CN1780278A - 子载波通信系统中自适应调制与编码方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种在子载波通信系统中执行子带组自适应调制与编码的方法，所述方法包括：在接收端，进行信道估计；根据信道估计的结果，选择子带组自适应调制与编码参数，并将所述参数反馈回发送端；以及在发送端，提取反馈信号中的子带组自适应调制与编码参数，根据所述子带组自适应调制与编码参数，对子带组进行自适应调制与编码。

Description

子载波通信系统中自适应调制与编码方法和设备
技术领域
本发明涉及一种在子载波通信系统中的自适应传输技术。具体地，涉及一种在子载波通信系统，特别是无线通信正交频分复用(OFDM)系统中的自适应调制与编码方法和设备。
背景技术
OFDM技术是目前解决高速无线数据传输的主流技术。OFDM技术的原理是将要传输的高速数据用许多个正交的子载波来传输，每个子载波上的数据速率相对较低。与通常的频分复用系统相比，OFDM中子载波的正交交迭使得系统有更高的频谱利用率。OFDM中将整个信号带宽划分为多个很窄的子载波频带，由于每个子载波带宽小于信道的相干带宽，从而使平坦衰落。这样，与单载波系统相比，OFDM中的均衡要容易实现的多。目前，OFDM技术已成功应用于非对称用户数据环路(ADSL)、数字视频广播(DVB)以及无线异步传输模式(WATM)系统之中。
为了提高无线系统的频谱利用率，衰落信道的高速无线数据传输要求采用自适应、高频谱利用率的传输技术。在衰落信道中，与固定编码调制相比，自适应调制与编码(AMC)技术可以有效地提高系统的吞吐和误码率(BER)性能。这里所谓的吞吐指的就是系统的频谱利用率，也就是单位频谱带宽在单位时间内传输的信息量。AMC技术的基本思路是根据当前的信道特性自适应地变化发送功率、符号传输速率、星座大小、编码效率和编码机制中的一种或者多种，在信道条件好时多传一些信息，提高频谱利用率，在信道条件差时少传一些信息来保证一定的接收BER要求。
在介绍OFDM中的AMC方法之前，首先简单介绍一下OFDM传输中的信道特性。
图1所示为OFDM的信道特性示例。
其中，两个横轴分别表示时域上OFDM符号和频域上子载波的标号，纵轴为对应OFDM符号和子载波上的信道增益。由于信道在传输中的时域色散和频域色散，使得OFDM的信道在时域和频域上都有波动。
前面提到，AMC的思想是根据当前信道特性变化发送的调制和编码参数。对于OFDM来说，此时的自适应是时域和频域两个域上的自适应。目前从自适应结构上来说，OFDM中的AMC可以分为基于子载波的AMC和基于子带的AMC两种。所谓基于子载波的AMC指的是每个子载波为最小的自适应单位，OFDM每个子载波采用不同的调制和编码方式进行传输。它的缺点是实现复杂度过高，另外还有反馈开销过大的问题。一般说来，基于子载波AMC的方法在实际系统中很难实现。OFDM中另外一种自适应结构是目前比较常用的是采用独立编码的子带AMC结构，也即传统的子带自适应方法，具体参见图2。
图2所示为传统的子带自适应调制与编码示意图。
在该结构中，将OFDM频域上所有子载波划分为若干子带。所谓子带，指的是由频域上相邻位置的子载波组成的子载波组。比如在图2中，子带总数为N。然后，由相邻若干(图2中，该数值为M)OFDM符号内的同一子带组成一个编码调制块。在图2的传统子带自适应中，每个编码调制块根据各自的信道特性进行编码调制参数的估计、以及独立的编码。图2中每个编码调制块内的数字表示该编码调制块内编码调制参数所属的等级。
一般来说，各编码调制参数等级所对应的编码调制参数在系统初始时就已定好，比如表1举例示出了其中的一种方式，但是本发明并不局限于此。
  等级   编码参数   调制参数
  0   不传   不传
  1   1/2 Turbo   BPSK
  2   1/2 Turbo   QPSK
  3   3/4 Turbo   QPSK
  4   2/3 Turbo   8PSK
  5   3/4 Turbo   16QAM
  6   2/3 Turbo   64QAM
表1参数等级及其对应编码调制参数示例
接下来，图3中给出了OFDM中采用传统子带自适应方法的实现框图。
图3所示为传统的OFDM与AMC相结合的框图。
假设A点和B点之间进行通信，典型的实例为A是基站端(AP)，B是移动终端(UE)。同时假设A→B的传输采用AMC机制。
