CN101796791A - 用于分级调制的设备和方法与用于分级解调的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于分级调制的设备通过根据第一调制方法将与信息比特序列对应的第一分级比特序列映射到第一信号星座图中的比特位置，而生成第一分级码元序列。此外，所述用于分级调制的设备通过根据第二调制方法将与附加信息比特序列对应的第二分级比特序列映射到第二信号星座图中的比特位置，并然后使得该第二分级比特序列相位旋转与每一第一分级码元的相位一样多，而生成第二分级码元序列。所述用于分级调制的设备通过将生成的第二分级码元序列中的码元和该第一分级码元序列中的码元相加，而生成分级调制码元序列。

Description

用于分级调制的设备和方法与用于分级解调的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于分级调制的设备和方法与用于分级解调的设备和方法。更具体地，本发明涉及基于该调制方法的信号星座图中的比特映射技术。
该工作得到MIC/IITA的IT R&D计划[2006-S-016-02，Development ofDistributed Translator Technology for Terrestrial DTV]的支持。
背景技术
随着数字广播的出现，每一海量(mass)媒体已提供各种广播服务。由于作为地面数字广播中使用的调制方法的OFDM(正交频分复用)在衰落信道中具有高频谱效率和强度，所以其主要用于例如高速有线/无线通信的通信。
当前，数字广播系统使用分级调制方法，其中根据与传输信息的特性有关的优先级来确定调制方法。在OFDM数字广播系统中使用的分级调制方法中，单独调制高优先级(HP)数据流和低优先级(LP)数据流，并通过在高功率的HP信号上叠加低功率的LP信号，而生成一个传输流。使用如上所述的分级调制方法，可能生成来自一个信道的不同数据流并接收来自不同接收设备的数据流。
接收设备基于分级调制的传输流来确定HP流，基于该判决来估计和补偿信道失真，并然后从补偿了信道失真的传输流来解调相同相位的LP流。然而，当接收设备不正确地确定HP流时，在估计信道失真时引起误差，并且在估计信道失真时的误差使得接收性能恶化。此外，由于接收设备执行基于判决的信道估计，所以硬件配置变得复杂。
该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对于本发明背景的理解，并所以其可包括不形成本领域技术人员在本国已知的现有技术的信息。
发明内容
技术问题
已努力作出本发明，以提供用于分级调制的设备和方法、以及用于分级解调的设备和方法，具有使得由于不正确判决导致的接收性能的降级最小化并简化接收设备的硬件配置的优点。
技术方案
根据本发明示范实施例的一种用于分级调制的方法包括：通过根据第一调制方法将第一分级比特序列映射到第一信号星座图中的比特位置，而生成第一分级码元序列；通过根据第二调制方法将第二分级比特序列映射到第二信号星座图中的比特位置，而生成第二分级码元序列；旋转该第二分级码元序列中的码元的相位；和从该第一分级码元序列和发生了相位旋转的第二分级码元序列生成分级调制码元序列。
根据本发明另一示范实施例的一种用于分级调制的设备包括：第一调制器，用于通过将第一分级比特序列映射为第一信号星座图中的多个第一分级码元，而生成第一分级码元序列；第二调制器，用于根据该第一分级码元的相位来旋转其中映射了第二分级比特序列的第二信号星座图中的多个第二码元的相位，并通过将第二分级比特序列映射为发生了相位旋转的第二分级码元，而生成第二分级码元序列；和分级调制器，用于通过组合该第二分级码元序列中的第二分级码元和该第一分级码元序列中的第一分级码元，而生成分级调制码元序列。
根据本发明另一示范实施例，提供了一种用于从用于分级调制的设备传送的分级调制码元序列的分级解调的设备。所述用于分级解调的设备包括：第一解调器，用于从该分级调制码元序列解调第一分级比特序列；信道估计器，用于从该分级调制的码元序列提取导频码元，从提取的导频码元中估计信道系数，并然后内插来自所述导频码元的所述信道系数；信道均衡器，用于使用内插的信道系数来均衡在该分级调制码元序列中的每一码元；和第二解调器，用于从均衡的分级调制码元序列来解调第二分级比特序列。
根据本发明另一示范实施例，提供了一种用于从用于分级调制的设备传送的分级调制码元序列的分级解调的方法。该方法包括：从该分级调制码元序列解调第一分级比特序列；从该分级调制码元序列提取导频码元；通过从提取的导频码元估计信道系数，来内插导频码元的信道系数；使用内插的信道系数来补偿在该分级调制码元序列中的每一码元的信道失真；和从补偿了信道失真的该分级调制码元序列来解调该第二分级比特序列。
