CN1179037A - 通讯方法,发射装置,发射方法,接收装置和接收方法 - Google Patents
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Abstract
在有效地发射象电视广播信号等这样的许多源信号时,只用一个简单的配置实现接收处理。准备多个分别包括以预定频宽排列的预定数量的副载波的发射频带。每一个发射频带的信号被限定于一个预定的时间间隔内,形成一个时隙。为了发射多个信号A到P,使用一个预定发射频带,在预定的时隙周期内发射了一个单独数据之后,发射频带转换到分离发射频带,并在一个预定的时隙周期内发射该特定的单独数据。在接收端,以与用于发射所需数据的发射频带的转换相关联的关系转换接收频率。
Description
本项发明涉及一种适用于电视广播的通信方法和这种通信方法所适用的一种发射方法、一种发射装置、一种接收方法和一种接收装置。
为了提高电视广播的工作效率，在实际运作中已使用了所谓的数字电视广播技术，它先将电视节目的视频信号和相应的队频信号等信号转换成数字数据然后发射。根据这种数字电视广播技术，可在一个较窄的发射频带内同时发射数套电视节目，因而可以高效地利用电视广播的发射频带。
图1是一个常规发射台发射数字电视广播电波所使用的发射系统配置的实例图。图中每一个电视节目的源信号A、B、...、P均已转换成数字信号，在多路复用电路11中按预定的方法进行多路复用处理。多路复用后的多路复用信号通过编码器12进行编码，从编码器12输出的信号通过一个QPSK调制电路13进行相位调制。根据所用系统的配置，在作编码处理时，编码器可先将每一源信号分别编码，然后再将输出的编码信号作多路复用处理。
编码器12调制的信号输出给交错器14，在交错器中进行交错处理在一个预定部分上产生一个数据。从交错器14输出的信号输给反快速傅立叶变换(IFFT)电路15，通过反快速傅立叶变换生成一个多载波信号。例如用一个128点IFFT电路15在预定的频段内设置64个载波，然后将发射数据调制分配给各自的载波成为多载波信号。
从IFFT电路15输出的多载波信号输给发射窗口化电路16多路复用窗口化信号。然后将窗口化的数据输给数字/模拟转换器17转换成模拟信号。转换后的模拟信号再通过一个低通滤波器18传输到频率转换电路19。频率转换电路19通过多路复用从振荡器20输出的信号将模拟信号的频率变成预定的发射频率。最后将频率转换后的信号输给诸如放大器21等的射频发射电路执行发射处理，然后以无线的方式发射。
例如：见图8，通过上述处理产生的发射信号以多载波信号发射，在多载波信号中的一个发射频带内设置了大量的载波，来自各源信号的数据被分配给某一发射频带内相应的载波后被发射出去。在这种情况下，当已知某一发射频带的频宽时，如果在某一时刻要被发射的源信号数量很多，就需要知道多个频带的宽度。
现在将参见图2说明用于接收由图1所示电路发射的广播电波的接收系统配置。接收放大器31与接收天线或类似的接收装置相连，从接收放大器31输出的接收信号输给频率转换电路32，频率转换电路32根据振荡器33输出的信号将在预定的发射频带(在发射端由频率转换电路19转换的频带)内的接收信号转换成中频信号，并将得到的中频信号通过一个低通滤波器34输给模拟/数字转换器35，从而产生一个以预定的采样频率采集的数字信号。
