專利名稱：通過加擾來最小化同信道干擾的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，更具體地，涉及抗擊信號干擾。
背景技術(shù)：
廣播系統(tǒng)已經(jīng)包含了對數(shù)字技術(shù)使其成為可能的高質(zhì)量傳輸?shù)男枨?。?shù)字革命已經(jīng)改變了包括音頻和視頻編程以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶拵Х?wù)的傳送。衛(wèi)星通信系統(tǒng)已經(jīng)作為用于支持這種寬帶服務(wù)的可行方案出現(xiàn)了。這樣，功率和帶寬有效調(diào)制和編碼對于衛(wèi)星通信系統(tǒng)非常有利，以便通過噪聲通信信道提供可靠通信。接收機性能受到同信道干擾的消極影響。在頻率的頻譜分配有限且昂貴時，這種干擾主要由于頻率重用而發(fā)生。在實際應(yīng)用中，同信道干擾可能來源于其他系統(tǒng)運營商的傳輸，運行在相鄰的軌道位置中的衛(wèi)星，或者在點波束衛(wèi)星系統(tǒng)中的其他點波束。
傳統(tǒng)上，通過重新設(shè)計頻率分配或者改變(通過升級)傳輸設(shè)施以便限制信號的擴展，已經(jīng)最小化了同信道干擾的負(fù)面效應(yīng)。這些方法需要極大的工程投資(假設(shè)技術(shù)方案是可能的)；這必然需要極大的成本。
因此，存在對最小化同信道干擾而不需要重大的系統(tǒng)重新設(shè)計的通信系統(tǒng)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
這些和其他需要由本發(fā)明來解決，其中提供了一種用于在數(shù)字廣播和交互式系統(tǒng)中最小化同信道干擾的方法。已經(jīng)認(rèn)識到同信道幀之間的互相關(guān)在本質(zhì)上是周期性的。這些幀的每一個包括用于同步載波相位和載波頻率的首部和導(dǎo)頻序列。根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾幀的非首部部分，以便最小化同信道之間的干擾。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，將不同的初始化種子提供給用于每一個同信道的Gold序列發(fā)生器，以便產(chǎn)生不同的擾頻序列。上述安排有利地減少了同信道干擾的影響，從而提高了接收機性能。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的一個方面，公開了一種用于在通信系統(tǒng)中最小化同信道干擾的方法。該方法包括給第一同信道分配第一擾頻序列，所述第一擾頻序列與第一幀的首部或?qū)ьl序列相關(guān)。該方法還包括給與第一同信道相鄰的第二同信道分配第二擾頻序列，所述第二擾頻序列與第二幀的首部或?qū)ьl序列相關(guān)。根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾幀的非首部部分。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一個方面，公開了一種用于在通信系統(tǒng)中最小化同信道干擾的設(shè)備。該設(shè)備包括擾頻器，其被配置成給第一同信道分配第一擾頻序列，所述第一擾頻序列與第一幀的首部或?qū)ьl序列相關(guān)。所述擾頻器給與第一同信道相鄰的第二同信道分配第二擾頻序列，所述第二擾頻序列與第二幀的首部或?qū)ьl序列相關(guān)。根據(jù)各個擾頻序列來加擾幀的非首部部分。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一個方面，公開了一種用于在無線通信系統(tǒng)中進(jìn)行通信的方法。該方法包括經(jīng)由建立在該無線通信系統(tǒng)上的不同通信信道上發(fā)送多個幀。所述通信信道是相鄰的同信道。每一個幀包括用于同步載波相位和載波頻率的首部和導(dǎo)頻序列，并且根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾幀的非首部部分，以便最小化同信道之間的干擾。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一個方面，公開了一種用于在無線通信系統(tǒng)中進(jìn)行通信的設(shè)備。該設(shè)備包括發(fā)射機，其被配置成經(jīng)由建立在該無線通信系統(tǒng)上的不同通信信道上發(fā)送多個幀，其中所述通信信道是相鄰的同信道。每一個幀包括用于同步載波相位和載波頻率的首部和導(dǎo)頻序列，并且根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾幀的非首部部分，以便最小化同信道之間的干擾。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一個方面，公開了一種用于在無線通信系統(tǒng)中進(jìn)行通信的方法。該方法包括經(jīng)由建立在該無線通信系統(tǒng)上的不同通信信道上接收多個幀。所述通信信道是相鄰的同信道。每一個幀包括用于同步載波相位和載波頻率的首部和導(dǎo)頻序列，并且根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾幀的非首部部分，以便最小化同信道之間的干擾。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的再一個方面，公開了一種用于在無線通信系統(tǒng)中進(jìn)行通信的設(shè)備。該設(shè)備包括接收機，其被配置成經(jīng)由建立在該無線通信系統(tǒng)上的不同通信信道上接收多個幀，其中所述通信信道是相鄰的同信道。每一個幀包括用于同步載波相位和載波頻率的首部和導(dǎo)頻序列，并且根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾幀的非首部部分，以便最小化同信道之間的干擾。
