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BEANSPRUCHUNG
DER PRIORITÄT
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/627,166, die
am 15. November 2004 eingereicht wurde und hiermit durch Bezugnahme
in ihrer Gesamtheit eingeschlossen wird.
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme und Verfahren
zur flexiblen Energieverwaltung und insbesondere auf Systeme und Verfahren
zur flexiblen Energieverwaltung, die auf digitalen Rundfunk anwendbar
sind.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Forschung, Entwicklung und Förderung digitalen
Rundfunks, der digitalen Fernsehrundfunk (DTV) einschließt, haben
digitalen Rundfunk zu einer viel populäreren und mehr akzeptierten
Form des Rundfunks gemacht. Das Ersetzen der konventionellen analogen
Kanäle
und Programme durch ihre digitalen Wiedergabeformen ist nur eines
der vielen zum DTV gehörenden
Merkmale. Wie bei vielen andere Industrien, wie beispielsweise dem
Internet und der mobilen Kommunikation, besteht ein Trend darin,
digitalen Rundfunk mit anderen Feldern und Anwendungen von Techniken
und Diensten zu integrieren. Einer dieser Versuche umfasst das Verwenden
eines tragbaren Geräts,
um digitale Rundfunksignale zu empfangen und zu dekodieren, um es
somit den Konsumenten zu ermöglichen,
digitale Rund funkdienste überall
und zu jeder Zeit zu genießen.
Eine solche Anwendung bringt die Anwendungen des digitalen Rundfunks
auf ein neues Niveau, das durch konventionelle Geräte nicht
erreicht wird. Unter anderen Bemühungen
wurde eine neue Norm für
einen digitalen Fernsehrundfunk für mobile Endgeräte (DVB-H)
vorgeschlagen.
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Es
gibt natürlich
viele Unterschiede zwischen dem Empfangen eines DTV-Programms durch ein
DTV-Heimgerät
und durch ein persönliches
tragbares Gerät.
Beispielsweise ist die Anzeige des Ersteren typischerweise größer als
die des Letzteren, das auch nur eine begrenzte Energie aufweist.
Unter anderen Dingen ist der Energieverbrauch ein wichtiger Gesichtspunkt
bei tragbaren Geräten,
da tragbare Geräte
ihre Energie von einer in ihrer Leistung begrenzten Batterie statt
aus der Steckdose erhalten. Somit ist ein effizientes Verfahren
für den
Umgang mit Energie bei einem DTV-Rundfunk für tragbare Geräte erforderlich.
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Betrachtet
man die 1A, so werden
im Fall eines digitalen terrestrischen Fernsehrundfunksystems (DVB-T)
alle Dienste (oder Programme) in einem Kanal gleichförmig auf
der Basis eines Kodemultiplexverfahrens (CDM) in einen einzigen
Transportstrom (TS), der dann moduliert und übertragen wird, gemultiplext.
Der Empfänger
muss das empfangene Signal die ganze Zeit demodulieren, obwohl die meisten
Betrachter gewöhnlicherweise
nur einen Dienst zu einer Zeit benötigen. Die Verarbeitung der Information
aller Dienste, insbesondere der nicht ausgewählten Dienste, verbraucht unnötigerweise mehr
Energie. Offensichtlich leiden die Empfänger im DVB-T-System immer
an einer Verschwendung von Energie durch die obige Anordnung für das reihenweise Übertragen
(streaming).
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Betrachtet
man die 1B, führen DVB-H-Systeme
für das
Multimedia-Streaming, um den mittleren Energieverbrauch für den Empfänger zu
reduzieren, ein Schema ein, das auf einem Zeitmultiplexverfahren
(TDM) basiert, das als „Zeitscheibenverfahren" bezeichnet wird.
Beispielsweise verwendet DVB-H einen auf dem Zeitscheibenverfahren basierenden
Mechanismus, um verschiedene Dienste, bei denen es sich um verschiedene
DTV-Programme handeln kann, in verschiedene Zeitschlitze zu setzen.
Somit muss ein Empfänger
nur die Information an oder nahe den Intervallen, bei denen der oder
die vom Betrachter ausgewählten
Dienste vorhanden sind, verarbeiten. Tatsächlich kann der Empfänger die
meisten Verarbeitungsfunktionen deaktivieren oder während der
meisten verbleibenden Intervalle in einen „Schlafstrombetrieb" gehen. Betrachtet
man beispielsweise die 1C,
so zeigt die Impulsbündeldauer
die Dauer an, zu der ein Empfänger
aktiviert ist, um die Information zu verarbeiten. Während der
verbleibenden Zeitdauer, wie der ausgeschalteten Zeitdauer, die
in 1B gezeigt ist, können die
meisten Signalverarbeitungsfunktionen deaktiviert werden, um den
Energieverbrauch zu reduzieren. Dieser Mechanismus ist als Teil
der DVB-H-Norm empfohlen worden. Es sollte jedoch nichtsdestotrotz
beachtet werden, dass das Zeitscheibenverfahren nur eine Lösung der
Energieeinsparung und nicht der Energieverwaltung liefert. Das heißt, das
Problem bei einem auf dem Dienst basierenden Zeitscheibenmechanismus
bei DVB-H besteht im Fehlen der Flexibilität für eine Energieverwaltung. Unter
gewissen Umständen
kann der Energieverbrauch für
das Verarbeiten nur eines Dienstes für gewisse Systeme dennoch zu
viel sein. Somit bleibt ein Bedürfnis
nach Systemen und Verfahren, die eine Flexibilität bei der Energieverwaltung
liefern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Schema der Verwendung skalierbarer Multimediakodierung über einem
auf Diensten basierenden Zeitscheibenverfahren in einem digitalen Übertragungssystem
kann es Empfängern
ermöglichen,
ihren Energieverbrauch autonom oder flexibel zu verwalten.
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Ein
System für
das Empfangen digitalen Rundfunks kann in einem Beispiel umfassen:
einen Eingabeanschluss, der digitalen Rundfunk, der skalierbare
Daten enthält,
empfangen kann, eine Steuerung für
das Steuern einer Betriebsart des Systems, einen Prozessor, der
die Daten dekodieren kann, und eine Energieverwaltungsvorrichtung,
die die Menge der zu dekodierenden Daten in Abhängigkeit von der Betriebsart
variieren kann.
