BR102014003144A2 - aparelho e método para suporte de serviços e aplicações de comunicações através de enlaces de razões de sinal para ruído relativamente baixas - Google Patents

Abstract

aparelho e metodo papa suporte de serviços e aplicações de comunicações através de enlaces de razões de sinal para ruído relativamente baixas. um método de geração de quadro de camada física (pl) é fornecido. uma carga útil pl 313, 333 é gerada ao codificar e modular dados de origem com base em um primeiro modcod de um primeiro conjunto. um cabeçalho de sincronização 315, 335 (uma palavra exclusiva (uw) de um conjunto uw) é anexado à carga útil pl. as uws do conjunto correspondem respectivamente a diferentes modcods do primeiro conjunto, e a uw corresponde ao primeiro modcod. um cabeçalho pl 215 é anexado ao cabeçalho de sincronização e à carga útil pl para formar o quadro pl. o cabeçalho pl compreende uma segunda uw 221 e dados de sinalização de camada física (pls) 223. a pls compreende campos de dados codificados refletindo um comprimento do quadro pl, onde os campos de dados são codificados com base em um segundo esquema modcod de um segundo conjunto. o primeiro conjunto modcod é projetado para uma faixa de operação snr relativamente menor que a faixa de operação snr do segundo conjunto modcod.

Description

APARELHO E MÉTODO PARA SUPORTE DE SERVIÇOS E APLICAÇÕES DE COMUNICAÇÕES ATRAVÉS DE ENLACES DE RAZÕES DE SINAL PARA RUÍDO RELATIVAMENTE BAIXAS

ANTECEDENTES [001] Nas últimas décadas desenvolvimentos em tecnologias de comunicações de dados continuaram a fornecer serviços de multimídia aprimorados (por exemplo, voz, dados, vídeo, etc.) para usuários finais. Tais tecnologias de comunicações abrangem várias plataformas de entrega, incluindo tecnologias de comunicações e de rede terrestres com fio, fibra e sem fio, e tecnologias de comunicações e de rede via satélite. Adicionalmente, nos últimos anos, a proliferação de comunicações móveis estimulou um exponencial crescimento na provisão de tais serviços de multimídia aprimorados através de redes de comunicações móveis (tanto terrestres quanto baseadas em satélite). Como parte da evolução continuada de tais plataformas de comunicações e tecnologias de suporte, a organização de Difusão de Vídeo Digital (DVB) foi formada (como um consórcio global dirigido para indústria de difusores, fabricantes, operadores de redes, desenvolvedores de software, órgãos regulatórios e outros) para avançar o projeto de padrões interoperáveis abertos para a entrega global de serviços de mídias e de difusão digitais. [002] Como parte do processo de padronização para serviços de mídias e de difusão digitais, a organização DVB gerenciou a adoção e publicação do padrão DVB-S2 via organizações de configuração de padrões reconhecidos (por exemplo, ETSI e TIA) . O DVB-S2 é um padrão de sistema digital de transmissão via satélite cobrindo sistemas de codificação e modulação de canal de estrutura de enquadramento, projetados para serviços de difusão (para definição de televisão padrão e alta), serviços interativos (por exemplo, acesso à Internet para aplicações de consumidor), e outras aplicações de banda larga via satélite. O DVB-S2 representa um padrão flexível, cobrindo uma variedade de serviços de dados e de multimídia entregues através de sistemas de comunicações via satélite. 0 padrão DVB-S2 cobre vários recursos tecnológicos, tais como um adaptador de fluxo de entrada flexível (adequado para operação com fluxos de entrada única e de múltiplas entradas de vários formatos), um sistema robusto de codificação de correção antecipada de erros (FEC) baseado em códigos de verificação de paridade de baixa densidade (LDPC) concatenados com códigos BCH, uma ampla faixa de taxas de códigos (de 1/4 até 9/10), quatro constelações de sinais (variando em eficiência de espectro de 2 bit/s/Hz a 5 bit/s/Hz), e funcionalidade de codificação e modulação adaptativas (ACM) (otimizando codificação e modulação de canal em uma base de quadro por quadro). [003] Desde o seu começo o padrão DVB-S2 tem sido adotado globalmente como um padrão predominante para serviços de difusão, interativos e outros serviços de banda larga através de redes de comunicações via satélite. Atualmente, existem aplicações, particularmente no campo de comunicações móveis, que exigem menores razões de sinal para ruído (Es/N0) , até de aproximadamente -9 dB a -10 dB. O formato de quadro DVB-S2 corrente, entretanto, suporta operação até razões de somente cerca de -3 dB, e assim o formato de quadro DVB-S2 existente não pode suportar as exigências operacionais de tais aplicações móveis correntes. Adicionalmente, mais recentemente uma extensão tem sido acrescentada ao padrão DVB-S2 ("Banda Larga DVB-S2") . Na extensão de banda larga, o campo de modulação e codificação foi aumentado em tamanho, e um código diferente foi empregado, quando comparado ao DVB-S2 original. Esta extensão de banda larga do padrão DVB-S2, entretanto, também falha para suportar as exigências de razão de sinal para ruido inferior de aplicações móveis correntes. [004] 0 que é necessário, portanto, são sistemas e métodos para abordar os desafios surgindo de exigências de sistemas de comunicações associadas com o suporte de serviços e aplicações de comunicações correntes e futuros (particularmente no campo de comunicações móveis) através de enlaces de razões de sinal para ruído (Es/N0) , relativamente baixas, com terminais de comunicações de razões de sinal para ruído baixas correspondentes.

