СИГНАЛИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКОГО И КАНАЛЬНОГО УРОВНЕЙ В СИМВОЛАХ ПРЕАМБУЛЫ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ
PHYSICAL LAYER AND LINK LAYER SIGNALLING IN DIGITAL VIDEO BROADCAST PREAMBLE SYMBOLS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Варианты осуществления настоящего изобретения в общем относятся к сетям связи. Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к сигнализации физического и канального уровней в символах преамбулы системы цифрового телевизионного вещания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Сети цифрового широкополосного вещания позволяют конечным пользователям получать цифровой контент, включая звуковой сигнал, видеосигнал, данные и т.д. С помощью мобильного терминала пользователь может принимать цифровой контент по беспроводной сети цифрового вещания. Цифровой контент может передаваться в соте, расположенной в сети. Сота может представлять собой географическую область, которая может охватываться передатчиком в сети связи. Сеть может содержать множество сот, и соты могут соседствовать с другими сотами.
Приемное устройство, такое как мобильный терминал, может принимать программу или услугу в потоке данных или в транспортном потоке. В транспортном потоке переносятся отдельные элементы программы или услуги, такие как звуковые компоненты, видеокомпоненты и компоненты данных программы или услуги. Обычно приемное устройство определяет различные компоненты конкретной программы или услуги в потоке данных с использованием информации о программе (PSI, Program Specific Information), или информации об услуге (SI, Service Information), встроенной в поток данных. Однако осуществление сигнализации PSI или SI может оказаться недостаточным в некоторых беспроводных системах связи, например в системах цифрового телевизионного вещания для портативных устройств (DVB-H, Digital Video Broadcasting - Handheld). Использование сигнализации PSI или SI в таких системах может привести к тому, что конечный пользователь окажется в неоптимальных условиях функционирования, поскольку перенос таблиц PSI и SI в рамках информации PSI и SI может характеризоваться длительными периодами повтора. Кроме того, для сигнализации PSI или SI требуется относительно большая величина пропускной способности, что приводит к увеличению затрат, а также к снижению эффективности системы.
Способ передачи данных в определенных системах цифрового телевизионного вещания, например в системе наземного цифрового телевизионного вещания второго поколения (DVB-T2, Digital Video Broadcast-Terrestrial Second Generation), определяется как мультиплексирование с временным разделением (TDM, Time Division Multiplex), а также, возможно, с перестройкой частоты (Time Frequency Slicing, частотно-временное квантование). Таким образом, каждой услуге назначаются частотно-временные интервалы. Кроме того, для услуг могут обеспечиваться различные уровни устойчивости (то есть кодирования и модуляции). С учетом вышесказанного и других факторов, относящихся к сигнализации, можно сделать вывод о том, что для таких систем требуется относительно большой объем информации сигнализации. Информация сигнализации передается в символах преамбулы, называемых символами Р2, которые следуют за символом Р1.
В модели взаимодействия открытых систем (OSI, Open System Interconnection) сигнализация уровня L1 (физического уровня) разделяется на предварительную L1-сигнализацию (L1-pre) и L1-сигнализацию, при этом размер данных предварительной L1-сигнализации является статическим, в то время как размер данных L1-сигнализации изменяется с изменением количества магистральных потоков физического уровня (PLP, Physical Layer Pipe). Предварительная L1-сигнализация функционирует как ключ к L1-сигнализации путем сообщения ее параметров передачи, то есть объема, кодовой скорости, модуляции и т.п. Для того чтобы приемник смог начать принимать услуги, прием предварительной L1-сигнализации должен осуществляться без какой-либо иной предварительной информации, за исключением той, что извлекается после приема пилотного символа или символа Р1 преамбулы (включая размер FFT, защитный интервал (GI, guard interval), тип кадра). Таким образом, способ отображения предварительной L1-сигнализации должен быть уникально определен для различных конфигураций системы. Кроме того, сигнализация должна быть устойчива к помехам. Для обеспечения устойчивости к импульсным помехам (таким, например, как помехи от мобильных телефонов), подобным импульсным пакетам GSM, данные сигнализации должны распределяться по нескольким символам Р2 для достижения временного перемежения при размерах FFT, меньших 16K (для режимов 2k, 4k, 8k имеется соответственно 8, 4 и 2 символа Р2). Кроме того, способ отображения L1 и L2-сигнализации должен определяться таким образом, чтобы на основе информации, полученной из предварительной L1-сигнализации, могла быть получена L1-сигнализация, а на основе L1-сигнализации мог быть получен выделенный магистральных поток физического уровня (PLP0), переносящий сигнализацию уровня L2 (канального уровня) модели OSI.
Таким образом, улучшенные способы передачи и приема сигнализации L1 и L2 в символах преамбулы системы цифрового телевизионного вещания могут способствовать совершенствованию современного уровня техники.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже представлен упрощенный обзор, позволяющий понять основы некоторых аспектов настоящего изобретения. Этот обзор не дает исчерпывающего представления об изобретении. Он не предназначен ни для идентификации ключевых или важных элементов изобретения, ни для определения объема изобретения. Последующий обзор, предваряя приводимое ниже более подробное описание, просто представляет в упрощенном виде некоторые концепции изобретения.
