СИМВОЛЬНОЕ ПЕРЕМЕЖЕНИЕ Российский патент 2007 года по МПК H04L1/00 H04L27/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к перемежению и обращенному перемежению. В частности, изобретение относится к символьному перемежению и обращенному символьному перемежению в системе, основывающейся на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).

Предшествующий уровень техники

Модуляция типа мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов с кодированием (COFDM) используется при широковещании (либо при групповом вещании, либо при однонаправленной передаче) широкополосных цифровых сигналов от передатчика ко множеству приемников. В качестве одного примера система DVB-T (наземного цифрового видеовещания), определенная в стандарте ETSI (Европейского института стандартов связи) EN 300 744 (Версия 1.4.1), является системой, в которой способ модуляции типа мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов с кодированием (COFDM) используется при широковещании (или при групповом вещании) широкополосных цифровых телевизионных сигналов от передатчика DVB-T ко множеству приемников DVB-T.

Как правило, при обмене цифровыми данными используется мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), причем OFDM является только одним примером этого.

Как объясняет стандарт, прежде чем цифровые данные (например, кодированные согласно формату MPEG-2 (разработанному экспертной группой по кинематографии) видео, аудио и/или поток данных) будут готовы для передачи, множество операций применяется к ним передатчиком DVB-T. Эти операции содержат, среди прочего, внешнее кодирование кодером Рида-Соломона, внешнее перемежение (т.е. сверточное перемежение), внутреннее кодирование (при помощи перфорированного сверточного кода) и внутреннее перемежение.

Внутреннее перемежение выполняется во внутреннем перемежителе, который содержит набор битовых перемежителей для побитового перемежения, за которым следует символьный перемежитель для символьного перемежения. Назначением внутреннего перемежения является повышение устойчивости системы к ошибкам и помехам посредством переупорядочения подлежащих передаче цифровых данных таким образом, чтобы, в основном, информация, содержащаяся в последующих/смежных последовательностях цифровых данных, не прерывалась за счет передачи смежными несущими. В этом случае с помехой, происходящей лишь время от времени на частоте только одной или только немногих несущих данных, можно справиться эффективным исправлением ошибок, которое обеспечивает система.

В системе DVB-T переданный сигнал организован в кадрах. Каждый кадр имеет длительность и состоит из 68 символов OFDM. Каждый символ OFDM, в свою очередь, образован набором несущих. Стандарт описывает использование двух режимов работы: «режим 2К» и «режим 8К». В режиме 2К количество несущих равняется 1705, а в режиме 8К количество несущих равняется 6817. Однако только 1512 несущих из общего количества 1705 несущих в режиме 2К и 6048 несущих из общего количества 6817 несущих в режиме 8К определяются как «активные» несущие, которые действительно переносят цифровые данные (например, полезную нагрузку, полезные данные). Остальные несущие используются главным образом для целей управления. Следует отметить, что с помощью другого способа подсчета, который учитывает особую защитную полосу частот, может быть получено общее количество несущих 2048 (режим 2К) или 8192 (режим 8К). Эти количества соответствуют используемому размеру БПФ (ОБПФ) в каждом случае (БПФ = быстрое преобразование Фурье, ОБПФ = обратное БПФ). Однако количество активных несущих все же равно 1512 (режим 2К) или 6048 (режим 8К).

Отображение цифровых данных (слов данных, также называемых битовыми словами или элементами данных) на активные несущие выполняется во внутреннем перемежителе. Точнее, эта задача решается символьным перемежителем. Отдельный «символьный перемежитель 2К» определен для режима 2К, а «символьный перемежитель 8К» - для режима 8К. В режиме 2К символьный перемежитель 2К отображает 1512 слов данных (то есть 12 групп из 126 слов данных, при этом длина v каждого слова данных равна v = 2, 4 или 6 бит в зависимости от использованного способа модуляции), поступающих из набора битовых перемежителей на 1512 активных несущих одного символа OFDM режима 2К. Подобным же образом в режиме 8К символьный перемежитель 8К отображает 6048 слов данных (48 групп из 126 слов данных) на 6048 активных несущих одного символа OFDM режима 8К.

Недавно система DVB-T была оценена для ситуаций, для которых она не была изначально спроектирована, таких как мобильный прием. Также новые сценарии использования системы, такие как IPDC (широковещательная передача цифровых данных по Интернет-протоколу (IP)), имеют различные новые требования к системе. Использование существующего режима 8К для DVB-T будет, вероятно, предлагать достаточно широкое радиопокрытие для мобильного приема. Однако достигнутая мобильность с режимом 8К может быть слишком медленной, т.е. прием может быть безуспешным, к примеру в быстро едущем транспортном средстве, как при скорости 120 км/ч. Режим 2К, с другой стороны, предложит достаточную мобильность. Однако при режиме 2К потребуется высокая плотность базовых станций, потому что так называемая длина защитного интервала не является достаточно большой для поддержания дальних расстояний до передатчика в этом режиме. Одно предлагаемое компромиссное решение для этой проблемы состоит в определении нового режима: «режим 4К».

