一種抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法

2023-04-25 14:38:01

專利名稱：：一種抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法
技術領域：
：本發明屬於無線通信領域，更具體地涉及一種抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法。
背景技術：
：目前，電視廣播已從模擬逐漸向數位化方向發展。數位電視無線數字廣播傳輸系統，作為數位電視無線數字廣播的重要組成部分，其相關技術的發展，與人們的生活質量息息相關，並因此受到了人們格外的廣泛關注。數位電視無線數字廣播相關技術及其相關產業是通信與計算機領域內發展較快，市場前景較好的產業。在數位電視抗噪聲無線數字廣播相關技術上，目前各國關注的重點是，如何為複雜波傳環境下的數位電視抗噪聲無線數字廣播提供低成本的可靠高速移動的實現方案。抗噪聲無線數字廣播信號發射機傳輸技術是數位電視抗噪聲無線數字廣播系統的關鍵技術，對於整個系統性能起著決定性的作用，是大家重點研究的對象。由於數位訊號處理技術和集成電路技術的飛速發展，正交頻分復用(OFDM)技術的系統實現變得越來越容易。因OFDM多載波傳輸技術具有結構簡單，頻譜利用率高，可以抗頻率選擇性和信道時變等諸多優點而倍受大家的關注並得到深入的研究和在Xdsl、寬帶移動通信、寬帶無線區域網、數位電視抗噪聲無線數字廣播等諸多領域中的廣泛應用。OFDM信號較高的峰均功率比(PAPR)對放大器和數模轉換器的線性範圍有很高的要求，如果系統的線性範圍不能滿足信號的變化，則會造成信號畸變，使信號頻譜發生變化，從而導致子信道之間的正交性遭到破壞，產生相互幹擾，使系統性能惡化。因此，必須要考慮如何減小OFDM信號中大峰值功率信號的出現概率並降低非線性失真影響的解決方案。信道編碼是數字通信系統的重要組成部分。隨著現代信息技術的飛速發展，信道編碼技術已成為現代通信領域不可或缺的技術。在信息序列中嵌入冗餘碼元，信道編碼技術通過冗餘碼元的作用減小信號在傳輸過程中發生錯誤，從而提高通信系統的可靠性。低密度奇偶校驗(LowDensityParityCheck，LDPC)碼是一種用於在噪聲傳輸信道中傳輸信息並執行前向糾錯(FECJorwardErrorCorrection)的糾錯碼。LDPC編碼是一種能使數據傳輸速率接近理論最大值，即香農極限的編碼方案。在實際通信環境中，數位電視無線數字廣播通信系統性能受到同步時間、時鐘抖動、信道衰落、信道幹擾等因素的影響。抗噪聲無線數字廣播信號發射機傳輸方法是實現可靠數位電視抗噪聲無線數字廣播的關鍵技術。利用數位電視無線數字廣播傳輸系統提供無償電視廣播、有償電視廣播、保密信息傳輸、多媒體增值服務等可控制多業務是新一代數位電視無線數字廣播傳輸系統滿足社會需求的體現。正是基於以上背景，本發明針對實際通信環境提出一種抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，可以滿足高數據率可控制多業務數位電視抗噪聲無線數字廣播傳輸的需要。欲對專利背景作更深入的了解可參考以下文獻資料R.V.Nee,R.Prasad."OFDMforwirelessmultimediacommunications".BostonArtechHouse,2000.Y.Wu,S.Hirakawa,U.H.Reimers,andJ.ffhitaker."Overviewofdigitaltelevisiondevelopment,"ProceedingsoftheIEEE,SpecialIssueonGlobalDigitalTelevision-TechnologyandEmergingServices,pp.8-21,Jan.2006.M.S.Richer,G.Reitmeier,T.Gurley,G.A.Jones,J.ffhitaker,andR.Rast.「TheATSCdigitaltelevisionsystem,"ProceedingsoftheIEEE,SpecialIssueonGlobalDigitalTelevision-TechnologyandEmergingServices,pp.37-43,Jan.2006.U.LadebuschandC.A.Liss."TerrestrialDVB(DVB-T):Abroadcasttechnologyforstationaryportableandmobileuse,"ProceedingsoftheIEEE,SpecialIssueonGlobalDigitalTelevision-TechnologyandEmergingServices,pp.183-194，Jan.2006.M.TakadaandM.Saito.「TransmissionsystemsforISDB-T,"ProceedingsoftheIEEE,SpecialIssueonGlobalDigitalTelevision!TechnologyandEmergingServices,pp.251-256,Jan.2006.Z.Li,L.Chen,L.Zeng,S.Lin,W.Fong,"Efficientencodingofquasi-cycliclow-densityparity-checkcodes,，，IEEETrans.Commun.，vol.54,no.1，pp.71-81,Jan.2006.
