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卫星直接无线广播系统的信令协议

阅读：158发布：2020-08-13

专利汇可以提供卫星直接无线广播系统的信令协议专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种卫星直接广播系统(10),将广播节目数据位装配进初级速率增量,再把几个初级速率增量装配一个帧中。帧被分成符号,并被多路解调以隔一个的方式进入多个初级速率信道中。初级速率信道被多路解调到相位数目的广播频率中以发送到卫星(25)。卫星的有效负载将符号交换进入时分复用(TDM)数据流中。接收机(29)利用广播站提供的服务控制头(SCH)处理TDM流。SCH便于在广播信道帧内的不同服务分量的传输,将一个基本广播信道与一个或多个辅助广播信道逐帧相关,以及便于进行多帧位流的传输或在一个广播信道内进行独立于服务的附加数据的传输。，下面是卫星直接无线广播系统的信令协议专利的具体信息内容。

权利要求

1、一种格式化向远程接收器广播发送的信号的方法，其中包括的步骤有：
接收一个服务，该服务至少有一个从由音频，数据，静态图像，动态图像，寻呼信号，文本，消息和全图像符号构成的服务分量组中选择出的第一服务分量；
通过向上述服务追加一个服务控制头来产生一个广播信道位流帧，从而动态控制上述远程接收器上对上述服务的接收，上述服务控制头包括服务控制数据；
其中上述服务包括一个K位每秒的总位速率，上述总位速率对应于为一个L位每秒的最小位速率的n倍，上述帧周期为M秒，上述服务具有n×L×M=n×P位每帧的速率，上述帧包括n×P个上述服务的位和n×Q个上述服务控制头的位，其中K，n，L，M，P和Q分别为数值。
2、如权利要求1所述的方法，其中还包括为上述服务控制头提供用于动态控制在上述远程接收器上对上述第一服务分量的接收的第一服务分量控制数据的步骤。
3、如权利要求2所述的方法，其中上述服务包括一个第二服务分量，并且还包括为上述服务控制头提供用于动态控制在上述远程接收器上对上述第二服务分量的接收的第二服务分量控制数据的步骤。
4、如权利要求3所述的方法，其中上述第一服务分量控制数据和上述第二服务分量控制数据中的至少一个数据包括多个位域中的至少一个位域，该位域包括一个服务分量长度位域，一个服务分量类型位域，一个加密位域，一个节目类型位域和一个语言位域，其中上述服务分量长度位域指示上述第一服务分量和上述第二服务分量中对应一个分量的位速率，上述服务分量类型位域指示在上述第一服务分量和上述第二服务分量的对应一个分量中包含多个信号中的哪个信号，上述加密位域指示在多个加密方法中哪个加密方法被用来对上述第一服务分量和上述第二服务分量的对应一个分量进行加密，上述节目类型位域指示通过上述第一服务分量和上述第二服务分量的对应一个分量发送了多个节目中的哪个节目，上述语言位域指示以多个语言中的哪个语言生成上述第一服务分量和上述第二服务分量的对应一个分量。
5、如权利要求4所述的方法，其中还包括为上述服务分量长度位域提供n个用于指示上述第一服务分量和上述第二服务分量的对应一个分量的上述位速率的位的步骤，上述位速率是m位每秒的倍数，其中1≤上述倍数≤2n，m位每秒是最小位速率，n和m是数值，上述服务分量长度位域的内容是具有对应于上述倍数，介于0和2n之间的数值的二进制数。
6、如权利要求5所述的方法，其中还包括的步骤有：
在上述远程接收器上接收上述帧；
使用上述服务分量长度位置对来自上述帧中的上述第一服务分量和上述第二服务分量的对应一个分量进行多路分解。
7、如权利要求5所述的方法，其中n=4位而m-8000位每秒。
8、如权利要求4所述的方法，其中还包括为上述服务分量类型位域提供多个值中对应于上述多个信号中相应一个信号的一个值的步骤，上述多个信号包括运动图像专家组(MPEG)编码音频，没有专门格式的通用数据，联合图像专家组(JPEG)编码图像数据，视频和非法数据。
9、如权利要求4所述的方法，其中还包括分别在上述第一服务分量和上述第二服务分量的对应一个分量被加密和没有加密时为上述加密位域提供一个第一值和一个第二值的步骤。
10、如权利要求4所述的方法，其中还包括为上述节目类型位域提供多个值中对应于上述多个节目中相应一个节目的一个值的步骤，上述多个节目包括音乐，脱口秀广播，视频，文本，受审查节目，广告和针对指定话题的节目。
11、如权利要求4所述的方法，其中还包括为上述语言位域提供多个值中对应于上述多个语言中相应一个语言的一个值的步骤。
12、如权利要求1所述的方法，其中上述服务包括一个第二服务分量，并且还包括的步骤有：
把上述帧的至少一部分分成数据位域；
把上述第一服务分量和上述第二服务分量的至少一部分交织到各个上述数据位域中。
13、如权利要求12所述的方法，其中上述第一服务分量和上述第二服务分量的位速率为L/2位每秒的倍数，上述交织步骤包括在L/2 位每秒的上述倍数为奇数时向各个数据位域加入填充位的步骤。
14、一种包括在广播发送到远程接收器的载波中传送的广播信息的信号，上述信号包括一个通过向服务追加一个服务控制头产生的广播信道位流帧，上述服务至少有一个从由音频，数据，静态图像，动态图像，寻呼信号，文本，消息和全图像符号构成的服务分量组中选择出的第一服务分量，上述服务控制头包括用于动态控制上述远程接收器上对上述服务的接收的服务控制数据，上述服务包括一个K位每秒的总位速率，上述总位速率对应于为一个L位每秒的最小位速率的 n倍，上述帧周期为M秒，上述服务具有n×L×M=n×P位每帧的速率，上述帧包括n×P个上述服务的位和n×Q个上述服务控制头的位，其中 K，n，L，M，P和Q分别为数值。
15、如权利要求14所述的信号，其中上述服务的上述总位速率K 介于16千位每秒和128千位每秒之间，上述服务的上述最小位速率L 为16千位每秒，n为一个1≤n≤8的整数，上述帧周期M为432毫秒，P为6912，Q为224，上述帧包括n×6912个上述服务的位和n×224 个上述服务控制头的位，总共有n×7136个位。
16、如权利要求15所述的信号，其中上述服务包括一个第一服务分量和一个第二服务分量，上述帧的至少一部分被分成432个时延接近1毫秒的数据位域，每个上述数据位域均有n×16个位，上述第一服务分量和上述第二服务分量被交织到各个上述数据位域中。
17、一种格式化向远程接收器广播发送的信号的方法，其中包括的步骤有：
接收一个服务，该服务至少有一个从由数字化音频信号，模拟音频信号和模拟信号构成的服务分量组中选择出的第一服务分量；
在上述第一服务分量是模拟信号的情况下对上述第一服务分量进行数字化处理；
使用从由运动图像专家组(MPEG)1，MPEG 2，MPEG 2.5和 MPEG 2.5层次3构成的编码方法组中选出的源编码方法压缩上述第一服务分量。
18、如权利要求17所述的方法，其中上述压缩步骤包括以同步于上述第一服务分量的位速率的采样频率对上述第一服务分量进行采样的步骤。
19、如权利要求18所述的方法，其中还包括通过向上述服务追加一个服务控制头来产生一个广播信道位流帧，从而动态控制上述远程接收器上对上述服务的接收的步骤，上述服务控制头包括用于动态控制上述远程接收器上对上述服务的接收的服务控制数据。
20、如权利要求19所述的方法，其中还包括使一个MPEG编码器的组帧操作与上述服务控制头同步的步骤，上述广播信道位流帧能够把上述MPEG编码器产生的MPEG帧当作其子帧来发送。
21、如权利要求20所述的方法，其中上述同步步骤包括使上述第一服务分量的第一位与上述MPEG编码器产生的一个帧头的第一位对齐的步骤。
22、一种包括在广播发送到远程接收器的载波中传送的广播信息的信号，上述信号包括一个通过向服务追加一个服务控制头产生的广播信道位流帧，上述服务至少有一个从由数字化音频信号，模拟音频信号和模拟信号构成的服务分量组中选择出的服务分量，在上述服务分量是模拟信号的情况下对上述服务分量进行数字化处理，并且使用从由运动图像专家组(MPEG)1，MPEG 2，MPEG 2.5和MPEG 2.5 层次3构成的编码方法组中选出的源编码方法压缩上述服务分量，上述服务控制头包括用于动态控制上述远程接收器上对上述服务的接收的服务控制数据，上述源编码具有与上述服务控制头同步的组帧操作，上述广播信道位流帧能够把通过上述源编码产生的MPEG帧当作其子帧来发送。
23、一种格式化向远程接收器广播发送的信号的方法，其中包括的步骤有：
接收一个服务，该服务至少有一个从由音频，数据，静态图像，动态图像，寻呼信号，文本，消息和全图像符号构成的服务分量组中选择出的第一服务分量；
通过向上述服务追加一个服务控制头来产生一个广播信道位流帧，从而动态控制上述远程接收器上对上述服务的接收，上述服务控制头包括从位组中选择出的服务控制头数据，该位组由一个指示上述帧的起始的前同步，一个指示上述服务的位速率的位速率索引，加密控制数据，一个辅助数据位域，一个涉及上述辅助数据位域的内容的辅助位域内容指示器，涉及当多路复用上述辅助数据位域时上述辅助数据位域中的多帧的数据，和指示构成上述帧的服务分量数量的数据构成。
24、如权利要求23所述的方法，其中上述前同步是为了在接收上述帧时能够有效地自相关并且使得上述帧能够同步而选择的一个二进制数和一个十六进制数中的一个。
25、如权利要求24所述的方法，其中上述前同步包括20个位并且对应于十六进制的0474B。
26、如权利要求23所述的方法，其中上述产生步骤包括把上述服务的总速率分成n个是L位每秒的最小位速率的倍数的速率，其中n 和L是数值，上述位速率索引包括表示上述数值n的一个二进制数和一个十六进制数中的一个。
27、如权利要求23所述的方法，其中L为16000，上述服务的上述总速率为16千位每秒的n倍，n为一个1≤n≤8的整数，上述位速率索引包括四个位，其中二进制0000表示上述服务没有发送合法数据，而二进制数0001，0010，0011，0100，0101，0111和1000分别表示上述服务的上述总速率为16千位每秒，32千位每秒，48千位每秒，64千位每秒，80千位每秒，96千位每秒，112千位每秒和128千位每秒。
28、如权利要求23所述的方法，其中上述加密控制数据包括指示多个加密方法中哪个方法被用于加密上述服务的加密方法数据，上述远程接收器能够使用上述加密方法数据对上述服务进行解密。
29、如权利要求23所述的方法，其中还包括对包含上述服务和上述服务控制头的一个广播信道，和包含不同服务和对应的服务控制头的多个广播信道进行加密的步骤，上述加密控制数据包括指示上述远程接收器解密对应一个上述广播信道和上述多个广播信道所需的密钥类型的位，从由一个静态密钥，一个公共密钥和一个专用密钥构成的一个密钥组中选择上述密钥类型，上述静态密钥用于加密上述广播信道中的上述服务并且向选定的一个上述远程接收器广播上述服务，上述远程接收器使用上述静态密钥进行解密，上述公共密钥用于在所有上述远程接收器上对所有上述多个广播信道进行解密，其中使用相同的加密方法对上述多个广播信道进行加密，当使用一个选定的加密方法对上述广播信道进行加密时，上述专用密钥用于在所有上述远程接收器上对上述广播信道进行解密。
30、如权利要求23所述的方法，其中还包括通过服务控制头的上述辅助数据位域发送涉及上述服务的辅助数据的步骤，上述辅助位域内容指示器包括指示上述辅助数据被加密以及加密上述辅助数据所使用的密钥的位。
31、如权利要求23所述的方法，其中还包括通过服务控制头的上述辅助数据位域发送用于调频(FM)广播的无线数据系统(RDS)PI 码的步骤，上述辅助位域内容指示器包括指示上述辅助数据位域包括上述RDS PI码的位。
32、如权利要求23所述的方法，其中上述服务对应于通过一个主要广播信道向上述广播远程接收器发送的一个主要服务，该方法还包括的步骤有：
接收一个第二服务，该服务至少有一个从由音频，数据，静态图像，动态图像，寻呼信号，文本，消息和全图像符号构成的服务分量组中选择出的服务分量，上述第二服务通过一个次要广播信道被发送到上述远程接收器；
通过向上述第二服务追加一个第二服务控制头来产生一个第二广播信道位流帧，从而动态控制上述远程接收器上对上述第二服务的接收；
在对应于上述主要广播信道的上述服务控制头中提供向上述远程接收器指示上述主要广播信道涉及上述次要广播信道的位。
33、如权利要求32所述的方法，其中还包括的步骤有：
为上述主要广播信道和上述次要广播信道分配一个标识码，上述标识码可以唯一标识上述主要广播信道和上述次要广播信道中对应的一个信道；
向上述主要广播信道的上述服务控制头提供对应于上述第二广播信道的上述标识码。
34、如权利要求33所述的方法，其中发送一个第三广播信道，该信道涉及上述主要广播信道，并且具有一个唯一标识上述第三广播信道的标识码，该方法还包括的步骤有：
产生另一个上述广播信道位流帧；
修改上述主要广播信道的上述服务控制头以包括对应于上述第三广播信道的上述标识码，以便指示上述第三广播信道取代上述次要广播信道与上述主要广播信道有关。
35、如权利要求33所述的方法，其中发送一个第三广播信道，该信道也涉及上述主要广播信道，并且具有一个唯一标识上述第三广播信道的标识码，该方法还包括的步骤有：
产生另一个上述广播信道位流帧；
修改上述次要广播信道的上述服务控制头以包括对应于上述第三广播信道的上述标识码，以便指示上述第三广播信道也涉及上述主要广播信道。
36、如权利要求35所述的方法，其中上述提供步骤还包括的步骤有：
在上述主要广播信道的上述服务控制头中提供一个指示上述主要广播信道是一个涉及其它广播信道的主要广播信道的位；
在对应于上述次要广播信道和上述第三广播信道的各个上述服务控制头中提供一个指示与上述主要广播信道之间的关系的位。
37、如权利要求32所述的方法，其中还包括向上述主要广播信道和上述次要广播信道分配特定于地理的标识码，以便彼此之间并且在多个广播信道中间能够唯一区分出上述主要广播信道和上述次要广播信道，其中在多个地理区域的一个选定区域内接收上述多个广播信道。
38、如权利要求37所述的方法，其中还包括向上述主要广播信道的上述服务控制头提供至少一个指示多个不同的标识码类型中哪个类型对应于上述特定于地理的标识码的位，上述多个不同的标识码类型对应于上述多个地理区域中的相应一个区域。
