NO320369B1

NO320369B1 - Adaptive allocation of transmission capacity in a communication channel

Info

Publication number: NO320369B1
Application number: NO19970245A
Authority: NO
Inventors: Markus Zumkeller
Original assignee: Grundig Multimedia Bv
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 2005-11-28
Also published as: DE59510528D1; EP0801868A1; NO970245D0; ES2190455T3; AU3115695A; NO970245L; FI114843B; FI970232A0; DE4425973C1; ATE230911T1; FI970232A; EP0801868B1; WO1996003841A1

Abstract

The invention concerns a process by means of which the transmission capacity available for radio transmission can be optimally divided between the individual transmission signals when the data occurring in a plurality of transmission signals varies. To this end, the distribution of the transmission capacity between the transmission signals together with these signals is transmitted in a data channel to the receiver. This data is re-determined at given time intervals on the basis of an altered transmission capacity requirement on the part of the individual transmission signals. In the receiver the data transmitted in the data channel is firstly evaluated via the distribution of the transmission capacity between the individual transmission signals. The receiver is then synchronized with the desired transmission signal. The method can be used in all data-transmission processes which implement multiplex transmission.

Description

Denne oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for adaptiv tildeling av overførings-kapasitet, etter at det er fastlagt et behov for en bestemt slik kapasitet. Nærmere bestemt gjelder oppfinnelsen en fremgangsmåte for bestemmelse av nødvendig overføringskapasitet for rammeorienterte audio- og/eller videosignaler ved ortogonal frekvensfordelt multipleks-overføring (OFDM) over flere kanaler. This invention relates to a method for adaptive allocation of transmission capacity, after a need for a specific such capacity has been determined. More specifically, the invention relates to a method for determining the necessary transmission capacity for frame-oriented audio and/or video signals by orthogonal frequency-distributed multiplex transmission (OFDM) over several channels.

I tidsskriftet Fernseh- und Kinotechnik, 36. årg., nr. 9/1992, s. 559-570 er beskrevet systemkonsepter for digital, jordstasjonær fjernsynsoverføring. Fjernsynssignaler som dannes i et kamera og etter analog/digital-omvandling føres til det man kan kalle en kildekoding for å redusere den datamengde som representerer signalet, og det reduserte signal føres i et senere trinn til en multipleksenhet og tilføyes digital tilleggsinformasjon, f.eks. digital audio. Det sammensatte signal tilpasses deretter optimalt den kanal som står til rådighet ved kanalkoding og -modulasjon. Ved kanalkodingen tilføres reserveinformasjon (redundans) for å kunne registrere overføringsfeil på mottakersiden og korrigere disse. Ved kanalmodulasjonen omvandles datastrømmen (digitalsignalfølgen) til en signalfølge som i det tilsvarende frekvensplan kommer til å dekke et 8 MHz bånd. Frekvensbåndet kan deretter ved opptransponering f.eks. overføres til en UHF-kanal. In the journal Fernseh- und Kinotechnik, 36th year, no. 9/1992, pp. 559-570, system concepts for digital terrestrial television transmission are described. Television signals that are formed in a camera and after analog/digital conversion are fed to what can be called a source coding to reduce the amount of data representing the signal, and the reduced signal is fed in a later stage to a multiplex unit and digital additional information is added, e.g. . digital audio. The composite signal is then optimally adapted to the channel available through channel coding and modulation. During the channel coding, reserve information (redundancy) is added to be able to register transmission errors on the receiving side and correct them. During the channel modulation, the data stream (digital signal sequence) is converted into a signal sequence which, in the corresponding frequency plan, will cover an 8 MHz band. The frequency band can then be transposed, e.g. transmitted to a UHF channel.

På mottakersiden skjer en omvandling av høyfrekvenssignalet til et basisbåndsignal, en digital demodulasjon finner sted, deretter utføres en kanaldekoding, og til slutt skilles den digitale tilleggsinformasjon ut fra fjernsynssignalet som gjennomgår en siste kildedekoding. On the receiving side, a conversion of the high-frequency signal into a baseband signal takes place, a digital demodulation takes place, then a channel decoding is performed, and finally the additional digital information is extracted from the television signal, which undergoes a final source decoding.

