DE102006017347B4 - A method of receiving a DVB-T broadcast reception signal - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Decodierung eines digitalisierten übertragenen Rundfunksignals, welches symbolorientiert übertragen wird und eine Symboldauer (TS) aufweist, wobei die Symboldauer (TS) in ein Guard-Intervall (TG) und einen Nutzdatenbereich (TU) aufgeteilt ist und die Decodierung der in der Symboldauer (TS) übertragenen Daten anhand von mittels eines Auswerte-Fensters (2) gewonnenen Signalen erfolgt, wobei das Auswerte-Fenster (2) sich in das Guard-Intervall (TG) der Symboldauer (TS) des Rundfunksignals erstreckt und das Auswerte-Fenster (2) in der Symboldauer (TS) derart verschoben wird, dass Störungen im Nutzdatenbereich (TU) nicht im Auswerte-Fenster (2) liegen.A method for decoding a digitized transmitted broadcast signal, which is transmitted symbol-oriented and has a symbol duration (T S ), wherein the symbol duration (T S ) in a guard interval (T G ) and a user data area (T U ) is divided and the decoding of in the symbol duration (T S ) transmitted data on the basis of an evaluation window (2) obtained signals, wherein the evaluation window (2) extends into the guard interval (T G ) of the symbol duration (T S ) of the broadcast signal and the evaluation window (2) in the symbol duration (T S ) is shifted such that disturbances in the user data area (T U ) are not in the evaluation window (2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfang eines DVB-T Rundfunkempfangssignals gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a method for receiving a DVB-T Broadcasting signal according to the features of the preamble of claim 1.
DVB-T Übertragungsverfahren und zugehörige Daten sind hinlänglich bekannt (ETSI EN 300 744). Die Quellencodierung erfolgt mit MPEG 2 bzw. MPEG 4. Aufgrund dieser Datenkompression können mehrere Programme in einem Kanal übertragen werden. Die Kanalbandbreite liegt dabei zwischen 6 MHz und 8 MHz, abhängig vom Frequenzraster. Die gesamten Daten eines Multiplexes werden nach einer Kanalcodierung der Kanalmodulation unterzogen. Dies erfolgt dadurch, dass durch ein spezielles Modulationsverfahren, das COFDM-Verfahren, die Bandbreite in mehrere Einzelträger aufgeteilt wird. Jeder dieser Einzelträger wird dann wiederum mit einem der drei für DVB-T festgelegten Modulationsverfahren, QPSK, 16 QAM oder 64 QAM moduliert.DVB-T transmission method and related Data is sufficient known (ETSI EN 300 744). The source coding is done with MPEG 2 or MPEG 4. Due to this data compression, several Transmit programs in one channel become. The channel bandwidth is between 6 MHz and 8 MHz, dependent from the frequency grid. The whole data of a multiplex will be subjected to channel coding after channel coding. this happens in that by a special modulation method, the COFDM method, the bandwidth is divided into several individual carriers. Everyone this single carrier will then use one of the three modulation methods defined for DVB-T, QPSK, 16 QAM or 64 QAM modulated.
Problematisch bei der Übertragung der DVB-T-Signale ist die Mehrwegeausbreitung, die funktionstechnisch bei der Abstrahlung durch Mehrfachreflexion entsteht. Mehrwegeausbreitungen sind in terrestrischen Netzen unvermeidbar und technisch bedingt. Hierdurch entstehen beim Empfänger entsprechende Echos oder Störungen, welche durch den Empfänger bzw. im Empfänger zu kompensieren sind.Problematic in the transmission The DVB-T signals is the multipath propagation, the functional in the case of radiation due to multiple reflection. Multipath are unavoidable and technically conditioned in terrestrial networks. This results in the recipient appropriate echoes or disturbances, which by the recipient or in the receiver to compensate.
Um einen gewissen Fehlerschutz zu gewährleisten, wird bei DVB-T ein mehrfacher Fehlerschutz eingebaut. Es existiert ein äußerer Fehlerschutz (Block Code), wobei zu jedem Datenpaket, bestehend aus 188 Byte, jeweils 16 Byte Redundanz hinzugefügt werden.Around to ensure a certain error protection, is in DVB-T multiple fault protection installed. There is an external error protection (block Code), with each data packet consisting of 188 bytes, respectively 16-byte redundancy added become.