發明內容本發明針對高數據率可控制多業務數位電視抗噪聲無線數字廣播問題，提出了一種抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法。本發明提出的一種抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，其特徵在於它包括下列步驟1)抗噪聲無線數字廣播信號發射機將多媒體數據流經媒體數據處理器轉換成比特流，利用反饋移位寄存器產生的擾碼序列進行加擾處理以形成輸入數據比特流；2)抗噪聲無線數字廣播信號發射機將自己的輸入數據比特流經LDPC編碼在頻域上形成FFT編碼數據塊，FFT表示快速離散傅立葉變換，FFT編碼數據塊的長度為K；3)抗噪聲無線數字廣播信號發射機採用IFFT將FFT編碼數據塊變換為時域離散編碼數據樣值塊Dt。tal，IFFT表示快速離散傅立葉反變換；4)抗噪聲無線數字廣播信號發射機按順序將時域離散編碼數據樣值塊平分成兩塊，時域離散編碼數據樣值子塊D1和時域離散編碼數據樣值子塊D2，Dttrtal=[DijD2]；5)抗噪聲無線數字廣播信號發射機通過峰均功率比調整單元對時域離散編碼數據樣值子塊Dp時域離散編碼數據樣值子塊A進行信號加、減、共軛運算處理並重新合成新的時域離散編碼數據樣值塊Dmw，新的時域離散編碼數據樣值塊Dmw採用如下生成模式得到，生成模式1為Dnew=[D1,D2]，生成模式2為Dnew=[θ,,VTT^D1+D2)]，生成模式3為Dnew=Jdi,VTT^D1-D2，生成模式4為Dnew=[^(DdD2),D2I，生成模式5為權利要求1.一種抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，其特徵在於它包括下列步驟1)抗噪聲無線數字廣播信號發射機將多媒體數據流經媒體數據處理器轉換成比特流，利用反饋移位寄存器產生的擾碼序列進行加擾處理以形成輸入數據比特流；2)抗噪聲無線數字廣播信號發射機將自己的輸入數據比特流經LDPC編碼在頻域上形成FFT編碼數據塊，LDPC表示低密度奇偶校驗，FFT表示快速離散傅立葉變換，FFT編碼數據塊的長度為K；3)抗噪聲無線數字廣播信號發射機採用IFFT將FFT編碼數據塊變換為時域離散編碼數據樣值塊Dt。tal，IFFT表示快速離散傅立葉反變換；4)抗噪聲無線數字廣播信號發射機按順序將時域離散編碼數據樣值塊平分成兩塊，時域離散編碼數據樣值子塊D1和時域離散編碼數據樣值子塊D2，Dtotal=[D1,D2]；5)抗噪聲無線數字廣播信號發射機通過峰均功率比調整單元對時域離散編碼數據樣值子塊D1、時域離散編碼數據樣值子塊D2進行信號加、減、共軛運算處理並重新合成新的時域離散編碼數據樣值塊Dnrat，新的時域離散編碼數據樣值塊Dmw採用如下生成模式得到，生成模式1為Dnrat=[D1,D2]，生成模式2為Dnew=[D1,Vi7I(Di+D2)]，生成模式3為D-=[DpVTT^(D1-D2)]，生成模式4為Dnew=[VTT^D1+D2),D2]，生成模式5為Dnew=IVIT^(D1-D2)5D2]，生成模式6為Dnew=[VIT^D1+D2),VTT^D,—D2):』生成模式7為Dnew=DA，D2]，生成模式8=Jiyi,VTT^Dt1+D2，生成模式9為Dnew=IDil5VlT^(Dt1-D2)]，生成模式10為Dnew=Jv^CDi1+D2JiD」，生成模式11為Dnew=[JU2(O\-DJD2]，生成模式12為Dnew=[VI7^(D*丨+D2)Vr72(D*,-D2)]，比較12種生成模式合成的時域離散編碼數據樣值塊Dmw，選取其中具有最低峰均功率比的降峰均功率比時域離散編碼數據樣值塊D=，並將降峰均功率比時域離散編碼數據樣值塊D=所對應採用的生成模式信息發送給業務指標序列設置單元，其中，Di1表示對時域離散編碼數據樣值子塊D1的各時域離散編碼數據樣值進行共軛運算處理而得到的時域離散編碼數據樣值子塊；6)抗噪聲無線數字廣播信號發射機將訓練序列作為