ОДНОЧАСТОТНАЯ СЕТЬ Российский патент 2013 года по МПК H04L27/26 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к одночастотной сети, состоящей из множества передатчиков в зоне вещания для одновременной передачи сигнала передачи, несущего одни и те же данные передачи, используя один и тот же частотный канал для приема одним или несколькими приемниками, расположенными в указанной зоне вещания.

Настоящее изобретение относится далее к передатчику и приемнику для использования в подобной одночастотной сети, к соответствующим способам, к сигналу передачи и компьютерной программе для реализации указанных способов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Одночастотные сети (SFN, Single frequency networks) являются сетями передачи передатчиками одного и того же сигнала на одной и той же частоте и в одно и то же время. Они используются в стандартах наземного радиовещания, таких как, например, стандарт DVB-T (Digital Video Broadcasting-terrestrial, стандарт цифрового наземного телевидения). Они имеют преимущество в разрешении фактора многократного использования частот одного и недостаток в создании искусственно удлиненных каналов. Беспроводной канал, видимый приемником, состоит не только из задержки распределения, но на него также влияет относительное расположение передатчиков по отношению к приемнику. Стандарт DVB-T решает эту задачу, применяя OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex, мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов) модуляцию с очень протяженной полосой расфильтровки.

Известно, что OFDM является очень устойчивым в отношении распространения задержки за счет потери в спектральной эффективности (дополнительная полоса расфильтровки). Чтобы дать представление, сценарий только распределения, как может ожидаться, генерирует канал с максимальным распространением задержки порядка 5-10 мкс. При наличии SFN, максимальное ожидаемое распространение задержки высокое, порядка 224 мкс, которое соответствует самой протяженной полосе расфильтровки, определенной стандартом DVB-T. Другими словами, при наличии SFN, может ожидаться канал в 22 раза протяженнее, чем в не-SFN сети.

Протяженный канал соответствует чрезвычайно частотноизбирательному каналу. Основанные на OFDM приемники обычно оценивают канал в частотном диапазоне, используя их априорное знание пилотных сигналов, вставленных в некоторые поднесущие. Если канал очень частотноизбирателен, больше пилотных поднесущих необходимо для обеспечения правдоподобного оценивания канала.

В системе DVB-T, каждый OFDM символ имеет одну пилотную поднесущую на каждые 12 поднесущих для оценивания канала. Пилотные сигналы назначены различным поднесущим в зависимости от индекса OFDM символа. Если канал статический, пилотные сигналы интерполируются во времени для получения более плотной сетки пилотных сигналов для каждого OFDM символа с пилотной поднесущей на каждые три поднесущие. Эта более плотная пилотная структура в самом деле необходима при наличии самого протяженного ожидаемого канала в SFN.

US 7145959 B2 раскрывает систему и способ для использования группы пилотных сигналов, чтобы усилить сигнал данных внутри OFDM схемы множественного доступа. OFDM схема множественного доступа имеет многоканальные OFDM передатчики, использующие по крайней мере перекрывающиеся частотные спектры, в течение по крайней мере перекрывающегося временного периода, в по крайней мере перекрывающихся географических областях. Набор сигналов данных и набор пилотных сигналов принимаются на элементы антенны. Каждая группа сигналов данных из набора сигналов данных связана единственным образом с группой пилотных сигналов из набора пилотных сигналов. Каждый пилотный сигнал из набора пилотных сигналов связан единственным образом с его собственным кодом из набора кодов. Каждый код из набора кодов связан единственным образом с OFDM передатчиком из многоканальных OFDM передатчиков. Группа пилотных сигналов из набора пилотных сигналов идентифицируется на основании связанных с ней единственным образом кодов. Весовое значение, связанное с каждым элементом антенны из набора элементов антенны, задан так, что уровень взаимосвязи между группой пилотных сигналов и кодом, связанным единственным образом с группой пилотных сигналов, усиливается, в то время как уровень взаимосвязи между оставшимися группами пилотных сигналов из набора пилотных сигналов и кодами, связанными единственным образом с той оставшейся группой пилотных сигналов, подавляется.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Наличие SFN порождает очень протяженные каналы, которые требуют плотную ожидаемую пилотную структуру. Плотная пилотная структура приводит к потере в спектральной эффективности. Предметом настоящего изобретения является обеспечение передатчика и соответствующего способа передачи, приемника и соответствующего способа приема, одночастотной сети, сигнала передачи и компьютерной программы, которая позволяет приемнику ожидать каналы распространения от каждого передатчика к нему самому независимо без требования плотной пилотной структуры.

В одном аспекте настоящего изобретения одночастотная сеть представлена, как описано в пункте 1 формулы, содержащей множество передатчиков в зоне вещания для одновременной передачи сигнала передачи, несущего одни и те же данные передачи, используя один и тот же частотный канал для приема одним или несколькими приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, указанные передатчики, содержащие блок мультиплексирования для мультиплексирования указанных данных передачи и пилотных данных в мультиплексированный сигнал и блок модуляции для модуляции мультиплексированного сигнала в указанный сигнал передачи, и

блок определения пилотных сигналов для определения указанных пилотных данных, указанный блок определения пилотных сигналов, приспосабливаемый для определения, для каждого передатчика, расположенного на расстоянии большем, чем предопределенное расстояние, от других передатчиков в указанной зоне вещания, другой пилотной последовательности пилотных данных для мультиплексирования с данными передачи.

