CN101867550B - Ofdm系统中支持多业务的多媒体发送、接收方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种OFDM系统中支持多业务的多媒体发送、接收方法及其装置，发送方法包括：根据待传输业务的服务质量要求，确定基本帧结构，包括确定OFDM数据块的长度和位置，以及划分物理层时频资源子片；分别对不同业务的数据流进行预处理得到待传输数据符号；分别为每个业务分配时频资源；将每个业务的待传输数据符号分别映射到对应的时频资源上；在信令中指示OFDM系统的基本传输参数、所有业务的编码调制方式以及时频资源位置；将信令、OFDM数据块组成数字基带信号；对数字基带信号进行后处理，再通过天线发射。本发明能够在一个频道内灵活支持多种不同服务质量要求的多媒体业务传输，有效分配时频资源，提高频谱利用率，降低接收机功耗。
Description
技术领域
本发明属于数字信号传输技术领域，特别涉及一种OFDM系统中支持多业务的多媒体发送、接收方法及其装置。
背景技术
宽带数字通信的深入研究极大促进了多媒体通信技术的发展。人们不仅需要在家观看高清数字电视，也希望能够通过手持便携设备移动接收数字电视节目，同时，各种数据业务比如新闻、股市资讯等也存在很大的用户群。多业务传输成为当前数字电视发展的必然趋势。
不同业务对系统的服务质量(Quality of Service，QoS)有着不同的要求。比如高清电视往往采用固定方式接收，有较好的传输信道，对数据速率要求很高；移动电视对数据速率要求不高，但是要求能对抗多普勒频移所带来的时间选择性衰落；如果使用手持设备收看移动数字电视，接收功耗也是一个重要的考虑因素。如何在一个系统中满足各种业务的传输需求，是当前无线通信系统需要解决的重要问题。
欧洲ESTI(European Telecommunications Standards Institute)组织早在1997年就公布了第一代地面数字电视标准DVB-T(DigitalVideo Broadcasting-Terrestrial)，并提供分层传输技术支持不同优先级的业务传输(其分级调制示意图如图1所示)，但是其移动接收性能不好，功耗较大，不适合手持设备接收，于是ESTI又公布了针对手持设备的DVB-H标准，DVB-H增加了4K OFDM模式，同时采用了时间分片(Time Slicing)技术。时间分片示意图如图2所示，不同节目占据不同的时隙，接收机只需工作在所需业务对应的时隙，在其他时隙接收设备处于“休眠”状态，从而达到省电的目的。
日本于1998年公布的ISDB-T(Integrated Services DigitalBroadcasting-Terristrial)标准，同时支持高清/标清/手持业务，ISDB-T基于频带分段传输(Band-Segment Transmission，BST)技术，如图3所示，ISDB将频带分成13个子段，其中1个子段用于便携移动节目。对于手持设备，接收机工作在窄带接收模式(One-Seg Reception)，大大降低了数据采样速率，有效实现了省电功能。
欧洲ETSI组织在2008年6月公布了第二代地面数字电视标准DVB-T2，其中一个显著的突破是引入了物理层管道(Physical LayerPipe，PLP)的概念。物理层管道如图4所示，物理层管道支持在一个频道内广播多种业务，不同业务可以独立选择编码调制方式，接收机可以通过信令获取每个PLP的位置，只需解调对应PLP内的数据即可。
中国于2006年6月公布了具有自主知识产权的地面数字电视标准DTMB(Digital Terrestrial/Television Multimedia Broadcasting)，可以支持标清/高清电视节目。DTMB兼容单载波和多载波传输模式，其多载波模式基于清华大学提出的TDS-OFDM(Time-DomainSynchronous Orthogonal Frequency Division Multiplex)技术。TDS-OFDM直接将训练序列插入OFDM数据块的保护间隔，节省了导频的开销，从而提高了频谱效率。从帧结构上看，TDS-OFDM可以看成一个时分复用(Time-Division Mutiplex，TDM)的系统，其训练信息和有效数据在时间上独立。参照图5，CP-OFDM由于在帧体部分插入了大量的连续导频和离散导频，使得帧体的时频资源被分割，在分配业务资源时必须避开导频，造成很大的麻烦；而TDS-OFDM将所有训练信息集中在帧头，在帧体中不插入任何导频，保证了数据部分时频资源的完整性，可以规则地为各个业务分配资源。
