CN100546349C - 兼容数字音频广播的地面移动多媒体广播接收机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼容数字音频广播DAB的地面移动多媒体广播T-MMB接收机，其特征在于，包括：射频解调单元、同步单元、正交频分复用OFDM解调单元和频道解调解码单元。本发明利用T-MMB系统的理想基带模型和同步位置，以及T-MMB信道的特点，识别出接收到的信号的传输模式、并对接收到的信号进行射频解调、OFDM解调和频道解调；而且，在OFDM解调过程中，能够获取FIC中的控制信息，再根据获取的控制信息进行数据的解调，实现了兼容DAB系统的T-MMB接收机，从而提高了多媒体广播业务的可靠性。

Description

兼容数字音频广播的地面移动多媒体广播接收机

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术，特别涉及兼容(Digital AudioBroadcasting，DAB)的地面移动多媒体广播(Terrestrial Mobile Multimediabroadcasting，T-MMB)接收机。

背景技术

数字多媒体广播是指用于手持终端的多媒体广播方式，目前业内关注比较多的数字多媒体广播标准是欧洲标准手持设备数字电视广播规范(DigitalVideo Broadcasting Handheld，DVB-H)和韩国标准数字多媒体广播规范(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting，T-DMB)。

T-DMB是在数字音频广播DAB(Digital Audio Broadcasting)基础上发展起来的。DAB数字广播是由12个成员组成的协会——著名的EUREKA-147开发起来的，系统最初的名称是DAB，而且一直被用作区分真正的DAB广播与其它数字音频广播的标准。1994年，尤里卡(Eureka)-147被国际标准化组织(ISO)选定为数字音频广播国际标准。今天，世界大部分地区不是已经实现了这个标准的数字广播，就是正在测试这个标准。欧洲的尤里卡-147DAB制式：1988年9月，欧共体在世界无线电行政大会上首次进行了尤里卡-147DAB的试验尤里卡-147DAB制式已于1995年标准化，它是一种典型的DAB系统，除了欧洲外，在世界上其它一些国家和地区也有相当程度的发展，例如加拿大、新加坡、澳大利亚等国家和地区。DAB与传统的AM/FM广播体系相比，DAB具有节省频谱资源、发射功率低、信息量大、音质极佳等优点，是继传统的调幅、调频广播之后的第三代广播。数字广播具有抗噪声、抗干扰、抗电波传播衰落、适合高速移动接收等优点，它提供CD级的立体声音质，信号几乎零失真。

T-DMB是韩国推出的地面数字多媒体广播系统，从严格意义上讲，仍算是欧洲的国际标准。该标准建立在欧洲厂商开发的尤里卡-147 DAB系统的基础上，做了一些修改，以便向手机、个人数字助理(PDA)和便携电视等手持设备播送空中数字电视节目。T-DMB在韩国已经步入商用阶段。韩国已向T-DMB广播运营商发放新的许可证。同期，欧洲开发出来的移动数字电视广播系统DVB-H刚刚开始试验工作。

T-DMB充分地利用了DAB能在高速移动环境下可靠接收信号的技术优势，在功能上将传输单一的音频信息扩展为数据、文字、图形与视频等多种载体。T-DMB将数字化了的音频、视频信号及各种数据业务信号，在数字状态下进行压缩、编码、调制、传输等处理，可实现高质量传输，同时兼具多媒体特性，提供容量大、效率高、可靠性强的数据信息传送。从DAB到T-DMB，意味着从数字音频广播到数字多媒体广播的跨越，使任何数字信息都可以用一个数字化的平台系统来传递，这套系统可以为用户提供包括音频、视频在内的综合视听信息服务和娱乐享受。

DVB-H是欧洲DVB组织在推出数字电视传输的系列标准以后，为通过地面数字广播网络向便携/手持终端提供多媒体业务所制定的传输标准。

DVB-H是建立在数据广播(DVB)和DVB-传输(T)两个标准之上的标准，被认为是DVB-T标准的扩展应用，虽然它是一个传输标准，事实上注重于协议实现。系统前端由DVB-H封装机和DVB-H调制器构成，DVB-H封装机负责将互联网协议(Internet Protocol，IP)数据封装成第二代动态图像专家组(MPEG-2)系统传输流，DVB-H调制器负责信道编码和调制；系统终端由DVB-H解调器和DVB-H终端构成，DVB-H解调器负责频道解调解码、解码，DVB-H终端负责相关业务显示、处理。

DVB-H保有部分与DVB-T接收电路的兼容性，同时为了满足手持式装置接收的特性，如低功耗、高移动性、共通平台与网络切换服务不中断等要求，以保证在室内、户外、步行或行驶中的汽车上都能正常收看，做了不少技术改进。为提高电池的使用时间，终端周期性地关掉一部分接收电路以节省功耗；为了满足便携的需求，DVB终端的天线更小巧，移动更为灵活；传输系统能保证在各种移动速率下顺利接收DVB-H业务；系统具有很强的抗干扰能力，能提供足够的灵活性以满足不同传输带宽和信道带宽应用等。

数字多媒体广播的应用背景决定了传输标准的成败主要取决于：节电能力和功耗、成本、移动接收性能、单频网性能、多业务和多服务选择、高频谱效率和高容量支持、用户感观感受。

而T-DMB和DVB-H两种标准都存在不同层次的不足：T-DMB频谱利用率低T-DMB没有提供足够的信息吞吐量以满足移动电视这样的高质量服务T-DMB没有为接收机提供足够节电措施；由于DVB-H继承于DVB-T(固定接收系统)，在此基础上作针对移动环境优化的空间非常有限，DVB-H未能为接收机提供足够的节电机制，并且牺牲了一些其它性能指标，如切换时间增大到5秒，另外，可利用的工作频点较少。

可见，现有的多媒体广播业务的可靠性不高。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个主要目的在于，提供一种兼容DAB的地面移动多媒体广播接收机，能够提高多媒体广播业务的可靠性。

根据上述的一个主要目的，本发明提供了一种兼容DAB的地面移动多媒体广播接收机，包括：射频解调单元、同步单元、正交频分复用OFDM解调单元和频道解调解码单元，其中，

