CN113727383B - 发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统 - Google Patents

发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统；所述发送方法包括以下步骤：获取上层星座符号序列和下层星座符号序列；输出层分复用符号序列；生成发送导频符号序列；输出相移导频符号序列；获取子载波符号序列；输出逆变换符号序列；形成带循环前缀的正交频分复用符号序列；将带循环前缀的正交频分复用符号序列发送至层分复用传输系统中的接收机；本发明实现了SFN中不同基站与接收机之间的信道的有效分离以及对各基站承载不同本地内容的下层信号进行独立信道均衡，降低了SFN中采用LDM传输系统提供不同本地服务的各基站发射机之间的同信道干扰，进而提升了下层信号的检测性能。

Description

发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统
技术领域
本发明属于广播通信技术领域，特别是涉及一种发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统。
背景技术
本地内容提供了一种有效的吸引观众的方式，而广播公司通常需要个性化的内容(广告，新闻等)来满足客户的需求，因此对于广播公司而言，在地面数字电视广播单频网(Single Frequency Networks，SFN)提供本地内容插入具有极大的商业价值。
随着地面广播业务的快速发展，广播频段的频谱逐渐成为一种稀缺资源，高效、灵活的频谱使用显得尤为重要，新提出的层分复用(Layered Division Multiplexing，LDM)技术作为本地内容插入的解决方案之一不仅可以实现高效的多种服务交付，还具有较高的频谱效率。
LDM是以频谱叠加的方式将分别携带不同业务的多个已调信号混合在同一频带内进行传输，可用于提供无缝的本地覆盖/服务，LDM上层可用于提供在SFN模式下运行的高码率服务，具有负信噪比阈值(dB)的LDM下层能够可靠地从每个SFN发射机提供无缝的本地覆盖/服务；SFN中各基站发射机发射两层或多层LDM的信号，LDM上层信号承载相同的广域服务信息，一个或多个LDM下层信号承载不同的本地服务信息，在SFN中，接收机可以收到来自多个基站的同频混合信号；当解调承载广域服务信息的LDM上层信号时，由于各基站发射的LDM上层信号相同，接收机可以利用接收到的来自不同基站的混合导频信号进行信道估计，并用该信道估计值解调接收到的来自不同基站的混合上层信号，不会导致不同基站信号之间的干扰；但是，当解调承载本地服务信息的LDM下层信号时，由于各基站发射的LDM下层信号不同，直接用接收到的来自不同基站的混合导频信号进行信道估计，该信道响应对于下层信号而言是有偏估计，若用该混合信道估计值解调接收到的来自不同基站的混合下层信号，将导致各接收机解调各自下层信号的性能严重下降，尤其是当接收到的来自两个基站的信号强度相当的情况；特别地，当两个基站发射信号到达接收机的时间接近时，两个基站与接收机之间的传输信道的冲击响应更加难以分离，则必然影响下层信号的检测性能。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统，用于解决现有技术中不同基站与接收机之间的信道分离困难，造成不同基站的LDM下层信号之间同频干扰严重，从而影响下层信号检测性能的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种发送方法，应用于层分复用传输系统中的多个基站，所述多个基站具有相同的发射频率，且各基站的覆盖区域存在全部或部分重叠，各基站采用具有不同相移的导频；所述发送方法包括以下步骤：获取对输入的承载广域内容的上层信息比特序列进行编码和调制后，产生的上层星座符号序列，及对输入的承载本地内容的下层信息比特序列进行编码和调制后，产生的下层星座符号序列；将所述上层星座符号序列和所述下层星座符号序列按各基站预定的功率注入比进行合并，输出层分复用符号序列；根据所述导频生成发送导频符号序列；根据各基站的预设相移因子对所述发送导频符号序列进行相移处理，输出相移导频符号序列；按照预设规则将所述层分复用符号序列和所述相移导频符号序列映射到子载波传输，获取子载波符号序列；对所述子载波符号序列进行离散傅里叶逆变换，输出逆变换符号序列；将所述逆变换符号序列尾部的预设个符号复制到所述逆变换符号序列的前端，形成带循环前缀的正交频分复用符号序列；将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列发送至所述层分复用传输系统中的接收机。
本发明提供一种发送装置，应用于层分复用传输系统中的多个基站，所述多个基站具有相同的发射频率，且各基站的覆盖区域存在全部或部分重叠，各基站采用具有不同相移的导频；所述发送装置包括：获取模块、合并模块、生成模块、相移模块、子载波映射模块、傅里叶逆变换模块、前缀添加模块和发送模块；所述获取模块用于获取对输入的承载广域内容的上层信息比特序列进行编码和调制后，产生的上层星座符号序列，及对输入的承载本地内容的下层信息比特序列进行编码和调制后，产生的下层星座符号序列；所述合并模块用于将所述上层星座符号序列和所述下层星座符号序列按各基站预定的功率注入比进行合并，输出层分复用符号序列；所述生成模块用于根据所述导频生成发送导频符号序列；所述相移模块用于根据各基站的预设相移因子对所述发送导频符号序列进行相移处理，输出相移导频符号序列；所述子载波映射模块用于按照预设规则将所述层分复用符号序列和所述相移导频符号序列映射到子载波传输，获取子载波符号序列；所述傅里叶逆变换模块用于对所述子载波符号序列进行离散傅里叶逆变换，输出逆变换符号序列；所述前缀添加模块用于将所述逆变换符号序列尾部的预设个符号复制到所述逆变换符号序列的前端，形成带循环前缀的正交频分复用符号序列；所述发送模块用于将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列发送至所述层分复用传输系统中的接收机。
