CN101252363B - 减小发射机带内功率不平度的方法、复用器及发射系统 - Google Patents

减小发射机带内功率不平度的方法、复用器及发射系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种减小发射机带内功率不平度的方法、复用器及发射系统，发射系统将信源数据封装成复用帧，所述复用帧包括复用帧头、复用帧净荷、填充三个字段，所述方法包括以下步骤：填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段，保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡。通过本发明提供的方法、复用器及发射系统，将信源数据封装成复用帧时，填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述复用帧的填充字段，可以消除发射系统调制前的信源数据中的能量不均衡固定数据序列，保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡。进而改善带内功率不平度，减少了对发射机的损害，更好的满足了系统稳定工作的需要。

Description

减小发射机带内功率不平度的方法、复用器及发射系统
技术领域
本发明属于移动多媒体广播技术领域，尤其涉及一种减小中国移动多媒体广播(China Mobile Multimedia Broadcasting，CMMB)发射机带内功率不平度的方法、复用器及发射系统。
背景技术
广播系统发射机与移动通信系统发射机大有不同，这与它们的发射功率直接相关。广播系统发射机的发射功率通常都很高，如CMMB系统的发射机等，其发射功率最高可达四五千瓦。而移动通信系统的发射机，如3G通信系统的发射机等，其发射功率通常都较低，最高不超过40瓦。发射功率的较大差异导致了对发射机的性能要求存在着很大不同，其中一项十分明显且重要的不同的性能要求就是通带内的功率不平度。移动通信系统的发射机基本上对该项性能不施加任何要求，而广播系统的发射机对该项性能的要求却十分严格，一般要求通带内的功率不平度限制在1dB(分贝)以内。所谓带内功率不平度，即为：
10*lg(通带内子载波承载的数据功率的最大值/最小值)。
由于通带内的功率不平度直接影响着发射机实际发射的信号功率的波动情况，尤其对于大功率的广播系统发射机来说，带内不平度的较小波动就有可能导致实际发射功率的较大变化，从而直接影响着信号的覆盖情况以及用户的接收情况。这对广播系统来说，是一个十分重大的问题。因此，尽力减小发射机的带内功率不平度是一件不容忽视的事情。
CMMB系统是中国国家广播电影电视总局主导的面向移动多媒体广播的一种新兴广播系统。在CMMB系统的产业化进程中，CMMB发射机是很重要的一种产品。移动多媒体广播主要考虑如何高效率地确保接收机获得高性能和低复杂度，当然对发射机的性能也会提出要求，譬如减小发射机的带内功率不平度。
参照图1所示，为移动多媒体广播的发射系统结构示意图。在移动多媒体广播的发射系统中包括复用器10、光网络12、调制器11及发射机13，复用器10的功能是完成音频、视频、数据、电子业务指南等信源数据信息的封装和排列，使其能够在移动多媒体广播信道上传输，并经光网络12将复用器10封装好的复用码流传输到调制器11进行调制之后，由发射机13进行发送。所述调制器11用于对复用器输出的复用码流数据进行调制处理，具体采用的调制模式可以为QPSK(quadrature phase shift keying，正交相移键控)或16QAM(quadrature amplitude modulation，正交幅度调制)等。
具体来说，上述信源数据经过复用器10后，封装在复用帧中。参照图2所示，为中国移动多媒体广播复用帧的结构示意图，所述复用帧分为复用帧头、复用帧净荷和填充三个部分。在CMMB标准中填充部分使用0xFF填充，实际使用时也有使用0x00填充，这样就使得调制器11输入的数据中存在连续的长’1’或长’0’，导致在调制器11的调制模式为QPSK或16QAM的情况下，信号经过调制后输出的数据在功率上产生了不均衡，即增加了带内不平度的产生。带内不平度，即有效信号的最大幅值与最小幅值的差，达到3dB。这样的幅值差在实际传输中会造成发射机功率的很大变化，影响了系统的稳定工作，对发射机会造成伤害，并同时会影响接收效果。
综上所述，CMMB广播发射机要求带内功率不平度尽量小，以最大限度的利用大功率发射机的有效功率。现有的发射机实现技术在传输信号的调制模式为QPSK或16QAM时，由于输入调制器的复用帧的填充数据的非随机性，使得信源数据经过调制后，增加了带内功率不平度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种减小发射机带内功率不平度的方法、复用器及发射系统，减小CMMB发射机在以QPSK或16QAM调制模式发射信号时的带内功率不平度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种减少发射机带内功率不平度的方法，发射系统将信源数据封装成复用帧，所述复用帧包括复用帧头、复用帧净荷、填充三个字段，所述方法包括以下步骤：填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段，保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡。
