Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к цифровому звуковому радиовещанию (DAB) "в полосе канала" (IBOC) и, более конкретно, к способам и устройству для перемежения сигнальных битов в DAB системе.
Уровень техники
Системы IBOC DAB проектируются так, чтобы обеспечить возможность плавного перехода от современного радиовещания с аналоговой амплитудной модуляцией (АМ, AM) и частотной модуляцией (ЧМ, FM) к полностью цифровой системе радиовещания "в полосе канала". Указанные системы могут оказывать услуги по передаче цифровых аудиоданных и данных мобильным, переносным и стационарным приемникам от наземных передатчиков в существующих радиодиапазонах средних (СЧ, MF) и очень высоких частот (ОВЧ, VHF). Радиовещательные передатчики могут продолжать передавать аналоговые АМ и ЧМ сигналы одновременно с новыми более устойчивыми сигналами более высокого качества, позволяющими выполнять преобразование из аналогового в цифровые радиосигналы, поддерживая при этом текущие распределения частот.
Цифровое звуковое радиовещание (DAB) может обеспечить передачу высококачественного цифрового звукового сигнала, превосходящего по качеству существующие форматы аналогового радиовещания. Как АМ, так и ЧМ DAB сигналы "в полосе канала" могут передаваться как в гибридном формате, в котором сигналы с цифровой модуляцией сосуществуют с текущим радиовещательным аналоговым сигналом, так и в полностью цифровом формате, где аналоговый сигнал исключен. Система IBOC DAB не требует нового спектрального распределения, поскольку каждый IBOC DAB сигнал передается в пределах спектральной маски существующего распределения АМ и ЧМ каналов. Радиовещание IBOC DAB способствует экономии спектра, позволяя при этом обеспечивать передачу звука цифрового качества текущей аудитории слушателей радиовещательными передатчиками.
Одна из АМ IBOC DAB систем, описанная в патенте США № 5588022, представляет способ для одновременного радиовещания с использованием аналоговых и цифровых сигналов в стандартном канале АМ радиовещания. Используя указанный подход, передается амплитудно-модулированный радиочастотный сигнал, имеющий первый частотный спектр. Амплитудно-модулированный радиочастотный сигнал имеет первую несущую, модулированную аналоговым сигналом программы. Одновременно, множество модулированных в цифровой форме несущих сигналов передаются в ширине полосы, которая охватывает первый частотный спектр. Каждый модулированный в цифровой форме несущий сигнал модулируется частью цифрового программного сигнала. Первая группа модулированных в цифровой форме несущих сигналов располагается в пределах первого частотного спектра и модулируется в квадратуре с первым несущим сигналом. Вторая и третья группы модулированных в цифровой форме несущих сигналов располагаются в верхней и нижней боковых полосах за пределами первого частотного спектра и модулируются как синфазно, так и в квадратуре с первым несущим сигналом. Многочисленные несущие для переноса передаваемой информации используют мультиплексирование с частотным разделением ортогональных каналов (OFDM).
Частотно-модулированные IBOC DAB системы были предметом нескольких патентов США, включая патенты № 6510175; 6108810; 5949796; 5465396; 5315583; 5278844 и 5278826. В совместимой системе ЧМ цифрового звукового радиовещания закодированная в цифровой форме звуковая информация передается одновременно с существующим ЧМ каналом аналогового сигнала. Преимущества цифровой передачи для звука включают лучшее качество сигнала с меньшим шумом и более широким динамическим диапазоном по сравнению с существующими ЧМ радиоканалами. Изначально должен был использоваться гибридный формат, позволяя существующим приемникам продолжать принимать аналоговый ЧМ сигнал, вместе с тем, позволяя новым IBOC DAB приемникам декодировать цифровой сигнал. Когда-нибудь в будущем, когда IBOC DAB приемники будут распространены, радиовещательные передатчики могут сделать выбор в пользу передачи полностью цифрового формата. Гибридное IBOC DAB радиовещание может обеспечить цифровой стереозвук CD-качества (плюс данные), при этом одновременно передавая существующий ЧМ сигнал. Полностью цифровое IBOC DAB радиовещание может обеспечить виртуальный стереозвук CD-качества с каналом данных.
Одна из предложенных ЧМ IBOC DAB систем использует сигнал, который имеет поднесущие мультиплексирования с частотным разделением ортогональных каналов (OFDM) в диапазоне, отстоящем приблизительно на 129 кГц - 199 кГц от ЧМ центральной частоты, как выше, так и ниже спектра, занятого аналогово модулированной главной ЧМ несущей. Версия IBOC, приведенная в патенте США №6430227, допускает такой случай, когда поднесущие начинаются почти через 100 кГц от центральной частоты. Ширина полосы существующего аналогового ЧМ сигнала значительно меньше, чем ширина полосы, занятая OFDM поднесущими.
OFDM сигналы имеют множество ортогонально разнесенных несущих, модулированных на общепринятой частоте символов. Частотное разнесение для символов импульсов (например, BPSK - двухпозиционная фазовая манипуляция, QPSK - квадратурная фазовая манипуляция, 8PSK - фазовая манипуляция с восьмеричными сигналами или QAM - квадратурная амплитудная модуляция) равно частоте символов. Для IBOC передачи ЧМ DAB сигналов избыточные наборы OFDM поднесущих располагаются в верхней боковой полосе (USB) и нижней боковой полосе (LSB) на любой стороне сосуществующей аналоговой ЧМ несущей. Мощность DAB поднесущей устанавливается приблизительно на -25 дБ относительно ЧМ сигнала. Уровень и спектральное заполнение DAB сигнала устанавливается до предельных помех его главной ЧМ несущей, обеспечивая при этом адекватное отношение сигнал/шум (SNR) для DAB поднесущих. Некоторые из поднесущих могут быть зарезервированы в качестве опорных поднесущих для передачи сигналов управления к приемникам.
Одна из особенностей систем цифровой передачи заключается в неотъемлемой способности одновременно передавать и оцифрованный звук, и данные. Цифровая звуковая информация часто сжимается для передачи по каналу с ограниченной полосой. Например, можно сжимать цифровую информацию источника из стерео компакт диска приблизительно от 1,5 мегабит/с до 96 килобит/с, при этом поддерживая качество виртуального CD звука для ЧМ IBOC DAB радиовещания. Дополнительное сжатие до 48 килобит/с и ниже также может предложить хорошее качество стереозвука, что подходит для АМ DAB системы или канала подстройки, а также резервного канала с низким временем ожидания для ЧМ DAB системы. Различные услуги по передаче данных могут осуществляться, используя составной DAB сигнал. Например, множество каналов данных может передаваться в составном DAB сигнале.
Заявка на патент США № 09/382716, зарегистрированная 24 августа 1999 г. и озаглавленная: "Method And Apparatus For Transmission And Reception Of Compressed Audio Frames With Prioritized Messages For Digital Audio Broadcasting" (опубликованная заявка PCT № WO 0115358), раскрывает способ и устройство для компоновки кадров модема для передачи в IBOC DAB системах и включена здесь ссылкой.
Настоящее изобретение обеспечивает способы и устройство для перемежения битов цифровой информации в IBOC DAB системе.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает способ для перемежения битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: записи множества битов цифрового сигнала в матрицу; и считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации.
Число битов в матрице может быть равно числу битов в кадре передачи цифрового сигнала. Биты в матрице располагаются во множестве секторов, и каждый из секторов может иметь множество блоков.
Каждый из секторов может содержать группу битов логического канала, и биты логических каналов могут скремблироваться.
Изобретение также обеспечивает способ радиопередачи цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: приема множества битов передаваемого цифрового сигнала; записи битов в матрицу; считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации; отображения битов на множество несущих сигналов; и передачи несущих сигналов.
Биты могут быть закодированы канальным кодированием перед шагом записи битов цифрового сигнала в матрицу. Биты также могут скремблироваться перед шагом записи битов цифрового сигнала в матрицу.
В другом аспекте изобретение обеспечивает устройство для перемежения битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, устройство, содержащее: средство для приема множества битов передаваемого цифрового сигнала; средство для записи битов в матрицу; и средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации.
Изобретение также обеспечивает устройство для радиопередачи цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, устройство, содержащее: средство для приема множества битов передаваемого цифрового сигнала; средство для записи битов цифрового сигнала в матрицу; средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации; средство для отображения битов на множество несущих сигналов; и средство для передачи несущих сигналов.
В другом аспекте изобретение обеспечивает способ для обращенного перемежения принятых битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: записи множества принятых битов цифрового сигнала в матрицу; считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации.
Изобретение также обеспечивает способ приема цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: приема множества битов цифрового сигнала; записи битов в матрицу; считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации; и использование считанных битов для генерации выходного сигнала.
Изобретение также обеспечивает устройство для обращенного перемежения битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, устройство, содержащее: средство для приема множества битов цифрового сигнала; средство для записи битов в матрицу; средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации.
В другом аспекте изобретение обеспечивает устройство для приема цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, устройство, содержащее: средство для приема множества битов цифрового сигнала; средство для записи битов цифрового сигнала в матрицу; средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации; и средство для использования считанных битов для генерации выходного сигнала.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 - функциональная блок-схема передатчика для использования в системе цифрового звукового радиовещания,
фиг.2 - схематическое представление гибридной ЧМ IBOC формы сигнала,
фиг.3 - схематическое представление расширенной гибридной ЧМ IBOC формы сигнала,
фиг.4 - схематическое представление полностью цифровой ЧМ IBOC формы сигнала,
фиг.5 - схематическое представление сектора поднесущих в DAB форме сигнала,
фиг.6 - другое схематическое представление сектора поднесущих в DAB форме сигнала,
фиг.7 - схематическое представление опорных поднесущих в нижней боковой полосе DAB формы сигнала,
фиг.8 - схематическое представление опорных поднесущих в верхней боковой полосе DAB формы сигнала,
фиг.9 - функциональная блок-схема стека протоколов, используемого в передатчике в системе цифрового звукового радиовещания,
фиг.10 - функциональная блок-схема модема/физического уровня стека протоколов, используемого в передатчике в системе цифрового звукового радиовещания,
фиг.11 - схематическое представление интерфейса между уровнями стека протоколов, используемого в передатчике в системе цифрового звукового радиовещания,
фиг.12 - схематическое представление кадра модема в DAB сигнале,
фиг.13 - схематическое представление различных кадров модема в DAB сигнале,
фиг.14, 15, 16, 17 - схематические представления вторичных поднесущих в полностью цифровом DAB сигнале,
фиг.18 - функциональная блок-схема скремблера,
фиг.19 - принципиальная схема скремблера,
фиг.20 - функциональная блок-схема кодера,
фиг.21 - функциональная блок-схема скремблера,
фиг.22 - схематическое представление матрицы перемежителя,
фиг.23 - функциональная блок-схема перемежителя, сконструированного согласно настоящему изобретению,
фиг.24 - принципиальная схема дифференциального кодера,
фиг.25 - функциональная блок-схема устройства отображения группы сигналов,
фиг.26 - функциональная блок-схема генератора OFDM сигналов,
фиг.27 - функциональная блок-схема преобразователя сигналов,
фиг.28 - функциональная блок-схема DAB модулятора.
