ПОВТОРНЫЙ ЗАХВАТ СИГНАЛОВ СЕТИ БЕСПРОВОДНОГО ВЕЩАНИЯ
RECAPTURE OF WIRELESS BROADCAST SYSTEM SIGNALS

Ссылка на родственные заявки
Настоящая патентная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки № 60/669,554 под названием "TECHNIQUES FOR RE-ACQUISITION IN A MOBILE BROADCAST SYSTEM", поданной 7 апреля 2005 г., настоящим в явном виде включенной сюда посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится, в целом, к области телекоммуникаций, в частности к системам и способам поддержки устройства мобильной связи, способного осуществлять связь через сеть беспроводного вещания.
Предшествующий уровень техники
Сети беспроводного и проводного вещания широко распространены, обеспечивая разнообразный контент данных широкому кругу пользователей. Обычно сеть проводного вещания представляет собой кабельную сеть, доставляющую мультимедийный контент в большое количество домовладений. Кабельная сеть обычно включает в себя головные узлы и распределительные узлы. Каждый головной узел принимает программы из различных источников, генерирует отдельный модулированный сигнал для каждой программы, мультиплексирует модулированные сигналы для всех программ в выходной сигнал и передает свой выходной сигнал на распределительные узлы. Каждую программу можно распределять по широкой географической области (например, целому штату) или более ограниченной географической области (например, городу). Каждый распределительный узел покрывает конкретную область в широкой географической области (например, муниципальное образование). Каждый распределительный узел принимает выходные сигналы от головных узлов, мультиплексирует модулированные сигналы для программ, подлежащих распределению в своей области покрытия по разным частотным каналам, и передает свой выходной сигнал в домовладения в своей области покрытия. Выходной сигнал для каждого распределительного узла обычно переносит как национальные, так и местные программы, которые часто передаются посредством отдельных модулированных сигналов, которые мультиплексируются в выходной сигнал.
Сеть беспроводного вещания передает данные по радиосвязи на беспроводные устройства в области покрытия сети. Однако сеть беспроводного вещания может отличаться от сети проводного вещания в нескольких важных аспектах. Одно из отличий этих двух типов сетей состоит в том, что мобильные телефоны могут сталкиваться с прерываниями обслуживания или другой деятельностью, которая требует от них повторного захвата или повторной синхронизации с сигналом вещания, передаваемым в сети беспроводного вещания. Хотя этот вопрос ранее решался в различных беспроводных сетях разными способами, сохраняется необходимость в способах и техниках управления повторным захватом сигналов сети беспроводного вещания, которые позволяют повысить энергетическую экономичность телефона, который использует служебную, или управляющую, информацию вместо символов данных, для повторной синхронизации с сигналом, и который преимущественно использует множественные каналы данных как для глобальных сигналов, так и для локальных сигналов.
Сущность изобретения
Один аспект устройства мобильной связи предусматривает способ повторного захвата сигнала вещания сети беспроводного вещания. В соответствии с этим аспектом принимают сигнал вещания, имеющий служебную часть и часть данных, и обнаруживают отказ, если таковой существует, при приеме сигнала вещания. На основании отказа определяют участок служебной части для повторного захвата и затем повторно захватывают этот участок служебной части.
Другой аспект устройства мобильной связи также предусматривает способ повторного захвата сигнала вещания сети беспроводного вещания. В соответствии с этим другим аспектом принимают сигнал вещания, имеющий глобальную часть и локальную часть. Первый отказ, если таковой существует, обнаруживают в глобальной части, независимо от обнаружения второго отказа, если таковой существует, в локальной части. Затем сигнал вещания повторно захватывают, при обнаружении первого либо второго отказа.
Еще один аспект устройства мобильной связи предусматривает устройство, которое включает в себя приемник, способный принимать сигнал вещания из сети беспроводного вещания, причем сигнал вещания включает в себя глобальную часть и локальную часть. Устройство также включает в себя процессор, способный обнаруживать первый отказ, если таковой существует, в глобальной части, независимо от обнаружения второго отказа, если таковой существует, в локальной части; и также способный управлять приемником для повторного захвата сигнала вещания при обнаружении первого и/или второго отказа.
Еще один аспект устройства мобильной связи предусматривает устройство, которое включает в себя приемник и процессор, подключенный к приемнику. Приемник способен принимать сигнал вещания из сети беспроводного вещания, причем сигнал вещания включает в себя служебную часть и часть данных. Процессор способен a) обнаруживать отказ, если таковой существует, при приеме сигнала вещания; b) определять участок служебной части для повторного захвата на основании отказа и c) управлять приемником для повторного захвата участка служебной части сигнала вещания.
Следует понимать, что другие варианты осуществления настоящего изобретения будут очевидны специалисту в данной области техники из нижеследующего подробного описания, в котором различные варианты осуществления изобретения показаны и описаны только в порядке примера. Очевидно, что изобретение может иметь другие и отличные варианты осуществления, и некоторые его детали можно модифицировать в разных других отношениях, без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Соответственно, чертежи и подробное описание следует рассматривать как средства иллюстрации, но не ограничения.
Краткое описание чертежей
Различные аспекты системы беспроводной связи проиллюстрированы в порядке примера, но не ограничения, в прилагаемых чертежах, где:
фиг.1 - иллюстративная сеть беспроводного вещания в соответствии с принципами настоящего изобретения;
фиг.2 - блок-схема беспроводного телефона для приема вещаемого контента в среде, показанной на фиг.1;
фиг.3 - логическая блок-схема иллюстративного способа перевода приемника беспроводного телефона в режим повторного захвата сигнала вещания;
фиг.4 - иллюстративный суперкадр, который можно использовать для обеспечения контента в сети беспроводного вещания, например, показанного на фиг.1;
фиг.5 - логическая блок-схема иллюстративного способа повторного захвата сигнала вещания после потери синхронизации с сигналом;
фиг.6A - блок-схема базовой станции беспроводного вещания и телефона; и
фиг.6B - функциональная блок-схема беспроводного телефона, в котором можно реализовать иллюстративный способ, показанный на фиг.5.
