数字音频广播系统中用于交织信号比特的方法和设备转让专利
申请号 : CN03822962.5
文献号 : CN100581063C
文献日 : 2010-01-13
发明人 : 玛瑞克·密尔巴
申请人 : 艾比奎蒂数字公司
摘要 :
本发明涉及一种在数字音频广播系统中交织表示数据和/或音频的数字信号的比特的方法。所述方法包括如下步骤：把数字信号的多个比特编写到一个矩阵(图22)；和从所述矩阵中读取所述比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。本发明还提供了一种用于发射交织的比特的设备、用于接收和解交织比特的设备。
权利要求 :
1.一种用于在数字音频广播系统中交织表示数据和/或音频的数 字信号比特的方法，所述方法包括如下步骤：把数字信号的多个比特编写到一个内部矩阵，其中，所述比特被 卷积交织，并且被交织的比特总数大于传送帧大小；
从内部矩阵中读取所述比特，其中编写和读取步骤中的至少一个 遵循一个非顺序寻址方案；和把所述比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中的比特数目等 于传送帧大小。
2.权利要求1的方法，其中：内部矩阵中的比特被安排在多个分 区中。
3.权利要求2的方法，其中：每一个分区包括多个块。
4.权利要求2的方法，其中：每一个分区包括表示逻辑信道的一 组比特。
5.权利要求4的方法，其中：每个逻辑信道中的比特被扰码。
6.一种用于在数字音频广播系统中广播表示数据和/或音频的数 字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收要被发射的数字信号的多个比特；
把所述比特编写到一个内部矩阵，其中，所述比特被卷积交织， 并且被交织的比特总数大于传送帧大小；
从内部矩阵中读取所述比特，其中编写和读取步骤中的至少一个 遵循一个非顺序寻址方案；
把所述比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中的比特数目等 于传送帧大小；
把所述比特映射到多个载波信号；和
发射所述载波信号。
7.权利要求6的方法，其中：内部矩阵中的比特被安排在多个分 区中。
8.权利要求7的方法，其中：每一个分区包括多个块。
9.权利要求7的方法，其中：每一个分区包括表示逻辑信道的一 组比特。
10.权利要求9的方法，其中：每个逻辑信道中的比特被扰码。
11.权利要求6的方法，还包括如下步骤：在把数字信号的比特编写到内部矩阵的步骤之前，对所述比特进 行信道编码。
12.权利要求6的方法，还包括如下步骤：在把数字信号的比特编写到内部矩阵的步骤之前，对所述比特进 行扰码。
13.一种用于在数字音频广播系统中交织表示数据和/或音频的数 字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收要被发射的数字信号的多个比特的装置；
用于通过把所述比特编写到一个内部矩阵来卷积交织所述比特 的装置，其中，被交织的比特总数大于传送帧大小；
用于从内部矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和 用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和用于把所述比特编写到一个输出矩阵的装置，其中输出矩阵中的 比特数目等于传送帧大小。
14.权利要求13的设备，其中：内部矩阵中的比特被安排在多个 分区中。
15.权利要求14的设备，其中：每一个分区包括多个块。
16.权利要求14的设备，其中：每一个分区包括表示逻辑信道的 一组比特。
17.权利要求16的设备，其中：每个逻辑信道中的比特被扰码。
18.一种用于在数字音频广播系统中广播表示数据和/或音频的 数字信息的设备，所述设备包括：用于接收要被发射的数字信号的多个比特的装置；
用于通过把数字信号的比特编写到一个内部矩阵来卷积交织所 述比特的装置，其中被交织的比特总数大于传送帧大小；
用于从内部矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和 用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；
用于把所述比特编写到一个输出矩阵的装置，其中输出矩阵中的 比特数目等于传送帧大小；
用于把所述比特映射到多个载波信号的装置；和用于发射所述载波信号的装置。
19.权利要求18的设备，其中：内部矩阵中的比特被安排在多个 分区中。
20.权利要求19的设备，其中：每一个分区包括多个块。
21.权利要求19的设备，其中：每一个分区包括表示逻辑信道的 一组比特。
22.权利要求21的设备，其中：每个逻辑信道中的比特被扰码。
23.权利要求18的设备，还包括：
在把数字信号的比特编写到内部矩阵的步骤之前，用于对所述比 特进行信道编码的装置。
24.权利要求18的设备，还包括：
在把数字信号的比特编写到内部矩阵的步骤之前，用于对所述比 特进行扰码的装置。
25.一种用于在数字音频广播系统中解交织接收到的表示数据和/ 或音频的数字信号比特的方法，所述方法包括如下步骤：把数字信号的多个卷积交织比特编写到一个内部矩阵，其中被交 织的比特总数大于传送帧大小；
从内部矩阵中读取所述比特，其中编写和读取步骤中的至少一个 遵循一个非顺序寻址方案；和把读取的比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中的比特数目 等于传送帧大小。
26.一种用于在数字音频广播系统中接收表示数据和/或音频的 数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收数字信号的多个卷积交织比特；
把所述比特编写到一个内部矩阵，其中被交织的比特总数大于传 送帧大小；
从内部矩阵中读取所述比特，其中用于编写的装置和用于读取的 装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；
把读取的比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中的比特数目 等于传送帧大小；和使用读取的比特来产生一个输出信号。
27.一种用于在数字音频广播系统中解交织表示数据和/或音频的 数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收数字信号的多个卷积交织比特的装置；
用于把所述比特编写到一个内部矩阵的装置，其中被交织的比特 总数大于传送帧大小；
用于从内部矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和 用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和用于把从内部矩阵读取的比特编写到一个输出矩阵的装置，其中 输出矩阵中的比特数目等于数字信号的传送帧中的比特数目。
28.一种用于在数字音频广播系统中接收表示数据和/或音频的 数字信息的设备，所述设备包括：接收机，该接收机包括用于执行以下功能的电路，所述电路：用于接收数字信号的多个卷积交织比特；
用于把数字信号的比特编写到一个内部矩阵，其中被交织的比特 总数大于传送帧大小；
用于从内部矩阵中读取所述比特，其中编写和读取中的至少一个 遵循一个非顺序寻址方案；
用于把读取的比特编写到一个输出矩阵，输出矩阵中的比特数目 等于传送帧之一中的比特数目；以及用于使用来自输出矩阵的比特来产生一个输出信号。
说明书 :
技术领域
本发明涉及带内同频(IBOC)数字音频广播(DAB)，尤其涉 及在DAB系统中用于信号比特交织的方法和设备。
背景技术
IBOC DAB系统被设计来允许从当前的模拟调幅(AM)和调频 (FM)无线电到全数字带内同频系统的平滑发展。这些系统可以在现 有的中频(MF)和超高频(VHP)无线电频带中从陆上发射机向移 动的、便携式的以及固定的接收机递送数字音频和数据服务。广播公 司可以与新的、更高质量且更稳固的数字信号同时连续发射模拟AM 和FM，在保持当前频率分配的同时实现从模拟到数字无线电的转换。
数字音频广播(DAB)能够提供优于现有模拟广播格式的数字质 量的音频。AM和FM带内同频DAB信号二者都能够以一种数字调制信 号与当前广播模拟信号共存的混合格式发射，或者以一种已去掉模拟 信号的全数字格式进行发射。IBOC DAB无需新的频谱分配，因为每 个IBOC DAB信号都在现有的AM或FM信道分配的频谱掩码内发射。 IBOC DAB在使广播公司能够向现在的听众基础提供数字质量音频的 同时促进频谱的节约。
在美国专利No.5,588,022中阐明的一个AM IBOC DAB系统提供 一种用于在标准AM广播信道中同时广播模拟和数字信号的方法。利 用此方法，广播具有第一频谱的调幅射频信号。调幅射频信号包括被 模拟节目信号调制的第一载波。同时，多个数字调制载波信号在包含 第一频谱的带宽内广播。每个数字调制载波信号由数字节目信号的一 部分调制。数字调制载波信号的第一组位于第一频谱内并且与第一载 波信号正交地调制。数字调制载波信号的第二和第三组位于第一频谱 之外的上边带和下边带并且与第一载波信号同相以及正交地调制。多 个载波使用正交频分复用(OFDM)来承载传送的信息。
FM IBOC DAB系统已经成为一些美国专利的主题，包括专利No. 6,510,175；6,108,810；5,949,796；5,465,396；5,315,583；5,278,844和 5,278,826。在FM兼容的数字音频广播系统中，已数字编码的音频信息 与现有的模拟FM信号信道同时被发射。音频数字传输的优点包括比现 有FM无线电信道噪声更小和动态范围更宽的优良信号质量。最初，可 使用混合格式以便在允许新的IBOC DAB接收机解码数字信号的同时 允许现有接收机继续接收模拟FM信号。将来的某一时间，当IBOC DAB接收机很丰富了时，广播公司可以决定发射全数字的格式。在同 时发射现有的FM信号时，混合的IBOC DAB能够提供虚拟CD质量立 体声数字音频(加数据)。全数字IBOC DAB能够提供虚拟CD质量立 体声音频以及数据信道。
一个已建议的FM IBOC DAB使用这样一个信号：该信号包括离 FM中心频率大约129kHz到199kHz的区域中的正交频分复用 (OFDM)子载波，二者超过和低于被模拟调制的主FM载波占用的频 谱。在美国专利No.6,430,227中示出的IBOC选项允许副载波离中心频 率接近100kHz开始。现有的模拟FM信号的带宽明显小于被OFDM副 载波占用的带宽。
OFDM信号包括全部以一个公共码元速率进行调制的多个正交 间距的载波。脉冲码元的频率间距(例如BPSK，QPSK，8PSK或QAM) 等于码元速率。对于FM DAB信号的IBOC传输，过多的OFDM副载波 集处于共存的模拟FM载波的任一侧上的上边带(USB)和下边带 (LSB)中。DAB副载波功率被设置为相对于FM信号大约-25dB。DAB 信号的电平和频谱占用率被设置为：在为DAB子载波提供足够的信噪 比(SNR)的同时限制对它的FM主载波的干扰。某些副载波可以被预 留作为参考副载波来向接收机发射控制信号。
数字传输系统的一个特征是同时发射数字化音频和数据的固有 能力。数字音频信息常常被压缩用于通过有限带宽信道进行传输。例 如，把数字信源信息从大约1.5Mbps的立体声激光唱片(CD)向下压 缩到96kbps同时保持FM IBOC DAB的虚拟CD音质是可能的。进一步 向下压缩到48kbps甚至更低仍然能够提供优良的立体声音频质量，这 对于AM DAB系统或者低延迟支持以及为FM DAB系统调谐信道很有 用。使用合成DAB信号可以实现各种数据服务。例如，多个数据信道 可以在合成DAB信号内被广播。
1999年8月24日申请的标题为″Method And Apparatus For Transmission And Reception Of Compressed Audio Frames With Prioritized Messages For Digital Audio Broadcasting″的美国专利申 请No.09/382,716(PCT公开专利申请号WO 0115358)公开了一种用 于汇编调制解调器帧用于在IBOC DAB系统中传输的方法和设备，并 且在此结合作为参考。
数字音频广播(DAB)能够提供优于现有模拟广播格式的数字质 量的音频。AM和FM带内同频DAB信号二者都能够以一种数字调制信 号与当前广播模拟信号共存的混合格式发射，或者以一种已去掉模拟 信号的全数字格式进行发射。IBOC DAB无需新的频谱分配，因为每 个IBOC DAB信号都在现有的AM或FM信道分配的频谱掩码内发射。 IBOC DAB在使广播公司能够向现在的听众基础提供数字质量音频的 同时促进频谱的节约。
在美国专利No.5,588,022中阐明的一个AM IBOC DAB系统提供 一种用于在标准AM广播信道中同时广播模拟和数字信号的方法。利 用此方法，广播具有第一频谱的调幅射频信号。调幅射频信号包括被 模拟节目信号调制的第一载波。同时，多个数字调制载波信号在包含 第一频谱的带宽内广播。每个数字调制载波信号由数字节目信号的一 部分调制。数字调制载波信号的第一组位于第一频谱内并且与第一载 波信号正交地调制。数字调制载波信号的第二和第三组位于第一频谱 之外的上边带和下边带并且与第一载波信号同相以及正交地调制。多 个载波使用正交频分复用(OFDM)来承载传送的信息。
FM IBOC DAB系统已经成为一些美国专利的主题，包括专利No. 6,510,175；6,108,810；5,949,796；5,465,396；5,315,583；5,278,844和 5,278,826。在FM兼容的数字音频广播系统中，已数字编码的音频信息 与现有的模拟FM信号信道同时被发射。音频数字传输的优点包括比现 有FM无线电信道噪声更小和动态范围更宽的优良信号质量。最初，可 使用混合格式以便在允许新的IBOC DAB接收机解码数字信号的同时 允许现有接收机继续接收模拟FM信号。将来的某一时间，当IBOC DAB接收机很丰富了时，广播公司可以决定发射全数字的格式。在同 时发射现有的FM信号时，混合的IBOC DAB能够提供虚拟CD质量立 体声数字音频(加数据)。全数字IBOC DAB能够提供虚拟CD质量立 体声音频以及数据信道。
一个已建议的FM IBOC DAB使用这样一个信号：该信号包括离 FM中心频率大约129kHz到199kHz的区域中的正交频分复用 (OFDM)子载波，二者超过和低于被模拟调制的主FM载波占用的频 谱。在美国专利No.6,430,227中示出的IBOC选项允许副载波离中心频 率接近100kHz开始。现有的模拟FM信号的带宽明显小于被OFDM副 载波占用的带宽。
OFDM信号包括全部以一个公共码元速率进行调制的多个正交 间距的载波。脉冲码元的频率间距(例如BPSK，QPSK，8PSK或QAM) 等于码元速率。对于FM DAB信号的IBOC传输，过多的OFDM副载波 集处于共存的模拟FM载波的任一侧上的上边带(USB)和下边带 (LSB)中。DAB副载波功率被设置为相对于FM信号大约-25dB。DAB 信号的电平和频谱占用率被设置为：在为DAB子载波提供足够的信噪 比(SNR)的同时限制对它的FM主载波的干扰。某些副载波可以被预 留作为参考副载波来向接收机发射控制信号。
数字传输系统的一个特征是同时发射数字化音频和数据的固有 能力。数字音频信息常常被压缩用于通过有限带宽信道进行传输。例 如，把数字信源信息从大约1.5Mbps的立体声激光唱片(CD)向下压 缩到96kbps同时保持FM IBOC DAB的虚拟CD音质是可能的。进一步 向下压缩到48kbps甚至更低仍然能够提供优良的立体声音频质量，这 对于AM DAB系统或者低延迟支持以及为FM DAB系统调谐信道很有 用。使用合成DAB信号可以实现各种数据服务。例如，多个数据信道 可以在合成DAB信号内被广播。
1999年8月24日申请的标题为″Method And Apparatus For Transmission And Reception Of Compressed Audio Frames With Prioritized Messages For Digital Audio Broadcasting″的美国专利申 请No.09/382,716(PCT公开专利申请号WO 0115358)公开了一种用 于汇编调制解调器帧用于在IBOC DAB系统中传输的方法和设备，并 且在此结合作为参考。
发明内容
本发明提供在IBOC DAB系统中用于交织数据比特的方法和设 备。
