КОРРЕЛЯЦИЯ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УСЛУГ ЦИФРОВОГО ВЕЩАНИЯ
CORRELATION FOR DETECTING DIGITAL BROADCAST SERVICES

[1] Настоящее заявка является частичным продолжением заявки US 11/686,636, поданной 15 марта 2007 года, сущность и содержание которой включено в данное описание целиком и полностью путем ссылки.
Область техники
[2] Варианты осуществления относятся главным образом к сетям связи. Более конкретно, варианты осуществления относятся к корреляции в частотной области при обнаружении услуг цифрового вещания.
Уровень техники
[3] Цифровые широкополосные вещательные сети позволяют конечным пользователям принимать цифровую информацию, включая видео, звук, данные и т.п. Посредством мобильного терминала пользователь может принимать цифровой контент по беспроводной сети цифрового вещания. Цифровой контент может передаваться в соте сети связи. Сота может представлять собой географическую область, которую может охватить передатчик в сети связи. Сеть связи может включать множество сот и соты могут быть смежными с другими сотами.
[4] Приемное устройство, такое как мобильный терминал, может принимать программу или услугу из потока данных или транспортного потока. Транспортный поток несет отдельные элементы программы или услуги, такие как компоненты звука, изображения, данных для программы или услуги. Обычно приемное устройство обнаруживает различные компоненты конкретной программы или услуги в потоке данных посредством специальной информации о программе (Program Specific Information, PSI) или информации об услуге (Service Information, SI), встраиваемых в поток данных. Однако сигнализации PSI или SI может быть недостаточно в некоторых беспроводных системах связи, таких как системы цифрового вещания для портативных устройств (Digital Video Broadcasting-Handheld, DVB-H). Использование сигнализации PSI или SI в таких системах может привести к недостаточно оптимальному восприятию конечным пользователем, поскольку таблицы PSI и SI, несущие информацию PSI и SI, могут иметь продолжительные интервалы между повторениями. Кроме того, сигнализация PSI или SI требует значительной пропускной способности, которая является дорогостоящей, а также снижает эффективность системы.
[5] При первом использовании приемного устройства производится последовательный поиск каналов / обнаружение услуг. Также когда терминал отключается и перемещается в другое местоположение, последовательный поиск производится заново. Обычно приложение мобильного ТВ также запускает время от времени поиск каналов в фоновом режиме для обнаружения новых возможных услуг. К сожалению, автоматическое обнаружение услуг является относительно медленным в стандартных сетях цифрового телевизионного вещания.
[6] В этой связи способность сравнительно более быстрого обнаружения услуг/поиска каналов в сетях цифрового вещания является усовершенствованием в данной области техники.
Краткое описание сущности изобретения
[7] Далее приводится упрощенное краткое изложение для обеспечения общего представления о некоторых аспектах настоящего изобретения. Краткое изложение не является исчерпывающим описанием настоящего изобретения. Оно также не предназначено ни для определения ключевых или критических элементов настоящего изобретения, ни для определения области действия настоящего изобретения. Нижеследующее краткое описание представляет только некоторые идеи изобретения в упрощенной форме в качестве вводной части к последующему более подробному описанию.
[8] Аспекты настоящего изобретения направлены на обнаружение услуг и каналов в сети цифрового вещания. Пилот-символ синхронизации, имеющий известные характеристики, включается в качестве первого символа в кадры цифрового вещания. Пилот-символ, который может быть декодирован без использования методов проб и ошибок, включает параметры для остальной части сигнала. Следовательно, после декодирования пилот-символа (и любых дополнительных символов синхронизации) остальную часть сигнала можно декодировать без использования методов проб и ошибок. Каналы, включающие услуги цифрового телевизионного вещания, можно эффективно обнаруживать посредством использования известной части сигнала. Если известная фиксированная часть в анализируемом сигнале не обнаружена, то данный сигнал рассматривается как не являющийся сигналом цифрового телевизионного вещания или как пустой канал, и приемник может быстро перейти к следующему каналу/частоте. Таким образом, обнаружение каналов, которые не являются каналами цифрового телевизионного вещания, а также пустых каналов, становится сравнительно более быстрым.
[9] В другом аспекте настоящего изобретения определяются и используются по меньшей мере два пилот-символа в начале каждого кадра. По меньшей мере два пилот-символа Р1 и Р2 позволяют обеспечить быстрый поиск каналов и обнаружение услуг внутри кадра. Сигнализация может быть реализована в виде комбинации сигнализаций L1 и L2. Специальная сигнализация L1 передается в пилот-символах Р1 и Р2 в начале каждого подсигнала кадра. Помимо этого для транспортировки уровня 1 OSI, физического уровня (L1) и специальной информации кадра внутри символа Р2 выделяется структура пакета Р2-1. Кроме L1 и специальной информации кадра пакет Р2-1 может также нести уровень 2 OSI, сигнальную информацию канального уровня (L2), например специальную информацию о программе/информацию об услуге (Program Specific Information/Service Information, PSI/SI), или данные реальных услуг.
