TW502508B - Method for transmission and reception of data for a digital audio broadcasting system - Google Patents

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Description

502508 9]μ月2|修兩 9123844號專利申請案 說明書修正頁(91年5月） A7 B7 五、發明説明（ ‘ . 發明背景 本發明係關於數位資料之傳輸及接收方法及裝置，特別 係關於用於數位聲頻廣播系統之此種方法及裝置。 數位聲頻廣播（DAB)系統是一種優於既有的類比廣播格 式，提供數位品質聲頻之媒體。AM及FM DAB信號係以混 成格式傳送，此處數位調變信號與目前廣播的類比AM或 FM信號並存或存在於全數位格式而不含類比信號。帶内同 頻（IBOC) DAB系統不要求新的頻譜配置，原因在於各DAB 信號係於既有AM或FM頻道配置的同一頻譜罩蓋之内同時 傳輸。IBOC DAB促進頻譜的經濟性，同時讓廣播者可供給 數位品質的聲頻給其目前的基礎聽眾。 一種混成FM IBOC DAB信號組合一類比調變載波與多個 正交分頻多工（OFDM)副載波置於遠離FM中心頻率約129千 赫至約199千赫區域，二者係在類比調變組FM載波佔據的 頻譜上方或下方。全數位IBOC DAB系統可免除類比調變組 信號，同時保有前述副載波以及增加額外副載波於距FM中 心頻率約100千赫至約129千赫區域。额外副載波傳輸備份 信號，其可用以於喪失主信號或稱做核心信號的情況下於 接收器產生輸出。 高品質立體聲協定演繹法則的發展指示實質C D立體品質 於低抵96 kbps的速率為可行。IBOC不要求新的頻譜配置， 原因在於各個DAB信號係於既有配置的同一個頻譜罩蓋之 内同時傳輸。IBOC DAB經由功率位準以及頻譜佔據而被設 計成對類比無線收聽者為透明。IBOC促成頻譜的經濟性， -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS) A4規格(210X297公釐)
裝 訂
線 Α7 Β7 91. % ϋ界辨123844號專利申請案 年片日4丨夕中文^：明書修正頁(91年5月）
説明（ 同時讓廣-播業者可供給數位品質的聲頻給目前的聽眾群。 FM IBOC系統述於同樣讓與本受讓人的專利申請案名稱 「調頻帶内同頻數位聲頻廣播方法及系統」，第09/049,210 號，申請日1998年3月27曰。 IBOC DAB信號可能遭遇來自鄰近頻道的千擾或來自共用 頻道的類比傳輸的干擾。希望提供一種IBOC DAB系統其即 使在多站台、強信號的都會市場仍然可忍受此種干擾，同 時可以較低符號速率傳輸數位資訊。 發明概述 一種於數位聲頻廣播系統傳輸資料之方法包括下列步騾 :提供多個正交相位分頻多工副載波，副載波包括資料副 載波及參考副載波；以及以代表欲傳輸資訊的數位信號調 變資料副載波。參考副載波係以時序位元序列調變，其中 時序位元序列包括一不含混的區塊同步化字，以及組成區 塊同步化字的位元數目係少於時序序列位元數目之半。然 後傳輸正交相位分頻多工副載波。也包括接收器其可區別 偵測區塊同步化字以及使用區塊同步化字俾相干性偵測代 表欲傳輸資訊的數位信號。 圖式之簡單說明 圖1為混成FM IBOC DAB信號之頻率配置以及信號成分的 相對功率頻譜密度之示意代表圖； 圖2為全數位FM IBOC DAB信號之頻率配置以及信號成分 的相對功率頻譜密度之示意代表圖； 圖3為根據本發明之FM IBOC DAB信號之上邊帶之頻率配 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 置之示意代表圖； 圖4爲根據本發明之FM IBOC DAB信號之下邊帶之頻率配 置之示意代表圖； 圖5爲用於本發明之較佳具體實施例之BPSK時序序列之 示意代表圖； 圖6爲用於數位聲頻廣播系統之發射器之方塊圖，可發射 根據本發明格式化的信號； 圖7爲用於數位聲頻廣播系統之接收器之功能方塊圖，其 可接收根據本發明格式化的信號；以及 圖8爲方塊圖顯示用於圖7之接收器之頻遒狀態估算技術。 較佳具體f施例之説明 現在參照附圖，圖1爲根據本發明用於混成FM IBOC DAB 信號1 0之頻率配置（頻譜）位置以及信號成分之相對功率頻 μ备度之示意代表圖。混成格式包括習知F Μ立體類比信號 1 2，具有二角形1 4表示的功率頻譜密度或於頻道的中心頻 帶16纟卩伤。