39、如权利要求32所述的方法，其中还包括分配标识码以便彼此之间并且在多个广播信道中间能够唯一区分出上述主要广播信道和上述次要广播信道的步骤，其中在一个本地地区，一个区域性地区和全世界内接收上述多个广播信道，并且上述提供步骤包括向上述主要广播信道的上述服务控制头增加至少两个指示多个不同标识码类型中哪个类型对应于上述标识码的位的步骤，从由一个本地码，一个区域性码和一个全世界码的类型组中选择上述码类型，上述本地码被用来唯一标识一个卫星发送器的一个点射束发送到一个地理区域的上述多个广播信道中的一个信道，上述区域性码标识被发送到一个预定连续地理区域和预定非连续地理区域中的一个区域的上述多个广播信道中的一个信道，上述全世界码被用来区分上述第二广播信道和上述多个全世界发送的广播信道中的其它信道。
40、如权利要求32所述的方法，其中上述提供步骤包括在上述服务控制头的上述辅助位域内容指示器中提供向上述远程接收器指示上述主要广播信道涉及上述次要广播信道的位的步骤。
41、如权利要求40所述的方法，其中还包括的步骤有：
向每个上述主要广播信道和上述次要广播信道分配一个标识码，上述标识码均能够唯一区分出上述主要广播信道和上述次要广播信道中的对应一个信道；
把对应于上述次要广播信道的上述标识码插入到上述主要广播信道的上述辅助数据位域中；
把对应于上述主要广播信道的上述标识码插入到上述次要广播信道的上述辅助数据位域中。
42、如权利要求40所述的方法，其中还包括在上述辅助数据位域中插入标识上述次要广播信道的广播信道标识数据的步骤。
43、如权利要求42所述的方法，其中上述广播信道标识数据包括一个唯一标识上述次要广播信道的标识码，上述插入步骤还包括选择从多个广播信道中唯一区分出上述次要广播信道的上述标识码的步骤，其中在多个地理区域的一个选定区域内接收上述多个广播信道。
44、如权利要求32所述的方法，其中各个上述服务控制头和上述第二服务控制头中的上述辅助数据位域包括一个主要/次要(PS)旗标，该方法还包括的步骤有：
当对应于上述服务控制头和上述第二服务控制头中的一个的上述帧是上述主要广播信道的一个分量时，把上述PS旗标设成一个第一值；
当对应于上述服务控制头和上述第二服务控制头中的一个的上述帧是上述次要广播信道的一个分量时，把上述PS旗标设成一个第一值，上述远程接收器能够使用上述PS旗标识别一个接收广播信道是主要广播信道还是次要广播信道。
45、如权利要求32所述的方法，其中还包括的步骤有：
向每个上述主要广播信道和上述次要广播信道分配一个标识码，上述标识码均能够唯一区分出上述主要广播信道和上述次要广播信道中的对应一个信道；
为对应于上述主要广播信道的上述辅助数据位域提供一个对应于上述次要广播信道的上述标识码的关联服务指针(AS)。
46、如权利要求45所述的方法，其中发送一个第三广播信道，该信道涉及上述主要广播信道，该方法还包括的步骤有：
产生上述主要广播信道的另一个上述广播信道位流帧；
修改上述主要广播信道的上述服务控制头以包括对应于上述第三广播信道的上述标识码，以便指示上述第三广播信道取代上述次要广播信道与上述主要广播信道相关。
47、如权利要求45所述的方法，其中发送一个第三广播信道，该信道也涉及上述主要广播信道，该方法还包括的步骤有：
产生上述次要广播信道上的另一个上述广播信道位流帧；
修改上述次要广播信道的上述服务控制头以包括对应于上述第三广播信道的上述标识码，以便指示上述第三广播信道也涉及上述主要广播信道。
48、如权利要求47所述的方法，其中还包括向上述第三广播信道的上述服务控制头提供对应于上述主要广播信道的标识码的步骤。
49、如权利要求48所述的方法，其中上述提供步骤还包括的步骤有：
在上述主要广播信道的上述服务控制头中提供一个指示上述主要广播信道是一个主要广播信道并且有其它广播信道与之相关的位；
在对应于上述次要广播信道和上述第三广播信道的各个上述服务控制头中提供一个指示与上述主要广播信道之间的关系的位。
50、如权利要求23所述的方法，其中为上述服务控制头提供被显示在一个显示器设备上的位，该设备与至少一个上述远程接收器相连。
51、如权利要求50所述的方法，其中上述提供步骤包括向上述服务控制头中的上述辅助位域内容指示器提供被显示在一个显示器设备上的位的步骤，该设备与至少一个上述远程接收器相连。
52、如权利要求50所述的方法，其中上述位包括显示在上述显示器设备上的标准序列服务标签。
53、如权利要求23所述的方法，其中还包括向上述辅助数据位域提供涉及上述服务的数据以便在上述远程接收器上进行接收的步骤。
54、如权利要求53所述的方法，其中上述提供步骤包括向上述服务控制头中的上述辅助位域内容指示器提供指示在上述辅助数据位域的内容上使用的加密方法的位的步骤。
55、如权利要求54所述的方法，其中还包括的步骤有：
通过向上述服务和一个第二服务中的一个服务追加一个第二服务控制头来产生一个第二广播信道位流帧，上述第二服务至少有一个从由音频，数据，静态图像，动态图像，寻呼信号，文本，消息和全图像符号构成的服务分量组中选择出的服务分量，上述第二服务控制头动态控制在上述远程接收器上对上述服务和一个第二服务中对应一个服务的接收，各个上述服务控制头和上述第二服务控制头均包括一个起始旗标，该旗标指示上述服务控制头和上述第二服务控制头中的上述辅助数据位域何时是一个多帧信号中的多个分段的一个分段；
当上述服务控制头中的上述辅助数据位域是上述多帧信号中第一个上述分段和没有多帧信号时的一个独立分段的位域时，把上述服务控制头中的上述起始旗标设成一个第一值；
当上述服务控制头中的上述辅助数据位域是上述多帧信号中上述分段的第一个位域，并且上述第二服务控制头中的上述辅助数据位域是上述多帧信号中上述分段的另一个位域时，把上述第二服务控制头中的上述起始旗标设成一个第二值，其中对应于上述服务的上述帧不必与对应于上述第二服务的上述帧相邻。
56、如权利要求55所述的方法，其中还包括向各个上述服务控制头和上述第二服务控制头提供一个分段偏移和长度位域(SOLF)的步骤，上述SOLF包括涉及由多少个上述分段构成上述多帧信号的位。
57、如权利要求56所述的方法，其中提供上述SOLF的上述步骤包括在上述起始旗标被设成上述第一值时把上述SOLF设成N-1的步骤，其中N是构成上述多帧信号的上述分段的总数量。
58、如权利要求55所述的方法，其中还包括的步骤有：
通过向上述服务，上述第二服务和一个第三服务中的一个服务追加一个第三服务控制头来产生一个第三广播信道位流帧，上述第三服务至少有一个从由音频，数据，静态图像，动态图像，寻呼信号，文本，消息和全图像符号构成的服务分量组中选择出的服务分量，上述第三服务控制头动态控制在上述远程接收器上对上述服务，上述第二服务和上述第三服务中对应一个服务的接收，各个上述服务控制头，上述第二服务控制头和上述第三服务控制头均包括一个起始旗标，该旗标指示与之对应的上述辅助数据位域何时是一个多帧信号中的一个分段；
向各个上述服务控制头，上述第二服务控制头和上述第三服务控制头提供一个分段偏移和长度位域(SOLF)，上述SOLF包括涉及由多少个上述分段构成上述多帧信号的位。
59、如权利要求58所述的方法，其中还包括在上述起始旗标被设成上述第一值时把上述服务控制头中的上述SOLF设成N-1的步骤，其中N对应于构成上述多帧信号的上述分段的总数量。
60、如权利要求59所述的方法，其中还包括在上述起始旗标被设成上述第二值时把上述第二服务控制头中的上述SOLF设成N-(N-1) 的步骤。
61、如权利要求60所述的方法，其中还包括在上述起始旗标被设成上述第二值并且在包括上述第二服务控制头的上述帧之后发送包括上述第三服务控制头的上述帧时，把上述第三服务控制头中的上述 SOLF设成N-(N-2)的步骤。
62、如权利要求59所述的方法，其中还包括的步骤有：
产生多个帧，这些帧包括多个服务中的一个服务和多个服务控制头中的一个服务控制头，这些服务包括上述服务，上述第二服务，上述第三服务和其它服务，上述多个服务控制头均包括一个辅助数据位域和起始旗标，该旗标指示与这对应的上述辅助数据位域何时是一个多帧信号中的一个分段；
在上述起始旗标被设成上述第一值时把上述服务控制头中的上述 SOLF设成N-1，其中N对应于构成上述多帧信号的上述分段的总数量；
在上述对应起始旗标被设成上述第二值以指示上述辅助数据位域对应于上述多帧信号的上述N个分段中的某个分段时，分别把上述第二服务控制头，上述第三服务控制头和上述多个上述服务控制头中的上述SOLF设成1，2，3，4，...，N-1。
63、一种包括在广播发送到远程接收器的载波中传送的广播信息的信号，上述信号包括一个广播信道位流帧，其中通过向一个服务追加一个服务控制头来产生一个上述广播信道位流帧，上述服务至少有一个从由音频，数据，静态图像，动态图像，寻呼信号，文本，消息和全图像符号构成的服务分量组中选择出的服务分量，上述服务控制头包括用来动态控制在上述远程接收器上通过一个广播信道接收上述服务的服务控制数据，上述服务控制头包括从位组中选择出的服务控制头数据，该位组由一个指示上述帧的起始的前同步，一个指示上述服务的位速率的位速率索引，加密控制数据，一个辅助数据位域，一个涉及上述辅助数据位域的内容的辅助位域内容指示器，涉及当多路复用上述辅助数据位域时上述辅助数据位域中的多帧的数据，和指示构成上述帧的服务分量数量的数据构成。
64、如权利要求63所述的信号，其中通过向一个第二服务追加一个第二服务控制头来产生一个第二广播信道位流帧，上述第二服务至少有一个从由音频，数据，静态图像，动态图像，寻呼信号，文本，消息和全图像符号构成的服务分量组中选择出的服务分量，上述第二服务控制头包括用来动态控制在上述远程接收器上通过一个第二广播信道接收上述第二服务的服务控制数据，上述服务控制头和上述第二服务控制头包括标识上述广播信道和上述第二广播信道中哪个信道是主要广播信道，哪个是涉及上述主要广播信道的次要广播信道的数据。
65、如权利要求63所述的信号，其中上述服务控制头和上述第二服务控制头均包括标识上述广播信道的接收和上述第二广播信道的接收分别是本地接收，区域性接收和全世界接收中的哪一种的数据。
66、如权利要求63所述的信号，其中通过向一个第二服务追加一个第二服务控制头来产生一个第二广播信道位流帧，上述第二服务至少有一个从由音频，数据，静态图像，动态图像，寻呼信号，文本，消息和全图像符号构成的服务分量组中选择出的服务分量，上述第二服务控制头包括用来动态控制在上述远程接收器上通过一个第二广播信道接收上述第二服务的服务控制数据，上述服务控制头和上述第二服务控制头包括一个起始旗标和一个分段偏移和长度位域(SOLF)，其中起始旗标指示各个上述服务控制头和上述第二服务控制头中的上述辅助数据位域何时是一个多帧信号的分段，而SOLF指示由多少个上述分段构成上述多帧信号。
67、一种格式化向远程接收器广播发送的信号的方法，其中包括的步骤有：
从至少一个广播站接收广播信道，每个上述广播信道均包括多个初级速率信道，每个初级速率信道均包括多个符号；
把上述多个初级速率信道中的每个信道路由到多个时分多路复用下行链路中的至少一个链路上，上述多个时分多路复用下行链路均包括多个时隙；
把对应于每个上述初级速率信道并且被路由到上述多个时分多路复用下行链路中的相同链路上的上述符号多路复用到上述相同下行链路中的上述时隙中，从而产生对应的多个串行，时分多路复用或TDM 帧位流；
把一个时隙控制字追加到各个上述TDM帧位流中，从而控制对应于至少一个上述远程接收器选定的一个上述广播信道的上述初级速率信道的恢复，上述时隙控制字包括至少一个从位域组中选出的位域，该位域组由一个广播信道标识类型位域，一个广播信道标识号位域，一个最后初级速率信道旗标，一个格式标识位域和一个广播听众位域构成。
68、如权利要求67所述的方法，其中上述时隙控制字包括上述广播信道标识类型位域，并且上述追加步骤包括向上述广播信道标识类型位域提供至少一个指示多个不同的标识码类型中哪个类型对应于上述选出的上述广播信道的位的步骤，上述多个不同的标识码类型对应于上述多个地理区域中的相应区域。
69、如权利要求68所述的方法，其中上述追加步骤包括向上述时隙控制字增加至少两个指示多个不同的标识码类型中哪个类型对应于上述选出的一个上述广播信道的上述标识码的位的步骤，从由一个本地码，一个区域性码和一个全世界码的类型组中选择上述码类型，上述本地码被用来唯一标识一个卫星发送器的一个点射束发送到一个地理区域的多个广播信道中的一个信道，上述区域性码标识被发送到一个预定连续地理区域和预定非连续地理区域中的一个区域的多个广播信道中的一个信道，上述全世界码被用来区分上述第二广播信道和多个全世界发送的广播信道中的其它信道。
70、如权利要求67所述的方法，其中还包括分配标识码以便彼此之间并且在多个广播信道中间能够唯一区分出上述选出的上述广播信道的步骤，其中在多个地理区域中的一个选定区域内接收上述多个广播信道。
71、如权利要求70所述的方法，其中还包括向上述时隙控制字提供至少一个指示多个不同的标识码类型中哪个类型对应于上述选出的一个上述广播信道的上述标识码的位的步骤，上述多个不同的标识码类型对应于上述多个地理区域中的相应区域。
72、一种包括在广播发送到远程接收器的载波中传送的广播信息的信号，上述信号对应于多个时分多路复用下行链路中的一个下行链路并且包括多个时隙，上述时分多路复用下行链路具有从至少一个广播站路由过来的广播信道，每个上述广播信道均包括多个初级速率信道，每个上述初级速率信道均包括符号，上述符号对应于被路由到上述时分多路复用下行链路的上述初级速率信道，上述时分多路复用下行链路在对应的上述时隙中被多路复用，从而产生一个串行的，时分多路复用(TDM)帧位流，上述TDM帧位流包括一个时隙控制字，以便控制对应于至少一个上述远程接收器选定的一个上述广播信道的上述初级速率信道的恢复，上述时隙控制字包括至少一个从位域组中选出的位域，该位域组由一个广播信道标识类型位域，一个广播信道标识号位域，一个最后初级速率信道旗标，一个格式标识位域和一个广播听众位域构成，其中广播信道标识类型位域从多个接收上述广播信道的地理区域中指示出相应的一个区域。

