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DE102009025219A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate Download PDF

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DE102009025219A1
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atsc
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ensemble
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transmission
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DE102009025219A
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English (en)
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Jens Rusch-Ihwe
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Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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Publication date
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Priority to CA2692987A priority patent/CA2692987C/en
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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate eines mit ATSC-M/H-Datenrahmen zusammengesetzten Datenstroms speichert zu einzelnen Services für mobile Empfänger jeweils gehörige und empfangene Datenpakete in einem Datenpuffer (2, 2, ..., 2) eines zum jeweiligen Service gehörigen ATSC-M/H-Ensembles zwischen und ermittelt den Übertragungsbedarf des jeweiligen Ensembles für den nächsten im Datenstrom zu konfigurierenden ATSC-M/H-Datenrahmen anhand der im Datenpuffer (2, 2, ..., 2) des jeweiligen ATSC-M/H-Ensembles zwischengespeicherten Datenpakete. Schließlich erfolgt die Bestimmung von optimierten Kodierungsparametern für das jeweilige ATSC-M/H-Ensemble im nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen in Abhängigkeit des für das jeweilige unverschlüsselte ATSC-M/H-Ensemble im nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen ermittelten Übertragungsbedarfs und der für das jeweilige verschlüsselte ATSC-M/H-Ensemble im nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen vorgesehenen Übertragungskapazität.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate, insbesondere in einem ATSC-M/H-Datenstrom.
  • In einem nach dem US-amerikanischen Advanced-Television-Systems-Committee(ATSC-)-Standard konfigurierten Datenstrom mit digitalen TV-Daten können auch digitale TV-Daten für mobile Empfänger integriert und übertragen werden. Diesbezüglich sei z. B. auf die US 2007/0223612 A1 verwiesen. Derartige Advanced-Television-Systems-Committee-Mobile/Handheld(ATSC-M/H-)-Daten werden vom Packet-Multiplexer des TV-Senders als Datenblöcke in dafür vorgesehene ATSC-M/H-Zeitschlitze eingefügt. In einen ATSC-M/H-Zeitschlitz sind entweder 156 ATSC-M/H Transportstrom-Datenpakete für mobile Empfänger oder 118 ATSC-M/H Transportstrom-Datenpakete für mobile Empfänger und 38 ATSC Transportstrom-Datenpakete für stationäre Empfänger enthalten.
  • Die ATSC-M/H-Datenpakete von mehreren mobilen Services werden in einem ATSC-M/H-Ensemble zusammengefasst. Die Daten eines ATSC-M/H-Ensemble werden innerhalb eines ATSC-M/H-Datenrahmens in einer ATSC-M/H-Parade übertragen. Die Daten einer ATSC-M/H-Parade werden von einem Reed-Solomon-Kodierer verschlüsselt und in einem Reed-Solomon-Datenrahmen verschlüsselt abgelegt. Mittels eines Interleavers (Verschachteler) werden die Daten einer ATSC-M/H-Parade und damit eines Reed-Solomon-Datenrahmens innerhalb eines ATSC-M/H-Datenrahmens verteilt, wobei in jedem der fünf zu einem ATSC-M/H-Datenrahmen gehörigen ATSC-M/H-Unterdatenrahmen die Daten einer ATSC-M/H-Parade jeweils in einer gleichen Anzahl von ATSC-M/H-Zeitschlitzen der insgesamt 16 in einem ATSC-M/H-Unterdatenrahmen befindlichen ATSC-M/H-Zeitschlitze abgelegt sind. Insgesamt können bis zu 16 ATSC-M/H-Paraden in einem ATSC-M/H-Datenrahmen verteilt sein. Pro ATSC-M/H-Ensemble können in einem ATSC-M/H-Unterdatenrahmen bis zu 8 ATSC-M/H-Zeitschlitze verwendet werden. Ein Beispiel für die Zuordnung mehrerer ATSC-M/H-Paraden in den einzelnen ATSC-M/H-Zeitschlitzen eines ATSC-M/H-Unterdatenrahmens zeigt 1.
  • Die Verschlüsselung der ATSC-M/H-Daten erfolgt typischerweise mittels verketteter Kodierung. Die äußere Kodierung der einzelnen ATSC-M/H-Parade erfolgt mit einem Reed-Solomon-Kodierer, der den Nutzdaten des jeweiligen ATSC-M/H-Ensemble eine bestimmte Anzahl von Paritätssymbolen in jedem von einer ATSC-M/H-Parade belegten ATSC-M/H-Zeitschlitz und eine bestimmte Anzahl von Prüfsummenbits mittels eines zyklischen Redundanz-Checks (CRC) über die Nutzdaten und die Paritätssymbole der jeweiligen ATSC-M/H-Parade hinzufügt. Eine mittels Reed-Solomon-Kodierung verschlüsselte ATSC-M/H-Parade wird in einen Reed-Solomon-Datenrahmen gemäß 2 abgelegt.
