Способ передачи и приема сигнала и устройство для передачи и приема сигнала
Изобретение относится к способу передачи/приема сигнала и к устройству для передачи/приема сигнала, которые могут увеличивать скорость передачи данных. Устройство для передачи сигнала включает в себя кодер с прямой коррекцией ошибок (FEC), который выполняет FEC-кодирование входных данных для обнаружения и исправления ошибок данных, перемежитель, который перемежает FEC-кодированные данные, и блок отображения символов, который преобразует перемежаемые данные в символы данных согласно способу передачи. Техническим результатом является улучшение эффективности использования полосы пропускания канала, увеличение скорости передачи данных и увеличение расстояние передачи сигнала, уменьшение стоимости создания сети для передачи/приема сигнала. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 33 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу передачи/приема сигнала и к устройству для передачи/приема сигнала, а более конкретно - к способу передачи/приема сигнала и к устройству для передачи/приема сигнала, которые могут увеличивать скорость передачи данных.
Уровень техники
Когда была разработана технология цифрового широковещания, стало возможно передавать/принимать широковещательный сигнал, включающий в себя видеоизображения высокой четкости (HD) и высококачественный цифровой звук. При непрерывном развитии алгоритмов сжатия и высокой эффективности аппаратных средств система цифрового широковещания быстро развивается. Система цифрового телевидения (DTV) может принимать цифровой широковещательный сигнал и обеспечивать пользователям множество дополнительных услуг, а также видеосигнал и звуковой сигнал.
Когда цифровое вещание стало широко использоваться, увеличился спрос на такие услуги, как более высококачественный видео и звуковой сигнал, и объем данных или количество каналов телевизионного вещания, которые необходимы пользователям, постепенно увеличивается.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема
Однако при существующем способе передачи/приема сигнала объем передаваемых/принимаемых данных или количество широковещательных каналов нельзя увеличивать. Соответственно, существует потребность в новом способе передачи/приема сигнала, который может улучшать эффективность использования полосы пропускания канала и уменьшать стоимость создания сети для передачи/приема сигнала по сравнению с существующим способом передачи/приема сигнала.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа передачи/приема сигнала и устройства для передачи/приема сигнала, которые могут увеличивать скорость передачи данных и использовать существующую сеть для передачи/приема сигнала.
Дополнительные преимущества, задачи и особенности изобретения будут сформулированы частично в последующем описании, а частично станут очевидными для специалистов после изучения последующего описания, или их можно узнать из практического применения изобретения. Задачи и другие преимущества изобретения можно реализовывать и обеспечивать с помощью структуры, которая в частности указана в данном описании и в формуле изобретения, а также на прилагаемых чертежах.
Техническое решение
Для достижения этих задач и других преимуществ и в соответствии с целью изобретения, которое воплощено и подробно описано в данной работе, обеспечивают устройство для передачи сигнала. Устройство может включать в себя кодер с прямой коррекцией ошибок (FEC), первый перемежитель, блок отображения символов, второй перемежитель, кодер, блок добавления пилотного символа и передатчик. Кодер с прямой коррекцией ошибок (FEC) выполняет кодирование с прямой коррекцией ошибок (FEC) входных данных. Первый перемежитель перемежает FEC-кодированные данные, блок отображения символов преобразовывает перемежаемые данные в символы данных, и второй перемежитель перемежает символы данных. Кодер кодирует символы данных, перемежаемые вторым перемежителем. Блок добавления пилотного символа добавляет по меньшей мере один пилотный символ в кадр данных, включающий в себя кодированные символы данных, и передатчик передает кадр данных, включающий в себя пилотные символы и символы данных.
Блок добавления пилотного символа добавляет по меньшей мере один пилотный символ в начальную часть кадра данных. Кодер выполняет обработку с множеством входов и одним выходом (MISO). Кодер принимает последовательно первый и второй символы и кодирует символы таким образом, что Y_tx1 (t)=S0, Y_tx1 (t+T)=S1, Y_tx2 (t)=-S1* и Y_tx2 (t+T)=S0*, где S0 представляет первый символ, S1 представляет второй символ, * представляет комплексное сопряжение, Y_tx1 представляет кодированные символы, которые будут передавать через первую антенну, Y_tx2 представляет кодированные символы, которые будут передавать через вторую антенну, t представляет время, в которое передают символы, и T представляет период времени между передачей первого и второго символов, соответственно.
Также обеспечивают устройство для приема сигнала. В устройстве приемник принимает кадр данных, включающий в себя символы данных и по меньшей мере один пилотный символ, а анализатор кадра анализирует символы данных в принятом кадре данных. Декодер декодирует анализированные символы данных, первый деперемежитель деперемежает декодированные символы данных, а блок обратного отображения символов преобразовывает деперемежаемые символы данных в битовые данные. Второй деперемежитель деперемежает преобразованные битовые данные, а декодер с прямой коррекцией ошибок (FEC) выполняет декодирование с прямой коррекцией ошибок (FEC) деперемежаемых битовых данных.
По меньшей мере начальная часть кадра данных включает в себя один пилотный символ. Декодер декодирует найденные символы данных согласно алгоритму Аламоути.
В другом аспекте обеспечивают способ передачи сигнала. Способ включает в себя выполнение кодирования с прямой коррекцией ошибок (FEC) входных данных, перемежение FEC-кодированных данных, преобразование перемежаемых данных в символы данных, перемежение символов данных, кодирование перемежаемых символов данных, добавление по меньшей мере одного пилотного символа в кадр данных, включающий в себя кодированные символы данных, и передачу кадра данных, включающего в себя пилотные символы и символы данных.
В другом аспекте обеспечивают способ приема сигнала. Способ может включать в себя прием кадра данных, включающего в себя символы данных и по меньшей мере один пилотный символ, анализ символов данных в принятом кадре данных, декодирование анализированных символов данных, деперемежение декодированных символов данных, преобразование деперемежаемых символов данных в битовые данные, деперемежение преобразованных битовых данных и выполнение декодирования с прямой коррекцией ошибок (FEC) деперемежаемых битовых данных.
Следует подразумевать, что и предшествующее общее описание, и последующее подробное описание настоящего изобретения являются примерными и пояснительными, и они предназначены для обеспечения дополнительного объяснения заявляемого изобретения.
Благоприятное воздействие изобретения
Согласно способу передачи/приема сигнала и устройства для передачи/приема сигнала настоящего изобретения, можно обеспечивать изменение системы передачи/приема сигнала, используя существующую сеть передачи/приема сигнала, и уменьшать стоимость.
Кроме того, можно увеличивать скорость передачи данных, так как можно получать улучшение ОСШ (отношение сигнал/шум), и оценивать канал по отношению к каналу передачи, имеющему свойство большого разброса задержки, для увеличения расстояния передачи сигнала. Соответственно, можно улучшать эффективность передачи/приема сигнала в системе передачи/приема.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 является схематической структурной схемой, на которой показывают устройство для передачи сигнала согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 является схематической структурной схемой, на которой показывают кодер с прямой коррекцией ошибок согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 является представлением, на котором показывают перемежитель для перемежения входных данных согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4 является схематической структурной схемой, на которой показывают линейный предварительный кодер согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5-7 являются представлениями, на которых показывают кодирующую матрицу для распределения входных данных согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 8 является представлением, на котором показывают структуру передаваемого кадра согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 9 является структурной схемой, на которой показывают устройство передачи сигнала, имеющее множество передающих трактов, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 10-14 являются представлениями, на которых показывают пример кодирующей матрицы 2×2 для разнесения входных символов согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 15 является представлением, на котором показывают пример перемежителя согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 16 является представлением, на котором подробно показывают пример перемежителя на фиг. 15 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 17 является представлением, на котором показывают примерный способ кодирования с множеством входов и выходов согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 18 является представлением, на котором показывают структуру интервала пилотного символа согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 19 является представлением, на котором показывают другую структуру интервала пилотного символа согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 20 является схематической структурной схемой, на которой показывают устройство для приема сигнала согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 21 является схематической структурной схемой, на которой показывают пример линейного декодера предварительного кодирования согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 22 является схематической структурной схемой, на которой показывают другой пример линейного декодера предварительного кодирования согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 23-25 являются представлениями, на которых показывают примеры кодирующих матриц 2×2 для восстановления разнесенных символов согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 26 является схематической структурной схемой, на которой показывают декодер с прямой коррекцией ошибок согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 27 является структурной схемой, на которой показывают пример устройства приема сигнала, имеющего множество приемных трактов, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 28 является представлением, на котором показывают пример способа декодирования с множеством входов и выходов согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 29 является представлением, на котором подробно показывают пример на фиг. 28 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 30 является схематической структурной схемой, на которой показывают другой пример устройства для передачи сигнала согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 31 является схематической структурной схемой, на которой показывают другой пример устройства для приема сигнала согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 32 является последовательностью операций, показывающей способ передачи сигнала согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 33 является последовательностью операций, показывающей способ приема сигнала согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ передачи/приема сигнала и устройство для передачи/приема сигнала согласно настоящему изобретению будут подробно описаны в отношении сопроводительных чертежей.
