ES2347425T3 - Sistema de codificacion y modulacion adaptativas para la transmision de señales dvb/mpeg. - Google Patents
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Abstract
Sistema para la transmisión de señales DVB, que comprende una estación transmisora y una estación receptora, comprendiendo la estación transmisora: uno o más codificadores (31) de velocidad binaria variable, un multiplexor (32), un eliminador (60) de paquetes nulos, un modulador (62) de codificación adaptativa y un circuito (72) de control de velocidad binaria; mediante el cual el multiplexor (32) está adaptado para insertar paquetes nulos en flujos continuos MPEG que se originan en el codificador o codificadores (31) de velocidad binaria variable de manera que se consigue que sus velocidades binarias sean constantes, y para multiplexar los flujos continuos MPEG en un único flujo continuo de transporte; estando adaptado el eliminador (60) de paquetes nulos para eliminar paquetes nulos de dicho flujo continuo de transporte recibido, y estando adaptado para introducir en la señal transmitida indicaciones del número y posiciones de los paquetes nulos eliminados; siendo la entrada de dicho eliminador (60) de paquetes nulos la salida de dicho multiplexor (32); siendo la salida de dicho eliminador (60) de paquetes nulos la entrada de dicho modulador (62) de codificación adaptativa; estando programado dicho modulador (62) de codificación adaptativa para codificar el flujo continuo con la máxima robustez permitida por la velocidad de los paquetes útiles entrantes, para su transmisión a través de un canal de propagación; estando adaptado dicho circuito (72) de control de la velocidad binaria para controlar la velocidad binaria del codificador o codificadores (31) de velocidad binaria variable; mediante lo cual la estación receptora comprende un reinsertador (66) de paquetes nulos y un desmodulador (64) de codificación adaptativa, un evaluador de calidad de servicio (68) y un demultiplexor, y está adaptada para recibir la señal que se transmite a través del canal, para reconstituir el flujo continuo de transporte y para aplicarlo a dicho demultiplexor, estando conectado dicho reinsertador (66) de paquetes nulos a la salida del desmodulador (64) de codificación adaptativa para reinsertar paquetes nulos en el flujo continuo de transporte en las mismas posiciones de los paquetes nulos eliminados por el eliminador (60) de paquetes nulos, sobre la base de dichas indicaciones introducidas en el flujo continuo de transporte; siendo accionado dicho evaluador de calidad de servicio (68) por el desmodulador (64) de codificación adaptativa, estando adaptado para notificar el nivel de calidad de la señal recibida a dicho circuito (72) de control de velocidad binaria en la estación transmisora a través de un canal (70) de retorno, estando programado dicho circuito (72) de control de velocidad binaria para cambiar la velocidad binaria del codificador o codificadores (31) de velocidad binaria variable dependiendo del nivel de calidad de servicio notificado por dicho evaluador (68).
Description
Sistema de codificación y modulación adaptativas
para la transmisión de señales DVB/MPEG.
La presente invención se refiere a un sistema
para la transmisión de señales digitales DVB, particularmente para
comunicaciones por satélite.
La transmisión de señales multimedia digitales
de TV que usan el protocolo DVB/MPEG se utiliza no solamente para
una transmisión de
punto-a-multipunto, tal como la
radiodifusión de programas de radio o TV por un territorio, sino
también para una transmisión de
punto-a-punto, tal como enlaces de
radiocomunicaciones, descargas de datos, servicios IP. En ambos
casos, la transmisión va dirigida a usuarios que están dispersados
por un amplio territorio, sobre el cual las condiciones
meteorológicas pueden variar tanto en el espacio como en el tiempo,
induciendo de este modo cambios en la calidad de la propagación por
el enlace satelital. Para garantizar una calidad de servicio (QoS)
satisfactoria sustancialmente en todas las condiciones, la capacidad
de corregir los errores del sistema de transmisión se debe diseñar
para el peor caso, y, consecuentemente, resulta enormemente
sobredimensionada en las condiciones de servicio típicas, acarreando
de este modo un derroche general de la potencia del transpondedor,
que puede llegar a ser del orden del 90%.
En el caso de radiodifusiones de radio y
televisión, es decir, cuando la misma señal va dirigida a todos los
usuarios en un territorio determinado, dicho sobredimensionamiento
es inevitable, ya que la misma señal debe ser recibida
simultáneamente en áreas del territorio en las que la calidad de
recepción es potencialmente diferente. No obstante, cuando las
señales están destinadas a usuarios individuales, en principio sería
posible idear un sistema de transmisión cuya robustez se adapte a
las condiciones de propagación en el nivel de la capa física, tal
como es sabido en otros tipos de transmisión, por medio de la
técnica denominada ACM (Codificación y Modulación Adaptativas). En
la transmisión ACM, el modulador puede usar codificaciones que
presentan una robustez diferente (QPSK, 8PSK, 16QAM, etcétera,
junto con un código que presente una relación 1/2, 2/3, 3/4,
etcétera), con lo cual la eficiencias espectrales disminuyen cuando
aumenta la robustez; consecuentemente, la robustez se puede
incrementar a solicitud del receptor sobre el canal de retorno, con
la penalización de una reducción de la velocidad binaria útil
(véase A. Goldsmith, Adaptive modulation and coding for fading
channels, Proceedings of the 1999 IEEE, 1999).
