EP0994586B1 - Méthode et structure de trame de données pour la transmission numérique d'information avec passage quasi-transparent à une fréquence alternative - Google Patents

Méthode et structure de trame de données pour la transmission numérique d'information avec passage quasi-transparent à une fréquence alternative Download PDF

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EP0994586B1
EP0994586B1 EP98119400A EP98119400A EP0994586B1 EP 0994586 B1 EP0994586 B1 EP 0994586B1 EP 98119400 A EP98119400 A EP 98119400A EP 98119400 A EP98119400 A EP 98119400A EP 0994586 B1 EP0994586 B1 EP 0994586B1
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receiver
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Markus c/o Sony Deutschland GmbH Zumkeller
Wolfgang c/o Sony Deutschland GmbH Schäfer
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H20/00—Arrangements for broadcast or for distribution combined with broadcast
    • H04H20/26—Arrangements for switching distribution systems

Definitions

  • the invention relates to a method for the digital transmission of information in defined frames of information units, in particular digital audio, video and data broadcast via a plurality of transmitters delivering at least in part the same services in adjacent areas on different frequencies.
  • Document WO 97/40595 addresses the problem and describes a digital transmission process for transmitting information, in particular radio and/or television broadcasts by which information in different partial areas of a certain region is transmitted in transmission units with different frequencies.
  • a digital transmission process for transmitting information, in particular radio and/or television broadcasts by which information in different partial areas of a certain region is transmitted in transmission units with different frequencies.
  • the invention is based on the idea that it should be possible to allow a monitoring of alternative frequencies until a specific service identity code (ID) can be decoded without any loss of the relevant information signal, e.g. audio signal in the selected service.
  • a proper criteria to switch to an alternative frequency without losing the service should be designed such that the receiver is able to test the alternative frequency without losing any relevant information on the current tuned frequency.
  • a method for the digital transmission according to the preamble of claim 1 and in accordance with the invention is characterized in that for achieving an at least quasi-seamless switch of a receiver from one to another alternative of said different frequencies, the defined information units frames are structured to consist of two frame parts, namely
  • a frame structure of a data stream for a digital transmission system comprising a plurality of transmitters delivering at least in part the same services is defined in claim 12 and provides in particular for that said static data-channel is adapted for transmission in time multiplex and comprises two parts, i.e. a first part located to come directly after or within a frame start symbol and including a transmitter ID, a service ID and information on the location within the frame of a second part of said static data-channel comprising static symbols or at least quasi-static symbols. If such a frame structure is used, during the static data-channel transmission, the receiver has the time to check alternative frequencies without losing relevant data and thus enabling a seamless switching to alternative frequencies.
  • the invention also relates to a receiver for digitally transmitted information which as to its hardware and software design is adapted to the method and the data frame structure processing as specified in the present disclosure of the invention.
  • a digital transmission system embodying the invention should have a frame structure as shown in Fig. 1.
  • the signal in the air shall consist of two parts, i.e.
  • the static data-channel should preferably satisfy the following rules:
  • Fig. 2 shows an example for a typical reception scenario.
  • a receiver Rx gets the same service from two different transmitters Tx1 and Tx2 on two different frequencies f1 and f2.
  • the two signals from Tx1 and Tx2 are transmitted time-synchronized, i.e. the same information is leaving the transmitters at the same time, or there is a determined time offset. If the receiver is tuned to the frequency f1 of transmitter Tx1, the signal of the alternative frequency f2 from transmitter Tx2 is late and if the receiver is tuned to Tx2 the signal from Tx1 is earlier.
  • the signals should fulfill the following requirements:
  • the checking of the alternative frequency works as shown by the block diagram of Fig. 5 and further explained by the flow chart of a respective algorithm of Fig. 4.
  • the typical hardware structure of a digital receiver is shown in Fig. 5.