本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的发送方法。
本发明提供一种基站，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述基站执行上述的发送方法。
本发明提供一种接收方法，应用于层分复用传输系统中的接收机，包括以下步骤：接收所述层分复用传输系统中的多个基站发送来的带循环前缀的正交频分复用符号序列；将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列的循环前缀去除，获取前缀去除符号序列；对所述前缀去除符号序列进行离散傅里叶变换，输出傅里叶变换符号序列；根据所述基站的数据子载波符号序列和导频子载波符号序列，从所述傅里叶变换符号序列中提取出接收数据符号序列和接收导频符号序列；根据所述接收导频符号序列、与所述基站相同的发送导频符号序列及对应所述基站的预设相移因子，获取多个来自不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应；利用多个对应不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应，对对应的所述接收数据符号序列进行信道均衡，获取多个上层信号信道均衡符号序列；对所述多个上层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出上层信息比特序列；对所述上层信息比特序列进行编码和调制，输出多个重构的上层星座符号序列；根据所述重构的上层星座符号序列，从所述接收数据符号序列中消除上层信号的干扰，获得下层数据符号序列；根据各基站对应的所述数据子载波符号序列的信道频率响应对所述下层数据符号序列进行信道均衡，以获取多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列；对所述多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出对应所述基站的下层信息比特序列。
于本发明的一实施例中，根据所述接收导频符号序列、与所述基站相同的发送导频符号序列及对应所述基站的预设相移因子，获取多个来自不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应包括以下步骤：根据所述接收导频符号序列和所述发送导频符号序列，获取所述导频子载波符号序列的信道频率响应；对所述导频子载波符号序列的信道频率响应进行离散傅里叶逆变换，获取第一信道冲击响应；根据所述预设相移因子和所述第一信道冲击响应，获取各基站对应的第二信道冲击响应；将所述第二信道冲击响应左移所述预设相移因子后，再进行离散傅里叶变换，获取各基站对应的信道频率响应；由所述各基站对应的所述信道频率响应，根据所述导频子载波符号序列与所述数据子载波符号序列之间的位置关系，获取各基站对应的所述数据子载波符号序列的信道频率响应。
本发明提供一种接收装置，应用于层分复用传输系统中的接收机，包括：接收模块、前缀去除模块、傅里叶变换模块、提取模块、获取模块、上层信道均衡模块及第一输出模块、第二输出模块、干扰消除模块、下层信道均衡模块、第三输出模块；所述接收模块用于接收所述层分复用传输系统中的多个基站发送来的带循环前缀的正交频分复用符号序列；所述前缀去除模块用于将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列的循环前缀去除，获取前缀去除符号序列；所述傅里叶变换模块用于对所述前缀去除符号序列进行离散傅里叶变换，输出傅里叶变换符号序列；所述提取模块用于根据所述基站的数据子载波符号序列和导频子载波符号序列，从所述傅里叶变换符号序列中提取出接收数据符号序列和接收导频符号序列；所述获取模块用于根据所述接收导频符号序列、与所述基站相同的发送导频符号序列及对应所述基站的预设相移因子，获取多个来自不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应；所述上层信道均衡模块用于利用多个对应不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应，对对应的所述接收数据符号序列进行信道均衡，获取多个上层信号信道均衡符号序列；所述第一输出模块用于对所述多个上层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出上层信息比特序列；所述第二输出模块用于对所述上层信息比特序列进行编码和调制，输出多个重构的上层星座符号序列；所述干扰消除模块用于根据所述重构的上层星座符号序列，从所述接收数据符号序列中消除上层信号的干扰，获得下层数据符号序列；所述下层信道均衡模块用于根据各基站对应的所述数据子载波符号序列的信道频率响应对所述下层数据符号序列进行信道均衡，以获取多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列；所述第三输出模块用于对所述多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出对应所述基站的下层信息比特序列。
本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的接收方法。
本发明提供一种接收机，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述接收机执行上述的接收方法。
本发明提供一种层分复用传输系统，包括上述的基站和上述的接收机。
如上所述，本发明所述的发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统，具有以下有益效果：
