JP2010532601A - 移動体/ハンドヘルド通信システム内で用いられる装置及び方法 - Google Patents

移動体/ハンドヘルド通信システム内で用いられる装置及び方法 Download PDF

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Abstract

Advanced Television Systems Committee Digital Television(ATSC DTV)送信機は、レガシーDTVチャネル及び移動体DTVチャネルを有するデジタル多重を送信する。移動体DTVチャネルは、移動体データ及び追加移動体トレーニング情報を有する移動体パケット内で伝達される。移動体パケットは207バイトを有し、2バイトはヘッダ情報であり、20バイトはリード・ソロモン(RS)パリティ情報であり、185バイトは移動体データ及び移動体トレーニング情報を伝達する。移動体トレーニング情報は、畳み込みインタリービングの後に追加トレーニング情報が連続的な位置に現れるように、移動体パケット内に挿入される。

Description

本発明は概して通信システムに関し、より詳細には例えば地上波放送、セルラ、ワイヤレス・フェディリティ(Wi−Fi)、衛星等の無線システムに関する。
ATSC DTV(Advanced Television Systems Committee Digital Television)システム(例えば、UnitedStates Advanced Television Systems Committee)、「ATSC Digital Television Standard」、Document A/53、1995年9月16日及び「Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard」Document A/54、1995年10月4日)は、MPEG2圧縮されたHDTV(高品質TV)信号の送信のために約19Mbit/sec(百万ビット毎秒)を提供する(MPEG2は、Moving Picture Expert Group (MPEG)−2 Systems Standard(ISO/IEC13818−1))。従って、6個のTVチャネルに対し約4個が、輻輳することなく単一の物理送信チャネル(PTC)で対応可能である。また、この伝送ストリーム内に、追加サービスを提供するための余裕帯域幅が残っている。実際に、MPEG2符号化及び(H.264又はVCIのような)Advanced Codec(符号器/復号器)技術の両方の改善により、PTCで更に多くの追加の予備容量が利用可能になってきている。
しかしながら、ATSC DTVシステムは、固定受信向けに設計されており、移動体環境では不十分である。この点に関し、既存のATSC DTVシステムとの下位互換性を維持しながら、移動体及びハンドヘルド(M/H)装置向けのATSC DTVシステムを開発することは大きな関心事である。特に、ATSC DTV移動体/ハンドヘルド(M/H)システムでは、移動体データ、例えばプログラム(例えばTV番組)は、ATSC PTCの上述のような予備帯域幅の一部を用いて送信される。これは、「タイム・スライシング」を可能にする。つまり、ハンドヘルド装置の受信機は、移動体データを受信しているときだけ起動していればよい。従って、受信機を他の時間にアイドルのままにし、それによりハンドヘルド装置のバッテリからの電力消費を低減することを可能にする。
ATSC DTV信号では、等化器がチャネル歪みを補償する場合に、受信機の等化器を収束するために、フィールド同期シーケンスがトレーニング・シーケンスとして用いられる。しかしながら、移動体環境では、チャネルは固定環境よりも動的である。従って、移動体受信機内の等化器は、動的なチャネルを追跡するために迅速に収束する必要がある。残念ながら、ATSC DTVフィールド同期シーケンスは、受信機の等化器ではあまり頻繁に生じないので、移動体環境で迅速に収束できない。特に、フィールド同期シーケンスは、1フィールド同期シーケンス毎フィールドの割合(24.2ミリ秒(ms))で生じる。データ・セグメント同期は1セグメント同期シーケンス毎データ・セグメント(77.3マイクロ秒(μs))の割合でより頻繁に生じるが、データ・セグメント同期は4個のシンボルしか有さない。従って、本発明の原理によると、移動体パケットは移動体データ及び追加移動体トレーニング情報を伝達する。
本発明の説明のための実施例では、Advanced Television Systems Committee Digital Television(ATSC DTV)送信機は、レガシーDTVチャネル及び移動体DTVチャネルを有するデジタル多重を送信する。移動体DTVチャネルは、移動体データ及び追加移動体トレーニング情報を有する移動体パケット内で伝達される。移動体パケットは207バイトを有し、2バイトはヘッダ情報であり、20バイトはリード・ソロモン(RS)パリティ情報であり、185バイトは移動体データ及び移動体トレーニング情報を伝達する。移動体トレーニング情報は、畳み込みインタリービングの後に追加トレーニング情報が連続的な位置に現れるように、移動体パケット内に挿入される。
本発明の説明のための実施例では、Advanced Television Systems Committee Digital Television(ATSC DTV)移動体装置又はハンドヘルド装置は、レガシーDTVチャネル及び移動体DTVチャネルを有するデジタル多重を受信する受信機を有する。移動体DTVチャネルは、移動体データ及び追加移動体トレーニング情報を有する移動体パケット内で伝達される。移動体パケットは207バイトを有し、2バイトはヘッダ情報であり、20バイトはリード・ソロモン(RS)パリティ情報であり、185バイトは移動体データ及び移動体トレーニング情報を伝達する。移動体トレーニング情報は、畳み込みインタリービングの後に追加トレーニング情報が連続的な位置に現れるように、移動体パケット内に挿入される。
上述の観点から及び詳細な説明を読むことにより明らかなように、他の実施例及び特徴も可能であり、それらが本発明の原理に包含されることが明らかである。
従来のATSC送信機を示す。 従来のATSC送信機を示す。 ATSC DTV信号のフォーマットを示す。 ATSC DTV信号のフォーマットを示す。 ATSC DTV信号のフォーマットを示す。 従来のATSC受信機を示す。 本発明の原理に従う移動体データ・パケットを示す。 本発明の原理に従う説明のための移動体データ・フィールドを示す。 本発明の原理に従う説明のための移動体フィールド同期を示す。 説明のための送信シーケンスを示す。 本発明の原理に従う送信機の説明のための実施例を示す。 本発明の原理に従う送信機の説明のための実施例を示す。 表1「バースト内に含まれるトレーニング・モード及び移動体スライスの数に応じたFECコード・ブロック内の移動体バーストのデータ容量」を示す。 パケット・インデックス及びバイト・インデックスに応じた移動体スライス内のトレーニング・データの位置を示す。 表2「バースト内に含まれるトレーニング・モード及び移動体スライスの数に応じた利用可能なデータ容量」を示す。 移動体制御チャネル情報を示す。 移動体制御チャネル情報を示す。 本発明の原理に従う送信機で用いられる説明のためのフローチャートを示す。 本発明の原理に従う装置の説明のための実施例を示す。 本発明の原理に従う受信機の説明のための実施例を示す。 本発明の原理に従う受信機で用いられる説明のためのフローチャートを示す。 本発明の原理に従う隣接するネットワークの同期を示す。 本発明の原理に従う隣接する変換器の同期を示す。 本発明の原理に従う受信機で用いられる説明のための別のフローチャートを示す。 本発明の原理に従うネットワークの同期を示す。 本発明の原理に従う受信機で用いられる説明のための別のフローチャートを示す。 インタリービング後のトレーニング・データがパケットに渡り4回パンクチャリングされる、トレーニングの別の方法を示す。 インタリービング後のトレーニング・データがパケットに渡り4回パンクチャリングされる、トレーニングの別の方法を示す。
