专利名称：基于嵌入训练序列和bicm的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，更具体地涉及一种基于嵌入训练序列和BICM(比 特交织编码调制，Bit Interleaved Coded Modulation)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。
在实际通信环境中，OFDM通信系统性能受到同歩时间、时钟抖动、信道衰 落、多用户共信道干扰等因素的影响。信道编码技术和调制方法是实现可靠OFDM 通信的关键技术。
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。BICM技术(比特交织编码调制，Bit Interleaved Coded Modulation, BICM) 采用比特交织器并且使得编码和调制过程相对独立，从而使得可以将分集阶数从 不同的多进制符号数扩大到不同的二进制比特数，也就是说，其分集阶数丄是二 进制码字序列间的最小汉明距离。由于BICM技术使得分集阶数得到明显提高， 因此，使得通信系统在多径衰落信道下具有好的误码特性。
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和 BICM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要。
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数字电视地面广播问题，提出了一种基于嵌入训练序列 和BICM (比特交织编码调制，Bit Interleaved Coded Modulation)的数字电 视地面广播发射机调制方法。
本发明提出的一种基于嵌入训练序列和BICM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多码率删余巻积编 码、比特交织、码元调制后进一步在频域上形成FFT比特交织编码调制数据块(FFT比特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比 特交织编码调制数据块变换为时域的离散比特交织编码调制数据样值块；
3) 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义)；
4) 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《，《=4X;n;
5) 数字电视地面广播发射机将时域的离散比特交织编码调制数据样值块、 时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加形成时域嵌入训练序列比特交织编码调 制数据块，作为帧体；
6) 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)插入时域嵌入训练序列比特交织编码调制数据块(帧体)，以形成 信号帧；
7) 数字电视地面广播发射机釆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。 按照上述的基于嵌入训练序列和LDPC编码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义为512、 1024、 2048中的一个，相对应的FFT比特交织编码调制数据块的长度《(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比特交织编码调制数据块长度《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-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；对输入数据进行多码率删余巻积编码的编码率为1/4、 1/2、 5/8、 3/4 和7/8中的一个；比特交织釆用随机交织方式；码元调制为QPSK、 16QAM、 32QAM 和64QAM中的一种，码元星座图映射方式采用格雷码映射。
本发明的特点
本发明是一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 比特交织编码调制数据块是由时域的离散比特交织编码调制数据样值块、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时域嵌入 训练序列比特交织编码调制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。采用BICM对输入数据进行比特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是按照本发明的基于嵌入训练序列和BICM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是按照本发明的基于嵌入训练序列和BICM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和BICM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) 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多码率删余巻
积编码、比特交织、码元调制后进一步在频域上形成FFT比特交织编码调制数据 块(FFT比特交织编码调制数据块的长度(符号个数)为《；当X取512时，相 对应的FFT比特交织编码调制数据块的长度X (子载波数)取2048，相对应的 子载波的频率间隔取4KHz;当X取1024时，相对应的FFT比特交织编码调制数 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JT 取2048时，相对应的FFT比特交织编码调制数据块的长度X (子载波数)取8192, 相对应的子载波的频率间隔取lKHz);
2) 该某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FFT 比特交织编码调制数据块变换为时域的离散比特交织编码调制数据样值块；
3 )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AT， Z取512、 1024、 2048中的一个);
4) 该某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， Jf = 4xX);
5) 该某个数字电视地面广播发射机将时域的离散比特交织编码调制数据样值 块、时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加形成时域嵌入训练序列比特交织编码 调制数据块，作为帧体；
6) 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;当X取 512时，相对应的C取FFT比特交织编码调制数据块长度K大小的l/4;当X取 1024时，相对应的C取FFT比特交织编码调制数据块长度X大小的1/8;当义取 2048时，相对应的C取FFT比特交织编码调制数据块长度A:大小的1/16)作为 保护间隔(帧头)插入时域嵌入训练序列比特交织编码调制数据块(帧体)，以 形成信号帧；
7) 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 信号脉冲成形；
8) 该某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和BICM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多码率删余巻
积编码、比特交织、码元调制后进一歩在频域上形成FFT比特交织编码调制数据 块，再经IFFT将其变换为时域的离散比特交织编码调制数据样值块。
FFT比特交织编码调制数据块由子载波组成。FFT比特交织编码调制数据块 的长度(符号个数)为《；当义取512时，相对应的FFT比特交织编码调制数 据块的长度尺(子载波数)取2048,相对应的子载波的频率间隔取4KHz;当JST 取1024时，相对应的FFT比特交织编码调制数据块的长度尺(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比特交织编 码调制数据块的长度ia子载波数)取8192,相对应的子载波的频率间隔取lKHz。
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X，义取 512、1024、2048中的一个，时域嵌入训练序列离散样值块的长度为^，《=4x1。
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、哈达玛序列或山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。
该某个数字电视地面广播发射机将时域的离散比特交织编码调制数据样值 块、时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加形成时域嵌入训练序列比特交织编码 调制数据块，作为帧体；在时域嵌入训练序列比特交织编码调制数据块中插入循 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 比特交织编码调制数据块长度K大小的1/4;当X取1024时，相对应的C取FFr 比特交织编码调制数据块长度X大小的1/8;当Z取2048时，相对应的C取FFT 比特交织编码调制数据块长度《大小的1/16。
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。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Z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0.05;当义取 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O. 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和BICM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多码率删余卷积编码、比特交织、码元调制后进一步在频域上形成FFT比特交织编码调制数据块(FFT比特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比特交织编码调制数据块变换为时域的离散比特交织编码调制数据样值块；3)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)；4)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)；5)数字电视地面广播发射机将时域的离散比特交织编码调制数据样值块、时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加形成时域嵌入训练序列比特交织编码调制数据块，作为帧体；6)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)插入时域嵌入训练序列比特交织编码调制数据块(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的基于嵌入训练序列和BICM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义取512、 1024、 2048中的一个。
3、 按权利要求2的基于嵌入训练序列和BICM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，所述训练序列、 业务指标序列相互之间具有JH交性。
4、 按权利要求1的基于嵌入训练序列和BICM的数字电视地面广播发射机调制方 法，其特征在于所述FFT比特交织编码调制数据块由子载波组成；当X取512 时，子载波数A:取2048;当义取1024时，子载波数A:取4096;当Z取2048时， 子载波数尺取8192。
5、 按权利要求4的基于嵌入训练序列和BICM的数字电视地面广播发射机调制方 法，其特征在于当JSr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。
6、 按权利要求1的基于嵌入训练序列和BTCM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由循环前缀插入到时域嵌入训练序列比特交织编码 调制数据块形成。
7、 按权利要求1的基于嵌入训练序列和BICM的数字电视地面广播发射机调制方 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1/4; 当X取1024时，C取K大小的l/8;当JT取2048时，C取尺大小的1/16。
8、 按权利要求1的基于嵌入训练序列和BICM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多码率删余巻积编码、比特交织、码元调 制处理的多码率删余巻积编码的编码率为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。
全文摘要
本发明公开了一种基于嵌入训练序列和BICM的数字电视地面广播发射机调制方法，它包括1)将输入比特流经多码率删余卷积编码、比特交织、码元调制在频域上形成FFT比特交织编码调制数据块；2)经IFFT将数据块变换为时域离散比特交织编码调制数据块；3)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；4)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；5)将时域离散比特交织编码调制数据块、时域嵌入训练序列离散样值块直接叠加形成时域嵌入训练序列比特交织编码调制数据块；6)将循环前缀插入形成信号帧；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H04L27/26GK101383808SQ20081022828
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