所述射频解调单元，用于对从外部接收到的射频信号进行射频解调，并将射频解调后的信号输出给同步单元和OFDM解调单元；

所述同步单元，用于识别来自射频解调单元的信号对应的传输模式，并将模式识别结果输出给OFDM解调单元，依据模式识别结果确定接收到的信号的同步位置，并输出给OFDM解调单元；

所述OFDM解调单元，用于根据同步单元输出的模式识别结果和同步位置，从来自射频解调单元的信号中提取相位参考符号、快速信息信道FIC符号和数据符号；根据相位参考符号和从外部接收到的频道选取指示，对FIC符号依次进行OFDM解调和译码得到FIC中的控制信息，所述控制信息包括用于选取频道数据的频道位置与长度信息、用于频道解调的频道调制方式和用于频道解码的频道编码方式；根据FIC中的所述控制信息对数据符号进行OFDM解调；将所述频道调制方式、频道编码方式和OFDM解调后的FIC符号、数据符号输出给频道解调解码单元；

所述频道解调解码单元，用于根据所述频道调制方式、频道编码方式和OFDM解调后的FIC符号，对OFDM解调后的数据符号进行频道解调解码，并输出频道解调解码后的数据符号。

所述OFDM解调单元进一步用于将所述提取的相位参考符号、和/或FIC符号、和/或数据符号输出给所述同步单元；将当前提取的符号类型通过符号指示信号通知所述射频解调单元；

所述同步单元进一步用于根据接收到的相位参考符号、和/或FIC符号、和/或数据符号，进行载波恢复，并将载波恢复得到的相位信号输出给所述射频解调单元；

所述射频解调单元进一步用于利用接收到的所述符号指示信号和所述相位信号，对从外部接收到的射频信号进行射频解调。

所述射频解调单元包括：调谐器、模拟/数字A/D转换模块、下变频模块、低通滤波器、降采样模块、增益控制AGC模块和自由振荡时钟，其中，

所述调谐器，用于根据接收到的AGC控制信号，将接收的射频信号放大，完成频段选择；将选择的信号从射频频段变换到一个固定的中频；将变换后的射频信号输出给所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块，用于根据自由振荡时钟提供的时钟信号，对接收到的信号进行A/D转换，并输出给所述下变频模块；

所述AGC模块，根据来自OFDM解调单元的符号指示信号，检测降采样模块输出的信号功率，生成AGC控制信号，并输出给调谐器；

所述下变频模块，用于根据所述同步单元提供的相位信号，对接收到的信号进行下变频处理，并通过所述低通滤波器和所述降采样模块输出给所述AGC模块、所述同步单元和所述OFDM解调单元。

所述同步单元包括：模式识别模块、帧同步模块、定时恢复模块和载波恢复模块，其中，

所述模式识别模块，用于判断来自所述降采样模块的信号的帧长、和保护间隔长度、和空符号长度，确定接收到的信号所对应的传输模式，并将模式识别结果输出给所述帧同步模块和所述OFDM解调单元；

所述帧同步模块，用于根据模式识别模块提供的模式识别结果，确定接收到的信号的帧起始位置；根据获取的起始位置进行符号同步和载波同步，并确定帧界限和符号界限；将获取的帧界限和符号界限输出给所述OFDM解调单元；

所述定时恢复模块，用于利用来自所述载波恢复模块的经过频偏校正后的相位参考符号获取定时位置，并输出给所述OFDM解调单元；

所述载波恢复模块，用于根据来自所述OFDM解调单元的相位参考符号得到第一分数频偏估计，并利用第一分数频偏估计对相位参考符号进行分数频偏的校正；根据分数频偏校正后的相位参考符号得到整数频偏估计，并利用整数频偏估计对分数频偏校正后的相位参考符号进行整数频偏校正；将第一分数频偏估计与整数频偏估计相加，并将经分数频偏校正和整数频偏校正后的相位参考符号输出给所述定时恢复模块；根据来自所述OFDM解调单元的FIC符号进行分数频偏的估计，得到第二分数频偏估计；根据来自所述OFDM解调单元的数据符号进行分数频偏的估计，得到第三分数频偏估计；将第一分数频偏估计与整数频偏估计相加后的结果、或第二分数频偏估计、或第三分数频偏估计输出给所述下变频模块。

所述模式识别模块包括：帧长检测器、保护间隔长度检测器、空符号长度检测器、模式判决器；

所述帧长检测器，用于检测信号的帧长度，并将检测结果输出给所述模式判决器；

所述保护间隔长度检测器，用于检测信号的保护间隔长度，并将检测结果输出给所述模式判决器；

所述空符号长度检测器，用于检测信号的空符号长度，并将检测结果输出给所述模式判决器；

所述模式判决器，用于根据来自所述帧长检测器、和所述保护间隔长度检测器、和所述空符号长度检测器的检测结果，进行模式判断，并输出得到的模式识别结果。

所述帧同步模块包括：窗内能量统计子模块、除法器、延时器和峰值检测子模块，其中，

所述窗内能量统计子模块，用于统计预先设置的窗口内的信号能量，并将统计结果输出给所述除法器；

所述除法器，用于在所述延时器的控制下，计算相邻两窗口内的统计结果的商，并输出给所述峰值检测子模块；

所述峰值检测子模块，用于对接收到的所述商与预先设置的阈值进行比较，并根据比较结果，输出帧界限和符号界限。

所述定时恢复模块包括：IFFT子模块、求模子模块和局部最大值位置子模块，其中，

所述IFFT子模块，用于对来自所述载波恢复模块的校正后的相位参考符号进行IFFT处理，并输出给所述求模子模块；

所述求模子模块，用于将接收到的相位参考符号在时域求模，将求模结果输出给所述局部最大值位置子模块；

所述局部最大值位置子模块，用于以预先设置的窗口找出局部最大值的位置定位细同步的定时位置，并将获取的定时位置输出给所述OFDM解调单元。

所述载波恢复模块包括：第一分数频偏估计器、第二分数频偏估计器、第三分数频偏估计器、分数频偏校正器、整数频偏校正器、整数频偏估计器、加法器、选择器、低通滤波子模块和数控振荡器，其中，

