[0001] 本
申请是原案的分案申请，原案的申请号201410837562.1，申请日2014年12月24日，
发明创造名称“基于叠加编码的信令编码调制方法及解调译码方法”。
技术领域
[0002] 本发明涉及编码传输领域，特别涉及一种基于叠加编码的信令编码调制方法及解调译码方法。
背景技术
[0003] 随着业务运营的要求越来越高，在需要同时广播不同服务
质量(QoS)的业务的场景下，叠加编码(superposition coding)是一种有效提高总体信道容量的技术。
[0004] 叠加编码技术的通常应用为：在发射端的调制编码方法为，首先对有不同服务质量的若干个业务分别进行编码调制，然后给这若干个经过编码调制的
信号分别乘以不同的功率因子，最后叠加在一起。相对应的，在接收端的解调译码方法为，首先将具有最大功率因子的那一层信号视为数据，而将其他层信号视为噪声，因而先对着最大功率因子的一层进行解调译码，得出其信息比特，随后恢复出这一层经过编码调制的信号，再将所恢复出的信号其从接收到的信号中减去，这样就得到了除了具有最大功率因子的那一层信号之外的其他所有层的信号的叠加。以此类推，就可以对所有层的信号进行解调译码。
[0005] 所以，叠加编码技术在实际应用中存在着如下限制：
[0006] 为了对某一层业务进行解调译码，必须首先对功率因子大于该层业务的所有业务进行解调、译码和消除。那么，在接收端并不需要接收其他业务时，这显然增加了额外的复杂度。
[0007] 当各个业务的编码调制分别包含了不同参数、且深度较大的时间交织时，那么将会大大增加接收端的存储资源。
[0008] 另外，在现有DVB-T2标准中，广播业务是由一个个DVB-T2
帧来承载的。而每一个DVB-T2帧都包含有信令信号以指示其承载的业务的参数。DVB-T2采用了分级的信令结构，每个DVB-T2帧包含前导信令P1、高级信令L1-Pre和低级信令L1-Post。前导信令包含了接收端为了成功对高级信令进行解调译码所必须的信息，而前导信令与高级信令包含了接收端为了成功对低级信令进行解调译码所必须的信息。针对这高级信令L1-Pre和低级信令L1-Post的编码，现有的处理方法仅是将这二者进行直接地顺次拼接。
发明内容
[0009] 本发明解决的问题是，已有叠加编码方式增加系统额外的复杂度，且为了实现广播不同服务质量的若干个业务，存在着业务数据一并参与交织所带来的增大
存储器资源的问题，另外现有DVB-T2标准中信令信号的直接拼接处理方法无法进一步实质上提高总体信道容量。
[0010] 为解决上述问题，本发明
实施例提供了一种基于叠加编码的信令编码调制方法,物理帧中承载有高级信令bH和低级信令bL，其特征在于，包括以下步骤：分别对高级信令bH和低级信令bL进行编码调制，得到高级信令信号sH和低级信令信号sL；将高级信令信号sH与低级信令信号sL按照预定叠加规则进行叠加编码，得到信令信号s；以及将信令信号s与其他信令以及数据信号进行组合并调制，得到物理帧的基带
波形，其中，低级信令bL至少包含：物理帧中各个业务所分别采用的编码调制方式，高级信令bH至少包含：相应的低级信令的比特数与该低级信令所采用的调制方式，高级信令信号sH中复数的数量MH小于等于低级信令信号sL中复数的数量ML。
[0011] 可选的，预定叠加规则包括：将高级信令信号sH与低级信令信号sL叠加得到包含ML个复数的信令信号 其中， αH与αL为预定的功率因子，αH和αL满足以下预定关系：αH一定大于αL，且满足[0012] 可选的，高级信令信号sH具有的长度、调制方式以及
门限值是固定的；低级信令信号sL具有可变长度、以及可变调制方式。
[0013] 可选的，物理帧中还承载有前导信令，前导信令包含叠加指示字段SSP，该叠加指示字段SSP用于指示高级信令bH和低级信令bL的编码调制是否采用如上述信令编码调制方法中的叠加编码方式。