  • Ein derart erzeugter Reed-Solomon-Datenrahmen wird in mehrere Segmente von jeweils unterschiedlicher Segmentgröße zerlegt, die jeweils mehreren Regionen gemäß 3 zugeordnet werden. Jede Region wird in einem dem Reed-Solomon-Kodierer als inneren Kodierer nachfolgenden Faltungs-Kodierer (convolutional coder), der zusammen mit dem Trellis-Kodierer des 8-VSB-Modulators im ATSC-System einen seriell verketteten Faltungs-Kodierer (serial concatenated convolutional coder (SCCC)) bildet, zusätzlich verschlüsselt.
  • 4A zeigt für verschiedene Kombinationen von Kodierungsraten in den einzelnen Regionen eines ursprünglichen Reed-Solomon-Datenrahmens die in einem Reed-Solomon-Datenrahmen übertragbare Anzahl von Nutzdaten-Bytes, während aus 4B ebenfalls für verschiedene Kombinationen von Kodierungsraten in den einzelnen Regionen eines ursprünglichen Reed-Solomon-Datenrahmens und gleichzeitig für eine unterschiedliche Anzahl (NoG) von ATSC-M/H-Zeitschlitzen für jedes ATSC-M/H-Ensemble innerhalb eines ATSC-M/H-Unterdatenrahmens die je ATSC-M/H-Zeitschlitz übertragbare Anzahl von Nutzdaten-Bytes hervorgeht.
  • Durch Variation der Kodierungsrate (z. B. C = 1 / 2 und C = 1 / 4) des Faltungs-Kodierers in jeder der 4 verschiedenen Regionen einer ATSC-M/H-Parade und durch Variation der Anzahl von verwendeten Paritätssymbolen (z. B. P = 24, 36 und 48) beim Reed-Solomon-Kodierer ergeben sich insgesamt 48 verschiedene Stufen des Fehlerschutzes für eine ATSC-M/H-Parade.
  • Somit ist die Nutzdatenrate eines ATSC-M/H-Ensemble bzw. einer ATSC-M/H-Parade im jeweiligen ATSC-M/H-Datenrahmen abhängig von der Fehlerschutz-Konfiguration des Reed-Solomon-Kodierers im jeweiligen ATSC-M/H-Datenrahmen, der Fehlerschutz-Konfiguration des Faltungskodierers im jeweiligen ATSC-M/H-Datenrahmen und der für das ATSC-M/H-Ensemble vorgesehenen Anzahl von ATSC-M/H-Zeitschlitze in jedem der fünf ATSC-M/H-Unterdatenrahen des jeweiligen ATSC-M/H-Datenrahmens.
  • Für die Übertragung der Daten von ATSC-M/H-Ensemble bzw. ATSC-M/H-Paraden werden im ATSC-Transportdatenstrom Null-Datenpakete in den zugehörigen ATSC-M/H-Zeitschlitzen der jeweiligen ATSC-M/H-Datenrahmen reserviert. Falls die Übertragungskapazitäten von den einzelnen mobilen Services temporär nicht genutzt werden, können diese den ATSC-Daten für stationäre Empfänger nicht wieder zur Verfügung gestellt werden und bleiben nachteilig ungenutzt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um von einzelnen mobilen Services in einem Transportdatenstrom temporär ungenutzte Übertragungskapazitäten nutzbringend zu verwenden.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate in einem Datenstrom mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate in einem Datenstrom mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte technische Erweiterungen sind in den zugehörigen abhängigen Patentansprüchen aufgeführt.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren werden von den einzelnen mobilen Services nicht genutzte Übertragungskapazitäten innerhalb des ATSC-Transportdatenstroms zur Verbesserung des Fehlerschutzes der zu übertragenden ATSC-M/H-Daten verwendet. Hierzu werden die einzelnen Kodierungsparameter für jedes ATSC-M/H-Ensemble bzw. für jede ATSC-M/H-Parade kontinuierlich an die veränderliche Nutzdatenrate der zu übertragenden ATSC-M/H-Ensemble bzw. ATSC-M/H-Parade angepasst. Die in einem ATSC-M/H-Ensemble jeweils integrierten unverschlüsselten ATSC-M/H-Daten mehrerer mobiler Services werden jeweils in einem zugehörigen Datenpuffer nach ihrem Empfang zwischengespeichert.
