用于无线多媒体广播系统的传输方法及其系统 【技术领域】
本发明涉及数字电视系统，尤其涉及一种用于地面多媒体交互广播的数据传输方法，具体地讲是一种用于无线多媒体广播系统的传输方法及其系统。
背景技术
现有地面数字电视系统(如DVB-T)主要提供单向电视业务。数据结构局限于某种特定的视频格式，即MPEG-2，因此缺乏发展多媒体业务的灵活性。例如，DVB-T系统中输入的信号被编码为较大的码块，要想单独抽取出短小的信息必须进行整块译码。这就给以通常特征为便携/移动和低功耗的移动终端设备带来了很大的限制。
日益增长的用户需求要求未来地地面电视网络能同时传输高清晰度电视信号、交互式节目和宽带双向业务。特别是，系统应该能够支持多个数据流，支持长(例如视频码流)和短(例如数据和语音)两种包长的数据包，根据不同应用要求可灵活配置数据信道，提供不同等级的编码保护。
【发明内容】
本发明的目的之一为提供一种用于无线多媒体广播系统的传输方法。包括以下步骤：根据需要传输的各路数据的特性，确定传输各路数据所需的逻辑信道，调制方案以及控制信号；根据确定的逻辑信道，调制方案以及控制信号，为所述的各路数据分配逻辑信道，对各自逻辑信道分别进行各自编码交织；将编码交织后的信号进行映射；将映射后的信号进行成帧操作；将成帧后的信号加入扰码操作；对加上述加入扰码的信号进行调制；将调制后的信号发射出去。逻辑信道是通过将数据信号与子载波进行映射，使数据信号排序为一维矢量，并将一维矢量进行规类得到的。所述的多个逻辑信道可以根据传输的数据特性，将其合并，将其划分成多个子信道，所述的多个逻辑信道的调制类型，编码方式互相独立。所述的控制信号是由缩短BCH码(54，30)保护的。所述的缩短BCH码(54，30)是从原始系统码BCH(63，39，t＝4)导出。对所述控制信号的调制为：一帧中控制信号均匀分布在时频格栅上，用(m，n)指示控制信号的位置坐标，其中m和n分别是频率和时间轴指示。m、n取值规则如下：
1K模式下：m＝3p+1，n＝4q+1，p＝0，1，2，...259，q＝0，1，2，...38/42/44(分别对应于1/4、1/8、1/16CP)。
4K模式下：m＝4p+1，n＝3q+1 p＝0，1，2，...779，q＝0，1，2，...，12/13/14分别对应于1/4、1/8、1/16CP)
其中，p是控制信号符号在一帧中的序号，q表示每个控制信号符号中子载波的序号，每个控制信号携带2比特，用4个正交码调制。所述的每个控制信号携带2比特，用4个正交码调制是指1K模式下，信息比特为00，码字为H100，信息比特为01，码字为H150，信息比特为10，码字为H200，信息比特为11，码字为H250；在4K模式下，信息比特为00，码字为H100H100H100，信息比特为01，码字为H150H150H150，信息比特为10，码字为H200H200H200，信息比特为11，码字为H250H250H250；其中其中Hn代表256×256 Hadamard矩阵的第n行，填补4个0变为260点的序列形式。所述的控制信号包在每一帧中重复传输。在所述的调制信息中插入一信标信号以为初始的时间和频率同步提供高度可靠的参考，传送关键的调制解调信息，例如FFT数目和循环前缀长度，使物理层在数据解码之前即可正确解调这些信息。
本发明的另一目的为提供一种用于无线多媒体广播系统的传输系统。其是采用上述用于无线多媒体广播系统的传输方法的一系统，包括：一数据接收单元，一控制单元，一编码单元，一星座映射单元，一成帧单元，一扰码单元，一调制单元，一数据传输单元；所述的数据接收单元与所述的编码单元相联，所述的编码单元与所述的星座映射单元现联，所述的星座映射单元与成帧单元相联，所述的成帧单元与扰码单元相联，所述的扰码单元与所述的调制单元相联，所述的调制单元与所述的数据传输单元相联，所述的数据接收单元，一控制单元，一编码单元，一星座映射单元，一成帧单元，一扰码单元，一调制单元，一数据发送单元均与控制单元相联，其中所述的控制单元能够根据所接收数据的特性，确定传输各路数据所需的系统信息，并将此系统信息存入控制信号中，所述的控制单元根据控制信号信息进行数据的编码，映射，成帧，扰码，调制。所述的系统信息至少包括逻辑信道配置，调制类型，编码方案，帧号以及区域识别信息的系统信息。控制单元根据控制信号，为所述的各路数据分配逻辑信道，以及确定逻辑信道编码交织的方案，信号的调制方案。
