CN101106414A

CN101106414A - 在地面广播系统中传输数字信号的方法

Info

Publication number: CN101106414A
Application number: CNA2006100365379A
Authority: CN
Inventors: 吕林军; 张毅; 徐莹
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Global Innovation Polymerization LLC; Gw Partnership Co ltd
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2026-07-10
Also published as: CN101106414B

Abstract

本发明公开了一种在地面广播系统中传输数字信号的方法，所述地面广播系统包括业务提供设备、发射台及接收终端；所述方法包括：在时域上将信号帧群划分为N个信号帧组；在频域上将全部子载波划分为K个子载波组，其中N个信号帧组与K个子载波组构成N×K个通道；为各个业务分配时间分片，以建立各个业务的承载捆绑通道；建立发射台与接收终端之间各个业务时间分片的同步信息；对信号帧进行编码和调制；发射信号帧；接收终端接收所述同步信息并根据所述同步信息接收并恢复所需业务。采用本发明的方法，可在时间域和频域上划分为更小的时间分片分配粒度，比起DVB－H仅以时间为时间分片的分配粒度具有更灵活的分配方式。

Description

在地面广播系统中传输数字信号的方法

技术领域

本发明涉及地面广播系统，更具体地，涉及地面数字广播系统中时间分片技术。

背景技术

随着DVB-T和DVB-H标准的发展，用移动终端接收观看数字电视节目已从梦想变成现实。为保证移动终端在移动环境和微功耗条件下接收数字电视节目，DVB-H标准中增加了几种新的技术模块，包括时间分片、多协议封装-前向纠错、传输参数信令、4K模式和深度符号交织。

时间分片技术采用突发方式传送数据，每个突发时间片传送一个业务，在业务传送时间片内该业务将单独占有全部数据带宽，并指出下一个相同业务时间片产生的时刻。这样手持终端能够在指定的时刻接收选定的业务，在业务空闲时间做节能处理，从而降低总的平均功耗。当然，这期间前端发射机是一直工作的，在相同业务的两个时间片之间将会传送其他业务数据，DVB-H信号就是由许多这样的时间片组成的。从接收机的角度而言，接收到的业务数据并非是如传统恒定速率的连续方式，数据以离散的方式间隔到达，因此称之为突发传送。如果解码终端要求数据速率较低但必须是恒定码率，接收机可以对接收到的突发数据首先进行缓冲，然后生成速率不变的数据流。突发带宽一般为固定带宽的10倍左右。突发带宽在固定带宽两倍的情况下功耗就可以节省50％，因此如果带宽为10倍，可以节省90％。

然而，现有技术的这种时间分片技术仅仅在时域上进行复用，业务调度颗粒大、业务分配方式不灵活，信道利用率与传输性能不能根据业务需要而灵活改变。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述业务调度颗粒大、业务分配不灵活的缺陷，提出一种新的时间分片技术方案，以实现基于业务Qos参数的发送调度。

本发明解决其技术问题所采用的第一技术方案是：构造一种在地面广播系统中传输数字信号的方法，所述地面广播系统包括业务提供设备、发射台及接收终端，其特征在于，所述方法包括：

在时域上将信号帧群划分为N个信号帧组；

在频域上将全部子载波划分为K个子载波组，其中所述N个信号帧组与K个子载波组构成N×K个通道；

为各个业务分配时间分片，以建立各个业务的承载捆绑通道；

建立发射台与接收终端之间各个业务时间分片的同步信息；

对信号帧进行编码和调制；

发射信号帧；

接收终端接收所述同步信息并根据所述同步信息接收并恢复所需业务。

在本发明的地面广播系统中传输数字信号的方法中，所述为各个业务分配时间分片包括动态分配，该分配根据业务需要的变化而改变。

在本发明的地面广播系统中传输数字信号的方法中，所述建立发射台与接收终端之间各个业务时间分片的同步信息包括：发射台在帧群头中添加通道参数表、业务-时间分片映射表，并在超帧的第一个帧群中添加同步高层信息。

