调频频段数字广播信号的发送、接收方法及装置
技术领域
本发明涉及数字广播技术领域,尤其是涉及一种调频频段广播系统中的数字广播信号发送、接收方法及装置。
背景技术
传统的FM频段(87Mhz-108Mhz)是调频广播频段,其所占带宽为100KH或200KHz,只能为用户提供最基本的广播业务,目前中国采用的仍然是传统的模拟调频广播。
利用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)调制技术承载数字音频业务数据,相对于国内现有的模拟调频广播技术,在87MHZ-107.9MHZ的调频频段范围内,可以以较低的发射功率传输更多的音频业务和数据业务,同时获得更好的解调性能。由于使用了OFDM调制技术,接收机中对子载波的恢复是数据能否正常解调的关键。在一般接收机解调算法中,经常利用OFDM符号中的导频和信标对数字广播信号在传输和接收处理过程中的干扰及偏移进行消除。
调频频段中国数字音频广播系统(FM CDR)是工作于传统模拟调频广播频段(87MHz~108MHz)的数字广播系统,通过数字编码调制技术实现数字音频广播业务和数据业务的播出,FM CDR系统有带内、带外两种播出方式,其中带内同播方式是指将经过处理的数字广播信号与现有模拟调频广播信号占用同一频带,在同一个调频频道内混合播出;带外播出方式则是指数字广播信号独立占有专门为其指定的频带播出。
在数模同播的方式下,数字广播信号比模拟调频广播信号的平均功率低最大不超过20dB,而数字广播信号中的导频比较稀疏,只占数字广播信号的约9%的功率,因此导频相对于模拟调频广播信号其功率会更低,所以在数模同播的方式下,接收端可能无法正确解调OFDM子载波上的导频和信标,从而影响数字广播信号频率同步和时间同步的的性能,导致数字音频业务数据无法正确解调。
综上所述,在调频频段数字广播系统中,接收端对导频和信标的处理是能否顺利完成音频业务和数据业务解调的关键;数模同播信道恶劣的条件下,接收端无法正常地对信标或导频进行解调,进而无法正确解调出数字广播信号。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种调频频段数字广播信号的发送、接收方法及装置,具体来说,是利用模拟广播的副信道来传输数字广播信号的系统信息,以辅助数字广播信号进行同步解调。所述系统信息,包括数字广播信号的每个信号帧或子帧的必要的解调和解码信息。
本发明提出了一种调频频段数字广播信号的发送装置,其包括:
数字广播信号生成单元,用于对业务数据、业务描述信息和系统信息分别进行编码和映射,形成业务数据子载波、业务描述信息子载波以及系统信息子载波;生成导频,和上述子载波一起映射到对应的频谱模式上,组成OFDM频域符号;对OFDM频域符号进行IFFT变换,生成OFDM符号,同时将OFDM符号对应的系统信息子载波发送至模拟广播副信道信号生成单元;将SN个OFDM符号复接在一起,插入信标以形成子帧,最后形成物理层帧结构的数字广播信号;所述插入信标时,同时发送同步信号至模拟广播副信道信号生成单元;所述物理层帧结构为:一个物理超帧包括多个物理帧,一个物理帧包括多个子帧,一个子帧包括信标和SN个OFDM符号;
模拟广播副信道信号生成单元,用于接收系统信息子载波和同步信号;接收到同步信号时,生成子帧起始位置特征码,将所述子帧起始位置特征码以及该同步信号对应子帧的SN个OFDM符号的系统信息子载波调制到模拟广播副信道上,形成模拟广播副信道信号;
同步发射单元,用于同步发射数字广播信号和模拟广播副信道信号。
对应的,本发明还提出了一种调频频段数字广播信号的接收装置,其包括:
广播信号接收单元,用于接收数字广播信号和模拟广播副信道信号,经过滤波分离开数字广播信号和模拟广播副信道信号;
系统信息提取单元,用于接收分离出的模拟广播副信道信号,从中持续的检测子帧起始位置特征码;检测出子帧起始位置特征码后,从子帧起始位置特征码后续的模拟广播副信道信号中解调出系统信息子载波;
系统信息还原单元,用于接收解调出的系统信息子载波,进行映射逆变换和译码,还原出系统信息;
数字广播信号同步解调单元,用于接收分离出的数字广播信号和还原出的系统信息,根据系统信息对数字广播信号进行辅助同步解调。
所述系统信息包括:频谱模式索引信息、当前子带标称频点信息、当前物理层信号帧的位置信息、当前子帧位置信息。
所述数字广播信号同步解调单元,包括数字广播信号频率同步模块和数字广播信号时间同步模块;
