用于在多载波广播系统中发送数据的映射装置和方法 技术领域 本发明涉及用于将映射输入数据流的有效载荷数据映射到映射输出数据流上的 装置， 所述映射输出数据流具有用于多载波广播系统中的发送的信道带宽。 另外， 本发明涉 及用于在多载波广播系统中发送数据的发送装置。另外， 本发明涉及对应的方法和用于在 计算机上实现所述方法的计算机程序。
例如， 本发明涉及利用正交频分复用 （OFDM） 的数字视频广播 （DVB） 领域。另外， 本发明一般可被应用于其他广播系统中， 诸如， DAB（数字音频广播） 、 DRM（全世界数字无线 电） 、 MediaFlo、 ISDB 系统或未来的 ATSC 系统。但是， 应当注意， 发明并不限于使用 OFDM， 而 是一般可被应用于所有多载波广播系统和其组件中。
背景技术
诸如根据 DVB-T2 标准 （如在 ETSI EN 302 755 V1.1.1 （2009-09） “Digital Video Broadcasting(DVB);Framing structure Channel Coding and Modulation for a Second Generation Digital Terrestrial Television Broadcast system (DV-T2)” 中定义的第 二代数字陆地电视广播系统标准） 的广播系统之类的已知广播系统的发送参数一般针对利 用静止接收机 （例如， 屋顶天线） 的固定接收而被优化， 对于该静止接收机而言， 低功耗不是 主要的问题。另外， 根据该标准， 一般使用固定的信道带宽。在未来的广播系统中， 诸如即 将到来的 DVB-NGH（DVB 下一代手持设备 ； 以下也称为 NGH） 标准， 移动接收机 （其为该即将 到来的标准的主要焦点） 应当支持各种不同的信道带宽， 例如， 其范围从 1.7MHz 到 20MHz 的 宽信道。另外， 这种移动接收机不得不考虑移动和手持接收的具体需求， 即， 低功耗和高鲁 棒性。 发明内容
发明的一个目的是提供用于将映射输入数据流的有效载荷数据映射到具有用于 多载波广播系统中的发送的信道带宽的映射输出数据流上的装置和对应方法， 其有选择地 提供数据发送的高鲁棒性并且使能对具有低功耗的窄带接收机的使用。 本发明的另一目的 是提供对应的发送装置和方法以及用于在计算机上实现该映射方法的计算机程序。
根据本发明的一个方面， 提供了一种用于将映射输入数据流的有效载荷数据映射 到具有用于多载波广播系统中的发送的信道带宽的映射输出数据流上的装置， 所述装置包 括：
- 数据输入部件， 该数据输入部件用于接收所述至少两个映射输入数据流， 该至少 两个所述映射输入数据流中的每一个被细分成承载有效载荷数据的数据块，
- 帧形成部件， 该帧形成部件用于将所述至少两个映射输入数据流的数据块映射 到覆盖所述信道带宽的所述映射输出数据流的帧上， 每个帧包括有效载荷部分， 所述有效 载荷部分包括多个数据符号并被分割成数据片段， 每个数据片段覆盖所述信道带宽的一 带宽部分， 其中， 所述帧形成部件被适配用于将所述至少两个映射输入数据流的数据块映射到所述有效载荷部分的数据符号上， 并且， 所述帧形成部件包括 MIMO 模式选择部件， 该 MIMO 模式选择部件用于针对每个数据片段和 / 或针对每个映射输入数据流来选择数据块 的 MIMO 模式， 以及
- 数据输出部件， 该数据输出部件用于输出所述映射输出数据流。
根据本发明的另一方面， 提供了用于在多载波广播系统中发送数据的发送装置， 该发送装置包括用于如以上所定义的映射的装置和用于发送映射输出数据流的发送机单 元。
根据本发明的另外的方面， 提供了一种用于将映射输入数据流的有效载荷数据映 射到映射输出数据流上的方法， 以及一种包括程序代码部件的计算机程序， 当所述计算机 程序在计算机上执行时， 该程序代码部件导致该计算机执行该方法的步骤。
从属权利要求中限定了发明的优选实施例。应当理解， 所要求保护的映射方法和 所要求保护的计算机程序具有与从属权利要求中限定的所要求保护的映射装置类似和 / 或相同的优选实施例。
本发明的想法之一是在帧中应用带分段 （band segmentation） 的概念， 以便允许 使用窄带接收机来接收和处理帧。这种对帧的有效载荷部分 （其承载实际的有效载荷数据） 的分段， 根据该分段， 有效载荷部分被分成 （两个或更多个） 其中每一个都覆盖总信道带宽 的一带宽部分的数据片段， 所使用的窄带接收机的功耗可被保持得低。 另外， 一个固定接收 机调谐器就足以接收所有可用的发送带宽。 因此， 帧所应用的帧结构利用例如 DVB-C2 标准 （DVB 蓝皮书 A138 “Digital Video Broadcasting(DVB);frame structure channel coding and modulation for a second generation digital transmission system for cable systems (DVB-C2)” ） 中所描述的 带分段概念， 根据该概念， 总信道带宽被分成数据片 （此处一般地称为 “数据片段” ） 。另外， 与 DVB-C2 标准中所描述的非常类似， 在实施例中， 除了有效载荷部分以外， 帧还可包括前 导码 （preamble） 部分， 其中， 该前导码部分包括至少一个前导码符号， 该前导码符号承载至 少一个包括信令数据的前导码信令块。 有效载荷部分的数据片段可具有灵活的带宽， 并且， 一般不对齐到频光栅 （frequency raster） 。 映射输入数据流的所有数据可在一个数据片段 中发送， 但是， 如以下所说明的， 这不是必要的要求。 另外， 虽然前导码信令块被对齐到频光 栅， 但是， 数据片段通常并不追随任何信道光栅并甚至可具有灵活的带宽。 还可在频率方向 上将数据片段组合到具有更宽的带宽的整个更宽的数据管道， 并且， 数据片段还可包括多 于一个映射输入数据流的数据。
另外， 绝对 OFDM 的概念可被应用于帧的帧结构， 根据该概念， 所有 OFDM 子载波被 看作是相对于绝对频率 0MHz， 而非相对于信号中心频率。如 DVB-C2 中所应用的那样， 在 整个介质频谱上应用绝对 OFDM 和唯一的导频图案的原因是为了避免前导码符号中导致 PAPR（峰均功率比） 增加的频域上的 OFDM 子载波的重复分配。另外， 由于特定于频率的导 频图案的帮助， 对在初始获取期间针对具体接收机 （例如， 移动接收机， 例如根据即将到来 的 DVB-NGH 标准） 所提供的信号的识别更加快速并更加可靠。
本发明的另一想法是向映射装置提供针对每个数据片段 （还称为 “数据片” ） 和/ 或针对每个映射输入数据流 （还称为 “PLP” 或 “物理层管道” ） 来选择数据块 （还称为 “突 发” 或 “数据模式” ） 的 MIMO 模式的能力， 即， 针对每个具体数据片段和 / 或每个具体的映射
输入数据流， 可以确定数据块的 MIMO 模式， 使得通过利用发送机的各自天线配置来发送数 据块。此处对 MIMO 模式的选择意味着， 在将数据块映射到帧上的期间， 可以选择应当通过 哪种天线配置来发送具体映射输入数据流的数据块 （其可被映射到单个或若干个数据片段 上） 和 / 或应当被映射到数据片段上的数据块 （其可属于单个或若干个映射输入数据流） 。 因此， 例如具体服务的服务提供商可确定他的服务 （即， 他的映射输入数据流） 应当以与应 当用更低的鲁棒性但是更高的吞吐率发送的另一服务相比的高鲁棒性发送。因此， 可相应 地选择用于发送所述服务的数据块的天线配置 （即， MIMO 模式） 。
一般而言， 所有可能的 MIMO 模式都可用于选择， 即， 术语 MIMO 模式不应当被理解 为限制选择利用至少两个天线以用于在发送机中发送和至少两个天线以用于接收机中接 收的 MIMO（多输入多输出） 天线配置。与此不同， 其他模式并由此的其他天线配置应当也 可用于选择， 并且因此， 术语 MIMO 模式选择应当广义上被宽泛地理解。在实施例中， MIMO 模式选择部件被适配用于选择 SISO（单输入单输出） 方案、 MISO（多输入单输出） 方案或 MIMO 方案中的一个， 其表示最通用的方案， 即， 在本实施例中， 可用于选择的 MIMO 模式可以 是 MIMO、 MISO 或 SISO 方案 （通常还称为 “模式” 或 “天线配置” ） 。在选择所使用的 MIMO 模 式的过程中， 可做出如下二者间的折中 ： 高鲁棒性但增加的映射和处理能力， 以及较低鲁棒 性和较低映射和处理能力。作为示例， 某种服务 （例如， 新闻广播） 可用 MISO 方案发送， 使得 即使快速移动的接收机 （例如， 在汽车或火车中） 也可接收该服务， 而在稍后， 下一个服务可 仅将静止的或便携的接收机作为目标， 并且因此使用 MIMO 方案， 其导致更高的数据速率， 但要求更高的接收质量。最后， 在给定的示例中， 可利用 SISO 来发送低比特速率的无线电 服务， 使得解码变得简单。另外， SISO 提供了如下优点 ： 与 MISO 或 MIMO 发送相比， 用于信 道估计的导频数可被减少。
此处应当注意， 在 MIMO 和 MISO 方案中一般存在两种不同的基本天线布置。在一 种天线布置中， 两个或更多个发送天线被布置为空间上分开 （所谓的分布式 MIMO/MISO） 。 在另一种天线布置中， 两个或更多个天线位置彼此靠近， 但是， 所发送的信号被不同地极化 （所谓的共置 MIMO/MISO） 。
在实施例中， 所述 MIMO 模式选择部件被适配用于在帧之间或从一组帧到下一组 帧之间变更 MIMO 模式。因此， 提供了 MIMO 模式选择的一定的灵活性， 这例如允许将不同的 接收机类型作为目标、 或仅在映射输出数据流的具体部分以 MIMO 方案发送数据， 而 SISO 方 案中的数据被在剩余部分中发送。另外， 该实施例可被用于针对新服务来变更 MIMO 模式， 该新服务被映射到新的帧或新的一组帧上。
另外， 在实施例中， 所述 MIMO 模式选择部件被适配用于将数据块映射到数据片 段的数据符号上， 使得 MIMO 模式在数据符号之间或从一组数据符号到下一组数据符号 之间变化， 这例如允许将不同的接收机类型作为目标、 或仅在映射输出数据流的具体部 分以 MIMO 方案发送数据， 而 SISO 方案中的数据被在剩余部分中发送。另外， 该方案例 如允许应用可扩展视频编码， 其中， 鲁棒层 （robust layer） 以 SISO 方案发送， 而增强层 （enhancement layer） 以 MIMO 方案发送。因此， 在 MIMO 解码失败的信道状况 （例如， 相关信 道） 中， 对鲁棒层的解码也是可能的。
在本发明的另一方面中， 提供了一种用于将映射输入数据流的有效载荷数据映射 到具有用于多载波广播系统中的发送的信道带宽的映射输出数据流上的装置， 所述装置包括： - 数据输入部件， 该数据输入用于接收所述至少两个映射输入数据流， 该至少两个 所述映射输入数据流中的每一个被细分成承载有效载荷数据的数据块，
- 帧形成部件， 该帧形成部件用于将所述至少两个映射输入数据流的数据块映射 到覆盖所述信道带宽的所述映射输出数据流的帧上， 每个帧包括有效载荷部分， 所述有效 载荷部分包括多个数据符号并被分割成数据片段， 每个数据片段覆盖所述信道带宽的一带 宽部分， 其中， 所述帧形成部件被适配用于将所述至少两个映射输入数据流的数据块映射 到所述有效载荷部分的数据符号上， 并且， 所述帧形成部件包括导频图案选择部件， 该导频 图案选择部件用于针对每个数据片段和 / 或针对每个映射输入数据流来选择导频图案， 以 及
- 数据输出部件， 该数据输出部件用于输出所述映射输出数据流。
该方面提供了用于选择数据片段和 / 或映射输入数据流的数据块的鲁棒性的另 一选项 （特别是针对接收机处的可靠信道估计） 。针对每个数据片段和 / 或每个映射输入数 据流， 该选项可作为 MIMO 模式的 MIMO 模式选择部件的替换或附加来设置， 但是， 还可被另 外设置。
具体地， 在另一实施例中， 所述导频图案选择部件被适配用于具体依赖于发送天 线的数目和 / 或所希望的鲁棒性水平来增加时间和 / 或频率方向上的导频密度， 这是因为 通过选择更高的导频密度， 可获得更高的鲁棒性。
优选地， 所述导频图案选择部件被适配用于为一个或多个相邻数据片段提供边缘 导频， 所述边缘导频与所述一个或多个相邻数据片段的导频图案相适应。所述适应例如可 通过选择边缘导频以使得其为两个相邻数据片段的 （在该两个相邻数据片段之间提供了 （公共） 边缘导频） 或单个相邻数据片段 （如果边缘导频设置在数据符号在频率方向上的开始 或结束处） 的导频图案的倍数来获得。因此， 两个片段可利用这些边缘导频， 并且， 在数据片 段之间不需要频率间隔。 另外， 所需的导频开销被限制为最小值， 因为两个数据片段利用相 同的 （公共） 边缘导频。
优选地， 所述导频图案选择部件被适配用于在帧之间或从一组帧到下一组帧之间 变更导频图案。因此， 可提供导频图案选择的一定的灵活性。例如如果 SISO 信号在帧中发 送， 则仅需发送 SISO 导频， 与 MIMO 导频相比， 这需要少得多的开销。另外， 导频的密度也可 被调整到不同情景， 例如， 不同的接收机速度。作为示例， 可用高导频密度来发送某种服务 （例如， 新闻广播） ， 使得即使快速运动的接收机 （例如， 在汽车或火车中） 也能接收该服务， 而 在稍后， 下一个服务可仅将静止的或便携的接收机作为目标， 并且因此， 使用更小的导频密 度， 这导致更高的数据速率。
在实施例中， 所述帧形成部件还包括针对每个映射输入数据流的缓冲器单元， 该 缓冲器单元用于在其中存储相关联的映射输入数据流的经预处理的数据块， 直到这些数据 块被映射到帧上为止， 其中， 所述帧形成部件， 具体为该帧形成部件的调度器被适配用于如 果其中存储了用于填充完整的数据符号的足够的数据块则从缓冲器检索数据块并将这些 数据块映射到帧的数据片段上。这提供了一种用数据块来填充帧的数据片段的有效方式。
