专利名称：一种高性能数字电视地面广播发射机调制方法
技术领域：
本发明属于无线通信领域，更具体地涉及一种具有时域训练序列和级联交织 编码调制的数字电视地面广播发射机调制方法。
背景技术：
目前，地面电视广播已从模拟逐渐向数字化方向发展。数字电视地面广播传 输系统，作为数字电视地面广播的重要组成部分，其相关技术的发展，与人们的 生活质量息息相关，并因此受到了人们格外的广泛关注。数字电视地面广播相关 技术及其相关产业是通信与计算机领域内发展较快，市场前景较好的产业。在数
字电视地面广播相关技术上，目前各国关注的重点是，如何为复杂波传环境下的 数字电视地面广播提供低成本的可靠高速移动的实现方案。数字电视地面广播发 射机调制技术是数字电视地面广播系统的关键技术，对于整个系统性能起着决定 性的作用，是大家重点研究的对象。
由于数字信号处理技术和集成电路技术的飞速发展，正交频分复用(OFDM) 技术的系统实现变得越来越容易。因OFDM多载波传输技术具有结构简单，频谱 利用率高，可以抗频率选择性和信道时变等诸多优点而倍受大家的关注并得到深 入的研究和在Xdsl、宽带移动通信、宽带无线局域网、数字电视地面广播等诸 多领域中的广泛应用。
信道编码是数字通信系统的重要组成部分。随着现代信息技术的飞速发展， 信道编码技术已成为现代通信领域不可或缺的技术。在信息序列中嵌入冗余码 元，信道编码技术通过冗余码元的作用减小信号在传输过程中发生错误，从而提 高通信系统的可靠性。
在多径衰落信道下，可以通过编码、交织和调制方案的级联优化设计达到尽 可能大的信号分集阶数，以便在等于或超过最小自由距离的符号序列中得到独立 衰落。级联不同的编码形式可以充分利用不同编码技术的优点；在编码和码元调 制之间插入比特交织器，可以使得编码和调制过程相对独立并将分集阶数从不同 的多进制符号数扩大到不同的二进制比特数，从而使得分集阶数得到明显提高并 且在多径衰落信道下具有好的误码特性。
在实际通信环境中，数字电视地面广播通信系统性能受到同步时间、时钟抖 动、信道衰落、信道干扰等因素的影响。发射机调制方法是实现可靠数字电视地 面广播的关键技术。
利用数字电视地面广播传输系统提供无偿电视广播、有偿电视广播、保密信 息传输、多媒体增值服务等可控制多业务是新一代数字电视地面广播传输系统满 足社会需求的体现。
正是基于以上背景，本发明针对实际通信环境提出一种具有时域训练序列和 级联交织编码调制的数字电视地面广播发射机调制方法，可以满足高数据率可控 制多业务数字电视地面广播传输的需耍。欲对专利背景作更深入的了解可参考以下文献资料
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发明内容
本发明针对高数据率可控制多业务数字电视地面广播提出了一种具有时域 训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播发射机调制方法。
本发明提出的一种具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面
广播发射机调制方法，其特征在于它包括下列歩骤
1) 数字电视地面广播发射机将自己的输入数据比特流经BCH编码(Bose Chaudhuri Hocquenghem， BCH)、比特交织、LDPC编码(Low Density Parity Check, LDPC)、码元调制、码元交织后进一歩在频域上形成FFT级联交织编码调制数据 块(FFT级联交织编码调制数据块的长度(符号个数)为尺)；
2) 数字电视地面广播发射机采用IFFT (快速离散傅立叶反变换)将FFT 级联交织编码调制数据块变换为时域的离散级联交织编码调制数据样值块；
3) 数字电视地面广播发射机将循环前缀(循环前缀的长度为C)作为保护 间隔插入到时域的离散级联交织编码调制数据样值块，形成时域循环前缀离散级 联交织编码调制数据样值块(时域循环前缀离散级联交织编码调制数据样值块的
长度为(K + C));
4) 数字电视地面广播发射机将连续的4个时域循环前缀离散级联交织编码调制数据样值块形成帧体(帧体的长度为Z， Z = 4x(《+ C));
