基於ldpc碼的tds-ofdm通信系統接收機的製作方法

2023-05-09 15:00:06 1

專利名稱：基於ldpc碼的tds-ofdm通信系統接收機的製作方法
技術領域：
本發明屬於通信技術領域，具體地講，涉及基於低密度奇偶校 驗(LDPC, Low-density Parity Check)碼的時域同步正交頻分復用 (TDS-OFDM， Time Domain Synchronous-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)通信系統接收機。
背景技術：
網際網路信號傳輸不同於數位電視信號傳輸，但都面臨著不斷提 出地各種挑戰。網際網路信號傳輸面臨的問題是消息的可靠廣播和多 播，為信號發射機和接收提供移動性，以及信息傳輸速率("速 度")的限制。數位電視信號傳輸面臨的問題是提供互動系統，提 供點對點信息傳輸能力和移動接收。數位電視信號傳輸系統從某種 意義上來講應該是高效的，因為每個發送的幀當中，淨荷或數據部 分在整個幀裡面佔據了很大比例。同時，這樣的通信系統應該能夠 確認和補償輸信道的變化特性，包括但不局限於，每一幀在傳輸時 的延時。
正交頻分復用 (OFDM , Orthogonal frequency-division multiplexing )調製方案已經是公知的技術。OFDM有時也稱為離散 多音調製(DMT, Discrete Multitone Modulation ),它是基於頻分
復用(FDM, Frequency-division Multiplexing )思想進行傳輸的複數
調製技術，每個頻率通道應用較簡單的調製方式。在OFDM中， FDM的頻率和調製相互之間是正交的，這樣就可以基本消除信道間 的幹擾。常規的OFDM傳輸需要在OFDM數據幀之間有一個保護間 隔，來隔離所發送的OFDM幀，實現保護。在考慮多徑影響的情況 下，必須使用保護間隔。保護間隔包括零填充或OFDM數據的循環 前綴。保護間隔是指在OFDM數據幀之間的一個時間段，有效的保 護數據，以防數據受到頻域中的子載波間幹擾和時域中的幀間幹 擾。
授予楊林等人的美國專利號為7,072,289的專利，描述了時域同 步OFDM調製原理(TDS-OFSM, Time-Domain Synchronous)。在 TDS-OFDM調製中，數據幀之間的保護間隔內插入偽隨機(PN, Pseudo-Noise )序列，實現同步和信道估計等。TDS-OFDM調製與 傳統的OFDM或編碼OFDM調製不同，TDS-OFDM調製方案在保 護間隔中沒有循環重複的OFDM數據，而是使用PN序列，允許接 收機完成快速同步、快速幀和定時恢復、和準確的信道估計來恢復 傳輸信息，沒有損失額外的頻譜資源。在一個應用中，TDS-OFDM 調製方案利用3780個符號實現一個固定3780點的快速傅立葉變換 (FFT， Fast Fourier Transform )，固定大小的FFT對於TDS-OFDM 調製方案是非常有用的。 一般來說，TDS-OFDM調製方案使用大小 為2D的整數倍的FFT, FFT的大小不必是固定的。
在通信信遒中，糾錯和信道編碼方案用於減小傳輸錯誤。低密 度奇偶校驗(LDPC， Low-Density Parity Check)碼是一種糾錯碼， 用於在噪聲傳輸信遒中傳輸信息時進行前向糾錯(FEC, Forward Error Correction ) 。 LDPC碼可以看作是具有二進位奇偶檢驗矩陣的碼，奇偶校驗矩陣元素的值幾乎全部為零。然而，LDPC碼和其他糾 錯碼一樣，都不能保證理想傳輸，但損失信息的概率卻可以降到所需的程度。LDPC碼是第一種能使數據傳輸速率接近理論最大值(香農極限)的編碼方案。發現之初，在大多數情況下，由於實現算法和編碼過程中計算量非常大，LDPC碼無法實際應用，所以沒有得到 廣泛使用；然而，自從LDPC碼被重新發現後，已廣泛應用於通信 系統中。

發明內容
根據本發明的具體實施例，基於LDPC碼的TDS-OFDM的接收 機，用於接收和解調射頻(RF， Radio Frequency)調製信號，此RF 信號經過時域同步正交頻分復用(TDS-OFDM)調製和低密度奇偶 校驗(LDPC)碼編碼。在此接收機中，RF信號經過下變頻，產生 中頻(IF, Intermediate Frequency )信號，包括同步模塊、均衡模 塊、OFDM解調模塊和FEC解碼模塊。同步模塊接收數字IF信 號，並由數字IF信號生成基帶信號。在同步模塊中，接收到的RF 信號幀中的PN序列與本地產生的PN序列做相關運算，PN相關值 用於完成載波恢復、定時恢復和信道估計參數。均衡模塊完成信道 估計和信道均衡。OFDM解調模塊完成基帶信號解調，恢復RF信 號幀中的OFDM符號，並且將OFDM符號轉換到頻域。前向糾錯(FEC)解碼器模塊包含一個基於低密度奇偶校驗(LDPC)碼的 LDPC解碼器，用於OFDM符號解碼，生成可表示RF信號數據內 容的數字輸出信號。