La rigidez del protocolo DVB ha hecho que
resulte imposible en el pasado usar la técnica adaptativa antes
mencionada. Más particularmente, las normas de este protocolo
especifican que, en la recepción, se deben conservar tanto el orden
cronológico como la velocidad de los paquetes, y que la velocidad
binaria global del flujo continuo de transporte se mantenga
constante, ya que estos valores son usados por el receptor para
restaurar el reloj de sincronización de programas: esta
circunstancia, tal como resultará evidente para un experto en la
materia, se ha considerado como irreconciliable con el cambio de
velocidad binaria requerido para adaptar el sistema a diferentes
condiciones de transmisión.
El documento
WO-A-0209298 da a conocer varios
esquemas para implementar un canal bidireccional interactivo, de
banda ancha, que tiene un canal DVB de sentido descendente y un
canal de sentido ascendente, con lo cual los abonados pueden
solicitar servicios de una entidad de radiodifusión o proveedor. A
cada abonado, basándose en su solicitud, se le asignan recursos de
canales, tales como portadoras y modos de constelación.
Por lo tanto, el objetivo principal de la
invención es proporcionar un sistema para la transmisión de señales
digitales DVB/MPEG, particularmente para una comunicación por
satélite, cuya robustez, o nivel de protección contra ruidos se
pueda adaptar a las condiciones de los canales, al mismo tiempo que
cumpliendo las normas DVB/MPEG.
La invención logra el objetivo anterior, así
como otros objetivos y ventajas tales como los que se pondrán de
manifiesto a partir de la siguiente descripción, con un sistema para
la transmisión de señales digitales DVB/MPEG, particularmente para
una comunicación por satélite, que presenta las características
enumeradas en la reivindicación 1.
Las reivindicaciones subordinadas enumeran otras
características ventajosas de la invención.
A continuación se darán a conocer algunas formas
de realización preferidas de la invención, en referencia a los
dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es un diagrama de bloques que
muestra un sistema de transmisión por satélite de DVB/MPEG según la
técnica anterior;
la Figura 2 es un diagrama de bloques más
detallado del sistema de la Figura 1;
la Figura 3 es un diagrama que representa una
trama de una transmisión TDM;
la Figura 4 es un diagrama de bloques de un
sistema DVB/MPEG similar al sistema de la Figura 2, después de
haber sido mejorado según la invención;
la Figura 5 es un diagrama simbólico que muestra
la eliminación de los paquetes nulos y su señalización en los bytes
de sincronización de los paquetes útiles transmitidos; y
la Figura 6 es un diagrama de bloques más
detallado de la estación transmisora de la Figura 4;
la Figura 7 es un diagrama simbólico similar a
la Figura 5, que muestra un mecanismo diferente para señalizar los
números y posiciones de los paquetes nulos eliminados, según la
invención;
la Figura 8 es un diagrama de bloques parcial
que muestra una modificación de la estación transmisora de la
Figura 6; y
la Figura 9 es un diagrama de bloques parcial
que muestra una modificación de la estación receptora de la
invención.
La Figura 1 muestra esquemáticamente un sistema
para la transmisión de señales digitales DVB/MPEG, en donde una
estación transmisora 10 transmite hacia un transpondedor 12 de
satélite una señal multiplexada por división en el tiempo (TDM) 14,
que comprende paquetes que forman un Flujo Continuo de Transporte
DVB/MPEG. La señal se transmite desde el satélite 12 hacia la
tierra, tal como se muestra con las referencias 18, 20,..., en
dirección a varias estaciones terrestres tales como 22, 24. Las
señales transmitidas son típicamente servicios de televisión.
El sistema de la Figura 1 se muestra más
detalladamente en la Figura 2. La estación transmisora 10 comprende
una pluralidad de fuentes 30 de señales de audio/vídeo, que accionan
respectivamente codificadores 31 de MPEG a una velocidad binaria
variable (VBR). Los flujos continuos de paquetes de DVB/MPEG
generados por los codificadores 31 se aplican a entradas
respectivas de un multiplexor 32, el cual inserta paquetes nulos
dentro de los flujos continuos individuales, según una manera
conocida de por sí, al nivel necesario para producir una velocidad
binaria constante, antes de multiplexar los flujos continuos
individuales en un único flujo continuo de transporte TS, que a
continuación se aplica a una cadena de modulación que comprende en
cascada, tal como es conocido de por sí:
- -
- un codificador 34 de FEC (Corrección Directa de Errores), que introduce el nivel deseado de corrección de errores en la señal;
- -
- un asignador 36 de correspondencias (mapper) para establecer correspondencias de las señales con una constelación de símbolos tal como la QPSK, 8PSK, 16QAM, etcétera.
- -
- un modulador 38 de cuadratura para modular la señal sobre una portadora de radiofrecuencia y para radiarla hacia el transpondedor 12 del satélite.
