發(fā)送廣播信號的設備、接收廣播信號的設備、發(fā)送廣播信號的方法以及接收廣播信號的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于發(fā)送廣播信號的設備、用于接收廣播信號的設備和用于發(fā)送和接 收廣播信號的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著模擬廣播信號傳輸終止，正在開發(fā)用于發(fā)送/接收數(shù)字廣播信號的各種技術。 數(shù)字廣播信號可以包括比模擬廣播信號更大量的視頻/音頻數(shù)據(jù)，并且進一步包括除了視 頻/音頻數(shù)據(jù)之外的各種類型的附加數(shù)據(jù)。
[0003] 即，數(shù)字廣播系統(tǒng)可以提供HD(高分辨率)圖像、多聲道音頻和各種附加的服務。但 是，用于大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸效率、考慮到移動接收設備的發(fā)送/接收的網(wǎng)絡的穩(wěn)健性 和網(wǎng)絡靈活性對于數(shù)字廣播需要改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術問題
[0005] 本發(fā)明的一個目的是提供一種用于發(fā)送廣播信號以在時間域中復用提供兩個或 更多個不同的廣播服務的廣播發(fā)送/接收系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并且經(jīng)由相同的RF信號帶寬發(fā)送復 用的數(shù)據(jù)的設備和方法，和與其對應的用于接收廣播信號的設備和方法。
[0006] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于發(fā)送廣播信號的設備、一種用于接收廣播信 號的設備和用于發(fā)送和接收廣播信號的方法，以通過分量分類對應于服務的數(shù)據(jù)，作為數(shù) 據(jù)管道發(fā)送對應于每個分量的數(shù)據(jù)，接收和處理該數(shù)據(jù)。
[0007] 本發(fā)明的又一個目的是提供一種用于發(fā)送廣播信號的設備、一種用于接收廣播信 號的設備和用于發(fā)送和接收廣播信號的方法，以用信號傳送對提供廣播信號必需的信令信 息。
[0008] 技術方案
[0009] 為了實現(xiàn)目的和其他的優(yōu)點，和根據(jù)本發(fā)明的用途，如在此處實施和廣泛地描述 的，本發(fā)明提供一種發(fā)送廣播信號的設備，該設備包括:編碼器，該編碼器用于對服務數(shù)據(jù) 進行編碼;幀構建器，該幀構建器用于通過映射被編碼的服務數(shù)據(jù)構建至少一個信號幀；調(diào) 制器，該調(diào)制器用于通過正交頻分復用0FDM方案調(diào)制被構建的至少一個信號幀中的數(shù)據(jù)； 以及發(fā)射器，該發(fā)射器用于發(fā)送具有被調(diào)制的數(shù)據(jù)的廣播信號。
[0010] 本發(fā)明的有益效果
[0011] 本發(fā)明可以根據(jù)服務特征處理數(shù)據(jù)以控制用于每個服務或者服務分量的QoS(服 務質(zhì)量），從而提供各種廣播服務。
[0012] 本發(fā)明可以通過經(jīng)由相同的RF信號帶寬發(fā)送各種廣播服務實現(xiàn)傳輸靈活性。
[0013] 本發(fā)明可以改善數(shù)據(jù)傳輸效率，并且使用ΜΜ0系統(tǒng)提高廣播信號的發(fā)送/接收的 穩(wěn)健性。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供廣播信號發(fā)送和接收方法以及設備，甚至借助于移動接收 設備或者在室內(nèi)環(huán)境下能夠沒有錯誤地接收數(shù)字廣播信號。
【附圖說明】
[0015] 附圖被包括以提供對本發(fā)明進一步的理解，并且被結合進和構成本申請書的一部 分，附圖圖示本發(fā)明的實施例，并且與該說明書一起可以起解釋本發(fā)明原理的作用。在附圖 中：
[0016] 圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例用于發(fā)送供未來的廣播服務的廣播信號的設備的結 構。
[0017] 圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入格式化塊。
[0018]圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的輸入格式化塊。
[0019]圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的輸入格式化塊。
[0020]圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的BICM塊。
[0021 ]圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的BICM塊。