簡單地通過說明包括為實現(xiàn)本發(fā)明而設(shè)想的最佳模式的多個具體實施例和實現(xiàn)，從以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其他方面、特征、和優(yōu)點更加清楚。本發(fā)明還能夠有其它和不同的實施例，并且在各種明顯的方面能夠修改其一些細(xì)節(jié)，所有這些都不會背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，附圖和說明書在本質(zhì)上被看作為說明性的，而非限制性的。


在附圖的圖中通過示例而非通過限制說明了本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記指示相同的單元，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的、能夠最小化同信道干擾的數(shù)字廣播系統(tǒng)的示意圖；圖2是在圖1的系統(tǒng)的數(shù)字傳輸設(shè)備中使用的示例性發(fā)射機的示意圖；圖3是在圖1的系統(tǒng)中的示例性數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的示意圖；圖4是在圖1的系統(tǒng)中使用的示例性幀結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5A和5B分別是根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的、用于隔離同信道干擾的擾頻器的示意圖和用于輸出用以構(gòu)造擾碼的Gold碼的Gold序列發(fā)生器的示意圖；圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的、在同信道幀之間的互相關(guān)的周期性質(zhì)的示意圖；圖7是在圖6的擾頻器中使用的示例性Gold序列發(fā)生器的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、用于產(chǎn)生不同的物理層序列的處理的流程圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、用于產(chǎn)生加擾的物理層首部的處理的流程圖；圖10和11是示出了用于確定圖7的m-發(fā)生器的初始化種子的、每對同信道的導(dǎo)頻段的最差情況的互相關(guān)的表；和圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、可以執(zhí)行用于隔離同信道干擾的各種處理的硬件平臺的示意圖。
具體實施例方式
描述了一種用于在數(shù)字廣播和交互式系統(tǒng)中降低同信道干擾的設(shè)備、方法和軟件。在以下描述中，為了解釋，闡述了很多特定細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的全面理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，不需要這些特定細(xì)節(jié)或者使用等同配置可以實踐本發(fā)明是顯而易見的。在其他情況下，以框圖的形式示出了公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以便避免不必要地模糊本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的、能夠最小化同信道干擾的數(shù)字廣播系統(tǒng)的示意圖。數(shù)字通信系統(tǒng)100包括數(shù)字傳輸設(shè)施101，用于產(chǎn)生信號波形以便經(jīng)過通信信道103廣播到一個或多個數(shù)字調(diào)制解調(diào)器105。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通信系統(tǒng)100是支持例如音頻和視頻廣播服務(wù)以及交互式服務(wù)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。交互式服務(wù)包括例如電子節(jié)目指南(EPG)、高速因特網(wǎng)接入、交互式廣告、電話和電子郵件服務(wù)。這些交互式服務(wù)還可以包括諸如Pay Per View(按場次付費)、TV Commerce(電視商務(wù))、Video On Demand(視頻點播)、NearVideo On Demand(近視頻點播)以及Audio On Demand(音頻點播)服務(wù)的電視服務(wù)。在此情況下，調(diào)制解調(diào)器105是衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器。
在廣播應(yīng)用中，廣泛使用了連續(xù)模式調(diào)制解調(diào)器105。對于同步(例如，載波相位和載波頻率)，在低信噪比(SNR)環(huán)境中工作良好的碼與這些調(diào)制解調(diào)器相沖突。物理層首部和/或?qū)ьl符號可以用于這種同步。因此，對于系統(tǒng)性能的重要考慮在于物理層首部和/或?qū)ьl符號的同信道干擾。由于物理層首部和/或?qū)ьl用于獲取和/或跟蹤載波相位、載波頻率，所以這種干擾可以降低接收機性能。
