CN1407802A - 数字电视广播传输中的数据映射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字电视广播传输中的数据映射方法，该数据映射方法广泛采用格雷码映射方式，段同步信号和场同步信号采用2电平映射。格雷码映射中两个相临的码组间只有1比特不同，在RS解码无法全部纠正其RS块中的误码时，能获得较低的比特误码率，从而提高了传输系统的抗干扰能力。本发明的数据映射方法适用于用于地面广播的16－OQAM(采用块编码)和4－OQAM传输模式以及有线、MMDS广播的四种传输模式。
Description
本发明属于数字信号传输领域，特别涉及数字电视广播传输中数据在传输之前进行多电平映射的方法。
典型的数字电视广播传输系统(见图1)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。
数字电视广播传输系统的应用领域包括数字电视地面广播、数字电视有线广播、数字电视微波广播(MMDS)和数字电视卫星广播等。本发明内容主要涉及数字电视地面广播、有线广播及MMDS广播系统。
新的数字电视广播传输系统采用偏置正交幅度调制方式(Offset QAM，简称OQAM)。OQAM调制与其它常用的调制方式[如正交幅度调制(QAM)、残留边带调制(VSB)方式]的I通道和Q通道的数据组成见图2。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；在VSB调制过程中，输入数据经编码后只送入I通道；在QAM调制过程中，输入数据经编码后分别以比OQAM和VSB方式降低一半的采样速率同时送入I通道和Q通道。与VSB和QAM相比，由于OQAM信号同时具备时域和载波相位的对称特点，因此在接收端的载波和时钟恢复两个过程可以独立完成而不相互交叉，有利于接收机实现更稳定的接收及降低接收机成本。
数字电视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(2/3码率对应64-OQAM，1/2码率对应16-OQAM)或卷积编码(1/2码率)或块编码(1/2码率)方式的内编码，映射、加入同步信号、导频信号，信道成形滤波，上变频等。其处理的电路和流程见图3。与数字电视地面广播系统相比，数字电视有线广播和MMDS广播系统除不包含内编码电路外，其余基本相同。也就是说，地面、有线、MMDS广播系统之间有很强的兼容性。
通常，采用格状编码调制的传输系统，如美国ATSC标准和欧洲DVB标准，其映射方式是固定的。以3比特信号到8个电平值的映射为例，其映射方式为：000—>-7，001—>-5，010—>-3，011—>-1，100—>+1，101—>+3，110—>+5，111—>+7。可以看到，两个相临的码组间(例如从011到100)可以有3比特的不同。这对收端的判别不利，增大了RS解码之后的比特误码率，致使系统性能降低。
本发明的目的是为不同的传输模式设计相应的数据映射方式，有助于降低解码之后的误码率，提高传输系统的抗干扰能力。
在新的数字电视广播系统中，地面广播有三种传输模式，分别是：用于固定业务的“2/3内码的64-OQAM”，用于移动业务的“1/2内码的16-OQAM”和用于数据业务的“1/2内码的4-OQAM”。有线电视和MMDS广播有四种传输模式，分别是：高数据模式256-OQAM，高数据模式64-OQAM、普通数据模式16-OQAM和普通数据模式4-OQAM。根据业务需要和实际应用环境，往往要求系统含有混合传输模式。
根据传输业务和信道条件的不同，本发明为数字电视广播传输系统设计了不同的多电平映射方式。地面广播中采用的用于固定业务的2/3内码的64-OQAM，由于使用了格状编码调制(TCM)，其映射方式是固定的。用于移动业务的1/2内码的16-OQAM，其内码编码方法既可以采用格状编码调制，也可以采用块编码(Block Code)方法。若采用格状编码调制，其映射方式是固定的；若采用块编码，则采用格雷码映射方式。以3比特信号到8个电平值的映射为例，格雷码映射方式为：000—>-7，001—>-5，011—>-3，010—>-1，110—>+1，111—>+3，101—>+5，100—>+7。用于数据业务的1/2内码的4-OQAM、有线电视和MMDS广播中的高数据模式256-OQAM、高数据模式64-OQAM、普通数据模式16-OQAM和普通数据模式4-OQAM都采用格雷码映射方式。
