JP2011501493A - デジタルビデオブロードキャストサービスの発見 - Google Patents

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Abstract

【課題】デジタルブロードキャストネットワークにおけるサービス発見及びチャンネルサーチ技術を提供する。
【解決手段】基準シーケンスに基づいて第1パイロット記号を2進位相シフトキー変調し、第2パイロット記号を差動2進位相シフトキー変調する。次いで、オリジナルの基準シーケンスと、遅延された差動変調シーケンスとを合成した後に、逆高速フーリエ変換を行って、ガードインターバルを挿入する。受信器の動作は送信器の動作の逆である。受信器は、基準シーケンスを知る必要がない。更に、全てがゼロの値ではないr個のビットを各々有するビットパターンである複数のシードを指定し、各シードに再帰式を適用することによりシードを各シーケンスへと拡張し、そしてシーケンスの1つをコームシーケンスとして使用すると共に、それ以外のシーケンスを2進位相シフトキーパターンとして使用する。
【選択図】図6

Description

本発明は、一般的に、通信ネットワークに係り、より詳細には、デジタルビデオブロードキャストサービスの発見に係る。
デジタルブロードバンドブロードキャストネットワークは、エンドユーザが、ビデオ、オーディオ、データ、等を含むデジタルコンテンツを受信できるようにする。移動ターミナルを使用して、ユーザは、ワイヤレスデジタルブロードキャストネットワークを経てデジタルコンテンツを受信することができる。デジタルコンテンツは、ネットワーク内のセルにおいて送信することができる。セルとは、通信ネットワークにおいて送信器によってカバーできる地理的エリアを表す。ネットワークは、複数のセルを有し、そしてセルは、他のセルに隣接することができる。
移動ターミナルのような受信装置は、データ又はトランスポートストリームにおいて番組又はサービスを受信することができる。トランスポートストリームは、番組又はサービスの個々のエレメント、例えば、番組又はサービスのオーディオ、ビデオ及びデータコンポーネントを搬送する。典型的に、受信装置は、データストリームにおける特定の番組又はサービスの異なるコンポーネントを、そのデータストリームに埋め込まれた番組特有の情報(PSI)又はサービス情報(SI)を通して探索する。しかしながら、PSI又はSIシグナリングは、デジタルビデオブロードキャスティング−ハンドヘルド(DVB−H)システムのようなあるワイヤレス通信システムでは、充分なものではない。このようなシステムにPSI又はSIシグナリングを使用すると、エンドユーザの経験が最適なものではなくなる。というのは、PSI及びSI情報を保有しているPSI及びSIテーブルが長い繰り返し周期をもつからである。加えて、PSI又はSIシグナリングは、多量の帯域巾を要求し、これは、コストがかかる上に、システムの効率を低下させる。
本発明の幾つかの態様の基本的な理解を与えるために以下に簡単な概要を述べる。この概要は、本発明の広範囲な概略ではない。これは、本発明のキー要素又は重要要素を識別するものでもないし、本発明の範囲を定めるものでもない。次の概要は、その後の詳細な説明に対する前置きとして本発明の幾つかの態様を簡単な形態で表すものに過ぎない。
本実施形態は、基準シーケンスに基づいて第1パイロット記号を2進位相シフトキー変調し、そして第2パイロット記号を差動2進位相シフトキー変調することに向けられる。次いで、オリジナルの基準シーケンスと、遅延された差動変調シーケンスとを合成した後に、逆高速フーリエ変換を行って、ガードインターバルを挿入する。受信器の動作は、上述した送信器の動作の逆である。受信器は、基準シーケンスを知る必要がない。更に、本実施形態は、全てがゼロの値ではないr個のビットを各々有するビットパターンである複数のシードを指定し、各シードに再帰式を適用することによりシードを各シーケンスへと拡張し、そしてシーケンスの1つをコーム(comb)シーケンスとして使用すると共に、そのコームシーケンス以外のシーケンスを2進位相シフトキーパターンとして使用することに向けられる。
本発明及びその効果のより完全な理解は、以下の詳細な説明と、同じ特徴部を同じ参照番号で示した添付図面とを参照することにより得ることができよう。
本発明の1つ以上の実施形態を具現化できる適当なデジタルブロードバンドブロードキャストシステムを示す。 本発明の1つの態様による移動装置を例示する。 本発明の1つの態様により異なる送信器によって各々カバーされるセルの一実施例を概略的に示す。 本発明の1つの態様による記号、チャンネルサーチ及びサービス発見に使用される同期記号、及びデータのフレーム及びスーパーフレームを示す。 信号の中心周波数がどのようにチャンネルの中心周波数に一致し又はそれに対してオフセットするか示す。 少なくとも1つの実施形態により受信器によって遂行されるステップを示すフローチャートである。 本発明の1つの態様により信号帯域巾及びチャンネルラスタ帯域巾に対するパイロット信号帯域巾のサイズを例示する。 本発明の1つの態様によるパイロット記号のためのパイロットシーケンスの希薄なパイロット間隔を示す。 周波数ドメインにおいて相関を行って、粗いオフセットが使用されていることを検出するために、受信器により遂行されるステップを示すフローチャートである。 時間ドメインにおいてサービス発見相関を遂行するための一実施形態によるステップを示すフローチャートである。 本発明の1つの態様によるパイロット/シグナリング記号シーケンスを例示する。 本発明の少なくとも1つの態様により送信器によって遂行される方法のステップを示すフローチャートである。 本発明の1つの態様によるパケット構造を示す。 本発明の1つの態様によるシグナリングウインドウオフセットを示す。 本発明の1つの態様によるフレームの現在サブ信号と次のサブ信号との間のオフセットを示す。 本発明の1つの態様によりシグナリング情報を搬送するのに使用できる付加的なパケット構造を示す。 本発明の1つの態様によりサービス発見に使用するためのフローチャートである。 本発明の1つの態様によるP1、P2及びDATA記号間の関係を示す。 本発明の1つの態様によるP1、P2及びDATA記号間の関係を示す。 本発明の1つの態様によるOFDM記号及びセルを含むフレーム及びスロット構造を例示する。 1つのパイロット記号内のコヒレンス帯域巾及び差動変調を示す。 本発明の1つの態様による2つのP1記号間の差動変調を示す。 一実施形態による1/1ガードインターバルを伴う2つの1k記号及び記号間の差動変調を示す。 1つ以上の実施形態による1つ以上のパイロット信号から受け取ったエネルギーの和を計算するところを示す。 1つ以上の実施形態による送信器を示す。 1つ以上の実施形態による受信器を示す。 1つ以上の実施形態により受信器によって遂行できるステップを示すフローチャートである。 1つ以上の実施形態によるパイロットシーケンスとそれらの周波数オフセット形態との間の自己/相互相関のグラフである。 周波数オフセットの低相互相関範囲を示す図28のグラフのズームイン形態である。 少なくとも1つの実施形態による第1パイロット記号信号の包絡線振幅を示すグラフである。 図30のグラフのズームイン形態を示す。
種々の実施形態の以下の説明において、本発明が実施される種々の実施形態を例示した添付図面を参照する。他の実施形態を使用することもでき、又、本発明の範囲及び精神から逸脱せずに構造的及び機能的変更がなされ得ることを理解されたい。
又、本実施形態は、デジタルブロードキャストネットワークにおけるサービス発見及びチャンネルサーチに向けられる。ユーザの観点から比較的高速のサービス発見が望まれる。当然、受信装置が初めて使用されるときには、盲目的(blind)サービス発見/チャンネルサーチが遂行される。又、ターミナルがスイッチオフされて異なる位置へ移動されたときも、新たな盲目的サーチが遂行される。通常、移動TVアプリケーションは、考えられる新たなサービスを検出するために、時々、バックグランドチャンネルサーチも実行する。盲目的サービス発見は、エンドユーザをイライラさせず且つ頻繁な再スキャンを可能にするように数秒しか要しないものでなければならない。
従来のデジタルビデオブロードキャストサービス発見に関連した挑戦は、次のものを含む。DVB−H規格は、信号帯域巾、FFTサイズ、ガードインターバル、内部変調、等について多大な融通性を与える。オペレータは、DVB−H信号に対するオフセットを使用することができ、即ち信号は、チャンネルの公称中心周波数ではなく、ある量だけオフセットしている。異なる国々では、異なるチャンネルラスタ及び信号帯域巾が使用されている。受信器の同期及びチャンネルサーチを助けるために規格にはTPS(送信器パラメータシグナリング)が含まれる。不都合なことに、受信器は、TPS情報をデコードできる前に多数のパラメータを知る必要がある。TPSをデコードできる前に、信号帯域巾、周波数オフセット、FFTサイズ、及びガードインターバルについて知る必要がある。UHF帯域のほとんどのチャンネルは、DVB−Hサービスを含まない。非DVB−Hチャンネルは、(全てのモードでロックを得るように試みる)試行錯誤方法で検出され、これは、多量の時間を費やす。非DVB−Hサービスを検出するための時間は、実際上、主として、チャンネルサーチに対して達成できる速度を設定する。というのは、通常、ほとんどのチャンネルが空であるか、又は非DVB−Hサービスを含むからである。
盲目的サービス発見のための計算例は、次の通りである。UHFにおけるチャンネルの数35(チャンネル21−55、470−750MHz);周波数オフセットの数7(−3/6、−2/6、−1/6、0、+1/6、+2/6、+3/6MHz);信号帯域巾の数3(6MHz、7MHz、8MHz:5MHzは、USA受信器のみに対する個別のケースである);FFTサイズの数3(2K、4K、8K);ガードインターバルの数4(1/32、1/16、1/8及び1/4);及び1つのモードに対してTPSをデコードするための平均時間120ms(2K 50ms、4K 100ms、8K 200ms)。これらの数は、一例に過ぎない。
それにより得られる盲目的サービス発見のための時間は、この例では、35*7*3*3*4*120ms=1058.4秒=17.64分である。
実施形態によれば、チャンネルサーチ/サービス発見を遂行するのに要する時間を短縮するために種々の方法を使用することができる。種々の方法の基本的アイデアは、既知の特性を有しそして異なるデジタルビデオブロードキャスト動作モードでも同じままである信号(例えば初期化/同期化記号)の一部分を導入することである。それ故、信号の既知の部分は、試行錯誤方法に頼る必要なくデコードすることができる。信号の既知の部分は、信号の残り部分に対するパラメータを含み、それ故、信号の残り部分は、既知の部分がデコードされた後に、試行錯誤方法なしにデコードすることができる。信号の既知の部分は、使用可能なサブキャリア及びそれらの変調のサブセットを含む。規定のサブキャリア(サブキャリア番号)及びそれらの変調の組合せは、その組合せがオフセットFFTサイズ対ごとに独特で(又は異なるFFTサイズのみに対して独特で)且つその組合せが信号をデジタルビデオブロードキャストのための望ましい信号として識別するのに使用できるように、選択される。又、デジタルビデオブロードキャストサービスを含むチャンネルは、信号の既知の部分を使用して効率的に検出することができる。検査された信号から固定の既知の部分が見つからない場合には、その信号は、非デジタルビデオブロードキャスト信号又は空きチャンネルと考えられ、受信器は、次のチャンネル/周波数へ迅速に進むことができる。このようにして、非デジタルビデオブロードキャスト及び空きチャンネルの検出は、比較的高速になる。
図1は、1つ以上の実施形態を具現化できる適当なデジタルブロードバンドブロードキャストシステム102を示す。ここに示すようなシステムは、デジタルブロードバンドブロードキャスト技術、例えば、デジタルビデオブロードキャスト−ハンドヘルド(DBV−H)又は次世代DVB−Hネットワークを使用することができる。デジタルブロードバンドブロードキャストシステム102が使用できる他のデジタルブロードキャスト規格は、例えば、デジタルビデオブロードキャスト−地上(DVB−T)、サービス総合デジタルブロードキャスティング−地上(ISDB−T)、アドバンストテレビジョンシステムコミッティ(ATSC)データブロードキャスト規格、デジタルマルチメディアブロードキャスト−地上(DMB−T)、地上デジタルマルチメディアブロードキャスティング(T−DMB)、衛星デジタルマルチメディアブロードキャスティング(S−DMB)、フォワードリンクオンリー(FLO)、デジタルオーディオブロードキャスティング(DAB)、及びデジタル無線モンディール(DRM)を含むことができる。現在知られている又は今後に開発される他のデジタルブロードキャスティング規格及び技術を使用することもできる。又、本発明の態様は、他のマルチキャリアデジタルブロードキャストシステム、例えば、T−DAB、T/S−DMB、ISDB−T、及びATSC、専有システム、例えば、Qualcomm MediaFLO/FLO、並びに非慣習的システム、例えば、3GPP MBMS(マルチメディアブロードキャスト/マルチキャストサービス)及び3GPP2 BCMCS(ブロードキャスト/マルチキャストサービス)に適用することもできる。