Что касается внутреннего перемежения предложенного режима 4К, особенно для символьного перемежителя, то очевидным решением было бы определить новый «символьный перемежитель 4К», который отображал бы 3024 слова данных (24 группы из 126 слов данных) на 3024 активных несущих одного символа OFDM режима 4К (вероятно, что количество активных несущих было бы 3024 в режиме 4К). Однако это решение, конечно же, требует больше пространства в передатчике DVB-T и, в частности, во множестве приемников DVB-T, поскольку новый символьный перемежитель 4К (или обращенный перемежитель) должен быть реализован в каждом устройстве.

Для преодоления описанных выше недостатков существует необходимость в новых способе и системе для передачи цифровых данных, а также необходимы новые типы передатчиков и приемников для реализации новых способа и системы.

Раскрытие изобретения

Согласно первому аспекту изобретения обеспечивается способ обмена цифровыми данными с использованием системы передачи, основывающейся на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), включающей в себя по меньшей мере один передатчик и приемники, причем способ содержит следующие этапы:

выбор режима работы в передатчике из по меньшей мере одного режима, причем каждый режим работы ассоциирован с количеством активных несущих для передачи полезных данных;

выбор символьного перемежителя в передатчике из набора символьных перемежителей для символьного перемежения в упомянутом выбранном режиме работы;

применение символьного перемежения в передатчике в отношении блоков из элементов данных;

отображение перемеженных элементов данных на активные несущие упомянутого выбранного режима работы;

прием перемеженных элементов данных в приемнике;

распознавание в приемнике символьного перемежителя, использованного при передаче данных;

выбор обращенного перемежителя в приемнике для соответствия распознанному символьному перемежителю, и

обращенное перемежение в приемнике принятых элементов данных с помощью выбранного обращенного перемежителя.

Поскольку изобретение позволяет выбрать режим работы и символьный перемежитель различным образом, можно обеспечить различные глубины перемежения в зависимости от различных требований, наложенных на систему. Раньше это было невозможно, поскольку фиксированный конкретный символьный перемежитель всегда использовался с конкретным режимом работы.

Согласно второму аспекту изобретения обеспечивается передатчик для обмена цифровыми данными с использованием системы передачи, основывающейся на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), причем эта система имеет набор режимов работы, и упомянутый набор содержит по меньшей мере один режим работы, а каждый режим ассоциирован с заранее заданным количеством активных несущих, используемых для передачи полезных данных от передатчика к приемнику, причем передатчик содержит:

набор символьных перемежителей для символьного перемежения,

средство для выбора режима работы для передачи данных и

средство для выбора символьного перемежителя из упомянутого набора символьных перемежителей для символьного перемежения в упомянутом выбранном режиме работы.

Согласно третьему аспекту изобретения обеспечивается приемник для обмена цифровыми данными с использованием системы передачи, основывающейся на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), причем эта система имеет набор режимов работы и упомянутый набор содержит по меньшей мере один режим работы, а каждый режим ассоциирован с заранее заданным количеством активных несущих, используемых для передачи полезных данных от передатчика к приемнику, причем данная система дополнительно содержит набор символьных перемежителей, используемых для символьного перемежения в передатчике, а приемник содержит:

средство для приема перемеженных элементов данных;

средство для распознавания символьного перемежителя, использованного при передаче данных;

набор обращенных символьных перемежителей для обращенного перемежения принятых элементов данных, которые перемежены в передатчике в символьном перемежителе, и

средство для выбора обращенного символьного перемежителя из набора обращенных символьных перемежителей, соответствующего распознанному символьному перемежителю.

Согласно четвертому аспекту изобретения обеспечивается система обмена цифровыми данными, использующая систему передачи, основывающуюся на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), содержащую по меньшей мере один передатчик и множество приемников, причем система имеет набор режимов работы, и упомянутый набор содержит по меньшей мере один режим работы, а каждый режим ассоциирован с заранее заданным количеством активных несущих, используемых для передачи полезных данных от передатчика к по меньшей мере одному приемнику, причем передатчик имеет набор символьных перемежителей, используемых для символьного перемежения в отношении блоков элементов данных в передатчике, а по меньшей мере один приемник имеет набор обращенных символьных перемежителей для обращенного перемежения перемеженных элементов данных в приемнике, причем система дополнительно содержит:

средство в передатчике, предназначенное для выбора режима работы, подлежащего использованию при передаче данных;

средство в передатчике, предназначенное для выбора символьного перемежителя для символьного перемежения в выбранном режиме работы;

средство в передатчике, предназначенное для применения упомянутого символьного перемежения в отношении блоков элементов данных;

средство в упомянутом по меньшей мере одном приемнике, предназначенное для приема переданных перемеженных элементов данных;

средство в упомянутом по меньшей мере одном приемнике, предназначенное для распознавания символьного перемежителя, использованного при передаче данных;

средство в упомянутом по меньшей мере одном приемнике, предназначенное для выбора обращенного символьного перемежителя из набора обращенных символьных перемежителей, соответствующего распознанному символьному перемежителю.

Согласно пятому аспекту изобретения обеспечивается символьный перемежитель для применения основанного на блоках символьного перемежения в отношении элементов данных, таких как слова данных, для отображения упомянутых элементов данных на активные несущие конкретного режима работы, основывающейся на OFDM системе, причем количество элементов данных, подлежащих перемежению за один раз, определяется размером блока, при этом:

символьный перемежитель выполнен с возможностью использования размера блока, отличного от количества активных несущих в упомянутом конкретном режиме.