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Ein
digitales Rundfunksystem kann in einem Beispiel umfassen:
eine
Signalquelle, die digitale Daten liefern kann, die Audiodaten und/oder
Videodaten enthalten, und eine Datenverarbeitungsvorrichtung, die
die digitalen Daten in mindestens zwei Teile unterteilter Daten,
die eine unterschiedliche Signifikanz aufweisen, unterteilen kann.
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Ein
Energieverwaltungsverfahren für
ein Empfangssystem digitalen Rundfunks kann in einem Beispiel umfassen:
Liefern des digitalen Rundfunks, der skalierbare Daten enthält, Auswählen einer
Betriebsart des Systems, und Variieren der Menge der vom Empfangssystem
zu verarbeitenden Daten in Abhängigkeit
von der ausgewählten
Betriebsart.
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Ein
digitales Rundfunkverfahren kann in einem Beispiel umfassen: Vorsehen
von Daten, die mindestens einen ersten Rundfunkdienst und einen zweiten
Rundfunkdienst enthalten, Kodieren des ersten Rundfunkdienstes und
des zweiten Rundfunkdienstes, Platzieren einer Sequenz des kodierten ersten
Dienstes und einer Sequenz des kodierten zweiten Dienstes an unterschiedlichen
Zeitintervallen, und Unterteilten der Sequenz des kodierten ersten
Dienstes in mindestens zwei Teile unterteilter Daten in Abhängigkeit
von der Signifikanz der kodierten Daten des kodierten ersten Dienstes.
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Diese
und andere Elemente der vorliegenden Erfindung werden durch das
Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit
den begleitenden Zeichnungen besser verständlich.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1a zeigt
ein schematisches Diagramm beispielhafter DVB-T-Rundfunksignale des Stands der Technik.
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1b zeigt
ein schematisches Diagramm beispielhafter DVB-H-Rundfunksignale des Stands der Technik.
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1c zeigt
ein beispielhaftes Zeitdiagramm, um die Impulsbündelzeitabschnitte für das Dekodieren
beispielhafter DVB-H-Rundfunksignale des Stands der Technik zu zeigen.
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2 zeigt
ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Rundfunk- oder Empfangssystems
in Beispielen, die der vorliegenden Erfindung entsprechen.
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3 zeigt
ein Beispiel des Aufteilens eine Bitstromframes in Beispielen, die
konsistent zur vorliegenden Erfindung sind.
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4 zeigt
ein Beispiel der Aufteilung eines Dienstes in Zeitscheibenabschnitte
in Beispielen, die konsistent zur vorliegenden Erfindung sind.
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5 zeigt
ein Beispiel eines Ausbildungsverfahrens eines Unterteilungsstroms
in Beispielen, die konsistent zur vorliegenden Erfindung sind.
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6a und 6b zeigen
ein Beispiel der Aufteilung eines Bitstromframes in drei Teile und
ein Zeitdiagramm, das die mögliche
Zeit der Verarbeitung nur gewisser Abschnitte der orthogonalen Frequenzmultiplexsymbole
(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) in Beispielen
zeigt, die konsistent zur vorliegenden Erfindung sind.
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7 zeigt
ein Beispiel der Verwendung einer Frameunterteilung und einer Bitstromneuordnung
in Beispielen, die konsistent zur vorliegenden Erfindung sind.
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8 zeigt
ein Beispiel, das die Unterschiede der Systemzeitdiagramme zwischen
einem System ohne OFDM-Aufzeichnung und einem System mit OFDM-Aufzeichnung
in Beispielen zeigt, die konsistent zur vorliegenden Erfindung sind.
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9a bis 9d zeigen
eine beispielhafte Lösung
für das
Unterteilen von Bitstromframes in Beispielen, die konsistent zur
vorliegenden Erfindung sind.
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10 zeigt
eine andere beispielhafte Lösung
der Frameunterteilung und der Bitstromneuanordnung in Beispielen,
die konsistent zur vorliegenden Erfindung sind.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein Schema der Verwendung einer skalierbaren Multimediakodierung über einem
auf einem Dienst basierenden Zeitscheibenschema in einem digitalen Übertragungssystem
bereitgestellt werden, um es Empfän gern zu ermöglichen,
autonom und flexibel ihren Energieverbrauch zu verwalten. Es sollte
verständlich sein,
dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen von Hardware,
Software, Firmware, Spezialprozessoren oder einer Kombination dieser Formen
implementiert werden kann.
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Es
sollte weiter verständlich
sein, dass, da einige der Systemkomponenten und Verfahrensschritte,
die in den begleitenden Zeichnungsfiguren dargestellt sind, vorzugsweise
in einer Kombination von Hardware und Software implementiert werden, die
tatsächlichen
Verbindungen zwischen den Systemkomponenten (oder den Verfahrensschritten)
in Abhängigkeit
von der Art, in der die vorliegende Erfindung programmiert wird,
abweichen können.
Mit den hier gegebenen Lehren wird ein Fachmann des maßgeblichen
Technikbereichs fähig
sein, diese und ähnliche
Implementierungen oder Konfigurationen der vorliegenden Erfindung
in Betracht zu ziehen.
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Die
unten dargestellten Beispiele beziehen sich auf Systeme und Verfahren
zur Energieverwaltung, die auf DTV-Systeme anwendbar sind. In einem Beispiele
können
Systeme, wie Systeme für
das Empfangen digitalen Rundfunks unter zwei oder mehr unterschiedlichen
Betriebsarten verschieden betrieben werden, um die Energieverwaltung
zu erleichtern. Beispielsweise kann ein System in einer Energiesparbetriebsart
betrieben werden, die weniger Datenverarbeitungsresourcen oder weniger
Prozessorarbeitszeit erfordert, was wiederum weniger Energie verbraucht.
