專(zhuān)利名稱(chēng)：使用空間冗余改善無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及通信系統(tǒng)，更具體地講，涉及無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，例如地面廣 播，蜂窩系統(tǒng)，無(wú)線(xiàn)保真(Wi-Fi)，衛(wèi)星等。
背景技術(shù)：
在很多無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，關(guān)鍵問(wèn)題是接收機(jī)能夠接收部分但不是全部信 道(或信號(hào))的傳輸。例如，在美國(guó)地面廣播電視(TV)系統(tǒng)中，城市典型 地可以有5到15個(gè)地理位置彼此分離的地面發(fā)射機(jī)，每個(gè)地面發(fā)射機(jī)在特 定信道上廣播內(nèi)容。然而，由于電視機(jī)的地理位置，電視機(jī)可能只能接收在 給定地理范圍內(nèi)廣播的信道中的一部分。的確，對(duì)于ATSC-DTV (先進(jìn)電視 系統(tǒng)委員會(huì)-數(shù)字電視)系統(tǒng)(如，參見(jiàn)美國(guó)先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì)，"ATSC Digital Television Standard",文獻(xiàn)A/53，1995年9月16日和"Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard",文獻(xiàn)A/54，1995年10月4日)之類(lèi) 的現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)，眾所周知的是對(duì)于給定區(qū)域的覆蓋范圍隨著電視機(jī)的 位置而變化。這在圖1中有進(jìn)一步的描述。為分別廣播與信道1， 2， 3， 4 關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，地理區(qū)域包括地面ATSC-DTV發(fā)射塔T,， T2， 丁3和丁4。(為示 例目的，假設(shè)每個(gè)發(fā)射塔只廣播一個(gè)信道的節(jié)目。)在這個(gè)地理區(qū)域中，放 置了兩臺(tái)電視機(jī)，電視機(jī)10和電視機(jī)20。如圖l中點(diǎn)線(xiàn)箭頭所示，電視機(jī) 10只能夠接收可用信道的一個(gè)子集，即信道2， 3和4。同樣地，圖l中的 虛線(xiàn)箭頭表示電視機(jī)20只能夠接收信道1， 2和4。目前沒(méi)有方法能夠緩解這個(gè)問(wèn)題。實(shí)際上，這個(gè)問(wèn)題也影響到在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中其他服務(wù)的提供。作為示例，
同樣考慮ATSC-DTV系統(tǒng)。目前，ATSC-DTV系統(tǒng)提供大約19Mbits/sec(每 秒數(shù)百萬(wàn)比特)，用以傳輸MPEG2-壓縮的HDTV (高清電視)信號(hào)(MPEG2 是指運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組(MPEG) -2系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(ISO/EEC 13818-1))。如此，在 單個(gè)物理傳輸信道(PTC)中可以安全地支持大約4到6個(gè)標(biāo)清TV信道而 沒(méi)有擁塞。另外，在這種傳輸流中剩余有足夠的帶寬來(lái)提供多個(gè)附加的低帶 寬非常規(guī)服務(wù)或是輔助服務(wù)，比如天氣報(bào)道、證券指數(shù)、頭條新聞、家庭購(gòu) 物等。實(shí)際上，由于對(duì)MPEG2編碼和先進(jìn)編解碼(編碼器/解碼器)技術(shù)(如 H,264或VCI)弓l入的改進(jìn)，在PTC中有甚至更多的附加空閑容量可用來(lái)提 供輔助服務(wù)。然而，上述問(wèn)題妨礙了在限定地理區(qū)域上為這些輔助服務(wù)提供有保證的 服務(wù)等級(jí)。發(fā)明內(nèi)容已觀(guān)察到，存在聚集上述空閑容量并提供新的連貫服務(wù)的機(jī)會(huì)，以處理 限定地理區(qū)域中信號(hào)覆蓋問(wèn)題。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的原理，使用可縮放 信道編碼對(duì)一個(gè)或多個(gè)服務(wù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并劃分該數(shù)據(jù)以通過(guò)N個(gè)發(fā)射 機(jī)發(fā)射，以便接收機(jī)接收至少M(fèi)個(gè)發(fā)射信號(hào)，從而能夠恢復(fù)數(shù)據(jù)，其中M<N。 換言之，即使無(wú)法保證在限定地理區(qū)域中接收任意一個(gè)特定的發(fā)射信號(hào)，也 能接收至少M(fèi)個(gè)其他發(fā)射信號(hào)，從而能夠接收服務(wù)。因此，盡管存在接收質(zhì) 量差或無(wú)法接收的區(qū)域，但是可以在整個(gè)地理區(qū)域上提供一個(gè)或多個(gè)服務(wù)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，TV提供商的ATSC-DTV發(fā)射機(jī)發(fā)射數(shù)字復(fù)用， 該數(shù)字復(fù)用包括主要信道和輔助信道。主要信道包括一個(gè)或多個(gè)TV提供商 提供的高清電視(HDTV)信道，而輔助信道包括噴泉編碼(fountain code) 數(shù)據(jù)流的一部分。