Un método para proporcionar sincronización de

portadora en un sistema de radiodifusión digital e interactivo,

comprendiendo el método:

recibir un cuadro (400) transmitido según una señal de portadora, en el que el cuadro (400) incluye una pluralidad de segmentos (401) separados por una pluralidad de campos de recurso auxiliar, y cada campo de recurso auxiliar incluye un preámbulo (405) y bloques de piloto correspondientes a los segmentos respectivos (401);

generar valores estimados de fase asociados con la señal de portadora basado en los campos de recurso auxiliar, en el que para cada uno de los segmento (401), los valores estimados de fase de portadora de los campos de recurso auxiliar corresponden a un principio y un final del segmento (402);

estimar la fase de la señal de portadora asociada con un campo de datos aleatorios dentro de los segmentos (401) basado en los valores estimados de fase y datos aleatorios; y

estimar la frecuencia de la señal de portadora basado en los campos de recurso auxiliar,

en el que el paso de estimar la fase es realizado en el cuadro (400) sobre una base de segmento por segmento, y para cada segmento comprende los pasos siguientes:

estimar un valor de una frecuencia instantánea de portadora a partir de los valores estimados de fase de portadora basado en los campos de recurso auxiliar;

para cada uno de los segmentos (401), realizar un barrido directo de fase sobre el campo de datos aleatorios del segmento usando un bucle (400) enclavado en fase inicializado con el valor estimado de fase de portadora procedente del campo de recurso auxiliar al principio del segmento, en el que la frecuencia instantánea de portadora es eliminada de los símbolos recibidos del campo de datos aleatorios antes del barrido directo;

para cada uno de los segmentos (401), realizar un barrido inverso sobre el campo de datos aleatorios del segmento usando el bucle (900) enclavado en fase inicializado con el valor estimado de fase de portadora procedente del campo de recurso auxiliar al final del segmento ajustado con el valor estimado de frecuencia instantánea de portadora, en el que la frecuencia instantánea de portadora es eliminada de los símbolos recibidos del campo de datos aleatorios antes del barrido inverso;

determinar si el barrido directo o el barrido inverso está en sincronización; y

calcular las estimaciones finales de fase de portadora sobre el campo de datos aleatorios combinando el valor estimado de frecuencia instantánea de portadora, las estimaciones de fase de barrido directo y las estimaciones de fase de barrido inverso

Sincronización de portadora utilizando un preámbulo y bloques de piloto dispersos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a sistemas de comunicación y, más particularmente, a sistemas de radiodifusión 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, módems de modo continuo son usados extensamente. Códigos que funcionan bien en entornos de relación señal/ruido baja están en desacuerdo con estos módems con respecto a sincronización (por ejemplo, fase de portadora y frecuencia de portadora).

Los sistemas convencionales de radiodifusión digital requieren el uso símbolos de instrucción adicionales más allá que los bits de recurso auxiliar normales en una estructura de cuadro para sus procesos de sincronización. El aumento en recurso auxiliar es particularmente necesario cuando la relación señal/ruido es baja; un entorno tal es típico cuando códigos de gran rendimiento funcional son usados en conjunción con modulación de orden elevado. Tradicionalmente, los módems de modo continuo utilizan un bucle de control de realimentación para adquirir y rastrear la frecuencia y la fase de portadora. En este proceso de sincronización, los campos de datos codificados por corrección de errores hacia delante (FEC: Forward Error Correction), por ejemplo preámbulos de un código de bloques, que contienen símbolos de datos conocidos, son ignorados simplemente. Tales procedimientos convencionales que están basados puramente en bucles de control de realimentación son propensos a ruido térmico y ruido de fase de radiofrecuencia (RF) fuertes, causando velocidades altas de deslizamiento de ciclo y un suelo de error en el rendimiento funcional global del receptor. Así, estos procedimientos son cargados por recurso auxiliar incrementado en términos de símbolos de instrucción para cierto objetivo de rendimiento funcional, además de margen limitado de adquisición y tiempo prolongado de adquisición. Además, estas técnicas de sincronización convencionales dependen del esquema de modulación particular, dificultando de tal modo la flexibilidad en el uso de esquemas de modulación.

El documento EP1059786A expone un receptor que proporciona sincronización de portadora estimando los valores de fase de una señal de portadora que usa campos de recurso auxiliar.

Existe una necesidad de un sistema de comunicación digital que proporcione un procedimiento de sincronización que sea sencillo de implementar e incurra en tan pocos símbolos de instrucción como sea posible. También existe una necesidad de proporcionar una técnica de sincronización que sea flexible a fin de proporcionar independencia de modulación.

