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図面 (20)

課題・解決手段

次世代放送アーキテクチャでは、放送ゲートウェイは、データファイルセグメント放送伝送システム及びサーバへと送ることができる。放送伝送システムは、セグメントをユーザ機器(UE)デバイスワイヤレス伝送する。UEデバイスがセグメントのデコーディングに失敗した場合、UEデバイスは、IPネットワークを介してサーバにセグメントの再伝送の要求を送る。サーバはIPネットワークを介して、要求されたセグメントをUEデバイスに再伝送する。更にゲートウェイは、可変ビットレートを有する1つ又は複数のIPデータフロー(例えばビデオストリーム)を受信してよい。ゲートウェイは、IPデータフローに動的可変符号化を適用してよく、これによって、得られた符号化されたIPデータフローは、放送伝送システムの一定の物理トランスポートレートに適合した集合ビットレートを有する。

概要

背景

地上波放送用新規メカニズム、即ちIPベースネットワーク適合するメカニズムに対する需要が存在する。

概要

次世代放送アーキテクチャでは、放送ゲートウェイは、データファイルセグメント放送伝送システム及びサーバへと送ることができる。放送伝送システムは、セグメントをユーザ機器(UE)デバイスワイヤレス伝送する。UEデバイスがセグメントのデコーディングに失敗した場合、UEデバイスは、IPネットワークを介してサーバにセグメントの再伝送の要求を送る。サーバはIPネットワークを介して、要求されたセグメントをUEデバイスに再伝送する。更にゲートウェイは、可変ビットレートを有する1つ又は複数のIPデータフロー(例えばビデオストリーム)を受信してよい。ゲートウェイは、IPデータフローに動的可変符号化を適用してよく、これによって、得られた符号化されたIPデータフローは、放送伝送システムの一定の物理トランスポートレートに適合した集合ビットレートを有する。

目的

従って用語「自動的に」は、ユーザが手動で実施又は指定する操作(ここでユーザが操作を直接実施するために入力を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1のユーザ機器(UE)デバイスへのデータファイル転送を促進するためにサーバを操作するための方法であって、前記サーバは、IPネットワークの一部であり、前記方法は:放送ゲートウェイからデータファイルのセグメントを受信するステップであって、放送伝送システムもまた、前記放送ゲートウェイから前記セグメントを受信して、前記セグメントをRF信号の一部として空中へ伝送し、前記第1のUEデバイスは、前記RF信号を受信して、前記RF信号から良好に復元できない1つ又は複数のセグメントを識別する1つ又は複数の消失セグメント指標を生成するよう構成され、前記第1のUEデバイスは更に、前記1つ又は複数の消失セグメント指標を、IPネットワークを通して伝送するよう構成される、ステップ;前記1つ又は複数の消失セグメント指標を前記第1のUEデバイスから受信するステップ;前記消失セグメント指標によって識別された前記1つ又は複数のセグメントを、前記IPネットワークを通して前記第1のUEデバイスに送信するステップを含む、方法。

請求項2

前記放送ゲートウェイもまた前記IPネットワークの一部である、請求項1に記載の方法。

請求項3

各前記消失セグメント指標は、各前記消失セグメントのシーケンス番号と、各前記消失セグメントに関連するタイムスタンプとを含む、請求項1に記載の方法。

請求項4

前記RF信号はまた、複数のユーザデバイスが受信するためのビデオ放送信号も搬送する、請求項1に記載の方法。

請求項5

前記放送ゲートウェイはまた、前記放送伝送システムへの前記サーバのユニフォームリソースロケータ(URL)を提供し、前記放送伝送システムは前記URLを、前記RF信号の一部として前記第1のUEデバイスに伝送し、前記第1のUEデバイスは前記URLを用いて、前記IPネットワークを通した前記サーバへの接続を確立する、請求項1に記載の方法。

請求項6

ユーザ機器へのデータファイルの転送を促進するために、ユーザ機器デバイスを操作するための方法であって、前記方法は:放送伝送システムによってワイヤレス伝送されたノイズ撹乱バージョンのRF信号を受信するステップであって、前記放送伝送システムは、前記RF信号においてデータファイルの複数のセグメントを伝送する、ステップ;前記ノイズ撹乱バージョンに対する操作を行って、前記セグメントの推定を復元するステップ;前記推定を分析して、前記セグメントのうちのどのセグメントがうまく受信されていないかを決定するステップ;IPネットワークを介して、前記1つ又は複数の消失セグメント指標をサーバに伝送するステップであって、各前記消失セグメント指標は、前記セグメントのうちの、良好に受信されなかった1つの対応するセグメントを識別する、ステップを含む、方法。

請求項7

前記消失セグメント指標の受信に応答して、前記サーバは、前記IPネットワークを通して、前記ユーザ機器デバイスに消失セグメントデータ送り、前記消失セグメントデータは、前記1つ又は複数の消失セグメント指標によって識別される前記1つ又は複数のセグメントそれぞれのコピーを含む、請求項6に記載の方法。

請求項8

前記1つ又は複数の消失セグメント指標を伝送するステップは、WiFiアクセスポイントへのWiFi接続を用いて、前記1つ又は複数の消失セグメント指標をワイヤレス伝送するステップを含み、前記WiFiアクセスポイントは、前記IPネットワークに連結される、請求項6に記載の方法。

請求項9

前記1つ又は複数の消失セグメント指標を伝送するステップは、ベースステーションへのワイヤレス接続を用いて、前記1つ又は複数の消失セグメント指標をワイヤレス伝送することを含み、前記ベースステーションは、前記IPネットワークに連結される、請求項6に記載の方法。