有利效果
根据本发明的示范实施例，可能使得接收设备中由于引起的第一分级比特序列的判决而导致的接收性能的降低最小化。
附图说明
图1是示出了根据本发明第一示范实施例的用于分级调制的设备的示意框图，
图2是图示了根据本发明第一示范实施例的用于分级调制的设备的操作的流程图，
图3和图4是分别示出了π/4-DQPDK信号星座图中的奇数编号和偶数编号码元的图，
图5是示出了QPSK信号星座图的图，
图6和图7是分别示出了根据本发明示范实施例的在π/4DQPSK中的具有QPSK码元的奇数编号和偶数编号分级调制码元的信号星座图的图，
图8和图9是分别图示了导频码元的安排的示范图；
图10是图示了根据本发明第二示范实施例的第二调制器的操作的流程图；
图11和图12是其每一个示出了具有QPSK码元的π/4DQPDK的奇数编号和偶数编号分级调制码元的信号星座图的示范图，
图13是图示了由于判决误差导致的第二分级比特序列的比特映射的示范图；
图14是根据本发明示范实施例的用于分级解调的设备的示意框图，和
图15是图示了根据本发明示范实施例的用于分级解调的设备的操作的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，简单地通过图示的方式，已示出和描述了本发明的仅某些示范实施例。如本领域技术人员将认识到的，可按照各种不同方式来修改所描述的实施例，而全部不脱离本发明的精神或范围。因此，这些图和描述应被看作本质上图示性的而非限制性的。相同的附图标记在说明书中始终表示相同的元件。
将进一步理解的是，术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”当在该说明书中使用时，指明所阐明的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。另外，说明书中描述的术语-er、-or、模块和块意味着用于处理至少一个功能和操作的单元，并可通过硬件组件或软件组件及其组合来实现。
其后参考附图来详细描述根据本发明示范实施例的用于分级调制的设备和方法。
图1是根据本发明示范实施例的用于分级调制的设备的示意框图.
如图1中所示，用于分级调制的设备100包括第一调制器110、第二调制器120、导频插入块130、和分级调制器140。
第一调制器110通过根据预定调制将作为HP流的与信息比特序列对应的第一分级比特序列映射到信号星座图中的比特位置，而生成第一分级码元序列，并输出所生成的第一分级码元序列。
第二调制器120通过根据预定调制将作为LP流的与附加比特序列对应的第二分级比特序列映射到信号星座图中的比特位置，而生成第二分级码元序列，将第二分级码元序列中的每一个生成的码元旋转与第一分级码元序列中的码元对应的相位，并然后输出它们。作为选择，第二调制器120根据预定调制(通过该预定调制来调制与附加比特序列对应的第二分级比特序列的比特)将信号星座图中的码元的比特位置旋转对应第一分级码元的相位，通过根据预定调制将第二分级比特序列的比特映射到信号星座图中的旋转了所述相位的比特位置，而生成第二分级码元序列，并然后输出生成的第二分级码元序列。第一调制器110使用π/4-DQPSK(π/4-差分正交相移键控)调制而第二调制器120使用QPSK(正交相移键控)或π/4-DQPSK调制。此外，第二调制器120可使用2-ASK(2-幅移键控)和4-ASK调制、以及16-QAM(16-正交调幅)中的任一个，并可根据传播环境和数据速度使用各种调制方法。
导频插入块130按照预定间隔在从第二调制器120输出的第二分级码元序列中插入导频码元，并输出它们。
分级调制器140通过将从第一调制器110输出的第一分级码元序列中的码元和具有从导频插入块输出的导频码元的第二分级码元序列中的码元相加，而生成分级调制码元序列。
此外，用于分级调制的设备100还可包括信道编码块(未示出)，用于对所述第一和第二分级比特序列的信道进行编码，并将它们输出到所述第一和第二调制器110和120。信道编码方法包括卷积编码、格状(lattice)编码、特波(turbo)编码、LDPC(低密度奇偶校验)编码、或其中两种的级联编码。此外，用于分级调制的设备100可包括交织器块(未示出)。交织器块(未示出)对第一分级码元序列和第二分级码元序列分别进行交织。交织器块(未示出)将交织后的第二分级码元序列输出到导频插入块130。