Краткое описание чертежей
[10] Наиболее полное разъяснение настоящего изобретения и его преимуществ обеспечивается в последующем описании, сопровождаемом пояснительными чертежами, на которых одинаковые номера ссылок указывают на одинаковые признаки, при этом:
[11] на фиг.1 представлена система цифрового широкополосного вещания, в которой могут быть реализованы один или более вариантов осуществления настоящего изобретения;
[12] на фиг.2 представлен пример мобильного устройства в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[13] на фиг.3 показан пример расположения сот, каждая из которых может быть охвачена отдельным передатчиком в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[14] на фиг.4 представлены кадр и суперкадр, включающие символы синхронизации, используемые для поиска каналов и обнаружения услуг, а также символы данных в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[15] на фиг.5 показано как центральная частота сигнала может совпадать с центральной частотой канала или смещаться относительно центральной частоты канала;
[16] на фиг.6 представлена схема, иллюстрирующая шаги, осуществляемые приемником в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления;
[17] на фиг.7 в соответствии с аспектом настоящего изобретения показан пример ширины полосы пилот-сигнала по отношению к полосе сигнала и полосе канала в соответствии с сеткой частот;
[18] на фиг.8 показан интервал пилот-сигналов пилотной последовательности для пилот-символа в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[19] на фиг.9 представлена схема, иллюстрирующая шаги, выполняемые приемником для осуществления корреляции в частотной области для обнаружения используемого грубого смещения;
[20] на фиг.10 представлена схема, иллюстрирующая шаги в соответствии с вариантом осуществления для выполнения корреляции во временной области при обнаружении услуг;
[21] на фиг.11 показан пример последовательности пилот-символов/сигнальных символов в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[22] на фиг.12 представлена схема, иллюстрирующая шаги способа, осуществляемого передатчиком в соответствии по меньшей мере с одним аспектом настоящего изобретения;
[23] на фиг.13 представлена структура пакета в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[24] на фиг.14 показано смещение сигнального окна в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[25] на фиг.15 показано смещение между текущим и следующим подсигналом кадра в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[26] на фиг.16 показана структура дополнительных пакетов, которые могут использоваться для передачи сигнальной информации в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[27] на фиг.17 представлен вариант схемы для использования при обнаружении услуг в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[28] на фиг.18 и 19 показано соотношение между символами Р1, Р2 и символами данных в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
[29] на фиг.20 показан пример структуры кадра и временного интервала (слота), включающего символы и ячейки OFDM в соответствии с аспектом настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
[30] В последующем описании различных вариантов осуществления изобретения делается ссылка на сопроводительные чертежи, которые являются частью настоящего описания и иллюстрируют различные варианты осуществления настоящего изобретения. Необходимо отметить, что могут быть использованы другие варианты осуществления и сделаны структурные и функциональные модификации без отклонения от области действия и идеи настоящего изобретения.
[31] Варианты осуществления направлены на обнаружение услуг и поиск каналов в сетях цифрового вещания. С точки зрения пользователя желательным является относительно быстрое обнаружение услуг. При первом использовании приемника производится последовательный поиск каналов/обнаружение услуг. Аналогично, когда терминал выключают и перемещают в другое местоположение, производится новый последовательный поиск каналов. Обычно приложение мобильного ТВ также запускает время от времени поиск каналов в фоновом режиме для обнаружения возможных новых услуг. Последовательный поиск услуг должен занимать всего несколько секунд, чтобы не вызывать раздражение конечного пользователя и позволять часто производить новый поиск.
[32] Проблемы при традиционном обнаружении услуг цифрового телевизионного вещания являются следующими. Стандарт DVB-H предлагает большую гибкость для выбора ширины полосы сигнала, размера FFT, защитных интервалов (Guide Interval, GI), внутренней модуляции и т.п. Операторы могут использовать смещение сигнала DVB-H, т.е. сигнал не находится на номинальной центральной частоте канала, а смещается на определенную величину. В различных странах используют различную сетку частот каналов и ширину полосы сигнала. Чтобы помочь приемнику при синхронизации и поиске каналов, в стандарт включена сигнализация параметров передатчика (Transmitter Parameter Signaling, TPS). К сожалению, прежде чем приемник сможет декодировать информацию TPS, ему необходимо узнать некоторые параметры. Полоса частот сигнала, сдвиг частоты, размер FFT и защитный интервал должны быть известны для декодирования сигнализации TPS. Большинство каналов в диапазоне UHF не содержит услугу DVB-H. Каналы, не являющиеся DVB-H, обнаруживаются методом проб и ошибок (попытки достичь синхронизации во всех режимах), что занимает много времени. Время на обнаружение услуг, не являющихся DVB-H, главным образом определяет достижимую скорость поиска каналов, поскольку обычно большинство каналов являются пустыми или содержат услугу, отличную от DVB-H.
[33] Примерный расчет для обнаружения услуг путем последовательного перебора выглядит следующим образом: число каналов в диапазоне UHF 35 (каналы 21-55, 470-750 МГц); число сдвигов частоты 7 (-3/6, -2/6, -1/6, 0, +1/6, +2/6, +3/6 МГц); число полос сигнала 3 ((6 МГц, 7 МГц, 8 МГц). 5 МГц является отдельным случаем только для приемников USA); число размеров FFT 3 (2К, 4К, 8К); число защитных интервалов 4 (1/32, 1/16, 1/8 и 1/4); и среднее время декодирования TPS для одного режима 120 мс (2 Кб - 50 мс, 4 Кб -100 мс, 8 Кб - 200 мс). Данные числа являются примерами.
[34] Результирующее время для последовательного обнаружения услуг в данном примере составляет 35·7·3·3·4·120 мс=1058,4 с=17,64 минут.
[35] В соответствии с вариантами осуществления изобретения используются различные способы уменьшения времени, необходимого для выполнения поиска каналов/обнаружения услуг. Главная идея этих способов - введение части сигнала (например, символа/символов инициализации/синхронизации), которые имеют известные характеристики и остаются неизменными для различных режимов цифрового телевизионного вещания. Следовательно, известная часть сигнала может быть декодирована без использования методов последовательного перебора. Известная часть сигнала включает параметры для остального сигнала; следовательно, после того как известная часть сигнала декодирована, остальной сигнал можно декодировать без использования методов проб и ошибок. Известная часть сигнала включает набор доступных поднесущих и их модуляцию. Комбинация заданных поднесущих (номеров поднесущих) и их модуляция выбирается так, чтобы эта комбинация была уникальной для каждой пары размер FFT-сдвиг частоты, и эта комбинация может быть использована как эталонный сигнал при идентификации сигнала цифрового телевизионного вещания. Каналы, включающие услуги цифрового телевизионного вещания, можно также эффективно декодировать посредством известной части сигнала. Если фиксированная известная часть в анализируемом сигнале не обнаруживается, сигнал рассматривается как отличный от сигнала цифрового телевизионного вещания или как пустой канал, и приемник может быстро перейти к следующему каналу/частоте. При таком способе обнаружение пустых каналов и каналов, не являющихся каналом цифрового телевизионного вещания, становится сравнительно более быстрым.
