CN103078711B - 基于星座图扩展的数据增强传输及接收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于星座图扩展的数据增强传输方法，包括有：S1、对基本数据和增强数据的信息比特分别独立进行信道编码及比特交织，得到基本数据和增强数据的编码比特；S2、获取所述当前系统的扩展星座图和扩展星座映射；S3、利用所述扩展星座映射，将所述基本数据和增强数据的编码比特进行星座映射，得到发送符号序列；S4、将所述发送符号序列经过后续处理后，经由信道发送到接收端；本发明为信道状况较好的用户提供了额外的数据传输率，在后向兼容方式下，一般用户的数据率保持不变，接收性能有较小损失，在后向不兼容方式下，一般用户的数据率及接收性能保持不变或有所提升；本发明还提供一种基于星座图扩展的数据增强接收方法。
Description
技术领域
本发明涉及数字信息传输技术领域，特别涉及一种基于星座图扩展的数据增强传输及接收方法。
背景技术
在数字地面广播或者宽带无线移动通信下行链路中，因为接收信号功率随着与发射基站的距离增大而减小，并且接收噪声功率几乎不变，因此，接收机输入信噪比随着与发射基站的距离增大而减小，即用户的信道容量随着与发射基站的距离增大而减小。
在传统的数字地面广播及宽带无线移动通信下行链路中，特别是广播和多播模式下，系统的最大传输率与覆盖范围内用户的最小信道容量一致，即覆盖范围内的所有用户都具有相同的数据传输速率，这样一来，信道状况较好的用户的信道容量没有得到完全的利用。
发明内容
（一）解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提出一种基于星座图扩展的数据增强传输及接收方法，以弥补信道状况较好的用户其信道容量没有得到完全利用的问题。
（二）技术方案
本发明提出了一种基于星座图扩展的数据增强传输方法，包括以下步骤：
S1、在保留原有系统的基本数据的基础上添加增强数据，获得包含有基本数据和增强数据的当前系统；对所述基本数据和增强数据的信息比特分别独立进行信道编码及比特交织，得到基本数据的编码比特和增强数据的编码比特；
S2、获取扩展星座图和扩展星座映射；
S3、利用所述扩展星座映射，将所述基本数据的编码比特和增强数据的编码比特进行星座映射，得到发送符号序列；
S4、将所述发送符号序列经过处理后，经由信道发送到接收端。
对于后向兼容方式，本发明提出的一种基于星座图扩展的数据增强传输方法可进一步描述为：
优选的，所述步骤S2具体包括：
用一个阶星座图替代所述原有系统的阶星座图中的每一个星座点，获得阶扩展星座图和扩展星座映射，其中mA和mO为正整数，mE为mA和mO的和。
优选的，所述步骤S1中，当前系统中的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与所述原有系统中基本数据的信道编码方式及比特交织方式相同；所述当前系统中的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与增强数据的信道编码方式及比特交织方式相同或不同。
优选的，所述步骤S3进一步包括：
将所述当前系统中基本数据的编码比特，按照所述原有系统的阶星座映射，得到符号序列XO；将所述增强数据的编码比特，按照所述阶星座映射，得到符号序列Δ(XO)；将所述符号序列XO和Δ(XO)进行叠加，得到发送符号序列。
优选的，所述阶星座图中星座点的最小欧式距离远小于所述原有系统的阶星座图中星座点的最小欧式距离。
针对后向兼容方式，本发明还提供一种基于星座图扩展的数据增强接收方法，包括有：
只获得基本数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用原有系统的阶星座映射进行解映射解码，得到基本数据的解码结果；
同时获得基本数据和增强数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述当前系统的阶扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据或者增强数据的解码结果。
对于后向不兼容方式，本发明提出的一种基于星座图扩展的数据增强传输方法可进一步描述为：
优选的，所述步骤S2具体包括：
用一个阶星座图替代原有系统的阶星座图，并将其作为扩展星座图，获得扩展星座映射，其中mE和mO为正整数，mE大于mO。
优选的，所述步骤S1中，当前系统的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与所述原有系统中基本数据的信道编码方式及比特交织方式不同；所述当前系统中的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与增强数据的信道编码方式及比特交织方式相同或不同。
优选的，所述步骤S3进一步包括：
按照所述扩展星座映射中比特优先级从高到低的顺序，将基本数据的编码比特映射到所述扩展星座映射中的前mO个比特，将所述增强数据的编码比特映射到所述扩展星座映射中的后mA个比特，得到发送符号序列；其中，mE为mA和mO的和；
针对后向不兼容模式，本发明还提供一种基于星座图扩展的数据增强接收方法，其特征在于，包括有：
