应用于中国移动多媒体广播系统捕获控制逻辑信道的方法

摘要

本发明公开了一种应用于中国移动多媒体广播系统捕获控制逻辑信道的方法。该发明先是利用了离散导频位置上承载的复伪随机序列对当前时隙OFDM符号上所加扰的复伪随机序列在多种复伪随机序列中进行检测，正确识别出当前时隙所采用的复伪随机序列后，再利用该复伪随机序列对传输指示信息进行复解扰，并根据传输指示信息的调制编码特性进行相应的软解调和重复解码处理后检测出传输指示信息。再通过检测出的传输指示信息中包含的时隙逻辑编号启动相应的时隙逻辑编号累加器，直到捕获0号时隙。采用本发明的方法能可靠地捕获控制逻辑信道对应的0号时隙，正确地恢复出广播系统的控制信息，且易于实现。

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信领域，特别是涉及一种应用于中国移动多媒体广播系统捕获控制逻辑信道的方法。

背景技术

移动多媒体广播是一种利用无线数字通信技术向用户提供广播电视业务的通信系统，具有可移动接收、覆盖范围广、高效省电的特点，可满足接收用户随时随地接收音视频节目和信息业务的需求。在我国定义的CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播电视系统)标准中，定义了一系列和移动多媒体广播信道物理层传输有关的信号帧结构、信道编码技术、调制技术等。同时规定了移动多媒体广播信道物理层以物理层逻辑信道(PLCH)的形式向上层业务提供传输速率可配置的传输通道。

根据CMMB标准的定义，物理层信号由帧长为1秒的广播信道帧组成；同时将每个广播信道帧又平分成40个等长的时隙，每个时隙时长为25毫秒，分别逻辑编号为0～39。这些逻辑编号的信息是包含在各时隙的传输指示信息中传送的。在CMMB协议定义中传输指示信息共16比特，其中比特0到比特5用于指示当前时隙号，比特6为字节交织器同步标识，比特7为配置变更指示，其余比特8到比特15予以保留。

如附图1所示，0号时隙专门分配用来承载广播系统控制信息，它承载的广播系统控制信息具体包含了其他业务逻辑信道的调制方式、信道编码方式、数据交织模式等等物理层参数，因此它对应的物理层逻辑信道又称为控制逻辑信道(CLCH)。而其他的39个时隙则用来承载广播业务数据，可以分配给不同的物理层逻辑信道用来支持不同的上层业务，并且不同的物理层逻辑信道可以分配数目不同的时隙数，因此这些用来承载广播业务数据的物理层逻辑信道又称为业务逻辑信道。这样的物理层定义保证了物理层可以支持灵活的多业务混合组合形式，满足不同业务匹配不同的传播速率和不同的传播质量的需求。

如图2所示，每个时隙的信号格式是固定不变的，都由TxID(发射机标识)信号、同步信号和标准的OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，即正交频分复用)符号组成，其中用来标识时隙的时隙逻辑编号是在OFDM符号中的传输指示信号中定义的。协议中定义了传输指示信号到连续导频子载波的固定映射关系，同时规定对所有的频域子载波信号都用复伪随机序列进行加扰。这样的复伪随机序列共有8种选项，除去专门定义来用承载广播系统控制信息的0号时隙固定采用0号复伪随机序列加扰之外，其他用来承载业务的时隙可采用不同的复伪随机序列进行加扰，具体到不同的逻辑信息采用哪个复伪随机序列的信息在0号时隙承载的广播系统控制信息中定义。

因此在正确接收中国移动多媒体广播系统广播的多媒体业务之前，接收终端不仅仅要完成一般OFDM系统所需的定时同步、载波频率同步和采样频率同步外，还必须正确捕获0号时隙，实现时隙逻辑排序的同步。只有完成0号时隙捕获之后，才能正确地从0号时隙承载的广播系统控制信息中恢复其他业务逻辑信道的物理层参数信息，从而选择合适的多媒体业务进行接收。