进一步的，所述填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段由发射系统的复用器完成，包括以下步骤：
(1)复用器将信源数据封装成复用帧时，填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段；
(2)复用器将封装好的复用帧输出。
进一步的，所述随机数据为随机序列。
进一步的，所述随机数据为伪随机序列。
进一步的，所述随机数据为伪随机噪声序列。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种复用器，包括信源数据处理模块，用于将信源数据封装成复用帧，所述复用帧包括复用帧头、复用帧净荷、填充三个字段，所述复用器还包括填充模块，与所述信源数据处理模块相连，用于填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段。
进一步的，所述复用器还包括填充数据生成模块，与所述填充模块相连，所述填充数据生成模块用于生成随机数据或能量均衡的固定数据序列后，发送至所述填充模块。
进一步的，所述填充数据生成模块进一步用于生成随机序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述随机序列填充到所述填充字段。
进一步的，所述填充数据生成模块进一步用于生成伪随机序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述伪随机序列填充到所述填充字段。
进一步的，所述填充数据生成模块进一步用于生成伪随机噪声序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述伪随机噪声序列填充到所述填充字段。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种发射系统，包括复用器，所述复用器的信源数据处理模块用于将信源数据封装成复用帧，所述复用帧包括复用帧头、复用帧净荷、填充三个字段，所述复用器还包括填充模块，与所述信源数据处理模块相连，用于填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段。
进一步的，所述发射系统还包括填充数据生成模块，与所述复用器包括的填充模块相连，所述填充数据生成模块用于生成随机数据或能量均衡的固定数据序列后，发送至所述填充模块。
进一步的，所述复用器还包括填充数据生成模块，与所述填充模块相连，所述填充数据生成模块用于生成随机数据或能量均衡的固定数据序列后，发送至所述填充模块。
进一步的，所述填充数据生成模块进一步用于生成随机序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述随机序列填充到所述填充字段。
进一步的，所述填充数据生成模块进一步用于生成伪随机序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述伪随机序列填充到所述填充字段。
进一步的，所述填充数据生成模块进一步用于生成伪随机噪声序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述伪随机噪声序列填充到所述填充字段。
通过本发明提供的方法、复用器及发射系统，在对信源数据进行封装时，将信源数据封装成复用帧，填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述复用帧的填充字段，可以消除发射系统调制前的信源数据中的能量不均衡固定数据序列，保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡。进而改善带内功率不平度，减少了对发射机的损害，更好的满足了系统稳定工作的需要，同时不影响正常的数据传输，调制和发射。同时对于接收端没有任何影响，接收端不需要做任何调整。经过在发射机上进行的验证，本发明可以使得带内功率不平度减小为以前的1/6，满足运营要求。本发明并提出了所填充的随机数据的多种优选形式及不同的生成方法，具有实现方法多样、并且简单的特点。
附图说明
图1为移动多媒体广播的发射系统结构示意图。
图2为中国移动多媒体广播复用帧的结构示意图。
图3为本发明的减小发射机带内功率不平度的方法流程图。
图4为本发明一实施例的伪随机二进制序列生成的示意图。
图5为本发明第一实施例的复用器结构示意图。
图6为本发明第二实施例的发射系统结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：复用器对信源数据进行封装时，将信源数据封装成复用帧，所述复用帧包括复用帧头、复用帧净荷和填充三个字段，填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到填充字段，保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡。这样，本发明使得在调制器进行调制前，信源数据去掉能量不均衡的固定数据序列。
