光电混合单频网广播方法及系统
阅读：1发布：2020-12-14
专利汇可以提供光电混合单频网广播方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种光电混合单频网广播方法及系统，其中，该方法包括以下步骤：控制中心同时向无线电发射机和可见光发射机发送数据流和控制 信号 ，并且利用单频网适配器保证其与发射机之间的同步，无线电发射机和可见光发射机的在数/模转换之前的 数字信号 处理过程保持一致，之后不同的发射机根据不同信号的物理特征分别进行处理，获得并发送无线 电信号 和可见 光信号 ，接收机可以单独接收无线电信号或可见光信号，也可以同时接收两种信号并进行不同方式的 叠加 。该方法实现等效的混合单频网系统构架，节省 频率 资源，提高 频谱 利用率，并使接收机能够对无线电信号和可见光信号进行接收和合并，实现室内外信号 覆盖 的无缝衔接和信号接收的无缝切换。，下面是光电混合单频网广播方法及系统专利的具体信息内容。
1.一种光电混合单频网广播方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，通过控制中心向无线电发射机和可见光发射机同时发送数据流和控制信号，并且利用单频网适配器保证所述数据流与所述无线电发射机之间的同步；
步骤S2，所述无线电发射机和所述可见光发射机在数/模转换之前进行相同的数字信号处理，之后根据不同信号的物理特征分别进行模拟信号处理，以获得无线电信号和可见光信号；
步骤S3，通过接收机单独接收所述无线电信号或所述可见光信号，或同时接收到所述无线电信号和所述可见光信号，并根据预设方式将所述无线电信号和所述可见光信号叠加。
2.根据权利要求1所述的光电混合单频网广播方法，其特征在于，所述光电混合单频网广播方法中应用的无线电系统包括但不限于地面数字电视广播系统，其中，所述地面数字电视广播系统的标准包括但不限于DTMB、DTMB-A、ISDB-T、ATSC、ATSC3.0、DVB-T和DTB-T2。
3.根据权利要求1所述的光电混合单频网广播方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：
所述控制信号由控制中心发送，所述控制信号包括但不限于交织方式、信道编码方式、调制方式、组帧方式、中频频点和帧结构；
所述单频网适配器将兆帧初始化包MIP添加到所述数据流中，所述兆帧初始化包MIP包含但不限于标准频率和标准时间。
4.根据权利要求1所述的光电混合单频网广播方法，其特征在于，所述无线电发射机和所述可见光发射机在数/模转换之前相同的数字信号处理过程包含但不限于扰码、信道编码、调制、交织、组帧、基带信号成型、基带信号上变频为中频信号、数字滤波、I路与Q路混合和数/模转换。
5.根据权利要求1所述的光电混合单频网广播方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
所述无线电发射机在数/模转换后，将中频信号上变频为射频信号，并使用天线向接收机发送无线电信号；
所述可见光发射机在数/模转换之后，通过光调制方法，将中频信号加载于驱动发光二极管的直流偏置，使用所述发光二极管向接收机发送可见光信号。
6.根据权利要求1所述的光电混合单频网广播方法，其特征在于，所述接收机使用天线接收所述无线电信号，使用光探测器接收所述可见光信号，或接收所述无线电信号和所述可见光信号的混合信号。
7.根据权利要求1和6所述的光电混合单频网广播方法，其特征在于，所述接收机接收所述混合信号时，所述无线电信号和所述可见光信号需添加不同的权重进行合并，其中，所述合并的方法包含但不限于最大比合并、等增益合并和选择合并。
8.根据权利要求1和6所述的光电混合单频网广播方法，其特征在于，所述无线电信号和所述可见光信号各自有独立的信号通路和自动增益控制，以确保两种信号的独立接收和混合接收，其中，不同接收模式的模/数转换过程和数字信号处理过程是统一的，均等效为单路接收的情况。
9.根据权利要求1所述的光电混合单频网广播方法，其特征在于，所述无线电发射机和所述可见光发射机工作在相同的中频频率，以实现等效光电混合单频组网。
10.一种光电混合单频网广播系统，其特征在于，包括：