所述第三分数频偏估计器，用于对接收到的数据符号进行分数频偏估计，并将得到的第三分数频偏估计输出给所述选择器；

所述第二分数频偏估计器，用于对接收到的FIC符号进行分数频偏估计，并将得到的第二分数频偏估计输出给所述选择器；

所述第一分数频偏估计器，用于对接收到的相位参考符号进行分数频偏估计，并将得到的第一分数频偏估计输出给所述分数频偏校正器和所述加法器；

所述分数频偏校正器，用于根据所述第一分数频偏估计对接收到的相位参考符号进行分数频偏校正；将分数频偏校正后的相位参考符号输出给所述整数频偏估计器和所述整数频偏校正器；

所述整数频偏估计器，用于对接收到的分数频偏校正后的相位参考符号进行整数频偏估计，并将整数频偏估计输出给所述加法器和所述整数频偏校正器；

所述整数频偏校正器，用于根据所述整数频偏估计对接收到的分数频偏校正后的相位参考符号进行整数频偏校正；将分数频偏校正和整数频偏校正后的相位参考符号输出给所述定时恢复模块；

所述加法器，用于计算所述第一分数频偏估计与所述整数频偏估计的和，并将所述和输出给所述选择器；

所述选择器，用于从所述和、所述第二分数频偏估计、所述第三分数频偏估计中选择一个输出给所述低通滤波子模块；

所述低通滤波子模块，用于对所述选择器的输出进行低通滤波，并通过所述数控振荡器输出给所述下变频模块。

所述OFDM解调单元包括：符号分类提取模块、FIC解码器、频道数据选取模块和付利叶变换FFT模块，其中，

所述符号分类提取模块，用于根据来自所述定时恢复模块的定时位置、来自所述帧同步模块的帧界限和符号界限、来自所述模式识别模块的模式识别结果，从来自所述降采样模块的信号中提取出相位参考符号、FIC符号和数据符号；将提取出的相位参考符号、FIC符号和数据符号输出给所述载波恢复模块；将提取出的相位参考符号和FIC符号输出给所述FIC解码器；将提取出的FIC符号和数据符号输出给频道数据选取模块；将当前提取的符号类型通过符号指示信号输出给所述AGC模块；

所述FIC解码器，用于根据接收到的相位参考符号和频道选取指示，对接收到的FIC符号进行解调和译码，得到频道数据位置与长度信息、频道调制方式信息和频道编码方式信息；将频道数据位置与长度信息输出给所述频道数据选取模块；将频道调制方式信息和频道编码方式信息输出给所述频道解调解码单元；

所述频道数据选取模块，用于根据来自所述FIC解码器的频道数据位置与长度信息，从符号分类提取模块输出的数据符号中选取相应频道中的数据；将来自符号分类提取模块的FIC符号和选取的频道数据输出给所述FFT模块；

所述FFT模块，用于对接收到的FIC符号和所选频道数据进行OFDM解调，并将解调后的FIC符号和所选频道数据输出给所述频道解调解码单元。

所述FIC解码器包括：FFT子模块、频域解交织子模块、差分移相键控DQPSK解调子模块、1/3卷积解码子模块和频道信息提取器，其中，

所述FFT子模块，用于对接收到的FIC符号进行FFT处理，并将处理后的FIC符号输出给所述频域解交织子模块；

所述频域解交织子模块，用于对接收到的FIC符号进行频域解交织处理，并将处理后的FIC符号输出给所述DQPSK解调子模块；

所述DQPSK解调子模块，用于对接收到的FIC符号进行DQPSK解调，并将DQPSK解调后的FIC符号输出给所述1/3卷积解码子模块；

所述1/3卷积解码子模块，用于对接收到的FIC符号进行1/3卷积解码，并将解码后的FIC符号输出给所述频道信息提取器；

所述频道信息提取器，用于根据接收到的频道选取指示，从接收到的FIC符号中提取出频道数据位置与长度信息、频道调制方式信息和频道编码方式信息；将频道数据位置与长度信息输出给所述频道数据选取模块；将频道调制方式信息和频道编码方式信息输出给所述频道解调解码单元。

所述频道解调解码单元包括：频域解交织模块、差分解调器、时域解交织模块和向前纠错方式FEC解码器，其中，

所述频域解交织模块，用于对接收到的FIC符号和所选频道数据进行频道解调；将频道解调后的FIC符号和所选频道数据输出给差分解调器；

所述差分解调器，用于根据来自所述FIC解码器的频道调制方式信息，和来自频域解交织模块的FIC符号，对接收到的所选频道数据进行差分解调；将差分解调后的所选频道数据输出给时域解交织模块；

所述时域解交织模块，用于对接收到的所选频道数据进行频道解码，将频道解码后的所选频道数据输出给所述FEC解码器；

所述FEC解码器，用于根据来自所述FIC解码器的频道编码方式信息，对接收到的所选频道数据进行频道解码；输出解码后的所选频道数据。

由上述技术方案可见，本发明利用T-MMB系统的理想基带模型和同步位置，以及T-MMB信道的特点，识别出接收到的信号的传输模式、并对接收到的信号进行射频解调、OFDM解调和频道解调；而且，在OFDM解调过程中，能够获取FIC中的控制信息，再根据获取的控制信息进行数据的解调，实现了兼容DAB系统的T-MMB接收机，从而提高了多媒体广播业务的可靠性。

附图说明

图1为本发明中兼容DAB系统的T-MMB接收机的示例性结构图。

图2为兼容DAB系统的T-MMB发射机的示意图。

图3为8点移相键控(8PSK)星座图。

图4为16点幅度和相位连和键控(16APSK)星座图。

图5为兼容DAB系统的T-MMB的帧结构示意图。

图6为兼容DAB系统的T-MMB业务组织结构示意图。

图7为兼容DAB系统的T-MMB新业务子信道结构示意图。

图8为兼容DAB系统的T-MMB用户应用信息示意图。

图9为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机总体结构图。

图10为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的模式识别原理框图。

图11为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的帧同步原理框图。

图12为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的帧同步流程图。

图13为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的定时恢复原理框图。

图14为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的载波恢复原理框图。

图15为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的FIC解调译码原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明的基本思想是：利用T-MMB系统的理想基带模型和帧同步、载波同步、定时同步等各种非理想因素，以及T-MMB信道的特点，实现兼容DAB系统的T-MMB接收机。

