CN1960227A - 发送控制信息指示接收机工作的方法 - Google Patents

Abstract

一种发送控制信息指示接收机工作的方法，包括以下步骤：根据系统发送端的工作状态，在发送端形成控制信息并对其进行编码；编码后的控制信息经映射后与其他导频符号和业务负载复接到一起，生成OFDM符号；对该OFDM符号进行频－时域变换，得到时域采样信号并发送至系统的接收端；在系统的接收端，由发送端发送的时域采样信号被接收并经时－频域变换形成OFDM符号；从OFDM符号的有效子载波中得到控制信息，并对该控制信息进行解码；从解码后的控制信息中提取各工作信息，并根据提取的各工作信息指示接收端的接收机执行相应的接收处理。该方法可以使接收机根据其期望来接收数据，从而降低接收机工作能耗，节约数字广播系统的运行成本。

Description

发送控制信息指示接收机工作的方法

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术，尤其是涉及在基于OFDM的多载波数字广播系统中发送控制信息指示接收机工作的方法。

背景技术

数字广播除了覆盖面广、节目容量大之外，最大的特点就是具有广播性，一点对多点、一点对面，广播信息的成本与用户数量无关。因此，数字广播作为信息通信业的一个重要组成部分，在国家信息基础设施建设、实现普遍服务和国家信息安全战略中具有重要地位。

在数字广播系统中，由于信息传输的点对多点的特性，下行链路中传输的数据包括所有用户数据信息，对于接收机来说不管是否需要都要对下行链路的数据进行接收，接收之后对于期望的数据保留，非期望的数据丢掉。这就要求接收机必须一直处于工作状态，即不管当前传送的是否为接收机期望的业务数据，接收机都必须对其进行接收，因此在这种情况下接收机需要较大的能耗。在接收机为移动终端的情况下，这种持续处于工作状态的状况势必导致该移动终端(如，手机)耗电量的增加，并且由于其工作时间受到电池容量的限制，能耗直接影响了终端性能。

因此需要提供一种能够选择性地接收在数字广播系统中传输的数据的方法，使接收机能够根据其期望来接收数据，从而降低接收机工作能耗，以节约数字广播系统的运行成本。

发明内容

本发明旨在提供一种发送控制信息指示接收机工作的方法。根据本发明的方法可以在发送端定义用于指示发送端工作状态的控制信息，将此控制信息与其他业务数据一起发送；在接收端的接收机通过对控制信息的接收来获取发送端的一些工作状态信息，并根据上述工作状态信息做相应的接收处理，即接收数据或者不接收数据。

该方法包括以下步骤：根据系统发送端的工作状态，在发送端形成控制信息并对其进行编码；编码后的控制信息经映射后与其他导频符号和业务负载复接到一起，生成OFDM符号；对该OFDM符号进行频-时域变换，得到时域采样信号并发送至系统的接收端；在系统的接收端接收由发送端发送的时域采样信号并经时-频域变换形成OFDM符号；从OFDM符号的有效子载波中得到控制信息，并对该控制信息进行解码；从解码后的控制信息中提取各工作状态信息，并根据提取的各工作状态信息指示接收端的接收机执行相应的接收处理。

在该方法中，接收端的接收机可以是固定终端也可以是移动终端。

在该方法中，所述控制信息包括时隙号、交织器同步标识、系统信息强制接收指示和公共信息类型。

通过该方法，能够指示接收机有效地对接收信息进行处理，可以用于数字广播系统，降低接收机能耗。

本发明的方法具有以下特点：

(1)定义控制信息指示发送端的工作状态，方法易于操作；控制信息的发送与业务数据一起进行处理，处理简单；

(2)接收机通过读取控制信息，可以获取发送端的工作状态信息，从而对接收到的信号做适当的处理，有效降低接收机工作时间，降低能耗；

(3)可以广泛应用于卫星广播、地面无线广播系统中的固定终端、移动终端。

附图说明

图1a为本发明的发送端数据处理的框图。

图1b为本发明的接收端数据处理的框图。

图2所示为控制信息的时、频域编码结构图。

图3所示为BPSK星座映射图。

图4所示为OFDM符号生成示意图。

图5所示为控制信息的时、频解码结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行说明。

基于OFDM的卫星广播系统传输结构包括三层，分别为帧、时隙和OFDM符号。每帧持续1s，由40个时隙(Time Slot)组成，每时隙包括53个OFDM符号，系统指定一个时隙(比如用时隙0)为公共广播信道，发送系统信息(包括系统引导信息和业务配置信息)和公共广播信息。

广播系统采样率为10MHz，通过4096点IFFT在7.51MHz的带宽内使用3076个子载波，其中有82个连续导频，384个离散导频，2610个负载子载波。

3076个有效子载波与OFDM符号4096个子载波之间的关系如下式所示：其中有效子载波符号为a(m，n)，OFDM频域符号为b(m，n)，其中m表示一个时隙中OFDM符号的编号(0～52)，n为OFDM符号4096个子载波的编号(包括虚子载波，0～4096)，则

