CN101202729A - 基于ldpc码的tds-ofdm通信系统接收机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于LDPC码的TDS－OFDM通信系统接收机，属于通信技术领域。该接收机对LDPC编码的、TDS－OFDM调制的、下变换到IF信号的RF信号进行解调，包括同步、均衡、OFDM解调和FEC解码模块。同步模块从数字IF信号中生成基带信号，接收RF信号的信号帧中PN序列与本地产生的PN序列做相关运算，相关信号用于载波恢复、定时恢复和信道参数估计。均衡模块完成信道估计和信道均衡。OFDM模块对基带信号进行解调处理，恢复OFDM符号，并转换为频域。FEC解码模块包含LDPC解码器，基于LDPC码对OFDM符号进行解码，生成可以代表RF信号数据内容的数字输出信号。
Description
相关申请引用
本申请主张美国临时申请号为60\820,319，申请日期为2006年7月25日的专利的权利，此项专利并入上述申请以作参考。
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体地讲，涉及基于低密度奇偶校验(LDPC，Low-density Parity Check)码的时域同步正交频分复用(TDS-OFDM，Time Domain Synchronous-Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)通信系统接收机。
背景技术
互联网信号传输不同于数字电视信号传输，但都面临着不断提出地各种挑战。互联网信号传输面临的问题是消息的可靠广播和多播，为信号发射机和接收提供移动性，以及信息传输速率(“速度”)的限制。数字电视信号传输面临的问题是提供互动系统，提供点对点信息传输能力和移动接收。数字电视信号传输系统从某种意义上来讲应该是高效的，因为每个发送的帧当中，净荷或数据部分在整个帧里面占据了很大比例。同时，这样的通信系统应该能够确认和补偿输信道的变化特性，包括但不局限于，每一帧在传输时的延时。
正交频分复用(OFDM，Orthogonal frequency-divisionmultiplexing)调制方案已经是公知的技术。OFDM有时也称为离散多音调制(DMT，Discrete Multitone Modulation)，它是基于频分复用(FDM，Frequency-division Multiplexing)思想进行传输的复数调制技术，每个频率通道应用较简单的调制方式。在OFDM中，FDM的频率和调制相互之间是正交的，这样就可以基本消除信道间的干扰。常规的OFDM传输需要在OFDM数据帧之间有一个保护间隔，来隔离所发送的OFDM帧，实现保护。在考虑多径影响的情况下，必须使用保护间隔。保护间隔包括零填充或OFDM数据的循环前缀。保护间隔是指在OFDM数据帧之间的一个时间段，有效的保护数据，以防数据受到频域中的子载波间干扰和时域中的帧间干扰。
授予杨林等人的美国专利号为7,072,289的专利，描述了时域同步OFDM调制原理(TDS-OFSM，Time-Domain Synchronous)。在TDS-OFDM调制中，数据帧之间的保护间隔内插入伪随机(PN，Pseudo-Noise)序列，实现同步和信道估计等。TDS-OFDM调制与传统的OFDM或编码OFDM调制不同，TDS-OFDM调制方案在保护间隔中没有循环重复的OFDM数据，而是使用PN序列，允许接收机完成快速同步、快速帧和定时恢复、和准确的信道估计来恢复传输信息，没有损失额外的频谱资源。在一个应用中，TDS-OFDM调制方案利用3780个符号实现一个固定3780点的快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transform)，固定大小的FFT对于TDS-OFDM调制方案是非常有用的。一般来说，TDS-OFDM调制方案使用大小为2n的整数倍的FFT，FFT的大小不必是固定的。
在通信信道中，纠错和信道编码方案用于减小传输错误。低密度奇偶校验(LDPC，Low-Density Parity Check)码是一种纠错码，用于在噪声传输信道中传输信息时进行前向纠错(FEC，ForwardError Correction)。LDPC码可以看作是具有二进制奇偶检验矩阵的码，奇偶校验矩阵元素的值几乎全部为零。然而，LDPC码和其他纠错码一样，都不能保证理想传输，但损失信息的概率却可以降到所需的程度。LDPC码是第一种能使数据传输速率接近理论最大值(香农极限)的编码方案。发现之初，在大多数情况下，由于实现算法和编码过程中计算量非常大，LDPC码无法实际应用，所以没有得到广泛使用；然而，自从LDPC码被重新发现后，已广泛应用于通信系统中。
