CN101433042A - 不使用循环前缀的离散多频音（dmt）通信 - Google Patents

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CN101433042A CNA2006800544485A CN200680054448A CN101433042A CN 101433042 A CN101433042 A CN 101433042A CN A2006800544485 A CNA2006800544485 A CN A2006800544485A CN 200680054448 A CN200680054448 A CN 200680054448A CN 101433042 A CN101433042 A CN 101433042A
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Abstract

本发明提出了一种离散多频音(DMT)调制器，其利用子载波对符号进行调制，以提供DMT符号，其中，将子载波划分为多个子载波子集，以使相邻的DMT符号是从不同子载波子集形成的。

Description

不使用循环前缀的离散多频音(DMT)通信
技术领域
本发明总体上涉及通信系统，更具体地，涉及无线系统，例如地面广播、蜂窝系统、无线保真(Wi-Fi)、卫星等。
背景技术
在离散多频音(Discrete Multitone，DMT)传输系统中，通常，与每个DMT符号一起发送所谓的循环前缀(CP)，以协助缓和多径效应。不幸的是，CP的使用增大了针对相同有效载荷的DMT符号持续时间，从而减小了系统的信息吞吐量。
然而，如果不采用这种缓和手段，则多径的存在将导致符号间干扰(ISI)，这需要复杂得多的接收机，并将很可能在DMT接收机的输出处产生不可复原的信号失真。例如，如果根本不使用CP，或者如果使用比预期多径延迟短得多的CP，则当多径长度超过CP长度时，ISI将不可避免地发生。为了尝试减小该系统中的ISI的影响，DMT接收机通常还包括时域(TD)均衡器，这是除DMT接收机中通常采用的频域(FD)均衡器之外或者取代该FD均衡器的时域(TD)均衡器。不幸的是，该方法对于以下情况而言成本很高：在DMT接收机中，从所需硬件尺寸和执行TD均衡所必需的处理时间两方面，实现对ISI影响的减小，其中，TD均衡对于这样的系统而言本质上通常是递归(recursive)的。
发明内容
已经认识到，在一些离散多频音(DMT)系统中，可以在不增大如上所述的DMT接收机的复杂度或成本的情况下，排除对循环前缀的需要。具体地，根据本发明的原理，DMT调制器利用子载波对符号进行调制，以提供DMT符号，其中，将子载波划分为多个子载波子集，以使相邻DMT符号是从不同子载波子集形成的。因此，针对一些DMT系统，可以在不引起接收机复杂度明显增加的情况下，不使用循环前缀，来获得更大的信息吞吐量。
在本发明的实施例中，发送机包括用于提供DMT符号序列的DMT调制器，其中，对于DMT符号Xk的任意子载波Si，在前和在后的DMT符号Xk-1和Xk+1不包含相同编号的子载波。例如，DMT调制器使用包括六个子载波的集合：S1、S2、S3、S4、S5和S6，用于产生DMT符号。将该子载波集合划分为两个子载波子集，其中，第一子集包括子载波S1、S3和S5，第二子集包括子载波S2、S4和S6。第一和第二子集没有交集。DMT调制器使用第一子集来提供一个DMT符号，然后使用第二子集以提供随后的DMT符号。换句话说，第一子集用于传输偶数DMT符号，第二子集用于传输奇数DMT符号(反之亦然)。
由于以上描述，如从阅读详细描述能明显看出的那样，其他实施例和特征也是可能的，并且落入本发明原理的范围内。
附图说明
图1-3示出了现有技术NTSC传输；
图4示出了根据本发明原理的ATSC-DTV系统的示例性实施例；
图5示出了根据本发明原理的图4的系统中所使用的发送机的示例性实施例；
图6-9示出了示例性的DMT传输；
图10-15示出了根据本发明原理的示例性DMT传输；
图16示出了根据本发明原理的图4的系统中所使用的发送机的另一示例性实施例；
图17示出了根据本发明原理的用于接收辅助信道的设备的示例性实施例；
图18示出了根据本发明原理的接收机的示例性实施例；
图19示出了在根据本发明原理的接收机中使用的示例性流程图；以及
图20示出了根据本发明原理的接收机的另一示例性实施例。
具体实施方式
