НОВАЯ СТРУКТУРА ФРЕЙМА И КОДОВОЙ КОМБИНАЦИИ ДАННЫХ ДЛЯ СИСТЕМ С МНОЖЕСТВОМ НЕСУЩИХ
NEW FRAME AND DATA PATTERN STRUCTURE FOR MULTI-CARRIER SYSTEMS

Настоящее изобретение направлено на новую структуру кадра и шаблона данных в системах с множеством несущих.
Настоящее изобретение, таким образом, в основном направлено (но не ограничивается этим) на системы широковещательной передачи данных, такие как, например, кабельная система широковещательной передачи данных или наземные цифровые системы широковещательной передачи данных, в которых данные содержания, данные сигнализации, пилотные сигналы и т.д. отображают на множество несущих частот, которые затем передают в заданной общей или полной полосе пропускания. Приемник обычно настраивают на частичные каналы (часть общей полосы пропускания передачи) из общей полосы пропускания каналов (иногда называется сегментированным приемом) для приема только данных содержания, которые необходимы или желательны в соответствующем приемнике. Например, в стандарте ISDB-T (КСЦВ-Н - комплексная служба цифрового вещания, наземная передача) общую полосу пропускания канала, таким образом, разделяют на 13 фиксированных сегментов равной длины (равное количество несущих частот).
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать устройство и способ передачи, а также структуру сигнала для системы с множеством несущих, которые обеспечивают возможность гибкой настройки на любую требуемую часть полосы пропускания передачи и которые имеют малое содержание служебных данных.
Упомянутая выше цель достигается с помощью устройства передачи по п.1 формулы изобретения. Устройство передачи в соответствии с настоящим изобретением выполнено с возможностью передавать сигналы в системе с множеством несущих на основе структуры кадра, причем каждый кадр содержит, по меньшей мере, один шаблон сигнализации и один или больше шаблонов данных, упомянутое устройство передачи, содержащее средство формирования кадра, выполненное с возможностью размещать первые данные сигнализации в упомянутом, по меньшей мере, одном шаблоне сигнализации в кадре и выполненное с возможностью размещать данные в упомянутом одном или больше шаблонах данных в кадре таким образом, что данные упомянутого одного или больше шаблона данных размещают в кадрах данных, каждый кадр данных содержит вторые данные сигнализации и данные содержания, средство преобразования, выполненное с возможностью преобразования упомянутого, по меньшей мере, одного шаблона сигнализации и упомянутого одного или больше шаблона данных из области частоты в область времени для генерирования сигнала передачи в области времени, и средство передачи, выполненное с возможностью передавать упомянутый сигнал передачи в области времени.
Упомянутая выше цель дополнительно достигается с помощью способа передачи по п.7 формулы изобретения. Способ передачи в соответствии с настоящим изобретением выполнен с возможностью передавать сигналы в системе с множеством несущих на основе структуры кадра, причем каждый кадр содержит, по меньшей мере, один шаблон сигнализации в одном или больше шаблонах данных и содержит этапы, на которорых размещают данные сигнализации в упомянутом, по меньшей мере, одном шаблоне сигнализации в кадре, размещают данные в упомянутом одном или больше шаблоне данных в кадре таким образом, что данные упомянутого одного или больше шаблона данных размещают в кадрах данных, причем каждый кадр данных содержит вторые данные сигнализации, и данные содержания, преобразования упомянутого, по меньшей мере, одного шаблона сигнализации и упомянутого одного или больше шаблона данных из области частоты в область времени для генерирования сигнала передачи в области времени и передачи упомянутого сигнала передачи в области времени.
Упомянутая выше цель дополнительно достигается с помощью шаблона кадра для системы с множеством несущих, содержащей, по меньшей мере, один шаблон сигнализации и один или больше шаблонов данных, в котором данные размещены в упомянутом одном или больше шаблоне данных в кадре, таким образом, что данные упомянутого одного или больше шаблона данных размещены в кадрах данных, при этом каждый кадр данных содержит вторые данные сигнализации и данные содержания.
Цель настоящего изобретения дополнительно состоит в том, чтобы создать устройство и способ приема, а также систему и способ для передачи и приема сигналов, которые обеспечивают возможность гибкой настройки на любую требуемую часть полосы пропускания передачи и которые имеют малое содержание служебных данных.
Упомянутая выше цель достигается с помощью устройства приема, предназначенного для приема сигналов в системе с множеством несущих на основе структуры кадра в полосе пропускания передачи, причем каждый кадр содержит, по меньшей мере, один шаблон сигнализации, содержащий первые данные сигнализации, и один или больше шаблонов данных таким образом, что данные упомянутого одного или больше шаблона данных размещены в кадрах данных; каждый кадр данных содержит вторые данные сигнализации и данные содержания; упомянутое устройство приема содержит средство приема, выполненное с возможностью его настройки на прием выбранной части упомянутой полосы пропускания передачи, упомянутая выбранная часть упомянутой полосы пропускания передачи охватывает, по меньшей мере, один шаблон данных, который должен быть принят; средство оценки, выполненное с возможностью оценки упомянутых вторых данных сигнализации, содержащихся в принятом кадре данных и средство обратного отображения данных, выполненное с возможностью обратного отображения данных с несущих частот принятого кадра данных на основе результата упомянутой оценки.
Упомянутая выше цель дополнительно достигается с помощью способа приема, предназначенного для приема сигналов в системе с множеством несущих на основе структуры кадра, в полосе пропускания передачи, каждый кадр содержит, по меньшей мере, один шаблон сигнализации, содержащий первые данные сигнализации и один или больше шаблонов данных, при этом данные упомянутого одного или больше шаблона данных размещены в кадрах данных, а каждый кадр данных содержит вторые данные сигнализации и данные содержания, содержащий этапы, на которых принимают выбранную часть упомянутой полосы пропускания передачи, причем упомянутая выбранная часть упомянутой полосы пропускания передачи охватывает, по меньшей мере, один шаблон данных, который должен быть принят, выполняют оценку упомянутых вторых данных сигнализации, содержащихся в принятом кадре данных, и выполняют обратное отображение данных с несущих частот принятого кадра данных на основе результата упомянутой оценки.
Упомянутая выше цель дополнительно достигается с помощью системы для передачи и приема сигналов, содержащей устройство передачи, предназначенное для передачи сигналов в системе с множеством несущих на основе структуры кадра, причем каждый кадр содержит, по меньшей мере, один шаблон сигнализации и один или больше шаблонов данных, упомянутое устройство передачи содержит средство формирования кадра, выполненное с возможностью размещать первые данные сигнализации в упомянутом, по меньшей мере, одном шаблоне сигнализации в кадре и выполненное с возможностью размещать данные в упомянутом одном или больше шаблонах данных в кадре таким образом, что данные упомянутого одного или больше шаблона данных размещают в кадрах данных, каждый кадр данных содержит вторые данные сигнализации и данные содержания, средство преобразования, выполненное с возможностью преобразовывать упомянутый, по меньшей мере, один шаблон сигнализации и упомянутый один или больше шаблонов данных из области частоты в область времени для генерирования сигнала передачи в области времени, и
средство передачи, выполненное с возможностью передачи упомянутого сигнала передачи в области времени, причем упомянутая система дополнительно содержит устройство приема в соответствии с настоящим изобретением, выполненное с возможностью принимать упомянутый сигнал передачи в области времени из упомянутого устройства передачи.
Упомянутая выше цель дополнительно достигается с помощью способа передачи и приема сигналов, содержащего способ передачи, предназначенный для передачи сигналов в системе с множеством несущих на основе структуры кадра, причем каждый кадр содержит, по меньшей мере, один шаблон сигнализации и один или больше шаблонов данных, содержащего следующие этапы: размещают данные сигнализации в упомянутом, по меньшей мере, одном шаблоне сигнализации в кадре,
размещают данные в упомянутом одном или больше шаблонах данных в кадре таким образом, что данные в упомянутом одном или больше шаблонах данных размещают в кадрах данных, причем каждый кадр данных содержит вторые данные сигнализации и данные содержания, преобразуют упомянутый, по меньшей мере, один шаблон сигнализации и упомянутый один или больше шаблонов данных из области частоты в область времени для генерирования сигнала передачи в области времени и передают упомянутый сигнал передачи в области времени, причем упомянутый способ дополнительно содержит способ приема в соответствии с настоящим изобретением, выполненный с возможностью приема упомянутого сигнала передачи в области времени.
Предпочтительные свойства определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В настоящем изобретении, таким образом, предложена система с множеством несущих, в которой используется структура кадра или шаблон кадра в области частоты. В области частоты каждый кадр содержит, по меньшей мере, два шаблона сигналов, один шаблон сигнализации, который несет первые данные сигнализации на несущей частоте. В качестве альтернативы у каждого кадра может быть выделенная тренировочная последовательность или шаблон, которые расположены перед (по времени), по меньшей мере, одним шаблоном сигнализации таким образом, что тренировочная последовательность или шаблон несет исключительно пилотные сигналы. В этом случае, по меньшей мере, один шаблон сигнализации не обязательно должен иметь (но может иметь) пилотные сигналы. Кроме того, каждый кадр содержит один или больше шаблонов данных, которые следуют за, по меньшей мере, одним шаблоном сигнализации по времени в каждом шаблоне кадра. Также, в соответствии с настоящим изобретением, каждый из одного или больше шаблонов данных кадра в области частоты может содержать, по меньшей мере, один пилотный сигнал, расположенный среди упомянутых данных шаблона данных. Причем, по меньшей мере, один пилотный сигнал в каждом шаблоне данных обеспечивает возможность для приемной стороны выполнять оценку канала для несущих частот, которые несут данные в шаблонах данных, простым способом, поскольку местоположение пилотного сигнала в сетке время/частота области частоты известно в приемнике.
В настоящем изобретении предложено размещать данные в одном или больше шаблонах данных в кадрах данных, в которых каждый кадр данных содержит данные содержания и вторые данные сигнализации. Таким образом, в настоящем изобретении предложено разделить компоновку и, таким образом, передачу и прием данных сигнализации на первые данные сигнализации, которые передают, по меньшей мере, в одном шаблоне сигнализации в кадре, и вторые данные сигнализации, которые размещены в кадрах данных. Тем самым становится возможным передавать, соответственно, идентичные первые данные сигнализации в каждом из, по меньшей мере, одного шаблона сигнализации. Другими словами, если несколько шаблонов сигнализации предусмотрены в кадре, каждый из шаблонов сигнализации может нести идентичные первые данные сигнализации. Эти данные сигнализации тогда представляют собой данные сигнализации, которые действительны для всего кадра. Вторые данные сигнализации, с другой стороны, содержат данные сигнализации, которые действительны только для соответствующего кадра данных. Таким образом, модуляцию, кодирование, а также другие параметры кадра данных можно индивидуально сообщать со вторыми данными сигнализации. В настоящем изобретении, поэтому предложена система, которая является очень гибкой, но при этом эффективной при передаче служебных сигналов.
Во время преобразования из области частоты в область времени происходит отображение первых данных сигнализации (а также, в конечном итоге, пилотных сигналов) одного или больше шаблонов сигнализации, а также отображения данных содержания и вторых пилотных сигналов (а также, в конечном итоге, пилотных сигналов) шаблонов данных на несущие частоты. Это преобразование осуществляют, например, в средстве обратного преобразования Фурье или в любом другом соответствующем средстве преобразования. В полученном сигнале в области времени каждый кадр тогда содержит соответствующий символ сигнала (в конечном итоге, следующий после тренировочного символа), а также один или больше символов данных. Каждый шаблон кадра охватывает на всю или общую полосу передачи в направлении частоты. Устройство приема может быть свободно, гибко и быстро настроено на любую желательную часть полосы пропускания передачи, при условии, что эта часть полосы пропускания передачи, на которую может быть настроено устройство приема, имеет, по меньшей мере, длину одного из шаблонов сигнализации. Таким образом, устройство приема всегда обладает возможностью принимать первые данные сигнализации, содержащие информацию физического уровня, необходимую для приема последующих шаблонов данных, поэтому шаблоны данных могут быть приняты в устройстве приема. В случае если каждый шаблон сигнализации содержит не только первые данные сигнализации, но также и пилотные сигналы, нет необходимости предусматривать специальные преамбулы или тренировочные шаблоны, состоящие только из пилотных сигналов, поскольку пилотные сигналы, содержащиеся в шаблонах сигнализации, обеспечивают необходимое детектирование смещения частоты и компенсацию в устройстве приема таким образом, что общее количество служебных данных мало. Однако также возможно предусмотреть специальные преамбулы или тренировочные шаблоны с пилотными сигналами, предшествующими шаблонам сигнализации, которые в этом случае не содержат пилотные сигналы. Настоящее изобретение является особенно предпочтительным в системах, имеющих относительно высокое отношение сигнал-шум, таких как, но без ограничений, в системах, работающих на основе кабеля. Хотя приемник может быть гибко настроен на любую желательную часть полосы пропускания передачи, всегда возможно принимать первые данные сигнализации и другие данные (данные содержания) для новой структуры кадра, составленной в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, новая структура кадра обеспечивает возможность быстрой настройки устройства приема на желательную часть полосы пропускания передачи. Поскольку данные содержания передают в кадрах данных, в которых каждый кадр данных содержит данные содержания, а также вторые данные сигнализации, устройство приема в состоянии принимать данные содержания очень гибко, поскольку вторые данные сигнализации, содержащиеся в каждом кадре данных, допускают возможность отдельной передачи параметров сигнализации для каждого кадра данных.
Предпочтительно, вторые данные сигнализации содержат модуляцию данных в принятом кадре данных таким образом, что средство оценки устройства приема выполнено с возможностью получать модуляцию, и упомянутое средство обратного отображения данных выполнено с возможностью демодуляции данных содержания с несущих частот принятого кадра данных на основе полученной модуляции. Кроме того, предпочтительно, вторые данные сигнализации содержат кодирование ошибки данных содержания в принятом кадре данных таким образом, что средство оценки устройства приема выполнено с возможностью получать это кодирование ошибки и отправлять кодирование ошибки в средство декодирования ошибки, выполненное с возможностью декодировать ошибки в данных содержания принятого кадра данных.
Кроме того, предпочтительно, вторые данные сигнализации содержат идентификацию соединения, и упомянутое средство оценки устройства приема выполнено с возможностью получить упомянутую идентификацию соединения. Идентификация соединения представляет собой, например, информацию о широковещательной передаче, одноадресной передаче, передаче из точки в точку и т.п. и дает возможность устройству приема идентифицировать, предназначены ли данные содержания во кадре данных для приема их устройством приема или нет.
Кроме того, предпочтительно, устройство приема содержит средство корреляции, выполненное с возможностью выполнять корреляцию по последовательности синхронизации, содержащейся во вторых данных сигнализации принятого кадра данных, таким образом, что средство обратного отображения данных устройства приема выполнено с возможностью обратного отображения упомянутых данных содержания с несущих частот принятого кадра данных на основе результата корреляции.
Предпочтительно, вторые данные сигнализации в каждом кадре данных размещены в заголовке кадра данных. Кроме того, предпочтительно, вторые данные сигнализации содержат последовательность синхронизации. Последовательность синхронизации может представлять собой, например, псевдошумовую последовательность, PRBS (ПСДП - псевдослучайная двоичная последовательность) или любую другую соответствующую последовательность. Таким образом, предпочтительно, вторые данные сигнализации размещают в символах, и часть упомянутой последовательности синхронизации вставляют в каждый символ. Таким образом, старший значащий бит каждого символа может содержать упомянутую часть упомянутой последовательности синхронизации. Кроме того, другие биты каждого символа можно использовать для передачи упомянутой части упомянутой последовательности синхронизации. В качестве альтернативы вторые данные сигнализации размещены в символах, и часть упомянутой последовательности синхронизации модулирована на, по меньшей мере, часть каждого символа. Например, на один бит каждого символа может быть модулирована одна часть (например, один бит) последовательности синхронизации.