采集的信号在接收窗口化电路36中通过一个窗口化信号以与发射时所用的相反方法多路复用。多路复用的信号输给FFT(快速傅立叶变换)电路37，通过快速傅立叶变换将多载波信号恢复成单系统信号。例如，使用一个128点FFT电路37将一个与64个载波有关的多载波信号恢复成一个单系统数据信号。经过快速傅立叶变换的数据再输给一个去交错器38，将在发射端被交错的数据恢复成原来的排列顺序。之后该信号输给QPSK解调电路39进行解调，产生一个接收符号。译码器40将解调的接收符号译码产生一个接收数据。这种接收数据含有在发射端复用的所有多路复用源信号。最后通过预定的提取电路41将所需的源信号从中提取出来，并将提取的源信号数据(视频信号和音频信号)输给如电视接收机或类似的视频装置。
通过按这种方法执行发射和接收处理，大量的电视节目可以以多载波信号的方式通过数字信号来有效地传输。
然而，当电视广播电波按参见图1和图2描述的配置发射时，在接收端电路的负荷很大。准确地说，在具有多载波信号的常规发射情况下，所有要发射的电视节目均匀地分配给相应的载波然后发射出去。因而在图2示出的接收装置中，要求在译码器40之前的所有电路都必须处理全部的发射频段的信号。例如，作为低通滤波器34，需要一个具有能提取图3所示整个一个发射频带的通带的滤波器。而且，要求FFT电路37转换全部的多路复用载波，要求去交错器38执行去交错处理来储存全部的多路复用数据信号并改变其次序。此外，要求解调电路39解调全部的多路复用数据信号。
然而，实际上在接收端所需的数据仅仅是包含在多路复用数据中的某一任意的电视节目。因而接收并处理所有的数据信号是很浪费的，而且接收系统的电路在规模上不需要扩大。
鉴于上述情况，本发明旨在当同时发射多个源信号时用一个简单的配置实现一个接收过程并有效地提高电视广播的接收效率。
依照本发明的第一个方面，一种使用多载波信号的发射方法，多载波信号以子频带单元方式调制，子频带单元由预定数量的、由多个所需的信息调制的副载波组成，该方法包括一个用于仅在所述子频带中的频域中交错数据的交错处理步骤。
依照本发明的第二个方面，一个使用多载波信号的接收方法，多载波信号以子频带单元和一个时隙方式调制，子频带单元和时隙分别由预定数量的、由多个所需的信息调制的副载波和子时隙组成，该方法包括一个在接收所述多载波信号之后仅在所述的时隙中的时域中去交错数据的去交错步骤。
依照本发明的第三个方面，一种发射多载波信号的发射装置，发射的多载波信号以子频带单元装置方式调制，子频带单元由预定数量的、由多个所需的信息调制的副载波组成，该装置包括：一个用于对多个所需信息中的每一个编码的编码装置；一个用于调制由所述编码装置输出的信号的调制装置；一个用于仅在所述的子频带中的频域中交错所述调制装置输出信号的第一处理装置；和一个反快速傅立叶变换装置，该装置用来对从所述的第一处理装置输出的信号执行反快速傅立叶变换从而产生一个多载波信号。
依照本发明的第四个方面，一种接收多载波信号的接收装置，接收的多载波信号以子频带单元方式调制，子频带单元由预定数量的、由多个所需的信息调制副载波组成，该装置包括：一个用于对所接收的多载波信号执行快速傅立叶变换的快速傅立叶变换装置；一个用于仅在所述的子频带中的频域中对从上述快速傅立叶变换装置中输出的信号去交错的第一处理装置；一个用于解调从所述第一处理装置输出的信号的解调装置；和一个用于对从所述解调装置输出的信号译码的译码装置。
图1是利用常规多载波实现数字广播电波发射处理的实例配置方框图；
图2是利用常规多载波实现数字广播电波接收处理的实例配置方框图；
图3是利用常规多载波的数字广播电波的频率分配实例的示意图；
图4是依照本发明的一实施例的发射处理配置的方框图；
图5是说明依照该实施例将每一个电视节目分配给实际信号的示意图；
图6是说明依照该实施例的发射信号的频率分配的示意图；
图7是表示依照该实施例的接收处理配置的方框图；
图8是说明根据该实施例的接收信号频率分配的示意图。
现将本发明的一实施例解释如下，参见图4至图8：