只获得基本数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据的解码结果；
同时获得基本数据和增强数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据或增强数据的解码结果。
（三）有益效果
本发明提供的一种基于星座图扩展的数据增强传输及接收方法，为信道状况较好的用户提供了额外的数据传输率；通过后向兼容及后向不兼容两种传输方式，在后向兼容方式下，一般用户的数据率保持不变，接收性能有较小损失，在后向不兼容方式下，一般用户的数据率及接收性能保持不变或有所提升；本发明使得数字广播或多播模式下系统的频谱利用率得到提高。
附图说明
图1为本发明第一实施例的数据增强传输方法流程图；
图2为本发明第二实施例的数据增强传输方法流程图；
图3为本发明第二、三实施例中原有系统的阶星座映射图；
图4为本发明第二实施例的256阶的扩展星座映射图；
图5为本发明第三实施例的数据增强传输方法流程图；
图6为本发明第三实施例的256阶的扩展星座映射图。
具体实施方式
下面对于本发明所提出的一种基于星座图扩展的数据增强传输及接收方法，结合附图和实施例详细说明。
实施例1：
本发明提出了一种基于星座图扩展的数据增强传输方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、在保留原有系统的基本数据的基础上添加增强数据，获得包含有基本数据和增强数据的当前系统；对所述基本数据和增强数据的信息比特分别独立进行信道编码及比特交织，得到基本数据的编码比特和增强数据的编码比特；
S2、获取扩展星座图和扩展星座映射；
S3、利用所述扩展星座映射，将所述基本数据的编码比特和增强数据的编码比特进行星座映射，得到发送符号序列；
S4、将所述发送符号序列经过处理后，经由信道发送到接收端。
其中，基本数据是为所有用户提供的数据，增强数据是为信道状况较好的用户额外提供的数据。
对于后向兼容方式，本发明提出的一种基于星座图扩展的数据增强传输方法可进一步描述为：
优选的，所述步骤S2具体包括：
用一个阶星座图替代所述原有系统的阶星座图中的每一个星座点，获得阶扩展星座图和扩展星座映射，其中mA和mO为正整数，mE为mA和mO的和，即mE=mO+mA。
优选的，所述步骤S1中，当前系统的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与所述原有系统中基本数据的信道编码方式及比特交织方式相同，以保证系统的后向兼容；所述当前系统中的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与增强数据的信道编码方式及比特交织方式相同或不同。
优选的，所述步骤S3进一步包括：
将所述当前系统中基本数据的编码比特，按照所述原有系统的阶星座映射，得到符号序列XO；将所述当前系统中增强数据的编码比特，按照所述阶星座映射，得到符号序列Δ(XO)，其中，该映射规则与已经映射得到的XO值有关；将所述符号序列XO和Δ(XO)进行叠加，得到发送符号序列。
优选的，所述阶星座图中星座点的最小欧式距离远小于所述原有系统的阶星座图中星座点的最小欧式距离。
针对后向兼容方式，本发明还提供一种基于星座图扩展的数据增强接收方法，包括有：
只获得基本数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用原有系统的阶星座映射进行解映射解码，得到基本数据的解码结果；
同时获得基本数据和增强数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述当前系统的阶扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据或者增强数据的解码结果。
所述基本数据或增强数据的解码结果，包括但不限于：基本数据或增强数据的信息比特或编码比特的估计值，或基本数据或增强数据的信息比特或编码比特的软信息。
对于后向不兼容方式，本发明提出的一种基于星座图扩展的数据增强传输方法可进一步描述为：
优选的，所述步骤S2具体包括：
用一个重新设计的阶星座图替代原有系统的阶星座图，并将其作为扩展星座图，获得扩展星座映射，其中mE和mO为正整数，mE大于mO。
优选的，所述步骤S1中，当前系统的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与所述原有系统中基本数据的信道编码方式及比特交织方式不同；所述当前系统中的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与增强数据的信道编码方式及比特交织方式相同或不同。
优选的，所述步骤S3进一步包括：
按照所述当前系统的扩展星座映射中比特优先级从高到低的顺序，将当前系统中基本数据的编码比特映射到所述扩展星座映射中的前mO个比特，将所述增强数据的编码比特映射到所述扩展星座映射中的后mA个比特，得到发送符号序列；其中，mE为mA和mO的和，即mE＝mO+mA。
针对后向不兼容的方式，本发明还提供一种基于星座图扩展的数据增强接收方法，其特征在于，包括有：
