專利名稱：先進(jìn)調(diào)制和編碼模式的盲識別的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及最小化信號干擾的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
圖1闡明了相關(guān)技術(shù)的典型衛(wèi)星電視系統(tǒng)。
圖1顯示了通信系統(tǒng)，特別是電視廣播系統(tǒng)100，該系統(tǒng)通過衛(wèi)星發(fā)送和接收音頻、視頻、和數(shù)據(jù)信號。盡管在基于衛(wèi)星的電視廣播系統(tǒng)的環(huán)境下描述本發(fā)明，但這里描述的技術(shù)同樣可以應(yīng)用到節(jié)目內(nèi)容傳遞的其他方法，例如陸地?zé)o線下載(over-the-air)系統(tǒng)、基于電纜的系統(tǒng)、和因特網(wǎng)。此外，盡管本發(fā)明主要關(guān)于電視內(nèi)容(即，音頻和視頻內(nèi)容)描述，本發(fā)明可以以包括視頻內(nèi)容、音頻內(nèi)容、與音頻和視頻相關(guān)的內(nèi)容(例如，電視觀看頻道)、或數(shù)據(jù)內(nèi)容(例如，計算機(jī)數(shù)據(jù))的多種節(jié)目內(nèi)容素材來實(shí)踐。
電視廣播系統(tǒng)100包括發(fā)送站102、上行鏈路拋物面天線(dish)104、至少一個衛(wèi)星106、以及接收站108A-108C(全體被稱為接收站108)。發(fā)送站102包括多個輸入端110用于接收各種信號，例如模擬電視信號、數(shù)字電視信號、錄像帶信號、原始節(jié)目信號、和計算機(jī)產(chǎn)生的包含HTML內(nèi)容的信號。此外，輸入端110接收來自具有硬盤或其他數(shù)字存儲介質(zhì)的數(shù)字視頻服務(wù)器的信號。發(fā)送站102還包括多個定時輸入端112，其提供關(guān)于各種電視頻道的定時和內(nèi)容的電子進(jìn)度表信息，例如在包含在新聞和電視向?qū)У碾娨曔M(jìn)度表中發(fā)現(xiàn)的信息。發(fā)送站102把來自定時輸入端112的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成節(jié)目向?qū)?shù)據(jù)。節(jié)目向?qū)?shù)據(jù)也可以在發(fā)送站102處手動輸入。節(jié)目向?qū)?shù)據(jù)包括多個“對象”。該節(jié)目向?qū)?shù)據(jù)對象包括用于構(gòu)建最終顯示在用戶的電視監(jiān)視器上的電子節(jié)目向?qū)У臄?shù)據(jù)。
發(fā)送站102接收和處理在輸入端110和定時輸入端112接收的各種輸入信號，把接收的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的格式，把標(biāo)準(zhǔn)的信號組合成單個的輸出數(shù)據(jù)流114，并向上行鏈路拋物面天線104連續(xù)發(fā)送輸出數(shù)據(jù)流114。輸出數(shù)據(jù)流114是通常使用MPEG-2編碼壓縮的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，盡管諸如MPEG-4或其他方案的其他壓縮方案也可以使用。
輸出數(shù)據(jù)流114中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被分成多個分組，每個分組被標(biāo)記有業(yè)務(wù)頻道標(biāo)識(SCID)號碼。接收站108中的接收機(jī)可以使用該SCID識別對應(yīng)于每個電視頻道的分組。糾錯數(shù)據(jù)也可以包括在輸出數(shù)據(jù)流114中。
輸出數(shù)據(jù)流114通常是由發(fā)送站102使用標(biāo)準(zhǔn)頻率和偏振調(diào)制技術(shù)調(diào)制的復(fù)用信號。優(yōu)選地，輸出數(shù)據(jù)流114包括多個頻帶，典型地包括16個頻帶，每個頻帶被左偏振或右偏振。可選擇地，也可以使用垂直和水平偏振。
上行鏈路拋物面天線104連續(xù)地接收來自發(fā)送站102的輸出數(shù)據(jù)流114，放大所接收的信號并將信號116發(fā)送到至少一個衛(wèi)星106。盡管在圖1中顯示了單個上型鏈路拋物面天線104和三個衛(wèi)星106，也可以優(yōu)選地使用多個上行鏈路拋物面天線104和更多的衛(wèi)星106來提供附加的帶寬并幫助確保連續(xù)的向接收站108傳遞信號114。
衛(wèi)星106沿繞地球的同步軌道旋轉(zhuǎn)。每個衛(wèi)星106具有多個轉(zhuǎn)發(fā)器(transponder)，其接收由上行鏈路拋物面天線104發(fā)送的信號116，放大接收的信號116，把接收的信號116的頻移到不同的頻帶，并且然后把該放大的、頻移的信號118返送回地面的接收站108位于或在將來的某些時間將位于的期望的地理位置。接收站108然后接收和處理由衛(wèi)星106發(fā)送的信號118。
每個衛(wèi)星106通常在32個不同的頻率廣播信號118，這些頻率被許可給多個用戶用于廣播節(jié)目，該節(jié)目可以是音頻、視頻、或數(shù)據(jù)信號、或它們的任意組合。這些信號通常被放置在Ku頻帶(即11-18GHz)，但是也可以在Ka頻帶(即18-40GHz，尤其在20-30GHz范圍內(nèi))、或其他頻帶。
圖2是一個接收站108的框圖，該接收站接收和解碼音頻、視頻和數(shù)字信號。通常，接收站108是“機(jī)頂盒”，也被稱為集成接收機(jī)解碼器(IRD)，其通常位于家庭或多住處單元，用于接收衛(wèi)星廣播電視信號118。接收站108也可以是能夠記錄信號用于以后重放的個人視頻記錄器(PVR)。
接收拋物面天線200可以是室外單元(ODU)，其通常是安裝在家庭或多住處單元的較小拋物面天線。然而，如果需要，接收拋物面天線200也可以是較大的地面安裝的拋物面天線。
接收拋物面天線200通常使用反射拋物面天線和喇叭天線裝配來接收下行鏈路信號118并通過有線或同軸電纜把下行鏈路信號118引導(dǎo)到接收站108。每個接收站具有專用電纜，該電纜允許接收拋物面天線200通過多開關(guān)有選擇地將下行鏈路信號118引導(dǎo)到接收站108，并允許接收站108確定哪個信號118是期望的。
接收站108通常包括接收拋物面天線200、備用內(nèi)容源202、接收機(jī)204、監(jiān)視器206、記錄設(shè)備208、遠(yuǎn)程控制210和接入卡212。接收機(jī)204包括調(diào)諧器214/解調(diào)器/前向糾錯(FEC)解碼器216、數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器218、CPU220、時鐘222、存儲器224、邏輯電路226、接口228、紅外線(IR)接收機(jī)230和接入卡接口232。接收拋物面天線200接收由衛(wèi)星106發(fā)送的信號118，放大信號118并把信號118傳遞到調(diào)諧器214。調(diào)諧器214和解調(diào)器/FEC解碼器216在CPU220的控制下操作。
CPU220在存儲在存儲器224或存儲在CPU220內(nèi)的輔助存儲器內(nèi)的操作系統(tǒng)的控制下操作。CPU220執(zhí)行的功能被存儲在存儲器224內(nèi)的一個或多個控制程序或應(yīng)用程序控制。操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序由指令構(gòu)成，這些指令當(dāng)被CPU220讀取和執(zhí)行時使得接收機(jī)204典型地通過接入和操縱存儲在存儲器224中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行實(shí)現(xiàn)和/或使用本發(fā)明必需的功能和步驟。實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用程序的指令有形地體現(xiàn)在計算機(jī)可讀介質(zhì)中，例如存儲器224或接入卡212中。CPU220也可以通過接口228或接收拋物面天線200與其他設(shè)備通信以接收命令或指令以便存儲在存儲器224中，從而依照本發(fā)明制成計算機(jī)程序產(chǎn)品或制品。這樣，這里使用的術(shù)語“制品”、“程序存儲設(shè)備”和“計算機(jī)程序產(chǎn)品”打算包括CPU220可以從任何計算機(jī)可讀設(shè)備或媒體訪問的任何應(yīng)用程序。