根据本发明，提供了一种用于在数字音频广播系统中交织表示数 据和/或音频的数字信号比特的方法，所述方法包括如下步骤：把数字 信号的多个比特编写到一个内部矩阵，其中，所述比特被卷积交织， 并且被交织的比特总数大于传送帧大小；从内部矩阵中读取所述比特， 其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和把所 述比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中的比特数目等于传送帧 大小。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中广播表示 数据和/或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收要被 发射的数字信号的多个比特；把所述比特编写到一个内部矩阵，其中， 所述比特被卷积交织，并且被交织的比特总数大于传送帧大小；从内 部矩阵中读取所述比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个 非顺序寻址方案；把所述比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中 的比特数目等于传送帧大小；把所述比特映射到多个载波信号；和发 射所述载波信号。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中交织表示 数据和/或音频的数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收要被 发射的数字信号的多个比特的装置；用于通过把所述比特编写到一个 内部矩阵来卷积交织所述比特的装置，其中，被交织的比特总数大于 传送帧大小；用于从内部矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写 的装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和 用于把所述比特编写到一个输出矩阵的装置，其中输出矩阵中的比特 数目等于传送帧大小。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中广播表示 数据和/或音频的数字信息的设备，所述设备包括：用于接收要被发射 的数字信号的多个比特的装置；用于通过把数字信号的比特编写到一 个内部矩阵来卷积交织所述比特的装置，其中被交织的比特总数大于 传送帧大小；用于从内部矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写 的装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；用 于把所述比特编写到一个输出矩阵的装置，其中输出矩阵中的比特数 目等于传送帧大小；用于把所述比特映射到多个载波信号的装置；和 用于发射所述载波信号的装置。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中解交织接 收到的表示数据和/或音频的数字信号比特的方法，所述方法包括如下 步骤：把数字信号的多个卷积交织比特编写到一个内部矩阵，其中被 交织的比特总数大于传送帧大小；从内部矩阵中读取所述比特，其中 编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和把读取的 比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中的比特数目等于传送帧大 小。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中接收表示 数据和/或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收数字 信号的多个卷积交织比特；把所述比特编写到一个内部矩阵，其中被 交织的比特总数大于传送帧大小；从内部矩阵中读取所述比特，其中 用于编写的装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址 方案；把读取的比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中的比特数 目等于传送帧大小；和使用读取的比特来产生一个输出信号。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中解交织表 示数据和/或音频的数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收数 字信号的多个卷积交织比特的装置；用于把所述比特编写到一个内部 矩阵的装置，其中被交织的比特总数大于传送帧大小；用于从内部矩 阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和用于读取的装置中 的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和用于把从内部矩阵读取的比 特编写到一个输出矩阵的装置，其中输出矩阵中的比特数目等于数字 信号的传送帧中的比特数目。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中接收表示 数据和/或音频的数字信息的设备，所述设备包括：接收机，该接收机 包括用于执行以下功能的电路，所述电路：用于接收数字信号的多个 卷积交织比特；用于把数字信号的比特编写到一个内部矩阵，其中被 交织的比特总数大于传送帧大小；用于从内部矩阵中读取所述比特， 其中编写和读取中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；用于把读取 的比特编写到一个输出矩阵，输出矩阵中的比特数目等于传送帧之一 中的比特数目；以及用于使用来自输出矩阵的比特来产生一个输出信 号。
本发明提供一种用于在数字音频广播系统中交织表示数据和/或 音频的数字信号比特的方法，所述方法包括如下步骤：把多个数字信 号比特编写为一个矩阵；并且从矩阵中读取所述比特，其中编写和读 取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。
矩阵中的比特数目可以等于数字信号的传送帧中的比特数目。矩 阵中的比特被安排在多个分区中，并且每一个分区可以包括多个块。
每一个分区可以包括表示逻辑信道的一组比特，并且逻辑信道的 比特可以被扰码。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中广播表示数据和 /或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收要被发射 的数字信号的多个比特；把所述比特编写为一个矩阵；从矩阵中读取 比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案； 把所述比特映射到多个载波信号；和发射所述载波信号。
在把数字信号的比特编写到矩阵中的步骤之前，所述比特可以被 信道编码。在把数字信号的比特编写到矩阵中的步骤之前，所述比特 还可以被扰码。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中交织 表示数据和/或音频的数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收 要被发射的数字信号的多个比特的装置；用于把所述比特编写为一个 矩阵的装置；和用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的 装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中广播表示数据和 /或音频的数字信息的设备，所述设备包括：用于接收要被发射的数 字信号的多个比特的装置；用于把数字信号的比特编写为一个矩阵的 装置；用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和用 于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；用于把所述比 特映射到多个载波信号的装置；和用于发射所述载波信号的装置。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中解交 织接收到的表示数据和/或音频的数字信号比特的方法，所述方法包括 如下步骤：把多个接收到的数字信号比特编写为一个矩阵；并且从矩 阵中读取所述比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺 序寻址方案。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中接收表示数据和 /或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收数字信号 的多个比特；把所述比特编写为一个矩阵；从矩阵中读取所述比特， 其中用于编写的装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序 寻址方案；和使用读取的比特来产生一个输出信号。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中解交织表示数据 和/或音频的数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收数字信号 的多个比特的装置；用于把所述比特编写为一个矩阵的装置；和用于 从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和用于读取的装 置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中接收 表示数据和/或音频的数字信息的设备，所述设备包括：用于接收数 字信号的多个比特的装置；用于把数字信号的比特编写为一个矩阵的 装置；用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和用 于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和用于使用读 取的比特来产生一个输出信号的装置。
根据本发明，提供了一种用于在数字音频广播系统中交织表示数 据和/或音频的数字信号比特的方法，所述方法包括如下步骤：把数字 信号的多个比特编写到一个内部矩阵，其中，所述比特被卷积交织， 并且被交织的比特总数大于传送帧大小；从内部矩阵中读取所述比特， 其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和把所 述比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中的比特数目等于传送帧 大小。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中广播表示 数据和/或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收要被 发射的数字信号的多个比特；把所述比特编写到一个内部矩阵，其中， 所述比特被卷积交织，并且被交织的比特总数大于传送帧大小；从内 部矩阵中读取所述比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个 非顺序寻址方案；把所述比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中 的比特数目等于传送帧大小；把所述比特映射到多个载波信号；和发 射所述载波信号。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中交织表示 数据和/或音频的数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收要被 发射的数字信号的多个比特的装置；用于通过把所述比特编写到一个 内部矩阵来卷积交织所述比特的装置，其中，被交织的比特总数大于 传送帧大小；用于从内部矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写 的装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和 用于把所述比特编写到一个输出矩阵的装置，其中输出矩阵中的比特 数目等于传送帧大小。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中广播表示 数据和/或音频的数字信息的设备，所述设备包括：用于接收要被发射 的数字信号的多个比特的装置；用于通过把数字信号的比特编写到一 个内部矩阵来卷积交织所述比特的装置，其中被交织的比特总数大于 传送帧大小；用于从内部矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写 的装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；用 于把所述比特编写到一个输出矩阵的装置，其中输出矩阵中的比特数 目等于传送帧大小；用于把所述比特映射到多个载波信号的装置；和 用于发射所述载波信号的装置。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中解交织接 收到的表示数据和/或音频的数字信号比特的方法，所述方法包括如下 步骤：把数字信号的多个卷积交织比特编写到一个内部矩阵，其中被 交织的比特总数大于传送帧大小；从内部矩阵中读取所述比特，其中 编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和把读取的 比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中的比特数目等于传送帧大 小。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中接收表示 数据和/或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收数字 信号的多个卷积交织比特；把所述比特编写到一个内部矩阵，其中被 交织的比特总数大于传送帧大小；从内部矩阵中读取所述比特，其中 用于编写的装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址 方案；把读取的比特编写到一个输出矩阵，其中输出矩阵中的比特数 目等于传送帧大小；和使用读取的比特来产生一个输出信号。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中解交织表 示数据和/或音频的数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收数 字信号的多个卷积交织比特的装置；用于把所述比特编写到一个内部 矩阵的装置，其中被交织的比特总数大于传送帧大小；用于从内部矩 阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和用于读取的装置中 的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和用于把从内部矩阵读取的比 特编写到一个输出矩阵的装置，其中输出矩阵中的比特数目等于数字 信号的传送帧中的比特数目。
根据本发明，还提供了一种用于在数字音频广播系统中接收表示 数据和/或音频的数字信息的设备，所述设备包括：接收机，该接收机 包括用于执行以下功能的电路，所述电路：用于接收数字信号的多个 卷积交织比特；用于把数字信号的比特编写到一个内部矩阵，其中被 交织的比特总数大于传送帧大小；用于从内部矩阵中读取所述比特， 其中编写和读取中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；用于把读取 的比特编写到一个输出矩阵，输出矩阵中的比特数目等于传送帧之一 中的比特数目；以及用于使用来自输出矩阵的比特来产生一个输出信 号。
本发明提供一种用于在数字音频广播系统中交织表示数据和/或 音频的数字信号比特的方法，所述方法包括如下步骤：把多个数字信 号比特编写为一个矩阵；并且从矩阵中读取所述比特，其中编写和读 取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。
矩阵中的比特数目可以等于数字信号的传送帧中的比特数目。矩 阵中的比特被安排在多个分区中，并且每一个分区可以包括多个块。
每一个分区可以包括表示逻辑信道的一组比特，并且逻辑信道的 比特可以被扰码。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中广播表示数据和 /或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收要被发射 的数字信号的多个比特；把所述比特编写为一个矩阵；从矩阵中读取 比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案； 把所述比特映射到多个载波信号；和发射所述载波信号。
