CN1132388C - 用于多载波系统的时间频率差分编码的装置和方法 - Google Patents

用于多载波系统的时间频率差分编码的装置和方法 Download PDF

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Abstract

用于经传输载波传送数据符号块的方法，该传输载波分成多个并行的频率方向间隔的子载波。该发明的方法结合频率方向的差分编码和时间方向的差分编码以结合两种调制方案的优点。在频率方向差别编码从预定主子载波符号位置开始的第一子集数据符号，以便此后为所有的子载波提供主子载波符号，主子载波符号在时间方向与第二子集数据符号进行差分编码，从而提供次数据符号。子载波符号的子载波矢量变换为时域并经传输载波传送。另外，可以经返回信道周期性地接收描述传输信道传输质量的数据值。并且可以根据这些信道状态选择用于频率方向编码的第一子集数据符号。该信道状态可以包括关于传输信道时间偏差程度的信息。

Description

用于多载波系统的时间频率差分编码的装置和方法
[本发明的技术领域]
本发明涉及一种在通信系统的至少两个装置之间经传输载波传送与至少一个通信信道相关的数据符号的方法，该传输载波分成多个并行的在频率方向间隔的子载波。
[本发明的技术背景]
在当今的通信网特别是无线通信网中，需要用有限的传输容量来服务大量的用户，即有限的带宽可用于为多个用户提供业务。另外，传输媒介的特性或外部影响可能损害传输质量。
已经知道许多用于将大量通信信道放入传输媒介的接入方案。其中一个接入方案是FDMA(频分多址)。
在FDMA中，为来自多个用户的信号分配传输媒介频带的不同频率。因为每个信道占用其自己的频带或子载波，所以可以同时和互相独立地传送通信信号。维持相邻子载波信号频谱之间的保护频带以便最小化不同通信信道间的串音。
在OFDM(正交频分复用)中，对于CRC Press公司Jerry D.Gibson1996年ISBN 0-8493-8573-3的″移动通信手册″描述的例子，利用大量的正交子载波并行传送数据符号块。因此OFDM将选频传输信道分成并行和理想独立的传输信道。数据符号通常与一个单个用户相关。在调制器中利用数据矢量的反离散傅里叶变换(IDFT)可以实现频率复用。许多子载波所谓的虚拟载波可以设置为零，以便适当地整形功率密度谱。
在OFDM中，数据符号首先映射到子载波。沿频率轴表示数据块。该块可以称作帧。在连续数据传输中一帧接一帧地传送，因此生成运送要传送信息的子载波符号两维时间频率平面。然后用根据信号星座选择的复数系数调制每个子载波。该子载波可以具有不同的复数系数。此后，例如利用反离散傅里叶变换将包括特定时刻所有载波幅度的频率方向的每个子载波矢量变换为时域，导致该通信信号的离散时间表示。然后利用普通的脉冲调幅(PAM)技术经例如频带的传输媒介传送该通信信号的离散时间表示。因此OFDM允许将线性分散系统(传输信号与传输信道脉冲响应的卷积)引起的信号失真变换成子载波与传输信道相应传递函数的乘积。
在OFDM中，可以复制该变换输出的某些样值以形成所谓的保护间隔，其中所复制的样值可以放在原始样值的前面(循环前缀)或后面(循环后缀)。保护间隔允许引入信号必要的循环特性。
但是，时间分散因此选频信道使传输信号失真，而且接收机在重新将所传输信号变换为频域之后将得到原始子载波，即时间方向的子载波矢量(由于块传输该子载波矢量具有一定的长度)的噪声和失真表示。
为了改进已接收和解调的信号质量，可以有利地使用差分编码调制方案以及不相干解调，即使数字传输的功率效率损失与非相干性相关。在″1987年EBU Review-Technical，No.224第168-190页″M.Alard和R.Lassalle的用于移动用户数字广播的调制和信道编码原理中研究了OFDM中差分编码的使用。对于差分编码，可以使用可差分编码的符号字母(例如，M序列微分相移键控M-DPSK或M序列差分幅度和相移键控M-DAPSK)。
相应地，所传输信息可以表示成从一个子载波符号到另一个子载波符号的相位(和幅度)变化，因为它可以表示成前一个子载波符号与信息承载符号的乘积以得到下一个子载波符号。因此信息承载符号的相位和幅度表示后续数据符号之间的相位差和幅度比。
