CN101616123B - 数字信号接收 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数字信号接收。一种数字信号接收器，通过对每一个相应频带的调制，从数字信号中接收需要的数据流，频带占有不大于预定接收器带宽，其小于或等于信道宽度；数字信号携带在各个频率位置上且时时重复，频带信息的多个实例定义了接收器参数，至少包括对应于全部数据流的频带，设置该实例以便在范围上等于预定最大带宽的频率信道的任意部分应包括该频带信息的至少一个实例；数据接收器可操作的来把其接收器带宽与信道对准以便从该信道内接收频带信息的实例，并响应接收的频带信息，对准其接收器带宽以便包括需要的数据流的频带。

Description

数字信号接收
技术领域
本发明涉及数字信号接收。
背景技术
在诸如数字电视广播之类的应用中，传输数字信号。例如被称为DVB标准之类的标准自九十年代以来就已存在，并且提供一系列用于广播业务的正交幅度调制(QAM)方案，以及用于附随的控制数据和元数据的传输的格式。这些标准定义了用于携带数据的射频(RF)技术，以及定义了代表不同广播业务的数据被组织到用于传输的分组和流中的方式。
DVB标准在其它地方有广泛的介绍，因此现在参考与有线广播业务的传输相关的标准只给出简要概述，尽管当然应该理解的是类似的考虑可以应用到(例如)数字卫星业务和地面广播业务。
从基本的方面看，相应于广播节目的视频数据，音频数据和附随的数据被多路到MPEG-2节目流(PS)。一个或更多的PS被多路复用以形成传输流(TS)，该传输流被构造为固定长度数据分组的序列。取决于诸如所使用的调制方案(如16QAM至256QAM)以及将被用于携带该TS的广播信道的带宽等参数，TS的比特率介于在大约6M bit/s至64M bit/s之间。
在当前的技术下，一个广播信道(具有从几MHz高达8MHz的带宽)携带一个TS。该TS包括分组的节目数据(视频，音频等等)和定义由该TS携带的不同节目的分组控制数据。可选地，还携带所谓的网络信息表(NIT)，该表提供关于物理网络的信息，如信道频率，业务发起者和业务名称。
不仅对更多的数字电视业务，而且对更高质量(在图像和音频分辨率方面)的业务的需求日益增长。这种需求对由各个信道所携带的数字有效载荷施加了压力。高效并灵活地使用可用的广播频谱是持续性的目标。
发明内容
本发明提供了一种数字信号接收器，用于通过对在一组频率信道的各个之一内每一个相应频带的调制，从携带多个数据流的数字信号中接收所需要的数据流，所述频带占有不大于预定接收器带宽，所述预定接收器带宽小于或等于该信道宽度；
所述数字信号携带在每个频率信道当中的各个频率位置上并且时时重复，频带信息的多个实例定义了接收器参数，至少包括对应于在该频率信道内携带的全部数据流的频带，设置该实例以便在范围上等于预定接收器带宽的频率信道的任意部分应当包括该频带信息的至少一个实例；
其中数据接收器是可操作的来把其接收器带宽与信道对准以便从该信道内接收频带信息的实例，并且接着响应接收到的频带信息，对准其接收器带宽以便包括需要的数据流的频带。
本发明的实施例通过提供一种用来向接收器指示其应在数据信道内的什么位置对准其接收器带宽以便接收希望的数据流的机制，方便地允许使用带宽大于接收器带宽，或者任何单独数据流的带宽的信道。
本发明的其它相应方面和特征在所附权利要求书中限定。
附图说明
现在将仅以举例的方式，参照附图来描述本发明的实施例，其中：
图1示意性地示出数字信号传输系统；
图2示意性地示出之前提出的数据传输帧；
图3示意性地示出根据本发明的实施例的数据传输帧；
图4示意性地示出L1数据分组；
图5示意性地示出网络信息表；
图6示意性地示出数据超帧；
图7示意性地示出接收器装置；
图8示意性地示出一种传输方法；以及
图9示意性地示出一种接收方法。
具体实施方式
现在参照图1，数字信号传输系统包括由传输链路30链接的发射器10和接收器20。在本实例中，该传输链路是有线链路(该术语包括电导线和光纤)，并且图1的系统被设置为提供有线电视业务。概括地说，除了指明不同的地方以外，该设备按照DVB-C标准操作。