存儲器224和接入卡212為接收機(jī)204存儲各種參數(shù)，例如授權(quán)處理并為其產(chǎn)生顯示的頻道接收機(jī)204列表；使用接收機(jī)204區(qū)域的郵政編碼和區(qū)域代碼；接收機(jī)204的模型名稱或號碼；接收機(jī)204的序列號；接入卡212的序列號；接收機(jī)204的所有者的名字、地址和電話號碼；以及接收機(jī)204的制造商的名字。
接入卡212可以從接收機(jī)204(如圖2所示)中移除。當(dāng)插入到接收機(jī)204時，接入卡212耦合到接入卡接口232，該接口通過接口228與客服中心(沒有顯示)通信。接入卡212基于用戶特定的賬戶信息從客服中心接收接入授權(quán)信息。此外，接入卡212和客服中心關(guān)于業(yè)務(wù)的付費(fèi)和訂購進(jìn)行通信。
時鐘222向CPU220提供當(dāng)前本地時間。接口228優(yōu)選耦合到接收站108所在位置的電話插座234。接口228允許接收機(jī)204通過電話插座234與圖1所示發(fā)送站102通信。接口228也可以被用于向從例如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)。
從接收拋物面天線200發(fā)送到調(diào)諧器214的信號是多個調(diào)制的射頻(RF)信號。期望的射頻信號然后被調(diào)諧器214下變頻到基帶，調(diào)諧器214也產(chǎn)生同相和正交相位(I和Q)信號。這兩個信號然后被傳遞到解調(diào)器/FEC專用集成電路(ASIC)216。該解調(diào)器216ASIC然后解調(diào)該I和Q信號，并且該FEC解碼器正確地識別每個發(fā)送的碼元。所接收的用于正交相移鍵控(QPSK)或8PSK信號的碼元分別承載2或3個數(shù)據(jù)比特。校正后的碼元被轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)比特，該數(shù)據(jù)比特然后被裝配成凈負(fù)荷數(shù)據(jù)字節(jié)并最后轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)分組。數(shù)據(jù)分組可以承載130數(shù)據(jù)字節(jié)或188字節(jié)(187數(shù)據(jù)字節(jié)和1同步字節(jié))。
除了接收拋物面天線200接收的數(shù)字衛(wèi)星信號外，也可以優(yōu)選地使用其他的電視內(nèi)容源。例如，備用內(nèi)容源202向監(jiān)視器206提供額外的電視內(nèi)容。備用內(nèi)容源202耦合到調(diào)諧器214?？蛇x內(nèi)容源202可以是用于接收無線(offtheair)信號國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(NTSC)信號的天線，用于接收美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)信號的電纜，或其他內(nèi)容源。盡管只顯示了一個備用內(nèi)容源202，也可以使用多個源。
首先，當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入接收機(jī)204時，CPU220查找在行業(yè)上通常被稱為引導(dǎo)對象的初始化數(shù)據(jù)。引導(dǎo)對象識別可以發(fā)現(xiàn)所有的其他程序引導(dǎo)對象的SCID。引導(dǎo)對象一直以相同的SCID發(fā)送，因此CPU220知道其必須查找標(biāo)記有該SCID的分組。來自引導(dǎo)對象的信息被CPU220用來識別程序向?qū)?shù)據(jù)的分組并把它們路由到存儲器224。
遠(yuǎn)程控制210發(fā)射紅外(IR)信號236，紅外(IR)信號236被接收機(jī)204中的紅外接收機(jī)230接收。可以替代地使用其他類型的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，例如但不限定為，超高頻(UHF)遠(yuǎn)程控制、接收機(jī)204上的鍵區(qū)、遠(yuǎn)程鍵盤和遠(yuǎn)程鼠標(biāo)。當(dāng)用戶通過按壓遠(yuǎn)程控制210上的“向?qū)А卑粹o請求顯示節(jié)目向?qū)r，向?qū)д埱笮盘柋籌R接收機(jī)230接收并發(fā)送到邏輯電路226。邏輯電路226告知CPU220該向?qū)д埱蟆ｍ憫?yīng)該向?qū)д埱?，CPU220使存儲器224把節(jié)目向?qū)?shù)字圖像傳輸?shù)紻/A轉(zhuǎn)換器218。D/A轉(zhuǎn)換器218把該節(jié)目向?qū)?shù)字圖像轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的模擬電視信號，該模擬電視信號然后被傳輸?shù)奖O(jiān)視器206。監(jiān)視器206然后顯示TV視頻和音頻信號?？蛇x擇地，監(jiān)視器206可以是數(shù)字電視，在這種情況下，接收機(jī)204中不再需要數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換。
用戶使用遠(yuǎn)程控制210與電子節(jié)目向?qū)Ы换?。用戶交互的例子包括選擇特定的頻道或請求附加的向?qū)畔ⅰ．?dāng)用戶使用遠(yuǎn)程控制210選擇頻道時，IR接收機(jī)230把用戶的選擇中繼到邏輯電路226，然后該邏輯電路226把該選擇傳遞到存儲器224，CPU220接入該存儲器224。CPU220對所接收的來自FEC解碼器216的音頻、視頻、和其他分組執(zhí)行MPEG2/MPEG4解碼步驟并把所選擇頻道的音頻和視頻數(shù)據(jù)輸出到D/A轉(zhuǎn)換器218。D/A轉(zhuǎn)換器218把該數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并把模擬信號輸出到監(jiān)視器206。
這樣的通信系統(tǒng)100(這里作為例子顯示為電視廣播系統(tǒng)100)，已經(jīng)包含使用數(shù)字技術(shù)使得高質(zhì)量傳輸成為可能的需求。當(dāng)分組和其他數(shù)據(jù)從上行鏈路拋物面天線104傳輸?shù)浇邮諜C(jī)108時，要到其他接收站108的分組中的碼元和比特通常以相同的頻率從衛(wèi)星106下行傳輸?shù)浇邮諜C(jī)108，因?yàn)榘l(fā)送頻率受衛(wèi)星108的限制控制并且可用的發(fā)送頻率受在頻譜內(nèi)的特定頻率上傳輸?shù)恼S可控制。
此外，數(shù)據(jù)幀被編碼以使其相互干擾，并且接收機(jī)108不能解碼并在監(jiān)視器206上呈現(xiàn)想要的信號。這樣的干擾被稱為“同頻道干擾”，該干擾中一個頻道的數(shù)據(jù)與另一頻道的接收和解調(diào)相互干擾。在實(shí)際的應(yīng)用中，該同頻道干擾也可能起源于其他系統(tǒng)運(yùn)營商、運(yùn)行在臨近軌道隙的衛(wèi)星106、或點(diǎn)束衛(wèi)星廣播系統(tǒng)100中的其他點(diǎn)傳輸束的傳輸。
當(dāng)通信系統(tǒng)100傳送更多數(shù)據(jù)，即可以在監(jiān)視器206上觀看的衛(wèi)星廣播系統(tǒng)上的更多的節(jié)目頻道時，數(shù)據(jù)傳輸之間的干擾的概率增加，這樣，信號接收的質(zhì)量會降低。