La estación receptora 22, que recibe la señal de
radiofrecuencia del satélite 12, comprende esencialmente (de forma
complementaria con respecto a la estación 10) una cadena de
desmodulación que tiene un desmodulador 42 de cuadratura que acciona
un desasignador 44 de correspondencias (demapper) y un
descodificador 46 de FEC, que da salida al flujo continuo de
transporte regenerado, formateado por paquetes, tal como es sabido
por aquellos expertos en la materia. El flujo continuo de transporte
reconstituido se demultiplexa en un demultiplexor 51, para un
procesado posterior (no mostrado).
Tal como se ha mencionado en la introducción,
los flujos continuos de transporte DVB cumplen las siguientes
reglas, entre otras:
- -
- la longitud de los paquetes es fija (188 bytes);
- -
- el encabezamiento del paquete comprende un campo PID, con capacidad limitada de direcciones (destinada a identificar servicios dentro del multiplexado, en lugar de para direccionar usuarios individuales; en particular, un valor predeterminado del PID está dedicado a etiquetar los paquetes nulos);
- -
- la posición del paquete en el flujo continuo no se puede modificar en la cadena de transmisión;
- -
- la velocidad binaria se mantiene constante mediante la adición de paquetes nulos;
- -
- el retardo de la transmisión de extremo-a-extremo debe ser constante.
En general, la señal transmitida se podría
organizar en tramas M1, M2, M3..., y se podría generar mediante
diferentes modos de codificación y modulación de canales,
dependiendo del nivel de protección que se haya predeterminado para
ese servicio en particular, con diferentes grados de robustez contra
interferencias y ruido de transmisión (evidentemente, cuanto mayor
sea la robustez de un modo determinado, menor será la eficiencia
espectral, definida como el número de bits transmitidos por segundo
por unidad de ancho de banda). Tal como se ha mencionado en la
introducción, aunque, en las transmisiones TDM, se conoce la
modificación dinámica de los modos de modulación y codificación de
forma adaptativa (ACM) en comunicaciones que no son MPEG, esto no
ha sido posible con transmisiones DVB/MPEG, ya que dicha adaptación
dinámica implicaría un cambio de la velocidad binaria de la señal
transmitida en cada trama, infringiéndose por lo tanto una de las
reglas del protocolo DVB/MPEG, que establece que la velocidad
binaria del Flujo Continuo de Transporte debería ser constante.
Haciendo referencia a continuación a la Figura
3, se sabe que cada trama M1,..., Mi,..., en un sistema ACM,
comprende una carga útil P, que contiene la información útil, y un
encabezamiento H, que usa una modulación sencilla (típicamente
BPSK), y que comprende una secuencia FSYNC, la cual es reconocible
por el receptor para delimitar los límites de las tramas, y una
secuencia de campos Hi, seguida por repeticiones
REP-Hi para protección contra el ruido. Los campos
Hi pueden transportar los siguientes datos:
- -
- una secuencia M, que indica la protección ACM adoptada en la carga útil P. Si el número de modos es 16, es suficiente con cuatro bits (1 cuarteto);
- -
- una secuencia PLS, de Señalización de Capa Física, a través de la cual se transmite, desde el transmisor al receptor, señalización en el nivel físico.
La Figura 4 es el diagrama de bloques de una
estación transmisora y de una estación receptora, que están
conectadas a través de un canal que comprende un enlace satelital,
de forma similar a lo mostrado en las Figuras 1 y 2, aunque
incorporando los principios de la invención. En referencia a la
Figura 4, en la que las partes idénticas llevan los mismos números
de referencia que la Figura 2, la estación transmisora 10 comprende
nuevamente componentes tales como codificadores 31 de VBR, el
multiplexor 32, el modulador 38 de cuadratura, y, en la práctica,
únicamente difiere con respecto a la estación transmisora de la
Figura 2 en que el conjunto del codificador 34 de FEC y el
asignador 36 de correspondencias de la Figura 2 se sustituye por
una cadena que comprende en cascada:
- -
- un eliminador 60 de paquetes nulos, que identifica los paquetes nulos NP (basándose en su PID) y los elimina del flujo continuo de transporte que está en tránsito, al mismo tiempo que inserta información sobre su número y posición en la señal, tal como se explicará posteriormente;
- -
- circuitos 40 de estructuración de tramas y señalización para dar formato a la señal en tramas según técnicas convencionales;
- -
- un modulador 62 de codificación adaptativa que incluye una codificación FEC y un establecimiento de correspondencias de la señal sobre las constelaciones (tales como QPSK, 8PSK, 16QAM), con velocidad binaria variable, estando programado el modulador para aplicar los modos que presentan la máxima robustez permitida por la velocidad binaria útil del flujo continuo multiplexado.
