1、 一种数字音频广播系统中业务描述信息的发送方法， 其特征在于， 该方法包括：

A、将需要发送的业务描述信息依次进行扰码处理、前向纠错编码处理、 比特交织处理和星座映射处理， 得到业务描述信息的调制符号；

B、根据系统帧结构， 将所述业务描述信息的调制符号按照分布方式放 置在系统的残余容量内的预定符号及其载波上；

C、 将步骤 B 处理后的符号序列与系统的其它信号元素复接， 构成 OFDM结构的频域信号， 之后将频域信号转化为时域信号以供发送。

2、 根据权利要求 1所述的发送方法， 其特征在于， 步骤 B中所述系统 帧结构包括超帧、 帧、 子帧以及 OFDM符号；

所述每个超帧分为 4个帧， 每个帧分为 4个子帧， 每个子帧分为 57个 OFDM符号， 每个 OFDM符号有 242个有效载波；

或者， 所述每个超帧分为 4个帧， 每个帧分为 4个子帧， 每个子帧分 为 112个 OFDM符号， 每个 OFDM符号有 122个有效载波；

或者， 所述每个超帧分为 4个帧， 每个帧分为 4个子帧， 每个子帧分 为 62个 OFDM符号， 每个 OFDM符号有 242个有效载波。

3、 根据权利要求 1所述的发送方法， 其特征在于， 步骤 B具体包括： 步骤 Bl、 构造行数为 ⁴* , 列数为 * 的子载波矩阵 M , 所述^ V为 每个子帧内的 OFDM符号数， 所述 为有效子载波数， 所述 为交织块个 数； 该子载波矩阵的行数和列数的均从 1开始计数； 将子载波矩阵按从上 到下、 从左到右平均分成行数为^ V , 列数为

步骤 B2、 在所述子载波矩阵 M中， 从左边第一列的子矩阵^，1开始， 按照每列从上到下的子矩阵顺序放置所述业务描述信息的调制符号；其中， 对于任一子矩阵^，'， 在该^^ "的第 1至 行中全放置所述业务描述信息 的调制符号，在该 ^M "的第 行中第 1至 ^^列中放置所述业务描述 信息的调制符号， 所逸 N_SDISn和

4、 根据权利要求 1所述的发送方法， 其特征在于， 所述步骤 A中， 所述扰码处理具体为伪随机序列扰码处理；

所述前向纠错编码处理具体为卷积编码处理；

所述星座映射处理具体为 QPSK映射方式、 16QAM映射方式或 64QAM 映射方式进行处理。

5、 根据权利要求 1至 4所述的方法， 其特征在于， 所述数字音频广播 系统为采用 Fourier变换、 Walsh变换、 或小波变换的多载波系统。

6、 一种数字音频广播系统中业务描述信息的接收方法， 其特征在于， 包括：

a、 将时域信号转换为频域信号；

b、根据系统帧结构从所述频域信号的有效载波上提取分布式的业务描 述信息符号， 生成存在于星座空间内的解调信号；

c、 对所述解调信号依次进行解映射、 解交织、 前向纠错解码和解扰， 得到业务描述信息。

7、 根据权利要求 6所述的接收方法， 其特征在于， 步骤 b中， 具体利 用包括频域分集和时域分集在内的分集方法对所述有效载波进行信号检 测， 按照系统帧结构从中提取出分布式的业务描述信息符号， 生成存在于 星座空间内的解调信号；

所述步骤 c具体包括： 对所述解调信号依次进行解映射和解交织得到 包含频率分集和时间分集的软信息； 利用前向纠错解码对所述软信息进行 解码， 将频率分集和时间分集聚合为系统增益， 输出解码比特流； 对所述 解码比特流进行解扰， 得到业务描述信息。