如图2所示，接收机可以根据CMMB物理层信号在每个时隙中的同步信号实现物理时隙的定时同步，正确区别出每个时隙的开始位置、时隙中同步信号的开始位置和每个OFDM符号的开始位置，但无法获取每个物理时隙对应的逻辑编号，也就无法正确捕获图1中所示的用来传播广播系统控制信息的控制逻辑信道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用于中国移动多媒体广播系统捕获控制逻辑信道的方法，可确保接收机在不同的信道条件下、针对任何复伪随机序列加扰的接收信号都能可靠地捕获0号时隙(即控制逻辑信道)，从中获取控制逻辑信道中承载的广播系统控制信息，易于实现的、性能可靠。

为解决上述技术问题，本发明所描述的应用于中国移动多媒体广播系统捕获控制逻辑信道的方法，包括以下步骤：

一.对定时同步之后的接收信号，接收机在当前的接收时隙上，分离出同步信号，利用同步信号中已知的频域二进制伪随机序列信息，得到当前时隙传播信道在有效信号带宽上的频域信道响应估计；对同步信号之后的N个OFDM符号进行快速傅立叶变换实现OFDM解调，得到对应的频域信号，然后根据CMMB协议定义的离散导频和连续导频的子载波映射规则，分别对这N个OFDM符号对应的频域信号做OFDM解映射操作，得到各OFDM符号中对应离散导频子载波位置的接收数据和对应连续导频子载波位置的接收数据；

二.根据CMMB协议定义的离散导频和连续导频子载波映射规则，在同步信号之后的N个OFDM符号上，采用零阶保持技术，对步骤一得到的频域信道响应估计进行OFDM解映射操作(这里的解映射操作同步骤二中针对N个OFDM符号对应的频域信号进行的OFDM解映射操作相同)，得到各OFDM符号上对应离散导频子载波位置的信道估计值和对应连续导频子载波位置的信道估计值；

三.对离散导频子载波位置上的接收数据乘以对应子载波位置上的信道估计值的共轭值，并对连续导频子载波位置上的接收数据乘以对应子载波位置上的信道估计值的共轭值，得到信道相干处理后的离散导频数据和连续导频数据；

四.对信道相干处理之后的离散导频数据，分别同接收机本地已知的对应于离散导频位置的8个伪随机序列进行互相关操作，得到8个互相关值；

五.在8个互相关值中进行最大值检测，并根据这8个互相关值和8个复伪随机序列之间一一对应的关系，判决出最大的互相关值对应的复伪随机序列，该序列即为当前时隙上采用的复伪随机序列；

六.基于步骤五中判决得到的复伪随机序列，将步骤三中信道相干处理后的连续导频数据乘以对应于连续导频位置的复伪随机序列的共轭值，得到复解扰处理后的连续导频数据；

七.对复解扰处理之后的连续导频数据进行软解调处理，得到连续导频的软解调数据；

八.对于承载相同传输指示信息的连续导频数据，在频率维度和时间维度两个维度方向上对连续导频的软解调数据进行最大比合并，合并后得到16个软解调数据，分别一一对应于传输指示信息的16比特；

九.对合并后的软解调数据进行二进制比特硬判决，从而检测出16比特的传输指示信息；

十.把检测出的传输指示信息中的前6比特二进制数据转换成十进制数，得到当前时隙对应的时隙逻辑编号；

十一.设定当前时刻检测得到的时隙逻辑编号为初值，启动一个时隙逻辑编号累加器，以25ms的时隙长为周期，每隔一个时隙长，对应的时隙逻辑编号加1，累加器的最大编号为39，之后再回到0号时隙，根据累加器信息，捕获到0号时隙，即控制逻辑信道。

在所述的步骤四中，本地已知的伪随机序列可以是复伪随机序列也可以是实伪随机序列。采用复伪随机序列时，直接对信道相干处理之后的离散导频数据和本地已知的复伪随机序列进行互相关操作。而采用实伪随机序列时，需要先对信道相干处理之后的离散导频数据进行实部和虚部相乘后得到实的离散导频数据，再对所述实的离散导频数据同本地已知的实伪随机序列进行互相关操作。

