專利名稱：：基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于無線通信領域，更具體地涉及一種基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法。
背景技術：
：目前，地面電視廣播己從模擬逐漸向數(shù)字化方向發(fā)展。數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)，作為數(shù)字電視地面廣播的重要組成部分，其相關技術的發(fā)展，與人們的生活質量息息相關，并因此受到了人們格外的廣泛關注。數(shù)字電視地面廣播相關技術及其相關產業(yè)是通信與計算機領域內發(fā)展較快，市場前景較好的產業(yè)。在數(shù)字電視地面廣播相關技術上，目前各國關注的重點是，如何為復雜波傳環(huán)境下的數(shù)字電視地面廣播提供低成本的可靠高速移動的實現(xiàn)方案。數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機調制技術是數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)的關鍵技術，對于整個系統(tǒng)性能起著決定性的作用，是大家重點研究的對象。由于數(shù)字信號處理技術和集成電路技術的飛速發(fā)展，正交頻分復用(OFDM)技術的系統(tǒng)實現(xiàn)變得越來越容易。因OFDM多載波傳輸技術具有結構簡單，頻譜利用率高，可以抗頻率選擇性和信道時變等諸多優(yōu)點而倍受大家的關注并得到深入的研究和在Xdsl、寬帶移動通信、寬帶無線局域網、數(shù)字電視地面廣播等諸多領域中的廣泛應用。在實際通信環(huán)境中，數(shù)字電視地面廣播通信系統(tǒng)性能受到同步時間、時鐘抖動、信道衰落、信道干擾等因素的影響。發(fā)射機調制方法是實現(xiàn)可靠數(shù)字電視地面廣播的關鍵技術。多天線通信系統(tǒng)使用多個(7V,個)發(fā)射天線以及一個或多個(個)接收天線進行數(shù)據傳輸，它通過將M個發(fā)射天線發(fā)送不同的數(shù)據來提高系統(tǒng)吞吐率或者通過冗余地發(fā)送數(shù)據來改善通信的可靠性。發(fā)射分集利用在空間、頻率、時間或者這些維度的組合上進行數(shù)據的冗余傳輸，通過在發(fā)射機和接收機處的簡單發(fā)射分集處理，可以改善通信系統(tǒng)數(shù)據傳輸?shù)目煽啃詮亩沟猛ㄐ畔到y(tǒng)獲得較強的性能。同時，采用單頻網的組網模式(即，若干個發(fā)射臺同一時間在同一個頻率上發(fā)射同樣的信號以實現(xiàn)對一定服務區(qū)域的可靠覆蓋)可以大大提高數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)的頻譜利用率。利用數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)提供無償電視廣播、有償電視廣播、保密信息傳輸、多媒體增值服務等可控制多業(yè)務是新一代數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)滿足社會需求的體現(xiàn)。正是基于以上背景，本發(fā)明針對實際通信環(huán)境提出一種基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，可以滿足單頻網高數(shù)據率可控制多業(yè)務數(shù)字電視地面廣播傳輸?shù)男枰?。欲對專利背景作更深入的了解可參考以下文獻資料R.V.Nee，R.Prasad."(9尸ZW/brn're/e5"5"/ffi^^ze力'3cc"順〃"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.
發(fā)明內容本發(fā)明針對單頻網中的高數(shù)據率可控制多業(yè)務數(shù)字電視地面廣播問題，提出了一種基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法。本發(fā)明提出的一種基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，其特征在于它包括下列步驟1)單頻網的網絡數(shù)據管理器將輸入數(shù)據比特流在頻域上形成FFT數(shù)據塊(FFT數(shù)據塊的長度(符號個數(shù))為《)；2)單頻網的網絡數(shù)據管理器采用碼率為1的空頻編碼器將在頻域上形成的FFT數(shù)據塊調制至單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機支路上形成空頻調制FFT數(shù)據塊(空頻調制FFT數(shù)據塊的長度(符號個數(shù))為《)，并調整各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機支路的時間同步以保證網絡中的所有發(fā)射機都在同一時間對空頻調制FFT數(shù)據塊進行處理；3)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機采用IFFT(快速離散傅立葉反變換)將空頻調制FFT數(shù)據塊變換為空頻調制時域離散數(shù)據樣值塊；4)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將訓練序列作為復數(shù)訓練序列的實部序列、將業(yè)務指標序列作為復數(shù)訓練序列的虛部序列，在時域上構成復數(shù)訓練序列的離散樣值塊(訓練序列、業(yè)務指標序列、復數(shù)訓練序列的離散樣值塊的長度都為X);5)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將在時域上構成的復數(shù)訓練序列的離散樣值塊在時域上連續(xù)重復4次形成時域嵌入訓練序列離散樣值塊(時域嵌入訓練序列離散樣值塊的長度為X，《=4xl);6)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將空頻調制時域離散數(shù)據樣值塊、時域嵌入訓練序列離散樣值塊直接疊加形成空頻調制時域嵌入訓練序列數(shù)據塊，作為幀體；7)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將循環(huán)前綴(循環(huán)前綴的長度為C)作為保護間隔(幀頭)插入空頻調制時域嵌入訓練序列數(shù)據塊(幀體)，以形成信號幀；8)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機采用平方根升余弦滾降濾波器對信號幀的信號脈沖成形；9)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將基帶信號上變頻至載波上。