说明书全文

本发明涉及卫星广播系统，格式化(formatting)广播数据的信令波形，和传送卫星有效负载的处理和远程无线接收器。

目前有超过40亿人对短波无线广播的低话音质量，或调幅(AM) 波段与调频(FM)波段地面无线广播系统的覆盖范围限制普遍产生不满或认为难以接受。这些人主要分布在非洲，中南美和亚洲。因而需要星基直接无线广播系统向廉价客户接收器发送诸如音频，数据和图像的信号。

针对商业和军事应用已经开发了一些卫星通信网络。但这些卫星通信系统的主要目的不是满足为多个独立广播服务提供商提供对某个空间段灵活且经济的接入的需求，也不是为了满足客户使用廉价客户无线接收器单元接收高质量无线信号的需求。因而需要为服务提供商提供直接接入卫星的能力和选择购买并使用的空间段数量的能力。另外，需要有一种能够接收时分多路复用下行链路位流的廉价无线接收器单元。

根据本发明的一个方面，提供了一种格式化向远程接收器广播发送的信号的方法，其中一个广播服务至少有一个服务分量(例如一个音频节目，视频，数据，静态图像，寻呼信号，测试，消息，全图像符号(panographic symbol)等等)与广播信道位流帧中的服务控制头(SCH) 相混合。SCH动态控制远程接收器上的服务接收。

根据本发明的另一个方面，服务具有一个总位速率，该速率为K 位每秒或为L位每秒的最小位速率的n倍。帧周期为M秒。每帧中的服务位数为n×L×M=n×P位每帧。SCH有n×Q个位，并且每帧中的位数为n×(P+Q)。例如，服务的总位速率为16至128千位每秒或16千位每秒最小位速率的n倍，其中1≤n≤8。帧周期为432毫秒。每帧中的服务位数为n×16千位每秒×432毫秒或n×6912位。SCH 有n×224位，并且每帧中的位数为n×7136。

根据本发明的另一个方面，服务包括不止一个服务分量。在每个广播信道位流帧中交织各个服务分量的位。

根据本发明的另一个方面，服务分量与服务的最小位速率成整数比。当一个服务分量的位速率不足以填充广播信道位流帧中的交织部分时，在帧中添加附加位。

根据本发明的另一个方面，使用独立的位速率基准令服务和一个对应于第一和第二广播信道的SCH同步。不要求所有的广播信道有一个单独的位速率基准。设置一个卫星以确定并补偿广播站的各个独立位速率基准与卫星上的时钟之间的时间差。

根据本发明的另一个方面，使用一个诸如运动图像专家组或MPEG 编码方案(即MPEG 1，MPEG 2或MPEG 2.5)的编码方案和一个选定的采样频率(例如8千赫兹，12千赫兹，16千赫兹，24千赫兹，32千赫兹和48千赫兹)对包含诸如音频的模拟信号的一个服务分量进行压缩。可以使用MPEG 2.5，层次3编码方案对服务分量进行压缩。

根据本发明的另一个方面，SCH包括一些从位组中选择出的位域，该位组由一个指示上述帧的起始的帧头，一个指示上述服务的位速率的位速率索引，加密控制数据，一个辅助数据位域，一个涉及上述辅助数据位域的内容的辅助位域内容指示器，涉及使用上述辅助数据位域发送的多帧分段的数据，和指示构成上述帧的服务分量数量的数据构成。

根据本发明的另一个方面，一个广播信道可以被指定成主要广播信道，而其它广播信道可以传递与主要广播信道有关的次要服务。因而有效增加了主要广播信道上的广播节目带宽。在各个广播信道的各个帧的SCH中提供信息以支持远程接收器从主要广播信道和次要广播信道接收广播服务。根据本发明的一个最优实施例，为辅助位域内容指示器提供一个旗标和一个相关服务指针，其中该旗标指示辅助数据位域是否包括一个主要或次要服务，该指针包括一个与下一个相关广播信道对应的唯一标识码。帧与帧之间的辅助数据位域可以不同，并且相关服务广播信道不需要出现在连续的帧中。

根据本发明的另一个方面，SCH可以被用来控制需要长位串的特殊无线接收器功能。通过多帧分段发送长位串。SCH包括一个起始旗标，该旗标指示一个辅助数据位域是否包含一个多帧传输的第一分段或中间分段。也为服务控制头提供一个段偏移和长度位域(SOLF)，该位域指示当前分段所对应的多帧分段总数，因而被用作计数器。换言之，各个中间的多帧分段的SOLF一直加一，直到达到分段总数减一。多帧分段不必位于连续的广播信道帧中。另外，辅助位域内容指示器包括对应于辅助数据位域内容的服务标签的数据位。

根据本发明的另一个方面，对于一个广播信道帧中提供的各个服务分量，在服务控制头中均包括一个服务分量控制位域(SCCF)，该位域允许在无线接收器上对服务分量进行多路分解和解码。SCCF指示服务分量的长度，服务分量的类型(例如，数据，MPEG编码音频，视频等等)，服务分量是否加密，加密方法，服务分量所属的节目类型(例如音乐，话音等等)和节目中使用的语言。

根据本发明的另一个方面，SCH包括一个用来向诸如文本接收器的接收器或接收器上的显示屏幕发送动态标签字节流的动态辅助数据位域。动态标签字节流不涉及特定的服务。这样，在接收动态标签字节流时不需要调谐无线接收器来接收特定的服务。

通过下面结合附图所进行的描述可以更好地理解本发明的这些和其它的特性和优点，而附图是原始公开内容的一个组成部分，其中：

图1是根据本发明一个实施例构造的一个卫星直接广播系统的结构模块图；

图2是基于本发明一个实施例的，描述图1系统中的端到端信号处理的操作顺序的流程图；

图3是根据本发明一个实施例构造的一个广播地面站的结构模块图；

图4是基于本发明一个实施例的，图解广播分段多路复用的结构图；

图5是基于本发明一个实施例的，关于星上处理有效负载的结构模块图；

图6是基于本发明一个实施例的，图解星上多路分解和解调处理的结构图；

图7是基于本发明一个实施例的，图解速率对齐处理的结构图；

图8是基于本发明一个实施例的，图解星上交换和时分多路复用操作的结构图；

图9是用于图1的系统中并且根据本发明一个实施例构造的一个无线接收器的结构模块图；

图10是基于本发明一个实施例的，图解接收器同步和多路分解操作的结构图；

图11是基于本发明一个实施例的，图解在接收器中恢复编码广播信道的同步和多路复用操作的结构图；

图12是基于本发明一个实施例的，关于管理卫星和广播站的系统的结构图；

图13是根据本发明一个实施例构造的系统的广播分段，空间段和无线分段的结构模块图；

图14是图解在根据本发明一个实施例构造的系统的服务层的帧周期内所进行的服务分量交织的图例；

图15是根据本发明一个实施例构造的系统的广播分段的服务层的结构模块图；

图16是基于本发明一个实施例的，关于用于扰频广播信道的伪随机序列发生器的结构图；

图17是根据本发明一个实施例构造的系统的无线分段的服务层的结构模块图；

图18是根据本发明一个实施例构造的系统的广播分段的传送层的结构模块图；

图19是图18所述的外部传送层中的广播信道帧和图18中所述的内部传送层中的初级速率信道帧的图例；

图20是基于本发明一个实施例的，图解初级速率信道中的符号交织的图例；

图21是基于本发明一个实施例的，在广播分段的内部传送层上使用的广播信道Viterbi编码器的结构图；

图22是基于本发明一个实施例的，描述把一个广播信道多路分解成初级速率信道的过程的图例；

图23是根据本发明一个实施例构造的系统的空间分段的传送层的结构模块图；

图24是描述根据本发明一个实施例产生的时分多路复用下行链路信号的图例；

图25是基于本发明一个实施例的，图解在一个卫星上进行的速率对齐的图例；

图26是基于本发明一个实施例的，描述把一个时隙控制字插入到一个时分多路复用下行位流中的过程的图例；

图27是根据本发明一个实施例而使用的一个时分多路复用帧序列发生器的结构图；

图28a和28b是根据本发明一个实施例构造的系统中的无线分段的传送层的结构模块图。

根据本发明，如图1所示，提供一个星基无线广播系统10以便通过一个卫星25从一些不同的广播站23a和23b(此后均表示为23)广播节目。为用户提供无线接收器，图中统一用29表示，指定上述接收器从卫星25下行传送的一或多个时分多路复用(TDM)L段载波，其中以 1.86兆符号每秒(Msym/s)的速率对上述载波加以调制。指定用户无线接收器29对TDM载波进行多路分解和解调以便恢复出构成通过广播信道从广播站23发送的数字信息内容或节目的数据位。根据本发明的一个实施例，设置广播站23和卫星25对上行和下行链路信号进行格式化以便能够改进相对廉价的无线接收器对广播节目的接收质量。无线接收器可以是一个安装在交通车辆上的移动单元29a，一个手持单元29b，或一个具有显示器的处理终端29c。

尽管图1中为了图解只示出了一个卫星25，系统10最好有三个使用1467至1492兆赫(MHz)频段的对地静止卫星25a，25b和25c(图 12)，其中上述频段已经被分配用于广播卫星服务(BSS)直接音频广播 (DAB)。广播站23最好使用X波段中的馈送上行链路21，即7050至 7075MHz的频段。最好设置卫星25操作由31a，31b和31c所指的三个下行链路点射束。各个射束在从射束中心下降四分贝(dB)的功率分布范围内覆盖大约1400万平方公里，在下降八dB的功率分布范围内覆盖大约2800万平方公里。根据-13 dB/K的接收器增益-温度比，射束中心余量可以是14dB。

继续参照图1，在地面站23的频分多址(FDMA)信道中调制从广播站23产生的上行链路信号21，其中地面站最好位于卫星25的可视范围内。各个广播站23最好能够直接从其自身的设施通过上行链路连接到其中的一个卫星，并且能够在一个单独的载波中产生一或多个16 千位每秒(kbps)初级速率增量(prime rate increment)。使用上行链路FDMA信道允许在共享多个独立广播站23之间的空间段时具有很大的灵活性，并且能够显著减少功率和上行链路地面站23的费用。16 千位每秒(kbps)的初级速率增量(PRI)对于信道尺寸而言最好是在系统 10中使用的非常基本的构造模块或基本单元，并且可以混合使用以便得到更高的位速率。例如，对于准激光唱盘质量的声音或包含图像数据的多媒体广播节目，可以混合PRI以产生位速率高达128 kbps的节目信道。

在各个卫星25上从基带级别实现每个载波/时分多路复用 (MCPC/TDM)信道中上行链路FDMA信道和下行链路多重信道之间的转换。如下所述，在卫星25上把一个广播站23发送的初级速率信道多路分解成单独的16 kbps基带信号。接着单独的信道被路由到一或多个下行链路射束31a，31b和31c，其中上述射束是一个单载波信号单TDM流。这种基带处理通过上行链路频率分配和上行链路FDMA 与下行链路TDM信号之间的信道路由提供了高级信道控制。

下面参照图2描述在系统10中进行的端到端信号处理。其中参照图3-11更详细地描述负责端到端信号处理的系统部件。如图2所示，最好使用MPEG 2.5层次3编码(模块26)对来自广播站23上一个音频源的音频信号进行编码。最好以16 kbps增量或PRI对广播服务提供商在广播站23组装的数字信息进行格式化，其中n为服务提供商购买的PRI数量(即n×16 kbps)。如下所述，接着数字信息被格式化成具有服务控制头(SCH)的广播信道帧(模块28)。系统10中的周期性帧最好具有432毫秒(ms)的周期。每个帧最好被指定n×224个位用于SCH以便位速率接近n×16.519 kbps。接着通过向SCH加入伪随机位流对各个帧进行扰频。通过一个密钥实现的扰频模式信息控制允许进行加密。最好使用两个串联的，诸如Reed-Solomon方法的编码方法对帧中的位进行顺序编码以便进行前向纠错(FEC)保护，并且接着进行交织和卷积编码处理(例如Viterbi描述的网格卷积编码)(模块30)。各个帧中对应于各个PRI的编码位被顺序分割或多路分解成n个并行初级速率信道(RRC)(模块32)。为了恢复各个PRC，提供一个PRC同步头。接着对n个PRC进行差分编码，并且使用诸如正交相移键控的调制方法将其调制到一个中频载波频率上(模块34)。构成广播站23的广播信道的n个PRC IF载波频率被转换成如箭头36所示的，发送到卫星25 的X波段。

来自广播站23的载波是单载波/频分多址(SCPC/FDMA)载波单信道。在各个卫星25上，SCPC/FDMA载波被接收，多路分解并且解调以便恢复出PRC载波(模块38)。卫星25恢复出的PRC数字基带信道属于一个补偿星上时钟和星上接收的PRC载波的时钟之间的时钟速率差的速率对齐功能(模块40)。使用路由和交换部件把从PRC得到的经过多路分解和解调的数字流提供给TDM帧组装器。PRC数字流被从卫星25上的多路分解和解调设备路由到一个基于卫星25上的，通过命令链路从一个地面站(例如图12中针对各个工作区域的卫星控制中心236)控制的交换序列单元的TDMA帧组装器。建立三个TDM载波，上述载波对应于三个卫星射束31a，31b，31c(模块42)。如箭头44 所示，在经过QPSK调制后三个TDM载波被上变转换到L段频率。设置无线接收器29接收三个TDM载波中的任意一个，并且对接收载波进行解调(模块46)。指定无线接收器29使用在星上处理期间提供的一个主帧头对TDM位流进行同步(模块48)。使用一个时隙控制信道 (TSCC)从TDM帧中多路分解出PRC。接着把数字流重新多路复用成前面针对模块30描述的FEC编码PRC格式。FEC处理最好包含使用Viterbi网格解码器进行解码，去交织，和进行Reed-Solomon解码以便恢复出包括n×16 kbps信道和SCH的原始广播信道。广播信道的 n×16 kbps分段被提供给一个MPEG 2.5层次3源解码器以便转换成音频。根据本发明，由于结合广播站23和卫星25进行了处理和TDM 格式化，所以通过非常廉价的广播无线接收器27可以得到音频输出(模块52)。