如图3中所示，要传输的信息比特首先经过自适应调制与编码模块301，输出的串行调制符号再分别通过串/并变换器302，反快速傅立叶变换(IFFT)器303将频域符号变换到时域，再经并/串变换器304后插入保护间隔，这由插入保护间隔装置305来完成。之后，通过天线306发送出去。B端通过接收天线316接收到A端的发送信号之后，首先去除发送端加入的保护间隔，这由去除保护间隔装置315来完成，再分别经过串/并变换器314，快速傅立叶变换(FFT)器313将时域符号变换到频域，然后经过并/串变换器312进行并/串变换处理，最后经自适应解调与译码模块311输出得到接收数据。
A→B的自适应传输主要体现在A端中的自适应调制和编码模块301，以及B端接收机中的自适应解调和译码模块311。前面提到，自适应调制与编码的含义是根据当前信道特性在发送端自适应的调节调制和编码的参数，并在接收端采用与发送端相对应的参数进行解调和译码。在一般系统中，自适应调制与编码模块311所需的自适应参数来自于接收端的反馈。在每个数据块发送之前，B端都首先由信道估计模块319来估计当前A→B传输的信道，得到OFDM中每个子载波上的信道特性。然后，接收端根据这些信道特性，由参数选取模块318来确定当前发送端发送数据时在OFDM中每个子带上所采用的调制和编码参数。参数选取模块318所得的每个子带上的自适应调制与编码参数有两个用途：
(1)作为当前发送端发送数据时OFDM每个子带上的调制和编码参数。接收端318模块在选取得到OFDM各个子带上的调制与编码参数之后，通过B端的参数发送模块320→B端天线316→A端天线306→A端参数接收与提取模块307这样一个反馈路径，将这些参数发送回A端。A端在提取得到这些参数之后，通过AMC控制模块308对自适应调制与编码301进行控制。
(2)作为接收端解调和译码时所采用的参数。在AMC传输中，接收端必须按照与发送端相一致的调制和编码参数，对接收数据进行解调和译码才能得到正确的信息比特。因此，子带AMC参数选取模块318在得到AMC参数之后，还需要将其送给自适应解调和译码模块317，由自适应解调和译码模块317暂存，用作接收端对自适应解调和译码311的控制。
为了更清晰的描述传统的OFDM中采用子带AMC的方法，图4中将图3中的309模块和321模块进行了细化。
图4所示为传统的子带自适应调制与编码的实现结构。
在发送端A端，自适应调制与编码模块301包括自适应编码模块401，交织模块402和自适应调制模块403，301输出的数据经串并变换模块302后送往IFFT模块。A端的AMC控制模块308根据图3中参数提取模块307从反馈信道中得到的各子带的调制与编码参数对AMC模块301进行控制。传统的子带自适应中，对OFDM中每个子带进行独立的编码调制，也就是说每个子带都有一套自己的调制与编码参数。AMC控制模块308通过得到的每个子带的编码参数C和调制参数M对301进行控制。同时，AMC控制模块还可以根据C和M得到每个子带内传输的信息比特数，从而产生相应的交织矩阵П，并对301中的交织模块402进行控制。A端在AMC之后，得到串行的数据流404，其按次序包含了子带1，2，…N内发送的数据，其调制和编码方式分别为(C1，M1)，(C2，M2)，...，(CN，MN)。之后，将这些数据串并变换后依次映射到OFDM中相应子带内进行发送。
A端发送每个数据块所需的AMC参数均来自于接收端的反馈，也就说，在A端发送每个数据块之前，都必须首先由B端为A端发送的数据块选取AMC参数。B端选取参数的过程是这样的：首先通过接收到的信号进行信道估计319，信道估计可以有多种方法，包括基于导频的方法、盲信道估计等等。之后，信道估计319将得到的OFDM各个子载波上的信道特性送给参数选取模块318。参数选取模块318中首先据此对OFDM中各子带的性能进行分析412，再在备选的AMC参数集合413中为各子带选取合适的AMC参数411。由此得到的AMC参数一方面通过反馈信道发送回发送端，用于发送端在发送时实际的自适应调制与编码操作，另一方面用于本接收端的自适应解调与译码控制409。同时出于时延上的考虑，还需要一个存储模块410，用于存储当前所获得的这些参数。B端自适应调制和译码模块311包括了自适应解调模块408，解交织模块407和自适应译码模块406。