ALGUMAS MODALIDADES EXEMPLARES [005] A presente invenção vantajosamente aborda as exigências e necessidades indicadas anteriormente, assim como outras, ao fornecer um sistema e métodos para o suporte de serviços e aplicações de comunicações através de enlaces de razões de sinal para ruído (Es/N0) relativamente baixas com terminais de comunicações de razões de sinal para ruído baixas correspondentes, enquanto permanecendo compatível com protocolos existentes para enlaces de razões de sinal para ruído maiores. [006] De acordo com uma modalidade exemplar, um método para gerar um quadro de dados de camada física (PL) para transmissão através de uma rede de comunicações sem fio é fornecido. O método compreende gerar a carga útil de dados PL ao codificar e modular um ou mais quadros de dados de origem de acordo com um primeiro esquema de modulação e codificação (modcod) selecionado de um primeiro conjunto de esquemas modcod. O método compreende adicionalmente anexar um cabeçalho de sincronização (sinc) à carga útil de dados PL, em que o cabeçalho de sincronização compreende uma única palavra exclusiva (UW) de um conjunto UW, em que cada UW do conjunto UW corresponde a um respectivo esquema diferente do primeiro conjunto de esquemas modcod, e a uma UW do cabeçalho de sincronização corresponde ao primeiro esquema modcod selecionado. O método compreende adicionalmente anexar um cabeçalho PL ao cabeçalho de sincronização e carga útil de dados PL combinados para formar o quadro de dados PL, em que o cabeçalho PL compreende uma segunda UW e dados de sinalização de camada física (PLS) , em que os dados PLS compreendem campos de dados codificados refletindo informação indicando um comprimento do quadro de dados PL, e em que os campos de dados são codificados de acordo com um segundo esquema modcod selecionado de um segundo conjunto de esquemas modcod. De acordo com o método, cada esquema modcod do segundo conjunto é projetado para terminais de uma segunda faixa de operação de razão de sinal para ruído (SNR), e cada esquema modcod do primeiro conjunto é projetado para terminais de uma primeira faixa de operação SNR que é relativamente menor que a segunda faixa de operação SNR. Adicionalmente, os esquemas modcod do primeiro conjunto podem ser projetados para codificar dados pretendidos para transmissão através de um canal da rede de comunicações sem fio para os terminais da primeira faixa de operação SNR, para capacitar decodificação segura dos dados transmitidos pelos terminais da primeira faixa de operação SNR, em que a primeira faixa de operação SNR compreende uma extremidade superior em um valor Es/N0 igual ou menor que aproximadamente -3 dB. [007] De acordo com uma modalidade adicional, o conjunto UW compreende um conjunto estruturado de palavras exclusivas projetadas para facilitar detecção eficiente e confiável pelos terminais da primeira faixa de operação SNR. 0 conjunto UW estruturado compreende um conjunto estruturado de palavras exclusivas projetadas para minimizar as propriedades de auto correlação e correlação cruzada de vetores UW associados com o conjunto UW. Adicionalmente, o conjunto UW estruturado pode compreender um conjunto estruturado de palavras exclusivas projetadas ao dividir uma primeira UW de um comprimento de 'K' bits em 'Ν' segmentos (cada um com um comprimento '1/), onde cada segmento contém um mesmo padrão de L bits (com polaridade + ou -) , e gerar um conjunto de 'N' palavras exclusivas estruturadas (cada uma com o comprimento de 'K' bits) com base nos 'Ν' segmentos da primeira UW, em que cada UW do conjunto UW compreende uma combinação ou ordenação diferente do padrão de L bits (com polaridade + ou -) . Adicionalmente, o conjunto estruturado de palavras exclusivas pode ser gerado com base em uma matriz ortogonal compreendendo uma de uma matriz de Butson-Hadamard e uma matriz de Walsh, onde todas as colunas/linhas da matriz são mutuamente ortogonais. [008] De acordo com uma modalidade adicional, a fim de estender operação para enlaces relativamente inferiores, um número de blocos pilotos inserido em um quadro PL destinado para terminais S/N mais baixas pode ser aumentado, o que assegura execução de sincronização de terminais operando em SNR inferior. Um ou mais padrões de blocos pilotos adicionais do mesmo comprimento podem ser inseridos entre blocos pilotos regulares. Por exemplo, a inserção de bloco piloto pode ser duplicada. [009] Outros aspectos, recursos e vantagens da presente invenção também estarão prontamente aparentes a partir da descrição detalhada a seguir, simplesmente ao ilustrar diversas modalidades e implementações particulares, incluindo o modo considerado como o melhor para executar a presente invenção. A presente invenção também é capaz de outras e de modalidades diferentes, e seus diversos detalhes podem ser modificados em vários aspectos óbvios, todos sem divergir do espirito e escopo da presente invenção. Desta maneira, os desenhos e descrição são para ser considerados como ilustrativos em natureza, e não como restritivos.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [010] A presente invenção está ilustrada a titulo de exemplo, e não a título de limitação, nas figuras dos desenhos anexos em que números de referência iguais se referem a elementos similares e nos quais: [011] A figura IA ilustra um sistema de comunicações capaz de empregar protocolos para o suporte de serviços e aplicações de comunicações através de enlaces de razões de sinal para ruído (Es/N0) relativamente baixas, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção; [012] A figura 1B ilustra um sistema de comunicações via satélite capaz de empregar protocolos para o suporte de serviços e aplicações de comunicações através de enlaces de razões de sinal para ruido (Es/N0) relativamente baixas, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção; [013] A figura 2A ilustra o formato de quadro de um quadro de camada fisica de acordo com o padrão DVB-S2 de sistemas de codificação e modulação de canal de estrutura de enquadramento de técnica anterior; [014] A figura 2B ilustra o quadro de camada fisica da figura 2A, incluindo símbolos pilotos, de acordo com o padrão DVB-S2 de sistemas de codificação e modulação de canal de estrutura de enquadramento de técnica anterior; [015] A figura 3A ilustra uma estrutura de enquadramento de camada física para quadros de camada física, pretendidos para terminais de S/N mais baixas, de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção; [016] A figura 3B ilustra uma estrutura de enquadramento de camada física para quadros de camada física pretendidos para terminais de S/N mais baixas, de acordo com uma outra modalidade exemplar da presente invenção; [017] A figura 3C ilustra um quadro de camada física da figura 3A ou da figura 3B, incluindo símbolos pilotos, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção; [018] A figura 4 ilustra a curva de desempenho associada com a codificação FEC exigida para proteger um campo modcod de 3 bits adicional para suportar até oito (23) novos valores de campos modcod, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção; [019] A figura 5 ilustra um diagrama de blocos de um transmissor exemplar configurado para operar nos sistemas das figuras IA e 1B, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção; [020] A figura 6 ilustra um diagrama de blocos de um receptor exemplar configurado para operar nos sistemas das figuras IA e 1B, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção; [021] A figura 7 ilustra um fluxograma de um processo exemplar para gerar quadros de camada física pretendidos para terminais de S/N mais baixas, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção; [022] A figura 8 ilustra um fluxograma de um processo exemplar para decodificar quadros de camada física, gerados com base em um processo para gerar quadros de camada física pretendidos para terminais de S/N mais baixas, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção; [023] A figura 9 ilustra um diagrama de blocos de um conjunto de chips que pode ser utilizado ao implementar protocolos de sistemas de comunicações para o suporte de serviços e aplicações de comunicações através de enlaces de razões de sinal para ruído (Es/N0) relativamente baixas, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [024] Um sistema e métodos para protocolos de sistema de comunicações para suportar serviços e aplicações de comunicações através de enlaces de razões de sinal para ruído (Es/No) relativamente baixas são descritos. Na descrição a seguir, para os propósitos de explicação, inúmeros detalhes específicos estão expostos a fim de fornecer um completo entendimento da invenção. Está aparente, entretanto, que a invenção pode ser praticada sem estes detalhes específicos ou com um arranjo equivalente. Em outros casos, estruturas e dispositivos bem conhecidos estão mostrados em forma de diagrama de blocos a fim de evitar obscurecer desnecessariamente a invenção. [025] A figura IA ilustra um sistema de comunicações capaz de empregar protocolos para o suporte de serviços e aplicações de comunicações através de enlaces de razões de sinal para ruido (Es/No) relativamente baixas, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção. Com referência à figura IA, um sistema de comunicações de banda larga 110 inclui um ou mais transmissores 112 (dos quais, um está mostrado) que geram formas de onda de sinal para transmissão para um ou mais receptores 116 (dos quais, um está mostrado). As formas de onda de sinal são transmitidas através de um canal de comunicações 114, o qual (por exemplo) pode compreender um canal de um sistema de comunicações terrestres sem fio ou via satélite. Neste sistema de comunicações distinto 110, o transmissor 112 tem uma fonte de sinal que produz um conjunto distinto de sinais de dados, onde cada um dos sinais de dados é transmitido por meio de uma forma de onda de sinal correspondente. O conjunto distinto de sinais de dados pode ser primeiro codificado (por exemplo, por meio de uma codificação de correção antecipada de erros (FEC)) para combater ruido e outras questões associadas com o canal 114. Uma vez que codificados, os sinais codificados podem então ser modulados para uma portadora para transmissão no canal 114. As formas de onda de sinal são atenuadas, ou alteradas de outro modo, por canal de comunicações 114. [026] FEC é exigida em sistemas terrestres e de satélites para fornecer comunicação de alta qualidade através de um canal de propagação de radiofrequência (RF), o que induz distorções de forma de onda e de espectro de sinal, incluindo atenuação de sinal (perda de propagação em espaço livre) , desvanecimento induzido por múltiplos caminhos e interferência de canal adjacente. Estas deficiências impulsionam o projeto do equipamento de transmissão e recepção de rádio; objetivos de projeto exemplar incluem selecionar formatos de modulação, esquemas de controle de erro, técnicas de demodulação e de decodificação e componentes de hardware que conjuntamente fornecem um equilíbrio eficiente entre desempenho de sistema e complexidade de implementação. Diferenças em características de canal de propagação, tais como entre canais de comunicação terrestre e via satélite, resultam naturalmente em projetos de sistema significativamente diferentes. Igualmente, sistemas de comunicações existentes continuam a evoluir a fim de satisfazer exigências de sistema aumentadas para novos serviços de comunicação de maiores taxas ou de maior fidelidade. [027] A figura 1B ilustra um sistema de comunicações via satélite capaz de empregar protocolos para o suporte de serviços e aplicações de comunicações através de enlaces de razões de sinal para ruído (Es/N0) relativamente baixas, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção. Com referência à figura 1B, o sistema de comunicações via satélite 120 inclui um satélite 121 que suporta comunicação entre os múltiplos terminais de satélite (STs) 123a-123n, os terminais de usuário (UTs) 127a-127n e um concentrador 127. O concentrador 127 pode assumir a função de um Centro de Operações de Rede (NOC) , o qual controla o acesso dos STs 123a-123n e UTs 127a-127n ao sistema 120, e também fornece funções de gerenciamento de elementos e controle da funcionalidade de resolução de endereços e de gerenciamento de recursos. O sistema de comunicações via satélite 120 pode operar como um sistema de canal em curva tradicional, onde o satélite opera essencialmente como um repetidor. Alternativamente, o sistema 120 pode empregar um satélite de comutação ou de processamento suportando comunicações de malha (comunicações ponto a ponto diretamente entre um par dos STs 123a-123n e UTs 127a-127n). [028] Em um sistema de canal em curva tradicional de uma modalidade exemplar, por exemplo, o satélite opera como um repetidor ou canal em curva, e comunicações entre os STs 123a-123n e UTs 127a-127n são transmitidas através de um caminho de duplo salto. Por exemplo, em uma comunicação do ST 123a para o ST 123n, através do primeiro salto a comunicação é transmitida, via satélite, do ST 123a para o concentrador 127 . O concentrador 127 decodifica a comunicação e determina o destino como sendo o ST 123n. O concentrador 127 então endereça e empacota novamente de forma apropriada a comunicação, codifica e modula a mesma, e transmite a comunicação através do segundo salto, via satélite, para o ST 123n de destino. Desta maneira, o satélite de um sistema como este age como um canal em curva ou repetidor, transmitindo comunicações entre o concentrador 127 e os STs/UTs. [029] Em uma modalidade alternativa, com um sistema de comunicações 120 que emprega um satélite de processamento (por exemplo, incluindo uma operação de comutação por pacote, por exemplo, em uma camada de enlace de dados), o sistema pode suportar comunicações de difusão ponto a ponto direta (ponto a ponto) e comunicações de multidifusão entre os STs 123a-123n e UTs 127a-127n. No caso de um satélite de processamento, o satélite 121 decodifica o sinal recebido e determina o(s) ST(s)/UT(s) de destino (tal como o concentrador 127 determinaria em um sistema de canal em curva). 0 satélite 121 então endereça os dados desta maneira, codifica e modula os mesmos, e transmite o sinal modulado, através do canal 114, para o(s) ST(s)/UT(s) de destino. Adicionalmente, cada um dos STs 123a-123n pode fornecer conectividade para um ou mais respectivos hospedeiros (por exemplo, os hospedeiros 125a-125n, respectivamente). [030] Tal como mencionado anteriormente, como uma modalidade exemplar para serviços de comunicações de difusão e de banda larga através de redes de satélite, o padrão DVB-S2 tem sido adotado globalmente como um padrão predominante para serviços e aplicações de difusão, interativos e outros de banda larga. Os sistemas de codificação e modulação de canal de estrutura de enquadramento do padrão DVB-S2 são descritos na publicação ETSI EN 302 307 VI.3.1 do Instituto Europeu de Normalização das Telecomunicações (ETSI), a qual está incorporada a este documento pela referência na sua totalidade. 0 DVB-S2 representa um padrão flexível, cobrindo uma variedade de dados e serviços de multimídia entregues por meio de sistemas de comunicações via satélite. De acordo com uma modalidade exemplar, um protocolo de Encapsulamento de Fluxo Genérico (GSE) pode ser empregado para fornecer um protocolo de camada de enlace de dados que facilita a transmissão de dados de usuário ou de aplicação de protocolos orientados por pacotes (por exemplo, protocolo de Internet ou IP) em cima de um protocolo de camada fisica unidirecional (por exemplo, DVB-S2). De acordo com o protocolo GSE, dados de aplicação na forma de unidades de dados de pacote (PDÜs) são primeiro encapsulados dentro dos quadros de banda base da rede de comunicações (por exemplo, pacotes de banda base DVB-S2 em um sistema de comunicações via satélite).

