具有時域訓練序列和bicm的數位電視地面廣播發射機調製方法
2023-09-13 12:38:35
專利名稱：具有時域訓練序列和bicm的數位電視地面廣播發射機調製方法
技術領域：
本發明屬於無線通信領域，更具體地涉及一種具有時域訓練序列和BICM的 (比特交織編碼調製，Bit Interleaved Coded Modulation, BICM)數位電視地 面廣播發射機調製方法。
背景技術：
目前，地面電視廣播已從模擬逐漸向數位化方向發展。數位電視地面廣播傳 輸系統，作為數位電視地面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。數位電視地面廣播相關 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 字電視地面廣播相關技術上，目前各國關注的重點是，如何為複雜波傳環境下的 數位電視地面廣播提供低成本的可靠高速移動的實現方案。數位電視地面廣播發 射機調製技術是數位電視地面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、數位電視地面廣播等諸 多領域中的廣泛應用。
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。
在多徑衰落信道下，可以通過編碼、交織和調製方案的優化設計達到儘可能 大的信號分集階數，以便在等於或超過最小自由距離的符號序列中得到獨立衰 落。BICM技術(比特交織編碼調製，Bit Interleaved Coded Modulation, BICM) 採用比特交織器並且使得編碼和調製過程相對獨立，從而使得可以將分集階數從 不同的多進位符號數擴大到不同的二進位比特數，也就是說，其分集階數Z是二 進位碼字序列間的最小漢明距離。由於BICM技術使得分集階數得到明顯提高， 因此，使得通信系統在多徑衰落信道下具有好的誤碼特性。
在實際通信環境中，數位電視地面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。發射機調製方法是實現可靠數位電視地 面廣播的關鍵技術。
利用數位電視地面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地面廣播傳輸系統滿 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具有時域訓練序列和 BICM的數位電視地面廣播發射機調製方法，可以滿足高數據率可控制多業務數
字電視地面廣播傳輸的需要。
欲對專利背景作更深入的了解可參考以下文獻資料
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發明內容
本發明針對高數據率可控制多業務數位電視地面廣播提出了一種具有時域 訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方法。
本發明提出的一種具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機 調製方法，其特徵在於它包括下列步驟
1 )數位電視地面廣播發射機將自己的輸入數據比特流經多碼率刪餘巻積編 碼、比特交織、碼元調製後進一步在頻域上形成FFT比特交織編碼調製數據塊 (FFT比特交織編碼調製數據塊的長度(符號個數)為K);
2) 數位電視地面廣播發射機採用IFFT (快速離散傅立葉反變換)將FFT 比特交織編碼調製數據塊變換為時域的離散比特交織編碼調製數據樣值塊；
3) 數位電視地面廣播發射機將循環前綴(循環前綴的長度為C)作為保護 間隔插入到時域的離散比特交織編碼調製數據樣值塊，形成時域循環前綴離散比 特交織編碼調製數據樣值塊(時域循環前綴離散比特交織編碼調製數據樣值塊的
長度為(《+ C)、
4) 數位電視地面廣播發射機將連續的4個時域循環前綴離散比特交織編碼 調製數據樣值塊形成幀體(幀體的長度為Z， Z = 4x(《+ Cp;
5) 數位電視地面廣播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);
6) 數位電視地面廣播發射機將時域上構成的複數訓練序列的離散樣值塊 (作為幀頭)插入到幀體，以形成信號幀；
7) 數位電視地面廣播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；
8) 數位電視地面廣播發射機將基帶信號上變頻至載波上。 按照上述的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方
法，其特徵在於數位電視地面廣播發射機的信號幀中具有時域複數訓練序列離 散樣值塊；數位電視地面廣播發射機的訓練序列的長度(符號個數)X為512， 相對應的FFT比特交織編碼調製數據塊的長度(符號個數)K (子載波數)為 1024，相對應的子載波的頻率間隔分別為8KHz，相對應的循環前綴長度C為FFT 比特交織編碼調製數據塊長度/C大小的1/16;數位電視地面廣播發射機的訓練序 列、業務指標序列由一系列的1或-1組成，具有偽隨機特性；數位電視地面廣播 發射機的訓練序列、業務指標序列相互之間具有正交性；數位電視地面廣播發射 機的各個不同的業務指標序列包含著並且唯一表達著數位電視地面廣播發射機 的各系統參數和業務模式信息；對輸入數據進行多碼率刪餘巻積編碼的編碼率為 1/4、 1/2、 5/8、 3/4和7/8中的一個；比特交織採用隨機交織方式；碼元調製 為QPSK、 16 QAM、 32 QAM和64 QAM中的一種，碼元星座圖映射方式採用格雷碼 映射。