3076个有效子载波的编号为0～3075，连续导频使用第0，22，78，92，168，174，244，274，278，344，382，424，426，496，500，564，608，650，688，712，740，772，846，848，932，942，950，980，1012，1066，1126，1158，1214，1244，1276，1280，1326，1378，1408，1508，1537，1538，1566，1666，1736，1748，1794，1798，1830，1860，1916，1948，2008，2062，2094，2124，2132，2142，2226，2228，2302，2334，2362，2386，2424，2466，2510，2574，2578，2648，2650，2692，2730，2796，2800，2830，2900，2906，2982，2996，3052，3075，共82个子载波。

离散导频位置的描述如下：

记m为每个时隙中OFDM符号的编号，0≤m≤52；n′为每个OFDM符号中离散导频对应的子载波编号(此处的子载波对应有效子载波，编号从0～3075)，则n′取值如下：

if mod(m，2)＝＝0

$n^{\′}=\left\{\begin{array}{c}8p+1,p=\mathrm{0,1,2},\·\·\·,191\\ 8p+3,p=\mathrm{192,193,194},\·\·\·,383\end{array}\right.$

if mod(m，2)＝＝1

$n^{\′}=\left\{\begin{array}{c}8p+5,p=\mathrm{0,1,2},\·\·\·,191\\ 8p+7,p=\mathrm{192,193,194},\·\·\·,383\end{array}\right.$

离散导频全部传1+0j。

3076个有效子载波除了连续导频和离散导频，其他载波传送业务数据。

图1a所示为本发明的数字广播系统中发送端的数据处理的框图。如图1a所示，在发送端对数据的处理包括以下几个步骤：进行时隙号、交织器同步标识、系统信息强制接收指示和公共信息类型的复接从而形成控制信息；对控制信息进行编码；对编码后的控制信息进行星座映射；映射之后的数据与其他导频符号和业务负载复接为OFDM符号；以及对OFDM符号进行域变换。

下面结合图1a及其他说明性附图对本发明的数字广播系统中发送端的数据处理进行详细说明。

控制信息的形成

首先，在发送端，将时隙号、交织器同步标识、系统信息强制接收指示和公共信息类型复接从而形成控制信息。控制信息的各字段由发送端当时的工作状态决定，并且该控制信息可以用来指示发送端的工作状态。

控制信息共16比特，由时隙号、交织器同步标识、系统信息强制接收指示和公共信息类型(PITy)四部分组成。时隙号占用6比特，交织器同步标识和系统信息强制接收指示各占用1比特，公共信息类型(PITy)占用8比特。

控制信息的定义见表1。

                表1

比特	信息
		0-5	时隙号
6	交织器同步标识
		7	系统信息强制接收指示
8-15	公共信息类型(PITy)

其中，时隙号字段标识了当前时隙的序号，范围0～39。

交织器同步标识字段指示了进行块交织的起始位置，也就是进行块交织的起始时隙。进行块交织处理的目的是为了避免突发错误。在发送端进行的块交织处理其交织长度跨越多个时隙。如果当前的时隙是块交织器的起始时隙，则交织器同步标识字段为1，否则为0。当然，也可以定义交织器同步标识字段为0表示当前的时隙是块交织器的起始时隙。

系统信息强制接收指示字段用于标识下一帧的系统信息是否改变。在广播系统中，系统信息的更新频率较低，通过定义系统信息强制接收指示可以对下一帧的系统信息是否改变进行标识。如果改变，则在下一帧对系统信息进行接收更新，如果没有改变，则在下一帧对系统信息不予接收。系统信息强制接收指示字段采用差分调制方式来表示。举例说明，设上一帧此系统信息强制接收指示字段传送的是a(0或1)，如果下一帧的系统信息发生变化，则在本帧中将系统信息强制接收指示取反得到

(1或0)传送并保持下去，直到下次改变时再次将其取反。

公共信息类型(PITy)字段标识了下一帧要发送的公共信息类型，共可以标识0～255种公共信息。这些公共信息包括紧急信息、天气预报、股市情况等。紧急信息是在发生紧急情况时向全部用户发送的信息，每个用户都必须强制接收，而用户对于其他的公共信息可以有选择的接收。