在实施例中， 所述帧形成部件被适配用于将所述至少两个映射输入数据流的数据 块映射到帧的数据片段上， 使得仅具有相同 MIMO 模式和 / 或导频图案的数据块被映射。这
辅助了数据的发送和到接收机的信令， 这是因为在数据片段内， 仅应用了单个 MIMO 模式和 / 或导频图案， 使得针对每个数据片段， 仅必须向接收机提供一个单条信令信息。
在优选的实施例中， 所述帧形成部件被适配用于将信令信息映射到所述帧中， 所 述信令信息包括 MIMO 模式信息和 / 或导频图案信息， 该 MIMO 模式信息指示针对每个数据 片段和 / 或针对每个映射输入数据流的数据块的所选择的 MIMO 模式， 而该导频图案信息指 示针对每个数据片段和 / 或针对每个映射输入数据流的所选择的导频图案。因此， 接收机 容易知道应用了哪个 MIMO 模式和 / 或导频图案， 并且因此， 可正确地接收和解码接收到的 数据块。另外， 例如如在 SISO 或 MISO 方案中的情形那样， 如果信令信息表示出一般仅需要 单个接收天线 （并且还需要其他元件， 诸如， 调谐器、 解调器等） ， 则这使接收机能够关断具 体的接收天线或完整的接收路径。通过这种方式， 可显著节省某些 MIMO 模式中的接收机中 的处理容量和功率。可替换地， 例如最大比率组合的机制可被用于增加解码概率。
为了使接收机能够获得用于接收所希望的数据流的所有数据块的全部所需信令 信息 （如果数据块在时间和频率方向上被复用和 / 或如果其被不规则地映射到帧上， 则这 是特别重要的） ， 相应存在各种用于通知接收机的实施例。
可选地， 所述帧形成部件被适配用于将所述信令信息包括在映射到所述帧的前导 码部分的前导码符号上的一个或多个前导码信令块中， 或包括在映射到所述有效载荷部分 的数据符号上的一个或多个有效载荷部分信令块中， 或带内 （in-band） 地包括在映射到所 述有效载荷部分的数据符号上的一个或多个数据块中。 因此， 根据一个实施例， 所有所需的 信令信息可被放置在前导码信令块中。 但是， 这将需要非常大的前导码信令块， 这迫使接收 机接收和处理相当多的信息， 如果仅应当接收一个具体数据流， 则并不需要所有这些信息， 即， 其他数据流的信令数据是不需要的并且因此在这种情形中为多余的。这还会导致对要 接收的实际数据的处理的延时。在另一方面， 一个优点是 ： 跳转 （zapping） 可能更快， 这是 因为所有的信令信息已经是已知的。
因此， 根据优选的实施例， 至少一个前导码信令块仅包括关于数据块到帧的数据 片段上映射的高层、 粗略的信令信息， 并且， 帧形成部件被适配用于映射有效载荷部分信令 块， 该有效载荷部分信令块包括关于数据块到帧的数据符号上映射的低层、 更加详细的信 令信息。根据该实施例， 用于使接收机能够接收和处理具体数据流的主要信息被提供在所 述有效载荷部分信令块中， 其一般可被帧形成部件看作是其自身的映射输入流并被帧形成 部件处理， 并且， 其随后可以与其他映射输入数据流相同的方式被映射到帧上。因此， 包括 在有效载荷部分信令块中的信息例如包括关于码速率、 调制方式、 后续布置的 FEC- 帧的数 量、 帧中的数据块数的信息， 以及关于帧内的数据块的位置的信息。 该针对具体映射输入数 据流的信息可被放置在一个有效载荷部分信令块中并可被循环地重复， 或其可被分成在多 个有效载荷部分信令块上分布的若干条信息。 使用这种映射到有效载荷部分上的有效载荷 部分信令块提供了如下额外的优点 ： 可提供所述有效载荷部分信令块的时间分集， 其导致 信令信息的更高的鲁棒性。该信令与根据 DVB-T2 标准所进行的 L1 信令类似， 因此， 如果需 要的话， 其包括另外的或其他的参数。
为了使接收机能够找到至少一个有效载荷部分信令块， 至少一个前导码信令块优 选包括至少一个指向有效载荷部分信令块的指针。因此， 接收机首先从前导码信令块获取 所述指针， 并且然后， 利用该指针找到有效载荷部分信令块， 获取包括在其中的信令信息，该信令信息随后使接收机能够找到所希望的数据流的数据块。 因此， 前导码信令块可以短， 这是因为其中基本上仅需提供指针和其他某种一般的信令信息。
但是， 在前导码部分中提供和使用指针并不是强制性的。 例如， 根据可替换的实施 例， 一个或多个有效载荷部分信令块的位置被预先定义并在接收机中是事先知道的， 例如， 预先定义在标准中或预先编程在发送机和所有接收机中。
在更加精细的实施例中， 提出帧形成部件被适配用于将带内信令信息映射到一个 或多个所述数据符号中， 具体地， 映射到承载所述具体映射输入数据流的数据块的所有数 据符号中， 该带内信令信息包括关于具体映射输入数据流的数据块到帧的数据片段上映射 的低层、 更加详细的信令信息。因此， 可在帧中额外使用带内信令的概念。所述带内信令信 息例如可包括可从中找到相同映射输入数据流的下一个数据块的信息。因此， 并不需要从 前导码信令块和 / 或有效载荷部分信令块中解码所有此信令信息， 因此， 这仅需使接收机 能够找到第一个数据块。如果接收机已经解码了所述数据块， 则其还可读取包括在其中的 带内信令信息， 该信息使接收机能够找到下一个数据块。 优选地， 在映射到帧的所有映射输 入数据流的数据块中提供该概念。
根据另一实施例， 帧形成部件被适配用于将有效载荷部分信令块映射到一个或多 个具体帧的数据符号上， 其中， 关于数据块到一个或多个后续帧 （具体地， 下一个超帧） 的数 据符号上映射的信令信息 （具体地， 指针） 被包括在所述有效载荷部分信令块中。因此， 在帧 中， 接收机可在有效载荷部分信令块中找到所有所需的信令信息， 需要所述有效载荷部分 信令块来找到映射到一个或多个后续帧 （即， 一组帧或超帧的帧） 上的所有数据块。这需要 接收机更多一点时间来获取所有信令信息， 但是， 这允许接收机在所有数据流之间即时跳 转， 而无需任何用于首先获得所需的信令信息的等待时间。换言之， 信令信息被预先获得， 并且无需知晓接收机是否真的需要所有信令信息以及接收机需要哪部分信令信息。 根据另一改进， 帧形成部件被适配用于将指示所述一个或多个具体帧和所述一个 或多个后续帧之间的数据块的映射的变化的偏移信令信息包括在数据块的带内信令信息 中或包括在映射到所述一个或多个具体帧的数据符号的一个或多个有效载荷部分信令块 中。 因此， 在帧的结尾处， 所述偏移信令信息可作为带内信令信息被映射到一个或多个数据 块中。 可替换地， 所述偏移信令信息可被映射到一个或多个有效载荷部分信令块中。 所述偏 移信令信息指示信令信息如何在该一个或多个帧 （群组） 和下一个一个或多个帧 （群组） （或 任意其他一个或多个后续帧） 之间变化， 使得在下一个 （或后续） 一个或多个帧 （群组） 中， 所 有信令信息不必一定被映射到有效载荷部分信令块中， 或至少不必被接收机获得。 换言之， 主要将某些偏移信息映射到帧上， 以节约映射空间和时间 （在接收机中， 其可被持续地调谐 至所希望的数据流并无需再次访问有效载荷部分信令块） 。
在另一实施例中， 所述帧形成部件还包括针对发送机的每个发送路径的一个或多 个映射单元， 所述装置被包括在该发送机中， 其中， 所述一个或多个映射单元被适配用于分 别将与所提供的映射输入数据流本质上相同的数据块映射到各自帧上。因此， 在各种 MIMO 模式中， 各种帧形成单元可应用所需的映射。例如， 在 SISO 方案中， 可仅通过单个天线来 发送数据， 但是， 也可通过两个或更多个天线以相同的形式发送数据。在接收机侧， 例如在 SISO 方案中， 可仅通过单个天线来接收数据， 但是， 还可通过两个或更多个天线以相同的 形式来接收数据 （单输入多输出， SIMO 方案） 。在 MIMO 中， 所有接收路径一般也是活动的。
在 MISO 方案中， 一个发送路径的数据可经受额外的编码， 例如， DVB-T2 标准中所定义的 Alamouti 编码， 而在其他发送路径上的数据不被进一步编码。因此， 在另一实施例中， 至少 一个映射单元包括编码部件， 该编码部件用于对提供给所述至少一个映射单元的数据块进 行编码。
另外， 在实施例中， 所述帧形成部件被适配用于将映射输入数据流的数据块映射 到帧上， 使得这些数据块在时间和频率上扩展到所述帧的各种数据符号和各种数据片段 中。 因此， 根据该实施例， 映射输入数据流的数据块不仅被映射到单个数据片段或两个或更 多个数据片段上， 而是被映射到帧的各种 （例如， 所有） 数据片段上。换言之， 时间和频率复 用被应用到映射输入数据流的数据块， 其提供时间和频率分集， 提高了对抗可能出现在发 送信道上的不同种类干扰的整体鲁棒性， 当考虑移动接收机的接收时， 这是特别重要的。 另 外， 包括在数据块中的数据可被预先交织， 并且， 数据一般还被前向纠错码 （诸如， LDPC 码） 所保护。
根据优选的实施例， 帧形成部件被适配用于将映射输入数据流的数据块映射到帧 上， 使得其被映射到所述帧的单个数据片段上， 或两个或更多个 （具体地， 相邻的） 数据片段 上。因此， 如上所述， 数据片段可被组合， 以获得更宽的 “数据片段” ， 其还称作 “数据管道” 。 即使具有更高数据密度的映射输入数据流应当被映射到帧上， 也可使用相同的帧的分段有 效载荷部分的概念。根据更加一般的情景， 具体的映射输入数据流的数据块被映射到两个 或更多个数据片段上， 该两个或更多个数据片段在频率方向上不是相邻的。在所有这些实 施例中， 接收机需要具有更宽的带宽。 根据另一实施例， 帧形成部件被适配用于选择帧的有效载荷部分的所述数据片段 的带宽。因此， 带宽可以是变化的， 并且可按所需来选择， 例如根据将要映射到帧上的映射 输入数据流的数据量来选择。 可替换地， 如根据另一实施例所提出的， 帧的有效载荷部分的 数据片段可具有预先确定的带宽， 具体地， 所有帧中的相等带宽。 后者实施例要求更少的信 令， 因为接收机可被预先恰当地适配， 以用于已知的预先确定的带宽的接收。
另外， 根据实施例， 帧形成部件被适配用于将映射输入数据流的数据块映射到帧 上， 使得每次至多一个数据符号包括具体的映射输入数据流的数据块。此处， 根据该实施 例， 获得了对时间分集的进一步改进， 其增加了鲁棒性， 并且， 窄带接收机可检测该服务。
另外， 在实施例中， 帧形成部件被适配用于将映射输入数据流的数据块映射到帧 上， 使得数据块被不规则地映射到帧的数据符号上。该实施例还可有助于鲁棒性的增加， 具体地， 对抗规则干扰的鲁棒性的增加。不规则具体意味着不存在将映射输入数据流的数 据块在时间和频率方向上映射到数据符号上的预先定义的或任意规则的 （例如， 在时间和 / 或频率方向上周期性的） 映射 （例如， 可能易受周期性干扰的顺序排序的布置） 。
另外， 在实施例中， 帧形成部件被适配用于将映射输入数据流的数据块映射到帧 上， 使得在承载具体映射输入数据流的数据块的数据符号之间， 存在时间方向上的一个或 多个数据符号， 其不承载相同的具体映射输入数据流的数据块。该实施例还有助于提高鲁 棒性， 但提供了如下进一步的优点 ： 在不承载应当被接收的映射输入数据流的数据块的数 据符号之间， 接收机可进入睡眠模式并且因此节约功率， 即， 接收机中不接收或至少不完全 处理未承载应当被接收的映射输入数据流的数据块的数据符号。另外， 这向接收机提供了 在完全唤醒前估计信道的能力。
根据优选的实施例， 帧形成部件被适配用于将帧的前导码部分分割成都具有相同 的固定带宽的前导码片段。如上所述， 该解决方案对应于例如 DVB-C2 标准中所描述的对前 导码部分的分段， 根据该标准， L1 块被设置在前导码部分中。在实施例中， 前导码片段的带 宽等于或大于数据片段的带宽。 可替换地， 例如， 如果必须将更少的信令信息置入前导码片 段中， 则带宽还可以更小。一般而言， 前导码片段和数据片段二者的带宽比接收机带宽小。
在另一实施例中， 帧形成部件被适配用于将本质上相同的信令数据映射到帧的前 导码部分的所有前导码片段上。 因此， 相同的信令数据被持续地提供在前导码信令块 （其可 能彼此稍稍不同， 例如， 具有不同的导频和 / 或被不同地加扰） 中， 但是， 其使接收机总能够 接收信令数据， 不管其被调谐至哪个数据片段。 因此， 即使接收机的调谐位置未被对齐到前 导码片段的频光栅， 接收机也能通过从两个邻近前导码信令块中对信令数据进行排序来获 得信令数据， 这是因为信令数据优选地在前导码部分中循环重复。
在实施例中， 映射装置还包括
- 第二形成部件， 该第二形成部件用于将第一组接收到的映射输入数据流的数据 块映射到具有覆盖第一类型接收机所使用的所述信道带宽的第一帧结构的第一帧上， 其 中， 所述帧形成部件被适配用于将第二组接收到的映射输入数据流的数据块映射到具有覆 盖第二类型接收机所使用的所述信道带宽的第二帧结构的第二帧上， 所述第二帧结构不同 于所述第一帧结构， 以及
- 流形成部件， 该流形成部件用于通过交替布置一个或多个第一帧和一个或多个 第二帧来形成所述映射输出数据流。
该实施例基于如下想法 ： 构造映射输出数据流， 使得其包括两种不同类型的帧， 其 中每一个具有其自身的帧结构。这两种类型的帧被交替布置在映射输出数据流中， 使得一 个或多个第二帧交替在一个或多个第一帧之后， 以此类推， 例如就如同根据 DVB-T2 标准的 超帧结构中所定义的一样， 根据 DVB-T2 标准， T2- 帧和 FEF 帧 （未来扩展帧） 被交替布置。 第一帧被设计用于第一类型的接收机的接收， 例如， 诸如 DVB-T2 接收机之类的静止接收 机， 而第二帧 （即， 以上详细说明的 “帧” ） 被设计用于第二类型的接收机的接收， 例如， 诸如 DVB-NGH 接收机之类的移动接收机。