Im Weiteren erfolgt eine Bitverschachtelung gegen Burst-Fehler. Außerdem ist ein innerer Fehlerschutz vorgesehen, der mittels einer Faltungscodierung vorgenommen wird. Dieser erlaubt die Robustheit gegenüber Störungen einzustellen, wie es für die verschiedenen vorgesehenen Empfangswege nötig ist, beispielsweise für mobilen Empfang, portablen Empfang oder stationären Empfang von DVB-T-Signalen. Ferner erfolgt noch ein „inner-interleaving" zur Steigerung der Robustheit bei der Übertragung. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass bei einer geeigneten Wahl des COFDM-Einzelträgermodus das Sendernetz und der Empfänger entsprechend aufeinander abgestimmt sein müssen. Die Datenübertragung erfolgt dann jeweils in Paketen mit der Symboldauer TS. Die nutzbare Symboldauer TU steht in einem festen Verhältnis zum Abstand der Einzelträger zueinander. Die gesamte Symboldauer TS teilt sich in ein so genanntes Guard-Intervall TG und einen Nutzbereich TU. Das Guard-Intervall hat im Prinzip die Aufgabe, dem Empfänger eine gewisse Einschwingzeit zu geben, bis die Nutzdaten im Nutzbereich des Signals ausgewertet werden können und diese decodiert werden können.Furthermore, a bit interleaving takes place against burst errors. In addition, an internal error protection is provided, which is carried out by means of a convolutional coding. This allows the robustness against disturbances to be set, as is necessary for the various intended reception paths, for example for mobile reception, portable reception or stationary reception of DVB-T signals. In addition, there is an "inner-interleaving" to increase the robustness of the transmission.However, it should be noted that with a suitable choice of the COFDM single-carrier mode, the transmitter network and the receiver must be matched to each other with the symbol duration T S. the useful symbol duration T U is in a fixed proportion to the distance of the individual carriers to one another. the total symbol duration T S is divided into a so-called guard interval T g and a useful range of T U. the guard interval has Principle the task to give the receiver a certain settling time until the useful data can be evaluated in the useful range of the signal and they can be decoded.
Der Gegenstand dieser Erfindung befasst sich mit der OFDM-Technik, genauer gesagt mit der intelligenten Nutzung von Guard-Intervall und Nutzbereich des gesendeten Symbols. Die Verfahren der Kanalcodierung bleiben davon unberührt.Of the The subject of this invention is concerned with the OFDM technique, more specifically said with the intelligent use of guard interval and payload of the sent symbol. The methods of channel coding remain unaffected.
Wie bereits aufgezeigt, ist der Nutzbereich bei der Übertragung von DVB-T-Signalen fest definiert. Zur Auswertung der Symboldauer und der Nutzsignale des Nutzbereichs muss der Nutzbereich aus der Symboldauer entnommen werden. Bei herkömmlichen Empfängern erfolgt dies dadurch, dass der Beginn des Guard-Intervalls detektiert wird und bei Erkennung des Endes des Guard-Intervalls ab diesem Zeitpunkt eine Decodierung der Signale des Nutzbereichs erfolgt.As already shown, is the useful range in the transmission of DVB-T signals firmly defined. For evaluation of the symbol duration and the useful signals of the working area, the working area must be taken from the symbol period become. In conventional recipients this is done by detecting the beginning of the guard interval and upon detection of the end of the guard interval from this Time a decoding of the signals of the useful area is done.
Die vorliegende Erfindung geht einen anderen Weg. Die Symboldauer TS eines DBV-T-Signals, die sich aus dem Guard-Intervall und dem Nutzbereich zusammensetzt, wird nicht mehr statisch betrachtet.The present invention takes a different approach. The symbol duration T S of a DBV-T signal, which is composed of the guard interval and the useful range, is no longer considered static.
