CN103581097A - 数字信号发射系统 - Google Patents

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CN103581097A CN201310293610.0A CN201310293610A CN103581097A CN 103581097 A CN103581097 A CN 103581097A CN 201310293610 A CN201310293610 A CN 201310293610A CN 103581097 A CN103581097 A CN 103581097A
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Abstract

本发明揭示了一种基于DTMB标准的数字信号发射系统,该系统采用的LDPC编码器包括9/13和11/13两种码率,以及14976和59904两种码长。14976码长为短码,其对应的循环子矩阵的大小为96×96,59904码长为长码,其对应的循环子矩阵的大小为384×384。本发明主要的目的在于选择一种特定的LDPC码来用于前向纠错编码,并且在后续的比特置换中根据选定的LDPC码做适应性的置换设计,从而能够改善DTMB系统的数据传输容量和性能。

Description

数字信号发射系统
技术领域
本发明涉及一种通信传输系统及传输方法,更具体地说,涉及一种数字信号发射系统。
背景技术
DTMB(Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcast,中国数字电视地面传输标准)已颁布并实施多年,在具体的实施过程中,发现在输入数据的处理方式及传输容量方面还是提升的空间,从而更好地满足业务不断增长的需求。
目前针对DTMB系统有多种改进的方案,具体集中在对于DTMB的编码、映射、交织、帧结构等方面。在编码方面,DTMB可以采用LDPC编码,而LDPC编码可以形成各种码字,不同的码字对于DTMB系统的性能会有不同的影响。另一方面,根据不同的LDPC码字,如何选择合适的映射、交织模式来适应LDPC编码,从而进一步提升DTMB系统的性能,是一个需要长期研究的课题。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种数字信号发射系统,主要为了解决目前国标系统对于输入数据处理不够优化,编码、映射与交织性能不够高的问题。
依据上述目的,实施本发明的一种数字信号发射系统,包括LDPC编码器,其中LDPC编码器包括9/13和11/13两种码率,以及14976和59904两种码长;14976码长为短码,其对应的循环子矩阵的大小为96×96,59904码长为长码,其对应的循环子矩阵的大小为384×384。
依据上述主要特征,LDPC编码器的输出连接比特交织和星座内比特置换单元;所述比特交织和星座内比特置换单元按行写入,共8行,对于短码交织,每行大小为1872,对于长码交织,每行大小为7488;所述比特交织和星座内比特置换单元按列读出,组成8比特为一组的符号序列向量B=(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7),对每个符号内的比特进行位置置换,输出为向量C=(c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7);其中,C向量与B向量的对应关系为:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
依据上述主要特征,码率为9/13,码长为14976,循环子矩阵大小为96×96的LDPC码字为:
Figure 2013102936100A00800021
Figure 2013102936100A00800031
Figure 2013102936100A00800041
依据上述主要特征,码率为11/13,码长为14976,循环子矩阵大小为96×96的LDPC码字为:
Figure 2013102936100A00800051
Figure 2013102936100A00800061
Figure 2013102936100A00800071
     
Figure 2013102936100A00800081
依据上述主要特征,码率为9/13,码长为59904,循环子矩阵大小为384×384的LDPC码字为:
Figure 2013102936100A00800082
Figure 2013102936100A00800091
Figure 2013102936100A00800111
依据上述主要特征,码率为11/13,码长为59904,循环子矩阵大小为384×384的LDPC码字为:
Figure 2013102936100A00800131
Figure 2013102936100A00800141
Figure 2013102936100A00800151
依据上述主要特征,比特交织和星座内比特置换单元的输出连接星座映射与交织单元,所述星座映射与交织单元将比特置换后得到的符号序列均匀地映射到256-APSK星座图中。
依据上述主要特征,星座映射与交织单元将交织输出的符号以29952个为一组分组,每组按行写入一个3744行8列矩阵;然后按列读出,得到频域交织后的29952个符号。
依据上述主要特征,数字信号发射系统包括信号帧,信号帧由帧头和帧体两部分时域信号组成;帧头和帧体信号的基带符号率相同;帧头部分由PN序列构成,帧头长度有三种选项;帧头信号采用I路和Q路相同的4QAM调制;帧体部分包含72个符号的系统信息和29952个符号的数据,共30024个符号,用30024个子载波调制;72个符号的系统信息由两组相同的36个符号组组成,32个连续信号帧组成一个超帧。
依据上述主要特征,72个系统信息符号通过复用模块与信道编码后的数据符号复合成帧体数据,其复用结构为:每帧帧体中子载波0到17、14994到15029、30006到30023为系统信息;其他子载波为数据子载波;子载波14994到15029对应一个36个符号组;子载波30006到30023与子载波14994到15011相同,子载波0到17与子载波15012到15029相同。
依据上述主要特征,30024个子载波占用带宽为7.56MHz;相邻的两个子载波间隔为251.7986Hz,对帧体信息符号X(k)进行频域交织,得到X(n),然后按下式进行变换得到时域信号:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
采用了本发明的技术方案,其主要的目的在于选择一种特定的LDPC码来用于前向纠错编码,并且在后续的比特置换中根据选定的LDPC码做适应性的置换设计,从而能够改善DTMB系统的数据传输容量和性能。
 