如根据优选实施例所提出的， 应用于第一帧的帧结构可以是用于 T2- 帧的 DVB-T2 标准中所描述的帧结构， 并且， 第二帧可以是如 DVB-T2 标准中所描述的 FEF 帧。因此， 两种 帧可被交替布置， 以获得 DVB-T2 标准中所一般描述的超帧结构。另外， 两种帧可承载来自 相同映射输入数据流的数据， 但是， 如果被设计用于不同类型的接收机的接收， 则其带有不 同的鲁棒性水平和不同的数据吞吐量 （即， 不同的数据密度） 。例如， 第一帧可承载带有高密 度的数据， 以用于静止接收机的接收， 而第二帧可承载带有低密度的相同数据， 以用于移动 接收机的接收。但是， 在其他实施例中， 例如， 如果应当向不同类型的接收机提供不同服务 或数据， 则两种不同类型的帧可承载来自不同 （或仅部分相同） 映射输入数据流的数据。
如上所述， 可根据 DVB-T2 标准来形成第一帧， 并且， 可根据 DVB-C2 标准来形成第 二帧。因此， 映射输入数据流可被看作是物理层管道， 其中， 每个物理层管道被分成表示上 述数据块的子片或突发， 其承载经纠错码编码、 交织的数据。但是， 发明并不限于这种实施 例和应用， 而是还可使用其他帧结构和其他应用中的其他类型的映射输入数据流 （利用其 他标准或无具体标准） 。已经发现， 从以 SISO 方案 （仅需单个发送天线） 发送数据变更为以 MIMO 或 MISO 方 案 （至少需要两个发送天线） 发送数据一般需要快速切换一个或多个其他发送天线的开启 和关断。由于广播领域中的发送所使用的高功率， 需要其他解决方案。
为了解决该问题， 在实施例中， 根据本发明所提出的发送装置被适配用于发送映 射输出数据流， 在所述映射输出数据流中， 针对每个数据片段， 数据块的 MIMO 模式被选择， 其中， 所述发送机单元包括至少两个发送天线， 其中， 第一发送天线被适配用于发送以任意 MIMO 模式被映射到数据帧上的数据块， 并且其中， 另外的发送天线被适配用于发送以 MISO 方案或 MIMO 方案被映射到数据帧上的数据块。因此， 不需要时域中的发送天线的快速开启 和关断切换， 而是发送天线一般始终被切换为开启， 但一般利用不同数量的子载波。
优选地， 所述另外的发送天线被适配为使用与所述第一天线不同地极化的子载 波。例如， 在发送装置的实施例中， 第一发送天线利用垂直极化的子载波， 而第二发送天线 利用水平极化的子载波。可替换地， 各种天线可使用不同的圆极化。在发送装置的另一可 替换实施例中， 各种发送装置利用空间分集， 即， 其可位于彼此相距很远的地方， 即， 本质上 不是相同的地方， 而是被分开大约 5-10 倍的波长， 并且随后， 可使用相同的极化。另外， 所 有方案的组合也是可能的 （空间分离和 （圆） 极化，……） 。
有优势地， 所述帧形成部件被适配用于生成 OFDM 符号， 以用于由所述另外的发送 天线在整个信道带宽上发送。因此， 本实施例中， 所述另外的发送天线使用单个宽带 OFDM 符号。
在本实施例中， 所述帧形成部件被优选适配用于在由数据块以 SISO 方案被映射 至的数据片段所覆盖的所述信道带宽的带宽部分中将所述另外的发送天线所使用的子载 波设置为零。因此， 仅需生成单个 OFDM 符号， 并且， 减轻了时间和频率上的同步。
可替换地， 所述帧形成部件被适配用于生成所述另外的发送天线所发送的 OFDM 符号， OFDM 符号包括两个或更多个部分 OFDM 符号， 每个部分 OFDM 符号仅包括直接邻近的 非零子载波。因此， 在本实施例中， 所述另外的发送天线使用两个或更多个窄带 OFDM 符号。 针对每个部分 OFDM， 该方式产生更小的 PAPR 值， 并且， 还允许构造更小构件的非常宽带的 OFDM 信号。但是， 不得不以完美的时间和频率同步来将部分 OFDM 信号移位 （混合） 到对应 的数据片段。
另外， 在实施例中， 所述另外的发送天线中的每一个被适配用于使用与所述第一 发送天线本质上相同的总发送功率并将所述总发送功率本质上相等地分配给所述非零子 载波。这确保每个发送天线可以以相同的功率来发送， 这一般是 MIMO 或 MISO 发送系统中 存在若干发送天线的情形所希望的。这有助于避免接收机处的功率失衡， 以用于在 OFDM 解 调之前检测不同发送天线， 因此， 针对不同的接收天线， 获得了最佳的可能平均 SNR 值。这 提供了优点， 因为许多 MIMO 方案遭受功率失衡的影响， 例如， 空间复用 MIMO。
优选地， 所述发送天线中的每一个被适配用于针对每个非零子载波使用相同的发 送功率。这有助于避免接收机处的功率失衡， 以用于在 OFDM 解调之后检测不同发送天线。
最后， 在实施例中， 所述帧形成部件被适配用于在由数据块以 SISO 方案被映射至 的数据片段所覆盖的所述信道带宽的带宽部分中插入所述另外的发送天线所使用的 PAPR 降低方法 （例如， 导频、 音预留载波， 等等） 。这提供了对降低另外的发送天线的发送的 PAPR （峰均功率比） 的改进。在本发明的又一方面， 提供了一种如上所述的发送装置， 该发送装置包括至少两 个发送天线， 其中， 第一发送天线被适配用于发送以任意 MIMO 模式被映射到数据帧上的数 据块， 并且其中， 另外的发送天线被适配用于发送以 MISO 方案或 MIMO 方案被映射到数据帧 上的数据块， 其中， 一个或多个另外的天线还被适配用于当所述第一发送天线正以 SISO 方 案发送映射到数据帧上的数据块期间发送数据， 并且其中， 所述另外的发送天线中的每一 个被适配用于使用本质上与所述第一发送天线相同的发送功率。
该发送装置一般被提供用于任意类型的发送系统， 包括广播系统， 该系统利用至 少两个发送天线， 在所述发送天线中不时交替使用不同的 MIMO 模式， 即， 在需要快速切换 一个或多个另外的发送天线的开启和关断的情况下。 因此， 根据本发明的这方面， 避免了这 种快速切换操作。
优选地， 所述一个或多个另外的天线被适配用于当所述第一发送天线正以 SISO 方案发送映射到数据帧上的数据块期间发送与第一天线相同的数据。 这有助于避免所述一 个或多个另外的天线之间的不需要的功率变化。
在这种发送装置中， 另外的发送天线还可被适配为使用与第一天线不同地极化的 子载波。另外， 在实施例中， 第一和第二发送天线 （在两个发送天线的情形中） 可分别相对于 纵轴倾斜 +45°和 -45°， 这导致公共屋顶天线的好的接收结果。 附图说明 通过参照以下所描述的实施例， 本发明的这些和其他方面将更加明显并在下文中 被更加详细地说明。在以下示图中
图 1 示出了根据本发明的映射装置的第一实施例，
图 2 示出了根据本发明的发送机的第一实施例，
图 3 示出了完整的 T2- 帧的结构，
图 4 示出了完整的 T2- 帧的结构的更多细节，
图 5 示出了根据 DVB-T2 标准的帧形成单元的实施例，
图 6 示出了根据本发明的帧形成单元的各种实施例的框图，
图 7 示出了第二帧的帧结构的第一实施例，
图 8 示出了第二帧的帧结构的第一实施例的更多细节，
图 9 示出了超帧的结构，
图 10 示出了第二帧的帧结构的第二实施例，
图 11 示出了用于将信令信息映射到第二帧的第一实施例，
图 12 示出了用于将信令信息映射到第二帧的第二实施例，
图 13 示出了由接收机所执行的用于获取信令信息的方法的步骤，
图 14 示出了根据本发明的映射装置的第二实施例，
图 15 示出了根据本发明的发送机的第二实施例，
图 16 示出了根据本发明的广播系统的第一实施例，
图 17 示出了在图 16 中所示的所述广播系统中所使用的第一类型接收机的实施 例，
图 18 示出了图 17 中所示的接收机的解映射装置，
图 19 示出了根据本发明的在图 16 中所示的所述广播系统中所使用的第二类型接 收机的实施例，
图 20 示出了图 19 中所示的接收机的解映射装置，
图 21 示出了根据本发明的广播系统的第二实施例，
图 22 示出了根据本发明的在图 21 中所示的所述广播系统中所使用的接收机的另 一实施例，
图 23 示出了图 22 中所示的接收机的解映射装置，
图 24 示出了用于将信令信息映射到第二帧上的第三实施例，
图 25 示出了根据本发明的发送机的各种实施例的简化示图，
图 26 示出了根据本发明的可使用的可能导频图案的三个示例，
图 27 示出了子载波是如何被两个发送天线发送的第一实施例的示图，
图 28 示出了子载波是如何被两个发送天线发送的第二实施例的示图，
图 29 示出了根据本发明的利用发送装置中的不同类型的天线的广播系统的两个 示例， 以及
图 30 示出了另一发送装置以及向其发送天线指派发送功率。 具体实施方式 图 1 示出了根据本发明的映射装置 10 的框图。装置 10 被设置， 以用于将映射输 入数据流 S1,S2… ,Sn 的有效载荷数据映射到具有用于多载波广播系统中的发送的 （预定） 信道带宽的映射输出数据流 Q 上。映射输入数据流 S1,S2… ,Sn 中的每一个被细分成承载 有效载荷数据的数据块 （也称为突发、 子片或数据图案） ， 如以下将说明的， 其被发送机的其 他元件预处理。数据输入 12 接收所述映射输入数据流 S1,S2… ,Sn。另外， 信令数据 Si 由 所述数据输入 12 接收。
设置了两个不同的帧形成单元 14 和 16， 以用于帧形成以及将所接收的映射输入 数据流的数据块映射到帧上。第一帧形成单元 14 将第一组映射输入数据流 （例如， 映射输 入数据流 S1、 S2 和 S3） 的数据块映射到具有还覆盖整个信道带宽的第一帧结构的第一帧 F1 上。另外， 信令数据 Si 被合并到所述第一帧 F1 中， 以用于用信号向被适配用于接收并处理 所述第一帧 F1 的第一类型的接收机发送所需数据。
第二组映射输入数据流 （例如， 映射输入数据流 S1、 S4 和 S5） 被提供给第二帧形成 单元 16， 该第二帧形成单元 16 将它们映射到具有覆盖整个信道带宽的第二帧结构的第二 帧 F2 上。第二帧结构一般不同于第一帧结构， 并且， 第二帧 F2 一般被设置用于不同类型接 收机的接收和处理。第二帧形成单元 16 还利用接收机所使用的用于合并到第二帧 F2 中的 信令数据 Si， 其中， 合并到第一帧 F1 中的信令数据一般不同于合并到第二帧 F2 中的信令数 据， 但是， 不应当排除在两种类型的帧中使用信令数据的相同结构和信令概念。这些帧 F1、 F2（具体为第一帧形成单元 14 和第二帧形成单元 16 所生成的第一帧 F1 和第二帧 F2 的两 个序列） 随后被流形成单元 18 进一步处理， 该流形成单元 18 交替地排列一个或多个第一帧 F1 和一个或多个第二帧 F2， 从而形成映射输出数据流 Q。所述映射输出数据流随后被数据 输出 20 输出， 以用于进一步的处理和 / 或发送。
图 2 示出了根据本发明的发送机 30 的框图， 其中， 使用了上述映射装置 10。图 2
具体示出了发送机 30 的示例性示例， 然而， 其不应当被理解为限制本发明的应用。
发送机 30 包括第一预处理单元 32 和第二预处理单元 34。第一预处理单元 32 接收发送机输入数据流 I1,I2， ...,Im 并对它们进行预处理， 以获得映射输入数据流 S1,S2， ...,Sm。发送机输入数据流 I1,I2， ...,Im 例如可以是一个或多个 （例如， MPEG-2） 传输流和 / 或一个或多个一般流， 并且， 数据可被承载在各个物理层管道 PLP 中。
在本示例性实施例中， 第一预处理单元 32 根据 DVB-T2 标准被适配并包括用于输 入处理和位交织编码 & 调制 （BICM） 的元件。这种部件可包括用于 CRC 编码、 头部插入、 填 充插入、 加扰、 FEC 编码 （LDPC/BCH） 位交织、 位到单元的解复用、 单元到星图的映射、 星图旋 转和周期性 Q 延迟、 单元交织和时间交织的部件， 这里只是说出了一些一般所提供的元件， 如 DVB-T2 标准中所详细说明的。这些元件是公知的并在 DVB-T2 标准中被详细描述， 因此， 此处不提供进一步的说明。
在本示例性实施例中， 第二预处理单元 34 被适配为预处理所接收的发送机输 入数据流 I1、 I2,… ,Ip， 发送机输入数据流 I1、 I2,… ,Ip 可能与发送机输入数据流 I1、 I2， ...,Im 不同、 与其部分相同或完全相同 （这主要取决于提供给不同类型接收机的服务种 类） 。 在一个实施例中， 所述预处理可以以与 DVB-T2 标准中所描述的方式相同或类似的方式 执行 （或， 可替换地， 以与 DVB-C2 标准中所描述的方式相同或类似的方式执行） ， 根据所希望 的应用的需求， 可能带有额外的适配。因此， 在本示例性实施例中， 所述预处理单元 34 包括 用于输入处理和位交织编码 & 调制 （BICM） 的部件。所述部件可具体包括用于输入流同步、 空分组检测、 CRC 编码、 头部插入、 加扰、 FEC（BCH/LDPC） 编码、 位交织、 位到单元解复用、 单 元到星图映射和帧头部插入的部件。这些元件也是公知的并在 DVB-T2 标准和 DVB-C2 标准 中被详细描述， 因此， 此处不提供进一步的说明。
应当注意， 任何时候当引用此处的任意标准、 所引用的标准 （具体地， DVB-T2 标准 和 DVB-C2 标准， 以上已经对其进行了引用并且以下还将引用） 中所提供的各种说明时， 其通 过引用被结合于此。
第一和第二预处理单元 32、 34 的输出随后作为映射输入数据流 S1,S2,… ,Sm 和 S1,S2,…,Sp 被提供给映射装置 10， 其一般如上面关于图 1 所说明的那样被适配。但是， 在 图 2 中所示的具体实施例中， 数据输入 12 被分成两个数据输入子单元 12a、 12b， 以用于分别 从第一预处理单元 32 和第二预处理单元 34 接收映射输入数据流。映射输出数据流 Q 随后 被提供给发送机单元 36 以用于发送， 具体地， 在进一步的处理之后， 如果必要的话， 通过广 播来发送。