Таким образом, используя последовательность синхронизации, которая может, например, представлять собой псевдошумовую последовательность или любую другую соответствующую последовательность, обеспечивающую возможность правильной корреляции в устройстве приема, устройство приема может находить вторые данные сигнализации в пределах кадра данных, оценивать содержание вторых данных сигнализации и затем декодировать, демодулировать и т.д. данные содержания, содержащиеся в соответствующем кадре данных. Это, в частности, необходимо (дополнительно, предпочтительно) в случаях, в которых, по меньшей мере, один из упомянутых шаблонов данных в кадре сопровождается, по меньшей мере, одним дополнительным шаблоном данных в измерении времени, имеющим такую же частотную структуру (местоположение в пределах кадра, а также количество несущих частот), как и у, по меньшей мере, одного из упомянутых шаблонов данных, в котором кадры данных, расположенные в упомянутом, по меньшей мере, одном из упомянутых шаблонов данных и, по меньшей мере, одном дополнительном шаблоне данных, расположенных последовательно друг за другом независимо от частотной структуры. Другими словами, кадры данных размещены в пределах шаблонов данных, но со структурой, которая не ограничена и не зависит от структуры шаблонов данных. Таким образом, в случае кадра, который содержит множество шаблонов данных, которые следуют друг за другом в измерении времени, имеющих одинаковую частотную структуру (другими словами, выровнены друг с другом), кадры данных, содержащие данные содержания и вторые данные сигнализации, свободно и гибко размещают в пределах этих шаблонов данных, следующих друг за другом. Таким образом, длина каждого кадра данных, а также параметры кадра данных, такие как кодирование ошибки, модуляция и т.д., могут быть гибко установлены, и их можно использовать для каждого кадра данных, например, они могут быть другими для каждого кадра данных или, по меньшей мере, для некоторых кадров данных. Соответствующая информация параметра для каждого отдельного кадра данных тогда содержится во вторых данных сигнализации, так что данные содержания в кадре данных могут быть должным образом приняты, декодированы, демодулированы и т.д. в устройстве приема. Кроме того, вторые данные сигнализации могут содержать информацию идентификации соединения, то есть информацию, дающую возможность устройству приема идентифицировать, предназначены ли переданные данные содержания в соответствующем кадре данных для их приема устройством приема. Таким образом, широковещательная передача, одноадресная передача, передача из точки в точку и т.д. поддерживаются в соответствии с настоящим изобретением. Используя последовательность синхронизации, содержащуюся во вторых данных сигнализации в каждом кадре данных, устройство приема выполнено с возможностью находить вторые данные сигнализации в пределах кадра данных, оценивать содержание вторых данных сигнализации и затем декодировать, демодулировать и т.д. данные содержания, содержащиеся в соответствующем кадре данных. Чтобы избежать какой-либо погрешности и ошибок, требуется обеспечить кодирование вторых данных сигнализации в каждом кадре данных, используя схему кодирования, устойчивую к ошибкам, а также надежную модуляцию.
Предпочтительно, по меньшей мере, один шаблон данных зависит от минимальной длины шаблона данных (в направлении частоты), а именно равен одной или составляет кратное минимальной длины шаблона данных. Таким образом, в случае, когда два или больше, или множество шаблонов данных предусмотрены в кадре, шаблоны данных могут иметь разные длины. Однако длина шаблонов данных зависит от минимальной длины шаблона данных, как указано. Поэтому, хотя длина шаблонов данных изменяется или может изменяться, уменьшается количество служебных данных, то есть количество данных сигнализации, которые требуется передавать со стороны передатчика на сторону приема, уменьшается по сравнению с системой, в которой длина шаблона данных является полностью переменной и может быть установлена равной любому требуемому значению. Поскольку каждый шаблон данных равен одной или составляет кратное минимальной длины шаблона данных, общая полоса пропускания передачи может составлять кратное минимальной длины шаблона данных.
Предпочтительно, каждый кадр содержит, по меньшей мере, один шаблон сигнализации, имеющий первые данные сигнализации, расположенные на несущих частотах, упомянутые первые данные сигнализации содержат длину каждого упомянутого одного или больше шаблона данных в соответствии с (или выраженную в) упомянутой минимальной длиной шаблона данных, упомянутое устройство приема дополнительно содержит средство оценки, выполненное с возможностью выделять упомянутую длину из принятых первых данных сигнализации. Кроме того, предпочтительно, количество пилотных сигналов в каждом принятом шаблоне данных прямо пропорционально количеству минимальных длин шаблонов данных, содержащихся в упомянутом принятом шаблоне данных, в котором упомянутое средство оценки канала упомянутого устройства приема выполнено с возможностью выполнять оценку канала на основе упомянутых пилотных сигналов. Таким образом, поскольку конкретное и фиксированное количество пилотных сигналов выделено и содержится в минимальной длине шаблона данных, например один пилотный сигнал, два пилотных сигнала, три пилотных сигнала или соответствующее количество пилотных сигналов, в каждом шаблоне данных имеется полученное в результате количество пилотных сигналов, отображенных на ее несущие частоты.
Также предпочтительно, пилотные сигналы размещены в одном или больше шаблонах данных с использованием шаблона пилотных сигналов, в которых упомянутая минимальная длина шаблона данных зависит от плотности упомянутых пилотных сигналов в шаблоне пилотных сигналов. В результате шаблон пилотного сигнала должен определять определенную структуру и компоновку пилотных сигналов в сетке время/частота кадра (в области частоты), в результате чего весь шаблон пилотного сигнала или, по меньшей мере, некоторые его части содержат пилотные сигналы, расположенные в виде регулярного шаблона в направлении времени и/или частоты. Предпочтительно, минимальная длина шаблона данных зависит от плотности пилотных сигналов в шаблоне пилотных сигналов. Таким образом, чем ниже плотность пилотного сигнала, тем больше может быть минимальная длина шаблона данных и наоборот. Поэтому в системе, в которой меньшее количество пилотных сигналов (более низкая плотность пилотных сигналов) необходимо для достижения надежной оценки канала на стороне приемника, может использоваться большая минимальная длина шаблона данных по сравнению с системами, в которых требуется более высокая плотность пилотных сигналов. Предпочтительно, пилотные сигналы в шаблоне пилотных сигналов имеют регулярные промежутки в направлении частоты, в результате чего минимальная длина шаблона данных соответствует промежутку между двумя расположенными рядом друг с другом пилотными сигналами в направлении частоты. Таким образом, обеспечивается то, что каждый шаблон данных содержит только один пилотный сигнал. Конечно, также возможно, чтобы минимальную длину шаблона данных можно было выбрать так, чтобы два или больше пилотных сигнала содержались в каждом шаблоне данных. Кроме того, предпочтительно, каждый шаблон данных имеет одинаковую длину в направлении времени. В то время как длина шаблона данных может быть (но не обязательно должна) переменной в направлении времени, такой предпочтительный вариант предполагает обеспечение каждого шаблона данных с одинаковой длиной в направлении времени (также называется областью времени). В результате длина шаблонов данных в направлении времени может предпочтительно соответствовать промежутку между двумя соседними пилотными сигналами в направлении времени.
Также предпочтительно, в упомянутом устройстве приема предусмотрено средство обратного перемежения в области времени, которое выполнено с возможностью обратного перемежения в каждом из блоков принятых шаблонов данных, причем длина блока соответствует значению, кратному длине шаблона данных в направлении времени.
Как пояснялось выше, в соответствии с одним вариантом настоящего изобретения, структура кадра в соответствии с настоящим изобретением может содержать шаблоны сигнализации, имеющие пилотные сигналы. Таким образом, предпочтительно, структура кадра содержит, по меньшей мере, два шаблона сигнализации, расположенные рядом друг с другом в направлении частоты, и, по меньшей мере, один шаблон данных следует после шаблонов сигнализации в направлении времени, в результате чего первые данные сигнализации и пилотные сигналы расположены в упомянутых, по меньшей мере, двух шаблонах сигнализации в кадре, причем каждый шаблон сигнализации имеет одинаковую длину. Предпочтительно, упомянутые пилотные сигналы упомянутых, по меньшей мере, двух шаблонов сигнализации в кадре формируют последовательность пилотного сигнала. Другими словами, все пилотные сигналы кадра формируют последовательность пилотного сигнала. В качестве альтернативы, упомянутые пилотные сигналы в каждом из упомянутых, по меньшей мере, двух шаблонов сигнализации, предпочтительно, формируют последовательность пилотного сигнала, в которой последовательности пилотных сигналов отличаются друг от друга. Предпочтительно, упомянутая последовательность пилотных сигналов представляет собой псевдослучайную двоичную последовательность. Предпочтительно, упомянутое средство формирования кадра выполнено с возможностью размещения упомянутых пилотных сигналов по несущим частотам упомянутых, по меньшей мере, двух шаблонов сигнализации с дифференциальной схемой модуляции. Предпочтительно, пилотный сигнал отображают на каждую m-тую несущую частоту упомянутых, по меньшей мере, двух шаблонов сигнализации, где m представляет собой целое число >1. Предпочтительно, каждый из упомянутых, по меньшей мере, двух шаблонов сигнализации содержит, по меньшей мере, одну пилотную полосу, и упомянутые пилотные сигналы отображают на несущие частоты упомянутой, по меньшей мере, одной пилотной полосы.
Кроме того, предпочтительно, как указано выше, каждый кадр содержит, по меньшей мере, одну дополнительную структуру данных, которая следует после упомянутого, одного или больше, шаблона данных в измерении (т.е. направлении) времени, причем каждый из упомянутых дополнительных шаблонов данных имеет такую же длину, что и соответствующий один из упомянутых предыдущих шаблонов данных. Другими словами, структура шаблона (шаблонов) данных в каждом кадре, предпочтительно, установлена таким образом, что один или больше шаблон данных расположен в измерении частоты так, что охватывается вся полоса пропускания. По меньшей мере, один дополнительный шаблон данных затем размещают в том же кадре, но так, что он следует, по меньшей мере, после одного шаблона данных в направлении времени, в результате чего каждый дополнительный или следующий шаблон данных имеет такую же длину (в измерении или в направлении частоты), что и предыдущий шаблон данных в том же положении частоты. Таким образом, если устройство приема будет настроено на определенную часть полосы пропускания передачи, могут быть приняты несколько шаблонов данных на кадр, в соответствии с чем упомянутые несколько шаблонов данных имеют одинаковую длину (в измерении частот), и они следуют друг за другом в направлении времени.
В измерении частот длина каждого из шаблонов данных, передаваемых устройством передачи, может быть фиксированной (постоянной) или ее можно регулировать динамически. В качестве альтернативы или в дополнение, количество дополнительных шаблонов данных в направлении времени можно регулировать динамически. Также длина шаблонов данных в одном кадре в направлении времени, то есть длина временных интервалов может быть фиксированной или может изменяться. Таким образом, важно, чтобы все шаблоны сигнализации в следующем кадре начинались в одной и той же точке времени. Любые динамические изменения относительно шаблонов данных затем будут переданы с помощью сигналов в шаблоны сигнализации. Система с множеством несущих со структурой кадра, такой как предполагается в настоящем изобретении, таким образом, обеспечивает возможность очень гибкой передачи содержания данных, в которой длину шаблонов данных и, таким образом, количество данных на шаблон данных можно динамически изменять, например, от кадра к кадру или любым другим требуемым способом. В качестве альтернативы длина и/или количество шаблонов данных могут быть фиксированными или постоянными.
Следует понимать, что настоящее изобретение можно применять к любому виду системы с множеством несущих, в которой устройство передачи выполнено с возможностью передачи во всей полосе пропускания передачи, и устройство приема выполнено с возможностью избирательно принимать только часть упомянутой всей полосы пропускания передачи. Неограничительные примеры для таких систем могут представлять собой существующие или будущие однонаправленные или двунаправленные системы широковещательной передачи данных, такие как кабельные или беспроводные (например, на основе кабеля, наземные и т.д.) цифровые системы широковещательной передачи видеоданных. Неограничительный пример с множеством несущих может быть представлен системой ортогонального мультиплексирования с частотным разделением каналов (OFDM, ОМЧР), однако, можно использовать любую другую соответствующую систему, в которой данные, пилотные сигналы и т.п. отображают на множество несущих частот. Несущие частоты, таким образом, могут быть расположены эквидистантно и, соответственно, имеют одинаковую длину (полосу пропускания). Однако настоящее изобретение также можно использовать в системах с множеством несущих, в которых несущие частоты не эквидистантны и/или не имеют, соответственно, одинаковую длину. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается ни каким-либо видом конкретного частотного диапазона, ни общей полосой пропускания передачи, применяемой на стороне приема, ни выбранной частью полосы пропускания передачи, на которую настраивается сторона приема. Однако в некоторых вариантах применения может быть предпочтительным использовать полосу приема на стороне приема, то есть полосу пропускания, составляющую часть полосы пропускания передачи, на которую может быть настроен приемник, которая соответствует полосе пропускания устройств приема существующих (цифровых широковещательной передачи видеоданных или других) систем. Не ограничительный пример полосы пропускания приемника может составлять 8 МГц, то есть сторона приема может быть настроена на любую желаемую полосу пропускания размером 8 МГц в общей полосе пропускания передачи. Таким образом, общая полоса пропускания может составлять число, кратное 8 МГц, например 8, 16, 24, 32, 64, 256 МГц и т.д., так что сегментирование общей полосы пропускания передачи, то есть длина каждого шаблона сигнализации, может составлять 8 МГц. Однако возможны другие варианты сегментирования, например (но без ограничений) длина каждого шаблона сигнализации, соответствующая 4 или 6 МГц.
Обычно, в случае неограничительного примера 8 МГц для полосы пропускания приемника, длина каждого из шаблона сигнализации, используемого в структуре кадра в соответствии с настоящим изобретением, может составлять 8, 6, 4 МГц (или меньше).
Настоящее изобретение более подробно поясняется в следующем описании предпочтительных вариантов воплощения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
на фиг.1 представлена схема общей полосы пропускания передачи, из которой выбранная часть может быть избирательно и гибко принята приемником;
на фиг.2 представлен пример сегментирования общей полосы пропускания передачи;
на фиг.3 представлено схематическое представление в области времени структуры кадра в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.4 показан схематический пример структуры кадра или шаблона в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.5 показана часть структуры кадра по фиг.4 с пояснением реконструирования шаблона сигнализации;
на фиг.6 показан схематичный пример характеристики фильтра приемника;
на фиг.7 показан дополнительный пример структуры кадра шаблона в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.8 показана часть дополнительного примера структуры кадра или шаблона в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.9 показан первый пример размещения пилотных сигналов по шаблонам сигнализации;
на фиг.10 показан второй пример размещения пилотных сигналов по шаблонам сигнализации;
на фиг.11 показан дополнительный пример реконструирования шаблона сигнализации;
на фиг.12 показан пример адаптации разных полос пропускания канала;
на фиг.13 схематично представлен пример структуры кадра в соответствии с настоящим изобретением в измерении времени;
на фиг.14 схематично представлена блок-схема примера устройства передачи в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.15 схематично показана блок-схема примера устройства приема в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.16 схематично показана часть структуры кадра в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.17 показано схематичное представление кадра данных в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.18 показано схематичное представление шаблонов данных, имеющих одинаковую частотную структуру и расположенных с непосредственным следованием друг за другом в измерении времени;
на фиг.19 показано схематичное представление части устройства передачи, показанного на фиг.14, в котором формируют кадры данных, в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.20 показан первый пример варианта выполнения части устройства передачи в соответствии с настоящим изобретением, в которой формируют заголовки кадров данных, в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.21 показан второй пример варианта выполнения для формирования заголовков кадров данных, в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.22 показан пример варианта выполнения части устройства приема в соответствии с настоящим изобретением, предназначенной для детектирования пика синхронизации от заголовков кадра данных;
на фиг.23 показан пример варианта выполнения части устройства приема в соответствии с настоящим изобретением, предназначенной для получения вторых данных сигнализации.