发明内容
根据本发明的具体实施例，基于LDPC码的TDS-OFDM的接收机，用于接收和解调射频(RF，Radio Frequency)调制信号，此RF信号经过时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)调制和低密度奇偶校验(LDPC)码编码。在此接收机中，RF信号经过下变频，产生中频(IF，Intermediate Frequency)信号，包括同步模块、均衡模块、OFDM解调模块和FEC解码模块。同步模块接收数字IF信号，并由数字IF信号生成基带信号。在同步模块中，接收到的RF信号帧中的PN序列与本地产生的PN序列做相关运算，PN相关值用于完成载波恢复、定时恢复和信道估计参数。均衡模块完成信道估计和信道均衡。OFDM解调模块完成基带信号解调，恢复RF信号帧中的OFDM符号，并且将OFDM符号转换到频域。前向纠错(FEC)解码器模块包含一个基于低密度奇偶校验(LDPC)码的LDPC解码器，用于OFDM符号解码，生成可表示RF信号数据内容的数字输出信号。
根据本发明的另一个方面，用于LDPC编码的、TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法包括：接收RF信号下变频生成的数字中频(IF，Intermediate Frequency)信号；将数字IF信号转换为基带信号；使用RF信号帧中的PN序列实现基带信号同步；生成用于载波恢复、定时恢复和信道估计的信号；进行信道估计；从基带信号恢复OFDM符号；进行基带信号均衡；进行OFDM符号的FEC解码，FEC解码包含基于LDPC码的OFDM符号解码；和生成可以表示RF信号数据内容的数字输出信号。
附图说明
下文中的具体描述和附图帮助更好地理解本发明。
图1是符合本发明一个具体实施例的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机的框图；
图2是符合本发明一个具体实施例的TDS-OFDM信号帧的帧格式示意图；
图3是符合本发明一个具体实施例的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机的功能模块原理性框图；
图4A是符合本发明一个具体实施例的、接收到的RF信号流经基于LDPC码的TDS-OFDM接收机的流程图；
图4B是符合本发明一个具体实施例的、接收到的RF信号流经基于LDPC码的TDS-OFDM接收机的流程图；
图5(a)是保护间隔为PN420的信号帧的帧结构；
图5(b)是保护间隔为PN595的信号帧的帧结构；
图5(c)是保护间隔为PN945的信号帧的帧结构。
具体实施方式
根据本发明的原理，基于LDPC码的TDS-OFDM通信系统接收机包含同步模块、OFDM解调器和LDPC解码器，其中，接收信号的同步基于在信号帧的保护间隔中插入的PN序列。接收机接收经过LDPC编码和TDS-OFDM调制的输入RF信号，并且对接收到的RF信号进行TDS-OFDM解调，恢复OFDM符号。最后，进行LDPC前向纠错，从接收到的RF信号中恢复运动图像专家组标准(MPEG-2)传送流。MPEG-2传送流包含：有效数据、同步和时钟信号。在本发明中，基于LDPC码的TDS-OFDM接收机可以工作于单频网或多频网模式。
基于LDPC码的TDS-OFDM通信系统和传统的通信系统相比，提供了许多优点，并且特别是将其应用于数字广播系统，增强电视接收能力，优势显著。在本发明中，基于LDPC码的TDS-OFDM通信系统的一个显著特征是：在每个信号帧中，MPEG-2传送流数据包的数量是预先确定的整数(例如：2、3、4、6、8、9、12)。对于传统的OFDM调制系统，在任何情况下，每个信号帧数据包的数量通常是不能确定的。
在本描述中，TDS-OFDM通信系统是指利用TDS-OFDM调制方案的通信系统，在前述的授予杨林等人、美国专利号为7,072,289、名称为“在OFDM通信系统中填充伪随机序列”的专利中已描述，在这里此项专利合并为一体作为参考。在TDS-OFDM调制中，在数据块的保护间隔中使用PN序列，其中PN序列满足选择的正交性和封闭性。也就是说，每个数据帧之间的保护间隔是一组给定长度的PN序列。PN序列用于定时恢复、载波频率恢复、信道估计和同步。PN序列使TDS-OFDM通信系统的接收机完成快速同步运算、快速帧和定时恢复、和准确信道估计。