接下来， 将说明第一帧形成单元 14 中的帧形成。如果如图 2 所描绘地那样应用于 发送机 30 中， 第一帧形成单元 14 还适配为根据 DVB-T2 标准来处理接收到的映射输入数据 流 S1,S2， ...,Sm。因此， 第一帧形成单元 14 一般包括单元映射器， 该单元映射器将经调制 的 PLP 单元和信令信息聚集到对应于 OFDM 符号的阵列中。因此， 如图 3 中所示意性地描绘 的并在图 4 中更详细地描绘的， 帧被形成 （一般称为 “T2- 帧” ） 。这种 T2- 帧包括一个 P1 前 导码符号， 之后是一个或多个 P2 前导码符号， 之后是可配置数量的数据符号。因此， PLP 被 分成三类， 具体地， 通用 PLP、 数据 PLP 类型 1 和数据 PLP 类型 2。图 5 描绘了第一帧形成单 元 14 的示例性实施例。关于 T2- 帧结构和 PLP 映射 （此处一般称为映射输入数据流） 的更 多细节可在 DVB-T2 标准中找到， 并且因此， 此处将不提供该细节。图 6A 至图 6D 中示意性地描绘了第二帧形成单元 16 的各种实施例的框图。图 6A 中示出了第二帧形成单元 16a 的第一实施例。针对由第二帧形成单元 16a 所接收的 p 个映 射输入数据流 （PLP） S1,S2,… ,Sp 中的每一个， 设置了单独的 PLP 处理单元 161， 每个处理 单元 161 一般包括 FEC 编码器 1611、 交织器 1612、 QAM 调制器 1613（可选地， 其带有旋转后 的星图） 和 MIMO 模式选择单元 1614。另外， 设置了信令处理单元 162， 以用于处理信令信 息， 信令处理单元 162 一般包括与 PLP 处理单元 161 相同的元件。经处理的 PLP 和经处理 的信令数据随后被提供给一个或多个映射单元 163a、 163b， 其任务是将若干 PLP 的时间交 织块映射到帧结构上。因此， 每个映射单元 163a、 163b 将时间交织块分成突发 （一般称为数 据块） 。这些突发随后被映射到不同时间片 （一般称为数据片段） 中的 OFDM 符号 （一般称为 数据符号） 上。每个突发的长度优选为每个数据片的有用 OFDM 子载波的倍数。
数据片， 更准确地说是数据片的突发， 随后经受包括频率交织和导频插入的数据 片处理， 因此， 对应数据片的完整 OFDM 符号被生成。优选地， 成对的频率交织被执行， 并且 所有导频被添加， 即， 用于信道估计和同步的分散导频和连续导频。优选地， 数据片的带宽 是 24 的倍数， 这确保了恒定数目的有效载荷 OFDM 子载波 （一般为每四个 （时间上的） 连续片 段） 。一般而言， 仅在某些 （例如， 四个） 数据符号之后才重复导频图案， 而不是在每个数据符 号之后重复。这允许在减少的开销下进行频率和时间方向上的信道估计。
来自数据片处理的输出、 前导码、 边缘导频和加扰序列随后被进一步处理。具体 地， 不同数据片和前导码被聚集到将用于第二帧 F2 的完整组帧结构中。另外， 靠近最高的 OFDM 子载波的边缘导频被添加。 另外， 优选执行对数据的加扰。 最后， 可为每个处理路径中 的 OFDM 调制设置一个或多个 OFDM 调制器 164a、 164b。
MIMO 模 式 选 择 单 元 1614 提 供 了 如 下 能 力 ： 单独为每个映射输入数据流 S1,S2， ...,Sp 选择将要用于各自映射输入数据流 S1,S2， ...,Sp 的数据块的 MIMO 模式。 因 此， 可针对每个映射输入数据流 S1,S2,…,Sp 来确定映射输入数据流 S1,S2， ...,Sp 的数据 块将通过哪个天线配置来发送。例如， 可确定， 针对第一映射输入数据流 S1 的数据块选择 SISO 方案， 针对第二映射输入数据流 S2 的数据块选择 MISO 方案， 以及针对第三映射输入数 据流 S3 的数据块选择带有空间复用的 MIMO 方案。 为此， 设置了多于一个的映射单元 163a、 163b， 这允许将从 PLP 处理单元 161 输出的信号分离到用于单独处理的各种路径上， 这各种 路径随后被提供给不同的发送天线。例如， 可设置两个发送天线 （并且因此， 两个映射单元 163a、 163b 和两个 OFDM 调制器 164a、 164b） ， 例如以允许按如下方式使数据在相同频率上的 两个发送天线之间分开 ： 使得两个发送天线彼此不会有很大干扰。具体地， 例如在 MISO 方 案中， 对信号的预处理使得接收机可分离信号， 并且， 在 MIMO 方案中， 接收机和发送机二者 可具有分别用于接收和发送的多个天线， 其数目可以相等或不同。这甚至使得干扰信号能 够被重构。以下将说明更多细节和其他示例。
在图 6B 中所示的第二帧形成单元 16b 的另一实施例中， 针对每个映射输入数据流 S1,S2,… ,Sp， 设置了单独的缓冲器 165。这些缓冲器被填充了各自映射输入数据流的数据 块。一个或多个映射单元 163a、 163b 访问缓冲器 165， 并且， 当缓冲器中存储了足够的数据 块时， 例如， 完全填充了数据片段的数据符号， 这些数据块被从缓冲器中取出并提供给一个 或多个映射单元 163a、 163b 以用于进一步处理并映射到所述数据符号上。
另外， 根据本实施例， 在每个 PLP 处理单元 161 中设置了时间和频率交织器 1615（例如， 被实现为用于时间交织和频率交织的分开的单元） ， 并且， MIMO 选择单元 1614 被进一 步适配为针对每个映射输入数据流 S1,S2,… ,Sp 分别选择导频图案。通过这种方式， 可优 选选择时间和 / 或频率方向上的导频密度， 具体地， 取决于发送天线的数量， 关于接收机处 的可靠信道估计来选择数据发送的鲁棒性。
在图 6C 中所示的第二帧形成单元 16c 的又一实施例中， 其特别类似于图 6B 中所 示的第二帧形成单元 16b 的实施例， 在一个或多个映射单元 163a、 163b 中的至少一个 （优选 为全部） 中设置编码单元 166。该编码单元 166 使能对数据块 （例如， 所有数据块或所选择 的数据块） 的编码， 例如如在 MISO 处理 （例如， 根据 DVB-T2 标准） 中定期执行的那样。在示 例中， 编码单元 166 可将 Alamouti 码应用于从 PLP 处理单元 161 输出的数据块上， 以在输 出处产生两个类似的数据块集合， 每个数据块集合被引导至单独的发送天线。
另外， 在本示例中， 针对每个映射输入数据流 S1,S2,… ,Sp， 设置了单独的导频图 案选择单元 1616， 以用于分别为每个映射输入数据流 S1,S2， ...,Sp 选择导频图案。
图 6D 示出了第二帧形成单元 16d 的又一实施例。根据本实施例， 不是针对每个映 射输入数据流来执行 MIMO 选择， 而是针对每个数据片段 （还称为数据片） 来执行 MIMO 选择。 PLP 处理单元 161 的输出被提供给调度器 167， 该调度器 167 的任务是将若干 PLP 的时间交 织块映射到帧结构上。因此， 调度器 167 将时间交织块分成突发。这些突发随后被映射到 不同时间片中的 OFDM 符号上。每个突发的长度优选为每个时间片的有用 OFDM 子载波的数 目的倍数。 时间片， 更准确地说是数据片的突发， 随后被提供给数据片处理单元 168， 其每一 个包括频率交织器 1681、 MIMO 模式选择单元 1682 和导频图案选择单元 1683。数据片处理 利用从调度器 167 接收的数据， 为对应的数据片创建完整的 OFDM 符号， 并且执行成对的频 率交织。另外， 在 MIMO 模式选择单元 1682 中， 可为各数据流的所有数据块选择 MIMO 模式， 并且， 在导频图案选择单元 1683 中， 可为数据流的所有数据块选择导频图案。优选地， 调度 器 167 被适配， 使得其仅将数据块调度到将用特定数据片段的相同 MIMO 模式 （和 / 或导频 图案） 发送的该特定数据片段上。
来自数据片处理单元 168 的输出、 前导码、 边缘导频和加扰序列随后被提供给一 个或多个组帧单元 169， 组帧单元 169 将不同数据片和前导码聚集到将要用于第二帧 F2 的 完整组帧结构。另外， 其添加靠近最高的 OFDM 子载波的边缘导频。另外， 其执行对数据的 加扰。最后， 一个或多个 OFDM 调制器 164a、 164b 被提供， 以用于 OFDM 调制。
图 6A 至图 6D 中所示的实施例示出了根据本发明可以分别针对每个映射输入数据 流和 / 或每个数据片段选择 MIMO 模式和 / 或导频图案。应当理解， 用于这种选择的各装置 的所有可能的组合都是可行的。
根据本发明的实施例， 对 MIMO 模式和 / 或导频图案的选择以及数据块到帧的数据 符号上的映射被执行， 以使得 MIMO 模式和 / 或导频图案在数据符号之间、 （时间方向上的） 数据符号群组和下一个数据符号群组之间、 帧之间、 帧群组和下一个帧群组之间、 数据片段 之间和 / 或数据片段群组和下一个数据片段群组之间变化。
图 7 中示意性地描绘了由第二帧形成单元 16 的这种实施例所生成的第二帧 F2 的 帧结构， 并且， 图 8 中更加详细地示出了该帧结构。
这些示图示出了如 DVB-C2 标准中所定义的第二帧 F2 的帧结构。该帧结构利用 绝对 OFDM 的概念， 根据该概念， 所有频率都被对齐到绝对频率 0MHz， 其与 OFDM 子载波索引k=0 相同。以下 OFDM 子载波的 OFDM 子载波频率由 f=(1/Tu)·k 给出， 其中， Tu 是有用 OFDM 符号部分的持续时间。因此， 还可以以 OFDM 子载波索引取代信号的中间频率来给出信号的 开始和结束频率。开始和结束频率分别由 Kmin 和 Kmax 给出。但是， 应当注意， 使用绝对 OFDM 对于本发明而言不是必要的。
注意到可使用绝对 OFDM 的概念而非必须一定使用是重要的。例如， 在一个实施例 中， 第一帧 F1 和第二帧 F2 二者被对齐到频率光栅 （frequency raster） 并使用绝对 OFDM 的 概念， 而在另一实施例中， 第一和第二帧 F1、 F2 二者未被对齐到频率光栅并且未使用绝对 OFDM 的概念。但是， 如图 7 和图 8 中所示， 第二帧 F2 利用分段 OFDM 的概念， 而第一帧 F1 一 般不利用该概念 （但是， 在某些实施例中， 也可使用该概念） 。
帧 F2 具有前导码部分 40 和有效载荷部分 50。信令数据被映射到前导码部分 40 上， 前导码部分 40 包括 （时间方向上的） 一个或多个前导码符号 41（例如， 图 8 中所示的 Lp 前导码符号 41） 。每个前导码符号 41 承载 （频率方向上的） 一个或多个用于承载信令数据 的前导码信令块 42 （还称为 L1 块符号） ， 即， 相同的信令数据被包括在其中并且因此被周期 性地重复， 尽管信令块 42 并不完全相同 （例如， 由于其中使用了不同的导频） 。
有效载荷部分 50 被分段成数据片段 51（还称为数据片， 例如， 图 7 中所示的 5 个 数据片或图 8 中所示的 k 个数据片。每个数据片段 51 承载多个数据符号 52， 例如， 图8中 所示的数据符号 LData） 。各映射输入数据流 S1,S2,… ,Sp 的数据块被映射到这些数据符号 上。以下， 将更加详细地说明所述映射的各种实施例。
从图 7 和图 8 中还可见， 前导码部分在频率方向上被分段成的前导码片段 43 都具 有等于或大于数据片段 51 的带宽的相等带宽。这应当仅被理解为示例， 例如如果更少的信 令信息必须被放入前导码片段中， 则前导码片段 43 的带宽还可小于数据片段 51 的带宽。 一 般而言， 前导码片段和数据片段二者的带宽小于或等于接收机带宽。 在频域中， 前导码片段 43 的开始与数据片段的开始的任何对齐也不是必须的。因此， 发送机还可仅发送两个部分 前导码信令块 42， 如果接收机知晓这些前导码信令块从何处开始， 则接收机可针对其创建 出完整的前导码信令块。
图 9 示出了流形成单元 18 从第一和第二帧 F1、 F2 所形成的超帧的结构。具体地， 通过交替布置一个或多个第一帧 F1 和一个或多个第二帧 F2， 所述超帧结构被形成。 所述超 帧 F3 的序列随后代表由流形成单元 18 经由数据输出 20 所输出的映射输出数据流 Q。
通过采用如 DVB-T2 标准中所定义的超帧结构， 第一帧 F1 表示 T2- 帧， 并且， 第二 帧 F2 被置入为 FEF 帧预留的部分中。例如， 在实际的实施例中， F1 帧 （根据 DVB-T2 标准形 成） 被提供用于由静止接收机接收 （例如， 根据 DVB-T2 标准） ， 而第二帧 F2 （例如， 根据 DVB-C2 标准形成或根据任意新的规则形成） 被提供用于由移动接收机接收 （例如， 根据即将到来的 DVB-NGH 标准） 。
接下来， 将说明用于将映射输入数据流的数据块映射到第二帧 F2 的实施例。在第 一实施例 （其一般遵循 DVB-C2 标准中所定义的帧结构） 中， 特定映射输入数据流的数据块被 映射到单个数据片段或者两个或更多个 （相邻的或不相邻的） 数据片段上。例如， 参照图 7， 特定映射输入数据流的所有数据块因此被映射到 （例如） 数据片 1 上或数据片 1 和 2 上。这 具有如下优点 ： 一旦接收机调谐至其希望接收的数据片段， 则接收机调谐位置可以保持固 定。根据图 10 中示意性地描绘的另一实施例， 特定映射输入数据流的数据块在时间 和频率上被扩散于各个数据符号和各个数据片段上。例如， 图 10 中所指示的数据符号 52a-52e 承载特定映射输入数据流的数据块， 并且， 除了在时间上以外， 还在频率上被扩散 于五个数据片段 51a-51e 上， 使得每次只有一个数据片段承载包含所述特定映射输入数据 流的数据的数据符号。由于增加了时间和频率分集， 这提供了鲁棒性增加的优点。当然， 如 果接收机的调谐器希望接收的数据流的数据块被扩散于各个数据片段上， 则接收机的调谐 器为了信道估计必须稍微更早地醒来。如果应用时间分片 （time-slicing） （如在 DVB-H 或 DVB-T2 中） ， 则总发生该问题。但是， 重新调谐到新的频率应当仅引入较小的处理开销和功 耗 （与总在开启状态和全带宽调谐相比） 。