控制信息的编码

接着对控制信息进行编码，得到编码后的比特流。编码的目的在于确保控制信息的准确传递。

对控制信息编码的操作具体可参见图2。如图2所示，控制信息经频域编码和时域编码从而得到编码后的数据。

在频域上，上述16比特的控制信息利用82个连续导频中的64个进行传送。如前所述，64个连续导频的具体位置为第22，78，92，168，174，244，274，278，344，382，424，426，496，500，564，608，650，688，712，740，772，846，848，932，942，950，980，1012，1066，1126，1158，1214，1860，1916，1948，2008，2062，2094，2124，2132，2142，2226，2228，2302，2334，2362，2386，2424，2466，2510，2574，2578，2648，2650，2692，2730，2796，2800，2830，2900，2906，2982，2996，3052。控制信息采用4倍重复编码映射在上述64个连续导频上传送，连续导频的其他18个子载波传输“0”。控制信息频域重复编码方式如表2所示。

              表2

比特	采用子载波编号
		0	22、650、1860、2466
1	78、688、1916、2510
		2	92、712、1948、2574
3	168、740、2008、2578
		4	174、772、2062、2648
5	244、846、2094、2650
		6	274、848、2124、2692
7	278、932、2132、2730
		8	344、942、2142、2796
9	382、950、2226、2800
		10	424、980、2228、2830
11	426、1012、2302、2900
		12	496、1066、2334、2906
13	500、1126、2362、2982
		14	564、1158、2386、2996
15	608、1214、2424、3052

设16比特的控制信息比特表示为：

                    b(n)，0≤n≤15

则频域编码为：

      y(n)＝y(n+16)＝y(n+32)＝y(n+48)＝b(n)，0≤n≤15

其中y(n)，0≤n≤63是一个符号中携带信息的64个连续导频子载波，时域编码为：

                 z(m，n)＝y(n)，0≤m≤52，0≤n≤63

z(m，n)是一个时隙中第m个OFDM符号的第n个携带控制信息的连续导频的值。

控制信息的映射

图3所示为BPSK星座映射图。

经编码后的控制信息采用BPSK映射方式映射到星座点上，如图3所示，其功率归一化因子为/2。

另外，可以理解，对于控制信息的映射并不仅限于BPSK星座映射，还可以采用QPSK、16QAM等不同的映射方式，但是由于BPSK映射方式的接收门限最低，为了保证控制信息的可靠传送在该实施例中采用BPSK映射。

OFDM符号生成

图4所示为OFDM符号生成示意图。如图4所示，控制信息编码映射之后的数据，与离散导频、业务负载以及虚子载波映射之后的数据一起复接为OFDM符号。

OFDM符号的时域变换

在经过OFDM符号生成后，将在上述步骤中生成的OFDM符号变换到时域。在本实施中，采用离散反傅立叶变换(IFFT)来实现，即

$s\left(k\right)=\mathrm{IFFT}\left[x\left(n\right)\right]=\frac{1}{4096}{\mathrm{\Σ}}_{n=0}^{4095}x\left(n\right)\·e^{j2\mathrm{\πnk}/4096},0\≤k\≤4095$

其中x(n)，0≤n≤4095表示一个OFDM符号的各个子载波上的信息，s(k)，0≤k≤4095表示频域信号变换到时域后的时域采样信号。

图1b所示为本发明的数字广播系统中接收端的数据处理的框图。与前述发送端的数据处理相对应，在接收端对接收到的时域采样信号的处理包括以下几个步骤：对接收到的时域采样信号进行域变换，得到OFDM符号；从OFDM符号的有效子载波上提取控制信息并对该控制信息进行解码；从解码后的控制信息中分别提取时隙号字段、交织器同步标识字段、系统信息强制接收指示字段和公共信息类型字段；接收端的接收机根据各个字段指示的发射端工作状态来做相应的接收处理。

下面结合图1b对接收端中进行的数据处理的各步骤进行详细说明。

时域采样信号的域变换

在本实施中，在接收端接收到的时域采样信号首先根据离散傅立叶变换(FFT)由时域信号变换到频域，得到OFDM符号，所采用的离散傅立叶变换为：

$\hat{x}\left(n\right)=\mathrm{FFT}\left[r\left(k\right)\right]={\mathrm{\Σ}}_{k=0}^{4095}r\left(k\right)\·e^{-j2\mathrm{\πnk}/4096},0\≤n\≤4095$

其中r(k)，0≤k≤4095是接收到的时域采样信号， $\hat{x}\left(n\right),0\≤n\≤4095$ 是将接收到的时域采样信号变换到频域上得到的各个子载波上的信息。

控制信息的提取

从上述步骤中得到的OFDM符号中的有效子载波上得到控制信息。具体地为：从一个时隙中的53个OFDM符号经信道均衡的3076个有效子载波中分别提取第22，78，92，168，174，244，274，278，344，382，424，426，496，500，564，608，650，688，712，740，772，846，848，932，942，950，980，1012，1066，1126，1158，1214，1860，1916，1948，2008，2062，2094，2124，2132，2142，2226，2228，2302，2334，2362，2386，2424，2466，2510，2574，2578，2648，2650，2692，2730，2796，2800，2830，2900，2906，2982，2996，3052等64个携带控制信息的子载波上的星座点，记为