8、 根据权利要求 6所述的接收方法， 其特征在于， 所述前向纠错解码 具体为： 包括 SOVA和 BCJR在内的基于消息传递的前向纠错解码。

9、 一种数字音频广播系统中业务描述信息的发送装置， 其特征在于， 该发送装置包括：

扰码器， 用于对需要发送的业务描述信息进行扰码处理并输出信息比 特流给编码器；

编码器， 用于对输入的信息比特流进行编码处理， 输出编码比特流给 交织器；

交织器， 用于根据预定规则对输入的编码比特流重新排序并输出给映 射器；

星座映射器， 用于将编码比特流通过星座映射得到调制符号并输出给 复用器；

复用器， 用于根据系统帧结构， 将所述业务描述信息的调制符号按照 分布方式放置在系统的残余容量内的预定符号及其载波上， 并与系统的其 它信号元素复接， 生成频域信号并输出给频-时域变换器；

频-时域变换器， 其用于将频域信号经过频-时域变换后得到时域信号。

10、 一种数字音频广播系统中业务描述信息的接收装置， 其特征在于， 该接收装置包括：

时 -频变换器， 用于将时域信号转换为频域信号并输出到信号检测器； 信号检测器， 用于根据系统帧结构从频域信号的有效载波上提取分布 式的业务描述信息符号， 生成存在于星座空间内的解调信号并输出给解映 射器；

解映射器，用于对所述解调信号解映射并输出编码比特流给解交织器； 解交织器， 用于对所述编码比特流进行解交织得到包含频率分集和时 间分集的软信息并输出到解码器；

解码器， 用于对所述软信息进行解码， 将频率分集和时间分集聚合为 系统增益， 输出解码比特流到解扰器；

解扰器， 用于对所述解码比特流进行解扰， 得到业务描述信息。

数字音频广播系统中业务描述信息的发送接收方法及装置 技术领域

本发明涉及数字音频广播技术领域，尤其涉及一种数字音频广播系统中业 务描述信息的发送接收方法以及发送接收装置。 背景技术

数字音频广播系统具有频谱利用率高、覆盖范围广、节目内容丰富等特点。 为了提供更好的服务质量和用户体验，数字音频广播通常支持包括数据业务和 音频业务在内的多种业务模式。 因此， 只有高效可靠的业务描述信息符号传输 机制才能满足多路音频数据复用广播的需要。 与主业务数据不同， 业务描述信 息符号的无错概率要求较高，而且业务描述信息符号还会占用部分主业务数据 的传输信道， 降低主业务数据的传输效率。

目前已有的数字广播系统， 如 DAB-T、 DRM、 HD-Radio和 CMMB等， 它 们的业务描述信息符号被放置在主业务速率匹配后的残余容量内，有效的解决 了业务描述信息符号与主业务之间共享传输信道的问题。

但是， 在目前的这些系统中， 业务描述信息符号都采用集中放置的方式， 不能有效的利用时间和频率分集， 业务描述信息符号的可信度不高。

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种数字音频广播系统中业务描述 信息的发送接收方法和装置，提高在残余容量内传输业务描述信息符号的可信 度。

为达到上述目的， 本发明的技术方案是这样实现的： 在发送端包括如下步 骤： A、 将需要发送的业务描述信息依次进行扰码处理、 前向纠错编码处理、 比特交织处理和星座映射处理， 得到业务描述信息的调制符号； B、 ^据系统 帧结构，将所述业务描述信息的调制符号按照分布方式放置在系统的残余容量 内的预定符号及其载波上； C、 将步骤 B处理后的符号序列与系统的其它信号 元素复接， 构成正交频分复用 （OFDM )结构的频域信号， 之后将频域信号转 化为时域信号以供发送。

特别地， 所述系统帧结构包括超帧、 帧、 子帧以及 OFDM符号； 所述每个 超帧分为 4个帧， 每个帧分为 4个子帧， 每个子帧分为 57个 OFDM符号， 每个 OFDM符号有 242个有效载波； 或者， 所述每个超帧分为 4个帧， 每个帧分为 4

个子帧， 每个子帧分为 112个 OFDM符号， 每个 OFDM符号有 122个有效载波； 或者，所述每个超帧分为 4个帧，每个帧分为 4个子帧，每个子帧分为 62个 OFDM 符号， 每个 OFDM符号有 242个有效载波。