根據本發明的另一個方面，用於LDPC編碼的、TDS-OFDM調 制的RF信號的解調方法包括接收RF信號下變頻生成的數字中頻(IF, Intermediate Frequency)信號；將數字IF信號轉換為基帶信
號；使用RF信號幀中的PN序列實現基帶信號同步；生成用於載波 恢復、定時恢復和信道估計的信號；進行信道估計；從基帶信號恢 復OFDM符號；進行基帶信號均衡；進行OFDM符號的FEC解 碼，FEC解碼包含基於LDPC碼的OFDM符號解碼；和生成可以表 示RF信號數據內容的數字輸出信號。


下文中的具體描述和附圖幫助更好地理解本發明。
圖1是符合本發明一個具體實施例的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機的框圖2是符合本發明一個具體實施例的TDS-OFDM信號幀的幀格
式示意圖3是符合本發明一個具體實施例的基於LDPC碼的TDS-
OFDM接收機的功能模塊原理性框圖4A是符合本發明一個具體實施例的、接收到的RF信號流經
基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機的流程圖4B是符合本發明一個具體實施例的、接收到的RF信號流經
基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機的流程圖5(a)是保護間隔為PN420的信號幀的幀結構；
圖5(b)是保護間隔為PN595的信號幀的幀結構；
圖5(c)是保護間隔為PN945的信號幀的幀結構。
具體實施例方式
根據本發明的原理，基於LDPC碼的TDS-OFDM通信系統接收 機包含同步模塊、OFDM解調器和LDPC解碼器，其中，接收信號 的同步基於在信號幀的保護間隔中插入的PN序列。接收機接收經
過LDPC編碼和TDS-OFDM調製的輸入RF信號，並且對接收到的 RF信號進行TDS-OFDM解調，恢復OFDM符號。最後，進行 LDPC前向糾錯，從接收到的RF信號中恢復運動圖像專家組標準 (MPEG-2)傳送流。MPEG-2傳送流包含有效數據、同步和時鐘 信號。在本發明中，基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機可以工作於 單頻網或多頻網模式。
基於LDPC碼的TDS-OFDM通信系統和傳統的通信系統相比， 提供了許多優點，並且特別是將其應用於數字廣播系統，增強電視 接收能力，優勢顯著。在本發明中，基於LDPC碼的TDS-OFDM通 信系統的一個顯著特徵是在每個信號幀中，MPEG-2傳送流數據 包的數量是預先確定的整數(例如2、 3、 4、 6、 8、 9、 12)。對 於傳統的OFDM調製系統，在任何情況下，每個信號幀數據包的數 量通常是不能確定的。
在本描述中，TDS-OFDM通信系統是指利用TDS-OFDM調製 方案的通信系統，在前述的授予楊林等人、美國專利號為 7，072，289、名稱為"在OFDM通信系統中填充偽隨機序列"的專利 中已描述，在這裡此項專利合併為一體作為參考。在TDS-OFDM調 制中，在數據塊的保護間隔中使用PN序列，其中PN序列滿足選擇 的正交性和封閉性。也就是說，每個數據幀之間的保護間隔是一組 給定長度的PN序列。PN序列用於定時恢復、載波頻率恢復、信道 估計和同步。PN序列使TDS-OFDM通信系統的接收機完成快速同
步運算、快速楨和定時恢復、和準確信道估計。
此外，在本描述中，基於LFDPC碼的前向糾錯通過使用一組 LDPC碼實現，LDPC碼的特性能與TDS-OFDM通信系統一致，並 且應用於TDS-OFDM通信系統中優勢顯著。在一個具體實施例中，
本發明的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機接收RF信號，此RP 信號基於TDS-OFDM傳輸方案而發射，在授予D. Venkatachalam等 人、申請曰期為2007年3月26曰、美國專利申請號為11/691,102、 名稱為"基於LDPC碼的TDS-OFDM通信系統發射機"的專利中已 描述，在這裡此項專利合併為一體以作參考。更特別地，TDS-OFDM傳輸方案使用3780個符號，並且LDPC碼的參數也調到 3780個符號上，與TDS-OFDM —致。在本發明的TDS-OFDM通信 系統中，基於LDPC碼的前向糾錯使信道優異的糾錯特性接近香農 極限。
