专利名称：：基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法
技术领域：
：本发明属于无线通信领域，更具体地涉及一种基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法。
背景技术：
：目前，地面电视广播己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。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。多天线通信系统使用多个(7V,个)发射天线以及一个或多个(个)接收天线进行数据传输，它通过将M个发射天线发送不同的数据来提高系统吞吐率或者通过冗余地发送数据来改善通信的可靠性。发射分集利用在空间、频率、时间或者这些维度的组合上进行数据的冗余传输，通过在发射机和接收机处的简单发射分集处理，可以改善通信系统数据传输的可靠性从而使得通信系统获得较强的性能。同时，采用单频网的组网模式(即，若干个发射台同一时间在同一个频率上发射同样的信号以实现对一定服务区域的可靠覆盖)可以大大提高数字电视地面广播传输系统的频谱利用率。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基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，可以满足单频网高数据率可控制多业务数字电视地面广播传输的需要。欲对专利背景作更深入的了解可参考以下文献资料R.V.Nee，R.Prasad."(9尸ZW/brn're/e5"5"/ffi^^ze力'3cc"顺〃"icstio/5"，，.Boston:ArtechHouse,2000.M.Speth，S.Fechtel，G.Fock，andH.Meyr."OptimumreceiverdesignforOFDM-basedbroadbandtransmission-PartII:Acasestudy,，，7ya751.Cb777y7"/.，vol.49，pp,57卜578，April2001.Y.Wu，S.Hirakawa，U.H.Reimers，andJ.Whitaker."Overviewofdigitaltelevisiondevelopment,，，尸2^ceerf2'/7^9oft/e5^ec&J/sOTe朋67oZ^Z"i^7'W7WeKi57.肌.7bc力/(9i(9^7a/"^Z7ar^7'"gi5"e/viee51，pp,8-21，Jan.2006,M.S.Richer,G.Reitmeier，T.Gurley，G.A.Jones,J.Whitaker，andR.Rast."TheATSCdigitaltelevisionsystem,，，尸ix^eetfe^soft力eZ5F《5"erK/ce5"，pp.37-43，Jan.2006.U.LadebuschandC.A.Liss."TerrestrialDVB(DVB-T):Abroadcasttechnologyforstationaryportableandmobileuse，，，尸racee力'/^s1oft力e5"erWc^，pp.183-194，Jan.2006.M.TakadaandM.Saito."TransmissionsystemsforISDB-T，，，尸race6^2'/^s^ze7^7./^5^w'ce6"，pp.251_256，Jan.2006.
发明内容本发明针对单频网中的高数据率可控制多业务数字电视地面广播问题，提出了一种基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法。本发明提出的一种基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，其特征在于它包括下列步骤1)单频网的网络数据管理器将输入数据比特流在频域上形成FFT数据块(FFT数据块的长度(符号个数)为《)；2)单频网的网络数据管理器采用码率为1的空频编码器将在频域上形成的FFT数据块调制至单频网中的各个数字电视地面广播发射机支路上形成空频调制FFT数据块(空频调制FFT数据块的长度(符号个数)为《)，并调整各个数字电视地面广播发射机支路的时间同步以保证网络中的所有发射机都在同一时间对空频调制FFT数据块进行处理；3)单频网中的各个数字电视地面广播发射机采用IFFT(快速离散傅立叶反变换)将空频调制FFT数据块变换为空频调制时域离散数据样值块；4)单频网中的各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);5)单频网中的各个数字电视地面广播发射机将在时域上构成的复数训练序列的离散样值块在时域上连续重复4次形成时域嵌入训练序列离散样值块(时域嵌入训练序列离散样值块的长度为X，《=4xl);6)单频网中的各个数字电视地面广播发射机将空频调制时域离散数据样值块、时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加形成空频调制时域嵌入训练序列数据块，作为帧体；7)单频网中的各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(帧头)插入空频调制时域嵌入训练序列数据块(帧体)，以形成信号帧；8)单频网中的各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脉冲成形；9)单频网中的各个数字电视地面广播发射机将基带信号上变频至载波上。按照上述的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，其特征在于数字电视地面广播发射机的信号帧中具有周期性的时域嵌入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Z为512、1024、2048中的一个，相对应的FFT数据块的长度《(子载波数)分别为2048、4096、8192，相对应的子载波的频率间隔分别为4KHz、2KHz、lKHz，相对应的循环前缀长度C分别为FFT数据块长度《大小的1/4、1/8、1/16;数字电视地面广播发射机的训练序列、业务指标序列由一系列的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；空频编码器的码率为1。