Подробное описание изобретения
Фиг.1 изображает функциональную блок-схему передатчика 10 для использования в системе цифрового звукового радиовещания. Передатчик имеет вход 12 для приема звукового сигнала службы главной программы, вход 14 для приема данных службы идентификации станции и вход 16 для приема данных службы главной программы, данных службы дополнительной программы и данных службы вспомогательной прикладной программы. Для гибридного DAB радиовещания аналоговая версия звукового сигнала службы главной программы задерживается, как показано блоком 18, производя задержанный аналоговый звуковой сигнал на линии 20. Звуковая подсистема 22 кодирует и сжимает звуковой сигнал службы главной программы, производя закодированный сжатый цифровой сигнал на линии 24. Мультиплексная подсистема 26 обслуживания и пересылки принимает закодированный сжатый цифровой сигнал, данные службы идентификации станции, данные службы главной программы, данные службы дополнительной программы и данные службы вспомогательной прикладной программы, и подвергает указанные сигналы различным видам обработки сигнала переноса, как обсуждается ниже и представлено на фиг.1 в блоках 28, 30 и 32. Результирующие сигналы мультиплексируются мультиплексором 34 обслуживания и посылаются в подсистему 36 РЧ передачи. Цифровой сигнал на линии 38 подвергается канальному кодированию, как показано в блоке 42, а результирующий закодированный сигнал на линии 42 модулируется наряду с аналоговым звуковым сигналом, что иллюстрируется блоком 44. Затем результирующий сигнал может усиливаться и передаваться антенной 46, по меньшей мере, к одному из множества IBOC DAB приемников 48.
Для снижения скорости передачи в битах дискретизированного звукового сигнала и обработки полосового сигнала, а также для повышения устойчивости сигнала в канале передачи в системе применяется кодирование. Это позволяет передавать звуковой сигнал высокого качества плюс вспомогательные данные в сегментах полосы и при низких уровнях [мощности], которые не являются помехой для существующих аналоговых сигналов.
IBOC DAB сигналы могут передаваться в гибридном формате, включающем аналоговую модулированную несущую в комбинации с модулированными в цифровой форме несущими, или в полностью цифровом формате, в котором аналоговая модулированная несущая не используется.
Задержка разнесения обеспечивает фиксированную временную задержку в одном или двух каналах, несущих одинаковую информацию, чтобы предотвратить ослабление нестационарного канала, такое как затухание или импульсный шум.
Фиг.2 изображает схематическое представление гибридной ЧМ IBOC формы сигнала 50. Форма сигнала содержит аналоговый модулированный сигнал 52, расположенный в центре канала 54 радиосвязи, первое множество равномерно разнесенных поднесущих 56, мультиплексированных с частотным разделением ортогональных каналов, в верхней боковой полосе 58, и второе множество равномерно разнесенных поднесущих 60, мультиплексированных с частотным разделением ортогональных каналов, в нижней боковой полосе 62. Модулированные в цифровой форме поднесущие передаются на более низком уровне мощности, чем аналоговый модулированный несущий сигнал, чтобы соответствовать требуемым маскам сигнала канала. Модулированные в цифровой форме поднесущие делятся на сектора, и различные поднесущие обозначаются как опорные поднесущие. Частотный сектор представляет собой группу из 19 OFDM поднесущих, содержащих 18 поднесущих данных и одну опорную поднесущую.
Гибридная форма сигнала содержит аналоговый ЧМ-модулированный сигнал плюс модулированные в цифровой форме первичные главные поднесущие. Поднесущие расположены равномерно в разнесенных частотных местоположениях. Местоположения поднесущих нумеруются от -546 до +546. В форме сигнала фиг.2 поднесущие находятся в местоположениях от +356 до +546 и от -356 до -546. Такая форма сигнала обычно используется во время начальной переходной фазы, предшествующей преобразованию в полностью цифровую форму сигнала.
Цифровой сигнал передается в первичных главных боковых полосах на любой стороне аналогового ЧМ сигнала, как показано на фиг.2. Каждая главная боковая полоса состоит из десяти частотных секторов, которые распределены между поднесущими с 356 по 545 или с -356 по -545. Поднесущие 546 и -546 также содержатся в первичных главных боковых полосах. Амплитуда каждой поднесущей может масштабироваться амплитудным масштабным коэффициентом.
В гибридной форме сигнала цифровой сигнал передается в первичных главных (PM) боковых полосах на любой стороне аналогового ЧМ сигнала, как показано на фиг.2. Каждая PM боковая полоса состоит из десяти частотных секторов, которые распределены между поднесущими с 356 по 545 или с -356 по -545. Поднесущие 546 и -546, также содержащиеся в PM боковых полосах, являются дополнительными опорными поднесущими. Амплитуда каждой поднесущей масштабируется амплитудным масштабным коэффициентом.
Фиг.3 изображает схематическое представление расширенной гибридной ЧМ IBOC формы сигнала 70. Расширенная гибридная форма сигнала создается путем прибавления первичных расширенных боковых полос 73, 74 к первичным главным боковым полосам, присутствующим в гибридной форме сигнала. В зависимости от сервисного режима к внутреннему краю каждой первичной главной боковой полосы могут быть добавлены один, два или четыре частотных сектора.
Расширенная гибридная форма сигнала содержит аналоговый ЧМ сигнал плюс модулированные в цифровой форме первичные главные поднесущие (поднесущие +356 до +546 и от -356 до -546), а также некоторые или все первичные расширенные поднесущие (поднесущие от +280 до +355 и от -280 до -355). Такая форма сигнала обычно используется во время начальной переходной фазы, предшествующей преобразованию в полностью цифровую форму сигнала.
Каждая первичная главная боковая полоса содержит десять частотных секторов и дополнительную опорную поднесущую, охватывающую поднесущие с 356 по 546 или с -356 по -546. Верхние первичные расширенные боковые полосы содержат поднесущие с 337 по 355 (один частотный сектор), с 318 по 355 (два частотных сектора) или с 280 по 355 (четыре частотных сектора). Нижние первичные расширенные боковые полосы содержат поднесущие с -337 по -355 (один частотный сектор) , с -318 по -355 (два частотных сектора) или с -280 по -355 (четыре частотных сектора). Амплитуда каждой поднесущей может масштабироваться амплитудным масштабным коэффициентом.
Фиг.4 изображает схематическое представление полностью цифровой ЧМ IBOC формы сигнала 80. Полностью цифровая форма сигнала конструируется путем отключения аналогового сигнала, полного расширения полосы первичных цифровых боковых полос 82, 84 и добавления вторичных боковых полос 86, 88 низкой мощности в спектр, освобожденный от аналогового сигнала. В иллюстрируемом варианте воплощения полностью цифровая форма сигнала содержит модулированные в цифровой форме поднесущие в местоположениях поднесущих от -546 до +546, без аналогового ЧМ сигнала.
В дополнение к десяти главным частотным секторам все четыре расширенных частотных сектора присутствуют в каждой первичной боковой полосе полностью цифровой формы сигнала. Каждая вторичная боковая полоса также имеет десять вторичных главных (SM) и четыре вторичных расширенных (SX) частотных сектора. Однако в отличие от первичных боковых полос вторичные главные частотные сектора отображаются ближе к центру канала, а расширенные частотные сектора отображаются дальше от центра.
Каждая вторичная боковая полоса поддерживает небольшую вторичную защищенную (SP) область 90, 92, содержащую 12 OFDM поднесущих и опорные поднесущие 279 и -279. Боковые полосы называются "защищенными", поскольку они расположены в области спектра, наименее вероятно подверженной аналоговым или цифровым помехам. Дополнительная опорная поднесущая расположена в центре канала (0). Частотный сектор, соответствующий SP области, не применяется, так как SP область не содержит частотных секторов.
Каждая вторичная главная боковая полоса перекрывает поднесущие с 1 по 190 или с -1 по -190. Верхняя вторичная расширенная боковая полоса содержит поднесущие с 191 по 266, а верхняя вторичная защищенная боковая полоса содержит поднесущие с 267 по 278 плюс дополнительную опорную поднесущую 279. Нижняя вторичная расширенная боковая полоса содержит поднесущие с -191 по -266, а нижняя вторичная защищенная боковая полоса содержит поднесущие с -267 по -278 плюс дополнительную опорную поднесущую -279. Полный частотный диапазон всего полностью цифрового спектра составляет 396803 Гц. Амплитуда каждой поднесущей может масштабироваться амплитудным масштабным коэффициентом. Амплитудный масштабный коэффициент вторичных боковых полос может выбираться пользователем. Любой один из четырех может быть выбран для применения к вторичным боковым полосам.
Различные формы DAB сигнала обеспечивают гибкое средство перехода к системе цифрового радиовещания за счет обеспечения трех форм сигнала новых типов: гибридный, расширенный гибридный и полностью цифровой. Гибридный и расширенный гибридный типы сохраняют аналоговый ЧМ сигнал, тогда как полностью цифровой тип не сохраняет. Все три типа формы сигнала согласуются с текущей выделенной маской спектральных излучений.
Цифровой сигнал модулируется с использованием мультиплексирования с частотным разделением ортогональных каналов (OFDM). OFDM представляет собой параллельную схему модуляции, в которой поток данных модулирует большое число ортогональных поднесущих, передающихся одновременно. OFDM является неотъемлемо гибкой схемой, легко позволяющей обеспечить отображение логических каналов на различные группы поднесущих.
В гибридной форме сигнала цифровой сигнал передается в первичных главных (PM) боковых полосах на любой стороне аналогового ЧМ сигнала в гибридной форме сигнала. Уровень мощности каждой боковой полосы значительно ниже полной мощности аналогового ЧМ сигнала. Аналоговый сигнал может быть монофоническим или стереофоническим, и может включать каналы санкционирования вспомогательных коммуникаций (SCA).
В расширенной гибридной форме сигнала ширина полосы гибридных боковых полос может расширяться по направлению к аналоговому ЧМ сигналу, увеличивая пропускную способность цифровой передачи. Указанный дополнительный спектр, помещенный во внутренний край каждой первичной главной боковой полосы, называется первичной расширенной (PX) боковой полосой.