附图说明
在本发明中,相同的附图标记始终表示相同的特征,其中:
图1是本发明数字信号传输系统框架示意图;
图2是扰码器生成的原理图;
图3是H矩阵偏移量示意图;
图4是256-APSK星座图;
图5是256-QAM星座图;
图6是卷积式数据块间交织示意图;
图7图是频域交织写入方式示意图;
图8是频域交织读出方式示意图;
图9是8阶m序列生成结构示意图;
图10是10阶m序列生成结构示意图;
图11是9阶m序列生成结构示意图;
图12是5阶m序列生成结构示意图;
图13是本发明59904码长码字与DVB-T2的64800码长码字的误码率性能对比图;
图14是本发明14976码长码字与DVB-T2的16200码长码字的误码率性能对比图;
图15是比特映射前后的性能对比图。
 
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1所示,为本发明数字信号传输系统框架示意图,本发明数字信号传输系统用以完成从输入数据码流到地面电视信道传输信号的转换,包括随机化单元、前向纠错编码单元、比特块交织和星座内比特置换单元,星座映射与交织单元、系统信息生成单元、复用单元、帧体数据处理单元、帧头形成单元、组帧单元、基带后处理单元及正交上变频单元,其中输入数据码流经过随机化单元用扰码进行加扰后,之后进入前向纠错编码单元进行前向纠错编码,然后进入比特块交织和星座内比特置换单元进行比特块交织处理及星座内置换处理,再进入星座映射与交织单元,形成符号流,并进行星座映射,之后进行交织,形成基本数据块,基本数据块与系统信息经复用单元复用后并经过帧体数据处理单元处理形成帧体,之后帧体与帧头形成单元生成的帧头经过组帧单元复接为信号帧,经过基带后处理单元转换为输出信号(8MHz带宽内),并经过正交上变频单元变频转换为射频信号(UHF和VHF频段范围内)。
以下对各功能模块的具体工作原理及方式详细说明。
 
随机化单元:
为了保证传输数据的随机性以便于传输信号处理,随机化单元对输入的数据码流数据用扰码进行加扰。
扰码是一个最大长度的二进制伪随机序列。该最大长度二进制伪随机序列由图2所示的线性反馈移位寄存器生成,其生成多项式定义为:
Figure DEST_PATH_IMAGE003
该LFSR的初始状态定义为100101010000000。
输入的比特码流(字节码字从MSB到LSB)与PN序列进行逐位模二加后产生数据扰乱码。扰码器的移位寄存器在信号帧开始时复位到初始状态。
 