De una forma complementaria, en la estación
receptora 22, que es en gran medida similar a la estación receptora
de la Figura 2, el conjunto del descodificador 44 de FEC y el
desasignador 46 de correspondencias de la Figura 2 se sustituye
por:
- -
- un desmodulador 64 de codificación adaptativa con descodificación de FEC y con la capacidad de eliminar tramas de relleno;
- -
- circuitos de descodificación para estructuración de tramas y señalización 50, con el fin de controlar el desmodulador de codificación adaptativa, según técnicas convencionales;
- -
- un reinsertador 66 de paquetes nulos, que restituye los paquetes nulos eliminados en el Flujo Continuo de Transporte en sus posiciones originales, basándose en la información de las posiciones de los paquetes nulos contenida en la señal.
Por otra parte, la estación receptora 22 incluye
un evaluador 68 de la Calidad de Servicio (QoS), controlado por el
desmodulador 64 de codificación adaptativa, que entrega una
notificación de la calidad de servicio a la estación transmisora 10
a través de un canal 70 de retorno, típicamente un enlace de módem
de baja velocidad, tal como un enlace telefónico o un enlace
satelital. La QoS consiste, por ejemplo, en el valor de la tasa de
errores, y su medición se sitúa dentro de los conocimientos de los
expertos en la materia.
La señal enviada por el evaluador 68 a la
estación transmisora 10 constituye una señal de control para un
circuito 72 de control de velocidad binaria, que actúa sobre los
codificadores de MPEG para elevar o disminuir su velocidad binaria
de salida dependiendo de la solicitud proveniente del evaluador de
QoS; en otras palabras, si el evaluador detecta una QoS baja en la
recepción, ordenará al circuito 72 de control que reduzca la
velocidad binaria, o que la eleve en el caso opuesto. Por lo tanto,
si la velocidad binaria de los codificadores de velocidad binaria
variable se reduce, el multiplexor 32 tendrá que aumentar el número
de paquetes nulos insertados, aunque los mismos serán eliminados
entonces por el eliminador 60.
En la estación transmisora según la invención,
los paquetes nulos se eliminan inmediatamente, pero el eliminador
60 señalizará las posiciones de los paquetes eliminados en el flujo
continuo de transporte, y esta información se reenvía a los
circuitos de la estación receptor y se hace que esté disponible para
el reinsertador 66 de paquetes nulos, de manera que se puede
reconstituir un flujo continuo idéntico al original, tal como se
explicará posteriormente.
En la estación receptora, el reinsertador 66 de
paquetes nulos recibe información sobre el número y la posición de
los paquetes eliminados en el inicio y los restaura, regenerando de
este modo un flujo continuo idéntico al flujo continuo generado por
el multiplexor 32, en concordancia con las reglas DVB.
Se pueden adoptar varias técnicas para
transmitir la información de las posiciones de los paquetes nulos
sobre el flujo continuo de transporte, sin interferir con la señal
DVB/MPEG, aunque la técnica actualmente preferida se describe a
continuación, en referencia a la Figura 5, en la que los paquetes
útiles se muestran como UP y los paquetes nulos como NP.
Según la técnica preferida antes mencionada para
señalizar las posiciones de los paquetes nulos eliminados, el
eliminador 60 incorpora estos datos en el byte de sincronización
transmitido con cada paquete en el Flujo Continuo de Transporte.
Tal como se muestra en la Figura 5, que representa la secuencia de
paquetes DVB que llegan al eliminador 60 (arriba) junto con la
secuencia de paquetes tal como se reenvía aguas abajo del eliminador
(abajo), únicamente un cuarteto del byte de sincronización se
reserva como valor fijo para la tarea de sincronización, y el
cuarteto restante se usa para señalizar un número en el intervalo de
0 a 15, que indica cuántos paquetes nulos seguían al paquete
transmitido antes de que fueran eliminados. El número de paquetes
nulos NP es estadísticamente del mismo orden de magnitud que los
paquetes útiles UP, y, por lo tanto, el valor máximo 15 es
suficiente para los datos a transmitir. En los casos esporádicos en
los que un paquete útil viene seguido por una secuencia de más de
15 paquetes nulos, se puede omitir la eliminación de uno o más
paquetes nulos, con una pequeña pérdida de eficacia.
Tal como saben los expertos en la materia, el
byte de sincronización de DVB/MPEG es un valor fijo predeterminado
que es reconocido por el receptor y se usa para sincronizar el reloj
del receptor. Esta función no es crítica, ya que proporciona
meramente un ajuste, y es suficiente reservar para la misma
solamente un cuarteto.
Es evidente que el cuarteto antes descrito puede
ser recuperado por los circuitos de la estación receptora y se
puede usar para controlar el reinsertador de paquetes nulos de
manera que los paquetes nulos se restablecen exactamente tal como
en el flujo continuo original.
El funcionamiento del sistema antes descrito se
produce de la manera siguiente. El modulador de codificación
adaptativa, tal como saben los expertos en la materia, funciona
usando el modo de modulación que presenta el nivel más alto de
protección contra el ruido, de forma compatible con la velocidad
binaria que se ha predeterminado para la transmisión.
