廣播信道數據發送接收方法、廣播信道數據發送方法以及廣播信道數據接收方法與流程
2023-04-23 03:20:41
本發明屬於數字信息傳輸
技術領域：
，特別涉及寬帶無線移動系統或寬帶地面廣播系統中的下行多業務傳輸，具體涉及一種基於比特分割復用的、兼容單天線接收與單天線與多天線接收的多業務傳輸方法及發送端、接收端裝置。
背景技術：
：為了實現對頻率資源的更高效利用，新一代寬帶無線移動系統和寬帶地面廣播系統廣泛採用了多天線技術，又稱為多輸入多輸出（Multiple-InputMultiple-Output,MIMO）技術。MIMO系統由於採用多根發射天線與接收天線的結構，可以獲得空間復用增益與空間分集增益，實現頻譜效率和鏈路穩定性的提高。第四代無線移動通信系統長期演進（LongTermEvaluation,LTE）、歐洲第二代地面無線數字視頻廣播（2ndGenerationDigitalVideoTerrestrialBroadcasting，DVB-T2）中都支持使用MIMO技術來提高傳輸性能。在寬帶無線移動通信系統和寬帶地面廣播傳輸系統從單天線架構向多天線架構演進的過程中，通信網絡中多天線接收機會逐步替換單天線接收機。在這個演進過程中，單天線接收機和雙天線接收機會有相當長的一段時間在網絡中同時存在。因此，單天線接收機與多天線接收機的兼容性是很有必要解決的問題。如果發送端僅發送供單天線接收機接收解碼的業務，則多天線接收機能獲得的性能增益非常有限；另一方面，如果發送端僅發送供多天線接收機接收解碼的業務，則單天線接收機通常不能正確接收該業務。因此，為了有效利用系統資源，需要設計一種多業務系統，這種系統發送的信號中既包括能供單天線接收機和多天線接收機同時解碼的基礎業務，又包括只有多天線接收機能接收的附加業務。在現有系統中，例如歐洲面向下一代手持接收的數字視頻廣播系統（DigitalVideoTerrestrialBroadcastingNextGenerationHandhold,DVB-NGH），對多天線接收機的支持是一種可選模式，並且對單天線接收機和多天線接收的兼容支持是以模式切換的形式實現的。也就是說，現有系統大多採用時分復用和頻分復用等正交復用方式來解決不同接收天線結構的接收機兼容問題。資訊理論原理指出，需求中所涉及的兼容單天線接收與多天線接收的多業務系統等效於一個MIMO廣播信道模型。在系統具有發送端信道狀態信息（ChannelStateInformationattheTransmitter,CSIT）的情況下，可以用汙紙編碼（DirtyPaperCoding,DPC）來實現MIMO廣播信道的信道容量；當系統不具有CSIT的時候，可以使用疊加編碼來逼近MIMO廣播信道容量。資訊理論研究表明，在兩種業務接收信噪比門限相同的情況下，MIMO廣播信道的容量等於時分復用時的容量。然而，在兩種業務所需信噪比門限不同的情況下，MIMO廣播信道容量大於時分復用時的容量。也就是說，簡單地使用時分復用傳輸適合單天線接收機和多天線接收機接收的不同業務，會造成容量上的損失。比特層次物理層子信道技術是一種廣播信道多業務傳輸技術。該技術的主要方法是將等效基帶系統中的傳輸的符號流在比特層次劃分成子信道，並在不同的子信道上傳輸不同的業務。由於發送端傳輸星座圖中不同位置的比特具有不同的保護等級，因此比特層次物理層子信道技術是一種對信道資源的非線性分配。可以證明比特層次物理層子信道技術具有逼近廣播信道容量的性能。但是，傳統的比特層次物理層子信道技術僅考慮單天線傳輸系統。當應用於MIMO系統，尤其需要兼容不同接收天線數目的接收機的時候，傳統的比特層次物理層子信道技術未考慮不同業務在不同天線之間的編碼以及星座映射方式。因此與MIMO廣播信道的容量相比有較大的性能損失。技術實現要素：為解決現有技術中MIMO傳輸存在性能損失的問題，提供一種傳輸效率較高的兼容單天線接收與多天線接收的多業務傳輸系統。