在设计传输系统参数时，OFDM数据块的长度(即FFT长度)是一个很重要的参数。FFT长度过长，则OFDM数据的子载波间隔小，抗时变性能差；FFT长度过短，则保护间隔的开销相应增大，造成传输效率下降。因此对于不同接收条件的传输业务，应当采用不同长度的OFDM数据块。现有的多载波系统均只能单独支持一种OFDM长度，而采用更强的纠错编码或者更低的星座映射方式来弥补由于时变衰落造成的接收门限损失。
如前所述，TDS-OFDM本身即为时分的系统，训练信息和数据部分分别占据不同的时隙，可以采用不同的调制方式，因此在TDS-OFDM系统中支持不同长度的OFDM数据块是对现有系统的一种自然扩展。不同长度的OFDM数据块分别用于不同接收条件的业务，同时在同一种长度的OFDM数据块中提供多业务传输。由于TDS-OFDM系统具有完整的时频资源块，可以根据需要采用时分/频分/跳频等各种模式传输多路业务，保证了业务的灵活传输，达到最优的传输效率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：1、实现在一个频道内同时支持固定接收节目、移动接收节目，高清节目、标清节目、数据节目等各种业务；2、节省接收功耗。
(二)技术方案
针对现有技术的不足，本发明提供了一种OFDM系统中支持多业务的多媒体发送方法，包括如下步骤：
S1，根据各个待传输业务的服务质量要求，确定基本帧结构，包括确定OFDM数据块的长度和位置，以及划分物理层时频资源子片；
S2，分别对不同业务的数据流进行预处理得到待传输数据符号；
S3，分别为每个业务分配时频资源；
S4，将每个业务的待传输数据符号分别映射到对应的时频资源上；
S5，在信令中指示OFDM系统的基本传输参数、所有业务的编码调制方式以及时频位置；对所述信令进行编码调制；
S6，将所述信令、OFDM数据块组成数字基带信号；
S7，对所述数字基带信号进行后处理，然后通过天线发射。
其中，在步骤S1中，所述帧结构具体为：同一系统的数据帧中同时支持多种长度的OFDM数据块；其中，对于固定接收或者低速移动接收的业务，选用较大长度的OFDM数据块；对于较高移动速率接收的业务，选用较小长度的OFDM数据块。
其中，在步骤S1中，划分物理层时频资源子片的方式为：对OFDM数据块中的子载波进行分片得到子片，子片占据若干个连续OFDM数据块的整数个子载波，且子片是物理层最小的时频资源单元。
其中，在步骤S3中，分配时频资源的方式为：使同一种业务只出现在相同长度的OFDM数据块中。
其中，在步骤S3中，分配时频资源的方式为：在时分模式下，使同一种业务占据若干个OFDM数据块的所有子片，或者在频分模式下，使同一种业务占据同一频带的所有子片，或者在跳频模式下，使同一种业务占据不同频带的若干个子片，或上述三种模式的组合。
其中，在步骤S3中，分配时频资源的方式为：若采用跳频模式，跳频图案由已知跳频序列控制，所述跳频序列包括最大线性反馈移位寄存器序列、勒让德序列和预设的已知序列之一。
其中，在步骤S3中，分配时频资源时，根据需要预留某个频带的所有子片，用于窄带传输业务。
其中，所述信令包括系统信令和业务信令，系统信令指示系统传输的基本参数以及不同长度的OFDM数据块的位置和大小；业务信令指示各个业务的编码调制方式及时频资源分配情况。
其中，所述系统信令和业务信令均采用与业务传输方式相比更高优先级的传输方式进行传输。
其中，在步骤S5中，将所述系统信令和业务信令一起传输，采用相同的编码调制方式；或者将所述系统信令和业务信令单独传输，各业务信令分别位于不同长度的OFDM数据块中，且分别指示各自长度OFDM数据块中业务的编码调制方式和时频位置，同时在系统信令中指示各业务信令帧的位置和编码调制方式。
其中，所述预处理包括编码、调制和交织；所述后处理包括成型滤波、数模转换和射频调制。
本发明还提供了一种OFDM系统中支持多业务的多媒体发射装置，包括：
时频资源调度模块，用于根据待传输业务的服务质量要求，确定基本帧结构，包括确定OFDM数据块的长度和位置，以及划分物理层时频资源子片；并为所有的业务分配时频资源；
编码调制模块，用于分别对对应的业务的数据流进行预处理得到待传输数据符号；
时频资源映射模块，用于将对应的业务的待传输数据符号映射到对应的时频资源块上；