此外，根据本发明示范实施例的用于分级调制的设备100可应用于数字音频广播或例如地面数字多媒体广播系统的多载波信号传输系统。例如，OFDM(正交频分复用)传输系统的传送装置将从用于分级调制的设备100生成的分级调制码元序列依次映射为多个副载波，通过包括IFFT(快速逆傅立叶变换)块的OFDM调制块来应用OFDM调制，并然后将OFDM码元序列输出到RF终端。当用于分级调制的设备100不具有交织器块时，OFDM传输系统的传送设备还可包括交织器块。交织器块对从用于分级调制的设备100生成的分级调制码元序列进行交织，并然后将它们输出到IFFT块。
随后，将描述根据本发明示范实施例的在用于分级调制的设备100中生成分级调制码元序列的方法。
图2是图示了根据本发明示范实施例的用于分级调制的设备的操作的流程图，而图3和图4是分别示出了π/4-DQPSK信号星座图的传输帧中的奇数编号和偶数编号码元的图。图5是示出了QPSK信号星座图的图。图6和图7是分别示出了根据本发明示范实施例的在π/4DQPSK中具有QPSK码元的奇数编号和偶数编号分级调制码元的信号星座图的图。图8和图9是图示了导频码元的安排的示范图。其后，假设应用到OFDM系统的用于分级调制的设备100使用π/4-DQPSK调制来调制第一分级比特序列，并使用QPSK调制来调制第二分级比特序列。
如图2中所示，第一调制器110通过将第一分级比特序列映射为复数的星座点处的π/4-DQPSK码元而生成第一分级码元序列，并然后输出生成的第一分级码元序列(S210)。在该处理中，第一调制器110将第一分级比特序列的比特映射为π/4-DQPSK码元。在该情况下，两者都是从最高比特调制的。图3和3B中示出的信号星座图可用于π/4-DQPSK调制。图3中示出的信号星座图图示了来自PRS(相位参考码元)的奇数编号OFDM码元的副载波信号，而图4中示出的信号星座图图示了来自PRS的偶数编号OFDM码元的副载波信号，图4中示出的信号星座图的相位与图3中示出的信号星座图的相位相比旋转了π/4。
第二调制器120通过将第二分级比特序列映射为复数的星座点处的QPSK码元而生成第二分级码元序列，并然后输出生成的第二分级码元序列(S220)。此外，第二调制器120将第二分级比特序列中的比特映射为QPSK码元。在该情况下，两者都是从最高比特调制的。图5中示出的信号星座图可用于QPSK调制。随后，第二调制器120将第二分级码元序列中的每一码元旋转该第一分级码元的相位(S230)。即，图5中示出的QPSK信号星座图中的比特旋转该第一分级码元的相位。
导频插入块130从该第一分级比特序列生成导频码元，并然后在调制的第二分级码元序列中插入生成的导频码元(S240)。在该处理中，如图8中所示，导频插入块130可在与副载波信号中相同的位置处插入用于频率方向上的每十个副载波信号和用于时间方向上的每三个OFDM码元的一个导频码元，并且，如图9中所示，导频插入块130可在相同副载波信号位置处插入用于每一OFDM码元的导频码元，以提供频率方向上的分割和时间方向上的连续。通过在用于分级调制的设备100和用于分级解调的设备(图14中的200)之间调制随机而非预定数据而生成的导频码元是和与相同副载波信号或相同分级调制码元对应的第一分级码元具有相关性的信号，并可通过对第一分级码元进行功率推进(power-boosting)而生成。导频码元的信号星座图的数目与第一分级码元的信号星座图的数目相同，也就是说，导频码元中的奇数编号码元或偶数编号码元分别具有四个信号星座图。
随后，分级调制器140通过将包括导频码元的第二分级码元序列和第一分级码元序列相加而生成分级调制码元序列，并然后输出分级调制码元序列(S250-S260)。例如，图6和图7中示出的分级调制码元的信号星座图可通过将图5中示出的QPSK信号星座图旋转该第一分级码元的相位而获得。即，当第一分级码元是图3中的第二象限中的x所表示的星座点时，将第二分级比特序列映射为图5中示出的信号星座图的QPSK码元，并将图5的信号星座图逆时针旋转135°。根据以上处理，可获得图6中的第二象限中的o所表示的四个星座点以及用于每一星座点的比特映射。此外，将根据图6和图7的分级调制码元序列传送到接收设备。
另一方面，第二调制器120可根据除了本发明第一示范实施例的方法之外的方法来生成第二分级码元序列。将参考图10来描述该示范实施例。
图10是图示了根据本发明第二示范实施例的第二调制器的操作的流程图。