典型類比廣播信號的功率頻譜密度（pjgD)接 近三角形，距中心頻率的斜率約-〇·35分貝/千赫。多個數位 調變均等間隔副載波設置一類比FM信號的任一邊上，於上 邊帶18以及於下邊帶2〇，且與類比fm信號共流傳輸。全 邵載波皆已落入美國聯邦通訊委員會頻率罩蓋22以内的功 率位準傳輸。圖1垂直軸顯示尖峰功率頻譜密度與更習知的 平均功率頻譜密度特徵相反。 典型FM廣播信號的功率頻譜密度（psd)已經量測爲就八 貝而言接近三角形，距中心頻率的斜率约_〇 36分弓/千赫刀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------_ 裝-------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨—丨丨ί 禅· 8¾ iy^^123844號專利申請案 •由士岣明書修正頁⑼年5月）
發明説明（ 第:毗鄰.FM信號（若存在）則將取中於間隔2〇〇千赫。 經由積分三角形功率頻譜密度可找出總F M功率。 00 P總=|>峰·1(Τ0 36|fl/10.df=：M 197/m 斗、。 i αι 24 12747·Ρ辛或P辛分貝-13·8分貝
理想二角形F Μ功率頻譜密度的尖峰係位在總載波功率參 考位準（0分貝），下方13 8分貝，如圖i所示。fm頻譜各邊 的D AB功率位準係在總F M功率下方2 5分貝（此種_ 2 5分貝 值可因應特殊干擾情況作調整）。可計算丨千赫頻寬的DAB 渙度。DAB^號的功率頻譜密度可經由將總功率（_ 2 2分貝） 除以頻寬（140千赫）估算出。 ?30議=-22-1〇.1〇§(14〇)：=-43.46分貝/千赫 基準線混成DAB系統具有191副載波於主FM頻譜上方以 及191副載波於主FM頻譜下方。各DAB副載波經過 變。同相以及正交相位脈衝形狀於邊緣呈現根升高正弦錐 形（超時= 7/128)來抑制頻譜的邊頁。雖然此種脈衝形狀相 對於矩形脈衝會減低輸出能力達5.2%，但多路徑性能改良 ，所得頻譜邊頁減少，減低干擾。於基準線F M IBOC設計 中，191 OFDM副載波置於主載波fm信號各邊，佔據距離主 載波FM中心頻率约129千赫至199千赫的頻譜。 混成信號之數位調變部份為全數位DAB信號的子集，後 者將於全數位IBOC DAB格式傳輸。〇fdM副載波的頻譜位 置以及相對信號功率密度位準於所提議的全數位FM DAB格 式以項目2 4說明且顯示於圖2。圖1之類比FM信號由選擇 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Λ4規格(210X 297公釐） A7
五、發明說明（5 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 性的額外-組OFDM副載波替代，該組副載波稱做延伸全數 位信號26位於中心頻帶28。間隔均句的〇fdm副載波再度 位於上邊帶30及下邊帶32。目2的全數位格式邊帶比⑴的 ，臀更寬。此外，全數位號邊帶的功率頻譜密度設 足爲比混成IBOC邊帶核准密度高约1〇分貝。如此對全數位 IBOC仏唬提供顯著性能優點。此外，延伸全數位信號的功 率頻譜密度約比混成IB0C邊帶的密度低15分貝。如此減少 或消弭任何對鄰近混成或全數位IB〇c信號的干擾問題，同 時對其它數位服務提供額外容量。 圖3爲根據本發明-FM IB〇c DAB信號之上邊帶安置信號 成分之示意代表圖。各邊帶的總DAB功率相對於主載波fm 功率設定爲約-25分貝。個別0FDM副載波係於344 53125赫 (44100/128)做QPSK調變，以及於應用脈衝成形（根升高正 弦時間脈衝帶有7 / 1 2 8過量時間功能作爲防衛時間）後以約 363·3728赫（44100*135/8192)做正交間隔。可能的副載波位 置可以位於FM中心頻率的零至位於4〇〇千赫頻寬邊緣的正 或負550檢索。外側指定的副載波爲正或負5 46帶有中心頻 率正或負198402赫。基準線系統的内侧資訊承載副载波係 位於正或負356，帶有中心頻率正或負129361赫。參考副载 波間隔19副載波，於任一邊帶始於位置356至546。此等參 考副載波用來對其它資訊承載副載波的相干性偵測建立相 位參考。參考副載波也用於資訊框同步化以及頻道狀態資 訊（CSI)估計。 副载波356至507承載約96 kbps資訊。