因此， 根据本发明的本实施例， 在单个数据片段中， 可发送属于各个映射输入数据 流的数据块。 可以以相同的方式来预处理这些数据块， 但是， 也可以以不同的方式 （例如， 用 不同的 MODCOD） 来处理， 从而向不同的映射输入数据流提供不同水平的鲁棒性。例如， 如根 据本发明的实施例所提出的， 不同的 MIMO 模式和 / 或不同的导频图案可被应用于各个映射 输入数据流的数据块。另外， 可替换地或另外， 不同的 MIMO 模式和 / 或不同的导频图案可 被应用于被映射到各个数据片段上的数据块。
虽然在特定时刻多于一个数据符号 （即， 来自不同的数据片段） 承载同一映射输入 数据流的数据块一般是可以的， 但是， 优选图 10 中所示的实施例， 因为在该情形中， 可使用 带有较小带宽的接收机。
如图 10 中所示， 特定映射输入数据流的数据块的映射结构可保持为规律的， 但 是， 优选将其选为不规律的， 即， 优选的是， 数据块被不规律地扩散于第二帧 F2 的数据符号 上并且不遵从时间和 / 或频率上的任何规律的 （例如， 周期性的） 图案。这也有助于鲁棒性 增加， 特别能抵抗有规律的干扰。这要求增加接收机所需的信令信息量以找到将要接收的 映射输入数据流的数据符号。但是， 针对该问题， 存在若干解决方案， 如以下将说明的。
另外， 优选地在映射输入数据流的数据块之间引入时间间隙 （time gap） ， 在时间 间隙期间， 任意数据片段的数据符号都不承载所述特定映射输入数据流的数据块。 例如， 如 图 10 中所示， 在数据符号 52c 和 52d 之间存在时间间隙 Δt， 在该时间间隙期间， 提供了其 他数据符号， 但是， 这些其他数据符号并不承载其数据块被承载在数据符号 52a-52e 中的 映射输入数据流的数据块。这提供了如下优点 ： 在该时间间隙 Δt 期间， 接收机可进入睡 眠模式以节约功率。一般而言， 所述时间间隙 Δt 优选为足够大， 以允许接收机进入睡眠模 式、 及时醒来并重新调谐， 但是其可能针对每个数据符号而不同。 其至少足够大以允许接收 机重新调谐。
如图 10 中所示， 数据片段 51 的带宽可保持等同并被预先确定。但是， 在其他实施 例中， 各数据片段 51 的带宽可以是可变的或可按所需而被确定。例如， 如果与其他映射输 入数据流相比某一映射输入数据流仅具有少量数据， 则具有较小带宽的数据片段可被用于 该映射输入数据流。
根据映射的又一实施例， 可使特定映射输入数据流的数据块的映射在特定帧 F2 中保持恒定， 但是， 可在帧 F2 和下一帧 F2 间变化， 即， 可在帧间提供跳频 （或者在第一组帧 到下一组帧） ， 而不在帧内提供跳频。
根据又一实施例， 数据块可在频率方向上被分割， 以供来自不同映射输入数据流的数据符号使用。这在图 10 中利用数据符号 54 示出。在本示例中， 数据符号被分割成第 一部分数据符号 54a 和第二部分数据符号 54b， 来自第一映射输入数据流的第一 （可能是部 分的） 数据块被映射到该第一部分数据符号 54a 上， 来自第二映射输入数据流的第二 （可能 是部分的） 数据块被映射到该第二部分数据符号 54b 上。例如， 如果整个数据符号 54 不能 被来自第一映射输入数据流的完整数据块填充 （例如， 因为当前没有足够可用的数据） ， 则 这是有意义的。
接下来， 将说明用于用信令传送关于将数据块映射到第二帧的数据符号和数据片 段上的所需信令信息的各个实施例。在第一实施例中， 仅前导码信令块包括发送机接收和 解映射所有所希望数据块所需的所有信令信息。但是， 本实施例要求前导码信令块非常大 （在频率和 / 或时间上） ， 这是因为前导码通常具有高导频密度以用于鲁棒的信道估计和同 步， 从而导致前导码中可用的信令容量很少。 因此， 将许多信令信息放入前导码信令块中将 进一步增加其大小， 这一般不是优选的。
在图 11 中所示的另一实施例中， 其中， 第二帧 F2 示出为具有前导码部分 40 和另 一前导码部分 45（通常还称为 “后导码” （postamble） ； 其一般包括与前导码部分 40 相同 的信息， 但是指示这是另一前导码部分， 即， “后导码部分” ） ， 信令原理基于两个步骤。根 据本实施例的前导码信令块仅包含与数据块映射到数据片段上有关的高层级的、 鲁棒的信 令信息。该高层级信令信息可对应于一般在初始层 1 块中被发送的信令参数， 如通常根据 DVB-T2 或 DVB-C2 标准所做的那样。 例如， 该高层级信息可包含关于有效载荷部分中的数据 片段的带宽、 所使用的导频图案、 保护间隔等的信息。另外， 其优选包括指针块 44， 该指针 块 44 包括指向至少一个有效载荷部分信令块 53 的至少一个指针， 该有效载荷部分信令块 53 被设置在有效载荷部分 50 中并包括关于将数据块映射到第二帧的数据符号上的低层级 的、 更加详细的信令信息。因此， 图 11 中所示的该有效载荷部分信令块 53a 需要足够的信 息， 以用于接收机找到并解码用于承载所希望数据流的数据块的数据符号。 另外， 指向下一 有效载荷部分信令块 53b 的指针可被包括， 其包含另外的信息， 特别是关于承载有效载荷 数据的后续数据符号的位置的信息。
如图 11 中所示， 有效载荷部分信令块 53a-53f 中的每一个指向下一个有效载荷部 分信令块， 因此， 可以以基本上与承载实际有效载荷数据的数据块相同的方式来映射并解 码这些有效载荷部分信令块。 从一个有效载荷部分信令块指向下一个有效载荷部分信令块 的指针还可跨越位于两个第二帧 F2 之间的其他帧 F1 进行指向。
根据另一实施例， 多个指针被包括在指针块 44 中， 该指针块 44 指向若干有效载荷 部分信令块， 例如， 有效载荷部分信令块 53a-53c。 在去交织和解码之后， 所述有效载荷部分 信令块 53a-53c 具有足够的低层级信令信息和位置信息 （例如， 指针） 用于找到下一个有效 载荷部分信令块 53d-53f 的集合以及下一个数据块群组。因此， 根据这种实施例， 指针集合 在若干突发 （即， 有效载荷部分信令块） 期间被发送， 并且提供与后续集合的接下来的突发 （即， 有效载荷部分信令块） 以及接下来的数据块有关的信息。
将参照图 12 来说明针对信令的另一实施例， 该图 12 示出了单个第二帧 F2。根据 本实施例， 信令原理基于三个步骤。首先， 如上所提到的， 前导码用信号传送在有效载荷部 分 50 中提供的至少第一有效载荷部分信令块 53a 的位置。为此， 前导码可包括指针 44。接 收机随后能够解码 （一个或多个） 有效载荷部分信令块 53a（53b， 53c） ， 其承载了解码映射输入数据流的数据块所需的数据。 优选地， 类似于承载有效载荷数据的数据块， 有效载荷部 分信令块被映射到帧 F2 上并被发送， 这允许长时间交织和鲁棒性。
另外， 根据本实施例， 所述有效载荷部分信令块 53a-53c 中的至少一个 （或整个集 合一起， 特别是在去交织和解码之后） 提供信息， 具体地， 提供指针， 接收机通过该指针至少 找到所希望的数据流的第一数据块 52a（或接下来的数据块的群组） 。所述数据块 52a 不 仅包括实际的有效载荷数据， 还包括带内信令信息， 该带内信令信息包括与将所述特定映 射输入数据流的数据块映射到帧的数据片段上有关的低层级的更加详细的信令信息。因 此， 该带内信令信息使得接收机能够找到该同一数据流的下一数据块 52b。因此， 从此时刻 起， 接收机不再必须接收并解码包括在前导码和 / 或有效载荷部分信令块中的信令信息， 而是， 包括在数据块 52a,52b， ... 中的带内信令信息足以找到所希望数据流以及可能的其 它 “相关” 数据流 （用于使得能够更快地跳 （zapping） 到相关服务） 的所有数据块的所有数 据块。
根据所述实施例的修改例， 不是每个单个数据块都包括用于找到下一个数据块的 足够信息， 而是若干数据块 52a、 52b 被看作为一个单位 （unit） 。仅当将所有块去交织并解 码之后， 才可获得包含关于下一 “单位” （即， 数据块群组） 的信息的带内信令信息。
因此， 一般而言， 接收机不是必须接收前导码或有效载荷部分信令块， 其也可被看 作是映射到帧的有效载荷部分上的单独的信令数据流。但是， 如果在当前的映射输入数据 流被解码时数据块的位置是未知的， 则也可指向下一个有效载荷部分信令块的位置。应当 注意， 有效载荷部分信令块一般不是仅包括针对单个映射输入数据流的信令信息， 而是包 括针对所有映射输入数据流的信令信息。
因此， 根据本实施例， 特定于特定映射输入数据流的信令信息在所述映射输入数 据流的数据块的带内被提供， 例如， 被附接在数据块的开始处或结尾处。 还可以通过常见交 织器来将所述信令信息与经 FEC 编码的数据块交织在一起， 或者信令信息可与未编码的有 效载荷数据组合 （在开始或结尾处完整进行或细分成若干部分进行） ， 并且然后， 在交织之 后执行常见的 FEC 编码， 优选使用常见交织器进行， 即， 在多个经 FEC 编码的块上进行。这 提供了如下优点 ： 时间分集更长， 并且在分成各个数据片段之后， 频率分集也更多。
根据本发明， 优选在信令信息中， 尤其是在有效载荷部分信令块中包括另外的信 息， 该另外的信息向接收机通知针对每一映射输入数据流和 / 或每一数据片段的所选 MIMO 模式， 并且， 如果需要， 向接收机通知针对每一映射输入数据流和 / 或每一数据片段的所选 导频图案。
图 13 中示出了简单的框图， 该框图示出了在信令信息被映射到如图 12 中所示的 帧 F2 上时用于在接收机中检索信令信息的步骤。在第一步 80 中， 前导码被检测， 其主要用 于到将要接收的数据流的初始同步。前导码中的指针指向下一个有效载荷部分信令块， 其 位置将在步骤 81 中通过解码前导码 （至少解码包括在其中的指针） 被获得。在本实施例中， 像常规的映射输入数据流那样， 有效载荷部分信令块被映射到帧 F2 上， 并且被称为 “信令 PLP” 。在步骤 82 中， 信令 PLP 的有效载荷部分信令块被接收和解码。之后， 在带内完成完 整的信令， 即， 在映射输入数据流自身中完成完整的信令。因此， 在步骤 83 中， 下一个数据 块 （又称为有效载荷突发） 的服务和位置被获得和解码。
应当注意， 如果指针单元 44 被包括在帧的其他前导码 45（例如， 后导码） 中， 则可使用用于信令信息相同原理和相同实施例。
接收机的优选实施例仅需获得存储在前导码部分的信令信息， 然后访问有效载荷 部分信令块单次， 并且从那时起， 仅使用带内信令信息。 带内信令信息优选包括指向数据流 的下一个数据块和指向下一有效载荷部分信令块的指针 （如果有效载荷部分信令块被提供 在相同类型的每个帧中则其是有用的， 否则在某些实施例中其不是必要的， 因为其间有足 够的前导码符号， 也可从这些前导码符号来提供信令信息） 。只有接收机希望切换到另一服 务， 才不得不再次访问有效载荷部分信令块单次以获得与新服务相关的所需信令信息。
下表中示出了可包括在有效载荷部分信令块中的信令信息的示例， 其中， 条目或 者是不解自明的， 或者是如 T2 标准中所定义的， 或者是如以下所描述的 ：
FRAME_NUMBER ： 该 8 位字段指示时间交织帧的最后突发的帧数。
NUM_PLP ： 该 8 位字段用信号传送存在于当前 DVB-NGH 信号中的 PLP 的数目。
对于每个经信号传送的 PLP， 出现以下字段 ：
PLP_ID ： PLP 的 8 位标识符。
PLP_IDENTIFICATION ： 唯一地标识网络内的 PLP 的 16 位字段。
PLP_QAM_MODE ： 该 4 位字段用信号传送 PLP 的 QAM 模式 （包括经旋转的星图） 。
PLP_FEC_MODE ： 该 4 位字段用信号传送 PLP 的 FEC 模式 （包括 FEC 码长度） 。
PLP_MIMO_MODE ： 该 2 位字段根据下表用信号传送 PLP 的 MIMO 模式 ：
表1： PLP_MIMO_MODE 字段
PLP_MIMO_MODE 模式
00 SISO 01 MISO 10 MIMO 11 预留PLP_PILOT_PATTERN ： 该 3 位字段标识了 PLP 在其中被发送的导频图案。 PLP_TYPE ： 该 8 位字段指示 PLP 类型。 PLP_PAYLOAD_TYPE ： 该 8 位字段用信号传送有效载荷类型， 例如， TS、 GSE。 NUM_ASSOCIATED_PLP ： 该 3 位字段指示与该 PLP 相关联的 PLP 的数目。 对于每个相关联的 PLP 出现以下两个字段 ： ASSOCIATED_PLP_ID ： 该 8 位字段指示相关联的 PLP 的 PLP ID。 ASSOCIATION_TYPE ： 该 2 位字段用信号传送关联类型， 例如， 本地服务或增量冗余。 INTERLEAVING_TYPE ： 该 2 位字段指示时间交织器类型。
NUM_SIGNALLED_TI_FRAMES ： 该 2 位字段指示针对给定的 PLP 减 1 的经信号传送的 时间交织帧的数目， 因此， NUM_SIGNALLED_TI_FRAMES=0 对应于一个 TI 帧。
对于每个经信号传送的时间交织帧， 出现以下字段 ：
TI_NUMBER_BURSTS ： 该 3 位字段用信号传送针对给定的时间交织帧的突发数目。
TI_FRAME_NUMBER ： 该 8 位字段指示该时间交织帧在其中开始的帧号。 如果号码小 于当前帧的帧号， 则 TI_FRAME_NUMBER 指以下超帧。
INTRASYMBOL_POINTER ： 该 11 位字段指向 OFDM 符号中的时间交织帧的开始。
对于每个时间交织突发， 出现以下字段 ：
DATA_SLICE_ID ： 该 4 位字段指示包括该突发的数据片号码。
PILOT_PATTERN ： 该 3 位字段指示在给定数据片中使用的导频图案。 在后导码的情 形中， 该信令针对下一帧是有效的。