与子载波自适应相比，图3和图4所示的这种现有的基于子带独立编码的自适应方法可以有效的降低自适应的实现复杂度，同时还可以有效降低系统的反馈开销。然而，这种方法仍有一定的缺点：没有有效的利用各子带之间的分集能力。
分集是一种改善无线传输质量的重要方法。所谓分集，概括地说，就是发送端利用某一种资源来增加信息冗余度并尽量使得相互冗余的信息经历尽量独立的畸变或衰减，并在接收端综合利用合并其信息从而获得一定系统性能增益的技术。简单说来，就是同时利用多个通道进行传输，在接收端一个通道性能的损失可以通过其他通道来进行补偿。
本发明专利申请在传统的OFDM自适应调制与编码中采用子带的独立编码方法的基础上，增加了将子带按一定方法组合成子带组，再对各个子带组进行联合编码的方法。这一方法看似与传统的AMC思想背道而驰，因为传统的AMC方法要求为每个子带独立的选取参数和进行编码。但是，该方法中引入了子带间的分集，从而可以获得更大的编码增益。另外，再按照我们给出的方法进行子带组内调制编码参数的选取，与传统方法相比并不会带来传输吞吐量的损失。两者结合来看，采用该专利申请的方法将会有助于提高OFDM中自适应传输的性能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于子载波通信系统中自适应调制与编码的方法和设备，在该方法和设备中，首先将子载波通信系统中频域上的所有子带按照一定规则组合成若干子带组，然后再对各个子带组进行联合编码。而且，该发明还给出了将子带组合成子带组的方法，以及子带组内联合编码时采用的调制与编码参数的选取方法。
本发明的目的还在于，提供一种用于子载波通信系统中自适应调制与编码的方法和设备，与传统的子带自适应方法相比，该方法和设备可以提高系统频谱利用率，尤其是快衰落和信道估计误差下的频谱利用率，同时降低自适应实现复杂度和反馈开销。
为了实现上述目的，提出了一种在子载波通信系统中执行子带组自适应调制与编码的方法，所述方法包括步骤：在接收端，进行信道估计；根据信道估计的结果，选择子带组自适应调制与编码参数，并将所述参数反馈回发送端。在发送端，提取反馈信号中的子带组自适应调制与编码参数，根据所述子带组自适应调制与编码参数，对子带组进行自适应调制与编码。
优选地，所述方法还包括步骤：在接收端，提取接收到的各个子带组内的数据；根据各个子带组所对应的子带组自适应调制与编码参数，对各子带组内的数据进行子带组自适应解调和译码，以得到原始数据。
优选地，所述子带组具有子带组合图案，所述子带是在特定数目的子载波调制符号内的、频域上相邻位置的相同数量的子载波组成的子载波组。
优选地，所述子带组合图案是采用相邻子带组合、间隔子带组合、全部子带组合方式对子带进行组合所获得的子带组图案。
优选地，所述根据信道估计的结果来选择子带组自适应调制与编码参数的步骤包括步骤：确定子带组内分配的信息比特数；确定子带组内的每个子带的调制和编码参数；比较子带组内的所有子带的调制参数；选择等级最高的调制参数作为整个子带组内统一的调制参数；根据所述信息比特数和调制参数，确定编码参数。
优选地，确定子带组内分配的信息比特数的步骤包括以下子步骤：计算子带组包含的每一个子带内可分配的信息比特数；对所述子带组内的每一个子带的信息比特数进行求和，作为所述子带组内可分配的信息比特数。
优选地，确定子带组内分配的信息比特数的步骤包括以下子步骤：计算子带组包含的每一个子带内可分配的信息比特数；对所述子带组内的每一个子带的信息比特数进行求和，并对所述求和结果进行加权，作为所述子带组内可分配的信息比特数。
优选地，对同一子带组内的所有子载波按相同的自适应调制与编码参数进行编码和调制。
优选地，所述根据信道估计的结果来选择子带组自适应调制与编码参数的步骤通过基于最低信噪比方法、基于平均信噪比方法、基于容量估计的方法来实现。
根据本发明，还提出了一种在子载波通信系统中执行子带组自适应调制与编码的发送端设备，所述发送端设备包括：天线，用于向接收端设备发送信号和从接收端设备接收信号；参数接收与提取装置，从天线接收子带组自适应调制与编码反馈信号，从所述信号中提取子带组自适应调制与编码参数；自适应发送控制装置，根据接收到的所述子带组自适应调制与编码参数，控制自适应调制与编码装置和串并变换装置；自适应调制与编码装置，在自适应发送控制装置的控制下，对输入的数据进行子带组自适应调制与编码，并且将自适应调制与编码后的数据输出到串并变换装置；串/并转换装置，在自适应发送控制装置的控制下，对自适应调制与编码后的数据进行串/并变换。