本発明の概念以外の図中に示される要素はよく知られているので、詳細に記載されない。また、テレビ放送、受信機及びビデオ符号化は熟知されていることが想定されるので、本願明細書に詳細に記載されない。例えば、本発明の概念の他に、現在の提案されているTV規格、例えばNTSC(National Television Systems Committee)、PAL(Phase Alternation Lines)、SECAM(Sequential Couleur Avec Memoire)、ATSC(Advanced Television SystemsCommittee)、及びDVB(Digital Video Broadcasting)、DVB-T(Digital VideoBroadcasting-Terrestrial)(例えばETSI EN 300 744 Vl.4.1(2001-01)、Digital VideoBroadcasting(DVB)、Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television and the Chinese Digital Television System(GB) 20600-2006(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial/Handheld(DMB-T/H))が良く知られている。更に、ATSCブロードキャスト信号に関する情報は、ATSC規格、つまりDigital Television Standard(A/53), Revision C, Amendment No.1及びCorrigendum No.1を含む、Doc.A/53C;及びRecommended Practice: Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard(A/54)を参照のこと。同様に、本発明の概念の他に、送信の概念、例えば8レベル残留側帯波(8−VSB)、直交振幅変調(QAM)、直交周波数分割多重(OFDM)又は符号化OFDM(COFDM)及び受信器構成要素、例えば無線周波数(RF)フロント・エンド又は受信器部分、例えば低雑音部、チューナー及び復調器、相関器、漏れ積分器及び乗算器がよく知られていると想定される。同様に、本発明の概念以外に、トランスポート・ビット・ストリームを生成するフォーマット及び符号化方法(例えばMPEG(Moving Picture Expert Group)−2システム規格(ISO/IEC 13818−1))は良く知られており本願明細書に記載されない。また留意すべき点は、本発明の概念が例えば本願明細書に記載されない従来のプログラム技術を用い実施されてよいことである。最後に、図中の同様の符号は同様の構成要素を表す。
図1は、今日のATSC送信機を示す。該ATSC送信機の構成要素は知られており、本願明細書に記載されない(例えば、Advanced Television Standards Committee, ATSC Digital Television Standard, ATSC A/53E, April 2006を参照のこと)。MPEG2トランスポート・パケットのストリーム9は、ATSC DTVシステム内でデータ(例えば、ビデオ、オーディオ、プログラム及びシステム情報(PSIP))を伝達する。各MPEG2トランスポート・パケットは、187バイトのデータ及び同期バイトを有する。同期バイトはATSC送信機内で廃棄され、187バイトのペイロードは無作為データ抽出器10を通じてランダムに抽出され、(187、207)リード・ソロモン(R−S)符号器15を通じて符号化される。リード・ソロモン符号化の結果、各MPEG2パケットは20バイトのパリティでパディングされ、次に従来のインタリーバ20へ印加される。インタリーバ20は、2/3レート・トレリス符号器25にインタリーブされたデータを提供する。図2に、ATSCデジタル・テレビジョン規格(Digital Television Standard)、ATSC A/53E、2006年4月に規定されたインタリーバ20が示される。トレリス符号化信号は、次に同期マルチプレクサ30に印加される。同期マルチプレクサ30は、トレリス符号化データをデータ・セグメント同期28及びフィールド同期29と多重化し、ATSCデータ・セグメントを形成する。特に、ATSCシンボルは、データ・セグメント内で送信される。図3はATSCデータ・セグメントを示す。ATSCデータ・セグメントは、832個のシンボル、つまりデータ・セグメント同期用の4個のシンボル及び828個のデータ・シンボルを有する。図3から分かるように、データ・セグメント同期は、各データ・セグメントの先頭に挿入される。データ・セグメント同期は、バイナリの1001パターンを表す2値(バイナリ)の4シンボル・シーケンスである。複数のデータ・セグメント(313個のセグメント)は、ATSCデータ・フィールドを有し、全部で260,416個(832×313)のシンボルを有する。データ・フィールド内の最初のデータ・セグメントは、フィールド同期セグメントと称される。図4は、フィールド同期セグメントの構造を示す。図4では、各シンボルは1ビットのデータを表す(2値)。フィールド同期セグメント内で、データ・セグメント同期の直後に511ビットの疑似ランダム・シーケンス(PN511)が続く。PN511シーケンスの後に、3個の同一の63ビットの疑似ランダム・シーケンス(PN63)が続く。2番目のPN63シーケンスは、1つおきにデータ・フィールドが反転されている。ATSCデータ・フレーム内には、図5に示すように2個のデータ・フィールドがある。
纏めると、ATSC用のトランスポート・パケットは、同期バイトを含めて188バイトを有する。上述のように、同期バイトは取り除かれ、187バイトになる。次に、20バイトがリード・ソロモン誤り訂正のために追加され、パケット毎に207バイトを与える。全ビット数は1656ビットである。8値符号化はシンボル毎に3ビットを与えるので、2/3の符号化レートを有するトレリス符号化は、該全ビット数を2,484ビット又は828シンボルまで増大させる。データ・セグメント同期として知られる特定の波形は、このパケットの先頭に追加され、4個の通常のシンボル期間を占有する。全体の変更された送信ストリーム・パケットは、832シンボル期間又は10.76メガシンボル毎秒のシンボル・レートで合計時間77.3μ秒を占有する。この結果生じた新たなデータ・パケットは、データ・セグメントと称される。図1に戻ると、パイロット挿入35及びVSB変調器45の後に、アンテナ55を介してATSC DTV信号を送信するために、VSB変調されたシンボルは、アップコンバータ50を介してRF TVチャネルにアップコンバートされる。図1から分かるように、破線の形式で示されるように、任意的なプレ等化器40がATSC DTV信号を形成するときに用いられてもよい。
図6に示される既存のATSC受信機は、反転処理を実行し、受信したRF信号からMPEG2トランスポート・ストリーム(TS)を復元する。更に、局部発振器及びサンプリング・クロックを送信機内の局部発振器及びサンプリング・クロックと同期させるために、受信機内に搬送波復元及びタイミング復元回路が必要である。無線チャネルに導入された複数の経路に対抗するために、等化器も必要である。ダウンコンバータ65は、チューナを有し、(図示されない)等化器を有する。チューナは、チャネルを合わせ、アンテナ60を介してブロードキャスト信号を受信し、受信した信号をVSB復調器70に提供する。復調された信号は、トレリス復号化のためにトレリス復号器75に提供される。結果として生じたトレリス復号化信号は、デインタリーバ80へ印加される。デインタリーバ80は、送信機内のインタリーバ20と相補的な方法でトレリス復号化信号をデインタリービングする。デインタリーバ80からの出力信号は、リード・ソロモン(R−S)復号器85に印加される。リード・ソロモン(R−S)復号器85はパケット化されたデータのストリーム86を提供する。
前述のように、ATSC DTVシステムは、固定受信向けに設計されており、移動体環境では不十分である。この点に関し、既存のATSC DTVシステムとの下位互換性を維持しながら、移動体及びハンドヘルド(M/H)装置向けのATSC DTVシステムを開発することは大きな関心事である。従来知られているように、従来のMPEG2トランスポート・ストリーム内に、送信するのに十分なデータがないときには、ヌル・パケットが挿入される。つまり、前述のようにATSC DTV物理送信チャネルは予備帯域幅を有する。ヌル・パケットに関し、従来のATSC受信機は任意の受信したヌル・パケットを廃棄する。従って、移動体及びハンドヘルド(M/H)装置向けのATSC DTVシステムでは、ヌル・パケットは、移動体データ・チャネルとして用いることができ、依然として従来のATSC DTVシステムと下位互換性を維持している。特に、ATSC DTV移動体/ハンドヘルド(M/H)システムでは、移動体データ、例えばプログラム(例えばTV番組)は、ATSC DTV PTCの予備帯域幅の一部を用いて送信される。これは、「タイム・スライシング」を可能にする。つまり、ハンドヘルド装置の受信機は、移動体データを受信しているときだけ起動していればよい。従って、受信機を他の時間にアイドルのままにし、それによりハンドヘルド装置のバッテリからの電力消費を低減することを可能にする。留意すべき点は、ヌル・パケットの代わりに、特定のパケット識別子(PID)を有するパケット用いて移動体データを伝達してもよい。これにより、従来の受信機は該特定のPIDを有するパケットを無視するだろう。
残念ながら、既存のATSC DTVシステムは、タイム・スライシングのために必要なシグナリング機構が欠けている。従って及び本発明の原理により、信号は一連のフィールドを有する。各フィールドは、同期部分及びデータ部分を有する。送信機は、そのフィールドのデータ部分内の移動体データの存在を識別するのに用いられるフィールドの同期部分に疑似雑音(PN)シーケンスを挿入し、信号を送信する。相補的な方法で、受信機は、該信号を受信し、受信した信号の同期部分内にPNシーケンスを検出すると、受信した信号のフィールドのデータ部分内に移動体データがあるか否かを決定する。
