數字音頻廣播系統中系統信息的發送接收方法及裝置的製作方法
2023-09-09 14:45:50
專利名稱：數字音頻廣播系統中系統信息的發送接收方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及數字音頻廣播技術領域，尤其涉及ー種數字音頻廣播系統中系統信息的發送接收方法以及發送接收裝置。
背景技術：
數字音頻廣播系統具有頻譜利用率高、覆蓋範圍廣、節目內容豐富等特點。為了提供更好的服務質量和用戶體驗，數字音頻廣播通常支持包括數據業務和音頻業務在內的多種業務模式。數字音頻廣播系統中系統信息(也稱為控制信息)的傳送和接收對系統正常工作
起著至關重要的作用。系統信息中通常包括主業務的調製編碼方式，載波分配方式等重要內容，一旦系統信息出現錯誤，可能導致整個系統的連接失敗。另ー方面，系統信息的解調和解碼必須是快速完成的，對實時性要求很高，如果系統信息不能及時解出，同樣會影響到整個系統。因此，高效魯棒性(即健壯性)的系統信息傳送和接收方法是數字音頻廣播系統設計中的關鍵之一。目前的DVB-T、DRM、HD-Radio和CMMB等數字廣播系統中，均選擇了較為高效的系統信息傳輸方案，但是其魯棒性不能得到保證，因此不能滿足數字音頻廣播系統的要求。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供ー種數字音頻廣播系統中系統信息的發送接收方法及發送接收裝置，在保證系統信息的傳輸效率的基礎上，提高其傳輸的魯棒性。本發明的技術方案是這樣實現的在發送時，包括如下步驟A、將需要發送的系統信息依次進行循環冗餘校驗CRC編碼和信道編碼處理，產生編碼比特流；B、將所述編碼比特流進行比特交織處理和星座映射處理，得到包含系統信息的連續導頻；C、按照頻譜模式規定的載波分配方式，將所述連續導頻信號和系統的其它信號元素復接成正交復用結構的頻域信號；D、將所述頻域信號轉化為時域信號以供發送。其中在步驟C中進行所述復接操作之前，進ー步包括根據系統幀結構，生成具有重複特徵的連續導頻信號。在所述具有重複特徵的連續導頻信號中，系統信息以ー個邏輯子幀為單位進行傳輸，且在ー個邏輯子幀內，系統信息符號重複傳輸二次。所述連續導頻信號在載波和符號上的分布方式為按照頻譜模式從左至右將每ー個有效子帶的下半子帶和上半子帶承載的一個邏輯子幀的系統信息符號分別放置在連續的載波上。該方法進ー步增強所述連續導頻信號的功率。在接收時，包括如下步驟a、將時域信號轉換為頻域信號；b、按照頻譜模式規定的位置，從所述頻域信號的有效載波中提取包含系統信息的連續導頻；c、利用解映射、解交織和信道解碼得到系統信息的估計值；d、利用CRC解碼對系統信息的正確性進行判斷，根據判斷結果輸出系統信息。步驟b中，具體利用包括頻域分集和時域分集在內的分集方法對所述有效載波的連續導頻進行信號檢測，並提取出連續導頻。本發明的數字音頻廣播系統中系統信息的發送裝置，包括循環冗餘校驗編碼器，用於輸入系統信息，進行循環冗餘校驗編碼，產生包括系統信息和校驗信息的系統碼輸出給信道編碼器；信道編碼器，用於根據輸入的系統碼，在碼字集合中搜索出對應的編碼碼字，產生包括冗餘信息的編碼比特流輸出給比特交織器；比特交織器，用於按照預定規則對輸入的編碼比特流重新排序並輸出給星座映射器；星座映射器，用於將輸入的編碼比特流映射得到連續導頻；復用器，用於按照頻譜模式規定的載波分配方式，將所述連續導頻信號和系統的其它信號元素復接在一起，產生正交復用結構的頻域信號輸出給時-頻域變換器；時-頻域變換器，用於將輸入頻域信號變換為時域採樣以供發送。該發送裝置進一步包括複製器，設置在所述星座映射器和復用器之間，用於根據系統幀結構，產生具有重複特徵的連續導頻信號並輸出給復用器。