На фиг.1 схематично показано представление всей полосы 1 пропускания передачи, в которой устройство передачи в соответствии с настоящим изобретением, такое как, например, устройство 82 передачи, схематично показанное на фиг.14, передает сигналы в системе с множеством несущих, в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.1 дополнительно схематично показана блок-схема устройства 3 приема в соответствии с настоящим изобретением, которое выполнено с возможностью его настройки на и избирательного приема выбранной части 2 полосы 1 пропускания передачи. Таким образом, устройство 3 приема содержит тюнер 4, который выполнен с возможностью его настройки на и избирательного приема желательной части 2 полосы 1 пропускания передачи, а также дополнительное средство 5 обработки, которое выполняет дополнительную необходимую обработку принятых сигналов в соответствии с соответствующей системой передачи данных, такую как демодуляция, декодирование канала и т.п. Более проработанный пример устройства приема в соответствии с настоящим изобретением схематично показан в блок-схеме на фиг.15, на которой представлено устройство 83 приема, содержащее интерфейс 64 приема, который может, например, представлять собой антенну, диаграмму направленности, кабельный или на основе кабеля приемный интерфейс или любой другой соответствующий интерфейс, выполненный с возможностью приема сигналов в соответствующей системе передачи или в системе связи. Приемный интерфейс 64 устройства 83 приема соединен со средством 65 приема, которое содержит средство настройки, такое как средство 4 настройки, показанное на фиг.1, а также дополнительные необходимые элементы обработки, в зависимости от соответствующей системы передачи или системы связи, такое как средство преобразования с понижением частоты, выполненное с возможностью преобразования с понижением частоты принимаемых сигналов до промежуточной частоты или основной полосы пропускания.
Как указано выше, настоящее изобретение обеспечивает возможность гибкого и изменяющегося приема желательной части 2 полосы пропускания 1 передачи в приемнике, благодаря предоставлению специфичной и новой структуры кадра для системы с множеством несущих. На фиг.2 показано схематичное представление всей полосы 1 пропускания передачи, в пределах которого устройство 82 передачи (фиг.14) в соответствии с настоящим изобретением выполнено с возможностью передавать содержание данных, таких как видеоданные, аудиоданные или данные любого другого типа в различных сегментах или частях 6, 7, 8, 9 и 10. Например, части 6, 7, 8, 9 и 10 могут использоваться устройством 82 передачи для передачи различных видов данных, данных из разных источников, данных, предназначенных для разных получателей и т.д. Части 6 и 9 имеют, например, максимальную полосу пропускания, то есть максимальную полосу пропускания, которая может быть принята соответствующим устройством 83 приема. Части 7, 8 и 10 имеют меньшие полосы пропускания. Теперь предлагается применять структуру или шаблон кадра для всей полосы 1 пропускания передачи, в результате чего каждый кадр содержит, по меньшей мере, два шаблона сигнализации, расположенные рядом друг с другом в направлении частоты и множество шаблонов данных. Каждый шаблон сигнализации имеет одинаковую длину и содержит данные сигнализации, а также пилотный сигнал, отображенный на ее несущие частоты (поднесущие частоты в случае системы ОМЧР). Другими словами, общая полоса 1 пропускания передачи разделена на равные части для шаблонов сигнализации, в результате чего максимальная полоса пропускания, на которую может быть настроен приемник, например полоса пропускания, показанная для частей 6 и 9 на фиг.2, должна быть равной или большей, чем длина каждого из шаблонов сигнализации. Поэтому новая структура кадра может содержать только шаблоны сигнализации и шаблоны данных, но не содержать какие-либо отдельные тренировочные шаблоны или другие шаблоны, в которых содержатся пилотные сигналы. В качестве альтернативы шаблоны сигнализации могут не содержать пилотных сигналов, но перед ними могут следовать тренировочные шаблоны с пилотными сигналами.
Следует отметить, что длина различных частей данных в полосе пропускания передачи не может превышать длины (количество несущих частот) максимальной полосы пропускания, на которую может быть настроен приемник, как более подробно поясняется ниже.
На фиг.3 схематично представлен пример структуры кадров 11, 12 в области времени в соответствии с настоящим изобретением. Каждый кадр 11, 12 содержит один или больше символов 13, 13' передачи сигналов и несколько символов 14, 14' данных. Таким образом, в области времени символы передачи сигналов предшествуют символам данных. Каждый кадр 11, 12 может иметь множество символов данных, причем возможны системы, в которых количество символов данных в каждом кадре 11, 12 изменяется. Пилотные сигналы, содержащиеся в символах передачи сигналов, используют в устройстве 83 приема для выполнения оценки канала и/или расчета целочисленного смещения частоты. Синхронизация по времени может, например, быть выполнена, путем выполнения корреляции защитного интервала (или с помощью любой другой соответствующей технологии) по защитным интервалам принимаемых символов сигналов и/или символов данных в области времени. Символы 13, 13' сигналов дополнительно содержат информацию передачи сигналов, например, всю информацию физического уровня, которая необходима для устройства 83 приема для декодирования принятых сигналов, такую как, но без ограничений, данные сигнализации L1. Данные сигнализации могут, например, содержать размещение содержания данных по различным шаблонам данных, то есть, например, какие услуги, потоки данных, модуляция, установки коррекции ошибки и т.д. размещены по каким несущим частотам, таким образом, что устройство 83 приема может получать информацию, на какую часть всей полосы пропускания передачи оно должно быть настроено. Возможно, чтобы все шаблоны сигнализации в кадре содержали идентичные данные сигнализации. Однако каждый из шаблонов сигнализации может дополнительно содержать данные сигнализации, обозначающие смещение или расстояние соответствующего шаблона сигнализации от начала кадра таким образом, что устройство 83 приема может оптимизировать настройку на желательную часть частоты передачи так, что прием шаблонов сигнализации и шаблонов данных будет оптимизирован. С другой стороны, смещение или расстояние соответствующих шаблонов сигнализации от начала кадра также может быть кодировано в пилотных сигналах, в последовательностях пилотных сигналов или в защитных диапазонах, выделенных для или содержащихся в шаблонах сигнализации, таким образом, что каждый шаблон сигнализации в одном кадре может иметь идентичные данные сигнализации. Использование структуры кадра в соответствии с настоящим изобретением имеет дополнительное преимущество, состоящее в том, что в результате разделения потока данных на логические блоки можно передавать сигналы об изменении структуры кадра - от кадра к кадру, в результате чего предыдущий кадр сигнализирует об измененной структуре кадра следующих кадров или одного из следующих кадров. Например, структура кадра обеспечивает возможность изменения без стыков параметров модуляции, без возникновения ошибок.
На фиг.4 схематично показан пример представления в области частоты структуры кадра или шаблона 29 в соответствии с настоящим изобретением. Структура 29 кадра охватывает всю полосу 24 пропускания передачи в направлении частоты и содержит, по меньшей мере, два шаблона 31 сигнализации, расположенных рядом друг с другом в направлении частоты, каждый из которых переносит идентичные или почти идентичные данные сигнализации, отображенные на соответствующие несущие частоты и имеет одинаковую длину. На примере, показанном на фиг.4 (первый временной интервал), всю полосу 24 пропускания передачи дополнительно разделяют на четыре шаблона 31 сигнализации, но любое другое, большее или меньшее количество шаблонов сигнализации может быть соответствующим. В устройстве 82 передачи в соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.14, средство 59 формирования кадра выполнено с возможностью размещения первых данных сигнализации (полученных из средства 55 модуляции), а также пилотных сигналов (переданных из соответствующего источника в устройстве 82 передачи) в каждом шаблоне сигнализации. Шаблоны сигнализации заранее модулируют с помощью средства 55 модуляции, используя соответствующую схему модуляции, например, модуляцию QAM (КАМ - квадратурная амплитудная модуляция) или любую другую. Предпочтительно, использовать псевдошумовую последовательность или последовательность CAZAC (КПАНА - колебания с постоянной амплитудой и нулевой автокорреляцией) для пилотных сигналов, но любая другая последовательность с хорошими псевдошумовыми свойствами и/или свойствами корреляции может быть соответствующей. Каждый шаблон сигнализации кадра может содержать другую последовательность пилотных сигналов, но в качестве альтернативы пилотные сигналы шаблона сигнализации одного кадра могут формировать одну последовательность пилотного сигнала.
Следует понимать, что средство 59 формирования кадра может быть воплощено как один модуль, блок или тому подобное или может быть воплощено в нескольких модулях, блоках, устройствах и т.д. Кроме того, следует понимать, что средство 59 формирования кадра может не формировать полную структуру кадра или шаблон 29, как показано на фиг.4 (или структуру или шаблон 29' кадра, как показано на фиг.7), в одной точке времени, но может быть выполнено с возможностью формирования одной части структуры 29 (или 29') кадра, после другой, в направлении времени, то есть временной интервал после временного интервала. Например, средство 59 формирования кадра может быть выполнено с возможностью вначале компоновать шаблоны 31 сигнализации, как показано на фиг.4, рядом друг с другом, а также добавлять пилотные сигналы, как описано выше и ниже по всей ширине полосы 24 пропускания передачи, то есть в примере, показанном на фиг.4: четыре шаблона 31 сигнализации. Затем эта часть кадра 24 (первый временной интервал) может быть дополнительно обработана, например, путем преобразования ее из области частоты в область времени путем построения получаемого в результате символа в области времени (например, символа ОМЧР) и т.д. Затем, на следующем этапе, средство 59 формирования кадра может быть выполнено с возможностью обработки строки последовательности шаблонов 32, 33, 34, 35, 36, 37 данных (то есть следующего временного интервала) таким образом, как будет описано ниже, по всей полосе 24 пропускания передачи, после чего эти шаблоны данных дополнительно обрабатывают, например, путем их преобразования из области частоты в область времени, путем формирования символа области времени (например, символа ОМЧР) и т.д. Таким образом, в представлении, показанном на фиг.4, структура 29 кадра может быть сформирована с помощью средства 59 формирования кадра построчно или по временным интервалам. Каждая часть структуры 29 кадра, которая продолжается по всей полосе 24 пропускания передачи в направлении частоты, будет сформирована и будет обработана как один блок, но части, следующие друг за другом в направлении времени (временные интервалы), будут сформированы и обработаны одна за другой.
Средство 59 формирования кадра может быть выполнено с возможностью размещения упомянутых пилотных сигналов таким образом, что пилотный сигнал будет отображен на каждую m-тую несущую 17 частоты (m представляет собой натуральное число, больше 1) в каждом шаблоне сигнализации так, что несущие частоты 16 между пилотными сигналами, переносят данные сигнализации, как более подробно поясняется ниже со ссылкой на фиг.9. Кроме того или в качестве альтернативы, средство 59 формирования кадра может быть выполнено с возможностью компоновки пилотных сигналов таким образом, что пилотные сигналы отображают на несущие частоты 20, 21, по меньшей мере, одной полосы 18, 19 пилотных сигналов, содержащихся в шаблонах сигнализации, как более подробно поясняется ниже со ссылкой на фиг.10. Пилотная полоса 18, 19 состоит из множества расположенных непосредственно рядом несущих частот, на которых отображают пилотные сигналы. В результате каждый шаблон сигнализации может иметь одну пилотную полосу 18 или может иметь две пилотные полосы 18, 19, одну в начале и одну в конце шаблона сигнализации в направлении частот. Длина пилотных полос (количество несущих частот, выделенных для пилотной полосы), предпочтительно, одинакова для каждого шаблона сигнализации. Длина полосы 39 пропускания каждого шаблона 30 сигнализации может быть такой же, как и полоса 38 пропускания, на которую может быть настроен тюнер устройства 83 приема. Однако часть полосы пропускания передачи, на которую может быть настроен тюнер устройства 83 приема, может быть больше, чем длина шаблона 30 сигнализации. Все утверждения, представленные выше (и ниже) в отношении пилотных сигналов, содержащихся в шаблонах сигнализации, также можно применять к пилотным сигналам, содержащимся в шаблонах данных, как поясняется ниже, например, со ссылкой на фиг.16.
Принятые пилотные сигналы, отображенные на каждую m-тую несущую частоту и/или содержащиеся в пилотных полосах принятых шаблонов сигнализации (после преобразования в область частот в средстве 68 преобразования времени в частоту, которое представляет собой, например, средство преобразования Фурье), используются для оценки канала несущих частот в кадре в средстве 69 оценки канала, которое предоставляет в средство 70 обратного отображения необходимую информацию оценки канала, обеспечивающую возможность правильной демодуляции данных содержания с несущих частот в принятых шаблонах данных. Также принятые пилотные сигналы используют в устройстве 83 приема для детектирования целочисленного смещения частоты в соответствующем средстве 67 детектирования целочисленного смещения по частоте, которое обеспечивает возможность детектирования и затем компенсации целочисленного смещения частоты принятых сигналов. Целочисленное смещение частоты представляет собой отклонение от исходной (переданной) частоты в виде чисел, кратных промежуткам между несущими частотами.
Каждый шаблон 31 сигнализации может содержать, например, место расположения шаблона 31 сигнализации в кадре. Например, каждый шаблон 31 сигнализации в каждом кадре 29 имеет и переносит идентичные первые данные сигнализации и, кроме того, место расположения соответствующего шаблона сигнализации в кадре, которое отличается в каждом шаблоне 31 сигнализации в кадре. Данные сигнализации представляют собой, например, данные сигнализации L1, которые содержат всю информацию физического уровня, которая необходима для устройства 83 приема для декодирования принятых сигналов. Однако любые другие соответствующие данные сигнализации могут содержаться в шаблонах 31 сигнализации. Шаблоны 31 сигнализации могут содержать, например, место расположения соответствующих сегментов 32, 33, 34, 35, 36 данных таким образом, что устройство 83 приема имеет информацию, где расположены требуемые сегменты данных так, что тюнер устройства 83 приема может настроиться на соответствующее местоположение для приема требуемых сегментов данных. В качестве альтернативы, как отмечено выше, каждый шаблон сигнализации в кадре может содержать идентичные данные сигнализации, и местоположение соответствующего шаблона сигнализации в кадре передают, используя сигналы, другим способом, например, с помощью последовательности пилотного сигнала шаблонов сигнализации или используя информацию, закодированную в защитных полосах или тому подобное. Как отмечено выше, каждый из шаблонов 31 сигнализации может содержать информацию о каждом из шаблонов данных, содержащихся в кадре. Эта информация может включать в себя длину шаблона данных, количество и/или размещение пилотных сигналов, содержащихся в шаблонах данных. В результате информацию о длине шаблонов данных, например, выражают в виде или со ссылкой на минимальную длину шаблона данных. Однако для того, чтобы уменьшить количество служебной информации, каждый шаблон 31 сигнализации может содержать информацию только о части или некоторых шаблонах данных, например, но без ограничений, тех, которые расположены в пределах (или размещены в пределах и рядом) полосы частот, на которой расположен шаблон 31 сигнализации. В примере, показанном на фиг.4, первый шаблон 31 сигнализации в кадре может содержать информацию о шаблонах 32 и 33 данных (и в направлении времени следующие шаблоны данных 32', 32"…33', 33" и т.д.). Второй шаблон сигнализации в кадре может содержать информацию о шаблонах данных 33, 34 и 35 (и в направлении следующие шаблоны данных 33', 33"…34', 34"…35', 35" и т.д.).
