CN1237744C - 数字地面广播传输中的信号传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数字地面广播传输中的信号传输方法。该方法以场为单位将传输信号分成若干场，再一场一场地发送。每一场信号由53个信号段组成，包括一段场同步信号和52段数据信号。每段信号含有836个符号，其中前8个符号为段同步信号，后828个符号是数据信号或者场同步信号。该方法使传输系统既可以可靠、迅速地实现系统同步、时钟恢复和辅助均衡器工作等功能，又可以支持系统多种传输模式的混合传输，扩展了系统的应用范围。

Description

数字地面广播传输中的信号传输方法
本发明属于信号传输领域，特别涉及数字地面广播传输中传输信号的场结构数据安排。
典型的无线传输系统包括发射机和接收机。数字调制技术往往将数字信号进行编码，再加入必要的辅助信息，如：同步信号、导频信号等。编码后的数字信号经过信道滤波后形成基带信号。该基带信号经过上变频器被调制到相应的频带后发送。在接收端，调谐器将高频信号变换到基带后经模数转换器得到数字信号。该数字信号经过处理后被恢复成与发送端一致的信息。
新的数字地面广播系统采用偏置正交幅度调制方式(OQAM)。在OQAM调制过程中，输入数据经编码后轮流送入I通道和Q通道，如图2所示。
数字地面广播系统在传输时对输入数据要进行一系列信道编码的处理，包括数据随机化、Reed-Solomon(RS)外编码、数据交织、采用网格编码(TCM)或Turbo编码方式的内编码，加入同步信号、导频信号，信道成形滤波，上变频等。其处理的模块和流程见图3。
同步信号包括段同步信号和场同步信号，它们对于保证整个数字广播传输系统的系统同步和时钟恢复等具有重要意义。场同步信号、段同步信号和输入数据均为传输对象，它们共同构成了传输信号的场结构。
在新的数字地面广播系统中，由于广播应用的多样化要求，例如固定视频接收、移动视频接收、移动数据接收等，往往要求系统含有混合传输模式。系统信息在每场都有可能不同，例如：本场是固定视频接收，使用64OQAM(偏置正交幅度调制)，而下一场则可能是移动数据接收，使用4OQAM。因此，有必要在传输的数据中可靠地指出传输的模式以及其他的一系列信息，如系统参数、随机化器和交织的复位指示信息等，因此场结构中应包含系统信息位来指示传输模式等信息。
本发明的目的是提供一种利用段、场格式结构传输信号的方法，利用该种数据安排能够满足数字地面广播传输的多种传输模式要求，增加系统选择不同业务的灵活度。
本发明设计的信号传输方法是这样的：传输信号数据以“场”为单位被分成若干场，传输时按时间先后一场、一场地发送。新的数字地面广播传输系统支持多种传输模式的混合传输，不同的传输模式以场为单位混合，相邻场可能是同一模式，也可能是不同模式。各场模式通过场同步段中所包含的系统信息位定义。场的大小是确定的，每一场信号由53个信号“段”组成，包括一段场同步信号和52段数据信号。每段含有836个符号，其中前8个符号是段同步信号，每段出现一次，后828个符号是数据信号(包括编码后的数据以及RS校验位)或场同步信号。场同步信号的828个符号由32个符号的系统信息位、511个符号的PN511随机序列、255个符号的PN255随机序列和30个符号的保留信息位组成。
传输信号采用本发明设计的方法，传输系统可以通过设置系统信息位和以场为单位独立传输的方式支持系统多种传输模式的混合传输，增加了系统选择不同业务的灵活度，扩展了系统的应用范围。
以下结合附图进一步描述本发明的实施例。
图1为典型的数字传输的系统框图。
图2为OQAM的I，Q通道信号组成。
图3为数字地面广播系统中发射端的各功能模块和流程。
图4为数字地面广播系统的场结构示意图。
图5为段同步信号形式。
图6为场同步信号的组成。
图7为PN511的产生方式。
图8为PN255的产生方式。
图9为PN31的产生方式。
在图3中，输入数据被随机化后，进入外码编码器，外码通常是RS编码，在新的数字地面广播系统中，外码采用T＝10(207，187)的RS编码。即数据尺寸为187字节，携带20字节的校验位。每个RS数据块为207字节。
传输信号以“场”为单位一场接一场地发送。如图4所示，每一场由53“段”信号组成，其中第一段为场同步信号，后52段为数据信号。每段含有836个符号，其中前8个符号是段同步信号，每段出现一次，后828个符号是数据信号或场同步信号。
图4中，段、场同步信号都用两电平表达，并且不参与信道编码。所传输的数据根据传输业务的不同需要，可采用4-OQAM、16-OQAM、64-OQAM或256-OQAM等不同调制方式，每个符号分别对应2电平、4电平、8电平和16电平。这样，每个输入的207个字节的RS数据块根据不同调制方式会在每一个段内有相应安排，例如：若以TCM-64-OQAM或16-OQAM传输(固定接收业务)，则一个RS数据块被安排在一个段中，前者以8电平OQAM传输，后者以4电平OQAM传输。若以TCM-16-OQAM或4-OQAM传输(移动视频接收业务)，则一个RS数据块被安排在相邻的两段中，前者以4电平OQAM传输，后者以2电平OQAM传输。若以Turbo 4-OQAM传输(移动数据接收业务)，则一个RS数据块被安排在相邻的4段中以2电平OQAM传输。在256-OQAM高数据模式下，每两个RS数据块被安排在一段中传输；在64-OQAM高数据模式下，每三个RS数据块被安排在相邻的两段中传输。
段同步信号形式见图5。段同步信号为8个2电平符号：1、0、0、1、0、1、1、0。
场同步信号的组成见图6。在组成场同步信号的836个符号中，有8个符号的段同步信号，32个符号的系统(模式)信息，511个符号的PN511的随机序列，255个符号的PN255的随机序列，以及30个符号的保留信息。
对于各种OQAM调制模式，在图2与图5中，单位符号采样时间为1/14.28MHz，实部(I通道)出现在奇数点上，虚部(Q通道)出现在偶数点上。
32个系统信息位及其所代表的系统信息内容分别见表1和表2。其中表2中的“一帧的第一场”或“第一场”表示该传输模式在本场需要首先经过复位处理(随机化器和交织器重新复位)。很显然，表1和表2的定义可以相应更改或补充。
