CN105721385A - 面向子载波数可变系统的编码调制方法和系统 - Google Patents

面向子载波数可变系统的编码调制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种面向子载波数可变系统的编码调制方法和系统，方法包括步骤：发送端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成待传输比特；发送端根据比特分配表，对所述待传输比特进行星座映射获得星座符号；发送端根据预设的子载波映射表关闭子载波，并将关闭的子载波对应星座符号置零后，对部分置零处理后的星座符号进行调制得到待传输数据帧，并通过处理得到待传输信号并发送给接收端；接收端采用与发送端相应的解码方法得到待传输比特。本发明具有如下优点：可以实现固定的块编码到子载波映射适配，减少了系统额外开销、提高系统适配效率、提高了系统的适应性。

Description

面向子载波数可变系统的编码调制方法和系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种面向子载波数可变系统的编码调制方法和系统。
背景技术
近年来，OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用)技术被广泛应用。它将信道分成若干正交子信道，把高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。每个子信道上的信号带宽都远小于信道的相关带宽，因此每个子信道都可近似看成是平坦衰落，可以消除无线信道广泛存在的频率选择性衰落。正是由于OFDM在对抗频率选择性衰落方面具有独特的优势，它被广泛的应用与各种无线传输系统中，例如WIMAX、WLAN。目前，有三种常用的OFDM技术，循环前缀的OFDM(CP-OFDM)，零填充的OFDM(ZP-OFDM)，时域同步的OFDM(TDS-OFDM)。
通常来说，OFDM数据编码码率、码长是相同的，其子载波通常也会全部传输数据。但是，如果某些子载波对应频段被占用则需要对其进行陷波，如PLC(PowerLineCommunication，电力线通信)系统，需要将相应子载波规避预留出来，从而实现子载波可变系统。为了应对不同的信道条件，则需要对不同子载波设置不同传输比特，即采用不同的星座映射方式，通常需要建立比特分配表，从而实现比特的动态分配。
然而，通信系统需要实现比特(包)到编码，编码到子载波映射两层适配过程。针对如PLC系统的子载波可变系统，两层适配增加了系统额外开销、减少了系统灵活性、降低了系统频谱效率。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种面向子载波数可变系统的编码调制方法。
本发明的第二个目的在于提出一种面向子载波数可变系统的编码调制系统。
为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种面向子载波数可变系统的编码调制方法，包括以下步骤：S1：发送端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成待传输比特；S2：发送端根据比特分配表，对所述待传输比特进行星座映射获得星座符号；S3：发送端根据预设的子载波映射表关闭子载波，并将关闭的子载波对应星座符号置零后，对置零处理后的星座符号进行调制得到待传输数据帧，并通过处理得到待传输信号并发送给接收端；以及S4：所述接收端采用与所述发送端编码方法相对应的解码方法得到所述待传输比特。
根据本发明实施例的面向子载波数可变系统的编码调制方法，可以实现固定的块编码到子载波映射适配，减少了系统额外开销、提高系统适配效率、提高了系统的适应性。
另外，根据本发明上述实施例的面向子载波数可变系统的编码调制方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，步骤S4进一步包括：S401：所述接收端对接收信号进行前端处理得到所述待传输数据帧的子载波符号和对应的信道状态信息；S402：所述接收端根据所述子载波映射表，对子载波关闭的符号进行预置，得到待解调的星座符号和对应的信道状态信息；以及S403：所述接收端根据所述比特分配表，结合信道状态信息，对星座符号进行星座解映射和解码得到所述传输信息比特
进一步地，所述信道编码方法为对LDPC码、Turbo码、Polar码、RS码、BCH码中至少一种码进行块编码。
进一步地，所述信道编码为针对一簇具有不同编码码率、码长的码本进行地编码
进一步地，所述比特分配表用于将整数个编码数据块对应的待传输比特映射到一个待传输数据帧中。
进一步地，所述比特分配表用于对每个子载波分配所述待传输比特的数目。
进一步地，所述接收端通过预设或通过所述发送端通过信道传输的方式获取所述比特分配表。
进一步地，所述接收端获取所述子载波映射表的方式包括：所述发送端向所述接收端发送所述子载波映射表；所述接收端通过信号感知方法获取所述子载波映射表；所述接收端不知关闭子载波信息，直接进行解码；上述三种方式中的至少一种方式。