  • the transmission signal in particular a digital audio broadcast signal is received by an antenna 1 and after amplification passes a selective pre-stage 2 and is supplied to a first input of a mixer 3 that receives at a second input thereof a frequency control signal supplied via an adaptable PLL circuit 4.
  • the frequency supplied to the mixer 3 by the PLL circuit 4 is controlled by a circuit 13 for tuning the receiver as well as for the alternative frequency switching in accordance with the invention.
  • the resulting signal is supplied to one input of a mixer 6 supplied at its other input thereof by a fixed frequency from a local oscillator 7.
  • the resulting signal is again filtered in IF filter and automatic gain control (AGC) circuit 8 and is then A/D-converted in 9.
  • ADC automatic gain control
  • a demodulator circuit 12 is controlled by SDC data from circuit 13, the detailed function of which is explained further below with reference to Fig. 4.
  • the demodulated signal then passes a Viterbi decoder (channel decoder) 14, and an audio decoder 15. Finally, following a respective power amplification the decoded audio data are supplied to a speaker or a pair of speakers 16.
  • step S2 After the receiver is synchronized in step S 1 and has decoded a respective alternative frequency list from the SDC, at the frame start in step S2, the receiver evaluates the position (symbol number) of the second variable part of the quasi-static data in step S3 and continues with normal processing to step S4 if the evaluation result is positive; if "NO" the program goes to step S9 to wait for the next symbol. After complete reception of the last symbol before the variable part, the receiver switches to the next alternative frequency in its list in step S4. Then the power level is measured in step S5, and if it is above a reliable threshold the receiver continues with step S6 and tries to synchronize the alternative signal.
  • step S7 As there is just one position where the variable second part of the SDC coincides with the frame start of the alternative frequency, this procedure in step S7 has to be repeated several times, in the worst case a number of times that correspond to the number of symbols per frame divided by a number of symbols of the second variable part of the SDC. If ⁇ max is the maximum possible signal delay and t d is the duration of one symbol and n s is the number of symbols in the variable part of the SDC, the number of trials in the worst case is 2 ⁇ max /n s t d .
  • step S8 the receiver checks during the right intervall and tries to synchronize on the alternative signal and to decode the service ID.
  • step S10 If it is the same service ID, the frequency tested in step S10 is stored as valid alternative frequency in step S11 and the procedure starts with the next frequency in the alternative frequency list. If the service IDs are not identical, the result is marked as an invalid alternative frequency for a certain period of time.
  • Fig. 3 shows the sequence of data symbols for the two signals for two different frames arriving at the receiver Rx. It is assumed in this case that the second flexible part of the SDC consists of two symbols and that this part moves cyclically by one symbol from frame to frame. When this part moves across the frame start the symbols N and 3 in Fig. 3 are used for three successive frames.
  • the receiver Rx is tuned to the frequency f2 and has to check the frequency f1.
  • the receiver can check the frequency f2 when it is tuned to the frequency f1.
  • the suggested frame structure according to the invention allows the receiver to check the quality of alternative frequencies without losing relevant data of its present main service reception, i.e., seamless switch between alternative frequencies of various transmitters delivering the same service is possible.
  • the receiver checks the alternative frequency during the SDC period of respective frames.
  • the delay between different signals can be detected by the method according to the invention with an accuracy of at least one symbol period, and this information can be used for hyperbolic navigation if at least three alternative frequencies can be received in a present receiver position. If on the other hand the location of the transmitters, the location of the receiver (e.g.
  • the receiver can calculate exactly the time difference which the various signals have at the location of the receiver which is the relative path distance of the transmitters and the receiver divided by the speed of light plus the static delay. By dividing this delay by the symbol duration, the receiver knows exactly at which symbol it has to switch to the alternative frequency if there is currently the SDC. This saves processing time.
  • the exact knowledge of the valid alternative frequency is a prerequisite for a seamless switch during bad reception conditions.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Claims (13)