上行链路的多路复用和调制

现在参照图3描述把来自一或多个广播站23的数据流转换成发送到卫星25的并行流的信号处理。为了图解，图中示出了四个节目信息源60，64，68和72。两个信息源60与64，或68与72作为一个单独节目或服务的组成部分一起被编码并发送。后面将会描述对包括混合音频源60和64的节目的编码。对包括来自信源68和72的数字信息的节目所进行的信号处理是相同的。

如上所述，针对一个具体的节目，广播站23把来自一或多个信源 60和64的信息装配到以16 kbps增量为特征的广播信道中。这些增量被称作初级速率增量或PRI。这样，广播信道中传递的位速率为n×16 kbps，其中n为具体广播服务提供商使用的PRI的数量。另外，每个 16 kbps PRI可以被分成两个8 kbps分段，这两个分段一起被路由或交换通过系统10。分段提供了通过相同的PRI传递两个不同的服务项目的机制，例如传递具有低位速率话音信号的数据流或针对两种语言的两个低位速率话音信道。PRI的数量最好是预定的，即预先通过程序代码设定。但数量n并不是系统10的物理限制。通常根据诸如单广播信道费用和服务提供商希望支付费用的商业因素设置n的值。在图 3中，信源60和64的第一广播信道59的n值等于4。在图解实施例中信源68和62的广播信道67的n值等于6。

如图3所示，不止一个广播服务提供商可以接入到一个单独的广播站23中。例如，一个第一服务提供商产生广播信道59，一个第二服务提供商可以产生广播信道67。这里描述的并且基于本发明的信号处理允许来自几个广播服务提供商的数据流以并行数据流的方式被广播到卫星上，从而减少了服务提供商的广播费用，并且最大利用了空间段。通过最大利用空间段，可以使用低功耗部件以较廉价的方式实现广播站23。例如，广播站23上的天线可以是甚小口径终端(VSAT) 天线。卫星上的有效负载需要较少的存储器，较少的处理能力，因而也需要较少的电源，这样就降低了有效负载重量。

如图4所示，广播信道59或67的特征在于帧100具有432ms的周期。选择上述周期是为了能够使用下述MPEG源编码器；但在系统 10中与之配对的帧可以被设置成不同的预定值。如果周期为432ms，则每个16 kbps PRI需要16，000×0.432秒=6912位每帧。如图4所示，一个广播信道包括n个16 kbps PRI，在帧100中成组传递这些PRI。如下所述，对这些位进行扰频以增强无线接收器29上的解调。扰频操作也提供一种根据服务提供商的选项对服务进行加密的机制。每个帧 100被分配n×224个对应于一个服务控制头(SCH)的位，因而每个帧中总共有n×7136个位并且位速率为n×(16，518+14\27)位每秒。除了其它特性之外，SCH的目的是向各个调谐接收广播信道59或67的无线接收器29发送数据，以便控制各种多媒体服务的接收模式，显示数据和图像，发送解密的密钥信息，寻址到特定的接收器。

继续参照图3，分别使用MPEG 2.5层次3编码器62和66对信源60和64进行编码。如图3中的处理模块78所示，通过一个混合器 76顺序加入两个信源，并且使用广播站23上的处理器进行处理以便在432ms的周期性帧，即包含SCH的每帧n×7136位中提供编码信号。图3的广播站所示的模块对应于一个处理器所执行，并且涉及诸如数字存储器和编码器电路的编程模块。为了进行FEC保护，使用适于两种串联编码方法的数字信号处理(DSP)软件，专用集成电路(ASIC) 和专用大规模集成电路(LSI)芯片对帧100中的位进行编码。首先，提供一个Reed-Solomon编码器80a以便每当有223个位进入编码器时产生255个位。接着如索引号80b所示，根据一种已知的交织方法对帧100中的位重新排序。由于这种方法把损伤位扩展到几个信道上，所以交织编码还提供了对传输过程中遇到的差错脉冲串的保护。继续参照处理模块80，使用一个Viterbi编码器80c提供一种已知的，约束长度为7的卷积编码方法。Viterbi编码器83c为每个输入位提供两个输出位，从而针对广播信道59中提供的每帧6912个位的增量产生每帧16320个FEC编码位的净输出。这样，每个FEC编码广播信道(例如信道59或67)包括n×16320个信息位，其中这些信息位已经被编码，重排序，并且再次编码，使得不再能够识别出原始的广播16 kbps PRI。但根据原始的432 ms帧结构重新组织FEC编码位。差错保护的总编码速率为(255/223)×2=2+64/223。

继续参照图3，使用一个信道分配器82把FEC编码广播信道帧的n×16320个位顺序分割或多路分解成n个并行初级速率信道(PRC)，其中每个PRC通过8160个双位符号组传递16320个位。图4中图解了这个过程。所示的广播信道59的特征在于一个432ms帧100具有一个SCH 102。该帧的其余部分104包括n个16 kbps PRI，其中n 个16 kbps PRI的每个PRI均对应于每个帧中的6912个位。FEC编码广播信道106被附加在结合模块80所描述的串联Reed-Solomon 255/223，交织和FEC 1/2卷积编码之后。如上所述，FEC编码广播信道帧106包括n×16320个对应于8160个双位符号组的位，其中为了图解每个符号均被指定一个索引号108。根据本发明，以图4所示的方式在PRC 110上分配符号。这样，会根据时间和频率扩展符号，从而减少了传输干扰在无线接收器上产生的差错。为了图解假定广播信道59的服务提供商已经购买了四个PRC，而广播信道67的服务提供商已经购买了六个PRC。图4图解了第一广播信道和符号114分别在 n=4个PRC 110a，110b，110c，110d上的分配。为了在接收器上恢复出每个双位符号114组，分别在每个PRC前面放置一个PRC同步头或前同步112a，112b，112c，112d。PRC同步头(此后统一用索引号112表示)包含48个符号。PRC同步头112被放置在每个由8160个符号构成的符号组前面，因而把每432ms帧中的符号数量增加到8208个符号。相应地，在每个PRC11O中符号速率变成8208/0.432，等于19，000 千符号每秒(ksym/s)。48符号PRC前同步112被用来同步无线接收器 PRC时钟以便从下行链路卫星传输27中恢复出符号。在卫星上的处理器116上，PRC前同步被用来消除到达的上行链路信号的符号速率与星上用于交换信号并组装下行链路TDM流的速率之间的定时差。通过在星上使用的速率对齐处理过程中在每个48符号PRC上加入，抽出一个“0”，或既不加入也不抽出可以实现这一点。这样，根据速率对齐过程的确定，TDM下行链路上传递的PRC前同步具有47，48 或49个符号。如图4所示，通过一种循环方式把符号114分配给连续的PRC，使得符号1被分配给PRC 110a，使得符号2被分配给PRC 110b，使得符号3被分配给PRC 110c，使得符号4被分配给PRC 110d，使得符号5被分配给PRC 110e，等等。这个PRC多路分解过程由广播站 23上的一个处理器执行并且在图3中被表示成信道分配(DEMUX)模块82。

使用前同步模块84和加法器模块85分配PRC信道前同步以便标出广播信道59的PRC帧110a，110b，110c，110d的起始。使用图3所示的一组QPSK调制器86对n个PRC顺序进行差分编码并且QPSK调制到一个IF载波频率上。四个QPSK调制器86a，86b，86c，86d分别被用于广播信道59的PRC 110a，110b，110c，110d。相应地，四个PRC IF 载波频率构成广播信道59。使用一个上变转换器88把四个载波频率上变转换到在X波段中为其分配的频率位置上以便发送到卫星25。通过一个放大器90把经过上变转换的PRC顺序发送到天线(例如一个 VSAT)91a和91b。

根据本发明，在一个广播站23上使用的发送方法把n个单载波单信道，频分多址(SCPC/FDMA)载波引入到上行链路信号21中。这些 SCPC/FDMA载波被分布在一个中心频率网格中，其中中心频率最好彼此分隔38，000赫兹(Hz)并且以48个连续中心频率或载波信道为一组。这种48个载波信道为一组的组织方法是为卫星25上的多路分解和解调处理而准备的。各个48载波信道组彼此不必连续。与一个具体广播信道(即信道59或67)相关的载波在一个48载波信道组中不必连续并且不必被分配在相同的48载波信道组中。因而结合图3和4描述的传输方法允许有选择频率位置的灵活性，并且优化了填充可用频率频谱并避免干扰共享相同频率频谱的其它用户的能力。

系统10是有优势的，原因是该系统为各种广播公司或服务提供商提供了增加容量的公共基础，其中可以相对容易地构成具有各种位速率的广播信道并且可以把这些信道发送到接收器29。常见的广播信道增量或PRI最好是16，32，48，64，80，96，112和128 kbps。由于有结合图4描述的处理，所以无线接收器可以相对容易地解释具有各种位速率的广播信道。因而可以使广播站的规模和费用适合于广播公司的容量需求和财务资源限制。缺乏财力的广播公司可以建立一个需要相对较少的功率的小型VSAT终端向其服务区域广播16 kbps服务，这种服务足以传递质量远高于短波无线电的语音和音乐。另一方面，具有足够财力的大广播公司利用稍大的天线和64 kbps的功率可以广播FM立体声质量的服务，并且通过进一步提高容量可以广播准激光唱盘(CD)立体声质量的96 kbps服务和完全CD立体声质量的128 kbps 服务。

结合图4描述的帧长度，SCH长度，前同步长度和PRC长度被用来实现一些优点；但结合图3和4描述的广播站处理并不仅限于这些值。当使用MPEG源编码器(例如编码器62或66)时432ms的帧周期是方便的。针对每个SCH 102选择224个位以便进行FEC编码。如下所述，为了简化实现卫星25上的多路复用和多路分解，选择48 符号PRC前同步以便实现每PRC 110有8208个符号，从而达到每个 PRC有19，000 ksym/s的符号速率。定义符号包括两个位是为了便于 QPSK调制(即22=4)。为了进一步说明，如果广播站23上的相移键控调制使用八个相位而不是四个相位，则由于一个三位组合(即23)对应于八个相位中的一个相位，所以一个符号具有三个位会更便于处理。

可以在广播站23上提供软件，或者在系统10中有不止一个广播站的情况下，一个地区性广播控制设施(RBCF)238(图12)通过一个任务控制中心(MCC)240，一个卫星控制中心(SCC)236和一个广播控制中心(BCC)244分配空间分段信道路由。软件通过分配PRC载波信道 110来优化对上行链路频谱的使用，其中在48信道组中有可用空间。例如，一个广播站可能希望通过四个PRC载波广播一个64kbps服务。由于目前的频谱使用方式，可能不能在连续位置上使用四个载波，而是只能在一个48载波组内的不连续位置上使用四个载波。并且使用其 MCC和SCC的RBCF238可以把PRC分配到不同的48信道组内的不连续位置上。RBCF 238或一个单独广播站23上的MCC和SCC 可以把一个具体广播服务的PRC载波重新分配到其它频率上以便避免有意(人为干扰)或无意干扰特定的载波位置。系统的当前实施例具有三个RBCF，三个区域性卫星均有一个。这三个设施中的一个可以控制额外的卫星。

正如下面将结合图6的星上处理所要详细描述的，一个星上数字式多相位处理器被用于星上信号再生和通过PRC发送的符号114的数字基带恢复。使用分布在彼此间隔38，000Hz的中心频率上的48载波组允许使用多相位处理器进行处理。广播站23或RBCF 238上的可用软件能够进行碎片整理，即碎片整理处理，以便把PRC 110最优分配到上行链路载波信道，即48载波信道组上。上行链路载波频率分配碎片整理的原理重新组织计算机硬盘上的文件的已知软件没有什么不同，其中在计算机硬盘中的数据随时间推移而以逐段方式存储，从而降低了数据存储效率。RBCF上的BCC功能允许RBCF远程监视并控制广播站，从而保证其操作处于指定的承受范围内。

卫星上的有效负载处理

对于在卫星上完成均具有96个PRC的TDM下行链路载波的交换，路由和装配而言，卫星上的基带恢复是重要的。在卫星25上使用单载波单行波管操作对TDM载波进行放大。卫星25最好包括八个星上基带处理器；但图中只示出了一个处理器116。最好每次只使用八个处理器中的六个，其余的在故障情况下提供冗余，并且在情况需要时命令其停止传输。结合图6和7描述了一个单独的处理器116。应当理解最好为其它七个处理器116提供相同的部件。参照图5，在卫星25上通过一个X波段接收器120接收编码PRC上行链路载波21。总上行链路容量最好介于288个和384个均为16 kbps的PRC上行链路信道之间(在使用6个处理器116时为6×48个载波，在使用8个处理器116时为8×48个载波)。如下所述，选择96个PRC并且多路复用以便通过各个下行链路射束27发送到具有接近2.5 MHz带宽的载波上。

各个上行链路PRC信道可以被路由到全部或部分下行链路射束27 上，也可以不路由到上述射束上。通过一个遥测，测距和控制(TRC) 设施24(图1)可以对下行链路射束中PRC的顺序和位置进行编程和选择。正如下面结合图6所详细描述的，各个多相位多路分解器和解调器122接收48连续信道组中的单个FDMA上行链路信号，产生一个单独的模拟信号并且对串行数据进行高速解调，其中48个FDMA信号被时间多路复用到上述的模拟信号上。其中的六个相位多路分解器和解调器122并行操作以处理288个FDMA信号。一个路由交换器和调制器124有选择地把六个串行数据流组成的单个信道连接到全部或部分下行链路信号27上，也可以不连接到下行链路信号上，并且对三个下行链路TDM信号27进行调制和上变转换。三个行波管放大器 (TWTA)126分别放大三个下行链路信号，其中通过L波段发送天线128 把信号发射到地面。

卫星25还包含三个透明的有效负载，每个均包括一个多路分解器和下变转换器130，和一个放大器组132，上述部件被配置到一个转换输入信号频率以便重新发送的常规“弯管”信号路径中。这样，系统 10中的各个卫星25最好配备两种通信有效负载。参照图5，6和7描述了第一种星上处理有效负载。第二种通信有效负载是把上行链路 TDM载波从上行链路X波段频谱中的频率位置转换成L波段下行链路频谱中的频率位置的透明有效负载。透明有效负载发送的TDM流在广播站23中组装，被发送到卫星25，被接收并使用模块130频率转换到一个下行链路频率位置上，被模块132中的一个TWTA放大并且被发送到一个射束上。无论TDM信号是来自121所示的星上处理有效负载还是133所示的透明有效负载，这些信号对于一个无线接收器29而言都是相同的。每种有效负载121和133的载波频率位置被分布在间隔920 kHz的网格上，这些网格以二等分方式彼此交错以便来自两种有效负载121和133的信号混合后的频率位置间隔460 kHz。