为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种面向子载波数可变系统的编码调制系统，包括：编码和交织模块，用于发送端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成交织比特；比特映射模块，用于根据预设的比特分配表，对所述交织比特进行星座映射获得星座符号；以及传输信号生成模块，用于根据子载波映射表将关闭子载波对应星座符号置零后进行调制得到待传输数据帧，并通过处理得到待传输信号。
根据本发明实施例的面向子载波数可变系统的编码调制系统，可以实现固定的块编码到子载波映射适配，减少了系统额外开销、提高系统适配效率、提高了系统的适应性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的面向子载波数可变系统的编码调制方法的流程图；
图2是本发明一个实施例的面向子载波可变系统的编码调制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
以下结合附图描述根据本发明实施例的一种面向子载波数可变系统的编码调制方法。
请参考图1，一种面向子载波数可变系统的编码调制方法，包括以下步骤：
S1：发送端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成待传输比特。
在本发明的一个实施例中，信道编码方法为对LDPC码、Turbo码、Polar码、RS码、BCH码中至少一种码进行块编码。
在本发明的一个实施例中，信道编码为针对一簇具有不同编码码率、码长的码本进行编码。
S2：发送端根据比特分配表，对待传输比特进行星座映射获得星座符号。
在本发明的一个实施例中，比特分配表用于将整数个编码数据块对应的待传输比特映射到一个待传输数据帧中。
在本发明的一个实施例中，比特分配表用于对每个子载波分配待传输比特的数目。
在本发明的一个实施例中，比特分配表为预设的或接收端通过信道传输给发送端。
S3：发送端根据预设的子载波映射表关闭子载波，并将关闭的子载波对应星座符号置零后，对置零处理后的星座符号进行调制得到待传输数据帧，并通过处理得到待传输信号。
S4：接收端采用与发送端编码方法相对应的解码方法得到待传输比特。
在本发明的一个实施例中，步骤S4进一步包括：
S401：接收端对接收信号进行前端处理得到待传输数据帧的子载波符号和对应的信道状态信息。
S402：接收端根据子载波映射表，对子载波关闭的符号进行预置，得到待解调的星座符号和对应的信道状态信息。
S403：接收端根据比特分配表，结合信道状态信息，对星座符号进行星座解映射和解码得到传输信息比特。
在本发明的一个实施例中，接收端通过预设或通过发送端通过信道传输的方式获取比特分配表。
在本发明的一个实施例中，接收端获取子载波映射表的方式包括：发送端向接收端发送子载波映射表；接收端通过信号感知方法获取子载波映射表；接收端不知关闭子载波信息，直接进行解码；上述三种方式中的至少一种方式。
根据本发明实施例的面向子载波数可变系统的编码调制方法，可以实现固定的块编码到子载波映射适配，减少了系统额外开销、提高系统适配效率、提高了系统的适应性。
为了使本领域技术人员更进一步地理解本发明，将通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
一种面向子载波可变系统的编码调制方法，该方法包括：
S1.发送端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成待传输比特。
待传输的数据比特数量为7680，其中3072个数据比特采用码率为0.4的(7680，3072)LDPC码或Polar码；4608个数据比特采用码率为0.6的(7680，4608)LDPC码或Polar码进行信道编码，生成长度为15360的编码比特。并进行比特交织生成待传输比特，生成一个长度为15360的待传输数据帧。
S2.根据预设比特分配表，对待传输比特进行星座映射获得星座符号。
根据预设比特分配表，第0到1023个子载波信道条件恶劣，采用QPSK调制；第1024-2047个子载波信道条件优越，采用64QAM调制。其中，第0到1023个子载波每2个比特进行一次星座映射，第1024-2047个子载波每6个比特进行一次星座映射，86(第1962-2047)个子载波用于传输比特映射表和子载波映射表。通过以上方式，使得15360个待传输比特以及比特映射表和子载波映射表映射到2个待传输数据帧中，每个数据帧的长度为2048。
S3.根据子载波映射表将关闭子载波对应星座符号置零后进行调制得到待传输数据帧，并通过后续处理得到待传输信号。
根据子载波映射表，第1001到1500个子载波需要关闭，将相应子载波对应数据置零。通过对数据符号进行IDFT变换实现OFDM调制，并添加保护间隔；进行模数转换，对信号进行上变频调制到射频并滤波成型得到待传输信号。
S4.接收端对接收信号进行预处理后获得接收数据帧，对其进行帧同步、频偏估计、信道估计等处理获得频偏和信道信息，按照子载波映射表对关闭子载波对应子信道置零，对接收数据帧进行解调获得星座符号，按照预设比特分配表和信道信息对星座符号进行星座解映射和解码得到传输信息比特。