[0022] 圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的幀構造塊。
[0023] 圖8圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的0FMD產(chǎn)生塊。
[0024]圖9圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例用于接收供未來的廣播服務的廣播信號的設備的結 構。
[0025] 圖10圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的幀結構。
[0026] 圖11圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的幀的信令分層結構。
[0027] 圖12圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的前導信令數(shù)據(jù)。
[0028]圖13圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的PLS1數(shù)據(jù)。
[0029]圖14圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的PLS2數(shù)據(jù)。
[0030] 圖15圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的PLS2數(shù)據(jù)。
[0031] 圖16圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的幀的邏輯結構。
[0032] 圖17圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的PLS映射。
[0033] 圖18圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的EAC映射。
[0034] 圖19圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的FIC映射。
[0035]圖20圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的DP的類型。
[0036 ]圖21圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的DP映射。
[0037]圖22圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的FEC結構。
[0038]圖23圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的比特交織。
[0039]圖24圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的信元字(cell-word)解復用。
[0040]圖25圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的時間交織。
[0041 ]圖26示出QC-IRA(準循環(huán)不規(guī)則重復累積)LDPC碼的奇偶校驗矩陣。
[0042]圖27示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的編碼QC-IRA LDPC碼的過程。
[0043]圖28圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的奇偶校驗矩陣轉置過程。
[0044]圖29是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的奇偶校驗矩陣的地址的表。
[0045]圖30是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的奇偶校驗矩陣的地址的表。
[0046]圖31圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于順序地編碼QC-IRA LDPC碼的方法。
[0047 ]圖32圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的LDPC解碼器。
[0048]圖33圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的頻率交織。
[0049]圖34是圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于發(fā)送廣播信號的方法的流程圖。
[0050] 圖35是圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于接收廣播信號的方法的流程圖。
[0051] 圖36圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的被扭曲的行列塊交織器的基本操作。