现在参照图6更详细地描述星上多路分解器和解调器122。如图6 所示，均由索引号136表示的SCPC/FDMA载波被分配给48信道组。图6中为了图解示出了一个信道组138。载波136被分布在间隔38 kHz 的中心频率网格上。这种间隔确定了多相位多路分解的设计参数。对于各个卫星25，最好可以从一些广播站23接收288个上行链路PRC SCPC/FDMA载波。因而最好使用6个多相位多路分解器和解调器 122，一个星上处理器116接受这些PRC SCPC/FDMA上行链路载波 136并且把它们转换成三个下行链路TDM载波，每个载波通过96个时隙传递96个PRC。

一个上行链路全射束天线118接收288个载波，并且每个48信道组均被频率转换成一个中频(IF)，其中IF接着被滤波以便选择一个由上述特定信道组138占据的频段。在接收器120中进行这种处理。接着在被当作输入提供给一个多相位多路分解器144之前，经过滤波的信号被提供给一个模数(A/D)转换器140。多路分解器144把48个 SCPC/FDMA信道138分成一个时分多路复用模拟信号流，该信号流包括在多路分解器144的输出上顺序提供48个SCPC/FDMA信道的内容的QPSK调制符号。这个TDM模拟信号流被路由到一个数字方式的QPSK解调器和差分解码器146。QPSK解调器和差分解码器146 把QPSK调制符号顺序解调成数字基带位。解调处理需要符号定时和载波恢复。由于调制是QPSK方式，所以针对每个载波符号恢复出包含两个位的每个基带符号。多路分解器144，解调器和解码器146此后被称作多路分解器/解调器(D/D)148。最好使用通过已知多相位技术多路分解上行链路载波21的高速数字技术实现D/D。QPSK解调器最好是一种串行共享式的，用于恢复基带双位符号的数字解调器。从各个PRC载波110恢复出的符号144被顺序差分解码以便恢复出在广播站23的输入编码器，即图3的信道分配器82和98上提供的原始PRC 符号108。卫星25有效负载最好包括6个数字方式的48载波D/D 148。另外，在卫星有效负载中提供两个空闲D/D以取代任何出现故障的处理单元。

继续参照图6，根据150所示的软件模块对处理器116进行编程以便对QPSK解调器和差分解码器146的输出上产生的时分多路复用符号流进行同步和速率对齐。参照图7更详细地描述了图6中速率对齐模块150的软件和硬件部件(例如数字存储器缓冲区和振荡器)。速率对齐模块150补偿星上时钟152和卫星25上接收的单上行链路PRC 载波138所传递的符号的时钟之间的时钟速率差。时钟速率因不同广播站23上的不同时钟速率，和卫星移动导致的不同位置所产生的不同多普勒速率而产生差别。因广播站23产生的时钟速率差可以出现在一个广播站本身的时钟上，也可以出现在远程时钟上，其中通过一个广播播音室和一个广播站23之间的地面链路传递时钟速率。

速率对齐模块150在各个432 ms恢复帧100的PRC头部分112 中加入或去除一个“0”值符号，或者不进行任何操作。一个“0”值符号是一个在QPSK调制符号的I和Q信道上均包括一个位值0的符号。PRC头112在普通操作条件下包括48个符号，并且由一个“0” 值初始符号和后面的47个其它符号构成。当QPSK解调器146协同上行链路载波频率一起恢复出的上行链路时钟的符号定时和星上时钟 152的定时同步时，不改变该PRC 110的PRC前同步112。当到达的上行链路符号的定时滞后星上时钟152一个符号时，在当前处理的PRC 的PRC前同步112的起始处加入一个“0”符号，从而产生49个符号的长度。当到达的上行链路符号的定时超前星上时钟152一个符号时，从当前处理的PRC的PRC前同步112的起始处删除一个“0”符号，从而产生47个符号的长度。

如上所述，速率对齐模块150的输入信号包括针对以其单独的原始符号速率接收的各个上行链路PRC恢复出的基带双位符号流。从对应于6个活跃处理器116的D/D 148产生了288个这样的符号流。尽管可以理解卫星上的其它5个活跃处理器116执行类似的功能，但这里描述了只涉及一个D/D 148和一个速率对齐模块150的动作。

为了使上行链路PRC符号与星上时钟152速率对齐，要执行三个步骤。第一个步骤，根据其初始的8208双位符号PRC帧110在一个往复交换缓冲存储器153的各个缓冲区149和151中组合符号。这需要在155所示的相关器中使用一个本地存储的唯一字对PRC头112(包含一个47符号字)进行相关处理，从而定位出缓冲区中的符号。第二个步骤，确定相关尖峰之间的星上时钟152跳动次数，并且用这个次数调整PRC头112的长度以便补偿速率差。第三个步骤，以星上速率把具有修改后的头的PRC帧时钟同步到一个交换和路由存储器设置 156(图8)中的相应位置上。

PRC符号从左进入往复交换缓冲存储器对153。往复交换动作导致一个缓冲区149或151以上行链路时钟速率填充，另一个缓冲区同时以星上时钟速率被清空。两个缓冲区逐帧交换角色并且在缓冲区149 和151的输入和输出之间产生连续的流动。新到达的符号被写入正连接的缓冲区149或151。写入操作连续填充缓冲区149或151直到出现相关尖峰。接着停止写入，并且输入和输出开关161和163切换到反转状态。这种操作捕捉到一个上行链路PRC帧，使得其48个帧头符号停留在48个符号时隙中，其中一个时隙未填充到缓冲区的输出端上，而8160个数据符号填充到前8160个时隙中。主缓冲区的内容立即以星上时钟速率被读到其输出上。读出的符号数量使得PRC头包含 47，48或49个符号。在PRC头的起始处清除或加入一个“0”值符号以便进行这种调整。通过一个来自帧符号计数器159的信号控制头长度，该计数器记录将落在一个PRC帧周期范围内的星上时钟速率符号的数量以便确定头长度。往复交换动作轮换缓冲区的角色。

为了进行计数，当PRC帧填入缓冲区149和151时，来自缓冲区相关器155的帧相关尖峰被一个同步脉冲振荡器(SPC)157进行平滑处理。平滑后的同步脉冲被用来记录每帧中符号出现的数量。该数量可能是8207，8208或8209，分别指示PRC头是否应当有47，48或49 符号长度。该信息导致帧缓冲区产生正确的符号数量以便保持与星上时钟同步并且独立于地面终端起始点的符号流。

对于预期在系统10上出现的速率差，前同步112修改之间的运行时间相对较长。例如，10-6的时钟速率差平均每123个PRC帧会产生一个PRC前同步相关。最终的速率调整导致PRC 110的符号速率与星上时钟152精确同步。这允许基带位符号被路由到TDM帧中的正确位置上。在图6中通常用154指示得到同步的PRC。现在参照图8 描述这些PRC 154到TDM帧的星上路由和交换。

图6通过一个单独的D/D 148图解了PRC处理。星上的其它五个活跃的D/D完成类似的处理。在一个具有48×19，000，即等于每个D/D 148中921，000符号每秒的符号速率的串行流中出现从6个D/D 148中中的一个发出，并且已经同步并对齐的PRC。如图7所示，来自各个 D/D 148的串行流可以被多路分解成48个具有19，000符号每秒的速率的并行PRC流。来自卫星25上所有6个D/D 148的PRC流总共有288 个，其中每个D/D 148传递19，000符号每秒的符号流。因而符号具有 1/19，000秒的出现时间或周期，近似等于52.63毫秒的周期。

如图8所示，对于每次上行链路PRC符号的出现，在六个D/D 148a，148b，148c，148d，148e，148f的输出上出现8，288个符号。一旦有一个PRC符号出现，会有288个符号值被写入一个交换和路由存储器 156。缓冲区156的内容被读到三个下行链路TDM帧组装器160，162 和164中。通过使用172所示的路由和交换部件，以136.8 ms的出现时间按照2622个96符号组把288个存储器位置上的内容读到组装器 160，162和164中的三个TDM帧中，上述出现时间意味着每个TDM 帧周期或138 ms发生一次读入。因而扫描速率或136.8/2622快过一个符号的持续时间。路由交换器和调制器124包括一个往复交换存储器结构，该结构统一由156表示并且分别包括缓冲区156a和156b。154 所示的288个上行链路PRC被当作输入提供给路由交换器和调制器 124。各个PRC的符号以校正到星上时钟152定时的19，000符号每秒的速率出现。PRC符号被当作输入以19，000Hz的时钟速率并行写到往复交换存储器156a或156b中的288个位置上。同时，分别用作输出156b或156a的存储器以3×1.84 MHz的读取速率把前面的帧中存储的符号读到三个TDM帧中。上述速率足够同时产生三个TDM并行流，每个TDM流均被连接到三个射束中的一个射束上。通过一个符号路由交换器172控制符号到其指定射束的路由。这个交换器可以把一个符号路由到任意一个，两个或三个TDM流中。每个TDM流以1.84 Msym/s的速率出现。输出存储器被定时成间隔136.8 ms和停止1.2 ms 以便允许插入96个符号MFP和2112个符号TSCC。注意对于每个被读到不止一个TDM流的符号，均有一个未使用并且被跳过的偏移上行链路FDM PRC信道。往复交换存储器缓冲区156a，156b通过开关部件158a，158b逐帧切换角色。

继续参照图8，96符号组被传递到每个TDM帧中的2622个对应时隙中。所有96个上行链路PRC的对应符号(即第ⅰ个符号)被一起组合到如符号1的时隙166所示的相同TDM帧时隙中。通过在整个136.8 ms出现时间上加入一个伪随机位模式对每个TDM帧的2622个时隙的内容进行扰频。另外，一个1.2 ms的出现时间被补加到每个TDM 帧的起始处以便插入分别如168和170所示的一个96符号主帧前同步 (MFP)和一个211符号TSCC。2622个均传递96个符号的时隙和用于 MFP和TSCC的符号的总和为每TDM帧253，920个符号，因而产生 1.84 Msym/s的下行链路符号速率。

通过一个星上交换序列单元172控制六个D/D 148A，148B，148C， 148D，148E，148F的输出和TDM帧组装器160，162，164的输入之间的PRC符号路由，该单元存储了通过命令链路从地面的SCC 238(图12)发送给它的指令。每个从选定上行链路PRC符号流发出的符号可以被路由到TDM帧中的一个时隙上以便被发送到一个期望的目的射束27。路由方法与各个上行链路PRC中的符号出现时间和下行链路TDM流中的符号出现时间之间的关系无关。这样就减少了卫星25有效负载的复杂度。并且从选定上行链路PRC发出的符号通过开关158可以被路由到两个或三个目的射束上。

无线接收机的操作

现在参照图9描述系统10中使用的无线接收器29。无线接收器29 包括一个射频(RF)部分176，该部分具有一个L波段电磁波接收天线 176，并且进行前置滤波以便选择接收器的工作波段(例如1452至1492 MHz)。RF部分176还包括一个低噪声放大器180，该放大器能够以最小的自导入噪声放大接收信号并且抵抗可能来自另一个共享接收器 29的工作波段的服务的干扰信号。提供一个混合器182把接收频谱下变转换成一个中频(IF)。一个高性能IF滤波器184从混合器182和一个局部振荡合成器186的输出中选出期望的TDM载波带宽，其中上述合成器产生把期望信号下变转换到IF滤波器的中心频率所需的混合输入频率。TDM载波被定位到中心频率上，该频率分布在一个具有460 kHz间隔的网格上。IF滤波器184的带宽接近2.5 MHz。载波间隔最好至少有七或八个步长，或者接近3.3 MHz。RF部分176被指定以最小的互生干扰和畸变选出期望的TDM载波带宽，并且抛弃会在152 至192 MHz工作波段中出现的非期望载波。在全世界多数地区中，非期望信号的电平是微弱的，并且通常有30至40 dB的非期望信号-期望信号比提供了足够的保护。在某些地区，如果在强功率发送器附近(例如在公共电话交换网或其它广播音频服务的地面微波发送器附近)工作，则需要前面设计能够具有较好的保护比。使用RF部分176从下行链路信号得到的期望TDM载波带宽被提供给一个A/D转换器188，并且接着被提供给一个QPSK解调器190。QPSK解调器190被指定恢复从卫星25，即通过星上处理器有效负载121或星上透明有效负载 133以选定的载波频率发送的TDM位流。

QPSK解调器190最好被实现成首先使用A/D转换器188把来自 RF部分176的IF信号转换成数字形式，并且接着使用一种已知的数字处理方法进行QPSK解调。解调最好使用符号定时和载波频率恢复与判决电路，该电路把QPSK调制信号采样并解码成基带TDM位流。

最好在一个信道恢复芯片187上提供A/D转换器188和QPSK解调器190，该芯片从RFIF电路板176恢复的IF信号中恢复出广播信道数字基带信号。信道恢复电路187包括一个TDM同步器和预测器模块192，一个TDM多路分解器194，一个PRC同步器对齐和多路复用器196，下面将会结合图10更详细地描述上述部件的操作。QPSK 解调器190的输出上的TDM位流被提供给TDM同步器和预测器模块192中的一个MFP同步相关器200。相关器200把接收流中的位与一个存储模式相比较。当此前接收器上没有出现信号时，相关器200 首先进入一个搜寻模式，其中在不对其输出进行任何时间选通(gating) 或窗口(aperture)限制的情况下，该相关器搜寻期望的MFP相关模式。当相关器发现相关事件时，该相关器进入一种模式，其中一个门栅打开一个时间间隔，在该时间间隔内预期出现下一个相关事件。如果在预定的时间门栅打开时间内再次出现一个相关事件，则重复时间选通过程。如果在连续五个时间段内均出现相关，则表明软件已经确定同步。但可以改变同步阀值。如果在连续时间段最小数量达到同步阀值之前没有出现相关，则相关器继续搜寻相关模式。

假定出现同步，则相关器进入一个同步模式，其中相关器调整其参数以便连续同步锁定的概率最大。如果失去相关，则相关器进入一个特殊的预测器模式，其中相关器通过预测下一个相关事件的到达继续保持同步。对于较短的信号丢失(例如10秒)，相关器可以保持足够精确的同步以便在信号返回时完成虚拟的即时恢复。由于这种快速恢复在移动接收条件下很重要，所以是有优势的。如果在一个特定周期后没有重新建立相关，则相关器200返回到搜寻模式。当与TDM帧的MFP同步时，TDM多路分解器194可以恢复出TSCC(图10中的模块202)。TSCC包含识别TDM帧传递的节目提供商的信息和识别在96个PRC中的哪个位置上可以找到各个节目提供的信道的信息。在可以从TDM帧多路分解出任何PRC之前，最好去除对传递PRC 符号的部分TDM帧的扰频。通过在接收器29上加入相同的扰频模式可以做到这点，其中在卫星25上上述扰频模式被加到TDM帧位流的 PRC部分中。这种扰频模式与TDM帧MFP同步。

