根据传输条件优化发射机的装置以及用于所述装置中的参考接收机和发射机

摘要

本发明涉及传输链对传输条件的适应。一种设计用于优化发射机的装置，包括至少一个单元，用于根据接收的质量指标估算使所述发射机、尤其是其传输链的至少一个单元的至少一个参数将实现的优化参数。此外，该广播系统至少包括：一个发射机，接收用于调整其传输链的至少一个单元之参数的优化参数，并且发射包括至少一个音频节目和其传输链的参数的信号；一个参考接收机，接收由所述发射机发射的信号，传送包含至少一个质量指标的信号；以及一个优化装置，接收所述具有质量指标的所述信号，并且传送调整参数给所述发射机。

说明书

本发明涉及传输系统对传输条件的适应。

例如，在AM波段，尤其是在短波中的无线电广播的传送期间，信号传播条件经常地变化。因此使接收被扰乱，甚至不存在。

为了优化接收，广播公司根据太阳活动的年、日之时间(当这可以被预计时)计划不同的频率。

这种现象存在于模拟无线电通信中，而在数字无线电通信中扰乱更为严重。虽然校正器码(信道编码)校正若干传输误差，事实上，在一个误差阈值之上该解码变得不起作用，并且音频信号消失。

本发明通过使传输系统的各个不同的部件最适合于传播条件，尤其是通过适应发射机功率和信道编码参数，以防止或者至少减轻这些缺陷。这将确保在规定的接收范围中对于指定的频率始终可以有最好的服务质量。

本发明涉及一种设计用于优化发射机的装置，其中包括：

至少一个连接到通信网络的输入端，其接收一个包括至少一个参数的信号，该参数表示由所述发射机发送的信号的接收质量；

至少一个用于估算的单元，其依据所接收的质量指标来估算所述发射机、尤其是其传输系统的至少一个单元的至少一个参数所必需的优化；

至少一个输出端，直接或者间接地连接到所述发射机，在其上提供被优化的参数。

此外，本发明还涉及一种传输系统，包括至少一个发射机、至少一个接收机、以及一个连接到通信网络的优化装置，其从该接收机接收至少一个质量指标，用于提供至少一个优化的参数，并且将其发送到该发射机。

本发明的一种变型是一种传输系统，至少包括：

一个发射机，其接收优化的参数用于设置其传输系统的至少一个单元的参数，并且发射具有至少一个节目和其传输系统配置的信号，

一个接收机，例如一个一般公用的接收机，接收由所述发射机发送的信号，并且重现包含在所述接收信号中的至少一个节目，

一个参考接收机，接收由所述发射机发送的信号，并且提供一个包含至少一个质量指标的信号，和

一个优化装置，接收具有质量指标的所述信号，并且提供参数去设置所述发射机。

在此后一个传输系统中，以下情况是可能的：

或者，用于重现接收的节目的每个接收机还可以提供至少一个质量指标，

或者，该接收机和该参考接收机是二个分离的装置，该第一个用于重现接收的节目，以及该第二个是一个信号传感器，可以提供至少一个质量指标。

通过阅读以下作为通过附图举例说明的示例给出的描述，本发明的优点和特点将会更清楚，其中：

-图1表示一个按照本发明的广播系统的例子；

-图2是一个按照本发明的具有传输优化的广播系统的实例；

-图3是一个实现按照本发明的参考接收机的例子；

-图4是一个按照本发明的优化装置的操作例子；

-图5是一个实现按照本发明的可优化发射机的实例。

在该说明书的以下部分中，将在AM波段中在广播无线电节目的范围中描述根据本发明的系统。这个系统可以考虑用于使用任何频率波段的无线电广播。

图1示出广播装置具有广播其节目的若干目标区域。事实上，该广播装置的发射机E向一个预先确定的目标区域发射。在这个区域中所有的接收机(R₁...R_m，R_f1...R_fn)以在不同程度上好的质量获得由发射机播放的节目。“参考”接收机(R_f1...R_fn)被部署在这个区域中。它们可以分析该接收的信号和其内容的完整性。

