移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法

摘要

本发明揭示了一种移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，包括：确定一个传输帧的数据量，以最窄带宽、传输最少符号数量的调制方式下单个频点一个时隙内的符号字节数作为一帧；将一帧内的数据封装到预定格式的传输包中，每一帧的数据封装成一个初始包和数个数据传输包，其中初始包中包括控制信息，控制信息包括该帧的传输特征以及同步信息；根据所选用的带宽，依次将同一个时隙中不同频点传输的数据以帧为单位封装到一系列传输包中，其中，同一个时隙中不同频点可采用不同的调制方式，并具有不同数量的传输帧；对于所获得的一系列传输包，进行扰码、RS编码、卷积交织、卷积编码、QPSK映射、同步信息插入和导频信号插入。

权利要求

1.一种移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，其特征在于，移动多媒体广播的制式规定1秒的信号分为预定数量的时隙，每个时隙内可采用不同的调制方式，在一个时隙内传输的符号数据作为一个传输单元，并且，所述移动多媒体广播以不同的带宽传输，不同的带宽对应不同数量的频点，所述方法包括：确定一个传输帧的数据量，以最窄带宽、传输最少符号数量的调制方式下单个频点一个时隙内的符号字节数作为一帧，其他带宽或者调制方式的单个频点一个时隙内的符号字节数为一帧的整数倍；

将一帧内的数据封装到预定格式的传输包中，所述每一帧的数据封装成一个初始包和数个数据传输包，其中所述初始包中包括控制信息，所述控制信息包括该帧的传输特征以及同步信息；

根据所选用的带宽，依次将同一个时隙中不同频点传输的数据以所述帧为单位封装到一系列所述传输包中，其中，同一个时隙中不同频点可采用不同的调制方式，并具有不同数量的传输帧；

对于所获得的一系列传输包，分成数组，每一组具有预定数量的传输包，对每一组的第一个传输包的第一个字节进行取反操作，插入同步信息；

将进行取反操作后的传输包进行扰码，将传输包和本地扰码序列进行异或处理；

对经过扰码处理的传输包进行RS编码；

对经过RS编码后的数据进行字节卷积交织；

对卷积交织的输出进行卷积编码；

对卷积编码输出的比特流进行QPSK映射；

对QPSK映射后的数据插入同步信息，所述同步信息包括两路二进制伪随机序列，其中在第一路二进制伪随机序列上调制有时间编码信息，第二路二进制伪随机序列的调制信息保留；

插入导频信号。

2.如权利要求1所述的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，其特征在于，所述移动多媒体广播的制式规定1秒的信号分为40个时隙，每个时隙25ms；

所述移动多媒体广播包括两种信号带宽：2MHz，对应12个频点，以及8MHz，对应3个频点；

所述移动多媒体广播的制式在每个时隙内可采用的调制方式包括：BPSK、QPSK、16QAM。

3.如权利要求2所述的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，其特征在于，对于2MHz带宽，每个频点单个时隙的符号数量为27648比特，其中，使用BPSK调制方式，单个时隙的信息比特数为27648比特，单个时隙的符号字节数为

3456字节；

使用QPSK调制方式，单个时隙的信息比特数为55296比特，单个时隙的符号字节数为

6912字节；

使用16QAM调制方式，单个时隙的信息比特数为110592比特，单个时隙的符号字节数为13824字节；

对于8MHz带宽，每个频点单个时隙的符号数量为138240比特，其中，使用BPSK调制方式，单个时隙的信息比特数为138240比特，单个时隙的符号字节数为

17280字节；

使用QPSK调制方式，单个时隙的信息比特数为276480比特，单个时隙的符号字节数为

34560字节；

使用16QAM调制方式，单个时隙的信息比特数为552960比特，单个时隙的符号字节数为69120字节；

其中，一帧的数据量为3456字节，

因此，采用2MHz带宽时，每个频点对应的传输帧的数量分别为：BPSK调制方式为1帧；

QPSK调制方式为2帧；

16QAM调制方式为4帧；

采用2MHz带宽时，每个频点对应的传输帧的数量分别为：BPSK调制方式为5帧；

QPSK调制方式为10帧；

16QAM调制方式为20帧。

4.如权利要求3所述的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，其特征在于，所述传输包符合GB/T 17975.1标准，每个传输包包括188字节，包括4字节的传输包头和184字节的数据字段；其中，所述方法形成具有下述字段的初始包，包括：

传输包头，32比特，该传输包头的定义符合GB/T 17975.1规范；其中，PID值为

0x05A0，载荷单元起始指示为1，PID值和载荷单元起始指示结合说明该传输包为初始包，传输优先级值为1，传输加扰控制值设为00，适配段控制值为01；

控制字段，40字节，320比特，包括：

符号传输帧初始包标示，16比特；

保留字段，8比特；

配置变更指示，1比特，符合GY/T 220.1-2006标准；

字节交织器同步标识，1比特，符合GY/T 220.1-2006标准；

时隙号，6比特，符合GY/T 220.1-2006表准；

频点号，8比特，表示该符号传输帧内的数据归属哪个频点发射；

信道带宽指示，1比特，标明当前数据归属频点的信号带宽，其中0表示2MHz，1表示

8MHz；

扩展控制信息标示，1比特，当设为1，表示当前符号传输帧起始包内包含地面转发站标识号、传输功率、输出频点掩码和延迟微调的扩展控制信息，当设为0，表示相应的字段无意义；