Аспекты настоящего изобретения относятся к сигнализации физического и канального уровней в символах преамбулы системы цифрового телевизионного вещания. Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на реализацию способов распределения данных предварительной сигнализации физического уровня по символам преамбулы. Если объем данных физического уровня превышает заранее заданное количество символов преамбулы, то избыточные данные физического уровня записывают символ за символом сверху вниз в символы данных, следующие сразу за символами преамбулы, либо заранее заданное количество символов преамбулы увеличивается. Если объем данных физического уровня не превышает заранее заданное количество символов преамбулы, благодаря чему имеется избыточное место в символах преамбулы, то данные магистрального потока 0 физического уровня переносятся в избыточных символах преамбулы, либо эти избыточные символы преамбулы остаются незаполненными. При этом могут использоваться разные правила перестановки для частотного перемежения нечетных и четных символов ортогонального мультиплексирования с разделением по частоте.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Более полное понимание настоящего изобретения и преимуществ, получаемых от его реализации, может быть достигнуто путем ознакомления с приводимым ниже описанием с учетом прилагаемых чертежей, на которых одинаковые ссылочные номера обозначают одинаковые признаки, при этом:
на фиг.1 показана система цифрового широкополосного вещания, в рамках которой могут быть реализованы один или более примеров вариантов осуществления настоящего изобретения;
На фиг.2 представлен пример мобильного устройства в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
На фиг.3 схематично представлены соты, которые могут быть охвачены разными передатчиками, в соответствии с аспектом настоящего изобретения;
На фиг.4 показан пример структуры Р1 в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения;
На фиг.5 в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения показан пример того, как данные L1 заполняют символы Р2, а затем заполняют часть символов данных;
На фиг.6 показан блочный перемежитель в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7 аналогична фиг.5, за исключением того, что на фиг.7 данные L1 не заполняют символы Р2;
На фиг.8 показано схематическое представление передатчика в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения;
На фиг.9 показан пример кадров, сформированных генератором кадров, который изображен на фиг.8;
На фиг.10 показано схематическое представление приемника в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения;
На фиг.11 показан алгоритм, иллюстрирующий шаги, выполняемые для приема информации предварительной L1-сигнализации в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения;
На фиг.12 показан алгоритм, иллюстрирующий шаги, выполняемые для приема данных L1 из символов Р2 и дополнительных символов данных в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения;
На фиг.13 показан алгоритм, иллюстрирующий шаги, выполняемые для приема L2-сигнализации в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения;
На фиг.14 в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения показан пример того, как данные L1-сигнализации заполняют символы Р2, а затем заполняют часть символов данных;
На фиг.15 в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения показан пример заполнения данными PLP 0 ячеек Р2 в случае доступности места в Р2.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В последующем описании различных вариантов осуществления настоящего изобретения приводятся ссылки на прилагаемые чертежи, которые составляют часть этого описания и на которых в виде иллюстраций показаны различные реализации, в рамках которых может быть выполнено это изобретение. Следует понимать, что могут использоваться другие варианты его осуществления, а также в варианты осуществления могут быть внесены структурные и функциональные изменения.
На фиг.1 показана система 102 цифрового широкополосного вещания, в рамках которой могут быть реализованы один или более примеров вариантов осуществления настоящего изобретения. В системах, подобных той, что показана на чертеже, могут применяться технологии цифрового широкополосного вещания, например сети цифрового телевизионного вещания для портативных устройств (DVB-H) или сети следующего поколения для наземного цифрового телевизионного вещания (DVB-T2) или цифрового телевизионного вещания для портативных устройств (DVB-H2). К примерам других стандартов цифрового вещания, которые могут применяться в системе 102 цифрового широкополосного вещания, относятся наземное цифровое телевизионное вещание (DVB-T, Digital Video Broadcast - Terrestrial), наземное цифровое вещание с интеграцией услуг (ISDB-T, Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial), усовершенствованный стандарт широковещательной передачи данных комитета по телевизионным системам (Advanced Television Systems Committee (ATSC) Data Broadcast Standard), цифровое мультимедийное вещание в наземных сетях (DMB-T, Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial), наземное цифровое мультимедийное вещание (T-DMB, Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting), спутниковое цифровое мультимедийное вещание (S-DMB, Satellite Digital Multimedia Broadcasting), передача только по прямому каналу (FLO, Forward Link Only), цифровое радиовещание (DAB, Digital Audio Broadcasting) и всемирное цифровое радиовещание (DRM, Digital Radio Mondiale). Также могут применяться другие стандарты и способы цифрового вещания, известные в настоящее время или предполагаемые для разработки в будущем. Аспекты изобретения также могут быть применимы к другим системам цифрового вещания с несколькими несущими, таким, например, как T-DAB, T/S-DMB, ISDB-T и ATSC, системам собственного производства, например Qualcomm MediaFLO / FLO, и нетрадиционным системам, таким как 3GPP MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast Services, мультимедийное вещание/услуги многоадресной передачи) и 3GPP2 BCMCS (Broadcast/Multicast Service, услуга широковещательной/многоадресной передачи)
Цифровой контент может создаваться и/или предоставляться источниками 104 цифрового контента и может включать в свой состав видеосигналы, звуковые сигналы, данные и т.д. Источники 104 цифрового контента могут обеспечивать контент для передатчика 103 цифрового вещания в формате цифровых пакетов, например пакетов протокола Интернет (IP, Internet Protocol). Группа IP-пакетов, совместно использующих определенный уникальный IP-адрес или другой идентификатор источника, иногда описывается как IP-поток. Передатчик 103 цифрового вещания может принимать, обрабатывать и направлять для передачи множество потоков данных цифрового контента из множества источников 104 цифрового контента. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения потоки данных цифрового контента могут представлять собой IP-потоки. Обработанный цифровой контент может затем передаваться в антенную мачту 105 цифрового вещания (или в другой компонент физической передачи) для беспроводной передачи. В итоге мобильные терминалы или устройства 112 могут выборочно принимать и использовать цифровой контент, поступивший из источников 104 цифрового контента.
Как показано на фиг.2, мобильное устройство 112 может содержать процессор 128, подключенный к пользовательскому интерфейсу 130, память 134 и/или другое запоминающее устройство и дисплей 136, который может использоваться с целью отображения видеоинформации, справочной информации об услугах и т.п. для пользователя мобильного устройства. Мобильное устройство 112 также может содержать батарею 150, динамик 152 и антенны 154. Пользовательский интерфейс 130 также может содержать клавиатуру, сенсорный экран, речевой интерфейс, одну или более клавиш управления курсором, джойстик, информационную перчатку, мышь, шаровой манипулятор или другие подобные устройства.
