一种数据帧成帧方法及相应的交织、编码调制方法

专利名称：一种数据帧成帧方法及相应的交织、编码调制方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的数据帧成帧方法及相应的交织、编码调制方法，适用于固定接收和便携、移动接收业务的兼容传输。
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。我国幅员辽阔，对边远地区采用卫星传输显然是最佳途径；但在城区由于高楼林立、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。
随着数字技术的发展，数字电视已经进入实用阶段，在一段时期内数字电视将主要提供固定接收业务。同时，一种广播电视制式的确定，必须考虑到未来十年广播电视发展的需要，尤其是在科技迅速发展的当代，随着周边技术的发展和人们生活水平的提高，将会有包括数据和多媒体业务在内的新业务应运而生，数字电视传输方法必须具有良好的可扩展性和自身发展潜力。此外，对于地面数字电视传输来说，便携和移动接收业务越来越重要，因此对移动接收业务的支持也成为地面数字电视传输的一个必要特征。但是，与固定接收业务明显区别的是，由于无线信道抗干扰能力较差，移动业务更容易受到多普勒回波、阴影衰落等干扰，因此在同时支持移动接收业务和固定接收业务的前提下需要对传输采用的编码调制方式、交织方式和成帧方法等方面仔细考虑。
欲对专利背景作更深入的了解可以参考以下文献资料杜百川，“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，252-309G.Ungerboeck，“Channel coding with multilevel phase signal set”，IEEE IT-28，pp.55-67，Jan.1982正是基于以上背景，本发明提出了一种采用新型的数据帧成帧方法和相应的交织、编码调制方法，可以满足数字电视广播业务、数字声音广播业务、数据业务、多媒体广播业务以及多路单一业务或多种业务复用形成的复合业务固定接收和便携、移动接收的需要。
本发明根据应用场合不同针对固定业务传输数据采用交织深度为51的块交织器进行交织，采用16QAM+3/4格形编码、64QAM+5/6格形编码或256QAM+7/8格形编码的编码调制方式进行编码并按照固定业务传输帧结构成帧；针对移动业务传输数据采用交织深度为50的块交织器进行交织，采用QPSK或QPSK+1/2格形编码的编码调制方式进行编码并按照移动业务传输帧结构成帧。不同的交织、编码调制方式通过成帧器向帧中写入的控制信息进行指示并在接收端进行相应的辨识。
相应的数据传输方法按照如下方式实现输入的信息码流经过扰码、包括RS编码、字节交织、格形编码调制(根据所传输业务性质，此项可选)在内的级联编码后按照特殊的帧结构进行成帧处理，然后码流被调制并变频到相应的射频频带内发送；在接收端，接收到的信号经过与发送端相反的解调及解码过程，恢复原始信息码流。数据传输中包括RS编码、字节交织和格形编码调制(根据所传输业务性质，此项可选)在内的级联编码和成帧方法之间是密切联系的，为了更好地对包括交织、编码调制方法在内的本发明进行说明，首先需要对成帧方法进行必要的说明。
在成帧器中进行的数据成帧方法如图1所示，根据传输业务的性质，用于固定接收业务的经过交织、编码的数据符号，经过选择开关送往固定业务数据成帧器1，插入由帧同步发生器3产生的帧同步信号和拖尾符号形成数据帧进行传输；用于移动接收业务的经过交织、编码的数据符号，经过选择开关送往移动业务数据成帧器2，插入由帧同步发生器3产生的帧同步、训练符号(由于训练符号与帧同步中的伪随机训练序列本质上并无差别，因此也可以由帧同步发生器3产生)和拖尾符号形成数据帧进行传输。成帧器可以通过复用器实现。
根据图1所示，不论是用于移动接收还是固定接收，成帧器都向数据帧中插入结构相同(如图2所示)的帧同步信号，帧同步信号分两步形成，先生成由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的帧同步符号序列；然后将帧同步符号序列映射到一个I-Q星座图上。
