WO2018069290A1 - Procédé de sélection d'un signal de données pour la génération d'un signal modulé, dispositif de sélection et programme d'ordinateur correspondant. - Google Patents

Procédé de sélection d'un signal de données pour la génération d'un signal modulé, dispositif de sélection et programme d'ordinateur correspondant. Download PDF

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WO2018069290A1
WO2018069290A1 PCT/EP2017/075767 EP2017075767W WO2018069290A1 WO 2018069290 A1 WO2018069290 A1 WO 2018069290A1 EP 2017075767 W EP2017075767 W EP 2017075767W WO 2018069290 A1 WO2018069290 A1 WO 2018069290A1
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WO
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data
signal
candidate
candidate signal
broadcast
Prior art date
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PCT/EP2017/075767
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Benoît BUI DO
Frédéric PIROT
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Enensys Technologies
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Definitions

  • a method of selecting a data signal for generating a modulated signal, selection device and corresponding computer program is a method of selecting a data signal for generating a modulated signal, selection device and corresponding computer program.
  • the field of the invention is that of communications implementing a multicarrier modulation, for example of OFDM type (in English “Orthogonal Frequency Division Multiplex”, in French “orthogonal frequency division multiplexing").
  • the invention proposes a solution that makes it possible to optimize the power peak to average power ratio (in English, for peak to average power ratio) of the multicarrier signal. It is recalled that such a ratio, noted PAPR thereafter, characterizes the dynamics of the modulated signal, or more precisely, the difference between the maximum value of the power of this signal and its average value.
  • the invention applies more particularly, but not exclusively, to the broadcasting of modulated signals in broadcast networks, whatever the broadcast standard used:
  • DVB-T or DVB-T2 in English “Digital Video Broadcasting - Terrestrial", in French
  • ISDB-T Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial, in French “terrestrial integrated services digital broadcasting”
  • LTE Long Term Evolution
  • eMBMS evolved Multimedia Broadcast / Multicast Service, in French “service multimedia broadcast general / multipoint advanced
  • the multicarrier signal at the output of a modulator must be amplified potential, the geographical coverage of the transmission sites being directly correlated to the signal strength.
  • this amplification can introduce nonlinearities if the PAPR level of the multicarrier signal is high, degrading the transmitted signal, and thus decreasing the coverage.
  • the power amplifier must be used in its zone of linearity and not of saturation (zone of strong nonlinearities).
  • the amplifier should be used as close as possible to its saturation zone.
  • recoil a distance to the saturation zone called recoil, or "back-off" in English.
  • recoil takes into account the dynamics of the signal to amplify, that is to say the value of its PAPR. The higher the value, the greater the decline, which translates into lower yield.
  • the recoil By reducing the PAPR upstream of the power amplification, the recoil can be reduced, improving its power efficiency, which results in an improvement in the power consumption of the transmission site.
  • prior art PAPR reduction techniques are designed to be implemented at the broadcast site of a broadcast network. This means that the associated processing is duplicated on all modulators / transmitters in the network.
  • the population of modulators / transmitters of a network can be heterogeneous. In other words, not all modulators / transmitters come from the same manufacturer. Even in the case of standardized PAPR reduction techniques, their implementation by manufacturer may differ, so that their result in reducing the PAPR may differ.
  • the invention proposes a method of selecting a data signal implementing the following steps:
  • PAP peak power to average power ratio
  • the data signal is therefore affected, and not the modulation processing, in order to optimize the PAPR of the corresponding modulated signal.
  • candidate signals different versions of the data signal, called candidate signals, are constructed and the PAPR of a modulated signal obtained from each version of the data signal is evaluated to select, for example, that leading to the modulated signal having the lower PAPR.
  • multiple scenarios are created by playing on different mechanisms of the communication layers upstream of the modulation processing.
  • the PAPR of the modulated transmitted signal is reduced.
  • the evaluation of the PAPR may be based on a conventional modulation system, for example located at the head end of the network if the selection process is implemented at the head end of the network.
  • This chain can be duplicated by scenario or over-clocked to evaluate several scenarios per cycle and limit duplication. The selection is made by retaining, for example, the scenario leading to the minimum value of PAPR.
  • the invention further relates to a selection device and a corresponding computer program.
  • the selection technique according to the invention can therefore be implemented in various ways, in particular in hardware form and / or in software form.
  • At least one step of the selection technique according to the invention can be implemented:
  • a reprogrammable calculation machine a computer, a processor for example DSP (in English "Digital Signal Processor"), a microcontroller, etc.
  • a program comprising a sequence of instructions
  • the computer program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in a partially compiled form, or in any other desirable form.
  • Figure 1 shows the main steps of a method of selecting a data signal according to an embodiment of the invention
  • FIGS. 2A to 2C illustrate the implementation of the selection technique in a broadcast network according to one embodiment of the invention
  • Figures 3 to 5 illustrate the generation of candidate signals by respectively changing a value, a length, a position of at least one signaling data
  • FIG. 6 shows the generation of candidate signals by modifying a value of at least one stuffing data
  • FIGS. 7 to 9 illustrate the generation of candidate signals by modifying the position of at least one stuffing data according to different standards
  • FIG. 10 shows the simplified structure of a device for selecting a data signal according to a particular embodiment of the invention.
  • the general principle of the invention is based on the selection of a data signal, leading to the generation of a modulated signal having an optimized PAPR.
  • a selection technique is implemented upstream of the transmit site modulators.
  • Figure 1 shows the main steps implemented by a method of selecting a data signal according to the invention.
  • a first candidate data signal is modulated
  • the first signal MOD1 is obtained by modulating the first candidate signal CAN DI according to an OFDM modulation.
  • a second candidate data signal CAND2 carrying the same content to be broadcast is modulated as the first candidate signal CANDI, i.e. the same useful data.
  • the second signal MOD2 is obtained by modulating the second CAN candidate signal D2 according to an OFDM modulation.
  • the second candidate signal CAND2 has a structure and / or at least one datum different from the first candidate signal CAN DI.
  • the second step 12 may be repeated several times, so as to obtain a plurality of modulated signals, each modulated signal MODi being obtained by modulating a i-th candidate data signal CAN Di bearing the same content to be broadcast as the first candidate signal CAN DI, ie the same useful data, but having a structure and / or at least one different data.
  • the second step 12 is iterated according to a predefined number of iterations.
  • the second step can be iterated N-1 times. It can also be repeated until a modulated signal with a PAPR value lower than a predetermined threshold has been obtained. Note that the greater the number of iterations, the more likely it is to obtain a low PAPR value.
  • one of the set of at least two candidate signals is selected, the candidate signal whose modulation delivers a modulated signal having a PAPR respecting a predetermined criterion.
  • the PAPR of the modulated signal can be measured on the signal in quantized form (1 / Q) or on the corresponding radiofrequency signal.
  • the candidate signal CANDj leading to the generation of the modulated signal MODj having the lowest value of PAPR is selected.
  • the candidate signal CANDj leading to the generation of the modulated signal MODj having a value of PAPR lower than a predetermined threshold is selected.
  • the candidate signal if several candidate signals lead to the generation of a modulated signal having a value of PAPR less than a predetermined threshold, it is possible to choose the candidate signal that is easier to construct.
  • Several scenarios are constructed in this way, each resulting in a different value of PAPR, and the scenario is chosen to optimize the PAPR of the modulated signal.
  • the PAPR of the modulated signal generated from the selected candidate signal according to the invention is reduced compared to the PAPR of a modulated signal generated from any data signal. It should also be noted that the larger the number of scenarios, the greater the reduction in PAPR should be.
  • the candidate signals carry the same content, i.e. the same useful data, but include "appendix" data having a different value and / or length and / or position.
  • "ancillary" data are, for example, signaling, jamming and / or proprietary type. Since the useful data are not modified according to the invention, the content or contents to be broadcast are not altered.
  • Such ancillary data is conventionally provided in the data signals. It is proposed according to the invention to play on these ancillary data to construct different candidate signals, and select that to generate a modulated signal having an optimized PAPR.
  • the ancillary data are used for a dual purpose, namely the conventional transmission of signaling information, stuffing and / or ownership, and the optimization of the PAPR, which makes it possible to avoid additional losses of bandwidth. as in some techniques for reducing the PAPR of the prior art.
  • the construction of the different candidate signals can be implemented on different communication layers, and not only on the physical layer.
  • the modulated signal obtained from the selected candidate signal when of the selection step 13 is intended to be broadcast by at least one of the transmission sites can be implemented at different levels of the broadcast network.
  • such a selection method can be implemented at the head end 21A, for example in a gateway 213A (GW, in English "gateway") of the headend or another independent equipment.
