CN103024677B - 一种基于物理层信道的单频网广播及接收方法 - Google Patents

Abstract

一种基于物理层信道的单频网广播方法，其特征在于，包括：步骤S110、将每一个基站的物理层信道分割为公共信道和本地信道；步骤S120、公共信道广播发送公共业务信息；步骤S130、本地信道广播发送本地业务信息。本发明中每个基站利用物理层信道的部分资源广播公共业务信息，剩下资源广播其周边用户所需的本地业务信息，在保证广播公共信息的基础上，解决现有技术中无法为不同地域用户提供不同的本地业务信息的问题。

Description

一种基于物理层信道的单频网广播及接收方法

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，特别是一种基于物理层信道的单频网广播及接收方法。

背景技术

在传统的模拟电视广播中，为了对一定区域进行覆盖，相邻发射台需要使用不同的频率（或频道）以避免相互干扰，同一频率必须在一定距离以外进行复用，这种方式被称为多频网（Multi-FrequencyNetwork，MFN）方式。在多频网方式下，由于频率复用，广播一路信号实现大范围覆盖就需要占用几倍于该路信号的带宽，造成频谱资源的严重浪费。

随着广播技术的发展，电视广播进入了数字电视广播时代。其中，地面数字电视广播具有简单接收和移动接收的能力，能够满足现代信息社会所需要的用户与电视信号发射端进行信息交互的基本需求，在未来数十年内将具有极大的商业价值和社会效益。随着频谱资源的日趋紧张，地面数字电视广播引入了单频网（Single Frequency Network，SFN）的概念。所谓单频网是指若干个发射台在同一时间同一频率上发射相同的信号，以实现对一定服务区域的可靠覆盖。单频网相对于多频网，不需要频率复用，因此节省了大量的频率资源，尤其对于需要较大带宽的地面数字电视广播，这一优点非常明显。而且多个发射台带来的分集增益，也使得接收的可靠性增强，获得更好的节目覆盖率，因此通过对发射网络的优化，可以降低广播系统的总功耗。

随着人们对无线通信多媒体业务的需求的急剧增长，为用户提供特色业务具有重大意义，数字多媒体广播（Digital MultimediaBroadcasting，DMB）正在被积极的商业化。目前，广播业务提供商采用所谓的条件访问系统（CAS）来根据用户的业务需求和权力，选择性的提供广播业务内容。

传统的基于单频网的多业务广播，每个基站发射机广播的业务信息（包括公共业务信息和本地业务信息）是一样的，但是，实际生活中，每个基站周边用户所需的本地业务信息可能不同，由此带来了需要给不同用户提供不同的本地业务信息的问题。

发明内容

本发明提供一种基于物理层信道的单频网广播及接收方法，用于解决现有技术中无法为不同地域用户提供不同的本地业务信息的技术问题。

本发明提供的一种基于物理层信道的单频网广播方法，包括：

步骤S110、将每一个基站的物理层信道分割为公共信道和本地信道；

步骤S120、公共信道广播发送公共业务信息；

步骤S130、本地信道广播发送本地业务信息。

进一步，本发明所述的单频网广播方法，所述步骤S110中，每一个基站按照相同的方式将物理层信道分割为公共信道和本地信道。

进一步，本发明所述的单频网广播方法，所述步骤S110中，所述的物理层信道的分割，是基于符号层次的或者比特层次的分割。

进一步，本发明所述的单频网广播方法，所述步骤S120还包括：步骤S121、将每一个基站的公共信道进行分割，得到至少一个物理层子信道，公共信道中每一个物理层子信道用来广播一种公共业务信息。

进一步，本发明所述的单频网广播方法，所述步骤S121中，公共信道分割为物理层子信道的方式相同。

进一步，本发明所述的单频网广播方法，所述步骤S130还包括：步骤S131、将每一个基站的本地信道进行分割，得到至少一个物理层子信道，本地信道中每一个物理层子信道用来广播该基站的一种本地业务信息。

