CN1187921C

CN1187921C - 数字广播装置

Info

Publication number: CN1187921C
Application number: CNB008058105A
Authority: CN
Inventors: 池田康成; 百代俊久; 冈田隆宏; 池田保; 黑田彻; 居相直彦; 土田健一; 佐佐木诚
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Sony Corp
Current assignee: Sony Corp; Song Corp; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: BR0008530B1; HK1048401A1; AU2692300A; HK1048401B; BR0008530A; WO2000051275A1; CN1345493A; US6973118B1

Abstract

提供一种数字广播装置，通过根据各个发送频道的频率来控制地面数字广播中信号的载波的相位，能够抑制信号的动态范围的增加。频率交织电路用按照发送频道的频率而设定的参数对按照声音数据等而生成的主信号进行频率交织，副信号生成电路生成包含用于传输控制的导频信号等的副信号，映射电路用根据随机码的初始值而生成的伪随机数序列来调制副信号，该随机码的初始值基于发送频道的频率来设定，对频率交织过的主信号及映射电路调制过的副信号进行OFDM调制，变换到发送频道的频率后由天线来发送，所以能够抑制广播信号的动态范围的增加。

Description

数字广播装置

技术领域

本发明涉及数字广播装置，特别涉及地面数字声音广播中的广播装置。

背景技术

作为地面数字电视广播及地面数字声音广播的暂定方式，提出了被称为宽带ISDB-T方式及窄带ISDB-T方式的广播方式。这些广播方式是相互匹配的方式，在日本国内将分配给电视频道的6MHz频带分割为14份所得的带宽(约429kHz)中，构成被称为段的OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用)调制过的基本传输单位，用该段来进行地面数字电视广播或地面数字声音广播。

段的信号进行OFDM调制，该段的OFDM载波被定义为108个、216个、432个这3种模式。暂定方式规定：在地面数字电视中，用13个段来构成传输信号，而在地面数字声音广播中，用1个段或3个段来构成传输信号。

段内的OFDM载波用同一调制方式进行调制，调制方式被定义为DQPSK、QPSK、16QAM、64QAM等。在段内的载波中除了存在传输信息的载波之外，还存在各种导频信号或传输控制信号等。导频信号有CP(Continual Pilot，连续导频)和SP(Scattered Pilot，分散导频)，传输控制信号有TMCC(Transmission Multiplex Configuration Control，传输复用配置控制)信号。附加信息有AC1(Auxiliary Channel1，辅助频道1)、AC2(AuxiliaryChannel2，辅助频道2)等信号。在导频信号中，CP及SP用与载波号对应的PRBS(Pseudo-Random Bit Stream：伪随机比特流)码序列输出来进行BPSK(Binary Phase Shift Keying，二相相移键控)调制。附加信息AC1或AC2在帧先头的OFDM码元中，与导频信号CP、SP同样，用与载波号对应的PRBS码序列输出来进行BPSK调制，而在以后的OFDM码元中，以帧先头的OFDM码元中的附加信息AC1及AC2的相位为基准，用要传输的附加信息来实施差分BPSK调制。传输控制信号TMCC也与附加信息AC1、AC2同样，在帧先头的OFDM码元中，用与载波号对应的PRBS码序列输出来进行BPSK调制，而在以后的OFDM码元中，以帧先头的OFDM码元的相位为基准，根据传输控制信号TMCC的信息来实施差分BPSK调制。

在宽带ISDB-T方式中，用13个段来构成信号，虽然使用的是使用相同生成多项式的PRBS码序列，但是将初始值设定得因各段的号码而异，使得相邻段的上端和下端的导频信号CP的相位无矛盾。这样根据段的位置来改变PRBS码序列的初始值，其目的在于，通过将各段中的导频信号CP或SP的相位尽量随机化，来防止在宽带ISDB-T信号中产生峰值，缩小信号的动态范围。

图5示出地面数字电视广播方式、即宽带ISDB-T方式的段结构、和其各种导频信号CP、SP、传输控制信号TMCC及附加信息AC1、AC2的相位。

如图所示，在宽带ISDB-T方式的信号中，各个段中的导频信号CP、SP、传输控制信号TMCC及附加信息AC1、AC2的相位分别被随机控制。因此，能够防止在基于宽带ISDB-T方式的信号中产生峰值，能够缓和对接收机动态范围的要求。