Consecuentemente, los intervalos de tiempo liberados por la
eliminación de paquetes nulos por el eliminador 60 son usados por
el modulador de codificación adaptativa para lograr dicha protección
en el nivel óptimo. Si ese nivel resulta ser insuficiente, el
evaluador 68 de QoS señaliza la deficiencia a través del canal 70
de retorno al circuito 72 de control, que ordena a los codificadores
31 de MPEG que reduzcan la velocidad binaria. A continuación, el
multiplexor 32 tendrá que realizar una compensación incrementando
el número de paquetes nulos insertados, que serán eliminados, y dará
origen a un mayor tiempo del flujo continuo disponible para el
modulador de codificación adaptativa con el fin de adaptar el nivel
de protección hacia arriba.
En la recepción, el desmodulador 64 de
codificación adaptativa desmodula el flujo continuo según el modo
señalizado, trama a trama, por los circuitos 50 de estructuración de
tramas, y entrega el flujo continuo, liberado en este momento de la
tara de protección, al reinsertador 66, que, según dictamine el
cuarteto de señalización de los paquetes eliminados, reconstituye
el flujo continuo de paquetes de forma idéntica al flujo continuo
original.
Por otro lado, cada vez que el evaluador 68 de
QoS detecta una mejor calidad de la señal que el valor
predeterminado, el mismo dará instrucciones a los codificadores de
MPEG para conmutar a una velocidad binaria mayor (permitiendo que
se reduzca la compresión de la señal de audio/vídeo) y, en
consecuencia, el multiplexor 32 insertará un número menor de
paquetes nulos, al mismo tiempo que se incrementará la velocidad
binaria de la señal aplicada al modulador 62 de codificación
adaptativa y se obligará, por lo tanto, a este último a reducir la
protección contra el ruido, cambiando el modo de codificación y
modulación y modulación.
Tal como es sabido de por sí, el modo de
codificación y modulación se le señaliza a la estación receptora en
el encabezamiento de cada trama.
Puede observarse que el sistema, en lugar de
controlar directamente el modulador de codificación adaptativa para
seleccionar un modo de modulación apropiado a las condiciones de
propagación, obliga al modulador a mejorar o empeorar la protección
de forma indirecta.
Para evitar fluctuaciones o inestabilidad de
frecuencia, es también aconsejable desacoplar la velocidad de
símbolos del modulador con respecto a la velocidad binaria útil en
la salida del eliminador 60 de paquetes nulos. Por consiguiente, el
eliminador 60 de paquetes nulos es preferentemente capaz de insertar
tramas de relleno en el flujo continuo, cada vez que la eliminación
de los paquetes nulos produzca un agotamiento excesivo de la
memoria intermedia del eliminador. También en estas circunstancias,
es necesario señalizar que una trama determinada es de relleno, de
manera que las tramas de relleno se puedan eliminar en la estación
receptora antes de llegar al reinsertador de paquetes nulos. Esta
señalización también puede ser reenviada por varios dispositivos,
aunque, según una solución preferida, el hecho de que una trama
determinada sea de relleno lo indica uno de los valores contenidos
en el campo que, en el encabezamiento de la trama, señaliza el modo
de codificación adaptativa mediante el cual se ha creado la trama.
Esta elección no es restrictiva y resulta sencilla de detectar en
la estación receptora.
La Figura 6 es un diagrama de bloques más
detallado de una parte de la estación transmisora de la Figura 4,
según una realización preferida, y muestra más específicamente cómo
se pueden implementar en la práctica la eliminación de paquetes
nulos y la generación de tramas de relleno, al mismo tiempo que se
insertan, en la señal, indicaciones suficientes para que la
estación receptora pueda reconstituir de forma determinista la
señal original.
En referencia a la Figura 6, en la que, cuando
ha sido posible, se han mantenido los mismos números de referencia
usados en la Figura 4, el multiplexor 32 aplica el Flujo Continuo de
Transporte a un conmutador 70, conectado para dirigir los paquetes
del flujo continuo o bien hacia una memoria intermedia FIFO 72 ó
bien hacia un contador 74 de paquetes, dependiendo de una orden
recibida desde un detector 76 de PID. El detector 76 de PID recibe
también el Flujo Continuo de Transportes del multiplexor 32, examina
los PIDs de cada paquete y desvía hacia el contador 74 todos los
paquetes que están designados como nulos por el valor de sus PIDs,
mientras que dirige hacia la memoria intermedia 72 todos los
paquetes útiles. El contador 74 cuenta los paquetes nulos que se
alimentan al mismo, y se reinicializa cada vez que el conmutador 70
conmuta desde la memoria intermedia 72. Al final del recuento, el
contador 74 aplica a la memoria intermedia una señal para insertar
el valor final del recuento en el último paquete útil que se
introduce en la memoria intermedia.
La salida de la memoria intermedia 72 va al
modulador 62 de ACM y, desde allí, al circuito 40 de estructuración
de tramas a través de un conmutador 78, que, en una posición normal,
dirigirá los paquetes provenientes del modulador de ACM al circuito
de estructuración de tramas, mientras que, en su posición de desvío,
recibirá la salida de un generador 80 de tramas de relleno. El
conmutador 78 es accionado por una señal de control E de la memoria
intermedia 72, que indica que la memoria intermedia está vacía. La
señal E ordena al conmutador 78 que vaya a su posición segunda
(trama de relleno) cuando la memoria intermedia 72 está vacía, de
manera que, al circuito 40 de estructuración de tramas, se le
aplica una secuencia predeterminada de bits que forman una trama de
relleno.