デジタルコンテンツは、デジタルコンテンツソース104により生成/供給され、ビデオ信号、オーディオ信号、データ、等を含む。デジタルコンテンツソース104は、コンテンツをデジタルパケット、例えば、インターネットプロトコル(IP)パケットの形態でデジタルブロードキャスト送信器103へ供給する。ある独特のIPアドレス又は他のソース識別子を共有する関連IPパケットのグループは、時々、IPストリームとして説明される。デジタルブロードキャスト送信器103は、複数のデジタルコンテンツソース104からの複数のデジタルコンテンツデータストリームを送信するために、受信、処理及び転送を行う。種々の実施形態において、デジタルコンテンツデータストリームはIPストリームである。処理されたデジタルコンテンツは、次いで、ワイヤレス送信のためにデジタルブロードキャストタワー105(又は他の物理的送信コンポーネント)へ通される。最終的に、移動ターミナル又は装置112は、デジタルコンテンツソース104から発生されるデジタルコンテンツを選択的に受信して消費する。
図2に示すように、移動装置112は、プロセッサ128と、これに接続されたユーザインターフェイス130と、メモリ134及び/又は他の記憶装置と、ディスプレイ136とを含み、ディスプレイは、ビデオコンテンツ、サービスガイド情報、等を移動装置のユーザに表示するのに使用される。又、移動装置112は、バッテリ150と、スピーカ152と、アンテナ154も備えている。ユーザインターフェイス130は、更に、キーパッド、タッチスクリーン、ボイスインターフェイス、1つ以上の矢印キー、ジョイスティック、データグローブ、マウス、ローラーボール、タッチスクリーン、等も含む。
移動装置112内のプロセッサ128及び他のコンポーネントにより使用されるコンピュータ実行可能なインストラクション及びデータは、コンピュータ読み取り可能なメモリ134に記憶される。メモリは、任意であるが、揮発性及び不揮発性の両メモリを含めて、リードオンリメモリモジュール又はランダムアクセスメモリモジュールの組合せで具現化することができる。ソフトウェア140は、移動装置112が種々のファンクションを遂行できるようにするためのインストラクションをプロセッサ128に与えるためにメモリ134及び/又は記憶装置内に記憶される。或いは又、移動装置12のコンピュータ実行可能なインストラクションの幾つか又は全部をハードウェア又はファームウェア(図示せず)で実施してもよい。
移動装置112は、特定のDVB受信器141を通して、例えば、DVB−H又はDVB−Tのようなデジタルビデオブロードキャスト(DVB)規格に基づくデジタルブロードバンドブロードキャスト送信を受信し、デコードしそして処理するように構成される。又、移動装置には、デジタルブロードバンドブロードキャスト送信のための他の形式の受信器を設けてもよい。更に、受信装置112は、FM/AMラジオ受信器142、WLANトランシーバー143及びテレコミュニケーショントランシーバー144を通して送信を受信し、デコードしそして処理するようにも構成される。本発明の1つの態様において、移動装置112は、無線データストリーム(RDS)メッセージを受信する。
DVB規格の一例において、あるDVB 10Mビット/s送信は、20050kビット/sオーディオ番組チャンネル又は50200kビット/sビデオ(TV)番組チャンネルを有する。移動装置112は、デジタルビデオブロードキャスト−ハンドヘルド(DVB−H)規格又は他のDVB規格、例えば、DVB−MHP、DVB−サテライト(DVB−S)、又はDVB−地上(DVB−T)に基づいて送信を受信し、デコードしそして処理するように構成される。同様に、他のデジタル送信フォーマットを使用して、ATSC(アドバンストテレビジョンシステムズコミッティー)、NTSC(ナショナルテレビジョンシステムコミッティー)、ISDB−T(サービス総合デジタルブロードキャスティング−地上)、DAB(デジタルオーディオブロードキャスティング)、DMB(デジタルマルチメディアブロードキャスティング)、FLO(フォワードリンクオンリー)又はDIRECTVのような補足的サービスの利用性の情報及びコンテンツを配送することもできる。更に、デジタル送信は、DVB−H技術のようにタイムスライスされてもよい。タイムスライスは、移動ターミナルの平均電力消費を減少し、滑らかでシームレスなハンドオーバーを可能にする。タイムスライスは、慣習的なストリーミングメカニズムを使用してデータが送信される場合に要求されるビットレートに比して、より高い瞬時ビットレートを使用してデータをバーストで送信することを含む。この場合、移動装置112は、デコードされたタイムスライス型送信を提示まで記憶するための1つ以上のバッファメモリを有することができる。
更に、電子サービスガイド(ESG)を使用して、番組又はサービス関連情報を与えることができる。一般的に、電子サービスガイド(ESG)は、どんなサービスがエンドユーザに利用でき且つどのようにサービスにアクセスするかをターミナルが通信できるようにする。ESGは、ESGフラグメントの独立存在断片を含む。慣習的に、ESGフラグメントは、XML及び/又は2進ドキュメントを含むが、最近では、例えば、SDP(セッション記述プロトコル)記述、テキストファイル、又は映像のようなアイテムの膨大なアレイを包含する。ESGフラグメントは、現在(又は将来)利用できるサービス又は放送番組の1つ又は多数の態様を記述する。このような態様は、例えば、フリーテキスト記述、スケジュール、地域的利用性、価格、購入方法、ジャンル、及び補足情報、例えば、予告映像又はクリップを含む。ESGフラグメントを含むオーディオ、ビデオ及び他の形式のデータは、多数の異なるプロトコルに基づき種々の形式のネットワークを通して送信される。例えば、インターネットプロトコル(IP)及びユーザデータグラムプロトコル(UDP)のようなインターネットプロトコル組のプロトコルを使用して、通常「インターネット」と称されるネットワークの集合を通してデータを送信することができる。データは、しばしば、単一ユーザにアドレスされたインターネットを通して送信される。しかしながら、マルチキャスティングとして一般に知られたユーザのグループにアドレスすることもできる。全てのユーザにデータがアドレスされるケースでは、それがブロードキャスティングと称される。
データをブロードキャスティングする1つの方法は、IPデータキャスティング(IPDC)ネットワークを使用することである。IPDCは、デジタルブロードキャスト及びインターネットプロトコルの組合せである。このようなIPベースのブロードキャスティングネットワークを通して、1つ以上のサービスプロバイダーは、オンラインニュースペーパー、ラジオ及びテレビジョンを含む異なる形式のIPサービスを供給することができる。これらのIPサービスは、オーディオ、ビデオ及び/又は他の形式のデータの形態の1つ以上のメディアストリームへと編成される。いつ、どこで、これらのストリームが生じるか決定するために、ユーザは、電子サービスガイド(ESG)を参照する。1つの形式のDVBは、デジタルビデオブロードキャスティング−ハンドヘルド(DVB−H)である。このDVB−Hは、10Mbpsのデータをバッテリ作動式ターミナル装置へ配送するように設計される。
DVB搬送ストリームは、圧縮されたオーディオ及びビデオデータを、第三者配送ネットワークを経てユーザへ配送する。ムービングピクチャーエクスパートグループ(MPEG)は、単一の番組内のエンコードされたビデオ、オーディオ及びデータを、他の番組と共に、トランスポートストリーム(TS)へとマルチプレクスする技術である。TSは、ヘッダを含めて固定長さパケットをもつパケット化データストリームである。番組、オーディオ及びビデオの個々のエレメントは、各々、独特のパケット識別(PID)を有するパケット内で運搬される。受信装置がTS内の特定番組の異なるエレメントの位置を突き止められるようにするため、TSに埋め込まれた番組特有情報(PSI)が供給される。更に、付加的なサービス情報(SI)、即ちMPEGプライベートセクションシンタックスに従う1組のテーブルがTSに合体される。これは、受信装置が、TS内に含まれたデータを正しく処理できるようにする。
上述したように、ESGフラグメントは、IPDCにより、例えば、DVB−Hのようなネットワークを経て行先装置へトランスポートされる。DVB−Hは、例えば、個別のオーディオ、ビデオ及びデータストリームである。次いで、行先装置は、この場合も、ESGフラグメントの順序を決定し、そしてそれらを有用な情報へとアッセンブルしなければならない。
典型的な通信システムでは、セルは、送信器によってカバーされる地理的エリアを画成する。セルは、任意のサイズでよく、又、隣接セルを有してもよい。図3は、異なる送信器によって各々カバーされるセルの一実施例を概略的に示す。この実施例において、セル1は、通信ネットワークのために送信器によってカバーされる地理的エリアを表す。セル2は、セル1に隣接し、異なる送信器によってカバーされる第2の地理的エリアを表す。セル2は、例えば、セル1と同じネットワーク内の異なるセルでよい。或いは、セル2は、セル1とは異なるネットワークにあってもよい。セル1、3、4及び5は、この実施例では、セル2の隣接セルである。
1つ以上の実施形態によれば、チャンネルサーチ及びサービス発見に使用されるデータは、少なくともサービスのためのマルチメディア及び他のデータを運搬するデータフレームの始めに、記号を使用してシグナリングされる。他の実施形態では、これら記号の1つ以上がデータフレーム内も挿入される。更に、これら記号の1つ以上が、2つ以上のデータフレームより成るスーパーフレームの始めに、及び/又はその中に、挿入される。
一実施形態では、記号は、信号が望ましい形式のものであることを識別するのに使用できる第1記号を含む。更に、この第1記号は、無線チャンネルの中心周波数からのオフセットを検出するのにも使用できる。又、記号は、その後のデータ記号に使用される変調パラメータに関するデータを運搬する第2記号を含む。別の実施形態では、記号は、チャンネル推定に使用される第3記号を含む。
図4は、本発明の態様により、チャンネルサーチ及びサービス発見に使用される記号、即ち同期記号S1−S3と、データDとのフレーム及びスーパーフレームを示す。
種々のデジタルブロードキャストネットワークでは、マルチキャリア信号は、信号の中心周波数(SCF)がチャンネルの中心周波数(CCF)に一致するか、又はチャンネルの中心周波数からオフセットされるように、チャンネルラスタに対して位置付けられる。信号の中心チャンネルは、周波数スペクトル使用の理由(例えば、隣接チャンネルからの干渉)でオフセットされることがある。第1記号に対して、利用可能な全てのサブキャリアが使用されるのではない。種々の実施形態において、第1記号に対して選択されるサブキャリアは、均一に離間されてもよく、又、チャンネルの中心周波数又はオフセット信号周波数に関して対称的に位置付けられてもよい。
図5は、信号の中心周波数がチャンネルの中心周波数(CCF)とどのように一致するか又はそれに対してどのようにオフセットするかを示す。図5において、SCF A及びそれに対応するCSFは一致し、SCF B及びSCF Cは、それに対応するCSFに関してオフセットされる。図5の四角形は、利用可能なサブキャリアから第1記号に対して選択されるサブキャリアを示す。SCF A、SCF B及びSCF Cの場合、選択されるサブキャリアは、各SCFを中心とする。しかしながら、SCF Dに対して選択されるサブキャリアは、SCFではなく、CCFを中心とする。
チャンネルサーチ及びサービス発見に使用される第1記号の場合に、サブキャリアは、オフセットに関わりなく見出されるように選択される。第1記号において、固定の高速フーリエ変換(FFT)が使用される。固定のFFTは、現在のデジタルビデオブロードキャストシステムでは2K、4K、8Kを含むが、下端では1K及び上端では16Kも含む利用可能なFFTサイズから選択される。一実施形態では、利用可能な最も低いFFTが使用される。更に、第1記号は、固定のガードインターバル(GI)を使用し、これは、データを運搬する記号に対して使用されるGIから選択される。第1記号は、一実施形態では、ガードインターバルをもたない。