在本发明的地面广播系统中传输数字信号的方法中，

所述通道参数列表包括通道数量、编码方式及调制方式；

所述业务-时间分片映射表包括各个业务对应的承载捆绑通道；

所述同步高层信息包括年、月、日、超帧群号、超帧号、帧群号。

在本发明的地面广播系统中传输数字信号的方法中，所述接收终端接收所述同步信息并根据所述同步信息接收并恢复所需业务包括：

接收终端首先根据业务-时间分片映射表，查找对应业务承载的通道列表；

根据通道列表确定要接收的通道；

读取通道参数表，按照其中包含的编码、调制方式解调、译码对应的通道。

在本发明的地面广播系统中传输数字信号的方法中，所述对信号帧进行编码和调制包括：对于同一个业务，在其承载捆绑通道中，一部分通道采用调制/编码速率低、调制/编码性能高的调制/编码方式，另一部分通道采用调制/编码速率高、调制/编码性能低的调制/编码方式。

在本发明的地面广播系统中传输数字信号的方法中，所述建立发射台与接收终端之间各个业务时间分片的同步信息包括：在同一个业务的前面的时间分片指示后续业务发送分配的时间分片。

在本发明的地面广播系统中传输数字信号的方法中，所述指示是以信号帧组为单位进行，指示分配给同一个业务的下一信号帧组中的信道。

本发明本发明解决其技术问题所采用的第二技术方案是：构造一种在地面广播系统中传输数字信号的方法，所述地面广播系统包括业务提供设备、发射台及接收终端，所述方法包括：

在时域上将信号帧群划分为N个信号帧组；

根据预先确定的算法为各个业务分配时间分片，以建立各个业务的承载捆绑通道；

对信号帧进行编码和调制；

发射信号帧；

接收终端根据预先确定的算法同步接收并恢复所需业务。

在本发明的地面广播系统中传输数字信号的前述方法中，所述算法以帧群或超帧为单位周期地为各个业务分配时间分片。

在本发明的地面广播系统中传输数字信号的前述方法中，所述算法在不同帧群或超帧为各个业务分配的时间分片是固定不变的。

实施本发明的在地面广播系统中传输数字信号的方法，具有以下有益效果：在时间域和频域上划分为更小的时间分片分配粒度。比起DVB-H仅以时间为时间分片的分配粒度具有更灵活的分配方式。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是地面广播系统组成示意图，本发明的方法可应用到该系统中；

图2是本发明采用的物理帧的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的时间分片划分的示意图；

图4是根据本发明另一实施例的时间分片划分的示意图；

图5是根据本发明实施例的时间分片同步技术方案的示意图；

图6是根据本发明实施例的传输数字信号的方法的流程图；

图7是根据本发明另一实施例的传输数字信号的方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，地面广播系统通常由三大块组成：业务提供设备，业务无线发射台，业务接收终端。如图1所示，发射台从业务提供设备获得业务信号后，对业务进行复用、编码、调制，然后上调到载波上进行发送。接收终端则采用相反的过程来恢复所要接收的业务。

而在当前所采用的数字地面广播系统中，如国内的清华地面数字多媒体/电视广播传输系统(DMB-T)等，发射台采用的物理层技术通常包括如下特征：

1)基于正交频分复用(OFDM)的通信系统，可用于6M，7M和8MHz的频道；

2)采用分层的帧结构，其物理帧如图2所示；

3)采用同步正交频分多载波调制(TDS-OFDM)；

4)采用伪随机码(PN)序列导频同步方式，PN序列可用于同步以及信道的估计；

5)周期传送方案，循环时间为自然日；

6)采用4K模式，其中有用的子载波数为3780个。

其中所提及的分层的物理帧结构如图2所示，从底层到高层依次分为信号帧、帧群、超帧及超帧群，分别说明如下：

1)信号帧：一个基本的OFDM符号，包括信道同步PN块，以及承载数据使用的离散付利叶反变换(FFT)块。(见图2最下一层)。信号帧持续时间为555.6μS/625μS，具体和信号帧结构(同步PN块、FFT块的样点数)有关。