  • the candidate signals are transport streams constructed from the content or contents to be broadcast (useful data).
  • the content or contents to be broadcast are encoded by at least one encoder 211A, and then possibly multiplexed by a multiplexer 212A.
  • the output data stream of the multiplexer 212A is, for example, of the MPEG2-TS type according to the DVB-T2 standard (as described in ISO 13818-1 - December 2000) or IP, ALP according to the ATSC-3 standard.
  • This data stream is formatted by the gateway 213A, which generates several candidate signals, for example of the type T2-M I according to the DVB-T2 standard (as described in the document ETSI TS 102 773 VI.4.1 - March 2016 ) or STL according to the ATSC-3 standard (as described in "ATSC Candidate Standard: Scheduler / Studio to Transmitter Link", S32-266rl6, September 30, 2016).
  • the gateway 213A implements the selection method described above for testing the candidate signals obtained from this data stream, and selecting one of the candidate signals. The selected candidate signal is then transmitted to the different transmission sites 221A, 222A, 22kA.
  • Such an implementation is advantageous in that it avoids a duplication of the selection process at each transmission site, and makes it possible to homogenize the optimization of the PAP of the modulated signals broadcast by the transmission sites.
  • the solution is agnostic at issuers' sites, ie transparent for these issuers.
  • such a selection method can be implemented at an intermediate equipment 214B located between the headend 21B and the transmission site or sites 221B, 222B, 22kB.
  • Such intermediate equipment 214B is for example associated with a region / plate (several transmission sites belonging to the same region / plate).
  • the candidate signals are constructed from a transport stream generated by the headend and received by the intermediate equipment.
  • the content or contents to be broadcast are coded by at least one coder 211B, and then possibly multiplexed by a multiplexer 212B.
  • the output stream of the multiplexer 212B is for example of MPEG2-TS, IP, or ALP type.
  • This data stream is formatted by the gateway 213B, which generates a transport stream, for example of the T2-M I or STL type.
  • the intermediate equipment 214B implements a treatment of the transport flow generated by the headend, for example a decapsulation, to obtain the payload and the "ancillary" data transported in the transport stream.
  • the intermediate equipment then implements the selection method according to the invention to select a candidate signal for generating a modulated signal, intended to be transmitted by a transmission site, present a PAPR respecting a predetermined criterion.
  • the intermediate equipment implements a treatment of the selected candidate signal, for example a re-encapsulation, to generate a new transport stream, for example of T2-M I or STL type.
  • the new transport stream is then transmitted to the different transmission sites 221B, 222B, 22kB.
  • such a selection method can be implemented at at least one of the transmission sites 221C, 22kC.
  • the candidate signals are constructed from a transport stream generated by the headend or by an intermediate equipment, and received by the transmitting site or sites.
  • the content or contents to be broadcast are coded by at least one coder 211C, and then possibly multiplexed by a multiplexer 212C.
  • the output data stream of the multiplexer 212C is for example of the MPEG2-TS, IP, or ALP type.
  • This data flow is formatted by the gateway 213C, which generates a transport stream, for example of T2-MI or STL type. This transport stream is then transmitted to the different transmission sites 221C, 22kC.
  • the transmission site 221C implements a processing of the transport stream generated by the headend or by the intermediate equipment, for example a decapsulation, to obtain the useful data and the "ancillary" data transported in the network. transport stream.
  • the transmission site then implements the selection method according to the invention to select a candidate signal for generating a modulated signal, intended to be transmitted by an emitter of the transmission site, exhibit a PAPR respecting a predetermined criterion.
  • the selected candidate signal is modulated 2211, according to an OFDM modulation for example, and its power is amplified 2212.
  • the transmission site 221C implements a transmission of the modulated signal generated from the selected candidate signal.
  • such a technique for selecting a data signal according to the invention, making it possible to optimize the PAPR of a modulated signal can be implemented in addition to another PAPR reduction / optimization technique.
  • the technique according to the invention can be implemented at the head end, and a conventional technique of reduction / optimization of the PAP can be implemented at the level of the sites of emission, in the same network of diffusion.
  • signaling data allows the encapsulation and de-encapsulation treatment of the layer in question. They take for example the form of header, specific packages and / or tables.
  • certain standards reserve a surplus of place, said reserved fields, for the signaling, at the time of their definition. This surplus is used in case of evolution of the standard. This space can then be used for new fields. It can also be used to structure the signaling to facilitate encoding and decoding, for example by adjusting the length thereof to multiples of eight for byte processing.
  • the layer N carries useful data D and a header H.
  • the header H of the layer N carries signaling data and at least one reserved field for the signaling.
  • different candidate signals can be generated. According to this example, the different generated candidate signals are thus identical to the value of this or these reserved fields.
  • the value of these reserved fields is imposed.
  • the first candidate signal can be constructed from this imposed value.
  • this value must be ignored by the desencapsulation processing implemented by a receiver (for example a conventional digital television receiver).
  • a receiver for example a conventional digital television receiver.
  • reserved fields are present in the fields Llpre and Llpost of the physical communication layer L1 defined in the document.
  • ETSI EN 302 755 VI.4.1 July 2015.
  • Such reserved fields are denoted ESE VED or RESERVED_i, with i an integer.
  • reserved fields are not defined by the standard and can therefore be exploited to create multiple candidate signals.
  • a reserved field of N bits can take 2 N values and thus generate as many different candidate signals.
  • the reserved fields of the Ll signaling since version 1.2.1 of the standard, can also be used to balance the number of '0' and T in the signaling (in English "bias balancing"). This balancing process can be combined with the proposed solution for selecting a data signal leading to the generation of a modulated signal having an optimized PAPR.
  • L1-Basic and L1-Detail portions of the physical communication layer Ll defined in the document "ATSC Standard: Physical Layer Protocol (A / 322)", September 7, 2016. There are two reserved fields, one in the L1-Basic part, denoted L1B_RESERVED, the other in the Ll-Detail part, noted L1D_RESERVED.
  • the bits of the reserved fields must have a value T.
  • the first candidate signal is constructed respecting this constraint.
  • the receivers ignore the value of these reserved fields, it is possible to modify the value of these fields while remaining compatible with the receivers.
  • the multiplicity of values makes it possible to generate multiple candidate signals.
  • the layer N carries useful data D and a header H.
  • the header H of the layer N carries signaling data and at least one reserved field for the signaling.
  • the different candidate signals generated are thus identical, to the length of this or these fields reserved near.
  • the field denoted "LlB_Ll_Detail_size_bytes” indicates the total length in byte of the Ll-Detail part.
  • the size of the reserved field “LlD_reserved” is adjusted according to the previous parameter. It is thus possible to increase the value of the field "LlB_Ll_Detail_size_bytes” to increase the size of the field "LlD_reserved", and thus obtain different candidate signals.
  • the signaling data is conventionally inserted between the useful data in the data stream, via header or specific packets associated with a communication layer.
  • the position of the headers is usually set by the standards, but for specific packets insertion time ranges between the payloads are rather defined. It is then possible to play on the insertion time of these packets (remaining, if desired, in the standardized ranges) to generate multiple candidate signals, as illustrated in FIG. 5, where D represents a packet of N layer data, and SIGN an N layer signaling packet.
  • the different candidate signals generated are identical, at the position of the signaling packet by.
  • the ATSC-3 standard defines different signaling tables, in the document "ATSC Standard: Link-Layer Protocol (A / 330)", 19 September 2016, introduced in the data flow.
  • the LMT and RDT tables are introduced by the ALP encapsulation, while the SLT, RRT, CAP and SystemTime tables are introduced upstream of this encapsulation.
  • the insertion rate is limited by the standard, at least every 5 seconds. We can therefore play on the range of this insertion rate as long as we stay within the limit of the previous limit. For example, for the LMT table and for an ATSC-3 frame, we can decide to transmit the table from the beginning, after the first ALP packet of useful data, after the second ALP packet of useful data, etc. which generates as many candidate signals.
  • ancillary data type stuffing next to the useful data flow data.
  • the jamming is indeed found on different communication layers to provision bandwidth for insertion of signaling or for flow adaptation issues.
  • rate adaptation is necessary to transform a variable rate flow into a constant flow rate.
  • the bandwidth of a transmission is never used completely and stuffing is always found on at least one of the communication layers. This stuffing can provide degrees of freedom for generating candidate signals by varying its value, length, and / or distribution in the data signal.
  • the value of the stuffing even if it is imposed, must be ignored by the receiver.
  • the selection of a data signal constructed with particular values for the stuffing is transparent to the receiver.
  • at least one of the candidate signals can be constructed respecting the value imposed for the stuffing.