第1記号に対するサブキャリアの数は、利用可能なサブキャリアの半分未満である。
第1記号がチャンネルオフセットシグナリングに対して使用されるときには、2進位相シフトキーイング(BPSK)又は直角位相シフトキーイング(QPSK)を使用してキャリアが変調される。選択されるパイロットパターンは、異なるチャンネルオフセット値に対して異なるものであり、そしてパイロットパターン及びサブキャリア変調は、一実施形態では、異なるパイロットパターンが互いに直交し且つ互いに最大に異なり、従って、検出に頑強さを許すように、選択される。一実施形態では、異なるパイロットパターンがFFTサイズのみを信号し、そして公称中心周波数からのシフトを検出することによって周波数オフセットが見出される。
第2(及びもしあれば、第3)記号に対して、全信号帯域巾(実質的に全ての利用可能なキャリア)が使用される。一実施形態では、第2(及び第3)記号は、第1記号と同じFFTサイズ及びガードインターバルを使用する。ある実施形態では、第2(及び第3)記号に対して全ての利用可能なサブキャリアが使用されるのではない。一実施形態では、第2及び第3記号は、パイロットサブキャリアと同じサブキャリアを有し、そして更に別の実施形態では、パイロットとして使用される付加的なサブキャリアを有する。一実施形態では、第2記号は、シグナリングデータも運搬し、更に、シグナリングデータに対して転送エラー修正データ(FEC)を運搬する。
これら実施形態によれば、既知の特性を有し且つ異なるデジタルビデオブロードキャスト動作モードでも同じままである信号の一部分(例えば、初期化/同期記号(1つ又は複数))が導入される。信号の既知の部分は、信号の他部分に対するパラメータを含み、それ故、信号の他部分は、既知の部分がデコードされた後、試行錯誤方法なしに、デコードすることができる。又、デジタルビデオブロードキャストサービスを含むチャンネルは、信号の既知の部分を使用して効率的にデコードすることができる。検査された信号から固定の既知の部分が見つからない場合には、信号が非デジタルビデオブロードキャスト信号又は空きチャンネルと考えられ、受信器は、素早く次のチャンネル/周波数へと進むことができる。
図6は、少なくとも1つの実施形態により、受信器によって遂行されるステップを示すフローチャートである。受信器の周波数シンセサイザーは、チャンネル上に信号を受け取るために、602に示すように、チャンネルラスタに基づき、チャンネルの公称中心周波数に対してプログラムされる。604に示すように、受信した信号を既知の信号の記憶されたセットと比較することにより、受信した信号が希望の形式のものかどうか及びオフセットが使用されるかどうか決定するための試みがなされる。一致が見つかった場合には、信号が希望の形式のものであると決定され、信号に対するオフセット及びFFTサイズを決定することができる。606に示すように、一致が検出されるかどうかについて決定がなされる。一致が検出されない場合には、606から「ノー」の分岐をたどり、608に示すように、チャンネルは、非デジタルビデオブロードキャスト信号を含むと考えられ、又は受信した信号は、希望の形式のものでなく、そして処理は、次のチャンネルへ進む。
さもなければ、一致が検出された場合には、606から「イエス」の岐路をたどり、610に示すように、決定された周波数が、周波数シンセサイザーを再プログラムするために使用される。612に示すように、データ記号に対する変調パラメータを検出するために次の同期記号が復調される。最終的に、614に示すように、チャンネル推定及び修正並びにデータ復調が遂行される。
周波数シンセサイザーの再プログラミングが比較的長時間を要する場合には、受信器は、初期化/同期記号の次のセットを待機し、そのセットから変調パラメータを復調する。
図7は、本発明の1つの態様により、信号帯域巾及びチャンネルラスタ帯域巾に対するパイロット信号帯域巾のサイズを例示する。一実施形態では、第1記号は、おおよその周波数及びタイミング同期のためのパイロット記号である。パイロット信号の帯域巾は、実際のデータ記号より小さく、例えば、8MHzデータ記号の場合、パイロット記号は、7MHz巾である。パイロット記号の中心周波数は、データ記号の周波数と同じであり、即ちデータ記号に対してオフセットが使用される場合に、そのオフセットをパイロット記号にも使用することができる。パイロット記号の小さな帯域巾では、受信器のRF部分は、初期同期段階中に公称チャンネル中心周波数へプログラムして、依然、パイロット記号の全帯域巾を受信するようにセットすることができる。パイロット記号の小さな帯域巾でない状態では、受信器のRFチャンネル選択フィルタがパイロット記号の一部分をフィルタ除去する。
一実施形態において、パイロット記号は、既知(固定)のFFT及びガードインターバル選択を使用する。又、使用するパイロットの数は、データ記号の場合とは異なり、即ちパイロットの一部分を消去することができ、例えば、256個のパイロットを使用することができる。パイロットは、既知のシーケンスで変調することができる。
図8は、本発明の1つの態様によるパイロット記号のためのパイロットシーケンスの希薄なパイロット間隔を示す。パイロットパターンに対する変調シーケンス「フィンガープリント(指紋)」を受信器が知っていてもよい。変調に加えて、図8に示すように、パイロット記号のサブキャリアは、異なるブーストレベルを有することもできる。
図9は、周波数ドメインにおいて相関を行って、粗いオフセットが使用されていることを検出するために、受信器により遂行されるステップを示すフローチャートである。受信器(周波数シンセサイザー)の高周波部分は、902に示すように、チャンネルの公称中心周波数へプログラムされる(チャンネルラスタに基づいて)。
904に示すように、所定のFFTサイズを使用してFFTが計算される。パイロット記号の巾は、チャンネルの帯域巾より小さい。それ故、FFTは、周波数シンセサイザーの初期設定がオフセットのために間違っているときでも、パイロット記号を捕獲することができる。
906に示すように、周波数オフセットは、周波数ドメインにおけるパイロット同期信号のオフセットに基づいて検出される。周波数ドメインにおける非相関が見つかった場合には、信号は、信号がデジタルビデオブロードキャスト信号ではなく、チャンネルサーチを次のチャンネルに進めることができる。
908に示すように、受信器の周波数シンセサイザーを再プログラミングすることによりオフセットが補償される。910に示すように、データ記号の変調パラメータを検出するために次の同期記号が復調される。912に示すように、チャンネル推定記号に基づくチャンネル推定及び修正が遂行され、そして914に示すように、データが復調される。一実施形態では、受信器は、同期記号の次のセットにおける同期記号を待機し、従って、周波数シンセサイザーを信号の中心周波数へ再プログラムすることができる。
使用中のオフセットに基づいて異なるパイロットシーケンス(フィンガープリント)を使用してもよい。例えば、7個のオフセット(±3/6MHz、±2/6MHz、±1/6MHz、0)が考えられる場合には、7個の異なるパイロットシーケンスを導入することができる。これらに限定されないが、擬似ランダムシーケンス、毎秒の反転、中心キャリアのブースティング、等を含むパイロットシーケンスを構成するために、多数の方法を使用することができる。一実施形態によれば、受信器は、時間ドメインにおける相関を遂行して、使用するパイロットシーケンス、ひいては、使用するオフセットを検出する。時間ドメイン相関を遂行するように向けられた1つ以上の実施形態に基づきフィンガープリントを使用することができる。しかし、周波数ドメインの実施形態では、周波数ドメインにおけるスライディング相関によりオフセットを検出することができ、即ち単一のフィンガープリントが使用されてもよい。更に、周波数ドメインの実施形態について、例えば、異なるFFTサイズに対して異なるフィンガープリントが使用される場合には、FFTサイズのような情報をコード化することができる。次いで、周波数ドメイン相関を、多数のフィンガープリントと共に実行することができる。一実施形態では、多数のフィンガープリントが使用される場合に、受け取ったフィンガープリントが、多数の記憶されたフィンガープリントと同時に比較される。受け取ったパイロットシーケンスは、周波数ドメインにおいてチャンネル帯域巾にわたり段階的に変換され、パイロットシーケンスが一致するときに高い相関信号が発生される。
図10は、時間ドメインにおいてサービス発見相関を遂行するための一実施形態によるステップを示すフローチャートである。1002に示すように、受信器(周波数シンセサイザー)の高周波部分は、チャンネルの公称中心周波数(チャンネルラスタに基づく)へプログラムされる。
一実施形態において、1004に示すように、受け取ったパイロット信号の相関が時間ドメインにおいて既知のパイロットシーケンスとで遂行され、使用するオフセットが検出される。例えば、7個のオフセットが使用される場合には、7個の異なるパイロットシーケンス(フィンガープリント)が定義される。各々の粗いオフセットは、特定のパイロットシーケンスのフィンガープリントに対応する。相関に基づき、使用するフィンガープリント、即ち使用するオフセットを検出することができる。パイロットシーケンスは、(チャンネルラスタに基づき)チャンネルの公称中心周波数である。一実施形態では、パイロット記号のセットは、その各々が、周波数オフセット−FFTサイズの対に対応するように定義され、ここでは、検出された相関に基づいて、オフセット及びFFTサイズの両方を検出することができる。
1006に示すように、周波数オフセットは、識別されたパイロットシーケンスフィンガープリントに基づいて検出される。パイロットシーケンスがどれも相関を示さない場合には、信号は、希望のデジタルビデオブロードキャスト信号ではなく、サーチは、次のチャンネルへ進むことができる。
1008に示すように、受信器の周波数シンセサイザーを再プログラミングすることによってオフセットが補償される。1010に示すように、データ記号の変調パラメータを検出するために、次の同期記号が復調される。1012に示すように、チャンネル推定記号に基づくチャンネル推定及び修正が遂行され、そして1014に示すように、データが復調される。一実施形態では、受信器は、周波数シンセサイザーを再プログラミングできるようにするために同期記号の次のセットを待機する。
オフセットが見つかり且つ周波数シンセサイザーが再プログラムされた後に、第2記号(即ち、パイロット記号に続く記号)が、固定FFT及びガードインターバル選択を使用できるが、全信号帯域巾を使用することになる。第2記号は、その後のデータ記号に対する変調パラメータに関する特定情報を含む。別の実施形態では、第2記号は、第1記号においてシグナリングされるFFTを使用する。
チャンネル推定を容易にするためにデータ記号の前に任意の第3記号を挿入することができる。
図11は、本発明の1つの態様によるパイロット/シグナリング記号シーケンスを例示する。パイロット記号1102、並びにシグナリング記号1104及び1106は、信号検出及び同期を望ましい速さで行えるに充分な頻度で、例えば、50msごとに、送信を繰り返すことができる。第1パイロット記号1102は、おおよその周波数及び時間同期に使用され、更に、その後の記号に対するFFTサイズに関する情報も運搬することができる。FFT、ガードインターバル、及び変調は、第1記号に対して固定される。一実施形態では、第2記号1104は、第1記号と同じパイロットサブキャリアを含むが、それに加えて、パイロットサブキャリアとして使用されるより多くのサブキャリアを有してもよい。又、第2シグナリング記号は、FFTサイズ、ガードインターバル、及び変調パラメータを含むシグナリングデータも運搬する。第3シグナリング記号は、チャンネル推定及び微細タイミングに使用される更に多くのパイロットを含む。
(コンステレーション、QPSK対16QAM対64QAMのような)データ記号に対する変調パラメータは、繰り返しのシグナリング記号が、選択されたパラメータに関する情報を運搬するので、頻繁に変化し得る。
図12は、本発明の少なくとも1つの態様により送信器によって遂行される方法のステップを示すフローチャートである。1202に示すように、粗い周波数及びタイミング同期情報を搬送するように構成されたパイロット記号を第1記号として含み、その後、変調パラメータを搬送するように構成された次のシグナリング記号を第2記号として含み、その後、複数のデータ記号を含む記号シーケンスが構成される。一実施形態では、第2シグナリング記号の後に第3シグナリング記号が続く。次いで、この記号シーケンスは、2004に示すように、パイロット信号帯域巾をもつブロードキャストチャンネル上に送信され、このパイロット信号帯域巾は、データ信号帯域巾より狭く、更に、このデータ信号帯域巾は、ブロードキャストチャンネルのチャンネルラスタ帯域巾より狭い。