控制模块，用于通过控制中心向无线电发射机和可见光发射机同时发送数据流和控制信号，并且利用单频网适配器保证所述数据流与所述发射机之间的同步；
发射机模块，用于所述无线电发射机和所述可见光发射机在数/模转换之前进行相同的数字信号处理，之后根据不同信号的物理特征分别进行模拟信号处理，以获得无线电信号和可见光信号；
接收机模块，用于通过接收机单独接收所述无线电信号或所述可见光信号，或同时接收到所述无线电信号和所述可见光信号，并根据预设方式将所述无线电信号和所述可见光信号叠加。
光电混合单频网广播方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种光电混合单频网广播方法及系统。
背景技术
[0002] 以数字电视地面广播(DTTB)系统为代表的无线电广播系统作为人们日常生活中最重要的信息和娱乐来源之一，近几十年来得到了广泛的普及，无线电通信技术和标准也得到了迅速的发展。数字电视与模拟电视相比，具有抗干扰能力强、频谱效率高、支持多种复用方式、支持多种增值业务等特点。与卫星系统、有线网络等多种无线电广播系统相比，基于地面电视发射塔的DTTB系统可以适应更灵活、更复杂的接收环境，被公认为最重要的数字电视广播系统，具有最广泛的受众。
[0003] 目前，室内信号传输需求比室外环境要大得多，然而广域覆盖的无线电系统很难实现对室内环境的高质量覆盖。这不仅是因为来自室外的无线电信号将被建筑物的外墙屏蔽，而且还因为室内相对密集的散射体构成了比较复杂的多径环境。在这种情况下，需要对室内无线信道进行测量和建模，还需要额外的技术来补偿室内无线电信号的传输损耗，才能改善广域覆盖的无线电系统的室内覆盖性能。从另外的角度去想，可以借助适用于室内覆盖的无线通信系统，将之与广域覆盖的无线电系统相结合，以实现更广泛更深入的覆盖，而需要考虑的问题就是不同系统之间的兼容性和切换的稳定性。
[0004] 随着发光二极管(LED)的迅速发展，可见光通信(VLC)作为一种新型的无线光通信技术，近年来逐渐受到学术界和业界的广泛关注和研究。VLC提供了巨大的系统容量和丰富的频谱带宽，避免了基于射频无线电的方案中频谱的过度拥挤和授权的问题；VLC还能实现极高的符号传输速率，尤其适用于接入设备密度较高和网络覆盖范围有限的场合。此外，VLC还有许多其他优点，包括基础设施普遍、传输频带宽、无需占用现有频谱资源、无电磁干扰、设备成本低寿命长安全环保等，具有非常广阔的发展前景。
[0005] 室内环境非常适合VLC的应用，因此可以将现有的无线电系统与可见光系统相结合，将无线电信号的覆盖范围从室外扩展到室内，并保持接收性能的稳定。
发明内容
[0006] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0007] 为此，本发明的一个目的在于提出一种光电混合单频网广播方法，该方法通过无线电系统和可见光系统的结合提升了广播系统的室内覆盖性能。
[0008] 本发明的另一个目的在于提出一种光电混合单频网广播系统。
[0009] 为达到上述目的，本发明一方面提出了光电混合单频网广播方法，包括以下步骤：步骤S1，通过控制中心向无线电发射机和可见光发射机同时发送数据流和控制信号，并且利用单频网适配器保证所述数据流与所述无线电发射机之间的同步；步骤S2，所述无线电发射机和所述可见光发射机在数/模转换之前进行相同的数字信号处理，之后根据不同信号的物理特征分别进行模拟信号处理，获得无线电信号和可见光信号；步骤S3，通过接收机单独接收所述无线电信号或所述可见光信号，或同时接收到所述无线电信号和所述可见光信号，并根据预设方式将所述无线电信号和所述可见光信号叠加。
[0010] 本发明实施例的光电混合单频网广播方法，通过无线电系统和可见光系统的结合，利用可见光系统的室内传输优势，补偿了无线电系统在室内覆盖方面的不足；通过对无线电发射机和可见光发射机的合理设计，实现了等效的混合单频网系统构架，节省频率资源，提高频谱利用率；通过对接收机的设计，使其能够对两种信号进行接收和合并，实现了室内外信号覆盖的无缝衔接和信号接收的无缝切换。