在一個具體實施例中，本發明的基於LDPC碼的TDS-OFDM接 收機，配置為準循環LDPC碼解碼，在授予陳蕾、申請曰期為2007 年3月13日、美國專利號為11/685,539、名稱為"基於LDPC碼的 TDS-OFDM通信系統中的多碼率LDPC碼"的專利中已經描述，在 這裡此項專利合併為一體以作參考。在專利號為11/685,539的專利 申請中，已描述了三個碼率為0.4、 0.6和0.8的準循環LDPC碼和與 其相關的奇偶校驗矩陣。專利號為11/685,539的專利申請中的三個 LDPC碼，應用於本發明的基於LDPC碼的TDS-OFDM通信系統， 具有優異的糾錯特性，接近香農極限。
圖1是符合本發明一個具體實施例的基於LDPC碼的TDS-OFDM 接收機的框圖。 參見圖l，基於LDPC碼的TDS-OFDM接收 機10("接收機10")接收來自天線12的輸入RF信號，並且生成 MPEG-2傳送流作為輸出信號，接收機10的主要功能是從噪聲系統 中確定發射信息，它是由發射機發送的一組有限波形，使用信號處 理技術，恢復發射機發送的一組有限離散信號。
在本具體實施例中，輸入RF信號由RF高頻頭14接收，轉換 成低中頻或零中頻信號。在一個具體實施例中，使用數字地面高頻 頭接收輸入RF信號，並選擇頻率帶寬，通過接收機IO進行解調。 高頻頭14輸出的低中頻或零中頻信號，以模擬或數位訊號的形式輸 入到接收機10,例如， 一個可選的模數轉換器60可以連接到高頻 頭14上，將下變頻IF信號轉換為數位訊號，不需其他數位化處 理，直接輸入到接收機10。在本具體實施例中，如圖l所示，接收 機IO提供一個模數轉換器16,將高頻頭14輸入的模擬IF信號轉換 成數位訊號。
在一個具體實施例中，基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機10 可以用單片集成電路(IC， Integrated Circuit)實現，高頻頭14置於 接收機10的IC的外部；在其他具體實施例中，基於LDPC碼的 TDS-OFDM接收機將高頻頭電路併入同一個IC中。在本發明的實 際應用中，接收機10的集成度並不重要。
在本發明中，基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機10主要包含 四個功能模塊同步模塊18、均衡模塊20、 OFDM解調模塊22和 LDPC FEC解碼模塊24。在接收機10中，同步模塊18對信號幀保 護間隔中插入的PN序列進行處理，並且進行自動頻率控制(AFC， Auto Frequency Control)、載波恢復確定載波頻率、定時恢復確定 輸入信號的時序。同步模塊18還實現幀同步(FSYNC， Frame Synchronization)，確定輸入信號每個信號幀的起始位置和每個信號 幀的ID號，以便確定在TDS-OFDM調製中使用的、與每個信號幀 相關的PN序列。均衡模塊20完成信道估計和信道均衡。對於 OFDM調製，信道均衡器通常是一個除法器或單個乘法器。
OFDM解調器22通過提取符號和將信號轉換為頻域，對輸入信 號進行解調處理。接著，LDPCFEC解碼器24基於編碼數據信息使 用的LDPC碼，對接收信號進行前向糾錯處理。在本具體實施例 中，LDPCFEC解碼器24對接收信號進行解碼，與上述，539專利申 請中描述的準循環LDPC碼一致。最後，接收機10生成可以表示接 收RF信號的MPEG-2傳送流作為輸出信號。
首先描述輸入數據信號的結構，基於LDPC碼的TDS-OFDM傳 輸方案的數字數據信號組成一系列分層的幀，圖2描述了符合本發 明一個具體實施例的TDS-OFDM信號幀的幀結構。參考圖2， TDS-OFDM信號幀包含3780個符號的數據幀，其前面插入長度可變的保 護間隔。數據幀由用於攜帶數據淨荷的3744個符號和用於傳送傳輸 參數信號(TPS, Transmission Parameter Signaling )的36個符號組 成。TPS符號攜帶的信息用於接收機的解調器自動適應輸入傳輸參 數，比如FEC內碼率和時域交織長度。
在一個具體實施例中，保護間隔的長度可能是幀長度(3780 個符號)除以9 (420符號)，如圖5 (a)所示；幀長度除以4 (945符號)，如圖5(c)所示；保護間隔長度也可能是595個符 號，如圖5 (b)所示。
