CN102201905B - Dtmb系统中32qam及4qam-nr的ldpc数据块的同步方法 - Google Patents
Dtmb系统中32qam及4qam-nr的ldpc数据块的同步方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种DTMB系统中32QAM及4QAM-NR的LDPC数据块的同步方法。初始化LDPC数据块的同步位置，设第一个数据帧的LDPC数据块的开始位置在数据帧的帧头；接收一帧新数据；检测接收到的一帧数据是否是全零码；如果此帧数据为全零码，则继续接收下一帧数据；如果不为全零码，则进行后续判断；根据LDPC数据块的同步位置，将数据帧拆分为多个LDPC数据块；对LDPC数据块进行LDPC解码运算；对LDPC数据块解码后的数据，进行BCH数据块校验；如果所有BCH数据块校验失败，说明LDPC数据块同步错误，则切换LDPC数据块同步位置，接收下一个数据帧，否则说明LDPC数据块同步正确，LDPC数据块同步判断结束。本发明能够减少由于信号本身恶劣而引起的误判LDPC数据块的同步位置。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信系统的信号接收领域，特别是涉及一种DTMB系统(Digital Television Terrestrial Broadcasting System，数字电视地面广播传输系统)中32QAM(32Quadrature Aamplitude Modulation，32正交幅度调制)及4QAM-NR(4Quadrature Aamplitude Modulation-Nordstrom Robinson，4正交幅度调制-Nordstrom Robinson准正交编码映射)的LDPC(Low-density Parity-check，低密度奇偶校验)块的同步方法。
背景技术
在DTMB数字地面广播的编码与调制中，数据源比特流首先进行前向纠错编码。前向纠错编码由外码(BCH编码，Bose-Chaudhori-HocquenghemCode)与内码(LDPC编码，Low-density Parity-check Code，低密度奇偶校验编码)级联实现。752比特数据编码一个BCH数据块，多个BCH数据块编码一个LDPC数据块。接着前向纠错编码产生的比特流进行符号星座映射(QAM调制)。DTMB标准包含以下几种符号映射关系：64QAM、32QAM、16QAM、4QAM、4QAM-NR。对于64QAM、32QAM、16QAM、4QAM和4QAM-NR，1个星座符号依次对应6，5，4，2，1比特。星座映射后的星座点组成信号帧数据块，信号帧是系统帧结构的基本单元。一个信号帧数据块由3744个星座符号与36个系统信息符号组成。
在DTMB数字地面广播接收系统中，需要将数据帧拆成多个LDPC数据块，进行LDPC解码，得到数据源比特流。因为不同的QAM调制方式数据帧包含不同个数的LDPC数据块，所以需要计算一帧数据块包含多少个LDPC数据块。具体计算方法如下所示：一帧数据包含3744个星座点，根据不同的QAM调制方式，一个星座点对应不同的比特个数。7488个比特组成一个LDPC数据块，则在不同QAM调制模式下，一帧数据包含不同数目的LDPC数据块。计算公式是：
例如，在64QAM调制模式下，
同理在32QAM，16QAM，4QAM，4QAM-NR调制模式下，一帧数据分别对应2.5，2，1，0.5个LDPC数据块。
系统信息中包含超帧首帧的指示符号。36个系统信息符号中标识出奇数编号的超帧首帧的指示符号与偶数编号的超帧首帧的指示符号。在帧头PN(伪随机数)长度为420时，一个超帧包含255帧数据；在帧头PN长度为其他模式时，一个超帧包含偶数帧数据。