此外，在本描述中，基于LFDPC码的前向纠错通过使用一组LDPC码实现，LDPC码的特性能与TDS-OFDM通信系统一致，并且应用于TDS-OFDM通信系统中优势显著。在一个具体实施例中，本发明的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机接收RF信号，此RF信号基于TDS-OFDM传输方案而发射，在授予D.Venkatachalam等人、申请日期为2007年3月26日、美国专利申请号为11/691,102、名称为“基于LDPC码的TDS-OFDM通信系统发射机”的专利中已描述，在这里此项专利合并为一体以作参考。更特别地，TDS-OFDM传输方案使用3780个符号，并且LDPC码的参数也调到3780个符号上，与TDS-OFDM一致。在本发明的TDS-OFDM通信系统中，基于LDPC码的前向纠错使信道优异的纠错特性接近香农极限。
在一个具体实施例中，本发明的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，配置为准循环LDPC码解码，在授予陈蕾、申请日期为2007年3月13日、美国专利号为11/685,539、名称为“基于LDPC码的TDS-OFDM通信系统中的多码率LDPC码”的专利中已经描述，在这里此项专利合并为一体以作参考。在专利号为11/685,539的专利申请中，已描述了三个码率为0.4、0.6和0.8的准循环LDPC码和与其相关的奇偶校验矩阵。专利号为11/685,539的专利申请中的三个LDPC码，应用于本发明的基于LDPC码的TDS-OFDM通信系统，具有优异的纠错特性，接近香农极限。
图1是符合本发明一个具体实施例的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机的框图。参见图1，基于LDPC码的TDS-OFDM接收机10(“接收机10”)接收来自天线12的输入RF信号，并且生成MPEG-2传送流作为输出信号，接收机10的主要功能是从噪声系统中确定发射信息，它是由发射机发送的一组有限波形，使用信号处理技术，恢复发射机发送的一组有限离散信号。
在本具体实施例中，输入RF信号由RF高频头14接收，转换成低中频或零中频信号。在一个具体实施例中，使用数字地面高频头接收输入RF信号，并选择频率带宽，通过接收机10进行解调。高频头14输出的低中频或零中频信号，以模拟或数字信号的形式输入到接收机10，例如，一个可选的模数转换器60可以连接到高频头14上，将下变频IF信号转换为数字信号，不需其他数字化处理，直接输入到接收机10。在本具体实施例中，如图1所示，接收机10提供一个模数转换器16，将高频头14输入的模拟IF信号转换成数字信号。
在一个具体实施例中，基于LDPC码的TDS-OFDM接收机10可以用单片集成电路(IC，Integrated Circuit)实现，高频头14置于接收机10的IC的外部；在其他具体实施例中，基于LDPC码的TDS-OFDM接收机将高频头电路并入同一个IC中。在本发明的实际应用中，接收机10的集成度并不重要。
在本发明中，基于LDPC码的TDS-OFDM接收机10主要包含四个功能模块：同步模块18、均衡模块20、OFDM解调模块22和LDPC FEC解码模块24。在接收机10中，同步模块18对信号帧保护间隔中插入的PN序列进行处理，并且进行自动频率控制(AFC，Auto Frequency Control)、载波恢复确定载波频率、定时恢复确定输入信号的时序。同步模块18还实现帧同步(FSYNC，FrameSynchronization)，确定输入信号每个信号帧的起始位置和每个信号帧的ID号，以便确定在TDS-OFDM调制中使用的、与每个信号帧相关的PN序列。均衡模块20完成信道估计和信道均衡。对于OFDM调制，信道均衡器通常是一个除法器或单个乘法器。
OFDM解调器22通过提取符号和将信号转换为频域，对输入信号进行解调处理。接着，LDPC FEC解码器24基于编码数据信息使用的LDPC码，对接收信号进行前向纠错处理。在本具体实施例中，LDPC FEC解码器24对接收信号进行解码，与上述’539专利申请中描述的准循环LDPC码一致。最后，接收机10生成可以表示接收RF信号的MPEG-2传送流作为输出信号。