每个帧同步符号序列中包含一个重复三次的512位二进制伪随机序列(3×512比特)，其中的512位二进制伪随机序列包含一个PN511序列，并填充一个“0”作为最后一个比特。PN511序列的生成多项式及初始化状态如下PN511x9+x7+x6+x4+x3+x+1(01000000)相应的PN511序列为0000 0001 0111 1111 1100 1010 1010 1110 0110 0110 1000 1000 1001 1110 0001 11010111 1101 0011 0101 0011 1011 0011 1010 0100 0101 1000 1111 0010 0001 0100 01111100 1111 0101 0001 0100 1100 0011 0001 0000 0100 0011 1111 0000 0101 0100 00001100 1111 1110 1110 1010 1001 0110 0110 0011 0111 0111 1011 0100 1010 0100 11100111 0001 0111 0100 0011 0100 1111 1011 0001 0101 1011 1100 1101 1010 1110 11011001 0110 1101 1100 1001 0010 1110 0011 1001 0111 1010 0011 0101 1000 0100 11011111 0001 0010 1011 1100 0110 0101 0000 1000 1100 0001 1110 1111 1101 0110 10101100 1001 1001 0001 1101 1100 0010 1101 0000 0110 1100 0000 1001 0000 0001 110在结尾处添加上一个0，得到的PN512序列为0000 0001 0111 1111 1100 1010 1010 1110 0110 0110 1000 1000 1001 1110 0001 11010111 1101 0011 0101 0011 1011 0011 1010 0100 0101 1000 1111 0010 0001 0100 01111100 1111 0101 0001 0100 1100 0011 0001 0000 0100 0011 1111 0000 0101 0100 00001100 1111 1110 1110 1010 1001 0110 0110 0011 0111 0111 1011 0100 1010 0100 11100111 0001 0111 0100 0011 0100 1111 1011 0001 0101 1011 1100 1101 1010 1110 11011001 0110 1101 1100 1001 0010 1110 0011 1001 0111 1010 0011 0101 1000 0100 11011111 0001 0010 1011 1100 0110 0101 0000 1000 1100 0001 1110 1111 1101 0110 10101100 1001 1001 0001 1101 1100 0010 1101 0000 0110 1100 0000 1001 0000 0001 1100根据以上生成式和初始化状态采用线性反馈移位寄存器生成相应的512位二进制伪随机序列，将重复三次的512位二进制伪随机序列组成的训练序列插入到帧同步符号序列中。重复的PN512序列作为训练序列，被用来对接收端均衡器的抽头进行训练，从而减小信道干扰造成的码间串扰对数据接收的影响。
在训练序列之后，根据当前数据帧的编码调制方式生成8个二进制符号，并在其前面填充16个二进制保留符号，形成24个二进制符号的控制信息，插入到帧同步符号序列中。其中，前两个字节为保留符号，建议填充为‘0000 1111 0000 1111’；此后一个字节定义为PABCPABC，P为偶校验位，为该字节的最高位；A、B、C为实际的模式位。PABC编码规则如下QPSK1模式对应PABC指示符号为0011QPSK2模式对应PABC指示符号为110016QAM+3/4格形编码 对应PABC指示符号为0101*64QAM+5/6格形编码 对应PABC指示符号为0110256QAM+7/8格形编码对应PABC指示符号为1111*注在16QAM模式中，两个字节的保留符号建议填充为0000 PABC PABC 1111。
由于不同的编码调制方式各自有明确对应的交织方式，因此该控制信息实际上也提供了交织方式的指示，供接收端辨识。
在伪随机序列和控制信息之后，帧同步的最后128个二进制符号(128比特)为保留比特。保留比特可以任意填充，建议采用PN512序列的前128个比特进行填充。以上部分插入和填充后形成完整的帧同步符号序列。
