CN101047679B

CN101047679B - 一种数据传输方法及系统

Info

Publication number: CN101047679B
Application number: CN2006100663024A
Authority: CN
Inventors: 吴更石; 吴绍权; 李峰
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: CN101047679A

Abstract

本发明公开了一种数据传输方法，步骤为：将传输数据映射到多个小五帧上，所述多个小五帧之间的编码调制方式至少有两种；依据所述多个小五帧上的待编码数据块生成校验块，并编码调制后映射到校验帧上；所述小五帧与所述校验帧构成传输帧发送出去；接收所述传输帧进行译码，获取所述传输数据。本发明是在物理层的传输帧内，对不同小五帧采用不同的编码调制方式，从而使小五帧可以更灵活地承载各类数据，提高系统性能；并且本发明给出了一种对齐调整小五帧的待编码数据块的方式来生成校验块，然后将校验块编码调制后，映射到校验帧上，这种算法与现有技术中所有小五帧采用相同编码调制方式的情况兼容，使得本发明的方法可以在现有技术系统中得到灵活运用。

Description

一种数据传输方法及系统

技术领域

本发明涉及信息传输领域，尤其是指一种用于移动电视、数据广播等信息通信技术中的数据传输的方法及系统。

背景技术

目前，正交频分复用(OFDM)系统受到了业界极大的重视，在许多通信系统中都采用了OFDM技术作为基本的调制方式，例如WiMAX系统、DVB系统等等。

在现有技术方案中，进行信息传输时，物理层基本的帧结构从大到小依次分为日帧、分帧、秒帧、超帧、传输帧、小五帧、数据帧，如图1所示。

其中日帧、分帧、秒帧三者与自然时间同步，每个秒帧中含有8个超帧。

每个超帧长度为125ms，含有1个超帧首帧(由数据帧构成)及4个传输帧，共225个数据帧。每个传输帧长度为31.111ms(即56/1800s)，含11个小五帧及1个校验帧(数据帧)，共55+1＝56个数据帧。其中，每个小五帧长度为2777.788us(即1/360s)，每个小五帧含有5个数据帧。每个数据帧的长度为555.566us(即1/1800s)，由帧头及帧体组成。

数据帧是帧结构的最小组成单位，共4200个样本；其中帧头占420个样本，由随机序列构成，用作同步信号；帧体占3780个样本，对应一个完整的OFDM符号。

这些帧结构之间的关系如图1所示。其中每个传输帧之中含有11个小五帧及1个校验帧，校验帧中所含的数据为校验块。校验块由小五帧中数据帧所含的低密度奇偶校验码LDPC(Low Density Parity Check)待编码数据块进行奇偶校验编码而生成，缺省情况下，每个OFDM符号的编码调制方式都是一致的，此时11个小五帧中所含的55个OFDM符号对应校验帧中所含的一个OFDM符号，也就是说平均11×5＝55个LDPC待编码数据块对应一个校验块，如图2所示。在接收端，通过采用校验块对接收的数据块进行校验，可以降低数据传输的误码率。通过现有技术方案的仿真数据表明，采用校验块的方案可以将比特误码率降低2个数量数。

在现有技术方案中，小五帧可以作为数据承载的最小单位，相对于以传输帧来作数据承载的单位更为灵活。现有技术方案中，每个小五帧所使用的编码调制方式都是一致的。可以看出在这种情况下，每55个含有数据的OFDM符号对应一个含有校验块的OFDM符号，即平均每55个LDPC待编码数据块生成一个奇偶校验块，在图2中表现为N＝55。校验块由55个LDPC待编码数据块按位进行奇偶校验求和取得，然后经过去时LDPC编码并被映射到校验帧上。

