用于接收DVB－H信号的方法和DVB－H接收器

摘要

本发明涉及一种接收DVB－H信号的方法，其中，MPEG传输流(MPEG－TS)被集合成分组，该分组属于某一IP数据流并以时间片的形式形成突发(burst)，MPEG－TS被调制成OFDM符号，这些符号被集合成帧，这些帧自身被集合成超帧。把从第一突发到传输下一突发之间的相对时间通知给接收器，并且，在第一突发和下一突发之间关闭该接收器。本发明还涉及一种DVB－H接收器。本发明通过向接收器提供用于以优于25ppm的精确度将保持符号内的精确过程符号定时的装置，并通过精确地在超帧边界处接通接收器，来减少接收器的接通时间，从而降低DVB－H接收器的功耗。

说明书

技术领域

本发明涉及一种接收DVB-H信号的方法，其中，MPEG传输流(MPEG-TS)被集合成分组，该分组属于某一IP数据流并以时间片(slice)的形式形成突发(burst)，MPEG-TS被调制成OFDM符号(symbol)，这些符号被集合成帧，这些帧自身被集合成超帧，符号、帧和超帧具有编号。本发明基于以下假设：发射器在相继突发之间并不改变传输参数(FFT模式、保护间隔、编码速率和调制格式)。把从第一突发到传输下一突发之间的相对时间通知给接收器，并且，在第一突发和下一突发之间关闭该接收器。

本发明进一步涉及由RF模块、DFB-T基带接收器、模数转换器、时钟和协议处理器组成的DVB-H接收器。

背景技术

DVB-H是给移动手持设备带来数字电视(TV)的最有前途的标准。DVB-H基于现有的DVB-T标准及其IP数据广播模式，其中，对移动设备来说，好处来自智能集合的MPEG传输流(TS)分组(至物理层的接口)。

传统的DVB-T接收器被设计成连续接收DVB-T流。对信号采集来说，可能要忍受相对较长的时间，即，

(1)识别DVB-T信号的存在，然后

(2)识别模式(2k或者8k的FFT大小以及保护间隔的持续时间)，

(3)实现时间和频率同步，

(4)实现帧同步并获得信道的第一估计。

只是在实现全同步(步骤1-4)以后，才可以开始对接受信号进行解调。

DVB-T帧是按如下形式组织的：

68个符号组成所谓的帧。从帧的起始开始对符号进行递增编号。

集合4个帧以形成一个超帧。帧的编号被标记在被复用到OFDM符号中的传输参数信令(TPS)符号中。

帧同步是重要的，原因有几个。

交织器模式在偶符号编号和奇符号编号之间变化。

散布的导频信号的位置取决于符号编号对4取模的结果。散布导频信号的位置也影响数据载体在DFDM符号中的位置。

DVB-T标准保证在超帧中将包含整数倍的MPEG传输流(TS)分组。对于信道解码逻辑来说，重要的是接收数据被相应地对齐，即，MPEG-TS分组的边界是已知的。

传统的DVB-T接收器首先建立帧同步，然后等待超帧的起始，接着开始推送解调数据经过该信道解码逻辑。

在DVB-H中，对移动手持设备来说，最大的优点来自对属于某一IP数据流的MPEG-TS分组进行集合。连续地集合这些分组，以形成突发。所谓的时间片信息被包括在每一个突发中，以把(从当前突发)到传输下一突发之间的相对时间通知给接收器。然后，该接收器可以设置适当的计时器并关闭接收器，由此减少大于90％的接通时间，并因此节约大量的功率。

在DVB-H中，对突发接收来说，在突发接收之间关闭接收器，所以每一次接收突发都要求完全的信号采集。由于DVB-H中的时间片机制是建立在链路层上的，即，建立在MPEG-TS层上的，因此不能假定相关MPEG-TS相对于超帧边界是对齐的。

delta-t时间是从一个时间片到下一个的时间差。delta-t时间是由MPEG-TS内部的指针传送的。delta-t时间信息被用于关闭接收器或将该接收器切换到休眠模式，以减少该接收器的功耗。

在delta-t时间之后，接通接收器以接收下一时间片。由于没有对齐，因此在所等待的下一突发之前的某一时刻接通接收器，以保全接收。其后，必须要找到超帧的边界。搜寻超帧的边界的时间通常与实际信息的长度相等。这就造成了功耗的增加。此外，由于接收器的大部分功耗都消耗在RF前端和基带信号处理器中，因此，相对减少接通时间也就几乎直接转化为同样相对减少功耗。