一種廣播信道數據發送接收方法，所述方法兼容單天線接收與多天線接收的廣播信道多業務傳輸，且可同時傳輸MISO業務與MIMO業務，其特徵在於，包括以下步驟：傳輸數據準備：對於MISO業務的數據和MIMO業務的數據，分別獨立進行信道差錯控制編碼和比特交織，得到MISO業務與MIMO業務的傳輸數據比特流；分組：根據MISO業務與MIMO業務傳輸所需的服務質量要求以及數據發送設備所使用的多天線星座圖，對物理層符號序列進行分組；獲取業務子信道：對每個物理層符號分組在比特層次進行分割，得到比特層次的MISO業務子信道和MIMO業務子信道；數據填充與星座映射：將MISO業務與MIMO業務的傳輸數據比特填充到對應的比特層次子信道，並將填充了業務數據的比特向量映射到星座圖上，通過基帶等效信道進行傳輸；數據接收解碼：對接收到的信號中的MISO業務子信道進行解碼，從中解碼出MISO業務數據比特，然後MIMO接收機以解碼出的MISO業務數據比特為先驗信息對MIMO業務進行解碼。一種廣播信道數據發送方法，所述發送方法兼容單天線接收與多天線接收的廣播信道多業務傳輸，且可同時傳輸MISO業務與MIMO業務，包括以下步驟：傳輸數據準備：對於MISO業務的數據和MIMO業務的數據，分別獨立進行信道差錯控制編碼和比特交織，得到MISO業務與MIMO業務的傳輸數據比特流；分組：根據MISO業務與MIMO業務傳輸所需的服務質量要求以及數據發送設備所使用的多天線星座圖，對物理層符號序列進行分組；獲取業務子信道：對每個物理層符號分組在比特層次進行分割，得到比特層次的MISO業務子信道和MIMO業務子信道；數據填充與星座映射：將MISO業務與MIMO業務的傳輸數據比特填充到對應的比特層次子信道，並將填充了業務數據的比特向量映射到星座圖上，通過基帶等效信道進行傳輸。一種廣播信道數據接收方法，所述接收方法兼容單天線接收與多天線接收的廣播信道多業務傳輸，且可同時傳輸MISO業務與MIMO業務，包括以下步驟：對接收到的信號中的MISO業務子信道進行解碼，從中解碼出MISO業務數據比特，然後MIMO接收機以解碼出的MISO業務數據比特為先驗信息對MIMO業務進行解碼。相較於現有技術，本發明提供的兼容單天線接收與多天線接收的多業務傳輸系統，可以在多天線發射的無線移動系統或寬帶地面廣播系統中兼容單天線接收與多天線接收、可以為具有不同天線數量的接收機提供差異化多業務傳輸、可以支持的靈活的系統參數配置與靈活的信道資源分配。本發明採用比特分割復用方式來解決MISO業務子信道與MIMO業務子信道的分割，相比於傳統時分復用、頻分復用等正交信道資源分配方式，可以獲得廣播信道增益，提高系統傳輸的頻譜效率。附圖說明圖1是本發明第一實施方式中兼容單天線接收與多天線接收的多業務傳輸系統所應用的設備方框圖。圖2是本發明第一實施方式所述的兼容單天線接收與多天線接收的多業務傳輸系統的工作流程圖。圖3為如圖2所示MISO業務的數據比特映射到MISO業務子信道的方式選擇流程圖。圖4為圖2所示數據填充方式中MISO業務不採用天線間編碼時的數據比特填充與星座映射的示意圖。圖5為圖2所示數據填充方式中MISO業務採用天線間重複編碼時的數據比特填充與星座映射的示意圖。圖6為圖2所示數據填充方式中MISO業務採用天線間空時分組編碼時的數據比特填充與星座映射的示意圖。圖7為圖2所示接收機對接收到的信號進行解碼流程圖。圖8為本發明第二實施方式中兼容單天線接收和多天線接收的廣播信道多業務系統聯10的工作流程圖。圖9為圖8所示數據解碼中當MISO業務不採用天線間編碼時MISO業務與MIMO業務的逐比特比特交織編碼調製曲線圖。圖10為圖8所示數據解碼中當MISO業務採用天線間重複編碼和空時編碼時MISO業務編碼調製曲線圖。圖11為本發明第三實施方式中兼容單天線接收和多天線接收的廣播信道多業務系統聯的流程圖。圖12為圖11所示數據解碼中MIMO業務與MISO業務的聯合傳輸速率曲線。