在所述的步骤六中，可以仅针对承载传输指示信息中的时隙逻辑编号信息的连续导频进行复解扰处理。

在所述的步骤七和步骤八中，可以对两者的处理顺序进行调换，先对复解扰处理之后的连续导频数据在频率维度和时间维度上进行最大比合并，再对合并后的数据进行软解调处理，得到合并后的软解调数据。

本发明的CMMB接收机捕获控制逻辑信道的方法，基于检测得到的复伪随机序列，对承载有传输指示信息的连续导频数据进行复解扰处理，恢复出原始的传输指示信息。因为这些传输指示信息是BPSK调制且经过了重复编码处理，所以可以对复解扰之后的数据进行BPSK软解调处理和重复解码合并处理，承载相同的传输指示信息的子载波数据之间进行最大比合并，可有效地利用频率分集和时间分集带来的性能增益。原始的传输指示信息是二进制比特映射的，因此对合并后的数据进行比特硬判决即可以恢复出原始的传输指示信息比特。在这16比特传输指示信息中，前6比特用于指示当前物理时隙对应的逻辑时隙编号信号，正确的解析出时隙的逻辑编号即可以完成时隙在逻辑排序上的同步，再利用已知的时隙定时信息，根据当前检测得到的时隙逻辑编号，可以准确地捕获在当前时隙之后到来的第一个逻辑0编号的时隙数据，从而完成整个0号时隙的捕获工作。通过处理和解析0号时隙对应的控制逻辑信道中的广播系统控制信息，即可以正确地获取其他业务逻辑信道的物理层参数配置。可确保接收机在不同的信道条件下、针对任何复伪随机序列加扰的接收信号都能可靠地捕获0号时隙(即控制逻辑信道)，从中获取控制逻辑信道中承载的广播系统控制信息，易于实现的、性能可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为CMMB物理层信号的物理信道帧结构示意图；

图2为CMMB物理层信号的物理层时隙结构示意图；

图3为本发明实现控制逻辑信道捕获的功能模块示意图。

具体实施方式

如图2所示，针对定时同步之后的接收信号，接收机可以正确区别出每个时隙的开始位置、时隙中同步信号的开始位置和每个OFDM符号的开始位置。因此在每个时隙信号的开始时刻，基于同步信号中已知的频域二进制伪随机序列信息，可以先得到当前时隙传播信道在各有效频域子载波上的信道估计值H(k₁)，0≤k₁≤3075。

在得到频域子载波信道估计值之后，如图3所示，对于同步信号之后的N个OFDM符号，进行循环前缀移除、快速傅立叶变换(FFT)时频变换等操作，得到频域OFDM符号R_n(k₂)，0≤n≤N-1，0≤k₂≤4095，1≤N≤53。

同时已知频域OFDM符号R_n(k₂)是由离散导频子载波、连续导频子载波、有效数据子载波以及虚拟子载波组成。因此根据CMMB协议定义的离散导频和连续导频的子载波映射规则，对频域OFDM符号R_n(k₂)以子载波为单位进行解映射操作，得到各OFDM符号中对应离散导频子载波位置的接收数据R_n，s(k₃)，0≤k₃≤383、对应连续导频子载波位置的接收数据R_n，c(k₄)，0≤k₄≤81。这些数据都是经过复伪随机序列加扰的，且遭受了传播信道的衰落影响。

在得到解映射之后的离散导频子载波位置上的接收数据和连续导频子载波位置上的接收数据之后，还需要得到它们各自对应的频域信道估计值，因此根据CMMB协议定义的子载波映射规则，基于最先得到的有效频域子载波的信道估计值H(k₁)，0≤k₁≤3075，在N个OFDM符号周期内以子载波为单位进行N次解映射操作，得到对应于N个OFDM符号的离散导频子载波位置上的接收数据的信道估计值H_n，s(k)，0≤k₃≤383和连续导频子载波位置上的接收数据的信道估计值H_n，c(k₄)，0≤k₄≤81。