Aus
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Aus Li, Y.; Cimini, L. J., Jr.; Sollenberger, N. R.: Robust channel estimation for OFDM systems with rapid dispersive fading channels; in: IEEE International Conference an Communications, Vol. 3, 7.–11. Juni 1998, Seiten 1320–1324, ist ein Verfahren zu Kanalabschätzung bekannt. Es findet dort eine stochastische Abschätzung statt, indem die Häufigkeit, die Periodizität und die Wahrscheinlichkeit der Signale ausgewertet wird.From Li, Y .; Cimini, LJ, Jr .; Sollenberger, NR: Robust channel estimation for OFDM systems with rapid dispersive fading channels; in: IEEE Inter National Conference on Communications, Vol. 3, 7-11. June 1998, pages 1320-1324, a method for channel estimation is known. A stochastic estimation takes place there by evaluating the frequency, the periodicity and the probability of the signals.
Der Nutzbereich TU kann beliebig in der Symboldauer TS liegen, also auch am Anfang des Symbols. TU steht in einem festen Verhältnis zum Abstand der Unterträger zueinander. Es wird der Start des gesamten Symbols des DVB-T-Signals detektiert. Es wird sofortig nach dem Beginn der Erkennung des Symbols mit der Decodierung begonnen und es wird nicht abgewartet, bis das Guard-Intervall beendet ist. Hierzu wird ein erstes Fenster, welches der Breite des Nutzbereichs TU entspricht, ausgewertet. Dieses erste Fenster wird für jedes Symbol, das empfangen wird, entsprechend angepasst. Es wird sozusagen noch vor dem kompletten Empfang des Guard-Intervalls bereits mit der Decodierung der Nutzdaten aus dem Nutzsignal aus dem Nutzbereich begonnen. Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, dass, wenn Echos in der Symboldauer vorliegen, diese korrigiert werden können. Liegt beispielsweise eine Störung im hinteren Bereich des Symbols, im Nutzbereich, so kann durch geschickte Verschiebung des ersten Fensters der auszuwertende Bereich des Symbols nach vorne geschoben werden, sozusagen in den Bereich des Guard-Intervalls hinein. Es ist davon auszugehen, dass die Signale bereits vor dem Nutzbereich decodiert werden können. Die Auswertung der Daten des gesamten Symbols erfolgt noch ehe der eigentliche Nutzbereich vorliegt.The useful range T U can be located arbitrarily in the symbol duration T S , ie also at the beginning of the symbol. T U is in a fixed relationship to the distance between the sub-carriers to each other. The start of the entire symbol of the DVB-T signal is detected. It will start decoding immediately after the symbol is recognized and will not wait until the guard interval has ended. For this purpose, a first window which corresponds to the width of the useful area T U is evaluated. This first window is adjusted accordingly for each symbol that is received. It is begun, so to speak, even before the complete reception of the guard interval with the decoding of the user data from the useful signal from the useful range. In this case, it is particularly advantageous that, if echoes are present in the symbol duration, they can be corrected. If, for example, there is a disturbance in the rear area of the symbol, in the useful area, the region of the symbol to be evaluated can be pushed forward by skillful displacement of the first window, as it were into the area of the guard interval. It can be assumed that the signals can already be decoded before the useful range. The evaluation of the data of the entire symbol takes place before the actual useful range is present.
Durch diese verblüffend einfache Vorgehensweise wird eine Auswertung der Nutzsignale vorgenommen, ohne den eigentlichen Nutzbereich TU abzuwarten. Das Auswertefenster der Breite TU kann frei über die gesamte Symboldauer TS verschoben werden. Es wird somit zur Decodierung bereits ein Teil des Guard-Intervalls benutzt TG.This surprisingly simple procedure evaluates the useful signals without waiting for the actual useful range T U. The evaluation window of the width T U can be moved freely over the entire symbol duration T S. Thus, part of the guard interval T G is already used for decoding.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird kontinuierlich, zeitlich versetzt, das Auswertefenster über die gesamte Symboldauer verschoben und ausgewertet. Es wird dann eine Statistik erstellt, aus welcher eine optimale Lage des Auswertefensters für die Nutzdaten ermittelt, welches dann für den späteren Empfang fest verwendet wird. Basis für die Statistik ist die Bitfehlerrate nach der Faltungsdecodierung und die Signalform eines Symbols im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich.In A further advantageous embodiment of the invention is continuous, offset in time, the evaluation window over the entire symbol duration shifted and evaluated. It will then create a statistic from which determines an optimal position of the evaluation window for the payload, which then for later Reception is used firmly. The basis for the statistics is the bit error rate after convolutional decoding and the waveform of a symbol in Time range and / or in the frequency domain.
