BRPI0618248A2 - aparelho e método para perceber um sinal atsc em proporção de sinal para ruìdo baixa - Google Patents

Abstract

APARELHO E MéTODO PARA PERCEBER UM SINAL ATSC EM PROPORçAO DE SINAL PARA RUìDO BAIXA Trata-se de um receptor de Rede de área Regionalsem Fio (WRAN) que compreende um transceptor para se comunicar com uma rede sem fio acima de um de uma série de canais, e um detector de sinal (ATSC) Comitê de Sistemas de Televisão Avançado para uso na formação de uma lista de canaisustentados compreendendo aqueles da série de canais no não foi detectado qual um sinal ATSC, onde o detector de sinal ATSC inclui um filtro unido a uma sequência PN5ll de um sinal ATSC para filtrar um sinal recebido em um da série de canais para proporcionar um sinal filtrado para uso na determinação se o sinal recebido é um sinal ATSC. O detector de sinal ATSC pode ser um detector de sinal ATSC coerente ou não coerente.

Description

"APARELHO E MÉTODO PARA PERCEBER UM SINAL ATSC EMPROPORÇÃO DE SINAL PARA RUÍDO BAIXA"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se em geral a sistemasde comunicação. Especificamente, a invenção se refere aossistemas sem fio, por exemplo, difusão terrestre, celular,Fidelidade sem Fio (Wi-Fi), satélite, etc.

Um sistema de Rede de Área Regional sem Fio (WRAN)está sendo estudado no grupo padrão IEEE 802.11. O sistemaWRAN é intencionado a usar canais de difusão de televisão(TV) não usados no espectro de TV, com base de não interfe-rência, para endereçar, como um objetivo principal, áreasremotas e rurais mercados mal atendidos de baixa densidadepopulacional com niveis de desempenho similares aqueles detecnologias de acesso banda larga que servem as áreas urba-nas e suburbanas. Além disso, o sistema WRAN pode tambémescalar para servir áreas de população mais densa onde o es-pectro seja disponível. Uma vez que um objetivo do sistemaWRAN é a não interferência com as difusões de TV, um proce-dimento crítico é perceber sólida e precisamente os sinaisde TV licenciados que existam na área servida pelo WRAN (aárea WRAN).

Nos Estados Unidos, o espectro de TV atualmentecompreende sinais de difusão ATSC (Comitê de Sistema de Te-levisão Avançado) que coexistem com os sinais de difusãoNTSC (Comitê de Sistema de Televisão Nacional). Os sinaisde difusão ATSC são também referidos como sinais de TV digi-tal (DTV). Atualmente, a transmissão NTSC será interrompidaem 2009 e, nessa ocasião, o espectro de TV compreende apenassinais de difusão ATSC.

Uma vez que, conforme observado acima, um objetivodo sistema WRAN é não interferir com aqueles sinais de TVque existem em uma área WRAN especifica, é importante em umsistema WRAN ser capaz de detectar difusões ATSC. Um métodoconhecido para detectar um sinal ATSC é procurar um sinalpiloto que seja uma parte de um sinal ATSC. Tal detector ésimples e inclui uma fase de loop de trava com um filtro delargura de faixa estreito para extrair o sinal piloto ATSC.Em um sistema WRAN, esse método proporciona uma maneira fá-cil para verificar se um canal de difusão está atualmente emuso pela simples verificação se o detector ATSC proporcionaum sinal piloto ATSC extraído. Infelizmente, esse métodopode não ser preciso, especialmente em um ambiente de pro-porção de sinal para ruído (SNR) muito baixo. Na realidade,pode ocorrer a detecção falsa de um sinal ATSC se houver umsinal de interferência na faixa que é dotada de um componen-te espectral na posição transportadora do piloto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A fim de provar a precisão da detecção dos sinaisde difusão ATSC em ambientes de proporção de sinal (SNR) pa-ra ruído muito baixa, os símbolos de sincronização de seg-mento e os símbolos de sincronização de campo embutidos emum sinal ATSC DTV são utilizados para aperfeiçoar a detecçãode probabilidade, ao mesmo tempo em que reduz a probabilida-de de falso alarme. Especificamente, e de acordo com osprincípios da invenção, um aparelho compreende um transcep-tor para se comunicar com uma rede sem fio acima de uma deuma série de canais, e um detector de sinal (ATSC) Comitê deSistemas de Televisão Avançado para uso na formação de umalista de canais sustentados compreendendo aqueles da sériede canais nos quais não na qual não foi detectado um sinalATSC, onde o detector de sinal ATSC inclui um filtro encai-xado em uma seqüência PN511 de um sinal ATSC para filtrar umsinal recebido de um da serie de canais para proporcionar umsinal filtrado para determinar se o sinal recebido é um si-nal ATSC.

Em uma modalidade ilustrativa da invenção, o re-ceptor é um receptor (WRAN) Rede de Área Regional sem Fio eonde o detector de sinal ATSC é um detector de sinal ATSCcoerente.

Em outra modalidade ilustrativa da invenção, o re-ceptor é um receptor (WRAN) Rede de Área Regional sem Fio eonde o detector de sinal ATSC é um detector de sinal ATSCnão coerente.

Em vista do acima exposto, e como será evidente apartir da leitura da descrição detalhada, são também possí-veis outras modalidades e características e incidem nosprincípios da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 ilustra a Tabela Um, que lista os ca-nais de televisão (TV);

As Figuras 2 e 3 ilustram as Tabelas Dois e Três,que listam ofsetes de freqüência sob diferentes condiçõespara um sinal ATSC recebido;A Figura 4 ilustra um sistema WRAN ilustrativo deacordo com os princípios da invenção.

