本申请要求于2015年10月19日提交的序列号62/243300、名称为“METHOD ANDAPPARATUS FOR PROVIDING TIME SYNCHRONIZATION IN A DIGITAL TELEVISION SYSTEM”的美国临时专利申请的权益和优先权。在此出于所有目的通过引用将该临时申请明确地以其整体并入。
具体实施方式
本公开涉及通信系统,并且具体涉及数字电视系统中的时间同步。与本公开相关并且在在此讨论的若干要素是公知的,并且将不被详细描述。例如,假设熟悉用于数字视频广播的第二代数字地面电视广播系统(DVB-T2),并且不在在此描述。在这方面,欧洲电信标准协会(ETSI)的标准和推荐做法(诸如ETSI EN 302 755和ETSI TS 102 832之类)不在在此描述。另外,假设熟悉美国当前的数字地面电视广播系统(也被称为ATSC)并且不在在此描述。在这方面,在此没有描述ATSC A/53,A/153和A/54的标准和推荐做法。
将理解,图中示出的元件可以以各种形式的硬件、软件或者其组合实现。优选地,这些元件以可以包括处理器、存储器和输入/输出接口的一个或者多个适当编程的通用目的设备上的硬件和软件的组合实现。这里,短语“耦合”定义为意味着直接连接或者通过一个或者多个中间部件间接连接。这样的中间部件可以包括基于硬件和软件二者的部件。
本描述例示本公开的原理。由此将认识到本领域技术人员将能够设想到虽然没有在在此中明确描述或者示出但体现本公开的原理并且被包括在其范围内的各种布置。
在此列举的所有示例和条件性语言意图用于教育目的,以帮助读者理解本公开的原理和发明人为了促进技术所贡献的构思,并且要被解释为不限于这样的具体列举的示例和条件。
此外,列举本公开的原理、方面和实施例的在此所有陈述以及其特定示例,意图包含其结构和功能等效物二者。另外,这样的等效物意图包括当前已知的等效物以及未来开发的等效物(即,无论结构,所开发的执行相同功能的任何开发的元件)二者。
由此,例如,本领域的技术人员将认识到,在此呈现的框图代表体现本公开的原理的图示性或电路的概念图。类似地,将认识到任何流程图、流程框图、转态转换图、伪代码等代表各种处理,其可以基本上在计算机可读介质中表示并且由此由计算机或者处理器执行,无论这样的计算机或者处理器是否被明确示出。
图中示出的各种元件的功能可以通过使用专用硬件以及能够与适当软件相关联地执行软件的硬件提供。当由处理器提供时,功能可以由单个专用处理器、由单个共用处理器或者由多个单独处理器(其中一些可以被共用)提供。此外,术语“处理器”或者“控制器”的明确使用不应该被解释为排除地指代能够执行软件的硬件,而是可以在没有限制的情况下隐含包括数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性贮存器。
也可以包括常规和/或定制的其他硬件。类似地,图中示出的任何开关仅是概念性的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互或者甚至手动实施,可由实施者按照从上下文更特定理解选择具体技术。
在其权利要求中,被表达为用于执行指定功能的部件的任何构件,意图包含执行该功能的任何方式,例如,a)执行该功能的电路元件的组合或者b)任何形式的软件,因此包括与用于执行该软件以执行功能的适当电路系统组合的固件、微代码等。这样的权利要求定义的本公开实际上在于由各种列举的构件提供的功能被组合并且以权利要求所要求的方式一起提供。由此,认为可以提供那些功能的任何构件等效于在此所示的那些。
图1示出根据本公开的一个方面的通常的数字通信系统的简化框图100。数字通信系统100与调制系统和系统结构无关地可应用于数字广播信道。传送器设备110可以包括以下部件:
-源111,用于音频、视频、信令或控制及其他辅助数据(例如节目指南);
-源编码器112,包括音频和视频编码器以压缩音频和视频数据;
-信道编码器113,包括随机化、交织、信道编码和帧映射中的至少一些功能,以处理压缩的、信令和辅助数字数据用于提高鲁棒性,并增加纠错编码功能的级别;
-调制器114,将处理的数字数据转换为可以是例如VSB(例如,ATSC)或OFDM(例如,DVB-T2)的调制符号。此外,还包括滤波和数字到模拟(D/A)转换功能;以及
-传送器接口115(例如天线),表示上转换,RF放大和空中广播的,或者通常表示通过通信介质传输信号的功能。
传送器110还可以包括处理器(未示出)和至少一个存储器(未示出)。在一个实施例中,传送器110的组件111-115可以耦合到处理器和至少一个存储器。该至少一个存储器可以包括暂时和/或非暂时存储器。处理器可以监视和控制用于实现组件111-115的功能的各种硬件组件。在另一个实施例中,处理器可以执行软件来执行组件111-114的各种功能。
在图1的接收器设备120处,执行传送器的逆功能,包括以下组件:
-用于接收125的接收器接口(例如,天线),其包括空中接收,RF下转换和调谐的功能,或者一般表示通过通信介质接收信号;
-解调器124,从调制符号恢复数字数据并且包括模拟到数转换(D/A)、增益控制、载波和符号定时恢复、均衡和报头或前导码同步检测的功能;
-信道解码器123,通过执行信道编码器的逆功能来恢复压缩的和辅助的数据,包括纠错解码、去交织和去随机化;
-源解码器122,解压缩音频和视频数据,包括视频和音频解码器;以及
-显示设备121,用于音频/视频观看。
接收器120还可以包括处理器(未示出)和至少一个存储器(未示出)。在一个实施例中,接收器120的组件121-125可以耦合到处理器和至少一个存储器。该至少一个存储器可以包括暂时和/或非暂时存储器。处理器可以监视和控制用于实现组件121-125的功能的各种硬件组件。在另一个实施例中,处理器可以执行软件以执行组件121-124的各种功能。