為了優(yōu)化使用可用頻譜并在最小干擾的情況下傳遞節(jié)目的大數(shù)量的不同頻道，RF傳送使用不同的代碼被加擾。然而，如果不知道該代碼，接收機(jī)108不能確定解碼那個信號118，并且，因此，接收機(jī)108會不能正確地處理信號118。
然后，可以看出，現(xiàn)有技術(shù)需要能夠在預(yù)先不知道解碼的情況下正確地識別擾碼并在廣播系統(tǒng)中顯示。

發(fā)明內(nèi)容
為了最小化現(xiàn)有技術(shù)的局限性，以及最小化在閱讀和理解本說明書后將會清楚的其他局限性，本發(fā)明公開了用于獲得和解調(diào)在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的方法和裝置。依照本發(fā)明的方法包括在數(shù)據(jù)流中尋找物理層幀(PL幀)的邊界；尋找與該數(shù)據(jù)流相關(guān)的唯一字(UW)的第一26比特；利用該UW尋找擾碼；并使用解碼過程確定用于數(shù)據(jù)流內(nèi)期望信號的調(diào)制類型和碼速率。
該方法進(jìn)一步可選擇地包括數(shù)據(jù)流是來自衛(wèi)星的下行鏈路信號，該擾碼進(jìn)一步包括用于加擾數(shù)據(jù)流的凈負(fù)荷部分的Gold碼；尋找PL幀的邊界的步驟進(jìn)一步包括尋找PL幀的粗邊界；尋找PL幀的邊界的步驟進(jìn)一步包括尋找PL幀的幀開始(SOF)；尋找SOF的步驟包括歸一化PL頭部的最后一個碼元和PL頭部的第一個碼元的共軛積；尋找UW的第一26比特的步驟包括歸一化SOF后的數(shù)據(jù)流的第一26碼元，使得第一碼元具有已知相位；并且尋找擾碼的步驟包括查找與UW相關(guān)的擾碼。
依照本發(fā)明的設(shè)備獲得并解調(diào)在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，并且包括用于在數(shù)據(jù)流中尋找物理層幀的邊界以及用于尋找與數(shù)據(jù)流相關(guān)的唯一字的第一26比特的解調(diào)器；耦合到解調(diào)器，用于利用唯一字尋找擾碼的解擾器；以及耦合到解擾器，用于確定用于數(shù)據(jù)流內(nèi)期望信號的調(diào)制類型和碼速率以及解碼數(shù)據(jù)流的解碼器。
該設(shè)備進(jìn)一步可選擇地包括數(shù)據(jù)流是來自衛(wèi)星的下行鏈路信號；該擾碼進(jìn)一步包括用于加擾數(shù)據(jù)流的凈負(fù)荷部分的Gold碼；尋找物理層幀的邊界的步驟進(jìn)一步包括尋找物理層頭部的粗略邊界；尋找物理層幀的邊界的步驟進(jìn)一步包括尋找物理層幀的幀開始；尋找?guī)_始的步驟包括歸一化物理層頭部的最后一個碼元和物理層頭部的第一個碼元的共軛積；尋找唯一字的第一26比特的步驟包括歸一化幀開始后的數(shù)據(jù)流的第一26碼元，使得第一碼元具有已知相位；并且尋找擾碼的步驟包括查找與唯一字相關(guān)的擾碼。
依照本發(fā)明的另一系統(tǒng)實(shí)施例發(fā)送和接數(shù)據(jù)流，并包括發(fā)送機(jī)和接收機(jī)，該發(fā)送機(jī)進(jìn)一步包括編碼器，該編碼器接受數(shù)據(jù)流并產(chǎn)生包括物理層頭部和凈負(fù)荷部分的數(shù)據(jù)流的編碼版本；加擾器，耦合到編碼器，用于接受數(shù)據(jù)流的編碼版本并產(chǎn)生數(shù)據(jù)流的加擾版本；以及調(diào)制器，耦合到編碼器，用于把數(shù)據(jù)流的加擾版本調(diào)制到載波上；該接收機(jī)進(jìn)一步包括解調(diào)器，用于尋找數(shù)據(jù)流的加擾版本中物理層幀的邊界以及尋找與數(shù)據(jù)流的加擾版本相關(guān)的唯一字的第一26比特；解擾器，耦合到解調(diào)器，用于利用唯一字將擾碼應(yīng)用到數(shù)據(jù)流的加擾版本以重新產(chǎn)生數(shù)據(jù)流的編碼版本；以及解碼器，耦合到解擾器，用于使用調(diào)制類型和碼速率解碼數(shù)據(jù)流的編碼版本，該解碼器提取數(shù)據(jù)流內(nèi)的期望信號。
該系統(tǒng)進(jìn)一步可選擇地包括加擾數(shù)據(jù)流的編碼版本，其中僅僅加擾數(shù)據(jù)流的編碼版本的凈負(fù)荷部分，該數(shù)據(jù)流是來自衛(wèi)星的下行鏈路信號，并且擾碼進(jìn)一步包括用于加擾數(shù)據(jù)流的凈負(fù)荷部分的Gold碼。
本發(fā)明的其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)是公開的和要求保護(hù)的系統(tǒng)和方法所固有的或者根據(jù)下面的詳細(xì)說明和所附的附圖將會變得清楚的。該詳細(xì)的說明和所附的附圖僅僅示意本發(fā)明的特定實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)，然而，本發(fā)明也可以是其他或不同的實(shí)施例，并且它的一些細(xì)節(jié)可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下在不同的方面修改。因此附圖和說明實(shí)質(zhì)上被認(rèn)為是示意性的，并不限制本發(fā)明。


本發(fā)明示例性地而不是限制性地在所附的附圖中示出，在附圖中相同的參考標(biāo)記表示相同的部件，其中圖1表示相關(guān)技術(shù)的典型的基于衛(wèi)星的廣播系統(tǒng)；圖2是接收和解碼音頻、視頻和數(shù)據(jù)信號的接收站的框圖；圖3A-3B是應(yīng)用在圖1-2的系統(tǒng)的數(shù)字傳輸設(shè)備中的示范性的發(fā)送機(jī)和解調(diào)器的框圖；圖4A和4B是依照本發(fā)明的實(shí)施例在圖3的系統(tǒng)中使用的幀結(jié)構(gòu)的圖，以及以不同唯一字(UW)加擾幀頭部的邏輯圖；圖5是依照本發(fā)明的各種實(shí)施例隔離同頻道干擾的加擾器的框圖；圖6是顯示本發(fā)明的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的說明中，參考了構(gòu)成本發(fā)明的一部分并且作為示例顯示本發(fā)明的幾個實(shí)施例的附圖。應(yīng)當(dāng)理解其他的實(shí)施例也可以利用并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改變。
概述在本發(fā)明中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)由信號114、衛(wèi)星106和信號118從發(fā)送站102發(fā)送。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包含三個主要成分?jǐn)?shù)據(jù)幀的頭部，被稱為物理層頭部或PL頭部；凈負(fù)荷數(shù)據(jù)；以及可選擇地，附加的插入碼元，稱為導(dǎo)頻碼元，導(dǎo)頻碼元被接收機(jī)108使用以減輕接收站108中惡化(主要是相位噪聲)的有害影響。通過使用PL頭部，解調(diào)器/FEC解碼器216可以快速地獲得和校正在每個數(shù)據(jù)幀開始處的相位和頻率。對于多種8PSK和QPSK傳輸模式，也需要導(dǎo)頻碼元用于更精確地在相位噪聲中跟蹤信號。然而，在某些場合，當(dāng)期望信號的PL頭部和同頻干擾信號在時間上對準(zhǔn)時，干擾很大，從而解調(diào)器FEC解碼器216不能以需要的精確度確定與想要的信號相關(guān)聯(lián)的載波頻率的相位。這意味著當(dāng)解調(diào)器216試圖保持相位鎖定在期望信號上時，非期望的信號呈現(xiàn)相同的頭部碼元或?qū)ьl碼元，并且解調(diào)器216可能被非期望信號的出現(xiàn)擾亂，并且因此不能跟蹤期望信號的相位。在解調(diào)器216中的這種擾亂在本領(lǐng)域被稱為解調(diào)器216被“拉出(pull off)”期望信號。如果解調(diào)器216被從QPSK傳輸?shù)淖罴褬?gòu)像(constellation)點(diǎn)拉出到45度時，解調(diào)器將不能正確的識別該碼元。這將會引入錯誤，并且如果不能快速地校正，數(shù)據(jù)錯誤將被識別為鎖定丟失。這又導(dǎo)致微處理器220命令解調(diào)器216重新獲取該信號，這導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的丟失，直到期望信號被重新獲得。該數(shù)據(jù)的丟失將在觀看者觀看的監(jiān)視器206上呈現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)，以及可能會呈現(xiàn)業(yè)務(wù)中斷。與在給定的監(jiān)視器206上觀看期望電視頻道的運(yùn)動和對話不同，同頻道干擾將使觀看者看到監(jiān)視器衰退為黑色屏幕或看到混亂的圖片或聽到混亂的聲音。
