ESTRUCTURA DE CUADRO PARA RADIODIFUSION DIGITAL Y SERVICIOS INTERACTIVOS.

Un método para soportar la sincronización de cuadro en un sistema de comunicación digital,

comprendiendo el método los pasos de: generar datos codificados; transformar los datos codificados, según una constelación de señal que especifica símbolos que representan bits, en símbolos correspondientes de salida; duplicar y desmultiplexar los símbolos correspondientes en una primera corriente de datos y una segunda corriente de datos, en el que las corrientes de datos primera y segunda son copias una de otra; modificar la primera corriente de datos multiplicando la primera corriente de datos por una constante predeterminada; y multiplexar la primera corriente de datos modificada con la segunda corriente de datos en una corriente de datos resultantes, en el que la corriente de datos resultante es usada como una cabecera de señalización de capa física de un cuadro

Estructura de cuadro para radiodifusión digital y servicios interactivos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a sistemas de comunicación y, más particularmente, a sistemas de comunicación digital.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de radiodifusión han incluido la exigencia de transmisiones de alta calidad hechas posibles por la tecnología digital. La revolución digital ha transformado el suministro de servicios de banda ancha, incluyendo programación de audio y vídeo así como transmisión de datos. Los sistemas de comunicación por satélite han aparecido como una solución viable para soportar tales servicios de banda ancha. Como tales, la modulación y la codificación eficientes en potencia y anchura de banda son muy deseables para sistemas de comunicaciones por satélite para proporcionar comunicación fiable a través de canales de comunicación ruidosos. En aplicaciones de radiodifusión soportadas por tales sistemas, la sincronización rápida de cuadro en entornos de baja relación señal/ruido es necesaria para evitar influir negativamente en la experiencia de usuario, así como utilizar recursos del sistema eficientemente.

Tradicionalmente, la sincronización de cuadro no ha sido un área de interés principal para sistemas de radiodifusión y/o transmisión continua convencionales que emplean código de convolución, en gran parte porque la descodificación puede ser realizada antes de la sincronización de cuadro. Por consiguiente, la sincronización de cuadro después de descodificación puede beneficiarse de la ganancia de codificación ofrecida por los códigos de corrección de errores. Por ejemplo, la norma de Radiodifusión de Video Digital por Satélite (DVB-S: Digital Video Broadcasting via Satellite) ha sido adoptada extensamente en todo el mundo para proporcionar, por ejemplo, programación de televisión digital por satélite. Los sistemas tradicionales conformes con la norma de DVB (Digital Video Broadcasting) emplean esquemas fijos de modulación y codificación. Actualmente, tales sistemas conformes con DVB utilizan modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK: Quadrature Phase Shift Keying) y código de convolución y codificación de canal Reed-Solomon concatenados. Dado el hecho de que los esquemas de modulación y codificación son fijos y el hecho de la naturaleza de transmisión continua de radiodifusión o unidifusión, una estructura de encuadre sencilla puede ser utilizada para estas aplicaciones. En realidad, el único recurso auxiliar (overhead) de encuadre es un byte de sincronización ("SINC") unido a un cuadro MPEG 2 (Moving Pictures Experts Group-2). El byte de SINC es tratado igual que otros datos por el código de la convolución y el codificador Reed-Solomon. En el extremo receptor, los datos corrompidos por los soportes de comunicación son recuperados primero por el código de convolución. El código de convolución puede funcionar sin el conocimiento de la estructura de encuadre. La salida del código de convolución es de alta fidelidad, típicamente una tasa de errores de bits menor que 1x10<-5>. Con la salida de alta fidelidad, la coincidencia sencilla de datos con el byte de SINC es capaz de identificar el punto inicial del cuadro MPEG. Por tato, los datos transmitidos pueden ser reensamblados apropiadamente para suministrar a la capa siguiente.