В дополнение к выделенным шаблонам сигнализации 31, как пояснялось выше, структура кадра также содержит дополнительные вторые данные сигнализации, внедренные или содержащиеся в шаблонах данных. В соответствии с настоящим изобретением, данные содержания в шаблонах данных размещены в кадрах данных, в котором каждый кадр данных содержит второй шаблон сигнализации и данные содержания. Например, каждый столбец шаблонов данных (то есть шаблоны данных, имеющие одинаковую частотную структуру и следующие друг за другом в направлении времени), например 33, 33', 33", 33'", 33"", могли бы содержать кадры данных с данными содержания и вторыми данными сигнализации, обозначающими модуляцию, используемую для данных содержания в соответствующем кадре данных, их кодирование ошибки и/или информацию идентификации соединения, дающую возможность устройству приема определять, предназначены ли эти данные для приема или нет. Это уменьшает сложность варианта выполнения в приемнике, а также гарантирует малые задержки для интерактивных услуг. Эта возможность применима ко всем вариантам выполнения настоящего изобретения и более подробно поясняется со ссылкой на фиг.17-20.
Как показано на фиг.15, устройство 83 приема, после средства 65 приема с тюнером, содержит средство 66 синхронизации по времени, выполненное с возможностью выполнять синхронизацию по времени, и средство 67 детектирования дробного смещения по частоте, выполненное с возможностью выполнять детектирование дробного смещения по частоте и компенсацию принятых символов в области времени. Принятые символы в области времени затем передают в средство 68 преобразования времени в частоту для преобразования принятых сигналов в области времени в область частот, где данные сигнализации (после необязательного реконструирования в средстве 71 реконструирования), демодулируют в средстве 72 обратного отображения и затем выполняют их оценку в средстве 73 оценки. Средство 73 оценки выполнено с возможностью выделения необходимой и требуемой информации сигналов из принятых первых данных сигнализации. В случае необходимости дополнительная структура сигнализации может быть предусмотрена в направлении времени, непосредственно после структур 31 сигнализации.
Структура или шаблон 29 кадра дополнительно содержит, по меньшей мере, один шаблон или сегмент данных, продолжающийся по всей полосе 24 пропускания частот в направлении частоты, и следующие шаблоны 31 сигналов в направлении времени. Во временном интервале, который следует непосредственно после временного интервала, в котором размещены шаблоны 31 сигнализации, структура 29 кадра, показанная на фиг.4, содержит несколько сегментов 32, 33, 34, 35, 36 и 37 данных с разной длиной, то есть с различным количеством соответствующих несущих частот, на которых отображают данные. Структура 29 кадра дополнительно содержит дополнительные сегменты данных в последовательных временных интервалах, в результате чего дополнительные шаблоны данных, соответственно, имеют такую же длину и количество несущих частот, что и соответствующий предшествующий шаблон данных. Например, шаблоны 32', 32", 32”' и 32"" данных имеют такую же длину, что и первая структура 32 данных. Структуры 33', 33”', 33'" и 33"" данных имеют такую же длину, что и сегмент 33 данных. Другими словами, дополнительные шаблоны данных имеют такую же структуру в измерении частот, что и несколько шаблонов 32, 33, 34, 35, 36 и 37 данных в первом временном интервале после шаблонов 31 сигнализации. Таким образом, если устройство 83 приема, например, настраивается на часть 38 полосы пропускания передачи для приема шаблона 35 данных, все последующие в направлении времени шаблоны 35', 35" и 35'" данных, которые имеют такую же длину, что и шаблон 35 данных, могут быть правильно приняты. Как отмечено выше, средство 59 формирования кадра может формировать соответствующие строки шаблонов данных, продолжающиеся по всей полосе 24 пропускания передачи, одну за другой (то есть временной интервал за временным интервалом). Например, шаблоны 32, 33, 34, 35, 36, 37 данных будут сформированы средством 59 формирования кадра, затем преобразованы из области частоты в область времени. После этого, шаблоны 32', 33', 34', 35', 36', 37' данных будут сформированы средством 59 формирования кадра, и затем преобразованы из области частоты в область времени. После этого, шаблоны 32", 33", 34", 35", 36", 37" данных будут сформированы средством 59 формирования кадра и затем преобразованы из области частоты в область времени и т.д. Преобразование из области частоты в область времени будет выполнено отдельным средством, например, средством 60 преобразования из области частоты в область времени, как описано выше.
Как упомянуто выше, длина одного или больше шаблонов данных, например каждый шаблон данных, показанный в структурах кадра на фиг.4 и фиг.7, содержащийся в структуре кадра в соответствии с настоящим изобретением, может содержать, по меньшей мере, один пилотный сигнал, в результате чего длина каждого одного или больше шаблонов данных равна или составляет кратное минимальной длины шаблона данных. Минимальная длина шаблона данных может, например, быть установлена таким образом, что, по меньшей мере, один пилотный сигнал может содержаться в каждом шаблоне данных кадра. В качестве альтернативы два, три, четыре, пять или любое другое соответствующее количество пилотных сигналов может содержаться в одной минимальной длине шаблона данных. Таким образом, в некоторых вариантах воплощения может быть, предпочтительно, выбирать относительно малые длины шаблонов данных, для того чтобы обеспечить большую гибкость при размещении шаблонов данных для передачи данных содержания. Поэтому в некоторых вариантах воплощения может быть более предпочтительным выбирать минимальную длину шаблона данных таким образом, чтобы только один или, возможно, два пилотных сигнала содержались в ней. Однако возможны другие варианты воплощения. Кроме того, в некоторых вариантах воплощения может быть полезным устанавливать минимальную длину шаблона данных в зависимости от плотности или количества пилотных сигналов, содержащихся во всем кадре. Например, в случае, если когда пилотные сигналы среди шаблонов данных выбирают таким образом, чтобы обеспечить хорошую и надежную оценку канала на стороне приема, без излишней потери пропускной способности при передаче (в результате размещения пилотных сигналов на несущих частотах шаблонов данных вместо данных). Например, в системах, в которых возникновение эффектов многолучевого распространения или других отрицательных эффектов заставляет использовать относительно большое количество (и в результате получают высокую плотность) пилотных сигналов, результат обычно состоит в том, что пилотные сигналы располагаются ближе друг к другу (в направлении частоты и/или времени) так, что минимальная длина шаблона данных может быть относительно короткой, если только один пилотный сигнал будет содержаться в ней. С другой стороны, в случае систем, в которых меньшее количество (и плотность) пилотных сигналов требуется для обеспечения надежной оценки канала на стороне приема, промежуток в направлении частоты и времени между пилотными сигналами может быть сравнительно большим, так что полученная в результате минимальная длина шаблона данных может быть больше. Обычно, в области времени, защитные интервалы предусмотрены между символами данных или символы данных содержат защитные интервалы, для того чтобы противостоять эффекту многолучевого распространения или другим отрицательным эффектам. Таким образом, возможна корреляция между длиной защитных интервалов, между символами данных и плотностью пилотных сигналов в шаблонах данных кадра. Чем длиннее защитные интервалы, тем обычно большее количество пилотных сигналов требуется среди шаблонов данных и наоборот. Таким образом, плотность пилотных сигналов и их количество среди шаблонов данных в кадре могут быть установлены в зависимости от длины защитного интервала таким образом, что минимальная длина шаблона данных может зависеть от длины защитных интервалов.
Обеспечение минимальной длины шаблона данных, которая определяет длину каждого из шаблонов данных в пределах кадра, уменьшает количество используемых сигналов, поскольку длину шаблонов данных требуется передавать только со ссылкой на минимальную длину шаблонов данных из передатчика в приемник. С другой стороны, расположение шаблонов данных в пределах кадра известно для приемника, поскольку вся полоса пропускания передачи представляет собой кратное минимальной длины шаблона данных. Таким образом, выравнивание по частоте, то есть места расположения по частоте в сетке время/частота в области частоты, всегда одинаково для шаблонов данных и поэтому известно в приемнике, таком как устройство 83 приема, как показано и пояснялось со ссылкой на фиг.15. Кроме того, в частности, в случае, когда пилотные сигналы формируют шаблон пилотных сигналов с регулярным промежутком между соседними пилотными сигналами в направлении частоты и времени, места расположения пилотных сигналов в сетке время/частота также известны для приемного устройства, поэтому их также не требуется передавать. На фиг.16 показан пример шаблона пилотного сигнала в сетке время/частота. В частности, на фиг.16 показана часть всей полосы пропускания частот, например часть данных кадра, показанного на фиг.4 или фиг.7, с подробным представлением несущих частот в направлении частоты (горизонтальное направление) и временных интервалов (вертикальное направление), причем каждый временной интервал соответствует символу данных после преобразования частоты во время. В примере, показанном на фиг.16, промежутки между пилотными сигналами в направлении частоты равны 12, то есть каждая 12-я несущая частота переносит пилотный сигнал (все другие несущие частоты переносят данные). Однако, как можно видеть на фиг.16, "соседние" пилотные сигналы не являются соседними в одном и том же временном интервале, но находятся в соседних или в расположенных непосредственно рядом друг с другом временных интервалах. Это обеспечивает лучшую оценку канала в устройстве 83 приема и в направлении времени. В качестве альтернативы соседние пилотные сигналы в направлении частоты могли быть выделены для одного и того же временного интервала или могут быть расположены с промежутком один, два или любое другое соответствующее количество временных интервалов. В направлении времени соседние пилотные сигналы расположены, как, например, показано на фиг.16, с промежутком в 4 временных интервала, то есть каждый 4-й временной интервал переносит пилотный сигнал. Таким образом, соседние пилотные сигналы в представленном примере расположены на одной и той же несущей частоте. В качестве альтернативы "соседние" пилотные сигналы в направлении времени могут быть размещены на непосредственно соседней несущей частоте или с промежутками 1, 2, 3 или любое другое соответствующее количество несущих частот. Таким образом, случай, когда минимальная длина шаблона данных установлена как промежуток между соседними пилотными сигналами в направлении частоты, а также в направлении времени, один пилотный сигнал может содержаться в пределах минимальной длины шаблона данных, которая содержит 12 несущих частот в направлении частоты и 4 временных интервала в направлении времени. Таким образом, минимальный шаблон данных содержит 48 пилотных сигналов (что соответствует плотности пилотного сигнала 1/48). На фиг.16 представлены два примера возможных шаблонов данных. Первый шаблон имеет длину, соответствующую минимальной длине шаблона данных, то есть содержит 48 несущих частот, тогда как второй шаблон данных содержит 3 минимальные длины или размера шаблона данных, то есть содержит 144 несущие частоты. В общем, использование такого пилотного шаблона, имеющего регулярное распределение в направлении времени и/или частоты или аналогичного пилотного шаблона обеспечивает то, что места расположения пилотных шаблонов в пределах шаблонов данных проще прогнозировать в устройстве 83 приема.
Устройство 83 приема, показанное на фиг.15, содержит средство 69 оценки канала, которое выполнено с возможностью проведения оценки канала на основе пилотных сигналов, принятых в шаблонах данных, и для предоставления в средство 70 обратного отображения необходимой информации оценки канала. Средство 70 обратного отображения, таким образом, выполнено с возможностью правильного обратного отображения данных или правильной демодуляции из (после устранения перемежения) несущих частот на основе информации оценки канала.
Кроме того, если каждый шаблон данных имеет одинаковую длину в направлении времени, это обеспечивает постоянное количество символов данных (в области времени) независимо от положения настройки устройства 83 приема. В дополнение к этому, благодаря установке длины шаблона данных равной или кратной минимальной длине шаблона данных, обеспечивается более простая и лучше прогнозируемая настройка перемежителей 63, 63', 63" по времени устройства 82 передачи и блока 77 устранения перемежения по времени, содержащегося в устройстве 83 приема. Перемежители 63, 63', 63" по времени, соответственно, расположены между средствами 58, 58', 58" формирования кадра данных и средством 59 формирования кадра данных и выполнены с возможностью перемежения данных по времени. Блок 77 устранения перемежения по времени устройства 83 приема расположен после средства 68 преобразования время-частота и перед средством 70 обратного отображения (а также перед средством 78 корреляции), и выполняет устранение перемежения по времени, соответственно. В частности, перемежители 63, 63', 63" по времени и блок 77 устранения перемежения по времени, предпочтительно, могут быть реализованы как перемежители в блоках, имеющие размер, который зависит от минимальной длины шаблона данных в направлении времени. Предпочтительно, размер блока, таким образом, составляет кратное минимальной длины шаблона данных, то есть шаблонов данных, имеющих одинаковую длину в направлении времени (например, равную значению кратному 4, как показано на фиг.16).
Гибкая и переменная структура шаблона данных структуры или шаблона 29 кадра, как предполагается в настоящем изобретении, может, например, быть воплощена в устройстве 82 в соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.14, путем отображения различных потоков данных, например, с данными разных видов, и/или данными из разных источников, как визуально представлено данными 1, данными 2 и данными 3 ответвлений на фиг.14. Данные содержания каждого ответвления модулируют в соответствии с воплощенной схемой модуляции, например КАМ или любой другой соответствующей модуляцией, в соответствующем средстве 58, 58', 58" модуляции. Соответствующие кадры данных с (модулированными) данными содержания и вторыми данными сигнализации формируют в соответствующем средстве 54, 54', 54" формирования кадра данных, которое формирует кадры данных в измерении частоты. Вторые данные сигнализации уже модулированы с соответствующей модуляцией, и перед соответствующей модуляцией данные содержания, а также вторые данные сигнализации были уже кодированы с использованием соответствующей схемой кодирования (ошибок). Соответствующие данные содержания и вторые данные сигнализации кадров данных, а также пилотных сигналов (полученные из соответствующего источника в устройстве 82 передачи) затем размещают в шаблонах данных в средстве формирования кадра 59, например, с помощью средства формирования шаблона данных, содержащегося в средстве 59 формирования кадра. Средство 59 формирования кадра также формирует шаблоны сигнализации с первыми данными сигнализации и пилотными сигналами, например, с помощью средства формирования шаблона сигнализации, содержащегося в средстве 59 формирования кадра. Средство 59 формирования кадра затем формирует кадры, имеющие структуры 29, 29' кадра с шаблонами сигнализации и шаблонами данных, как описано выше. Как было указано, средство 59 формирования кадра может быть выполнено в одном или нескольких модулях или также может быть частью других модулей или блоков обработки. Кроме того, средство 59 формирования кадра может быть выполнено с возможностью формировать кадр 29 в последовательные периоды времени, например, формируя вначале последовательность шаблонов 31 сигнализации, продолжающихся по всей полосе 24 пропускания передачи, затем формируя последовательность шаблонов 32, 33, 34, 35, 36, 37 данных, продолжающихся по всей полосе 24 пропускания передачи, и т.д. Данные сигнализации, данные содержания, а также соответствующие пилотные сигналы затем (отдельно и одни за другими) преобразуют из области частоты в область времени и отображают на несущие частоты в средстве 60 преобразования частоты во время (которое является обратным примером для средства обратного быстрого преобразования Фурье или тому подобное). Таким образом, следует отметить, что структура кадра 29, 29' формирует основание для преобразования частоты во время. Данные сигнализации, данные содержания, а также пилотные сигналы каждого из временных интервалов (в области времени структур 29, 29' кадра) всей полосы 24 пропускания отображают на несущие частоты. Другими словами, все структуры всей полосы 24 пропускания передачи в каждом временном интервале всегда отображают на необходимое количество несущих частот. Например, первый временной интервал (то есть все шаблоны 31 сигнализации) структуры кадра 29 по фиг.4 затем приводит к получению символа сигналов, второй временной интервал (то есть все шаблоны 32, 33, 34, 35, 36, 37 данных) структуры кадра приводит к получению символа данных и т.д. Соответствующим образом сформированные символы в области времени (например, символы ОМЧР) затем передают из средства 60 преобразования частоты во время, в блок 57 добавления защитного интервала, который добавляет защитные интервалы к символам в области времени. Таким образом сформированные символы передачи затем передают с помощью средства 61 передачи через интерфейс 62 передачи.