Фиг. 1 является схематической структурной схемой, на которой показывают устройство для передачи сигнала согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Устройство для передачи сигнала на фиг. 1 может быть системой передачи широковещательного сигнала для передачи широковещательного сигнала, включающего в себя видеоданные и т.д. На фиг. 1, например, теперь будет описана система передачи сигнала согласно системе передачи цифрового видео (DVB). В варианте осуществления на фиг. 1 будет описана система передачи сигнала, концентрируясь на операции обработки сигнала.
Вариант осуществления на фиг. 1 включает в себя кодер 100 с прямой коррекцией ошибок (FEC), первый перемежитель 110, блок 120 отображения символов, линейный предварительный кодер 130, второй перемежитель 140, кодер 150 с множеством входов и выходов, формирователь 160 кадра, модулятор 170 и передатчик 180.
Кодер 100 FEC кодирует входной сигнал и выводит кодированный сигнал. Кодер 100 FEC предоставляет возможность системе приема сигнала обнаруживать ошибку, которая возникает в передаваемых данных, и исправлять данную ошибку. Данные, кодированные с помощью кодера 100 FEC, вводят к первому перемежителю 110. Пример кодера 100 FEC подробно показан на фиг. 2.
Первый перемежитель 110 перемешивает данные, выводимые из кодера 100 FEC, по случайным позициям так, чтобы они стали устойчивы против пакета ошибок, который возникает в данных при передаче данных. Первый перемежитель 110 может использовать сверточный перемежитель или блочный перемежитель, который можно изменять согласно передающей системе. Вариант осуществления первого перемежителя 110 подробно показан на фиг. 3.
Данные, перемежаемые первым перемежителем 110, вводят в блок 120 отображения символов. Блок 120 отображения символов отображает передаваемый сигнал на символ согласно схеме, такой как схема QAM (квадратурной амплитудной модуляции) или схема QPSK (квадратурной фазовой манипуляции), с учетом сигнала параметра передачи и пилот-сигнала согласно режиму передачи.
Линейный предварительный кодер 130 распределяет входные данные символа по нескольким частям выходных данных символа для уменьшения вероятности потери всей информации из-за замираний, когда она подвергается частотно-избирательным замираниям в канале. Подробный пример линейного предварительного кодера 130 показан на фиг. 4-7.
Второй перемежитель 140 перемежает данные символа, выводимые из линейного предварительного кодера 130. Таким образом, если перемежение выполняют с помощью второго перемежителя 140, то можно исправить ошибку, которая возникает, когда данные символа подвергаются одинаковым частотно-избирательным замираниям в определенной позиции. Второй перемежитель 140 может использовать сверточный перемежитель или блочный перемежитель. Вариант осуществления второго перемежителя 110 также подробно показан на фиг. 3.
Линейный предварительный кодер 130 и второй перемежитель 140 обрабатывают данные, которые будут передавать так, чтобы они стали устойчивы к частотно-избирательным замираниям в канале, и их можно называть кодером для частотно-избирательных замираний.
Кодер 150 с множеством входов и выходов кодирует данные, перемежаемые вторым перемежителем 140 таким образом, что данные обрабатывают через множество передающих трактов. Устройство для передачи/приема сигнала может обрабатывать сигнал согласно способу с множеством входов и выходов. В дальнейшем способ с множеством входов и выходов включает в себя способ с множеством входов и множеством выходов (MIMO), способ с одним входом и множеством выходов (SIMO) и способ с множеством входов и одним выходом (MISO).
В качестве способа кодирования с множеством входов и выходов можно использовать способ пространственного мультиплексирования и способ пространственного разнесения. При способе пространственного мультиплексирования данные, имеющие различную информацию, передают одновременно, используя множество передающих и приемных антенн. Соответственно, данные можно более быстро передавать без дополнительного увеличения полосы пропускания системы. При способе пространственного разнесения данные, имеющие ту же самую информацию, передают через множество передающих антенн таким образом, что может быть получен эффект разнесения.
В это время, в качестве кодера 150 с множеством входов и выходов, использующего способ пространственного разнесения, можно использовать пространственно-временной блочный кодер (STBC), пространственно-частотный блочный кодер (SFBC) или пространственно-временной решетчатый кодер (STTC). В качестве кодера 150 с множеством входов и выходов, который использует способ пространственного мультиплексирования, способ деления потока данных на множество передающих антенн и передачи потоков данных, можно использовать полноскоростной кодер с полным разнесением (FDFR), линейный дисперсный кодер (LDC), вертикальный многоуровневый пространственно-временной кодер лаборатории Бэлла (VBLAST) или диагональный BLAST (D-BLAST).
Формирователь 160 кадра добавляет предварительно кодированный сигнал в пилот-сигнал в предопределенную позицию кадра и формирует кадр, определенный в системе передачи/приема. Формирователь 160 кадра может размещать интервал символа данных и интервал пилотного символа, который является преамбулой интервала символа данных, в кадре. Соответственно, в дальнейшем формирователь 160 кадра можно называть блоком добавления пилотного символа.
Например, формирователь 160 кадра может размещать пилот-сигналы, позиции которых сдвинуты и распределены во времени, в интервале данных. Формирователь кадра может размещать повторные пилот-сигналы, позиции которых во времени зафиксированы, в интервале данных.
Модулятор 170 модулирует данные с помощью способа мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM), так что генерируют символы OFDM. И модулятор 170 добавляет защитный интервал в модулируемые данные.
Передатчик 180 преобразовывает цифровой сигнал, имеющий защитный интервал и интервал данных, который выводят из модулятора 170, в аналоговый сигнал и передает данный аналоговый сигнал.
Фиг. 2 является схематической структурной схемой, на которой показывают кодер FEC, показанный на фиг. 1. Кодер FEC включает в себя кодер 102 Боуза-Чоудхури-Хоквенгема (BCH) и кодер 104 с малой плотностью проверок на четность (LDPC) в качестве внешнего кодера и внутреннего кодера, соответственно.
Код LDPC является кодом коррекции ошибок, который может уменьшать вероятность того, что информация будет потеряна. Кодер 104 LDPC кодирует сигнал в состоянии, в котором длина блока кодирования является большой, так что передаваемые данные устойчивы к ошибкам передачи. Чтобы препятствовать увеличению аппаратной сложности из-за увеличения размера блока, плотность битов четности уменьшают для уменьшения сложности кодера.
Чтобы препятствовать возникновению ошибок в выходных данных приемника, кодер 102 BCH присоединяют перед кодером 104 LDPC в качестве дополнительного внешнего кодера. Если пренебрежимо малое количество ошибок возникает, даже когда используется только кодер 104 LDPC, то кодер 102 BCH можно не использовать. Альтернативно, вместо кодера BCH в качестве внешнего кодера можно использовать другие кодеры.
В случае, когда используют два кодера с коррекцией ошибок, контрольные разряды четности (контрольные разряды четности BCH) для кодирования BCH добавляют к входному кадру данных, а контрольные разряды четности (контрольные разряды четности LDPC) для кодирования LDPC добавляют к контрольным разрядам четности BCH. Длина контрольных разрядов четности BCH, добавляемых к кодируемому кадру данных, может изменяться согласно длине ключевого слова LDPC и скорости кодирования LDPC.
Данные, которые FEC-кодируют с помощью кодера 102 BCH и кодера 104 LDPC, выводят к первому перемежителю 110.
Фиг. 3 является представлением, на котором показывают первый (второй) перемежитель, показанный на фиг. 1. В качестве первого (второго) перемежителя на фиг. 3, например, может использоваться блочный перемежитель.
Перемежитель на фиг. 3 сохраняет входные данные в области памяти, имеющей форму матрицы, в предопределенной структуре, и считывает и выводит данные в структуре, отличающейся от структуры, используемой для сохранения данных. Например, перемежитель на фиг. 3 имеет область памяти Nr × Nc, состоящую из Nr строк и Nc столбцов, и вводимые в перемежитель данные заполняют с позиции, соответствующей первой строке и первому столбцу данной области памяти. Данные сохраняют с первой строки и первого столбца к Nr-й строке и первому столбцу, и если первый столбец заполнен, тогда сохраняют с первой строки к Nr-й строке следующего столбца (второго столбца). В этой последовательности данные можно сохранять до Nr-й строки Nc-го столбца (т.е. данные сохраняют по столбцам).