  • the MPEG2-TS standard defines a specific packet of stuffing, called a null packet. Its header is specified in the standard. On the other hand, the value of these data is free. By modifying the data fields of a null packet, it is therefore possible to generate multiple candidate signals, while maintaining a solution compatible with the MPEG2-TS standard.
  • the MPEG2-TS standard also defines a stuffing field in signaling. More precisely, one finds in the definition of the transport packs an adaptation field denoted "ADAPTATION_FIELD". When this adaptation field is used, there is a stuffing field in the signaling of the stream PEG2-TS. This stuffing field is marked "STUFFING". Again, the value of this stuff field can be changed to generate multiple candidate signals. As in the case of reserved fields, the standard requires that all the bits of this stuffing field must have a value equal to T. However, as the receivers ignore the value of this stuffing field, it is possible to modify the value of this field while remaining compatible with the receivers.
  • stuffing can be introduced during the creation of a baseband frame, also called "BB frame".
  • BB frame also called "BB frame”.
  • this padding, or padding is introduced after the useful data in order to completely fill the frame.
  • the baseband frame therefore comprises an H header ("BB H EADE"), a field carrying the useful data D ("DATA FIELD”), and a padding field PAD ("PADDING").
  • DATA FIELD useful data D
  • PADDING padding field
  • an in-band signaling field (“INBAND SIGNALING") is interposed between the payload and the stuffing.
  • the value of the stuffing field can be modified to generate several candidate signals (for example 00 ... 00, 01 ... 01, 11 ... 11). Again, the standard can impose a zero value on the bits of this stuff field. Since the receivers ignore the value of this padding field, it is possible to modify the value of this field while remaining compatible with the receivers. The multiplicity of values thus makes it possible to generate multiple candidate signals.
  • a baseband packet also called a "BB packet”.
  • This stuffing is introduced between the header and the payload of the packet, in the extension field "EXTENSION_FIELD”.
  • a baseband packet includes a header including a BASE FIELD and an OPTIONAL FIELD, a FIELD EXTENSION, and a data field useful ("DATA FIELD").
  • the value of the stuffing field can be modified to generate several candidate signals (for example 00 ... 00, 01 ... 01, 11 ... 11). Again, the standard can impose a zero value on the bits of this stuff field. Since the receivers ignore the value of this padding field, it is possible to modify the value of this field while remaining compatible with the receivers.
  • multiple candidate signals can be generated by varying the distribution of the stuffing within the data signal.
  • this stuffing is performed using specific packets, the insertion time of these packets alongside the other data of the signal can be modified, thus creating different candidate signals.
  • a stuffing packet can be inserted between a first and a second data packet to generate a first candidate signal, between a second and a third data packet to generate a second candidate signal, between a third and a fourth data packet for generating a third candidate signal, etc.
  • the MPEG2-TS standard defines a specific packet of stuffing, called null packet.
  • null packet a specific packet of stuffing
  • a first candidate signal can generated by placing the two null packets after the payload packets
  • a second candidate signal can be generated by placing the two null packets after the signaling packets
  • a third candidate signal can be generated by placing a null packet after the packets of signaling and a null packet between payload packets, etc.
  • stuffing can be introduced when creating a BB frame.
  • a baseband frame is then considered a "packet" of the physical layer L1.
  • the padding PAD is introduced after the useful datum D so as to completely fill the baseband frame. If we consider these frames in baseband for a given time interval, for example the duration of a DVB-T2 frame, the stuffing can be distributed over the baseband frames in multiple ways. Each distribution results in a different candidate signal.
  • a first candidate signal can be generated by constructing baseband frames each comprising a header H, payload D, and padding PAD
  • a second candidate signal can be generated by constructing at least one baseband frame comprising a header H and payload D, and at least one baseband frame comprising a header H, payload D, and padlock PAD
  • a third candidate signal may be generated by constructing at least one frame baseband comprising an H header and payload D, and at least one baseband frame comprising an H header and PAD stuffing, etc.
  • stuffing can be introduced when creating a baseband packet.
  • the ATSC-3 stuffing can be spread over several baseband packets in multiple ways. Each distribution results in a different candidate signal.
  • a first candidate signal can be generated by constructing baseband packets each comprising a header (BASE and OPT fields), padding PAD, and payload data D
  • a second candidate signal can be generated by constructing at least one baseband packet comprising a header and payload D, and at least one baseband packet including a header, pad data PAD, and payload D
  • a third candidate signal may be generated by constructing at least one baseband packet comprising a header and payload D, and at least one baseband packet comprising a header and padding data PAD, etc.
  • Such a device for example integrated in a gateway of a headend, comprises a memory 101 (comprising for example a buffer memory) and a processing unit 102 (equipped for example with at least one processor, FPGA, or DSP ), driven or pre-programmed by an application or a computer program 103 implementing the method of selecting a data signal according to one embodiment of the invention.
  • a memory 101 comprising for example a buffer memory
  • a processing unit 102 equipped for example with at least one processor, FPGA, or DSP , driven or pre-programmed by an application or a computer program 103 implementing the method of selecting a data signal according to one embodiment of the invention.
  • the code instructions of the computer program 103 are, for example, loaded into a RAM before being executed by the processing unit 102.
  • the processing unit 102 receives at least one input at least one piece of data. broadcast, possibly in a transport stream.
  • the processing unit 102 implements the steps of the selection method described above, according to the instructions of the computer program 103, for selecting a candidate signal whose modulation delivers a modulated signal having a PAPR respecting a predetermined criterion.
  • the processing unit 102 activates a first modulator modulating a first data signal carrying at least one content to be broadcast, said first candidate signal, at least a second modulator modulating a second data signal. carrying said at least one content to be broadcast, said second candidate signal, said second candidate signal having a structure and / or at least one data different from said first candidate signal, and a selection module, among the candidate signals, of the candidate signal whose modulation delivers a modulated signal having a PAPR respecting a predetermined criterion.

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  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de sélection d'un signal de données mettant en œuvre les étapes suivantes : - une première étape de modulation (11) d'un premier signal de données portant au moins un contenu à diffuser, dit premier signal candidat, ledit premier signal candidat portant des données utiles et des données annexes associées à une couche de communication, - au moins une deuxième étape de modulation (12) d'un deuxième signal de données portant ledit au moins un contenu à diffuser, dit deuxième signal candidat, ledit deuxième signal candidat portant lesdites données utiles et des données annexes associées à ladite couche de communication, lesdites données annexes étant réparties différemment dans le deuxième signal candidat, par rapport aux données annexes dudit premier signal candidat, - une étape de sélection (13), parmi lesdits signaux candidats, du signal candidat dont la modulation délivre un signal modulé présentant un rapport puissance crête à puissance moyenne respectant un critère prédéterminé.

Description

Procédé de sélection d'un signal de données pour la génération d'un signal modulé, dispositif de sélection et programme d'ordinateur correspondant.
1. Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui des communications mettant en œuvre une modulation multiporteuse, par exemple de type OFDM (en anglais « Orthogonal Frequency Division Multiplex », en français « multiplexage par répartition orthogonale en fréquence »).
Plus précisément, l'invention propose une solution permettant d'optimiser le rapport puissance crête à puissance moyenne (en anglais PAP , pour « Peak to Average Power Ratio ») du signal multiporteuse. On rappelle qu'un tel rapport, noté PAPR par la suite, caractérise la dynamique du signal modulé, ou plus précisément, l'écart entre la valeur maximale de la puissance de ce signal et sa valeur moyenne.
L'invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, à la diffusion de signaux modulés dans des réseaux de diffusion, quelle que soit le standard de diffusion utilisé :
DVB-T ou DVB-T2 (en anglais « Digital Video Broadcasting - Terrestrial », en français
« radiodiffusion télévisuelle numérique - terrestre ») ;
ATSC-3 (en anglais « Advanced Télévision Systems Committee », en français « Comité de systèmes de télévision évolués ») ;
ISDB-T (en anglais « Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial », en français « diffusion numérique services intégrés - terrestre » ;
LTE (en anglais « Long Term Evolution », en français « évolution à long terme »), et notamment eMBMS (en anglais « evolved Multimedia Broadcast/Multicast Service », en français « service de diffusion multimédia générale/multipoints avancée) ;
autre standard actuel ou à venir.
2. Art antérieur
La plupart des transmissions numériques à fort débit repose sur la mise en œuvre d'une modulation OFDM. En effet, une telle technique de transmission présente de nombreux avantages, notamment dans le contexte de canaux multi-trajets, en contrant les effets des évanouissements dans les canaux sélectifs en fréquence.