在上述方案中，虽然将小五帧作为承载节目的最小单位，但所有的小五帧都使用相同编码调制方式，这种设计还是比较僵硬，对各类不同的应用数据不能灵活地承载。

发明内容

本发明的目的是提供一种数据传输方法及系统，用以解决现有技术中对每个小五帧都采用相同编码调制方式，从而不能灵活地处理各类不同数据的问题。

本发明方法包括：

一种数据传输方法，具体步骤为：

将传输数据映射到多个小五帧上，所述多个小五帧之间的编码调制方式至少有两种；

取多个小五帧中最大的编码码率做为校验帧的编码码率；

取多个小五帧中最大的调制阶数做为校验帧的调制阶数；

根据取得的上述编码码率以及调制阶数对小五帧的待编码数据块进行补齐调整；

依据补齐后的待编码数据块生成校验块，并映射到校验帧上；

将所述小五帧与所述校验帧构成传输帧发送出去；

接收所述传输帧进行译码，获取所述传输数据。

所述依据补齐后的待编码数据块生成校验块，并映射到校验帧上包括以下步骤：

将补齐后的待编码数据块按位求奇偶校验和，得到校验块；

将所述校验块按照所述最大调制阶数依次映射到校验帧上。

所述的补齐调整包括对每个小五帧中待编码数据块长度的调整和(或)对待编码数据块块数的调整。

所述的补齐调整采用补0的方式：

如果一个小五帧的编码码率小于校验帧的编码码率，在该小五帧的待编码数据块的末尾补0，使小五帧的待编码数据块与校验块两者长度对齐；

如果一个小五帧的调制阶数小于校验帧的调制阶数，在该小五帧中添加全0块，使小五帧的待编码数据块数与校验块块数对齐，其中全0块的长度与校验块长度一致。

所述的补齐调整采用补1的方式：

如果一个小五帧的编码码率小于校验帧的编码调码率，则在该小五帧的待编码数据块的末尾补1，使小五帧的待编码数据块与校验块两者长度对齐；

如果一个小五帧的调制阶数小于校验帧的调制阶数，则在该小五帧中添加全1块，使小五帧的待编码数据块数与校验块块数对齐，其中全1块的长度与校验块长度一致。

本发明还包括一种数据传输系统，包括：

小五帧数据处理单元，将传输数据映射生成小五帧，其中小五帧数据处理单元包括至少两个小五帧待编码数据块生成单元，所述小五帧待编码数据块生成单元分别用于根据不同编码调制方式生成待编码数据块；

校验帧数据处理单元，根据上述小五帧数据处理单元中的小五帧上的待编码数据块调整，并生成校验块，然后映射至校验帧；

射频发送单元，将生成的小五帧和校验帧构成的传输帧发送出去；

信号接收单元，接收射频发送单元传递的信号，信号译码获取传输数据；

所述的校验帧数据处理单元，包括：

码块长度调整单元，调整小五帧待编码数据块生成单元中的待编码数据块的长度；

码块数目调整单元，调整小五帧待编码数据块生成单元中的待编码数据块的块数；

校验块生成单元，接收待编码数据块调整单元的信息，按照调整后的待编码数据块生成校验块；

第二编码器，接收校验块生成单元生成的校验块，按照指定码率对校验块进行编码；

第二星座点调制器，接收第二编码器的校验块编码块进行星座调制；

校验帧映射单元，将第二星座点调制器输出的星座点数据映射到检验帧上。

所述的小五帧数据处理单元还包括：

第一编码器，接收小五帧待编码数据块生成单元的待编码数据块，按照指定码率对待编码数据块进行编码；

第一星座调制器，接收编码器的编码块进行星座调制；

小五帧映射单元，将星座调制器输出的星座点数据映射到小五帧上。

所述的校验帧数据处理单元包括待编码数据块调整单元，接收小五帧待编码数据块生成单元的待编码数据块，对待编码数据块进行调整。

本发明有益效果如下：

所述提出的数据传输方法及系统，是指一种允许在物理层的传输帧内，对不同小五帧采用不同的编码调制方式，从而使小五帧可以更灵活地承载各类数据，提高系统性能；并且本发明给出了一种对齐调整小五帧的待编码数据块的方式来生成校验块，然后将该校验块依次映射至校验帧，这种方案与现有技术中所有小五帧采用相同编码调制方式的情况兼容，使得本发明的方法可以在现有技术系统中得到灵活运用。