发明内容

当前，市场强烈关注的是在蜂窝移动平台上也装备DVB-H。所有移动接收器中的功率储备都是有限的。

要解决的问题是通过减少DVB-H接收器的接通时间来降低该接收器的功耗。

具有权利要求1所述特征的方法可以解决该问题。权利要求2到4示出该方法的优选方案。

具有权利要求5所述特征的DVB-H接收器也可以解决该问题。在权利要求6到9中给出了其它的实施例。

本发明解决了等待超帧边界的问题，利用外部解码器对内部信道解码器的位进行对齐。在使用本发明的接收器处可以节约采集时间，该采集时间达到超帧持续时间(68×4符号)，且其平均持续时间为超帧持续时间的一半。

注意，符号持续时间(8k FFT模式，8MHz)很可能是1ms的量级，这使得找到超帧边界的平均等待时间要大于2×68+34 OFDM符号持续时间。

为使本发明生效，需要假设：发射器在相继突发之间并不改变传输参数(FFT模式、保护间隔、编码速率和调制格式)。虽然DVB-T标准理论上允许这样的改变，但所有的实际实现和配置都尽可能少地使用这个特征。实际上，欧洲通信家电工业联合会EICTA所制定的移动和便携式DVB-T无线存取接口规范明确地说明这个假设是有效的，并且，并不要求接收器在发射器改变其信令的情况下仍保持接收。

接收器必须具有精确的待机时钟或机制来保持过程符号定时(在符号持续时间内)。假定突发之间为5秒，且符号持续时间为250μs(2kFFT模式)，则休眠时钟的精确度必须要高于25ppm。如果晶体不能提供这样的精确度，则可以使用一些机制，例如唤醒后从估算的精确计时开始跟踪休眠时钟。由此，协议处理器根据在本突发中接收的DVB-H delta-t时间来精确地计算下一突发的接收时间。

在采集过程中，DVB-T接收器允许跳过某些步骤。特别地，该接收器必须具有跳过以下步骤的能力：

-检测信道带宽(8、7、6或5MHz)

-检测保护间隔的持续时间

-检测FFT模式(8k、4k或2k)

-检测调制格式(QPSK、16-QAM或64QAM)

-检测编码速率

-检测分层传输

-检测帧和超帧的边界

接收器可以具有支持针对DVB-H限定的其它模式(4k模式，深交织器)的能力。

在将位集合成字节并将其传递给外部解码器之前，DVB-T接收器具有在卷积解码器(内部解码器)后丢弃任意数目(0...8×204-1)的位的能力。

根据要被前馈至信道解码器的第一符号的帧编号和这个第一符号的符号编号(根据精确休眠时钟和delta-t time所计算的)，协议处理器为下一突发计算要在卷积解码器后丢弃的位的数目。

从接收到的当前突发的delta-t时间，该协议处理器必须为将要馈送至信道解码逻辑的下一突发的第一符号计算时间，以保证所有需要被解码的MPEG-TS分组都被成功地解扰(descrambled)。该第一符号取决于由IP封装器(encapsulator)在发射器处引入的delta-t抖动和决定每OFDM符号的MPEG-TS分组数目的发射器模式。注意，由于外部交织器和解随机器(derandomizer)为在扰码的MPEG-TS流上建立同步而引入了等待时间，因此，突发的第一18 Reed-Solomon分组可能没有被使用。

在本发明的另一实施例中，根据从接收信号恢复的时间来调整本地计时器。

优选地，该接收器具有在协议处理器所给定的时刻开始解调的能力。

在另一实施例中，协议处理器计算例如解调开始的时刻和/或采集或同步开始的时刻，并计算要被丢弃的位的数目。

附图说明

下文中，用实例来描述本发明。附图中示出了

图1是根据本发明的DVB-H接收器的图解，

图2是DVB-H接收器中的信道解码逻辑的框图，

图3是DVB-H接收器的更为详细的框图，以及

图4示出了OFDM符号与MPEG-TS分组之间的时序关系。

具体实施方式

图1中所示出的接收器1包括RF模块2，该RF模块2把接收的信号从发送频率转换到IF或基带(BB)。该转换信号被传递给DVB-T基带接收器3，DVB-T基带接收器3进一步处理该信号。对该信号进行数字处理所必需的模数转换器也可以被包括在DVB-T基带接收器3的RF部分中。

该DVB-T基带接收器3负责信号采集和解调，并将解调且解扰的Reed-Solomon分组(MPEG-TS分组)传递给DVB-H协议处理器4。时钟5被提供给这个子系统中示出的所有组件。此外，向协议处理器4提供休眠时钟6。