该实施例适用于电视广播发射系统同时发射大量的电视节目(假设在此所说的电视节目不仅包括视频信号，而且包括与视频相对应的音频信号)。首先，解释本实施例可用的通信系统的配置。按照该实施例的通信系统可设计成一个所谓的多载波系统，在这种多载波系统中，多个副载波彼此相邻地排放在一个事先指定的频带(Band)内，并且在一个特定的频带内由副载波同时使用一个单发射通路(Path)。而且，在一个频带内多个副载波成组地分离(分段)并依频带来调制。这一过程在本文中称之为带分多址(BDMA：Band DivisionMultiple Access)。
图5是将多个电视节目分配给实际信号的示意图，图中纵坐标代表频率，横坐标代表时间。在这种情况下，设定1.6MHz的频带为一个频段，在1.6MHz的频段内以25kHz频宽安置了64个副载波。这样，8个彼此相邻的副载波形成一个单元从而形成了8个子频带。假定一个副载波的一个子时隙为50μs，8个子时隙构成一个时隙，16个时隙组成一帧。一帧代表一个6.4ms的周期。
在这个实例中，16个电视节目A、B、C、...、P适合于同时发射。在前一半的8个节目A到H和后一半的节目I到P之间交替地设定发射的时隙。
在一个时隙内的8个子频带可分别用来发射不同的电视节目，准确地说，这8个电视节目A到H是分别在8个子频带中单独发射的，组成了图5所示的第一时隙周期，另外8个电视节目I到P分别在另外8个不同的子频带单独发射，组成了下一个时隙周期。依次重复这一相同的过程。使用一个时隙周期内子频带的电视节目按一个子频带依次转换。例如，在图5中确定的电视节目A在第一个时隙周期内被安放在最高频率的子频带，在下一个时隙周期则被安放在次高频率的子频带。此后，信号的发射是通过暂停一个时隙和发射一个时隙交替进行的，同时顺序地改变发射的子频带。在一帧内其他的电视节目的发射执行这种相似的变化。在下一帧周期中的安排与此相同，见图2。
通过这种方法，发射信号的频率以下述方式分配：例如在图5所示的第五个时隙周期期间，电视节目G、H、A、B、C、D、E、F在如图6所示的子频带中按其频率的降序排列。按图3中箭头所指的方向，在每一个时隙周期内电视节目所用的子频带是顺序改变的。
下面说明用上述安排来进行发射配置。首先说明发射端的配置，参见图4。16个源信号A、B、...、P，每一个均构成独立的电视节目，将它们分别输给编码器101a、101b、...、101p来形成预定的编码数据信号。从编码器101a、101b、...、101p输出的信号分别输给QPSK调制电路101a、101b、...、101p，从而产生预定的发射符号。将替代相应源信号的发射符号输给合成电路121并合成单系统数据信号。在通过合成电路121进行信号合成时，对数据信号同时执行交错处理来进行各自数据信号的顺序重排。在交错处理中，数据信号的交错处理是在多个帧中实现的。但是，各自的源信号A到P的排列顺序总是按图2所述的各自的节目待保持的位置顺序排列的。然而，虽然在合成电路121的合成阶段中尚未形成多载波信号，但是已形成了下一步在IFFT电路中执行变换时的相应的信号排列。
从合成电路121输出的合成信号输给反快速傅立叶变换(IFFT)电路122，通过执行时域和频域变换的反傅立叶变换从而产生一个多载波信号。在所考虑的情景中，使用一个128点IFFT电路以25kHz的频宽为一个带宽在每一个频带中安置64个载波，如图5所示。
从IFFT电路122输出的多载波信号输给发射窗口化电路123，用于多路复用窗口化数据信号进行发射。窗口化后的信号输给数字/模拟转换器124来执行相应的转换处理。转换输出的信号通过低通滤波器125输到频率转换电路126。低通滤波器125执行提取一个频带(1.6MHz频带)的输出信号的处理，见图6所示。频率转换电路126将发射信号与从振荡器127输出的频率信号混合，从而将整个频带的频率转换成预定的发射频率。频率转换后的信号输给诸如放大器128等的高频发射电路，来执行无线发射的发射处理。