[0011] 另外，根据本发明上述实施例的光电混合单频网广播方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0012] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述光电混合单频网广播方法中应用的无线电系统包括但不限于地面数字电视广播系统，其中，所述地面数字电视广播系统的标准包括但不限于DTMB、DTMB-A、ISDB-T、ATSC、ATSC3.0、DVB-T和DTB-T2。
[0013] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S1还包括：所述控制信号由控制中心发送，所述控制信号包括但不限于交织方式、信道编码方式、调制方式、组帧方式、中频频点和帧结构；所述单频网适配器将兆帧初始化包MIP添加到所述数据流中，所述兆帧初始化包MIP包含但不限于标准频率和标准时间。
[0014] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述无线电发射机和所述可见光发射机在数/模转换之前相同的数字信号处理过程包含但不限于扰码、信道编码、调制、交织、组帧、基带信号成型、基带信号上变频为中频信号、数字滤波、I路与Q路混合和数/模转换。
[0015] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S2还包括：所述无线电发射机在数/模转换后，将中频信号上变频为射频信号，并使用天线向接收机发送无线电信号；所述可见光发射机在数/模转换之后，通过光调制方法，将中频信号加载于驱动发光二极管的直流偏置，使用所述发光二极管向接收机发送可见光信号。
[0016] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述接收机使用天线接收所述无线电信号，使用光探测器接收所述可见光信号，或接收所述无线电信号和所述可见光信号的混合信号。
[0017] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述接收机接收所述混合信号时，所述无线电信号和所述可见光信号需添加不同的权重进行合并，其中，合并方法包含但不限于最大比合并、等增益合并和选择合并。
[0018] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述无线电信号和所述可见光信号各自有独立的信号通路和自动增益控制，以确保两种信号均可独立接收。
[0019] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述无线电发射机和所述可见光发射机工作在相同的中频频率，以实现等效光电混合单频组网，其中，不同接收模式的模/数转换过程和数字信号处理过程是统一的，均等效为单路接收的情况。
[0020] 为达到上述目的，本发明另一方面提出了一种光电混合单频网广播系统，包括：控制模块，用于通过控制中心向无线电发射机和可见光发射机同时发送数据流和控制信号，并且利用单频网适配器保证所述数据流与所述发射机之间的同步；发射机模块，用于所述无线电发射机和所述可见光发射机在数/模转换之前进行相同的数字信号处理，之后根据不同信号的物理特征分别进行模拟信号处理，获得无线电信号和可见光信号；接收机模块，用于通过接收机单独接收所述无线电信号或所述可见光信号，或同时接收到所述无线电信号和所述可见光信号，并根据预设方式将所述无线电信号和所述可见光信号叠加。
[0021] 本发明实施例的光电混合单频网广播系统，通过无线电系统和可见光系统的结合，利用可见光系统的室内传输优势，补偿了无线电系统在室内覆盖方面的不足；通过对无线电发射机和可见光发射机的合理设计，实现了等效的混合单频网系统构架，节省频率资源，提高频谱利用率；通过对接收机的设计，使其能够对两种信号进行接收和合并，实现了室内外信号覆盖的无缝衔接和信号接收的无缝切换。
[0023] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024] 图1是本发明一个实施例的光电混合单频网广播方法流程图；
[0025] 图2是本发明一个实施例的光电混合单频网广播方法的流程框图；
[0026] 图3是本发明实施例提供的光电混合单频网广播方法的发射机框图；
[0027] 图4是本发明实施例提供的信号帧结构示意图；