本發(fā)明涉及下行鏈路信號118的初始獲得的問題。如果解調(diào)器216不具有解碼下行鏈路信號118的正確信息，該解調(diào)器216將不能解調(diào)和解碼信號118，下行鏈路信號118是使用基于使用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)和BCH碼的新DVBS2規(guī)范的調(diào)制和前向糾錯(FEC)系統(tǒng)編碼的。
盡管在先申請關(guān)注于同頻干擾，該干擾在甚至低到-14dBc的水平上，使FEC解碼器在晴天狀況下也會遭受數(shù)據(jù)的間歇的丟失。為了解決該問題，在先專利申請?zhí)岬搅思訑_技術(shù)，該加擾技術(shù)保證了任意兩個DVBS2傳輸是足夠不同的。該數(shù)據(jù)幀包括3個部分——物理層頭部(PL頭部)、凈負(fù)荷部分和導(dǎo)頻碼元。在先申請描述了加擾過程，該過程對PL幀頭使用一個擾碼(稱為唯一字)以及對凈負(fù)荷和導(dǎo)頻部分使用另一代碼(Gold碼)。目前，大約有1000對唯一字和Gold碼是可以使用的，其中一時代碼與一個下行鏈路傳輸118一起使用。
然而，沒有一個在先的發(fā)明關(guān)注信號118的不正確獲得。IRD108中的當(dāng)前解調(diào)器/FEC216ASIC必須具有用于解碼DVSB2傳輸?shù)奶囟ㄐ畔?，該信息包括唯一字和Gold碼。如果因?yàn)槟承┰?，唯一字或Gold碼不可用或不正確，則信號118不能被解碼。
本發(fā)明提供一種加擾的DVSB2傳輸?shù)膸缀趺か@得的方法、設(shè)備和制品。本發(fā)明提供一種方式來僅僅使用以下項去確定唯一字和Gold碼(1)可以使用的可能的唯一字和Gold碼的在先知識、(2)中心頻率和(3)傳輸?shù)拇a元速率。計算機(jī)仿真指示與信號將不能被解碼的當(dāng)前情況相反，本公開所描述的過程可以在小于1秒的時間內(nèi)識別新的解調(diào)器/FEC解碼ASIC中的唯一字和Gold碼。
在沒有擾碼的盲獲得的情況下，IRD接收機(jī)必須具有正確的擾碼否則信號不能被解碼。本發(fā)明提供一種計算上有效方法來避免由于不正確或丟失擾碼的使用引起的獲得失敗。
系統(tǒng)概述在廣播應(yīng)用中，連續(xù)模式的接收機(jī)108被廣泛地使用。在低信噪比(SNR)環(huán)境中運(yùn)行良好的加擾和糾錯碼在同步方面(例如，載波相位和載波頻率)與這些接收機(jī)108不一致。物理層頭部和/或?qū)ьl碼元可以用于該同步。因此，關(guān)于系統(tǒng)性能的一個重要考慮是在物理層頭部和/或?qū)ьl碼元上的同頻干擾。由于物理層頭部和/或?qū)ьl用于獲得和/或跟蹤載波相位和載波頻率，該干擾可能降低接收機(jī)的性能。
許多數(shù)字廣播系統(tǒng)100除了幀結(jié)構(gòu)的正常開銷比特外需要使用附加的訓(xùn)練碼元用于它們的同步過程。當(dāng)信噪比(SNR)相對于所需要的水平較低，以及相位噪聲在組合時或單獨(dú)地較高時，尤其需要開銷上的增加；當(dāng)高性能的碼與高階調(diào)制相結(jié)合使用時該環(huán)境是典型的。傳統(tǒng)上，連續(xù)模式接收機(jī)利用反饋控制環(huán)來獲得并跟蹤載波的頻率和相位。完全地基于反饋控制環(huán)的這種方法傾向于強(qiáng)射頻(RF)相位噪聲和熱噪聲，引起整個接收機(jī)性能的高周期滑動率和誤碼基準(zhǔn)(floor)。除了有限的獲得范圍和長的獲得時間外，這樣的方式由于增加的用于特定性能目標(biāo)的訓(xùn)練碼元的開銷而負(fù)擔(dān)加重。此外，這些傳統(tǒng)的同步技術(shù)依賴于特定的調(diào)制方案，從而阻礙了調(diào)制方案使用的靈活性。
在系統(tǒng)100中，接收機(jī)108典型地通過檢查嵌入在廣播數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)(圖4A中顯示)中的前置碼、頭部、和或唯一擾碼或唯一字(UW)來獲得載波同步，從而降低特定地指定用于訓(xùn)練目的的附加開銷的使用。
在這樣的離散的通信系統(tǒng)100中，傳輸設(shè)施102產(chǎn)生代表多媒體內(nèi)容(例如，音頻、視頻、文本信息、數(shù)據(jù)等)的一組離散的可能消息；每個可能的消息具有相應(yīng)的信號波形。這些信號波形由通信頻道116和118衰減，或改變。為了防止廣播頻道116和118中的噪聲，傳輸設(shè)施102利用前向糾錯碼，例如低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼，或不同F(xiàn)EC碼的級聯(lián)。
LDPC或由傳輸設(shè)備102產(chǎn)生的其他FEC碼或在不引起任何性能損失的情況下促進(jìn)高速實(shí)現(xiàn)。從傳輸設(shè)施102中輸出的這些構(gòu)建的LDPC碼利用調(diào)制方案(如8PSK)避免了將小數(shù)量的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)分配到已經(jīng)易受頻道錯誤影響的比特節(jié)點(diǎn)。該LDPC碼具有平行化的解碼過程(與卷積碼不同)，其有利地包括例如添加、比較和查表的簡單運(yùn)算。此外，仔細(xì)設(shè)計的LDPC碼并不呈現(xiàn)淺的錯誤基準(zhǔn)，例如，即使信噪比增加，錯誤也不會降低。如果錯誤基準(zhǔn)存在，使用另一碼(例如Bose/Chaudhuri/Hocquenghem(BCH)碼或其他碼)來明顯抑制該錯誤基準(zhǔn)是可能的。
依照本發(fā)明的一個實(shí)施例，傳輸設(shè)施102使用下面圖2解釋的相對簡單的編碼技術(shù)產(chǎn)生擾碼，該擾碼是基于它們的抗同頻干擾能力產(chǎn)生的。
發(fā)送機(jī)功能圖3A是應(yīng)用在圖1的系統(tǒng)100的數(shù)字傳輸設(shè)備中的典型發(fā)送機(jī)的圖。傳輸設(shè)施102中的發(fā)送機(jī)300具有LDPC/BCH編碼器302，該編碼器302從信息源110接收輸入并輸出適合在接收機(jī)108中進(jìn)行糾錯處理的較高冗余的編碼流。信息源110從輸入X產(chǎn)生信號k。 LDPC碼被指定以奇偶校驗(yàn)矩陣。編碼LDPC碼通常需要指定產(chǎn)生矩陣。BCH碼被包含，從而降低系統(tǒng)100的錯誤基準(zhǔn)，其改進(jìn)了糾錯性能。
編碼器302使用簡單的編碼技術(shù)向加擾器304和調(diào)制器306產(chǎn)生信號Y，該編碼技術(shù)通過把結(jié)構(gòu)強(qiáng)加到奇偶校驗(yàn)矩陣上來僅使用奇偶校驗(yàn)矩陣。特別的，通過限制矩陣的特定部分為三角形來對奇偶校驗(yàn)矩陣進(jìn)行限制。該限制導(dǎo)致了在性能損失可以忽略的情況下的高計算效率，并且因此，構(gòu)成了有吸引力的折衷。
加擾器304依照本發(fā)明加擾FEC編碼碼元從而最小化同頻干擾，下面將進(jìn)行更全面的說明。