副載波508至545載有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 11AW ^ i ------^--------- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 502508 A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6) 额外24 kbps資訊位元而於FM信號的各邊形成有效代碼速 率R = 4/5。於基準線系統須避免將數位調變副載波置於114 千赫左右的± 1 5千赫俾減少將雜訊導入未經適當濾波的接 收器。但廣播業者有選項，可利用此部份頻譜來改善數位 聲頻信號的強度及/或提供額外資料播出能力。若廣播業者 避開FM信號的立體操作則此種選項具有吸引力。 圖3表示之上邊帶30包含資訊承載副載波280至546，對應 副載波頻率101，381赫至198,765赫。副載波546爲參考副載 波。上邊帶顯示被分爲數組34，36，38及40。組34表示 組頻遒含有副載波356至507。主頻道副載波用於以每秒至 少96千位元（kbps)的速率以編碼演譯法則資料位元形式傳 輸欲廣播的節目材料。主頻道包括附屬資料及輔助資料。 第二组占有副載波位置50 8至545的載波3 6用來傳輸同位位 元。此等副載波更可能受到位置更接近頻遒中心的副載波 以外的干擾波訛誤。最可擴充的代碼位元係位在外侧〇FDM 副載波。可擴充的位元對組合代碼的自由距離或編碼增益 的貢獻最少，且對代碼的錯誤修正能力最不重要。因此最 脆弱的副載波用來攜帶此等可擴充位元。 另一組副載波3 8用於本發明之全數位具體實施例攜帶同 位位το或選擇性資料。此組副載波可用於混成具體實施例 。若中心頻帶的類比信號例如藉去除立體資訊而規模縮小 ’則此組副載波可用於混成具體實施例。副載波組4 〇包括 副載波位置280至317，用於全數位具體實施例而以較低資 料速率例如每秒24千位元傳輸節目材料的延遲備份版本。 裝·--I----訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爭 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐） 502508 A7 B7 ^__ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（7) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此組的副載波非用於混成具體實施例，除非類比基頻信號 規模更進一步縮小才使用。全數位具體實施例中，組40的 副載波提供用於主頻遒傳輸的信號漏失的情況。於位置546 的副載波表不參考信號4 2。於上DAB邊帶的副載波被分成 多組4 4 ’母組各1 9個副載波，各組的副載波〇爲參考副載 波。 圖4顯tf副載波於下邊帶的位置，表示於上邊帶的副载波 位置的鏡像但帶有負指數及頻率。下邊帶主頻道4 6含有位 置-356至-507的副載波，用於傳輸上邊帶主頻道相同的節 目材料’但使用加戳記的迴旋編碼，該編碼係與上叩^邊 帶使用的編碼互補。組4 8，5 0及5 2的副載波係以上邊帶組 3 6 ’ 3 8及4 0的副載波的相同方式使用。於位置_ 546的副載 波可用以傳輸參考信號5 4。上DAB邊帶的副載波分成多組 5 6 ’每組1 9個副載波，各組的副載波〇爲參考副載波。 二邊帶的副載波爲正交相位分頻多工副載波且使用互補 戳記迴旋（CPC)代碼進行FEC編碼。CPC代碼爲業界已知例 如參考S· Kallel，Γ互補戳記迴旋（CPC)代碼及其應用用途」 ’ IEEE Trans· Comm·，43卷，第 6 期，2005_2 0 09 頁，1995 年6月。每秒9 6千位元的主頻遒於混成系統以及全數位系 統以相同方式格式化。此種主頻道於二DAB邊帶使用CPC代 碼編碼結果獲得1/2 CPC代碼速率。 副載波508至545(上及下邊帶）載有CPC代碼之額外同位位 元或载有混成及全數位兩種系統的資料。此處傳輸同位位 元可改良主頻遒的FEC編碼速率於各邊帶分別由R==1 /2至 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 刈2508 五、發明說明（8 R = 2/5或R = 4/5。於毗鄰頻遒FM干擾存在下，外0FDM副 載波最容易受到訛誤，上及下邊帶的干擾各自獨立。由於 FM廣播信號的功率頻譜密度（pSD)接近三角形，故當 OFDM副載波接近第一毗鄰信號頻率時干擾增加。