[0028] 图5是本发明实施例提供的光电混合单频网广播系统的网络构架示意图；
[0029] 图6是本发明实施例提供的光电混合单频网广播系统的结构示意图。
具体实施方式
[0030] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0031] 本发明实施例基于VLC对室内环境的适用性，将现有的无线电系统与可见光系统相结合，将无线电信号的覆盖范围从室外扩展到室内，并保持接收性能的稳定。这样的光电混合单频网广播系统相比单一系统而言，可以实现室内室外信号覆盖的无缝衔接和信号接收的无缝切换。
[0032] 在网络构架的设计上，单频网由于其节省频率资源、提高频谱利用率的优点，可以实现高效可靠的信号覆盖。在单频网框架内，不同的发射机在同一频率信道上同步广播同一节目内容，有着补偿时延、节约功耗、克服远近效应等优势。通过合理的设计，可以将无线电系统和可见光系统的频谱进行调整和统一，构成等效的光电混合单频组网架构，使无线电信号和可见光信号能够共享模数转换器，从而实现对基带信号的统一处理，降低硬件成本。
[0033] 为了实现单频网构架，需要对无线电发射机和可见光发射机进行合理设计，重点是对现有的可见光发射机的调整。传统的可见光发射机多采用基带调制，数字基带信号经数模转换器变为模拟信号，直接驱动LED，并且要求这样的信号是正的实信号。在本发明实施例中，可见光发射机不再采用基带调制以及针对可见光信号的特殊调制方式，而是采用中频调制并使用I/Q混频器生成实信号，与无线电信号处理保持一致。携带信息的可见光信号加载在驱动LED的直流偏压上，确保LED发送的是正信号。
[0034] 当接收机在室内和室外边界附近或者类似的环境中时，可以认为其同时处于无线电系统和可见光系统的覆盖范围之内，可以同时接收两种信号。所以本发明实施例中的接收机不仅能够分别独立接收无线电信号和可见光信号，还可以接收两者混合信号并进行不同方式的叠加。
[0035] 下面参照附图描述根据本发明实施例提出的光电混合单频网广播方法及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的光电混合单频网广播方法。
[0036] 图1是本发明一个实施例的光电混合单频网广播方法流程图。
[0037] 如图1所示，该光电混合单频网广播方法包括以下步骤：
[0038] 在步骤S1，通过控制中心向无线电发射机和可见光发射机同时发送数据流和控制信号，并且利用单频网适配器保证数据流与无线电发射机之间的同步。
[0039] 具体地，如图2所示，控制中心同时向无线电发射机和可见光发射机发送数据流和控制信号，并且利用单频网适配器保证其与发射机之间的同步。
[0040] 进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤S1还包括：控制信号由控制中心发送，控制信号包括但不限于交织方式、信道编码方式、调制方式、组帧方式、中频频点和帧结构等信息；单频网适配器将兆帧初始化包MIP添加到数据流中，兆帧初始化包MIP包含但不限于标准频率和标准时间等信息。
[0041] 需要说明的是，光电混合单频网广播方法中应用的无线电系统包含但不限于地面数字电视广播系统，优选地，包括DTMB、DTMB-A、ISDB-T、ATSC、ATSC3.0、DVB-T、DTB-T2等多种标准。
[0042] 控制中心发送的数据流就是广播要发送的多媒体节目数据，发送的控制信号包含但不限于交织方式、信道编码方式、调制方式、组帧方式、中频频点、帧结构等信息；单频网适配器将兆帧初始化包(MIP)添加到数据流中，包含但不限于标准频率、标准时间等信息。
[0043] 唯一的控制中心控制网络中的所有发射机，每一个发射机都由一个单频网适配器控制，以实现单频网架构。
[0044] 在步骤S2中，无线电发射机和可见光发射机在数/模转换之前进行相同的数字信号处理，之后根据不同信号的物理特征分别进行模拟信号处理，获得无线电信号和可见光信号。
[0045] 也就是说，如图2所示，无线电发射机和可见光发射机的在数/模转换之前的数字信号处理过程保持一致，之后不同的发射机根据不同信号的物理特征分别进行处理和发送。
[0046] 如图3所示，本发明实施例在在数/模转换之前相同的数字信号处理过程包含但不限于扰码、信道编码、调制、交织、组帧、基带信号成型、基带信号上变频为中频信号、数字滤波、I路与Q路混合和数/模转换等。