1つ以上の実施形態によれば、チャンネルサーチ時間は、典型的に、比較的短く、例えば、数秒である。パイロット記号の繰り返し率が50msである場合には、3つの帯域巾(6、7及び8MHz)に対する平均時間が、約35*3*50ms=5.25sである。異なる帯域巾は、別々にサーチされる。というのは、チャンネルラスタの中心周波数が異なるからである。
本発明の更に別の実施形態では、2つのパイロット記号P1及びP2は、各々、フレーム内で高速チャンネルサーチ及びサービス発見を行えるように定義される。更に、P2記号内のOSIレイヤ1、物理的レイヤ(L1)及びフレーム特有情報の搬送のために、P2−1パケット構造が定義される。L1及びフレーム特有情報に加えて、P2−1パケットは、OSIレイヤ2、データリンクレイヤ(L2)シグナリング情報(例えば、番組特有情報/サービス情報(PSI/SI))又は実際のサービスのデータも搬送する。
本発明の態様において、パイロット記号P1は、信号に対して高速初期スキャンを行えるようにする。又、パイロット記号P1を使用して、FFTサイズ及び周波数オフセットを初期信号スキャンにおいて受信器へ信号することもできる。更に、パイロット記号P1を使用して、受信器の粗い周波数及び粗い時間同期の助けとすることもできる。
本発明の更に別の態様において、パイロット記号P2は、パイロット記号P1で達成された初期同期に加えて、粗い及び微細な周波数同期及び時間同期に使用することもできる。更に、パイロット記号P2は、送信の物理的パラメータ及びTFSフレームの構造を記述する物理的レイヤ(L1)シグナリング情報を運搬することもできる。更に、パイロット記号P2は、P2記号内の情報をデコードするのに必要な初期チャンネル推定を与え、そして散乱したパイロットと一緒に、フレーム内の第1データ記号における情報を与える。最終的に、パイロット記号P2は、レイヤ2(L2)シグナリング情報を運搬するためのチャンネルを与える。
本発明の一実施形態では、信号情報を運搬するために2つのP2パケット構造が具現化される。第1のこのようなパケットP2−1は、時間周波数スライシング(TFS)に必要なメインシグナリング情報を運搬する。又、P2−1パケット構造は、L2シグナリング情報及び/又はデータも運搬する。本発明の別の実施形態では、第2のパケット構造P2−nを使用して、必要な全てのL2シグナリング情報をカプセル化するに充分なスペースを与える。P2−nパケットは、データ記号においてコンテンツデータとして運搬される。P2−nパケットは、P2−1パケットの直後に続く。
図13は、このようなP2−1パケット構造1301の構造を示す。P2−1におけるフィールドの定義は、次の通りであり、長さは、種々の実施形態についての例示である。
T(形式):この8ビットフィールド1302は、関連P2記号の形式を指示する。このフィールドは、異なるP2記号を送信するためのネットワークの融通性を与える。形式値に基づき、あるルール及びセマンティックがP2記号構造及び使用に適用される。後者の例は、システムによりサポートされる異なる出力ストリーム形式(即ち、TS及びジェネリックストリームエンキャプスレーション(GSE)の異なる組み合わせ)の影響である。形式値の幾つかの例を、以下のテーブル1において見ることができる。
Figure 2011501493
テーブル1−P2−1パケットの形式値
当業者であれば、テーブル1に示す表記DVB−T2又はT2及びDVB−H2又はH2は、本発明の種々の実施形態を使用する移動ハンドヘルド受信のために、各々、地上(固定)受信に意図されたコンテンツに使用できるものであることが明らかであろう。
L(長さ):このフィールド1304は、このフィールドの直後に続く全てのビットをカウントしたP2−1パケットの長さを指示する。この長さは、定義に基づきビット又はバイトの数として表現される。
E(終了):このフィールド1306は、これに続いて他のP2−nパケットがあるかどうか指示する1ビットフラグを含む。値“1”にセットされたときは、このパケットの後にP2−nパケットが存在しない。このフィールドが値“0”にセットされた場合には、このフィールドの後に1つ以上のP2−nパケットが存在する。
N(通知):この4ビットフィールド1308は、現在サブ信号内で運搬される通知が存在することを指示する。通知の詳細なシグナリングは、L2シグナリング構造内で行われる。
res:この4ビットフィールド1310は、将来の使用のために予約される。
セルID:この8ビットフィールド1312は、現在フレームを運搬する信号のcell_idを指示する。cell_idと他のネットワークパラメータとの間のマッピングは、L2シグナリング内で行われる。オーバーヘッドを減少するために、このフィールドは、レガシーDVBシステム内で使用されるものより小さいことに注意されたい。
ネットワークID:この8ビットフィールド1314は、現在フレームを運搬する信号が属するnetwork_idを指示する。network_idと他のネットワークパラメータとの間のマッピングは、L2シグナリング内で行われる。オーバーヘッドを減少するために、このフィールドは、レガシーDVBシステム内で使用されるものより小さいことに注意されたい。
周波数インデックス:このフィールド1316は、現在サブ信号の周波数インデックスを指示する。周波数インデックスは、例えば、L2シグナリング情報(例えば、PSI/SI)において実際の周波数でマップすることができる。テーブル2は、後者のマップの一例をリストしたものである。この例では、4つの周波数が使用されるが、他の実施例では、その数がより少なくてもより多くてもよい。
Figure 2011501493
GI:このフィールド1317は、ガードインターバルを指示する。
フレーム数:この8ビットフィールド1318は、スーパーフレームにおける現在フレームの数を指示する。
シグナリングウインドウオフセット:この8ビットフィールド1320は、このP2記号内に設けられる(スロット)シグナリングのスタート点を指示する。現在サブ信号内のフレームの開始からのオフセットは、OFDMセルの量として指示される。シグナリングウインドウによりカバーされるスロットの全長は、現在フレーム及びサブ信号内のスロットの長さに等しい。例えば、図14は、シグナリングウインドウオフセットの概念を示す。図14において、シグナリングウインドウ1402は、長さが約1フレームであるが、フレームの第1スロットからスタートしない。オフセット1404は、TFSフレーム内の運搬シグナリングのスタート点を定義する。オフセットがゼロである場合には、ウインドウは、現在フレームを直接的に指し、フレーム内の全てのサービスがシグナリングされる。オフセットが1フレームである場合には、ウインドウは、次のフレームを指す。オフセットが1フレームより小さい場合には、シグナリングは、シグナリングオフセットにより指されたサービスからスタートし、おおよそ長さ1フレームに対応する数のサービスがシグナリングされる。
シグナリングスロットID:このフィールド1322は、P1及びP2シグナリングデータを運搬するスロットを識別する。同じスロットIDが、他のデータ、例えば、実際のサービスを含むデータ又はL2シグナリングも運搬することに注意されたい。
スロットの数:この8ビットフィールド1324は、現在サブ信号のシグナリングウインドウ内に含まれるスロットの数を指示する。
スロットID:スロットループフィールド1325の一部分であるこのフィールド1326は、現在サブ信号のシグナリングウインドウ内のスロットを識別する。この識別子で識別されるスロットは、実際のサービスを含むデータ又はL2シグナリングデータを運搬する。
変調:スロットループフィールド1325の一部分であるこのフィールド1328は、関連スロットの変調の形式を指示する。
コードレート:スロットループフィールド1325の一部分であるこのフィールド1330は、関連スロットのコードレートを指示する。
スロット長さ:スロットループフィールド1325の一部分であるこのフィールド1332は、関連スロットの長さを指示する。長さは、定義に基づきビット又はバイトの数として表される。
OFDMパッディングビット:この8ビットフィールド1334は、フレームの最後のOFDMセル内のパッディングビットの数を指示する。
次のT2サブに対するオフセット:この4ビットフィールド1336は、フレームの現在サブ信号と次のサブ信号との間のオフセットを指示する。例えば、図15は、次のサブ信号フィールドに対するオフセット1502を示す。
L2シグナリング又はデータ:このフィールド1338は、L2シグナリング又はデータを運搬するために予約される。P2−1の形式フィールドは、このフィールド内で運搬される情報を指示する。
本発明の一実施形態では、単一のP2−1パケットは、全てのL2シグナリング情報を運搬するに充分な大きさでない。従って、L2シグナリングを運搬しカプセル化するのに付加的なP2−nパケットが必要となる。図16は、PSI/SIのようなL2シグナリング情報を運搬するのに使用されるP2−nパケット1602の構造を示す。P2−nにおけるフィールドの定義は、次の通りであり、フィールド長さは、種々の実施形態についての例示である。
T(形式):この8ビットフィールド1604は、このパケットのペイロード内で運搬されるシグナリングの形式を指示する。形式値に基づき、受信器は、運搬されたシグナリングデータを正しくデコードすることができる。シグナリング形式は、例えば、PSI/SIのみ、PSI/SI及び本発明の実施形態により移動ハンドヘルドサービスに意図されたシグナリングを含む。
L(長さ):このフィールド1606は、このフィールドの直後に続く全てのビットをカウントしたP2−nパケットの長さを指示する。この長さは、定義に基づきビット又はバイトの数として表現される。
E(終了):このフィールド1608は、現在が最後のP2−nパケットであるかどうか又はこのパケットに続いて他のP2−nパケットがあるかどうか指示する1ビットフラグを含む。
L2シグナリング:このフィールド1610は、L2シグナリングを運搬するために予約される。形式フィールド1604は、このフィールド内で運搬される情報を指示する。
L2シグナリングデータの量に基づいて、複数のP2−nパケットを使用することができる。
図17は、本発明の1つの態様によるサービス発見を示すフローチャートである。図17において、L2シグナリング情報は、両パケット、即ちP2−1及びP2−n内で運搬される。P2−nの他の変形は、いずれか又は両方のパケット形式内で運搬されるデータ及びL2シグナリング情報の組合せを含む。
図17において、受信器は、1で示すように、本発明の種々の実施形態により、信号を運搬する周波数帯域から信号を探し出す。P1により与えられる前置パターンにより適当な周波数を検出することができる。
P1内で運搬される情報に基づき、受信器は、2で示すように、その後の記号内で運搬されるP2−1パケット1702及びP2−nパケット1704をデコードすることができる。本発明の態様において、P2パケットヘッダ内には4つのフィールドが含まれる。“T”フィールド1706は、現在信号の形式を指示する。“L”フィールド1708は、P2の長さを指示する。“E”フィールド1710が“1”にセットされた場合には、現在P2−1パケットが「最後」であり、即ちその後に続くP2−nパケットは、存在しない。最終的に、“N”フィールド1712は、現在信号が通知情報を運搬するかどうか指示する。
P2パケット(即ち、P2−1及びP2−n)から、受信器は、3で示すように、P2−1及びP2−nパケットのペイロード内で運搬されるL2シグナリングデータ1714にアクセスすることができる。
次いで、L2シグナリングデータ1714、即ちこの形式の送信のみを運搬する場合にこの形式の送信に特有のPSI/SIは、4で示すように、見つかった信号をネットワーク及びセル情報1716と共にマップする。(各セルの地理的位置1718を含む)隣接セルの情報が、ネットワーク情報テーブル(NIT)1720により与えられる。
又、時間周波数スライシング(TFS)特有情報は、PSI/SI内において部分的に運搬される。NITは、5で示すように、同じTFSフレームの各周波数部分をマップする。NITは、同じTFSフレームの各周波数部分をマップする。最終的に、NITは、6で示すように、トランスポートストリームを、異なる周波数、更には、異なるTFSフレームへマップさせる。