除本发明的概念之外，附图中所示的元件是众所周知的，并且将不详细描述这些元件。例如，除本发明的概念之外，假定离散多频音(DMT)传输(也被称作正交频分复用(OFDM)或编码正交频分复用(COFDM))是熟知的，且不在此处描述该DMT传输。此外，假定熟知电视广播、接收机和视频编码，且不在此处详细描述它们。例如，除本发明的概念之外，假定熟知当前提出的TV标准的建议，该TV标准例如：NTSC(National Television Systems Committee，国家电视制式委员会)、PAL(Phase Alternation Lines，逐行倒相制式)、SECAM(SEquential Couleur Avec Memoire，顺序与存储彩色电视制式)以及ATSC(Advanced Television Systems Committee，先进电视制式委员会)(ATSC)。同样地，除本发明的概念之外，还假定：其他传输概念，例如，八级残留边带(8-level vestigial sideband，8-VSB)、正交幅度调制(QAM)；以及接收机组件，例如，射频(RF)前端；或接收机部件，例如低噪声块、调谐器、以及解调器、相关器、漏积分器(leakintegrator)和平方器。类似地，除本发明的概念之外，用于产生传输比特流的格式化及编码方法(例如，运动图像专家组(MPEG)-2系统标准(ISO/IEC 13818-1))，是公知的，且不在此处描述这些方法。还应当注意，可以使用不会在此处描述的传统编程技术，来实现本发明的概念。最后，附图中同样的数字代表类似的元件。
在ATSC辅助信道的环境下，描述本发明的概念。然而，本发明的概念不受限制，可以应用于任何基于DMT的系统。在描述本发明的概念之前，描述并在图1-3中示出传统ATSC接收机(特别是NTSC制式)的一些简要背景信息。图1示出了本领域公知的NTSC信号的采样时域(TD)表示。图2中示出了NTSC信号传输的对应频谱。需要特别注意的是，大量NTSC能量存在于频谱的特定区域中，即，在图像载波(视频10)、声音载波(音频12)和色度载波(色度11)周围。当前，ATSC传统接收机固有地能够抑制位于期望ATSC信道(所谓的NTSC协同信道(co-channel))的带内的(有限功率的)NTSC传输。在当前上市的许多ATSC传统接收机中，通过使用所谓的梳状滤波器或主信道均衡器，可使这种抑制变得容易。在这两种情况下，ATSC传统接收机都依赖于如下事实：大量的NTSC协同信道的能量集中于以上特别指出的特定区域中，而不是均匀分散在频带上。由此，在本领域中公知，利用梳状滤波器去除该能量是相对容易的。具体地，梳状滤波器实际上在整个频谱(大约10.76MHz(兆赫兹))的12个等间隔位置处去除这种能量。然而，在单边带8-VSB信号中，仅一半频谱5.38MHz可用。由此，空值(null)的数目是7，这些空值之一与ATSC的导频信号相符合。图3中示出了梳状滤波器的操作，图中示出了由箭头15、16和17指示的梳状滤波器的三个空值，这些空值分别与视频10、音频12和色度11载波对应。
然而，如2005年12月13日提交的共有的国际专利申请No.PCT/US2005/045170中所述，采用模拟真实NTSC协同信道传输的一个或多个谱频域(FD)特性的方式，设计协同信道信息承载传输(以下称为辅助信道(AC))，从而允许传统ATSC接收机有效地抑制NTSC协同信道传输。因此，AC使得附加信息能被传输到ATSC接收机，但不会显著影响传统ATSC接收机，即，该系统是向后兼容的。对此处描述的AC信道的使用方便了多种服务。例如，ATSC广播公司可以使用AC，在该广播公司自己的许可ATSC频带内发送AC流，以方便例如ATSC传输的移动接收，提供更低分辨率的视频信号等。如此处所使用的，该附加信息被称作辅助数据，该辅助数据支持一个或多个通过ATSC信号而提供的服务。辅助数据可以代表例如：训练信息、内容(视频和/或音频)、设置信息、系统信息、节目信息等。
另外，由于传统ATSC接收机可能依赖于NSTC协同信道干扰中的特定TD部分(例如，NTSC水平和垂直消隐间隔和同步等)，来由此识别该干扰，所以所提出的AC信号也可以有利地模仿这些TD部分。应当注意，信号的这些TD部分(例如，“虚假(dummy)”同步)不完全是浪费的，它们实际上可以被接收机用于同步等目的，等等。然而，不要求AC信号必须提供例如这些“虚假”同步，或者即使提供了这些“虚假”同步，也不要求接收机必须使用它们。
现在转至图4，示出了根据本发明原理的ATSC-DTV系统100的示例性实施例。ATSC DTV系统100包括ATSC DTV发送机105和至少一个ATSC DTV接收机。在图4中，所述至少一个ATSC DTV接收机由移动DTV 150和DTV 155代表。移动DTV 150是小型便携式DTV，例如手持的，而DTV 155代表常规尺寸的DTV，供例如家庭使用。ATSC DTV发送机105对本领域中公知的、在图4中以点线形式表示的ATSC信号111进行广播。ATSC信号111是承载数据的信号，采用分组数据流的形式，并且是以8-VSB格式进行调制的。这一点在“物理传输信道”(PTC)领域中也是公知的。PTC具有中心频率(载波频率)和带宽。PTC为MPEG2压缩HDTV(高清晰度电视)信号的传输提供大约19Mbits/sec(兆比特每秒)的速率(MPEG2指运动图像专家组(MPEG)-2系统标准(ISO/IEC 13818-1))。由此，在单个PTC中，可以无拥塞地、安全地支持大约四到六个标准清晰度TV信道。