本發明的特點
本發明是一種時域頻域混合的調製方案。數位電視地面廣播發射機的信號幀 中具有時域複數訓練序列離散樣值塊，數位電視地面廣播發射機的訓練序列、業 務指標序列具有偽隨機特性，數位電視地面廣播發射機的訓練序列、業務指標序 列相互之間具有正交性，數位電視地面廣播發射機將時域上構成的複數訓練序列 的離散樣值塊(作為幀頭)插入到幀體而形成信號幀，這些保證了數位電視地面 廣播發射機可以實現快速準確的幀同步、頻率同步、時間同步、信道傳輸特性估
計、以及對相位噪聲和信道傳輸特性進行可靠跟蹤。將循環前綴作為保護間隔插 入到時域的離散比特交織編碼調製數據樣值塊以形成時域循環前綴離散比特交 織編碼調製數據樣值塊，可以減少時域複數訓練序列離散樣值塊、相鄰時域循環 前綴離散比特交織編碼調製數據樣值塊相互之間的幹擾影響。將連續的4個時域 循環前綴離散比特交織編碼調製數據樣值塊形成幀體可以提高數位電視地面廣 播系統的效率。採用BICM對輸入數據進行比特交織編碼調製提高了分集階數， 使得通信系統在多徑衰落信道下具有好的誤碼特性。數位電視地面廣播發射機的 各個不同的業務指標序列包含著並且唯一表達著數位電視地面廣播發射機的各 系統參數和業務模式信息，可以使得數位電視地面廣播傳輸系統能夠提供無償電 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，滿足 社會需求。本發明的調製方法具有同歩時間短、時鐘抖動小、抗信道衰落、抗信 道幹擾、可以提供高數據率可控制多業務數位電視地面廣播傳輸等諸多優點。
圖1是按照本發明的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機 調製方法的某個發射機的實施例示意圖。
圖2是按照本發明的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機 調製方法的某個發射機形成信號幀的實施例示意圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細描述。 按照本發明提出的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機 調製方法的某個發射機的實施例，如圖1所示，按下列步驟進行-
1) 數位電視地面廣播發射機將自己的輸入數據比特流經多碼率刪餘巻積編 碼、比特交織、碼元調製後進一步在頻域上形成FFT比特交織編碼調製數據塊
(FFT比特交織編,調製數據塊的長度(符號個數)為K，《取1024，相對應 的子載波的頻率間隔取8KHz);
2) 數位電視地面廣播發射機採用IFFT (快速離散傅立葉反變換)將FFT 比特交織編碼調製數據塊變換為時域的離散比特交織編碼調製數據樣值塊；
3) 數位電視地面廣播發射機將循環前綴(循環前綴的長度為C)作為保護 間隔插入到時域的離散比特交織編碼調製數據樣值塊，形成時域循環前綴離散比 特交織編碼調製數據樣值塊(時域循環前綴離散比特交織編碼調製數據樣值塊的
長度為(K + C)， C取FFT比特交織編碼調製數據塊長度/:大小的1/16);
4) 數位電視地面廣播發射機將連續的4個時域循環前綴離散比特交織編碼 調製數據樣值塊形成幀體(幀體的長度為丄，丄二4x(X + C));
5) 數位電視地面廣播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 ， X 取512);
6) 數位電視地面廣播發射機將時域上構成的複數訓練序列的離散樣值塊 (作為幀頭)插入到幀體，以形成信號幀；
7) 數位電視地面廣播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；
8)數位電視地面廣播發射機將基帶信號上變頻至載波上。
按照本發明的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方 法的某個發射機形成信號幀的實施例，如圖2所示，具體實施如下
該某個數位電視地面廣播發射機將自己的輸入數據比特流經多碼率刪餘巻 積編碼、比特交織、碼元調製後進一步在頻域上形成FFT比特交織編碼調製數據 塊，再經IFFT將其變換為時域的離散比特交織編碼調製數據樣值塊。
FFT比特交織編碼調製數據塊由子載波組成。FFT比特交織編碼調製數據塊 的長度(符號個數)為《；FFT比特交織編碼調製數據塊的長度i:(子載波數) 取1024，相對應的子載波的頻率間隔取8KHz。
該某個數位電視地面廣播發射機將循環前綴(循環前綴的長度為C)作為保 護間隔插入到時域的離散比特交織編碼調製數據樣值塊，形成時域循環前綴離散 比特交織編碼調製數據樣值塊(時域循環前綴離散比特交織編碼調製數據樣值塊 的長度為(《+ C)， C取FFT比特交織編碼調製數據塊長度《大小的1/16)。
該某個數位電視地面廣播發射機將連續的4個時域循環前綴離散比特交織 編碼調製數據樣值塊形成幀體(幀體的長度為Z， Z = 4xC^ + C)。
該某個數位電視地面廣播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， Z取
512。
作為數位電視地面廣播發射機的訓練序列、業務指標序列由一系列的1或-1 組成，具有偽隨機特性，訓練序列、業務指標序列相互之間具有正交性。滿足上 述特徵的訓練序列可由作為偽隨機數序列的一種特殊類型的一組移位m序列和 作為正交序列的沃爾什序列、哈達瑪序列或由其他方式產生的正交序列實現。