在把数字信号的比特编写到矩阵中的步骤之前，所述比特可以被 信道编码。在把数字信号的比特编写到矩阵中的步骤之前，所述比特 还可以被扰码。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中交织 表示数据和/或音频的数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收 要被发射的数字信号的多个比特的装置；用于把所述比特编写为一个 矩阵的装置；和用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的 装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中广播表示数据和 /或音频的数字信息的设备，所述设备包括：用于接收要被发射的数 字信号的多个比特的装置；用于把数字信号的比特编写为一个矩阵的 装置；用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和用 于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；用于把所述比 特映射到多个载波信号的装置；和用于发射所述载波信号的装置。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中解交 织接收到的表示数据和/或音频的数字信号比特的方法，所述方法包括 如下步骤：把多个接收到的数字信号比特编写为一个矩阵；并且从矩 阵中读取所述比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺 序寻址方案。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中接收表示数据和 /或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收数字信号 的多个比特；把所述比特编写为一个矩阵；从矩阵中读取所述比特， 其中用于编写的装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序 寻址方案；和使用读取的比特来产生一个输出信号。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中解交织表示数据 和/或音频的数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收数字信号 的多个比特的装置；用于把所述比特编写为一个矩阵的装置；和用于 从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和用于读取的装 置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中接收 表示数据和/或音频的数字信息的设备，所述设备包括：用于接收数 字信号的多个比特的装置；用于把数字信号的比特编写为一个矩阵的 装置；用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和用 于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和用于使用读 取的比特来产生一个输出信号的装置。
附图说明
图1是使用在数字音频广播系统中的发射机的功能框图。
图2是一个混合FM IBOC波形的示意表示。
图3是一个扩展混合FM IBOC波形的示意表示。
图4是一个全数字FM IBOC波形的示意表示。
图5是DAB波形中副载波分区的示意表示。
图6是DAB波形中副载波分区的另一示意表示。
图7是DAB波形的下边带中参考副载波的示意表示。
图8是DAB波形的上边带中参考副载波的示意表示。
图9是使用在数字音频广播系统中的发射机中的协议栈的功能框 图。
图10是使用在数字音频广播系统中的发射机中的协议栈的调制 解调器/物理层的功能框图。
图11是使用在数字音频广播系统中的发射机中的协议栈层间的 接口示意表示。
图12是一个DAB信号中调制解调器帧的示意表示。
图13是在一个DAB信号中各种调制解调器帧的示意表示。
图14、15、16和17是全数字DAB信号中的辅助副载波的示意表示。
图18是扰码器的功能框图。
图19是扰码器的示意图。
图20是编码器的功能框图。
图21是扰码器的功能框图。
图22是交织器矩阵的示意表示。
图23是根据本发明构造的交织器的功能框图。
图24是差分编码器的示意图。
图25是信号星座图映射表的功能框图。
图26是OFDM信号发生器的功能框图。
图27是信号变换器的功能框图。
图28是DAB调制器的功能框图。
图2是一个混合FM IBOC波形的示意表示。
图3是一个扩展混合FM IBOC波形的示意表示。
图4是一个全数字FM IBOC波形的示意表示。
图5是DAB波形中副载波分区的示意表示。
图6是DAB波形中副载波分区的另一示意表示。
图7是DAB波形的下边带中参考副载波的示意表示。
图8是DAB波形的上边带中参考副载波的示意表示。
图9是使用在数字音频广播系统中的发射机中的协议栈的功能框 图。
图10是使用在数字音频广播系统中的发射机中的协议栈的调制 解调器/物理层的功能框图。
图11是使用在数字音频广播系统中的发射机中的协议栈层间的 接口示意表示。
图12是一个DAB信号中调制解调器帧的示意表示。
图13是在一个DAB信号中各种调制解调器帧的示意表示。
图14、15、16和17是全数字DAB信号中的辅助副载波的示意表示。
图18是扰码器的功能框图。
图19是扰码器的示意图。
图20是编码器的功能框图。
图21是扰码器的功能框图。
图22是交织器矩阵的示意表示。
图23是根据本发明构造的交织器的功能框图。
图24是差分编码器的示意图。
图25是信号星座图映射表的功能框图。
图26是OFDM信号发生器的功能框图。
图27是信号变换器的功能框图。
图28是DAB调制器的功能框图。
具体实施方式
参见附图，图1是使用在数字音频广播系统中的发射机10的功能 框图。发射机包括：用于接收主节目服务音频信号的输入12，用于接 收电台识别服务数据的输入14，和用于接收主节目服务数据、补充节 目服务数据和辅助应用服务数据的输入16。对于混合DAB，主节目服 务音频信号的模拟形式如块18所示被延迟以便在线路20上产生一个延 迟的模拟音频信号。音频子系统22编码并压缩主节目服务音频信号以 便在线路24上产生一个已编码已压缩的数字信号。一个传送和服务多 路复用子系统26接收已编码已压缩数字信号、电台识别服务数据、主 节目服务数据、补充节目服务数据和辅助应用服务数据，并且使这些 信号受到各种传送信号处理，这些处理在下面被进一步讨论并且在图1 中被表示为块28、30和32。结果信号被服务多路复用器34多路复用并 发送到RF传输子系统36。线路38上的数字信号如块40所示被信道编码 并且线路42上的结果编码信号和块44示出的模拟音频信号一起调制。 结果信号然后可以被放大并且通过天线46广播给多个IBOC DAB接收 机48的至少一个。
该系统使用编码来降低抽样音频信号比特率和基带信号处理并 且增加传输信道中的信号的稳定性。这允许高质量音频信号和辅助数 据在频带分段中并且以低级别被发射，其不干扰现有的模拟信号。
IBOC DAB信号可以以包括模拟调制载波与多个数字调制载波 结合的混合格式进行发射或者以不使用模拟调制载波的全数字格式进 行发射。
分集延迟在携带同一信息的双信道之一中提供一个固定时间延 迟以便消除诸如衰落和脉冲噪声之类的非稳定信道损坏。
图2是一个混合FM IBOC波形50的示意表示。该波形包括：位于 广播信道54中心的模拟调制信号52，在上边带58中等间距的第一多个 正交频分复用副载波56，以及在下边带62中等间距的第二多个正交频 分复用副载波60。数字调制副载波以一个比模拟调制载波更低的功率 电平被广播以便符合所要求的信道信号掩码。数字调制副载波被分成 分区并且各个副载波被指定为参考副载波。频率分区是一组19个 OFDM副载波，包含18个数据副载波和一个参考副载波。
混合波形包括模拟FM调制信号，和数字调制主要主副载波。副 载波位于等间距的频率位置处。副载波位置从-546到+546编号。在图2 的波形中，副载波位于位置+356到+546和-356到-546处。这个波形通 常将在向全数字波形变换以前的初始过渡阶段被使用。
数字信号在模拟FM信号的任一侧上的主要主边带中发射，如图2 所示。每个主要主边带由十个频率分区组成，这些分区被分配在副载 波356到545或者-356到-545之中。也包括在主要主边带中的副载波546 和-546是附加的参考副载波。每个副载波的幅度可以用一个幅度换算 因子换算。
在混合波形中，数字信号在模拟FM信号的任一侧上的主要主 (PM)边频带中发射，如图2所示。每个PM边带由十个频率分区组 成，这些分区被分配在副载波356到545或者-356到-545之中。也包括 在PM边带中的副载波546和-546是附加的参考副载波。每个副载波的 幅度可以用一个幅度换算因子换算。
图3是一个扩展混合FM IBOC波形70的示意表示。通过把主要扩 展边带72、74加到存在于混合波形中的主要主边带上来产生扩展混合 波形。取决于服务方式，一个、两个或四个频率分区可以被加到每个 主要主边带的内边缘。
扩展混合波形包括模拟FM信号加数字调制的主要主副载波(副 载波+356到+546和-356到-546)以及一些或者全部主要扩展副载波(副 载波+280到+355和-280到-355)。这个波形通常将在向全数字波形变 换以前的初始过渡阶段被使用。
每个主要主边带包括十个频率分区和一个附加的参考副载波，跨 距副载波356到546或者-356到-546。上部主要扩展边带包括副载波337 到355(一个频率分区)，318到355(两个频率分区)，或者280到355 (四个频率分区)。下部主要扩展边带包括副载波-337到-355(一个 频率分区)，-318到-355(两个频率分区)，或者-280到-355(四个频 率分区)。每个副载波的幅度可以用一个幅度换算因子换算。
图4是一个全数字FM IBOC波形80的示意表示。通过禁止模拟信 号来构造全数字波形，完全扩展主要数字边带82、84的带宽，并且把 下部功率辅助边带86、88加在模拟信号空出的频谱中。图示实施例中 的全数字波形包括在副载波位置-546到+546处的数字调制副载波，没 有模拟FM信号。
除了十个主频率分区之外，全部四个扩展频率分区将存在于全数 字波形的每个主要边带中。每个辅助边带也具有十个辅助主(SM)和 四个辅助扩展(SX)频率分区。可是，与主要边带不同，辅助主频率 分区被映射到信道中心较近，扩展频率分区离中心更远。
每个辅助边带还提供一个小辅助保护(SP)区域90、92，其包括 12个OFDM副载波和参考副载波279和-279。那些边带被称为″保护″， 因为它们位于最可能被模拟或数字干扰影响的频谱区域中。一个附加 的参考副载波被放置在信道的中心(0)处。由于SP区域不包含频率 分区，所以不应用SP区域的频率分区。
每个辅助主边带跨距副载波1到190或者-1到-190。上部辅助扩展 边带包括副载波191到266，并且上部辅助保护边带包括副载波267到 278加上附加的参考副载波279。下部辅助扩展边带包括副载波-191到 -266，并且下部辅助保护边带包括副载波-267到-278加上附加的参考副 载波-279。整个全数字频谱的总频率跨距为396,803Hz。每个副载波的 幅度可以用一个幅度换算因子换算。辅助边带幅度换算因子可以是用 户可选择的。可以为辅助边带的应用选择四个中的任何一个。
各个DAB波形提供一个灵活装置，该装置通过提供三个新的波形 类型：混合、扩展混合和全数字来转移到数字广播系统。混合和扩展 混合类型保持模拟FM信号，而全数字类型不含有模拟FM信号。所有 三个波形类型符合当前配置的频谱发射掩码。
使用正交频分复用(OFDM)来调制数字信号。OFDM是一个并 联调制方案，其中：数据流调制大量同时发射的正交副载波。OFDM 本来很灵活，很容易实现逻辑信道对不同副载波组的映射。
在混合波形中，数字信号以混合的波形在模拟FM信号的任一侧 上的主要主(PM)边带中发射。每个边带的功率电平略微低于模拟 FM信号中的总功率。模拟信号可以是单声道的或者立体声的，并且可 以包括辅助通信业务(SCA)信道。
在扩展混合波形中，混合边带的带宽可以向模拟FM信号扩展以 便提高数字容量。分配给每个主要主边带内边缘的这个附加频谱被称 为主要扩展(PX)边带。
在全数字波形中，模拟信号被移走并且主要数字边带的带宽以扩 展混合波形被完全扩展。另外，这个波形允许下部功率数字辅助边带 在模拟FM信号空出的频谱中发射。
OFDM副载波被合并到频率分区中。每个频率分区由十八个数 据副载波和一个参考副载波组成，如图5(顺序A)和图6(顺序B)所 示。参考副载波(顺序A或B)的位置随频谱内频率分区的位置而不 同。
除参考副载波驻留在每个频率分区内部之外，取决于服务方式， 高达五个的附加参考副载波在副载波编号-546、-279、0、279和546处 被插入到频谱中。总体效果是参考副载波在频谱各处规则分布。为了 符号表示方便，给每个参考副载波指定一个在0和60之间的唯一标识号 码。全部下边带参考副载波如图7所示。全部上边带参考副载波如图8 所示。这些附图表示参考副载波编号和OFDM副载波数目之间的关系。
如图所示的每个频谱包括副载波编号和某些关键OFDM副载波 的中心频率。通过把副载波编号乘以间距Δf的OFDM副载波来计算一 个副载波的中心频率。副载波0的中心位于0Hz。关于这一点，中心频 率是相对于射频(RF)分配的信道。
图9是使用在数字音频广播系统中的发射机的信号处理协议层 100的功能框图。图9说明了如何通过协议栈的各个层传送控制信号和 信息信号以便在广播侧上生成IBOC信号。
正如块102和104说明的，该系统可用于提供各种服务，包括电台 识别服务(SIS)和辅助应用服务(AAS)。
如箭头108和110所说明的，数据服务接口106接收SIS和AAS信 号。如箭头114所示，主节目应用112还提供一个主节目服务(MPS) 数据信号给接口106。如箭头118说明的，数据服务接口输出数据给信 道多路复用器116，它产生用于由RF/传输系统120使用的传送帧。
主节目服务保持在模拟和数字传输中现有的模拟无线编程格式。 另外，主节目服务可以包括与音频编程直接相关的数字数据。AM和 FM系统共享一个公共的系统协议栈。FM和AM系统主要在规定为层1 (L1)的调制解调器/物理层中不同。上面的层对AM和FM系统二者 都是共同的。
SIS提供必要的控制和识别信息，其间接地调节用户搜索和数字 广播电台的选择，以及它们支持的服务。SIS接收来自所有其它应用的 输入以使它们的状态能够通过主要IBOC数据服务(PIDS)L1逻辑信 道和/或辅助IBOC数据服务(SIDS)L1逻辑信道被广播。AAS允许 实际上无限数量的自定义和专门的数字应用同时操作。辅助应用可以 在以后随时添加。
图10是调制解调器/物理层1处理的功能框图。音频和数据通过多 个层1服务接入点(SAP)160从较高的协议层传送到物理层，调制解 调器。
L1SAP定义系统协议栈的层2和层1之间的接口。每个信道以离 散传送帧的形式进入层1，具有服务方式确定的唯一的尺寸和速率。携 带来自层2的信息的传送帧被称为L1服务数据单元(SDU)。
逻辑信道的概念和它们的功能集中在通过IBOC系统的数据的传 送和传输上。逻辑信道是一条通过层1以一个规定的服务等级传导层1 SDU的信号路径。在图10中，逻辑信道由诸如P1、PIDS、S1等等之类 的符号表示。下划线表示逻辑信道中的数据被格式化为一个矢量。
扰码将每个逻辑信道中的数字数据随机化为″白色″并且当在常 规的模拟FM解调器中解调波形时缓和信号的周期性。每个逻辑信道中 的比特被扰码以便将时域数据随机化并且帮助接收机同步。扰码被用 来防止冗长的1流或0流，或者周期性的数据模型，这可能会在同步处 理中引起困难或者引起比调制信号中的平均频率分量更高的无意识干 扰。扰码常常在编码之后在调制级完成。可是，为了方便起见，在此 系统的一个优选实施例中的扰码是在编码之前在逻辑信道中完成。在 这种情况下，信息比特被扰码，这导致稍微扰码过的调制信号。在逻 辑信道中扰码的另一好处是：由于接收机必须知道扰码以便对数据进 行解码，所以可以使用低一些的安全级别。
对扰码器的输入是由服务方式选择的来自L1 SAP的活动逻辑信 道。扰码器的输出为每一个活动逻辑信道传送扰码后的比特帧。扰码 器生成一个伪随机码，它与输入数据矢量进行模2和。代码发生器是一 个线性反馈移位寄存器。
信道编码包括如图10所示的扰码、信道编码以及交织功能。每个 逻辑信道分别地并且并行地被扰码和编码。所有并行扰码器是完全相 同的，但是取决于活动服务方式而以不同的速率操作。每个扰码器使 用一个具有原始多项式的线性反馈移位寄存器来生成一个最大长度的 扰码序列。通过把相关的输入比特与扰码序列的相应比特模2加来生成 一个给定比特的扰码传送帧。
FM系统的层1把来自层2(L2)的信息和系统控制转换为在VHP 频带中传输的FM波形。信息和控制在离散传送帧中通过层1服务接入 点(SAP)经由多个逻辑信道被传送。这些传送帧也被称为层1服务数 据单元(SDU)。
对于每个频率分区，数据副载波d1到d18传送L1SDU，而参考副 载波传送系统控制。副载波从在中心频率处的0到信道频率分配任一端 的±546来进行编号。
L1 SDU根据服务方式在尺寸和格式方面不同。系统控制的主要 部分--服务方式，确定每个逻辑信道的传输特性。在估计候选应用的 要求之后，更高协议层选择最适当配置逻辑信道的服务方式。所述要 求还是选择的准则。它们包括在混合和全数字信号之间的选择、结合 混合信号或者分别结合全数字信号的频带扩展、期望的捕获稳定性、 内容延迟和期望信号质量。多个逻辑信道反映系统的固有灵活性，其 支持各种类别的数字音频和数据的同步递送。
层1还接收来自层2由层1系统控制处理器使用的系统控制。系统 控制信道(SCCH)传送控制和状态信息。主要和辅助服务方式控制、 幅度换算因子选择以及P3交织器选择从层2发送到层1，而同步信息从 层1发送到层2。
一个系统控制数据序列是为每个参考副载波预定的一个比特序 列，表示层1和层2之间中继的各种系统控制分量。系统控制数据序列 中被表示为″预留″的一些比特经由主要预留控制数据接口和辅助预 留控制数据接口受L1之上的层的控制。
服务方式是规定吞吐量、执行级别和选定逻辑信道的操作参数的 一个特定配置。服务方式规定逻辑信道所有的可允许配置。总数是十 一个服务方式。七个主要服务方式是MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、 MP6和MP7。它们配置主要逻辑信道。四个辅助服务方式是MS1、MS2、 MS3和MS4。它们配置辅助逻辑信道。