請求項10

前記ワイヤレス接続はLTE接続であり、前記ベースステーションはLTEeNodeBである、請求項9に記載の方法。

請求項11

前記RF信号はまた、1つ又は複数のビデオ放送ストリームも搬送する、請求項1に記載の方法。

請求項12

前記放送伝送システムは、前記IPネットワークに接続された放送ネットワークの一部である、請求項1に記載の方法。

請求項13

放送伝送システムによって伝送される1つ又は複数のデータストリームに対して、動的可変符号化レートチャネルエンコーディングを適用するための、ゲートウェイであって、前記1つ又は複数のデータストリームのうちの少なくとも1つは、可変レートストリームであり、前記放送伝送システムは、一定の物理トランスポートレートでデータを伝送するよう構成され前記ゲートウェイは:前記1つ又は複数のデータストリームに、固定符号化レートのチャネル符号化を適用して、それぞれ1つ又は複数の符号化されたストリームを得るよう構成された、チャネルエンコーディングユニット;前記1つ又は複数の符号化されたストリームを修正して、1つ又は複数のそれぞれ修正されたストリームを得るよう構成された、レートマッチングユニット(RMU)であって、前記RMUは、前記1つ若しくは複数の符号化されたストリームにヌル値注入することによって、及び/又は前記1つ若しくは複数の符号化されたストリームのうちの選択した値をパンクチュアリングすることによって、前記1つ又は複数の符号化されたストリームを修正するよう構成される、レートマッチングユニット(RMU);前記1つ又は複数のデータストリームそれぞれにおける、単位時間あたりの情報ビット数を示す情報を受信するよう;及び前記1つ又は複数の修正されたストリームの集合ビットレートが前記一定の物理トランスポートレートに適合するように、単位時間あたりに注入されるヌル値の数及び/又は単位時間あたりにパンクチュアリングされる値の数を変化させるよう、構成された、制御ユニットであって、ここで前記変化は、前記1つ又は複数のデータストリームそれぞれにおける単位時間あたりの前記1つ又は複数の情報ビット数に基づいて実施される、制御ユニットを備える、ゲートウェイ。

請求項14

前記放送伝送システムは、OFDM出力信号の一部として前記1つ又は複数の修正されたストリームを伝送するよう構成される、請求項13に記載のゲートウェイ。

請求項15

前記一定の物理トランスポートレートは、少なくとも部分的には、前記OFDM出力信号が使用するサブキャリアの数、前記OFDM出力信号のシンボルレート及び前記サブキャリアが使用する変調スキームによって決定される、請求項14に記載のゲートウェイ。

請求項16

前記1つ又は複数のデータストリームは、1つ若しくは複数のビデオストリーム及び/又は1つ若しくは複数の音声ストリームを含む、請求項13に記載のゲートウェイ。

請求項17

放送伝送システムが伝送することになる1つ又は複数のデータストリームに、動的可変符号化レートのチャネルエンコーディングを適用するための方法であって、前記1つ又は複数のデータストリームのうちの少なくとも1つは、可変レートストリームであり、前記放送伝送システムは、一定の物理トランスポートレートでデータを伝送するよう構成され、前記方法は:前記1つ又は複数のデータストリームそれぞれにおける、単位時間あたりの情報ビット数を示す情報を受信するステップ;前記1つ又は複数のそれぞれ符号化されたストリームを得るために、前記1つ又は複数のデータストリームに固定符号化レートのチャネルエンコーディングを適用するステップ;1つ又は複数のそれぞれ修正されたストリームを得るために、前記1つ又は複数の符号化されたストリームを修正するステップであって、前記1つ又は複数の符号化されたストリームを修正する前記ステップは、前記1つ若しくは複数の符号化されたストリームにヌル値を注入するステップ、及び/又は前記1つ若しくは複数の符号化されたストリームのうちの選択した値をパンクチュアリングするステップを含み、単位時間あたりに注入される前記ヌル値の数及び/又は単位時間あたりにパンクチュアリングされる前記値の数は、前記1つ又は複数の修正されたストリームの集合ビットレートが一定の物理トランスポートレートに適合するように変化し、ここで前記変化は、前記1つ又は複数のデータストリームそれぞれにおける単位時間あたりの前記1つ又は複数の情報ビット数に基づいて実施される、ステップを含む、方法。

請求項18

ワイヤレスチャネルを通した伝送のために、前記1つ又は複数の修正されたストリームを前記放送伝送システムに供給するステップを更に含む、請求項17に記載の方法。

技術分野

0001

本出願は遠距離通信の分野、より詳細には地上波ワイヤレステレビ放送のためのメカニズムに関する。

背景技術

0002

地上波放送用新規のメカニズム、即ちIPベースネットワーク適合するメカニズムに対する需要が存在する。

発明が解決しようとする課題

0003

次世代放送(NGB)システムの提案の文脈において、本発明者らは、インターネットからデジタルコンテンツの複数のストリームを受信して、固定型又は移動体ユーザ機器(UE)による受信のための無線放送のために上記ストリームを処理するための、次世代放送システムアーキテクチャを開示する。無線インタフェースの放送側には2つの部分、即ち新規のモジュレータアーキテクチャ及び新規のゲートウェイアーキテクチャが存在する。モジュレータは、複数のデータストリームを取り込み、これらを、一定レート発行されるスーパフレームからなる、ロバストトランスポートストリームに加工する。トランスポートストリームは効率的に放送でき、UEにおいて効率的に受信及びデコードして、1つ又は複数のデータストリームを選択できる。ゲートウェイはインターネットとのブロードバンドインタフェースを有し、サービスを提供し、インターネットプロトコル(IP)において複数のデータストリームを取り込み、上記データを、制御信号と共に1つ又は複数のモジュレータへと流す。ゲートウェイは複数のモジュレータを、各トランスミッタに関して1つずつ整合させることによって、複数のトランスミッタの単一周波数ネットワークSFN)を達成する。ある一連の実施形態では、(ユーザ機器デバイスへのデータファイル転送するために)サーバを操作するための方法は、以下の操作を含んでよい。上記サーバはIPネットワークの一部である。