本発明の更に別の態様によれば、レガシーPSI/SIのセマンティックに従うことにより、トランスポートストリームは、7で示すように、サービス記述テーブル(SDT)1722へマップされる。サービスは、8で示すように、レガシーDVBシステムと同様に、PAT及びPMTの使用により各トランスポートストリームのPIDへ更にマップされる。
slot_id1724及びframe_number1726の組合せと共に各サービスをマップすることは、9で示すように、付加的な記述子を追加することによりSDTのサービスループ内で行われる。
最終的に、10で示すように、受信器は、SDT内で通知された希望のサービスを受けるために、どのスロットにアクセスする必要があるか検査することにより、P2−1パケット内でサービス発見手順を継続する。テーブルNIT、SDT、PAT及びPMTは、現在(レガシー)DVBテーブルに対応する例として使用される。
本発明の更に別の態様では、P2−1パケット内でシグナリングされるL1情報は、特定のシグナリングウインドウに関係している。シグナリングウインドウのスタート位置は、「シグナリングウインドウオフセットフィールド」で指示される。所与のシグナリングウインドウ内に位置するスロットの合計数は、「スロット数フィールド」に指示される。P1及びP2−1パケットの目的で特定のスロットIDがシグナリングされる。P2−nパケットは、「普通のスロット」内で運搬され、従って、実際のコンテンツデータも含むことができる。スロットループは、ループ内で通知される各スロットに対して変調、コードレート及び長さを指示する。更に、OFDMパッディングビットフィールドは、フレームの終わりの、あり得るパッディングを指示するのに使用される。最後に、「次のT2サブに対するオフセット」フィールドは、関連フレームの現在サブ信号と次のサブ信号との間のオフセットを指示する。
図18及び図19は、P1、P2及びDATA記号(即ち、OFDM記号)間の関係を例示する。図18及び19から、P2及びデータ記号の時間巾に対してデータがどのように分割されたか分かる。データパケットは、最後のP2−nパケットの直後に入れられ、その両方が「DATA記号」内で運搬される。
図20は、本発明の少なくとも1つの態様によるフレーム及びスロット構造を例示する。図20において、フレーム2002は、1つ以上のスロット2004より成る。例えば、フレーム2002は、スロット1 2006からスロット4 2012を含む。各スロット2006−2012は、典型的に、数個の記号から数十個の記号までの多数のOFDM(直交周波数分割多重化)記号を含む。1つのサービスに対して1つ以上のスロットが使用されるように、これらスロットにサービスが割り当てられる。例えば、スロット1 2006は、多数のOFDM記号2014から2024を含む。更に、各OFDM記号は、多数のOFDMセルを含む。例えば、OFDM記号2014は、OFDMせる2026から2034を含む。
本実施形態は、デジタルビデオブロードキャスティング−地上次世代(DVB−T2)システムにおける初期サービス発見に係る。DVB−T2システムは、利用可能なT2信号を効率的に識別するよう意図された前置部を備えている。この前置部は、著しい容量を消費してはならず、異なる高速フーリエ変換(FFT)サイズ(2k、4k、8k、16k、及び32k)に適合しなければならない。オーバーヘッドを最小化することで、各FFTサイズに対して2k記号(P1)を使用し、そして異なる擬似ランダム2進シーケンス(PRBS)でキャリアを変調することによりこの記号内で実際のFFTサイズをシグナリングすることに至った。それに続く記号のFFTサイズを見出すために、受信器は、変調PRBSを検出する。このPRBSは、整数周波数シフトも指示する(DVB−T2信号は、公称中心周波数に比して、±1/6、±2/6、±3/6MHzだけシフトすることができる)。要約すれば、P1記号は、(1)T2信号の存在を検出し、(2)周波数オフセットを推定し、そして(3)使用FFTサイズを検出するために、初期スキャンに使用される。
初期スキャンの後、P1記号は、通常のデータ受信又はハンドオーバー中には使用されない。というのは、P1により運搬されるパラメータ(即ち、FFTサイズ及び周波数オフセット)が一定に保たれるからである。ハンドオーバーに関して、これらのパラメータは、高周波(RF)チャンネル間で同じであるか、又はハンドオーバーの前にシグナリングされる(例えば、ETSI EN 300 468デジタルビデオブロードキャスティング(DVB);DVBシステムにおけるサービス情報(SI)の仕様に基づく番組特有情報/サービス情報(PSI/SI)において)。しかしながら、P1は、通常のデータ受信中に使用され、例えば、フレームの開始を検出し、又は同期及びチャンネル推定アルゴリズムを改善することができる。P2記号(1つ又は複数)は、P1の後に位置されるシグナリング及びチャンネル推定記号(1つ又は複数)である。
P1の検出、ひいては、DVB−T2信号の検出は、ガードインターバル相関(GIC)に基づく。GICにおいて、ガードインターバルは、記号の終了と相関される。GICにおけるピークは、P2記号から検証できる潜在的なDVB−T2信号を指示する。第1の問題は、健全な検出を与えるためにガードインターバルが長くなければならないことである(即ち、長いガードインターバルは、高い信号対雑音比を与える)。しかしながら、長いガードインターバル、ひいては、長いP1は、データ容量を減少させる。
P1は、受信されるべき第1の記号であるから、典型的に、チャンネル条件についての事前の知識はない。それ故、P1記号は、チャンネル歪を克服するための何らかの手段を含まねばならない。実際に、これは、例えば、チャンネル推定又はサブキャリア間の差動変調のために特別なパイロットキャリアを使用することを意味する。
FFTサイズが小さいために、P1記号のキャリア間隔は、それに続くデータ記号ほど濃密でない(例えば、P1に対して2k、データに対して32k)。P1におけるPRBS検出が成功するためには、チャンネルのコヒレンス帯域巾が、2k記号のサブキャリア間隔より小さくなければならない。しかしながら、ネットワークは、32kモードに対して設計され、そして単一周波数ネットワーク(SFN)の長い遅延は、非常に高い周波数選択性を発生する。
キャリアインデックスkにおける複雑な値の受信信号は、rk=hkk+nkとして表される。但し、skは、(例えば、直角位相シフトキーイング(QPSK)を使用して)送信されたデータ記号であり、hkは、キャリアインデックスkにおけるチャンネル応答であり、そしてnkは、ノイズ項である。
コヒレントな復調において、hkは、パイロットを使用して最初に推定され、次いで、例えば、推定されたhkでrkを除算することによってチャンネルの作用がイコライズされる。
DVB−T2及びP1記号について考えた場合に、hkを推定するためのパイロットはない。それ故、チャンネル推定を行わずに、非コヒレントな復調が典型的に使用される。これは、2つの隣接キャリア間の位相差に対して情報がコード化される差動変調(例えば、差動2進位相シフトキーイング(DBPSK))を使用することにより実行される。それら2つの隣接キャリアは、rk=hkk+nk及びrk+1=hk+1k+1+nk+1として表される。送信された記号は、これら2つの受信されたキャリア間の位相差rk+1−rk=hk+1k+1−hkk+nからデコードされる。
図21は、1つのパイロット(P1)OFDM記号内のコヒレンス帯域巾及び差の変調を示す。チャンネル応答hk及びhk+1の位相は、図21の上のグラフに示すものとほぼ同じである。しかしながら、高周波数選択チャンネル(図21の下のグラフ)では、隣接チャンネル応答間の相関が比較的低い。これは、キャリア間の差の変調を使用するのを不可能にする。
コヒレンス帯域巾(即ち、チャンネル応答が高度に相関されるところの帯域巾)は、次式で近似することができる。
Figure 2011501493
但し、τdは、チャンネルの遅延拡散である。チャンネルのコヒレンス帯域巾は、キャリア間のDBPSKを使用するためにはキャリア間隔より狭くなければならない。P1のFFTサイズは、2kであり、そして8MHzチャンネルにおけるキャリア間隔は、4.46kHzである。これらのキャリアから、3番目又は9番目ごとのキャリアが使用される。それ故、実際のキャリア間隔は、40.1kHzである。他方、大きなSFNネットワークにおける遅延拡散は、448μs(1/4ガードインターバルを伴う16kモード)であり、2.2kHzのコヒレンス帯域巾を生じさせる。
本発明の態様によれば、2つのP1記号、例えば、GI=1/1の1k記号が使用される。両記号は、GICにおいて別々に使用される。GI=1/1のときには、GICにおいて全記号時間巾を使用することができる。
本発明の態様によれば、図22に示すように、2つのP1記号間に差動変調が適用される。ここでは、差動変調がサブキャリアごとに遂行されるので、コヒレンス帯域巾については何も要求されない。(或いは又、第1のP1記号をチャンネル推定に使用することができ、これは、第2のP1記号に対してコヒレントな復調を許す。)
2つのP1記号の時間インターバルは、比較的短く、チャンネルは、第1記号から第2記号へ変化しない。それ故、1つ以上の実施形態によれば、差動変調は、時間ドメインにおいて同じキャリア番号を有するキャリア間で行うことができる。
又、本実施形態は、移動受信もサポートする。それら実施形態によれば、チャンネルのコヒレンス時間は、2つのP1記号の時間巾より長い。これは、rk(1)とrk(2)との間の相関性を高くする。チャンネルのコヒレンス時間は、次式で近似できる。
Figure 2011501493
但し、Fdは、チャンネルのドップラー拡散であり、次式で表される。
Figure 2011501493
但し、vは、受信器の速度であり、cは、光速(3*10^8m/s)であり、Fcは、キャリア周波数である。v=120km/h、Fc=666MHzの場合には、Fd=74Hz、τcoh=13.5msであり、これは、P1記号の時間巾(例えば、280μs)より著しく長い。
1つ以上の実施形態によれば、P1の記号同期を改善することができる。P1記号は、1/1ガードインターバルを有し、これは、記号同期を改善すると共に、オーバーヘッドに対してガードインターバル相関長さを最大にする。P1記号は、1kのFFTを使用し、これは、2つの2k記号に比してオーバーヘッドを減少する。
ガードインターバル相関(GIC)は、直交周波数分割多重化(OFDM)記号における同期のための基本的方法である。GIは、実際のOFDM記号の最後の部分の周期的コピーであるから、受信器は、この相関を検出することによりOFDM記号の開始を見出すことができる。実際に、受信器は、N個のサンプルで分離された受信信号の2つのブロックを連続的に相関する(Nは、FFTサイズであり、データサンプル数でもある)。正しい位置において相関ピークが検出される。
図23は、1/1ガードインターバルをもつ2つの1k記号、及びそれら記号間の差動変調を示す。明らかなように、1/1ガードインターバルは、GI及びデータ部分が同じ長さを有し、そしてサンプルも等しいことを意味する。最終的に、1/1記号は、ガードインターバルなしに2つの等しい記号を有すると言うことができる。
差動変調のために、連続する記号P1及びP1’は、異なるものであり、これは、各P1記号内に通常のGICを適用しなければならないことを意味する。しかしながら、相関長さは、2k 1/4 GI記号に比して2倍あり(1/4*2048=512)、更なる改善のために、2つの記号からの相関を結合することができる。又、1k 1/1 GI記号も望ましい。というのは、ガードインターバルの相関が、ここでは、データモード(2k、4k、等)に一致しないからである。
別の実施形態は、初期スキャンをスピードアップする。受信器が次の周波数に同調できるように非T2信号を素早く検出することが望まれる。これは、次のようにしてP1記号のゼロキャリアを検出することで行うことができる。(1)rをP1記号のk番目のキャリアとし、k=1、2、3・・・とすれば、サブセットr3k、r3k-1、及びr3k+1に属するキャリアに対する受信エネルギーの3つの和(1つ以上の実施形態に基づきP1からの受信エネルギーの和の計算を示す図24を参照)を計算し、(2)3つのサブセットにおける受信エネルギーを比較することによりT2信号の存在を検出し、(3)エネルギースレッシュホールド(例えば、最強より5dB低い)を設定し、そして(4)スレッシュホールドを越える和が1つしかない場合に、あり得るT2信号が検出される。