在图2上，这些参考接收机(R_f1...R_fn)发送这个预分析给一个优化装置A，其包括至少一个信号处理系统。这个优化装置A可以位于大约接近于该发射机E的位置，甚至被包括在该发射机E内，后一种配置未在该图上示出。该优化装置A采集由该接收机R_f产生的信息。然后，其产生所获取的测量结果的概要(summary)。通过施加下标值(index value)，其遥控该发射机E、尤其是该传输系统的调整参数。可以将来自参考接收机R_f的测量结果传送给优化装置A，并且如果必要的话，可以将来自优化装置A的优化参数传送给发射机E，例如这里所述的传送是在有线网络(电话、以太网等等)或者无线网络(电话、卫星等等)上进行。

图3示出一个实现适于接收广播信号的参考接收机R_f的实例，即，它至少包括恢复在广播信号中发射的节目所需要的单元(例如，解调器和/或译码器和/或解交错器等等)。因此，该参考接收机R_f用于解调多载波星座(constellation)，执行信道解码，多路分解波束(例如，DRM(世界性数字无线广播(Digitale Radio Mondiale))类型)，解码音频和数据波束，并且使用提供测量结果M的适当装置C(在图3上以虚线表示)实施实时分析。在进行这个分析期间，贯穿整个接收系统可以采取各种不同的测量结果。

例如，该广播信号在该接收机R_f的接收装置R_f1的天线R_f11上被接收。  然后该信号通过一个称作RF前端的模块R_f12。在这个阶段，第一测量结果M11可以被采取接收信号的电平。然后，该信号进入一个使得其返回基带的滤波器R_f13。在这个阶段，第二测量结果M12可以考虑例如频率掩码(mask)或者光谱分析。

然后，该信号由接收系统R_f2处理。例如，这个系统包括串联的解调器R_f21、解帧器R_f22、解交错器R_f23、信道解码器R_f24、多路分解器R_f25、也许包括一个音频解码器R_f26a的信源解码器R_f26，以及一个或多个节目重现装置(例如，一个用于音频和/或数据节目的扬声器R_f27，和/或一个未示出的显示数据的屏幕等等)。

在该解调器R_f21和/或该解帧器R_f22，测量结果可以被采取星座M21、信噪比(SNR)M22、统计数据M23(例如，关于星座、信噪比、路径的平均值和/或分布)，和/或关于路径的测量结果M24(数量、幅度、位置等等)。在该解交错器R_f23、该信道解码器R_f24和/或该多路分解器R_f25，可以测量误码率M25，如MER(平均误码率)和/或比特误码率(BER)M26。在该信源解码器R_f26上，该分析可以提供音频质量的测量结果M27(如果它是音频节目)，或者更一般地提供数据质量。

总之，该参考接收机R_f具有一个或多个下列功能：

-接收信号电平的指示，

-比特误码率测量，

-基带输入信号I和Q(IQ电平)，

-输入频谱，

-对频率的信道脉冲响应和信道增益，

-具有相关符号信噪比的解调星座，

-音频输出，

-对参考频率的信噪比，

-在接收系统中不同的点上保存数据和重复数据的可能性，

-存储文件重现功能，

-全自动的值班日志功能，

-关于保存的主要技术参数的直方图功能，

-用于直观分析传输参数的图形工具，

-主要参数的统计分析，

-在线或者经由一个内部可编程设计的自动重新配置。

该参考接收机R_f之可能的使用包括，例如：

-在本地或者远距离地监控和/或显示接收的信号，

-实时显示被接收信号的技术参数的在线测量和分析，

-保存该信息，例如在硬盘上，用于稍后更深入地进行分析，即由该优化装置A进行，

-用作人员的训练工具，以准备从模拟到数字的转换。

该优化装置A接收在与其相关的发射机E的目标区域中由不同的参考接收机取得的测量结果M。例如，它依据需要的最小接收质量、通过比较接收的值与通过该广播装置设置的最小和/或最大阈值来总结这些结果。例如，当大于该最小阈值的时候，该优化装置A通过增加信道编码可以起作用。当一个或多个最小阈值被穿过的时候，信道编码因此被减少。可以预先确定不同的阈值(下标值)，或者由传输网络操作者设置。

接收的测量结果可以包括，例如下列的一个或多个：

-音频质量(等级，等)

-接收的场电平(分布、平均值等等)

在该接收系统的若干点上的信噪比(平均值，分布等等)