组帧模块，用于将信令、OFDM数据块组帧成数字基带信号，所述信令中指示OFDM系统的基本传输参数、所有业务的编码调制方式以及时频位置；
后端处理模块，用于对所述数字基带信号进行后处理，然后通过天线发射。
本发明还提供了一种OFDM系统中支持多业务的多媒体接收方法，步骤如下：
步骤R1：根据接收信号中的训练信息完成时间、频率同步；
步骤R2：解调系统信令，获取业务信令的位置和编码调制方式；
步骤R3：解调业务信令，获取所需业务的时频位置和编码调制方式；
步骤R4：进行OFDM解调，提取所需业务所占据的时频资源子片；
步骤R5：对所需业务所占据的时频资源子片的数据进行解调解码，得到业务数据流。
其中，步骤R4的由业务信令控制OFDM解调，解调的对象为所需业务所在的OFDM数据块。
其中步骤R5的由业务信令控制解调解码，解调解码的对象仅为所需业务所占据的时域资源子片。
本发明还提供了一种OFDM系统中支持多业务的多媒体接收装置，主要包括同步模块、信令解调模块、业务时频位置控制模块、OFDM解调模块和解调解码模块；其中，所述同步模块用于获取接收信号中的训练信息并完成时间和频率同步；所述信令解调模块用于获取系统的基本传输参数和每个业务时频位置及编码调制方式；业务时频位置控制模块用于控制OFDM解调，并取出所需业务的时频资源块；解调解码模块用于对完成所需业务的解调解码。
(三)有益效果
本发明的技术方案由于采用不同子载波间隔的OFDM数据块，因此可以兼顾多业务传输时的频谱效率和移动接收性能，进而，可以灵活地分配时频资源子片，支持时分、频分、跳频等多种业务传输模式，以实现在一个频道内同时支持固定接收节目、移动接收节目，高清节目、标清节目、数据节目等各种业务；同时由于不同业务占据独立的物理层时频资源，因此接收机只需工作在业务所在的时频位置，从而有效地节省了功耗。
附图说明
图1是现有技术中DVB-T的分级调制示意图；
图2是现有技术中DVB-H的时间分片示意图；
图3是现有技术中ISDB-T的频带分段示意图；
图4是现有技术中DVB-T2的物理层管道示意图；
图5是现有技术中CP-OFDM与TDS-OFDM物理层时频资源示意图；
图6是本发明实施例的传输方法流程图；
图7是本发明实施例的传输方法中同一超帧中支持不同长度的OFDM数据块的超帧结构示意图；
图8是本发明实施例的传输方法中不同超帧中支持不同长度的OFDM数据块超帧结构示意图；
图9是本发明实施例的传输方法中物理层子片分配示意图；
图10是本发明实施例的传输方法中物理层资源分配时分模式和频分模式示意图，(a)为时分模块，(b)为频分模式；
图11是本发明实施例的传输方法中跳频传输的物理层资源示意图，(a)为跳频之前，(b)为跳频之后；
图12是本发明实施例的传输方法中窄带子信道的物理层资源示意图；
图13是本发明实施例的发射端装置示意图；
图14是本发明实施例的发射端装置接收端装置示意图；
图15是本发明实施例的传输系统中的物理层超帧结构示意图一；
图16是本发明实施例的传输系统中的物理层超帧结构示意图二；
图17是本发明实施例的传输系统中的物理层超帧结构示意图三；
图18是本发明实施例的传输系统中的物理层超帧结构示意图四。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图6所示，本发明实施例的正交频分复用(OFDM)系统中支持多业务的多媒体发送方法，包括以下步骤：
101：根据待传输业务的服务质量(QoS)要求，确定基本帧结构。
OFDM数据块长度的选择主要取决与移动性能和系统传输效率。FFT长度大，则在相同保护间隔长度的情况下，系统传输效率高，但是数据子载波间隔小，对抗多普勒性能差；FFT长度小，传输效率有所降低，但是抗多普勒性能好，能够应对时变较强的信道。因此，对于固定接收或者低速移动接收的业务，选用较大长度的OFDM数据块；对于较高移动速率接收的业务，选用较小长度的OFDM数据块。不同长度的OFDM数据块在时间上分离。参照图7和图8，系统可以在同一个超帧内支持不同长度的OFDM数据块(图7)，也可以在不同的超帧中支持不同长度的OFDM数据块(图8)。
对于不同长度的OFDM数据块，为了保证时频资源分配的灵活性，同时避免信令开销过大，本发明提出对OFDM子载波进行分片，参照图9，每个子片占据若干个OFDM数据块的整数个子载波，保证不同长度的OFDM子片带宽相同，使得总带宽内不同FFT长度的OFDM数据块具有相同数量的子片。子片是物理层时频资源的最小单元。