优选地，根据本发明，所述自适应发送控制装置包括：自适应调制与编码控制装置，用于根据接收到的子带组自适应编码与调制参数，控制所述自适应编码与调制装置，以对输入的数据进行自适应编码与调制；组合图案控制装置，用于根据子带组的组合图案，控制所述串/并变换装置，对自适应调制与编码后的数据进行串/并变换。
根据本发明，还提出了一种在子载波通信系统中执行子带组自适应调制与编码的接收端设备，所述接收端设备包括：天线，用于向发送端设备发送信号和从发送端设备接收信号；信道估计装置，用于对信道的传输性能进行估计；自适应调制与编码参数选择装置，用于根据信道估计的结果，选择子带组自适应调制与编码参数；自适应接收控制装置，用于根据子带组自适应调制与编码参数，控制自适应解调和译码装置；自适应解调与译码装置，用于在自适应接收控制装置的控制下，控制子带组的自适应解调与译码；发送装置，用于通过天线，向发送端发送包含子带组自适应调制与编码参数信息的信号。
优选地，根据本发明，所述自适应接收控制装置包括：自适应解调与译码控制装置，用于根据组合图案控制装置中的组合图案信息和参数存储装置所存储的子带组自适应调制与编码参数，控制自适应解调与译码装置，以便进行子带组自适应解调与译码操作；组合图案控制装置，用于存储子带组的组合图案信息；以及参数存储装置，用于存储子带组自适应调制与编码参数。
优选地，根据本发明，所述自适应调制与编码参数选择装置包括：子带性能分析装置，对子带组的各子带的性能进行分析；子带参数选择装置，根据子带的性能分析，选择各子带的自适应调制与编码参数；子带组参数选取装置，根据子带参数选择装置的选择结果，选择子带组的参数；参数集合装置，存储所选择的子带组的各子带的自适应调制与编码参数；以及组合图案控制装置，用于存储子带组的组合图案。
附图说明
通过参考以下结合附图所采用的优选实施例的详细描述，本发明的上述目的、优点和特征将变得显而易见，其中：
图1所示为OFDM的信道特性示例，在前面已经进行了描述；
图2所示为现有技术的子带自适应调制与编码示意图，在前面已经进行了描述；
图3所示为现有技术的OFDM与AMC相结合的框图，在前面已经进行了描述；
图4所示为现有技术的子带自适应调制与编码的实现结构示意图，在前面已经进行了描述；
图5所示为用于实现本发明方法的OFDM-AMC系统结构示意图；
图6所示为用于实现本发明方法的OFDM-AMC系统结构的更详细的结构图；
图7示出了用于实现根据本发明实施例的自适应编码和调制方法的处理流程图；
图8为在本发明的实施例中所使用的对相邻子带组合获得的子带组的示例的示意图；
图9为在本发明的实施例中所使用的对间隔子带组合获得的子带组的示例的示意图；
图10为在本发明的实施例中所使用的对全部子带组合获得的子带组的示例的示意图；
图11示出了在不同反馈延时下，本发明方法与传统方法性能比较结果的示意图；
图12示出了在不同信道估计误差下，本发明方法与传统方法性能比较结果的示意图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明的具体实施方式。为了清楚地描述本发明，本发明采用了OFDM系统作为示例来进行描述，应该意识到，本发明的自适应调制和编码的方法同样适合于其他利用子载波进行通信的任何子载波通信系统。
本发明是在传统的OFDM自适应调制与编码中采用子带的独立编码方法的基础上，通过将子带按一定方式组合成子带组，再对各个子带组进行联合编码的方法。而且，该发明还给出了将子带组合成子带组的各种方式，以及子带组内联合编码时采用的调制与编码参数的选取方式，稍后将对其进行描述。
图5所示为用于实现本发明方法的OFDM-AMC系统结构。
为了使本发明的描述更为清楚，省略了与如图1到4中的现有技术的已知结构的详细描述，而仅描述了本发明与现有技术的区别结构。
与图3所示的传统的OFDM-AMC结构相比，应用本发明的OFDM-AMC系统的有以下几点不同之处：
(1)图5中的模块505中所包含的参数选取模块504是对子带组的AMC参数进行选取，而图3中318模块是选取每个子带的AMC参数。这是由于传统系统中进行子带自适应调制与编码的单位为子带，而在本发明所应用系统中，进行自适应调制与编码的单位为子带组。在本发明中，将OFDM中频域上的所有子带通过组合图案组合成若干子带组，再对各个子带组进行自适应调制与编码。与此变化相对应的是，图5中参数发送模块320→B端天线316→A端天线306→A端参数接收与提取模块307这样一个反馈链路里传输的是关于子带组的AMC参数，而不是如图3中的关于子带的AMC参数。
