专利名称：一种频带分割及其调制方法
技术领域：
本发明涉及一种频带分割及其调制方法，具体是指采用频带分割及其调制方法在中国8MHz电视频道带宽条件下实现数字电视及多业务广播应用的无线传输方式。
广播电视传输方式根据所采用传输媒介可以分为无线、有线和卫星传输，三种传输方式各有优缺点、具有互补性；同时由于政治、经济和历史的原因，我国广播电视技术现有应用环境和业务发展具有如下特点1)城镇广播电视覆盖主要以有线电视为主，无线电视为辅；2)广大农村地区则以无线接收为主；3)电视接收的99％以上为固定收看，无线移动广播业务具有潜在的发展前景。
我国幅员辽阔，对边远地区采用卫星传输显然是最佳途径；但在城市，高楼林立，互相遮挡，卫星接收受到很大限制。对于人口稠密的城市来说，发展有线电视经济有效，而且具有网络优势和多业务优势，但网络建设需要时间和资金投入。无线传输能保证广播电视覆盖安全，一旦发生战争或自然灾害，无线电视仍然能够保证覆盖，此外无线传输还能提供移动接收业务。
因此，一个完整的中国电视传输体系必须包括无线、有线、卫星电视传输等多种传输方式，新兴的数字电视传输体系也不例外。
从数字电视发展技术政策考虑，应使未来数字电视接收机在无线与有线，无线与卫星接收系统之间保持良好的兼容性，使消费者在买到一台数字电视接收机后，既能在有线或卫星电视入户的地方收看到大量的节目，又能在有线或卫星接收不方便的地方容易地收看无线电视。这将有助于数字电视的推广和广播电视覆盖问题的解决。
随着数字电视技术的发展，标准清晰度数字电视和高清晰度数字电视已经进入实用阶段，并且开始开拓新的业务。从业务承载内容上可分为数字电视广播业务(包括高清晰度数字电视业务和标准清晰度数字电视业务)、数字声音广播业务、数据业务和多媒体广播业务；从业务接收方式上可分为固定接收业务、移动接收业务；从业务交互能力上可分为交互业务和非交互业务；这些业务(包括具有组合特性的业务)具有广阔的市场前景。但是，不同业务的应用方式会有很大区别，其实施方法一特别是多业务广播的实施方法对新一代的数字电视广播系统提出了很高的要求。目前国际上已提出的数字电视系统(包括美国的ATSC系统、欧洲的DVB系统和日本的ISDB系统)广播方法，或者在多业务广播上存在着实施复杂的问题，或者与我国的数字有线电视系统兼容性差，或者不能充分利用我国频率规划的8MHz频道带宽。本发明提出的采用频带分割及其调制方式的传输方法则可以很好地解决这些问题。
下面是所引用到的涉及专利背景和专利技术的有关文献资料杜百川，“数字电视”，《广播电视科技快报》特辑，第六章“传输系统”，73-121曹志刚，“现代通信原理”，清华大学出版社，252-309
本发明针对中国电视8MHz频道带宽条件，提出了一种实施简单、与数字有线电视系统兼容性强、业务扩展能力高的数字电视及多业务无线广播的方法，它能充分地利用中国频率规划制定的8MHz电视频道带宽实现高效率、高质量的数字电视及多业务无线广播。
为达到以上目的，本发明将中国规划的8MHz电视频道按照2MHz为基本单元进行频带分割，组合成为宽度不等的子频带(子频带带宽为2*k MHz，k＝1，2，3，4)。不同的子频带选择多种调制方式，4MHz、6MHz和8MHz子频带采用16QAM、32QAM、64QAM及256QAM调制方式；2MHz子频带采用16QAM、32QAM、64QAM、256QAM、QPSK、OFDM、DQPSK及8PSK调制方式。其中，子频带示意图参见图1a、1b、1c、1d，频带分割实施示意图参见图2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g和2h。
选择2MHz、4MHz、6MHz及8MHz带宽的子频带进行传输，并在子频带中应用m-QAM调制方式(m＝16、32、64或256，其中256QAM调制方式用于兼容有线、MDS传输系统需要)，系统能方便地兼容有线数字电视广播系统。此外，由于m-QAM调制方式具有较高的传输效率，采用6MHz子频带传输就能够支持一路高清晰度数字电视(HDTV)广播，系统具有较高的频谱效率和多业务广播实施能力。因此，本方法适用于固定接收业务的传输。此外，本方法具有很高的灵活性，能够根据所需传输效率和抗干扰性要求，从本方法提供的子频带划分及其调制方式中进行选择用于传输。