In einigen Beispielen können Systeme
oder Verfahren, die einen Kodiermechanismus aufweisen, der auf der
Signifikanz digitaler Daten basiert, verwendet werden, um eine flexible
Energieverwaltung zu erleichtern. Insbesondere kann es sein, dass
ein System nur einen Teil der Daten, der mehr Signifikanz aufweist,
verarbeitet, um den Energieverbrauch zu reduzieren. In einem Beispiel
kann eine skalierbare Kodierung verwendet werden.
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Zusätzlich können die
unten dargestellten Beispiele auf digitalen Rundfunk, der DTV-Systeme und
tragbare Geräte
einschließt,
anwendbar sein. Ein in der Leistung begrenztes oder batteriebetriebenes
Gerät kann
die unten dargestellten Beispiele der Systeme oder Verfahren für ein Verarbeiten
von Information des digitalen Rundfunks verwenden. Wenn beispielsweise
ein Gerät
erkannt hat, dass die verbleibende Leistung der Batterie begrenzt
ist, so kann das Gerät
mit oder ohne Anweisung vom Nutzer in eine Energiesparbetriebsart übergehen,
um die Funktionszeit zu verlängern.
Die Energieverwaltung kann die Dienstzeit für den Nutzer, um ein Videoprogramm
zu betrachten oder einem Audioprogramm zuzuhören, ausdehnen. In einem Beispiel
kann eine Energiesparbetriebsart mit einer verminderten Verarbeitungsleistung
oder einer verminderten Verarbeitungszeit erzielt werden. Es kann
sein, dass so eine Änderung
die Video- und/oder Audioqualität
durch die Reduktion der verarbeiteten und präsentierten Information reduziert.
Durch das passende Auswählen von
Betriebsarten und das Dekodieren der Daten gemäß ihrer Signifikanz kann man
jedoch erreichen, dass die Reduktion der Qualität minimal oder für die Betrachter
weniger sichtbar wird.
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Ein
analoges Videosignal (oder ein Audiosignal) besteht im allgemeinen
aus vielen Filmbildern (oder Wellenformen), die zeitlich nacheinander
auftreten. Für
eine leichte Darstellung nehme man als Beispiel ein Video. Nach
dem Abtasten, Digitalisieren und Quellenkodieren des Videos wird
jede Bildinformation in einen (Video-) Frame aus Informationsbits digitalisiert
und komprimiert. Ein Bitstrom ist ein Strom aus Informationsbits,
der aus vielen zeitlich nebeneinander liegenden Frames besteht.
Eine skalierbare Kodierung, wie eine feinkörnige/körnige Skalierbarkeitskodierung
(fine granular/grain scalability coding, FGS-Kodierung), die von
der Moving Picture Expert Group (MPEG) vorgeschlagen wurde, platziert
sig nifikantere oder wichtigere Information komprimierter Daten dichter
an den Beginn jedes Bitstromframes. Somit kann, sogar dann wenn
einige Endabschnitte eines Bitstroms beschnitten werden, der verbleibende
Teil eines Bitstromframes dennoch dekodiert werden, um die relevante
oder einige Video-und/oder
Audioinformation zu erhalten. Die dekodierte Information, obwohl
sie unvollständig
ist, kann für
einen Betrachter akzeptabel oder verständlich wahrnehmbar bleiben.
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Eine
skalierbare Kodierung, wie eine skalierbare Bitstromkodierung, kann
bei einer Bandbreitenverwaltung verwendet werden, beispielsweise
um eine Überbelegung
der begrenzten Bandbreite mit zu viel Daten zu vermeiden. Sie kann
auch für
eine Energieverwaltung verwendet werden, beispielsweise um den Energieverbrauch
zu reduzieren, indem nur ein Teil der Daten verarbeitet wird. In
einem Beispiel kann ein leistungsbegrenztes Gerät einen Teil des Bitstromframes
abschneiden oder wählen,
nur einen Teil zu empfangen, um eine Verarbeitung der Daten in ihrer
Gesamtheit zu vermeiden und um weniger Energie zu verbrauchen.
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Eine
beispielhafter Bitstromframe kann über mehrere Zeitscheiben, von
denen jede kontinuierliche Abschnitte eines Bitstromframes mit unterschiedlichen
Signifikanzniveaus befördert,
verteilt werden. Wenn somit eine gewisse Betriebsart ausgewählt wird,
um den Energieverbrauch zu reduzieren, kann ein System weniger signifikante
Abschnitte der Daten ignorieren oder die Datenverarbeitung während den
Intervallen, die solchen Datenabschnitten entsprechen, überspringen.
Beispielsweise kann ein System die Datenverarbeitung über alle
Schichten, die die Quellendekodierung in der Anwendungsschicht bis
zu Kanaldekodierung in der physikalischen Schicht einschließt, überspringen.
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Wenn
man beispielsweise 3 betrachtet, so kann ein Bitstromframe
in drei kontinuierliche Abschnitte unterschiedlicher Signifikanzniveaus
aufgeteilt werden, wobei jeder Abschnitt ein Zeitintervall belegt. 4 zeigt
ein Beispiel, wie ein in Zeitscheiben unterteilter Dienst eines
Mehrdiensterundfunks weiter in in Zeitscheiben unterteilte Abschnitte
aufgeteilt werden kann. Wenn man sowohl die 3 als auch
die 4 betrachtet, so kann, wenn signifikantere Daten
nahe am Beginn platziert werden, ein System, das in einer Energiesparbetriebsart
arbeitet, die Daten in dem oder den Zeitintervallen ignorieren,
die dem oder den weniger signifikanten Abschnitten entsprechen und
es kann einige der Datenverarbeitungsoperationen, wie eine Demodulation,
eine Kanaldekodierung und eine Videodekodierung vermeiden. Wenn
beispielsweise ein Drittel der Daten nicht verarbeitet wird, kann
der Energieverbrauch um ungefähr
ein Drittel reduziert werden. Der reduzierte Energieverbrauch kann
die Betriebszeit eines batteriebetriebenen Geräts um ungefähr ein Drittel verlängern.