其次，说明接收所发射信号系统的配置，参见图7。由接收天线接收的信号输给诸如放大器131等的高频接收电路执行相应的接收处理，然后输给频率转换电路132，在此与振荡器133输出的频率信号进行混合，从而频率转换成一个中频信号。在这种情况下，使用可变振荡器作为133振荡器。在一时隙周期内当接收了某一频率之后，在下一个时隙周期改变频率。在下一个时隙周期，处理改变后的频率用于接收。这样，上一个时隙周期的变频操作与下一个时隙周期的接收处理交替进行。该频率改变是与所需的16个电视节目A到P之一的频率改变(子频带的改变)连锁实现的，如图2所示。而且，根据电视节目编号的不同(即前半部分电视节目A到H和后半部分电视节目I到P)，频率变化的时限和接收信号的时限相互取代。
频率转换电路132输出的信号通过低通滤波器134输给模拟/数字转换器135。如图5所示，低通滤波器134只在构成一个子频带的200kHz的频带内提取信号。模拟/数字转换器135通过以预定的采样频率采集信号来提供一个数字数据，并在接收窗口化电路136通过一个与发射处理相反的窗口化信号复用采集的数据。复用后的数据输给FFT(快速傅立叶变换)电路137，通过快速傅立叶变换将时域转换成频域，从而将多载波信号恢复成单系统数据。
在所考虑的情景中，使用一个16点FFT电路将由构成一个子频带的8个载波组成的多载波信号恢复成单系统数据。经过快速傅立叶变换后的数据输给去交错器138来恢复其原来的数据排列，并将得到的数据输给QPSK解调电路139来执行解调处理从而产生一个接收符号。经过解调的接收符号再通过译码器140译码，产生一个接收数据。最后将该接收数据输给象电视接收机等的电视设备。
以这种方法执行的子频带的接收处理，在接收信号时，在包括频率转换电路132和其之后的电路中仅对含有所需电视节目的子频带进行接收处理。准确地说，如图8所示，仅有组成一个子频带的200kHz频段的信号被接收处理，并且仅对在某一特定的子频带内被调制成8个副载波并发射的数据进行解调。结果是，例如模拟/数字转换器135足以采集和处理一个子频带的信号、低通滤波器134仅在一个子频带200kHz频段内提取信号、FFT电路137将由8个载波形成的多载波信号恢复成单系统信号。而且，去交错器138足以在一个子频带内储存预定的帧周期信号并执行去交错处理。同样QPSK解调电路139的解调能力和译码器140的译码操作也是足够用的。
为此，与以前接收多载波信号的技术相比，组成接收装置的每一个电路的负载大大地减轻了，因而可以减小电路的规模。接收装置的配置可以相应地简化，同时减小了接收处理所需的电功率。
而且，根据该实施例，在发射配置中，发射每一个多路复用电视节目的频率位置在发射的某一时隙处是变化的，以便使电视节目完全分散到准备发射的频带中发射，从而产生一种频率分集效应。而且，在所考虑的情景中，多路复用电视节目分成前后两半，然后在一个时隙内相互交替地发射。因而，在接收端，在一个时隙内接收处理和接收暂停断续地交替进行。因此，在接收处理的暂停期间，接收频率的变化可以处理出来，其结果可实现一个好的接收处理。
在上述的实施例中给出的频率值和时间值等仅代表一个实例值，其值并不只局限于这些实施例中的数值。而且除QPSK调制外的其它调制电路当然亦可使用。另外，虽然在上述的实施例涉及的配置中，在接收端一个频带单元内转换接收频率，并且频率转换电路132将接收信号频率转换成中频信号，但也可采用另一种方案，例如在该方案中，在第一步由频率转换电路接收整个一个频带，第二步频率转换电路提取所需的子频带。