図25は、1つ以上の実施形態に基づく送信器を示す。第1のP1は、基準シーケンスに基づいてBPSK変調され、そして第2のP1は、次のように変調される。即ち、PRBSk=0の場合は、bk、2=bk、1となり、PRBSk=1の場合は、bk、2=−bk、1となり(逆のことも言える)、ここで、PRBSkは、PRBSのk番目のエレメントであり、bk、mは、m番目のP1記号においてk番目のキャリアで送信された記号である。次いで、送信器は、オリジナルの基準シーケンスと、遅延された差動変調シーケンスとを、逆高速フーリエ変換(IFFT)及びガードインターバル挿入の前に、結合する。Nは、FFTサイズを指す。
図26は、1つ以上の実施形態による受信器を示す。この受信器は、図25を参照して上述した送信器の動作の逆を行う。即ち、受信器は、P1記号(第1及び第2のパイロット記号)からガードインターバルを除去し、P1記号に対して高速フーリエ変換を遂行し、その後、P1記号を差動的に復調して、送信された擬似ランダム2進シーケンスの推定を得る。受信器は、基準シーケンスを知る必要がない。
図27は、1つ以上の実施形態により、受信器によって遂行されるステップを示すフローチャートである。初期のスキャンにおいて、受信器は、チャンネルの公称中心周波数に同調され、P1記号を探し始める。それに続く手順が、選択されたチャンネル(及び帯域巾)において繰り返されるが、必ずしも周波数オフセットごとではない。というのは、P1記号は、使用するオフセットに関わらず、公称中心周波数において検出されるからである。
帯域巾及び公称中心周波数選択後の第1のタスクは、T2信号の存在を見出すことである。P1記号は、例えば、周波数オフセットの影響を受けないガードインターバル相関により、見出すことができる。ガードインターバル相関を使用すると、T2信号検出の上でも助けとなる。というのは、2k記号の欠落が非T2チャンネルを意味するからである。
ガードインターバル相関は、チャンネルの遅延拡散がガードインターバル内に留まるという状況について意図されたものであり、これは、P1記号が大規模SFNにある(例えば、32kモード)ケースではない。このケースでは、ガードインターバルより長い遅延、特に、有用な記号時間巾の倍数である遅延は、偽の相関を形成する。
しかしながら、強力なSFNエコーの存在中での記号タイミングは、受信器がとにかく正しい経路に同期できねばならないので、P1特有の問題だけではないことに注意されたい。その相違は、GICウインドウが短いためにP1相関が高いノイズレベルを有することである。
ガードインターバル相関から粗い時間及び分数周波数同期が得られる。これらは、P1記号それ自身に使用される粗い推定であり、それに続く記号を使用して洗練化される。これらの推定は、FFTサイズを見出すために5つのPRBSパターンの1つを検出するのに充分な精度である。
高速初期スキャンについては、T2信号を含まないチャンネルは、比較的迅速に破棄されねばならない。本実施形態に基づく前置構造は、非T2チャンネルを比較的迅速に破棄でき、そしてL1スタティックシグナリングを読み取ることでT2信号の検出を確認できるような段階的検出をサポートする。
第1の除去は、ガードインターバル相関により行われる。P1信号は、フレームごとに(約200msごとに)繰り返され、これは、SNR要件に関してかなり健全であり、従って、2つの連続するP1位置をテストすることは、T2信号を検出するに充分な信頼性がある。これは、RFチャンネル当たり約500msを要する。次いで、受信器は、あり得るP1記号が見つかったかどうか判断する。これが39のUHFチャンネルにわたって3チャンネル帯域巾で行われる場合には、スキャンに使用される合計時間が約58秒となる。異なる帯域巾を同時にスキャンするよう試みても、チャンネルラスタが異なるので、実際上助けとならないことに注意されたい。
あり得るP1記号が見つかると、受信器は、粗い同期及びFFTを遂行する。次いで、受信器は、希薄なキャリアラスタを使用して、T2信号と他の2k信号を区別することができる。従って、非T2信号は、最初に受信されるP1記号から検出される見込みが最も高い。
周波数オフセットの検出は、シフトされたパイロットパターンを見出すことに基づいている。周波数オフセット及びFFTサイズの検出は、先ず、仮定されたパイロットキャリアにおける電力を使用して正しいオフセットを見出し、その後、5つのPRBSに対する相関を計算することにより、分離することができる。他方、PRBSは、周波数オフセットを見出すときに既に使用することができる。希薄なキャリアラスタは、サーチアルゴリズムの複雑さを減少する。
周波数オフセットが検出された後に、受信器は、データ記号を受信するように同調することができる。別のタスクは、P2記号をデコードするために使用ガードインターバルを見出すことである。P1記号は、GIのシグナリング情報を運搬しないので、受信器は、フレーム中に通常のOFDM記号を使用することによってこれを検出することができる。検出されたP1の直後のP2記号は、デコードすることができない。しかし、全200msのフレーム時間巾を使用できるので、次のフレームまでにGIを検出するに充分な時間がある。これは、信号取得時間に別の200msを追加するが、これが生じる見込みが最も高いのは、「T2信号発見」だけであり、各チャンネルテストではない。並列マルチプレクサの最大数は、典型的に、7から8の程度であり、スキャンシーケンスに追加される合計時間は、2s未満である。
フレーム時間巾が構成可能である場合には、次のP1記号を確認することによりフレーム同期を得ることができる。次いで、P2記号におけるL1スタティックシグナリングからの検出されたパラメータが確認される。
一実施形態において、第1のP1がチャンネル推定に使用され、これを使用して、第2のP1をイコライズする。これは、種々の実施形態の基礎的なアイデアを再使用するものであるが、具現化は異なる。Nは、FFTサイズを指す。
DVB−T2規格によれば、P1及びP2記号は、シグナリングの初期スキャン及び送信のための解決策として提示される。本実施形態によれば、2つのP1記号間の差動変調は、周波数選択性の高いチャンネルという点で効果的である。
上述したように、P1記号は、初期スキャンにおいて、(1)T2信号の存在を検出し、(2)周波数オフセットを推定し、そして(3)使用するFFTサイズを検出する、ために使用される。周波数オフセットを推定する(そしてある程度、T2信号の存在を検出する)あり得る方法は、周波数ドメイン「コーム(comb)」を使用し、即ちOFDM記号における利用可能なサブキャリアのサブセットを使用することである。全部でL個の使用可能なサブキャリア(=ガード帯域が控除されたFFTサイズ)があると仮定する。更に、3番目ごとのサブキャリアをこのパイロット/同期用途のために使用でき、従って、同期信号に対して
Figure 2011501493
個のアクティブなサブキャリアが存在すると仮定する。数学的には、コームは、ビットのシーケンスP(0)、P(1)、K、P(L’−1)で表すことができる。ここでは、ビットP(k)は、サブキャリア番号「lowest+3*k」が2進位相シフトキーイング(BPSK)信号を含むかどうか告げ、“0”は、サブキャリアが電力を含まないことを指示し、そして“1”は、サブキャリアがBPSK変調信号を含むことを指示する。このアイデアは、オペレータがチャンネル周波数オフセットを使用するときに、コームがそれに応じてシフトされるというものである。従って、タイミング同期及び分数周波数同期を達成した後、受信器は、整数周波数オフセットに対してFFT及びサーチを実行する。ここで、受信器は、仮定したパイロットキャリア(即ち、コーム)における受け取った電力を使用し、そして擬似ランダム2進シーケンスを復調せずに周波数オフセットを見出すことができる。次いで、正しい整数周波数オフセット(=サブキャリア間隔の整数倍)を、シフトされたコーム及び測定されたサブキャリア信号電力との比較的良好な一致の存在により検出することができる。次いで、FFTサイズ(例えば、5つの選択肢から選択された)が、m=1、2、3、4又は5に対し、5つのBPSKパターンSm(0)、Sm(1)、K、Sm(L’−1)の選択により指示される。
周波数オフセット(分数部分について調整した後)は、定数オフセットnをサブスクリプトに加算したものに達する。次いで、和
Figure 2011501493
は、コームとそのシフトされた形態との間の衝突の数を計算し、そしてS(0)=Nは、コームにおけるサブキャリアの数Nに等しい。作用すべき整数周波数オフセットを検出するためには、衝突カウントS(n)、n≠0が、正しい一致Nに比して、小さくなければならない。
理想的には、P1信号の構造は、他の検出方法もサポートして、ハードウェア設計者に選択の自由度を与えるようなものでなければならない。P1信号の存在を検出する問題に対する別の解決策は、時間ドメイン相関に基づくものである。この別の解決策もサポートするために、実際の信号
Figure 2011501493
は、mの個別の値に対してだけではなく、(m、n)対の個別の値、即ち(FFTサイズ、周波数オフセット)組合せの異なる値に対しても、良好な相互相関特性を有していなければならない。
信号のセットによって要求される他の特性は、合理的な時間ドメイン自己相関特性と、合理的なピーク対平均電力比(PAPR)特性とである。理想的には、大きなルックアップテーブルに依存せずに、コーム及びBPSKシーケンスの両方を迅速且つ効率的に再生することもできねばならない。
本実施形態は、1)3番目ごとのサブキャリアに限定されたコーム、及び2)残りのサブキャリアのほぼ半分を含むコーム、に向けられ、従って、アクティブなサブキャリアの数Nは、約L/6でなければならない。これらの仮定が適切な状態で、長さ
Figure 2011501493
の短いコームパターン/シーケンスが重要となる。
本実施形態によれば、適当な長さの2進mシーケンスを使用して、コームを発生すると共に、同じmシーケンスの選択された周期的シフト(ここでは、0/1ではなく、+1/−1と解釈される)を使用して、5つのBPSKパターンを発生する。
全てが0ではないrビットより各々成る6つのビットパターン、以下、シード(seed)と称される、が指定される。これらシードは、次いで、等級rの原始多項式により決定された再帰式を適用することにより長さ2r−1のシーケンスへと拡張される。同じ再帰式を適用して、6つのシーケンスの各々を形成することに注意されたい。コームを決定するためにそれらシーケンスの1つが選抜され、そして他の5つは、“0”を+1として、且つ“1”を−1として解釈し直すことによってBPSKパターンを決定する。理想的には、L’=2r−1である。異なる使い方をする場合もあり、又、コームを構成する別の方法を使用することもできる。
DVB−T2の特定使用の場合には、L=1531サブキャリアであり、従って、L’=511=29−1、r=9、及び原始フィードバック多項式1+x4+x9が使用される。シードのセットは、例えば、コームに対して100000000、そして5つのBPSKパターンに対して000110101、110001100、101111101、101101111、111100111(全て±1と解釈される)より成る。これらは、k=9、10、・・・510について、再帰式P(k)=P(k−4)+P(k−9) (mod2)、及びSm(k)=Sm(k−4)*Sm(k−9)を繰り返し適用することにより、m=1、2、3、4及び5について、シーケンスP及びSmへ拡張される。
シードの選択における設計基準は、得られるシーケンスは、互いの周期的シフトであるが、互いに得るために要するシフトの量が比較的大きくなければならないというものである。同様に、シードは、それらの1つを、短い(例えば、45位置未満)周期的シフトでは、コームシーケンス及び別のシーケンスのビットごとのXORから発生できないように設計される。
利用可能なキャリアL’の数が、式2r−1によるものでなく、そのような数に比較的接近している場合には、コーム及びシーケンスが、mシーケンスのテール端から小さなセグメントを裁断することによって短縮されるか、又はパターンが、比較的短い時間中にそれを周期的に繰り返すことによって拡張される。上述した例では、サブキャリアの数は、コームパターン及びBPSKシーケンスを1つの位置だけ周期的にシフトすることにより1531から1507へ減少される。これを達成するために、再帰関係を一度適用することにより9ビットのシードを10ビットに拡張することができる。その後、第1のビットが省かれて、9ビットシードを発生する。従って、コームに対するシード000000001、及びBPSKシーケンスに対するシード001101010、100011000、011111010、011011110、111001111が、前記で示唆したものに代わって使用される。次いで、コームは、8個の0で開始し、即ち24個の空きサブキャリアがあり、そしてP1信号は、1507個の連続キャリアまで狭められる。利用可能な帯域巾が演じる役割は、サブキャリア間の間隔も狭い狭帯域(例えば、5MHz)用途のように、重要性が低く、ほぼ同じ数のサブキャリアに対する余裕が依然あることが認められる。