Исполняемые компьютером инструкции и данные, используемые процессором 128 и другими компонентами мобильного устройства 112, могут храниться в машиночитаемой памяти 134. Память может быть реализована с помощью любой комбинации модулей постоянной или оперативной памяти, включая дополнительно как энергозависимую, так и энергонезависимую память. В памяти 134 и/или другом запоминающем устройстве может храниться программа 140, содержащая инструкции, с помощью которых процессор 128 инициирует выполнение мобильным устройством 112 различных функций. В альтернативном варианте некоторые или все исполняемые компьютером инструкции для мобильного устройства 112 могут быть реализованы с помощью аппаратного или микропрограммного обеспечения (не показано).
Мобильное устройство 112 может быть выполнено с возможностью приема, декодирования и обработки сеансов передачи информации цифрового широкополосного вещания, организованных, например, на основе стандарта цифрового телевизионного вещания (DVB, Digital Video Broadcast), такого как DVB-H/H2 для портативных устройств или наземного вещания DVB-T/T2, с помощью конкретного приемника 141 DVB. Мобильное устройство может быть также оснащено другими типами приемников цифровой широкополосной вещательной информации. Кроме того, мобильное устройство 112 также может быть выполнено с возможностью приема, декодирования и обработки сеансов передачи с использованием ЧМ/АМ-радиоприемника 142, WLAN-приемопередатчика 143 и телекоммуникационного приемопередатчика 144. Указанные приемники могут быть реализованы на отдельных микросхемах или в виде комбинации таких микросхем, либо функции приемника могут быть интегрированы с некоторыми другими функциями в мобильном устройстве 112. Приемное устройство может также представлять собой программный радиоприемник (SDR, software defined radio). Согласно одному из аспектов настоящего изобретения мобильное устройство 112 может принимать сообщения потока радиоданных (RDS, radio data stream).
В соответствии с примером стандарта DVB с помощью одного сеанса передачи DVB на скорости 10 Мбит/с могут передаваться 200 каналов радиопрограмм со скоростью 50 кбит/с или 50 каналов телевизионных программ (TV) со скоростью 200 кбит/с. Мобильное устройство 112 может быть выполнено с возможностью приема, декодирования и обработки сеанса передачи, организованного на основе стандарта цифрового широкополосного вещания для портативных устройств (DVB-H) или других стандартов DVB, таких как DVB-MHP, спутниковое DVB (DVB-S, DVB-Satellite) или наземное DVB (DVB-T, DVB-Terrestrial). Также для доставки контента и информации о доступности дополнительных услуг могут альтернативно использоваться другие форматы цифровой передачи, такие как стандарт комитета по усовершенствованным телевизионным системам (ATSC, Advanced Television Systems Committee), стандарт национального комитета по телевизионным системам (NTSC, National Television System Committee), стандарт наземного цифрового вещания с интеграцией услуг (ISDB-T, Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial), стандарт цифрового радиовещания (DAB, Digital Audio Broadcasting), стандарт цифрового мультимедийного вещания (DMB, Digital Multimedia Broadcasting), стандарт передачи только по прямому каналу (Forward Link Only) или DIRECTV. Кроме того, при цифровой передаче может осуществляться квантование по времени, как это происходит при использовании технологии DVB-H. Квантование по времени может уменьшить среднее значение потребляемой мощности мобильного терминала и позволить плавно и без задержек выполнять хэндовер. При использовании квантования по времени осуществляется посылка данных в пакетах с помощью более высокой мгновенной битовой скорости по сравнению с битовой скоростью, требуемой в том случае, если данные передаются посредством традиционного потокового механизма. В этом случае мобильное устройство 112 может быть оснащено одним или более модулями буферной памяти для сохранения декодированной информации, переданной с помощью квантования по времени, перед тем как предоставить ее пользователю.
Кроме того, для предоставления информации о программах или услугах может использоваться электронный справочник по услугам (ESG, Electronic Service Guide). Обычно электронный справочник по услугам (ESG) позволяет терминалу получать сведения о том, какие услуги доступны конечным пользователям и каким образом может осуществляться доступ к этим услугам. ESG содержит независимо существующие части фрагментов ESG. Обычно к фрагменты ESG включают документы XML и/или документы в двоичном формате, однако в последнее время в них включаются большие массивы элементов, таких, например, как описание SDP (Session Description Protocol, протокол описания сеансов), текстовый файл или образ. Фрагменты ESG описывают один или несколько аспектов услуги, доступной в настоящее время (или в будущем), или вещательной программы. К таким аспектам, например, могут относиться следующие: текстовое описание, расписание, географическая доступность, цена, способ покупки, жанр и дополнительная информация, такая как кадры предварительного просмотра или клипы. Звуковой сигнал, видеосигнал и данные других типов, включая фрагменты ESG, могут передаваться по сетям различных типов согласно множеству различных протоколов. Например, данные могут передаваться через ряд сетей, обычно называемых "Интернет", с использованием протокола из набора протоколов Интернет, например протокола Интернет (IP, Internet Protocol) и протокола передачи дейтаграмм пользователя (UDP, User Datagram Protocol). Данные часто передаются посредством Интернет по адресу отдельного пользователя. Однако они могут адресоваться группе пользователей. Этот процесс обычно называется многоадресной передачей. В том случае, если данные адресуются всем пользователям, такой процесс называется широковещательной передачей.
