DE60033209T2

DE60033209T2 - Abstimmungsanordnung für Kodedivisionsmultiplexrundfunksystem

Info

Publication number: DE60033209T2
Application number: DE2000633209
Authority: DE
Inventors: Hui-Ling Murray Hill Lou; Zulfiquar East Windsor Sayeed; Vijitha Watchung Weerackody
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2020-02-10
Also published as: EP1030463A2; JP4323661B2; JP2000244429A; DE60033209D1; EP1030463A3; EP1030463B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Satellitenrundfunktechniken und insbesondere auf Satellitenrundfunktechniken, die auf Code-Multiplex mit Mehrfachzugriff (CDMA von englisch ,Code Division Multiple Access')-Technik basieren.
HINTERGUND DER ERFINDUNG
Satellitenrundfunksysteme für das Übertragen von Programmierinhalten sind in vielen Teilen der Welt zunehmend beliebt geworden. Direktrundfunksatelliten (DBS von englisch ,Direct Broadcasting Satellite')-Systeme senden zum Beispiel Fernsehprogrammierinhalte an einen geosynchronen Satelliten, der die Inhalte wiederum an die Kunden sendet. In einer solchen drahtlosen Rundfunkumgebung kann die gesendete Programmierung von jeder Person mit einem geeigneten Empfänger, wie z.B. einer Antenne oder einer Satellitenschüssel, empfangen werden.
Außerdem wurde eine Anzahl von Satellitenrundfunksystemen für das Senden von Audioprogrammierinhalten von geosynchronen Satelliten an Kunden in einem großen Abdeckungsbereich, wie z.B. den kontinentalen Vereinigten Staaten, vorgeschlagen oder angeregt. Satellitenrundfunksysteme für Fernseh- und Radioinhalte liefern potentielle nationale Abdeckungsbereiche und stellen folglich eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen terrestrischen Fernsehstationen und AM/FM Rundfunkstationen dar, die nur eine regionale Abdeckung liefern.
Code-Multiplex mit Mehrfachzugriff(CDMA)-Techniken wurden für Satellitenrundfunksysteme vorgeschlagen, um das Übertragen einer Anzahl von Programmierkanälen auf der gleichen Trägerfrequenz zu erlauben. Code-Multiplex mit Mehrfachzugriff(CDMA)-Techniken übertragen Mehrfachinformationssigna- le auf der gleichen Trägerfrequenz und differenzieren jeden Programmierkanal durch das Verschlüsseln des Kanals mit einem eindeutigen orthogonalen Code.
'CD Radio Incorporated' hat ein Satellitenrundfunksystem mit zwei Satelliten und einer Gruppe von Zwischenverstärkern für das Leisten von Audiodienst vorgeschlagen. Das CD-Funksystem ist zum Beispiel in den US-Patenten mit den Nummern 5 278 863, 5 319 673, 5 485 485 und 5 592 471 beschrieben. In einem entwickelten Bereich kann die direkte Sichtlinie (LOS von englisch ,line of sight') zwischen einem mobilen Empfänger und den Sendern auf den Satelliten und Zwischenverstärkern, zum Beispiel durch Unterführungen oder andere Strukturen blockiert werden. Folglich senden viele Satellitenrundfunksysteme eine verzögerte Version jedes Programmkanals mit der zeitgleichen Version des Programmkanals, um im Fall einer Blockierung einen ununterbrochenen Empfang zu erlauben. Die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/220,722, angemeldet am 24. Dezember 1998, eine Hauptanmeldung zu der vorliegenden Patentanmeldung, offenbart ein Code-Multiplex(CDM)-Satellitenrundfunksystem, das sowohl die zeitgleiche als auch die verzögerte Version jedes von dem gleichen Satelliten gesendeten Programmkanals sendet.
In digitalen Rundfunkanwendungen sind die Rückkopplung oder erneute Übertragung von verlorenen Symbolen oder Paketen auf Grund der Natur der Rundfunkumgebung keine wünschenswerten Lösungen. Folglich wurden Schemen vorwärts gerichteter Fehlerkorrektur, wie z.B. Konvolutional- und Block-Kodierung verwendet, um Fading oder Paketverlust in einer Rundfunkumgebung entgegenzuwirken. Schemata vorwärts gerichteter Fehlerkorrektur schützen die gesendeten Signale, so dass, selbst wenn ein Teil eines Signals fehlerhaft empfangen wird, der Fehler unter Verwendung anderer gesendeter Information, die unter günstigeren Bedingungen empfangen wird, korrigiert oder minimiert werden kann. Konvolutional-Codes reduzieren auf Grund von relativ langsamem Fading Empfangsfehler wirksam, sofern auch ein geeignetes Verschachteln angewendet wird. Verschachteln verschlüsselt ein Signal über ein gewisses Zeitintervall. Damit Konvolutional-Codes richtig funktionieren, sollten an einen Signalkanaldecoder an dem Empfänger übertragene aufeinander folgende Symbole unkorreliert sein. Zum Beispiel sollten die aufeinander folgenden Symbole während der Übertragung zeitlich voneinander getrennt sein, so wie es durch Verschachteln geschieht.
Wenn blockkodierte Symbole über die Dauer vieler Blöcke vor der Übertragung verschachtelt werden, werden einem verlorenen Paket zugeordnete Symbole von dem Empfänger entschachtelt und unter vielen verschiedenen kodierten Blöcken gefunden. Folglich wird die Anzahl von Symbolfehlern, die in jedem kodierten Block auftreten kann, reduziert und wird die Wahrscheinlichkeit, dass ein gewählter Blockcode alle Symbolfehler in einem gesendeten Signal korrigiert, dementsprechend erhöht. Eine große Interleaver-Länge führt jedoch zu großen Zeitverzögerungen, wenn der Empfänger erstmalig auf ein Rundfunkprogramm eingestellt wird, da das Entschlüsseln und das Reproduzieren des ursprünglichen Programminhalts nur beginnen kann, nachdem ein ganzes verschachteltes Paket an dem Empfänger gepuffert oder gespeichert wurde.
Während eine Verzögerung von mehreren Sekunden zwischen dem Signalempfang und der Programmreproduktion an dem Empfänger von einem Nutzer unbemerkt bleiben kann, solange der Empfänger auf ein Programm eingestellt bleibt, kann eine solche Verzögerung untragbar werden, wenn der Empfänger erstmals für das Wählen eines Programms eingestellt wird oder während er erneut eingestellt wird, um ein anderes Programm zu wählen. Dann können Verzögerungen von höchstens einem Bruchteil einer Sekunde tragbar sein. Folglich müssen, während lange Interleaver-Längen dabei helfen, sicherzustellen, dass ein Programmquellensignal gesendet, empfangen, entschlüsselt und mit einem minimalen durch Fading und Rauschen bedingten Fehler reproduziert wird, die Interleaver-Längen relativ kurz sein, wenn Programmentschlüsselungsverzögerungen an dem Empfänger minimiert werden sollen, während der Empfänger eingestellt oder zwischen verschiedenen Programmen umgeschaltet wird. Die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/203,663, angemeldet am 2. Dezember 1998, eine Hauptanmeldung der vorliegenden Patentanmeldung, offenbart eine Technik, die es einem Empfänger ermöglicht, eine Programmquelle mit minimaler Verzögerung zu reproduzieren, wenn der Empfänger erstmals auf die Programmquelle eingestellt wird. Im Allgemeinen ist ein Einstellkanal für jeden Programmkanal vorgesehen, der eine kürzere Interleaver-Länge verwendet als der entsprechende Hauptprogrammkanal.