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Unter
Verwendung des in den 3 und 4 dargestellten
Konzepts kann ein Bitstromframe in zwei, drei, vier oder irgend
eine beliebige Anzahl kontinuierlicher Abschnitte unterteilt werden, wobei
jeder Abschnitt ein unterschiedliches Signifikanzniveau aufweist
und ein Zeitintervall belegt. Somit kann ein System in eine der
vielen Betriebsarten eintreten, die bestimmen, wie viel Daten jedes
Frames verarbeitet werden. Da einige der Daten in einem oder mehreren
gewissen Zeitintervall(en), die einem oder mehreren weniger signifikanten
Abschnitt(en) eines Frames entsprechen, ignoriert werden können, kann
das System den Energieverbrauch durch das Aktivieren des Systems
oder dessen Verarbeitung nur während
gewisser Zeitintervalle und das Deaktivieren des Systems oder seiner
Verarbeitung während
anderer Zeitintervalle, wie während
der Auszeitintervalle, die in 4 gezeigt
sind, re duzieren. Somit kann ein System, wie ein System für das Empfangen
digitalen Rundfunks, mehrere Energieverwaltungs- oder Energiesparbetriebsarten
bereitstellen, indem es das Verhältnis
oder den Prozentsatz der verarbeiteten Daten variiert. Auch eine
Erhöhung
der Anzahl von Unterteilungen, die mit jedem Bitstromframe verbunden
sind, kann in der Energieverwaltung des Systems mehr Flexibilität liefern.
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5 zeigt
ein Beispiel des Unterteilungsstromausbildungsverfahrens. In einem
Beispiel können
die bekannten Übertragungsverfahren
unter den aktuellen Normen, die die DVB-H-Norm einschließen, verwendet
werden, um die Symbole Frame um Frame zu übertragen.
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6a zeigt
ein Beispiel der Unterteilung jedes Frames in drei Abschnitte. Die
OFDM-Symbole, die Daten tragen, die verschiedenen Abschnitten desselben
oder verschiedener Frames entsprechen, müssen zeitlich nacheinander übertragen
werden. Ein Empfangssystem kann wählen, den signifikantesten
Abschnitt jedes Frames zuerst zu verarbeiten und dann in eine „Schlafbetriebsart" oder eine „Schlafdauer" während den
Zeitintervallen einzutreten, die den weniger signifikanten OFDM-Symbolen entsprechen. 6b zeigt
ein Beispiel eines Zeitdiagramms, das die mögliche Zeit der Verarbeitung
nur des signifikantesten Abschnitts des OFDM-Symbol jedes Frames
zeigt. Betrachtet man 6b, so kann ein Rundfunksignal
mehrere Dienste transportieren, wobei jeder unterschiedliche Zeitabschnitte
belegt. Im gezeigten Beispiel kann der „aktive" Zeitabschnitt jedes Dienstes die Übertragung
von OFDM-Symbolen,
die drei Frames, den Frames n – 1,
n und n + 1 entsprechen, erlauben.
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Da
sich das signifikanteste OFDM-Symbol jedes Frames am beginnenden
Abschnitt jedes Frames befindet, kann es in diesem speziellen Beispiel sein,
das ein Empfangssystem die Aktivie rungs-Deaktivierungs-Operationen
drei Mal wiederholen muss, um die signifikantesten Daten der drei Frames
zu erhalten. Daher kann bei dieser Lösung in einigen Beispielen
die Besorgnis bestehen, dass sowohl ein Rundsende- als auch ein
Empfangssystem mehrere Gruppengrenzen verfolgen muss, um genau die
Zeit jedes Abschnitts und jedes Frames zu identifizieren. Zusätzlich kann
es sein, dass die häufigen An-Aus-Operationen eines
Empfangssystems den Energieverbrauch, die Gestaltungsflexibilität des Systems
und den Betriebswirkungsgrad beeinflussen können. Um solche Einschränkungen
zu vermeiden, können
die OFDM-Symbole aufgezeichnet werden, wie das in 7 gezeigt
ist, um die Energieverwaltung und die Gestaltungsflexibilität des Systems
zu erleichtern.
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7 zeigt
ein Beispiel, das eine Frameunterteilung und eine Bitstromaufzeichnung
verwendet, was in einigen Beispielen vor der physikalischen Schicht
durchgeführt
werden kann. In einem Beispiel kann an der vordersten Stufe des
Rundsendens ein kodierter Bitstrom mehrere aufeinanderfolgende Bitstromframes
einschließen.
Die Frames können
in N gleiche Abschnitte unterteilt werden, die durch die Frameabschnittsnummer
p(m,n) bezeichnet werden können,
wobei m den Index des Bitstromframes und n den Index des Abschnitts
anzeigt. Als zweites werden alle Abschnitte mit derselben zweiten
Indexnummer (n) aus ihren eigenen Bitstromframes herausgezogen und
in der Reihenfolge gemäß dem Index
m zusammengefügt,
um N Unterteilungsströme
zu bilden. Jeder Unterteilungsstrom wird durch den gemeinsamen Abschnittsindex
bezeichnet.
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In
einem Beispiel kann ein FGS-Bitstrom passenden zur Impulsgröße, die
durch eine spezielle Sendenorm oder Spezifikation, wie die DVB-H-Norm für ein Zeitscheibenverfahren
mehrerer Dienste, definiert wird, unterteilt und aufgezeichnet werden.
Betrachtet man die 7, so können durch das Aufzeichnen
der OFDM-Symbole Abschnitte mit demselben Signifikanzniveau aus
mehreren Frames, wie in diesem Beispiel aus drei Frames, zusammen
gruppiert werden. Wie in 7 dargestellt ist, werden die signifikantesten
Abschnitte (n = 1) der Frames 101, 102 und 103 aufgezeichnet, um
aufeinanderfolgende OFDM-Symbole
auszubilden, das heißt
p(101, 1), p(102, 1) und p(103, 1). Somit wird, wenn sich ein Empfangssystem
in einer Energiesparbetriebsart befindet, die nur den signifikantesten
Abschnitt jedes Frames verarbeitet, das System nur für eine „Anschaltzeitdauer" statt für drei „Anschaltzeitdauern", wie das in 6b gezeigt
ist, aktiviert.