Один из способов широковещательной передачи данных состоит в использовании IP-сети вещательной передачи данных (IPDC, IP datacasting). IPDC представляет собой комбинацию цифрового вещания и протокола Интернет (IP). С помощью такой широковещательной IP-сети один или более поставщиков услуг могут предоставлять IP-услуги различных типов, включая оперативную доставку газет, радио и телевизионные трансляции. Эти IP-услуги организованы в виде одного или более медийных потоков в форме звуковых, видео и/или других типов данных. Для того чтобы определить, когда и где возникают эти потоки, пользователи обращаются к электронному справочнику по услугам (ESG). Одним из типов DVB является цифровое телевизионное вещание для портативных устройств (DVB-H). Протокол DVB-H реализован для доставки данных со скоростью 10 Мбит/с в терминальное устройство, питаемое от батареи.
Транспортные потоки DVB доставляют пользователю сжатые звуковые сигналы, видеосигналы и данные через сети доставки третьей стороны. Стандарт экспертной группы по вопросам движущегося изображения (MPEG, Moving Picture Expert Group) представляет собой технологию, с помощью которой закодированные звуковой сигнал, видеосигнал и данные в пределах одной программы мультиплексируются вместе с другими программами в транспортный поток (TS, transport stream). TS представляет собой поток пакетированных данных с фиксированной длиной пакетов, включающий заголовок. Каждый из отдельных элементов программы, звукового сигнала и видеосигнала переносится внутри пакетов, которым присваивается уникальный идентификатор пакета (PID, unique packet identification). Для того чтобы приемное устройство могло распознавать различные элементы конкретной программы в пределах TS, предоставляется информация о программе (PSI, Program Specific Information), которая встраивается в TS. Кроме того, в TS включается дополнительная информация об услугах (SI, Service Information), набор таблиц, составленных в соответствии с синтаксисом частной секции MPEG. Это позволяет приемному устройству корректно обрабатывать данные, содержащиеся в рамках TS.
Как указывалось выше, фрагменты ESG могут передаваться посредством IPDC по сети, такой как DVB-H, в устройства назначения. Данные DVB-H могут включать, например, отдельные потоки звуковых сигналов, видеосигналов и данных. Устройство назначения должно затем восстановить порядок фрагментов ESG и скомпоновать из них полезную информацию.
В типичной системе связи сота может определять географическую область, которая может охватываться передатчиком. Сота может быть любого размера и может соседствовать с другими сотами. На фиг.3 схематично представлен пример сот, каждая из которых может быть охвачена одним или более передатчиками, осуществляющими передачу на одинаковой частоте. В этом примере сота 1 представляет географическую область, которая охватывается одним или более передатчиками, которые осуществляют передачу на определенной частоте. Сота 2 примыкает к соте 1 и представляет вторую географическую область, которая может охватываться посредством другой частоты. Сота 2 может, например, являться другой сотой, расположенной в той же сети, что и сота 1. В альтернативном варианте сота 2 может располагаться в сети, отличной от той, в которой находится сота 1. В этом примере соты 1, 3, 4 и 5 соседствуют с сотой 2.
Определенные варианты осуществления настоящего изобретения направлены на реализацию способа передачи сигнализации на уровнях L1 (физический уровень) и L2 (канальный уровень) модели взаимодействия открытых систем (OSI) в символах преамбулы системы наземного цифрового телевизионного вещания второго поколения (DVB-T2, Digital Video Broadcasting-Terrestrial Second Generation). Такие варианты осуществления позволяют выполнять передачу L1-сигнализации и L2-сигнализации и, таким образом, позволяют приемнику обнаруживать и принимать услуги. L1-сигнализация обеспечивает информацию о физическом уровне системы, a L2-сигнализация предоставляет информацию об отображении услуг на физический уровень.
На фиг.4 показан пример структуры Р1 в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения. Символ Р1, показанный на фиг.4, состоит из символа OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing, мультиплексирование с ортогональным разделением по частоте размером 1к (часть А), который в частотном направлении модулирован посредством дифференциальной двухпозиционной фазовой манипуляции (DBPSK, Differential Binary Phase Shift Keying) с помощью двоичных последовательностей. Помимо основной части А символа, символ Р1 содержит два сдвинутых по частоте циклических расширения. Часть С представляет собой сдвинутую по частоте версию первой половины части А (А1), а часть В таким же образом представляет собой сдвинутую по частоте версию другой половины части А (А2). Таким образом, части С и В совместно содержат ту же информацию, что и часть А. Частотный сдвиг составляет K поднесущих как для части С, так и для части В.
Псевдослучайная двоичная последовательность (PRBS, Pseudo Random Binary Sequence) называется последовательностью сигнализации модуляции (MSS, modulation signaling sequence) и переносит информацию сигнализации. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения с помощью Р1 может передаваться следующая информация сигнализации: размер FFT (3 бита), защитный интервал (GI) (2 бита), текущий тип кадра будущего расширения (FEF, Future Extension Frame) (2 бита), тип(ы) других кадров FEF (2 бита), использование системы со множеством входов и одним выходом (MISO, Multiple Input Single Output) (1 бит), использование пилотных сигналов, информирующих об отношении пиковой и средней мощностей (PAPR, Peak-to-Average Power Ratio) (1 бит), тип Р2 (3 бита), который указывает тип следующего символа Р2. Эти типы могут включать символы Р2 для систем DVB-T2 второго поколения, следующего поколения связи для портативных устройств (NGH, next generation handheld), систем со множеством входов и выходов (MIMO, Multiple Input Multiple Output) или со множеством входов и одним выходом (MISO).
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения L1-сигнализация разделяется на две секции таким образом, как это показано в следующей таблице.