Зависимые пункты формулы изобретения содержат предпочтительные варианты осуществления изобретения. Сущность, раскрытая в зависимых пунктах формулы изобретения, относящаяся к конкретному аспекту изобретения, также применима к другим аспектам изобретения.

Перечень фигур чертежей

Варианты осуществления изобретения будут теперь описываться посредством примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 - внутренний перемежитель согласно стандарту DVB-T;

Фиг.2 - принцип символьного перемежения стандарта DVB-T;

Фиг.3 - символьное перемежение согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения;

Фиг.4 - символьное перемежение согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения;

Фиг.5 - символьное перемежение согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления изобретения;

Фиг.6 - блоки передатчика DVB-T, пригодного для реализации варианта осуществления изобретения;

Фиг.7 - блоки приемника DVB-T, пригодного для реализации варианта осуществления изобретения;

Фиг.8 - систему в варианте осуществления изобретения для передачи цифровых данных; и

Фиг.9 - мобильный приемник, пригодный для реализации варианта осуществления изобретения.

Подробное описание

В последующем описании различных вариантов осуществления ссылка делается на сопровождающие чертежи, которые формируют его часть и на которых путем иллюстрации показаны различные варианты осуществления, согласно которым изобретение может быть реализовано на практике. Понятно, что могут быть использованы другие варианты осуществления, а структурные и функциональные изменения могут быть сделаны без отхода от объема настоящего изобретения.

Сначала обратимся к Фиг.8, где система 10 для обмена цифровыми данными показана в контексте передачи цифровых данных к одному или более приемникам 600, 601 от одного или более передатчиков 700, 701 через множество трасс 11, 12, 13, 14 эфирного интерфейса. Система 10 является в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения системой мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).

Фиг.1 показывает внутренний перемежитель 100, как определено в стандарте EN 300 744 (Версия 1.4.1) ETSI для DVB-T. Фиг.1 приложима также к описанию изобретения. Внутренний перемежитель может быть реализован либо в виде аппаратных средств, либо в виде программных средств, либо в виде их сочетания. Аппаратная реализация на подходящих полупроводниковых компонентах является предпочтительной. Входной поток х₀, х₁, х₂,... демультиплексируется в демультиплексоре 110 на v подпотоков, при этом v является количеством битов на один символ модуляции. В примерном случае по Фиг.1 используемым способом модуляции является 16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция (16-QAM), в которой количество битов на один символ модуляции равняется 4 (v=4).

Битовое перемежение (и последующее символьное перемежение) основано на блоках и выполняется только в отношении полезных данных (полезной нагрузки). Каждый подпоток из демультиплексора 110 обрабатывается отдельным битовым перемежителем с помощью последовательности перемежения, которая определена отдельно для каждого битового перемежителя. Подпоток b_0,0, b_0,1,... передается к первому битовому перемежителю I0. Подпоток b_1,0, b_1,1,... передается ко второму битовому перемежителю I1. Подпоток b_2,0, b_2,1,... передается к третьему битовому перемежителю I2, а подпоток b_3,0, b_3,1,... передается к четвертому битовому перемежителю I3. Используемый размер блока в битовом перемежении равняется 126 битам. Поэтому каждый подпоток b_0,0, b_0,1,..., b_1,0, b_1,1,..., b_2,0, b_2,1,... и b_3,0, b_3,1,... состоит из 126 битов.

Первый битовый перемежитель I0 вырабатывает выходной битовый поток а_0,0, а_0,1,.... Второй битовый перемежитель I1 вырабатывает выходной битовый поток а_1,0, а_1,1,.... Третий битовый перемежитель I2 вырабатывает выходной битовый поток а_2,0, а_2,1,..., а четвертый битовый перемежитель I3 вырабатывает выходной битовый поток а_3,0, а_3,1,.... Каждый из выходных битовых потоков а_0,0, а_0,1,..., а_1,0, а_1,1,..., а_2,0, а_2,1,... и а_3,0, а_3,1,... состоит из 126 битов.

Выходные битовые потоки из v битовых перемежителей (в этом примере v=4) переносятся к символьному перемежителю 130. Выходные битовые потоки группируются для формирования слов данных так, чтобы каждое слово данных из v бит (v=4) имело один бит из каждого битового перемежителя. В этом случае формируются 126 слов данных, каждое состоящее из v бит. Символьный перемежитель 130 перемежает эти слова данных. Нужно отметить, что в символьном перемежителе биты слов данных не перемежаются, но перемежаются сами слова данных. В режиме 2К, как определено в стандарте, 12 групп из 126 слов данных (12·126=1512) перемежаются для цели отображения их на 1512 активных несущих одного символа OFDM режима 2К. Соответственно размер блока символьного перемежителя 2К равняется 1512 словам данных. Подобным же образом в режиме 8К 48 групп из 126 слов данных (48·126=6048) перемежаются для цели отображения их на 6048 активных несущих одного символа OFDM режима 8К. Соответственно размер блока символьного перемежителя 8К равняется 6048 словам данных. В зависимости от реализации символьные перемежители различных режимов (режим 2К, режим 8К) могут быть реализованы как отдельные компоненты символьного перемежителя или они могут быть интегрированы в единый «объединенный» символьный перемежитель.