Videre kjenner man fra en publikasjon av G. Plenge: "DAB - Ein neues Horrundfunksystem", Rundfunktechnische Mitteilungen, årg. 35 (1991), hefte 2, s. 45 - 66, en type digitalt lydradiokringkastingssystem hvor et signal for overføring f.eks. kildekodes i henhold til forskriften MUSICAM og tilføyes ytterligere informasjon som kan ha med trafikken å gjøre, hvoretter overføringen av det komplette signal blir hastighetsrelatert. Deretter følger en modulasjon etter forskriften COFDM, som gir kanalkoding og tids- og Furthermore, one knows from a publication by G. Plenge: "DAB - Ein neues Horrundfunksystem", Rundfunktechnische Mitteilungen, vol. 35 (1991), issue 2, pp. 45 - 66, a type of digital sound radio broadcasting system where a signal for transmission e.g. . is source-coded according to the MUSICAM regulation and additional information is added that may have to do with traffic, after which the transmission of the complete signal becomes speed-related. Then follows a modulation according to the COFDM regulation, which provides channel coding and time and

. frekvensforskyvning/fletting. . frequency shift/interleaving.

Fra patentskriftet WO 88/00417 kjennes en overføringsrfemgangsmåte for informasjon på digital form i et fellesradionett hvor man får særlig god utnyttelse av overføringsbåndbredden. Informasjonen i form av binærsekvenser kodes først for å kunne korrigere for overføringsfeil på mottakersiden, og deretter fasemoduleres ved en rekke bærefrekvenser. Man utfører en frekvensfordeling for å få bedre støysikkerhet. Patent document WO 88/00417 discloses a transmission RF method for information in digital form in a public radio network where particularly good utilization of the transmission bandwidth is obtained. The information in the form of binary sequences is first coded to be able to correct for transmission errors on the receiving side, and then phase modulated at a number of carrier frequencies. A frequency distribution is carried out to obtain better noise safety.

Fra WO 94/10775 kjennes en protokoll for multipleksoverføring hvor data for en rekke digitale tjenester overføres i en felles binærsifferfølge (datastrøm). Følgen omfatter en rekke overføringsrammer som deles opp i to påfølgende felt, hvert med flere celler, av hvilke en første gruppe tjener til overføring av reell informasjon, mens en andre gruppe tjener til overføring av hjelpeinformasjon. Forskjellig størrelse av denne hjelpeinformasjon tilordnes en bestemt hjelpetjeneste og tilpasses en bestemt overføringshastighet (datarate). I tillegg trengs forskjellige synkroniseringsdata for hvert felt for styring av demultipleksfunksjonen. Dette gir muligheten at forskjellig overføringshastighet kan brukes for de enkelte felt. From WO 94/10775 a protocol for multiplex transmission is known where data for a number of digital services is transmitted in a common binary digit sequence (data stream). The sequence comprises a number of transmission frames which are divided into two consecutive fields, each with several cells, of which a first group serves for the transmission of real information, while a second group serves for the transmission of auxiliary information. Different amounts of this help information are assigned to a specific help service and adapted to a specific transmission speed (data rate). In addition, different synchronization data is needed for each field for controlling the demultiplex function. This gives the possibility that different transmission speeds can be used for the individual fields.

Fra EP 0428407 A2 kjennes et kommunikasjonsgrensesnitt som dynamisk kan styre båndbredden av flere overføringskanaler som fører tre forskjellige informasjonsarter. Således får man tre muligheter for fordeling av båndbredden, og dessuten overføres synlo-oniseringsinformasjon til en mottaker for å tilordne den mottatte informasjon til en bestemt overføringskanal. From EP 0428407 A2 a communication interface is known which can dynamically control the bandwidth of several transmission channels carrying three different types of information. Thus, three possibilities are obtained for the distribution of the bandwidth, and furthermore synchronization information is transmitted to a receiver in order to assign the received information to a specific transmission channel.

På denne bakgrunn søker oppfinnelsen å komme frem til en ny fremgangsmåte for overføring av audio- og/eller videosignaler på digital eller binær form, hvor den tilgjengelige overføringskapasitet utnyttes optimalt, også når de signaler som skal overføres fører en informasjonsmengde eller data som endrer seg over tid, og man har kommet frem til fremgangsmåten angitt helt innledningsvis og som er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken i patentkrav 1 på side 5 og er utdypet i underkravene 2-5. On this background, the invention seeks to arrive at a new method for transmitting audio and/or video signals in digital or binary form, where the available transmission capacity is utilized optimally, also when the signals to be transmitted carry an amount of information or data that changes over time, and one has arrived at the method indicated at the very beginning and which is characterized by the features that appear in the characteristic in patent claim 1 on page 5 and is elaborated in sub-claims 2-5.