所述数字广播信号频率同步模块,提取系统信息中的频谱模式索引信息和当前子带标称频点信息作为频率同步信号,对数字广播信号进行频率同步;所述数字广播信号时间同步模块,提取系统信息中的当前物理层信号帧的位置信息和当前子帧位置信息作为时间同步信号,对数字广播信号进行时间同步。
进一步的,所述系统信息还包括:多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息。
所述系统信息还原单元,还原出系统信息后,从系统信息中提取出多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息,并发送到广播信号接收单元;所述广播信号接收单元,根据接收到的多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息,同步接收当前工作频点的数字广播信号;
所述数字广播信号同步解调单元,包括数字广播信号频率同步模块和数字广播信号时间同步模块;所述数字广播信号频率同步模块,提取系统信息中的频谱模式索引信息和当前子带标称频点信息作为频率同步信号,对数字广播信号进行频率同步;所述数字广播信号时间同步模块,提取系统信息中的当前物理层信号帧的位置信息和当前子帧位置信息作为时间同步信号,对数字广播信号进行时间同步。
所述频谱模式包括A类频谱模式和B类频谱模式;其中A类频谱模式包含8个子带,子带标称频点为±(i*100+50)kHz,i=0,1,2,3;B类频谱模式包含7个子带,子带标称频点为±i*100kHz,i=0,1,2,3;所述一个子带带宽为100KHz。
所述频谱模式包括39个,频谱模式索引1-39与相应的频谱模式所占用子带的对应关系如下所示
01 B4
02 A4A5
03 B3B4B5
04 A3A4A5A6
05 B2B3B4B5B6
06 A2A3A4A5A6A7
07 B1B2B3B4B5B6B7
08 A1A2A3A4A5A6A7A8
09 A3A4A5A6
10 B2B3B4B5B6
11 A3A4A5A6A7
12 A2A3A4A5A6
13 A2A3A4A5A6A7
14 B1B2B3B4B5B6
15 B2B3B4B5B6B7
16 A3A4A5A6A7A8
17 A1A2A3A4A5A6
18 B1B2B3B4B5B6B7
19 A2A3A4A5A6A7A8
20 A1A2A3A4A5A6A7
21 A1A2A3A4A5A6A7A8
22 B3B4B5
23 A3A4A5A6
24 B2B3B4B5
25 B3B4B5B6
26 B2B3B4B5B6
27 A2A3A4A5A6
28 A3A4A5A6A7
29 B1B2B3B4B5
30 B3B4B5B6B7
31 A2A3A4A5A6A7
32 B2B3B4B5B6B7
33 B1B2B3B4B5B6
34 A1A2A3A4A5A6
35 A3A4A5A6A7A8
36 A2A3A4A5A6A7A8
37 A1A2A3A4A5A6A7
38 B1B2B3B4B5B6B7
39 A1A2A3A4A5A6A7A8
其中频谱模式索引01-08为纯数字模式,频谱模式索引09-21为立体声调频同播模式,频谱模式索引22-39为单声道调频同播模式;频谱模式索引1,3,5,7,10,14,15,18,22,24,25,26,29,30,32,33,38为B类频谱模式,其余频谱模式索引为A类频谱模式。
所述单声道调频同播模式下,模拟广播副信道信号的频谱范围为20kHz-99kHz;所述立体声调频同播模式下,模拟广播副信道信号的频谱范围为53kHz-99kHz。
所述系统信息包括48比特,其比特位及对应的系统信息如下:
比特 |
系统信息 |
b0 |
多频点协同工作模式指示 |
b1~b9 |
子帧多频点协同工作频点 |
b10~b12 |
当前子带标称频点 |
b13~b18 |
频谱模式索引 |
b19~b20 |
当前物理层信号帧的位置 |
b21~b22 |
当前子帧位置 |
b23~b24 |
子帧分配方式 |
b25~b26 |
业务描述信息的调制方式 |
b27~b28 |
业务数据的调制方式 |
b29~b30 |
业务数据的分层调制指示 |
b31 |
业务数据的编码采用均匀保护的指示 |
b32~b33 |
业务数据的LDPC编码码率 |
b34~b35 |
业务数据的LDPC编码码率 |
b36~b41 |
保留Rfa |
b42~b47 |
CRC校验位 |
b42~b47 |
CRC校验位 |
b0:多频点协同工作模式指示,0表示多频点协同工作;1表示非多频点协同工作;