Как отмечено выше, по меньшей мере, некоторые из различных шаблонов данных могут иметь разную длину, то есть разное количество несущих частот, в случае, когда несущие частоты расположены эквидистантно и имеют одинаковую полосу пропускания, соответственно. Обычно длина шаблонов данных в направлении частоты должна быть меньше или, максимум, равна эффективной полосе пропускания приемника таким образом, чтобы шаблоны данных можно было принимать в устройстве 83 приема. Кроме того, устройство 82 передачи может быть выполнено с возможностью динамического изменения структуры шаблона данных, например длины и/или количества шаблонов данных (в направлении частоты и/или времени). В качестве альтернативы структура шаблонов данных может быть фиксированной или постоянной.
Обычно структура кадра в соответствии с настоящим изобретением может быть фиксированной или постоянной, то есть общая полоса пропускания, а также протяженность каждого кадра в направлении времени может быть фиксированной и всегда одинаковой. В качестве альтернативы структура кадра также может быть гибкой, то есть общая полоса пропускания и/или протяженность каждого кадра в направлении времени может быть гибкой и меняться время от времени в зависимости от требуемого варианта применения. Например, количество временных интервалов с шаблонами данных может гибко изменяться. В результате изменения могут быть переданы с помощью сигналов устройства приема в данных сигнализации шаблонов сигнализации.
Во время фазы запуска или фазы инициирования устройства 83 приема устройство 83 приема настраивается на произвольную часть частоты общей полосы пропускания частот. В неограниченном примере кабельной системы широковещательной передачи шаблон 30 сигнализации может иметь полосу пропускания 8 МГц (следует понимать, однако, что шаблоны сигнализации также могут иметь любую другую полосу пропускания, такую как 4 МГц, 6 МГц и т.д.). Таким образом, во время фазы запуска, устройство 83 приема выполнено с возможностью приема всего шаблона 30 сигнализации в исходной или с измененным порядком последовательности, и выполнять синхронизацию по времени в средстве 66 синхронизации по времени, например, путем выполнения корреляции защитного интервала по защитным интервалам принятых символов сигналов (или символов данных), или используя любую другую соответствующую технологию для обеспечения синхронизации по времени. Устройство 83 приема дополнительно содержит упомянутое средство 67 детектирования дробного смещения по частоте, которое выполнено с возможностью выполнять детектирование и расчет дробного смещения по частоте принятых сигналов по фракциям промежутков между несущими частотами для того, чтобы обеспечить возможность компенсации дробной частоты. Получаемую в результате информацию о дробном смещении по частоте можно затем передавать в тюнер, содержащийся в средстве 65 приема, который выполняет компенсацию дробной частоты. Компенсация дробной частоты также может быть выполнена с помощью любой другой соответствующей технологии. После преобразования принятых сигналов в области времени в область частот средством 68 преобразования времени в частоту (которое представляет собой, например, средство быстрого преобразования Фурье или тому подобное) пилотные сигналы в принятых структурах сигналов используют для выполнения оценки канала (обычно, грубой оценки канала) в средстве 69 оценки канала и/или для расчета целочисленного смещения частоты. Расчет целочисленного смещения частоты выполняют в средстве 74 детектирования целочисленного смещения частоты, которое выполнено с возможностью детектировать и рассчитывать смещение частоты принятых сигналов от исходной структуры частот, в котором смещение по частоте подсчитывают в виде целочисленных кратных значений промежутков между несущими частотами (таким образом получают целочисленное смещение частоты). Полученная таким образом информация о целочисленном смещении частоты может быть затем передана в тюнер, который содержится в средстве 65 приема, который затем выполняет компенсацию целочисленной частоты. Компенсация целочисленной частоты также может быть выполнена с использованием другой соответствующей технологии. Поскольку смещение дробной частоты уже было рассчитано и компенсировано с помощью средства 67 детектирования дробного смещения по частоте, поэтому может быть достигнута полная компенсация смещения частоты. В средстве 73 оценки устройства 83 приема, принятые первые данные сигнализации оценивают, например, местоположение принятых шаблонов сигнализации в кадре получают таким образом, что приемник может свободно и гибко настраиваться на соответствующее желательное положение частоты, такое как часть 38, показанная на фиг.4. Однако для обеспечения возможности правильной оценки первых данных сигнализации шаблонов 31 сигнализации в случае, когда положение настройки устройства 83 приема не соответствует структуре шаблонов сигнализации, порядок принимаемых сигналов должен быть повторно изменен, что выполняется в средстве 71 реконструирования, как описано выше. На фиг.5 показано такое повторное изменение порядка в виде схематичного примера. Последнюю часть 31' предыдущего шаблона сигнализации принимают перед первой частью 31" последующего шаблона сигнализации, после чего средство 71 реконструирования размещает часть 31' после части 31" для реконструирования исходной последовательности данных сигнализации, после чего шаблон сигнализации с измененным порядком оценивают в средстве 73 оценки, после соответствующего устранения отображения первых данных сигнализации на несущие частоты в средстве 72 устранения отображения. Следует помнить, что содержание каждого шаблона 31 сигнализации будет одинаковым (или практически одинаковым), поэтому такое изменение порядка возможно.
Часто устройство приема не обеспечивает плоский отклик частоты по всей полосе пропускания приема, на которую настроен приемник. Кроме того, система передачи обычно сталкивается с повышенным ослаблением на границе окна полосы пропускания приема. На фиг.6 показано схематичное представление примера типичной формы фильтра. Можно видеть, что фильтр не является прямоугольным, поэтому, например, вместо полосы пропускания 8 МГц, устройство приема имеет возможность эффективно принимать только полосу пропускания 7,61 МГц. Вследствие этого, устройство 83 приема может не иметь возможности выполнять повторное изменение порядка данных сигнализации, как описано со ссылкой на фиг.5, в случае, когда структура 31 сигналов имеет такую же длину и полосу пропускания, что и полоса пропускания приема устройства 83 приема, поэтому некоторые сигналы будут потеряны и не будут приняты на границе полосы пропускания приема. Для исключения этой проблемы и других проблем и для обеспечения для устройства 83 приема возможности всегда принимать один из полных шаблонов сигнализации в исходной последовательности, без необходимости выполнять изменение порядка или компоновки принятых сигналов, в настоящем изобретении в качестве альтернативы или в дополнение предлагается использовать шаблоны 31а сигнализации, которые имеют уменьшенную длину по сравнению с полосой пропускания приемника.
В соответствии с примером, показанным на фиг.7, предполагается использовать шаблоны 31а сигнализации, которые имеют половину длины полосы пропускания приемника, но все еще ту же структуру частот. Другими словами, соответствующие два (или пара) шаблона 31а сигнализации половинной длины отображают и выравнивают в полосе пропускания приемника. В результате каждая пара шаблонов 31а сигнализации может иметь идентичные первые данные сигнализации или почти идентичные первые данные сигнализации, включающие в себя (изменяющееся) местоположение шаблонов 31а сигнализации в соответствующем кадре. Однако в отношении к другим парам шаблонов сигнализации, в этих других парах, поскольку они имеют соответствующее другое местоположение в кадре, данные сигнализации должны быть идентичными, за исключением информации местоположения. В описанном выше примере устройства 83 приема, имеющего полосу пропускания или длину 8 МГц, каждый шаблон 31а сигнализации затем может иметь полосу или полосу пропускания 4 МГц. Таким образом, для обеспечения возможности передачи того же количества данных сигнализации, что и раньше, может быть необходимым добавить дополнительные шаблоны 31b сигнализации половинной длительности во временной интервал, предшествующий шаблонам 31а сигнализации и перед шаблонами 32, 34, 35, 36 и 37 данных. Дополнительные шаблоны 31b сигнализации имеют ту же компоновку/совмещение в области частоты, что и шаблоны 31а сигнализации, но содержат дополнительную и отличающуюся информацию сигнализации такую, как информация сигнализации, содержащаяся в шаблонах 31а сигнализации. Таким образом, устройство 83 приема будет выполнено с возможностью принимать полные шаблоны 31а и 31b сигнализации, и средство 71 реконструирования устройства приема будет выполнено с возможностью комбинировать первые данные сигнализации шаблонов 31а и 31b сигнализации в исходной последовательности. В этом случае средство 71 реконструирования в устройстве 83 приема может быть исключено.
Также, предпочтительно, возможно предусмотреть только один временной интервал с шаблонами 31а сигнализации половинной длины, если все необходимые первые данные сигнализации могут быть переданы в половине длины, и дополнительные шаблоны 31b сигнализации не требуются. В этом случае каждый шаблон 31а сигнализации содержит идентичные (или почти идентичные) первые данные сигнализации, и каждый принимаемый шаблон 31а сигнализации обеспечивает возможность для устройства 83 приема всегда настраиваться и принимать любую желательную часть полосы пропускания передачи и, таким образом, желательный шаблон (шаблоны) данных. В качестве альтернативы шаблон сигнализации, больший, чем половина длины, можно использовать в последующем временном интервале после шаблонов 31b сигнализации.
В общем (для всех вариантов воплощения настоящего изобретения), следует отметить, что длину (или полосу пропускания) шаблонов данных и/или шаблонов сигнализации можно адаптировать, например, она может быть меньшей чем или, максимум, может быть равна эффективной полосе пропускания устройства 83 приема, например выходной полосе пропускания полосового фильтра приема, как описано выше.
Кроме того, для всех вариантов воплощения настоящего изобретения может быть предпочтительным, если после одного или больше шаблонов 31; 31а, 31b сигнализации в направлении времени следует один или больше дополнительных шаблонов сигнализации такой же длины и с таким же местом расположения в кадре. Например, первый шаблон сигнализации в кадре может иметь один или больше дополнительных шаблонов сигнализации в последующих временных интервалах. Дополнительные шаблоны сигнализации, таким образом, могут иметь идентичную или почти идентичную информацию сигнализации с первым шаблоном сигнализации. Таким образом, другие шаблоны сигнализации в кадре не обязательно могут иметь дополнительные шаблоны сигнализации. Обычно количество шаблонов сигнализации в каждом месте расположения по частоте в кадре может изменяться. Например, может быть предпочтительным, чтобы в каждом месте расположения по частоте в кадре было предусмотрено множество шаблонов сигнализации, которые необходимы с учетом режекции частоты или других нарушений. В качестве альтернативы или дополнительно, количество шаблонов сигнализации в каждом местоположении по частоте в кадре может изменяться в зависимости от количества данных сигнализации. Таким образом, например, если большее количество шаблонов данных необходимо передать как сигналы, дополнительные шаблоны сигнализации могут потребоваться в направлении времени. Длина этих шаблонов сигнализации в направлении времени, таким образом, может составлять часть первых данных сигнализации, содержащихся в шаблонах сигнализации.
U
U
В неограничительном примере передача и прием данных сигнализации, например первых данных сигнализации L1 (уровень 1), и дополнительных пилотных сигналов, которые используют для частичной синхронизации частоты и выравнивания каналов, а также шаблонов данных, основаны на ОМЧР. Первые данные сигнализации передают в виде блоков или шаблонов, например, по 4 МГц, но можно использовать любой другой соответствующий размер. Единственное необходимое условие состоит в том, чтобы получить один полный шаблон сигнализации в пределах окна настройки, но это условие может быть выполнено путем использования двух или больше шаблонов сигнализации, имеющих меньший размер, следующих друг за другом в направлении времени, как описано со ссылкой на фиг.7. Поэтому максимальная полоса пропускания шаблона сигнализации может составлять, например, окно настройки тюнера предшествующего уровня техники, например 7,61 МГц. Некоторые численные примеры приведены ниже. В первом примере каждый шаблон 31; 31a, 31b сигнализации охватывает точно 4 МГц, причем это соответствует 1792 несущим частотам ОМЧР и имеет при этом длительность T полезной части символа ОМЧР 448 мкс. Во втором примере каждый шаблон сигнализации охватывает 7,61 МГц (точно 3409/448 мкс), в то время как это соответствует 3409 несущим ОМЧР и имеет длительность T полезной части символа ОМЧР 448 мкс.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, пилотный сигнал отображают на каждую m-тую несущую частоту 17 шаблона 31а сигнализации, как схематично показано на фиг.9 (m представляет собой целое число >1). Также, однако, должно быть понятно, что эта возможность в равной степени относится к шаблонам 31 сигнализации, показанным на фиг.4, или, в общем случае, к шаблонам сигнализации любой соответствующей длины. Несущие частоты 16 между несущими частотами, которые переносят пилотный сигнал, переносят данные сигнализации. Отображение данных сигнализации на несущие частоты 16 и отображение пилотных сигналов 17 на каждую m-тую несущую частоту выполняют с помощью средства 60 преобразования частоты во время, и размещение пилотных данных и первых данных сигнализации в шаблоне сигнализации выполняют с помощью средства 59 формирования кадра, содержащегося в передающем устройстве 82, как показано на фиг.14. Обычно, как отмечено выше, пилотные сигналы формируют последовательность пилотных сигналов. В результате, пилотные сигналы, например, модулируют относительно друг друга с помощью дифференциальной схемы модуляции, такой как, но без ограничений, D-BPSK (Д-ДФМн - дифференциальная двоичная фазовая манипуляция). Модуляцию, например, получают с помощью ПСДП (регистра псевдослучайной двоичной последовательности, например, 2^23-1). Частота m повторения должна обеспечить возможность однозначного декодирования Д-ДФМн на стороне приема, такой как устройство 83 приема в соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.15, даже для каналов многолучевой передачи. Частота m повторения составляет, например, 7, 14, 28… для шаблонов сигнализации 4 МГц, поскольку 7, 14, 28… представляют собой делители числа 1792 (== количество несущих частот в шаблона сигнализации размером 4 МГц). В этом примере предпочтительное значение повторения представляет собой m=7. Другими словами, каждая 7-ая несущая частота переносит пилотный сигнал, даже между соседними шаблонами сигнализации. В данном примере получают 256 пилотных сигналов на шаблон сигнализации длиной 4 МГц. Однако другие значения повторения, кроме приведенных выше примеров, могут быть предпочтительными, в зависимости от соответствующей длины шаблона сигнализации и/или других факторов. В соответствии с изобретением, как указано выше, шаблон (шаблоны) данных также переносит пилотные сигналы, отображенные на некоторые несущие частоты между несущими частотами с данными, в результате чего, может быть предпочтительным, чтобы пилотные сигналы были отображены на несущих частотах шаблона (шаблонов) данных в местах расположениях, которые соответствуют несущим частотам в шаблоне (шаблонах) сигнализации, на который отображены пилотные сигналы. В общем, плотность пилотных сигналов в шаблоне (шаблонах) данных не обязательно должна быть такой же высокой, как и плотность пилотных сигналов в шаблоне (шаблонах) сигнализации. Например, если пилотный сигнал отображают на каждую m-тую несущую частоту в шаблоне (шаблонах) сигнализации (m представляет собой целое число >1), пилотный сигнал может быть отображен на каждую n-тую несущую частоту шаблона (шаблонов) данных, где n представляет собой целое число >1 и целое число, кратное m. В качестве предпочтительного примера, если m=7, тогда n=28 (или любое другое соответствующее число). Пилотные сигналы в шаблоне (шаблонах) данных также могут формировать последовательность пилотного сигнала, как пояснялось для шаблона (шаблонов) сигнализации.