本发明通过各基站采用具有不同相移的导频，实现了SFN中不同基站与接收机之间的信道的有效分离；接收机对用于检测承载广域服务的LDM上层信号和承载本地服务的LDM下层信号的信道进行单独的信道估计，实现了对各基站承载不同本地内容的下层信号进行独立信道均衡，降低了SFN中采用LDM传输系统提供不同本地服务的各基站发射机之间的同信道干扰，进而提升了下层信号的检测性能。
附图说明
图1显示为本发明的SFN覆盖于一实施例中的结构示意图。
图2显示为本发明的发送方法于一实施例中的流程图。
图3显示为本发明的发送装置于一实施例中的结构示意图。
图4显示为本发明的基站于一实施例中的结构示意图。
图5显示为本发明的接收方法于一实施例中的流程图。
图6显示为本发明的获取多个来自不同基站的数据子载波符号序列的信道频率响应于一实施例中的流程图。
图7显示为本发明的接收装置于一实施例中的结构示意图。
图8显示为本发明的接收机于一实施例中的结构示意图。
图9显示为本发明的层分复用传输系统于一实施例中的结构示意图。
图10显示为本发明的发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统于一实施例中检测下层信号BER性能的仿真结果示意图。
标号说明
31        获取模块
32        合并模块
33        生成模块
34        相移模块
35        子载波映射模块
36        傅里叶逆变换模块
37        前缀添加模块
38        发送模块
41        处理器
42        存储器
71        接收模块
72        前缀去除模块
73        傅里叶变换模块
74        提取模块
75        获取模块
76        上层信道均衡模块
77        第一输出模块
78        第二输出模块
79        干扰消除模块
710       下层信道均衡模块
711       第三输出模块
81        处理器
82        存储器
91        基站
92        接收机
S21～S28  步骤
S51～S511 步骤
S551～S555步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统，通过各基站采用具有不同相移的导频，实现了SFN中不同基站与接收机之间的信道的有效分离；接收机对用于检测承载广域服务的LDM上层信号和承载本地服务的LDM下层信号的信道进行单独的信道估计，实现了对各基站承载不同本地内容的下层信号进行独立信道均衡，降低了SFN中采用LDM传输系统提供不同本地服务的各基站发射机之间的同信道干扰，进而提升了下层信号的检测性能。
如图1所示，于一实施例中，本发明的发送方法应用于层分复用传输系统中的多个基站(基站A、B、C、D)，所述多个基站具有相同的发射频率，且各基站的覆盖区域存在全部或部分重叠，各基站采用具有不同相移的导频。
需要说明的是，每个基站都采用LDM传输方式，其中LDM上层信号承载相同的广域服务信息，采用相同的调制编码方式；LDM下层信号承载不同的本地服务信息，采用相同或不同的调制编码方式。
进一步地，层分复用传输系统中每个基站的实现结构相同，仅是对应不同基站中的部分模块的参数配置不同。
不失一般性，下面描述生成一个调制符号数据块的传输过程，当传输连续调制符号数据块时，重复以下过程即可。
假设承载广域内容的上层信息比特序列由NUbit个信息比特组成，可表示为{BU(b),b＝0,1,2,...,NUbit-1}；第k(k＝0,L,K-1)个基站承载本地内容的下层信息比特序列由NLbit个信息比特组成，可表示为
Figure BDA0002508963600000071
NUbit与NLbit可以相同，也可以不同。
如图2所示，于一实施例中，所述发送方法包括以下步骤：
步骤S21、获取对输入的承载广域内容的上层信息比特序列进行编码和调制后，产生的上层星座符号序列，及对输入的承载本地内容的下层信息比特序列进行编码和调制后，产生的下层星座符号序列。
具体地，对输入的上层信息比特序列{BU(b),b＝0,1,2,...,NUbit-1}进行编码和调制，编码调制输出为1个或多个长度为ND的上层星座符号序列，第m个星座符号序列可表示为
Figure BDA0002508963600000072
对输入的承载本地内容的下层信息比特序列
Figure BDA0002508963600000073
进行编码和调制，输出为1个或多个长度为ND的下层星座符号序列，第m个符号序列可表示为
Figure BDA0002508963600000074
需要说明的是，下层的编码调制方式可以与上层的编码调制方式相同，也可以不同。
步骤S22、将所述上层星座符号序列和所述下层星座符号序列按各基站预定的功率注入比进行合并，输出层分复用符号序列。
具体地，按顺序将上层星座符号序列
Figure BDA0002508963600000081
与下层星座符号序列
Figure BDA0002508963600000082
按各基站预定的功率注入比进行合并，输出层分复用符号序列，记为
Figure BDA0002508963600000083
其计算式为
Figure BDA0002508963600000084
其中gk为第k个基站采用的LDM下层信号功率注入比，为一定量。
步骤S23、根据所述导频生成发送导频符号序列。
具体地，根据导频生成长度为NP的发送导频符号序列{P(d),d＝0,1,2,...,NP-1}。
步骤S24、根据各基站的预设相移因子对所述发送导频符号序列进行相移处理，输出相移导频符号序列。
具体地，根据各基站的预设相移因子对发送导频符号序列{P(d),d＝0,1,2,...,NP-1}进行相移处理，输出相移导频符号序列{Pk(d),d＝0,1,2,...,NP-1}，并且
Figure BDA0002508963600000085
其中θk为第k个基站的预设相移因子。
需要说明的是，预设相移因子的选取需考虑不同基站的覆盖范围与信道时延扩展等特性。