102：分别对不同业务的数据流进行编码、调制、交织得到待传输数据符号。
103：分别为每路业务分配时频资源。一路业务只出现在同一种长度的OFDM数据块中，一路业务在一个OFDM数据块中可以占据多个子片。
本发明提出通过灵活的信令配置方式，可同时支持多种传输模式，参图10、11，具体包括：
时分模式：同一业务占据超帧中连续若干个OFDM数据块的所有子片，如图10(a)所示；
频分模式：同一业务占据同一频带的所有子片，如图10(b)所示；
跳频模式：同一业务占据不同频带的若干个子片，如图11(b)所示；
以及上述三种模式的结合。
在跳频模式中，跳频图案由已知跳频序列控制，同一种OFDM数据块的所有业务采用相同的跳频图案，以便于时频资源分配和接收机解调。参照图11，假设OFDM数据块共有256个子片，则跳频业务在OFDM数据块占据的子片位置(BLOCK_ID，SLICE_ID_HOP)由下式决定：
SLICE_ID_HOP＝(SLICE_ID+HOP_SEQBLOCK_ID)％256
其中，BLOCK_ID为数据块序号，SLICE_ID为跳频之前的子片位置，SLICE_ID_HOP为跳频之后的子片位置，HOP_SEQ为跳频序列，％为取模运算。
综上所述，业务的时频位置完全由业务的开始数据块号(START_BLOCK)，占据的数据块个数(NUM_BLOCK)，第一个子片开始的位置(START_SLICE)，占据的子片数(NUM_SLICE)，和跳频序列(HOP_SEQ)完全确定，因此接收机只需知道上述五个参数即可对业务进行解调。
作为频分模式的一种特例，本发明还支持在分配物理层资源时，预留某个频带的所有子片给窄带传输业务。参照图12，系统总带宽为BW，中间带宽为BW/M的所有子片预留给一路窄带子信道。如果系统中存在窄带子信道，则分配时频资源时需要避开窄带子信道占据的子片。
104：将各个业务的数据分别映射到对应的OFDM时频资源块上。
105：在信令中指示所有业务的编码调制方式以及在OFDM时频资源中的位置，并对信令进行编码调制。信令包括系统信令和业务信令，系统信令指示系统传输的基本参数，以及不同长度的OFDM数据块的位置、个数；业务信令指示所有业务的时频位置、编码调制方式。为了保证接收机能够稳定接收系统信令和业务信令，系统信令和业务信令采用高优先级的传输方式，比如较低的编码效率，低阶星座映射方式等。
系统信令和业务信令可以一起传输，或者单独传输。若系统信令和业务信令一起传输，则两者采用相同的编码调制方式；若系统信令和业务信令单独传输，各业务信令分别位于不同长度的OFDM数据块中，且分别指示各自长度OFDM数据块中业务的编码调制方式和时频位置，同时在系统信令中指示各业务信令帧的位置和编码调制方式。
系统信令中指示不同长度OFDM传输信息的信令如表1所示。
表1
业务信令帧指示各个业务的传输方式的信令如表2所示。
表2
106：将信令帧、不同长度的OFDM数据帧组成数字基带信号。
107：对数字基带信号进行后处理，并通过天线发射。
本发明实施例还提供一种基于上述多媒体传输方法的发射机装置，参照图11，发射机装置主要包括各业务独立的编码调制模块、时频资源调度模块、时频资源映射模块、组帧模块、后端处理模块。其中，编码调制模块对各个业务进行独立编码、交织、星座映射，得到待传输数据符号；时频资源调度模块为每个业务分配物理层时频资源；OFDM时频资源映射模块根据配置信令信息为各业务分配相应的时频资源；组帧模块将信令帧，各种OFDM长度的数据块组成数字基带信号；后端处理模块将数字基带信号进行成型滤波、数模转换、射频调制等操作，并将信号发射出去。
本发明实施例进一步提供一种上述多业务传输方法的参考接收方法，具体步骤如下：
步骤1：系统根据接收信号中的已知训练信息完成时间、频率同步；
步骤2：解调系统信令，获取业务信令的位置和编码调制方式；
步骤3：解调业务信令，获取所需业务的时频位置和编码调制方式；
步骤4：系统进行OFDM解调，提取所需业务占据的子片；在该步骤中，OFDM解调模块由业务信令控制，接收机只解调业务所在的OFDM数据块；
步骤5：对所需业务子片的数据进行解调解码，得到业务数据流；在该步骤中，解调解码模块由业务信令控制，接收机只对业务占据的子片进行解调解码。
若系统存在窄带子信道，对于窄带子信道内的业务，本发明并未限定其传输方法，因此接收方式需要根据其传输方法确定。