В дальнейшем аспекте настоящего изобретения передатчик для использования в одночастотной сети в соответствии с пунктом 1 формулы, состоящей из множества передатчиков в зоне вещания для одновременной передачи сигнала передачи, несущего одни и те же данные передачи, используя один и тот же частотный канал для приема одним или несколькими приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, представлен, указанный передатчик содержит:

блок мультиплексирования для мультиплексирования указанных данных передачи и пилотных данных в мультиплексированный сигнал и

блок модуляции для модуляции мультиплексированного сигнала в указанный сигнал передачи,

в котором пилотная последовательность пилотных данных для мультиплексирования с данными передачи отлична от пилотной последовательности пилотных данных, использованных другими передатчиками, расположенными на расстоянии большем, чем предопределенное расстояние, от других передатчиков в указанной зоне вещания, для мультиплексирования с данными передачи.

В другом аспекте настоящего изобретения приемник для использования в одночастотной сети в соответствии с пунктом 1 формулы, состоящей из множества передатчиков в зоне вещания для одновременной передачи сигнала передачи, несущего одни и те же данные передачи, используя один и тот же частотный канал для приема одним или несколькими приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, представлен, указанный передатчик содержит:

блок демодуляции для демодуляции принятого сигнала передачи в демодулированный сигнал,

блок демультиплексирования для демультиплексирования указанных демодулированных сигналов в пилотные данные и указанные данные передачи,

блок поиска пилотных сигналов для идентификации пилотной последовательности в указанных пилотных данных из числа различных пилотных последовательностей, используемых различными передатчиками, расположенными на расстоянии большем, чем предопределенное расстояние, от других передатчиков в указанной зоне вещания, и блок оценивания канала для раздельной оценки каналов от одного или более передатчиков, на основании найденной пилотной последовательности.

В другом аспекте настоящего изобретения сигнал передачи представлен для одновременной передачи множеством передатчиков в зоне вещания одночастотной сети в соответствии с пунктом 1 формулы, сигналы передачи, несущие одни и те же данные передачи и передаваемые, используя один и тот же частотный канал для приема одним или несколькими приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, указанный сигнал передачи состоит из указанных данных передачи и пилотных данных, мультиплексированных в мультиплексированный сигнал, указанный мультиплексированный сигнал модулируется в указанный сигнал передачи, в котором пилотная последовательность пилотных данных для мультиплексирования с данными передачи отлична от пилотной последовательности пилотных данных, использованных другими передатчиками, расположенными на расстоянии большем, чем предопределенное расстояние, от других передатчиков в указанной зоне вещания, для мультиплексирования с данными передачи.

В заключение, в соответствии с другими аспектами настоящего изобретения соответствующие способы и компьютерная программа, осуществляющая указанные способы на компьютере, представлены в соответствии с дальнейшими независимыми пунктами формулы.

Предпочитаемые варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Должно быть понято, что предмет изложения всех независимых пунктов формулы имеет подобные и/или идентичные предпочитаемые варианты осуществления описанным в зависимых пунктах формулы.

Предлагаемое изобретение решает описанный выше недостаток плотной пилотной структуры. Кроме того, спрогнозировано, что в будущем стандарты наземного вещания, например, DVB-T2, некоторые формы пространственного разнесения могут быть использованы. Например, хорошо известная схема Аламоути (Alamouti) (как, например, раскрыто в WO 99/14871 или описано в S.M. Alamouti "A simple transmit diversity technique for wireless communications", IEEE J. Sel. Areas. Comm. vol. 16, pp. ("Простая техника разнесенной передачи для беспроводной связи") 1451-1458, October 1998) или другие формы пространственно-временных блоковых кодов могут быть адаптированы к SFN сценарию. В этом случае будет необходимо оценивание каналов от каждого передатчика до приемника и настоящее изобретение может обеспечить средство для их оценки.

Настоящее изобретение основано на идее назначить ортогональные пилотные последовательности передатчикам, расположенным далеко в пространстве. Поступая так, приемник может устанавливать различия между каналами от каждого передатчика и себя самого. Поэтому вместо оценивания единственного очень длинного канала приемник может оценивать многочисленные короткие каналы. Это обеспечивает значительные преимущества, такие как разрешение при любых обстоятельствах оценки каналов внутри одного OFDM символа или, эквивалентно, наличие при любых обстоятельствах требуемого числа пилотных поднесущих на OFDM символ.

Должно быть отмечено, что могут быть случаи, в которых передатчики, расположенные близко в пространстве, могут использовать один и тот же набор пилотных данных. Предложенный способ рассматривал бы тогда "группу передатчиков" как единственный передатчик. В этом случае, не каждый передатчик, а только передатчик, расположенный далеко и не видимый приемником, по существу группа передатчиков, расположенных близко друг к другу, использует различные пилотные последовательности.

Здесь, "близко" означает не более чем приблизительно 7-10 км, например, не более чем 9 км. Для некоторых систем, в частности систем без разреженных пилотных сигналов, "близко" может альтернативно означать не более чем 1-2 км, например, не более чем 1,5 км. Эти числа поступают из предложенных пилотных последовательностей, которые сконструированы, чтобы иметь дело с каналами длиной 10-40 мкс (например, 9 соответственно 1,5 км образовывается из 40 мкс минус 10 мкс соответственно 5 мкс плюс 5 мкс задержки распределения). Соответственно, "далеко" может означать более чем приблизительно 7-10, или альтернативно более чем приблизительно 1-2 км, например, более чем 9 или 1,5 км соответственно.