При полностью цифровой форме сигнала аналоговый сигнал удаляется, и ширина полосы первичных цифровых боковых полос полностью расширяется, как в расширенной гибридной форме сигнала. Кроме того, такая форма сигнала позволяет передавать вторичные боковые полосы низкой мощности в спектр, освобожденный от аналогового ЧМ сигнала.
OFDM поднесущие компонуются в частотные сектора. Каждый частотный сектор состоит из восемнадцати поднесущих данных и одной опорной поднесущей, как показано на фиг.5 (порядок размещения А) и фиг.6 (порядок размещения B). Положение опорной поднесущей (порядок размещения А или B) варьируется с местоположением частотного сектора в спектре.
Кроме опорных поднесущих, постоянно находящихся в каждом частотном секторе, в зависимости от сервисного режима, в спектр включается до пяти дополнительных опорных поднесущих с номерами поднесущих -546, -279, 0, 279 и 546. Полным эффектом является регулярное распределение опорных поднесущих по спектру. Для удобства обозначений каждой опорной поднесущей присваивается уникальный идентификационный номер между 0 и 60. Все опорные поднесущие нижних боковых полос показаны на фиг.7. Все опорные поднесущие верхних боковых полос показаны на фиг.8. Фигуры показывают зависимость между номерами опорных поднесущих и номерами OFDM поднесущих.
Каждый спектр, показанный на чертежах, имеет номера поднесущих и центральную частоту некоторых ключевых OFDM поднесущих. Центральная частота поднесущей вычисляется путем умножения номера поднесущей на разнесение OFDM поднесущих, Δf. Центр поднесущей 0 расположен на частоте 0 Гц. В этом контексте центральная частота является относительной к радиочастотному (RF, РЧ) выделенному каналу.
Фиг.9 изображает функциональную блок-схему уровней 100 протоколов обработки сигналов передатчика для использования в системе цифрового звукового радиовещания. Фиг.9 иллюстрирует, как сигналы управления и сигналы информации проходят через различные уровни стека протоколов для генерации сигнала на стороне радиовещательного передатчика.
Система может быть использована, чтобы обеспечить различные услуги, включая службу идентификации станции (SIS) и службу вспомогательной прикладной программы (AAS), что иллюстрируется блоками 102 и 104.
Интерфейс 106 службы данных принимает сигналы SIS и AAS, что иллюстрируется стрелками 108 и 110. Приложение 112 главной программы также поддерживает сигнал данных службы главной программы (MPS), что показано стрелкой 114. Интерфейс службы данных выводит данные в мультиплексор 116 каналов, который выдает кадры передачи, как иллюстрируется стрелкой 118, для использования системой 120 радиочастотной передачи.
Служба главной программы сохраняет существующие форматы аналогового радиопрограммирования и в аналоговой, и в цифровой передаче. Кроме того, служба главной программы может иметь цифровые данные, которые непосредственно коррелируют с программированием звукового сигнала. АМ и ЧМ системы совместно используют общий стек протоколов системы. АМ и ЧМ системы отличаются в первую очередь в модеме/физическом уровне, обозначенном как уровень 1 (L1). Верхние уровни являются общими для обеих АМ и ЧМ систем.
Служба SIS обеспечивает информацию управления и идентификации, которая косвенно содействует пользователю в поиске и выборе цифровых радиостанций и поддерживающих их служб. Служба SIS принимает входы со всех других приложений, так что их статус может передаваться по радио по логическим каналам L1 уровня первичной службы данных (PIDS) и/или по логическим каналам L1 уровня вторичной службы данных (SIDS). Служба AAS позволяет виртуально функционировать одновременно неограниченному числу клиентов и специализированных цифровых приложений. В дальнейшем в любое время могут быть добавлены вспомогательные прикладные программы.
Фиг.10 изображает функциональную блок-схему обработки модема/физического уровня 1. Аудиоданные и данные проходят от более высоких уровней протокола к физическому уровню, модему, через множество точек доступа к службе (SAP) уровня 1 (160).
L1 SAP задает интерфейс между уровнем 2 и уровнем 1 стека протоколов системы. Каждый канал входит на уровень 1 в дискретных кадрах передачи, с уникальным размером и скоростью передачи, определенными сервисным режимом. Кадры передачи, которые несут информацию от уровня 2, называются L1 модулями данных обслуживания (SDU).
Концепция логических каналов и их функции является центральной для перемещения и передачи данных через IBOC систему. Логический канал представляет собой путь (прохождения) сигнала, который проводит SDU модули уровня 1 через уровень 1 с заданным классом обслуживания. На фиг.10 логические каналы обозначаются символами, такими как P1, PIDS, S1 и т.п. Подчеркивание указывает, что данные в логическом канале форматируются как вектор.
Скремблирование располагает в случайном порядке цифровые данные в каждом логическом канале до "отбелки" и подавляет периодичность сигналов, когда форма сигнала демодулируется в обычном аналоговом ЧМ демодуляторе. Биты в каждом логическом канале переставляются, чтобы расположить в случайном порядке данные временной области и способствовать синхронизации приемника. Скремблирование используется для предотвращения длинных потоков единиц и нулей, или периодических конфигураций данных, которые могли бы вызвать трудности в процессе синхронизации или непредусмотренные помехи, обусловленные более высокими частотными составляющими в модулированном сигнале. Скремблирование часто выполняется на уровне модуляции после кодирования. Однако скремблирование в предпочтительном варианте воплощения данной системы выполняется в логическом канале перед кодированием для удобства, в этом случае биты информации переставляются, что приводит к отчасти скремблированному модулированному сигналу. Другая выгода скремблирования в логическом канале состоит в том, что может использоваться несколько более низкий уровень защиты, поскольку приемник должен знать код шифрования для декодирования данных.
Входами в скремблеры являются активные логические каналы из L1 SAP, выбранные сервисным режимом. Выходами скремблера являются кадры передачи скремблированных битов для каждого из активных логических каналов. Скремблер генерирует псевдослучайный код, который суммируется по модулю 2 с векторами входных данных. Генератор кода представляет собой линейный сдвиговый регистр с обратной связью.
Канальное кодирование имеет функции скремблирования, канального кодирования и перемежения, показанные на фиг. 10. Каждый логический канал скремблируется и кодируется отдельно и параллельно. Все параллельные скремблеры являются идентичными, но работают на разных скоростях передачи, в зависимости от активного сервисного режима. Каждый скремблер генерирует последовательность скремблирования максимальной длины, используя линейный сдвиговый регистр с обратной связью с примитивным многочленом. Заданный бит скремблированного кадра передачи генерируется сложением по модулю 2 ассоциированного входного бита с соответствующим битом последовательности скремблирования.
Уровень 1 ЧМ системы конвертирует информацию и управление системой из уровня 2 (L2) в ЧМ форму сигнала для передачи в ОВЧ полосе. Информация и управление перемещаются в дискретных кадрах передачи через множественные логические каналы через точку доступа к службе (SAP) уровня 1. Указанные кадры передачи также называются модулями данных обслуживания (SDU) уровня 1.
Для каждого частотного сектора поднесущие данных с d1 по d18 переносят L1 модули, тогда как опорные поднесущие переносят управление системой. Поднесущие нумеруются от 0 на центральной частоте до ±546 на любом из концов распределения частот каналов.
Модули L1 SDU варьируются по размеру и формату в зависимости от сервисного режима. Сервисный режим, главная составляющая управления системой, определяет характеристики передачи каждого логического канала. После оценки требований приложения-кандидата, более высокие уровни протокола выбирают сервисные режимы, которые наиболее подходящим образом компонуют логические каналы. Требования также являются критериями для выбора. Они включают выбор между гибридными и полностью цифровыми сигналами, протяженностью полос в случае гибридного сигнала или, отдельно, с полностью цифровым сигналом, требуемую устойчивость сбора данных, достаточное время ожидания и требуемое качество сигнала. Множество логических каналов отражает свойственную гибкость системы, которая поддерживает одновременную доставку различных классов цифровых аудиосигналов и цифровых данных.
Уровень 1 также принимает управление системой с уровня 2 для использования системным управляющим процессором уровня 1. Канал управления системой (SCCH) переносит информацию управления и статуса. Управление первичным и вторичным сервисным режимом, выбор амплитудного масштабного коэффициента и выбор P3 перемежителя посылаются из уровня 2 на уровень 1, тогда как информация синхронизации посылается из уровня 1 на уровень 2.
Последовательность данных управления системой представляет собой последовательность битов, предназначенных для каждой опорной поднесущей, представляющей различные компоненты управления системой, передаваемые между уровнем 1 и уровнем 2. Несколько битов последовательности данных управления системой, обозначенных "зарезервированными", управляются с уровней выше L1 через первичный зарезервированный интерфейс данных управления и вторичный зарезервированный интерфейс данных управления.
Сервисный режим является специфической конфигурацией рабочих параметров, задающих пропускную способность, уровень рабочих характеристик и выбранные логические каналы. Сервисные режимы диктуют все допустимые конфигурации логических каналов. Всего имеется одиннадцать сервисных режимов. Семью первичными сервисными режимами являются режимы MP1, MP2, MP3, MP4, MP5, MP6 и MP7. Они конфигурируют первичные логические каналы. Четыре вторичных сервисных режима - MS1, MS2, MS3 и MS4. Они конфигурируют вторичные логические каналы.
Логический канал представляет собой путь (прохождения) сигнала, который проводит L1 SDU модули в кадрах передачи в уровень 1 с заданным классом обслуживания, определяемым сервисным режимом. Уровень 1 ЧМ радиоинтерфейса обеспечивает десять логических каналов для протоколов более высоких уровней. В каждом сервисном режиме используются не все логические каналы.
Имеется четыре первичных логических канала, которые используются с обеими формами сигналов - гибридной и полностью цифровой. Они обозначаются как P1, P2, P3 и PIDS. Таблица 1 показывает приблизительную скорость передачи информации, поддерживаемую каждым первичным логическим каналом, как функцию первичного сервисного режима.
Имеется шесть вторичных логических каналов, которые используются только с полностью цифровой формой сигнала. Они обозначаются как S1, S2, S3, S4, S5 и SIDS. Таблица 2 показывает приблизительную скорость передачи информации, поддерживаемую каждым вторичным логическим каналом, как функцию вторичного сервисного режима.
Логические каналы с P1 по P3 и с S1 по S5 предназначены, чтобы передавать аудиоданные и данные, тогда как первичная служба данных IBOC (PIDS) и вторичная служба данных IBOC (SIDS) предназначены, чтобы переносить информацию службы данных IBOC (IDS).