當傳輸同 位位元時’編碼及交織可經過特殊修整而因應此種非均勻 干擾’使資訊的傳輸變強勁。 上邊螯的組3 8的副载波31S至3%以及下邊帶的組5 〇的副 載波-318至-355可攜帶CPC代碼的額外同位位元或資料。此 種選擇於混成系統爲非必要性，但於全數位系統爲強制性 此處傳輸同位位元可將主頻道的FEC編碼速率於各獨立dab 邊帶由R=l/2改良至R = 2/5或r = 4/5。若同位位元係於3^ 至355以及508至545兩區傳輸（以及對應的於下邊帶的對應 副載波傳輸），則各獨立DAB邊帶的總編碼速率分別爲 R=l/3 或 R = 2/3 〇 全數位系統將利用上邊帶組40的副載波280至317以及下 邊帶副載波-280至-317來攜帶主頻道資料的較低速率版本 ’例如母秒2 4千位元欣入碼。此種較低速率的備份資料使 用時間多樣化而延遲俾提高性能。全數位系統的備份資料 替代混成系統的類比FM混合信號，述於同樣由本申請人所 擁有的同在審查中的申請案「於聲頻無線廣播系統缓和間 歇干擾之系統及方法」，申請日1997年10月9日，案號第 08/947,902號。當主頻道資料被訛誤時，備份資料可填補聲 頻節段。因備份資料係由主頻道資料位元的嵌λ工接/ 、 双1八于集組成 ，故備份可做主頻道的額外錯誤保護。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m I ΛΜΙ emmm «1 n ϋ^leJI n MIB 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 502508 A7
五、發明說明（9 ) (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 全數位具體實施例中’位於圖2中心頻帶2 8的索引-279至 279副載波可用作爲延伸DAB容量的選項。於此「延伸」頻 寬的頻遒位元速率未經編碼約爲每秒3 8 4千位元。由於此 頻寬之半可能被第一鄰近DAB信號訛誤，故CPC FEC編碼 技術可應用至一半延伸頻寬，亦即副載波1至279载有副載 波-1至-279相同的資訊。然後若有半量變成訛誤，則其餘 一半仍有2/3速率的互補碼。此種情況下，於1/3編碼速率 後的資訊容量約每秒12 8千位元。 延伸的全數位頻帶僅暴露於來自第一鄰近混成干擾波或 全數位干擾波的干擾。於本接受保護的隨形指南下，第一 田比鄰干擾波的最大位準相對於主站台爲_ 6分貝。若第一邮匕 鄰干擾波爲全數位IBOC，則干擾波可比延伸頻帶一半的位 準咼達1 4分貝。延伸頻帶於干擾波的頻譜密度約於延伸頻 帶信號相等位準時對編碼增益產生正面貢獻。如此暗示全 數位第一毗鄰干擾波於延伸頻帶該半可使用之前須至少比 感興趣信號低20分貝（20分貝di/du)。當第一毗鄰干擾波 存在於-2 0分貝時有可能接收到延伸資料；半衰退期的強勁 接收則需要至少有一第一毗鄰干擾波係於-3 0分貝或以下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於献鄰頻道的干擾存在下，外OFDM副載波最容易被訛誤 ，上及下邊帶的干擾各自獨立。因FM廣播信號的PSD接近 三角形，故當OFDM副載波趨近於第一毗鄰信號頻率時干擾 增加。編碼及交織經特別修整俾因應此種非均勻的干擾， 讓資訊的通訊變強勁。 IBOC DAB系統將於FM載波的各DAB邊帶（上或下邊帶） -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 502508 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1〇 ) 傳輸全數位聲頻資訊。雖然超出基準線系統的額外副載波 可被激勵來傳輸1/3 FEC編碼速率的全部代碼位元，但基 準線系統採用2 / 5編碼速率。各邊帶可獨立被偵測及解碼， 以迴旋編碼速率4/5 (選擇性速率2/3 )達成FEC編碼增益。 也可應用選擇性李德所羅門代碼（144，14〇，GF( 8 ))外碼。 進一步錯誤偵測能力可以8位元CRC於各聲頻或資料攔位提 供。雙重邊帶冗餘允許於一邊帶操作，而另一邊帶完全訛 誤。但通常二邊帶組合來提供額外信號功率及編碼增益。 可採用特殊技術來解調及分開強力第一毗鄰干擾波，故 「回復的」DAB邊帶可成功地組合而忍受大型第一毗鄰干 擾波。 參考副載波以重複32位元BPSK時序序列調變，於傳輸前 作差異編碼。