更に、ATSC DTV信号では、等化器がチャネル歪みを補償する場合に、受信機の等化器を収束するために、フィールド同期シーケンスがトレーニング・シーケンスとして用いられる。しかしながら、移動体環境では、チャネルは固定環境よりも動的である。従って、移動体受信機内の等化器は、動的なチャネルを追跡するために迅速に収束する必要がある。残念ながら、ATSC DTVフィールド同期シーケンスは、受信機の等化器ではあまり頻繁に生じないので、移動体環境で迅速に収束できない。特に、フィールド同期シーケンスは、1フィールド同期シーケンス毎フィールド(24.2ミリ秒(ms))の割合で生じる。データ・セグメント同期は1セグメント同期シーケンス毎データ・セグメント(77.3マイクロ秒(μs))の割合でより頻繁に生じるが、データ・セグメント同期は4個のシンボルしか有さない。従って、本発明の原理によると、移動体パケットは移動体データ及び追加移動体トレーニング情報を伝達する。
移動体パケットは、図7に示す構造を有するMPEG2トランスポート・パケットである。移動体パケット250は、2バイトのヘッダ(251)、移動体データ及び移動体トレーニング・シーケンスを伝達する185バイト(252)及び20バイトのR−Sパリティ情報(253)を有する。タイム・スライシングを実現するために、移動体パケットは、本願明細書で移動体バーストとも表されるデータ・バースト内で送信される。移動体バーストの基本部は、移動体スライスと称される52個の移動体パケットである。移動体バーストは、N個の移動体スライス(ここで、N>1)を有する。移動体バーストの先頭は、データ・フィールドの先頭に揃っている。移動体データを伝達するデータ・フィールドは、本願明細書で移動体データ・フィールド又は移動体フィールドとも表される。図8に説明のための移動体データ・フィールド100を示す。図5のATSCデータ・フィールドは、ここで、移動体フィールド同期101及び多数の移動体スライスを有するよう変更され、データ・フィールドの先頭に揃えられている。従って、移動体データ・フィールドは、移動体データ部分と、移動体データ部分がフィールド全体を占めない場合にはATSCレガシー・データ部分とを有する。図8から分かるように、2個の説明のための移動体スライスが、移動体データ・フィールドの移動体データ部分内にある。つまりN=2である。第1の移動体スライスは、移動体スライス103である。移動体スライス103は、52個の移動体パケット(移動体データ・セグメント)を有し、4.02msの時間を有する第1の移動体スライス103では、制御チャネル情報(以下に詳細に説明する)は部分109内に含まれる。移動体スライス103に続き、別の移動体スライス106がある。留意すべき点は、本例では、移動体トレーニング・データは、第1の移動体スライスの後の移動体スライス内に現れることである。これは、第2の移動体スライス106の移動体トレーニング・データ部分108により示される。以下に詳細に説明するように、移動体トレーニング・データは、受信機による迅速な識別を実現する移動体スライスの同一の部分内に現れる。移動体データが移動体フィールド全体を占有しない場合、レガシーATSCデータは、移動体フィールドの残りの部分内(前述のATSCデータ・セグメント内)で送信されてよい。これは、図8に、移動体データ・フィールドの残りの部分107により示される。
本発明の原理によると、移動体フィールド同期101は、受信機がATSC DTV M/Hシステム内で移動体データの存在を迅速に識別することを可能にする。図9を参照すると、移動体フィールド同期101は、前述のATSCフィールド同期を有する。ATSCフィールド同期は、VSBモード・フィールドの直後の予約シンボル・フィールドの先頭にPN63シーケンス102を挿入することにより変更されている。従って、ここで、受信機は、フィールド同期セグメントの予約部分内のPN63シーケンスの存在により、移動体データの存在を迅速に決定できる。例えば、フィールド同期セグメントの予約部分内のPN63シーケンスの存在は、移動体バーストの開始を表す。他の変形例も可能である。例えば、PNシーケンスの符号、例えば正符号が、移動体バーストの開始の表示として用いられてもよい。従って、更にシグナリングをすることなく、ここで、移動体受信機は移動体データの存在を迅速に識別できる。物理層シグナリングの別の例では、予約フィールド内にカウンタが埋め込まれ、移動体バーストが該カウンタにより示された数のデータ・フィールドの後に現れることを示す。例えば、カウンタ値が3に等しい場合、3個のデータ・フィールドの後に少なくとも1つの移動体スライスが現れることを意味する。カウンタ値が0に等しい場合、現在のデータ・フィールドが少なくとも1つの移動体スライスを有することを意味する。受信機は移動体バーストのタイミングを明確に識別できるので、受信機は、省電力モードと受信モードとの間の切り替えをスケジューリングし、電力消費を低減しうる。複数の移動体チャネルの識別及び調整は、制御チャネル情報(以下に詳細に説明する)により達成される。
ここで、移動体パケットの送信に関して以下の点に留意すべきである。トレーニング・データ以外の移動体データも、FECブロック内の符号化された前方誤り訂正(FEC)である。説明のため、低密度パリティ検査(LDPC)符号が用いられる。特に、ETSI EN302.307 v.1.1.2、Digital Video Broadcasting(DVB);Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applicationsに規定された短いブロック長符号が用いられる。この短いブロック長は、16,200ビット長又は2025バイトである。185バイトのペイロードを有する移動体パケットに関し、11個の移動体パケットが各FECブロック内にあり、各移動体バースト内に整数個のFECブロックがある。
図10を参照すると、ATSC DTV移動体システム内で、移動体バーストは、M個のデータ・フィール毎に送信される。ここで、Mは、システム内で設定され、タイム・スライシングを用いることにより移動体/ハンドヘルド装置の電力消費を低減するのに十分な大きさである。説明のために、N=2及びM=4とする。従って、各移動体バースト内に2個の移動体スライスがあり、4データ・フィールド毎に1つの移動体バーストがある。これは図10に示される。図10は、送信されたデータ・フィールドのシーケンスを示す。データ・フィールド202は、移動体データ・フィールドであり、移動体バースト(MB)201を伝達する。従って、データ・フィールド202は図8に示された構造を有する。データ・フィールド203は、レガシー・データ・フィールドである。図10から分かるように、次の移動体バーストは、データ・フィールド204内で生じる。この例を続けると、4個のデータ・フィールドの時間は24.2ms×4=96.8msである。従って、移動体装置の受信機が起動に必要な時間量は、少なくとも(24.2×2×52)/573=8.04msである。これは、結果として、8.04/96.8≒8.30%の移動体装置内のデューティ・サイクルを生じる。デューティ・サイクルの時間は、他の受信機の処理に起因して増大しうる。例えば、1移動体スライスの時間が受信機のデインタリーバをクリアするために必要な場合、移動体装置の受信機が起動するために必要な時間量は、(24.2×2×52)/313≒12.06msであり、結果として12.06/96.8≒12.46%のデューティ・サイクルを有する。本例では、移動体データ及びトレーニングのための生データ・レートは、52×2×207×8ビット/96.8ms=1.78Mビット/秒である。従って、本例では、受信機は、データ・フィールド202の後の3個のデータ・フィールドの間及びデータ・フィールド202の部分206の間に低電力にされうる。受信機が低電力にされるこの時間は、アイドル時間とも表され、図10に説明のためアイドル時間207として示される。
図11及び図12を参照すると、本発明の原理に従うATSC DTV移動体送信機の説明のための実施例が示される。本発明の概念に関連する部分のみが示される。ASTC DTV移動体送信機は、プロセッサに基づくシステムであり、図11内の破線の形式で示すプロセッサ140及びメモリ145により表現される1又は複数のプロセッサ及び関連するメモリを有する。本例では、コンピュータ・プログラム又はソフトウェアは、プロセッサ140による実行のためにメモリ145内に格納され、移動体FEC符号器120を実施する。プロセッサ140は、1又は複数のストアド・プログラム制御プロセッサを表し、送信機能に専用である必要はない。例えば、プロセッサ140はATSC DTV送信機以外の機能を制御してもよい。メモリ145は、任意の記憶装置、例えばランダム・アクセス・メモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)等を表し、送信機の内部及び/又は外部にあってよく、必要に応じて揮発性及び/又は不揮発性である。