OFDM_SYMBOL_NUMBER ： 该 8 位字段指示下一个给定突发的 OFDM 符号号码。如果该 号码低于前一突发的号码， 则该突发在下一帧中被发送。
仅当存在相关联的 PLP 时才出现以下字段 ：
ASSOCIATED_PLP_IDX ： 该 3 位字段指示 NUM_ASSOCIATED_PLP 循环中的相关联 PLP 的索引。0 值意味着当前没有 PLP 相关联。
TIME_INTERLEAVER_SIZE ： 该 8 位字段指示多个 LDPC 码字中的时间交织帧的长度。
NUM_HANDOVER_PLP ： 该 8 位字段指示将在移交信令中用信号传送的 PLP 的数目。
以下字段针对每个用信号传送的移交 PLP 出现。
PLP_IDENTIFICATION ； 该 16 位字段唯一地标识了网络中的 PLP。
NUM_ALTERNATIVE_CELLS ： 该 8 位字段指示也承载 PLP 的给定网络内的可替换单元 的数目。
针对每个可替换的单元出现以下字段 ：
START_FREQUENCY ： 该 24 位字段指示可替换单元的开始频率。
CALL_ID ： 该 16 位字段指示可替换单元的单元 ID。
CRC32 ： 该 32 位循环冗余校验被确保的数据的准确性。
参照图 24 示出了用于信令信息的另一实施例。根据本实施例， 有效载荷部分信 令块 53a-53c 被映射到第二帧 50a 的数据符号上。在这些有效载荷部分信令块 53a-53c 中已经包括了关于如下的信令信息， 具体地包括了指针 ： 将各个数据流的数据块 55d-55f、 56d-56f（55a-55f 是第一数据流的数据块， 而 56a-56f 是另一数据流的数据块） 映射到第 二帧的后续群组 （或仅单个第二帧） ， 此处为下一第二帧 50b 的数据符号上。因此， 在一个或 多个第二帧 （例如， 帧 50a） 的群组中， 接收机可在有效载荷部分信令块 53a-53c 的一个或多 个中找到所有所需的信令信息， 其是找到承载有效载荷数据的、 被映射到 （一个或多个） 第 二帧 50b 的后续群组上的所有数据块 55d-55f、 56d-56f 所需的。因此， 在 （一个或多个） 第 二帧 50b 的后续群组中， 接收机在所有数据流之间的即时跳跃是可能的， 而无需用于首先 获得所需的信令信息的任何等待时间。
另外， 某些偏移信令信息 57a、 57b 可被包括在带内信令信息中或包括在被映射到 所述特定第二帧的数据符号上的一个或多个有效载荷部分信令块中， 该偏移信令信息 57a、 57b 指示在第二帧 50a 的特定群组与第二帧 50b 的后续群组之间数据块 55a-55f、 55a-55f 的映射的改变。因此， 在 （一个或多个） 第二帧的群组的结尾处， 所述偏移信令信息 57a 可作
为带内信令信息被映射到一个或多个数据块 55c、 56c 中。 可替换地， 所述偏移信令信息 57b 可被映射到一个或多个有效载荷部分信令块 53c 中。所述偏移信令信息 57a、 57b 指示信令 信息从该第二帧 50a 的群组到第二帧 50b（或任意其他后续帧） 的下一群组是如何改变的， 以使得在第二帧 50b 的下一 （或后续） 群组中， 所有信令信息不一定必须被映射到有效载荷 部分信令块中或至少不是必须被接收机获得。 换言之， 主要地一些偏移信息被映射到帧中， 特别是为了节约时间 （在接收机中） 。
图 14 中示意性地描绘了根据本发明的映射装置 60 的另一实施例。图 15 中描绘 了包括这种映射装置 60 的对应的发送装置 70。图 14 中所示的映射装置 60 与图 1 中所示 的映射装置的主要区别在于 ： 根据图 14 中所示的映射装置 60 的实施例， 在数据输入 62 之 后， 仅设置了单个帧形成单元 64， 并且没有设置流形成单元 18。所述帧形成单元 64 基本上 对应于图 1 中所示的第二帧形成单元 16， 但是， 被适配用于针对第二帧 F2， 将映射输入数据 流 S1,S2， ...,Sn 的数据块映射到具有图 10 中所示的帧结构的帧 F 上。
换言之， 数据块被映射到所述帧 F 上， 使得这些数据块在时间和频率上被扩散于 图 10 中所示的帧 F2 的或上面关于帧 F2 的帧结构的其他变体所进一步说明的帧 F2 的各数 据符号和各数据片段上。因此， 帧形成单元 64 所应用的所述帧结构提供了时间和频率分 集， 其使能窄带接收机的使用并提供接收机的所希望的低功耗。所生成的帧 F 一般被顺序 布置， 并且随后， 作为映射输出数据流 Q 由数据输出 66 输出， 以用于进一步的处理和 / 或发 送。
图 15 中所示的发送机 70 与图 2 中所示的发送机 30 的不同之处在于 ： 发送机 70 仅包括单个预处理单元 72， 该预处理单元 72 基本上对应于预处理单元 34， 根据该预处理单 元 72， 输入数据流 I1,I2,… ,In 如 DVB-T2 或 DVB-C2 标准中所定义的那样被处理。当然， 还可以以不同的方式来部署预处理， 并且不一定必须遵照 DVB-T2 或 DVB-C2 标准 （或任意标 准） 。设置了发送机单元 74 以用于发送映射输出数据流 Q， 该发送机单元 74 大体对应于图 2 中所示的发送机单元 36。
应当注意， 图 14 中所示的帧形成单元 64 大体对应于图 1 中所示的第二帧形成单 元 16。具体地， 针对帧形成单元 64， 存在如已经在图 6A 至图 6D 中示出并已在上面针对第 二帧形成单元 16 说明的相同的实施例。另外， 图 6A 至图 6D 中所示的实施例仅被理解为可 能实现形式的示例。存在包括优选元件的其他组合的实施例， 优选元件具体地是 MIMO 模式 选择单元、 导频图案选择单元、 编码单元和缓冲器单元。
图 25A 和图 25B 以简化示图并通过利用仅示出发送机的少部分元件的两个简单示 例来示意性地示出了根据本发明的发送机的两个优选实施例。
在图 25A 中所示的发送机 70a 的第一实施例中， 示出了三个映射输入数据流 S1、 S2、 S3， 其例如代表将可供移动接收机所用的三个不同的服务。第一映射输入数据流 S1 （例 如， 电影服务） 被提供给第一 MIMO 模式选择单元 1614a， 该第一 MIMO 模式选择单元 1614a 选择 MIMO 处理应当被应用到该第一映射输入数据流 S1 的数据块。因此， 数据流 S1 被分 成 （至少） 两个输出流 S11、 S12， 其可被不同地编码 （例如， 通过空间复用， 例如根据 D-/H- 或 V-BLAST（贝尔实验室分层空时方案） 体系架构 ； 未示出） 并被提供给不同的映射单元 163a、 163b。此处， 所述输出流 S11、 S12 的数据块被映射到不同的映射输出数据流 Qa、 Qb 上， 映射 输出数据流 Qa、 Qb 被提供给不同的发送天线 76a、 76b 以用于广播。为了接收这些数据块，接收机利用两个接收天线和两个接收路径来分别处理接收到的映射输出数据流 Qa、 Qb， 直 到它们被组合以获得包括在接收到的服务中 （即， 数据流 S1 中） 的信息为止。由于 MIMO 处 理被应用到该服务， 因此， 可获得数据发送的高吞吐量。一般而言， 这取决于 MIMO 方案 ： 空 间复用用于更高的吞吐量， 而其他空时 （或空 - 频） MIMO 方案目标在于更高的鲁棒性。
第二映射输入数据流 S2（例如， 新闻服务）被提供给第二 MIMO 模式选择单元 1614b， 其选择 MISO 处理将被应用于该第二映射输入数据流 S2 的数据块。因此， 数据流 S2 被分成 （至少） 两个输出流 S21、 S22， 输出流 S21、 S22 可被不同地编码 （例如， 通过 Alamouti 编码器 ； 未示出） 并被提供给不同的映射单元 163a、 163b。此处， 所述输出流 S21、 S22 的数 据块被映射到不同的映射输出数据流 Qa、 Qb 上， 映射输出数据流 Qa、 Qb 被提供给不同的发 送天线 76a、 76b 以用于广播。为了接收这些数据块， 接收机一般仅需要单个接收天线和单 个接收路径来处理接收到的映射输出数据流 Qa、 Qb， 直到它们被组合以获得包括在接收到 的服务中的信息 （即， 数据流 S2 中的信息） 为止。因此， 该新闻服务可被任意接收机检测到 （无关于所部属的接收天线的数量） ， 并且， 由于 MISO 方案， 该发送是可靠的。
MISO 相对于 MIMO 的优点是高鲁棒性和简单检测 （1 个接收天线是足够的） 。如果 以与单个发送天线相同的数据速率来使用 MIMO， 则可进一步增加 MISO 的鲁棒性。 在另一方 面， 如果空间分布系数 （信道系数） 是相关的， 则空间复用 MIMO 的性能快速下降。这例如是 天线位于彼此靠近的位置的情况， 与在具有两个天线的小型手持设备中的情形一样。与此 相对照， 在最差的情形 （信道系数完全相关） 中， MISO 方法具有与 SISO 方法相同的性能。
第三映射输入数据流 S3（例如， 音乐服务）被提供给第三 MIMO 模式选择单元 1614c， 该第三 MIMO 模式选择单元 1614c 选择 SISO 处理将被应用于该第二映射输入数据流 S3 的数据块。因此， 数据流 S3 被处理成单个输出流 S31， 其被提供给所述映射单元 163a、 163b 中的至少一个。一般而言， 将所述输出流 S31 的数据块映射到一个映射输出数据流 Qa 或 Qb 并在一个发送信道上发送是足够的。但是， 优选将相同的数据块映射到映射输出数 据流 Qa、 Qb 二者上， 并且因此， 如通常在单频网络中所做的那样， 还通过所有不同的发送天 线 76a、 76b 来广播。为了接收这些数据块， 接收机一般也仅需要单个接收天线和单个接收 路径来处理接收到的映射输出数据流 Qa、 Qb， 直到它们被组合以获得包括在接收到的服务 中 （即， 在数据流 S3 中） 的信息为止。与 MIMO 和 MISO 相比， 所描述的 SISO 方法具有如下优 点： 检测简单， 尤其是对于信道估计， 并且能量损耗更少。
虽然在发送机 70a 的实施例中可针对每个映射输入数据流来选择 MIMO 模式， 但 是， 在图 25B 中所示的发送机 70b 的示例中， 可针对每个数据片段来选择 MIMO 模式。因此， 在由 PLP 处理单元 161a、 161b、 161c （还参照图 6D） 预处理映射输入数据流 S1、 S2、 S3 并由调 度器 167 对其进行调度之后， 由 MIMO 模式选择单元 1682a、 1682b、 1682c 针对每个数据片段 51a、 51b、 51c 执行 MIMO 模式选择。此处， 一般而言， 与以上关于 MIMO 模式选择单元 1614a、 1614b、 16141c 所说明的相同功能被执行， 但是， 现在是在数据片段的层级上。以下， 各个所 获得的数据片段 51aa、 51ab、 51ba、 51bb、 51ca 的数据块被提供给映射单元 163a、 163b， 其 中， 它们被相应映射到映射输出数据流 Qa、 Qb 上， 并且然后， 由发送天线 76a、 76b 发送。
除了 MIMO 模式选择部件以外或替代 MIMO 模式选择部件， 发送机的其他实施例包 括导频图案选择部件。 例如， 图 25A、 图 25B 中所示的 MIMO 模式选择部件可用这种导频图案 选择部件来替换或补充， 导频图案选择部件用于针对每个映射输入数据流和 / 或数据片段来选择导频图案。
为了允许信道估计， 分散导频被添加到数据片。这些分散导频的添加已经在各个 数据片内实现， ， 因为可以在同一信号的不同数据片中具有不同的导频密度。
SISO 信号的均衡仅需要估计单个信道转移函数。但是， 由于相邻数据片可使用 MIMO 或 MISO 信号， 边缘导频和前导码导频承载 MIMO 或 MISO 导频。然而， 边缘导频和前导 码导频并不是数据片导频的一部分。可支持不同的导频密度。导频图案 PP0 和 PP1 意欲用 于大型单频网络， 而导频方案 PP2 和 PP3 具有减少的开销。另外， PP0 和 PP2 被优化以用于 高速接收， 因为它们在时间方向上具有提高的导频密度。在另一实施例中， 在完整数据片 段、 完整帧或完整数据发送的最高可能密度下来选择边缘导频密度。
如果满足以下条件， 则在数据片内， 给定的单元是分散导频 ：
kDSmod(DX·DY) ＝ DX(lmodDY)k ＝ 1， ...， NDS-1，
其中， 分别地， KDS 是数据片内的子载波数， 而 l 是帧内的符号数。另外， Dx 指示邻 近的分散导频承载载波之间的载波索引差异， 而 Dy 指示给定载波上的连续分散导频之间 的符号数差异。下表中给出了 Dx 和 Dy 的值 ：
导频图案 PP0 PP1 PP2 PP3
导频图案 PP0 PP1 PP2 PP3
ASP 4/3 4/3 4/3 7/4 Dx 4 4 8 8 Dy 2 4 2 4- 图 26A 示出了导频图案 PP0 的示例导频布置。 - 导频的调制序列是 ： 和 其中， ASP 是下表中所定义的分散导频的提升水平 （boosting level） 。另外， 此时并不应用加扰， 因为在组帧部件中执行完整的加扰。 发送 MIMO 或 MISO 服务需要额外的导频， 因为接收机必须估计两个不同的信道转移函数。但是， 与 DVB-T2 不同， 将提供还支持大型单频网络的可能。因此， 额外的导频图案 被叠加到 SISO 导频， 即， 反转的导频。因此， 如果满足以下条件， 则单元是非反转导频 ：
kDSmod(DX·DY) ＝ DX(lmodDY)k ＝ 1， ...， NDS-1
并且， 如果满足以下条件， 则单元是反转导频 ：
k ＝ 1， ...， NDS-1 其中， 值 DX 和 DY 也定义在上表中。MIMO 或 MISO 群组 0 的发送机的调制序列为 ： 和 MIMO 或 MISO 群组 1 的非反转导频的调制序列为 ： 和 而 MIMO 或 MISO 群组 1 的反转导频的调制序列为 ： 和ASP 的值也在上表中给出。另外， 图 26B 描绘了针对导频图案 PP0 的 MIMO 或 MISO 导频的布置。