按照上述的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，其特征在于數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的信號幀中具有周期性的時域嵌入訓練序列離散樣值塊；數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的訓練序列的長度Z為512、1024、2048中的一個，相對應的FFT數(shù)據塊的長度《(子載波數(shù))分別為2048、4096、8192，相對應的子載波的頻率間隔分別為4KHz、2KHz、lKHz，相對應的循環(huán)前綴長度C分別為FFT數(shù)據塊長度《大小的1/4、1/8、1/16;數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的訓練序列、業(yè)務指標序列由一系列的1或-1組成，具有偽隨機特性；數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的訓練序列、業(yè)務指標序列相互之間具有正交性；數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的各個不同的業(yè)務指標序列包含著并且唯一表達著數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的各系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務模式信息；空頻編碼器的碼率為1。本發(fā)明的特點本發(fā)明是一種空域時域頻域混合的調制方案。數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的信號幀中具有周期性的時域嵌入訓練序列離散樣值塊，數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的訓練序列、業(yè)務指標序列具有偽隨機特性，數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的訓練序列、業(yè)務指標序列相互之間具有正交性，數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的時域嵌入訓練序列數(shù)據塊是由時域的離散數(shù)據樣值塊、時域嵌入訓練序列離散樣值塊直接疊加而形成的，這些保證了數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機可以實現(xiàn)快速準確的幀同步、頻率同步、時間同步、信道傳輸特性估計、以及對相位噪聲和信道傳輸特性進行可靠跟蹤。將循環(huán)前綴作為保護間隔插入時域嵌入訓練序列數(shù)據塊以形成信號幀，可以減少相鄰信號幀之間的干擾影響。數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的各個不同的業(yè)務指標序列包含著并且唯一表達著數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的各系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務模式信息，可以使得數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)能夠提供無償電視廣播、有償電視廣播、保密信息傳輸、多媒體增值服務等可控制多業(yè)務，滿足社會需求。采用空頻調制使得整個數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)獲得較強的性能。本發(fā)明的空頻調制方法具有同步時間短、時鐘抖動小、抗信道衰落、抗信道干擾、可以提供單頻網中的高數(shù)據率可控制多業(yè)務數(shù)字電視地面廣播傳輸?shù)戎T多優(yōu)點。圖1是按照本發(fā)明的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法的單頻網發(fā)射機的實施例示意圖。圖2是按照本發(fā)明的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法的單頻網發(fā)射機形成信號幀的實施例示意圖。具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細描述。按照本發(fā)明提出的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法的單頻網發(fā)射機(假設單頻網中有W個發(fā)射機)的實施例，如圖1所示，按下列步驟進行1)單頻網的網絡數(shù)據管理器將輸入數(shù)據比特流在頻域上形成FFT數(shù)據塊(FFT數(shù)據塊的長度(符號個數(shù))為《；當X取512時，相對應的FFT數(shù)據塊的長度《(子載波數(shù))取2048，相對應的子載波的頻率間隔取4KHz;當I取1024時，相對應的FFT數(shù)據塊的長度《(子載波數(shù))取4096，相對應的子載波的頻率間隔取2KHz;當Z取2048時，相對應的FFT數(shù)據塊的長度《(子載波數(shù))取8192，相對應的子載波的頻率問隔取lKHz);2)單頻網的網絡數(shù)據管理器采用碼率為1的空頻編碼器將在頻域上形成的FFT數(shù)據塊調制至單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機支路上形成空頻調制FFT數(shù)據塊，并調整各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