在TDM帧中没有连续组合PRC的符号，而是扩散到帧中。在TDM 帧的PRC部分中包含2622个符号组。在每个符号组中，在一个以1 到96的升顺排序的编号的位置中每个PRC有一个符号。这样，如模块204所示，所有属于PRC 1的符号均在所有2622个符号组的第一位置上。所有属于PRC 2的符号均在所有2622个符号组的第二位置上，等等。这种基于本发明的，对TDM帧中的PRC的符号进行编号和定位的排列方式使在卫星上进行交换和路由的存储器和在接收器中进行多路分解的存储器的数量最小。如图9所示，从TDM多路分解器194恢复出TSCC并且提供给接收器29上的控制器220以便恢复出一个特定广播信道的n个PRC。从TSCC中标识的未扰频TDM帧时隙位置上抽出与该广播信道关联的n个PRC的符号。这种关联由无线接收器中包含的控制器实现并且统一由图10中的205表示。控制器 220接受无线接收器操作人员的广播选择，将该选择与TSCC中包含的PRC信息混合，从TDM帧中抽出PRC的符号并且进行重排序以便恢复出n个PRC。

参照分别在图9和10中的模块196和206，无线接收器操作人员选择出的与一个广播信道(例如，如209所示)关联的所有n个PRC(例如，如207所示)的符号被重新多路复用成FEC编码广播信道(BC)格式。在完成重新多路复用之前，重新对齐一个广播信道的n个PRC。由于重新确定在通过系统10的端到端链路时进行的多路复用，多路分解和星上速率对齐所遇到的符号定时的时钟会在恢复的PRC帧的相对对齐中产生四个符号的偏移，所以重新对齐是有用的。一个广播信道的n个PRC均具有一个48符号前同步，并且后面跟有8160个编码 PRC符号。为了把这n个PRC重新混合成广播信道，对各个PRC的 47，48或49符号头进行同步。头长度取决于在卫星25的上行链路PRC 上进行的定时对齐。使用一个前同步相关器进行同步，对于n个PRC 中的每个PRC，该相关器针对47个最近接收的PRC头符号进行操作。前同步相关器检测相关事件并且在出现相关尖峰期间发出一个单独的符号。根据在与广播信道关联的n个PRC上出现相关尖峰的相对时间，并且通过结合宽度为四个符号的对齐缓冲区所进行的操作，n个PRC 的符号内容可以精确对齐并且被重新多路复用，从而恢复出FEC编码广播信道。为重组FEC编码广播信道对n个PRC进行的重新多路复用最好需要以相反顺序执行如图10中的模块206和208所示，在广播站23上用于把FEC编码广播信道多路分解成PRC的符号扩展过程。

图11图解了如何在接收器上恢复出一个包含四个PRC的广播信道(图9中的模块196)。在图11的左边示出了四个到达的解调PRC。由于重新定时的变化以及从广播站通过卫星到达无线接收器所遇到的不同时间延迟，在构成一个广播信道的n个PRC中会出现多达四个符号的相对偏移。恢复过程的第一步是重新对准这些PRC的符号内容。通过一组长度均等于变化范围的FIFO缓冲区可以实现这点。每PRC 均具有其自身的缓冲区222。每PRC首先被提供给一个PRC头相关器226，该相关器确定PRC头的到达事件。为了图解，针对所有四个 PRC通过一个相关尖峰224示出了一个到达事件。在出现相关事件后立即开始写入(W)各个缓冲区，并且之后继续写入直到帧结束。使符号与PRC对齐，在出现最后一个相关事件时开始从所有缓冲区222读出 (R)。这导致在缓冲区222输出上并行读出所有PRC的符号(模块208)。由于进行了星上时钟152速率对齐，PRC头的长度可以是47，48或49 个符号。通过只使用最近到达的47个符号检测相关事件，从而在相关器226中消除了这种变化。专门选择这47个符号以便产生最优的相关检测。

分别参照图9和10中的模块198和210，FEC编码广播信道被顺序提供给FEC处理模块210。通过FEC处理校正了在编码器和解码器位置之间的传输中遇到的多数差错。FEC处理最好使用一个Viterbi 网络解码器，之后进行去交织并且接着使用一个Reed-Solomon解码器。FEC处理恢复出原始的广播信道，该信道包括n×16 kbps信道增量及其n×224位SCH(模块212)。

广播信道的n×16 kbps分段被提供给一个诸如MPEG 2.5层次3 解码器214的解码器，该解码器把分段转换成音频信号。这样，使用一个廉价无线接收器可以从卫星接收广播信道。由于通过卫星25所进行的广播节目传输是数字式的，系统10支持一些也被表示成数字格式的其它服务。如上所述，广播信道中包含的SCH为大量的未来服务选项提供了一个控制信道。这样，通过使整个TDM位流及其原始解调格式，多路分解TSCC信息位，和恢复纠错广播信道变成可用，可以生产芯片组来实现这些服务选项。也可以为无线接收器29提供一个唯一寻址到每个无线接收器的标识码。通过广播信道的SCH中的一个信道所传递的位可以访问该标识码。对于使用基于本发明的无线接收器 29所进行的移动操作，无线接收器被设置成针对10秒的间隔以1/4符号的精确度预测并基本上同时发现MFP相关尖峰的位置。最好在无线接收器内安装一个优于100，000，000分之一的，具有更短时间精确的符号定时本机振荡器，尤其是在一个手持无线接收器29b中。

卫星和广播站的管理系统

如上所述，系统10可以包括一或多个卫星25。图12为了图解描述了三个卫星25a，25b，25c。具有几个卫星的系统10最好包括多个TCR 站24a，24b，24c，24d，24e，其中有两个TCR站能够直接看到每个卫星 25a，25b，25c。TCR站统一由索引号24表示，并且由一个区域性广播控制设施(RBCF)238a，238b，238c控制。每个RBCF 238a，238b，238c均分别包括一个卫星控制中心(SCC)236a，236b，236c，一个任务控制中心 (MCC)240a，240b，240c，和一个广播控制中心(BCC)244a，244b，244c。每个SCC均控制卫星总线和通信有效负载，并且是一个空间分段命令与控制计算机和人力资源的定位地点。该设施最好由一群专门受训于轨道卫星命令与控制的技术人员一天24小时人工操纵。SCC 236a，236b，236c监视星上部件并且操纵对应的卫星25a，25b，25c。每个 TCR站24最好通过专用双冗余PSTN电路直接连接到对应的SCC 236a，236b，236c。

在卫星25a，25b，25c的每个服务区域中，对应的RBCF 238a，238b，238c为音频，数据，视频图像服务保留广播信道，通过任务控制中心(MCC)240a，240b，240c分配空间段信道路由，确认服务提交，并且对服务提供商计费，其中服务提交是对广播服务提供商计费所需的信息。

每个MCC均被设置成可以对包括上行链路PRC频率和下行链路 PRC TDM时隙分配的空间段信道分配进行编程。每个MCC均进行动态和静态控制。动态控制涉及控制分配的时间窗口，即分配按月，按周和按天使用的空间段。静态控制涉及不会按月，按周和按天改变的空间段分配。一个拥有销售指定RBCF上的空间段容量的人员的销售部门为MCC提供指示可用容量和占用已经销售的容量的指令的数据。MCC制定一个占用系统10的时间和频率空间的总体计划。接着该计划被转换成星上路由交换器172的指令并且被送到SCC以便发送到卫星。最好每隔12小时能够更新该计划并且发送到卫星。MCC 240a，240b，240c也监视对应的信道系统监视设备 (CSME)242a，242b，242c所接收的卫星TDM信号。CSME确认广播站 23正在按照要求传输广播信道。

各个BCC 244a，244b，244c监视其区域内的广播地面站23是否在选定的频率，功率和天线指向允许范围内正常工作。BCC也可以连接到对应的广播站以便命令故障站停止广播。最好为各个SCC提供一个中央设施246以便提供技术支持服务和后备操作。

信令协议

根据本发明的一个最优实施例，根据一个表现出许多超过现有广播系统的优点的信令协议把广播到无线接收器29的信息格式化成一种波形。图13中概述了广播发送和接收的信息处理，其中图解了根据本发明一个最优实施例构成的一个卫星直接无线广播系统10的一个广播分段250，一个空间分段252和一个无线分段254。下面描述了系统10 的服务层和传送层。

对于广播分段250，格式化过程中的一些步骤类似于前面描述的步骤。例如，对编码和交织广播信道位流的多路分解(模块256)，和加入初级速率信道前同步(模块258)以产生通过频分多路复用上行链路发送到卫星25的初级速率信道的步骤均类似于前面参照图3和4描述的过程。然而现在将结合图解本发明一个最优实施例的图13，14和15 描述但通过加入一个服务控制头(SCH)264从不同的服务分量(例如服务分量260和262)产生一个位流，对位流266扰频，并且对位流进行前向纠错(FEC)编码(模块268)的过程。也会结合SCH和表1讨论加密(模块265)。

根据本发明，一个广播服务可以包含但不仅限于音频，数据，静态图像，动态图像，寻呼信号，文本，消息和全图像符号。一个服务可以由如图13中服务分量260和262所示的，由一个服务提供商提交的几个服务分量构成。例如，一个第一服务分量可以是音频，而一个第二服务分量可以是显示在无线接收器屏幕上的文本或涉及音频广播的图像数据。另外，一个服务可以由一个单独的服务分量或不止两个服务分量构成。服务261与一个SCH 264混合以产生一个广播分段的服务层。根据本发明，通过SCH动态控制服务261内的服务分量(例如服务分量260和262)的分配。如图4所示，一个广播信道位流最好具有一个432毫秒的帧周期。图4中的SCH 102具有n×224个位，并且服务104包括n×6912个位，每帧100总共有n×7136个位。数字n 是服务总位速率除以16，000位每秒(bps)所得的值。

如上所述，服务261的服务分量可以传递音频服务或数字服务。服务分量位速率最好可以分成8000 bps的倍数并且介于8000 bps和 128，000 bps之间。当服务261中的所有服务分量的位速率总和低于服务261的位速率时，用一个填充服务分量补足剩余的位速率。这样，填充服务分量位速率为 $n \times 16, 000 - Π_{i = 1}^{Nsc} n (i) \times 8000 in bps$

其中ⅰ是包含Nsc个服务分量的服务的第ⅰ个服务分量，1≤ⅰ≤Nsc， n(ⅰ)等于第ⅰ个服务分量的位速率除以8000 bps并且n等于服务位速率除以16，000 bps。

参照图14，如果有的话，最好在帧100的432毫秒周期内多路复用服务分量和填充服务分量。与SCH 102相反，包括服务261的432 毫秒帧周期的部分104最好被分成432个数据位域。每个位域270最好被提供8个来自服务分量n(1)，n(2)，…，n(Nsc)和任何填充服务分量n(p) 的位，从而多路复用Nsc个服务分量和填充服务分量，于是构成了服务 261。这样，各个服务分量的位被扩散到整个帧中。当出现脉冲串差错时在各个广播帧中交织服务分量是有好处的。在发生脉冲串差错(burst error)的情况下，仅在广播信道帧内经过时分多路复用并且没有交织的服务分量会损失大量数据，而经过交织的分量只会损失一小部分。

音频服务分量最好是根据诸如MPEG 1，MPEG 2，MPEG 2.5， MPEG 2.5层次3的运动图像专家组(MPEG)算法压缩，并且经过低采样频率扩展的数字音频信号。MPEG 2.5层次3编码非常适用于16和 32 kbps的高质量音频。层次3编码加入更高的频谱分辨率和熵编码。数字音频信号最好具有是8000 bps倍数的位速率，并且可以介于8000 和128，000 bps之间。本发明的音频服务分量的可能采样频率是MPEG 1定义的48 kHz或32 kHz，MPEG 2定义的24 kHz或16 kHz，MPEG 2.5定义的12 kHz或8 kHz。采样频率最好与服务分量位速率同步。 MPEG编码器的组帧最好与SCH同步。这样，广播信道帧100内的音频服务分量的第一个位就是MPEG帧头中的第一个位。

数字服务分量包含非音频服务的其它类型服务，例如图像，不符合前面结合MPEG编码音频服务分量描述的特征的音频服务，寻呼，文件传输数据，以及其它数字数据。数字服务分量具有是8000 bps倍数的位速率，并且可以介于8000和128，000 bps之间。对数字服务数据进行格式化以便能够使用SCH中定义的数据位域访问服务261。下面结合表1描述了SCH数据位域。

SCH包括四种位域组，即服务前同步，服务控制数据，服务分量控制数据和辅助数据。根据本发明，SCH的内容包括表1所示的数据。

表1-服务控制头位域组位域名长度(位) 内容服务前同步服务前同步 20 0474B(十六进制) 服务控制数据位速率索引 (BRI) (BRI=n) 4 服务位速率除以kbps 0000：没有合法数据 0001：16 kbps 1000：128 kbps 1001-1111：为将来使用保留 (RFU) 服务控制数据加密控制 4 0000：无加密 0001：静态密钥 0010：ES1，公共密钥，预定阶段 (subscription period)A(应当使用UC集合A) 0011：ES1，公共密钥，预定阶段B(应当使用UC集合B) 0100：ES1，公共密钥，预定阶段A的广播信道专用密钥 (应当使用UC集合A) 0101：ES1，公共密钥，预定阶段B的广播信道专用密钥 (应当使用UC集合B) 服务控制数据辅助位域内容指示器 1(ACI1) 5 00(十六进制)：未用或未知 01(十六进制)：16位加密密钥选择符 02(十六进制)：RDS PI码 03(十六进制)：相关广播信道索引(PS旗标和ASP) 04(十六进制)至1F(十六进制)：RFU 服务控制数据辅助位域内容指示器 2(ACI2) 7 00(十六进制)：未用或未知 01(十六进制)：64位加密密钥选择符 02(十六进制)：服务标签；基于ISO-拉丁1的序列 03(十六进制)至7F(十六进制)：RFU 服务控制数据服务分量数量 (Nsc) 3 000：一个服务分量 001：两个服务分量 111：八个服务分量服务控制数据辅助数据位域 1(ADF1) 16 数据域，内容由ACI1定义服务控制数据 ADF2多帧起始旗标(SF) 1 1：多帧的第一分段或没有多帧 0：多帧的中间分段服务控制数据 ADF2分段偏移和长度位域 (SOLF) 4 如果SF=1(第一分段)； SOLF包含多帧分段总数量减一。 0000：一分段多帧(或没有多帧) 0001：两分段多帧 1111：16分段多帧如果SF=0(中间分段)； SOLF包含分段偏移。 SOLF值为1，2，…，多帧分段总数量-1。服务控制数据辅助数据位域 2(ADF2) 64 数据域，内容由ACI2定义服务分量控制数据服务分量控制位域(SCCF) Nsc*32 每个服务分量具有一个 SCCF；SCCF内容参见表3 辅助服务动态标签可变： n*224- 128- Nsc*32 字节流

