【国家标准】GYT 220.9-2008 移动多媒体广播 第9部分：卫星分发信道帧结构、信道编码和调制

008移动多媒体广播 第 9 部分： 卫星分发信道帧结构、信道编码和调制 : 008布 2008 008 I 目 次 前言 . 言 . 范围 . 规范性引用文件 . 术语、定义、缩略语和约定 .语和定义 . 1 略语 . 2 号和操作符 . 3 本号 . 3 留 . 3 4 系统描述 .述 . 3 发数据适配 . 4 发数据帧结构 . 5 输速率适配、能量扩散、外编码、卷积交织和内编码 . 7 发同步信号生成 . 8 座映射 . 10 带成形 . 10 交调制 . 11 附录A（资料性附录）调制时刻与广播信道及分发信道发送时刻的时间关系 . 16 附录B（规范性附录）. 17 附录C（规范性附录）. 18 附录D（资料性附录）系统传输符号率选择 . 19 附录E（资料性附录）系统时钟的生成 . 20 参考文献 . 21 008 前 言 220移动多媒体广播为系列标准。 第1部分：广播信道帧结构、信道编码和调制； 第2部分：复用； 第3部分：电子业务指南； 第4部分：紧急广播； 第5部分：数据广播； 第6部分：条件接收； 第7部分：接收解码终端技术要求； 第8部分：复用器技术要求和测量方法。 本部分为 220的第9部分。 本部分的附录B、附录录A、附录本部分由全国广播电视标准化技术委员会归口。 本部分起草单位：国家广播电影电视总局广播科学研究院、北京华信泰机电设备有限公司、北京泰美世纪科技有限公司、上海瑞高信息技术有限公司。 本部分主要起草人：闫鸣生、海波、宋伯炜、吴敏、陶涛、顾伟峰、封斌。 008 引 言 220 的本部分的发布机构提请注意如下事实，使用者声明符合本部分时，可能使用涉及本部分有关内容相关授权的和正在申请的专利。 本部分的发布机构对于专利的范围、有效性和验证资料不提出任何看法。 专利持有人已向本部分的发布机构保证，愿意同任何申请人在合理和非歧视的条款和条件下，就使用授权许可进行协商。该专利持有人的声明已向本部分的发布机构提交。 下表列出专利权利人的信息： 专利权利人 联系地址 联系人 邮政编码 电话 电子邮件 北京华信泰机电设备有限公司 北京市海淀区知春路61号4层东区 姚迎春 100190 68379146 部分的某些内容有可能涉及其他专利。本部分的发布机构不应承担识别这些专利的责任。 008 1 移动多媒体广播 第 9 部分： 卫星分发信道帧结构、信道编码和调制 1 范围 220的本部分规定了移动多媒体广播卫星分发信道帧结构、信道编码和调制。 本部分适用于通过分发信道向地面转发系统分发移动多媒体广播信道数据，使地面转发系统与卫星广播信道同步分发移动多媒体广播视频、音频和数据信号。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过220的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误内容）或修订版均不适合于本部分。然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。 177001999 卫星数字电视广播信道编码和调制标准 移动多媒体广播 第1 部分：广播信道帧结构、信道编码和调制 移动多媒体广播 第2 部分：复用 3 术语、定义、缩略语和约定 语和定义 下列术语和定义适用于 220的本部分。 准时钟 高精度参考时钟源产生的时钟信号。 统时钟 基准时钟产生的，用于分发信道的数据和时间同步信号的驱动时钟。 统零时刻 对应于和移位寄存器状态均为初始值的时刻，其中和为在物理层分发信道的两个正交信道上分别叠加的伪随机序列 。 统时间 由系统零时刻开始，以系统时钟驱动的系统时钟脉冲计数累加值。 发数据符号率 发信道数据的传输符号率。 隙 移动多媒体广播系统物理层信号帧中的具有固定时间长度的信号片断，可由终端单独接收。 发同步信号 on 理层传输信号帧中调制有分发信道的时间、频率同步信息的一段信号，用于地面转发系统的时间频率同步。 