该协议处理器4汇集了下列特征：

-MPEG-TS滤波

-DVB-H时间片控制

-DVB-H IP解封装

-系统待机和断电控制(对RF和DVB-T接收器)

-对DVB-T接收器的接收控制

-与主处理器的接口

DVB-T接收器3具有下列特征：

-具有跳过以下步骤的能力

о检测信道带宽(8、7、6或5MHz)

о检测保护间隔的持续时间

о检测FFT模式(8k、4k或2k)

о检测调制格式(QPSK、16-QAM或64QAM)

о检测编码速率

о检测分层传输

о检测帧和超帧的边界

-接收器3可以具有支持针对DVB-H所限定的其它模式(4k模式，深交织器)的能力。

-在将位集合成字节并将其传递给外部解码器之前，DVB-T基带3接收器具有在卷积解码器(内部解码器)后丢弃任意数目(0...8×204-1)的位的能力。

-DVB-T基带接收器3把被传递给信道解码器的第一符号的时间戳传送给协议处理器。

-在完全采集模式下，协议处理器4也必须知道已经被传递给信道解码器7的第一符号的符号编号和帧编号。

-基本频带接收器3也向协议处理器4转发所确定的信号参数，例如FFT模式、分层调制、编码速率、调制格式等。

图2中示出DVB-T基带接收器3的信道解码逻辑7的框图。

频道解码逻辑7从解调器取得(软)位，并通过解交织器8传递这些位，其中，解交织器8根据DVB-T/H标准来执行符号和位解交织。解删余(depuncture)块9取解交织数据，并根据所确定的编码速率来插入解删余信息。然后，将解删余(软)位前馈至卷积解交织器10，卷积解交织器10典型地是Viterbi类型的处理器。然后，如本发明公开所描述的那样，在将位集合成字节并将其传递给外部解交织器11(Fomey解交织器)、Reed Solomon解码器12和去绕器13之前，丢弃各个突发的前几位。解扰器13的输出则是MPEG-TS分组。

协议处理器4在接收控制命令中发送下列信息至基带接收器3：

-请求在某个时刻接收

-请求在采集中省略某些阶段

-调制参数(FFT模式、分层调制、编码速率、调制格式等)，这取决于基带接收器3是否包括所确定的信号参数的存储器。

对于使用本发明的子系统，接收过程如下。

首先，接收器3使用标准的DVB-T过程来建立DVB-T同步，即，为DVB-T/H信号的存在而搜索信道。如果存在DVB-T/H信号，则DVB-T/H信令被确定。所确定的信号参数被前馈至协议处理器4.

协议处理器4在DVB-T MPEG-TS流上建立DVB-H同步。计算用于接收下一突发的时间。设置唤醒时间，并将系统断电。

为下一突发的接收，提前对系统供电。协议处理器4已经计算了第一符号的符号编号和帧编号，基带处理器3解调所接收的数据并将其转发至信道解码逻辑。特别地，协议处理器4计算最初需要丢弃多少将来自卷积解码器10的位。精确地讲，需要丢弃多个位以与Reed-Solomon分组的边界对齐。基带接收器3被适时地请求仅执行精细的时间和频率同步以及信道估计，这些都在已知的固定时间周期内，但是不再被请求去确定传输参数。然后，利用协议处理器4所给的参数(除了先前确定的传输参数、帧编号、符号编号和要在卷积解码后丢弃的前几位)，接收器1将适时地立刻开始解调。

另一可选实现首先将位集合成字节，然后丢弃各个接收突发的前几字节。对某些模式来说，一个优点是如果基带接收器3使用如图2所示的逻辑，则接收器必须在比需要早一个或两个符号就已经开始解调。

图3示出了典型的DVB-T/H接收器的框图。为简单起见，未示出基于预FTT的采集的电路。通常，通过控制数字频移器，来校正数字IQ输入的进一步的频率误差，其中，数字IQ输入是由模拟前端、模数转换器(ADC)及其它的数字滤波电路提供的。接着，将校正的信令馈送通过可以对发射器与接收器ADC之间的采样频率偏移进行校正的采样率转换器(SRC)14。SRC14可以选择性地包括其它抽取滤波器和低通滤波器。对每个符号来说，在校正频率和采样频率的时钟偏移之后，选择FFT大小采样的矢量，并移除保护间隔。对这个矢量执行FFT。取决于接收器实现，需要移除残留的公共相位误差(CPE)。典型地，从复用中提取连续导频信号，并将该连续导频信号用于估计CPE，根据该CPE可以获得足够的估计。接着，这个估计被用于校正在FFT15的输出处的CPE。在频率跟踪电路中，该估计可以进一步被用于跟踪任何残留的频率偏移，以控制频率偏移校正块。对于连续的处理来说，必须借助于均衡器从CPE校正的符号中移除由信道添加的衰减。通过利用从复用中提取的散布导频信号，从信道估计器16处获得信道传递函数(CTF)的估计。典型地，根据基于散布导频信号的估计，借助于在时间域和频率域上对信道进行插值，来获得信道估计。接着，校正的OFDM符号和估计的CTF被传送到外部接收器17。然后，典型地，借助于Viterbi处理器10、外部(Forney)解交织11、Reed-Solomon解码12和最后的解随机(解扰)13，外部接收器17执行符号解映射、符号和位解交织、解删余、卷积解码，以传递MPEG传输流(MPEG-TS)。