調(diào)制器306把來自加擾器304輸出端的加擾消息映射為發(fā)送到發(fā)送天線104的信號波形，發(fā)送天線104通過通信頻道116發(fā)送這些波形。來自發(fā)送天線104的傳輸如下所述傳送到解調(diào)器。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)的情況下，來自天線104的發(fā)送信號如圖1所示通過衛(wèi)星中繼到接收機(jī)108。
解調(diào)器圖3B是圖2的系統(tǒng)中典型解調(diào)器/FEC解碼器216的圖。解調(diào)器/FEC解碼器216包括解調(diào)器308、載波同步模塊/解擾器310、以及LDPC/BCH解碼器312并支持通過天線200來自發(fā)送機(jī)300的信號的接收。依照本發(fā)明的一個實(shí)施例，解調(diào)器308提供從天線200接收的LDPC編碼信號的濾波和碼元定時同步，并且載波同步模塊310提供從解調(diào)器308輸出的信號的幀同步、頻率和相位獲得以及跟蹤和解加擾。在解調(diào)后，信號被轉(zhuǎn)發(fā)到LDPC解碼器312，該解碼器通過產(chǎn)生消息X’試圖重新構(gòu)建原始源的消息。
關(guān)于接收側(cè)，如果期望和干擾載波都使用相同的調(diào)制和編碼配置(或模式)，當(dāng)幀頭部(圖4A中顯示)在時間上對準(zhǔn)同時它們的相對頻率偏移較小時，干擾可能引起解調(diào)器相位估計的嚴(yán)重錯誤。因此，當(dāng)信號和干擾幀在時間上對準(zhǔn)時，解調(diào)器會周期地輸出錯誤。該情況發(fā)生在所討論的信號的頻率和碼元時鐘足夠接近的時候，盡管它們可能相對于彼此漂移。
幀結(jié)構(gòu)圖4A是應(yīng)用在本發(fā)明的系統(tǒng)中的典型幀結(jié)構(gòu)的圖。例如，顯示了可以支持如衛(wèi)星廣播和交互業(yè)務(wù)的LDPC編碼幀400。幀400包括物理層頭部(標(biāo)識為“PL頭部”)401，占用一個時隙，以及其他時隙403用于數(shù)據(jù)或其他凈負(fù)荷。此外，依照本發(fā)明的一個實(shí)施例的幀400在每16個時隙后利用導(dǎo)頻塊405幫助載波相位和頻率的同步。應(yīng)該注意導(dǎo)頻塊405是可選擇的。盡管顯示為在16個時隙之后，表示加擾塊的導(dǎo)頻塊(或?qū)ьl序列)405，可以插在幀400的任何位置。
在典型實(shí)施例中，導(dǎo)頻插入過程每1440碼元插入導(dǎo)頻塊。在這種情況下，導(dǎo)頻塊包括36個導(dǎo)頻碼元。例如，在物理層幀400中，第一導(dǎo)頻塊被插入到PL頭部401開始之后的1440凈負(fù)荷碼元后，第二導(dǎo)頻塊被插入到之后的2880凈負(fù)荷碼元后，等。如果導(dǎo)頻塊的位置與下一PL頭部401的開始一致，則不插入導(dǎo)頻塊405。
體照本發(fā)明的一個實(shí)施例，載波同步模塊310(圖3)利用PL頭部401和/或?qū)ьl塊405進(jìn)行載波頻率和相位的同步。PL頭部401和/或?qū)ьl塊405可以用于載波同步，即，幫助頻率獲得和跟蹤以及相位跟蹤環(huán)的操作。這樣，PL頭部401和導(dǎo)頻塊405被認(rèn)為是“訓(xùn)練”或“導(dǎo)頻”碼元，并單獨(dú)地或共同地構(gòu)成訓(xùn)練塊。
每個PL頭部401通常包括包含26個碼元的幀開始(SOF)部分，以及包含64個碼元的物理層信令碼字段(PLS碼)。通常，SOF部分對于沒有進(jìn)一步加擾而發(fā)送的所有信號的所有PL頭部401是相同的。
對于QPSK、8PSK和其他調(diào)制，導(dǎo)頻序列405是36碼元長度的段(每個碼元為(1+j)/)。在幀400中，導(dǎo)頻序列405可以插入到1440數(shù)據(jù)碼元后。在這種情況下，PL頭部401可以具有依賴于調(diào)制、編碼和導(dǎo)頻配置的64種可能的格式。
當(dāng)干擾載波和期望載波(即，同頻道)的PL頭部401在時間上對準(zhǔn)時，來自干擾PL頭部401的相干作用可能引入嚴(yán)重的相位錯誤，造成難以接受的性能惡化。同樣，如果兩個同頻道都使用導(dǎo)頻碼元(都使用相同Gold碼序列用于導(dǎo)頻塊405)，導(dǎo)頻塊405以完全同樣的方式被加擾，從而干擾載波(或同頻道)中導(dǎo)頻塊的相干作用仍然是難以解決的。
為了減輕同頻干擾的影響，幀400以導(dǎo)頻模式被加擾。通常，在該模式中，非頭部部分407用對發(fā)送機(jī)唯一的Gold碼序列加擾。然而，在廣播模式中，包括導(dǎo)頻塊405的整個幀400使用同一碼加擾，例如，向所有的接收機(jī)105提供相同的Gold序列。
將不同的擾碼應(yīng)用到PL頭部如圖4B所示，為了降低同頻道干擾的影響，對各個同頻道可以利用與PL頭部401相同長度的幾個不同唯一字(UW)模式加擾PL頭部401。例如，可以對期望和干擾載波(即，同頻道)進(jìn)行不同UW模式411、413與PL頭部401的異或(通過XOR邏輯409)。在這種方式下，與干擾載波的PL頭部401相關(guān)的功率不再向期望載波的PL頭部401固有地增加。
盡管關(guān)于支持衛(wèi)星廣播和交互業(yè)務(wù)(并與數(shù)字視頻廣播(DVB)-S2標(biāo)準(zhǔn)兼容)的結(jié)構(gòu)描述了幀400，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到本發(fā)明的載波同步技術(shù)可以被應(yīng)用到其他的幀結(jié)構(gòu)。
此外，在把PL頭部401附到幀400之前可以對各個的PL幀頭401進(jìn)行加擾，并且可以對一個PL頭部401進(jìn)行加擾而不對其他PL頭部401進(jìn)行加擾。本發(fā)明預(yù)見基于兩個數(shù)據(jù)幀400之間的期望的同頻道干擾選擇擾碼(或產(chǎn)生擾碼的種子)，或不選擇擾碼。PL頭部可以如圖5所示作為數(shù)據(jù)幀400加擾的一部分被再次加擾，或使用加密方案進(jìn)行加密。
用于加擾PL頭部401的碼411和413可以是這里所述的Gold碼、其他種子碼或其他編碼方案，只要它們不脫離本發(fā)明的范圍。這些碼或用于這些碼的種子可以從有限數(shù)目的碼或種子中選擇，并且這些碼或種子可以被發(fā)送到用于解擾數(shù)據(jù)幀400的接收機(jī)108進(jìn)行解調(diào)和解擾幀400?？梢曰诎ㄐl(wèi)星數(shù)量32或在通信系統(tǒng)100中預(yù)期的同頻道干擾的數(shù)量的多個因素選擇有限數(shù)量的碼或種子。
同頻道加擾圖5是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例用于隔離同頻干擾的序列加擾器的圖。擾碼是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例可以由Gold碼構(gòu)建的復(fù)數(shù)序列。也就是，加擾器304產(chǎn)生加擾序列Rn(i)。表1定義了加擾序列Rn(i)如何依照圖5的加擾序列產(chǎn)生器使用加擾器304加擾幀。尤其，表1顯示了輸入碼元和基于加擾器304輸出的輸出碼元之間的映射。

表1對于這樣兩個m-序列產(chǎn)生器中的任意一個使用不同的種子可以產(chǎn)生不同的Gold序列。通過對不同的業(yè)務(wù)使用不同的種子500，互相的干擾可以被降低。
在廣播模式中，90碼元物理層頭部401可以對特定物理頻道保持恒定。在每個幀的開頭Gold序列被復(fù)位，從而，加擾的導(dǎo)頻也是周期性的，其周期與幀的長度相同。因?yàn)樵趲谐休d數(shù)據(jù)的信息變化并顯示為隨機(jī)，同頻干擾是隨機(jī)的并降低了操作SNR。如果不使用該方案，由于原始PL頭部401和導(dǎo)頻塊405的時間變化特性，載波和相位估計對于依賴于用于該獲得和跟蹤的這些導(dǎo)頻和物理層頭部的接收機(jī)來說是有偏差的。除與隨機(jī)數(shù)據(jù)相關(guān)的SNR的降低以外，這將降低的性能。
加擾器304利用不同的加擾序列(圖5中n)進(jìn)一步隔離同頻干擾。一個加擾序列提供給PL頭部以及一個提供給導(dǎo)頻。根據(jù)來自Gold序列的n個值的不同種子指定不同的導(dǎo)頻。