噴泉編碼數(shù)據(jù)流的其他部分由其他的ATSC-DTV發(fā)射機(jī)發(fā) 射。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，ATSC-DTV接收機(jī)包括M個(gè)調(diào)諧器和噴泉 解碼器，其中M〉1。每個(gè)調(diào)諧器被調(diào)制到不同的PTC并且由此恢復(fù)噴泉編 碼數(shù)據(jù)流。M個(gè)恢復(fù)的噴泉編碼數(shù)據(jù)流被施加至噴泉解碼器，以提供表示一 個(gè)或更多服務(wù)的數(shù)據(jù)流。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，節(jié)目?jī)?nèi)容包含在包括有至少一個(gè)載波的數(shù)據(jù) 承載信號(hào)中，數(shù)據(jù)承載信號(hào)表示多個(gè)分組，其中這些分組中的至少一些表示 噴泉編碼數(shù)據(jù)流的一部分。


圖1示出了地面電視廣播區(qū)域中的接收問(wèn)題；圖2概念性地示出了噴泉編碼/解碼；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明原理的地面廣播；圖4示出了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原理的發(fā)射設(shè)置的示例性方框圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明原理用于圖4發(fā)射設(shè)置中的示例性流程圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明原理的示例性信號(hào)格式的一部分；圖7示出了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原理的接收機(jī)的示例性高層方框圖；圖8和9示出了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原理的接收機(jī)的示例性部分；圖IO示出了根據(jù)本發(fā)明原理在接收機(jī)中使用的示例性流程圖；以及圖11和12示出了根據(jù)本發(fā)明原理的其他示例性實(shí)施例D具體實(shí)施方式
除了本發(fā)明概念，附圖中所示的部件是眾所周知的，不再詳細(xì)描述。而 且，這里假設(shè)熟悉電視廣播和接收機(jī)，不再詳細(xì)描述。例如，除了本發(fā)明概 念，假設(shè)熟悉當(dāng)前和提議的TV標(biāo)準(zhǔn)，例如NTSC (國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì))， PAL (逐行倒相)，SECAM (順序傳送與存儲(chǔ)彩色電視系統(tǒng))和ATSC (先 進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì))(ATSC)。同樣，除了本發(fā)明概念，假設(shè)熟悉傳輸概念， 例如8級(jí)殘留邊帶(8-VSB)、正交幅度調(diào)制(QAM)、可縮放信道編碼(如 噴泉編碼/解碼)，以及接收機(jī)組件，例如射頻(RF)前端，或者接收機(jī)部分， 例如低噪聲塊、調(diào)諧器、解調(diào)器、相關(guān)器、泄漏積分器(leak integrator)和 平方器。類(lèi)似地，用于產(chǎn)生傳輸比特流的格式化和編碼方法(例如運(yùn)動(dòng)圖像 專(zhuān)家組(MPEG) -2系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC 13818-1))也是眾所周知的，這里 不再描述。還應(yīng)該注意到本發(fā)明概念可以使用傳統(tǒng)的編程技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此， 在這里也不描述。最后，附圖中相同編號(hào)表示類(lèi)似元件。如上面提到的，本發(fā)明概念涉及到可縮放信道編碼的應(yīng)用。可縮放信道 編碼示例是噴泉編碼?，F(xiàn)在參考圖2，示出了噴泉編碼系統(tǒng)的概念性示意圖。 除了本發(fā)明概念，噴泉編碼是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。噴泉編碼包括LT編碼(例 女口 ，參見(jiàn)"LT Codes "， in the Proceedings of ACM Symposium on Foundations of computer science, 2002)禾n Raptor編碼(例如，參見(jiàn)"Raptor Codes", Amin Shokrollahi ， Published Report — Digital Fountain Inc. and Laboratorie d，Algorithmique， EPLF， Lausanne, Switzerland, 2004年1月13日)。噴泉 編碼的其他有關(guān)信息也可以在"http://www.digitalfountain.com/"找到。首先參照?qǐng)D2的上半部分，長(zhǎng)度為N的文件分為k=N/L個(gè)輸入分組， 其中L為每個(gè)輸入分組(這里也稱(chēng)為輸入符號(hào))的有效負(fù)荷。應(yīng)當(dāng)注意到， 這里使用的術(shù)語(yǔ)"分組"是常規(guī)的，即分組也包括地址信息，檢錯(cuò)/糾錯(cuò)數(shù)據(jù) (如奇偶和/或循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)碼等)等，這在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的， 不再進(jìn)一步描述。