圖13為如圖12所示數據解碼中採用BICM迭代解映射時MIMO業務與MISO業務的聯合傳輸速率性能上界曲線圖。主要元件符號說明兼容單天線接收與多天線接收的多業務傳輸系統10發射機11接收機12單天線接收機121多天線接收機122步驟S11~S17、S141~S143、S171~S173、S21~S27、S31~S37如下具體實施方式將結合上述附圖進一步說明本發明。具體實施方式在傳統系統中，為解決不同接收天線數目的接收機的兼容問題，通常採用對信道資源正交分割的方法，即採用時分復用或頻分復用等方式來進行多業務傳輸。然而，採用正交信道資源分割的系統的聯合傳輸速率性能遠小於廣播信道的聯合信道容量域，造成了頻譜效率的浪費。另外，傳統的比特分割物理層子信道技術是應用於單天線傳輸系統的，並且多種業務的數據比特直接映射到比特級物理層子信道中。為了實現信道資源的有效利用，本發明採用基於比特分割的物理層子信道技術，通過在比特層次將廣播信道劃分成MIMO業務子信道和MISO業務子信道兩個比特層次物理層子信道，來實現MIMO業務與MISO業務的兼容傳輸。基於比特分割的物理層子信道技術被證明是一種具有逼近廣播信道容量的多業務傳輸技術。下面結合附圖，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施方式是用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。第一實施方式請參閱圖1，其為本發明所述的兼容單天線接收與多天線接收的多業務傳輸系統10的方框圖。所述的兼容單天線接收機和多天線接收機的傳輸系統10應用於廣播信道中。兼容單天線接收機和多天線接收機的傳輸系統10包括發射機11與接收機12，其中，發射機11採用多天線架構，用於發送兩種不同的業務數據。該兩種不同的業務數據分別為供單天線接收機和多天線接收機同時接收解碼的業務MISO業務（Multiple-InputSingle-Outiput，以下簡稱為MISO業務），以及僅供多天線接收機接收解碼的業務（以下稱為MIMO業務）。接收機12包括處於網絡中的單天線接收機121以及多天線接收機122，其中，單天線接收機121用於從發射機11所發送的信號中解碼出基礎的MISO業務，多天線接收機122用於解碼基礎的MISO業務以及附加的MIMO業務。本實施方式考慮一個雙天線發射的廣播信道多業務系統，用於發送兩種業務：MISO業務和MIMO業務，其中MISO業務同時供單天線接收機和雙天線接收機接收解碼，MIMO業務僅供雙天線接收機接收解碼。其中，需要說明的是，對於可雙向數據傳輸寬帶無線移動系統，本實施方式對應其中的下行鏈路，即發射機11可為信號基站或者寬帶無線路由器，接收機12可以為手機或者平板電腦。在本發明其他實施方式中，對應單向數據傳輸的地面寬帶廣播系統，發射機11可為信號基站，接收機12為電視等音視頻播放設備的數位訊號接收器。請參閱圖2，其中，圖2為本發明第一實施方式所述的兼容單天線接收與多天線接收的多業務傳輸系統10執行廣播信道數據發送接收方法的工作流程圖。下面結合圖1與圖2，具體說明兼容單天線接收與多天線接收的多業務傳輸系統10的工作流程，具體步驟如下：步驟S11，對於MISO業務的數據和MIMO業務的數據，分別獨立進行信道差錯控制編碼和比特交織，得到MISO業務與MIMO業務的傳輸數據比特流。其中，採用和來分別表示兩根發射天線上的發送符號序列中的第個符號。步驟S12，根據MISO業務與MIMO業務傳輸所需的服務質量要求以及數據發送設備所使用的多天線星座圖，對物理層符號序列進行分組。其中，所述數據發送設備也即是發送機11，另外，數據發射符號序列和均使用階星座圖進行調製。其中，所述的所需服務質量要求，包括MISO業務與MIMO業務兩種業務傳輸所需的數據速率和所需的最小解碼門限。所述的對物理層符號序列進行分組，是指將物理層信道中傳輸的符號流中若干相鄰的符號組成一個整體。