Toutefois, un inconvénient d'une technique de transmission basée sur la modulation OFDM est son niveau élevé de PAPR.
En effet, si l'on se place dans le contexte d'un réseau de diffusion par exemple, mettant en œuvre une tête de réseau et une pluralité de sites d'émission distants, le signal multiporteuse en sortie d'un modulateur doit être amplifié en puissance, la couverture géographique des sites d'émission étant directement corrélée à la puissance du signal. Malheureusement, cette amplification peut introduire des non linéarités si le niveau de PAPR du signal multiporteuse est élevé, dégradant le signal émis, et diminuant ainsi la couverture.
Pour cette raison, l'amplificateur de puissance doit être utilisé dans sa zone de linéarité et non de saturation (zone de fortes non linéarités). A l'opposé, pour augmenter son rendement en puissance, l'amplificateur doit être utilisé le plus proche possible de sa zone de saturation. On cherche donc le meilleur compromis entre l'intégrité du signal et le rendement en définissant la zone d'utilisation de l'amplificateur. Celle-ci est définie par une distance à la zone de saturation appelée recul, ou « back-off » en anglais. Or la définition du recul prend en compte la dynamique du signal à amplifier, c'est-à-dire la valeur de son PAPR. Plus cette valeur est élevée, plus le recul est grand, ce qui se traduit par une baisse du rendement.
En réduisant le PAPR en amont de l'amplification de puissance, le recul peut être réduit, améliorant son rendement en puissance, ce qui se traduit par une amélioration de la consommation en puissance du site d'émission.
Plusieurs techniques de réduction du PAPR au niveau des sites d'émission ont été proposées. La plupart sont mises en œuvre dans le traitement de modulation de la couche physique de communication (Ll). Toutefois, ces solutions présentent plusieurs inconvénients.
Notamment, plusieurs techniques de réduction du PAPR réduisent la bande passante pour la donnée utile. En effet, selon ces techniques, certaines porteuses sont allouées exclusivement au traitement du PAPR, ce qui diminue le nombre de porteuses allouées aux données utiles.
D'autres techniques de réduction du PAPR sont incompatibles avec certains standards de transmission.
De plus, les techniques de réduction du PAPR de l'art antérieur sont conçues pour être implémentées au niveau des sites d'émission d'un réseau de diffusion. Cela signifie que le traitement associé se retrouve dupliqué sur tous les modulateurs/émetteurs du réseau. Or en pratique, la population de modulateurs/émetteurs d'un réseau peut être hétérogène. Autrement dit, tous les modulateurs/émetteurs ne proviennent pas du même fabricant. Même dans le cas de techniques de réduction du PAPR standardisées, leur mise en œuvre par fabricant peut différer, si bien que leur résultat en réduction du PAPR peut différer.
II existe donc un besoin pour une nouvelle solution permettant de générer un signal multiporteuse émis présentant un PAPR réduit.
3. Exposé de l'invention
Pour ce faire, l'invention propose un procédé de sélection d'un signal de données mettant en œuvre les étapes suivantes :
une première étape de modulation d'un premier signal de données portant au moins un contenu à diffuser, dit premier signal candidat, au moins une deuxième étape de modulation d'un deuxième signal de données portant ledit au moins un contenu à diffuser, dit deuxième signal candidat, ledit deuxième signal candidat présentant une structure et/ou au moins une donnée différente dudit premier signal candidat,
- une étape de sélection, parmi lesdits signaux candidats, du signal candidat dont la modulation délivre un signal modulé présentant un rapport puissance crête à puissance moyenne (PAP ) respectant un critère prédéterminé.
Selon l'invention, on agit donc sur le signal de données, et non sur le traitement de modulation, pour optimiser le PAPR du signal modulé correspondant.
Plus précisément, on construit différentes versions du signal de données, appelées signaux candidats, et on évalue le PAPR d'un signal modulé obtenu à partir de chaque version du signal de données, pour sélectionner, par exemple, celle conduisant au signal modulé présentant le plus faible PAPR.
En d'autres termes, de multiples scénarii sont créés en jouant sur différents mécanismes des couches de communication en amont du traitement de modulation. En évaluant le PAPR relatif à chacun des scénarii et en ne retenant, par exemple, que celui menant à la valeur la plus faible, on réduit le PAPR du signal modulé transmis.
L'évaluation du PAPR peut reposer sur une chaîne de modulation classique, par exemple localisée en tête de réseau si le procédé de sélection est mis en œuvre en tête de réseau. Cette chaîne peut être dupliquée par scénario ou sur-cadencée afin d'évaluer plusieurs scénarii par cycle et limiter la duplication. La sélection est réalisée en retenant, par exemple, le scénario conduisant à la valeur de PAPR minimale.
La création de scénarii, i.e. de signaux candidats, repose sur l'exploitation des degrés de liberté des mécanismes des couches de communication. On propose ainsi selon l'invention de réutiliser les mécanismes existants, éventuellement standardisés, pour leur allouer une nouvelle fonction. Les mécanismes envisagés sont, par exemple, la signalisation, le bourrage, et/ou les données propriétaires.
Ces mécanismes n'impactent pas les données utiles, mais les données annexes, et modifient le signal de données, par exemple du flux de transport en sortie de la tête de réseau. Or une petite variation de ce flux peut suffire à produire une valeur de PAPR différente dans les sites d'émission de part l'utilisation de plusieurs entrelaceurs (bit, fréquentiel, temporel) dans les traitements de modulation. On note que, comme les données utiles ne sont pas modifiées, le contenu à diffuser n'est pas altéré.
L'invention concerne par ailleurs un dispositif de sélection et un programme d'ordinateur correspondant. La technique de sélection selon l'invention peut donc être mise en œuvre de diverses manières, notamment sous forme matérielle et/ou sous forme logicielle.
Par exemple, au moins une étape de la technique de sélection selon l'invention peut être mise en œuvre :
sur une machine de calcul reprogrammable (un ordinateur, un processeur par exemple DSP (en anglais « Digital Signal Processor »), un microcontrôleur, etc) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions,
sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA (en anglais « Field Programmable Gâte Array ») ou un ASIC (en anglais « Application-Specific Integrated Circuit »), ou tout autre module matériel). En particulier, le programme d'ordinateur peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et se présenter sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.
4. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels :
la figure 1 présente les principales étapes d'un procédé de sélection d'un signal de données selon un mode de réalisation de l'invention ;
les figures 2A à 2C illustrent la mise en œuvre de la technique de sélection dans un réseau de diffusion selon un mode de réalisation de l'invention ;
les figures 3 à 5 illustrent la génération de signaux candidats en modifiant respectivement une valeur, une longueur, une position d'au moins une donnée de signalisation ;
la figure 6 présente la génération de signaux candidats en modifiant une valeur d'au moins une donnée de bourrage ;
les figures 7 à 9 illustre la génération de signaux candidats en modifiant la position d'au moins une donnée de bourrage selon différents standards ;
la figure 10 présente la structure simplifiée d'un dispositif de sélection d'un signal de données selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
5. Description d'un mode de réalisation de l'invention
5.1 Principe général
Le principe général de l'invention repose sur la sélection d'un signal de données, conduisant à la génération d'un signal modulé présentant un PAPR optimisé. En particulier, pour une mise en œuvre dans un réseau de diffusion comprenant une tête de réseau et une pluralité de sites d'émission distants, une telle technique de sélection est mise en œuvre en amont des modulateurs des sites d'émission.
La figure 1 présente les principales étapes mises en œuvre par un procédé de sélection d'un signal de données selon l'invention.
Au cours d'une première étape 11, on module un premier signal de données candidat
CANDI portant au moins un contenu à diffuser. Par exemple, le premier signal MOD1 est obtenu en modulant le premier signal candidat CAN DI selon une modulation OFDM.
Au cours d'une deuxième étape 12, on module un deuxième signal de données candidat CAND2 portant le même contenu à diffuser que le premier signal candidat CANDI, i.e. les mêmes données utiles. Par exemple, le deuxième signal MOD2 est obtenu en modulant le deuxième signal candidat CAN D2 selon une modulation OFDM. Le deuxième signal candidat CAND2 présente une structure et/ou au moins une donnée différente du premier signal candidat CAN DI.
On note que la deuxième étape 12 peut être répétée plusieurs fois, de façon à obtenir une pluralité de signaux modulés, chaque signal modulé MODi étant obtenu en modulant un i- ème signal de données candidat CAN Di portant le même contenu à diffuser que le premier signal candidat CAN DI, i.e. les mêmes données utiles, mais présentant une structure et/ou au moins une donnée différente.