接收端进行下变频获得基带信号，再进行数模转换获得接收数据帧。
对数据帧进行帧同步，进行频偏估计和信道估计获得频偏和信道信息。首先对1962-2047子载波中传输的比特分配表和子载波映射表进行解调，获得比特分配表和子载波映射表。根据子载波映射表对关闭子载波对应子信道置零，对接收数据帧进行解调获得星座符号，根据比特分配表和信道信息对星座符号进行星座解映射和解码得到传输信息比特。其中1001-1500被关闭的子载波通过信道编码进行纠错。
实施例2
一种面向子载波可变系统的编码调制方法，该方法包括：
S1.发送端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成交织比特。
待传输的数据比特数量为9216，其中3072个数据比特采用码率为0.4的(7680，3072)LDPC码或RS码；6144个数据比特采用码率为0.4的(15360，6144)LDPC码或RS码，生成长度为23040的编码比特。并进行比特交织生成待传输比特。
S2.根据预设比特分配表，对待传输比特进行星座映射获得星座符号。
根据预设比特分配表，第0到383个子载波信道条件恶劣，采用QPSK调制，第284-4095个子载波信道条件优越，采用64QAM调制。比特分配表收发双端已知。即前384个子载波每2个比特进行一次星座映射，后3712个子载波每6个比特进行一次星座映射。使得23040个待传输比特正好映射到一个长度为4096的待传输数据帧中。
S3.根据子载波映射表将关闭子载波对应星座符号置零后进行调制得到待传输数据帧，并通过后续处理得到待传输信号。
根据子载波映射表，第0到499个子载波需要关闭，将相应子载波对应数据置零。通过对数据符号进行IDFT变换实现OFDM调制，并添加保护间隔；进行模数转换，对信号进行上变频调制到射频并滤波成型得到待传输信号。
S4.接收端对接收信号进行预处理后获得接收数据帧，对其进行帧同步、频偏估计、信道估计等处理获得频偏和信道信息，按照子载波映射表对关闭子载波对应子信道置零，对接收数据帧进行解调获得星座符号，按照预设比特分配表和信道信息对星座符号进行星座解映射和解码得到传输信息比特。
接收端进行下变频获得基带信号，再进行数模转换获得接收数据帧。
对数据帧进行帧同步，进行频偏估计和信道估计获得频偏和信道信息。首先根据接收端感知到的子载波映射表，对关闭子载波对应子信道置零，对接收数据帧进行解调获得星座符号，根据已知的比特分配表和信道信息对星座符号进行星座解映射和解码得到传输信息比特。其中0-499被关闭的子载波通过信道编码进行纠错。
实施例3
一种面向子载波可变系统的编码调制方法，该方法包括：
S1.发送端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成待传输比特。
待传输的数据比特数量为6144，采用码率为2/3的Turbo码或BCH码进行信道编码，生成长度为4096的编码比特。并进行比特交织生成待传输比特。
S2.根据预设比特分配表，对待传输比特进行星座映射获得星座符号。
根据预设比特分配表，第0到511个子载波信道条件恶劣，采用QPSK调制，第512-1023个子载波信道条件优越，采用64QAM调制。比特分配表收发双端已知。即前512个子载波每2个比特进行一次星座映射，后512个子载波每6个比特进行一次星座映射。使得4096个待传输比特正好映射到一个待传输数据帧中。
S3.根据子载波映射表将关闭子载波对应星座符号置零后进行调制得到待传输数据帧，并通过后续处理得到待传输信号。
根据子载波映射表，第500到600个子载波，以及900-1000个子载波需要关闭，将相应子载波对应数据置零。通过对数据符号进行IDFT变换实现OFDM调制，并添加保护间隔；进行模数转换，对信号进行上变频调制到射频并滤波成型得到待传输信号。
S4.接收端对接收信号进行预处理后获得接收数据帧，对其进行帧同步、频偏估计、信道估计等处理获得频偏和信道信息，对接收数据帧进行直接解调获得星座符号，按照预设比特分配表和信道信息对星座符号进行星座解映射和解码得到传输信息比特。
接收端进行下变频获得基带信号，再进行数模转换获得接收数据帧。
对数据帧进行帧同步，进行频偏估计和信道估计获得频偏和信道信息。首先根据接收端已知的子载波映射表，对关闭子载波对应子信道置零，对接收数据帧进行解调获得星座符号，根据已知的比特分配表和信道信息对星座符号进行星座解映射和解码得到传输信息比特。其中500到600，以及第900-1000个被关闭的子载波通过信道编码进行纠错。
以下将结合附图描述根据本发明实施例的一种面向子载波数可变系统的编码调制系统。
请参考图2，一种面向子载波可变系统的编码调制系统200，包括编码和交织模块201、比特映射模块202、传输信号生成模块203、前端处理模块204、子载波映射表处理模块205和解映射和解码模块206。
其中，编码和交织模块201用于发送端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成交织比特。
在本发明的一个实施例中，编码和交织模块进行信道编码方法为对LDPC码、Turbo码、Polar码、RS码、BCH码中至少一种码进行块编码。