映射模式，6比特，表示当前传输帧内的数据以何种方式映射；

分发模式，6比特，表示当前的符号数据以何种分发模式送达各地面转发站； 传输包编号，10比特，表示当前符号传输帧内的第一个数据传输包属于整个时隙内的第几个传输包；

同步时间戳，32比特，表示当前符号传输帧所归属的时隙在地面转发器的发射时刻；

地面转发站标识号，32比特，用以唯一标识各地面转发站；

传输功率，8比特，用以控制各地面转发站的输出功率，其中，0x00-0xff表示0％到

100％的相对功率；

输出频点掩码，16比特，控制各地面转发站是否发送特定频点的信息，其中，高4比特保留定义，低12比特可用来表示第几号频点是否发射，1表示发射，0表示不发射；

延迟微调，16比特，用以通知特定的地面转发站微调数据缓存时间，调整单位为一个

100ns的时间片，其中，还包括指示调整方向的比特，0表示提前，1表示延后；

保留字段，152比特；

符号数据，1152比特，传输经过信道编码和交织的移动多媒体广播数据；

所述方法还形成具有下述结构的数据传输包，包括：传输包头，32比特，该传输包头的定义符合GB/T 17975.1规范；其中，PID值为0x054、载荷单元起始指示为0，传输优先级值为1，传输加扰控制值设为00，适配段控制值为01；

符号数据，1472比特，传输经过信道编码和交织的移动多媒体广播数据。

5.如权利要求4所述的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，其特征在于，所述对每一组的第一个传输包的第一个字节进行取反操作，该每一组的第一个传输包的第一个字节是同步字节，对该同步字节取反而插入同步信息。

6.如权利要求5所述的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，其特征在于， 所述将进行取反操作后的传输包进行扰码、对经过扰码处理的传输包进行RS编码、对经过RS编码后的数据进行字节卷积交织、以及对卷积交织的输出进行卷积编码的步骤符合GS/T 17700标准，其中：所述扰码操作中，本地生成的扰码序列为15阶移位寄存器伪随机二进制序列，生成多

15 14

项式为：G(x)＝x +x +1，寄存器从高位到低位的初始值为：000000010101001，其中，传输包中的同步字节不参与扰码操作，但是在同步字节阶段，伪随机二进制序列生成不间断；

所述进行RS编码的操作中，采用RS(204，188)编码对扰码后的传输包进行RS编码；

所述进行字节卷积交织中，交织深度为I＝12，交织移位寄存器深度为M＝17，整个交织-解交织的延迟为2224个字节；

所述进行卷积编码中，首先对卷积交织的输出进行约束长度为7的卷积编码，编码的码率为1/2，接着对卷积编码输出进行打孔操作，可支持的卷积编码码率为：1/2、2/3、3/4、

5/6、7/8。

7.如权利要求6所述的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，其特征在于，所述对卷积编码输出的比特流进行QPSK映射包括进行基于Gray码的QPSK映射；

调制后的QPSK符号速率为20M，QPSK传输速率高于实际业务数据速率，因此进行插空包处理，空包的定义格式符合GB/T 17975.1标准。

8.如权利要求7所述的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，其特征在于，所述同步信息为两路由20M系统时钟驱动的二进制伪随机序列，其中在第一路二进制伪随机序列上调制有时间编码信息，第二路二进制伪随机序列上的调制信息保留；

13 4 3

第一路二进制伪随机序列由线性反馈移位寄存器产生，生成多项式为：x +x+x+x+1，移位寄存器初始值为0110101010010；

18 17 16 13

第二路二进制伪随机序列由线性反馈移位寄存器产生，生成多项式为：x +x +x +x +

12 10 8 6 3

x +x +x+x+x+x+1，移位寄存器初始值为011010101001010101。

9.如权利要求8所述的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，其特征在于，第一路二进制伪随机序列上每个伪码周期调制一比特时间编码数据，时间信息编码为固定帧长256比特，所述方法形成下述的时间信息编码：帧标志，16比特，指示本帧开始，由1110101110010000组成；

时间周期计数，32比特，表示本帧第一比特1相对系统零时刻T0的计数值，用于辅助地面增补转发系统实现同步捕获；

卫星频差，32比特，表示当前时刻卫星转发信号的频率偏差值，单位为0.001Hz，用于地面增补转发系统同频转发信号的载波频率修正；

PN复位周期标示，6比特，表示第一路二进制伪随机序列和第二路二进制伪随机序列的复位周期，复位周期标示字段取值从0x00～0x3F，分别对应1秒至64秒；

复位标示，1比特，取值为1时，表示当前时间编码帧的第一个第一路二进制伪随机序列起始位置为复位位置；

导频插入标示，1比特，取值为0表示信号中没有插入导频；取值为1表示信号中插入了导频，在该步骤中，导频定义如下：I路：A，0，-A，0，.......

Q路：0，A，0，-A，.......

每个支路上的导频电平A为数据电平的1/20；

信息类别及数据段，152比特，保留用于后续业务及搭载其他系统信息；

CRC，16比特，用于本帧除帧标志外的信息编码循环冗余校验，CRC生成多项式为：

16 12 5

x +x +x+1；

其中，零时刻根据PN复位周期标示中的内容按秒周期复位，复位时第一路二进制伪随机序列和第二路二进制伪随机序列移位寄存器的内容均为初始值； 数据QPSK符号流每个支路的速率与系统时钟速率相同，且与系统时钟同步，数据与时间二进制伪随机序列码的信号复合采用叠加方式，I、Q每个支路的二进制伪随机序列码信号电平均为数据信号电平的1/20，第一路二进制伪随机序列与I路信号叠加，第二路二进制伪随机序列与Q路信号叠加。