本领域技术人员将认识到,源编码器112和/或信道编码器113(虽然在一般通信系统中是常见的)对于根据本公开的系统不是必需的。类似地,取决于传送器,源解码器122和/或信道解码器123(虽然在一般通信系统中是常见的)对于根据本公开的系统不是必需的。此外,如果传输系统不是空中传输(例如通过电缆),则传送器和接收器可以不需要天线。另外,接收设备包括但不限于:电视、机顶盒、计算机、移动电话、汽车接收器和平板电脑。
系统100可以适配于使用OFDM调制格式来生成,传送,接收和解码数据和信号。其他数字地面电视标准(例如欧洲的DVB-T/DVB-T2标准和日本的ISDB-T标准)采用OFDM调制。DVB-T(第一代欧洲DTT(数字地面电视))是最广泛采用和部署的标准。自1997年发布以来,超过70个国家已经部署DVB-T服务,并且多于45个国家已经采用(但尚未部署)DVB-T。这种成熟的标准从大规模的经济体和非常低的接收器价格中受益。与其前身一样,DVB-T2使用利用大量子载波以传递鲁棒信号的OFDM(正交频分复用)调制,并且提供一范围的不同的模式,使其成为非常灵活的标准。DVB-T2使用与DVB-S2和DVB-C2中使用的相同的纠错编码:结合BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)编码的LDPC(低密度奇偶校验)编码,以提供非常鲁棒的信号。可以调整载波数量、保护间隔大小和导频信号,以使得可以针对任何目标传输信道优化开销。DVB-T2比其他任何DTT系统提供更高的鲁棒性、灵活性和至少多50%的效率。它支持SD、HD、UHD、移动TV或其任何组合。期望ATSC 3.0包含或适配DVB-T2中找到的许多元素。
图2示出根据本公开的通信系统(诸如ATSC3.0系统)中使用的信号的帧结构200。帧结构200包括引导码210、随后的前导码220和由符号组成的数据片段230。数据片段230可以包括非信令数据。L1信令提供配置物理层参数的必要信息。术语“L1”指代层-1,国际标准化组织(ISO)7层模型的最低层。LI信令包含对引导码210和前导码220的约束。
引导码210由多个符号组成,从位于每个帧时段开始处的同步符号开始,以启用信号发现、粗同步、频率偏移估计和初始信道估计。引导码的其余部分包含足够的控制信令,以允许帧的其余部分的接收和解码开始。
前导码220可以包含承载可应用于该帧的其余部分的控制信令的一个或多个前导码符号。前导符号的FFT大小、保护间隔和分散导频图案将由引导码210发信号通知。前导码220还包括L1基本(L1B)片段260和L1细节(L1D)片段270。两个片段L1B 260和L1D 270每个由用作定义系统的信令信息的一部分的多个参数组成,包括调制参数、前向纠错(FEC)参数、帧大小等。L1基本260传递在完整帧上是静态的系统的最基本的信令信息,并且还定义解码L1细节270所需的参数。L1细节270详细描述数据上下文和解码它所需的信息。L1B 260和L1D 270中的每一个的大小可以根据系统中所需的信令信息量而变化。要理解,帧结构200可以适配于其他系统,而不需要偏离本公开的范围。
如较早提及,广播系统通常包括传送器和接收器之间的时间同步机制。时间同步指示或值可以参考信号中的具体点。例如,在ATSC 3.0中,参考位置将是引导码210的第一个符号的开始,相当于ATSC 3帧的最开始。为了以传输时间值中使用的最小数量的比特提供最大精度,ATSC 3.0系统可以在任何一个毫秒(ms)时间边界上对齐帧的开始。结果,需要在数据流中发送的指示或参考指示符的最大分辨率是以毫秒为单位。
在一个实施例中,ATSC 3.0系统可以使用两个不同的帧生成和排序模式来创建或生成帧。在第一模式中,帧被创建,以使得它们可以是五(5)毫秒(ms)的倍数的长度。基于5ms的长度,只要第一帧与一(1)ms边界对齐,所有后续帧也将在1ms边界上对齐。可以将值插入帧(例如,在前导码220中)以指示当前帧的长度。第一模式被称为时间对齐模式。
在第二操作模式中,可以在不考虑帧的时间边界位置的情况下创建帧。在这种模式中,帧长度可以并且可能不是1ms的倍数的长度。结果,即使第一帧对齐到1ms边界,以下帧可以不被对齐。为了正确发送时间值,传送器将需要在帧之间的信号或数据流中留下未使用的空间,以确保任何帧的开始总是在1ms边界上对齐。未使用的空间降低传输效率并减少数据传输容量。第二模式被称为符号对齐模式。
本公开适配帧中包括的时间同步指示符的使用(例如,在前导码220中代替提供用于第一模式的信息)以解决第二操作模式的操作。该机制增加某一附加时间信息给传输的信号,以允许在仍然使用信道的所有传输容量的同时正确地确定时间。关于附加时间信息和机制的细节将在下面进一步描述。
图3例示源300(诸如图1中描述的源111)的实施例。源300包括视频源310、音频源320、其他辅助数据源330和信令数据源或发生器340。各种源可以不位于同一位置并且可以经由各种形式的数据链路(例如,卫星、电缆、微波等)提供。信令数据源是通信系统的功能,并且可以具有多个固定的信令参数以及可以经由用户接口或另一类型的输入(例如,文件、远程数据链路)提供的可变信令参数。
根据本公开,在一个实施例中,信令数据源接收标识通信系统的时间参考的时间信息342。时间信息342可以通过诸如原子时钟的外部源提供。时间信息342也可以通过到通用时基的网络连接(例如,国家科学和技术研究院(NIST)天气无线电台WWV或类似的时间源)提供。时间信息要被包括在信令数据中以允许传送器和接收器之间的时间锁定。