此外，如图1所示，不论是移动接收业务还是固定接收业务，成帧器都向数据帧中插入拖尾符号。拖尾符号包括7个用在每帧的结尾处终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号和17个保留符号。
经过固定业务数据成帧器1处理得到的数据帧如图3所示，包含帧同步、有效负载和拖尾符号三部分。前1688个符号构成帧同步部分，这1688个符号中1536个符号为训练序列，24个符号定义了传输的模式，128个符号留待以后使用。接下来的82824个符号为有效负载，用来传送经过信道编码和交织后的数据。最后的24个符号为拖尾符号(TS)，用于使格形编码器进入到零状态，以保证在数据帧的模式变化时格形编码的连续性。
如图1所示，为了增加移动接收业务的抗干扰性能，移动业务数据成帧器2还对数据帧插入了训练符号部分。训练符号由1624个二进制符号映射形成，其中的前1536个二进制符号用来传送训练序列，其结构与帧同步中传送的训练序列相同，为重复三次的512位二进制伪随机序列(3×512比特)，其中512位二进制伪随机序列包含一个PN511序列，并填充一个“0”作为最后一个比特。PN511序列的生成多项式及初始化状态与帧同步中PN512序列包含的PN511序列相同；后88个符号保留，建议传送PN511序列的前88个比特。
因此，经过移动业务数据成帧器2处理得到的数据帧如图4所示。其中，对数据帧结构的修改主要是在有效负载部分，帧同步和拖尾符号部分没有改动。向如图3的帧结构中的有效负载中插入训练符号，训练符号占用原来有效负载的符号周期，并将有效负载分隔为有效负载1和有效负载2两个部分，这样，每个数据帧将包括帧同步、有效负载1、训练符号、有效负载2和拖尾符号五个部分。前1688个符号构成帧同步部分；接下来的40600个符号为有效负载1，用来传送经过交织和信道编码的数据；为了增加业务的抗干扰能力，在40600个有效负载后，插入由1624个符号组成的训练符号块，由其中的前1536个符号传送训练序列；在训练符号的40600个符号为有效负载2，同样用来传送经过交织和信道编码的数据；最后的24个符号为拖尾符号。利用该成帧方法向数据帧中插入更多的训练序列，可帮助接收端均衡器尽快收敛，从而实现可靠的移动业务接收。
采用本发明提供的成帧方法可以保证无论是用于移动接收的QPSK1模式(QPSK+1/2格形编码)或QPSK2模式(单纯的QPSK调制)，还是用于固定接收的16QAM+3/4格形编码、64QAM+5/6格形编码或256QAM+7/8格形编码的编码调制方式，每帧都包含完整的RS数据包(203字节)；同时，采用这种成帧方式的传输方法具有较高的传输效率、良好的抗干扰性能和灵活的实施手段。
采用本发明提供的数据帧成帧方法和相应交织、编码调制方法的传输系统的发射端实施例如图5所示数据经过扰码器4、RS编码器5后，根据传输业务不同采用交织深度为50(对于移动业务)或51的块交织器6进行交织处理，在格形编码器7中进行格形编码，在成帧器8处插入帧同步、拖尾符号(对于移动业务还插入训练符号)，得到按帧为单位传输的数据，然后数据流被调制器9调制并变频到相应的射频频带内发送。在接收端，接收到的信号经过与发送端相反的解调及解码过程，恢复原始信息码流，接收端的实现不在本专利涉及的范围中，下面结合发射端实施例和附图对本发明进行更为详细的说明。


图1是成帧器8实现框图；图2是帧同步结构示意图；图3是固定接收业务数据帧结构示意图；图4是移动接收业务数据帧结构示意图；图5是发射端实现框图；图6是扰码器4中产生伪随机序列的线性反馈移位寄存器的实现框图；图7是交织器6的实现框图；图8是格形编码器7中所用的1/2卷积编码器的实现框图；图9是用于16QAM的3/4格形编码器的实现框图；
图10是16QAM+3/4格形编码调制的星座11是用于64QAM的5/6格形编码器的实现框图；图12是64QAM+5/6格形编码调制的星座13是用于256QAM的7/8格形编码器的实现框图；图14是256QAM+7/8格形编码调制的星座图；图15是用于QPSK1模式的1/2格形编码器的实现框图；图16是QPSK调制的星座图；图17是成帧器8的一种实现形式；图18是帧同步映射的一种星座图；图19是经滤波器成形后调制信号的频谱示意图。
首先在扰码器4中采用16比特最大长度伪随机二进制序列(PRBS)对输入的净数据(不包括帧同步)进行随机化处理。PRBS由一个带有9个反馈抽头的16位线性反馈移位寄存器生成(如图6)。选择该移位寄存器的8个输出作为固定的随机化字节，该字节的每个比特分别与对应的输入数据比特进行异或。数据比特的异或运算为高位对高位，低位对低位。