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参照图3所示，为本发明的减小发射机带内功率不平度的方法流程图。在复用器对信源数据进行封装时，将信源数据封装成复用帧，所述复用帧包括复用帧头、复用帧净荷和填充三个字段，所述方法包括以下步骤：
步骤301：复用器将信源数据封装成复用帧时，填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段，保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡；
步骤302：复用器将封装好的复用帧输出。
所述随机数据可以为一随机序列，或者所述随机数据也可以为伪随机序列，比如PN(伪随机噪声序列)码或伪随机码。所述能量均衡的固定数据序列，是指在对填充该固定数据序列的复用帧进行调制后，能保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡的这样一种固定数据序列，在实际实现时，可以通过多种方式确定，比如通过调制器试验获得。下面对能量均衡的固定数据序列的确定方法举例说明。
参照图4所示，为本发明一实施例的伪随机二进制序列生成的示意图。以采用23位伪随机二进制序列为例说明其具体生成过程，首先，将伪随机二进制序列(PRBS)的初始值“11111111111111111111111”加载到PRBS寄存器中，PRBS的生成多项式为：1+X5+X22。寄存器的输出即为能量均衡的数据序列。
通过分析现有技术存在的问题，发现带内不平度的产生是由于输入调制器的原始数据中存在连续的长‘1’或长‘0’，使得经过调制后输出的数据在功率上产生了不均衡。通过对输入数据的研究，发现数据中连续的长‘1’或长‘0’出现在复用帧的填充部分，即在复用帧的后部。因而，通过复用器对数据的封装过程中在产生填充字段时不是按标准填充0xFF或0x00，而是填充随机数据序列，例如PN(伪随机噪声序列)码或伪随机码，或者是能量均衡的固定数据序列，使得在调制器进行调制前去掉之前的能量不均衡的连续固定数据序列，这样就可保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡。
本发明通过复用器在对信源数据进行封装时，将复帧中的填充字段填充为随机序列，实际上本发明也可以通过其他的设备对复用帧中的填充字段进行填充，只要可以达到将复用帧中填充字段的固定数据序列改变为随机数据序列或能量均衡的固定数据序列，均能实现本发明的目的。
参照图5所示，为本发明第一实施例的复用器结构示意图。本发明提供了一种复用器40，用于对信源数据进行封装，所述复用器40包括信源数据处理模块403、填充数据生成模块401、填充模块402。
所述信源数据处理模块403用于对信源数据进行处理，包括将信源数据封装成复用帧，所述复用帧包括复用帧头、复用帧净荷和填充三个字段；
所述填充数据生成模块401用于产生随机数据或能量均衡的固定数据序列；所述填充模块402与所述填充数据生成模块401及所述信源数据处理模块403相连，用于填充所述随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述复用帧的填充字段。所述填充数据生成模块401产生的随机数据可以为随机序列或者伪随机序列，相应的，所述填充模块402进一步用于将所述随机序列或者所述伪随机序列填充到所述填充字段。进一步来说，所述填充数据生成模块401产生的伪随机序列也可以为伪随机噪声序列，相应的，所述填充模块402用于将所述伪随机噪声序列填充到所述填充字段。
当然，在具体实现时复用器40也可以不包括填充数据生成模块401，而采用其他的方法产生随机数据或能量均衡的固定数据序列，这样就构成了本发明的其他实施例，如图6所示的第二实施例，本发明对产生随机数据或能量均衡的固定数据序列的方法不加以限定。
参照图6所示，为本发明的第二实施例的发射系统结构示意图。图中仅示出了本实施例发射系统所包括的复用器50和填充数据生成模块501，所述复用器50还包括信源数据处理模块503及填充模块502。
本实施例与图5所示的实施例类似，所不同之处仅在于：在本实施例中所述填充数据生成模块501不包含于复用器50之中，而是设置于复用器50之外，与复用器50所包括的填充模块502相连，所述填充数据生成模块501用于产生随机数据或能量均衡的固定数据序列，并发送到所述填充模块502。其他处理过程与图4所示的实施例类似，在此不再赘述。
这样，采用本发明第一实施例提供的复用器40、第二实施例提供的复用器50，均可构成新的发射系统。
通过本发明发射系统所包括的复用器对信源数据进行封装时，在复用帧的填充字段填充随机数据或能量均衡的固定数据序列，可以使得输入调制器之前的复用码流去掉连续固定数据序列，因而可以消除对原有的连续固定数据序列进行调制所产生的带内功率不平度。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的修改或者等同替换，均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (16)