[36] На фиг.1 представлена система 102 цифрового широкополосного вещания, в которой могут быть реализованы один или более вариантов осуществления данного изобретения. В системах аналогичных системе, представленной на чертеже, используются технологии цифрового широкополосного вещания, например системы цифрового вещания для портативных устройств (Digital Video Broadcasting-Handheld, DVB-H) или сети DVB-H следующего поколения. Примерами других стандартов цифрового вещания, которые могут использоваться в системе 102 цифрового широкополосного вещания, являются стандарт цифрового наземного ТВ вещания (Digital Video Broadcast-Terrestrial, DVB-T), стандарт цифрового наземного ТВ вещания с интеграцией услуг (Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial, ISDB-T), стандарт радиовещания данных комитета систем перспективного телевидения (Advanced Television Systems Committee, ATSC), стандарт цифрового наземного мультимедийного вещания (Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial, DMB-T), T-DMB (Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting - стандарт наземного цифрового мультимедийного вещания), стандарт спутникового цифрового мультимедийного вещания (Satellite Digital Multimedia Broadcasting, S-DMB), технология вещания на портативные терминалы (Forward Link Only, FLO), стандарт цифрового аудио вещания (Digital Audio Broadcasting, DAB) и всемирное цифровое радио (Digital Radio Mondiale, DRM). Также могут использоваться другие существующие и разработанные в будущем стандарты и технологии цифрового вещания. Аспекты настоящего изобретения также применимы к другим системам цифрового вещания с несколькими несущими, например системы T-DAB, T/S-DMB, ISDB-T и ATSC, проприетарные системы, такие как Qualcomm MediaFLO/FLO, а также нетрадиционные системы, такие как услуги вещательной/многоадресной передачи мультимедийной информации 3GPP (Multimedia Broadcast/Multicast Services, MBMS) и услуги радиовещательной многоадресной передачи 3GPP2 (Broadcast/Multicast Service, BCMCS).
[37] Цифрой контент создается и/или предоставляется источниками 104 цифрового контента и может включать видеосигналы, аудиосигналы, данные и т.п. Источники 104 цифрового контента обеспечивают информацию для передатчика 103 цифрового вещания в виде цифровых пакетов, например пакетов IP (Internet Protocol). Группу связанных IP пакетов, предназначенных для конкретного уникального IP-адреса или идентификатора другого источника, иногда называют IP потоком. Передатчик 103 цифрового вещания принимает, обрабатывает и обеспечивает передачу множества потоков данных цифрового контента от множества источников 104 цифрового контента. В различных вариантах осуществления потоки данных цифрового контента могут представлять собой IP потоки. Обработанный цифровой контент затем передается на вышку 105 цифрового вещания (или другой компонент физической передачи) для беспроводной передачи. В результате мобильные терминалы или устройства 112 могут по выбору принимать и потреблять цифровой контент, исходящий из источников 104 цифрового контента.
[38] На фиг.2 показано мобильное устройство 112, которое включает процессор 128, связанный с интерфейсом 130 пользователя, запоминающее устройство 134 и/или другой накопитель информации, а также дисплей 136, который используется для отображения видеоконтента, меню и т.п. для пользователя мобильного устройства. Мобильное устройство 112 также включает батарею 150, динамик 152 и антенны 154. Интерфейс 130 пользователя также может включать клавиатуру, сенсорный экран, речевой интерфейс, одну или более клавиш со стрелками, джойстик, управляющую перчатку, манипулятор мышь, роликовый манипулятор и т.д.
[39] Исполняемые компьютером команды и данные, используемые процессором 128 и другими компонентами мобильного устройства 112, хранятся в машиночитаемой памяти 134. Эта память может представлять собой любую комбинацию модулей постоянных или оперативных запоминающих устройств, а также может дополнительно включать энергозависимую и энергонезависимую память. Программное обеспечение 140 может храниться в памяти 134 и/или накопителе информации и обеспечивает команды для процессора 128, что позволяет мобильному устройству 112 осуществлять различные функции. В другом варианте некоторые или все исполняемые компьютером команды мобильного устройства 112 могут быть реализованы аппаратным или программно-аппаратным обеспечением (не показано на фиг.).
[40] Мобильное устройство 112 конфигурируют для приема, декодирования и обработки передач цифрового широкополосного вещания, которые базируются, например, на стандарте DVB, таком как DVB-H или DVB-T, посредством специального приемника 141 DVB. Мобильное устройство также может оснащаться другими типами приемников передач цифрового широкополосного вещания. Дополнительно приемное устройство 112 конфигурируют для приема, декодирования и обработки передач через радиоприемник 142 FM/AM, приемопередатчик 143 беспроводной локальной сети WLAN и приемопередатчик 144 системы связи. В аспекте настоящего изобретения мобильное устройство 112 может принимать сообщения международного стандарта передачи потока радиоданных (Radio Data Stream, RDS).
[41] В примере со стандартом DVB одна передача DVB 10 Мбит/с может включать 200 каналов аудиопрограмм по 50 кбит/с или 50 каналов видео (ТВ) программ по 200 кбит/с. Мобильное устройство 112 конфигурируют для приема, декодирования и обработки передачи на базе стандарта DVB-H или другого стандарта DVB, такого как DVB-MHP, DVB-S или DVB-T. В другом варианте могут использоваться другие форматы цифровой передачи для доставки контента и информации о доступности дополнительных услуг, такие как ATSC, NTSC, ISDB-T, DAB, DMB, FLO или DIRECTV. Кроме того, цифровая передача может производиться с квантованием по времени, например, как в технологии DVB-H. Квантование по времени позволяет снизить среднюю потребляемую мощность мобильного терминала и обеспечить ровную бесперебойную передачу. Квантование по времени влечет за собой передачу данных в пакетах с использованием более высокой мгновенной скорости передачи по сравнению со скоростью передачи при использовании традиционного способа образования потокового трафика. В этом случае мобильное устройство 112 может иметь одно или более буферных запоминающих устройств для хранения декодированной передачи с квантованием по времени перед воспроизведением.