PRBS序列的特征多项式为x16+x13+x12+x11+x7+x6+x3+x+1，其初始状态为“1111000110000000”，初始化操作在帧同步周期内完成。
由于移动业务和固定业务成帧方法不同，移动业务数据帧中还包括训练符号，不需要扰码处理，扰码器使用一个使能信号达到这一目的，使能信号在移动业务的QPSK1和QPSK2模式下，在训练符号期间设置为0，用于屏蔽扰码操作，对于固定业务，使能信号设置为1。
扰码后的MPEG-2数据包再经RS编码器5进行RS编码，187字节的数据包加上了16个保护字节构成缩短RS码(203，187)。此缩短RS码可纠正T＝8字节的错误。在从串行比特流生成字节时，字节的最高位为第一个串行比特。16个校验字节在数据段之后传输。RS码校验发生器的多项式如下g(x)＝(x+1)(x+λ)(x+λ2)…(x+λ15)其中，λ＝02(十六进制)；域生成多项式为p(x)＝x8+x4+x3+x2+1。
为了增强传输业务抗突发误码的性能，使用块交织器6对RS编码后数据进行交织处理，块交织器6如图7所示，图中N＝203，B＝51(对应于固定业务传输的三种模式)或50(对应于移动业务传输的QPSK1模式或QPSK2模式)。
经过RS编码后的数据被送入以字节为单位的块交织器6，字节流按行写入到交织器6的内存中，然后按列读出。
对于B＝51的情况，如果以下字节流代表输入到交织器6的字节流x0x1…x202x203x204…，则交织器6的输出为x0x203x400…x10150x1x204x407…x2x205x408…。
交织处理可以帮助接收端的RS解码器纠正突发性误码，误码最大长度如下式所示突发性误码最大长度＝B×t字节；对应的最大长度突发误码的周期如下式所示(假定不考虑在格形解码中出现的误码扩散) 则QPSK1，QPSK2，16QAM，64QAM和256QAM模式对应的最大突发误码保护持续时间分别为448，224，152.32，91.392，65.28μsec。
对于用于固定业务传输的三种编码调制方式，由于采用了交织深度为51，交织块长度为51×203字节的块交织，对于m-QAM调制，其中m＝2t，根据本发明采用码率为(t-1)/t的格形编码进行数据编码并经成帧过程得到的数据帧包括82824个符号的有效负载，而交织块对应的符号数为51*203*8*(t/t-1)*(1/t)＝82824/t，因此每个数据帧包括t个完整的交织块。对应于16QAM+3/4格形编码、64QAM+5/6格形编码、64QAM+7/8格形编码每个数据帧包含的交织块数目分别为3、5、7个。
对于用于移动业务传输的QPSK1和QPSK2模式，在外码编码-RS(187，203)后进行交织深度为50，交织块长度为50×203字节的块交织。根据本发明采用级联编码进行数据编码并经成帧过程得到的数据帧包括81200个符号的有效负载，对于QPSK模式1来说，内码采用了码率为1/2的格形编码，交织块对应的符号数为50*203*8*(2/1)*(1/2)＝81200，因此每个数据帧包括一个完整的交织块，对于QPSK模式2来说，由于没有采用格形编码，交织块对应的符号数为50*203*8*(1/2)＝81200/2，因此对应于QPSKl、QPSK2模式每个数据帧分别包含1、2个交织数据块。
经过块交织器6处理后的数据进行格形编码，根据应用的不同，分别采取用于固定接收业务的3/4、5/6、7/8格形编码或用于移动接收业务的1/2格形编码(用于QPSK1模式)或者不经过格形编码(用于QPSK2模式)以求达到不同传输效率和抗干扰性能的灵活实施。
格形编码是将多组的n-1比特数据组编码成多组的n比特数据组。第一个输入的比特采用如图8所示的卷积编码器编码成两个比特(C1，C2)，余下的n-2个输入比特直接映射到编码器的输出处。未编码的比特命名为U1，U2...。卷积编码器约束长度为K＝7，对应64个格形状态，在数据帧结尾加入七个符号的有效拖尾符号可以保证格形编码器7在对整个数据帧进行格形编码后进入零状态。
格形编码器7的输出为n个比特，其中2个比特进行编码。这些比特组的每一个都映射成一个复符号。映射的过程为第一个编码的比特和前(n-2)/2个未编码的比特映射到符号的实部(I)，第二个编码的比特和余下的(n-2)/2个未编码比特映射到符号的虚部(Q)。下面给出了各模式(编码调制方式)编码和映射的细节。
16QAM模式采用3/4(R＝3/4)格形编码(有两个未编码比特)。16QAM模式的3/4格形编码和映射方案如图9所示。格形编码器7输出的每4个比特映射成一个16QAM符号，其星座图如图10所示。