課題を解決するための手段

0004

本方法は、放送ゲートウェイからデータファイルのセグメントを受信するステップを含み、放送伝送システムもまた、放送ゲートウェイからセグメントを受信し、これらのセグメントをRF信号の一部として空中へ伝送する。UEデバイスは、RF信号を受信して、上記RF信号から良好に復元できない1つ又は複数のセグメントを識別する1つ又は複数の消失セグメント指標を生成するよう構成される。上記UEデバイスは更に、(例えば、IPネットワークに連結されるWiFiアクセスポイントへのWiFi接続を用いて、又はIPネットワークに連結されるLTEeNodeBへのワイヤレス接続を用いて)1つ又は複数のセグメントを識別する1つ又は複数の消失セグメント指標を、IPネットワークを通して伝送するよう構成される。

0005

本方法は、上記1つ又は複数の消失セグメント指標をUEデバイスから受信するステップを含む。

0006

本方法は、上記消失セグメント指標によって識別された上記1つ又は複数のセグメントを、IPネットワークを通して(例えば同一のWiFi接続又はLTE接続を通して)UEデバイスに送信するステップを含む。

0007

ある一連の実施形態では、(ユーザ機器へのデータファイルの転送を促進するために)ユーザ機器デバイスを操作するための方法は、以下の操作を含んでよい。

0008

本方法は、放送伝送システムによってワイヤレス伝送されたノイズ撹乱バージョンのRF信号を受信するステップを含み、上記放送伝送システムは、RF信号中のデータファイルの複数のセグメントを伝送する。

0009

本方法は、上記ノイズ撹乱バージョンに対する(例えばベースバンドへのダウンコンバートアナログ‐デジタル変換、シンボル推定、データのデコードといった従来の手段による)
操作を行って、セグメントの推定を復元するステップを含む。

0010

本方法は、上記推定を分析して、(例えばCRC等の誤差検出コードの分析によって、)上記セグメントのうちのどのセグメントがうまく受信されていないかを決定するステップを含む。

0011

本方法は、IPネットワークを介して、1つ又は複数の消失セグメント指標をサーバに伝送するステップを含み、上記消失セグメント指標はそれぞれ、上記セグメントのうちの、良好に受信されなかった1つの対応するセグメントを(例えばシーケンス番号及び/又は受信タイムスタンプによって)識別する。

0012

ある一連の実施形態では、マルチストリームモジュレータは、放送伝送システムによって伝送される1つ又は複数のデータストリームに対して、動的可変符号化レートチャネルエンコーディングを適用するよう構成してよい。上記1つ又は複数のデータストリームのうちの少なくとも1つは、可変レートストリームであり(即ち単位時間あたり可変数の情報を含む)、上記放送伝送システムは、一定の物理トランスポートレートでデータを伝送するよう構成される。マルチストリームモジュレータは、チャネルエンコーディングユニットレートマッチングユニット(RMU)、制御ユニットを含んでよい。

0013

チャネルエンコーディングユニットは、上記1つ又は複数のデータストリームに、固定符号化レートのチャネル符号化を適用して、それぞれ1つ又は複数の符号化されたストリームを得るよう構成される。

0014

レートマッチングユニット(RMU)は、上記1つ又は複数の符号化されたストリームを修正して、1つ又は複数のそれぞれ修正されたストリームを得るよう構成され、RMUは、上記1つ若しくは複数の符号化されたストリームにヌル値注入することによって、及び/又は上記1つ若しくは複数の符号化されたストリームのうちの選択した値をパンクチュアリング(即ち破棄)することによって、上記1つ又は複数の符号化されたストリームを修正するよう構成される。

0015

制御ユニットは、上記1つ又は複数のデータストリームそれぞれにおける、単位時間あたりの情報ビット数を示す情報を受信するよう構成される。制御ユニットは更に、上記1つ又は複数の修正されたストリームの集合ビットレートが上記一定の物理トランスポートレートに適合する(即ち上記一定の物理トランスポートレートに近接するがこれを超えない)ように、単位時間あたりに注入されるヌル値の数及び/又は単位時間あたりにパンクチュアリングされる値の数を変化させるよう構成され、ここで上記変化は、1つ又は複数のデータストリームそれぞれにおける単位時間あたりの上記1つ又は複数の情報ビット数に基づいて実施される。

0016

ある一連の実施形態では、マルチストリームモジュレータを操作するための方法は、以下の操作を含んでよい。本方法は、放送伝送システムが伝送することになる1つ又は複数のデータストリームに、動的可変符号化レートのチャネルエンコーディングを適用する。上記1つ又は複数のデータストリームのうちの少なくとも1つは、可変レートストリームであり(即ち単位時間あたり可変数の情報を含む)、上記放送伝送システムは、一定の物理トランスポートレートでデータを伝送するよう構成される。

0017

本方法は、上記1つ又は複数のデータストリームそれぞれにおける、単位時間あたりの情報ビット数を示す情報を受信するステップを含む。

0018

本方法は、1つ又は複数のそれぞれ符号化されたストリームを得るために、上記1つ又は複数のデータストリームに固定符号化レートのチャネルエンコーディングを適用するステップを含む。