[42] Кроме того, для обеспечения информации, связанной с программой или услугой, может использоваться электронный гид по сервисам (Electronic Service Guide, EGS). ESG главным образом позволяет сообщить терминалу, какие услуги являются доступными для конечных пользователей и как можно получить доступ к этим услугам. ESG включает независимо существующие фрагменты ESG. Обычно фрагменты ESG включают файлы XML и/или бинарные файлы, но в последнее время они охватывают значительное количество элементов, как например, протокол описания сеанса связи (Session Description Protocol, SDP), текстовый файл или изображение. Фрагменты ESG описывают один или несколько аспектов доступной в данный момент (или в будущем) услуги или программы вещания. Такие аспекты могут включать, например, бесплатное текстовое описание, расписание, географическую доступность, стоимость, способ покупки, жанр и дополнительную информацию, такую как изображения или клипы для предварительного просмотра. Аудио и видео сигналы, а также данные другого типа, включая фрагменты ESG, могут передаваться по сетям различного типа в соответствии с множеством различных протоколов. Например, данные могут передаваться по совокупности сетей, обычно называемых «Интернет» с использованием набора протоколов Интернета, таких как протокол IP (Internet Protocol), протокол дейтаграмм пользователя (User Datagram Protocol, UDP). Часто по Интернету передаются данные, адресованные одиночному пользователю. Однако данные могут быть адресованы группе пользователей, что обычно называется многоадресной передачей (мультивещанием). В случае если данные адресованы всем пользователям, это называется широковещательной рассылкой.
[43] Одним из способов широковещательной рассылки данных является использование сети вещания данных по протоколу IP (Internet Protocol Data Casting, IPDC). IPDC является объединением цифрового вещания и протокола Интернета. Посредством такой сети вещания на базе IP один или более провайдеров услуг могут обеспечивать IP услуги различных типов, включая газеты, радио и телевидение в реальном времени. Такие IP услуги формируются в один или более разноформатных потоков данных в форме аудио, видео и/или других типов данных. Чтобы определить, где и когда эти потоки имеют место, пользователи обращаются к ESG. Одним из видов стандарта DVB является DVB-H. Стандарт DVB-H предназначен для доставки данных со скоростью 10 Мбит/с в терминальные устройства с батарейным питанием.
[44] Транспортные потоки DVB доставляют сжатые аудио и видеосигналы и данные пользователю через сторонние сети передачи данных. Стандарт группы экспертов по движущимся изображениям (Moving Picture Expert Group, MPEG) - это технология, посредством которой кодированные видео и аудиосигналы и данные, относящиеся к одной программе, мультиплексируются с другими программами в транспортный поток (Transport Stream, TS). Поток TS - это пакетированный поток данных с фиксированной длиной пакета, включающий заголовок. Отдельные элементы программы, аудио и видеосигналы передаются внутри пакетов, имеющих уникальный идентификатор пакета (Packet Identification, PID). Чтобы приемное устройство могло обнаружить в потоке TS различные элементы конкретной программы, в поток TS встраивается информация PSI. Кроме того, в TS включается дополнительная информация SI, набор таблиц, присоединяемых к синтаксису скрытого раздела MPEG. Это позволяет приемному устройству правильно обрабатывать данные, содержащиеся в потоке TS.
[45] Как указано выше, фрагменты ESG могут передаваться в устройства получателей вещанием IPDC по сети, такой как, например, сеть DVB-H. Сеть DVB-H может включать, например, отдельные потоки аудио, видео и данных. Устройство получателя затем должно снова определить порядок фрагментов ESG и сформировать из них полезную информацию.
[46] В типовой системе связи сота может определять географическую область, которую может охватить передатчик. Сота может иметь любой размер, а также может иметь смежные соты. На фиг.3 схематично показан пример расположения сот, каждую из которых охватывает отдельный передатчик. В данном примере Сота 1 представляет собой географическую область, которую покрывает передатчик сети связи. Сота 2 примыкает к Соте 1 и представляет собой географическую область, которую покрывает другой передатчик. Сота 2 может представлять собой, например, отдельную соту внутри той же самой сети, что и Сота 1. В другом варианте Сота 2 может относиться к сети, отличной от сети Соты 1. Соты 1, 3, 4 и 5 являются смежными для Соты 2 в данном примере.
[47] В соответствии с одним или более вариантами осуществления данные, используемые при поиске каналов и обнаружении услуг, передаются посредством символов, вводимых по меньшей мере в начале кадра данных, несущего мультимедиа и другие данные для услуг. В других вариантах осуществления один или более таких символов могут включаться посреди данного кадра. Кроме того, один или более таких символов могут вставляться в начале и/или посреди суперкадра, сформированного из двух или более кадров данных.
[48] В одном из вариантов осуществления такие символы включают первый символ, который используется для указания того, что сигнал является сигналом заданного типа. Кроме того, первый символ может использоваться для обнаружения смещения от центральной частоты радио канала. Символы могут включать второй символ, который несет данные о параметрах модуляции, используемой в последующих символах данных. В другом варианте осуществления символы включают третий символ, который может использоваться для оценки канала.
[49] На фиг.4 показаны символы кадра и суперкадра, символы синхронизации S1-S3, используемые для поиска каналов и обнаружения услуг, а также данные D в соответствии с аспектом изобретения.
[50] В различных сетях цифрового вещания сигнал с несколькими несущими может позиционироваться в соответствии с сеткой частот канала так, что центральная частота сигнала (Signal Central Frequency, SCF) совпадает с центральной частотой канала (Channel Central Frequency, CCF) или смещена относительно центральной частоты канала. Центральная частота сигнала может иметь сдвиг вследствие некоторых особенностей использования частотного диапазона (например, помехи от соседнего канала). Для первого символа используются не все доступные поднесущие. В различных вариантах осуществления поднесущие, которые выбираются для первого символа, могут быть расположены с равными интервалами и симметрично по отношению к центральной частоте канала или частоте сдвига сигнала.
[51] На фиг.5 показано совпадение и смещение центральной частоты сигнала относительно центральной частоты канала. На фиг.5 частота SCF A и ее соответствующая SCF совпадают, частоты SCF В и SCF С имеют сдвиг относительно соответствующих SCF. Прямоугольники на фиг.5 показывают поднесущие, выбранные для первого символа из доступных поднесущих. Для SCF А, SCF В, SCF С выбранные поднесущие центрированы относительно соответствующих SCF. Однако выбранные поднесущие для SCF D центрированы относительно CCF, а не относительно SCF.