  • Der Übertragungsbedarf für das einzelne unverschlüsselte ATSC-M/H-Ensemble zum Übertragungszeitpunkt des jeweils nächsten ATSC-M/H-Datenrahmens, der jeweils am Ende der Übertragungsdauer des zweiten ATSC-M/H-Unterdatenrahmens des jeweils aktuell zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens ermittelt wird, wird aus dem unverschlüsselten Datenbestand des zum einzelnen ATSC-M/H-Ensemble jeweils gehörigen Datenpuffer bestimmt. Aus dem Übertragungsbedarf eines unverschlüsselten ATSC-M/H-Ensemble für den Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmen werden optimierte Kodierungsparameter für das ATSC-M/H-Ensemble zum Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmens ermittelt, indem in Tabellen, in denen zu verschiedenen Kodierungsparameterwerten und zu verschiedenen für ein verschlüsseltes ATSC-M/H-Ensemble in einem ATSC-M/H-Datenrahmen jeweils vorgehaltenen Übertragungskapazitätswerten jeweils ein Übertragungskapazitätswert für ein unverschlüsseltes ATSC-M/H-Ensemble in einem ATSC-M/H-Datenrahmen abgelegt ist, der zum Übertragungsbedarf des unverschlüsselten ATSC-M/H-Ensemble für den Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmens nächst höhere Übertragungskapazitätswert für ein unverschlüsseltes ATSC-M/H-Ensemble in einem ATSC-M/H-Datenrahmen gesucht wird.
  • Auf diese Weise werden die Kodierungsparameter für jedes in jeweils einem ATSC-M/H-Datenrahmen übertragene ATSC-M/H-Ensemble und damit deren Fehlerschutz an die veränderliche Nutzdatenrate der in aufeinanderfolgenden ATSC-M/H-Datenrahmen des Datenstroms jeweils übertragenen ATSC-M/H-Ensemble optimal angepasst.
  • Bei der Optimierung der Kodierungsparameter werden bevorzugt einerseits die Kodierungsrate eines als äußeren Kodierers verwendeten Reed-Solomon-Kodierers und/oder die Kodierungsrate des als inneren Kodierer verwendeten Faltungskodierers optimiert.
  • Die Bestimmung der Kodierungsparameter für die einzelnen ATSC-M/H-Ensemble im Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmen erfolgt vorzugsweise jeweils am Ende der Übertragungsdauer des zweiten ATSC-M/H-Unterdatenrahmens des aktuellen übertragenen ATSC-M/H-Datenrahmens.
  • Sind von einem ATSC-M/H-Ensemble für den Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmens weniger Daten, nämlich eine Datenmenge, die eine vielfache Anzahl von fünf ATSC-M/H-Zeitschlitzen entspricht, als im aktuellen übertragenen ATSC-M/H-Datenrahmen zu übertragen, während gleichzeitig von einem anderen ATSC-M/H-Ensemble zum Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmens mehr Daten zu übertragen, nämlich eine Datenmenge, die ebenfalls die gleiche vielfache Anzahl von fünf ATSC-M/H-Zeitschlitzen entspricht, als im aktuell übertragenen ATSC-M/H-Datenrahmen zu übertragen sind, so werden bevorzugt die vielfache Anzahl von fünf ATSC-M/H-Zeitschlitzen vom ATSC-M/H-Ensemble mit weniger Übertragungsbedarf dem ATSC-M/H-Ensemble mit mehr Übertragungsbedarf zum Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmens zur Verfügung gestellt.
  • Weist ein mobiler Service in einem ATSC-M/H-Ensemble im Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmens einen erhöhten Datenübertragungsbedarf gegenüber dem Übertragungszeitpunkt des aktuellen ATSC-M/H-Datenrahmens auf, während gleichzeitig ein anderes ATSC-M/H-Ensemble zum Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmens genügend freie Übertragungskapazität zur Übertragung des zusätzlichen Übertragungsbedarfs des mobilen Services aufweist, so wird der mobile Service mit dem erhöhten Übertragungsbedarf bevorzugt im Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmens dem anderen ATSC-M/H-Ensemble zugeordnet.