Что касается формирования последовательности пилотного сигнала для шаблона (шаблонов) сигнализации или шаблона (шаблонов) данных, который представляет собой, например, PN-последовательность (ПШ - псевдошумовую), существуют два варианта выбора:
- Вариант 1. Каждый шаблон сигнализации в каждом кадре переносит разные последовательности пилотных сигналов. В представленном выше примере инициализацию регистра ПСДП совмещают с частотой передачи. 256 пилотных сигналов размещены в каждом блоке частот 4 МГц. Последовательность пилотного сигнала в каждом блоке 4 МГц рассчитывают отдельно. Это позволяет обеспечить эффективное по объему памяти воплощение на стороне приемника.
- Вариант 2. Последовательность пилотного сигнала применяют один раз для всех шаблонов сигнализации, содержащихся во всей полосе пропускания передачи. Приемник, например приемное устройство 83, сохраняет эту известную последовательность, например, в средстве сохранения, которое может представлять собой часть или может быть внешним для средства 74 детектирования целочисленного смещения частоты, и выделяет блок частот, который соответствует его текущему положению настройки.
Все другие несущие 16 в пределах шаблона сигнализации используются для передачи данных сигнализации L1. Начало данных сигнализации в каждом шаблоне сигнализации всегда выровнено по структуре 4 МГц, то есть всегда начинается с положения, кратного 4 МГц в представленном примере. Каждый шаблон сигнализации 4 МГц (или 7,61 МГц, или 8 МГц и т.д.) может переносить точно одинаковую информацию, поскольку последовательности пилотного сигнала или последовательность пилотного сигнала передает в устройство 83 приема информацию о месте расположения соответствующего шаблона сигнализации в каждом кадре. В качестве альтернативы каждый шаблон сигнализации дополнительно может содержать место расположения шаблона сигнализации в кадре. Кроме того, для уменьшения отношения "пиковой" мощности к среднему значению мощности выходного сигнала в области времени данные сигнализации в каждом шаблоне сигнализации могут быть скремблированы в передатчике, используя уникальную последовательность скремблирования, которая может быть получена с помощью числа шаблона сигнализации.
В устройстве 83 приема пилотные сигналы, содержащиеся в шаблоне 31; 31a, 31b сигнализации используют (после преобразования времени в частоту принятых символов в области времени средства 68 преобразования времени в частоту) в средстве детектирования целочисленного смещения 74 частоты для детектирования целочисленного смещения частоты, результат которого затем используют в устройстве 83 приема для выполнения компенсации целочисленного смещения частоты в области частоты. Более конкретно, пилотные сигналы (которые, например, модулированы для Д-ДФМН), содержащиеся в шаблонах сигнализации, в принятом диапазоне демодулируют в средстве 75 демодуляции, содержащемся в средстве 74 детектирования целочисленного смещения частоты. Затем средство 76 корреляции, содержащееся в средстве 74 детектирования целочисленного смещения частоты, выполняет корреляцию демодулируемого пилотного сигнала (последовательности пилотного сигнала) с сохраненной или сгенерированной (ожидаемой) последовательностью пилотного сигнала, например последовательностью ПСДП, для выравнивания с точным смещением частоты. Корреляцию выполняют с последовательностью ПСДП, которую ожидают в начале шаблона сигнализации (может быть представлена в виде списков в таблицах на стороне приема). Если эта последовательность будет найдена в принятом символе, устройство 83 приема получает точную информацию о смещении частоты и компенсирует его. Более конкретно, полученное целочисленное смещение частоты может быть передано и может использоваться в средстве 71 реконструирования и в средстве 72 устранения отображения для правильной демодуляции данных сигнализации, а также может быть передано и может использоваться в средстве 69 оценки канала для выполнения оценки канала и поэтому выравнивания.
Необходимую синхронизацию по времени, а также детектирование дробного смещения частоты и компенсацию выполняют, например, в области времени по принятым символам в области времени, в средстве 66 синхронизации по времени и в средстве 67 детектирования дробного смещения по частоте, используя корреляцию защитного интервала, используя защитные интервалы принятых символов сигнализации и/или символов данных (см. фиг.13, на которой показано представление в области времени кадра с символами сигнализации, символами данных, и защитными интервалами). Синхронизация по времени в качестве альтернативы может быть выполнена путем корреляции абсолютных значений между принятыми символами в области времени и символами в области времени, сгенерированными приемником, в которых модулированы только пилотные сигналы. Пик корреляции принятых символов и символа сгенерированного приемником обеспечивает возможность точной синхронизации по времени.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, который схематично показан на фиг.10, каждый шаблон 31а сигнализации (или шаблон 31 сигнализации) содержит, по меньшей мере, одну полосу 18, 19 пропускания пилотного сигнала, содержащую пилотные сигналы, отображенные на несущие частоты 20, 21 полосы 18, 19 пилотных сигнализаций. Полосы 18, 19 пилотных сигнализаций, соответственно, содержат множество непосредственно расположенных рядом друг с другом несущих частот, на которые отображают пилотные сигналы. Каждая полоса 18, 19 пилотных сигнализаций может иметь одинаковое количество несущих частот или разное количество несущих частот. Таким образом, каждый шаблон 31а сигнализации может содержать пилотные полосы 18, 19 в ее начале или в ее конце (в направлении частоты). В качестве альтернативы каждый шаблон сигнализации может содержать пилотные полосы 18, 19 на каждой границе, то есть в начале и в конце шаблона. Все другие утверждения и определения, приведенные выше в отношении первого аспекта настоящего изобретения, также применимы ко второму аспекту, включая в себя вариант 1 и вариант 2. Следует понимать, что первый и второй аспекты изобретения могут быть скомбинированы, то есть каждый шаблон сигнализации может содержать, по меньшей мере, одну пилотную полосу 18, 19, как описано выше, а также пилотные сигналы, отображенные на каждую m-тую несущую частоту 12.
В обоих аспектах настоящего изобретения, описанных выше, взаимосвязь между количеством несущих частот с пилотными сигналами и количеством несущих частот с первыми данными сигнализации в каждом шаблоне сигнализации может быть переменной и может соответствовать соответствующим требованиям передачи сигнализации и компенсации смещения.
Как схематично показано на фиг.11, устройство 82 передачи может оставлять пустыми (вырезать) определенные области 22, 23 общей полосы пропускания передачи для предотвращения попадания нарушений из кабельной сети в другие услуги, например, в радиостанцию самолета. Поэтому некоторая часть спектра может не быть модулирована. В этом случае затронутые несущие частоты в пределах шаблона 31; 31а, 31b сигнализации также не будут модулированы.
Поскольку синхронизация, предложенная в соответствии с настоящим изобретением, очень сильна, это не влияет на рабочие характеристики синхронизации частоты с использованием пилотных сигналов, модулированных с помощью Д-ДФМН. Отсутствующая часть первых данных сигнализации восстанавливается средством повторения данных сигнализации (каждый шаблон 31; 31a, 31b сигнализации в кадре содержит идентичные или почти идентичные первые данные сигнализации), например, путем комбинирования частей из двух расположенных рядом друг с другом шаблонов сигнализации, как показано на фиг.11, и, в конечном итоге, с использованием сильной защиты от ошибок, добавленной к шаблонам сигнализации средством 56 кодирования ошибки, содержащемся в устройстве 82 передачи. Отсутствующие части первых сигнализаций данных сигнализации на кромках полосы пропускания передачи следует рассматривать как очень широкие вырезы.
Альтернативная или дополнительная возможность работы с вырезами или другими проблемами может состоять в дополнительном разделении шаблона 31; 31а, 31b сигнализации на две или больше части и инвертировании этой последовательности из двух или больше частей в каждом шаблоне сигнализации (кадра) от кадра к кадру. Например, если первый шаблон сигнализации в кадре будет подразделен на первую и вторую (последующую часть) часть, (соответствующий) первый шаблон сигнализации, расположенный в непосредственной близости к кадру, будет иметь вторую часть вначале и первую часть сигнализации, следующую за ней, то есть инвертированную последовательность. Таким образом, если, например, вторая часть будет содержать вырезы, или на нее повлияют какие-либо нарушения, приемник может быть вынужден ожидать прихода следующего кадра, в котором вторая часть может быть принята без проблем (поскольку последующая первая часть может быть принята с нарушениями).
Адаптация шаблонов 31; 31a, 31b сигнализации к разным полосам пропускания настройки на стороне приема может быть выполнена, например, путем изменения нарушения несущих частот в шаблонах сигнализации. В качестве альтернативы возможно поддерживать постоянное расстояние между несущими частотами и можно вырезать части шаблонов сигнализации на кромках полосы пропускания передачи, например, благодаря тому, что не будут модулированы соответствующие частоты, как схематично показано на фиг.12, на которых представлена адаптация схемы со структурами сигналов от 4 МГц до 6 МГц, причем полоса пропускания настройки, таким образом, обеспечивает прием шаблонов данных, имеющих длину, вплоть до 6 МГц.
В конечном итоге, каждый шаблон 31; 31а, 31b сигнализации в случае необходимости содержит защитную полосу в начале и в конце каждого шаблона. В качестве альтернативы в некоторых вариантах воплощения может быть предпочтительным, чтобы только первый шаблон сигнализации в каждом кадре, в примере, показанном на фиг.4, шаблон сигнализации в позиции 39, мог бы содержать защитную полосу только в начале шаблона, и последний шаблон сигнализации в каждом кадре должен содержать защитную полосу только в конце шаблона. В качестве альтернативы в некоторых приложениях только первый шаблон сигнализации в каждом кадре, в примере на фиг.4 шаблон сигнализации в положении 39, может содержать защитную полосу в начале, а также в конце шаблона, и, по меньшей мере, последний шаблон сигнализации в каждом кадре может содержать защитную полосу в начале, а также в конце шаблона. Длина защитной полосы, содержащаяся в некоторых или во всех шаблонах сигнализации, может быть, например, меньше или максимум равна максимальному смещению частоты, с которым может работать устройство приема. В отмеченном примере полосы пропускания приемника 8 МГц защитная полоса может, например, иметь длину от 250 до 500 кГц или любую другую соответствующую длину. Также длина каждой из защитных полос, содержащихся в шаблонах сигнализации, может быть, по меньшей мере, равна длине несущих, которые не принимают в устройстве приема из-за характеристик фильтра, как описано со ссылкой на фиг.6.
Например, в системе ОМЧР, в которой общая полоса пропускания передачи кратна 8 МГц (режим 4nk: k представляет собой размер окна Фурье из 1024 несущих/выборок, n=1, 2, 3, 4…), и каждый шаблон сигнализации имеет длину 4 МГц, длина каждой защитной полосы в начале и в конце каждого шаблона сигнализации может составлять 343 несущих частот (которые представляют собой количество неиспользуемых несущих частот в шаблонах данных в начале и в конце каждого кадра, в каждом режиме 4nk). Полученное в результате количество пригодных для полезного использования несущих частот в каждом шаблоне сигнализации могло бы составлять 3584/2-2×343=1106 несущих частот. Следует понимать, однако, что эти числа используются только как примеры и не означают ограничение в каком-либо смысле. Поэтому длина каждой из защитных полос, содержащихся в шаблонах сигнализации, может составлять, по меньшей мере, длину несущей частоты, которую не принимают в устройстве приема из-за характеристик фильтра, как описано со ссылкой на фиг.6, так что длина данных сигнализации в каждом шаблоне сигнализации равна (или может быть меньшей чем) эффективной полосе пропускания приемника. Следует отметить, что если дополнительные шаблоны 31b сигнализации будут присутствовать, они будут иметь идентичные защитные полосы, как и у шаблонов 31а сигнализации.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы каждый шаблон данных может содержать защитную полосу с неиспользуемыми несущими частотами в начале и в конце каждого шаблона. В качестве альтернативы в некоторых вариантах применения только соответствующие первые шаблоны данных в каждом кадре в направлении частоты, в примере по фиг.10 и 13, шаблоны 32, 32', 32”, 32”', 32"" данных, могут содержать защитную полосу в начале шаблона данных, и последние шаблоны данных в каждом кадре в направлении частоты, в примере, показанном на фиг.4 и 7, шаблоны 37, 37', 37", 37”', 37”” данных, могут содержать защитную полосу в конце каждого шаблона данных. Таким образом, длина защитных полос шаблонов данных могла бы, например, быть такой же, как и длина защитных полос шаблонов сигнализации, если шаблоны сигнализации содержат защитные полосы.
Как отмечено выше, первые данные сигнализации, содержащиеся в шаблонах 31, 31а и/или 31b сигнализации (или в других шаблонах сигнализации в соответствии с настоящим изобретением), содержат информацию физического уровня, которая обеспечивает для устройства 83 приема в соответствии с настоящим изобретением возможность получения информации о структуре кадра и возможность принимать и декодировать желаемые шаблоны данных. В качестве не ограничительного примера, первые данные сигнализации могут содержать параметры, такие как общая или полная полоса пропускания передачи, месторасположение соответствующих шаблонов сигнализации в кадре, длина защитной полосы для шаблонов сигнализации, длина защитной полосы для шаблонов данных, количеств кадров, которые составляют суперкадры, количество присутствующих кадров в пределах суперкадра, количество шаблонов данных в измерении частоты общей полосы пропускания кадра, количество дополнительных шаблонов данных в измерении времени кадра и/или отдельных данных сигнализации для каждого шаблона данных в каждом кадре. Таким образом, место расположения соответствующих шаблонов сигнализации в кадре может, например, обозначать положение шаблона сигнализации относительно сегментации общей полосы пропускания. Например, в случае, показанном на фиг.4, первые данные сигнализации содержат показатель, расположен ли шаблон сигнализации в первом сегменте (например, в первом сегменте размером 8 МГц) или во втором сегменте и т.д. В случае, когда шаблон сигнализации имеет половину длины сегментации полосы пропускания, как, например, пояснялось со ссылкой на фиг.7, каждая пара расположенных рядом друг с другом шаблонов сигнализации имеет одинаковую информацию местоположения. В любом случае, устройство приема будет иметь возможность настраиваться на желательную полосу частот в следующем кадре, используя информацию о месте расположения. Отдельные (первые) данные сигнализации представляют собой отдельный блок данных, индивидуально предусмотренный для каждого шаблона данных, присутствующего в кадре, и могут содержать параметры, такие как первая несущая частота шаблона данных, количество несущих частот, выделенных для шаблона данных (или длина шаблона данных, выраженная как кратное минимальной длины шаблона данных в направлении частоты), использование перемежителя по времени для шаблона данных, количество вырезов частот (несущие частоты, которые не используются для передачи данных в шаблоне данных) в шаблоне данных, положение вырезов частот и/или ширина вырезов частот. Средство 59 формирования кадра устройства 82 передачи выполнено с возможностью размещения соответствующих первых данных сигнализации в каждом шаблона сигнализации. Средство 73 оценки устройства 83 приема выполнено с возможностью оценки принятых данных сигнализации и использования или передачи информации, содержащейся в данных сигнала, для последующей обработки в устройстве 83 приема.