然而，根据上述地面数字电视及声音广播方式，广播频带使用目前实际进行广播的模拟方式的地面电视广播的频带。例如，地面数字电视广播所使用的频带预定采用目前分配给电视广播的UHF频带，而地面数字声音广播所使用的频带预定采用目前分配给电视广播的VHF频带。因此可认为，在模拟电视广播过渡到数字的期间，分配给地面数字声音广播的VHF频带至少不会改变目前的频道结构。即，地面数字广播也以目前的电视频道为基础来开始广播服务。由此可认为，在地面数字声音广播中，以6MHz(4MHz)为基础来构成信号。

然而，在地面数字声音广播所使用的窄带ISDB-T方式中，定义了一段形式和三段形式的信号，由此，作为段号，在一段方式中只存在1种，而在三段方式中只存在3种。图6示出窄带ISDB-T信号的段结构和各种导频信号的相位关系。如图所示，在频道内的信号都是一段信号的情况下，13个段号都是相同的，所以PRBS码序列的初始值也都是相同的，进而13个段的导频信号CP及SP的相位也都是相同的。而传输控制信号TMCC或无调制时的附加信息AC1、AC2在13个段中也同样都是同一相位。因此，从频道内的整个信号来看，不利之处在于，存在多个相位一致的载波的组，所以在传输信号中产生峰值的概率很高，难以确保接收机中前端放大器的动态范围。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而提出的发明，其目的在于提供一种数字广播装置，通过根据各个发送频道的频率来控制地面数字广播中信号的载波的相位，能够控制广播信号的动态范围的增加。

为了实现上述目的，本发明的数字广播装置根据信源数据来生成数字广播信号，利用规定的段发送所述数字广播信号，该数字广播装置具有：副信号生成电路，生成副信号；随机数序列产生电路，用随机码的初始值来产生伪随机数序列，所述随机码的初始值基于发送所述副信号的段的广播频率而设定；副信号调制电路，用所述随机数序列产生电路生成的上述伪随机数序列来执行对所述副信号的变换；以及调制电路，用基于所述信源数据而生成的主信号和上述副信号调制电路的输出信号，按照规定的调制方式来进行载波的调制，并生成所述数字广播信号。

此外，本发明的数字广播装置根据信源数据来生成数字广播信号，利用规定的段发送所述数字广播信号，该数字广播装置具有：副信号生成电路，生成副信号；随机数序列产生电路，用随机码的初始值来产生伪随机数序列，所述随机码的初始值基于发送所述副信号的段的广播频率而设定；副信号调制电路，用所述随机数序列产生电路生成的上述伪随机数序列来执行对所述副信号的变换；频率交织电路，用根据发送所述主信号的段的广播频率而设定的参数来对按照上述信源数据生成的主信号进行频率交织；以及调制电路，用所述频率交织过的主信号按照规定的调制方式来进行载波的调制，并生成所述数字广播信号。

此外，在本发明中，上述调制电路最好是用上述主信号和上述副信号调制电路的输出信号来进行OFDM调制的OFDM调制电路，上述信源数据是对声音信号进行编码而得到的声音数据。上述广播频率的频带被分割为多个频道，向各个频道赋予规定的频道号，上述随机数序列产生电路基于上述频道号来设定用于产生上述伪随机数序列的随机码的初始值。

根据本发明，数字广播装置按照设定的参数对声音数据等构成的主信号进行频率交织。此外，按照所给的随机码的初始值来生成伪随机数序列，用该伪随机数序列来调制导频信号、传输控制信号等副信号。交织过的主信号及调制过的副信号根据规定的调制方式、例如OFDM调制方式进行调制，其调制信号被调制到广播频率，由天线发射。

在本发明中，通过按照广播频率来控制主信号的频率交织中的参数或用于产生副信号调制用的伪随机数序列的随机码的初始值，都能够将生成的广播信号的动态范围抑制到所需的最小限度。由此，能够容易地确保接收机的前端放大电路的动态范围。