因此，本發(fā)明期望單獨(dú)加擾PL頭部401、導(dǎo)頻塊405以及凈負(fù)荷403的幾個組合用于消除同頻干擾。根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜度，給定頻道的PL頭部401和導(dǎo)頻塊405(如果存在)可以使用與同頻不同的碼進(jìn)行加擾而不加擾凈負(fù)荷403。實(shí)際上，存在于一個頻道400中的所有的非凈負(fù)荷403碼元使用一個碼進(jìn)行加擾，并且另一頻道400中的所有非凈負(fù)荷碼元403 使用不同的碼進(jìn)行加擾。
此外，兩個不同頻道的PL頭部401和導(dǎo)頻塊405(如果存在)可以使用不同的擾碼進(jìn)行加擾，并且這些頻道的凈負(fù)荷403可以使用其他碼進(jìn)行加擾。例如，第一加擾序列可以應(yīng)用到第一PL頭部401，以及第二加擾序列可以被應(yīng)用到第二PL頭部401。第一凈負(fù)荷403和導(dǎo)頻塊405具有被應(yīng)用的第三加擾序列(典型地為Gold碼)，并且第二凈負(fù)荷和導(dǎo)頻塊405具有被應(yīng)用的第四加擾序列(典型地也為Gold碼)。
在本發(fā)明中也期望有對PL幀頭401和凈負(fù)荷403以及導(dǎo)頻塊405使用成對的碼的系統(tǒng)。因此，用在PL頭部401上的給定的擾碼也一直與用于加擾凈負(fù)荷403和導(dǎo)頻塊405的擾碼一起使用。這些碼對可以被應(yīng)用到任何信號400，并且可以根據(jù)需要從一個信號400重新指定到另一信號400。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)還期望系統(tǒng)100內(nèi)的每個凈負(fù)荷403和導(dǎo)頻塊405信號接收唯一擾碼。此外，每個PL頭部401可以接收唯一擾碼，如果需要該擾碼可以與用于凈負(fù)荷403和導(dǎo)頻塊405的擾碼配對。
盡管本發(fā)明被描述為用于給定頻道400的單個加擾序列，本發(fā)明也期望在給定數(shù)量的幀發(fā)送后加擾序列可以改變或旋轉(zhuǎn)。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，如果需要，用于PL頭部401、凈負(fù)荷403和導(dǎo)頻塊405或兩者的加擾序列可以隨機(jī)地或周期地旋轉(zhuǎn)。
碼在特定順序/組合中的應(yīng)用如圖4A-4B所示，Gold序列種子500(用于加擾凈負(fù)荷403和導(dǎo)頻塊405)以及頭部擾碼411，413(用于加擾PL幀頭401)被應(yīng)用到每個信號。然而，給定的種子500并不一定與給定的頭部411碼很好地合作。最好的種子500和PL頭部碼411的組合被選擇并執(zhí)行測試以保證所選擇的種子500/頭部碼411的組合并不與其他種子500/頭部碼411對的組合干擾。
為了保征這些對(應(yīng)用到給定頻道的種子500/幀頭編碼411)與系統(tǒng)100中所有的其他對正常地合作，檢查每一時對所有其他對的可能的同頻干擾。如果存在1000個要廣播的頻道， 那么需要產(chǎn)生并檢查1000對種子500/頭部碼411。
種子的產(chǎn)生每個種子500首先獨(dú)立于頭部碼411產(chǎn)生。每對有時被稱為先進(jìn)調(diào)制和編碼(AMC)擾碼，并給出一個AMC碼號作為簡單的參考工具。例如，但不作為限制AMC碼1是種子500(其中種子是“00”)和頭部碼411(其中頭部碼是碼“01”)的組合。AMC編碼2是不同的種子500和不同的頭部碼411的組合。發(fā)送機(jī)300和解調(diào)器308編程有衛(wèi)星106的每個轉(zhuǎn)發(fā)器的AMC碼號，從而解調(diào)器308“清楚”哪個AMC碼被應(yīng)用到給定的信號用于調(diào)諧和解調(diào)。
首先，使用期望的方案(例如采用DVB-S2廣播標(biāo)準(zhǔn)中的默認(rèn)種子)選擇第一種子(其產(chǎn)生每個信號的Gold加擾序列)。第二候選種子500從Gold序列池的剩余中選擇，當(dāng)實(shí)現(xiàn)在具有導(dǎo)頻碼元的DVBS-2傳輸模式中時計算候選Gold序列與第一序列的互相關(guān)。只有當(dāng)其與第一種子的所有互相關(guān)低于所有導(dǎo)頻偏移的預(yù)定門限時，該候選種子被保持，否則，另一候選將從剩余種子池中選出用于第二種子，并且持續(xù)該過程直到第二種子被選擇。然后選擇第三候選種子，并且使用第三候選Gold碼加擾的第三傳輸與前面兩個傳輸之間中的每一個的互相關(guān)被計算。只有當(dāng)其與第一和第二種子的互相關(guān)都低于用于所有導(dǎo)頻偏移的門限時第三種子才被選擇。該過程持續(xù)到所需數(shù)量的碼被識別。因此，所有選擇的Gold序列彼此之間的互相關(guān)低于都預(yù)定的門限值，這表示使用這些種子的傳輸不會嚴(yán)重地彼此相關(guān)并且因此會引入最小的相互之間的有害干擾。在用于構(gòu)建系統(tǒng)100的元件中可能進(jìn)行頻道分離的情況下，該門限值被選擇為同頻道干擾的最差情況?？梢詾橄到y(tǒng)100的例如用于啟動自舉(strap)載入(BSL)、或其他目的的特定部分預(yù)留這些種子500的子集。當(dāng)比較這些種子500序列的排列(permutation)時，可以按性能給這些碼排隊，其中最好的種子500排隊的位置比最差的種子500高，并且，因此，可以產(chǎn)生種子的排隊順序。
碼對的盲獲得典型地，解調(diào)器216具有關(guān)于存在于給定下行鏈路信號118上的種子500/碼411和被正確地解調(diào)、解碼、并顯示在監(jiān)視器206上的下行鏈路信號118的組合的信息。然而，有時接收機(jī)108內(nèi)存在的碼知識與信號118使用的碼不匹配，并且，因此，信號118的獲得不能發(fā)生。
本發(fā)明使用存儲器224、以及CPU220，以及如果需要，使用時鐘222，通過在存儲器224中存儲關(guān)于用于編碼信號118的所有碼組合的信息來確定信號118是否被獲得，并隨后如果獲得并沒正常發(fā)生或沒發(fā)生在指定的時間段則進(jìn)行碼組合。
在下面的討論中將使用幾個基本的因素。
DIRECTV模式的物理層幀碼元的長度是32490、33282、21690、或22194。
當(dāng)前擾碼可以被唯一字的第一26比特唯一識別，甚至被第一26UW比特的25個不同比特識別當(dāng)比較所有的1000+16可用唯一字時，UW的第一26比特的1016不同比特之間的最小的漢明(Hamming)距離是2。
可以在沒有AMC信息的情況下進(jìn)行定時恢復(fù)，并且通過某些公知的算法將頻率偏移降低到1MHz。
處理流程圖6闡明了本發(fā)明的處理流程。
框600闡明了在數(shù)據(jù)流中尋找物理層幀(PL幀)的邊界。
框602闡明了尋找唯一字(UW)的第一26比特。
框604闡明了尋找UW以及Gold序列，即，全部的擾碼。
框606闡明了使用解碼過程來確定期望信號的調(diào)制類型和碼速率。
尋找物理層幀的邊界即使每個PL幀400被擾碼加擾，PL頭部401對每個幀一直是相同的(除非調(diào)制或編碼參數(shù)改變)，并且即使在加擾后其也會保持相同。該信息可以被用于識別PL幀400的邊界。
為了識別粗略邊界，從4種可能的情況中選擇幀長度，假設(shè)為L。從第一個碼元開始，對某些連續(xù)碼元(例如90個碼元，其可能基于調(diào)制和BB頭部信息而改變)與延遲了L個碼元的另一90個碼元執(zhí)行互相關(guān)。該過程貫穿整個L碼元。當(dāng)獲得互相關(guān)的絕對值時，真實(shí)的PL幀400開始位置將在峰值位置附近。碼元的不確定的范圍大約是[-35，35]，或者大約71個碼元。
為了在不確定的范圍(假設(shè)為71個)內(nèi)識別準(zhǔn)確的幀邊界，固定PL頭部401(90個碼元)的信息被再次使用。如果{s1，s2，...s90}是包含PL頭部401的碼元，s90*共扼(s1)對于固定的或緩慢改變的頻率偏移和相位噪聲是固定的值。歸一化s90*共扼(s1)，從而其具有幅度1，例如相位沒有改變。對于不確定的范圍內(nèi)的每個幀開始，平均某些PL幀400(例如50個PL幀400)的歸一化s90*共軛(s1)。在這些平均值中，選擇最大的峰值幅度。這就是PL幀400的真實(shí)開始(SOF)。當(dāng)考慮BB頭部的影響時，我們可以使用門限方法來識別SOF。