基于上述参考接收方法的接收机装置的结构如图12所示，接收机主要包括同步模块、信令帧解调模块、业务时频位置控制模块、OFDM解调模块，解调解码模块。其中，同步模块根据接收信号中的训练符号完成初始同步；信令帧解调模块获取系统的基本传输参数和每个业务时频位置及编码调制方式；业务时频位置控制模块用来控制OFDM解调并从中取出所需业务的时频资源块；解调解码模块完成所需业务数据的解调解码工作。
下面再结合具体实例来说明本发明的技术方案。
实例1：
参照图15，本实施例给出在8MHz带宽内同时提供高清电视节目、标清电视、数据业务的一种多媒体传输方法，具体步骤如下：
步骤1：根据待传输业务的QoS要求，确定基本帧结构。
本实施例要求同时支持1套移动电视节目，1套高清电视节目，1套标清电视节目，多路数据广播业务。对于移动电视节目，选择2k-FFT的OFDM数据块，保护间隔取512，对于固定接收的高清电视节目，选择8k-FFT的OFDM数据块，保护间隔都取512。
2k OFDM数据块和8k OFDM数据块位于同一超帧中。
对OFDM数据块进行分片，2k OFDM每个基本子片占据8个连续子载波，8k OFDM每个基本子片占据32个连续子载波，共256个基本子片。没有窄带子信道，不需预留子片。
步骤2：分别对不同业务的数据比特进行编码、星座映射、交织得到待传输数据符号。
各路业务的编码调制方式如表3所示：
表3
| 业务种类 | FFT长度 | 编码码率 | 调制方式 | 数据速率(Mbps) |
| 手机1 | 2k | 1/2 | QPSK | 2.21 |
| 高清1 | 8k | 4/5 | 256QAM | 21.17 |
| 标清1 | 8k | 4/5 | 64QAM | 4.63 |
| 数据1 | 8k | 2/3 | 16QAM | 0.37 |
步骤3：根据待传输业务的数据量大小，分别为每个业务分配OFDM时频资源。
给2k OFDM分配141个数据块，其中1个2k OFDM数据块用于业务信令帧，140个2k OFDM数据块用于传输1路手机移动电视节目。
给8k OFDM数据块分配71个数据块，其中1个8k OFDM数据块用于业务信令帧，70个8k OFDM数据块用于传输1路高清电视节目和多路数据业务。高清电视节目占用192个子片；标清节目占据56个子片；数据业务占据8个子片。
由于两路手机电视节目占据2k OFDM的所有子片，所以不采用跳频模式；8k OFDM数据块采用跳频模式，跳频序列由一个8阶m序列控制，取前70个伪随机数。跳频从数据帧开始，业务信令不跳频。
步骤4：将各路业务的数据符号分别映射到对应的OFDM时频资源块上。
步骤5：在系统信令中指示系统的基本传输参数，业务信令的位置和编码调制方式；在业务信令中指示所有业务在OFDM时频资源中的位置以及编码调制方式。为了保证信令的可靠传输，系统信令进行1/2码率编码，BPSK调制；业务信令1采用1/2码率，BPSK调制；业务信令2采用1/2码率编码，QPSK调制。部分信令如下表4～6所示：
表4
表5
表6
步骤6：将超帧同步符号、系统信令帧、业务信令帧、不同长度的OFDM数据帧组合成超帧。超帧结构如15所示。
步骤7：对超帧数据进行后处理，并通过天线发射。
实例2：
针对实例1给出的多业务传输方法，本实施例给出一种参考接收方法。
对于接收高清节目，具体步骤如下：
步骤1：系统根据超帧同步符号完成同步，得到系统信令帧的位置。
步骤2：由于系统信令的编码调制方式是已知的，接收直接解调系统信令，获取业务信令的位置和编码调制方式；从系统信令中可以知道所需高清节目的业务信令帧在第142个OFDM数据块，即第一个长度为8k的OFDM块，1/2码率编码，QPSK调制。
步骤3：解调业务信令，从而知道所需高清节目占据着第143～212个OFDM数据块的192个子片，4/5码率的前向纠错编码，256QAM调制；
步骤4：系统解调高清节目所在的OFDM数据块，根据已知跳频序列和时频位置信令提取高清节目占据的子片；
步骤5：对高清节目的所有子片数据进行解调解码，得到高清节目数据流。
标清电视节目和数据业务的接收方法同高清业务。
对于接收手机节目1，具体步骤如下：
步骤1：系统根据超帧同步符号完成同步，得到系统信令帧的位置。
步骤2：由于系统信令的编码调制方式是已知的，接收直接解调系统信令，获取业务信令的位置和编码调制方式；从系统信令中可以知道所需手机节目1的业务信令帧在第一个2k的OFDM块，1/2码率编码，BPSK调制。
步骤3：解调业务信令，从而知道所需手机节目1占据着第2～141个2k OFDM数据的所有子片，采用1/2码率的前向纠错编码，QPSK调制；