本发明具有如下特征：1.最多能支持4个独立的数据流，每路数据流具有不同的调制和编码方式，以在系统数据率和鲁棒性间折衷考虑。2.对电视信号和数据信息分别采用“长码”和“短码”，适于电视和数据同播。3.对视频及其它形式的数据流透明、可重新配置的PHY接口。4.高度可靠的信标信号提供了基本的调制解调参数，可快速解调本发明的有益效果为支持多个数据流，支持长(例如视频码流)和短(例如数据和语音)两种包长的数据包，根据不同应用要求可灵活配置数据信道，提供不同等级的编码保护。
本发明的有益效果为支持多个数据流，支持长(例如视频码流)和短(例如数据和语音)两种包长的数据包，根据不同应用要求可灵活配置数据信道，提供不同等级的编码保护，提供了远远超出单向广播范围的多种业务。保证了不同包长的数据传输的性能和实施效率。为宽带无线通信提供了一个开放的平台。较以前是一个很大的突破。以前的系统中，OFDM的导频信号仅供指示同步用，其他参数需在数据解码后才能获得，在本发明中这一缺点得到克服，OFDM系统参数(FFT数目和循环前缀)可在数据解码前即获得。
【附图说明】
图1为根据本发明所述方法的一实施例的逻辑信道可能的一种配置示意图。
图2为根据本发明的一实施例的调制解调器框图。
图3为根据本发明所述方法的一实施例的信标结构。
图4为根据本发明所述方法的一实施例的信标信号携带信息图表。
图5为根据本发明所述方法的一实施例的数据信号与逻辑信道的映射表。
图6为根据本发明所述方法的一实施例的控制信号的信息比特的解释图表。
图7为根据本发明所述方法的一实施例的控制信号的调制信息比特的解释图表。
图8为根据本发明所述方法的一实施例的控制信号的编码率信息比特的解释图表。
图9为根据本发明所述方法的一实施例的控制信号的逻辑信道配置信息比特的解释图表。
图10为根据本发明所述方法的一实施例的控制信号的调制。
图11A，11B为根据本发明所述方法的一实施例的控制信号分别在1K和4K模式下在时频格栅上的分布。
图12为根据本发明所述装置的一实施例示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图，对本发明实施例进行详细说明如下：
参考图2，一种用于无线多媒体广播系统的传输方法，其根据需要传输的各路数据的特性，确定传输各路数据所需的逻辑信道，调制方案以及控制信号；根据确定的逻辑信道，调制方案以及控制信号，为所述的各路数据分配逻辑信道，对各自逻辑信道分别进行各自编码交织；将编码交织后的信号进行映射；将映射后的信号进行成帧操作；将成帧后的信号加入扰码操作；对加上述加入扰码的信号进行调制；将调制后的信号发射出去。参考图1，首先利用4个逻辑信道LC1，LC2，LC3，LC4。4个逻辑信道的配置是由控制信号规定的，数据信号是通过载波发射的，逻辑信道和子载波的映射定义如下：假定dmn是一个数据信号，m和n分别指示它在一个OFDM帧中的子载波和时间序。一帧中所有的数据信号被排序作为一个一维矢量，表示为：
其中n、m不属于导频和控制信号的序号。数据矢量的元素分组归类到4个逻辑信道，参见图5所示为逻辑信道的定义，逻辑信道1定义为d8kd8k+1，k＝0，1，2，...，逻辑信道2定义为d8k+2d8k+3，k＝0，1，2，...，逻辑信道3定义为d8k+4d8k+5，k＝0，1，2，...，逻辑信道4定义为d8k+6d8k+7，k＝0，1，2，...。每个信道的调制编码的配置方式互相独立，每个逻辑信道的配置由控制单元中的控制信号来标识，参见图6所示为控制单元中的控制信号格式，控制信号携带重要的系统信息，如调制方案、编码率、帧号、逻辑信道配置等等。下面的信息由控制信号携带：逻辑信道配置，调制类型和编码方式，帧号，区域识别。每个控制信号包包括30个信息比特，30个信息比特如下配置，其中2×4个比特位用于标识4个逻辑信道的调制方案，每个逻辑信道的调制方案用2个比特位标识，3×4个比特位用于标识4个逻辑信道的编码率，每个逻辑信道的编码率用3个比特位标识，2个比特位用于标识OFDM帧序号，另2个比特位为逻辑信道的不同组合方式，其它6比特位为保留位。