2)帧群：由225/200信号帧组成。其中第一个信号帧为帧群头。一个帧群的持续时间为125ms。

3)超帧：由480个帧群组成。在超帧的第一个帧群头定义分层的高层同步信息，比如：日期，超帧群号、超帧号、帧群号，基站标识等等。超帧的持续时间为1分钟。

4)超帧群：由1440个超帧组成。一个超帧群对应到一天的发送时间，因而也称为日帧。

上述技术目前为中国主要的地面广播系统所采用，根据技术的发展，其有可能发展为中国的移动视频广播技术。

本发明正是在上述技术的基础上，提出一种对现有技术中的时间分片技术进行改进的方案。同时本发明也可以应用于由地面广播系统发展而来的手持广播系统技术。

本发明的技术方案涉及两个方面。第一方面涉及地面广播系统时间分片的划分的技术；第二方面是在前述时间分片划分的基础上，对各个业务时间分片进行同步的技术。以下分别进行描述：

一、地面广播系统的时间分片划分

现有技术(如DVB-H)中时间分片仅仅指时间域上进行复用的分片技术，与之不同的是，本发明提出的时间分片技术方案是根据时域和频域的分片，如下所述：

1、在时域上的划分按照如下方案把每个帧群划分为若干信号帧组：

以信号帧为单位，同时在时间分配上要合理。例如，如果每个帧群225个信号帧(即每个信号帧的持续时间为555.6μS)，225＝3×5×3×5，可以考虑把每个帧群从时间域上分为3份、5份、15份信号帧组。再例如，如果每个帧群200个信号帧(即每个信号帧的持续时间为625μS)，200＝4×5×5×2，可以考虑把每个帧群从时间域上分为4份、10份、20份信号帧组。其中第一份信号帧组由于有帧群头，所以每个接收终端都需要接收。对于每个帧群分为多少份信号帧组，在当前帧群头中描述。

假设将225个信号帧分为N个信号帧组，那么N个信号帧组在帧群中的位置按照相间(即按时间的前后顺序)的方式排列。为了方便说明，以N＝5的情形为例说明：这样每个信号帧组有3×15个信号帧，前45个信号帧组成第一个信号帧组，第46个信号帧到90个信号帧为第二个信号帧组，以此类推。

2、在频域上的划分按照如下方案把所有的子载波划分为若干子载波组：

为方便描述，以划分为4个子载波组为例，对频域的划分进行说明。实际应用中，子载波组的数量可以少于4或大于4。

考虑到解调快速付利叶变换(FFT变换)的影响，作为优选，仅将全部子载波划分为4份子载波组。接收终端对每组子载波可以进行945样点FFT解调；当解调所有子载波时，接收终端进行3780样点FFT解调。为了节省接收终端电源，对于帧群头的同步信息依次从第一组子载波、第二组子载波、第三组子载波和第四组子载波发送。

假设对3780个子载波进行编号：f_i，i＝1，2，…，3780，那么第k组子载波组为如下子载波的集合：

f_k+4*i，i＝0，2，…，944，k＝1，2，3，4。

在本发明中，将综合时域和频域划分的信道定义为通道，一个帧群可以划分为4×3，4×5，4×15，4×4，4×10，4×20个通道。例如，在图3中以4×5划分方式为例，说明了20个通道在一个帧群中是如何划分的。

在本发明中，还将时间分片定义为图3中在时域和频域上同时连续的若干通道组成的发送单位。比如，在图3中，通道(1，2，5，6)可以划分成一个时间分片。在本发明的实施例中，时间分片与通道的捆绑是可以根据需要进行调整的，并且一个业务在一个帧群中可以占用多个时间分片。同一业务的多个时间分片的集合定义为承载捆绑通道，这样通过对通道和时间分片的调度就可以承载变速率的业务。

二、时间分片同步技术：

对业务的时间分片的调度，不属于本发明的范围，此处不做详细讨论。除了上述对时间分片的改进外，本发明的重点在于给出发射台和接收终端之间的时间分片同步的若干方案。时间分片同步就是，终端仅接收终端选择接收业务的时间分片的情形下能够获知该业务后续的时间分片发送情形。