WO 97/49207 offenbart eine Technik für das Senden und Empfangen eines bandinternen digitalen Audio-Rundfunksignals auf dem Kanal. Das IBOC DAB (von englisch ,in-band on-channel FM-band digital audio broadcast signal'; bandinternes digitales FM-Band-Audio-Rundfunksignal auf dem Kanal) wird in dem Sender erzeugt, um den oberen und den unteren Seitenbandfrequenzbereich in der HF-Emissionsmaske für das herkömmliche analoge Rundfunk-FM-Band zu belegen. Redundante Quellen-Bit-anformation wird in dem oberen und dem unteren Seitenband übertragen, so dass der durch große Störungs- oder Verzerrungsbeträge bedingte Informationsverlust in einem, aber nicht in beiden Seitenbändern die Leistungsfähigkeit des Empfängers nicht nachteilig beeinflusst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für das Senden eines Programmiersignals in einem Satellitenrundfunksystem mit einem oder mehreren Satelliten nach Anspruch 1 vorgesehen. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren für das Empfangen eines Programmiersignals gemäß einer Programmquelle in einem Satellitenrundfunksystem nach Anspruch 18 vorgesehen. Ein anderer Aspekt der Erfindung sieht ein Satellitenrundfunksystem nach Anspruch 35 vor. Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht einen Empfänger in einem Satellitenrundfunksystem nach Anspruch 32 vor. Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht einen Sender in einem Satellitenrundfunksystem nach Anspruch 33 vor.
Allgemein wird ein CDM-Satellitenübertragungssystem offenbart, das Programmierinhalte, wie Audio- und Videoinformation, unter Verwendung von einem oder mehreren geosynchronen Satelliten basierend auf Code-Multiplex mit Mehrfachzugriff(CDMA)-Technik sendet. Das CDM-Satellitenübertragungssystem kann wahlweise ein oder mehrere terrestrische Zwischenverstärker aufweisen. Um durch kurzfristiges Fading bedingten Signalverlust zu berücksichtigen, verwendet das CDM-Satellitenübertragungssystem ein Kodieren mit vorwärts gerichteter Fehlerkorrektur und ein Verschachteln vor dem Senden der Signale über den CDM-Kanal. Ein mobiler Empfänger entschachtelt die empfangenen Signale über ein entsprechendes Intervall und führt das entschachtelte Signal einem Kanaldecoder zu.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sieht das CDM-Satellitenübertragungssystem einen Einstellungskanal, der jedem Programmkanal entspricht, vor, der die Verzögerung, wenn ein mobiler Empfänger erstmals auf einen gewählten Programmkanal eingestellt wird, reduziert. Der Einstellungskanal verwendet, wenn überhaupt, eine kürzere Interleaver-Länge als der entsprechende Hauptprogrammkanal. Wie hierin verwendet, ist ein "Einstellungskanal" ein Kanal, der i wenigstens einen Teil des entsprechenden Hauptprogrammkanals unter Verwendung einer, wenn überhaupt, kürzeren Interleaver-Verzögerung sendet als der entsprechende Hauptprogrammkanal. Folglich verbessert die vorliegende Erfindung herkömmliche Techniken, die erfordern, dass ein mobiler Empfänger eine der Interleaver-Länge entsprechende Zeitdauer wartet, bevor der Empfänger ein empfangenes Signal entschlüsseln kann, was jedes Mal, wenn ein neues Programm gewählt wird, zu einer Verzögerung führt, die wenigstens gleich der Interleaver-Länge ist, bevor das neue Programm reproduziert werden kann.
In einer erläuternden Ausführungsform sendet das CDM-Satellitenübertragungssystem eine um vier (4) Sekunden verzögerte Version eines Programmsignals mit der zeitgleichen Version der Audioausgabe, um den ununterbrochenen Empfang im Fall einer solchen Blockierung bereitzustellen. Allgemein versuchen das zeitgleiche und das verzögerte Signal eine Zeitdiversität über eine Zeitdauer zu schaffen, die länger ist als die Zeitdauer, in der das empfangene Signal verloren ist. Die zeitgleiche Version der Audioausgabe wird von einem ersten Satelliten gesendet, während die verzögerte Version der Audioausgabe von einem zweiten Satelliten gesendet wird.
In einer Implementierung der Erfindung wird die Kernschicht C(n) eines skalierbaren Audiokodierungsschemas als der Einstellungskanal verwendet. Während die Kernschicht C(n) unabhängig entschlüsselbar ist, schaffen die Verbesserungsschichten E(n) eine Reproduktion mit höherer Qualität bei der Entschlüsselung. Folglich kann eine "Kern"-Reproduktion des Programms leicht zu Zwecken der Einstellung und der Programmauswahl von einem Nutzer des CDM-Satellitenübertragungssystems reproduziert werden.
Ferner wird in der erläuternden Ausführungsform die Kernschicht C₂(n) der verzögerten Version der Audioausgabe als der Einstellungskanal verwendet. Während die Kernschicht C₁(n) und die Verbesserungsschichten E₁(n) des zeitgleichen Signals und die Verbesserungsschichten E₂(n) des verzögerten Signal einen Block-Interleaver mit einer Dauer von vier Sekunden verwenden, verwendet die Kernschicht C₂(n) des zeitverzögerten Signals, die der Einstellungskanal ist, einen Block-Interleaver mit einer Dauer von 500 Millisekunden.
Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen erlangt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt ein CDM-Satellitenübertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung dar;
2 stellt die Übertragungszeiten für den Pfad des zeitgleichen und des verzögerten Signals für ein herkömmliches CDM-Satellitenübertragungssystem dar;
3 stellt die Übertragungszeiten für den Pfad des zeitgleichen und den Pfad des verzögerten Signals mit einem Einstellungskanal gemäß der vorliegenden Erfindung dar;
4 stellt den Sender aus 1 dar;
5 stellt eine parallele Implementierung des Senderabschnitts aus 4 dar;
6 stellt eine serielle Implementierung des Senderabschnitts aus 4 dar;
7 stellt eine parallele Implementierung des Empfängers aus 1 dar; und
8 stellt eine serielle Implementierung des Empfängers aus 1 dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 stellt ein CDM-Satellitenübertragungssystem 100 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Das CDM-Satellitenübertragungssystem 100 sendet digitale Musik und andere Audio-Information von einer (nicht gezeigten) Aufwärtsstreckenstation an einen oder an mehrere mobile Empfänger, wie z.B. den mobilen Empfänger 150. Eine Mehrzahl von Audiokanälen wird unter Verwendung der Code-Multiplex mit Mehrfachzugriff(CDMA)-Technik auf eine Trägerfrequenz gemultiplext. Der Begriff Code-Multiplexen (CDM) wird hierin verwendet, da das Satellitenübertragungssystem 100 in einem Rundfunkmodus arbeitet. Eine maximale Bitfehlerquote von 10^–5 ist: für Musik mit CD-Qualität im Allgemeinen wünschenswert.
Wie in 1 gezeigt, weist das erläuternde CDM-Satellitenübertragungssystem 100 zwei Satelliten 110, 120 auf, die in einem Rundfunkmodus arbeiten. Die Satelliten 110, 120 sind dafür ausgelegt, geosynchron zu sein, und befinden sich über einem erwünschten geographischen Abdeckungsbereich, wie z.B. über den östlichen und westlichen Vereinigten Staaten in geeigneten Höhenwinkeln, wie von den Erfordernissen eines geosynchronen Systems vorgegeben. Außerdem weist das erläuternde CUM-Satellitenübertragungssystem 100 wahlweise eine Mehrzahl von terrestrischen Zwischenverstärkern, wie z.B. der unten erörterte terrestrische Zwischenverstärker 140, auf, die in dichtbesiedelten städtischen Bereichen arbeiten, wo die direkte Sichtlinie (LOS) zwischen den Satelliten 110, 120 und dem mobilen Empfänger 150 auf Grund des Höhenwinkels und der Schatten von hohen Gebäuden blockiert werden kann. Die Verbindung zwischen jedem Zwischenverstärker 140 und mindestens einem Satelliten 110, 120 ist auf Sichtlinie ausgelegt. Die terrestrischen Zwischenverstärker 140 erlangen die Information von dem Satelliten oder direkt aus dem Studio durch bekannte technische Einrichtungen, wie z.B. Drahtleitungen oder Mikrowellenverbindungen, zurück. Man beachte jedoch, dass die vorliegende Erfindung in einem CDM-Satellitenübertragungssystem 100 implementiert werden kann, das nur einen einzigen Satelliten, wie z.B. den Satelliten 120, aufweist, wie einem Fachmann ersichtlich wäre.
