專利名稱：：一種單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于無線通信領域，更具體地涉及一種單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法。
背景技術：
：數(shù)字電視無線數(shù)字廣播傳輸系統(tǒng)，作為數(shù)字電視無線數(shù)字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(zhì)量息息相關，并因此受到了人們格外的廣泛關注。數(shù)字電視無線數(shù)字廣播相關技術及其相關產(chǎn)業(yè)是通信與計算機領域內(nèi)發(fā)展較快，市場前景較好的產(chǎn)業(yè)。在數(shù)字電視無線數(shù)字廣播相關技術上，目前各國關注的重點是，如何為復雜波傳環(huán)境下的數(shù)字電視無線數(shù)字廣播提供低成本的可靠高速移動的實現(xiàn)方案。無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機傳輸技術是數(shù)字電視無線數(shù)字廣播系統(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(wǎng)、數(shù)字電視無線數(shù)字廣播等諸多領域中的廣泛應用。OFDM信號較高的峰均功率比(PAPR)對放大器和數(shù)模轉換器的線性范圍有很高的要求，如果系統(tǒng)的線性范圍不能滿足信號的變化，則會造成信號畸變，使信號頻譜發(fā)生變化，從而導致子信道之間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生相互干擾，使系統(tǒng)性能惡化。因此，必須要考慮如何減小OFDM信號中大峰值功率信號的出現(xiàn)概率并降低非線性失真影響的解決方案。采用單頻網(wǎng)的組網(wǎng)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)字電視無線數(shù)字廣播傳輸系統(tǒng)的頻譜利用率。在實際單頻網(wǎng)通信環(huán)境中，數(shù)字電視無線數(shù)字廣播通信系統(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。單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機傳輸方法是實現(xiàn)可靠數(shù)字電視單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播的關鍵技術。利用數(shù)字電視單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播傳輸系統(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)字電視無線數(shù)字廣播傳輸系統(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)境提出一種單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，可以滿足高數(shù)據(jù)率可控制多業(yè)務數(shù)字電視單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播傳輸?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."OFDMforwirelessmultimediacommunicatiohs，，·Boston:ArtechHouse，2000.Y.Wu,S.Hirakawa,U.H.Reimers,andJ.Whitaker."Overviewofdigitaltelevisiondevelopment，"ProceedingsoftheIEEE，SpecialIssueonGlobalDigitalTelevision:TechnologyandEmergingServices,pp.8-21,Jan.2006.M.S.Richer,G.Reitmeier,T.Gurley,G.A.Jones,J.ffhitaker,andR.Rast.“TheATSCdigitaltelevisionsystem,"ProceedingsoftheIEEE,SpecialIssueonGlobalDigitalTelevision-TechnologyandEmergingServices,pp.37-43,Jan.2006.U.LadebuschandC.A.Liss."TerrestrialDVB(DVB-T):Abroadcasttechnologyforstationaryportableandmobileuse,"ProceedingsoftheIEEE,SpecialIssueonGlobalDigitalTelevision-TechnologyandEmergingServices,pp.183-194，Jan.2006.M.TakadaandM.Saito.“TransmissionsystemsforISDB-T,'^ProceedingsoftheIEEE,SpecialIssueonGlobalDigitalTelevision!TechnologyandEmergingServices,pp.251-256,Jan.2006.
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對高數(shù)據(jù)率可控制多業(yè)務數(shù)字電視單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播問題，提出了一種單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法。本發(fā)明提出的一種單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，其特征在于它包括下列步驟1)單頻網(wǎng)的中心數(shù)據(jù)管理器將多媒體數(shù)據(jù)流經(jīng)媒體數(shù)據(jù)處理器轉換成比特流，利用反饋移位寄存器產(chǎn)生的擾碼序列進行加擾處理以形成輸入數(shù)據(jù)比特流；2)單頻網(wǎng)的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理器將輸入數(shù)據(jù)比特流在頻域上形成FFT數(shù)據(jù)塊，F(xiàn)FT表示快速離散傅立葉變換，F(xiàn)FT數(shù)據(jù)塊的長度為K；3)單頻網(wǎng)的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)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(jù)塊調(diào)制至單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機支路上形成空頻調(diào)制FFT數(shù)據(jù)塊，并調(diào)整各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機支路的時間同步以保證網(wǎng)絡中的所有發(fā)射機都在同一時間對空頻調(diào)制FFT數(shù)據(jù)塊進行處理；4)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機采用IFFT將空頻調(diào)制FFT數(shù)據(jù)塊變換為空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊Dt。tal，IFFT表示快速離散傅立葉反變換；5)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機按順序?qū)⒖疹l調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊平分成兩塊，空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值子塊D1和空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值子塊D2,Dtotal=[D1,D2]；6)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機通過峰均功率比調(diào)整單元對空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值子塊D1、空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值子塊D2進行信號加、減、共軛運算處理并重新合成新的空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊Dnrat，新的空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊Dmw采用如下生成模式得到，生成模式1為Dnrat=[D1,D2]，生成模式2為權利要求1.