傳統(tǒng)的數(shù)字廣播系統(tǒng)(未示出)需要在幀結(jié)構(gòu)中使用除了正常的開銷比特之外的額外訓(xùn)練符號用于其同步處理。在信噪比(SNR)低時特別需要開銷的增加；當(dāng)與高階調(diào)制結(jié)合使用高性能碼時，這種情況是典型的。傳統(tǒng)上，連續(xù)模式調(diào)制解調(diào)器使用反饋控制環(huán)路來獲取和跟蹤載波頻率和相位。在這種同步處理中，簡單地忽略包含已知數(shù)據(jù)符號的FEC(前向糾錯)編碼的數(shù)據(jù)字段，例如塊碼的前導(dǎo)。完全基于反饋控制環(huán)路的這種傳統(tǒng)方法易產(chǎn)生強射頻(RF)相位噪聲和熱噪聲，從而導(dǎo)致總體接收機性能的高周期滑移速率(slip rates)和錯誤平層(error floor)。因此，除了受限的獲取范圍和長的獲取時間之外，就用于特定性能目標(biāo)的訓(xùn)練符號而言，增加的開銷加重了這些方法的負(fù)擔(dān)。此外，這些傳統(tǒng)的同步技術(shù)依賴于具體的調(diào)制方案，從而妨礙了調(diào)制方案使用方面的靈活性。
在圖1的系統(tǒng)100中，調(diào)制解調(diào)器105通過檢查嵌入在廣播數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)(圖4中所示)中的前導(dǎo)和/或唯一字(unique word，UW)來實現(xiàn)載波同步，從而降低了為了訓(xùn)練目的而專門指定的額外開銷的使用。下面參照圖3更全面地描述數(shù)字調(diào)制解調(diào)器105。
在該離散通信系統(tǒng)100中，傳輸設(shè)施101產(chǎn)生表示媒體內(nèi)容(例如，音頻、視頻、文本信息、數(shù)據(jù)等)的可能消息的離散集合；每一個可能消息具有對應(yīng)的信號波形。這些信號波形被通信信道103減弱或者改變。為了抗擊噪聲信道103，傳輸設(shè)施101使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼。
由傳輸設(shè)施101產(chǎn)生的LDPC碼使得能夠進(jìn)行高速實現(xiàn)，而不會導(dǎo)致任何性能損失。從傳輸設(shè)施101輸出的這些構(gòu)造的LDPC碼避免了給比特節(jié)點分配少量的校驗節(jié)點，所述比特節(jié)點由于調(diào)制方案(例如，8PSK)而已經(jīng)易受信道錯誤的攻擊。這種LDPC碼具有可平行化的解碼處理(與turbo碼不同)，所述解碼處理有利地包括簡單操作，諸如加、比較和表查找。而且，精心設(shè)計的LDPC碼沒有展現(xiàn)任何錯誤平層的跡象。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，傳輸設(shè)施101使用以下在圖2中解釋的相對簡單的編碼技術(shù)，基于奇偶校驗矩陣(其在解碼期間有助于有效的存儲器存取)產(chǎn)生LDPC碼，以便與衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器105通信。
圖2是在圖1的系統(tǒng)的數(shù)字傳輸設(shè)施中使用的示例性發(fā)射機的示意圖。發(fā)射機200裝備有LDPC編碼器203，用于接受來自信息源201的輸入并輸出適合于在接收機105處的糾錯處理的、具有較高冗余度的編碼流。信息源201由離散字母表X產(chǎn)生k個信號。使用奇偶校驗矩陣來指定LDPC碼。另一方面，編碼LDPC碼通常需要指定發(fā)生器矩陣。即使能夠使用高斯消除，根據(jù)奇偶校驗矩陣獲得發(fā)生器矩陣，但是所得矩陣不再是稀疏的，并且存儲大的發(fā)生器矩陣可能是復(fù)雜的。
編碼器203使用簡單編碼技術(shù)，根據(jù)給調(diào)制器205的字母表Y產(chǎn)生信號，所述編碼技術(shù)通過將結(jié)構(gòu)強加到奇偶校驗矩陣上而僅使用奇偶校驗矩陣。具體地，通過將矩陣的特定部分約束為三角形，而將限制置于奇偶校驗矩陣上。這種限制導(dǎo)致了可忽略的性能損失，并且因此，建立了有吸引力的平衡。在2003年7月3日申請的、標(biāo)題為“Methodand System for Providing Low Density Parity Check(LDPC)Encoding”的同時待審專利申請(代理人卷號為PD-203016；序列號為10/613,823)中更全面地描述了這種奇偶校驗矩陣的構(gòu)造，該同時待審專利申請的全部內(nèi)容通過引用合并于此。
調(diào)制器205將來自編碼器203的編碼消息映射到發(fā)送到發(fā)射天線207的信號波形，該發(fā)射天線207經(jīng)由通信信道103發(fā)射這些波形。因此，編碼消息被調(diào)制且被分配給發(fā)射天線207。來自發(fā)射天線207的傳輸傳播到數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，如下所述。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)的情況下，經(jīng)由衛(wèi)星中繼來自天線207的發(fā)射信號。發(fā)射機200還包括擾頻器209，用于改變用于傳輸?shù)姆?，以便最小化同信道干擾，如以下更全面地描述的。
