CN102065046B

CN102065046B - 一种ofdm系统的信息传输方法及信号生成装置

Info

Publication number: CN102065046B
Application number: CN 200910237541
Authority: CN
Inventors: 王军伟; 葛启宏; 刘斌彬; 王静
Original assignee: Beijing Taimei Shiji Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Taimei Shiji Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-11-11
Also published as: CN102065046A; WO2011057562A1

Abstract

本发明公开了一种OFDM系统的信息传输方法，包括：对经过信道编码和数据映射后的数据流进行导频添加以形成频域OFDM符号；将所述频域OFDM符号变换成时域OFDM符号；将所述时域OFDM符号复接成为数据帧以进行发送。本发明还提出了一种OFDM系统的信号生成装置。本发明提出的技术方案，通过选择不同码率的信道编码方式来选择控制时隙的信道余量，通过选择不同的调制方式来选择控制时隙的传输速率，使得数据流的编码和调制能够更加灵活有效地利用信道资源，能够与CMMB系统兼容，并使得接收端能够快速正确地获得控制时隙数据的传输方式，具有结构简单、传输效率高等优点。

Description

一种OFDM系统的信息传输方法及信号生成装置

技术领域

本发明涉及数字信息传输领域，尤其是涉及一种OFDM系统的信息传输方法及信号生成装置。

背景技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)系统是一种多载波通信系统，其使用了信道带宽内的多个子载波发送数据，并且具有对多径延迟扩展和频率选择性衰落的耐受程度高、频谱使用的有效性高和抗干扰性良好等特性，可以用于传输速率较大的数据，具有广泛的应用前景，比如目前在CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播)系统中就是采用OFDM技术作为调制传输技术。

在基于ODFM的数字广播系统中，其物理层结构通常包括有控制时隙，也称为控制帧，以提供广播系统的控制信息。该控制时隙一般采用固定的信道编码方式和调制方式以方便接收端能够快速获取系统控制信息。OFDM系统中的控制时隙可以采用多种信道编码方式或者多种调制方式，比如在同一个OFDM系统中可能存在1/2和1/4两种码率的LDPC(LowDensity Parity Check Code，低密度奇偶校验码)信道编码方式，其中1/4LDPC码的传输性能好于1/2LDPC码，又比如在同一个OFDM系统中可能存在BPSK(Binary Phase Shift Keying，二相相移键控)和传输效率更高的QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)两种调制方式。OFDM系统将根据实际应用的需要而综合考虑信道余量和传输效率以选择信道编码方式和调制方式。因此，如何使接收端能够快速准确地获得控制时隙采用的编码方式和调制方式是一个亟待解决的重要问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是要提供一种OFDM系统的信息传输方法及信号生成装置，使接收端能够快速准确地获得控制时隙采用的传输方式。

为了实现上述目的，本发明提供了一种OFDM系统的信息传输方法，包括以下步骤：对经过信道编码和数据映射后的数据流进行导频添加以形成频域OFDM符号，其中，导频添加的步骤包括按照系统配置方案放置离散导频和连续导频，并在用于传输控制信息的连续导频处配置控制信息，该控制信息包括帧号、字节交织器同步标识和配置变更指示，还包括控制时隙的信道编码方式指示和控制时隙的调制方式指示；将频域OFDM符号变换成时域OFDM符号；将时域OFDM符号复接成为数据帧以进行发送。

对应地，本发明还提供了一种OFDM系统的信号生成装置，包括：导频添加模块，其对经过信道编码和数据映射后的数据流进行导频添加以形成频域OFDM符号，其中，导频添加模块包括按照系统配置方案放置离散导频和连续导频，并在用于传输控制信息的连续导频处配置控制信息，该控制信息包括帧号、字节交织器同步标识和配置变更指示，还包括控制时隙的信道编码方式指示和控制时隙的调制方式指示；OFDM符号生成模块，其将频域OFDM符号变换成时域OFDM符号；以及成帧模块，其将时域OFDM符号复接成为数据帧以进行发送。