步骤4：系统解调超帧第2～141个OFDM数据块，提取手机节目1占据的子片；
步骤5：对手机节目1的所有子片数据进行解调解码，得到手机节目1的数据流。
从上述步骤可知，为了接收手机节目1，接收只需解调系统信令和业务信令1以及前140个2k OFDM数据块，其他时间可以处于休眠状态，从而达到省电的目的。
实例3：
参照图16，本实施例给出在8MHz带宽内同时提供高清电视节目、标清电视、数据业务的一种多媒体传输方法，具体步骤如下：
步骤1：根据待传输业务的QoS要求，确定基本帧结构。
本实施例要求同时支持多套移动电视节目，1套高清电视节目。对于移动电视节目，选择2k-FFT的OFDM数据块，保护间隔取512；对于固定接收的高清电视节目，选择8k-FFT的OFDM数据块，保护间隔取512。2k OFDM数据块和8k OFDM数据块分别位于不同的超帧中。
对OFDM数据块进行分片，2k OFDM每个基本子片占据8个连续子载波，8k OFDM每个基本子片占据32个连续子载波，共256个基本子片。没有窄带子信道，不需预留子片。
步骤2：分别对不同业务的数据比特流进行编码、交织、星座映射得到待传输数据符号。
各路业务的编码调制方式如下表7所示：
表7
| 业务种类 | FFT长度 | 编码码率 | 调制方式 | 数据速率(Mbps) |
| 手机1、2 | 2k | 1/2 | 16QAM | 2.21 |
| 高清1 | 8k | 4/5 | 256QAM | 28.36 |
步骤3：根据待传输业务的数据量大小，分别为每个业务分配OFDM时频资源。
给2k OFDM分配201个数据块，其中1个2k OFDM数据块用于业务信令，200个2k OFDM数据块用于传输2路手机移动电视节目，每路手机电视采用时分模式，分别占据100个OFDM数据块的所有子片。
给8k OFDM数据块分配101个数据块，其中1个8k OFDM数据块用于业务信令帧，100个8k OFDM数据块用于传输1路高清电视节目和多路数据业务。高清电视节目占用所有256个子片。
两路手机电视占据2k OFDM的所有子片，所以不采用跳频模式；8k OFDM数据块全部用于传输一路业务，不采用跳频模式。
步骤4：将各个业务的数据符号分别映射到对应的OFDM时频资源块上。
步骤5：在系统信令中指示系统的基本传输参数，业务信令的位置和编码调制方式；在业务信令中指示所有业务在OFDM时频资源中的位置以及编码调制方式。为了保证信令的可靠传输，系统信令和业务信令都采用1/2码率编码，BPSK调制。
为了方便接收机直接获取所需OFDM数据块的位置，在系统信令中增加NEXT_SUPER_FRAME信令，指示相同长度的OFDM超帧下一次出现的位置。
步骤6：将信令帧、不同长度的OFDM数据帧组合成超帧。超帧结构如16所示。
步骤7：对超帧数据进行后处理，并通过天线发射。
实例4：
参照图17，本实例给出在8MHz带宽内同时提供高清电视节目、标清电视、数据业务的一种多媒体传输方法，具体步骤如下：
步骤1：根据待传输业务的QoS要求，确定基本帧结构。
本实施例不针对高速移动接收，因此只选择4k-FFT的OFDM数据块。数据块的保护间隔都取512。
对OFDM数据块进行分片，4k OFDM每个基本子片占据16个连续子载波，共256个基本子片。没有窄带子信道，不需预留子片。
步骤2：分别对不同业务的数据比特进行编码、交织、星座映射得到待传输数据符号。
各路业务的编码调制方式如下表8所示：
表8
| 业务种类 | FFT长度 | 编码码率 | 调制方式 | 数据速率(Mbps) |
| 高清1 | 4k | 4/5 | 256QAM | 29.40 |
| 标清1 | 4k | 2/3 | 64QAM | 5.01 |
| 数据1/2 | 4k | 1/2 | 16QAM | 0.84 |
步骤3：根据待传输业务的数据量大小，分别为每个业务分配OFDM时频资源。
给4k OFDM分配246个数据块，其中1个4k OFDM数据块用于业务信令帧，245个4k OFDM数据块用于传输1路高清电视节目，1路标清电视节目，2路数据业务。高清电视节目占用176个子片，标清电视节目占用48个子片；两路数据业务分别占据16个子片。
系统采用跳频模式，跳频序列由一个8阶m序列发生器控制，取前245个伪随机数，跳频从数据帧开始，系统信令和业务信令不跳频。
步骤4：将各个业务的数据符号分别映射到对应的OFDM时频资源块上。
