器215利用OFDM信号帧中的伪随机序列进行OFDM信号帧同步操作及初始信道的粗略估计，得到OFDM信号帧同步信息和初始信道估计信息，此外保护间隔处理器215还可以进行频偏估计进而通过载波恢复技术来消除接收过程中可能产生的频偏。
第四步：保护间隔去除装置214利用OFDM信号帧同步信息去掉每个OFDM信号帧中的保护间隔即伪随机序列，并消除掉多径信道的影响，得到完整的OFDM帧体。
第五步：离散傅立叶变换器216对OFDM帧体进行离散傅立叶变换，得到频域上的数据，也就是高优先级码流星座点符号和低优先级码流星座点符号，并把高优先级码流星座点符号和低优先级码流星座点符号区分开来，所述高优先级码流星座点符号和低优先级码流星座点符号分别为频域上对应的信道估计子载波和非信道估计子载波所承载。
第六步：频域均衡器217利用保护间隔处理器215估计出的初始信道信息对第一个OFDM信号帧信道估计子载波上数据也就是第一个OFDM信号帧中高优先级码流星座点符号进行频域均衡。
第七步：分层解调器218和分层信道解码器219分别对频域均衡后的信道估计子载波上承载的高优先级码流星座点符号进行解调和信道解码，恢复出第一个OFDM信号帧中的高优先级码流。
第八步：高优先级码流信道编码器220和低阶调制器221对从第M(M为大于或等于1且小于N-1的自然数)个OFDM信号帧中恢复出的高优先级码流按照发送装置中的低编码效率的信道编码器111的信道编码方式以及低阶调制器112的调制方式再次进行信道编码和调制，得到所述从第M个OFDM信号帧中恢复出的高优先级码流的星座点符号。
第九步：信道估计器222将所述从第M个OFDM信号帧中恢复出的高优先级码流的星座点符号和接收到的第M个OFDM信号帧信道估计子载波上所承载的星座点符号进行比较，对第M个OFDM信号帧进行信道估计，计算出第M个OFDM信号帧时域上信道的精确频域响应，得到精确信道状态信息。
第十步：频域均衡器217利用第M个OFDM信号帧时域上精确信道状态信息来对第M个OFDM信号帧非信道估计子载波上的低优先级码流星座点符号及第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波上的高优先级码流星座点符号进行频域均衡。
第十一步：分层解调器218和分层信道解码器219分别对第M个OFDM信号帧非信道估计子载波上承载的低优先级码流星座点符号进行解调和信道解码，恢复出第M个OFDM信号帧中的低优先级码流。
第十二步：分层解调器218和分层信道解码器219分别对第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波上承载的高优先级码流星座点符号进行解调和信道解码，恢复出第M+1个OFDM信号帧中高优先级码流，然后M值加上1，重复执行第八步到第十二步的操作，直至恢复出全部接收到的OFDM信号帧中的高优先级码流和低优先级码流。
第一实施例中不需要时域前导或频域导频，就能对信道做实时精确估计，而且在较为恶劣的信道环境下也能对非信道估计子载波数据采用较高的编码效率和高阶调制的方法，大大提高了在恶劣信道环境下信号的传输速率，此外还可以分时间段接收，适用于分时间片工作的OFDM系统中，如手持电视接收系统，射频接收装置只需在一个时间片中的一段时间工作，其余时间则关断射频接收装置，以达到节省功耗的目的。
请参阅图5所示，图5揭示了本发明中第二实施例的发送装置，该发送装置包括：信道编码器313，调制器314，低编码效率的信道编码器311，低阶调制器312，星座点到子载波的映射装置315，离散傅立叶反变换器316，保护间隔产生器317，复接器一318，时域前导产生器319，复接器二320，数模转换器321，上变频器322及天线323。
本实施例中第一信道编码器对应着低编码效率的信道编码器311，第一调制器对应着低阶调制器312，第二信道编码器对应着信道编码器313，第二调制器对应着调制器314。
本实施例中发送装置工作过程如下：
第一步：低编码效率的信道编码器311对高优先级码流即第一部分码流进行信道编码，采用较低编码效率的编码方式，例如LDPC编码；信道编码器313对低优先级码流即第二部分码流进行信道编码，采用较高编码效率的编码方式，且信道编码器313的编码效率可以根据低优先级码流的传输要求而适当调整。