[0052] 圖37圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的被扭曲的行列塊交織器的操作。
[0053] 圖38圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的被扭曲的行列塊交織器的對角線方式讀取圖案。 [0054]圖39圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的來自于各個交織陣列的被交織的XFECBL0CK。
[0055] 圖40是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的奇偶校驗矩陣的地址的表。
[0056] 圖41是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的奇偶校驗矩陣的地址的表。
【具體實施方式】
[0057]現(xiàn)在將詳細地介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其示例在伴隨的附圖中圖示。該詳細說 明將在下面參考伴隨的附圖給出，其意欲解釋本發(fā)明的示例性實施例，而不是示出可以根 據(jù)本發(fā)明僅實現(xiàn)的實施例。以下的詳細說明包括特定的細節(jié)以便對本發(fā)明提供深入理解。 但是，對于本領域技術人員來說顯而易見，本發(fā)明可以無需這些特定的細節(jié)實踐。
[0058] 雖然在本發(fā)明中使用的大多數(shù)術語已經(jīng)從在本領域廣泛地使用的常規(guī)的一個中 選擇，某些術語已經(jīng)由申請人任意地選擇，并且其含義在以下的描述中根據(jù)需要詳細說明。 因此，本發(fā)明應該基于該術語意欲的含義，而不是其簡單的名稱或者含義理解。
[0059] 本發(fā)明提供用于發(fā)送和接收供未來的廣播服務的廣播信號的設備和方法。根據(jù)本 發(fā)明的實施例的未來的廣播服務包括陸地廣播服務、移動廣播服務、UHDTV服務等。本發(fā)明 可以根據(jù)一個實施例經(jīng)由非ΜΜ0(多輸入多輸出）或者ΜΜ0處理用于未來的廣播服務的廣 播信號。根據(jù)本發(fā)明的實施例的非MMO方案可以包括MIS0(多輸入單輸出）、SIS0(單輸入單 輸出)方案等。
[0060] 雖然在下文中為了描述方便起見，MIS0或者ΜΜ0使用兩個天線，但是本發(fā)明可適 用于使用兩個或更多個天線的系統(tǒng)。
[0061] 本發(fā)明可以定義三個物理層(PL)屬性(基礎、手持和高級屬性)每個被優(yōu)化以最小 化接收器復雜度，同時獲得對于特定使用情形需要的性能。物理層(PHY)屬性是相應的接收 器將實施的所有配置的子集。
[0062]三個PHY屬性共享大部分功能塊，但是，在特定的模塊和/或參數(shù)方面略微地不同。 另外的PHY屬性可以在未來限定。對于系統(tǒng)演進，未來的屬性還可以經(jīng)由未來的擴展幀 (FEF)在單個RF信道中與現(xiàn)有的屬性復用。每個PHY屬性的細節(jié)在下面描述。
[0063] 1.基礎屬性
[0064]基礎屬性表示對于通常連接到屋頂天線的固定的接收設備的主要使用情形?；A 屬性還包括能夠運輸?shù)揭粋€場所，但是屬于相對固定接收類別的便攜式設備?；A屬性的 使用可以通過某些改進的實施被擴展到手持設備或者甚至車輛，但是，對于基礎屬性接收 器操作不預期那些使用情況。
[0065]接收的目標SNR范圍是從大約10到20dB，其包括現(xiàn)有的廣播系統(tǒng)（例如，ATSC A/ 53)的15dB SNR接收能力。接收器復雜度和功耗不像在電池操作的手持設備一樣嚴重，手持 設備將使用手持屬性。用于基礎屬性的關鍵系統(tǒng)參數(shù)在以下的表1中列出。
[0066]表 1 [0067][表1]
[0069] 2.手持屬性
[0070] 手持屬性設計成在以電池電源操作的手持和車載設備中使用。該設備可以以行人 或者車輛速度移動。功耗和接收器復雜度對于手持屬性的設備的實施是非常重要的。手持 屬性的目標SNR范圍大約是0至10dB，但是，當意欲用于較深的室內(nèi)接收時，可以配置為達到 低于OdB。
[0071] 除了低的SNR能力之外，由接收器移動性所引起的多普勒效應的適應性是手持屬 性最重要的性能品質(zhì)。用于手持屬性的關鍵系統(tǒng)參數(shù)在以下的表2中列出。
[0072] 表 2
[0073] [表 2]
[0075]^3.高級屬性
[0076]高級屬性以更大的實施復雜度為代價提供最高的信道容量。該屬性需要使用MMO 發(fā)送和接收，并且UHDTV服務是對該屬性特別地設計的目標使用情形。提高的容量還可以用 于允許在給定帶寬提高服務數(shù)目，例如，多個SDTV或者HDTV服務。
[0077]高級屬性的目標SNR范圍大約是20至SOdBIMO傳輸可以最初地使用現(xiàn)有的橢圓 極化傳輸設備，并且在未來擴展到全功率橫向極化傳輸。用于高級屬性的關鍵系統(tǒng)參數(shù)在 以下的表3中列出。
[0078] 表 3
[0079] [表 3]