在32QAM，4QAM-NR调制模式下，一帧数据对应半个LDPC数据块，因此需要对数据帧进行LDPC数据块的同步，根据同步位置将数据帧划分成LDPC整数块。如果LDPC数据块同步错误，组合出的LDPC数据块不是一个符合LDPC编码的数据块，会使得LDPC解码后的数据错误，最终引起系统性能下降。因此在DTMB接收系统中，在32QAM，4QAM-NR调制模式下，LDPC数据块的同步方法会影响系统性能好坏，是接收系统的关键环节。
通常在DTMB接收系统中，LDPC数据块的同步方法是，在系统复位后，根据前若干帧数据的BCH校验结果，进行一次LDCP数据块的同步。即对开始接收的若干帧数据，进行LDPC解码，BCH校验，根据BCH校验结果来判断当前LDPC数据块同步的对错；如果BCH校验通过，则说明LDPC数据块同步正确，之后系统按照当前LDPC数据块同步进行划分。如果BCH校验不通过，则说明LDPC数据块同步错误，调整LDPC数据块的同步位置后，系统按照新的LDPC数据块同步位置进行解码。其优点是，控制简单，系统复位后，只需要一次LDPC数据块同步位置的调整。其缺点是，LDPC数据块同步位置只在系统复位后做一次，其性能取决于若干帧的时间长短。当信道环境恶劣，接收信号信噪比低的条件下，BCH校验不通过的原因可能是由于信号差，而不是由LDPC数据块同步错误引起的；但是将同步位置取反后，使得之后的LDPC数据块分块错误，降低系统性能，这时需要增加等待时间，从而会降低用户体验的效果；而信道环境很好时，则不需要等待很长时间，而等待时间的选取成了一个折衷考虑。
第二种通常使用的方法是解析数据帧的系统信息。解析系统信息，判断奇偶超帧。当系统信息与奇数或偶数编号的超帧首帧的指示符号相同时，此数据帧为奇数超帧或偶数超帧的首帧。根据首帧位置得出奇偶帧性质，从而得到LDPC数据块同步位置。当一个超帧所含的帧数为奇数时，如果收到的数据帧为奇数超帧的首帧，则该数据帧为LDPC数据块的开始。如果数据帧为偶数超帧的首帧，则该数据帧的开始是半个LDPC数据块，则需调整半个LDPC数据块位置或丢掉一帧信号，以达到LDPC数据块同步的目的。如PN420模式。当一个超帧所含的帧数为偶数时，如果收到的数据帧为奇数超帧或偶数超帧的首帧，则该数据帧为LDPC数据块的开始。如PN595模式和PN945模式。其优点是，结构简单，可实时校正LDPC同步位置的错误；缺点是，同步时间较长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种DTMB系统中32QAM及4QAM-NR的LDPC数据块的同步方法，能够减少由于信号本身恶劣而引起的误判LDPC数据块的同步位置。
为解决上述技术问题，本发明的DTMB系统中32QAM及4QAM-NR的LDPC数据块的同步方法，包括如下步骤：
步骤一、初始化LDPC数据块的同步位置，设第一个数据帧的LDPC数据块的开始位置在数据帧的帧头；
步骤二、接收一帧新数据；
步骤三、检测接收到的一帧数据是否是全零码；如果此帧数据为全零码，则转移至步骤二接收下一帧数据；如果不为全零码，则执行步骤四，进行后续判断；
步骤四、根据LDPC数据块的同步位置，将数据帧拆分为多个LDPC数据块；
步骤五、对LDPC数据块进行LDPC解码运算；
步骤六、对LDPC数据块解码后的数据，进行BCH数据块校验；如果所有BCH数据块校验失败，说明LDPC数据块同步错误，则执行步骤七；否则说明LDPC数据块同步正确，LDPC数据块同步判断结束；
步骤七、切换LDPC数据块同步位置，转移至步骤二，接收下一个数据帧。
采用本发明的方法，根据BCH校验结果，持续地调整数据帧中LDPC数据块的同步位置，使得LDPC数据块的同步位置不断被切换改变，直至调整正确为止；即使由于噪声引入的BCH校验错误，引起一次同步错误，但之后持续进行切换，可以将同步错误纠正；从而避免由某一次判断引入的错误，提高系统性能，减少由于信号本身恶劣而引起的误判LDPC数据块的同步位置。