Oppfinnelsen gjelder også en tilhørende sender for ortogonal frekvensfordelt multipleksoverføring over flere kanaler og tilvist overføringskapasitet for overføring av rammeorienterte audio- og/eller videosignaler, slik det nærmere fremgår av krav 6 og underkravene 7-9. The invention also applies to an associated transmitter for orthogonal frequency-distributed multiplex transmission over several channels and assigned transmission capacity for the transmission of frame-oriented audio and/or video signals, as can be seen in more detail from claim 6 and sub-claims 7-9.

Med oppfinnelsen får man beregnet hvilken overføringskapasitet som trengs, særlig for kringkastingsprogrammer, og for synkronisering på mottakersiden blir informasjon om den aktuelle kanaloppdeling overført via en styrekanal. With the invention, it is possible to calculate which transmission capacity is needed, especially for broadcast programmes, and for synchronization on the receiving side, information about the relevant channel division is transmitted via a control channel.

For å forstå oppfinnelsen bedre vises til de tilhørende tegninger, hvor fig. 1 viser forskjellige overføringssignaler i sambandskanalen, med tilsvarende forskjellig dataover-føringshastighet (binærsiffertaktfrekvens), fig. 2 viser en mulig overføringsramme hvor flere overføringssignaler med forskjellig taktfrekvens er overført i tidsmultipleks, og fig. 3 viser en mulig tilordning av mottakerdata til forskjellige overføringssignaler. To better understand the invention, reference is made to the accompanying drawings, where fig. 1 shows different transmission signals in the connection channel, with a correspondingly different data transmission rate (binary digit clock frequency), fig. 2 shows a possible transmission frame where several transmission signals with different clock frequencies are transmitted in time multiplex, and fig. 3 shows a possible assignment of receiver data to different transmission signals.

I det følgende skal oppfinnelsens fremgangsmåte eksemplifiseres ved overføring i henhold til de kjente DAB-retningslinjer, idet DAB står for digital lydkringkasting. Fremgangsmåten fremviser likevel fordeler for alle overføringstyper for digitalsignaler ved tids- og/eller frekvensmultipleks. In what follows, the method of the invention will be exemplified by transmission according to the known DAB guidelines, DAB standing for digital audio broadcasting. The method nevertheless presents advantages for all transmission types for digital signals by time and/or frequency multiplexing.

Fig. 1 viser tre forskjellige signaler PR1, PR2 og PR3 som over tid trenger forskjellig overføringshastighet, dvs. at binærsiffertaktfrekvensen varierer stykkevis (benevnelse bit per sekund [= b/s]). Signalene er tilordnet en tidsmultipleksramme R for et DAB-overføringssignal slik det er illustrert på fig. 2. De enkelte symbolangitte sekvenser i rammen har samme lengde, dvs. varighet, idet denne er bestemt ved overføringsmodusen. Overføringsrammen starter med en sekvens angitt med symbolet NULL, og i denne sekvens tillates en første grovsynkronisering uten at egentlige data overføres. Deretter følger en sekvens TFPR for mer presis synkronisering. De neste tre sekvenser FIC står for kanaler for hurtig overføring av informasjon (Fast Information Channel), og i de neste sekvenser følger den aktuelle informasjon som her er inndelt i enkelte datasymboler DS1, DS2, ...., DSn for overføring i kanalen FIC. Til sammen danner digitalsekvensene de overførte signaler PR1, PR2ogPR3. Fig. 1 shows three different signals PR1, PR2 and PR3 which over time need different transmission rates, i.e. the binary digit clock frequency varies piece by piece (designated bit per second [= b/s]). The signals are assigned to a time multiplex frame R for a DAB transmission signal as illustrated in fig. 2. The individual symbol-indicated sequences in the frame have the same length, i.e. duration, as this is determined by the transmission mode. The transmission frame starts with a sequence indicated by the symbol NULL, and in this sequence a first coarse synchronization is permitted without actual data being transmitted. Then follows a sequence TFPR for more precise synchronization. The next three sequences FIC stand for channels for fast transmission of information (Fast Information Channel), and in the next sequences follows the relevant information, which is here divided into individual data symbols DS1, DS2, ...., DSn for transmission in the channel FIC . Together, the digital sequences form the transmitted signals PR1, PR2 and PR3.

Ved den gitte tilordning av datasymbolene DS1 - DSn til kanalen FIC for å danne overføringssignalet PR1, PR2 og PR3 muliggjøres i mottakeren en korrekt demodulasjon og dekoding. By the given assignment of the data symbols DS1 - DSn to the channel FIC to form the transmission signal PR1, PR2 and PR3, a correct demodulation and decoding is made possible in the receiver.

