专利名称：用于发送和接收信号的装置以及用于发送和接收信号的方法
技术领域：
本发明涉及用于发送和接收信号的方法以及用于发送和接收信号的装置，更具体地说，涉及能够提高数据传输效率的发送和接收信号的方法以及发送和接收信号的装置。
背景技术：
随着数字广播技术的发展，用户已经接收到高清晰(HD)的运动图像。随着压缩算法的持续发展和硬件性能的提高，未来将向用户提供更好的环境。数字电视(DTV)系统可以接收数字广播信号并向用户提供多种补充业务以及视频信号和音频信号。数字视频广播(DVB :Digital Video Broadcasting) _C2是加入第二代传输系统的 DVB家族中的第三个规范。该规范开发于1994年，DVB-C现在已经被部署在全世界范围内的超过5千万个有线电视调谐器中。与其他的DVB第二代系统一致，DVB-C2使用了低密度的奇偶校验(LDPC)和BCH码的组合。与DVB-C相比，这种强大的前向纠错(FEC)在载波噪声比方面提供了大约5dB的改进。恰当的比特交织方案优化了 FEC系统的整体鲁棒性。在通过报头扩展后，这些帧被称为物理层管道(PLP =Physical Layer Pipe)。这些PLP中的一个或更多个被复用到数据切片中。向各个切片应用(时域和频域)二维交织，使接收机能够消除突发减损(burst impairment)和如单一频率窜入(single frequency ingress) 的频率选择干扰的影响。
发明内容
技术问题随着这些数字广播技术的发展，对诸如视频信号和音频信号的业务的需要增加， 并且用户需要的数据的大小和广播信道的数量逐渐上升。技术方案因此，本发明致力于一种发送和接收信号的方法以及一种发送和接收信号的装置，该方法和装置能够大体上消除了由于相关技术的限制和缺点而引起的一个或更多个问题。本发明的一个目的是提供一种向接收机发送广播信号的方法，该方法包括以下步骤对前导码数据进行编码；通过行列扭曲形式对所编码的前导码数据进行时间交织，其中，该行列扭曲形式包括在不考虑导频位置的情况下将输入单元沿对角线方向依次写入交织存储器，并逐行依次读出；基于经时间交织后的前导码数据来构造信号帧；利用正交频分复用OFDM方法来对所述信号帧进行调制；以及发送经过调制的信号帧。本发明的另一方面是提供一种接收广播信号的方法，该方法包括以下步骤利用正交频分复用OFDM方法来对所接收到的信号进行解调；从解调出的信号获得信号帧，该信号帧包括前导码符号和数据符号，所述前导码符号具有用于通过信号通知所述数据符号的 Ll信令信息；通过行列扭曲形式对所述前导码符号进行时间去交织，其中，该行列扭曲形式包括将输入单元沿对角线方向依次写入交织存储器，并逐行依次读出，其中还不考虑导频位置进行时间交织；将经时间去交织的前导码符号去映射为比特；以及按照经缩短和打孔的低密度奇偶校验LDPC解码方案来对所述比特进行解码。本发明的另一方面是一种向接收机发送广播信号的发射机，该发射机包括编码器，其被配置成对前导码数据进行编码；时间交织器，其被配置成通过行列扭曲形式来对所编码的前导码数据进行时间交织，在该行列扭曲形式中，将输入单元沿对角线方向依次写入交织存储器，并逐行依次读出，其中不考虑导频位置执行所述时间交织；帧构造器，其被配置成基于经时间交织后的前导码数据来构造信号帧；调制器，其被配置成利用正交频分复用OFDM方法来对所述信号帧进行调制；以及发送单元，其被配置成发送经过调制的信号帧。本发明的另一方面是一种接收广播信号的接收机，该接收机包括解调器，其被配置成利用正交频分复用OFDM方法来对接收到的信号进行解调；帧解析器，其被配置成从解调出的信号获得信号帧，该信号帧包括前导码符号和数据符号，所述前导码符号具有用于通过信号通知所述数据符号的Ll信令信息；时间去交织器，其被配置成通过行列扭曲形式对所述前导码符号进行时间去交织，在该行列扭曲形式中，将输入单元沿对角线方向依次写入交织存储器，并逐行依次读出，其中不考虑导频位置进行时间交织；去映射器，其被配置成将经时间去交织的前导码符号去映射为比特；以及解码器，其被配置成按照经缩短和打孔的低密度奇偶校验LDPC解码方案对所述比特进行解码。