逻辑信道是一条由服务方式确定的信号路径，它以一个特定的服 务级别传导传送帧中的L1 SDU到层1中。FM空中接口的层1提供十个 逻辑信道给更高层协议。不是所有的逻辑信道都使用于每个服务方式 中。
有四个主要逻辑信道以混合波形和全数字波形被使用。它们被表 示为P1、P2、P3和PIDS。表1示出了作为主要服务方式的函数，由每 个主要逻辑信道支持的近似信息速率。
表1主要逻辑信道的近似信息速率
有六个辅助逻辑信道只以全数字波形被使用。它们被表示为S1、 S2、S3、S4、S5和SIDS。表2示出了作为辅助服务方式的函数，由每 个辅助逻辑信道支持的近似信息速率。
表2辅助逻辑信道的近似信息速率
逻辑信道P1到P3以及S1到S5被设计来传送音频和数据，而主要 IBOC数据服务(PIDS)和辅助IBOC数据服务(SIDS)逻辑信道被设 计来传送IBOC数据服务(IDS)信息。
每个逻辑信道的性能全部通过三个特征参数来描述：传送、延迟 和稳定性。信道编码、频谱映射、交织器深度和分集延迟是这些特征 参数的组成部分。服务方式为每个活动逻辑信道在层1内唯一地配置这 些组成部分，从而确定适当的特征参数。另外，服务方式规定通过每 个活动逻辑信道的传送帧的成帧和同步。
如图10所示的一些处理级由逻辑信道下标表示。例如，在扰码之 后逻辑信道指示用″S″写下标并且在信道编码之后用″G″写下标。另 外，带撇号的注释(如在P1′G)中表示逻辑信道与″未带撇号的″信道 进行不同的处理，并且指定在分配带宽内的不同频谱部分中传输。逻 辑信道的单一下划线注释名称是指数据作为矢量在各种功能之间通过 的事实。每个逻辑信道具有一个专用扰码器和信道编码器。
L1SAP 160定义系统协议栈的层2和层1之间的接口。每个信道以 离散传送帧的形式进入层1，具有由服务方式确定的唯一的尺寸和速 率。携带来自层2的信息的传送帧被称为L1 SDU。
被示出为块162的扰码功能将每个逻辑信道中的数字数据随机化 以便缓和信号周期性。在扰码功能的输出处，逻辑信道矢量保持它们 的标识，但是通过″S″下标来区别(例如，″P1S″)。
被示出为块164的信道编码使用卷积编码以便向每个逻辑信道中 的数字数据增加冗余度从而在信道损坏存在时改善它的可靠性。信道 编码被用来向每一个逻辑信道增加冗余度以便改善传送信息的可靠 性。编码率定义由于信道编码在已编码信道上引起的开销增量。编码 率是编码之后信息比特与总比特数之比。
卷积编码是前向纠错信道编码的形式，其把编码比特插入到一个 连续的信息比特流中以便形成一个可预测的结构。和块编码器不同， 卷积编码器具有存储器，并且它的输出是当前输入和之前输入的函数。
逻辑信道矢量的尺寸与编码率成反比地增加。编码率定义由于信 道编码在已编码信道上引起的开销增量。它是编码之后信息比特与总 比特数之比。
编码技术可由服务方式配置。分集延迟还在选定的逻辑信道上引 发。分集延迟在携带同一信息的双信道之一中提供一个固定时间延迟 以便消除诸如衰落和脉冲噪声之类的非稳定信道损坏。
在信道编码器的输出处，逻辑信道矢量保持它们的标识，但是现 在由″G″下标来区别(例如″P1G″)。在一些服务方式中，P1和S1被 分开以便在输出处提供延迟的形式和未延迟的形式。
如块166所示在时间和频率中的交织被使用来缓和突发差错的影 响。交织技术是为VHP衰落环境所定制并且可由服务方式配置。VHP 信道中的多径衰落的统计和相邻信道干扰影响大量的副载波群，例如 上边带或下边带或者这些边带的一部分。交织导致如此放置代码比特 以使剩余的优良代码比特(未受干扰影响的)能够容纳一个适当的优 良″凿孔的(Punctured)″未毁坏码。此外，通常的移动VHP信道中 的多径衰落统计导致在频率上选择性的衰减，并且以一个与交通工具 速度成比例的衰落率在时间上变化。这些频率和时间衰落统计影响交 织器时间间隔和代码比特的频率交织。频率交织被利用在OFDM设计 中。这种交织导致信道中明显更稳固的性能。在此过程中，逻辑信道 失去它们的标识。交织器输出以一种矩阵格式被构造。每个矩阵由一 个或多个逻辑信道组成并且与发射频谱的一个特定部分相关。交织器 矩阵指示反映频谱映射。例如，映射到频谱的主要主部分，而 映射到频谱的辅助扩展(SX)部分。
块168示出的系统控制处理生成一个系统控制数据序列矩阵，其 包括在参考副载波上广播的控制和状态(例如服务方式)。这个数据 矩阵被表示为″参考″的
块170示出的OFDM副载波映射分配交织器矩阵和系统控制矩 阵给OFDM副载波。每一个OFDM码元TS就处理每个活动交织器矩阵 的一行以便产生一个输出矢量它是信号的频域表示。映射是为非 均匀干扰环境特别定制的并且是服务方式的函数。在接收机处需要一 些控制信息来允许在各个方式中后续的解交织和解码。这个控制信息 通常不被交织。
如块172所示OFDM信号的产生，生成时域FM波形的数字部分。 输入矢量被转变成成形的时域基带脉冲，yn(t)，其定义一个OFDM 码元。
如块174所示的传输子系统把通过VHF信道传输的基带波形格式 化。主要子功能包括码元级联和频率上变换。另外，当发射混合波形 时，这个功能调制模拟信源并且把它与数字信号合并来形成一个准备 传输的合成混合信号s(t)。
通过把主要扩展边带加到存在于混合波形中的主要主边带上来 产生扩展混合波形，如图3所示。取决于服务方式，一个、两个或四个 频率分区可以被加到每个主要主边带的内边缘。
每个主要主边带包括十个频率分区和一个附加的参考副载波，跨 距副载波356到546或者-356到-546。上部主要扩展边带包括副载波337 到355(一个频率分区)，318到355(两个频率分区)，或者280到355 (四个频率分区)。下部主要扩展的边带包括副载波-337到-355(一 个频率分区)，-318到-355(两个频率分区)，或者-280到-355(四个 频率分区)。每个副载波的幅度用一个幅度换算因子换算。在编码比 特的有效位和假设更受到损坏的分区之间有一个匹配。因此更重要的 代码比特位于更多保护分区中。
通过禁止模拟信号来构造全数字波形，完全展开主要数字边带的 带宽，并且把下部功率辅助边带加在模拟信号空出的频谱中。全数字 波形的频谱如图4所示。
系统控制信道(SCCH)在层2和层1之间传送控制和状态信息的 离散传送帧。从层2传送到层1的控制信息包括主要服务方式控制 (PSM)、辅助服务方式控制(SSM)和幅度换算因子选择(ASF)。 从层2传送到层1的状态信息是P3交织器选择(P3IS)(只对于扩展混 合波形和全数字波形)。从层1传送到层2的状态信息由绝对L1帧编号 (ALFN)和L1块计数(BC)组成。另外，系统控制数据序列中被表 示为″预留″的一些比特经由主要预留控制数据接口和辅助预留控制 数据接口受L1之上的层的控制。这个状态信息和L1块计数以及控制信 息的状态指示符(除了ALFN外)在参考副载波上被广播。
服务方式规定逻辑信道的配置和性能。服务方式有两个基本的类 型：主要的，它配置主要逻辑信道；和辅助的，它配置辅助逻辑信道。
所有的波形都需要主要和辅助服务方式的定义。如果辅助边带不 存在，则辅助服务方式被设置为″无″。在该系统的一个实施例中，总 数为十一个的服务方式支持各种组合和类别的数字音频和数据的递 送。
活动的主要服务方式(PSM)被指定为MP1、MP2、MP3、MP4、 MP5、MP6和MP7。活动的辅助服务方式(SSM)被指定为MS1、MS2、 MS3和MS4。
主要服务方式提供向后兼容性。向后兼容性确保任何新的操作方 式仍然传送能够被任意接收机解码的主要服务方式。大于二进制 000110的主要服务方式比特分配预留给未来的扩展。可是，为了确保 向后兼容性，所有预留的主要服务方式必须用服务方式MP1-MP6之一 保持向后兼容性。至少，向后兼容性包括PIDS逻辑信道、通过参考副 载波传送的系统控制数据序列(矩阵)和可以提供媒体质量数字音 频的至少一个逻辑信道。与混合服务方式MP1-MP4向后兼容的任意服 务方式也是一个混合服务方式并且辅助服务方式必须被设置为″无″。
在两个配置之一中，一个主要服务方式可以保持与主要服务方式 MP5和MP6的向后兼容性。P1和P1′或者只有P1′逻辑信道可以被支持。
当在全数字波形中广播辅助边带时，活动的主要和辅助服务方式 都需要。服务方式MP1到MP4对于全数字波形无效。当广播全数字波 形时，只有主要服务方式MP5到MP7可以与辅助服务方式MS1到MS4 配对。这些主要和辅助服务方式的任何组合都是可允许的。
主要服务方式控制(PSM)和辅助服务方式控制(SSM)经由 SCCH以速率Rf从层2中接收。服务方式更改只在L1帧边界上被调用。 但是，不是所有服务方式更改都可以是无缝(不破坏层1服务)完成的。
在服务方式MP2-MP5和MP7中，P3逻辑信道可以使用一个短或 长交织器深度(时间间隔)。长交织器深度比短交织器深度更稳固。 但是，长交织器(大约1.48秒)导致一个长解码时间，这影响能够听 到音频之前的接收机调谐时间。这个长调谐时间有时候是无法接受的， 因此使用短交织器。
长或短交织器是关于PDU长度的一个相对的术语。短交织器封装 一个信号PDU的比特量，而长交织器可以封装来自几个连续PDU的比 特。长交织器的长度是一个参数。在稳定性和内容可用性延迟之间有 一个折衷。如果对于一个特定情况，一个特定用户在某时认为延迟是 更重要的因素，那么可以选择短交织器，导致有限的稳定性。如果在 给定时间和内容组合下认为稳定性是更重要的因素，那么可以选择长 交织器。
P3交织器选择(P3IS)经由SCCH从L2中接收。当系统在服务方 式MP1或MP7中发射时，这个比特被L1忽略。当在服务方式MP2-MP5 或MP7中发射的同时，P3IS的状态改变时，在P3逻辑信道的传输中将 有一个不连续性。P3IS状态中的改变不影响任何其它逻辑信道的操作。
发射的信号可以被当作持续时间Tf的一系列唯一L1帧。传送帧是 起源于层2的规定长度的数据比特的有序一维集合，被归组用于通过一 个逻辑信道进行处理。为了参考所有的传输对绝对的时间，每个L1帧 与一个绝对L1帧编号(ALFN)相关。此通用帧编号方案假定ALFN 0 的开始在1980年1月6日00:00:00协调世界时(UTC)发生。每个后续 的L1帧的开始在那个时间瞬时之后Tf的精确整数倍处发生。当前 ALFN可以是通过从当前以秒为单位表示差值的GPS时间(允许GPS 新纪元)中减去GPS开始时间(1980年1月6日00:00:00)并把结果乘 以帧速率Rf所确定的一个二进制数。一个新的GPS新纪元每1024周就 开始。第二新纪元在1999年8月21日和8月22日之间的午夜开始。
经由SCCH以速率Rf传到层2的ALFN被用来预定时间关键的编 程的递送。它不是作为发射信号的一部分被广播。
每个L1帧可以被认为包括持续时间为Tb的十六个L1块。L1块计 数(BC)表示当前L1块在L1帧内的位置。一个L1块计数0表示一个 L1帧的开始，同时一个BC 15表示一个L1帧中的最后的L1块。
BC经由SCCH以速率Rb被传到层2。它在参考副载波上被广播并 被接收机使用来帮助同步。
L1块与L1帧的关系的说明如图11所示。主要边带和辅助边带在 幅度上独立地换算。主要边带换算因子a0和a1是由服务方式的选择所 确定的固定换算因子。四个幅度换算因子a2到a5之一由广播公司选择 用于对所有辅助边带的应用。辅助边带幅度换算因子选择(ASF)经 由SCCH从L2中接收。当发射混合或扩展混合波形时，此字段被忽略。 当发射全数字波形时，ASF的改变会在L1帧边界被无缝影响而在层1 服务中没有不连续性或破坏。
主要系统控制数据序列包含表示预留的三个比特并且辅助系统 控制数据序列包含表示预留的六个比特。这些比特经由主要预留控制 数据接口和辅助预留控制数据接口由L1上面的层控制。
逻辑信道是一条通过层1以一个规定的服务等级传导L1SDU的 信号路径。主要逻辑信道是P1、P2、P3和PIDS。辅助逻辑信道是S1、 S2、S3、S4、S5和SIDS。逻辑信道由它们的特征参数定义并且由服务 方式配置。
对于一个给定服务方式，可以使用三个特征参数来唯一地定量一 个特定逻辑信道的服务级别：传送、延迟和稳定性。信道编码率、交 织器深度、分集延迟以及频谱映射是这些特征参数的决定因素。
传送定义逻辑信道的吞吐量。层1的块定向的操作(例如交织) 要求它处理离散传送帧中的数据而非连续流。结果，根据传送帧大小 (以比特为单位)和传送帧速率(以Hz为单位，或者传送帧数目/秒) 来定义吞吐量。这个层1成帧实际上定义L1 SDU的排列。
每个传送帧由它的传送帧数目Fm1:m2n唯一地识别，其中：n是传送 帧与之相关的ALFN，而m1:m2是传送帧在L1帧n内跨距的BC范围。 因此，BC范围表示传送帧在L1帧内的位置。传送帧数目不是作为发射 HD无线电信号的一部分被广播。
所有的传送帧通过层1以三个速率之一被传导：
L1帧速率，
L1块速率，
L1块对速率，
传送帧速率与L1帧速率之比被称为传送帧模数。对于一个传送 帧模数1，BC范围总是0:15。对于一个传送帧模数16，BC范围总是0 和15之间的一个整数。层2和层1之间的信号传送在图11中示出。传送 帧速率关系在图12中示出。
图13说明了一个未分开的传送帧180、一个分成块对的传送帧182 和一个分成块的传送帧184。
因为频谱映射限制容量而编码开销限制信息吞吐量，所以频谱映 射和信道编码率确定逻辑信道的传送。交织器深度也是一个因素，因 为传送帧通常通过层1以与它们逻辑信道的交织器深度对应的速率被 传导。
延迟时间是当逻辑信道横贯层1时，其在一个传送帧上引发的延 迟。逻辑信道的延迟被定义为它的交织器深度和分集延迟的总和。它 不包括层1中的处理延迟，它也不包括上面的层中引发的延迟。
交织器深度确定交织器在一个逻辑信道上引发的延迟量。该系统 的一个实施例使用三个交织器深度：L1块、L1块对和L1帧。分集延迟 也在一些逻辑信道上被使用。
更高层通过服务方式选择以必要的延迟分配信息给逻辑信道。为 该系统规定六个延迟。
稳定性是逻辑信道抵抗诸如噪声、干扰和衰落之类的信道损坏的 能力。在FM空中接口的层1中有十一个相对的稳定性级别。稳定性1 表示对信道损坏的超高级抵抗，而稳定性11表示对信道损坏的较低级 抵抗。对于延迟，层2在选择一个服务方式之前必须确定所需要的逻辑 信道的稳定性。
频谱映射、信道编码率、交织器深度和分集延迟确定逻辑信道的 稳定性。频谱映射通过设置相对功率电平、频谱干扰保护和逻辑信道 的频率分集来影响稳定性。信道编码通过把冗余度引入到逻辑信道中 来提高稳定性。交织器深度影响多径衰落中的性能，从而影响逻辑信 道的稳定性。最后，某些服务方式中的一些逻辑信道把传送帧延迟一 个固定持续时间以便实现时间分集。这种分集延迟也影响稳定性，因 为它缓和了移动无线电信道的影响。
使用这些表格和如下公式可以计算出逻辑信道在L1 SAP处的 信息吞吐量：
吞吐量(比特/秒)＝传送帧大小(比特)·传送帧速率(Hz)
对于一个给定服务方式，每个逻辑信道被应用到一组OFDM副载 波或者频率分区，如图14-17中所示。在这些图中，带注释的频率表示 从信道中心频率的偏移。
逻辑信道共享一个共同的绝对时间基准，以使所有的传送帧在它 们进入L1 SAP时被精确对准。每个传送帧被分配一个唯一传送帧数目 Fm1:m2n，其中，n是ALFN，而m1:m2是指定传送帧在标引的L1帧内的位 置的BC范围。这个编号方案允许所有的传送帧参考一个绝对传输时 间。
图18到20示出了每个服务方式在L1 SAP处接收的所有传送帧的 定时和对准。该图说明：根据服务方式，逻辑信道在不同持续时间(L1 帧(Tf)、L1块对(Tp)或L1块(Tb))的传送帧中传送信息。每 个示意图跨距在ALFN n的一个随机L1帧边界周围的几个L1帧。在每 个L1帧边界处，传送帧被精确对准。层1服务接入点(SAP)是层2和 层1之间的一个参数化概念的接口，它对AM和FM系统都是公共的。 它用来帮助理解协议栈的构造。它不意味着一个具体的实现，而是提 供在层1和层2之间流动的服务及其使用的一种形式定义。
使用基元来描述SAP。每个基元描述一个指定L1逻辑信道或L1 本身的一个特定信息(控制和/或用户内容)类型的交换。未被改变 地递送给接收机实体的L2用户内容被称作一个服务数据单元或SDU。 SDU被L1使用一个由L1声明的IND(指示)基元来请求。L2用传送所 请求数据的一个RESP(响应)基元来响应。层1和层2之间的其它交换 是控制信息，并且可以作为波形的一部分被发射或者可以不必作为波 形的一部分发射。
每个逻辑信道中的比特被扰码以便将时域数据随机化并且帮助 与接收机同步。如图18所示，有十个并行扰码器，每个逻辑信道一个。
扰码器的输入是由服务方式选择的来自L1SAP的活动逻辑信 道。这些输入在离散传送帧中被递送。扰码器的输出是每一个活动逻 辑信道的扰码比特的传送帧。这些传送帧被传到用于前向纠错的信道 编码过程中。
所有并行扰码器是完全相同的，但是取决于活动服务方式而以不 同的速率操作。扰码器的示意图如图19所示。每个扰码器使用具有基 元多项式 的线性反馈移位寄存器190来生成一个最大长 度扰码序列。通过把相关的输入比特与扰码序列的相应比特模2加来生 成一个给定比特的扰码传送帧。
通过把输入传送帧的第一比特与移位寄存器被设置为初始状态 时生成的扰码比特模2加来生成扰码传送帧的第一比特。该过程然后处 理继续直到输入传送帧的最后一个比特被扰码为止。
信道编码通过在信道损坏存在时提高信号的稳定性来改善系统 性能。如图20所示，信道编码过程特征在于两个主要的操作：时间延 迟200(对于分集延迟和发射校准)以及卷积编码202。
信道编码过程的输入是通过活动逻辑信道传送的扰码比特的传 送帧。信道编码过程的输出是与每一个活动逻辑信道相关的编码比特 的传送帧。输出的传送帧被传到交织功能。
在随后的部分中，为了符号表示方便，在一个特定处理级的逻辑 信道矢量通过它们的下标以简化符号表示。