[031] O padrão DVB-S2, por exemplo, foi projetado para promover sincronização e sinalização robustas na camada fisica, e sincronização e detecção dos parâmetros de modulação e codificação por um receptor antes de demodulação e decodificação FEC. Na camada fisica, quadros de banda base são primeiro codificados (por exemplo, via codificação externa (BCH), codificação interna (LDPC) e intercalação de bits) para formar um fluxo de saida de quadros FEC. Cada quadro FEC (compreendendo uma sequência de 64.800 bits para um quadro FEC normal, ou 16.200 bits para um quadro FEC curto) é então modulado com base em uma de várias opções especificadas no padrão para modulação da carga útil de dados (por exemplo, QPSK, 8PSK, 16APSK ou 32APSK). Por exemplo, cada quadro FEC é convertido de serial para paralelo, e cada sequência paralela resultante é mapeada com base em uma constelação de sinais, gerando uma sequência (I, Q) de comprimento variável dependendo da eficiência de modulação selecionada (ηΜοο bits/Hz). A sequência de saida resultante é referida como um quadro FEC complexo ou quadro XFEC, composto de 64,800/ηΜοο (quadro XFEC normal) símbolos de modulação para um quadro XFEC normal, ou 16.200/t(mod (quadro XFEC curto) símbolos de modulação para um quadro XFEC curto. Enquadramento de camada física é então executado, ao fatiar os quadros XFEC em um número de intervalos de comprimento fixado (cada um de comprimento M = 90 símbolos), para gerar os quadros de camada física. [032] A figura 2A ilustra o formato de quadro de um quadro de camada física de acordo com o padrão DVB-S2 de sistemas de codificação e modulação de canal de estrutura de enquadramento de técnica anterior. Com referência à figura 2A, em um nível alto, o enquadramento de camada física DVB-S2 compreende a estruturação dos quadros de banda base (resultando do encapsulamento de camada superior de dados de usuário ou de aplicação) como uma sequência regular de quadros de camada física (Quadros PL) periódicos 211. Cada Quadro PL é composto de uma carga útil de dados de camada física (Carga Útil PL) 213 e um cabeçalho de camada física (Cabeçalho PL) 215. A carga útil compreende os símbolos de modulação resultando da codificação e modulação dos bits de dados de origem, gerados ao codificar e modular os bits de dados de origem de acordo com o esquema de modulação e codificação selecionado, tal como descrito anteriormente, A Carga Útil PL 213 corresponde a um bloco de códigos de uma FEC LDPC/BCH concatenada. O Cabeçalho PL 215, o qual é pretendido para sincronização de receptor e sinalização de camada física, contém informação de sincronização e de sinalização (por exemplo, Início de Quadro ou campo UW, tipo de modulação e taxa FEC, comprimento de quadro, presença/ausência de símbolos pilotos). O Cabeçalho PL compreende 90 símbolos de modulação (usando uma modulação binária de n/2 fixa), e a Carga Útil PL compreende um múltiplo inteiro de 90 símbolos de modulação (excluindo símbolos pilotos). O Cabeçalho PL é codificado por meio de um código de bloco 7/64 de taxa muito baixa (adequado para decodificação de correlação de decisão suave), e um número minimizado de bits de sinalização para reduzir complexidade de decodificação e perda de eficiência global. O Cabeçalho PL é sempre codificado neste modo, porque ele é a primeira entidade a ser decodificada pelo receptor e fornece a informação requerida (por exemplo, informação de modcod e de tipo, discutida a seguir) necessária para capacitar o receptor para decodificar a Carga Útil de Dados PL, e assim o cabeçalho deve ser decodifícável sob condições de enlace de pior caso. [033] Com os padrões DVB-S2 correntes (com os protocolos de banda estreita ou normal originais ou a extensão de banda larga do padrão), sincronização representa o desafio primário para aplicações em canais ou enlaces de razões de sinal para ruído (SNR) relativamente baixas. Por exemplo, o Cabeçalho PL 215 do formato DVB-S2 original compreende um campo de Início de Quadro (SOF) (também referido neste documento como a Palavra Exclusiva ou UW) 221, compreendendo 26 símbolos. A UW de 26 símbolos é uniforme de quadro para quadro, e é inserida de uma maneira geral como uma palavra de sincronização para detecção de quadro. A UW é usada como uma referência para detecção de uma rajada ou quadro, e como uma referência de sincronismo e frequência para decodificar a parte de cabeçalho e de carga útil do quadro. O campo UW é seguido por um campo de sinalização de camada física (PLS) 223, compreendendo 64 símbolos. O campo PLS reflete sete bits de sinalização codificados biortogonalmente por meio de um código binário não sistemático de comprimento 64 e dimensão sete (64, 7) . Os sete bits de sinalização compreendem dois campos, um campo de modulação e codificação ou "modcod" de cinco bits 231, e um campo de tipo de dois bits 233. 0 campo modcod identifica a modulação e codificação aplicadas à carga útil de dados (por exemplo, a modulação e codificação aplicadas para converter os quadros de banda base nos quadros XFEC codificados e modulados - a taxa de modulação de quadro XFEC e codificação FEC) . O campo de tipo identifica o comprimento de quadro FEC (64.800 bits ou 16.200 bits) e indica a presença ou ausência de blocos de símbolos pilotos (descritos adicionalmente a seguir). [034] Adicionalmente, de acordo com a extensão de banda larga do padrão DVB-S2 (descrita no Anexo M da ETSI EN 302 307), o Cabeçalho PL 215 foi estendido para dois intervalos de 90 símbolos. O campo SOF ou UW 221 permaneceu em 26 símbolos, e o campo PLS 223 foi estendido para ser de 154 símbolos. Adicionalmente, o campo modcod foi estendido para compreender 6 bits a fim de permitir configurações de modulação e codificação adicionais sobre aquelas do padrão DVB-S2 original, e o campo de tipo permaneceu inalterado. O campo PLS é gerado com base em um código convolucional (80, 16) (com supressão de bits para produzir somente 77 bits codificados em vez de 80) , com os bits de saída sendo repetidos duas vezes para produzir a palavra código (154, 16) . Embora o campo modcod/de tipo seja codificado neste modo para capacitar decodificação segura, tal codificação alcança confiabilidade adequada até uma Es/N0 de somente cerca de -3 dB, e assim (similar ao protocolos de enquadramento do padrão DVES-S2 original) também não alcançaria terminais de S/N mais baixas em valores de Es/N0 até a região de aproximadamente -9,5 dB a -10 dB. [035] Com base em tendência recentes no avanço de aplicações e serviços correntes e no desenvolvimento de novas aplicações e serviços, é previsto sistemas empregando uma multiplexação de sinais de dados no mesmo canal 114 (por exemplo, multiplexado no tempo) , onde (em uma base de quadro por quadro) tais sinais de dados podem ser destinados para diferentes terminais de recebimento de diferentes capacidades (por exemplo, qualquer combinação dos STs 125a-125n e UTs 127a-127n). Por exemplo, sinais de dados destinados para terminais de S/N altas (por exemplo, qualquer um dos STs 125a-125n) podem ser multiplexados com sinais de dados destinados para terminais de S/N mais baixas (por exemplo, qualquer um dos UTs 127a-127n), no mesmo canal 114 (em uma base de quadro por quadro). Em tais cenários, com relação à sincronização, um aspecto importante do campo PLS do Cabeçalho PL é que ele transporta o comprimento do respectivo quadro, e assim especifica a localização do começo do quadro seguinte (o próximo Cabeçalho PL) . Em outras palavras, após detectar a UW (campo SOF) e decodificar o campo PLS, o receptor é capaz de apurar a duração e estrutura de Quadro PL, o esquema de modulação e codificação do quadro XFEC, e a presença ou ausência de símbolos pilotos. Sob protocolos correntes (tal como DVB-S2) , portanto, a fim de os terminais de S/N baixa manterem sincronização continua, eles necessitariam decodificar os modcods de todos os quadros, incluindo os quadros pretendidos para os terminais de S/N altas. Em outras palavras, a fim de determinar comprimento de quadros e a localização do começo de quadros subsequentes (para manter sincronização) os terminais de S/N baixa necessitariam detectar as palavras exclusivas e decodificar os campos PLS (para apurar os modcods) dos quadros pretendidos para os terminais de S/N altas. Sob tais protocolos, entretanto, detecção confiável da UW e decodificação do Cabeçalho PL em enlaces de SNR baixa (por exemplo, em valores de Es/N0 de menos que cerca de .-3 dB) é impossível. Ά fim de facilitar a decodificação dos campos PLS (para apurar os modcods) pelos terminais de S/N baixa, portanto, esquemas de sincronização mais robustos teriam que ser empregados, o que adicionaria um nível significativo de sobrecarga desnecessária aos terminais de S/N altas (o que também exigiría modificação de terminais de S/N altas existentes em desenvolvimento e já no mercado para manter compatibilidade).