Sin embargo, con sistemas codificados por bloques, la sincronización de cuadro es conseguida típicamente antes de descodificar. Esto es particularmente necesario cuando el receptor tiene que determinar que modulación y codificación es usada entre una gran cantidad de combinaciones potenciales de esquemas de modulación y codificación. La codificación de corrección de errores de modulador/desmodulador (módem), tales como códigos de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC: low density parity check), funciona en relaciones señal/ruido extremadamente bajas. Esto implica que tal sincronización de cuadro necesita ser conseguida en las mismas relaciones señal/ruido bajas. Además, la sincronización de cuadro en tales sistemas se extiende más allá de determinar los puntos inicial y final de un cuadro, a determinar el esquema de modulación y codificación empleado en el cuadro.

En vista de lo anterior, los procedimientos convencionales de sincronización de cuadro no funcionan bien porque las exigencias de salidas de alta fidelidad, por ejemplo, ya no pueden ser garantizadas.

Por consiguiente, otros procedimientos han sido desarrollados pero requieren incurrir en recurso auxiliar (overhead) significativo (o sea, reducción en rendimiento) y complejidad de receptor. Por ejemplo, un procedimiento sugiere usar una codificación de corrección de errores hacia delante, tal como un código Bose Chaudhuri Hocquenghem (BCH), para proteger la información de encuadre dentro de la estructura de cuadro. En el extremo receptor, el receptor busca la palabra única primero por correlación. Una vez que la palabra única es detectada, la información de encuadre codificada por BCH es descodificada coherentemente por una descodificación por correlación de probabilidad máxima. Un inconveniente de esta técnica es que la palabra única tiene que ser grande (o sea, recurso auxiliar elevado). Otro inconveniente es que la descodificación por probabilidad máxima verdadera del código BCH es muy compleja.

La Patente de EE.UU. nº 5241549 expone un sistema de comunicaciones de datos en el que una corriente de datos en serie es transmitida y recibida con corrección de errores facilitada por la generación de una inversa de grupos de bits en la corriente.

Existe una necesidad de un mecanismo de sincronización de cuadro que proporcione adquisición rápida sin incurrir en costes grandes de recurso auxiliar (overhead). También existe una necesidad de un procedimiento de sincronización de cuadro que sea sencillo de implementar. También existe una necesidad de proporcionar una técnica de sincronización que sea flexible para proporcionar independencia de codificación y modulación.

Sumario de la invención

Estas y otras necesidades son estudiadas por la presente invención según las reivindicaciones.

Todavía otros aspectos, características y ventajas de la presente invención son fácilmente evidentes a partir de la descripción detallada siguiente, ilustrando simplemente un número de realizaciones e implementaciones particulares, incluyendo el modo óptimo considerado para realizar la presente invención. La presente invención también es capaz de otras y diferentes realizaciones, y sus varios detalles pueden ser modificados en diversos aspectos evidentes, todo sin apartarse del alcance de la presente invención. Por consiguiente, los dibujos y la descripción han de ser considerados como de naturaleza ilustrativa y no como restrictiva.

Descripción breve de los dibujos

La presente invención es ilustrada a modo de ejemplo, y no a modo de limitación, en las figuras de los dibujos adjuntos en los que los números de referencia iguales se refieren a elementos similares, y en los que:

la Figura 1 es un diagrama de un sistema de radiodifusión digital configurado para utilizar códigos de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC), según una realización de la presente invención;

la Figura 2 es un esquema de un transmisor ejemplar empleado en el equipo de transmisión digital del sistema de la Figura 1;

la Figura 3 es un esquema de un módem digital ejemplar en el sistema de la Figura 1;

la Figura 4 es una diagrama de una estructura de cuadro ejemplar de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Figura 5 es un esquema de un generador de campo de información de señalización de capa física que utiliza una constelación de modulación por desplazamiento de fase binaria (BPSK: binary phase shift keying), de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Figura 6 es un organigrama del funcionamiento de un generador de campo de información de señalización de capa física, de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Figura 7 es un organigrama de un proceso de detección de cuadro de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Figura 8 es un esquema de un detector que utiliza información de señalización de capa física, de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Figura 9 es un esquema de un detector diferencial de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Figura 10 es diagrama...