另外，根据本发明原理，ATSC DTV发送机105还对图4中以虚线形式表示的AC信号116进行广播。如上所注意，以及如下进一步描述的，AC信号116看起来像协同信道NTSC信号，但实际上，AC信号116传送辅助数据，供ATSC接收机(例如移动DTV150和/或DTV 155)之用。该辅助数据使附加服务被提供到ATSC接收机，但不影响传统ATSC接收机。
图5中示出了发送机105的示例性实施例。发送机105包括8-VSB调制器110和DMT调制器115，该DMT调制器115根据本发明原理来提供辅助信道。如上所注意，AC模仿或模拟NTSC协同信道。为了得到所希望的频谱特性(即能量集中于频谱的一个或多个特定区域)，优选的调制方法是：使用离散(正交)多频音(DMT)信号，来携带AC信息。除本发明的概念之外，熟知DMT(也被称作OFDM或COFDM)原理的技术人员会理解为什么这样的传输可以设计来得到所希望的频谱特性，也将理解使用基于DMT的传输的其他优点，尤其在这种信号的均衡化的简易性方面。另外，发送机105是基于处理器的系统，并且包括一个或多个处理器、以及关联的存储器，由图5中以虚线框形式示出的处理器190和存储器195代表。在该环境下，将计算机程序或软件存储在存储器195中，以被处理器190执行。处理器190代表一个或多个受存储程序控制的处理器，这些处理器不必专用于发送机功能，例如，处理器190还可以控制发送机105的其他功能。存储器195代表任意存储设备，例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等；可以在发送机105的内部和/或外部；必要时，是易失性的和/或非易失性的。8-VSB调制器110接收信号109，该信号109代表用于传送DTV节目和系统信息的数据承载信号，并且8-VSB调制器110对该数据承载信号进行调制，以提供在特定PTC上广播的ATSC信号111。根据本发明原理，DMT调制器115接收信号114，该信号114代表用于传送辅助信号的数据承载信号，DMT调制器115如下所述对该数据承载信号进行调制，以提供AC信号116，与ATSC信号111所用的相同PTC上广播。
现在参照图6，在使用DMT调制来产生AC信号116的环境下，示出DMT调制器115的操作，其中，该AC信号116具有NTSC信号的一个或多个期望频谱特性。具体地，图6示出了模仿单个NTSC行的AC信号的示例性部分，该部分是AC协同信道波形的基本构成块。应当注意，仅以简化方式画出了与NTSC水平消隐期相对应的部分，以便表示出AC信号的对应部分不携带有效载荷的事实。如图6所示，在时间间隔31期间，有利地发送AC信息内容，该时间间隔31与图1中所示的NTSC行的有效(active)视频间隔(21)相对应。除本发明的概念之外，可以将AC信息编码为本领域公知的复/实正弦波的片段(section)的幅度和/或相位。仅出于示例目的，画出了图6中所示的单个正弦波。应当选择正弦波的频率，以便将AC发送的能量放置于如下区域的至少一个中：如图2所示，在该区域中，可以预期到协同信道干扰NTSC图像载波、NTSC声音载波和/或NTSC色度载波。在DMT传输的环境下，应当注意，间隔31仅有一部分包含AC有效载荷波形。具体地，根据DMT传输，将间隔31的一些部分分配给循环扩展(或循环前缀(CP)或保护频带)，以帮助处理多径。在图6中，这些示为CP1和CP2，如图所示分别分配给部分32和33。因此，将AC有效载荷分配给间隔31的部分34。应当注意，由于AC信号116是对于ATSC信号111的协同信道干扰，所以优选地，可以设置AC信号116的功率电平，以使AC信号116的功率与ATSC信号111的功率电平的比率与通常期望的实际NTSC协同信道干扰相当。毫无疑问，由于广播公司可以同时控制ATSC信号111和AC信号116，所以可以通过由信号106代表的一个或多个信号，以静态和/或动态方式，来调整该功率比率(与ATSC广播中的期望与不期望(desired-to-undesired，D/U)的比率类似)，其中，在图5中，以虚线形式示出信号106。
在图6中，已经将示例性数值分配给间隔31的各个部分。例如，将部分34分配给22.3μsec(微秒)。由此，有效载荷长度的倒数刚好是ATSC信号带宽5.38MHz的1/120，这允许将6个正交AC子载波分别放置在ATSC频谱5.38MHz/6＝897kHz(千赫兹)内(如上所注意的，7个空值之一与ATSC导频信号相关联)。这一点在图7中进一步示出，图7示出了具有6个子载波的AC信号116的示例性功率谱密度，其中(fk-fk-1)＝897kHz。选择特定fk值，以匹配由如前图3所示的ATSC接收机的梳状滤波器所陷落(notch out)的6个频率位置中的一个或多个。在时域(TD)中，每个DMT(OFDM)符号由子载波之和组成，每个具有其适当的相位和幅度，并被窗截取(windowed)为期望的长度。示例性地，在该示例中，将时域窗的长度选为子载波的最小正交间隔的较大倍数。在图7中，通过与使用最小长度(12)TD窗相比较，由内包络41示出，该最小长度(12)TD窗由S1周围的外部虚线42来代表。实现这一点，以将信号能量集中于希望的频谱位置周围非常窄的区域内，这由对辅助信道传输的约束来支配。(应当注意，在传统DMT系统中，该倍数通常等于‘1’)。