本发明的特点本发明是一种空域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周期性的时域嵌入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的时域嵌入训练序列数据块是由时域的离散数据样值块、时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加而形成的，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步、频率同步、时间同步、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时域嵌入训练序列数据块以形成信号帧，可以减少相邻信号帧之间的干扰影响。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。采用空频调制使得整个数字电视地面广播系统获得较强的性能。本发明的空频调制方法具有同步时间短、时钟抖动小、抗信道衰落、抗信道干扰、可以提供单频网中的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是按照本发明的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法的单频网发射机的实施例示意图。图2是按照本发明的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法的单频网发射机形成信号帧的实施例示意图。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。按照本发明提出的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法的单频网发射机(假设单频网中有W个发射机)的实施例，如图1所示，按下列步骤进行1)单频网的网络数据管理器将输入数据比特流在频域上形成FFT数据块(FFT数据块的长度(符号个数)为《；当X取512时，相对应的FFT数据块的长度《(子载波数)取2048，相对应的子载波的频率间隔取4KHz;当I取1024时，相对应的FFT数据块的长度《(子载波数)取4096，相对应的子载波的频率间隔取2KHz;当Z取2048时，相对应的FFT数据块的长度《(子载波数)取8192，相对应的子载波的频率问隔取lKHz);2)单频网的网络数据管理器采用码率为1的空频编码器将在频域上形成的FFT数据块调制至单频网中的各个数字电视地面广播发射机支路上形成空频调制FFT数据块，并调整各个数字电视地面广播发射机支路的时间同步以保证网络中的所有发射机都在同一时间对空频调制FFT数据块进行处理；3)单频网中的各个数字电视地面广播发射机采用IFFT(快速离散傅立叶反变换)将空频调制FFT数据块变换为空频调制时域离散数据样值块；4)单频网中的各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I，1取512、1024、2048中的一个)；5)单频网中的各个数字电视地面广播发射机将在时域上构成的复数训练序列的离散样值块在时域上连续重复4次形成时域嵌入训练序列离散样值块(时域嵌入训练序列离散样值块的长度为K，K=4xZ);6)单频网中的各个数字电视地面,播发射机将空频调制时域离散数据样值块、时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加形成空频调制时域嵌入训练序列数据块，作为帧体；7)单频网中的各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;当X取512时，相对应的C取FFT数据块长度K大小的1/4;当X取1024时，相对应的C取FFT数据块长度iC大小的1/8;当X取2048时，相对应的C取FFT数据块长度尺大小的1/16)作为保护间隔(帧头)插入空频调制时域嵌入训练序列数据块(帧体)，以形成信号帧；8)单频网中的各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脉冲成形；9)单频网中的各个数字电视地面广播发射机将基带信号上变频至载波上。按照本发明的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法的单频网发射机形成信号帧的实施例，如图2所示，具体实施如下单频网的网络数据管理器将输入数据比特流在频域上形成FFT数据块。FFT数据块由子载波组成。FFT效据块的长度(符号个数)为《；当I取512时，相对应的FFT数据块的长度《(子载波数)取2048，相对应的子载波的频率间隔取4KHz;当I取1024时，相对应的FFT数据块的长度K(子载波数)取4096，相对应的子载波的频率间隔取2KHz;当义取2048时，相对应的FFT数据块的长度《(子载波数)取8192，相对应的子载波的频率间隔取lKHz。单频网的网络数据管理器采用码率为1的空频编码器将在频域上形成的FFT数据块调制至单频网中的各个数字电视地面广播发射机支路上形成空频调制FFT数据块，并调整各个数字电视地面广播发射机支路的时间同步以保证网络中的所有发射机都在同一时间对空频调制FFT数据块进行处理。单频网中的各个数字电视地面广播发射机采用IFFT(快速离散傅立叶反变换)将空频调制FFT数据块变换为空频调制时域离散数据样值块。单频网中的各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，再在时域上将其连续重复4次形成时域嵌入训练序列离散样值块。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，Z取512、1024、2048中的一个，时域嵌入训练序列离散样值块的长度为/:，《=4xX。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正交序列实现。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。