本發明的數字音頻廣播系統中系統信息的接收裝置，包括時-頻變換器，用於將·時域信號轉換為頻域信號並輸出到信號檢測器；信號檢測器，按照頻譜模式規定的位置，從所述頻域信號的有效載波中提取包含系統信息的連續導頻並輸出給解映射器；解映射器，用於對所述連續導頻解映射並輸出編碼比特流給解交織器；解交織器，用於對所述編碼比特流進行解交織並輸出到解碼器；信道解碼器，用於對輸入信號進行信道解碼，得到系統信息的估計值並輸出給CRC解碼器；CRC解碼器，用於對輸入的系統信息的正確性進行判斷，輸出判斷結果。與現有技術相比，本發明的系統信息發送接收方案在不需要額外帶寬的條件下，即保證了系統信息的傳輸效率，又在此基礎上提高了系統信息傳輸的魯棒性，並且本發明還可支持靈活的頻譜模式和多頻點協同工作，從而可以顯著提高OFDM系統的頻率分集增益，降低系統誤碼率，增加覆蓋範圍或者降低發射功率。此外，本發明還可以在連續導頻信號中重複發送系統信息，因此可以提高系統信息正確解碼的概率，還可以將承載系統信息的連續導頻的功率增強，從而進一步提高了系統信息的魯棒性。本發明可以廣泛應用於衛星音頻廣播、地面無線音頻廣播、地面手持音頻廣播等各數字音頻廣播領域，尤其可應用於採用Fourier變換、Walsh變換、或小波變換的多載波系統。
圖I為本發明所述數字音頻廣播系統中系統信息的發送裝置的示意圖；圖2為本發明所述數字音頻廣播系統中系統信息的接收裝置的示意圖；圖3為本發明所述OFDM通信系統的基帶頻譜示意圖；圖4為本發明所述CRC移位寄存器框圖；圖5為本發明所述卷積碼編碼器的示意圖；圖6為本發明所述QPSK星座映射圖；圖7為本發明所述頻域信號生成的模塊框圖；圖8為本發明所述傳輸模式I和3時的子載波索引示意圖；圖9為本發明所述傳輸模式2時的子載波索引示意圖；圖10為本發明所述接收到的接收系統信息的實施例示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施例對本發明再作進ー步詳細的說明。本發明實施例所述的數字音頻廣播系統為基於編碼正交頻分復用(COFDM)的數字音頻廣播系統。圖I為本發明所述數字音頻廣播系統中系統信息的發送裝置的示意圖。參見圖1，該發送裝置包括循環冗餘校驗(CRC)編碼器，用於輸入系統信息，進行循環冗餘校驗編碼，產生包括系統信息和校驗信息的系統碼輸出給信道編碼器；信道編碼器，用於根據輸入的系統碼，在碼字集合中捜索出對應的編碼碼字，產生包括冗餘信息的編碼比特流輸出給比特交織器；·比特交織器，用於按照預定規則對輸入的編碼比特流重新排序並輸出給星座映射器；星座映射器，用於將輸入的編碼比特流映射得到連續導頻；輸入的比特流分割後捜索出每段比特流在星座空間中的對應符號，產生出符號序列輸出給復用器；復用器，用於按照頻譜模式規定的載波分配方式，將所述連續導頻信號和系統的其它信號元素(如負載、離散導頻信號)復接在一起，產生正交復用結構的頻域信號輸出給時-頻域變換器；時-頻域變換器，用於將輸入頻域信號變換為時域採樣以供發送。為了進一歩保障系統信息傳輸的魯棒性，本發明還可以進一歩包括ー複製器，設置在所述星座映射器和復用器之間，用於根據系統幀結構，產生具有重複特徵的連續導頻信號(即具有重複特徵的符號序列)並輸出給復用器。圖2為本發明所述數字音頻廣播系統中系統信息的接收裝置的示意圖。參見圖2所示，該接收裝置包括時-頻變換器，用於將時域信號轉換為頻域信號並輸出到信號檢測器；信號檢測器，按照頻譜模式規定的位置，從所述頻域信號的有效載波中提取包含系統信息的連續導頻並輸出給解映射器；此處具體利用包括頻域分集和時域分集在內的分集方法對所述有效載波的連續導頻進行信號檢測，並提取出連續導頻。解映射器，用於對所述連續導頻解映射並輸出編碼比特流給解交織器；解交織器，用於對所述編碼比特流進行解交織並輸出到解碼器；信道解碼器，用於對輸入信號進行信道解碼，採用包括SOVA和BCJR在內的基於消息傳遞的前向糾錯解碼，以及Sum-LLR方法對連續導頻進行解碼，得到系統信息的估計值並輸出給CRC解碼器CRC解碼器，用於對輸入的系統信息的正確性進行判斷，輸出判斷結果。基於圖I和圖2所述的發送和接收裝置，下面介紹本發明所述的數字音頻廣播系統中系統信息的發送和接收方法。本發明所述系統信息的發送方法包括步驟101、將需要發送的系統信息依次進行CRC編碼和信道編碼處理，產生編碼比特流。