A Figura 5 ilustra um receptor ilustrativo parauso em um sistema WRAN da Figura 4 de acordo com os princí-pios da invenção;

A Figura 6 ilustra um fluxograma ilustrativo parauso no sistema WRAN da Figura 4;

As Figuras 7 e 8 ilustram o sintonizador 305 e oloop portador de rastreamento 315 da Figura 5;

As Figuras 9 e 10 ilustram um formato para um si-nal ATSC DTV; e

As Figuras de 11 a 21 ilustram várias modalidadesde detectores de sinal ATSC de acordo com os princípios dainvenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Exceto o conceito inventivo, os elementos ilustra-dos nas figuras são bem conhecidos e não serão descritos emdetalhe. Ainda, a familiaridade com a difusão de televisão,receptores e a codificação de vídeo é presumida e não seráaqui descrita em detalhe. Por exemplo, exceto o conceitoinventivo, a familiaridade com as recomendações atuais epropostas para padrões de TV como, por exemplo, NTSC (Comitêde Sistemas de Televisão Nacional), PAL (Linhas de Alterna-ção de Fase), SECAM (Memória com Cor Seqüencial) e ATSC (Co-mitê de Sistemas de Televisão Avançado) é suposto (ATSC).Informação adicional nos sinais de difusão ATSC pode ser en-contrada nos seguintes padrões ATSC: Padrão de Televisão Di-gital (A/53), Revisão C, incluindo A Modificação No. I e Er-rata No. 1, Documento A/53C; e Prática Recomendada: Guia Pa-ra Uso do Padrão de Televisão Digital ATSC (A/54). Do mesmomodo, exceto o conceito inventivo, são assumidos os concei-tos de transmissão como, por exemplo, banda lateral vestigi-al de nivel oito (8-VSB), Modulação de Amplitude de Quadra-tura (QAM), multiplexação de divisão de freqüência ortogonal(OFDM) ou OFDM codificado (COFDM) e componentes de receptorcomo, por exemplo, interface de freqüência de radio (RF), ouseção receptora, como, por exemplo, um bloco de ruido baixo,sintonizadores, e desmoduladores, co-relatores, integradoresde vazamento, e quadrados. Similarmente, exceto o conceitoinventivo, os métodos de formação e de codificação (como,por exemplo, o Grupo de Especialistas em Imagens em Movimen-to (MPEG)-2 Padrões de Sistema (ISSO/IEC 13818-1)) para ge-rar fluxos de bit de transporte são bem conhecidos e não es-tão aqui descritos. Deve também ser observado que o concei-to inventivo pode ser implementado usando técnicas de pro-gramação convencionais, que, como tais, não serão aqui des-critas. Finalmente, números semelhantes nas figuras repre-sentam elementos similares.

Um espectro de TV para os Estados Unidos conformeconhecido na técnica está ilustrado na Tabela Um da Figura1, que proporciona uma lista de canais de TV nas faixas fre-qüência muito alta (VHF) e freqüência ultra-alta (UHF). Pa-ra cada canal de TV, está ilustrada a borda baixa correspon-dente da faixa de freqüência atribuída. Por exemplo, o ca-nal 2 de TV inicia em 54 MHz (milhões de hertz), o canal deTV 37 inicia em 608 MHz e o canal de TV 68 inicia em 794MHz, etc. Conforme conhecido na técnica, cada canal de TV,ou faixa, ocupa 6 MHz de largura de faixa. Como tal, o ca-nal de TV 2 cobre o espectro (ou variação) de freqüência de54 MHz a 60 MHz, o canal de TV 37 cobre a faixa de 608 MHz a614 MHz e o canal de TV 68 cobre a faixa de 794 MHz a 800MHz, etc. Conforme observado anteriormente, um sistema WRANusa canais de difusão de televisão (TV) não usados no espec-tro de TV. Com relação a isso, o sistema WRAN realiza "per-cepção de canal" para determinar quais desses canais de TVestão realmente ativos (ou "encubados") na área WRAN a fimde determinar aquela parte do espectro de TV que está atual-mente disponível para uso pelo sistema WRAN.

Além do espectro de TV ilustrado na Figura 1, umsinal ATSC DTV particular em um canal particular pode tambémser afetado pelos sinais NTSC, ou mesmo outros sinais ATSC,que estão co-locados (isto é, no mesmo canal) ou adjacentesao sinal ATSC (por exemplo, no canal seguinte mais baixo oumais alto) . Isso está ilustrado na Tabela Dois, da Figura2, no contexto de um sinal piloto ATSC como afetado pelascondições de interferência diferentes. Por exemplo, na pri-meira fileira, 71, da Tabela Dois proporciona o ofsete deborda baixa em Hz do sinal piloto ATSC se não houver nenhumainterferência co-locada ou adjacente proveniente de outrosinal NTSC ou ATSC. Isso corresponde ao sinal piloto ATSCconforme definido nos padrões ATSC acima observados, isto é,o sinal piloto ocorre em 309.44059 KHz (milhares de Hertz)acima da borda baixa do canal específico. (Novamente> a Ta-bela Um, da Figura 1, proporciona o valor da borda baixa emMHz para cada canal). Contudo, a referência à fileira rotu-lada 72, da Tabela Dois, proporciona o ofsete de borda baixade um sinal piloto ATSC quando não há um sinal NTSC co-locado. Em tal situação, um receptor ATSC irá receber umsinal piloto ATSC que está 338.065 KHz acima da borda baixa.No contexto das difusões NTSC e ATSC, pode ser observado, apartir da Tabela Dois, que o número total de ofsetes possí-vel é 14. Contudo, uma vez que uma transmissão NTSC sejadescontinuada, o número total de ofsetes possível diminuipara dois, com uma tolerância de 10 Hz, que está ilustradana Tabela Três, da Figura 3.