附图被包括在本申请中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的(多个)实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是在欧洲DVB-T中使用的64-正交幅度调制(QAM)的示例。图 2 是二进制反射格雷码(BRGC =Binary Reflected Gray Code)的方法。图3是通过修改在DVB-T中使用的64-QAM而接近高斯型的输出。图4是BRGC中的反射对之间的汉明(Hamming)距离。图5是I轴和Q轴中的每一个都存在反射对的QAM中的特性。图6是利用BRGC的反射对修改QAM的方法。图7是经过修改的64/256/1024/4096-QAM的示例。图8到图9是利用BRGC的反射对修改的64-QAM的示例。
图10到图11是利用BRGC的反射对修改的256-QAM的示例。图12到图13是是利用BRGC的反射对修改的1024-QAM的示例(0到511)。图14到图15是是利用BRGC的反射对修改的10M-QAM的示例(512到1023)。图16到图17是是利用BRGC的反射对修改的4096-QAM的示例(0到511)。图18到图19是是利用BRGC的反射对修改的4096-QAM的示例(512到1023)。图20到图21是是利用BRGC的反射对修改的4096-QAM的示例(1024到1535)。图22到图23是是利用BRGC的反射对修改的4096-QAM的示例(1536到2047)。图24到图25是是利用BRGC的反射对修改的4096-QAM的示例(2048到2559)。
图26到图27是是利用BRGC的反射对修改的4096-QAM的示例(2560到3071)。图28到图四是是利用BRGC的反射对修改的4096-QAM的示例(3072到3583)。图30到图31是是利用BRGC的反射对修改的4096-QAM的示例(3584到4095)。图32是对其中利用BRGC对256-QAM进行了修改的修改后的QAM进行比特映射的示例。图33是将MQAM变换成不均勻的星座图的示例。图34是数字发送系统的示例。图；35是输入处理器的示例。图36是可以包括在基带(BB)中的信息。图37是BICM的示例。图38是缩短/打孔编码器的示例。图39是应用各种星座的示例。图40是考虑了常规系统之间的兼容性的情况的另一个示例。图41是包括针对Ll信令的前导码和针对PLP数据的数据符号的帧结构。图42是帧构造器的示例。图43是图4所示的导频插入G04)的示例。图44是SP的结构。图45是新的SP结构或导频模式(PP) 5。图46是所提出的PP5，的结构。图47是数据符号与前导码之间的关系。图48是数据符号与前导码之间的另一种关系。图49是有线信道延迟概况的示例。图50是使用z = 56和ζ = 112的分散导频结构。图51是基于OFDM的调制器的示例。图52是前导码结构的示例。图53是前导码解码的示例。图M是设计更优化的前导码的过程。图55是前导码结构的另一个示例。图56是前导码解码的另一个示例。图57是前导码结构的示例。图58是Ll解码的示例。图59是模拟处理器的示例。图60是数字接收机系统的示例。图61是在接收机处使用的模拟处理器的示例。图62是解调器的示例。图63是帧解析器的示例。图64是BICM解调器。图65是利用缩短/打孔的LDPC解码的示例。图66是输出处理器的示例。图67是8MHz的Ll块重复率的示例。 图68是8MHz的Ll块重复率的示例。 图69是新的7. 61MHz的Ll块重复率的示例。 图70是在帧报头中发送的Ll信令的示例。 图71是前导码和Ll结构仿真结果。 图72是符号交织器的示例。 图73是Ll块发送的示例。 图74是在帧报头中发送的Ll信令的另一个示例。 图75是频率或时间交织/去交织的示例。