(2)发送端A中自适应发送控制模块501替换了图3中的AMC控制模块308。在本发明技术中，发送端对OFDM中子带组进行自适应调制与编码，子带组由OFDM中各子带按照组合图案组合而成。因此，自适应发送控制模块501一方面需要对自适应调制和编码模块301中子带组的AMC进行控制，另一方面，系统中还要求对自适应调制与编码之后的串/并转换模块进行控制，使得每个子带组内发送的信息比特在编码和调制后能映射到OFDM中相应的子带内来，以进行传输。
(3)接收端B中的自适应接收控制模块503替换了图3中的自适应解调与控制模块317。自适应接收控制模块503一方面需要对自适应解调和译码模块311进行控制，另一方面，还对自适应解调与译码之前的并串转换模块312进行控制，将同一子带组内的接收符号合并到一起进行解调和译码。
图5中的虚线部分，即模块502和505可以细化为图6。
图6所示为本发明提出方法的实现结构的示意图。
在发送端A，与图4中传统子带自适应的不同之处在于：自适应调制与编码的单位为子带组而非子带，此时自适应调制和编码模块301的输出603按次序包含了子带组1，2，…K内发送的数据，其调制和编码方式分别为(C1，M1)，(C2，M2)，...，(CK，MK)，其中K为OFDM内划分的子带组总数。另外，发送端除了对AMC操作进行控制之外，还需要根据子带的组合图案601对串/并变换进行控制，从而将每个子带组内发送的信息比特在编码和调制后能映射到OFDM中相应的子带内来进行传输。
在接收端B，与图4中传统子带自适应的不同之处在于：自适应解调与译码的单位为子带组而非子带。另外，接收端除了对自适应解调和译码操作进行控制之外，还需要根据子带的组合图案605对并/串变换进行控制，从而将OFDM同一子带组内的接收符号合并到一起进行解调和译码。除此之外，图6中在参数选取部分与图4也不同。图6中在图4中选取得到OFDM各子带的参数621基础之上，还要再根据组合图案607选取OFDM各子带组的自适应参数606。
具体说来，本发明技术的实现流程参见图7所示。
图7示出了用于实现根据本发明实施例的自适应编码和调制方法的处理流程图。
具体说来，本发明技术的实现过程如下：
第一步，由接收端来确定发送端OFDM中各个子带组内的自适应调制与编码参数，并将其反馈回发送端。这一过程包括接收端信道估计(步骤901)，OFDM各子带自适应参数选取(步骤902)，OFDM各子带组自适应参数选取(步骤903)，以及参数反馈(步骤921)。
(1)信道估计(步骤901)：这里的信道估计可以采用现有的一般方法，比如基于导频的信道估计，盲信道估计等等。
(2)OFDM各子带自适应参数选取(步骤902)：
这里指的是考虑在传统的每个子带独立编码的情况下，OFDM中每个子带进行自适应传输时所采用的调制编码参数。由于是独立编码，因此各个子带内的参数根据其信道特性的不同而不同。
在这一步操作里，首先需要确定备选的自适应参数集合，比如表1和表2中的参数集合。然后，根据当前每个子带内的信道特性为其选取合适的调制和编码参数，同时确定相应的传输信息比特数。这里，根据信道特性选取参数的现有方法有很多种，如基于子带最低信噪比的方法，基于子带平均信噪比的方法，基于容量的方法，基于平均信噪比结合其他统计特性的方法，等等。在本实施示例中，我们以基于平均信噪比的方法为例作一下简要说明。
基于平均信噪比的方法是这样的：首先通过理论分析或者仿真的方法确定每种调制编码参数所需的信噪比门限值(如表2所示)，其中的吞吐能力也即各种编码调制参数对应的频谱利用率，其数值上等于编码效率与每个符号包含比特数的乘积。然后，对每个子带来说，计算其内部子载波上的平均信噪比。最后，为该子带选取门限值低于该平均信噪比，且吞吐能力最高的调制与编码参数作为该子带内的调制与编码参数。比如，子带内平均信噪比为0，2，4，6，8情况下，按表2所示的参数，选取的调制与编码参数对应的等级分别为1，1，2，3，4。相应的，该子带内分配的信息比特数也就确定下来了(其数值上等于该子带内的子载波总数与选取编码调制参数所对应吞吐能力的乘积)。
  等级   编码参数   调制参数   信噪比门限(dB)   吞吐能力(bps/Hz)
  0   不传   不传   -∞   0
  1   1/2Turbo   BPSK   -0.4   0.5