Die Auswertung erfolgt in der Weise, dass die Daten, welche jeweils dem Auswertefenster entnommen werden, gespeichert und miteinander verglichen werden. Insbesondere kann hierdurch ein Fehlervergleich erfolgen und es kann eine stochastische Bewertung der empfangenen Daten vorgenommen werden.The Evaluation is done in such a way that the data, respectively be taken from the evaluation window, stored and with each other be compared. In particular, this can be an error comparison done and it can be a stochastic evaluation of the received Data are made.
Hierdurch kann ein nützlicher Hinweis für eine Diversity-Auswertung und Steuerung des Empfangs erfolgen. Treten beispielsweise beim mobilen Empfang Störungen zeitlich periodisch auf, so kann ein entsprechender Empfänger, der das vorgeschlagene Verfahren verwendet, prädiktiv bzw. mit einer Prädiktion diese Fehler im voraus errechnen bzw. abschätzen und diese Fehler entsprechend kompensieren.hereby can be a useful one Note for one Diversity evaluation and control of the reception take place. To step For example, in mobile reception disorders periodically on, so may a corresponding recipient, who proposed the Method used, predictive or with a prediction calculate these errors in advance or estimate these errors accordingly compensate.
Die stochastischen Daten können insbesondere mit einem Kalman-Algorithmus ausgewertet werden und für eine intelligente Diversity eingesetzt werden.The stochastic data can especially with a Kalman algorithm be evaluated and for to use intelligent diversity.
Es wird bei dem beschriebenen Verfahren jedes Symbol entsprechend ausgewertet und dynamisch während des Empfangs das Empfangsfenster über das Symbol verschoben.It In the described method, each symbol is evaluated accordingly and dynamically during of the reception the reception window is moved over the symbol.
Im Weiteren erfolgt eine Erkennung von Störungen oder deren Auswertung mittels einer Viterbi-Decodierung. Störmuster, welche über die Zeit hinweg vorliegen, können somit kompensiert werden.in the Furthermore, a detection of disturbances or their evaluation takes place by means of a Viterbi decoding. Interference pattern, which over the Time thus be compensated.
Insbesondere beim Einsatz mehrerer Antennen, welche das selbe Signal empfangen, kann somit in vorteilhafter Weise eine Störkompensation erfolgen.Especially when using several antennas, which receive the same signal, Thus, an interference compensation can be carried out in an advantageous manner.
Für jede Antenne wird das beschriebene Verfahren vorgenommen. Hierzu sind dann mehrere Empfangseinheiten vorzusehen. Die empfangenen Symbole werden anschließend über eine weitere Vorrichtung untereinander verglichen. Liegt nunmehr die Erkenntnis vor, dass beispielsweise jedes dreißigste Symbol beim Empfang über der ersten Antenne gestört ist, so wird beim weiteren Empfang jedes 30. Symbol bei dieser Antenne ausgeblendet und durch die Daten, welche von einer anderen Antenne stammen und diesem Symbol entsprechen, ausgetauscht. In soweit kann durch eine intelligente Verschaltung der Antennen und eine entsprechende Signalverarbeitung eine Kompensation von Fehlern erfolgen.For every antenna the procedure described is carried out. For this purpose, then several receiving units provided. The received symbols are then transmitted via a further device compared with each other. Is now the For example, every thirtieth symbol when received over the first antenna disturbed is, then on further reception every 30th symbol in this antenna hidden and by data coming from another antenna and correspond to this symbol. In so far can through an intelligent interconnection of the antennas and a corresponding one Signal processing compensation of errors.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels anhand von Figuren erläutert.in the Further, the invention with reference to a specific embodiment explained with reference to figures.
Es zeigt:It shows:
In
In
In
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
mit zwei Empfängern zunächst früher mit
Decodierung zu beginnen, wobei die Decodierung mit dem ersten Empfänger und
einem entsprechenden Auswertefenster
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß
Im
Weiteren ist gemäß
Das eingangs erfindungsgemäße Verfahren wird nunmehr wie folgt angewendet, insbesondere bei einem mobilen Empfänger.The Initially inventive method is now applied as follows, especially in a mobile receiver.