，0≤m≤52表示OFDM符号编号，0≤n≤63表示携带控制信息的连续导频编号。

控制信息的时、频解码

接着对得到的控制信息进行解码。控制信息的时、频域解码过程如图5所示。

对接收到的控制信息进行时、频域分集，上述时域、频域分集顺序不限，可以先进行时域分集，也可以先进行频域分集。在此实施中以先进行时域分集为例进行说明：

$\hat{y}\left(n\right)=\frac{1}{2\×53}{\mathrm{\Σ}}_{m=0}^{52}[\mathrm{Re}\left(\hat{z}(m,n)\right)+\mathrm{Im}\left(\hat{z}(m,n)\right)],0\≤n\≤63$

其中Re[]是取复数的实部，Im[]是取复数的虚部，

就是时域分集后得到的64个携带控制信息的连续导频子载波上的信息。

然后根据表2进行频域分集：

$\hat{b}\left(n\right)=\frac{1}{4}(\hat{y}\left(n\right)+\hat{y}(n+16)+\hat{y}(n+32)+\hat{y}(n+48)),0\≤n\≤15$

其中 就是解码解映射后得到的控制信息的软信息。

对其进行硬判决，从而得到发送端发送的16比特的控制信息。具体地判决采用的公式为：

$b_{\mathrm{est}}\left(n\right)=\frac{1}{2}(1-\mathrm{sgn}\left(\hat{b}\left(n\right)\right))$

其中， 为解码解映射后得到的控制信息的软信息，b_est(n)为对软信息进行硬判决后的比特信息。

控制信息中各控制信息字段的提取

硬判决后，还原出发送端发送的16比特的控制信息。接收端的接收机从上述控制信息中提取各个控制信息字段，从而获知当前的时隙号、当前时隙是否是块交织的起始时隙、系统信息强制接收指示和公共信息类型。根据控制信息中的系统信息强制接收指示信息，接收机可知下一帧的系统信息是否发生改变，如果改变，对系统信息进行接收，如果没有改变则不予接收。根据公共信息类型指示信息可以知道下一帧的公共信息的类型，并可以确定是否对此公共信息进行接收。如果是接收机关注的类型则进行接收处理，如果不是则不接收下一帧的公共信息，但对于系统发送的紧急信息必须接收。

可以理解，在基于OFDM的多载波数字广播系统中，通过控制信息的传递，可以有效的控制接收机的处理，并能方便的达到降低接收机工作时间，降低能耗的目的。该方法适用于卫星广播以及地面无线广播系统中的固定终端和/或移动终端。

尽管基于说明目的本发明已经结合优选实施例进行了公开，但本领域的技术人员应该理解，各种改变、增加和替代都是可能的。因此，本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求书的范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1、一种发送控制信息指示接收机工作的方法，该方法用在基于OFDM的多载波数字广播系统中，其特征在于，包括以下步骤：

根据系统发送端的工作状态，在发送端形成控制信息并对其进行编码；

编码后的控制信息经映射后与其他导频符号和业务负载复接到一起，生成OFDM符号；

对该OFDM符号进行频-时域变换，得到时域采样信号并发送至系统的接收端；

在系统的接收端，由发送端发送的时域采样信号被接收并经时-频域变换形成OFDM符号；

从OFDM符号的有效子载波中得到控制信息，并对该控制信息进行解码；

从解码后的控制信息中提取各工作信息，并根据提取的各工作信息指示接收端的接收机执行相应的接收处理。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收端的接收机为固定终端。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收端的接收机为移动终端。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在发送端形成控制信息并对其进行编码的步骤中，所述控制信息采用重复编码方式映射在连续导频上传送。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信息包括时隙号、交织器同步标识、系统信息强制接收指示和公共信息类型。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述时隙号用于标识当前的时隙序号。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述交织器同步标识用于标识当前时隙是否是块交织的起始时隙，如果当前时隙是块交织器的起始时隙，则交织器同步标识字段为1或0，否则为0或1。

8、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述系统信息强制接收指示表示下一帧的系统信息是否改变，如果改变，则对下一帧的系统信息进行接收，如果没有改变，则不接收下一帧的系统信息。

9、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述系统信息强制接收指示采用差分调制方式，即如果下一帧的系统信息发生变化，则本帧的系统信息强制接收指示传送与上一帧的系统信息强制接收指示相异的值；如果下一帧的系统信息不发生变化，则本帧的系统信息强制接收指示传送与上一帧的系统信息强制接收指示相同的值。

10、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述公共信息类型指示下一帧的公共信息的类型，通过所述公共信息类型，接收端的接收机确认该指示的下一帧的公共信息类型是否是期望的类型，若是，则接收，若不是，则不接收。

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