Рабочие характеристики каждого логического канала полностью описываются тремя характеристическими параметрами: перенос, время ожидания и устойчивость. Составляющими указанных характеристических параметров являются канальное кодирование, спектральное распределение, глубина перемежения и задержка разнесения. Сервисный режим однозначно конфигурирует три указанные составляющие в пределах уровня 1 для каждого активного логического канала, тем самым определяя соответствующие характеристические параметры. Кроме того, сервисный режим определяет формирование кадров и синхронизацию кадров передачи по каждому активному логическому каналу.
Некоторые шаги обработки, показанные на фиг.10, обозначены нижним индексом логических каналов. Например, обозначения логических каналов помечаются нижними индексами "S" после скремблирования и "G" после канального кодирования. Кроме того, штрихованное обозначение (например, P1'G) указывает, что логический канал обрабатывается иначе, чем "не штрихованный" канал, и предназначен для передачи в другой части спектра в пределах выделенной ширины полосы. Одно подчеркивание для имени логического канала указывает на факт, что данные проходят через различные функции как вектора. Каждый логический канал имеет специально предназначенный для него скремблер и канальный кодер.
L1 SAP 160 задает интерфейс между уровнем 2 и уровнем 1 стека протоколов системы. Каждый канал входит на уровень 1 в дискретных кадрах передачи, с уникальным размером и скоростью передачи, определенными сервисным режимом. Кадры передачи, которые несут информацию от уровня 2, называются как L1 модули данных обслуживания (SDU).
Функция скремблирования, иллюстрируемая блоком 162, располагает в случайном порядке цифровые данные в каждом логическом канале, подавляя периодичность сигналов. На выходе функции скремблирования вектора логических каналов сохраняют свою идентичность, но помечаются нижним индексом "S" (например, P1'S).
Канальное кодирование, иллюстрируемое блоком 164, использует сверточное кодирование, добавляя избыточность в цифровые данные в каждом логическом канале для улучшения его надежности в присутствии искажения канала. Канальное кодирование используется для добавления избыточности в каждый из логических каналов для улучшения надежности передаваемой информации. Частота кодов задает увеличение служебных данных на закодированном канале, получающемся в результате канального кодирования. Частота кодов представляет собой отношение числа информационных битов к полному числу битов после кодирования.
Сверточное кодирование представлено в форме канального кодирования с прямым исправлением ошибок, которое вставляет биты кодирования в непрерывный поток информационных битов, формируя прогнозируемую структуру. В отличие от блочного кодера, сверточный кодер имеет память, и его выход представляет собой функцию текущего и предыдущего входов.
Размер векторов логических каналов увеличивается обратно пропорционально частоте кодов. Частота кодов задает увеличение служебных данных на закодированном канале, получающемся в результате канального кодирования. Она представляет собой отношение числа информационных битов к полному числу битов после кодирования.
Методы кодирования могут конфигурироваться сервисным режимом. Задержка разнесения также накладывается на выбранные логические каналы. Задержка разнесения обеспечивает фиксированную временную задержку в одном из двух каналов, несущих такую же информацию, чтобы устранить искажения стационарного канала, такие как замирание и импульсный шум.
На выходе канального кодера вектора логических каналов сохраняют свою идентичность, но теперь помечаются нижним индексом "G" (например, P1'G). В нескольких сервисных режимах P1 и S1 разделяются для обеспечения задержанной и не задержанной версии на выходе.
Перемежение по времени и частоте, показанное блоком 166, используется для подавления эффектов пакетных ошибок. Методы перемежения специально приспосабливаются для среды с ОВЧ замираниями и могут конфигурироваться сервисным режимом. Статистические данные замирания вследствие многолучевого распространения в ОВЧ канале, наряду с взаимными помехами смежных каналов, затрагивает большую группу поднесущих, например, верхнюю боковую полосу или нижнюю боковую полосу, или части указанных полос. Перемежение приводит к такому размещению кодовых битов, что остальные хорошие кодовые биты (незатронутые помехами) могут приспосабливать приемлемый хороший "прошитый" некатастрофический код. Более того, статистические данные замирания вследствие многолучевого распространения в типичном мобильном ОВЧ канале приводят к замираниям, которые являются избирательными по частоте, и варьируются во времени со степенью замирания, которая пропорциональна скорости перемещения транспортного средства. Эти статистические данные замирания во времени и по частоте влияют на временной диапазон перемежителя и на частотное перемежение кодовых битов. Частотное перемежение используется в OFDM схеме. Такое перемежение приводит к значительно более устойчивой работе в канале. В указанном процессе логические каналы теряют свою идентичность. Выход перемежителя структурируется в формате матрицы. Каждая матрица состоит из одного или нескольких логических каналов и ассоциируется с конкретной частью передаваемого спектра. Обозначения матрицы перемежителя отражают спектральное распределение. Например, 
отображается на первичную главную часть спектра, а 
отображается на вторичную расширенную (SX) часть спектра.
Обработка системного управления, иллюстрируемая блоком 168, генерирует матрицу последовательностей данных системного управления, которая содержит управление и статус (как, например, сервисный режим) для радиовещания на опорных поднесущих. Упомянутая матрица данных обозначается как 
для "опорных частот".
Отображение OFDM поднесущих, показанное в блоке 170, присваивает матрицы перемежителя и матрицу системного управления OFDM поднесущим. Одна строка матрицы каждого активного перемежителя обрабатывается на каждом OFDM символе Ts, производя один выходной вектор X, который является частотным представлением сигнала. Отображение специально адаптируется для неоднородной среды с помехами и является функцией сервисного режима. Для того чтобы обеспечить возможность последующего обращенного перемежения и декодирования в различных режимах, необходима некоторая информация управления в приемнике. Информация управления, как правило, не перемежается.
При генерации OFDM сигналов, показанной в блоке 172, генерируется цифровая часть ЧМ формы сигнала временной области. Входные вектора преобразуются в сформированный полосовой импульс временной области, yn(t), задающий один OFDM символ.
Подсистема передачи, показанная в блоке 174, форматирует полосовой сигнал для передачи по ОВЧ каналу. Главные субфункции включают конкатенацию символов и преобразование с повышением частоты. Кроме того, при передаче гибридной формы сигнала указанная функция модулирует аналоговый источник и комбинирует его с цифровым сигналом, формируя составной гибридный сигнал, s(t), готовый для передачи.
Расширенная гибридная форма сигнала создается путем прибавления первичных расширенных боковых полос к первичным главным боковым полосам, присутствующим в гибридной форме сигнала, как показано на фиг.3. В зависимости от сервисного режима к внутреннему краю каждой первичной главной боковой полосы могут быть добавлены один, два или четыре частотных сектора.
Каждая первичная главная боковая полоса содержит десять частотных секторов и дополнительную опорную поднесущую, охватывающую поднесущие с 356 по 546 или с -356 по -546. Верхние первичные расширенные боковые полосы содержат поднесущие с 337 по 355 (один частотный сектор), с 318 по 355 (два частотных сектора) или с 280 по 355 (четыре частотных сектора). Нижние первичные расширенные боковые полосы содержат поднесущие с -337 по -355 (один частотный сектор) , с -318 по -355 (два частотных сектора) или с -280 по -355 (четыре частотных сектора). Амплитуда каждой поднесущей масштабируется амплитудным масштабным коэффициентом. Имеется согласование между значимостью закодированных битов и секторами, которые считаются наиболее подверженными искажениям. Так, более значащие кодовые биты располагаются в более защищенных секторах.
Полностью цифровая форма сигнала конструируется путем отключения аналогового сигнала, полного расширения полосы первичных цифровых боковых полос и добавления вторичных боковых полос низкой мощности в спектр, освобожденный от аналогового сигнала. Спектр полностью цифровой формы сигнала показан на фиг.4.
Канал управления системой (SCCH) проходит дискретные кадры передачи информации управления и статуса между уровнем 2 и уровнем 1. Информация управления, прошедшая с уровня 2 на уровень 1, включает управление первичным сервисным режимом (PSM), управление вторичным сервисным режимом (SSM) и выбор амплитудного масштабного коэффициента (ASF). Информация статуса, прошедшая с уровня 2 на уровень 1, является выбором P3 перемежителя (P3IS) (только для расширенной гибридной и полностью цифровой форм сигнала). Информация статуса, прошедшая с уровня 1 на уровень 2, состоит из абсолютного номера L1 кадра (ALFN) и счета L1 блоков (BC). Кроме того, несколько битов последовательности данных управления системой, обозначенных "зарезервированными", управляются с уровней выше L1 через первичный зарезервированный интерфейс данных управления и вторичный зарезервированный интерфейс данных управления. Эта информация статуса и счет L1 блоков, а также индикаторы состояния информации управления (за исключением ALFN) передаются по радио на опорных поднесущих.
Сервисные режимы диктуют конфигурацию и рабочие характеристики логических каналов. Имеется два базовых типа сервисных режимов: первичный, который конфигурирует первичные логические каналы, и вторичный, который конфигурирует вторичные логические каналы.
Все формы сигналов требуют задания как первичного, так и вторичного сервисных режимов. Если вторичные боковые полосы не присутствуют, то вторичный сервисный режим устанавливается на "Никакой". В одном из вариантов воплощения системы одиннадцать сервисных режимов поддерживают передачу различных комбинаций и классов цифровых аудиоданных и данных.
Активные первичные сервисные режимы (PSM) обозначаются как MP1, MP2, MP3, MP4, MP5, MP6 и MP7. Активные вторичные сервисные режимы (SSM) обозначаются как MS1, MS2, MS3 и MS4.
Первичный сервисный режим обеспечивает обратную совместимость. Обратная совместимость гарантирует, что любые новые режимы работы по-прежнему будут поддерживать первичный сервисный режим, который может быть декодирован любым приемником. Для первичного сервисного режима битовые присваивания, большие, чем двоичное число 000110, резервируются для будущего расширения. Однако, чтобы гарантировать обратную совместимость, все зарезервированные первичные сервисные режимы должны сохранять обратную совместимость с одним из сервисных режимов MP1-MP6. Как минимум, обратная совместимость включает PIDS логический канал, последовательность данных управления системой (матрица R), передаваемую на опорных поднесущих, и, по меньшей мере, один логический канал, который может поддерживать цифровые аудиоданные среднего качества. Любой сервисный режим, который является обратно совместимым с гибридными сервисными режимами MP1-MP4, также является гибридным сервисным режимом, и вторичный сервисный режим должен устанавливаться на "Никакой".