La memoria intermedia 72 emite también otra
señal de control E/F, que adopta el valor lógico 1 cuando se ha
llenado más de la mitad de la memoria intermedia y adopta el valor
lógico 0 cuando se ha llenado menos de la mitad de la memoria
intermedia. La señal E/F acciona un selector 82 de modo en el
modulador 62 de ACM para seleccionar un modo más o menos robusto,
dependiendo del grado de llenado de la memoria intermedia.
Se entiende que el circuito 40 de estructuración
de tramas recibe también una señal H desde el selector 82 de modo,
que indica el modo de modulación y codificación adoptado en ese
momento por el modulador de ACM, de manera que este modo se puede
incorporar en el encabezamiento de la trama, para ser usado en la
estación receptora para la desmodulación.
Para un funcionamiento correcto del sistema, es
necesario, tal como resultará evidente para un experto en la
materia, que la velocidad de los símbolos CK_{MOD} del modulador
62 de ACM esté desacoplada con respecto a la velocidad de los bits
útiles CK_{TS} en la entrada de la memoria intermedia. Por
consiguiente, la activación por impulsos de reloj de la escritura
en la memoria intermedia 72 queda determina por la misma señal de
reloj CK_{TS} que activa mediante impulsos de reloj el
multiplexor 32, mientras que la activación por impulsos de reloj de
la lectura desde la memoria intermedia 72 queda determinada por
CK_{MOD}.
El diagrama de la Figura 6 implica que el
modulador 62 de ACM es capaz de ajustarse automáticamente a un modo
de codificación que presente la mayor robustez compatible con la
velocidad binaria en su entrada, aunque, evidentemente, se pueden
adoptar otros planteamientos para lograr el mismo objetivo. Por
ejemplo, la selección del modo se podría señalizar en las tablas de
SI (Información de Servicio) que se generan en el multiplexor,
dependiendo de la cantidad de paquetes insertados en el flujo
continuo, y el selector de modo podría obtener las instrucciones de
modo descodificando dichas tablas.
En lugar de incluir la información sobre los
paquetes nulos eliminados, en un cuarteto del byte de
sincronización, se puede usar dentro de los principios de la
invención un planteamiento diferente, tal como se muestra en la
Figura 7, en la que, de forma similar a la Figura 5, la secuencia
entrante de paquetes de DVB, que se aplican al eliminador 60 de
paquetes nulos de la Figura 4, se representa arriba, mientras que
la secuencia saliente de paquetes de DVB se representa abajo. Según
este planteamiento, el eliminador 60 fija un byte DNP adicional a
cada paquete que se reenvía en sentido descendente en la estación
transmisora, prolongándose por lo tanto la longitud de cada paquete
a 189 bytes, en lugar de los 188 bytes proporcionados en las reglas
del MPEG. El eliminador 60 cuenta nuevamente los paquetes nulos
eliminados comenzando desde el primer paquete nulo eliminado
después de que se reenvíe un paquete de datos útil, y, cuando
encuentra nuevamente un paquete útil, almacena el recuento al que
se ha llegado en el byte DNP adicional fijado al mismo. En la
estación receptora, el reinsertador 66 de paquetes nulos extrae el
byte DNP adicional de cada paquete recibido antes de reenviarlo en
sentido descendente. Por otra parte, el reinsertador de paquetes
nulos examina el contenido del byte DNP, y genera un número de
paquetes nulos regulares igual al valor del byte adicional. Los
paquetes nulos generados se insertan en el flujo continuo antes de
liberar el paquete útil en cuestión. Este planteamiento tiene la
ventaja de permitir la gestión de secuencias de hasta 255 paquetes
nulos, con el coste de un incremento muy pequeño de la tara debido
al byte DNP.
El sistema antes descrito no proporciona un
mecanismo dedicado para la recuperación o regeneración del reloj de
sincronización en el flujo continuo de transporte en el extremo
receptor. El hecho de que el flujo continuo de transporte
reconstruido sea idéntico al flujo continuo de transporte original
en la estación transmisora, y el hecho de que la memoria intermedia
de salida sea controlada para estar, por norma general, llena hasta
la mitad, garantizan conjuntamente que la sincronización es
correcta. No obstante, durante la conmutación de un modo de
protección ACM a otro, se puede producir una fluctuación momentánea
en la velocidad binaria, que puede provocar una breve perturbación
en la recepción.
Cuando se requiere preservar la velocidad
binaria de forma más precisa en todo momento, la invención
proporciona un mecanismo opcional para regenerar, en el receptor, el
reloj del Flujo Continuo de Transporte, con el fin de garantizar
velocidades binarias y retardos constantes de
extremo-a-extremo, incluso durante
transiciones del modo ACM.