本发明的有益效果是，该信息传输方法及信号生成装置使得数据编码和调制能够更加灵活有效地利用信道资源，能够与CMMB(China MobileMultimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播)系统兼容，并使得接收端能够快速正确地获得数据的传输方式，具有结构简单、传输效率高、操作灵活、适应性强等优点。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的OFDM系统的信号传输方法的流程图；

图2是根据本发明优选实施例的OFDM系统的信号传输方法的原理示意图；

图3是根据本发明优选实施例的OFDM系统的帧结构示意图；以及

图4是根据本发明优选实施例的OFDM系统的信号生成装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

根据本发明的信号传输方法，如果在一个OFDM数字广播系统的控制时隙中采用多种信道编码方式和多种调制方式，可以采用OFDM符号的连续导频来传递一个关于控制时隙的信道编码方式和调制方式的指示信息，从而在接收到连续导频提供的指示信息后，接收端可以快速正确地确定控制时隙所采用的是何种传输方式从而可以及时选择相应的信道解码方式和解调方式。

图1示出了根据本发明优选实施例的OFDM系统的信号传输方法的大致流程，图2示出了相对应的信号处理原理，结合图1和图2可以看出，根据本发明的信息传输方法的具体步骤主要包括导频添加、OFDM符号生成和成帧，具体而言：

S101：对经过信道编码和数据映射后的数据流进行导频添加以形成频域OFDM符号。

在本发明的优选实施例中，假设有两个OFDM数字广播系统，采样率均为10MHz，系统带宽分别为6MHz和8MHz，FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)长度均为4096，并且都具有如图3所示的帧结构，该帧结构能够与CMMB系统相兼容。带宽为6MHz的系统A中有2276个有效子载波，而带宽为8MHz的系统B中有3076个有效子载波。

在CMMB系统中控制时隙固定地采用1/2码率的LDPC信道编码和BPSK的调制方式。而本发明优选实施例的系统A和系统B中的控制时隙均是可以选择地采用1/4或1/2码率的LDPC信道编码，其1/2码率的LDPC码与CMMB系统中采用的LDPC码完全相同，1/4码率的LDPC码与1/2码率的LDPC码码长相同。在两种码率的LDPC码码长均为9216的条件下，1/4码率的LDPC码的性能比1/2码率的LDPC码要好1dB左右，且两者都为结构近似的QC(Quasi-cyclic，准循环)码。此外，在系统A和系统B中的控制时隙均是可以选择地采用BPSK或QPSK调制方式，选择QPSK调制方式可以获得比BPSK更高的传输效率。

为了使得接收端能够快速准确地获知系统A和B中控制时隙采用的LDPC信道编码方式和调制方式，用这两种系统中固定位置的子载波所对应的连续导频对其进行指示。在系统A中有78个连续导频，在系统B中有82个连续导频，在这些连续导频中又各自有64个被用来传递系统的控制信息。表1示出了这两个系统中用于传递系统控制信息的连续导频所对应的子载波编号。

表1

比特	系统带宽＝6MHz	系统带宽＝8MHz
			0	2、496、1368、1802	22、650、1860、2466
1	40、502、1390、1864	78、688、1916、2510
			2	92、526、1408、1884	92、712、1948、2574
3	124、564、1432、1890	168、740、2008、2578
			4	138、616、1460、1932	174、772、2062、2648
5	178、638、1506、1982	244、846、2094、2650
			6	200、662、1512、1994	274、848、2124、2692
7	206、706、1532、2040	278、932、2132、2730
			8	234、742、1568、2068	344、942、2142、2796
9	280、762、1612、2074	382、950、2226、2800
			10	292、768、1636、2096	424、980、2228、2830
11	342、814、1658、2136	426、1012、2302、2900
			12	384、842、1710、2150	496、1066、2334、2906
13	390、866、1748、2182	500、1126、2362、2982
			14	410、884、1772、2234	564、1158、2386、2996
15	472、942、1778、2272	608、1214、2424、3052