选择2MHz子频带进行传输，并在子频带中应用较强抗衰落性能的QPSK、OFDM、DQPSK和8PSK调制方式，传输具有较高的抗干扰性，适用于移动接收业务，选用8PSK调制方式，净负荷率将能达到3M bps左右，基本能够满足一路标准清晰度数字电视广播需要。利用小于2MHz的带宽进行业务传输，要达到标准清晰度数字电视传输，其抗干扰能力势必受到极大的影响，难以在移动业务中应用；与较大带宽(4MHz、6MHz和8MHz)传输应用相比，采用2MHz的子频带传输移动业务，其带宽较小，符号周期较长(是6MHz子频带的3倍)，受到回波干扰影响较小；采用2MHz子频带传输，还便于与电信业务接口(特别是新一代的3G无线通信业务)的较为简易的连接，从而为建立综合性的数字信息多媒体业务平台提供条件。以2MHz子频带划分方式为基础，本方法能够根据所需传输效率和抗干扰性要求，选择子频带调制方式，因此具有灵活性特点。
由于采用了频带分割和多调制方式，除包括固定业务和移动业务的基本应用方式外，本方法还具有其它灵活的业务实现形式本方法采用频带分割及其调制方法实现双向传输功能，在适用频道中分割出一个2MHz子频带作为上行信道，采用时分复用或频分复用接入方式，满足多个用户上传需要，从而可以满足交互业务的需要。
本方法还可将所承载的完整码流分割为至少两路子码流，根据将8MHz电视传输频道划分得到的子频带及其调制方式，将子码流分配给子频带进行传输；在收端将得到的各子码流进行拼接还原原始的完整码流，从而实现更加灵活的业务实现形式。对于同时包括需要抗干扰性较强和较弱信息的业务，采用高抗干扰性方式(2MHz子频带传输，QPSK、OFDM、DQPSK和8PSK调制方式)传输比较重要的信息(包括控制信息和同步信息)，而采用高传输效率方式(2MHz、4MHz、6MHz子频带传输，16QAM、32QAM、64QAM及256QAM调制方式)传输其它信息。对于完全需要高抗干扰性的业务，可采用2MHz子频带进行传输，根据所需要的子频带数，从8MHz电视频道划分所得到的子频带中进行选取，并采用QPSK、OFDM、DQPSK和8PSK调制方式进行传输。
本发明提出的采用频带分割和多调制方式的数字电视及多业务无线广播方法与现有方法相比，具有很大的优越性。它具有很强的与有线数字电视系统的兼容性，业务实施简单方便、灵活多样，能充分利用中国的8MHz电视频道带宽，节约频率资源，非常适合中国数字电视及多业务无线广播需要。
图1a、1b、1c、1d分别给出了2MHz(k＝1)、4MHz(k＝2)、6MHz(k＝3)、8MHz(k＝4)子频带的示意图；图2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h给出了在8MHz频道带宽内的频带分割示意图图2a.8MHz电视频道中包含一个子频带(k＝4)；图2b、2c 8MHz电视频道中包含一个6MHz子频带(k＝3)和一个2MHz子频带(k＝1)；图2d.8MHz电视频道中包含四个2MHz子频带(k＝1)；图2e、2f、2g.8MHz电视频道中包含一个4MHz子频带(k＝2)和两个2MHz子频带(k＝1)；图2h.8MHz电视频道包含两个4MHz子频带(k＝2)；图3.频带分割及多调制方式数字电视及多业务无线广播方法基本应用及交互业务实现框图；图4.频带分割及多调制方式数字电视及多业务无线广播方法分层传输应用实现框图；在图3中给出了采用频带分割及多调制方式的数字电视及多业务广播方法基本应用及交互业务的实现框图。其中，n(n＝1，2，3，4)路信息码流中的第1路经过信道编码1、信道调制3、子频带滤波5上变频到合适的射频频率，其它n-1路经过信道编码、信道调制、子频带滤波并上变频使射频信号处于同一频道内的其它子带位置(其中第n路信息码流经过信道编码2、信道调制4和子频带滤波6并上变频到合适的射频频率)，经过信号合成9后，混合信号通过无线信道进行传输。在接收端接收机进行调谐、滤波、下变频，对各路信号分别进行信道解调以及信道解码解出信息码流(其中第一路经由信道解调12、信道解码14解出，第n路经由信道解调8、信道解码10解出)。