还提供可选的返回信道40，通过该信道诸如购买数据或观看统计之类的数据能够被从接收器携带至发射器。该返回信道是常规的，并且在此将不会进一步介绍。
本技术不限于电缆系统。相应技术可以在其它传输系统如地面或卫星系统中使用。
发射器包括多个节目多路复用器100，每个多路复用器用于要被发射的一个节目数据流。这些多路复用器把与节目相关的视频、音频和数据流多路复用到MPEG-2节目流(PS)。该PS由传输多路复用器110与用于其它节目的PS多路复用以形成MPEG-2传输流(TS)。TS是该系统携带的基本数字流，并且能够具有通常在大约6至64Mbit/s范围内的比特率。
该TS被多路复用器120与其它TS(或其它输入流，例如所谓的通用封装流，通用连续流或通用固定长度分组流)以及网络信息(在后面加以介绍)多路复用，结果数据被传送给编码器和调制器130。
该编码器和调制器130包括以下功能：分组，信道编码，数据交织(以时间和/或频率)，字长转换，差分编码，QAM编码，帧生成，基带滤波以及射频(RF)调制，例如OFDM调制，其中每个有效载荷流由调制的(通常)相邻子载波组携带。除了指出的地方外，这些功能相当于DVB-C发射器的公知功能。(在实际的系统中可能有多个发射器耦合到组合器以生成组合的调制RF信号)。该调制RF信号被传送给电缆30用于传输到一个或多个(通常是大量的)接收器20。
发射器10在控制器140的控制下运行。下面将介绍由控制器140执行的功能(如，NIT和频带信息数据的准备)。
下面将特别参考附图7来详细介绍接收器20。在此，应足够注意的是，该接收器按照控制信息操作来从发射的信号中解调并解码需要的数据流，例如特定的TS流。
在操作中，发射器10在多个频率信道上操作。这些频率信道一般位于大约40到900MHz的范围之内。但是本技术能够应用到仅具有一个频率信道的设置。在每个信道中，通过多个子载波的OFDM调制来传输数据。
在之前的系统中信道具有固定带宽，例如8MHz，每个信道在频率上与下一个信道相邻(可能具有小的保护频带)。图2示意性地示出在之前的DVB-C系统中这样信道内的数据传输帧200。
在图2中，在向下垂直的方向上表示时间，在水平方向上表示频率(二者均相对于该附图的方向)。在时间顺序上，该数据帧200包括：
(a)前同步数据210，在其它可能的功能中，其用来标志数据帧的开始；
(b)层1(L1)数据，在其它可能的功能中，其标识后续的数据有效载荷并提供与数据有效载荷的编码相关的物理层参数以供接收器使用；以及
(c)有效载荷数据，在本情况中是TS
数据帧200占用整个信道宽度(在本例中为8MHz)。该接收器带宽也相当于该信道宽度。因此，仅通过指定信道的中心频率，接收器能够被成功地与该类型的信道对准。能够在可选的作为每个TS的一部分加以广播的网络信息表(NIT)中提供该中心频率信息。可替换地，该中心频率能够由执行自动信道“扫描”的接收器检测，其中扫描整个可用频率范围以检测广播信道。
本实施例允许使用不同宽度(如8，16或32MHz)的信道。然而，该接收器带宽(以及，相应地，最大允许带宽，通过该带宽携带单独的有效载荷数据流如TS)与之前的系统保持相同，如8MHz。换言之，预定的接收器带宽小于或等于信道宽度。本技术还允许在单个信道内携带多个TS或者其它类型的有效载荷。将使用表示根据本发明实施例的DVB-C2数据传输帧的图3来解释该技术如何运行。
再次，在向下垂直的方向上表示时间，在水平方向上表示频率。数据帧300(在本例中)为32MHz宽并且以与前同步数据210类似的前同步数据310开始。
在前同步数据之后，在信道内的不同频率位置上跟随着L1数据的多个实例。下面将解释L1数据的特定内容，但参照图3的实例应该注意在32MHz信道内提供8个这样的实例。换言之，L1数据的每个实例由一组相邻的OFDM子载波提供，其作为一个组来说，占用4MHz的频带宽度，尽管更一般地每个实例可能小于或等于接收器带宽的一半，并且如果每个实例的带宽较低，相应地可能有更多数量的实例。(事实上，为了避免在定义信道的滤波器通带的极限边缘上的衰减问题，L1的每个实例将会非常轻微地小于4MHz宽，但出于目前说明的目的，它们也被看成是4MHz宽)。