T-MMB是基于数字音频广播DAB系统多媒体业务扩展的一种数字多媒体广播方式，它将最新技术融于一体，综合考虑频点资源，接收机复杂度，频谱利用率和系统性能等因素，能够实现：与DAB完全兼容、低成本设计、低功耗设计、频点可用性好、支持移动接收、单频网实现、高频谱效率、多业务、高质量服务等。T-MMB具有如下几个特性：

(1)完全兼容尤里卡-147(DAB)、DAB-IP和韩国的T-DMB。T-MMB充分地利用了DAB能在高速移动环境下可靠接收信号的技术优势，在功能上将传输单一的音频信息扩展为数据、文字、图形与视频等多种载体。

(2)克服了T-DMB系统频带效率较低的缺点。

(3)采用了高级的信道纠错编码技术、低密度奇偶校验码(LDPC)和高效低复杂度的DAPSK调制方案。

(4)相比于DVB-H等其它制式而言，复杂度低、功耗小、频点可用性好、兼容性好等优点。

图1为本发明中兼容DAB系统的T-MMB接收机的示例性结构图。如图1所示，本发明中兼容DAB系统的T-MMB接收机包括：射频解调单元101、同步单元102、正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)解调单元103和频道解调解码单元104。

射频解调单元101，对从外部接收到的射频信号进行射频解调，并将射频解调后的信号输出给同步单元102和OFDM解调单元103；

同步单元102，接收射频解调单元101输出的信号；识别接收到的信号对应的传输模式，并将模式识别结果输出给OFDM解调单元103，依据模式识别结果，确定接收到的信号的同步位置，并将同步位置输出给OFDM解调单元103；

其中，同步位置可以包括：帧界限、符号界限和定时位置；

OFDM解调单元103，根据同步单元102输出的模式识别结果，从来自射频解调单元101的信号中提取相位参考符号、快速信息信道(FIC)符号和数据符号；根据相位参考符号和从外部接收到的频道选取指示，对FIC符号进行OFDM解调和译码，得到FIC中的控制信息，并将得到的控制信息输出给频道解调解码单元104；根据FIC中的控制信息，对数据符号进行OFDM解调；将OFDM解调后的F1C符号和数据符号输出给频道解调解码单元104；

其中，从外部接收的频道选取指示来自接收端用户，用于选择接收DAB、DAB-IP、T-DMB或T-MMB信号；控制信息包括：用于选取频道数据的频道位置与长度信息、用于频道解调的频道调制方式和用于频道解码的频道编码方式；

频道解调解码单元104，利用来自OFDM解调单元103的控制信息和FIC符号，对接收到的数据符号进行频道解调解码，并输出频道解调解码后的数据符号。

上述兼容DAB系统的T-MMB接收机接收到的射频信号中，包括DAB/DAB-IP/T-DMB/T-MMB信号，来自如图2所示的兼容DAB系统的T-MMB发射机。该T-MMB发射机中包括：DAB业务路径、DAB-IP业务路径和T-DMB业务路径，分别为DAB、DAB-IP和T-DMB业务的输入接口，用于兼容DAB业务、DAB-IP业务和T-DMB业务。

如图2所示的T-MMB发射机采用差分移相键控(DQPSK)/8DPSK/16DAPSK调制方式和LDPC编码进行频道调制和频道编码。

图3为8PSK星座图。如图3所示，对每个OFDM符号，3K-bit的矢量(p_l，n)_n＝0 ^3K-1(其中p_l，n参见ETSI EN 300 401[1]14.4.2节)需要通过以下方式映射成K个8PSK符号：

$q_{l,m}=e^{{\mathrm{j\Φ}}_{l.m}},$ m＝0，1，2，...，K-1

其中K是子载波数，Φ_l，m为相位。

图4为16APSK星座图。如图4所示，对每个OFDM符号，4K-bit的矢量(p_l，n)_n＝0 ^4K-1通过以下方式映射成K个16APSK符号：

$q_{l,m}=A_{l.n}{e}^{j{\mathrm{\Φ}}_{l,m}},$ m＝0，1，2，...，K-1

其中， $A_{l,m}={\mathrm{\α}}^{p_{l,4m}}.$

兼容DAB系统，即DAB/DAB-IP/T-DMB/T-MMB系统一共有四种传输模式可以选用，详见DAB标准ETSI EN300 401。在采用不同传输模式时，频道调制和编码采用的参数和方式也不同，本发明中兼容DAB系统的T-MMB接收机需要通过识别信号的传输模式，采用相应的参数和方式对信号进行频道解调和解码。

图5为兼容DAB系统的T-MMB的帧结构示意图。如图5所示，本发明中兼容DAB系统的T-MMB接收机接收到的信号中的每一个帧的信号，由一个空符号、一个相位参考符号和由模式不同而确定的若干个FIC符号、若干个数据符号所组成。

接收机接收到的信号中，空符号用于接收机的帧同步；相位参考符号则为对随后数据的差分相位调制和解调提供一个相位基准；由于相位参考符号的信息是接收机已知的，因此也可用作载波同步。

FIC符号中包括如图6所示的T-MMB业务组织结构信息、如图7所示的T-MMB新业务子信道结构信息和如图8所示的T-MMB用户应用信息。

按照DAB(ETSI EN300 401)的FIC中业务指示信息的格式，增加T-MMB系统的业务指示信息，并在DAB的FIG类型0/扩展模式2(FIG0/2)中增加T-MMB系统的业务类型描述，即可实现如图6所示的T-MMB业务组织结构。

在DAB的FIG类型0/扩展模式15(FIG0/15)中新增子信道信息，具体包括：子信道标识符(SubChId)、子信道开始地址(Start Address)、调制类型(ModuType)、保护等级(PL)和子信道大小(Sub-channel Size)，即可实现如图7所示的T-MMB新业务子信道结构。