圖3是在圖1的系統(tǒng)中的示例性數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的示意圖。作為調(diào)制器/解調(diào)器的數(shù)字調(diào)制解調(diào)器300支持來自發(fā)射機200的信號的發(fā)送和接收。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，調(diào)制器300具有前端模塊301，其提供從天線303接收的LDPC編碼信號的過濾和符號定時同步；載波同步模塊302，其提供從前端模塊301輸出的信號的頻率和相位獲取和跟蹤。去映射器305執(zhí)行從載波同步模塊302輸出的接收信號的去映射。在解調(diào)之后，信號被轉(zhuǎn)發(fā)到LDPC解碼器307，其通過產(chǎn)生消息X’而嘗試重建原始源消息。
在發(fā)射側(cè)，調(diào)制解調(diào)器300使用LDPC編碼器309來編碼輸入信號。編碼信號隨后由調(diào)制器311調(diào)制，所述調(diào)制器311可以使用多種調(diào)制方案——例如，二相相移鍵控(BPSK)、四相相移鍵控(QPSK)、8PSK、16幅度相移鍵控(APSK)、32APSK、高階正交幅度調(diào)制(QAM)、或者其它高階調(diào)制方案。
圖4是在圖1的系統(tǒng)中使用的示例性幀結(jié)構(gòu)的示意圖。通過示例，示出了可以支持例如衛(wèi)星廣播和交互式服務(wù)的LDPC編碼幀400。幀400包括物理層首部(表示為“PLHEADER”)401且占用一個時隙，以及用于數(shù)據(jù)或其它凈荷的其他時隙403。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，幀400利用了導(dǎo)頻塊405來輔助同步載波相位和頻率。注意的是，導(dǎo)頻塊405是可選的，并且經(jīng)由導(dǎo)頻插入處理來插入該導(dǎo)頻塊405。盡管在16個時隙403之后示出了表示唯一字(UW)的導(dǎo)頻塊(或?qū)ьl序列)405，但是沿著幀400可以將導(dǎo)頻塊405插入在任何地方。
在示例性實施例中，每1440個符號導(dǎo)頻插入處理插入導(dǎo)頻塊。在此情境下，導(dǎo)頻塊包括36個導(dǎo)頻符號。例如，在物理層幀400中，因此在PLHEADER之后1440個符號處插入第一道頻塊，在2880個符號之后插入第二導(dǎo)頻塊，等等。如果導(dǎo)頻塊位置與下一PLHEADER的開始重合，則不插入導(dǎo)頻塊。在標(biāo)題為“Method and Apparatus forProviding Carrier Synchronization in Digital Broadcast andInteractive Systems”的同時待審申請(2004年5月10日申請；序列號為10/842,325)中進(jìn)一步詳細(xì)描述了上述導(dǎo)頻插入處理，該同時待審申請全部合并于此。
根據(jù)本發(fā)明實施例的載波同步模塊302(圖3)將PLHEADER 401和/或UW 405用于載波頻率和相位同步。如前所述，傳統(tǒng)上，在連續(xù)模式調(diào)制解調(diào)器中忽略包含已知數(shù)據(jù)符號(例如，PLHEADER 401)的FEC編碼數(shù)據(jù)。也就是，PLHEADER 401和/或UW 405用于載波同步，即，用于輔助進(jìn)行頻率獲取和跟蹤操作，以及相位跟蹤環(huán)路。這樣，PLHEADER 401和UW 405被看作“訓(xùn)練”或“導(dǎo)頻”符號，并且單獨或共同構(gòu)成了訓(xùn)練塊。
對于8PSK調(diào)制，導(dǎo)頻序列405是36符號長的段(其中每個符號是(1+j)/_)；也就是36個符號(PSK)。在幀400中，導(dǎo)頻序列405可以被插入在數(shù)據(jù)的1440個符號之后。在此情境下，根據(jù)調(diào)制、編碼和導(dǎo)頻配置，PLHEADER 401可以具有64種可能的格式。
為了減輕同信道干擾的影響，給幀400的非首部部分407加擾。參照圖5A、5B和8、9進(jìn)一步解釋加擾處理。如在本文中使用的，加擾的導(dǎo)頻序列還被表示為幀400的“導(dǎo)頻段”。此外，盡管幀400展現(xiàn)了用于8PSK-調(diào)制的幀的結(jié)構(gòu)，但是當(dāng)以長幀模式進(jìn)行發(fā)送(例如，64800數(shù)據(jù)比特/幀)時，QPSK-調(diào)制的幀可以包含22個導(dǎo)頻段。
盡管參照支持衛(wèi)星廣播和交互式服務(wù)(并且與數(shù)字視頻廣播(DVB)-S2標(biāo)準(zhǔn)兼容)的結(jié)構(gòu)描述了幀400，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到本發(fā)明的載波同步技術(shù)可以應(yīng)用于其他幀結(jié)構(gòu)。
圖5A是根據(jù)本發(fā)明實施例的、用于隔離同信道干擾的擾頻器的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，擾碼是可以由Gold碼構(gòu)造的復(fù)序列。也就是，擾頻器209產(chǎn)生擾頻序列Rn(i)。表1定義了擾頻序列Rn(i)如何根據(jù)圖7的擾頻器邏輯，使用擾頻器209加擾幀。具體地，表1示出了基于擾頻器209的輸出的、輸入符號到輸出符號的映射。

表1通過將不同種子用于兩個m-序列發(fā)生器的任一個，可以產(chǎn)生不同的Gold序列。通過將不同種子用于不同服務(wù)，可以降低相互干擾。