Die direkte Sichtlinie (LOS) zwischen dem mobilen Empfänger 150 und einem oder beiden Satelliten 110, 120 und dem Zwischenverstärker 140 in der erläuternden Ausführungsform kann durch Unterführungen oder andere Strukturen blockiert werden. Es wurde beobachtet, dass Blockierungen im Allgemeinen nicht länger als eine oder zwei Sekunden dauern. Folglich kann das CDM-Satellitenübertragungssystem 100 eine um vier (4) Sekunden verzögerte Version des Signals mit der zeitgleichen Version der Audioausgabe senden, um im Fall einer solchen Blockierung einen ununterbrochenen Empfang bereitzustellen. Im Allgemeinen versuchen das zeitgleiche und das verzögerte Signal, Zeitdiversität über eine Zeitdauer zu schaffen, die länger als ist die Zeit, in der das empfangene Signal verloren ist. Der Empfänger entschlüsselt und kombiniert sowohl den zeitgleichen als auch den verzögerten Kanal. In der erläuternden Ausführungsform sendet ein Satellit, wie z.B. der Satellit 110, die zeitgleiche Version der Audioausgabe, während der andere Satellit, wie z.B. der Satellit 120, die verzögerte Version der Audioausgabe sendet.
Wie weiter unten erörtert, verwendet das CDM-Satellitenübertragungssystem 100 ein Kodieren mit vorwärts gerichteter Fehlerkorrektur und ein Verschachteln vor dem Senden des zeitgleichen und des verzögerten Signals über den CDM-Kanal. Der mobile Empfänger 150 entschachtelt die empfangenen Signale über ein entsprechendes Intervall und führt das entschachtelte Signal einem Kanaldecoder zu. Das Verschachteln sowohl des zeitgleichen als auch des verzögerten Signals berücksichtigt kurzfristiges Fading.
Wie vorher aufgezeigt, muss, wenn die erläuternde Interleaver-Länge vier Sekunden ist, der mobile Empfänger 150 entsprechende vier Sekunden darauf warten, dass der Deinterleaver entschachtelte Symbole ausgibt, bevor der mobile Empfänger 150 sie entschlüsseln kann. Wie vorher aufgezeigt, muss, wenn ein herkömmlicher mobiler Empfänger erstmals auf ein Programm einstellt oder von einem Programm auf ein anderes umschaltet, der vier Sekunden Deinterleaver gefüllt werden, bevor mit dem Entschlüsseln begonnen werden kann. Folglich muss der Nutzer jedes Mal, wenn ein neues Programm gewählt wird, mindestens vier Sekunden warten, bevor das neue Programm reproduziert wird.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung schafft das CDM-Satellitenübertragungssystem 100 einen Einstellungskanal für jeden Programmkanal, der die Verzögerung reduziert, wenn ein mobiler Empfänger 150 erstmals auf den Programmkanal eingestellt wird. Wie unten weiter erörtert, nutzt der Einstellungskanal, wenn überhaupt, eine kürzere Interleaver-Länge als der entsprechende Hauptprogrammkanal. Wie hierin verwendet, ist ein "Einstellungskanal" ein Kanal, der wenigstens einen Teil des entsprechenden Hauptprogrammka nals unter Verwendung, wenn überhaupt, einer kürzeren Interleaver-Verzögerung sendet als der entsprechende Hauptprogrammkanal.
Die Satelliten 110, 120 empfangen das Rundfunksignal zum Beispiel von einem Studio über eine robuste Hochfrequenz(HF)-Verbindung und die Satelliten 110, 120 senden das Signal nach dem Abwärtswandeln des Signals auf die Trägerfrequenz. Die terrestrischen Zwischenverstärker 140 erlangen die Information von dem Satelliten oder direkte aus dem Studio durch eine bekannte technische Einrichtung, wie z.B. Drahtleitungs- oder Mikrowellenverbindungen, zurück. Die Satelliten 110, 120 und die terrestrischen Zwischenverstärker 140 senden das Signal unter Verwendung von dem gleichen oder einem ähnlichen Sender 400, der unten in Verbindung mit 4 erörtert ist, und von Multiplextechnik.
Obwohl die vorliegende Erfindung keine Verwendung eines bestimmten Kodierungsschemas erfordert, ist ein repräsentatives skalierbares Audiokodierungsschema in J. Herra et al., "The Integrated Filterbank Based Scalable MPEG -4 Audio Coder," 105^th Audio Engineering Society (AES) Convention (Sept. 1998) beschrieben. Wie in 2 gezeigt, gibt es in einem solchen skalierbaren Audiokodierungsschema eine Kernschicht C(n) und eine oder mehrere Verbesserungsschichten E(n). Während die Kernschicht C(n) unabhängig entschlüsselbar ist, schaffen die Verbesserungsschichten E(n) eine Reproduktion mit einer höheren Qualität bei der Entschlüsselung. In einer Implementierung der Erfindung wird die Kernschicht C(n) als der Einstellungskanal verwendet. Folglich kann eine "Kern"-Reproduktion des Programms von einem Nutzer des CDM-Satellitenübertragungssystems 100 zum Zweck des Einstellens und der Programmauswahl leicht reproduziert werden. In der erläuternden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die Audiokodierungsrate 96 Kilobits ist, wobei 32 Kilobits der Kernschicht C(n) zugeordnet sind und 64 Kilobits der Verbesserungsschicht zugeordnet sind.
2 stellt die Übertragungszeiten für den Pfad des zeitgleichen und den Pfad des verzögerten Signals dar. Wie in 2 gezeigt, besteht das Signal aus Vier-Sekunden-Datenblöcken, wobei C(n) und E(n) die kanalverschlüsselten Kern- und Verbesserungsschichtdaten am n-ten Vier-Sekunden-Block darstellen. Das Signal 210 entspricht den Kern- und Verbesserungsschichtblöcken vor der Interleaver-Stufe. Das Signal 220 entspricht dem verschachtelten zeitgleichen Signal und das Signal 230 entspricht dem verschachtelten zeitverzögerten Signal. Man beachte, dass das zeitgleiche Signal 220 und das verzögerte Signal 230 je weils von einem oder beiden Satelliten 110, 120 gesendet werden können, wie dem Fachmann ersichtlich wäre. Wie oben aufgezeigt, sendet in der erläuternden Ausführungsform ein Satellit, wie z.B. der Satellit 110, die zeitgleiche Version der Audioausgabe 220, während der andere Satellit, wie z.B. der Satellit 120, die verzögerte Version der Audioausgabe 230 sendet. Ferner wird die Kernschicht C₂(n) der verzögerten Version der Audioausgabe 230 als der Einstellungskanal verwendet. Folglich verwenden die Kernschicht C₁(n) und die Verbesserungsschichten E₁(n) des zeitgleichen Signals 220 und die Verbesserungsschichten E₂(n) des verzögerten Zeitsignals 230 einen Block-Interleaver mit einer Dauer von vier Sekunden. Die Kernschicht C₂(n) des verzögerten Zeitsignals 230, die der Einstellungskanal ist, verwendet einen Block-Interleaver mit einer Dauer von 500 Millisekunden.
Das zeitgleiche Signal 220 C₁(n) und E₁(n) wird durch das Verschachteln von C(n) und E(n) über eine Vier-Sekunden-Zeitdauer erlangt und wird während der Zeitdauer [4n + 4, 4n + 8] übertragen. Das verzögerte Signal 230, C₂(n) und E₂(n) wird durch das Verschachteln von C(n) und E(n) über eine Vier-Sekunden-Zeitdauer erlangt und wird während der Zeitdauer [4n + 8, 4n + 12] übertragen. An dem Empfänger wird zu einer Zeit gleich [4n + 12] die entschachtelte Ausgabe von dem Pfad des zeitverzögerten Signals, der C₂(n) und E₂(n) entspricht, die entschachtelte Ausgabe von dem Pfad des zeitgleichen Signals, der C₁(n) und E₁(n) entspricht, mit der entschachtelten Ausgabe von dem Pfad des zeitgleichen Signals, der C₁(n) und E₁(n) entspricht, kombiniert. Man beachte, dass C₁(n) und E₁(n) die zeitgleichen Komponenten sind und die entschachtelten Ausgaben von ihnen zu einer Zeit gleich [4n + 8] verfügbar ist. Dieses kombinierte Signal wird dann dem Kanaldecoder für die Kern- und die Verbesserungsschicht zugeführt.