For å motta via kanalen FIC den informasjon som trengs for å dele opp den allerede foreliggende overføringskapasitet for de enkelte overføringssignaler PR1, PR2, PR3 utføres i senderen automatisk ved bestemte tidsintervaller et valg av f.eks. en bestemt overføringsramme R, alternativt kan en ny oppdeling for de enkelte overføringssignaler PR1, PR2 og PR3 også finne sted når overføringshastigheten har en endring, og derved muliggjøres en adaptiv tilpasning av overføringskapasiteten. In order to receive via the channel FIC the information needed to divide the already available transmission capacity for the individual transmission signals PR1, PR2, PR3, the transmitter automatically performs a selection of e.g. a specific transmission frame R, alternatively a new division for the individual transmission signals PR1, PR2 and PR3 can also take place when the transmission speed has a change, thereby enabling an adaptive adaptation of the transmission capacity.

I det tilfelle at det ikke stilles til rådighet informasjon om nødvendig overførings-kapasitet i senderen frembringer denne selv slik informasjon. Det overføringssignal som skal sendes leses først derved inn i en bufferlagerkrets og leses ut ved sendingen. For å hindre forsinkelser bør overføringshastigheten eller taktfrekvensen ikke være under en minsteverdi, ellers blir den nødvendige overføringskapasitet bestemt i avhengighet av lagringsmengden i denne lagerkrets. Overføringskapasiteten må minst være så stor at lagerkretsen ikke fylles. In the event that no information is made available about the necessary transmission capacity in the transmitter, the transmitter itself produces such information. The transmission signal to be sent is first thereby read into a buffer storage circuit and read out during transmission. To prevent delays, the transfer rate or clock frequency should not be below a minimum value, otherwise the required transfer capacity is determined depending on the amount of storage in this storage circuit. The transmission capacity must at least be large enough that the storage circuit is not filled.

Finnes det at man for et første overføringssignal PR1 trenger en overførings-kapasitet på 700 kb/s, at det for et andre signal PR2 trengs 1000 kb/s og for et tredje signal PR3 trengs 800 kb/s ut fra totalt 3000 kb/s totalkapasitet for rammen, har man muligheten av å fordele de overskytende 500 kb/s til reduksjon av lagerinnholdet i en av bufferlagerkretsene. Derved' får man utnyttet full overføringskapasitet, og har dessuten til rådighet en større kapasitet ved topper ved at man kan utnytte det som ligger i bufferlagerkretsene. Is it found that for a first transmission signal PR1 you need a transmission capacity of 700 kb/s, that for a second signal PR2 you need 1000 kb/s and for a third signal PR3 you need 800 kb/s out of a total of 3000 kb/s total capacity for the frame, you have the option of distributing the excess 500 kb/s to reduce the storage content in one of the buffer storage circuits. Thereby, full transmission capacity can be utilized, and a greater capacity is also available at peaks by utilizing what is in the buffer storage circuits.

I mottakeren utnyttes den overførte informasjon via kanalen FIC ved at den informasjon som inneholdes i symbolene DS1 -DSn deles opp til mottakersignalet PR1, PR2 og PR3 slik det er illustrert på fig. 3. Det overføringssignal som velges av brukeren føres så ut. En første del av overføringskapasiteten tilordnes overføringssignalet PR1, en andre del tilordnes signalet PR2, og en tredje del tilordnes signalet PR3. Dette gir den motsatte funksjon av det som foregår i senderen, og utnyttelsen av overføringskapasiteten skjer meget effektivt ved at oppdelingen i de enkelte overføringssignaler kan skje med stor nøyaktighet, faktisk på 1 b nær (tilnærmet binærsifferkorrekt overføring), og heller ikke krever overføring av ytterligere data via kanalen FIC, f.eks. ved at det trengs flere binærsifre som først må komme inn før et nytt overføringssignal starter. In the receiver, the transmitted information is utilized via the channel FIC by dividing the information contained in the symbols DS1 -DSn into the receiver signal PR1, PR2 and PR3 as illustrated in fig. 3. The transmission signal selected by the user is then output. A first part of the transmission capacity is assigned to the transmission signal PR1, a second part is assigned to the signal PR2, and a third part is assigned to the signal PR3. This provides the opposite function of what takes place in the transmitter, and the utilization of the transmission capacity is very efficient in that the division into the individual transmission signals can take place with great accuracy, in fact close to 1 b (approximately binary digit correct transmission), and also does not require the transmission of additional data via the channel FIC, e.g. in that more binary digits are needed which must first come in before a new transmission signal starts.