前向纠错编码(FEC)单元:
扰码后的比特流接着进行前向纠错编码。
FEC的具体参数见表1,本发明FEC采用S-IRA LDPC编码。
表1:前向纠错码
Figure DEST_PATH_IMAGE004
S-IRA码字称为Structured- Irregular Repeat Accumulate code,其LDPC码字所对应的校验矩阵的列度分布满足从左到右递减,其奇偶校验矩阵结构为:
Figure DEST_PATH_IMAGE005
,H矩阵是一个
Figure DEST_PATH_IMAGE006
的矩阵。
“Structured”是指
Figure 748104DEST_PATH_IMAGE007
代表信息比特部分,具有QC-LDPC的结构,
Figure 665245DEST_PATH_IMAGE007
的大小为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
,即
Figure 631933DEST_PATH_IMAGE007
是m行×(n-m)列的矩阵,并且可以表示为由一个个
Figure 964825DEST_PATH_IMAGE009
的准循环矩阵构成:
Figure DEST_PATH_IMAGE010
其中
Figure 966148DEST_PATH_IMAGE011
代表循环子矩阵(或称为子块)的大小,并且定义
Figure DEST_PATH_IMAGE012
Figure 726293DEST_PATH_IMAGE013
,,每个
Figure DEST_PATH_IMAGE014
即代表大小为
Figure 180277DEST_PATH_IMAGE011
的循环子矩阵。
Figure 379178DEST_PATH_IMAGE007
的母矩阵如下所示:
Figure 985739DEST_PATH_IMAGE015
其中的
Figure DEST_PATH_IMAGE016
Figure DEST_PATH_IMAGE017
一一对应,并且定义
Figure 166054DEST_PATH_IMAGE012
,而指的是循环子矩阵的偏移量,如:
假设令
Figure DEST_PATH_IMAGE020
Figure 782029DEST_PATH_IMAGE021
时,其所代表的
Figure DEST_PATH_IMAGE022
是零矩阵
Figure 430048DEST_PATH_IMAGE023
Figure DEST_PATH_IMAGE024
时,其所代表的是单位阵
Figure DEST_PATH_IMAGE025
Figure DEST_PATH_IMAGE026
时,其所代表的矩阵为,在单位矩阵基础上向右偏移3:
Figure DEST_PATH_IMAGE027
Structured-IRA的由对双对角阵进行行置换得到,如下所示:
Figure DEST_PATH_IMAGE029
Figure DEST_PATH_IMAGE030
矩阵的校验部分
Figure 109160DEST_PATH_IMAGE028
为对
Figure DEST_PATH_IMAGE031
进行一定规律的行重排。
即将原来
Figure 288468DEST_PATH_IMAGE031
矩阵的1,1+Q,1+2Q,…...1+(q-1)Q;2, 2+Q, 2+2Q,…., 2+(q-1)Q; 3,3+Q,3+2Q,….,3+(q-1)Q; ……;Q,Q+Q,Q+2Q,….,Q+(q-1)Q行,按顺序映射成现在的1,2,3,….m行。其中m为校验矩阵的行数,Q为重排深度,m= Q×q,qxq为循环子矩阵的大小。
其具体参数为:
1)码率 9/13  14976码长,循环子矩阵大小 q=96x96,码字参数
Figure 2013102936100A00800194
Figure 2013102936100A00800201
Figure 2013102936100A00800211
 
Figure 2013102936100A00800221
Figure 2013102936100A00800231
2)码率11/13  14976码长,循环子矩阵大小 q=96x96,码字参数
Figure 2013102936100A00800232
        
Figure 2013102936100A00800241
Figure 2013102936100A00800251
Figure 2013102936100A00800261
3)码率 9/13  码长59904 循环子矩阵大小 q=384x284,码字参数:
Figure 2013102936100A00800262
Figure 2013102936100A00800271
Figure 2013102936100A00800281
Figure 2013102936100A00800291
Figure 2013102936100A00800301
Figure 2013102936100A00800311
4)码率 11/13  59904码长,循环子矩阵大小 q=384x384,码字参数:
Figure 2013102936100A00800312
     
