CN101931598B - 自适应数字信号传输方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自适应数字信号传输方法及传输***。所述传输方法如下：根据均匀或非均匀的特定图样在每个数据块之前***一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列，组成连续的信号帧；根据发送端与接收端是否约定该特定图样，可选择的在所述连续信号帧的前端***记录所述特定图样的头信息；最后发送连续信号帧。本发明的方法及***既能满足合理的传输效率，又能高效自适应的帮助接收端恢复数据，提高了信道估计、同步等的速度，改善了信道性能，灵活度高，且节省时间。
Description
技术领域
本发明涉及信号传输技术领域，特别涉及一种自适应数字信号传输方法及***。
背景技术
近二十年来，随着现代通信技术的飞速发展以及人们对无线通信业务需求的日益增长，传输各种业务的数字信号传输***广泛应用于无线局域网、固定无线接入***、有线/无线数字音频和视频广播等通信***。当前无线通信技术最主要的问题是单载波和多载波调制***在多径传输信道下，会发生频率选择性衰落，即符号间干扰(InterSymbolInterference，ISI)。在数字信号传输过程中，辅助数据能够对抗信道衰落和其他干扰，从而帮助接收端恢复信号，尽管辅助数据的加入降低了传输效率，但是可以提高***消除符号间干扰的能力和跟踪信道动态变化等的信道估计能力。目前已有多种属于辅助数据的保护间隔类型，包括循环前缀(CyclicPrefix，CP)，零填充(ZeroPadding，ZP)和已知训练序列。
此外，辅助数据的用处还应包括：信号同步、信道估计、传输模式识别和相位噪声跟踪等。例如，在已经存在的数字电视地面广播(DigitalTelevisionTerrestrialBroadcasting，DTTB)传输标准中，美国高级电视***委员会(AdvancedTelevisionSystemsCommittee，ATSC)数字电视标准采用了单载波调制，而欧洲标准数字视频地面广播(DigitalVideoTerrestrialBroadcasting-Terrestrial，DVB-T)和日本地面综合业务数字广播(IntegratedServiceDigitalBroadcasting-Terrestrial，ISDB-T)以及中国国家标准数字电视地面多媒体广播(DigitalTelevisionTerrestrialMultimediaBroadcast，DTMB)都采用了基于正交频分复用(OFDM)技术的多载波调制。ATSC单载波***将每一个信号帧分为了场和段的概念，每个场含有312个数据段和1个场同步段；DVB-T多载波***采用编码正交频分复用COFDM传输，随机***了导频信号；与DVB-T相比，ISDB-T的主要不同在于使用了很长的交织和信道编码技术，信号传输方法没有本质区别；DTMB多载波***基于时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)调制技术，采用时域训练序列进行保护间隔、同步和信道估计等。特别的，已知训练序列在对抗块间干扰起到保护间隔作用的同时，还可以辅助进行同步、定时恢复、载波恢复、信道估计和噪声估计等，保障无线***的可靠传输，因此在多载波和单载波***中广泛应用。
然而，现有***的数字信号传输方法中，每个信号帧加入的辅助数据(包括保护间隔和导频或已知训练序列)个数固定不变，这就使得在信道变化剧烈的情况下，存在收敛误差和收敛时间问题。如何合理设计安排帧结构，既能满足合理的传输效率，又能高效自适应的帮助接收端恢复数据，提高信道估计、同步等的速度，改善性能，成为设计数字信号传输***的一个核心问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够克服现有技术不足的自适应数字信号传输方法及传输***，通过采用高效灵活的数据帧结构，扩展应用范围，既能满足合理的传输效率，又能高效自适应的帮助接收端恢复数据，且灵活度高、节省时间。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
依照本发明一实施方式的自适应数字信号传输方法，其中数据流以信号帧进行传输，该方法包括以下步骤：
S1.根据特定图样在每个数据块之前***一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列，组成连续的信号帧；
S2.若发射端和接收端已约定所述特定图样，则直接执行步骤S4，否则执行步骤S3；
S3.在所述连续信号帧的前端***记录所述特定图样的头信息；
S4.发送所述连续信号帧。
其中，步骤S1中，所述数据块的长度为N，N为任意正整数。
其中，步骤S1中，所述数据块的长度为N，N为2的幂次方。
其中，步骤S1中，采用多载波调制或单载波调制方式对所述数据块进行调制。
其中，所述一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列中的已知训练序列为时域二值序列、频域二值序列、时频实数序列、或上述序列的任意组合。