機支路的時間同步以保證網絡中的所有發(fā)射機都在同一時間對空頻調制FFT數(shù)據塊進行處理；3)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機采用IFFT(快速離散傅立葉反變換)將空頻調制FFT數(shù)據塊變換為空頻調制時域離散數(shù)據樣值塊；4)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將訓練序列作為復數(shù)訓練序列的實部序列、將業(yè)務指標序列作為復數(shù)訓練序列的虛部序列，在時域上構成復數(shù)訓練序列的離散樣值塊(訓練序列、業(yè)務指標序列、復數(shù)訓練序列的離散樣值塊的長度都為I，1取512、1024、2048中的一個)；5)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將在時域上構成的復數(shù)訓練序列的離散樣值塊在時域上連續(xù)重復4次形成時域嵌入訓練序列離散樣值塊(時域嵌入訓練序列離散樣值塊的長度為K，K=4xZ);6)單頻網中的各個數(shù)字電視地面,播發(fā)射機將空頻調制時域離散數(shù)據樣值塊、時域嵌入訓練序列離散樣值塊直接疊加形成空頻調制時域嵌入訓練序列數(shù)據塊，作為幀體；7)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將循環(huán)前綴(循環(huán)前綴的長度為C;當X取512時，相對應的C取FFT數(shù)據塊長度K大小的1/4;當X取1024時，相對應的C取FFT數(shù)據塊長度iC大小的1/8;當X取2048時，相對應的C取FFT數(shù)據塊長度尺大小的1/16)作為保護間隔(幀頭)插入空頻調制時域嵌入訓練序列數(shù)據塊(幀體)，以形成信號幀；8)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機采用平方根升余弦滾降濾波器對信號幀的信號脈沖成形；9)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將基帶信號上變頻至載波上。按照本發(fā)明的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法的單頻網發(fā)射機形成信號幀的實施例，如圖2所示，具體實施如下單頻網的網絡數(shù)據管理器將輸入數(shù)據比特流在頻域上形成FFT數(shù)據塊。FFT數(shù)據塊由子載波組成。FFT效據塊的長度(符號個數(shù))為《；當I取512時，相對應的FFT數(shù)據塊的長度《(子載波數(shù))取2048，相對應的子載波的頻率間隔取4KHz;當I取1024時，相對應的FFT數(shù)據塊的長度K(子載波數(shù))取4096，相對應的子載波的頻率間隔取2KHz;當義取2048時，相對應的FFT數(shù)據塊的長度《(子載波數(shù))取8192，相對應的子載波的頻率間隔取lKHz。單頻網的網絡數(shù)據管理器采用碼率為1的空頻編碼器將在頻域上形成的FFT數(shù)據塊調制至單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機支路上形成空頻調制FFT數(shù)據塊，并調整各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機支路的時間同步以保證網絡中的所有發(fā)射機都在同一時間對空頻調制FFT數(shù)據塊進行處理。單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機采用IFFT(快速離散傅立葉反變換)將空頻調制FFT數(shù)據塊變換為空頻調制時域離散數(shù)據樣值塊。單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將訓練序列作為復數(shù)訓練序列的實部序列、將業(yè)務指標序列作為復數(shù)訓練序列的虛部序列，在時域上構成復數(shù)訓練序列的離散樣值塊，再在時域上將其連續(xù)重復4次形成時域嵌入訓練序列離散樣值塊。訓練序列、業(yè)務指標序列、復數(shù)訓練序列的離散樣值塊的長度都為I，Z取512、1024、2048中的一個，時域嵌入訓練序列離散樣值塊的長度為/:，《=4xX。作為數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的訓練序列、業(yè)務指標序列由一系列的1或-1組成，具有偽隨機特性，訓練序列、業(yè)務指標序列相互之間具有正交性。滿足上述特征的訓練序列可由作為偽隨機數(shù)序列的一種特殊類型的一組移位m序列和作為正交序列的沃爾什序列、哈達瑪序列或由其他方式產生的正交序列實現(xiàn)。各個不同的業(yè)務指標序列包含著并且唯一表達著數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的各系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務模式信息。單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將空頻調制時域離散數(shù)據樣值塊、時域嵌入訓練序列離散樣值塊直接疊加形成空頻調制時域嵌入訓練序列數(shù)據塊，作為幀體；在空頻調制時域嵌入訓練序列數(shù)據塊中插入循環(huán)前綴作為保護間隔，形成信號幀。作為保護間隔的循環(huán)前綴的長度為C;當X取512時，相對應的C取FFT數(shù)據塊長度《大小的1/4;當Z取1024時，相對應的C取FFT數(shù)據塊長度/:大小的l/8;當Z取2048時，相對應的C取FFT數(shù)據塊長度K大小的1/16。單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機采用平方根升余弦滾降濾波器對信號幀的信號進行脈沖成形。當X取512時，相對應的對信號幀的信號進行脈沖成形的平方根升余弦滾降濾波器的滾降系數(shù)取0.1;當I取1024時，相對應的對信號幀的信號進行脈沖成形的平方根升余弦滾降濾波器的滾降系數(shù)取O.05;當X取2048時，相對應的對信號幀的信號進行脈沖成形的平方根升余弦滾降濾波器的滾降系數(shù)取0.025。