参见图9，用2个比特标识每个逻辑信道的配置，两个比特位为00，标识四个逻辑信道组成一个超级信道，即LC1，LC2，LC3，LC4为一个超级信道，两个比特位为01，标识4个逻辑信道组成两个中等信道，即LC1，LC2组成一个中等信道，LC3，LC4组成一个中等信道，两个比特位为10，标识4个逻辑信道组成一个中等信道，两个小信道，即LC1，LC2组成一个中等信道，LC3为一个小信道，LC4为一个小信道，两个比特位为11，标识4个逻辑信道组成四个小信道，即LC1，LC2，LC3，LC4各为一个小信道，这样的4个逻辑信道就可根据实际业务需求将信道分为大、小、中三类信道，用3个比特来标识每个逻辑信道的编码率，参考图8，如比特位为000，标识编码率为长码1/2，如比特位为001，标识编码率为长码5/8，如比特位为010，标识编码率为长码8/9，如比特位为011，标识编码率为短码1/2，如比特位为100，标识编码率为短码3/4，如比特位为101，标识编码率为短码8/9，比特位110和111作为保留，4个逻辑信道的调制解调方案用2比特位标识，参考图7，如比特位为00，标识此信道的调制方案为QPSK，如比特位为01，此信道的调制方案为16-QAM，如比特位为10，标识此信道的调制方案为64-QAM如比特位为11，信道的调制方案为保留。
参见图1有三种输入信号进来，分别为高清晰度电视HDTV节目，SDTV节目以及消息，为这三种信号分配逻辑信道，由于高清晰度电视HDTV节目，SDTV节目以及消息的一些特性，例如码率，传输环境，此时已经确定使用一个中等逻辑信道，并使用长LDPC编码方案对HDTV节目进行编码，使用一个小逻辑信道并使用长LDPC编码方案对SDTV节目进行编码，使用一个小逻辑信道，并使用短LDPC编码方案对消息进行编码，即相应的控制信号已经确定，于是将逻辑信道1和逻辑信道2合并为一个信道中等信道来传输高清晰度电视HDTV节目，于是将逻辑信道3作为一个小信道分配给SDTV节目，于是将逻辑信道4作为一个小信道分配给消息。这样就利用各自信道的编码率及调制方案对信道进行编码及调制。
在逻辑信道上也传输控制信号。控制信号包在每一帧中重复传输，在4K模式下重复1次、1k模式下重复5次。
控制信号的调制如下：一帧中控制信号均匀分布在时频格栅上，如图11所示。用(m，n)指示控制信号的位置坐标，其中m和n分别是频率和时间轴指示。m、n取值规则如下：
1K模式下：m＝3p+1，n＝4q+1，p＝0，1，2，...259，q＝0，1，2，...38/42/44(分别对应于1/4、1/8、1/16CP)。
4K模式下：m＝4p+1，n＝3q+1 p＝0，1，2，...779，q＝0，1，2，...，12/13/14分别对应于1/4、1/8、1/16CP)
其中，p是控制信号符号在一帧中的序号，q表示每个控制信号符号中子载波的序号。
每个控制信号符号携带2比特，用4个正交码调制，这些信息比特在接收端可以用非相干解调方法解调。
如图10所示，在1K模式下，信息比特为00，码字为Hadamard矩阵的第100行填补4个0变为260点的序列形式。以此类推，对应图10，将其中Hn代表256×256Hadamard矩阵的第n行，填补4个0变为260点的序列形式。
最开始的135/27(分别对应1K或4K模式)个控制信号符号用上述正交码调制。因此，每帧控制信号携带270/54比特，对于(54，30)控制信号包，可以重复5/1次(分别对应于1K/4K模式)。一帧中的其它控制信号用全1的固定图样调制。
根据本发明，控制信号包由缩短BCH码(54，30)保护。该缩短码从原始系统码BCH(63，39，t＝4)导出，生成多项式为：
h(x)＝x24+x23+x22+x20+x19+x17+x16+x13+x10+x9+x8+x6+x5+x4+x2+x+1
在本发明中，在调制的信息中周期地插入信标信号，以为初始的时间和频率同步提供高度可靠的参考以及传送关键的调制解调信息，例如FFT数目和循环前缀长度，使物理层在数据解码之前即可正确解调这些信息。图3所示为此实施例的一种信标结构。2个相同的长同步符号L(1)、L(2)后面是8个调制的短同步符号S(1)到S(8)：长同步符号：频带受限的CDMA序列：占用10MHz中的7.6MHz带宽；长度为1023个采样；生成多项式：x10+x9+x8+x6+x4+x2+1；两个长同步设计为相同；发射功率相对于普通OFDM符号提高3dB；短同步：频带受限的CDMA序列：占用10MHz中的7.6MHz带宽；长度为255个采样；生成式为x8+x4+x3+x2+1；差分BPSK调制，携带7比特；所有偶数序短同步额外旋转π/4。在本实施例中，信标信号携带了3比特的关键调制信息，由(7，3)汉明码进行保护。对于图2中示例的OFDM系统来说，这3比特信息对应着如图4表格所示的操作模式。信息位为000，标志FFT数目为1K，循环前缀为1/4，信息位为001，标志FFT数目为1K，循环前缀为1/8，信息位为010，标志FFT数目为1K，循环前缀为1/16，信息位为011，标志FFT数目为1K，循环前缀为1/32(保留)，信息位为100，标志FFT数目为4K，循环前缀为1/4，信息位为101，标志FFT数目为4K，循环前缀为1/8。