將示例性的k輸入分組的集合39施加至噴泉編碼器40。 噴泉編碼器40隨機(jī)地產(chǎn)生輸出分組(這里也稱(chēng)為輸出符號(hào))，以產(chǎn)生噴泉編 碼輸出分組流41。比如，噴泉編碼器40的每個(gè)輸出分組是對(duì)輸入分組中的 一些進(jìn)行異或(XOR)而獨(dú)立和隨機(jī)地產(chǎn)生的。如此，編碼過(guò)程定義了把輸 出符號(hào)與輸入符號(hào)連接的編碼圖(未示出)。雖然輸出分組流41的一些輸出 分組可能在傳輸中丟失或受到破壞，但是使用噴泉編碼數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)在于，恢 復(fù)任意J個(gè)輸出分組就能夠恢復(fù)k個(gè)輸入分組的原始集合。這在圖2的下半 部分中示出。噴泉解碼器45接收輸出分組流41中的任何J個(gè)輸出分組44。 一旦接收到J個(gè)輸出分組，噴泉解碼器45對(duì)這些分組進(jìn)行解碼并再現(xiàn)k個(gè)輸 入分組的原始集合39。在這個(gè)例子中，假設(shè)噴泉解碼器45包括上面提到的 編碼圖，即噴泉解碼器45知道用哪個(gè)輸入符號(hào)來(lái)產(chǎn)生特定的輸出符號(hào)。雖 然^k，但是有利的是J的值可以非常接近k的值，如，J=1.05(k)。如前面所述的，觀(guān)察到可以提供新的連貫服務(wù)，以處理在限定地理區(qū)域 中的信號(hào)覆蓋問(wèn)題。應(yīng)當(dāng)注意到，服務(wù)(天氣，證券數(shù)據(jù)等)的實(shí)際類(lèi)型與 本發(fā)明概念無(wú)關(guān)。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的原理，使用可縮放信道編碼對(duì)一 個(gè)或多個(gè)服務(wù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并劃分該數(shù)據(jù)以通過(guò)N個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射，以 便接收機(jī)接收至少M(fèi)個(gè)發(fā)射信號(hào)，從而能夠恢復(fù)數(shù)據(jù)，其中1VKN。換言之， 即使無(wú)法保證在限定地理區(qū)域中接收任意一個(gè)特定的發(fā)射信號(hào)，也能接收至 少M(fèi)個(gè)其他發(fā)射信號(hào)，從而能夠接收服務(wù)。因此，盡管存在接收質(zhì)量差或 無(wú)法接收的區(qū)域，但是可以在整個(gè)地理區(qū)域上提供一個(gè)或多個(gè)服務(wù)。考慮到上述內(nèi)容，無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)可以改善對(duì)地理區(qū)域的覆蓋。如果假設(shè)城市 中有N個(gè)發(fā)射機(jī)，很可能(N-k;kX))個(gè)由區(qū)域中超過(guò)90%的接收機(jī)可靠地接 收。比如，在圖1 ATSC-DTV系統(tǒng)的情況夏，如果提供商同意共享任何空閑
容量，那么將這個(gè)空閑容量分配給上述使用可縮放信道編碼進(jìn)行編碼的服務(wù)。例如，如果在PTC上有3Mbits/sec的空閑容量可用作輔助信道，每個(gè)站 點(diǎn)可以選擇在互惠的基礎(chǔ)上與其他三個(gè)站點(diǎn)(Tp T2和T》共享3Mbits/sec (這是恒定比特率還是平均值為3Mbits/sec的可變比特率，這取決于各個(gè)單 獨(dú)的信道)的部分或全部。應(yīng)當(dāng)注意，PTC中的空閑容量是可以通過(guò)限制主 要信道的傳輸而產(chǎn)生的，例如選擇主要信道的數(shù)量，以在PTC中產(chǎn)生必要量 的空閑容量。極端的示例是只傳輸一個(gè)主要信道，即單個(gè)信號(hào)數(shù)字 ATSC-DTV信道。備選地，可以利用MPEG2編碼和先進(jìn)編解碼(編碼器/ 解碼器)技術(shù)引入(如H.264，也稱(chēng)為AVC (先進(jìn)視頻編碼)或MPEG-4部 分10或VCI)的改進(jìn)來(lái)在PTC中產(chǎn)生空閑容量。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明原理的ATSC-DTV地面廣播的示例性設(shè)置。該 圖與圖1類(lèi)似，除了圖3中的每個(gè)發(fā)射塔發(fā)射根據(jù)本發(fā)明原理(上面所述) 的信號(hào)。在這個(gè)例子中，發(fā)射機(jī)100-1與用于發(fā)射信號(hào)111-1的發(fā)射塔T,相 關(guān)聯(lián)，發(fā)射機(jī)100-2與用于發(fā)射信號(hào)111-2的發(fā)射塔T2相關(guān)聯(lián)，發(fā)射機(jī)100-3 與用于發(fā)射信號(hào)111-3的發(fā)射塔丁3相關(guān)聯(lián)，發(fā)射機(jī)100-4與用于發(fā)射信號(hào) 111-4的發(fā)射塔T4相關(guān)聯(lián)。類(lèi)似地，根據(jù)本發(fā)明原理配置由電視機(jī)200和205 代表的接收機(jī)，以利用發(fā)射信號(hào)提供一個(gè)或多個(gè)服務(wù)的魯棒接收。從圖3中 的點(diǎn)箭頭可以看出，電視機(jī)200只能夠接收可用信道的一部分，即信道2， 3 和4。而對(duì)信道1的接收很差或者無(wú)法接收。類(lèi)似地，圖3中的虛線(xiàn)箭頭表 示電視機(jī)205只能夠接收信道1， 2和4，來(lái)有效地觀(guān)看其中的內(nèi)容。電視機(jī) 205類(lèi)似于電視機(jī)200 (上面所述)，在這里不再進(jìn)一步描述。