複數訓練序列的實部序列、將業務指標序列設置單元所設置的業務指標序列作為複數訓練序列的虛部序列，在時域上構成複數訓練序列的離散樣值塊，訓練序列、業務指標序列、複數訓練序列的離散樣值塊的長度都為X，業務指標序列包含著並且唯一表達著抗噪聲無線數字廣播信號發射機的各系統參數和業務模式信息；7)抗噪聲無線數字廣播信號發射機將在時域上構成的複數訓練序列的離散樣值塊在時域上連續重複4次形成時域嵌入訓練序列離散樣值塊，時域嵌入訓練序列離散樣值塊的長度與降峰均功率比時域離散編碼數據樣值塊的長度在數值上相等，即K=4XX；8)抗噪聲無線數字廣播信號發射機將降峰均功率比時域離散編碼數據樣值塊、時域嵌入訓練序列離散樣值塊直接疊加形成時域嵌入訓練序列降峰均功率比時域離散編碼數據樣值塊，作為幀體；9)抗噪聲無線數字廣播信號發射機將循環前綴作為保護間隔即幀頭插入時域嵌入訓練序列降峰均功率比時域離散編碼數據樣值塊即幀體，以形成信號幀，循環前綴的長度為C；10)抗噪聲無線數字廣播信號發射機採用平方根升餘弦滾降濾波器對信號幀的信號脈衝成形；11)抗噪聲無線數字廣播信號發射機將基帶信號上變頻至載波上形成射頻信號發射到空中無線信道；12)抗噪聲無線數字廣播信號接收機檢測接收無線數字廣播信號發射機所發送的射頻信號並將其下變頻形成基帶信號，利用信號幀的循環前綴特性和信號幀的結構特性進行基帶信號接收處理。2.按權利要求1的抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，其特徵在於所述抗噪聲無線數字廣播信號發射機的訓練序列、業務指標序列、複數訓練序列的離散樣值塊的長度X取512,1024,2048中的一個。3.按權利要求2的抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，其特徵在於所述訓練序列、業務指標序列由一系列的1或-ι組成，具有偽隨機特性。4.按權利要求2的抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，其特徵在於所述訓練序列、業務指標序列相互之間具有正交性。5.按權利要求1的抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，其特徵在於所述FFT數據塊由子載波組成；當X取512時，子載波數取2048，子載波的頻率間隔取4KHz；當X取IOM時，子載波數取4096，子載波的頻率間隔取2KHz；當X取2048時，子載波數取8192，子載波的頻率間隔取IKHz。6.按權利要求1的抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，其特徵在於所述循環前綴的長度C取值與X取值有關；當X取512時，C取K大小的1/4；當X取IOM時，C取K大小的1/8；當X取2048時，C取K大小的1/16。7.按權利要求1的抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，其特徵在於所述對輸入數據進行LDPC編碼的編碼率為1/4、1/2、5/8、3/4和7/8中的一個。8.按權利要求1的抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，其特徵在於所述抗噪聲無線數字廣播信號接收機所進行的基帶信號接收處理，其中的一個步驟為信號幀頭與信號幀體的時頻域聯合迭代分離處理。全文摘要本發明公開了一種抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，是一種時域頻域混合的傳輸方案。本發明的抗噪聲無線數字廣播信號傳輸方法，具有低峰均功率比、同步時間短、抗噪聲影響、可控多業務等優點。文檔編號H04L1/00GK102255855SQ20111024811公開日2011年11月23日申請日期2011年8月22日優先權日2011年8月22日發明者何加銘,徐鐵峰,聶秋華,鄭紫微申請人:寧波大學