如图10中所示，第二调制器120将其中映射第二分级比特序列的QPSK信号星座图中的QPSK码元的比特位置旋转第一分级码元序列中的对应码元的相位(S810)。其后，第二调制器120可通过将第二分级比特序列中的比特映射为相位旋转的比特位置处的QPSK码元，来生成第二分级码元序列(S820-S830)。图10中示出的步骤(S810-S830)对应于图2中示出的步骤(S220-S230)。
此外，当接收分级调制码元序列时，该接收设备的分级解调装置估计导频码元，从估计的导频码元确定第一分级比特序列，并然后基于确定的分级比特序列来执行其中补偿信道失真的基于判决的信道估计。
一般来说，图11和图12中示出了具有QPSK的π/4DQPDK的奇数编号和偶数编号分级调制码元的信号星座图。
图11和图12是其每一个示出了具有QPSK码元的π/4DQPDK的奇数编号和偶数编号分级调制码元的信号星座图的示范图，而图13是图示了由于判决误差导致的第二分级比特序列的比特映射的示范图。
如图11和图12中所示，设置具有QPSK码元的π/4DQPDK的信号星座图，使得仅1比特在第一象限中的相邻码元之间不同，例如灰度映射，并且在其他象限的轴周围对称地安排第一象限中的调制码元。
假设基本上传送的第一分级比特序列的星座点是图3中示出的信号星座图中的第一象限中的x，则当用于分级解调的设备不正确地确定接收到第二象限中的x时，用于分级解调的设备识别到对于基本信道的相位失真生成90°的附加相位失真，使得其基于不正确估计的信道失真来执行信道均衡。因此，如图13中所示，获得与图11中不同的失真信号星座图的比特映射，这恶化了接收性能。
然而，根据本发明的示范实施例，由于第二分级码元被旋转该第一分级码元的相位，所以即使用于分级解调的设备识别到向基本信道的相位失真添加了90°的整数倍的相位失真，用于分级解调的设备也可获得与图6中相同的比特映射。
所以，根据本发明示范实施例的用于分级解调的设备可在假设传送某一码元的情况下执行信道估计，而没有码元判决。
此外，根据本发明的示范实施例，如上所述的用于分级解调的设备不需要执行码元判决，使得也不需要用于码元判决的信道均衡。其后参考图14和图15来描述用于分级解调的设备。
图14是根据本发明示范实施例的用于分级解调的设备的示意框图，而图15是图示了根据本发明示范实施例的用于分级解调的设备的操作的流程图。如图14中所示，用于分级解调的设备200包括信道估计器210、信道均衡器220、第一分级解调器230、和第二分级解调器240。
信道估计器210从接收信号估计导频码元，并通过从估计的导频码元估计信道系数来估计接收信号的失真。信道估计器210包括导频提取器212、信道系数估计器214、和内插器216。导频提取器212从接收信号中提取导频码元(S1210)，而信道系数估计器214估计用于提取的导频码元的信道系数(S1220)。内插器216基于估计的导频码元的信道系数来内插信道系数(S1230)。
信道均衡器220基于内插的信道系数来补偿接收信号的信道失真(S1240)。
第一分级解调器230从分级调制码元序列中解调接收信号(即，第一分级比特序列)(S1250)。第二分级解调器240从补偿了信道失真的接收信号中解调相同相位的第二分级比特序列(S1250)。
如上所述，根据本发明示范实施例的用于分级解调的设备200不执行码元判决和用于码元判决的信道均衡，使得用于分级解调的设备200的硬件配置不复杂。
此外，在用于分级调制的设备(图1中的100)中，当第一和第二分级比特序列经过信道编码块(未示出)时，根据本发明示范实施例的用于分级解调的设备200还可包括信道解码块(未示出)。信道解码块(未示出)向第一分级解调器230和第二分级解调器240的输出端的第一和第二分级比特序列分别应用信道解码。该信道解码方法遵循信道编码块中使用的信道编码方法。
此外，在用于分级调制的设备(图1中的100)中，当第一和第二分级码元序列经过交织器块时，用于分级解调的设备200还可包括去交织器块(未示出)。去交织器块(未示出)对分级调制码元序列进行去交织，而信道均衡器然后向第一分级解调器230和第二分级解调器240分别输出去交织后的分级调制码元序列和内插的信道系数。
此外，当将用于分级调制的设备(图1中的100)应用于OFDM传输系统时，该接收信号可以是OFDM码元序列，并且OFDM传输系统的接收设备向用于分级解调的设备200输出通过包括FFT(快速傅立叶变换)块的OFDM解调块从传送的OFDM码元序列解调的OFDM信号。当用于分级解调的设备200不具有去交织器块时，该OFDM传输系统的接收设备还可包括去交织器块。去交织器块对接收的OFDM码元序列进行去交织，并然后将其输出到OFDM解调块。