b1~b9:下一个子帧多频点协同工作的频点,b1~b9表示的无符号整数为I,下一个子帧多频点协同工作频点为(87+0.05*I)MHz,在非多频点协同工作时,b1~b9均为1,其中b1为最高有效位;
b10~b12:当前子带标称频点;
b13~b18:频谱模式索引;
b19~b20:当前物理层信号帧的位置,00表示第1帧;01表示第2帧;10表示第3帧;11表示第4帧;
b21~b22:当前子帧位置,00表示第1子帧;01表示第2子帧;10表示第3子帧;11表示第4子帧;
b23~b24:子帧分配方式,00保留;01表示子帧分配方式1;10表示子帧分配方式2;11表示子帧分配方式3;
b25~b26:业务描述信息的调制方式,00表示QPSK;01表示16QAM;10表示64QAM;11保留;
b27~b28:业务数据的调制方式,00表示QPSK;01表示16QAM;10表示64QAM;11保留;
b29~b30:业务数据的分层调制指示,00表示不支持分层调制;01表示支持分层调制且α=1;10表示支持分层调制且α=2;11表示支持分层调制且α=4;
b31:业务数据的编码采用均匀保护的指示,0表示不采用均匀保护;1表示采用均匀保护;
b32~b33:业务数据的LDPC编码码率,00表示1/4编码码率;01表示1/3编码码率;10表示1/2编码码率;11表示3/4编码码率;
b34~b35:业务数据的LDPC编码码率,00表示1/4编码码率;01表示1/3编码码率;10表示1/2编码码率;11表示3/4编码码率;
b36~b41:保留Rfa,保留为将来扩展使用;
b42~b47:CRC校验位。
本发明提出了一种调频频段数字广播信号的发送方法,其包括以下步骤:
S1、对业务数据、业务描述信息和系统信息分别进行编码和映射,形成业务数据子载波、业务描述信息子载波以及系统信息子载波;生成导频,和上述子载波一起映射到对应的频谱模式上,组成OFDM频域符号;对OFDM频域符号进行IFFT变换,生成OFDM符号;
S2、将SN个OFDM符号复接在一起,插入信标以形成子帧,最后形成物理层帧结构的数字广播信号;所述物理层帧结构为,一个物理超帧包括多个物理帧,一个物理帧包括多个子帧,一个子帧包括信标和SN个OFDM符号;
所述插入信标时,生成子帧起始位置特征码并调制到模拟广播副信道上,再将该信标对应子帧的SN个OFDM符号的系统信息子载波调制到模拟广播副信道上,形成模拟广播副信道信号;
S3、同步发射数字广播信号和模拟广播副信道信号。
对应的,本发明还提出了一种调频频段数字广播信号的接收方法,其包括以下步骤:
P1、接收数字广播信号和模拟广播副信道信号,经过滤波分离开数字广播信号和模拟广播副信道信号;
P2、接收分离出的模拟广播副信道信号,从中持续的检测子帧起始位置特征码;检测出子帧起始位置特征码后,从子帧起始位置特征码后续的模拟广播副信道信号中解调出系统信息子载波;
P3、接收解调出的系统信息子载波,进行映射逆变换和译码,还原出系统信息;
P4、接收分离出的数字广播信号和还原出的系统信息,根据系统信息对数字广播信号进行辅助同步解调。
所述系统信息包括:频谱模式索引信息、当前子带标称频点信息、当前物理层信号帧的位置信息、当前子帧位置信息。
所述步骤P4,根据系统信息对数字广播信号进行辅助同步解调包括:提取系统信息中的频谱模式索引信息和当前子带标称频点信息作为频率同步信号,对数字广播信号进行频率同步;提取系统信息中的当前物理层信号帧的位置信息和当前子帧位置信息作为时间同步信号,对数字广播信号进行时间同步。
进一步的,所述系统信息还包括:多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息。
所述步骤P3,还原出系统信息后,从系统信息中提取出多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息;所述步骤P1,根据提取出的多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息,同步接收当前工作频点的数字广播信号;
所述步骤P4,根据系统信息对数字广播信号进行辅助同步解调包括:提取系统信息中的频谱模式索引信息和当前子带标称频点信息作为频率同步信号,对数字广播信号进行频率同步;提取系统信息中的当前物理层信号帧的位置信息和当前子帧位置信息作为时间同步信号,对数字广播信号进行时间同步。