Подробное описание
Подробное описание, приведенное ниже совместно с прилагаемыми чертежами, призвано описывать различные варианты осуществления изобретения и не призвано представлять только варианты осуществления, в которых изобретение можно осуществлять на практике. Подробное описание включает в себя конкретные детали с целью обеспечения полного понимания изобретения. Однако специалисту в данной области техники очевидно, что изобретение можно осуществлять на практике без этих конкретных деталей. В ряде случаев общеизвестные структуры и компоненты показаны в виде блок-схемы во избежание затемнения принципов изобретения.
Здесь описаны техники вещания передач разных типов (например, локальных и глобальных передач) в сети беспроводного вещания. Используемый здесь термин "вещательный" и "вещание" относится к передаче контента/данных группе пользователей любого размера и также может быть заменен термином "многоадресная передача" или иным термином. Глобальная передача - это передача, которую могут вещать все или многие передатчики в сети. Локальная передача это передача, которую может вещать подгруппа передатчиков, осуществляющих данную глобальную передачу. Разные локальные передачи могут вещаться разными подгруппами передатчиков для данной глобальной передачи. Разные глобальные передачи также могут вещаться разными группами передатчиков в сети. Глобальные и локальные передачи обычно переносят разные контенты, но эти передачи также могут переносить один и тот же контент.
На фиг.1 показана сеть беспроводного вещания 100, которая может вещать разные типы передачи, например глобальные передачи и локальные передачи. Каждая глобальная передача вещается группой базовых станций в сети, которая может включать в себя все или многие базовые станции в сети. Каждая глобальная передача обычно вещается в обширной географической области. Каждая локальная передача вещается подгруппой базовых станций данной группы для данной глобальной передачи. Каждая глобальная передача обычно вещается в менее обширной географической области. Для простоты, обширная географическая область для глобальной передачи также называется глобальной областью покрытия или просто "глобальной областью", и менее обширная географическая область для локальной передачи также называется локальной областью покрытия или просто "локальной областью". Сеть 100 может иметь обширную область покрытия, например все Соединенные Штаты, большую область Соединенных Штатов (например, западные штаты), отдельный штат и пр. Например, одна глобальная передача может вещаться на весь штат Калифорния, и разные локальные передачи могут вещаться на разные города, например Лос-Анджелес и Сан-Диего.
Для простоты, на фиг.1 показана сеть 100, покрывающая глобальные области 110a и 110b, причем глобальная область 110a охватывает три локальные области 120a, 120b и 120c. В общем случае, сеть 100 может включать в себя любое количество глобальных областей с разными глобальными передачами и любое количество локальных областей с разными локальными передачами. Каждая локальная область может граничить с другой локальной областью или может быть изолированной. Сеть 100 также может вещать любое количество передач разных типов, предназначенных для приема в любом количестве географических областей разных размеров. Например, сеть 100 также может вещать местную передачу, предназначенную для приема в еще меньшей географической области, которая может быть частью данной локальной области.
Одним примером такой сети вещания является сеть QUALCOMM MediaFLO™, которая доставляет программы местных станций с высокой эффективностью использования спектра. Используется технология радиоинтерфейса на основе ортогонального мультиплексирования с частотным разделением каналов (OFDM), специально предназначенного для экономичной многоадресной передачи беспроводным абонентам значительного объема богатого мультимедийного контента. Он пользуется преимуществами многоадресной технологии в одночастотной сети для значительного снижения стоимости одновременной доставки одинакового контента многочисленным пользователям. Кроме того, сосуществование локального и глобального покрытия в пределах одного РЧ канала (например, 700 МГц) поддерживается, как описано выше. Это разделение между глобальной областью и локальной областью поддерживает более целенаправленное распределение программ, локальную рекламу и возможность блокировки и перенастройки по мере необходимости. MediaFLO™ является всего лишь примером описанных здесь сетей вещания, и возможны также другие, функционально эквивалентные сети вещания.
Наподобие кабельного телевидения абонент сети беспроводного вещания может подписаться на разные пакеты и уровни обслуживания (например, кинофильмы премиум-класса, спортивные передачи и т.д.), которые обеспечивают их группой каналов (например, теннис, ESPN, сериалы, BBC и т.д.). Разные поставщики контента направляют контент в сеть вещания, которая затем объединяет контент и вещает его по заранее определенному расписанию. При обеспечении мобильного устройства пользователя возможность принимать и декодировать каналы, на которые подписан пользователь, программируется в мобильное устройство. Впоследствии обеспечение можно обновлять для удаления и добавления других пакетов и каналов. Таким образом, существует оператор сети вещания, который вещает разнообразный контент, но также существует носитель (например, Verizon, Xingular и т.д.), который обеспечивает телефоны, которые определяют, на какие части контента может подписаться пользователь носителя. Специалисту в данной области техники, очевидно, что вышеописанная иерархическая конфигурация каналов представляет собой лишь один пример обеспечения мультимедийного и другого контента. Без отклонения от объема настоящего изобретения можно использовать и другие конфигурации и схемы организации данных и соответствующих каналов.
На фиг.2 показана логическая схема мобильного телефона для работы в сети беспроводного вещания. В частности, существует ряд различных приложений 208, 210, 212, которые выполняются в операционной системе телефона 202 для приема контента, вещаемого по сети беспроводного вещания. Эти приложения 208, 210, 212, могут, например, включать в себя программы просмотра видеопотока, проигрыватели аудиопотока, службы новостей, биржевые службы, спортивные отчеты и т.д. Они обычно действуют в беспроводной операционной системе, например BREW или ее эквивалентах.
Логически эти приложения располагаются "вверху" программного стека 206, который сам сообщается с оборудованием 204 телефона 202. В ходе работы оборудование (например, процессор, приемник и т.д.) способно принимать сигналы, вещаемые по сети беспроводного вещания, и пропускать их через программный стек 206. Программный стек 206 снимает инкапсуляцию сигналов, поступающих с аппаратного уровня 204, и передает их в соответствующем формате различным приложениям 208, 210, 212.