取决于服务方式，逻辑信道P1和S1在它们进入信道编码过程时可 以被分成两个信道并被延迟。该延迟提供时间分集给受影响的逻辑信 道。如果被应用，则分集延迟值固定为Ndd·Tf，其中，Ndd是传送帧 数目并且Tf是一个传送帧的持续时间。被称为发射校准的另外的延迟 在分集延迟信号上被引发以便确保延迟的信道(P1′和S1′)相对于具 有同一内容的未延迟信道在时间被精确定位从而适应接收机中的分集 合并。
卷积编码包括三个主要操作：原代码生成，凿孔(Puncturing) 以及并串变换。下面更详细地描述这些操作的每一个。
该系统使用编码来降低抽样音频信号比特率和基带信号处理并 且增加传输信道中的信号的稳定性。这允许高质量音频信号和辅助数 据在频带分段中并且以低级别被发射，其不干扰现有的模拟信号。
IBOC DAB信号可以以包括模拟调制载波与多个数字调制载波 结合的混合格式进行发射或者以不使用模拟调制载波的全数字格式进 行发射。
分集延迟在携带同一信息的双信道之一中提供一个固定时间延 迟以便消除诸如衰落和脉冲噪声之类的非稳定信道损坏。
图2是一个混合FM IBOC波形50的示意表示。该波形包括：位于 广播信道54中心的模拟调制信号52，在上边带58中等间距的第一多个 正交频分复用副载波56，以及在下边带62中等间距的第二多个正交频 分复用副载波60。数字调制副载波以一个比模拟调制载波更低的功率 电平被广播以便符合所要求的信道信号掩码。数字调制副载波被分成 分区并且各个副载波被指定为参考副载波。频率分区是一组19个 OFDM副载波，包含18个数据副载波和一个参考副载波。
混合波形包括模拟FM调制信号，和数字调制主要主副载波。副 载波位于等间距的频率位置处。副载波位置从-546到+546编号。在图2 的波形中，副载波位于位置+356到+546和-356到-546处。这个波形通 常将在向全数字波形变换以前的初始过渡阶段被使用。
数字信号在模拟FM信号的任一侧上的主要主边带中发射，如图2 所示。每个主要主边带由十个频率分区组成，这些分区被分配在副载 波356到545或者-356到-545之中。也包括在主要主边带中的副载波546 和-546是附加的参考副载波。每个副载波的幅度可以用一个幅度换算 因子换算。
在混合波形中，数字信号在模拟FM信号的任一侧上的主要主 (PM)边频带中发射，如图2所示。每个PM边带由十个频率分区组 成，这些分区被分配在副载波356到545或者-356到-545之中。也包括 在PM边带中的副载波546和-546是附加的参考副载波。每个副载波的 幅度可以用一个幅度换算因子换算。
图3是一个扩展混合FM IBOC波形70的示意表示。通过把主要扩 展边带72、74加到存在于混合波形中的主要主边带上来产生扩展混合 波形。取决于服务方式，一个、两个或四个频率分区可以被加到每个 主要主边带的内边缘。
扩展混合波形包括模拟FM信号加数字调制的主要主副载波(副 载波+356到+546和-356到-546)以及一些或者全部主要扩展副载波(副 载波+280到+355和-280到-355)。这个波形通常将在向全数字波形变 换以前的初始过渡阶段被使用。
每个主要主边带包括十个频率分区和一个附加的参考副载波，跨 距副载波356到546或者-356到-546。上部主要扩展边带包括副载波337 到355(一个频率分区)，318到355(两个频率分区)，或者280到355 (四个频率分区)。下部主要扩展边带包括副载波-337到-355(一个 频率分区)，-318到-355(两个频率分区)，或者-280到-355(四个频 率分区)。每个副载波的幅度可以用一个幅度换算因子换算。
图4是一个全数字FM IBOC波形80的示意表示。通过禁止模拟信 号来构造全数字波形，完全扩展主要数字边带82、84的带宽，并且把 下部功率辅助边带86、88加在模拟信号空出的频谱中。图示实施例中 的全数字波形包括在副载波位置-546到+546处的数字调制副载波，没 有模拟FM信号。
除了十个主频率分区之外，全部四个扩展频率分区将存在于全数 字波形的每个主要边带中。每个辅助边带也具有十个辅助主(SM)和 四个辅助扩展(SX)频率分区。可是，与主要边带不同，辅助主频率 分区被映射到信道中心较近，扩展频率分区离中心更远。
每个辅助边带还提供一个小辅助保护(SP)区域90、92，其包括 12个OFDM副载波和参考副载波279和-279。那些边带被称为″保护″， 因为它们位于最可能被模拟或数字干扰影响的频谱区域中。一个附加 的参考副载波被放置在信道的中心(0)处。由于SP区域不包含频率 分区，所以不应用SP区域的频率分区。
每个辅助主边带跨距副载波1到190或者-1到-190。上部辅助扩展 边带包括副载波191到266，并且上部辅助保护边带包括副载波267到 278加上附加的参考副载波279。下部辅助扩展边带包括副载波-191到 -266，并且下部辅助保护边带包括副载波-267到-278加上附加的参考副 载波-279。整个全数字频谱的总频率跨距为396,803Hz。每个副载波的 幅度可以用一个幅度换算因子换算。辅助边带幅度换算因子可以是用 户可选择的。可以为辅助边带的应用选择四个中的任何一个。
各个DAB波形提供一个灵活装置，该装置通过提供三个新的波形 类型：混合、扩展混合和全数字来转移到数字广播系统。混合和扩展 混合类型保持模拟FM信号，而全数字类型不含有模拟FM信号。所有 三个波形类型符合当前配置的频谱发射掩码。
使用正交频分复用(OFDM)来调制数字信号。OFDM是一个并 联调制方案，其中：数据流调制大量同时发射的正交副载波。OFDM 本来很灵活，很容易实现逻辑信道对不同副载波组的映射。
在混合波形中，数字信号以混合的波形在模拟FM信号的任一侧 上的主要主(PM)边带中发射。每个边带的功率电平略微低于模拟 FM信号中的总功率。模拟信号可以是单声道的或者立体声的，并且可 以包括辅助通信业务(SCA)信道。
在扩展混合波形中，混合边带的带宽可以向模拟FM信号扩展以 便提高数字容量。分配给每个主要主边带内边缘的这个附加频谱被称 为主要扩展(PX)边带。
在全数字波形中，模拟信号被移走并且主要数字边带的带宽以扩 展混合波形被完全扩展。另外，这个波形允许下部功率数字辅助边带 在模拟FM信号空出的频谱中发射。
OFDM副载波被合并到频率分区中。每个频率分区由十八个数 据副载波和一个参考副载波组成，如图5(顺序A)和图6(顺序B)所 示。参考副载波(顺序A或B)的位置随频谱内频率分区的位置而不 同。
除参考副载波驻留在每个频率分区内部之外，取决于服务方式， 高达五个的附加参考副载波在副载波编号-546、-279、0、279和546处 被插入到频谱中。总体效果是参考副载波在频谱各处规则分布。为了 符号表示方便，给每个参考副载波指定一个在0和60之间的唯一标识号 码。全部下边带参考副载波如图7所示。全部上边带参考副载波如图8 所示。这些附图表示参考副载波编号和OFDM副载波数目之间的关系。
如图所示的每个频谱包括副载波编号和某些关键OFDM副载波 的中心频率。通过把副载波编号乘以间距Δf的OFDM副载波来计算一 个副载波的中心频率。副载波0的中心位于0Hz。关于这一点，中心频 率是相对于射频(RF)分配的信道。
图9是使用在数字音频广播系统中的发射机的信号处理协议层 100的功能框图。图9说明了如何通过协议栈的各个层传送控制信号和 信息信号以便在广播侧上生成IBOC信号。
正如块102和104说明的，该系统可用于提供各种服务，包括电台 识别服务(SIS)和辅助应用服务(AAS)。
如箭头108和110所说明的，数据服务接口106接收SIS和AAS信 号。如箭头114所示，主节目应用112还提供一个主节目服务(MPS) 数据信号给接口106。如箭头118说明的，数据服务接口输出数据给信 道多路复用器116，它产生用于由RF/传输系统120使用的传送帧。
主节目服务保持在模拟和数字传输中现有的模拟无线编程格式。 另外，主节目服务可以包括与音频编程直接相关的数字数据。AM和 FM系统共享一个公共的系统协议栈。FM和AM系统主要在规定为层1 (L1)的调制解调器/物理层中不同。上面的层对AM和FM系统二者 都是共同的。
SIS提供必要的控制和识别信息，其间接地调节用户搜索和数字 广播电台的选择，以及它们支持的服务。SIS接收来自所有其它应用的 输入以使它们的状态能够通过主要IBOC数据服务(PIDS)L1逻辑信 道和/或辅助IBOC数据服务(SIDS)L1逻辑信道被广播。AAS允许 实际上无限数量的自定义和专门的数字应用同时操作。辅助应用可以 在以后随时添加。
图10是调制解调器/物理层1处理的功能框图。音频和数据通过多 个层1服务接入点(SAP)160从较高的协议层传送到物理层，调制解 调器。
L1SAP定义系统协议栈的层2和层1之间的接口。每个信道以离 散传送帧的形式进入层1，具有服务方式确定的唯一的尺寸和速率。携 带来自层2的信息的传送帧被称为L1服务数据单元(SDU)。
逻辑信道的概念和它们的功能集中在通过IBOC系统的数据的传 送和传输上。逻辑信道是一条通过层1以一个规定的服务等级传导层1 SDU的信号路径。在图10中，逻辑信道由诸如P1、PIDS、S1等等之类 的符号表示。下划线表示逻辑信道中的数据被格式化为一个矢量。
扰码将每个逻辑信道中的数字数据随机化为″白色″并且当在常 规的模拟FM解调器中解调波形时缓和信号的周期性。每个逻辑信道中 的比特被扰码以便将时域数据随机化并且帮助接收机同步。扰码被用 来防止冗长的1流或0流，或者周期性的数据模型，这可能会在同步处 理中引起困难或者引起比调制信号中的平均频率分量更高的无意识干 扰。扰码常常在编码之后在调制级完成。可是，为了方便起见，在此 系统的一个优选实施例中的扰码是在编码之前在逻辑信道中完成。在 这种情况下，信息比特被扰码，这导致稍微扰码过的调制信号。在逻 辑信道中扰码的另一好处是：由于接收机必须知道扰码以便对数据进 行解码，所以可以使用低一些的安全级别。
对扰码器的输入是由服务方式选择的来自L1 SAP的活动逻辑信 道。扰码器的输出为每一个活动逻辑信道传送扰码后的比特帧。扰码 器生成一个伪随机码，它与输入数据矢量进行模2和。代码发生器是一 个线性反馈移位寄存器。
信道编码包括如图10所示的扰码、信道编码以及交织功能。每个 逻辑信道分别地并且并行地被扰码和编码。所有并行扰码器是完全相 同的，但是取决于活动服务方式而以不同的速率操作。每个扰码器使 用一个具有原始多项式的线性反馈移位寄存器来生成一个最大长度的 扰码序列。通过把相关的输入比特与扰码序列的相应比特模2加来生成 一个给定比特的扰码传送帧。
FM系统的层1把来自层2(L2)的信息和系统控制转换为在VHP 频带中传输的FM波形。信息和控制在离散传送帧中通过层1服务接入 点(SAP)经由多个逻辑信道被传送。这些传送帧也被称为层1服务数 据单元(SDU)。
对于每个频率分区，数据副载波d1到d18传送L1SDU，而参考副 载波传送系统控制。副载波从在中心频率处的0到信道频率分配任一端 的±546来进行编号。
L1 SDU根据服务方式在尺寸和格式方面不同。系统控制的主要 部分--服务方式，确定每个逻辑信道的传输特性。在估计候选应用的 要求之后，更高协议层选择最适当配置逻辑信道的服务方式。所述要 求还是选择的准则。它们包括在混合和全数字信号之间的选择、结合 混合信号或者分别结合全数字信号的频带扩展、期望的捕获稳定性、 内容延迟和期望信号质量。多个逻辑信道反映系统的固有灵活性，其 支持各种类别的数字音频和数据的同步递送。
层1还接收来自层2由层1系统控制处理器使用的系统控制。系统 控制信道(SCCH)传送控制和状态信息。主要和辅助服务方式控制、 幅度换算因子选择以及P3交织器选择从层2发送到层1，而同步信息从 层1发送到层2。
一个系统控制数据序列是为每个参考副载波预定的一个比特序 列，表示层1和层2之间中继的各种系统控制分量。系统控制数据序列 中被表示为″预留″的一些比特经由主要预留控制数据接口和辅助预 留控制数据接口受L1之上的层的控制。
服务方式是规定吞吐量、执行级别和选定逻辑信道的操作参数的 一个特定配置。服务方式规定逻辑信道所有的可允许配置。总数是十 一个服务方式。七个主要服务方式是MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、 MP6和MP7。它们配置主要逻辑信道。四个辅助服务方式是MS1、MS2、 MS3和MS4。它们配置辅助逻辑信道。
逻辑信道是一条由服务方式确定的信号路径，它以一个特定的服 务级别传导传送帧中的L1 SDU到层1中。FM空中接口的层1提供十个 逻辑信道给更高层协议。不是所有的逻辑信道都使用于每个服务方式 中。
有四个主要逻辑信道以混合波形和全数字波形被使用。它们被表 示为P1、P2、P3和PIDS。表1示出了作为主要服务方式的函数，由每 个主要逻辑信道支持的近似信息速率。
表1主要逻辑信道的近似信息速率
有六个辅助逻辑信道只以全数字波形被使用。它们被表示为S1、 S2、S3、S4、S5和SIDS。表2示出了作为辅助服务方式的函数，由每 个辅助逻辑信道支持的近似信息速率。
表2辅助逻辑信道的近似信息速率
逻辑信道P1到P3以及S1到S5被设计来传送音频和数据，而主要 IBOC数据服务(PIDS)和辅助IBOC数据服务(SIDS)逻辑信道被设 计来传送IBOC数据服务(IDS)信息。
每个逻辑信道的性能全部通过三个特征参数来描述：传送、延迟 和稳定性。信道编码、频谱映射、交织器深度和分集延迟是这些特征 参数的组成部分。服务方式为每个活动逻辑信道在层1内唯一地配置这 些组成部分，从而确定适当的特征参数。另外，服务方式规定通过每 个活动逻辑信道的传送帧的成帧和同步。
如图10所示的一些处理级由逻辑信道下标表示。例如，在扰码之 后逻辑信道指示用″S″写下标并且在信道编码之后用″G″写下标。另 外，带撇号的注释(如在P1′G)中表示逻辑信道与″未带撇号的″信道 进行不同的处理，并且指定在分配带宽内的不同频谱部分中传输。逻 辑信道的单一下划线注释名称是指数据作为矢量在各种功能之间通过 的事实。每个逻辑信道具有一个专用扰码器和信道编码器。
L1SAP 160定义系统协议栈的层2和层1之间的接口。每个信道以 离散传送帧的形式进入层1，具有由服务方式确定的唯一的尺寸和速 率。携带来自层2的信息的传送帧被称为L1 SDU。
被示出为块162的扰码功能将每个逻辑信道中的数字数据随机化 以便缓和信号周期性。在扰码功能的输出处，逻辑信道矢量保持它们 的标识，但是通过″S″下标来区别(例如，″P1S″)。
被示出为块164的信道编码使用卷积编码以便向每个逻辑信道中 的数字数据增加冗余度从而在信道损坏存在时改善它的可靠性。信道 编码被用来向每一个逻辑信道增加冗余度以便改善传送信息的可靠 性。编码率定义由于信道编码在已编码信道上引起的开销增量。编码 率是编码之后信息比特与总比特数之比。
卷积编码是前向纠错信道编码的形式，其把编码比特插入到一个 连续的信息比特流中以便形成一个可预测的结构。和块编码器不同， 卷积编码器具有存储器，并且它的输出是当前输入和之前输入的函数。
逻辑信道矢量的尺寸与编码率成反比地增加。编码率定义由于信 道编码在已编码信道上引起的开销增量。它是编码之后信息比特与总 比特数之比。
编码技术可由服务方式配置。分集延迟还在选定的逻辑信道上引 发。分集延迟在携带同一信息的双信道之一中提供一个固定时间延迟 以便消除诸如衰落和脉冲噪声之类的非稳定信道损坏。
在信道编码器的输出处，逻辑信道矢量保持它们的标识，但是现 在由″G″下标来区别(例如″P1G″)。在一些服务方式中，P1和S1被 分开以便在输出处提供延迟的形式和未延迟的形式。
如块166所示在时间和频率中的交织被使用来缓和突发差错的影 响。交织技术是为VHP衰落环境所定制并且可由服务方式配置。VHP 信道中的多径衰落的统计和相邻信道干扰影响大量的副载波群，例如 上边带或下边带或者这些边带的一部分。交织导致如此放置代码比特 以使剩余的优良代码比特(未受干扰影响的)能够容纳一个适当的优 良″凿孔的(Punctured)″未毁坏码。此外，通常的移动VHP信道中 的多径衰落统计导致在频率上选择性的衰减，并且以一个与交通工具 速度成比例的衰落率在时间上变化。这些频率和时间衰落统计影响交 织器时间间隔和代码比特的频率交织。频率交织被利用在OFDM设计 中。这种交织导致信道中明显更稳固的性能。在此过程中，逻辑信道 失去它们的标识。交织器输出以一种矩阵格式被构造。每个矩阵由一 个或多个逻辑信道组成并且与发射频谱的一个特定部分相关。交织器 矩阵指示反映频谱映射。例如，映射到频谱的主要主部分，而 映射到频谱的辅助扩展(SX)部分。
块168示出的系统控制处理生成一个系统控制数据序列矩阵，其 包括在参考副载波上广播的控制和状态(例如服务方式)。这个数据 矩阵被表示为″参考″的
块170示出的OFDM副载波映射分配交织器矩阵和系统控制矩 阵给OFDM副载波。每一个OFDM码元TS就处理每个活动交织器矩阵 的一行以便产生一个输出矢量它是信号的频域表示。映射是为非 均匀干扰环境特别定制的并且是服务方式的函数。在接收机处需要一 些控制信息来允许在各个方式中后续的解交织和解码。这个控制信息 通常不被交织。
如块172所示OFDM信号的产生，生成时域FM波形的数字部分。 输入矢量被转变成成形的时域基带脉冲，yn(t)，其定义一个OFDM 码元。
如块174所示的传输子系统把通过VHF信道传输的基带波形格式 化。主要子功能包括码元级联和频率上变换。另外，当发射混合波形 时，这个功能调制模拟信源并且把它与数字信号合并来形成一个准备 传输的合成混合信号s(t)。
通过把主要扩展边带加到存在于混合波形中的主要主边带上来 产生扩展混合波形，如图3所示。取决于服务方式，一个、两个或四个 频率分区可以被加到每个主要主边带的内边缘。