所述频谱模式包括A类频谱模式和B类频谱模式;其中A类频谱模式包含8个子带,子带标称频点为±(i*100+50)kHz,i=0,1,2,3;B类频谱模式包含7个子带,子带标称频点为±i*100kHz,i=0,1,2,3;所述一个子带带宽为100KHz。
所述频谱模式包括39个,频谱模式索引1-39与相应的频谱模式所占用子带的对应关系如下所示
01 B4
02 A4A5
03 B3B4B5
04 A3A4A5A6
05 B2B3B4B5B6
06 A2A3A4A5A6A7
07 B1B2B3B4B5B6B7
08 A1A2A3A4A5A6A7A8
09 A3A4A5A6
10 B2B3B4B5B6
11 A3A4A5A6A7
12 A2A3A4A5A6
13 A2A3A4A5A6A7
14 B1B2B3B4B5B6
15 B2B3B4B5B6B7
16 A3A4A5A6A7A8
17 A1A2A3A4A5A6
18 B1B2B3B4B5B6B7
19 A2A3A4A5A6A7A8
20 A1A2A3A4A5A6A7
21 A1A2A3A4A5A6A7A8
22 B3B4B5
23 A3A4A5A6
24 B2B3B4B5
25 B3B4B5B6
26 B2B3B4B5B6
27 A2A3A4A5A6
28 A3A4A5A6A7
29 B1B2B3B4B5
30 B3B4B5B6B7
31 A2A3A4A5A6A7
32 B2B3B4B5B6B7
33 B1B2B3B4B5B6
34 A1A2A3A4A5A6
35 A3A4A5A6A7A8
36 A2A3A4A5A6A7A8
37 A1A2A3A4A5A6A7
38 B1B2B3B4B5B6B7
39 A1A2A3A4A5A6A7A8
其中频谱模式索引01-08为纯数字模式,频谱模式索引09-21为立体声调频同播模式,频谱模式索引22-39为单声道调频同播模式;频谱模式索引1,3,5,7,10,14,15,18,22,24,25,26,29,30,32,33,38为B类频谱模式,其余频谱模式索引为A类频谱模式。
所述单声道调频同播模式下,模拟广播副信道信号的频谱范围为20kHz-99kHz;所述立体声调频同播模式下,模拟广播副信道信号的频谱范围为53kHz-99kHz。
所述系统信息包括48比特,其比特位及对应的系统信息如下:
比特 |
系统信息 |
b0 |
多频点协同工作模式指示 |
b1~b9 |
子帧多频点协同工作频点 |
b10~b12 |
当前子带标称频点 |
b13~b18 |
频谱模式索引 |
b19~b20 |
当前物理层信号帧的位置 |
b21~b22 |
当前子帧位置 |
b23~b24 |
子帧分配方式 |
b25~b26 |
业务描述信息的调制方式 |
b27~b28 |
业务数据的调制方式 |
b29~b30 |
业务数据的分层调制指示 |
b31 |
业务数据的编码采用均匀保护的指示 |
b32~b33 |
业务数据的LDPC编码码率 |
b34~b35 |
业务数据的LDPC编码码率 |
b36~b41 |
保留Rfa |
b42~b47 |
CRC校验位 |
b42~b47 |
CRC校验位 |
b0:多频点协同工作模式指示,0表示多频点协同工作;1表示非多频点协同工作;
b1~b9:下一个子帧多频点协同工作的频点,b1~b9表示的无符号整数为I,下一个子帧多频点协同工作频点为(87+0.05*I)MHz,在非多频点协同工作时,b1~b9均为1,其中b1为最高有效位;
b10~b12:当前子带标称频点;
b13~b18:频谱模式索引;
b19~b20:当前物理层信号帧的位置,00表示第1帧;01表示第2帧;10表示第3帧;11表示第4帧;
b21~b22:当前子帧位置,00表示第1子帧;01表示第2子帧;10表示第3子帧;11表示第4子帧;
b23~b24:子帧分配方式,00保留;01表示子帧分配方式1;10表示子帧分配方式2;11表示子帧分配方式3;
b25~b26:业务描述信息的调制方式,00表示QPSK;01表示16QAM;10表示64QAM;11保留;
b27~b28:业务数据的调制方式,00表示QPSK;01表示16QAM;10表示64QAM;11保留;
b29~b30:业务数据的分层调制指示,00表示不支持分层调制;01表示支持分层调制且α=1;10表示支持分层调制且α=2;11表示支持分层调制且α=4;
b31:业务数据的编码采用均匀保护的指示,0表示不采用均匀保护;1表示采用均匀保护;
b32~b33:业务数据的LDPC编码码率,00表示1/4编码码率;01表示1/3编码码率;10表示1/2编码码率;11表示3/4编码码率;