Par exemple, la deuxième étape 12 est itérée selon un nombre prédéfini d'itérations. Ainsi, si le nombre de signaux candidats est fixé à N, la deuxième étape peut être itérée N-l fois. Elle peut également être répétée tant que l'on n'a pas obtenu un signal modulé présentant une valeur de PAPR inférieure à un seuil prédéterminé. On note que plus le nombre d'itérations est grand, plus on a de chance d'obtenir une valeur de PAPR faible.
A l'issue de la deuxième étape 12, on dispose donc d'un ensemble d'au moins deux signaux candidats.
Au cours d'une étape de sélection 13, on sélectionne, parmi l'ensemble d'au moins deux signaux candidats, le signal candidat dont la modulation délivre un signal modulé présentant un PAPR respectant un critère prédéterminé. En particulier, on note que le PAPR du signal modulé peut être mesuré sur le signal sous forme quantifiée (l/Q) ou sur le signal radiofréquence correspondant. Par exemple, on sélectionne le signal candidat CANDj conduisant à la génération du signal modulé MODj présentant la valeur de PAPR la plus faible. En variante, on sélectionne le signal candidat CANDj conduisant à la génération du signal modulé MODj présentant une valeur de PAPR inférieure à un seuil prédéterminé. Selon cette variante, si plusieurs signaux candidats conduisent à la génération d'un signal modulé présentant une valeur de PAPR inférieure à un seuil prédéterminé, on peut choisir le signal candidat le plus facile à construire. On construit de cette façon plusieurs scénarii, aboutissant chacun à une valeur différente de PAPR, et on choisit le scénario permettant d'optimiser le PAPR du signal modulé. Statistiquement, le PAPR du signal modulé généré à partir du signal candidat sélectionné selon l'invention est réduit par rapport au PAPR d'un signal modulé généré à partir d'un signal de données quelconque. On note également que plus le nombre de scénarii est important, plus la réduction du PAPR devrait être importante.
En particulier, les signaux candidats portent le même contenu, i.e. les mêmes données utiles, mais comprennent des données « annexes » présentant une valeur et/ou une longueur et/ou une position différente. De telles données « annexes » sont par exemple de type signalisation, bourrage et/ou propriétaire. Comme les données utiles ne sont pas modifiées selon l'invention, le ou les contenus à diffuser ne sont pas altérés.
De telles données annexes sont classiquement prévues dans les signaux de données. On propose selon l'invention de jouer sur ces données annexes pour construire différents signaux candidats, et sélectionner celui permettant de générer un signal modulé présentant un PAPR optimisé. De cette façon, on utilise les données annexes dans un double but, à savoir la transmission classique d'informations de signalisation, bourrage et/ou propriétaire, et l'optimisation du PAPR, ce qui permet d'éviter des pertes additionnelles de bande passante comme dans certaines techniques de réduction du PAPR de l'art antérieur.
En particulier, on note que la construction des différents signaux candidats peut être mise en œuvre sur différentes couches de communication, et non uniquement sur la couche physique.
5.2 Mise en œuvre dans un réseau de diffusion
Si l'on se place dans le contexte d'un réseau de diffusion comprenant, comme illustré en figures 2A à 2C, une tête de réseau et au moins un site d'émission distant, le signal modulé obtenu à partir du signal candidat sélectionné lors de l'étape de sélection 13 est destiné à être diffusé par au moins un des sites d'émission. On note que le procédé de sélection selon l'invention peut être mis en œuvre à différents niveaux du réseau de diffusion.
5.2.1 Mise en œuvre au niveau de la tête de réseau
Selon un premier exemple, illustré en figure 2A, un tel procédé de sélection peut être mis en œuvre au niveau de la tête de réseau 21A, par exemple dans une passerelle 213A (GW, en anglais « gateway ») de la tête de réseau ou un autre équipement indépendant. Dans ce cas, les signaux candidats sont des flux de transport construits à partir du ou des contenus à diffuser (données utiles).
Plus précisément, le ou les contenus à diffuser sont codés par au moins un codeur 211A, puis éventuellement multiplexés par un multiplexeur 212A. Le flux de données en sortie du multiplexeur 212A est par exemple de type MPEG2-TS selon le standard DVB-T2 (tel que décrit dans le document ISO 13818-1 - décembre 2000) ou IP, ALP selon le standard ATSC-3. Ce flux de données est mis en forme par la passerelle 213A, qui génère plusieurs signaux candidats, par exemple de type T2-M I selon le standard DVB-T2 (tel que décrit dans le document ETSI TS 102 773 VI.4.1 - mars 2016) ou STL selon le standard ATSC-3 (tel que décrit dans le document « ATSC Candidate Standard : Scheduler / Studio to Transmitter Link », S32-266rl6, 30 septembre 2016). La passerelle 213A met en œuvre le procédé de sélection décrit ci-dessus pour tester les signaux candidats obtenus à partir de ce flux de données, et sélectionner un des signaux candidats. Le signal candidat sélectionné est alors transmis aux différents sites d'émission 221A, 222A, 22kA.
Une telle mise en œuvre est avantageuse, en ce qu'elle évite une duplication du traitement de sélection au niveau de chaque site d'émission, et permet d'homogénéiser l'optimisation du PAP des signaux modulés diffusés par les sites d'émission.
Selon ce premier exemple, tant que le signal candidat (ou flux de transport) sélectionné est conforme aux standards de diffusion implémentés au niveau de la tête de réseau / passerelle (par exemple de type T2-MI ou STL), la solution est agnostique au niveau des émetteurs des sites d'émission, i.e. transparente pour ces émetteurs.
Par ailleurs, comme indiqué précédemment, plusieurs mécanismes attachés aux différentes couches de communication consomment de la bande passante dès la tête du réseau. Ces mécanismes sont notamment l'adaptation de débit, l'insertion de tables ou les entêtes relatifs aux différentes couches de communication, que l'on peut regrouper sous les mécanismes de signalisation et de bourrage. Le déplacement vers la tête de réseau du traitement d'optimisation du PAPR, par sélection d'un signal candidat spécifique, permet d'associer ce traitement aux mécanismes de signalisation et de bourrage, en vue d'éviter des pertes de bande passante additionnelles.
De tels mécanismes de signalisation et de bourrage peuvent donc être exploités comme degrés de liberté afin de créer de multiples scenarii, i.e. de multiples signaux candidats.
5.2.2 Mise en œuvre au niveau d'un équipement intermédiaire
Selon un deuxième exemple, illustré en figure 2B, un tel procédé de sélection peut être mis en œuvre au niveau d'un équipement intermédiaire 214B localisé entre la tête de réseau 21B et le ou les sites d'émission 221B, 222B, 22kB. Un tel équipement intermédiaire 214B est par exemple associé à une région / plaque (plusieurs sites d'émission appartenant à une même région / plaque). Dans ce cas, les signaux candidats sont construits à partir d'un flux de transport généré par la tête de réseau et reçu par l'équipement intermédiaire.
Plus précisément, le ou les contenus à diffuser sont codés par au moins un codeur 211B, puis éventuellement multiplexés par un multiplexeur 212B. Le flux de données en sortie du multiplexeur 212B est par exemple de type MPEG2-TS, IP, ou ALP. Ce flux de données est mis en forme par la passerelle 213B, qui génère un flux de transport, par exemple de type T2-M I ou STL.
L'équipement intermédiaire 214B met en œuvre un traitement du flux de transport généré par la tête de réseau, par exemple une désencapsulation, pour obtenir les données utiles et les données « annexes » transportées dans le flux de transport. L'équipement intermédiaire met ensuite en œuvre le procédé de sélection selon l'invention pour sélectionner un signal candidat permettant de générer un signal modulé, destiné à être émis par un site d'émission, présentent un PAPR respectant un critère prédéterminé. Enfin, l'équipement intermédiaire met en œuvre un traitement du signal candidat sélectionné, par exemple une ré-encapsulation, pour générer un nouveau flux de transport, par exemple de type T2-M I ou STL. Le nouveau flux de transport est alors transmis aux différents sites d'émission 221B, 222B, 22kB.
Les avantages de ce deuxième exemple sont similaires à ceux du premier exemple.
5.2.3 Mise en œuvre au niveau d'au moins un site d'émission
Selon un troisième exemple, illustré en figure 2C, un tel procédé de sélection peut être mis en œuvre au niveau d'au moins un des sites d'émission 221C, 22kC. Dans ce cas, les signaux candidats sont construits à partir d'un flux de transport généré par la tête de réseau ou par un équipement intermédiaire, et reçu par le ou les sites d'émission.