取决于系统,信令参数可以或者可以不被信道编码(在信道编码器113中)。例如,在原始ATSC系统中,像字段和片段同步一样的信令数据不被信道编码。相反,在DVB-T2中,所有信令参数在L1前和后信令中被信道编码。
调制器设备(诸如图1中描述的调制器114)可以通过向每个调制符号的多个载波分配数据来创建由调制符号序列组成的多载波调制信号,以用于信令数据和非信令数据(视频、音频、其他辅助数据)。在本公开的一个实施例中,时间参考和/或同步信息参数可以在每帧数据的前导码(例如,图2中描述的前导码220)或首部符号(例如,在图2中描述的引导码210中)发送,并且可以用于指示传输信号的定时。因为两个模式用于帧生成,所以附加信息可以被提供并且被包括在前导码中(例如,在前导码的L1B部分中)。在一个实施例中,帧的长度被规定为10比特值,并且被称为L1B_frame_length。
在接收器侧(例如接收器120),首先执行解调124以在信令数据检测器处获取信令数据(例如,从引导码或前导码符号)并相应地设置接收器参数。如果信令数据在传送器(在信道编码器113)被信道编码,则信令数据检测器必须驻留在信道解码器123内部或之后。如果信令数据不在传送器(在信道编码器113)被信道编码,则信令数据检测器可以驻留在解调器124内部或之后。在信令数据被恢复之后,接收器提取包含在信令数据中的各种参数以设置与其各种数据相关块(包括但不限于调制,例如星座大小,FFT大小;FEC;交织;帧内的数据分布;等)相关联的各种操作模式。然后将参数发送到各个块,以便用于对视频、音频和其他辅助数据执行解调和解码。
图4示出根据本公开的示例性框图,以描绘多载波解调器410和信道解码器420。出于所有实际目的,解调器410可以被示出为由两个块组成:信令数据解调器412,其解调信令数据符号并且发送解调的信令数据符号到信令数据检测器422。在信令数据检测器422处,信号数据326从交织、随机化和信道编码的若干潜在的级别恢复,用于针对信道损伤保护数据。一旦信令数据426被恢复,就被发送到包括音频/视频/辅助(非信令)数据解调器414和音频/视频/辅助数据信道解码器424的接收器的其他块。这两个块将根据包括定时信息参数的若干信令数据参数426解调和解码音频、视频和其他辅助(除信令之外的数据)数据符号。
图5示出根据本公开的各方面的用于生成和传送包括时间同步信息的信号的方法的流程图500。处理500可以在诸如图1中描述的传送器110的传送器中实现。处理500中的一个或多个步骤也可以在信令数据源要素(诸如图3中描述的信令数据源340)中实现。
最初,在步骤510处,接收时间信息。时间信息可以通过任何已知参考时间源(例如,网络时间协议服务器或WWV)来接收。然后,在步骤520,数据被标识为被包括在帧中。此外,在步骤520,标识和/或生成任何辅助信息,诸如与数据的传输或接收相关的参数。像许多类似广播系统一样,ATSC3.0允许可能影响数据的传输和接收的各种参数,包括但不限于FFT大小、信道BW、有效负载采样率、引导码长度、保护间隔大小。这些参数中的许多可能影响数据帧的大小或长度。
在步骤530,进行帧对齐模式的确定。如果在步骤530帧对齐模式是时间对齐模式,则在步骤540,可以使用接收到的时间参考来计算参考时间和帧开始时间(例如,以ms)。此外,可以确定帧长度的指示。如果在步骤530进行符号对齐模式的确定,则在步骤550,可以使用接收到的时间参考来计算参考时间和帧开始时间。然而,在符号对齐模式中,参考和帧开始时间可能进一步需要根据帧长度的修改。此外,可以计算时间偏移值,以考虑符号对齐模式中更多可变帧长度。下面将描述关于时间对齐模式和符号对齐模式的参考数据的进一步细节。
在步骤560,将在步骤540或步骤550中生成的附加信令数据连同数据一起插入帧中。在一个实施例中,时间参考信号被包括在帧的第一字段或符号(例如,图2中的引导码210)中。在一个实施例中,偏移的指示,或者作为时间对齐模式的帧长度,或者用于符号对齐模式的帧偏移(或者时间偏移或者帧时间偏移)可以被包括在前导码中(例如图2中的L1基本260)。重要的是注意到,在一个实施例中,帧中的相同位置中并且占据相同数量的比特的相同字段被用于传递与一个模式中的时间对齐帧以及第二模式中的符号对齐帧相关联的信息。在步骤570,提供具有完整数据和信令信息的帧,用于包含在用于传送到接收设备的信号中。
图6示出根据本公开的各方面的用于接收信号和解码时间同步信息的处理600的流程图。处理600可以在诸如图1中描述的接收器120的接收器中实现。处理600中的一个或多个步骤也可以在诸如图4中描述的信令数据检测器422之类的信令数据检测器中实现。
在步骤610,接收到信号。信号包括以帧排列并被编码和调制的数据和信令信息。在步骤620,在接收到的信号中标识一个或多个帧。在步骤620的标识可以包括标识一个或多个帧所需的任何解调或初始解码。此外,在步骤620,在必要时可以标识和解码帧的引导码和/或前导码部分,以恢复任何信令信息,包括但不限于时间同步信息。
在步骤630,基于信令信息进行帧对齐模式的确定。在一个实施例中,解码前导码以确定与两个帧对齐模式(时间对齐模式和符号对齐模式)中的一个相关联的信令信息。
如果在步骤630,确定了接收到的信号正在使用时间对齐模式,则在步骤640,从帧(例如,从引导码和前导码)中提取时间参考和帧长度信息。如果在步骤630,确定了接收到的信号正在使用符号对齐模式,则在步骤650从帧(例如,从引导码和前导码)中提取时间参考和帧时间偏移信息。重要的是注意到,时间对齐模式和符号对齐模式的时间参考信息二者可以是ms的单位,它们的值很可能不同并且进一步表示相对于帧的不同时间点。相对于帧的时间差异与时间对齐模式的帧长度信息和符号对齐模式的帧时间偏移信息相关联,并由时间对齐模式的帧长度信息和符号对齐模式的帧时间偏移信息解释。通过为两个模式以相同的数据格式提供不同的信息,这两个模式可以在使用相同信令信息字段的同时实现相似传输效率。