Первичный сервисный режим может поддерживать обратную совместимость с первичными сервисными режимами MP5 и MP6 в одной или двух конфигурациях. Могут поддерживаться оба логических канала P1 и P1' или только один P1'.
При радиопередаче вторичных боковых полос в полностью цифровой форме сигнала требуются оба сервисных режима, и первичный, и вторичный. Сервисные режимы с MP1 по MP4 являются недействительными для полностью цифровой формы сигнала. При радиопередаче полностью цифровой формы сигнала только первичные сервисные режимы с MP5 по MP7 могут быть спарены с вторичными сервисными режимами с MS1 по MS4. Допустима любая комбинация упомянутых первичных и вторичных сервисных режимов.
Управление первичным сервисным режимом (PSM) и управление вторичным сервисным режимом (SSM) принимаются с уровня 2 через канал управления системой (SCCH) со скоростью передачи Rf. Изменения сервисного режима осуществляются только на границе L1 кадра. Однако, не все изменения сервисного режима могут действовать неразрывно (без разрыва службы уровня 1).
В сервисных режимах MP2 - MP5 и MP7, P3 логический канал может применять либо короткую, либо длинную глубину перемежителя (временной интервал). Длинная глубина перемежителя является более устойчивой, чем короткая глубина перемежителя. Однако длинная глубина перемежителя (приблизительно 1,48 секунды) приводит к длительному времени декодирования, что воздействует на время настройки приемника, через которое могут быть услышаны аудиоданные. Такое длительное время настройки в некоторых случаях неприемлемо, так что используется короткая глубина перемежителя.
Длинный или короткий перемежитель является относительным термином, в отношении к длине модуля данных протокола PDU. Короткий перемежитель может заключать некоторое количество битов PDU сигнала, тогда как длинный перемежитель может заключать биты из нескольких последовательных PDU модулей. Длина длинного перемежителя является неким параметром. Имеется некоторый компромисс между устойчивостью и задержкой доступности содержания. Если задержка считается более важным фактором в некоторое время для конкретного пользователя в конкретном случае, то может быть выбран короткий перемежитель, что приводит к ограниченной устойчивости. Если более важным фактором при заданном времени и комбинации содержания считается устойчивость, то может быть выбран длинный перемежитель.
Выбор P3 перемежителя (P3IS) принимается с уровня 2 через SCCH канал. Когда система осуществляет передачу в сервисных режимах MP1 и MP7, этот бит игнорируется L1 уровнем. Когда состояние P3IS изменяется (что обнаруживается на границе L1 кадра) при передаче в сервисных режимах MP2 - MP5 или MP7, будет иметь место прерывность передачи логического P3 канала. Изменения состояния P3IS не влияют на работу любого другого логического канала.
Передаваемый сигнал может рассматриваться как последовательность уникальных L1 кадров длительностью Tf. Кадр передачи представляет собой упорядоченную, одномерную совокупность битов данных специфической длины, возникающих на уровне 2, сгруппированных для обработки через логический канал. Чтобы привести все передачи к абсолютному времени, каждый L1 кадр связывается с абсолютным номером L1 кадра (ALFN). Указанная универсальная схема нумерации кадров предполагает, что начало ALFN 0 имеет место в 00:00:00 по универсальной шкале времени 6 января 1980 г. Начало каждого последующего L1 кадра имеет место в моменты времени, равные точному целому кратному числу от Tf после того момента времени. Текущий номер ALFN может быть двоичным числом, определенным путем вычитания стартового времени GPS (00:00:00 6 января 1980г.) из текущего GPS времени (учитывая GPS эпоху), выражая разность в секундах и умножая результат на скорость передачи кадров, Rf. Новая GPS эпоха начинается каждые 1024 недель. Вторая эпоха началась в полночь с 21 на 22 августа 1999.
Номер ALFN, который проходит к уровню 2 через SCCH канал со скоростью передачи кадров, Rf, используется для расписания доставки программирования в предельное время. Он не передается по радио как часть передаваемого сигнала.
Каждый кадр L1 может рассматриваться как включающий шестнадцать L1 блоков длительностью Tb. Счет L1 блоков (BC) показывает положение текущего L1 блока в L1 кадре. Счет L1 блоков, равный 0, означает старт L1 кадра, тогда как BC = 15 означает финал L1 блока в L1 кадре.
Счет BC проходит к уровню 2 через SCCH канал со скоростью передачи кадров, Rb. Он передается по радио на опорных поднесущих и используется приемником для содействия в синхронизации.
Иллюстрация зависимости L1 блоков к L1 кадрам показана на фиг.11. Первичные боковые полосы и вторичные боковые полосы независимо масштабируются по амплитуде. Масштабные коэффициенты первичной боковой полосы, a0 и a1, являются фиксированными масштабными коэффициентами, определяемыми выбором сервисного режима. Один из четырех амплитудных масштабных коэффициентов, с a2 по a5, выбирается радиовещательным передатчиком для применения ко всем вторичным боковым полосам. Выбор амплитудного масштабного коэффициента (ASF) вторичной боковой полосы принимается с L2 через SCCH канал. Когда происходит передача гибридной или расширенной гибридной формы сигнала, данная область игнорируется. Когда происходит передача полностью цифровой формы сигнала, изменения ASF могут осуществляться неразрывно на границе L1 кадра без прерывности или разрыва службы уровня 1.
Первичная последовательность данных управления системой содержит три бита, обозначенных зарезервированными, а вторичная последовательность данных управления системой содержит шесть битов, обозначенных зарезервированными. Упомянутые биты управляются с уровней выше L1 через первичный зарезервированный интерфейс данных управления и вторичный зарезервированный интерфейс данных управления.
Логический канал представляет собой путь (прохождения) сигнала, который проводит SDU модули уровня 1 через уровень 1 с заданным классом обслуживания. Первичные логические каналы обозначаются символами, такими как P1, P2, P3 и PIDS. Вторичные логические каналы обозначаются символами, такими как S1, S2, S3, S4, S5 и SIDS. Логические каналы задаются их характеристическими параметрами и конфигурируются сервисным режимом.
Для заданного сервисного режима класс обслуживания конкретного логического канала может уникально количественно описываться тремя характеристическими параметрами: перенос, время ожидания и устойчивость. Решающими факторами характеристических параметров являются скорость канальных кодов, глубина перемежителя, задержка разнесения и спектральное распределение.
Перенос задает пропускную способность логического канала. Блочно-ориентированные операции уровня 1 (как, например, перемежение), требуют, чтобы он обрабатывал данные в дискретных кадрах передачи, а не в непрерывных потоках. В результате пропускная способность определяется в терминах размера кадра передачи (в битах) и частоты смены кадров передачи (в Гц или в числе кадров передачи в секунду). Такое формирование кадров эффективно задает упорядочение SDU модулей L1 уровня.
Каждый кадр передачи уникально идентифицируется своим номером кадра передачи, Fn m1:m2, где n представляет собой ALFN номер, с которым ассоциируется кадр передачи, а m1:m2 представляет собой BC диапазон, который охватывается кадром передачи в пределах кадра n уровня L1. Таким образом, BC диапазон указывает положение кадра передачи внутри кадра уровня L1. Номер кадра передачи не передается по радио как часть передаваемого радиосигнала высокой плотности.
Все кадры передачи проводятся через уровень 1 на одной из трех частот смены кадров:
- частота смены кадров уровня L1, 
- частота смены кадров уровня L1, 
- частота смены кадров уровня L1, 
Отношение частоты смены кадров передачи к частоте смены кадров уровня L1 называется модулем кадров передачи. Для модуля кадров передачи, равного 1, BC диапазон всегда составляет 0:15. Для модуля кадров передачи, равного 16, BC диапазон всегда составляет целое число между 0 и 15. Передача сигналов между уровнем 1 и уровнем 2 иллюстрируется на фиг.11. Зависимости частот смены кадров передачи иллюстрируются на фиг.12.
Фиг.13 иллюстрирует неразделенный кадр 180 передачи, кадр 182 передачи, деленный на пары блоков, и кадр передачи 184, деленный на блоки.
Спектральное распределение и скорость передачи канальных кодов определяют перенос логического канала, поскольку спектральное распределение ограничивает производительность, а служебные данные кодирования ограничивают пропускную способность информации. Глубина перемежителя также является неким коэффициентом, поскольку кадры передачи обычно проводятся через уровень 1 на частотах, соответствующих глубине перемежителя их логического канала.
Время ожидания представляет собой задержку, которую логический канал вносит в кадр передачи, когда он проходит уровень 1. Время ожидания логического канала задается как сумма глубины перемежителя и задержки разнесения. Оно не включает ни задержки обработки на уровне 1, ни задержки, внесенные в верхних уровнях.
Глубина перемежителя определяет величину задержки, внесенной в логический канал перемежителем. Один вариант воплощения системы применяет три глубины перемежителя: L1 блок, пара L1 блоков и L1 кадр. Задержка разнесения также используется в некоторых логических каналах.
Более высокие уровни присваивают информацию логическим каналам с требуемым временем ожидания через выбор сервисного режима. Для системы специфицируется шесть времен ожидания.
Устойчивость представляет собой способность логического канала противостоять искажениям канала, таким как шум, помехи и замирание. Для уровня 1 ЧМ радиоинтерфейса имеется одиннадцать относительных степеней устойчивости. Устойчивость степени 1 показывает очень высокий уровень сопротивления к искажениям канала, тогда как устойчивость степени 11 показывает более низкие допустимые отклонения для ошибок, наведенных каналом. Как и в случае времени ожидания, уровень 2 должен определять требуемую устойчивость логического канала перед выбором сервисного режима.
Устойчивость логического канала определяют спектральное распределение, скорость передачи канальных кодов, глубина перемежителя и задержка разнесения. Спектральное распределение действует на устойчивость путем установки относительного уровня мощности, спектральной помехозащищенности и частотного разнесения логического канала. Канальное кодирование увеличивает устойчивость путем введения избыточности в логический канал. Глубина перемежителя влияет на характеристики в многолучевом замирании, тем самым влияя на устойчивость логического канала. Наконец, некоторые логические каналы в некоторых сервисных режимах задерживают кадры передачи на фиксированную длительность, чтобы реализовать временное разнесение. Указанная задержка разнесения также влияет на устойчивость, поскольку она подавляет эффекты радиоканала мобильной связи.
Информационная пропускная способность логического канала в точке SAP уровня L1 может быть вычислена, используя упомянутые таблицы и следующую формулу:
пропускная способность (бит/с) = размер кадра передачи (биты) - частота смены кадров передачи (Гц)
Для заданного сервисного режима каждый логический канал применяется к группе OFDM поднесущих или частотных секторов, как показано на фиг.14-17. На этих фигурах отмеченные частоты представляют смещения от центральной частоты канала.