[52] Для первого символа, используемого при поиске каналов и обнаружении услуг, поднесущие выбираются так, чтобы их можно было обнаружить независимо от смещения. В первом символе может использоваться быстрое преобразование Фурье (Fast Fourier Transform, FFT) с заданным размером. FFT может выбираться из доступных размеров FFT, которые в существующих системах цифрового телевизионного вещания включают 2К, 4К, 8К, но могут также включать 1К на нижнем переделе и 16К на верхнем пределе. В одном из вариантов осуществления используется самый низкий доступный размер FFT. Далее, первый символ может использовать фиксированный защитный интервал (Guard Interval, GI), который выбирается из защитных интервалов, используемых для символов, несущих данные. В одном из вариантов осуществления первый символ может не иметь защитного интервала.
[53] Число поднесущих для первого символа может быть меньше, чем половина доступных поднесущих.
[54] Когда первый символ используется для сигнализации о смещении канала, несущие могут модулироваться посредством двоичной фазовой манипуляции (Binary Phase Shift Keying, BPSK) или квадратурной фазовой манипуляции (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK). Выбранный шаблон пилот-сигнала может отличаться для различных значений смещения канала, причем шаблон пилот-сигнала и модуляция поднесущих в одном из вариантов осуществления могут быть выбраны так, чтобы различные шаблоны пилот-сигнала были ортогональны друг другу и максимально отличались друг от друга, что обеспечивает надежность при обнаружении.
[55] Для второго (и третьего, если есть) символа может использоваться полная ширина полосы сигнала (по существу, все доступные несущие). В одном из вариантов осуществления второй (и третий) символ может использовать тот же размер FFT и защитный интервал, что и первый символ. В некоторых вариантах осуществления не все доступные поднесущие используются для второго (и третьего) символа. В одном из вариантов осуществления второй и третий символы могут иметь такие же поднесущие, как первый символ, а в другом варианте осуществления могут иметь дополнительные поднесущие. В одном из вариантов осуществления второй символ также несет данные сигнализации, а также может нести данные прямого исправления ошибок (Forward Error Correction, FEC) для данных сигнализации.
[56] В соответствии с вариантами осуществления изобретения вводится часть сигнала (например, символ или символы инициализации/синхронизации), которая имеет известные характеристики и остается неизменной в различных режимах работы цифрового телевизионного вещания. Известная часть сигнала включает параметры для остального сигнала; поэтому после декодирования известной части остальной сигнал может быть декодирован без использования методов проб и ошибок. Аналогично каналы, включающие услуги цифрового телевизионного вещания, можно эффективно обнаруживать на базе известной части сигнала. Если фиксированная известная часть не обнаружена в анализируемом сигнале, то этот сигнал рассматривается как не являющийся сигналом цифрового телевизионного вещания или как пустой канал, и приемник может быстро перейти на следующий канал/частоту.
[57] На фиг.6 представлена схема операций, осуществляемых приемником в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления. На шаге 602 синтезатор частоты в приемнике программируется для настройки приемника на номинальную центральную частоту канала в соответствии с сеткой частот канала для приема сигнала в данном канале. Путем сравнения принятого сигнала с хранящимся набором известных сигналов на шаге 604 производится попытка определить, соответствует ли сигнал заданному типу и используется ли смещение. Если соответствие обнаружено, сигнал рассматривается как сигнал заданного типа и для него определяется смещение и размер FFT. Определение параметров производится, если на шаге 606 установлено соответствие. Если соответствие не обнаружено, то на шаге 606 производится переход по ветви «нет», считается, что канал содержит сигнал, не являющийся сигналом цифрового телевизионного вещания, или принимаемый сигнал не соответствует заданному типу, и приемник переходит к следующему каналу, как показано на шаге 608.
[58] Если соответствие обнаружено, на шаге 606 производится переход по ветви «да» и используется определенное смещение частоты для перепрограммирования синтезатора частоты, как показано на шаге 610. На шаге 612 выполняется демодуляция следующего символа синхронизации для определения параметров модуляции для символов данных. Наконец на шаге 614 производится оценка и коррекция канала, а также демодуляция данных.
[59] В случае если для перепрограммирования синтезатора частоты требуется относительно продолжительное время, приемник может дождаться следующего набора символов инициализации/синхронизации и определить параметры модуляции из этого набора.
[60] На фиг.7 в соответствии с аспектом настоящего изобретения показан пример ширины полосы пилот-сигнала относительно ширины полосы сигнала и ширины канала в соответствии с сеткой частот. В одном из вариантов осуществления первый символ является пилот-символом для грубой синхронизации времени и частоты. Ширина полосы пилот-символа меньше, чем символа данных; например, в случае полосы символа данных 8 МГц ширина полосы пилот-символа может составлять 7 МГц. Центральная частота пилот-символа может быть такой же, как частота символов данных, т.е. в случае использования смещения для символов данных смещение может также использоваться для пилот-символа. При меньшей ширине полосы пилот-символа радиочастотную часть приемника можно программировать на номинальную центральную частоту канала в течение фазы первоначальной синхронизации, и приемник будет способен принять всю полосу пилот-сигнала. Если ширина пилот-символа не будет меньше, фильтр выбора радиочастотного канала приемника отфильтрует часть пилот-символа.
[61] В одном из вариантов осуществления пилот-символ использует известный (фиксированный) размер FFT и выбранный защитный интервал. Также число используемых пилот-сигналов может отличаться от числа сигналов для символов данных, т.е. часть пилот-сигналов может быть исключена, например можно использовать 256 пилот-сигналов. Пилот-сигналы могут быть модулированы известной последовательностью.
[62] На фиг.8 показано разреженное расположение пилот-сигналов пилотной последовательности для пилот-символа в соответствии с аспектом изобретения. Характерные признаки модулированной последовательности шаблона пилот-сигналов известна приемнику. В дополнение к модуляции поднесущие в пилот-символах могут иметь различные уровни усиления, как показано на фиг.8.
[63] На фиг.9 представлена схема операций, осуществляемых приемником для обеспечения корреляции в частотной области для обнаружения используемого грубого сдвига частоты. На шаге 902 радиочастотная часть приемника (синтезатор частоты) программируется на номинальную центральную частоту канала (соответственно сетке частот канала).