步驟S13，根據MISO業務與MIMO業務傳輸所需服務質量要求，對於每個物理層符號分組在比特層次進行分割，得到比特層次的MISO業務子信道和MIMO業務子信道。用來表示映射成的比特向量，其中，利用比特層次物理層子信道技術，把比特向量和中的一部分比特分配給MIMO業務，構成MIMO業務子信道；另一部分比特分配給MISO業務，構成MISO業務子信道。根據所述所需服務質量要求，對於步驟S2中得到的物理層符號序列分組，對該符號序列分組中所包含的比特進行分割，分割得到兩個比特層次子信道，分別用於傳輸MISO業務和MIMO業務。其中，用於傳輸MISO業務的比特層次子信道稱為MISO業務子信道，用於傳輸MIMO業務的比特層次子信道稱為MIMO業務子信道。步驟S14，將MISO業務與MIMO業務的傳輸數據比特填充到對應的比特層次子信道。其中，將MIMO業務的數據比特填充到MIMO業務子信道，將MISO業務的數據比特填充到MISO業務子信道。然後將填充了兩種業務的數據比特的比特向量按星座圖映射成發送符號。進一步，MIMO業務的數據比特直接獨立映射MIMO業務子信道，而MISO業務的數據比特映射到MISO業務子信道還包括多種方式，由此，需依據實際需要選擇MISO業務的子信道填充方式。具體地，由於兼容單天線接收與多天線接收的多業務傳輸系統10為多天線發射、單天線和多天線接收的系統，因此在將MIMO業務與MISO業務的數據比特流向比特層次子信道映射的過程中，要考慮天線間編碼問題。由此，對於MIMO業務，可以使用同傳統比特分割物理層子信道技術相同的直接映射方式。對於MISO業務，本實施方式中包括三種映射方式，分別是獨立編碼直接映射，即不採用天線間編碼；天線間重複編碼映射；天線間空時分組編碼映射。所述將MIMO業務的數據比特填充到MIMO業務子信道的具體方式是指，將MIMO業務的數據比特序列順序填充到MIMO業務子信道中的每個比特位置上。對於MIMO業務子信道在不同天線上的比特位置，採用空間復用的方式填充MIMO業務的數據比特，不使用天線之間的約束關係。請參閱圖2與圖3，其中，圖3為如圖2所示MISO業務的數據比特映射到MISO業務子信道的方式選擇流程圖。如圖3所示，MISO業務的數據比特映射到MISO業務子信道包括三種方式，使用者可依據實際需要選擇MISO業務的子信道填充方式：步驟S141，獨立編碼直接填充：將MISO業務的數據比特直接填充到MISO業務子信道上。所述將MISO業務的數據比特直接填充到MISO業務子信道的具體方式是指，將MISO業務的數據比特序列順序填充到MISO業務子信道中的每個比特位置上。對於MISO業務子信道在不同天線上的比特位置，採用空間復用的方式填充MISO業務的數據比特，不使用天線之間的約束關係。具體地，將MISO業務的數據比特直接填充到MISO業務子信道上，即不採用天線間編碼。對於MISO業務子信道，比特向量中的每一個比特位置填充的都是MISO業務數據比特流中的不同比特。填充了MIMO業務與MISO業務數據比特之後的比特向量和被通過相同的映射方式映射成星座符號和。如圖4所示，其中，圖4是圖2所示數據填充方式中MISO業務不採用天線間編碼時的數據比特填充與星座映射的示意圖，星座圖以16-QAM為例，因此每根發射天線上的比特向量包括4個比特，星座映射方式採用Gray映射。步驟S142，採用天線間重複編碼映射的方式將MISO業務的數據比特填充到MISO業務子信道上，並保證不同發射天線上相同位置的比特相同。所述MISO業務數據比特向MISO業務子信道的填充方法是指，將MISO業務的數據比特序列順序填充到MISO業務子信道中由相同天線發送的部分的每個比特位置上，使得MISO業務子信道中所有發射天線所發送的比特序列相同。具體地，將MISO業務的數據比特映射到MISO業務子信道上，並保證不同發射天線上相同位置的比特相同。