[发明专利]一种分层调制数据传输、接收方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种分层调制数据传输、接收方法及设备。

背景技术

随着无线通信技术的日益成熟及商业化的推广。蜂窝移动通信，无线局域网，无线城域网等无线通信手段已经广泛应用在人们生产和生活中的各个领域，为人们进行随时随地的沟通和交流提供了越来越方便快捷的手段。移动通信技术，经历了第一代模拟移动通信(1G)，第二代数字移动通信系统(2G)，再到目前正在高速增长的第三代多媒体移动通信系统(3G)，正在向超3G及4G宽带移动通信系统发展。

宽带移动通信系统为设备的带宽、传输速率和延时等指标提出了更高的要求。因此正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)、多输入多输出技术(Multiple Input Multiple Output，MIMO)、中继技术、高阶调制技术等纷纷被引入到新的系统之中，作为提高系统性能的手段。

数字调制是现代通信的一项基本技术，目前常用的数字调制技术包括四相相移键控(Quaternary Phase Shit Keying，QPSK)、八相相移键控(8 Phase ShitKeying，8PSK)、十六正交振幅调制(16 Quadrature Amplitude Modulation，16QAM)、64QAM等。一般来说，对相同功率发射的信号，调制阶数越高，其信号传播的有效距离越短。但在其有效距离内，调制阶数越高的信号其频谱利用率越高。例如，64QAM能够提供很高的频谱利用率，即传输速率。但其适用的覆盖范围却比较小；QPSK的频谱利用率较低，但使用QPSK传输能够覆盖很大的范围。因此，使用上述任何一种调制方式，都不能同时带来频谱利用率和覆盖范围的最大化。

为了解决上述问题，提出了分层调制技术，在分层调制中，待发送的数据被分为基本层数据和增强层数据。其中基本层数据在调制符号的基本层传输，增强层数据在调制符号的增强层传输。基本层-增强层的组合可以为任意两种数据调制方式，比如：QPSK-QPSK，QPSK-16QAM，16QAM-QPSK等。并且，增强层的星座图可以进行一定角度的偏移，以获得调制码距的最大化。图1所示的是一种QPSK-QPSK分层调制星座图。如图1所示，发送的数据包括基本层数据和增强层数据。分层调制采用四个比特的信息(比如，abcd)，其中，基本层数据占据ab，增强层数据占据cd。采用分层调制之后，对于距离基站较近的用户，由于能够全部解出基本层数据ab和增强层数据cd，因此可以获得较高的数据速率；而对于距离基站较远的用户，由于其接收到信号的质量已经下降，仅能解出基本层的数据ab，因此只能得到较低的数据速率。但是，基本层数据与增强层数据相比，拥有较远的覆盖范围。

多媒体广播业务的特点是基站采用无线传输的方式为覆盖范围内的所有终端提供服务，因此基站将为这些终端发送相同的信息。当采用传统调制方式(如QPSK，16QAM等)时，由于远端用户的接收质量较差，因此为了使覆盖范围里所有用户都能够顺利得到服务，不能使用较高阶的调制，如64QAM。这样近端用户虽然能够达到较好的接收质量，也只能使用较低的调制阶数，如QPSK。这样，就对频谱资源造成了一定的浪费。

采用分层调制后，就能很好的解决上述问题。请参见图2，基站采用广播方式向覆盖范围内的所有终端(包括近端终端和远端终端)发送经基站分层调制后形成的基本层数据和增强层数据，对近端用户来说，其能够从广播消息中接收基本层和增强层的数据，就能够享受较好的数据率，相当于使用了高阶调制。对远端用户来说，只能从广播消息中接收基本层的数据，数据率降低，相当于使用了低阶调制，提高了频谱利用效率。分层调制在多媒体广播中有两种典型应用。一是在基本层和增强层分别传送不同的业务数据，如不同的电视节目。这样，近端用户能够收看到所有的电视节目，而远端用户只能收看部分电视节目；二是在基本层和增强层发送同一个业务的不同数据(如一个电视节目的奇数帧和偶数帧)。这样，近端用户能够收看到高质量的电视节目，而远端用户收看的电视节目质量就较低(一半的数据)，但不影响顺利观看。