在单个32MHz信道之内的L1数据的八个实例(在本例中)是相同的，并且，为了方便，被同时发射。在不大于接收器带宽一半的带宽中发射L1数据的原因是不论该8MHz接收器带宽被对准到32MHz信道内的任何地方，接收器带宽必然包括L1数据的至少一个完整实例。
L1数据的多个实例不需要(当在一起考虑时)填充整个信道宽度。它们之间可能有频率空隙或保护频带。单独实例的宽度应当小于或等于接收器带宽的一半的限制假定接收器带宽小于信道带宽；如果接收器事实上能够包含整个信道，则原理上将只需要一个实例，并且该限制将不再适用。
如以前，接收器具有两种路由来定位信道，一种是通过NIT，另一种是通过上面所介绍的频率扫描。
在该实施例中的NIT为每个信道定义了中心频率，而不是为在那个信道中的各个TS定义频率范围。由信道携带的每个TS用该信道的中心频率来描述，而不是用携带代表该TS的数据流的频带的中心频率来描述。为了找到相关TS的频带的中心频率，接收器首先把它的接收器带宽与信道的中心频率340相对准，接着检测L1数据的下一个可用的实例(在本例中其将会是实例321或者实例322的下一个可用传输)，然后从接收的L1数据中检测所需要的TS的中心频率和其它接收器参数(如，QAM参数，子载波流的标识，带宽等)。例如，如果对于特定PS所需的TS是TS 350，用于该PS的L1数据将会至少指明(a)该TS；(b)TS的中心频率360；以及(c)TS的接收器参数。已知中心频率和带宽，接收器将对准它的接收器带宽370以确保它包括该TS占用的频带。
如果通过频率扫描定位需要的信道，则用于定位TS的机制是类似的，其中接收器把它的带宽对准信道内的任意位置并检测L1数据的实例。从中，接收器能够通过与上面介绍的相同的方式，提取接收所需TS所需要的全部信息。
有效载荷数据300跟随该L1数据。单个信道可以携带多个TS以及其它类型的数据，如IP数据332—被称作“通用流封装”或GSE的更普通的数据类型的实例。
图4示意性地示出L1数据的实例。在DVB-C和MPEG标准内该L1数据具有各种已有的功能，但是此处将要说明的特定功能是用于每个TS的功能(如，TS：TS1...4)，该L1数据定义了：每个TS的中心频率；TS的带宽；和该TS的接收器参数。
图5示意性地示出网络信息表(NIT)。该NIT作为数据流与唯一节目标识符PID一起传输。如果在每个TS中其被传输至少一次，因此其能够参照该PID加以提取。在DVB-C标准的上下文中其被认为是可选和私有的，并且这样能够包含各种类型的数据。但是在这样其它可能的功能中，在当前的上下文中该NIT用于为每个TS标识信道中心频率(以及，可选的，其它参数数据)。
图6示意性地示出关于一个信道的数据超帧。
该超帧由多个帧组成(例如图3中所示的帧300)，该多个帧前面是前同步数据，并且后面是后同步数据。另一个超帧将直接跟随在完整超帧的后同步数据后面。每个帧包含L1数据的多个实例(即，在与该信道相关的频率范围上展开并且在该帧期间在时间上重复至少一次)，这意味着在超帧期间L1数据的实例在时间上周期性重复。为了将该周期加入上下文，帧具有以毫秒计的长度，而超帧可能具有以小时或更长时间计的长度。因此，在为特定PS确定正确的TS和接收器参数中涉及的延迟约为一个帧长度。
系统被限制以便对L1数据的改变只发生在超帧的边界。L1数据的新值可能在超帧的最后几个帧中被传输，但是直至超帧的边界该新值才具有作用，从而允许接收器准备好(比方说)返回操作。
图7示意性地示出接收器装置。输入电缆信号被提供给数据接收器，该接收器包括调谐器(在本例中具有8MHz带宽，尽管如下所述其是可调节的)，QAM解调器和信道解码器，其执行差分解码，字长转换，解交织等公知操作以生成输出数据。
由数据接收器400输出的数据信号被传送给解码器410和与参数存储器430相关联的参数检测器420。
该参数检测器420执行从NIT中或从扫描中检测信道细节以及从L1数据中检测TS细节的功能。所有这些细节被存储在参数存储器430中并被用于控制数据接收器400。这被执行的方式将在下面参照图9概括介绍。在参数检测器420和数据接收器400之间的虚线连接表明了上面提到的可能性：参数检测器向超帧的末端传送接收器参数的变化的预先细节，由于在超帧的末端发挥作用。