表1  系统信息位定义：
  模式   对应模式信息位
  0   10000111001101111101000100101010
  1   模式0取反
  2   11010010011000101000010001111111
  3   模式2取反
  4   10110100000001001110001000011001
  5   模式4取反
  6   11100001010100011011011101001100
  7   模式6取反
  8   10001000001110001101111000100101
  9   模式8取反
  10   11011101011011011000101101110000
  11   模式10取反
  12   10111011000010111110110100010110
  13   模式12取反
  14   11101110010111101011100001000011
  15   模式14取反
  16   10000111110010001101000111010101
  17   模式16取反
  18   11010010100111011000010010000000
  19   模式18取反
  20   10110100111110111110001011100110
  21   模式20取反
  22   11100001101011101011011110110011
  23   模式22取反
  24   10001000110001111101111011011010
  25   模式24取反
  26   11011101100100101000101110001111
  27   模式26取反
  28   10111011111101001110110111101001
  29   模式28取反
  30   11101110101000011011100010111100
  31   模式30取反
  32   10000111001101110010111011010101
  33   模式32取反
  34   11010010011000100111101110000000
  35   模式34取反
  36   10110100000001000001110111100110
  37   模式36取反
  38   11100001010100010100100010110011
  39   模式38取反
  40   10001000001110000010000111011010
  41   模式40取反
  42   11011101011011010111010010001111
  43   模式42取反
  44   10111011000010110001001011101001
  45   模式44取反
  46   11101110010111100100011110111100
  47   模式46取反
  48   10000111110010000010111000101010
  49   模式48取反
  50   11010010100111010111101101111111
  51   模式50取反
  52   10110100111110110001110100011001
  53   模式52取反
  54   11100001101011100100100001001100
  55   模式54取反
  56   10001000110001110010000100100101
  57   模式56取反
  58   11011101100100100111010001110000
  59   模式58取反
  60   10111011111101000001001000010110
  61   模式60取反
  62   11101110101000010100011101000011
  63   模式62取反
表2  系统信息位所表达的内容定义
  模式  系统信息
  0  纯256-OQAM
  1  纯256-OQAM，一帧的第一场
  2  纯64-OQAM
  3  纯64-OQAM，一帧的第一场
  4  纯16-OQAM
  5  纯16-OQAM，一帧的第一场
  6  纯4-OQAM
  7  纯4-OQAM，一帧的第一场
  8  纯TCM-64-OQAM
  9  纯TCM-64-OQAM，一帧的第一场
  10  纯TCM-16-OQAM
  11  纯TCM-16-OQAM，一帧的第一场
  12  纯Turbo-4-OQAM
  13  纯Turbo-4-OQAM，一帧的第一场
  14  本场为TCM-64-OQAM，下场为TCM-64-OQAM
  15  本场为TCM-64-OQAM，下场为TCM-64-OQAM第一场
  16  本场为TCM-64-OQAM第一场，下场为TCM-64-OQAM
  17  本场为TCM-64-OQAM，下场为TCM-16-OQAM
  18  本场为TCM-64-OQAM，下场为TCM-16-OQAM第一场
  19  本场为TCM-64-OQAM第一场，下场为TCM-16-OQAM
  20  本场为TCM-64-OQAM第一场，下场为TCM-16-OQAM第一场
  21  本场为TCM-64-OQAM，下场为Turbo-4-OQAM
  22  本场为TCM-64-OQAM，下场为Turbo-4-OQAM第一场
  23  本场为TCM-64-OQAM第一场，下场为Turbo-4-OQAM
  24  本场为TCM-64-OQAM第一场，下场为Turbo-4-OQAM第一场
  25  本场为TCM-16-OQAM，下场为TCM-64-OQAM
  26  本场为TCM-16-OQAM，下场为TCM-64-OQAM第一场
  27  本场为TCM-16-OQAM第一场，下场为TCM-64-OQAM
  28  本场为TCM-16-OQAM第一场，下场为TCM-64-OQAM第一场
  29   本场为TCM-16-OQAM，下场为TCM-16-OQAM