為了示例目 的，每個(gè)發(fā)射塔示例性地與特定的電視提供商相關(guān)聯(lián)，在單個(gè)信道上發(fā)射節(jié) 目。例如，發(fā)射塔Ti廣播信道l.l的節(jié)目，發(fā)射塔T2廣播信道2.1的節(jié)目， 發(fā)射塔T3廣播信道3.1的節(jié)目，發(fā)射塔T4廣播信道4.1的節(jié)目，其中每個(gè)信 道號(hào)使用現(xiàn)有技術(shù)中所知的ATSC主-次信道號(hào)格式。然而，本發(fā)明并不局限 于此。例如，發(fā)射塔Ti可以廣播多于一個(gè)信道的節(jié)目，如信道l.l， 1.2等。 類(lèi)似地，發(fā)射塔可以不與特定電視提供商相關(guān)聯(lián)。轉(zhuǎn)到圖4，示出了發(fā)射設(shè)置的示例性實(shí)施例。該發(fā)射設(shè)置包括噴泉編碼 器140(作為可縮放信道編碼的示例)，解復(fù)用器145(demux)和發(fā)射機(jī)100-1， 100-2， 100-3和100-4。應(yīng)當(dāng)注意到，圖4中的不同元件可以不是在地理上 協(xié)同定位的。除了本發(fā)明概念，發(fā)射機(jī)100-1， 100-2， 100-3和100-4如現(xiàn)有技術(shù)中的一樣形成各自的、通過(guò)相關(guān)聯(lián)的發(fā)射塔發(fā)射的ATSC-DTV信號(hào)。數(shù) 據(jù)流139被施加至噴泉編碼器140。數(shù)據(jù)流139表示一個(gè)或多個(gè)服務(wù)的數(shù)據(jù)。 在圖3的ATSC-DTV系統(tǒng)情況下，這些被稱(chēng)作輔助服務(wù)，與傳輸HDTV信 號(hào)的主要服務(wù)相對(duì)，但是本發(fā)明并不局限于此。噴泉編碼器140對(duì)所施加的 數(shù)據(jù)編碼并提供噴泉編碼比特流141給demuxl45。 demuxl45將噴泉編碼數(shù) 據(jù)流在4個(gè)發(fā)射機(jī)之間劃分。每個(gè)發(fā)射機(jī)接收噴泉編碼數(shù)據(jù)流的一部分和非 噴泉編碼數(shù)據(jù)流(如節(jié)目指南和一個(gè)或多個(gè)HDTV信道)，作為ATSC-DTV 信號(hào)傳輸。具體而言，發(fā)射機(jī)100-1通過(guò)信號(hào)m-i接收經(jīng)由，塔乃皿 的噴泉編碼數(shù)據(jù)部分146-1和非噴泉編碼數(shù)據(jù)99-1 。除了本發(fā)明概念之外， 信號(hào)111-1表示物理傳輸信道(PTC) 1，即以合適的載波頻率傳送的傳輸流 或數(shù)字復(fù)用，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的一樣。類(lèi)似地，發(fā)射機(jī)100-2通過(guò)信號(hào)111-2 接收經(jīng)由發(fā)射塔T2發(fā)射的噴泉編碼數(shù)據(jù)部分146-2和非噴泉編碼數(shù)據(jù)99-2; 發(fā)射機(jī)100-3通過(guò)信號(hào)111-3接收經(jīng)由發(fā)射塔T3發(fā)射的噴泉編碼數(shù)據(jù)部分 146-3和非噴泉編碼數(shù)據(jù)99-3，發(fā)射機(jī)100-4通過(guò)信號(hào)111-4接收經(jīng)由發(fā)射塔 丁4發(fā)射的噴泉編碼數(shù)據(jù)部分146-4和非噴泉編碼數(shù)據(jù)99-4。此時(shí)也應(yīng)該參考圖5，其示出了根據(jù)本發(fā)明原理用于圖4的發(fā)射設(shè)置中 的示例性流程圖。根據(jù)本發(fā)明的原理，在步驟160，對(duì)表示一個(gè)或多個(gè)服務(wù) 的數(shù)據(jù)進(jìn)行噴泉編碼。在步驟165 ，將噴泉編碼數(shù)據(jù)分配給N個(gè)發(fā)射機(jī)，N>1 ， 這樣每個(gè)發(fā)射機(jī)接收噴泉編碼服務(wù)的一部分。最后，在步驟170， N個(gè)發(fā)射 機(jī)的每一個(gè)形成傳輸流或數(shù)據(jù)復(fù)用以用于發(fā)射，該傳輸流包括噴泉編碼服務(wù) 的一部分。這樣，將噴泉編碼服務(wù)在N個(gè)發(fā)射機(jī)中分配以便進(jìn)行發(fā)射。應(yīng)當(dāng) 注意到，雖然在均勻分配噴泉數(shù)據(jù)的情況下，即在分配的部分都相等的情況 下描述了本發(fā)明概念，但是本發(fā)明概念并不局限于此。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，在圖3和4的發(fā)射設(shè)置的情況下示出了根據(jù)本發(fā)明原理的示例性PTC格式。每個(gè)PTC (111-1， 111-2， 111-3禾tUll-4)表示包括有至少一個(gè)載波(未示出)的數(shù)據(jù)承載信號(hào)，該數(shù)據(jù)承載信號(hào)表示多個(gè)分組， 其中至少一些分組表示噴泉編碼數(shù)據(jù)流的一部分。具體而言，每個(gè)PTC表示分組流70。在ATSC-DTV系統(tǒng)的情況下，分組流包括至少一個(gè)主節(jié)目指南 (MPG) (G)分組75、至少一個(gè)內(nèi)容(C)分組80和至少一個(gè)輔助分組(A) 分組90。除了本發(fā)明概念之外，MPG在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的(如，參見(jiàn)"ATSC Standard: Program and System Information Protocol for Terrestrial Broadcast and