第二步：低阶调制器312对低编码效率的信道编码器311编码后的数据进行数字调制，得到高优先级码流星座点符号，调制方式为低阶调制，例如BPSK或QPSK；调制器314对信道编码器313编码后的数据进行数字调制，得到低优先级码流星座点符号，调制方式可以灵活地选用BPSK、QPSK、8PSK、16QAM或64QAM。
第三步：星座点到子载波的映射装置315将高优先级码流星座点符号和低优先级码流星座点符号分别映射到频域中的信道估计子载波和非信道估计子载波上来，也就是信道估计子载波承载高优先级码流星座点符号，非信道估计子载波承载低优先级码流星座点符号，且一个OFDM信号帧对应的信道估计子载波上承载数据的比特数为对应地LDPC编码输出数据比特数的整数倍。
第四步：离散傅立叶反变换器316将信道估计子载波上承载的高优先级码流星座点符号和非信道估计子载波上承载的低优先级码流星座点符号变换为时域上的离散样值，也就是OFDM帧体；
第五步：保护间隔产生器317为每个OFDM帧体生成保护间隔，本实施例中保护间隔是循环前缀，复接器一318给时域上的一个OFDM帧体加上循环前缀就可以构成一个OFDM信号帧。
第六步：时域前导产生器319用于产生时域前导信号，复接器二320在连续发送的OFDM信号帧之前加上若干个时域前导信号。
第七步：数模转换器321对数字基带信号即OFDM信号帧和时域前导信号进行数模转换，得到模拟基带信号。
第八步：上变频器322对模拟基带信号完成载波调制，以射频信号的形式通过天线323传送出去。
请参阅图4所示，本发明第二实施例中接收装置包括天线411，下变频器412，模数转换器413，时域前导处理器414，保护间隔去除装置415，离散傅立叶变换器416，频域均衡器417，分层解调器418，分层信道解码器419，高优先级码流信道编码器420，低阶调制器421及信道估计器422。
第二实施例中接收装置工作过程如下：
第一步：下变频器412对天线411接收的射频信号下变频得到模拟基带信号。
第二步：模数转换器413将模拟基带信号转换成数字基带信号，也就是OFDM信号帧和时域前导信号。
第三步：时域前导处理器414利用OFDM信号帧之前的时域前导信号进行OFDM信号帧同步操作，并进行初始信道的估计，得到OFDM信号帧同步信息和初始信道状态信息，此外414时域前导处理器还可以进行频偏估计进而通过载波恢复技术来消除接收过程中可能产生的频偏。
第四步：保护间隔去除装置415利用OFDM信号帧同步信息去掉每个OFDM信号帧中的保护间隔即循环前缀，得到OFDM帧体。
第五步：离散傅立叶变换器416对OFDM帧体进行离散傅立叶变换，得到频域上的数据，也就是信道估计子载波承载的高优先级码流星座点符号和非信道估计子载波承载的低优先级码流星座点符号，并把高优先级码流星座点符号和低优先级码流星座点符号区分开来。
第六步：频域均衡器417利用时域前导处理器估计出的初始信道信息对第一个OFDM信号帧信道估计子载波上数据也就是第一个OFDM信号帧中高优先级码流星座点符号进行频域均衡。
第七步：分层解调器418和分层信道解码器419分别对频域均衡后的信道估计子载波进行解调和信道解码，恢复出第一个OFDM信号帧中的高优先级码流。
第八步：高优先级码流信道编码器420和低阶调制器421对从第M(M为大于或等于1且小于N-1的自然数)个OFDM信号帧中恢复出的高优先级码流按照发送装置中的低编码效率的信道编码器311的信道编码方式和低阶调制器312的调制方式再次进行信道编码和调制，得到所述从第M个OFDM信号帧中恢复出的高优先级码流的星座点符号。。
第九步：信道估计器422利用所述从第M个OFDM信号帧中恢复出的高优先级码流的星座点符号和接收到的第M个OFDM信号帧信道估计子载波上所承载的星座点符号进行比较，对第M个OFDM信号帧进行信道估计，计算出第M个OFDM信号帧时域上信道的精确频域响应，得到精确信道状态信息。
第十步：频域均衡器417利用第M个OFDM信号帧时域上精确信道状态信息来对第M个OFDM信号帧非信道估计子载波及第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波进行频域均衡。
第十一步：分层解调器418和分层信道解码器419分别对第M个OFDM信号帧非信道估计子载波上承载的低优先级码流星座点符号进行解调和信道解码，恢复出第M个OFDM信号帧中的低优先级码流。