在DAB的FIG类型0/扩展模式13(FIG0/13)中增加用户应用类型(UserApplication Type)信息；对DAB系统主要业务信道(MSC)中对应的T-MMB业务的容量单元(CU)的大小进行调整，即可实现如图8所示的T-MMB用户应用信息。其中，CU的容量计算如下：n×32bits，其中n＝2代表系统采用DQPSK调制方式，n＝3代表系统采用8DPSK调制方式，n＝4代表系统采用16DAPSK调制方式。

以上为对本发明中兼容DAB系统的T-MMB接收机的总体说明。以下为对本发明具体实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的详细说明。

图9为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机总体结构图。如图9所示，本实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机包括：射频解调单元901、同步单元902、OFDM解调单元903和频道解调解码单元904。

射频解调单元901包括：调谐器、模拟/数字(A/D)转换模块、下变频模块、低通滤波器、降采样模块、增益控制(AGC)模块和自由振荡时钟。上述功能模块用于对来自发射机的信号进行射频解调。

同步单元902包括：模式识别模块、帧同步模块、定时恢复模块和载波恢复模块。

OFDM解调单元903包括：符号分类提取模块、FIC解码器、频道数据选取模块和付利叶变换(FFT)模块。

频道解调解码单元904包括：频域解交织模块、差分解调器、时域解交织模块和向前纠错方式(FEC)解码器。

下面，结合各功能单元中的具体模块，对本实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机进行说明。

在射频解调单元901中，作为模拟前端的调谐器，在AGC模块的控制下，将接收的射频信号放大，完成频段选择；由于控制高频头自动增益控制AGC的电压是由中频部分提供的，因此，将选择的信号从射频频段变换到一个固定的中频；将变换后的信号输出给A/D转换单元。

其中，频段选择可以通过改变相位锁定(PLL)的分频系数来实现。中频信号经过1.536MHz带宽滤波器滤波。在中频单元中的一个本振将中频信号变换到小中频(2.048MHz)，此时的信号为一个靠近基带的带通信号。

AGC模块，根据来自OFDM解调单元903的符号指示信号，检测降采样模块输出的信号功率，生成AGC控制信号，并输出给调谐器，以保证在移动接收信道环境下，接收信号的场强在不断变换时，A/D转换得到的信号能够具有最好的动态范围。

A/D转换模块，根据自由振荡时钟提供的时钟信号，对接收到的信号进行A/D转换，并输出给下变频模块。由于经过调谐器后，模拟信号经过四倍采样Ts(8.192MHz)成为数字小中频信号，因此，A/D转换模块的取样时钟没有经过锁相，是自由振荡的。

下变频模块，通过乘法器实现下变频，得到数字基带I路/Q路信号；将得到的I路/Q路信号通过低通滤波器去除带外干扰，再经降采样器完成四倍抽取，从8.192MHz的数据中得到2.048MHz的数据后，输出给AGC模块、同步单元902中的模式识别模块、帧同步模块和OFDM解调单元903中的符号分类提取模块。

在同步单元902中，模式识别模块判断来自射频解调单元901的信号的帧长、保护间隔长度、空符号长度等特性，确定接收到的信号所对应的传输模式，并将模式识别结果输出给帧同步模块和OFDM解调单元903中的符号分类提取模块。图10为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的模式识别原理框图。如图10所示，模式识别模块包括：帧长检测器、保护间隔长度检测器、空符号长度检测器模式判决器。模式识别模块先对信号的帧长、保护间隔长度和空符号长度进行检测，再通过模式判决器对帧长、保护间隔长度和空符号长度的检测结果进行模式判断。在具体实现时，可以只做帧长检测、保护间隔长度检测、空符号长度检测的一种或多种。

帧同步模块，根据模式识别模块提供的模式识别结果，确定接收到的信号的帧起始位置；根据获取的起始位置进行符号同步和载波同步，并确定同步位置，即帧界限和符号界限；将获取的帧界限和符号界限输出给OFDM解调单元903中的符号分类提取模块。

T-MMB传输帧由空符号、相位参考符号和一定数量OFDM符号组成，因此，帧同步检测就是准确地判断空符号的位置，从而确定帧的起始位置。

由于空符号的能量为零，所以利用接收信号的能量分布进行帧同步检测简单而有效。最直观的方法是检测接收信号的突变沿，从而确定空符号的起始和结束位置，但这种方法受信道干扰会造成较大的模糊性，误差较大。所以采用更可靠的能量比算法，具体描述如下：

$\mathrm{\τ}=\underset{n}{\mathrm{MAX}}\left\{\frac{E\left[r_{n+W,}{r}_{n+2W}\right]}{E[r_n,r_{n+W}]}\right\}$

其中r是接收信号，τ代表空符号的结束位置，E[a，b]代表[a，b]区间的总能量，n代表接收信号的序号，W代表某一区间段的长度。

如果每一帧的每一个码元都计算一次能量比，然后确定出最大的一个值的话，显然计算量太大，而且没有必要，因为信道的最大时延决定了同步位置的最大偏移量。因此第一帧接收数据中检测到同步位置之后，只需在以后各帧的相同位置左右各m个码元进行能量比计算，获得最大值以确定各帧的同步位置，而m的大小根据信道的最大时延设计。

图11为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的帧同步原理框图。如图11所示，帧同步模块包括：窗内能量统计子模块、除法器、延时器和峰值检测子模块。窗内能量统计子模块统计预先设置的窗口内的信号能量，并将统计结果输出给除法器；除法器在延时器的控制下，计算相邻两窗口内的统计结果的商，并输出给所述峰值检测子模块；峰值检测子模块对接收到的所述商与预先设置的阈值进行比较，并根据比较结果，输出帧界限和符号界限。

图12为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的帧同步流程图。如图12所示，由于受信道干扰，第一次检测到的同步位置很可能是错误的，因此需要连续几帧检测到同步位置后才能确定帧同步位置捕获得比较准确，然后就进入跟踪阶段，根据以上描述，只需在2m+1的窗口能进行跟踪计算，如果连续几帧的最大能量比都小于一个阈值的话，就认为失去同步，重新进入同步捕获阶段。

定时恢复模块，按照如图13所示的定时恢复原理，利用来自载波恢复模块的经过频偏校正后的相位参考符号，经过IFFT子模块的IFFT处理后，通过求模子模块在时域求模，并在局部最大值位置子模块中以预先设置的窗口找出局部最大值的位置来定位细同步的定时位置，并将获取的定时位置输出给OFDM解调单元903中的符号分类提取模块。相对于帧同步模块输出的帧界限和符号界限，定时恢复模块输出的定时位置用于细定位。

