專利名稱：數(shù)字地面廣播傳輸中系統(tǒng)信息的擴(kuò)展頻譜傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號傳輸領(lǐng)域，特別涉及數(shù)字信號及數(shù)字電視地面廣播傳輸中系統(tǒng)信息的傳輸方法。
典型的無線傳輸系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。數(shù)字調(diào)制技術(shù)往往將數(shù)字信號進(jìn)行編碼，再加入必要的輔助信息，如同步信號、導(dǎo)頻信號等。編碼后的數(shù)字信號經(jīng)過信道濾波后形成基帶信號。該基帶信號經(jīng)過上變頻器被調(diào)制到相應(yīng)的頻帶后發(fā)送。在接收端，調(diào)諧器將高頻信號變換到基帶后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到數(shù)字信號。該數(shù)字信號經(jīng)過處理后被恢復(fù)成與發(fā)送端一致的信息。
在美國ATSC的VSB數(shù)字地面廣播傳輸方案不包含混合傳輸模式，即系統(tǒng)信息是始終不變的。然而，在新的數(shù)字地面廣播系統(tǒng)中，由于廣播應(yīng)用的多樣化要求，例如固定視頻接收、移動視頻接收、移動數(shù)據(jù)接收等，往往要求系統(tǒng)含有混合傳輸模式。系統(tǒng)信息在每場都有可能不同，例如本場是固定視頻接收，使用64-OQAM(偏置正交幅度調(diào)制)，而下一場則可能是移動數(shù)據(jù)接收，使用4-OQAM。因此，有必要在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中可靠地指出傳輸?shù)哪Ｊ揭约捌渌囊幌盗行畔?，如系統(tǒng)參數(shù)、隨機(jī)化器和交織的復(fù)位指示信息等。
根據(jù)傳輸模式和交織器大小的不同設(shè)置幀，幀的第一個(gè)場同步的模式字指出一幀的開始，使交織器及擾碼能夠復(fù)位。
不同的傳輸模式以場為單位混合，相鄰場可能是同一模式，也可能是不同模式。各場模式通過場同步中所包含的系統(tǒng)信息定義。場的大小是確定的(例如每場52段)，而幀的大小是根據(jù)各傳輸模式的混合由控制單元決定的，因而幀的大小是不確定的。這種混合傳輸方式能以極小的延遲同時(shí)傳輸多種業(yè)務(wù)，增加了系統(tǒng)的靈活度，擴(kuò)展了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
另外，新的數(shù)字地面廣播系統(tǒng)使用了Turbo編碼等先進(jìn)的編碼方式，其工作門限差別較大。如16-OQAM 1/2碼率的TCM編碼門限在8 dB左右，4-OQAM 1/2碼率的Turbo編碼門限在2 dB左右。這些編碼門限值是經(jīng)Reed-Solomon解碼后的門限值。所傳輸?shù)南到y(tǒng)信息與所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息不同，系統(tǒng)信息沒有信道編碼、交織、糾錯(cuò)等保護(hù)措施，要達(dá)到與傳輸數(shù)據(jù)相同的誤碼率，其門限會更高。系統(tǒng)信息決定了系統(tǒng)對接收到的信號的處理方式。一旦系統(tǒng)信息因脈沖噪聲干擾而丟失，系統(tǒng)將無法正常工作。因此，在接收端，系統(tǒng)信息必須比數(shù)據(jù)信息更為可靠地獲得。
本發(fā)明的目的是提供一種利用擴(kuò)展頻譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息傳輸?shù)姆椒?，利用該方法能夠可靠、?zhǔn)確地在惡劣的信道環(huán)境下傳送系統(tǒng)信息。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的傳輸方法是這樣的利用32比特的兩電平序列來表達(dá)系統(tǒng)信息。每一個(gè)系統(tǒng)信息由一個(gè)32比特的兩電平序列來表達(dá)，而這些兩電平的序列共有32個(gè)，衍生于32位長的Walsh塊?；镜腤alsh塊見公式1，Walsh塊的系統(tǒng)化產(chǎn)生方法見公式2。本發(fā)明是以-W出發(fā)得到32位長的Walsh塊，-1在數(shù)字電路產(chǎn)生時(shí)用0表示，最后再映射到-1。W=111-1,-W=-1-1-11]]>公式1 基本的Walsh塊 公式2 Walsh塊的系統(tǒng)化產(chǎn)生方法以下是32位長的Walsh塊0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 10 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 00 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 10 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 00 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 00 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 10 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 00 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 00 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 10 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 00 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 10 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 10 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 00 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 00 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 10 