步骤S25、按照预设规则将所述层分复用符号序列和所述相移导频符号序列映射到子载波传输，获取子载波符号序列。
具体地，按照预设规则将层分复用符号序列和相移导频符号映射到子载波传输，得到长度为Q的子载波符号序列，记为{Xm,k(n),n＝0,1,2,...,Q-1}。
需要说明的是，子载波符号序列包括数据子载波符号序列和导频子载波符号序列。
其中
Figure BDA0002508963600000086
{IndD(d)}为数据子载波符号序列；Xm,k(IndP(d))＝Pk(d),d＝0,1,2,...,NP-1，{IndP(d)}为导频子载波符号序列；Xm,k(IndZ(d))＝0,d＝0,...,Q-ND-NP-1，{IndZ(d)}为零子载波符号序列。
进一步地，对于不同的层分复用符号序列，数据子载波、导频子载波和零子载波的符号序列可以不相同。
步骤S26、对所述子载波符号序列进行离散傅里叶逆变换，输出逆变换符号序列。
具体地，对子载波符号序列{Xm,k(n),n＝0,1,2,...,Q-1}进行Q点离散傅里叶逆变换，输出逆变换符号序列，记为{xm,k(t),t＝0,1,...,Q-1}，其计算式为
Figure BDA0002508963600000091
步骤S27、将所述逆变换符号序列尾部的预设个符号复制到所述逆变换符号序列的前端，形成带循环前缀的正交频分复用符号序列。
具体地，将逆变换符号序列{xm,k(t),t＝0,1,...,Q-1}的尾部的预设个(NCP个)符号复制到其前端，形成最终的带循环前缀的正交频分复用符号序列{sm,k(t),t＝0,1,2....Q+NCP-1}，其中NCP为保护间隔长度，为一预设定量。
步骤S28、将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列发送至所述层分复用传输系统中的接收机。
需要说明的是，本发明所述的发送方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
如图3所示，于一实施例中，本发明的发送装置应用于层分复用传输系统中的多个基站，所述多个基站具有相同的发射频率，且各基站的覆盖区域存在全部或部分重叠，各基站采用具有不同相移的导频；所述发送装置包括获取模块31、合并模块32、生成模块33、相移模块34、子载波映射模块35、傅里叶逆变换模块36、前缀添加模块37和发送模块38。
所述获取模块31用于获取对输入的承载广域内容的上层信息比特序列进行编码和调制后，产生的上层星座符号序列，及对输入的承载本地内容的下层信息比特序列进行编码和调制后，产生的下层星座符号序列。
所述合并模块32用于将所述上层星座符号序列和所述下层星座符号序列按各基站预定的功率注入比进行合并，输出层分复用符号序列。
所述生成模块33用于根据所述导频生成发送导频符号序列。
所述相移模块34用于根据各基站的预设相移因子对所述发送导频符号序列进行相移处理，输出相移导频符号序列。
所述子载波映射模块35用于按照预设规则将所述层分复用符号序列和所述相移导频符号序列映射到子载波传输，获取子载波符号序列。
所述傅里叶逆变换模块36用于对所述子载波符号序列进行离散傅里叶逆变换，输出逆变换符号序列。
所述前缀添加模块37用于将所述逆变换符号序列尾部的预设个符号复制到所述逆变换符号序列的前端，形成带循环前缀的正交频分复用符号序列。
所述发送模块38用于将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列发送至所述层分复用传输系统中的接收机。
需要说明的是，所述获取模块31、所述合并模块32、所述生成模块33、所述相移模块34、所述子载波映射模块35、所述傅里叶逆变换模块36、所述前缀添加模块37和所述发送模块38的结构及原理与上述发送方法中的步骤一一对应，故在此不再赘述。
进一步地，该发送装置除包括获取模块31、合并模块32、生成模块33、相移模块34、子载波映射模块35、傅里叶逆变换模块36、前缀添加模块37和发送模块38外，还包括串并/并串转换模块、成形滤波、数模转换、RF变频模块以及发射天线等与本发送装置无直接联系的层分复用传输系统(数字通信系统)基站发射机必要组成部分，在此均已做省略。
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个数字信号处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上装置(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
本发明的存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的发送方法。所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
如图4所示，本发明的基站包括处理器41及存储器42。
所述存储器42用于存储计算机程序；优选地，所述存储器42包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
所述处理器41与所述存储器42相连，用于执行所述存储器42存储的计算机程序，以使所述基站执行上述的发送方法。
优选地，所述处理器41可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
需要说明的是，本发明的发送装置可以实现本发明的发送方法，但本发明的发送方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的发送装置的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。
如图5所示，于一实施例中，本发明的接收方法，应用于层分复用传输系统中的接收机，包括以下步骤：
步骤S51、接收所述层分复用传输系统中的多个基站发送来的带循环前缀的正交频分复用符号序列。