注意，如果導(dǎo)頻被包括在期望的載波信號118中，為每個PL幀固定導(dǎo)頻信息可以用于更加快速的識別SOF邊界。
尋找UW的第一26比特一旦發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確的PL幀400邊界，使用PL頭部401的第一26碼元獨(dú)立于調(diào)制、碼速率、導(dǎo)頻或沒有導(dǎo)頻的信息來識別唯一字411的第一26比特。一旦識別了唯一字411的第一26比特，搜索通常位于存儲器224中的可用擾碼表，從而識別擾碼(唯一字411和Gold碼500)。
對于具有頻率和相位不確定性的每個幀開始或SOF，一旦SOF被確定為了尋找唯一字411的第一26比特，歸一化第一26碼元，從而第一碼元總是具有已知相位。然后在特定的周期(假設(shè)為100PL幀400)平均所述26個碼元中的每一個，從而獲得26個平均的碼元。如果平均后的碼元是{t1，...，t26}并且沒有加擾的PL頭部401的第一26個碼元是{h1，...h26}，使用{h1，...h26}回轉(zhuǎn){t1，...，t26}產(chǎn)生新的序列{a1，...，a26}，其中對于i＝1，...26，ai＝ti/hi?，F(xiàn)在序列{a1，..a26}是具有某些頻率偏移和相位偏移的序列{1-2*u1，...，1-2*u26}。由于頻率偏移應(yīng)當(dāng)是最多25％，可以用相干或非相干的方法來確定等于{u1，...u26}或1+{u1，...u26}模2的序列{v1，...，v26}或等于{u2-u1，...，u26-u25}模2的序列{v1，...v25}。這意味著這些序列可以相對于唯一字411被倒置(invert)，并且這些方法也可以解決該倒置。
注意，還有其他的方法來獲得平均碼元{t1，...t26}，該平均碼元更準(zhǔn)確但需要更大的存儲器和更多的計算時間。例如，如果對兩個連續(xù)的PL幀400收集第一90個頭部碼元，兩個序列的互相關(guān)可以用于粗略地尋找兩個頭部之間的相位旋轉(zhuǎn)。歸一化第二頭部碼元，從而它們具有與第一頭部碼元大致相同的相位。同樣，對于最后收集的90個頭部碼元，歸一化它們，從而它們具有與第一90個頭部碼元大致相同的相位。現(xiàn)在第一26個碼元可以被平均從而獲得{t1，...，t26}。
下面說明另一種有效的方法。對于每個接收的26碼元{s1，...s26}，使用{h1，...h26}旋轉(zhuǎn)相位{s1，...，s26}產(chǎn)生新的碼元序列，表示為{t1，...，t26}。然后獲得序列{x1，...x25}，其中對于i＝1，...25，|xi|＝1，并且xi的相位是t(i+1)與ti的相位差。平均特定數(shù)量(假設(shè)為100)個這種向量{x1，...x25}，來尋找新的序列{y1，...y25}。在利用y1的相位和定時歸一化向量{y1，...y25}后，實(shí)部(y1)的符號，即{v1，...v25}被獲得，其等于{u2-u1，...，u26-u25}模2。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以使用這些算法和技術(shù)的其他變型。
尋找擾碼一旦{v1，...，v26}或{v1，...v25}被確定，為了尋找整個的擾碼，比較所獲得的值與將使用每個唯一字411獲得的值，且匹配的值確定正確的唯一字411。由于每個唯一字411和Gold碼500之間具有一對一的對應(yīng)關(guān)系，一旦唯一字411被定位，整個擾碼就被確定。
該識別的組合然后可以用于解加擾信號118，并且標(biāo)準(zhǔn)的DBVS2解碼過程可以為選擇的下行鏈路信號118確定調(diào)制類型和碼速率。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果使用一連串的仿真時參照圖6所述的方法進(jìn)行測試。對于沒有導(dǎo)頻碼元以及使用擾碼ID17(BB頭部沒有包含在仿真中)加擾的QPSK9/10模式，增加25％的頻率偏移和使得CNR＝1dB的AWGN。當(dāng)90個碼元互相關(guān)時，由PL頭部401貢獻(xiàn)的峰值是非常明顯的。該仿真結(jié)果表示粗略的幀邊界可以被確定。對于沒有導(dǎo)頻的QPSK，錯誤監(jiān)測概率僅僅大約為0.0005。當(dāng)使用精確的邊界方法以及觀察50個PL幀時，由精確的SOF貢獻(xiàn)的峰值容易被觀察到。因此，可以在小于50個PL幀400中確定精確的SOF(包括粗略邊界和精確邊界的識別)?？梢园l(fā)現(xiàn)錯誤監(jiān)測概率非常小。在粗略邊界被正確識別的情況下，對于精確SOF監(jiān)測，錯誤監(jiān)測概率大約是0.0005?？偟貋碚f，基于50個PL幀400，錯誤檢測概率被估計為大約0.001。
如果SOF邊界是已知的，可以使用非相干方法基于100個PL幀400獲得序列{v1，...v25}。假設(shè)u＝{u1，...u26}是具有加擾ID17的UW411的第一26比特。發(fā)現(xiàn)對于i＝1，...25，精確地有vi＝abs(u(i+1)-ui)。期望相干方法需要更少的PL幀400來獲得相同的性能。當(dāng)前識別的唯一字411的可能的全面搜索1016證明他們的差分碼中沒有一個是相同的，并且在每個唯一字411中，至少兩個比特是不同的。
一旦擾碼被確定，可以基于26SOF碼元估計粗略頻率偏移。導(dǎo)頻ON或OFF狀態(tài)由估計的幀長度確定。在移除粗略頻率偏移后，可以使用Reed-Muller解碼器從PL頭部401提取碼速率信息。在上述過程后，解碼ASIC的解調(diào)器/FEC216或存儲器224可以具有期望載波的全部信息并且信號可以基于預(yù)定的先進(jìn)調(diào)制和編碼規(guī)范被正確地解碼。
期望可以在大約120個PL幀400內(nèi)完成盲獲得。全部的解調(diào)獲得(在AGC和定時恢復(fù)之后)可以在大約150個PL幀400內(nèi)實(shí)現(xiàn)，這段時間對于QPSK模式來說大約是250ms以及對于用于20MHz碼元速率的8PSK模式來說大約是166ms，該全部的解調(diào)獲得整體的錯誤檢測概率小于0.001?？梢允褂肂CH差錯指示或使用MPEG分組CRC結(jié)果實(shí)現(xiàn)錯誤檢測。
本發(fā)明的其他應(yīng)用其他應(yīng)用就是提出的算法可以被用于從未知的AMC或DBVB-S2信號源識別干擾。該想法可以被粗略地如下描述期望的信號通常具有較強(qiáng)的功率。在解碼、重新編碼和重新調(diào)制后，期望的信號可以從混合的信號中移除并且僅剩下干擾信號和噪聲。只要干擾信號的載波噪聲比(CNR)高于0dB，干擾信號就可以被識別。這與通過降低期望信號電平來識別干擾信號的較不理想的傳統(tǒng)技術(shù)形成對比。
結(jié)論總體來說，本發(fā)明包括用于獲得和解調(diào)在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的方法和裝置。依照本發(fā)明的方法包括在數(shù)據(jù)流中尋找物理層幀(PL幀)的邊界；尋找與數(shù)據(jù)流相關(guān)的唯一字(UW)的第一26比特；利用UW尋找擾碼；并使用解碼過程確定用于數(shù)據(jù)流內(nèi)期望信號的調(diào)制類型和編碼速率。
該方法進(jìn)一步可選擇地包括所述數(shù)據(jù)流是來自衛(wèi)星的下行鏈路信號；所述擾碼進(jìn)一步包括用于加擾數(shù)據(jù)流的凈負(fù)荷部分的Gold碼；尋找PL幀的邊界的步驟進(jìn)一步包括尋找PL幀的粗略邊界；尋找PL幀的邊界的步驟進(jìn)一步包括尋找PL幀的幀開始(SOF)；尋找SOF的步驟包括歸一化PL頭部的最后一個碼元和PL頭部的第一個碼元的頭扼積；尋找UW的第一26比特的步驟包括歸一化SOF后的數(shù)據(jù)流的第一26碼元，從而第一碼元具有已知相位；并且尋找擾碼的步驟包括查找與UW相關(guān)的加擾。