Количество элементов данных, таких как слова данных, как описано выше, которые перемежаются в символьном перемежителе, и количество активных несущих, на которые перемеженные элементы данных отображаются для передачи, являются в варианте осуществления изобретения целыми числами, одно из которых кратно другому. В другом варианте осуществления изобретения количество элементов данных, которые перемежаются в символьном перемежителе, и количество активных несущих, на которые отображаются перемеженные элементы данных, являются четными целыми числами, одно из которых кратно другому. Количество элементов данных, т.е. размер блока, при символьном перемежении может быть больше или меньше, чем количество активных несущих в этом режиме, которые используются для передачи данных и на которые отображаются перемеженные элементы данных.

Символьный перемежитель вырабатывает выходной поток Y₀, Y₁,..., где Y₀ представляет последовательность из перемеженных 1512 (в режиме 2К) или 6048 (в режиме 8К) слов данных, принадлежащих первому символу OFDM 2К или 8К. Соответственно Y₁ представляет перемеженные слова данных второго символа OFDM.

Фиг.2 показывает принцип символьного перемежения стандарта DVB-T. Нужно отметить, что для ясности Фиг.2 показывает лишь упрощенный случай. Фиг.2 разделяется на две части: верхняя часть показывает слова S_n,k данных до символьного перемежения, а нижняя часть показывает слова S_n,k данных после символьного перемежения. Индекс n указывает порядковый номер рассматриваемого символа OFDM, а индекс k указывает последовательный порядок слов данных до символьного перемежения. Например, S_0,5 указывает шестое (нумерация индексов начинается с 0) слово данных, принадлежащее первому символу OFDM.

Как описано ранее, в действительном случае количество слов данных, которые попадают в один символ OFDM, равняется 1512 (режим 2К) или 6048 (режим 8К). Однако в упрощенном случае по Фиг.2 показанное количество равно лишь 16. Это сделано по чертежно-техническим причинам.

Слова S_0,0-S_0,15 данных, принадлежащие первому символу OFDM, перемежаются друг с другом. Подобным же образом слова S_1,0-S_1,15 данных, принадлежащие второму символу OFDM, перемежаются друг с другом, и так далее. Нижняя часть Фиг.2 показывает примерный результат перемежения. Можно видеть, что глубина перемежения символьного перемежения, соответствующего стандарту DVB-T, равна одному символу OFDM, поскольку слова данных, принадлежащие одному символу OFDM, перемежаются только внутри области этого одного символа OFDM. Поскольку используемый размер блока является точно таким же, как количество активных несущих, которые соответствуют одному символу OFDM, никакого межсимвольного перемежения не делается здесь между словами данных, принадлежащими различным символам OFDM.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения глубина перемежения изменяется. Далее описываются три предпочтительных варианта осуществления. В первом варианте осуществления символьное перемежение 8К используется вместе с предложенным режимом 4К. Во втором варианте осуществления символьное перемежение 2К используется вместе с предложенным режимом 4К. В третьем варианте осуществления символьное перемежение 8К используется вместе с режимом 2К.

Фиг.3 показывает символьное перемежение согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения. Нужно отметить, что снова для ясности Фиг.3 показывает только упрощенный случай. Фиг.3 разделяется на две части: верхняя часть показывает слова S_n,k данных до символьного перемежения, а нижняя часть показывает слова S_n,k данных после символьного перемежения. Индекс n указывает порядковый номер рассматриваемого символа OFDM, а индекс k указывает последовательный порядок слов данных до символьного перемежения (нумерация индексов начинается с 0). Нужно также отметить, что хотя верхняя часть Фиг.3 (и последующие Фиг.4 и 5) уже ссылаются на символы OFDM и слова данных, принадлежащие символам OFDM, символы OFDM действительно формируются лишь позднее в передатчике. Однако для ясности термин «символ OFDM» уже использован в этом контексте. Более конкретно, термин «слова данных, принадлежащие одному символу OFDM» действительно означает только объем данных, то есть количество слов данных, которые в конечном итоге попадают в один символ OFDM.

Фиг.3 иллюстрирует использование символьного перемежителя 8К в режиме 4К. Если режим 4К реализуется аналогично существующим режимам 2К и 8К, то количество несущих в режиме 4К равняется 3024. Соответственно количество слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 4К, равняется также 3024. Это в точности равно половине количества слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 8К, и удвоенному количеству слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 2К. Однако в упрощенном случае по Фиг.3 показанное количество слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 4К, равно только 8. Это сделано по чертежно-техническим причинам.

Теперь, когда символьный перемежитель 8К (размер 6048 блока которого является удвоенным количеством слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 4К) используется в режиме 4К, удвоенное количество слов данных, которое попадает в один символ OFDM режима 4К, перемежается за один раз согласно правилам символьного перемежителя 8К. В терминах Фиг.3 первые 16 слов S_0,0-S_1,7 данных перемежаются друг с другом. Из этих слов данных первые восемь слов S_0,0-S_0,7 данных принадлежат первому символу OFDM 4К, а следующие восемь символов слов S_1,0-S_1,7 данных принадлежат второму символу OFDM 4К. Подобным образом, слова S_2,0-S_3,7 данных, принадлежащие третьему и четвертому символам OFDM, перемежаются друг с другом, и так далее.