在步骤660,在时间对齐模式的步骤640或符号对齐模式的步骤650中确定的信令信息用于进一步处理接收信号中的当前帧和未来帧。
图7例示如在本公开中描述的以第一或时间对齐帧模式提供的一系列帧。在时间对齐帧模式中,帧的开始将在一(1)ms的边界上对齐。对齐可以通过将第一输出帧在(1)ms边界对齐来完成。然而所有随后的帧也将对齐到1毫秒边界。传输参考时间值将指向帧引导码的第一符号的开始,并且LlB_frame_length字段用于指示当前帧长度。下面基于时间对齐帧模式示出示例性L1B_frame_length字段:
i.LlB_frame_length_mode 1比特
ii.LlB_frame_length 10比特
在不脱离本公开的范围的情况下,可以将与上面的项i和ii中的不同的其他比特数量用于LIB_frame_length_mode和LIB_frame_length。
图8例示如本公开中描述的以第二或符号对齐帧模式提供的一系列帧。在符号对齐帧模式中,第一输出帧对齐到1ms边界,与时间对齐符号模式相似。由于在较少约束符号对齐帧模式中可用的帧长的粒度,所有后续帧的开始在由值Tinc指示的边界上对齐,该边界不一定在1ms边界上。传输的参考时间值将指向在后续帧的引导码部分(例如,图2中的引导码210)的第一符号的开始处或开始处之前最接近的1ms边界。
在ATSC 3.0标准中,不是每个帧长都是可能的。可能的帧长度可以由以下等式定义:
frame_length=(数据帧大小+保护间隔)/sample_rate (1)
其中,数据帧大小可以是例如8K、16K或32K,并且保护间隔可以是例如192、384、512、768、1024、1536或2048。在一个实施例中,值1K可以等于1024。在一个实施例中,值1K可以等于1000。
因为可能的帧长度值可以被64整除,所以可以通过以下来描述它们:
frame_length=X*64/sample_rate (2)
其中X是10比特数量,Tinc=64/sample_rate标识帧长度的粒度。
因此,如果调制器在(ms)边界上开始,则可以通过如上描述在数据流中发送X的值来描述距(ms)边界的任何随后时间偏移。
也可以从等式(2)得出结论,可以将任何距毫秒边界的偏移描述为采样率的函数,即与采样率成反比。更具体地,帧长度和任何偏移可以以采样时段的单位表示,其中sample_period=1/sample_rate。
采样率后引导码(也称为基带采样率(BSR))可以通过以下给出:
sample_rate=(N+16)*0.384MHz (3)
其中,N是发信号通知的值,并且可以在从0到80的范围内,包括0和80。可以保留81到127的值。
等式(3)中的常数N是基带采样率系数(bsr_coefficient)。表1示出根据上面的等式(3)的bsr_coefficient和对应的采样率(或BSR)的示例。
bsr_coefficient |
BSR(MHz) |
2 |
6.912 |
5 |
8.064 |
8 |
9.216 |
表1
在时间对齐帧模式中使用的帧时间偏移(也称为L1B_time_offset)指示用于指示以Tinc为单位的距从参考时间值到引导码符号的开始的时间间隔。重要的是注意到,不是任何任意的帧长是可能的。适应帧的适当时间间隔的必要分辨率和数据大小可以基于以下并基于ATSC 3.0呈现的操作参数限制来确定:
-帧长度具有Tinc=64/BSR(基带采样率)的粒度。
-Tinc是均匀划分为FFT大小和GI长度的最大时间间隔。
-Tinc也均匀划分为所有可能的引导码长度(例如0.5ms增量)并且划分为建议的1ms传输参考时间值分辨率。
-为了准确描述帧的开始时间,需要任意情况下的Tinc的分辨率。
-这比建议的传输参考时间值的1ms分辨率所提供的粒度更精细。
结果,Tinc在最大BSR需要高达10比特的分辨率。
在一个实施例中,需要的最大值在最大采样率是575的值。
可以通过将(L1B_time_offset*Tinc)添加到接收到的参考时间值来在接收器设备中确定引导码的开始的位置。以下示出如较早描述并且包括本公开的方面的,在字段的前导码中使用相同的11比特结构和位置的示例性L1B_frame_length字段接收机制:
上面的表达式(4)指示取决于LIB_frame_length_mode参数的值,数据流中仅包含两个参数。数据流中包含的第一参数是LIB_frame_length_mode参数。当LIB_frame_length_mode参数=0时,即帧被时间对齐(到1ms边界)时,LlB_frame_length参数也包含在数据流中。另一方面,当LIB_frame_length_mode参数=1时,即当帧被符号对齐时,数据流中包括L1B_time_offset参数。通过根据LIB_frame_length_mode参数的值发送L1B_frame_length或L1B_time_offset(或等效地,L1B_frame_length和L1B_time_offset之一),避免发送不必要的数据并获得数据率的节省。在不脱离本公开的范围的情况下,可以将与以上规定的不同的其他比特数量用于LIB_frame_length_mode,LIB_frame_length和LIB_time_offset。
在本公开的一个实施例中,上面表达式(4)中的参数被包括在当前帧的前导码中并且指代当前帧,即描述图2中描述的帧结构的当前帧模式。在本公开的一个实施例中,上面表达式(4)中的参数被包括在当前帧的前导码中并且指代下一帧,即描述图2中描述的帧结构的与下一帧相关联的帧模式。