[0047] 进一步地，在本发明的一个实施例中，无线电发射机和可见光发射机工作在相同的中频频率，实现等效的光电混合单频组网。优选地，室内范围的可见光系统可以采用多个LED共用光调制器的方案，实现可见光单频组网。
[0048] 无线电发射机在数/模转换之后，将中频信号上变频为射频信号，并使用天线发送无线电信号；可见光发射机在数/模转换之后，通过光调制方法，将中频信号加载于驱动LED的直流偏置，使用LED发送可见光信号。
[0049] 进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤S2还包括：
[0050] 无线电发射机在数/模转换后，将中频信号上变频为射频信号，并使用天线向接收机发送无线电信号；
[0051] 可见光发射机在数/模转换之后，通过光调制方法，将中频信号加载于驱动发光二极管的直流偏置，使用发光二极管向接收机发送可见光信号。
[0052] 在步骤S3中，通过接收机单独接收无线电信号或可见光信号，或同时接收到无线电信号和可见光信号，并根据预设方式将无线电信号和可见光信号叠加。
[0053] 具体地，接收机可以使用天线接收无线电信号，可使用光探测器接收可见光信号，或接收无线电信号和可见光信号的混合信号。其中，无线电信号和可见光信号各自有独立的信号通路和自动增益控制，以确保两种信号的独立接收和混合接收，其中，不同接收模式的模/数转换过程和数字信号处理过程是统一的，均等效为单路接收的情况。进一步地，在本发明的一个实施例中，接收机接收混合信号时，无线电信号和可见光信号可以添加不同的权重进行合并，合并方法包含但不限于最大比合并(MRC)、等增益合并(EGC)、选择合并(SC)等。
[0054] 也就是说，接收机可以单独接收无线电信号或可见光信号，也可以同时接收两种信号，并以不同合并方式对两种信号进行叠加。
[0055] 对两种信号无论是独立接收还是混合接收，模/数转换以及之后的解调、解码等数字信号处理过程是统一的，等效为单路接收的情况。
[0056] 下面通过具体的实施例来举例说明上述方法。
[0057] 实施例一
[0058] 本实施例给出在面向宽带数字地面广播的下行链路通信系统中的应用。该系统要求在给定带宽内提供四路下行标清数字电视广播业务，接收机只接收某一个发射机发送的无线电信号或者可见光信号。所涉及的方法流程和传输模式详述如下：
[0059] 控制中心同时向无线电发射机和可见光发射机发送数据流和控制信号，并且利用单频网适配器保证其与发射机之间的同步。
[0060] 上述传输业务需要进行四路标清数字电视广播业务传输，则将每个信号帧分为四个时域子信道、上行时隙以及信令信息。其中每一个子信道负责传输一项业务；上行时隙为上行信息的发送和接收提供条件；信令信息负责根据用户的上行信号反馈指示相应的业务。对于子信道中的每一项数字电视传输的子业务，其调制的方式如下：
[0061] 系统带宽为8MHz，信道带宽也为8MHz，无线电信号载波频率为634MHz，LED闪烁速度为10MHz。参考中国数字电视地面广播标准DTMB，模拟前端采用时域滤波成型，成型滤波器选择为SRRC滤波器，滚降因子为0.05，选择基本符号速率为7.56MHz，基本符号间隔为(1/7.56)us≈0.1323us。
[0062] 考虑到传输数字信号的随机化有助于传输信息处理，需对传输数字信号进行加扰，扰码是一个最大长度二进制的伪随机序列，生成多项式定义为
[0063] G(x)＝1+x14+x15
[0064] 该序列的初始相位定义为100101010000000。
[0065] 对扰码结果进行编码得到码字。采用的编码方法为前向纠错编码，由外码和内码级联而成，外码为BCH码，内码为等效编码码率为0.4的LDPC(7493,3048)码。对得到的码字进行星座映射，生成码字对应的复数符号，星座映射的方式为64QAM。时域交织采用基于星座符号的卷积交织编码，时域交织结果与系统信息参数组成频域数据块，每个频域数据块长为3780，其中包括3744个数据符号和36个系统信息参数符号。频域数据块经3780点IDFT变换得到时域数据块。