図11に示される要素は、マルチプレクサ115、移動体前方誤り訂正(FEC)符号器120、マルチプレクサ125、移動体トレーニング挿入器130、移動体トレーニング生成器135、データ無作為抽出器10、移動体パケット・フィルタ110、全地球測位位置システム(GPS)受信機235及びGPSアンテナ230を有する。GPS受信機235は、GPS信号をGPSアンテナ230から受信し、ATSC DTV移動体信号を送信するときに送信機内で用いられる時間同期情報を提供する。マルチプレクサ125は、レガシーATSCパケット又は移動体パケット・ヘッダのみを有する空の移動体パケットのいずれかのパケットを提供する。これらの空の移動体パケットは、移動体データを伝達するために使用されるヌル・パケットである。ヌル・パケットは、MPEG2で定められたフォーマットに従う。上述の移動体フィールド同期シグナリングの助けにより、ATSC DTV移動体受信機は移動体パケットを識別できる。このパケット・データは、図1に関連して前述したようなレガシーATSCパケット又は移動体パケットの単なるヘッダのいずれかであり、データ無作為抽出器10によりランダムに抽出される。結果として生じたデータ・ストリームは、移動体パケット・フィルタ110へ印加される。mux115は、移動体パケット内で伝達される移動体データを提供する。図11に示されるように、この移動体データは、移動体制御チャネル情報(以下に詳細に説明される)又は移動体チャネル・データ自体(例えば、ビデオ、オーディオ等のプログラム・データ)を有する。移動体データは、移動体FEC符号器120に提供される。移動体FEC符号器120は、移動体チャネルのダイナミクスを与えられた追加の誤り保護を提供し、FEC符号化移動体データを移動体トレーニング挿入器130に提供する。
前述のように、FEC符号器120は、LDPC符号及びETSI EN302 307、v.1.1.2に定められた短いブロック長を用いる。FEC符号器120はデータを、FECブロックに分解し、11個の移動体パケットが各FECブロック内にある。11個の可能な符号レート、つまり1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9がある。例えば、レート1/4のFECブロックは506バイトの移動体データを有し、レート1/2のFECブロックは1012バイトの移動体データを有する。図13の表1は、N個の移動体スライスに含まれるFEC符号ブロックの数を、2乃至6のNの値の5個の異なるトレーニング・モード(以下に詳細に説明する)について示す。例えば、N=2では、9個のFECブロックが移動体データ・フィールドの2個の移動体スライス内で伝達される。
FEC符号化に関し、LDPC符号ブロックの符号化ビットのパンクチャリング又は繰り返しについて以下の点を更に留意すべきである。N個の移動体スライスでは、移動体情報のために用いられる移動体パケットの数は、Nとして表され、LDPC符号ブロックの数はNldpcとして表され、トレーニング・モードはTmodeとして表される。更に、次の関数が定められる:
f(Tmode)=1 if Tmode>0、及びf(Tmode)=0 if Tmode=0。
これを考慮して、LDPC符号ブロックの符号化ビットのパンクチャリング又は繰り返しの規則は以下の通りである。
(1)x=N×185×8−[Tmode×207×8+f(Tmode)×48]×(N−1)−Nldpc×16200ビット
(2)x>0ならば、LDPC符号化ビットは繰り返される。x個のビットがNldpc個の符号ブロックの間に一様に分散される。y=floor(x/Nldpc)、M=x−y×Nldpcとする。M個の符号ブロックのそれぞれについて、繰り返されるビットの数は(y+1)である。(Nldpc−M)個の残りの符号ブロックのそれぞれについて、繰り返されるビットの数はyである。
(3)LDPC符号ブロックを[C,C,...,C16199]と表す。この符号ブロックに対して繰り返されるビットの数がwの場合、符号ブロックは繰り返しの後に[C,C,...,C16199,C,C,C]である。
(4)x<0ならば、LDPC符号化ビットはパンクチャリングされる。|x|個のビットがNldpc個の符号ブロックの間に一様にパンクチャリングされる。y=floor(|x|/Nldpc)、M=|x|−y×Nldpcとする。最初のM個の符号ブロックのそれぞれについて、パンクチャリングされるビットの数は(y+1)である。(Nldpc−M)個の残りの符号ブロックのそれぞれについて、繰り返されるビットの数はyである。
(5)LDPC符号ブロックを[C,C,...,C16199]と表す。この符号ブロックに対してパンクチャリングされるビットの数がwの場合、符号ブロックはパンクチャリングの後に[C,C,...,C16199−w]である。
以下に説明するように、留意すべきは、Tmode>0では、畳み込みインタリービングの後に連続するトレーニング・シーケンスがあることである。トレリス符号器の出力で知られているトレーニング・シンボルを生成するために、トレリス符号器は、各連続するトレーニング・シーケンスの先頭で知られている状態にリセットされる必要がある。この目的のため、12トレリス符号器を知られている状態にリセットするために48ビットが用いられる。これは、上述の規則1で数xの計算に用いられる48ビットである。トレリスのリセット動作は、トレリス・リセット・ビットを有するパケットに対してパリティ・ビットの再計算を要求する。
移動体トレーニング挿入器130は、移動体トレーニング・データをデータ・ストリームに挿入する。挿入される移動体トレーニング・データは、移動体トレーニング生成器135により供給される。移動体トレーニング生成器135は、トレーニング・モード(以下に説明する)を設定する信号129により制御される。結果として生じたデータ・ストリーム、つまり移動体チャネル・データ、移動体制御チャネル、移動体トレーニング・データは、移動体パケット・フィルタ110へ印加される。移動体パケット・フィルタ110は、レガシーATSCデータを単に通過させるが、空の移動体パケットが受信されたときは該空の移動体パケットを移動体データで満たす。ATSCレガシー・パケット及び移動体パケットの結果として生じたデータ・ストリームは、信号111を介して提供される。
上述のように、移動体パケットは、プログラムのビデオ及びオーディオ成分のような移動体チャネル・データを伝達するだけではない。移動体パケットは、移動体トレーニング・データも伝達し、移動体通信環境内の受信機内の等化器応答を向上させる。しかしながら、単に更なるトレーニング情報を追加するだけではない。全てのトレーニング・データを可能な限り迅速に受信機にアクセス可能にすることが望ましい。従って、受信機は、移動体パケット内の離れた場所に又は多数の大きく離れた移動体パケット内に分散したトレーニング・データを集める必要はない。従って、本発明の原理によると、移動体トレーニング挿入器130により挿入される移動体データは、送信機のインタリーバ20(図1に既に示された)の影響を考慮した方法で挿入される。換言すると、移動体トレーニング・データは、インタリービングの後に移動体トレーニング・データが連続的な位置に現れるように、移動体パケット内の位置に挿入される。例えば、N=2とする。トレーニング・データは、インタリービング処理の前に図14に示されるように(52)(2)=104個の移動体パケット内に現れるよう挿入される。図14の横軸は移動体パケット内のバイト・インデックスを表し、縦軸は移動体バースト内の移動体パケットのインデックスを表す。留意すべき点は、両軸が0から始まることである。1つの黒点はトレーニング・バイトを表す。図14に示されるように移動体トレーニング・データを移動体パケットに挿入した結果として、インタリーバ20により実行されたインタリービング処理は、これらのトレーニング・バイトを移動体バースト内のパケット・インデックス54、55、56及び57を有する連続するパケットに出現させる。
特に、本発明の原理によると、移動体トレーニング・バイトは、インタリービングの後にこれらのトレーニング・バイトが以下の5個の可能なインデックスのセット(又はモード)の中で移動体バースト内のパケット・インデックスを有するパケット内に出現するように、移動体パケット内に挿入される。
モード0:空のセット。つまり如何なるトレーニング・データもない。
モード1:{y|x+52n,x∈{54},n=0,1,...,N−2}
モード2:{y|x+52n,x∈{54,55},n=0,1,...,N−2}
モード3:{y|x+52n,x∈{54,55,56},n=0,1,...,N−2}
モード4:{y|x+52n,x∈{54,55,56,57},n=0,1,...,N−2}
モードは、プロセッサ140により信号129を介して設定される。例えば、図14に示されるモード4では、N=2で、移動体パケット54、55、56、57が移動体トレーニング・データ(つまり、移動体データ・フィールドの4個の移動体データ・セグメントであり、図8の部分108により表される)を伝達する。従って、対応する受信機は、移動体トレーニング・データを迅速に発見し用いることができる。移動体トレーニング・データは移動体バースト内の空間を占める。図15の表2は、Nが2乃至6の値について異なるトレーニング・モードで移動体データのために利用可能なパケット数を示す。表2から分かることは、(上述の)FECブロッキングのために、移動体バースト内の幾つかの未使用パケットがありうることである。特に、整数個のFECブロックが移動体バースト内に生じ、11個の移動体パケットが1個のFECブロック内にある。ここで、N=2及びトレーニング・モード4を検討する。表2は、期待されるような100個のパケットではなく、99個のパケットがデータを伝達するために利用可能であることを示す。これは、FECブロッキング、つまり99個のパケットは9個のFECブロックを表し、各FECブロックは11個のパケットを伝達するためである。図14は、最も多くのトレーニング・データを伝達するトレーニング・モード4を示す。残りのトレーニング・モードは、図14に示されたトレーニング・バイトの一部を用いるので、図14に示されたパターンの直接的な変形である。