只获得基本数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据的解码结果；
同时获得基本数据和增强数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据或增强数据的解码结果。
所述基本数据或增强数据的解码结果，包括但不限于：基本数据或增强数据的信息比特或编码比特的估计值，或基本数据或增强数据的信息比特或编码比特的软信息。
实施例2：
本实施例具体描述了实施例1中的传输方法的后向兼容方式在DTMB系统中的运用，其流程图如图2所示，具体包括：
SA1、在保留原有系统的基本数据的基础上添加增强数据，获得包含有基本数据和增强数据的当前系统；对所述基本数据和增强数据的信息比特分别独立进行信道编码及比特交织，得到基本数据的编码比特和增强数据的编码比特；
SA2、用一个阶星座图替代所述原有系统的阶星座图中的每一个星座点，获得阶扩展星座图和扩展星座映射，其中mA和mO为正整数，mE为mA和mO的和，即mE=mO+mA；
SA3、利用所述扩展星座映射，将所述基本数据的编码比特和增强数据的编码比特进行星座映射，得到发送符号序列；
SA4、将所述发送符号序列经过处理后，经由信道发送到接收端。
优选的，所述步骤S1中，当前系统的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与所述原有系统中基本数据的信道编码方式及比特交织方式相同，以保证系统的后向兼容。
针对后向兼容的方式，本发明还提供一种基于星座图扩展的数据增强接收方法，包括有：
只获得基本数据的接收方法具体包括：
根据接收符号和信道状态信息，利用原有系统的阶星座映射进行解映射解码，得到基本数据的解码结果；
同时获得基本数据和增强数据的接收方法包括：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述当前系统的阶扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据或者增强数据的解码结果。
所述基本数据或增强数据的解码结果，包括但不限于：基本数据或增强数据的信息比特或编码比特的估计值，或基本数据或增强数据的信息比特或编码比特的软信息。
在该实施例中，一般用户仅可以成功接收基本数据，信道状况较好的用户可以成功接收基本数据和增强数据。对于信道状况较好的用户，解映射解码方法可以采用下列方法中的任意一种：
根据接收符号和信道状态信息，利用扩展星座映射进行独立解映射，得到基本数据和增强数据的编码比特的外信息；对所述基本数据和增强数据的编码比特的外信息进行解交织、解码得到基本数据和增强数据的信息比特的估计值；
或者，先根据接收符号和信道状态信息，利用扩展的星座映射，解映射解码获得基本数据的编码比特的估计值；其次，根据接收符号和扩展的星座映射，在基本数据的编码比特的估计值的辅助下，解映射解码得到增强数据的信息比特的估计值。
为了进一步地说明本发明，本实施例给出了在典型模式下，本发明对于原有DTMB系统的影响：
所述扩展星座图通过一个规则4-QAM星座图，替代所述原有系统的64-QAM中的每一个星座点得到；所述原有系统的64-QAM的星座映射如图3所示，扩展星座映射如图4所示。
原有DTMB系统，覆盖范围内的所有用户均仅能接收基本数据，传输速率相同；基本数据信道编码码率为2/3时。在AWGN信道下，所有用户成功接收基本数据的最小解码门限相同且为13.93dB。
基于本发明的DTMB系统，基本数据和增强数据的信道编码码率为2/3及1/2，在AWGN信道下，采用如上述所述独立解映射解码方法，一般用户成功接收基本数据的最小解码门限为14.48dB，信道状况较好的用户成功接收增强数据的最小解码门限为23.72dB。
基于本发明的DTMB系统，一般用户的数据传输率保持不变，收性能损失0.55dB的情况下，为输入信噪比高于23.72dB的用户提供了额外的1bit/symbol的数据传输率。
实施例3：
本实施例具体描述了实施例1中的传输方法的后向不兼容方式在DTMB系统中的运用，其流程图如图5所示，具体包括：
SB1、在保留原有系统的基本数据的基础上添加增强数据，获得包含有基本数据和增强数据的当前系统；对所述基本数据和增强数据的信息比特分别独立进行信道编码及比特交织，得到基本数据的编码比特和增强数据的编码比特；
SB2、用一个重新设计的阶星座图替代原有系统的阶星座图，并将其作为扩展星座图，获得扩展星座映射，其中mE和mO为正整数，mE大于mO；
SB3、利用所述扩展星座映射，将所述基本数据的编码比特和增强数据的编码比特进行星座映射，得到发送符号序列；
SB4、将所述发送符号序列经过处理后，经由信道发送到接收端。
优选的，所述步骤S1中，当前系统的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与所述原有系统中基本数据的信道编码方式及比特交织方式不同，以保证基于本发明的DTMB系统中，一般用户的接收性能和数据传输率保持不变或有所提高。
针对后向不兼容的方式，本发明还提供一种基于星座图扩展的数据增强接收方法，包括有：
只获得基本数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据的解码结果；
