CN102449947B - 用于国际电视频带的通用发射机和接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种分别使用国际电视频带来分别发射和接收正交频分复用(OFDM)信号的通用发射机和通用接收机，其使用以下进行发射和接收：固定副载波间距、固定快速傅里叶变换(FFT)/反向快速傅里叶变换(IFFT)周期值、每个循环前缀选项的固定符号持续时间，以及固定WRAN帧参数，但可选择的信道带宽。

Description

用于国际电视频带的通用发射机和接收机
发明领域
本发明一般来说涉及电视频带信号发射机和接收机，具体来说，是涉及一种用于国际电视频带的通用发射机和通用接收机。
发明背景
无线区域网(WRAN)的IEEE 802.22标准是设计来操作电视广播频带，而同时又确保不会对现有服务(例如，数字和模拟电视广播)以及低功率许可设备(例如，无线话筒)产生有害干扰。IEEE 802.22为三种信道带宽中的每一种带宽定义了相应标准，即：基于6MHz的信道、基于7MHz的信道和基于8MHz的信道。对于各个信道带宽来说，802.22标准所定义了不同内容：基于取样频率的副载波间距和FFT/IFFT周期值、不同循环前缀选项的符号持续时间、OFDM参数以及WRAN帧参数。各种信道带宽的使用已被区域化，而且不存在通用标准。
表1示出了基于等同于信道带宽的8/7的取样频率的三种不同信道带宽的IEEE 802.22副载波间距和FFT/IFFT周期值。
表1
表2示出了不同循环前缀和带宽选项的IEEE 802.22符号持续时间。
表2
表3示出了2K FFT强制模式下三种信道带宽的IEEE 802.22OFDM参数。
表3
表4示出了三种信道带宽的IEEE 802.22WRAN帧参数。
表4
这三种不同的信道带宽及其各自的参数，给想要进入国际市场的发射机与接收机制造商带来了沉重的负担，因为必须针对三种带宽中的每一种带宽来设计、制造和分布不同配置的发射机/接收机。此种情形不仅使设计、制造和分布变得复杂，而且增加了用户成本，同时也妨碍了设备在使用不同信道带宽的区域之间进行迁移。
所以，需要一种用于国际电视频段的通用发射机和接收机以及WRAN标准，所述通用发射机和通用接收机以及WRAN标准将与任何已知的电视技术(NTSC、PAL、SECAM、ATSC-8VSB、DVB-T等)共存，而且同时能够在6MHz、7MHz或8MHz信道带宽中的任何一种带宽下进行发射。
发明概述
因此，本发明的目标在于提供一种用于国际电视频段的通用发射机和通用接收机以及WRAN参数，所述通用发射机和通用接收机以及WRAN参数将与任何已知的电视技术共存，而且同时又能够在6MHz、7MHz或8MHz信道带宽中的任何一种带宽下进行发射。
所以，本发明提供一种用于国际电视频带的通用发射机，其包含：信道带宽选择器，其用来选择用于通用发射机待发射的数据的信道带宽；副载波分配器，其从信道带宽选择器接收与选择的信道带宽相关的信息，并且基于接收的信息来将副载波分配给待发射的数据；以及，导频副载波插入器，其从信道带宽选择器和副载波分配器中的一者接收与选择的信道带宽相关的信息，并且基于接收的信息来将导频副载波插入到待发射的数据中。
本发明还提供一种用于国际电视频带的通用接收机，其包含：信道带宽选择器，其用来选择通用接收机用于信号接收的接收机带宽；以及，副载波解配器，其从信道带宽选择器接收与用于信号接收的信道带宽相关的信息，并且从接收的OFDM信号中将副载波解配。
本发明又提供一种在无线区域网(WRAN)中使用国际电视频带来发射数据的方法，其包含：使用以下来操作通用发射机：固定副载波间距、固定反向快速傅里叶变换(IFFT)周期值、每个不同循环前缀选项的固定符号持续时间和固定WRAN帧参数；以及，将指示通用发射机所用信道带宽的信道带宽信息提供给：通用发射机的副载波分配器；和，通用发射机的导频副载波插入器，以便允许将通用发射机待发射的正交频分复用(OFDM)信号定型，进而适应待使用的信道带宽。
本发明还进一步提供一种在无线区域网(WRAN)中使用国际电视频带来接收数据的方法，其包含：使用以下来操作通用接收机：固定副载波间距、固定快速傅里叶变换(FFT)周期值、不同循环前缀的固定符号持续时间和固定WRAN帧参数；以及，将指示通用接收机所用信道带宽的信道带宽信息提供给通用接收机的副载波解配器，进而允许从通用接收机接收的正交频分复用(OFDM)信号中恢复数据。