移動体トレーニング生成器135では、移動体トレーニング・バイトは、線形帰還シフト・レジスタ(LFSR)を用いて、生成器多項式G(x)=x13+x+x+x+1及び初期条件0x1FFFにより生成される。シフト・レジスタの出力ビットは、バイトにグループ化される。ここで最初のビットはMSB(最上位ビット)である。上述のように、トレリス符号器の出力で知られているトレーニング・シンボルを生成するために、図12のトレリス符号器25は、各連続するトレーニング・シーケンスの先頭で知られている状態にリセットされる必要がある。この目的のため、12トレリス符号器を知られている状態にリセットするために48ビットが用いられる。
図12を参照し、ATSC DTV移動体送信機の説明を続ける。図12に示された要素は、R−S符号器15、インタリーバ20、トレリス符号器25、同期マルチプレクサ30、パイロット挿入器35、プレ等化器40、VSB変調器45、アップコンバータ50及びアンテナ55を有する。これら全ての要素は前述の通り動作する。更に、セレクタ要素170が存在する。セレクタ要素170は、信号174の制御下で(例えばプロセッサ140を介して)、ATSCフィールド同期29(レガシーATSCデータのみが送信されている場合)及び移動体フィールド同期101(図7、8、9及び10に関して上述したように移動体フィールドが送信されている場合)の間で何れかを選択する。選択されたフィールド同期171は、データ・フィールドを形成するときに用いるため同期マルチプレクサ30に提供される。プロセッサ140は、移動体バースト内の移動体スライスの数であるNの値、及び移動体バーストの発生頻度であるMの値に応じて、つまりM個のデータ・フィールド毎に送信機の動作を制御する。
上述のように、移動体制御チャネル情報は、受信機による使用のために移動体バーストの最初の移動体スライス内で送信される。移動体制御チャネル情報を伝達する移動体スライスの部分は、本願明細書では移動体制御チャネルと表され、移動体バーストの最初の移動体スライス内の最初のFECブロックである。最初の移動体スライス、従って移動体制御チャネルの存在は、前述の移動体フィールド同期セグメントの存在により識別される。最初のFECブロックは、1/4の符号化レートで符号化される。留意すべき点は、移動体制御チャネルは、最初のFECブロックである必要はなく、単に知られているFEC及びトレーニング特性で知られている時間に送信される必要があるだけである。移動体制御チャネル情報は、図16及び17に示されたような多数の表を有する。
図16の表270は、移動体制御チャネル・フィールド・プロパティ・テーブルであり、6個のフィールド、つまり「フィールド数」フィールド、「FECレート」フィールド、「トレーニング・モード」フィールド、「MB ID」フィールド、「FECブロック」フィールド及び「予約」フィールドを有する。「フィールド数」フィールドは、8ビットの長さであり、0からM−1までの値を有する。ここでMは整数である。「フィールド数」フィールドは、移動体バーストがどれだけ頻繁に生じるかを定める。つまり、M個のフィールド毎に1個の移動体バーストである。従って、受信機は、低電力動作モードを決定するときに用いるために、受信機の空き時間を決定する目的で(例えば、図10に関する空き時間計算を参照のこと)、どれだけ頻繁に移動体バーストが発生するかを迅速に決定できる。「FECレート」フィールドは、4ビットの長さであり、受信機に移動体バースト内のFECブロック(上述のような、1/4の符号化レートで符号化される最初のFECブロックを除く)のために用いられた符号化レートを知らせる。「トレーニング・モード」フィールドは、4ビットの長さであり、受信機のために移動体バースト内のトレーニング・モードを指定する。「MB ID」フィールドは、6ビットの長さであり、この特定の移動体バーストの識別(ID)番号を提供し、複数のフィールドを有しうる。これは、受信機が特定の移動体バーストを識別することを可能にする。「FECブロック」フィールドは、5ビットの長さであり、移動体バースト内に何個のFECブロックがあるかを受信機に知らせる。結果として、受信機は、何個のデータ・フィールドが移動体バースト構成するかを決定しうる。「予約」フィールドは、5ビットの長さであり、更なる使用のために予約されている。この6個のフィールドのデータ・ブロックは、0xFFFFFFFFエントリで終了する。
図16の表275は、移動体制御チャネル・フィールド・プロパティ・テーブルであり、2個のフィールド、つまり「移動体Ch ID」フィールド及び「MB ID」フィールドを有する。「移動体Ch ID」フィールドは、16ビットの長さであり、移動体チャネル番号を識別する。「MB ID」フィールドは、6ビットの長さであり、特定の移動体バーストを識別し、複数のフィールドを有しうる。従って、2つのフィールドは、共に、移動体バーストを移動体チャネルにマッピングする。このテーブルは、移動体チャネル及び受信機に関連付けられた移動体バーストに関する情報を提供するエントリ(又は対)のリストを有してよい。0xFFFFFFの移動体チャネル識別子及びMB IDの対は、リストの終わりを示す。パラメータは、最も近いバイト境界までパディングされる。
図17の表280は、変換器テーブルであり、3個のフィールド、つまり「物理RF Ch」フィールド、「フィールド・オフセット」フィールド及び「予約」フィールドを有する。「物理RF Ch」フィールドは、6ビットの長さであり、変換器(関連する局)(以下に更に詳細に説明する)の無線周波数(RF)チャネルである。「フィールド・オフセット」フィールドは、6ビットの長さであり、関連する局が現在のチャネルからの送信のときに遅延させられるフィールド数である。「予約」フィールドは、4ビットの長さであり、更なる使用のために予約されている。このテーブルは、受信機に利用可能な同一のネットワーク変換器に関する情報を提供するエントリのリストを有してよい。0xFFの値はリストを終了させる。
図17の表285は、ネットワーク・テーブルであり、3個のフィールド、つまり「物理RF Ch」フィールド、「制御Chオフセット」フィールド及び「予約」フィールドを有する。「物理RF Ch」フィールドは、6ビットの長さであり、ネットワーク局(関連する局)(以下に更に詳細に説明する)の無線周波数(RF)チャネルである。「制御Chオフセット」フィールドは、6ビットの長さであり、関連する局が現在のチャネルからの送信のときに遅延させられるフィールド数である。「制御Chオフセット」フィールドは、可変であり、同一のプログラムを伝達する隣接ネットワーク・チャネル間のホッピングを可能にする。「予約」フィールドは、4ビットの長さであり、更なる使用のために予約されている。このテーブルは、隣接する同一のネットワークのサービス領域に関する情報を提供するエントリのリストを有してよい。従って、通信事業者は制御チャネル内にオフセットを有し、プログラムを受信不良地域内のサービス領域間でホッピングさせうる。0xFFの値はリストを終了させる。
図18を参照すると、ATSC DTV移動体送信機内で用いられる説明のためのフローチャートが示される。段階205で、プロセッサ140は、GPS受信機235からのGPS情報236を用いて送信を同期させる。特に、同期は、毎秒1パルスのGPSパルスが送信機における移動体データのフレーミングの基準として用いられる場合、GPSタイミングの使用により簡単に達成される。結果として、ATSC DTV移動体送信機は、他の関連する局、例えば同一のプログラムを再放送している変換器に同期して送信でき、移動体の受信が粗悪である傾向があった領域内で又は隣接するサービス領域内のネットワーク局に対してより良好な受信可能範囲を提供しうる。段階210で、プロセッサ140は、移動体バーストがMの値に応じて送信のためにスケジューリングされるかを決定する。移動体バーストが送信のためにスケジューリングされる場合、段階215で、移動体バーストの最初の移動体フィールドの識別のために移動体移動体フィールド同期が最初の移動体データ・フィールドに(例えば、図12の174及びセレクタ170信号を介して)挿入されている場合、プロセッサ140は、移動体バーストの形成を上述のように制御し、1又は複数の移動体データ・フィールドを提供する。上述のように、この移動体フィールド同期は、多数の方法のうちの如何なる方法で実施されてもよい。例えば、特定の符号のPN63シーケンス、カウンタ等である。留意すべき点は、本発明の原理によると、移動体バーストが1個より多い移動体フィールドを有する場合、段階215で、プロセッサ140は、変更した移動体フィールド同期を挿入し、他の移動体フィールドに対して移動体フィールドが移動体バーストの一部であることを示し、移動体制御情報を該移動体フィールド内で伝達させないことである。しかしながら、移動体バーストがスケジューリングされない場合、プロセッサ140は、ATSC信号の形成を制御する。この制御は、段階220で(例えば、図12の信号174及びセレクタ170を介して)ATSCフィールド同期を挿入することを含む。更に留意すべき点は、本発明の原理によると、プロセッサ140は、段階220で、変更されたATSCフィールド同期を挿入しうることである。段階220では、レガシー・データのみが現行のデータ・フィールド内で伝達されることを示すため、データは予約フィールドにも挿入される。