暂时回到图6，可以观察到，对CP的使用减小了系统的信息吞吐量。例如，有效载荷部分34仅为可用的52.6μsec.中的22.3μsec.。然而，已经认识到，如果将每个TD符号持续时间选择为基本上比6个子载波的最小正交间隔长，则在没有CP时，多径将以相当特殊的方式影响该传输。具体地，对于任何多径延迟(即，对于相邻符号之间的重叠的任何持续时间)，给定符号中的每个子载波主要受到由相邻符号的相同编号的子载波的影响。
这一点可以通过再次参照图7、关于指定的子载波S1至S6来进一步阐明。S1的频率是20/240＝1/12(频率给定为所选采样速率FS的分数，在该示例中，该采样速率FS等于2*5.38MHz＝10.76MHz)。如图7所示，其他5个子载波的频率是S1的频率的整数倍。由于所有子载波频率都是1/12*FS的整数倍，所以它们互相正交的最小时间间隔是12*1/FS＝12*TS(其中TS是TD采样间隔)。由此，如果这是传统的基于DMT系统，则所需的TD窗长度将是12*TS。然而，如上所述，在该示例中，将TD符号持续时间选择为基本上比6个子载波的最小正交间隔长，以允许子载波的能量集中在窄得多的频率区域中。例如，令TD窗持续时间W的值为W＝240，或正交间隔的20倍。图8中示出了值为W＝240的单个DMT符号的示例性TD图(仅出于示例目的，示出了单个子载波S1)。考虑到这一点，现在应关注图9，图9示出了三个发送的DMT符号Xk-1，Xk和Xk+1的时域序列的图示。假定上部分61代表主路径；而下部分62代表‘鬼影(ghost)’——被延迟了d个采样的主路径符号流，而后被叠加到主路径(即，多径)。可从图9观察到，符号Xk与其自身的一部分(长度W-d)和前一符号Xk-1的一部分(长度d)重叠。例如，如果从子载波S1的角度看该时域序列，则将这两个重叠部分都投影到子载波S1上，产生二重效应(two-fold effect)。首先，根据鬼影和延迟d的幅度，以某个固定复因数来改变主路径序列的每个符号中的子载波S1的相位和幅度。其次，类似噪声的贡献将被添加到主路径序列中每个符号的子载波S1。第一种效应由符号Xk本身的S1的延迟版本的贡献而引起的，通过使用简单的1抽头均衡器，可以容易地去除该第一种效应；而第二种效应由符号Xk-1的S1的贡献以及Xk和Xk-1的子载波S2至S6的贡献而引起，除去第二种效应要难得多(如果可能的话)。
还可以利用其他子载波的贡献，来观察Xk-1的子载波S1的贡献。具体地，Xk-1的子载波S1的贡献作为d的函数线性增长，其在d＝W时可能获得与Xk-1本身的S1的期望贡献值相等的值。在其他子载波的贡献中，Xk和Xk-1的S2至S6的贡献仅作为d模12(dmodulo 12)的函数而增长，决不会超过对S1的期望贡献的幂(12/240)2＝1/400。因此，可以忽略其他子载波的这些贡献，尤其是在它们基本小于从接收机中其他干扰源所期望的贡献的情况下。在图4所示示例的环境下，由于AC功率远低于主ATSC信道功率，所以该情况适用。
鉴于上述观察，已经认识到：在不增大DMT接收机的复杂度或成本的情况下排除对循环前缀的需要，并仍然能够克服多径，这是可能的。因此，从图10中可以观察到，由于有效载荷部分34’现在增加到52.6μsec，所以可以去除CP，并且可以得到更大的信息吞吐量。具体地，根据本发明原理，DMT调制器利用子载波对符号进行调制，以提供DMT符号，其中，子载波被划分为多个子载波子集，以使相邻的DMT符号使用不同的子载波子集。换句话说，对于符号Xk的任意子载波Si，符号Xk-1和Xk+1不包含相同编号的子载波。
图11中示出了根据本发明原理的DMT调制器115的示例性实施例。图11与图5类似，不同之处在于阐明了DMT调制器115的布置，以示出：通过使用K个子载波子集117-1至117-K(其中K>1)，来执行DMT调制，以便由DMT调制器115提供的相邻的DMT符号使用不同的子载波子集。例如，接在六个子载波S1至S6组成的集合的前述图示之后，图12和13中针对值K＝2，即针对两个载波子集，示出了：该集合示例性地分为供DMT调制器15使用的子载波子集。具体地，如图12所示，子集1包括子载波S1、S3和S5，而如图13所示，子集2包括子载波S2、S4和S6。DMT调制器115使用第一子集来提供一个DMT符号，然后使用第二子集来提供随后的DMT符号。换句话说，第一子集用于发送奇数DMT符号，第二子集用于发送偶数DMT符号(反之亦然)。