Uma vez que é importante que qualquer percepção decanal seja precisa, foi observado que o aumento na precisãona cronometragem ou nas referencias de freqüência transpor- tadora em um receptor aperfeiçoa o desempenho das técnicasde detecção de sinal, ou percepção de canal (sejam essastécnicas coerentes ou não coerentes). Especificamente, umreceptor compreende um sintonizador para sintonizar com umou uma série de canais, um detector de sinal de difusão aco-piado em um sintonizador para detectar se há um sinal de di-fusão em pelo menos um dos canais, onde o sintonizador é ca-librado como uma função de um sinal de difusão recebido.Uma modalidade ilustrativa da invenção está descrita no con-texto de uso de um canal ATSC existente como uma referência.

Um sistema de Rede de Área Regional Sem Fio (WRAN)ilustrativo 200 incorporando os princípios da invenção estáilustrado na Figura 4. 0 sistema WRAN 200 serve uma área ge-ográfica (a área WRAN) (não ilustrada 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-pamento de premissa de comprador (CPE) 250. 0 último podeser fixo ou móvel. 0 COMO, POR EXEMPLO, 250 é um sistemacom base em processador e inclui um, ou mias, processadorese memória associada conforme representado pelo processador290 e a memória 295 na forma de caixas tracejadas na Figura4. Nesse contexto, programas de computador, ou softwares,são armazenados na memória 295 para execução pelo processa-dor 290. 0 último é representativo de um, ou mias, proces-sadores de controle de programa armazenado e esses não sãoprecisam ser dedicados para a função transmissora, por exem-plo, o processador 290 pode também controlar outras funçõesdo CPE 250. A memória 295 é representativa de qualquer dis-positivo de armazenamento, por exemplo, memória de acessoaleatório (RAM), memória apenas de leitura (ROM), etc.; podeser interna e/ou externa ao CPE 250; e é volátil e/ou nãovolátil conforme necessário. A camada física de comunicaçãoentre o BS 205 e o CPE 250, por via das antenas 210 e 255,está ilustrativamente com base OFDM por via do transdutor285 e está representada pelas setas 211. Para entrar em umarede WRAN, o CPE 250 pode primeiro "se associar" com o SB210. Durante essa associação, o CPE 250 transmite informa-ção, por via do transdutor 285, na capacidade do CPE 250 pa-ra o SB 205 por via de um canal de controle (não ilustrado).A capacidade relatada inclui, por exemplo, potência e trans-missão mínima e máxima, e uma lista de canais sustentadospara transmissão e recebimento. Com relação a isso, o CPE250 realiza "percepção de canal" de acordo com os princípiosda invenção para determinar quis canais de TV não estão ati-vos na área WRAN. A lista de canais sustentados resultantepara uso em comunicações WRAN é então proporcionada para oBS 205.

Uma parte ilustrativa de um receptor 300 para usono CPE 250 está ilustrada na Figura 5. Está ilustrada ape-nas essa parte do receptor 300 relevante para o conceito in-ventivo. O receptor 300 compreende o sintonizador 305, oloop portador de rastreamento (CTL) 315, o sinal detectorATSC 310 e o controlador 325. O último é representativo deum, ou mais, processadores de controle de programa armazena-do, por exemplo, um microprocessador (como o processador290), e esses não precisam ser dedicados par o conceito in-ventivo, por exemplo, o controlador 325 pode também contro-lar outras funções do receptor 300. Além disso, o receptor300 inclui memória (como, por exemplo, a memória 295), porexemplo, memória de acesso aleatório (RAM), memória apenasde acesso (ROM), etc.; e pode ser uma parte do, ou separadado, controlador 325. Por simplificação, alguns elementosnão estão ilustrados na Figura 5, como, por exemplo, um ele-mento de controle de ganho automático (AGC), um conversoranalógico para digital (ADC) se o processamento estiver nodomínio digital, e filtragem adicional. Exceto o conceitoinventivo, esses elementos seriam imediatamente evidentespara aquele versado na técnica. Com relação a isso, as mo-dalidades aqui descritas podem ser implementadas nos domí-nios analógico e digital. Adicionalmente, aquele versado natécnica irá reconhecer que parte do processamento pode en-volver trajetórias de sinal complexas como necessário.

Antes de descrever o conceito inventivo, a opera-ção geral do receptor 300 é como se segue. Um sinal de en-trada 304 (por exemplo, recebido por via da antena 255 daFigura 4) é aplicado ao sintonizador 305. Um sinal de en-trada 304 representa um sinal digital VSB modulado de acordocom o "Padrão de Televisão Digital ATSC" acima mencionado etransmitido em um dos canais ilustrados na Tabela Um da Fi-gura 1. O sintonizador 305 é sintonizado para diferentescanais dos canais pelo controlador 325 por via de uma traje-tória de sinal bidirecional 326 para selecionar canis de TVespecíficos e proporciona um sinal convertido inativo 306centralizado em uma IF específica (Freqüência Intermediá-ria). O sinal 306 é aplicado ao CTL 315, que processa o si-nal 306 tanto para remover quaisquer ofsetes de freqüência(como, por exemplo, entre o oscilador local (LO) do trans-missor e o LO do receptor) quanto para desmodular o sinalATSC VSB recebido inativo para a faixa de base provenientede uma freqüência intermediária (IF) ou uma freqüência defaixa base próxima (por exemplo, ver, Comitê de Sistemas deTelevisão Avançados dos Estados Unidos, "Guia Para Uso doPadrão de Televisão Digital ATSC", Documento A/54, de 04 deoutubro de 1995. e a Patente No. U.S. 6.233.295, expedidaem 15 de maio de 2001 para Wang, intitulada "Rede de Recupe-ração de Sincronização de Segmento para Receptores HSTV").O CTL 315 proporciona o sinal 316 para o detector de sinalATSC 320, que processa o sina 316 (descrito mais adiante a-baixo) para determinar se o sinal 316 é um sinal ATSC. 0detector de sinal ATSC 320 proporciona a informação resul-tante para o controlador 325 por via da trajetória 321.