-信道脉冲响应(幅度、位置、路径数量、多普勒效应等等)。

作为一个例子，图4示出一个实现该优化装置A的优化方法的流程图。  在这种情况下，先检查由该优化装置A接收的测量结果之一，在这种情况下是音频质量。

如果它大于由该广播装置设置的阈值，被认为是“极好的”。在这种情况下，所有的参数被检查以核对是否它们对应于其缺省值。否则，它们：

-或者如该流程图所示被逐个地或者全部一起被直接改变为其缺省值，如在该流程图上所示，

-或者如果可能的话，再次逐个地或者全部一起分配给一个中间值。

例如，如果发射功率大于该缺省值，使用的信道编码是非常有效的，并且如果该音频质量是极好的，例如该优化装置可以：

-或者，设置发射功率为其缺省值，并且观望该音频质量如何变化，

-或者，使该发射功率减少一个固定增量而逼近其缺省值，并且观望该音频质量如何变化，

-或者，控制缺省信道编码的使用，并且观望该音频质量如何变化，

-或者，控制有效性较差但仍好于缺省信道编码的信道编码，并且观望该音频质量如何变化，

-或者，既作用于发射功率，又作用于信道编码。

如图4上所示，如果这些参数被分别地优化，不同的参数可以具有不同的加权，使得该优化装置将能按照其加权顺序检查它们。  例如，如果发射功率参数P1的加权大于该信道编码P2的加权，该优化装置首先查验是否该发射功率P1具有其缺省值。  如果不是这样，其改变该发射功率参数P1。如果发射功率具有其缺省值，其检查下一个参数P2...。就可以检查若干已经被分配了相同的加权的参数。

如果音频质量被认为是“不足的”，该优化装置设想关于音频质量降低的理由的不同假设。例如，其将相关或独立地检查一定数量的测量结果的情况。其中不同的测量结果被检查的顺序可以通过向每个测量结果再次分配一个加权而给出。在图4的流程图上描述的情况下，它检查第一测量结果相对于由该广播装置设置的阈值的情况。例如，相对于一个最小阈值的接收信号电平M11。在情况1之下，即，在这种情况下，如果该电平小于阈值，关于发射功率的参数被提高，和/或该传送方向(发射天线的方位角、方向)被改变。在情况2之下，即，在这种情况下，如果该接收的信号电平大于该阈值，第二测量结果被检查。例如，该比特误码率M25与一个最大阈值相比较。在情况1之下，即，在这种情况下，如果该误码率大于该阈值，关于信道编码的参数P2被改变，以便使用更有效的信道编码。依据相对于其相应的阈值获得的一个或多个测量结果的比较，可以在更大或更小的范围(根据测量结果设置的加权)改变一个或多个参数，而不是逐个地改变这些参数

由该优化装置A执行的配制优化例如可以是这样的：

-音频质量的损失导致信道编码的修改、和/或调制的修改、和/或多路复用的修改(例如，删除某些节目)，由于有用的速度而与关于该信源编码的交互作用一起使用的修改，

-对脉冲响应或者该信噪比的观测损耗导致该信道编码和/或由于有效速度而与该信源编码的交互作用一起使用的模式(地面模式，天波模式，稳健模式)的修改。

除了针对发射机E的传输系统E1的这些调整之外，可以对于该传输装置E2执行调整。尤其是，该优化装置可用于优化对发射功率、发射频率和发送天线方向参数等等的调整。

为了降低发送到该优化装置的测量结果量，可以只是周期性地分析这些测量结果。该优化装置A至少包括一个使所有从不同的参考接收机R_f接收的测量结果同步的装置。

在改变某些参数之后，有可能必需适应发射机E的其他的参数。例如，如果参数修改导致有效速度的改变，当信号具有一个高电平保护的时候，受控于该发射机E的该优化装置A也作用于该音频编码器的调整，以使所提供的速度适应于此时可得到的有效速度。

作为一个例子，对于在一个HF信道中以9kHz射频通带的发送，当条件是“理想的”时候，该有效速度大约是具有调制64 QAM的25kbits/s。如果传播条件恶化：信噪比降低和/或比特误码率提高，可以改变传输模式，对有效内容提供更好的保护，从地面模式切换为天波模式(这些模式规定OPDM(正交频分多路复用)结构对于DRM是特定的)。因此，该有效速度被降低为19kbits/s。信源编码被重新配置以在25到19kbits/s之范围改变速度。该优化装置A发送优化的参数给传输系统，该传输系统将施加它们给该信源编码器、该信道编码器以及该调制器。