具体地，考虑接收端理想同步无延迟的情况，记接收到的第m(m＝0,...,M-1)个正交频分复用符号序列为{rm(t),m＝0,...,M-1；t＝0,1,...,Q+NCP-1}，假设接收机欲解调第k(k＝0,L,K-1)个基站的下层信号。
步骤S52、将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列的循环前缀去除，获取前缀去除符号序列。
具体地，将带循环前缀的正交频分复用符号序列rm(t)去除长度为NCP的循环前缀，得到前缀去除符号序列，记为{ym(t),t＝0,1,...,Q-1}。
步骤S53、对所述前缀去除符号序列进行离散傅里叶变换，输出傅里叶变换符号序列。
具体地，将上述得到的前缀去除符号序列{ym(t),t＝0,1,...,Q-1}做Q点离散傅里叶变换，输出傅里叶变换符号序列，记为{Ym(n),n＝0,1,...,Q-1}，其中
Figure BDA0002508963600000121
步骤S54、根据所述基站的数据子载波符号序列和导频子载波符号序列，从所述傅里叶变换符号序列中提取出接收数据符号序列和接收导频符号序列。
具体地，根据基站的数据子载波符号序列和导频子载波符号序列，从傅里叶变换符号序列{Ym(n),n＝0,1,...,Q-1}中提取接收数据符号序列
Figure BDA0002508963600000122
和接收导频符号序列
Figure BDA0002508963600000123
并且
Figure BDA0002508963600000124
Figure BDA0002508963600000125
步骤S55、根据所述接收导频符号序列、与所述基站相同的发送导频符号序列及对应所述基站的预设相移因子，获取多个来自不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应。
具体地，根据接收导频符号序列
Figure BDA0002508963600000126
以及本地存储的与基站相同的发送导频符号序列{P(d),d＝0,1,2,...,NP-1}和第k个基站对应的预设相移因子θk，估计来自不同基站的数据子载波的信道频率响应
Figure BDA0002508963600000127
如图6所示，于一实施例中，根据所述接收导频符号序列、与所述基站相同的发送导频符号序列及对应所述基站的预设相移因子，获取多个来自不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应包括以下步骤：
步骤S551、根据所述接收导频符号序列和所述发送导频符号序列，获取所述导频子载波符号序列的信道频率响应。
具体地，将导频子载波符号序列的信道频率响应记为
Figure BDA0002508963600000128
计算公式表示为：
Figure BDA0002508963600000129
步骤S552、对所述导频子载波符号序列的信道频率响应进行离散傅里叶逆变换，获取第一信道冲击响应。
具体地，对导频子载波符号序列的信道频率响应
Figure BDA00025089636000001210
做NP点离散傅里叶逆变换，获得第一信道冲击响应，记为
Figure BDA00025089636000001211
即
Figure BDA00025089636000001212
步骤S553、根据所述预设相移因子和所述第一信道冲击响应，获取各基站对应的第二信道冲击响应。
具体地，各基站对应的第二信道冲击响应记为
Figure BDA0002508963600000131
即
Figure BDA0002508963600000132
步骤S554、将所述第二信道冲击响应左移所述预设相移因子后，再进行离散傅里叶变换，获取各基站对应的信道频率响应。
具体地，将第二信道冲击响应
Figure BDA0002508963600000133
左移预设相移因子θk位后，再分别进行R点离散傅里叶变换后，获得各基站对应的信道频率响应，记为
Figure BDA0002508963600000134
即
Figure BDA0002508963600000135
其中，R等于导频数量与导频间隔的乘积。
步骤S555、由所述各基站对应的所述信道频率响应，根据所述导频子载波符号序列与所述数据子载波符号序列之间的位置关系，获取各基站对应的所述数据子载波符号序列的信道频率响应。
具体地，由各基站对应的信道频率响应
Figure BDA0002508963600000136
根据导频子载波符号序列{IndP(d)}与数据子载波符号序列{IndD(d)}之间的位置关系，获得各基站的数据子载波的信道频率响应，记为
Figure BDA0002508963600000137
步骤S56、利用多个对应不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应，对对应的所述接收数据符号序列进行信道均衡，获取多个上层信号信道均衡符号序列。
具体地，利用获得的数据子载波的信道频率响应
Figure BDA0002508963600000138
对接收数据符号序列
Figure BDA0002508963600000139
进行信道均衡，获得上层信号信道均衡符号序列
Figure BDA00025089636000001310
需要说明的是，本步骤采用的均衡算法可以用但不限于迫零(ZF)或最小均方误差(MMSE)均衡操作；其中，
对于ZF均衡，输出为
Figure BDA00025089636000001311
对于MMSE均衡，输出为
Figure BDA0002508963600000141
其中上标*表示共轭；σ2为数据子载波上的噪声方差。
步骤S57、对所述多个上层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出上层信息比特序列。
具体地，对M个上层信号信道均衡符号序列
Figure BDA0002508963600000142