Im Fall eines Signalverlusts auf Grund einer Unterführung in dem Zeitintervall [4n + 4, 4n + 8] beeinflusst der Signalverlust C₁(n), E₁(n), C₂(n – 1) und E₂(n – 1). Je doch arbeitet, da C₂(n), E₂(n), C₁(n – 1) und E₁(n – 1) nicht betroffen sind, dieses herkömmliche verschachtelnde Schema zufriedenstellend.
Wie zuvor aufgezeigt, sind die erläuternden Verschachtelungen, die für das Erzeugen der Signale 220, 230 aus 2 verwendet werden, vier Sekunden lang. Folglich beträgt die entschachtelnde Verzögerung an dem Empfänger mindestens vier Sekunden. Wenn ein Nutzer den Audiokanal ändert, muss der Empfänger die eingehenden Daten für mindestens vier Sekunden puffern, was zu einer Mindesteinstellungsverzögerung von vier Sekunden führt. Zum Beispiel können, wenn ein Nutzer den Audiokanal zu einer Zeit [4n + 9] (2) ändert, die dem neuen Kanal entsprechenden empfangenen Daten in dem Intervall [4n + 9, 4n + 12] nicht verwendet werden. Während des Intervalls [4n + 12, 4n + 16] werden C₁(n + 2) und E₁(n + 2) von dem zeitgleichen Pfad und C₂(n + 1) und E₂(n + 1) von dem zeitverzögerten Pfad in dem Empfänger gespeichert. Danach kann für das Zeitintervall [4n + 16, 4n + 20] das zeitverzögerte Signal C₂(n + 1) und E₂(n + 1) entschlüsselt und an der Audioausgabe gespielt werden. Man beachte, dass das kombinierte Signal von sowohl dem zeitgleichen Pfad als auch dem verzögerten Pfad nur bei einer Zeit gleich [4n + 20] verfügbar ist. Folglich kann, obwohl eine Kanaländerung zu einer Zeit [4n + 9] angefordert wurde, ein Signal unter Verwendung von herkömmlichen Verfahren nur zu einer Zeit gleich [4n + 16] geliefert werden.
3 stellt das Verschachtelungsschema mit einem Einstellungskanal gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Das Signal 310 entspricht den Kern- und Verbesserungsschichtblöcken vor der Interleaver-Stufe. Das Signal 320 entspricht dem verschachtelten zeitgleichen Signal und das Signal 330 entspricht dem verschachtelten zeitverzögerten Signal. Da in der erläuternden Ausführungsform nur die Kernschicht C₂(n) der verzögerten Version der Audioausgabe 330 als der Einstellungskanal verwendet wird, ist das zeitgleiche Signal 320 das gleiche wie bei dem herkömmlichen Interleaver-Schema aus 2. Die Kernschicht C₂(n) der verzögerten Version der Audioausgabe 330 wird über eine kürzere Interleaver-Verzögerung, wie z.B. 500 Millisekunden anstatt der für die Hauptkanäle verwendeten Vier-Sekunden-Interleaver-Verzögerung, verschachtelt. In 3 bezeichnet Cⁱ(n) den Block von kanalverschlüsselten Kernschichtdaten in dem Zeitintervall [4ns + 5(i – 1), 4n + 5i], wobei i eine ganze Zahl zwi schen eins und acht ist. Zu einer Zeit gleich [4n + 12] sind die zeitgleichen Komponenten C₁(n) E₁(n) und E₂(n) von dem verzögerten Pfad an dem Empfänger verfügbar. Folglich können zu einer Zeit gleich [4n + 12] die Verbesserungsschichten E₁(n) und E₂(n) kombiniert und dem Kanaldecoder zugeführt werden. Jedoch werden die entsprechenden Kernschichtdaten C₂(n) von dem zeitverzögerten Pfad 330 nur in der folgenden Vier-Sekunden-Dauer verfügbar sein. Zu einer Zeit gleich [4n + 12 + 5i] wird Cⁱ ₂(n) entschachtelt und mit dem Datenstrom verbunden, der Cⁱ ₁(n) von dem zeitgleichen Pfad 320 entspricht, und dieses kombinierte Signal wird dem Kanaldecoder für die Kernschichtdaten zugeführt.
Wenn ein Nutzer einen Kanal zu einer Zeit gleich [4n + 9] nach 500 Millisekunden ändert, ist die Kernschicht in dem verzögerten Pfad C³ ₂(n – 1) für den Kanaldecoder verfügbar. Man beachte wieder, dass der Einstellungskanal nur die Kernschichtdaten enthält. Zu einer Zeit gleich [4n + 12] beginnt der Empfänger C₁(n + 2), E₁(n + 2) und E₂(n + 1) zu puffern. Die Einstellungskanaldaten sind bis zu einer Zeit gleich [4n + 16] die einzigen verfügbaren entschlüsselten Daten. Für das Zeitintervall [4n + 16 + 5, 4n + 20] sind die Kern- und die Verbesserungsschichten C₂(n + 1) und E₂(n + 1) von dem zeitverzögerten Pfad verfügbar und letztendlich sind zu einer Zeit gleich [4n + 20 + ,5] alle Schichten für den Kanaldecoder verfügbar. Folglich schafft die vorliegende Erfindung einen wirksamen Einstellungskanal, wobei die Einstellungsverzögerung von 500 Millisekunden bis zu einer Sekunde variiert.
Wie in 4 gezeigt, weist jeder Sender 400 n + 1 Quellen 410-0 bis 410-n für das Liefern von n Informationskanälen auf. Der nullte Kanal ist in der erläuternden Ausführungsform für das Pilotsignal reserviert. Der Pilotkanal ermöglicht es einer mobilen Station, die Zeitsteuerung des ,Forward CDM Channel's zu erlangen, nachdem ein mobiler Empfänger 150 eingangs eingeschaltet wird ("Eingangspilotentdetektierung"). Außerdem verbessert der Pilotkanal die Gesamtsignalqualität dadurch, dass er einen Phasenbezug für kohärente Demodulation ("kontinuierliche Pilotendetektierung") schafft. Der Pilotkanal ist unmoduliert, alle Is und is werden dem orthogonalen Code "0" zugewiesen, der auch die Eins-Sequenz gemäß IS-95 ist.
Das Pilotsignal wird mit einem orthogonalen Code 430 verschlüsselt. Die Länge des orthogonalen Codes 430 kann auf Grundlage der Anzahl von zeitgleichen und verzögerten zu sendenden Kanälen bestimmt werden. Die Länge des orthogonalen Codes 430 muss keine Zweierpotenz sein. Für eine detaillierte Beschreibung eines Spreizspektrumssystems, das orthogonale Codes mit Längen verwendet, die keine Zweierpotenz sind, siehe die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/184,613, angemeldet am 2 November 1998, mit dem Titel "A Method And Apparatus For Achieving Channel Variability In Spread Spectrum Communication Systems" (Anwaltsaktenzeichen Sayeed 3), das auf den Übernehmer der vorliegenden Erfindung übertragen worden und hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Danach ordnet der Sender die verfügbare Leistung 440 zwischen dem Pilotkanal und den Audiokanälen zu. In einer Ausführungsform wird jede Informationsquelle 410-1 bis 410-n unter Verwendung eines Wahrnehmungsaudiokodierers (PAC von englisch ,perceptual audio coder') verschlüsselt, wie in dem US-Patent mit der Nummer 5 732 189, das an den Übernehmer der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist, beschrieben ist. In einer Implementierung geben die Audiokodierer 410-1 bis 410-n digitale Information bei 96 Kilobits aus. Danach wird jeder Audiokanal von einem entsprechenden Senderabschnitt 500, wie z.B. dem Senderabschnitt 500-i, der dem i-ten Zweig des Senders 400 entspricht, verarbeitet. Der Senderabschnitt 500 ist untenstehend in Verbindung mit 5 erörtert.