在一个实施例中,时间同步信息可以用于利用传送器时钟来调整接收器中的系统时钟。调整可以帮助防止接收器处的音频和视频服务的中断,因为缓冲器中的下溢或上溢可能导致用户体验的中断。
多媒体内容(例如,视频和/或音频)将以有序的方式呈现给观众。存在可以考虑的两个主要的定时问题。首先,音频和视频分量将被同步,使得它们被正确唇形同步(或同步)。其次,在存在彼此靠近的多个呈现设备的情况下,呈现将被同时完成。这是为了防止这样的问题,如当你的设备上尚未出现时,从邻居的电视听到了已经进球得分了。
根据本公开,呈现时间的控制可以基于两个主要项。第一项是与多媒体片段(例如,音频或视频)一起发送的数据,该数据给出了将实时呈现该片段的时间(例如,呈现时间戳)。可以根据任何传输标准(例如,运动图像专家组2(MPEG-2)、MPEG媒体传输(MMP)、通过单向传输的实时对象传递(ROUTE)/DASH等)生成呈现时间数据。
呈现时间的控制可以基于的第二项是接收器内的实时时钟(或系统时钟),其被锁定到原子钟源。接收器中的实时时钟的同步具有若干分量。第一分量是传输的采样时钟锁定到原子时间时钟源的事实。同步允许接收器将接收器内部采样时钟锁定到传输的采样时钟,并且向接收器给出内部时钟,该内部时钟的频率锁定到原子时间源。定时信息用于调整接收器自由运行时钟。
在接收帧的处理中,接收器调整接收器采样时钟,以使得正确捕获帧。采样时钟边沿可以与引导码的开始并且也与帧的开始对齐。对齐可以通过使用模拟VCO或使用数字插值来执行。此外,在处理帧时,接收器可能需要跟踪采样时钟(其可以例如利用简单计数器容易地完成),因为接收器可能需要知道例如要提取多少个样本用于一完整帧。因为传输的符号时钟通过锁定到传送器时钟而被锁定到原子时钟(例如,全球定位系统、GPS、参考时钟),所以接收器可以具有对相对时间延迟或从帧的开始到未来的任何一点的偏移的良好估计。相对时间延迟可以通过从帧的开始的采样时钟的数量乘以采样时钟周期给出。
接收器中实时时钟的同步的第二分量与确定当前的实际时间相关联。该确定可以通过在传输数据的前导码中发送信令数据来完成。信令数据包括时间同步信息,时间同步信息包括来自传送器时钟的时间参考,帧模式以及取决于帧模式的帧长度或帧时间偏移。当在帧对齐模式时,帧的开始发生在1ms边界。当在符号对齐模式时,帧时间偏移标识前一1ms边界与帧的开始之间的偏移。接收器可以通过知道从帧的开始直到“现在”(当前时间)的采样时钟的时间、在前导码中发信号通知的时间偏移(如果在符号对齐模式中)以及传输的或发信号通知的时间参考(或参考时间)来确定当前时间。在解码帧的前导码之后,接收器可以标识在前导码中发信号通知的时间同步信息。接收器也可以查看其样本计数器并知道从帧的开始以来已出现多少个样本。因此,当在符号对齐帧模式中时,可以通过以下给出实际或实际当前时间:
实际当前时间=发信号通知的参考时间+发信号通知的帧时间偏移+计算的从帧的开始到现在的时间 (5)
在等式(5)中,发信号通知的参考时间可以是例如星期一7:00pm,发信号通知的帧时间偏移可以是例如10个采样时钟*采样时钟周期,以及计算出的从帧的开始到现在的时间可以是例如50000个采样时钟*采样时钟周期。
在时间对齐帧模式中,实际当前时间可以通过以下给出:
实际当前时间=发信号通知的参考时间+从帧的开始到现在的计算出的时间 (6)
使用上述信息,接收器可以适当地设置或调整其内部时钟的时间。接收器系统或实时时钟的精度可能不像例如本地GPS时间源一样好,但对于多媒体呈现目的可以足够准确。特别地,在不需要附加处理的情况下,接收器可能不会考虑例如从传送器天线到接收器天线的传送时间,其可以例如为数十毫秒级。
根据本公开的一个方面,提供用于传送信号的装置110,包括调制器114,可操作以通过将数据调制成多个调制符号来生成信号,该数据包括时间同步信息,该时间同步信息包括根据帧长度模式参数选择的帧长度参数和时间偏移参数中的一个;以及传送器接口115,耦合到调制器114并且可操作为通过通信介质传送信号。时间偏移参数、帧长度参数和帧长度模式参数可以分别是L1B_time_offset,L1B_frame_length和LIB_frame_length_mode参数。其他时间同步信息可以包括该帧的填充样本的数量、来自传送器时钟的时间参考等。
根据装置的一个实施例,数据的至少一部分可以被划分为帧。在一个实施例中,数据可以包括信令数据和非信令数据。在一个实施例中,时间同步信息可以被包括在信令数据中。在一个实施例中,非信令数据可以被划分为子帧。
根据装置的一个实施例,时间同步信息还可以包括帧长度模式参数。
根据装置的一个实施例,帧长度模式参数可以指示帧是时间对齐帧和符号对齐帧中的一个,时间偏移参数可以指示参考时间值与帧的第一调制符号的开始之间的时间间隔,并且帧长度参数可以指示帧的长度。
根据装置的一个实施例,参考时间值可以是在帧的第一调制符号的开始处或开始处之前的最近时间边界值。
根据装置的一个实施例,时间边界值可以是一毫秒的倍数。
根据装置的一个实施例,当帧长度模式参数指示帧被符号对齐时,数据可以包括时间偏移参数。
根据装置的一个实施例,当帧长度模式参数指示帧被时间对齐时,数据可以包括帧长度参数。
根据装置的一个实施例,时间偏移参数可以是采样率的函数。
根据装置的一个实施例,帧长度参数可以以五毫秒为单位。
根据装置的一个实施例,时间偏移参数和帧长度参数之一以及帧长度模式参数可以被包括在帧的前导码调制符号中,该前导码包括信令数据。
根据一个实施例,装置还可以包括耦合到调制器并且可操作为在调制器之前信道编码数据的信道编码器113。信道编码器113可以是可选的,被旁路或移除。