現在具體描述本發明基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機的結 構，圖3是符合本發明一個具體實施例的基於LDPC碼的TDS-OFDM 接收機功能模塊的原理性框圖。 參照圖3，基於LDPC碼的 TDS-OFDM接收機100 (下文稱為"接收機100")包含同步、均 衡、LDPC FEC解碼和OFDM解調功能模塊，其中按著基於LDPC 碼的TDS-OFDM傳說方案的參數實現TDS-OFDM同步和解調。
接收機100的配置參數可以自動檢測、或自動編程、或手動設
置。接收機100的主要配置參數包括(1)子載波調製模式四相 移鍵控(QPSK, Quad Phase Shift Keying) 、16正交幅度調製 (QAM, Quadrature Amplitude Modulation ) , 64QAM; ( 2 ) FEC 碼率0.4、 0.6和0.8; (3)保護間隔420、 595或945個符號； (4)時域解交織模式0、 240或720個符號；(5)控制幀檢測； (6)信道帶寬6、 7或8MHz。接收機100的輸出信號是並行或串 行MPEG-2傳送流，包括有效數據、同步和時鐘信號。
如圖3所示，天線12接收的輸入RF信號連接到高頻頭14，下 變換為低中頻或零中頻信號。在本具體實施例中，模擬低中頻或零 中頻信號送給接收機100，由接收機100內部的模數轉換器 (ADC , Analog-to-Digital Converter) 102釆樣和數位化。在其它具 體實施例中，在接收機100外部提供一個模數轉換器，將下變換IF 信號轉換為數位訊號，接收機100接收數字低中頻或零中頻，如圖 1中的虛線部分ADC60所示，在這種情況下，不需要使用ADC 102，數字IF信號直接連接到接收機100的相應模塊。
在基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機100中，數位化的IF信 號送給自動增益控制(AGC ， Automatic Gain Control)模塊104和 IF到基帶轉換(IF-to-Baseband conversion)模塊106。 AGC模塊 104將數位化的IF信號強度與參考值做比較，對差值進行濾波，濾 波後的比較結果反饋給高頻頭14，用來控制IF信號的增益。更具體 地，濾出後的比較結果用於控制高頻頭M中放大器的增益。
在IF到基帶轉換模塊106中，ADC 102輸出的數字IF信號被 轉換成基帶信號。當模擬IF信號經ADC 102釆樣後，數位訊號的中 心頻率位於較低的中頻(IF),例如，用30.4MHz的頻率採樣
36MHz的IF信號，釆樣結果信號的中心頻率為5.6MHz。 IF到基帶 轉換模塊106將數字低中頻信號轉換為基帶頻域的複數信號。
然後將基帶頻域信號提供給採樣率轉換器108。當模擬IF信號 由ADC 102數位化時，模數轉換器使用固定的採樣率。採樣率轉換 器108將使用固定釆樣率ADC輸出的信號轉換為OFDM採樣率。 在一個具體實施例中，釆樣率轉換器108包含一個內插器，實現採 樣率轉換。
釆樣率轉換器108從定時恢復模塊IIO接收工作參數，定時恢 復模塊IIO基於TDS-OFDM調製原理進行處理，其中，數據幀保護 間隔中插入的PN序列用於提供定時恢復信息。定時恢復模塊IIO從 PN序列相關模塊116接收輸入信號，計算定時誤差，並將誤差濾波 後驅動數控振蕩器(NCO, Numerically Controlled Oscillator)， NCO控制用於釆樣率轉換器108的內插器中的採樣定時校正。
根據本發明的基於LDPC碼的TDS-OFDM傳輸方案，發射的信 號幀經過平方根升餘弦(SRRC , Square Root Raised Cosine )濾波 器濾波，因此，接收信號在成形模塊112中也要經過同樣功能的濾 波器，成形模塊112使用平方根升餘弦濾波器對轉換信號進行濾 波。
成形模塊112的輸出信號輸入自動頻率控制(AFC, Automatic Frequency Control)模塊114。輸入RF信號可能發生頻偏，AFC模 塊114計算頻偏值，並校準IF到基帶轉換模塊106的中頻到基帶參 考頻率。在一個具體實施例中，為改善捕捉範圍和跟蹤性能，AFC 模塊114的頻率控制分為兩個階段完成粗調和細調。
成形模塊112的輸出信號連接PN序列相關模塊116， PN序列 相關模塊116基於TDS-OFDM調製原理，數據楨的保護間隔中插入
PN序列。相關模塊116實現幀同步，確定每個信號幀的ID號。根 據信號幀的ID號，可以確定與每個信號幀對應的PN序列，然後， 輸入PN序列與本地產生的PN序列做相關，得到相關峰，指示每個 信號幀的起始位置和其它同步信息，比如頻偏和定時誤差值。接收 到的定時誤差信息輸入到定時恢復模塊110，而頻偏信息輸入到 AFC模塊114，用來幫助處理輸入的IF信號，如上文所述。