Figure 2013102936100A00800321
Figure 2013102936100A00800331
Figure 2013102936100A00800341
上面四个码字的码表,其每一段中的各个数字都代表了循环子矩阵的位置以及偏移信息,下面以码率 9/13,码长59904,循环子矩阵大小 q=384x384第一段的数字为例子来说明第一段数字的含义:
962 2634      6950      7372      10905    20600    25529    29802    30651    33410    33908    37605
如图3所示,首先第一段代表了所有属于该段的数字代表的循环子矩阵都在H矩阵中的第1~384行,而962/384=2余194,表示了
Figure 563592DEST_PATH_IMAGE030
矩阵第1~384行,第769(384×2+1=769)~1152(384×3=1152)列为基于单位矩阵向右循环偏移193(194-1=193)的循环子矩阵。基于单位阵向右偏移193的循环子矩阵即为该循环矩阵的第1行,第194列为1。
值得注意的是:当一段里的有数字(一般为一段的最后一个数字)为0的,代表该处是全零子阵。
另一方面注意:当一个数除以384的余数是0的时候,这时候要将余数变为384,同时将商减去1,比如:
假设存在3072这个数,
3072 /384=8,余数为0,此时商应该减去1,为7,而余数为384,表示第384*7+1~384*8列,基于单位阵向右偏移387(即第384列为1)。
因此我们总结如下,令循环子矩阵大小为,对于第
Figure DEST_PATH_IMAGE033
段的任何一个数字
Figure DEST_PATH_IMAGE034
Figure DEST_PATH_IMAGE035
Figure DEST_PATH_IMAGE036
。则
Figure DEST_PATH_IMAGE037
表示在
Figure 456330DEST_PATH_IMAGE030
矩阵的第
Figure DEST_PATH_IMAGE038
Figure DEST_PATH_IMAGE039
行,第
Figure 978448DEST_PATH_IMAGE041
列的部分为一基于单位矩阵的循环偏移矩阵,该循环偏移矩阵的第1行,第
Figure 645052DEST_PATH_IMAGE036
列为1。
在描述完
Figure 723867DEST_PATH_IMAGE030
矩阵的的信息部分之后,进一步来描述矩阵的校验部分,如S-IRA码字叙述中提到的一样,
Figure DEST_PATH_IMAGE042
校验部分是对双对角矩阵经过行变换而得到的。令双对角阵为
Figure 118125DEST_PATH_IMAGE029
       则
Figure 68763DEST_PATH_IMAGE030
矩阵的校验部分为对
Figure 138219DEST_PATH_IMAGE031
进行一定规律的行重排,即将原来
Figure 490703DEST_PATH_IMAGE031
的1,1+Q,1+2Q,…...1+(q-1)Q;2, 2+Q, 2+2Q,…., 2+(q-1)Q; 3, 3+Q, 3+2Q,…., 3+(q-1)Q; ……; Q, Q+Q,Q+2Q,….,Q+(q-1)Q行,映射成现在的1,2,3,….m行。其中m为校验矩阵的行数,m= Q*q,q为循环子矩阵的大小。
对于码长59904,9/13码率,m=(59904/13)*4=18432,q=384,Q=m/q=48;
对于码长59904,11/13码率,m=(59904/13)*2=9216,q=384,Q=m/q=24;
对于码长14976,9/13码率,m=(14976/13)*4 = 4508,q=96,Q=m/q=48;
对于码长14976,11/13码率,m=(14976/13)*2 = 2254,q=96,Q=m/q=24。
 
比特交织和星座内比特置换单元:
对经过LDPC编码后的码字(码长为14976或59904)进行比特块交织,按行逐行写入,每行大小为b=1872(对于短码14976模式),或者b=7488(对于长码59904模式),共8行。
然后按列顺序读出,组成B=(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7)8比特为一组的符号序列,对每个符号内的比特进行位置置换,按如下顺序输出C=(c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7)。其中c0,b0为最高比特位。
位置置换后使得各比特位满足列度最大的比特对应星座图符号中比特互信息最小的比特位,列度次大的比特对应星座图符号中比特互信息次小的比特位,依次类推。
位置置换同时联合了LDPC码字的非规则性(即每个比特不同程度的可靠性)和256APSK的每个符号里面(一个符号共8个比特)不同比特的非均等保护特性。将其做了一个最优的配置,得到最好的全局性能。
下表所示为C向量与B向量的关系
上表中,c0,b0为最高比特位。
 