參考副载波用於多項用途：υ於請求時解決 副載波的含混，2)局部相位參考用以隨後相干性偵測，3) 局邵雜訊及/或干擾試樣用於估計頻遒狀態資訊（csi)以及 4)相位錯誤資訊用於頻率及符號跟蹤。BpSK時序序列的差 異編碼許可於建立其餘副載波需要的相干性參考之前偵測 BPSK時序序列。然後差異偵測得的樣式用於由參考副載波 去除資料調變，留下有關參考的局部相位以及雜訊或干擾試 樣的局部相位。用以估計隨後軟性決策解碼時需要的 參考载波用以傳輸BPSK時序序列58(於差異編碼前），如 圖5所示。本發明之較佳具體實施例使用32位元時序序列 :32位元中之U者固定用於區塊同步化目的。區塊同步化 字（或樣式）置於非連續欄位6〇，62，64及66。棚位包 Ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ --------訂---- s'. -13-
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 括7位70，攔位62及64各自包括1位元以及欄位66包括2位 $。區塊同步化樣式的1 1位元足夠獨特界定各區塊的邊界 ，而與其餘2 1位元的値無關。區塊同步化樣式獨特界定區 塊邊界。時序序列也包括一混成/數位攔位6 8，一區塊計^ 欄位70，一模式攔位72以及一備用欄位74。區塊計數襴位 可容納高達32區塊的數據機資料框大小。模式攔位可容納 焉達2 56模式。BPSK時序序列的4個可變欄位（混成/數位欄 位、備用攔位、區塊計數欄位以及模式欄位）被同位查驗作 錯誤保護以及消除於各可變攔位終點因差異編碼造成的相 位參考變化。相同BPSK時序加諸全部參考副載波。 區塊同步化係經由辨識於BPSK時序序列所含位元的獨特 二進制樣式而建立。BPSK時序序列也含有若干其它資訊包 括一區塊計數攔位、一模式欄位以及部份備用位元供未來 擴充之用。區塊或框同步化的常用技術係採用一個「獨特 字」其可經由接收的序列與參考獨特字交叉關聯偵測。獨 特字的特別性質爲其不可出現於BPSK時序序列内部的任何 有效資料樣式内部。如此經常要求資料的編碼爲獨特字樣 式屬於無效資料序列。偶爾因避免資料編碼俾有利於獲得 夠長的獨特字，故其出現於資料内的機率可接受地小。序 列於全部參考副載波位置被冗餘傳輸且重合於區塊計數欄 位定義的交織器區塊。 本發明之較佳具體實施例中，BPSK時序序列的總長度（亦 即3 2位元）相當小而難以開始。希望使用超過3 2位元的一 半作爲資訊攔位（亦即模式攔位、區塊計數攔位等）。若獨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------I -----I I------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 502508
五、發明說明（12 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 特字以習知方式定義爲連續位元序列，則此獨特字長度須 大於3 2位兀序列長度之半。如此防止獨特字可能出現於 BPSK時序序列的資料部份。此外，獨特字爲二進制序歹，； 有低的自動關聯値（例如仿巴克（Barker)碼），故與獨特字及 資料欄位的部份交互關聯將不會導致錯誤關聯。最大=度 二進制序列也常用於減小循環移位序列的自動關聯性質^ 但最大長度案例全部位元係定義爲無法容納可變搁位。 此處顯示可經由小心分佈位元於BPSK時序序列全長（替代 區塊同步位元的連續分佈）可將區塊同步攔位長度減至最低 。考慮總長度L的BPSK時序序列，帶有長度s的區塊同步欄 位。進一步假設區塊同步攔位之Z指定邏輯〇値。則其餘s_ Z區塊同步攔位爲邏輯1。BPSK時序序列的循環移位與區塊 同步樣式父叉關聯來查驗L個可能的關聯値，忽略未指定 位元的「空白位置」。當然樣式匹配時交互關聯値（匹配位 元數）爲S。 若區塊同步位元可分佈因此於每個交互關聯補償値至少 有一個位元不匹配（0補償値除外），則區塊同步樣式不含混 。帶有不含混區塊同步樣式的BPSK時序序列長度L上限可 決定爲下式函數 L<2*Z^(S-Z) + 1 區塊同步長度爲s位元及Z。 此外唯有於區塊同步樣式位元係接近均勻分佈於邏輯1與 邏輯0間時，L才呈S之函數而最大化。 