在廣播模式下，對于特定物理信道，90個符號的物理層首部401可以保持不變。Gold序列在每個幀的開始處被重新設(shè)置，并且因此，加擾的導(dǎo)頻也是周期性的，其周期等于幀長。由于幀中承載數(shù)據(jù)的信息改變并且看來似乎是隨機的，因此同信道干擾是隨機的并且降低了工作信噪比。然而，由于物理層首部401和導(dǎo)頻塊405的時變本質(zhì)而使得根據(jù)用于這種獲取和跟蹤的這些導(dǎo)頻和物理層首部，對于接收機載波和相位估計是有偏差的。除了與隨機數(shù)據(jù)相關(guān)的信噪比降低之外，這將降低性能。
擾頻器209利用不同的擾頻序列(共n個)來進(jìn)一步隔離同信道干擾。每個擾頻序列或?qū)ьl序列對應(yīng)于不同的種子n。通過示例，提供了17種可能配置，如下表2所示。在每種配置中，為物理層首部提供一個擾頻序列并且為導(dǎo)頻提供一個擾頻序列。根據(jù)Gold序列的不同種子而指定不同的導(dǎo)頻。
圖5B提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的、用于輸出用來構(gòu)造擾碼的Gold碼的Gold序列發(fā)生器的示意圖。如圖所示，Gold序列發(fā)生器500使用兩個偽噪聲(PN)序列發(fā)生器501、503來產(chǎn)生序列的“優(yōu)選對”?！皟?yōu)選對”可以通過“優(yōu)選多項式”來指定(如圖7的擾頻器中所見)。這些PN序列發(fā)生器501、503的輸出被饋送到XOR邏輯505，所述XOR邏輯505對輸出序列執(zhí)行異或函數(shù)以產(chǎn)生Gold序列。Gold序列發(fā)生器500由展現(xiàn)好的周期性互相關(guān)屬性的大的序列類而產(chǎn)生Gold序列。使用周期為N＝2n-1的指定對序列u和v來定義Gold序列；這種對被稱為“優(yōu)選對”。如下定義Gold序列的集合G(u，v)G(u，v)＝{u，v，u_v，u_Tv，u_T2v，...，u_TN-1v}等式1其中，T表示將矢量向左循環(huán)移位一個位置的運算符，而_表示模2加法。注意G(u，v)包含周期為N的N+2個序列。Gold序列具有如下屬性任意兩個Gold序列之間的互相關(guān)或者其移位版本之間的互相關(guān)采取3個值-t(n)、-1、或t(n)-2中的一個，其中t(n)=1+2(n+1)/2neven1+2(n+2)/2nodd]]>等式2返回到擾頻器209，在操作中，將不同的種子或者物理層序列用于“相鄰的同信道”。通過在物理層信令和表示不同Gold序列的不同種子之間逐個地進(jìn)行相關(guān)，擾頻器209的加擾機制有利地減少了信令。表2列舉了8進(jìn)制格式的用于物理層首部的擾頻序列的選擇。

表2假設(shè)數(shù)據(jù)在同信道中是獨立的。因此，同信道干擾僅包括與在信道的導(dǎo)頻段之間的互相關(guān)相對應(yīng)的項。一個信道的數(shù)據(jù)和在其他信道上的導(dǎo)頻段也是不相關(guān)的。根據(jù)重疊的程度，相關(guān)可以是完全的或者部分的。在等式3中示出了導(dǎo)頻段x(n)和y(n)的相關(guān)CXY(n)，其中和基于重疊符號的數(shù)量。
CXY(n)=136Σkx(k)y*(k-n)]]>等式3此外，注意到這些互相關(guān)在本質(zhì)上是周期性的很重要；也就是，它們以幀速率再現(xiàn)。如圖6所示，與同信道1相關(guān)的幀601、603相對于同信道2的幀605、607簡單地移位。
如果同信道使用相同的種子并且完全對準(zhǔn)了所述同信道(具有對準(zhǔn)的幀邊界)，那么其導(dǎo)頻段的互相關(guān)產(chǎn)生以下關(guān)系式CXY(O)＝AxAyejφ等式4其中，Ax和Ay分別是矢量x(k)和y(k)的振幅，而φ是矢量x(k)和y(k)之間的相位差。該相關(guān)具有旋轉(zhuǎn)所需要的用戶信號的效果，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的干擾。
圖7是在圖6的擾頻器中使用的示例性Gold序列發(fā)生器的示意圖。通過將不同的Gold序列用于同信道，即，將不同的初始化種子用于同信道的每一個，可以降低干擾。在本示例中，Gold序列發(fā)生器700利用優(yōu)選多項式1+X7+X18和1+Y5+Y7+Y10+Y18。繼續(xù)圖5的示例，為了維持17個同信道，在本發(fā)明的示例性實施例中，表3和4中的種子可以被編程到m-序列發(fā)生器701中。如下初始化多項式X(0)＝1，且X(1)＝X(2)＝...X(17)＝0；并且Y(0)＝Y(jié)(1)＝X(2)＝...X(17)＝1。在表3中還列出了與初始化相對應(yīng)的Gold碼序列號“n”。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過使用次優(yōu)的搜索算法來產(chǎn)生種子，所述次優(yōu)的搜索算法最小化了每對同信道導(dǎo)頻段之間的最差互相關(guān)。

表3

表4在圖10和11中分別給出了表3和4所列的同信道的任意兩個之間的最差情況相關(guān)。在圖10中可見最大互相關(guān)為-2.78dB(用粗體字突出)。對于圖11，該最大互相關(guān)出現(xiàn)在-2.92dB。可以觀察到盡管Gold序列自身具有良好的互相關(guān)屬性，但是導(dǎo)頻段可展現(xiàn)差的互相關(guān)特性。這是由于如下事實這些段僅為36符號長，并且種子選擇過程受到最差互相關(guān)約束。
現(xiàn)在進(jìn)一步解釋圖8和9中的加擾處理。
圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的、用于產(chǎn)生不同的物理層序列的處理的流程圖。在步驟801中，將不同的初始化種子分配給各個同信道。接著，通過步驟803，基于該種子產(chǎn)生Gold序列。然后在步驟805中，由用于每一不同服務(wù)的Gold序列構(gòu)造擾頻序列。在步驟807中，由擾頻器209(圖2)輸出物理層序列。
圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的、用于產(chǎn)生加擾的物理層首部的處理的流程圖。在步驟901中，(圖2的)發(fā)射機200接收與物理層首部或?qū)ьl序列相關(guān)的輸入符號。在步驟903中，發(fā)射機根據(jù)由擾頻器209產(chǎn)生的擾頻序列映射輸入符號。然后通過步驟905產(chǎn)生輸出符號。其后，發(fā)射機輸出具有加擾的物理序列和/或加擾的導(dǎo)頻序列的幀(步驟907)。
圖12說明了在其上可以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性硬件。計算系統(tǒng)1200包括總線1201或者其他用于傳遞信息的通信機制，以及用于處理信息的、連接到總線1201的處理器1203。計算系統(tǒng)1200還包括連接到總線1201的主存儲器1205，諸如隨機存取存儲器(RAM)或者其它動態(tài)存儲設(shè)備，用于存儲信息和要由處理器1203執(zhí)行的指令。主存儲器1205還可以用于在處理器1203執(zhí)行指令期間臨時存儲變量或者其它中間信息。計算系統(tǒng)1200可以還包括連接到總線1201的只讀存儲器(ROM)1207或者其態(tài)靜態(tài)存儲設(shè)備，用于存儲靜態(tài)信息和處理器1203的指令。諸如磁盤或光盤的存儲設(shè)備1209連接到總線1201，用于持久存儲信息和指令。
計算系統(tǒng)1200可以經(jīng)由總線1201連接到用于向用戶顯示信息的顯示器1211，諸如液晶顯示器或者有源矩陣顯示器。諸如包括文字?jǐn)?shù)字和其他鍵的鍵盤的輸入設(shè)備1213可以連接到用于將信息和命令選擇傳遞給處理器1203的總線1201。輸入設(shè)備1213可以包括用于將方向信息和命令選擇傳遞到處理器1203以及控制在顯示器1211上的光標(biāo)移動的光標(biāo)控制，諸如鼠標(biāo)、跟蹤球、或光標(biāo)方向鍵。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，響應(yīng)于處理器1203執(zhí)行在主存儲器1205中包含的一組指令，可以由計算系統(tǒng)1200提供圖8和9的處理。這種指令可以從諸如存儲設(shè)備1209的另一計算機可讀介質(zhì)讀取到主存儲器1205中。包含在主存儲器1205中的指令布置的執(zhí)行使得處理器1203執(zhí)行在此描述的處理步驟。還可以使用多處理布置中的一個或多個處理器來執(zhí)行包含在主處理器1205中的指令。在可替換的實施例中，可以替代軟件指令或者與軟件指令相結(jié)合使用硬連線電路來實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。在另一示例中，可以使用諸如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的可重新配置的硬件，其中通常通過編程存儲器查找表，其邏輯門的功能和連接布局在運行時是可定制的。因此，本發(fā)明的實施例不限于硬件電路和軟件的任何特定組合。
計算系統(tǒng)1200還包括至少一個連接到總線1201的通信接口1215。通過連接到網(wǎng)絡(luò)鏈路(未示出)，通信接口1215提供了雙向數(shù)據(jù)通信。通信接口1215發(fā)送和接收電信號、電磁信號或光信號，這些信號承載表示各種信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。此外，通信接口1215可以包括外圍接口設(shè)備，諸如通用串行總線(USB)接口、PCMCIA(個人計算機內(nèi)存卡國際協(xié)會)接口等。
處理器1203可以執(zhí)行經(jīng)由通信接口1215正被接收的代碼，和/或?qū)⒋a存儲在存儲設(shè)備1209或者其他非易失性存儲器中以便以后執(zhí)行。以此方式，計算系統(tǒng)1200可以以載波的形式獲得應(yīng)用程序代碼。
在此使用的術(shù)語“計算機可讀介質(zhì)”指的是任何介質(zhì)，其參與了給處理器1203提供指令以便執(zhí)行。這種介質(zhì)可以采用很多形式，包括但不限于非易失性介質(zhì)、易失性介質(zhì)、和傳輸介質(zhì)。非易失性介質(zhì)包括例如光或磁盤，諸如存儲設(shè)備1209。易失性介質(zhì)包括動態(tài)存儲器，諸如主存儲器1205。傳輸介質(zhì)包括同軸電纜、銅線和光纖，其中包括包含總線1201的線路。傳輸介質(zhì)還可以采用聲、光、或電磁波的形式，諸如在射頻(RF)和紅外(IR)數(shù)據(jù)通信期間產(chǎn)生的那些波。計算機可讀介質(zhì)的常見形式包括例如軟盤、軟磁盤、硬盤、磁帶、任何其它磁介質(zhì)、CD-ROM、CDRW、DVD、任何其它光介質(zhì)、穿孔卡片、紙帶、光標(biāo)記頁、具有孔或者其它光可識別標(biāo)記的圖案的任何其它物理介質(zhì)、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存儲芯片或卡盤、載波、或者計算機可以讀取的任何其它介質(zhì)。