星座映射与交织单元:
星座映射与交织单元比特置换后得到的符号序列(c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7)均匀的映射到256-APSK星座图中,之后进行符号交织与频域交织。
数据子载波的调制方式为256-APSK或256QAM。
如图4所示,256-APSK包含8个环,环半径从内至外依次为(0.2639,0.4750,0.6333,0.7916,0.9499,1.1346,1.3457,1.6360)。
如图5所示,256-QAM的星座图,I路和Q路的星座点值为{-7.5,-6.5,-5.5,-4.5,-3.5,-2.5,-1.5,-0.5,0.5,1.5,2.5,3.5,4.5,5.5,6.5,7.5}。
时域符号交织编码是在多个信号帧的基本数据块之间进行的。数据信号(即数据码的星座符号)的基本数据块间交织采用基于星座符号的卷积交织编码,如图6所示,其中变量B表示交织宽度(支路),变量M表示交织深度(延迟缓存器)。进行符号交织的基本数据块的第一个符号与支路0同步。交织/去交织对的总时延为M×(B-1)×B符号。取决于应用情况,基本数据块间交织的编码器有2种工作模式:
模式1:B=52,M=240 符号,交织/解交织总延迟为170个信号帧;
模式2:B=52,M=720 符号,交织/解交织总延迟为510个信号帧。
之后,星座映射与交织单元将符号交织输出的符号以29952个为一组分组,每组按行写入矩阵C。C是一个3744行8列矩阵。然后按列读出,得到频域交织后的29952个符号,如图7和图8所示。
 。
帧结构:
信号帧是系统帧结构的基本单元,一个信号帧由帧头和帧体两部分时域信号组成。帧头和帧体信号的基带符号率相同(7.56Msps)。每32个信号帧组成一个超帧,每个信号帧由帧头与帧体组成,帧头有420、595、与945三种模式。其定义与DTMB的三种帧头的定相位模式相同。
帧头(420/595/945) 帧体(30024个符号,包括数据与系统信息)
帧头部分由PN序列构成,帧头长度有三种选项。帧头信号采用I路和Q路相同的4QAM调制。
帧体部分包含72个符号的系统信息和29952个符号的数据,共30024个OFDM符号,其中72个符号的系统信息由两组相同的36个符号组组成,并且32个连续信号帧组成一个超帧。每帧帧体中包含72(2×36)个系统信息子载波与29952(8×3744)个数据子载波,每帧可包含4个码长为59904的LDPC块,或16个码长为14976的LDPC块。每帧帧体中子载波0到17、14994到15029、30006到30023为系统信息,其他子载波为数据子载波。
一个基本帧称为信号帧,信号帧由帧头和帧体两部分组成,为适应不同应用,定义了三种可选帧头长度。三种帧头所对应的信号帧的帧体长度保持不变。
帧头模式1:
帧头模式1采用的PN序列定义为循环扩展的8阶m序列。可由一个Fibonacci型线性反馈移位寄存器实现,经“0”到+1值及“1”到-1值的映射变换为非归零的二进制符号。
长度为420个符号的帧头信号(PN420),由一个前同步、一个PN255序列和一个后同步构成。前同步和后同步定义为PN255序列的循环扩展。LFSR的初始条件值确定所产生的PN序列的相位。
产生序列PN255的LFSR的生成多项式定义为:
Figure DEST_PATH_IMAGE044
该8比特LFSR的初始相位为:10110000,在每个信号帧开始时复位。
产生该最大长度的伪随机二进制序列的结构如图9所示。
帧头信号的平均功率是帧体信号的平均功率2倍。
PN420在PN255序列前填充82个符号作为前同步,后面填充83个符号作为后同步。
前同步82个符号 PN255 后同步83个符号
帧头模式2:
帧头模式2采用10阶最大长度的伪随机二进制序列(m序列的截短),帧头信号的长度为595个符号,是长度为1023的m序列的前595个码片。
该最大长度的伪随机二进制序列由10比特的移位寄存器组产生。该最大长度的伪随机二进制序列的生成多项式为:
Figure DEST_PATH_IMAGE045
该10比特的移位寄存器组的初始相位为:0000000001,在每个信号帧开始时复位。
产生该最大长度的伪随机二进制序列的结构如图7所示。
由图10产生的伪随机序列的前595码片,经“0”到+1值及“1”到-1值的映射变换为非归零的二进制符号。
帧头信号的平均功率与帧体信号的平均功率相同。
帧头模式3:
帧头模式3采用的PN序列定义为循环扩展的9阶m序列。可由一个Fibonacci型线性反馈移位寄存器实现,经“0”到+1值及“1”到-1值的映射变换为非归零的二进制符号。
长度为945个符号的帧头信号(PN945),其中945个符号由一个前同步、一个PN511序列和一个后同步构成。前同步和后同步定义为PN511序列的循环扩展。
长度为511的PN序列的生成多项式定义为:
Figure DEST_PATH_IMAGE046
该9比特LFSR的初始相位为:111110111,在每个信号帧开始时复位。
产生该最大长度的伪随机二进制序列的结构如图11所示。
PN945在PN511序列前填充217个符号作为前同步,后面填充217个符号作为后同步。
前同步217个符号 PN511 后同步217个符号
 