鉴于以上描述，图14中示出了根据本发明原理的发送机105中使用的示例性流程图。在步骤160，发送机105接收AC的辅助数据。辅助数据支持通过ATSC信号而提供的一个或多个服务。在步骤165，发送机105根据本发明原理，形成对于ATSC信号的协同信道干扰信号。在该示例中，发送机105发送作为DMT信号的AC信号116，所述DMT信号使用基于DMT的传输，来模仿NTSC广播信号的至少一个频谱特性。另外，可用的子载波集合被划分为K个子载波子集，DMT调制器115使用不同子载波子集，来形成相邻的DMT符号。
应当注意，与传统系统相比，为了确保“链路预算”能够保持，还可以在发送AC信号过程中执行附加步骤。例如，当有两个子载波子集，每个子集中有相同数量的子载波时，在发送AC信号过程中，建议以下两个附加步骤。首先，将子载波子集中每个子载波的功率以因数2增大(通过使幅度以因数增大)。以这种方式，总平均信号功率将保持不变(由此，进入接收机的信噪比(SNR)将保持不变)。其次，TD窗长度应当以因数2减小，以便新符号对(例如，包含两个不重叠子载波子集之一的符号对中两个符号中的每一个)的TD持续时间与旧系统的单个符号持续时间相同。以这种方式(结合上述功率调整)，对于每个接收到的子载波，信号分量的投影的幅度与噪声分量的投影的标准偏差之比将保持与原始系统中相同，从而保持链路预算。这一点在图15中进一步示出，图15示出了对于发送的DMT符号Xk-2、Xk-1、Xk、Xk+1和Xk+2的序列而言，由调谐到子载波S1(注意，现在W＝120＝240/2)的接收机“所见”的采样时域序列。从图15还可以观察到，相邻的DMT符号交替使用子载波子集1与子载波子集2。
如上所述，本发明的概念允许广播公司通过AC来提供一个或多个服务，该AC支持一个或多个通过ATSC信号而提供的服务。作为一个示例，AC是使ATSC信号111的接收变得方便的支持信道(例如，允许在由图4的移动DTV 150代表的移动环境下接收ATSC信号)，在该情形下，使用广播公司对要在主ATSC信道(ATSC信号111)上发送的信息的提前了解，来在AC信道上发送支持信息，该AC信道与主ATSC信道同步。例如，假定与被安排(schedule)要通过ATSC信号111并在所安排的时刻TS处发送的节目相关的信息流。将附加信息、或要通过ATSC信号111发送的信息流的子集，提前在时刻TE处，通过AC信号116，作为辅助数据发送。移动DTV 150使用该辅助数据，以使得ATSC信号111的接收变得方便。选择TE的值，使得到的时间间隔TS-TE为移动DTV150提供了充足的时间，来在时刻TS处通过ATSC信号111而发送的预定信息流到达之前，处理辅助数据。因此，移动DTV150可以接收AC信道的信息，以帮助接收主ATSC信道。示例性地，使用AC信道进行训练的特别有利的方式是如下数据作为辅助数据来发送，其中该数据用于训练(训练数据)，并且还可以包括代表训练数据在ATSC信号111中的位置的数据。因此，移动DTV 150对AC的接收使得移动DTV 150能够进一步识别训练数据以及其在ATSC信号111的接收版本中的位置。图16中以虚线109-1示出发送机105的这种变体，其中，还通过DMT调制器115来发送ATSC信号111中提供的数据的子集(例如训练数据)。
作为另一个示例，AC是独立的数据或视频信道，其支持通过ATSC信号提供的一个或多个服务。例如，在移动环境下，ATSC广播公司可以通过AC，来发送与通过ATSC信号传送的视频的分辨率相比分辨率更低的视频。该更低分辨率视频可以代表同样通过ATSC信号传送的节目、或完全不同的节目，该节目仅仅是分辨率比ATSC信号中所传送的视频分辨率低。
类似地，AC可用于基于文件的信息向行人和移动接收机的非实时传输，该移动接收机可以存储信息，便于以后使用。
作为另一个示例，AC是鲁棒/故障退却(fallback)的音频信道。模拟电视传输的属性在于，当图像受到暂时干扰时，声音通常继续有效。观看者能够忍受图像的暂时定格或丢失，但声音的丢失更令人不快。由此，AC的另一个应用是提供音频服务，该音频服务不太可能受到ATSC接收机中接收的信号电平暂时降低的影响。
作为另一个示例，AC是天线指向(pointing)/诊断信息提供者，用于ATSC信号的接收。使用AC来提高消费者的“使用便易程度”，这是有帮助的。作为示例，可以显示诊断信息，以帮助消费者调整天线指向，或结合CEA天线控制接口标准(CEA-909)，协助自动天线指向。
因此，如上所述，根据本发明原理，AC传送与通过协同信道ATSC信号(主ATSC信道)传送的至少一个服务相关联的数据。在该环境下，术语“服务”涉及下述一个或多个，并且以单独或组合的形式：传送给用户的信息的类型，例如，AC可以传送与主ATSC信道传送给用户的节目(新闻、娱乐节目等)独立或与该节目相关的附加节目(新闻、娱乐节目等)；主ATSC信道中传送的内容的类型，例如，AC可以采用与在主信道中传送的内容格式不同的内容格式(例如以上所述的更低分辨率视频)，来传送附加新闻、音频和/或视频等；ATSC接收机的操作，例如，AC可以传送训练信息、设置信息和/或诊断信息等，以支持主ATSC信道的接收。