Логические каналы совместно используют общую привязку ко времени, так что все кадры передачи точно выстраиваются, когда они входят в точку SAP уровня L1. Каждому кадру передачи присваивается уникальный номер кадра передачи, Fn m1:m2, где n представляет собой ALFN номер, а m1:m2 представляет собой BC диапазон, который указывает положение кадра передачи внутри кадра уровня L1. Такая схема нумерации позволяет соотносить все кадры передачи с абсолютным временем передачи.
Фиг.18-20 показывают синхронизацию и выстраивание всех кадров передачи, принятых в точке L1 SAP для каждого сервисного режима. Диаграммы иллюстрируют, что в зависимости от сервисного режима логические каналы несут информацию в кадрах передачи варьирующейся длительности: L1 кадр (Tf), пара L1 блоков (Tp) или L1 блок (Tb). Каждая диаграмма охватывает несколько L1 кадров вблизи границы произвольного L1 кадра при номере ALFN n. На границе каждого кадра кадры передачи точно выстраиваются. Точка доступа к службе (SAP) уровня 1 представляет собой параметризованный концептуальный интерфейс между уровнем 2 и уровнем 1, который является общим для обеих АМ и ЧМ систем. Он служит для содействия пониманию структуры стека протоколов. Он не требует специального исполнения, но обеспечивает формальное определение служб, которые проходят между уровнем 1 и уровнем 2, и их использование.
Каждая точка SAP описывается с использованием примитивов. Каждый примитив описывает обмен информации (управления и/или содержания пользователя) конкретного типа со специфическим L1 логическим каналом или самим L1 уровнем. Содержание информации L2 пользователя, которое должно доставляться неизменным в модуль приемника, называется модулем данных обслуживания, или SDU. Модули SDU запрашиваются L1 уровнем, используя примитив IND (индикации), утвержденный уровнем L1. Уровень отвечает примитивом RESP (отклика), несущим запрашиваемые данные. Другой обмен информацией между уровнем 1 и уровнем 2 представляет собой информацию управления, и она может передаваться или не передаваться как часть формы сигнала.
Биты в каждом логическом канале скремблируются в каждом логическом канале, чтобы располагать в случайном порядке данные временной области и содействовать синхронизации приемника. Как показано на фиг.18, существует десять параллельных скремблеров, по одному на каждый канал.
Входами в скремблеры являются активные логические каналы из L1 SAP, выбранные сервисным режимом. Указанные входы доставляются в дискретных кадрах передачи. Выходы скремблеров представляют собой кадры передачи скремблированных битов для каждого из активных логических каналов. Упомянутые кадры передачи передаются на обработку канального кодирования для прямого исправления ошибок.
Все параллельные скремблеры являются идентичными, но действуют с различными скоростями, в зависимости от активного сервисного режима. Принципиальная схема скремблера показана на фиг.19. Каждый скремблер генерирует последовательность скремблирования максимальной длины, используя линейный сдвиговый регистр 190 с обратной связью с примитивным многочленом P(x)=1⊕x2⊕x11. Данный бит скремблированного кадра передачи генерируется по модулю 2 путем сложения ассоциированного входного бита с соответствующим битом последовательности скремблирования.
Первый бит скремблированного кадра передачи генерируется по модулю 2 путем сложения первого бита входного кадра передачи со скремблированным битом, генерированным, когда сдвиговый регистр устанавливается в исходное состояние. Затем процесс продолжается до тех пор, пока не будет скремблирован последний бит входного кадра передачи.
Канальное кодирование улучшает рабочие характеристики системы путем увеличения устойчивости сигнала в присутствии искажений канала. Как показано на фиг.20, процесс канального кодирования характеризуется двумя главными операциями: временная задержка 200 (для задержки разнесения и упорядочения передачи) и сверточное кодирование 202.
Входами для процесса канального кодирования являются кадры передачи скремблированных битов, переносимых через активные логические каналы. Выходами процесса канального кодирования являются кадры передачи закодированных битов, ассоциированных с каждым из активных логических каналов. Выходные кадры передачи передаются к функции перемежения.
В следующем секторе для удобства обозначения векторы логических каналов на конкретной стадии обработки представлены в сокращенном обозначении их нижним индексом.
В зависимости от сервисного режима логические каналы P1 и S1 могут быть разделены на два канала и задержаны, когда они вступают в процесс канального кодирования. Задержка обеспечивает временное разнесение для искажаемых каналов. Значение задержки разнесения является фиксированным и равным Ndd·Tf, где Ndd представляет собой число кадров передачи, а Tf представляет собой длительность кадра передачи. Дополнительная задержка, называемая упорядочение передачи, вносится в сигналы с задержкой разнесения, чтобы гарантировать, что задержанные каналы (P1' и S1') точно расположены во времени относительно незадержанных каналов (P1 и S1) с таким же содержанием, чтобы согласовать разнесение, накопившееся в приемнике.
Сверточное кодирование включает три первичных операции: генерация материнского кода, прошивание и перекодировку. Каждая из этих операций описана ниже.
Сверточное кодирование применяет выбор порождающего многочлена для формирования группы материнских кодов. Сверточный кодер степени 1/n выдает n закодированных битов gh,iдля каждого входного бита si, I=0, l, K , N -1 в S, создавая матрицу кодового слова 
размерностью n x N:
где N - длина S и h= 1, 2, K, n индексирует биты кодового слова для каждого заданного входного бита. В ЧМ системе n=3 или 4. Каждый столбец матрицы представляет закодированный выход для заданного входного бита.
Некоторые сервисные режимы требуют прошивания материнского кодового слова для создания несколько более высокого коэффициента прошивания кодов, тем самым обеспечивая более высокую скорость передачи информации через ту же самую физическую ширину полосы. Матрица кодовых слов G прошивается в течение периода прошивания P. Для каждых P закодированных битов некоторые биты gh,i не передаются. Матрица прошивания, охватывающая закодированные биты на периоде прошивания, задает, какие закодированные биты передаются. Повторение матрицы прошивания по всем закодированным битам кадра передачи формирует конфигурацию прошивания.
После того как биты материнского кодового слова соответствующим образом прошиты, преобразователь параллельного кода в последовательный мультиплексирует их посредством конкатенации столбцов матрицы в один вектор G следующим образом:
Другая последовательность последовательных закодированных битов может быть представлена как:
Последние 6 битов заданного кадра передачи используются для инициализации элементов задержки соответствующего сверточного кодера для кадра передачи. Использование кадров передачи, которые задают блоки кодирования, важно в поддержании упорядочения между различными логическими каналами.
Процесс канального кодирования для каждого логического канала в каждом сервисном режиме определяется ниже. В сервисном режиме MP1 активными являются только логические каналы P1 и PIDS. В сервисных режимах MP2, MP3 и MP4 активными являются только логические каналы P1, P3 и PIDS.
В сервисном режиме MP5 активными являются только логические каналы P1, P2, P3 и PIDS. В сервисном режиме MP6 активными являются только логические каналы P1, P2 и PIDS. В сервисном режиме MP7 активными являются только логические каналы P1, P2, P3 и PIDS. В сервисном режиме MS1 активными являются только логические каналы S4, S5 и SIDS. В сервисном режиме MS2 активными являются только логические каналы S1, S2, S3, S5 и SIDS. В сервисном режиме MS3 активными являются только логические каналы S1, S2, S5 и SIDS. В сервисном режиме MS4 активными являются только логические каналы S1, S2, S3, S5 и SIDS.
Перемежение состоит из шести параллельных процессов перемежения (IP): PM, PX, SM, SX, SP и SB, показанных на фиг.21. Процесс перемежения (IP) содержит один или несколько перемежителей и в некоторых случаях - мультиплексор кадров передачи. Процесс перемежения (IP) представляет собой последовательность манипуляций, выполняемых на одном или нескольких закодированных кадрах передачи (векторах), чтобы переупорядочить их биты в одну или несколько матриц перемежителей, содержимое которых предназначено для конкретной части передаваемого спектра.
Сервисный режим определяет, какие входы и IP процессы являются активными в заданный момент времени. Кроме того, для тех сервисных режимов, где P3 логический канал является активным, P3IS бит управления, полученный из L2, определяет, какой перемежитель используется, длинный или короткий. Совокупность входов для перемежения представляет собой канально-кодированные кадры передачи из первичных логических каналов с P1 по P3 и PIDS и из вторичных логических каналов с S1 по S5 и SIDS.
Матрицы перемежителей битов из всех активных параллельных IP процессов переводятся в отображение OFDM поднесущих, которое отображает строку битов из каждой матрицы перемежителя в ее соответствующие верхнюю и нижнюю боковые полосы.
Перемежитель представляет собой функцию, которая берет на входе вектор битов и выводит матрицу закодированных битов. Переупорядочение битов перед передачей смягчает воздействие пакета ошибок, вызванных постепенными изменениями сигнала и помехами.
Функция перемежителя использует двухмерные матрицы для переупорядочения вектора канально-кодированных битов. Перемежитель позволяет направлять отдельные закодированные биты или группы битов в специфический сектор перемежителя в матрице перемежителя. Сектор перемежителя можно рассматривать как независимый перемежитель меньшего размера.
Фиг.22 изображает матрицу перемежителя, используемую процессом перемежения первичной главной боковой полосы, PM IP. Указанная матрица перемежителя содержит 20 секторов перемежения. В основном матрица перемежителя делится на J секторов перемежителя. Каждый сектор перемежителя делится на B блоков перемежителя. Блок перемежителя охватывает 32 строки и C столбцов. Таким образом, размеры для каждого сектора перемежителя в заданной матрице перемежителя составляют (B·32)XC. Для заданного перемежителя в IP процессе размер матрицы перемежителя может варьироваться в зависимости от сервисного режима. Сектор перемежителя представляет собой логическое подразделение всей матрицы перемежителя. Каждый сектор перемежителя содержит C столбцов (C=24 или 36) и 32B строк, где B - число блоков перемежителя.
Входом каждого перемежителя является вектор канально-кодированных битов, индексированных от i=0, 1,..., N-1. Выходом каждого перемежителя является матрица (B•32)x(J•C) битов, предназначенная для отображения OFDM поднесущих.
Отображение каждого закодированного бита в местоположение в матрице перемежителя вычисляется с использованием набора уравнений. В одном из вариантов воплощения системы цифрового радиовещания, который может включать настоящее изобретение, имеется четыре типа перемежителей, которые используются для обработки сигналов в различных каналах.
Настоящее изобретение относится к сверточному перемежителю, который обеспечивает одну из функций перемежителя в DAB системе. Набор уравнений для сверточного перемежителя приводится ниже. Таблица 3 идентифицирует различные параметры уравнений сверточного перемежителя.