  • Die zu einem ATSC-M/H-Ensemble in einem ATSC-M/H-Datenrahmen gehörige ATSC-M/H-Parade wird bevorzugt mittels Reed-Solomon-Kodierung in ein oder zwei Reed-Solomon-Datenrahmen gepackt, die auf die zum ATSC-M/H-Ensemble gehörigen ATSC-M/H-Zeitschlitze der fünf ATSC-M/H-Unterdatenrahmen des ATSC-M/H-Datenrahmens verteilt sind. Im Fall der Generierung von zwei Reed-Solomon-Datenrahmen werden bei unterschiedlicher Verteilung der Nutzdaten auf die beiden Reed-Solomon-Datenrahmen jeweils vorzugsweise unterschiedliche Kodierungsraten für die beiden Reed-Solomon-Datenrahmen benutzt, wobei die Kodierungsrate und damit die Höhe des Fehlerschutzes indirekt proportional zur Nutzdatenmenge im jeweiligen Reed-Solomon-Datenrahmen ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist für jedes ATSC-M/H-Ensemble jeweils einen Datenpuffer auf, in die die zu den einzelnen ATSC-M/H-Ensemble gehörigen Datenpakete nach ihrem Empfang zwischengespeichert werden. Eine Steuereinheit überwacht die Datenmenge in jedem einzelnen Datenpuffer und ermittelt ausgehend von der im jeweiligen Datenpuffer am Ende der Übertragungsdauer des zweiten ATSC-M/H-Unterdatenrahmens des jeweils aktuell übertragenen ATSC-M/H-Datenrahmens erfassten Datenmenge die Struktur und den Fehlerschutz für die einzelnen ATSC-M/H-Ensemble im Übertragungszeitpunkt des nächsten ATSC-M/H-Datenrahmens, d. h. die Anzahl von ATSC-M/H-Zeitschlitzen in den einzelnen ATSC-M/H-Unterdatenrahmen und die Kodierungsrate für jedes einzelne ATSC-M/H-Ensemble. Eine Prozessor-Einheit konfiguriert in den einzelnen ATSC-M/H-Zeitschlitzen des nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens die jeweils zu übertragenden Datenpakete der einzelnen ATSC-M/D-Ensemble entsprechend den in der Steuer-Einheit ermittelten Strukturierungsdaten und verschlüsselt sie entsprechend den in der Steuer-Einheit ermittelten Fehlerschutzdaten. Ein Multiplexer generiert aus den zu den einzelnen ATSC-M/H-Zeitschlitzen zusammengestellten Datenpaketen einen ATSC-Datenstrom.
  • Für die Verteilung der empfangenen, zu den einzelnen ATSC-M/H-Ensemble jeweils gehörigen Datenpakete auf die zugehörigen Datenpuffer ist eine Funktionseinheit vorgesehen. Die Erzeugung von Signalisierungsdaten in einem Signalisierungskanal in jedem ATSC-M/H-Datenrahmen, beispielsweise die zum jeweiligen ATSC-M/H-Ensemble gehörigen ATSC-M/H-Zeitschlitze und Kodierungsparameter, wird in einer zugehörigen Funktionseinheit durchgeführt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate in einem ATSC-M/H-Datenstrom werden im folgenden anhand der Zeichnung im Detail erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine Datenstruktur eines ATSC-M/H-Datenrahmens mit Daten von mehreren ATSC-M/-Ensemble/Paraden,
  • 2 eine Datenstruktur eines Reed-Solomon-Datenrahmens,
  • 3 eine Datenstruktur eines ATSC-VSB-Datenrahmens mit ATSC-M/H-Regionen,
  • 4A eine Tabelle mit der Anzahl von Nutzdatenbytes je Reed-Solomon-Datenrahmen in Abhängigkeit der Kodierungsrate des Faltungskode in den Regionen,
  • 4B eine Tabelle mit der je ATSC-M/H-Zeitschlitz übertragenen Anzahl von Nutzdaten-Bytes in Abhängigkeit der Kodierungsrate des Faltungskode in den Regionen und der Anzahl von ATSC-M/H-Zeitschlitzen je ATSC-M/H-Ensemble,
  • 5 ein Zeitdiagramm der Konfigurierung der ATSC-M/H-Datenrahmen,
  • 6 eine Tabelle mit TPC-Parametern,
  • 7 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate in einem ATSC-M/H-Datenstrom,
  • 8 eine Tabelle mit der Anzahl von Nutzdatenbytes je Reed-Solomon-Datenrahmen in Abhängigkeit der Kodierungsparameter und der Anzahl von ATSC-M/H-Zeitschlitzen je ATSC-M/H-Ensemble,
  • 9 eine Tabelle mit der Anzahl von Nutzdatenbytes je Reed-Solomon-Datenrahmen in Abhängigkeit der Anzahl von ATSC-M/H-Zeitschlitzen je ATSC-M/H-Ensemble und
  • 10 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate in einem ATSC-M/H-Datenstrom.
  • Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate in einem ATSC-M/H-Datenstrom anhand des Flussdiagramms in 10 und die erfindungsgemäß Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate in einem ATSC-M/H-Datenstrom anhand des Blockdiagramms in 7 erläutert.