每个主要主边带包括十个频率分区和一个附加的参考副载波，跨 距副载波356到546或者-356到-546。上部主要扩展边带包括副载波337 到355(一个频率分区)，318到355(两个频率分区)，或者280到355 (四个频率分区)。下部主要扩展的边带包括副载波-337到-355(一 个频率分区)，-318到-355(两个频率分区)，或者-280到-355(四个 频率分区)。每个副载波的幅度用一个幅度换算因子换算。在编码比 特的有效位和假设更受到损坏的分区之间有一个匹配。因此更重要的 代码比特位于更多保护分区中。
通过禁止模拟信号来构造全数字波形，完全展开主要数字边带的 带宽，并且把下部功率辅助边带加在模拟信号空出的频谱中。全数字 波形的频谱如图4所示。
系统控制信道(SCCH)在层2和层1之间传送控制和状态信息的 离散传送帧。从层2传送到层1的控制信息包括主要服务方式控制 (PSM)、辅助服务方式控制(SSM)和幅度换算因子选择(ASF)。 从层2传送到层1的状态信息是P3交织器选择(P3IS)(只对于扩展混 合波形和全数字波形)。从层1传送到层2的状态信息由绝对L1帧编号 (ALFN)和L1块计数(BC)组成。另外，系统控制数据序列中被表 示为″预留″的一些比特经由主要预留控制数据接口和辅助预留控制 数据接口受L1之上的层的控制。这个状态信息和L1块计数以及控制信 息的状态指示符(除了ALFN外)在参考副载波上被广播。
服务方式规定逻辑信道的配置和性能。服务方式有两个基本的类 型：主要的，它配置主要逻辑信道；和辅助的，它配置辅助逻辑信道。
所有的波形都需要主要和辅助服务方式的定义。如果辅助边带不 存在，则辅助服务方式被设置为″无″。在该系统的一个实施例中，总 数为十一个的服务方式支持各种组合和类别的数字音频和数据的递 送。
活动的主要服务方式(PSM)被指定为MP1、MP2、MP3、MP4、 MP5、MP6和MP7。活动的辅助服务方式(SSM)被指定为MS1、MS2、 MS3和MS4。
主要服务方式提供向后兼容性。向后兼容性确保任何新的操作方 式仍然传送能够被任意接收机解码的主要服务方式。大于二进制 000110的主要服务方式比特分配预留给未来的扩展。可是，为了确保 向后兼容性，所有预留的主要服务方式必须用服务方式MP1-MP6之一 保持向后兼容性。至少，向后兼容性包括PIDS逻辑信道、通过参考副 载波传送的系统控制数据序列(矩阵)和可以提供媒体质量数字音 频的至少一个逻辑信道。与混合服务方式MP1-MP4向后兼容的任意服 务方式也是一个混合服务方式并且辅助服务方式必须被设置为″无″。
在两个配置之一中，一个主要服务方式可以保持与主要服务方式 MP5和MP6的向后兼容性。P1和P1′或者只有P1′逻辑信道可以被支持。
当在全数字波形中广播辅助边带时，活动的主要和辅助服务方式 都需要。服务方式MP1到MP4对于全数字波形无效。当广播全数字波 形时，只有主要服务方式MP5到MP7可以与辅助服务方式MS1到MS4 配对。这些主要和辅助服务方式的任何组合都是可允许的。
主要服务方式控制(PSM)和辅助服务方式控制(SSM)经由 SCCH以速率Rf从层2中接收。服务方式更改只在L1帧边界上被调用。 但是，不是所有服务方式更改都可以是无缝(不破坏层1服务)完成的。
在服务方式MP2-MP5和MP7中，P3逻辑信道可以使用一个短或 长交织器深度(时间间隔)。长交织器深度比短交织器深度更稳固。 但是，长交织器(大约1.48秒)导致一个长解码时间，这影响能够听 到音频之前的接收机调谐时间。这个长调谐时间有时候是无法接受的， 因此使用短交织器。
长或短交织器是关于PDU长度的一个相对的术语。短交织器封装 一个信号PDU的比特量，而长交织器可以封装来自几个连续PDU的比 特。长交织器的长度是一个参数。在稳定性和内容可用性延迟之间有 一个折衷。如果对于一个特定情况，一个特定用户在某时认为延迟是 更重要的因素，那么可以选择短交织器，导致有限的稳定性。如果在 给定时间和内容组合下认为稳定性是更重要的因素，那么可以选择长 交织器。
P3交织器选择(P3IS)经由SCCH从L2中接收。当系统在服务方 式MP1或MP7中发射时，这个比特被L1忽略。当在服务方式MP2-MP5 或MP7中发射的同时，P3IS的状态改变时，在P3逻辑信道的传输中将 有一个不连续性。P3IS状态中的改变不影响任何其它逻辑信道的操作。
发射的信号可以被当作持续时间Tf的一系列唯一L1帧。传送帧是 起源于层2的规定长度的数据比特的有序一维集合，被归组用于通过一 个逻辑信道进行处理。为了参考所有的传输对绝对的时间，每个L1帧 与一个绝对L1帧编号(ALFN)相关。此通用帧编号方案假定ALFN 0 的开始在1980年1月6日00:00:00协调世界时(UTC)发生。每个后续 的L1帧的开始在那个时间瞬时之后Tf的精确整数倍处发生。当前 ALFN可以是通过从当前以秒为单位表示差值的GPS时间(允许GPS 新纪元)中减去GPS开始时间(1980年1月6日00:00:00)并把结果乘 以帧速率Rf所确定的一个二进制数。一个新的GPS新纪元每1024周就 开始。第二新纪元在1999年8月21日和8月22日之间的午夜开始。
经由SCCH以速率Rf传到层2的ALFN被用来预定时间关键的编 程的递送。它不是作为发射信号的一部分被广播。
每个L1帧可以被认为包括持续时间为Tb的十六个L1块。L1块计 数(BC)表示当前L1块在L1帧内的位置。一个L1块计数0表示一个 L1帧的开始，同时一个BC 15表示一个L1帧中的最后的L1块。
BC经由SCCH以速率Rb被传到层2。它在参考副载波上被广播并 被接收机使用来帮助同步。
L1块与L1帧的关系的说明如图11所示。主要边带和辅助边带在 幅度上独立地换算。主要边带换算因子a0和a1是由服务方式的选择所 确定的固定换算因子。四个幅度换算因子a2到a5之一由广播公司选择 用于对所有辅助边带的应用。辅助边带幅度换算因子选择(ASF)经 由SCCH从L2中接收。当发射混合或扩展混合波形时，此字段被忽略。 当发射全数字波形时，ASF的改变会在L1帧边界被无缝影响而在层1 服务中没有不连续性或破坏。
主要系统控制数据序列包含表示预留的三个比特并且辅助系统 控制数据序列包含表示预留的六个比特。这些比特经由主要预留控制 数据接口和辅助预留控制数据接口由L1上面的层控制。
逻辑信道是一条通过层1以一个规定的服务等级传导L1SDU的 信号路径。主要逻辑信道是P1、P2、P3和PIDS。辅助逻辑信道是S1、 S2、S3、S4、S5和SIDS。逻辑信道由它们的特征参数定义并且由服务 方式配置。
对于一个给定服务方式，可以使用三个特征参数来唯一地定量一 个特定逻辑信道的服务级别：传送、延迟和稳定性。信道编码率、交 织器深度、分集延迟以及频谱映射是这些特征参数的决定因素。
传送定义逻辑信道的吞吐量。层1的块定向的操作(例如交织) 要求它处理离散传送帧中的数据而非连续流。结果，根据传送帧大小 (以比特为单位)和传送帧速率(以Hz为单位，或者传送帧数目/秒) 来定义吞吐量。这个层1成帧实际上定义L1 SDU的排列。
每个传送帧由它的传送帧数目Fm1:m2n唯一地识别，其中：n是传送 帧与之相关的ALFN，而m1:m2是传送帧在L1帧n内跨距的BC范围。 因此，BC范围表示传送帧在L1帧内的位置。传送帧数目不是作为发射 HD无线电信号的一部分被广播。
所有的传送帧通过层1以三个速率之一被传导：
L1帧速率，
L1块速率，
L1块对速率，
传送帧速率与L1帧速率之比被称为传送帧模数。对于一个传送 帧模数1，BC范围总是0:15。对于一个传送帧模数16，BC范围总是0 和15之间的一个整数。层2和层1之间的信号传送在图11中示出。传送 帧速率关系在图12中示出。
图13说明了一个未分开的传送帧180、一个分成块对的传送帧182 和一个分成块的传送帧184。
因为频谱映射限制容量而编码开销限制信息吞吐量，所以频谱映 射和信道编码率确定逻辑信道的传送。交织器深度也是一个因素，因 为传送帧通常通过层1以与它们逻辑信道的交织器深度对应的速率被 传导。
延迟时间是当逻辑信道横贯层1时，其在一个传送帧上引发的延 迟。逻辑信道的延迟被定义为它的交织器深度和分集延迟的总和。它 不包括层1中的处理延迟，它也不包括上面的层中引发的延迟。
交织器深度确定交织器在一个逻辑信道上引发的延迟量。该系统 的一个实施例使用三个交织器深度：L1块、L1块对和L1帧。分集延迟 也在一些逻辑信道上被使用。
更高层通过服务方式选择以必要的延迟分配信息给逻辑信道。为 该系统规定六个延迟。
稳定性是逻辑信道抵抗诸如噪声、干扰和衰落之类的信道损坏的 能力。在FM空中接口的层1中有十一个相对的稳定性级别。稳定性1 表示对信道损坏的超高级抵抗，而稳定性11表示对信道损坏的较低级 抵抗。对于延迟，层2在选择一个服务方式之前必须确定所需要的逻辑 信道的稳定性。
频谱映射、信道编码率、交织器深度和分集延迟确定逻辑信道的 稳定性。频谱映射通过设置相对功率电平、频谱干扰保护和逻辑信道 的频率分集来影响稳定性。信道编码通过把冗余度引入到逻辑信道中 来提高稳定性。交织器深度影响多径衰落中的性能，从而影响逻辑信 道的稳定性。最后，某些服务方式中的一些逻辑信道把传送帧延迟一 个固定持续时间以便实现时间分集。这种分集延迟也影响稳定性，因 为它缓和了移动无线电信道的影响。
使用这些表格和如下公式可以计算出逻辑信道在L1 SAP处的 信息吞吐量：
吞吐量(比特/秒)＝传送帧大小(比特)·传送帧速率(Hz)
对于一个给定服务方式，每个逻辑信道被应用到一组OFDM副载 波或者频率分区，如图14-17中所示。在这些图中，带注释的频率表示 从信道中心频率的偏移。
逻辑信道共享一个共同的绝对时间基准，以使所有的传送帧在它 们进入L1 SAP时被精确对准。每个传送帧被分配一个唯一传送帧数目 Fm1:m2n，其中，n是ALFN，而m1:m2是指定传送帧在标引的L1帧内的位 置的BC范围。这个编号方案允许所有的传送帧参考一个绝对传输时 间。
图18到20示出了每个服务方式在L1 SAP处接收的所有传送帧的 定时和对准。该图说明：根据服务方式，逻辑信道在不同持续时间(L1 帧(Tf)、L1块对(Tp)或L1块(Tb))的传送帧中传送信息。每 个示意图跨距在ALFN n的一个随机L1帧边界周围的几个L1帧。在每 个L1帧边界处，传送帧被精确对准。层1服务接入点(SAP)是层2和 层1之间的一个参数化概念的接口，它对AM和FM系统都是公共的。 它用来帮助理解协议栈的构造。它不意味着一个具体的实现，而是提 供在层1和层2之间流动的服务及其使用的一种形式定义。
使用基元来描述SAP。每个基元描述一个指定L1逻辑信道或L1 本身的一个特定信息(控制和/或用户内容)类型的交换。未被改变 地递送给接收机实体的L2用户内容被称作一个服务数据单元或SDU。 SDU被L1使用一个由L1声明的IND(指示)基元来请求。L2用传送所 请求数据的一个RESP(响应)基元来响应。层1和层2之间的其它交换 是控制信息，并且可以作为波形的一部分被发射或者可以不必作为波 形的一部分发射。
每个逻辑信道中的比特被扰码以便将时域数据随机化并且帮助 与接收机同步。如图18所示，有十个并行扰码器，每个逻辑信道一个。
扰码器的输入是由服务方式选择的来自L1SAP的活动逻辑信 道。这些输入在离散传送帧中被递送。扰码器的输出是每一个活动逻 辑信道的扰码比特的传送帧。这些传送帧被传到用于前向纠错的信道 编码过程中。
所有并行扰码器是完全相同的，但是取决于活动服务方式而以不 同的速率操作。扰码器的示意图如图19所示。每个扰码器使用具有基 元多项式 的线性反馈移位寄存器190来生成一个最大长 度扰码序列。通过把相关的输入比特与扰码序列的相应比特模2加来生 成一个给定比特的扰码传送帧。
通过把输入传送帧的第一比特与移位寄存器被设置为初始状态 时生成的扰码比特模2加来生成扰码传送帧的第一比特。该过程然后处 理继续直到输入传送帧的最后一个比特被扰码为止。
信道编码通过在信道损坏存在时提高信号的稳定性来改善系统 性能。如图20所示，信道编码过程特征在于两个主要的操作：时间延 迟200(对于分集延迟和发射校准)以及卷积编码202。
信道编码过程的输入是通过活动逻辑信道传送的扰码比特的传 送帧。信道编码过程的输出是与每一个活动逻辑信道相关的编码比特 的传送帧。输出的传送帧被传到交织功能。
在随后的部分中，为了符号表示方便，在一个特定处理级的逻辑 信道矢量通过它们的下标以简化符号表示。
取决于服务方式，逻辑信道P1和S1在它们进入信道编码过程时可 以被分成两个信道并被延迟。该延迟提供时间分集给受影响的逻辑信 道。如果被应用，则分集延迟值固定为Ndd·Tf，其中，Ndd是传送帧 数目并且Tf是一个传送帧的持续时间。被称为发射校准的另外的延迟 在分集延迟信号上被引发以便确保延迟的信道(P1′和S1′)相对于具 有同一内容的未延迟信道在时间被精确定位从而适应接收机中的分集 合并。
卷积编码包括三个主要操作：原代码生成，凿孔(Puncturing) 以及并串变换。下面更详细地描述这些操作的每一个。
[0152]卷积编码器使用选择生成多项式以便形式一组原代码。速 率卷积编码器为每个输入比特si输出n个已编码比特gh，i， 中的0， 1，K，N-1，创建一个维数n×N的码字矩阵
其中，N是S的长度，而h＝1，2，K，n标引一个给定输入比特的码 字比特。在FM系统中，n＝3或4。的每一列表示一个给定输入比特 的已编码输出。
一些服务方式需要凿孔原码字以产生稍微更高的编码率，从而允 许一个更高信息速率通过同一物理带宽。码字矩阵通过凿孔周期P 被凿孔。对于每P个编码比特，某些比特gh，i不被发射。跨距通过凿孔 周期的已编码比特的凿孔矩阵定义发射哪些已编码比特。在一个传送 帧的所有已编码比特上重复凿孔矩阵形成凿孔模型。
在原代码比特被适当地凿孔之后，并串转换器通过如下把的列 级联到单个矢量G中来将它们多路复用：
另一串联编码比特序列可以是：
一个给定传送帧的最后6比特被用来为那个传送帧将相应的卷积 编码器的延迟元件初始化。定义编码块的传送帧的使用在保持不同逻 辑信道之间的校准方面很重要。
每个逻辑信道在每一服务方式中的信道编码过程规定如下。在服 务方式MP1中，只有P1和PIDS逻辑信道是活动的。只有P1、P3和PIDS 逻辑信道在服务方式MP2、MP3和MP4中是活动的。
只有P1、P2、P3和PIDS逻辑信道在服务方式MP5中是活动的。 只有P1、P2和PIDS逻辑信道在服务方式MP6中是活动的。只有P1、 P2、P3和PIDS逻辑信道在服务方式MP7中是活动的。只有S4、S5和 SIDS逻辑信道在服务方式MS1中是活动的。只有S1、S2、S3、S5和SIDS 逻辑信道在服务方式MS2中是活动的。只有S1、S2、S5和SIDS逻辑信 道在服务方式MS3中是活动的。只有S1、S2、S3、S5和SIDS逻辑信道 在服务方式MS4中是活动的。
交织由六个并行交织过程(IP)组成：PM、PX、SM、SX、SP 和SB，如图21所示。一个IP包含一个或多个交织器，有时候还包括一 个传送帧多路复用器。交织过程(IP)是在一个或多个已编码传送帧 (矢量)上执行的一系列操作以便把它们的比特重新排序成一个或多 个交织器矩阵，它们的内容被预定用于发射频谱的一个特定部分。
服务方式确定在任何给定时间哪些输入和IP是活动的。另外，对 于P3逻辑信道是活动的那些服务方式，从L2中获得的P3IS控制比特确 定是使用一个长交织器还是使用短交织器。用于交织的全部输入是来 自主要逻辑信道P1到P3和PIDS以及辅助逻辑信道S1到S5和SIDS的信 道编码传送帧。
来自所有活动并行IP的交织器的比特矩阵被传送给OFDM副载 波映射，它把来自每个交织器矩阵的一行比特映射到其各个上边带和 下边带。
交织器是采用比特矢量作为它的输入并输出重新排序的比特矩 阵的功能。在发射之前比特的重新排序缓和了由信号衰落和干扰引起 的突发差错的影响。
交织器功能使用二维矩阵来重新排序已信道编码比特的矢量。交 织器允许单独的已编码比特或者成组的已编码比特被导向交织器矩阵 内的具体的交织器分区。一个交织器分区可以被视为一个较小的独立 交织器。
图22示出了被PM IP使用的一个交织器矩阵。这个交织器矩阵包 含20个交织器分区。总的来说，交织器矩阵被分成J个交织器分区。每 个交织器分区被分成B个交织器块。一个交织器块跨距32行和C列。因 此，一个给定交织器矩阵中每个交织器分区的维数是(B·32)×C。对于 一个IP内的给定交织器，交织器矩阵大小可以随服务方式而变化。交 织器分区是总的交织器矩阵的逻辑细分。每个交织器分区包含C列(C＝ 24或者36)和(B·32)行，其中，B是交织器块的数目。
每个交织器的输入是从i＝0，1，...，N-1标引的信道编码比特的矢 量。每个交织器的输出是预定用于OFDM副载波映射的一个 (B·32)×(J·C)的比特矩阵。
使用一组方程式来计算每个已编码比特对交织器矩阵中一个位 置的映射。在可以包含本发明的数字广播系统的一个实施例中，有四 种类型的交织器被使用来处理各个信道中的信号。
本发明涉及一种在DAB系统中提供交织器功能之一的卷积交织 器。下面阐明卷积交织器设置的交织器方程式。表3标识了卷积交织器 方程式的各个参数。
表3交织器参数
交织器参数 交织器参数定义 J 每一交织器矩阵的交织器分区数目。 B 每一交织器分区的交织器块数目。 C 每一交织器块的列数目。 M 使用于交织器分区分配计算中的因子。 v 用于控制交织器矩阵中交织器分区相对排序的分区分配矢量。 B 每一传送帧的比特数目。 N 每一交织器输入序列的比特数目。可以跨距多个传送帧。
对于卷积交织器，对交织器矩阵的每次编写必须后面跟着从交织 器矩阵中的读取。因为被交织的比特总数大于传送帧大小，所以需要 一个附加的矩阵来管理这个流程。因此，与卷积交织器相关的专门名 词如下：