[036] De acordo com modalidades exemplares da presente invenção, a fim de evitar tais modificações para as exigências para os terminais de S/N altas, esquemas de codificação e modulação mais robustos são empregados, os quais são aplicados somente para os dados de quadro de banda base pretendidos para os terminais de S/N mais baixas. Sob tais esquemas, diversas opções de modulação e codificação mais robustas diferentes são fornecidas para codificar os dados pretendidos para os terminais de S/N baixa. Por exemplo, 5 novas combinações de esquemas de modulação e codificação podem ser fornecidas - três esquemas de modulação e codificação de π/2-BPSK com 1/3, 1/4 ou 1/5 de taxa e dois esquemas de modulação e codificação de π/2-BPSK com 1/4 ou 1/5 de taxa (repetida 2 vezes), (tal como discutido adicionalmente a seguir). A fim de não mudar as exigências para (e sobrecarregar) os terminais de S/N altas, estas novas opções de modulação e codificação são indicadas por valores de campos modcod, usando esquemas de codificação de Cabeçalho PL correntes (por exemplo, a codificação (64, 7) do padrão DVB-S2 original, e a codificação (154, 16) da extensão de banda larga DVB-S2) . Desta maneira, os terminais de S/N altas detectariam o campo SOF (UW) e decodificariam o campo PLS tal como usual, e então necessitariam reconhecer somente os novos valores de campos modcod para os terminais de S/N mais baixas para determinar o comprimento de Quadro PL a fim de saltar para o próximo Quadro PL (mantendo assim sincronização continua). Como uma opção adicional, terminais de S/N altas poderíam (mas não necessitam) ser modificados para decodificar todos os Quadros PL. [037] De acordo com uma modalidade exemplar, dentro da estrutura dos padrões DVB-S2 correntes (por exemplo), dois valores de modcod existentes (não designados correntemente) do campo PLS são designados para designar os Quadros PL codificados usando os esquemas de modulação e codificação pretendidos para os terminais de S/N mais baixas. Por exemplo, um dos valores de modcod identificaria um Quadro PL de um primeiro tipo (Tipo 1) , em que um esquema de modulação e codificação de π/2-BPSK com 1/3, 1/4 ou 1/5 de taxa foi aplicado, e o segundo valor de modcod identificaria um Quadro PL de um segundo tipo (Tipo 2), em que um esquema de modulação e codificação de π/2-BPSK com 1/4 ou 1/5 de taxa (repetida 2 vezes) foi aplicado. Neste cenário, cada tipo de quadro de S/N baixa é de um respectivo comprimento de simbolo modulado diferente - os quadros do Tipo 1 são todos de um primeiro comprimento de simbolo modulado, e os quadros do Tipo 2 são todos de um segundo comprimento de simbolo modulado. Isto é alcançado para cada tipo de quadro ao codificar um número de bits de dados, com base na taxa de modulação e codificação selecionada, que resultaria no respectivo comprimento de simbolo modulado para o tipo de quadro. No caso de um Quadro PL pretendido para um terminal de S/N mais baixa, os terminais de S/N altas detectariam a UW e decodificariam o campo PLS tal como usual, e (com base no valor de modcod) apurariam uma duração de Quadro PL (comprimento em símbolos de modulação) de um dos dois tipos. 0 terminal de S/N alta então saltaria o número apurado de símbolos de modulação para localizar o início do próximo Quadro PL. Adicionalmente, por causa de os novos esquemas de modulação e codificação caírem nos dois tipos, refletindo somente dois comprimentos de Quadro PL distintos para os Quadros PL destinados para os terminais de S/N mais baixas, cinco diferentes combinações de esquemas de modulação e codificação são cobertas utilizando somente dois valores de campos modcod da estrutura existente (por exemplo, somente 2 dos 25 valores de modcod da estrutura DVB-S2 original, e 2 dos 26 valores de modcod da estrutura DVB-S2 de banda larga). [038] Os versados na técnica, entretanto, perceberão que os respectivos esquemas de modulação e codificação, e os comprimentos de quadros resultantes, não necessitam ficar limitados aos exemplos indicados anteriormente. Estará evidente que vários protocolos alternativos podem ser imaginados dentro do escopo dos conceitos mais amplos das modalidades exemplares reveladas, pelos quais, dentro da estrutura geral de protocolos correntes (por exemplo, o padrão DVB-S2), os terminais de S/N altas seriam capazes de decodificar, identificar e determinar o comprimento/duração dos Cabeçalhos PL dos quadros pretendidos para terminais de S/N mais baixas. [039] Com relação aos terminais de S/N mais baixas, entretanto, tal como mencionado anteriormente, a fim de os terminais de S/N baixa também manterem sincronização contínua, eles necessitariam decodificar os modcods de todos os quadros, incluindo os quadros pretendidos para os terminais de S/N altas. Então, de novo, tal como descrito com relação às modalidades exemplares indicadas anteriormente, considerando que os protocolos de enquadramento correntes são mantidos para os Cabeçalhos PL (com novos esquemas de modulação e codificação para terminais de S/N mais baixas indicados via novos valores de campos modcod dentro de tais protocolos correntes), os terminais de S/N mais baixas ainda seriam incapazes de decodificar com segurança os Cabeçalhos PL para manter sincronização contínua. Os protocolos de tais modalidades exemplares, portanto, exigem adicionalmente que os terminais de S/N mais baixas operem em um "modo de rajadas", executando sincronização em uma base de quadro por quadro. Em um esquema de sincronização de modo de rajadas, o demodulador dentro da seção receptora do terminal S/N de baixa estimaria todos os parâmetros de sinal (por exemplo, detecção UW, estimativa de frequência, estimativa de sincronismo e estimativa de portadora (fase)) independentemente para cada quadro. De novo, isso é porque, sem modificar os protocolos de sincronização para os terminais de S/N altas, o terminal S/N de baixa não seria capaz de sincronizar e executar tais estimativas com base na estrutura de Cabeçalho PL corrente. Desta maneira, quando um quadro pretendido para o terminal S/N de baixa chega, o terminal deve ser capaz de detectá-lo rapidamente e obter sincronização para esse quadro. [040] De acordo com modalidades exemplares adicionais da presente invenção, portanto, a fim de facilitar sincronização de modo de rajadas para terminais de S/N relativamente baixa (por exemplo, até a região de aproximadamente -9,5 dB a -10 dB), uma palavra exclusiva de tamanho suficiente (UW de S/N Baixa) é fornecida para capacitar detecção e sincronização confiáveis em uma base de quadro por quadro. Por exemplo, uma palavra exclusiva de 512 bits pode ser empregada. Se maior confiabilidade for exigida, de acordo com modalidades exemplares adicionais, a palavra exclusiva pode compreender um número maior de bits, por exemplo, 720 bits. Tal como fica evidente, entretanto, existe uma troca compensatória entre o tamanho/confiabilidade da palavra exclusiva e eficiência de dados/largura de banda. [041] A figura 3A ilustra uma estrutura de enquadramento de camada física para quadros de camada física, pretendidos para terminais de S/N mais baixas, de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção. Com referência à figura 3A, a fim de não perturbar o enquadramento PL de protocolos correntes (por exemplo, DVB-S2) para os terminais de S/N altas, de acordo com uma modalidade, um segundo cabeçalho de sincronização de camada física (Cabeçalho de Sincronização de S/N Baixa) 315 é inserido nos quadros destinados para os terminais de S/N mais baixas, seguinte ao Cabeçalho PL original 215. A UW de S/N Baixa 321 é colocada dentro do Cabeçalho de Sincronização de S/N Baixa 315. Adicionalmente, de acordo com tais modalidades, a fim de manter adicionalmente compatibilidade com protocolos existentes, o Cabeçalho de Sincronização de S/N Baixa ocupa o lugar de um respectivo número de símbolos de modulação de dados da Carga Útil de Dados PL original 213 (e consequentemente um número associado de bits de dados) a fim de não interromper ou mudar a estrutura de quadros PL total de tais protocolos existentes. Por exemplo, no caso do padrão DVB-S2, a Carga Útil de Dados PL 313 mais o Cabeçalho de Sincronização de S/N Baixa 315 ainda consistirão de um múltiplo inteiro de 90 símbolos (excluindo símbolos pilotos). Adicionalmente, o Cabeçalho de Sincronização de S/N Baixa adicional não será inserido em Quadros PL pretendidos para terminais de S/N altas, e assim a eficiência de largura de banda/dados de tais Quadros PL também será mantida. [042] Desta maneira, a provisão de uma palavra exclusiva de tamanho suficiente (por exemplo, a UW de S/N Baixa 321) em tais Cabeçalhos de Sincronização S/N 315 dos Quadros PL pretendidos para terminais de S/N mais baixas capacitarão detecção e sincronização confiáveis, pelo que os terminais de S/N baixa serão capazes de detectar a UW de S/N Baixa e sincronizar em uma base de quadro por quadro. A fim de decodificar a carga útil de tais Quadros PL 311, entretanto, os terminais também necessitam ser capazes de apurar a modulação e codificação empregadas. Sob esse aspecto, de acordo com uma modalidade exemplar, os Cabeçalhos de Sincronização S/N também incluirão símbolos de modulação refletindo um campo modcod codificado 323 que reflete bits de modcod que designam a modulação e codificação particulares empregadas na geração da Carga Útil de Dados PL 313. Desta maneira, qualquer número de combinações de esquemas de modulação e codificação pode ser coberto por um respectivo número de novos valores de campos modcod. Incluir um campo modcod adicional 323 para os Cabeçalhos de Sincronização S/N de Quadros PL pretendidos para terminais de S/N mais baixas, entretanto, resultaria em um sacrifício adicional de eficiência de largura de banda/dados. Por exemplo, um campo modcod adicional de 3 bits suportaria até oito (23) novos valores de campos modcod. A figura 4 ilustra a curva de desempenho associada com a codificação FEC exigida para proteger um campo modcod de 3 bits adicional para suportar até oito (23) novos valores de campos modcod, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção. Tal como refletido pela figura 4, entretanto, por causa da Es/No baixa, uma codificação FEC adequada exigida para proteger o campo modcod de 3 bits adicional (por exemplo, usando códigos convolucionais de bits de extremidade) pode exigir tantos quanto 288 bits (ou mais), o que resultaria em um sacrifício relativamente alto de capacidade de dados. [043] A figura 3B ilustra uma estrutura de enquadramento de camada física para quadros de camada física pretendidos para terminais de S/N mais baixas, de acordo com uma outra modalidade exemplar da presente invenção. Com referência à figura 3B, de acordo com uma modalidade exemplar adicional, portanto, um conjunto de diferentes palavras exclusivas de S/N baixas (UWs de S/N Baixa) é fornecido, pelo que cada um dos diferentes esquemas de modulação e codificação é designado por uma respectiva UW de S/N Baixa fora do conjunto de diferentes palavras exclusivas de S/N baixa. Em outras palavras uma UW de S/N Baixa diferente é designada para cada um dos novos esquemas de modulação e codificação fornecidos para codificação mais robusta dos dados pretendidos para os terminais de S/N mais baixas. Cada UW de S/N Baixa do conjunto é do mesmo comprimento. Por exemplo, um conjunto de 5 palavras exclusivas diferentes é projetado para designar respectivamente as 5 combinações de esquemas de modulação e codificação dos dois tipos para os novos Quadros PL para terminais de S/N mais baixas (tal como descrito anteriormente). Isto é, três esquemas de modulação e codificação de π/2-BPSK com 1/3, 1/4 ou 1/5 de taxa, e dois esquemas de modulação e codificação de π/2-BPSK com 1/4 ou 1/5 de taxa (repetida 2 vezes) . Um terminal de S/N mais baixa, portanto, pode detectar e sincronizar com segurança com base na UW de S/N Baixa 351 (em uma base de quadro por quadro ou de modo de rajadas). Adicionalmente, com base na UW de S/N Baixa particular 351 detectada, o terminal de S/N mais baixa também pode determinar o esquema modcod particular aplicado para a Carga Útil de Dados PL 333, sem exigir qualquer campo modcod adicional no Cabeçalho de Sincronização de S/N Baixa 335. Desta maneira, sincronização de modo de rajadas e decodificação de carga útil de dados confiáveis são facilitadas sem qualquer sacrifício adicional de capacidade de dados na Carga Útil de Dados PL 333. [044] Adicionalmente, com relação ao projeto do conjunto de palavras exclusivas de S/N baixa, se não estruturado, a detecção de tais palavras exclusivas exigiría um número aumentado de detectores de palavras exclusivas para pesquisar e detectar cada UW do conjunto, o que por sua vez aumentaria a carga e complexidade do receptor. A fim de não sobrecarregar os receptores dos terminais de S/N mais baixas com a exigência de procurar e detectar um conjunto não estruturado de palavras exclusivas diferentes, de acordo com as modalidades exemplares, um conjunto de 'Ν' palavras exclusivas estruturadas é projetado para facilitar detecção eficiente e confiável em valores Es/No de menos que cerca de -3 dB e até cerca de -9,5 dB a -10,0 dB. De acordo com modalidades exemplares, o conjunto UW de S/N baixa é projetado para minimizar as propriedades de auto correlação e correlação cruzada dos vetores UW. Auto correlação implica na correlação de