本发明采用两种构思来实现业务的时间分片同步。一种构思是发射台在发射的信号帧中加入时间分片的同步信息，接收终端根据该信息同步接收所需业务。另一种构思是用一个已知算法来完成发射台和终端之间的时间分片同步。

根据第一种构思，在本发明的第一实施例中，采用的时间分片同步技术方案是：发射台在帧群头添加业务、时间分片映射表。为了进行时间分片同步，发射台可以对帧群头进行改造，帧群头包含如下信息：1)如果超帧的第一个帧群，那么首先是同步高层信息(参见表1)，否则不包含同步高层信息；2)通道参数列表(参见表2)；3)业务-时间分片映射表(参见表3)。接收终端必须接收帧群头的这些信息后才能够解整个帧群的内容。否则帧群以后各通道的内容即使正确解调出来，也不知到是什么业务的数据。因此，帧群头采用低调制率的调制模式(也就是具备较高信噪比调制方式，比如QPSK)，并且使用较大的功率进行发送，确保用户能够接收帧群头。

表1 地面广播系统的同步高层信息

D3	D2	D1	D0	M3	M2	M1	M0
D3	D2	D1	D0	M3	M2	M1	M0	Y6	Y5	Y4	Y3	Y2	Y1	Y0	D4
SFGN7	SFGN6	SFGN5	SFGN4	SFGN3	SFGN2	SFGN1	SFGN0	Y6	Y5	Y4	Y3	Y2	Y1	Y0	D4
SFGN7	SFGN6	SFGN5	SFGN4	SFGN3	SFGN2	SFGN1	SFGN0	SFN7	SFN6	SFN5	SFN4	SFN3	SFN2	SFN1	SFN0
SFGN8	SFN8	SFN9	BS4	BS3	BS2	BS1	BS0	SFN7	SFN6	SFN5	SFN4	SFN3	SFN2	SFN1	SFN0
SFGN8	SFN8	SFN9	BS4	BS3	BS2	BS1	BS0	FGN7	FGN6	FGN5	FGN4	FGN3	FGN2	FGN1	FGN0

[M3…M0]：日期的月份，范围从1到12；

[D4…D0]：日期的日，范围从1到31；

[Y6…Y0]：日期的年，范围从0到99；

[SFGN8…SFGN0]：超帧群号

[SFN9…SFN0]：超帧号

[FGN7…FGN0]：帧群号

[BS4…BS0]：基站标识

表2 通道参数

PN1	PN0	P1CODE5	P1CODE4	P1CODE3	P1CODE2	P1CODE1	P1CODE0
PN1	PN0	P1CODE5	P1CODE4	P1CODE3	P1CODE2	P1CODE1	P1CODE0	P1MOD1	P1MOD0	P2CODE5	P2CODE4	P2CODE3	P2CODE2	P2CODE1	P2CODE0
P2MOD1	P2MOD0	P3CODE5	P3CODE4	P3CODE3	P3CODE2	P3CODE1	P3CODE0	P1MOD1	P1MOD0	P2CODE5	P2CODE4	P2CODE3	P2CODE2	P2CODE1	P2CODE0
P2MOD1	P2MOD0	P3CODE5	P3CODE4	P3CODE3	P3CODE2	P3CODE1	P3CODE0	P3MOD1	P3MOD0
								P3MOD1	P3MOD0

[PN1…PN0]：通道数量，依次表示为3×4，5×4，15×4三种情形。

[PiCODE5…PiCODE0]：编码方式，i＝3×4，5×4，15×4。

[PiMOD1…PiMOD0]：调制方式，分别为：BPSK、QPSK、16QAM、64QAM。

表3业务映射表

P1SID7	P1SID6	P1SID5	P1SID4	P1SID3	P1SID2	P1SID1	P1SID0
P1SID7	P1SID6	P1SID5	P1SID4	P1SID3	P1SID2	P1SID1	P1SID0	P2SID7	P2SID6	P2SID5	P2SID4	P2SID3	P2SID2	P2SID1	P2SID0
								P2SID7	P2SID6	P2SID5	P2SID4	P2SID3	P2SID2	P2SID1	P2SID0