如果这些条件恶化，该优化装置将控制开关进入16QAM，而无需里德·索洛蒙(Reed So1omon)(RS)编码器。因此该有效的速度大约是18kbits/s，并且该信源编码器将被相应地优化。

该优化装置A还可以控制开关进入稳健模式，并具有16kbits/s的有效速度，等等。

下面的列表作为一个例子示出有效速度(单位是bits/s)，其取决于9kHz信道的保护水平：

  地面模式    天波模式    稳健模式 64QAM，没有RS    27720    22000    17360 16QAM，没有RS    18480    14640    11580 QPSK，没有RS    10260    8120    6440 64QAM，具有RS    25080    19380    15960 16QAM，具有RS    17970    13980    11400 QPSK，具有RS    9690    7410    6000

该信源编码器被重新配置为提供适合于保护的有效速度，该有效速度是通过该优化装置A对传输系统参数的优化而获得的。

如此优化的参数被发送给发射机E，以调整不同的可调参数，尤其是传输系统参数，而且如果必要的话，调整传输装置参数，如图5所示。

该音频和/或数据节目的信源编码E11被执行，至少包括数字信号的压缩E11b。使用的信源编码器E11是由优化装置A发送的参数来确定。然后，取决于也由优化装置A确定的多路复用参数，不同的节目被多路复用E12。获得的信号经受信道编码E13、交错E14、格式化为信号分组E15以及调制E16。这些功能的每一个都通过由该优化装置A提供的优化参数而被配置。该传送装置E2的参数也可能通过由优化装置A优化的参数调整。这用于改变实施的合成器E21(发射频率)，利用装置E22的发射功率和/或发射天线E23的方向。

可能的调制包括，例如对于8、16、64态的QAM(正交幅度调制)或者QPSK(正交相移键控)。可能的信道编码例如可以是MLC(多级编码)和/或RS(Reed Solomon)编码。可能的音频信源编码例如可以是MPEG-4AAC(高级音频编码)，或者MPEG-4AAC和SBR(频谱带重现)，或者MPEG-4AAC和PAT(感知音频变换)，或者G729(CCETT)，或者CELP或者MPEG2层3。

这个方法可以以近似实时操作以便始终保证最优质量。该接收机R_f接收在接收的广播信号中有关该发射机调整的信息，并且自动地适应。

在先前的例子中，信号包括一个或多个音频节目和/或一个或多个数据节目。该信号也可以单独包括一个或多个包含固定图像的电视节目，或者与一个或多个先前的电视节目一起包括一个或多个包含固定图像的电视节目。这个系统可用于按照DRM标准的广播，并且更一般地用于按照标准UIT217-1/10/国际电信协会的广播。

此外，这个传输系统或者其构成装置的至少一个的使用不必限于AM波段，而是还可以例如用于FM波段等等。

通常，该优化装置A接收一个或多个信号，每个信号包括一个或多个表示在广播系统中所接收并且来自一个或多个接收机R的信号之质量的测量结果。这些接收机R可以是专用的接收机，称作参考接收机R_f。包括测量结果或者质量指标的信号被或者经由有线网络(电话网或者以太网等等)或者经由无线网络(移动电话网络、卫星等等)发送。这些信号例如可以根据请求从该优化装置A发送，或者周期性地在为每个参考接收机R_f限定的时刻发送。

该优化装置A可以考虑一个或多个测量结果以改变一个或多个参数。因此，其提供一种装置，当传输条件恶化的时候，该装置保持固定的接收质量，并且当传输条件是令人满意的时候，使该发射机E可以使用较小功率的装置(低发射功率、较小功率的信道编码等等)。由该优化装置A如此优化的发射机E的参数现在被用于调整该发射机E的各种各样的单元，尤其是传输系统，使得它们适应这些传输条件。

该装置A可以执行分析，该分析或者是关于由参考接收机产生的事件，或者是基于周期分析，其频率可以被预先确定或者由操作者设置。

因此，该装置A可以被用于命令仪调整该传输系统E1的任何一个单元，或者仅调整该传送装置E2的单元，或者该传输系统E1和该传送装置E2的单元。

该发射机E的配置随着广播信号中的电视节目被一起发射。  因此，这些接收机因此可以相应地重新配置其装置(OFDM(正交频分复用)模式、解调器、多路分解器、信道解码器、信源解码器等等)。