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 00 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 10 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 10 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 10 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 00 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 10 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 00 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 00 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1表1 32位長Walsh塊直接采用表1中的Walsh矢量(每一行)作為信息序列是不合適的。因?yàn)槠漕l譜特性不夠平坦，如第一行全部為0，是一個(gè)直流信號，而第17行前16個(gè)點(diǎn)為0，后16個(gè)點(diǎn)為1，也是一個(gè)單點(diǎn)的頻率。因此，表1中的Walsh矢量都需要被隨機(jī)化，即每一行都乘以一個(gè)長度為32的隨機(jī)序列。隨機(jī)化后得到32個(gè)32位長的序列，將任一序列的32個(gè)比特取相反符號時(shí)，可以得到其互補(bǔ)的序列，由此，可以將32個(gè)信息序列擴(kuò)展到64個(gè)。
將擴(kuò)展得到的64個(gè)信息序列中的每個(gè)序列分別給予定義，即每個(gè)32位長的序列代表某一特定的系統(tǒng)信息。這樣，收端就可以根據(jù)這一定義判別出所收到的數(shù)據(jù)信息的系統(tǒng)信息，以便進(jìn)行相應(yīng)的處理。
在理論上，32位的擴(kuò)展可以得到15dB的功率增益。以兩電平的9dB工作門限為例，本方案可以將該9dB門限拓展到-6dB。雖然信息位不受交織的保護(hù)，但采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的傳輸方法后，可以有效地避免信道中的沖擊噪聲損壞信息位，從而保證系統(tǒng)能夠正常工作。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述
具體實(shí)施例方式

圖1為本發(fā)明在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的典型應(yīng)用。
圖2為PN31的產(chǎn)生方式。
圖3為產(chǎn)生信息序列的電路圖。
圖4為系統(tǒng)信息的恢復(fù)。
根據(jù)公式1和公式2得到如表1所示的32位長Walsh塊，利用一隨機(jī)序列對表1中的Walsh矢量進(jìn)行隨機(jī)化，該隨機(jī)序列由一個(gè)5比特的移位寄存器產(chǎn)生一個(gè)長度為31的最大長度序列后再加上一個(gè)0產(chǎn)生。產(chǎn)生該31位最大長度序列的方法見圖2。其產(chǎn)生公式是X5+X4+X2+X+1，預(yù)設(shè)值為00001。其完整的序列見表21 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1表2 PN31的數(shù)值表3為PN31加上第32位的0的32位隨機(jī)序列的數(shù)值1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0表3 32位隨機(jī)序列的數(shù)值表1中的Walsh矢量與表3中的32位隨機(jī)序列異或后得到的32個(gè)32位長的序列，如表4所示1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 01 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 11 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 01 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 11 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 01 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 01 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 11 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 11 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 01 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 11 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 01 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 11 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 11 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 01 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 11 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 01 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 01 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 11 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 01 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 11 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 