1. Un método para soportar la sincronización de cuadro en un sistema de comunicación digital, comprendiendo el método los pasos de:

generar datos codificados;

transformar los datos codificados, según una constelación de señal que especifica símbolos que representan bits, en símbolos correspondientes de salida;

duplicar y desmultiplexar los símbolos correspondientes en una primera corriente de datos y una segunda corriente de datos, en el que las corrientes de datos primera y segunda son copias una de otra;

modificar la primera corriente de datos multiplicando la primera corriente de datos por una constante predeterminada; y

multiplexar la primera corriente de datos modificada con la segunda corriente de datos en una corriente de datos resultantes, en el que la corriente de datos resultante es usada como una cabecera de señalización de capa física de un cuadro.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que la constelación de señal es independiente de un esquema de modulación usado para modular los símbolos correspondientes.

3. Un método según la reivindicación 1, en el que el cuadro es un cuadro codificado por comprobación de paridad de baja densidad (LDPC).

4. Un método según la reivindicación 1, en el que la multiplicación produce bits de la primera corriente de datos intercalados con bits adicionales respectivos, siendo los bits adicionales girados en fase con respecto a los bits de la primera corriente de datos durante la modulación.

5. Un método según la reivindicación 1, en el que los datos codificados son codificados según un código Reed-Muller de primer orden.

6. Un método según la reivindicación 1, en el que los datos codificados especifican un esquema de modulación y un esquema de codificación para el cuadro.

7. Un método según la reivindicación 1, comprendiendo además el paso de:

mezclar las corrientes de datos.

8. Un método según la reivindicación 1, en el que la constelación de señales es configurada según un esquema de modulación por desplazamiento de fase binaria (BPSK).

9. Un método según la reivindicación 1, comprendiendo además los pasos de:

desmezclar un código de señalización de capa física del cuadro, siendo el código de señal de capa física codificado según un código Reed-Muller de primer orden e intercalado; y

descodificar el código de señalización de capa física para obtener la velocidad de codificación, el formato de modulación y la estructura de piloto del cuadro.

10. Un método según la reivindicación 9, comprendiendo además el paso de:

desintercalar el código de señalización de capa física antes del paso de descodificación.

11. Un método según la reivindicación 9, en el que la descodificación del código de señalización de capa física emplea una transformada rápida de Hadamard.

12. Un método según la reivindicación 1, comprendiendo además los pasos de:

disponer una longitud de ventana de búsqueda;

determinar la posición de un pico dentro de un cuadro en la longitud de ventana de búsqueda, incluyendo el cuadro una palabra única, una palabra de código y un segmento codificado, en el que la palabra de código especifica información de encuadre del segmento codificado;

designar la posición de pico como un candidato;

verificar el candidato; y

declarar la adquisición del cuadro si el candidato es verificado.

13. Un método según la reivindicación 12, comprendiendo además los pasos de:

descodificar la palabra de código basada en el candidato; y

predecir la posición de un pico siguiente.

14. Un método según la reivindicación 12, en el que la palabra de código de encuadre especifica un esquema de modulación y un esquema de codificación del cuadro.

15. Un método según la reivindicación 12, en el que el cuadro es un cuadro de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC).

16. Un método según la reivindicación 12, comprendiendo además los pasos de:

determinar un esquema de modulación asociado con el cuadro;

disponer la longitud de ventana de búsqueda según el esquema de modulación determinado; y

si el esquema de modulación no puede ser determinado, disponer la longitud de ventana de búsqueda en un valor implícito basado en la longitud del cuadro.

17. Un método según la reivindicación 12, comprendiendo además el paso de:

llevar a cabo iterativamente búsquedas de pico subsiguientes con respecto a otros cuadros según la ventana de búsqueda dispuesta para producir una pluralidad de candidatos, en el que la adquisición es declarada después de que un número predeterminado de candidatos son verificados satisfactoriamente.