第十二步：分层解调器418和分层信道解码器419分别对第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波上承载的高优先级码流星座点符号进行解调和信道解码，恢复出第M+1个OFDM信号帧中高优先级码流，然后M值加上1，重复执行第八步到第十二步的操作，直至恢复出全部接收到的OFDM信号帧中的高优先级码流和低优先级码流。
第二实施例只要在连续发送OFDM信号帧前加上若干个时域前导信号，就能完成信道的初始精确估计，以指导第一个OFDM信号帧信道估计子载波上承载数据的接收，从而恢复出该OFDM信号帧信道估计子载波所承载的星座点符号对应的高优先级码流，进而对当前OFDM信号帧时刻的信道做精确估计，以指导该OFDM信号帧非信道估计子载波上低优先级码流的恢复。之后每个OFDM信号帧信道估计子载波上数据就利用前一个OFDM信号帧的精确信道估计结果来进行恢复；而非信道估计子载波上数据就利用当前OFDM信号帧的精确信道估计结果来进行恢复，从而达到无须再加入频域导频信号，就能对时变衰落信道做精确估计，在不损失性能的情况下大大提高了有效信息数据的传输速率，非常适合连续收发系统。
更进一步，本发明还可以将频域中子载波分成K类，需要发送的数据也分成K部分码流，(K为自然数且大于或等于2)，发送装置将第一部分码流经信道编码及调制后得到的第一部分星座点符号映射到第一类子载波上，将剩下的K-1部分传输数据经信道编码及调制后得到的星座点符号分别映射到剩下的K-1类子载波上，并将在全部星座点符号基础上生成的OFDM信号帧发送出去。
接收装置接收到OFDM信号帧后，对第一个OFDM信号帧，利用初始信道估计结果恢复出第一类子载波所承载星座点符号对应的数据，然后对第一个OFDM信号帧进行信道估计，并根据信道估计结果恢复出第一个OFDM信号帧其他K-1类子载波所承载星座点符号对应的数据，对第M+1个(M为自然数)OFDM信号帧，利用第M个OFDM信号帧信道估计结果恢复出第M+1个OFDM信号帧第一类子载波所承载星座点符号对应的数据，然后对第M+1个OFDM信号帧信道进行估计，根据估计结果恢复出第M+1个OFDM信号帧中其他K-1类子载波所承载星座点符号对应的数据。
从以上两个实施例中可以看出，本发明特别适用于分层传输系统例如数字电视等视频传输系统，由于信道估计子载波和非信道估计子载波在编码效率和调制方法上的区别，所以这两类子载波上有效数据的传输速率和可靠性也存在着一些区别。可以利用这种区别，对不同传输要求的信源数据做分层传输：可靠性要求较高但传输速率较低的信源信息可以在信道估计子载波上传输；可靠性要求不是太高但传输速率较高的信源信息可以在非信道估计子载波上传输
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1、一种对OFDM信号帧进行信道估计的方法，其特征在于，包括步骤：
接收到N个OFDM信号帧，所述的N为大于或等于2的自然数；
根据初始信道估计结果对第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第1个OFDM信号帧的信道估计结果；
根据第M个OFDM信号帧的信道估计结果对第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果，所述的M为大于或等于1且小于N-1的自然数。
2、如权利要求1所述的对OFDM信号帧进行信道估计的方法，其特征在于，所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波，所述根据初始信道估计结果对第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第1个OFDM信号帧的信道估计结果具体为：
根据初始信道估计结果对第1个OFDM信号帧的信道估计子载波所承载的星座点符号进行频域均衡；
对所述第1个OFDM信号帧信道估计子载波所承载的星座点符号进行进行解调和信道解码，得到所述第1个OFDM信号帧中包含的高优先级码流；
对所述第1个OFDM信号帧中包含的高优先级码流进行信道编码及调制；
对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果。