5) 数字电视地面广播发射机将训练序列作为复数训练序列的实部序列、将 业务指标序列作为复数训练序列的虚部序列，在时域上构成复数训练序列的离散 样值块(训练序列、业务指标序列、复数训练序列的离散样值块的长度都为X);
6) 数字电视地面广播发射机将时域上构成的复数训练序列的离散样值块 (作为帧头)插入到帧体，以形成信号帧；
7) 数字电视地面广播发射机采用平方根升余弦滚降滤波器对信号帧的信号 脉冲成形；
8) 数字电视地面广播发射机将基带信号上变频至载波上。 按照上述的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播发
射机调制方法，其特征在于数字电视地面广播发射机的信号帧中具有时域复数 训练序列离散样值块；数字电视地面广播发射机的训练序列的长度(符号个数) JT为512，相对应的FFT级联交织编码调制数据块的长度(符号个数)《(子 载波数)为1024，相对应的子载波的频率间隔分别为8KHz，相对应的循环前缀 长度C为FFT级联交织编码调制数据块长度《大小的1/16;数字电视地面广播 发射机的训练序列、业务指标序列由 -系列的1或-1组成，具有伪随机特性；数
字电视地面广播发射机的训练序列、业务指标序列相互之间具有正交性；数字电
视地面广播发射机的各个不同的业务指标序列包含着并且唯一表达着数字电视
地面广播发射机的各系统参数和业务模式信息；LDPC编码的编码率为1/4、 1/2、 5/8、3/4和7/8中的一个；比特交织采用随机交织方式；码元调制为QPSK、16 QAM、 32 QAM和64 QAM中的-种，码元星座图映射方式采用格雷码映射；码元交织采 用随机交织方式。
本发明的特点
本发明是 -种时域频域混合的调制方案。数字电视地面广播发射机的信号帧 中具有时域复数训练序列离散样值块，数字电视地面广播发射机的训练序列、业 务指标序列具有伪随机特性，数字电视地面广播发射机的训练序列、业务指标序 列相互之间具有正交性，数字电视地面广播发射机将时域上构成的复数训练序列 的离散样值块(作为帧头)插入到帧体而形成信号帧，这些保证了数字电视地面 广播发射机可以实现快速准确的帧同歩、频率同歩、时间同歩、信道传输特性估 计、以及对相位噪声和信道传输特性进行可靠跟踪。将循环前缀作为保护间隔插 入到时域的离散级联交织编码调制数据样值块以形成时域循环前缀离散级联交 织编码调制数据样值块，可以减少时域复数训练序列离散样值块、相邻时域循环 前缀离散级联交织编码调制数据样值块相互之间的干扰影响。将连续的4个时域 循环前缀离散级联交织编码调制数据样值块形成帧体可以提高数字电视地面广 播系统的效率。对输入数据进行级联交织编码调制提高了分集阶数，使得通信系 统在多径衰落信道下具有好的误码特性。数字电视地面广播发射机的各个不同的 业务指标序列包含着并且唯一表达着数字电视地面广播发射机的各系统参数和 业务模式信息，可以使得数字电视地面广播传输系统能够提供无偿电视广播、有 偿电视广播、保密信息传输、多媒体增值服务等可控制多业务，满足社会需求。 本发明的调制方法具有同歩时间短、时钟抖动小、抗信道衰落、抗信道干扰、可 以提供高数据率可控制多业务数字电视地面广播传输等诸多优点。
图1是按照本发明的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地 面广播发射机调制方法的某个发射机的实施例示意图。
图2是按照本发明的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地 面广播发射机调制方法的某个发射机形成信号帧的实施例示意阁。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
按照本发明提出的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面 广播发射机调制方法的某个发射机的实施例，如图1所示，按下列歩骤进行
1) 数字电视地面广播发射机将自己的输入数据比特流经BCH编码、比特交 织、LDPC编码、码元调制、码元交织后进一歩在频域上形成FFT级联交织编码 调制数据块(FFT级联交织编码调制数据块的长度(符号个数)为《，《取1024， 相对应的子载波的频率间隔取8KHz);
2) 数字电视地面广播发射机采用IFFT (快速离散傅立叶反变换)将FFT 级联交织编码调制数据块变换为时域的离散级联交织编码调制数据样值块；