一種單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，其特征在于它包括下列步驟1)單頻網(wǎng)的中心數(shù)據(jù)管理器將多媒體數(shù)據(jù)流經(jīng)媒體數(shù)據(jù)處理器轉換成比特流，利用反饋移位寄存器產(chǎn)生的擾碼序列進行加擾處理以形成輸入數(shù)據(jù)比特流；2)單頻網(wǎng)的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理器將輸入數(shù)據(jù)比特流在頻域上形成FFT數(shù)據(jù)塊，F(xiàn)FT表示快速離散傅立葉變換，F(xiàn)FT數(shù)據(jù)塊的長度為K；3)單頻網(wǎng)的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)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(jù)塊調(diào)制至單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機支路上形成空頻調(diào)制FFT數(shù)據(jù)塊，并調(diào)整各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機支路的時間同步以保證網(wǎng)絡中的所有發(fā)射機都在同一時間對空頻調(diào)制FFT數(shù)據(jù)塊進行處理；4)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機采用IFFT將空頻調(diào)制FFT數(shù)據(jù)塊變換為空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊Dt。tal，IFFT表示快速離散傅立葉反變換；5)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機按順序?qū)⒖疹l調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊平分成兩塊，空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值子塊D1和空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值子塊D2,Dtotal=[D1,D2]；6)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機通過峰均功率比調(diào)整單元對空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值子塊D1、空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值子塊D2進行信號加、減、共軛運算處理并重新合成新的空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊Dnrat，新的空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊Dnrat采用如下生成模式得到，生成模式1為Dmw=[D1,D2]，生成模式2為Dnew=[D丨，VIT^D1+D2)]，生成模式3為Dnew=[D1,ViT^D1-D2)]，生成模式4為Dew=[7172(0!+D2),D2]，生成模式5為Dnew^Jx/iT^D〗-D2),D2]，生成模式6為Dnew=[JiniOl+O2),VIT^D1-D2)]，生成模式7為Dnew=[D，D2]，生成模式8為Dnew=[D*!,VTT^Di1+D2)]，生成模式9為Dnew=[D、，VTT^D-D2)]，生成模式10為Dnew=(^(0^1+D2)D2]，生成模式U為Dnew=[VIT^(Di1-D2)jD2]，生成模式12為Dnew=[7172(0*!+D2)Vl72(D*i-D2)]，比較12種生成模式合成的空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊Dnew，選取其中具有最低峰均功率比的降峰均功率比空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊D=，并將降峰均功率比空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊D=所對應采用的生成模式信息發(fā)送給業(yè)務指標序列設置單元，其中，D^表示對空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值子塊D1的各空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值進行共軛運算處理而得到的空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值子塊；7)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(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)務指標序列設置單元所設置的業(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，業(yè)務指標序列包含著并且唯一表達著單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機的各系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務模式信息；8)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(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與降峰均功率比空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊的長度在數(shù)值上相等，即K=4XX；9)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機將降峰均功率比空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊、時域嵌入訓練序列離散樣值塊直接疊加形成時域嵌入訓練序列降峰均功率比空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊，作為幀體；10)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機將循環(huán)前綴作為保護間隔即幀頭插入時域嵌入訓練序列降峰均功率比空頻調(diào)制時域離散數(shù)據(jù)樣值塊即幀體，以形成信號幀，循環(huán)前綴的長度為C；11)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(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；12)單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機將基帶信號上變頻至載波上形成射頻信號發(fā)射到空中無線信道；13)單頻網(wǎng)中的無線數(shù)字廣播信號接收機檢測接收單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(fā)射機所發(fā)送的射頻信號并將其下變頻形成基帶信號，利用信號幀的循環(huán)前綴特性和信號幀的結構特性進行基帶信號接收處理。2.按權利要求1的單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，其特征在于所述單頻網(wǎng)中的各個無線數(shù)字廣播信號發(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X取512、1024、2048中的一個。3.按權利要求2的單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，其特征在于所述訓練序列、業(yè)務指標序列由一系列的1或-ι組成。4.按權利要求2的單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，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。5.按權利要求2的單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，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。6.按權利要求1的單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，其特征在于所述空頻調(diào)制FFT數(shù)據(jù)塊由子載波組成；當X取512時，子載波數(shù)取2048，子載波的頻率間隔取4KHz；當X取1024時，子載波數(shù)取4096，子載波的頻率間隔取2KHz；當X取2048時，子載波數(shù)取8192，子載波的頻率間隔取ΙΚΗζ。7.按權利要求1的單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，其特征在于所述循環(huán)前綴的長度C取值與X取值有關；當X取512時，C取K大小的1/4；當X取IOM時，C取K大小的1/8；當X取2048時，C取K大小的1/16。8.按權利要求1的單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，其特征在于所述單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號接收機所進行的基帶信號接收處理，其中的一個步驟為信號幀頭與信號幀體的時頻域聯(lián)合迭代分離處理。全文摘要本發(fā)明公開了一種單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，是一種時域頻域空域混合的傳輸方案。本發(fā)明的單頻網(wǎng)無線數(shù)字廣播信號傳輸方法，具有低峰均功率比、同步時間短、抗信道衰落、可控多業(yè)務等優(yōu)點。文檔編號H04L27/26GK102281242SQ20111024711公開日2011年12月14日申請日期2011年8月22日優(yōu)先權日2011年8月22日發(fā)明者何加銘,徐鐵峰,聶秋華,鄭紫微申請人:寧波大學