在OFDM中，如图5和6所示差分编码时间方向和频率方向的两个方向都是可行的。
在图5中，说明了时间方向的差分编码。图5表示具有描绘多个子载波S1、S2、...Sn的两维时间频率平面。子载波沿频率参数v的频率轴101在频率方向上间隔。沿离散时间参数μ的时间轴100说明特定子载波的后续子载波符号，用实心圆表示。
如图5的箭头102所示，通过用要传送信号的数据符号处理前一个子载波符号来得到每个子载波符号，即差分编码该数据符号。因此，传输信息包含在后续子载波符号之间的转变中。用箭头102的方向很明显，在时间方向实现差分编码，即从时间方向上同一子载波矢量的前一个子载波符号得到时间方向的特定子载波矢量的后续符号。
图6表示频率方向的差分编码例子。在两维时间频率平面再次说明多个S1、S2-Sn子载波，子载波沿参数v的频率轴101在频率方向上间隔。在图6的例子中，现在通过从与同一时刻相关的相近子载波处理子载波符号来得到特定子载波的子载波符号，正如图6的箭头103所示。因此，现在要传输的信息包含在相邻子载波符号之间的转变中。以箭头103的方向很明显，在频率方向实现了差分编码。
两种技术都允许改进传输特性，然而，时间方向的差分编码仍然容易受到载频偏移的影响，频率方向的差分编码仍然容易受到频率方向上帧同步误差和信道变化的影响，这在选频信道中不可避免地要出现。
另外，两种差分编码方案都需要相当大的开销，因为对于频率方向的编码每个载波的第一个符号必须用作基准信息而不包含任何有用信息，对于时间方向的差分编码，时间方向的整个子载波矢量必须用作基准信息而通常不包含有用的数据承载信息。
EP 0 752 779 A2描述了多载波系统中相位基准分布，其中数据传送系统中的相位基准是根据正交频率成分的多路复用。同一符号的基本信号形成相位基准链，该链的头部是包含相位基准的基本信号。相邻频率的相位按这样一种方式确定，即对所说频率基准的相位偏移相应于如上讨论的分谐波频率的基本信号的比特内容，正如平常在四相移键控的情况下那样。第一符号包括包含相位基准的第一基本信号并被用于形成频率方向的差分相移链，因此生成其它的基本信号。然后该基本信号用于生成时间方向的差分相移链。
DE 41 14 274 Al描述了数字调制处理和多信道传输系统的安排，其中通过频率范围内位于相邻的多个子载波分配数据流。以相位差别传送两个相邻子载波上数据的方式内联相邻的子载波。图3表示一种安排，其中子载波数据符号的时间序列和相邻子载波的数据彼此互连。数据符号用两个后续数据符号之间的相位差传送并用乘法器上子载波相乘的数据传送。在接收机中，相乘的子载波复数信号乘以相邻子载波的共轭复数信号并用另一个乘法器处理。因此子载波的信号首先差分编码然后频率差分预编码然后在接收机中反向解码。
[本发明综述]
因此本发明的目的在于提供具有改进的传输特性和减少的开销的传输数据符号的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种在通信系统的至少两个装置之间通过传输载波传送与至少一个通信信道相关的数据符号的方法，该传输载波分成多个并行的在频率方向间隔的子载波，所述方法包括：用频率方向的第一子集数据符号差分编码至少一个子载波的至少一个预定主子载波符号，用于生成剩余子载波的主子载波符号；用时间方向的第二子集数据符号差分编码主子载波符号，用于生成次子载波符号；将多个子载波矢量的每一个变换到时域，由预定时刻的主和次子载波符号构成子载波矢量；和经传输载波传输变换后的子载波矢量；其特征在于，该主子载波符号数小于子载波数和在时间方向差分编码第二子集数据符号的步骤包括利用频率方向上位于关于目标子载波最短距离的主子载波符号。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在通信系统的至少两个装置之间通过传输载波传送与至少一个通信信道相关的数据符号的方法，该传输载波分成多个并行的在频率方向间隔的子载波，包括：用频率方向的第一子集数据符号差分编码至少一个子载波的至少一个预定主子载波符号，用于生成剩余子载波的主子载波符号；用时间方向的第二子集数据符号差分编码主子载波符号，用于生成次子载波符号；将多个子载波矢量的每一个变换到时域，由预定时刻的主和次子载波符号构成子载波矢量；和经传输载波传输变换后的子载波矢量；其特征在于主子载波符号数小于子载波数和在时间方向差分编码第二子集数据符号的步骤包括插入主子载波符号。
