专利名称：数字传输方法
技术领域：
本发明涉及一种数字传输方法。
背景技术：
对于用来无线传输数字编码信息的方法，各种各样的调制类型是 公知的并且是常用的。
通过多径传播而出现的符号间干扰在单载波系统中表现为对可达 到的数据速率的大大限制并需要在接收机内对所传输的信号进行费力 的校正。特别是在时间上快速变化的无线电信道(其例如在快速运动 车辆的情况下或者对于在具有多径传播的快速变换的周围环境中的车 辆的情况下出现)，这是一个严重的问题，首要地表现在例如车辆运 行引导系统的与安全性相关的数据方面。
现代的通信系统通常例如按照正交频分复用(OFDM)原理将传 输信道的频谱分成大量的副载波，在其中，在一个副载波上又可以使 用各种各样的调制方法，在所述方法中，特别是正交幅度调制(QAM) 和差分相移键控(DPSK)具有实际意义。
多径传播可能在传输信道中造成某个特定的频率的衰落，即所谓 的"深衰落"。因此，在OFDM系统中经常使用信道编码或者代码比 特交织的方法，以便即使对于具有这种干扰的传输信道也能实现可靠 的数据传输。通过在软判决解码中对由接收信号解码而来的各个比特 使用可靠性信息，可以改善解码器的性能。于是，为了进行解码，可 以使用例如软输入维特比(Viterbi)编码器或者BCJR编码器。
发明内容
本发明的任务在于，说明一种用于无线传输数字编码信息的方法， 该方法稳健地对抗传输信道的公知干扰并可以在高数据速率下实现重 要数据的可靠的数据传输。
在权利要求1中对本发明进行描述。从属权利要求包含本发明的 有利的构造方案和改进方案。
本发明基于多载波系统，特别是基于OFDM系统，所述OFDM系 统将可供传输信道使用的频谱分成大量副载波并将所传输的信号按时 间分成连续的符号步骤(Symbolschritt)。
把副载波总数的至少一部分分为每M个副载波一组，这样形成很 多这样的副载波组。占用每组的仅N个副载波(这里0〈N〈M)导致了 第一调制，第一调制在组间对于N4时可以视为是M值频移键控，下 面也縮写为MFSK，而对于NM时则可以视为是所谓的多音-频移键控， 下面也縮写为MTFSK。该第一调制是特别是对于N=l而言特别稳健的 调制方法。有利的是，副载波大多数，优选全部被分为每M个副载波 一组。
特别是对于N4 (按组为MFSK)，每组副载波的数目M被有利 地选取为2<M<10，在特别有利的实施方式中被选取为M=4。采用M=4 和N:1的优选实施方式是特别稳健的，特别是在高频谱效率的同时， 对于传输信道的快时变是特别稳健的。
有利的是，比特分配在N4时在M个副载波的组内部这样地进行， 使得按照格雷(Gray)编码的类型相邻的副载波仅各相差一比特。由 此，在频偏(发生频偏时优选地错误地被判断成相邻副载波)时降低 比特错误率。但在此，所采用的、优选的将一组的所有副载波都布置
为频率方向上相互关联的块，则不是强迫必须的。情况表明，组合在一组内的副载波在频谱上也可以保持远的间隔。
在采用N〉1的其它有利的实施方式中，也就是在一个符号步骤中， 同时以信号部分占用每组的N个副载波，这样可以获得传输系统的较
高的带宽效率。有利的是N〈M/2。
在所描述的方法中，无论是采用N-1还是1<N<M，有利的是，均 可以在接收机侧对接收信号进行非相干检测。由此，有利地可以取消 信道评估。在无需接收机侧信道评估的必要性的情况下，在有利的实 施方式中可以取消导频载波的传输并由此实现比相干检测更高的频谱 效率。
在对按照上述调制方法所产生和传输的信号进行非相干检测时， 载波相位对于数据的信息传输不起作用。这种自由度在有利的实施方 式中可以用于通过对副载波相位有利的选择而降低发射信号的峰值因 子。
在另一特别有利的实施方式中，第一调制方法的上述实施方式 (N=l、 N>1)的带宽效率可以通过附加地使用由第一调制占用的、作 为信息载体的副载波的相位而得到提高，而数据传输的稳健性并未由 于采用通过分组式载波占用编码的第一调制而受到不利地影响。