  • Im ersten Verfahrensschritt S10 werden im sogenannten Pre-Prozessor, der sich im Headend (Kopfende) eines digitalen TV-Übertragungssystem befindet, die einzelnen Internet-Protocol(IP)-Datenpakete, die bereits MPEG4-quellkodiert sind und von den einzelnen Services bzw. Programmen für mobile Empfänger – im folgenden mobile Services genannt erzeugt wurden, empfangen und in einer Funktionseinheit zum Empfangen und Verteilen von Datenpaketen 1 entsprechend ihrer Zugehörigkeit zu einem bestimmten ATSC-M/H-Ensemble auf den zum jeweiligen ATSC-M/H-Ensemble gehörigen ATSC-M/H-Datenpuffer 21 , 22 , ..., 216 verteilt. Da bis zu 16 ATSC-M/H-Ensembles bzw. ATSC-M/H-Paraden in jeweils einem ATSC-M/H-Datenrahmen übertragen werden können, existieren insgesamt 16 Datenpuffer 21 , 22 , ..., 216 .
  • Da die Kodierung der zu jeweils einem ATSC-M/H-Ensemble bzw. zu einer ATSC-M/H-Parade gehörigen Datenpakete mittels Reed-Solomon-Kodierung in einem Reed-Solomon-Datenrahmen nicht inkrementell, sondern bei fertig gepackten Reed-Solomon-Datenrahmen erfolgt, und die Kodierungsparameter für die Dekodierung des jeweils nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen im Signalisierungskanal der letzten drei ATSC-M/H-Unterdatenrahmen des jeweils aktuell zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens übertragen werden, wie aus dem oberen Zeitdiagramm der 5 hervorgeht und weiter unten noch erläutert wird, werden die einzelnen zu den jeweiligen ATSC-M/H-Ensemble gehörigen und für die Übertragung im nächsten ATSC-M/H-Datenrahmen bestimmten IP-Datenpakete in den zugehörigen Datenpuffern 21 , 22 , ..., 216 gemäß Verfahrensschritt S20 bis zu einem Zeitpunkt zwischengespeichert, der sich gemäß dem unteren Zeitdiagramm in 5 um 3 ATSC-M/H-Unterdatenrahmen zuzüglich der Verarbeitungszeit für die Erzeugung der Signalisierungs- und Nutzdaten für den zweiten ATSC-M/H-Unterdatenrahmen des aktuell zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens gegenüber dem Übertragungsbeginn des nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens, also am Ende des zweiten ATSC-M/H-Unterdatenrahmens des aktuell zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens, befindet. Nach dem Auslesen der Datenpakete aus den einzelnen Datenpuffern 21 , 22 , ..., 216 , werden diese gelöscht.
  • Die am Ende der Übertragungsdauer des zweiten ATSC-M/H-Unterdatenrahmens des einzelnen ATSC-M/H-Datenrahmens ausgelesenen Datenbestände der einzelnen Datenpuffer 21 , 22 , ..., 216 werden von einer Steuer-Einheit 3 im nächsten Verfahrensschritt S30 zur Festlegung der Konfigurationsdaten des nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens, d. h. zur Festlegung der Anzahl von zu den einzelnen ATSC-M/H-Ensembles bzw. ATSC-M/H-Paraden jeweils gehörigen ATSC-M/H-Zeitschlitze in den einzelnen ATSC-M/H-Unterdatenrahmen des nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens und der zu den einzelnen ATSC-M/H-Ensemble bzw. ATSC-M/H-Paraden gehörigen Kodierungsparameter für den äußeren Reed-Solomon-Kodierer und den inneren SCCC-Faltungskodierer, verwendet.
  • Anhand der für die einzelnen ATSC-M/H-Ensembles bzw. ATSC-M/H-Paraden und für den nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen jeweils ermittelten Anzahl von Nutzdaten-Bytes wird von einem Algorithmus in vorher ermittelten und in einem internen Speicher der Steuer-Einheit 3 abgelegten Tabellen gemäß 8 und 9 die optimierte Konfiguration für den nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen bestimmt. Die Tabellenelemente in 8 und 9 enthalten für die einzelnen Kodierungsparameter – im Fall der 8 die Kodierungsparameter des äußeren Reed-Solomon-Kodierers und des inneren Faltungskodierers und im Fall der 9 die Kodierungsparameter des inneren Faltungskodierers – und für einzelne für ein ATSC-M/H-Ensemble bzw. eine ATSC-M/H-Parade in einem ATSC-M/H-Datenrahmen jeweils vorgesehene Übertragungskapazitäten, d. h. die für ein ATSC-M/H-Ensemble in jedem ATSC-M/H-Unterdatenrahmen vorgesehene Anzahl von ATSC-M/H-Zeitschlitze – im Fall der 8 für jeweils 3 ATSC-M/H-Zeitschlitze je ATSC-M/H-Ensemble und im Fall der 9 für jeweils 1 bis 8 ATSC-M/H-Zeitschlitze je ATSC-M/H-Ensemble –, die zugehörige Anzahl von Nutzdaten-Bytes je Reed-Solomon-Datenrahmen und damit je ATSC-M/H-Ensemble in einem ATSC-M/H-Datenrahmen.