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8 zeigt
ein Beispiel, das die Unterschiede der Systemzeitdiagramme zwischen
einem System mit einer Aufzeichnung der OFDM-Symbole und einem System
ohne eine Aufzeichnung der OFDM-Symbole zeigt. Verglichen mit der
Lösung,
die in 6a gezeigt ist, ermöglicht es
die Lösung,
die in 7 gezeigt ist, einem Sende- und Empfangssystem
weniger Grenzen (der OFDM-Symbole), die benötigt werden, um genau die Zeit
jedes Abschnitts und jedes Frames zu identifizieren, zu verfolgen.
In Abhängigkeit
von der Sendespezifikation und der Systemgestaltung kann es jedoch
sein, dass die Sende- und Empfangssysteme dennoch viele Gruppengrenzen
verfolgen und eine genaue Synchronisation mit der Zeitsteuerung
der Sendesignale durchführen müssen.
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Auf
den ersten Blick sollte, da die Quelle mit einer FGS-Kodierung kodiert
ist, jeder Frame und jedes Zeitintervall in eine beliebig kleinere
Granularität als
gerade einem Drittel des Gesamten aufgeteilt werden. Wenn man jedoch
die Eigenschaften der OFDM-Technologie in Betracht zieht, so kann
die kleinste mögliche
Granularität
durch die Menge der Daten, die in einem OFDM-Symbol übertragen
werden, die durch das DVB-H-System
definiert wird, das heißt
ein kleines Zeitintervall, das durch nur ein OFDM-Symbol belegt
wird, beschränkt
sein. In dem Fall, bei dem ein OFDM-Symbol nur einen kleinen Ab schnitt
von Informationsbits in einem Frame befördert, kann das obige auf dem
Zeitscheibenverfahren basierende Energieverwaltungskonzept direkt
ohne eine große
Modifikation in Bezug auf die aktuelle DVB-H-Norm realisiert werden.
Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Man betrachte eine typische
Betriebsart, die in der DVB-H-Norm definiert ist, aus 8k Unterträger, 16-QAM-Modulation
und 1/2-Kodierrate für
einen Faltungskode. In der 8K-Betriebsart wird der Bitstrom durch
6048 Datenunterträger
(aus insgesamt 8129 Unterträgern)
befördert.
Somit befördert
mit der 16-QAM, die bei jedem Datenunterträger verwendet wird, jedes OFDM-Symbol
6048 × 4
= 24192 Bit Information. Von denen sind nur 24192 × 1/2 × 188/204 ≈ 11147 Bit
tatsächliche
Quelldaten und der Rest sind durch die Kanalkodierung (Faktoren
1/2 für
den Faltungskode und 188/204 für
den Blockkode) verursachte redundante Bits. Betrachtet man ein komprimiertes
Videosignal mit einer Bitrate von 384 kbps und einer Framerate von
30 fps, weist jeder Videoframe im Mittel eine Länge von 384000/30 = 12800 Bits auf.
Somit bedeckt jedes einzelne OFDM-Symbol eine Anzahl von Bits, die
nur wenig kleiner ist als im Mittel innerhalb eines Frames des Videosignals.
Man rufe sich in Erinnerung, dass es bei der Videokodierung verschiedene
Bildtypen, wie P, B und I, gibt, wobei P und B Bilder sehr viel
weniger Information als I-Bilder aufweisen, was anzeigt, dass es
Frames geben könnte,
deren Längen
zu kurz sind, um sie über mehrere
OFDM-Symbole zu segmentieren. Dies macht somit eine Energieverwaltung
auf der Basis des „FGS über dem
Zeitscheibenmechanismus" unmöglich. Als
nächstes
werde das Konzept der Unterteilungsströme eingeführt, das die Energieverwaltung
auf FGS-Basis erleichtern kann.
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Die
folgenden Absätze
zeigen einen beispielhaften Mechanismus für das Ausbilden von Frameunterteilungsströmen für den Zweck
einer Energieverwaltung auf der Basis des Zeitscheibenverfahrens.
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Um
eine feinere Granularität
zu erhalten, kann jeder Bitstromframe einen Präprozessor für das Unterteilen und Ausbilden
eines neuen Stroms durchlaufen. Ein vorverarbeiteter Unterteilungsstrom ist
ein Strom, der aus Segmenten gebildet wird, die aus unterschiedlichen
FGS-kodierten Videoframes abgeteilt (partitioned) wurden. Wenn insbesondere eine
Granularität
von 1/N eines Frames gewünscht wird,
so wird jeder Bitstromframe in N gleiche Abschnitte unterteilt,
und jeder würde
schließlich
in ein OFDM-Symbol gebracht. Da die Frames FGS-kodiert sind, wird
jedes Segment ein Signifikanzniveau aufweisen, das von seiner ursprünglichen
Position im Frame abhängt.
Alle Segmente in einem Unterteilungsstrom müssen dasselbe Signifikanzniveau
aufweisen. Wenn wir jedes Segment auf der Basis seiner Position
in einem Frame mit einer Nummer, sagen wir n ∈ {1, 2, ..., N} indizieren,
so wird dieselben Nummer auch der Index des Unterteilungsstroms sein,
in dem es sich befindet. Die Verfahren der Unterteilung jedes Framen
in mehrere Segmente und die Ausbildung von Unterteilungsströmen aus
den sich ergebenden Segmenten sind kurz in den 9a beziehungsweise
9b dargestellt. Die Details der Ausbildung von Unterteilungsströmen aus
den Videoframes werden unten angegeben.
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Zuerst
werde angenommen, dass aufeinanderfolgende Videoframes unterschiedlicher
Längen als
Frame m – 1,
m, m + 1, ... bezeichnet werden, wie das in 9a gezeigt
ist. Wenn das System entscheidet, dass die kleinste Energieverwaltungsgranularität 1/N eines
Frames ist, wird jeder Frame in N gleiche Segmente unterteilt, wobei
jedes Segment durch den Frameindex m und den Segmentindex n als
p(m,n) bezeichnet ist. Um einen Unterteilungsstrom auszubilden,
werden alle Segmente desselben Segmentindex n aus ihren Frames extrahiert
und geordnet zusammengefügt,
um einen Unterteilungsstrom auszubilden, der auch mit demselben
Index n indiziert ist, wie das in 9b gezeigt
ist. Das Wiederholen des Verfahrens für n = 1, 2, ..., N wird N Unterteilungsströme liefern.