図19を参照すると、本発明の原理に従う装置300の説明のための別の実施例が示される。装置300は、ハンドヘルド、移動体又は静止に拘わらず、如何なるプロセッサに基づくプラットフォームも表す。例えば、PC、サーバ、セットトップ・ボックス、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、携帯電話、携帯型デジタル・テレビジョン(DTV)、DTV等である。ここで、装置300は、メモリ(図示しない)と関連付けられた1又は複数のプロセッサを有する。装置300は、受信機305及びディスプレイ390を有する。受信機305は、放送信号304を(例えば、アンテナ(図示しない)を介して)受信し、放送信号304から復元するために処理し、例えばビデオ信号に含まれるビデオ・コンテンツを閲覧するためのディスプレイ390に印加する。
受信機305について説明する。図20は、本発明の原理に従う説明のための受信機305の一部を示す。本発明の概念に関連する部分のみが示される。受信機305は、プロセッサに基づくシステムであり、図20内の破線の形式で示すプロセッサ190及びメモリ195により表現される1又は複数のプロセッサ及び関連するメモリを有する。本例では、コンピュータ・プログラム又はソフトウェアは、プロセッサ190による実行のためにメモリ195内に格納され、移動体フィールド検出器155を実施する。プロセッサ190は、1又は複数のストアド・プログラム制御プロセッサを表し、受信機能に専用である必要はない。例えば、プロセッサ190は受信機以外の機能を制御してもよい。メモリ195は、如何なる記憶装置、例えばランダム・アクセス・メモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)等を表し、受信機305の内部及び/又は外部にあってよく、必要に応じて揮発性及び/又は不揮発性である。
受信機305は、アンテナ60及び受信機部185を有する。受信機部185は、ダウンコンバータ65、トレリス復号器75、デインタリーバ80、R−S復号器85を有する。これらの要素は、以下に説明される以外に、図6に関連して前述したように動作する。本発明の原理によると、受信機部185は、VSB復調器150、移動体フィールド検出器155、移動体トレーニング抽出要素160、移動体FEC検出器165、移動体制御チャネル・メモリ175、移動体データ・バッファ260及び移動体データ・バッファ265を更に有する。留意すべき点は、図中に示されるシグナリング経路は、例えばアドレス・バス、データ・バス及び制御バスのシグナリングを代表するものであり、簡単のため詳細を示さない。受信機部185の電力消費は、例えばプロセッサ190からの信号184を介して制御される。例えば、受信機部185は、如何なる移動体データも受信されていない間に低電力にされる。受信機部185が起動される瞬間を考えると、ダウンコンバータ65は、ATSCレガシー・プログラムと移動体プログラムの両方を伝達するチャネルに合わせられ、受信した信号をVSB復調器150に提供する。VSB復調器150は図6のVSB復調器70と同様であるが、VSB復調器150が通信チャネル内の変化を追跡するために移動体トレーニング・データを用いる点が異なる。VSB復調器150は、受信した信号を復調し、復調した信号をトレリス復号器75及び移動体フィールド検出器155に提供する。移動体フィールド検出器155は、上述の移動体フィールド同期を捜し、例えば受信したフィールド同期セグメントを移動体フィールド同期セグメントの知られている値に相関させる。受信した移動体データ・フィールド内の移動体データの存在を示す移動体フィールド同期を検出すると、移動体フィールド同期検出器は、例えばプロセッサ190により装置300の動作を制御するために用いるために、移動体バーストの検出した信号156を提供する。トレリス復号器75は、復調されたデータを復号し、トレリス復号化データをデインタリーバ80に提供する。デインタリーバ80は、結果として生じたデータ・ストリームを前述の送信機のインタリーバ20(図2を参照)と相補的な方法でデインタリービングする。デインタリービングされたデータは、リード・ソロモン復号化のためにR−S復号器85に印加される。結果として生じた出力信号は、移動体トレーニング抽出要素160に印加される。移動体トレーニング抽出要素160は、データ・ストリームから予め挿入されているトレーニング・データを除去する。結果として生じたデータ・ストリームは、移動体FEC検出器165に供給される。移動体FEC検出器165は、結果として生じたデータ・ストリームをLDPC復号化し、出力データ166を提供する。この出力データは、例えば移動体データ・バッファ260及び/又は265内に格納されてよい。この移動体データは、選択されたチャネルのプログラム・データ、例えば現在のプログラムのオーディオ及ビデオ、例えば「ATSC Standard: Program and System Information Protocol for Terrestrial Broadcast and Cable」、DocA/65に規定された方法と同様にフォーマットされた現在のチャネルの番組案内情報を有する。
図21を参照すると、装置300内で用いられる説明のためのフローチャートが示される。段階405で、装置300(例えば、プロセッサ190)は、移動体同期フィールドを捜すことにより、移動体信号を取得しようとする。これは、最初にチャネルに合わせるとき、同期が失われた場合、又は(電力設定モードに従って)起動時に実行される段階である。本願明細書では、用語「電力モード」は、例えば装置300の一部が節約した電力使用量に低下される電力管理機能を実行することを表す。移動体同期フィールドが検出されない場合、段階425で、装置300は電力モードが設定されたかを調べる。電力モードが予め設定されている場合、同期が失われ、段階430で、装置300は電力モードを再設定する。例えば、図20の受信機部185は起動され保たれる。いずれにしても、段階405で、装置300は移動体フィールドを捜し続ける。しかしながら、(例えば、移動体フィールド検出器155を介して)移動体同期フィールドが検出されると、装置300は、段階405で移動体制御チャネルを復元し、段階410で移動体制御チャネル・メモリ175に記憶する。上述のように、本例では、移動体制御チャネルは、移動体バーストの最初のFECブロック内にある。(信号176を介して)メモリ175内に格納された移動体制御チャネル情報から、装置300は、段階415でトレーニング・モードを決定し、該トレーニング・モードをVSB復調器150に信号172を介して提供する。従って、VSB復調器150は、等化器(示されない)を収束するときに用いるために、移動体トレーニング・データを伝達する移動体パケットの数及びそれらの移動体フィールド内の位置に設定される。更に、段階420で、装置300は、N及びMの値、つまり何個の移動体スライス他移動体バースト内にあるか(これはメモリ175内に格納された「FECブロック」フィールドの値から導出される)、及び移動体バーストがATSC DTV移動体信号内でどれ位の頻度で生じるか(これはメモリ175内に格納された「フィールド数」フィールドの値から導出される)を決定することにより電力モードを設定する。結果として、装置300は、省電力モードに入るか、予め設定された電力モードを更新し、図10に関して前述されたように移動体バーストが受信されることが期待される期間中に受信機部185が低電力になるようにする。この省電力モードは、チャネルが変更されるか、同期の損失がないか、又は装置のユーザによる介入等まで存続する。
前述のように、ATSC DTV移動体送信機は、他の関連する局に送信を同期させるためにGPS受信機を用いることができる。実際に、移動体/ハンドヘルド放送の間で直交時間及び/又は周波数の関係を保証することにより、更なる受信可能範囲の利益が得られる。図22に一例を示す。図22では、ネットワークFは、概して市Aと関連付けられたサービス領域605を有する(RFチャネルと関連付けられた)チャネル3で送信する、関連するATSC DTV移動体送信機を有する。更に、ネットワークFは、概して市Bと関連付けられたサービス領域610へ同一のプログラムを提供する(RFチャネルと関連付けられた)チャネル7で送信する、関連するATSC DTV移動体送信機を有する。同様に、ネットワークGは、市Aにチャネル5でプログラムを、市Bにチャネル9で同一のプログラムを提供する。図22に示すように、サービス領域605及びサービス領域610は重なり合っており、この結果、重なり合ったサービス領域609を生じている。重なり合ったサービス領域609では、移動体受信機は、送信を同期することにより、チャネル3及び7の両方からの放送をネットワークAで同時に受信することが可能である。
従って、本発明の原理によると、隣接するサービス領域内で、各送信機は、移動体データ・ブロードキャストの時間をずらし、重なり合ったサービス領域内で両サービス領域からのデータ/プログラムを取得する機会を移動体受信機に与える。これは図22に示される。図22では、送信機からのCh7の移動体バーストは、時間遅延611だけずらされている。これは、移動体バースト606により説明される。移動体バースト606は、Ch3の送信機からの移動体バースト601から固定時間遅延611の後に生じる。同様の説明のための遅延は、ネットワークGの隣接するサービス領域についても示される(例えば、Ch9の移動体バースト607はCh5の移動体バースト602に対して遅延されている)。