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I----------•裝--------訂---------^9— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502508 ΚΙ Β7_ 五、發明說明（13 ) 「（S2/2)+l ; S偶 L<_{ L(S2/2)+l/2 ; S奇 使用上示不等式，長度L = 32位元的BPSK時序序列要求區 塊同步樣式不少於S = 8位元來保證不含混。事實上發現恰 S = 8位元的樣式可符合此最低限。此最小區塊同步樣式係 以l’s及〇’s於適當位置定義而x，s於不重要的位置。 最小區塊同步樣式：0χ10χχ0χχΐχχχχ0χχχχχχΐΐχχχχχχχχχ 區塊同步樣式也固定3個額外位元；如此減少當發生位元錯 誤時的錯誤偵測機率。
區塊同步樣式：0110010XX1XXXX0XXXXXXHXXXXXXXXX 差異編碼的BPSK時序序列經由指定BPSK時序序列邏輯 ” 1”（於差異編碼後）給qPSK位元對” 1，1 ”以及指定BPSK邏 輯"0 π (於差異編碼後）給QPSK位元對"0，0 ”而映射至QPSK 參考副載波。BPSK選用於參考副載波，原因在於BPSK比差 異編碼的QPSK更能忍受雜訊及頻道受損。此外，全部參考 副載波的BPSK時序序列終於即使於最嚴重干擾及頻道條件 下仍可獲得強勁參考値。 圖6爲DAB發射器76之方塊圖，DAB發射器可廣播根據本 發明之數位聲頻廣播信號。信號來源7 8提供欲傳輸的信號 。來源信號可呈多種形式，例如類比程式信號表示語音或 音樂，及/或數位資訊信號表示訊息資料如交通資訊。基於 數位信號處理器（DSP)的調變器8 0根據多種已知信號處理 技術處理來源信號’例如來源編碼、交織以及前傳錯誤修 -16- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐) ——裝·———訂——-丨— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 502508
五、發明說明（14) 正俾於線路82及84上產生複合基帶的合規相位及正交相位 成分。信號成分的頻率向上遷移、濾波以及於向上轉換器 區塊8 6又插成爲較高抽樣速率。如此於線路8 8於中頻信號 fif以速率fs產生數位試樣。數位至類比轉換器9〇於線路92 將信號轉成類比信號。中頻濾波器94剔除混淆頻率而於線 路96產生中頻信號fif。局部振盪器98於線路1〇〇產生信號 fi。，其於線路96藉混合器1〇2混合中頻信號而於線路1〇4產 生和仏號及差信號。和信號以及其它非期望的中間調變成 分及雜訊由影像剔除濾波器106剔除而於線路1〇8產生調變 後的載波信號fc。然後高功率放大器11〇將此信號送至天線 112 〇 接收器進行對發射器所述部份功能的顚倒。圖7爲根據本 發明可進行仏號處理至無線接收器114之方塊圖。信號 接收於天線116。帶通預選擇濾波器n8通過感興趣的頻帶 包括於頻率fc的預定信號，但剔除於£。_2匕的影像信號（用 於低端葉注入局部振盪器）。低雜訊放大器12〇放大信號。 放大後的仏號於混合器122藉可調整局部濾波器126而於線 上124混合供給的局部振盪器信號fi。。如此於線路128產生 和仏號（匕+ 6。）及差信號（fc-h。）。中間頻率濾波13〇通過中 頻信號fif而衰減感興趣的調變信號頻寬外側頻率。類比至 數位轉換器132使用時脈信號fs操作而以速率fs於線路134 產生數位試樣。數位向下轉換器i 3 6將信號作頻率遷移、濾 波以及進行十分法而於線路138及140產生較低抽樣率的合 規相位及正交相位信號。然後基於數位信號處理器的解調 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
發明說明（1S) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 杂142提供額外信號處理而於線上144產生輸出信號用以輸 出裝置146。 對相干性偵測的QPSK副載波信號進行帶有加權以及最大 比値組合（MRC)的軟性決策維特比（Viterbi)解碼，採用以 減少通過頻道的漏失。由於干擾及信號位準隨副載波(頻率） 及選擇性衰減時間改變，故需要即時頻道狀態資訊（CSI)適 當調整軟性符號的加權。CSI估計技術可設計配合高達約13 赫的衰減頻寬用於約1〇〇百萬*FM頻道的最大車輛速度。 典型#見數微秒的都卜勒展頻，但某些情況下可測得更大 的展頻。由參考副載波估計相位參考及CSI的技術之功能方 塊圖顯示於圖8。CSI權値組合振幅 CSI 權値= Α，/σ2 此處Aa*爲頻遒增益的複合共軛數估値以及y爲雜訊變因 估値。 