[0014] 本发明实施例还提供了一种基于叠加编码的信令解调译码方法，其特征在于，包括以下步骤：从利用上述令编码调制方法在发送端所形成的基带波形中提取出与信令信号中前MH个元素相一一对应的第一部分信令信号和相应的第一信道信息以及第一噪声方差估计值；将信令信号中低级信令信号作为噪声，利用第一部分信令信号、第一信道信息以及第一噪声方差估计值进行解调译码，得到高级信令；对高级信令进行编码调制得到高级信令信号，将该高级信令信号从第一部分信令信号中消除；根据从高级信令中所获得的低级信令的比特数和编码调制方式，得到低级信令信号中复数的数量ML；从利用上述令编码调制方法在发送端所形成的基带波形中提取出与发射端的信令信号的后(ML-MH)个元素相一一对应的第二部分信令信号和相应的第二信道信息以及第二噪声方差估计值；以及利用消除了高级信令信号的第一部分信令信号、第一信道信息、第一噪声方差估计值，以及第二部分信令信号、第二信道信息和第二噪声方差估计值进行解调译码，得到低级信令。
[0015] 可选的，第一部分信令信号表示为 第一信道信息表示为第一噪声方差估计值表示为 其中， 是
对随机变量 的方差的估计；第二部分信令信号表示为
第二信道信息表示为 第二噪
声方差估计值表示为 其中， 是对随机变量
的方差的估计。
[0016] 可选的，消除了高级信令信号的第一部分信令信号表示为其中， 与该 相对应的信道信息仍为第一信道信息hA和第
一噪声方差估计值
[0017] 可选的，通过解调译码得到高级信令，包括以下步骤：将第一部分信令信号 第一信道信息hA和第一噪声方差估计值 进行解映射，得到对数似然比LLR1，再进行译码得到高级信令bH。
[0018] 可选的，通过解调译码得到低级信令，包括以下具体步骤：将消除了高级信令信号sH的第一部分信令信号 第一信道信息hA、第一噪声方差估计值 进行解映射，得到第一对数似然比LLR1A；将第二部分信令信号 第二信道信息hB和第二噪声方差估计值 进行解映射，得到第二对数似然比LLR1B；将所得的第一对数似然比LLR1A和第二对数似然比LLR1B进行拼接，得到组合对数似然比LLRz；以及对组合对数似然比LLRz进行译码得到低级信令bL。
[0019] 可选的，还包括以下步骤：接收端先提取前导信令，获取前导信令中上述的叠加指示字段SSP，通过该叠加指示字段SSP来判断信令信号是否采用叠加编码，再对基带波形进行提取。
[0020] 与
现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：
[0021] 因为根据本发明所涉及的基于叠加编码的信令编码调制方法及解调译码方法，在发送端，低级信令bL包含各个业务的编码调制方式，高级信令bH包含有相应的低级信令的比特数与调制方式，分别将高级信令信号sH和低级信令信号sL按照预定叠加规则进行叠加编码得到信令信号s，进一步处理得到基带波形，另外在接收端则通过首先提取出第一部分信令信号和相应的第一信道信息以及第一噪声方差估计值对高级信令信号进行解调译码，再将其从接收信号中消除，根据从高级信令中所获得的低级信令的比特数和编码调制方式，通过第二部分信令信号和相应的第二信道信息以及第二噪声方差估计值接着对低级信令信号进行解调译码，所以，本发明针对高级信令和低级信令的叠加编码能有效地提高传输容量或传输可靠性，而且由分级信令的特点所决定，为了对低级别的信令进行解调译码，必须首先对高级别的信令进行解调译码，因此这样的叠加编码并不会增加复杂度，另外由于信令不会如数据一般进行时间交织，因此也不增加接收端存储器资源。
附图说明
[0022] 图1是本发明的具体实施方式中基于叠加编码的信令编码调制方法的流程示意图；
[0023] 图2是本发明的具体实施方式中发射端的信令编码调制的示意
框图；
[0024] 图3是本发明的具体实施方式的物理帧中前导信令、高级信令和低级信令的叠加结构示意图；
[0025] 图4是本发明的具体实施方式中基于叠加编码的信令解调译码方法的流程示意图；以及
[0026] 图5是本发明的具体实施方式中接收端的信令编解调译码的示意框图。
具体实施方式
[0027]
发明人发现现有技术中，已有叠加编码方式增加系统额外的复杂度，且为了实现广播不同服务质量的若干个业务，存在着业务数据一并参与交织所带来的增大存储器资源的问题，另外现有DVB-T2标准中信令信号的直接拼接处理方法无法进一步实质上提高总体信道容量。