Предварительная L1-сигнализация
L1-сигнализация
TYPE [8b]
// Статические параметры
RESERVED [16b]
CELL_ID [16b]
L1_COD [3b]
NETWORK_ID [16b]
L1_MOD [4b]
TFS_GROUP_ID [16b]
L1_FEC_TYPE [1b]
NUM_RF [3b]
L1_SIZE [18b]
RF_IDX [3b]
NUM_SYMBOLS [5b]
для каждого RF {
BW_EXT [1b]
FREQUENCY [32b]
CRC-32 [32b]
}
PILOT_PATTERN [3b]
FRAME_LENGTH [10b]
// Конфигурируемые параметры
NUM_PLP [8b]
RF_SHIFT [8b]
для каждого PLP {
PLP_ID [8b]
PLP_GROUP_ID [8b]
PLP_COD [3b]
PLP_MOD [4b]
PLP_FEC_TYPE [1b]
}
PLP0_COD [3b]
PLP0_MOD [4b]
PLP0_FEC_TYPE [1b]
//Динамические параметры
FRAME_IDX [8b]
NOTIFICATION [1b]
L2_SIZE [18b]
NOTIF_SIZE [18b]
для каждого PLP {
PLP_NUM_BLOCKS [8b]
PLP_START [18b]
}
CRC-32 [32b]
Параметры и их значения указаны для примера варианта осуществления изобретения. Количество и значения параметров могут изменяться в других вариантах осуществления. В первой секции, называемой предварительной L1-сигнализацией, используются заранее заданные значения кодовой скорости и модуляции, например кодовая скорость 1/4 и квадратурная фазовая манипуляция (QPSK, Quadrature Phase Shift Keying) для относительно высокой устойчивости. Эта секция содержит минимальный набор параметров L1-сигнализации, включая кодовую скорость и модуляцию для второй секции. Вторая секция, называемая L1-сигнализация, содержит большинство параметров L1-сигнализации. Значения кодовой скорости и модуляции этой секции, сообщаемые в первой секции, конфигурируемы.
Преимущество разделения информации L1-сигнализации заключается в достижении более высокой эффективности передачи, поскольку большая часть данных L1-сигнализации передается во второй секции с использованием конфигурируемых и более эффективных значений кодовой скорости и модуляции. Минимальный объем данных L1-сигнализации в первой секции определяется фиксированными значениями кодовой скорости и модуляции для худшего случая, и эти данные могут быть сразу же декодированы приемником без какой-либо иной сигнализации, кроме информации Р1. Таким образом, первая секция L1 (предварительная L1-сигнализация) является ключевой для второй секции.
PLP0 представляет собой специальный тип PLP, который предназначен для переноса данных L2 и данных уведомления (Notification). Предполагается, что данные L2-сигнализации присутствуют в PLP0, в то время как наличие данных уведомления может изменяться от кадра к кадру.
Информация сигнализации, переносимая в кадре, обычно относится к следующему кадру или кадру, расположенному после следующего кадра.
В следующей таблице содержатся параметры L2-сигнапизации.
L2-сигнализация
// Сетевые параметры
cell_id [16b]
network_id [16b]
frequency [32b]
// Параметры услуги (новые)
service_id {
plp_id [8b]
frame loop {
frame_idx [8b]
}
}
Параметры L1-сигнализации организованы таким образом, чтобы характерные для Т2 изменения информации о программе/информации об услугах (PSI/SI, Program Specific Information/Service Information), определенной для систем DVB-T первого поколения, были минимальны. Как видно из приведенной выше таблицы L2-сигнализации, новые данные L2 представляют собой описание того, каким образом каждая услуга отображается на структуру частотно-временного квантования (TFS, Time Frequency Slicing).
Основная задача предварительной L1-сигнализации заключается в том, чтобы сообщить приемнику, каким образом следует принимать оставшиеся данные L1-сигнализации. Ниже рассматриваются различные поля предварительной L1-сигнализации.
TYPE: составное поле, содержащее информацию, описывающую, например: (1) систему передачи: DVB-T2, DVB-H2 или будущие расширения; (2) схему разнесения: в качестве примера можно привести множество входов и выходов (MIMO), множество входов и один выход (MISO) и их типы и (3) используемые протоколы для услуг: транспортный поток (TS, Transport Stream), инкапсуляция общего потока (GSE, Generic Stream Encapsulation).
L1_COD: кодовая скорость основного блока данных L1-сигнализации.
L1_MOD: модуляция основного блока данных L1-сигнализации.
L1_FEC_TYPE: размер блока FEC, используемого для основного блока данных L1-сигнализации.
L1_SIZE: размер основного блока данных L1-сигнализации в ячейках OFDM.
NUM_SYMBOLS: общее количество символов, используемых для переноса предварительной L1-сигнализации и L1-сигнализации. Этот параметр используется приемником для буферизации достаточного количества символов перед декодированием и восстановлением соответствующих частей.
BW_EXT: флаг расширения полосы пропускания для сигнализации использования расширенной полосы пропускания для режимов 16K и 32K.
CRC-32: это поле обеспечивает безошибочность данных предварительной L1-сигнализации.
Блок данных предварительной L1-сигнализации принимается без помощи другой сигнализации, поэтому должна быть предварительно задана следующая информация: (1) кодовая скорость и модуляция, (2) размер блока и (3) способ отображения ячеек на преамбулу Р2. Поскольку данные предварительной L1-сигнализации содержат только статические параметры, которые не изменяются в нормальном режиме функционирования, приемник может в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения принимать и объединять информацию из нескольких кадров, благодаря чему повышается устойчивость.
Параметры L1-сигнализации, приведенные в правом столбце указанной выше таблицы L1-сигнализации, переносят информацию, которая позволяет обнаруживать и принимать каналы PLP. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения эта информация разделена еще на три группы параметров в соответствии с их частотой обновления: статические, конфигурируемые и динамические.
Статические параметры являются фундаментальными сетевыми параметрами, которые не изменяются в процессе обычного функционирования. Ниже приводятся несколько статических параметров.
CELL_ID: это 16-битовое поле, которое уникально идентифицирует соту.
NETWORK_ID: это 16-битовое поле, которое служит в качестве метки для того, чтобы отличать систему доставки, о которой информирует таблица сетевой информации (NIT, Network Information Table), от любой другой системы доставки. Информация о выделении значения этого поля приводится в документе ETR 162 [ETSI Technical Report: Digital broadcasting systems for television, sound and data services; Allocation of Service Information (SI) codes for Digital Video Broadcasting (DVB) systems (Технический отчет ETSI: Системы цифрового вещания для телевидения, услуги передачи звукового сигнала и данных; выделение кодов информации об услугах (SI) для систем цифрового телевизионного вещания (DVB)].