64QAM模式采用5/6(R＝5/6)格形编码(有4个未编码比特)。64QAM模式的5/6格形编码和映射方案如图11所示。格形编码器7输出的每6个比特映射到映射成一个64QAM符号，其星座图如图12所示。
256QAM模式采用7/8(R＝7/8)格形编码(有6个未编码比特)。64QAM模式的7/8格形编码和映射方案如图13所示。格形编码器7输出的每8个比特映射到映射成一个256QAM符号，其星座图如图14所示。
对于QPSK1模式，格形编码器7为图8所示的1/2卷积编码器。两个编码的比特(C1，C2)直接映射成一个QPSK符号，如图15所示。这种情况下采用的QPSK星座图如图16所示。
对于QPSK2模式，不采用格形编码。每两个未编码的比特采用图16所示的星座图直接映射成一个QPSK符号。
经过格形编码得到的数据，经过成帧器8，插入帧同步和拖尾符号(固定接收模式)，以图3所示结构的数据帧为单位进行传输，如果是用于移动接收的QPSK1模式或者QPSK2模式，经过成帧器8时，将加入帧同步、训练符号和拖尾符号，以图4所示的数据帧为单位进行传输。
图3所示数据帧成帧包括如下步骤(1)产生由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的帧同步符号序列，映射到一个I-Q星座图上得到帧同步信号；产生24个拖尾符号，拖尾符号中最后7个符号为插入到每帧的结尾处，终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号，其余17个符号为保留符号。
(2)将生成的帧同步信号、拖尾符号和传输的数据符号拼接，形成完整的数据帧。
图4所示数据帧成帧包括如下步骤(1)产生由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的帧同步符号序列，映射到一个I-Q星座图上得到帧同步信号；产生由1536个二进制符号的训练序列和88个二进制保留符号组成的符号序列映射到一个I-Q星座图上得到训练符号；产生24个拖尾符号，拖尾符号中最后7个符号为插入到每帧的结尾处，终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号，其余17个符号为保留符号。
(2)将生成的帧同步信号、训练符号、拖尾符号和传输的数据符号拼接，形成完整的数据帧。
应该指出，帧同步信号实际上是其所包括的训练序列、控制信息和保留符号的符号组合映射得到的，这些符号之间具有独立性，可以单独产生，相应的成帧器将如图17所示方式实现。
如果各个数据帧内的数据采用不同的编码调制方式(QPSK+1/2格形编码、QPSK不采用格形编码、16QAM+3/4格形编码、64QAM+5/6格形编码、64QAM+7/8格形编码)进行传输，由于数据帧内的符号对应不同数目的RS数据包(203字节)，那么就实现了不同数据率的数据传输。同时，由于成帧处理时根据当前帧编码调制方式向帧同步中写入控制信息进行指示，因此传输时可以按帧为单位调整编码调制方式，从而在不同帧内实现不同数据率、不同抗差错能力的传输，这样就以时分的方式实现了分层传输。
成帧过程中插入的帧同步也要进行映射。帧同步按照以下步骤发生(1)、产生由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的帧同步符号序列；(2)、将帧同步符号序列映射到一个I-Q星座图上。
一种典型的实施例是按步骤1形成帧同步符号序列后，如图18所示将其相位旋转45度映射到I-Q星座图上，16QAM，64QAM和256QAM模式对应的电平L分别为8，10，11；QPSK1和QPSK2模式对应的电平L都是8。
经过调制器9进行调制和成形滤波得到的信号送往射频发送部分变频并发射。成形滤波采用的是滚降系数为0.12的根升余弦滚降滤波器，其频域表示式如下式所示 其中，α＝0.12为滚降系数，fN=12Ts]]>，Ts为符号周期。
得到的发射信号的频谱示意图如图19所示。
本发明提供了五种不同的编码调制方式来传送数据，因此能实现五种不同的净负荷传输率16QAM+3/4格形编码 对应净负荷传输率为19.23Mbps；64QAM+5/6格形编码 对应净负荷传输率为32.23Mbps；64QAM+7/8格形编码 对应净负荷传输率为45.12MbpsQPSK1模式(QPSK+1/2格形编码)对应净负荷传输率为6.32Mbps；QPSK2模式(单纯的QPSK调制) 对应净负荷传输率为12.64Mbps。