特别有利的是，对被占用的副载波的相位进行差分编码。这种差 分编码可以要么在频率方向上，也就是在被占用的副载波之间进行，
要么在时间方向上，也就是在时间上连续的符号之间进行。在此，还 可以有利地取消信道评估以及对接收信号进行非相干地检测。对于强 时变但频率选择性很弱的信道，更加有利的是在频率方向上的差分编 码，而对于信道强频率选择性强但时变不大的信道，更加有利的是在 时间方向上的编码。在另一有利的实施方式中，可以对在第一调制方法中也被以相干 调制方法占用的副载波实施附加的调制，也可以采用相干调制方法实 施，所述相干调制方法也就是需要在接收机侧进行相干检测(例如
QAM)的调制方法，其中，有利的是，为了相干解调而在接收机侧实 施信道评估。
通过链路适配可以在频率方向与时间方向上的相干差分编码之间 根据需要进行转换。如下的差分编码也是可能的，即在差分编码中， 对一部分副载波在时间方向上进行差分编码，而另一部分副载波则在 频率方向上进行差分编码。
有利的是，在采用按照第一调制执行的副载波占用以及采用附加 的调制占用副载波的信号中，第一调制的编码利用与用于第二调制的 数据无关的数据执行。在此，第一调制的编码特别地可以包括与安全 性相关的、例如车辆运行引导系统的数据，所述数据通过具有特别高 的抗干扰性的第一调制来传输。用于第二调制编码的数据可以涉及其 它服务，例如通信，对于通信在传输质量方面存在的要求较小。信道 编码和交织对于所述两种调制优选分开地实施。
对于这种服务多路复用，编码方法可以相应于两种调制的稳健性 和数据速率的要求分开地优化。这种服务多路复用也可以用于传输来 自数据源中的数据，所述数据包含对传输质量不同要求的数据部分， 例如被压縮的视频数据。对于在不同的服务质量之间没有区别的数据 多路复用，两种调制的编码方法可以这样进行优化，使得实现尽可能 好的总体效果。
通过第一调制仅一部分(N/M)的副载波可供附加调制使用。为 提高数据传输的频谱效率，也可以仅将一部分的副载波分成用于第一 调制的组而其余副载波以常用方式在未进行这类分组的情况下进行调 制，特别是进行常用的差分相位调制或者QAM等。
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下面借助结合附图的优选实施例对本发明进行详细地阐明。在此: 图l示出副载波占用的示例；
图2示出按照优选的实施方式的发射机侧和接收侧的信号处理。
具体实施例方式
在图1中以频率方向上的频带的形式示意性地示出按照多载波系
统(例如OFDM)的传输信道的较大总数的在频率f上连续的副载波 UT的片段。频率方向f上连续的副载波UT以每四个副载波一组的方 式组合，其中，在图1中完整地示出频率方向上连续的三个组GM、 ^和Gw。在所示的、优选的示例中，在频率方向f上的每组的副载波 以分块的方式相互关联。在所选择的、优选的示例中，每组副载波的 数目M为M=4。
依据第一调制方法占用一组内副载波中的N个且N4，在每一组 内以信号部分占用一个副载波。被占用的副载波通过加粗勾画的边框 线突出表示。未被占用的副载波通过x标记。
同时，对于Gf组将组内部的比特分配一同标出并优选按照格雷 (Gray)编码的类型进行，在格雷(Gray)编码中直接相邻的副载波 区别分别仅在于两比特中的一个。由此，对每组内一个副载波的占用 明确地确定相应组的比特对，在&组中也就是比特对{01}。编码的比 特在^组中代表副载波的边框下方标注并一般采用BA表示。由此， 对于三个连续的组Gw、 ^和Gw获得总计六比特的编码范围。
图1中通过具有粗线的边框突出表示的、被占用的副载波在优选 的实施方式中可以附加地包含差分相位调制形式的相位信息，为此图1 中假设是在频率方向上连续的、被占用的载波之间或者说相邻组的副 载波之间的差分相位调制。对被占用的副载波的这种差分相位调制有