従って、移動体受信機が例えばネットワークAからサービス領域605内でプログラムを受信しているとき、実際にはネットワークAでは、移動体受信機がサービス領域605からサービス領域610へ重なり合ったサービス領域609を通って移動するとき、移動体受信機をサービス領域610にサービスを提供する送信機にハンドオフすることが可能である。同様に、移動体受信機がサービス領域610からサービス領域605へ重なり合ったサービス領域609を通って移動するとき、サービス領域610にサービスを提供している送信機は、移動体受信機をサービス領域605にサービスを提供している送信機にハンドオフできる。
本手法の主な利点は、移動体受信機が1つの復調器のみしか必要としないことである。移動体受信機は、メイン・プログラムの「空き時間」内にRFチャネル間をジャンプ又はホップする。このジャンプは、必要なとき、例えば同一のネットワークからの信号が隣接するサービス領域から見付かったとき、だけ行われる。これにより、ユーザが隣接サービス領域の隣にあるサービス領域からネットワーク・プログラムを受信することを可能にする。移動体受信機内のバッファ(例えば、図20の移動体データ・バッファ260及び265)は両サービス領域からのデータ/プログラムをキャプチャし、誤りのないパケットが復号化されるよう選択され使用される。携帯電話ネットワークでは解決されていたが、放送テレビジョンでは固定視聴者が想定されていたので、ハンドオフのこの概念は新規である。時間及び/又は周波数の分離は、単一の受信機(復調器)が2つの放送サービス領域の間のハンドオフに対応することを可能にする。これは、例えば図10を参照し上述したように移動体バーストが従来の高品質TVコンテンツと共有されるので、スペクトルを非常に効率的に使用する。
隣接するサービス領域間のこの送信時間のオフセットは、ネットワーク管理者により予め設定され、全ての受信機への移動体制御チャネル内の図17のネットワーク・テーブル285に示される。従って、現在の受信されたチャネルでは、移動体受信機は、同一のプログラムのために隣接するサービス領域のリストを決定してよい。説明のため、隣接サービス領域を調べる1つの方法は、現在復調されている信号が悪化したとき、例えば関連する受信信号強度表示(RSSI)が所定値を下回ったときである。ネットワーク・テーブル285から分かるように、オフセットは関連する局の移動体制御チャネルを伝達している次の移動体バースト内にある。従って、移動体受信機は、隣接サービス領域内の移動体送信のネットワーク情報を受信できる。
この概念は、変換局を用いて同一のサービス領域内の受信可能範囲を改善するよう拡張されうる。特に、受信可能範囲は、時分割移動体受信機が異なるチャネルの異なるタイムスロットで同一の素材を受信する機会を認めることにより改善される。受信機が変換器及び主チャネルの両方を断続的に受信できるとき、受信機は連続的に信号を受信するために両者をロックしようとしうる。変換局及び主チャネル局が同期しており時間間隔により分離されている場合、受信機は、信号の時分割の特性により、これを達成する。変換局は、サービス領域の範囲内の受信可能範囲を改善するため、又はサービス領域を拡張するために、プログラム素材を別の周波数チャネル内で繰り返す。結果として、粗悪な受信の期間中、移動体受信機は、図17の変換器テーブル280内で変換器を検索することにより、及び主局と変換局との間でホッピングをすることにより、主信号の受信を妨害することなく変換局を調べうる。これは、図23に示される。サービス領域605では、変換局(又は送信機)があり、異なる周波数及び主チャネルからの時間オフセットでプログラムを繰り返す。図23から分かるように、チャネル3は、移動体バースト616を送信する主送信機を有する。また、サービス領域615、620及び625を有する3個の変換局もある。変換器615は、時間間隔623だけ遅延された移動体バースト619を送信する。変換器620は、時間間隔627だけ遅延された移動体バースト624を送信する。変換器625は、時間間隔629だけ遅延された移動体バースト626を送信する。移動体受信機が粗悪な受信の領域を検出した場合、移動体受信機は、これらの変換局から放送が受信できるかを決定するために調べる。変換局は主チャネルと同じサービス領域内にあるので、追加の移動体制御情報が受信される必要はない。移動体制御情報は、図20の移動体制御チャネル・メモリ175内に既に格納されているからである。
図24を参照すると、本発明の原理に従う、移動体受信機、例えば装置300内で用いられる説明のためのフローチャートが示される。段階505では、装置300は、現在合わせられているDTVチャネルから移動体バーストを受信する。段階510で、装置300(例えば、プロセッサ190)は、図20の信号151を介して受信信号強度表示(RSSI)を調べる。RSSIの値が所定値、例えば−75dBm(1ミリワットを基準とするデシベル)に等しいかそれより高い場合、受信は良好であり、装置300は、例えば段階505で次の移動体バーストが受信されるようスケジューリングされるまで、段階515で低電力モードに入いる。しかしながら、RSSIの値が所定値より低い場合、受信は粗悪であると決定される。この場合には、本発明の原理に従う装置300は、選択されたチャネルのコンテンツの回復のため、関連するチャネル(例えば、隣接サービス領域又は変換局の何れか)を発見しようとする。特に、段階520で、装置300は、十分な空き時間が残されているか及び(変換器テーブル280又はネットワーク・テーブル285に定められたような)関連する局が存在するかを調べる。十分な空き時間がないか又は如何なる関連する局もない場合、装置300は段階505へ進む。しかしながら、十分な空き時間があり且つ関連する局がある場合、装置300は段階525で関連する局を発見しようとする。如何なる関連する局も見付からない、例えば装置300が変換局の範囲内又は重なり合った領域内にいない場合、装置300は、段階520で、別の関連する局を捜し続けるための十分な空き時間があるかを調べる。一方で、関連する局が見付かった場合、装置300は、段階530で次の移動体チャネルを受信し、段階505を続ける。
上述の点を考慮し、移動体受信機が電力を節約するために通常シャットダウンする時間中(つまり、空き時間)、移動体受信機は、関連する局に合わせ、同一のプログラムを見付けようとする。主チャネルからの移動体データは図20の移動体データ・バッファ260内に格納され、関連する局からのプログラムが見付かった場合、第2のバッファ(例えば、移動体データ・バッファ265)が移動体受信機内に設定され、1つのサービス領域からのパケットが失われた場合、他のサービス領域からのパケットが失われた/誤りのあるパケットを置き換えることができるかを知るため、(信号261及び262を介して)他のサービス領域からのパケットが調べられる。留意すべき点は、タイム・スライシング帰還は秒の程度である。従って、RF伝搬遅延問題は、放送局のサービス領域内に含まれる距離には関連しない。本発明の別の実施例では、受信機は、現在のサービス領域及び隣接サービス領域からの同一のネットワーク・プログラムの受信データを結合し、ネットワーク・プログラムのパケットを確実に復元する。1つの可能な結合方法は、最大比合成法(MRC)である。留意すべき点は、本発明の概念は隣接ネットワーク及び変換局の環境で説明されたが、両者は必ずしも必要ではないことである。実際に、関連するコンテンツを有する関連する局のみが必要である。
実際に、移動体/ハンドヘルド放送の間で直交時間及び/又は周波数の関係を保証することにより、他の利益が得られる。例えば、本発明の原理によると、全ての放送局が同期している場合には、全てのチャネルの番組案内が形成されうる。これは、図25に示される。図25では、サービス領域605に、2個の放送局が存在し、1つはチャネル3に関連付けられた放送局(ネットワークF)であり、もう1つはチャネル5に関連付けられた放送局(ネットワークG)である。図25から分かるように、チャネル5の移動体バースト602の送信は、チャネル3の移動体バースト601の送信に対して時間遅延613だけ遅延される。従って、移動体受信機は、時間及び周波数の離れた複数の情報源からの情報の送信を同期させることにより、メタデータ(例えば、開始時間、継続期間、タイトル及び説明等のイベント(ショー)の情報を有する番組案内)及び複数の情報源からの他の情報を収集することが可能である。再び、このタイム・スライシングの手法の主な利点は、受信機が1つの復調器のみしか必要としないことである。つまり、受信機は、メイン・プログラムの空き時間中にチャネル間を動的にジャンプする。このジャンプは、最小デューティ・サイクルで行われ、番組案内を集めるか、又は場合によって他のデータ・サービスを他の放送(例えば、非リアルタイム・プログラム(NRT))から集める。放送局が複数のチャネルを提供する場合、番組案内情報は、他の放送局と最小の重なりのタイム・スライスで提供されるべきである。