  • Der Algorithmus sucht dasjenige Tabellenelement, das die zur ermittelten Anzahl von Nutzdaten-Bytes nächstniedrigere Anzahl von Nutzdatenbytes enthält. Aus dem ermittelten Tabellenelement ergeben sich die zugehörigen Konfigurationsdaten, d. h. die Kodierungsparameter für den Reed-Solomon-Kode und den SCCC-Faltungskode und die zugehörige Übertragungskapazität in Anzahl von ATSC-M/H-Zeitschlitzen für das jeweilige ATSC-M/H-Ensemble im jeweiligen ATSC-M/H-Datenrahmen. Der Algorithmus überprüft, ob die ermittelten Kodierungsparameter innerhalb unterer und oberer Grenzwerte liegen. Andernfalls wird der Fehlerschutz vom Algorithmus automatisch an den unteren bzw. unteren Grenzwert angepasst.
  • Im nächsten Verfahrensschritt S40 werden von einer Funktionseinheit 4 zur Erzeugung von Signalisierungsinformationen die Signalisierungsinformationen für jeden ATSC-M/H-Datenrahmen und damit auch die von der Steuer-Einheit 3 erzeugten Konfigurationsdaten für den aktuell und für den nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen in einem Signalisierungskanal, insbesondere in einem „Transmission-Parameter-Channel” (TPC-Kanal) abgelegt, der parallel zum Nutzdatenkanal der einzelnen ATSC-M/H-Datenrahmen erzeugt wird.
  • 6 gibt einen Überblick über den Inhalt und die Größe jeder einzelnen Signalisierungsinformation in einem TPC-Kanal. Diese Signalisierungsinformationen werden über die Dauer eines ATSC-M/H-Unterdatenrahmens übertragen, der ATSC-M/H-Zeitschlitze mit ATSC-M/H-Datenpaketen enthält.
  • Aus 5 ist die Belegungsstruktur eines TPC-Kanals ersichtlich. Während die allgemeinen Signalisierungsinformationen wie beispielsweise die Unterdatenrahmen-Nummer oder die Zeitschlitz-Nummer in allen ATSC-M/H-Unterdatenrahmen übertragen werden können, sind die für die Strukturierung eines ATSC-M/H-Zeitschlitzes erforderlichen Signalisierungsinformationen, wie beispielsweise die Gesamtanzahl von ATSC-M/H-Gruppen je ATSC-M/H-Zeitschlitz, und die für die Kodierung der einzelnen ATSC-M/-Zeitschlitze erforderlichen Signalisierungsinformationen, wie beispielsweise die Kodierungsmoden der verwendeten Kodierer für den aktuell zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen, in den ersten beiden ATSC-M/H-Unterdatenrahmen des aktuell zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens und für den nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen in den drei letzten ATSC-M/H-Unterdatenrahmen des aktuell zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen abgelegt.
  • Auf diese Weise ist es dem Empfänger möglich, eine Dekodierung des aktuell empfangenen ATSC-M/H-Datenrahmens am Beginn des aktuell empfangenen ATSC-M/H-Datenrahmens durchzuführen. Außerdem ermöglicht eine derartige Organisation der Signalisierungsinformationen eine Änderung der Konfiguration für den Fehlerschutz und für die Belegungsstruktur der einzelnen ATSC-M/H-Zeitschlitze auf die einzelnen ATSC-M/H-Ensembles bzw. ATSC-M/H-Paraden von ATSC-M/H-Datenrahmen zu ATSC-M/-Datenrahmen. Voraussetzung für eine derartige Organisation der Signalisierungsinformationen ist aber, dass jedes ATSC-M/H-Ensemble bzw. jedes ATSC-M/H-Parade in jedem ATSC-M/H-Datenrahmen übertragen wird. Ein ATSC-M/H-Ensemble bzw. eine ATSC-M/H-Parade, die nur in jedem 2. bis 8. ATSC-M/H-Datenrahmen übertragen wird, ist hierbei untersagt.
  • Außerdem werden in Verfahrensschritt S40 in einer Prozessor-Einheit 5 ausgehend von den in der Steuer-Einheit 3 erzeugten Konfigurationsdaten die in den einzelnen Datenpuffern 21 , 22 , ..., 216 bis zum Zeitpunkt des Übertragungsendes des zweiten ATSC-M/H-Unterdatenrahmens des jeweils aktuell zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens abgelegten Datenpakete des jeweiligen ATSC-M/H-Ensembles in die zum jeweiligen ATSC-M/H-Ensemble gehörigen ATSC-M/H-Zeitschlitze für die einzelnen ATSC-M/H-Unterdatenrahmen des im jeweils nächsten zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmens gepackt.