其中，所述一个已知训练序列和所述两个彼此重复的已知训练序列中的已知训练序列的长度相同。
其中，不同的信号帧的所有一个已知训练序列和两个彼此重复的已知训练序列中的已知训练序列相同，或不同，或相位旋转，或确定关系，或为相同、不同、相位旋转、确定关系的已知训练序列的组合。
其中，所述已知训练序列的长度为K，K为任意正整数。
其中，所述已知训练序列的长度为K，K为所述数据块长度N的2的幂次方分之一。
其中，所述特定图样均匀或不均匀。
其中，所述特定图样为经过M个由所述一个已知训练序列和所述数据块组成的信号帧后，***由所述两个重复的已知训练序列和所述数据块组成的信号帧，M为大于或等于1的整数。
其中，所述特定图样约定任意个数的信号帧。
依照本发明另一实施方式的自适应数字信号传输***，其中以信号帧传输数据流，该***包括：辅助数据***单元，用于根据特定图样在每个数据块之前***一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列，组成连续的信号帧；特定图样检测单元，用于检测发射端和接收端是否已约定所述特定图样；头信息***单元，用于在所述连续信号帧的前端***记录所述特定图样的头信息；以及发送单元，用于发送上述连续信号帧。
本发明的自适应数字信号传输方法及传输***采用兼容时域二值序列、频域二值序列、时频实数序列或其组合形式的已知训练序列取代了循环前缀，其***方式按照特定图样进行，特定图样可以是均匀的，也可以是不均匀的，能适应信道变化，提高了信道估计、同步等的速度，实现高效传输。在本发明的自适应数字信号传输方法中，数据块可以在多载波调制的不同的频域子载波上，或单载波调制的不同时隙上进行传输。
附图说明
图1为依照本发明实施方式的自适应数字信号传输方法流程图；
图2-3为依照本发明实施方式的自适应数字信号传输方法的信号帧结构示意图；
图4为依照本发明实施方式的自适应数字信号传输***结构图；
图5为实施例1的自适应数字信号传输方法流程图。
具体实施方式
对本发明提出的自适应数字信号传输方法及其传输***，结合附图和实施例说明如下。
如图1所示，依照本发明的自适应数字信号传输方法，数据流以信号帧进行传输，该方法包括步骤：
S1.根据特定图样，在每个数据块之前分别***一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列，一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列与一个数据块复用合成一个信号帧，这样若干个数据块与已知训练序列组合成连续的信号帧，其中，特定图样可规定任意长度帧内包含一个或者两个重复的已知训练序列，即帧结构安排方式，两个彼此重复的已知训练序列可以利用其相似性起到循环前缀的作用，简化精确信道估计，数据块的长度N为任意正整数，可根据需要配置，优选地N为2的幂次方，例如27，28，29，210，211，212，213，214，215，216等，可采用单载波调制或多载波调制方式对数据块进行调制；
S2.若信号的发射端和接收端已约定所述特定图样，则直接执行步骤S4，信号帧结构如图2所示，否则执行步骤S3；
S3.在连续信号帧的前端***记录特定图样的头信息，信号帧结构如图3所示；
S4.发送上述连续信号帧。
其中，一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列中的已知训练序列为时域二值序列、频域二值序列、时频实数序列、或上述序列的任意组合，且所述一个已知训练序列和两个彼此重复的已知训练序列中的已知训练序列的长度相同。
一个已知训练序列和两个彼此重复的已知训练序列中的已知训练序列相同，或不同，或相位旋转，或确定关系等，或为相同、不同、相位旋转、确定关系等的已知训练序列的组合。
特定图样可以是均匀的也可以是不均匀的，优选地，特定图样为经过M个由一个已知训练序列和数据块组成的信号帧后，***由两个彼此重复的已知训练序列和数据块组成的信号帧，M为大于或等于1的整数，M可根据需要自适应配置，所述需要可以是信道变化速度等，但不限于此。
已知训练序列的长度为任意正整数K，可根据需要自适应调整，所述需要可以是信道时延等，但不限于此，优选地，K为数据块长度N的2的幂次方分之一，如K为N的1/2，1/4，1/8，1/16，1/32，1/128等，时延越长，K越大，时延越短，K越小。
如图4所示，本发明的自适应数字信号传输***，以信号帧传输数据流，该***包括：辅助数据***单元，用于根据特定图样在每个数据块之前分别***一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列，组成连续的信号帧；特定图样检测单元，用于检测发射端和接收端是否已约定特定图样；头信息***单元，用于在连续信号帧的前端***记录特定图样的头信息；发送单元，用于发送上述连续信号帧。
实施例1