Нижняя часть Фиг.3 показывает примерный результат перемежения. Можно видеть, что глубина перемежения символьного перемежения согласно первому предпочтительному варианту осуществления равняется двум символам OFDM (режим 4К), поскольку слова данных, которые попали бы в один символ OFDM режима 4К, перемежаются в области двух символов OFDM (режим 4К). Соответственно при использовании символьного перемежителя режима 8К (размер 6048 блока которого является удвоенным количеством слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 4К) в режиме 4К, межсимвольное перемежение происходит между словами данных, принадлежащих двум смежным символам OFDM режима 4К.

Тот факт, что символьное перемежение перекрывает более чем один символ OFDM, улучшает способность системы справляться с импульсно-подобными помехами и неожиданными изменениями (динамикой) в каналах. Также использование существующего символьного перемежителя режима 8К в режиме 4К обходится без необходимости определять новый символьный перемежитель для режима 4К. Это сохранит пространство как в передатчике DVB-T, так и особенно во множестве приемников DVB-T, поскольку не нужно никакой новой схемы для дополнительного перемежителя (или обращенного перемежителя).

Фиг.4 показывает символьное перемежение согласно второму предпочтительному варианту осуществления изобретения. Нужно отметить, что снова для ясности Фиг.4 показывает лишь упрощенный случай. Фиг.4 разделяется на две части: верхняя часть показывает слова S_n,k данных до символьного перемежения, а нижняя часть показывает слова S_n,k данных после символьного перемежения. Индекс n указывает порядковый номер рассматриваемого символа OFDM, а индекс k указывает последовательный порядок слов данных до символьного перемежения (нумерация индексов начинается с 0).

Фиг.4 иллюстрирует использование символьного перемежителя 2К в режиме 4К. Как описано ранее, количество слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 4К, равняется 3024. Однако в упрощенном случае по Фиг.4 показанное количество слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 4К, равно только 8. Это сделано по чертежно-техническим причинам.

Теперь, когда символьный перемежитель 2К (размер 1512 блока которого является половиной количества слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 4К) используется в режиме 4К, половина от количества слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 4К, перемежается за один раз согласно правилам символьного перемежителя 2К. В терминах Фиг.4 первые 4 слова S_0,0-S_0,3 данных перемежаются друг с другом. Подобным же образом следующие 4 слова S_0,4-S_0,7 данных перемежаются друг с другом, и так далее.

Нижняя часть Фиг.4 показывает примерный результат перемежения. Можно видеть, что глубина перемежения символьного перемежения, согласно второму предпочтительному варианту осуществления, равняется половине символа OFDM (режим 4К), поскольку первая половина и вторая половина слов данных, принадлежащих одному символу OFDM режима 4К, перемежаются независимо.

Использование символьного перемежителя режима 2К в режиме 4К по сравнению с использованием символьного перемежителя режима 8К в режиме 4К имеет преимущества, относящиеся к обращенному символьному перемежению в приемнике DVB-T. Хотя обращенное символьное перемежение в приемнике DVB-T во взаимосвязи с использованием символьного перемежителя режима 8К в режиме 4К может начинаться только в начале любого второго принимаемого символа OFDM 4К (из-за того, что размер блока символьного перемежителя режима 8К является удвоенным количеством слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 4К), символьное перемежение во взаимосвязи с использованием символьного перемежителя режима 2К в режиме 4К может начинаться в начале любого принимаемого символа-OFDM 4К. В этом случае использование символьного перемежения режима 2К в режиме 4К обеспечивает более короткую задержку.

Фиг.5 показывает символьное перемежение согласно третьему предпочтительному варианту осуществления изобретения. Нужно отметить, что снова для ясности Фиг.5 показывает лишь упрощенный случай. Фиг.5 разделяется на две части: верхняя часть показывает слова S_n,k данных до символьного перемежения, а нижняя часть показывает слова S_n,k данных после символьного перемежения. Индекс n указывает порядковый номер рассматриваемого символа OFDM, а индекс k указывает последовательный порядок слов данных до символьного перемежения (нумерация индексов начинается с 0).

Фиг.5 иллюстрирует вариант осуществления в использованием символьного перемежителя 8К в режиме 2К. Как описано ранее, количество слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 2К, равняется 1512. Однако в упрощенном случае Фиг.5 показанное количество слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 2К, равно только 4. Это сделано по чертежно-техническим причинам.

Теперь, когда символьный перемежитель 8К (размер 6048 блока которого является учетверенным количеством слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 2К) используется в режиме 2К, учетверенное количество слов данных, которые попадают в один символ OFDM режима 2К, перемежается за один раз согласно правилам символьного перемежителя 8К. В терминах Фиг.5 первые 16 слов S_0,0-S_3,3 данных перемежаются друг с другом. Из этих слов данных первые четыре слова S_0,0-S_0,3 данных принадлежат первому символу OFDM 2К, следующие четыре слова S_1,0-S_1,3 данных принадлежат второму символу OFDM 2К, а следующие четыре слова S_4,0-S_7,3 данных принадлежат третьему символу OFDM режима 2К, и так далее. Подобным же образом слова S_4,0-S_4,7 данных, принадлежащие пятому, шестому, седьмому и восьмому символам OFDM, перемежаются друг с другом, и так далее.