根据本发明的一个方面，还提供了一种采用上述方法的通信装置以及包含上述通信装置的广播系统。
一种在通信系统的至少两个装置之间经传输载波传送与至少一个通信信道相关的数据符号的方法，该传输载波分成多个并行的在频率方向间隔的子载波，包括：用频率方向的第一子集数据符号差分编码至少一个子载波的至少一个预定主子载波符号，用于生成剩余子载波的主子载波符号；用时间方向的第二子集数据符号差分编码主子载波符号，用于生成次子载波符号；将多个子载波矢量的每一个变换到时域，构成子载波矢量；和经传输载波传输变换后的子载波矢量，即时域样值。即，时域样值可以调制在传输载波上。
还可以由上述通信装置和广播系统来解决本发明的目的。
在多载波传输中结合频率方向的差分编码和时间方向的差分编码，本发明允许降低传输对时间和频率变化的敏感度。
本发明进一步允许较大地减少脉冲串数据传输所需的开销，因为本发明只要求提供单个不包含任何有用信息的主或基准子载波符号。所有的其它子载波的所有的其它主或基准符号可以从该第一子载波符号得到并因此可早已包含有用信息。
根据本发明的有利实施例，主子载波符号可以构成至少一个子载波矢量和因此提供编码各个子载波的基准信息。另外，次子载波符号可以构成剩余的子载波矢量。因此，可以有利的提供至少一个频率编码子载波矢量以进一步降低对频率变化的敏感度。频率编码子载波矢量的数目越多，传输关于时间变化的强度更高。
有利的是，时间方向和频率方向的差分编码步骤可以包括使特定子载波符号乘以信息承载数据符号。该数据符号可以是复数。
在本发明另一个有利的实施例中，要传送的数据符号块可以包括前同步信息，第一个子集数据符号可以包括此前同步信息。相应地，前同步信息可以有利的用作各个子载波的基准。
在例如前同步符号数目的主符号数目小于子载波数目的情况下，时间方向差分编码步骤可以包括利用位于频率方向关于目标子载波最短距离的主子载波符号。因此，仍然可以利用相邻的主子载波符号或频率方向最近的主子载波符号编码时间方向的子载波矢量，其与主符号不直接相关。
另外，如果主符号的数目小于多个子载波，则在执行时间方向的差分编码步骤之前使用现有主子载波符号的内插法。在这种情况下，本发明有利的允许提供时间方向子载波矢量的主符号估计值，因此只要有限的一组主符号可用则就允许时间方向的编码。
另外，可以经返回信道周期性地接收描述传输信道传输质量的数据值。并且可以根据这些信道状态选择用于频率方向编码的第一子集数据符号。该信道状态可以包括关于传输信道时间偏差程度的信息。
可以有利的使用利用OFDM(正交频分复用)的传输。
数据符号可以包括蜂窝通信系统的数字话音数据、数字音频广播数据或数字视频数据、或其组合。
在进一步所附的权利要求书中描述了本发明进一步有利的实施例。
[附图的简短描述]
如果结合附图阅读可以最好的理解本发明，其中：
图1表示使用根据本发明方法的通信系统；
图2表示在没有虚拟子载波的两维时间频率平面中多个并行子载波的例子，根据本发明在时间方向和频率方向差分编码子载波符号；
图3表示在两维时间频率平面中，包括虚子载波，多个并行子载波的另一个例子，根据本发明在时间方向和频率方向差分编码子载波符号；
图4表示在两维时间频率平面中包括前同步信息的多个并行子载波的例子，根据本发明在时间方向和频率方向差分编码子载波符号；
图5表示时间方向差分编码的已知例子；和
图6表示时间方向差分编码的已知例子。
[实施例的详细描述]
下面，将参照附图详细描写本发明。
图1表示使用根据本发明方法的通信系统。
该通信系统包括用于在用户之间通信的两个通信装置151、156，例如话音、数据、音频或视频传输。可以由广播系统构成该通信系统。
在图1的例子中，通信装置151传送数据信号，例如一系列数据符号到编码器152。在编码器，安排来自通信装置151的数据符号用于经传输载波传输，该传输载波分成多个并行的频率方向间隔的子载波。
