GY/T 220.1-2006 移动多媒体广播 第 1 部分:广播信道帧结构、信道编码和调制
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GY/T 220.1-2006 GY/T 220.1-2006 移动多媒体广播 第移动多媒体广播 第 11 部分:广播部分:广播
信道帧结构、信道编码和调制信道帧结构、信道编码和调制
广播科学研究院 杨庆华2023年4月21日 星期五
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移动多媒体广播的设计需求移动多媒体广播的设计需求
• 对接收的要求– 恶劣环境下的高质量接收(室内、室外、高速移动)– 节电,低功耗接收– 小尺寸天线满足接收要求
• 对业务的要求– 多种业务灵活组合– 针对业务有效划分无线资源
• 对网络的要求– 支持单频组网
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标准的范围标准的范围
• 规定了在 30MHz ~ 3000MHz 的频率范围内,移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制。
• 适用于在 30MHz ~ 3000MHz 的频率范围内,通过卫星和 / 或地面无线发射电视、广播、数据信息等多媒体信号的广播系统。
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主要技术特点主要技术特点
• 采用基于时隙的帧结构支持终端省电• 采用 OFDM 调制技术支持移动接收和单频
组网• 采用 LDPC 编码和深度交织提高接收性能• 采用信标技术实现快速同步• 采用逻辑信道技术实现业务的灵活组合
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广播信道功能框图广播信道功能框图
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概况概况
系统带宽 8MHz , 2MHz
多载波调制方式 4K(8MHz) , 1K(2MHz)
外码 RS 码外交织 配合 RS 码的列入列出字节块交织内码 LDPC 码 (1/2 、 3/4)
内交织 行入列出比特块交织扰码 复伪随机序列帧结构 基于时隙的帧结构
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广播帧结构广播帧结构
TS0 TS1 TS38 TS39
1S
25ms
Beacon OFDM Symbol 0 OFDM Symbol 1 OFDM Symbol 52
• CMMB 传输帧长度为 1 秒,划分为 40 个时隙• 每个时隙具有相同的结构,包括信标和 53 个 OFDM 符号• 每个广播业务占用一个或几个时隙• 利于时隙开关支持终端节电设计
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逻辑信道逻辑信道
• 逻辑信道分为控制逻辑信道( CLCH )和业务逻辑信道 (SLCH) , CLCH 中传输系统控制信息,在时隙 0 传送; SLCH 传输负载业务• CLCH 采用 BPSK 映射、 1/2LDPC 编码
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时隙划分时隙划分
TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS8 TS9 TS10 TS11 TS35 TS36 TS37 TS38 TS39
Common Channel:Provide system and network
information
Service 1 Service 2 Service 3 Service 4Service
K-1 Service K
通过时隙组合支持不同业务速率
时隙的最小单位速率为 64kbps
•终端通过时隙开关实现省电•终端可以通过空闲时隙侦听其它网络或频点,实现网络切换、获取其它频点信息等功能
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时隙结构时隙结构
• 每个时隙采用相同的结构:– 1 个发射机标识信号:用于鉴别信号来源– 2 个同步信号:用于快速同步和辅助信道估计– 53 个 OFDM 符号:承载数据
同步信号 同步信号 OFDM符号 OFDM符号 OFDM符号 OFDM符号
发射机标识
53个OFDM符号信标
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OFDMOFDM 调制-主要参数调制-主要参数
• 子载波: 4K ( 8MHz )和 2K ( 2MHz )• 有效子载波: 3076 ( 8MHz )和 628 ( 2
MHz )• 子载波间隔: 2.44140625kHz• 循环前缀: 1/8 符号体长度• 离散导频: 1/8 ,交错排列• 连续导频: 82 ( 8MHz )和 28 ( 2MH
z )• 星座映射: BPSK , QPSK , 16QAM
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OFDMOFDM 符号-频域结构符号-频域结构
连续导频 离散导频 数据
……
……
……
……
……
……
……
……
1 TS
SN
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OFDMOFDM 调制-子载波结构(调制-子载波结构( 8MH8MHzz ))
......
... ...
1 1538 2047409525582048
4096子载波(10MHz)
0
3077子载波(7.51MHz)
...