3) 数字电视地面广播发射机将循环前缀(循环前缀的长度为C)作为保护 间隔插入到时域的离散级联交织编码调制数据样值块，形成时域循环前缀离散级 联交织编码调制数据样值块(时域循环前缀离散级联交织编码调制数据样值块的
长度为(《+ C)， C取FFT级联交织编码调制数据块长度《大小的1/16);
4) 数字电视地面广播发射机将连续的4个时域循环前缀离散级联交织编码 调制数据样值块形成帧体(帧体的长度为丄，l = 4x(^ + C));
5) 数字电视地面广播发射机将训练序列作为复数训练序列的实部序列、将 业务指标序列作为复数训练序列的虚部序列，在时域上构成复数训练序列的离散 样值块(训练序列、业务指标序列、复数训练序列的离散样值块的长度都为X ，义 取512);
6) 数字电视地面广播发射机将时域上构成的复数训练序列的离散样值块 (作为帧头)插入到帧体，以形成信号帧；
7) 数字电视地面广播发射机采用平方根升余弦滚降滤波器对信号帧的信号 脉冲成形；
8) 数字电视地面广播发射机将基带信号上变频至载波上。
按照本发明的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播 发射机调制方法的某个发射机形成信号帧的实施例，如图2所示，具体实施如下
该某个数字电视地面广播发射机将自己的输入数据比特流经BCH编码、比特 交织、LDPC编码、码元调制、码元交织后进一步在频域上形成FFT级联交织编 码调制数据块，再经IFFT将其变换为时域的离散级联交织编码调制数据样值块。
FFT级联交织编码调制数据块由子载波组成。FFT级联交织编码调制数据块 的长度(符号个数)为《；FFT级联一交织编码调制数据块的长度《(子载波数) 取1024，相对应的子载波的频率间隔取8KHz。
该某个数字电视地面广播发射机将循环前缀(循环前缀的长度为C)作为保 护间隔插入到时域的离散级联交织编码调制数据样值块，形成时域循环前缀离散级联交织编码调制数据样值块(时域循环前缀离散级联交织编码调制数据样值块 的长度为(《+ C)， C取FFT级联交织编码调制数据块长度K大小的1/16)。
该某个数字电视地面广播发射机将连续的4个时域循环前缀离散级联交织 编码调制数据样值块形成帧体(帧体的长度为丄，L = 4x(《+ C)。
该某个数字电视地面广播发射机将训练序列作为复数训练序列的实部序歹U、 将业务指标序列作为复数训练序列的虚部序列，在时域上构成复数训练序列的离 散样值块。
训练序列、业务指标序列、复数训练序列的离散样值块的长度都为I， I取
512。
作为数字电视地面广播发射机的训练序列、业务指标序列由一系列的1或-1 组成，具有伪随机特性，训练序列、业务指标序列相互之间具有正交性。满足上 述特征的训练序列可由作为伪随机数序列的一种特殊类型的一组移位m序列和 作为正交序列的沃尔什序列、哈达玛序列或由其他方式产生的.iH交序列实现。
各个不同的业务指标序列包含着并且唯一表达着数字电视地面广播发射机 的各系统参数和业务模式信息。
该某个数字电视地面广播发射机将时域上构成的复数训练序列的离散样值 块(作为帧头)插入到帧体，以形成信号帧。
该某个数字电视地面广播发射机采用平方根升余弦滚降滤波器对信号帧的 信号进行脉冲成形。对信号帧的信号进行脉冲成形的平方根升余弦滚降滤波器的 滚降系数取0. 05。
上面结合附图对本发明的具体实施例进行了详细说明，但本发明并不局限于 上述实施例，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人 员可作出各种修改或改型。
权利要求