Применяя эту идею к SFN сценарию, предложенная пилотная структура имеет некоторые преимущества по сравнению с текущей пилотной структурой DVB-T в контексте требуемых издержек и обеспечения мобильности.

Согласно известному уровню техники назначение ортогональных кодов для оценки канала различным передающим антеннам или передатчикам выполнено, когда различные сигналы передачи переданы через различные антенны/передатчики. Причина, являющаяся таковой только, когда различные сигналы переданы, в том, что требуется оценить различные каналы, чтобы восстановить сигнал. Согласно настоящему изобретению в SFN сценарии, тем не менее, где один и тот же сигнал передается через множество передатчиков/антенн, нет необходимости оценивать каналы раздельно, чтобы восстановить данные. Таким образом, в соответствии с предложенной пилотной схемой, которая позволяет оценивать каналы раздельно, усовершенствование может быть достигнуто в SFN сценарии, где могут быть высокие относительные задержки между каналами от различных передатчиков на один и тот же приемник.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны из и объяснены со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описанные ниже. На чертежах:

Фиг.1 показывает общую схему одночастотной сети,

Фиг.2 показывает диаграмму частотно-временной плоскости, показывающую пилотные сигналы, используемые в DVB-T/H,

Фиг.3 показывает диаграмму частотно-временной плоскости, показывающую часть пилотных сигналов, называемых разреженными пилотными сигналами (SP, scatter pilots), используемыми согласно варианту реализации настоящего изобретения,

Фиг.4 показывает диаграмму частотно-временной плоскости, показывающую часть пилотных сигналов, называемых непрерывными и смежными пилотными сигналами (CAP, continuous and adjacent pilots), используемыми согласно варианту реализации настоящего изобретения,

Фиг.5 показывает диаграмму частотно-временной плоскости, показывающую общий вид всех пилотных сигналов (SP и CAP), используемых согласно варианту реализации настоящего изобретения,

Фиг.6 показывает вариант осуществления передатчика согласно настоящему изобретению,

Фиг.7 показывает вариант осуществления приемника согласно настоящему изобретению,

Фиг.8 показывает вариант осуществления блока поиска пилотных сигналов и блока оценки каналов приемника согласно настоящему изобретению, и

Фиг.9 показывает пример SFN канала, сделанного для двух каналов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 иллюстрирует типичную схему одночастотной сети, имеющей, в данном варианте изобретения, три передатчика Tx1, Tx2, Tx3 и один приемник Rx в зоне вещания. Все передатчики передают один и тот же сигнал в одно и то же время, используя одну и ту же частоту. В SFN совокупный канал должен быть оценен.

В системе DVB-T, каждый OFDM символ имеет одну пилотную поднесущую на каждые 12 поднесущих для оценивания канала. Пилотные сигналы назначены различным поднесущим в зависимости от индекса OFDM символа, как изображено на Фиг.2, показывающей диаграмму частотно-временной плоскости, показывающую пилотные сигналы, использованные в DVB-T/H. Черные точки означают пилотные поднесущие, а пустые точки означают поднесущие данных. Если канал статический, пилотные сигналы интерполируются во времени для получения более плотной пилотной сетки для каждого OFDM символа с пилотной поднесущей на каждые три поднесущие. Эта очень плотная пилотная структура необходима при наличии самого протяженного ожидаемого канала в SFN.

Возможным вариантом реализации изобретения является следующая предложенная пилотная схема, которая могла бы быть пригодной для будущего стандарта наземного вещания (DVB-T2). Чтобы описать вариант реализации, необходимо сначала напомнить некоторые известные понятия.

Предложенным распределенным пилотным сигналам необходимо оценить каналы распространения, видимые OFDM приемником. Это подразумевает, что приемнику необходимо оценить каналы распространения с учетом OFDM временной синхронизации. Мы предлагаем спроектировать распределенную пилотную последовательность как два различных набора пилотных сигналов. Распределенные разреженные пилотные сигналы (SP) и распределенные непрерывные и смежные пилотные сигналы (CAP). SP спроектированы, чтобы оценить каждый отдельный канал распространения, как будто он был точно синхронизирован с OFDM временной синхронизацией. CAP спроектированы, чтобы оценить относительную задержку между каждым каналом распространения и OFDM временной синхронизацией. В дальнейшем мы описываем отдельно проектирование SP и отдельно проектирование CAP.

Для SP пилотных сигналов должно быть допущено, что беспроводной канал от каждого передатчика к приемнику является каналом с многолучевым распространением с максимальным распространением задержки 10 мкс. Канал TU6 имеет максимальное распространение задержки 5 мкс, так что допущение так или иначе пессимистично. Более того, в обозреваемом сценарии длина канала ожидается как раз меньше.

Когерентная полоса частот канала Bc пропорциональна обратной величине длины канала. Она должна быть определена здесь как Bc=1/tau_max, где tau_max является максимальной ожидаемой длиной канала. Теоретически, при вставке пилотных сигналов в частотный диапазон до когерентной полосы частот канала, характеристика полной частоты канала может быть получена через интерполяцию. Практически, пилотным сигналам необходимо быть плотнее, чем когерентная полоса частот канала, чтобы использовать схему простой интерполяции.