采用本发明的方法能复用接收系统中LDPC解码模块，BCH校验模块，解析系统信号模块；在不增加硬件软件资源的基础上，实现LDPC数据块的同步。
本发明的方法设计复杂度低，所用的硬件软件资源少，适于采用硬件和软件共同实现。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的控制流程图；
图2是32QAM与4QAM-NR中同步位置的示意图。
具体实施方式
结合图1所示，本发明所述的DTMB系统中32QAM及4QAM-NR的LDPC数据块的同步方法在一实施例中，具体包括如下步骤：
步骤一、初始化LDPC数据块同步位置，设第一个数据帧的LDPC数据块的开始位置在数据帧的帧头。
LDPC数据块同步位置有两种。结合图2所示，在32QAM调制模式下，同步位置一是LDPC数据块的开始位置，在数据帧的帧头(开始的位置)；同步位置二在LDPC数据块中间，即LDPC数据块的开始的位置距当前数据帧的帧头有半个LDPC数据块的距离。在4QAM-NR调制模式下，同步位置一是LDPC数据块的开始位置，即在数据帧的帧头(开始的位置)；同步位置二是LDPC数据块中间，即当前数据帧开始为半个LDPC数据块，LDPC数据块的开始位置在下一数据帧的开始的位置。
接收系统复位后，接收的第一帧的LDPC数据块同步位置是不定的，为了进行后面的反馈流程，需要初始化LDPC数据块的同步位置。
步骤二、接收一帧新数据。
步骤三、检测接收到的一帧数据是否为全零码；如果此帧数据为全零码，则跳至步骤二继续接收下一帧数据。如果不为全零码，则执行步骤四，进行后续判断。
所述全零码，即收到的数据为全零数据源调制。因为全零码中，数据全是零，则BCH校验一定通过，即无论奇偶判断是否正确，都不能通过BCH校验结果体现。所以，全零码反馈的BCH校验不能作为奇偶帧判断的依据。需要继续接收下一帧数据，直至收到非全零码的有效数据，再继续进行LDPC数据块的同步位置判断。
步骤四、按照LDPC数据块的同步位置，将数据帧拆分为多个LDPC数据块。
在DMB-T接收系统中，需要首先将数据帧拆分成多个LDPC数据块，再进行之后的LDPC解码。在64QAM，16QAM，4QAM调制模式下，每一个数据帧包含整数个LDPC数据块，则在拆分LDPC数据块时，LDPC数据块的同步位置即数据帧的帧头。结合图2所示，在32QAM，4QAM-NR调制模式下，如果LDPC数据块的同步位置在帧头(位置一)，则从数据帧的开始位置划分LDPC数据块。如果LDPC数据块的同步位置在LDPC数据块的中间(位置二)，则数据帧的开始位置为半个LDPC数据块，此半个LDPC数据块的前半部分在前一个数据帧内。LDPC数据块的同步位置在位置二时，对于32QAM调制模式，新的LDPC数据块在数据帧中间，对于4QAM-NR调制模式，下一个数据帧为LDPC数据块的开始。
步骤五、对LDPC数据块进行LDPC解码运算；将数据帧划分的多个LDPC数据块分别进行LDPC解码。
步骤六、对LDPC数据块解码后的数据，进行BCH数据块校验；如果所有BCH数据块校验失败，说明LDPC数据块同步错误，则继续执行步骤七；否则说明LDPC数据块同步正确，LDPC数据块同步判断结束。
一个LDPC数据块解码后，包含多个BCH数据块。所有的BCH数据块的校验，指当前数据帧内所有LDPC数据块解码后，所有BCH数据块的校验结果。如果全部BCH数据块校验失败，说明之前LDPC数据块的同步位置判断错误。否则不是所有BCH数据块校验失败，即至少有一个BCH数据块校验通过，说明LDPC数据块划分正确，即LDPC数据块的同步位置判断正确，LDPC数据块的同步判别结束。
步骤七、切换LDPC数据块同步位置，跳至步骤二，接收下一个数据帧。
切换LDPC数据块同步位置，指将LDPC数据块两个同步位置切换，结合图2所示，即同步位置一与同步位置二切换。将LDPC数据块同步位置在数据帧头的切换到数据帧中间，或将LDPC数据块同步位置在数据帧中间的切换到数据帧头。之后跳至步骤二，接收下一帧数据，按照更新后的LDPC数据块同步位置划分LDPC数据块，继续进行LDPC数据块解码，直至LDPC数据块解码后，某一个BCH数据块校验通过。