В случае, когда считывают данные, хранящиеся как показано на фиг. 3, данные считывают и выводят с первой строки и первого столбца к первой строке и Nc-му столбцу. Если все данные первой строки считаны, то данные считывают и выводят с первого столбца следующей строки (второй строки) в направлении Nc-го столбца. В этой последовательности данные можно считывать и выводить до Nc столбца Nr строки (т.е. данные считывают построчно). В это время позиция старшего бита (MSB) блока данных является левым самым верхним краем, а позиция младшего бита (LSB) блока данных является правым самым нижним краем.
Размер блока памяти, структура сохранения и структура считывания перемежителя являются только примерами, и их можно изменять согласно вариантам осуществления реализации. Например, размер блока памяти первого перемежителя может изменяться в соответствии с размером блока при FEC-кодировании. В примере на фиг. 2, количество строк Nr и столбцов Nc блока, которые определяют размер блока, перемежаемого первым перемежителем, могут изменяться согласно длине блока кода LDPC. Если длину блока кода LDPC увеличивают, то длину блока (например, длину строки блока) можно увеличивать.
Фиг. 4 является схематической структурной схемой, на которой показывают линейный предварительный кодер, показанный на фиг. 1. Линейный предварительный кодер 130 может включать в себя последовательно-параллельного преобразователь 132, кодер 134 и параллельно-последовательный преобразователь 136.
Последовательно-параллельный преобразователь 132 преобразовывает входные данные в параллельные данные. Кодер 134 распределяет значения преобразованных параллельных данных по нескольким частям данных через операцию кодирующей матрицы.
Кодирующую матрицу разрабатывают с помощью сравнения передаваемого символа с принимаемым символом таким образом, чтобы минимизировать попарную вероятность ошибок (PEP), когда эти два символа отличаются друг от друга. Если кодирующую матрицу разрабатывают таким образом, чтобы минимизировать PEP, то усиление разнесения и усиление кодирования, полученные через линейное предварительное кодирование, делают максимальными.
Если минимальное Евклидово расстояние линейно предварительно кодированного символа делают максимальным через матрицу кодирования, то вероятность ошибок можно минимизировать, когда приемник использует декодер по методу максимального правдоподобия (ML).
Фиг. 5 является представлением, на котором показывают пример кодирующей матрицы, используемой кодером 134, т.е. кодирующей матрицы для распределения входных данных. Фиг. 6 показывает пример кодирующей матрицы для распределения входных данных по нескольким частям выходных данных, которую также называют матрицей Вандермонда.
Входные данные можно упорядочивать параллельно по длине числа (L) выходных данных.
Матрицу θ можно выражать следующим уравнением и можно определять другими способами. Если матрица Вандермонда используется в качестве кодирующей матрицы, то элемент матрицы можно определять согласно математической формуле 1.
Кодирующая матрица математической формулы 1 вращает фазу входных данных с помощью уравнения 1, в соответствии с входными данными, и производит выходные данные. Соответственно, значения, вводимые согласно характеристикам матрицы линейного предварительного кодера, можно распределять по меньшей мере по двум выходным значениям.
Математическая формула 1
В математической формуле 1 L обозначает количество выходных данных. Если группой входных данных, вводимых на кодер фиг. 4, является x, а группой данных, которую кодируют и выводят с помощью кодера 134 с использованием матрицы по математической формуле 1, является y, то y выражают в соответствии с математической формулой 2.
Математическая формула 2
Фиг. 6 показывает другой пример кодирующей матрицы. Фиг. 6 показывает другой пример кодирующей матрицы для распределения входных данных на несколько частей выходных данных, которую также называют матрицей Адамара. Матрица на фиг. 6 является матрицей, имеющей обычную форму, в которой L расширяют на 2k. В данном случае L обозначает количество выходных символов, на которые будут распределять входные символы.
Выходные символы матрицы на фиг. 6 можно получать с помощью сложения и вычитания L входных символов. Другими словами, входные символы можно распределять на L выходных символов, соответственно.
Даже в матрице на фиг. 6, если входной группой данных, вводимой на кодер 134 на фиг. 4, является x, а группой данных, которую кодируют и выводят с помощью кодера 134 с использованием указанной выше матрицы, является y, то y является произведением указанной выше матрицы и x.
Фиг. 7 показывает другой пример кодирующей матрицы для распределения входных данных. Фиг. 7 показывает другой пример кодирующей матрицы для распределения входных данных на несколько частей выходных данных, которую также называют матрицей Золотого кода. Матрица Золотого кода является матрицей 4×4, которая имеет специальную форму. Альтернативно, можно поочередно использовать две различные матрицы 2×2.
C на фиг. 7 обозначает кодирующую матрицу Золотого кода, а x1, x2, x3 и x4 в кодирующей матрице обозначают данные символа, которые можно параллельно вводить на кодер 134 на фиг. 5. Константы в кодирующей матрице могут определять характеристики кодирующие матрицы, а значения строк и столбцов, вычисленные с помощью данных констант кодирующей матрицы и входных данных символа, можно выражать с помощью выходных данных символа. Последовательность выходных данных символа может изменяться согласно вариантам осуществления реализации. Соответственно, в этом случае параллельно-последовательный преобразователь 136 на фиг. 4 может преобразовывать параллельные данные в последовательные данные в соответствии с последовательностью позиций данных в параллельном наборе данных, выводимом из кодера 134, и выводить последовательные данные.
Фиг. 8 является представлением, на котором показывают структуру передаваемого кадра, кодированного с помощью канала передачи данных указанных выше вариантов осуществления на фиг. 1-7. Передаваемый кадр, сформированный согласно настоящему варианту осуществления, может включать в себя пилотный символ, включающий в себя информацию пилот-сигнала, и символ данных, включающий в себя информацию данных.
В примере на фиг. 8 кадр включает в себя М (М является натуральным числом) интервалов, и он делится на M-1 интервалов символов данных и интервал пилотного символа, который используется в качестве преамбулы. Кадры, имеющие описанную выше структуру, повторяются.
Каждый интервал символа включает в себя информацию несущей с помощью множества поднесущих OFDM. Информация пилот-сигнала интервала пилотного символа состоит из случайных данных для уменьшения отношения пиковой к средней мощности (PAPR). Значение автокорреляции информации пилот-сигнала имеет форму импульса в частотной области. Значение корреляции между символами несущих файла может быть близко к 0.
Соответственно, интервал пилотного символа, используемый в качестве преамбулы, позволяет приемнику быстро распознавать кадр сигнала, показанный на фиг. 8, и он может использоваться для корректировки и синхронизации при уходе частоты. Так как интервал пилотного символа представляет начало кадра сигнала, можно устанавливать параметр системы передачи для предоставления возможности быстро синхронизировать принимаемый сигнал. Формирователь кадра формирует интервалы символа данных и добавляет интервал пилотного символа перед интервалами символов данных, таким образом формируя передаваемый кадр.
Если отдельный интервал, включающий в себя информацию пилот-сигнала, присутствует в передаваемом кадре, как показано на фиг. 8, то интервалы символа данных могут не включать в себя информацию пилот-сигнала. Соответственно, можно увеличивать информационную емкость. В DVB, например, так как процент пилот-сигналов во всех допустимых несущих составляет приблизительно 10%, величину увеличения информационной емкости выражают в соответствии с математической формулой 3.
Математическая формула 3
В математической формуле 3 Δ обозначает величину увеличения, а М обозначает количество интервалов, которые включает в себя кадр.
Фиг. 9 является структурной схемой, на которой показывают устройство передачи сигнала, которое обрабатывает сигналы, используя множество передающих трактов, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В дальнейшем, для удобства описания предполагают, что количество передающих трактов равно двум.
Вариант осуществления на фиг. 9 включает в себя кодер 700 с прямой коррекцией ошибок (FEC), первый перемежитель 710, блок 720 отображения символов, линейный предварительный кодер 730, второй перемежитель 740, кодер 750 с множеством входов и выходов, первый формирователь 760 кадра, второй формирователь 765 кадра, первый модулятор 770, второй модулятор 775, первый передатчик 780 и второй передатчик 785.
Кодер 700 FEC, первый перемежитель 710, блок 720 отображения символов, линейный предварительный кодер 730, второй перемежитель 740 и кодер 750 с множеством входов и выходов выполняют те же самые функции, что и блоки на фиг. 1.