Текущий DVB-T стандарт допускает максимальной длине канала быть равной одной четвертой длительности OFDM символа T. Это соответствует когерентной полосе частот Bc=1/(T/4)=4/T. В силу того что в OFDM модуляции длительность OFDM символа T является обратной к разносу поднесущей F, когерентная полоса частот соответствует 4 поднесущим. Теоретически, 1 пилотный сигнал каждые 4 поднесущие мог быть обеспечен, чтобы оценить характеристику полной частоты канала. В DVB-T стандарте, после интерполяции собственного времени, пилотная сетка так же плотна, как и 1 пилотный сигнал каждые 3 поднесущие. Плотность пилотных сигналов была увеличена на 4/3 для более низкого теоретического предела, чтобы облегчить интерполяцию. С каналом длиной 10 мкс, максимальная протяженность канала, как функция от длительности T OFDM символа, равна T/4/22.4 в силу того, что T/4=224 мкс в 8 Кбит сценарии. Следуя тому же рассуждению и увеличивая минимальную плотность пилотных сигналов на 4/3, может быть получена пилотная сетка плотностью 1 пилотный сигнал каждые 67 поднесущие. В силу того что разнос пилотных сигналов, который является степенью 2, желателен для придания особой гибкости предложенной схеме, предложено, согласно предпочтительному варианту реализации, вставлять пилотную поднесущую каждые 64 поднесущие.

Размер SFN может меняться значительно. Допущено, что SFN с максимальным расстоянием между передатчиками величиной в диапазоне между 50 и 100 км, например, 70 км, включение максимального количества восьми передатчиков. Это справедливое допущение для знания изобретателей. С различным максимальным количеством передатчиков, могут быть получены похожие варианты реализации. В случае 70 км SFN достигает наибольшего размера, предусмотренного текущим стандартом, который может иметь дело с максимальным распространением задержки SFN канала порядка 224 мкс, приблизительно равным 70 км/c, где c является скоростью света.

Согласно предпочтительному варианту реализации, предложено назначить каждому из этих восьми передатчиков в SFN отдельную SP последовательность способом, изображенным на Фиг.3. Каждая окружность изображает поднесущую OFDM символа. Пустые окружности соответствуют поднесущим данных. Окрашенные окружности соответствуют пилотным поднесущим. Каждый передатчик передает свою собственную SP последовательность и ничего на поднесущих, назначенных SP других передатчиков в пределах одного и того же символа. Нечетные OFDM символы содержат SP четырех передатчиков, например, от Tx1 до Tx4. Четные OFDM символы содержат SP других четырех передатчиков, например, Tx5-Tx8. Каждый передатчик передает свою собственную SP последовательность с пилотным сигналом каждые 64 поднесущие и пустую поднесущую каждые 16 поднесущих, для полных издержек порядка 1/16, например, 1 поднесущая каждые 16 поднесущих не используется для данных.

С предложенной SP схемой, приемник может оценить отдельный канал распространения от каждого передатчика до самого себя раздельно в одном OFDM символе в силу того, что 64 разноса поднесущих, как ожидается, будет достаточно, чтобы иметь дело с каналом протяженностью 10 мкс. Мы отмечаем, что SP, назначенные каждому передатчику, меняют позицию в зависимости от индекса k OFDM символа. Это сделано, чтобы сделать распределенную пилотную схему более устойчивой по отношению к непредвиденно более протяженным каналам распространения. Если канал не меняется значительно, через временную интерполяцию возможно оценить одиночный канал распространения длиной 40 мкс. Это означает, что при наличии статического канала одна и та же пилотная последовательность может быть назначена передатчикам с максимальным разнесением около 9 км, которое гарантирует особую гибкость в сетевом планировании. SP оценивают отдельные каналы распространения, как будто они были точно синхронизированы по отношению к временной синхронизации OFDM символа. Сейчас мы рассмотрим конструктивное исполнение для пилотных сигналов для оценки относительной задержки каждого отдельного канала распространения.

Для CAP, мы напоминаем, что сигналы, приходящие от других передатчиков, прибывают с особой задержкой распространения tauD по отношению к OFDM временной синхронизации, как изображено на Фиг.9. Задержка tauD подразумевает умножение на экспоненциальный множитель частотной характеристики канала. Теперь мы обозначим за H(i)_{n,k} частотную характеристику канала на поднесущей n канала распространения передатчика i, и за tauD(i) соответственную относительную задержку, тогда мы можем написать H(i)_{n,k} = H1(i)_{n,k}exp{-j2 nF tauD(i)} где H1(i)_{n,k} соответствует частотной характеристике канала H(i)_{n,k}, как если бы он был точно синхронизирован по отношению к OFDM временной синхронизации. SP спроектированы, чтобы оценить H1(i)_{n,k}, и они не могут иметь дело с дополнительным экспоненциальным множителем, представленным в виде tauD. Дополнительный экспоненциальный множитель exp{-j2 nF tauD(i)} необходимо оценить. Мы также отмечали, что период экспоненциального множителя равен 1/tauD(i). В силу того, что tauD(i) может быть как и полоса расфильтровки, а максимальная длина полосы расфильтровки составляет T/4, минимальный период равен 4/T. Чтобы оценить tauD(i), нам необходимы наблюдения каналов, расположенные друг от друга на расстоянии не более чем четыре поднесущие. Мы предлагаем вставить специально выделенные пилотные сигналы, чтобы оценить относительные задержки tauD(i) и отсылать к этому подмножеству пилотных сигналов, как к непрерывным и смежным пилотным сигналам (CAP). Мы обозначим за D расстояние между различными наблюдениями одной и той же частотной характеристики канала, за CAP(i)_{k} обозначим набор непрерывных и смежных пилотных сигналов, специально выделенных для передатчика i в OFDM символ k и используемый для оценки tauD(i), и за NCAP обозначим количество CAP, специально выделенных для каждого передатчика. NCAP не зависит от индекса i передатчика, потому что мы назначаем одно и то же количество CAP всем передатчикам. Оценка tauD(i) в OFDM символа k может быть получена как