um vetor UW com a versão atrasada dele mesmo ao longo de sucessivos intervalos de tempo, e correlação cruzada implica na correlação entre os diferentes vetores dentro do conjunto UW. Exemplos de tais técnicas de projeto são descritos no pedido de patente US co-pendente 13/407.684, o qual está incorporado a este documento pela referência na sua totalidade. Por exemplo, dada qualquer UW de um comprimento de 'K' bits dividida em 'Ν' segmentos (cada um de um comprimento '1/ ) , onde cada segmento contém o mesmo padrão de L bits (com polaridade + ou -) , um conjunto de 'Ν' palavras exclusivas de S/N baixas estruturadas (cada uma do comprimento de 'K' bits) pode ser gerado com base nos 'N' segmentos da UW dada. De uma maneira geral, cada UW do conjunto de N palavras exclusivas de S/N baixas conterá uma combinação ou ordenação diferente do mesmo padrão de L bits (com polaridade + ou -). Esta estrutura produz assim o beneficio de reduzir o comprimento da correlação UW por um fator N quando comparado com uma UW de K bits arbitrária. Desta maneira, até N possíveis palavras exclusivas podem ser detectadas, suportando até N diferentes esquemas modcod, com complexidade reduzida no receptor. [045] De acordo com uma modalidade, o conjunto UW pode ser construído com base em uma matriz de Walsh, onde o produto escalar de quaisquer duas linhas/colunas distintas é zero. De acordo com um exemplo, uma única UW de 512 bits pode ser dividida em 8 seções (cada uma com comprimento de 64 bits), onde 8 combinações destas seções formam 8 possíveis palavras exclusivas diferentes (cada uma com comprimento de 512 bits), correspondendo respectivamente a 8 possíveis novos esquemas modcod diferentes. Conforme esta estrutura, o comprimento da correlação UW é reduzido por um fator de valor 8, quando comparada com uma UW de 512 bits arbitrária. Por exemplo, a 8 possíveis estruturas UW podem ser refletidas como se segue: 00000000, 00001111, 00110011, 00111100, 01010101, 01011010, 01100110, 01101001, onde um 0 representa um padrão de 64 bits com polaridade " + e um 1 representa o mesmo padrão com polaridade De forma similar, de acordo com um exemplo adicional, uma única UW de 720 bits pode ser dividida em 8 seções (cada uma com um comprimento de 90 bits), onde 8 combinações destas seções formam 8 possíveis palavras exclusivas diferentes (cada uma com comprimento de 720 bits), correspondendo respectivamente a 8 possíveis novos esquemas modcod diferentes. Conforme esta estrutura, o comprimento da correlação UW também é reduzido por um fator de valor 8, quando comparada com uma UW de 720 bits arbitrária. Por exemplo, as 8 possíveis estruturas UW podem ser refletidas como se segue: 00000000, 00001111, 00110011, 00111100, 01010101, 01011010, 01100110, 01101001, onde um 0 representa um padrão de 90 bits com polaridade "+", e um 1 representa o mesmo padrão com polaridade . [046] Alternativamente, de acordo com uma modalidade adicional para o projeto do conjunto UW de S/N baixa, o conjunto UW pode ser construído com base em uma classe mais geral de matrizes ortogonais. Exemplos de tais matrizes são as matrizes de Butson-Hadamard (das quais uma matriz de Walsh é um subconjunto), onde todas as colunas/linhas de uma matriz H de tamanho N são mutuamente ortogonais. Cada coluna da matriz UW representa um vetor UW, e o número de vetores no conjunto será igual ao número de segmentos. [047] A figura 2B ilustra o quadro de camada física da figura 2A, incluindo símbolos pilotos, de acordo com o padrão DVB-S2 de sistemas de codificação e modulação de canal de estrutura de enquadramento de técnica anterior. Como uma opção adicional, conforme a estrutura DVB-S2, blocos pilotos conhecidos periódicos podem ser inseridos na formatação de quadro DVB-S2 para ajudar em rastreamento de portadora. Em uma modalidade exemplar do padrão DVB-S2, tal como ilustrado na figura 2B, cada bloco piloto compreende uma sequência conhecida de 36 simbolos pilotos consecutivos, inseridos entre grupos de 1440 simbolos de modulação de Quadro PL (36 simbolos pilotos inseridos a cada 16 intervalos de 90 simbolos). Em outras palavras, um bloco de simbolos pilotos é inserido em um período de 36 + 1440 = 1476. Desta maneira, recuperação de portadora nos receptores pode ser facilitada pela introdução de um rastreio regular como este de símbolos pilotos, enquanto que um modo de transmissão excluindo blocos pilotos alcança eficiência de largura de banda (capacidade útil) adicional. [048] A figura 3C ilustra um quadro de camada física da figura 3A ou da figura 3B, incluindo símbolos pilotos, de acordo com 'modalidades exemplares da presente invenção. A fim de estender operação para enlaces de Es/No relativamente menores, de acordo com modalidades exemplares adicionais da presente invenção, o número de blocos pilotos inseridos em um Quadro PL destinado para terminais de S/N mais baixas pode ser aumentado. De acordo com uma modalidade, tal como ilustrado na figura 3C, para assegurar desempenho de sincronização de terminais de S/N mais baixas operando em faixas descendo até -10 dB de Es/N0, um bloco piloto adicional padrão do mesmo comprimento é inserido entre os blocos pilotos regulares 251 para os terminais de S/N mais altas. Por exemplo, os blocos conhecidos de 36 símbolos pilotos 251 são inseridos a cada 1476/2 = 738 símbolos, o que dobra a inserção de bloco piloto. De forma importante, enquanto que os blocos pilotos adicionais estão disponíveis para facilitar rastreamento de portadora melhorado para terminais de S/N mais baixas, os terminais de S/N altas (que estão esperando para descobrir os 36 símbolos pilotos originais inseridos a cada 1476 símbolos) ainda receberão a estrutura piloto da estrutura original, e por esta razão serão capazes de manter sua sincronização. Somente os terminais de S/N mais baixas necessitam processar os blocos de símbolos pilotos adicionais. [049] A figura 5 ilustra um diagrama de blocos de um transmissor exemplar configurado para operar nos sistemas das figuras IA e 1B, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção. Com referência à figura 5, o transmissor 500 é equipado com um módulo de encapsulamento de dados 511 que aceita os dados de fonte de camada de aplicação originais e executa o encapsulamento de camada superior para os quadros de banda base. O codificador (por exemplo, um codificador FEC) 513 recebe os quadros de banda base do módulo de encapsulamento de dados 511, e produz um fluxo codificado de maior redundância adequado para processamento de correção de erro no receptor (mostrado na figura 6) . O codificador passa o fluxo codificado para o intercalador 515, o qual reordena a sequência de símbolos ou bits do codificador em um modo predeterminado. O sinal intercalado é fornecido para o modulador 517, o qual mapeia as mensagens codificadas para formas de onda de sinal, com base em parte em constelações de sinais de modulação. Por exemplo, o módulo de encapsulamento de dados 511 executa o encapsulamento de camada superior para gerar os quadros de banda base com base nos bits de dados de origem, e então o codificador 513, o intercalador 515 e o modulador 517 coletivamente executam a modulação e codificação dos quadros de banda base e a geração dos quadros de camada física, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção. Os quadros de camada fisica são então transmitidos (como formas de onda de sinal), via antena de transmissão 519, pelo canal de comunicação 114 para o satélite 121. [050] A figura 6 ilustra um diagrama de blocos de um receptor exemplar configurado para operar nos sistemas das figuras IA e 1B, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção. Com referência à figura 6, o receptor 600 compreende a antena de recepção 619, o módulo de sincronização 617, o demodulador 615, o desintercalador 613, o decodificador 611 e o módulo de desencapsulamento 609. A antena de recepção 619 recebe a forma de onda de sinal transmitida por meio do canal 114 pelo satélite 121. O módulo de sincronização 617 detecta a palavra exclusiva, executa sincronização e determina o modcod e outra sinalização PLS do Cabeçalho PL. O demodulador 615 demodula as formas de onda de sinal recebidas, com base em parte na constelação de sinais empregada para a modulação, para obter os sinais codificados. O desintercalador 613 reordena a sequência de símbolos ou bits com base no modo predeterminado de intercalação no transmissor 500. O decodificador 611 decodifica então a sequência de bits desintercalada para gerar os dados de mensagem encapsulados, e o módulo de desencapsulamento 609 desencapsula os dados de mensagem para regenerar os dados de fonte originais. Por exemplo, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção, no caso de um terminal de S/N mais baixa, o módulo de sincronização 617 detecta a UW de S/N Baixa dos Quadros PL destinados para tais terminais de S/N mais baixas, e executa a sincronização de modo de rajadas com base na UW. Adicionalmente, o módulo de sincronização 617 também determina o esquema de modulação e codificação com base no campo modcod codificado 323 do Cabeçalho de Sincronização de S/N Baixa 315 (no caso de um quadro PL 311, tal como ilustrado na figura 3A) , ou com base na UW de S/N Baixa especifica detectada (no caso de um quadro PL 331, tal como ilustrado na figura 3B). [051] A figura 7 ilustra um fluxograma de um processo exemplar para gerar quadros de camada física pretendidos para terminais de S/N mais baixas, tal como descrito anteriormente, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção. Por exemplo, o processo pode ser executado por um ou mais módulos de um transmissor (por exemplo, o transmissor 500 da figura 5), tal como o módulo de encapsulamento de dados 511. Com referência à figura 7, o processo para gerar um quadro de dados de camada física (PL) para transmissão através de uma rede de comunicações sem fio começa com o recebimento dos quadros de dados de origem. Na etapa 711, os quadros de dados de origem são codificados e modulados de acordo com um primeiro esquema de modulação e codificação (modcod) selecionado de um primeiro conjunto de esquemas modcod para gerar a carga útil de dados PL. Na etapa 713, um cabeçalho de sincronização (sinc) é anexado à carga útil de dados PL, em que o cabeçalho de sincronização compreende uma palavra exclusiva (UW) de um conjunto UW, em que cada UW do conjunto UW corresponde a um respectivo esquema diferente do primeiro conjunto de esquemas modcod, e a uma UW do cabeçalho de sincronização corresponde ao primeiro esquema modcod selecionado. Na etapa 715, um cabeçalho PL é anexado ao cabeçalho de sincronização e carga útil de dados PL combinados para formar o quadro de dados PL, em que o cabeçalho PL compreende uma segunda UW e dados de sinalização de camada fisica (PLS), em que os dados PLS compreendem campos de dados codificados refletindo informação indicando um comprimento do quadro de dados PL, e em que os campos de dados são codificados de acordo com um segundo esquema modcod selecionado de um segundo conjunto de esquemas modcod. Tal como descrito anteriormente, cada esquema modcod do segundo conjunto é projetado para terminais de uma segunda faixa de operação de razão de sinal para ruído (SNR), e cada esquema modcod do primeiro conjunto é projetado para terminais de uma primeira faixa de operação SNR que é relativamente menor que a segunda faixa de operação SNR. Na etapa 717, um padrão de blocos de símbolos pilotos é inserido no quadro de dados PL. [052] A figura 8 ilustra um fluxograma de um processo exemplar para decodificar quadros de camada fisica gerados com base em um processo para gerar quadros de camada física pretendidos para terminais de S/N mais baixas, tal como descrito anteriormente, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção. Por exemplo, o processo pode ser executado por um ou mais módulos de um receptor (por exemplo, o receptor 600 da figura 6}. Com referência à figura 8, o processo inicia na etapa 811, onde os sinais de dados transmitidos através do canal de satélite 114 são recebidos pelo receptor 600. Na etapa 813, o módulo de sincronização 617 detecta a palavra exclusiva e obtém sincronização. Na etapa 813, o esquema de modulação e codificação aplicado no transmissor é determinado com base na palavra exclusiva detectada. Na etapa 817, o demodulador 615 demodula o sinal de dados, e o desintercalador 613 e o decodificador 611 decodificam o sinal de dados com base nos esquemas de modulação e codificação determinados, para regenerar a sequência de dados de fonte originais. [053] A figura 9 ilustra um diagrama de blocos de um conjunto de chips que pode ser utilizado ao implementar protocolos de sistemas de comunicações para o suporte de serviços e aplicações de comunicações através de enlaces de razões de sinal para ruido (Es/N0) relativamente baixa, de acordo com modalidades exemplares da presente invenção. Com referência à figura 9, o conjunto de chips 900 inclui, por exemplo, o processador e componentes de memória descritos com relação à figura 5 incorporados em um ou mais pacotes físicos. A título de exemplo, um pacote físico inclui um arranjo de um ou mais materiais, componentes e/ou fios em uma montagem estrutural (por exemplo, uma placa base) para fornecer um ou mais características tais como resistência física, conservação de tamanho e/ou limitação de interação elétrica.