同时获得基本数据和增强数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据或增强数据的解码结果。
所述基本数据或增强数据的解码结果，包括但不限于：基本数据或增强数据的信息比特或编码比特的估计值，或基本数据或增强数据的信息比特或编码比特的软信息。
其中，在该实施例对应的接收方法中，所有用户均采用扩展星座映射进行解调解码，一般用户仅可以成功接收基本数据，信道状况较好的用户可以成功接收基本数据和增强数据。对于信道状况较好的用户，解映射解码方法可以采用下列方法中的任意一种：
根据接收符号和信道状态信息，利用扩展星座映射进行独立解映射，得到基本数据和增强数据的编码比特的外信息；对所述基本数据和增强数据的编码比特的外信息进行解交织、解码得到基本数据和增强数据的信息比特的估计值；
或者，先根据接收符号和信道状态信息，利用扩展的星座映射解映射解码获得基本数据的编码比特的估计值；其次，根据接收符号和扩展的星座映射，在基本数据的编码比特的估计值的辅助下，解映射解码得到增强数据的信息比特的估计值。
在本实施例中，所述扩展星座映射为一个重新设计的256阶的Gray-APSK星座映射，用其替代所述原有系统的64-QAM星座映射；原有的星座映射如图4所示，扩展星座映射如图6所示。
通过以上实施例可以看出，本发明提供的一种基于星座图扩展的数据增强传输及接收方法，为信道状况较好的用户提供了额外的数据传输率；通过后向兼容及后向不兼容两种传输方式，在后向兼容方式下，一般用户的数据率保持不变，接收性能有较小损失，在后向不兼容方式下，一般用户的数据率及接收性能保持不变或有所提升；本发明使得数字广播或多播模式下系统的频谱利用率得到提高。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (5)
1.一种基于星座图扩展的数据增强传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在保留原有系统的基本数据的基础上添加增强数据，获得包含有基本数据和增强数据的当前系统；对所述基本数据和增强数据的信息比特分别独立进行信道编码及比特交织，得到基本数据的编码比特和增强数据的编码比特；
S2、获取扩展星座图和扩展星座映射；
S3、利用所述扩展星座映射，将所述基本数据的编码比特和增强数据的编码比特进行星座映射，得到发送符号序列；
S4、将所述发送符号序列经过后续处理后，经由信道发送到接收端；
其中，对于后向兼容方式，所述步骤S2具体包括：
用一个阶星座图替代所述原有系统的阶星座图中的每一个星座点，获得阶扩展星座图和扩展星座映射，其中mA和mO为正整数，mE为mA和mO的和；
其中，对于后向不兼容方式，所述步骤S2具体包括：
用一个阶星座图替代原有系统的阶星座图，并将其作为扩展星座图，获得扩展星座映射，其中mE和mO为正整数，mE大于mO。
2.如权利要求1所述的基于星座图扩展的数据增强传输方法，其特征在于，所述步骤S1中，当前系统中的基本数据其信道编码方式及比特交织方式与所述原有系统中基本数据的信道编码方式及比特交织方式相同；所述当前系统中基本数据其信道编码方式及比特交织方式与增强数据的信道编码方式及比特交织方式相同或不同。
3.如权利要求2所述的基于星座图扩展的数据增强传输方法，其特征在于，对于后向兼容方式，所述步骤S3进一步包括：
将所述当前系统中基本数据的编码比特，按照所述原有系统的阶星座映射，得到符号序列XO；将所述增强数据的编码比特，按照所述阶星座映射，得到符号序列Δ(XO)；将所述符号序列XO和Δ(XO)进行叠加，得到发送符号序列。
4.如权利要求2所述的基于星座图扩展的数据增强传输方法，其特征在于，对于后向不兼容方式，所述步骤S3进一步包括：
按照所述扩展星座映射中比特优先级从高到低的顺序，将基本数据的编码比特映射到所述扩展星座映射中的前mO个比特，将所述增强数据的编码比特映射到所述扩展星座映射中的后mA个比特，得到发送符号序列；其中，mE为mA和mO的和。
5.一种基于权利要求1-4任一所述的基于星座图扩展的数据增强传输方法的基于星座图扩展的数据增强接收方法，其特征在于，对于后向兼容方式，包括有：
只获得基本数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用原有系统的阶星座映射进行解映射解码，得到基本数据的解码结果；
同时获得基本数据和增强数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述当前系统的阶扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据或者增强数据的解码结果；
对于后向不兼容方式，包括有：
只获得基本数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据的解码结果；
同时获得基本数据和增强数据的接收方法：
根据接收符号和信道状态信息，利用所述扩展星座映射进行解映射解码，得到基本数据或增强数据的解码结果。
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| GR01 | Patent grant |