008 2 发数据包 n 理层分发信道的传输数据中包含了某一个时隙、单个物理频点对应传输的一段分发信道数据。 发传输包 发数据包中固定长度为 188 字节的数据段，其内容包含分发数据调制信息和一段分发数据。 发传输帧 19 个分发传输包组成具有固定长度的数据段，其内容包含分发数据调制信息和一段分发数据。 配包 度为188字节，其内容固定、不包含分发数据调制信息和分发数据的特殊传输包。 制时刻 o f 当前分发数据包对应的时隙起始点在地面转发系统中发射的系统时间。 统时间循环周期 的循环周期的最小公倍数所确定的系统时钟计数值。 统时间循环周期数 of 统上电或系统复位开始，系统时间循环周期个数。 点 of 点编号的缩写，每个频点唯一对应一个中心频率。参见3。 播信道调制输出时刻 o of 时隙起点在广播调制器上的调制输出的时刻包括日期、时、分、秒等信息。 偏移量 00 略语 下列缩略语适用于 220 的本部分。 (8421 ( 二进制相移键控 ( 循环冗余校验 ( 修正的儒略日期 ( 伪随机噪声序列 ( 正交幅度调制 ( 正交频分复用 ( 正交相移键控 ( 世界协调时 ( 比特串，左位在先 ( 多项式余数，高阶在先 008 3 ( 有符号整数，高位在 先 ( 无符号整数，高位在先 号和操作符 下列符号适用于 220 的本部分 。 基准时钟频率值 系统时钟频率值 n 一个分发数据包中的分发数据帧数目 I，Q 调制信号的同相位正交相位分量 分发系统传输符号率 伪随机噪声序列1 伪随机噪声序列2 系统时间循环周期的时间值 系统零时刻 调制时刻 系统时间循环周期 系统时间循环周期数。 以下操作符适用于 220的本部分。 乘法 二进制模二加法 模运算 卷积操作符 本号 用于标识本部分的版本，以支持系统的兼容性识别。当前版本号为 1，后续版本号递增。 留 如未加特殊说明，本部分中的所有保留位应置为1。 4 系统描述 述 移动多媒体广播系统可通过卫星进行大面积广播覆盖。对于卫星覆盖的阴影区，需要采用地面转发系统对信号进行增补。为了提高转发信号的质量，采用独立的分发信道向地面转发系统分发广播信道数据，供地面转发系统与卫星广播信道同步广播。 移动多媒体广播及卫星分发系统框图见图 1。广播前端由两部分组成：广播信道调制和分发信道调制。广播信道调制，采用 准，输出的信号通过卫星转发后直接供用户终端接收。分发信道调制对广播信道调制部分完成比特交织后的数据和控制信息进行适配、数据封装、能量扩散、分发信道编码，与同步信号复合后再进行调制，形成分发信道上行信号，由卫星发往地面转发系统。地面转发系统对分发信道下行信号进行解调及同步信号提取， 经数据解包与延迟控制后重新进行 制，生成与卫星广播信号同步的转发信号，供用户终端接收。 008 4 . 移动多媒体广播及卫星分发系统框图 发数据适配 分发信道的输入是广播信道调制部分完成比特交织后的数据和控制信息，分发数据按照逐时隙、逐频点的顺序输入，即先传同一时隙不同频点的数据，再传下一时隙不同频点的数据，并且同一时隙中同一频点的数据传输完毕后再按图 2规定频点次序传输同一时隙下个频点的数据，分发信道的分发数据结构见图 2。 分发数据包(发数据包(发数据包(发数据包(发数据包(发数据包(发数据包(发数据包(发数据包(5 分发信道的分发数据结构 图 2 中的分发数据包(T m,示第发数据包的结构见表1。 表 1 分发数据包结构 语 法 位 数（比特） 标识符 分发数据包() 时隙号 6 节交织器同步标识 1 置变更指示 1 播信道保留字 8 点编号 8 008 5 表 1 分发数据包结构（续） 中心频率 32 号带宽 4 扰模式 4 射模式 2 留 6 分发数据 27648n 时隙号 6 位字段，参见 22 7。 字节交织器同步标识 1 位字段，参见 22 7。 配置变更指示 1 位字段，参见 22 7。 广播信道保留字 8 位字段，参见 22 7。 频点编号 8 位字段，参见 22 3。 中心频率 32 位字段，参见 3。 信号带宽 4 位字段，参见 22 3。 加扰模式 4位字段，取值参见 220 8。 