перемежителя
В случае сверточного перемежителя за каждой записью в матрицу перемежителя должно следовать считывание из матрицы перемежителя. Поскольку полное число перемежаемых битов больше размера кадра передачи, нужна дополнительная матрица, для управления этим потоком. Таким образом, терминология, ассоциированная со сверточным перемежителем, следующая:
Внутренняя матрица перемежителя - Матрица перемежителя размером (B•32)x(J•C), в которую биты записываются, используя набор уравнений перемежителя, и из которой биты считываются последовательно по строкам. Чтобы заполнить эту матрицу, можно брать множественные кадры передачи. Она будет полная после того, как обработано N битов.
Выходная матрица перемежителя - Матрица размером
содержащая b перемеженных битов, считываемых из внутренней матрицы перемежителя. Число битов в этой матрице равно размеру входного кадра передачи или параметру b. Биты записываются в эту матрицу последовательно по строкам, начиная со строки 0, столбца 0. Заметим, что число кадров передачи в одной матрице перемежителя равно N/b.
Для заданного сверточного перемежителя шаги, необходимые для обработки каждого закодированного бита входной последовательности длиной N, следующие:
1. Присвоить значения параметрам J, B, C, M, v, b и N, используя таблицы 4 и 5, приведенные ниже.
2. Инициализировать вектор счетчиков присвоения секторов, pt, на ноль. Длина этого вектора равна J.
3. Для каждого i = от 0 до N-1.
Записать бит во внутреннюю матрицу перемежителя, используя вычисленный адрес бита на основе уравнений, приведенных ниже. Вычислить сектор i, выборку pt [сектор i] и вычислить блоки i, строку i и столбец i. Записать i-й входной бит в его местоположение во внутренней матрице перемежителя.
Считать бит со следующей строки и столбца внутренней матрицы перемежителя:
считать строку = INT(i MODC)
считать столбец = i MOD C
Записать бит, считанный из внутренней матрицы перемежителя в следующую строку и столбец выходной матрицы перемежителя:
записать строку = INT(i MOD b) MOD С
записать столбец = (i MOD b) MOD С
Прирастить pt сектор i.
Уравнения перемежителя приводятся ниже. Перемежитель настоящего изобретения может использоваться PX IP процессом, когда P3IS=1 для перемежения P3G кадров передачи. Для выполнения настоящего изобретения сначала задается поддерживающий параметр, который представляет число битов в блоке перемежителя:
Bk_bits = 32•C
Затем задается поддерживающий параметр:
Bk_adj = 32•C-1
Индекс в v может быть вычислен для поиска присвоения секторов перемежителя, используя:
Вектор счетчиков присвоения секторов, pt, может быть присвоен каждому счетчику, имеющему длину, равную числу секторов. Тогда подходящий счетчик для сектора i следующий:
Счетчик присвоения секторов для заданного сектора приращивается каждый раз, когда выполняется распределение в данный сектор. Исходное значение каждого из счетчиков присвоения секторов устанавливается на 0.
Используя подходящие параметры, присвоение блоков в пределах сектора перемежителя определяется путем применения следующего уравнения:
Присвоение строк в пределах блока перемежителя определяется путем использования подходящих параметров, применяя следующее уравнение:
Присвоение столбцов в пределах блока перемежителя определяется путем использования подходящих параметров, применяя следующее уравнение:
Процесс перемежения первичной главной боковой полосы (IP) перемежает биты, отображаемые на первичные главные боковые полосы, изображенные на фиг.2-4. Указанный IP процесс является активным во всех первичных сервисных режимах (MP1-MP7). Процесс перемежения первичной главной боковой полосы PM IP распределяет множественные логические каналы в одну матрицу перемежителя,
.
Процесс перемежения должен поддерживать специфическое упорядочение кадров передачи и синхронизацию на его выходе. Для заданного логического канала, BC диапазон m1:m2 показывает, какие L1 блоки охватываются обозначенным кадром передачи. ALFN n представляет собой абсолютный номер L1 кадра.
Фиг.23 показывает PX IP (процесс перемежения первичной расширенной боковой полосы) для сервисных режимов с MP2 по MP4, когда P3IS=1. В этих сервисных режимах, PX IP процесс перемежает P3G кадры передачи во внутреннюю матрицу перемежителя и затем выводит их в 
(выходная матрица перемежителя), используя перемежитель настоящего изобретения. Значения параметров перемежителя, зависимых от сервисного режима, приведены в таблицах 4 и 5. Хотя частота смены кадров передачи является общей, размер P3G кадров передачи варьируется в зависимости от сервисного режима. Следовательно, число секторов перемежителя в матрице перемежителя также варьируется.
Хотя размер внутренней матрицы перемежителя составляет 16 P3G кадров передачи, перемежитель описывается как обработка одного P3G кадра передачи в некоторый момент времени. Каждый раз, когда бит записывается во внутреннюю матрицу перемежителя, используемую перемежителем, бит считывается последовательно с этой матрицы и последовательно выводится в . Размер равен длине одного P3G кадра передачи для согласования со случаем P3IS=0. Для каждого P3G кадра передачи, обрабатываемого перемежителем, выходная матрица полностью заполняется. Описание процесса в таком виде делает процедуры отображения поднесущих, описанные ниже, полностью прозрачными для состояния P3IS. После того как перемежитель израсходовал 16 P3G кадров передачи, и 16 матриц были заполнены и выведены, внутренняя матрица перемежителя полностью заполняется и поток обработки возвращается в исходное положение.
В практических применениях, вследствие того что перемежитель является сверточным, число битов входящих и выходящих из перемежителя может быть на любую длину меньше или равно N, емкости внутренней матрицы перемежителя. Концепция внутренней матрицы перемежителя описана здесь для удобства обозначения.
Под направлением верхних уровней обработка управления системой компонует и дифференциально кодирует последовательность битов (последовательность данных управления системой), заданную для каждой опорной поднесущей. Имеется до 61 опорной поднесущей, пронумерованных 0 ... 60, распределенных по OFDM спектру. Число опорных поднесущих, передаваемых по радио в заданной форме сигнала, зависит от сервисного режима. Однако обработка управления системой всегда выдает все 61 последовательностей данных управления системой, независимо от сервисного режима.
Биты в каждом столбце матрицы r размером 32x61, скомпонованные компонующей программой последовательности данных управления системой, дифференциально кодируются согласно фиг.24, и выводятся в матрицу R в таком же порядке. Концептуально этот процесс можно рассматривать как 61 параллельных дифференциальных кодеров. Для отдельного дифференциального кодера биты одного столбца j матрицы r обрабатываются последовательно от i=0 ... 31. Бит последовательности данных управления системой вводится в дифференциальный кодер в некоторый момент времени. Этот входной бит складывается по модулю 2 с ранее сохраненным выходным битом 
формируя последний выходной бит, 
Результирующий поток выходных битов будет менять на обратную полярность каждый раз, когда входной бит равен 1. Исходное состояние каждого дифференциального кодера равно 0.
Отображение OFDM поднесущих присваивает сектора перемежителя частотным секторам. Для каждой активной матрицы перемежителя отображение OFDM поднесущих присваивает строку битов из каждого сектора перемежителя соответствующему ему частотному сектору в выходном комплексном векторе X. Кроме того, биты последовательности данных управления системой из строки матрицы R отображаются в местоположения активных опорных поднесущих в векторе X. Сервисный режим диктует, какие матрицы перемежителей и какие элементы матрицы R являются активными. Фиг.25 изображает входы, выход и функции составляющих отображения OFDM поднесущих.
Входами в отображение OFDM поднесущих является строка битов из каждой активной матрицы перемежителя и строка битов из матрицы R, матрицы последовательностей данных управления системой.
Выходом из отображения OFDM поднесущих для каждого OFDM символа является один комплексный вектор X длиной 1093. Вектор индексируется от k=0, 1, 2, ...,1092. k-й элемент вектора X соответствует поднесущей (k-546).
Активные элементы в строке матрицы 
и ассоциированной строки из каждой активной матрицы перемежителя присваиваются такому же экземпляру вектора X.
Устройство отображения группы сигналов переводит пары битов, считываемых с секторов перемежителя, и отдельные биты, считываемые с матрицы , в комплексные групповые значения. Функция устройства масштабирования применяет соответствующий амплитудный коэффициент усиления к этим комплексным векторам. Коэффициент усиления определяется требуемым уровнем сигнала. Отображение OFDM поднесущих отображает масштабированные комплексные групповые значения в соответствующие элементы выходного вектора X. Элементы вектора X, соответствующие неиспользованным поднесущим, устанавливаются равными комплексному значению 0+j0.
Для каждой активной матрицы перемежителя строка битов обрабатывается каждый период Ts. Строки обрабатываются последовательно, начиная с первой строки (строка 0). Когда все строки матрицы перемежителя обработаны, обрабатывается следующий экземпляр этой матрицы перемежителя, начиная с первой строки.
Для заданной строки матрицы перемежителя биты обрабатываются сектором перемежителя. Пары смежных столбцов в секторе перемежителя отображаются на отдельные, комплексные, модулированные с помощью квадратурной фазовой манипуляции (QPSK) поднесущие данных в частотном секторе. Это отображение проходит последовательно. Первые два столбца (0 и 1) сектора перемежителя отображаются на начальный номер поднесущей частотного сектора, и последние два столбца сектора перемежителя отображаются на конечный номер поднесущей частотного сектора.
Для отображения каждой пары смежных столбцов в пределах сектора перемежителя в местоположение поднесущей вектора X, делаются следующие шаги:
1. Считать пару битов из смежных столбцов в пределах сектора перемежителя. Для заданной пары столбцов, бит, считанный из столбца с более низким индексом, отображается как I бит, а бит, считанный из столбца с более высоким индексом, отображается как Q бит.
2. Отобразить пару битов с шага 1 на комплексное групповое значение. Бит I отображает действительную составляющую, а бит Q отображает мнимую составляющую группового значения.
3. Масштабировать I и Q составляющие комплексного группового значения с шага 2, используя соответствующий амплитудный масштабный коэффициент. Амплитудный масштабный коэффициент выбирается на основе местоположения поднесущей, и для вторичных боковых полос, значение ASF.
4. Отобразить масштабированное групповое значение с шага 3 на соответствующий элемент вектора X.
Матрица 
опорных поднесущих считывается по одной строке, и строка матрицы обрабатывается каждый период Ts. Каждая строка матрицы представляет собой вектор из битов длиной 61, индексированных от 0 до 60. Выбранные биты данного вектора отображаются на опорные поднесущие согласно сервисному режиму.