说明书

移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法

技术领域

[0001] 本发明涉及移动多媒体广播卫星分发系统，更具体地说，涉及一种移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法。

[0002] 背景技术

[0003] 移动多媒体广播系统在30MHz～3000MHz频率范围内，为用户提供大范围覆盖、支持高质量固定或移动接收的多媒体数字视、音频及数据业务广播服务。其中，节目信息可以
分两路信号进行传输：1)节目信源由移动多媒体调制器进行OFDM调制后，直接通过卫星S
波段广播信道向用户提供大面积广播覆盖。2)节目信源同时通过数据分配网络向各个地面
转发器进行节目分发，并由地面转发器重新进行OFDM调制后，在特定的同步条件下，在S波
段上进行广播，对卫星S波段直接广播信号进行补充覆盖。

[0004] 由于我国幅员辽阔、卫星信号到达各地的传输延迟相差很大(例如卫星信号到达北京和上海将具有相差毫秒级的传输延迟)，这种延迟将严重影响整个移动多媒体广播系
统的性能，因此，如何克服传输延迟，做到传输同步是一个十分受到关注的问题。

[0005] 发明内容

[0006] 本发明旨在提供一种移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，能将经过信道编码和交织的移动多媒体广播符号数据结合一定的控制信息组成特定格式的传输包，以
有序、无歧义地由中央调制器向各地面转发调制器发放。

[0007] 根据本发明，提供一种移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，其中，移动多媒体广播的制式规定1秒的信号分为预定数量的时隙，每个时隙内可采用不同的调制方
式，在一个时隙内传输的符号数据作为一个传输单元，并且，所述移动多媒体广播以不同的
带宽传输，不同的带宽对应不同数量的频点，所述方法包括：将一帧内的数据封装到预定格
式的传输包中，所述每一帧的数据封装成一个初始包 和数个数据传输包，其中所述初始包
中包括控制信息，所述控制信息包括该帧的传输特征以及同步信息；根据所选用的带宽，
依次将同一个时隙中不同频点传输的数据以所述帧为单位封装到一系列所述传输包中，其
中，同一个时隙中不同频点可采用不同的调制方式，并具有不同数量的传输帧；对于所获得
的一系列传输包，分成数组，每一组具有预定数量的传输包，对每一组的第一个传输包的第
一个字节进行取反操作，插入同步信息；将进行取反操作后的传输包进行扰码，将传输包和
本地扰码序列进行异或处理；对经过扰码处理的传输包进行RS编码；对经过RS编码后的
数据进行字节卷积交织；对卷积交织的输出进行卷积编码；对卷积编码输出的比特流进行
QPSK映射；对QPSK映射后的数据插入同步信息，所述同步信息包括两路二进制伪随机序
列，其中在第一路二进制伪随机序列上调制有时间编码信息，第二路二进制伪随机序列的
调制信息保留；插入导频信号。

[0008] 根据本发明的一实施例，所述移动多媒体广播的制式规定1秒的信号分为40个时隙，每个时隙25ms；所述移动多媒体广播包括两种信号带宽：2MHz，对应12个频点，以及
8MHz，对应3个频点；所述移动多媒体广播的制式在每个时隙内可采用的调制方式包括：
BPSK、QPSK、16QAM。

[0009] 根据本发明的一实施例，对于2MHz带宽，每个频点单个时隙的符号数量为27648比特，其中，使用BPSK调制方式，单个时隙的信息比特数为27648比特，单个时隙的符号字
节数为3456字节；使用QPSK调制方式，单个时隙的信息比特数为55296比特，单个时隙的
符号字节数为6912字节；使用16QAM调制方式，单个时隙的信息比特数为110592比特，单
个时隙的符号字节数为13824字节；

[0010] 对于8MHz带宽，每个频点单个时隙的符号数量为138240比特，其中，使用BPSK调制方式，单个时隙的信息比特数为138240比特，单个时隙的符号字节数为17280字节；使用
QPSK调制方式，单个时隙的信息比特数为276480比特，单个时隙的符号字节数为34560字
节；使用16QAM调制方式，单个时隙的信息比特数为552960比特，单个时隙的符号字节数为
69120字节；

[0011] 其中，一帧的数据量为3456字节，因此，采用2MHz带宽时，每个频点对应的传输帧的数量分别为：BPSK调制方式为1帧；QPSK调制方式为2帧；16QAM调制方式为4帧；采用
2MHz带宽时，每个频点对应的传输帧的数量分别为：BPSK调制方式为5帧；QPSK调制方式
为10帧；16QAM调制方式为20帧。