特别是，该编码器用从通信装置151在频率方向收到的第一子集数据符号差分编码至少一个子载波的(和特定时刻)至少一个预定主子载波符号，用于为剩余的子载波生成主子载波符号。另外，编码器152用来自通信装置151时间方向的第二子集数据符号差分编码主子载波基准符号，用于生成次子载波符号。从频率方向上看，因此生成的子载波符号网格组成多个子载波矢量。
通常可以任意地设置主子载波符号，因为只有与下一个符号的相位(或幅度)差别是重要的。但是，为了简单可以选择和预置适当的值，例如，1或l+j。没有必要知道接收机中的此值。因此，不是主子载波符号的数值而是位置，例如子载波的数目v和时刻μ重要。因此，此上下文预定的主子载波符号主要的不是指主子载波符号的值而是主子载波符号的位置。
因此，编码器在时间频率平面生成频率方向间隔的构成频率方向子载波矢量和时间方向间隔的构成时间方向子载波矢量的子载波符号的二维网格。根据本发明在频率方向差分编码二维平面的一子载波符号子集，在时间方向差分编码另一子集子载波符号。通常，可能使用时间方向差分编码和频率方向差分编码与通常任意的一序列子载波符号的任何组合。当然，在接收机已知该子载波符号序列。
然后编码器将频率方向的每个子载波矢量(即，频率方向的子载波符号矢量)变换到时域，由预定时刻的主和/或次子载波符号构成每个频率方向的子载波矢量。正如本领域技术人员所熟知，可以由反离散傅里叶变换实现到时域的变换。
变换到时域的子载波矢量随后传送到发射机153，用于例如经空中接口传输。传送到该发射机的信号可以包括在实际符号前面(循环前缀)或在实际符号之后(循环后缀)的复制符号，构成保护间隔。发射机153例如可以利用普通的脉冲调幅(PAM)技术以经传输载波传送变换的子载波矢量序列。
在接收机154接收传输的信号，在接收机154解调变换后的子载波矢量。也可以在此时在该处从时域信号中删除保护间隔部分，如果存在的话。然后恢复的时域矢量传送到解码器155，在解码器155例如利用离散傅里叶变换将时域矢量重新变换到频域。但是，该子载波矢量是有噪声和失真的(例如，由乘数)。随后，解码器通过编码器时间和频率方向差分编码的逆处理恢复数据信号。当然，此步骤接收机应当知道主子载波符号的预定位置。
恢复的数据信号随后传送到接收装置156。
图1的系统可用于在两个用户之间传送单个信号或可用于在多个用户之间传送通信信号。在这种情况下，如上所述在编码器组合数据符号的各个序列，因此多个通信信号可以同时在一个单元，即一个帧内传输。要传送的数据符号可以任意安排，即分布在时间频率平面。例如，一个单独的通信信号可以放在一子载波上(即，构成时间方向的子载波矢量)，多个通信信号可以放在单个子载波上，或单个通信信号可以放多个子载波上。
如引言部分所述，例如利用OFDM传送所传输信号的接收质量可以由于时移和频移而恶化。在除了接收机输入上的信道失真和加性噪声外，在传输期间和/或接收机中还有若干其它的破坏。
可能发生抽样频率误差，因此发射机和接收机对于信道抽样周期有不同的频率基准。因此，发射机和接收机中的调制间隔不同。可以归一化方式由ξs量化此破坏，即可以定义为抽样频率误差与绝对抽样频率的比并典型是ξs≈10-5...10-4数量级。
另外，由于接收机绝对时刻的非理想确认可能发生帧同步误差。因此，接收机假定一信号开始，该信号开始是由某未知时移动的时间。由给出调制间隔归一化的时移ξt来量化该帧同步误差。
另外，例如在射频振荡器中可能出现载频误差，发射机和接收机在绝对频率上不可能匹配。可以由归一化载波频偏ξf量化该影响，该归一化载波频偏ξf定义为一个子载波和下一个子载波频率间隔的绝对频偏比。
每单个同步参数偏差的影响通常导致另外的子载波干扰，因为并行的子载波可能放松相互的正交性。此干扰可以解释为寄生噪声而且可以容忍到一定程度。帧同步误差、抽样频率误差和载频偏移的第二个影响可以是接收机中有用子载波成分的相位旋转(时间变量)。
在相干传输方案中，上面所有的参数都可以影响所接收信号的质量。
举个例子，在OFDM中，可以使用具有可用带宽统一频率间隔的Du个单独的子载波。因此，OFDM将选频传输信道分成Du并行和理想独立的子载波。如上所述，可以利用反离散傅里叶变换(IDFT)编码器中的D序列(D≥Du)矢量实现频率复用。多个D-Du子载波-所谓的虚拟载波-设置为零，以适当地整形功率密度谱。下标ν再次表示离散频率标志，相当地表示子载波数。μ表示离散时间标志。