首先描述输入数据信号的结构，基于LDPC码的TDS-OFDM传输方案的数字数据信号组成一系列分层的帧，图2描述了符合本发明一个具体实施例的TDS-OFDM信号帧的帧结构。参考图2，TDS-OFDM信号帧包含3780个符号的数据帧，其前面插入长度可变的保护间隔。数据帧由用于携带数据净荷的3744个符号和用于传送传输参数信号(TPS，Transmission Parameter Signaling)的36个符号组成。TPS符号携带的信息用于接收机的解调器自动适应输入传输参数，比如FEC内码率和时域交织长度。
在一个具体实施例中，保护间隔的长度可能是：帧长度(3780个符号)除以9(420符号)，如图5(a)所示；帧长度除以4(945符号)，如图5(c)所示；保护间隔长度也可能是595个符号，如图5(b)所示。
现在具体描述本发明基于LDPC码的TDS-OFDM接收机的结构，图3是符合本发明一个具体实施例的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机功能模块的原理性框图。参照图3，基于LDPC码的TDS-OFDM接收机100(下文称为“接收机100”)包含同步、均衡、LDPC FEC解码和OFDM解调功能模块，其中按着基于LDPC码的TDS-OFDM传说方案的参数实现TDS-OFDM同步和解调。
接收机100的配置参数可以自动检测、或自动编程、或手动设置。接收机100的主要配置参数包括：(1)子载波调制模式：四相移键控(QPSK，Quad Phase Shift Keying)、16正交幅度调制(QAM，Quadrature Amplitude Modulation)，64QAM；(2)FEC码率：0.4、0.6和0.8；(3)保护间隔：420、595或945个符号；(4)时域解交织模式：0、240或720个符号；(5)控制帧检测；(6)信道带宽：6、7或8MHz。接收机100的输出信号是并行或串行MPEG-2传送流，包括有效数据、同步和时钟信号。
如图3所示，天线12接收的输入RF信号连接到高频头14，下变换为低中频或零中频信号。在本具体实施例中，模拟低中频或零中频信号送给接收机100，由接收机100内部的模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)102采样和数字化。在其它具体实施例中，在接收机100外部提供一个模数转换器，将下变换IF信号转换为数字信号，接收机100接收数字低中频或零中频，如图1中的虚线部分ADC 60所示，在这种情况下，不需要使用ADC102，数字IF信号直接连接到接收机100的相应模块。
在基于LDPC码的TDS-OFDM接收机100中，数字化的IF信号送给自动增益控制(AGC，Automatic Gain Control)模块104和IF到基带转换(IF-to-Baseband conversion)模块106。AGC模块104将数字化的IF信号强度与参考值做比较，对差值进行滤波，滤波后的比较结果反馈给高频头14，用来控制IF信号的增益。更具体地，滤出后的比较结果用于控制高频头14中放大器的增益。
在IF到基带转换模块106中，ADC 102输出的数字IF信号被转换成基带信号。当模拟IF信号经ADC 102采样后，数字信号的中心频率位于较低的中频(IF)，例如，用30.4MHz的频率采样36MHz的IF信号，采样结果信号的中心频率为5.6MHz。IF到基带转换模块106将数字低中频信号转换为基带频域的复数信号。
然后将基带频域信号提供给采样率转换器108。当模拟IF信号由ADC 102数字化时，模数转换器使用固定的采样率。采样率转换器108将使用固定采样率ADC输出的信号转换为OFDM采样率。在一个具体实施例中，采样率转换器108包含一个内插器，实现采样率转换。
采样率转换器108从定时恢复模块110接收工作参数，定时恢复模块110基于TDS-OFDM调制原理进行处理，其中，数据帧保护间隔中插入的PN序列用于提供定时恢复信息。定时恢复模块110从PN序列相关模块116接收输入信号，计算定时误差，并将误差滤波后驱动数控振荡器(NCO，Numerically Controlled Oscillator)，NCO控制用于采样率转换器108的内插器中的采样定时校正。