附图简述
已经对本发明的性质进行了简要描述，下文将参照附图进行详细说明，其中：
图1为根据本发明的通用发射机的示意图；以及
图2为根据本发明的通用接收机的示意图。
具体实施方案
本发明提供一种用于国际电视频带的通用发射机和通用接收机。使用以下来操作通用发射机：固定副载波间距、固定反向快速傅里叶变换(IFFT)周期值、每个不同循环前缀选项的固定符号持续时间和固定WRAN帧参数，以及固定WRAN帧参数。然而，指示通用发射机所用信道带宽的信道带宽信息会被提供给：通用发射机的副载波分配器；和，通用发射机的导频副载波插入器，以允许将通用发射机待发射的正交频分复用(OFDM)信号定型，进而适应待使用的信道带宽。通用接收机在无线区域网(WRAN)中使用以下来接收数据：固定副载波间距、固定快速傅里叶变换(FFT)周期值、不同循环前缀的固定符号持续时间和固定WRAN帧参数。然而，将指示通用接收机所用信道带宽的信道带宽信息提供给通用接收机的副载波解配器，进而允许从通用接收机接收的正交频分复用(OFDM)信号中恢复数据。
图1为根据本发明的通用发射机10的示意图。通用发射机10从数据源(未示出)接收二进制数据12，其中所述数据源例如线缆调制解调器、卫星接收机、光纤或类似设备。所述二进制数据流动到信道编码处理器14，所述信道编码处理器14对通用发射机10传输的数据进行编码。编码处理器14包括数据扰码器、数据编码器、数据穿透器和比特交织器，这些设备在该技术领域中都是熟知的。将信道编码处理器14编码的数据传递给正交振幅调制(QAM)映射器16，所述QAM映射器16将编码的数据映射到QAM集群，此映射器在该技术领域中也是熟知的。将QAM映射数据传递给副载波分配器18，该副载波分配器18基于与通用发射机10待使用的信道带宽相关的信息将QAM映射的数据分配给数据副载波，并且根据本发明用于2K强制模式的正交频分复用(OFDM)参数的三种带宽示出于表5中。
表5—2K FFT强制模式下三种带宽的OFDM参数
将与通用发射机所用信道带宽相关的信息由信道带宽选择器20通过信息路径21提供给副载波分配器18。信道带宽选择器20可以多种方式来实现。信道带宽选择器20可以是开关或类似设备，其：施加三种预定电压中的一种电压，所述三种电压由副载波分配器18进行转译，并且用来为通用发射机10待使用的信道带宽选择相应的副载波分配参数(如表5所示)；指向只读存储器(ROM)，所述ROM存储通用发射机10所用信道带宽的副载波分配参数；指向电可擦除可编程存储器(EEPROM)，所述EEPROM存储通用发射机10所用信道带宽的副载波分配参数；或者，以任何其它方式来指示6MHz、7MHz或8MHz，副载波分配器18使用该指示从固件、ROM或EEPROM中检索通用发射机10所用信道带宽的副载波分配参数。信道带宽选择器20也可以是软件或固件，其：产生指示通用发射机10所用信道带宽的代码，副载波分配器18使用该代码从固件、ROM或EEPROM中检索通用发射机10所用信道带宽的副载波分配参数；指向固件、ROM或EEPROM，其存储通用发射机10所用信道带宽的分配参数；或者，以任何其它方式来指示、制定或提供6MHz、7MHz或8MHz信道分配参数。
在副载波分配器18将合适副载波分配给QAM映射数据之后，导频插入器22将导频插入到QAM映射数据中。导频插入器使用表5所示的副载波信息来插入导频副载波。与通用发射机10所用信道带宽相关的信息可以上文中参照副载波分配器18所描述的任一种方式由副载波分配器18或者由信道带宽选择器20通过信息路径23提供给导频插入器22。
一旦导频副载波插入到QAM映射数据中，前导码插入器24便会以该技术领域中熟知的方式来插入前导码，而且数据会传递给串并转换器26。串并转换器26将串行QAM映射数据转换成并行数据流，进而输入到反向快速傅里叶变换器(IFFT)28中。所述IFFT使用如表6所示根据本发明的参数来处理该数据，该参数对于通用发射机10可以使用的所有信道带宽是相同的。
表6—基于取样频率的副载波间距和不同带宽选项的FFT/IFFT周期值，其中所述取样频率等同于8/7信道带宽。