  2   1/2Turbo   QPSK   2.2   1
  3   3/4Turbo   QPSK   5.2   1.5
  4   2/3Turbo   8PSK   7.6   2
  5   3/4Turbo   16QAM   10.9   3
  6   2/3Turbo   64QAM   14.5   4
表2调制与编码参数集合及其对应信噪比门限和吞吐
(3)OFDM各子带组自适应参数选取(步骤903)
传统的自适应方法中对OFDM每个子带进行独立的调制和编码。而在本发明申请的方法中，自适应传输的单位是子带组而非子带。因此，首先按照一定的组合方法(或称组合图案)，将OFDM频域所有子带组合成若干个子带组。组合的方法可以是：
相邻子带组合，指的是将位置上相邻的若干个子带组合成一个子带组，参见图8；
图8为相邻子带组合示例。
图8中，将OFDM中时域同一位置，频域上的N个子带组合成若干个子带组，其中，频域位置相邻的子带组合成一个子带组，即图中相同阴影图案下的子带同属一个子带组。
间隔子带组合，指的是间隔的选取若干子带组合成一个子带组，参见图9；
图9为间隔子带组合示例。
图9中，间隔的在OFDM频域上选取子带合并为同一个子带组，即图中相同阴影图案下的子带同属一个子带组。
全部子带组合，指的是将频域所有子带合并为一个子带组，参见图10；
图10为全部子带组合示例。
图10中，将OFDM中时域同一位置，频域上的全部N个子带合并为一个子带组。
按其他规律进行组合。
在子带组内每个子带的调制与编码参数、分配的信息比特数确定下来之后，子带组内分配的信息比特数以及联合编码参数可以这样确定：(1)将各个子带内分配的信息比特数求和作为整个子带组内分配的信息比特数；(2)选取各子带中最大的调制等级作为该子带组内统一调制采用的调制方式，再由子带组内分配的信息比特数和调制方式确定编码效率。
这一过程示例如下：假设一个子带组包含A，B，C，D四个子带，每个子带内包含的子载波数为512，经过上一步操作a)以后确定的各个子带对应的编码和调制参数等级分别为：0，1，2，3。则可得：ABCD内分配的信息比特数分别为512*0＝0，512*0.5＝256，512*1＝512，512*1.5＝768。由此，该子带组内总的信息比特数为0+256+512+768＝1536。之后，选取ABCD内最高的调制等级(这里，子带D对应的调制等级最高)8PSK作为整个子带组内统一的调制参数，相应的，该子带组内统一编码所采用的编码效率为1536/(512*3*4)＝1/4。
这里，将估计所得的ABCD四个子带内各自的传输信息比特数求和后作为子带组内传输的信息比特数。实际操作中，还可以对该数值做一个加权运算。比如，考虑信道变化比较快，估计的信道特性误差会较大，则对ABCD四个子带内的传输信息比特数求和后作一个0.9的加权，即得：子带组内总的信息比特数为(0+256+512+768)*0.9＝1536*0.9≈1382。
(4)参数反馈(步骤921)
在接收端获得OFDM每个子带组的自适应参数之后，将其通过反馈信道发送回发送端，用于发送端按此参数进行实际的操作。
第二步，发送端根据接收端反馈回的OFDM各子带组内的自适应参数之后，为每个子带组分配相应数目的待传输的信息比特，并按相应参数对每个子带组内进行联合编码和调制(步骤911)。比如按前面假设的情况，对由ABCD四个子带组成的子带组采用联合的调制和编码，其调制和编码参数分别为8PSK和1/4Turbo码。接下来，再根据子带组合图案将调制后的符号分配到OFDM中相应子带内进行发送(步骤912)，具体包括串/并变换302，IFFT303，并/串变换304，以及插入保护间隔305。
第三步，在接收端，首先去除保护间隔315，串/并变换314，FFT313，并/串变换312，同时通过控制312根据子带组合图案将接收到OFDM各子带组内的数据提取出来(步骤904)，然后，再依据第一步中所得的各子带组内的自适应参数，对每个子带组进行自适应解调和接收，并得到最终发送的原始数据(步骤905)。
本发明对OFDM中的各个子带进行组合和联合编码，有效地利用了子带间的分集能力，从而有效地提高了系统频谱利用率，尤其是快衰落和信道估计误差下的频谱利用率，同时降低自适应实现复杂度和反馈开销。
图11示出了在不同反馈延时下，本发明方法与传统方法性能比较结果的图。