采用一组16比特的数据来传输控制信息，然后将该16比特的数据映射到连续导频上。比如，在用于传输控制信息的64个连续导频中选取4组导频，每组包含16个导频，每个导频用于携带1比特信息，每组导频传输一条完整信息。因此，每1个比特就有4个导频与之相对应，这种冗余方式传输信息能够保证传输的可靠性和稳定性。表2示出了本实施例中连续导频对应的各比特所承载的系统控制信息。在这两个系统中用比特8来指示控制时隙采用的LDPC码的码率，用比特9来指示控制时隙采用的调制方式。表3示出了CMMB系统中对应的连续导频所传输的16位比特信息。

表2

比特	信息
		0-5	帧号
6	字节交织器同步标识
		7	配置变更指示
8	TS0时隙采用的LDPC码率指示
		9	TS0时隙采用的调制方式指示
10～15	保留

表3

比特	信息
		0-5	帧号
6	字节交织器同步标识
		7	配置变更指示
8～15	保留

在表2和表3中各比特的含义分别为：

比特0～比特5：当前帧号(高位调制为比特0)，取值范围0～39；

比特6：字节交织器同步标识，为1时标识本帧为字节交织器起始帧；

比特7：配置变更指示，采用差分调制方式指示终端广播信道物理层配置参数变更，其具体差分方式为：假设上一帧比特7传送的是a(0或者1)，并且物理层配置将在下一帧发生变更，则在本帧中传送a并保持下去，持续到下次变更的前一帧；

比特8：该比特为0时表示控制时隙TS0采用1/2码率的LDPC码，为1时表示控制时隙TS0采用1/4码率的LDPC码，而CMMB系统中该比特保留；

比特9：该比特位0时表示控制时隙TS0采用BPSK调制，为1时表示控制时隙TS0采用QPSK调制，而CMMB系统中该比特保留；

比特10～比特15：保留。

对比表2和表3可以看出，本实施例中的比特0～7与CMMB系统完全相同，比特8与比特9在CMMB系统中是保留比特位，当本实施例中的控制时隙采用1/2码率的LDPC码和BPSK调制时，比特8和比特9的取值可以与CMMB系统的取值完全相同，因此采用本发明的系统能够与CMMB系统完全兼容。

对应于每个OFDM符号的有效子载波数，将信源数据流经过信道编码和数据映射后的数据分割成若干个数据块{s₀，s₁，…s_K-1}(K为每个OFDM符号的负载子载波数量)，并把这些数据块放置于OFDM符号的数据子载波处。按照系统中离散导频和连续导频的配置方案在离散导频位置放置离散导频，在连续导频位置放置连续导频，然后按照表1和表2在特定编号的子载波对应的连续导频处配置一个或多个保留比特位的高低电平组合以表示控制时隙的控制信息，特别地，将连续导频中的比特8配置为0或1，以指示控制时隙采用的LDPC码码率为1/2或1/4，并将比特9配置为0或1，以指示控制时隙采用BPSK或QPSK调制方式。

S102：将频域OFDM符号变换成时域OFDM符号。

添加完导频信息的数据构成了频域OFDM符号数据{S_i}，频域OFDM符号经IFFT后可以生成时域OFDM符号数据{t_n}，其IFFT公式为：

t_{n} = IFFT (S_{i}) = Σ_{i = 0}^{N - 1} S_{i} e^{j 2 πin / N}, 0 \leq n \leq N - 1

其中N为FFT长度。

S103：将时域OFDM符号复接成为数据帧以进行发送。

在步骤S103中，将时域OFDM符号按照图3所示的系统帧结构进行复接以构成含有控制时隙的数据帧进行发射，从而可以提供一种安全高效的传输数据。

在接收到数据后，首先利用特定比特位的高低电平组合解析出控制时隙所采用的信道编码方式和调制方式，然后采用相对应的解码方式和解调方式对控制时隙进行处理，从而为进一步处理接收到的数据提供了保证。

图4所示的是根据本发明的信号生成装置，该信号生成装置的主要包括导频添加模块、OFDM符号生成模块和成帧模块，其工作流程大致为：首先经过信道编码和数据映射后的数据流送入导频添加模块以添加导频信息，即利用比特位的高低电平组合以分别表示数据流采用的信道编码方式和调制方式，从而在每个OFDM符号的确定连续导频位置处设置连续导频值以指示控制时隙的信道编码方式和调制方式，并形成频域OFDM符号，其次在OFDM符号生成模块中将频域OFDM符号经过IFFT(Inverse FastFourier Transform，逆快速傅立叶变换)单元进行IFFT后形成时域OFDM信号，最后将时域OFDM信号复接成数据帧以进行发射。