Качество оценки улучшается с размером заданных CAP(i). Полученная оценка использует одиночный OFDM символ для оценки tauD(i). Качество этой оценки может быть улучшено благодаря усреднению оценок каналов по множеству OFDM символов. Альтернативно или дополнительно, для оценки tauD(i) есть также другой и более устойчивый путь. Возможно использовать набор разреженных пилотных сигналов, чтобы оценить дробную часть tauD(i) как

Данные относительно большое число доступных разреженных пилотных сигналов NSP и большое расстояние DSP, оценка дробной части будет очень правдоподобной и, следовательно, более устойчивой. С помощью оценки дробной части и оценки (1), мы можем оценить целую часть tauD(i) как

где [·] показывает наиболее приближенное целое и N/DSP является периодом SP во временной области. Более правдоподобной оценкой tauD является сумма целой и дробной частей (2) и (3).

Согласно предпочтительному варианту реализации, предложено назначить каждому передатчику в SFN отдельную CAP пилотную последовательность способом, изображенным на Фиг.4. Каждая окружность изображает поднесущую OFDM символа. Пустые окружности соответствуют поднесущим данных. Окрашенные окружности соответствуют пилотным поднесущим. Каждый передатчик передает свою собственную пилотную последовательность и ничего на поднесущих, назначенных другим передатчикам в пределах одного и того же OFDM символа. Каждый передатчик непрерывно передает фиксированный набор пилотных сигналов, где пилотные сигналы отделены четырьмя поднесущими. Это означает, что в оценке tauD(i), как предложено в предыдущих уравнениях, мы полагаем D=4. Следует также отметить, что пилотные сигналы от различных передатчиков чередуются. CAP не используют поднесущие, назначенные SP, в силу упрощения процесса оценки канала на границе полосы частот. Мы спроектировали CAP блок, чтобы обеспечить семь наблюдений произведения H(i)_{n,k} H*(i)_{n+D,k} для каждого передатчика i. Это создает некоторую беспорядочность в пилотной структуре, оставление части поднесущих не использованными. Эти пустые поднесущие могли бы быть использованы, чтобы передавать некоторые дополнительные пилотные сигналы, например, TPS информацию DVB-T стандарта или данные. В одном OFDM символе находятся три основных CAP блока. Два на границе спектра и один в середине, которые обеспечивают правдоподобность оценки tauD(i) только в одном OFDM символе. Мы также предлагаем увеличить количество доступных поднесущих в DVB-T, чтобы сделать его кратным 64, например, Kmax,2 + 1= 6848. Это подразумевает, что 30 пустых поднесущих, как определено в DVB-T, теперь используются для переноса CAP. DVB-T определяет 687 пустых поднесущих на каждую сторону полосы частот в режиме 8 Кбит. Использование 15 из них для переноса BPSK (binary phase-shift keying, двухпозиционная фазовая манипуляция) модулированных пилотных сигналов не должно иметь пагубных последствий.

На Фиг.6 изображено предложение всюду распределенных пилотных сигналов, включающее в себя SP и CAP, с присутствием пилотных сигналов, представленных некоторыми окрашенными прямоугольниками. Мы также включаем в состав количество поднесущих и точное расположение пилотных сигналов в доступных поднесущих. В предложенной схеме есть Kmax,2 + 1 = 6848 доступных поднесущих. SP занимает 6848/16=428 поднесущих, CAP занимает 15 × 5 × 3 = 225 поднесущих. Полные издержки пилотных сигналов на OFDM символ составляют 653 поднесущие. Предложенная распределенная пилотная схема может обеспечивать совершенно новую оценку каналов каждые два OFDM символа, делая систему устойчивой в отношении изменения каналов.

Предложенная распределенная пилотная схема, в сравнении с пилотной схемой DVB-T, предлагает новый компромисс между спектральной эффективностью и устойчивостью к мобильности. Распределенная пилотная схема может делить пополам количество требуемых пилотных сигналов на OFDM символ или, эквивалентно, заставить систему работать на двойной скорости пользователя с той же спектральной эффективностью. Компромисс может также быть достигнут между этими двумя предельными случаями.