[0012] 根据本发明的一实施例，所述传输包符合GB/T 17975.1标准，每个传输包包括188字节，包括4字节的传输包头和184字节的数据字段；其中，

[0013] 所述方法形成具有下述字段的初始包，包括：传输包头，32比特，该传输包头的定义符合GB/T 17975.1规范；其中，PID值为0x05A0，载荷单元起始指示为1，PID值和载荷
单元起始指示结合说明该传输包为初始包，传输优先级值为1，传输加扰控制值设为00，适
配段控制值为01；控制字段，40字节，320比特，包括：符号传输帧初始包标示，16比特；保
留字段，8比特；配置变更指示，1比特，符合GY/T 220.1-2006标准；字节交织器同步标识，
1比特，符合GY/T 220.1-2006标准；时隙号，6比特，符合GY/T 220.1-2006表准；频点号，
8比特，表示该符号传输帧内的数据归属哪个频点发射；信道带宽指示，1比特，标明当前数
据归属频点的信号带宽，其中0表示2MHz，1表示8MHz；扩展控制信息标示，1比特，当设
为1，表示当前符号传输帧起始包内包含地面转发站标识号、传输功率、输出频点掩码和延
迟微调的扩展控制信息，当设为0，表示相应的字段无意义；映射模式，6比特，表示当前传
输帧内的数据以何种方式映射；分发模式，6比特，表示当前的符号数据以何种分发模式送
达各地面转发站；传输包编号，10比特，表示当前符号传输帧内的第一个数据传输包属于
整个时隙内的第几个传输包；同步时间戳，32比特，表示当前符号传输帧所归属的时隙在
地面转发器的发射时刻；地面转发站标识号，32比特，用以唯一标识各地面转发站；传输功
率，8比特，用以控制各地面转发站的输出功率，其中，0x00-0xff表示0％到100％的相对功
率；输出频点掩码，16比特，控制各地面转发站是否发送特定频点的信息，其中，高4比特保
留定义，低12比特可用来表示第几号频点是否发射，1表示发射，0表示不发射；延迟微调，
16比特，用以通知特定的地面转发站微调数据缓存时间，调整单位为一个100ns的时间片，
其中，还包括指示调整方向的比特，0表示提前，1表示延后；保留字段，152比特；符号数据，
1152比特，传输经过信道编码和交织的移动多媒体广播数据；

[0014] 所述方法还形成具有下述结构的数据传输包，包括：传输包头，32比特，该传输包头的定义符合GB/T 17975.1规范；其中，PID值为0x054、载荷单元起始指示为0，传输优先
级值为1，传输加扰控制值设为00，适配段控制值为01；符号数据，1472比特，传输经过信道
编码和交织的移动多媒体广播数据。

[0015] 根据本发明的一实施例，所述对每一组的第一个传输包的第一个字节进行取反操作，该每一组的第一个传输包的第一个字节是同步字节，对该同步字节取反而插入同步信
息。

[0016] 根据本发明的一实施例，所述将进行取反操作后的传输包进行扰码、对经过扰码处理的传输包进行RS编码、对经过RS编码后的数据进行字节卷积交织、以及对卷积交织的
输出进行卷积编码的步骤符合GS/T 17700标准，其中：所述扰码操作中，本地生成的扰码
15 14
序列为15阶移位寄存器伪随机二进制序列，生成多项式为：G(x)＝x +x +1，寄存器从高
位到低位的初始值为：000000010101001，其中，传输包中的同步字节不参与扰码操作，但是
在同步字节阶段，伪随机二进制序列生成不间断；所述进行RS编码的操作中，采用RS(204，
188)编码对扰码后的传输包进行RS编码；所述进行字节卷积交织中，交织深度为I＝12，
交织移位寄存器深度为M＝17，整个交织-解交织的延迟为2224个字节；所述进行卷积编
码中，首先对卷积交织的输出进行约束长度为7的卷积编码，编码的码率为1/2，接着对卷
积编码输出进行打孔操作，可支持的卷积编码码率为：1/2、2/3、3/4、5/6、7/8。

[0017] 根据本发明的一实施例，所述对卷积编码输出的比特流进行QPSK映射包括进行基于Gray码的QPSK映射；调制后的QPSK符号速率为20M，QPSK传输速率高于实际业务数
据速率，因此进行插空包处理，空包的定义格式符合GB/T 17975.1标准。

[0018] 根据本发明的一实施例，所述同步信息为两路由20M系统时钟驱动的二进制伪随机序列，其中在第一路二进制伪随机序列上调制有时间编码信息，第二路二进制伪随机序
列上的调制信息保留；第一路二进制伪随机序列由线性反馈移位寄存器产生，生成多项式
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为：x +x+x+x+1，移位寄存器初始值为0110101010010；第二路二进制伪随机序列由线性
18 17 16 13 12 10 8 6 3
反馈移位寄存器产生，生成多项式为：x +x +x +x +x +x +x+x+x+x+1，移位寄存器初始
值为011010101001010101。

[0019] 根据本发明的一实施例，第一路二进制伪随机序列上每个伪码周期调制一比特时间编码数据，时间信息编码为固定帧长256比特，所述方法形成下述的时间信息编码：帧标
志，16比特，指示本帧开始，由1110101110010000组成；时间周期计数，32比特，表示本帧
第一比特1相对系统零时刻T0的计数值，用于辅助地面增补转发系统实现同步捕获；卫星
频差，32比特，表示当前时刻卫星转发信号的频率偏差值，单位为0.001Hz，用于地面增补
转发系统同频转发信号的载波频率修正；PN复位周期标示，6比特，表示第一路二进制伪随
机序列和第二路二进制伪随机序列的复位周期，复位周期标示字段取值从0x00～0x3F，分
别对应1秒至64秒；复 位标示，1比特，取值为1时，表示当前时间编码帧的第一个第一
路二进制伪随机序列起始位置为复位位置；导频插入标示，1比特，取值为0表示信号中没
有插入导频；取值为1表示信号中插入了导频，在该步骤中，导频定义如下：I路：A，0，-A，
0，.......Q路：0，A，0，-A，.......每个支路上的导频电平A为数据电平的1/20；信息类
别及数据段，152比特，保留用于后续业务及搭载其他系统信息；CRC，16比特，用于本帧除
16 12 5
帧标志外的信息编码循环冗余校验，CRC生成多项式为：x +x +x+1；