步骤5：在系统信令中指示系统基本传输参数和业务信令的位置和编码调制方式，同时，系统信令帧还包含已知训练信息，可用于接收机同步；在业务信令中指示所有业务在OFDM时频资源中的位置和编码调制方式。
步骤6：将系统信令帧、业务信令帧、不同长度的OFDM数据帧组合成超帧。超帧结构如17所示。
步骤7：对超帧数据进行后处理，并通过天线发射。
实例5：
本实施例在实例4的基础上，提供一种支持窄带业务的多媒体传输方案，参照图17，具体步骤如下：
步骤1：根据待传输业务的QoS要求，确定基本帧结构。
本实施例不针对高速移动接收，因此只选择4k-FFT的OFDM数据块。数据块的保护间隔都取512。
对OFDM数据块进行分片，4k OFDM每个基本子片占据16个连续子载波，共256个基本子片。
支持窄带子信道，将中间32个子片预留给窄带子信道，带宽为1MHz。
步骤2：分别对不同业务的数据比特进行编码、交织、星座映射得到待传输数据符号。
步骤3：根据待传输业务的数据量大小，分别为每个业务分配OFDM时频资源。
给4k OFDM分配246个数据块，其中2个4k OFDM数据块用于业务信令帧，244个4k OFDM数据块用于传输1路高清电视节目，1路标清电视节目。高清电视节目占用176个子片，标清电视节目占用48个子片。
系统采用跳频模式。跳频图案跳过窄带子信道相应的子片。
步骤4：将各个业务的数据符号分别映射到对应的OFDM时频资源块上。
步骤5：在系统信令中指示所有业务的编码调制方式以及在OFDM时频资源中的位置。
需要在系统信令中增加和窄带子信道相关的信令，如表9所示：
表9
| NARROW_CHANNEL | 1bit | 1/0：有/无窄带子信道 |
| NARROW_START_SLICE | 8bits | 窄带子信道开始的子片位置 |
| NARROW_NUM_SLICE | 8bits | 窄带子信道占据的子片个数 |
步骤6：将信令帧、OFDM数据帧组合成超帧。超帧结构如图17所示。
步骤7：对超帧数据进行后处理，并通过天线发射。
从上述步骤可知，对于窄带子信道内的信号传输方式，本发明未做限定。
实例6：
针对实例5给出的多业务传输系统，本实例给出一种参考接收方法。
对于接收高清节目，具体步骤如下：
步骤1：系统根据系统信令帧中的训练信息完成同步，得到系统信令帧的位置。
步骤2：由于系统信令的编码调制方式是已知的，接收直接解调系统信令，获取业务信令的位置和编码调制方式；从系统信令中可以知道所需高清节目的业务信令帧在第1～2个OFDM数据块，1/2码率编码，QPSK调制；同时，从系统信令帧中还知道此频道内包含一路窄带子信道，且窄带子信道的位置和大小都已知。
步骤3：解调业务信令，从而知道所需高清节目占据着第3～246个OFDM数据块的176个子片，4/5码率的前向纠错编码，256QAM调制；
步骤4：系统解调高清节目所在的OFDM数据块，根据已知跳频序列和时频位置信令提取高清节目占据的子片；由于系统存在窄带子信道，计算时频位置时需要跳过窄带子信道占据的子片。
步骤5：对高清节目的所有子片数据进行解调解码，得到高清节目数据流。
标清节目的接收方法同高清节目。
对于窄带子信道内的业务，接收方式需要根据其传输方式确定。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (11)
1.一种OFDM系统中支持多业务的多媒体发送方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，根据各个待传输业务的服务质量要求，确定基本帧结构，包括确定OFDM数据块的长度和位置，以及划分物理层时频资源子片；
S2，分别对不同业务的数据流进行预处理得到待传输数据符号；
S3，分别为每个业务分配时频资源；
S4，将每个业务的待传输数据符号分别映射到对应的时频资源上；
S5，在信令中指示OFDM系统的基本传输参数、所有业务的编码调制方式以及时频位置；对所述信令进行编码调制；
S6，将所述信令和OFDM数据块组成数字基带信号；
S7，对所述数字基带信号进行后处理，然后通过天线发射；
在步骤S1中，所述帧结构具体为：同一系统的数据帧中同时支持多种长度的OFDM数据块；其中，对于固定接收或者低速移动接收的业务，选用较大长度的OFDM数据块；对于较高移动速率接收的业务，选用较小长度的OFDM数据块;