所述步骤 B具体包括： 步骤 Bl、 构造行数为 ⁴* , 列数为 * 的子载波 矩阵 M ,所述^ V为每个子帧内的 OFDM符号数， 所述 为有效子载波数，所述 ^Λ ^为交织块个数； 该子载波矩阵的行数和列数的均从 1开始计数； 将子载波矩 阵按从上到下、 从左到右平均分成行数为^ V , 列数为 的子矩阵 "， 即：

= l, 2,- - - S_N ,b 步骤 B2、 在所述子载波矩阵 M中， 从左边第一列的子矩阵 1开始， 按照 每列从上到下的子矩阵顺序放置所述业务描述信息的调制符号； 其中，对于任 一子矩阵 ^Μ" , 在该 ^M "的第 1至 N s_DISn行中全放置所述业务描述信息的调制符 号， 在该 ¹"的第 +1行中第丄至^^^列中放置所述业务描述信息的调制 符号， 所述 和 ^NSD 为系统设置值。

在接收端包括如下步骤： a、 将时域信号转换为频域信号； b、 根据系统帧 结构从所述频域信号的有效载波上提取分布式的业务描述信息符号，生成存在 于星座空间内的解调信号； c、 对所述解调信号依次进行解映射、 解交织、 前 向纠错解码和解扰， 得到业务描述信息。

其中步骤 b中， 具体利用包括频域分集和时域分集在内的分集方法对所述 有效载波进行信号检测，按照系统帧结构从中提取出分布式的业务描述信息符 号， 生成存在于星座空间内的解调信号。

所述步骤 c具体包括： 对所述解调信号依次进行解映射和解交织得到包含 频率分集和时间分集的软信息； 利用前向纠错解码对所述软信息进行解码，将 频率分集和时间分集聚合为系统增益，输出解码比特流； 对所述解码比特流进 行解扰， 得到业务描述信息。

本发明的数字音频广播系统中业务描述信息的发送装置， 包括： 扰码器， 用于对需要发送的业务描述信息进行扰码处理并输出信息比特流给编码器；编 码器， 用于对输入的信息比特流进行编码处理， 输出编码比特流给交织器； 交 织器， 用于根据预定规则对输入的编码比特流重新排序并输出给映射器； 星座 映射器， 用于将编码比特流通过星座映射得到调制符号并输出给复用器； 复用 器， 用于根据系统帧结构，将所述业务描述信息的调制符号按照分布方式放置 在系统的残余容量内的预定符号及其载波上， 并与系统的其它信号元素复接， 生成频域信号并输出给频-时域变换器； 频-时域变换器， 其用于将频域信号经 过频-时域变换后得到时域信号。

本发明的数字音频广播系统中业务描述信息的接收装置， 包括： 时 -频变 换器， 用于将时域信号转换为频域信号并输出到信号检测器； 信号检测器， 用 于根据系统帧结构从频域信号的有效载波上提取分布式的业务描述信息符号， 生成存在于星座空间内的解调信号并输出给解映射器； 解映射器， 用于对所述 解调信号解映射并输出编码比特流给解交织器； 解交织器， 用于对所述编码比 特流进行解交织得到包含频率分集和时间分集的软信息并输出到解码器；解码 器， 用于对所述软信息进行解码， 将频率分集和时间分集聚合为系统增益， 输 出解码比特流到解扰器； 解扰器， 用于对所述解码比特流进行解扰， 得到业务 描述信息。

与现有技术相比， 本发明针对业务描述信息符号速率低，但是保护率要求 高的特点，提出了一种低复杂度的比特交织编码调制方案， 在残余容量内分布 式地放置业务描述信息符号，从而提高了在残余容量内传输业务描述信息符号 的可信度。另一方面，本发明的系统帧结构方案兼顾了传输效率和抗干扰能力， 以及多业务支持等因素， 同时还兼容主要的音频编码格式。 利用本发明， 可以 为数字音频广播系统支持丰富节目内容和灵活业务模式提供有力保障，本发明 可以广泛应用于卫星音频广播、地面无线音频广播、地面手持音频广播等各数 字音频广播领域， 尤其可应用于采用 Fourier变换、 Walsh变换、 或小波变换 的多载波系统。 附图说明