图76是分析Ll信令的开销的表，该Ll信令在图3中所示的BICM模块的数据通的ModCod报头插入模块(307)处在FECFRAME报头中发送。
0077]图77示出了用于最小化开销的FECFRAME报头的结构。0078]图78示出了前述Ll保护的误码率(BER)性能。0079]图79示出了传输帧和FEC帧结构的示例。0080]图80示出了 Ll信令的示例。0081]图81示出了 Ll-pre信令的示例。0082]图82示出了 Ll信令块的结构。0083]图83示出了 Ll时间交织。0084]图84示出了提取调制和编码(code)信息的示例。0085]图85示出了 Ll-pre信令的另一示例。0086]图86示出了前导码中发送的Ll信令块的调度的示例。0087]图87示出了考虑了功率提升(powerboosting)的Ll-pre信令的示例。0088]图88示出了 Ll信令的示例。0089]图89示出了提取调制和编码信息的另一示例。0090]图90示出了提取调制和编码信息的另一示例。0091]图91示出了 Ll-pre同步的示例。0092]图92示出了 Ll-pre信令的示例。0093]图93示出了 Ll信令的示例。0094]图94示出了 Ll信令通道的示例。0095]图95是在帧报头内发送的Ll信令的另一示例。0096]图96是在帧报头内发送的Ll信令的另一示例。0097]图97是在帧报头内发送的Ll信令的另一示例。0098]图98示出了 Ll信令的示例。0099]图99是符号交织器的示例。0100]图100示出了图99的时间交织器的交织执行。0101]图101是符号交织器的示例。0102]图102示出了图101的时间交织器的交织执行。0103]图103是符号去交织器的示例。0104]图104是时间交织的另一示例。
图105是利用图104所示的方法的交织的结果。图106是图105的寻址方法的示例。图107是Ll时间交织的另一示例。图108是符号去交织器的示例。图109是去交织器的另一示例。
具体实施例方式下面将详细描述本发明的优选实施方式，在附图中例示出了本发明的优选实施方式的示例。尽可能在整个附图中用相同的标号代表相同或类似部件。在下面的说明中，术语“业务”将表示能够通过信号发送/接收装置发送/接收的任意广播内容。在使用常规的比特交织编码调制(BICM =Bit Interleaved Coded Modulation)的广播发送环境中，使用了利用二进制反射格雷码(BRGC)的正交幅度调制(QAM)作为调制方法。图1示出了在欧洲DVB-T中使用的64-QAM的示例。利用图2中示出的方法可以得到BRGC。通过将(n_l)个比特的BRGC的反码(即， 反射码)添加到(n-1)个比特的后面，将0添加到初始的(n-1)个比特的BRGC的前面，并且将1添加到反射码的前面，可以得到η个比特的BRGC。使用此方法得到的BRGC码在相邻的码之间具有汉明距离一(1)。此外，当将BRGC应用于QAM时，一个点和与该点最紧密地相邻的四个点之间的汉明距离是一(1)，而该点和与该点次最紧密相邻的另外四个点之间的汉明距离是二 O)。可以把特定的星座点与其他相邻点之间的汉明距离的特性称为QAM中的格雷映射规律。为了使系统对加性高斯白噪声(AWGN)更加鲁棒，可以使从发射机发送来的信号的分布接近高斯分布。为此，可以对星座图中的点的位置进行修改。图3示出了通过修改在DVB-T中使用的64-QAM而得到的接近高斯型的输出。可以将这样的星座图称为不均勻 QAM(NU-QAM)。为了得到不均勻QAM的星座图，可以使用高斯累积分布函数(⑶FAaussian Cumulative Distribution Function)。在 64、256 或 1024QAM( S 卩，2ΛΝ QAM)的情况下，可以将QAM分成两个独立的N-PAM。通过将高斯CDF分成具有相同概率的N段并且允许各段中的信号点代表该段，可以得到具有高斯分布的星座图。换言之，可以将新定义的不均勻的 N-PAM的坐标xj定义为广丨^^^ ^{丄乂，…，二小式”