在OFDM中，一开始，二进制数据映射到Du个子载波。从而，用根据信号星座选择的复数系数Aμ，v调制子载波符号μ，v。但是，不是所有Du个工作的子载波需要使用相同复数值的信号设置。
包括时刻μ所有的子载波符号的子载波矢量[Aμ，0，…，Aμ，D-1]利用D点IDFT变换到时域。这导致所传送信号的离散时间表示在精确包含D个样值的第μ个块中。
从变换输出复制总数为Ds-D个样值以形成保护间隔，其中Ds≥D是与一个子载波矢量相关的总样值数。
可以安排所复制的样值以使所有的样值处于原始D个样值的前面(循环前缀)或后面(循环后缀)。两者的混合也是可能的。
最后，可以利用普通的PAM(脉冲幅度调制)传输在时刻μ的Ds个样值。
假设选频而时间恒定的信道，并假设相当小的参数值ξs、ξf和ξt，则在时刻μ子载波v中收到的子载波振幅Yμ，v可以写成
Figure C9981157800151
其中依赖于子载波的因素H[v]表示在子载波频率v的离散信道传递函数。H[v]是复数变量，在大多数情况下H[v+1]大致等于H[v]，因此在相邻子载波的信道影响之间存在足够的相干性。另外，等式(1)表现出相位旋转(等式(1)中最左边的因子)，其包含静态和时间变量成分。对于后者，遇到相位项，其是随子载波数v(频率)线性增加，一些随时间μ上升和一些就μv而论为线性。
等式(1)表示接收机154在重新变换到频域之后的输出信号(例如，利用离散傅里叶变换)，解调器155必须将其判决基于频域。在所谓的相干传输方案中，如上所述，信息包含在所传送的绝对子载波振幅Aμ，v中，在接收机中需要知道或估计大量的参数以允许正确的相干解调。
尤其必须抑制或跟踪相位旋转影响，需要估计信道传递函数以恢复相位和如果需要的话恢复Aμ，v幅度。通过利用具有不相干接收的差分编码调制，可以实现某些相位旋转与判定变量抵消，因此得到对某些同步误差增加容差。
但是，如本申请引言部分所述，时间方向的差分编码主要目的在于减低选频引起的影响，而频率方向的差分编码主要目的在于减低时间引起的影响。
为了结合时间方向和频率方向差分编码的优点，关于对载频同步偏差、符号定时和帧定时的灵敏度，为同一数据符号块结合时间方向和频率方向的差分编码。参见图2将详细描写同一数据块内时间方向和频率方向差分编码的组合。
图2表示在两维时间频率平面中多个并行子载波S1-Sn的例子，相应于幅度Aμ，0，...，Aμ，D-1，根据本发明在时间方向和频率方向差分编码子载波符号。各个子载波沿着具有频率参数v的频率轴101在频率方向上间隔并沿着具有时间参数μ的时间轴100延伸。
如图2的箭头102和箭头103所示，用要传送的第一子集数据符号在频率方向差分编码指定给第一子载波S1的预定主子载波符号位置111，用于为在频率方向间隔的剩余子载波S2，...，Sn生成主子载波符号。相应地，利用第一数据符号，将位置v＝0；μ＝0的预定主子载波符号差分编码(在频率方向)为位置v＝1；μ＝0的主子载波符号，利用第二数据符号将此符号差分编码为位置v＝2；μ＝0的主子载波符号等。
在时间方向用第二子集数据差分编码因此生成的主子载波符号，由此生成次子载波符号。因此，位置v＝0；μ＝0的预定主子载波符号差分编码为位置v＝0；μ＝1的子载波符号，利用第二数据符号将此符号差分编码(在时间方向)为位置v＝0；μ＝2子载波符号等等。另外，位置v＝1；μ＝0的主子载波符号编码为位置v＝1；μ＝1的子载波符号等。
当然，上面两种编码方向的任何其它符号序列也是可以的。
然后因此生成的子载波矢量和频率方向的子载波符号矢量可以变换为时域并被传送。
在图2的例子中，在频率方向和时间方向差分编码的步骤从单个预定主子载波符号位置111开始。这里，从主子载波符号111开始在频率方向编码第一子集数据符号。此步骤为所有的子载波提供主子载波符号。如箭头102所示，从目前得到的主子载波符号开始，在时间方向编码第二组数据符号。此步骤生成次子载波符号112。当然，不一定必须按照上面的顺序编码子载波符号。