图 1为本发明所述数字音频广播系统中业务描述信息的发送装置的示意 图；

图 2为本发明所述数字音频广播系统中业务描述信息的接收装置的示意 图；

图 3为本发明所述产生扰码的线性反馈移位寄存器；

图 4为本发明所述卷积码编码器；

图 5为本发明所述的 QPSK星座映射图；

图 6为本发明所述的 16QAM星座映射图；

图 7为本发明所述的 64QAM星座映射图；

图 8为本发明所述逻辑帧结构和物理层信号帧结构的示意图；

图 9为本发明所述子帧的结构示意图；

图 10为本发明所述业务信息描述符号与其它符号的分布示意图； 图 11为本发明所述子载波矩阵的填充示意图。

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明实施例所述的数字音频广播系统为 OFDM系统。

图 1为本发明所述数字音频广播系统中业务描述信息的发送装置的示意 图。 参见图 1 , 该发送装置包括：

扰码器，在一种实施例中是伪随机序列扰码器， 用于对需要发送的业务描 述信息 （SDIS )进行扰码处理产生具有二进制随机序列特征的信息比特流， 并输出信息比特流给编码器；

编码器，在一种实施例中是前向纠错编码器， 用于对输入的信息比特流进 行编码处理， 搜索出码字集合中对应的编码码字， 得到编码比特流， 输出编码 比特流给交织器； 交织器， 用于根据预定规则对输入的编码比特流重新排序并输出给映射 器；

星座映射器，用于将编码比特流通过星座映射得到调制符号并输出给复用 器；

复用器， 用于根据系统帧结构，将所述业务描述信息的调制符号按照分布 方式放置在系统主业务速率匹配后的残余容量内的预定符号及其载波上，并与 系统的其它信号元素如负载、 离散导频以及连续导频复接， 生成频域信号并输 出给频-时域变换器；

频-时域变换器， 其用于将频域信号经过频-时域变换后得到时域信号以供 发送。

图 2为本发明所述数字音频广播系统中业务描述信息的接收装置的示意 图。 参见图 2, 该接收装置包括：

时 -频变换器， 用于将时域信号转换为频域信号并输出到信号检测器； 信号检测器，相当于解复用器， 用于根据系统帧结构从所述频域信号的有 效载波上提取分布式的业务描述信息符号，生成存在于星座空间内的解调信号 并输出给解映射器；

解映射器， 用于对所述解调信号解映射并输出编码比特流给解交织器； 解交织器，用于对所述编码比特流进行解交织得到包含频率分集和时间分 集的软信息并输出到解码器；

解码器， 用于对所述软信息进行解码， 采用包括 SOVA和 BCJR在内的基于 消息传递的前向纠错解码，以消息传递方式搜索出最大似然概率或者最大后验 概率解码， 并将频率分集和时间分集聚合为系统增益，输出解码比特流到解扰 器；

解扰器， 用于对所述解码比特流进行解扰， 得到业务描述信息。

基于图 1和图 2所述的发送和接收装置，下面介绍本发明所述的数字音频广 播系统中业务描述信息的发送和接收方法。

本发明所述业务描述信息的发送方法包括：

步骤 101、 将需要发送的业务描述信息依次进行扰码处理、 前向纠错编码 处理产生编码比特流。 步骤 102、 对编码比特流进行比特交织处理和星座映射处理， 得到业务描 述信息的调制符号。

步骤 103、 根据系统帧结构， 将所述业务描述信息的调制符号按照分布方 式放置在系统主业务速率匹配后的残余容量内的预定符号及其载波上。

步骤 104、将步骤 103处理后的符号序列与系统的其它信号元素如负载、 离 散导频和连续导频复接， 构成 OFDM结构的频域信号；

步骤 105、 将所述频域信号转化为时域信号以供发送。

步骤 101中， 上层的业务描述信息 （输入的数据字节流均按照 MSB在前的 方式 )分别由一个二进制伪随机序列 进行加扰。 由线性反馈移位寄存 器产生， 如图 3所示， 其对应生成多项式为： x¹² + x^u + x⁸ + x⁶ + l。 移位寄存器的 初始值为 , 在每个逻辑帧的起始位置重置线性反馈移位寄存器。