数据接收的过程与数据发送的过程基本相反，接收信号经过同步、解调映射、信道解码以及解扰后恢复出原始的MPEG-2码流。此外，利用数据帧中传送的训练序列，接收机均衡器可进行有效的信道均衡，以消除由信道或接收机前端部分带来的线性失真。
均衡训练序列由重复3次的PN512序列组成。对于固定业务数据帧来说，训练序列的插入周期是11.8ms，在固定接收条件下，信道的时变特性不太显著，这种插入周期足以使均衡器自适应地调整其抽头系数来跟踪信道的变化，满足固定业务可靠接收的需要。
对于移动业务数据帧来说，由于相对于固定业务数据帧，还加入了训练符号用于辅助接收端均衡器抽头的自适应调整，由重复三次的PN512序列组成的训练序列的插入周期不到6ms，加快了均衡器对信道变化的跟踪，从而满足了移动业务可靠接收的需要。
可见，由于本发明采用了固定业务数据帧成帧方法和相应的交织深度为51的块交织方法，16QAM+3/4格形编码、64QAM+5/6格形编码、256QAM+7/8格形编码的编码调制方法，应用到业务传输时，既具有良好的抗干扰能力，又具有灵活的业务承载能力和良好的与数字有线电视系统兼容性，非常适合我国地面数字电视广播固定业务传输；而采用在固定业务传输技术基础上修改得到的移动业务数据帧成帧方法和相应的交织深度为50的块交织方法，QPSK或QPSK2+1/2格形编码的编码调制方法，还能满足地面数字电视广播移动业务传输的需要。这两种业务实现在交织方式、成帧方法上的相似性，使得整个固定业务和移动业务兼容传输的地面数字电视传输系统的实现非常经济、便利，具有很强的可实施性。
需要指出的是，这里谈到的移动接收或固定接收业务仅仅是成帧和相应的交织、编码调制方法应用的典型业务实现形式，实际上只要传输业务满足成帧方法及相应的传输方法对承载业务的码率限制，就可以进行应用，如采用QPSK调制的业务用于固定接收、便携接收是完全可行的。采用本发明提出的成帧方法及相应的交织、编码调制方法应用到不同信息内容、不同接收方式的业务，并不偏离发明的实质。
此外，本发明并非仅仅局限于单一地面数字电视广播业务传输领域的应用中，也不仅仅局限于说明书及附图所提供的地面数字电视传输系统的单一实施例，根据本发明提供的信息，相关行业的技术人员能够不偏离本发明实质进行修改应用于本行业应用，包括无线、有线、卫星的不同媒介的数字信息传输应用中。发明的实质保护范围参见权利要求书。
权利要求
1.一种帧同步信号发生方法，其特征在于它包括如下步骤(1)、产生由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的帧同步符号序列；(2)、将帧同步符号序列映射到一个I-Q星座图上。
2.根据权利要求1所述帧同步信号发生方法，其特征在于生成一个重复三次的512位二进制伪随机序列组成的训练序列插入到帧同步符号序列中，其中512位二进制伪随机序列包含一个PN511序列，并填充一个“0”作为最后一个比特；PN511序列的生成多项式及初始化状态如下PN511x9+x7+x6+x4+x3+x+1(01000000)。
3.根据权利要求1所述帧同步信号发生方法，其特征在于在训练序列之后，根据当前数据帧的编码调制方式生成8个二进制符号，并在其前面填充16个二进制保留符号，形成24个二进制符号的控制信息，插入到帧同步符号序列中。
4.根据权利要求3所述帧同步信号发生方法，其特征在于应用到不同数据帧时，采用不同的编码调制方式，并通过帧同步中的控制信息进行指示，可以帧为单位调整编码调制方式，以时分的方式实现分层传输。
5.一种数据帧成帧方法，其特征在于它包括如下步骤(1)产生由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的帧同步符号序列，映射到一个I-Q星座图上得到帧同步信号；产生24个拖尾符号，拖尾符号中最后7个符号为插入到每帧的结尾处，终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号，其余17个符号为保留符号；(2)将生成的帧同步信号、拖尾符号和传输的数据符号拼接，形成完整的数据帧。