在图2的例子中，通过频率方向的编码生成时刻μ＝0的频率方向的第一子载波矢量。通过时间方向编码生成所有的其它的子载波矢量。但是，本发明并不限制为在频率方向编码第一子载波矢量以提供基准符号，原则上可以在频率方向编码任何另外的子载波矢量。
根据本发明，通过使用时间方向和频率方向的差分编码数据符号的组合，可以结合两种差分编码调制方案的优点。执行部分频率方向的编码允许减少时间变化的影响，另外，如下所述，在时间方向编码另一子集的数据符号允许减少频率变化的影响。
沿参数μ表示的时间轴执行时间方向的差分编码，例如根据Aμ+1，v＝Aμ，v·Iμ，v  v∈[0，D-1]，μ                (2)
根据等式(2)，用复数信息幅度Iμ，v在时间方向差分编码从子载波振幅Aμ，v到Aμ+1，v的子载波转变。复数信息幅度Iμ，v可以是要传送信号的数据符号，或者可以从一个或多个数据符号得出。参见图2，实心圆表示时间频率平面中幅度绝对值Aμ，v的网格，箭头103表示与各个Iμ，v的乘积。
例如解码器155所执行的，时间方向上差分解调的判定变量可以写成
Figure C9981157800171
其中*表示复数共轭。通过并入等式(1)和利用恒等式A* μ，vAμ+1，v＝|Aμ，v|2·Iμ，v得出等式(3)。这里，因数Iμ，v可以表示根据差分编码调制的有用(相位)信息。注意关于幅度的差分编码也是可能的。
从等式(3)可以看出，因为ξt的消失，时间方向差分编码的信号对时偏是增强的。但是，它仍然容易受到载频偏移ξf的影响。
如图6所示，在频率方向差分编码一子集数据符号对于随时间迅速变化的信道是适当的。
沿表示为μ的频率轴执行频率方向的差分编码，根据
Aμ，v+1＝Aμ，v·Iμ，v  v∈[0，D-2]，μ         (4)
因此，用最好为复数信息幅度Iμ，v在频率方向差分编码从子载波振幅Aμ，v到Aμ，v+1的子载波转变。当然，从数据符号得出的信息幅度也可以是实数。
即由解码器155执行的频率方向差分解调的判定变量可以写为
等式(5)并入等式(1)并利用恒等式A* μ，vAμ，v+1＝|Aμ，v|2·Iμ，v。
存在为解调变量引入相位偏差的两个相乘的失真。时偏具有恒定相角ξt2π/D的影响。如果子载波数N足够大而且抽样偏移ξt并不明显比N大一些百分点，则由于时偏的此相位偏差很小可以忽略。第二，离散信道传递函数H*[v]H[v+1]的乘积本身将产生相位偏移，其依赖频率方向的信道变化。
由于抵消掉ξf因此频率方向差分编码的数据符号对作为相位旋转的载频偏移相对增强。但是差分编码易于受到帧同步误差和频率方向的信道变化的影响，如同它们在选频信道中将不可避免地发生的那样。
但是，如上所述，在频率方向编码一子集数据符号，例如预定长度的数据块和在时间方向编码第二子集的数据符号，通过适应根据信道行为编码主要方向可以降低共同调制的数据符号对频率和时间参数的敏感度。
另外，不再需要将全部子载波矢量用作编码的基准，只是必需提供单个主子载波符号作为第一子载波的基准。
因此，本发明允许显著降低传输开销，尤其是对于传输较小的数据块，因为只需要一个不运送任何信息的主子载波符号的最小量。
可以从此主子载波符号得出所有其它的子载波符号。在现有技术中，对于频率方向的差分编码和时间方向的差分编码，一完整的子载波矢量和子载波分别不运送信息。
图3表示在两维时间频率平面中(μ，v)Du的并行子载波S1-Sn的例子，根据本发明在时间方向和频率方向差分编码子载波符号。同样，子载波在频率方向间隔。如图3的空心圆所示，多个D-Du个子载波矢量设置为零，为了适当地整形功率谱。
图3中，现在将两个主子载波符号111、113定义为对于时间和频率方向差分编码的初始″种子″。按照前面例如对于图2所示，执行时间和频率方向的编码。从与子载波S1相关的预定主子载波符号111开始，在频率方向编码一子集数据符号，用于生成剩余子载波的主子载波符号。类似地，从第一子载波S1的预定主子载波符号113开始，在频率方向编码数据符号以为剩余的子载波提供另外的主符号。
随后，从两组主子载波符号开始，按照前面在时间方向编码另一子集数据符号。