如圖5所示，其中，圖5為圖2所示數據填充方式中MISO業務採用天線間重複編碼時的數據比特填充與星座映射的示意圖。首先在分割子信道時，要保證不同發射天線的比特向量中在相同位置上的比特分配給相同的子信道。也就是說，比特向量中的比特和或被同時分配給MISO子信道，或者被同時分配給MIMO業務子信道。在對MISO業務子信道填充MISO業務數據比特的時候，對於兩個比特向量相同位置的比特，填充相同的MISO業務的數據比特，即如果和屬於MISO業務子信道，則滿足。星座映射方式與方法1所採用的星座映射相同，填充了業務比特流的比特向量和被通過相同的映射方式映射成星座符號和。步驟S143，採用天線間空時分組編碼映射將MISO業務的數據比特填充到MISO業務子信道上，保證相鄰符號不同發射天線上相同位置的比特滿足空時分集編碼準則。所述MISO業務數據比特向MISO業務子信道的填充方式是指，將MISO業務的數據比特序列填充到MISO業務子信道上，並通過空時分集編碼，使得在僅考慮MISO業務子信道的情況下，多根發射天線在相鄰發射符號之間滿足空時分組編碼準則。具體地，將MISO業務的數據比特映射到MISO業務子信道上，並保證相鄰符號不同發射天線上相同位置的比特滿足空時分集編碼準則。和比特層次子信道劃分方式相同，同樣要求不同比特向量中相同位置的比特被分配給相同的業務，即比特和或被同時分配給MISO子信道，或者被同時分配給MIMO業務子信道。並且要求在向量的空時分組之內，業務子信道的分配方式相同。本實施方式中採用雙天線發射機，因此空時分組的長度為2。業務比特的填充與星座映射如圖6所示，其中，圖6為圖2所示數據填充方式中MISO業務採用天線間空時分組編碼時的數據比特填充與星座映射的示意圖。在一個空時分組中的第一個時刻，MISO業務的數據比特獨立填充該時刻的MISO業務子信道上；在相同空時分組中的第二個時刻，MISO業務子信道上的比特與上一個時刻不同發射天線上比特向量相同位置上的比特相同，即MISO業務數據比特填充方式滿足約束條件，。在進行星座的映射的時候，空時分組內的第一個時刻，兩根發射天線的星座映射方式相同，用表示；空時分組內的第二個時刻，兩根發射天線的映射方式分別為和，即分別映射為原星座圖的負星座圖和負共軛星座圖。步驟S15，根據編碼方式，對填充完成業務數據的比特向量進行星座映射。也即是本實施方式中僅考慮平衰落信道下的基帶等效系統，即發送的數據比特流經過信道編碼之後被映射成基帶符號序列。完成比特填充與星座映射之後，得到基帶發送符號。將在等效基帶系統上發送，完成多業務傳輸。步驟S16，數據接收，通過等效基帶系統發射傳輸，經過衰落信道和疊加噪聲，也即是基帶符號序列通過基帶等效信道的衰落之後與噪聲疊加，得到接收信號序列。對於頻率選擇性衰落信道，可以使用OFDM轉化為頻域上的平衰落信道。當採用OFDM時，上述基帶符號序列是在不同子載波上傳輸的基帶符號所組成的序列。步驟S17，MISO業務對應的接收機12和MIMO業務對應的接收機12對接收到的信號進行解碼。其中，所述解碼包括解映射和信道譯，所述解碼方式採用基於獨立解映射的方式或基於迭代解映射的方式。具體地，請一併參閱圖2與圖7，其中，圖7為接收機12對接收到的信號進行解碼流程圖。如圖7所示，MISO接收機和MIMO接收機對接收到的信號進行解碼的具體步驟包括：步驟S171，對MISO業務子信道進行解碼，也即是對MISO業務子信道進行解映射和信道解碼，MISO接收機和MIMO接收機對接收到的信號中的MISO業務子信道進行解碼，從中解碼出MISO業務數據比特。步驟S172中，判斷接收機12的類型，也即是判定接收機12中是否包含有多天線接收機122。步驟S173，若接收機為多天線接收機，則MIMO接收機將解碼出的MISO業務的數據比特作為先驗信息，對接收到的MIMO業務子信道進行解碼，所述解碼包括解映射和信道解碼，從而解碼出MIMO業務數據比特。其中，MIMO業務的數據比特直接填充到MIMO業務子信道上。