BRPI0618230A2

BRPI0618230A2 - aparelho e método para sentir um sinal atsc em baixa razão de sinal para ruìdo

Info

Publication number: BRPI0618230A2
Application number: BRPI0618230-5A
Authority: BR
Inventors: Wen Gao; Paul Gothard Knutson; Joshua Lawrence Koslov
Original assignee: Thomson Licensing
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2011-08-23
Also published as: TW200740229A; EP1952626A1; TW200723803A; EP1949715A1; CN101310552A; WO2007056080A1; KR101375571B1; CA2627462A1; KR20080065274A; JP2009515438A; JP4979025B2; CN101300833A; JP2009515423A; US20090161024A1; CA2627438C; JP5006884B2; KR20080068833A; US20090153748A1; BRPI0618248A2; CA2627438A1

Abstract

APARELHO E MéTODO PARA SENTIR UM SINAL ATSC EM BAIXA RAZAO DE SINAL PARA RUìDO Um receptor da rede de área regional sem fio (WRAN) inclui um sintonizador para sintonizar em um de um número de canais, e um detector de sinal ATSC (Advanced Television Systems Committee) difundido. O sintonizador é calibrado como uma função de um sinal ATSC recebido. O detector de sinal ATSC difundido pode ser um detector de sinal ATSC coerente ou um não coerente.

Description

"APARELHO E MÉTODO PARA SENTIR UM SINAL ATSC EMBAIXA RAZÃO DE SINAL PARA RUÍDO"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se, de forma geral, asistemas de comunicações e, mais particularmente, a sistemassem fio, por exemplo, difusão terrestre, celular, fidelidadesem fio (Wi-Fi), satélite, etc.

Um sistema de área regional sem fio (WRAN) estásendo estudado no grupo do padrão 802.22 do IEEE. O sistemaWRAN é planejado para fazer uso dos canais de difusão de te-levisão (TV) não usados no espectro da TV, em uma base seminterferência, para endereçar, como um objetivo primário,áreas rurais e remotas e mercados não atendidos de baixadensidade populacional com níveis de desempenho similares aesses das tecnologias de acesso de banda larga que servem asáreas urbanas e suburbanas. Além disso, o sistema WRAN podetambém ser capaz de ascender para servir áreas de populaçãomais densas onde o espectro está disponível. Desde que umameta do sistema WRAN é não interferir com as difusões de TV,um procedimento crítico é sentir de maneira robusta e preci-sa os sinais de TV licenciados que existem na área servidapela WRAN (a área da WRAN).

Nos Estados Unidos, o espectro de TV atualmentecompreende os sinais de difusão do ATSC (Advanced TelevisionSystems Committee) que coexistem com os sinais de difusão doNTSC (National Television Systems Committee). Os sinais dedifusão do ATSC são também citados como sinais de TV digital(DTV) . Atualmente, a transmissão do NTSC cessará em 2009 e,nesse momento, o espectro de TV compreenderá somente os si-nais de difusão do ATSC.

Desde que, como mencionado acima, uma meta dosistema WRAN é não interferir com esses sinais de TV que e-xistem em uma área WRAN particular, é importante em um sis-tema WRAN ser capaz de detectar as difusões do ATSC. Um mé-todo conhecido para detectar um sinal ATSC é procurar um pe-queno sinal piloto que é uma parte do sinal ATSC. Um tal de-tector é simples e inclui um laço de bloqueio de fase com umfiltro de largura de banda muito estreita para extrair o si-nal piloto ATSC. Em um sistema WRAN, esse método provê umamaneira fácil para verificar se um canal de difusão está a-tualmente em uso simplesmente verificando se o detector deATSC provê um sinal piloto ATSC extraído. Infelizmente, essemétodo pode não ser preciso, especialmente em um ambiente derazão muito baixa de sinal para ruído (SNR). Na realidade, afalsa detecção de um sinal ATSC pode ocorrer se existe umsinal de interferência presente na banda que tem um compo-nente espectral na posição da portadora do piloto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Nós observamos que aumentando a precisão do sin-cronismo ou referências de freqüência da portadora no recep-tor melhora o desempenho das técnicas de detecção do sinalde difusão (quer essas técnicas sejam coerentes ou não coe-rentes). Em particular, e de acordo com os princípios da in-venção, um receptor compreende um sintonizador para sintoni-zar em um de um número de canais, um detector de sinal dedifusão acoplado no sintonizador para detectar se um sinalde difusão existe em pelo menos um dos canais, onde o sinto-nizador é calibrado como uma função de um sinal de difusãorecebido.

Em uma modalidade ilustrativa da invenção, o sinalde difusão é um sinal ATSC (Advanced Television Systems Com-mittee) e o receptor é um receptor da rede de área regionalsem fio (WRAN), onde o sintonizador é calibrado como umafunção de um sinal ATSC recebido e onde o detector do sinalde difusão inclui um detector de sinal ATSC coerente.

Em uma outra modalidade ilustrativa da invenção, osinal de difusão é um sinal ATSC e o receptor é um receptorWRAN, onde o sintonizador é calibrado como uma função de umsinal ATSC recebido e onde o detector do sinal de difusãoinclui um detector de sinal ATSC não coerente.

Em uma outra modalidade ilustrativa da invenção, oreceptor é um receptor da rede de área regional sem fio(WRAN) e o receptor executa um método para determinar umabanda de freqüência disponível para comunicações no sistemaWRAN. De maneira ilustrativa, o receptor se calibra como umafunção de um sinal de difusão recebido; e, depois da cali-bragem, detecta se outros sinais de difusão existem em pelomenos uma porção de um espectro de freqüência para determi-nar uma porção disponível do espectro de freqüência para usopelo receptor.