0019

本方法は、1つ又は複数のそれぞれ修正されたストリームを得るために、上記1つ又は複数の符号化されたストリームを修正するステップを含み、上記1つ又は複数の符号化されたストリームを修正する上記ステップは、上記1つ若しくは複数の符号化されたストリームにヌル値を注入するステップ、及び/又は上記1つ若しくは複数の符号化されたストリームのうちの選択した値をパンクチュアリング(即ち破棄)するステップを含む。単位時間あたりに注入されるヌル値の数及び/又は単位時間あたりにパンクチュアリングされる値の数は、上記1つ又は複数の修正されたストリームの集合ビットレートが一定の物理トランスポートレートに適合するように変化し、ここで上記変化は、1つ又は複数のデータストリームそれぞれにおける単位時間あたりの上記1つ又は複数の情報ビット数に基づいて実施される。上記1つ又は複数の修正されたストリームは、ワイヤレスチャネルを通した伝送のために、放送伝送システムへと供給される。

図面の簡単な説明

0020

図1Aは、次世代放送(NGB)ゲートウェイの一実施形態を示す。
図1Bは、次世代放送(NGB)ゲートウェイの一実施形態を示す。
図2は、一実施形態による次世代放送プラットフォーム(NGBP)に関するブロック図である。
図3Aは、一実施形態によるIPコアネットワークBMXコンセプトを示す(BMXとは、「放送市場エクスチェンジ」の頭字語である)。
図3B(即ち表2)は、一実施形態によるDVB‐NGHFDMパラメータの表である。
図3C(即ち表4)は、一実施形態による、本提案のOFDMパラメータの表である。
図4は、サイクリックプレフィクスCP及び(期間TUの)IFFT保持部分を含む、OFDMシンボルの一実施形態を示す。
図5Aは、一実施形態によるスーパフレームの構造を示す。
図5B(即ち表5)は、一実施形態による、本提案のOFDMパラメータをまとめたものである。
図6は、一実施形態による、UE、NGBモジュレータ、NGBゲートウェイ及びサーバにおけるプロトコルレイヤを示す。
図7Aは、一実施形態によるシステムブロック図である。
図7Bは、一実施形態によるシステムブロック図である。
図7Cは、一実施形態によるシステムブロック図である。
図8は、ユーザプレーン信号フローの一実施形態を示す。
図9は、PDCP、RLC及びMACプロトコルレイヤの一実施形態を示す。
図10は、3GPPLTEターボエンコーダ及びレートマッチャの一実施形態を示す。
図11は、レートマッチングユニットの一実施形態を示す。
図12は、スクランブラシーケンス生成ユニットの一実施形態を示す。
図13は、直交振幅変調QAM)マッピングの一実施形態を示す。
図14は、GOCインデックス番号からストライプインデックス番号への時間インターリーブの一実施形態を示す。GOCは、コンステレーショングループ(Group of Constellation)の頭字語である。
図15は、ストライプインデックス番号からサブキャリア番号へのマッピングの一実施形態を示す。
図16は、一実施形態による、マッピングに関連する追加のコンセプトを示す。
図17Aは、ストライプインデックス#1からサブキャリアへのマッピングの例を示す。
図17Bは、ストライプインデックス#1からサブキャリアへのマッピングの例を示す。
図18Aは、周波数及び時間の両方においてストライド(2つのうちの1つ)を有するストライプ#5を用いることによって帯域幅スケーリングするための、別のマッピング方法を示す。
図18Bは、周波数及び時間の両方においてストライド(2つのうちの1つ)を有するストライプ#5を用いることによって帯域幅をスケーリングするための、別のマッピング方法を示す。
図19は、一実施形態によるスーパフレームの構造を示す。
図20は、一実施形態によるL1シンボル構造を示す。
図21は、一実施形態によるアクティブなサブキャリア及び帯域幅L1シンボルを示す。
図22は、一実施形態によるL1シンボル生成を示すブロック図である。
図22B(即ち表13)は、一実施形態による、ノマディック型波形に関するスーパフレームペイロードOFDMパラメータを示す表である。
図23は、一実施形態による、L2信号を有するスーパフレームの構造を示す。
図23B(表14)は、一実施形態によるL2 OFDMシンボルパラメータを示す。
図24は、一実施形態によるL2シンボル信号生成を示す。
図25は、一実施形態による、ネットワーク側からUTCを供給するコンセプトを示す。
図26は、一実施形態による、UEにおけるUTC時刻の受信を示す。(UTCは、協定世界時(フランス語Temps Universel Coordonne)の頭字語である。)
図27は、一実施形態による、スーパフレームペイロード中の1つのOFDMシンボルのUE検出ストライプ#1(PLP)の例を示す。
図28は、一実施形態による、UEの予測されるチャネル変更挙動を示す。
図29は、一実施形態による様々なレイヤにおける適応パラメータ表現を示す。
図30は、一実施形態による、NGBゲートウェイスロットリングによるHEV可変ビットレート(Stat Mux)を示す。
図30Bは、図30のHEVC可変ビットレートエンコーダのうちの1つの例を示す。
図31Aは、一実施形態による、家庭用無線ヘッド及びNGBホームゲートウェイの一実施形態を示す。
図31Bは、図31Aから選択した部分の拡大図である。
図32は、一実施形態による欠落RLCセグメントのARQを示す。
図33は、一実施形態による、放送用の3GPP LTE‐Aキャリアアグリゲーション(CA)の拡張を示す。
図33Bは、一実施形態による、放送用の3GPP LTE‐Aキャリアアグリゲーション(CA)の拡張を示す。
図33Cは、一実施形態による、放送用の3GPP LTE‐Aキャリアアグリゲーション(CA)の拡張を示す。
図34は、一実施形態による、緊急時における、FirstNetから一般公衆又はプライベート暗号へのIPフローを示す。
図35は、一実施形態による、輻輳放送‐ブロードバンドトランスポートにおける動的スペクトル共有を示す。
図36は、放送‐ブロードバンド輻輳システムの一実施形態を示す。
図37は、現行無線チップセットと、次世代チップセットの一実施形態とを示す。
図38は、一実施形態による、サイクリックプレフィクス(CP)挿入/除去によるOFDMデータポンプを示す。
図39は、一実施形態による、放送性能の増進のためにPHYを拡張するための、混合アプローチを示す。
図40(即ち表17)は、一実施形態による、6MH信号帯域幅に関するシステムパラメータを示す。
図41は、OFDM PHYトランスポートに対する物理レイヤパイプ(PLP)のマッピングの一実施形態を示す。
図42は、可変ビットレート(VBR)ソース符号化をもたらすためのレートマッチングの一実施形態を示す。
図43は、ARQサーバを介した非リアルタイムファイル転送の一実施形態をサービス品質(QOS)と共に示す。
図44は、非リアルタイムファイル転送のためのシステムアーキテクチャの一実施形態を示す。
図45は、一実施形態によるストライプ‐サブキャリア間マッピングの例を示す。