进一步，本发明所述的单频网广播方法，所述步骤S131中，本地信道分割为物理层子信道的方式相同或者不同。

进一步，本发明所述的单频网广播方法，步骤S121和步骤S131中，所述公共信道或者本地信道的分割，是基于符号层次或者比特层次的分割。

本发明提供的一种基于物理层信道的单频网接收方法，包括：

步骤S210、用户接收各基站发送的广播信号，并获取主基站的物理层信道的分割方式的参数；

步骤S220、用户根据物理层信道的分割方式的参数，利用广播信号解调解码出公共信道中的公共业务信息；

步骤S230、用户根据物理层信道的分割方式的参数，利用广播信号解调解码出本地信道中的本地业务信息。

进一步，本发明所述的单频网接收方法，所述步骤S210中，主基站是为所述的用户提供本地业务信息的基站。

进一步，本发明所述的单频网接收方法，所述步骤S210中，物理层信道的分割方式的参数，是通过信令方式获取，或者通过接收端解调解码模块的外部获取。

进一步，携带物理层信道的分割方式的参数的信令可以通过信令信道单独传输，也可以通过公共信道的某一个物理层子信道随路传输。

本发明提供的基于物理层信道的单频网广播及接收方法，使每个基站利用物理层信道的部分资源广播公共业务信息，剩下资源广播其周边用户所需的本地业务信息，在保证广播公共业务信息的基础上，解决了现有技术中无法为不同地域用户提供不同的本地业务信息的技术问题。

附图说明

图1是本发明实施例所述的单频网广播方法的流程图；

图2是本发明实施例1所述的单频网广播方法的符号层次的物理层信道的分割示意图；

图3是本发明实施例2所述的单频网广播方法的比特层次的物理层信道的分割示意图；

图4是本发明实施例2所述的单频网广播方法的256阶Gray-APSK星座映射图；

图5是本发明实施例2所述的单频网广播方法的比特（b₀~b₇）对应的信道容量与信噪比关系图；

图6是本发明实施例2所述的单频网广播方法的业务覆盖范围示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述。

在数字基带等效模型的基础上，本发明在发射端仅考虑比特转换到符号的过程，在接收端仅考虑符号转换到比特的过程，发射符号和接收符号之间的是等效的物理层信道。发送信号和接收信号均为离散符号，发送端发送的符号经信道衰落并叠加噪声（包括干扰）后，在接收端得到离散符号。因此可将发射端与接收端之间的过程建模为一个离散符号信道，将物理层信道输入输出等效为符号，即发送符号和接收符号，其中符号所属的信号空间可以为时域、频域、空域或者码域中的任意一个或多个。

图1是本发明实施例所述的单频网广播方法的流程图，如图1所示：

本发明实施例提供的一种基于物理层信道的单频网广播方法，包括：

步骤S110、将每一个基站的物理层信道分割为公共信道和本地信道；

步骤S120、公共信道广播发送公共业务信息；

步骤S130、本地信道广播发送本地业务信息。

所述步骤S110中，物理层信道在数字通信系统基带模型中，可以等效为一个离散符号信道；每个符号采用的调制方式相同或者不同；每一个基站的物理层信道的系统资源相同，即符号速率及对应符号所处的时频空码的空间相同。

进一步，本发明实施例所述的单频网广播方法，所述步骤S110中，每一个基站按照相同的方式将物理层信道分割为公共信道和本地信道。

进一步，本发明实施例所述的单频网广播方法，所述步骤S110中，所述的物理层信道的分割，是基于符号层次的或者比特层次的分割。

所述的物理层信道在符号层次上的分割方法，具体为：在物理层信道中，比例为α₁的符号归属为公共信道，比例为α₂的符号归属为本地信道，其中α₁+α₂＝1。公共信道或者本地信道仅包含所述物理层信道的部分符号或全部符号。

所述的物理层信道在比特层次上的分割方法，具体为：将物理层信道中传输的符号资源看成一个维度，在此称为符号维度，把每个符号内的多个比特看成另一个维度，在此称为比特维度。将物理层信道中的P₁（P₁为正整数）个符号作为一个整体，联合符号维度和比特维度，将物理层信道进行比特层次的分割，一部分比特归属为公共信道，其余比特归属为本地信道。其中，公共信道或本地信道包括符号维度和比特维度中的一组比特，其输入输出为比特。