在將指令提供給處理器以便執(zhí)行的過程中可能涉及各種形式的計算機可讀介質(zhì)。例如，可以將用于執(zhí)行至少部分本發(fā)明的指令初始承載在遠(yuǎn)程計算機的磁盤上。在此情境下，遠(yuǎn)程計算機將指令加載到主存儲器中，并且使用調(diào)制解調(diào)器經(jīng)由電話線發(fā)送該指令。本地系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器接收電話線上的數(shù)據(jù)，并且使用紅外發(fā)射機將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成紅外信號，且將該紅外信號發(fā)送到便攜式計算設(shè)備，諸如個人數(shù)字助理(PDA)或者膝上電腦。便攜式計算設(shè)備上的紅外檢測器接收由紅外信號承載的信息和指令并將數(shù)據(jù)放置在總線上。總線將數(shù)據(jù)傳送到主存儲器，其中處理器從該主存儲器檢索該指令并執(zhí)行?？蛇x地，在處理器執(zhí)行之前或之后將由主存儲器接收的指令存儲在存儲設(shè)備上。
因此，本發(fā)明的各種實施例提供了一種用于在數(shù)字廣播和交互式系統(tǒng)中最小化同信道干擾的方法。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到同信道幀之間的互相關(guān)在本質(zhì)上是周期性的。這些幀的每一個包括用于同步載波相位和載波頻率的首部和導(dǎo)頻序列。根據(jù)各個不同的擾頻序列加擾幀的非首部部分以便最小化同信道之間的干擾。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，將不同的初始化種子提供給用于每個同信道的Gold序列發(fā)生器以便產(chǎn)生不同的擾頻序列。上述布置有利地降低了同信道干擾的影響，從而提高了接收機性能。
雖然已經(jīng)結(jié)合多個實施例和實現(xiàn)描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此，而是覆蓋了屬于所附權(quán)利要求的范圍的各種明顯修改和等同布置。
權(quán)利要求
1.一種用于在通信系統(tǒng)中最小化同信道干擾的方法，所述方法包括步驟給第一同信道分配第一擾頻序列，所述第一擾頻序列與第一幀的首部或?qū)ьl序列相關(guān)；給與所述第一同信道相鄰的第二同信道分配第二擾頻序列，所述第二擾頻序列與第二幀的首部或?qū)ьl序列相關(guān)；其中根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾所述幀的非首部部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中這些擾頻序列是基于具有相應(yīng)不同的種子的Gold序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述同信道是17個同信道中的同信道，與所述17個同信道相對應(yīng)的種子由表A或表B指定
表A
表B。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括步驟確定所述種子以便最小化最差互相關(guān)條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述通信系統(tǒng)包括支持?jǐn)?shù)字廣播和交互式應(yīng)用的衛(wèi)星。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述首部或所述導(dǎo)頻序列用于獲取或跟蹤載波相位和載波頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述首部和所述導(dǎo)頻序列用于獲取或跟蹤載波相位和載波頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括步驟根據(jù)調(diào)制方案來發(fā)送所述幀，所述調(diào)制方案包括二相相移鍵控(BPSK)、四相相移鍵控(QPSK)、8PSK、16幅度相移鍵控(APSK)、32APSK、或高階正交幅度調(diào)制(QAM)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括步驟根據(jù)不同的調(diào)制方案調(diào)制所述幀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中每個所述幀包括根據(jù)低密度奇偶校驗(LDPC)編碼而編碼的信息。
11.一種計算機可讀介質(zhì)，其承載用于在通信系統(tǒng)中最小化同信道干擾的指令，所述指令在執(zhí)行時被安排來使一個或多個處理器執(zhí)行權(quán)利要求1的方法。
12.一種用于在通信系統(tǒng)中最小化同信道干擾的設(shè)備，包括擾頻器，其被配置成給第一同信道分配第一擾頻序列，所述第一擾頻序列與第一幀的首部或?qū)ьl序列相關(guān)，其中所述擾頻器給與所述第一同信道相鄰的第二同信道分配第二擾頻序列，所述第二擾頻序列與第二幀的首部或?qū)ьl序列相關(guān)，其中根據(jù)各個擾頻序列來加擾所述幀的非首部部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述擾頻序列是基于具有不同種子的Gold序列。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述同信道是17個同信道中的同信道，與所述17個同信道相對應(yīng)的種子由表A或表B指定