服务前同步最好有20位长并且在实现自相关技术时选择具有好的同步质量。如表1所示，服务前同步最好是十六进制的0474B。SCH 也包括一个位速率索引(BRI)，BRI最好有4位长并且等于服务位速率除以千位每秒所得的结果。例如，“0000”可以被用来表示当前帧中没有发送合法数据(例如应当忽略的填充数据)。“0001”可以被用来表示16 kbps的BRI，而“000(B)”可以被用来表示128 kbps的BRI。相应地，BRI表示构成一个广播信道帧100的16，000位每秒分量的数量。SCH最好也包括一个用于加密控制的位域。例如，一个4位值可以被用来表示在当前帧100对应于SCH 102的服务104部分中的数字信息没有加密。其它的4位二进制值可以被用来表示某种密钥被用来加密广播信道数据。公共密钥和加密特定广播信道的专用密钥可以被用来加密。

根据本发明的一个方面，可以为SCH 264提供一个辅助数据位域 (ADF1)和一个辅助位域内容指示器(ACI1)以便允许服务提供商控制与其服务261相关的特殊功能。根据服务提供商的判断广播帧100之间的ADF1和ACI1可以改变。ACI1内容最好是一个加密密钥选择符，一个标准化无线数据系统或RDS代码或索引相关广播信道的数据。

对于加密应用，可以使用两个不同的密钥，即一个密钥长度为16 位，用于低安全度应用，另一个密钥长度为64位，用于高安全度应用。根据ACI1所指示的密钥，在ADF1位域中传送实际的16位密钥，通过下述被称作“ADF2”的另一个辅助数据位域传送实际的64位密钥。由服务提供商选择使用16位密钥或64位密钥。根据服务服务提供商的愿望，广播信道帧100之间的密钥位长度可以改变。ACI1位域中的密钥选择符可以是解密密钥的一个无线广播(over-the-air)码，该解密密钥包括三部分：一个表明服务的用户特征的用户码，一个唯一标识无线接收器的硬件码和一个无线广播码或密钥选择符(KS)。因而加密服务的解密只在所有三部分都使用时才可以进行。目前无线数据系统码 (例如RDS PI码)被用于调频或FM广播。为了准备通过FM 波长频率同时联播节目，服务提供商在ADF1位域中提供RDS PI码。

根据本发明的一个方面，广播信道中的服务261可以被指定成一个多广播信道服务的主要服务。相应地，通过使用与主要服务相关的次要服务的带宽可以扩充服务261的有效带宽。其它广播信道与主要服务一起传递相关的次要服务，通过只需要恰当配备无线接收器29(即配备不止一个信道恢复设备的接收器)就可以接收次要服务。ADF1位域被提供了区分主要和次要服务的信息。这个数据最好包括一个主要/ 次要旗标或PS旗标和一个相关服务指针(ASP)位域。PS旗标最好在帧100中的服务261属于主要服务时被设成1(B)，在服务261不是主要服务时被设成0(B)。换言之，通过另一个广播信道的帧传递主要服务。PS旗标值和ASP如表2所示。

表2-辅助数据位域1 赋值长度(位) 内容未使用 4 0000 主要/次要旗标(PS 旗标) 1 1：主要分量 0：未主要相关服务指针 (SAP) 11 000(十六进制)：未连接其它服务其它：相关服务的广播信道标识(参见时隙控制信道)

这样，如果服务261是次要服务的分量或者当前没有发送主要和次要服务，则SCH的ADF1中的PS旗标可以为0(B)。当一个广播信道包括一个主要服务时，为广播信道中的帧100的SCH的ADF1位域中的ASP提供一个次要服务广播信道标识(BCID)。下面会详细描述 BCID。如果超过两个次要服务与主要服务相关，则包含次要服务的 SCH的ADF1位域中的ASP位域被提供了下一个次要服务的BCID。否则为ASP提供主要服务的BCID。并且包含次要服务分量的其它广播信道的帧100的SCH的ADF1位域中的PS旗标被设置成0(B)。配备不止一个信道恢复设备的无线接收器29可以接收主要和次要信道。例如，这些无线接收器可以回放通过第一信道接收的音频节目和通过另一个信道接收的涉及视频的节目。

根据本发明的另一个方面，在一个单独广播信道的各个帧100中的SCH 102中提供另一个此后表示成ADF2的辅助数据位域和一个此后表示成ACI2的辅助位域内容指示器，以便通过其它的广播信道帧 100发送ADF2中的多帧信息。包括多帧信息的分段不需要处于连续的广播信道帧中。如上所述，ACI2包括指示ADF2中提供了多个64 位加密密钥中的哪个密钥的位。也可以为ACI2提供一个诸如国际标准组织标签(例如一个基于ISO-拉丁1的序列)的服务标签。ADF2 包括一个如表1所示的起始旗标(SF)和一个分段偏移与长度位域 (SOLF)。SF最好有一个位并且在ADF2包括一个多帧序列的第一分段时被设成诸如“1”的第一值。ADF2 SF被设成“0”以指示ADF2 的内容是一个多帧序列的中间分段。SOLF最好有4位长度以便指示当前在ADF2位域中提供了所有多帧分段中的哪个分段。SOLF可以被用作一个指示ADF2中当前正发送的是所有多帧分段中的哪一个分段的上变计数器。第二辅助数据位域ADF2对于在发送无线广播的同时发送文本消息是有用的。文本消息可以被显示在无线接收器29的显示设备上。

继续参照表1，服务控制头也被提供了控制无线接收器29上接收广播信道帧内的单服务分量的信息。SCH被提供了一个服务分量数量位域(Nsc)以指示构成广播站23上产生的位流帧100的服务部分104 (图4)的服务分量(例如图13中的服务分量260和261)数量。在 SCH中最好使用3个位表示服务分量数量Nsc。相应地，根据最优实施例，一个帧可以有八个服务分量。在SCH的Nsc参数中最好不包含填充位，即填充服务分量。SCH还被提供了一个被称作SCCF的服务分量控制位域，该位域包括SCH中各个分量的数据。对于各个SCH， SCCF最好有Nscx32位长。如图14所述，每个广播信道帧100可以包括两个或更多的服务分量，这些服务分量被多路复用到多个数据位域270的每个位域中。参照表3，SCCF包括SCH中各个服务分量的数据以便无线接收器29对服务分量进行多路分解。换言之，对于每个服务分量SCH均包括一个SCCF。根据本实施例，SCCF是SCH中特定于各个服务分量的唯一部分。

表3-服务分量控制位域位域名长度(位) 内容 SC长度 4 服务分量位速率除以8 kbps 0000：8 kbps 0001：16 kbps 1111：128 kbps SC类型 4 服务分量类型： 0000：MPEG编码音频 0001：通用数据(没有专门格式) 0100：JPEG编码图像(TBC) 0101：低位速率视频(H.263) 1111：非法数据其它：RFU 加密旗标 1 0：没有加密服务分量 1：加密服务分量注意：如果加密控制=0，则应当忽略加密旗标节目类型 15 音乐，话音等类型语言 8 服务分量语言

如表3所示，每个SCCF包括一个4位服务分量或SC长度位域，该位域指示服务分量位速率除以8000 bps的结果。例如，“000(B)” 可以表示1×8000 bps的SC长度，“111(B)”可以表示16×8000 bps 或128，000 bps的SC长度。由于在不知道服务分量速率的情况下无线接收器29除了数据位域270(图14)的长度之外没有别的办法来确定服务分量在帧100中的位置，所以SC长度位域对于无线接收器29上的多路分解是重要的。32位SCCF中提供的另一个位域是长度也最好是4位的SC类型位域。SC类型位域标识服务分量的类型。例如，“000 (B)”可以表示帧100的服务部分104中的服务分量是MPEG编码的音频。在SC类型位域中可以使用其它的二进制数值表示服务分量是JPEG编码图像，低位速率视频(例如CCITT H.263标准视频)，非法数据(即无线接收器29应当忽略的数据)或其它类型的音频或数据服务。在SCCF中提供一个1位加密旗标以指示特定服务分量是否被加密。各个服务分量的SCCF也被提供了一个节目类型位域和一个语言位域，其中节目类型位域包括标识服务分量所属的节目类型的位，语言位域包括标识产生节目所使用的语言的位。节目类型可以包含音乐，话音，受禁产品或服务的广告，以及其它的节目。这样，禁止饮用酒精的国家可以使用节目类型位域防止编程接收器29接收广播站23 发送的涉及酒精的广告，从而忽略了具有特定节目类型位域码的广播数据。

根据参照图13-15和表1-3描述的本发明的实施例，广播站23的各个广播信道可以具有不止一个服务分量(例如分量260和262)。有许多原因可以认为本发明的波型和信令协议是有优势的。首先，由于各个PRC被提供了一个允许在卫星25上进行速率对齐的头，所以不同广播站23发送的服务261不必与相同的单位速率基准同步。这样，由于不必能够与一个单基准源同步，所以广播站23复杂度较低并且不太昂贵。各个服务分量的位被多路复用，即在整个帧100上交织以便把服务分量扩散到整个帧100上。这样，如果出现一个脉冲串差错，则只会损失很少部分的服务分量。

如上所述，SCH包括四个不同类型的位域组，其中已经描述了三个。辅助服务类型位域组包括一个变长的动态标签字节流。动态标签字节流的长度最好是n×224-128-Nsc×32。动态标签字节流是一个用来发送辅助信息的串行字节流。动态标签可以包括文本和无线接收器屏幕，并且表示一个通用串行字节流。换言之，与调谐到一个特定服务相反的是在整个广播信道上出现一个动态标签字节。例如，动态标签字节流可以发送一个在无线接收器29的屏幕上显示的服务菜单。这样，动态标签字节流代表另一种基于本发明的，在各个广播帧100的服务部分104，和上述辅助数据位域ADF1和ADF2之外与无线接收器通信的方法。

图15提供对图13的广播分段250的服务层中的分量261，264， 265和266更详细的说明。如图15所示，一个广播信道包括一或多个统一由272表示的服务分量，并且如图中274所示对这些分量加以混合。如276所示，在一个SCH 278被追加到服务信息中之前可以对选定的服务分量加密。如表1所示，SCH 278包括一个服务前同步280。 SCH 278包括服务分量控制数据282，该数据包含指示一个帧中的服务数量的SCH位域和服务分量控制位域或SCCF。服务控制数据284 通常包含拥有BRI和加密控制的SCH位域。最终，SCH 278提供辅助服务286，而辅助服务286包含辅助数据位域ADF1，ADF2及其相关的位域ACI1，ACI2，和对应于数据位域ADF2的起始旗标和SOLF。辅助服务286也包括SCH中可用的动态标签字节流。辅助服务286提供了与无线接收器通信的手段，其中在使用辅助数据位域ADF2时，通过广播信道内的几个帧进行通信，在使用辅助数据位域ADF1时，通过两个或更多的广播信道的SCH内的帧进行通信，在使用动态标签字节流时，通过整个广播信道进行通信。如288所示，按顺序对服务信息和追加的SCH进行扰频。

最好使用一个如图16所示的伪随机序列(PRS)发生器或扰频器 290对广播信道的数据进行随机化处理。甚至在服务被加密时最好也使用扰频器290。扰频器产生一个伪随机序列，该序列以逐位模2的方式被加到广播信道帧序列上。伪随机序列最好具有一个生成多项式 X9+X5+1。在各个帧100中用值11111111(二进制)对伪随机序列进行初始化，其中数值11111111(二进制)被提供给帧100的首位。这样，扰频器290产生了一个可再生的随机位流，其中在广播站23上该位流被加到广播位流上以便对具有可以导致无线接收器29上解调失败的1或0模式的位串进行扰频或分解。在无线接收器29上第二次加入相同的可再生随机位流以便从接收数据中抽出位流。

参照图13，前面已经结合图10描述了无线分段254的传送层，如292和294所示，要求该传送层从接收TDM数据流中抽出符号，并且如296所示，要求把符号重新混合成相应的广播信道。对于无线分段254的服务层(图13)，现在结合图17描述来自一个帧100的服务部分104的服务分量和SCH 102。

如图16所述，使用一个模2扰频器290去除包括多个帧100的位流的扰频，从而如298所示从输入位流中抽出伪随机序列。接着如300 所示，在对经过广播站23上加密的那些服务分量进行解密之前抽出服务控制头278。如图15和17所示，对各个服务提供如图15中的模块 273与275和图17中的模块301与303所示的动态控制以便允许服务提供商有选择地控制SCH 278的内容。换言之，服务提供商可以通过逐帧的方式改变SCH中的加密控制信息，甚至可以通过逐个服务分量的方式来改变加密控制信息。类似地，服务提供商可以改变辅助数据位域ADF1，ADF2及其对应的相关位域(即针对ADF1的ACI1，针对ADF2的ACI2，SF和SOLF)的内容。如上所述，如果除了加密控制之外可以使用位域ADF2传输多帧信息序列，则可以动态改变主要广播服务和一或多个次要广播服务之间的关联。

相对于前面结合图15所描述的服务层，现在将结合图18描述广播分段256的传送层。广播分段250的传送层最好包括一个外部传送层306，一个通信链路传送层308和一个内部传送层310。外部传送层 306可以远离内部传送层310。通信线路传送层308包含通信线路上的传输所必需的所有功能。在传送层内部，如312和314所示，在被多路分解成具有等于16千位每秒的服务速率的初级信道之前，最好使用串联Reed-Solomon编码和交织方法对广播信道进行前向纠错(FEC) 编码。相应地，如图18所示，FEC编码广播信道被当作外部传送层306 和内部传送层310之间的保护广播信道发送出去。

图19图解了外部传送层306处理的位流和内部传送层310处理的位流。最好根据相同的时钟基准导出广播信道316和初级速率信道 318。并且Reed-Solomon编码和交织最好与SCH同步。一个广播信道的初级速率信道最好时间同步，使得前面结合表1描述的服务前同步的位置被称作如图4所示的初级速率信道前同步。