Кодер 700 FEC включает в себя кодер BCH и кодер LDPC. Кодер 700 FEC выполняет FEC-кодирование входных данных и выводит кодированные данные. Выходные данные перемежают с помощью первого перемежителя 710 таким образом, что последовательность потока данных изменяется. В качестве первого перемежителя 710 можно использовать сверточный перемежитель или блочный перемежитель.
Блок 720 отображения символов отображает передаваемый сигнал на символ согласно схеме QAM или QPSK с учетом сигнала параметра передачи и пилот-сигнала согласно режиму передачи. Например, если сигнал отображают на символ для генерации 128QAM, то символ может включать в себя 7-битовые данные, а если сигнал отображают к символу для генерации 256QAM, то символ может включать в себя 8-битовые данные.
Линейный предварительный кодер 730 включает в себя последовательно-параллельный преобразователь, кодер и параллельно-последовательный преобразователь. Кодирующая матрица кодирования с помощью линейного предварительного кодера 730 показана на фиг. 10-14.
Второй перемежитель 740 перемежает данные символа, выводимые из линейного предварительного кодера 730. В качестве второго перемежителя 740 можно использовать сверточный перемежитель или блочный перемежитель. Второй перемежитель 740 перемежает данные символа таким образом, что данные символа, по которым распределяют данные, выводимые из линейного предварительного кодера 730, не подвергаются одинаковым частотно-избирательным замираниям. Способ перемежения можно менять согласно вариантам осуществления реализации.
Если используют блочный перемежитель, то длина перемежителя может изменяться согласно вариантам осуществления реализации. Если длина перемежителя меньше или равна длине символа OFDM, то перемежение выполняют только в одном символе OFDM, а если длина перемежителя больше длины символа OFDM, то перемежение можно выполнять по нескольким символам. Фиг. 15 и 16 подробно показывают способ перемежения.
Перемежаемые данные выводят на кодер 750 с множеством входов и выходов, и кодер 750 с множеством входов и выходов кодирует входные данные символа и выводит кодированные данные таким образом, что данные передают через множество передающих антенн. Например, если существуют два передающих тракта, то кодер 750 с множеством входов и выходов выводит предварительно кодированные данные к первому формирователю 760 кадра или второму формирователю 765 кадра.
При способе пространственного разнесения данные, имеющие ту же самую информацию, выводят к первому формирователю 760 кадра и второму формирователю 765 кадра. Если кодирование выполняют способом пространственного мультиплексирования, то различные данные выводят к первому формирователю 760 кадра и второму формирователю 765 кадра.
Первый формирователь 760 кадра и второй формирователь 765 кадра формируют кадры, в которые добавлены пилот-сигналы, так что принимаемые сигналы модулируют способом OFDM.
Кадр включает в себя один интервал пилотного символа и M-1 (М является натуральным числом) интервалов символов данных. Если передающая система на фиг. 9 выполняет кодирование, используя множество антенн с множеством входов и выходов, то структуру пилотного символа можно определять таким образом, что приемник различает передающие тракты. Пример кодера 750 с множеством входов и выходов на фиг. 9 показан на фиг. 18 и 19.
Первый модулятор 770 и второй модулятор 775 модулируют данные, выводимые из первого формирователя 760 кадра и второго формирователя 865 кадра таким образом, что модулированные данные передают в поднесущих OFDM, соответственно.
Первый передатчик 780 и второй передатчик 785 преобразовывают цифровые сигналы, имеющие защитный интервал и интервал данных, которые выводят из первого модулятора 770 и второго модулятора 775, в аналоговые сигналы, и передают преобразованные аналоговые сигналы.
Фиг. 10-14 являются представлениями, которые показывают примеры кодирующих матриц 2×2 для распределения входных символов, как пример кодирующей матрицы линейного предварительного кодера. Кодирующие матрицы на фиг. 10-14 распределяют две части данных, вводимые в блок кодирования линейного предварительного декодера 730, по двум частям выходных данных.
Матрица на фиг. 10 является примером матрицы Вандермонда, описанной в отношении фиг. 5, в которой L равно 2. В матрице на фиг. 10 складывают первые входные данные и вторые входные данные, фазу которых вращают на 45 градусов (
), из двух частей входных данных, и выводят первые выходные данные. Затем складывают первые входные данные и вторые входные данные, фазу которых вращают на 225 градусов (
), и выводят вторые выходные данные. Выходные данные делят на 
для масштабирования.
Кодирующая матрица на фиг. 11 является примером матрицы Адамара.
В матрице на фиг. 11 складывают первые входные данные и вторые входные данные из двух частей входных данных, и выводят первые выходные данные. Затем вторые входные данные вычитают из первых входных данных, и выводят вторые выходные данные. Выходные данные делят на для масштабирования.
Фиг. 12 показывает другой пример кодирующей матрицы для распределения входных символов. Матрица на фиг. 12 является примером кодирующей матрицы, отличающейся от матрицы, описанной в отношении фиг. 5, 6 и 7.
В матрице на фиг. 12 складывают первые входные данные, фазу которых вращают на 45 градусов (
), и вторые входные данные, фазу которых вращают на -45 градусов (-), из двух частей входных данных, и выводят первые выходные данные. Затем вторые входные данные, фазу которых вращают на -45 градусов, вычитают из первых входных данных, фазу которых вращают на 45 градусов, и выводят вторые выходные данные. Выходные данные делят на для масштабирования.
Фиг. 13 показывает другой пример кодирующей матрицы для распределения входных символов. Матрица на фиг. 13 является примером кодирующей матрицы, отличающейся от матрицы, описанной в отношении фиг. 5, 6 и 7.
В матрице на фиг. 13 складывают первые входные данные, которые умножают на 0,5, и вторые входные данные, и выводят первые выходные данные. Затем вторые входные данные, которые умножают на 0,5, вычитают из первых входных данных, и выводят вторые выходные данные. Выходные данные делят на 
с помощью перемежителя 740 передающего устройства. Фиг. 14 показывает другой пример кодирующей матрицы для распределения входных символов. Матрица на фиг. 14 является примером кодирующей матрицы, отличающейся от матрицы, описанной в отношении фиг. 5, 6 и 7. "*" на фиг. 14 обозначает комплексное сопряжение входных данных.
В матрице на фиг. 14 складывают первые входные данные, фазу которых вращают на 90 градусов (
), и вторые входные данные из двух частей входных данных, и выводят первые выходные данные. Затем складывают комплексное сопряжение первых входных данных и комплексное сопряжение вторых входных данных, фазу которых вращают на -90 градусов (-
), и выводят вторые выходные данные. Выходные данные делят на для масштабирования.
Фиг. 15 является представлением, на котором показывают пример способа перемежения с помощью перемежителя. Способ перемежения на фиг. 15 является примером перемежителя системы OFDM, имеющего длину N символов, который может использоваться во втором перемежителе 740 передающего устройства, показанного на фиг. 9.
N обозначает длину перемежителя, а i имеет значение, соответствующее длине перемежителя, т.е. целое число от 0 до N-1. n обозначает количество допустимых несущих передачи в передающей системе. 
обозначает перестановку, полученную с помощью операции контроля по модулю N, и dn имеет значение 
, которое расположено в области допустимых несущих передачи, исключая значение N/2 в последовательности. k обозначает значение индекса фактической несущей передачи. N/2 вычитают из dn таким образом, что центром полосы пропускания передачи становится DC. P обозначает константу перестановки, которая может изменяться согласно вариантам осуществления реализации.
Фиг. 16 является представлением, на котором показывают переменную, которая изменяется согласно способу перемежения на фиг. 15. В примере на фиг. 16 длина символа OFDM и длина N перемежителя установлены в 2048, и количество допустимых несущих передачи установлено в 1536 (1792-256).
Соответственно, i является целым числом от 0 до 2047, и n является целым числом от 0 до 1535. dn обозначает перестановку, полученную с помощью операции контроля по модулю 2048. dn имеет значение с учетом 256 ≤ ≤1792, исключая значение 1024 (N/2) в последовательности. k обозначает значение, полученное с помощью вычитания 1024 из dn. P имеет значение 13.
Используя перемежитель согласно описанному выше способу, данные, соответствующие последовательности i входных данных, можно изменять в последовательность k перемежаемых данных по отношению к длине N перемежителя.
Фиг. 17 является представлением, на котором показывают пример способа кодирования кодера с множеством входов и выходов. Вариант осуществления на фиг. 17 - STBC, который является одним из способов кодирования с множеством входов и выходов и может использоваться в передающем устройстве, показанном на фиг. 9.