Когда телефон 202 принимает сигналы и работает в нормальном режиме, телефон 202 обычно первоначально захватывает сигнал с использованием атрибутов этого сигнала. Например, предполагая, что сигнал передается в кадроподобной структуре, пилот-сигналы можно вещать в кадре, что позволяет телефону 202 определять, когда начинается кадр. Процесс захвата также может включать в себя функцию повышенного разрешения хронирования и/или оценки канала, которая позволяет телефону устанавливать уровень автоматической регулировки усиления или значение частотной коррекции. Пока продолжается приемлемый прием сигнала, телефону 202 обычно не требуется повторно захватывать сигнал, после первоначального захвата, за исключением определенных случаев. Однако в случае срыва приема сигнала вещания может потребоваться повторный захват сигнала вещания.
На фиг.3 показана логическая блок-схема иллюстративного способа повторного захвата сигнала вещания в различных условиях. На этапе 302 мобильный телефон работает в обычном режиме, принимая, демодулируя и декодируя сигнал, передаваемый в сети беспроводного вещания. В таком режиме телефон может принимать сигналы из двух или более разных сетей, что позволяет телефону определять, какую сеть выбрать для приема. Кроме того, сигнал вещания может включать в себя как данные, предназначенные для локальной области, так и другие данные, предназначенные для глобальной области. В, по меньшей мере, трех разных случаях телефон может определить необходимость повторного захвата сигнала вещания.
На этапе 304, представляющем первый случай, телефон обнаруживает сбой в работе. Об этом сбое в работе может свидетельствовать интенсивность сигнала или другие характеристики сигнала вещания. Один иллюстративный способ обнаружения предусматривает определение, случаются ли ошибки при декодировании пакетов физического уровня, инкапсулированных в сигнале. Например, если в сигнале вещания принято и декодировано 16 пакетов физического уровня, то телефон может определить наличие сбоя в работе, если более 25% пакетов декодированы с ошибками. Порог в 25% носит иллюстративный характер и может принимать любые значения в зависимости от кодов коррекции ошибок и обнаружения ошибок, применяемых при форматировании сигнала вещания. Специалисту в данной области техники очевидно, что задание этого порога является компромиссом между верным обнаружением при наличии достаточного количества ошибок и минимизацией количества ложных обнаружений. В случае превышения порога ошибок телефон определяет, что необходим повторный захват сигнала вещания.
Другой случай, показанный на этапе 306, предусматривает детерминистические триггеры, которые предписывают телефону перейти в режим повторного обнаружения сигнала вещания. Один пример такого детерминистического сигнала представляет собой сигнал, с помощью которого пользователь телефона меняет канал (например, аудиоканал или видеоканал). В результате телефону может потребоваться определить, где в сигнале вещания располагается новый канал. Таким образом, телефон принимает и декодирует служебную, или управляющую, информацию, где указано размещение каналов. Как более подробно объяснено ниже, сигналы вещания могут включать в себя много разных каналов, вещаемых в разные интервалы времени на протяжении кадра вещания. Задействуя приемник, демодулятор и декодер только в период вещания нужного канала, телефон может эффективно экономить энергию. Другой пример детерминистического триггера относится к случаю, когда телефон активизируется из спящего режима. Например, пользователь может запустить приложение, например рассылки данных по IP, в котором вещание и прием данных осуществляется только периодически (например, каждые 20 с). Таким образом, телефон может входить в спящий режим между операциями приема. Однако после активизации телефон будет повторно захватывать сигнал (для восстановления синхронизации и хронирования), чтобы принимать и декодировать следующую порцию рассылки данных по IP.
Третий случай, показанный на фиг.3, предусматривает режим тестирования 308. В этом режиме телефон может по-прежнему принимать и декодировать пилот-сигнал и служебную информацию в каждом вещаемом кадре. Как отмечено выше, пилот-сигнал можно использовать в разных целях, в том числе для оценки характеристик канала связи. Отбор пилот-сигналов из каждого кадра, а не только из начального кадра, позволяет более подробно анализировать канал, и это можно использовать для повышения коэффициента усиления и частотных характеристик приемопередатчика телефона.
В каждом из трех вышеописанных случаев, в результате некоторого триггера, приемник телефона повторно захватывает сигнал вещания, что показано на этапе 310. Повторный захват обычно предусматривает прием и декодирование одного или несколько пилот-сигналов и других служебных, или управляющих, сигналов. Как будет более подробно объяснено ниже, бывают случаи, когда пилот-сигналы и служебные сигналы используются для повторного захвата сигнала вещания, а в других случаях используется только их часть. Этап повторного захвата сигнала, на этапе 310, можно осуществлять итерационно. Например, при попытке повторного захвата сигнала могут возникать различные проблемы, например a) телефон может оказаться неспособен обнаружить пилот-сигналы, b) служебная информация может быть обнаружена, но декодирована с одной или несколькими ошибками, или c) сами пакеты физического уровня каналов вещания могут по-прежнему содержать ошибки при декодировании. В каждом из этих случаев телефон продолжает попытки повторного захвата сигнала вещания до достижения успеха. Если эти попытки повторного захвата будут продолжаться бесконечно, телефон будет быстро расходовать энергию, и батарея скоро разрядится. Соответственно, можно предусмотреть функцию перерыва, чтобы телефон мог определить, что услуга действительно потеряна и не следует предпринимать дальнейших попыток повторно захватить сигнал.
Таким образом, в результате этапа 310, либо успешно осуществляется повторный захват сигнала, этап 312; либо телефону не удается повторный захват сигнала, этап 314. В результате успешного повторного захвата телефон продолжает работать нормально. В результате неудачного повторного захвата сигнала телефон может прекратить попытки повторного захвата сигнала, пока приложение 208, 210, 212 вновь не выдаст запрос на сигнал, или может периодически активизироваться из спящего режима и пытаться повторно захватить сигнал.
Можно использовать тот или иной конкретный способ организации и вещания сигналов сети вещания, без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Кроме того, можно выбирать тот или иной конкретный формат и метод кодирования сообщений извещения и канала управляющей информации. Однако ниже описана одна конкретная реализация сети беспроводного вещания, в которой можно реализовать способ, представленный в логической блок-схеме 3.