所述扰码处理通过将输入比特信息序列与二进制伪随机序列进行模 2加法 实现， 见式（1):

对扰码后的业务描述信息采用约束长度为 7的 1/4卷积码， 卷积码的编码器 如图 4所示， 对应的八进制生成多项式为： 133, 171, 145, 133, 移位寄存器 初始值为全" 0"。 业务描述信息在每个逻辑帧的起始位置重置线性反馈移位寄 存器。

在所述步骤 102中， 经过卷积编码的业务描述信息将采用比特交织处理， 交织以交织块为单位进行， 其交织算法如下：

在步骤 102中， 编码比特流以四相相移键控 （QPSK)、 16符号的正交幅度 调制 （16QAM)和 64符号的正交幅度调制 （64QAM)方式进行星座映射， 图 5、 图 6和图 7分别给出了对应的星座映射图。 编码比特流以最高有效位（MSB) 在前的方式输入星座映射器中，映射器按每组比特产生的序号输出业务描述信 息的调制符号序列。

在步骤 103中， 本发明所述的系统帧结构包括超帧、 帧、 子帧以及 OFDM 符号 4层。 图 8为本发明所述的逻辑帧结构和物理层信号帧结构示意图， 图 9为 本发明所述的子帧结构示意图。 参见图 8和图 9, 本发明所述超帧长度为 2560ms, 每个超帧由 4个长度为 640ms的物理层信号帧组成， 每个物理层信号 帧包括 4个长度为 160ms的子帧， 每个子帧包括 1个信标和 个 OFDM符号。 每 个物理层信号帧承载一个逻辑帧的数据。

本发明分为三个传输模式。 在传输模式 1中， 每个超帧分为 4个帧， 每个帧 分为 4个子帧， 每个子帧分为 57个 OFDM符号， 每个符号共有 242个有效载波。 每个子帧的第一个 OFDM符号作为信标用于系统同步和解调预处理， 另外 56 个 OFDM符号则包含负载、 离散导频、 连续导频和虚拟子载波。 在传输模式 2 中， 每个超帧分为 4个帧， 每个帧分为 4个子帧， 每个子帧分为 112个 OFDM符 号， 每个符号共有 122个有效载波。 每个子帧的第一个 OFDM符号作为信标， 另夕卜 111个 OFDM符号则包含负载、 离散导频、 连续导频和虚拟子载波。 在传 输模式 3中， 每个超帧分为 4个帧， 每个帧分为 4个子帧， 每个子帧分为 62个 OFDM符号， 每个符号共有 242个有效载波。 其中， 每个子帧的第一个 OFDM 符号作为信标， 另外 61个 OFDM符号则包含负载、 离散导频、 连续导频和虚拟 子载波。 每个 OFDM符号都由保护间隔作为前缀以减少 OFDM符号间干扰。 传 输模式 1和传输模式 3的子载波间隔相同， 但是保护间隔长度不同， 传输模式 2 的子载波间隔是前述两种模式的两倍。 定义单位时间 T = 1/816000秒， 子载波 间隔、 符号间隔、 保户间隔等系统参数如表

OFDM信号由最多 8个名义带宽为 100kHz的子带组成。 频语模式规定了子 带的数量， 以及有效子带和虚子带的位置。 部分频语模式中， 某些有效子带的 上半子带或下半子带中全部子载波为虚子载波。 在一个有效子带内， 每个

OFDM符号包含 个由连续导频、 离散导频和数据子载波构成的有效子载波 (当其上半子带及下半子带的子载波均不全为虚子载波时）， 或 ^{/ 2}个由连续 导频、 离散导频和数据子载波构成的有效子载波（当其上半子带或下半子带的 子载波全为虚子载波时）。 对各频语模式， OFDM符号中除虚子载波、 连续导 频子载波和离散导频子载波外的子载波为数据子载波，数据子载波放置业务描 述信息符号和业务数据符号。 在一个逻辑帧中包含 (⁴* )* ( 个有效子载 波， 最小值为 1 , 最大值为 8, 具体取值由系统设置。