b34~b35:业务数据的LDPC编码码率,00表示1/4编码码率;01表示1/3编码码率;10表示1/2编码码率;11表示3/4编码码率;
b36~b41:保留Rfa,保留为将来扩展使用;
b42~b47:CRC校验位。
本发明在调频频段,利用模拟广播的副信道来携带数字广播信号的系统信息,利用系统信息对数字广播信号进行时间同步和频率同步,以辅助数字广播信号解调;解决了数模同播的方式下,由于数字广播信号的导频和信标不能正确解调,而导致无法对数字广播信号进行同步解调的问题,最终实现了数字广播信号正确同步接收解调的功能。
附图说明
图1为调频频段模拟数字同播模式的基带信号示意图。
图2为调频频段模拟数字同播模式的射频信号示意图。
图3为模拟调频单声道广播基带频谱图。
图4为模拟调频立体声广播基带频谱图。
图5为调频频段数字广播信号的发送装置的结构示意图。
图6为数字广播信号的物理层帧结构示意图。
图7为数字广播信号的子帧结构示意图。
图8为调频频段广播信号的频谱模式示意图。
图9为广播信号接收单元的结构示意图。
图10为提取系统信息,利用系统信息对数字广播信号进行同步的过程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
参考图1、图2,示出了调频频段模拟数字同播模式的工作原理,将如图1所示的由数字广播信号和模拟广播信号混合成的基带信号,共同调制到载频为fc的主载波上,形成如图2所示的数字模拟混合射频信号,再同步发射出去。
图3为模拟调频单声道广播基带频谱图,图4为模拟调频立体声广播基带频谱图。从图3和图4中可以看出,数模同播方式下,模拟广播信号基带频谱中,采用主信道来传输模拟广播信号,副信道部分的频谱空余,本发明正是利用了模拟广播基带频谱中的副信道频谱来传输数字广播信号的系统信息。以此来解决接收端由于无法正确解调出导频和信标,从而不能正确同步解调数字广播信号的问题。
参考图5所示,一种调频频段数字广播信号的发送装置,其包括:
数字广播信号生成单元,用于对业务数据、业务描述信息和系统信息分别进行编码和映射,形成业务数据子载波、业务描述信息子载波以及系统信息子载波;生成导频,和上述子载波一起映射到对应的频谱模式上,组成OFDM频域符号;对OFDM频域符号进行IFFT变换,生成OFDM符号,同时将OFDM符号对应的系统信息子载波发送至模拟广播副信道信号生成单元;将SN个OFDM符号复接在一起,插入信标以形成子帧,最后形成物理层帧结构的数字广播信号;所述插入信标时,同时发送同步信号至模拟广播副信道信号生成单元;所述物理层帧结构为:一个物理超帧包括多个物理帧,一个物理帧包括多个子帧,一个子帧包括信标和SN个OFDM符号;
模拟广播副信道信号生成单元,用于接收系统信息子载波和同步信号;接收到同步信号时,生成子帧起始位置特征码,将所述子帧起始位置特征码以及该同步信号对应子帧的SN个OFDM符号的系统信息子载波调制到模拟广播副信道上,形成模拟广播副信道信号;
同步发射单元,用于同步发射数字广播信号和模拟广播副信道信号。
所述系统信息包括:频谱模式索引信息、当前子带标称频点信息、当前物理层信号帧的位置信息、当前子帧位置信息。所述当前物理层信号帧的位置,是指当前物理帧在物理超帧中的位置;所述当前子帧位置,是指当前子帧在物理帧中的位置。
进一步的,所述系统信息还包括:多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息。
所述系统信息是指数字广播信号的每个子帧的必要的解调和解码信息,以一个子帧为单位进行传输。
参考图6所示为本实施例中数字广播信号的物理帧层结构,一个物理帧包括4个子帧,每个子帧的长度为160ms,一个物理帧的长度是640ms;进一步的,4个物理帧构成一个物理超帧,一个物理超帧的长度是2560ms。物理层信号帧按照图6从左至右的顺序依次发送。
其中,数字广播信号的子帧结构参考图7所示,每个子帧包括位于该子帧起始位置的信标,以及SN个OFDM符号。
其中,每个OFDM符号中都包含有经过IFFT变换的业务数据子载波、业务描述信息子载波、系统信息子载波以及导频。所述导频是OFDM符号中处于特定位置上的一部分子载波,用来发送能够辅助接收端解调的信号。
本实施例中,频谱模式由最多8个名义带宽为100kHz的子带组成。频谱模式规定了信号中子带的数量,以及有效子带和虚子带的位置。部分频谱模式中,某些有效子带的上半子带或下半子带中全部子载波为虚子载波。