Plus précisément, le ou les contenus à diffuser sont codés par au moins un codeur 211C, puis éventuellement multiplexés par un multiplexeur 212C. Le flux de données en sortie du multiplexeur 212C est par exemple de type MPEG2-TS, IP, ou ALP. Ce flux de données est mis en forme par la passerelle 213C, qui génère un flux de transport, par exemple de type T2-MI ou STL. Ce flux de transport est alors transmis aux différents sites d'émission 221C, 22kC.
Par exemple, le site d'émission 221C met en œuvre un traitement du flux de transport généré par la tête de réseau ou par l'équipement intermédiaire, par exemple une désencapsulation, pour obtenir les données utiles et les données « annexes » transportées dans le flux de transport. Le site d'émission met ensuite en œuvre le procédé de sélection selon l'invention pour sélectionner un signal candidat permettant de générer un signal modulé, destiné à être émis par un émetteur du site d'émission, présentent un PAPR respectant un critère prédéterminé. Le signal candidat sélectionné est modulé 2211, selon une modulation OFDM par exemple, et sa puissance est amplifiée 2212. Enfin, le site d'émission 221C met en œuvre une émission du signal modulé généré à partir du signal candidat sélectionné.
On note qu'une telle technique de sélection d'un signal de données selon l'invention, permettant d'optimiser le PAPR d'un signal modulé, peut être mise en œuvre en plus d'une autre technique de réduction/optimisation du PAPR. Par exemple, la technique selon l'invention peut être mise en œuvre au niveau de la tête de réseau, et une technique classique de réduction/optimisation du PAP peut être mise en œuvre au niveau des sites d'émission, dans un même réseau de diffusion.
On décrit ci-après plusieurs modes de réalisation selon lesquels le procédé de sélection, et donc le traitement d'optimisation du PAPR, est mis en œuvre en amont du traitement de modulation des sites d'émission. La mise en parallèle des scénarii repose alors sur des degrés de liberté en amont dans la couche physique, voir dans les couches supérieures de communication.
5.3 Génération des signaux candidats
On décrit ci-après plusieurs exemples de génération des signaux candidats, en modifiant au moins une valeur et/ou une longueur et/ou une position d'au moins une donnée de type signalisation, bourrage, et/ou propriétaire.
5.3.1 Création des signaux candidats via la signalisation
A côté des données utiles, on retrouve, sur les différentes couches de communication, des données annexes comprenant notamment des données de signalisation. Cette signalisation permet le traitement d'encapsulation et désencapsulation de la couche considérée. Elles prennent par exemple la forme d'entête, de paquets spécifiques et/ou de tables.
Bien que ces données de signalisation soient souvent standardisées, des degrés de liberté sont tout de même permis.
Ainsi, certains standards réservent un excédent de place, dit champs réservés, pour la signalisation, lors de leur définition. Cet excédent sert en cas d'évolution du standard. Cet espace peut alors être utilisé pour de nouveaux champs. Il peut également servir à structurer la signalisation afin d'en faciliter l'encodage et le décodage, par exemple en ajustant la longueur de celle-ci sur des multiples de huit pour un traitement en octet.
La valeur de ces champs réservés n'étant pas systématiquement imposée par les standards, il est possible de jouer sur différentes valeurs de ces champs afin de créer de multiples signaux candidats.
Par exemple, comme illustré en figure 3, la couche N porte des données utiles D et un entête H. L'entête H de la couche N porte des données de signalisation et au moins un champ réservé pour la signalisation. En affectant différentes valeurs à ce ou ces champs réservés (par exemple 111...111, 000...000, 010...010), on peut générer différents signaux candidats. Selon cet exemple, les différents signaux candidats générés sont ainsi identiques, à la valeur de ce ou ces champs réservés près.
En particulier, on peut noter que selon certains standards, la valeur de ces champs réservés est imposée. Ainsi, le premier signal candidat peut être construit à partir de cette valeur imposée. Bien qu'imposée, cette valeur doit être ignorée par le traitement de désencapsulation mis en œuvre par un récepteur (par exemple un récepteur de télévision numérique classique). Ainsi, il est possible de construire des signaux candidats présentant des valeurs particulières dans les champs réservés, et la sélection d'un signal de données construit avec des valeurs particulières dans les champs réservés est transparente pour le récepteur.
Si l'on se place dans le contexte du standard DVB-T2, au niveau de la couche Ll, selon un premier exemple, de tels champs réservés sont présents dans les champs Llpre et Llpost de la couche physique de communication Ll définie dans le document ETSI EN 302 755 VI.4.1 (juillet 2015). De tels champs réservés sont notés ESE VED ou RESERVED_i, avec i un entier.
La valeur de ces champs réservés n'est pas définie par le standard et peut donc être exploitée pour créer de multiples signaux candidats. Ainsi, un champ réservé de N bits peut prendre 2N valeurs et donc générer autant de signaux candidats différents. II est à noter que les champs réservés de la signalisation Ll, depuis la version 1.2.1 du standard, peuvent également servir à l'équilibrage du nombre de '0' et de T dans la signalisation (en anglais « bias balancing »). Ce traitement d'équilibrage peut être combiné avec la solution proposée pour la sélection d'un signal de données conduisant à la génération d'un signal modulé présentant un PAPR optimisé.
Si l'on se place dans le contexte du standard ATSC-3, au niveau de la couche Ll, selon un deuxième exemple, de tels champs réservés sont présents dans les parties dites Ll-Basic et Ll- Detail de la couche physique de communication Ll définie dans le document « ATSC Standard : Physical Layer Protocol (A/322) », 7 septembre 2016. On trouve deux champs réservés, un dans la partie Ll-Basic, noté L1B_RESERVED, l'autre dans la partie Ll-Detail, noté L1D_RESERVED.
Selon le standard ATSC-3, tous les bits des champs réservés doivent présenter une valeur T. Par exemple, le premier signal candidat est construit en respectant cette contrainte. Cependant, comme les récepteurs ignorent la valeur de ces champs réservés, il est possible de modifier la valeur de ces champs en restant compatible avec les récepteurs. Tout comme la solution portant sur le DVB-T2, la multiplicité des valeurs permet de générer de multiples signaux candidats.
Si l'on se place dans le contexte des standards DVB-T ou DVB-T2, au niveau de la couche L2, selon un troisième exemple, de tels champs réservés sont présents dans la signalisation des flux MPEG2-TS. En particulier, on trouve dans la définition des paquets de transport un champ d'adaptation noté « ADAPTATION_FIELD ». Lorsque ce champ d'adaptation est utilisé, on trouve des champs réservés dans la signalisation du flux MPEG2-TS. Ces champs réservés sont notés « RESERVED ».
II est donc possible de jouer sur les valeurs de ces champs réservés pour générer de multiples signaux candidats. Comme dans le cas du standard ATSC-3, selon ces standards DVB-T ou DVB-T2, tous les bits des champs réservés doivent être à T. Cependant, comme les récepteurs ignorent la valeur de ces champs réservés, il est possible de modifier la valeur de ces champs en restant compatible avec les récepteurs.
Au lieu de jouer sur la valeur des champs réservés pour générer des signaux candidats, ou en complément, il est possible, comme illustré en figure 4, de jouer sur la longueur de ces champs réservés.
Par exemple, comme illustré en figure 4, la couche N porte des données utiles D et un entête H. L'entête H de la couche N porte des données de signalisation et au moins un champ réservé pour la signalisation. En paramétrant une longueur différente à ce ou ces champs réservés (par exemple l=A, l=B), on peut générer différents signaux candidats. Selon cet exemple, les différents signaux candidats générés sont ainsi identiques, à la longueur de ce ou ces champs réservés près.
Si l'on se place dans le contexte du standard ATSC-3, au niveau de la couche Ll, il est possible de jouer sur la longueur du champ réservé de la partie Ll-Detail de la signalisation Ll. En effet, dans la partie Ll-Basic, le champ noté « LlB_Ll_Detail_size_bytes » indique la longueur totale en octet de la partie Ll-Detail. Dans cette dernière, la taille du champ réservé « LlD_reserved » s'ajuste en fonction du paramètre précédent. II est ainsi possible d'augmenter la valeur du champ « LlB_Ll_Detail_size_bytes » pour augmenter la taille du champ « LlD_reserved », et obtenir ainsi différents signaux candidats.
A la place, ou en plus, de jouer sur la valeur et/ou la longueur de ces champs réservés, il est également possible de jouer sur la position des informations de signalisation pour générer plusieurs signaux candidats.