Com relação à Figura 6, está ilustrado um fluxo-grama ilustrativo para uso no receptor 300. Especificamen-te, a detecção da presença de sinais ATSC DTV nas faixas VHFe na UHF de TV nos níveis de sinal abaixo dagueles requeri-dos para desmodular um sinal usável pode ser otimizado sendodotado de transportador e informação ofsete de cronometragemprecisos. Ilustrativamente, a estabilidade e a alocação dafreqüência conhecida nos próprios canais DTV são usadas paraproporcionar essa informação. Conforme especificado na Prá-tica Recomendada ATSC A/54A ATSC acima observada, as fre-qüências transportadoras são especificadas como as ultimasem e KHz (milhares de hertz), e tolerâncias mais compactassão recomendadas para boa prática. A esse respeito, na eta-pa 260, o controlador 325 primeiro examina os canais de TVconhecidos, conforme ilustrado na Tabela Um da Figura 1, pa-ra um sinal ATSC existente, facilmente identificável. Espe-cificamente, o controlador 325 controla o sintonizador 305para selecionar cada um dos canais de TV. Os sinais resul-tantes (se existentes) são processados pelo detector de si-nal ATSC 320 (descrito mais adiante abaixo) o os resultadossão providos para o controlador 325 por via da trajetória321. Preferivelmente, o controlador 325 procura pelo sinalATSC mais forte atualmente difundindo na área WRAN. Contu-do, o controlador 325 pode parar no primeiro sinal ATSC de-tectado .Com relação resumidamente à Figura 7, está ilus-trado um diagrama de bloco ilustrativo do sintonizador 305.O sintonizador 305 compreende o amplificador 355, o multi-plicador 360, o filtro 365, o elemento dividido por n 370, ooscilador de controlado de voltagem (VCO) 385, o detector defase 375, o filtro de loop 390, elemento dividido por m 380e o oscilador local (LO) 395. Exceto o conceito inventivo,os elementos do sintonizador 305 são bem conhecidos e nãoestão adicionalmente aqui descritos. Geralmente, a relaçãoque se segue retém entre os sinais proporcionados pelo LO395 e o VCO 385:

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

F"ref é a referência da freqüência proporcionada pe-lo LO 395, Fvco é a freqüência proporcionada pelo VCO 385, né o valor do divisor representado pelo elemento de divisão n15 370 e m é o valor do divisor representado pelo elemento dedivisão 380. A equação (1) pode ser reescrita como:

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

Pode ser observado a partir da equação (2) que F"vcopode ser ajustado para diferentes faixas ATSC DTV pelos va-lores apropriados de n, conforme ajustado pelo controlador325 (etapa 260 da Figura 6) por via da trajetória 326. Con-tudo, e conforme observado acima, o receptor 300 inclui oCTL 315, que remove quaisquer ofsetes de freqüência, Fofsete.Há dois ofsetes de freqüência de destaque. O primeiro é oerro provocado pela freqüência diferentes entre o LO 395 e areferência de freqüência de transmissor. O segundo é o erro provocado pelo valor usado para Fstep (Fetapa) uma vez que afreqüência atual, Fref provida por LO 395 é apenas aproxima-damente conhecida dentro de uma determinada tolerância dososcilador local. Coco tal, FofSete inclui tanto o erro prove-niente do valor nFetapa para o canal selecionado e o erro provocado pelas diferenças de freqüência na referencia defreqüência local e a referencia de freqüência de transmis-sor.

Com relação à Figura 8, está ilustrado um diagramaem bloco1 ilustrativo de CTL 315. O CTL 315 compreende um multiplicador 405, detector de fase 410, filtro de Ioop 415,oscilador numericamente controlado (NCO) 420 e TabelaSin/Cos 425. Exceto o conceito inventivo, os elementos deCTL 315 são bem conhecidos e não estão adicionalmente des-critos. O NCO 420 determina Fofsete conforme conhecido na técnica e esses ofsetes de freqüência são removidos do sinalrecebido por via da Tabela Sin/Cos 425 e do multiplicador405.

Continuando com a etapa 270 da Figura 6, uma vezencontrado um sinal ATSC existente, o controlador 325 cali- bra o receptor 300 pela determinação de pelo menos uma fre-qüência (cronometragem) relacionada característica do sinalATSC detectado. Especificamente, a operação geral do recep-tor 300 da Figura 5 pode ser representada pela seguinte e-quação:

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

Onde, Fc representa a freqüência do sinal pilotodo sinal ATSC detectado. Com relação ao valor F0fSete na e-quação (3), o controlador 325 determina esse valor pelo sim-ples acesso aos dados associados em NCO 420, por via da tra-jetória bidirecional 327. Contudo, ao mesmo tempo em que ovalor para η já foi determinado pelo controlador 325 para ocanal ATSC selecionado, o valor atual de Fstep (Fetapa) é des-conhecido. Contudo, a equação 3 pode ser reescrita como:

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

Ao mesmo tempo em que essa solução parece direta,deve ser lembrado que o valor para Fc não é unicamente de-terminado como sugerido pela Tabela Um da Figura 1. Antes,o sinal ATSC DTV detectado pode ser afetado por outros si-nais NTSC ou ATSC conforme ilustrado na Tabela Dois da Figu-ra 2 e pela Tabela Três da Figura 3. Se houver transmissõesNTSC e ATSC na região WRAN, então devem ser considerados 14ofsetes possíveis, conforme ilustrado na Tabela Dois, da Fi-gura 2. Contudo, se não houver transmissões NTSC na regiãoWRAN, então devem ser considerados apenas e ofsetes, confor-me ilustrado na Tabela Três, da Figura 3. Por simplifica-ção, presume-se que não haja transmissões NTSC e é usada a-penas a Tabela Três para esse exemplo.Como tal, usando os valores da Tabela Um e da Ta-bela Três (por exemplo, armazenados na memória anteriormenteobservada), o controlador 325 realiza dois cálculos para de-terminar valores diferentes para Fstep (Fetepa).