.-OO1 1 1.2N 2N 2N J图3是利用上述方法将DVB-T的64QAM变换成为NU-64QAM的示例。图3表示了利用上述方法来修改I轴和Q轴的坐标并将之前的星座图点映射到新定义的坐标的结果。 在32、1 或512QAM(即，十字形QAM，而不是2ΛΝ QAM)的情况下，通过恰当地修改Pj，可以发现新的坐标。本发明的一个实施方式可以利用BRGC的特性来修改QAM。如图4所示，BRGC中的反射对之间的汉明距离是一，这是由于反射对之间的唯一区别仅在于被添加到各个代码的前面的一个比特。图5示出了 I轴和Q轴中的每一个都存在反射对的QAM中的特性。在该图中，反射对存在于黑色虚线的两侧。通过利用QAM中存在的反射对，可以降低QAM星座图的平均功率，同时在QAM中保持格雷映射规律。换言之，在平均功率被归一化为1的星座图中，可以增加该星座图中的最小欧式距离(Euclidean distance) 0当把这个经过修改的QAM应用于广播或通信系统时， 可以利用与常规系统相同的能量实现对噪声更加鲁棒的系统或实现具有与常规系统相同性能但是使用更少能量的系统。图6示出了利用BRGC的反射对来修改QAM的方法。图6a示出了星座图，图6b示出了利用BRGC的反射对来修改QAM的流程图。首先，需要找到目标点，该点在星座点中具有最高的功率。候选的点是这样的点，即目标点可以在候选点中移动，该候选点是与目标点的反射对最邻近的点。接着，需要在候选点中找到具有最小功率的空点(即，尚未被其他点采用的点)，并且将目标点的功率与候选点的功率进行比较。如果候选点的功率较小，则目标点移动到候选点。在保持格雷映射规律的同时，重复这些处理，直到星座图上的点的平均功率达到最小。图7示出了经过修改的64/256/1024/4096-QAM的示例。格雷映射值分别对应于图8到图31。除了这些示例以外，还可以实现使能相同的功率优化的其他类型的经过修改的QAM。这是由于目标点可以移动到多个候选点。不仅可以将所提议的经过修改的QAM应用于64/256/1024/4096-QAM，而且还可以应用于十字形QAM、更大尺寸的QAM、或利用其他 BRGC而不是QAM的调制。图32示出了利用BRGC对256-QAM进行了修改的修改后的QAM的比特映射的一个示例。图3 和图32b示出了最高有效位(MSB)的映射。被表示为实心圆的点代表了 1的映射，而被表示为空心圆的点则代表0的映射。按照相同的方式，如图32(a)到图32(h)所示那样映射每一个比特，直到映射了最低有效位(LSB)为止。如图32所示，除了 MSB旁的一个比特以外，经过修改的QAM可以如常规QAM那样只利用I或Q轴来使能比特判决(图 32c和图32d)。利用这些特性，通过局部地修改用于QAM的接收机，可以得到简单的接收机。 通过仅在确定MSB旁的比特时才检查I值和Q值并且针对余下的比特仅计算I值或Q值， 可以实现有效率的接收机。该方法可以应用于近似LLR、准确LLR、或硬判决。通过利用经过修改后的QAM或MQAM(使用上述BRGC的特性)，可以得到不均勻星座图或NU-MQAM。在使用了高斯CDF的上述等式中，可以对Pj进行修改以适应MQAM。与QAM 相同，在MQAM中，可以考虑具有I轴和Q轴的两个PAM。但是，与其中与各个PAM轴的值相对应点的数量恒定的QAM不同的是，在MQAM中的点的数量变化。如果在其中存在总共M个星座点的MQAM中将对应于PAM的第j个值的点的数量限定为nj，则可以将Pj定义如下
权利要求
1.一种向接收机发送广播信号的方法，该方法包括以下步骤 对前导码数据进行编码；通过行列扭曲形式对所编码的前导码数据进行时间交织，其中，该行列扭曲形式包括在不考虑导频位置的情况下将输入单元沿对角线方向依次写入交织存储器，并逐行依次读出；基于经时间交织后的前导码数据来构造信号帧； 利用正交频分复用OFDM方法来对所述信号帧进行调制；以及发送经过调制的信号帧。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤根据指示了用于所述前导码数据的时间交织模式的LlTI模式信息，在所述经时间交织后的前导码数据之前插入报头。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述报头具有所述LlTI模式信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时间交织还按照前导码数据级别而针对所编码的前导码数据进行。