[0066] 采用TDS-OFDM作为组帧技术，选择由一个已知辅助序列及其前同步、后同步组成的保护间隔作为时域数据块之间的填充，其中，辅助序列为已知PN序列经过IDFT变换得到，长度为255个符号，前同步和后同步为该PN序列的循环扩展，前同步长度为82个符号，后同步长度为83个符号，保护间隔总长420个符号。将时域数据块和保护间隔组合成第一信号帧，每个第一信号帧中，根据当前帧的时序信号采用不同相位的PN序列作为辅助序列。
[0067] 上述的基带信号处理过程并不是在控制部分进行，控制中心只向各个发射机发送同步的原始数据和控制信号，控制信号包含上述的信道划分方式、信号帧结构、编码方式、调制方式等基带信号处理信息以及参数。
[0068] 单频网适配器将包含但不限于标准频率、标准时间等信息的MIP添加到数据流中，控制所有发射机的中频为10MHz。
[0069] 无线电发射机和可见光发射机的在数/模转换之前的数字信号处理过程保持一致，之后不同的发射机根据不同信号的物理特征分别进行处理和发送。
[0071] 不同发射机的组帧方式是一致的，都是将所有四路业务根据控制信息进行时域组帧，帧结构示意图见图4，得到发射信号。
[0072] 此后，不同发射机发送信号的方式有所不同：无线电发射机直接将中频信号上变频为射频信号，使用天线发送无线电信号；可见光发射机通过光调制方法将中频信号加载在驱动LED的直流偏置上，使用驱动电路将电压信号转换为电流信号，用于驱动多个不同的LED发光并调节发光强度。
[0073] 接收机可以单独接收无线电信号或可见光信号，也可以同时接收两种信号并进行不同方式的叠加。
[0074] 本发明实施例中接收机只接收某一个发射机发送的无线电信号或者可见光信号，所以只是单路接收，不存在选择性合并的问题。对于无线电信号，接收机使用天线接收并完成自动增益控制；对于可见光信号，接收机使用光探测器接收，检测光信号强度并转换为电信号，同样也要完成自动增益控制。这样得到的信号实际上是中频信号，之后的信号处理对于两种信号是一致的，包含但不限于模/数转换、滤波、下变频等，得到基带信号后经同步和解调解码得到传输数字信号，并可以根据信令信息的指示来解调自己需要的那路节目。
[0075] 实施例二
[0076] 本实施例给出在面向可选择业务的宽带无线数字通信的双工通信系统中的应用。该系统要求在给定带宽内提供四路下行标清数字电视广播业务，并且可以根据用户的上行反馈调整各路业务；上行链路采用WiFi实现，下行链路采用光电混合的单频网系统实现；系统可服务于多个用户，每个用户的接收机同时接收一路无线电信号和一路可见光信号。所涉及的方法流程和传输模式详述如下：
[0077] 控制中心同时向无线电发射机和可见光发射机发送数据流和控制信号，并且利用单频网适配器保证其与发射机之间的同步。
[0078] 上述传输业务需要进行四路标清数字电视广播业务传输，则将每个信号帧分为四个时域子信道、上行时隙以及信令信息。其中每一个子信道负责传输一项业务；上行时隙为上行信息的发送和接收提供条件；信令信息负责根据用户的上行信号反馈指示相应的业务，需要根据用户的上行反馈进行调整。对于子信道中的每一项数字电视传输的子业务，其调制的方式如下：
[0079] 系统带宽为30MHz，信道带宽也为30MHz，无线电信号载波频率为634MHz，LED闪烁速度为30MHz。模拟前端采用频域子载波成型实现频谱成型。选择基本符号速率为30.00MHz，基本符号间隔(1/30.00)us≈0.0333us，其有效信号带宽为28MHz，其中有效带宽外的频域子载波用于携带零符号(即虚拟子载波)。
[0080] 考虑到传输数字信号的随机化有助于传输信息处理，需对传输数字信号进行加扰，扰码是一个最大长度二进制的伪随机序列，生成多项式定义为
[0081] G(x)＝1+x14+x15
[0082] 该序列的初始相位定义为100101010000000。
[0083] 对扰码结果进行编码得到码字。采用的编码方法为前向纠错编码，由外码和内码级联而成，外码为BCH码，内码为编码码率0.5、码长64800比特的LDPC码。对得到的码字进行比特交织后，由星座映射生成码字对应的复数符号，星座映射的方式为64QAM。时域交织采用基于星座符号的卷积交织编码，时域交织结果在预定位置添加导频子载波和虚拟子载波组成频域数据块。每个频域数据块长为8192，其中前548个子载波为虚拟子载波，后7644个子载波中，1/6携带导频符号，5/6携带数据符号。频域数据块经8192点IDFT变换得到时域数据块。