[054] Em uma modalidade, o conjunto de chips 900 inclui um mecanismo de comunicação tal como um barramento 901 para passar informação entre os componentes do conjunto de chips. Um processador 903 tem conectividade para o barramento 901 para executar instruções e informação de processo armazenada, por exemplo, em uma memória 905. O processador 903 inclui um ou mais núcleos de processamento com cada núcleo configurado para executar de forma independente. Um processador de múltiplos núcleos capacita múltiplos processamentos dentro de um único pacote fisico. Exemplos de um processador de múltiplos núcleos incluem dois, quatro, oito, ou números maiores de núcleos de processamento. Alternativamente ou além do mais, o processador 503 inclui um ou mais microprocessadores configurados em tandem via barramento 901 para capacitar execução independente de instruções, encadeamento e múltiplos encadeamentos. O processador 903 também pode ser acompanhado de um ou mais componentes especializados para executar certas funções e tarefas de processamento tais como um ou mais processadores de sinais digitais (DSP) 907, e/ou um ou mais circuitos integrados de aplicações especificas (ASIC) 909. Um DSP 907 tipicamente é configurado para processar sinais de mundo real (por exemplo, som) em tempo real independentemente do processador 903. De forma similar, um ASIC 909 pode ser configurado para executar funções especializadas não executadas facilmente por um processador de uso geral. Outros componentes especializados para ajudar a executar as funções inventivas descritas neste documento incluem uma ou mais matrizes de portas programáveis em campo (FPGA) (não mostradas), um ou mais controladores (não mostrados), ou um ou mais outros chips de computador de uso especial. [055] O processador 903 e componentes acompanhantes têm conectividade para a memória 905 via barramento 901. A memória 905 pode compreender várias formas de mídias legíveis por computador incluindo, por exemplo, tanto memória dinâmica (por exemplo, RAM) quanto memória estática (por exemplo, ROM) para armazenar instruções executáveis que, quando executadas pelo processador 903 e/ou pelo DSP 907 e/ou pelo ASIC 909, executam o processo de modalidades exemplares tais como descritas neste documento. A memória 905 também armazena os dados associados com execução do processo ou gerados por ela. [056] A expressão "midia legivel por computador" ou "mídias legíveis por computador", tal como usada neste documento, se refere a qualquer mídia que participe em fornecer instruções para execução pelo processador 903, e/ou por um ou mais dos componentes especializados, tais como o um ou mais processadores de sinais digitais (DSP) 907, e/ou por um ou mais circuitos integrados de aplicações específicas (ASIC) 909. Uma mídia como esta pode ter muitas formas, incluindo, mas não limitadas a estas, mídias não voláteis, midias voláteis e mídias de transmissão. Mídias não voláteis incluem, por exemplo, memória somente de leitura (ROM), incluída na memória 905. Mídias voláteis, por exemplo, podem incluir memória de acesso aleatório dinâmico (RAM), incluída na memória 905. Mídias de transmissão podem incluir fiação de cobre ou de outros materiais condutivos, fibras óticas ou outras mídias físicas de transmissão, incluindo os fios e/ou fibra ótica que compreendem o barramento 901. Midias de transmissão também podem ter a forma de sinais de dados sem fio, tais como aqueles gerados durante comunicações de dados de radiofrequência (RF) e de infravermelho (IR) . Formas comuns de mídias legíveis por computador incluem, por exemplo, mídias de armazenamento magnético (por exemplo, discos rígidos magnéticos ou qualquer outra mídia de armazenamento magnético), mídias de armazenamento de estado sólido ou semicondutoras {por exemplo, RAM, PROM, EPROM, FLASH EPROM, um dispositivo de armazenamento de dados que use montagens de circuito integrado como memória para armazenar dados persistentemente, ou qualquer outro chip ou módulo de memória de armazenamento), mídias de armazenamento ótico (por exemplo, CD ROM, CDRW, DVD, ou qualquer outra mídia de armazenamento ótico), ou qualquer outra mídia para armazenar dados na qual um computador ou processador possa ler . [057] Várias formas de mídias legíveis por computador podem ser envolvidas ao fornecer instruções para um processador para execução. Por exemplo, as instruções para executar pelo menos parte da presente invenção inicialmente podem estar armazenadas em um disco magnético de um computador remoto. Em um cenário como este, o computador remoto carrega as instruções na memória principal e envia as instruções por meio de uma linha de telefone usando um modem. Um modem de um sistema de computador local recebe os dados pela linha de telefone e usa um transmissor infravermelho para converter os dados em um sinal infravermelho e transmitir o sinal infravermelho para um dispositivo de computação portátil, tal como um assistente digital pessoal (PDA) e um laptop. Um detector de infravermelho no dispositivo de computação portátil recebe a informação e instruções carregadas pelo sinal infravermelho e coloca os dados em um barramento. O barramento transporta os dados para a memória principal, da qual um processador recupera e executa as instruções. As instruções recebidas pela memória principal opcionalmente podem ser armazenadas em dispositivo de armazenamento antes ou após execução por processador. [058] Além disso, tal como será percebido, um módulo ou componente (tal como referido neste documento) pode ser composto de componentes de software, os quais são armazenados em uma memória ou em outra midia de armazenamento legível por computador, e executados por um ou mais processadores ou CPUs dos respectivos dispositivos. Tal como também será percebido, entretanto, alternativamente um módulo pode ser composto de componente(s) de hardware ou componente(s) de firmware, ou uma combinação de componentes de hardware, firmware e/ou de software. Adicionalmente, com relação às várias modalidades exemplares descritas neste documento, embora algumas das funções estejam descritas como sendo executadas por certos componentes ou módulos (ou combinações dos mesmos), tais descrições são fornecidas como exemplos e assim não são pretendidas para ser limitantes. Desta maneira, quaisquer tais funções podem ser consideradas como sendo executadas por outros componentes ou módulos (ou combinações dos mesmos), sem divergir do espírito e escopo geral da presente invenção. [059] Embora modalidades exemplares da presente invenção possam permitir várias implementações (por exemplo, incluindo componentes de hardware, firmware e/ou de software) e, a não ser que relatado de outro modo, todas as funções serem executadas por uma CPU ou por um processador executando código de programa executável por computador armazenado em uma memória não transitória ou mídia de armazenamento legível por computador, os vários componentes podem ser implementados em configurações diferentes de hardware, firmware, software e/ou uma combinação dos mesmos. Exceto tal como revelado de outro modo neste documento, os vários componentes mostrados em linhas gerais ou em forma de blocos nas figuras são individualmente bem conhecidos e sua construção interna e operação não são críticas para a construção ou uso desta invenção ou para uma descrição do melhor modo da mesma. [060] No relatório descritivo precedente, várias modalidades foram descritas com referência aos desenhos anexos. Entretanto estará evidente que várias modificações podem ser feitas a elas, e modalidades adicionais podem ser implementadas, sem divergir do escopo mais amplo da invenção tal como exposto nas reivindicações que se seguem. O relatório descritivo e desenhos desta maneira são para ser considerados em um sentido ilustrativo em vez de restritivo.