[0081] 在這樣的情況下，基本屬性能夠被用作用于陸地廣播服務和移動廣播服務兩者的 屬性。即，基本屬性能夠被用于定義包括移動屬性的屬性的概念。而且，高級屬性能夠被劃 分成用于具有ΜΜ0的基本屬性的高級屬性和用于具有ΜΜ0的手持屬性的高級屬性。此外， 根據(jù)設計者的意圖能夠改變?nèi)N屬性。
[0082] 下面的術語和定義可以應用于本發(fā)明。根據(jù)設計能夠改變下面的術語和定義。
[0083] 輔助流:承載對于尚未定義的調(diào)制和編碼的數(shù)據(jù)的信元的序列，其可以被用于未 來擴展或者通過廣播公司或者網(wǎng)絡運營商要求
[0084] 基本數(shù)據(jù)管道:承載服務信令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管道
[0085] 基帶幀（或者BBFRAME):形成到一個FEC編碼過程(BCH和LDPC編碼）的輸入的Kbch 比特的集合
[0086]信元:通過0FDM傳輸?shù)囊粋€載波承載的調(diào)制值
[0087] 被編碼的塊:PLS1數(shù)據(jù)的LDPC編碼的塊或者PLS2數(shù)據(jù)的LDPC編碼的塊中的一個
[0088] 數(shù)據(jù)管道:承載服務數(shù)據(jù)或者相關元數(shù)據(jù)的物理層中的邏輯信道，其可以承載一 個或者多個服務或者服務分量。
[0089]數(shù)據(jù)管道單元:用于在幀中將數(shù)據(jù)信元分配給DP的基本單位。
[0090]數(shù)據(jù)符號：在幀中不是前導符號的0FDM符號（幀信令符號和幀邊緣符號被包括在 數(shù)據(jù)符號中）
[0091] DP_ID:此8比特字段唯一地識別在通過SYSTME_ID識別的系統(tǒng)內(nèi)的DP
[0092]啞信元:承載被用于填充不被用于PLS信令、DP或者輔助流的剩余的容量的偽隨機 值的信元
[0093] 緊急警告信道:承載EAS信息數(shù)據(jù)的幀的部分
[0094] 幀：以前導開始并且以幀邊緣符號結束的物理層時隙
[0095]幀接收單元:屬于包括FET的相同或者不同的物理層屬性的幀的集合，其在超幀中 被重復八次
[0096]快速信息信道:在承載服務和相對應的基本DP之間的映射信息的幀中的邏輯信道 [0097] FECBL0CK: DP數(shù)據(jù)的LDPC編碼的比特的集合
[0098] FFT大小:被用于特定模式的標稱的FFT大小，等于在基礎時段T的周期中表達的活 躍符號時段Ts
[0099] 幀信令符號:在FFT大小、保護間隔以及被分散的導頻圖案的某個組合中的幀的開 始處使用的具有較高的導頻密度的0FDM符號，其承載PLS數(shù)據(jù)的一部分
[0100] 幀邊緣符號:在FFT大小、保護間隔以及被分散的導頻圖案的某個組合中的幀的末 端處使用的具有較高的導頻密度的0FDM符號
[0101] 幀組:在超幀中具有相同的PHY屬性類型的所有幀的集合。
[0102] 未來擴展幀:能夠被用于未來擴展的在超幀內(nèi)的物理層時隙，以前導開始
[0103] Futurecast UTB系統(tǒng)：提出的物理層廣播系統(tǒng)，其輸入是一個或者多個MPEG2-TS 或者IP或者一般流，并且其輸出是RF信號
[0104] 輸入流:用于通過系統(tǒng)被遞送給終端用戶的服務的全體的數(shù)據(jù)的流。
[0105] 正常數(shù)據(jù)符號:排除幀信令和幀邊緣符號的數(shù)據(jù)符號
[0106] PHY屬性:相對應的接收器應實現(xiàn)的所有配置的子集
[0107] PLS:由PLS1和PLS2組成的物理層信令數(shù)據(jù)
[0108] PLS1:在具有固定的大小、編碼和調(diào)制的FSS符號中承載的PLS數(shù)據(jù)的第一集合，其 承載關于系統(tǒng)的基本信息以及解碼PLS2所需要的參數(shù) [0109]注意:PLS1數(shù)據(jù)在幀組的持續(xù)時間內(nèi)保持恒定。
[0110] PLS2:在FSS符號中發(fā)送的PLS數(shù)據(jù)的第二集合，其承載關于系統(tǒng)和DP的更多詳細 PLS數(shù)據(jù)
[0111] PLS2動態(tài)數(shù)據(jù):可以動態(tài)地逐幀改變的PLS2數(shù)據(jù) [0112] PLS2靜態(tài)數(shù)據(jù):在幀組的持續(xù)時間內(nèi)保持靜態(tài)的PLS2數(shù)據(jù)
[0113] 前導信令數(shù)據(jù):通過前導符號承載并且被用于識別系統(tǒng)的基本模式的信令數(shù)據(jù)
[0114] 前導符號:承載基本PLS數(shù)據(jù)并且位于幀的開始的固定長度的導頻符號
[0115] 注意：前導符號主要被用于快速初始帶掃描以檢測系統(tǒng)信號、其時序、頻率偏移、 以及FFT大小。
[0116] 保留以便未來使用:本文檔沒有定義但是可以在未來定義
[0117] 超幀:八個幀接收單元的集合
[0118] 時間交織塊(TI塊）：在其中執(zhí)行時間交織的信元的集合，與時間交織器存儲器的 一個使用相對應