Cable (Revision B)"， Doc.A/65B，先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì)，在此不再描述)。 MPG包括針對(duì)每個(gè)PTC的數(shù)據(jù)或信息。與每個(gè)PTC相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)包括調(diào)制 格式等、以及與作為特定PTC的一部分的節(jié)目信道相關(guān)的數(shù)據(jù)。另外，根據(jù) 本發(fā)明原理，MPG會(huì)包括輔助節(jié)目信道信息，其包括與針對(duì)每個(gè)節(jié)目信道 的數(shù)據(jù)類(lèi)似的節(jié)目數(shù)據(jù)和PID數(shù)據(jù),除了那些與傳送服務(wù)的分組相關(guān)的之外。 每個(gè)內(nèi)容分組80包括分組標(biāo)識(shí)符(PID)和內(nèi)容(視頻，音頻和/或數(shù)據(jù))。 例如，內(nèi)容可能涉及特定節(jié)目信道(如HDTV信號(hào))的視頻和/或音頻，或 者甚至涉及對(duì)正在下載到接收機(jī)300的可執(zhí)行程序進(jìn)行表示的數(shù)據(jù)。根據(jù)本 發(fā)明原理，輔助分組90表示噴泉編碼數(shù)據(jù)的一部分。例如在發(fā)射機(jī)100-1 的情況下，輔助信道90傳送噴泉編碼數(shù)據(jù)部分146-1。然而本發(fā)明并不局限 于此，其他非噴泉編碼數(shù)據(jù)也能夠通過(guò)輔助信道傳送。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明原理的電視機(jī)200的示例性高層方框圖。電視機(jī) 200包括接收機(jī)300和顯示器220。示例性地，接收機(jī)300是ATSC兼容的 接收機(jī)。應(yīng)當(dāng)注意到，接收機(jī)300也可以是NTSC (國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)) 兼容的，即具有NTSC操作模式和ATSC操作模式，這樣電視機(jī)200能夠顯 示來(lái)自于NTSC廣播或ATSC廣播的視頻內(nèi)容。為了簡(jiǎn)單描述本發(fā)明概念， 在此只描述ATSC操作模式。接收機(jī)300接收廣播信號(hào)111 (例如通過(guò)天線(xiàn) (未示出))，對(duì)其進(jìn)行處理并從中恢復(fù)例如HDTV (高清電視)視頻信號(hào)， 以應(yīng)用于顯示器220，從而在其上觀(guān)看視步頁(yè)內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明的原理，即使所選擇信道的接收非常差或無(wú)法接收，接收機(jī) 300也能夠恢復(fù)一個(gè)或多個(gè)服務(wù)。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到接收機(jī)300，圖8示出了根據(jù)本 發(fā)明原理的接收機(jī)300示例性的部分。接收機(jī)300包括濾波解調(diào)器組390、 前向糾錯(cuò)(FEC)解碼器395、傳輸處理器350、控制器355和存儲(chǔ)器360。 傳輸處理器350和控制器355各自都表示一個(gè)或多個(gè)微處理器和/或數(shù)字信號(hào) 處理器(DSP)，并且可以包括用于執(zhí)行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。在這點(diǎn)上， 存儲(chǔ)器360表示接收機(jī)300中的存儲(chǔ)器，包括例如傳輸處理器350和域控制 器355的任意存儲(chǔ)器。如圖所示，示例性的雙向數(shù)據(jù)和控制總線(xiàn)301把圖8 中不同元件連接在一起?？刂瓶偩€(xiàn)301僅僅是代表性的，例如可以使用單獨(dú) 的信號(hào)(以并行和減串行形式)等在圖8的元件之間傳送數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。 應(yīng)當(dāng)注意到，接收機(jī)300可以通過(guò)遙控器(未示出)接收命令，例如節(jié)目選 擇。
根據(jù)本發(fā)明的原理，如前面提到的，假設(shè)對(duì)于限定區(qū)域，可以在任何點(diǎn) 接收來(lái)自至少(N-k)個(gè)發(fā)射機(jī)的信號(hào)，其中kX)。在圖3的情況下，由虛線(xiàn)和點(diǎn)線(xiàn)表示覆蓋區(qū)域，并且接收機(jī)總是至少可以接收來(lái)自3個(gè)發(fā)射機(jī)的信號(hào)， 即N4， (N-k)=3，或kH。這樣，在最一般情況下，接收機(jī)必須能夠調(diào)諧到 其從中獲取比特所需要的信道數(shù)目，即接收機(jī)需要具有(N-k)個(gè)調(diào)諧器。在圖 3的情況下，接收機(jī)300包括3個(gè)調(diào)諧器?，F(xiàn)在參考圖9，示出了濾波解調(diào)器組390。濾波解調(diào)器組390包括3個(gè) 前端濾波器(605-1， 605-2和605-3)、三個(gè)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器(610-1， 610-2 和610-3)、三個(gè)解調(diào)器(660-1， 660-2和660-3)、復(fù)用器(mux) 665和噴 泉解碼器670 (作為可縮放信道解碼器的示例)。將所接收的信號(hào)111施加至 濾波解調(diào)器組390。接收信號(hào)111表示由接收機(jī)300的天線(xiàn)(未示出)采集 的所有接收的信號(hào)。