图12示出了在不同信道估计误差下，本发明方法与传统方法性能比较结果的示意图。
其中，仿真采用的OFDM系统信号带宽为10MHz，子载波总数为1024，划分为16个子带，每个子带在时域上跨越8个OFDM符号。Turbo码的分量递归系统卷积(RSC)多项式为(13，11)oct，译码采用4次迭代，最大后验概率(MAP)算法。系统采用ARQ。仿真中采用的信道模型为M.1225车载信道模型A。在具体实施时，采用子带全部组合的方法，单个子带采用基于平均信噪比的参数估计方法。图11和图12中的fdτ和MSE分别表示最大多普勒频移与反馈时延的乘积，以及信道估计误差。传统的方法参见图2。从图11和图12的结果可见，无论是在理想的情况下(fdτ＝0，无MSE)，还是快衰落(存在fdτ)或者信道估计误差(存在MSE)的情况下，与传统方法相比，本发明提出的方法均有一定的性能增益。另外，此时将16个子带全部合并为1个子带组，反馈开销降为原来的1/16。
尽管以上已经结合本发明的优选实施例示出了本发明，但是本领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改、替换和改变。因此，本发明不应由上述实施例来限定，而应由所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (22)

1.一种在子载波通信系统中执行子带组自适应调制与编码的方法，所述方法包括步骤：
在接收端，
进行信道估计；
根据信道估计的结果，选择子带组自适应调制与编码参数，并将所述参数反馈回发送端；
在发送端，
提取反馈信号中的子带组自适应调制与编码参数，
根据所述子带组自适应调制与编码参数，对子带组进行自适应调制与编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法还包括步骤：
在接收端，
提取接收到的各个子带组内的数据；
根据各个子带组所对应的子带组自适应调制与编码参数，对各子带组内的数据进行子带组自适应解调和译码，以得到原始数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述子带组具有子带组合图案，所述子带是在特定数目的子载波调制符号内的、频域上相邻位置的相同数量的子载波组成的子载波组。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述子带组合图案是采用相邻子带组合、间隔子带组合、全部子带组合方式对子带进行组合所获得的子带组图案。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据信道估计的结果来选择子带组自适应调制与编码参数的步骤包括步骤：
确定子带组内分配的信息比特数；
确定子带组内的每个子带的调制和编码参数；
比较子带组内的所有子带的调制参数；
选择等级最高的调制参数作为整个子带组内统一的调制参数；
根据所述信息比特数和调制参数，确定编码参数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：确定子带组内分配的信息比特数的步骤包括以下子步骤：
计算子带组包含的每一个子带内可分配的信息比特数；
对所述子带组内的每一个子带的信息比特数进行求和，作为所述子带组内可分配的信息比特数。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：确定子带组内分配的信息比特数的步骤包括以下子步骤：
计算子带组包含的每一个子带内可分配的信息比特数；
对所述子带组内的每一个子带的信息比特数进行求和，并对所述求和结果进行加权，作为所述子带组内可分配的信息比特数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对同一子带组内的所有子载波按相同的自适应调制与编码参数进行编码和调制。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据信道估计的结果来选择子带组自适应调制与编码参数的步骤通过基于最低信噪比方法、基于平均信噪比方法、基于容量估计的方法来实现。
10.一种在子载波通信系统中执行子带组自适应调制与编码的发送端设备，所述发送端设备包括：
天线，用于向接收端设备发送信号和从接收端设备接收信号；
参数接收与提取装置，从天线接收子带组自适应调制与编码反馈信号，从所述信号中提取子带组自适应调制与编码参数；