在本步驟中，具體採用CRC編碼產生包括系統信息和校驗信息的系統碼；所述信道編碼即根據該系統碼，在碼字集合中搜索出對應的編碼碼字，產生包括冗餘信息的編碼比特流。並且，所述信道編碼處理具體為卷積編碼處理。步驟102、將所述編碼比特流進行比特交織處理和星座映射處理，得到包含系統信息的連續導頻。所述比特交織處理具體包括分組交織處理和卷積交織處理，按照預定規則對編碼比特流重新排序；所述星座映射處理具體為QPSK映射方式處理，將比特流分割後搜索出每段比特流在星座空間中的對應符號，產生出系統信息的符號序列。步驟103、以該符號序列作為系統信息的連續導頻，按照頻譜模式規定的載波分配方式，將所述連續導頻信號和系統的其它信號元素復接成正交復用結構的頻域信號。在一種優選方式中，進行所述復接操作之前，還可進一步包括根據系統幀結構，生成具有重複特徵的連續導頻信號。·
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步驟104、將所述頻域信號轉化為時域信號以供發送。對應的，在接收端，所述的數字音頻廣播系統中系統信息的接收方法包括步驟201、將時域信號轉換為頻域信號。步驟202、按照頻譜模式規定的位置，從所述頻域信號的有效載波中提取包含系統信息的連續導頻。具體的，利用包括頻域分集和時域分集在內的分集方法對所述有效載波的連續導頻進行信號檢測，並提取出連續導頻。步驟203、利用解映射、解交織和信道解碼得到系統信息的估計值。所述信道解碼具體為包括SOVA和BCJR在內的基於消息傳遞的前向糾錯解碼。步驟204、利用CRC解碼對系統信息的正確性進行判斷，根據判斷結果輸出系統信
肩、O本發明所述的系統幀結構包括超幀、幀、子幀以及OFDM符號4層。本發明分為三個傳輸模式。在傳輸模式I中，每個超巾貞分為4個巾貞，每個巾貞分為4個子巾貞，每個子巾貞分為57個OFDM符號，每個符號共有242個有效載波。每個子幀的第一個OFDM符號作為信標用於系統同步和解調預處理，另外56個OFDM符號則包含負載、離散導頻、連續導頻和虛擬子載波。在傳輸模式2中，每個超巾貞分為4個巾貞,每個巾貞分為4個子巾貞,每個子巾貞分為112個OFDM符號，每個符號共有122個有效載波。每個子幀的第一個OFDM符號作為信標，另外111個OFDM符號則包含負載、離散導頻、連續導頻和虛擬子載波。在傳輸模式3中，每個超幀分為4個幀，每個幀分為4個子幀，每個子幀分為62個OFDM符號，每個符號共有242個有效載波。其中，每個子幀的第一個OFDM符號作為信標，另外61個OFDM符號則包含負載、離散導頻、連續導頻和虛擬子載波。每個OFDM符號都由保護間隔作為前綴以減少OFDM符號間幹擾。傳輸模式I和傳輸模式3的子載波間隔相同,但是保護間隔長度不同,傳輸模式2的子載波間隔是前述兩種模式的兩倍。定義單位時間T=l/816000秒，子載波間隔、符號間隔、保戶間隔等系統參數如表I所示
權利要求
1.一種數字音頻廣播系統中系統信息的發送方法，其特徵在於，該發送方法包括 A、將需要發送的系統信息依次進行循環冗餘校驗CRC編碼和信道編碼處理，產生編碼比特流； B、將所述編碼比特流進行比特交織處理和星座映射處理，得到包含系統信息的連續導頻； C、按照頻譜模式規定的載波分配方式，將所述連續導頻信號和系統的其它信號元素復接成正交復用結構的頻域信號； D、將所述頻域信號轉化為時域信號以供發送。
2.根據權利要求I所述的發送方法，其特徵在於，在步驟C中進行所述復接操作之前，進一步包括根據系統幀結構，生成具有重複特徵的連續導頻信號。
3.根據權利要求2所述的發送方法，其特徵在於，該方法進一步增強所述連續導頻信號的功率。
4.根據權利要求2所述的發送方法，其特徵在於，步驟C中，在所述具有重複特徵的連續導頻信號中，系統信息以一個邏輯子幀為單位進行傳輸，且在一個邏輯子幀內，系統信息符號重複傳輸二次。