离散导频
数据子载波/连续导频
虚拟子载波
图例:
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OFDMOFDM 调制-子载波结构(调制-子载波结构( 2MH2MHzz ))
......
... ...
...
1 314 5111023710512
1024子载波(2.5MHz)
0
629子载波(1.54MHz)
离散导频
数据子载波/连续导频
虚拟子载波
图例:
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OFDMOFDM 调制-导频调制-导频
• 离散导频:– 交错排列,用于时频域信道估计
• 连续导频:– 左右对称排列,用于频率跟踪和相位校正– 承载 16 比特传输指示信息
• 时隙号( 5 比特)• 字节交织器同步标识( 1 比特)• 配置变更指示( 1 比特)• 保留( 8 比特)
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纠错编码纠错编码
RS编码 字节交织 LDPC编码 比特交织
外码: RS编码(可选) 外交织:基于字节的块交织(深度交织) 内码: LDPC编码 内交织:基于比特的块交织
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字节交织与字节交织与 RSRS 编码编码
• 与字节交织器采用列入、列出的方式
• 输入数据由第 1 列开始,由左向右逐次写满字节交织器的前K 列
• RS 编码器由上向下逐行进行 R
S 编码
• 所有行的 RS 编码完成后,由左向右从字节交织器中逐列读出 240 列编码后的数据
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字节交织深度字节交织深度• 字节交织提供跨时隙深度交织• 字节交织深度由星座点数和交织模式决定,可以跨 1 ~ 8
个时隙• 结合时隙分配,可以提供秒级交织深度
TS0
TS1
TS2
TS3
TS4
TS5
TS6
TS7
TS8
TS9
TS10
TS11
TS35
TS36
TS37
TS38
TS39
TS0
TS1
TS2
TS3
TS4
字节交织块
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LDPCLDPC 编码编码
• 高度结构化的 LDPC 编码,码长 9216 比特• 包括两种码率: 1/2 和 3/4
• 码字结构经过优化设计,使解码器可以低复杂度实现
• 提供接近香农限的纠错性能
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LDPCLDPC 编码编码
1 1.2 1.4 1.6 1.8 210
-7
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
AWGN
Eb/No(dB)
BE
R (3,6) Threshold
LDPC Code in STiMi N = 9216, R = 1/2
Gap ≈ 0.5 dB
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比特交织比特交织• 行入列出的块交织
• 交织深度
BPSK QPSK 16QAM
交织深度 25ms 12.5ms 6.25ms
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星座映射星座映射
I
Q
0
1
b0比特顺序:
2
1
2
1
2
1
2
1
I
Q
00
11
比特顺序:b0b1
2
1
2
1
2
1
2
1
10
01
I
Q
比特顺序:b0b1b2b3
10
1
10
1
001010
3 0000
10
3
10
3
10
1
10
1
10
3
0011 0001
1000 1010
1001 1011
0111 0101
0110 0100
1101 1111
1100 1110
BPSK QPSK 16QAM
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扰码扰码
• 通过移位寄存器产生实、虚部扰码序列
• 通过扰码实现映射符号的随机化,对调制信号进行能量离散化
• 不同的广播网络可以选择不同的扰码器初值
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系统参数系统参数系统带宽 8MHz 2MHz
信号带宽 7.512MHz 1.536MHz
子载波数 4096 1024
有效子载波数 3076 628
时隙个数 40
时隙长度 25ms
RS编码 176、 192、 224、 240
外交织器行数
1/2LDPC 72、 144、 288 36、 72、 144
3/4LDPC 108、 216、 432 54、 108、 216
LDPC编码 1/2、 3/4
内交织器 384*360 192*144
OFDM循环前缀 1/8
离散导频 1/8,交错分布连续导频 携带 16比特传输指示信息
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系统数据率系统数据率
星座映射 LDPC Code Rate
Data Rate per TS(Kbps)
Total Data Rate (Mbps)
BPSK 1/2 64.5/13.8 2.6/0.55
BPSK 3/4 96.8/20.7 3.8/0.82
QPSK 1/2 129.0/27.6 5.1/1.09
QPSK 3/4 193.5/41.5 7.6/1.63
16QAM 1/2 258.0/55.3 10.1/2.17
16QAM 3/4 387.1/82.9 15.2/3.25
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谢谢 !