Em vista do acima, e como será evidente a partirda leitura da descrição detalhada, outras modalidades e as-pectos são também possíveis e se situam dentro dos princí-pios da invenção.BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 mostra a tabela um, que lista canais detelevisão (TV),

As figuras 2 e 3 mostram as tabelas dois e três,que listam deslocamentos de freqüência sob condições dife-rentes para um sinal ATSC recebido,

A figura 4 mostra um sistema WRAN ilustrativo deacordo com os princípios da invenção,

A figura 5 mostra um receptor ilustrativo para usono sistema WRAN da figura 4 de acordo com os princípios dainvenção,

A figura 6 mostra um fluxograma ilustrativo parauso no sistema WRAN da figura 4 de acordo com os princípiosda invenção,

As figuras 7 e 8 ilustram o sintonizador 305 e olaço de rastreio da portadora 315 da figura 5,

As figuras 9 e 10 mostram um formato para um sinalDTV ATSC e

As figuras 11-21 mostram várias modalidades dosdetectores de sinal ATSC.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Exceto pelo conceito inventivo, os elementos mos-trados nas figuras são bem conhecidos e não serão descritosem detalhes. Também, a familiaridade com a difusão da tele-visão, codificação de receptores e vídeo é assumida e não édescrita em detalhes aqui. Por exemplo, exceto pelo conceitoinventivo, a familiaridade com recomendações atuais e pro-postas para padrões de TV tais como NTSC (National Televisi-on Systems Committee) , PAL (Phase Alternation Lines), SECAM(SEquential Couleur Avec Memoire) e ATSC (Advanced Televisi-on Systems Committee) (ATSC) é assumida. Informação adicio-nal sobre sinais de difusão ATSC pode ser encontrada nos se-guintes padrões ATSC: Digital Television Standard (A/53),revisão C, incluindo Emenda No. 1 e errata No. 1, Doe. A/53Ce Recommended Practice: Guide to the Use of the ATSC DigitalTelevision Standard (A/54). Da mesma forma, exceto pelo con-ceito inventivo, os conceitos de transmissão tais como ei-ght-level vestigial sidebanda (8-VSB), Quadrature AmplitudeModulation (QAM), orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) ou coded OFDM (COFDM)), e componentes do receptor co-mo um front-end de radiofreqüência (RF), ou seção do recep-tor, tais como um bloco de pequeno ruido, sintonizadores edemoduladores, correlatores, integradores de dispersão e en-quadradores são assumidos. Similarmente, exceto pelo concei-to inventivo, os métodos de formatação e codificação (talcomo Moving Picture Expert Group (MPEG)-2 Systems Standard(ISO/IEC 13818-1)) para gerar os fluxos do bit de transportesão bem conhecidos e não descritos aqui. Deve também ser ob-servado que o conceito inventivo pode ser implementado usan-do técnicas de programação convencionais, que, como tal, nãoserão descritas aqui. Finalmente, números semelhantes nasfiguras representam elementos similares.

Um espectro de TV para os Estados Unidos como co-nhecido na técnica é mostrado na tabela um da figura 1, queprovê uma lista de canais de TV nas bandas de freqüênciamuito alta (VHF) e freqüência ultra alta (UHF) . Para cadacanal de TV, a borda inferior correspondente da banda defreqüência atribuída é mostrada. Por exemplo, o canal 2 deTV inicia em 54 MHz (milhões de hertz), o canal 37 de TV i-nicia em 608 MHz e o canal 68 da TV inicia em 794 MHz, etc.

Como conhecido na técnica, cada canal de TV, ou banda, ocupa6 MHz de largura de banda. Como tal, o canal 2 de TV cobre oespectro (ou faixa) de freqüência de 54 MHz a 60 MHz, o ca-nal 37 da TV cobre a banda de 608 MHz a 614 MHz e o canal 68da TV cobre a banda de 794 MHz a 800 MHz, etc. Como mencio-nado anteriormente, um sistema WRAN faz uso de canais de di-fusão de televisão (TV) não usados no espectro de TV. Sobesse aspecto, o sistema WRAN executa a "leitura do canal"para determinar quais desses canais de TV estão realmenteativos (ou "com incumbência") na área WRAN a fim de determi-nar essa porção do espectro de TV que está realmente dispo-nível para uso pelo sistema WRAN.

Além do espectro de TV mostrado na figura 1, umsinal DTV ATSC particular em um canal particular pode tambémser afetado pelos sinais NTSC, ou até mesmo outros sinaisATSC, que ficam co-localizados (isto é, no mesmo canal) ouadjacentes ao sinal ATSC (por exemplo, no próximo canal in-ferior, ou superior) . Isso é ilustrado na tabela dois, dafigura 2, no contexto de um sinal piloto ATSC como afetadopor diferentes condições de interferência. Por exemplo, aprimeira linha 71, da tabela dois provê o deslocamento daborda inferior em Hz de um sinal piloto ATSC se não existeinterferência co-localizada ou adjacente de um outro sinalNTSC ou ATSC. Isso corresponde com o sinal piloto ATSC comodefinido nos padrões ATSC acima mencionados, isto é, o sinalpiloto ocorre em 309,44059 KHz (milhares de Hertz) acima daborda inferior do canal particular. (Novamente, a tabela 1,da figura 1, provê o valor da borda inferior em MHz para ca-da canal.) Entretanto, a referência para a linha marcada 72,da tabela 2, provê o deslocamento da borda inferior de umsinal piloto ATSC quando existe um sinal NTSC co-localizado.Em uma tal situação, um receptor ATSC receberá um sinal pi-loto ATSC que fica 338, 065 KHz acima da borda inferior. Nocontexto das difusões NTSC e ATSC, pode ser observado da ta-bela dois que o número total de deslocamentos possíveis é14. Entretanto, depois que uma transmissão NTSC é desconti-nuada, o número total de deslocamentos possíveis diminui pa-ra dois, com uma tolerância de 10 Hz, que é ilustrada na ta-bela três, da figura 3.