到目前為止，接收機100已經完成同步功能和均衡功能。信號 輸入到信道估計模塊118，基於PN序列相關器116得到的信號相 關，估計信道時域響應。對時域響應進行快速傅立葉變換(FFT， Fast Fourier Transform )，得到信道頻率響應。在本具體實施例中， TDS-OFDM調製方案利用3780個符號表示3780點大小的固定 FFT;在其他具體實施例中，TDS-OFDM調製方案可以使用大小為 2"的整數倍的FFT, FFT的大小可變。
經過信道估計模塊118,恢復並保存信號中的OFDM符號。在 TDS-OFDM調製中，保護間隔中的PN序列取代傳統的循環前綴。 OFDM符號恢復模塊120將PN序列從保護間隔中移去，並且恢復 信道擴展的OFDM符號。OFDM符號恢復模塊120重建常規的 OFDM符號，它使用一個抽頭均衡。
OFDM符號恢復後輸入到FFT模塊122,完成快速傅立葉變 換。在本具體實施例中，FFT模塊122實現3780點的FFT。 OFDM 解調器可以工作於多載波或單載波模式在多載波模式中，恢復的 符號數據屬於時域信號，將此符號數據輸入FFT模塊122，經過 FFT變換，轉換為相應的頻域信號；相反，在單載波中，恢復的符 號可以直接認為是頻域數據。因此，如果選擇單載波模式，則不經 過FFT操作。
接著，信道均衡模塊124基於信道頻域響應處理FFT變換輸出 的數據。將去旋轉數據和信道狀態信息送給前向糾錯模塊，做進一 步處理。將信道均衡模塊的輸出信息送給時域解交織模塊126。在 接收機100中，時域解交織模塊126用於提高抵抗脈衝噪聲的能 力。時域解交織模塊126是一個巻積解交織器，它需要一個存儲空 間為B*(B-l)*M/2的存儲器，其中B為交織寬度，M為交織深度。 在本具體實施例中，時域解交織模塊126工作於兩種模式模式 1, B=52， M=240;模式2, B=52， M=720。在本具體實施例中，為 時域解交織126提供片上存儲器65;在其它具體實施例中，接收機 100可以使用外部存儲器66。
經過時域解交織後，符號提供給前向糾錯模塊。首先，進行內 碼FEC，內碼FEC是LDPC解碼器128,它屬於軟判決迭代解碼 器，用於發射機提供的準循環低密度奇偶校驗(QC-LDPC， Quasi-Cyclic Low Density Parity Check)碼解碼。在本具體實施例中，QC-LDPC碼的LDPC解碼器128可設置為三種不同的碼率(碼率0.4、 碼率0.6和碼率0.8)進行解碼，它們使用相同的電路。當迭代過程 達到最大指定迭代次數時，迭代過程停止，稱為全迭代；或者在錯 誤檢測和糾正過程中，當沒有檢測到錯誤時，迭代過程結束，稱為 部分迭代。
然後，數據傳送到外部FEC,即博斯-喬赫裡-霍克文黑姆碼 (BCH, Bose, Chaudhuri & Hocquenghem Type of Code )解碼器 130。 BCH解碼器130是BCH (762, 752)碼，它是BCH ( 1023，
1013)碼的縮短二進位BCH碼，生成多項式為l + X10 + X3。
在本具體實施例中，TDS-OFDM通信系統是基於多種調製模式 (QPSK、 16QAM和64QAM)和多種碼率(0.4、 0.6和0.8 )的多速率系統，其中QPSK代表四相移鍵控(Quad Phase Shift Keying ) , QAM代表正交幅度調製(Quadrature Amplitude Modulation) 。 BCH解碼器130的輸出是按比特輸出的數據信號， 根據不同調製方式和碼率，碼率轉換模塊132將BCH解碼器130輸 出的比特組合成字節，並且調整字節輸出時鐘的速率，使在整個解 調過程中，接收機100的MPEG-2輸出數據包均勻分布。
最後，在TDS-OFDM傳輸方案中，由於發射機中的數據在 BCH編碼之前，使用偽隨機(PN)序列進行了隨機化處理。因此， 經LDPC/BCH解碼器128/130糾錯的數據必須經過反隨機化或解擾 處理。解擾器134使用PN序列進行去擾處理，PN序列生成多項式 為l + x14+x15，其初始條件為100101010000000。對於每個信號幀， 解擾器134都將復位到初始條件，否則，解擾器將自由運轉，直到 再次復位。PN序列的最低8比特與輸入的字節碼流進行異或運算。