比特映射模块202用于根据预设的比特分配表，对交织比特进行星座映射获得星座符号。
在本发明的一个实施例中，比特分配表用于对每个子载波分配待传输比特的数目。
传输信号生成模块203用于根据子载波映射表将关闭子载波对应星座符号置零后进行调制得到待传输数据帧，并通过处理得到待传输信号。
前端处理模块204对接收信号进行前端处理得到待传输数据帧的子载波符号和对应的信道状态信息。
子载波映射表处理模块205根据子载波映射表，对子载波关闭的符号进行预置，得到待解调的星座符号和对应的信道状态信息。
解映射和解码模块206根据比特分配表，结合信道状态信息，对星座符号进行星座解映射和解码得到传输信息比特。
根据本发明实施例的面向子载波数可变系统的编码调制系统，可以实现固定的块编码到子载波映射适配，减少了系统额外开销、提高系统适配效率、提高了系统的适应性。
为了使本领域技术人员更进一步地理解本发明，将通过以下实施例进行详细说明。
实施例4
一种面向子载波可变系统的编码调制装置，该装置包括：
编码和交织模块：用于发端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成交织比特。
比特映射模块：用于根据预设比特分配表，对交织比特进行星座映射获得星座符号。
传输信号生成模块：用于根据子载波映射表将关闭子载波对应星座符号置零后进行调制得到待传输数据帧，并通过后续处理得到待传输信号。
前端处理模块：用于对接收信号进行前端处理得到待传输数据帧的子载波符号和对应的信道状态信息。
子载波映射表处理模块：根据子载波映射表，对子载波关闭的符号进行预置，得到待解调的星座符号和对应的信道状态信息。
解映射和解码模块：根据比特分配表，结合信道状态信息，对星座符号进行星座解映射和解码得到传输信息比特。
另外，本发明实施例的面向子载波数可变系统的编码调制方法和系统的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种面向子载波数可变系统的编码调制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：发送端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成待传输比特；
S2：发送端根据比特分配表，对所述待传输比特进行星座映射获得星座符号；
S3：发送端根据预设的子载波映射表关闭子载波，并将关闭的子载波对应星座符号置零后，对置零处理后的星座符号进行调制得到待传输数据帧，并通过处理得到待传输信号并发送给接收端；以及
S4：所述接收端采用与所述发送端编码方法相对应的解码方法得到所述待传输比特。
2.根据权利要求1所述的面向子载波数可变系统的编码调制方法，其特征在于，步骤S4进一步包括：
S401：所述接收端对接收信号进行前端处理得到所述待传输数据帧的子载波符号和对应的信道状态信息；
S402：所述接收端根据所述子载波映射表，对子载波关闭的符号进行预置，得到待解调的星座符号和对应的信道状态信息；以及
S403：所述接收端根据所述比特分配表，结合信道状态信息，对星座符号进行星座解映射和解码得到所述传输信息比特。
3.根据权利要求1所述的面向子载波数可变系统的编码调制方法，其特征在于，所述信道编码方法为对LDPC码、Turbo码、Polar码、RS码、BCH码中至少一种码进行块编码。
4.根据权利要求1所述的面向子载波数可变系统的编码调制方法，其特征在于，所述信道编码为针对一簇具有不同编码码率、码长的码本进行编码。
5.根据权利要求3所述的面向子载波数可变系统的编码调制方法，其特征在于，所述比特分配表用于将整数个编码数据块对应的待传输比特映射到一个待传输数据帧中。
6.根据权利要求1所述的面向子载波数可变系统的编码调制方法，其特征在于，所述比特分配表用于对每个子载波分配所述待传输比特的数目。
7.根据权利要求1所述的面向子载波数可变系统的编码调制方法，其特征在于，所述接收端通过预设或通过所述发送端通过信道传输的方式获取所述比特分配表。
8.根据权利要求1所述的面向子载波数可变系统的编码调制方法，其特征在于，所述接收端获取所述子载波映射表的方式包括：
所述发送端向所述接收端发送所述子载波映射表；
所述接收端通过信号感知方法获取所述子载波映射表；
所述接收端不知关闭子载波信息，直接进行解码；
上述三种方式中的至少一种方式。
9.一种面向子载波可变系统的编码调制系统，其特征在于，包括：
编码和交织模块，用于发送端将信息比特进行信道编码和比特交织，生成交织比特；
比特映射模块，用于根据预设的比特分配表，对所述交织比特进行星座映射获得星座符号；
传输信号生成模块，用于根据子载波映射表将关闭子载波对应星座符号置零后进行调制得到待传输数据帧，并通过处理得到待传输信号；
前端处理模块，用于对接收信号进行前端处理得到待传输数据帧的子载波符号和对应的信道状态信息；
子载波映射表处理模块，根据子载波映射表，对子载波关闭的符号进行预置，得到待解调的星座符号和对应的信道状态信息；以及
解映射和解码模块，根据比特分配表，结合信道状态信息，对星座符号进行星座解映射和解码得到传输信息比特。
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