单频网中的各个数字电视地面广播发射机将空频调制时域离散数据样值块、时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加形成空频调制时域嵌入训练序列数据块，作为帧体；在空频调制时域嵌入训练序列数据块中插入循环前缀作为保护间隔，形成信号帧。作为保护间隔的循环前缀的长度为C;当X取512时，相对应的C取FFT数据块长度《大小的1/4;当Z取1024时，相对应的C取FFT数据块长度/:大小的l/8;当Z取2048时，相对应的C取FFT数据块长度K大小的1/16。单频网中的各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。当X取512时，相对应的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0.1;当I取1024时，相对应的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O.05;当X取2048时，相对应的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0.025。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、一种基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，它包括1)单频网的网络数据管理器将输入数据比特流在频域上形成FFT数据块(FFT数据块的长度(符号个数)为K)；2)单频网的网络数据管理器采用码率为1的空频编码器将在频域上形成的FFT数据块调制至单频网中的各个数字电视地面广播发射机支路上形成空频调制FFT数据块，并调整各个数字电视地面广播发射机支路的时间同步以保证网络中的所有发射机都在同一时间对空频调制FFT数据块进行处理；3)单频网中的各个数字电视地面广播发射机采用IFFT(快速离散傅立叶反变换)将空频调制FFT数据块变换为空频调制时域离散数据样值块；4)各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)；5)各个数字电视地面广播发射机将在时域上构成的复数训练序列的离散样值块在时域上连续重复4次形成时域嵌入训练序列离散样值块(时域嵌入训练序列离散样值块的长度为K，K＝4×X)；6)各个数字电视地面广播发射机将空频调制时域离散数据样值块、时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加形成空频调制时域嵌入训练序列数据块，作为帧体；7)各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(帧头)插入空频调制时域嵌入训练序列数据块(帧体)，以形成信号帧；8)各个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；9)单频网中的各个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的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，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I取512、1024、2048中的一个。3、按权利要求2的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，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的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，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的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，其特征在于所述FFT数据块由子载波组成；当X取512时，子载波数《取2048;当I取1024时，子载波数《取4096;当X取2048时，子载波数K取8192。6、按权利要求1的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，^特征在于所述FFT数据块由子载波组成，当Z取512时，子载波的频率间隔取4KHz;当X取1024时，子载波的频率间隔取2KHz;当X取2048时，子载波的频率间隔取lKHz。7、按权利要求1的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，其特征在于所述信号帧由循环前缀插入到时域嵌入训练序列数据块而形成。8、按权利要求1的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，其特征在于所述循环前缀的长度为C;当X取512时，C取K大小的l/4;当X取1024时，C取K大小的l/8;当I取2048时，C取K大小的1/16。9、按权利要求1的基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，其特征在于所述空频编码器的的码率为1。全文摘要本发明公开了一种基于嵌入训练序列的数字电视地面广播发射机空频调制方法，它包括1)将输入比特流在频域上形成FFT数据块；2)采用空频编码器调制并调整时间同步；3)经IFFT将空频调制后数据块变换为时域离散数据样值块；4)将训练序列作实部序列、将业务指标序列作虚部序列，构成复数训练序列离散样值块；5)将复数训练序列连续重复4次形成时域嵌入训练序列离散样值块；6)将空频调制时域离散数据样值块、时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加形成空频调制时域嵌入训练序列数据块；7)将循环前缀作为保护间隔插入，以形成信号帧；8)用平方根升余弦滚降滤波器对信号帧脉冲成形；9)将基带信号上变频至载波上。文档编号H04L27/26GK101383803SQ20081022827公开日2009年3月11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