分别进行解调后，再合并统一解码，输出为上层信息比特的估计序列，记为上层信息比特序列
Figure BDA0002508963600000143
步骤S58、对所述上层信息比特序列进行编码和调制，输出多个重构的上层星座符号序列。
具体地，对输入的上层信息比特序列
Figure BDA0002508963600000144
进行编码和调制，输出为多个长度为ND的上层星座符号序列，重构的第m个上层星座符号序列可表示为
Figure BDA0002508963600000145
步骤S59、根据所述重构的上层星座符号序列，从所述接收数据符号序列中消除上层信号的干扰，获得下层数据符号序列。
具体地，根据重构的上层星座符号序列
Figure BDA0002508963600000146
从接收数据符号序列
Figure BDA0002508963600000147
中消除上层信号的干扰，获得下层数据符号序列，记为
Figure BDA0002508963600000148
即
Figure BDA0002508963600000149
步骤S510、根据各基站对应的所述数据子载波符号序列的信道频率响应对所述下层数据符号序列进行信道均衡，以获取多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列。
具体地，根据获得各基站对应的数据子载波的信道频率响应对下层数据符号序列进行信道均衡，以获取各基站下层信号信道均衡符号序列
Figure BDA00025089636000001410
需要说明的是，本步骤采用的均衡算法可以用但不限于迫零(ZF)或最小均方误差(MMSE)均衡操作；其中，
对于ZF均衡，输出为
Figure BDA00025089636000001411
对于MMSE均衡，输出为
Figure BDA0002508963600000151
其中上标*表示共轭；
Figure BDA0002508963600000152
为下层信号上的噪声方差。
步骤S511、对所述多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出对应所述基站的下层信息比特序列。
具体地，对M个下层信号信道均衡符号序列
Figure BDA0002508963600000153
分别进行解调后，再合并统一解码，输出为第k个基站对应的下层信息比特的估计序列，记为下层信息比特序列
Figure BDA0002508963600000154
需要说明的是，本发明所述的接收方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
如图7所示，本发明提供一种接收装置，应用于层分复用传输系统中的接收机，包括接收模块71、前缀去除模块72、傅里叶变换模块73、提取模块74、获取模块75、上层信道均衡模块76、第一输出模块77、第二输出模块78、干扰消除模块79、下层信道均衡模块710及第三输出模块711。
所述接收模块71用于接收所述层分复用传输系统中的多个基站发送来的带循环前缀的正交频分复用符号序列。
所述前缀去除模块72用于将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列的循环前缀去除，获取前缀去除符号序列。
所述傅里叶变换模块73用于对所述前缀去除符号序列进行离散傅里叶变换，输出傅里叶变换符号序列。
所述提取模块74用于根据所述基站的数据子载波符号序列和导频子载波符号序列，从所述傅里叶变换符号序列中提取出接收数据符号序列和接收导频符号序列。
所述获取模块75用于根据所述接收导频符号序列、与所述基站相同的发送导频符号序列及对应所述基站的预设相移因子，获取多个来自不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应。
所述上层信道均衡模块76用于利用多个对应不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应，对对应的所述接收数据符号序列进行信道均衡，获取多个上层信号信道均衡符号序列。
所述第一输出模块77用于对所述多个上层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出上层信息比特序列。
所述第二输出模块78用于对所述上层信息比特序列进行编码和调制，输出多个重构的上层星座符号序列。
所述干扰消除模块79用于根据所述重构的上层星座符号序列，从所述接收数据符号序列中消除上层信号的干扰，获得下层数据符号序列。
所述下层信道均衡模块710用于根据各基站对应的所述数据子载波符号序列的信道频率响应对所述下层数据符号序列进行信道均衡，以获取多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列。
所述第三输出模块711用于对所述多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出对应所述基站的下层信息比特序列。
需要说明的是，所述接收模块71、所述前缀去除模块72、所述傅里叶变换模块73、所述提取模块74、所述获取模块75、所述上层信道均衡模块76、所述第一输出模块77、所述第二输出模块78、所述干扰消除模块79、所述下层信道均衡模块710及所述第三输出模块711的结构及原理与上述接收方法中的步骤一一对应，故在此不再赘述。
进一步地，该接收装置除包括接收模块71、前缀去除模块72、傅里叶变换模块73、提取模块74、获取模块75、上层信道均衡模块76、第一输出模块77、第二输出模块78、干扰消除模块79、下层信道均衡模块710及第三输出模块711外，还包括接收天线、射频变频装置、模数转换装置、同步装置等与本接收装置无直接联系的层分复用传输系统(数字通信系统)接收机必要组成部分，在此均已做省略。