В частности, данные, пилот-сигналы и служебную информацию для локальных и глобальных передач можно мультиплексировать по-разному. Например, символы данных для глобальной передачи можно мультиплексировать в "интервал передачи", выделенный для глобальной передачи, символы данных для локальной передачи можно мультиплексировать в интервал передачи, выделенный для локальной передачи, пилот-сигналы TDM и/или FDM для глобальной передачи можно мультиплексировать в интервал передачи, выделенный для этих пилот-сигналов, и пилот-сигналы TDM и/или FDM для локальной передачи можно мультиплексировать в интервал передачи, выделенный для этих пилот-сигналов. Служебную информацию для локальных и глобальных передач можно мультиплексировать в один или несколько назначенных интервалов передачи. Разные интервалы передачи могут соответствовать (1) разным наборам частотных поддиапазонов, если в сети беспроводного вещания используется FDM, (2) разным временным сегментам, если используется TDM, или (3) разным группам поддиапазонов в разных временных сегментах, если используются TDM и FDM. Ниже описаны различные схемы мультиплексирования. Можно также обрабатывать, мультиплексировать и вещать более двух разных типов передачи с более чем двумя разными уровнями покрытия. Беспроводное устройство в сети беспроводного вещания осуществляет дополнительную обработку для восстановления данных локальных и глобальных передач.
На фиг.4 показана иллюстративная структура 400 суперкадра, которую можно использовать для вещания локальных и глобальных передач в сети беспроводного вещания на основе OFDM. Передача данных происходит в единицах суперкадров 410. Каждый суперкадр охватывает заранее определенный период времени, который можно выбрать на основании различных факторов, например нужного статистического мультиплексирования вещаемых потоков данных, величины разнесения по времени, необходимого для потоков данных, времени захвата потоков данных, требований буфера для беспроводных устройств и т.д. Размер суперкадра приблизительно в одну секунду может обеспечить хороший компромисс между различными вышеуказанными факторами. Однако можно использовать и другие размеры суперкадра.
Для варианта осуществления, показанного на фиг.4, каждый суперкадр 410 включает в себя сегмент заголовка 420, четыре кадра 430a-430d равного размера и концевой сегмент 440, которые показаны на фиг.4 с нарушением масштаба. В таблице 1 перечислены различные поля для сегментов 420 и 440 и для каждого кадра 430.
Поля
Описание
Пилот-сигнал TDM
Пилот-сигнал TDM, используемый для обнаружения сигнала, синхронизации кадров, оценки частотных ошибок и временной синхронизации
Переходный пилот-сигнал
Пилот-сигнал, используемый для оценки канала и, возможно, синхронизации по времени и передаваемый на границе глобальной области и локальных областей/передач
WIC
Канал глобальной идентификации - переносит идентификатор, присвоенный обслуживаемой глобальной области
LIC
Канал локальной идентификации - переносит идентификатор, присвоенный обслуживаемой локальной области
Глобальный OIS
Глобальный символ служебной информации - переносит служебную информацию (например, частотное/временное положение и выделение) для каждого канала данных, посылаемого в поле глобальных данных
Локальный OIS
Локальный символ служебной информации - переносит служебную информацию для каждого канала данных, передаваемого в локальном поле данных
Глобальные данные
Переносит каналы данных для глобальной передачи
Локальные данные
Переносит каналы данных для локальной передачи
Для варианта осуществления, показанного на фиг. 4, разные пилот-сигналы используются в разных целях. Пара пилот-сигналов TDM 401 передается в начале или вблизи начала каждого суперкадра и может использоваться в целях, указанных в таблице 1. Например, один из пилот-сигналов, TDM1, можно использовать для грубого хронирования для обнаружения начала кадра 400, а другой пилот-сигнал, TDM2, можно использовать для обеспечения длинной оценки канала. Переходный пилот-сигнал передается на границе между локальным и глобальным полями/передачами и обеспечивает плавный переход между локальным и глобальным полями/передачами.
Локальные и глобальные передачи могут относиться к мультимедийному контенту, например видео, аудио, телетексту, данным, видео/аудио-клипам и т.д., и могут передаваться в отдельных потоках данных. Например, одну мультимедийную (например, телевизионную) программу можно передавать в трех отдельных потоках данных для видео, аудио и данных. Потоки данных передаются по каналам данных. Каждый канал данных может переносить один или несколько потоков данных. Канал данных, переносящий потоки данных для локальной передачи, также называется "локальным каналом", и канал данных, переносящий потоки данных для глобальной передачи, также называется "глобальным каналом". Локальные каналы передаются в локальных полях данных, и глобальные каналы передаются в глобальных полях данных суперкадра. Таким образом, в глобальных данных 441 кадра 430b существует ряд мультимедийных логических каналов (MLC) 440 (хотя на фиг.4 показан только один). Каждый MLC является логическим каналом, который представляет отдельный поток видео, аудио или данных. Локальные данные 443 также делятся на много разных логических каналов 442. При декодировании частей кадра мобильное устройство может принимать и декодировать только MLC 440, 442, для которых приложение запрашивает данные. Как объяснено более подробно ниже, информация хронирования, или "положение" MLC 440, 442, включена в служебную информацию (т.е. глобальный OIS и локальный OIS) заголовка 420.
Каждому каналу данных может быть "выделено" фиксированное или переменное количество чередований в каждом суперкадре в зависимости от полезной нагрузки канала данных, наличия чередований в суперкадре и, возможно, других факторов. Каждый канал данных может быть активным или неактивным в любом данном суперкадре. Каждому активному каналу данных выделяется, по меньшей мере, одно чередование. Каждому активному каналу данных также "присваиваются" конкретные чередования в суперкадре на основании схемы присвоения, которая пытается (1) как можно эффективнее упаковать все активные каналы данных, (2) сократить время передачи каждого канала данных, (3) обеспечить адекватное разнесение по времени для каждого канала данных и (4) минимизировать объем сигнализации, необходимый для указания чередований, присвоенных каждому каналу данных. Для каждого активного канала данных можно использовать одно и то же присвоение чередования для четырех кадров суперкадра.
Поле локального OIS указывает временно-частотное присвоение для каждого активного локального канала текущего суперкадра. Поле глобального OIS указывает временно-частотное присвоение для каждого активного глобального канала текущего суперкадра. Локальный OIS и глобальный OIS передаются в начале каждого суперкадра, чтобы беспроводные устройства могли определить временно-частотное положение каждого интересующего канала данных в суперкадре.