一旦已经设置了适当的接收器参数，解码器400操作来解码需要的PS流。
数据接收器400在一定限度内，可以具有可变的带宽。例如，数据接收器400可以具有在8MHz和7MHz之间可选择的带宽一可能允许与之前的DVB-C系统的不同实例具有保留的兼容性。事实上该特征能够与本技术相关地加以使用，以便一旦L1数据已经定义了接收需要的数据流的参数，数据接收器能够把它的接收器带宽设置到最低(或仅是低)的设置(从那些对数据接收器可用的值当中)，其仍然包含需要的数据流，当然允许所谓的滚降(roll-off)，其是在数据接收器的带宽边缘对数据接收器响应的减轻。在使用该特征处，无论何时特别需要访问L1数据，数据接收器例如能够把它的带宽设置回更高的水平(假定L1数据的每个实例的宽度，如果这确实是必要的话)。
图8是示出发射器操作的示意性流程图。
在图8中，由控制器140执行步骤500和510(在本例中)，其中生成信道信息(对应于上述的NIT数据)和带宽信息的实例(对应于上述的L1数据的实例)。注意到NIT数据的生成是可选的；信道可以替代地通过频率扫描来标识。在步骤520，这些数据被发射(由编码器和调制器130执行的步骤)。
图9是示出接收器的操作的示意性流程图。
在图9中，在步骤600检测所需要的信道(对于希望的输出数据流)。这可以是由参数检测器420从当前检测的信道当中检查NIT数据，或者这可以是由参数检测器进行频率扫描以及接着在被检测的信道中对L1数据的检查。
在步骤610，参数检测器420把用于所需要的信道的适当参数存储在参数存储器430中，并且该数据接收器400把它的接收器带宽对准到所需要的信道—优选对准到所需要的信道的中心频率。在步骤620，该参数检测器420通过数据接收器接收所需要的输出数据流的频带信息(对应于L1数据)，并在参数存储器430中存储适当的参数。在步骤630，该数据接收器把它的接收器带宽对准于所需要的频带的中心频率(即，包含所需要的有效载荷数据的信道部分)。
接着解码器410接收并解码该有效载荷数据以产生所需要的输出流。
注意事实上L1数据可以定义接收器中心频率，该频率事实上不是包含所需要的有效载荷数据的频带的中心频率，但是其是静止的，以便当集中在接收器中心频率时，接收器仍然接收与所需要的有效载荷数据相关的全部子载波。达到这一点的原因的一个例子是所需要的频带接近信道的边缘，以及信道外面但是相邻或靠近信道边缘处具有潜在的干扰信号。这样，由L1数据定义的接收器中心频率偏离开信道的边缘是有益的，以便接收器更不易于接收到该干扰信号。
同时，在步骤640，参数检测器继续监控包含在相继传输的L1数据的实例当中的频带信息。在一个实施例中，L1数据的带宽是这样的以致于不论数据接收器的中心频率如何，它将通常接收到L1数据的至少一个完整实例。然而，在其它的实施例中，如果L1数据的带宽和接收器带宽及中心频率是这样的以致于只有(比方说)L1数据的一个实例的较高子载波和L1数据的下一个实例的较低子载波被接收，该数据接收器能够被设置以便把那些被接收的子载波重新排序(如，在接收器一侧的FFT级后面)为对应L1数据的完整实例的顺序用于解调和解码。
在步骤650，如果检测到对频带信息的任何改变，控制返回步骤630以便能够调整相关的接收器参数。否则，控制返回步骤640以便监控过程能够继续。
参数存储器能够被用于以另外方式改善接收器的操作。在历史上，广播信道携带一个TS。这个信道的中心频率被包括在NIT(如果存在的话)中或者作为频率扫描的一部分被接收器发现，并且相对于该TS被存储在接收器内的数据库中。当接收器需要接收TS时，它将咨询其数据库以找到该TS的中心频率并把该信息发送给调谐器作为调谐器参数。
在这里介绍的实施例中，TS能够占用形成频率信道子集的频带。如果接收器遵循上述的历史方法，无论何时它需要接收特定TS(其组成该信道的一部分(或全部))，它将存储信道的中心频率并把它的接收器带宽对准到该中心频率。接着它将需要读取上述的L1数据以找到TS使用的精确频带，可能有必要返回该频带(在同一信道内)以便能够接收正确的频带。每次它需要接收TS时这两步操作都将是需要的。