附图说明

图1为现有技术中的帧结构示意图；

图2为现有技术中的校验块生成示意图；

图3为本发明的方法流程图；

图4为本发明的校验帧生成的方法流程图；

图5为本发明的方法中不同调制编码方式的小五帧补零示意图；

图6为本发明的系统框图；

图7为本发明的系统中的小五帧数据处理单元的结构框图；

图8为本发明的系统中的校验帧数据处理单元的结构框图；

图9为本发明系统的一种实施例示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中所有小五帧中采用相同编码调制方式，不能灵活地承载不同类型数据的问题，本发明提出一种数据传输方法，如图3所示，为本发明所述方法的流程图，该方法的具体步骤为：

S1：将传输数据所对应的待编码数据块映射到多个小五帧上，其中多个小五帧的编码调制方式有两种以上(含两种)，但同一个小五帧内的数据帧的编码调制方式是一致的；

S2：根据所述多个小五帧中的待编码数据块生成校验块，并映射到校验帧上；

S3：将所述小五帧与所述校验帧构成传输帧发送；

S4：接收所述传输帧进行译码，获取所述传输数据。

在本发明所述方法的步骤S1中，要传输的数据被映射到多个小五帧上，由于这些小五帧的编码调制方式不同，因此，这些小五帧中待编码数据块的块数与长度都有可能不一样的。常见的小五帧的编码码率有1/2、2/3、3/4，以3744点LDPC编码为例，其相应的LDPC待编码数据块长度有1872、2496、2808；常用的调制方式有QPSK、QAM16、QAM64，每个OFDM符号中所含的LDPC编码块块数分别为2、4、6。

由于同一传输帧中小五帧的编码调制方式不同，但是每个小五帧内部，数据的调制编码方式都是一样的，所以在进行补齐调整的时候是以小五帧为最小单位进行的。在步骤S2中，校验帧的生成包括以下步骤，具体参看如图4的内容：

S21：取所有小五帧中待编码数据块的最长长度作为校验帧的编码块长度，记为Max_Block_Length，由于待编码数据块的长度是由小五帧的编码码率决定，所以等价于取多个小五帧的最大编码码率做为校验帧的编码码率；

S22：取所有小五帧中所含待编码数据块的最大块数为校验帧中所含的校验块块数，记为Max_Block_Num，由于待编码数据块的块数是由小五帧的调制阶数决定，所以等价于取多个小五帧的最大的调制阶数做为校验帧的调制阶数；

S23：根据上述的校验块长度以及校验块块数(即分别对应编码码率以及调制阶数)对所有小五帧的待编码数据块进行补齐调整；

S24：按补齐后的多个待编码数据块进行按位求奇偶校验和，得到奇偶校验块；

S25：将所述奇偶校验块按照最大编码码率及最大调制阶数进行编码、调制，并依次映射到校验帧上。

在校验帧的生成步骤中，所述的补齐调整方式包括对待编码数据块长度的调整及待编码数据块数的调整，可以采用补零的方式：(可以参考图5所示的内容)

如果某一小五帧中的待编码数据块长度小于校验帧中的待编码数据块长度，则在小五帧中的待编码数据块末尾补零，使两者长度对齐。

如果某一小五帧中的待编码数据块块数小于校验帧中的待编码码块数，则在该小五帧中增加全零块，使两者待编码块块数一致。全零块的长度应为Max_Block_Length。

在调整对齐后，每个数据OFDM符号都与校验帧OFDM符号含有相同长度和相同块数的LDPC待编码数据块。每个OFDM符号中依次取出一个编码块，则共用55个待编码数据块，对这55个待编码数据块按位求奇偶校验和，就得到了奇偶校验块；共得Max_Block_Num个奇偶校验块。最后，将这些奇偶校验块以上述的最大调制阶数依次调制到校验帧上。

为了更清晰地说明上述流程，图5给出例子，为了简便起见图5只画出了第一个小五帧与第二个小五帧的结构图，分别记为小五帧1与小五帧2。设小五帧1的编码码率为3/4，调制阶数为2(即QPSK)；小五帧2的编码码率为1/2，调制阶数为4(即QAM16)；可以假设该传输帧中的其他剩余9个小五帧的编码码率及调制阶数都与小五帧2相同。