Según este desarrollo de los conceptos de la
invención, se añade un campo de sincronización de flujo continuo de
entrada ISCR después de cada paquete de entrada, antes de que tenga
lugar la eliminación del paquete nulo. El campo ISCR es un campo de
2 bytes que contiene el recuento instantáneo al que se ha llegado
(en el instante en el que se procesa el paquete de entrada
pertinente) por parte de un contador activado por impulsos de reloj
mediante la velocidad de símbolos del modulador. En la estación
receptora, los paquetes se almacenan en una memoria intermedia FIFO
de modo similar a la memoria intermedia FIFO del receptor de la
Figura 6, y a continuación son leídos de la memoria intermedia de
forma sucesiva, mientras que el campo ISCR de cada paquete se
extrae del paquete y se compara con el recuento en un contador local
también activado por impulsos de reloj por la velocidad de
símbolos. El resultado de la comparación se usa para ajustar un PLL
que ordena la velocidad de lectura de los paquetes de la memoria
intermedia.
La Figura 8 muestra una parte de la estación
transmisora de la Figura 6 tal como se ha modificado para
incorporar la característica anterior. Se inserta un bloque 90 entre
el conmutador 70 y la memoria intermedia FIFO 72, y el mismo tiene
la función de añadir el campo ISCR a cada paquete que avanza hacia
la memoria intermedia. El valor del campo ISCR añadido al paquete
en circulación es el recuento instantáneo alcanzado por un contador
92, que se activa por impulsos de reloj mediante la velocidad de
símbolos R_{S}.
La Figura 9 es un diagrama de bloques de la
circuitería que se añade en la estación receptora, inmediatamente
aguas abajo del insertador 62 de desmodulación y de paquetes nulos
de la Figura 4, que se aprovecha del campo ISCR proporcionado según
la Figura 8. El insertador de NP regenera el flujo continuo de
paquetes (incluyendo paquetes tanto útiles como nulos) y los
alimenta hacia una memoria intermedia FIFO 94, desde la cual los
paquetes son leídos por un lector 96, se les extrae el campo ISCR,
y se alimentan hacia el demultiplexor de TS. Al mismo tiempo, el
lector 96 aplica los valores de los campos ISCR a un comparador 98,
en el que los mismos se comparan con la salida correspondiente de
un contador 100 que, de forma similar al contador 92 de la Figura
8, es activado mediante impulsos de reloj por la velocidad de
símbolos R_{S}. La salida del comparador, que es un error de
fase, se usa para ajustar la frecuencia de un oscilador PLL 102,
cuya señal de salida controla la velocidad de lectura de la memoria
intermedia 94.
Debería indicarse que algunos de los parámetros
dinámicos implicados se deberían inicializar preferentemente, para
obtener una mayor eficacia, en el inicio de la recepción. No
obstante, dichas inicializaciones son opcionales o evidentes para
un experto en la materia, y, por lo tanto, no se han descrito por
razones de simplicidad.
Las Figuras muestran realizaciones preferidas de
la invención en forma de diagramas de bloques funcionales, aunque
las diversas funciones se podrían implementar evidentemente con
formas diferentes y en secuencias diferentes. Son viables otras
modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones. En
particular, los mecanismos para señalizar los paquetes nulos
eliminados y las tramas de relleno insertadas se podrían cambiar,
añadiendo campos adecuados en los paquetes de DVB/MPEG o en las
tramas. La propia transmisión de tramas de relleno, aunque se
considera como apropiada, no es esencial para la implementación de
los principios de la invención.
Claims (9)
1. Sistema para la transmisión de señales DVB,
que comprende una estación transmisora y una estación receptora,
comprendiendo la estación transmisora: uno o más codificadores (31)
de velocidad binaria variable, un multiplexor (32), un eliminador
(60) de paquetes nulos, un modulador (62) de codificación adaptativa
y un circuito (72) de control de velocidad binaria;
mediante el cual el multiplexor (32) está
adaptado para insertar paquetes nulos en flujos continuos MPEG que
se originan en el codificador o codificadores (31) de velocidad
binaria variable de manera que se consigue que sus velocidades
binarias sean constantes, y para multiplexar los flujos continuos
MPEG en un único flujo continuo de transporte;
estando adaptado el eliminador (60) de paquetes
nulos para eliminar paquetes nulos de dicho flujo continuo de
transporte recibido, y estando adaptado para introducir en la señal
transmitida indicaciones del número y posiciones de los paquetes
nulos eliminados;
siendo la entrada de dicho eliminador (60) de
paquetes nulos la salida de dicho multiplexor (32); siendo la
salida de dicho eliminador (60) de paquetes nulos la entrada de
dicho modulador (62) de codificación adaptativa;
estando programado dicho modulador (62) de
codificación adaptativa para codificar el flujo continuo con la
máxima robustez permitida por la velocidad de los paquetes útiles
entrantes, para su transmisión a través de un canal de
propagación;
estando adaptado dicho circuito (72) de control
de la velocidad binaria para controlar la velocidad binaria del
codificador o codificadores (31) de velocidad binaria variable;
mediante lo cual la estación receptora comprende
un reinsertador (66) de paquetes nulos y un desmodulador (64) de
codificación adaptativa, un evaluador de calidad de servicio (68) y
un demultiplexor, y está adaptada para recibir la señal que se
transmite a través del canal, para reconstituir el flujo continuo de
transporte y para aplicarlo a dicho demultiplexor,
estando conectado dicho reinsertador (66) de
paquetes nulos a la salida del desmodulador (64) de codificación
adaptativa para reinsertar paquetes nulos en el flujo continuo de
transporte en las mismas posiciones de los paquetes nulos
eliminados por el eliminador (60) de paquetes nulos, sobre la base
de dichas indicaciones introducidas en el flujo continuo de
transporte;
siendo accionado dicho evaluador de calidad de
servicio (68) por el desmodulador (64) de codificación adaptativa,
estando adaptado para notificar el nivel de calidad de la señal
recibida a dicho circuito (72) de control de velocidad binaria en
la estación transmisora a través de un canal (70) de retorno,
estando programado dicho circuito (72) de control de velocidad
binaria para cambiar la velocidad binaria del codificador o
codificadores (31) de velocidad binaria variable dependiendo del
nivel de calidad de servicio notificado por dicho evaluador
(68).