帧同步模块和定时恢复模块均用于将接收信号的帧界限、符号界限进行定位，以便后续的符号分类提取模块能够将空符号、相位参考符号、FIC符号和数据符号区分开。

载波恢复模块，根据来自OFDM解调单元903中的符号分类提取模块的相位参考符号，并利用保护间隔利用相关特性，得到一个分数频偏的估计；对相位参考符号进行分数频偏的校正，然后进行整数频偏的估计，将分数频偏与整数频偏相加得到频偏估计结果；如果接收到来自OFDM解调单元903中的符号分类提取模块的FIC符号和数据符号到来时，则认为没有整数频偏，只进行分数频偏的估计，利用保护间隔利用相关特性，得到分数频偏的估计作为频偏估计结果；将频偏估计结果经过低通滤波和数控振荡器的处理后得到的相位信号，输出给射频解调单元901中的下变频模块，对其进行控制；根据频偏估计结果对相位参考符号进行校正，并将校正后的相位参考符号输出给定时恢复模块。

图14为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的载波恢复原理框图。如图14所示，载波恢复模块包括：分数频偏估计器1、分数频偏估计器2、分数频偏估计器3、分数频偏校正器、整数频偏校正器、整数频偏估计器、加法器、选择器、低通滤波子模块和数控振荡器。分数频偏估计器1和分数频偏估计器2，分别对接收到的数据符号和FIC符号进行分数频偏估计，并将分数频偏作为频偏估计结果输出给选择器；分数频偏估计器3，对接收到的相位参考符号进行分数频偏估计，并将分数频偏输出给分数频偏校正器；分数频偏校正器根据分数频偏估计器3输出的分数频偏，对接收到的相位参考符号进行分数频偏校正；将分数频偏校正后的相位参考符号输出给整数频偏估计器和加法器；整数频偏估计器对接收到的分数频偏校正后的相位参考符号进行整数频偏估计，并将整数频偏输出给加法器和整数频偏校正器；加法器计算来自分数频偏估计器3的分数频偏估计与来自整数频偏估计器的整数频偏估计的和，并将计算出的和作为频偏估计结果输出给选择器；选择器从接收到的频偏估计结果中选择一个，并通过低通滤波子模块和数控振荡器输出给射频解调单元901中的下变频模块。同时，整数频偏校正器还根据整数频偏，对接收到的分数频偏校正后的相位参考符号进行整数频偏校正；将整数频偏校正后的相位参考符号输出给定时恢复模块；

在OFDM解调单元903中，符号分类提取模块根据来自同步单元902的定时恢复模块的定时位置、来自同步单元902的帧同步模块的帧界限和符号界限、来自同步单元902的模式识别模块的模式识别结果，从来自射频解调单元901的降采样模块的信号中提取出相位参考符号、FIC符号和数据符号；将提取出的相位参考符号、FIC符号和数据符号输出给同步单元902的载波恢复模块；将提取出的相位参考符号和FIC符号输出给FIC解码器；将提取出的FIC符号和数据符号输出给频道数据选取模块；将当前提取的符号类型通过符号指示信号通知射频解调单元901中的AGC模块。

FIC解码器，根据接收到的相位参考符号和来自接收端用户的频道选取指示，对接收到的FIC符号进行解调和译码，得到所选频道的频道信息，即控制信息，包括频道数据位置与长度信息、频道调制方式信息和频道编码方式信息；将频道数据位置与长度信息输出给频道数据选取模块；将频道调制方式信息输出给频道解调解码单元904中的差分解调器；将频道编码方式信息输出给频道解调解码单元904中的FEC解码器。图15为本发明实施例中兼容DAB系统的T-MMB接收机的FIC解调译码原理框图。如图15所示，由于FIC符号在发射机采用固定的DQPSK调制和1/3卷积编码FIC解码器恢复FIC符号，因此，FIC解码器在恢复FIC信息时采用固定的DQPSK解调和1/3卷积译码；频道信息提取器根据来自接收端用户的频道选取指示和FIC符号中如图8所示的用户应用信息指示，可以得到所选频道的业务类型；频道信息提取器根据来自接收端用户的频道选取指示和FIC符号中如图7所示的新业务子信道结构指示，可以得到用于频道数据选取的位置与长度信息；频道信息提取器根据来自接收端用户的频道选取指示和FIC符号中如图7所示的新业务子信道结构指示，可以得到用于所选频道数据差分解调的调制方式信息；频道信息提取器根据来自接收端用户的频道选取指示和FIC符号中如图7所示的新业务子信道结构指示，可以得到用于所选频道数据FEC译码的编码方式信息。

频道数据选取模块，根据来自FIC解码器的频道数据位置与长度信息，从符号分类提取模块输出的数据符号中选取相应频道中的数据，即DAB/DAB-IP/T-DMB/T-MMB中的任意一中信号；将来自符号分类提取模块的FIC符号和选取的频道数据输出给FFT模块。

其中，来自符号分类提取模块的FIC符号未进行OFDM解调，该符号用于后续对所选频道数据的差分解调处理；本实施例中，符号分类提取模块也可以不将FIC符号输出给频道数据选取模块，而是由FIC解码器将OFDM解调后的FIC符号直接输出给频道解调解码单元904中的差分解调器。

FFT模块，对接收到的FIC符号和所选频道数据进行OFDM解调，并将解调后的FIC符号和所选频道数据输出给频道解调解码单元904中的频域解交织模块。

在频道解调解码单元904中，频域解交织模块对接收到的FIC符号和所选频道数据进行频道解调；将解调后的FIC符号和所选频道数据输出给差分解调器。

差分解调器，根据来自OFDM解调单元903中FIC解码器的频道调制方式信息，确定所选频道数据对应的调制方式；根据所选频道数据对应的调制方式和来自频域解交织模块的FIC符号，对接收到的所选频道数据进行差分解调；将差分解调后的所选频道数据输出给时域解交织模块。本实施例中的差分解调器能对采用DQPSK、8DPSK和16DAPSK方式调制的信号进行差分解调。