Die Spreizsignalausgaben jedes Senderabschnitts 500 werden von einem Signaladdierer 460 addiert, bevor Pseudorauschspreizen 470 in Quadratur und gleichphasig (IQ) ausgeführt wird. Das Formen von Wellenformen wird in der erläuternden Ausführungsform in Stufe 480 unter Verwendung einer 12,5 MHz-Bandbreite mit einem entsprechenden Nyquist-Rolloff ausgeführt, bevor die Signale in die Trägerfrequenz FC umgewandelt und in Stufe 490 gesendet werden. Man beachte, dass, wenn manche der Kanäle bekannterweise nur Sprache enthalten, dann der menschliche Stimmenaktivitätsfaktor genutzt werden kann, um den Leistungspegel der Sprachkanäle zu senken und die CDM-Verbindungskapazität zu erhöhen.
Eine parallele Implementierung eines Senderabschnitts 500 ist in 5 gezeigt. Wie zuvor aufgezeigt, wird die Kernschicht C₂(n) der verzögerten Version der Audioausgabe 230 in der erläuternden Ausführungsform als der Einstellungskanal verwendet. Folglich kann, während der Senderabschnitt 500 einen Hauptpfad für das Verschlüsseln und das Senden des Hauptprogrammkanals und eines Einstellungskanals aufweist, der Einstellungskanal für das gesendete, der zeitgleichen Version der Audioausgabe 220 zugeordnete Signal deaktiviert werden.
Wie in 5 gezeigt, weist der Senderabschnitt 500 einen Audiokodierer 510 auf, der zum Beispiel das von J. Herra et al. beschriebene und oben einbezogene skalierbare Audiokodierungsschema sein kann. Der Senderabschnitt 500 weist eine Verzögerungsstufe 515 auf, die dafür konfiguriert ist, eine Verzögerung von T1 einzuführen. Wenn der Senderabschnitt 500 die verzögerte Version der Programmquelle erzeugt (Satellit 120 in der erläuternden Ausführungsform), wird der Wert von T1 auf vier (4) Sekunden eingestellt. Wenn der Senderabschnitt 500 die zeitgleiche Version der Programmquelle erzeugt (Satellit 110 in der erläuternden Ausführungsform), wird der Wert von T1 auf Null eingestellt.
Das audiokodierte Signal wird einem Eingang eines Kodierers mit vorwärts gerichteter Fehlerkorrektur(FEC) 520 zugeführt, der zum Beispiel einen bekannten Raten-1/2-Konvolutional-Blockcode anwendet, um die Wiederherstellung von Bits oder Symbolen zu ermöglichen, die auf Grund von plötzlichen Rauschanhäufungen verloren gegangen sein können. Folglich ist, wenn das audiokodierte Signal 96 Kilobit/s ist, die Ausgabe des FEC-Kodierers 520 192 Kilobits. Das von dem Kodierer mit vorwärts gerichteter Fehlerkorrektur-(FEC) 520 ausgegebene kodierte Signal wird einem Eingang eines ersten Interleavers 530 an dem Hauptkanal zugeführt. Der erste Interleaver 530 ist dafür konfiguriert, aufeinander folgende Signal-Bits oder Symbole des kodierten Signalstroms über ein erstes Verzögerungsintervall oder eine erste Verzögerungslänge D1 zu verschlüsseln, um erwartete Auswirkungen von Signal-Fading, wenn die Signale über einen gegeben Übertragungskanal gesendet werden, zu überwinden. In der erläuternden Ausführungsform ist der Wert von D1 für beide Satelliten 110, 120 vier (4) Sekunden.
Das von dem ersten Interleaver 530 erzeugte Signal wird dann mit einem orthogonalen Spreiz-Code verschlüsselt und in Stufe 560 moduliert. Wieder muss die Länge der orthogonalen Codes keine Zweierpotenz sein. Für eine detaillierte Beschreibung eines Spreizspektrumssystems, das orthogonale Codes mit Längen nutzt, die keine Zweierpotenz sind, siehe die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/184,613, angemeldet am 2. November 1998, mit dem Titel "A Method And Apparatus For Achieving Channel Variability In Spread Spectrum Communication Systems" (Anwaltsaktenzeichen Sayeed 3), die auf den Übernehmer der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist.
Das von dem Kodierer mit vorwärts gerichteter Fehlerkorrektur(FEC) 520 ausgegebene kodierte Signal wird auch einem Eingang eines zweiten Interleavers 540 auf dem Einstellungskanal zugeführt. Wie in 5 gezeigt, kann ein zweiter Kodierer mit vorwärts gerichteter Fehlerkorrektur(FEC) 525 wahlweise in einer anderen Implementierung verwendet werden, um ein anderes Fehlerkorrekturschema für den Einstellungskanal zu liefern. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat der zweite Interleaver 540 auf dem Einstellungskanal ein zweites Verzögerungsintervall oder eine zweite Interleaver-Länge D2, die kürzer ist als die des ersten Interleavers 530 auf dem Hauptkanal. Folglich wird, wenn der Senderabschnitt 500 die verzögerte Version der Programmquelle und ebenso des Einstellungskanals (Satellit 120 in der erläuternden Ausführungsform) erzeugt, der Wert von D2 auf 500 Millisekunden eingestellt. Wenn jedoch der Senderabschnitt 500 die zeitgleiche Version der Programmquelle erzeugt und folglich keinen Einstellungskanal (Satellit 110 in der erläuternden Ausführungsform) aufweist, wird der Wert von D2 auf vier (4) Sekunden eingestellt (wobei die Kernschicht mit einer Interleaver-Länge von vier Sekunden gesendet wird).
Von dem zweiten Interleaver 540 ausgegebene Signale werden einer Signalverzögerungsstufe 550 zugeführt. Die Verzögerungsstufe 550 ist dafür konfiguriert, eine Zeitverzögerung T2 für den Einstellungskanal einzuführen, die im Wesentlichen gleich der Länge des ersten Interleavers 530 ist. Folglich beträgt die Verzögerung, die von der Verzögerungsstufe 550 eingeführt wird, wenn der Senderabschnitt 500 den Einstellungskanal (Satellit 120) sendet, in der erläuternden Ausführungsform etwa 7,5 Sekunden (4 Sekunden minus 500 Millisekunden, um plus vier Sekunden Offset von der Verbesserungsschicht zu synchronisieren). Der Wert von T2 ist, wenn der Senderabschnitt 500 das zeitgleiche Signal (Satellit 110) sendet, null. Der Einstellungskanal erleichtert die Reproduktion der Programmquelle an dem Empfänger, wenn das CDM-Satellitenübertragungssystem 100 erstmals auf die Programmquelle eingestellt wird.
Das von dem zweiten Interleaver 540 erzeugte verzögerte Signal wird dann in Stufe 590 mit einem orthogonalen Spreiz-Code kodiert und moduliert. In der erläuternden Ausführungsform, wo die verschachtelte, verschlüsselte 64 Kbps-Kernschicht C₂(n) der verzögerten Version der Audioausgabe 230 als der Einstellungskanal verwendet wird, kodiert die Spreizer- und Modulatorstufe 590 mit einer Datenrate von 64 Kbps.