Beispielsweise besteht der Unterteilungsstrom 3 aus allen Abschnitten
aus verschiedenen Videoframes, die mit p(m,3) indiziert sind. Da
alle Frames FGS-kodiert und gleichmäßig unterteilt sind, kann der
Index n eines Unterteilungsstroms seine Signifikanz in dieser spezifischen
Videoanwendung anzeigen, wobei eine höhere Nummer eine geringere
Signifikanz bedeutet. Man beachte, dass, da die Frames gleichmäßig unterteilt
sind, alle Unterteilungsströme
die Grenze der Segmente mit demselben Index, die in der Zeit zusammenfallen, aufweisen.
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9c zeigt
eine Matrix für
das Darstellen eines effizienten Verfahrens für das Ausbilden von Unterteilungsströmen aus
den Videoframes. Betrachtet man die 9c, so
stellt jede Spalte die Daten in einem Frame dar, der mehrere Datenabschnitte
oder Symbole aufweist (die mit mehreren rechteckigen Abschnitten
dargestellt sind) mit abnehmenden Signifikanzni- veaus nach unten
hin. Jede Zeile stellt Datenabschnitte desselben Signifikanzniveaus aber
aus unterschiedlichen Frames dar, wobei nach rechts hin die späteren Frames
liegen. Die aufeinanderfolgenden Datenabschnitte in einer Zeile
bilden somit einen Unterteilungsstrom. Beispielsweise bilden p(1,1),
p(2,1), p(3,1), p(4,1), p(5,1), ... in der ersten Zeile den ersten
Unterteilungsstrom, und p(1,2), p(2,2), p(3,2), p(4,2), p(5,2),
... in der zweiten Zeile bilden den zweiten Unterteilungsstrom.
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Nachdem
die Unterteilungsströme
ausgebildet sind, wird jeder Unterteilungsstrom eine getrennte Kanalkodierung,
Verschachtelung und QAM-Modulationsverfahren durchlaufen, um die
Signifikanzniveaus, die jedem Strom zugewiesen sind, unterscheidbar
zu halten. Wenn die OFDM-Symbole ausgebildet werden, kann ein System
entscheiden, welche Informationsbits in ein Symbol eingeschlossen werden
sollen. Da OFDM-Symbole ge ringer Signifikanz verwendet werden, um
die Qualität
zu den entsprechenden OFDM-Symbolen höherer Signifikanz desselben
Frames zu erhöhen,
sollte die Anzahl von OFDM-Symbolen, die mit einer unterschiedlichen
Signifikanz verbunden sind, innerhalb einer Impulsbündeldauer
dieselbe sein, um eine korrekte Framesynchronisierung zu gewährleisten.
Man nehme an, dass die Gesamtzahl der OFDM-Symbole, die während einer
Impulsbündeldauer
gesendet werden sollen, gleich Y ist. Die Impulsbündeldauer
sollte zuerst gleichmäßig in N
Zeitintervalle unterteilt werden, und dann wird das n-te Zeitintervall
mit einer Gruppe von Y/N OFDM-Symbolen, die sich aus dem n-ten Unterteilungsstrom
ergeben, gefüllt.
Es ist natürlich
nicht schwierig, die Impulsbündeldauer
zu manipulieren und den Wert von N so zu wählen, dass Y/N eine ganze Zahl
darstellt. OFDM-Symbole
unterschiedlicher Signifikanz werden dann die Impulsbündeldauer,
die dem Dienst zugewiesen ist, füllen,
wobei OFDM-Symbole höherer
Signifikanz dichter an den Beginn der Impulsbündeldauer platziert werden.
Somit kann jedes OFDM-Symbol
ein definiertes Signifikanzniveau tragen, wie es den Unterteilungsströmen zugewiesen
wurde, aus denen das Symbol geformt wurde. Auf diese Weise kann
ein System für
das Empfangen des Rundfunks eine Energieeinsparung durch das Ignorieren
von OFDM-Symbolen mit einer geringeren Signifikanz erzielen.
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9d zeigt
ein Beispiel, in dem 21 OFDM-Symbole, die von drei Unterteilungsströmen genommen
wurden, in einem Impulsbündel
gesendet werden sollen. (In einem typischen Fall von DVB-H-Anwendungen
können
sich natürlich
Hunderte von OFDM-Symbolen
in einem einzigen Impulsbündel
befinden). Da es nur drei Unterteilungsströme gibt, wird die Impulsbündeldauer
in drei gleiche Intervalle unterteilt. Die ersten sieben OFDM-Symbole werden in
diesem Fall aus dem Unterteilungsstrom 1, dem das höchste Signifikanzniveau
zugeordnet wurde, gebildet. In ähnlicher
Weise werden die nächsten und
die letzten sieben OFDM-Symbole aus dem Unterteilungsstrom 2 mit
einem mittleren Signifikanzniveau und aus dem Unterteilungsstrom
3 mit dem geringsten Signifikanzniveau ausgebildet. Dieses einfache
Beispiel zeigt, dass Empfänger
drei Optionen für eine
Energieverwaltung haben werden. Allgemeiner gesagt werden mit einer
Vorverarbeitung bei der Ausbildung von N Unterteilungsströmen Empfänger N Optionen
für die
Energieverwaltung haben.
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Die
Lösung,
die in den 9a–9d gezeigt
ist, ermöglicht
es, die Daten des gleichen Signifikanzniveaus in einer Schicht,
wie einer FGS-Schicht zu gruppieren. Einige Normen für digitalen
Rundfunk, wie die DVB-H-Norm, verarbeiten Unterteilungsströme jedoch
nicht unabhängig.
Somit kann es sein, dass in Abhängigkeit
von den verwendeten Normen die Lösung
mit einigen der Rundfunknormen, die aktuell verwendet oder vorgeschlagen
werden, nicht kompatibel ist.