Desde que é importante que qualquer leitura de ca-nal seja precisa, nós observamos que o aumento da precisãodo sincronismo ou referências de freqüência da portadora emum receptor melhora o desempenho das técnicas de detecção dosinal, ou leitura do canal (quer essas técnicas sejam coe-rentes ou não coerentes). Em particular, e de acordo com osprincípios da invenção, um receptor compreende um sintoniza-dor para sintonizar em um de um número de canais, um detec-tor de sinal de difusão acoplado no sintonizador para detec-tar se um sinal de difusão existe em pelo menos um dos ca-nais, onde o sintonizador é calibrado como uma função de umsinal de difusão recebido. Uma modalidade ilustrativa da in-venção é descrita no contexto de uso de um canal ATSC exis-tente como uma referência. Entretanto, o conceito inventivonão é dessa forma limitado.

Um sistema de rede de área regional sem fio (WRAN)ilustrativo 200 incorporando os princípios da invenção émostrado na figura 4. O sistema WRAN 200 serve a uma áreageográfica (a área WRAN) (não mostrada na figura 4). Em ter-mos gerais, um sistema WRAN compreende pelo menos uma esta-ção de base (BS) 205 que se comunica com um, ou mais, equi-pamentos de premissa do consumidor (CPE) 250. O último podeser estacionário. O CPE 250 é um sistema com base em proces-sador e inclui um, ou mais, processadores e memória associa-da como representado pelo processador 290 e memória 295 mos-trada na forma de caixas tracejadas na figura 4. Sob esseaspecto, programas de computador, ou software, são armazena-dos na memória 295 para execução pelo processador 290. O úl-timo é representativo de um, ou mais, processadores de con-trole com programa armazenado e esses não têm que ser dedi-cados à função do transmissor, por exemplo, o processador290 pode também controlar outras funções do CPE 250. A memó-ria 295 é representativa de qualquer dispositivo de armaze-namento, por exemplo, memória de acesso aleatório (RAM), me-mória somente de leitura (ROM), etc., pode ser interna e/ouexterna ao CPE 250 e é volátil e/ou não volátil quando ne-cessário. A camada física de comunicação entre a BS 205 e oCPE 250, via antenas 210 e 255, é de modo ilustrativo basea-da em OFDM via o transceptor 285 e é representada pelas se-tas 211. Para inserir uma rede WRAN, o CPE 250 pode primeirose "associar" com a BS 210. Durante essa associação, o CPE250 transmite a informação, via o transceptor 285, na capa-cidade do CPE 250 para a BS 205 via um canal de controle(não mostrado). A capacidade relatada inclui, por exemplo,potência de transmissão mínima e máxima, e uma lista de ca- nal suportado para transmissão e recepção. Sob esse aspecto,o CPE 250 executa a "leitura do canal" de acordo com osprincípios da invenção para determinar quais canais de TVnão estão ativos na área WRAN. A lista de canal disponívelresultante para uso nas comunicações WRAN é então provida para a BS 205.

Uma porção ilustrativa de um receptor 300 para usono CPE 250 é mostrada na figura 5. Somente essa porção doreceptor 300 relevante para o conceito inventivo é mostrada.O receptor 300 compreende o sintonizador 305, laço de ras- treio de portadora (CTL) 315, detector de sinal ATSC 320 econtrolador 325. O último é representativo de um, ou mais,processadores de controle com programa armazenado, por exem-plo, um microprocessador (tal como processador 290), essesnão têm que ser dedicados ao conceito inventivo, por exem- pio, o controlador 325 pode também controlar outras funçõesdo receptor 300. Além disso, o receptor 300 inclui memória(tal como memória 295), por exemplo, memória de acesso alea-tório (RAM), memória somente de leitura (ROM), etc. e podeser uma parte de, ou separado de, o controlador 325. Por simplicidade, alguns elementos não são mostrados na figura5, tal como um elemento de controle de ganho automático(AGC), um conversor de analógico para digital (ADC) se oprocessamento está no domínio digital e filtragem adicional.Exceto pelo conceito inventivo, esses elementos seriam fa-cilmente evidentes para alguém versado na técnica. Sob esseaspecto, as modalidades descritas aqui podem ser implementa-das nos domínios analógico ou digital. Além do que, aquelesversados na técnica reconheceriam que um pouco do processa-mento pode envolver trajetórias de sinal complexo quando ne-cessário .