In dem in 5 gezeigten parallelen Senderabschnitt werden eine Mehrzahl von Spreizer- und Modulatorstufen 560-n auf dem Hauptkanal genutzt. In der erläuternden Ausführungsform hat das verschachtelte, kodierte von dem Interleaver 530 erzeugte Signal eine Rate von 128 Kilobits, die der Verbesserungsschicht zugeordnet ist. Der in 5 gezeigte parallele Sender weist zwei Spreizer- und Modulatorstufen 560-1 und 560-2 auf, die jeder mit einer Datenrate von 64 Kbps kodieren. Folglich ist ein Multicode-Lösungsansatz implementiert, wobei der 64 Kilobit/s-Audioeingangkanal in zwei 32 Kilobit/s-Audiounterkanäle 560-1 und 560-2 mit einer separaten Signatursequenz (orthogonalem Spreiz-Code) unterteilt wird, die jedem Unterkanal zugeteilt ist. Jede der Spreizer- und Modulatorstufen 560-n ist der Verbesserungsschicht zugeordnet. Man beachte, dass die 64 Kbps von kodierten Daten für die Kernschicht auf dem Einstellungskanal gesendet werden: unter Verwendung eines Vier-Sekunden-Interleavers für das zeitgleiche Signal und eines 500 Millisekunden-Interleavers für das verzögerte Signal. Auf diese Weise haben jede der Spreizer- und der Modulatorstufen 560-n für den Hauptkanal und die Spreizer- und Modulatorstufe 590 für den Einstellungskanal die gleiche Länge.
Eine serielle Implementierung eines Senderabschnitts 500' ist in 6 gezeigt. Jede der in 6 gezeigten Komponenten kann identisch zu den entsprechenden oben in Verbindung mit 5 beschriebenen Komponenten funktionieren. In dem in 6 gezeigten Seriellsenderabschnitt wird eine einzelne Spreizer- und Modulatorstufe 560 auf dem Hauptkanal genutzt. In der erläuternden Ausführungsform hat das von dem Interleaver 530 erzeugte verschachtelte, kodierte Signal eine Rate von 128 Kilobits für die Verbesserungsschicht und 64 Kbps, die der Kernschicht zugeordnet sind. Der in 5 gezeigte serielle Sender weist eine Spreizer- und Modulatorstufe 560 auf, die die Verbesserungsschicht mit einer Datenrate von 128 Kbps kodiert.
Die parallele und die serielle Version des Empfängers 700 für das CDM-Satellitenübertragungssystem 100 sind in 7 bzw. 8 gezeigt. Wie in 7 gezeigt, wird das (von einem Analog-Digital-Wandler in ein Digitalsignal umgewandelte) empfangene Signal einer Bank von Rake-Empfängern 710-n in der parallelen Implementierung zugeführt. Die Rake-Empfänger 710-n liefern jeder eine Bank von Fingern, wobei jeder Finger eine zeitgleiche Verarbeitung, eine verzögerte Verarbeitung und eine Pilotverarbeitung hat. Folglich weisen die Rake-Empfänger 710-n kombinierte Finger auf, die die zeitgleiche und die verzögerte Version desselben Hauptkanals zurückverfolgen können. Der Rake-Empfänger 710-6 (710-D in der seriellen Implementierung) weist einen kombinierten Finger auf, der den Einstellungskanal nachverfolgen kann.
Das empfangene Signal, das dem Satelliten zwei (120) entspricht, wird von den Rake-Empfängern 710-3 (Verbesserung), 710-4 (Verbesserung) und 710-6 (Kern-Einstellung) empfangen. Die Verbesserungsschicht wird dann in Stufe 720 unter Verwendung der gleichen Interleaververzögerung D1 wie der erste Interleaver 530 (vier Sekunden) verschachtelt. Der Deinterleaver ist dafür konfiguriert, Signalbits oder Symbole zu entschlüsseln, die über das erste Verzögerungsintervall verschlüsselt wurden, um durch Fading bedingte Signalverluste über dem Übertragungskanal zu überwinden. Die Verzögerung 740 wird genutzt, um den primären (Verbesserungs-) und Einstellungs(Kern-)Kanal abzustimmen und ist dafür konfiguriert, eine Zeitverzögerung T5 einzuführen. Folglich ist die von der Verzögerungsstufe 740 eingeführte Verzögerung T5 in der erläuternden Ausführungsform etwa 500 Millisekunden. Die Kernschicht des Satelliten zwei (120) wird dann in Stufe 730 unter Verwendung einer Interleaver-Verzögerung D2 von 500 Millisekunden verschachtelt. Die Ausgabe des Interleavers 730 umgeht dann eine Verzögerungsstufe 750 mit einer auf null Sekunden eingestellten Verzögerung T6.
Das empfangene Signal, das dem Satelliten eins (110) entspricht, wird von den Rake-Empfängern 710-1 (Verbesserung), 710-2 (Verbesserung) und 710-5 (Kern-Einstellung) empfangen. Die Verbesserungsschicht wird dann in Stufe 715 unter Verwendung der gleichen Interleaver-Verzögerung D1 wie der erste Interleaver 530 (vier Sekunden) verschachtelt. Die Verzögerung 735 wird genutzt, um die Verbesserungs- und Kernkanäle beider Satelliten 110, 120 einzustellen, und ist dafür konfiguriert, eine Zeitverzögerung T3 einzuführen. Folglich ist die von der Verzögerungsstufe 735 eingeführte Verzögerung T3 in der erläuternden Ausführungsform etwa 4,5 Sekunden. Die Kernschicht von dem Satelliten eins (110) wird dann in Stufe 725 unter Verwendung einer Interleaver-Verzögerung D1 von vier Sekunden entschachtelt. Die Ausgabe des Interleavers 725 wird dann in Stufe 745 mit einer auf 4,5 Sekunden eingestellten Verzögerung T4 verzögert.
Auf die Verzögerungsstufen 735, 740, 745 und 750 folgend, werden die entschachtelten Signale jetzt alle geeignet so ausgerichtet, dass sie die Vier-Sekunden-Zeitverschiebung zwischen dem zeitgleichen und dem verzögerten Signal sowie auch die von dem Einstellungskanal eingeführten Verzögerungen berücksichtigen. Folglich werden die Ausgaben der Verzögerungsstufen 735, 740, 745 und 750 in Stufe 760 (oder 765 in einer Ausführungsform, die einen zweiten FEC-Kodierer 780 für die Kernschicht genutzt) kombiniert. Ein Decoder 770 entschlüsselt die Eingangsignale gemäß dem von dem ersten FEC-Kodierer 520 des Senderabschnitts 500 verwendeten Kodierungsschema.
Das FEC-entschlüsselte Signal wird dann einem Audio-/Quellendecoder 790 zugeführt. Wenn der Empfänger in einem eingeschwungenen Zustand ist, z.B. für mehr als ein vorherbestimmtes Zeitintervall auf einer Kanalposition eingestellt ist, antwortet der Audio-/Quellendecoder 790 nur auf die Ausgabe des Hauptkanals oder in Verbindung mit der Ausgabe des Einstellungskanals. Wenn der Nutzer einen neuen Kanal wählt, ist der Audio-/Quellendecoder 790 dafür konfiguriert, nur auf den Einstellungskanal zu antworten. Das Programm wird dann nur auf der Grundlage von Information von dem Einstellungskanal reproduziert und die Programmreproduktionsverzögerung wird auf 500 Millisekunden reduziert. Auf diese Weise kann der Nutzer eine Reproduktion des Programms mit minimaler Verzögerung empfangen, wenn er zwischen Programmkanälen einstellt oder umschaltet. Nachdem ein erwünschtes Programm eingestellt und reproduziert wird, nimmt der Audio-/Quellendecoder 790 stufenweise die Reproduktion der Ausgabe der Verbesserungsschicht wieder auf, wenn die entsprechenden Verbesserungsschichtdaten verfügbar sind.
SATELLITEN-CDM-SYSTEM
Das gesendete Signal von einem Satelliten 110, 120 S_i wird bestimmt durch
wobei A_ik die Amplitude des k-ten Unterkanals, K die Anzahl von Audiokanälen, c_ik die Signaturcodefrequenz für den k-ten Kanal und den i-ten Satelliten und b_ik das komplexe QPSK-Symbol für jeden Unterkanal ist. Folglich kann die Amplitude des k-ten Unterkanals A_ik gemäß der vorliegenden Erfindung auf einer Pro-Unterkanal-Basis festgelegt werden. Folglich kann mehr Leistung wichtigeren Unterkanäle zugeordnet werden. Zum Beispiel kann es in einem Audioprogramm wünschenswert sein, die Kernschicht für Einstellungszwecke hervorzuheben.