根据本发明的基于LDPC码的TDS-OFDM传输方案，发射的信号帧经过平方根升余弦(SRRC，Square Root Raised Cosine)滤波器滤波，因此，接收信号在成形模块112中也要经过同样功能的滤波器，成形模块112使用平方根升余弦滤波器对转换信号进行滤波。
成形模块112的输出信号输入自动频率控制(AFC，AutomaticFrequency Control)模块114。输入RF信号可能发生频偏，AFC模块114计算频偏值，并校准IF到基带转换模块106的中频到基带参考频率。在一个具体实施例中，为改善捕捉范围和跟踪性能，AFC模块114的频率控制分为两个阶段完成：粗调和细调。
成形模块112的输出信号连接PN序列相关模块116，PN序列相关模块116基于TDS-OFDM调制原理，数据帧的保护间隔中插入PN序列。相关模块116实现帧同步，确定每个信号帧的ID号。根据信号帧的ID号，可以确定与每个信号帧对应的PN序列，然后，输入PN序列与本地产生的PN序列做相关，得到相关峰，指示每个信号帧的起始位置和其它同步信息，比如频偏和定时误差值。接收到的定时误差信息输入到定时恢复模块110，而频偏信息输入到AFC模块114，用来帮助处理输入的IF信号，如上文所述。
到目前为止，接收机100已经完成同步功能和均衡功能。信号输入到信道估计模块118，基于PN序列相关器116得到的信号相关，估计信道时域响应。对时域响应进行快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transform)，得到信道频率响应。在本具体实施例中，TDS-OFDM调制方案利用3780个符号表示3780点大小的固定FFT；在其他具体实施例中，TDS-OFDM调制方案可以使用大小为2n的整数倍的FFT，FFT的大小可变。
经过信道估计模块118，恢复并保存信号中的OFDM符号。在TDS-OFDM调制中，保护间隔中的PN序列取代传统的循环前缀。OFDM符号恢复模块120将PN序列从保护间隔中移去，并且恢复信道扩展的OFDM符号。OFDM符号恢复模块120重建常规的OFDM符号，它使用一个抽头均衡。
OFDM符号恢复后输入到FFT模块122，完成快速傅立叶变换。在本具体实施例中，FFT模块122实现3780点的FFT。OFDM解调器可以工作于多载波或单载波模式：在多载波模式中，恢复的符号数据属于时域信号，将此符号数据输入FFT模块122，经过FFT变换，转换为相应的频域信号；相反，在单载波中，恢复的符号可以直接认为是频域数据。因此，如果选择单载波模式，则不经过FFT操作。
接着，信道均衡模块124基于信道频域响应处理FFT变换输出的数据。将去旋转数据和信道状态信息送给前向纠错模块，做进一步处理。将信道均衡模块的输出信息送给时域解交织模块126。在接收机100中，时域解交织模块126用于提高抵抗脉冲噪声的能力。时域解交织模块126是一个卷积解交织器，它需要一个存储空间为B*(B-1)*M/2的存储器，其中B为交织宽度，M为交织深度。在本具体实施例中，时域解交织模块126工作于两种模式：模式1，B＝52，M＝240；模式2，B＝52，M＝720。在本具体实施例中，为时域解交织126提供片上存储器65；在其它具体实施例中，接收机100可以使用外部存储器66。
经过时域解交织后，符号提供给前向纠错模块。首先，进行内码FEC，内码FEC是LDPC解码器128，它属于软判决迭代解码器，用于发射机提供的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC，Quasi-Cyclic Low Density Parity Check)码解码。在本具体实施例中，QC-LDPC码的LDPC解码器128可设置为三种不同的码率(码率0.4、码率0.6和码率0.8)进行解码，它们使用相同的电路。当迭代过程达到最大指定迭代次数时，迭代过程停止，称为全迭代；或者在错误检测和纠正过程中，当没有检测到错误时，迭代过程结束，称为部分迭代。
然后，数据传送到外部FEC，即博斯-乔赫里-霍克文黑姆码(BCH，Bose，Chaudhuri & Hocquenghem Type of Code)解码器130。BCH解码器130是BCH(762，752)码，它是BCH(1023，1013)码的缩短二进制BCH码，生成多项式为1+x10+x3。