En effet, les données de signalisation sont classiquement insérées entre les données utiles dans le flux de données, par l'intermédiaire d'entête ou de paquets spécifiques associés à une couche de communication. En plus de la valeur ou du format de cette signalisation, il existe un degré de liberté possible sur la façon dont celle-ci est insérée temporellement dans le flux. La position des entêtes est en général fixée par les standards, mais, pour les paquets spécifiques, des plages temporelles d'insertion entre les données utiles sont plutôt définies. II est alors possible de jouer sur le temps d'insertion de ces paquets (en restant, si l'on le souhaite, dans les plages standardisées) pour générer de multiples signaux candidats, comme illustré en figure 5, où D représente un paquet de données de la couche N, et SIGN un paquet de signalisation de la couche N. Selon cet exemple, les différents signaux candidats générés sont identiques, à la position du paquet de signalisation près.
Si l'on se place dans le contexte du standard ATSC-3, au niveau de la couche L2, il est possible de jouer sur l'insertion des tables LLS (LMT, DT, SLT...) pour modifier la structure des signaux de données, et obtenir ainsi différents signaux candidats. Plus précisément, le standard ATSC-3 définit différentes tables de signalisation, dans le document « ATSC Standard: Link-Layer Protocol (A/330) », 19 Septembre 2016, introduites dans le flux de données. Les tables LMT et RDT sont introduites par l'encapsulation ALP, tandis que les tables SLT, RRT, CAP et SystemTime sont introduites en amont de cette encapsulation. Le taux d'insertion est borné par le standard, au minimum toutes les 5 secondes. On peut donc jouer sur la plage de ce taux d'insertion tant que l'on reste dans la limite de la borne précédente. Par exemple, pour la table LMT et pour une trame ATSC-3, on peut décider de transmettre la table dès le début, après le premier paquet ALP de donnée utile, après le second paquet ALP de donnée utile, etc.. ce qui génère autant de signaux candidats.
Si l'on se place dans le contexte des standards DVB-T ou DVB-T2, au niveau de la couche
L2, il est également possible de jouer sur l'insertion des tables de signalisation (PAT, PMT, ...) pour modifier la structure des signaux de données, et obtenir ainsi différents signaux candidats.
Plus précisément, plusieurs tables de signalisation sont définies dans le standard MPEG2- TS, par exemple les tables PAT et PMT. Leur taux d'insertion ou de répétition est borné par le standard (ETSI TR 101 290 VI.3.1 - juillet 2014), au minimum une table toutes les 0,5s. A nouveau, on peut jouer sur cette insertion afin de générer différents signaux candidats.
5.3.2 Création des signaux candidats via le bourrage
Au lieu de jouer sur les données / informations de signalisation pour générer les signaux candidats, ou en complément, il est possible de jouer sur les données / informations de bourrage.
En effet, en plus des données annexes de type signalisation, on trouve également des données annexes de type bourrage à coté des données utiles du flux de données. Le bourrage se retrouve en effet sur différentes couches de communication pour provisionner de la bande passante en vue d'insertion de signalisation ou pour des problématiques d'adaptation de débit. On rappelle notamment que l'adaptation de débit est nécessaire pour transformer un flux à débit variable en un flux à débit constant. En pratique, la bande passante d'une transmission n'est jamais utilisée complètement et du bourrage se retrouve toujours sur au moins une des couches de communication. Ce bourrage peut offrir des degrés de liberté pour la génération des signaux candidats en jouant sur sa valeur, sa longueur et/ou sa répartition dans le signal de données.
Selon un premier exemple, il est possible de jouer sur différentes valeurs pour le bourrage afin de créer de multiples scénarii, comme présenté précédemment pour les champs réservés de la signalisation.
En particulier, on peut noter que selon certains standards, la valeur du bourrage, même si elle est imposée, doit être ignorée par le récepteur. Ainsi, la sélection d'un signal de données construit avec des valeurs particulières pour le bourrage est transparente pour le récepteur. A nouveau, au moins un des signaux candidats peut être construit en respectant la valeur imposée pour le bourrage.
Si l'on se place dans le contexte des standards DVB-T ou DVB-T2, au niveau de la couche L2/L1, il est également possible de jouer sur la valeur d'au moins un paquet de bourrage pour obtenir différents signaux candidats.
Plus précisément, le standard MPEG2-TS définit un paquet spécifique de bourrage, dit paquet nul. Son entête est spécifié dans le standard. En revanche, la valeur de ces données est libre. En modifiant les champs de données d'un paquet nul, on peut donc générer de multiples signaux candidats, tout en conservant une solution compatible avec le standard MPEG2-TS.
Si l'on se place dans le contexte des standards DVB-T ou DVB-T2, au niveau de la couche
L2, le standard MPEG2-TS définit également un champ de bourrage dans la signalisation. Plus précisément, on trouve dans la définition des paquets de transport un champ d'adaptation noté « ADAPTATION_FIELD ». Lorsque ce champ d'adaptation est utilisé, on trouve un champ de bourrage dans la signalisation du flux M PEG2-TS. Ce champ de bourrage est noté « STUFFING ». A nouveau, la valeur de ce champ de bourrage peut être modifiée pour générer de multiples signaux candidats. Comme dans le cas des champs réservés, le standard impose que tous les bits de ce champ de bourrage doivent avoir une valeur égale à T. Cependant, comme les récepteurs ignorent la valeur de ce champ de bourrage, il est possible de modifier la valeur de ce champ en restant compatible avec les récepteurs.
Si l'on se place dans le contexte du standard DVB-T2, au niveau de la couche physique Ll, du bourrage peut être introduit lors de la création d'une trame en bande base, encore appelée « BB frame ». Comme illustré en figue 6, ce bourrage, ou « padding », est introduit après la donnée utile afin de remplir complètement la trame. La trame en bande de base comprend donc un entête H (« BB H EADE »), un champ portant les données utiles D (« DATA FIELD »), et un champ de bourrage PAD (« PADDING »). Eventuellement, dans certaines configurations, un champ de signalisation en-bande (« INBAND SIGNALING ») est intercalé entre la donnée utile et le bourrage.
La valeur du champ de bourrage peut être modifiée pour générer plusieurs signaux candidats (par exemple 00...00, 01...01, 11...11). A nouveau, le standard peut imposer une valeur nulle aux bits de ce champ de bourrage. Comme les récepteurs ignorent la valeur de ce champ de bourrage, il est possible de modifier la valeur de ce champ en restant compatible avec les récepteurs. La multiplicité des valeurs permet donc de générer de multiples signaux candidats.
Si l'on se place dans le contexte du standard ATSC-3, au niveau de la couche physique Ll, du bourrage peut être introduit lors de la création d'un paquet en bande base, encore appelé « BB packet ». Ce bourrage est introduit entre l'entête et les données utiles du paquet, dans le champ d'extension « EXTENSION_FIELD ». Ainsi, un paquet en bande de base comprend un entête comprenant un champ de base (« BASE FIELD») et un champ optionnel (« OPTIONAL FIELD »), un champ de bourrage (« EXTENSION FIELD »), et un champ portant les données utiles (« DATA FIELD »).
La valeur du champ de bourrage peut être modifiée pour générer plusieurs signaux candidats (par exemple 00...00, 01...01, 11...11). A nouveau, le standard peut imposer une valeur nulle aux bits de ce champ de bourrage. Comme les récepteurs ignorent la valeur de ce champ de bourrage, il est possible de modifier la valeur de ce champ en restant compatible avec les récepteurs.
Au lieu de jouer sur la valeur du bourrage pour générer des signaux candidats, ou en complément, il est possible de jouer sur la répartition du bourrage.
En effet, de façon similaire au degré de liberté offert par le temps d'insertion de la signalisation, de multiples signaux candidats peuvent être générés en jouant sur la répartition du bourrage au sein du signal de données. Lorsque ce bourrage est réalisé à l'aide de paquets spécifiques, le temps d'insertion de ces paquets au côté des autres données du signal peut être modifié, créant ainsi différents signaux candidats. Par exemple, au niveau de la couche N, un paquet de bourrage peut être inséré entre un premier et un deuxième paquet de données pour générer un premier signal candidat, entre un deuxième et un troisième paquet de données pour générer un deuxième signal candidat, entre un troisième et un quatrième paquet de données pour générer un troisième signal candidat, etc.
Si l'on se place dans le contexte des standards DVB-T ou DVB-T2, au niveau de la couche L2/L1, il est possible de jouer sur la position des données de bourrage pour générer différents signaux candidats.
Plus précisément, comme déjà indiqué, le standard MPEG2-TS définit un paquet spécifique de bourrage, dit paquet nul. L'insertion de ce dernier aux côtés des paquets de données utiles et de signalisation dans un signal de données représente un degré de liberté pour générer différents signaux candidats.