TFS_GROUP_ID: это поле уникально идентифицирует группу TFS при совместном использовании множества групп TFS.
NUM_RF: количество каналов RF в группе TFS.
RF_IDX: индекс текущего канала RF в своей структуре TFS, от 0 до NUM_RF-1.
FREQUENCY: частота несущей (центральная частота канала, включая возможное смещение) для каждого канала RF в группе TFS. Порядок частот определяется порядком цикла. Приемник также может непосредственно определить эти частоты в процессе начального сканирования, поэтому при определенных обстоятельствах эти параметры могут не потребоваться.
PILOT_PATTERN: пилотный шаблон, используемый для символов OFDM данных.
FRAME_LENGTH: количество символов OFDM данных в кадре.
Конфигурируемые параметры изменяются редко, например, при добавлении или удалении услуг. Ниже приводятся несколько конфигурируемых параметров.
NUM_PLP: количество каналов PLP в структуре мультиплексирования TFS.
RF_SHIFT: инкрементный сдвиг между смежными каналами RF, выраженный в символах OFDM. При определенных обстоятельствах этот параметр может изменяться от кадра к кадру, и в этом случае он относится к категории динамических параметров.
PLP_ID: идентификатор каждого PLP. Использование идентификаторов, а не индексов, позволяет более гибко выделять PLP в структуре мультиплексирования TFS.
PLP_GROUP_ID: указывает группу PLP, которой принадлежит PLP.
PLP_COD: кодовая скорость каждого PLP.
PLP_MOD: модуляция каждого PLP.
PLP_FEC_TYPE: размер блока FEC для каждого PLP (0=16200, 1=64800).
PLP0_COD: кодовая скорость PLP0 (PLP сигнализации).
PLP0_MOD: модуляция PLP0 (PLP сигнализации).
PLP0_FEC_TYPE: размер блока FEC для PLP0 (0=16200, 1=64800).
Динамические параметры изменяются для каждого кадра. Ниже приводятся несколько динамических параметров.
FRAME_IDX: индекс текущего кадра (0 … SUPER_FRAME_LENGTH).
NOTIFICATION: это поле указывает, присутствуют ли данные уведомления в текущем кадре.
PLP_NUM_BLOCKS: количество блоков FEC в текущем кадре для каждого PLP.
PLP_START: начальный адрес каждого PLP. Фактически сообщается начальный адрес первого временного интервала в RF0. Поскольку предполагается, что инкрементное временное смещение (сдвиг) между смежными каналами RF постоянно, начальные адреса временных интервалов в других каналах RF могут быть вычислены приемником. Таким образом, не требуется сообщать начальные адреса каждого канала RF.
L2_SIZE: размер данных L2 в PLP0 для текущего кадра. Он используется для отделения данных L2 отданных уведомления в PLP0.
NOTIF_SIZE: размер данных уведомления в PLP0 для текущего кадра. Он используется для отделения данных уведомления от данных L2 в PLP0.
Размеры временных интервалов в структуре TFS не требуется сообщать в явном виде. Достаточно сообщить количество блоков FEC в каждом PLP, на основании чего с учетом известного размера комбинации может быть вычислено количество ячеек OFDM в одном PLP. После нахождения количества ячеек OFDM в одном кадре для одного PLP размер каждого временного интервала может быть вычислен до одной ячейки в предположении, что временные интервалы имеют одинаковый размер.
Данные L2-сигнализации содержат информацию сигнализации PSI/SI, которая описывает отображение услуг внутри транспортного потока и в структуру мультиплексирования TFS. Последнее означает, что PSI/SI изменяется для разрешения сквозного отображения услуг в каналы PLP кадра TFS. Длительность кадра TFS устанавливает минимальный интервал повтора любой таблицы PSI/SI. Данные L2-сигнализации переносятся в PLP0 совместно сданными уведомления (если они доступны).
Совместно запланированная сигнализация означает, что динамические данные L1-сигнализации, специфичные для PLP, то есть выделение временных интервалов, мультиплексируются с данными полезной нагрузки этого конкретного PLP. Это позволяет приемнику конкретной услуги получать динамическую информацию L1-сигнализации без необходимости приема Р2 в каждом кадре.
Канал уведомления может использоваться для передачи уведомлений и циклических данных, которые доступны приемнику независимо от того, какой принимается PLP. Данные уведомления переносятся в PLP0 совместно сданными L2-сигнализации.
На фиг.5 показан пример заполнения данными L1 символов Р2 с последующим заполнением символов данных или дополнительных символов Р2 в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения. На фиг.5 показан пример режима 8k, в котором используются два символа Р2. Вначале ячейки предварительной L1-сигнализации (данные для каждой несущей) распределяются равномерно между символами Р2 так, чтобы добиться наибольшей возможной устойчивости к импульсной помехе. Это может быть сделано путем назначения ячеек предварительной L1-сигнализации символам Р2 построчно зигзагообразным способом, например, ячейки 1-16 предварительной L1-сигнализации в верхней части двух столбцов Р2, изображенных слева на фиг.5.
На фиг.6 показан блочный перемежитель в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения. Блочный перемежитель, изображенный на фиг.6, может использоваться для осуществления временного перемежения таким образом, как это показано на фиг.5.
За 16-ю ячейками предварительной L1-сигнализации похожим способом в символы Р2 записываются все доступные ячейки L1. Если символов Р2 недостаточно для размещения данных L1, то оставшаяся информация L1 записывается "сверху вниз" символ за символом в символ(ы) данных, следующие сразу же за символами Р2 (как обычные данные), или количество символов Р2 увеличивается для предоставления возможности приема данных сигнализации непосредственно из символов Р2 без необходимости выполнения анализа канала на основе последующих символов данных, как это показано с помощью ячеек 55-83 L1 на фиг.5. Для разделения символов Р2 и символов данных используются различные пилотные шаблоны.