В примере кодера STBC T обозначает период передачи символа, s обозначает входной символ, который будут передавать, и y обозначает выходной символ. * обозначает комплексное сопряжение, а первая антенна (Tx #1) и вторая антенна (Tx #2) обозначают первую передающую антенну и вторую передающую антенну 2, соответственно.
В примере на фиг. 17, в момент времени t первая антенна Tx #1 передает s0, а вторая антенна Tx #2 передает s1. В момент времени t+T первая антенна Tx #1 передает -s1*, а вторая антенна Tx #2 передает s0*. Передающие антенны передают данные, имеющие ту же самую информацию s0 и s1 в периодах передачи. Соответственно, приемник может получать эффект пространственного разнесения, используя сигналы, выводимые из кодера с множеством входов и выходов согласно способу, показанному на фиг. 17.
Сигналы, передаваемые первой антенной и второй антенной, показанными на фиг. 17, являются примерами кодированных сигналов с множеством входов и выходов. Когда фиг. 17 описывают с другой точки зрения, сигналы, передаваемые первой антенной и второй антенной, можно передавать способом с множеством входов и одним выходом.
В примере на фиг. 17 можно полагать, что два последовательных во времени сигнала s0 и -s1* вводят к тракту первой антенны, а сигналы s1 и s0* вводят к тракту второй антенны. Соответственно, когда сигналы s0 и -s1* последовательно выводят к первой антенне, а сигналы s1 и s0* выводят к второй антенне, можно полагать, что выводимые символы передают способом с множеством входов и одним выходом. Фиг. 17 показывает самый простой пример с использованием двух антенн. Сигналы можно передавать согласно способу, показанному на фиг. 17, используя больше антенн.
Таким образом, когда пример на фиг. 17 описывают способом с множеством входов и одним выходом, первый и второй символы последовательно подают на множество входов, и одновременно выводят минус комплексное сопряжение второго символа и комплексное сопряжение первого символа. Символы с множеством входов можно кодировать согласно алгоритму Аламоути, и кодированные символы можно выводить.
Кодер с множеством входов и выходов может передавать сигналы, которые перемежают с помощью второго перемежителя в частотной области, способом с множеством входов и одним выходом. Данный способ с множеством входов и выходов (который включает в себя множество входов и один выход), показанный на фиг. 17, нельзя применять к интервалу пилотного символа, показанному на фиг. 18 и 19, и можно применять только к интервалу символа данных.
Фиг. 18 является представлением, на котором показывают структуру пилот-сигналов в интервалах пилотного символа, сформированных с помощью первого и второго формирователей кадра на фиг. 9. Интервалы пилотного символа, сформированные с помощью формирователя кадра на фиг. 9, можно выводить, как показано на фиг. 8.
Пилот-сигналы, которые включают в себя кадры, выводимые от первого и второго формирователей кадра, выводят к первой и второй антеннам, соответственно. Соответственно, фиг. 18 показывает соответствующие пилотные символы, сформированные с помощью первого и второго формирователей кадра, как сигналы, выводимые от первой и второй антенн.
В соответствующих интервалах пилотных символов, выводимых из первого и второго формирователей кадра на фиг. 9, пилот-сигналы с четным номером и пилот-сигналы с нечетным номером соответственно перемежают, как показано на фиг. 18, и перемежаемые сигналы можно выводить к первой и второй антеннам #1 и #2.
Например, интервал пилотного символа, сформированный с помощью первого формирователя кадра, включает в себя только информацию пилот-сигналов с четным номером из сгенерированных пилот-сигналов, и его передают через первую антенну #1. Интервал пилотного символа, сформированный с помощью второго формирователя кадра, включает в себя только информацию пилот-сигнала с нечетным номером из сгенерированных пилот-сигналов, и его передают через вторую антенну. Соответственно, приемник может различать передающие тракты, используя индексы несущих для интервалов пилотных символов, принимаемых через два тракта сигнала. Структура интервала пилотного символа на фиг. 18 может использоваться, когда выполняют кодирование с множеством входов и выходов так, чтобы иметь два передающих тракта, как показано на фиг. 11.
В варианте осуществления на фиг. 18 канал, соответствующий поднесущей половины кадра, можно оценивать из символа. Соответственно, высокую эффективность оценки канала можно получать по отношению к каналу передачи, имеющему короткий период когерентности.
Фиг. 19 является представлением, на котором показывают другую структуру пилот-сигналов в интервалах пилотного символа, сформированных с помощью первого и второго формирователей кадра на фиг. 9. Даже в примере на фиг. 19, различные пилот-сигналы передают в интервалы пилотного символа по отношению к трактам согласно способу кодирования с множеством входов и выходов.
Структуру передачи пилот-сигналов для интервалов пилотного символа, показанную на фиг. 19, называют структурой передачи пилот-сигналов типа Адамара. В варианте осуществления на фиг. 19 преобразование Адамара выполняют в единицах интервалов символа, чтобы различать два передающих тракта. Например, пилот-сигналы, полученные с помощью сложения двух частей информации пилот-сигналов для передающих трактов, передают в интервал символа с четным номером, и разность между двумя частями информации пилот-сигнала передают в интервал символа с нечетным номером.
Это можно объяснять вместе с интервалами пилотного символа, включающими в себя интервалы с четным номером и интервалы с нечетным номером. В интервалах с четным номером антенны #0 и #1 передают одинаковые пилот-сигналы, соответственно, а в интервалах с нечетным номером антенны #0 и #1 передают пилот-сигналы, фазы которых противоположны. Приемник может использовать сумму и разность пилот-сигналов, соответственно, передаваемых через два тракта.
В данном варианте осуществления можно оценивать канал, соответствующий всем поднесущим, и длину оценки разброса задержки канала, которую можно обрабатывать с помощью каждого передающего тракта, можно расширять на длину символа.
Пример на фиг. 19 показан для обеспечения отличия между двумя частями информации пилот-сигнала, и он показывает две части информации пилот-сигнала в частотной области. В интервале символа с четным номером и в интервале символа с нечетным номером импульсы двух частей информации пилот-сигнала расположены в той же самой точке частоты.
Варианты осуществления на фиг. 18 и 19 являются примерами наличия двух передающих трактов. Если количество передающих трактов больше 2, то информацию пилот-сигнала можно делить, чтобы ее отличали с помощью номера передающего тракта, аналогично фиг. 18, или она может подвергаться преобразованию Адамара в единицах интервалов символа, и преобразованная информация может передаваться аналогично фиг. 19.
Фиг. 20 является структурной схемой, на которой показывают устройство для приема сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство для передачи/приема сигнала может быть системой для передачи/приема широковещательного сигнала согласно системе DVB.
Вариант осуществления на фиг. 20 включает в себя приемник 1300, блок 1310 синхронизации, демодулятор 1320, анализатор 1330 кадра, декодер 1340 с множеством входов и выходов, первый деперемежитель 1350, линейный декодер 1360 предварительного кодирования, блок 1370 обратного отображения символов, второй деперемежитель 1380 и декодер 1390 с прямой коррекцией ошибок (FEC). Вариант осуществления на фиг. 20 будет описан, концентрируясь на процессе обработки сигнала с помощью системы приема сигнала.
Приемник 1300 преобразовывает с понижением частоты диапазон частот принимаемого РЧ (радиочастотного) сигнала, преобразовывает сигнал в цифровой сигнал и выводит цифровой сигнал. Блок 1310 синхронизации определяет синхронизацию принимаемого сигнала, выводимого из приемника 1300 в частотной области и во временной области, и выводит данную синхронизацию. Блок 1310 синхронизации может использовать результат смещения в частотной области данных, выводимых из демодулятора 1320, для определения синхронизации сигнала в частотной области.
Демодулятор 1320 демодулирует принимаемые данные, выводимые из блока 1310 синхронизации, и удаляет защитный интервал. Демодулятор 1320 может преобразовывать принимаемые данные в частотной области и получать значения данных, распределенные по поднесущим.
Анализатор 1330 кадра может выводить данные символа интервала символа данных, исключая пилотный символ, согласно структуре кадра сигнала, демодулируемого с помощью демодулятора 1320.
Анализатор 1330 кадра может анализировать кадр, используя по меньшей мере один из рассредоточенных пилот-сигналов, позиции которых сдвинуты во времени в интервале данных, и существующих пилот-сигналов, позиции которых во времени постоянны в интервале данных.