[0119] TI組：在其上執(zhí)行用于特定DP的動態(tài)容量分配的單元，由整數(shù)組成，動態(tài)地改變 XFECBL0CK的數(shù)目。
[0120] 注意:TI組可以被直接地映射到一個幀或者可以被映射到多個幀。其可以包含一 個或者多個TI塊。
[0121]類型1DP:其中所有的DP以TDM方式被映射到幀的幀的DP
[0122] 類型2DP:其中所有的DP以FDM方式被映射到幀的幀的DP
[0123] XFECBL0CK:承載一個LDPC FECBL0CK的所有比特的Neel個信元的集合
[0124] 圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例用于發(fā)送供未來的廣播服務的廣播信號裝置的結 構。
[0125] 根據(jù)本發(fā)明的實施例用于發(fā)送供未來的廣播服務的廣播信號的設備可以包括輸 入格式化塊l〇〇〇、BICM(比特交織編碼和調(diào)制)塊1010、幀結構塊1020、0FDM(正交頻分復用） 產(chǎn)生塊1030和信令產(chǎn)生塊1040。將給出用于發(fā)送廣播信號裝置的每個模塊的操作的描述。
[0126] IP流/分組和MPEG2-TS是主要輸入格式，其它的流類型被作為常規(guī)流處理。除了這 些數(shù)據(jù)輸入之外，管理信息被輸入以控制用于每個輸入流的相應的帶寬的調(diào)度和分配。一 個或者多個TS流、IP流和/或常規(guī)流被同時允許輸入。
[0127] 輸入格式化塊1000能夠解復用每個輸入流為一個或者多個數(shù)據(jù)管道，對其中的每 一個應用單獨的編碼和調(diào)制。數(shù)據(jù)管道(DP)是用于穩(wěn)健控制的基本單位，從而影響服務質(zhì) 量(QoS)。一個或者多個服務或者服務分量可以由單個DP承載。稍后將描述輸入格式化塊 1000的操作細節(jié)。
[0128] 數(shù)據(jù)管道是在承載服務數(shù)據(jù)或者相關的元數(shù)據(jù)的物理層中的邏輯信道，其可以承 載一個或者多個服務或者服務分量。
[0129] 此外，數(shù)據(jù)管道單元:在幀中用于分配數(shù)據(jù)信元給DP的基本單位。
[0130]在BICM塊1010中，奇偶校驗數(shù)據(jù)被增加用于糾錯，并且編碼的比特流被映射為復 數(shù)值星座符號。該符號跨越用于相應的DP的特定交織深度被交織。對于高級屬性，在BICM塊 1010中執(zhí)行ΜΜ0編碼，并且另外的數(shù)據(jù)路徑在用于ΜΜ0傳輸?shù)妮敵龆松显黾印Ｉ院髮⒚枋?BICM塊1010的操作細節(jié)。
[0131]幀構造塊1020可以將輸入DP的數(shù)據(jù)信元映射為在幀內(nèi)的0FDM符號。在映射之后， 頻率交織用于頻率域分集，特別地，用于抗擊頻率選擇性衰落信道。稍后將描述幀構造塊 1020的操作細節(jié)。
[0132]在每個幀的開始處插入前導之后，0FDM產(chǎn)生塊1030可以應用具有循環(huán)前綴作為保 護間隔的常規(guī)的0FDM調(diào)制。對于天線空間分集，分布的MI S0方案遍及發(fā)射器被應用。此外， 峰值對平均功率降低(PAPR)方案在時間域中執(zhí)行。對于靈活的網(wǎng)絡規(guī)劃，這個建議提供一 組不同的FFT大小、保護間隔長度和相應的導頻圖案。稍后將描述0FDM產(chǎn)生塊1030的操作細 To
[0133] 信令產(chǎn)生塊1040能夠創(chuàng)建用于每個功能塊操作的物理層信令信息。該信令信息也 被發(fā)送使得感興趣的服務在接收器側被適當?shù)鼗謴?。稍后將描述信令產(chǎn)生塊1040的操作細 To
[0134] 圖2、3和4圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的輸入格式化塊1000。將給出每個圖的描述。
[0135] 圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入格式化塊。圖2示出當輸入信號是單個輸 入流時的輸入格式化模塊。
[0136 ]在圖2中圖示的輸入格式化塊對應于參考圖1描述的輸入格式化塊1000的實施例。 [0137]到物理層的輸入可以由一個或者多個數(shù)據(jù)流組成。每個數(shù)據(jù)流由一個DP承載。模 式適配模塊將輸入數(shù)據(jù)流限制(slice)為基帶幀(BBF)的數(shù)據(jù)字段。系統(tǒng)支持三種類型的輸 入數(shù)據(jù)流:MPEG2-TS、網(wǎng)際協(xié)議（IP)和常規(guī)流(GSKMPEG2-TS特征為固定長度（188字節(jié))分 組第一字節(jié)是同步字節(jié)(0x47) 流由如在IP分組報頭內(nèi)用信號傳送的可變長度IP數(shù)據(jù)報 分組組成。系統(tǒng)對于IP流支持IPv4和IPv6兩者。GS可以由在封裝分組報頭內(nèi)用信號傳送的 可變長度分組或者固定長度分組組成。
[0138] (a)示出用于信號DP的模式適配塊2000和流適配2010,并且(b)示出用于產(chǎn)生和處 理PLS數(shù)據(jù)的PLS