Различные поля суперкадра могут передаваться в порядке, показанном на фиг.4, или в каком-либо ином порядке. В общем случае, желательно передавать пилот-сигнал TDM и служебную информацию ближе к началу суперкадра, чтобы пилот-сигнал TDM и служебную информацию можно было использовать для приема данных, передаваемых позже в суперкадре. Глобальная передача может передаваться до локальной передачи, как показано на фиг.4, или после локальной передачи.
На фиг.4 показана конкретная структура суперкадра. В общем случае, суперкадр может иметь любую продолжительность по времени и может включать в себя любое количество сегментов, кадров и полей произвольных типов. Однако обычно полезный диапазон длительности суперкадра связан со временем захвата и временем цикла электроники приемника. Для вещания разных типов передач можно использовать и другие структуры суперкадра и кадра, что соответствует объему изобретения.
Пилот-сигналы, показанные на фиг.4, которые передаются в течение вещания передачи, можно использовать для вывода (1) оценки канала для глобальной передачи, которая также называется глобальной канальной оценкой, и (2) оценки канала для локальной передачи, которая также называется локальной канальной оценкой. Локальная и глобальная канальные оценки можно использовать для обнаружения и декодирования данных для локальных и глобальных передач, соответственно. Эти пилот-сигналы также можно использовать для оценки канала, синхронизации по времени и частоте, захвата (например, автоматической регулировки усиления (АРУ)) и т.д. Переходный пилот-сигнал также можно использовать для получения улучшенного хронирования для локальной передачи, а также глобальной передачи.
Вышеописанную иллюстративную структуру пилот-сигналов и служебной информации в суперкадре 400 можно преимущественно использовать для обнаружения ошибок приема, происходящих в ходе работы телефона, и для облегчения восстановления, или повторного захвата, сигнала вещания. В нижеследующих логических блок-схемах представлены иллюстративные способы повторного захвата сигнала, которые предусматривают, что более одного MLC можно одновременно принимать и декодировать и что один MLC может представлять собой глобальный сигнал, а другой MLC может представлять собой локальный сигнал. Таким образом, хотя многие из рассмотренных особенностей опираются на одни и те же конкретные части суперкадра, другие особенности применимы, в общем случае, к сетям вещания, в которых множественные каналы программ просматриваются или декодируются одновременно.
На фиг.5 изображена иллюстративная логическая блок-схема, относящаяся к повторному захвату сигнала сети беспроводного вещания, который включает в себя глобальную и локальную информацию, а также множественные каналы в каждой такой области. Повторный захват относится к сценарию, в котором служебная информация и символы пилот-сигнала полностью или частично обрабатываются после первоначального включения питания. Логическая блок-схема, показанная на фиг.5, изображает одновременную, но раздельную, обработку локальной информации и глобальной информации. В частности, в общем случае, левая сторона фиг.5 относится к обработке глобальной информации и, в общем случае, правая сторона относится к обработке локальной информации. Таким образом, специалисту в данной области техники очевидно, что некоторые этапы обработки логической блок-схемы, показанной на фиг.5, могут не осуществляться, если принимаются только глобальные каналы (или только локальные каналы) данных.
W
L
W
W
W
W
L
На этапе 500 мобильный телефон начинает принимать сигналы сети беспроводного вещания, например иллюстративный суперкадр 400, показанный на фиг.4. На этапах 502 и 504 инициализируется соответствующий таймер X и X. Этот таймер может представлять собой таймер на основе часов, который использует сигналы часов реального времени телефона, или может представлять собой счетчик, который периодически получает приращение. Таким образом, термин "таймер" используется в общем смысле в отношении либо конкретного периода времени, либо количества отсчитываемых итераций. После инициализации каждого таймера приемник телефона пытается обнаружить TDM1, на этапе 506. Например, предполагая заранее установленное количество символов OFDM до TDM1, приемник может начать поиск TDM1 в соответствии с критериями ожидаемых нарастающего фронта, плоского участка и заднего фронта TDM1. Если TDM1 не был успешно обнаружен в ожидаемый период времени, то на этапе 516 телефон определяет, что TDM1 запаздывает. Если TDM1 запаздывает, то дополнительная обработка сигнала вещания не осуществляется и этап 506 повторяется для нового поиска TDM1. Однако до поиска TDM1 на этапе 506 таймер X сравнивается с пороговым значением T, на этапе 508, на предмет превышения этого порога. Превышение T указывает, что телефон оказался не способен повторно захватить сигнал вещания в течение продленного периода времени, или в течение увеличенного количества попыток. Иллюстративное значение T составляет 60 секунд, но можно выбирать и другие пороговые значения. Если пороговое значение превышено, то обработка переходит к этапу 510, где выполняется процедура обработки потери облуживания. Если пороговое значение не превышено, то обработка переходит к повторному поиску TDM1 на этапе 506. Аналогичное пороговое значение T и сравнение используются также применительно к локальной услуге. Сравнение происходит на этапе 512, и процедура потери обслуживания обрабатывается на этапе 514.
W
Если же TDM1 успешно обнаружен, то TDM2 обрабатывается на этапе 518. В нижеприведенном описании логической блок-схемы, показанной на фиг.5, сначала описана глобальная сторона логической блок-схемы, а затем локальная сторона; хотя они описаны по отдельности, этапы могут осуществляться одновременно. После обработки WIC и TDM2 на этапе 520 декодируется W-OIS. W-OIS включает в себя некоторое количество пакетов физического уровня, которые представляют служебную информацию, связанную с глобальными сигналами вещания. Если на этапе 524 при декодировании W-OIS возникает ошибка, то повторный захват считается неуспешным и обработка переходит к проверке таймера X на этапе 508 и новому поиску TDM1 на этапе 506. Под "ошибкой" при декодировании W-OIS можно понимать, например, событие, когда декодирование любого из пакетов физического уровня приводит к ошибке.