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

onde C representa a borda de faixa baixa prove-niente da Tabela Um para o canal ATSC selecionado mais o of-sete da borda de faixa baixa da primeira fileira da TabelaTrês, e Fc(2) representa a borda de faixa baixa da Tabela UMpara o canal ATSC selecionado mais o ofsete da borda de fai-xa baixa da segunda fileira da Tabela Três. Como resultado,o controlador 325 determina dois valores possíveis para Fstep(Fetapa) para uso no receptor 300. Portanto, na etapa 270, ocontrolador 325 determina os parâmetros de sintonização parauso na calibragem do receptor 300.

Finalmente, na etapa 275, o controlador 325' exami-na o espectro de TV para determinar a lista de canais sus-tentados, que compreende um, ou mais, canais de TV que nãoestão sendo usados e, como tal, estão disponíveis para sus-tentar comunicações WRAN. Para cada canal que é selecionadopelo controlador 325 (por exemplo, da lista da Tabela UM),as observações com relação às equações (3), (4), (4a) e (4b)ainda se aplicam. Em outras palavras, para cada canal sele-cionado os ofsetes ilustrados na Tabela Três devem ser con-siderados. Uma vez que há dois ofsetes ilustrados na TabelaTrês e há dois valores possíveis para Fstep (Fetapa) conformedeterminado na etapa 270 (equações (4a) e (4b)), são reali-zados quatro exames. (se os ofsetes listados na Tabela Doisforam usados, deveria haver 142 exames ou 196 exames). Porexemplo, no primeiro exame, o controlador 325 ajusta o sin-tonizador 305, por via da trajetória 326, para valores dife-rentes para η para cada canal ATSC. O controlador 325 de-termina os valores para η resolvendo a equação (3) para n:

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

onde o valor de Fstep (Fetapa) e o valor para Fc éigual à borda de faixa baixa da Tabela Um para o canal ATSCselecionado acrescido do ofsete de borda de faixa baixa daprimeira fileira da Tabela Três. Contudo, para o segundoexame, ao mesmo tempo em que o valor para F(1)tep (Fetapa) é ain-da igual ao valor determinado para Sttp' o valor para Fc éagora alterado para se tornar igual à borda de faixa baixada Tabela Um para o canal ATSC selecionado acrescido do of-sete de borda de faixa baixa da segunda fileira da TabelaTrês. O segundo e o terceiro exames são similares, excetoque o valor para F(2)tep (Fetapa) é agora ajustado igual para ovalor determinado para Siepm Durante cada um desses exames,à medida que o sintonizador 305 é sintonizado para propor-cionar um canal selecionado, o detector de sinal ATSC 320processa os sinais recebidos para determinar se um sinalATSC está presente no canal atual selecionado. Os dados, ouinformações, quanto à presença de um sinal ATSC são propor-cionados para o controlador 325 por via da trajetória 321.

A partir dessa informação, o controlador 325 constrói a lis-ta de canais sustentados. Assim, a estabilidade e a aloca-ção de freqüência conhecida dos próprios canais DTV são usa-das para calibrar o receptor 300 a fim de otimizar a detec-ção dos sinais ATSC DTV. Como tal, na etapa 275, o receptor300 é capaz de examinar para sinais ATSC que possam estarpresentes mesmo em um ambiente de SNR muito baixo devido àinformação de freqüência precisa (Fofsete e os vários valorespara Fetapa) determinada na etapa 270. A sensibilidade alvoé para detectar sinais ATSC com uma força de sinal de 116dBm(decibéis referentes a um nivel de potência do miliwatt).Isso é mais do que 30dB (decibéis) abaixo do limiar de visi-bilidade (ToV). Deve ser observado que, dependendo das ca-racterísticas do desvio do oscilador local, pode ser neces-sário recalibrar periodicamente. Deve também ser observadoque podem também ser implementadas variações adicionais aométodo acima descrito. Por exemplo, o sinal ATSC detectadona etapa 260 pode ser excluído dos exames realizados na eta-pa 175. Adicionalmente, pode ser imediatamente realizadaquaisquer recalibrações pela sintonização para o sinal ATSCidentificado a partir da etapa 260 sem que seja necessáriorealizar novamente a etapa 260. Ainda, uma vez que seja de-tectado um sinal ATSC na etapa 275, a faixa associada podeser excluída de quaisquer exames subseqüentes.Conforme observado acima, o receptor 300 inclui umdetector de sinal ATSC 320. De acordo com os princípios dainvenção, o detector de sinal ATSC 320 é favorecido peloformato de um sinal ATSC DTV. Os dados DTV são moduladosusando 8-VSB (faixa lateral vestigial). Especificamente,para um receptor operando em ambientes de SNR baixo, os sím-bolos de sincronização de segmento e os símbolos de sincro-nização de campo embutidos em um sinal ATSC DTV são utiliza-dos pelo receptor para aperfeiçoar a probabilidade de preci-são na detecção da presença de um sinal ATSC DTV, reduzindo,assim, a probabilidade de um alarme falso. Em um sinal ATSCDTV, além do fluxo de dados digitais de nível oito, é inse-rido um segmento de dados de quatro símbolos de dois níveis(binário) no início de cada segmento de dados. Um segmentode dados ATSC está ilustrado na Figura 9. 0 segmento de da-dos ATSC consiste de 832 símbolos: quatro símbolos para asincronização de segmentos de dados e 828 símbolos de dados.