·内部交织器矩阵--维数(B·32)×(J·C)的交织器矩阵，使用交织器方 程组把比特写入该矩阵，并且从该矩阵中按顺序按行读取比特。它可 以采用多个传送帧来填充这个矩阵。它在N个比特已被处理之后是充 满的。
·输出交织器矩阵---包含从内部交织器矩阵中读取的b个交织的 比特的维数的一个矩阵。这个矩阵中的比特数目等于输 入传送帧的大小或参数b。比特通过按照起始于行0、列0的各个行按顺 序写入这个矩阵。注意：每一交织器矩阵的传送帧的数目等于N/b。
对于一个给定卷积交织器，处理长度N的输入序列的每个已编码 比特所需要的步骤如下：
1.使用下面阐明的表4和5分配值给参数J、B、C、M、v、b和 N。
2.把分区分配计数器矢量pt初始化为全零。此矢量的长度等于 J。
3.对于每个i＝0到N-1，
·基于下面阐明的方程式使用一个计算出的比特地址把一个 比特写入内部交织器矩阵。计算partitionI(分区i)，推出pt[partitioni]， 并计算blocki、rowi和columni。把第i个输入比特写入内部交织器矩阵 中的这个位置。
·从内部交织器矩阵的下一行和列中读取一个比特：
readRow＝INT(i MOD C)
readColumn＝i MOD C
·把从内部交织器矩阵中读取的比特写入输出交织器矩阵的 下一行和列：
writeRow＝INT((i MOD b)MOD C)
writeColumn＝(i MOD b)MOD C
·递增pt[partitioni]。
下面阐明交织器方程式。当P3IS＝1来交织P3G传送帧时，本发明 的交织器可以被PX IP使用。为了实现本发明，首先定义一个支持参 数，该支持参数表示一个交织器块中的比特数目：
Bk_bits＝32·C
然后定义第二支持参数：
Bk_adj＝32·C-1
可以计算到v中的一个索引以便使用如下方程式来重现交织器分 区分配：
对于长度等于分区数目的每个计数器可以分配一个分区分配计 数器矢量pt。partitioni的适当计数器然后是：
pti＝pt[partitioni]
每次对一个给定分区进行一个分配时则那个分区的分区分配计 数器增一。每一个分区分配计数器的初始值被设置为0。
使用可应用参数，通过应用如下方程式确定交织器分区内的一个 块分配：
通过使用可应用的参数来确定交织器块内的行分配，应用如下方 程式：
通过使用可应用的参数来确定交织器块内的列分配，应用如下 方程式：
columni＝(pti·11)MOD C
主要主交织过程(IP)交织映射到在图2到图4中描述的主要主边 带上的比特。这个IP在所有主要服务方式(MP1到MP7)中都是活动 的。PM IP把多个逻辑信道扩展成为单个交织器矩阵，
交织过程必须在它的输出处保持一个特定的传送帧对准和同步。 对于一个给定逻辑信道，BC范围m1:m2指示指定的传送帧跨距L1块。 ALFN n是绝对L1帧编号。
其中，N是S的长度，而h＝1，2，K，n标引一个给定输入比特的码 字比特。在FM系统中，n＝3或4。的每一列表示一个给定输入比特 的已编码输出。
一些服务方式需要凿孔原码字以产生稍微更高的编码率，从而允 许一个更高信息速率通过同一物理带宽。码字矩阵通过凿孔周期P 被凿孔。对于每P个编码比特，某些比特gh，i不被发射。跨距通过凿孔 周期的已编码比特的凿孔矩阵定义发射哪些已编码比特。在一个传送 帧的所有已编码比特上重复凿孔矩阵形成凿孔模型。
在原代码比特被适当地凿孔之后，并串转换器通过如下把的列 级联到单个矢量G中来将它们多路复用：
另一串联编码比特序列可以是：
一个给定传送帧的最后6比特被用来为那个传送帧将相应的卷积 编码器的延迟元件初始化。定义编码块的传送帧的使用在保持不同逻 辑信道之间的校准方面很重要。
每个逻辑信道在每一服务方式中的信道编码过程规定如下。在服 务方式MP1中，只有P1和PIDS逻辑信道是活动的。只有P1、P3和PIDS 逻辑信道在服务方式MP2、MP3和MP4中是活动的。
只有P1、P2、P3和PIDS逻辑信道在服务方式MP5中是活动的。 只有P1、P2和PIDS逻辑信道在服务方式MP6中是活动的。只有P1、 P2、P3和PIDS逻辑信道在服务方式MP7中是活动的。只有S4、S5和 SIDS逻辑信道在服务方式MS1中是活动的。只有S1、S2、S3、S5和SIDS 逻辑信道在服务方式MS2中是活动的。只有S1、S2、S5和SIDS逻辑信 道在服务方式MS3中是活动的。只有S1、S2、S3、S5和SIDS逻辑信道 在服务方式MS4中是活动的。
交织由六个并行交织过程(IP)组成：PM、PX、SM、SX、SP 和SB，如图21所示。一个IP包含一个或多个交织器，有时候还包括一 个传送帧多路复用器。交织过程(IP)是在一个或多个已编码传送帧 (矢量)上执行的一系列操作以便把它们的比特重新排序成一个或多 个交织器矩阵，它们的内容被预定用于发射频谱的一个特定部分。
服务方式确定在任何给定时间哪些输入和IP是活动的。另外，对 于P3逻辑信道是活动的那些服务方式，从L2中获得的P3IS控制比特确 定是使用一个长交织器还是使用短交织器。用于交织的全部输入是来 自主要逻辑信道P1到P3和PIDS以及辅助逻辑信道S1到S5和SIDS的信 道编码传送帧。
来自所有活动并行IP的交织器的比特矩阵被传送给OFDM副载 波映射，它把来自每个交织器矩阵的一行比特映射到其各个上边带和 下边带。
交织器是采用比特矢量作为它的输入并输出重新排序的比特矩 阵的功能。在发射之前比特的重新排序缓和了由信号衰落和干扰引起 的突发差错的影响。
交织器功能使用二维矩阵来重新排序已信道编码比特的矢量。交 织器允许单独的已编码比特或者成组的已编码比特被导向交织器矩阵 内的具体的交织器分区。一个交织器分区可以被视为一个较小的独立 交织器。
图22示出了被PM IP使用的一个交织器矩阵。这个交织器矩阵包 含20个交织器分区。总的来说，交织器矩阵被分成J个交织器分区。每 个交织器分区被分成B个交织器块。一个交织器块跨距32行和C列。因 此，一个给定交织器矩阵中每个交织器分区的维数是(B·32)×C。对于 一个IP内的给定交织器，交织器矩阵大小可以随服务方式而变化。交 织器分区是总的交织器矩阵的逻辑细分。每个交织器分区包含C列(C＝ 24或者36)和(B·32)行，其中，B是交织器块的数目。
每个交织器的输入是从i＝0，1，...，N-1标引的信道编码比特的矢 量。每个交织器的输出是预定用于OFDM副载波映射的一个 (B·32)×(J·C)的比特矩阵。
使用一组方程式来计算每个已编码比特对交织器矩阵中一个位 置的映射。在可以包含本发明的数字广播系统的一个实施例中，有四 种类型的交织器被使用来处理各个信道中的信号。
本发明涉及一种在DAB系统中提供交织器功能之一的卷积交织 器。下面阐明卷积交织器设置的交织器方程式。表3标识了卷积交织器 方程式的各个参数。
表3交织器参数
交织器参数 交织器参数定义 J 每一交织器矩阵的交织器分区数目。 B 每一交织器分区的交织器块数目。 C 每一交织器块的列数目。 M 使用于交织器分区分配计算中的因子。 v 用于控制交织器矩阵中交织器分区相对排序的分区分配矢量。 B 每一传送帧的比特数目。 N 每一交织器输入序列的比特数目。可以跨距多个传送帧。
对于卷积交织器，对交织器矩阵的每次编写必须后面跟着从交织 器矩阵中的读取。因为被交织的比特总数大于传送帧大小，所以需要 一个附加的矩阵来管理这个流程。因此，与卷积交织器相关的专门名 词如下：
·内部交织器矩阵--维数(B·32)×(J·C)的交织器矩阵，使用交织器方 程组把比特写入该矩阵，并且从该矩阵中按顺序按行读取比特。它可 以采用多个传送帧来填充这个矩阵。它在N个比特已被处理之后是充 满的。
·输出交织器矩阵---包含从内部交织器矩阵中读取的b个交织的 比特的维数的一个矩阵。这个矩阵中的比特数目等于输 入传送帧的大小或参数b。比特通过按照起始于行0、列0的各个行按顺 序写入这个矩阵。注意：每一交织器矩阵的传送帧的数目等于N/b。
对于一个给定卷积交织器，处理长度N的输入序列的每个已编码 比特所需要的步骤如下：
1.使用下面阐明的表4和5分配值给参数J、B、C、M、v、b和 N。
2.把分区分配计数器矢量pt初始化为全零。此矢量的长度等于 J。
3.对于每个i＝0到N-1，
·基于下面阐明的方程式使用一个计算出的比特地址把一个 比特写入内部交织器矩阵。计算partitionI(分区i)，推出pt[partitioni]， 并计算blocki、rowi和columni。把第i个输入比特写入内部交织器矩阵 中的这个位置。
·从内部交织器矩阵的下一行和列中读取一个比特：
readRow＝INT(i MOD C)
readColumn＝i MOD C
·把从内部交织器矩阵中读取的比特写入输出交织器矩阵的 下一行和列：
writeRow＝INT((i MOD b)MOD C)
writeColumn＝(i MOD b)MOD C
·递增pt[partitioni]。
下面阐明交织器方程式。当P3IS＝1来交织P3G传送帧时，本发明 的交织器可以被PX IP使用。为了实现本发明，首先定义一个支持参 数，该支持参数表示一个交织器块中的比特数目：
Bk_bits＝32·C
然后定义第二支持参数：
Bk_adj＝32·C-1
可以计算到v中的一个索引以便使用如下方程式来重现交织器分 区分配：
对于长度等于分区数目的每个计数器可以分配一个分区分配计 数器矢量pt。partitioni的适当计数器然后是：
pti＝pt[partitioni]
每次对一个给定分区进行一个分配时则那个分区的分区分配计 数器增一。每一个分区分配计数器的初始值被设置为0。
使用可应用参数，通过应用如下方程式确定交织器分区内的一个 块分配：
通过使用可应用的参数来确定交织器块内的行分配，应用如下方 程式：
通过使用可应用的参数来确定交织器块内的列分配，应用如下 方程式：
columni＝(pti·11)MOD C
主要主交织过程(IP)交织映射到在图2到图4中描述的主要主边 带上的比特。这个IP在所有主要服务方式(MP1到MP7)中都是活动 的。PM IP把多个逻辑信道扩展成为单个交织器矩阵，
交织过程必须在它的输出处保持一个特定的传送帧对准和同步。 对于一个给定逻辑信道，BC范围m1:m2指示指定的传送帧跨距L1块。 ALFN n是绝对L1帧编号。
[0178]图23示出了当P3IS＝1时服务方式MP2到MP4的PX IP。在 这些服务方式中，PX IP使用本发明的交织器把P3G传送帧交织到一个 内部交织器矩阵中并把它们输出给PX1(输出交织器矩阵)。服务方 式相关的交织器参数值如表4和5所示。虽然传送帧速率是公共的，但 是P3G传送帧随服务方式而变化。因此，PX1交织器矩阵中交织器分区 的数目也不同。表格4 PX1交织器参数值-服务方式MP2到MP4，P3IS＝1
服务方式 J B C M V b I0 N MP2 2 3 2 36 4 [0，1] 4608 N/A 73728 MP3 4 3 2 36 2 [0，1，2，3] 9216 N/A 147456 MP4 8 3 2 36 1 [0，1，3，2，4，5，7，6] 18432 N/A 294912
虽然内部交织器矩阵的尺寸是16个P3G传送帧，但是交织器被描 述为一次处理一个P3G传送帧。每当一个比特被写入交织器使用的内部 交织器矩阵时，则一个比特从这个矩阵中被顺序读取并按顺序输出给 与P3IS＝0的情况一致，的尺寸等于一个P3G传送帧的长度。 因此对于交织器处理的每个P3G传送帧，输出矩阵全部被填充。以 这种方式描述该过程使得在下面描述的副载波映射过程对P3IS的状态 完全透明。在交织器已经用光了16个P3G传送帧并且16个矩阵已被 填充并输出之后，内部交织器矩阵被全部填充，然后处理流程复位。
在实际应用中，因为交织器是卷积的，所以输入到交织器中的和 从交织器中输出的比特数目可以是小于或等于内部交织器矩阵的容量 N的任意长度。为了符号表示方便，在这里描述内部交织器矩阵的概 念。
表格5 PX交织器参数值-服务方式MP5和MP7，P3IS＝1
服务方式 J B C M v b I0 N MP5 4 32 36 2 [0，1，2，3] 9216 N/A 147456
MP7 4 32 36 2 [0，1，2，3] 9216 N/A 147456
在较高层的方向下，系统控制处理汇编并区别地编码为每个参考 副载波预定的一个比特序列(系统控制数据序列)。这里有在OFDM 频谱各处分布的高达61个的参考副载波，编号为0...60。在给定波形中 广播的参考副载波数目取决于服务方式。但是，与服务方式无关，系 统控制处理总是输出全部61个系统控制数据序列。
由系统控制数据序列汇编器汇编的32x61矩阵的每一列中的比 特按照图24被区别地编码，并按照相同的顺序输出到矩阵概念上， 这个过程可以被视为61个并行差分编码器。对于一个单个的差分编码 器，的一列j的比特按顺序从i＝0...31被处理。一个系统控制数据序列 比特一次被输入到一个差分编码器。这个输入比特与先前储存的输出 比特模2加以便形成最近的输出比特，每次输入比特 为1时，结果的输出比特流将反转极性。每个差分编码器的初始状态为 0。
OFDM副载波映射分配交织器分区给频率分区。对于每个活动 的交织器矩阵，OFDM副载波映射分配来自每个交织器分区的一行比 特给复合输出矢量X中它的各个频率分区。另外，来自的一行中的 系统控制数据序列比特被映射到X中活动的参考副载波位置。服务方 式规定哪些交织器矩阵以及的哪些单元是活动的。图25示出了 OFDM副载波映射的输入、输出以及组件功能。
OFDM副载波映射的输入是来自每个活动交织器矩阵中的比特 行和来自系统控制数据序列的矩阵的比特行。
来自OFDM副载波映射中的每个OFDM码元的输出是长度为 1093的单个复合矢量X。该矢量被从k＝0，1，2，...，1092标引。X的第k个 单元对应于副载波(k-546)。
X的索引 0 1 2 ... 1090 1091 1092
副载波编号 -546 -545 -544 ... 544 545 546
的行中活动的单元和来自每个活动交织器矩阵中的相关行被分 配给X的同一例。
信号星座图映射表把从交织器分区中读取的比特对和从中读 取的单独比特转换为复合星座图值。换算器功能把适当的幅度增益因 数应用到这些复合值上。增益因数由期望的信号电平来确定。OFDM 副载波映射表把已换算复合星座图值映射到输出矢量X的适当单元。 X中对应于未使用副载波的单元被设置为复合值0+j0。
对于每个活动交织器矩阵，每Ts时间就处理一行比特。从第一行 开始(行0)，按顺序处理各行。当交织器矩阵的所有行都已被处理时， 交织器矩阵的下一例从第一行开始被处理。
对于交织器矩阵的一个给定行，由交织器分区处理比特。交织器 分区内相邻列的各对被映射到频率分区内的一个复合正交相移键控 (QPSK)调制数据副载波。这种映射按顺序继续。交织器分区的开 头两列(0和1)被映射到频率分区的开始副载波编号，而交织器分区 的最后二列被映射到频率分区的末尾副载波编号。
为了把交织器分区内的每个相邻列对映射到矢量X内的一个副 载波位置上，要采用如下步骤：
1. 读取交织器分区内的相邻列的比特对。对于一个给定列对， 从降低标引列中读取的比特被映射为I比特，而从较高标引列中读取的 比特被映射为Q比特。
2.把来自步骤1中的比特对映射为一个复合星座图值。I比特映 射到星座图值的实数部分而Q比特映射到虚数部分。
3.使用一个适当的幅度换算因子换算来自步骤2中的复合星座 图值的Q分量。基于副载波位置并且对于辅助边带基于ASF值，来选 择幅度换算因子。
4.把来自步骤3中的已换算星座图值映射到X的适当单元。
参考副载波矩阵一次被读取一行并且每Ts时间处理的一行。 的每一行是长度为61的比特矢量，标引从0到60。这个矢量的选定比 特根据服务方式被映射到参考副载波。
由于输出矢量X包含复合值，所以采用如下步骤来把的一行映 射到X的一个单元：
1.从的行矢量中读取比特值。
2.把该比特映射为一个复合二进制移相键控(BPSK)调制星 座图值。
3.使用适当的幅度换算因子并且对于辅助副载波根据ASF的状 态，来换算复合星座图值的I和Q分量。
4.对于当前服务方式，把已换算星座图值映射到X的适当单元。
OFDM信号产生从OFDM副载波映射中接收复合频域OFDM码 元，并输出表示FM信号的数字部分的时域脉冲。OFDM信号产生的概 念框图如图26所示。
OFDM信号产生的输入是长度为L的一个复合矢量Xn，表示 OFDM码元n中每个OFDM副载波的复合星座图值。为了符号表示方 便，上述OFDM副载波映射的输出不使用下标n。更确切些说，它是 指表示单个OFDM码元的矢量X。在如下说明中，由于n对OFDM信号 产生的有效性，下标被附加到X上。
OFDM信号产生的输出是一个复合基带时域脉冲yn(t)，表示 OFDM码元n的FM HD无线电信号的数字部分。让Xn[k]成为第n个码 元的来自OFDM副载波映射中的已换算星座图点，其中，K＝0，1，...， L-1标引OFDM副载波。让yn(t)表示第n个码元的OFDM信号产生 的时域输出。然后yn(t)用Xn[k]来书写如下：
其中n＝0，1，...∞，0≤t≤∞，L＝1093是OFDM副载波的总数，并 且Ts和Δf分别是OFDM码元持续时间和OFDM副载波间距。
服务方式 J B C M V b I0 N MP2 2 3 2 36 4 [0，1] 4608 N/A 73728 MP3 4 3 2 36 2 [0，1，2，3] 9216 N/A 147456 MP4 8 3 2 36 1 [0，1，3，2，4，5，7，6] 18432 N/A 294912