表A
表B。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，還包括用于確定所述種子以便最小化最差互相關(guān)條件的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述通信系統(tǒng)包括支持?jǐn)?shù)字廣播和交互式應(yīng)用的衛(wèi)星。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述首部或所述導(dǎo)頻序列用于獲取或跟蹤載波相位和載波頻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述首部和所述導(dǎo)頻序列用于獲取或跟蹤載波相位和載波頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，還包括發(fā)射機，其被配置成根據(jù)調(diào)制方案來發(fā)送所述幀，所述調(diào)制方案包括二相相移鍵控(BPSK)、四相相移鍵控(QPSK)、8PSK、16幅度相移鍵控(APSK)、32APSK、或高階正交幅度調(diào)制(QAM)。
20.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，還包括調(diào)制器，其被配置成根據(jù)不同的調(diào)制方案調(diào)制所述幀。
21.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中每個所述幀包括根據(jù)低密度奇偶校驗(LDPC)編碼而編碼的信息。
22.一種用于在無線通信系統(tǒng)中進(jìn)行通信的方法，所述方法包括步驟經(jīng)由建立在所述無線通信系統(tǒng)上的不同通信信道上發(fā)送多個幀，這些通信信道是相鄰的同信道，其中每一個所述幀包括用于同步載波相位和載波頻率的首部和導(dǎo)頻序列，并且根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾所述幀的非首部部分，以便最小化所述同信道之間的干擾。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中每一個所述幀具有根據(jù)數(shù)字視頻廣播(DVB)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)。
24.一種用于在無線通信系統(tǒng)中進(jìn)行通信的設(shè)備，包括發(fā)射機，其被配置成經(jīng)由建立在所述無線通信系統(tǒng)上的不同通信信道發(fā)送多個幀，其中這些通信信道是相鄰的同信道，其中每一個所述幀包括用于同步載波相位和載波頻率的首部和導(dǎo)頻序列，并且根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾所述幀的非首部部分，以便最小化所述同信道之間的干擾。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的設(shè)備，其中每一個所述幀具有根據(jù)數(shù)字視頻廣播(DVB)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)。
26.一種用于在無線通信系統(tǒng)中進(jìn)行通信的方法，所述方法包括步驟經(jīng)由建立在所述無線通信系統(tǒng)上的不同通信信道接收多個幀，這些通信信道是相鄰的同信道，其中每一個所述幀包括用于同步載波相位和載波頻率的首部和導(dǎo)頻序列，并且根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾所述幀的非首部部分，以便最小化所述同信道之間的干擾。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中每一個所述幀具有根據(jù)數(shù)字視頻廣播(DVB)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)。
28.一種用于在無線通信系統(tǒng)中進(jìn)行通信的設(shè)備，包括接收機，其被配置成經(jīng)由建立在所述無線通信系統(tǒng)上的不同通信信道接收多個幀，其中這些通信信道是相鄰的同信道，其中每一個所述幀包括用于同步載波相位和載波頻率的首部和導(dǎo)頻序列，并且根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾所述幀的非首部部分，以便最小化所述同信道之間的干擾。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，其中每一個所述幀具有根據(jù)數(shù)字視頻廣播(DVB)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
公開了一種被提供用于在通信系統(tǒng)中最小化同信道干擾的方法。根據(jù)各個不同的擾頻序列來加擾經(jīng)由所述通信系統(tǒng)發(fā)送的幀的非首部部分。上述配置特別適合于數(shù)字衛(wèi)星廣播和交互式系統(tǒng)。
文檔編號H04J11/00GK1993914SQ200580026710
公開日2007年7月4日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者孫鳳文, 拉卡什米·伊爾, 約瑟夫·桑托, 歐內(nèi)斯特·C.·陳, 沙米克·梅特, 丹尼斯·萊, 周廣財, 林同生 申請人:直視集團(tuán)公司