现在参照图17，示出了根据本发明原理的设备200的示例性实施例。设备200代表任何基于处理器的平台，例如：PC、服务器、机顶盒、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、移动DTV 150、DTV 155等。在这方面，设备200包括一个或多个具有关联存储器的处理器(未示出)，还包括接收机210。接收机210通过天线(未示出)来接收ATSC信号111和AC信号116。接收机210处理接收到的ATSC信号111，以从中恢复HDTV信号211，应用于显示器220，该显示器220可以是、也可以不是以虚线形式表示的设备200的一部分。另外，接收机210处理接收到的AC信号116，以从中恢复辅助数据216。取决于特定服务，接收机210本身可以使用辅助数据(例如，在上述训练数据的情况下)，或者，辅助数据216可被提供给设备200的另一部分或设备200的外部。图17中示出了一个示例，其中，辅助数据216(以点线形式示出)代表低分辨率视频内容。在这种情况下，显示器220可以使用辅助数据216的低分辨率视频内容，而不是HDTV信号211的高分辨率视频内容。或者，设备200可以在HDTV信号211与辅助数据216的低分辨率视频之间选择，以选择其一作为显示器220的视频源。可以以任意种方式来执行该选择步骤，例如：根据接收机210在接收到的ATSC信号111与接收到的AC信号116的对应信噪比(SNR)之间所作的比较，其中选择具有高信噪比的信号。
图18示出了根据本发明原理的接收机210的示例性实施例。接收机210包括ATSC解调器240、AC检测器235和DMT解调器230。另外，接收机210是基于处理器的系统，并包括：一个或多个处理器，以及关联存储器，由图18中以虚线框形式示出的处理器390和存储器395代表。在该环境下，将计算机程序或软件存储在存储器395中，以由处理器390执行。处理器390代表一个或多个受存储程序控制的处理器，这些处理器不必专用于接收机功能，例如，处理器390还可以控制接收机210的其他功能。例如，如果接收机210是更大设备的一部分，则处理器390可以控制该设备的其他功能。存储器195代表任何存储设备，例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等；可以在发送机105的内部和/或外部；必要时，是易失性的和/或非易失性的。
图18的天线301接收一个或多个广播信号，并通过输入299将该广播信号提供给接收机210。在该示例中，天线301提供ATSC信号111，还提供协同信道干扰信号AC信号116。假定将接收机210调谐到用于接收例如ATSC信号111的特定信道。ATSC解调器240接收ATSC信号111，并提供上述HDTV信号211。在该示例中，假定ATSC解调器240还包括任何需要的解码功能。AC检测器235监控针对AC信号116的当前调谐信道。由于根据本发明原理，AC信号116看起来像NTSC协同信道信号，所以可以采用与当前NTSC信号检测器类似的方式，来构造AC检测器235。当检测到AC信号116存在时，AC检测器提供一个或多个信号，如由虚线形式示出的信号236、237和238中任一个所代表的。对于信号237，将该信号提供给ATSC解调器240。ATSC解调器240响应于检测到AC信号116的存在，启用ATSC解调器240的梳状滤波器(未示出)，使其去除干扰信号，如对于协同信道干扰NTSC信号那样。关于信号238，将该信号提供给DMT解调器230。在检测到AC信号116时，启用DMT解调器230，以对AC信号116进行解调，以从中恢复辅助数据216。关于信号236，可以提供该信号，以向设备200的其他部分或另一设备报警：已检测到AC信号。最后，应当注意，接收机210还可以使用前面所述的信号的TD部分，例如AC信号116的‘虚假’水平同步，以通过便利OFDM符号在AC流中的定位，来帮助接收。
如上所述，根据本发明原理，基于DMT的发送机利用不同的子载波子集，形成DMT符号。因此，对应的接收机必须与发送模式同步，该发送模式即是基于DMT的发送机所使用的子载波子集序列。在以上示例的环境下，针对两个子载波子集，可以将传输模式视作“奇/偶”模式。例如，针对第一个接收到的DMT符号，第一子载波子集用于解调；而针对第二个接收到的DMT符号，第二子载波子集用于解调，等等。示例性地，可以以任意种方式来执行该同步步骤。例如，发送机105将DMT符号的预定义训练序列作为AC信号116的一部分来发送。在接收机210的AC检测器235检测到所接收的AC信号时，DMT解调器230锁定(lock)至接收到的训练序列，并开始在子载波子集之间进行交替，以对接收到的DMT符号数据进行解调。例如，针对每第“奇数”个接收到的DMT符号，DMT解调器230使用第一子载波子集对第一个接收到的DMT符号进行解调等等，针对每第“偶数”个接收到的DMT符号，使用第二子载波子集来对第二个接收到的DMT符号进行解调等等(反之亦然)。备选地，可以在系统中预定义不同类型的训练序列，以代表子载波子集的不同类型的模式，从而一旦DMT解调器210识别特定的训练序列，DMT解调器230就也已经识别了所使用的子载波子集的特定模式。另外，还可以通过本领域公知的带外信道，来传送特定模式的信息，例如，接收到的ATSC信号111中传送的系统信息的一部分。