6.根据权利要求5所述数据帧成帧方法，其特征在于所产生的数据帧包括84536符号，分为帧同步、有效负载和拖尾符号三部分其中，前1688个符号构成帧同步部分，接下来的82824个符号为有效负载，最后的24个符号为拖尾符号；数据帧帧同步是由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的符号序列映射得到的；1536符号的训练序列由重复三次的512位二进制伪随机序列组成，其中的512位二进制伪随机序列包含一个PN511序列，并填充一个“0”作为最后一个比特，PN511序列的生成多项式为PN511x9+x7+x6+x4+x3+x+1，初始化状态为01000000；24个控制信息符号中包括根据当前帧的编码调制方式生成的8个二进制符号和在其前面填充的16个二进制保留符号；数据帧拖尾符号包括7个用在每帧的结尾处终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号和17个保留符号。
7.一种编码调制方法，其特征在于采用16QAM+3/4格形编码、64QAM+5/6格形编码或256QAM+7/8格形编码的编码调制方式将有效负载进行编码、成帧，其中每帧数据包括帧同步、有效负载和拖尾符号三部分，总共84536个符号前1688个符号构成帧同步部分，接下来的82824个符号传送有效负载，最后的24个符号为拖尾符号；数据帧帧同步是由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的符号序列映射得到的；1536符号的训练序列由重复三次的512位二进制伪随机序列组成，其中的512位二进制伪随机序列包含一个PN511序列，并填充一个“0”作为最后一个比特，PN511序列的生成多项式为PN511x9+x7+x6+x4+x3+x+1，初始化状态为01000000；24个控制信息符号中包括根据当前帧的编码调制方式生成的8个二进制符号和在其前面填充的16个二进制保留符号；数据帧拖尾符号包括7个用在每帧的结尾处终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号和17个保留符号。
8.根据权利要求7所述编码调制方法，其特征在于所采用的编码调制方式用数据帧帧同步的控制信息中的8个符号进行指示，对应的指示关系为16QAM+3/4格形编码对应指示符号为01011010；64QAM+5/6格形编码对应指示符号为01101001；256QAM+7/8格形编码 对应指示符号为11110000。
9.一种交织方法，其特征在于采用交织深度为51的51×203块交织将有效负载进行交织、编码、成帧，其中每帧数据包括帧同步、有效负载和拖尾符号三部分，总共84536个符号前1688个符号构成帧同步部分，接下来的82824个符号传送有效负载，最后的24个符号为拖尾符号；数据帧帧同步是由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的符号序列映射得到的；1536符号的训练序列由重复三次的512位二进制伪随机序列组成，其中的512位二进制伪随机序列包含一个PN511序列，并填充一个“0”作为最后一个比特，PN511序列的生成多项式为PN511x9+x7+x6+x4+x3+x+1，初始化状态为01000000；24个控制信息符号中包括根据当前帧的编码调制方式生成的8个二进制符号和在其前面填充的16个二进制保留符号；数据帧拖尾符号包括7个用在每帧的结尾处终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号和17个保留符号。
10.一种数据帧成帧方法，其特征在于它包括如下步骤(1)产生由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的帧同步符号序列，映射到一个I-Q星座图上得到帧同步信号；产生由1536个二进制符号的训练序列和88个二进制保留符号组成的符号序列映射到一个I-Q星座图上得到训练符号；产生24个拖尾符号，拖尾符号中最后7个符号为插入到每帧的结尾处，终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号，其余17个符号为保留符号；(2)将生成的帧同步信号、训练符号、拖尾符号和传输的数据符号拼接，形成完整的数据帧。