[0084] 采用CP-OFDM作为组帧技术，选择时域数据块的循环扩展作为保护间隔填充，保护间隔总长512个符号。将时域数据块和保护间隔组合成第一信号帧。由于本实施例中考虑点对点转发通信，需由地址插入单元在信号同步头后添加预定的接收地址信息。
[0085] 同样地，上述的基带信号处理过程并不是在控制部分进行，控制中心只向各个发射机发送同步的原始数据和控制信号，控制信号包含上述的信道划分方式、信号帧结构、编码方式、调制方式等基带信号处理信息以及参数。
[0086] 单频网适配器将包含但不限于标准频率、标准时间等信息的MIP添加到数据流中，控制所有发射机的中频为10MHz。
[0087] 无线电发射机和可见光发射机的在数/模转换之前的数字信号处理过程保持一致，之后不同的发射机根据不同信号的物理特征分别进行处理和发送。
[0088] 各个发射机根据接收到的控制信号对原始数据进行基带处理，之后将基带信号上变频为统一频点的中频信号，并通过数字滤波、取实部、数/模转换等信号处理过程得到模拟中频信号。
[0089] 不同发射机的组帧方式是一致的，都是将所有四路业务根据控制信息进行时域组帧，帧结构示意图见图4，得到发射信号。
[0090] 根据信令信息中的指示，可以获得每一个用户上需要的业务信息，各个发射机由此来提取相应的时域子信道的子业务。对于用户不需要的业务，发送空白时隙即可。对于用户需要的业务，不同发射机发送信号的方式有所不同：无线电发射机直接将中频信号上变频为射频信号，使用天线发送无线电信号；可见光发射机通过光调制方法将中频信号加载在驱动LED的直流偏置上，使用驱动电路将电压信号转换为电流信号，用于驱动多个不同的LED发光并调节发光强度。
[0091] 接收机可以单独接收无线电信号或可见光信号，也可以同时接收两种信号并进行不同方式的叠加。
[0092] 本发明实施例中接收机同时接收一路无线电信号和一路可见光信号。对于无线电信号，接收机使用天线接收并完成自动增益控制；对于可见光信号，接收机使用光探测器接收，检测光信号强度并转换为电信号，同样也要完成自动增益控制。
[0093] 由于本发明实施例中的通信系统是单频网架构，所以这样得到的两路信号同样都是中频信号且频点相同，可以采用不同的策略合并为一路信号：采用最大比合并，则调整两路信号的加权系数，使得合并后的信噪比最大；采用等增益合并，则将两路信号进行同权合并；采用选择合并，则选择信道比较大的一路信号作为合并结果。
[0094] 对于选择性合并之后的信号，进行包含但不限于模/数转换、滤波、下变频等信号处理过程，得到基带信号后经同步和解调解码得到传输数字信号，并可以根据信令信息的指示来解调自己需要的那路节目。
[0095] 用户对于接收的业务是有选择权的，可以通过WiFi系统向发射端进行反馈，从而调节信令信息来变更自身的业务。由于WiFi系统的覆盖范围主要在室内，所以接收用户上行反馈的应该是光电混合系统中的可见光发射机，相应地，可见光发射机需要添加WiFi接收模块，并且将接收信息传输给可见光信号发射部分。
[0096] 实施例三
[0097] 本实施例给出在面向可定位的宽带数字地面广播的下行链路通信系统中的应用。该系统要求在给定带宽内提供四路下行标清数字电视广播业务；每个发射机除了传输业务数据外还需要传输用于定位的相关信息，而且室内的可见光发射机采用共用光调制器的方案实现可见光单频组网；接收机可以同时接收多路无线电信号和多路可见光信号。所涉及的方法流程和传输模式详述如下：
[0098] 控制中心同时向无线电发射机和可见光发射机发送数据流和控制信号，并且利用单频网适配器保证其与发射机之间的同步。
[0099] 上述传输业务需要进行四路标清数字电视广播业务传输，则将每个信号帧分为四个时域子信道、上行时隙以及信令信息。其中每一个子信道负责传输一项业务；上行时隙为上行信息的发送和接收提供条件；信令信息负责根据用户的上行信号反馈指示相应的业务，并插入用于定位的相关信息，包含但不限于发射机三维坐标、信号发送时间等，因定位原理和算法而异。对于子信道中的每一项数字电视传输的子业务，其调制的方式同实施例一。