当然，除了提供图1实施例的单个主子载波矢量和根据图2实施例提供两个主子载波矢量以外，还可以提供主子载波符号的更大数目或其它组合。例如，在频率方向只编码部分子载波矢量以提供主子载波符号。
还可以动态调整通过在频率方向编码数据符号生成的主子载波符号，以使该编码方案适应传输载波的传输情况。关于传输载波传输状况的信息经返回信道可以送回到编码器152，因此在编码器可以使用频率方向和时间方向编码的适当组合。例如，经返回信道传送的数据值可以描述传输载波的时偏程度。相应地，在大时间偏差的情况下，编码器例如可以增加频率编码数据符号的数目，由此减少时间变化的传输载波的复面影响。
在前一个例子中，假设要传送的数据符号不具备用于同步或任何其它目的的前同步序列。
现在图4表示数据符号包含前同步信息的情况下结合时间方向和频率方向差分编码的例子。例如在OFDM中，前同步可用于同步目的(例如，帧和频率同步)，也可部分运送信息。
根据本发明，有可能将前同步信息用作频率方向差分编码的第一子集数据符号。但是，在有效规定大小的前同步中，前同步的符号数不可能等于子载波数，并且在大多数情况下前同步的符号数小于子载波数。相应地，当在频率方向编码前同步数据符号时，为了为所有的子载波生成主子载波符号，生成的子载波符号数将小于后续OFDM符号的子载波数。因此，在时间方向差分编码第二子集数据符号的步骤可以包括利用位于关于目标子载波在频率方向最短距离的主子载波符号，以解决明显缺少主子载波符号，即缺少理想基准的问题。
另外，在主符号数小于子载波数的情况下，频率和时间方向差分编码第二子集数据符号的步骤可以包括插入主子载波符号，以克服与缺少主子载波符号相关的问题。此步骤可以在发射机和/或接收机中执行。
图3说明一例子，其中例如通过频率方向上编码前同步信息生成的主子载波符号数只是子载波数的一半。在这种情况下，通过选择频率方向上离目标子载波最近的主子载波符号，每个主子载波符号用作两个子载波的基准。例如，第三子载波S3的主子载波符号不仅用作第三子载波S3的基准而且用作第四子载波S4的基准。
从上面的描述很明显，本发明允许最小化用于基准符号信令的开销，因为编码处理只需要少量在最好情况下仅一个主子载波符号。另外，本发明提供对时间和频率方向差分编码方案的有效和有利使用以减少时间和频率变化的影响。
本发明可用于任何多载波系统，诸如所谓的X-DSL技术的离散多音和OFDM(正交频分复用)。
利用本发明方法的数据传输可以合并多个通信信道信号，该信号可以包括蜂窝通信系统的数字话音数据、数字音频广播数据、数字视频数据或其组合。本发明可用于通信系统，特别是蜂窝通信系统和广播系统。

Claims (15)

1.一种在通信系统的至少两个装置之间通过传输载波传送与至少一个通信信道相关的数据符号的方法，该传输载波分成多个并行的在频率方向间隔的子载波，所述方法包括：
用频率方向(101)的第一子集数据符号差分编码至少一个子载波的至少一个预定主子载波符号，用于生成剩余子载波的主子载波符号；
用时间方向(100)的第二子集数据符号差分编码主子载波符号，用于生成次子载波符号；
将多个子载波矢量的每一个变换到时域，由预定时刻的主和次子载波符号(112)构成子载波矢量；和
经传输载波传输变换后的子载波矢量；
其特征在于
主子载波符号数小于子载波数和在时间方向差分编码第二子集数据符号的步骤包括利用频率方向上位于关于目标子载波最短距离的主子载波符号。
2.一种在通信系统的至少两个装置之间通过传输载波传送与至少一个通信信道相关的数据符号的方法，该传输载波分成多个并行的在频率方向间隔的子载波，包括：
用频率方向(101)的第一子集数据符号差分编码至少一个子载波的至少一个预定主子载波符号，用于生成剩余子载波的主子载波符号；
用时间方向(100)的第二子集数据符号差分编码主子载波符号，用于生成次子载波符号；
将多个子载波矢量的每一个变换到时域，由预定时刻的主和次子载波符号(112)构成子载波矢量；和
经传输载波传输变换后的子载波矢量；
其特征在于
主子载波符号数小于子载波数和在时间方向差分编码第二子集数据符号的步骤包括插入主子载波符号。
3.一种在通信系统的至少两个装置之间经传输载波传送与至少一个通信信道相关的数据符号的方法，该传输载波分成多个并行的在频率方向间隔的子载波，包括：