时域解交织模块，对接收到的所选频道数据进行频道解码，将频道解码后的所选频道数据输出给FEC解码器。

FEC解码器，根据来自OFDM解调单元903中FIC解码器的频道编码方式信息，确定所选频道数据对应的编码方式；根据所选频道数据对应的编码方式，对接收到的所选频道数据进行FEC纠错译码，即频道解码；将解码后的所选频道数据输出给接收端用户。本实施例中的FEC解码器能对采用卷积编码、LDPC编码方式编码的数据进行解码。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1、一种兼容数字音频广播DAB的地面移动多媒体广播T-MMB接收机，其特征在于，包括：射频解调单元、同步单元、正交频分复用OFDM解调单元和频道解调解码单元，其中，

所述射频解调单元，用于对从外部接收到的射频信号进行射频解调，并将射频解调后的信号输出给同步单元和OFDM解调单元；

所述同步单元，用于识别来自射频解调单元的信号对应的传输模式，并将模式识别结果输出给OFDM解调单元，依据模式识别结果确定接收到的信号的同步位置，并输出给OFDM解调单元；

所述OFDM解调单元，用于根据同步单元输出的模式识别结果和同步位置，从来自射频解调单元的信号中提取相位参考符号、快速信息信道FIC符号和数据符号；根据相位参考符号和从外部接收到的频道选取指示，对FIC符号依次进行OFDM解调和译码，得到FIC中的控制信息，所述控制信息包括用于选取频道数据的频道位置与长度信息、用于频道解调的频道调制方式和用于频道解码的频道编码方式；根据FIC中的所述控制信息对数据符号进行OFDM解调；将所述频道调制方式、频道编码方式和OFDM解调后的FIC符号、数据符号输出给频道解调解码单元；

所述频道解调解码单元，用于根据所述频道调制方式、频道编码方式和OFDM解调后的FIC符号，对OFDM解调后的数据符号进行频道解调解码，并输出频道解调解码后的数据符号。

2、如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述OFDM解调单元进一步用于将所述提取的相位参考符号、和/或FIC符号、和/或数据符号输出给所述同步单元；将当前提取的符号类型通过符号指示信号通知所述射频解调单元；

所述同步单元进一步用于根据接收到的相位参考符号、和/或FIC符号、和/或数据符号，进行载波恢复，并将载波恢复得到的相位信号输出给所述射频解调单元；

所述射频解调单元进一步用于利用接收到的所述符号指示信号和所述相位信号，对从外部接收到的射频信号进行射频解调。

3、如权利要求2所述的接收机，其特征在于，所述射频解调单元包括：调谐器、模拟/数字A/D转换模块、下变频模块、低通滤波器、降采样模块、增益控制AGC模块和自由振荡时钟，其中，

所述调谐器，用于根据接收到的AGC控制信号，将接收的射频信号放大，完成频段选择；将选择的信号从射频频段变换到一个固定的中频；将变换后的射频信号输出给所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块，用于根据自由振荡时钟提供的时钟信号，对接收到的信号进行A/D转换，并输出给所述下变频模块；

所述AGC模块，根据来自OFDM解调单元的符号指示信号，检测降采样模块输出的信号功率，生成AGC控制信号，并输出给调谐器；

所述下变频模块，用于根据所述同步单元提供的相位信号，对接收到的信号进行下变频处理，并通过所述低通滤波器和所述降采样模块输出给所述AGC模块、所述同步单元和所述OFDM解调单元。

4、如权利要求3所述的接收机，其特征在于，所述同步单元包括：模式识别模块、帧同步模块、定时恢复模块和载波恢复模块，其中，

所述模式识别模块，用于判断来自所述降采样模块的信号的帧长、和保护间隔长度、和空符号长度，确定接收到的信号所对应的传输模式，并将模式识别结果输出给所述帧同步模块和所述OFDM解调单元；

所述帧同步模块，用于根据模式识别模块提供的模式识别结果，确定接收到的信号的帧起始位置；根据获取的起始位置进行符号同步和载波同步，并确定帧界限和符号界限；将获取的帧界限和符号界限输出给所述OFDM解调单元；

所述定时恢复模块，用于利用来自所述载波恢复模块的经过频偏校正后的相位参考符号获取定时位置，并输出给所述OFDM解调单元；

所述载波恢复模块，用于根据来自所述OFDM解调单元的相位参考符号得到第一分数频偏估计，并利用第一分数频偏估计对相位参考符号进行分数频偏的校正；根据分数频偏校正后的相位参考符号得到整数频偏估计，并利用整数频偏估计对分数频偏校正后的相位参考符号进行整数频偏校正；将第一分数频偏估计与整数频偏估计相加，并将经分数频偏校正和整数频偏校正后的相位参考符号输出给所述定时恢复模块；根据来自所述OFDM解调单元的FIC符号进行分数频偏的估计，得到第二分数频偏估计；根据来自所述OFDM解调单元的数据符号进行分数频偏的估计，得到第三分数频偏估计；将第一分数频偏估计与整数频偏估计相加后的结果、或第二分数频偏估计、或第三分数频偏估计输出给所述下变频模块。