Структурная схема варианта реализации передатчика согласно настоящему изобретению показана на Фиг.7. В этом варианте реализации передатчик включает в себя мультиплексор 10 для мультиплексирования данных передачи и пилотных данных в мультиплексированный сигнал, модулятор 11 (например, OFDM модулятор) для модуляции мультиплексированного сигнала в сигнал передачи, D/A (цифро-аналоговый) преобразователь 12 для D/A преобразования указанного сигнала передачи, и антенна для передачи указанного D/A преобразованного сигнала передачи. Пилотная последовательность пилотных данных для мультиплексирования с данными передачи подбирается блоком 20 управления (например, центральный блок SFN) или некоторым блоком более высокого уровня сети.

Фиг.8 показывает вариант реализации приемника согласно настоящему изобретению. В этом варианте реализации приемник включает в себя антенну 30 для приема сигнала передачи, переданного одним или более передатчиками в зоне вещания, A/D (аналогово-цифровой) преобразователь 31 для A/D преобразования принятого сигнала передачи, демодулятор 32 (например, OFDM демодулятор) для демодуляции A/D преобразованного сигнала передачи в демодулированный сигнал, демультиплексор 33 для демультиплексирования демодулированного сигнала в пилотные данные и данные передачи, блок 34 поиска пилотных сигналов для идентификации пилотной последовательности в указанных пилотных данных из числа различных пилотных последовательностей, использованных различными передатчиками, блок 35 оценивания канала для раздельного оценивания каналов от одного или более передатчиков, на основании найденной пилотной последовательности и блок 36 выравнивания канала для выравнивания канала и объединение всех раздельно оцененных каналов в полный канал.

Фиг.9 показывает вариант реализации блока 34 поиска пилотных сигналов и блока 35 оценки каналов приемника согласно настоящему изобретению более подробно. Блок 34 поиска пилотных сигналов включает в себя несколько подблоков 341, 342 поиска пилотных сигналов (здесь два подблока, как правило, может быть столько подблоков, сколько передатчиков доступно в зоне вещания). Каждый подблок 341, 342 адаптирован для поиска определенной пилотной последовательности в пилотных данных, демультиплексированных из принятых данных передачи, и включает в себя определитель рассеянной энергии и сравнение с порогом. Определитель рассеянной энергии умножает сигнал, принятый на пилотные поднесущие с комплексно сопряженными известными пилотными символами, он извлекает абсолютную квадратную величину и затем усредняет результат по всем пилотным поднесущим. Итогом является оценка энергии канала, принятого от одиночного передатчика. Обнаруженная величина энергии затем сравнивается с порогом. Если обнаруженная энергия выше порога, приемник предполагает, что сигнал принят от того передатчика, и приступает к оценке канала. Если обнаруженная энергия ниже порога, приемник предполагает, что никакого сигнала не было передано от этого приемника, и не приступает к оценке канала.

Блок 35 оценивания канала также включает в себя те же несколько подблоков 351, 352 оценивания канала для раздельной оценки канала соответствующего канала, применяя метод наименьших квадратов (LS, least square) к пилотным данным, фильтрацию и интерполяцию. Дополнительно, подблоки 351, 352 оценивания канала выполняют оценку и компенсацию относительной задержки tauD. Оценка задержки tauD каждого канала в отношении временной синхронизации OFDM сигнала может быть сделана внедрением уравнения (1) в (3). После оценивания относительной задержки tauD, блок оценки канала сначала поворачивает полученные LS оценки канала в пилотную позицию, умножая их на , где nF показывает частоты пилотных поднесущих. Начальный поворот мог бы использовать только дробную часть задержки tauD. Блок оценки канала мог бы также улучшить качество LS оценки канала некоторым видом фильтрации, например, фильтром Винера. Блок оценки канала интерполирует канал, оцененный по пилотной поднесущей, для получения оценки канала по всем поднесущим. Интерполяция могла бы быть линейной. Полученная частотная характеристика канала затем поворачивается обратно умножением всех поднесущих на .

Предложенная схема, в сравнении с DVB-T пилотной структурой, имеет следующие преимущества

- она имеет немного сниженные издержки, 1/16 по сравнению с 1/12,

- она вдвое устойчивее к мобильности, в силу того, что пилотная структура повторяет себя каждые два OFDM символа, а не каждые четыре OFDM символа, как в DVB-T;

- она более устойчива к комбинации SFN и мобильности, если SFN сценарий совпадает с описанным.

Другие варианты реализации настоящего изобретения включают в себя незначительно отличающиеся пилотные структуры, как показано на Фиг.3, где, например, пилотные поднесущие находятся в других местоположениях в нечетных и четных символах или где блоки CAP другого размера и находятся в других местоположениях. В предложенной схеме, ортогональность достигнута передачей нулей в поднесущих, тогда как другие передатчики передают свои пилотные сигналы.

Другой вариант реализации этого изобретения обеспечивает другие виды ортогональности назначением ортогональных пилотных последовательностей по времени и частоте, которые предусматривают одновременную передачу пилотных сигналов в одних и тех же поднесущих. Этот более поздний подход потребовал бы от приемника некоторого дополнительного действия, например, разделить ортогональную пилотную последовательность.

Другой вариант реализации этого изобретения обеспечивает другой способ оценивания относительной задержки tauD(i) как, например, сопоставление во временной области с вариантом CAP последовательности во временной области от одиночного передатчика, чтобы определить позицию каждого одиночного канала. Надлежащий циклический поворот мог бы также быть применен перед нахождением преобразования Фурье.