В случае, когда первые данные сигнализации содержат упомянутую информацию индивидуальных сигналов для каждых данных, присутствующих в кадре, структура шаблонов сигнализации поддерживает максимальное ограниченное количество шаблонов данных в направлении частоты на кадр для ограничения размера каждого шаблона сигнализации максимальным размером. Таким образом, хотя количество шаблонов данных в направлении частоты в каждом кадре может динамически и гибко изменяться, это может быть справедливо только в пределах определенного максимального количества шаблонов данных. Дополнительные шаблоны данных в направлении времени каждого кадра, соответственно, выровнены с предыдущими шаблонами данных, как пояснялось выше. Таким образом, каждый дополнительный следующий шаблон данных имеет такое же положение, длину, модуляцию и т.д., что и предыдущий шаблон данных так, что данные сигнализации для предыдущего шаблона данных также являются справедливыми для следующего шаблона данных. В результате количество дополнительных шаблонов данных в направлении времени в каждом кадре может быть фиксированным или гибким, и эта информация также может содержаться в данных сигнализации. Аналогично, структура шаблонов сигнализации может поддерживать только максимальное ограниченное количество вырезов частоты в каждом шаблоне данных.
В качестве альтернативы или дополнительно, для преодоления проблемы, состоящей в том, что части шаблонов 31 сигнализации могут не быть приняты в устройстве 83 приема, устройство 82 передачи, в случае необходимости, может содержать средство 56 кодирования ошибки, расположенное перед средством 55 модуляции и выполненное с возможностью добавлять некоторые виды кодирования ошибки, избыточность, такую как кодирование с повторением, кодирование с циклической избыточностью, или тому подобное, к первым данным сигнализации. Дополнительное кодирование ошибки может обеспечить для устройства 82 передачи возможность использовать шаблоны 31 сигнализации такой же длины, как и тренировочные шаблоны 30, как показано на фиг.4, поскольку устройство 83 приема, выполнено с возможностью, например, с помощью средства 71 реконструирования, выполнять детектирование и/или коррекцию ошибок некоторого вида для реконструирования исходного шаблона сигнализации.
Для упомянутого примера шаблонов сигнализации, имеющих длину 4 МГц и которые выровнены по сегментам 8 МГц в системе ОМЧР, далее описан конкретный (неограничительный) пример структуры сигнализации.
Для длительности символа ОМЧР 448 мкс, каждый блок 4 МГц построен из 1792 поднесущих ОМЧР. Если пилотный сигнал в области частоты используется на каждой 7-й несущей ОМЧР в пределах символов сигнализации, 1536 несущих ОМЧР остаются для передачи данных сигнализации L1 в каждом символе ОМЧР сигнализации.
Эти несущие ОМЧР могут быть, например, модулированы с использованием модуляции 16КАМ, в результате чего в сумме получают 6144 передаваемых битов в пределах сигнализации L1. Часть передаваемых битов необходимо использовать с целью коррекции ошибки, например, для кода ПЧНП (МППЧ, код с малой плотностью проверок на четность) или кода Рида-Соломона. Остальные "чистые" биты затем используют для передачи сигнализации, например, как описано в представленной ниже таблице.
Длина защитного интервала
Номер кадра
Общая полоса пропускания
Общее количество срезов данных
Номер таблицы подсигнализации L1
Количество срезов данных, содержащихся в таблицах
Цикл по срезам данных {
Номер среза данных
Частота начальной поднесущей
Количество поднесущих на срез
Глубина перемежения по времени
Повторная обработка PSI/SI
Количество вырезов
Цикл по вырезам {
Начало выреза относительно начала среза
Ширина выреза
} Конец цикла по вырезам
} Конец цикла по срезу данных
Зарезервированные биты
CRC32
Далее параметры данных сигнализации, упомянутые в приведенной выше таблице, описаны более подробно.
Длина защитного интервала:
Определяет длину используемого защитного интервала
Номер кадра:
Счетчик, который увеличивается с каждым кадром, то есть с каждым символом сигнализации
Общая полоса пропускания:
Полная полоса пропускания передачи используемого канала
Общее количество срезов данных:
Этот параметр сигнализирует об общем количестве срезов данных, то есть шаблонов данных в используемом канале
Номер таблицы подсигнализации L1:
Количество таблиц подсигнализации в пределах данных сигнализации
Количество срезов данных, содержащихся в таблицах:
Количество срезов данных, которые представлены в виде сигналов в этой таблице сигнализации L1
Номер среза данных:
Номер текущего среза данных
Частота начальной поднесущей:
Начальная частота среза данных
Количество поднесущих на срез:
Количество поднесущих в срезе данных
Глубина перемежителя по времени:
Глубина перемежения по времени в пределах текущего среза данных
Повторная обработка PSI/SI:
Сигнализирует, была ли выполнена повторная обработка PSI/SI в передатчике для текущего среза данных
Количество вырезов:
Количество вырезов в пределах текущего среза данных
Начало выреза относительно начала среза:
Начальное положение выреза в пределах среза данных относительно начальной частоты среза данных
Ширина выреза:
Ширина выреза
Зарезервированные биты:
Зарезервированные биты для будущего использования CRC_32:
32-х битное кодирование CRC (ЦИК, циклический избыточный код) для блока сигнализации L1
Для того  чтобы обеспечить еще лучший прием шаблонов сигнализации в устройстве 83 приема, в настоящем изобретении дополнительно предложено оптимизировать положение настройки устройства 83 приема. В примерах, представленных на фиг.4 и 7, приемник настраивают на часть 38 полосы пропускания передачи путем установки по центру части 38 полосы пропускания вокруг полосы пропускания частот шаблонов данных, предназначенных для приема. В качестве альтернативы устройство 83 приема может быть настроено таким образом, что прием шаблона 31 сигнализации будет оптимизирован путем размещения части 38 таким образом, чтобы была принята максимальная часть шаблона 31 сигнализации, в то время как желаемый шаблон данных все еще будет полностью принят. В качестве альтернативы длина соответствующих шаблонов данных не отличается от длины соответствующих шаблонов 31 сигнализации, более чем на определенный процент, например 10%. Пример этого решения можно найти на фиг.8. Границы между шаблонами 42, 43, 44 и 45 данных (в направлении частоты) не отклоняются от границ между шаблонами 31 сигнализации, более чем на определенный процент, такой как (но без ограничений) 10%. Такой малый процент может быть затем скорректирован с помощью описанного выше дополнительного кодирования ошибки в шаблонах 31 сигнализации.
На фиг.13 показано представление в области времени примера кадра 47 в соответствии с настоящим изобретением. В устройстве 82 передачи, после того как будет сгенерирован шаблон или структура кадра в средстве 59 формирования кадра, шаблон кадра в области частоты будет преобразован в область времени с помощью средства 60 преобразования частоты во время. Пример полученного в результате кадра в области времени показан на фиг.13 и, теперь, содержит 49, символ 50 передачи сигнализации, дополнительный защитный интервал 51 и множество символов 52 данных, которые соответственно разделены защитными интервалами 53. Хотя ситуация, в которой только один символ сигнализации присутствует в области времени соответствует примеру, показанному на фиг.4, где только один временной интервал с шаблоном сигнализации присутствует в структуре кадра в области частоты, пример по фиг.7 с двумя временными интервалами с шаблонами 31а и 31b сигнализации, соответственно, мог бы привести к присутствию двух шаблонов сигнализации в области времени, которые, в конечном итоге, могут быть разделены защитным интервалом. Защитные интервалы могли бы, например, представлять собой цикличное продолжение полезных частей соответствующих символов. В примере системы ОМЧР символы сигнализации и символы данных, включающие в себя свои предусмотренные, в конечном итоге, защитные полосы, могли бы, соответственно, иметь длину символа ОМЧР. Кадры в области времени затем передают в средство 61 передачи, которое обрабатывает сигнал в области времени, в зависимости от используемой системы с множеством несущих, например, путем преобразования с повышением частоты сигнала до желаемой частоты передачи. Сигналы передачи затем передают через интерфейс 62 передачи, который может представлять собой кабельный интерфейс или беспроводный интерфейс, такой как антенна или тому подобное. Как отмечено выше, перед шаблоном (шаблонами) сигнализации могут следовать один или больше тренировочных шаблонов, что может привести к присутствию тренировочного символа, предшествующего символу сигнализации в области времени.
На фиг.13 дополнительно показано, что соответствующее количеств кадров может быть скомбинировано в суперкадры. Количеств кадров в суперкадре, то есть длина каждого суперкадра в направлении времени, может быть фиксированной или может изменяться. Поэтому может существовать максимальная длина, до которой могут быть динамически установлены суперкадры. Кроме того, может быть предпочтительным, чтобы данные сигнализации в шаблонах сигнализации для каждого кадра в суперкадре были одинаковыми и чтобы изменения в данных сигнализации возникали только от суперкадра к суперкадру. Другими словами, модуляция, кодирование, количество шаблонов данных и т.д. могли бы быть одинаковыми в каждом кадре суперкадра, но также могут быть другими в следующем суперкадре. Например, длина суперкадров в системах широковещательной передачи может быть большей, поскольку данные сигнализации могут не меняться так часто, и в интерактивных системах длина кадра может быть короче, поскольку оптимизация параметров передачи и приема может быть выполнена на основе обратной связи от приемника в передатчик. Как отмечено выше, тренировочный символ может предшествовать каждому символу сигнала в каждом кадре.
Элементы и функции устройства 82 передачи, блок-схема которого показана на фиг.14, пояснялись выше. Следует понимать, что фактическое воплощение устройства 82 передачи будет содержать дополнительные элементы и функции, необходимые для реальной работы устройства передачи в соответствующей системе. На фиг.14 показаны только элементы и средства, необходимые для пояснения и понимания настоящего изобретения. То же относится к устройству 83 приема, блок-схема которого показана на фиг.15. На фиг.15 представлены только элементы и функции, необходимые для понимания настоящего изобретения. Дополнительные элементы будут необходимы для фактической работы устройства 83 приема. Следует также понимать, что элементы и функции устройства 82 передачи, а также устройства 83 приема могут быть воплощены в устройстве любого типа, системе и т.д., выполненном с возможностью выполнения функций, описанных и заявленных в соответствии с настоящим изобретением.
Как упомянуто выше, данные в шаблонах данных в соответствии с настоящим изобретением, такие как шаблоны данных в кадрах со структурами 29 и 29' кадра, как показано на фиг.4 и 7, соответственно, размещены в кадрах данных, в которых каждый кадр данных содержит вторые данные сигнализации и данные содержания. Вторые данные сигнализации, таким образом, представляют собой данные сигнализации с отдельными параметрами данных содержания соответствующего кадра данных, такими как, но без ограничений, модуляция, используемая для данных содержания в кадре данных, код защиты от ошибок, используемый для данных содержания в кадре данных, идентификация соединения с информацией для устройства приема, предназначены ли содержащиеся данные содержания и кадр данных для устройства приема или нет, и т.д.
Как показано на фиг.17, кадр 84 данных в соответствии с настоящим изобретением может содержать вторые данные сигнализации в заголовке 84а, после которого следуют данные 84b содержания (в направлении времени). Таким образом, на фиг.17 показан кадр 84 данных в соответствии с настоящим изобретением, который сформирован средством 54, 54', 54" формирования кадра данных, устройства передачи 82, как показано на фиг.14.
На фиг.18 схематично показано, как несколько кадров данных выделены и вставлены в шаблоны данных, которые имеют то же самое распределение частот и расположены рядом друг с другом в измерении времени, такие как шаблоны 34, 34', 34”, 34”' и 34”” данных кадров со структурами 29 и 29' кадра, показанными на фиг.4 и 7 соответственно. Как показано на фиг.18, несколько кадров 85, 85', 85” и 85”' данных с, соответственно, другими длинами (и/или с другим содержанием данных и/или сигнализации, и/или с другой модуляцией, и/или с другим кодированием) выделены для шаблонов 34, 34', 34”, 34”' и 34”” данных, используя полностью независимый и гибкий подход. Другими словами, длина (количество несущих частот) кадров 85, 85', 85" и 85'" данных полностью независима от длины (количества несущих частот) шаблонов 34, 34', 34”, 34”' и 34”” данных и кадры 85, 85', 85” и 85”' данных размещены, следуя друг за другом в шаблонах 34, 34', 34”, 34”' и 34”” данных. Таким образом, структура кадров данных вообще полностью независима от общей структуры кадра (например, кадры со структурами 29 и 29' кадра). Однако частотная структура, то есть первая несущая частота и последняя несущая частота шаблонов 34', 34”, 34”' и 34”” данных, также представляет собой частотную структуру кадров 85, 85', 85” и 85”' данных. Шаблоны данных, имеющие одинаковое распределение частот и расположенные рядом друг с другом в измерении времени, таким образом, формируют, своего рода, контейнер для кадров данных, которые могут быть совершенно свободно и независимо вставлены в этот контейнер. Следует отметить, что на фиг.18 показан кадр 85, 85', 85” и 85”' данных без перемежения по времени и/или частоте для ясности представления. При фактическом выполнении, кадр 85, 85', 85” и 85'” данных был бы вставлен в шаблоны 34, 34', 34”, 34'” и 34”” данных в форме с перемежением по времени и/или частоте.
Вторые данные сигнализации, содержащиеся в каждом заголовке 85а, 85а'”, 85а” и 85а'” каждого из кадров 85, 85', 85”, 85”' данных, содержат отдельные вторые данные сигнализации для соответствующего кадра данных. Другими словами, вторые данные сигнализации, содержащиеся в заголовке 85а, 85а', 85а” и 85а'”, по меньшей мере, частично отличаются друг от друга. Длина каждого кадра данных 85, 85', 85” и 85'", которая может быть передана в виде сигнализации либо во вторых данных сигнализации кадра или в первых данных сигнализации, описана выше. Как упомянуто выше, вторые данные сигнализации могут содержать модуляцию данных содержания в соответствующем кадре данных, кодирование (ошибок) данных содержания в соответствующем кадре данных и/или идентификацию соединения. Дополнительное или альтернативное содержание сигнализации также может содержаться во вторых данных сигнализации, в зависимости от требуемого варианта выполнения. Например, вторые данные сигнализации могут (неявно или явно) содержать некоторую индикацию длины данных содержания в кадре данных. В некоторых вариантах выполнения, если модуляция и кодирование одинаковые, длина данных содержания также одинакова. Таким образом, в случае, когда модуляция и кодирование данных содержания в последовательных кадрах данных остаются одинаковыми, нет необходимости снова передавать в виде сигнализации (в заголовке последовательного кадра данных) ту же самую модуляцию и кодирование, но следует только указать, что модуляция и кодирование остаются теми же, как и раньше. В качестве альтернативы возможен вариант выполнения, в котором заголовок последовательного кадра данных может быть исключен, если модуляция и кодирование не изменяются относительно предыдущего кадра данных.