映射模式 2 位字段，参见 22 9。 分发数据 27648n 位字段，广播信道调制部分完成比特交织后的数据。 分发数据包中分发数据的数据量字段长度见表 2。 表 2 分发数据包中分发数据的数据量 信号带宽 分发数据包的符号数量 调制方式 n 分发数据的比特数 27648 55296 27648 16 110592 138240 0 276480 838240 160 552960 分发数据帧结构 将一个分发数据包的分发数据拆分成 n 个分发数据帧。分发数据帧由分发数据帧头和净荷组成。分发数据帧头长度为 21 字节，净荷的长度为 3456 个字节。一个分发数据帧拆分到 19 个分发传输包中，每个分发传输包长度为 188 字节，分发数据帧的生成见图 3。其中，第 1个分发传输包由 5 字节包头、21 字节分发数据帧头和 162 字节分发数据组成，其余 18 个分发传输包均由 5 字节包头和 183 字节分发数据组成。 008 6 分发数据包(发数据帧0分发数据帧头分发数据包包头分发数据分发数据帧1 分发数据帧发传输包1分发数据 分发数据 分发数据分发传输包18分发传输包头图 3 分发数据帧的生成 发数据帧头 分发数据帧头见表 3。 表 3 分发数据帧头 语 法 位 数（比特） 标识符 分发数据帧头() 时隙号 6 节交织器同步标识 1 置变更指示 1 播信道保留字 8 点编号 8 心频率 32 号带宽 4 扰模式 4 射模式 2 留 6 调制时刻 32 留 4 扩展段标识 4 展段 40 6 调制时刻 32 位字段， 表示当前分发数据包对应的时隙起始点在地面转发系统中发射的系统时间。 参见附录A。 008 7 扩展段标识 4 位字段，表示扩展段携带信息的类型，定义见表 4。 表 4 扩展段标识 值 描述 0据包所对应的时隙起始点在广播信道调制器上的调制输出时刻 0留 扩展段 40 位字段，用以传输扩展段标识所定义的系统信息位字段。 当扩展段标识值为 0示数据包所对应的时隙起始点在广播信道调制器上的广播信道调制输出时刻。该字段在每个 0 时隙所对应的分发数据包的第一个分发数据帧头内定义。数据格式见附录 B。 当扩展段标识值为 0，该字段保留。 6位字段。包含了于本帧分发信息帧头的循环冗 余校验。在处理完不含录其它字段 其它字段参见表1。 发传输包头 分发传输包头见表5。 表 5 分发传输包头 语 法 位数 标识符 分发传输包头() 起始码字 28 计数值 12 起始码字 28位字段，取值见表6。 表 6 起始码字取值 取值 应用场合 0发数据包的第一个分发传输包 0发数据包的其他分发传输包 0留 0留 0配包 包计数值 12 位字段，在一个分发数据包内每个分发传输包该字段逐包递增，增量为 1。分发数据包内第一个分发传输包的该字段置为 0输速率适配、能量扩散、外编码、卷积交织和内编码 系统按照 177001999传输速率要求，根据分发信道的传输带宽确定了系统分发数据的传输符号率，参见附录D。 当系统分发传输能力大于需要传输的数据时，必须采用插入适配包的形式进行传输速率适配，适配方法为：当分发信道尚未完成对分发传输包数据封装时，分发信道自动插入适配包发送，至完成对分发传输包数据封装时为止。 008 8 适配包长度为188字节，适配包包头的起始码字取值见表6， 包计数值为0包内容由183字节0能量扩散、外编码、卷积交织和内编码遵照 17700发同步信号生成 分发同步信号为两路扩频信号T x、T y，这两路扩频信号所使用的扩频序列分别为二进制伪随机序列。其中T 信号生成 信号生成器的移位时钟与系统时钟同步，且频率相同。系统时钟的产生参见附录E。 所示的伪随机序列生成器产生，生成多项式为：x4+x3+，移位寄存器初始值为 0110101010010。 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0图 4 伪随机序列生成器 所示的伪随机序列生成器产生，生成多项式为：x8+x6+x3+x+1，移位寄存器初始值为 011010101001010101。 