Декодер 1340 с множеством входов и выходов принимает данные, выводимые из анализатора 1330 кадра, декодирует данные и выводит поток данных. Декодер 1340 с множеством входов и выходов декодирует поток данных, принимаемый через множество передающих антенн согласно способу, который соответствует способу передачи кодера с множеством входов и выходов, показанному на фиг. 1, и выводит поток данных.
Первый деперемежитель 1350 деперемежает поток данных, выводимый из декодера 1340 с множеством входов и выходов, и декодирует данные в последовательность данных, какой она была перед перемежением. Первый деперемежитель 1350 деперемежает поток данных согласно способу, который соответствует способу перемежения второго перемежителя, показанного на фиг. 1, и восстанавливает последовательность потока данных.
Линейный декодер 1360 предварительного кодирования выполняет обратный процесс по отношению к процессу распределения данных в устройстве для передачи сигнала. Соответственно, данные, распределяемые в соответствии с линейным предварительным кодированием, можно восстанавливать в данные, какими они были перед распределением. Вариант осуществления линейного декодера 1360 предварительного кодирования показан на фиг. 21-22.
Блок 1370 обратного отображения символов может восстанавливать кодированные данные символа, выводимые из линейного декодера 1360 предварительного кодирования, в битовый поток. Блок 1370 обратного отображения символов выполняет обратный процесс по отношению к процессу отображения символов, который использует блок отображения символов.
Второй деперемежитель 1380 деперемежает поток данных, выводимый из блока 1370 отображения символов, и восстанавливает данные в последовательность данных, какой она была перед перемежением. Второй деперемежитель 1380 выполняет обратное перемежение данных согласно способу, который соответствует способу перемежения первого перемежителя 110, показанного на фиг. 1, и восстанавливает последовательность потока данных.
Декодер 1390 FEC выполняет FEC-декодирование данных, в которых восстановлена последовательность потока данных, обнаруживает ошибку, которая возникает в принимаемых данных, и исправляет ошибку. Пример декодера 1390 FEC показан на фиг. 26.
Фиг. 21 является схематической структурной схемой, на которой показывают пример линейного декодера предварительного кодирования, показанного на фиг. 11. Линейный декодер 1360 предварительного кодирования включает в себя последовательно-параллельный преобразователь 1362, первый декодер 1364 и параллельно-последовательный преобразователь 1366.
Последовательно-параллельный преобразователь 1362 преобразовывает входные данные в параллельные данные. Первый 1364 декодер может восстанавливать данные, которые линейно предварительно кодируют и распределяют по параллельным данным, как исходные данные, через декодирующую матрицу. Декодирующая матрица для выполнения декодирования является обратной матрицей от кодирующей матрицы устройства для передачи сигнала. Например, когда устройство для передачи сигнала выполняет операцию кодирования, используя матрицу Вандермонда, матрицу Адамара и матрицу Золотого кода, которые показаны на фиг. 5, 6 и 7, первый декодер 1364 восстанавливает распределенную информацию, как исходные данные, используя обратные матрицы от данных матриц.
Параллельно-последовательный преобразователь 1366 преобразовывает параллельные данные, принимаемые первым декодером 1364, в последовательные данные, и выводит последовательные данные.
Фиг. 22 является схематической структурной схемой, на которой показывают другой пример линейного декодера предварительного кодирования. Линейный декодер 1360 предварительного кодирования включает в себя последовательно-параллельный преобразователь 1361, второй декодер 1363 и параллельно-последовательный преобразователь 1365.
Последовательно-параллельный преобразователь 1361 преобразовывает входные данные в параллельные данные, параллельно-последовательный преобразователь 1365 преобразовывает параллельные данные, принимаемые от второго декодера 1363, в последовательные данные, и выводит последовательные данные. Второй 1363 декодер может восстанавливать исходные данные, которые линейно предварительно кодируют и распределяют по параллельным данным, выводимым из последовательно-параллельного преобразователя 1361, используя декодирование по методу максимального правдоподобия (ML).
Второй декодер 1363 является декодером ML для декодирования данных в соответствии со способом передачи передатчика. Второй декодер 1363 выполняет ML декодирование принимаемых данных символа в соответствии со способом передачи и восстанавливает данные, распределяемые по параллельным данным, в исходные данные. Таким образом, декодер ML выполняет ML-декодирование принимаемых данных символа в соответствии со способом кодирования передатчика.
Фиг.23-25 являются представлениями, на которых показывают примеры кодирующих матриц 2×2 для восстановления распределенных символов. Кодирующие матрицы на фиг.23-25 показывают обратные матрицы, которые соответствуют кодирующим матрицам 2×2 на фиг.12-14. Согласно фиг.23-25, кодирующие матрицы восстанавливают данные, которые распределяют по двум частям данных, вводимых в блок декодирования линейного декодера 1360 предварительного кодирования, и выводят восстановленные данные.
Более конкретно, кодирующая матрица 2×2 на фиг. 23 является декодирующей матрицей, которая соответствует кодирующей матрице на фиг.12.
В матрице на фиг. 23 складывают первые входные данные, фазу которых вращают на -45 градусов (-), и вторые входные данные, фазу которых вращают на -45 градусов (-), из двух частей входных данных, и выводят первые выходные данные. Затем вторые входные данные, фазу которых вращают на -45 градусов, вычитают из первых входных данных, фазу которых вращают на 45 градусов, и выводят вторые выходные данные. Выходные данные делят на для масштабирования.
Фиг.24 показывает другой пример кодирующей матрицы 2×2. Матрица на фиг.24 является декодирующей матрицей, которая соответствует кодирующей матрице на фиг.13. В матрице на фиг.13 складывают первые входные данные, которые умножают на 0,5, и вторые входные данные, и выводят первые выходные данные. Затем вторые входные данные, которые умножают на 0,5, вычитают из первых входных данных, и выводят вторые выходные данные. Выходные данные делят на 
для масштабирования.
Фиг.25 показывает другой пример кодирующей матрицы 2×2. Матрица на фиг.25 является декодирующей матрицей, которая соответствует кодирующей матрице на фиг.14. "*" на фиг.25 обозначает комплексное сопряжение входных данных.
В матрице на фиг. 25 складывают первые входные данные, фазу которых вращают на -90 градусов (-
), и комплексное сопряжение вторых входных данных, и выводят первые выходные данные. Затем складывают первые входные данные и комплексное сопряжение вторых входных данных, фазу которых вращают на -90 градусов (-
), и выводят вторые выходные данные. Выходные данные делят на для масштабирования.
Фиг. 26 является схематической структурной схемой, на которой показывают декодер FEC. Декодер 1390 FEC соответствует кодеру 100 FEC на фиг. 1. В качестве внутреннего декодера и внешнего декодера он включает в себя декодер 1392 LDPC и декодер 1394 BCH, соответственно.
Декодер 1392 LDPC обнаруживает ошибку передачи, которая возникает в канале, и исправляет ошибку, а декодер 1394 BCH исправляет остающуюся ошибку данных, декодированных декодером 1392 LDPC, и удаляет ошибки.
Фиг. 27 является структурной схемой, на которой показывают устройство приема сигнала согласно другому варианту осуществления устройства приема сигнала. В дальнейшем, для удобства описания, будет описан случай, в котором количество приемных трактов равно двум.
Вариант осуществления на фиг. 27 включает в себя первый приемник 1700, второй приемник 1705, первый блок 1710 синхронизации, второй блок 1715 синхронизации, первый демодулятор 1720, второй демодулятор 1725, первый анализатор 1730 кадра, второй анализатор 1735 кадра, декодер 1740 с множеством входов и выходов, третий деперемежитель 1750, линейный декодер 1760 предварительного кодирования, блок 1770 обратного отображения символов, четвертый деперемежитель 1780 и декодер 1790 FEC.
Первый приемник 1700 и второй приемник 1705 принимают РЧ сигналы, преобразовывают с понижением диапазона частот, преобразовывает сигналы в цифровые сигналы, и выводят цифровые сигналы, соответственно. Первый блок 1710 синхронизации и второй блок 1715 синхронизации определяют синхронизацию принимаемых сигналов, выводимых из первого приемника 1700 и второго приемника 1705 в частотной области и во временной области, и выводят данную синхронизацию, соответственно. Первый блок 1710 синхронизации и второй блок 1715 синхронизации могут использовать результаты смещения данных, выводимых из первого демодулятора 1720 и второго демодулятора 1725 в частотной области, для получения синхронизации сигнала в частотной области, соответственно.