Поскольку выходной вектор X сдержит комплексные значения, для отображения строки матрицы R на элемент X выполняются следующие шаги:
1. Считать значение бита из вектора строки матрицы .
2. Отобразить бит на комплексное групповое значение, модулированное с помощью двоичной фазовой манипуляции (BPSK).
3. Масштабировать I и Q составляющие комплексного группового значения, используя соответствующий амплитудный масштабный коэффициент, и для вторичных поднесущих, согласно состоянию ASF.
4. Отобразить масштабированное групповое значение на соответствующий элемент вектора X для текущего сервисного режима.
Генерация OFDM сигналов принимает комплексные OFDM символы частотной области после процесса отображения поднесущих, и выдает импульсы временной области, представляющие цифровую часть ЧМ сигнала. Концептуальная блок-схема генерации OFDM сигналов показана на фиг.26.
Входом в генерацию OFDM сигналов является комплексный вектор Xn длиной L, представляющий комплексные групповые значения для каждой OFDM поднесущей в OFDM символе n. Для удобства обозначения выход вышеописанного отображения OFDM поднесущих не использует нижний индекс n. Скорее он относится к вектору X как представляющий один OFDM символ. В последующем описании нижний индекс добавляется к вектору X вследствие значимости генерации OFDM сигналов.
Выходом генерации OFDM сигналов является комплексный полосовой импульс yn(t) во временном представлении, отражающий цифровую часть ЧМ уплотненного радиосигнала для OFDM символа n. Пусть Xn[k] представляет собой масштабированные точки группы из отображения OFDM поднесущих для n-го символа, где k=0, 1, ..., L-l индексирует OFDM поднесущие. Пусть yn(t) обозначает выход временной области генерации OFDM сигналов для n-го символа. Тогда yn(t) записывается в терминах Xn[k] следующим образом:
где n=0, 1, ..., ∞, 0 ≤ t < ∞, L = 1093 представляет собой полное число поднесущих, а Ts и Δf представляют собой длительность OFDM символов и разнесение OFDM поднесущих соответственно.
Функция формирования импульсов h(ξ) задается как:
где α - циклическая ширина префиксного символа, а T=1/Δf - обратная величина разнесения OFDM поднесущих.
Подсистема передачи форматирует полосовой ЧМ сигнал для передачи по ОВЧ каналу. Функции включают конкатенацию символов и преобразование с повышением частоты. Кроме того, при передаче гибридной и расширенной гибридной форм сигнала указанная функция модулирует полосовой аналоговый сигнал перед объединением его с цифровой формой сигнала.
Входным для этого модуля является комплексный полосовой OFDM символ временной области, yn(t), из функции генерации OFDM сигналов. Полосовой аналоговый сигнал m(t) также вводится из аналогового источника наряду с вспомогательными сигналами санкционирования вспомогательных коммуникаций (SCA), при передаче гибридной и расширенной гибридной формы сигнала. Выходом данного модуля является ОВЧ ЧМ форма сигнала.
Обратимся к фиг.27, которая изображает функциональную блок-схему полностью цифровой подсистемы передачи, и к фиг.28, которая изображает функциональную блок-схему гибридной и расширенной гибридной подсистем передачи.
При радиовещании гибридной и расширенной гибридной формы сигнала аналого-модулированный ЧМ РЧ сигнал объединяется с цифровым модулированным РЧ сигналом, производя ОВЧ ЧМ форму сигнала, s(t). При радиовещании сервисных режимов MP1-MP4, верхние уровни устанавливают точную зависимость синхронизации между аналоговыми и цифровыми сигналами. В этом случае изменения сервисного режима для какой-либо другой гибридной или расширенной гибридной формы сигнала не будет вызывать никаких прерываний или разрывов в аналоговом сигнале. В сервисных режимах МР5-МР7 не требуется точной зависимости синхронизации. Как аналоговые, так и цифровые части формы сигнала центрируются на одной и той же несущей частоте.
Настоящее изобретение обеспечивает способ для перемежения битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: записи множества битов цифрового сигнала в матрицу; и считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации. "Непоследовательная схема адресации" означает распределение адресов матрицы посредством одной или нескольких конфигураций или формул, в которых адреса находятся не в смежном порядке. Набор таких формул описывается выше.
Число битов в матрице может быть равно числу битов в кадре передачи цифрового сигнала. Биты в матрице располагаются в множестве секторов, и каждый из секторов может иметь множество блоков.
Каждый из секторов может содержать группу битов, характерных для логического канала, и биты логических каналов могут скремблироваться.
Изобретение также обеспечивает способ радиопередачи цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: приема множества битов передаваемого цифрового сигнала; записи битов в матрицу; считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации; отображения битов на множество несущих сигналов; и передачи несущих сигналов.
Биты могут быть закодированы канальным кодированием перед шагом записи битов цифрового сигнала в матрицу. Биты также могут скремблироваться перед шагом записи битов цифрового сигнала в матрицу.
В другом аспекте изобретение обеспечивает устройство для перемежения битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания. Устройство содержит: средство для приема множества битов передаваемого цифрового сигнала; средство для записи битов в матрицу; и средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации, причем все из них могут находиться в пределах подсистемы мультиплексирования 26 на фиг.1.
Изобретение также обеспечивает устройство для радиопередачи цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, показанное на фиг.1. Устройство содержит: средство для приема множества битов передаваемого цифрового сигнала; средство для записи битов цифрового сигнала в матрицу; средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации; средство для отображения битов на множество несущих сигналов; и средство для передачи несущих сигналов.
В другом аспекте изобретение обеспечивает способ для обращенного перемежения принятых битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: записи множества принятых битов цифрового сигнала в матрицу; считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации.
Изобретение также обеспечивает способ приема цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: приема множества битов цифрового сигнала; записи битов в матрицу; считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации; и использование считанных битов для генерации выходного сигнала. Способы обращенного перемежения и приема могут выполняться в приемнике, показанном на фиг.1.
Изобретение также обеспечивает устройство для обращенного перемежения битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, устройство, содержащее: средство для приема множества битов цифрового сигнала; средство для записи битов в матрицу; средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации.
В другом аспекте изобретение обеспечивает устройство для приема цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, устройство, содержащее: средство для приема множества битов цифрового сигнала; средство для записи битов цифрового сигнала в матрицу; средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации; и средство для использования считанных битов для генерации выходного сигнала. Устройства обращенного перемежения и приема показаны в виде приемника, изображенного на фиг.1.
Хотя настоящее изобретение было описано в терминах предпочтительного варианта воплощения, специалистам должно быть понятно, что к раскрытым вариантам воплощения могут быть сделаны различные модификации, не выходя за рамки изобретения, определенные в формуле изобретения.
Изобретение обеспечивает способ перемежения битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания. Способ содержит шаги, на которых записывают множество битов цифрового сигнала в матрицу и считывают биты из матрицы, при этом, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации. Также обеспечивается устройство для передачи перемеженных битов и устройство для приема обращение перемеженных битов. Технический результат - улучшение рабочих характеристик системы путем увеличения устойчивости сигнала в присутствии искажений канала. 8 н. и 28 з.п. ф-лы, 28 ил., 5 табл.
записи множества битов цифрового сигнала во внутреннюю матрицу;
считывания битов из внутренней матрицы;
при этом, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации, при которой адреса матрицы распределены посредством одной или нескольких конфигураций или формул, в которых адреса находятся не в смежном порядке; и
записи битов в выходную матрицу.
приема множества битов передаваемого цифрового сигнала;
записи битов во внутреннюю матрицу;
считывания битов из внутренней матрицы, при этом по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации, при которой адреса матрицы распределены посредством одной или нескольких конфигураций или формул, в которых адреса находятся не в смежном порядке;
записи битов в выходную матрицу; и
отображения битов на множество несущих сигналов; и передачи несущих сигналов.
скремблирования битов перед шагом записи битов цифрового сигнала во внутреннюю матрицу.
средство для приема множества битов передаваемого цифрового сигнала;
средство для записи битов во внутреннюю матрицу;
средство для считывания битов из внутренней матрицы, при этом, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации, при которой адреса матрицы распределены посредством одной или нескольких конфигураций или формул, в которых адреса находятся не в смежном порядке; и
средство для записи битов в выходную матрицу.
средство для приема множества битов передаваемого цифрового сигнала;
средство для записи битов цифрового сигнала во внутреннюю матрицу;
средство для считывания битов из внутренней матрицы, при этом, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации, при которой адреса матрицы распределены посредством одной или нескольких конфигураций или формул, в которых адреса находятся не в смежном порядке;
средство для записи битов в выходную матрицу;
средство для отображения битов на множество несущих сигналов; и
средство для передачи несущих сигналов.
записи множества битов цифрового сигнала, подверженных сверточному перемежению, во внутреннюю матрицу; и
считывания битов из внутренней матрицы, при этом, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации, при которой адреса матрицы распределены посредством одной или нескольких конфигураций или формул, в которых адреса находятся не в смежном порядке.
приема множества битов цифрового сигнала, подверженных сверточному перемежению;
записи битов во внутреннюю матрицу;
считывания битов из матрицы, при этом, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации, при которой адреса матрицы распределены посредством одной или нескольких конфигураций или формул, в которых адреса находятся не в смежном порядке; и
использования считанных битов для генерации, выходного сигнала.
средство для приема множества битов цифрового сигнала;
средство для записи битов во внутреннюю матрицу;
средство для считывания битов из внутренней матрицы, при этом, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации, при которой адреса матрицы распределены посредством одной или нескольких конфигураций или формул, в которых адреса находятся не в смежном порядке.
средство для приема множества битов цифрового сигнала;
средство для записи битов цифрового сигнала во внутреннюю матрицу;
средство для считывания битов из внутренней матрицы, при этом, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации, при которой адреса матрицы распределены посредством одной или нескольких конфигураций или формул, в которых адреса находятся не в смежном порядке; и
средство для использования считанных битов для генерации выходного сигнала.
| Устройство для кодирования информационного сигнала и передачи его в первичную цифровую систему связи | 1987 |
|
SU1483648A1 |
| АДРЕСНЫЙ ГЕНЕРАТОР И СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ АДРЕСА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТУРБОПЕРЕМЕЖИТЕЛЕ/ОБРАЩЕННОМ ПЕРЕМЕЖИТЕЛЕ | 2000 |
|
RU2186460C1 |
| US 6233711 А, 15.05.2001 | |||
| WO 00/35102 A1, 15.06.2000 | |||
| US 5659580 A, 19.08.1997. | |||