虽然内部交织器矩阵的尺寸是16个P3G传送帧，但是交织器被描 述为一次处理一个P3G传送帧。每当一个比特被写入交织器使用的内部 交织器矩阵时，则一个比特从这个矩阵中被顺序读取并按顺序输出给 与P3IS＝0的情况一致，的尺寸等于一个P3G传送帧的长度。 因此对于交织器处理的每个P3G传送帧，输出矩阵全部被填充。以 这种方式描述该过程使得在下面描述的副载波映射过程对P3IS的状态 完全透明。在交织器已经用光了16个P3G传送帧并且16个矩阵已被 填充并输出之后，内部交织器矩阵被全部填充，然后处理流程复位。
在实际应用中，因为交织器是卷积的，所以输入到交织器中的和 从交织器中输出的比特数目可以是小于或等于内部交织器矩阵的容量 N的任意长度。为了符号表示方便，在这里描述内部交织器矩阵的概 念。
表格5 PX交织器参数值-服务方式MP5和MP7，P3IS＝1
服务方式 J B C M v b I0 N MP5 4 32 36 2 [0，1，2，3] 9216 N/A 147456
MP7 4 32 36 2 [0，1，2，3] 9216 N/A 147456
在较高层的方向下，系统控制处理汇编并区别地编码为每个参考 副载波预定的一个比特序列(系统控制数据序列)。这里有在OFDM 频谱各处分布的高达61个的参考副载波，编号为0...60。在给定波形中 广播的参考副载波数目取决于服务方式。但是，与服务方式无关，系 统控制处理总是输出全部61个系统控制数据序列。
由系统控制数据序列汇编器汇编的32x61矩阵的每一列中的比 特按照图24被区别地编码，并按照相同的顺序输出到矩阵概念上， 这个过程可以被视为61个并行差分编码器。对于一个单个的差分编码 器，的一列j的比特按顺序从i＝0...31被处理。一个系统控制数据序列 比特一次被输入到一个差分编码器。这个输入比特与先前储存的输出 比特模2加以便形成最近的输出比特，每次输入比特 为1时，结果的输出比特流将反转极性。每个差分编码器的初始状态为 0。
OFDM副载波映射分配交织器分区给频率分区。对于每个活动 的交织器矩阵，OFDM副载波映射分配来自每个交织器分区的一行比 特给复合输出矢量X中它的各个频率分区。另外，来自的一行中的 系统控制数据序列比特被映射到X中活动的参考副载波位置。服务方 式规定哪些交织器矩阵以及的哪些单元是活动的。图25示出了 OFDM副载波映射的输入、输出以及组件功能。
OFDM副载波映射的输入是来自每个活动交织器矩阵中的比特 行和来自系统控制数据序列的矩阵的比特行。
来自OFDM副载波映射中的每个OFDM码元的输出是长度为 1093的单个复合矢量X。该矢量被从k＝0，1，2，...，1092标引。X的第k个 单元对应于副载波(k-546)。
X的索引 0 1 2 ... 1090 1091 1092
副载波编号 -546 -545 -544 ... 544 545 546
的行中活动的单元和来自每个活动交织器矩阵中的相关行被分 配给X的同一例。
信号星座图映射表把从交织器分区中读取的比特对和从中读 取的单独比特转换为复合星座图值。换算器功能把适当的幅度增益因 数应用到这些复合值上。增益因数由期望的信号电平来确定。OFDM 副载波映射表把已换算复合星座图值映射到输出矢量X的适当单元。 X中对应于未使用副载波的单元被设置为复合值0+j0。
对于每个活动交织器矩阵，每Ts时间就处理一行比特。从第一行 开始(行0)，按顺序处理各行。当交织器矩阵的所有行都已被处理时， 交织器矩阵的下一例从第一行开始被处理。
对于交织器矩阵的一个给定行，由交织器分区处理比特。交织器 分区内相邻列的各对被映射到频率分区内的一个复合正交相移键控 (QPSK)调制数据副载波。这种映射按顺序继续。交织器分区的开 头两列(0和1)被映射到频率分区的开始副载波编号，而交织器分区 的最后二列被映射到频率分区的末尾副载波编号。
为了把交织器分区内的每个相邻列对映射到矢量X内的一个副 载波位置上，要采用如下步骤：
1. 读取交织器分区内的相邻列的比特对。对于一个给定列对， 从降低标引列中读取的比特被映射为I比特，而从较高标引列中读取的 比特被映射为Q比特。
2.把来自步骤1中的比特对映射为一个复合星座图值。I比特映 射到星座图值的实数部分而Q比特映射到虚数部分。
3.使用一个适当的幅度换算因子换算来自步骤2中的复合星座 图值的Q分量。基于副载波位置并且对于辅助边带基于ASF值，来选 择幅度换算因子。
4.把来自步骤3中的已换算星座图值映射到X的适当单元。
参考副载波矩阵一次被读取一行并且每Ts时间处理的一行。 的每一行是长度为61的比特矢量，标引从0到60。这个矢量的选定比 特根据服务方式被映射到参考副载波。
由于输出矢量X包含复合值，所以采用如下步骤来把的一行映 射到X的一个单元：
1.从的行矢量中读取比特值。
2.把该比特映射为一个复合二进制移相键控(BPSK)调制星 座图值。
3.使用适当的幅度换算因子并且对于辅助副载波根据ASF的状 态，来换算复合星座图值的I和Q分量。
4.对于当前服务方式，把已换算星座图值映射到X的适当单元。
OFDM信号产生从OFDM副载波映射中接收复合频域OFDM码 元，并输出表示FM信号的数字部分的时域脉冲。OFDM信号产生的概 念框图如图26所示。
OFDM信号产生的输入是长度为L的一个复合矢量Xn，表示 OFDM码元n中每个OFDM副载波的复合星座图值。为了符号表示方 便，上述OFDM副载波映射的输出不使用下标n。更确切些说，它是 指表示单个OFDM码元的矢量X。在如下说明中，由于n对OFDM信号 产生的有效性，下标被附加到X上。
OFDM信号产生的输出是一个复合基带时域脉冲yn(t)，表示 OFDM码元n的FM HD无线电信号的数字部分。让Xn[k]成为第n个码 元的来自OFDM副载波映射中的已换算星座图点，其中，K＝0，1，...， L-1标引OFDM副载波。让yn(t)表示第n个码元的OFDM信号产生 的时域输出。然后yn(t)用Xn[k]来书写如下：
其中n＝0，1，...∞，0≤t≤∞，L＝1093是OFDM副载波的总数，并 且Ts和Δf分别是OFDM码元持续时间和OFDM副载波间距。
[0195]脉冲形状函数h(ξ)定义为：
其中，α是循环的前缀宽度，而 是OFDM副载波间距的倒数。
传输子系统把基带FM波形格式化用于通过VHP信道进行传输。 功能包括码元级联和频率上变换。另外，当发射混合或扩展混合波形 时，这个功能在把基带模拟信号与数字波形合并之前调制基带模拟信 号。
此模块的输入是来自OFDM信号生成函数的一个复合基带时域 OFDM码元yn(t)。当发射混合或扩展混合波形时，一个基带模拟信 号m(t)还和可选的辅助通信授权(SCA)信号一起从模拟信源中被 输入。这个模块的输出是VHP FM波形。
参考图27全数字传输子系统的功能框图和图28混合和扩展混合 传输子系统的功能框图。
当广播混合或扩展混合波形时，模拟调制的FM RF信号与数字调 制的RF信号合并来产生VHP FM波形s(t)。当广播服务方式MP1-MP4 时，较高层在模拟和数字信号之间建立精确的定时关系。在这种情况 下，对任何其它混合或扩展混合波形的服务方式更改将不会引起模拟 信号中的任何中断或不连续性。在服务方式MP5-MP7中，无需精确的 定时关系。波形的模拟和数字部分都集中在同一载频上。
本发明提供一种用于在数字音频广播系统中交织表示数据和/或 音频的数字信号比特的方法，所述方法包括如下步骤：把多个数字信 号比特编写为一个矩阵；并且从矩阵中读取这些比特，其中编写和读 取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。″非顺序寻址方案″意 味着由一个或多个模型和/或公式分配矩阵地址，其中地址不是按照相 邻的顺序。这样一组公式如上所述。
矩阵中的比特数目可以等于数字信号的传送帧中的比特数目。矩 阵中的比特被安排在多个分区中，并且每一个分区可以包括多个块。
每一个分区可以包括表示逻辑信道的一组比特，并且逻辑信道的 比特可以被扰码。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中广播表示数据和 /或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收要被发射 的数字信号的多个比特；把所述比特编写为一个矩阵；从矩阵中读取 比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案； 把所述比特映射到多个载波信号；和发射所述载波信号。
在把数字信号的比特编写到矩阵中的步骤之前，所述比特可以被 信道编码。在把数字信号的比特编写到矩阵中的步骤之前，所述比特 还可以被扰码。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中交织 表示数据和/或音频的数字信号比特的设备。所述设备包括：装置，用 于接收要被发射的数字信号的多个比特；用于把所述比特编写为一个 矩阵的装置；和用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的 装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案，所有 这些装置都可以位于图1中的多路复用子系统26内。
本发明还包含一种如图1所示的用于在数字音频广播系统中广播 表示数据和/或音频的数字信息的设备。所述设备包括：用于接收要 被发射的数字信号的多个比特的装置；用于把数字信号的比特编写为 一个矩阵的装置；用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写 的装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；用 于把所述比特映射到多个载波信号的装置；和用于发射所述载波信号 的装置。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中解交 织接收到的表示数据和/或音频的数字信号比特的方法，所述方法包括 如下步骤：把多个接收到的数字信号比特编写为一个矩阵；并且从矩 阵中读取所述比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺 序寻址方案。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中接收表示数据和 /或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收数字信号 的多个比特；把所述比特编写为一个矩阵；从矩阵中读取所述比特， 其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和使用 读取的比特来产生一个输出信号。解交织和接收方法可以在如图1所示 的接收机中执行。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中解交织表示数据 和/或音频的数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收数字信号 的多个比特的装置；用于把所述比特编写为一个矩阵的装置；和用于 从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和用于读取的装 置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中接 收表示数据和/或音频的数字信息的设备，所述设备包括：用于接收 数字信号的多个比特的装置；用于把数字信号的比特编写为一个矩阵 的装置；用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和 用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和用于使用 读取的比特来产生一个输出信号的装置。解交织和接收设备如图1中示 出的接收机。
虽然已经以本发明的优选实施例描述了本发明，但是本领域技术 人员应该理解：在不偏离权利要求中阐明的本发明的范围下，也可以 对所公开的实施例进行各种修改。
其中，α是循环的前缀宽度，而 是OFDM副载波间距的倒数。
传输子系统把基带FM波形格式化用于通过VHP信道进行传输。 功能包括码元级联和频率上变换。另外，当发射混合或扩展混合波形 时，这个功能在把基带模拟信号与数字波形合并之前调制基带模拟信 号。
此模块的输入是来自OFDM信号生成函数的一个复合基带时域 OFDM码元yn(t)。当发射混合或扩展混合波形时，一个基带模拟信 号m(t)还和可选的辅助通信授权(SCA)信号一起从模拟信源中被 输入。这个模块的输出是VHP FM波形。
参考图27全数字传输子系统的功能框图和图28混合和扩展混合 传输子系统的功能框图。
当广播混合或扩展混合波形时，模拟调制的FM RF信号与数字调 制的RF信号合并来产生VHP FM波形s(t)。当广播服务方式MP1-MP4 时，较高层在模拟和数字信号之间建立精确的定时关系。在这种情况 下，对任何其它混合或扩展混合波形的服务方式更改将不会引起模拟 信号中的任何中断或不连续性。在服务方式MP5-MP7中，无需精确的 定时关系。波形的模拟和数字部分都集中在同一载频上。
本发明提供一种用于在数字音频广播系统中交织表示数据和/或 音频的数字信号比特的方法，所述方法包括如下步骤：把多个数字信 号比特编写为一个矩阵；并且从矩阵中读取这些比特，其中编写和读 取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。″非顺序寻址方案″意 味着由一个或多个模型和/或公式分配矩阵地址，其中地址不是按照相 邻的顺序。这样一组公式如上所述。
矩阵中的比特数目可以等于数字信号的传送帧中的比特数目。矩 阵中的比特被安排在多个分区中，并且每一个分区可以包括多个块。
每一个分区可以包括表示逻辑信道的一组比特，并且逻辑信道的 比特可以被扰码。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中广播表示数据和 /或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收要被发射 的数字信号的多个比特；把所述比特编写为一个矩阵；从矩阵中读取 比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案； 把所述比特映射到多个载波信号；和发射所述载波信号。
在把数字信号的比特编写到矩阵中的步骤之前，所述比特可以被 信道编码。在把数字信号的比特编写到矩阵中的步骤之前，所述比特 还可以被扰码。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中交织 表示数据和/或音频的数字信号比特的设备。所述设备包括：装置，用 于接收要被发射的数字信号的多个比特；用于把所述比特编写为一个 矩阵的装置；和用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的 装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案，所有 这些装置都可以位于图1中的多路复用子系统26内。
本发明还包含一种如图1所示的用于在数字音频广播系统中广播 表示数据和/或音频的数字信息的设备。所述设备包括：用于接收要 被发射的数字信号的多个比特的装置；用于把数字信号的比特编写为 一个矩阵的装置；用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写 的装置和用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；用 于把所述比特映射到多个载波信号的装置；和用于发射所述载波信号 的装置。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中解交 织接收到的表示数据和/或音频的数字信号比特的方法，所述方法包括 如下步骤：把多个接收到的数字信号比特编写为一个矩阵；并且从矩 阵中读取所述比特，其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺 序寻址方案。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中接收表示数据和 /或音频的数字信息的方法，所述方法包括如下步骤：接收数字信号 的多个比特；把所述比特编写为一个矩阵；从矩阵中读取所述比特， 其中编写和读取步骤中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和使用 读取的比特来产生一个输出信号。解交织和接收方法可以在如图1所示 的接收机中执行。
本发明还包含一种用于在数字音频广播系统中解交织表示数据 和/或音频的数字信号比特的设备，所述设备包括：用于接收数字信号 的多个比特的装置；用于把所述比特编写为一个矩阵的装置；和用于 从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和用于读取的装 置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案。
在另一方面中，本发明提供一种用于在数字音频广播系统中接 收表示数据和/或音频的数字信息的设备，所述设备包括：用于接收 数字信号的多个比特的装置；用于把数字信号的比特编写为一个矩阵 的装置；用于从矩阵中读取所述比特的装置，其中用于编写的装置和 用于读取的装置中的至少一个遵循一个非顺序寻址方案；和用于使用 读取的比特来产生一个输出信号的装置。解交织和接收设备如图1中示 出的接收机。
虽然已经以本发明的优选实施例描述了本发明，但是本领域技术 人员应该理解：在不偏离权利要求中阐明的本发明的范围下，也可以 对所公开的实施例进行各种修改。