実施例

0021

本開示は様々な修正及び代替形態許容するものであるが、その具体的な実施形態を例として図面に示し、また本明細書で詳細に説明する。しかしながら、上記具体的実施形態の図及び詳細な説明は、図示されている特定の形態に開示を限定することを意図したものではなく、反対に、添付の請求項によって定義されるような本開示の精神及び範囲内にある全ての修正例、均等物及び代替例を包含することを意図したものであることを理解されたい。本明細書において使用されている見出しは、単に組織化を目的としたものであり、これらの使用は本説明の範囲の限定を意味しない。本出願全体を通して使用される単語「してよい/し得る/できる(may)」は、許容の意味で(即ち「可能性がある」ことを意味して)使用されており、強制の意味で(即ち「しなければならない」ことを意味して)使用されるものではない。同様に、単語「含む(include/including/includes)」は、ある対象を含むもののそれに限定されないことを意味する。

0022

フローチャートは、例示的実施形態を例示するために提供されるものであり、図示されている特定のステップに本開示を限定することを意図したものではない。様々な実施形態において、図示されている方法の要素のうちのいくつかを同時に実施してよく、図示したものと異なる順序で実施してよく、又は省略してよい。必要に応じて追加の方法要素を実施してもよい。

0023

様々なユニット、回路又はその他の構成部品は、1つ又は複数のタスクを実施する「よう構成される(configured to)」として記載され得る。このような文脈において「よう構成される」は、動作中に上記1つ又は複数のタスクを実施する「回路構成を有する」ことを一般に意味する、構造の広範な説明である。従ってユニット/回路/構成部品は、ユニット/回路/構成部品が現在オンでなくても上記タスクを実施するよう構成できる。一般に「よう構成される」に対応する構造を形成する回路構成は、ハードウェア回路を含んでよい。同様に、記載を簡略化するために、様々なユニット/回路/構成部品は、1つ又は複数のタスクを実施するとして記載され得る。このような記載は「よう構成される」という語句を含むものとして解釈されるものとする。1つ又は複数のタスクを実施するよう構成されるユニット/回路/構成部品の列挙は、これらユニット/回路/構成部品に関して米国特許法第112条第6段落の解釈を援用しないことを明示的に意図したものである。より一般には、いずれの要素の列挙は、「…のための手段(means for)」又は「…のためのステップ(step for)」という語句が具体的に使用されていない限り、上記要素に関して米国特許法第112条第6段落の解釈を援用しないことを明示的に意図したものである。

0024

本特許において使用される頭字語のリスト
ARQ:自動再送要求
CA:キャリアアグリゲーション
CLX:Coherent Logix, Inc.
CRC:巡回冗長検査
CP:サイクリックプレフィクス
DTX:不連続伝送
DVB:デジタルビデオブロードキャスティング
EM波:電磁
EPC:発展パケットコア
ETSI:欧州電気通信標準化機構
FEC:前方誤差訂正
FFT高速フーリエ変換
GIガード区間
HEVC:高効率ビデオ符号化
H‐LSI:階層型ローカルサービス挿入
IEEE:電気電子技術者協会
IETF:インターネット技術タスクフォース
IFFT:高速逆フーリエ変換
IP:インターネットプロトコル
DPC:低密度パリティ検査
LTE:ロングタームエボリューション
LTE‐A:LTEアドバンスド
MTMPEメディアトランスポート
MPH:毎時マイル
NGBP:次世代放送プラットフォーム
NGH:次世代ハンドヘルド仕様
OFDM:直交周波数分割多重接続
FDMA:OFDM
PA:パワーアンプ
QOS:サービス品質
RAN:無線アクセスネットワーク
RLC:無線リンク制御
ROHC:ロバストヘッダ圧縮
SBG:Sinclair Broadcast Group, Inc.
SFN:単一周波数ネットワーク
TIA:米国電気通信工業会
UE:ユーザ機器
UTC:協定世界時
VBR:可変ビットレート
W3C:ワールドワイドウェブコンソーシアム