依照本發(fā)明的裝置獲得并解調(diào)通信系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，并且包括用于在數(shù)據(jù)流中尋找物理層幀的邊界以及用于尋找與數(shù)據(jù)流相關(guān)的唯一字的第一26比特的解調(diào)器；耦合到解調(diào)器用于利用唯一字尋找擾碼的解擾器；以及耦合到解擾器，用于確定用于數(shù)據(jù)流內(nèi)期望信號的調(diào)制類型和碼速率以及碼數(shù)據(jù)流的解碼器。
該裝置進(jìn)一步可選擇地包括所述數(shù)據(jù)流是來自衛(wèi)星的下行鏈路信號；該擾碼進(jìn)一步包括用于加擾數(shù)據(jù)流的凈負(fù)荷部分的Gold碼；尋找物理層幀的邊界的步驟進(jìn)一步包括尋找物理層幀的粗略邊界；尋找物理層幀的邊界的步驟進(jìn)一步包括尋找物理層幀的幀開始(SOF)；尋找?guī)_始的步驟包括歸一化物理層頭部的最后一個碼元和物理層頭部的第一個碼元的共扼積；尋找唯一字的第一26比特的步驟包括歸一化幀開始后的數(shù)據(jù)流的第一26碼元，從而第一碼元具有已知相位；并且尋找擾碼的步驟包括查找與唯一字相關(guān)的擾碼。
依照本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)施例發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流，并包括發(fā)送機(jī)和接收機(jī)，該發(fā)送機(jī)進(jìn)一步包括編碼器，該編碼器接受數(shù)據(jù)流并產(chǎn)生包括物理層頭部和凈負(fù)荷部分的數(shù)據(jù)流的編碼版本；加擾器，耦合到編碼器，用于接受數(shù)據(jù)流的編碼版本并產(chǎn)生數(shù)據(jù)流的加擾版本；以及調(diào)制器，耦合到編碼器，用于把數(shù)據(jù)流的加擾版本調(diào)制到載波上，該接收機(jī)進(jìn)一步包括解調(diào)器，用于尋找數(shù)據(jù)流的加擾版本中物理層幀的邊界以及尋找與數(shù)據(jù)流的加擾版本相關(guān)的唯一字的第一26比特；解擾器，耦合到解調(diào)器，利用唯一字把擾碼應(yīng)用到數(shù)據(jù)流的加擾版本以重新產(chǎn)生數(shù)據(jù)流的編碼版本；以及解碼器，耦合到解擾器，使用調(diào)制類型和碼速率解碼數(shù)據(jù)流的編碼版本，所述解碼器提取數(shù)據(jù)流內(nèi)的期望信號。
該系統(tǒng)進(jìn)一步可選擇地包括加擾數(shù)據(jù)流的編碼版本，其中僅僅加擾數(shù)據(jù)流的編碼版本的凈負(fù)荷部分，該數(shù)據(jù)流是來自衛(wèi)星的下行鏈路信號，并且該擾碼進(jìn)一步包括用于加擾數(shù)據(jù)流的凈負(fù)荷部分的Gold碼。
本發(fā)明的范圍不打算受詳細(xì)的說明限制，而是有所附的權(quán)利要求和其等同物限定。上述說明書、例子和數(shù)據(jù)提供制造和使用本發(fā)明的組成的完整說明。由于本發(fā)明的多個實(shí)施例可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下作出，本發(fā)明在于之后所附的權(quán)利要求和其等同物。
權(quán)利要求
1.一種用于獲得和解調(diào)在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的方法，包括:在數(shù)據(jù)流中尋找物理層幀(PL幀)的邊界；尋找與數(shù)據(jù)流相關(guān)的唯一字(UW)的第一26比特；利用UW尋找擾碼，以及使用解碼過程確定用于數(shù)據(jù)流中期望信號的調(diào)制類型和碼速率。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)流是來自衛(wèi)星的下行鏈路信號。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述擾碼進(jìn)一步包括用于加擾所述數(shù)據(jù)流的凈負(fù)荷部分的Gold碼。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中尋找所述PL幀邊界的步驟進(jìn)一步包括尋找所述PL幀的粗略邊界。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中尋找所述PL幀邊界的步驟進(jìn)一步包括尋找所述PL幀的幀開始(SOF)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中尋找SOF的步驟包括歸一化物理層頭部的最后一個碼元和物理層頭部的第一個碼元的共軛積。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中尋找UW的第一26比特的步驟包括歸一化SOF之后的數(shù)據(jù)流的第一26碼元，從而第一碼元具有已知相位。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中尋找擾碼的步驟包括查找與所述UW相關(guān)聯(lián)的擾碼。
9.一種獲得并解調(diào)在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的設(shè)備，包括解調(diào)器，用于在所述數(shù)據(jù)流中尋找物理層幀的邊界以及尋找與該數(shù)據(jù)流相關(guān)的唯一字的第一26比特；解擾器，耦合到所述解調(diào)器，用于利用所述唯一字尋找擾碼，以及解碼器，耦合到所述解擾器，用于確定用于所述數(shù)據(jù)流內(nèi)期望信號的調(diào)制類型和碼速率以及解碼所述數(shù)據(jù)流。
10.一種用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)，包括發(fā)送機(jī)，所述發(fā)送機(jī)進(jìn)一步包括編碼器，該編碼器接受所述數(shù)據(jù)流并產(chǎn)生包括物理層頭部和凈負(fù)荷部分的所述數(shù)據(jù)流的編碼版本；加擾器，耦合到所述編碼器，用于接受所述數(shù)據(jù)流的所述編碼版本并產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)流的加擾版本；以及調(diào)制器，耦合到所述編碼器，用于把所述數(shù)據(jù)流的所述加擾版本調(diào)制到載波上；和接收機(jī)，該接收機(jī)進(jìn)一步包括解調(diào)器，用于在所述數(shù)據(jù)流的加擾版本中尋找物理層幀的邊界以及尋找與所述數(shù)據(jù)流的所述加擾版本相關(guān)的唯一字的第一26比特；解擾器，耦合到所述解調(diào)器，用于利用所述唯一字把擾碼應(yīng)用到所述數(shù)據(jù)流的加擾版本以重新產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)流的所述編碼版本；以及解碼器，耦合到所述解擾器，用于使用調(diào)制類型和碼速率解碼所述數(shù)據(jù)流的所述編碼版本，該解碼器在所述數(shù)據(jù)流內(nèi)提取期望信號。
全文摘要
用于獲得和解調(diào)通信系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的方法和裝置。依照本發(fā)明的方法包括在數(shù)據(jù)流中尋找物理層幀(PL幀)的邊界；尋找與數(shù)據(jù)流相關(guān)的唯一字(UW)的第一26比特；利用該UW尋找擾碼；以及使用解碼過程確定數(shù)據(jù)流內(nèi)期望信號所使用的調(diào)制類型和編碼速率。
文檔編號H04N7/24GK101083500SQ200710101668
公開日2007年12月5日 申請日期2007年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者約瑟夫·桑托, 周廣財, C.·陳 歐內(nèi)斯特, 丹尼斯·賴, 沙米克·梅特 申請人:直視集團(tuán)公司