В практической реализации назначение пилотных последовательностей передатчикам может быть сделано программой, управляемой оператором, в которой назначение может быть изменено для оптимизации зоны действия сети. Используемая пилотная последовательность могла бы образовываться из передачи сигналов из более высоких уровней или как управляющий сигнал из центрального блока сети.

Изобретение может быть применено к DVB-T2 проекту, в частности, как возможная новая альтернативная пилотная структура для стандарта цифрового наземного вещания следующего поколения.

Согласно настоящему изобретению выше описанная проблема с протяженными каналами в сети вещания с циркулярной передачей, где одни и те же символы данных передаются в одно и то же время с нескольких узлов (передатчиков), может быть решена с помощью применения различных ортогональных пилотных последовательностей для каждого узла, так что необходимость оценивать все протяженные каналы облегчена, приводя к конкретным пилотным структурам.

Тогда как изобретение было проиллюстрировано и описано в подробностях на чертежах и в предшествующем описании, такие иллюстрации и описание должны быть рассмотрены как иллюстративные или примерные, а не как ограничительные, изобретение не ограничено раскрытыми вариантами реализации. Другие изменения к раскрытым вариантам реализации могут быть поняты и выполнены специалистами в данной области техники при применении заявленного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы.

В формуле, слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а единственное число не исключает множественности. Одиночный элемент или другой блок может выполнять функции нескольких пунктов, изложенных в формуле. Простое обстоятельство, что определенные критерии повторяются в обоюдно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не служит признаком того, что сочетание этих критериев не может быть выгодно использовано.

Компьютерная программа может храниться/быть размещена на подходящем носителе, таком как оптическое запоминающее устройство или твердотельное запоминающее устройство, поставляемые вместе с или как часть другого аппаратного средства, но может также быть размещена в другой форме, как, например, посредством Интернета или других проводных или беспроводных телекоммуникационных систем.

Любые символы ссылки в формуле изобретения не должны истолковываться в качестве ограничивающих область изобретения.

Изобретение относится к распределенной пилотной схеме, особенно приспособленной для одночастотных сетей, использованных, например, для передачи цифрового телевидения. Технический результат заключается в том, что приемник может ожидать канала распространения от каждого передатчика к нему самому независимо без требования плотной пилотной структуры. В текущих стандартах цифрового телевидения, например, DVB-T, передатчики в SFN передают точно один и тот же сигнал на одной и той же частоте и в одно и то же время. Как следствие, канал, видимый приемником, является каналом, созданным SFN, характеризуемой очень длинным распространением задержки, которое может быть побуждающим для оценки. Согласно настоящему изобретению различные, предпочтительно ортогональные, пилотные последовательности назначены различным передатчикам в одной и той же SFN, так что приемник может оценить каналы распространения от каждого передатчика самого приемника независимо. 8 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Одночастотная сеть, содержащая:
множество передатчиков в зоне вещания для одновременной передачи сигнала передачи, несущего одни и те же данные передачи, используя один и тот же частотный канал для приема одним или несколькими приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, передатчики содержат блок мультиплексирования для мультиплексирования данных передачи и пилотных данных в мультиплексированный сигнал и блок модуляции для модуляции мультиплексированного сигнала в сигнал передачи, и
блок определения пилотных сигналов для определения пилотных данных, блок определения пилотных сигналов приспособлен для определения другой пилотной последовательности пилотных данных для мультиплексирования с данными передачи, для каждого передатчика, расположенного на расстоянии, большем, чем предопределенное расстояние, от других передатчиков в указанной зоне вещания.

2. Одночастотная сеть по п.1, в которой указанный блок определения пилотных сигналов адаптирован для определения для передатчиков в указанной зоне вещания пилотных последовательностей, которые ортогональны друг другу.

3. Одночастотная сеть по п.1, в которой блок модуляции адаптирован для OFDM модулирования мультиплексированного сигнала в OFDM символы сигнала передачи, каждый OFDM символ, содержащий несколько поднесущих.

4. Одночастотная сеть по п.3, в которой блок определения пилотных сигналов адаптирован для определения различных пилотных последовательностей, так что пилотные поднесущие вставлены в OFDM символы в интервале в n поднесущих, n является целым числом, большим чем 1, в частности больше или равно 8, в котором указанные пилотные поднесущие вставлены в различные позиции в указанные OFDM символы для различных пилотных последовательностей.

5. Одночастотная сеть по п.3, в которой блок определения пилотных сигналов адаптирован для определения различных пилотных последовательностей, так что пилотные поднесущие вставлены в набор смежных поднесущих в указанных OFDM символах в интервале в n поднесущих, n является целым числом, большим чем 1, в частности больше или равно 3, в котором пилотные поднесущие вставлены в различные позиции в указанные OFDM символы для различных пилотных последовательностей.

6. Одночастотная сеть по п.3, в которой передатчики, в частности их блоки мультиплексирования, адаптированы для передачи данных непередачи или пилотных данных на поднесущих, которые использованы как пилотные поднесущие любыми другими передатчиками.

7. Одночастотная сеть по п.3, в которой передатчики адаптированы для передачи указанных пилотных последовательностей в каждом m-м OFMD символе, m является целым числом, большим или равным 1.

8. Одночастотная сеть по п.1, в которой предопределенное расстояние находится в диапазоне от 7 до 10 км, в частности 9 км.

