[发明专利]正交频分复用信号的高效编码、调制与组帧方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及正交频分复用系统的关键技术，具体涉及一种高效的编码、调制与组帧方法和实现该方法的新型正交频分复用系统。

背景技术

正交频分复用（OFDM）是一种将发送的数据调制到一系列正交的子载波上传送出去的技术，具备极高的频谱效率和抗多径的能力，目前被广泛的应用于宽带数字通信、基于无线信道或者同轴线信道传输的数字电视及广播系统、无线网络以及LTE移动通信系统等方面。

OFDM系统通过在传输信号中加入足够长的循环前缀（CP）来消除系统中线性效应导致的码间串扰（ISI）。对于系统中非线性效应导致的性能差损抑制，采用前向纠错编码（FEC）技术是OFDM系统广泛使用的策略。FEC技术通过在信号中加入冗余来检测纠正信号在传输过程中由于各种不利因素导致的误码，以一定的有效带宽损失来大大提高通信系统的传输性能。

由于通信信道对宽带OFDM信号呈现出频率选择性，OFDM系统的传输误码通常集中在深衰落的子载波上，如果对所有的OFDM子载波采用相同的调制格式，将会严重影响整个系统的性能。因此，在OFDM传输系统中，通常使用自适应调制技术，基于接收机反馈的信道估计结果，在各个子载波之间灵活的分配功率和传输比特数，提高整个OFDM系统的误码性能。

在OFDM系统中使用FEC技术，希望一个OFDM子帧正好能够传输L（L为自然数）个码字。当OFDM符号各个子载波采用相同的调制格式时，这一需求很容易实现，但是，当系统使用自适应调制技术时，因为同一个物理子帧可承载的比特数是动态变化的，这一需求就较难达到了。针对这一矛盾，常用的解决方法是采用“填充零”、“编码凿孔”或者“重复编码”的方法。当一个OFDM子帧传输L个码字后还有少数空闲子载波，这些子载波将传输“0”；当一个OFDM子帧无法完整传输L个码字，则对系统编码后的码字进行凿孔，使L个码字可以正好调制在一个OFDM子帧上；或者一个OFDM子帧中只传输一个码字，该码字重复L次，选择其中一个OFDM子帧能承载的比特数进行传输。参考文献：3GPP TS 36.212：“Evolved universal terrestrial radio access;multiplexing and channel coding。

为了使FEC技术和自适应调制技术匹配工作，使一个OFDM子帧正好能够传输L个码字，“填充零”以及“重复编码”的方法由于加入了无用的冗余会降低系统的传输效率和频带利用率，“编码凿孔”在需要大量凿孔的情况下极有可能降低系统的传输性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提出一种新的高效调制、编码和组帧方法，以及采用该方法的OFDM系统，当OFDM系统使用自适应调制技术时，采用前向纠错编码（FEC）可以使一个OFDM子帧正好能够传输L（L为自然数）个码字。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于正交频分复用系统的高效编码、调制与组帧方法，采用前向纠错编码与自适应调制技术，其特征在于：发射机根据FEC码长和当前自适应调制方案调整OFDM信号若干子载波的调制格式阶数，使一个OFDM子帧正好传输L个FEC码字，其中L为自然数。

优选地，所述自适应调制为2^M-QAM调制。

进一步地，所述发射机根据所述接收机反馈的子载波传输质量信息确定系统的自适应调制方案，即确定OFDM符号各个子载波映射的比特数，进而通过调整所述OFDM符号若干子载波上的映射比特数，调整所述若干子载波调制格式的阶数。具体的调整方法为：如果一个OFDM子帧传输L个FEC码字后还有少数空闲子载波，则降低若干子载波的调制格式阶数；如果一个OFDM子帧无法完整传输L个码字，则提高若干子载波的调制格式阶数。

所述降低若干子载波调制格式阶数的方式包括：

1）在一个OFDM符号中，分散地选择若干子载波，降低其调制格式的阶数；

2）在一个OFDM符号中，集中地选择若干子载波，降低其调制格式的阶数；可以选择位置靠前、居中或靠后的子载波；

3）在一个OFDM符号中，挑选若干传输质量较差的子载波，降低其调制格式的阶数。

所述提高若干子载波调制格式阶数的方式包括：

1）在一个OFDM符号中，分散地选择若干子载波，提高其调制格式的阶数；

2）在一个OFDM符号中，集中地选择若干子载波，提高其调制格式的阶数；可以选择位置靠前、居中或靠后的子载波；