Antes de descrever o conceito inventivo, a opera-ção geral do receptor 300 é como segue. Um sinal de entrada304 (por exemplo, recebido via antena 255 da figura 4) é a-plicado no sintonizador 305. O sinal de entrada 304 repre-senta um sinal digital modulado VSB de acordo com o "padrãode televisão digital ATSC" acima mencionado e transmitido emum dos canais mostrados na tabela um da figura 1. O sintoni-zador 305 é sintonizado em diferentes dos canais pelo con-trolador 325 via a trajetória de sinal bidirecional 326 paraselecionar canais de TV particulares e prover um sinal con-vertido descendentemente 306 centralizado em um sinal de IF(freqüência intermediária) específico. O sinal 306 é aplica-do no CTL 315, que processa o sinal 306 tanto para removerquaisquer deslocamentos de freqüência (tal como entre o os-cilador local (LO) do transmissor e o LO do receptor) quantopara demodular o sinal VSB ATSC recebido descendentementepara a banda-base de uma freqüência intermediária (IF) ouperto da freqüência da banda-base (por exemplo, ver, Advan-ced Television Systems Commiittee dos Estados Unidos, "Guideto the Use of the ATSC Digital Television Standard", Docu-mento A/54, 04 de outubro de 1995, e Patente U.S. 6.233.295emitida em 15 de maio de 2001 para Wang, intitulada "SegmentSync Recovery Network for an HDTV Receiver"). 0 CTL 315 pro-vê sinal 316 para o detector de sinal ATSC 320, que processao sinal 316 (descrito mais abaixo) para determinar se o si-nal 316 é um sinal ATSC. 0 detector do sinal ATSC 320 provêa informação resultante para o controlador 325 via a traje-tória 321.

Com referência agora à figura 6, um fluxograma i-lustrativo para uso no receptor 300 de acordo com os princí-pios da invenção é mostrado. Em particular, a detecção dapresença dos sinais ATSC DTV nas bandas VHF e UHF da TV emníveis de sinal abaixo desses requeridos para demodular umsinal utilizável pode ser melhorada tendo informação precisade deslocamento de sincronismo e portadora. De modo ilustra-tivo, a estabilidade e a alocação de freqüência conhecidados próprios canais DTV são usadas para prover essa informa-ção. Como especificado no ATSC A/54A Recommended PracticeATSC acima mencionado, as freqüências da portadora são espe-cificadas para ficarem pelo menos dentro de 1 KHz (milharesde hertz), e tolerâncias mais estreitas são recomendadas pa-ra boa prática. Sob esse aspecto, na etapa 260, o controla-dor 325 primeiro varre os canais de TV conhecidos, tal comoilustrado na tabela um da figura 1, para um sinal ATSC exis-tente, facilmente identificável. Em particular, o controla-dor 325 controla o sintonizador 305 para selecionar cada umdos canais de TV. Os sinais resultantes (se algum) são pro-cessados pelo detector de sinal ATSC 320 (descrito mais a-baixo) e os resultados providos para o controlador 325 via atrajetória 321. De preferência, o controlador 325 procura osinal ATSC mais forte atualmente difundindo na área WRAN.Entretanto, o controlador 325 pode parar no primeiro sinalATSC detectado.

De volta brevemente para a figura 7, um diagramade blocos ilustrativo do sintonizador 305 é mostrado. O sin-tonizador 305 compreende o amplificador 355, o multiplicador360, o filtro 365, o elemento dividir por η 370, o osciladorde voltagem controlada (VCO) 385, o detector de fase 375, ofiltro de laço 390, o elemento dividir por m 380 e o oscila-dor local (LO) 395. Exceto pelo conceito inventivo, os ele-mentos do sintonizador 305 são bem conhecidos e não descri-tos mais aqui. Em geral, a relação seguinte se mantém entreos sinais providos pelo LO 395 e o VCO 385:

<formula>formula see original document page 13</formula>

onde Fref é a freqüência de referência provida peloLO 395, Fvco é a freqüência provida pelo VCO 385, η é o valordo divisor representado pelo elemento dividir por η 370 e mé o valor do divisor representado pelo elemento dividir porm 380. A equação (1) pode ser rescrita como:

<formula>formula see original document page 13</formula>

Pode ser observado a partir da equação (2) que FVcopode ser ajustado para bandas ATSC DTV diferentes por valo-res apropriados de η, como estabelecido pelo controlador 325(etapa 260 da figura 6) via a trajetória 326. Entretanto, ecomo mencionado acima, o receptor 300 inclui o CTL 315, queremove quaisquer deslocamentos de freqüência, Fdesiocamento · E-xistem dois deslocamentos de freqüência importantes. O pri-meiro é o erro causado pelas diferenças de freqüência entreo LO 395 e a referência da freqüência do transmissor. O se-gundo é o erro causado pelo valor usado para Fetapa desde quea freqüência atual, Fref, provida pelo LO 395 é somente apro-ximadamente conhecida dentro de uma dada tolerância do osci-lador local. Como tal, FdesIocamento inclui ambos o erro do va-lor de ηFetapa para o canal selecionado e o erro causado pe-las diferenças de freqüência na referência da freqüência lo-cal e na referência da freqüência do transmissor.

Com referência agora à figura 8, um diagrama deblocos ilustrativo do CTL 315 é mostrado. 0 CTL 315 compre-ende o multiplicador 405, o detector de fase 410, o filtrode laço 415, o oscilador numericamente controlado (NCO) 420e tabela de seno/co-seno 425. Exceto pelo conceito inventi-vo, os elementos do CTL 315 são bem conhecidos e não descri-tos mais aqui. 0 NCO 420 determina o Fdesiocamento como conheci-do na técnica e esses deslocamentos de freqüência são remo-vidos do sinal recebido via a tabela de seno/co-seno 425 e omultiplicador 405.