[64] На шаге 904 вычисляется размер FFT. Ширина пилот-символа меньше чем полоса канала. Следовательно, преобразование FFT способно захватить пилот-символ, даже если исходная настройка синтезатора частоты является неправильной из-за сдвига частоты.
[65] На шаге 906 определяется сдвиг частоты на базе смещения пилот-символа синхронизации в частотной области. Если корреляция в частотной области не обнаружена, то данный сигнал не является сигналом цифрового телевизионного вещания, и процедура поиска каналов переходит к следующему каналу.
[66] На шаге 908 сдвиг частоты компенсируется перепрограммированием синтезатора частоты приемника. На шаге 910 производится демодуляция следующего символа синхронизации для определения параметров модуляции для символов данных. На шаге 912 выполняется оценка и коррекция канала на базе символа оценки канала, и затем на шаге 914 производится демодуляция данных. В одном из вариантов осуществления приемник может дождаться символа синхронизации в следующем наборе символов синхронизации, чтобы обеспечить перепрограммирование синтезатора частоты на центральную частоту сигнала.
[67] Можно использовать различные пилотные последовательности (шаблоны) на базе использования смещения. Например, если возможно 7 сдвигов (±3/6 МГц, ±2/6 МГц, ±1/6 МГц, 0), то можно ввести 7 различных пилотных последовательностей. Для создания пилотной последовательности можно применять несколько способов, которые включают псевдослучайную последовательность, инвертирование каждого второго, усиление мощности центральной несущей и т.д., причем данные примеры не ограничивают настоящее изобретение. В соответствии с одним из вариантов осуществления, приемник производит корреляцию во временной области для обнаружения используемой пилотной последовательности, а следовательно, используемого смещения. Шаблоны могут использоваться в соответствии с одним или более вариантами осуществления, направленными на выполнение корреляции во временной области. Но в вариантах осуществления корреляции в частотной области смещение может быть обнаружено посредством коррелятора с перестраиваемым опорным сигналом в частотной области, т.е. может использоваться один шаблон. Кроме того, для вариантов осуществления корреляции в частотной области можно кодировать информацию, такую как размер FFT, если, например, для различных размеров FFT используются различные шаблоны. Тогда корреляцией в частотной области можно управлять на базе нескольких шаблонов. В одном из вариантов осуществления при использовании нескольких шаблонов принятый шаблон сравнивается одновременно с несколькими хранящимися шаблонами. Принимаемая пилотная последовательность поэтапно переводится в частотную область в полосе канала, при этом когда пилотные последовательности совпадают, генерируется сигнал высокой корреляции.
[68] На фиг.10 представлена схема операций в соответствии с вариантом осуществления для выполнения корреляции для обнаружения услуг во временной области. На шаге 1002 радиочастотная часть приемника (синтезатор частоты) программируется на номинальную центральную частоту канала (в соответствии с сеткой частот канала).
[69] На шаге 1004 производится корреляция принятой пилотной последовательности с известными пилотными последовательностями во временной области, чтобы обнаружить используемое смещение. Например, если используется 7 смещений, задается семь различных пилотных последовательностей (шаблонов). Каждое грубое смещение соответствует конкретному шаблону пилотной последовательности. Посредством корреляции можно обнаружить используемый шаблон, т.е. используемое смещение. Пилотная последовательность будет на номинальной центральной частоте канала (в соответствии с сеткой частот канала). В одном из вариантов осуществления набор пилот-символов определяется так, чтобы каждый из них соответствовал паре смещение - размер FFT, при этом и смещение и размер FFT можно определить на базе обнаруженной корреляции.
[70] На шаге 1006 определяется смещение частоты на базе обнаруженного шаблона пилотной последовательности. Если ни одна из пилотных последовательностей не указывает на корреляцию, то данный сигнал не является сигналом цифрового телевизионного вещания, и процедура поиска переходит к следующему каналу.
[71] На шаге 1008 смещение компенсируется путем перепрограммирования синтезатора частоты приемника. На шаге 1010 производится демодуляция следующего символа синхронизации для определения параметров модуляции для символов данных. На шаге 1012 производится оценка и коррекция канала на базе символа оценки канала, затем на шаге 1014 производится демодуляция данных. В одном из вариантов осуществления приемник может дождаться следующего набора символов синхронизации, чтобы обеспечить перепрограммирование синтезатора частоты.
[72] После того как смещение обнаружено и синтезатор частоты перепрограммирован, второй символ (т.е. символ, следующий за пилот-символом) может использовать такой же размер FFT и защитный интервал, но при этом может использовать всю полосу сигнала. Второй символ может включать специальную информацию о параметрах модуляции для последующих символов данных. В другом варианте осуществления второй символ может использовать размер FFT, о котором сообщается в первом символе.
[73] Перед символами данных может быть включен опциональный третий символ для облегчения оценки канала.
[74] На фиг.11 представлен пример последовательности пилотных/сигнальных символов в соответствии с аспектом настоящего изобретения. Пилот-символ 1102 и сигнальные символы 1104 и 1106 могут повторяться при передаче достаточно часто, например каждые 50 мс, для обеспечения обнаружения и синхронизации сигналов с требуемой скоростью. Первый пилот-символ 1102 используется для грубой синхронизации по частоте и времени, а также он может включать информацию о размере FFT для последующих символов. Размер FFT, защитный интервал и модуляция являются фиксированными для первого символа. В одном из вариантов осуществления второй символ 1104 включает такую же поднесущую, как и первый символ, а также может включать еще и поднесущие, используемые в качестве пилотных поднесущих. Второй сигнальный символ также несет сигнальные данные, включающие размер FFT, защитный интервал и параметры модуляции. Третий сигнальный символ включает еще большее число поднесущих, которые используются для оценки канала и точной синхронизации.
[75] Параметр модуляции для символов данных может часто изменяться (например, между такими типами модуляции как QPSK, 16QAM, 64QAM), поскольку повторяющиеся сигнальные символы несут информацию о выбранных параметрах.