  • Im nächsten Verfahrensschritt S50 wird von einem Generator für eine Datenstrom-Grundstruktur 6 ein ATSC-Datenstrom mit einer Grundstruktur ohne Übertragungsinhalte erzeugt, der u. a. auch ATSC-M/H-Datenrahmen mit jeweils 5 ATSC-M/H-Unterdatenrahmen und eine ATSC-M/H-Zeitschlitz-Struktur entsprechend den von der Steuer-Einheit 3 ermittelten Konfigurationsdaten enthält.
  • In diese derart erzeugte Grundstruktur eines ATSC-Datenstroms werden im nächsten Verfahrensschritt S60 in einem Multiplexer 7 die von der Prozessor-Einheit 5 für die einzelnen ATSC-M/H-Zeitschlitze in den einzelnen ATSC-M/H-Unterdatenrahmen der jeweils zu übertragenden ATSC-M/H-Datenrahmen vorgesehenen Datenpakete der jeweiligen ATSC-M/H-Ensemble bzw. ATSC-M/H-Paraden gepackt.
  • Ein derart vom Multiplexer 7 generierter ATSC-Datenstrom wird vom Pre-Prozessor des Headends zu den einzelnen Post-Prozessoren in den Sendern des ATSC-Übertragungssystem übertragen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschränkt. Anstelle der Suche nach optimierten Konfigurationsdaten für die einzelnen ATSC-M/H-Datenrahmen in vorher ermittelten Tabellen ist von der Erfindung auch die Verwendung von Übertragungskennlinien abgedeckt, die zuvor simulativ oder experimentell ermittelt wurden. Auch ist die Erfindung nicht auf ATSC oder ATSC-M/H beschränkt, sondern kann auch die Verbindung mit anderen Standards, z. B. DVB-T oder DVB-S, und anderen Datenstrukturen eingesetzt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 2007/0223612 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Verfahren zur kontinuierlichen automatischen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate eines mit Datenrahmen zusammengesetzten Datenstroms mit folgenden Verfahrensschritten: • Zwischenspeichern von zu einzelnen Services für mobile Empfänger jeweils gehörigen und empfangenen Datenpaketen in einem Datenpuffer (21 , 22 , ..., 216 ) eines zum jeweiligen Service gehörigen Ensemble, • Ermitteln des Übertragungsbedarfs des jeweiligen Ensembles für den nächsten im Datenstrom zu konfigurierenden Datenrahmen anhand der im Datenpuffer (21 , 22 , ..., 216 ) des jeweiligen Ensembles zwischengespeicherten Datenpakete, • Bestimmen von optimierten Kodierungsparametern für das jeweilige Ensemble im nächsten zu übertragenden Datenrahmen in Abhängigkeit des für das jeweilige unverschlüsselte Ensemble im nächsten zu übertragenden Datenrahmen ermittelten Übertragungsbedarfs und der für das jeweilige verschlüsselte Ensemble im nächsten zu übertragenden Datenrahmen vorgesehenen Übertragungskapazität.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Kodierungsparameter die Optimierung der Kodierungsrate des als äußeren Kode des Datenrahmens verwendeten Reed-Solomon-Kodes und/oder die Optimierung der Kodierungsrate des als inneren Kode des Datenrahmens verwendeten Faltungs-Kodes beinhaltet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierten Kodierungsparameter ermittelt werden, indem in Tabellen, in denen für verschiedene Übertragungskapazitätswerte für ein verschlüsseltes Ensemble in einem Datenrahmen und für verschiedene Kodierungsparameterwerte jeweils ein vorab ermittelter Übertragungskapazitätswert für ein unverschlüsseltes ATSC-M/H-Ensemble in einem Datenrahmen abgelegt ist, der zum Übertragungsbedarf des unverschlüsselten Ensemble für den nächsten Datenrahmen nächst höhere Übertragungskapazitätswert für ein unverschlüsseltes Ensemble in einem Datenrahmen gesucht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierten Kodierungsparameter für das jeweilige Ensemble im nächsten zu übertragenden Datenrahmen aus denjenigen Datenpaketen bestimmt werden, die bis zum Ende der Übertragungsdauer eines zweiten Unter-Datenrahmens des aktuell zu übertragenden Datenrahmens in den Datenpuffern (21 , 22 , ..., 216 ) des zugehörigen Ensembles zwischengespeichert sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den nächsten Datenrahmen eine vielfache Anzahl von fünf Zeitschlitzen, die der Übertragungskapazität eines Ensemble bisher zugeordnet sind, der Übertragungskapazität eines anderen Ensemble zugeordnet werden, falls der reduzierte Übertragungsbedarf des einen Ensemble und gleichzeitig der erhöhte Übertragungsbedarf des anderen Ensemble für den nächsten Datenrahmen gegenüber dem aktuellen Datenrahmen der Übertragungskapazität von derselben vielfachen Anzahl von fünf Zeitschlitzen entspricht.