Continuando com a etapa 270 da figura 6, depoisque um sinal ATSC existente é encontrado, o controlador 325calibra o receptor 300 determinando pelo menos uma caracte-rística de freqüência relacionada (sincronismo) do sinalATSC detectado. Era particular, a operação geral do receptor300 da figura 5 pode ser representada pela equação seguinte:

<formula>formula see original document page 15</formula>

onde Fc representa a freqüência do sinal piloto dosinal ATSC detectado. Com relação ao valor para o FdesIocamentona equação (3), o controlador 325 determina esse valor sim-plesmente acessando os dados associados no NCO 420, via atrajetória bidirecional 327. Entretanto, enquanto o valorpara η já foi determinado pelo controlador 325 para o canalATSC selecionado, o valor real de Fetapa é desconhecido. En-tretanto, a equação (3) pode ser rescrita como:

<formula>formula see original document page 15</formula>

Embora essa solução pareça direta, deve ser relem-brado que o valor para Fc não é determinado unicamente comosugerido pela tabela 1 da figura 1. De preferência, o sinalDTV ATSC detectado pode ser afetado por outros sinais NTSC ou ATSC como mostrado na tabela dois da figura 2 e tabelatrês da figura 3. Se existem transmissões NTSC e ATSC na re-gião WRAN, então 14 deslocamentos possíveis devem ser consi-derados como mostrado na tabela dois, da figura 2. Entretan-to, se não existem transmissões NTSC na região WRAN, entãosomente 2 deslocamentos devem ser considerados como mostradona tabela três, da figura 3. Por simplicidade, é assumidoque não existem transmissões NTSC e somente a tabela três éusada para esse exemplo.

Como tal, usando os valores da tabela um e tabelatrês (por exemplo, armazenados na memória anteriormente men-cionada) , o controlador 325 executa dois cálculos para de-terminar valores diferentes para Fetapa:

<formula>formula see original document page 16</formula>

onde Fc(1) representa a borda de banda inferior databela um para o canal ATSC selecionado mais o deslocamentoda borda de banda inferior da primeira linha da tabela três,e Fc(2) representa a borda de banda inferior da tabela um pa-ra o canal ATSC selecionado mais o deslocamento da borda debanda inferior da segunda linha da tabela três. Como um re-sultado, o controlador 325 determina dois valores possíveispara FetaPa para uso no receptor 300. Assim, na etapa 270, ocontrolador 325 determina parâmetros de sintonização parauso no receptor de calibragem 300.

Finalmente, na etapa 275, o controlador 325 varreo espectro de TV para determinar a lista de canal disponí-vel, que compreende um, ou mais, canais de TV que não estãosendo usados e, como tal, estão disponíveis para suportar ascomunicações WRAN. Para cada canal que é selecionado pelocontrolador 325 (por exemplo, da lista da tabela um) , as ob-servações com relação às equações (3), (4), (4a) e (4b) ain-da se aplicam. Em outras palavras, para cada canal selecio-nado, os deslocamentos mostrados na tabela três devem serconsiderados. Desde que existem dois deslocamentos mostradosna tabela três e existem dois valores possíveis para Fetapacomo determinado na etapa 270 (equações (4a) e (4b) ), quatrovarreduras são executadas. (Se os deslocamentos listados natabela dois fossem usados, existiriam 142 varreduras ou 196varreduras). Por exemplo, na primeira varredura, o controla-dor 325 ajusta o sintonizador 305, via a trajetória 326, pa-ra valores diferentes para η para cada um dos canais ATSC. 0controlador 325 determina os valores para η e FdesIocamento apartir de:

<formula>formula see original document page 17</formula>

Onde o valor para FetaPa é igual ao valor determina-do para Fetapa (1) e o valor para Fc é igual à borda da bandainferior da tabela um para o canal ATSC selecionado mais odeslocamento da borda de banda inferior da primeira linha databela três. (Também deve ser observado que ao invés de umafunção de "piso" na etapa (5), uma função de "teto" pode serusada.) Entretanto, para a segunda varredura, embora o valorpara Fetapa ainda seja igual ao valor determinado para Feta-pa (1), o valor para Fc é agora alterado para ser igual à bordada banda inferior da tabela um para o canal ATSC selecionadomais o deslocamento da borda de banda inferior da segundalinha da tabela três. A terceira e a quarta varreduras sãosimilares exceto que o valor para Fetapa é agora ajustado i-gual ao valor determinado para FetaPa(2) · Durante cada umadessas varreduras, quando o sintonizador 305 é sintonizadopara prover um canal selecionado, o detector de sinal ATSC320 processa os sinais recebidos para determinar se um sinalATSC está presente no canal atualmente selecionado. Dados,ou informação, quanto à presença de um sinal ATSC são provi-dos para o controlador 325 via a trajetória 321. A partirdessa informação, o controlador 325 constrói a lista de ca-nal disponível. Assim, e de acordo com os princípios da in-venção, a estabilidade e a alocação de freqüência conhecidados próprios canais DTV são usadas para calibrar o receptor300 a fim de melhorar a detecção dos sinais DTV ATSC de bai-xo SNR. Como tal, na etapa 275, o receptor 300 é capaz devarrer os sinais ATSC que podem estar presentes em um ambi-ente de SNR muito baixo por causa da informação de freqüên-cia precisa (Fdesiocamento e os vários valores para Fetapa) de-terminada na etapa 270. A sensibilidade alvo é para detectarsinais ATSC com uma intensidade de sinal de -116dBm (deci-béis relativos a um nível de potência de um milliwatt). Issoé mais do que 30dB (decibéis) abaixo do limiar da visibili-dade (ToV) . Deve ser observado que, dependendo das caracte-rísticas de desvio do oscilador local, pode ser necessáriorecalibrar periodicamente. Também deve ser observado que va-riações adicionais no método acima descrito podem também serimplementadas. Por exemplo, o sinal ATSC detectado na etapa260 pode ser excluído das varreduras executadas na etapa275. Além do que, novas calibragens podem ser imediatamenteexecutadas sintonizando para o sinal ATSC identificado daetapa 260 sem ter que executar a etapa 260 novamente. Tam-bém, depois que um sinal ATSC é detectado na etapa 275, abanda associada pode ser excluída de quaisquer varredurassubseqüentes.