本实施例中，将本发明的自适应数字信号传输方法应用于DTMB***中，根据信道特点，选取均匀或不均匀的特定图样安排一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列的***方式，自适应配置每个信号帧中包含的已知训练序列个数，改善快时变或深衰落信道时的信道估计等性能，例如在信道处于深衰落时，采用两个彼此重复的已知训练序列，这样可以使信道估计简化且更加准确。如图5所示，本实施例的自适应数字信号传输方法具体实施如下：
D1.将待传输的数字电视业物流打包为DTMB***每帧规长度的数据块；
D2.根据具体业务需要，采用多载波调制或单载波调制方式，将上述数据块进行调制，得到调制数据块，多载波调制采用反向快速傅里叶变换(InverseFastFourierTransform，IFFT)运算进行；
D3.根据特定图样进行配置，在每个调制数据块之前分别***一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列，组成连续的信号帧，一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列与一个调制数据块复用合成一个信号帧，其中，已知训练序列可以是时域二值序列，也可以是频域二值序列，还可以是时频实数序列，或是混合序列形式；
D4.若发射端和接收端已事先约定了特定图样，则信号帧中不***前置头信息，执行步骤D6，否则执行步骤D5；
D5.若未事先约定，则在连续信号帧的前端***记录特定图样的头信息，前置头信息可以约定任意个数的信号帧，位置任意；
D6.发送上述连续信号帧或***头信息的连续信号帧。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (13)
1.一种自适应数字信号传输方法，其中数据流以信号帧进行传输，该方法包括步骤：
S1.根据信道特点，选取均匀或不均匀的特定图样，根据所述特定图样自适应地在每个数据块之前***一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列，若干个数据块与已知训练序列组成连续的信号帧；其中，所述特定图样规定帧结构安排方式；
S2.若发射端和接收端已约定所述特定图样，则直接执行步骤S4，否则执行步骤S3；
S3.在所述连续信号帧的前端***记录所述特定图样的头信息；
S4.发送所述连续信号帧。
2.如权利要求1所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，步骤S1中，所述数据块的长度为N，N为任意正整数。
3.如权利要求1所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，步骤S1中，所述数据块的长度为N，N为2的幂次方。
4.如权利要求1所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，步骤S1中，采用多载波调制或单载波调制方式对所述数据块进行调制。
5.如权利要求1所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，所述一个已知训练序列或两个彼此重复的已知训练序列中的已知训练序列为时域二值序列、频域二值序列、时频实数序列、或上述序列的任意组合。
6.如权利要求1所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，所述一个已知训练序列和所述两个彼此重复的已知训练序列中的已知训练序列的长度相同。
7.如权利要求1所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，不同的信号帧的所有一个已知训练序列和两个彼此重复的已知训练序列中的已知训练序列相同，或不同。
8.如权利要求1所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，
不同的信号帧的所有一个已知训练序列和两个彼此重复的已知训练序列中的已知训练序列相位旋转。
9.如权利要求4-8中任一项所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，所述已知训练序列的长度为K，K为任意正整数。
10.如权利要求2-8中任一项所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，所述已知训练序列的长度为K，K为所述数据块长度N的2的幂次方分之一。
11.如权利要求1所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，所述特定图样均匀或不均匀。
12.如权利要求1所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，所述特定图样为经过M个由所述一个已知训练序列和所述数据块组成的信号帧后，***由所述两个重复的已知训练序列和所述数据块组成的信号帧，M为大于或等于1的整数。
13.如权利要求1、11-12中任一项所述的自适应数字信号传输方法，其特征在于，所述特定图样约定任意个数的信号帧。
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