段同步信号和场同步信号采用2电平映射。在数字电视地面、有线和MMDS广播时的4-OQAM、16-OQAM、64-OQAM传输模式下，0映射成-5，1映射成+5；在数字电视有线和MMDS广播时的256-OQAM传输模式下，0映射成-9，1映射成+9。
本发明在数字电视广播系统中广泛采用了格雷码映射方式。由于信道噪声的高斯分布特性，使映射前的汉明距离和映射后的欧氏距离最大程度地对应起来，格雷码映射中两个相临的码组间只有1比特不同(而不是象固定映射中从011到100有3比特的不同)，所以采用这种格雷码映射方式，在RS解码无法全部纠正其RS块中的误码时，能获得较低的比特误码率。特别对于某些传输模式，如有线电视和MMDS广播中的高数据模式64-OQAM，采用格雷码映射会比采用通常的固定映射可以使产生错误的字节数目显著降低，从而提高了传输系统的抗干扰能力。
以下结合附图进一步描述本发明的实施例。
图1为典型的数字电视广播传输系统框图。
图2为VSB、QAM和OQAM的I，Q通道信号组成。
图3a为数字地面广播系统中发射机的各功能模块电路和流程。
图3b为数字有线、MMDS广播系统中发射机的各功能模块电路和流程。
图4为数字电视广播系统的帧/场格式示意图。
图5为用于地面广播的64-OQAM映射方式。
图6a为用于地面广播的16-OQAM(采用TCM)映射方式。
图6b为用于地面广播的16-OQAM(采用块编码)映射方式。
图7为用于地面广播的4-OQAM映射方式。
图8为用于有线、MMDS广播的4-OQAM映射方式。
图9为用于有线、MMDS广播的16-OQAM映射方式。
图10为用于有线、MMDS广播的64-OQAM映射方式。
图11为用于有线、MMDS广播的256-OQAM映射方式。
图12为地面、有线和MMDS广播时的4-OQAM、16-OQAM、64-OQAM传输模式下段、场同步信号映射方式。
图13为有线和MMDS广播时的256-OQAM传输模式下段、场同步信号映射方式。
图5中来自交织器的每一字节按照2比特一组分成串行的4组，进行卷积编码和映射。图中的映射方式符合格状编码调制(TCM)的要求，编码后的3比特信号经过映射后对应64-OQAM的8个电平，如000对应8电平的最小电平-7，111对应8电平的最大电平+7。
图6a中来自交织器的每一字节按照1比特一组分成串行的8组，进行卷积编码和映射。图中的映射方式符合格状编码调制(TCM)的要求，编码后的2比特信号经过映射后对应16-OQAM的4个电平，如00对应4电平的最小电平-6，11对应4电平的最大电平+6。
图6b中来自交织器的每一字节按照1比特一组分成串行的8组，进行块编码和映射。映射方式采用格雷码映射，信号经过映射后对应16-OQAM的4个电平：00对应4电平的最小电平-6，01对应4电平的-2，11对应4电平的+2，10对应4电平的最大电平+6。
图7中来自交织器的每一字节按照1比特一组分成串行的8组，进行卷积编码，编码后的2比特信号经过并/串变换后进行映射，映射方式采用格雷码映射。图中经过并/串变换后的编码信号经过映射后对应4-OQAM的2个电平，即0对应2电平的最小电平-5，1对应2电平的最大电平+5。
图8中来自交织器的每一字节按照1比特一组分成串行的8组，进行映射。映射方式采用格雷码映射，信号经过映射后对应4-OQAM的2个电平，即0对应2电平的最小电平-5，1对应2电平的最大电平+5。
图9中来自交织器的每一字节按照2比特一组分成串行的4组，进行映射。映射方式采用格雷码映射，信号经过映射后对应16-OQAM的4个电平：00对应4电平的最小电平-6，01对应4电平的-2，11对应4电平的+2，10对应4电平的最大电平+6。
图10中来自交织器的每连续3字节按照3比特一组分成串行的8组，进行映射。映射方式采用格雷码映射，信号经过映射后对应64-OQAM的8个电平：000对应8电平的最小电平-7，001对应8电平的-5，011对应8电平的-3，010对应8电平的-1，110对应8电平的+1，111对应8电平的+3，101对应8电平的+5，100对应8电平的最大电平+7。
图11中来自交织器的每一字节按照4比特一组分成串行的2组，进行映射。映射方式采用格雷码映射，信号经过映射后对应256-OQAM的16个电平：0000对应16电平的最小电平-15，0001对应16电平的-13，0011对应16电平的-11，0010对应16电平的-9，0110对应16电平的-7，0111对应16电平的-5，0101对应16电平的-3，0100对应16电平的-1，1100对应16电平的+1，1101对应16电平的+3，1111对应16电平的+5，1110对应16电平的+7，1010对应16电平的+9，1011对应16电平的+11，1001对应16电平的+13，1000对应15电平的最大电平+15。