Фиг.7 аналогичен фиг.5, за исключением того, что на фиг.7 данные L1 не заполняют символы Р2. Если данные L1 укладываются в символы Р2 и остается незаполненное место, то PLP0 может переноситься в символах Р2, как показано на фиг.7, с помощью ячеек 1-39, или ячейки могут оставаться незаполненными (содержать пустые коды). Каналы PLP отображаются "сверху вниз" в ячейки, оставшиеся после записи данных L1. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения зигзагообразная запись выполняется только для предварительной L1-сигнализации и L1-сигнализации с целью достижения временного разнесения для сигнализации.
После записи данных в символы может выполняться частотное перемежение. При этом могут использоваться различные правила перестановки по меньшей мере для нечетных и четных символов OFDM, вследствие чего маловероятно, что, например, информация предварительной L1-сигнализации будет переноситься с помощью той же поднесущей в последующих символах Р2.
В приемнике выполняется процесс устранения частотного перемежения, и данные сигнализации могут быть восстановлены приемником в следующем порядке: Р1, предварительная L1-сигнализация, L1 и L2, как это более подробно рассмотрено ниже.
На фиг.8 показано схематическое представление передатчика в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения. Вначале каналы PLP генерируются, кодируются с помощью кода малой плотности с контролем по четности (LDPC, Low Density Parity Check), далее выполняется побитовое перемежение, отображение в ячейки и временное перемежение. Затем на основе информации о кодовых скоростях, модуляции, планировании PLP и т.п. может быть сгенерирована, закодирована и т.п. информация L1.
Временной перемежитель L1 может представлять собой блочный перемежитель, тип которого описан со ссылкой на фиг.6. После генерации информации L1 может быть сгенерирована, закодирована и т.п. информация предварительной L1-сигнализации на основе кодовой скорости, модуляции и объема информации L1. Кодер СС ¼ предварительной L1-сигнализации выполняет кодирование сверточным кодом со скоростью ¼.
Затем мультиплексор Р2 назначает информацию предварительной L1-сигнализации, L1-сигнализации и PLP0 символам Р2, а также символам данных в том случае, если в области, доступной в Р2, свободного места недостаточно, как описано выше, и показано на фиг.8 пунктирными линиями, идущими от временного перемежителя PLP0 к секции PLP0 мультиплексора Р2 и от временного перемежителя L1 к секции L1 мультиплексора данных.
Временные перемежители предварительной L1-сигнализации и L1-сигнализации выполняют зигзагообразную запись данных в символы Р2, как это показано на фиг.5 и 7. Количество строк в перемежителе может быть определено количеством символов Р2, которое зависит от размера FFT.
Частотный перемежитель Р2 выполняет посимвольное перемежение ячеек в символах Р2. Для символов Р2, для которых было выполнено перемежение, выполняется обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT, Inverse Fast Fourier Transform), а затем вставляются пилотные сигналы и защитный интервал.
Для каналов PLP мультиплексор данных может непрерывно вставлять ячейки в символы данных. Частотный перемежитель данных выполняет перемежение ячеек. В соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения частотный перемежитель данных должен отличаться от частотного перемежителя Р2, поскольку объем пилотной информации в Р2 отличается от объема пилотной информации для символов данных. Для символов данных, для которых было выполнено перемежение, выполняется IFFT, а затем вставляются пилотные сигналы и защитный интервал.
На фиг.9 показан пример кадров, сформированных генератором кадров, изображенным на фиг.8. Генератор кадров формирует кадры путем вставки символов Р1, Р2 и символов данных. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения одинаковые символы Р2 и PLP0 передаются в каждой радиочастоте (например, RF1-RF4, как показано на фиг.9). PLP данные, следующие за PLP0, могут отличаться на каждой радиочастоте.
На фиг.10 показано схематическое представление приемника в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения. Принятые символы OFDM демультиплексируются в символы Р2 и данные. Затем отдельно для символов Р2 и данных выполняется удаление пилотного сигнала, FFT, устранение частотного перемежения. Демультиплексирование Р2 в данные предварительной L1-сигнализации, L1-сигнализации и PLP0, если в Р2 имелось место для PLP0, выполняется отдельно от демультиплексирования данных и L1, если в символах Р2 места для данных L1 было недостаточно.
Затем для данных предварительной L1-сигнализации выполняется устранение временного перемежения, демодуляция для генерации мягких битов, устранение побитового перемежения, декодирование с помощью декодера Витерби и интерпретация, в результате чего выделяется информация о модуляции, кодовой скорости и объеме L1-сигнализации.
Для данных L1-сигнализации выполняется устранение временного перемежения, мультиплексирование (включая любые данные L1, которые не удалось разместить в символах Р2), демодуляция для генерации мягких битов, устранение побитового перемежения, декодирование LDPC и интерпретация, в результате чего извлекается информация о модуляции, кодовой скорости и объеме PLP.
Для данных (включая любые данные, размещенные в символах Р2) выполняется мультиплексирование PLP, устранение временного перемежения, демодуляция для генерации мягких битов, устранение побитового перемежения, декодирование LDPC и буферизация.
Как было отмечено выше, в приемнике данные сигнализации могут быть восстановлены в следующем порядке: Р1, предварительная L1-сигнализация, L1 и L2. На фиг.11 показан алгоритм, иллюстрирующий шаги, выполняемые для приема информации предварительной L1-сигнализации в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения. Если предварительное сканирование не выполнено, принимается Р1. Информация Р1 может содержать различные известные параметры, такие как FFT, защитный интервал (GI) и тип кадра, например Т2/будущее расширение. С другой стороны, кадровая синхронизация обнаруживается с использованием Р1, а символьная синхронизация обнаруживается для Р2. Затем принимаются и буферизируются "N" символов Р2. N может определяться исходя из размера FFT следующим образом: если размер FFT составляет 2k, то N=8; для размера 4k: N=4; для размера 8k: N=2 и для размера 16k и 32k: N=1.