9利地实现了对附加信息以其它编码比特BB的形式所进行的编码，而同 时不对第一调制的传输质量产生不利影响。在所示的示例中，假设是2 倍的差分相位调制，其中，在频率方向上被占用的相邻副载波的相关
相位通过向上或向下的箭头表示。其它编码比特BB通过在频率方向上 依次相随地被占用的副载波中的信号部分的相关相位位置以图1所示 的方式获得。作为这种相位调制的差分相位调制是普遍公知的。差分 相位编码有利地实现了在接收机侧进行非相干检测和解码。
图2示出一种优选的实施方式，例如采用按照图1通过第一调制 方法(第一调制方法对每组的一个副载波实施占用)的编码以及对被 占用的副载波进行附加的差分调制。
例如可以对不同服务的数据兼容的数据流DG被输送给解复用器 级DMX并且在该解复用器级中分成两个数据流DA和DB。两个数据 流中的数据速率可以是不同的。在对于车辆与固定站之间无线电通信 的优选应用方案中，例如数据流DA可以包含车辆运行引导系统内车辆 的与安全性相关的运行数据，而可以将例如通信数据或者图像数据等 其它数据分配给数据流DB。
数据流DA输送到第一编码器COA，该编码器COA产生用于第 一调制方法的第一比特序列CA。第二编码器COB以相应的方式由数 据流DB产生第二比特序列CB。在产生比特序列CA或CB时，可以 将用于信道编码的方法，用于匹配代码速率、代码比特交织等的方法 一并考虑。
第一比特序列CA在第一调制器CMA中按照所描述的第一调制， 凭借对划分在大量组的一组中的副载波的各一个副载波的占用转换成 副载波的总体的占用模式SA。
所产生的第二比特序列CB在第二调制器CMB中通过差分相位调制转换成相位调制信息SB，相位调制信息SB在合路器CAB中用于使 在调制器CMA内所占用的载波的相位被设有附加的相位信息。在合路 器的CAB输出端处可供使用的信号因此在每个连续的符号步骤中包含 有按照第一调制被占用的副载波中的信号部分，而所述副载波的副载 波相位则通过第二调制器在差分相位调制中确定。信号S通过未详细 示出的传输信道传输，该传输信道除了无线电路段之外，还可以包括 发射机的其它发射信号准备级和接收机的接收机输入级，特别是在 OFDM中也包含常用的反傅立叶变换(IFFT)级和傅立叶变换(FFT) 级。接收机所接收的接收信号E在第一解调器级RA中输送给检测器 DEA，该检测器DEA在被占用的与未被占用的副载波之间进行区分。 检测器DEA的决策在解码器DCA中被转换成接收数据流EA。解调器 级RA仅对以载波占用的第一调制的形式传输的信息进行检测和解码。 所述检测和解码可以有利地以非相干的方式进行。
为了相应于发射机侧的数据流DB对副载波相位中所包含的其它 信息进行检测和解码，接收信号附加地输送给第二解调器级RB，该解 调器级RB包含用于识别频率方向上和/或时间方向上差分副载波相位 的第二检测器DEB和用于产生第二数据流EB的第二解码器DCB。接 收机所获取的数据流EA和EB可以在多路复用MX中合并成一个总数 据流EG。
从解码器级RB的接收信号中对包含在差分相位调制内的信息的 抽取可以直接从接收信号中通过观测各个副载波上的接收能量来确 定。但如图2所示地，优选由第一解调器级RA导出关于副载波占用的 信息并通过编码器级RC和在载波占用级TB上产生在解调器级RA中 确定的副载波占用以及凭借副载波占用的支持来改善对差分副载波相 位的检测和解码。
在未示出的实施方案中，在RB级中所获取的相位信息也可以返 回RA级并在那里用于对被占用的载波进行相干检测。通过使用在一级中所获取的、用于改善接收机另一级中检测的信息，可以重复地降低 比特错误率。
附加地，对于在所接收的信号的两种调制类型中所包含的子信息 通过可靠性信息从解码器返回到检测器而进一步降低比特错误率。特 别是在获取差分相位分量中所包含的信息时，通过多符号检测(在多 符号检测中，差分相位决策在多个符号步骤上共同进行)可以降低比 特错误率，特别是在由信道引起的在多个符号上的相位旋转假设为恒 定的情况下。多符号检测是公知的。