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10 zeigt
eine beispielhafte Lösung
der Frameunterteilung und der Bitstromaufzeichnung, die eine bessere
Kompatibilität
mit bekannten Normen, wie der DVB-H-Norm, bieten mag. In einem Beispiel
kann es sein, dass die FGS-Frame-Unterteilung vor der Verarbeitung
der Daten auf der physikalischen Schicht auftritt, und es kann auch
sein, dass die Bitstromaufzeichnung vor der Verarbeitung der Daten
auf der physikalischen Schicht auftritt. Betrachtet man die 10,
so werden die ausgebildeten Unterteilungsströme, die in 9c gezeigt
sind, zuerst in mehrere Abschnitte zerschnitten, die jeweils zur
Impulsbündelgröße passen
(die Anzahl von Bits, die während
der Dauer eines Impulsbündels übertragen
werden sollen), wie das durch die DVB-H-Norm definiert ist. Dann
werden die Datenteile in einem Abschnitt in einer gewissen Reihenfolge über die
Verarbeitung von DVB-H auf der physikalischen Schicht ohne irgendwelche
Modifikationen der DVB-H-Norm übertragen.
Beispielsweise werden die Datenteile im ersten Abschnitt in der
Reihenfolge p(1,1), p(2,1), p(3,1), p(1,2), p(2,2), p(3,2), p(1,3),
p(2,3), ..., p(1,5), p(2,5), p(3,5), p(1,6), p(2,6), p(3,6) übertragen,
und die Datenteile im zweiten Abschnitt werden in der Reihenfolge
p(4,1), p(5,1), p(6,1), p(4,2), p(5,2), p(6,2), p(4,3), p(5,3),
..., p(4,5), p(5,5), p(6,5), p(4,6), p(5,6), p(6,6) übertragen.
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Die
obige Beschreibung einer Ausführungsform
nimmt an, dass alle Unterteilungsströme mit derselben Kanalkodierrate
ausgebildet werden. Da jedem Unterteilungsstrom ein spezielles Signifikanzniveau
zugewiesen wurde, ist es möglich
(und wird auch erwartet), dass verschiedene Unterteilungsströme durch
die Kanalkodierung gemäß ihren
Signifikanzniveaus unterschiedlich geschützt werden. Insbesondere könnte der
Unterteilungsstrom mit einem höheren
Signifikanzniveau eine niedrigere Kodierrate als solche mit niedrigeren
Signifikanzniveaus aufweisen. Bei einer Lösung mit variabler Kodierrate
können
Abschnitte, die durch Indizes p(m,n) in einem Beispiel identifiziert
sind, mit verschiedenen Kodierraten unterschiedliche Längen aufweisen.
Wenn unterschiedliche Kodierrate zu verwenden sind, ist es empfehlenswert,
dass die Länge
der Segmente aus jedem Frame proportional zu den zugehörigen Kodierraten
gewählt
wird. Wenn beispielsweise jeder Frame in zwei Segmente zu unterteilen
ist (N = 2), wobei das erste Segment eine Kodierrate von 1/2, und
das zweite Segment eine Kodierrate von 2/3 verwendet, kann das Verhältnis der
Längen
der beiden Segmente 1/2:2/3 = 3:4 betragen. Dies wird eine gleiche
Länge der
Unterteilungsströme
nach der Kanalkodierung und somit eine passende Zeitsteuerung ergeben,
wenn die OFDM-Symbole
in einem Impulsbündel
platziert werden.
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Wie
oben dargestellt wurde, können
Beispiele, die der vorliegenden Erfindung entsprechen, Systeme und
Verfahren einer flexiblen Energieverwaltung liefern, die auf digitalen
Rundfunk, wie digitalen Rundfunk unter den Normen DTV und DVB-H,
anwendbar sind. Durch das Anwenden einer oder mehrerer der oben
dargestellten Lösungen
kann eine tragbares oder in der Leistung begrenztes Empfangssystem
oder Gerät
einen passendes Ausgleich zwischen der Lebensdauer der Batterie
und der Betrachtungsqualität
für die
Nutzer erzielen. Die Beispiele der Systeme und Verfahren ermöglichen
auch einen breiten Bereich oder eine flexible Leistungsverwaltung,
wie eine flexible Anwendung und Steuerung verschiedener Komponenten,
die von RF-Komponenten
bis Komponenten der Anwendungsschicht reichen. Auch die Merkmale
der Feinkörnigkeit
in einigen Beispielen ermöglicht
einen breiten Bereich von Verwaltungsschemata. Einige Beispiele
liefern auch eine Kompatibilität
mit bekannten Normen, die die Normen DVB-H, Digitaler Hörrundfunk
(DAB) oder Digitaler Multimediarundfunk (DMB) einschließen.
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Insgesamt
können
die obigen Beispiele ein System für das Empfangen digitalen Rundfunks
liefern. In Abhängigkeit
von der Gestaltung kann das System ein Eingabeanschluss, eine Steuerung,
einen Prozessor und eine Energieverwaltungsvorrichtung einschließen. Der
Eingabeanschluss kann digitalen Rundfunk, der skalierbare Daten
enthält,
empfangen, die Steuerung kann die Betriebsarten des Systems steuern,
der Prozessor kann digitalen Rundfunk dekodieren, und die Energieverwaltungsvorrichtung
kann die Menge der zu dekodierenden Daten gemäß der Betriebsart variieren.
Insbesondere kann das System gestaltet sein, um es der Energieverwaltungsvorrichtung
zu ermöglichen,
die Menge der Daten, die vom Eingabeanschluss empfangen werden sollen,
zu variieren, um somit den Energieverbrauch des Systems, bei dem
es sich um ein tragbares Gerät,
das mit Batterieleistung betrieben wird, handeln kann, zu reduzieren.
Wie oben angegeben ist, können
die skalierbaren Daten mit einer FGS-Kodierung kodiert werden.