所述P₁个符号中，包含的比特数其中m_i＝log₂(M_i)，M_i为物理层信道中每P₁个符号中第i个符号的调制阶数，且每一个符号的调制阶数可以相同，也可以不同。

进一步，本发明实施例所述的单频网广播方法，所述步骤S120还包括：步骤S121、将每一个基站的公共信道进行分割，得到至少一个物理层子信道，公共信道中每一个物理层子信道用来广播一种公共业务信息。不同基站广播的每一种公共业务均相同。

进一步，本发明实施例所述的单频网广播方法，所述步骤S121中，公共信道分割为物理层子信道的方式相同。

进一步，本发明实施例所述的单频网广播方法，所述步骤S130还包括：步骤S131、将每一个基站的本地信道进行分割，得到至少一个物理层子信道，本地信道中每一个物理层子信道用来广播该基站的一种本地业务信息。

进一步，本发明实施例所述的单频网广播方法，所述步骤S131中，本地信道分割为物理层子信道的方式相同或者不同。不同基站广播的本地业务相同或者不同。

进一步，本发明实施例所述的单频网广播方法，步骤S121和步骤S131中，所述公共信道或者本地信道的分割，是基于符号层次或者比特层次的分割。

公共信道或者本地信道在符号层次上的分割方法，具体为：将公共信道或者本地信道中，比例为α_i(1≤i≤N)的符号归属为一个物理层子信道，其中α₁+α₂+…+α_N＝1。每一个物理层子信道仅包含公共信道或者本地信道中的部分或者全部符号。

公共信道或者本地信道在比特层次上的分割方法，具体为：将公共信道或者本地信道中P₂（P₂为正整数）个符号为一个整体，将P₂个符号包含的L₂个比特中的l_i(1≤i≤N)个比特归属为一个物理层子信道，其中，l₁+l₂+…+l_N＝L₂。每一个物理层子信道仅包含公共信道或者本地信道中的部分或者全部比特。

所述P₂个符号中，包含的比特数其中m_i为公共信道或本地信道中，每P₂个符号中第i个符号携带的比特数，且每一个符号携带的比特数可以相同，也可以不同。

本发明实施例提供的一种基于物理层信道的单频网接收方法，包括：

步骤S210、用户接收各基站发送的广播信号，并获取主基站的物理层信道的分割方式的参数；

步骤S220、用户根据物理层信道的分割方式的参数，利用广播信号解调解码出公共信道中的公共业务信息；

步骤S230、用户根据物理层信道的分割方式的参数，利用广播信号解调解码出本地信道中的本地业务信息。

进一步，本发明实施例所述的单频网接收方法，所述步骤S210中，主基站是为所述的用户提供本地业务信息的基站。

进一步，本发明实施例所述的单频网接收方法，所述步骤S210中，物理层信道的分割方式的参数，是通过信令方式获取，或者通过接收端解调解码模块的外部获取。

进一步，携带物理层信道的分割方式的参数的信令可以通过信令信道单独传输，也可以通过公共信道的某一个物理层子信道随路传输。

实施例1：

本实施例提供了一种基于物理层信道的单频网广播方法，进一步描述为：

1）每一个基站仅在符号层次上，将物理层信道进行分割，得到公共信道和本地信道，组成各个信道的基本单位为符号。

物理层信道在符号层次上的分割方法，具体为：在物理层信道中，比例为α₁的符号归属为公共信道，比例为α₂的符号归属为本地信道，其中α₁+α₂＝1。公共信道或者本地信道仅包含所述物理层信道的部分符号或全部符号。

2）每一个基站仅在符号层次上将公共信道或者本地信道再次进行分割，得到基于符号层次的物理层子信道。

公共信道或者本地信道在符号层次上的分割方法，具体为：将公共信道或者本地信道中，比例为β_i(1≤i≤N)的符号归属为一个物理层子信道，其中β₁+β₂+…+β_N＝1。每一个物理层子信道仅包含公共信道或者本地信道中的部分或者全部符号。