5.根據權利要求2所述的發送方法，其特徵在於，步驟C中，所述連續導頻信號在載波和符號上的分布方式為 按照頻譜模式從左至右將每一個有效子帶的下半子帶和上半子帶承載的一個邏輯子幀的系統信息符號分別放置在連續的載波上。
6.根據權利要求I所述的發送方法，其特徵在於， 步驟A中所述信道編碼處理具體為卷積編碼處理； 步驟B中所述比特交織處理具體包括分組交織處理和卷積交織處理； 步驟B中所述星座映射處理具體為QPSK映射方式處理。
7.根據權利要求I至6所述的方法，其特徵在於，所述數字音頻廣播系統為採用Fourier變換、Walsh變換、或小波變換的多載波系統。
8.一種數字音頻廣播系統中系統信息的接收方法，其特徵在於，該接收方法包括 a、將時域信號轉換為頻域信號； b、按照頻譜模式規定的位置，從所述頻域信號的有效載波中提取包含系統信息的連續導頻； C、利用解映射、解交織和信道解碼得到系統信息的估計值； d、利用CRC解碼對系統信息的正確性進行判斷，根據判斷結果輸出系統信息。
9.根據權利要求8所述的接收方法，其特徵在於，步驟b中，具體利用包括頻域分集和時域分集在內的分集方法對所述有效載波的連續導頻進行信號檢測，並提取出連續導頻。
10.根據權利要求8所述的接收方法，其特徵在於，步驟c中所述信道解碼具體為包括SOVA和BCJR在內的基於消息傳遞的前向糾錯解碼。
11.一種數字音頻廣播系統中系統信息的發送裝置，其特徵在於，該發送裝置包括 循環冗餘校驗編碼器，用於輸入系統信息，進行循環冗餘校驗編碼，產生包括系統信息和校驗信息的系統碼輸出給信道編碼器； 信道編碼器，用於根據輸入的系統碼，在碼字集合中搜索出對應的編碼碼字，產生包括冗餘信息的編碼比特流輸出給比特交織器； 比特交織器，用於按照預定規則對輸入的編碼比特流重新排序並輸出給星座映射器； 星座映射器，用於將輸入的編碼比特流映射得到連續導頻； 復用器，用於按照頻譜模式規定的載波分配方式，將所述連續導頻信號和系統的其它信號元素復接在一起，產生正交復用結構的頻域信號輸出給時-頻域變換器； 時-頻域變換器，用於將輸入頻域信號變換為時域採樣以供發送。
12.根據權利要求11所述的發送裝置，其特徵在於，該發送裝置進一步包括 複製器，設置在所述星座映射器和復用器之間，用於根據系統幀結構，產生具有重複特徵的連續導頻信號並輸出給復用器。
13.一種數字音頻廣播系統中系統信息的接收裝置，其特徵在於，該接收裝置包括 時-頻變換器，用於將時域信號轉換為頻域信號並輸出到信號檢測器； 信號檢測器，按照頻譜模式規定的位置，從所述頻域信號的有效載波中提取包含系統信息的連續導頻並輸出給解映射器； 解映射器，用於對所述連續導頻解映射並輸出編碼比特流給解交織器； 解交織器，用於對所述編碼比特流進行解交織並輸出到解碼器； 信道解碼器，用於對輸入信號進行信道解碼，得到系統信息的估計值並輸出給CRC解碼器； CRC解碼器，用於對輸入的系統信息的正確性進行判斷，輸出判斷結果。
全文摘要
本發明公開了一種數字音頻廣播系統中系統信息的發送接收方法及裝置，發送時，將系統信息進行CRC編碼和信道編碼處理產生編碼比特流；將編碼比特流進行比特交織處理和星座映射處理得到包含系統信息的連續導頻；按照頻譜模式規定的載波分配方式將所述連續導頻信號和系統的其它信號元素復接成正交復用結構的頻域信號；將所述頻域信號轉化為時域信號以供發送。接收時，將時域信號轉換為頻域信號；按照頻譜模式規定的位置從所述頻域信號的有效載波中提取包含系統信息的連續導頻；利用解映射、解交織和信道解碼得到系統信息的估計值；利用CRC解碼對系統信息的正確性進行判斷並輸出系統信息。本發明可以在保證系統信息的傳輸效率的基礎上，提高其傳輸的魯棒性。
文檔編號H04L1/00GK102957656SQ20121029340
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月16日 優先權日2011年8月17日
發明者鄒峰, 李錦文, 陶濤, 吳智勇, 雷文, 邢觀斌, 邸娜, 馮昂 申請人:國家廣播電影電視總局廣播科學研究院, 北京泰美世紀科技有限公司