根据上述系统帧结构， 所述步骤 103具体包括下面步骤 131至 132:

步骤 131、 构造行数为 ⁴* , 列数为 * 的子载波矩阵 Μ , 所述^为每 个子帧内的 OFDM符号数， 所述 为有效子载波数， 所述 为交织块个数； 该 子载波矩阵的行数和列数的均从 1开始计数。 子载波矩阵中的元素分为系统信 息元素、 离散导频元素和数据元素。 将子载波矩阵按从上到下、 从左到右平均 分成 数为 的子矩阵^^" , 即：

m_a = l，Uw，b = l，2，'"，N_v )表示子矩阵中的元素。 步骤 132、 所述业务描述信息的调制符号以一个逻辑帧为单位进行传输， 所述经过步骤 101和 102扰码、编码、 交织和星座映射后的业务描述信息的调制 符号需要按照分布方式放置在所述子载波矩阵 M中， 从左边第一列的子矩阵 ^Μι，ι开始，按照每列从上到下的子矩阵顺序放置所述业务描述信息的调制符号； 其中，对于任一子矩阵^，'，在该^^ "的第 1至^^行中全放置所述业务描述信 息的调制符号， 在该^，'的第 +¹行中第 1至^ ^列中放置所述业务描述 信息的调制符号， 所述 ^^和^? ^^为系统设置值。

下面是对步骤 132的更加具体的说明： 所述经过扰码、 编码、 交织和星座 映射后的业务描述信息的调制符号分别放置于 ^M "上指定的数据元素中， ^M" 放置 SDIS的数据元素位置见表 3。 传输模式 1 传输模式 2 传输模式 3

中第 1至 行中的数据元素均为 SDIS , ^M "的第 + ¹行中第 1至 的数据元素为 SDIS。 SDIS按照从左到右、 从上到下先将子载波子矩阵

M 1,1中表 3指定的数据元素填充完后，再按照图 10箭头指示方向依次填充各个子 载波子矩阵中相应的数据元素， 即从左边第一列的子矩阵 ^Mu开始， 按照每列 从上到下的子矩阵顺序放置所述 SDIS的调制符号。 放置后的 SDIS与其它符号 在系统帧内的分布如图 11所示， 其在子帧和子带的位置呈现分布式的特征， 增 加了 SDIS获得时间分集和频率分集的可能性。

本发明所述子载波矩阵 M中除去放置 SDIS之外的数据元素放置一个逻辑 帧内的主业务数据 ( MSIS ),也就是说 SDIS放置在了系统主业务速率匹配后的 残余容量内 。 如下表 4给出 了各传输模式下 4个子载波子矩阵

内放置 MSIS的数据元素个数和放置 SDIS的数据元素个数。

经过上述步骤 103的处理， 来自上层的 SDIS和 MSIS被处理成符号序列，之 后执行所述步骤 104和 105将所述符号序列与系统的其它信号元素如负载、离散 导频和连续导频复接， 构成 OFDM结构的频域信号， 将所述频域信号转化为时 域信号以供发送。

在信号接收端，本发明所述数字音频广播系统中业务描述信息的接收方法 包括： 步骤 201、 将时域信号转换为频域信号。

步骤 202、 根据系统帧结构从所述频域信号的有效载波上提取分布式的业 务描述信息符号， 生成存在于星座空间内的解调信号。 本步骤中， 具体利用包 括频域分集和时域分集在内的分集方法对所述有效载波进行信号检测，按照系 统帧结构从中提取出分布式的业务描述信息符号，生成存在于星座空间内的解 调信号

步骤 203、 对所述解调信号进行解映射得到编码比特流。

步骤 204、 对所述编码比特流进行解交织得到包含频率分集和时间分集的 软信息。

步骤 205、 对所述软信息进行解码， 采用包括 SOVA和 BCJR在内的基于消 息传递的前向纠错解码，以消息传递方式搜索出最大似然概率或者最大后验概 率解码， 并将频率分集和时间分集聚合为系统增益， 输出解码比特流。

步骤 206、 对步骤 205输出的解码比特流进行解扰， 得到业务描述信息。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发 明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发 明保护的范围之内。