各個不同的業務指標序列包含著並且唯一表達著數位電視地面廣播發射機 的各系統參數和業務模式信息。
該某個數位電視地面廣播發射機將時域上構成的複數訓練序列的離散樣值 塊(作為幀頭)插入到幀體，以形成信號幀。
該某個數位電視地面廣播發射機採用平方根升餘弦滾降濾波器對信號幀的 信號進行脈衝成形。對信號幀的信號進行脈衝成形的平方根升餘弦滾降濾波器的 滾降係數取0. 05。
上面結合附圖對本發明的具體實施例進行了詳細說明，但本發明並不局限於 上述實施例，在不脫離本申請的權利要求的精神和範圍情況下，本領域的技術人 員可作出各種修改或改型。
權利要求
1、一種具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方法，其特徵在於它包括下列步驟1)數位電視地面廣播發射機將自己的輸入數據比特流經多碼率刪餘卷積編碼、比特交織、碼元調製後進一步在頻域上形成FFT比特交織編碼調製數據塊(FFT比特交織編碼調製數據塊的長度(符號個數)為K)；2)數位電視地面廣播發射機採用IFFT(快速離散傅立葉反變換)將FFT比特交織編碼調製數據塊變換為時域的離散比特交織編碼調製數據樣值塊；3)數位電視地面廣播發射機將循環前綴(循環前綴的長度為C)作為保護間隔插入到時域的離散比特交織編碼調製數據樣值塊，形成時域循環前綴離散比特交織編碼調製數據樣值塊(時域循環前綴離散比特交織編碼調製數據樣值塊的長度為(K+C))；4)數位電視地面廣播發射機將連續的4個時域循環前綴離散比特交織編碼調製數據樣值塊形成幀體(幀體的長度為L，L＝4×(K+C))；5)數位電視地面廣播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)；6)數位電視地面廣播發射機將時域上構成的複數訓練序列的離散樣值塊(作為幀頭)插入到幀體，以形成信號幀；7)數位電視地面廣播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；8)數位電視地面廣播發射機將基帶信號上變頻至載波上。
2、 按權利要求1的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方 法，其特徵在於所述數位電視地面廣播發射機的訓練序列、業務指標序列、復 數訓練序列的離散樣值塊的長度(符號個數)X為512。
3、 按權利要求2的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方 法，其特徵在於所述訓練序列、業務指標序列具有偽隨機特性。
4、 按權利要求2的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方 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的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方 法，其特徵在於所述FFT比特交織編碼調製數據塊由子載波組成，FFT比特交 織編碼調製數據塊的長度(符號個數)《(子載波數)為1024，子載波的頻率 間隔為8KHz。
6、 按權利要求1的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方 法，其特徵在於所述對輸入數據進行多碼率刪餘巻積編碼、比特交織、碼元調 制處理的多碼率刪餘巻積編碼的編碼率為1/4、 1/2、 5/8、 3/4和7/8中的一個， 比特交織採用隨機交織方式，碼元調製為QPSK、 16 QAM、 32 QAM和64 QAM中的 一種，碼元星座圖映射方式採用格雷碼映射。
7、 按權利要求1的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方 法，其特徵在於所述作為保護間隔插入到時域的離散比特交織編碼調製數據樣 值塊的循環前綴的長度為C， C取K大小的1/16。
8、 按權利要求1的具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方 法，其特徵在於所述信號幀由時域上構成的複數訓練序列的離散樣值塊(作為 幀頭)插入到連續的4個時域循環前綴離散比特交織編碼調製數據樣值塊(作為 幀體)而形成。
全文摘要
本發明公開了一種具有時域訓練序列和BICM的數位電視地面廣播發射機調製方法，它包括1)將輸入數據比特流經多碼率刪餘卷積編碼、比特交織、碼元調製後進一步在頻域上形成FFT數據塊；2)經IFFT將FFT數據塊變換為時域離散數據樣值塊；3)將循環前綴作為保護間隔插入到時域離散數據樣值塊形成時域循環前綴離散數據樣值塊；4)連續4個時域循環前綴離散數據樣值塊形成幀體；5)將訓練序列作為複數訓練序列實部序列、將業務指標序列作為複數訓練序列虛部序列構成時域複數訓練序列離散樣值塊；6)將時域複數訓練序列離散樣值塊插入到幀體形成信號幀；7)用平方根升餘弦滾降濾波器對信號幀脈衝成形；8)將基帶信號上變頻至載波。
文檔編號H04L27/26GK101383804SQ20081022827
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月27日 優先權日2008年10月27日
發明者何加銘, 徐鐵峰, 聶秋華, 鄭紫微 申請人:寧波大學