本实施例定义了两类频谱模式,即A类频谱模式和B类频谱模式。其中A类频谱模式包含8个子带,子带标称频点为±(i*100+50)kHz,i=0,1,2,3;B类频谱模式包含7个子带,子带标称频点为100kHz的整数倍,即±i*100kHz,i=0,1,2,3。所述一个子带带宽为100KHz。
参见图8所示,本实施例允许使用39种频谱模式和相应的频谱模式索引,频谱模式中的每块频谱的带宽为50kHz。频谱模式中白色的块表示没有占用的频谱,阴影块表示一个有效子带的下半子带,黑色块表示一个有效子带的上半子带,浅灰色表示模拟台占用的频带。具体来说:
频谱模式索引1-39与相应的频谱模式所占用子带的对应关系如下所示:
01 B4
02 A4A5
03 B3B4B5
04 A3A4A5A6
05 B2B3B4B5B6
06 A2A3A4A5A6A7
07 B1B2B3B4B5B6B7
08 A1A2A3A4A5A6A7A8
09 A3A4A5A6
10 B2B3B4B5B6
11 A3A4A5A6A7
12 A2A3A4A5A6
13 A2A3A4A5A6A7
14 B1B2B3B4B5B6
15 B2B3B4B5B6B7
16 A3A4A5A6A7A8
17 A1A2A3A4A5A6
18 B1B2B3B4B5B6B7
19 A2A3A4A5A6A7A8
20 A1A2A3A4A5A6A7
21 A1A2A3A4A5A6A7A8
22 B3B4B5
23 A3A4A5A6
24 B2B3B4B5
25 B3B4B5B6
26 B2B3B4B5B6
27 A2A3A4A5A6
28 A3A4A5A6A7
29 B1B2B3B4B5
30 B3B4B5B6B7
31 A2A3A4A5A6A7
32 B2B3B4B5B6B7
33 B1B2B3B4B5B6
34 A1A2A3A4A5A6
35 A3A4A5A6A7A8
36 A2A3A4A5A6A7A8
37 A1A2A3A4A5A6A7
38 B1B2B3B4B5B6B7
39 A1A2A3A4A5A6A7A8
其中频谱模式索引01-08为纯数字模式,频谱模式索引09-21为立体声调频同播模式,频谱模式索引22-39为单声道调频同播模式;频谱模式索引1,3,5,7,10,14,15,18,22,24,25,26,29,30,32,33,38为B类频谱模式,其余频谱模式索引为A类频谱模式。
参考图3模拟调频单声道广播基带频谱图,所述单声道调频同播模式下,模拟广播副信道信号的频谱范围为20kHz-99kHz;参考图4模拟调频立体声广播基带频谱图,所述立体声调频同播模式下,模拟广播副信道信号的频谱范围为53kHz-99kHz。
频谱模式索引可以用6个比特表示,其比特定义和频谱模式索引的对应关系如表1所示。
表2给出了子带标称频点位置与描述比特的对应关系;所述子带标称频点位置是指子带和中心频率的位置距离。
表3给出了两类频谱模式对应的频谱模式索引。
表4给出了B类频谱模式OFDM符号的子载波索引。
表5给出了A类频谱模式OFDM符号的子载波索引。
表1:比特定义与频谱模式索引的对应关系
表2:子带标称频点位置与描述比特的对应关系
表3:两类频谱模式对应的频谱模式索引
频谱模式类别 |
频谱模式索引 |
B类频谱模式 |
1,3,5,7,10,14,15,18,22,24,25,26,29,30,32,33,38 |
A类频谱模式 |
2,4,6,8,9,11,12,13,16,17,19,20,21,23,27,28,31,34,35,36,37,39 |
表4:B类频谱模式OFDM符号的子载波索引
表5:A类频谱模式OFDM符号的子载波索引
在本发明的另一实施例中,所述系统信息包括48比特,其比特位及对应的信息描述如表6所示:
表6:系统信息与描述比特的对应关系
比特 |
信息描述 |
b0 |
多频点协同工作模式指示 |
b1~b9 |
子帧多频点协同工作频点 |
b10~b12 |
当前子带标称频点 |
b13~b18 |
频谱模式索引 |
b19~b20 |
当前物理层信号帧的位置 |
b21~b22 |
当前子帧位置 |
b23~b24 |
子帧分配方式 |
b25~b26 |
业务描述信息的调制方式 |
b27~b28 |
业务数据的调制方式 |
b29~b30 |
业务数据的分层调制指示 |
b31 |
业务数据的编码采用均匀保护的指示 |
b32~b33 |
业务数据的LDPC编码码率 |
b34~b35 |
业务数据的LDPC编码码率 |
b36~b41 |
保留Rfa |
b42~b47 |
CRC校验位 |