參照流程圖4A和4B,數據流經基於LDPC碼的TDS-OFDM 接收機100的過程描述如下。參照圖4A，基於LDPC碼的TDS-OFDM 解調方法 300從接收下變換IF信號開始(步驟302),下變 換IF信號表示用LDPC編碼和TDS-OFDM調製的RF信號。例如， RF信號通過高頻頭接收，選擇解調所需帶寬，將IF信號下變換， 轉換為基帶信號或低IF信號。下變換輸出的IF信號經模數轉換器轉 換為數位訊號(步驟304)。模數轉換可以是解調方法300的一部 分；也可以在其它地方完成ADC，然後將數位化的IF信號輸入給 解調方法300。接著數位化的IF信號轉換到基帶信號(步驟 306) 。 IF到基帶轉換使用從自動頻率控制處理得到的頻偏數據307 進行搡作。
基帶信號送給釆樣率轉換(步驟308) 。 PN序列相關處理(步 驟312)生成定時誤差數據309,反饋到採樣率轉換步驟，採樣率轉 換模塊利用此數據進行處理。經過採樣率轉換，信號使用平方根升 餘弦濾波器成形(步驟310)，接著信號轉換為相應的符號。
然後在步驟312中，提取信號幀中插入的PN序列信息，並與本 地產生的PN序列做相關運算，確定時域脈衝響應。時域脈衝響應 的FFT給出估計的信道響應(步驟314) 。 PN序列相關運算還用於 定時恢復，生成定時誤差數據309;和頻率估計，生成頻偏數據 307。定時誤差和頻偏數據用於對接收信號進行校正處理。
提取接收數據中的OFDM符號信息(步驟316)。參照圖4B, 在多載波模式中，OFDM符號經過3780點的FFT (步驟318)，轉 換為頻域信息。利用步驟314得到的信道估計信息，對OFDM符號 進行均衡處理(步驟320)，接著進行解調處理。
當選擇多載波模式時，符號進行FFT處理(步驟318)。在本 具體實施例中，FFT為3780點的FFT,將時域信息轉換為頻域信 號。在某些應用中，選擇單載波模式，如圖4B所示，不經過FFT 處理(步驟318)。
符號經過均衡處理後(步驟320)，進行時域解交織處理(步 驟322),把傳輸符號序列進行反卷積運算。符號序列的3780點的 塊送入內碼FEC解碼器，進行LDPC解碼(步驟324) 。 LDPC解 碼基於發射信號編碼使用的各種碼率(步驟325 )的LDPC碼，接 著符號序列送給外部FEC解碼器進行BCH解碼(步驟326)。 LDPC和BCH解碼處理採用串聯方式工作，接收精確的3780個符 號，去掉36個TPS符號，處理剩餘的3744個符號。LDPC和BCH 解碼處理從符號序列中恢復發射傳輸流信息，接著進行碼率轉換
(步驟328 )，調整輸出碼率。最後，對傳輸流信息進行解擾處理
(步驟330)，重建發射的MPEG-2傳送流信息(步驟332)。
上面結合附圖對本發明的具體實施例進行了詳細說明，但本發 明並不限制於上述實施例。在不脫離本發明的權利要求的精神和範 圍情況下，可作出各種修改或改變。例如，在本具體實施例中，接 收機生成MPEG-2傳送流作為輸出信號，對於MPEG-2傳送流的使 用，僅是舉例說明。基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機可以生成數 字輸出信號，包括視頻、音頻和用戶需求的各種數據格式。附加的 權利要求定義了本發明。
權利要求
1.一種基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機，用於接收和解調TDS-OFDM調製，和低密度奇偶校驗碼編碼的RF信號，把射頻RF信號轉換為中頻IF信號，其特徵在於，接收機由以下幾部分組成同步模塊，接收可以表示IF信號的數字IF信號，並由數字IF信號生成基帶信號，同步模塊將接收到RF信號的信號幀中插入的PN序列與本地產生的PN序列做相關運算，PN相關信號用於載波恢復、定時恢復和信道參數估計；均衡模塊，實現信道估計和信道均衡；OFDM解調模塊，實現解調基帶信號，OFDM解調模塊從RF信號幀中恢復OFDM符號，並將OFDM符號轉換為頻域；以及FEC解碼器模塊，由LDPC解碼器組成，實現基於LDPC碼的OFDM符號的解碼，生成可以表示RF信號內容的數字輸出信號。
2. 如權利要求1所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，所述IF信號包含模擬IF信號，進一步，接收機包含將 模擬IF信號轉換為數字IF信號的模數轉換器。
3. 如權利要求1所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，所述RF信號下變換為IF信號，並且數位化為數字IF 信號，送給接收機的同步模塊。