9. Способ для одновременной передачи в одночастотной сети согласно п.1, содержащей множество передатчиков в зоне вещания, сигнал передачи, несущий одни и те же данные передачи, используя один и тот же частотный канал для приема одним или более приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, содержащий этапы:
определения для каждого передатчика, расположенного дальше, чем на предопределенном расстоянии, от других передатчиков в указанной зоне вещания, другой пилотной последовательности пилотных данных для мультиплексирования с данными передачи,
мультиплексирования указанных данных передачи и пилотных данных в мультиплексированный сигнал, и
модулирования мультиплексированного сигнала в указанный сигнал передачи.

10. Передатчик для использования в одночастотной сети согласно п.1, содержащей множество передатчиков в зоне вещания для одновременной передачи сигнала передачи, несущего одни и те же данные передачи, используя один и тот же частотный канал для приема одним или несколькими приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, передатчик содержит:
блок мультиплексирования для мультиплексирования указанных данных передачи и пилотных данных в мультиплексированный сигнал и
блок модуляции для модуляции мультиплексированного сигнала в указанный сигнал передачи,
при этом пилотная последовательность пилотных данных для мультиплексирования с данными передачи отлична от пилотной последовательности пилотных данных, использованных другими передатчиками, расположенными на расстоянии, большем, чем предопределенное расстояние, от других передатчиков в указанной зоне вещания, для мультиплексирования с данными передачи.

11. Способ передачи для одновременной передачи, в одночастотной сети согласно п.1, содержащей множество передатчиков в зоне вещания, сигнал передачи, несущий одни и те же данные передачи, используя один и тот же частотный канал для приема одним или более приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, способ передачи содержит этапы:
мультиплексирования данных передачи и пилотных данных в мультиплексированный сигнал, и
модуляции мультиплексированного сигнала в сигнал передачи, при этом пилотная последовательность пилотных данных для мультиплексирования с данными передачи отлична от пилотной последовательности пилотных данных, использованной другими передатчиками, расположенными на расстоянии, большем, чем предопределенное расстояние, от других передатчиков в указанной зоне вещания, для мультиплексирования с данными передачи.

12. Приемник для использования в одночастотной сети согласно п.1, содержащей множество передатчиков в зоне вещания для одновременной передачи сигнала передачи, несущего одни и те же данные передачи, используя один и тот же частотный канал для приема одним или несколькими приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, приемник содержит:
блок демодуляции для демодуляции принятого сигнала передачи в демодулированный сигнал,
блок демультиплексирования для демультиплексирования указанных демодулированных сигналов в пилотные данные и указанные данные передачи,
блок поиска пилотных сигналов для идентификации пилотной последовательности в пилотных данных из числа различных пилотных последовательностей, используемых различными передатчиками, расположенными на расстоянии, большем, чем предопределенное расстояние, от других передатчиков в указанной зоне вещания, и
блок оценивания канала для раздельной оценки каналов от одного или более передатчиков на основании найденной пилотной последовательности.

13. Приемник по п.12, в котором блок оценивания канала включает в себя
- оценивание относительной задержки каждого канала распространения,
- компенсацию для дробной части относительной задержки оценки канала в пилотных поднесущих,
- оценивание каждого отдельного канала распространения, как будто он был точно синхронизирован с OFDM временной синхронизацией,
- перепредставление полной относительной задержки для каждой отдельной оценки канала.

14. Приемник по п.12, далее содержащий блок выравнивания канала для оценивания полного канала, основанного на раздельно оцененных каналах от одного или более передатчиков.

15. Способ приема для использования в одночастотной сети согласно п.1, содержащей множество передатчиков в зоне вещания для одновременной передачи сигнала передачи, несущего одни и те же данные передачи, используя один и тот же частотный канал для приема одним или более приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, способ приема содержит этапы:
демодуляции принятого сигнала передачи в демодулированный сигнал,
демультиплексирования демодулированных сигналов в пилотные данные и данные передачи,
идентификации пилотной последовательности в пилотных данных из числа различных пилотных последовательностей, используемых различными передатчиками, расположенными на расстоянии, большем, чем предопределенное расстояние, от других передатчиков в указанной зоне вещания, и раздельного оценивания каналов от одного или более передатчиков, на основании найденной пилотной последовательности.

16. Сигнал передачи для одновременной передачи множеством передатчиков в зоне вещания одночастотной сети в соответствии с п.1, при этом сигналы передачи несут одни и те же данные передачи и передаются, используя один и тот же частотный канал для приема одним или несколькими приемниками, расположенными в указанной зоне вещания, при этом сигнал передачи содержит данные передачи и пилотные данные, мультиплексированные в мультиплексированный сигнал, при этом мультиплексированный сигнал модулируется в сигнал передачи, при этом пилотная последовательность пилотных данных для мультиплексирования с данными передачи отлична от пилотной последовательности пилотных данных, использованных другими передатчиками, расположенными на расстоянии, большем, чем предопределенное расстояние, от других передатчиков в указанной зоне вещания, для мультиплексирования с данными передачи.

17. Компьютерное запоминающее устройство с записанной на нем компьютерной программой, содержащей программный код, предназначенное для побуждения компьютера выполнять этапы способа по п.9, 11 или 15, когда указанная компьютерная программа выполняется на компьютере.