b0:多频点协同工作模式指示,0表示多频点协同工作;1表示非多频点协同工作;
b1~b9:下一个子帧多频点协同工作的频点,b1~b9表示的无符号整数为I,下一个子帧多频点协同工作频点为(87+0.05*I)MHz,在非多频点协同工作时,b1~b9均为1,其中b1为最高有效位;
b10~b12:当前子带标称频点;
b13~b18:频谱模式索引;
b19~b20:当前物理帧的位置,00表示第1帧;01表示第2帧;10表示第3帧;11表示第4帧;
b21~b22:当前子帧位置,00表示第1子帧;01表示第2子帧;10表示第3子帧;11表示第4子帧;
b23~b24:子帧分配方式,00保留;01表示子帧分配方式1;10表示子帧分配方式2;11表示子帧分配方式3;
b25~b26:业务描述信息的调制方式,00表示QPSK;01表示16QAM;10表示64QAM;11保留;
b27~b28:业务数据的调制方式,00表示QPSK;01表示16QAM;10表示64QAM;11保留;
b29~b30:业务数据的分层调制指示,00表示不支持分层调制;01表示支持分层调制且α=1;10表示支持分层调制且α=2;11表示支持分层调制且α=4;
b31:业务数据的编码采用均匀保护的指示,0表示不采用均匀保护;1表示采用均匀保护;
b32~b33:业务数据的LDPC编码码率,00表示1/4编码码率;01表示1/3编码码率;10表示1/2编码码率;11表示3/4编码码率;
b34~b35:业务数据的LDPC编码码率,00表示1/4编码码率;01表示1/3编码码率;10表示1/2编码码率;11表示3/4编码码率;
b36~b41:保留Rfa,保留为将来扩展使用;
b42~b47:CRC校验位。
对应的,本发明还提出了一种调频频段数字广播信号的接收装置,其包括:
广播信号接收单元,用于接收数字广播信号和模拟广播副信道信号,经过滤波分离开数字广播信号和模拟广播副信道信号;
系统信息提取单元,用于接收分离出的模拟广播副信道信号,从中持续的检测子帧起始位置特征码;检测出子帧起始位置特征码后,从子帧起始位置特征码后续的模拟广播副信道信号中解调出系统信息子载波;
系统信息还原单元,用于接收解调出的系统信息子载波,进行映射逆变换和译码,还原出系统信息;
数字广播信号同步解调单元,用于接收分离出的数字广播信号和还原出的系统信息,根据系统信息对数字广播信号进行辅助同步解调。
如图9所示,为本发明接收装置广播信号接收单元实施例的示意图:接收到数字模拟混合射频信号后,用本地LC振荡器1生成调谐器2需要的调谐频率,将接收到的射频信号下变频为中频信号,经过放大器3调整中频信号的增益,再经过NCO下变频器4得到中心频率为零的基带信号,基带信中包括数字广播信号和模拟广播副信道信号,经过滤波器5滤波处理把模拟广播副信道信号和数字广播信号分离出来。
本实施例中,所述系统信息包括:频谱模式索引信息、当前子带标称频点信息、当前物理层信号帧的位置信息、当前子帧位置信息。
所述数字广播信号同步解调单元,包括数字广播信号频率同步模块和数字广播信号时间同步模块;所述数字广播信号频率同步模块,提取系统信息中的频谱模式索引信息和当前子带标称频点信息作为频率同步信号,对数字广播信号进行频率同步;所述数字广播信号时间同步模块,提取系统信息中的当前物理层信号帧的位置信息和当前子帧位置信息作为时间同步信号,对数字广播信号进行时间同步。
根据本发明进一步的实施例,所述系统信息还包括:多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息。
所述系统信息还原单元,还原出系统信息后,从系统信息中提取出多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息,并发送到广播信号接收单元;所述广播信号接收单元,根据接收到的多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息,同步接收当前工作频点的数字广播信号;
所述数字广播信号同步解调单元,包括数字广播信号频率同步模块和数字广播信号时间同步模块;所述数字广播信号频率同步模块,提取系统信息中的频谱模式索引信息和当前子带标称频点信息作为频率同步信号,对数字广播信号进行频率同步;所述数字广播信号时间同步模块,提取系统信息中的当前物理层信号帧的位置信息和当前子帧位置信息作为时间同步信号,对数字广播信号进行时间同步。
根据本发明进一步的实施例,在频率同步和时间同步后,还可以利用系统信息中包含的其他信息,对数字广播信号进行进一步解调。