Нижняя часть Фиг.5 показывает примерный результат перемежения. Можно видеть, что глубина перемежения символьного перемежения согласно третьему предпочтительному варианту осуществления равняется четырем символам OFDM режима 4К, поскольку слова данных, принадлежащие одному символу OFDM режима 2К, перемежаются в области четырех символов OFDM режима 2К. Соответственно при использовании символьного перемежителя режима 8К в режиме 2К межсимвольное перемежение осуществляется между словами данных, принадлежащими четырем смежным символам OFDM режима 2К.

Как описано во взаимосвязи с первым предпочтительным вариантом осуществления, факт того, что символьное перемежение охватывает более чем один символ OFDM, улучшает способность системы справляться с импульсно-подобными помехами и неожиданными изменениями (например, замираниями) в каналах. Использование символьного перемежителя режима 8К в режиме 2К таким образом способствует устойчивости к в основном слабым импульсным шумам режима 2К. Этот вид использования может быть полезен в мобильных системах, а следовательно, высокая мобильность режима 2К может теперь объединяться с более хорошей устойчивостью против импульсного шума режима 8К.

Фиг.6 показывает блоки передатчика 600 DVB-T, пригодного для реализации изобретения. Передатчик DVB-T как таковой известен специалистам в данной области техники. Специалисты в данной области техники также знают, что передатчик DVB-T может содержать другие блоки, отличные от показанных на Фиг.6.

Передатчик 600 DVB-T содержит внешний кодер 610, который осуществляет кодирование Рида-Соломона в отношении подлежащих передаче цифровых данных. Внешний перемежитель 620 выполняет сверточное перемежение в отношении цифровых данных. Внутренний кодер 630 кодирует цифровые данные с помощью перфорированного сверточного кода. Работа внутреннего перемежителя 100 в отношении настоящего изобретения описана выше. Внутренний перемежитель 100 соответствует внутреннему перемежителю по Фиг.1 и содержит демультиплексор 110, множество битовых перемежителей и набор символьных перемежителей 130. Средство 150 выбора символьного перемежителя предназначено для выбора одного из набора символьных перемежителей. Это средство 150 выбора символьного перемежителя соединено с внутренним перемежителем. Средство 640 отображения модулирует несущие согласно выбранному сигнальному созвездию (совокупности сигналов) QAM. В предпочтительном варианте осуществления изобретения режим, который относится к количеству активных несущих, выбирается с помощью средства 645 выбора режима. Блок 650 кадровой адаптации организует передаваемый сигнал в кадры и добавляет к кадрам пилот-сигналы (разрозненные и непрерывные), а также несущие TPS (сигнализации параметров передачи), которые он принимает из блока 655. Модулятор 660 OFDM выполняет помимо прочего обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ) для того, чтобы преобразовать передаваемый сигнал из частотной во временную область. Блок 670 введения защитного интервала вводит защитный интервал в начале каждого символа OFDM. Цифроаналоговый преобразователь 680 преобразует передаваемый сигнал из цифровой в аналоговую область. Внешний интерфейс 690 заботится о передаче сигнала DVB-T через антенну.

Передатчик 600 DVB-T работает в более чем одном режиме работы (то есть режиме 2К, режиме 4К или режиме 8К), соответствующем числу активных несущих (то есть 1512, 3024 или 6048 активных несущих). Передатчик 600 DVB-T содержит средство 645 для выбора режима работы среди доступных режимов работы (количество доступных режимов может быть один или более) и средство 150 для выбора одного из доступных символьных перемежителей 130 (то есть, например, символьного перемежителя 2К, 4К или 8К). Передатчик 600 может также содержать средство для встраивания указания выбранного символьного перемежителя в передаваемый сигнал передатчика 600. Выбор символьного перемежителя 130 среди доступных символьных перемежителей во внутреннем перемежителе 100 может быть сделан так, чтобы выбранный символьный перемежитель отличался от символьного перемежителя, ассоциированного с выбранным режимом работы. В этом варианте осуществления режим работы, который понимается как относящийся к количеству активных несущих, и размер блока, определяющий количество слов данных, подлежащих перемежению за один раз, могут, таким образом, отличаться друг от друга.

Нужно отметить, что независимо от использованного символьного перемежителя в каком бы то ни было режиме, остальная часть передатчика DVB-T работает, как того требует рассматриваемый режим. Поэтому, например, когда символьный перемежитель 8К используется в режиме 4К, обратное быстрое преобразование Фурье все же выполняется за один раз в отношении количества слов данных, в отношении которого оно обычно выполняется в режиме 4К. Нужно также отметить, что использованный символьный перемежитель не воздействует на побитовое перемежение, то есть побитовое перемежение выполняется тем же самым способом независимо от используемого символьного перемежителя.

Цифровые данные, которые передает передатчик DVB-T, могут быть, в частности, декодированным широковещательным цифровым телевизионным сигналом MPEG-2, аудиосигналом, сигналом системы вещания, такой как система вещания по Интернет-протоколу, или их комбинацией.

Фиг.7 показывает вариант осуществления блоков приемника 700 DVB-T, пригодного для реализации изобретения. Приемник DVB-T как таковой известен специалистам в данной области теханики. Специалистам в данной области теханики также известно, что приемник 700 DVB-T может содержать блоки, отличающиеся от показанных на Фиг.7.