根据装置的一个实施例,调制器114可以是可操作为将调制符号分配给多个载波的多载波调制器。
根据装置的一个实施例,多载波调制可以是正交频分复用(OFDM)。
根据一个实施例,装置还可以包括耦合到调制器114并且可操作为提供数据的源111、300。源111、300可以远程耦合到调制器114。源111、300可以是可选的,被旁路或移除。例如,数据可以被存储在调制器114中。例如,数据可以被存储在调制器114中的硬驱动器中。
根据装置的一个实施例,该信号可以符合高级电视系统委员会标准。在一个实施例中,信号可以符合ATSC 3.0标准。
根据本公开的一个方面,提供用于接收信号的装置120,包括可操作为通过通信介质接收信号的接收器接口125以及耦合到接收器接口125并可操作为解调信号以生成多个解调符号的解调器124、410,解调符号包括数据,数据包括时间同步信息,时间同步信息包括根据帧长度模式参数选择的帧长度参数和时间偏移参数中的一个。在一个实施例中,可以使用时间同步信息来防止接收器处的音频和视频服务的中断,因为缓冲器中的下溢或上溢可以导致用户体验的中断。在一个实施例中,时间同步信息可以是用于在传送器和接收器之间同步数据的信息。在一个实施例中,时间同步信息可以是用于恢复数据帧的信息。时间偏移参数、帧长度参数和帧长度模式参数可以分别是L1B_time_offset、L1B_frame_length和LIB_frame_length_mode参数。其他时间同步信息可以包括该帧的填充样本的数量、来自传送器时钟的时间参考等。
根据装置的一个实施例,数据的至少一部分可以被划分为帧。在一个实施例中,数据可以包括信令数据和非信令数据。在一个实施例中,时间同步信息可以被包括在信令数据中。在一个实施例中,非信令数据可以被划分为子帧。
根据装置的一个实施例,时间同步信息还可以包括帧长度模式参数。
根据装置的一个实施例,帧长度模式参数可以指示数据的帧是时间对齐帧和符号对齐帧中的一个,时间偏移参数可以指示参考时间值和帧的第一调制符号的开始之间的时间间隔,并且帧长度参数可以指示帧的长度。
根据装置的一个实施例,参考时间值可以是在帧的第一调制符号的开始处或之前的最近时间边界值。
根据装置的一个实施例,时间边界值可以是一毫秒的倍数。
根据装置的一个实施例,当帧长度模式参数指示帧被符号对齐时,数据可以包括时间偏移参数。
根据装置的一个实施例,当帧长度模式参数指示帧被时间对齐时,数据可以包括帧长度参数。
根据装置的一个实施例,时间偏移参数可以是采样率的函数。
根据装置的一个实施例,帧长度参数可以以五毫秒为单位。
根据装置的一个实施例,时间偏移参数和帧长度参数之一以及帧长度模式参数可以被包括在帧的前导码调制符号中,该前导码包括信令数据。
根据一个实施例,装置还可以包括耦合到解调器(124)并且可操作为在解调器之后信道解码数据的信道解码器123、420。信道解码器123、420可以是可选的,被旁路或者被移除。
根据装置的一个实施例,解调器124可以是多载波解调器,可操作为解调来自多个载波的信号。
根据装置的一个实施例,多载波调制可以是正交频分复用(OFDM)。
根据一个实施例,装置还可以包括信令数据检测器422,耦合到解调器124,410并可操作为检测来自多个解调符号的数据并恢复时间同步信息。在一个实施例中,信令数据检测器422可以在解调器124,410内部。在一个实施例中,信令数据检测器422可以在信道解码器123,420内部。
根据装置的一个实施例,信号可以符合高级电视系统委员会标准。在一个实施例中,信号可以符合ATSC 3.0。
根据一个实施例,装置还可以包括耦合到解调器124并可操作为显示所述数据的显示器121。显示器可以是可选的,被旁路或移除。
根据一个实施例,装置还可以包括耦合到所述解调器124并可操作为存储所述数据的存储设备。存储设备可以是例如硬盘驱动器。存储设备可以是可选的或被移除。
图9例示根据本公开内容的一个方面的传送信号的方法的流程图900。方法900可以由例如传送器110执行。最初,方法包括在步骤920将数据调制为多个调制符号以生成信号,该数据包括时间同步信息,时间同步信息包括根据帧长度模式参数选择的帧长度参数和时间偏移参数中的一个。调制步骤920可以由例如调制器111执行。最后,在步骤930,方法包括通过通信介质传送信号。传送步骤930可以由例如传送器接口115执行。时间偏移参数、帧长度参数和帧长度模式参数可以分别是L1B_time_offset、L1B_frame_length和LIB_frame_length_mode参数。其他时间同步信息可以包括帧的填充样本的数量、来自传送器时钟的时间参考等。
根据方法的一个实施例,数据的至少一部分可以被划分为帧。在一个实施例中,数据可以包括信令数据和非信令数据。在一个实施例中,时间同步信息可以被包括在信令数据中。在一个实施例中,非信令数据可以被划分为子帧。
根据方法的一个实施例,时间同步信息还可以包括帧长度模式参数。
根据方法的一个实施例,帧长度模式参数可以指示帧是时间对齐帧和符号对齐帧中的一个,时间偏移参数可以指示参考时间值和帧的第一调制符号的开始之间的时间间隔,并且帧长度参数可以指示帧的长度。
根据方法的一个实施例,参考时间值可以是在帧的第一调制符号的开始处或之前的最近时间边界值。
根据方法的一个实施例,时间边界值可以是一毫秒的倍数。
根据方法的一个实施例,当帧长度模式参数指示帧被符号对齐时,数据可以包括时间偏移参数。
根据方法的一个实施例,当帧长度模式参数指示帧被时间对齐时,数据可以包括帧长度参数。
根据方法的一个实施例,时间偏移参数可以是采样率的函数。
根据方法的一个实施例,帧长度参数可以以五毫秒为单位。