Claims (20)

1. Método para gerar um quadro de dados de camada física (PL) 311, 331 para transmissão através de uma rede de comunicações sem fio 120, o método caracterizado pelo fato de que compreende: gerar a carga útil de dados PL 313, 333 ao codificar e modular um ou mais quadros de dados de origem de acordo com um primeiro esquema de modulação e codificação (modcod) selecionado de um primeiro conjunto de esquemas modcod; anexar um cabeçalho de sincronização (sinc) à carga útil de dados PL 315, 335, em que o cabeçalho de sincronização compreende uma única palavra exclusiva (UW) 321, 351 de um conjunto UW, em que cada UW do conjunto UW corresponde a um respectivo esquema diferente do primeiro conjunto de esquemas modcod, e a uma UW do cabeçalho de sincronização corresponde ao primeiro esquema modcod selecionado; e anexar um cabeçalho PL 215 ao cabeçalho de sincronização e carga útil de dados PL combinados para formar o quadro de dados PL, em que o cabeçalho PL compreende uma segunda UW 221 e dados de sinalização de camada física (PLS) 223, em que os dados PLS compreendem campos de dados codificados refletindo informação indicando um comprimento do quadro de dados PL, e em que os campos de dados são codificados de acordo com um segundo esquema modcod selecionado de um segundo conjunto de esquemas modcod; em que cada esquema modcod do segundo conjunto é projetado para terminais de uma segunda faixa de operação de razão de sinal para ruído (SNR), e cada esquema modcod do primeiro conjunto é projetado para terminais de uma primeira faixa de operação SNR que é relativamente menor que a segunda faixa de operação SNR.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira faixa de operação SNR compreende uma extremidade superior em um valor de Es/N0 igual ou menor que aproximadamente -3 dB, e a segunda faixa de operação SNR compreende uma extremidade inferior em um valor de Es/Nq maior que aproximadamente -3 dB.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os esquemas modcod do primeiro conjunto são projetados para codificar dados pretendidos para transmissão através de um canal da rede de comunicações sem fio para os terminais da primeira faixa de operação SNR, para capacitar decodificação segura dos dados transmitidos pelos terminais da primeira faixa de operação SNR, em que a primeira faixa de operação SNR compreende uma extremidade superior em um valor de Es/Nq igual ou menor que aproximadamente -3 dB.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto UW compreende um conjunto estruturado de palavras exclusivas projetadas para facilitar detecção eficiente e confiável pelos terminais da primeira faixa de operação SNR. [061]