加權用於最大比値組合（MRC)連同用於頻道相位錯誤的相 位修正。 圖8之CSI回復技術操作假設獲得及跟蹤副載波頻率及 OFDM符號的符號時序。頻率及符號時序獲得技術利用循環 字首性質。頻率及符號跟蹤係經由觀察隨著時間或頻率（跨 副載波）的經過各符號的相位漂移達成。 於獲得頻率及符號時序後，試圖經由交叉關聯差異债測 的BPSK序列與區塊同步樣式而達成與BPSK時序訊號區塊同 步樣式的同步化。於全部副載波進行差異偵測，假設詞練 田1J載波的所在位置取初爲未知。進行已知區塊同步樣气命 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 tx---------. -18 - 502508 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 發明說明（16 ) 被债測的各副載波位元的交又關撼木 人關聯。當偵測得區塊同步樣 式全部η個位元皆匹配時宣佈爲副載波交互關聯。區塊同 步（以及副載波含混解析）係於副载波關聯數目符合或超 闕値標準時建立（例如4副載波交互關聯而間隔19副載波的 倍數）。 、於建立區塊同步後，可解碼BPSKs#序序列的可變搁位。 差異偵測的可變攔位位元係基於跨訓練攔位的大多數票選 基準決足，因此當部份副載波或位元已經訛誤時仍可進行 解碼。各數據機框内部的16區塊循序編碼〇至15。然後區 塊計數欄位的MSB經常設定爲〇，原因在於區塊計數未曾: 過1 5之故。得知區塊計數攔位，建立數據機框同步化。 此仏號的相干彳貞測要求相干相位參考値。得自BpSK時序 序列的解碼貝訊用以由训練副載波去除調變，留下有關局 部相位參考及雜訊的資訊。參照圖8，參考副載波载有的複 合訓練符號於線路148輸入，取符號的複合共軛數，如區塊 150所示。複合共軛數藉乘法器154於線路152乘以已知钏練 序列。如此經由對接收的副載波乘以經過同步化且經解碼 又經差異再度編碼的BPSK時序序列，而由接收的詞練副載 波去除二進制（ + /-)時序序列調變。於線路156所得符號藉 有限脈衝回應（FIR)濾波器158處理而讓所得符號隨時間的 經過平順化，於線路160獲得局部相位及振幅的複合共轭估 値。此値藉時間延遲器162延遲且藉乘法器166於線路164乘 以雜訊變因倒數估値。雜訊變因係於線路160從加法點170 的輸入符號（藉延遲器168作適當時間指定後）扣除局部相位 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------β 裝--------訂---------- f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502508 A7 B7 五、發明說明（17 ) 及振幅經過平順化後的估値估計。然後將結果求平方，如 區塊172所示以及濾波複合雜訊式樣，如區塊174所示。倒 數經過估算（帶有除以0保護），如區塊176所示。此種CSI權 値於1 8副載波上内插於成對眺鄰訓練副載波間，如區塊178 所示，而於線路180產生所得局部CSI權値。然後此種CSI權 値於適當延遲後用來乘以於線路182接收的對應局部資料承 載符號，如區塊184所示。然後乘法器186於線路188產生軟 性決策輸出。 本發明提供一種強勁的合規頻帶頻道上（IBOC)數位聲頻 廣播（DAB)系統，用以獲得比美國數位無線提議的現有a μ 及FM廣播改良的性能。本發明對前傳及後傳皆相容，無須 配置額外頻道頻譜。廣播業者可同時於配置的頻道罩蓋以 内發射類比及數位信號，許可全然與既有類比接收器相容 。本發明也允許廣播業者發射全數位信號替代混成類比/數 位信號。也可忍受來自毗鄰頻道的干擾或來自共用頻遒類 比傳輸的干擾，即使於有多站台強力信號的都會區市場亦 如此。參考副載波用於多項用途包括獲得、跟蹤及估計頻 道狀態資訊（CSI)及相干性操作。 雖然已經就其較佳具體實施例説明本發明，但業界人士 須了解可未悖離如申請專利範圍陳述之本發明之範園對揭 示的具體實施例做出多種修改。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. 2 ^ΐί|3844號專利申請案 勹清專利範圍修正本(91年5月） 、申清專利範圍 I 一-種傳轉用於一數位聲頻廣播系統之資料之方法，包含 下列步驟： 提供多個正交相位分頻多工副載波，該等副載波包括 資料副載波及參考副載波； 以代表欲傳輸資訊的數位信號調變該資料副載波，· 以一時序位元序列調變該參考副載波，該時序位元序 =包括一不含混的區塊同步化字，其中構成區塊同步化 夺的位元數目係小於時序序列位元數目之半；以及 傳輸該正交相位分頻多工副載波。 