[76] На фиг.12 представлена схема операций, осуществляемых передатчиком в соответствии по меньшей мере с одним аспектом изобретения. На шаге 1202 формируется последовательность, включающая в качестве первого символа пилот-символ, сконфигурированный для передачи грубой синхронизации по времени и частоте, за которым в качестве второго символа идет следующий сигнальный символ, сконфигурированный для передачи параметров модуляции, за которым следует множество символов данных. В одном из вариантов осуществления за вторым сигнальным символом может следовать третий сигнальный символ. На шаге 1204 эта последовательность символов передается по вещательному каналу с шириной полосы пилот-сигнала, которая является более узкой, чем ширина полосы сигнала данных, которая в свою очередь может быть более узкой, чем ширина канала в соответствии с сеткой частот.
[77] В соответствии с одним или более вариантами осуществления поиск каналов обычно занимает сравнительно меньше времени, например несколько секунд. Если скорость повторения пилот-символов 50 мс, среднее время для 3 полос (6, 7 и 8 МГц) составит около 35·3·50=5,25 с.Поиск по разным диапазонам производится отдельно, поскольку центральные частоты каналов в соответствии с сеткой частот отличаются.
[78] В другом варианте осуществления изобретения определяются два пилот-символа Р1 и Р2 для обеспечения быстрого поиска каналов и обнаружения услуг внутри кадра. Кроме того, для передачи уровня 1 OSI, физического уровня (L1) и специальной информации кадра в символе Р2 определяется структура пакета Р2-1. Дополнительно к L1 и специальной информации кадра пакет Р2-1 также может нести уровень 2 OSI, сигнальную информацию канального уровня (L2) (например, PSI/SI) или данные реальных услуг.
[79] В одном из аспектов изобретения пилот-символ Р1 может обеспечивать быстрый первоначальный поиск сигналов. Пилот-символ Р1 может также использоваться для сообщения приемнику размера FFT и сдвига частоты для первоначального поиска. Помимо этого пилот-символ Р1 может использоваться для грубой синхронизации приемника по частоте и времени.
[80] В следующем аспекте изобретения пилот-символ Р2 используется для грубой и точной синхронизации по частоте и синхронизации по времени дополнительно к первоначальной синхронизации, достигнутой посредством пилот-символа Р1. Кроме того, пилот-символ Р2 может также нести сигнальную информацию физического уровня (L1), которая описывает физические параметры передачи и структуру кадра TFS. Помимо этого пилот-символ Р2 может обеспечивать первоначальную оценку канала, которая может потребоваться для декодирования информации в символе Р2, а совместно с другими разнесенными пилот-сигналами для декодирования информации первых символов данных кадра. Наконец пилот-символ Р2 может обеспечивать канал для передачи сигнальной информации уровня 2 (L2).
[81] В одном из вариантов осуществления изобретения вводятся две структуры пакетов Р2 для передачи сигнальной информации. Первый из этих пакетов Р2-1 передает основную сигнальную информацию, необходимую во временном частотном квантовании (Time Frequency Slicing, TFS). Структура пакета Р2-1 может также включать сигнальную информацию L2 и/или данные. В другом варианте осуществления изобретения структура второго пакета Р2-n может использоваться для обеспечения интервала, достаточного для инкапсуляции всей необходимой сигнальной информации L2. Пакеты Р2-n могут передаваться в символах данных аналогично информационным данным. Пакеты Р2-n могут следовать непосредственно за пакетом Р2-1.
[82] На фиг.13 представлена структура 1301 пакета Р2-1. Описания полей и интервалов в Р2-1, которые являются примерами для различных вариантов осуществления, являются следующими:
Таблица 1
Значение поля «Тип» в пакете Р2-1
Значение поля «Тип»
Описание
0×0
Зарезервированный
0×1
Только поток TS, передаваемый внутри кадра, и сигнализация L2, передаваемая в конце пакета Р2-1
0×2
Только поток TS, передаваемый внутри кадра, и данные, передаваемые в конце пакета Р2-1
0×3
Только поток GSE, передаваемый внутри кадра, и сигнализация L2, передаваемая в конце пакета Р2-1
0×4
Только поток GSE, передаваемый внутри кадра, и данные, передаваемые в конце пакета Р2-1
0×5
TS и GSE, передаваемые внутри кадра
0×6
Контент DVB-T2 и DVB-H2, передаваемый внутри одного кадра
0×7
другой
Специалисту в данной области техники будет понятно, что записи DVB-T2 или Т2 и DVB-H2 или Н2 в Таблице 1 используются для контента, предназначенного для наземного (стационарного) приема, а также для приема мобильными карманными устройствами с использованием различных вариантов осуществления изобретения.
Частотный индекс
Частота
0×0
498 МГц
0×1
506 МГц
0×2
514 МГц
0×3
506 МГц
[83] В одном из вариантов осуществления изобретения одного пакета Р2-1 недостаточно для передачи всей информации сигнализации L2. Следовательно, требуются дополнительные пакеты Р2-n для передачи и инкапсуляции сигнализации L2. На фиг.16 представлена структура 1602 пакета Р2-n, который используется для передачи информации сигнализации L2, такой как PSI/SI. Описание полей в пакете Р2-n, где длина полей является примером для различных вариантов осуществления, приводится ниже:
[84] В зависимости от объема данных сигнализации L2 может использоваться множество пакетов Р2-n.
[85] На фиг.17 представлена схема, отображающая обнаружение услуг в соответствии с аспектом данного изобретения. На фиг.17 информация сигнализации L2 передается в пакетах обоих типов, т.е. Р2-1 и Р2-n. Другие варианты пакетов Р2-n могут включать любую комбинацию данных и информации сигнализации L2, передаваемых либо в пакетах одного типа либо в пакетах обоих типов.
[86] На фиг.17 приемник производит поиск сигналов в диапазоне частот, передающем сигналы в соответствии с различными вариантами осуществления данного изобретения, как показано ссылкой 1. Соответствующую частоту можно обнаружить посредством вводной преамбулы, обеспечиваемой пилот-символом Р1.