由圖8中控制器355通過(guò)控制總線(xiàn)301的信號(hào)658將前 端濾波器605-3調(diào)諧到與發(fā)射機(jī)之一 (例如發(fā)射機(jī)100-2)相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)載波 頻率。類(lèi)似地，將前端濾波器605-2調(diào)諧到發(fā)射機(jī)100-3，將前端濾波器605-1 調(diào)諧到發(fā)射機(jī)100-4。這樣，每個(gè)前端濾波器對(duì)接收的信號(hào)111進(jìn)行下變頻 和過(guò)濾，以向A/D轉(zhuǎn)換器610 (即610-1， 610-2和610-3)提供相應(yīng)PTC的 近基帶信號(hào)(near base-band signal), A/D轉(zhuǎn)換器610對(duì)下變頻的信號(hào)進(jìn)行采 樣，以把信號(hào)轉(zhuǎn)換到數(shù)字域并且向解調(diào)器660 (即660-1， 660-2和660-3) 提供采樣序列611 (即611-1， 611-2和611-3)。每個(gè)解調(diào)器對(duì)所施加的相應(yīng) 信號(hào)執(zhí)行解調(diào)，并提供解調(diào)信號(hào)661 (即661-1， 661-2和661-3)。解調(diào)信號(hào) 661-1， 661-2和661-3表示相應(yīng)的解調(diào)器對(duì)可縮放信道編碼數(shù)據(jù)的接收部分 的恢復(fù)。將這些可縮放信道編碼數(shù)據(jù)的接收部分施加至mux 665， mux 665 形成接收的可縮放信道編碼(例如噴泉編碼)數(shù)據(jù)流666。將數(shù)據(jù)流666施 加至可縮放信道解碼器(例如噴泉解碼器)670，解碼器670執(zhí)行與圖4的 噴泉編碼器140相對(duì)的互補(bǔ)操作，以解碼噴泉編碼數(shù)據(jù)流666，從而提供解 碼數(shù)據(jù)流671，根據(jù)本發(fā)明的原理，解碼數(shù)據(jù)流671表示一個(gè)或多個(gè)服務(wù)。 解碼數(shù)據(jù)流671由接收機(jī)300的其他電路(未示出)處理，以提供由用戶(hù)使 用的服務(wù)。在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)注意到，圖9解調(diào)器中至少一個(gè)(例如解調(diào)器660-1) 也提供解調(diào)信號(hào)391 。解調(diào)信號(hào)391表示特定PTC的非噴泉編碼數(shù)據(jù)，因此， 按照現(xiàn)有技術(shù)中所知的方式被處理，以用于例如觀(guān)看所選的HDTV節(jié)目。具 體而言，將解調(diào)信號(hào)391施加至FEC解碼器395， FEC解碼器395提供解碼 信號(hào)396給傳輸處理器350，傳輸處理器350將由內(nèi)容信號(hào)351表示的視頻、 音頻和數(shù)據(jù)比特分配給合適的后續(xù)電路(未示出)。在這點(diǎn)上，接收機(jī)300 可以在將信號(hào)351和671施加至顯示器220之前對(duì)其進(jìn)行附加處理和/^或通過(guò) 信號(hào)331直接把內(nèi)容提供給顯示器220。下面轉(zhuǎn)到圖10，其示出了根據(jù)本發(fā)明原理在接收機(jī)中更魯棒地接收無(wú)線(xiàn) 信號(hào)的示例性流程圖。在步驟505，接收機(jī)(如接收機(jī)300的控制器355) 把(N-k)個(gè)調(diào)諧器中的每一個(gè)調(diào)諧為接收不同的信道，其中N>k>0。在步驟 510，接收機(jī)(如接收機(jī)300的濾波解調(diào)器組390)恢復(fù)噴泉編碼數(shù)據(jù)的(N-k) 個(gè)部分。在步驟515，接收機(jī)(如接收機(jī)300的mux 665)將噴泉編碼數(shù)據(jù) 的(N-k)個(gè)部分組合，以提供噴泉編碼數(shù)據(jù)流。在步驟520，接收機(jī)(如接收 機(jī)300的噴泉解碼器670)解碼噴泉編碼數(shù)據(jù)，以提供表示一個(gè)或多個(gè)服務(wù) 的數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意到，在步驟505之前，接收機(jī)可以附加地執(zhí)行掃描，以確定可 以有效接收的信道的數(shù)目。如果可以接收信道中的至少(N-k)個(gè)，那么接收機(jī) 將(N-k)個(gè)調(diào)諧器分別分配給各個(gè)(N-k)個(gè)信道中的每一個(gè)(圖10的步驟505)。 可以通過(guò)例如針對(duì)接收信道而估計(jì)接收信號(hào)強(qiáng)度指示符(RSSI)，來(lái)確定適 當(dāng)足夠的接收。如果無(wú)法接收到(N-k)個(gè)信道，則產(chǎn)生適當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤消息。再次， 考慮ATSC-DTV系統(tǒng)作為示例，假設(shè)接收機(jī)300已經(jīng)通過(guò)至少一個(gè)PTC接 收上述的MPG形式。除了本發(fā)明概念之外，接收機(jī)使用MPG調(diào)諧到信道在 現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。例如，參考2002年4月2日授予Ozkan等的美國(guó)專(zhuān) 利No.6，366，326和/或1999年8月31日授予Ozkan等的美國(guó)專(zhuān)利 No.5，946，052。因此，在此不再描述搜索和獲取MPG。 一旦獲取到MPG，接 收機(jī)300初始可以?huà)呙鐼PG中列出的每個(gè)PTC，以確定在圖3情況下是否 可以充分接收至少三個(gè)PTC來(lái)恢復(fù)噴泉編碼服務(wù)。如上所述，根據(jù)本發(fā)明概念，針對(duì)具有多個(gè)始發(fā)源和多個(gè)目的地(接收 機(jī)或接收器)的系統(tǒng)，描述了魯棒的發(fā)射和接收方法。實(shí)際上，上述發(fā)明概 念可以描述為空間分集的形式。例如，在上述示例性實(shí)施例中，圖3的 ATSC-DTV系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明的原理而結(jié)合了空間分集。示例性地，本發(fā)明概 念提出在多個(gè)信道中的內(nèi)容之中使用可縮放的或無(wú)比率(rateless)信道編碼 方案，例如上面提到的噴泉編碼?？梢詫⑦@個(gè)方案覆蓋在現(xiàn)有調(diào)制格式(如