[0028] 针对上述问题，发明人经过研究，提供了一种基于叠加编码的信令编码调制方法及解调译码方法，在发送端将高级信令信号sH和低级信令信号sL按照预定叠加规则进行叠加编码得到信令信号s，进一步处理得到基带波形，另外在接收端则通过对高级信令信号进行解调译码，再将其从接收信号中消除，再对低级信令信号进行解调译码，能有效地提高传输容量或传输可靠性，而且由分级信令的特点所决定，为了对低级别的信令进行解调译码，必须首先对高级别的信令进行解调译码，因此这样的叠加编码并不会增加复杂度，另外由于信令不会如数据一般进行时间交织，因此也不增加接收端存储器资源。
[0029] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0030] 本发明实施例提供了一种基于叠加编码的信令编码调制方法。如图1所示是本发明的具体实施方式中信令编码调制方法的流程示意图。
[0031] 参考图1，基于叠加编码的信令编码调制方法，每一个物理帧(例如DVB-T2系统中的DVB-T2帧)中都需要承载有一组高级信令bH以及一组低级信令bL，该信令编码调制方法包括如下步骤：
[0032] 步骤S11：分别对包含NH个比特的高级信令 和包含NL个比特的低级信令 进行编码调制，得到包含MH个复数的高级信令信
号 与包含ML个复数的低级信令信号
[0033] 步骤S12：将高级信令信号sH与低级信令信号sL按照预定叠加规则进行叠加编码，得到包含ML个复数的信令信号 其中，
[0034] αH与αL为预定的功率因子，αH一定大于αL，且 以及
[0035] 步骤S13：将信令信号s与其他信令以及数据信号进行组合并调制，得到物理帧的基带波形。
[0036] 其中，在该信令编码调制方法中的低级信令bL至少包含：物理帧所承载的每个业务(例如DVB-T2系统中的PLP)所分别采用的编码调制方式，高级信令bH至少包含：相应的低级信令的比特数与该低级信令所采用的调制方式。
[0037] 本方法仅适用于MH≤ML的情况，也就是，高级信令信号sH中复数的数量MH小于等于低级信令信号sL中复数的数量ML。
[0038] 图2是本发明的具体实施方式中发射端的信令编码调制的示意框图。
[0039] 如图2所示，针对分级信令结构中的高级信令和低级信令，分别进行编码调制后，再将所得到高级信令信号和低级信令信号按照预定叠加编码规则进行叠加编码得到信令信号，进一步地，将信令信号与其他信令以及数据信号进行组合并调制，得到物理帧的基带波形。
[0040] 图3是本发明的具体实施方式的物理帧中的前导信令、高级信令和低级信令的叠加结构示意图。
[0041] 如图3所示，在本实施例中，物理帧中承载有前导信令，高级信令信号以及低级信令信号。前导信令位于该段信令结构的前段，位于后段的高级信令信号和低级信令信号按照预定叠加编码规则进行叠加编码，并且，图3中未显示的，前导信令中包含叠加指示字段SSP，该叠加指示字段SSP用于指示所述高级信令bH和所述低级信令bL的编码调制是否采用如图1中所述的叠加编码方式。
[0042] 需说明的是，在本发明中当可确定物理帧中仅传输未进行叠加编码的高级信令、低级信令，或者仅传输均进行叠加编码的高级信令、低级信令时，物理帧中也可以不承载前导信令，从而也就无需利用上述叠加指示字段SSP来指示叠加编码方式。
[0043] 如图3所示的，具体来说，预定叠加规则是：将高级信令信号sH与低级信令信号sL叠加得到包含ML个复数的信令信号 其中利用如下公式来表示预定叠加规则， 在该公式中，αH与αL为预定的功率因子，αH和αL
满足以下预定关系：αH一定大于αL，且满足
[0044] 本发明实施例还提供了一种基于叠加编码的信令解调译码方法。图4是本发明的具体实施方式中用于接收端的基于叠加编码的信令解调译码方法的流程示意图。
[0045] 参考图4，接收端的信令解调译码方法包括如下步骤：
[0046] 步骤S21：从上述图1所述的发送端所发送的基带波形中，提取出与信令信号s中前MH个元素相一一对应的第一部分信令信号 和相应的第一信道信息以及第一噪声方差估计值 其中， 是对
随机变量 的方差的估计(0≤k≤MH)；