Вторые данные сигнализации каждого кадра 85, 85', 85”, 85'” данных, предпочтительно, содержат последовательность синхронизации, такую как псевдошумовая последовательность или любая другая соответствующая последовательность, которая используется в средстве 78 корреляции устройства 83 приема, чтобы выполнить корреляцию для детектирования начала каждого заголовка 85а, 85а', 85а'”. Поскольку синхронизация символа уже произошла (была достигнута, например, в результате демодуляции множества несущих), результат корреляции, выполненной в средстве 78 корреляции, позволяет средству 70 обратного отображения правильно выполнить обратное отображение и демодулировать вторые данные сигнализации и соответствующий кадр данных. В примере варианта выполнения вторые данные сигнализации размещены в символах, и каждый из символов содержит часть последовательности синхронизации (каждый символ содержит множество битов). Например, старший значащий бит (или старшие значащие биты, например, биты 2, 3 или 4 и т.д.) каждого символа содержит часть упомянутой последовательности синхронизации. Например, в случае, когда вторые данные сигнализации модулированы как 16-КАМ, когда получаемые 16-КАМ символы, соответственно, содержат 4 бита, старший значащий бит каждого из символов КАМ, содержащихся на каждом из заголовков 85а, 85а', 85а", 85а'”, может содержать часть (один бит) последовательности синхронизации. Вместо старшего значащего бита (битов) может использоваться другой бит или другие биты. Последовательность синхронизации может представлять собой соответствующую последовательность любого вида, например псевдошумовую, ПСДП или любую другую последовательность.
На фиг.19 более подробно показан пример части устройства передачи 82. Таким образом, вторые данные сигнализации кодируют в средстве 86 кодирования и затем модулируют, используя, например, КАМ, QPSK (КФМн, квадратурная фазовая манипуляция) или любой другой соответствующий способ, в средстве 87 модуляции, после чего модулированные и кодированные вторые данные сигнализации, подают в средства 54 или 54' или 54" формирования кадра данных. Данные содержания кодируют в средстве 88 кодирования, которое представляет собой, например, кодер LDPC (ПЧНП, проверка на четность низкой плотности) или любой другой соответствующий кодер, после чего выполняют перемежение с помощью битового перемежителя 89 и затем модулируют в средстве 58, 58, ', 58" модуляции, которое представляет собой, например, КАМ или любой другой соответствующий кодер. Кодированные и модулированные данные содержания после перемежения затем подают в средство 54 (или 54' или 54") формирования кадра данных. Средство 54, 54', 54" формирования кадра данных затем формирует соответствующие кадры данных, как пояснялось со ссылкой на фиг.17 и 18. Поэтому размер блока кодирования, выполненного средством 88 кодированием для данных содержания в каждом кадре данных, может быть различным для каждого кадра данных, что, таким образом, позволяет вводить переменный уровень устойчивости для кадров данных. Кодирование, выполненное в средстве 88 кодировании, а также модуляцию, выполненную в средстве 90 модуляции, соответственно, сообщают во вторых данных сигнализации соответствующего заголовка кадра данных. Модуляция, выполненная средством модуляции 87 для вторых данных сигнализации, представляет собой, например, модуляцию 16 КАМ (как более подробно описано со ссылкой на фиг.20) или модуляцию КФМн (как более подробно описано со ссылкой на фиг.21), но можно использовать любую другую устойчивую модуляцию.
На фиг.20 показан первый пример более детального варианта выполнения генерирования заголовка со вторыми данными сигнализации. В представленном примере модуляцию 16 КАМ выполняют средством 87 модуляции на вторых данных сигнализации. Таким образом, символ КАМ имеет 4 бита. Старший значащий бит в каждом из символов используется для части псевдошумовой последовательности (pn (пш) последовательности). Другие три бита каждого символа КАМ несут полезную нагрузку данных сигнализации, такую как кодирование (ошибок) данных содержания, модуляция данных содержания и/или идентификация соединения. Например, информация модуляции содержится в 3 битах, идентификация соединения содержится в 8 битах, и информация кодирования содержится в 4 битах, остальные 15 битов несут полезную нагрузку для вторых данных сигнализации. Эти 15 битов повторяют в повторителе 91, например, 3 раза. Затем вторые данные сигнализации кодируют в средстве 86 кодирования, которое представляет собой, например, средство кодирования Рида-Соломона, и затем подают в средство 87 модуляции. Средство 87 модуляции поэтому выводит 45 символов (псевдошумовая последовательность имеет длину 45 битов, каждый из битов используется, как старший значащий бит каждого из 45 символов). Следует, однако, отметить, что приведенные цифры представляют собой только примеры и могут быть изменены в зависимости от соответствующего варианта выполнения.
На фиг.21 показан второй пример более детального варианта выполнения генерирования заголовка кадра данных со вторыми данными сигнализации. В отличие от первого примера по фиг.20, в котором последовательность синхронизации вставлена во вторые данные сигнализации, в этом втором примере предложено модулировать последовательность синхронизации на вторые данные сигнализации. В дополнительном втором примере предложено подавать вторые данные сигнализации в каналы I и Q средства модуляции и повторно сортировать (то есть изменять порядок) данные в каналах I или Q (например, задерживая их или сдвигая), модулируя последовательность синхронизации на один из каналов. Таким образом, достигается разнесение вторых данных сигнализации, что приводит к улучшенным свойствам декодирования на стороне приема. Во втором примере выполняют модуляцию, например модуляцию КФМн, средством 87 модуляции на вторые данные сигнализации. Модуляция КФМн более устойчива, чем модуляция 16 КАМ, как описано в примере со ссылкой на фиг.20. Символ КФМн содержит 2 бита, таким образом, что каждый символ несет часть последовательности синхронизации, которая может представлять собой, например, пш последовательность, последовательность ПСДП или любую другую соответствующую последовательность с хорошими свойствами корреляции, как, в общем, описано в примере со ссылкой на фиг.19. В примере варианта выполнения по фиг.21, средство 86 кодирования, например кодер ВСН (кодер блочного кода), который кодирует вторые данные сигнализации, которые могут быть, например, представлены 15 битами, 18 битами или тому подобное (например, кодер ВСН может представлять собой кодер ВСН (18, 45)). Средство 86 кодирования затем выводит, например, 45 битов кодированных вторых данных сигнализации, которые потом подают в каналы I и Q средства 87 модуляции. В канале I 45 кодированных сигнальных битов подают в средство 87 модуляции в неизменной форме. Однако в канале Q кодированные сигнальные биты пересортируют, используя любой соответствующий способ пересортировки, например задерживают (например, задерживают на один бит с циклическим сдвигом), сдвигают, изменяют порядок или тому подобное, в средстве 90 пересортировки, где после того, как последовательность синхронизации (например, пш последовательность, последовательность ПСДП, любая другая соответствующая последовательность синхронизации с хорошими свойствами корреляции) будет модулирована на пересортированные биты с помощью средства 92 комбинирования, которое выполняет, например, операцию "исключающее ИЛИ" или любую другую соответствующую операцию. Последовательность синхронизации, например, также содержит 45 битов, так что в случаях, когда средство 90 пересортировки вводит циклический сдвиг на один бит, каждый сдвинутый бит в канале Q модулируют с одним битом последовательности синхронизации. Пересортированные биты с модулированной последовательностью синхронизации затем подают по каналу Q в средство 87 модуляции, которое выполняет, например, модуляцию КФМн по сигналам, поданным по каналам I и Q. Средство 87 модуляция затем выводит модулированную вторую информацию сигнализации в форме символов, в настоящем примере 45 символов в каждом заголовке каждого кадра данных. Каждый символ содержит множество битов (в примере КФМн два бита), в которых, в настоящем примере, один из битов модулирован с одним битом из последовательности синхронизации. В общем, часть последовательности синхронизации модулирована на один или больше битов каждого символа. Следует понимать, что вместо канала Q, задержка и модуляция с последовательностью синхронизации может быть введена в канал I. Как показано на фиг.19, модулированные вторые данные сигнализации затем подают из средства 87 модуляции в средство 54 (или 54' или 54") формирования кадра данных, как показано и описано со ссылкой на фиг.19.
На фиг.22 подробно представлен вариант выполнения устройства 83 приема, как показано на фиг.15, в качестве примера варианта выполнения фиг.21. На фиг.22, таким образом, показан пример варианта выполнения для детектирования синхронизации кадров данных с помощью последовательности синхронизации, содержащейся в каждом заголовке кадра данных. Как показано в фиг.22, вывод данных из обратного перемежителя 77 по времени подают в средство 93 демодуляции, например в средство демодуляции с жестким решением, такое как, в контексте примера на фиг.21, например, средство обратного отображения КФМн, которое, например, выполняет демодуляцию КФМн вторых данных сигнализации и выводит демодулированные данные в каналы Q и I. Средство 94 пересортировки в канале I выполняет пересортировку, например, путем задержки, сдвига или тому подобное, данных, чтобы, по меньшей мере, частично компенсировать пересортировку, введенную в данные в канале Q средством 90 пересортировки, как показано на фиг.21. Следует отметить, что операция, выполняемая средством 94 пересортировки, может, но не обязательно должна быть полностью обратимой к операции, выполненной средством 90 сортировки. Кроме того, если средство 90 пересортировки расположено в канале I, средство 94 пересортировки расположено в канале Q. Тогда данные в канале I умножают на данные из канала Q в средстве 95 умножения, в результате чего получают последовательность синхронизации, которая была модулирована на заголовок кадра данных и которую выводят в средство 78 корреляции, которое выполняет корреляцию с известной (ожидаемой) последовательностью синхронизации и выводит пик синхронизации, обеспечивающий возможность детектирования заголовка кадра данных и, таким образом, начала кадра данных. Полученную в результате информацию затем, например, подают в средство 70 обратного отображения, как показано и описано со ссылкой на фиг.15.
На фиг.23 подробно показан вариант выполнения устройства 83 приема, как показано на фиг.15 для примера по фиг.21 и 22. Таким образом, на фиг.23 представлено предложение для варианта выполнения, предназначенного для получения и оценки вторых данных сигнализации, содержавшихся в заголовках кадра данных (как, например, в общем, описано относительно средства 79 оценки устройства 83 приема показанного на фиг.15). Таким образом, в примере по фиг.23, поток данных, исходящий из обратного перемежителя 77 по времени устройства 83 приема по фиг.15, подают в средство 96 обратного отображения, которое представляет собой, например, средство обратного отображения с мягким решением КФМн. Средство 96 обратного отображения КФМН демодулирует данные и выводит их в каналы I и Q. Предпочтительно, данные выводят в форме зарегистрированного отношения правдоподобия. В канале Q данные модулируют в средстве 97 комбинирования с ожидаемой копией (или соответственно обработанной копией) последовательности синхронизации, содержащейся в заголовках кадра данных (модулирована на вторых данных сигнализации в передающем устройстве 82), после пересортировки данных (например, задержки, сдвига или тому подобное) в средстве 98 пересортировки, чтобы выполнить обратную пересортировку для введенной средством 90 пересортировки в данные в канале Q, как показано на фиг.21. Следует отметить, что пересортировка, выполняемая средством 98 пересортировки, должна быть полностью обратимой для пересортировки, вводимой средством 90 пересортировки. Кроме того, средство 98 пересортировки, а также средство 97 комбинирования должны быть расположены в канале I в случае, когда средство 90 пересортировки и средство 92 комбинирования расположены в канале I. После этого данные каналов I и Q суммируют в средстве 99 суммирования, после чего к просуммированным данным применяют жесткое решение в средстве 100 жесткого решения. Вывод средства жесткого решения затем декодируют в средстве 101 декодирования, например в средстве декодирования блочного кода, который декодирует кодирование, введенное средством 86 кодирования по фиг.21. Выход средства 101 декодирования тогда представляет собой первоначальные вторые данные сигнализации, например вторые данные сигнализации размером 18 битов или 15 битов, как подают в средство 86 кодирования по фиг.21. Эти вторые данные сигнализации затем используются для дальнейшей обработки, например, их подают в средство 70 обратного отображения и/или в средство 80 декодирования ошибки устройства 83 приема по фиг.15. Следует отметить, что средство 98 задержки, в качестве альтернативы, может быть осуществлено в канале I. Кроме того, дополнительно или в качестве альтернативы каналы I и Q могут быть декодированы отдельно, и канал с лучшим результатом декодирования можно использовать в дальнейшем.
Порядок вторых данных сигнализации и данных содержания в кадрах данных и независимое и гибкое размещение кадров данных в шаблонах данных имеет преимущество, состоящее в том, что при этом требуется уменьшенный объем обработки в устройстве 83 приема. Кроме того, гарантируются только малые задержки для интерактивных услуг. Как показано на фиг.15, устройство 83 приема, после средства 78 корреляции, обеспечивающего корреляцию (псевдошумовой) последовательности синхронизации вторых данных сигнализации, содержит средство 79 оценки, которое выполнено с возможностью оценки принятых вторых данных сигнализации, в конечном итоге, после необходимого декодирования, соответствующего кодированию, выполненному средством 86 кодирования, демодуляции (например, демодуляции КАМ), соответствующей модуляции, выполненной средством 87 модуляции, или другой необходимой обработки. Однако информацию сигнализации, полученную средством 79 оценки, подают в средство 70 обратного отображения. Например, средство 79 оценки может быть выполнено с возможностью получения модуляции данных содержания из вторых данных сигнализации и подачи в средство 70 обратного отображения информации модуляции, чтобы средство 70 обратного отображения, могло выполнять, соответственно, необходимую демодуляцию данных содержания кадра данных. Кроме того, средство 79 оценки может быть выполнено с возможностью получения кодирования ошибки данных содержания в кадре данных и передавать его в средство 80 декодирования ошибки, расположенное в устройстве 83 приема так, что средство 80 декодирования ошибки выполнено с возможностью декодировать ошибки в данных содержания принятого кадра данных. Кроме того, средство 79 оценки может быть выполнено с возможностью, получать информацию соединения во вторых данных сигнализации принятого кадра данных и передавать в соответствующее средство обработки устройства 83 приема информацию соединения, которая информирует устройство 83 приема, предназначены ли фактически данные содержания принятого кадра данных для их приема устройством 83 приема, или нет.
Следует отметить, что настоящее изобретение предназначено для охвата структуры кадра (и соответствующим образом выполненных устройств передачи и приема, и способа, как описано выше), которая, в качестве альтернативы к описанным выше вариантам воплощения, не имеет множество (две или больше) шаблонов данных, в которых, по меньшей мере, один шаблон данных имеет длину, отличающуюся от длины другого шаблона (шаблонов) данных. Такая структура шаблонов данных с переменной длиной может быть скомбинирована либо с последовательностью шаблонов сигнализации с идентичной длиной и (идентичным или практически идентичным) содержанием, как описано выше, или с последовательностью шаблонов сигнализации, в которых, по меньшей мере, один шаблон сигнализации имеет длину и/или содержание, отличающиеся от других шаблонов сигнализации, то есть переменную длину шаблона сигнализации. В обоих случаях, устройству 83 приема потребуется некоторая информация об изменяющейся длине шаблона данных, который может быть передан с помощью отдельного канала данных сигнализации или с помощью данных сигнализации, содержащихся в шаблонах данных сигнализации, которые содержатся в структуре кадра, как описано выше. В последнем случае возможен вариант воплощения, в котором первый шаблон сигнализации в каждом кадре всегда имеет одинаковую длину таким образом, что устройство приема всегда может получать информацию об изменяющихся шаблонах данных путем приема первых шаблонов сигнализации в каждом или необходимых кадрах. Конечно, также возможны другие варианты воплощения. В остальном, все еще применима остальная часть описанного выше описания в отношении шаблонов данных и шаблонов сигнализации, а также в отношении возможных вариантов воплощения в устройстве 82 передачи и в устройстве 83 приема.