边缘导频一般被选择为使得其适合一个或多个相邻数据片段的导频图案。例如， 可选择在其之间提供了 （共有） 边缘导频的两个相邻数据片段的多个导频图案。如果仅存在 单个相邻数据片段 （如果边缘导频被提供在帧的 （频率方向上的） 开始或结束处） ， 则导频图 案适合于该单个相邻数据片段的导频图案。换言之， 一个或多个相邻数据片段共有的单一 边缘导频必须兼容并适合这一个或多个相邻数据片段的导频图案。
图 16 示出了根据本发明的广播系统的示意框图。在本实施例中， 如图 2 中所示意 性地描绘的发送机 （Tx） 30 以及多个各种接收机 （Rx） 100、 120 被提供， 以用于接收所述发送 机 30 所广播的数据。例如， 接收机 100 可以是例如遵从 DVB-T2 标准的静止的接收机， 而接 收机 120 例如可是例如遵从即将到来的 DVB-NGH 标准的移动接收机。发送机 30 的发送信 号被如上所述地构造， 即， 可具有图 9 中所描绘的超帧结构， 并且， 并不特别仅适配于供单 个类型的接收机接收， 而是适配于供两种类型的接收机 100、 120 接收。
图 17 中示意性地描绘了 （静止的） 接收机 100 的实施例。其包括用于接收解映射 输入数据流 Q` 的接收单元 102， 该解映射输入数据流 Q` 基本上对应于发送机 30 所发送的 映射输出数据流 Q， 但可能由于发送机 30 和接收机 100 之间的发送信道所引入的干扰而被 干扰。接收到的解映射输入数据流 Q` 被提供给解映射装置 104， 该解映射装置 104 随后从 中解映射所希望的数据流 （即， 所希望的服务） Sx`。以下将说明所述解映射。以下， 经解映 射的数据流 Sx` 被后处理单元 106 进一步处理。所述后处理可包括单元 / 时间去交织、 星 图解映射、 位去交织、 LDPC/BCH 解码、 BBFRAME 处理、 去抖动和空分组重新插入， 例如如同遵 从 DVB-T2 标准的接收机中通常所提供的一样。在所述后处理之后， 对应于发送机输入数据 流 I1,I2， ...,Im 中的一个的所希望的数据流 Ix` 被输出。
图 18 中示意性地描绘了解映射装置 104 的实施例。所述解映射装置 104 包括数 据输入 110， 解映射输入数据流 Q` 在该处被接收。所述解映射输入数据流 Q` 以与上述映 射输出数据流 Q 相同的方式被构造。其包括一个或多个第一帧 F1 以及一个或多个第二帧F2， 二者被交替布置。第一帧 F1 和第二帧 F2 的帧结构一般不同， 并且， 如以上详细说明的， 针对每种帧结构， 存在各种实施例。
接收到的解映射输入数据流 Q` 随后被提供给流解映射单元 112， 在其中， 第一帧 F1 被从解映射输入数据流 Q` 解映射。这些第一帧 F1 被随后提供给帧解映射单元 114， 在 其中， 它们被进一步解映射以用于获得所希望的映射输出数据流 Sx`， 该所希望的映射输出 数据流 Sx` 随后被数据输出 116 输出， 以用于后处理单元 106 的后处理。
正如本实施例中的情形一样， 如果解映射装置 104 是遵从 DVB-T2 标准的静止的接 收机 100 的一部分， 则在解映射装置 104 的本实施例中所执行的流解映射和帧解映射是公 知的， 并且例如， 是根据 DVB-T2 标准执行的。因此， 此处无需进一步说明细节， 因为所有这 些细节都是现有技术中已知的。例如， F1 帧可以是图 9 中所示的超帧结构的 T2 帧， 其例如 具有图 3 和图 4 中所示的帧结构。但是， 当然也可使用其他帧结构和其他流结构， 在该情形 中， 解映射装置 104 和其元件被相应适配。
图 19 中示意性地描绘了根据本发明的接收机 120 的实施例。接收机 120 的大体 布局在某种程度上类似于图 17 中所描绘的接收机 100 的布局 （或甚至与其相同） 。但是， 接 收机 100、 120 的单独单元的布局和功能是不同的。 在示例中， 在两个接收天线 121a、 121b 和两个接收单元 122a、 122b （接收天线还可 以是接收单元 122 的一部分） 处， 接收机输入数据流 Qa`、 Qb` 被接收。其被提供给解映射 装置 124， 该解映射装置 124 包括 MIMO 模式检测单元 123a、 123b， MIMO 模式检测单元 123a、 123b 例如通过评估指示所述 MIMO 模式的各自信令信息和 / 或通过评估接收到的信号 （例 如， 通过检测各自的导频图案） 来检测应用于发送机中的映射输入数据流和 / 或数据片段的 数据块的 MIMO 模式。取决于此， 执行对应的处理。例如， 如果 MIMO 模式被应用于接收机将 接收的服务， 则与编码器中所执行的编码相对应的对应 MIMO 解码 （例如， Alamouti 解码） 被 应用。
另外， 在实施例中， 例如如果 SISO 或 MISO 方案被应用于所希望的服务， 则尤其是 对于 MIMO 接收机， 可以切断一个或多个接收路径 （例如， 由控制单元 125 经由从 MIMO 模式 检测单元 123a、 123b 到相应接收天线 121a、 121b 和 / 或相应接收单元 122a、 122b 的反馈） ， 因为然后基本上相同的数据在所有发送路径上被发送。通过这种方式， 可节能。另外， 在实 施例中， 从不同接收路径接收的数据可被组合， 以提高接收到的数据的质量。
在其他广播系统中， 例如， 遵从 DVB-T2 的广播系统， 完整帧被以 SISO 方案发送或 以 MISO 方案发送。在后者的情况中， 接收机必须在空间上总是均衡的。如果 MIMO 方案也 接收机必须总具有多个接收天线并应用空 可用以使得不管是否针对每帧选择 MIMO 方案， 间均衡。 但是， 根据本发明， 在同一广播系统中并且利用相同的广播信号可使用不同种类的 接收机。具体地， 根据本发明， 不仅可使用可接收 MIMO 信号的接收机， 还可使用可至少接收 MIMO 或 SISO 信号的接收机。因此， 本发明还使能对仅具有单个接收天线的接收机的使用， 该接收机可接收并解码 MISO 和 SISO 信号， 但忽略 MIMO 信号。
MIMO 模式检测单元 123a、 123b 的输出被提供给解映射单元 124a、 124b， 在一个实 施例中， 解映射单元 124a、 124b 还可以是组合的解映射单元 （例如， 如果不得不执行空间均 衡的话） 。此处， 所希望的数据流被解映射 （并且， 如果必要的话， 在分开的或组合的 （一个或 多个） 解码单元 127 中被解码， 所述解码单元 127 被设置在所述解映射单元 124a、 124b 中的
一个或二者中， 或一般地设置在解映射装置 124 中） ， 其之后经受后处理单元 126 中的后处 理， 以获得所希望的接收机输出数据流 Iy`。后处理单元 126 中的后处理可一般与接收机 100 的后处理单元 106 中所执行的后处理相似或相同， 但是， 被适配为使得其与发送机 30 的 预处理单元 34 中所执行的预处理相关联。因此， 如果发送机 30 的预处理单元 34 中的预处 理根据例如 DVB-T2 或 DVB-C2 标准执行， 则后处理单元 126 中的后处理根据相应标准相应 地被适配。
类似地， 在发送机的另一实施例中， 除了 MIMO 模式检测单元 123a、 123b 以外或作 为其替换， 可设置相应的导频图案检测单元用于检测导频图案。 基于检测到的导频图案， 接 收机可决定在时间方向和 / 或频率方向上执行信道估计 （插值） ， 并且决定接收到的数据需 要何种类型的进一步处理。
应当注意， 根据本发明， 各种服务复用也是可能的， 根据该服务复用， 不同的 PLP 在 MIMO 情形中通过不同发送天线被发送。例如， 两个不同的 PLP 可被映射到经 MIMO 编码 的数据符号的不同发送路径上， 而接收机例如可即刻处理一个 PLP 并存储另一 PLP 以用于 稍后使用或组合两个 PLP（如在可扩展视频编码的情形一样） 。
图 20 中示意性地描绘了解映射装置 124 的一个路径的实施例。同样， 解映射装置 124 一般包括与接收机 100 的解映射装置 104 相同的布局。但是， 解映射装置 124 的单独单 元的布局和功能是不同的。 在数据输入 130 处， 解映射输入数据流 Q` 被接收， 该解映射输入数据流 Q` 被提供 用于流解映射单元 132 中的流解映射。此处， 帧 F2 被从解映射输入数据流 Q` 解映射。例 如， 这些帧 F2 可被并入到根据 DVB-T2 标准所提供的超帧结构中作为图 9 中所示的 FEF 帧。 这些帧 F2 随后被提供给 MIMO 模式检测单元 123a（和 / 或导频图案检测单元） ， 并且然后， 被提供给帧解映射单元 134， 该帧解映射单元 134 从所述第二帧解映射出解映射输出数据 流 Sy`。 所述第二帧 F2 一般具有不同于第一帧 F1 的帧结构， 第二帧结构已经在以上通过图 7、 图 8、 图 10 至图 12 中的各种修改进行了说明。
具体地， 所述帧解映射单元 134 被适配用于将所述第二帧 F2 解映射成所述解映射 输出数据流 Sy`， 该第二帧 F2 包括前导码部分 40 和有效载荷部分 50。所述帧解映射单元 134 具体被适配用于从前导码部分 40 解映射信令数据 Si 并通过利用所述信令信息 Si 来 从有效载荷部分 50 解映射出解映射输出数据流 Sy` 的数据块。导出的解映射输出数据流 Sy` 随后被提供给数据输出 136， 以用于输出到后处理单元 126。
如上所述， 由于第二帧 F2 的帧结构使用分段概念， 根据该概念， 有效载荷部分被 分段成数据片段， 因此， 可使用窄带接收机 120， 在某些实施例中， 该窄带接收机 120 不必 能够被调谐至并接收完整的帧 F2 的完整信道带宽， 而是仅必须能够被调谐至并接收所述 全部信道带宽的带宽部分。尽管第一帧和第二帧 F1、 F2 二者的帧结构使用全部的信道带 宽， 这也是可能的， 但是， 信道带宽针对两种类型的帧可以稍微变化 （例如， 针对第一类型的 帧为 7.61MHz， 而针对第二种类型的帧为 7.62MHz） ， 即， 两种类型的信道带宽是相同数量级 的。
接收机 120 的带宽部分的大小取决于所希望的解映射输出数据流 Sy` 的数据块所 覆盖的带宽部分。例如， 如果所希望的解映射输出数据流 Sy` 的所有数据块仅存储在单个 数据片段中， 则如果接收机可被调谐至并接收所述数据片段所覆盖的带宽， 则这是足够的。
如在另一实施例中所提出的， 如果所希望的解映射输出数据流 Sy` 的数据块 （在频率方向 上） 在特定时刻处覆盖两个或更多个 （相邻的或非相邻的） 数据片段， 则接收机必须能够被 调谐至并接收更大的带宽部分。 另外， 如本发明的优选接收机的情形中那样， 本发明还使得 能够使用可接收完整的信道带宽而不是其一部分的接收机。
关于带宽部分的信息 （具体地， 其大小和频率） 一般被用信号在信令信息中从发送 机传送到接收机。该信令信息还包括关于各种数据流的数据块的位置的信息， 以使得接收 机能够相应地变更其调谐。如上所述， 具体地参照图 11 至图 13， 存在各种用于用信号传送 所需消息的实施例。因此， 帧解映射单元 134 被相应适配来找到、 收集、 去交织、 解码并利用 所述信令信息， 以用于将所希望的数据块从帧 F2 中解映射。
图 21 示出了根据本发明的广播系统的另一实施例。在该实施例中， 发送机 70 如 图 15 中所描绘的那样被使用。根据所述实施例， 仅使用单个类型的帧 F （即， 不使用包括第 一帧 F1 和第二帧 F2 的超帧 F3 的超帧结构， 而是使用仅包括帧 F 的另一超帧结构） ， 各种数 据流的数据块被映射到该帧 F 上。提供了映射， 使得数据块在时间和频率上被扩散于帧 F 的各个数据符号和各个数据片段上， 例如， 图 10 中所描绘的那样。因此， 在广播系统中仅设 置了单个类型的接收机 140（优选为移动接收机） ， 其被设计用于使能对所述类型的发送机 70 所发送的数据流的接收和解码。
图 22 中示意性地示出了这种接收机 140 的布局， 其对应于接收机 100、 120 的布 局。接收机 140 还包括接收单元 142、 包含 MIMO 模式 （和 / 或导频图案） 检测单元 143 的解 映射装置 144、 以及后处理单元 146。但是， 具体地， 解映射装置 144 是不同的， 如图 23 中所 示。具体地， 所述解映射装置 144 并不包括如接收机 100、 120 的解映射装置 104、 124 中所 设置的任何流解映射单元， 因为没有使用超帧结构， 而是解映射输入数据流 Q` 仅包括单个 类型的帧。从数据输入 150， 所述解映射输入数据流 Q` 被提供给 MIMO 模式 （和 / 或导频图 案） 检测单元 143， 并且然后， 提供给帧解映射单元 152， 通过该帧解映射单元 152， 解映射输 出数据流 Sy` 被解映射， 其随后经由数据输出 154 被输出以用于后处理。 帧解映射单元 152 一般具有与第二类型 （移动） 接收机 120 的解映射装置 124 的帧解映射单元 134 相同的布局 和功能， 因为发送机 70 所使用的帧 F 的帧结构一般与发送机 30 所使用的第二帧 F2 的帧结 构相同。当然， 对于上面针对帧解映射单元 134 说明的帧映射单元 152， 还存在相同的各种 实施例。