Die Steuereinheit DE steuert die Empfangseinheit E in der Weise an, dass über eine vorgegebene Zeitdauer jeweils mit einer der Antennen A1 bis AN ein Empfang vorgenommen wird. So beginnt zunächst die Steuereinheit DE die Empfangseinheit E derart anzusteuern, dass diese beispielsweise über die Antenne A1 über einen vordefinierten Zeitraum die eingehenden Signale empfängt. Nach einer vordefinierten Zeit steuert die Steuereinheit DE die Empfangseinheit E derart an, dass die nächste Antenne, z. B. die Antenne A2 verwendet wird usw., bis zu letzt der Empfang über die Antenne AN erfolgt. Während des Empfangs über jede der Antennen A1 bis AN wird das Auswertefenster verfahrens- und erfindungsgemäß über die gesamte Symboldauer TB des Empfangssignals verschoben. Die empfangenen Daten werden statistisch analysiert, insbesondere einer Fehleranalyse unterzogen. Dies erfolgt, wie beschrieben, mittels eines Viterbi-Algorithmus oder eines anderen bekannten stochastischen Auswertealgorythmus. Auf diese Weise werden sämtliche Antennen A1 bis AN, welche angeschlossen sind, ausgewertet und erfasst und in ihrer Empfangscharakteristik bewertet. Insbesondere bei einem mobilen Betrieb kann dies auch während des Empfangs erfolgen, insoweit wird dann für jede der einzelnen Antennen A1 bis AN und ggf. für mehrere vorhandene Empfänger, welche dann parallel angesteuert werden. Die empfangenen Daten werden gespeichert und später verglichen und bewertet. Auf diese Weise ist es möglich, über einen Zeitraum aus der Vergangenheit eine statistische Analyse über die Qualität der empfangenen Datensignale zu erhalten.The control unit DE controls the receiving unit E in such a way that over a predetermined period of time in each case with one of the antennas A1 to AN a reception is made. Thus, first of all, the control unit DE starts the receiving unit E in such a way that it receives the incoming signals, for example via the antenna A1 over a predefined period of time. After a predefined time, the control unit DE controls the receiving unit E such that the next antenna, for. B. the antenna A2 is used, etc., until the last reception via the antenna AN. While of the reception via each of the antennas A1 to AN, the evaluation window is shifted in accordance with the method and in accordance with the invention over the entire symbol duration TB of the received signal. The received data are statistically analyzed, in particular subjected to an error analysis. This is done as described by means of a Viterbi algorithm or another known stochastic evaluation algorithm. In this way, all antennas A1 to AN, which are connected, evaluated and recorded and evaluated in their receiving characteristic. In particular, in the case of mobile operation, this can also take place during the reception; in that respect, for each of the individual antennas A1 to AN and possibly for a plurality of available receivers, which are then controlled in parallel. The received data is stored and later compared and evaluated. In this way, it is possible over a period of time to obtain a statistical analysis of the quality of the received data signals.
Stellt sich nunmehr heraus, dass eine periodische Störung in einem Datensignal vorhanden ist, welche insbesondere über eine der Antennen A1 bis AN empfangen wird, so kann über das Verfahren diese Störung ausgeblendet werden, da bei prädiktivem Erkennen des Vorliegens einer Störung der Empfang über eine andere Antenne erfolgt. Das Datenendgerät DE steuert dann den Empfänger E derart, dass jeweils prädiktiv von vornherein festgelegt wird, welche der Antennen A1 bis AN zum Empfang des Datensignals verwendet wird. Die Empfangseinheit E schaltet somit anhand der prädiktiv vorgegebenen Empfangzeiträume, wobei die Vorgabe von der Steuereinheit DE stammt, die einzelnen Antennen A1 bis AN auf Empfang. Dies ermöglicht es, Störungen, welche periodisch vorliegen, zu kompensieren.provides It now turns out that there is a periodic disturbance in a data signal which is in particular over one of the antennas A1 to AN is received, so can via the Process this error be hidden, since in predictive recognition the presence of a fault the reception over another antenna takes place. The data terminal DE then controls the receiver E in such a way that that each predictive is determined from the outset, which of the antennas A1 to AN for Receiving the data signal is used. The receiving unit E thus switches on the basis of the predictive predetermined reception periods, where the default comes from the control unit DE, the individual Antennas A1 to AN on reception. This allows disturbances, which are present periodically to compensate.
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