1.一种减少发射机带内功率不平度的方法，发射系统将信源数据封装成复用帧，所述复用帧包括复用帧头、复用帧净荷、填充三个字段，其特征在于，所述方法包括以下步骤：填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段，保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡；所述带内功率不平度为10*lg(通带内子载波承载的数据功率的最大值/最小值)；所述能量均衡的固定数据序列，是指在对填充该固定数据序列的复用帧进行调制后，能保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡的这样一种固定数据序列。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段由发射系统的复用器完成，包括以下步骤：
(1)复用器将信源数据封装成复用帧时，填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段；
(2)复用器将封装好的复用帧输出。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述随机数据为随机序列。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述随机数据为伪随机序列。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述随机数据为伪随机噪声序列。
6.一种复用器，包括信源数据处理模块，用于将信源数据封装成复用帧，所述复用帧包括复用帧头、复用帧净荷、填充三个字段，其特征在于，所述复用器还包括填充模块，与所述信源数据处理模块相连，用于填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段；所述能量均衡的固定数据序列，是指在对填充该固定数据序列的复用帧进行调制后，能保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡的这样一种固定数据序列。
7.如权利要求6所述的复用器，其特征在于，所述复用器还包括填充数据生成模块，与所述填充模块相连，所述填充数据生成模块用于生成随机数据或能量均衡的固定数据序列后，发送至所述填充模块。
8.如权利要求7所述的复用器，其特征在于，所述填充数据生成模块进一步用于生成随机序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述随机序列填充到所述填充字段。
9.如权利要求7所述的复用器，其特征在于，所述填充数据生成模块进一步用于生成伪随机序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述伪随机序列填充到所述填充字段。
10.如权利要求7所述的复用器，其特征在于，所述填充数据生成模块进一步用于生成伪随机噪声序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述伪随机噪声序列填充到所述填充字段。
11.一种发射系统，包括复用器，所述复用器的信源数据处理模块用于将信源数据封装成复用帧，所述复用帧包括复用帧头、复用帧净荷、填充三个字段，其特征在于，所述复用器还包括填充模块，与所述信源数据处理模块相连，用于填充随机数据或能量均衡的固定数据序列到所述填充字段；所述能量均衡的固定数据序列，是指在对填充该固定数据序列的复用帧进行调制后，能保证复用帧所包括的所有数据在调制后达到能量均衡的这样一种固定数据序列。
12.如权利要求11所述的发射系统，其特征在于，所述发射系统还包括填充数据生成模块，与所述复用器包括的填充模块相连，所述填充数据生成模块用于生成随机数据或能量均衡的固定数据序列后，发送至所述填充模块。
13.如权利要求11所述的发射系统，其特征在于，所述复用器还包括填充数据生成模块，与所述填充模块相连，所述填充数据生成模块用于生成随机数据或能量均衡的固定数据序列后，发送至所述填充模块。
14.如权利要求12或13所述的发射系统，其特征在于，所述填充数据生成模块进一步用于生成随机序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述随机序列填充到所述填充字段。
15.如权利要求12或13所述的发射系统，其特征在于，所述填充数据生成模块进一步用于生成伪随机序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述伪随机序列填充到所述填充字段。
16.如权利要求12或13所述的发射系统，其特征在于，所述填充数据生成模块进一步用于生成伪随机噪声序列，相应的，所述填充模块进一步用于将所述伪随机噪声序列填充到所述填充字段。
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