После успешного декодирования W-OIS на этапе 528 также декодируется один или несколько W-MLC, принимаемых телефоном. Декодирование W-MLC предусматривает прием, демодуляцию и декодирование пакетов физического уровня этого W-MLC из каждого из четырех кадров суперкадра. На этапе 532 производится определение, произошел ли отказ при декодировании W-MLC. Каждый W-MLC преимущественно рассматривается по отдельности, поэтому ошибка в декодировании одного W-MLC не всегда означает, что ошибка имеет место для другого W-MLC или для всего суперкадра. Данные W-MLC, которые были успешно декодированы, доступны и полезны для одного или нескольких приложений, выполняющихся на телефоне. Данные W-MLC, которые не были успешно декодированы, отбрасываются, благодаря чему приложения на телефоне не получают поврежденные данные.
Определение, произошел ли отказ при декодировании конкретного W-MLC, можно осуществлять разными способами. Например, можно отсчитывать количество пакетов физического уровня для конкретного MLC, декодирование которых завершилось ошибкой, и, если это количество превышает порог, то этот W-MLC считается сбойным. Каждый W-MLC можно преимущественно кодировать согласно Риду-Соломону, что позволяет восстанавливать все пакеты физического уровня (PLP) даже, если они содержат небольшое количество ошибок. Например, если PLP кодируются с использованием RS-кода (16, k), то все PLP можно восстанавливать даже, если 16-k PLP содержат ошибку. Таким образом, в схеме кодирования RS (16,12), чтобы зарегистрировать сбойный W-MLC, более четырех (или 25%) PLP должны содержать ошибку. Специалисту в данной области техники очевидно, что можно использовать много разных схем кодирования (и даже вовсе не использовать схему кодирования) и в каждом таком случае можно определять соответствующий уровень ошибки, чтобы объявить неудачное декодирование конкретного W-MLC. Количество ошибок или процент ошибок, в соответствии с которым определяется сбой декодирования W-MLC, может определяться каждым кадром в суперкадре или суперкадром целиком.
В отсутствие ошибки в любом из W-MLC на этапе 540 следующий суперкадр декодируется без повторного захвата информации заголовка суперкадра. Этот цикл декодирования суперкадров продолжается до появления сбойного W-MLC.
W
W
W
На этапе 538 осуществляется тестирование для определения, все ли W-MLC являются сбойными. Независимо от того, являются ли сбойными все W-MLC или только часть W-MLC, телефон приходит к выводу, что синхронизация с сигналом вещания потеряна, и осуществляет повторный захват TDM1 на этапе 506. Однако таймер X обрабатывается по-разному в зависимости от того, все ли или только некоторые из W-MLC являются сбойными. Если все они являются сбойными, то должен иметь место полный отказ глобальной услуги вещания, а не одного или нескольких конкретных каналов. Если некоторые W-MLC декодированы правильно, то услуга вещания остается активной, и только часть каналов сталкиваются с ошибками. В случае, когда все W-MLC являются сбойными, таймер X продолжает действовать, или увеличиваться, благодаря чему тест на этапе 508 может определять, произошла ли потеря глобальной услуги. Если, по меньшей мере, один W-MLC декодирован правильно, то таймер X обнуляется.
Обработка, описанная применительно к глобальным сигналам и каналам вещания, одновременно осуществляется также для любых локальных мультимедийных логических каналов (L-MLC), принимаемых телефоном. Таким образом, детали осуществления этапов 504, 512, 514, 522, 526, 530, 534 и 536 явствуют из вышеприведенного описания, связанного с W-MLC. Соответственно, повторный захват сигнала вещания отделяет обнаружение ошибки в глобальных каналах от обнаружения ошибки в локальных каналах, а также отделяет друг от друга проверки ошибок на каждом канале.
При обнаружении потери услуги вещания на этапе 510 или 514 телефон может сообщить пользователю посредством экранного интерфейса о потере обслуживания. Сообщение может относиться непосредственно к потере глобальной услуги, потере локальной услуги или к потере обеих услуг. Затем пользователю может быть предложен выбор "Попытаться еще раз?" для возобновления программы повторного захвата. Альтернативно, может запускаться таймер ждущего режима, позволяющий телефону входить в ждущий, или спящий, режим на протяжении времени, отсчитываемого таймером. По истечении таймера может быть предпринята еще одна попытка повторного захвата. Таймер ждущего режима может быть общим или отдельным для локальной и глобальной услуги. Например, если таймер ждущего режима длится 5 минут и локальная услуга была потеряна 3 минут назад, то, при потере глобальной услуги, таймер ждущего режима может переустанавливаться на 5 минут, поэтому до очередной попытки повторного захвата проходит, фактически, 8 минут.
Логическая блок-схема, показанная на фиг.5, для повторного захвата сигнала вещания после потери синхронизации с сигналом носит исключительно иллюстративный характер. Специалисту в данной области техники очевидно, что описанный способ допускает много дополнительных усовершенствований без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Например, отказа MLC в одном суперкадре может быть недостаточно для признания канала "сбойным". Зато отказ MLC в 2 (или более) последовательных суперкадрах может служить критерием для определения, является ли этот канал сбойным, и следует ли осуществлять повторный захват. Кроме того, на фиг.5, повторный захват позволяет начинать с поиска TDM1 и затем переходить к обработке другой информации заголовка (например, WIC/LIC, WOIS, LOIS, TDM2 и т.д.). Такое поведение не является обязательным, и, в зависимости от типа происходящего отказа сигнала, в ряде случаев может не требоваться повторный захват TDM1 для осуществления повторного захвата сигнала вещания. В нижеследующей таблице приведены некоторые сценарии и указано, какая информация заголовка используется для повторного захвата сигнала вещания в каждом сценарии. В таблице "1" указывает, что информация заголовка обрабатывается и декодируется, тогда как "0" указывает, что процесс повторного захвата для этого сценария не обнаруживает или не декодирует эту конкретную информацию заголовка.