Затем выполняется FFT, анализ и частотная коррекция канала, устранение частотного перемежения и извлечение ячеек предварительной L1-сигнализации. Далее выполняется устранение перемежения ячеек предварительной L1-сигнализации и их зигзагообразная запись, сначала в поперечном направлении, а затем в направлении вниз. Затем для генерации мягких битов может быть демодулирована информация предварительной L1-сигнализации и выполнено устранение побитового перемежения.
Далее информация предварительной L1-сигнализации декодируется, и может быть вычислено значение циклического проверочного избыточного кода (CRC, Cyclic Redundancy Check). Если на более раннем цикле проверка CRC не прошла, то для повышения устойчивости старые и новые мягкие биты могут объединяться. Если проверка CRC не прошла (то есть получен результат, отличный от "ОК"), то процесс обработки возвращается к процедуре обнаружения кадровой синхронизации с использованием Р1. В противном случае, если проверка CRC прошла (то есть получен результат "ОК"), информация предварительной L1-сигнализации интерпретируется и сохраняется. К известным параметрам могут относиться следующие: L1_COD, L1_MOD, L1_FEC_BLOCK, L1_SIZE, NUM_SYMBOLS (символы, содержащие L1-сигнализацию) и BW_EXT. Эти параметры предварительной L1-сигнализации более подробно обсуждались выше.
На фиг.12 показан алгоритм, иллюстрирующий шаги, выполняемые для приема данных L1 из символов Р2 и дополнительных символов данных в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения. Если для L1 используются дополнительные символы Р2, алгоритм может немного измениться. Принимается информация предварительной L1-сигнализации, и значение К устанавливается равным количеству символов минус N. Ячейки L1 выделяются с использованием значения L1_size. Устраняется временное перемежение ячеек L1 в N символах Р2. Если К больше нуля, то выполняется прием L1 из дополнительных символов данных таким образом, как это описывается ниже. "К" символов данных принимают и буферизируют, для них выполняется FFT, анализ и частотная коррекция канала, а также устранение частотного перемежения. Ячейки L1 извлекаются с использованием значения L1_size. Далее для генерации мягких битов демодулируются ячейки L1. Затем выполняется устранение побитового перемежения. L1 декодируется и выполняется проверка CRC. Если результатом проверки CRC является "ОК", то L1 интерпретируется и сохраняется. В противном случае, если результат проверки CRC отличен от "ОК", процесс обработки возвращается к обнаружению кадровой синхронизации при приеме предварительной L1-сигнализации.
На фиг.13 показан алгоритм, иллюстрирующий шаги, выполняемые для приема L2-сигнализациит в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения. После корректного приема L1 извлекаются ячейки PLP0 из Р2 (если какие-либо ячейки PLP0 присутствуют в Р2) и символы данных. PLP0 демодулируется для генерации мягких битов. Выполняется устранение побитового перемежения и декодирование PLP0, a затем данные PLP0 посылаются на уровень 2. Затем выполняется обработка с прямым исправлением ошибок (FEC, Forward Error Correction) на уровне 2.
На фиг.14 в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения показан пример того, как данные L1-сигнализации заполняют символы Р2, а затем заполняют часть символов данных. Фиг.14 аналогична фиг.5. Однако на фиг.14 для предварительной L1-сигнализации и L1-сигнализации показан порядок записи "сверху вниз". Количество строк ячеек предварительной L1-сигнализации может быть вычислено путем деления размера информации предварительной L-сигнализации на количество символов Р2, в которые должна вставляться информация предварительной L1-сигнализации. Таким же образом количество строк ячеек L1-сигнализации может быть вычислено путем деления размера информации L1-сигнализации на количество символов Р2, в которые должна вставляться информация L1-сигнализации.
На фиг.15 в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения показан пример заполнения данными PLP0 ячеек Р2 в случае доступности места в Р2. В этом отношении фиг.15 аналогична фиг.7. Однако на фиг.15 для предварительной L1-сигнализации и L1-сигнализации показан порядок записи "сверху вниз".
Один или более аспектов настоящего изобретения могут быть реализованы в виде инструкций, исполняемых компьютером, таких как один или более программных модулей, выполняемых одним или более компьютерами или другими устройствами. Обычно программные модули содержат подпрограммы, программы, объекты, компоненты, структуры данных и т.д., которые выполняют определенные задачи или образуют конкретные абстрактные типы данных при исполнении процессором компьютера или другого устройства. Исполняемые компьютером инструкции могут храниться на машиночитаемом носителе, таком как жесткий диск, оптический диск, сменный носитель, постоянное запоминающее устройство, оперативная память (RAM) и т.д. Специалист в этой области техники должен понимать, что функции программных модулей могут объединяться или распределяться таким образом, как это требуется в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. Кроме того, эти функции могут быть целиком или частично реализованы в виде средств, эквивалентных микропрограммному или аппаратному обеспечению, таких как интегральные микросхемы, программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA, field programmable gate arrays), специализированные интегральные схемы (ASIC, application specific integrated circuits) и т.п.
В вариантах осуществления настоящего изобретения могут использоваться любые современные возможности или комбинации таких возможностей, раскрытых в данном описании либо явно, либо в виде любой обобщающей информации. Хотя варианты осуществления настоящего изобретения описаны с учетом конкретных примеров, в которых приводятся предпочтительные в настоящее время способы реализации изобретения, специалистам понятно, что возможны различные разновидности и варианты описанных выше систем и способов. Таким образом, сущность и объем изобретения должны толковаться в широком смысле согласно прилагаемой формуле изобретения.