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个数字信号处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上装置(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
本发明的存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的接收方法。所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
如图8所示，本发明的接收机包括处理器81及存储器82。
所述存储器82用于存储计算机程序；优选地，所述存储器82包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
所述处理器81与所述存储器82相连，用于执行所述存储器82存储的计算机程序，以使所述接收机执行上述的接收方法。
优选地，所述处理器81可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
需要说明的是，本发明的接收装置可以实现本发明的接收方法，但本发明的接收方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的接收装置的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。
如图9所示，于一实施例中，本发明的层分复用传输系统，包括上述的基站91和上述的接收机92。
具体地，基站91向接收机92发送信号，接收机92接收该信号。
需要说明的是，基站91和接收机92的结构及工作原理与上述对基站和接收机结构及工作原理的描述相同，在此不再赘述。
进一步地，基站91的数量为多个。
下面通过具体实施例来进一步验证本发明的发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统。
具体地，应用该发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统进行下层信号检测BER(Bit Error Ratio，比特出错概率)性能仿真。
于一实施例中，各仿真参数如下表1所示：
表1仿真参数
Figure BDA0002508963600000181
如图10所示，显示为采用表1所示的ATSC 3.0标准系统参数，基于发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统检测下层信号BER性能仿真结果。
由图10可见，当拟检测的基站信号强度与SFN同频基站的功率比分别为10dB、3dB和0dB时，实际信道估计条件下，所提传输方案的下层信号检测的BER性能均优于基于混合信道估计的传输方案，尤其是当两个基站的信号强度相同时(φ＝0dB)，基于混合信道估计的传输方案已无法工作(BER大于0.2)，但所提方案仍然具有良好的BER性能；并且，在各功率比下，所提传输方案采用实际信道估计的BER性能与理想信道估计的BER性能损失均小于1dB应用检测下层信号结果。
综上所述，本发明的发送/接收方法、装置、介质、基站、接收机、层分复用传输系统，通过各基站采用具有不同相移的导频，实现了SFN中不同基站与接收机之间的信道的有效分离；接收机对用于检测承载广域服务的LDM上层信号和承载本地服务的LDM下层信号的信道进行单独的信道估计，实现了对各基站承载不同本地内容的下层信号进行独立信道均衡，降低了SFN中采用LDM传输系统提供不同本地服务的各基站发射机之间的同信道干扰，进而提升了下层信号的检测性能；所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种发送方法，应用于层分复用传输系统中的多个基站，其特征在于，所述多个基站具有相同的发射频率，且各基站的覆盖区域存在全部或部分重叠，各基站采用具有不同相移的导频；所述发送方法包括以下步骤：
获取对输入的承载广域内容的上层信息比特序列进行编码和调制后，产生的上层星座符号序列，及对输入的承载本地内容的下层信息比特序列进行编码和调制后，产生的下层星座符号序列；
将所述上层星座符号序列和所述下层星座符号序列按各基站预定的功率注入比进行合并，输出层分复用符号序列；
根据所述导频生成发送导频符号序列；
根据各基站的预设相移因子对所述发送导频符号序列进行相移处理，输出相移导频符号序列；
按照预设规则将所述层分复用符号序列和所述相移导频符号序列映射到子载波传输，获取子载波符号序列；
对所述子载波符号序列进行离散傅里叶逆变换，输出逆变换符号序列；
将所述逆变换符号序列尾部的预设个符号复制到所述逆变换符号序列的前端，形成带循环前缀的正交频分复用符号序列；
将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列发送至所述层分复用传输系统中的接收机。
2.一种发送装置，应用于层分复用传输系统中的多个基站，其特征在于，所述多个基站具有相同的发射频率，且各基站的覆盖区域存在全部或部分重叠，各基站采用具有不同相移的导频；所述发送装置包括：获取模块、合并模块、生成模块、相移模块、子载波映射模块、傅里叶逆变换模块、前缀添加模块和发送模块；
所述获取模块用于获取对输入的承载广域内容的上层信息比特序列进行编码和调制后，产生的上层星座符号序列，及对输入的承载本地内容的下层信息比特序列进行编码和调制后，产生的下层星座符号序列；
所述合并模块用于将所述上层星座符号序列和所述下层星座符号序列按各基站预定的功率注入比进行合并，输出层分复用符号序列；
所述生成模块用于根据所述导频生成发送导频符号序列；
所述相移模块用于根据各基站的预设相移因子对所述发送导频符号序列进行相移处理，输出相移导频符号序列；
所述子载波映射模块用于按照预设规则将所述层分复用符号序列和所述相移导频符号序列映射到子载波传输，获取子载波符号序列；
所述傅里叶逆变换模块用于对所述子载波符号序列进行离散傅里叶逆变换，输出逆变换符号序列；
所述前缀添加模块用于将所述逆变换符号序列尾部的预设个符号复制到所述逆变换符号序列的前端，形成带循环前缀的正交频分复用符号序列；