[0047] 步骤S22：将信令信号s中低级信令信号sL作为噪声，利用第一部分信令信号 第一信道信息hA以及第一噪声方差估计值 进行解调译码，得到高级信令bH；
[0048] 步骤S23：对高级信令bH进行编码调制得到高级信令信号sH，将该高级信令信号sH从第一部分信令信号 中消除，从而得到消除了高级信令信号的第一部分信令信号其中， 与 相对应的信道信息仍为hA和 因为 也是对随机变量 的方差的估计；
[0049] 步骤S24：从高级信令bH中获得的低级信令的调制编码参数，例如比特数和编码调制方式，根据所获得该比特数和编码调制方式来得到低级信令信号中复数的数量ML；
[0050] 步骤S25：从上述图1所述的发送端所发送的基带波形中，提取出与发射端的信令信号s的后(ML-MH)个元素相一一对应的第二部分信令信号 和相应的第二信道信息 以及第二噪声方差估计值
其中， 是对随机变量 的方差的估计(MH≤k＜
ML)；以及
[0051] 步骤S26：利用消除了高级信令信号的第一部分信令信号 第一信道信息hA、第一噪声方差估计值 以及第二部分信令信号 第二信道信息hB和第二噪声方差估计值进行解调译码，得到低级信令bL。
[0052] 图5是本发明的具体实施方式中信令解调译码的示意框图。通过图5对上述图4中的信令解调译码方法进行具体说明。
[0053] 如图5所示，根据与信令信号s中前MH个元素相一一对应，先提取第一部分信令信号，解调译码出高级信令，由于高级信令bH至少包含有：相应的低级信令的比特数与该低级信令所采用的调制方式，所以据此可以得到低级信令信号中复数的数量ML，由(ML-MH)确定出从基带波形中所提取的后几位元素的数量，从而得到 hB和 结合通过第一部分信令信号已得到的 hA、 进行解调译码，从而得到低级信令。
[0054] 下面列举一个实例进一步描述本发明的技术方案。
[0055] <实施例1>
[0056] 在本实施例中，每个物理帧都会承载三部分信令结构，分别为：前导信令、高级信令和低级信令。
[0057] 前导信令包含一个长度为1比特的叠加指示字段SSP，该叠加指示字段SSP用于指示高级信令和低级信令的编码调制是否采用叠加编码方式。
[0058] 高级信令所包含的比特个数是一定，为200比特的信息，所采用的编码方式为LDPC码编码、所采用的调制方式为QPSK。那么，所相应生成的高级信令信号sH具有的长度、调制方式以及门限值也就是固定的，高级信令信号sH的长度为2400个符号，亦即，NH＝200，MH＝2400。
[0059] 低级信令所包含的比特个数是不一定的，可以是200到6000比特中任意一种个数情况，所采用的编码方式是一个或多个LDPC码、所采用的调制方式可以是QPSK、16QAM或64QAM。那么，所相应生成的低级信令信号sL具有可变长度、以及可变调制方式。通过表1列出了分别在给定QPSK、16QAM或64QAM调制方式下，ML与NL的对应关系。
[0060] 表1：低级信令信号的长度
[0061] 调制方式 NL MLQPSK 200到2000 4800
QPSK 2001到4000 9600
QPSK 4001到6000 14400
16QAM 200到2000 2400
16QAM 2001到4000 4800
16QAM 4001到6000 7200
64QAM 200到2000 1600
64QAM 2001到4000 3200
64QAM 4001到6000 4800
[0062] 在本实施例1中，针对高级信令的编码调
制模式，编码方式为LDPC码编码、调制方式为QPSK，NH＝200，MH＝2400，这些方式和数值是固定的。另外，高级信令包含一个13比特长的字段SN_L来指示低级信令的比特数NL和一个2比特长的字段SMOD_L来指示低级信令的调制方式。
[0063] 在本实施例1中，针对低级信令的编码调制模式，下文将详细描述下列三个低级信令编码调制模式下的具体步骤，例如表1中其他模式可以同理得到，省略原理相同的重复描述：
[0064] 1.模式一：低级信令的调制方式为16QAM，NL＝1800，ML＝2400。
[0065] 2.模式二：低级信令的调制方式为64QAM，NL＝1800，ML＝1600。