  1. Procédé de transmission numérique d'informations en trames définies d'unités d'informations par l'intermédiaire d'une pluralité d'émetteurs délivrant au moins en partie les mêmes services dans des zones adjacentes sur des fréquences différentes, caractérisé en ce que, pour réaliser une commutation au moins quasi transparente d'un récepteur d'une desdites fréquences différentes à une autre, lesdites trames d'unités d'informations définies sont structurées pour consister en deux parties de trames, c'est-à-dire,
    - un canal de données continues (CDC) en tant que première partie de trame, et
    - un canal de données statiques (SDC) en tant que seconde partie de trame comprenant au moins un début d'indication de trame et d'autres informations pour que le récepteur se synchronise en fréquence et en temps avec un certain flux de données, où certaines desdites autres informations consistent en des symboles au moins quasi statiques dont le principe de rotation à l'intérieur d'une trame est connu du récepteur au moment de la commutation, et en ce que le récepteur, après avoir évalué la position de trame desdits symboles quasi statiques, est conçu pour tester une autre fréquence au cours du temps durant lequel les symboles quasi statiques de trames se suivant séquentiellement sont transmis.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits mêmes services sont transmis synchronisés dans le temps par ladite pluralité d'émetteurs et avec le même principe de modulation.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits mêmes services sont transmis par ladite pluralité d'émetteurs avec un décalage dans le temps déterminé connu ou signalé au récepteur et avec le même principe de modulation.
  4. Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit canal de données statiques (SDC) est transmis de manière multiplexée dans le temps.
  5. Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit canal de données statiques (SDC) est composé de deux parties dont la première partie est positionnée directement après un début d'indication de trame, ou dans celui-ci, et la seconde partie comprenant lesdits symboles au moins quasi statiques est conçue pour permuter de manière cyclique à l'intérieur de la trame, et en ce que ladite première partie comprend lesdites autres informations comprenant au moins un identificateur d'émetteur, un identificateur de service et des informations pour que le récepteur localise la position de ladite seconde partie à l'intérieur d'une structure de trame respective.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites informations pour que le récepteur localise la position de ladite seconde partie sont comprises dans un bloc de données spécifiques.
  7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites informations pour que le récepteur localise la position de ladite seconde partie sont constituées par une instruction d'initialisation pour un sous-programme d'algorithme prédéfini.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites trames définies d'unités d'informations sont des unités de diffusions numériques audio, vidéo et de données.
  9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites diffusions sont des transmissions de diffusion LF, MF ou HF.
  10. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour préparer une commutation vers une autre fréquence transparente, le récepteur est conçu pour suivre les étapes de programme consistant à
    (a) lire une autre fréquence décodée et/ou mémorisée pour l'identificateur de service en cours dudit canal de données statiques,
    (b) lire ou évaluer la position desdits symboles quasi statiques dans ladite seconde partie dudit canal de données statiques, et en déterminer le premier symbole,
    (c) commuter pour ladite autre fréquence au cours de la tranche de temps de ladite période de symboles quasi statiques et vérifier le niveau de puissance dudit autre émetteur par rapport à un niveau minimal,
    -- (c1) répéter les étapes (b), et (c) si le niveau de puissance est en dessous du minimum ou s'il est au-dessus du minimum.
    (d) essayer de se synchroniser à ladite autre fréquence et s'il n'y parvient pas
    -- (d1) répéter les étapes (b) à (d), ou s'il y parvient
    (e) décoder l'identificateur de service, comparer le résultat décodé pour l'identité au présent identificateur de service, et s'il n'est pas identique
    -- (e1) répéter les étapes (b) à (e), ou s'il est identique
    (f) mémoriser l'autre fréquence comme étant valide, puis
    (g) commuter pour une autre fréquence suivante décodée et répéter toutes les étapes précédentes.
  11. Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal de données statiques (SDC) est au moins étalé sur le délai escompté maximal entre deux autres émetteurs quelconques (Tx1, Tx2).
  12. Structure de trame d'un flux de données pour un système de transmission numérique comprenant une pluralité d'émetteurs délivrant au moins en partie les mêmes services, caractérisé en ce que chaque trame de données est constituée de
    - un canal de données continues (données utiles) (CDC) en tant que première partie et
    - un canal de données statiques (SDC) en tant que seconde partie,
    - ledit canal de données statiques étant conçu pour une transmission à multiplexage dans le temps et comprenant deux parties, c'est-à-dire
    -- une première partie située pour venir directement après un symbole de début de trame ou à l'intérieur d'un symbole de début de trame et comprenant un identificateur d'émetteur, un identificateur de service et des informations sur l'emplacement à l'intérieur de la trame de
    -- une seconde partie de symboles au moins quasi statiques.
  13. Récepteur pour des informations transmises numériquement adapté au procédé et/ou au traitement de structure de trame de données comme défini dans au moins l'une des revendications précédentes.
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