附图说明

图1是本发明的数字广播装置的第1实施例的电路图。

图2是ISDB-T方式中的子频道的结构图。

图3是段号和子频道号的对应图。

图4是本发明的数字广播装置的第2实施例的电路图。

图5是宽带ISDB-T信号的段结构和各种导频信号的相位关系图。

图6是窄带ISDB-T信号的段结构和各种导频信号的相位关系图。

具体实施方式

第1实施例

图1是本发明的数字广播装置的第1实施例的电路图。

如图所示，本实施例的数字广播装置包括：处理广播信号的一段的广播信号处理电路100、逆傅里叶变换电路(IFFT)12、保护间隔附加电路13、正交调制电路14、变频电路15、RF(Radio Rrequency，射频)信号振荡电路16、高频放大电路17、发送天线18及控制电路20。

以下，说明构成本实施例的数字广播装置的各部分电路。

如图所示，广播信号处理电路100包括：复用电路1、外编码电路2、能量扩散电路3、延迟校正电路4、字节交织电路5、卷积编码电路6、比特交织电路7、映射电路8、时间交织电路9、频率交织电路10、OFDM帧形成电路1、导频信号产生电路21、传输控制信号产生电路22、附加信息产生电路23、映射电路24、25、26及随机数序列产生电路27。

复用电路1例如对数字声音信号构成的多个信源编码过的比特流进行时分复用，产生所谓的运输流(TS)。

外编码电路2接受复用电路1复用过的比特流，对该比特流进行基于里德-索罗门编码的外编码处理。

能量扩散电路3对外编码电路2编码过的比特流进行信息的随机化处理，进行能量的扩散。

延迟校正电路4对进行过随机化处理的比特流进行延迟时间的校正。

字节交织电路5为了分散卷积码的残留差错，对延迟校正电路4输出的数据实施卷积交织。

卷积编码电路6对字节交织电路5的输出信号进行卷积编码。

比特交织电路7对卷积编码电路6的输出信号进行比特交织，将得到的数据输出到映射电路8。

映射电路8进行映射处理，以便将输入的数据序列调制到OFDM调制用的载波上。具体地说，例如，在映射电路8中进行各OFDM载波的信号点的安排，将处理后的信号输出到时间交织电路9。

时间交织电路9对映射电路8的输出信号进行时间轴上的交织处理，将其输出信号输出到频率交织电路10。

频率交织电路10对时间交织处理过的信号进一步在频率轴上进行交织处理，将其输出信号提供给OFDM帧形成电路11。在本实施例中，频率交织电路10中的参数由控制电路20按照广播频率来控制。

导频信号产生电路21产生导频信号CP、SP等。传输控制信号产生电路22产生传输控制信号TMCC，而附加信息产生电路23产生附加信息AC1、AC2等。

映射电路24对导频信号CP、SP进行用于调制OFDM载波的映射处理，映射电路25对传输控制信号TMCC进行用于调制OFDM载波的映射处理，而映射电路26对附加信息AC1、AC2进行用于调制OFDM载波的映射处理。然后，这些映射电路的输出信号都被输出到OFDM帧形成电路11。

随机数序列产生电路27产生伪随机数序列(PRBS码序列)，分别提供给映射电路24、25及26。在随机数序列产生电路27中，产生伪随机数序列所用的随机码的初始值由控制电路20来设定。

OFDM帧形成电路11接受从频率交织电路10、映射电路24、25及26输出的数据串，向频率交织电路10输出的数据串分配规定的载波，进而将实施了映射处理的导频信号CP、SP、传输控制信号TMCC及附加信息AC1、AC2分别作为特别的OFDM载波来分配，构成帧。

逆傅里叶变换电路12对广播信号处理电路100的输出信号进行逆离散傅里叶变换。广播信号处理电路100的输出信号是通过OFDM调制而得到的信号，是将多个数字信号调制过的多个载波相加所得的信号。逆傅里叶变换电路12在每个发送码元期间对该OFDM调制波进行1次逆离散傅里叶变换，其结果是，得到时间轴上的发送信号。