鉴于以上描述，图19中示出了根据本发明原理的接收机210中使用的示例性流程图。在步骤405，接收机210接收广播AC信号116，该广播AC信号116传送将作为ATSC传输的协同信道干扰信号的辅助数据。在步骤410，DMT解调器确定对接收到的DMT符号进行解调所用的子载波子集模式，例如：通过锁定至训练信号。在步骤415，接收机210对接收到的AC信号进行解调，以提供辅助数据。
除以上所示的示例性实施例之外，图20中示出了根据本发明原理的接收机的另一示例性实施例。接收机210’与图18的接收机210类似，不同之处在于：没有针对主ATSC信道的解调器。取而代之，通过将主ATSC信道中的服务经由AC提供给用户，使用AC来支持这些服务。例如，经由AC向用户提供主ATSC信道中的节目(新闻、娱乐节目)；以及/或者，采用与主信道中传送的格式不同的格式(例如以上所述的更低分辨率视频)，经由AC，提供主ATSC信道中传送的内容的类型；以及/或者，AC传送与接收机201’的操作有关的辅助数据，例如：AC可以传送训练信息、设置信息和/或诊断信息等。
如上所述，根据本发明原理，可以在基于DMT的系统中，消除对循环前缀(也被称作循环扩展或保护频带)的需要，从而在不使接收机复杂度显著增大的情况下，提供更大的信息吞吐量。由此，虽然在ATSC传输系统的辅助信道的环境下描述了本发明的概念，但本发明不局限于此，且本发明适用于基于DMT的任意通信系统。另外，虽然在“奇/偶”模式的环境下，描述了本发明的概念，但本发明的概念不局限于此，且本发明的概念适用于K个子载波子集的任意模式。此外，虽然在将子载波集合划分为K个子载波子集且每个子载波子集具有相同数量子载波的环境下，描述了本发明的概念，但本发明的概念不局限于此，且一个或多个子载波子集可以具有与其他子载波子集不同数量的子载波。
鉴于以上描述，前述内容仅仅示出了本发明原理，应当认识到，本领域技术人员能够设计出多种备选配置，虽然不在此处明确描述这些备选配置，但它们可实现本发明原理，并且在本发明的精神和范围之内。例如，虽然在单独的功能元件的环境下示出，但可以在一个或多个集成电路(IC)中实现这些功能元件。类似地，虽然示出为单独元件，但可以在执行关联软件的受存储程序控制的处理器(例如数字信号处理器)中实现任意或全部元件，其中关联软件诸如是与例如图14和/或图19中所示的一个或多个步骤相对应的软件等等。此外，本发明原理适用于其他类型的通信系统，例如：卫星、无线保真(Wi-Fi)、蜂窝系统等。毫无疑问，本发明还适用于固定或移动接收机。因此，要理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出对示例性实施例的多种修改，并可以设计出其他配置。

Claims (30)

1.一种设备，包括：
离散多频音(DMT)调制器，其利用子载波对符号进行调制，以传输DMT符号；
其中，将子载波划分为多个子载波子集，以使相邻的DMT符号是从不同子载波子集形成的。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，将子载波划分为K个子载波子集，使得每个子载波子集与其他子载波子集都没有交集。
3.根据权利要求2所述的设备，其中每个子载波子集与其他子载波子集具有相同数量的子载波。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，K等于2，DMT调制器在形成DMT符号时，在子载波子集之间进行交替。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，子载波的数量为6。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括：
ATSC DTV(先进电视制式委员会-数字电视)调制器，用于传送代表高清晰度电视(HDTV)服务的数据；
其中，DMT符号代表用于HDTV服务的辅助信道数据。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，DMT调制器形成辅助频道，使得辅助信道模仿NTSC广播信号的至少一个频谱特性。
8.一种设备，包括：
离散多频音(DMT)解调器，其对接收到的DMT符号进行解调，以提供恢复的数据；