将来自IFFT 28的并行输出传递给并串转换器30，该并串转换器30将并行IFFT输出转换回串行数据流，该串行数据流传递给循环前缀插入器32。循环前缀插入器32将数据定帧，并且基于预定循环前缀选项使用根据本发明的参数来插入循环前缀，其中该参数由循环前缀插入器32从表7和表8所示的数值中进行选择，这些数值对于通用发射机10可以使用的所有信道带宽是相同的。循环前缀插入器32将数据定帧，并且以该技术领域中熟知的方式来插入循环前缀。
表7—不同循环前缀和带宽选项的符号持续时间
表8—WRAN帧参数
串行数据流随后传递给数字模拟转换器34，该数字模拟转换器34固定于基于7MHz信道带宽的取样率。数字模拟转换器34将串行数据流转换成模拟OFDM信号，该模拟OFDM信号以该技术领域中熟知的方式使用天线(未示出)进行发射。
图2为根据本发明的通用接收机40的示意图。通用接收机40以相关技术领域中熟知的方式使用天线(未示出)来接收OFDM信号42。接收的信号42传递给模拟数字转换器44，模拟数字转换器44固定于基于7MHz信道带宽的取样率。模拟数字转换器44将表示接收的OFDM信号42的数字输出给同步器46和循环前缀去除器48。同步器46产生定时信息，循环前缀去除器48使用该定时信息来进行与图1所示的循环前缀插入器32相反的操作。根据定时信息、预定循环前缀选项以及上文表7和表8中所示的信息，可去除循环前缀，并解帧数据。在循环前缀去除之后，数据被传递给串并转换器52，该串并转换器52将串行数据流转换成并行数据流，进而输入到快速傅里叶变换器54。FFT54使用表6所示的信息进行与图1所示的IFFT28相反的操作。FFT54的并行输入通过并行路径传递给并串转换器56，该并串转换器56将并行FFT输出转换成串行数据流，该串行数据流传递给信道估算器58，该信道估算器58以该技术领域中熟知的方式使用导频副载波来估算广播信道。
串行数据流随后传递给副载波解配器60，该副载波解配器60使用信道带宽选择信息和参数来从串行数据流中选择数据副载波，其中信道带宽选择信息通过信息路径61从信道带宽选择器50处接收，参数根据本发明示出于表5中。
信道带宽选择器50可以上文参照图1所示的信道带宽选择器20进行描述的任何一种方式来实现。另外，根据本发明的一个实施方案，信道带宽选择器50可以在软件或固件中实现，并且对通用接收机40的用户来说是透明的。在此实施方案中，通用接收机40的媒体存储控制(MAC)层(未示出)适于以6MHz、7MHz和8MHz信道带宽中的每种带宽来扫描OFDM信号。当实现信道锁定时，信道带宽的指示从MAC层通过信号路径53而传递给信道带宽选择器50。信道带宽选择器50随后以上文参照图1所描述的任何一种方式通过信息路径61将信道带宽信息直接或间接传递给副载波解配器60。
串行数据流从副载波解配器60传递给QAM解映射器62，QAM解映射器62以该技术领域中熟知的方式来解映射QAM集群。解映射的数据传递给信道解码处理器64，信道解码处理器64将进行上文参照图1所示信道编码处理器所描述的信道编码相反的操作，并且输出恢复的二进制数据66。
上文所述的本发明实施方案仅旨在作为根据本发明用于国际电视频带的通用发射机和通用接收机的示例，并非完全说明所述发射机、所述接收机或驱动它们所用的参数的每种可能配置。因此，本发明的范围仅由附加权利要求书的范围来限定。

Claims (11)

1.一种用于国际电视频带的通用发射机，其包含：
信道带宽选择器，其用来选择用于所述通用发射机待发射的数据的信道带宽,所述信道带宽为6MHz、7MHz和8MHz中的任一种；
副载波分配器，其从所述信道带宽选择器接收与所述选择的信道带宽相关的信息，并且基于所述接收的信息来将副载波分配给待发射的所述数据；
信道编码处理器，其接收待发射的所述数据并处理所述数据来用于正交振幅调制(QAM)映射器，所述QAM映射器将QAM映射数据传递给所述副载波分配器，所述信道编码处理器包含数据扰码器、数据编码器、数据穿透器和比特交织器；
导频副载波插入器，其从所述信道带宽选择器和所述副载波分配器中的一者接收与所述选择的信道带宽相关的信息，并且基于所述接收的信息来将导频副载波插入到待发射的数据中；
串并转换器，其将待发射的数据转换成并行数据流，所述并行数据流传递给反向快速傅里叶变换器(IFFT)，所述IFFT使用对于所述通用发射机可以使用的每个信道带宽是相同的IFFT参数来处理待发射的数据，并且所述IFFT的输出传递给并串转换器，所述并串转换器将所述IFFT输出转换成串行输出流；