最好以8位符号的方式执行在广播站23(例如图3中的80a)的 Reed-Solomon(255，223)编码，并且该编码被用作串联编码过程的外部编码。

编码生成多项式最好是： $g (x) = Π_{j = 0}^{31} (x - α^{i})$

其中α是F(x)=x8+x4+x3+x2+1的根。

使用基底{1，α1，α2，α3，α4，α5，α6，α7}进行编码。

各个符号被解释成：

{u7，u6，u5，u4，u3，u2，u1，u0}，u7是最高有效位(MSB)，

其中ui是αi的系数，相应地：

u7*α7+u6*α7+u5*α5+u4*α4+u3*α3+u2*α2+u1*α+u0

编码是系统的，即前223个符号是信息符号。在进行编码之前，定时排第一的符号与x223关联，最后的符号与x0关联。最后32个符号是冗余符号。在进行编码后，定时排第一的符号与x31关联，最后的符号与x0关联。

一个深度最好为4个Reed-Solomon(RS)模块的模块交织器被用作串联编码过程中的交织器314。RS编码314和交织314最好如下所述：

集合1：Sy(1)，Sy(5)，Sy(9)，...，Sy(1+4*m)，...，Sy(889)；m从0到222

集合2：Sy(2)，Sy(6)，Sy(10)，...，Sy(2+4*m)，...，Sy(890)；m从0到222

集合3：Sy(3)，Sy(7)，Sy(11)，...，Sy(3+4*m)，...，Sy(891)；m从0到222

集合4：Sy(4)，Sy(8)，Sy(12)，...，Sy(4+4*m)，...，Sy(892)；m从0到222

如图20中的324，326，328和330所示，每个集合均增加了后面的32个符号(8位)的冗余数据。

集合1：R(1)，R(2)，R(3)，...，R(32)

集合2：R(33)，R(34)，R(35)，...，R(64)

集合3：R(65)，R(66)，R(67)，...，R(96)

集合4：R(97)，R(98)，R(99)，...，R(128)

相应地，输出符号流332具有如图20所示的下列内容， Sy(1)，Sy(2)，Sy(3)，...，Sy(892) ， R(1)，R(33)，R(65)，R(97)，R(2)，R(34)，R(66)，...，R(j)，R(j+32)，R(j+64)，R(j+ 96)，...，R(32)，R(64)，R(96)，R(128)，j从1到32。这样，如图19的334所示，由于Reed-Solomon冗余，所以保护广播信道帧每7136位广播信道316接收了1024个位。Sy(1)的第一位最好是广播信道的服务前同步(表1)的第一位。

如图21所示，对于在广播站23的外部传送层306中执行的交织 314，一个Viterbi卷积码(速率为1/2，k=7)最好被用作外部传送层 306的串联编码过程的内部码。生成多项式为g1=1111001二进制(B) 和g2=1011011(B)。图21中的每个模块336均表示一个单位延迟。实现338所示的模2加法器和一个变换器340，使得图21所示的编码器的输出最好为g1和g2。对于各个输入位，最好用处于位置1的开关“Sw “产生一个符号，接着用位置2上的开关产生一个符号。

图18所示的Viterbi编码器342产生在内部传送层310中被顺序多路分解的位流。如图22所示，多路分解器344最好把编码广播信道分成初级速率信道，每个初级速率信道具有38000 bps的位速率。参照图19，保护广播信道帧总共包括n×8160个位，即如图22的346所示的广播信道的n×7136个位和Reed-Solomon冗余的1024个位。为了多路分解，符号S(1)，S(2)等均为来自FEC编码广播信道的双位符号。如图22的348所示，S(1)最好是被插入到第一个初级速率信道的第一个符号。这样，如图22中的350所示，多路分解使第i个初级速率信道的内容变成

S(i)，S(i+n)，S(i+2*n)，...，S(i+p*n)，...，S(i+8159*n)

其中p从0到8159。广播信道最好被多路分解成n个初级信道。每个帧周期中来自各个初级速率信道中提供的FEC编码广播信道的位的数量最好是16，320个。如图18中的352所示，接着初级速率信道均被提供一个初级速率信道前同步。一个广播信道内的初级速率信道前同步最好全部是时间一致的。如图4所述，初级速率信道前同步长度最好为96位或48个符号。初级速率信道前同步的值最好是 14C181EA649(十六进制)，其中最高有效位是首先发送的位。初级速率信道前同步最好由QPSK调制86(图3)的I和Q分量上的相同时间产生的48位序列构成。

当一个保护广播信道不可用时，最好在内部传送层310内产生一个空广播信道。空保护广播信道与其代替的广播信道具有相同的位速率和帧周期。空保护广播信道包含一个伪随机序列和一个限制成服务前同步的SCH，以及一个填充0的BRI。使用诸如图16中所述的PRS 发生器290的发生器和与上述相同的生成多项式产生伪随机序列。

如上所述，通信线路传送层308对于保护广播信道数字格式最好是透明的。这个传送层308在内部和外部传送层310和306之间建立连接，该传送层可以在不同的位置上。相应地，通信线路传送层308 可以包含通信线路。外部传送层306被用来保护信号不受通信线路差错的影响。如果通信线路产生的差错很多，则可以进行更高水平的保护。例如，可以用另一个种FEC编码对保护广播信道进行保护，或者接收的保护广播信道可以被Reed-Solomon解码并纠错，并且在到达内部传送层310之前进行Reed-Solomon编码。

如上所述，本发明的系统10包括一个处理任务和一个透明任务。透明任务的广播分段250的传送层最好包括处理任务的广播分段传送层和空间分段传送层。由于所有的广播信道均来自共同的网络中心，所以在透明任务中不需要进行大量的广播信号重新对齐(即在卫星25 上进行的帧速率对齐)。这样，不存在多个广播站23之间的时间差。

现在描述图13中的空间分段252的传送层。如图13中的354所示，空间分段传送层从广播站23接收初级速率信道。在图23中图解了统一由356表示的空间分段传送层。如图7所示，在被路由到选定的下行链路射束并且多路复用以便进行时分多路复用下行链路发送之前，对初级速率信道进行速率对齐。速率对齐过程如图23中的356所示。在卫星上进行的，并且如图8所示的交换和路由如358所示，而时分多路复用如360所示。在空间分段252的级别上把一个时隙控制信道362插入到时分多路复用或TDM位流中。下面会更详细地描述时隙控制信道(TSCC)。在如366所示追加一个主帧前同步之前如364 所示对多路复用初级速率信道和TSCC 362进行扰频，其中主帧前同步被用于无线接收器29上的TDM同步。如图24所示，TDM帧周期最好为138毫秒。主帧前同步长度最好为192位或96符号。时隙控制信道最好包含4224个位。

现在使用图25描述在卫星25上进行的，并且如图7所示的符号速率对齐过程。在从广播站23接收的独立上行链路信道之间进行速率对齐，以便校正各种广播站23的位速率基准和卫星TDM速率基准之间的时间差。由于不需要把所有广播站23同步到一个单独的位速率基准，所以速率对齐过程是有优势的。这样，广播站可以利用复杂度较低的设备进行工作，从而降低了费用。如图7所示，速率对齐过程包括通过在一个前同步的开始处加入一个位，撤消一个位或既不加入也不撤消来调整初级速率信道的长度的步骤。PRC位流368表明何时在卫星位速率基准和发送所接收的初级速率位信道或PRC位流的广播站 23的基准之间没有延迟。如370所示的PRC位流说明了把一个0插入前同步的过程，当广播站位速率基准滞后卫星的基准一个符号时该过程产生一个要校正的49符号前同步。如372所示，当卫星位速率基准滞后广播站的基准一个符号时，从一个48符号PRC前同步中清除一个0，从而产生一个47符号前同步。

继续参照图23，TSCC 362最好包括一个TDM标识374，和一个针对时隙1至96的时隙控制字376。TSCC 362如图26所示。TSCC 多路复用362最好包括233个8位符号。TDM标识374和96个时隙的时隙控制字或TSCW 376最好均为16位长。TSCC多路复用362 还包括一个构成舍入序列378的232位组。舍入序列378包括奇数位的0和偶数位的1。发送的第一位最好是最高有效位并且也是1.96 个时隙的时隙控制字包括如表4所示的位域。表4-时隙控制字位域组位域名长度 (位) 内容广播信道标识 (BCID) BCID 类型 2 00：本地BCID 01：区域性BCID 11：全世界BCID 10：对全世界BCID的扩展 BCID号 9 00000000：为未用信道保留 11111111：为测试信道保留 - 最后初级速率信道旗标 1 0：广播信道的非最后初级速率信道 1：广播信道的最后初级速率信道 - 识别的格式 2 00：WordStar 1 其它：RFU - 广播听众 1 0：公共听众 1：专门听众 - 保留 1 RFU

最好通过一个唯一的广播信道标识(BCID)来标识各个广播信道，该标识由一个BCID类型和一个BCID号构成。BCID类型最好包括一个本地BCID，一个区域性BCID，一个全世界BCID和一个对全世界BCID的扩展。全世界BCID指示特定广播信道的BCID对于任何地理区域内的任何时分多路复用位流均是合法的。换言之，BCID为位于世界任意位置上，并且在任意下行链路射束的任意时分多路复用载波上工作的无线接收器29标识出具体的广播信道。如上所述，每个卫星25最好通过三个下行链路射束发送信号，每个射束均具有两个差分极化TDM载波。区域性BCID对于某个特定的地理区域是合法的，其中相同的BCID在另一个地理区域中可以被用来唯一标识另一个广播信道。区域性BCID在特定区域的任意TDM下行链路上均是合法的。本地BCID仅对一个特定区域中的一个特定TDM载波是合法的。这样，相同的BCID可以被用在相同地理区域内的另一个射束上，或者可以用在另一个区域中以标识其它的广播信道。

继续参照图表5，TDM标识374的内容包含一个区域标识和一个 TDM号。区域标识唯一标识出一个接收TDM位流的区域。例如，一个区域可以是一个覆盖非洲大陆绝大部分的第一卫星的下行链路所服务的地理区域。区域标识可以唯一标识出分别覆盖亚洲和加勒比地区的卫星所服务的区域。TDM标识374中的TDM号位域定义了一个特定的TDM位流。奇数TDM号最好被用于左手极化(LHCP)TDM，偶数TDM号最好被用于右手极化(RHCP)TDM。

表5-TDM标识位域名长度 (位) 内容区域标识 4 0000：保留 0001：非星 0010：亚星 0100：加勒比星其它：RFU TDM号 4 0000：保留 0001：TDM1(LHCP) 0010：TDM2(RHCP) 0110：TDM6(RHCP) 其它：RFU 注意：奇数TDM号被用于左手极化 (LHCP)TDM，偶数TDM号被用于右手极化(RHCP)TDM 保留 6 RFU

如图23的模块380所示，最好使用Reed-Solomon(255，223) 编码以8位符号的方式对TSCC多路复用进行编码。编码生成多项式最好是 $g (x) = Π_{j = 112}^{143} (x - α^{11 j})$

其中α是F(x)=x8+x7+x2+x+1的根。

使用基底{1，α1，α2，α3，α4，α5，α6，α7}进行编码。各个符号被解释成：

{u7，u6，u5，u4，u3，u2，u1，u0}，u7是MSB，其中ui是αi的系数，相应地：

u7*α7+u6*α7+u5*α5+u4*α4+u3*α3+u2*α2+u1*α+u0

Reed-Solomon编码是系统的，即构成TSCC多路复用的前223 个符号在编码之前是信息符号。定时排第一的符号与x222关联，最后的符号与x0关联。最后32个符号是编码后的冗余符号。定时排第一的符号与x31关联，最后的符号与x0关联。

如图23所示，在进行Viterbi编码382之前不进行交织。在进行 Viterbi编码之前，在255个符号的Reed-Solomon模块后加入一个72 位舍入位组。72位舍入位组包括所有奇数位的“0”和偶数位的“1”。发送的第一位最好是MSB，该位为“1”。以和前面结合广播站23上的Viterbi编码所描述的特征相同的特征来使用具有R=1/2和k-7的 Viterbi编码。Viterbi编码与主帧前同步相同步，使得主帧前同步后面的第一个位就是Viterbi编码器提交的第一个位，该位受到RS编码数据的第一个位的影响。在Viterbi编码器的初始化期间，Viterbi编码器中的寄存器被设成0，其中在主帧前同步之后并且在多路复用位流的第一位出现之前进行Viterbi编码器的初始化。

如图23的模块366所示，一个主帧前同步被插入到串行符号TDM 流中。主帧前同步包括一个唯一字并且最好由QPSK调制信号的I和 Q分量上的具有相同时间同步的96位序列构成。使用图27所示的一个PRS生成器384可以实现扰频过程(模块364)并且把数据随机散布在TDM载波中。扰频器384产生一个伪随机序列，该序列最好以逐个符号的步长被模2加到TDM帧序列中。伪随机序列的一个符号由两个来自去扰频器384的连续位构成。伪随机序列可以具有一个诸如x11+x2+1的生成多项式。在各个帧中可以用诸如11111111(二进制) 的值对伪随机序列进行初始化，其中数值11111111(二进制)被提供给主帧前同步后的I分量的首位。

无线分段254的传送层如图28a，28b所示。无线分段传送层从无线接收器29的物理层接收TDM主帧前同步(模块386)。在传送层中执行的操作与在空间分段(图23)和广播分段(图18)中执行的操作相反。在去扰频(388)后，来自时隙控制信道(390)的数据被用来识别并选择属于相同广播信道的TDM时隙，其中无线接收器被调谐到上述广播信道。一个Viterbi解码器(模块392)被用来清除在卫星上执行的，并且前面结合图23中的模块382加以描述的编码。并且，一个Reed-Solomon解码器(模块394)对在空间站上执行的，并且前面结合图23中的模块380加以描述的编码进行解码。接着如模块396 所示，多路分解属于一个选定广播信道的TDM时隙以得到初级速率信道。通过图13中的模块294，296并且结合图10图解了多路分解。参照图28b中的模块398和400，如前面图11所示，使用单个初级速率信道的头对初级速率信道进行速率对齐。在初级速率信道同步和重新多路复用(模块402)之后，执行Viterbi解码(模块404)以清除在广播分段的传送层中执行的，并且前面结合图18中的模块342加以描述的编码。使用一个Reed-Solomon解码器(模块408)对符号顺序进行去交织(模块406)和解码，这个过程是在广播分段的外部传送层306上执行的，用于得到广播信道的广播信道处理的逆处理。这样，一个接收时分多路复用位流被去扰频以纠正TDM传输中的差错，被解码以恢复出广播信道，并且接着被去扰频以纠正广播信道差错。

前面选择了某些有优点的实施例对本发明进行了说明，本领域的技术人员应当理解在不偏离所附权利要求书定义的本发明的范围的前提下可以作出各种改变和修改。

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卫星直接无线广播系统的信令协议

本发明涉及卫星广播系统，格式化(formatting)广播数据的信令波 形，和传送卫星有效负载的处理和远程无线接收器。

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