11 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 01 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 01 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 11 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 01 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 11 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 01 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 01 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1表4 32個(gè)32位長的信息序列將任一序列的32個(gè)比特取相反符號，得到其互補(bǔ)的序列，從而將32個(gè)信息序列擴(kuò)展到64個(gè)。對各個(gè)信息序列給以定義，表5是信息位的定義
表5 信息位定義以下是表5中各個(gè)模式的定義，也就是信息位所包含內(nèi)容的定義
由于信息位不受交織的保護(hù)，信道中的沖擊噪聲可能會損壞信息位。因此，在地面廣播的模式中，信息位包含本場和下一場的系統(tǒng)信息，包括傳輸模式和復(fù)位(即一幀的重新開始)信息。表5中的“一幀的第一場”或“第一場”表示該傳輸模式在本場需要首先經(jīng)過復(fù)位處理(隨機(jī)化器和交織器重新復(fù)位)。很顯然，上述定義可以相應(yīng)更改或補(bǔ)充，不應(yīng)影響本發(fā)明的通用性。
實(shí)現(xiàn)時(shí)，64個(gè)信息序列用一個(gè)6位的二進(jìn)制數(shù)X[5..0]表示，其高5位X[5..1]對應(yīng)Walsh塊A32的32行，每一信息序列從左到右32比特，用計(jì)數(shù)器Y[4..0]表示。設(shè)發(fā)送端所要產(chǎn)生的比特為z(X，Y)，則其產(chǎn)生公式為z(X，Y)＝(X[5]&Y[4])(X[4]&Y[3])(X[3]&Y[2])(X[2]&Y[1])(X[1]&Y
)X
再將z(X，Y)通過前面所述的擾碼電路就可以得到所要傳輸?shù)南到y(tǒng)信息序列，其電路如圖3所示。
在接收端可以采用如圖4所示的結(jié)構(gòu)恢復(fù)出系統(tǒng)信息。這是一個(gè)采用串行方式進(jìn)行檢測的結(jié)構(gòu)，在接收端將所有的64個(gè)信息序列與所收到的對應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)，取出相關(guān)值的絕對值最大的一個(gè)序列，得到信息字X[5..1]，再根據(jù)這個(gè)相關(guān)值的極性可以得到X
。為了使所得到的系統(tǒng)信息能用于下一個(gè)場，圖4中采用了兩個(gè)相關(guān)器并行的方式，一個(gè)相關(guān)器的X[5]固定為0，而另一個(gè)相關(guān)器的X[5]固定為1，這樣完成所有相關(guān)只要32*16＝512個(gè)時(shí)鐘周期。
權(quán)利要求
1.數(shù)字地面廣播傳輸中系統(tǒng)信息的擴(kuò)展頻譜傳輸方法，其特征是利用隨機(jī)化后的32比特的兩電平序列表達(dá)系統(tǒng)信息，每個(gè)序列為一信息位，代表一特定的系統(tǒng)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展頻譜傳輸方法，其特征在于根據(jù)基本的Walsh塊W=111-1]]>和Walsh塊的系統(tǒng)化產(chǎn)生方法 以-W出發(fā)得到的32比特的兩電平序列為32個(gè)，再取相反符號擴(kuò)展為64個(gè)，-1在數(shù)字電路產(chǎn)生時(shí)用0表示，最后再映射到-1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擴(kuò)展頻譜傳輸方法，其特征在于64個(gè)信息序列用一個(gè)6位的二進(jìn)制數(shù)X[5..0]表示，其高5位X[5..1]對應(yīng)Walsh塊A32的32行，每一信息序列從左到右32比特，用計(jì)數(shù)器Y[4..0]表示，發(fā)送端所要產(chǎn)生的比特為z(X，Y)，則z(X，Y)＝(X[5]&Y[4])(X[4]&Y[3])(X[3]&Y[2])(X[2]&Y[1])(X[1]&Y
)X
再將z(X，Y)通過擾碼電路即得到所要傳輸?shù)南到y(tǒng)信息序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展頻譜傳輸方法，其特征在于用于隨機(jī)化的隨機(jī)序列由一個(gè)5比特的移位寄存器產(chǎn)生一個(gè)長度為31的最大長度序列后再加上一個(gè)0產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擴(kuò)展頻譜傳輸方法，其特征在于所述長度為31的最大長度序列的產(chǎn)生公式為X5+X4+X2+X+1，預(yù)設(shè)值為00001。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展頻譜傳輸方法，其特征在于信息位包含本場和下一場的系統(tǒng)信息，包括傳輸模式和指示一幀重新開始的復(fù)位信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用擴(kuò)展頻譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字地面廣播傳輸中傳輸系統(tǒng)信息的方法。該方法利用隨機(jī)化后的32比特的兩電平序列表達(dá)系統(tǒng)信息,信息位包括本場和下一場的系統(tǒng)信息。64個(gè)信息序列用一個(gè)6位的二進(jìn)制數(shù)
文檔編號H04L27/34GK1388665SQ01118528
公開日2003年1月1日 申請日期2001年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月30日
發(fā)明者王匡, 鄒志永, 張文軍, 葛建華 申請人:浙江大學(xué), 上海交通大學(xué), 西安電子科技大學(xué)