O padrão de sincronização de segmento de dados é um padrão1001 binário, conforme pode ser observado na Figura 9. Múl-tiplos segmentos de dados (313 segmentos) compreendem umcampo de dados ATSC que compreende um total de 2 60.416 sím-bolos (832 χ 313). O primeiro segmento de dados em um campode dados é denominado o segmento de sincronização de campo.A estrutura do segmento de sincronização de campo está ilus-trada na Figura 10, onde cada símbolo representa um bit dedados (nível dois) . No segmento de sincronização de campo,uma seqüência pseudo-aleatória de 511 bits (PN511) segue i-mediatamente a sincronização de segmento de dados. Após aseqüência PN511, há três seqüências pseudo-aleatórias idên-ticas de 63 bits (PN63) concatenados juntos, com a segundaseqüência PN63 sendo invertida em cada campo de dados dife-rente .

Em vista do acima exposto, uma modalidade do de-tector de sinal ATSC 320 de acordo com os princípios da in-venção está ilustrada na Figura 11. Nessa modalidade, o de-tector de sinal ATSC 320 compreende um filtro unido 505 quese une à seqüência PN511 acima observada para identificar apresença da seqüência PN511. Outra variação está ilustradana Figura 12. Nessa figura, a saída proveniente do filtrounido é acumulada múltiplas vezes para decidir se existe umpico proeminente. Isso aperfeiçoa a probabilidade de detec-ção e reduz a probabilidade de alarme falso. Um inconveni-ente na modalidade da Figura 12 é o fato de ser requeridauma grande memória. Outra abordagem está ilustrada na Figu-ra 13. Nessa abordagem, o valor do pico é detectado (520),juntamente com sua posição em um campo de dados (510, 515) .Deve ser observado que o sinal é restaurado também incremen-ta o contador de endereço (isto é, "impacta o endereço");para armazenar os resultados em diferentes locais da RAM525. Como tal, os resultados são armazenados para campos dedados múltiplos na RAM 525. Se as posições do pico forem asmesmas para um determinado percentual dos campos de dado,então é decidido que um sinal DTV está presente no canalDTV.

Outro método para detectar a presença do sinalATSC DTV é usar a sincronização de segmento de dados. Umavez que a sincronização de segmento de dados repete cadasegmento de dados, é usualmente usado para a recuperação decronometragem. Essa recuperação de cronometragem na PráticaRecomendada: Guia Para Uso do Padrão de Televisão DigitalATSC (A/54) acima observado. Contudo, a sincronização desegmento de dados pode também ser usada para detectar a pre-sença de um sinal DTV usando o circuito de recuperação decronometragem. Se o circuito de recuperação de cronometra-gem proporcionar uma indicação de trava de cronometragem,isso assegura a presença do sinal DTV com alta segurança.Esse método irá funcionar mesmo se o relógio símbolo localinicial não estiver próximo ao relógio de símbolo transmis-sor, desde que o ofsete do relógio esteja dentro da variaçãona extração do circuito da recuperação da cronometragem.Contudo, deve ser observado que desde que a variação útilestava abaixo de 0 dB SNR, é necessário que haja um aperfei-çoamento de 15 dB adicional para atingir o objetivo de de-tecção acima observado de 116dBm.

Outro aspecto que pode ser usado a detectar um si-nal ATSC é processar as sincronizações de segmento indepen-dente do mecanismo de recuperação de cronometragem emprega-do. Isso está ilustrado na Figura 14, que ilustra um detec-tor de segmento coerente que usa um filtro de resposta deimpulso infinito (IIR) 550 compreendendo um integrador malvedado (onde o símbolo, α, é uma constante pré-definida) . Ouso do filtro IIR constrói o pico de cronometragem para de-tecção pelo reforço de informação que ocorre com um períodode repetição de um segmento. Isso presume que o ofsetetransportador e o ofsete de cronometragem sejam pequenos.

Exceto os métodos coerentes acima descritos par adetecção de um sinal ATSC, a abordagem não coerente podetambém ser usada, isto é, não é requerida conversão inativapara faixa base por via do uso do piloto transportador. Is-so é vantajoso uma vez que a extração sólida do piloto podeser problemática em ambientes de SNR baixo. Um detector desincronização de segmento não coerente ilustrativo está i-lustrado na Figura 15, que ilustra uma estrutura de linha deretardo. O sinal de entrada é multiplicado por uma própriaversão retardada, conjugada (570, 575). O resultado é apli-cado em um filtro para unir a sincronização do segmento dedados (filtro unido de sincronização do segmento de dados580) . A conjugação assegura que qualquer ofsete transporta-dor não irá afetar a amplitude que segue o filtro unido.Alternativamente, poderia ser tomada uma abordagem integradae "dump". Seguindo o filtro unido 580, a magnitude (585) dosinal é tomado (ou mais facilmente, a magnitude quadrada étomada como I2+Q2, onde IeQ estão em fase e componentes deuadratura, respectivamente, do sinal fora do filtro unido).Esse valor de magnitude (586) pode ser diretamente examinadopara ver se existe um pico proeminente indicando a presençade um sinal DTV. Alternativamente, conforme indicado na Fi-gura 15, o sinal 586 pode ser adicionalmente refinado peloprocessamento com o filtro IIR 550 a fim de aperfeiçoar aforça da estimativa acima dos segmentos múltiplos. Uma mo-dalidade alternativa está ilustrada na Figura 16. Nessa mo-dalidade, é realizada a integração (580) coerentemente (istoé, mantendo a informação de fase) , após o que é tomada amagnitude (585) do sinal.