Par exemple, comme illustré en figure 7, si l'on considère des paquets de données utiles à diffuser D, des paquets de signalisation de type table PAT et table PMT, et des paquets de bourrage de type paquets nuls, un premier signal candidat peut être généré en plaçant les deux paquets nuls après les paquets de données utiles, un deuxième signal candidat peut être généré en plaçant les deux paquets nuls après les paquets de signalisation, un troisième signal candidat peut être généré en plaçant un paquet nul après les paquets de signalisation et un paquet nul entre des paquets de données utiles, etc. Lorsque le bourrage est réalisé directement à côté de la donnée utile dans un « paquet » d'une couche de communication, il est possible de jouer sur la répartition du bourrage sur plusieurs paquets pour créer les multiples scénarios. Autrement dit, sur un paquet déterminé on peut décider d'allouer moins de bourrage, le surplus est alors réparti sur d'autres paquets.
Si l'on se place dans le contexte du standard DVB-T2, au niveau de la couche Ll, du bourrage peut être introduit lors de la création d'une trame en bande base (« BB frame »). Une trame en bande de base est alors considérée comme un « paquet » de la couche physique Ll.
Comme vu précédemment en relation avec la figure 6, le bourrage PAD est introduit après la donnée utile D afin de remplir complètement la trame en bande de base. Si l'on considère ces trames en bande de base pour un intervalle de temps donné, par exemple la durée d'une trame DVB-T2, le bourrage peut être réparti sur les trames en bande de base de multiples façons. Chaque répartition aboutit à signal candidat différent.
Ainsi, comme illustré en figure 8, un premier signal candidat peut être généré en construisant des trames bande de base comprenant chacune un entête H, des données utiles D, et du bourrage PAD, un deuxième signal candidat peut être généré en construisant au moins une trame bande de base comprenant un entête H et des données utiles D, et au moins une trame bandes de base comprenant un entête H, des données utiles D, et du bourrage PAD, un troisième signal candidat peut être généré en construisant au moins une trame bande de base comprenant un entête H et des données utiles D, et au moins une trame bande de base comprenant un entête H et du bourrage PAD, etc.
Si l'on se place dans le contexte du standard ATSC-3, au niveau de la couche Ll, du bourrage peut être introduit lors de la création d'un paquet en bande base.
De façon similaire au DVB-T2, pour un intervalle de temps donné, le bourrage en ATSC-3 peut donc être réparti sur plusieurs paquets en bande de base, de multiples façons. Chaque répartition aboutit à signal candidat différent.
Par exemple, comme illustré en figure 9, un premier signal candidat peut être généré en construisant des paquets bandes de base comprenant chacun un entête (champs BASE et OPT), du bourrage PAD, et des données utiles D, un deuxième signal candidat peut être généré en construisant au moins un paquet bande de base comprenant un entête et des données utiles D, et au moins un paquet bande de base comprenant un entête, des données de bourrage PAD et des données utiles D, un troisième signal candidat peut être généré en construisant au moins un paquet bande de base comprenant un entête et des données utiles D, et au moins un paquet bande de base comprenant un entête et des données de bourrage PAD, etc.
5.3.3 Création des signaux candidats via des données propriétaires Enfin, il est possible de générer des signaux candidats en ajoutant au moins une donnée propriétaire, et en jouant sur la valeur, la longueur, et/ou la position de cette donnée propriétaire.
5.4 Dispositif de sélection
On présente finalement, en relation avec la figure 10, la structure simplifiée d'un dispositif de sélection mettant en œuvre une technique de sélection d'un signal de données selon un mode de réalisation de l'invention.
Un tel dispositif, par exemple intégré à une passerelle d'une tête de réseau, comprend une mémoire 101 (comprenant par exemple une mémoire tampon) et une unité de traitement 102 (équipée par exemple d'au moins un processeur, FPGA, ou DSP), pilotée ou pré-programmée par une application ou un programme d'ordinateur 103 mettant en œuvre le procédé de sélection d'un signal de données selon un mode de réalisation de l'invention.
A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur 103 sont par exemple chargées dans une mémoire RAM avant d'être exécutées par l'unité de traitement 102. L'unité de traitement 102 reçoit en entrée au moins un contenu à diffuser, éventuellement dans un flux de transport. L'unité de traitement 102 met en œuvre les étapes du procédé de sélection décrit précédemment, selon les instructions du programme d'ordinateur 103, pour sélectionner un signal candidat dont la modulation délivre un signal modulé présentant un PAPR respectant un critère prédéterminé.
Pour ce faire, selon un mode de réalisation, l'unité de traitement 102 active un premier modulateur modulant un premier signal de données portant au moins un contenu à diffuser, dit premier signal candidat, au moins un deuxième modulateur modulant un deuxième signal de données portant ledit au moins un contenu à diffuser, dit deuxième signal candidat, ledit deuxième signal candidat présentant une structure et/ou au moins une donnée différente dudit premier signal candidat, et un module de sélection, parmi les signaux candidats, du signal candidat dont la modulation délivre un signal modulé présentant un PAPR respectant un critère prédéterminé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de sélection d'un signal de données mettant en œuvre les étapes suivantes : une première étape de modulation (11) d'un premier signal de données portant au moins un contenu à diffuser, dit premier signal candidat, ledit premier signal candidat portant des données utiles et des données annexes associées à une couche de communication, au moins une deuxième étape de modulation (12) d'un deuxième signal de données portant ledit au moins un contenu à diffuser, dit deuxième signal candidat, ledit deuxième signal candidat portant lesdites données utiles et des données annexes associées à ladite couche de communication, lesdites données annexes étant réparties différemment dans le deuxième signal candidat, par rapport aux données annexes dudit premier signal candidat,
une étape de sélection (13), parmi lesdits signaux candidats, du signal candidat dont la modulation délivre un signal modulé présentant un rapport puissance crête à puissance moyenne respectant un critère prédéterminé.
2. Procédé de sélection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit critère prédéterminé appartient au groupe comprenant :
un rapport puissance crête à puissance moyenne minimum,
un rapport puissance crête à puissance moyenne inférieur à un seuil prédéterminé.
3. Procédé de sélection selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites données annexes du premier signal candidat ou du deuxième signal candidat sont de type données de type signalisation, bourrage et/ou propriétaire.
4. Procédé de sélection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit deuxième signal candidat comprend au moins une donnée annexe de type signalisation, bourrage, et/ou propriétaire présentant une valeur différente d'une donnée annexe correspondante dudit premier signal candidat.
5. Procédé de sélection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit deuxième signal candidat comprend au moins une donnée annexe de type signalisation, bourrage, et/ou propriétaire présentant une longueur différente d'une donnée annexe correspondante dudit premier signal candidat.
6. Procédé de sélection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre dans un réseau de diffusion comprenant une tête de réseau et au moins un site d'émission distant, et en ce que ledit signal modulé obtenu en modulant le signal candidat sélectionné par ladite étape de sélection est destiné à être diffusé par au moins un desdits sites d'émission.
7. Procédé de sélection selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre au niveau de ladite tête de réseau, et en ce que lesdits signaux candidats sont des flux de transport construits à partir dudit au moins un contenu à diffuser.
8. Procédé de sélection selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre au niveau d'un équipement intermédiaire localisé entre ladite tête de réseau et ledit au moins un site d'émission, et en ce que lesdits signaux candidats sont construits à partir d'un flux de transport généré par ladite tête de réseau et reçu par ledit équipement intermédiaire.
9. Procédé de sélection selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre au niveau d'au moins un desdits sites d'émission, et en ce que lesdits signaux candidats sont construits à partir d'un flux de transport généré par ladite tête de réseau et reçu par ledit au moins un site d'émission.
10. Procédé de sélection selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième signaux candidats sont générés en insérant les données annexes parmi les données utiles à différents temps d'insertion.
11. Dispositif de sélection d'un signal de données comprenant :
- un premier modulateur modulant un premier signal de données portant au moins un contenu à diffuser, dit premier signal candidat, ledit premier signal candidat portant des données utiles et des données annexes associées à une couche de communication, au moins un deuxième modulateur modulant un deuxième signal de données portant ledit au moins un contenu à diffuser, dit deuxième signal candidat, ledit deuxième signal candidat portant lesdites données utiles et des données annexes associées à ladite couche de communication, lesdites données annexes étant réparties différemment dans le deuxième signal candidat, par rapport aux données annexes dudit premier signal candidat,
un module de sélection, parmi lesdits signaux candidats, du signal candidat dont la modulation délivre un signal modulé présentant un rapport puissance crête à puissance moyenne respectant un critère prédéterminé.
12. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d'un procédé de sélection selon la revendication 1 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
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