5、如权利要求4所述的接收机，其特征在于，所述模式识别模块包括：帧长检测器、保护间隔长度检测器、空符号长度检测器、模式判决器；

所述帧长检测器，用于检测信号的帧长度，并将检测结果输出给所述模式判决器；

所述保护间隔长度检测器，用于检测信号的保护间隔长度，并将检测结果输出给所述模式判决器；

所述空符号长度检测器，用于检测信号的空符号长度，并将检测结果输出给所述模式判决器；

所述模式判决器，用于根据来自所述帧长检测器、和所述保护间隔长度检测器、和所述空符号长度检测器的检测结果，进行模式判断，并输出得到的模式识别结果。

6、如权利要求4所述的接收机，其特征在于，所述帧同步模块包括：窗内能量统计子模块、除法器、延时器和峰值检测子模块，其中，

所述窗内能量统计子模块，用于统计预先设置的窗口内的信号能量，并将统计结果输出给所述除法器；

所述除法器，用于在所述延时器的控制下，计算相邻两窗口内的统计结果的商，并输出给所述峰值检测子模块；

所述峰值检测子模块，用于对接收到的所述商与预先设置的阈值进行比较，并根据比较结果，输出帧界限和符号界限。

7、如权利要求4所述的接收机，其特征在于，所述定时恢复模块包括：IFFT子模块、求模子模块和局部最大值位置子模块，其中，

所述IFFT子模块，用于对来自所述载波恢复模块的校正后的相位参考符号进行IFFT处理，并输出给所述求模子模块；

所述求模子模块，用于将接收到的相位参考符号在时域求模，将求模结果输出给所述局部最大值位置子模块；

所述局部最大值位置子模块，用于以预先设置的窗口找出局部最大值的位置定位细同步的定时位置，并将获取的定时位置输出给所述OFDM解调单元。

8、如权利要求4所述的接收机，其特征在于，所述载波恢复模块包括：第一分数频偏估计器、第二分数频偏估计器、第三分数频偏估计器、分数频偏校正器、整数频偏校正器、整数频偏估计器、加法器、选择器、低通滤波子模块和数控振荡器，其中，

所述第三分数频偏估计器，用于对接收到的数据符号进行分数频偏估计，并将得到的第三分数频偏估计输出给所述选择器；

所述第二分数频偏估计器，用于对接收到的FIC符号进行分数频偏估计，并将得到的第二分数频偏估计输出给所述选择器；

所述第一分数频偏估计器，用于对接收到的相位参考符号进行分数频偏估计，并将得到的第一分数频偏估计输出给所述分数频偏校正器和所述加法器；

所述分数频偏校正器，用于根据所述第一分数频偏估计对接收到的相位参考符号进行分数频偏校正；将分数频偏校正后的相位参考符号输出给所述整数频偏估计器和所述整数频偏校正器；

所述整数频偏估计器，用于对接收到的分数频偏校正后的相位参考符号进行整数频偏估计，并将整数频偏估计输出给所述加法器和所述整数频偏校正器；

所述整数频偏校正器，用于根据所述整数频偏估计对接收到的分数频偏校正后的相位参考符号进行整数频偏校正；将分数频偏校正和整数频偏校正后的相位参考符号输出给所述定时恢复模块；

所述加法器，用于计算所述第一分数频偏估计与所述整数频偏估计的和，并将所述和输出给所述选择器；

所述选择器，用于从所述和、所述第二分数频偏估计、所述第三分数频偏估计中选择一个输出给所述低通滤波子模块；

所述低通滤波子模块，用于对所述选择器的输出进行低通滤波，并通过所述数控振荡器输出给所述下变频模块。

9、如权利要求4所述的接收机，其特征在于，所述OFDM解调单元包括：符号分类提取模块、FIC解码器、频道数据选取模块和付利叶变换FFT模块，其中，

所述符号分类提取模块，用于根据来自所述定时恢复模块的定时位置、来自所述帧同步模块的帧界限和符号界限、来自所述模式识别模块的模式识别结果，从来自所述降采样模块的信号中提取出相位参考符号、FIC符号和数据符号；将提取出的相位参考符号、FIC符号和数据符号输出给所述载波恢复模块；将提取出的相位参考符号和FIC符号输出给所述FIC解码器；将提取出的FIC符号和数据符号输出给频道数据选取模块；将当前提取的符号类型通过符号指示信号输出给所述AGC模块；

所述FIC解码器，用于根据接收到的相位参考符号和频道选取指示，对接收到的FIC符号进行解调和译码，得到频道数据位置与长度信息、频道调制方式信息和频道编码方式信息；将频道数据位置与长度信息输出给所述频道数据选取模块；将频道调制方式信息和频道编码方式信息输出给所述频道解调解码单元；

所述频道数据选取模块，用于根据来自所述FIC解码器的频道数据位置与长度信息，从符号分类提取模块输出的数据符号中选取相应频道中的数据；将来自符号分类提取模块的FIC符号和选取的频道数据输出给所述FFT模块；

所述FFT模块，用于对接收到的FIC符号和所选频道数据进行OFDM解调，并将解调后的FIC符号和所选频道数据输出给所述频道解调解码单元。

10、如权利要求9所述的接收机，其特征在于，所述FIC解码器包括：FFT子模块、频域解交织子模块、差分移相键控DQPSK解调子模块、1/3卷积解码子模块和频道信息提取器，其中，

所述FFT子模块，用于对接收到的FIC符号进行FFT处理，并将处理后的FIC符号输出给所述频域解交织子模块；

所述频域解交织子模块，用于对接收到的FIC符号进行频域解交织处理，并将处理后的FIC符号输出给所述DQPSK解调子模块；

所述DQPSK解调子模块，用于对接收到的FIC符号进行DQPSK解调，并将DQPSK解调后的FIC符号输出给所述1/3卷积解码子模块；

所述1/3卷积解码子模块，用于对接收到的FIC符号进行1/3卷积解码，并将解码后的FIC符号输出给所述频道信息提取器；

所述频道信息提取器，用于根据接收到的频道选取指示，从接收到的FIC符号中提取出频道数据位置与长度信息、频道调制方式信息和频道编码方式信息；将频道数据位置与长度信息输出给所述频道数据选取模块；将频道调制方式信息和频道编码方式信息输出给所述频道解调解码单元。

11、如权利要求9所述的接收机，其特征在于，所述频道解调解码单元包括：频域解交织模块、差分解调器、时域解交织模块和向前纠错方式FEC解码器，其中，

所述频域解交织模块，用于对接收到的FIC符号和所选频道数据进行频道解调；将频道解调后的FIC符号和所选频道数据输出给差分解调器；

所述差分解调器，用于根据来自所述FIC解码器的频道调制方式信息，和来自频域解交织模块的FIC符号，对接收到的所选频道数据进行差分解调；将差分解调后的所选频道数据输出给时域解交织模块；

所述时域解交织模块，用于对接收到的所选频道数据进行频道解码，将频道解码后的所选频道数据输出给所述FEC解码器；

所述FEC解码器，用于根据来自所述FIC解码器的频道编码方式信息，对接收到的所选频道数据进行频道解码；输出解码后的所选频道数据。

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