系统信息:
系统信息为每个信号帧提供必要的解调和解码信息,包括LDPC编码的码率、交织模式信息等。本系统中预设了64种不同的系统信息模式,并采用扩频技术传输。
通过以下步骤,可以得到64个32比特长的系统信息矢量,通过表2可以得到需要在信道上传输的32比特长的系统信息矢量。
1. 产生32个32位长的Walsh矢量。它们衍生于32位长的Walsh块。基本Walsh块为:
Figure 495568DEST_PATH_IMAGE047
。Walsh块的系统化产生方法为
Figure DEST_PATH_IMAGE048
Figure DEST_PATH_IMAGE050
,其中H为上一阶的Walsh块,即
Figure DEST_PATH_IMAGE051
Figure DEST_PATH_IMAGE053
2.将上述32个32位长的Walsh矢量取反,连同原有的32个Walsh矢量,共可以得到64个矢量。再将每个矢量经过“+1”到1值及“-1”到0值的映射,得到64个二进制矢量。
3.这64个矢量与一个长度为32的随机序列按位相异或后得到64个系统信息矢量。该随机序列由一个5比特的移位寄存器产生一个长度为31的5阶最大长度序列后再加上一个0产生。该31位最大长度序列的生成多项式定义为:
初始相位为00001,在每个信号帧开始时复位。
可采用如图12所示的LFSR结构产生。
4.将这32比特采用I、Q相同的4QAM调制映射成为32个复符号。
这样经过保护后,每个系统信息矢量长度为32个复符号,在其前面再加4个全1复符号。前置的这四个比特也采用I、Q相同的4QAM映射为4个复符号。
该72个系统信息符号通过复用模块与信道编码后的数据符号复合成帧体数据,其复用结构为:每帧帧体中子载波0到17、14994到15029、30006到30023为系统信息。其他子载波为数据子载波。子载波14994到15029对应36个系统信息。子载波30006到30023与子载波14994到15011相同,子载波0到17与子载波15012到15029相同。
统信息的调制方式与DTMB相同。子载波14994到15029对应如下表所示的系统信息向量。子载波30006到30023与子载波14994到15011相同,子载波0到17与子载波15012到15029相同。
下表所述为系统信息
Figure DEST_PATH_IMAGE055
下表所示为净荷数据率(8MHz带宽,5%的滚降)
Figure DEST_PATH_IMAGE056
数据符号:
数据长度为29952个符号。
 
帧体数据处理:
映射后29952个数据符号复接系统信息后,形成帧体,用30024个子载波调制,占用的RF带宽为7.56MHz。相邻的两个子载波间隔为251.7986Hz,对帧体信息符号X(k)进行频域交织,得到X(n),然后按下式进行变换得到时域信号:
Figure 790338DEST_PATH_IMAGE002
基带后处理:
基带后处理(成形滤波)采用平方根升余弦(Square Root Raised Cosine,SRRC)滤波器进行基带脉冲成形。SRRC滤波器的滚降系数
Figure DEST_PATH_IMAGE057
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为0.05。
平方根升余弦滤波器频率响应表达式如下式所示:
Figure DEST_PATH_IMAGE059
其中Ts为输入信号的符号周期(1/7.56us),
Figure 200591DEST_PATH_IMAGE057
Figure DEST_PATH_IMAGE060
为平方根升余弦滤波器滚降系数。
 
本发明的上述技术方案可以达到更好的误码率性能以及更低的门限值,图13和图14是将本发明的LDPC码字性能与最接近的DVB-T2的码字性能进行对比,其两两对比的码字为:
Figure 500991DEST_PATH_IMAGE061
如图13和图14所示,在译码算法采用置信传播算法(Belief Propagation)、迭代次数为50次、采用BPSK调制的参数条件下,本发明采用的LDPC码字与最接近的DVB-T2的码字相比,能够有更好的误码率性能。另一方面,本发明设计的码字在码率上高于DVB-T2的码字(9/13大于2/3,11/13大于5/6),本发明的码字也比DVBT2对应码字要短(14976小于16200,59904小于64800)。但是,在这种硬性的理论性能劣势条件下,本发明的码字依然比T2的码字性能要好一些,即门限值要低。
此外,本发明还对LDPC编码后的数据进行比特交织,先按照普通行写列读的方式输出成B向量,再根据特定的映射方式映射成C向量,是一种最优的性能配置。图15所示的是在59904码长、9/13码率的LDPC码字、置信传播算法迭代50次、调制方式256APSK参数下的性能曲线对比图。如图15所示,其中一条曲线是在256APSK映射前采用比特置换下得到的,另外一条并未采用比特置换。从图15可以发现,根据给定码字,给定调制方式,如果用算法找到一个最优的比特映射,是可以比无比特映射的方式性能上有较大的改善空间的,正如图15中所示的例子有0.2dB的性能改善。
采用了本发明的技术方案,能够实现一种基于DTMB系统且具有兼容性和扩展性的数字信号发射系统,其采用了与DTMB相同的帧头,使得发端的组帧和收端的同步、信道估计等模块可以重用或部分重用,采用了与DTMB完全相同的交织,不需要额外增加交织所用的存储器,采用了与DTMB兼容的系统信息方式(增加的模式使用了DTMB保留的系统信息),采用了与DTMB相同的扰码,并保持按帧复位的方式。本发明数字信号发射系统的所有参数均适用于6、7、8MHz的带宽。
所属领域的技术人员应当认识到,以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式,而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案,只要符合本发明的实质精神范围,都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (11)