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Im
System in diesem Beispiel kann die Betriebsart auf der Basis verschiedener
Faktoren ausgewählt
werden, wie beispielsweise der Gesamtkapazität der Batterie des Systems,
der verbleibenden Kapazität
der Batterie des Systems, den Anweisungen von Nutzern, der Qualität der Dienste,
die vom System oder einem Nutzer ausgewählt werden, etc. Das System
kann die Menge der zu dekodierenden Daten durch das Aktivieren des
Prozessor zumindest während
der Intervalle, während
der der signifikanteste Abschnitt der skalierbaren Daten zu verarbeiten ist,
variieren. In Abhängigkeit
von der Betriebsart kann der Prozessor für länger Intervalle aktiviert werden,
um zusätzliche
Abschnitte der skalierbaren Daten zu dekodieren. Zusätzlich kann
das System die Menge der zu dekodierenden Daten durch das Deaktivieren
des Prozessors mindestens während
der Intervalle, zu der der am wenigsten signifikante Abschnitt der
skalierbaren Daten vorliegt, variieren. In Abhängigkeit von der Betriebsart
kann der Prozessor für
längere
Intervalle deaktiviert werden, um den Energieverbrauch zu reduzieren.
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In
einem Beispiel kann es sein, dass der digitale Rundfunk mehrere
Bandbreitenkanäle
enthält, und
dass ein oder mehrere der Kanäle
zwei oder mehr Dienste enthalten. Im Kontext des digitalen Rundfunks
kann jeder „Dienst" ein spezieller Dienst sein,
den ein Nutzer zur Betrachtung auswählt. Beispielsweise kann ein
Dienst ein Nachrichtenprogramm sein, ein anderer Dienst kann ein
Fußballspiel sein,
etc.
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Zusätzlich zu
einem System für
das Empfangen digitalen Rundfunks können die obigen Beispiele auch
ein digitales Rundfunksystem liefern. Das digitale Rundfunksystem
kann eine Signalquelle einschließen, die digitale Daten, die
mindestens Audiodaten oder Videodaten enthalten, liefern kann, und eine
Datenverarbeitungsvorrichtung, die die digitalen Daten in mindestens
zwei Abschnitte unterteilter Daten, die eine unterschiedliche Signifikanz
aufweisen, unterteilen kann. In einigen Beispielen kann das System
eine Kanalkodiervorrichtung einschließen, die mindestens einen ersten
Rundfunkdienst und einen zweiten Rundfunkdienst kodieren und die
kodierten Daten der ersten und zweiten Rundfunkdienste in unterschiedlichen
Zeitintervallen platzieren kann. In einem Beispiel umfassen die
digitalen Daten die kodierten Daten.
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In
einigen Beispielen kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung die digitalen
Daten durch eine skalierbare Kodierung oder eine Kodierung mit einer Feinkörnigkeitsskalierbarkeit
(fine grain scalability) unterteilen. Zusätzlich kann die Datenverarbeitungsvorrichtung
die digitalen Daten mindestens über
das Kodieren der unterteilten Daten mit mindestens zwei oder mehr
Kodierraten gemäß der Signifikanz
der kodierten Daten unterteilen. In einigen Beispielen können die
digitalen Daten mehrere Bitströme
für mehrere
Frames einschließen,
und jeder Bitstrom wird unabhängig
moduliert und unterteilt, um die unterteilten Daten zu bilden.
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Das
digitale Rundfunksystem kann auch eine Aufzeichnungsvorrichtung
für das
Aufzeichnen der unterteilten Daten aufweisen, um Symbole derselben
oder einer ähnlichen
Signifikanz aus verschiedenen Bitstromframes zusammenzulegen. Weiterhin kann
die Unterteilung der digitalen Daten und das Aufzeichnen der unterteilten
Daten beides bei der Verarbeitung der digitalen Daten in der physikalischen
Schicht oder vor der Verarbeitung der digitalen Daten in der physikalischen
Schicht erfolgen.
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Die
dargestellten Beispiele liefern auch ein Energieverwaltungsverfahren
für ein
Empfangssystem digitalen Rundfunks. Insbesondere kann das Verfahren
das Vorsehen digitalen Rundfunks, der skalierbare Daten enthält, das
Auswählen
einer Betriebsart des Systems, und das Variieren der durch das Empfangssystem
zu verarbeitenden Daten in Abhängigkeit
von der ausgewählten
Betriebsart einschließen.
In einigen Beispielen kann der digitaler Rundfunk Kanäle mit mehrfacher
Bandbreite einschließen,
und einer oder mehrere der Kanäle
können
zwei oder mehr Dienste einschließen.
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Somit
kann das Variieren der Menge der zu verarbeitenden Daten das Aktivieren
einer Verarbeitung beim Empfangssystem zumindest während den Intervallen,
die dem signifikantesten Abschnitt jedes Frames, der zum ausgewählten Dienst
gehört,
umfassen. Um den Energieverbrauch zu reduzieren, kann das Variieren
der zu verarbeitenden Daten auch das Deaktivieren einer Verarbeitung
am Empfangssystem zumindest während
den Intervallen eines nicht ausgewählten Dienstes einschließen. Wie
oben angegeben wurde, so können
Daten der zwei oder mehreren Dienste in einem Kanal an verschiedenen Zeitintervallen
platziert sein.
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Die
dargestellten Beispiele liefern auch ein Verfahren des digitalen
Rundfunks. Das Verfahren kann das Bereitstellen von Daten, die mindestens
einen ersten Rundfunkdienst und einen zweiten Rundfunkdienst enthalten,
das Kodieren des ersten Rundfunkdienstes und des zweiten Rundfunkdienstes,
das Platzieren einer Sequenz des kodierten ersten Dienstes und einer
Sequenz des kodierten zweiten Dienstes an unterschiedlichen Zeitintervalle,
und das Unterteilen der Sequenz des kodierten ersten Dienstes in
mindestens zwei Teile der unterteilten Daten gemäß der Signifikanz der kodierten
Daten des kodierten ersten Dienstes umfassen. Die verschiedenen
Beispiele der Kodiertechniken, die das Kodieren, das Unterteilen,
das Aufzeichnen und das Variieren der Kodierraten einschließen, sind
oben dargestellt worden.
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Die
vorangehende Beschreibung wurde zum Zweck der Darstellung und Beschreibung
vorgestellt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung
auf die beschriebenen speziellen Beispiele beschränken. Wie
oben angegeben wurde, so können
Variationen und Modifikationen an den beschriebenen Beispielen vorgenom men
werden. Der Umfang der Erfindung soll nur durch die angefügten Ansprüche und
ihre Äquivalente
definiert werden.