[87] На базе информации, передаваемой в символах Р1, приемник способен декодировать пакеты 1702 Р2-1 и 1704 Р-n, передаваемые в следующих символах, как показано ссылкой 2. В соответствии с аспектом данного изобретения в заголовок пакета Р2 включены четыре поля. Поле 1706 "Т" указывает тип текущего сигнала. Поле 1708 "L" указывает длину Р2. Если в поле 1710 "Е" установлено значение «1», текущий пакет Р2-1 является последним, т.е. за ним больше нет пакетов Р2-n. Наконец поле 1712 "N" показывает, передается ли уведомление в текущем сигнале.
[88] Из пакетов Р2 (т.е. Р2-1 и Р2-n) приемник способен получить данные 1714 сигнализации L2, которые содержатся в полезной нагрузке пакетов Р2-1 и Р2-n, как показано ссылкой 3.
[89] Затем данные 1714 сигнализации L2, т.е. специальная информация PSI/SI для данного типа передачи, в случае наличия только передачи данного типа, позволяют установить соответствие обнаруженного сигнала с информацией 1716 о сети и соте, как показано ссылкой 4. Информация о соседних сотах (включая географическое положение 1718 каждой соты) обеспечивается посредством таблицы 1720 информации о сети (Network Information Table, NIT).
[90] Также специальная информация временного частотного квантования (Time Frequency Slicing, TFS) может частично передаваться в PSI/SI. Таблица NIT устанавливает соответствие для каждой частотной части кадра TFS, как показано ссылкой 5. В результате таблица NIT устанавливает соответствие между транспортными потоками и различными частотами, а также различными кадрами TFS, как показано ссылкой 6.
[91] В следующем аспекте данного изобретения посредством семантики традиционной информации PSI/SI транспортные потоки могут быть поставлены в соответствие услугам в таблице описания услуг (Service Description Table, SDT), как показано ссылкой 7. Услуги могут также быть поставлены в соответствие, как показано ссылкой 8, идентификаторам пакета (Packet Identifier, PID) каждого транспортного потока на базе таблиц PAT и РМТ аналогично традиционным системам DVB.
[92] Сопоставление каждой услуги с комбинацией идентификатора 1724 временного интервала (slot_id) и номера 1726 кадра (frame_number) производится в сервисном цикле SDT путем добавления дополнительного дескриптора, как показано ссылкой 9.
[93] В заключение, как показано ссылкой 10, приемник продолжает процедуру обнаружения услуг в пакете Р2-1 путем проверки временных интервалов, к которым требуется получить доступ, чтобы получить желаемые услуги, объявленные в таблице SDT. Таблицы NIT, SDT, PAT и РМТ используются в качестве примеров в соответствии с существующими (традиционными) таблицами DVB.
[94] В следующем аспекте настоящего изобретения информация L1, передаваемая в пакете Р2-1, относится к специальному сигнальному окну. Начальная позиция сигнального окна указывается посредством поля «Смещение сигнального окна». Общее число временных интервалов, расположенных в данном сигнальном окне, указывается в поле "Число временных интервалов". Специальный идентификатор временного интервала slot_id указывает назначение пакетов Р1 и Р2-1. Пакеты Р2-n могут передаваться в "стандартных временных интервалах" и поэтому могут также содержать данные с реальным контентом. Цикл временного интервала указывает модуляцию, кодовую скорость и длительность каждого интервала, объявленного в данном цикле. В дополнение может использоваться поле «Биты заполнения OFDM», чтобы указать возможные заполняющие биты в конце кадра. Наконец поле "Смещение до следующего подсигнала Т2" указывает смещение между текущим и следующим подсигналом связанного кадра.
[95] На фиг.18 и 19 в качестве примера показано соотношение между символами Р1, Р2 и символами данных (т.е. символами OFDM). На фиг.18 и 19 видно как данные разделяются между символами Р2 и символами данных. Пакеты данных могут помещаться сразу после последнего пакета Р2-n и оба передаются в «символах данных».
[96] На фиг.20 представлен пример структуры кадра и временных интервалов в соответствии по меньшей мере с одним аспектом настоящего изобретения. На фиг.20 кадр 2002 включает один или более временных интервалов 2004. Например, кадр 2002 включает временные интервалы с 1-го интервала 2006 по 4-й интервал 2012. Каждый интервал 2006-2012 включает несколько символов, мультиплексированных с ортогональным частотным разделением каналов (Orthogonal Frequency Division Multiplexing ODFM), обычно от нескольких символов до нескольких десятков символов. Услуги распределяются по этим интервалам так, что для одной услуги используется один или более интервалов. Например, интервал 1 2006 может включать символы OFDM с 2014 по 2024. Кроме того, каждый символ OFDM может включать множество ячеек OFDM. Например, символ 2014 OFDM включает ячейки OFDM с 2026 по 2034.
[97] Один или более аспектов настоящего изобретения могут быть осуществлены посредством исполняемых компьютером команд, например, в одном или более программных модулях, исполняемых одним или более компьютерами или другими устройствами. Обычно программные модули включают подпрограммы, программы, объекты, компоненты, структуры данных и т.д., которые осуществляют конкретные задачи или применяют определенные абстрактные типы данных при исполнении процессором компьютера или другого устройства. Исполняемые компьютером программы хранятся в машиночитаемом запоминающем устройстве, таком как жесткий диск, оптический диск, съемный носитель информации, твердотельная память, RAM и т.д. Специалисту в данной области техники будет понятно, что функциональность разных программных модулей может быть объединена или распределена в различных вариантах осуществления. Кроме того, функциональность может быть осуществлена полностью или частично в программно-аппаратных или эквивалентных аппаратных средствах, таких как интегральные схемы, программируемые пользователем вентильные матрицы (Field Programmable Gate Array, FPGA), прикладных интегральных схемах и т.п.
[98] Варианты осуществления включают любой новый признак или комбинацию признаков, раскрытых в данном описании либо в явном виде либо в виде любого обобщения. Хотя варианты осуществления раскрыты по отношению к специальным примерам, включающим предпочтительные способы осуществления изобретения, специалисту в данной области техники будет понятно, что существует множество вариантов и изменений описанных выше систем и способов. Таким образом, область применения настоящего изобретения необходимо рассматривать в широком смысле, как формулируется в прилагаемой формуле изобретения.