2. Sistema de la reivindicación 1, en el que
cada paquete del Flujo Continuo de Transporte DVB está provisto de
un byte de sincronización, caracterizado porque dichas
indicaciones de número y posición de los paquetes nulos eliminados
constan de un valor incorporado en uno de los cuartetos del byte de
sincronización de cada paquete DVB aplicado al modulador (64) de
codificación adaptativa, representando dicho valor el número de
paquetes nulos que han sido eliminados por el eliminador (60) de
paquetes nulos antes de dicho paquete DVB aplicado al modulador de
codificación adaptativa y después del paquete DVB previo
aplicado.
3. Sistema de la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho valor incorporado en uno de los
cuartetos del byte de sincronización de cada paquete DVB está en el
intervalo de 0 a 15.
4. Sistema de la reivindicación 1,
caracterizado porque dichas indicaciones de número y posición
de los paquetes nulos eliminados constan de por lo menos un byte
añadido a cada paquete DVB aplicado al modulador (64) de
codificación adaptativa, representando dicho valor el número de
paquetes nulos que han sido eliminados por el eliminador (60) de
paquetes nulos antes de dicho paquete DVB aplicado al modulador de
codificación adaptativa y después del paquete DVB previo
aplicado.
5. Sistema de cualquiera de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque la estación transmisora comprende
además un insertador (80) de tramas de relleno controlado para
insertar tramas de relleno en el flujo continuo aguas abajo del
eliminador (60) de paquetes nulos cuando los paquetes útiles no son
suficientes para alimentar el modulador de codificación
adaptativa.
6. Sistema de cualquiera de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque el eliminador (60) de paquetes
nulos comprende una memoria intermedia FIFO (72) alimentada por el
multiplexor (32) a través de un conmutador (70) que es conmutable a
una posición de desvío por un detector (76) de PID cuando el PID del
paquete en tránsito se corresponde con un paquete nulo, y porque el
conmutador en la posición de desvío dirige los paquetes a un
contador (74) de paquetes que tiene una salida que controla la
memoria intermedia FIFO (72) para modificar el encabezamiento de un
paquete seleccionado en la memoria intermedia con el fin de
incorporar el recuento de paquetes alcanzado por el contador de
paquetes cuando el conmutador vuelve a la posición no de desvío.
7. Sistema de la reivindicación 6,
caracterizado porque, en la memoria intermedia FIFO, se
escribe a la velocidad binaria del multiplexor (CK_{TS}) y se lee
a la velocidad binaria del modulador de codificación adaptativa
(CK_{MOD}).
8. Sistema de la reivindicación 1,
caracterizado porque la estación transmisora incluye un
primer contador (92) activado mediante impulsos de reloj por la
velocidad (R_{S}) de símbolos del modulador, y medios (90) para
añadir a cada paquete transmitido un campo de sincronización de
flujo continuo de entrada (ISCR) que contiene el recuento alcanzado
por el primer contador en el instante en el que se procesa cada
paquete, y la estación receptora incluye un segundo contador (100)
activado mediante impulsos de reloj por dicha velocidad de símbolos
recuperada, un comparador (98) para comparar sucesivamente el valor
contenido en el campo de sincronización de flujo continuo de
entrada (ISCR) de cada paquete recibido con el recuento instantáneo
alcanzado por dicho segundo contador, y medios (94, 96, 102) de
control accionados por la salida del comparador para ajustar la
velocidad binaria de los paquetes a entregar al demultiplexor de
TS.
9. Sistema de la reivindicación 8,
caracterizado porque dichos medios (94, 96, 102) de control
comprenden una memoria intermedia FIFO (94) para almacenar
temporalmente los paquetes recibidos, y medios (96) de lectura de
paquetes nulos insertados para recuperar los paquetes de la memoria
intermedia FIFO, y medios (102) de oscilador para generar la
velocidad de recuperación de paquetes de dichos medios de
lectura.
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