根据上述假设，在该传输帧的所有小五帧中，Max_Block_Length＝2808，Max_Block_Num＝4。这样，对于小五帧1 OFDM符号中的每个LDPC待编码数据块，我们需要补(3/4-1/2)*3744＝936个零，使其与Max_Block_Length一致。同时，对于小五帧2中的每个OFDM符号，我们需要补充2个长度为Max_Block_Length的全零待编码数据块，使小五帧2每个OFDM符号中的待编码数据块块数与Max_Block_Num一致。

在经过上述补齐操作后，在每个OFDM符号中取一个待编码数据块，共得55个待编码数据块，然后按位求奇偶校验和，得到奇偶校验块。然后将这些奇偶校验块映射到校验帧上，并与小五帧组成传输帧发送出去。为了更好的分散错误比特，可以在将补0块均匀地与原来的待编码块混合后再进行奇偶校验帧的计算。

在本发明中，除了可以利用补0的方法进行对齐外，还可以采用补1的方法进行对齐；或者利用特定的{0，1}模式(如‘010101’块)进行补齐，其具体原理与补0的方式相同，故在此不再赘述。在本发明中补齐调整的补0块或补1块是不需要参加LDPC编码操作的，也就不会被映射到OFDM符号上。

在接收、解码过程中，我们可以从物理层控制信令(PCS)中得知每个小五帧调制编码方式，按编码过程中的方法补0或补1，然后奇偶校验的逆计算即可，其具体的处理步骤在此不再赘述。

上述方法可以采用本发明提出的一种数据传输系统实现，如图6所示，本发明的系统包括：

小五帧数据处理单元11，将传输数据映射生成小五帧，其中小五帧数据处理单元11包括至少两个小五帧待编码数据块生成单元101，所述小五帧待编码数据块生成单元101分别用于根据不同编码调制方式生成待编码数据块；

校验帧数据处理单元12，对小五帧数据处理单元11中的小五帧的待编码数据块进行对齐调整，并生成校验块，然后映射至校验帧；

射频发送单元13，将生成的小五帧和校验帧构成的传输帧发送出去；

信号接收单元14，接收射频发送单元13传递的信号，信号译码获取传输数据。

由图7所示，生成小五帧的小五帧数据处理单元还包括：

第一编码器301，接收小五帧待编码数据块生成单元101输出的不同编码调制方式的待编码数据块，并按照指定编码率对这些待编码数据块进行编码；

第一星座点调制器302，接收编码器301输出的编码块，并进行星座调制；

小五帧映射单元303，将星座调制器302生成的星座点数据映射到小五帧上。

在本发明中，参见图8，所述的校验帧数据处理单元12包括待编码数据块调整单元121，接收小五帧待编码数据块生成单元的待编码数据块，对待编码数据块进行调整。其中，所述的待编码数据块调整单元121，进一步包括：

码块长度调整单元1210，调整小五帧待编码数据块生成单元101中的两种或者两种以上的不同编码调制方式的待编码数据块的长度；

码块数目调整单元1211，调整小五帧待编码数据块生成单元101中的两种或者两种以上的不同编码调制方式的待编码数据块的块数。

所述的校验帧数据处理单元12还包括：

校验块生成单元304，接收待编码数据块调整单元121的信息，按照调整后的待编码数据块生成校验块；

第二编码器305，接收校验块生成单元生成的校验块，按照指定编码率对校验块进行编码；

第二星座点调制器306，接收编码器的校验块编码块进行星座调制；

校验帧映射单元307，将星座调制器输出的星座点数据映射到检验帧上。

在本系统中，星座点调制器302、306，其作用是将LDPC编码块按指定调制阶数映射为星座点，小五帧映射单元303，其作用是将星座点以小五帧为单位映射到OFDM符号上；校验帧映射模块307，其作用是将校验块所对应的星座点映射到校验帧的OFDM符号之上，校验帧只含有一个OFDM符号；具体的原理可参见现有技术，在此不再赘述。