上面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細說明，但本發(fā)明并不局限于上述實施例，在不脫離本申請的權利要求的精神和范圍情況下，本領域的技術人員可作出各種修改或改型。權利要求1、一種基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，它包括1)單頻網的網絡數(shù)據管理器將輸入數(shù)據比特流在頻域上形成FFT數(shù)據塊(FFT數(shù)據塊的長度(符號個數(shù))為K)；2)單頻網的網絡數(shù)據管理器采用碼率為1的空頻編碼器將在頻域上形成的FFT數(shù)據塊調制至單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機支路上形成空頻調制FFT數(shù)據塊，并調整各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機支路的時間同步以保證網絡中的所有發(fā)射機都在同一時間對空頻調制FFT數(shù)據塊進行處理；3)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機采用IFFT(快速離散傅立葉反變換)將空頻調制FFT數(shù)據塊變換為空頻調制時域離散數(shù)據樣值塊；4)各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將訓練序列作為復數(shù)訓練序列的實部序列、將業(yè)務指標序列作為復數(shù)訓練序列的虛部序列，在時域上構成復數(shù)訓練序列的離散樣值塊(訓練序列、業(yè)務指標序列、復數(shù)訓練序列的離散樣值塊的長度都為X)；5)各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將在時域上構成的復數(shù)訓練序列的離散樣值塊在時域上連續(xù)重復4次形成時域嵌入訓練序列離散樣值塊(時域嵌入訓練序列離散樣值塊的長度為K，K＝4×X)；6)各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將空頻調制時域離散數(shù)據樣值塊、時域嵌入訓練序列離散樣值塊直接疊加形成空頻調制時域嵌入訓練序列數(shù)據塊，作為幀體；7)各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將循環(huán)前綴(循環(huán)前綴的長度為C)作為保護間隔(幀頭)插入空頻調制時域嵌入訓練序列數(shù)據塊(幀體)，以形成信號幀；8)各個發(fā)射機采用平方根升余弦滾降濾波器對信號幀的信號脈沖成形；9)單頻網中的各個數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機將基帶信號上變頻至載波上。2、按權利要求1的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，其特征在于所述數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機的訓練序列、業(yè)務指標序列、復數(shù)訓練序列的離散樣值塊的長度I取512、1024、2048中的一個。3、按權利要求2的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，其特征在于所述訓練序列、業(yè)務指標序列具有偽隨機特性。4、按權利要求2的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，其特征在于所述訓練序列、業(yè)務指標序列相互之間具有正交性。5、按權利要求1的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，其特征在于所述FFT數(shù)據塊由子載波組成；當X取512時，子載波數(shù)《取2048;當I取1024時，子載波數(shù)《取4096;當X取2048時，子載波數(shù)K取8192。6、按權利要求1的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，^特征在于所述FFT數(shù)據塊由子載波組成，當Z取512時，子載波的頻率間隔取4KHz;當X取1024時，子載波的頻率間隔取2KHz;當X取2048時，子載波的頻率間隔取lKHz。7、按權利要求1的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，其特征在于所述信號幀由循環(huán)前綴插入到時域嵌入訓練序列數(shù)據塊而形成。8、按權利要求1的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，其特征在于所述循環(huán)前綴的長度為C;當X取512時，C取K大小的l/4;當X取1024時，C取K大小的l/8;當I取2048時，C取K大小的1/16。9、按權利要求1的基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，其特征在于所述空頻編碼器的的碼率為1。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于嵌入訓練序列的數(shù)字電視地面廣播發(fā)射機空頻調制方法，它包括1)將輸入比特流在頻域上形成FFT數(shù)據塊；2)采用空頻編碼器調制并調整時間同步；3)經IFFT將空頻調制后數(shù)據塊變換為時域離散數(shù)據樣值塊；4)將訓練序列作實部序列、將業(yè)務指標序列作虛部序列，構成復數(shù)訓練序列離散樣值塊；5)將復數(shù)訓練序列連續(xù)重復4次形成時域嵌入訓練序列離散樣值塊；6)將空頻調制時域離散數(shù)據樣值塊、時域嵌入訓練序列離散樣值塊直接疊加形成空頻調制時域嵌入訓練序列數(shù)據塊；7)將循環(huán)前綴作為保護間隔插入，以形成信號幀；8)用平方根升余弦滾降濾波器對信號幀脈沖成形；9)將基帶信號上變頻至載波上。文檔編號H04L27/26GK101383803SQ20081022827公開日2009年3月11日申請日期2008年10月27日優(yōu)先權日2008年10月27日發(fā)明者何加銘,徐鐵峰,聶秋華,鄭紫微申請人:寧波大學