在步骤S1中，划分物理层时频资源子片的方式为：对OFDM数据块中的子载波进行划分得到子片，子片占据若干个连续OFDM数据块的整数个子载波，且子片是物理层最小的时频资源单元。
2.如权利要求1所述的多媒体发送方法，其特征在于，在步骤S3中，分配时频资源的方式为：使同一种业务只出现在相同长度的OFDM数据块中。
3.如权利要求1所述的多媒体发送方法，其特征在于，在步骤S3中，分配时频资源的方式为：在时分模式下，使同一种业务占据若干个OFDM数据块的所有子片，或者在频分模式下，使同一种业务占据同一频带的所有子片，或者在跳频模式下，使同一种业务占据不同频带的若干个子片，或上述三种模式的组合。
4.如权利要求3所述的多媒体发送方法，其特征在于，在步骤S3中，分配时频资源的方式为：若采用跳频模式，跳频图案由已知跳频序列控制，所述跳频序列包括最大线性反馈移位寄存器序列、勒让德序列和预设的已知序列之一。
5.如权利要求1所述的多媒体发送方法，其特征在于，在步骤S3中，分配时频资源时，根据需要预留某个频带的所有子片，用于窄带传输业务。
6.如权利要求1所述的多媒体发送方法，其特征在于，在步骤S5中，所述信令包括系统信令和业务信令，系统信令指示系统传输的基本参数以及不同长度的OFDM数据块的位置和大小；业务信令指示各个业务的编码调制方式及时频资源分配情况。
7.如权利要求6所述的多媒体发送方法，其特征在于，所述系统信令和业务信令均采用与业务传输方式相比更高优先级的传输方式进行传输。
8.如权利要求6所述的多媒体发送方法，其特征在于，在步骤S5中，将所述系统信令和业务信令一起传输，采用相同的编码调制方式；或者将所述系统信令和业务信令单独传输，各业务信令分别位于不同长度的OFDM数据块中，且分别指示各自长度OFDM数据块中业务的编码调制方式和时频位置，同时在系统信令中指示各业务信令帧的位置和编码调制方式。
9.一种OFDM系统中支持多业务的多媒体发射装置，其特征在于，包括：
时频资源调度模块，用于根据待传输业务的服务质量要求，确定基本帧结构，包括确定OFDM数据块的长度和位置，以及划分物理层时频资源子片；并为所有的业务分配时频资源；
编码调制模块，用于分别对对应的业务的数据流进行预处理得到待传输数据符号；
时频资源映射模块，用于将对应的业务的待传输数据符号映射到对应的时频资源块上；
组帧模块，用于将信令和OFDM数据块组成数字基带信号，在所述信令中指示OFDM系统的基本传输参数、所有业务的编码调制方式以及时频位置；
后端处理模块，用于对所述数字基带信号进行后处理，然后通过天线发射；
所述帧结构具体为：同一系统的数据帧中同时支持多种长度的OFDM数据块；其中，对于固定接收或者低速移动接收的业务，选用较大长度的OFDM数据块；对于较高移动速率接收的业务，选用较小长度的OFDM数据块；
划分物理层时频资源子片的方式为：对OFDM数据块中的子载波进行划分得到子片，子片占据若干个连续OFDM数据块的整数个子载波，且子片是物理层最小的时频资源单元。
10.一种OFDM系统中支持多业务的多媒体接收方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤R1：根据接收信号中的训练信息完成时间、频率同步；
步骤R2：解调系统信令，获取业务信令的位置和编码调制方式；
步骤R3：解调业务信令，获取所需业务的时频位置和编码调制方式；
步骤R4：进行OFDM解调，提取所需业务所占据的时频资源子片；
步骤R5：对所需业务所占据的时频资源子片的数据进行解调解码，得到业务数据流；
其中步骤R4中由业务信令控制OFDM解调，解调的对象为所需业务所在的OFDM数据块；其中步骤R5中由业务信令控制解调解码，解调解码的对象仅为所需业务所占据的时域资源子片。
11.一种OFDM系统中支持多业务的多媒体接收装置，其特征在于，包括同步模块、信令解调模块、业务时频位置控制模块、OFDM解调模块和解调解码模块；其中，所述同步模块用于获取接收信号中的训练信息并完成时间和频率同步；所述信令解调模块用于获取系统的基本传输参数和每个业务时频位置及编码调制方式；业务时频位置控制模块用于控制OFDM解调，并取出所需业务的时频资源块；解调解码模块用于对完成所需业务的解调解码；其中OFDM解调模块中由业务信令控制OFDM解调，解调的对象为所需业务所在的OFDM数据块；其中解调解码模块中由业务信令控制解调解码，解调解码的对象仅为所需业务所占据的时域资源子片。
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