周波数ドメインコームを発生する別の方法は、この技術で知られた平方剰余シーケンス(=QRシーケンス)を使用することである。それにより得られるコームは、mシーケンスベースのコームを伴うシフトされた形態の間で衝突統計値を分担する。この別の方法は、QRシーケンスの長さが3モジュロ4に合致する原始数pであるという効果を有する。従って、利用可能な長さのセットは、QRシーケンスが使用されるときには、より融通性のあるものとなる。同じシーケンスの周期的にシフトされた形態は、ここでは、BPSKシーケンスを構成するのにも使用できる。しかしながら、比較的長いQRシーケンスをオンザフライで発生することは、計算上、より負担がかかり、実際には、比較的長いルックアップテーブルを使用しなければならない。
少なくとも1つの実施形態によれば、ここに提案する5つのP1信号は、m=1、2、3、4及び5について、次の通りである。
Figure 2011501493
ここで、nは、周波数オフセットの整数部分を表す。これは、サブキャリア間隔の倍数としてカウントされ、従って、ここに提案する使用の場合、n=±37、±75、±112は、±1/6、±1/3、±1/2MHzに対応する(サブキャリア間隔の分数は、それらが丸め誤差の結果であるか、又は受信器と送信器との間のクロックの食い違いの結果であるかに関わらず、早期に取り扱われることに注意されたい)。しかし、ここに提示する構造は、134までのnの整数値を実際に許すものである。ここでは、m=1、2、3、4及び5について、P及びSmは、上述した長さ511のシーケンスである。これらの信号は、1531個の連続サブキャリアの範囲内の256個のサブキャリアを占有する。
等しく良好に作用するシードに対して種々の他の選択肢もある。例えば、6つのmシーケンスの各々は、相関特性を変更せずに同じ量だけ周期的にシフトされる。周波数オフセットの整数部分nが3*45=135未満であるときには、シードの例示値が良好に作用する。その範囲内で、シーケンスのオフセット形態の中の相互相関性は、低く保たれる。コンピュータサーチは、等しく良好な性能をもつシードの他のセットを明らかにした。低い相関性の若干広い範囲の可能性は、完全に除外されていないが、nが3*51=153のように大きい場合は、シードをどのように入念に選択しても、このような低い相関性の範囲はこの方法では得られないことが知られている。
3の倍数での間隔は、周波数オフセットの整数部分を比較的素早く検出できるようにする。というのは、テストされた整数オフセットと実際の整数オフセットとの間の差が3の倍数でない限り、真のコームとテストされた形態との間に衝突がないからである。この条件が満足される場合は、正しいオフセットを有するときに、衝突の数が256であり、さもなければ、衝突の数が119・・・128の範囲であり、即ち最適な擬似中間点128の近辺である。同様の構造(=3番目ごとのサブキャリアに限定)及び密度(=平均的に6つのサブキャリアのうちの1つが「アクティブ」であるが)をもつランダムに発生されたコームについて、衝突の数に対して予想される範囲(予想値から±2の標準偏差)は、104から144であり、従って、mシーケンスの使用は、変動をより狭い範囲へもっていくことにより、これを改善する。
mシーケンスの基礎的な代数構造は、このように発生されるほぼ全てのシーケンスが、合理的に良好なPAPR特性(例外は、コーム及び1つのシーケンスに対して同じシードを使用することである)及び合理的に良好な時間ドメイン自己相関を有するように保証する上で、助けとなる。シードを入念に選択することは、更に、種々のシーケンスのオフセット形態の中で良好な相互相関特性を保証する上でも、助けとなる。実際に、取るに足らないものでない相関は、32の±2SDレベルまでランダムに変動するのではなく、非常に0に近い。
図28は、1つ以上の実施形態によるパイロットシーケンスとそれらの周波数オフセット形態との間の自己相関/相互相関のグラフである。
図29は、図28のグラフのズームイン形態で、周波数オフセットの低相互相関範囲を示している。
図30は、少なくとも1つの実施形態による第1のP1信号(これらの図を作成するために、中心周波数666MHz、及び25MHzでサンプルされるキャリア間隔4464Hzで計算された単一記号)の包絡線振幅を示すグラフである。目盛は、平均二乗振幅が1に等しくなるように選択される。
図31は、図30のグラフのズームイン形態である。図30及び31は、一緒に、セットの合理的なPAPR特性を示している。
BPSK及びP1シーケンスの以下の説明において、F=GF(512)は、512エレメントの限定フィールドを示し、そしてgは、式1+g5+g9=0を満足するFの原始エレメントであり、従って、累乗giは、指数iが値i=0、1、・・・510をとるときにFの非ゼロエレメントを通して進む。更に、g-iは、初期のフィードバック式1+x4+x9=0の根であることに注意されたい。tr:F→GF(2)をトレース関数とする。以前の0/1値付きのmシーケンス及びその全ての周期的シフトは、i=1、2、K、511及びα≠0について、シーケンスmα(i)=tr(αgi-1)として得られている。又、e(x)=(−1)tr(x)、及びω=e2πj/511と書き表す。従って、0及び1のコームがP(i)=tr(αgi-1)=(1−e(αgi-1))/2として得られ、且つBPSKシーケンスがSj(i)=e(βji-1)として得られるように、エレメントα∈F、及びβj∈F、j=1、2、3、4、5を選択することができる。従って、P1シーケンスは、次の式
Figure 2011501493
によって与えられる。
γが非ゼロであるときに、アイデンティティe(x±y)=e(x)・e(y)、及び和
Figure 2011501493
(以下、式(1)又は和(1)と称され)が得られ、そしてγ及びkの両方が非ゼロであるときには複素数絶対値√512を有し且つそれらの両方ではなく一方がゼロであるときにはそれより小さい、いわゆるガウスの和
Figure 2011501493
(以下、式(2)又は和(2)と称され)が得られる。
この点において、ここに提案するコームが選択肢α=1に対応することが記録される。
パターンP(k)=(1−e(αgk))/2と、そのシフトされた形態P(k+n)との間の衝突の数について考える。但し、nは、シフトされた量
Figure 2011501493
を指示する。このコームのパターンを511の周期で繰り返し続けるべき場合には、衝突の数を計算することができる。変数x=gkを表示し、そしてF*がフィールドFにおける非ゼロエレメントのセットであるという通常の慣習を採用する。次いで、「衝突モジュロ511」の数は、次のようになる(従って、k+nは、計算されたモジュロ511である)。
Figure 2011501493
ここで、第1の和は、511である。t<511であるので、係数α、αgn、α(1+gn)は、非ゼロであり、そして式(1)は、残りの和が全て−1に等しいことを示している(項e(0)=1が和から欠落するという事実を調整して)。要するに、シフトされるコームは、周期的に拡張されるコームと512/4=128の衝突を有することになる。和k+nオーバーフロー>511によるテール効果を考慮に入れると、衝突の数に対する予想低下が分かる。n=1、2、3、4、6、7、8において、128の衝突があり、この数は、nが成長すると共にほぼ直線的に低下する。nが37の最大値に到達すると、衝突の数は、125である。オフセットn=36で、119の衝突という最低値に達する。従って、このコームでは、2つのオフセットコーム間の衝突の数は、128という理想的な中間点に近いものとなる。
2つのP1シーケンス間の相互相関を(fドメインにおいて、パーセバルの定理によれば、これが周波数ドメインで行われるか時間ドメインで行われるかは問題でない)次のように計算することができ、
Figure 2011501493
従って、和(1)は、βj−βj'が非ゼロであれば(換言すれば、2つのシーケンスが異なるものであれば)、且つα+βj−βj'が非ゼロであれば(換言すれば、2つのシーケンスが互いにビットごとに補数でなければ)、この相互相関がゼロに等しいことを示す。これに対する実際のテストは、直交されるべきこの形式の2つのシーケンスについて、それらの初期セグメントが互いに異なり、且つそれらの初期セグメントのビットごとのXORがコームPの初期セグメントとは異なるというものである。
衝突数の計算と同様に、先ず、シーケンスをfドメインにおいて周期的に拡張し、そのように拡張された信号対間の相互相関を計算し、そして少数の擬似ランダム項の和であって大きく貢献することのない短い「テール」を多少無視する。従って、P1信号と、そこからt個の位置だけオフセットした別のP1信号との間の(fドメイン)相互相関は、次の通りである。
Figure 2011501493

Figure 2011501493
(以下、式(3)と称する)
ここでは、インデックスj及びj’が等しいことが認められ、即ちシーケンスとそのオフセット形態との間の相関にも関心がもたれる。式(1)から、カギカッコ内の係数の1つがゼロでない限り、この主たる項がゼロになることが分かる。nは、ゼロの周りのある範囲の値をとるので、係数それ自体及び和α+β1、K、α+β5の基本g離散的対数が互いにできるだけ離れるように(周期的モジュロ511)、係数β1、K、β5を選択するという目標が委ねられる。ここでは、全体で10個のフィールドエレメントがあるので、離散的対数間の最小分離が
Figure 2011501493
より大きくなることはない。例示的構造の選択α=1=g0では、小さな発見的サーチが、前記説明に使用されたセットを与える。即ち、β1=g33、α+β1=g181、β2=g135、α+β2=g499、β3=g245、α+β3=g398、β4=g349、α+β4=g85、β5=g445、α+β5=g296である。ここでは、離散的対数がリスト{33、135、245、349、445、181、499、398、85、296}を形成し、最初の5つの離散的対数は、エレメントβ1、K、β5を指定し、そして最後の5つは、エレメントα+β1、K、α+β5の離散的対数をリストしている。ここでは、499と33との間に45の最小周期的分離がある。というのは、33−499+511=45だからである。又、45の最小周期的分離をもつ離散的対数の別のシーケンスは、{33、135、233、339、447、181、499、388、286、80}である。更に大きな周期的分離を招く選択肢があるかどうかは、分からない。3*45=135(サブキャリア分離)は、112より大きいので、本発明の目的にとってはこれで充分である。
これらの数は、図28のグラフを説明するものである。いずれの方向にも、44まではオフセットとの一致がなく、従って、図28における非ゼロゾーンの巾は、2*44+1=89キャリアである。分離度45は、式(3)におけるマイナス符号の項に対応することに注意されたい。プラス符号の項に対応する最小周期的分離は、96であり、対(445、349)と(181、85)との間に生じる。これは、最も近くのサイドローブが全て負であることを説明すると共に、x軸の上に2*96+1=193キャリアの広いギャップがあることも説明する。
ここでは、提案された信号の自己相関が少なくともある個別設定時間変位に対して低いレベルにとどまることを、境界
Figure 2011501493
がどのように意味するかを示す。提案されたP1信号の時間ドメイン形態は、
Figure 2011501493
であり、ここで、便宜上、周波数オフセットをfとし、ΔfをP1信号の2つの考えられるキャリア間の間隔(=2kOFDM記号のサブキャリア間隔の3倍)とする。時間誤差Δtは、ガードインターバルより短いと仮定する。次いで、時間ドメイン相関器は、次の式を見る。
Figure 2011501493

Figure 2011501493
(以下、式(4)と称する)
ここでは、係数K及びK’は、正規化のためのもので、パワーブースト、並びにDFT及び積分から到来する定数を含む。従って、この項の絶対値は、和に依存するだけである(目盛までは)。Δtは、ある整数nに対して積ΔfΔt=n/511であるような大きさを有する。即ち、時間誤差は、サブキャリアの共通周期の1/511の整数倍である。従って、e2πjk(Δf・Δt)=ωnkと書くことができる。P1j(k+1)=(1−e(αgk))/2がコームのパターンにのみ依存する(BPSK変調には全く依存しない)ことを考慮すると、時間誤差のこれらの値において、相互相関は、次の式に等しくなる。
Figure 2011501493
(以下、式(5)と称する)