用频率方向(101)的第一子集数据符号差分编码至少一个子载波的至少一个预定主子载波符号，用于生成剩余子载波的主子载波符号；
用时间方向(100)的第二子集数据符号差分编码主子载波符号，用于生成次子载波符号；
将多个子载波矢量的每一个变换到时域，由预定时刻的主和次子载波符号(112)构成子载波矢量；和
经传输载波传输变换后的子载波矢量；
其特征在于
经返回信道周期性地接收描述传输信道传输质量的数据；和
根据传输质量选择用于至少一个频率方向编码的第一子集数据符号。
4.根据前面任何一个权利要求的方法，其特征在于数据符号在预定长度的块中传送。
5.根据权利要求1-3中任何一个权利要求的方法，其特征在于主子载波符号构成至少一个子载波矢量；和
次子载波符号构成剩余的子载波矢量。
6.根据权利要求1-3中任何一个权利要求的方法，其特征在于时间和频率方向差分编码的步骤包括子载波符号(112)和数据符号相乘。
7.根据权利要求1-3中任何一个权利要求的方法，其特征在于数据符号是复数。
8.根据权利要求1-3中任何一个权利要求的方法，其特征在于数据符号包括前同步信息，第一子集数据符号包括该前同步信息。
9.根据权利要求3的方法，其特征在于经返回信道收到的描述传输信道传输质量的数据包括关于传输信道时间偏差程度的信息。
10.根据权利要求1-3中任何一个权利要求的方法，其特征在于传输包括OFDM(正交频分多路复用)。
11.根据权利要求1-3中任何一个权利要求的方法，其特征在于数据序列包括至少一组包含：
蜂窝通信系统的数字话音数据；
数字音频广播数据；和
数字视频数据。
12.一种在通信系统的至少两个装置之间通过传输载波传送与至少一个通信信道相关的数据符号的通信装置，该传输载波分成多个并行的在频率方向间隔的子载波，所述通信装置包括：
用于以频率方向(101)的第一子集数据符号差分编码至少一个子载波的至少一个预定主子载波符号来生成剩余子载波的主子载波符号的装置；
用于以时间方向(100)的第二子集数据符号差分编码主子载波符号来生成次子载波符号的装置；
用于将多个子载波矢量的每一个变换到时域的装置，该子载波矢量由预定时刻的主和次子载波符号(112)构成；和
经传输载波传输变换后的子载波矢量；
其特征在于
主子载波符号数小于子载波数，和用于在时间方向差分编码第二子集数据符号的装置利用在频率方向上位于关于目标子载波最短距离的主子载波符号。
13.一种在通信系统的至少两个装置之间通过传输载波传送与至少一个通信信道相关的数据符号的通信装置，该传输载波分成多个并行的在频率方向间隔的子载波，所述通信装置包括：
用于以频率方向(101)的第一子集数据符号差分编码至少一个子载波的至少一个预定主子载波符号来生成剩余子载波的主子载波符号的装置；
用于以时间方向(100)的第二子集数据符号差分编码主子载波符号来生成次子载波符号的装置；
用于将多个子载波矢量的每一个变换到时域的装置，该子载波矢量由预定时刻的主和次子载波符号(112)构成；和
经传输载波传输变换后的子载波矢量；
其特征在于
主子载波符号数小于子载波数，和用于在时间方向差分编码第二子集数据符号的装置内插主子载波符号。
14.一种在通信系统的至少两个装置之间通过传输载波传送与至少一个通信信道相关的数据符号的通信装置，该传输载波分成多个并行的在频率方向间隔的子载波，所述通信装置包括：
用于以频率方向(101)的第一子集数据符号差分编码至少一个子载波的至少一个预定主子载波符号来生成剩余子载波的主子载波符号的装置；
用于以时间方向(100)的第二子集数据符号差分编码主子载波符号来生成次子载波符号的装置；
用于将多个子载波矢量的每一个变换到时域的装置，该子载波矢量由预定时刻的主和次子载波符号(112)构成；和
经传输载波传输变换后的子载波矢量；
其特征在于，还包括
用于经返回信道周期性地接收描述传输信道传输质量的数据的装置；和
用于根据传输质量来选择用于在至少一个频率方向编码的第一子集数据符号的装置。
15.包括如权利要求12-14所述的通信设备的广播系统。
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