在本具体实施例中，TDS-OFDM通信系统是基于多种调制模式(QPSK、16QAM和64QAM)和多种码率(0.4、0.6和0.8)的多速率系统，其中QPSK代表四相移键控(Quad Phase ShiftKeying)，QAM代表正交幅度调制(Quadrature AmplitudeModulation)。BCH解码器130的输出是按比特输出的数据信号，根据不同调制方式和码率，码率转换模块132将BCH解码器130输出的比特组合成字节，并且调整字节输出时钟的速率，使在整个解调过程中，接收机100的MPEG-2输出数据包均匀分布。
最后，在TDS-OFDM传输方案中，由于发射机中的数据在BCH编码之前，使用伪随机(PN)序列进行了随机化处理。因此，经LDPC/BCH解码器128/130纠错的数据必须经过反随机化或解扰处理。解扰器134使用PN序列进行去扰处理，PN序列生成多项式为1+x14+x15，其初始条件为100101010000000。对于每个信号帧，解扰器134都将复位到初始条件，否则，解扰器将自由运转，直到再次复位。PN序列的最低8比特与输入的字节码流进行异或运算。
参照流程图4A和4B，数据流经基于LDPC码的TDS-OFDM接收机100的过程描述如下。参照图4A，基于LDPC码的TDS-OFDM解调方法300从接收下变换IF信号开始(步骤302)，下变换IF信号表示用LDPC编码和TDS-OFDM调制的RF信号。例如，RF信号通过高频头接收，选择解调所需带宽，将IF信号下变换，转换为基带信号或低IF信号。下变换输出的IF信号经模数转换器转换为数字信号(步骤304)。模数转换可以是解调方法300的一部分；也可以在其它地方完成ADC，然后将数字化的IF信号输入给解调方法300。接着数字化的IF信号转换到基带信号(步骤306)。IF到基带转换使用从自动频率控制处理得到的频偏数据307进行操作。
基带信号送给采样率转换(步骤308)。PN序列相关处理(步骤312)生成定时误差数据309，反馈到采样率转换步骤，采样率转换模块利用此数据进行处理。经过采样率转换，信号使用平方根升余弦滤波器成形(步骤310)，接着信号转换为相应的符号。
然后在步骤312中，提取信号帧中插入的PN序列信息，并与本地产生的PN序列做相关运算，确定时域脉冲响应。时域脉冲响应的FFT给出估计的信道响应(步骤314)。PN序列相关运算还用于定时恢复，生成定时误差数据309；和频率估计，生成频偏数据307。定时误差和频偏数据用于对接收信号进行校正处理。
提取接收数据中的OFDM符号信息(步骤316)。参照图4B，在多载波模式中，OFDM符号经过3780点的FFT(步骤318)，转换为频域信息。利用步骤314得到的信道估计信息，对OFDM符号进行均衡处理(步骤320)，接着进行解调处理。
当选择多载波模式时，符号进行FFT处理(步骤318)。在本具体实施例中，FFT为3780点的FFT，将时域信息转换为频域信号。在某些应用中，选择单载波模式，如图4B所示，不经过FFT处理(步骤318)。
符号经过均衡处理后(步骤320)，进行时域解交织处理(步骤322)，把传输符号序列进行反卷积运算。符号序列的3780点的块送入内码FEC解码器，进行LDPC解码(步骤324)。LDPC解码基于发射信号编码使用的各种码率(步骤325)的LDPC码，接着符号序列送给外部FEC解码器进行BCH解码(步骤326)。LDPC和BCH解码处理采用串联方式工作，接收精确的3780个符号，去掉36个TPS符号，处理剩余的3744个符号。LDPC和BCH解码处理从符号序列中恢复发射传输流信息，接着进行码率转换(步骤328)，调整输出码率。最后，对传输流信息进行解扰处理(步骤330)，重建发射的MPEG-2传送流信息(步骤332)。
上面结合附图对本发明的具体实施例进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施例。在不脱离本发明的权利要求的精神和范围情况下，可作出各种修改或改变。例如，在本具体实施例中，接收机生成MPEG-2传送流作为输出信号，对于MPEG-2传送流的使用，仅是举例说明。基于LDPC码的TDS-OFDM接收机可以生成数字输出信号，包括视频、音频和用户需求的各种数据格式。附加的权利要求定义了本发明。
Claims (27)
1.一种基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，用于接收和解调TDS-OFDM调制，和低密度奇偶校验码编码的RF信号，把射频RF信号转换为中频IF信号，其特征在于，接收机由以下几部分组成：