1.一种数字信号发射系统,包括LDPC编码器,其特征在于:
所述LDPC编码器包括9/13和11/13两种码率,以及14976和59904两种码长;所述14976码长为短码,其对应的循环子矩阵的大小为96×96,所述59904码长为长码,其对应的循环子矩阵的大小为384×384。
2. 如权利要求1所述的数字信号发射系统,其特征在于,所述LDPC编码器的输出连接比特交织和星座内比特置换单元;
所述比特交织和星座内比特置换单元按行写入,共8行,对于短码交织,每行大小为1872,对于长码交织,每行大小为7488;所述比特交织和星座内比特置换单元按列读出,组成8比特为一组的符号序列向量B=(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7),对每个符号内的比特进行位置置换,输出为向量C=(c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7);其中,C向量与B向量的对应关系为:
3.如权利要求1所述的数字信号发射系统,其特征在于,码率为9/13,码长为14976,循环子矩阵大小为96×96的LDPC码字为:
Figure 2013102936100A00700012
Figure 2013102936100A00700021
Figure 2013102936100A00700041
4. 如权利要求1所述的数字信号发射系统,其特征在于,码率为11/13,码长为14976,循环子矩阵大小为96×96的LDPC码字为:
Figure 2013102936100A00700042
Figure 2013102936100A00700051
Figure 2013102936100A00700061
Figure 2013102936100A00700071
5. 如权利要求1所述的数字信号发射系统,其特征在于,码率为9/13,码长为59904,循环子矩阵大小为384×384的LDPC码字为:
Figure 2013102936100A00700072
Figure 2013102936100A00700081
Figure 2013102936100A00700091
Figure 2013102936100A00700111
6.  如权利要求1所述的数字信号发射系统,其特征在于,码率为11/13,码长为59904,循环子矩阵大小为384×384的LDPC码字为:
Figure 2013102936100A00700112
Figure 2013102936100A00700131
7. 如权利要求2所述的数字信号发射系统,其特征在于,所述比特交织和星座内比特置换单元的输出连接星座映射与交织单元,所述星座映射与交织单元将比特置换后得到的符号序列均匀地映射到256-APSK星座图中。
8. 如权利要求7所述的数字信号发射系统,其特征在于,所述星座映射与交织单元将交织输出的符号以29952个为一组分组,每组按行写入一个3744行8列矩阵;然后按列读出,得到频域交织后的29952个符号。
9. 如权利要求1所述的数字信号发射系统,其特征在于,所述数字信号发射系统包括信号帧,所述信号帧由帧头和帧体两部分时域信号组成;帧头和帧体信号的基带符号率相同;帧头部分由PN序列构成,帧头长度有三种选项;帧头信号采用I路和Q路相同的4QAM调制;帧体部分包含72个符号的系统信息和29952个符号的数据,共30024个符号,用30024个子载波调制;72个符号的系统信息由两组相同的36个符号组组成,32个连续信号帧组成一个超帧。
10. 如权利要求9所述的数字信号发射系统,其特征在于,所述72个系统信息符号通过复用模块与信道编码后的数据符号复合成帧体数据,其复用结构为:每帧帧体中子载波0到17、14994到15029、30006到30023为系统信息;其他子载波为数据子载波;子载波14994到15029对应一个36个符号组;子载波30006到30023与子载波14994到15011相同,子载波0到17与子载波15012到15029相同。
11. 如权利要求10所述的数字信号发射系统,其特征在于,所述30024个子载波占用带宽为7.56MHz;相邻的两个子载波间隔为251.7986Hz,对帧体信息符号X(k)进行频域交织,得到X(n),然后按下式进行变换得到时域信号:
Figure 2013102936100A00700151
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