图2是本发明实施例1所述的单频网广播方法的符号层次的物理层信道的分割示意图，如图2所示，某一个基站将物理层信道中，每12个符号中的4个符号分配给公共信道，如图中无阴影部分，其他符号分配给本地信道，如图中有阴影部分。公共信道仅包含一个物理层子信道，传输一种公共业务；本地信道包含3个符号层次的物理层子信道，在图中以不同填充图案区分，本地信道传输三种本地业务。

实施例2：

本实施例描述了一种基于物理层信道的单频网广播方法。进一步描述为：

1）每一个基站在比特层次上将物理层信道进行分割，得到公共信道和本地信道，组成各个信道的基本单位为比特。

物理层信道在比特层次上的分割方法，具体为：将物理层信道中传输的符号资源看成一个维度，在此称为符号维度，把每个符号内的多个比特看成另一个维度，在此称为比特维度。将物理层信道中的P₁（P₁为正整数）个符号作为一个整体，联合符号维度和比特维度，将物理层信道进行比特层次的分割，一部分比特归属为公共信道，其余比特归属为本地信道。其中，公共信道或本地信道包括符号维度和比特维度中的一组比特，其输入输出为比特。

所述，P₁个符号中，包含的比特数其中m_i＝log₂(M_i)，M_i为物理层信道中每P₁个符号中第i个符号的调制阶数，且每一个符号的调制阶数可以相同，也可以不同。

2）每一个基站在比特层次上将公共信道或本地信道再次进行分割，得到基于比特层次的物理层子信道。

公共信道或者本地信道在比特层次上的分割方法，具体为：将公共信道或者本地信道中P₂（P₂为正整数）个符号作为一个整体，将P₂个符号中包含的L₂个比特中的l_i(1≤i≤N)个比特归属为一个物理层子信道，其中，l₁+l₂+…+l_N＝L₂，每一个物理层子信道仅包含公共信道或者本地信道中的部分或者全部比特。

所述，P₂个符号中，包含的比特数其中m_i为公共信道或本地信道中，每P₂个符号中第i个符号携带的比特数，且每一个符号携带的比特数可以相同，也可以不同。

图3是本发明实施例2所述的单频网广播方法的比特层次的物理层信道的分割示意图，如图3所示，每一个基站将物理层信道中，每8个符号中的优先级最高的24个比特分配给公共信道，如图中无阴影部分，其他比特分配给本地信道，如图中有阴影部分。公共信道仅包含一个物理层子信道；本地信道包含3个比特层次的物理层子信道，在图中以不同填充图案区分。

假设每一个基站的物理层信道中的符号均采用256阶Gray-APSK（格雷APSK）。其中，所述Gray-APSK星座图的阶数为M＝2^m，每个环上的点数n_l相等且环数其中m＝m₁+m₂，m₁和m₂均为正整数。图4是本发明实施例2所述的单频网广播方法的256阶Gray-APSK星座映射图，如图4所示，每个符号携带8个比特，具有多种差错保护程度，图5是本发明实施例2所述的单频网广播方法的比特（b₀~b₇）对应的信道容量与信噪比关系图，每一个符号中的比特（b₀~b₇）对应的信道容量与信噪比关系如图5所示。

假设公共信道和本地信道均采用码率为1/2的信道编码，如图中3所示，公共业务的最小解码门限为6.3dB，三种本地业务对应的最小解码门限分别为信噪比11.9dB、17.3dB和17.3dB。这里的最小解码门限，是通过互信息计算得到的理论极限值。根据香农的信息论，一个通信系统的发射符号与接收符号之间的平均互信息I(X；Y)是该系统能够承载的最大信息传输速率。通常，互信息I(X；Y)是信噪比（Signal to NoiseRatio,SNR）的增函数，即I(X；Y)＝f(SNR)，因此给定传输速率，可以通过上述关系求得解码门限的理论极限值。虽然该理论值通常将低于实际解码门限，但它便于计算，并且仍然可以较好地预测系统的实际性能。