3、如权利要求1或2所述的对OFDM信号帧进行信道估计的方法，其特征在于，所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波，所述根据第M个OFDM信号帧的信道估计结果对第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果具体为：
根据所述第M个OFDM信号帧的信道估计结果对第M+1个OFDM信号帧的信道估计子载波所承载的星座点符号进行频域均衡；
对所述第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波所承载的星座点符号进行解调和信道解码，得到所述第M+1个OFDM信号帧中包含的高优先级码流；
对所述第M+1个OFDM信号帧中包含的高优先级码流进行信道编码及调制；
对所述第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果。
4、如权利要求2所述的对OFDM信号帧进行信道估计的方法，其特征在于，所述对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计具体为：
将所述从第1个OFDM信号帧得到的高优先级码流进行信道编码及调制后的数据与所述第1个OFDM信号帧信道估计子载波所承载的星座点符号进行比较。
5、如权利要求3所述的对OFDM信号帧进行信道估计的方法，其特征在于，所述对所述第M+1个OFDM信号帧进行信道估计具体为：
将所述从第M+1个OFDM信号帧得到的高优先级码流进行信道编码及调制后的数据与所述第M+1个OFDM信号帧信道估计子载波所承载的星座点符号进行比较。
6、一种从OFDM信号帧中恢复出数据的方法，其特征在于，包括步骤：
接收到N个OFDM信号帧，所述的N为大于或等于2的自然数；
根据初始信道估计结果恢复出第1个OFDM信号帧中的高优先级码流；
对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果；
根据所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第1个OFDM信号帧中包含的低优先级码流；
根据第M个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第M+1个OFDM信号帧中包含的高优先级码流，所述M为大于或等于1且小于N-1的自然数；
对第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果；
根据所述第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第M+1个OFDM信号帧中包含的低优先级码流。
7、如权利要求6所述的从OFDM信号帧中恢复出数据的方法，其特征在于，所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波和非信道估计子载波，所述对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果具体为：
对所述从第1个OFDM信号帧恢复出的高优先级码流进行信道编码及调制；
对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果。
8、如权利要求6所述的从OFDM信号帧中恢复出数据的方法，其特征在于，所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波和非信道估计子载波，所述对所述第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果具体为：
对所述从第M+1个OFDM信号帧恢复出的高优先级码流进行信道编码及调制；
对所述第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果。
9、一种从OFDM信号帧中恢复出数据的方法，所述OFDM信号帧对应频域中包括有K类子载波，所述的K为大于或等于2的自然数，其特征在于，包括步骤：
接收到N个OFDM信号帧，所述的N为大于或等于2的自然数；
根据初始信道估计结果恢复出第1个OFDM信号帧第一类子载波所承载的星座点符号对应的第一部分码流；
对所述第1个OFDM信号帧进行信道估计，得到所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果；