而且，上述实施例除用来发射电视广播节目外，本发明也可用来发射其他各种类型的数据。例如一种可能的应用是用于多路复用和发射的音频信号的广播。
根据本发明，接收端采用与发射端转换操作相关联的关系，只接收发射所需数据的发射频带，因而，通过接收特定频带的处理，可仅获取所需的数据。在这种情况下，数据以分布于大量的载波的形式发射，以便通过多载波系统有效地产生这些数据。同时，由于数据是顺序地转换到大量的发射频带中然后发射的，通过分配地使用大量发射频带可获得频率分集效应。
在这种情况下，每个数据在预定的时隙周期使用预定的发射频带发射之后，数据的发射要暂停一个预定的时隙周期，然后发射频带转换到分开的频带，在预定的时隙周期发射信号。其结果是，接收端在暂停期可执行变换频带处理。在能够确保优质处理定时的同时在暂停期间允许分离数据发射，从而有效地提高了发射效率。
在上述情况下，只有相同数据的时隙才能用于交错发射。因而，在接收端，数据的去交错操作是如此简单，以致于仅使用所需数据的时隙。
而且，由于根据本发明的处理适用于象电视广播等的电视节目的发射系统，发射处理和接收处理，因此可以有效地配置能够同时发射多个电视节目的发射系统。
参考附图已对本发明的优选实施例做了阐述。可以理解，本项发明并不仅仅局限于上述实施例，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神或范围的情况下，该领域的技术人员可做出各种变化和改进。
Claims (29)
1.一种使用多载波信号的发射方法，多载波信号以子频带单元方式调制，子频带单元由预定数量的、多个所需的信息调制的副载波组成，该方法包括步骤：
一个仅在所述子频带中的频域中交错数据的交错步骤。
2.一种使用多载波信号的发射方法，多载波信号以子频带单元和时隙方式调制，子频带单元和时隙分别由预定数量的、多个所需的信息调制的副载波和子时隙组成，该方法包括步骤：
一个仅在所述的时隙中的时域中交错数据的交错步骤。
3.根据权利要求2的一种发射方法，其中在所述的交错步骤中，信号仅在所述子频带中的频域中交错。
4.根据权利要求3的一种发射方法，其中每一个利用所需信息来调制的时隙的频域中的位置是随时间变化的。
5.根据权利要求4的一种发射方法，其中所述的每一个利用所需信息来调制的时隙在时域中不能连续相等或超过2个。
6.根据权利要求3的一种发射方法，其中所述的所需信息包括视频信号。
7.根据权利要求5的一种发射方法，其中所述的所需信息包括视频信号。
8.一种使用多载波信号的接收方法，多载波信号以子频带单元方式调制，子频带单元由预定数量的、多个所需的信息调制的副载波组成，该方法包括步骤：
一个在接收所述的多载波信号之后，仅在所述子频带中的频域中去交错数据的去交错步骤。
9.一种使用多载波信号的接收方法，多载波信号以子频带单元和时隙方式调制，子频带单元和时隙分别由预定数量的、多个所需的信息调制的副载波和子时隙组成，该方法包括步骤：
一个在接收所述的多载波信号之后，在所述时隙中的时域中去交错数据的去交错步骤。
10.根据权利要求9的一种接收方法，其中在所述去交错步骤中，仅在所述子频带中的频域中去交错数据。
11.根据权利要求10的一种接收方法，其中由所需信息调制的每个时隙的频域中的位置是随时间变化的。
12.根据权利要求11的一种接收方法，其中所述每一个利用所需信息调制的时隙在时域中不能连续相等或超过2个。
13.根据权利要求10的一种接收方法，其中所述的所需信息包括视频信号。
14.根据权利要求12的一种接收方法，其中所述的所需信息包括视频信号。
15.一种发射多载波信号的发射装置，发射的多载波信号以子频带单元方式调制，子频带单元由预定数量的、多个所需的信息调制的副载波组成，该装置包括：