5.一种接收广播信号的方法，该方法包括以下步骤利用正交频分复用OFDM方法来对所接收到的信号进行解调； 从解调出的信号获得信号帧，该信号帧包括前导码符号和数据符号，所述前导码符号具有用于通过信号通知所述数据符号的Ll信令信息；通过行列扭曲形式对所述前导码符号进行时间去交织，其中，该行列扭曲形式包括将输入单元沿对角线方向依次写入交织存储器，并逐行依次读出，其中还不考虑导频位置进行时间交织；将经时间去交织的前导码符号去映射为比特；以及按照经缩短和打孔的低密度奇偶校验LDPC解码方案来对所述比特进行解码。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，按照Ll信令信息级别来执行针对所述前导码符号的时间去交织。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述Ll信令信息具有数据切片类型信息，该数据切片类型信息包括数据切片的第一类型和数据切片的第二类型，该数据切片对应于所述数据符号的组。
8.一种向接收机发送广播信号的发射机，该发射机包括 编码器，其被配置成对前导码数据进行编码；时间交织器，其被配置成通过行列扭曲形式来对所编码的前导码数据进行时间交织， 在该行列扭曲形式中，将输入单元沿对角线方向依次写入交织存储器，并逐行依次读出，其中不考虑导频位置执行所述时间交织；帧构造器，其被配置成基于经时间交织后的前导码数据来构造信号帧； 调制器，其被配置成利用正交频分复用OFDM方法来对所述信号帧进行调制；以及发送单元，其被配置成发送经过调制的信号帧。
9.根据权利要求8所述的发射机，该发射机还包括Ll报头插入模块，其被配置成根据指示了用于所述前导码数据的时间交织模式的 LlTI模式信息，在经时间交织后的前导码数据之前插入报头。
10.根据权利要求9所述的发射机，其中，所述报头具有所述LlTI模式信息。
11.根据权利要求8所述的发射机，其中，所述时间交织器还被配置成按照前导码数据级别来对所编码的前导码数据执行时间交织。
12.一种接收广播信号的接收机，该接收机包括解调器，其被配置成利用正交频分复用OFDM方法来对接收到的信号进行解调；帧解析器，其被配置成从解调出的信号获得信号帧，该信号帧包括前导码符号和数据符号，所述前导码符号具有用于通过信号通知所述数据符号的Ll信令信息；时间去交织器，其被配置成通过行列扭曲形式对所述前导码符号进行时间去交织，在该行列扭曲形式中，将输入单元沿对角线方向依次写入交织存储器，并逐行依次读出，其中不考虑导频位置进行时间交织；去映射器，其被配置成将经时间去交织的前导码符号去映射为比特；以及解码器，其被配置成按照经缩短和打孔的低密度奇偶校验LDPC解码方案对所述比特进行解码。
13.根据权利要求12所述的接收机，其中，按照Ll信令信息级别来执行针对所述前导码符号的时间去交织。
14.根据权利要求12所述的接收机，其中，所述Ll信令信息具有数据切片类型信息，该数据切片类型信息包括数据切片的第一类型和数据切片的第二类型，所述数据切片等同于一组所述数据符号。
全文摘要
本发明涉及发送和接收信号的方法及相应装置。本发明的一个方面涉及以全去交织深度对所接收到的信号的前导码进行时间去交织的方法。
文档编号H04N7/015GK102246518SQ200980150211
公开日2011年11月16日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年12月15日
发明者文相喆, 高祐奭 申请人:Lg电子株式会社