若接收機12並不是多天線接收機，則流程結束。第二實施方式請參閱圖8，其為本發明第二實施方式中兼容單天線接收和多天線接收的廣播信道多業務系統聯10的工作流程圖。本實施方式與第一實施方式基本相同，區別僅在於MIMO業務與MISO業務的解碼方法不同。具體地，步驟S21，對於MISO業務的數據和MIMO業務的數據，分別獨立進行信道差錯控制編碼和比特交織，得到MISO業務與MIMO業務的傳輸數據比特流。步驟S22，根據MISO業務與MIMO業務傳輸所需的服務質量要求以及發送端所使用的多天線星座圖，對物理層符號序列進行分組。步驟S23，根據MISO業務與MIMO業務傳輸所需服務質量要求，對於每個物理層符號分組在比特層次進行分割，得到比特層次的MISO業務子信道和MIMO業務子信道。步驟S24，將MISO業務與MIMO業務的傳輸數據比特填充到對應的比特層次子信道。步驟S25，根據編碼方式，對填充完成業務數據的比特向量進行星座映射。步驟S26，通過等效基帶系統發射傳輸，經過衰落信道和疊加噪聲。步驟S27，接收機對接收到的信號進行解碼。其中，所述解碼包括解映射和信道解碼。對於單天線接收機121（圖1），直接對接收信號中的MISO業務進行解碼；對於雙天線接收機122（圖1），首先從接收信號中解碼MISO業務，然後再以解碼出的MISO業務為先驗信息進一步解碼MIMO業務。在解碼過程中，對於MISO業務，首先對其進行解映射，使用Log-MAP解映射，得到MISO業務的逐比特對數似然比為：其中代表發送符號矩陣，表示MISO衰落信道矩陣，表示單天線接收機接收到的信號，代表MISO業務數據比特填充約束下的多天線聯合星座圖集合，代表滿足的星座符號組成的集合，代表噪聲的方差。這種解映射方式被稱為BICM獨立解映射。解映射所得的對數似然比可以直接送入軟入軟出的信道解碼器進行信道解碼，得到獨立解映射的MISO業務接收比特流。除了獨立解映射之外，也可以採用迭代解映射的方法進一步提高解碼性能。經過比特交織的編碼經過解碼後解交織，並計算相應的外信息，外信息進一步作為先驗信息重新送入解碼器進行解碼。其中，外信息的計算公式為式中，表示先驗信息的對數似然比，表示第根天線第個比特位置上的先驗信息的對數似然比，表示發送符號的先驗概率密度函數，表示接收符號的後驗概率密度函數。對於空時編碼的MISO業務數據比特填充與星座映射方式，要首先進行空時解碼。對於一個空時分組內的接收符號和，在信道方向上正交分解其中為信道矩陣。通過正交變換，可以消除MISO業務在相同位置的比特上的天線間幹擾，同時改變等效信道衰落的分布，實現空間分集。以為例，其條件概率密度函數應為根據上式可以對進行解映射操作，接下的解碼方式同其他數據比特填充與星座映射方式下的解碼方式相同。可以證明，當採用BICM獨立解映射時，兩種業務的逐比特BICM平均互信息可以由如下公式計算，當MISO業務採用獨立編碼和重複編碼的時候：其中表示MIMO衰落信道矩陣，代表關於隨機變量的數學期望，y代表接收信號。當MISO業務採用空時編碼的時候：如圖9所示，其中，圖9為圖8所示數據解碼中當MISO業務不採用天線間編碼時MISO業務與MIMO業務的逐比特比特交織編碼調製曲線圖。如圖9示所示，其清楚載明了當MISO業務不採用天線間編碼時，星座圖採用16-QAM情況下，兩種業務的逐比特BICM平均互信息。由於16-QAM星座圖中有兩種不同保護等級的比特，因此每種業務對應兩條曲線。如圖10所示，其中，圖10為圖8所示數據解碼中當MISO業務採用天線間重複編碼和空時編碼時MISO業務編碼調製曲線圖。如圖10所示，其清楚載明了當MISO業務採用天線間重複編碼和空時編碼時，MISO業務的逐比特BICM平均互信息，星座圖同樣採用16-QAM。第三實施方式請參閱圖11，其為本發明第三實施方式中兼容單天線接收和多天線接收的廣播信道多業務系統10的流程圖。