1、一种具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播发射机调制方法，其特征在于它包括下列步骤1)数字电视地面广播发射机将自己的输入数据比特流经BCH编码、比特交织、LDPC编码、码元调制、码元交织后进一步在频域上形成FFT级联交织编码调制数据块(FFT级联交织编码调制数据块的长度(符号个数)为K)；2)数字电视地面广播发射机采用IFFT(快速离散傅立叶反变换)将FFT级联交织编码调制数据块变换为时域的离散级联交织编码调制数据样值块；3)数字电视地面广播发射机将循环前缀(循环前缀的长度为C)作为保护间隔插入到时域的离散级联交织编码调制数据样值块，形成时域循环前缀离散级联交织编码调制数据样值块(时域循环前缀离散级联交织编码调制数据样值块的长度为(K+C))；4)数字电视地面广播发射机将连续的4个时域循环前缀离散级联交织编码调制数据样值块形成帧体(帧体的长度为L，L＝4×(K+C))；5)数字电视地面广播发射机将训练序列作为复数训练序列的实部序列、将业务指标序列作为复数训练序列的虚部序列，在时域上构成复数训练序列的离散样值块(训练序列、业务指标序列、复数训练序列的离散样值块的长度都为X)；6)数字电视地面广播发射机将时域上构成的复数训练序列的离散样值块(作为帧头)插入到帧体，以形成信号帧；7)数字电视地面广播发射机采用平方根升余弦滚降滤波器对信号帧的信号脉冲成形；8)数字电视地面广播发射机将基带信号上变频至载波上。
2、 按权利要求1的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播 发射机调制方法，其特征在于所述数字电视地面广播发射机的训练序列、业务 指标序列、复数训练序列的离散样值块的长度(符号个数)X为512。
3、 按权利要求2的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播 发射机调制方法，其特征在于所述训练序列、业务指标序列具有伪随机特性。
4、 按权利要求2的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播发射机调制方法，其特征在于所述训练序列、业务指标序列相互之间具有正交性。
5、 按权利要求1的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播 发射机调制方法，其特征在于所述FFT级联交织编码调制数据块由子载波组成， FFT级联交织编码调制数据块的长度(符号个数)《(子载波数)为1024，子载 波的频率间隔为8KHz。
6、 按权利要求1的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播 发射机调制方法，其特征在于所述对输入数据进行BCII编码、比特交织、LDPC 编码、码元调制、码元交织处理的LDPC编码的编码率为1/4、 1/2、 5/8、 3/4和 7/8中的一个，比特交织采用随机交织方式，码元调制为QPSK、 16QAM、 32 QAM 和64 QAM中的一种，码元星座图映射方式采用格雷码映射，码元交织采用随机 交织方式。
7、 按权利要求1的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播 发射机调制方法，其特征在于所述作为保护间隔插入到时域的离散级联交织编 码调制数据样值块的循环甜缀的长度为C， C取《大小的1/16。
8、 按权利要求1的具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播 发射机调制方法，其特征在于所述信号帧山时域上构成的复数训练序列的离散 样值块(作为帧头)插入到连续的4个时域循环前缀离散级联交织编码调制数据 样值块(作为帧体)而形成。
全文摘要
本发明公开了一种具有时域训练序列和级联交织编码调制的数字电视地面广播发射机调制方法，它1)将比特流经BCH编码、比特交织、LDPC编码、码元调制、码元交织后在频域上形成FFT数据块；2)经IFFT将FFT数据块变换为时域离散数据样值块；3)将循环前缀作为保护间隔插入到时域离散数据样值块形成时域循环前缀离散数据样值块；4)连续4个时域循环前缀离散数据样值块形成帧体；5)将训练序列作为复数训练序列实部序列、将业务指标序列作为复数训练序列虚部序列构成时域复数训练序列离散样值块；6)将时域复数训练序列离散样值块插入到帧体形成信号帧；7)用平方根升余弦滚降滤波器对信号帧脉冲成形；8)上变频基带至载波。
文档编号H04L27/26GK101431501SQ200810228280
公开日2009年5月13日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者何加铭, 徐铁峰, 聂秋华, 郑紫微 申请人:宁波大学