数字电视地面广播系统信息解析算法

2011-02-07刘斌彬葛启宏

电视技术 2011年24期

刘斌彬，葛启宏，王静

（国家广电总局广播科学研究院北京泰美世纪科技有限公司，北京 100097）

0 引言

数字电视地面广播系统是我国广播电视基础设施的重要组成部分，其频谱利用率高，抗干扰能力强，支持多频网和单频网组网，支持固定（含室内、室外）和移动接收，可以提供标清/高清电视、音频、数据、多媒体信息等多种广播业务[1-2]。数字电视地面广播系统提供了多种传输模式，用以满足不同的业务和不同的组网环境对信号质量的要求，从而实现运营的灵活性和经济性，这些模式参数都通过系统信息来指示。因此，准确地进行系统信息解析是系统终端实现正常接收的关键[3]。本文提出了一种数字电视地面广播的系统信息解析算法，首先对系统信息的格式进行了简要介绍，然后对解析算法进行了详细阐述，最后给出了实验性能与分析。

1 数字电视地面广播系统信息格式

系统信息用以指示信号帧的传输模式参数，包括星座映射模式、纠错编码码率、交织模式和帧体模式，从而指导接收终端进行解调和解码。

数字电视地面广播系统提供了64种系统信息模式，并将6 bit系统信息用32 bit的Walsh序列和32 bit的m序列进行扩频，得到64个32 bit的系统信息序列。64种系统信息模式与系统信息序列一一对应，例如“01110111110001110010000111011010”表示4QAM星座映射、LDPC码率1和交织模式1。

帧体模式用4 bit的帧体模式序列来表示，“0000”表示单载波模式，“1111”表示多载波模式。将帧体模式序列和系统信息序列用I，Q分量相同的4QAM星座映射为36个符号，并与3744个数据符号复接成数据帧，如图1所示。

2 系统信息解析算法

系统信息解析的算法结构如图2所示。

从连续N个信号帧中提取出帧体模式符号x（n，k），n=1，2，…，N，k=1，2，3，4，计算其时间分集和平均功率，为降低算法复杂度，这里用第一范数代替了模平方

式中：函数real()表示取实部，imag()表示取虚部。考虑到帧体模式符号采用I，Q分量相同的4QAM星座映射，实际扩频比为8，为获得与系统信息符号相同的扩频增益，需取时间分集数N=8，检测是否有时间分集增益存在[4]。根据实际信道环境设定合适的门限thresh1，若

则识别为单载波模式，否则为多载波模式。按式（4）方法生成32个32 bit的Walsh序列，分别是32×32的Walsh基本块的各行

对每个Walsh序列进行+1到“1”和-1到“0”的映射，得到32个二进制序列。将每个二进制序列与一个32 bit的m序列进行按位异或，得到32个系统信息序列。m序列生成器如图3所示，生成多项式为G31(x)=1+x+x3+x4+x5，每个信号帧开始时复位为初始相位“00001”。m序列由其生成的31位的最大长度序列末尾补“0”后生成。对每个系统信息序列进行“1到+1”和“0到-1”的映射，得到32个本地系统信息序列。考虑到实际系统只使用了24个系统信息序列，并且后12个序列是前12个序列的按位取反，因此只需利用前12个系统信息序列即可，其在32个本地系统信息序列中的索引为{4，1，5，6，3，8，9，2，13，14，15，16}。

图3 m序列生成器

从信号帧中提取出系统信息符号y(k)，k=1，2，…，32。需要注意的是，在多载波模式下，由于数据帧映射到OFDM子载波之前进行了频域交织，系统信息符号应从交织后的位置提取，而在单载波模式下，则可以连续提取。将其与12个本地系统信息序列z(m，k)，m=1，2，…，12，k=1，2，…，32进行相关

计算相关值的峰值功率、峰值位置和除峰值以外的平均功率为

检测是否有相关峰存在[4]。根据实际信道环境设定合适的门限thresh2，若

则认为系统信息解析成功，对应文献[1]附录G中的系统信息编号为

3 实验性能与分析

AWGN信道下当帧体模式识别门限thresh1=16 dB，系统信息解析门限thresh2=7 dB时，帧体模式识别和系统信息解析的错误概率分别如图4和图5所示。可以看出，当载噪比C/N=1 dB时，帧体模式识别和系统信息解析的错误概率都在10-3量级左右，是相当低的。由于数字电视地面广播系统在各种传输模式下的C/N门限均高于2 dB[3，5]，也就是说，该算法与系统最低载噪比门限之间的裕度大于1 dB，可以有效地保证系统终端的正常接收。