[0020] 其中，零时刻根据PN复位周期标示中的内容按秒周期复位，复位时第一路二进制伪随机序列和第二路二进制伪随机序列移位寄存器的内容均为初始值；数据QPSK符号流
每个支路的速率与系统时钟速率相同，且与系统时钟同步，数据与时间二进制伪随机序列
码的信号复合采用叠加方式，I、Q每个支路的二进制伪随机序列码信号电平均为数据信号
电平的1/20，第一路二进制伪随机序列与I路信号叠加，第二路二进制伪随机序列与Q路信
号叠加。

[0021] 采用本发明的技术方案，能将经过信道编码和交织的移动多媒体广播符号数据结合一定的控制信息组成特定格式的传输包，以有序、无歧义地由中央调制器向各地面转发
调制器发放。

[0022] 附图说明

[0023] 在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中，

[0024] 图1是用于实现本发明的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法的移动多媒体广播卫星分发系统的结构图；

[0025] 图2是根据本发明的一实施例的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法的流程图；

[0026] 图3是根据本发明的一实施例的传输帧的帧结构图；

[0027] 图4是根据本发明的一实施例的方法中同步信息插入的流程示意图；

[0028] 图5是根据本发明的一实施例的方法中对卷积编码的输出比特流进行QPSK映射的星座图；

[0029] 图6a是根据本发明的一实施例的第一路二进制伪随机序列的序列生成器的结构图；

[0030] 图6b是根据本发明的一实施例的第二路二进制伪随机序列的序列生成器的结构图。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和实施例进一步描述本发明的技术方案。

[0032] 移动多媒体广播数据分发系统

[0033] 在数据分配网络采用卫星传输方式时，移动多媒体广播数据分发系统结构如图1所示，图1所示的多媒体广播数据分发系统100可以实现本发明的移动多媒体广播卫星分
发数据封装及同步方法。

[0034] 移动多媒体调制器102将经过信道编码的数据进行OFDM调制，通过变频放大后由Ku波段直接发送给同步卫星104，再由卫星将OFDM信号转发到S波段后对地面进行大面积
广播覆盖，该卫星信号由地面用户接收机108接收。参考图1所示的，该移动多媒体调制器
102包括：Stimi信道编码装置120，进行信道编码；OFDM激励器122，用于对经过信道编码
的数据进行OFDM调制；第一Ku波段变频放大器124，将经OFDM调制的信号通过变频放大
后由Ku波段直接发送给同步卫星104。

[0035] 继续参考图1，经信道编码后的数据同步传送到TDM激励器126，经过数据封装格式转换和QPSK调制(严格遵循GS/T 17700标准)并插入时间同步信息后，由第二Ku波段
变频放大器128变频到Ku波段发送给同步卫星104。卫星104直接以Ku波段将该TDM调
制信号发送给地面转发器106。地面转发器106将接收到的TDM调制信号进行解调，并重新
进行OFDM调制，在特定的同步条件下，在S波段上进行广播，对卫星直接S波段广播信号进
行补充覆盖。地面用户接收机108接收由地面转发器106转发的信号作为对于卫星104发
送的S波段信号的补充。

[0036] 在图1的移动多媒体调制器102的OFDM激励器122中，加入了一个延迟模块。此模块的加入将保证相同时刻的业务信源信息分别调制成OFDM信号和QPSK信号后，在空间
发送时刻上满足一个固定的时间延迟，这个延迟将被地面转发器用以卫星S波段广播信号
和转发器S波段广播信号之间的信号同步。

[0037] 移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法

[0038] 本发明提供一种移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法，参考图2，示 出了其流程图，在该方法200中，移动多媒体广播制式规定1秒的信号分为预定数量的时隙，
每个时隙内可采用不同的调制方式，在一个时隙内传输的符号数据作为一个传输单元，并
且，多媒体广播以不同的带宽传输，不同的带宽对应不同数量的频点，该方法200包括：

[0039] 202.确定一个传输帧的数据量，以最窄带宽、传输最少符号数量的调制方式下单个频点一个时隙内的符号字节数作为一帧，其他带宽或者调制方式的单个频点一个时隙内
的符号字节数为一帧的整数倍；

[0040] 204.将一帧内的数据封装到预定格式的传输包中，每一帧的数据封装成一个初始包和数个数据传输包，其中初始包中包括控制信息，控制信息包括该帧的传输特征以及同
步信息；

[0041] 206.根据所选用的带宽，依次将同一个时隙中不同频点传输的数据以帧为单位封装到一系列所述传输包中，其中，同一个时隙中不同频点可采用不同的调制方式，并具有不
同数量的传输帧；

[0042] 208.对于所获得的一系列传输包，分成数组，每一组具有预定数量的传输包，对每一组的第一个传输包的第一个字节进行取反操作，插入同步信息；

[0043] 210.将进行取反操作后的传输包进行扰码，将传输包和本地扰码序列进行异或处理；

[0044] 212.对经过扰码处理的传输包进行RS编码；

[0045] 214.对经过RS编码后的数据进行字节卷积交织；

[0046] 216.对卷积交织的输出进行卷积编码；

[0047] 218.对卷积编码输出的比特流进行QPSK映射；

[0048] 220.对QPSK映射后的数据插入同步信息，同步信息包括两路二进制伪随机序列，其中在第一路二进制伪随机序列上调制有时间编码信息，第二路二进制伪随机序列的调制
信息保留；

[0049] 222.插入导频信号。

[0050] 下面具体介绍本发明中的各个步骤。

[0051] 分发数据的封装

[0052] 根据移动多媒体广播制式，规定了1秒内的信号分为40个时隙，每个时隙25ms。在每个时隙内均可采用不同的调制方式，包括：BPSK、QPSK、16QAM。在进行字节和比特交织
时，同样以时隙为循环单元。接收机为了能在低功耗的情况下 工作，可只选择特定时隙的
信号进行接收。基于整个移动多媒体广播卫星分发系统这样的特点，将一个时隙的符号数
据作为一个输送的单元，即一个传输单元。