循环前缀插入器，其接收所述串行输出流并插入循环前缀，以及基于预定循环前缀选项定帧所述串行输出流，其中任何给定循环前缀选项的所述循环前缀和定帧参数对于所述通用发射机可以使用的所有信道带宽是相同的；以及
数字模拟转换器，其从所述循环前缀插入器接收所述串行输出流，并且将所述串行输出流转换成通过所述通用发射机发射的模拟OFDM信号。
2.根据权利要求1所述的通用发射机，其中所述信道带宽选择器包含用来选择只读存储器(ROM)的开关，所述ROM存储了所述通用发射机用于所述数据发射的各个信道带宽的正交频分复用(OFDM)参数。
3.根据权利要求2所述的通用发射机，其中所述ROM包含存储器，其存储6MHz、7MHz和8MHz信道带宽中每个信道带宽的OFDM参数。
4.根据权利要求2所述的通用发射机，其中所述ROM包含存储器，其存储表示6MHz、7MHz和8MHz信道带宽中的一个信道带宽的代码。
5.根据权利要求1所述的通用发射机，其进一步包含前导码插入器，在所述导频副载波分配之后，所述前导码插入器插入所述QAM映射数据的前导码。
6.一种用于国际电视频带的通用接收机，其包含：
信道带宽选择器，其用来选择所述通用接收机用于信号接收的接收机带宽，所述信道带宽为6MHz、7MHz和8MHz中的任一种；
副载波解配器，其从所述信道带宽选择器接收与用于信号接收的所述信道带宽相关的信息，并且从所述接收的OFDM信号中将副载波解配；
模拟数字转换器，其将所述接收的OFDM信号从模拟信号转换成数字信号，其中所述模拟数字转换器以基于7MHz信道带宽的固定取样率对所述接收的OFDM信号进行取样；
串并转换器，其从所述循环前缀去除器接受所述数字信号，并且将所述数字信号转换成并行数字信号流；
快速傅里叶变换器(FFT)，其接受所述并行数字信号流，并使用FFT参数来处理所述并行数字信号流，并且输出变换的并行数字输出流，其中所述FFT参数对于所述通用接收机可以使用的所有所述信道带宽是相同的；以及
并串转换器，其将所述并行数字输出流转换成串行输出流；
循环前缀去除器，所述循环前缀去除器使用以下从所述串行输出流中去除循环前缀：所述信号定时信息；与预选循环前缀选项相关的信息；以及，与所述循环前缀选项相关联的循环前缀参数和定帧参数，所述循环前缀参数和定帧参数对于所述通用接收机可以使用的所有所述信道带宽是相同的；以及
同步器，所述同步器从所述模拟数字转换器接收接收的信号信息，并且将接收的信号定时信息传递给所述循环前缀去除器。
7.根据权利要求6所述的通用接收机，其进一步包含信道估算器，所述信道估算器接收所述串行输出流并估算信道，其中在将所述串行输出流传递给所述副载波解配器之前，所述接收的OFDM信号在所述信道上进行发射。
8.根据权利要求7所述的通用接收机，其进一步包含正交振幅调制(QAM)解映射器，所述QAM解映射器从所述副载波解配器接收所述串行输出流，并解映射所述串行输出流。
9.根据权利要求8所述的通用接收机，其进一步包含信道解码处理器，所述信道解码处理器接收所述解映射的串行输出流，并且解码所述解映射的串行输出流，以恢复发射的数据。
10.一种在无线区域网(WRAN)中使用国际电视频带来发射数据的方法，包含：
使用以下来操作通用发射机：固定副载波间距、固定反向快速傅里叶变换(IFFT)周期值、每个不同循环前缀选项的固定符号持续时间和固定WRAN帧参数；以及
将指示所述通用发射机使用的信道带宽的信道带宽信息提供给：所述通用发射机的副载波分配器；和，所述通用发射机的导频副载波插入器，以允许将所述通用发射机所要发射的正交频分复用(OFDM)信号定型，进而适应待使用的所述信道带宽，其中所述信道带宽为6MHz、7MHz和8MHz中的任一种。
11.一种在无线区域网(WRAN)中使用国际电视频带来接收数据的方法，包含：
使用以下来操作通用接收机：固定副载波间距、固定快速傅里叶变换(FFT)周期值、不同循环前缀的固定符号持续时间和固定WRAN帧参数；以及
将指示所述通用接收机使用的信道带宽的信道带宽信息提供给所述通用接收机的副载波解配器，以允许从所述通用接收机接收的正交频分复用(OFDM)信号中恢复数据，其中所述信道带宽为6MHz、7MHz和8MHz中的任一种。
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