[PiSID7…PiSID0]：通道i承载的业务标识号，i＝3×4，5×4，15×4。

接收终端首先根据业务映射表，查找对应业务承载的通道列表。根据通道列表确定要接收的通道。然后读取通道参数表，解调译码对应的通道。

对于同一个业务，其承载捆绑通道采用的编码方式和调制方式可以不相同。这样的好处是可以在调制/编码速率和调制/编码性能之间的灵活折中，获得较高的增益。比如某个业务分配了4个通道，如果4个通道都采用相同的调制/编码速率低、调制/编码性能高的调制/编码方式，则不能在4通道中获得较高的发送速率；如果4个通道都采用相同的调制/编码速率高、调制/编码性能低的调制/编码方式，有些通道出现冗余的填充比特，出现浪费；因此如果其中两个通道采用相同的调制/编码速率低、调制/编码性能高的调制/编码方式，另外两个通道采用相同的调制/编码速率高、调制/编码性能低的调制/编码方式，则一方面获得较好的速率，另一方面整体性能又有提高。因此，这种方式在调制/编码速率和调制/编码性能之间获得灵活的折中，提供了业务复用的增益。

系统在进行调度的时候，一般会超前一个帧群确定下一个帧群的调度。当调度方案确定下来，对移动台进行指示的时候，仅在当前帧群头中指示当前帧群的时间分片分配。这样，移动终端在正确解调帧群头后，可以获得该业务在该帧群中分配的时间分片。从而选择接收所需的业务。

根据第一种构思，在本发明的第二实施例中，发射台和终端之间的时间分片同步技术采用前面的时间分片指示后续业务发送分配的时间分片和通道。

对于业务分配的时间分片的所有通道，在信号帧组前面的通道说明后面最近的信号帧组的通道的位置。

一个实现例子是：比如某个业务在帧群中分配了两个时间分片，其中一个时间分片为通道1和2；第二个时间分片的通道为10，11，14和15，见附图4。指示的方法很灵活，不按照时间分片为单位指示，指示的基本单位为信号帧组，比如在信号帧1中通道1和2为一个单位，信号帧3组的通道10和11为一个指示单位，信号帧组4的通道14和15为一个指示单位，这里通道10、11、14和15为一个时间分片。前一帧群的通道15指示下一个时间分片为下一个帧群的通道1和2；本帧群的通道2指示下一个时间分片通道的10，11；第二个时间分片的通道11可以指示本时间分片的下两个通道为14，15。

当通道2指示下一个时间分片的通道10和11的时候，那么接收终端的RF不接收信号帧组2的数据，在RF接收信号帧组3的信号，但是FFT解调开始仅解调子载波组2、3的信号，也就是仅解调通道10和11的信号。

当时间分片的分配是按照一个帧群进行整体规划，本方法还可以在前信号帧组时间分配下一个信号帧组对业务的承载情况。

根据第二种构思，时间分片同步技术是根据已有算法来确定时间分片的调度。如图5所示，发射台和接收终端按照一个已知算法来确定每一个业务分配的通道和时间分片。发射台不在空口中发送其他开销来指示业务承载的时间分片和通道，因而可以减少空口的开销。

在一个实施例中，首先确定一组时间分片、通道分配算法，该组算法可以为业务以帧群、超帧等为单位周期的为某个业务分配时间分片、通道。也就是对某个业务，使用一个已知算法，该算法在不同帧群、超帧中为业务分配的时间分片和通道情况是相同的。对于不同的业务，算法使用不同的参数，这样可以计算出不同的结果，例如，可以使用不同业务的ID作为算法的初始参数。

由于时间分片、通道事先分配。而业务可能是变速率的(但是从一定时间看，比如1分钟看其平均速率是比较恒定的，没有什么波动)，为了匹配业务速率和时间分片、通道的分配同步，可以采用以下两种方法：