[0053] 对于移动多媒体广播来说，可使用的总带宽为25MHz。根据本发明。在移动多媒体广播系统中，规定了两种信号带宽：2MHz和8MHz。考虑到25MHz的总带宽，采用不同的信号
带宽是就会具有不同数量的频点，当带宽为2MHz时，频点数为12个，而当带宽为8MHz时，
频点数为3个。系统同时规定了3种调制方式：BPSK，QPSK和16QAM。由此，在一个时隙内，
各种调制配置所能够传输的数据量如下表所示：

[0054] 表1：移动多媒体广播系统单个时隙内的符号数据量

[0055]

[0056] 为了传输的方便，本发明定义了传输帧，称之为TDM帧，一个传输帧中的数据量确定如下，以最窄带宽、传输最少符号数量的调制方式下单个频点一个时隙内的符号字节数
作为一帧，其他带宽或者调制方式的单个频点一个时隙内的符号字节数为一帧的整数倍。

[0057] 参考上面的表1，选择2MHz带宽，BPSK调制方式下单个频点单个时隙传输的符号字节数作为一个帧的数据传输量，即一帧为3456字节。相应的，可以得到：2MHz带宽时，采
用各种调制方式，在一个时隙内每个频点的数据量如下：BPSK为1帧、QPSK为2帧、16QAM
为4帧。8MHz带宽时，在一个时隙内每个频点的数据量如下：BPSK为5帧、QPSK为10帧、
16QAM为20帧。

[0058] 对于每一个传输帧而言，需要将这3456个字节封装到传输包中进行传输，根据本发明，符号数据传输封装的格式与GB/T 17975.1标准兼容，根据GB/T 17975.1标准，每一
个传输包的大小为188字节。对于一帧3456字节来说，需要使用19个 传输包。于是，本
发明将每3456个字节的信息数据封装在19个数据传输包中：每个数据传输包为188字节，
其中头4字节为传输包头，其余184字节为数据字段。

[0059] 图3是根据本发明的一实施例的传输帧的帧结构图，如图3所示，19个数据传输包组成一个符号传输帧，其中第一个编号为0的数据传输包的184字节的数据字段部分包
含40字节的控制信息，称为符号传输帧初始包。其余18个传输包的数据字段部分仅携带
符号数据，称为符号数据传输包。于是，一帧的数据被分解为3456＝144+18×184，即在初
始包中，包含144字节的符号数据，后续的数据传输包中，每一个包含184字节的符号数据。
初始包的数据字段部分剩余的40字节用于传输控制字。

[0060] 传输包结构

[0061] 符号数据的传输包与GB/T 17975.1传输包格式兼容，由4字节包头和184字节数据字段组成。根据上述符号传输帧的定义，符号数据传输包分为两类，一类为符号传输帧初
始包，其包含控制信息和符号数据；另一类为符号数据传输包，其只包含符号数据。

[0062] 本发明中数据传输包的结构如下，参考表2所示：

[0063] 表2：符号数据传输包

[0064]语法 位数 助记符
symbol_data_transport_packet(){
transport_packet_header 32 bslbf
symbol_data 1472 bslbf

[0065] 传输包头Transport_packet_header：传输包头的定义符合GB/T 17975.1规范，章节2.4.3.2表3和表4。

[0066] 符号数据传输包的PID值设为0×54。

[0067] 载荷单元起始指示设为0。

[0068] 传输优先级值对于符号数据传输包没有意义，设为1。

[0069] 传输加扰控制值设为00(未加扰)。

[0070] 适配段控制值为01(仅传输载荷)。

[0071] 其余各参数值均可参照GB/T 17975.1，章节2.4.3.2。

[0072] 符号数据：经过信道编码和交织的移动多媒体广播数据。每个字节可包含8个BPSK符号，或4个QPSK符号，或2个16QAM符号。字节内先传符号数据的LSB。

[0073] 本发明中传输初始包的结构如下，参考表3所示：

[0074] 表3：符号传输帧初始包

[0075]

[0076] 传输包头Transport_packet_header：传输包头的定义符合GB/T 17975.1规范，章节2.4.3.2表3和表4。

[0077] 载荷单元起始指示设为1，其余定义和符号数据传输包相同。

[0078] 符号传输帧识别标识：定义为0×05A0。结合载荷单元起始指示，一起说明当前包为符号传输帧初始包。

[0079] 配置变更指示configuration_change_indicator：参见GY/T 220.1-2006表7。

[0080] 字 节 交 织 器 同 步 标 识 Byte_interleaver_sync_indicator：参 见 GY/T220.1-2006表7。

[0081] 时隙号time_slot_number：参见GY/T 220.1-2006表7。

[0082] 频点号channel_number：表示该符号传输帧内的数据归属哪个频点发射。

[0083] 信道带宽指示channel_bandwidth_indicator：标明当前数据归属频点的信号带宽，0为2MHz，1为8MHz。

[0084] 扩展控制信息标示e×tended_control_info_indicator：当设为1，表示当前符号传输帧起始包内包含地面转发站标识号ground_station_id、传输功率transmission_
power、输出频点掩码output_channel_mask和延迟微调delay_fine_tune等扩展控制信
息。当设为0，表示相应的字段无意义。

