[发明专利]用于具有已知码元填充的块传输的接收机结构

说明书

发明领域

本发明涉及用于数字通信系统的接收机结构的技术领域，其中块传输和已知码元填充被应用。

发明背景

存在着各种各样的数字通信系统，其中可使用多个操作模式。一个值得注意的例子是针对数字电视地面广播系统(Digital Television Terrestrial Broadcasting System，DTTB)的中国标准，其也常被称为数字地面多媒体广播(Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB)。其具有一个复杂的物理层定义，该物理层定义具有很多个不同的模式，包括不同的块传输方案(例如正交频分复用(OFDM)以及单载波(SC))，以及三种不同的已知码元填充循环扩展(PN序列)，其中一些可能具有块之间的相位旋转(由此破坏循环性)，三种FEC编码速率，五种星座映射，两种交织深度。具有或不具有循环扩展的块的大小为冗长的非2次方的数字。这导致了数百种操作模式用于支持标准和高清电视地面广播服务，在7.56MHz的信道带宽上具有的码率高达32.486Mbps。

与欧洲的数字视频广播-地面(Digital Video Broadcasting-Terrestrial，DVB-T)标准相比，中国DTMB系统的关键区别技术特征在于，DTMB采用已知码元填充(known symbol padding，KSP)作为针对SC块传输和OFDM的循环扩展。在OFDM被应用的情况下，在DTMB文献中这个方案被称为时域同步OFDM(Time Domain Synchronous OFDM，TDS-OFDM)，与更常规的循环前缀OFDM(CP-OFDM)相反。

因为两个原因，用于DTMB的高性能接收机是重要的。从一个更产业化的观点来看，电视和电视芯片制造商目前需要建立可以在全球销售的多标准产品，从而支持包括所述中国标准在内的所有数字广播标准。更进一步，设计接收机信号处理结构是个挑战性的任务，因为帧结构不包含任何前同步信号，信道估计只能基于所嵌入的循环扩展，而在长多径环境下，循环扩展被在先的数据部分所破坏。因此，优秀的性能和低复杂度并不容易达到。

本发明针对DTMB的所有模式的信道估计和均衡。在这个主题上没有大量的文献。通常来说，大多数文章聚焦SC或者OFDM，很少同时聚焦两者。另外，这些文献中的大多数技术仅针对可能的循环扩展的一个子集有效。一些作者打算将接收到的OFDM帧转换为填充零的码元，用复杂的判决反馈均衡器来补偿不佳的时域信道估计。一个类似的方法包括利用改进的信道估计，其中“差的”相关性峰被补偿。一个更好且更简单的信道估计策略在论文(“用于TDS-OFDM中国DTTB系统的低复杂度信道估计方法”，L.Gui等人所著，IEEETrans.Cons.Electr.，第55卷，第3期，第1135-1140页，2009年8月(Low Complexity Channel Estimation Method for TDS-OFDM Based Chinese DTTB System，L.Gui et al.，IEEE Trans.Cons.Electr.，vol.55，no.3，pp.1135-1140，Aug.2009))中被概述出，但其仅适用于具有PN旋转的序列。另一方面，基于平均化和阈值化，针对SC模式的信道估计改进已经被描述。其明显只针对具有非旋转序列的单载波模式有效。

尽管最新水平的多个技术表现良好，但其中没有一个支持DTMB的所有模式。因此完全的解决方案可能需要很多个DSP块的并置，这导致代价高昂的硬件配置。大多数方法的另一个缺点在于它们将接收到的帧转换为填充零的块。这种情况下，接收到的循环扩展没有被均衡，在自适应处理和跟踪中用处变小。

由于DTMB是本发明的一个重要应用领域，现在提供该系统的一个简要介绍。只有调制、块传输、循环扩展以及脉冲成形被详细描述。