图4示出OFDM符号与MPEG-TS分组之间的时序关系。MPEG-TS分组在超帧的边界处对齐，即，保证超帧边界后第一符号的第一位是MPEG-TS分组的第一位。以后，典型地，符号和MPEG-TS分组是不对齐的。在上面的例子中，大于一个MPEG-TS分组符合一个OFDM符号。例如，如果接收器对符号#3开始解调，则需要忽略跨过符号#2和#3间的边界的分组的符号#3部分。第一完整分组被传递给Forney解交织器11。

由于MPEG-TS分组具有固定的大小，根据符号编号和一个符号中所包含的数据位的数目可以轻松地计算出要忽略的位的数目。在DVB-T/H中，在RS解码之前MPEG-TS分组的大小为204字节，相当于1632位。

在正被解调的第一OFDM符号之前的OFDM符号中重叠的MPEG-TS分组的部分中所包含的位的数目等于包含在上一超帧边界与解调开始之间的所有符号内的位与一个MPEG-TS分组中所包含的位的数目的整数除法的余数。因此，在正被解调的第一符号中重叠的分组中的位的数量就是一个MPEG-TS分组中所包含的位的数目与先前计算的余数之间的差。上个超帧边界和解调开始之间的所有符号中所包含的位的数目等于：开始解调的帧的帧编号减一，然后乘上每帧的符号的数目(68)，再加上正被解调的第一符号的符号编号。

NUMBER_OF_BITS_TO_BE_IGNORED＝204×8-REM(DATA_BITS_PER_SYMBOL × (SYMBOL_NUMBER+(FRAME_NUMBER-1)×68)，204×8)，

每符号的数据位的数目与模式相关，且可以从查找表中获得。

    编码    速率    QPSK    16-QAM    64-QAM    2k模    式    4k模    式    8k模    式    2k模    式    4k模    式    8k模    式    2k模    式    4k模    式    8k模    式    1/2    1512    3024    6048    3024    6048    12096    4536    9072    18144    2/3    2016    4032    8064    4032    8064    16128    6048    12096    24192    3/4    2268    4536    9072    4536    9072    18144    6804    13608    27216    5/6    2520    5040    10080    5040    10080    20160    7560    15120    30240    7/8    2646    5292    10584    5292    10584    21168    7938    15876    31752

表1一个OFDM符号中包含的每模式的数据位的数目

选择性地，该值可以根据编码速率、每OFDM符号的数据载体的数目和每载体的位的数目的乘积而计算得到：

DATA_BITS_PER_SYMBOL＝DATA_CARRIERS_PER_SYMBOL × BITS_PER_CARRIER ×CODE_RATE，

其中，对2k、4k或8k的符号大小来说，DATA_BITS_PER_SYMBOL分别为1512、3024或6048，而对QPSK、16-QAM和64-QAM来说，BITS_PER_CARRIER分别为2、4或6。如果使用分层调制，则必须使用每子集的位的数目(要么是2，要么是4)。

如果重叠分组的部分中所包含的位的数目小于预定数目，则意味着还要忽略下一完整MPEG-TS分组。在此情况下，必须还要忽略204×8＝1632位，即，1632必须被加入到重叠分组的部分所包含的位的数目中。如果将要被另外忽略的位的数目小于预定数目，则忽略完整的分组，其原因如下：

当第一解调OFDM符号被传递至外部接收器17时，Viterbi处理器10需要一些位来寻找最大可能路径。对第一解调符号来说，Viterbi处理器10没有可以依赖的历史。因此，从Viterbi处理器10出来的前几位可能是错误的。为了不弄错由Reed-Solomon解码器12中的错误计数器所获得的任何分组错误统计，限定要在Viterbi处理器10后首先要忽略最小数目的位可能是有利的。这个最小数目等于Viterbi处理器10收敛所需的位的数目。预定的数目应被设置为这个最小数目，但也可能稍大一点。