自适应发送控制装置，根据接收到的所述子带组自适应调制与编码参数，控制自适应调制与编码装置和串并变换装置；
自适应调制与编码装置，在自适应发送控制装置的控制下，对输入的数据进行子带组自适应调制与编码，并且将自适应调制与编码后的数据输出到串并变换装置；
串/并转换装置，在自适应发送控制装置的控制下，对自适应调制与编码后的数据进行串/并变换。
11.根据权利要求10所述的发送端设备，其特征在于：所述自适应发送控制装置包括：自适应调制与编码控制装置，用于根据接收到的子带组自适应编码与调制参数，控制所述自适应编码与调制装置，以对输入的数据进行自适应编码与调制；组合图案控制装置，用于根据子带组的组合图案，控制所述串/并变换装置，对自适应调制与编码后的数据进行串/并变换。
12.根据权利要求10或11所述的发送端设备，其特征在于：所述子带组具有子带组合图案，所述子带是在特定数目的子载波调制符号内的、频域上相邻位置的相同数量的子载波组成的子载波组。
13.根据权利要求12所述的发送端设备，其特征在于所述子带组合图案是采用相邻子带组合、间隔子带组合、全部子带组合方式对子带进行组合所获得的子带组图案。
14.一种在子载波通信系统中执行子带组自适应调制与编码的接收端设备，所述接收端设备包括：
天线，用于向发送端设备发送信号和从发送端设备接收信号；
信道估计装置，用于对信道的传输性能进行估计；
自适应调制与编码参数选择装置，用于根据信道估计的结果，选择子带组自适应调制与编码参数；
自适应接收控制装置，用于根据子带组自适应调制与编码参数，控制自适应解调和译码装置；
自适应解调与译码装置，用于在自适应接收控制装置的控制下，控制子带组的自适应解调与译码；
发送装置，用于通过天线，向发送端发送包含子带组自适应调制与编码参数信息的信号。
15.根据权利要求14所述的接收端设备，其特征在于：所述自适应接收控制装置包括：自适应解调与译码控制装置，用于根据组合图案控制装置中的组合图案信息和参数存储装置所存储的子带组自适应调制与编码参数，控制自适应解调与译码装置，以便进行子带组自适应解调与译码操作；组合图案控制装置，用于存储子带组的组合图案信息；以及参数存储装置，用于存储子带组自适应调制与编码参数。
16.根据权利要求14所述的接收端设备，其特征在于：所述自适应调制与编码参数选择装置包括：子带性能分析装置，对子带组的各子带的性能进行分析；子带参数选择装置，根据子带的性能分析，选择各子带的自适应调制与编码参数；子带组参数选取装置，根据子带参数选择装置的选择结果，选择子带组的参数；参数集合装置，存储所选择的子带组的各子带的自适应调制与编码参数；以及组合图案控制装置，用于存储子带组的组合图案。
17.根据权利要求14所述的接收端设备，其特征在于：所述子带组具有子带组合图案，所述子带是在特定数目的子载波调制符号内的、频域上相邻位置的相同数量的子载波组成的子载波组。
18.根据权利要求17所述的接收端设备，其特征在于所述子带组合图案是采用相邻子带组合、间隔子带组合、全部子带组合方式对子带进行组合所获得的子带组图案。
19.根据权利要求14所述的接收端设备，其特征在于：所述自适应调制与编码参数选择装置根据信道估计的结果，确定子带组内分配的信息比特数；确定子带组内的每个子带的调制和编码参数；比较子带组内的所有子带的调制参数；选择等级最高的调制参数作为整个子带组内统一的调制参数；以及根据所述信息比特数和调制参数，确定编码参数。
20.根据权利要求19所述的接收端设备，其特征在于：所述自适应调制与编码参数选择装置还根据信道估计的结果，计算子带组包含的每一个子带内可分配的信息比特数；以及对所述子带组内的每一个子带的信息比特数进行求和，作为所述子带组内可分配的信息比特数。
21.根据权利要求19所述的接收端设备，其特征在于：所述自适应调制与编码参数选择装置还根据信道估计的结果，计算子带组包含的每一个子带内可分配的信息比特数；以及对所述子带组内的每一个子带的信息比特数进行求和，并对所述求和结果进行加权，作为所述子带组内可分配的信息比特数。
22.根据权利要求14所述的接收端设备，其特征在于：所述自适应调制与编码参数选择装置基于最低信噪比方法、基于平均信噪比方法、基于容量估计的方法来实现子带组自适应调制与编码参数的选择。
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