11.根据权利要求10所述的数据帧成帧方法，其特征在于每帧包括84536个符号，分为帧同步、有效负载1、训练符号、有效负载2和拖尾符号五部分前1688个符号构成帧同步部分，接下来的40600个符号为有效负载1，此后传送1624个符号的训练符号，在训练符号后为40600个符号的有效负载2，最后是24个符号的拖尾符号；数据帧帧同步是由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的符号序列映射得到的；1536符号的训练序列由重复三次的512位二进制伪随机序列组成，其中的512位二进制伪随机序列包含一个PN511序列，并填充一个“0”作为最后一个比特，PN511序列的生成多项式为PN511x9+x7+x6+x4+x3+x+1，初始化状态为01000000；24个控制信息符号中包括根据当前帧的编码调制方式生成的8个二进制符号和在其前面填充的16个二进制保留符号；1624个训练符号是由与数据帧帧同步中相同的1536个二进制符号的训练序列和88个二进制符号的保留符号组成的符号序列映射得到的；数据帧拖尾符号包括7个用在每帧的结尾处终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号和17个保留符号。
12.一种编码调制方法，其特征在于采用QPSK1模式(QPSK+1/2格形编码)和QPSK2模式(单纯的QPSK调制)的编码调制方式将有效负载进行编码、成帧，其中每帧数据包括帧同步、有效负载1、训练符号、有效负载2和拖尾符号五部分，总共84536个符号前1688个符号构成帧同步部分，接下来的40600个符号为有效负载1，此后传送1624个符号的训练符号，在训练符号后为40600个符号的有效负载2，最后是24个符号的拖尾符号；数据帧帧同步是由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的符号序列映射得到的；1536符号的训练序列由重复三次的512位二进制伪随机序列组成，其中的512位二进制伪随机序列包含一个PN511序列，并填充一个“0”作为最后一个比特，PN511序列的生成多项式为PN511x9+x7+x6+x4+x3+x+1，初始化状态为01000000；24个控制信息符号中包括根据当前帧的编码调制方式生成的8个二进制符号和在其前面填充的16个二进制保留符号；1624个训练符号是由与数据帧帧同步中相同的1536个二进制符号的训练序列和88个二进制符号的保留符号组成的符号序列映射得到的；数据帧拖尾符号包括7个用在每帧的结尾处终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号和17个保留符号。
13.根据权利要求12所述编码调制方法，其特征在于所采用的编码调制方式用数据帧帧同步的控制信息中的8个符号进行指示，对应的指示关系为QPSK1模式 对应指示符号为00111100；QPSK2模式 对应指示符号为11000011。
14.一种交织方法，其特征在于采用交织深度为50的50×203块交织将有效负载进行交织、编码、成帧，其中每帧数据包括帧同步、有效负载1、训练符号、有效负载2和拖尾符号五部分，总共84536个符号前1688个符号构成帧同步部分，接下来的40600个符号为有效负载1，此后传送1624个符号的训练符号，在训练符号后为40600个符号的有效负载2，最后是24个符号的拖尾符号；数据帧帧同步是由1536个二进制符号的训练序列、24个二进制符号的控制信息和128个二进制符号的保留符号组成的符号序列映射得到的；1536符号的训练序列由重复三次的512位二进制伪随机序列组成，其中的512位二进制伪随机序列包含一个PN511序列，并填充一个“0”作为最后一个比特，PN511序列的生成多项式为PN511x9+x7+x6+x4+x3+x+1，初始化状态为01000000；24个控制信息符号中包括根据当前帧的编码调制方式生成的8个二进制符号和在其前面填充的16个二进制保留符号；1624个训练符号是由与数据帧帧同步中相同的1536个二进制符号的训练序列和88个二进制符号的保留符号组成的符号序列映射得到的；数据帧拖尾符号包括7个用在每帧的结尾处终止格形编码，使其恢复到零状态的有效拖尾符号和17个保留符号。
全文摘要
本发明涉及一种新型的数据帧成帧方法及相应的交织、编码调制方法，适用于固定接收和便携、移动接收业务的兼容传输。根据业务应用的不同，系统采用交织深度为50或51的块交织器进行交织，采用16QAM+3/4格形编码、64QAM+5/6格形编码、256QAM+7/8格形编码、QPSK或QPSK+1/2格形编码的编码调制方式对传输数据编码并采用新型成帧方法成帧并以数据帧为单位进行传输。
文档编号H04N7/015GK1404307SQ0113091
公开日2003年3月19日 申请日期2001年8月24日 优先权日2001年8月24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