作为本发明的进一步改进，当控制时隙所采用的编码方式或者调制方式为三种或四种时，用来传输控制信息的16比特数据中就必须相应地选取两个比特位来表示控制时隙的编码方式或者调制方式。本领域技术人员能够理解的是，如果需要表示的编码方式和调制方式为更多种类，那么可能需要的比特位就更多。

根据本发明，可以在控制时隙中通过选择不同码率的信道编码来改变信道余量，同时也可以通过选择不同的调制方式来改变传输速率，并通过连续导频来指示信道编码方式和调制方式，因此接收端只需要经过简单的识别就能够快速正确地获得控制时隙所采用的信道编码方式和调制方式，从而为接收端的解码、解调和其他进一步的数据处理提供了有力的保障，降低了接收端的数据处理难度，提高了数据处理效率，适合于采用多种信道编码方式和多种调制方式的数字广播系统。

以上所披露的仅为本发明的优选实施例，当然不能以此来限定本发明的权利保护范围。可以理解，依据本发明所附权利要求中限定的实质和范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种OFDM系统的信息传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

对经过信道编码和数据映射后的数据流进行导频添加，以形成频域OFDM符号，其中，所述导频添加的步骤包括按照系统配置方案放置离散导频和连续导频，并在用于传输控制信息的连续导频处配置控制信息，所述控制信息包括帧号、字节交织器同步标识和配置变更指示，所述控制信息还包括控制时隙的信道编码方式指示和控制时隙的调制方式指示；

所述用于传输控制信息的连续导频有64个，所述在用于传输控制信息的连续导频处配置控制信息包括：采用一组16比特的数据来传输控制信息，在用于传输控制信息的64个连续导频中选取4组导频，每组包含16个导频，每个导频用于携带1比特控制信息，每组导频传输一条完整控制信息；每1个比特有4个导频与之相对应；

所述控制时隙的信道编码方式指示利用一个保留比特位的电平来表示所述控制时隙采用的信道编码方式，所述信道编码方式包括1/4码率的LDPC码；

将所述频域OFDM符号变换成时域OFDM符号；

将所述时域OFDM符号复接成为数据帧以进行发送。

2.根据权利要求1所述的信息传输方法，其特征在于，所述控制时隙的调制方式指示包括利用一个或多个保留比特位的高低电平组合表示所述控制时隙采用的调制方式。

3.根据权利要求2所述的信息传输方法，其特征在于，所述控制时隙的调制方式指示利用一个保留比特位来表示所述控制时隙采用的调制方式，所述调制方式包括BPSK方式和QPSK方式。

4.根据权利要求1所述的信息传输方法，其特征在于，所述将频域OFDM符号变换成时域OFDM符号采用IFFT方式。

5.一种OFDM系统的信号生成装置，其特征在于，包括：

导频添加模块，其对经过信道编码和数据映射后的数据流进行导频添加以形成频域OFDM符号，其中，所述导频添加模块包括按照系统配置方案放置离散导频和连续导频，并在用于传输控制信息的连续导频处配置控制信息，所述控制信息包括帧号、字节交织器同步标识、配置变更指示和保留位，所述控制信息还包括控制时隙的信道编码方式指示和控制时隙的调制方式指示；

所述控制时隙的信道编码方式指示利用一个保留比特位的高低电平来表示所述控制时隙采用的信道编码方式，所述信道编码方式包括1/4码率的LDPC码；

OFDM符号生成模块，其将所述频域OFDM符号变换成时域OFDM符号；以及

成帧模块，其将所述时域OFDM符号复接成为数据帧以进行发送。

6.根据权利要求5所述的信号生成装置，其特征在于，所述导频添加模块包括利用比特位的高低电平组合表示所述控制时隙采用的调制方式。

7.根据权利要求5所述的信号生成装置，其特征在于，所述OFDM符号生成模块包括IFFT单元。