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira faixa de operação SNR compreende uma extremidade superior em um valor de Es/N0 igual ou menor que aproximadamente -3 dB.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto UW compreende um conjunto estruturado de palavras exclusivas projetadas para minimizar as propriedades de auto correlação e correlação cruzada de vetores UW associados com o conjunto UW.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto UW compreende um conjunto estruturado de palavras exclusivas projetadas ao dividir uma primeira UW de um comprimento de 'K' bits em 'N' segmentos (cada um com um comprimento '1/ ) , onde cada segmento contém um mesmo padrão de L bits (com polaridade + ou -) , e gerar um conjunto de 'Ν' palavras exclusivas estruturadas (cada uma com o comprimento de 'K' bits) com base nos 'K1' segmentos da primeira UW, em que cada UW do conjunto UW compreende uma combinação ou ordenação diferente do padrão de L bits (com polaridade + ou -).

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o conjunto UW é gerado com base em uma matriz ortogonal compreendendo uma de uma matriz Butson-Hadaraard e uma matriz de Walsh, onde todas as colunas/linhas da matriz são mutuamente ortogonais.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cabeçalho PL e o quadro de dados PL são compatíveis com sistemas de codificação e modulação de canal de estrutura de enquadramento do padrão DVB-S2, e um ou mais dos esquemas modcod do segundo conjunto são compatíveis com um ou mais respectivos esquemas modcod do padrão DVB-S2.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: inserir um primeiro padrão de blocos de símbolos pilotos no quadro de dados PL; e inserir um ou mais padrões adicionais de blocos de símbolos pilotos, em que cada bloco de símbolos pilotos do(s) padrão(s) adicional(s) é de um mesmo comprimento dos blocos de símbolos pilotos do primeiro padrão, e os blocos do(s) padrão(s) adicional(s) são intercalados entre o bloco do primeiro padrão; e em que o um ou mais padrões adicionais de blocos de símbolos pilotos são inseridos para facilitar sincronização melhorada com relação aos quadros PL pretendidos para os terminais da primeira faixa de operação SNR.

11. Aparelho para gerar um quadro de dados de camada física (PL) para transmissão através de uma rede de comunicações sem fio, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um processador 903; e pelo menos uma memória 905 incluindo código de programa de computador para um ou mais programas, a pelo menos uma memória e o código de programa de computador configurados para, com o pelo menos um processador, fazer com que o aparelho execute pelo menos o seguinte: gerar a carga útil de dados PL 313, 333 ao codificar e modular um ou mais quadros de dados de origem de acordo com um primeiro esquema de modulação e codificação (modcod) selecionado de um primeiro conjunto de esquemas modcod; anexar um cabeçalho de sincronização (sinc) 315, 335 à carga útil de dados PL, em que o cabeçalho de sincronização compreende uma única palavra exclusiva (UW) 321, 351 de um conjunto UW, em que cada UW do conjunto UW corresponde a um respectivo esquema diferente do primeiro conjunto de esquemas modcod, e a uma UW do cabeçalho de sincronização corresponde ao primeiro esquema modcod selecionado; e anexar um cabeçalho PL 215 ao cabeçalho de sincronização e carga útil de dados PL combinados para formar o quadro de dados PL, em que o cabeçalho PL compreende uma segunda UW 221 e dados de sinalização de camada fisica (PLS) 223, em que os dados PLS compreendem campos de dados codificados refletindo informação indicando um comprimento do quadro de dados PL, e em que os campos de dados são codificados de acordo com um segundo esquema modcod selecionado de um segundo conjunto de esquemas modcod; em que cada esquema modcod do segundo conjunto é projetado para terminais de uma segunda faixa de operação de razão de sinal para ruído (SNR), e cada esquema modcod do primeiro conjunto é projetado para terminais de uma primeira faixa de operação SNR que é relativamente menor que a segunda faixa de operação SNR.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a primeira faixa de operação SNR compreende uma extremidade superior em um valor de Es/N0 igual ou menor que aproximadamente -3 dB, e a segunda faixa de operação SNR compreende uma extremidade inferior em um valor de Es/N0 maior que aproximadamente -3 dB.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, -a-raCterizado pelo fato de que os esquemas modcod do primeiro conjunto são projetados para codificar dados pretendidos para transmissão através de um canal da rede de comunicações sem fio para os terminais da primeira íalXã Úe ~ — — decodsegura dos d d tranSmÍtÍd°S Pei~ - Pri-i» faix de °S de operação SNR, em que a primeira faixa de operação SNR compreende uma extremidade superior em um valor de Es/N0 igual ou menor que aproximadamente -3 dB.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o conjunto UW compreende um conjunto estruturado de palavras exclusivas projetadas para facilitar detecção eficiente e confiável pelos terminais da primeira faixa de operação SNR.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a primeira faixa de operação SNR compreende uma extremidade superior em um valor de Es/No igual ou menor que aproximadamente -3 dB.

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o conjunto UW compreende um conjunto estruturado de palavras exclusivas projetadas para minimizar as propriedades de auto correlação e correlação cruzada de vetores UW associados com o conjunto UW.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o conjunto UW compreende um conjunto estruturado de palavras exclusivas projetadas ao dividir uma primeira UW de um comprimento de 'K' bits em 'Ν' segmentos (cada um com um comprimento 'L' ) , onde cada segmento contém um mesmo padrão de L bits (com polaridade + ou -) , e gerar um conjunto de 'Ν' palavras exclusivas estruturadas (cada uma com o comprimento de 'K? bits) com base nos 'Ν' segmentos da primeira UW, em que cada UW do conjunto UW compreende uma combinação ou ordenação diferente do padrão de L bits (com polaridade + ou -),

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o conjunto UW é gerado com base em uma matriz ortogonal compreendendo uma de uma matriz de Butson-Hadamard e uma matriz de Walsh, onde todas as colunas/linhas da matriz são mutuamente ortogonais.

19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracteri zado pelo fato de que o cabeçalho PL e o quadro de dados PL são compatíveis com sistemas de codificação e modulação de canal de estrutura de enquadramento do padrão DVB-S2, e um ou mais dos esquemas modcod do segundo conjunto são compatíveis com um ou mais respectivos esquemas modcod do padrão DVB-S2.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o aparelho é induzido para executar adicionalmente o seguinte: inserir um primeiro padrão de blocos de símbolos pilotos no quadro de dados PL; e inserir um ou mais padrões adicionais de blocos de símbolos pilotos, em que cada bloco de símbolos pilotos do(s) padrão(s) adicional(s) é de um mesmo comprimento dos blocos de símbolos pilotos do primeiro padrão, e os blocos do (s) padrão(s) adicional(s) são intercalados entre o bloco do primeiro padrão; e em que o um ou mais padrões adicionais de blocos de símbolos pilotos são inseridos para facilitar sincronização melhorada com relação aos quadros PL pretendidos para os terminais da primeira faixa de operação SNR.