0025

本特許において使用される用語
メモリ媒体‐いずれの様々な種類のメモリデバイス又はストレージデバイス。用語「メモリ媒体」は、インストール媒体(例えばCD−ROMフロッピーディスク若しくはテープデバイス);コンピュータシステムメモリ若しくはDRAMDDR、RAM、SRAM、EDORAM、ラムバスRAM等のランダムアクセスメモリ磁気メディア(例えばハードドライブ)、光学ストレージ若しくはROM、EPROMFLASH等の不揮発性メモリレジスタ又は他の同様のタイプのメモリ素子等を含むことを意図している。メモリ媒体はその他のタイプのメモリ又はその組み合わせも同様に含んでよい。更に、メモリ媒体は、プログラムを実行する第1のコンピュータシステム内に配置してよく、又はインターネット等のネットワークを介して第1のコンピュータシステムに接続された第2の異なるコンピュータシステム内に配置してよい。後者の場合、第2のコンピュータシステムは第1のコンピュータシステムに、実行のためのプログラム命令を提供してよい。用語「メモリ媒体」は、異なる位置、例えばネットワークを介して接続された異なるコンピュータシステム内にあってよい2つ以上のメモリ媒体を含んでよい。メモリ媒体は、1つ又は複数のプロセッサが実行できる、(例えばコンピュータプログラムとして実現される)プログラム命令を記憶してよい。

0026

コンピュータシステム‐用語「コンピュータシステム」は、パーソナルコンピュータシステム(PC)、メインフレームコンピュータシステムワークステーションネットワーク家電インターネット家電パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、テレビシステムグリッドコンピューティングシステム若しくはその他のデバイス又はデバイスの組み合わせを含む、様々なタイプの計算又は処理システムのいずれかを指す。一般に、用語「コンピュータシステム」は、メモリ媒体からの命令を実行する少なくとも1つのプロセッサを有するいずれのデバイス(又は複数のデバイスの組み合わせ)を包含するものとして広く定義できる。

0027

ユーザ機器(UE)(又は「UEデバイス」)‐移動可能又は携帯可能であり、無線通信を実施する、いずれの様々なタイプのコンピュータシステムデバイス。UEデバイスの例としては、携帯電話又はスマートフォン(例えばiPhone(登録商標)、Android(登録商標)ベース電話)、携帯型ゲームデバイス(例えばNintendo DS(登録商標)、PlayStation Portable(登録商標)、Gameboy Advance(登録商標)、iPhone(登録商標))、ラップトップ、PDA、携帯型インターネットデバイス音楽プレイヤーデータ記憶デバイス、他のハンドヘルドデバイス、及び腕時計ヘッドホンペンダントイヤホン等のウェアラブルデバイスが挙げられる。一般に、用語「UE」又は「UEデバイス」は、ユーザが容易に輸送でき、かつ無線通信が可能な、いずれの電子デバイス計算デバイス及び/又は遠距離通信デバイス(又はデバイスの組み合わせ)を包含するよう、広範に定義できる。

0028

ベースステーション‐用語「ベースステーション」は、この語が通常意味するところの全範囲を含み、少なくとも、固定位置に設置されて、ワイヤレス携帯電話システム又は無線システムの一部として通信に使用される、無線通信ステーションを含む。

0029

要素プロセッサ‐様々な要素又は要素の組み合わせを表す。要素プロセッサとしては例えば、ASIC特定用途向け集積回路)等の回路、個々のプロセッサコアの部分若しくは回路、複数のプロセッサコア全体、個々のプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイFPGA)等のプログラマブルハードウェアデバイス、及び/又は多数のプロセッサを含むシステムの比較的大きな部分が挙げられる。

0030

自動的に(automatically)‐その作用又は動作を直接指定又は実施するユーザ入力を必要とせずに、コンピュータシステム(例えばコンピュータシステムが実行するソフトウェア)又はデバイス(例えば回路構成、プログラム可能ハードウェア要素、ASIC等)が実施する動作又は操作について用いる。従って用語「自動的に」は、ユーザが手動で実施又は指定する操作(ここでユーザが操作を直接実施するために入力を提供する)と対照的なものである。自動処理は、ユーザが提供する入力によって開始される場合があるが、これに続く「自動的に」実施される動作は、ユーザが指定するものではなく、即ち「手動で」実施される(ユーザが各動作の実施を指定する)ものではない。例えばユーザが、各フィールドを選択し、(例えば情報をタイピングすることによって、チェックボックスを選択することによって、無線選択によって等で)情報を指定する入力を提供することによって、電子フォームを埋める場合、仮にコンピュータシステムがユーザの動作に応答して上記フォーム更新しなければならないとしても、これは上記フォームを手動で埋めたことになる。このようなフォームはコンピュータシステムによって自動で埋めることができ、この場合コンピュータシステム(例えばコンピュータシステム上で実行されるソフトウェア)は、フォームのフィールドを分析して、フィールドへの回答を指定するいずれのユーザ入力を必要とせずにフォームを埋める。上述のように、ユーザはフォームを自動で埋める動作を発動する場合はあるが、実際にフォームを埋める動作には関わらない(例えばユーザはフィールドへの回答を手動で指定せず、回答は自動的に完了する)。本明細書は、ユーザが行う動作に応答して自動的に実施される操作の様々な例を提供する。

0031

次世代放送プラットフォーム
本発明者らは本明細書において、インターネット世代の地上波放送のための新規の技術を提案する。これらの技術(又はそのサブセット)は、(ATSC3.0として知られる)次世代放送テレビ規格に組み込むことができる。これらの技術は、本発明者等が本明細書で開示する新規の放送エコシステム、即ち「次世代放送プラットフォーム」(NGBP)の生成を保証するために十分大きな、性能、機能性及び効率の改善を提供できる。