图6是本发明实施例2所述的单频网广播方法的业务覆盖范围示意图，假设每个基站发射功率相同，忽略不同基站本地信息之间的干扰；假设功率的衰减（即接收端信噪比的大小）与距离的平方成正比，各种业务对应的覆盖范围半径比例约为4:2:1:1，如图6所示，公共业务得到较大范围的覆盖，本地业务仅在基站周边才可以接收到。

以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于物理层信道的单频网广播方法，其特征在于，包括：

步骤S110、将每一个基站的物理层信道分割为公共信道和本地信道；

步骤S120、公共信道广播发送公共业务信息；

步骤S130、本地信道广播发送本地业务信息；

其中，所述物理层信道为离散符号信道；

所述步骤S110中，每一个基站按照相同的方式将物理层信道分割为公共信道和本地信道；

所述步骤S110中，所述的物理层信道的分割，为比特层次的分割；

所述比特层次的分割，具体为：将物理层信道中的P₁个符号作为一个整体联合符号维度和比特维度，将物理层信道进行比特层次的分割，一部分比特归属为所述公共信道，其余比特归属为所述本地信道，所述符号维度由物理层信道中传输的符号资源构成，所述比特维度由每个符号内的多个比特构成，所述公共信道或所述本地信道包括符号维度和比特维度中的一组比特，其输入输出为比特；

P₁为正整数，P₁个符号中包含的比特数m_i＝log₂(M_i)，M_i为物理层信道中每P₁个符号中第i个符号的调制阶数，L为P₁个符号中包含的比特数，m_i为所述公共信道或所述本地信道中每P₁个符号中第i个符号携带的比特数。

2.根据权利要求1所述的单频网广播方法，其特征在于，所述步骤S120还包括：步骤S121、将每一个基站的公共信道进行分割，得到至少一个物理层子信道，公共信道中每一个物理层子信道用来广播一种公共业务信息。

3.根据权利要求2所述的单频网广播方法，其特征在于，所述步骤S121中，公共信道分割为物理层子信道的方式相同。

4.根据权利要求1所述的单频网广播方法，其特征在于，所述步骤S130还包括：步骤S131、将每一个基站的本地信道进行分割，得到至少一个物理层子信道，本地信道中每一个物理层子信道用来广播该基站的一种本地业务信息。

5.根据权利要求4所述的单频网广播方法，其特征在于，所述步骤S131中，本地信道分割为物理层子信道的方式相同或者不同。

6.根据权利要求2或4任意一项所述的单频网广播方法，其特征在于，步骤S121和步骤S131中，所述公共信道或者本地信道的分割为比特层次的分割。

7.一种基于物理层信道的单频网接收方法，其特征在于，包括：

步骤S210、用户接收各基站发送的广播信号，并获取主基站的物理层信道的分割方式的参数；

步骤S220、用户根据物理层信道的分割方式的参数，利用广播信号解调解码出公共信道中的公共业务信息；

步骤S230、用户根据物理层信道的分割方式的参数，利用广播信号解调解码出本地信道中的本地业务信息；

其中，所述物理层信道为离散符号信道；

所述的物理层信道的分割为比特层次的分割；

所述比特层次的分割，具体为：将物理层信道中的P₁个符号作为一个整体联合符号维度和比特维度，将物理层信道进行比特层次的分割，一部分比特归属为所述公共信道，其余比特归属为所述本地信道，所述符号维度由物理层信道中传输的符号资源构成，所述比特维度由每个符号内的多个比特构成，所述公共信道或所述本地信道包括符号维度和比特维度中的一组比特，其输入输出为比特；

P₁为正整数，P₁个符号中包含的比特数m_i＝log₂(M_i)，M_i为物理层信道中每P₁个符号中第i个符号的调制阶数，L为P₁个符号中包含的比特数，m_i为所述公共信道或所述本地信道中每P₁个符号中第i个符号携带的比特数。

8.根据权利要求7所述的单频网接收方法，其特征在于，所述步骤S210中，主基站是为所述的用户提供本地业务信息的基站。

9.根据权利要求7所述的单频网接收方法，其特征在于，所述步骤S210中，物理层信道的分割方式的参数，是通过信令方式获取，或者通过接收端解调解码模块的外部获取。