对于此n路信息码流，有如下实施例1.如图2a所示进行频带分割组合，用于固定接收业务，传输一路高清晰度数字电视码流或者一路复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)；2.如图2b、2c所示进行频带分割，将8MHz频带划分为一个6MHz的子频带和一个2MHz的子频带，6MHz子频带用于固定接收业务，传输一路高清晰度电视码流或一路复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)，2MHz子频带用于标准清晰度数字电视、数字声音、数据或多媒体业务的移动接收或固定接收及复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)的固定接收；3.如图2b、2c所示进行频带分割，将8MHz频带划分为一个6MHz的子频带和一个2MHz的子频带，6MHz子频带用于固定接收业务，传输一路HDTV码流或一路复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)，2MHz子频带用于回传信道；4.如图2d所示进行频带分割，将8MHz频带划分为四个2MHz子频带，每个2MHz子频带可分别用于标准清晰度数字电视、数字声音、数据、多媒体业务的移动接收或固定接收及复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)的固定接收；5.如图2d所示进行频带分割，将8MHz频带划分为四个2MHz子频带，其中三个2MHz子频带可分别用于标准清晰度数字电视、数字声音、数据、多媒体业务的移动接收或固定接收及复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)的固定接收，另外一个2MHz子频带用于回传信道；6.如图2e、2f、2g.所示进行频带分割，将8MHz频带划分为一个4MHz子频带和两个2MHz子频带，其中每个2MHz子频带可分别用于标准清晰度数字电视、数字声音、数据、多媒体业务的移动接收或固定接收及复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)的固定接收，4MHz子频带用于固定接收业务，传输一路标准清晰度数字电视或复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)；7.如图2e、2f、2g.所示进行频带分割，将8MHz频带划分为一个4MHz子频带和两个2MHz子频带，其中一个2MHz子频带可分别用于标准清晰度数字电视、数字声音、数据、多媒体业务的移动接收或固定接收及复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)的固定接收，另一个用于回传信道，4MHz子频带用于同定接收业务，传输一路标准清晰度数字电视或复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)的固定接收；8.如图2h所示进行频带分割，将8MHz频带划分为两个4MHz子频带，其中每个4MHz子频带用于固定接收业务，传输一路标准清晰度数字电视或复合码流(复合码流包含多路数字电视、数字声音、数据、多媒体业务、电信业务或IP业务的业务封装)。
其中用于固定接收业务的子频带采用16QAM、32QAM、64QAM及256QAM调制方式，移动接收业务的子频带采用QPSK、OFDM、DQPSK和8PSK调制方式。
在图4中给出了采用频带分割及多调制方式的数字电视及多业务广播方法分层传输的实现框图。其中，输入的原始的完整码流经过预处理器16分为n(n＝1，2，3，4)路子码流，第1路子码流经过信道编码17、信道调制19、子频带滤波21上变频到合适的射频频率，其它n-1路经过信道编码、信道调制、子频带滤波并上变频使射频信号处于同一频道内的其它子带位置(其中第n路子码流经过信道编码18、信道调制20和子频带滤波22并上变频到合适的射频频率)，经过信号合成25后，混合信号通过无线信道进行传输。在接收端接收机进行调谐、滤波、下变频，对各路信号分别进行信道解调以及信道解码解出子码流(其中第一路经由信道解调28、信道解码30解出，第n路经由信道解调29、信道解码31解出)，最后经过一个后处理器32对得到的子码流进行拼接，还原原始码流。
此n路子码流具有如下实施例1.如图2b、2c所示进行频带分割，将8MHz频带划分为一个6MHz的子频带和一个2MHz的子频带，分别用于子码流传输；2.如图2d所示进行频带分割，将8MHz频带划分为四个2MHz子频带，分别用于子码流传输；3.如图2e、2f、2g.所示进行频带分割，将8MHz频带划分为一个4MHz子频带和两个2MHz子频带，分别用于子码流传输；其中用于传送不需要高抗干扰特性子码流的的子频带采用16QAM、32QAM、64QAM及256QAM调制方式，用于传送需要高抗干扰特性子码流的子频带采用QPSK、OFDM、DQPSK和8PSK调制方式。