[0085] 映射模式mapping_mode：表示当前传输帧内的数据以何种方式映射，详细定义见下面的表4：

[0086] 表4：映射模式定义表

[0087]字段值 映射模式
0×00 BPSK
0×01 QPSK
0×02 16QAM
0×03-0×3f 保留

[0088] 分发模式distribution_mode：表示当前的符号数据以何种分发模式送达各地面转发站，详细定义见下面的表5：

[0089] 表5：分发模式定义表

[0090]字段值 映射模式
0×00 卫星DVB-S
0×01 卫星DVB-S2
0×02 地面国标
0×03 地面DVB-T/H
0×04 地面T-DMB
0×05 有线QAM
0×06-0×3f 保留

[0091] 传输包编号TS_packet_number：表示当前符号传输帧内的第一个数据传输包属于整个时隙内的第几个传输包。详细的取值范围见下面的表6：

[0092] 表6：传输包编号取值表

[0093]信号带宽 映射模式 传输包编号取值
2MHz BPSK 0
2MHz QPSK 0、19
2MHz 16QAM 0、19、38、57
8MHz BPSK 0、19、38、57、76
8MHz QPSK 0、19、38、57、76、95、114、133、152、 171
8MHz 16QAM 0、19、38、57、76、95、114、133、152、 171 190、209、228、247、266、285、304、 323、342、361[0094] 同步时间戳synchronization_time_stamp：表示当前符号传输帧所归属的时隙
在地面转发器的发射时刻。各地面转发器可根据TDM调制器插入同步信息恢复出10MHz的
基准频率和秒周期信号。时间同步戳中存放的是一个计数器值，此计数器值是系统时间计
数器值和系统传输总延迟值之和。时间同步戳和同步信息中包含的秒周期信号相配合，标
示了本时隙在地面转发器转发的绝对时间。

[0095] 地面转发站标识号ground_station_id：可用以唯一标识各地面转发站。

[0096] 传输功率transmission_power：可用以控制各地面转发站的输出功率。0×00-0×ff表示0％到100％的相对功率。

[0097] 输出频点掩码output_channel_mask：控制各地面转发站是否发送特定频点的信息。16个比特中的高4比特保留定义，低12比特可用来表示第几号频点是否发射，‘1’表
示发射，‘0’表示不发射。例如：‘0×0003’，表示第0号和第1号频点发射，其余频点关闭；
‘0×0fff’，表示开放所有频点；‘0×0000’，表示关闭所有频点。

[0098] 延迟微调delay_fine_tune：用以通知特定的地面转发站微调数据缓存时间，调整单位仍旧为一个100ns的时间片。16比特中msb表示调整方向，‘0’表示提前，‘1’表示
延后，其余比特表示调整的值。

[0099] 符号数据symbol data：与符号数据传输包的符号数据定义部分相同。

[0100] 同一时隙的数据封装

[0101] 前面已经说过，根据本发明，传输单元是以时隙为单位。一个时隙为25ms，根据所选取的带宽的不同，在一个时隙内会有不同数量的频点，比如，选择2MHz带宽，频点
数为总带宽(25MHz)/2MHz，取整后为12，对应的，如果选择8MHz带宽，频点数为总带宽
(25MHz)/8MHz，取整后为3。由于传输的单元是时隙，因此需要将同一个时隙内的所有频点
的数据一起封装成连续的传输包进行传输。再者，根据本发明，在同一个时隙的不同频点
内，可以采用各自不同的调制方式，因而不同频点的数据量不相同，比如，如上面所说的，采
用2MHz带宽BPSK为1帧的数据量，而选用8MHz带宽16QAM就会有20帧的数据量。

[0102] 由此，本发明提供下述的方式来将一个时隙内不同频点的数据封装成连续的、有序的传输包，参考表7：

[0103] 表7同一时隙内不同频点的封装顺序

[0104]TS0 Freq0 …… TSn Freq0 TS0 Freq1 …… TSn Freq1 …… TS0 Freqn …… TSn Freqn[0105] 首先，将第一频点Freq0的数据进行封装，从该频点的第一帧TS0开始，直至最后
一帧TSn；

[0106] 之后，依次对后续的频点，第二频点Freq1等进行封装，直至最后的频点Freqn。

[0107] 举例说明，实例1：8MHz带宽，3个频点，调制方式依次为BPSK、QPSK和16QAM，封装顺序如下：

[0108] 首先，第一频点Freq0，调制方式为BPSK，数据量为5帧，首先进行封装，对其中每一帧的封装方式可以参考之前所述的内容。第一频点封装完毕之后，对第二频点Freq1进
行封装，调制方式为QPSK，数据量为10帧。最后是第三频点Freq2，调制方式为16qAM，数据
量为20帧。这样，这个时隙总共包含的数据量为35帧，一共被封装成为连续的665个传输
包。

[0109] 实例2，2MHz带宽，12个频点，调制方式为，全部为QPSK，封装顺序如下：

[0110] 首先，第一频点Freq0，调制方式为QPSK，数据量为2帧。之后，依次为第二频点Freq1、第三频点Freq2...直至第十二频点Freq11进行封装。每一个频点数据量都为2帧。
这样，这个时隙总共包含的数据量为24帧，一共被封装成连续的 456个传输包。

[0111] 至此，完成了上述的方法200中的步骤202-206，将一个时隙内的所有频点的数据有序地封装成了一定数量的连续的传输包。

[0112] 同步信息的插入

[0113] 对于在上面的步骤中获得的一定数量的连续的传输包(即一系列TDM帧中的数据)，接着进行如下的处理，按照GS/T 17700标准中的定义进行RS(204，188)编码和卷积编
码，然后进行QPSK调制，调制后的QPSK符号速率为20M，QPSK传输速率高于实际业务数据
速率，因此需要进行插空包处理，空包的定义格式符合GB/T 17975.1标准，这些处理对应
于方法200中的步骤208-222，该部分的流程还可参考图4所示，包括：