18. Un método según la reivindicación 12, en el que el pico corresponde a la palabra única dentro del cuadro.

19. Un soporte legible por ordenador que lleva instrucciones para soportar la sincronización de cuadro en un sistema de radiodifusión digital, estando dicha instrucción dispuesta, en la ejecución, para causar que uno o más procesadores realicen el método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18.

20. Un aparato para soportar la sincronización de cuadro en un sistema de comunicación digital, comprendiendo el aparato:

un codificador (501) configurado para producir datos codificados;

un transformador (503) de constelación configurado para transformar los datos codificados, según una constelación de señal que especifica símbolos que representan bits, en símbolos correspondientes de salida, en el que los símbolos correspondientes son duplicados y desmultiplexados en una primera corriente de datos y una segunda corriente de datos, en el que las corrientes de datos primera y segunda son copias una de otra;

un multiplicador (505) acoplado al transformador (503) de constelación y configuración para multiplicar la primera corriente de datos por una constante predeterminada; y

un multiplexor (507) configurado para multiplexar la primera corriente de datos modificada con la segunda corriente de datos en una corriente de datos resultante que es usada como una cabecera de señalización de capa física de un cuadro.

21. Un aparato según la reivindicación 20, en el que la constelación de señal es independiente de un esquema de modulación usado para modular los símbolos correspondientes.

22. Un aparato según la reivindicación 20, en el que el cuadro es un cuadro de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC).

23. Un aparato según la reivindicación 20, en el que la multiplicación produce bits de la primera corriente de datos intercalados con bits adicionales respectivos, siendo los bits adicionales girados en fase con respecto a los bits de la primera corriente de datos durante la modulación.

24. Un aparato según la reivindicación 20, comprendiendo además:

un generador (500) de código acoplado al transformador (503) de constelación y configurado para producir los datos codificados según un código Reed-Muller de primer orden.

25. Un aparato según la reivindicación 20, en el que los datos codificados especifican un esquema de modulación y un esquema de codificación para el cuadro.

26. Un aparato según la reivindicación 20, comprendiendo además:

un mezclador (509) configurado para mezclar la corriente de datos resultante.

27. Un aparato según la reivindicación 20, en el que la constelación de señal es configurada según un esquema de modulación por desplazamiento de fase binaria (BPSK).

28. Un dispositivo para detectar el comienzo de un cuadro, comprendiendo el dispositivo:

medios para recibir una corriente de datos correspondiente a una señal de radiodifusión, incluyendo la corriente de datos una palabra única y una cabecera de señalización de capa física que especifica la información de modulación y codificación de la señal de radiodifusión;

medios para diferenciar la corriente de datos recibida desplazando la corriente de datos al interior de un registro de desplazamiento;

medios para modificar la corriente de datos diferenciada multiplicando la corriente de datos diferenciada por una constante predeterminada, incluyendo los medios modificadores una pluralidad de multiplicadores;

medios para sumar las salidas de los multiplicadores en un primer conjunto y un segundo conjunto, siendo el primer conjunto diferente que el segundo conjunto;

medios para sumar el primer conjunto de salidas sumadas junto con el segundo conjunto de salidas sumadas para producir una pluralidad de valores sumados;

medios para restar la primera porción de las salidas sumadas del segundo conjunto de las salidas sumadas para producir una pluralidad de valores restados; y

medios para determinar un valor máximo entre los valores absolutos de los valores sumados y los valores restados.

29. Un dispositivo según la reivindicación 28, en el que la señal de radiodifusión incluye un cuadro codificado por comprobación de paridad de baja densidad (LDPC).

30. Un dispositivo según la reivindicación 28, comprendiendo además:

medios para recibir la señal de radiodifusión por un canal de comunicación vía satélite.

31. Un dispositivo según la reivindicación 28, comprendiendo además:

medios para extraer el valor máximo a un detector configurado para determinar la posición de la palabra única.