一个用于对多个所需的信息中的每一个编码的编码装置；
一个用于调制从所述编码装置输出的信号的调制装置；
一个用于仅在所述的子频带中的频域中交错所述调制装置输出信号的第一处理装置；和
一个反快速傅立叶变换装置，用于对从所述的第一处理装置输出的信号执行反快速傅立叶变换从而产生一个多载波信号。
16.一种发射多载波信号的发射装置，发射的多载波信号以子频带单元和时隙方式调制，子频带单元和时隙分别由预定数量的、多个所需的信息调制的副载波和子时隙组成，该装置包括：
一个用于对所述多个所需信息的每一个编码的编码装置；
一个用于调制从所述编码装置输出的信号的调制装置；
一个用于仅在所述的时隙中的时域中交错所述调制装置输出信号的第一处理装置；和
一个反快速傅立叶变换装置，用于对从所述第一处理装置输出的信号执行反快速傅立叶变换从而产生一个多载波信号。
17.根据权利要求16的一种发射装置，其中所述第一处理装置同样仅在所述的子频带中的频域中交错数据。
18.根据权利要求17的一种发射装置，其中所述的第一处理装置同样随时间改变每一个利用所需信息调制的时隙的频域中的位置。
19.根据权利要求18的一种发射装置，其中所述的第一处理装置同样设置所述利用所需信息调制的每一个时隙在时域中不能连续相等或超过2个。
20.根据权利要求17的一种发射装置，其中所述的所需信息包括视频信号。
21.根据权利要求19的一种发射装置，其中所述的所需信息包括视频信号。
22.一种接收多载波信号的接收装置，接收的多载波信号以子频带单元方式调制，子频带单元由预定数量的、多个所需的信息调制的副载波组成，该装置包括：
一个用于对所接收的多载波信号执行快速傅立叶变换的快速傅立叶变换装置；
一个用于仅在所述的子频带中的频域中对从所述快速傅立叶变换装置输出的信号去交错的第一处理装置；
一个用于解调从所述第一处理装置输出的信号的解调装置；和
一个用于对从所述解调装置输出的信号译码的译码装置；
23.一种接收多载波信号的接收装置，接收的多载波信号以子频带单元和时隙方式调制，子频带单元和时隙分别由预定数量的、多个所需的信息调制的副载波和子时隙组成，该装置包括：
一个用于对所接收的多载波信号执行快速傅立叶变换的快速傅立叶变换装置；
一个用于仅在所述子频带中的频域中对从所述快速傅立叶变换装置输出的信号去交错的第一处理装置；
一个用于解调由所述第一处理装置输出的信号的解调装置；和
一个用于对从所述解调装置输出的信号译码的译码装置；
24.根据权利要求23的一种接收装置，其中所述的第一处理装置同样仅在所述子频带中的频域中去交错。
25.根据权利要求24的一种接收装置，进一步包括：
一个频率转换装置，位于所述的快速傅立叶变换装置的前一级，用于将接收的多载波信号的频率转换成所需的与所述的时隙相同步的频率，并用于捕获利用所需的信息调制的每一个时隙的频域中的位置的偏移量。
26.根据权利要求25的一种接收装置，其中所述的快速傅立叶变换装置具有在每一预定的时间内进行快速傅立叶变换的次数小于由接收的多载波信号的一个频带片组成的全部副载波数，而等于或大于组成上述子频带的副载波数的执行能力。
27.根据权利要求25的一种接收装置，其中所述的快速傅立叶变换装置和频率转换装置执行快速傅立叶变换和改变交替转换频率的源频率。
28.根据权利要求24的一种接收装置，其中所述所需的信息包括视频信号；所述的译码装置对编码的视频信号译码。
29.根据权利要求27的一种接收装置，其中所述所需的信息包括视频信号；所述的译码装置对编码的视频信号译码。
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