上面描述的本发明的实施例并非仅由该方法和设备实现，而是可由用于运行与本发明示范实施例的配置对应的功能的程序或其上记录有该程序的记录介质来实现。这些实现可由本领域技术人员根据上述示范实施例的描述来实现。
尽管已结合当前被看作实际示范实施例的内容而描述了本发明，但是要理解的是，本发明不限于公开的实施例，而相反意欲覆盖所附权利要求的精神和范围内包括的各种修改和等效配置。

Claims (15)

1.一种用于分级调制的方法，包括：
通过根据第一调制方法将第一分级比特序列映射到第一信号星座图的比特位置，而生成第一分级码元序列；
通过根据第二调制方法将第二分级比特序列映射到第二信号星座图的比特位置，而生成第二分级码元序列；
旋转该第二分级码元序列中的码元的相位；和
从该第一分级码元序列和发生了相位旋转的第二分级码元序列生成分级调制码元序列。
2.根据权利要求1的方法，其中将该第二分级码元序列中的码元的相位旋转该第一分级码元序列中的对应码元的相位。
3.根据权利要求2的方法，还包括：
在该分级调制码元序列的生成之前，在发生了相位旋转的第二分级码元序列中插入导频码元。
4.根据权利要求3的方法，其中通过放大该第一分级码元序列中的对应码元，来生成该导频码元。
5.一种用于分级调制的设备，包括：
第一调制器，用于通过将第一分级比特序列映射为第一信号星座图中的多个第一分级码元，而生成第一分级码元序列；
第二调制器，用于根据该第一分级码元的相位来旋转其中映射了第二分级比特序列的第二信号星座图中的多个第二码元的相位，并通过将第二分级比特序列映射为发生了相位旋转的第二分级码元，而生成第二分级码元序列；知
分级调制器，用于通过组合该第二分级码元序列中的第二分级码元和该第一分级码元序列中的第一分级码元，而生成分级调制码元序列。
6.根据权利要求5的设备，还包括：
导频插入块，用于在该第二导频序列中插入导频码元，并然后将插入的导频码元输出到该分级调制器，
其中通过该第一码元和该导频码元的组合，来生成该分级调制码元序列中的至少一个分级调制码元。
7.根据权利要求6的设备，其中将该分级调制码元映射到多个副载波信号并然后传送到接收设备，并且该导频码元与映射到相同副载波信号的第一分级码元具有关系。
8.根据权利要求6的设备，其中该第一码元是π/4DQPSK(差分正交相移键控)码元，该第二码元是QPSK(正交相移键控)码元、2-ASK(2-幅移键控)码元、4-ASK码元、或16-QAM(16-正交调幅)之一。
9.一种用于从用于分级调制的设备传送的分级调制码元序列的分级解调方法，包括：
从该分级调制码元序列解调第一分级比特序列；
从该分级调制码元序列提取导频码元；
通过从提取的导频码元估计信道系数，来内插导频码元的信道系数；
使用内插的信道系数来补偿在该分级调制码元序列中的每一码元的信道失真；和
从补偿了信道失真的该分级调制码元序列来解调该第二分级比特序列。
10.根据权利要求9的方法，其中
该分级调制码元序列中的每一分级调制码元包括与该第一分级比特序列对应的多个第一码元中的一个码元和与该第二分级比特序列对应的多个第二码元中的一个码元，和
通过根据所述第一码元中的每一个的相位来对用于该第二分级比特序列的调制方法的信号星座图的比特位置进行相位旋转，而确定所述第二码元中的每一个的比特位置。
11.根据权利要求10的方法，其中所述第二码元中的至少一个是导频码元。
12.根据权利要求11的方法，其中通过放大在同一分级调制码元中包括的第一码元的尺寸，来生成该导频码元。
13.一种用于从用于分级调制的设备传送的分级调制码元序列的分级解调设备，包括：
第一解调器，用于从该分级调制码元序列解调第一分级比特序列；
信道估计器，用于从该分级调制的码元序列提取导频码元，从提取的导频码元中估计信道系数，并然后内插来自所述导频码元的所述信道系数；
信道均衡器，用于使用内插的信道系数来均衡该分级调制码元序列中的每一码元；和
第二解调器，用于从均衡的分级调制码元序列来解调第二分级比特序列。
14.根据权利要求13的设备，其中
该分级调制码元序列中的分级调制码元包括与该第一分级比特序列对应的多个第一码元和与该第二分级比特序列对应的多个第二码元，和
所述第二码元中的每一个具有：通过根据所述同一分级调制码元中包括的每一第一码元的相位来对其中存在第二分级比特序列的信号星座图的比特位置进行相位旋转而确定的比特位置。
15.根据权利要求14的设备，其中所述第二码元中的至少一个是导频码元。
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