Сценарий
TDM1
WIC
LIC
TDM2
WOIS
LOIS
Потеря W-MLC (без L-MLC)
0
1
0
1
1
0
Потеря L-MLC (без W-MLC)
0
1
1
1
0
1
Потеря W-MLC (успешный L-MLC)
0
1
0
0
1
0
Потеря L-MLC (успешный W-MLC)
0
0
1
0
0
1
Потеря W-MLC и L-MLC
0
1
1
1
1
1
Отставание TDM1 или отказ WOIS (без LOIS декодирования)
1
1
0
1
1
0
Отставание TDM1 или отказ LOIS (без WOIS декодирования)
1
1
1
1
0
1
Отказ WOIS (успешный LOIS)
0
1
0
0
1
0
Отказ LOIS (успешный WOIS)
0
0
1
0
0
1
Отставание TDM1 или WOIS и LOIS отказ
1
1
1
1
1
1
Согласно логике, представленной в вышеприведенной таблице, логическую блок-схему, показанную на фиг.5, можно видоизменить так, чтобы повторный захват сигнала вещания мог зависеть от типа происходящего отказа. В частности, повторный захват будет касаться только определенных частей информации заголовка и не будет требовать обнаружения и декодирования всех элементов заголовка суперкадра. Аналогичную логику также можно применять к вышеописанным детерминистическим триггерам. Например, если пользователь просто хочет перейти с одного W-MLC на другой, то повторный захват TDM1 не требуется, а требуется только повторный захват WOIS. Аналогично, в этом случае, LOIS также не обязательно декодировать. Вышеуказанная информация заголовка относится к иллюстративной структуре суперкадра, показанной на фиг.4. В более общем случае, информация заголовка включает в себя информацию о сигнале вещания, например информацию хронирования, информацию частот, идентификацию области покрытия и информацию каналов. Специалисту в данной области техники очевидно, что эту служебную информацию можно вещать иначе, чем предусмотрено конкретной структурой суперкадра, показанной на фиг.4.
На этапах обработки 520, 522 логической блок-схемы, показанной на фиг.5, можно обнаруживать новый WID или LID, указывающий, что мобильный телефон переместился из одной области покрытия в другую. Если это так, приемник переключается на новый WOI или LOI, указанный новыми сигналами. Однако бывают случаи, когда обнаружение нового WID или LID является, в большей степени, переходным событием, и переключение на новый WOI или LOI не дает преимуществ. Таким образом, в логической блок-схеме, показанной на фиг.5, можно использовать таймер с запоминанием во избежание ненужного переключения на новый WOI или LOI. В ходе работы, таймер с запоминанием может препятствовать переключению на новый WOI или LOI, пока новый WID или LID не будет успешно обнаружен x раз подряд. После того как WID или LID обнаружен заранее определенное число раз подряд, связь переключается на новый WOI или LOI. Вышеописанный таймер с запоминанием может действовать независимо для WOI и LOI.
На фиг.6 показана блок-схема базовой станции 1010 и беспроводного устройства 1050, которые можно использовать для реализации сети беспроводного вещания 100, показанной на фиг.1. Базовая станция 1010 обычно является стационарной станцией и также может именоваться точкой доступа, передатчиком или каким-либо иным термином. Беспроводное устройство 1050 может быть стационарным или мобильным и также может именоваться пользовательским терминалом, мобильной станцией, приемником или каким-либо иным термином. Беспроводное устройство 1050 также может представлять собой портативное устройство, например сотовый телефон, карманное устройство, беспроводной модуль, карманный персональный компьютер (КПК) и т.п.
На базовой станции 1010 процессор 1022 данных передачи (TX) принимает данные для глобальной передачи из источников 1012, обрабатывает (например, кодирует, перемежает и осуществляется символьное отображение) глобальные данные и генерирует символы данных для глобальной передачи. Символ данных представляет собой символ модуляции для данных, и символ модуляции является комплексным значением точки в векторной диаграмме сигналов для схемы модуляции (например, M-PSK, M-QAM и т.п.). Процессор 1022 данных TX также генерирует FDM и переходные пилот-сигналы для глобальной области, которой принадлежит базовая станция 1010, и выдает символы данных и пилот-сигнала для глобальной области на мультиплексор (Mux) 1026. Процессор 1024 данных TX принимает данные для локальной передачи из источников 1014, обрабатывает локальные данные и генерирует символы данных для локальной передачи. Процессор 1024 данных TX также генерирует пилот-сигналы для локальной области, которой принадлежит базовая станция 1010, и выдает символы данных и пилот-сигнала для локальной области на мультиплексор 1026. Схему кодирования и модуляции данных можно выбирать на основании различных факторов, например, предназначены ли данные для глобальной или локальной передачи, типа данных, желаемого покрытия для вещания данных и т.д.
Мультиплексор 1026 мультиплексирует символы данных и пилот-сигнала для локальных и глобальных областей, а также символы служебной информации и пилот-сигнала TDM в поддиапазоны и периоды символа, выделенные для этих символов. Модулятор (Mod) 1028 осуществляет модуляцию в соответствии с техникой модуляции, используемой сетью 100. Например, модулятор 1028 может осуществлять модуляцию OFDM на мультиплексированных символах для генерации символов OFDM. Передающий блок (TMTR) 1032 преобразует символы, полученные из модулятора 1028, в один или несколько аналоговых сигнала и дополнительно обрабатывает (например, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) аналоговый(е) сигнал(ы) для генерации модулированного сигнала. Затем базовая станция 1010 передает модулированный сигнал через антенну 1034 на беспроводные устройства в сети.
На беспроводном устройстве 1050 сигнал, переданный с базовой станции 1010, принимается антенной 1052 и поступает на приемный блок (RCVR) 1054. Приемный блок 1054 обрабатывает (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты) принятый сигнал и цифрует обработанный сигнал для генерации потока выборок данных. Демодулятор (Demod) 1060 осуществляет демодуляцию (например, OFDM) на выборках данных и выдает принятые символы пилот-сигнала на блок 1080 синхронизации (Sync)/оценки канала. Блок 1080 также принимает выборки данных от приемного блока 1054, определяет хронирование кадров и символов на основании выборок данных и выводит оценки канала для локальных и глобальных областей на основании принятых символов пилот-сигнала для этих областей. Блок 1080 выдает хронирование символов и оценки канала на демодулятор 1060 и выдает хронирование кадров на демодулятор 1060 и/или контроллер 1090. Демодулятор 1060 осуществляет обнаружение данных на принятых символах данных для локальной передачи с помощью локальной канальной оценки, осуществляет обнаружение данных на принятых символах данных для глобальной передачи с помощью глобальной канальной оценки и выдает обнаруженные символы данных для локальных и глобальных передач на демультиплексор (Demux) 1062. Обнаруженные символы данных являются оценками символов данных, переданных базовой станцией 1010, и могут обеспечиваться в виде логарифмических отношений правдоподобия (LLR) или каком-либо другом виде.