继续参考图3，对解映射之后得到的离散导频子载波位置上的接收数据和连续导频子载波位置上的接收数据进行信道相干处理，即将解映射之后得到的离散导频子载波位置上的接收数据乘以对应子载波位置上的信道估计值的共轭值，得到信道相干处理后的离散导频数据；将解映射之后得到的连续导频子载波位置上的接收数据乘以对应子载波位置上的信道估计的共轭值，得到信道相干处理后的连续导频数据，以消除传播信道带来的不利影响，然后再对信道相干处理之后的离散导频数据同本地已知的8种理想的伪随机序列进行互相关处理，得到8个互相关值。本地已知的伪随机序列采用复伪随机序列时，可以直接对信道相干处理之后的离散导频数据和本地已知的复伪随机序列进行互相关操作，但从降低互相关运算的复杂度角度出发，在具体实施中，可以在互相关处理之前，把信道相干处理之后的离散导频数据先进行实部和虚部相乘运算，得到新的实的离散导频数据，然后再同本地已知的理想的实的伪随机序列进行互相关运算，可以有效地降低实现过程中互相关运算的复杂度。

在完成互相关运算之后，对得到的8个互相关值进行最大值检测，并根据这8个互相关值和8个复伪随机序列之间一一对应的关系，判决出最大的互相关值对应的复伪随机序列，该序列即为当前时隙上采用的复伪随机序列；在互相关运算中采用的信道相干处理之后的离散导频数据越多，相关增益越明显，检测的可靠性就越高，但相应的运算复杂度就上升，具体在实现应用中，可结合具体应用灵活选择所采用的OFDM符号个数。

基于检测得到的当前时隙中采用的复伪随机序列，对承载有传输指示信息的经过信道相干处理之后的连续导频数据进行复解扰处理。即将信道相干处理后的连续导频数据乘以当前时隙上采用的复伪随机序列的共轭值，得到复解扰处理后的连续导频数据。

因为根据CMMB协议的定义，这些传输指示信息是BPSK调制且16比特的传输指示信息经过了重复编码处理(在频率维度上每个比特对应在4个不同的连续子载波上进行传输，在时间维度上16比特在每个OFDM符号上都进行重复传输)，所以可以对复解扰处理之后的连续导频数据进行BPSK软解调处理和重复解码合并处理。可以先对复解扰处理之后的连续导频数据进行软解调处理，然后对于承载相同传输指示信息的连续导频的软解调数据，在频率维度和时间维度两个维度方向上进行最大比合并，合并后得到一一对应于16比特传输指示信息的软解调数据；也可以先对复解扰处理之后的连续导频数据在频率维度和时间维度上进行最大比合并，再对合并后的数据进行软解调处理，得到合并后的软解调数据。重复编码合并处理的原则是基于相同的传输指示信息对不同位置的复解扰之后的连续导频数据进行最大比合并，有效地利用了频率分集和时间分集带来的性能增益。合并完之后即可以得到16比特传输指示信息对应的软解调数据。再接着对合并后的软解调数据进行二进制比特硬判决即可以恢复出原始的传输指示信息。在这16比特传输指示信息中，前6比特用于指示当前物理时隙对应的逻辑时隙编号。因此把这6个二进制比特转换成十进制即可以正确解析出当前时隙的逻辑编号，即完成了时隙在逻辑排序上的同步。再利用已知的时隙定时信息，启动相应的计时器，每经过一个时隙即在时隙逻辑编号上加1，在协议定义的逻辑编号0～39之间进行循环计数，直到当前时隙之后第一个编号为0的时隙的到来，从而完成整个0号时隙的捕获工作。通过处理和解析0号时隙对应的控制逻辑信道中的广播系统控制信息，即可以正确地获取其他业务逻辑信道的物理层参数配置。