小五帧数据处理单元11生成的小五帧与校验帧数据处理单元12生成的校验帧采用现有技术的方式进行组帧，即将11个小五帧(共55个OFDM符号)及1个校验帧(含1个OFDM符号)组成一个传输帧(共56个OFDM符号)，然后由射频发送单元13将要所述OFDM符号发送出去，其中有关射频发送单元13的构成，本发明给出现有技术的一种构成方式，具体参见图9，由于射频发送单元13可以采用现有的方式实现，故不再赘述。

有关信号接收单元14可以采用与本发明的编码方式对应的方式进行解码获取数据，也可以采用其他现有的解码方式实现，进而获取传输的数据。

结合该系统对本发明的方法进一步举例说明，可参考图9：

在进行数据传输时，首先将小五帧数据处理单元11内的待编码数据块由第一编码器301按照每个小五帧对应的的编码码率对待编码数据块进行编码。与此同时，上述待编码数据块也被传递到校验帧数据处理单元12中的码块调整单元121，码块调整单元121根据所有小五帧的编码调制方式中最大编码码率与最大调制阶数对待编码数据块进行长度和码块数目的调整。码块长度与数目调整的具体方法为：采用在待编码数据块末尾补0或补1的方式进行长度调整，采用补全0块或全1块的方式进行码块数目的调整。然后，将调整后的待编码数据块传递给校验块生成单元304；校验块生成单元304通过进行按位奇偶计算来生成校验块，再将生成的校验块传送给第二编码器305按照指定的最大编码码率进行编码。在本发明中，传递到校验块生成单元304的待编码数据块应以小五帧为单位来考虑。

第一编码器301与第二编码器304执行完编码步骤后，再对数据编码块和校验编码块进行星座点调制，分别由小五帧映射单元303以及校验帧映射单元307映射到小五帧以及校验帧上，再由射频发送单元13中的传输帧组帧装置308进行组帧，再依次由IFFT变换器309、D/A转换器313、上变频器314以及天线315将传输帧发送出去。信号接收单元14采用现有的接收技术进行信号的接收以及数据的读取，在此不再赘述。在本方法中，小五帧数据处理单元11中的第一编码器、第一星座点调制器与校验桢数据处理单元12中的第二编码器、第二星座点调制器，两者完全相同，并可以采用同一编码器以及星座调制器实现对待编码数据块的编码及星座调制。

本发明所述的数据传输方法及系统的优点在于：与现有技术方案完全兼容，即与所有小五帧采用相同编码调制方式的情况兼容；通过在不同小五帧中使用不同的编码调制方式，使小五帧更为灵活地承载各类业务的数据，提高系统性能；通过本文所述的对待编码数据块进行调整对齐的方案得校验帧的方案得以保存，在接收端利用校验帧对解码数据码块进行校验，降低了信号传输过程中的误码率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种数据传输方法，其特征在于：

取多个小五帧中最大的编码码率做为校验帧的编码码率；

取多个小五帧中最大的调制阶数做为校验帧的调制阶数；

将所述小五帧与所述校验帧构成传输帧发送出去；

接收所述传输帧进行译码，获取所述传输数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据补齐后的待编码数据块生成校验块，并映射到校验帧上包括以下步骤：

将补齐后的待编码数据块按位求奇偶校验和，得到校验块；

将所述校验块按照所述最大调制阶数依次映射到校验帧上。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的补齐调整包括对每个小五帧中待编码数据块长度的调整和/或对待编码数据块块数的调整。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的补齐调整采用补0的方式：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的补齐调整采用补1的方式：

6.一种数据传输系统，其特征在于，包括：

小五帧数据处理单元，将传输数据映射至小五帧，其中小五帧数据处理单元包括至少两个小五帧待编码数据块生成单元，所述小五帧待编码数据块生成单元分别用于根据不同编码调制方式生成待编码数据块；

校验帧数据处理单元，对小五帧数据处理单元中的小五帧上的待编码数据块调整对齐并生成校验块，然后映射至校验帧；

信号接收单元，接收射频发送单元传递的信号，进行信号译码获取传输数据；

所述的校验帧数据处理单元，包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的小五帧数据处理单元还包括：

第一星座点调制器，接收第一编码器输出的编码块进行星座调制；

小五帧映射单元，将第一星座点调制器调制生成的星座点数据映射到小五帧上。