Демультиплексор 1062 выдает обнаруженные символы данных для всех нужных глобальных каналов на процессор 1072 данных приема (RX) и выдает обнаруженные символы данных для всех нужных локальных каналов на процессор 1074 данных RX. Процессор 1072 данных RX обрабатывает (например, снимает перемежение и декодирует) обнаруженные символы данных для глобальной передачи в соответствии с применимой схемой демодуляции и декодирования и обеспечивает декодированные данные для глобальной передачи. Процессор 1074 данных RX обрабатывает обнаруженные символы данных для локальной передачи в соответствии с применимой схемой демодуляции и декодирования и обеспечивает декодированные данные для локальной передачи. В общем случае, обработка посредством демодулятора 1060, демультиплексора 1062 и процессоров 1072 и 1074 данных RX на беспроводном устройстве 1050 является дополнительной к обработке посредством модулятора 1028, мультиплексора 1026 и процессоров 1022 и 1024 данных TX, соответственно, на базовой станции 1010.
Контроллеры 1040 и 1090 управляют работой базовой станции 1010 и беспроводного устройства 1050 соответственно. Эти контроллеры могут быть реализованы аппаратными, программными или комбинированными средствами. В блоках памяти 1042 и 1092 хранятся программные коды и данные, используемые контроллерами 1040 и 1090 соответственно. Диспетчер 1044 составляет график вещания локальных и глобальных передач и выделяет и назначает ресурсы передачам разных типов.
Для простоты, на фиг.6A показано, что обработка данных для локальных и глобальных передач осуществляется двумя разными процессорами данных как на базовой станции 1010, так и на беспроводном устройстве 1050. Обработка данных для всех типов передачи может осуществляться единым процессором данных как на базовой станции 1010, так и на беспроводном устройстве 1050. На фиг.6A также показана обработка для двух разных типов передач. В общем случае, любое количество типов передач с разными областями покрытия может передаваться базовой станцией 1010 и приниматься беспроводным устройством 1050. Для простоты, на фиг.6A также показано, что все блоки базовой станции 1010 расположены в одном месте. В общем случае, эти блоки могут располагаться в одном или разных местах и могут сообщаться между собой посредством различных линий связи. Например, источники данных 1012 и 1014 могут располагаться в другом месте, передающий блок 1032 и/или антенна 1034 могут располагаться на передатчике и т.д. Пользовательский интерфейс 1094 также сообщается с контроллером 1090, что позволяет пользователю устройства 1050 управлять аспектами его работы. Например, интерфейс 1094 может включать в себя клавиатуру и дисплей совместно с соответствующим оборудованием и программным обеспечением, необходимыми для предоставления пользователю команд и инструкций и последующей их обработки после их приема.
На фиг.6B показана функциональная блок-схема беспроводного телефона, в котором можно реализовать иллюстративный способ, показанный на фиг.5. Мобильный телефон 600 включает в себя средство приема 602 для приема сигналов сети беспроводного вещания. Эти сигналы вещания могут, например, включать в себя локальную часть и глобальную часть. Предусмотрено средство 604 обнаружения ошибок, которое может обнаруживать ошибки первого типа (например, в локальных сигналах), ошибки второго типа (например, ошибки в глобальных сигналах) или ошибки обоих типов. В любом случае при обнаружении ошибки задействуется средство 606, которое управляет средством приема 602 для повторного захвата сигналов сети беспроводного вещания.
Описанные здесь техники радиовещания разных типов передач можно реализовать различными средствами. Например, эти техники можно реализовать аппаратными, программными или комбинированными средствами. Для аппаратной реализации блоки обработки на базовой станции, используемой для вещания разных типов передач, можно реализовать в одной(ом) или нескольких специализированных интегральных схем (СИС), цифровых сигнальных процессоров (ЦСП), устройств цифровой обработки сигнал (УЦОС), программируемых логических устройств (ПЛУ), программируемых пользователем вентильных матриц (ППВМ), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных устройств, предназначенных для осуществления описанных здесь функций, или их комбинаций. Блоки обработки на беспроводном устройстве, используемом для приема разных типов передач, также можно реализовать в одной(м) или нескольких СИС, ЦСП и т.п.
Для программной реализации описанные здесь техники можно реализовать в виде модулей (например, процедур, функций и пр.), которые осуществляют описанные здесь функции. Программные коды могут храниться в блоке памяти (например, блоке памяти 1042 или 1092 на фиг.6A) и выполняться процессором (например, контроллером 1040 или 1090). Блок памяти может быть реализован в процессоре или вне процессора, в каковом случае он может быть подключен к процессору с возможностью обмена данными различными средствами, известными в технике.
Вышеприведенное описание призвано давать возможность специалисту в данной области техники осуществлять на практике различные описанные здесь варианты осуществления. Специалист в данной области техники может предложить различные модификации этих вариантов осуществления, и представленные здесь общие принципы можно применять к другим вариантам осуществления. Таким образом, представленные здесь варианты осуществления не призваны ограничивать объем формулы изобретения, который следует рассматривать в самом широком смысле в соответствии с особенностями языка, в которых ссылка на элемент в единственном числе не означает "один и только один", если явно не указано обратное, но подразумевает "один или несколько." Любые структурные и функциональные эквиваленты элементов различных вариантов осуществления, описанных в этом раскрытии, которые известны или вскоре станут известны специалисту в данной области техники, в явном виде включены сюда посредством ссылки и входят в объем формулы изобретения. Кроме того, ничто из раскрытого здесь не подлежит публикации, вне зависимости от того, было ли такое раскрытие явно указано в формуле изобретения. Ни один элемент формулы изобретения не должен рассматриваться согласно положениям 35 U.S.C. §112, пункт шесть, если элемент в явном виде не указан с использованием выражения "средство для" или, в случае пункта способа, элемент не указан с использованием выражения "этап для".