本发明通过持续的进行LDPC数据块的同步位置切换，直至LDPC数据块的同步正确为止。即使由于噪声引入的BCH校验错误，引起一次LDPC数据块的同步错误，但是之后持续切换LDPC数据块的同步位置，可以将LDPC数据块的同步错误纠正。
本发明适用于解调技术与信道解码技术相结合的数据通信系统，如DTMB数字地面广播的解调系统。
以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种DTMB系统中32QAM及4QAM-NR的LDPC数据块的同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、初始化LDPC数据块的同步位置，设第一个数据帧的LDPC数据块的开始位置在数据帧的帧头；
步骤二、接收一帧新数据；
步骤三、检测接收到的一帧数据是否是全零码；如果此帧数据为全零码，则转移至步骤二接收下一帧数据；如果不为全零码，则执行步骤四，进行后续判断；
步骤四、根据LDPC数据块的同步位置，将数据帧拆分为多个LDPC数据块；实施步骤四时，如果LDPC数据块的同步位置在数据帧的帧头，则从数据帧的开始位置划分LDPC数据块，如果LDPC数据块的同步位置在LDPC数据块中间，则数据帧的开始位置为半个LDPC数据块，此半个LDPC数据块的前半部分在前一个数据帧内；新的LDPC数据块在数据帧中间；
步骤五、对LDPC数据块进行LDPC解码运算；
步骤六、对LDPC数据块解码后的数据，进行BCH数据块校验；如果所有BCH数据块校验失败，说明LDPC数据块同步错误，则执行步骤七；否则说明LDPC数据块同步正确，LDPC数据块同步判断结束；
步骤七、切换LDPC数据块同步位置，转移至步骤二，接收下一个数据帧；其中，步骤七所述的切换LDPC数据块同步位置，是指将LDPC数据块同步位置在数据帧的帧头的切换到数据帧中间，或将LDPC数据块同步位置在数据帧中间的切换到数据帧的帧头；
所述DTMB系统为数字电视地面广播传输系统；
所述32QAM为32正交幅度调制；
所述4QAM-NR为4正交幅度调制-Nordstrom Robinson准正交编码映射；
所述LDPC为低密度奇偶校验；
所述BCH为Bose-Chaudhori-Hocquenghem码。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一所述的LDPC数据块的同步位置有两种，在32QAM调制模式下，同步位置一是LDPC数据块的开始位置，在数据帧的开始的位置；同步位置二在LDPC数据块中间，即LDPC数据块的开始的位置距数据帧头有半个LDPC数据块的距离；在4QAM-NR调制模式下，同步位置一是LDPC数据块的开始位置，即在数据帧的开始的位置；同步位置二是LDPC数据块中间，即当前数据帧开始为半个LDPC数据块，LDPC数据块的开始位置在下一数据帧的开始的位置；
所述初始化LDPC数据块的同步位置，均将LDPC数据块的同步位置初始化到同步位置一。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中所述的全零码，是指收到的数据为全零数据源调制的数据；全零码中，不论奇偶帧判断是否正确，BCH校验一定通过，则此时，反馈的BCH校验不能作为奇偶帧判断的依据。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤六所述的所有的BCH数据块校验失败，是指当前数据帧内所有LDPC数据块解码后，所有BCH数据块的校验结果。
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