权利要求
1.一种频带分割及其调制方法，其特征在于将8MHz电视传输频道顺序排列的4个2MHz的频段作为基本的频率单元，将一定数量的频率单元组合成为一个子频带，子频带带宽为2MHz的倍数，各子频带针对所传输业务特性采用不同调制方式实现可靠、灵活的多业务传输。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于将8MHz电视传输频道至少划分为2个子频带进行传输。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于将8MHz电视传输频道按照6MHz+2MHz进行划分，其中6MHz子频带采用16QAM、32QAM、64QAM或256QAM调制方式，2MHz采用16QAM、32QAM、64QAM、256QAM、QPSK、OFDM、DQPSK或8PSK调制方式。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于将8MHz电视传输频道按照4MHz+4MHz进行划分，其中4MHz子频带采用16QAM、32QAM、64QAM或256QAM调制方式。
5.根据权利要求2所述方法，其特征在于将8MHz电视传输频道按照2MHz+2MHz+2MHz+2MHz进行划分，其中2MHz子频带采用16QAM、32QAM、64QAM、256QAM、QPSK、OFDM、DQPSK或8PSK调制方式。
6.根据权利要求2所述方法，其特征在于将8MHz电视传输频道按照4MHz+2MHz+2MHz进行划分，其中4MHz子频带采用16QAM、32QAM、64QAM或256QAM调制方式，2MHz采用16QAM、32QAM、64QAM、256QAM、QPSK、OFDM、DQPSK或8PSK调制方式。
7.根据权利要求3所述方法，其特征在于将8MHz电视传输频道进行划分得到的6MHz和2MHz子频带在频道内有如下之一的位置排列方式6MHz子频带位于8MHz电视频道的低端频率位置，2MHz子频带位于8MHz电视频道的高端频率位置；2MHz子频带位于8MHz电视频道的低端频率位置，6MHz子频带位于8MHz电视频道的高端频率位置。
8.根据权利要求6所述方法，其特征在于将8MHz电视传输频道进行划分得到的两个2MHz和一个4MHz子频带在频道内有如下之一的位置排列方式4MHz子频带位于8MHz电视频道的低端频率位置，2个2MHz子频带相邻地排列于8MHz电视频道的高端频率位置；2个2MHz子频带相邻地排列于8MHz电视频道的低端频率位置，4MHz子频带位于8MHz电视频道的高端频率位置；2个2MHz子频带分别排列于8MHz电视频道的低端频率位置和高端频率位置，4MHz子频带位于2个2MHz子频带中间；
9.根据权利要求3、5、6、7所述方法，其特征在于可将8MHz电视传输频道进行划分得到的多个字频带中的其中一个2MHz的子频带作为一个回传信道，实现双向传输。
10.根据权利要求3、4、5、6、7所述方法，其特征在于可将完整的传输码流分割为至少两路子码流，根据将8MHz电视传输频道划分得到的子频带及其调制方式，将子码流分配给子频带进行传输；在收端将得到的各子码流进行拼接还原原始的完整码流。
11.根据权利要求2所述方法，其特征在于将8MHz电视传输频道中的四个基本频率单元组合成为1个子频带，采用16QAM、32QAM、64QAM及256QAM调制方式进行传输。
全文摘要
本发明公开了一种频带分割及其调制方法，其特征在于将8MHz电视传输频道顺序排列的4个2MHz的频段作为基本的频率单元，将一定数量的频率单元组合成为一个子频带，子频带带宽为2MHz的倍数，各子频带针对所传输业务特性采用不同调制方式实现可靠、灵活的多业务传输。该方法与有线数字电视系统兼容性好，能充分利用中国8MHz频道带宽，节约频率资源，业务实施简单方便、灵活多样，适用于无线数字电视传输。
文档编号H04J1/00GK1394081SQ0112951
公开日2003年1月29日 申请日期2001年6月22日 优先权日2001年6月22日
发明者杜百川, 王联, 杨庆华, 胡军 申请人:国家广播电影电视总局广播科学研究院, 北京朗视数字电视科技有限公司