根据方法的一个实施例,时间偏移参数和帧长度参数之一和帧长度模式参数可以被包括在帧的前导码调制符号中,前导码包括信令数据。
根据一个实施例,方法还可以包括,在步骤915,在调制之前信道编码数据。信道编码的步骤915可以由例如信道编码器113执行。信道编码的步骤可以是可选的,被旁路或移除。
根据方法的一个实施例,调制可以是还包括将调制符号分配给多个载波的多载波调制。
根据方法的一个实施例,多载波调制可以是正交频分复用(OFDM)。
根据一个实施例,方法还可以包括,在步骤910,在调制之前提供数据。提供的步骤可以例如由源111,300执行。提供的步骤可以是可选的,被旁路或移除。数据的源(例如,111,300)可能是远程的。数据的源可以是可选的,被旁路或移除。例如,可以将数据存储在执行调制步骤920的调制器(例如114)中。例如,可以将数据存储在执行调制的步骤920的调制器(例如114)中的硬驱动器中。
根据方法的一个实施例,信号可以符合高级电视系统委员会标准。在一个实施例中,信号可以符合ATSC 3.0标准。
图10例示根据本公开的一个方面的接收信号的方法的流程图1000。方法1000可以由例如接收器120执行。最初,方法包括在步骤1010通过通信介质接收信号。接收的步骤可以由例如接收器接口125执行。然后,在步骤1020,方法包括解调信号以生成多个解调符号,解调符号包括数据,数据包括时间同步信息,时间同步信息包括根据帧长度模式参数选择的帧长度参数和时间偏移参数中的一个。在一个实施例中,可以使用时间同步信息来防止接收器处的音频和视频服务的中断,因为缓冲器中的下溢或上溢可能导致用户体验的中断。在一个实施例中,时间同步信息可以是用于在传送器和接收器之间同步数据的信息。在一个实施例中,时间同步信息可以用于恢复数据的帧。时间偏移参数、帧长度参数和帧长度模式参数可以分别是L1B_time_offset、L1B_frame_length和LIB_frame_length_mode参数。其他时间同步信息可以包括帧的填充样本的数量、来自传送器时钟的时间参考等。
根据方法的一个实施例,数据的至少一部分可以被划分为帧。在一个实施例中,数据可以包括信令数据和非信令数据。在一个实施例中,时间同步信息可以被包括在信令数据中。在一个实施例中,非信令数据可以被划分为子帧。
根据方法的一个实施例,时间同步信息可以还包括帧长度模式参数。
根据方法的一个实施例,帧长度模式参数可以指示数据帧是时间对齐帧和符号对齐帧中的一个,时间偏移参数指示参考时间值和帧的第一调制符号的开始之间的时间间隔,并且帧长度参数指示帧的长度。
根据方法的一个实施例,参考时间值可以是在帧的第一调制符号的开始处或之前的最近时间边界值。
根据方法的一个实施例,时间边界值可以是一毫秒的倍数。
根据方法的一个实施例,当帧长度模式参数指示帧被符号对齐时,数据可以包括时间偏移参数。
根据方法的一个实施例,当帧长度模式参数指示帧被时间对齐时,数据可以包括帧长度参数。
根据装置的一个实施例,时间偏移参数可以是采样率的函数。
根据方法的一个实施例,帧长度参数可以以五毫秒为单位。
根据方法的一个实施例,时间偏移参数和帧长度参数之一和帧长度模式参数可以被包括在帧的前导码调制符号中,前导码包括信令数据。
根据一个实施例,方法可以还包括,在步骤1050,在解调1020之后对数据进行信道解码。信道解码的步骤1050可以由例如信道解码器123或420执行。信道解码的步骤1050可以是可选的,被旁路或被移除。
根据方法的一个实施例,解调1020可以是还包括解调来自多个载波的信号的多载波解调。
根据方法的一个实施例,多载波调制可以是正交频分复用(OFDM)。
根据一个实施例,方法可以还包括,在步骤1030,检测来自多个解调符号的数据,并且在步骤1040,恢复时间同步信息。检测的步骤1030和恢复的步骤1040可以由例如信令数据检测器422执行。
根据方法的一个实施例,信号可以符合高级电视系统委员会标准。在一个实施例中,信号可以符合ATSC 3.0。
根据一个实施例,该方法可以还包括在步骤1060提供所述数据。可以提供该数据以便由例如显示器121用于显示。数据也可以提供用于例如在硬盘驱动中(例如,在数字视频记录器中)存储。
根据本公开的一个方面,可以由计算系统分别实现和执行图5、6、9和10的方法500、600、900和1000的任何实施例。计算系统/环境可以包括处理器和耦合到处理器的至少一个(并且优选地多于一个)I/O接口。I/O接口可以是有线或无线的,并且在无线实现方式中利用适当无线通信协议预先配置以允许计算环境在全球网络(例如,因特网)上操作并与其他计算机或服务器通信(例如基于云的计算或存储服务器),以使得能够将本公开提供用于例如远程提供给最终用户的软件即服务(SAAS)特征。一个或多个存储器和/或存储设备(硬盘驱动,HDD)也可以被提供耦合到计算环境内的处理器。计算环境可以用于实现节点或设备、和/或操作存储系统的控制器或服务器。计算环境可以是但不限于台式计算机、蜂窝电话、智能电话、电话手表、平板电脑、个人数字助理(PDA)、上网本、膝上型计算机、机顶盒或通用多媒体内容接收器和/或传送器设备。存储器和/或贮存器不需要与处理器和/或I/)接口并置。
根据本公开的一个方面,描述用于传送信号的装置,该装置包括与至少一个输入/输出接口通信的处理器;以及至少一个与处理器通信的存储器,处理器被配置为执行传送信号的方法900的任何实施例。
根据本公开的一个方面,提供了用于传送信号的装置,包括传送器110,传送器110可操作为生成并且通过通信介质传送信号,信号包括数据,数据包括时间同步信息,时间同步信息包括根据帧长度模式参数选择的帧长度参数和时间偏移参数中的一个。时间偏移参数、帧长度参数和帧长度模式参数可以分别是L1B_time_offset、L1B_frame_length和LIB_frame_length_mode参数。其他时间同步信息可以包括帧的填充样本的数量、来自传送器时钟的时间参考等。