図26を参照すると、本発明の原理に従う、移動体受信機、例えば装置300内で用いられる説明のための別のフローチャートが示される。段階450で、装置300は、現在のチャネルに合わせ、現在のプログラム(現在のチャネルの番組案内情報を含む)を受信する。段階455で、装置300は、全てのチャネルが番組案内情報について調べられたかを調べる。利用可能な移動体DTVチャネルの数は、通常、移動体受信機よりも先に、例えばサービス領域内を最初に走査すると、知られる。全てのチャネルが未だ調べられていない場合、装置300は、段階460で、次のチャネルに切り替え番組案内情報をダウンロードする。段階465で、装置300は、番組案内情報を調べ続けるのに十分な空き時間が残されているかを調べる。十分な空き時間が残っている場合、装置300は、段階455に戻り次のチャネルを調べる。しかしながら、十分な空き時間が残されていない場合、装置300は、段階455に戻り現在合わされている移動体チャネルからの次の移動体バーストを待つ。段階455で全ての移動体DTVチャネルが調べられたと決定されると、装置300は、段階475で各チャネルからの番組案内情報を有する番組案内を形成する。結果として、ユーザが現在合わされているチャネルでプログラムを視聴していたとしても、移動体受信機は、番組案内情報をダウンロードし完全な番組案内を形成できる。 トレーニングが連速的なバーストの状況で説明されたが、本発明の概念はこれに限定されない。例えば、トレーニング・データは、インタリービングの前に、図27に垂直線701示されたように記号702により表されたように移動体データ・フィールド700に渡って、所定のシンボル位置でパケットに挿入されてもよい(トレーニング・データ)。インタリービングの後に、これは、結果として移動体パケットに渡って4回パンクチャリングされているトレーニングを生じる。これは図28に示される。図28は、移動体データ・フィールド710(インタリービングの後)、図を簡単にするため2個の移動体パケットのみを示す。つまり移動体トレーニング・データ711はパケットに渡り4回パンクチャリングされ、移動体トレーニング・データ712は別のパケットに渡り4回パンクチャリングされている。例えば、フィールド同期と最初の完全なパケット長の移動体トレーニング・バーストとの間に配置されたパンクチャリングされたトレーニングの使用は、動的にチャネル状態を追跡するのに更に役立つ。
上述の観点から、以上は本発明の原理の単なる説明であり、当業者は、本発明の原理を実施し及び本発明の精神及び範囲に包含される本願明細書に明示的に記載されない種々の構成を考案し得る。例えば、別個の機能要素が図示されたが、当該機能要素は1又は複数の集積回路(IC)で実施されてよい。同様に、別個の要素として示されたが、当該要素の何れ又は全ては、例えばストアドプログラムにより制御されるプロセッサ、例えば図21及び20等に示された1又は複数の段階に対応する関連ソフトウェアを実行するデジタル信号プロセッサで実施されてよい。更に、幾つかの図は要素が一緒に纏められることを示唆しているが、本発明の概念はこれに限定されない。例えば、図19の装置300の要素は、それらの如何なる組み合わせ内の異なる部分に分散されてもよい。例えば、図19の受信機300は、装置の一部、装置から物理的に分離したセットトップ・ボックスのようなボックス、又はディスプレイ390を内蔵するボックス等であってもよい。また、留意すべき点は、地上波放送(例えばATSC−DTV)の環境で説明されたが、本発明の原理は、他の種類の通信システム、例えば衛星、Wi−Fi、携帯電話等にも適用可能であることである。実際に、本発明の概念は移動体受信機の環境で説明されたが、本発明の概念は静止受信機にも適用可能である。従って、理解されるべき点は、多数の変更が説明のための実施例に成されうること、他の装置が特許請求の範囲により定められた本発明の精神と範囲から逸脱することなく考案されうることである。
[関連出願の相互参照]
本出願は、2007年6月21日に出願された米国特許仮出願番号60/936,764号及び2007年7月6日に出願された米国特許仮出願番号60/958,542号に基づく優先権を主張するものであり、米国特許仮出願番号60/936,764号及び60/958,542号の全内容を本出願に援用する。

Claims (15)

  1. 移動体データを提供する移動体デジタル・テレビジョン・データ源;
    移動体トレーニング・データを提供する移動体トレーニング・データ源;及び
    インタリーバの前に配置され、インタリービングの後に、前記移動体トレーニング・データがK>0としてK個の連続する移動体パケットだけで伝達されるように、前記移動体データを伝達する移動体パケットに前記移動体トレーニング・データを挿入する移動体データ挿入器;
    を有する装置。
  2. 前記移動体トレーニング・データ挿入器は、インタリービングの後に、前記トレーニング・データが1個の移動体パケット内で複数回パンクチャリングされるように、トレーニング・データを挿入する、
    ことを特徴とする請求項1記載の装置。
  3. 前記移動体トレーニング・データはK個のモードに従って動作する、
    ことを特徴とする請求項1記載の装置。
  4. 一連の該データ・フィールドを表すデジタル多重を送信する送信機;
    を更に有し、
    M>0としM個のデータ・フィールド毎に、前記移動体パケットを伝達する複数の移動体スライスを有する移動体バーストを有し、
    前記移動体トレーニング・データは、最初の移動体スライスの後に生じる、
    ことを特徴とする請求項1記載の装置。
  5. 前記デジタル多重は、アドバンスド・テレビジョン・システム・コミティ・デジタル・テレビジョン(Advanced Television System Committee Digital Television)信号に相当する、
    ことを特徴とする請求項4記載の装置。
  6. 移動体データを提供する段階;
    移動体トレーニング・データを提供する段階;
    インタリービングの後に、前記移動体トレーニング・データがK>0としてK個の連続する移動体パケットだけで伝達されるように、前記移動体データを伝達する移動体パケットに前記移動体トレーニング・データを挿入する段階;
    を有する方法。
  7. 前記挿入する段階は、インタリービングの後に、前記トレーニング・データが1個の移動体パケット内で複数回パンクチャリングされるように、トレーニング・データを挿入する、
    ことを特徴とする請求項6記載の方法。
  8. 一連のデータ・フィールドを表すデジタル多重を送信する段階;
    を更に有し、
    M>0としM個のデータ・フィールド毎に、前記移動体パケットを伝達する複数の移動体スライスを有する移動体バーストを有し、
    前記移動体トレーニング・データは、最初の移動体スライスの後に生じる、
    ことを特徴とする請求項6記載の方法。
  9. 前記デジタル多重は、アドバンスド・テレビジョン・システム・コミティ・デジタル・テレビジョン(Advanced Television System Committee Digital Television)信号に相当する、
    ことを特徴とする請求項8記載の方法。
  10. トレーニング・モードを決定するトレーニング・モード値を有する移動体制御チャネル情報を格納するメモリ;
    M>0としM個のデータ・フィールド毎に、移動体パケットを伝達する複数の移動体スライスを有する移動体バーストを有し、移動体トレーニング・データがK個の連続するパケット内の最初の移動体スライスの後に生じ、一連の該データ・フィールドに相当する復調された信号を提供するために、受信信号を復調する復調器;及び
    該トレーニング・モード値に従い該復調器のトレーニング・モードを設定するプロセッサ;
    を有する装置。
  11. 前記移動体トレーニング・データは、1個の移動体パケット内で複数回パンクチャリングされる、
    ことを特徴とする請求項10記載の装置。
  12. 前記デジタル多重は、アドバンスド・テレビジョン・システム・コミティ・デジタル・テレビジョン(Advanced Television System Committee Digital Television)信号に相当する、
    ことを特徴とする請求項10記載の装置。
  13. トレーニング・モードを決定するトレーニング・モード値を有する移動体制御チャネル情報を格納する段階;
    M>0としM個のデータ・フィールド毎に、移動体パケットを伝達する複数の移動体スライスを有する移動体バーストを有し、移動体トレーニング・データがK個の連続するパケット内の最初の移動体スライスの後に生じ、一連の該データ・フィールドに相当する復調された信号を提供するために、受信信号を復調する段階;及び
    該トレーニング・モード値に従い該復調する段階のトレーニング・モードを設定する段階;
    を有する方法。
  14. 前記移動体トレーニング・データは、1個の移動体パケット内で複数回パンクチャリングされる、
    ことを特徴とする請求項13記載の方法。
  15. 前記デジタル多重は、アドバンスド・テレビジョン・システム・コミティ・デジタル・テレビジョン(Advanced Television System Committee Digital Television)信号に相当する、
    ことを特徴とする請求項13記載の方法。
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