保护间隔附加电路13向通过逆傅里叶变换而得到的发送信号附加保护间隔期间。该保护间隔期间是为了降低接收机中多路径(重影)的影响而附加的信号期间。通常，重复传输实际信息的有效码元期间的信号波形来生成间隔附加期间。保护间隔期间和有效码元期间合起来构成OFDM的传输码元期间。

正交调制电路14对保护间隔附加电路13输出的信号进行正交调制，输出正交调制信号。

变频电路15用来自RF信号振荡电路16的RF振荡信号，对正交调制电路14的输出信号进行变频。通过该变频，将发送信号的载波变换到广播高频频带。

高频放大电路17对变频电路15输出的高频信号的振幅进行放大，将放大过的信号输出到发送天线18。

发送天线18将通过高频放大电路17放大过振幅的高频信号发射到空间。

控制电路20控制广播信号处理电路100中的频率交织电路10、随机数序列产生电路27的动作，还控制RF信号振荡电路16的振荡频率。例如，控制电路20按照RF信号的频率，来设定频率交织电路10中的参数，并且设定随机数序列产生电路27中的随机码的初始值。

本发明的数字广播装置按照ISDB-T方式来进行基于声音信号的数字声音广播。

然而，为了缓和与模拟电视信号之间的干扰，提出了将ISDB-T方式的数字信号的频率偏移1/7MHz，还提出根据服务地区的电波情况来施加偏移。

为了简单地应付该偏移，提出了子频道的概念。具体地说，将频道的最下端频率作为第0子频道的中心频率，每隔1/7MHz依次定义为第1子频道、第2子频道。由于段宽被定义为3/7MHz，所以相邻子频道重复2/3段宽。频带不重复的子频道是每3个子频道有1个。

这里，对照宽带ISDB-T方式的各段和子频道的位置关系，则如图2所示，在频率未偏移的情况下，宽带ISDB-T方式的最下端的段即第11段存在于第3子频道的位置，第9段对应于第6子频道，第7段对应于第9子频道。

接着如果将频率向下侧偏移1/7MHz，则第11段对应于第2子频道，第9段对应于第5子频道，第7段对应于第8子频道。而如果将频率向上侧偏移1/7MHz，则第11段对应于第4子频道，第9段对应于第7子频道，第7段对应于第10子频道。这里，第0、1及41子频道中存在的段，其带宽跨在相邻的频道间，所以目前预计不会使用。从以上可知，基于宽带ISDB-T方式的广播信号的段号和子频道号之间的对应关系可以如图3所示。这样，宽带ISDB-T方式的各段可以按照该段的位置即该段的频率而与规定的子频道号相关联。

另一方面，在窄带ISDB-T方式中，只定义了一段形式和三段形式的信号，在一段信号中，将段号定义为0，而将三段信号的各段号定义为0、1、2。宽带ISDB-T信号由段号分别因段的位置而异的13个段构成，所以段号和子频道号如图3所示来对应，而在窄带ISDB-T方式中，如果使段号和子频道号对应，则窄带ISDB-T信号配置的子频道被固定，由于不能配置在频道内的其他子频道位置上，所以规定如下：通过只定义段号，使段号和子频道号的对应没有关系，从而能够将窄带ISDB-T信号配置在频道内的任意子频道上。

如上所述，例如在13个子频道都是一段信号时，由于这些一段信号的段号一律被定义为0，决定导频信号、传输控制信号及附加信息的相位的随机数序列产生电路的随机码的初始值也为同一值，所以所有子频道中的导频信号或传输控制信号、附加信息载波相位都一致，在广播信号中产生峰值的概率很大。

为了避免这个问题，在本实施例的数字广播装置中，对于窄带ISDB-T信号，与宽带ISDB-T同样，将段和子频道号按照该段的位置即段的频率相关联，根据子频道号来变更随机数序列产生电路的随机码的初始值。由此，即使在连续配置13个一段信号的情况下，各个段信号的随机数序列的初始值也为不同的值，能够避免导频信号或传输控制信号、附加信息载波相位都一致，能够抑制广播信号的动态范围。