所述发送模块用于将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列发送至所述层分复用传输系统中的接收机。
3.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1中所述的发送方法。
4.一种基站，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述基站执行权利要求1中所述的发送方法。
5.一种接收方法，应用于层分复用传输系统中的接收机，其特征在于，包括以下步骤：
接收所述层分复用传输系统中的多个基站发送来的带循环前缀的正交频分复用符号序列；
将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列的循环前缀去除，获取前缀去除符号序列；
对所述前缀去除符号序列进行离散傅里叶变换，输出傅里叶变换符号序列；
根据所述基站的数据子载波符号序列和导频子载波符号序列，从所述傅里叶变换符号序列中提取出接收数据符号序列和接收导频符号序列；
根据所述接收导频符号序列、与所述基站相同的发送导频符号序列及对应所述基站的预设相移因子，获取多个来自不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应；
利用多个对应不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应，对对应的所述接收数据符号序列进行信道均衡，获取多个上层信号信道均衡符号序列；
对所述多个上层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出上层信息比特序列；
对所述上层信息比特序列进行编码和调制，输出多个重构的上层星座符号序列；
根据所述重构的上层星座符号序列，从所述接收数据符号序列中消除上层信号的干扰，获得下层数据符号序列；
根据各基站对应的所述数据子载波符号序列的信道频率响应对所述下层数据符号序列进行信道均衡，以获取多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列；
对所述多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出对应所述基站的下层信息比特序列。
6.根据权利要求5所述的接收方法，其特征在于，根据所述接收导频符号序列、与所述基站相同的发送导频符号序列及对应所述基站的预设相移因子，获取多个来自不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应包括以下步骤：
根据所述接收导频符号序列和所述发送导频符号序列，获取所述导频子载波符号序列的信道频率响应；
对所述导频子载波符号序列的信道频率响应进行离散傅里叶逆变换，获取第一信道冲击响应；
根据所述预设相移因子和所述第一信道冲击响应，获取各基站对应的第二信道冲击响应；
将所述第二信道冲击响应左移所述预设相移因子后，再进行离散傅里叶变换，获取各基站对应的信道频率响应；
由所述各基站对应的所述信道频率响应，根据所述导频子载波符号序列与所述数据子载波符号序列之间的位置关系，获取各基站对应的所述数据子载波符号序列的信道频率响应。
7.一种接收装置，应用于层分复用传输系统中的接收机，其特征在于，包括：接收模块、前缀去除模块、傅里叶变换模块、提取模块、获取模块、上层信道均衡模块、第一输出模块、第二输出模块、干扰消除模块、下层信道均衡模块及第三输出模块；
所述接收模块用于接收所述层分复用传输系统中的多个基站发送来的带循环前缀的正交频分复用符号序列；
所述前缀去除模块用于将所述带循环前缀的正交频分复用符号序列的循环前缀去除，获取前缀去除符号序列；
所述傅里叶变换模块用于对所述前缀去除符号序列进行离散傅里叶变换，输出傅里叶变换符号序列；
所述提取模块用于根据所述基站的数据子载波符号序列和导频子载波符号序列，从所述傅里叶变换符号序列中提取出接收数据符号序列和接收导频符号序列；
所述获取模块用于根据所述接收导频符号序列、与所述基站相同的发送导频符号序列及对应所述基站的预设相移因子，获取多个来自不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应；
所述上层信道均衡模块用于利用多个对应不同基站的所述数据子载波符号序列的信道频率响应，对对应的所述接收数据符号序列进行信道均衡，获取多个上层信号信道均衡符号序列；
所述第一输出模块用于对所述多个上层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出上层信息比特序列；
所述第二输出模块用于对所述上层信息比特序列进行编码和调制，输出多个重构的上层星座符号序列；
所述干扰消除模块用于根据所述重构的上层星座符号序列，从所述接收数据符号序列中消除上层信号的干扰，获得下层数据符号序列；
所述下层信道均衡模块用于根据各基站对应的所述数据子载波符号序列的信道频率响应对所述下层数据符号序列进行信道均衡，以获取多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列；
所述第三输出模块用于对所述多个对应各基站的下层信号信道均衡符号序列分别进行解调后，再合并统一解码，输出对应所述基站的下层信息比特序列。
8.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求5至6中任一项所述的接收方法。
9.一种接收机，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述接收机执行权利要求5至6中任一项所述的接收方法。
10.一种层分复用传输系统，其特征在于，包括权利要求4中所述的基站和权利要求9中所述的接收机。
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