Das empfangene Signal wird bestimmt durch:
wobei τ_il die Mehrfachpfadverzögerung für den l-ten Pfad des i-ten Satelliten v(t) ist, wobei mit E{v(t)v·(t + τ)} = N₀δ(τ) das von dem Empfänger eingeführte additive weiße Gauß'sche Rauschen (AWGN von englisch ,additive white Gaussian noice') ist und ψ die Trägerfrequenzoffsets darstellt, g, der Pfadgewinn ist und h_i(t) (= Σ_i h_il (t – τ_il)) die Impulsantwort von dem Satelliten S_i an den mobilen Empfänger 150 ist.
Die Ausgabe eines Mehrfachpfads für den i-ten Satelliten und des n-ten Mehrfachpfads wird bestimmt durch:
wobei jeder Pfad-Rake-Finger auf einen Mehrfachpfad eingestellt wird. Die entsprechende Pilotsignalkomponente für diesen Rake-Zeig wird bestimmt durch:
wobei der Rake auf den Pilotenkanal eingestellt wird.
Das Pilot-unterstützte demodulierte diversitätskombinierte Signal an dem Ausgang des (M₁ + M₂) -ZweigRake-Empfängers ist:
wobei M_i die Indizes enthält, die den M_i größten Werten von |h_im(n)|² entsprechen.
Man beachte, dass durch das Verwenden des Pilotsignals eine pilotunterstützte kohärente Demodulationstechnik erreicht wird, die zu einer dem Maximalverhältnis gleichen Diversitätskombination das zeitgleichen und des verzögerten Signals und auch der zwei Satellitenübertragungen führt. Für eine detailliertere Diskussion von Maximalverhältnis-Diversitätskombination siehe zum Beispiel John G. Proakis, Digital Communications, 721-25 (2te Ausgabe, McGraw Hill, 1989). Folglich wird, wenn es nur einen Pfad von jedem Satelliten gibt, eine Diversität der vierten (4-ten) Ordnung erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform kann der mobile Empfänger 150 duale Empfangsantennen für das räumliche Filtern der zwei Satellitensignale empfangen. Diese Technik wird als "beam forming" (Strahlenbildung) bezeichnet und ist in R.T. Compton, Jr, Adaptive Antennas: Concepts and Performance (Prentice Hall, 1988) beschrieben. Es ist ein gut bekanntes Ergebnis, dass zwei Antennenelemente eine Störungsquelle neutralisieren können. In der vorliegenden Erfindung kann, wenn das von einem Satelliten empfangene Signal sehr gut ist, der andere Satellit als Störung auftreten und kann der Störungsverlust den Diversitätsgewinn übersteigen. In einem solchen Fall kann das Antennenmuster anpassungsfähig geändert werden, um nur ein Satellitensignal und null aus dem anderen Satellitensignal einzuholen.
Zusätzlich kann, anstatt allen Kanälen die gleiche Leistung zu jeder Zeit zuzuteilen, wie oben beschrieben, wenn manche der Audiokanäle Sprache enthalten, wie z.B. Sprechradio, die Leistung diesen Kanälen anpassungsfähig zugeordnet werden, so dass die Kapazität des CDM-Systems 100 maximiert werden kann. Während der Zeiträume, in denen Stille herrscht, ist die Bitrate der Quelle niedrig und kann die Energie, die dem Redekanal zugeteilt wird, auch gesenkt werden.
Es ist zu verstehen, dass die hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen und Variationen die Prinzipien dieser Erfindung nur erläutern und dass verschiedene Modifikationen vom Fachmann implementiert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren für das Senden eines Programmiersignals (160, 170, 180) in einem Satellitenrundfunksystem (100) mit einem oder mehreren Satelliten (110, 120), gekennzeichnet durch folgende Schritte: Verschachteln des Programmiersignals mit einem ersten Interleaver (530), der ein erstes verschachteltes Signal mit einer ersten Interleaver-Verzögerung erzeugt; Senden des ersten verschachtelten Signals auf einer Trägerfrequenz unter Verwendung von mindestens einem ersten orthogonalen Code; und Senden eines dem Programmiersignal entsprechenden Abstimmsignals, wobei das Abstimmsignal eine kürzere Interleaver-Länge nutzt als das erste verschachtelte Signal.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abstimmsignal durch das Verschachteln des Programmiersignals mit einem zweiten Interleaver (540) erzeugt wird, wobei das Abstimmsignal eine zweite Interleaver-Verzögerung hat, die kürzer ist als die erste Interleaver-Verzögerung.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend den Schritt des Sendens des Abstimmsignals auf der Trägerfrequenz unter Verwendung eines zweiten orthogonalen Codes.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend den Schritt des Synchronisierens des Abstimmsignals mit dem ersten verschachtelten Signal.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste verschachtelte Signal und das Abstimmsignal von einem einzigen Satelliten gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend folgende Schritte: Verschachteln des Programmiersignals mit einem zweiten Interleaver, der ein zweites verschachteltes Signal mit der ersten Interleaver-Verzögerung erzeugt; Zeitliches Verschieben des zweiten verschachtelten Signals relativ zu dem ersten verschachtelten Signal, um eine zeitgleiche und eine verzögerte Version des Programmiersignals zu erzeugen; und Senden des zweiten verschachtelten Signals unter Verwendung von mindestens einem orthogonalen Code.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Satellitenrundfunksystem mindestens zwei Satelliten aufweist und ein Satellit die zeitgleiche Version des Programmiersignals sendet und ein zweiter Satellit die verzögerte Version des Programmiersignals sendet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die zeitgleiche und die verzögerte Version des Programmiersignals von einem einzigen Satelliten gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Programmiersignal unter Verwendung eines skalierbaren Audiocodierungsschemas kodiert wird, das eine Kernschicht und eine oder mehrere Verbesserungsschichten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Abstimmsignal von der Kernschicht erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner aufweisend den Schritt der Zuordnung einer Amplitude zu Unterkanälen, die sowohl der Kernschicht als auch den Verbesserungsschichten zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend den Schritt der Zuordnung der Bandbreite zu Unterkanälen, die sowohl dem ersten verschachtelten Signal als auch dem Abstimmsignal zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei sowohl der Kernschicht als auch jeder der Verbesserungsschichten eine unterschiedliche Pseudorauschen-Sequenz zugeteilt ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Kernschicht unter Verwendung von parallelen Unterkanälen übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Erweiterungsschicht unter Verwendung von parallelen Unterkanälen übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Kernschicht unter Verwendung von einem oder mehreren seriellen Unterkanälen übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Erweiterungsschicht unter Verwendung von einem oder mehreren seriellen Unterkanälen übertragen wird.