Sumario de la invención

Estas y otras necesidades son estudiadas por la presente invención, en la que un procedimiento para proporcionar sincronización de portadora en un sistema de radiodifusión digital e interactivo utiliza códigos de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC: Low Density Parity Check) y esquemas de modulación de orden superior. A diferencia de los módems de modo continuo convencionales, el método de sincronización de portadora estima la frecuencia y la fase de portadora sobre una base de segmento por segmento y rastrea continuamente la frecuencia de portadora entre segmentos. El preámbulo de un cuadro de corrección de errores hacia delante (FEC) y bloques de piloto (o sea, símbolos de piloto agregados), que ayudan a la sincronización de portadora, sirven como límites de segmentos. En una realización ejemplar, un proceso de inserción de símbolos de piloto divide la palabra de código de corrección de errores hacia delante (FEC) en segmentos de código múltiples e inserta un bloque de piloto en forma de una palabra única (UW: unique word) antes de cada segmento de código del cuadro de capa física. El preámbulo y los bloques de piloto sirven como un bloque de instrucción. El proceso de sincronización de portadora utiliza el bloque de instrucción para estimar la frecuencia y la fase de portadora y reinicializa el bucle de rastreo de fase para cada segmento nuevo. El proceso de adquisición de frecuencia implica calcular una autocorrelación de una señal de onda continua (CW: continuous wave) con datos eliminados. La frecuencia de portadora de la señal recibida es estimada basada en una suma ponderada de la fase no envuelta de los valores de autocorrelación acumulados. Con respecto al rastreo de frecuencia, una estructura de alimentación directa es implementada para generar estimaciones y actualizar la frecuencia de portadora una vez por cuadro de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC) basada en las estimaciones de fase desde el bloque de instrucción (o sea, preámbulo y palabra única). Para rastreo de fase, es utilizada una arquitectura de bucle enclavado en fase (PLL: Phase Locked Loop) de dos barridos con un detector de fase de probabilidad máxima (ML). El bucle enclavado en fase (PLL) de dos barridos rastrea la fase de portadora sobre una base de segmento por segmento para estimar la fase de portadora basado tanto en las muestras pasadas como futuras barriendo el segmento de datos en ambas direcciones directa e inversa. Un segmento es un segmento de código. La disposición anterior reduce ventajosamente la necesidad de introducir recurso auxiliar adicional para sincronización de portadora, reduce drásticamente la velocidad de deslizamiento de ciclo y limita su impacto de propagación de errores, y funciona bien en entornos de relación señal/ruido baja, proporcionando buena inmunidad contra el ruido térmico y el ruido de fase. Adicionalmente, el proceso de estimación de frecuencia proporciona un gran margen de adquisición de frecuencia y tiempo breve de adquisición.

Según un aspecto de una realización de la presente invención, se expone un método para proporciona sincronización de portadora en un sistema de radiodifusión digital e interactivo. El método incluye recibir un cuadro transmitido según una señal de portadora, en el que el cuadro incluye una pluralidad de segmentos separados por una pluralidad de campos de recurso auxiliar y los campos de recurso auxiliar incluyen un preámbulo y bloques de piloto correspondientes a los segmentos respectivos. El método también incluye generar valores de fase estimados asociados con la señal de portadora basado en los campos de recurso auxiliar, en el que para cada uno de los segmentos, los valores estimados de fase de portadora de los campos de recurso auxiliar corresponden a un principio y un final del segmento. El método también incluye estimar la fase de la señal de portadora asociada con un campo de datos aleatorios dentro del segmento, basado en los valores de fase estimados y datos aleatorios. El método incluye además estimar la fase de la señal de portadora asociada con un campo de datos aleatorios dentro del segmento, basado en los valores de fase estimados y datos aleatorios; y estimar la frecuencia de la señal de portadora basado en los campos de recurso auxiliar. El paso de estimar la fase es realizado en el cuadro sobre una base de segmento por segmento. Asimismo, el método incluye estimar un valor de una frecuencia instantánea de portadora a partir de los valores estimados de fase de portadora basado en los campos de recurso auxiliar. Para cada uno de los segmentos, el método también incluye realizar un barrido de fase directo sobre el campo de datos aleatorios del segmento usando un bucle de enclavamiento de fase inicializado con el valor estimado de fase de portadora procedente del campo de recurso auxiliar al principio del segmento. Además, para cada uno de los segmentos, el método incluye realizar un barrido inverso sobre el campo de datos aleatorios del segmento usando un bucle de enclavamiento de fase inicializado con el valor estimado de fase de portadora procedente del campo de recurso auxiliar al final del segmento y el valor instantáneo estimado de frecuencia de portadora, en el que la frecuencia instantánea de portadora es eliminada antes del barrido directo y del barrido inverso....

1. Un método para proporcionar sincronización de

portadora en un sistema de radiodifusión digital e interactivo, comprendiendo el método:

2. Un método según la reivindicación 1, en el que los bloques de piloto son independientes del campo de datos aleatorios.

3. Un método según la reivindicación 2, en el que cada bloque de piloto exhibe un modelo que está basado en una señal de onda continua mezclada según una secuencia predeterminada.

4. Un método según la reivindicación 1, en el que cada bloque de piloto tiene una longitud de 36 símbolos y cada segmento tiene una longitud de 1.440 símbolos.