式(1)及び(2)の和は、(乗数K”を忘れると、−その絶対値はnとは独立している)この和は、n=0のとき(即ち、時間誤差がないとき)値256を有し、さもなければ、絶対値√512≒22.6を有することを表している。要するに、本発明の信号では、時間誤差の比較的濃密な離散的セットがあり、同期値より約10dB低い自己相関値を招く。これは、決定的ではないが、ここに提案される信号の自己相関特性が比較的良好であることを強く示唆する。
この場合も、和(1)及び(2)は、本発明の推定の中心である。2つの異なるP1信号、P1j及びP1jを比較するときに、前記式(4)及び(5)を導く計算は、今度は、次の式を生じさせる。
Figure 2011501493
βj−βj'≠αという仮定のもとで作用することを想起されたい。n=0の場合には、この和が式(1)により0と評価され、さもなければ、2つのガウスの和を有し、従って、三角不等式により、
Figure 2011501493
を推定することができる。換言すれば、時間誤差のこの離散的セットにおいて、相互相関は、256*K”の完全一致より少なくとも7dB低い。
この場合も、和(2)は、n=0、1、・・・510の全てに対してサンプリングの瞬間Δt=n/(511Δf)に包絡線電力の比較的鮮鋭な推定を与えることができる。次の式が得られる。
Figure 2011501493
α≠βjであるから、n=0においてゼロが得られ、ガウスの和に対する式(2)の結果により、絶対値符号における和は、2√512によって上限境界が決められる。従って、全体的には、サンプルされた包絡線電力は、せいぜい1である。ここで、全信号エネルギーは、256であり、従って、平均電力は、次のようになる。
Figure 2011501493
従って、この(ナイキスト)サンプリングレートでは、最大対平均包絡線電力比がせいぜい√8である。これは、一般的な境界であって、連続的なピーク対平均包絡線電力比が、最悪な場合でも、せいぜい(2ln(511)+1.132+4/511)√8であることを示している(実際にはおそらくかなり良好である)。
本発明の1つ以上の態様は、1つ以上のコンピュータ又は他の装置によって実行される1つ以上のプログラムモジュールのようなコンピュータ実行可能なインストラクションで実施することができる。一般的に、プログラムモジュールは、コンピュータ又は他の装置におけるプロセッサにより実行されたときに特定のタスクを遂行し又は特定のアブストラクトデータ形式を具現化するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、等を含む。コンピュータ実行可能なインストラクションは、ハードディスク、光学的ディスク、取り外し可能な記憶媒体、ソリッドステートメモリ、RAM、等のコンピュータ読み取り可能な媒体に記憶される。当業者であれば、種々の実施形態において、プログラムモジュールの機能を結合し又は分散できることが明らかであろう。更に、その機能は、集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)、等のファームウェア又はハードウェア等効物において全体的又は部分的に実施することができる。
本実施形態は、新規な特徴、又はここに明確に開示した特徴の組合せ、或いはそれらを一般化したものを包含する。本実施形態は、本発明を実施する現在の好ましい態様を含む特定の実施例に関して説明したが、当業者であれば、上述したシステム及び技術の多数の変更及び置き換えがなされ得ることが明らかであろう。従って、本発明の精神及び範囲は、特許請求の範囲に述べられたように広く解釈されねばならない。
102:デジタルブロードバンドブロードキャストシステム
103:デジタルブロードキャスト送信器
104:デジタルコンテンツソース
105:デジタルブロードキャストタワー
112:移動ターミナル
128:プロセッサ
130:ユーザインターフェイス
134:メモリ
136:ディスプレイ
140:ソフトウェア
142:FM/AMラジオ受信器
143:WLANトランシーバー
144:テレコミュニケーショントランシーバー
150:バッテリ
152:スピーカ
154:アンテナ

Claims (25)

  1. 基準シーケンスに基づいて第1パイロット記号を2進位相シフトキー変調するステップと、
    第2パイロット記号を差動変調して、差動変調シーケンスを発生するステップと、
    前記オリジナルの基準シーケンスと前記差動変調シーケンスとを合成することによって合成変調信号を発生するステップと、
    前記合成変調信号に対して逆高速フーリエ変換を遂行して、それにガードインターバルを挿入するステップと、
    を備えた方法。
  2. 前記第1パイロット記号は、チャンネル推定として使用するように構成される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記チャンネル推定は、第2パイロット記号をイコライズするのに使用するように構成される、請求項2に記載の方法。
  4. 第2パイロット記号を差動変調する前記ステップは、
    擬似ランダム2進シーケンスk=0の場合には、bk、2=bk、1、そして擬似ランダム2進シーケンスk=1の場合には、bk、2=−bk、1、及び
    擬似ランダム2進シーケンスk=0の場合には、bk、2=−bk、1、そして擬似ランダム2進シーケンスk=1の場合には、bk、2=bk、1、但し、擬似ランダム2進シーケンスkは、擬似ランダム2進シーケンスのk番目のエレメントであり、bk、mは、m番目のパイロット記号におけるk番目のキャリア上の送信記号である、
    というルールの少なくとも1つに基づいて遂行される、請求項1に記載の方法。
  5. プロセッサと、このプロセッサにより実行されたときに、
    基準シーケンスに基づいて第1パイロット記号を2進位相シフトキー変調し、
    第2パイロット記号を差動変調して、差動変調シーケンスを発生し、
    前記オリジナルの基準シーケンスと前記差動変調シーケンスとを合成することによって合成変調信号を発生し、
    前記合成変調信号に対して逆高速フーリエ変換を遂行して、それにガードインターバルを挿入する、
    ことを遂行する実行可能なインストラクションを含むメモリと、を備えた装置。
  6. 前記第1パイロット記号は、チャンネル推定として使用するように構成される、請求項5に記載の装置。
  7. 前記チャンネル推定は、第2パイロット記号をイコライズするのに使用するように構成される、請求項5に記載の装置。
  8. 第2パイロット記号を差動変調することは、
    擬似ランダム2進シーケンスk=0の場合には、bk、2=bk、1、そして擬似ランダム2進シーケンスk=1の場合には、bk、2=−bk、1、及び
    擬似ランダム2進シーケンスk=0の場合には、bk、2=−bk、1、そして擬似ランダム2進シーケンスk=1の場合には、bk、2=bk、1、但し、擬似ランダム2進シーケンスkは、擬似ランダム2進シーケンスのk番目のエレメントであり、bk、mは、m番目のパイロット記号におけるk番目のキャリア上の送信記号である、
    というルールの少なくとも1つに基づいて遂行される、請求項5に記載の装置。
  9. 前記第1及び第2のパイロット記号は、各々、1kの高速フーリエ変換を使用する、請求項5に記載の装置。
  10. 前記第1及び第2のパイロット記号は、1/1のガードインターバルを有する、請求項5に記載の装置。
  11. 第1パイロット記号及び第2パイロット記号を受信するステップと、
    前記第1及び第2のパイロット記号からガードインターバルを除去するステップと、
    前記第1及び第2のパイロット記号に対して高速フーリエ変換を遂行するステップと、
    前記第1及び第2のパイロット記号を差動復調して、推定擬似ランダム2進シーケンスを発生するステップと、
    を備えた方法。
  12. 前記第1パイロット記号をチャンネル推定として使用することを更に含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記チャンネル推定を使用して第2パイロット記号をイコライズすることを更に含む、請求項12に記載の方法。
  14. 前記第1及び第2のパイロット記号を差動復調して、推定擬似ランダム2進シーケンスを発生する前記ステップは、
    k、2=bk、1の場合には、推定擬似ランダム2進シーケンスk=0であり、bk、2=−bk、1の場合には、推定擬似ランダム2進シーケンスk=1であり、及び
    k、2=−bk、1の場合には、推定擬似ランダム2進シーケンスk=0であり、bk、2=bk、1の場合には、推定擬似ランダム2進シーケンスk=1であり、但し、推定擬似ランダム2進シーケンスkは、推定擬似ランダム2進シーケンスのk番目のエレメントであり、bk、mは、m番目のパイロット記号におけるk番目のキャリア上の受信記号である、
    というルールの少なくとも1つに基づいて遂行される、請求項11に記載の方法。
  15. プロセッサと、このプロセッサにより実行されたときに、
    第1パイロット記号及び第2パイロット記号を受信し、
    前記第1及び第2のパイロット記号からガードインターバルを除去し、
    前記第1及び第2のパイロット記号に対して高速フーリエ変換を遂行し、
    前記第1及び第2のパイロット記号を差動復調して、推定擬似ランダム2進シーケンスを発生する、
    ことを遂行する実行可能なインストラクションを含むメモリと、を備えた装置。
  16. 前記メモリは、前記プロセッサにより実行されたときに、前記第1パイロット記号をチャンネル推定として使用することを遂行する実行可能なインストラクションを更に含む、請求項15に記載の装置。
  17. 前記メモリは、前記プロセッサにより実行されたときに、前記チャンネル推定を使用して第2パイロット記号をイコライズすることを遂行する実行可能なインストラクションを更に含む、請求項16に記載の装置。
  18. 前記第1及び第2のパイロット記号を差動復調して、推定擬似ランダム2進シーケンスを発生することは、
    k、2=bk、1の場合には、推定擬似ランダム2進シーケンスk=0であり、bk、2=−bk、1の場合には、推定擬似ランダム2進シーケンスk=1であり、及び
    k、2=−bk、1の場合には、推定擬似ランダム2進シーケンスk=0であり、bk、2=bk、1の場合には、推定擬似ランダム2進シーケンスk=1であり、但し、推定擬似ランダム2進シーケンスkは、推定擬似ランダム2進シーケンスのk番目のエレメントであり、bk、mは、m番目のパイロット記号におけるk番目のキャリア上の受信記号である、
    というルールの少なくとも1つに基づいて遂行される、請求項15に記載の装置。
  19. プロセッサと、このプロセッサにより実行されたときに、
    全てがゼロの値ではないr個のビットを各々有するビットパターンである複数のシードを指定し、
    等級rの原始多項式により決定された再帰式を各シードに適用することによりシードを長さ2r−1のシーケンスへと拡張し、
    前記シーケンスの1つをコームシーケンスとして使用すると共に、0及び1の値を+1及び−1の値として解釈することにより、そのコームシーケンス以外のシーケンスを2進位相シフトキーパターンとして使用する、
    ことを遂行する実行可能なインストラクションを含むメモリと、を備えた装置。
  20. 前記原始多項式は、1+x4+x9である、請求項19に記載の装置。
  21. 前記コームシーケンスは、100000000の値を有するシードに基づく、請求項20に記載の装置。
  22. 付加的なシードは、0及び1ではなく、プラス1及びマイナス1の値として解釈される000110101、110001100、101111101、101101111、及び111100111、の少なくとも1つを含む、請求項21に記載の装置。
  23. 前記シードは、k=9、10、・・・510について、再帰式P(k)=P(k−4)+P(k−9) (mod2)、及びSm(k)=Sm(k−4)*Sm(k−9)を繰り返し適用することにより、m=1、2、3、4及び5について、シーケンスP及びSmへと拡張される、請求項21に記載の装置。
  24. 前記メモリは、更に、プロセッサにより実行されたとき、nを周波数オフセットの整数部分とすれば、m=1、2、3、4及び5について、
    Figure 2011501493
    としてパイロット記号信号を計算することを遂行する実行可能なインストラクションを含む、請求項23に記載の装置。
  25. n=±37、±75、±112は、±1/6、±1/3、±1/2MHzの周波数オフセットに対応する、請求項24に記載の装置。
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