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem Ensemble gehörigen Datenpakete innerhalb eines Datenrahmen nach dem Reed-Solomon-Kode kodiert und in bis zu zwei Reed-Solomon-Datenrahmen der zum Ensemble gehörigen Parade integriert werden, wobei die beiden Reed-Solomon-Datenrahmen einer Parade mit jeweils einer unterschiedlichen Kodierungsrate in Abhängigkeit der im jeweiligen Reed-Solomon-Datenrahmen gepackten Nutzdatenmenge verschlüsselt werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein mobiler Service mit einem erhöhten Übertragungsbedarf zum Übertragungszeitpunkt des nächsten Datenrahmens aus dem Ensemble zum Übertragungszeitpunkt des nächsten Datenrahmens entfernt und in ein anderes Ensemble mit einer dem erhöhten Übertragungsbedarf des mobilen Service entsprechenden freien Übertragungskapazität zum Übertragungszeitpunkt des nächsten Datenrahmens integriert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Datenrahmen ein ATSC- oder ATSC-M/H-Datenrahmen und/oder jeder Unterrahmen ein ATSC- oder ATSC-M/H-Unterrahmen und/oder jedes Datenpaket ein ATSC- oder ATSC-M/H-Datenpaket und/oder jedes Ensemble ein ATSC- oder ATSC-M/H-Ensemble und/oder jederjeder Zeitschlitz ein ATSC- oder ATSC-M/H-Zeitschlitz und/oder jede Parade eine ATSC- oder ATSC-M/H-Parade ist.
  9. Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern an eine veränderliche Nutzdatenrate eines aus Datenrahmen zusammengesetzten Datenstroms mit einer der Anzahl von mobilen Services entsprechenden Anzahl von Datenpuffern (21 , 22 , ..., 216 ) zum Zwischenspeichern von für den jeweiligen mobilen Service zu übertragenden Datenpaketen, einer Steuer-Einheit (3) zum Überwachen der in den einzelnen Datenpuffern (21 , 22 , ..., 216 ) zwischengespeicherten Datenpakete und Festlegen der Anzahl von Zeitschlitzen des jeweils nächsten zu übertragendenden Datenrahmens für jede aus Datenpaketen mindestens eines mobilen Services jeweils zusammengesetzten Ensemble und der zum jeweiligen Ensemble gehörigen Kodierungsparameter, einer Prozessor-Einheit (5) zur Generierung der zu den einzelnen Zeitschlitzen des nächsten zu übertragenden Datenrahmens gehörigen Daten aus den in den einzelnen Datenpuffern (21 , 22 , ..., 216 ) zwischengespeicherten Datenpaketen und einem Multiplexer (7) zur Erzeugung eines Datenstroms mit aufeinanderfolgenden Datenrahmen aus den mit Daten gefüllten Zeitschlitzen.
  10. Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Funktionseinheit (1) zum Empfangen von zu den einzelnen mobilen Services gehörigen Datenpaketen und zum Verteilen der Datenpakete auf die einzelnen Datenpuffer (21 , 22 , ..., 216 ) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung von Kodierungsparametern nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Funktions-Einheit (4) zum Erzeugen eines Signalisierungskanals für jeden Datenrahmen mit der von der Steuer-Einheit (3) für jedes Ensemble festgelegten Anzahl von Zeitschlitzen und den zugehörigen Kodierungsparametern vorhanden ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Datenrahmen ein ATSC- oder ATSC-M/H-Datenrahmen und/oder jeder Unterrahmen ein ATSC- oder ATSC-M/H-Unterrahmen und/oder jedes Datenpaket ein ATSC- oder ATSC-M/H-Datenpaket und/oder jedes Ensemble ein ATSC- oder ATSC-M/H-Ensemble und/oder jeder Zeitschlitz ein ATSC- oder ATSC-M/H-Zeitschlitz: und/oder jede Parade eine ATSC- oder ATSC-M/H-Parade ist.
  13. Digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einem programmierbaren Computer oder digitalen Signalprozessor zusammenwirken können, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt wird.
  14. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführen zu können, wenn das Programm auf einem Computer oder einem digitalen Signalprozessor ausgeführt wird.
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