同步模块，接收可以表示IF信号的数字IF信号，并由数字IF信号生成基带信号，同步模块将接收到RF信号的信号帧中插入的PN序列与本地产生的PN序列做相关运算，PN相关信号用于载波恢复、定时恢复和信道参数估计；
均衡模块，实现信道估计和信道均衡；
OFDM解调模块，实现解调基带信号，OFDM解调模块从RF信号帧中恢复OFDM符号，并将OFDM符号转换为频域；以及
FEC解码器模块，由LDPC解码器组成，实现基于LDPC码的OFDM符号的解码，生成可以表示RF信号内容的数字输出信号。
2.如权利要求1所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述IF信号包含模拟IF信号，进一步，接收机包含将模拟IF信号转换为数字IF信号的模数转换器。
3.如权利要求1所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述RF信号下变换为IF信号，并且数字化为数字IF信号，送给接收机的同步模块。
4.如权利要求1所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述同步模块包含：
自动频率控制模块，用于从PN序列相关运算中接收信号，生成频偏值；
IF到基带转换模块，用于接收数字IF信号，并将其转换为基带信号，IF到基带转换模块接收频偏值；
定时恢复模块，用于从PN序列相关运算中接收信号，并计算定时误差值；
采样率转换器，用于接收定时误差，并基于定时误差转换基带信号的采样率；
成形模块，对基带信号进行滤波处理；
PN序列相关器，用于执行PN序列相关运算。
5.如权利要求4所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述成形模块使用SRRC，滤波器对基带信号进行滤波处理。
6.如权利要求1所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述均衡模块和OFDM解调模块包括：
信道估计模块，接收PN序列相关运算的信号，估计信道时域响应，和通过时域响应的快速傅立叶变换计算信道频域响应；
OFDM符号恢复模块，从信号帧的保护间隔中移去PN序列，恢复OFDM符号；
FFT模块，对OFDM符号进行FFT处理，转换为频域信号；
信道均衡模块，基于信道的频域响应，对OFDM符号进行均衡处理。
7.如权利要求6所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述RF信号包含多载波RF信号。
8.如权利要求6所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述FFT模块使用固定大小、3780点FFT的运算。
9.如权利要求6所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述RF信号包含单载波RF信号，跳过FFT处理模块，恢复后的OFDM符号直接送给信道均衡模块。
10.如权利要求1所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述FEC模块包含：
LDPC解码器，基于RF信号使用的LDPC编码，解OFDM符号；
BCH解码器，基于RF信号使用的BCH编码，解OFDM符号。
11.如权利要求10所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述LDPC码包含一个准循环LDPC码，它选自一组码率可变的准循环LDPC码，码率可为0.4、0.6和0.8。
12.如权利要求11所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述一组准循环LDPC码包含码率为0.4的(7493，3048)QC-LDPC码、码率为0.6的(7494，4572)QC-LDPC码和码率为0.8的(7493，6096)QC-LDPC码。
13.如权利要求10所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，进一步包括一个时域解交织模块，在FEC解码器之前，进行卷积运算解交织。
14.如权利要求1所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，进一步包括：