根据所述第1个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第1个OFDM信号帧其他K-1类子载波所承载星座点符号对应的K-1部分码流；
根据第M个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第M+1个OFDM信号帧第一类子载波所承载的星座点符号对应的第一部分码流，所述M为大于或等于1且小于N-1的自然数；
对第M+1个OFDM信号帧进行信道估计，得到该第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果；
根据所述第M+1个OFDM信号帧的信道估计结果恢复出第M+1个OFDM信号帧其他K-1类子载波所承载星座点符号对应的K-1部分码流。
10、应用于正交频分复用(OFDM)系统中的发送装置，所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波和非信道估计子载波，需要发送的数据包括第一部分码流和第二部分码流，其特征在于，所述发送装置包括第一信道编码器、第一调制器、第二信道编码器、第二调制器及星座点到子载波的映射装置，其中
所述第一信道编码器和所述第一调制器对第一部分码流进行信道编码和调制，得到第一部分星座点符号；
所述第二信道编码器和所述第二调制器对第二部分码流进行信道编码和调制，得到第二部分星座点符号；
所述星座点到子载波的映射装置将第一部分星座点符号映射到信道估计子载波上，将第二部分星座点符号映射到非信道估计子载波上。
11、应用于正交频分复用(OFDM)系统中的接收装置，所述OFDM信号帧对应频域中包括有信道估计子载波和非信道估计子载波，信道估计子载波上承载有第一部分星座点符号，非信道估计子载波上承载有第二部分星座点符号，其特征在于，所述接收装置包括离散傅立叶变换器、分层解调器、分层信道解码器、信道编码器、调制器及信道估计器，其中
所述离散傅立叶变换器进行时域到频域的变换，并将第一部分星座点符号和第二部分星座点符号区分开来；
所述分层解调器对接收到的OFDM信号帧中第一部分星座点符号和第二部分星座点符号进行解调，得到第一部分解调数据和第二部分解调数据；
所述分层信道解码器对第一部分解调数据和第二部分解调数据进行信道解码，得到第一部分恢复数据和第二部分恢复数据；
所述信道编码器对第一部分恢复数据进行信道编码；
所述调制器对信道编码后的第一部分恢复数据进行调制；
所述信道估计器将经过信道编码和调制后的第一部分恢复数据与所述接收到的OFDM信号帧中第一部分星座点符号进行比较，计算出信道估计结果。
12、正交频分复用(OFDM)通信系统，所述OFDM信号帧对应频域中包括信道估计子载波和非信道估计子载波，需要发送的数据包括第一部分码流和第二部分码流，所述通信系统包括发送装置和接收装置，其特征在于，
所述发送装置中包括第一信道编码器、第一调制器、第二信道编码器、第二调制器及星座点到子载波的映射装置，其中
所述第一信道编码器和所述第一调制器对第一部分码流进行信道编码和调制，得到第一部分星座点符号；
所述第二信道编码器和所述第二调制器对第二部分码流进行信道编码和调制，得到第二部分星座点符号；
所述星座点到子载波的映射装置将第一部分星座点符号映射到信道估计子载波上，将第二部分星座点符号映射到非信道估计子载波上；
所述接收装置包括离散傅立叶变换器、分层解调器、分层信道解码器、信道编码器、调制器及信道估计器，其中
所述分层解调器对接收到的OFDM信号帧中第一部分星座点符号和第二部分星座点符号进行解调，得到第一部分解调数据和第二部分解调数据；
所述分层信道解码器对第一部分解调数据和第二部分解调数据进行信道解码，得到第一部分恢复数据和第二部分恢复数据；
所述信道编码器对所述恢复出的第一部分恢复数据进行信道编码；
所述调制器对所述信道编码后的第一部分恢复数据进行调制；
所述信道估计器将经过信道编码和调制后的第一部分恢复数据与所述接收到的OFDM信号帧中第一部分星座点符号进行比较，计算出信道估计结果。
13、如权利要求12所述的通信系统，其特征在于：所述接收装置中的信道编码器与所述发送装置中的第一信道编码器相同，所述接收装置中的调制器与所述发送装置中的第一调制器相同。
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