根据本公开的一个方面,描述用于接收信号的装置,装置包括与至少一个输入/输出接口通信的处理器;以及与处理器通信的至少一个存储器,处理器被配置为执行接收信号的方法1000的任何实施例。
根据本公开的一个方面,描述用于接收信号的装置,装置包括:接收器120,可操作为通过通信介质接收信号,信号包括数据,数据包括时间同步信息,时间同步信息包括根据帧长度模式参数选择的帧长度参数和时间偏移参数中的一个。在一个实施例中,可以使用时间同步信息来防止音频和视频服务的中断,因为缓冲器中的下溢或上溢可能导致用户体验的中断。在一个实施例中,时间同步信息可以是用于在传送器和接收器之间同步数据的信息。在一个实施例中,时间同步信息可以用于恢复数据的帧。时间偏移参数、帧长度参数和帧长度模式参数可以分别是L1B_time_offset、L1B_frame_length和LIB_frame_length_mode参数。其他时间同步信息可以包括帧的填充样本的数量、来自传送器时钟的时间参考等。
根据本公开的一个方面,提供包括数据的电磁信号,数据被划分为帧并且包括时间同步信息,时间同步信息包括根据帧长度模式参数选择的帧长度参数和时间偏移参数中的一个。电磁信号、数据、时间同步信息、时间偏移参数、帧长度参数和帧长度模式参数的描述和实施例如先前针对用于传送和接收信号的装置110、120和方法900、1000所描述的。
重要的是要注意,方法500、600、900和1000中的一个或多个要素可以组合,以不同的顺序执行,或者在一些实施例中被排除,同时仍然实现本公开的方面。
图5、6、9和10的方法500、600、900和1000的实施例中的任一个可分别实现为包括可以由处理器执行的计算机可执行指令的计算机程序产品。具有计算机可执行指令的计算机程序产品可以被存储在上述相应设备的相应非暂时计算机可读存储介质中。
根据本公开的一个方面,提供非暂时计算机可读程序产品,包括用于执行传送信号的方法900的任何实施例的程序代码指令。
根据本公开的一个方面,提供非暂时计算机可读程序产品,包括用于执行接收信号的方法1000的任何实施例的程序代码指令。
此外,本公开的方面可以采取计算机可读存储介质的形式。可以利用一个或多个计算机可读存储介质的任何组合。计算机可读存储介质可以采取体现在一个或多个计算机可读介质中并且具有体现在其上的可由计算机执行的计算机可读程序代码的计算机可读程序产品的形式。这里使用的计算机可读存储介质被认为是给定在其中存储信息的固有能力以及从其提供信息检索的固有能力的非暂时存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、,磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备或前述的任何适合组合。
要理解,下面的清单(虽然提供本公开可以应用于的计算机可读存储介质的更具体的示例)如本领域技术人员容易理解的那样,仅仅是例示性的而不是穷尽的列举。示例的清单包括便携式计算机磁盘、硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或前述的任何适合组合。贮存器/存储器的位置可以不同于系统中其他功能(例如,处理器)的位置。
根据本公开的一个方面,提供承载软件程序的计算机可读存储介质,包括用于执行传送信号的方法900的任何实施例的程序代码指令。计算机可读存储介质可以是非暂时或暂时的。
根据本公开的一个方面,提供承载软件程序的计算机可读存储介质,包括用于执行接收信号的方法1000的任何实施例的程序代码指令。计算机可读存储介质可以是非暂时或暂时的。
要理解,所示出和描述的各种特征是可互换的。除非另外指示,一个实施例中所示的特征可以并入另一个实施例中。此外,各种实施例中描述的特征可以被组合或分离,除非另有指示为不可分离或不可组合。
如前所述,可以通过使用专用硬件以及能够与适当软件相关联地执行软件的硬件来提供图中所示的各种元件的功能。此外,当由处理器提供时,功能可以由单个专用处理器、单个共用处理器或多个单独处理器(其中一些可以共用)提供。
要进一步理解,因为附图中描绘的一些组成系统组件和方法优选以软件实现,所以系统组件或处理功能块之间的实际连接可以取决于本公开被编程的方式而不同。给出这里的教导,相关领域的普通技术人员将能够设想本公开的这些和相似实现方式或配置。
虽然已经参考附图在这里描述例示性实施例,但是要理解,本公开不限于那些精确实施例,并且可以在不偏离本公开的范围的情况下由相关领域的普通技术人员在其中实现各种改变和修改。另外,在不脱离本公开的范围的情况下,可以组合各个实施例。所有这样的改变和修改旨在被包括在所附权利要求中阐述的本公开的范围内。例如,虽然在单独功能元件的上下文中示出,但是传送器和/或接收器的各种功能元件可以体现在一个或多个集成电路(IC)中。相似地,虽然示出为单独元件,但是可以在例如对应于一个或多个步骤执行相关联的软件的存储程序控制的处理器(例如,数字信号处理器)中实现任何或所有元件。另外,本公开可以应用于除了OFDM之外的其他多载波调制系统(例如分立多音调(DMT)或数字订户线路(DSL)),以及应用于预先存在的其他类型的单载波或多载波系统或还应用于除8-VSB之外的传统系统,例如单载波QAM调制。此外,本公开可应用于其他类型的通信系统,例如无线保真(Wi-Fi)、蜂窝、电缆、卫星等。实际上,本发明的构思也可应用于固定或移动接收器。因此要理解,可以对例示性实施例作出许多修改,并且可以在不脱离本公开的范围的情况下设想其他布置。