Ved hjelp av denne fremgangsmåte har man mulighet for tariffastleggelse i avhengighet av den overføringskapasitet som trengs og deretter utnyttes av et bestemt overføringssignal PR1, PR2 eller PR3. Programtilbyderen må derved bare betale for den overføringskapasitet som i realiteten brukes av det aktuelle program, idet betalingen skjer til nettyteren. With the help of this method, there is the possibility of tariff termination depending on the transmission capacity that is needed and then utilized by a specific transmission signal PR1, PR2 or PR3. The program provider must thereby only pay for the transmission capacity that is actually used by the program in question, as the payment is made to the network provider.

Videre har man mulighet for kodet overføring av overføringssignalene PR1, PR2 og PR3. En uautorisert dekoding av et overføringssignal forhindres derved, slik at man kan få individuell tariffbestemmelse. Realiseringen kan bestå i at man på mottakersiden legger inn et kodetall som muliggjør korrekt dekoding av mottakersignalet, eller alternativt kan man ha muligheten av at de enkelte mottakere av signalene fra en sender blir frikoplet ved mottaking av et spesielt overføringssignal. Den informasjon som trengs for begge fremgangsmåter kan derved overføres i hurtigkanalen FIC. There is also the possibility of coded transmission of the transmission signals PR1, PR2 and PR3. Unauthorized decoding of a transmission signal is thereby prevented, so that individual tariff determination can be obtained. The implementation can consist of entering a code number on the receiver side that enables correct decoding of the receiver signal, or alternatively, you can have the option of the individual receivers of the signals from a transmitter being disconnected when receiving a special transmission signal. The information needed for both procedures can thereby be transmitted in the fast channel FIC.

Claims

1. Method for adaptive determination of the required transmission capacity for frame-oriented audio and/or video signals (PR1, PR2, PR3) by orthogonal frequency-division multiplex transmission (OFDM) over several channels, characterized by: reading the signals (PR1, PR2, PR3) into a buffer storage circuit in the transmitter that will send the signals out via the channels, determination of how much storage each signal (PR1, PR2, PR3) represents in the buffer storage circuit, allocation of the necessary transmission capacity for each signal - or possibly reduced or increased capacity as a result of intermediate storage - as a result of the amount of storage the signal represents, generation of synchronization information for the data belonging to each of the signals (PR1, PR2, PR3), and transmission of this information in a special transmission channel (FIC).

2. Method according to claim 1, characterized in that the calculated and allocated transmission capacity for each of the signals (PR1, PR2, PR3) is charged to the body (program provider) that wants the signals transmitted.

3. Method according to one of claims 1-2, characterized in that one or more of the signals (PR1, PR2, PR3) to be transmitted are coded on the transmitter side and decoded on the receiver side.

4. Method according to one of claims 1 - 3, characterized in that the decoding on the receiver side occurs exclusively as a result of the transmission of a code number or a disconnection from the transmitter side.

5. Method according to one of claims 1-4, characterized in that the assignment of transmission capacity to the signals to be transmitted is carried out in binary digit correctness.

6. Transmitter for orthogonal frequency-distributed multiplex transmission (OFDM) over several channels and assigned transmission capacity for the transmission of frame-oriented audio and/or video signals (PR1, PR2, PR3), characterized by: an intermediate storage in the form of a buffer storage circuit for the signals (PR1, PR2, PR3) to be transmitted via the channels, means for calculating the transmission capacity each of the signals needs, based on the amount of storage they represent in the buffer, a control unit for assigning the data symbols and/or carrier frequencies used for each of the signals (PR1, PR2, PR3), depending on the amount of storage they represent in the intermediate storage and thus on the calculated transfer capacity, means for generating synchronization information for the data belonging to each of the signals (PR1, PR2, PR3), and means for transmitting this information in a dedicated transmission channel (FIC).

7. Transmits according to claim 6, characterized by means to charge the calculated and allocated transmission capacity for each of the signals (PR1, PR2, PR3) to the agency (program provider) that wants the signals transmitted.

8. Transmitter according to claim 6 or 7, characterized by circuits for coding the signals (PR1, PR2, PR3) to be sent out.

9. Transmitter according to one of claims 6-8, characterized by circuits for binary digit correct allocation of transmission capacity.