前面和权利要求书中介绍的以及由附图获知的特征既可以单独地 也可以在不同的组合中有利地实现。本发明并不局限于所介绍的实施 例，而是也可以在专业人员能力的范围内以各种各样的方式变化。
权利要求
1. 用于通过传输信道对数字编码信息进行无线传输的方法，所述传输信道分成大量Z个副载波，其中在时间上依次相随的符号步骤中发出发射信号，其特征在于，至少一部分副载波被分为每M个副载波一组，并且第一调制在符号步骤内通过占用每组的N个副载波来进行，在此N<M，以及在每个被占用的副载波上传输发射信号的信号部分。
2. 按权利要求l所述的方法，其特征在于，每组副载波的数目M 选择为2<M<10。
3. 按权利要求2所述的方法，其特征在于，每组副载波的所述数 目M选择为M=4。
4. 按权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，每组被占用 的副载波的数目N选择为N4。
5. 按权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，被占用的副 载波的数目N选择为NH。
6. 按权利要求1到5之一所述的方法，其特征在于，被占用副载 波的相位这样确定，使得降低所述发射信号的峰值因子。
7. 按权利要求1到5之一所述的方法，其特征在于，对所述组内 被占用的所述副载波进行附加调制。
8. 按权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述附加调制实施 为对在被占用的不同副载波之间和/或在不同符号步骤之间的副载波相 位的差分调制。
9. 按权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述附加调制按 照相干调制方法实施。
10. 按权利要求7到9之一所述的方法，其特征在于， 一方面用 于第一调制的编码和另一方面用于所述附加调制的编码分开地进行。
11. 按权利要求7到IO之一所述的方法，其特征在于，在接收机 侧进行独立于所述附加调制的、第一调制的检测和解码。
12. 按权利要求ll所述的方法，其特征在于，为了支持在接收机 内的对所传输的信号中的所述附加调制的检测，对所检测和所解码的 载波占用执行重新编码。
13. 按权利要求7到12之一所述的方法，其特征在于，由对所述 附加调制的检测和解码而获取的相位信息被用于对所述第一调制进行 相干检测。
14. 按权利要求7到13之一所述的方法，其特征在于，对所述附 加调制，在多个符号步骤上实施检测。
15. 按权利要求1到14之一所述的方法，其特征在于，在接收机 侧对所述第一调制和/或所述附加调制迭代地进行检测和解码。
16. 按权利要求1到15之一所述的方法，其特征在于，仅副载波 总数的一部分纳入分组并服从第一调制，而对于其余副载波使用差分 相位调制方法和/或相干调制方法。
17. 按权利要求1到16之一所述的方法，其特征在于，使用信道 编码和/或交织。
18.按权利要求1到17之一所述的方法，其特征在于，在接收机 侧在解码时使用软判决方法。
全文摘要
对于一种用于无线传输数字编码信息的方法，在具有较大量副载波的OFDM多载波系统中提出，将副载波分为每M个副载波一组并在第一调制方法中以利用信号部分占用仅一个或者较少副载波的形式进行组内编码。在接收机侧上可以有利地对信号进行非相干地检测。采用M＝4和每组占用仅一个副载波而获得特别稳健和有效的传输方法。在优选的改进方案中，所占用的副载波还在相位上被差分调制。
文档编号H04L5/02GK101467381SQ200780021637
公开日2009年6月24日 申请日期2007年3月22日 优先权日2006年4月13日
发明者于尔根·林德纳, 伊万·佩里沙, 彼得·埃格纳, 拉尔斯·布吕尔, 沃纳·泰希, 马蒂亚斯·韦茨 申请人:德律风根无线电通讯系统两合公司