下面的表2列出所计算出的用于具有8k FFT模式的8MHz信道的DVB-H接收器的接通时间。假定整个DVB-T信道被用于DVB-H传输，而且假定在突发传输期间，只出现用于特定DVB-H信道的数据。DVB-H净速率被假定为384kbps，其突发间隔为5秒。用于采集的开销被假定为8符号加上半个超帧。

  DVB-H接收持续时间，8MHz信道，5秒突发间隔，384kbps，采集开销144个符  号  调制    编码速率    Δ/TU＝1/4    Δ/TU＝1/8    Δ/TU＝1/16  Δ/TU＝1/32  QPSK    1/2    547ms    492ms    465ms  451ms  QPSK    2/3    450ms    406ms    383ms  372ms  QPSK    3/4    419ms    377ms    356ms  345ms  QPSK    5/6    393ms    353ms    334ms  324ms  QPSK    7/8    382ms    343ms    324ms  315ms  16-QAM    1/2    354ms    319ms    301ms  292ms  16-QAM    2/3    306ms    275ms    260ms  252ms  16-QAM    3/4    290ms    261ms    246ms  239ms  16-QAM    5/6    277ms    249ms    235ms  229ms  16-QAM    7/8    271ms    244ms    231ms  224ms  64-QAM    1/2    290ms    261ms    246ms  239ms  64-QAM    2/3    258ms    232ms    219ms  213ms  64-QAM    3/4    247ms    222ms    210ms  204ms  64-QAM    5/6    238ms    215ms    203ms  197ms  64-QAM    7/8    235ms    211ms    200ms  194ms  Δ/TU    0.25    0.13    0.06  0.03  FFT长度    8192  Ts    1,120μs    1,008μs    952μs  924μs  开销    144syms    161ms    145ms    137ms  133ms

表2使用传统DVB-T接收器的包括开销的DVB-H接收持续时间可以看出，对上述模式(就数据率而言)16-QAM2/3，采集所引入的开销大于整个接通时间的50％。

与表2中所列出的接通时间形成对比的是，如果采集开销可以被减少比方说8符号，则接收器的接通时间就可以被显著地减少。表3列出了获得的计算的接通时间。

  DVB-H接收持续时间，8MHz信道，5秒突发间隔，384kbps，采集开销8个符号  调制  编码速率  Δ/TU＝1/4  Δ/TU＝1/8  Δ/TU＝1/16   Δ/TU＝1/32  QPSK    1/2    395ms    355ms    336ms    326ms  QPSK    2/3    298ms    269ms    253ms    246ms  QPSK    3/4    266ms    240ms    226ms    220ms  QPSK    5/6    241ms    216ms    204ms    198ms  QPSK    7/8    229ms    206ms    195ms    189ms  16-QAM    1/2    202ms    182ms    172ms    167ms  16-QAM    2/3    154ms    138ms    131ms    127ms  16-QAM    3/4    138ms    124ms    117ms    113ms  16-QAM    5/6    125ms    112ms    106ms    103ms  16-QAM    7/8    119ms    107ms    101ms    98ms  64-QAM    1/2    138ms    124ms    117ms    113ms  64-QAM    2/3    105ms    95ms    90ms    87ms  64-QAM    3/4    95ms    85ms    80ms    78ms  64-QAM    5/6    86ms    78ms    73ms    71ms  64-QAM    7/8    82ms    74ms    70ms    68ms  Δ/TU    0.25    0.13    0.06    0.03  FFT长度    8192  Ts    1,120μs    1,008μs    952μs    924μs  开销    8syms    9ms    8ms    8ms    7ms

表3使用本发明的DVB-T接收器的包括开销的DVB-H接收持续时间

通过比较可以明显看出，例如，使用本发明的DVB-H接收器的平均接通时间的16-QAM3/4模式的接通时间已经小于依照传统的DVB-T接收器而构建的DVB-H接收器的接通时间。

由于接收器的大部分功耗都消耗在RF前端和基带信号处理器中，因此，相对减少接通时间也就几乎直接转化为同样相对减少功耗。假定总的系统功耗均匀分布在物理层和信源解码器之间，则对总的系统功耗的影响是明显的。

附图标记

1接收器

2RF模块

3DVB-T基带接收器

4DVB-H协议处理器

5时钟

6休眠时钟

7信道解码逻辑

8解交织器

9解删余块

10卷积解交织器，Viterbi处理器

11外部解交织器，Forney解交织器

12Reed Solomon解码器

13解扰器

14采样率转换器(SRC)

15快速傅里叶变换(FFT)

16信道估计器

17外部接收器