本发明提出了一种调频频段数字广播信号的发送方法,其包括以下步骤:
S1、对业务数据、业务描述信息和系统信息分别进行编码和映射,形成业务数据子载波、业务描述信息子载波以及系统信息子载波;生成导频,和上述子载波一起映射到对应的频谱模式上,组成OFDM频域符号;对OFDM频域符号进行IFFT变换,生成OFDM符号;
S2、将SN个OFDM符号复接在一起,插入信标以形成子帧,最后形成物理层帧结构的数字广播信号;所述物理层帧结构为,一个物理超帧包括多个物理帧,一个物理帧包括多个子帧,一个子帧包括信标和SN个OFDM符号;
所述插入信标时,生成子帧起始位置特征码并调制到模拟广播副信道上,再将该信标对应子帧的SN个OFDM符号的系统信息子载波调制到模拟广播副信道上,形成模拟广播副信道信号;
S3、同步发射数字广播信号和模拟广播副信道信号。
所述系统信息包括:频谱模式索引信息、当前子带标称频点信息、当前物理层信号帧的位置信息、当前子帧位置信息。
进一步的,所述系统信息还包括:多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息。
对应的,本发明还提出了一种调频频段数字广播信号的接收方法,其包括以下步骤:
P1、接收数字广播信号和模拟广播副信道信号,经过滤波分离开数字广播信号和模拟广播副信道信号;
P2、接收分离出的模拟广播副信道信号,从中持续的检测子帧起始位置特征码;检测出子帧起始位置特征码后,从子帧起始位置特征码后续的模拟广播副信道信号中解调出系统信息子载波;
P3、接收解调出的系统信息子载波,进行映射逆变换和译码,还原出系统信息;
P4、接收分离出的数字广播信号和还原出的系统信息,根据系统信息对数字广播信号进行辅助同步解调。
所述系统信息包括:频谱模式索引信息、当前子带标称频点信息、当前物理层信号帧的位置信息、当前子帧位置信息。
所述步骤P4,根据系统信息对数字广播信号进行辅助同步解调包括:提取系统信息中的频谱模式索引信息和当前子带标称频点信息作为频率同步信号,对数字广播信号进行频率同步;提取系统信息中的当前物理层信号帧的位置信息和当前子帧位置信息作为时间同步信号,对数字广播信号进行时间同步。
所述步骤P1-P4,如图10所示,提取出模拟广播副信道信号后,持续检测子帧起始位置特征码,以确定子帧起始位置;检测出子帧起始位置特征码后,从子帧起始位置特征码后续的模拟广播副信道信号中解调出系统信息子载波,再还原出原始的系统信息;提取系统信息中的频谱模式索引信息和当前子带标称频点信息作为频率同步信号,来调整接收机前端频点设置,完成当前数字广播信号在当前频谱模式下的频率中心点同步。提取系统信息中的当前物理层信号帧的位置信息和当前子帧位置信息作为时间同步信号,对数字广播信号进行时间同步。
根据本发明进一步的实施例,所述系统信息还包括:多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息。
所述步骤P3,还原出系统信息后,从系统信息中提取出多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息;所述步骤P1,根据提取出的多频点协同工作模式指示信息和子帧多频点协同工作频点信息,同步接收当前工作频点的数字广播信号;
所述步骤P4,根据系统信息对数字广播信号进行辅助同步解调包括:提取系统信息中的频谱模式索引信息和当前子带标称频点信息作为频率同步信号,对数字广播信号进行频率同步;提取系统信息中的当前物理层信号帧的位置信息和当前子帧位置信息作为时间同步信号,对数字广播信号进行时间同步。
根据本发明进一步的实施例,在频率同步和时间同步后,还可以利用系统信息中包含的其他信息,对数字广播信号进行进一步解调。
本发明在调频频段,利用模拟广播信号的副信道来携带数字广播信号的系统信息,利用系统信息对数字广播信号进行同步接收、时间同步、频率同步,以及解调;解决了数模同播的方式下,由于数字广播信号的导频和信标不能正确解调,而导致无法对数字广播信号进行同步解调的问题,最终实现了数字广播数据业务准确发送接收的功能。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果,以上所述仅为本发明的较佳实施例,但本发明不以图面所示限定实施范围,凡是依照本发明的构想所作的改变,或修改为等同变化的等效实施例,仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围内。