  30   本场为TCM-16-OQAM，下场为TCM-16-OQAM第一场
  31   本场为TCM-16-OQAM第一场，下场为TCM-16-OQAM
  32   本场为TCM-16-OQAM，下场为Turbo-4-OQAM
  33   本场为TCM-16-OQAM，下场为Turbo-4-OQAM第一场
  34   本场为TCM-16-OQAM第一场，下场为Turbo-4-OQAM
  35   本场为TCM-16-OQAM第一场，下场为Turbo-4-OQAM第一场
  36   本场为Turbo-4-OQAM，下场为TCM-64-OQAM
  37   本场为Turbo-4-OQAM，下场为TCM-64-OQAM第一场
  38   本场为Turbo-4-OQAM第一场，下场为TCM-64-OQAM
  39   本场为Turbo-4-OQAM第一场，下场为TCM-64-OQAM第一场
  40   本场为Turbo-4-OQAM，下场为TCM-16-OQAM
  41   本场为Turbo-4-OQAM，下场为TCM-16-OQAM第一场
  42   本场为Turbo-4-OQAM第一场，下场为TCM-16-OQAM
  43   本场为Turbo-4-OQAM第一场，下场为TCM-16-OQAM第一场
  44   本场为Turbo-4-OQAM，下场为Turbo-4-OQAM
  45   本场为Turbo-4-OQAM，下场为Turbo-4-OQAM第一场
  46   本场为Turbo-4-OQAM第一场，下场为Turbo-4-OQAM
  47-63   保留
场同步信号中PN511的产生方式见图7。PN511生成多项式为：
X9+X8+X5+X4+1，预置000000001。其序列为1000000001111000010100101110000001011010011011110010100001100001110000110111011001001001010100100001000011111111101011111001110010111111100100111011010111001111101111101000001001011011100011100110001111100000101010101100101011101000110101010001110100100110100010101101010011111100011011010000101110111101010000001100110010001100101100001001100111101001110001001111001101100111010101111011011000001101001010011000000010001000111101110010000011101110101100010111100010100010010001011001101011011011111101100011000。
场同步信号中PN255的产生方式见图8。PN255生成多项式为：
X8+X5+X3+X+1，预置00000001，输出取反。其序列为100000001001011111111000110101010111101100110010100100010001100011110000100001010000011111001111110101000101010011000011001110111110111010010101101001110011011000101110110111100101101101011100100100110100011100010011110100001110101100000101100100000011011。
30位保留位用PN31去掉最后一位后的序列填充，在以后的业务扩展时，可重新定义。PN31的生成多项式为：X5+X4+X2+X+1，预置00001，PN31的产生方法见图9。其序列为100001110011011111010001001010。

Claims (9)

1.一种数字地面广播传输中的信号传输方法，其特征在于：传输信号数据以场为单位发送，每场信号为一种传输模式，相邻两场信号的传输模式可以相同，也可以不相同，各场模式通过场同步信号中所包含的系统信息位定义；每一场信号由53个信号段组成，包括一段场同步信号和52段数据信号，每段含有836个符号。
2.根据权利要求1所述的信号传输方法，其特征在于：每段的836个符号中的前8个符号为段同步信号，后828个符号是数据信号或者场同步信号。
3.根据权利要求1所述的信号传输方法，其特征在于：各场信号的传输模式可以是4元偏置正交幅度调制4-OQAM、16元偏置正交幅度调制16-OQAM、64元偏置正交幅度调制64-OQAM或256元偏置正交幅度调制256-OQAM中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的信号传输方法，其特征在于：段同步信号为8个2电平符号：1、0、0、1、0、1、1、0。
5.根据权利要求2所述的信号传输方法，其特征在于：828个符号的数据信号包括编码后的数据以及RS校验位。
6.根据权利要求1或2所述的信号传输方法，其特征在于：场同步信号的828个符号由32个符号的系统信息位、511个符号的伪随机序列PN511、255个符号的伪随机序列PN255和30个符号的保留信息位组成。
7.根据权利要求6所述的信号传输方法，其特征在于：生成511个符号的伪随机序列PN511的多项式为：X9+X8+X5+X4+1，预置000000001。
8.根据权利要求6所述的信号传输方法，其特征在于：生成255个符号的伪随机序列PN255的多项式为：X8+X5+X3+X+1，预置00000001，输出取反。
9.根据权利要求6所述的信号传输方法，其特征在于：30个符号的保留信息位由31个符号的伪随机序列PN31去掉最后一位后的序列填充，31个符号的伪随机序列PN31的生成多项式为：X5+X4+X2+X+1，预置00001。
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