Como mencionado acima, o receptor 300 inclui umdetector de sinal ATSC 320. Um exemplo do detector de sinalATSC 320 tira vantagem do formato de um sinal DTV ATSC. Osdados do DTV são modulados usando 8-VSB (vestigial side-band). Em particular, para um receptor operando em ambientescom baixo SNR, símbolos de sincronização de segmento e sím-bolos de sincronização de campo incorporados dentro de umsinal DTV ATSC são utilizados pelo receptor para melhorar aprobabilidade de detectar precisamente a presença de um si-nal DTV ATSC, assim reduzindo a probabilidade de falso alar-me. Em um sinal DTV ATSC, além do fluxo de dado digital deoito níveis, uma sincronização de segmento de dados de qua-tro símbolos de nível dois (binário) é inserida no começo decada segmento de dados. Um segmento de dados ATSC é mostradona figura 9. 0 segmento de dados ATSC consiste de 832 símbo-los: quatro símbolos para a sincronização do segmento de da-dos e 828 símbolos de dados. 0 padrão de sincronização dosegmento de dados é um padrão 1001 binário, como pode serobservado da figura 9. Múltiplos segmentos de dados (313segmentos) compreendem um campo de dados ATSC, que compreen-de um total de 260.416 símbolos (832 χ 313). O primeiro seg-mento de dados em um campo de dados é chamado o segmento desincronização do campo. A estrutura do segmento de sincroni-zação do campo é mostrada na figura 10, onde cada símbolorepresenta um bit de dados (dois níveis) . No segmento desincronização do campo, uma seqüência pseudo-aleatória de511 bits (PN511) imediatamente segue a sincronização do seg-mento de dados. Depois da seqüência PN511, existem três se-qüências pseudo-aleatórias idênticas de 63 bits (PN63) con-catenadas juntas, com a segunda seqüência PN63 sendo inver-tida a cada outro campo de dados.

Em vista do acima, uma modalidade do detector desinal ATSC 320 é mostrada na figura 11. Nessa modalidade, odetector de sinal ATSC 320 compreende um filtro correspon-dente 505 que corresponde com a seqüência PN511 acima men-cionada para identificar a presença da seqüência PN511. Umaoutra variação é mostrada na figura 12. Nessa figura, a saí-da do filtro correspondente é acumulada múltiplas vezes paradecidir se existe um pico resistente. Isso melhora a proba-bilidade de detecção e reduz a probabilidade de falso alar-me. Uma desvantagem da modalidade da figura 12 é que umagrande memória é requerida. Uma outra abordagem é mostradana figura 13. Nessa abordagem, o valor de pico é detectado(520), junto com sua posição dentro de um campo de dados(510,515) . Deve ser observado que o sinal de restauraçãotambém incrementa o contador de endereço (isto é, "endereçode impacto"), para armazenar os resultados em localizaçõesdiferentes da RAM 525. Como tal, os resultados são armazena-dos para múltiplos campos de dados na RAM 525. Se as posi-ções de pico são as mesmas para uma certa porcentagem doscampos de dados, então é decidido que um sinal DTV está pre-sente no canal DTV.

Um outro método para detectar a presença de um si-nal DTV ATSC é usar a sincronização do segmento de dados.Desde que a sincronização do segmento de dados repete a cadasegmento de dados, ela é geralmente usada para a recuperaçãodo sincronismo. Esse método de recuperação de sincronismo éesboçado no acima mencionado Recommended Practice: Guide tothe Use of the ATSC Digital Television Standard (A/54). En-tretanto, a sincronização do segmento de dados pode tambémser usada para detectar a presença de um sinal DTV usando ocircuito de recuperação de sincronismo. Se o circuito de re-cuperação de sincronismo provê uma indicação do bloqueio desincronismo, ele garante a presença do sinal DTV com altaconfiança. Esse método funcionará mesmo se o relógio do sím-bolo local inicial não está perto do relógio do símbolo dotransmissor, contanto que o deslocamento do relógio fiquedentro da faixa de captura do conjunto de circuito de recu-peração de sincronismo. Entretanto, deve ser observado quedesde que a faixa útil estava abaixo de 0 dB SNR, precisaexistir uma melhora de 15 dB adicionais para alcançar a metade detecção de -116dBm acima mencionada.

Uma outra abordagem que pode ser usada para detec-tar um sinal ATSC é processar as sincronizações do segmentoindependente do mecanismo de recuperação de sincronismo uti-lizado. Isso é ilustrado na figura 14, que mostra um detec-tor de sincronização de segmento coerente que usa um filtrode resposta de impulso infinito (IIR) 550 compreendendo umintegrador mal vedado (onde o símbolo, a, é uma constantepredefinida). O uso de um filtro IIR forma o pico de sincro-nismo para a detecção reforçando a informação que ocorre comum período de repetição de um segmento. Isso assume que odeslocamento da portadora e o deslocamento do sincronismosão pequenos.