为了接收接收机输入数据流 Q`， 在该接收机中单个天线和单个调谐器一般是足够 的。但是， 接收机 （例如， 移动接收机） 可能还被设置有两个或更多个天线和 / 或两个或更 多个调谐器， 如果将接收的数据流的数据块 （在时间和 / 或频率上） 被扩散于多于一个数据 片段和 / 或数据符号上， 则使用这样的接收机是特别优越的。例如， 在在时间上扩散的情形 中， 第一天线 （和 / 或调谐器） 可被控制以接收映射到第一数据片段上的第一数据块， 并且， 第二天线 （和 / 或调谐器） 可被控制以在时间上 “超前 （look ahead） ” （例如， 被调谐至另一 频率） ， 以用于在恰当的时刻接收映射到另一数据片段上的下一数据块。在另一实施例中， 具体地在在频率上扩散的情形中， 两个天线 （和 / 或调谐器） 可被控制以同时接收映射到两 个数据片段上的数据块。通过这种方式， 可节约接收机中的调谐时间， 并且， 可为接收机提 供更多的睡眠时间。 另外， 在实施例中， 具有两个接收天线的接收机在第一接收天线接收第 一服务的同时可使用第二接收天线来 “超前” 并接收第二服务 （其例如被存储在接收机中） ，该第一服务的接收并不需要第二接收天线， 即， 针对 SISO 或 MISO 方案。
优选地， 在移动接收机中至少设置两个接收天线， 以利用上述各种 MIMO 模式。但 是， MIMO 和 MISO 还可与具有多于两个天线的发送机和接收机一起使用， 并且， Alamouti 编 码也仅是 MISO 中所使用的编码方案的一个示例。还可使用其他空间 / 时间以及空间 / 频 率编码方案。
如上所述， 诸如 NGH 之类的即将到来的移动广播标准的规定的一个目标是提供混 合的 MIMO（或 MISO） 和 SISO 操作。这允许更高级的灵活性， 例如， 可用不同的鲁棒性、 解码 复杂度或甚至接收机类型 （手持的、 车内使用的、 单个或双接收天线的） 来接收不同的服务。
MIMO 或 MISO 发送方案 （两种方案有时用术语 MIXO 通用表示） 可以是有益的， 因为 它们开发利用空间维度 （更加鲁棒 / 更高的数据速率） 。但是， SISO 仍旧是更加被认定的技 术， 并且仅需一个发送天线。可通过两种方式来引入用于未来广播的 MIXO ：
A） 可以以 “硬切” 的方式来完成引入 MIXO 发送 ： 将整个网络从 SISO 变更至 MIMO， 并且专门地用若干 （例如， 两个） 发射天线来从其发射。要注意， 用于广播的典型 MIXO 方案 应用双极化的 MIXO， 即， 一个天线元件用垂直极化的分量进行发射， 另一元件使用水平极化 的无线电波。
B） 为了平稳引入 MIXO 方案， 可以使用 SISO 一段时间， 然后变更为 MIXO， 然后变回 SISO， 以此类推。在 DVB-T2 中， 该标准甚至允许随后在 SISO 操作中发送 T2 帧， 而下一个 T2 帧可使用 MISO。
从 MIXO 变更为 SISO 发送引发如下情形 ： 在 SISO 发送期间， 第二发射天线被切断。 但是， 如果发射塔发射大的发射功率 （如在陆地广播中通常所做的） ， 则这几乎是不可能的。
因此， 如果发射天线需要恒定的发射功率， 则在后续 （并且非常短的） 时间间隙中 具有纯 MIXO 和 SISO 是不可能的。
如上所述， 在分段 OFDM 中， 可以使用某些数据片段 （数据片） 以用于 SISO 发送， 而 其他数据片段 （数据片） 用于 MIXO， 这具体地提供了如下优点 ： 用于信道估计的导频开销减 少。由于使用了两个发送天线， 用于 MIXO 的接收机估计两次信道数。
图 26C 中描绘了频率方向上的大体分割， 其指示 MIXO 导频量加倍。原则上讲， 每个片段可承载不同的方案 （SISO、 MISO 或 MIMO） ， 例如， 五个数据片段承载如下方案 ： SISO-MIXO-SISO-MIXO-MIXO。
在示例中， 假定第一发送天线 （例如， 垂直极化的天线） 在 SISO 操作期间发送数据， 针对 MIXO， 使用另外的发送天线。在本示例中， 仅设置了一个其他的发送天线 （即， 第二天 线） ， 例如， 其可以是水平极化的发送天线。因此， 在本示例中， 分段 OFDM 的所有子载波使用 垂直分量， 而 MIXO 片段中所使用的子载波还使用 （在对应频率处的） 水平子载波， 如从图 27 中可见的。
垂直极化的 OFDM 信号可通过常规的 OFDM 调制生成， 而水平信号可用两种方式生 成。
在第一方式中， 所有的子载波被设置为零， 其中， 没有水平分量将被发送 （即， 在 SISO 片段中） 。然后， 利用 （包括在频域中插入了零的 SISO 片段的所有数据片段的） 完整带 宽来执行 OFDM 编码， 即， 针对水平极化的子载波， 单独 OFDM 符号被形成。
在第二方式中， 针对同等复杂基带中的每个 MIXO 数据片段执行窄带 OFDM 编码， 并且， 各个信号被混合到每个对应数据片段的中心频率。在该示例中， 生成了两个 OFDM 信号， 一个利用整个带宽的 1/5， 而另一个利用整个带宽的 2/5。第一个 OFDM 信号被移位到第二 数据片段， 另一 OFDM 信号被移位到最后两个数据片段。但是， 频率和时间同步一般需要非 常精确。
两种方式通常产生相同的结果， 该结果可被解释为将补零用于 SISO 子载波， 即， 未在具体发送天线上发送的那些子载波。
另一可能的解决方案是 ： 不用零来填充而是用在垂直天线上被发送的与 SISO 部 分中使用的相同符号来替换 SISO 数据片段中的水平子载波。但是， 通常， 存在相当大的交 叉极化差 （cross-polar discriminatinon） （XPD， 大约 10dB） ， 这意味着水平 SISO 片段由具 有较小功率的纯 SISO 接收机接收 （如果 MIMO 或 MISO 方案中使用两个天线， 则高至 3dB 损 耗） 。
由于两个发送天线通常应当辐射相同的功率， 因此， 优选用恰当的比例因子来提 升 MIXO 数据片段的子载波 （图 27 中更大的阵列所指示的） 。如上所述， 每个分量可使用总 体发送功率的一半。由于水平极化的子载波仅出现在整个带宽的 3/5 中， 因此， 与垂直分量 （其出现在整个带宽中） 相比， 这些子载波的功率可用因子 5/3 来提升。综上， 该方式将整个 发送功率 （其将被用于仅 SISO 的发送） 分成两个相等的部分。但是， 第 （MIXO） 部分仅被分 布在某些数据片段上， 而在其他数据片段上没有功率被辐射。因此， MIXO 数据片段的功率 被提升了。更准确地， 与用于 SISO 和 MIXO 二者的天线的功率相比， 用于 MIXO 的额外天线 的 MIXO 数据片段内的功率被提升。
但是， 可能存在实际问题， 因为接收机通常将检测到不同发送信号之间的功率失 衡。针对大多数 MIXO 方案， 这妨碍解码。因此， 在某些情形中， 应当优选避免发送机分量之 间的功率失衡。以下方式能够实现此。
针对以下示例， 整个发送功率 （其将用于仅 SISO 的发送并将在所有 N_seg 片段上 被发送） 被表示为 P_SISO， MIXO 数据片段的数目用 N-MIXO 表示， 而用于 MIXO 的发送天线 的数目用 N_ant 表示。然后， 两个发送天线的所有子载波通过一因子被减缩 （与仅 SISO 的 情形相比） ， 使得整个所辐射功率仍旧是 P_SISO。
更准确地， 所有子载波的功率的减缩例如通过因子 D=P_SISO/(N_seg–N_MIXO+N_ ant*N_MIXO) 来计算。所有子载波的大小的缩减用√ D 来恰当地完成。
图 28 描绘了如下情景 ： 发送天线一般辐射完全不同的功率 ； 但是， 这些功率的和 等于 P_SISO。另外， 确保了所有子载波使用相同的发送功率， 使得不存在功率失衡。
本示例中的第二天线 （水平的） 可另外被用于进一步降低峰均功率比 （PAPR， OFDM 的典型问题） 。另外， 在实施例中， 插入了一些非零符号， 例如， 在导频位置处的子载波预留 载波 （tone reservation carrier） 。 但是， 新近插入的导频仍旧需要与原始的 SISO 导频正 交， 即， 需要维持所有相关的信道估计功能。优选地， 上述提升因子随后应当相应减小。因 此， 如果接收机将这些新近插入的导频看作是 MIXO 导频， 则这些新近插入的导频不干扰原 始的导频， 从而消除新导频。通过恰当地选择导频， 这可被进一步用于减少 PARP。例如， 在 蛮力方式中， 尝试所有排列并选择使 PARP 最小化的一个。
如上所述， 另外的发送天线使用与第一天线不同地被极化的子载波。例如， 在图 29A 中所描绘的发送装置 30` 的实施例中， 第一发送天线 30a 使用垂直极化的子载波， 而第二发送天线 30b（以及另外其他发送天线， 如果有且可用的话） 使用水平极化的子载波。可 替换地， 各种天线可使用不同的圆极化 （circular polarization） 。在图 29B 中所示的发 送装置 30`` 的又一可替换实施例中， 各种发送天线 30c、 30d 可位于彼此相距很远的位置处 （即， 基本上不是在相同的地方） 并使用相同的极化。
接下来， 描述了用于各种广播系统中的发送装置的又一实施例。
一般而言， SISO 发送仅使用一个发送天线， 而 MIXO 发送利用若干发送天线 （其中， 在即将到来的 DVB-NGH 系统中， 利用两个发送天线是最可能的情形） 。
针对混合的 MIMO/SISO 操作， 如图 30A 中所示意性地示出的， 如果 MIMO 和 SISO 服 务在时间上混合， 例如， 通过帧来分割， 则出现一个发送天线一直在操作而第二 （或其他） 发 送天线仅在 MIXO 发送时段期间发送。
为了在信道上获得相同的总体发送功率水平， 与两个 MIXO 发送天线中的每一个 上的功率水平相比， 单个发送天线的 SISO 功率水平一般应当高出 3dB， 即， 在 MIXO 操作期 间， 应当辐射与 SISO 操作相同的功率， 因此将功率分到两个发送天线上 （3dB 损耗） 。
在不同的发送天线上具有不同的功率水平针对带有有限发送功率水平的发送系 统 （WLAN、 WIMAX、 LTE，…） 而言一般是没有问题的。这些系统可在不同的 MIMO 和 SISO 方 案之间容易地切换。针对大型发送系统 （例如， 诸如 DVB-T2 或即将到来的 NGH 标准的系统 之类的全国陆地广播系统） 而言， 这是不同的。这些广播网络的发送装置通常覆盖非常大的 区域， 因此， 发送功率水平需要非常高。很难频繁地开启和关断高功率水平信号链中的块， 这是 NGH MIMO 方案的第二发送路径 （在 SISO 发送时段期间） 需要的。
因此， 提出以如下方式来分配功率水平 ： 在不同的发送时段 （即， SISO 和 MIXO 帧） 中使功率水平保持恒定。这意味着 SISO 发送功率 （至此， 被馈送到单个发送天线） 被分离到 两个 （或更多个） 发送路径。因此， 逻辑上， 两个发送路径构建了一种 SFN（单频网络） 。
图 30B 现示出了跨越不同 MIMO 和 SISO 操作时段的当前恒定的功率分配。每个 发送天线辐射相同的功率。优选地， 额外的 MIXO 天线 （此处， 仅第二天线） 复制来自原始的 SISO 天线的数据， 即， 在 SISO 帧期间， 两个发送天线发送相同的数据。
针对固定接收条件 （即， 接收的极化与发送极化对齐） ， 接收到的信号的强度可被 减少 3dB。在另一方面， 便携式移动接收机从增加的极化分集中受益， 因为不同的接收角度 总可部署两个发送极化的叠加 （或组合的） 接收场强。因此， 移动接收机平均具有更好的接 收条件。如果应用了带有不同接收机路径的接收分集 （例如， 正交接收天线） ， 则更是如此。
综上， 本发明使能对具有低功耗的窄带接收机的使用， 即使多载波广播系统的发 送机所使用的帧结构具有宽得多的信道带宽时也是如此。 另外， 提供了各种实施例， 其使能 接收机功耗的进一步节省， 这对于移动接收机而言特别重要。 另外， 由于在将服务的数据块 映射到具有分段帧结构的帧上的过程中使用时间和 / 或频率分集， 因此， 可获得针对所选 服务的增加的或至少可选的鲁棒性。
有效载荷部分的数据片段仅可被用于单个数据流， 或可被在时间和 / 或频率方向 上分割以供两个或更多个数据流的数据块使用。 数据片段的相应使用， 即， 将各种数据流的 数据块映射到帧的数据片段上， 对于整个数据流发送而言可以是静止的 （即， 持续固定的） 、 可以是准静止的 （即， 针对一组帧或仅单个帧是固定的， 即， 可逐帧地变化） 、 或可以是连续 变化的 （即， 也是随着帧变化） 。在后者实施例中， 与第一 （静止） 实施例相比， 需要更多信令。另外， 根据本发明， 各种水平的鲁棒性和各种数据速率可被发送机选择并可被接 收机通过针对每个 PLP 和 / 或每个数据片来选择 MIMO 模式和 / 或导频图案的能力来接收。 例如， 可利用 SISO 或 MISO 来发送低分辨率数据流， 而可用 MIMO 发送对应的高分辨率数据 流。
本发明还使能对可扩展视频编码的应用， 根据该可扩展视频编码， 相同的数据被 作为高分辨率数据流 （带有更低的鲁棒性） 和低分辨率数据流 （带有更高的鲁棒性） 发送。如 果例如由于恶劣的接收条件， 接收机不能接收高分辨率数据流， 则其可切换至对应的 （ “相 关联的” ） 低分辨率数据流。
在附图和前述描述中已经详细阐释并描述了本发明， 但是， 这种阐释和描述将被 看作为阐释性的或示例性的， 而非限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。在实践要 求保护的发明的过程中， 从对示图、 公开和所附权利要求的学习， 本领域技术人员可理解并 实现所公开的实施例的其他变体。
在权利要求中， 词 “包括” 并不排除其他元件或步骤， 并且， 不定冠词 “一 （a） ” 或 “一 （an） ” 并不排除多个。单个元件或其他单元可实现权利要求中所叙述的若干项目的功 能。 仅凭互相不同的从属权利要求中叙述了某些措施的事实并不指示这些措施的组合不能 被使用从而使之优越。 计算机程序可被存储 / 分布在合适的介质上， 诸如， 与其他硬件一起提供的或作 为其一部分提供的光存储介质或固态介质， 但是， 还可以以其他形式分布， 诸如， 经由因特 网或其他有线或无线电信系统。
权利要求中的任何参考标号都不应当被理解为限制范围。