Приемник 700 DVB-T содержит внешний интерфейс 710, который принимает передаваемый сигнал DVB-T через антенну. Аналого-цифровой преобразователь 780 преобразует принятый сигнал из аналоговой в цифровую область. Демодулятор 760 OFDM выполняет, помимо прочего, быстрое преобразование Фурье (БПФ) для того, чтобы преобразовать принятый сигнал из временной в частотную область. Кадровый демультиплексор 750 демультиплексирует принятые кадры OFDM. Средство 740 обращенного отображения выполняет операцию, обратную по отношению к устройству 640 отображения передатчика 600 DVB-T. Внутренний обращенный перемежитель 200 выполняет операцию, обратную по отношению к внутреннему перемежителю 100. Соответственно внутренний обращенный перемежитель 200 содержит набор обращенных символьных перемежителей, за которыми следуют обращенные битовые перемежители. Управляющий блок 701 соединен с внешним интерфейсом 790, аналого-цифровым преобразователем 780, демодулятором 760 OFDM, кадровым демультиплексором 750, устройством 740 обращенного отображения и внутренним обращенным перемежителем 200 для временной и частотной синхронизации, общей коррекции фазовых ошибок, оценки канала и оценки надежности. В одном варианте осуществления управляющий блок 701 принимает информацию из других блоков 790, 780, 760, 750, 740 и 200, соединенных с ним, и создает управляющие сигналы на основании принятой информации для управления обработкой данных в упомянутых других блоках. Эти операции содержат распознавание перемежителя, использованного в переданном сигнале, и выбор соответствующего обращенного перемежителя. В этом варианте осуществления управляющий блок 701, таким образом, действует как средство для распознавания использованного перемежителя в передатчике и средство для выбора одного из доступных обращенных символьных перемежителей для обращенного символьного перемежения, при этом выбор основывается на упомянутом указании выбранного символьного перемежителя на передающем конце, каковое указание передатчик 600 DVB-T встроил в сигнал, который принимает приемник DVB-T. Внутренний декодер 730, внешний обращенный перемежитель 720 и внешний декодер 710 выполняют операцию, обратную по отношению к операции соответствующих блоков 630, 620 и 610 передатчика 600. До того, как переданные цифровые данные в их первоначальной форме будут получены, принятый сигнал обычно дополнительно обрабатывается в блоках, не показанных на Фиг.7. Эти блоки могут включать в себя дескремблирование, кодирование видео, аудио и/или данных.

Приемник может, например, быть стационарным приемником DVB-T, установленным в телевизионной приставке, или мобильным приемником DVB-T, интегрированным в мобильное портативное устройство, такое как, например, портативнуй мобильный телефон. В дополнение к широкополосному приему приемник может, в частности, иметь обратный канал через сотовую радио сеть, такую как сеть GSM, GPRS, WLAN, UMTS или ALL IP. В качестве альтернативы или в дополнение к этому он может иметь фиксированный обратный канал с помощью технологии DECT или фиксированной телефонной линии.

В одном варианте осуществления изобретения, как иллюстрируется на Фиг.9, портативный мобильный телефон 800 имеет приемник 802 DVB-T для приема OFDM и второй приемопередатчик 801 для обычной мобильной связи. Портативный мобильный телефон может также содержать дисплей 810. Приемник DVB-T в портативном мобильном телефоне содержит средство для распознавания перемежителя, использованного при передаче сигнала OFDM, набор обращенных перемежителей и средство для выбора обращенного перемежителя на основе распознанного перемежителя.

Как описано выше в связи с вариантами осуществления изобретения, может быть использован внутренний перемежитель (особенно символьный перемежитель), отличающийся от перемежителя, первоначально разработанного для режима работы (2К, 4К или 8К). Вариант осуществления изобретения обеспечивает выбор одного режима работы из множества доступных режимов и выбор одного символьного перемежителя (или внутреннего перемежителя, содержащего символьный перемежитель) из множества доступных символьных перемежителей для использования в выбранном режиме. Другими словами, этот вариант осуществления обеспечивает символьные перемежители с любыми режимами работы, тем самым обеспечивая различные глубины перемежения. Нижеследующая таблица показывает альтернативные варианты. Таблица может быть расширена, если будет определен любой другой режим, такой как 1К или 16К.

Режим работыСимвольный перемежительГлубина перемежения8К8КОдин символ OFDM8К4КСимвол перемежен дважды8К2КСимвол перемежен четырежды4К8КДва символа OFDM4К4КОдин символ OFDM4К2КСимвол перемежен дважды2К8КЧетыре символа OFDM2К4КДва символа OFDM2К2КОдин символ OFDM

В приемнике DVB-T обращенное символьное и побитовое перемежение выполняется во внутреннем обращенном перемежителе 200 (Фиг.7).

Если используется символьный перемежитель, отличающийся от специально разработанного для конкретного режима, то информация об использованном перемежителе может быть передана из передатчика к приемнику так, чтобы приемник мог правильно произвести обращенное перемежение переданных символов OFDM.

Одна возможность заключается в указании использованного символьного перемежителя с помощью одного или более битов TPS. В этом альтернативном варианте выбор символьного перемежителя кодируется одним или более битами, и эти биты образуют часть битов TPS. В передатчике (Фиг.6) блоки 650 и 655 устанавливают эти биты согласно использованному символьному перемежителю. В приемнике (Фиг.7) управляющий блок 701 и внутренний обращенный перемежитель соответственно интерпретируют принятые биты.