其中，针对每个接收到的DMT符号，DMT解调器使用子载波子集，对接收到的DMT符号进行解调，而且DMT解调器使用不同的子载波子集，对相邻的接收到的DMT符号进行解调。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，将子载波划分为K个子载波子集，使得每个子载波子集与其他子载波子集都没有交集。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，每个子载波子集与其他子载波子集具有相同数量的子载波。
11.根据权利要求9所述的设备，其中，K等于2，DMT解调器在对接收到的DMT符号进行解调时，在子载波子集之间进行交替。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，子载波的数量为6。
13.根据权利要求8所述的设备，还包括：
ATSC DTV(先进电视制式委员会-数字电视)解调器，用于恢复HDTV信号；
其中，由DMT解调器提供的恢复数据代表与HDTV信号相关联的辅助数据。
14.根据权利要求13所述的设备，还包括：
检测器，其通过检测代表所接收DMT符号的信号的存在，来启用DMT解调器，其中检测器通过在该信号中检测NTSC(国家电视制式委员会)广播信号的至少一个频谱特性，来检测所述存在。
15.一种在发送机中使用的方法，包括：
接收用于发送的数据；
使用基于离散多频音(DMT)的调制，对接收到的数据进行调制，以提供用于发送的DMT符号序列；
其中，将DMT子载波划分为多个子载波子集，以使相邻的DMT符号是从不同子载波子集形成的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，将子载波划分为K个子载波子集，使得每个子载波子集与其他子载波子集都没有交集。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，每个子载波子集与其他子载波子集具有相同数量的子载波。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，K等于2，在形成DMT符号时，所述调制步骤在子载波子集之间进行交替。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，子载波的数量为6。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括：
对数据进行调制，以提供ATSC DTV(先进电视制式委员会-数字电视)信号，用于传送代表高清晰度电视(HDTV)服务的数据；
其中，DMT符号代表用于HDTV服务的辅助信道数据。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述DMT调制步骤形成辅助信道，使得辅助信道模仿NTSC广播信号的至少一个频谱特性。
22.一种在接收机中使用的方法，包括：
接收DMT符号；
使用子载波子集，对每个接收到的DMT符号进行解调，以提供恢复的数据，其中，使用不同的子载波子集，对相邻的接收到的DMT符号进行解调。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，将子载波划分为K个子载波子集，使得每个子载波子集与其他子载波子集都没有交集。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，每个子载波子集与其他子载波子集具有相同数量的子载波。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，K等于2，在对接收到的DMT符号进行解调时，所述解调步骤在子载波子集之间进行交替。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，子载波的数量为6。
27.根据权利要求22所述的方法，还包括：
对接收到的ATSC DTV(先进电视制式委员会-数字电视)信号进行解调，以从中恢复HDTV信号；
其中，由所述DMT解调步骤提供的恢复的数据代表与HDTV信号相关联的辅助数据。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括：
检测代表接收到的DMT符号的信号的存在，其中，所述检测步骤通过在该信号中检测NTSC(国家电视制式委员会)广播信号的至少一个频谱特性，来检测所述存在；以及
如果存在代表接收到的DMT符号的信号，则执行所述DMT解调步骤。
29.根据权利要求22所述的方法，其中所述解调步骤包括：
利用特定的子载波子集，来确定用于对每个接收到的DMT符号进行解调的子载波子集模式。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述确定子载波子集模式的步骤包括：
检测与子载波子集模式相关联的训练序列。
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