以下，参照图1来说明本实施例的数字广播装置的工作状况。

对广播信号进行数字化，进而进行编码，将得到的多个信源编码比特流由复用电路1进行时分复用，产生运输流。根据里德-索罗门编码方式对该运输流实施外编码处理，进而由能量扩散电路3进行随机化。随机化过的数据由延迟校正电路4进行校正后，以分散卷积码的残留差错为目的，由字节交织电路5实施卷积交织，由卷积编码电路6进行卷积编码。卷积编码输出由比特交织电路7实施比特交织，通过该比特交织而得到的数据序列被提供给用于调制各OFDM载波的映射电路8。

映射电路8安排各OFDM载波的信号点，其输出进而被依次提供给时间交织电路9和频率交织电路10。频率交织电路10的输出被提供给OFDM帧形成电路11。进而，导频信号产生电路21产生的导频信号CP、SP、传输控制信号产生电路22产生的传输控制信号TMCC及附加信息产生电路23产生的附加信息AC1、AC2分别由映射电路24、25及26进行映射，被提供给OFDM帧形成电路11。OFDM帧形成电路11将这些导频信号、传输控制信号、附加信息作为特别的OFDM载波来分配，构成帧。

帧形成电路11的输出被提供给逆傅里叶变换电路12，通过该逆傅里叶变换，从频域变换为时域的信号。进而，由保护间隔附加电路13附加所需的保护间隔期间后，由正交调制电路14正交调制为实部和虚部，输出中频信号。该中频频带的OFDM调制信号由变频电路15和RF信号振荡电路16变换到所需的发送频率(RF频带)，该RF频带的OFDM调制信号由高频放大电路17放大后，作为RF输出信号19从发送天线18发射。

振荡频率控制电路20控制RF信号振荡电路16，并且根据用哪个频率发射RF输出信号19，来控制随机数序列产生电路27，以便改变用于生成随机数序列的初始值。对随机数序列产生电路27设定取决于RF输出信号19的频率的随机数生成初始值，导频载波用与各CP、SP的频率位置对应的值来进行BPSK调制，而传输控制信号TMCC及附加信息AC1、AC2的各载波使帧先头的OFDM码元的载波相位对应于其频率位置来进行BPSK调制。传输控制信号TMCC及附加信息AC1、AC2的载波在以后的码元中以帧先头码元的相位为基准，用传输控制信号或附加信息来进行差分BPSK调制。同时，振荡频率控制电路20也向频率交织电路10输出控制信号，根据用哪个频率发射RF输出信号19来设定频率交织电路内的段内交织电路的参数。

如上所述，根据本实施例，振荡频率控制电路20不仅控制RF信号振荡电路16的振荡频率，还根据该频率来控制用于决定导频信号或传输控制信号、附加信息传输用的载波相位的随机数序列的初始值，并且还控制频率交织电路10的参数。由此，根据发送信号的频率来控制频率交织的参数，分别控制导频信号、传输控制信号及附加信息的载波相位，所以在窄带ISDB-T方式的信号中，能够避免导频信号、传输控制信号及附加信息的载波相位都一致，能够将RF输出信号19的动态范围抑制得低，能够容易地确保接收机的前端放大的动态范围。

第2实施例

图4是本发明的数字广播装置的第2实施例的电路图。

在上述本发明的第1实施例中，广播信号处理电路100基本上进行一段广播信号处理。然而，本发明的数字广播装置不限于一段，也可以一并调制多个窄带ISDB-T信号。在此情况下，逆傅里叶变换电路12以后的各级电路可以由多个窄带ISDB-T信号来公用。本实施例基于此而构成。

如图4所示，本实施例的数字广播装置包括：广播信号处理电路100、101、102及复用电路(MUX)110、逆傅里叶变换电路(IFFT)12、保护间隔附加电路13、正交调制电路14、变频电路15、RF信号振荡电路16、高频放大电路17、发送天线18及控制电路20。

在本实施例的数字广播装置中，逆傅里叶变换电路12、保护间隔附加电路13、正交调制电路14、变频电路15、RF信号振荡电路16、高频放大电路17、发送天线18及控制电路20具有与图1所示的第1实施例对应的各部分电路大体相同的结构及功能。因此，在这里省略了对这些电路的详细说明。