4. 如權利要求1所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，所述同步模塊包含自動頻率控制模塊，用於從PN序列相關運算中接收信號，生成頻偏值；IF到基帶轉換模塊，用於接收數字IF信號，並將其轉換為基帶 信號，IF到基帶轉換模塊接收頻偏值； 定時恢復模塊，用於從PN序列相關運算中接收信號，並計算 定時誤差值；釆樣率轉換器，用於接收定時誤差，並基於定時誤差轉換基帶信號的釆樣率；成形模塊，對基帶信號進行濾波處理； PN序列相關器，用於執行PN序列相關運算。
5. 如權利要求4所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，所述成形模塊使用SRRC,濾波器對基帶信號進行濾 波處理。
6. 如權利要求1所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，所述均衡模塊和OFDM解調模塊包括信道估計模塊，接收PN序列相關運算的信號，估計信道時域 響應，和通過時域響應的快速傅立葉變換計算信道頻域響應；OFDM符號恢復模塊，從信號幀的保護間隔中移去PN序列， 恢復OFDM符號；FFT模塊，對OFDM符號進行FFT處理，轉換為頻域信號；信道均衡模塊，基於信道的頻域響應，對OFDM符號進行均衡 處理。
7. 如權利要求6所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，所述RF信號包含多載波RF信號。
8. 如權利要求6所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，所述FFT模塊使用固定大小、3780點FFT的運算。
9. 如權利要求6所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，所述RF信號包含單載波RF信號，跳過FFT處理模 塊，恢復後的OFDM符號直接送給信道均衡模塊。
10. 如權利要求1所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，所述FEC模塊包含LDPC解碼器，基於RF信號使用的LDPC編碼，解OFDM符號；BCH解碼器，基於RF信號使用的BCH編碼，解OFDM符號。
11. 如權利要求10所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收 機，其特徵在於，所述LDPC碼包含一個準循環LDPC碼，它選自 一組碼率可變的準循環LDPC碼，碼率可為0.4、 0.6和0.8。
12. 如權利要求11所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收 機，其特徵在於，所述一組準循環LDPC碼包含碼率為0.4的(7493, 3048) QC-LDPC碼、碼率為0.6的(7494, 4572 ) QC-LDPC碼和碼率為0.8的(7493, 6096) QC-LDPC碼。
13. 如權利要求10所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收 機，其特徵在於，進一步包括一個時域解交織模塊，在FEC解碼器 之前，進行卷積運算解交織。
14. 如權利要求1所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，進一步包括-.碼率轉換模塊，將FEC解碼器輸出的比特組合成字節，並且調 整字節輸出時鐘的速度，使輸出字節均勻地分布；解擾器，使用偽隨機PN序列對輸入數據流進行解擾處理，生 成可以代表RF信號數據內容的數字輸出信號。
15. 如權利要求1所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM接收機， 其特徵在於，所述輸出數位訊號由MPEG-2傳送流組成。
16. —種基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的RF信號的解調方 法，其特徵在於，由以下幾部分組成接收由RF信號下變換得到的數字IF信號； 將數字IF信號轉換為基帶信號；使用RF信號幀中的PN序列對基帶信號進行同步運算； 生成信號，用於載波恢復、定時恢復和信道估計； 使用用於信道估計的信號進行信道估計； 從基帶信號中恢復OFDM符號；對基帶信號進行均衡處理；對OFDM符號進行FEC解碼，FEC解碼包含對基於LDPC碼的 OFDM符號解碼；生成可以代表RF信號數據內容的數字輸出信號。