Exceto pelos métodos coerentes acima descritos pa-ra detecção de um sinal ATSC, as abordagens não coerentespodem também ser usadas, isto é, a conversão descendente pa-ra a banda-base via o uso da portadora do piloto não é re-querida. Isso é vantajoso desde que a extração robusta dopiloto pode ser problemática em ambientes com pouco SNR. Umdetector de sincronização do segmento não coerente ilustra-tivo é mostrado na figura 15, que ilustra uma estrutura delinha de retardo. O sinal de entrada é multiplicado por umaversão conjugada, retardada, de si próprio (570, 575) . O re-sultado é aplicado em um filtro para corresponder com a sin-cronização do segmento de dados (filtro correspondente dasincronização do segmento de dados 580). A conjugação garan-te que qualquer deslocamento da portadora não afetará a am-plitude seguinte ao filtro correspondente. Alternativamente,uma abordagem de integrar e despejar poderia ser adotada.Seguinte ao filtro correspondente 580, a magnitude (585) dosinal é tirada (ou mais facilmente, a magnitude ao quadradoé tirada como I2 + Q2, onde I e Q são componentes em fase equadratura, respectivamente, do sinal sem o filtro corres-pondente). Esse valor de magnitude (586) pode ser examinadodiretamente para ver se um pico resistente existe indicandoa presença de um sinal DTV. Alternativamente, como indicadona figura 15, o sinal 586 pode ser também refinado pelo pro-cessamento com o filtro IIR 550 a fim de melhorar a robustezda estimativa sobre múltiplos segmentos. Uma modalidade al-ternativa é mostrada na figura 16. Nessa modalidade, a inte-gração (580) é executada coerentemente (isto é, mantendo ainformação de fase), depois do que a magnitude (585) do si-nal é tirada.

Similarmente às modalidades anteriormente descri-tas operando na banda-base, outras modalidades não coerentespodem também utilizar as seqüências PN511 mais longas encon-tradas dentro da sincronização do campo. Entretanto, deveser observado que algumas modificações podem ter que serfeitas para acomodar o deslocamento da freqüência. Por exem-plo, se a seqüência PN511 é para ser usada como um indicadordo sinal ATSC, podem existir vários correlatores usados si-multaneamente para detectar a sua presença. Considere o casoonde o deslocamento da freqüência é tal que a portadora so-fre um ciclo completo ou rotação durante a seqüência PN511.Em um tal caso, a saida do correlator correspondente entre osinal de entrada e uma seqüência PN511 de referência somariapara zero. Entretanto, se a seqüência PN511 é rompida em Npartes, cada parte teria energia apreciável, já que a porta-dora somente giraria por l/N ciclos durante cada parte. Por-tanto, uma abordagem de correlator não coerente pode ser u-tilizada vantajosamente rompendo o correlator longo em se-qüências menores, e aproximando cada sub-sequência com umcorrelator não coerente, como mostrado na figura 17. Nessafigura, a seqüência a ser correlacionada é rompida em N sub-seqüências, numeradas de O a N-I. Os dados de entrada sãoretardados tal que as saídas do correlator são combinadas(590) para produzir uma combinação não coerente utilizável.

Uma outra modalidade ilustrativa de um detector desinal ATSC é mostrada na fiqura 18. A fim de reduzir a com-plexidade do detector do sinal ATSC, o detector de sinalATSC da figura 18 usa um filtro correspondente (710) quecorresponde com a seqüência PN63. 0 sinal de saída do filtrocorrespondente 710 é aplicado na linha de retardo 715. Namodalidade da figura 18, uma abordagem de combinação coeren-te é usada. Desde que o PN63 médio é invertido em cada outrasincronização do campo de dados, duas saídas yl e y2 são ge-radas via somadores 720 e 725, correspondendo com esses doiscasos de sincronização do campo de dados. Como pode ser ob-servado da figura 18, a trajetória de processamento para asaída yl inclui multiplicadores para inverter o PN63 médioantes da combinação via o somador 720. Deve ser observadoque a modalidade da figura 18 executa a detecção de pico. Seexiste um pico resistente aparecendo em yl ou y2, então éassumido que um sinal DTV ATSC está presente.

Uma modalidade alternativa de um detector de sinalATSC que corresponde com a seqüência PN63 é mostrada na fi-gura 19. Essa modalidade é similar a essa mostrada na figura18, exceto que o sinal de saída do filtro correspondente 710é aplicado primeiro no elemento 730, que calcula a magnitudequadrada do sinal. Esse é um exemplo de uma abordagem decombinação não coerente. Como na figura 18, a modalidade dafigura 19 executa a detecção do pico. O somador 735 combinaos vários elementos da linha de retardo 715 para prover osinal de saida y3. Se existe um pico resistente aparecendoem y3, então é assumido que um sinal DTV ATSC está presente.Deve ser observado que quando o deslocamento da portadora érelativamente grande, a abordagem de combinação não coerenteda figura 19 pode ser mais adequada do que a da combinaçãocoerente. Também, deve ser observado que o elemento 730 podesimplesmente determinar a magnitude do sinal.

Variações ainda adicionais são mostradas nas figu-ras 20 e 21. Nessas modalidades ilustrativas, as seqüênciasPN511 e PN63 são usadas juntas para a detecção do sinalATSC. Com referência em primeiro lugar à modalidade mostradana figura 20, os sinais yl e y2 são gerados como descritoacima com relação à modalidade da figura 18 para detectaruma seqüência PN63. Além disso, a saída do filtro correspon-dente 505 (que corresponde com a seqüência PN511) é aplicadana linha de retardo 770, que armazena dados sobre o interva-lo de tempo para as três seqüências PN63. A modalidade dafigura 20 executa a detecção de pico. Se existe um pico re-sistente aparecendo em zl ou z2 (provido via somadores 760 e765, respectivamente), então é assumido que um sinal DTVATSC está presente.