广播信号处理电路100、101、102具有大体相同的结构，例如，与图1所示的广播信号处理电路100相同。在本实施例中，各广播信号处理电路100、101及102分别处理运输流，分别输出数据序列S100、S101及S102。

复用电路110对广播信号处理电路100、101及102输出的数据序列S100、S101及S102进行频率轴上的安排、即复用处理，输出通过该复用处理而得到的复用信号。

复用信号由逆傅里叶变换电路12一并进行逆傅里叶变换。通过该变换将复用信号从频域变换到时域，进而由保护间隔附加电路13附加了规定的保护间隔后，由正交调制电路14生成中频频带的OFDM信号。

中频频带的OFDM信号由变频电路15和RF频率产生电路16变换为RF信号频带的OFDM信号，该RF频带的OFDM调制信号由高频放大电路17放大后，作为RF输出信号19从发送天线18被发射。

在本实施例的数字广播装置中，RF频率产生电路16的输出频率受频率控制电路20a控制，并且从该频率控制电路20a向处理各运输流的广播信号处理电路100、101及102分别提供控制信号。在各个广播信号处理电路中，根据对应的子频道号，来控制用于决定各种导频信号CP、SP、传输控制信号TMCC、以及附加信息AC1、AC2传输用的载波相位的随机数序列的初始值和段内频率交织中的参数。因此，在窄带ISDB-T方式的信号中，能够避免导频信号、传输控制信号及附加信息的载波相位都一致，能够将RF输出信号19的动态范围抑制得低，能够容易地确保接收器的前端放大的动态范围。

以上说明了复用处理3个一段信号的情况，但是在本发明的数字广播装置中，复用数不限于3，还可以复用处理更多个信号。此外，即使在一段信号之外混有三段信号，也能够应用本发明。

产业上的可利用性

如以上说明，根据本发明的数字广播装置，其优点在于，在基于规定的数字广播方式、例如窄带ISDB-T方式来生成广播信号的情况下，能够将广播信号中的各种导频信号、传输控制信号及附加信息的相位控制得互不相同，能够将广播信号的动态范围抑制到所需的最小限度，能够容易地确保接收端的前端放大电路的动态范围。

Claims

1、一种数字广播装置，根据信源数据来生成数字广播信号，利用规定的段发送所述数字广播信号，该数字广播装置具有：

副信号生成电路，生成副信号；

随机数序列产生电路，用随机码的初始值来产生伪随机数序列，所述随机码的初始值基于发送所述副信号的段的广播频率而设定；

副信号调制电路，用所述随机数序列产生电路生成的上述伪随机数序列来执行对所述副信号的变换；以及

调制电路，用基于所述信源数据而生成的主信号和上述副信号调制电路的输出信号，按照规定的调制方式来进行载波的调制，并生成所述数字广播信号。

2、如权利要求1所述的数字广播装置，其特征在于，

所述调制电路是用所述主信号和所述述副信号调制电路的输出信号来进行OFDM调制的OFDM调制电路。

3、如权利要求1所述的数字广播装置，其特征在于，

所述信源数据是对声音信号进行编码而得到的声音数据。

4、如权利要求1所述的数字广播装置，其特征在于，

所述广播频率是相应于子信道之一的频率，通过将规定的频带分割为多个子频道来生成所述子频道，向各个频道赋予规定的子频道号，所述随机数序列产生电路基于与所述段相关的所述子频道号来设定用于产生所述伪随机数序列的随机码的初始值。

5、一种数字广播装置，根据信源数据来生成数字广播信号，利用规定的段发送所述数字广播信号，该数字广播装置具有：

副信号生成电路，生成副信号；

副信号调制电路，用所述随机数序列产生电路生成的上述伪随机数序列来执行对所述副信号的变换；

频率交织电路，用根据发送所述主信号的段的广播频率而设定的参数来对按照上述信源数据生成的主信号进行频率交织；以及

调制电路，用所述频率交织过的主信号按照规定的调制方式来进行载波的调制，并生成所述数字广播信号。

6、如权利要求5所述的数字广播装置，其中调制电路，还用基于所述副信号调制电路的输出信号，按照规定的调制方式来进行载波的调制，并生成所述数字广播信号。