Другая возможность заключается в указании использованного символьного перемежителя на прикладном уровне (или по меньшей мере в более высоком протокольном уровне в стеке протоколов, чем физический уровень).

В системе, в которой сигнализация об использованном режиме перемежения (символьном перемежителе) вообще не реализуется, приемник может согласно одному варианту осуществления изобретения определить использованный режим перемежения, пробуя некоторый режим обращенного перемежения (например, обращенное перемежение режима 8К) и измеряя частоту ошибок по битам. Если полученная частота ошибок по битам слишком высока, приемник пробует другой режим обращенного перемежения до тех пор, пока не будет найден правильный режим.

Далее приемник должен получить информацию расположения перемеженных символов. Однако вследствие того, что широкоизвестная синхронизация TPS в любом случае выполняется в начале соединения, это также обеспечит синхронизацию для внутреннего обращенного перемежителя.

Нужно отметить, что хотя описано только использование символьных перемежителей режима 2К, 4К и 8К, применение не ограничивается только этими режимами. Изобретение может быть использовано также в контексте других возможных режимов работы, таких как, например, режим 1К, режим 0,5К или режим 16К.

Описаны конкретные реализации и варианты осуществления изобретения. Хотя в этом описании система DVB-T использована как пример системы, основывающейся на OFDM, изобретение может также применяться в других системах, основывающихся на OFDM, таких как японская система наземного широковещания с интегрированными цифровыми услугами (ISDB-T). Нужно также отметить, что в одном варианте осуществления изобретения может использоваться передатчик, который имеет только один режим работы, но более чем один символьный перемежитель. Подходящий символьный перемежитель может выбираться для этого режима в зависимости от желательной глубины перемежения.

Специалисту в данной области техники ясно, что изобретение не ограничивается деталями представленных выше вариантов осуществления, но что оно может быть реализовано и для других вариантов осуществления с помощью эквивалентных средств без отклонения от характеристик изобретения. Объем изобретения ограничивается только приложенной формулой изобретения.

Изобретение относится к способу обмена цифровыми данными с использованием системы передачи, основывающейся на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), включающей в себя по меньшей мере один передатчик и приемники. Способ содержит выбор режима работы в передатчике из, по меньшей мере, одного режима, причем каждый режим работы ассоциирован с количеством активных несущих для передачи полезных данных, выбор символьного перемежителя в передатчике из набора символьных перемежителей для символьного перемежения в упомянутом выбранном режиме работы, примение символьного перемежения в передатчике в отношении блоков элементов данных, отображение перемеженных элементов данных на активные несущие упомянутого выбранного режима работы, прием перемеженных элементов данных в приемнике, распознавание в приемнике символьного перемежителя, использованного при передаче данных, выбор обращенного перемежителя в приемнике для соответствия распознанному символьному перемежителю и обращенное перемежение в приемнике принятых элементов данных с помощью выбранного обращенного перемежителя. Технический результат - повышение устойчивости системы путем эффективного исправления ошибок. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 ил.

1. Способ обмена цифровыми данными с использованием системы (10) передачи, основывающейся на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), включающей в себя, по меньшей мере, один передатчик (600, 601) и приемники (700, 701), содержащий этапы, на которых

выбирают режим работы в передатчике из, по меньшей мере, одного режима, причем каждый режим работы ассоциирован с количеством активных несущих для передачи полезных данных;

выбирают символьный перемежитель в передатчике из набора символьных перемежителей для символьного перемежения в упомянутом выбранном режиме работы;

применяют символьное перемежение в передатчике в отношении блоков элементов данных;

отображают перемеженные элементы данных на активные несущие упомянутого выбранного режима работы;

принимают перемеженные элементы данных в приемнике;

распознают в приемнике символьный перемежитель, использованный при передаче данных;

выбирают обращенный перемежитель в приемнике для соответствия распознанному символьному перемежителю и

выполняют в приемнике обращенное перемежение принятых элементов данных с помощью выбранного обращенного перемежителя.

набор символьных перемежителей (130) для символьного перемежения,

средство для выбора режима работы для передачи данных и

средство для выбора символьного перемежителя из упомянутого набора символьных перемежителей для символьного перемежения в упомянутом выбранном режиме работы.

средство для приема перемеженных элементов данных;

средство для распознавания символьного перемежителя, использованного при передаче данных;

набор обращенных символьных перемежителей для обращенного перемежения принятых элементов данных, которые перемежены в передатчике в символьном перемежителе, и

средство для выбора обращенного символьного перемежителя из упомянутого набора обращенных символьных перемежителей, соответствующего распознанному символьному перемежителю.

средство в передатчике, предназначенное для выбора режима работы, подлежащего использованию при передаче данных;

средство в передатчике, предназначенное для выбора символьного перемежителя для символьного перемежения в выбранном режиме работы;

средство в передатчике, предназначенное для применения символьного перемежения в отношении блоков элементов данных;

средство в упомянутом по меньшей мере одном приемнике, предназначенное для приема переданных перемеженных элементов данных;

средство в упомянутом по меньшей мере одном приемнике, предназначенное для распознавания символьного перемежителя, использованного при передаче данных;

средство в упомянутом по меньшей мере одном приемнике, предназначенное для выбора обращенного символьного перемежителя из набора обращенных символьных перемежителей, соответствующего распознанному символьному перемежителю.