0032

ATSC提案要求(CFP)において識別される「業務範囲(Scope of Work)」は、サービス要件について言及しており、「…現行のATSCシステム、並びにATSCと同様のサービスを可能とする携帯電話及び他のデバイス」を超える、サービスの堅牢性を明示する。この幅広い範囲は、既存のATSCシステムに対して物理レイヤ性能の増強を提供する必要を識別するのみならず、相補的ネットワークトポロジの必要と、以前は放送テレビ環境において決して展開されなかった通信アーキテクチャ統一することとを要求する。本出願人らは本開示中にある節(「プラットフォーム」)を含み、この節は、ネットワークにインテリジェンスをもたらす「放送市場エクスチェンジ(BMX)」の、基本的な必要性を紹介してこれに取り組み、またその概念を発展させる。

0033

物理法則により、米国テレビ放送帯域(CH2〜51)の特定の部分とは全く異なる、多岐に亘るシステムレベル要求及び技術的制約が必然的に規定される。CFPにおいて完全には識別されていないものの暗示されているように、スペクトルの全く異なる属性は、以前は不可能であった、技術能力のあるレベルの敏捷性を要求する。本発明者らは本開示中で、スペクトルの「代替不可能性(unfungibility)」という側面を、物理レイヤにおいて一意変数によって、及びBMXの概念を用いて可能な仮想化による抽象的方法で、緩和する方法を紹介及び識別する。(代替不可能性:同様の性質又は種類と全体的又は部分的に交換不可能又は置換不可能である性質;例えば低VHF、高VHF及びUHFスペクトルといったスペクトルの性質)。

0034

「プラットフォーム」を、その一般的機能、及び上記CFPが具体的に対処することを意図している下層の物理レイヤに対する関係の両方と共に適切に理解することを含めて、この比較的広範なシステムのビジョンを展開することが重要である。本開示の物理レイヤは、放送プロトコルスタック中において実行可能な(ただし隔離された)レイヤとして自立できることに留意されたい。しかしながら、システム全体の基礎要素のうちの1つとして、物理レイヤの相乗システムビューを採用することによって、真の潜在能力が明らかになると本発明者らは考えている。

0035

最後に、発展可能な規格という概念は、「パラメータ表現された波形(Parameterized Waveforms)」の性質そのものにおいて言及されることになる。発展可能な規格を可能とする業界に関してある方向性確立する能力は、グローバルな市場の、グローバルな解決策に対する需要に対処する。

0036

動的な世界的市場における適合及び発展
本開示は、単なる物理レイヤよりも広範な、放送に関するビジョンを考察する。本開示は、テレビ放送ワイヤレスキャリア放送局)が、急速に変化する動的な世界的市場における自身のビジネス及び適用性を適合及び発展させる能力に対処する。

0037

FOBTVサポート:本発明者らは、本開示において提供されるコンセプトは、米国市場に対して役立つだけでなく、「放送テレビの将来(FoBTV)」の活動と調和できる要件をサポートするものでなければならないと考える。本発明者らは、FoBTVの長所は、1つの統一された世界的規格にあるべきでなく、グローバルな需要をサポートするソフトウェア定義型アーキテクチャにあるべきであると確信している。FoBTVシステムのアーキテクチャは、現実的に固定された単一の放送規格収斂しない、極めて多様な世界中の政府政策によって主導されるシステム要件を可能とするものでなければならない。現行のソフトウェア定義型技術を用いて、発生するこれらの多様な要件に適合するシステムを構成できる。

0038

ATSC1.0から3.0への推移:本開示は、ATSC1.0から3.0への非決定論的時間推移を可能とする。本発明者等は、放送局が自律的に独自のスケジュールで動くことができるようにする解決策を提案する。放送局のインフラストラクチャ及び消費者用ユーザ機器の両方におけるソフトウェアアーキテクチャは、異なる伝送及び受信適合性要件のために、動的構成をサポートするよう設計できる。

0039

第1応答者ネットワーク(FirstNet):本開示は、複数の第1応答者共同利用性の進歩を促進するという、FCC(米国連邦通信委員会)の意思をサポートする。第1応答者公共安全移動体ブロードバンドネットワークは、LTE等の一般的な無線インタフェースの使用を必要とする。

0040

パラメータ表現された波形:本開示は、パラメータ表現された波形の徹底的な観察を提供する。この特徴により、異なる動作環境における性能を最適化するために、様々な無線波形をプログラム及び利用できる。

0041

ソフトウェア定義型アプリケーション:この提案の長所の1つは、技術的機会及びビジネス上の機会の両方に関して絶えず変化する動的な市場に適合できる能力である。ソフトウェアアーキテクチャは、全ての販売者に解決策を生成するためのアクセスを提供する。これにより、競争刺激され、技術的進歩及びビジネスへの応用における革新のための明確な道筋を提供する。

0042

放送市場エクスチェンジ(BMX):このコンセプトにより、放送局は、多様なサービスを提供すること、並びにこれらのサービスのための適切な周波数及び帯域幅へのアクセスを提供するオープンな市場環境に入ることができる。このコンセプトは、利用できる最も効果的なリソースによって提供される全てのビットそれぞれを理解し、これらに対して実際の値を関連させる手段を提供する。このコンセプトは、ビジネスの生成、及びこれに関連する、様々な値の比率を定義して、関連する重要性のリソースを用いてより効果的にスケジューリングするための関連メカニズムを可能とする。またこのコンセプトにより、放送局は、QoS提供をより効果的に定義、提供及びサポートできる。