Первый демодулятор 1720 демодулирует принимаемый сигнал данных, выводимый из первого блока 1710 синхронизации. Первый демодулятор 1720 преобразовывает принимаемые данные в частотную область и декодирует данные, распределенные по поднесущим, в данные, назначенные поднесущим. Второй демодулятор 1725 демодулирует принимаемый сигнал данных, выводимый из второго блока 1715 синхронизации.
Первый анализатор 1730 кадра и второй анализатор 1735 кадра различают между собой приемные тракты согласно структурам кадра сигналов, демодулируемых первым демодулятором 1720 и вторым демодулятором 1725, и выводят данные символа интервала символа данных, исключая пилотный символ, соответственно.
Декодер 1740 с множеством входов и выходов принимает данные, выводимые из первого анализатора 1730 кадра и второго анализатора 1735 кадра, декодирует данные и выводит поток данных. Обработка сигналов в линейном декодере 1760 предварительного кодирования, в блоке 1770 обратного отображения символов, в четвертом деперемежителе 1780 и в декодере 1790 FEC аналогична обработке на фиг. 20.
Фиг. 28 является представлением, на котором показывают примерный способ декодирования декодера с множеством входов и выходов. Таким образом, фиг. 28 показывает пример декодирования в приемнике, когда передатчик с множеством входов и выходов кодирует данные способом STBC и передает кодированные данные. Передатчик может использовать две передающие антенны. Это является только примером, и можно применять другой способ с множеством входов и выходов.
В уравнении r(k), h(k), s(k) и n(k) представляют символ, принимаемый приемником, характеристику канала, значение символа, передаваемого передатчиком, и шум в канале, соответственно. Нижние индексы s, i, 0 и 1 представляют s-й символ передачи, i-ю приемную антенну, 0-ю передающую антенну и 1-ю передающую антенну, соответственно. "*" представляет комплексное сопряжение. Например, hs,1,i (k) представляет характеристику канала, воздействию которого подвергается передаваемый символ, когда s-й символ, передаваемый через первую передающую антенну, принимают i-й приемной антенной. Rs+1,i (k) представляет (s+1)-й принимаемый символ, принимаемый i-й приемной антенной.
Согласно уравнению на фиг. 28, Rs,i(k), который является s-м принимаемым символом, принимаемым i-й приемной антенной, становится значением, полученным с помощью сложения значения s-го символа, передаваемого через канал от 0-й передающей антенны к i-й приемной антенне, значения s-го символа, передаваемого через канал от 1-й передающей антенны к i-й приемной антенне, и суммы ns+1(k) шума в канале для каналов.
Rs+1,j, который является (s+1)-м принимаемым символом, принимаемым с помощью i-й приемной антенны, становится значением, полученным с помощью сложения значения (s+1)-го символа hs+1,0,j, передаваемого через канал от 0-й передающей антенны к i-й приемной антенне, значения (s+1)-го символа hs+1,1,j, передаваемого через канал от 1-й передающей антенны к i-й приемной антенне, и суммы ns+1(k) шума в канале для каналов.
Фиг. 29 является представлением, на котором подробно показывают пример принимаемого символа на фиг. 28. Фиг. 29 показывает пример декодирования, когда передатчик с множеством входов и выходов кодирует данные способом STBC и передает кодированные данные, т.е. показывает уравнение, с помощью которого можно получать принимаемый символ, когда данные передают, используя две передающие антенны, и данные, передаваемые через две передачи данных, принимают, используя одну антенну.
Передатчик передает сигнал, используя две передающие антенны, а приемник принимает сигнал, используя одну передающую антенну, количество каналов передачи может быть два. В уравнении h0 и s0, соответственно, представляют характеристику канала передачи от 0-й передающей антенны к приемной антенне, и символ, передаваемый от 0-й передающей антенны, а h1 и s1, соответственно, представляют характеристику канала передачи от 1-й передающей антенны к приемной антенне, и символ, передаваемый от i-й передающей антенны. "*" представляет комплексное сопряжение, а s0' и s1' следующего уравнения представляют восстановленные символы.
Кроме того, r0 и r1, соответственно, представляют символ, принимаемый приемной антенной в момент времени t, и символ, принимаемый приемной антенной в момент времени t+T после окончания периода передачи T, и n0 и n1 представляют значения сумм шумов в канале для передающих трактов в момент времени приема.
Как выражено уравнением на фиг. 29, сигналы r0 и r1, принимаемые приемной антенной, могут быть представлены значениями, полученными с помощью сложения сигналов, передаваемых передающими антеннами, и значений шума в каналах передачи. Восстановленные символы s0' и s1' вычисляют, используя принимаемые сигналы r0 и r1 и значения характеристики канала h0 и h1.
Фиг. 30 является схематической структурной схемой, на которой показывают другой пример устройства для передачи сигнала.
Фиг. 31 показывает устройство приема сигнала, которое принимает сигнал, передаваемый от устройства передачи сигнала на фиг. 30. Фиг. 30 и 31 показывают примеры применения способа с одним входом и одним выходом (SISO) к системе.
Устройство передачи сигнала на фиг. 30 включает в себя кодер 2000 с коррекцией ошибок FEC, первый перемежитель 2010, блок 2020 отображения символов, линейный предварительный кодер 2030, второй перемежитель 2040, формирователь 2050 кадра, модулятор 2060 и передатчик 2070. Описание данного варианта осуществления может соотноситься с вариантом осуществления, описанным на фиг. 1 и 20. Таким образом, в варианте осуществления на фиг. 30 выполняют обработку сигналов, аналогичную обработке вариантов осуществления на фиг. 1 и 20. Однако устройство передачи сигнала на фиг. 30 обрабатывает сигнал способом SISO, поэтому оно не включает в себя кодер с множеством входов и выходов.
Таким образом, данные символа, которые подвергают линейному предварительному кодированию и перемежению так, чтобы они стали устойчивы к частотно-избирательным замираниям в канале, вводят к формирователю 2050 кадра, и формирователь 2050 кадра формирует интервал данных, который не включает в себя пилот-сигнал, и интервал пилотного символа, который включает в себя пилот-сигнал, как показано на фиг. 8, на основе входных данных символа, и выводит сформированные интервал данных и интервал пилотного символа. В способе SISO не нужно различать передающие тракты согласно способу с множеством входов и выходов, показанному на фиг. 18 и 19.
Устройство приема сигнала на фиг. 31 включает в себя приемник 2100, блок 2110 синхронизации, демодулятор 2120, анализатор 2130 кадра, первый деперемежитель 2140, линейный декодер 2150 предварительного кодирования, блок 2160 обратного отображения символов, второй деперемежитель 2170 и декодер 2180 FEC. Вариант осуществления устройства приема сигнала может соотноситься с вариантом осуществления, описанным на фиг. 20 и 27. Однако в варианте осуществления на фиг. 31, так как устройство передачи сигнала на фиг. 31 обрабатывает сигнал способом SISO, оно не включает в себя декодер с множеством входов и выходов.
В устройстве приема сигнала данные символа, анализированные с помощью анализатора 2130 кадра, выводят к первому деперемежителю 2140 таким образом, что выполняют обратный процесс по отношению к обработке данных передающего устройства, чтобы они стали устойчивы к частотно-избирательным замираниям в канале.
Фиг. 32 является последовательностью операций, показывающей способ передачи сигнала согласно настоящему изобретению.
Кодирование FEC выполняют по отношению к входным данным таким образом, что ошибку передачи данных передачи находят и исправляют (S2200). Кодер BCH может использоваться в качестве внешнего кодера для предотвращения ошибок, и способ кодирования LDPC можно выполнять после выполнения способа кодирования BCH для кодирования FEC.
Кодированные данные перемежают, чтобы они стали устойчивыми против пакета ошибок канала передачи, и перемежаемые данные преобразовывают в данные символа согласно системе передачи/приема (S2202). Для отображения символов могут использоваться QAM или QPSK.
Чтобы данные символа стали устойчивы к частотно-избирательным замираниям в канале, данные отображения символа предварительно кодируют для распределения по нескольким выходным символам в частотной области (S2204), и предварительно кодированные данные символа перемежают (S2206). Соответственно, можно уменьшать вероятность того, что данные будут потеряны при частотно-избирательных замираниях в канале. При перемежении можно использовать сверточный перемежитель или блочный перемежитель, который можно выбирать согласно вариантам осуществления реализации.
Соответственно, можно уменьшать вероятность того, что вся информация будет потеряна при замирании, когда канал подвергается частотно-избирательным замираниям, и не давать возможность распределенным данным символа подвергаться одинаковым частотно-избирательным замираниям. При перемежении можно использовать сверточный перемежитель или блочный перемежитель, который можно выбирать согласно вариантам осуществления реализации.