5. Un método según la reivindicación 1, en el que uno de los bloques de piloto es insertado en un transmisor configurado para emitir el cuadro (400) transmitido y realizar los pasos de:

determinar si una posición de inserción de piloto coincide con la posición de uno de los preámbulos.

6. Un método según la reivindicación 5, en el que el transmisor está configurado además para realizar el paso de:

esperar un número predeterminado de símbolos, en el que el número predeterminado de símbolos corresponde a la longitud del segmento.

7. Un método según la reivindicación 1, en el que el campo de datos aleatorios tiene símbolos especificados por esquema de modulación que incluye uno de modulación por desplazamiento de fase binaria (BPSK), modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK), modulación por desplazamiento de fase de 8 símbolos (8PSK), modulación por desplazamiento de amplitud y fase de 16 símbolos (16APSK), modulación por desplazamiento de amplitud y fase de 32 símbolos (32APSK) y modulación de amplitud en cuadratura (QAM) de orden alto.

8. Un método según la reivindicación 1, en el que el cuadro (400) es transmitido por un canal (103) de comunicación vía satélite.

9. Un método según la reivindicación 1, en el que el segmento incluye información codificada según codificación de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC).

10. Un método según la reivindicación 9, en el que la señal recibida es transmitida en transmisión de modo continuo.

11. Un método según la reivindicación 9, en el que los preámbulos y los bloques de piloto son modulados según esquemas de modulación diferentes.

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

13. Un método según la reivindicación 12, en el que la señal de onda continua es obtenida a partir de las señales recibidas según:

x_kp^*}_k

14. Un método según la reivindicación 12, en el que los valores de autocorrelación están basados en los campos de recurso auxiliar sobre una pluralidad N de cuadros y son obtenidos, por cuadro, según

15. Un método según la reivindicación 14, en el que la frecuencia es extraída según:

16. Un método según la reivindicación 12, comprendiendo además el método:

estimar el valor de fase de portadora de cada uno de los campos de recurso auxiliar dentro del cuadro; y

calcular la frecuencia de la señal de portadora basado en una suma ponderada de los valores estimados no envueltos de fase de portadora.

17. Un método según la reivindicación 16, en el que el valor estimado de fase de portadora del campo de recurso auxiliar está basado en:

donde x_k es un símbolo recibido asociado con el campo de recurso auxiliar, p_k es un modelo conocido en el campo de recurso auxiliar, N_u es la longitud del campo de recurso auxiliar.

18. Un método según la reivindicación 17, en el que la frecuencia es calculada una vez por cuadro como sigue:

donde M es el número de campos de recurso auxiliar en un cuadro.

19. Un método según la reivindicación 1, comprendiendo además:

obtener una estimación grosera de frecuencia basado en los campos de recurso auxiliar sobre uno o más cuadros;

aplicar la estimación grosera de frecuencia a un mezclador (705) de entrada para corregir la desviación de frecuencia de las señales recibidas; y

rastrear una frecuencia residual usando una estimación de frecuencia obtenida a partir de los campos de recurso auxiliar, una vez por cuadro.

20. Un método según la reivindicación 1, en el que los valores estimados de fase de portadora de los campos de recurso auxiliar están basados en

donde x_k es un símbolo recibido asociado con el campo de recurso auxiliar, p_k es un modelo conocido en el campo de recurso auxiliar, N_u es la longitud del campo de recurso auxiliar, siendo la estimación de frecuencia instantánea determinada según

donde y f_n+1 y f_n son las estimaciones de fase a partir de los campos de recurso similar al principio y al final, respectivamente, del segmento correspondiente, y N_s es la longitud del segmento dentro del cuadro, en el que f_n+1 pasa primero por una operación de desenvolver fase antes de la estimación de frecuencia instantánea, que es dada por

donde suelo (x) redondea x al número entero más próximo hacia menos infinito.

21. Un método según la reivindicación 20, en el que las estimaciones finales de fase, hat{?(m), son calculadas según:

donde ?_f(m) y ?_r(m) son, respectivamente, las estimaciones de fase de barrido directo y las estimaciones de fase de barrido inverso.

22. Un método según la reivindicación1, comprendiendo además:

después de conseguir la sincronización de portadora, desmodular la señal recibida según una de la modulación por desplazamiento de fase binaria (BPSK), modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK), modulación por desplazamiento de fase de 8 símbolos (8PSK), modulación por desplazamiento de amplitud y fase de 16 símbolos (16APSK), modulación por desplazamiento de amplitud y fase de 32 símbolos (32APSK) y una modulación de amplitud en cuadratura (QAM) de orden alto.

23. Un método según la reivindicación 22, comprendiendo además:

descodificar la señal desmodulada según un proceso de descodificación de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC).

24. Un soporte legible por ordenador que lleva instrucciones para proporcionar sincronización de portadora en un sistema de radiodifusión digital e interactivo, estando dispuestas dichas instrucciones, en la ejecución, para causar que uno o más procesadores realicen el método de la reivindicación 1.