Similarmente às modalidades anteriormente descri-tas operando em faixa de base, outras modalidades coerentespodem também utilizar as seqüências PN511 mais longas encon-tradas na sincronização de campo. Contudo, deve ser obser-vado que podem ser feitas algumas modificações para acomodaro ofsete de freqüência. Por exemplo, se a seqüência PN511deva ser usada como um indicador do sinal ATSC, pode havervárias correlações usadas simultaneamente para detectar suapresença. Considerar o caso onde o ofsete de freqüência étal que o transportador se submete a um ciclo completo ourotação durante a seqüência PN511. Em tal caso, a saida docorrelador unido entre o sinal de entrada e uma referênciade seqüência PN511 somaria zero. Contudo, a seqüência PN511é quebrada em partes N, cada parte seria dotada de energiaapreciável, como o transportador iria apenas girar pelos ci-clos 1/N durante cada parte. Portanto, uma abordagem decorrelador de não coerência pode ser vantajosamente pelaquebra do correlador longo em seqüências menores, e abordan-do cada seqüência secundária com um correlador não coerente,conforme ilustrado na Figura 17. Nessa figura, a seqüênciaa ser correlacionada é quebrada em seqüências secundárias N,numeradas de a N-1. Os dados de entrada são retardados demaneira que as saídas do correlador sejam combinadas (590)para produzir uma combinação não coerente.

Outra modalidade ilustrativa de um detector de si-nal ATSC de acordo com os princípios da invenção está ilus-trada na Figura 18. A fim de reduzir a complexidade do de-tector de sinal ATSC, o detector de sinal ATSC da Figura 18usa um filtro unido (710) que se une à seqüência PN63. Osinal de saida do filtro unido 710 é aplicado para a linhade retardo 715. Na modalidade da Figura 18, é usada uma a-bordagem de combinação coerente. Uma vez que o PN63 médio éinvertido em cada sincronização de campo de dados diferente,são geradas duas saldas yl e y2 por via dos somadores 720 e725, correspondendo a esses dois casos de sincronização decampo de dados. Conforme pode ser observado na Figura 18, atrajetória de processamento para a saida yl inclui multipli-cadores para inverter o PN63 médio antes da combinação porvia do adicionador 720. Deve ser observado que a modalidadeda Figura 18 realiza a detecção de pico. Se houver um picose projetando aparecendo seja em yl ou y2, então é presumidoque o sinal ATSC DTV está presente.

Uma modalidade alternativa do detector de sinalATSC que une a seqüência PN63 está ilustrada na Figura 19.A modalidade é similar àquela ilustrada na Figura 18, excetoque o sinal de saida do filtro unido 710 é aplicado primeiroao elemento 730, que computa a magnitude quadrada do sinal.Esse é um exemplo de uma abordagem de combinação não coeren-te. Como na Figura 18, a modalidade da Figura 19 realiza adetecção do pico. O adicionador 735 combina os vários ele-mentos da linha de retardo 715 para proporcionar o sinal desaida y3. Se houver um pico se projetando aparecendo em y3,então é presumido que o sinal ATSC DTV está presente. Deveser observado que quando o ofsete transportador é relativa-mente largo, a abordagem da combinação não coerente da Figu-ra 19 pode ser mais adequada do que uma combinação coerente.Ainda, deve ser observado que o elemento 730 pode simples-mente determinar a magnitude do sinal.

Ainda estão ilustradas variações adicionais nasFiguras 20 e 21. Nessas modalidades ilustrativas, as se-qüências PN511 e PN63 são usadas juntas para a detecção dosinal ATSC. Voltando primeiro à modalidade ilustrada na Fi-gura 20, os sinais yl e y2 são gerados conforme descrito a-cima com relação à modalidade da Figura 18 para detectar aseqüência PN63. Além disso, a saida do filtro unido 505(que se une à seqüência PN511) é aplicada à linha de retardo770, que armazena dados acima do intervalo de tempo para astrês seqüências PN63. A modalidade da Figura 20 realiza adetecção de pico. Se houver um pico proeminente aparecendoseja em zl ou z2, (proporcionada por via dos adicionadores760 e 765, respectivamente) então é presumido que está pre-sente um sinal ATSC DTV.

Com relação à Figura 21, a modalidade da Figura 21também combina a detecção da seqüência PN511 com detecção daseqüência PN63, conforme ilustrado na Figura 19. Nessa mo-dalidade, o sinal de saida do filtro unido 505 é aplicadoprimeiro ao elemento 780, que computa a magnitude quadradado sinal. Isso é um exemplo de outra abordagem de combina-ção não coerente. Como na Figura 20, a modalidade da Figura21 realiza detecção de pico. O adicionador 785 combina osvários elementos de linha de retardo 770 com o sinal de sai-da y3 para proporcionar o sinal de saida z3. Se houver umpico proeminente aparecendo em z3, então é presumido que es-tá presente um sinal ATSC DTV. Ainda, deve ser observadoque o elemento 780 pode simplesmente determinar a magnitudedo sinal.

São possíveis outras variações para o exposto aci-ma. Por exemplo, os filtros unidos PN63 e PN511 podem sercascateados, a fim de usar sua estrutura de linha de retardoinerente para reduzir a quantidade da linha de retardo adi-cional. Em outra modalidade, três filtros unidos PN63 podemser empregados em vez de um único filtro unido PN63 mais aslinhas de retardo. Isso pode ser feito com ou sem o uso deum filtro unido PN511.