码率转换模块，将FEC解码器输出的比特组合成字节，并且调整字节输出时钟的速度，使输出字节均匀地分布；
解扰器，使用伪随机PN序列对输入数据流进行解扰处理，生成可以代表RF信号数据内容的数字输出信号。
15.如权利要求1所述的基于LDPC码的TDS-OFDM接收机，其特征在于，所述输出数字信号由MPEG-2传送流组成。
16.一种基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，由以下几部分组成：
接收由RF信号下变换得到的数字IF信号；
将数字IF信号转换为基带信号；
使用RF信号帧中的PN序列对基带信号进行同步运算；
生成信号，用于载波恢复、定时恢复和信道估计；
使用用于信道估计的信号进行信道估计；
从基带信号中恢复OFDM符号；
对基带信号进行均衡处理；
对OFDM符号进行FEC解码，FEC解码包含对基于LDPC码的OFDM符号解码；
生成可以代表RF信号数据内容的数字输出信号。
17.如权利要求16所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，所述对基带信号进行同步运算，由以下几部分组成：
接收RF信号帧中PN序列与本地产生的PN序列做相关运算，PN序列相关信号用于确定频偏、定时误差和信道估计参数；
使用频偏数据将数字IF信号转换为基带信号；
使用定时误差数据转换基带信号采样率；
使用滤波器对转换后的基带信号进行滤波处理。
18.如权利要求17所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，所述对转换后的基带信号进行滤波处理包含使用SRRC滤波器对基带信号进行滤波处理。
19.如权利要求16所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，所述LDPC编码的TDS-OFDM调制的RF信号包括在均衡处理之前对OFDM符号进行快速傅立叶变换。
20.如权利要求19所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，所述在均衡处理之前，对OFDM符号执行快速傅立叶变换包含在均衡处理之前，对OFDM符号使用固定大小的、3780点的快速傅立叶变换。
21.如权利要求16所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，所述对OFDM符号执行FEC解码由以下几部分组成：
基于LDPC码对OFDM符号进行解码；
基于BCH码对OFDM符号进行解码。
22.如权利要求21所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，所述LDPC码包含一个准循环LDPC码，选自一组码率可变的准循环LDPC码，码率可为0.4、0.6和0.8。
23.如权利要求22所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，所述一组准循环LDPC码包含码率为0.4的(7493，3048)QC-LDPC码、码率为0.6的(7494，4572)QC-LDPC码和码率为0.8的(7493，6096)QC-LDPC码。
24.如权利要求16所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，所述的LDPC编码的、TDS-OFDM调制的RF信号由单载波RF信号组成。
25.如权利要求16所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，进一步包括：
将FEC解码器输出的比特组合成字节，对已解码的OFDM符号进行码率转换，并且调整字节输出时钟的速度，使输出字节均匀地分布；
使用伪随机PN序列对输入数据流进行解扰处理，生成可以代表RF信号数据内容的数字输出信号。
26.如权利要求16所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，所述输出信号由MPEG-2传送流组成。
27.如权利要求16所述的基于LDPC码的TDS-OFDM调制的RF信号的解调方法，其特征在于，在OFDM符号进行FEC解码之前，先进行时域解交织处理。
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