17. 如權利要求16所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的 RF信號的解調方法，其特徵在於，所述對基帶信號進行同步運算， 由以下幾部分組成接收RF信號幀中PN序列與本地產生的PN序列做相關運算， PN序列相關信號用於確定頻偏、定時誤差和信道估計參數； 使用頻偏數據將數字IF信號轉換為基帶信號； 使用定時誤差數據轉換基帶信號採樣率； 使用濾波器對轉換後的基帶信號進行濾波處理。
18. 如權利要求17所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的 RF信號的解調方法，其特徵在於，所述對轉換後的基帶信號進行濾 波處理包含使用SRRC濾波器對基帶信號進行濾波處理。
19. 如權利要求16所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的 RF信號的解調方法，其特徵在於，所述LDPC編碼的TDS-OFDM 調製的RF信號包括在均衡處理之前對OFDM符號進行快速傅立葉 變換。
20. 如權利要求19所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的 RF信號的解調方法，其特徵在於，所述在均衡處理之前，對OFDM 符號執行快速傅立葉變換包含在均衡處理之前，對OFDM符號使用 固定大小的、3780點的快速傅立葉變換。
21. 如權利要求16所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的 RF信號的解調方法，其特徵在於，所述對OFDM符號執行FEC解 碼由以下幾部分組成基於LDPC碼對OFDM符號進行解碼； 基於BCH碼對OFDM符號進行解碼。
22. 如權利要求21所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的 RF信號的解調方法，其特徵在於，所述LDPC碼包含一個準循環 LDPC碼，選自一組碼率可變的準循環LDPC碼，碼率可為0.4、 0.6 和0.8。
23. 如權利要求22所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的 RF信號的解調方法，其特徵在於，所述一組準循環LDPC碼包含碼 率為0.4的(7493， 3048 ) QC-LDPC碼、碼率為0.6的(7494， 4572) QC-LDPC碼和碼率為0.8的(7493， 6096) QC-LDPC碼。
24. 如權利要求16所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的 RP信號的解調方法，其特徵在於，所述的LDPC編碼的、TDS-OFDM調製的RF信號由單載波RF信號組成。
25. 如權利要求16所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的 RF信號的解調方法，其特徵在於，進一步包括將FEC解碼器輸出的比特組合成字節，對已解碼的OFDM符號 進行碼率轉換，並且調整字節輸出時鐘的速度，使輸出字節均勻地 分布；使用偽隨機PN序列對輸入數據流進行解擾處理，生成可以代 表RF信號數據內容的數字輸出信號。
26. 如權利要求16所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的 RF信號的解調方法，其特徵在於，所述輸出信號由MPEG-2傳送流 組成。
27. 如權利要求16所述的基於LDPC碼的TDS-OFDM調製的RF信號的解調方法，其特徵在於，在OFDM符號進行FEC解碼之 前，先進行時域解交織處理。
全文摘要
本發明涉及基於LDPC碼的TDS-OFDM通信系統接收機，屬於通信技術領域。該接收機對LDPC編碼的、TDS-OFDM調製的、下變換到IF信號的RF信號進行解調，包括同步、均衡、OFDM解調和FEC解碼模塊。同步模塊從數字IF信號中生成基帶信號，接收RF信號的信號幀中PN序列與本地產生的PN序列做相關運算，相關信號用於載波恢復、定時恢復和信道參數估計。均衡模塊完成信道估計和信道均衡。OFDM模塊對基帶信號進行解調處理，恢復OFDM符號，並轉換為頻域。FEC解碼模塊包含LDPC解碼器，基於LDPC碼對OFDM符號進行解碼，生成可以代表RF信號數據內容的數字輸出信號。
文檔編號H04L27/26GK101202729SQ20071013000
公開日2008年6月18日 申請日期2007年7月23日 優先權日2006年7月25日
發明者丹尼斯·溫卡塔察勒姆, 林 楊 申請人:北京凌訊華業科技有限公司