[0066] 3.模式三：低级信令的调制方式为64QAM，NL＝3600，ML＝3200。
[0067] 在发射端，当低级信令的编码调制采用模式一时，首先将200个高级信令编码调制为长度为2400的高级信令信号sH，将1800个低级信令编码调制为长度为2400的低级信令信号sL。然后，将sH乘以αH＝0.87和sL乘以αL＝0.49相加，得到长度为2400的信令信号s，并将其插入物理帧中。同时，将前导信令中的叠加指示字段SSP设置为采用叠加编码。
[0068] 当低级信令的编码调制采用模式二时，同样地，将200个高级信令编码调制为长度为2400的高级信令信号sH，将1800个低级信令编码调制为长度为1600的低级信令信号sL。由于，低级信令信号的长度1600小于高级信令信号的长度2400，因此不采用叠加编码，而将sH和sL直接拼接在一起得到长度为1600+2400＝4000的信令信号，并将其插入物理帧中。同时，将前导信令中的叠加指示字段SSP设置为不采用叠加编码。
[0069] 当低级信令的编码调制采用模式三时，首先将200个高级信令编码调制为长度为2400的高级信令信号sH，将3600个低级信令编码调制为长度为3200的低级信令信号sL。然后，将sH乘以αH＝0.87和sL的前2400个元素乘以αL＝0.49相加，并将sL的后3200-2400＝800个元素拼接到其后，最后得到长度为3200的信令信号s，并将其插入物理帧中。同时，将前导信令中的叠加指示字段SSP设置为采用叠加编码。
[0070] 在接收端，首先提取出前导信令，获取其中的叠加指示字段SSP，从而判断信令信号是否采用了叠加编码方式。
[0071] 当判断为没有采用叠加编码(如模式二)，接收端从基带信中提取与发射端的sH对应的高级信令信号及其信道信息，据此解析出高级信令。然后从高级信令中提取出低级信令信号的长度与调制信息等信息，据此从基带信号中提取与发射端的sL对应的低级信令信号及其信道信息，最后解析出低级信令。
[0072] 当判断为SSP指示采用了叠加编码(如模式一和模式三)，接收端从基带信号中提取出长度为2400的第一部分信令信号 及第一信道信息hA和第一噪声方差估计值 并据此解析出高级信令。然后从该高级信令中提取出低级信令信号的比特数与调制方式等信息。同时再将bH编码调制为sH。
[0073] 以模式一为例，在该模式下sL与sH的长度相同，因此可以直接将sH从 中消除，得到 并根据 与hA和 进一步解析出低级信令。
[0074] 以模式三为例，接收端将sH从 中消除，得到 并且接收端通过高级信令得到第二部分信号信令的长度为3200-2400＝800，因此从基带信号中提取出长度为800的第二部分信令信号 及其信道信息hB和 最后利用 hA、 hB和 解调译码得到低级信令bL。
[0075] 进一步具体地，在本实施例中，对于高级信令的解调译码、低级信令的解调译码，下面对该解调译码的步骤作以说明。
[0076] 通过解调译码得到高级信令，包括以下步骤：
[0077] 步骤a1：将第一部分信令信号 第一信道信息hA和第一噪声方差估计值 进行解映射，得到对数似然比LLR1，再进行译码得到所述高级信令bH。
[0078] 通过解调译码得到低级信令，该解调译码的具体步骤如下所述：
[0079] 步骤b1：将消除了高级信令信号sH的第一部分信令信号 第一信道信息hA、第一噪声方差估计值 进行解映射，得到第一对数似然比LLR1A；
[0080] 步骤b2：将第二部分信令信号 第二信道信息hB和第二噪声方差估计值 进行解映射，得到第二对数似然比LLR1B；
[0081] 步骤b3：将所得的第一对数似然比LLR1A和第二对数似然比LLR1B进行拼接，得到组合对数似然比LLRz；以及
[0082] 步骤b4：对组合对数似然比LLRz进行译码得到所述低级信令bL。
[0083] 本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和
修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