Conforme acima descrito, o desempenho de um detec-tor de sinal de difusão é otimizado por uma primeira cali-bração do sintonizador para um sinal de difusão recebido an-tes do exame do espectro para outros sinais de difusão.Portanto, no contexto de um sistema WRAN, é possível detec-tar a presença de sinais ATSC DTV nos ambientes de sinal pa-ra ruído baixo com confiança alta. Deve ser observada queapesar do recebedor da Figura 5 estar descrito no contextodo CPE 250 da Figura 4, a invenção não está limitada confor-me foi mostrado e também se aplica a, por exemplo, um rece-bedor de BS 205 que pode realizar a percepção de canal. A-dicionalmente, apesar do recebedor da Figura 5 estar descri-to no contexto de um sistema WRAN, a invenção não está limi-tada dessa maneira e se aplica a qualquer receptor que rea-lize a percepção de canal. Ainda, deve ser observado que épreferível usar os detectores de sinal ATSC acima descritojuntamente com o sintonizador calibrado anteriormente des-crito, não é requerido o uso do sintonizador calibrado ante-riormente descrito.

Em vista do acima exposto, o antecedente meramenteilustra os princípios da invenção e será, portanto, aprecia-do que aquele versado na técnica será capaz de planejar nu-merosas disposições alternativas que, apesar de não estarexplicitamente descrito, incorpora os princípios da invençãoe estão no seu espírito e escopo. Por exemplo, apesar deilustrado no contexto de elementos funcionais separados, es-ses elementos funcionais podem ser incorporados em um, oumais, circuitos integrados (ICs). Similarmente, apesar deilustrado como elementos separados, qualquer ou todos os e-lementos podem ser implementados em um processador controla-do de programa armazenado, por exemplo, um processador desinal digital, que executa software associado, por exemplo,correspondendo a um, ou mais, das etapas ilustradas em, porexemplo, na Figura 6, etc. Adicionalmente, os princípios dainvenção são aplicáveis a outros tipos de sistemas de comu-nicação, por exemplo, satélite, Fidelidade Sem Fio (Wi-Fi),celular, etc. Realmente, o conceito inventivo é também a-plicável para receptores fixos e moveis. Portanto, deve sercompreendido que podem ser feitas numerosas modificações nasmodalidades ilustrativas e que outras disposições podem serimaginadas sem se afastar do espírito ou do escopo da pre-sente invenção, conforme . definidos pelas reivindicações emanexo.

Claims (15)

1. Aparelho, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende :um transceptor para se comunicar com uma rede semfio acima de um de uma série de canais; eum detector de sinal para uso na formação de umalista de canais sustentados compreendendo aqueles da sériede canais na qual não foi detectado um sinal incumbente, on-de o detector de sinal inclui um filtro unido a uma seqüência de série pseudo-aleatória para filtrar um sinal recebido em um de uma sériede canais para proporcionar um sinal filtrado para uso nadeterminação se o sinal recebido é um sinal incumbente.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a seqüência da série pseudo-aleatória é uma seqüência PN511 de um sinal (ATSC) Comitê deSistemas de Televisão Avançado.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: um integrador para integrar o sinal filtrado acimade um período de tempo para proporcionar um sinal integradopara uso na determinação se o sinal recebido é um sinalATSC.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:um detector de pico para detectar um pico do sinalfiltrado; euma memória para armazenamento de posições de picoacima de um período de tempo; eum processador para determinar que o sinal recebi-do é um sinal ATSC quando um percentual das posições de picoarmazenadas são as mesmas.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:um processador acoplado ao detector de sinal paraformar uma lista de canais sustentados compreendendo aquelesda série de canais na qual não foi detectado um sinal ATSC;onde o processador transmite a lista de canaissustentados acima de uma rede sem fio por via de um trans-ceptor.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO pelo fato de que o filtro unido inclui:uma série de correladores, cada correlador paracorrelacionar o sinal recebido a uma parte diferente da se-qüência PN511.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:um combinador para combinar magnitudes de sinaisde saída de correlador de cada da série de correladores paraproporcionar um sinal de saída para uso na determinação se osinal recebido é um sinal ATSC.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO pelo fato de que o detector de sinal utilizaadicionalmente uma seqüência PN63 de um sinal ATSC para de-terminar se o sinal recebido é um sinal ATSC.

9. Método para uso em um receptor de rede sem fio,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:sintonizar para um de uma série de canais para re-cuperar um sinal recebido; eprocessar o sinal recebido com um detector de si-nal para uso na formação de uma lista de canais sustentadoscompreendendo aqueles da série de canais na qual não foi de-tectado um sinal incumbente, onde a etapa de processamentoincluifiltrar o sinal recebido com um filtro unido a umaseqüência de série pseudo-aleatória para proporcionar um si-nal filtrado para uso na determinação se o sinal recebido éum sinal incumbente.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que a seqüência de série pseudo-aleatória é uma seqüência PN511 de sinal (ATSC) Comitê deSistemas de Televisão Avançado.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de processamento in-clui adicionalmente:integrar o sinal filtrado acima de um período detempo para proporcionar um sinal integrado para uso na de-terminação se o sinal recebido é um sinal ATSC.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de processamento in-clui adicionalmente:detectar picos do sinal filtrado; earmazenar as posições de pico acima de um períodode tempo; edeterminar que o sinal recebido é um sinal ATSCquando um percentual das posições de pico armazenadas são asmesmas.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:transmitir a lista de canais sustentados.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de processamento in-clui adicionalmente:correlacionar o sinal recebido para partes dife-rentes da seqüência PN511 para proporcionar os sinais de sa-ída de correlador respectivo; ecombinar magnitudes dos sinais de saída de corre-lador para proporcionar um sinal de saída para uso na deter-minação se o sinal recebido é um sinal ATSC.

15. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de filtragem incluiadicionalmentefiltrar o sinal recebido com um filtro unido a umaseqüência PN63 de um sinal ATSC.