如令請專利範圍第！項之方法，其中該參考副載波係差 異編碼。 3·如申請專利範圍第〗項之方法，其中該區塊同步化字包 含： 多個區塊同步化位元位於非連續的區塊同步化攔位。 4·如申請專利範圍第3項之方法，其中區塊同步化字係分 佈於該時序位元序列，因此當該時序位元序列的位元關 聯已知訓練序列的位元時，於每個關聯補償值至少有一 位元不匹配，〇除外。 5·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該時序位元序列進 一步包括： 一區塊計數欄位； 一模式攔位；以及 一混成/數位攔位。 6.如申請專利範圍第之方法，其中於該時序位元序列 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x297公釐) _ 裝 訂 C8 D8 π、申請專利範圍 之位禾數（L)定義為： L<2*Z*(S-Z)+ 1， 此處Z為該區塊同步化字之邏輯〇位元數目，以及S為 該區塊同步化字數目。 7 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該區塊同步化字的 邏輯〇位元數目係等於該區塊同步化字的邏輯丨位元數目。 8 .如申請專利範圍第3項之方法，其中該區塊同步化字係 由8位元組成以及該時序位元序列係由3 2位元組成。 9 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該參考副載波之頻 率係間隔19個副載波位置。 1 〇 ·如申請專利範圍第i項之方法，其中該時序位元序列係 使用二進制相位遷移鍵做差異編碼。 U·如申請專利範園第10項之方法，其中該差異編碼的時序 位元序列係使用正夂相位遷移鍵映射至參考副載波。 1 2 ·如申請專利範圍第i項之方法，其中該時序位元序列係 以參考副載波上傳輸。 1 J :種接收用於一數位聲頻廣播系統之資料之方法，該資 料係於多個正.交相位分頻多工副載波上調變，該副載波 包括資料副載波及參考副載波，該資料副載波具有表示 欲傳輸資訊的數位信號，且該參考副載波係以時序位元 序列來調變，該時序位元序列包括不含混的區塊同步化 竽，其中組成區塊同步化字的位元數係少於該時序序列 的位元數之半，該方法包含下列步騾： 差異偵測該區塊同步化字；以及 -2-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） A8 B8 C8 申請專利範圍 -使用.該區塊同步化字來相干性偵測表示欲傳輸資訊的 數位信號。 14.如申請專利範圍第13項之方法，進—步包含下列步驟： 處理時序位元序列可決定頻道狀態資訊。 15·如申請專利範圍第14項之方法，進一步包含下列步騾： 於一組資料副載波介於二參考副載波間内插頻遒狀態 資訊信號而產生局部頻道狀態資訊權值；以及 將局部頻道狀態資訊權值乘以對應資料符號。 16·如申請專利範圍第14項之方法，進一步包含下列步騾： 決定頻遒狀態資訊權值； 以該頻遒狀態權值相位等化該等資料副載波； 濾波資料副載波；以及 内插資料副載波介於參考副載波之二者間。 1 7 ·如申請專利範園第i 3項之方法，其中處理時序位元序列 而決定頻道狀態資訊之步騾包含下列步騾·· 由參考副載波去除時序序列調變而產生參考符號； 產生可表示參考符號局部相位及振幅的第一信號；以及 以可表示雜訊變因的第二信號乘以第一信號而產生頻 道狀態資訊信號。 1 8 ·如申請專利範圍第1 3項之方法，進一步包含下列步驟： 處理時序位元序列而決定頻道狀態資訊及相位參考值。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之方法，進一步包含下列步驟： 相位等化該等資料副載波； 濾波資料副載波； -3-
    502508 8 8 8 8 A BCD 六、申請專利範圍 '内插頻道狀態資訊信號於一組資料副載波介於其中二 參考副載波間俾產生局部頻道狀態資訊權值；以及 乘以局部頻道狀態資訊權值及對應資料符號。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）
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