Com referência agora à figura 21, a modalidade dafigura 21 também combina a detecção da seqüência PN511 com adetecção da seqüência PN63 como mostrado na figura 19. Nessamodalidade, o sinal de saída do filtro correspondente 505 éaplicado primeiro no elemento 780, que computa a magnitudequadrada do sinal. Esse é um exemplo de uma outra abordagemde combinação não coerente. Como na figura 20, a modalidadeda figura 21 executa a detecção de pico. O somador 785 com-bina os vários elementos da linha de retardo 770 com o sinalde saida y3 para prover o sinal de saida z3. Se existe umpico resistente aparecendo em z3, então é assumido que umsinal DTV ATSC está presente. Também, deve ser observado queo elemento 780 pode determinar simplesmente a magnitude dosinal.

Outras variações do acima são possíveis. Por exem-pio, os filtros correspondentes PN63 e PN511 podem ser colo-cados em cascata, a fim de fazer uso de sua estrutura de li-nha de retardo inerente para reduzir a quantidade de linhade retardo adicional necessária. Em uma outra modalidade,três filtros correspondentes PN63 podem ser utilizados aoinvés de um único filtro correspondente PN63 mais as linhasde retardo. Isso pode ser feito com ou sem o uso de um fil-tro correspondente PN511.

Como descrito acima, o desempenho de um detectordo sinal de difusão é melhorado calibrando primeiro o sinto-nizador para um sinal de difusão recebido antes de varrer oespectro para outros sinais de difusão. Assim, no contextode um sistema WRAN, é possível detectar a presença dos si-nais DTV ATSC em ambiente com pouco sinal para ruído com al-ta confiança. Deve ser observado que embora o receptor dafigura 5 seja descrito no contexto do CPE 250 da figura 4, ainvenção não é assim limitada e também se aplica a, por e-xemplo, um receptor da BS 205 que pode executar a leitura docanal. Além do que, embora o receptor da figura 5 seja des-crito no contexto de um sistema WRAN, a invenção não é assimlimitada e se aplica a .qualquer receptor que execute a lei-tura do canal.

Em vista do acima, o precedente meramente ilustraos princípios da invenção e assim será verificado que aque-les versados na técnica serão capazes de planejar numerosasdisposições alternativas que, embora não explicitamente des-critas aqui, personificam os princípios da invenção e estãodentro do seu espírito e escopo. Por exemplo, embora ilus-trados no contexto de elementos funcionais separados, esseselementos funcionais podem ser personificados em um, oumais, circuitos integrados (ICs). Similarmente, embora mos-trados como elementos separados, qualquer um ou todos os e-lementos podem ser implementados em um processador com pro-grama armazenado controlado, por exemplo, um processador desinal digital, que executa software associado, por exemplo,correspondendo com uma, ou mais, das etapas mostradas, porexemplo, na figura 6, etc. Além do que, os princípios da in-venção são aplicáveis a outros tipos de sistemas de comuni-cações, por exemplo, satélite, fidelidade sem fio (Wi-Fi),celular, etc. Na realidade, o conceito inventivo é tambémaplicável a receptores estacionários ou móveis. Portanto, épara ser entendido que numerosas modificações podem ser fei-tas nas modalidades ilustrativas e que outras disposiçõespodem ser planejadas sem se afastar do espírito e escopo dapresente invenção como definida pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Aparelho, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende :um sintonizador para sintonizar em um de um númerode canais eum detector de sinal de difusão acoplado no sinto-nizador para detectar se um sinal de difusão existe em pelomenos um dos canais,onde o sintonizador é calibrado como uma função deum sinal de difusão recebido.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que também compreende:um processador acoplado no detector do sinal dedifusão para formar uma lista de canal disponível compreen-dendo esses números de canais nos quais um sinal de difusãonão foi detectado.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho é um receptor parareceber sinais de uma rede de área regional sem fio (WRAN).

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que também compreende:um processador acoplado no detector do sinal dedifusão para determinar parâmetros de sintonização para usona calibragem do sintonizador de um número de deslocamentospossíveis para o sinal de difusão recebido.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4,CARACTERIZADO pelo fato de que também compreende:uma memória para armazenar o número de deslocamen-tos possíveis.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o detector do sinal de difu-são é coerente.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o detector do sinal de difu-são é não coerente.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de difusão é um sinalATSC (Advanced Television Systems Committee).

9. Método para uso em um receptor, o métodoCARACTERIZADO pelo fato de que compreende:calibrar o receptor como uma função de um sinal dedifusão recebido edepois de executar a etapa de calibragem, detectarse outros sinais de difusão existem em pelo menos uma porçãode um espectro de freqüência para determinar uma porção dis-ponível do espectro de freqüência para uso pelo receptor.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de calibragem inclui:determinar parâmetros de sintonização para uso nacalibragem do receptor de um número de deslocamentos possí-veis para o sinal de difusão recebido.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de detecção inclui:executar múltiplas varreduras da pelo menos umaporção do espectro de freqüência em cada um do número dedeslocamentos possíveis.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de detecção é coeren-te.

13. Método, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de detecção é não co-erente .

14. Método, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de difusão é um sinalATSC (Advanced Television Systems Committee).

15. Método, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que também compreende a etapa de:receber um sinal da rede de área regional sem fio(WRAN) na porção disponível determinada do espectro de fre-qüência .