本實施方式與第一實施方式基本相同，區別僅在於MIMO業務與MISO業務的解碼方法不同。具體地，步驟S31，對於MISO業務的數據和MIMO業務的數據，分別獨立進行信道差錯控制編碼和比特交織，得到MISO業務與MIMO業務的傳輸數據比特流。步驟S32，根據MISO業務與MIMO業務傳輸所需的服務質量要求以及發送端所使用的多天線星座圖，對物理層符號序列進行分組。步驟S33，根據MISO業務與MIMO業務傳輸所需服務質量要求，對於每個物理層符號分組在比特層次進行分割，得到比特層次的MISO業務子信道和MIMO業務子信道。步驟S34，將MISO業務與MIMO業務的傳輸數據比特填充到對應的比特層次子信道。步驟S35，根據編碼方式，對填充完成業務數據的比特向量進行星座映射。步驟S36，通過等效基帶系統發射傳輸，經過衰落信道和疊加噪聲。步驟S37，接收機對接收到的信號進行解碼。其中，所述解碼包括解映射和信道解碼。用表示MIMO業務與MISO業務的聯合傳輸速率。對於給定的MIMO業務和MISO業務的信噪比門限下，每一種比特層次子信道分配方案對應一個的取值。預設步驟S32中所述的物理層符號分組內有個符號。設其中第個符號對應的MIMO業務與MISO的聯合傳輸速率為，則個符號內的平均聯合傳輸速率為通過調整每個符號的比特層次子信道分配方案，可以實現的不同取值，記為。在聯合傳輸速率的所有可能取值中，如下步驟可以用來搜索其上界：C1，在所有的取值組成的集合中，選擇，此時，表示此時比特向量中的所有比特都分配給MIMO業務子信道；C2，對於，有則MIMO業務與MISO業務的聯合傳輸速率上界由給出。請參閱圖12，其中，圖12為圖11所示數據解碼中MIMO業務與MISO業務的聯合傳輸速率曲線。如圖12所示，在MISO業務採用獨立編碼、天線間重複編碼和空時編碼，並且採用BICM獨立解映射時，MIMO業務與MISO業務的聯合傳輸速率變化曲線。其中，發射機的兩根天線上均採用16-QAM星座圖進行調製，衰落信道採用Rayleigh信道，MIMO業務與MISO業務的解碼門限分別為10dB和5dB。圖6中同時給出了當採用時分復用來傳輸多業務時的聯合傳輸速率。可以看出，本發明提出的廣播信道多業務系統相比於時分復用系統在聯合傳輸速率上有顯著的性能增益。並且，在各種MISO業務的子信道填充與星座映射方式中，空時編碼的多業務聯合傳輸速率增益最大。當採用BICM迭代解映射時，多業務聯合傳輸速率可以進一步獲得增益，即逼近編碼調製（CodedModulation,CM）平均互信息。在確定的比特層次子信道劃分方案下，採用BICM迭代解映射獲得的多業務聯合傳輸速率的計算公式如下：對於MISO業務：對於MIMO業務：其中，表示單位信道使用的比特數目，代表關於隨機變量的數學期望，代表MIMO接收機的信道狀態信息，代表MISO接收機的信道狀態信息。請參閱圖13，其中，圖13為如圖12所示數據解碼中採用BICM迭代解映射時MIMO業務與MISO業務的聯合傳輸速率性能上界曲線圖。如圖13所示，發射天線星座圖仍採用16-QAM，衰落信道採用Rayleigh信道，MIMO業務與MISO業務的解碼門限分別為10dB和5dB，MISO業務子信道填充與星座映射方式為空時編碼。可以看出，採用BICM迭代解映射可以獲得相比於BICM獨立解映射的進一步性能增益。圖7中還給出了高斯輸入下的廣播信道容量，即廣播信道傳輸速率理論最大值。通過對比可以發現，本發明提出的兼容單天線接收與多天線接收的廣播信道多業務傳輸系統具有逼近理論聯合傳輸速率極限的性能。以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限定，僅僅參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明。本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。當前第1頁1 2 3