上述ATSC-DTV系統(tǒng)中所示的)之上。完成這個(gè)所需要的冗余是根據(jù)與現(xiàn)有 發(fā)射機(jī)的位置有關(guān)的所期望的覆蓋區(qū)域期望值的?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖11和12，示出了根據(jù)本發(fā)明原理的其他示例性實(shí)施例。圖 11類(lèi)似于上述圖3中所示的設(shè)置，示出了把本發(fā)明概念應(yīng)用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，例 如，碼分多址(CDMA)類(lèi)型的系統(tǒng)。在這個(gè)示例中，蜂窩發(fā)射機(jī)是根據(jù)本 發(fā)明原理(上面所述的)而適用于發(fā)射一個(gè)或多個(gè)服務(wù)的。發(fā)射機(jī)100-1，與 用于發(fā)射蜂窩信號(hào)lll-l'的發(fā)射塔T,相關(guān)聯(lián)，發(fā)射機(jī)畫(huà)-2'與用于發(fā)射蜂窩 信號(hào)111-2'的發(fā)射塔T2相關(guān)聯(lián)，發(fā)射機(jī)100-3'與用于發(fā)射蜂窩信號(hào)m-3'的 發(fā)射塔T3相關(guān)聯(lián)，發(fā)射機(jī)100-4'與用于發(fā)射蜂窩信號(hào)111-4'的發(fā)射塔T4相關(guān) 聯(lián)。類(lèi)似地，由蜂窩端點(diǎn)200'和205'表示的接收機(jī)是根據(jù)本發(fā)明原理而適用 于利用傳輸信號(hào)來(lái)提供一個(gè)或多個(gè)服務(wù)的魯棒接收的。現(xiàn)在參考圖12，該圖形類(lèi)似于上述圖3中所示的設(shè)置，示出了把本發(fā)明 概念應(yīng)用于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，例如，802.1 l類(lèi)型的系統(tǒng)。在這個(gè)示例中，Wi-Fi 發(fā)射機(jī)是根據(jù)本發(fā)明原理(上面所述的)而適用于發(fā)射一個(gè)或多個(gè)服務(wù)的。 發(fā)射機(jī)100-l'與發(fā)射塔相關(guān)聯(lián)以發(fā)射Wi-Fi信號(hào)lll-l'，發(fā)射機(jī)100-2'與 發(fā)射塔T2相關(guān)聯(lián)用以發(fā)射Wi-Fi信號(hào)111-2'，發(fā)射機(jī)100-3'與發(fā)射塔T3相關(guān) 聯(lián)以發(fā)射Wi-Fi信號(hào)111-3'，發(fā)射機(jī)IO(M'與發(fā)射塔丁4相關(guān)聯(lián)以發(fā)射Wi-Fi 信號(hào)111-4，。類(lèi)似地，表示為Wi-Fi端點(diǎn)200'(如膝上型電腦)和205，的接 收機(jī)是根據(jù)本發(fā)明原理而適用于利用傳輸信號(hào)來(lái)提供一個(gè)或多個(gè)服務(wù)的魯 棒接收的。應(yīng)當(dāng)注意到，Wi-Fi端點(diǎn)205'表示集線(xiàn)器和域路由器，用于將服 務(wù)路由(分配)至,絡(luò)(或子網(wǎng)絡(luò))的其他端點(diǎn)(未顯示)?？紤]到上述內(nèi)容，其僅僅說(shuō)明了本發(fā)明原理，且由此可知，本領(lǐng)域技術(shù) 人員能夠設(shè)計(jì)出許多備選設(shè)置，它們雖然未在此做明確描述，但仍體現(xiàn)本發(fā) 明原理并在其精神和范圍之內(nèi)。例如，雖然在分離的功能元件的情況下進(jìn)行 闡示，但是這些功能部件可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)集成電路(IC)上。類(lèi)似地， 雖然顯示為分離的元件，但是這些元件中任何元件或所有元件可以在由存儲(chǔ) 程序控制的處理器中實(shí)現(xiàn)，如數(shù)字信號(hào)處理器，其執(zhí)行例如對(duì)應(yīng)于圖5禾口/ 或10等中所示的一個(gè)或多個(gè)步驟的相關(guān)軟件。此外，雖然元件示為綁定在 電視機(jī)200內(nèi)，但是其中的元件可以按照任何組合方式分布在不同單元中。 例如，圖7的接收機(jī)300可以是設(shè)備的一部分、或例如在物理上與設(shè)備分離 的機(jī)頂盒等盒子、或結(jié)合在顯示器220中的盒子等。還有，應(yīng)當(dāng)注意到，雖
然在地面廣播(如ATSC-DTV)的情況下進(jìn)行描述，但是本發(fā)明的原理可應(yīng) 用于其他類(lèi)型的通信系統(tǒng)中，如衛(wèi)星，Wi-Fi，蜂窩等。實(shí)際上，即使在固 定接收機(jī)情況下說(shuō)明了本發(fā)明概念，本發(fā)明概念也可以應(yīng)用于移動(dòng)接收機(jī)。 因此，在不脫離由所附權(quán)利要求書(shū)定義的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可 以對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改并設(shè)計(jì)出其他設(shè)置。