[0100] 同样地，基带信号处理过程并不是在控制部分进行，控制中心只向各个发射机发送同步的原始数据和控制信号，控制信号包含上述的信道划分方式、信号帧结构、编码方式、调制方式等基带信号处理信息以及参数。
[0101] 单频网适配器将包含但不限于标准频率、标准时间等信息的MIP添加到数据流中，控制所有发射机的中频为10MHz。
[0102] 无线电发射机和可见光发射机的在数/模转换之前的数字信号处理过程保持一致，之后不同的发射机根据不同信号的物理特征分别进行处理和发送。
[0104] 接收机可以单独接收无线电信号或可见光信号，也可以同时接收两种信号并进行不同方式的叠加。
[0105] 本发明实施例中接收机可以同时接收多路无线电信号和多路可见光信号。对于无线电信号，接收机使用天线接收并完成自动增益控制；对于可见光信号，接收机使用光探测器接收，检测光信号强度并转换为电信号，同样也要完成自动增益控制。
[0106] 之后，从各路信号的信号帧的信令信息部分中提取出用于定位的相关信息，利用定位算法以及这些定位信息进行定位计算以实现定位。
[0107] 由于本发明实施例中的通信系统是单频网架构，接收的多路信号都是中频信号且频点相同，而且除了定位信息之外的业务数据信息是相同的，所以接收到的混合信号是经过多径信道影响的信号，需要进行均衡处理以消除多径影响。优选地，由于单频网造成的多径每一路都有有用功率，这些信号功率都应该得到合理利用，所以均衡处理可以与后续的多路信号选择性合并同时进行，合并方式可以与实施例二中的相应部分相同，也可以在此基础上进行改进。
[0108] 对于最终得到的一路接收信号，进行包含但不限于模/数转换、滤波、下变频等信号处理过程，得到基带信号后经同步和解调解码得到传输数字信号，并可以根据信令信息的指示来解调自己需要的那路节目。
[0109] 综上，如图5所示，根据本发明实施例提出的光电混合单频网广播方法，通过无线电系统和可见光系统的结合，利用可见光系统的室内传输优势，补偿了无线电系统在室内覆盖方面的不足；通过对无线电发射机和可见光发射机的合理设计，实现了等效的混合单频网系统构架，节省频率资源，提高频谱利用率；通过对接收机的设计，使其能够对两种信号进行接收和合并，实现了室内外信号覆盖的无缝衔接和信号接收的无缝切换。
[0110] 其次参照附图描述根据本发明实施例提出的光电混合单频网广播系统。
[0111] 图6是本发明一个实施例的光电混合单频网广播系统结构示意图。
[0112] 如图6所示，该光电混合单频网广播系统10包括：控制模块101、发射机模块102和接收机模块103。
[0113] 具体而言，控制模块101用于通过控制中心向无线电发射机和可见光发射机同时发送数据流和控制信号，并且利用单频网适配器保证数据流与发射机之间的同步。发射机模块102用于无线电发射机和可见光发射机在数/模转换之前进行相同的数字信号处理，之后根据不同信号的物理特征分别进行模拟信号处理，获得无线电信号和可见光信号；接收机模块103用于通过接收机单独接收无线电信号或可见光信号，或同时接收到无线电信号和可见光信号，并根据预设方式将无线电信号和可见光信号叠加。
[0114] 需要说明的是，前述对光电混合单频网广播方法实施例的解释说明也适用于该系统此处不再赘述。
[0115] 根据本发明实施例提出的光电混合单频网广播系统，通过无线电系统和可见光系统的结合，利用可见光系统的室内传输优势，补偿了无线电系统在室内覆盖方面的不足；通过对无线电发射机和可见光发射机的合理设计，实现了等效的混合单频网系统构架，节省频率资源，提高频谱利用率；通过对接收机的设计，使其能够对两种信号进行接收和合并，实现了室内外信号覆盖的无缝衔接和信号接收的无缝切换。
[0116] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0117] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0118] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0119] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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