1)通道分配算法在分配周期内的等效平均数据发送速率基本和业务的平均速率相等。

2)发射台在发送业务之前可以对接收的业务进行缓存，以适应变速率的业务需求。

根据以上所述，综合本发明的时间分片的划分和同步方案第一种构思，本发明提出一种在地面广播系统中传输数字信号的方法。如图6所示，发射台在步骤602中，在时域上将信号帧群划分为N个信号帧组；在步骤604中，在频域上将全部子载波划分为K个子载波组。接着，在步骤606，N个信号帧组与K个子载波组构成N×K个通道。之后，在步骤610，为各个业务分配时间分片，以建立各个业务的承载捆绑通道。然后，在步骤612，建立发射台与接收终端之间各个业务时间分片的同步信息。最后，在步骤614对信号帧进行编码和调制，发射信号帧。在步骤616，接收终端接收所述同步信息并根据所述同步信息接收并恢复所需业务。

综合本发明的时间分片的划分和同步方案第二种构思，本发明提出另一种在地面广播系统中传输数字信号的方法。如图7所示，发射台在步骤702中，在时域上将信号帧群划分为N个信号帧组；在步骤704中，在频域上将全部子载波划分为K个子载波组。接着，在步骤706，将N个信号帧组与K个子载波组构成N×K个通道。之后，在步骤710，根据预先确定的算法为各个业务分配时间分片，以建立各个业务的承载捆绑通道。最后，在步骤714对信号帧进行编码和调制，发射信号帧。在步骤716，接收终端根据预先确定的算法同步接收并恢复所需业务。

本发明的地面广播系统中传输数字信号的方法还可包括前述时间分片的同步技术方案中的各种具体实施方式，发明内容中已有描述，此处不再赘述。

Claims

1.一种在地面广播系统中传输数字信号的方法，所述地面广播系统包括业务提供设备、发射台及接收终端，其特征在于，所述方法包括：

在时域上将信号帧群划分为N个信号帧组；

建立发射台与接收终端之间各个业务时间分片的同步信息；

对信号帧进行编码和调制；

发射信号帧；

2.根据权利要求1所述的在地面广播系统中传输数字信号的方法，其中，所述为各个业务分配时间分片包括动态分配，该分配根据业务需要的变化而改变。

3.根据权利要求2所述的在地面广播系统中传输数字信号的方法，其中，所述建立发射台与接收终端之间各个业务时间分片的同步信息包括：发射台在帧群头中添加通道参数表、业务-时间分片映射表，并在超帧的第一个帧群中添加同步高层信息。

4.根据权利要求3所述的在地面广播系统中传输数字信号的方法，其中：

所述通道参数列表包括通道数量、编码方式及调制方式；

5.根据权利要求4所述的在地面广播系统中传输数字信号的方法，其中，所述接收终端接收所述同步信息并根据所述同步信息接收并恢复所需业务包括：

根据通道列表确定要接收的通道；

6.根据权利要求4或5所述的在地面广播系统中传输数字信号的方法，其中，所述对信号帧进行编码和调制包括：对于同一个业务，在其承载捆绑通道中，一部分通道采用调制/编码速率低、调制/编码性能高的调制/编码方式，另一部分通道采用调制/编码速率高、调制/编码性能低的调制/编码方式。

7.根据权利要求2所述的在地面广播系统中传输数字信号的方法，其中，所述建立发射台与接收终端之间各个业务时间分片的同步信息包括：在同一个业务的前面的时间分片指示后续业务发送分配的时间分片。

8.根据权利要求7所述的在地面广播系统中传输数字信号的方法，其中，所述指示是在同一业务承载捆绑通道中的前一信号帧组的通道上指示分配给该业务的下一信号帧组中的信道号。

9.一种在地面广播系统中传输数字信号的方法，所述地面广播系统包括业务提供设备、发射台及接收终端，所述方法包括：

在时域上将信号帧群划分为N个信号帧组；

对信号帧进行编码和调制；

发射信号帧；

接收终端根据预先确定的算法同步接收并恢复所需业务。

10.根据权利要求9所述的在地面广播系统中传输数字信号的方法，其中，所述算法以帧群或超帧为单位周期地为各个业务分配时间分片。

11.根据权利要求10所述的在地面广播系统中传输数字信号的方法，其中，所述算法在不同帧群或超帧为各个业务分配的时间分片是固定不变的。