图5至图11的各图中只给出了一维坐标的对应关系，但OQAM的I、Q路的映射方式是相同的。这些映射方式中，数据分组进入映射电路的顺序是按下标从小到大排列的，如图5中Xa1、Xb1先进入编码和映射电路，图8中X1先进入映射电路。
Claims (7)
1.数字电视广播传输中的数据映射方法，其特征在于：除段同步信号和场同步信号采用2电平映射外，将来自交织器的每连续M字节按照N比特一组分成串行的
组进行映射，映射方式采用格雷码映射。
2.根据权利要求1所述的数据映射方法，其特征在于：该数据映射方法适用于数字电视地面广播的采用块编码的16-OQAM传输系统，其中M、N取值均为1，信号经过映射后对应16-OQAM的4个电平，00对应4电平的最小电平-6，01对应4电平的-2，11对应4电平0的+2，10对应4电平的最大电平+6；段、场同步信号采用2电平映射，0映射成-5，1映射成+5。
3.根据权利要求1所述的数据映射方法，其特征在于：该数据映射方法适用于数字电视地面广播的采用卷积编码的4-OQAM传输系统，其中M、N取值均为1，编码后的2比特信号经过并/串变换后进行映射，信号经过映射后对应4-OQAM的2个电平，0对应2电平的最小电平-5，1对应2电平的最大电平+5；段、场同步信号采用2电平映射，0映射成-5，1映射成+5。
4.根据权利要求1所述的数据映射方法，其特征在于：该数据映射方法适用于数字电视有线、微波广播的4-OQAM传输系统，其中M、N取值均为1，信号经过映射后对应4-OQAM的2个电平，0对应2电平的最小电平-5，1对应2电平的最大电平+5；段、场同步信号采用2电平映射，0映射成-5，1映射成+5。
5.根据权利要求1所述的数据映射方法，其特征在于：该数据映射方法适用于数字电视有线、微波广播的16-OQAM传输系统，其中M取值为1，N取值为2，信号经过映射后对应16-OQAM的4个电平，00对应4电平的最小电平-6，01对应4电平的-2，11对应4电平的+2，10对应4电平的最大电平+6；段、场同步信号采用2电平映射，0映射成-5，1映射成+5。
6.根据权利要求1所述的数据映射方法，其特征在于：该数据映射方法适用于数字电视有线、微波广播的64-OQAM传输系统，其中M、N取值均为3，信号经过映射后对应64-OQAM的8个电平，000对应8电平的最小电平-7，001对应8电平的-5，011对应8电平的-3，010对应8电平的-1，110对应8电平的+1，111对应8电平的+3，101对应8电平的+5，100对应8电平的最大电平+7；段、场同步信号采用2电平映射，0映射成-5，1映射成+5。
7.根据权利要求1所述的数据映射方法，其特征在于：该数据映射方法适用于数字电视有线、微波广播的256-OQAM传输系统，其中M取值为1，N取值为4，信号经过映射后对应256-OQAM的16个电平，0000对应16电平的最小电平-15，0001对应16电平的-13，0011对应16电平的-11，0010对应16电平的-9，0110对应16电平的-7，0111对应16电平的-5，0101对应16电平的-3，0100对应16电平的-1，1100对应16电平的+1，1101对应16电平的+3，1111对应16电平的+5，1110对应16电平的+7，1010对应16电平的+9，1011对应16电平的+11，1001对应16电平的+13，1000对应15电平的最大电平+15；段、场同步信号采用2电平映射，0映射成-9，1映射成+9。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN100356787C (zh) * | 2004-03-29 | 2007-12-19 | 上海交通大学 | 数字电视地面广播传输中单频网的信号馈送方式 |
| CN100356785C (zh) * | 2003-05-30 | 2007-12-19 | 上海交通大学 | 数字地面广播传输中基带oqam信号的生成方法 |
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| CN100356785C (zh) * | 2003-05-30 | 2007-12-19 | 上海交通大学 | 数字地面广播传输中基带oqam信号的生成方法 |
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