權(quán)利要求
1、一種數(shù)據(jù)承載信號(hào)，傳送傳輸流并包括至少一個(gè)載波，所述傳輸流包括多個(gè)分組，其中這些分組中的至少一些表示使用可縮放信道編碼進(jìn)行編碼的數(shù)據(jù)流的一部分。
2、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)承載信號(hào)，其中所述可縮放信道編碼是噴 泉編碼。
3、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)承載信號(hào)，其中所述多個(gè)分組中的一些表示主要信道，用于傳送至少一個(gè)高清電視HDTV信道。
4、 如權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)承載信號(hào)，其中所述主要信道表示先進(jìn)電 視系統(tǒng)委員會(huì)-數(shù)字電視ATSC-DTV信號(hào)。
5、 一種發(fā)射機(jī)，包括調(diào)制器，用于形成針對(duì)廣播的數(shù)字復(fù)用；其中所述數(shù)字復(fù)用包括使用可 縮放信道編碼進(jìn)行編碼的數(shù)據(jù)流的一部分。
6、 如權(quán)利要求5所述的發(fā)射機(jī)，其中所述可縮放信道編碼是噴泉編碼。
7、 如權(quán)利要求5所述的發(fā)射機(jī)，其中所述數(shù)字復(fù)用包括主要信道，所 述主要信道包括一個(gè)或多個(gè)高分辨率視頻信道。
8、 如權(quán)利要求5所述的發(fā)射機(jī)，其中所述主要信道表示ATSC-DTV信號(hào)。
9、 一種接收機(jī)，包括M個(gè)調(diào)諧器，用于接收M個(gè)傳輸流并提供M個(gè)可縮放信道編碼數(shù)據(jù)流， 其中M〉1;以及可縮放信道解碼器，用于對(duì)所述M個(gè)可縮放信道編碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行解碼， 以提供解碼數(shù)據(jù)流。
10、 如權(quán)利要求9所述的接收機(jī)，其中所述可縮放信道編碼是噴泉編碼。
11、 如權(quán)利要求9所述的接收機(jī)，其中每一個(gè)傳輸流包括用于傳送至少 —個(gè)HDTV信道的主要信道。
12、 如權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其中每一個(gè)主要信道表示ATSC-DTV信號(hào)。
13、 一種在發(fā)射機(jī)中使用的方法，包括形成針對(duì)廣播的數(shù)字復(fù)用；其中所述數(shù)字復(fù)用包括使用可縮放信道編碼進(jìn)行編碼的數(shù)據(jù)流的一部分。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述可縮放信道編碼是噴泉編碼。
15、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述數(shù)字復(fù)用包括主要信道，所 述主要信道包括一個(gè)或多個(gè)高分辨率視頻信道。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述主要信道表示ATSC-DTV信號(hào)。
17、 一種在接收機(jī)中使用的方法，包括調(diào)諧M個(gè)調(diào)諧器，以使每一個(gè)調(diào)諧器接收M個(gè)傳輸流之一，從而提供 M個(gè)可縮放信道編碼數(shù)據(jù)流，其中M〉1;以及對(duì)所述M個(gè)可縮放信道編碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行可縮放信道解碼，以提供解碼 數(shù)據(jù)流。
18、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述可縮放信道解碼步驟對(duì)所述 M個(gè)可縮放信道編碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行噴泉解碼，以提供所述解碼數(shù)據(jù)流。
19、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中每一個(gè)傳輸流傳送至少一個(gè)HDTV 信道。
20、 如權(quán)利要求19所述的方法，其中每一個(gè)主要信道表示ATSC-DTV信號(hào)。
全文摘要
使用可縮放信道編碼對(duì)一個(gè)或多個(gè)服務(wù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并劃分該數(shù)據(jù)以通過(guò)N個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射，以便接收機(jī)接收至少M(fèi)個(gè)發(fā)射信號(hào)，從而能夠恢復(fù)數(shù)據(jù)，其中M＜N。換言之，即使無(wú)法保證在限定地理區(qū)域中接收任意一個(gè)特定的發(fā)射信號(hào)，也能接收至少M(fèi)個(gè)其他發(fā)射信號(hào)，從而能夠接收服務(wù)。因此，盡管存在接收質(zhì)量差或無(wú)法接收的區(qū)域，但是可以在整個(gè)地理區(qū)域上提供一個(gè)或多個(gè)服務(wù)。
文檔編號(hào)H04L1/06GK101164271SQ200580049199
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月29日
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