[0114] 同步信息的插入(同步头取反)：

[0115] 对于上面获得的一连串的传输包，将每8个传输包分成一组，其中每一组的第一个传输包的第一个字节(同步字节47H)进行取反操作。

[0116] 扰码操作：

[0117] 将同步头取反后的传输包和本地生成的扰码序列进行异或处理。本地扰码为15阶移位寄存器伪随机二进制序列(PRBS)，生成多项式为：

[0118] G(x)＝x15+x14+1

[0119] 寄存器从高位到低位的初始值为：000000010101001。同步字节不参与扰码操作，但是在同步字节阶段，PRBS序列生成不间断。扰码生成电路在反向同步字节B8H后的第一
个比特处复位，因此PRBS的生成周期为1503字节。

[0120] RS编码：

[0121] 采用RS(204，188)编码对扰码后的传输流(TS流)进行保护。RS(204，188)是原始的RS(255，239)的阶段码。RS码的码元取自GF(255)，域生成多项式为：

[0122] p(x)＝x8+x4+x3+x2+1

[0123] RS码生成多项式为：

[0124] G(x)＝(x+λ0)(x+λ1)(x+λ2)....(x+λ15)其中λ＝02HEX

[0125] 字节卷积交织：

[0126] RS编码后的数据进行字节卷积交织。交织深度为I＝12，交织移位寄存器深度为M＝17。整个交织-解交织的延迟为2224个字节(11个传输包)。

[0127] 卷积编码：

[0128] 首先对卷积交织的输出进行约束长度为7的卷积编码，编码的码率为1/2。接着对卷积编码输出进行打孔操作，可支持的卷积编码码率为：1/2、2/3、3/4、5/6、7/8。

[0129] QPSK映射：

[0130] 对卷积编码的输出比特流进行基于Gray码的QPSK映射，映射星座图如图5所示。

[0131] 同步信息插入：

[0132] 间同步信号为两路由20M系统时钟驱动的二进制伪随机序列，第一路二进制伪随机序列PN1和第二路二进制伪随机序列PN2，其中在PN1上调制有时间编码信息，PN2上的
调制信息保留。

[0133] PN1由图6a所示的线性反馈移位寄存器产生，生成多项式为：x13+x4+x3+x+1，移位寄存器初始值为0110101010010。

[0134] PN2由图6b所示的线性反馈移位寄存器产生，生成多项式为：x18+x17+x16+x13+x12+x10 8 6 3
+x+x+x+x+1，移位寄存器初始值为011010101001010101。

[0135] PN1上每个伪码周期调制一比特时间编码数据，时间信息编码为固定帧长256bit，帧格式定义如表8所示：

[0136] 表8 PN1上的时间编码定义格式

[0137]帧 标 志时间周期计数 卫星频差PN复位周期标示复 位 标 示 导频插入标示 信息类别及数据段 CRC
16bit 32bit 32bit 6bit 1bit 1bit 152bit 16bit

[0138] 表8中各段信息说明如下：

[0139] 帧标志16bit，指示本帧开始，由“1110101110010000”组成；

[0140] 时间周期计数32bit，表示本帧第一比特“ 1”相对系统零时刻T0的计数值，用 于辅助地面增补转发系统实现同步捕获；

[0141] 卫星频差32bit，表示当前时刻卫星转发信号的频率偏差值，单位为0.001Hz，用于地面增补转发系统同频转发信号的载波频率修正；

[0142] PN复位周期标示6bit，表示PN1和PN2的复位周期，复位周期标示字段取值从0×00～0×3F，分别对应1秒至64秒(默认取值为0×00)。

[0143] 复位标示1bit，取值为1时，标示当前时间编码帧的第一个PN1起始位置为复位位置。

[0144] 导频插入标示1bit，0标示信号中没有插入导频；1标示信号中插入了导频(默认取值为1)。

[0145] 信息类别及数据段152bit，保留(按字节取值为“01010101”)，用于后续业务及搭载其他系统信息；

[0146] CRC16bit，用于本帧除帧标志外的信息编码循环冗余校验，CRC生成多项式为：16 12 5
x +x +x+1。

[0147] 系统零时刻根据PN复位周期控制字中的内容按秒周期复位，复位时PN1和PN2移位寄存器的内容均为初始值。

[0148] 以该时刻为起始时刻，系统时间计数器由系统时钟进行累加计数

[0149] 经过复位秒周期后，PN1和PN2同时回到初始值，此时系统时间计数器清零，系统时间回到零时刻并重新开始累加计数。

[0150] 数据QPSK符号流每个支路的速率与系统时钟速率相同，且与系统时钟同步。数据与时间PN码的信号复合采用叠加方式，I、Q每个支路的PN码信号电平均为数据信号电平
的1/20。PN1与I路信号叠加，PN2与Q路信号叠加。

[0151] 导频信号插入：

[0152] 为了便于转发器正确恢复载波信息，在QPSK基带信号中按照符号速率加入导频信号，导频信号的定义如下：

[0153] I路： A，0，-A，0，......

[0154] Q路： 0，A，0，-A，......

[0155] 每个支路上的导频电平A为数据电平的1/20。

[0156] 采用本发明的技术方案，能将经过信道编码和交织的移动多媒体广播符号数据结合一定的控制信息组成特定格式的传输包，以有序、无歧义地由中央调制器向各地面转发
调制器发放。