Перемежаемые данные символа кодируют с множеством входов и выходов для передачи через множество антенн (S2208). Количество трактов передачи данных можно определять в соответствии с количеством антенн. При способе пространственного разнесения через тракты передают данные, имеющие ту же самую информацию, а при способе пространственного мультиплексирования через тракты передают различные данные.
Кодированные данные преобразовывают в передаваемый кадр в соответствии c количеством передающих трактов с множеством входов и выходов, передаваемый кадр модулируют, и модулированный передаваемый кадр передают (S2210). Передаваемый кадр включает в себя интервал символа пилот-сигнала и интервал символа данных. Интервал символа пилот-сигнала может иметь информацию, которая может различать передающие тракты. Например, когда сигнал передают через две антенны, несущие с четным номером и несущие с нечетным номером из сгенерированных пилот-сигналов можно передавать через различные антенны. Альтернативно, когда сигнал передают через две антенны, сумму пилот-сигналов передают в позициях символа с четным номером, и разность между пилот-сигналами передают в позициях символа с нечетным номером, так что эффект разнесения может быть получен.
Однако в системе передачи/приема сигнала с использованием способа SISO вместо способа с множеством входов и выходов модулированный сигнал передают через одну антенну, не выполняя этап кодирования с множеством входов и выходов S208.
Фиг. 33 является последовательностью операций, показывающей способ приема сигнала. Сигнал, принимаемый через передающий тракт, синхронизируют, и синхронизированный сигнал демодулируют (S2300).
Демодулируемый кадр данных анализируют, и сигнал с множеством входов декодируют согласно способу декодирования с множеством входов и выходов для получения потока данных символа (S2302).
Данные символа, которые перемежают так, чтобы они стали устойчивы к частотно-избирательным замираниям в канале, деперемежают с помощью процесса, который является обратным по отношению к процессу перемежения (S2304). Поток данных, который восстановлен с помощью деперемежения, декодируют с помощью процесса, который является обратным по отношению к процессу предварительного кодирования, и исходные данные символа, которые распределены по нескольким частям данных символа, восстанавливают в частотной области (S2306).
Для восстановленных данных символа выполняют обратное отображение согласно способу отображения символов и декодируют в битовые данные, а битовые данные деперемежают для восстановления в исходную последовательность (S2308).
Декодирование FEC выполняют по отношению к восстановленным данным таким образом, что исправляют ошибку передачи (S2310). Для декодирования FEC может использоваться декодер LDPC, а в качестве внешнего декодера для предотвращения ошибок можно выполнять способ декодирования BCH после выполнения способа декодирования LDPC.
Однако в системе передачи/приема сигнала, которая использует способ SISO вместо способа с множеством входов и выходов, выполняют прием сигнала через один передающий тракт, не выполняя этап декодирования с множеством входов и выходов S2302.
Способ передачи/приема сигнала и устройство для передачи/приема сигнала согласно настоящему изобретению доступны в областях техники передачи и связи.
Согласно способу передачи/приема сигнала и устройству для передачи/приема сигнала настоящего изобретения можно обеспечивать изменение системы передачи/приема сигнала, используя существующую сеть передачи/приема сигнала, и уменьшать стоимость.
Кроме того, можно увеличивать скорость передачи данных, так как можно получать улучшение ОСШ, и оценивать канал по отношению к каналу передачи, имеющему свойство большого разброса задержки, для увеличения расстояния передачи сигнала. Соответственно, можно улучшать эффективность передачи/приема сигнала в системе передачи/приема.
Варианты изобретения
Варианты изобретения также описаны вместе в разделе предпочтительного варианта осуществления изобретения.
Промышленное применение
Настоящее изобретение имеет промышленное применение в области техники цифрового вещания, области техники цифровой связи и в относящихся к ним областях техники.
1. Устройство для передачи сигнала, содержащее:
кодер (100) с прямой коррекцией ошибок (FEC), который выполняет кодирование с прямой коррекцией ошибок (FEC) входных данных;
первый перемежитель (110), который выполняет перемежение FEC-кодированных данных;
блок (120) отображения символов, который преобразует перемежаемые данные в символы данных;
второй перемежитель (140), который выполняет перемежение символов данных;
кодер (150), который кодирует символы данных, перемежаемые вторым перемежителем;
блок (160) добавления пилотного символа, который добавляет по меньшей мере один пилотный символ в кадр данных, включающий в себя кодированные символы данных; и
передатчик (180), который передает кадр данных, включающий в себя пилотные символы и символы данных.
2. Устройство по п.1, в котором блок (160) добавления пилотного символа добавляет по меньшей мере один пилотный символ в начальную часть в кадре данных.
3. Устройство по п.1, в котором кодер (150) выполняет обработку с множеством входов и одним выходом (MISO).
4. Устройство по п.1, в котором кодер (150) принимает последовательно первый и второй символы и кодирует символы таким образом, что
Y_tx1(t)=S0, Y_tx1(t+T)=S1,
Y_tx2(t)=-S1*, Y_tx2(t+T)=S0*,
где S0 представляет первый символ, S1 представляет второй символ, * представляет комплексное сопряжение, Y_tx1 представляет кодированные символы, которые будут передавать через первую антенну, Y_tx2 представляет кодированные символы, которые будут передавать через вторую антенну, t представляет время, когда передают символы, и Т представляет период времени между передачей первого символа и второго символа соответственно.
5. Устройство по п.1, в котором кодер (130) принимает последовательно первый и второй символы и кодирует символы таким образом, что минус комплексное сопряжение второго символа и комплексное сопряжение первого символа выводят одновременно с первым и вторым символами.
6. Устройство для приема сигнала, содержащее:
приемник (1300), который принимает кадр данных, включающий в себя символы данных и по меньшей мере один пилотный символ;
анализатор (1330) кадра, который анализирует символы данных в принятом кадре данных;
декодер (1340), который декодирует анализированные символы данных;
первый деперемежитель (1350), который деперемежает декодированные символы данных;
блок (1370) обратного отображения символов, который преобразовывает деперемежаемые символы данных в битовые данные;
второй деперемежитель (1380), который деперемежает преобразованные битовые данные; и
декодер (1390) с прямой коррекцией ошибок (FEC), который выполняет декодирование с прямой коррекцией ошибок (FEC) деперемежаемых битовых данных.
7. Устройство по п.6, в котором начальная часть кадра данных включает в себя по меньшей мере один пилотный символ.
8. Устройство по п.6, в котором декодер (1340) декодирует анализированные символы данных согласно алгоритму Аламоути.
9. Способ передачи сигнала, содержащий этапы, на которых:
выполняют кодирование с прямой коррекцией ошибок (FEC) входных данных;
перемежают FEC-кодированные данные;
преобразуют перемежаемые данные в символы данных;
перемежают символы данных;
кодируют перемежаемые символы данных;
добавляют по меньшей мере один пилотный символ в кадр данных, включающий в себя кодированные символы данных; и
передают кадр данных, включающий в себя пилотные символы и символы данных.
10. Способ передачи сигнала по п.9, в котором по меньшей мере один пилотный символ добавляют в начальную часть в кадре данных.
11. Способ передачи сигнала по п.9, в котором перемежаемые символы данных кодируют с помощью обработки с множеством входов и одним выходом (MISO).
12. Способ передачи сигнала по п.9, в котором при кодировании перемежаемых символов данных первый и второй символы в перемежаемых символах данных кодируют таким образом, что
Y_tx1(t)=S0, Y_tx1(t+T)=S1,
Y_tx2(t)=-S1*, Y_tx2(t+T)=S0*,
где S0 представляет первый символ, S1 представляет второй символ, * представляет комплексное сопряжение, Y_tx1 представляет кодированные символы, которые будут передавать через первую антенну, Y_tx2 представляет кодированные символы, которые будут передавать через вторую антенну, t представляет время, когда передают символы, и Т представляет период времени между передачей первого символа и второго символа соответственно.
13. Способ приема сигнала, содержащий этапы, на которых:
принимают кадр данных, включающий в себя символы данных и по меньшей мере один пилотный символ;
анализируют символы данных в принятом кадре данных;
декодируют анализированные символы данных;
деперемежают декодированные символы данных;
преобразуют деперемежаемые символы данных в битовые данные;
деперемежают преобразованные битовые данные; и
выполняют декодирование с прямой коррекцией ошибок (FEC) деперемежаемых битовых данных.
14. Способ по п.13, в котором начальная часть кадра данных включает в себя по меньшей мере один пилотный символ.
15. Способ по п.13, в котором декодирование анализированных символов данных выполняют согласно алгоритму Аламоути.