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1图5 同步信息编码 比特同步信息编码数据，在每个系统时间循环周期内共调制 218系统零时刻开始，每个系统时间循环周期内调制的 218比特同步信息编码数据， 共分为 1024 个同步信息编码帧。 其中 01022 帧每个同步信息编码帧的长度为 256 比特， 第1023 帧同步信息编码帧的长度为 255 比特。系统零时刻开始调制同步信息编码的第 0 帧第1 比特数据。 同步信息编码帧格式定义见表 7。 表 7 同步信息编码帧格式（256 或 255 比特） 系统时间循环周期数 32 息类别 8 标志 16 计数值 10 留字 14或13 息数据段 160 6 统时间循环周期数 表示从系统复位开始至当前经历了多少个系统时间循环周期，初值为零，每经过时间 公式1）后，系统时间循环周期数加1。 信息类别 8位字段，指示本帧信息数据段的信息类别，定义见表8。 表 8 信息类别 008 9 值 描述 0信息 0展时间信息 0留 帧标志 16 位字段，指示同步信息编码帧的标识，由“1110101110010000”组成。 帧计数值 01023, 系统零时刻开始为 0，每帧加 1。 保留字 01022 帧同步信息编码帧的保留字长度为 14 比特，第 1023帧的保留字长度为 13 比特。 信息数据段 160位字段，其信息内容由信息类别字段决定，当信息类别 字段为0字段内容为全1。当信息类别字段为0字段内容为扩展时间信息，定义见表9。 表 9 扩展时间信息 语 法 位数 标识符 扩展时间信息() 0 偏移量 26 留 94 间信息 40位字段，表示当前同步信息编码帧第一比特的的第一个比特在分发信道上行站发送的据格式参见附录B。 秒偏移量 26位字段，表示当前同步信息编码帧第一比特的偏移量格式见附录B。 6位字段，包含了于本帧除本字段外的信息编码循环冗余校验。 发同步信号生成 分发同步信号的两个支路T x、T 中与同步信息编码生成T x，与逻辑“1”异或生成T y，如图6所示。 异或”1同步信息编码图6 分发同步信号T x、T 图 4 所示移位寄存器的初始值状态为的伪码循环周期起点，每个的伪码循环周期调制 1比特同步信息编码信息。 制信息内容全部为“1”。 统零时刻与系统时间的产生 008 10 系统零时刻对应于和移位寄存器状态均为初始值的时刻。以该时刻为起始时刻，根据系统时钟脉冲进行累加计数，即产生系统时间。系统时间有效值为 0 （ 经过时间 公式1）后，和移位寄存器状态同时回到初始值，此时累加计数器清零，系统时间为零并重新开始累加计数。 (1) 1 (2) 式(1)中： 系统时间循环周期的时间值 系统时钟频率值 系统时间循环周期 式(2)中： 伪码循环周期 伪码循环周期 座映射 内编码之后两个支路（X、Y）的数据信号与系统时钟同步，且速率值与系统时钟的频率值相同。数据信号(X、Y)与分发同步信号（T x、T y）进行星座映射，生成I、射方式如图7所示，星座图中已经进行了功率归一化。 . . .202920211202202比特顺序: 星座映射 带成形 008 11 在正交调制前，带平方根升余弦滚降滤波器具有式(3)定义的理论函数： 1)( = 当 )1( f N=2 交调制 基带信号经过正交上变频后产生射频信号，射频信号见式(4)： () Re 2 ) () ()j (4) 式中： S(t) 射频信号 载波频率 t) 成形后的基带信号 F(t) 008 16 附 录 A （资料性附录） 调制时刻与广播信道及分发信道发送时刻的时间关系 图 制时刻示意图 统零时刻。 卫星上行站分发信道发送时刻。 t t2 卫星上行站广播信道发送时刻。 t 0 t 1； T 2的值所对应的时间应不小于地面转发设备的最大处理时间。 ：调制时刻， 调制时间， 1 + 。 008 17 附 录 B （规范性附录） 间及秒信息的表示 间见图 40 位字段（，前16 位表示 24 位按4 位码，共6 个数字分别表示时、分、秒的时间。 0 23 24 39 110图 间 其中： H 10为期的转换