本发明的实施例提供执行该调谐操作的不同方式。当第一次需要TS时，在(如果必要的话)返回到正确的频带之前，接收器被调谐到信道的中心频率以便发现用于该TS的频率参数。然而，一旦已从L1数据中发现用于TS的频带(以及，潜在的，其它接收器参数)，它被存储在参数存储器中作为与该TS相关的查找记录。这意味着下次接收器需要接收该TS时，其使用在参数存储器中已经存储的信息来直接对准该TS使用的频带。这在图9中用步骤605代表。当然，自细节被存储在参数存储器之后，频带可能已经被修改，因此仍然执行与步骤640和650相关的检查以验证在L1数据中详细的接收器参数没有改变。
注意因为在信道内L1数据的实例是相同的，所以无论何时接收器被调谐到该频率信道中的任何TS时，能够执行步骤640和650以验证在参数存储器中高速缓存的参数；而不只是在接收器被调谐到特定TS时。
以这种方式，接收器高速缓存(在参数存储器中)TS的最后已知参数，而不是如NIT中通知的信道。
应该理解的是，上述装置和方法可以至少部分地通过在适当软件命令的控制下操作的计算或数据处理装置来执行。这样的软件和数据载体或用于提供该软件的信号因而也被认为是本发明的实施例。

Claims (9)

1.一种数字信号接收器，用于通过对在一组频率信道的各个之一内每一个相应频带的调制，从携带多个数据流的数字信号中接收所需要的数据流，所述频带占有不大于预定接收器带宽，所述预定接收器带宽小于或等于该信道宽度；
所述数字信号携带在每个频率信道当中的各个频率位置上并且时时重复，相同的频带信息的多个实例定义了接收器参数，至少包括对应于在该频率信道内携带的全部数据流的频带，设置所述相同的频带信息的多个实例以使得带宽小于或等于所述预定接收器带宽，以便在范围上等于所述预定接收器带宽的频率信道的任意部分从所述实例之一或从所述相同的频带信息的两个连续实例的不同部分来提供所述相同的频带信息的完整实例；
其中，数据接收器包括把其接收器带宽与信道对准以便从该信道内接收所述相同的频带信息的实例的装置，以及响应接收到的频带信息，对准其接收器带宽以便包括需要的数据流的频带的装置。
2.根据权利要求1所述的接收器，其中所述数据接收器包括：
用于检测由随后的频带信息的实例所指示的接收器参数中的任何改变的装置；
用于响应所述改变为该数据流更改其接收器参数的装置。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的接收器，包括：
用于存储接收器参数以控制接收器操作的存储器；
用于响应由接收的频带信息实例指示的接收器参数来更新存储器的装置。
4.根据权利要求3所述的接收器，其中，如果与所需要的数据流相关的接收器参数在存储器中存在，则接收器被设置为根据所述存储在存储器中的接收器参数对准它的接收器带宽。
5.根据权利要求1或2所述的接收器，包括用于从当前检测的信道内检测信道信息的装置，所述信道信息定义了每个数据流的各自频率信道。
6.根据权利要求3所述的接收器，包括用于从当前检测的信道内检测信道信息的装置，所述信道信息定义了每个数据流的各自频率信道。
7.根据权利要求4所述的接收器，包括用于从当前检测的信道内检测信道信息的装置，所述信道信息定义了每个数据流的各自频率信道。
8.根据权利要求5所述的接收器，其中，所述信道信息包括网络信息表(NIT)。
9.一种数字信号接收方法，用于通过对在一组频率信道的各个之一内每一个相应频带的调制，从携带多个数据流的数字信号中接收所需要的数据流，所述频带占有不大于预定接收器带宽，所述预定接收器带宽小于或等于该信道宽度；
所述数字信号携带在每个频率信道当中的各个频率位置上并且时时重复，相同的频带信息的多个实例定义了接收器参数，至少包括对应于在该频率信道内携带的全部数据流的频带，设置所述相同的频带信息的多个实例以便在范围上等于预定接收器带宽的频率信道的任意部分从所述实例之一或从所述相同的频带信息的两个连续实例的不同部分来提供所述相同的频带信息的完整实例；
该方法包括以下步骤：
其中把接收器带宽与信道对准以便从该信道内接收频带信息的实例，并且
响应接收到的频带信息，对准接收器带宽以便包括所需要的数据流的频带。
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