一种用于无线多媒体广播系统的传输系统，包括：一数据接收单元，一控制单元，一编码单元，一星座映射单元，一成帧单元，一扰码单元，一调制单元，一数据发送单元；所述的数据接收单元与所述的编码单元相联，所述的编码单元与所述的星座映射单元相联，所述的星座映射单元与成帧单元相联，所述的成帧单元与扰码单元相联，所述的扰码单元与所述的调制单元相联，所述的调制单元与所述的数据发送单元相联，所述的数据接收单元，一编码单元，一星座映射单元，一成帧单元，一扰码单元，一调制单元，一数据发送单元均与控制单元相联，其中所述的控制单元能够根据所接收数据的特性，确定传输各路数据所需的系统信息，并将此系统信息存入控制信号中，所述的控制单元根据控制信号信息进行数据的编码，映射，成帧，扰码，调制。所述的系统信息至少包括逻辑信道配置，调制类型，编码方案，帧号以及区域识别信息的系统信息。控制单元根据控制信号，为所述的各路数据分配逻辑信道，以及确定逻辑信道编码交织的方案，信号的调制方案。
参见图1接收单元接收三种输入信号，分别为高清晰度电视HDTV节目，SDTV节目以及消息，控制单元为这三种信号分配逻辑信道，由于高清晰度电视HDTV节目，SDTV节目以及消息的一些特性，例如码率，传输环境，此时已经确定使用一个中等逻辑信道，并使用长LDPC编码方案对HDTV节目进行编码，使用一个小逻辑信道并使用长LDPC编码方案对SDTV节目进行编码，使用一个小逻辑信道，并使用LDPC编码方案对消息进行编码，即相应的控制信号已经确定，于是控制单元根据控制信号将逻辑信道1和逻辑信道2合并为一个信道中等信道分配给高清晰度电视HDTV节目，将逻辑信道3作为一个小信道分配给SDTV节目，于是将逻辑信道4作为一个小信道分配给消息。这样数据信号和控制信号，通过控制单元的控制，经编码单元和调制单元对信道进行编码及调制。
控制信号的调制如下：一帧中控制信号均匀分布在时频格栅上，如图11所示。用(m，n)指示控制信号的位置坐标，其中m和n分别是频率和时间轴指示。m、n取值规则如下：
1K模式下：m＝3p+1，n＝4q+1，p＝0，1，2，...259，q＝0，1，2，...38/42/44(分别对应于1/4、1/8、1/16CP)。
4K模式下：m＝4p+1，n＝3q+1 p＝0，1，2，...779，q＝0，1，2，...，12/13/14分别对应于1/4、1/8、1/16CP)其中，p是控制信号符号在一帧中的序号，q表示每个控制信号符号中子载波的序号。
每个控制信号符号携带2比特，用4个正交码调制，这些信息比特在接收端可以用非相干解调方法解调。
如图10所示，在1K模式下，信息比特为00，码字为Hadamard矩阵的第100行填补4个0变为260点的序列形式。以此类推，对应图10，将其中Hn代表256×256Hadamard矩阵的第n行，填补4个0变为260点的序列形式。
最开始的135/27(分别对应1K或4K模式)个控制信号符号用上述正交码调制。因此，每帧控制信号携带270/54比特，对于(54，30)控制信号包，可以重复5/1次(分别对应于1K/4K模式)。一帧中的其它控制信号用全1的固定图样调制。
本发明是由一个或多个逻辑信道组成的地面多媒体交互式广播系统，每个逻辑信道都可以传送信源独立、码率相异的数据信号，每个信道可根据不同应用传输不同包/块长的数据流，多个逻辑信道合并为一个单个的逻辑信道以传输高数据率的流。周期性地插入信标信号，以携带modem初始化解调的基本参数，信标信号由长、短扩频序列组成，OFDMmodem的FFT数目和循环前缀长度由信标信号传递。控制信号携带系统参数信息，控制信号携带逻辑信道配置参数，控制信号携带调制编码参数，控制信号携带帧信息以及区域识别信息，控制比特由分布在时间-频率域上的不同码字表示，广播采用自适应编码调制方案，对于需要长交织的视频码流采用长码，对于快速反馈的消息类型的应用采用短码。
以上实施例仅用来说明本发明，并非用来限制本发明。