Verfahren für das Empfangen eines Programmiersignals, das einer Programmquelle in einem Satellitenrundfunksystem entspricht, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Empfangen eines dem Programmiersignal zugeordneten ersten verschachtelten Signals mit einer ersten Interleaver-Verzögerung; Empfangen eines dem Programmiersignal entsprechenden Abstimmsignals, wobei das Abstimmsignal eine kürzere Interleaver-Länge nutzt als das erste verschachtelte Signal; und Reproduktion der Programmquelle von dem Abstimmsignal, wenn ein Nutzer eine neue Programmquelle wählt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Satellitenrundfunksystem einen Empfänger aufweist, der nach einer vordefinierten Periode, nachdem der Nutzer das neue Programm wählt, die Programmquelle von dem ersten verschachtelten Signal reproduziert.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner aufweisend den Schritt der Zuführung des ersten verschachtelten Signals zu einem ersten Deinterleaver mit einer ersten Interleaver-Verzögerung.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Satellitenrundfunksystem einen Empfänger aufweist, der nach einer vordefinierten Periode, nachdem der Nutzer das neue Programm wählt, die Programmquelle von dem ersten verschachtelten Signal und dem Abstimmsignal reproduziert.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Abstimmsignal mit einem zweiten Interleaver mit einer zweiten Interleaver-Verzögerung verschachtelt wird und das Verfahren ferner den Schritt der Zuführung des Abstimmsignals zu einem zweiten Deinterleaver mit einer zweiten Interleaver-Verzögerung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Satellitenrundfunksystem mindestens zwei Satelliten aufweist und das erste verschachtelte Signal von einem Satelliten empfangen wird und das Abstimmsignal von einem zweiten Satelliten empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das erste verschachtelte Signal und das Abstimmsignal von einem einzigen Satelliten empfangen werden.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Satellitenrundfunksystem aufweist: mindestens einen geosynchronen Satelliten, der ein zweites verschachteltes Signal erzeugt, das eine erste Interleaver-Verzögerung hat und relativ zu dem ersten verschachtelten Signal zeitverschoben ist; und einen Empfänger, der nach einer vordefinierten Periode, nachdem der Nutzer das neue Programm wählt, die Programmquelle von einem oder mehreren des ersten und des zweiten verschachtelten Signals reproduziert.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das erste und das zweite verschachtelte Signal eine zeitgleiche und eine verzögerte Version des Programmiersignals liefern.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Satellitenrundfunksystem mindestens zwei Satelliten aufweist und die zeitgleiche Version des Programmier signals von einem ersten Satelliten empfangen wird und die verzögerte Version des Programmiersignals von einem zweiten Satelliten empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die zeitgleiche Version und die verzögerte Version des Programmiersignals von einem einzigen Satelliten empfangen werden.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Satellitenrundfunksystem einen Empfänger aufweist, der die zeitgleiche Version des Programmiersignals verzögert und die zeitgleiche und die verzögerte Version des Programmiersignals kombiniert, um das Programmiersignal wiederherzustellen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Programmiersignal von einem Sender unter Verwendung eines skalierbaren Audiocodierschemas kodiert wird, das eine Kernschicht und eine oder mehrere Verbesserungsschichten aufweist, und wobei das Abstimmsignal von der Kernschicht reproduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Satellitenrundfunksystem mindestens zwei Satelliten aufweist und ein Satellit das erste verschachtelte Signal sendet und ein zweiter Satellit das Abstimmsignal sendet.
Empfänger in einem Satellitenrundfunksystem, gekennzeichnet durch: mindestens eine Antenne für das Empfangen eines dem Programmiersignal zugeordnet ersten verschachtelten Signals mit einer ersten Interleaver-Verzögerung und eines dem Programmiersignal entsprechenden Abstimmsignals, wobei das Abstimmsignal eine kürzere Interleaver-Länge nutzt als das erste verschachtelte Signal; und einen Decoder für das Reproduzieren der Programmquelle von dem Abstimmsignal, wenn ein Nutzer eine neue Programmquelle wählt.
Sender in einem Satellitenrundfunksystem, gekennzeichnet durch: einen ersten Interleaver für das Erzeugen eines einem Programmiersignal entsprechenden ersten verschachtelten Signals mit einer ersten Interleaver-Verzögerung; eine Einrichtung für das Senden des ersten verschachtelten Signals auf einer Trägerfrequenz unter Verwendung eines ersten orthogonalen Codes; und eine Einrichtung für das Senden eines dem Programmiersignal entsprechenden Abstimmsignals, wobei das Abstimmsignal eine kürzere Interleaver-Länge nutzt als das erste verschachtelte Signal.
Sender nach Anspruch 33, ferner aufweisend: einen zweiten Interleaver für das Erzeugen eines zweiten verschachtelten Signals mit einer zweiten Interleaver-Verzögerung, die kürzer ist als die erste Interleaver-Verzögerung, wobei das zweite verschachtelte Signal als das Abstimmsignal genutzt wird und wobei die Einrichtung für das Senden einen zweiten orthogonalen Code nutzt.
Satellitenrundfunksystem, gekennzeichnet durch: mindestens einen geosynchronen Satelliten für das Senden eines einer Programmquelle entsprechenden zweiten verschachtelten Signals auf einer Trägerfrequenz unter Verwendung von mindestens einem ersten orthogonalen Code und eines der Programmquelle entsprechenden Abstimmsignals, wobei das Abstimmsignal eine kürzere Interleaver-Länge nutzt als das erste verschachtelte Signal nutzt; und einen Empfänger für das Wiederherstellen der Programmquelle von mindestens einem von dem verschachtelten Signal oder dem Abstimmsignal.
System nach Anspruch 35, wobei das Satellitenrundfunksystem einen Empfänger aufweist, der nach einer vordefinierten Periode, nachdem der Nutzer das neue Programm wählt, die Programmquelle von dem ersten verschachtelten Signal reproduziert.
System nach Anspruch 35, ferner aufweisend den Schritt der Zuführung des ersten verschachtelten Signals zu einem ersten Deinterleaver mit einer ersten Interleaver-Verzögerung.
System nach Anspruch 35, wobei das Satellitenrundfunksystem einen Empfänger aufweist, der nach einer vordefinierten Periode, nachdem der Nutzer das neue Programm wählt, die Programmquelle von dem ersten verschachtelten Signal und dem Abstimmsignal reproduziert.
System nach Anspruch 35, wobei das Abstimmsignal mit einem zweiten Interleaver mit einer zweiten Interleaver-Verzögerung verschachtelt wird und das Verfahren ferner den Schritt der Zuführung des Abstimmsignals zu einem zweiten Deinterleaver mit einer zweiten Interleaver-Verzögerung aufweist.
System nach Anspruch 35, wobei das Satellitenrundfunksystem mindestens zwei Satelliten aufweist und das erste verschachtelte Signal von einem Satelliten empfangen wird und das Abstimmsignal von einem zweiten Satelliten empfangen wird.
System nach Anspruch 35, wobei das erste verschachtelte Signal und das Abstimmsignal von einem einzigen Satelliten empfangen werden.
System nach Anspruch 35, wobei das Satellitenrundfunksystem aufweist: mindestens einen geosynchronen Satelliten, der ein zweites verschachteltes Signal erzeugt, das die erste Interleaver-Verzögerung hat und relativ zu dem ersten verschachtelten Signal zeitverschoben ist; und einen Empfänger, der nach einer vordefinierten Periode, nachdem der Nutzer das neue Programm wählt, die Programmquelle von einem oder mehreren des ersten und des zweiten verschachtelten Signals reproduziert.
System nach Anspruch 35, wobei das erste und das zweite verschachtelte Signal eine zeitgleiche und eine verzögerte Version des Programmiersignals liefern.
System nach Anspruch 35, wobei das Satellitenrundfunksystem mindestens zwei Satelliten aufweist und die zeitgleiche Version des Programmiersignals von einem ersten Satelliten empfangen wird und die verzögerte Version des Programmiersignals von einem zweiten Satelliten empfangen wird.
System nach Anspruch 35, wobei die zeitgleiche Version und die verzögerte Version des Programmiersignals von einem einzigen Satelliten empfangen werden.
System nach Anspruch 35, wobei das Satellitenrundfunksystem einen Empfänger aufweist, der die zeitgleiche Version des Programmiersignals verzögert und die zeitgleiche und die verzögerte Version des Programmiersignals kombiniert, um das Programmiersignal wiederherzustellen.
System nach Anspruch 35, wobei das Programmiersignal von einem Sender unter Verwendung eines skalierbaren Audiocodierschemas kodiert wird, das eine Kernschicht und eine oder mehrere Verbesserungsschichten aufweist, und wobei das Abstimmsignal von der Kernschicht reproduziert wird.
System nach Anspruch 35, wobei das Satellitenrundfunksystem mindestens zwei Satelliten aufweist und ein Satellit das erste verschachtelte Signal sendet und ein zweiter Satellit das Abstimmsignal sendet.