0043

提案の概要
「プラットフォーム」というタイトルの節の広範なビジョンに一致する実施形態を含む、本明細書に記載の様々な実施形態は、現在展開されている成熟した技術及び通信プラットフォームによるものである。例えばいくつかの実施形態では、BMXは、遠距離通信産業において、例えばLTE及びLTE‐AのEPC(発展型パケットコア)において、現在展開されている技術及び能力によるものである。違いは、活用されているスペクトルリソース内での実施及びエクスチェンジを支配するビジネス及び規制規則に関するものであり得る。しかしながら、明らかに、基本となる技術は完全に市販されている技術であってよい。上記と同一のビジョンにおいて、プラットフォーム要素はW3C(HTML5等)及びMPEG(MMT等)の基礎を活用して、プロトタイプから市販の用途へと迅速に移行できる。

0044

本発明の物理レイヤの提案の基礎に関して、いくつかの実施形態では、本提案は、DVB‐T2及びNGH(ETSI)周辺からLTE(3GPP)の新規の詳細な拡張を含む、DVB技術ファミリー全体に亘る、OFDM及びOFDMA技術を活用してよい。本提案はまた、IEEE、IETF及びTIAの構成要素を利用してよい。

0045

本明細書において想定及び定義されるパラメータ表現のレベルによって提供される動作可変性を完全に理解すると、本提案のシステム能力の一端(放送)において、本提案のシステム能力は、上記性能の一端の代表的な「プロキシ」である現行のDVB OFDMのインスタンス化に依拠できると言うのが適切であろうと本発明者らは考えている。同様に、性能のもう一端(ワイヤレスブロードバンド)は、3GPPLTEの実装及び継続的な発展から推定できる。本明細書において開示されるパラメータ表現能力によって、ある構成を様々なOFDM波形及び動作モードに極めて近づけることができる。

0046

ある特定の波形を定義する様々な「ハンドル」(要素)にアクセスするパラメータ表現技術により、殆ど無限の能力の組を考えることができる。波形を定義するために利用可能な「ハンドル」の一部として:サイクリックプレフィクス(ガード区間)、FFT、L1/L2信号送信、時間インターリーブ、QAMマッピング、前方誤差訂正(FEC)が挙げられる。

0047

活用される分野全体を考えると、性能及び複雑性の評価により、本提案が、何千万ものユニットで展開されている多様なコンシューマデバイスにおいて現在実装及び市販されている規格及び技術の水準内に十分収まることが分かる。

0048

以上のような広範な上層の説明に加えて、本発明者らは、(特に)以下を含む:
(1)機能要件及び物理レイヤモデル定義;
(2)堅牢性に影響を及ぼすパラメータと、ペイロードスループットとのトレードオフ
(3)パラメータ表現されたシステムを用いて実装できる、可能な新規の放送サービス
(4)3GPP、ETSI、MPEG、IEEE、IETF、W3C、TIAといった多数の組織によるグローバル規格との適合性

0049

プラットフォーム
本発明者らが「プラットフォーム」について話をする場合、本発明者らは、物理レイヤを超え、かつトランスポート及びアプリケーションレイヤを含む規格内への組み込みを超えた、進歩的かつ一体型の(即ち「全体論的な(holistic)」)アプローチを考えている。本発明者らは、放送帯域においてFCC(又は他の管理当局)が認証済み動作を有する場合とは独立して、全ての放送局の全体的な需要について考察する。テレビ放送が存在している現在の世界について考慮した上で、本発明者らはこの状況に、テレビ放送をIPネットワーク配信と緊密に一体化させる機会が存在する(有線で/ワイヤレスで)相互接続された世界における放送を提供して、消費者による、デバイス上のコンテンツへの、地上波放送及び/又は他のIPネットワーク(有線/ワイヤレス)を介したシームレスなアクセスの容易さに関わる目標照準を合わせることを試みている。

0050

このプラットフォーム内において、本発明者らは、統一された「仮想化(virtualized)」IPコア要素を定義する。未来の放送局の、このような下層のIPコアインフラストラクチャは、インテリジェントなIPコアエンティティによって主導でき、またオープン認証及び請求メカニズム(実際はビジネス及び規制)によって規則、手順及び他の要件を定義するソフトウェアによって支配できる。このIPコアエンティティ/サブシステムを「BMX」(放送市場エクスチェンジ)と呼ぶ。この全IPコアネットワークの能力及び機能性は、EPC(発展型パケットコア)のような他のワイヤレスセクタ内に存在する同様の機能性を(異なるパラメータで実行されるにもかかわらず)大幅に反映することになる。この証明されているEPC技術は、現在の世界的な移動体ブロードバンド革命を主導している。EPCは現在、ワイヤレス市場において商品品目と見做されており、これは本開示のNGBPにおいて、ビジネスとして理に適う場合は他のIPネットワークとの相互作用を含む、放送スペクトルアセットの市場主導型の効果的な管理を可能とするための重要な構成要素として活用できる。

0051

サービスの堅牢性は、複数の方法で達成できる。想定されるシステムの設計では、システム及びアーキテクチャのレベルにおいて、放送(一方向)ネットワーク内でロバストなサービスを提供するために想定される技術は、以下のうちの1つ又は複数を含んでよい:
(a)複数のワイヤレス環境で動作するための、パラメータ表現された無線波形;
(b)(ノイズフロア未満での信号送信、検出及び同期によって)CFPにおいて想定されるサービスのためのロバストな低閾値C/Nパフォーマンスモードを提供すること;
(c)CFPにおいて想定されるサービスのための高スペクトル効率及びデータレートモード;
(d)従来のTVチャネル考え方から現在は不可能な(市場主導型の)新規の将来のサービスのための、より高いデータレート(スケジューリングされた全てのBMXリソースの機能);
(e)均一な高い信号レベルを容易に提供するための「ツール」(SFN、DTX等);
(f)複数のベアラレイヤに亘る交互トランスポート(IPトランスポートを想定)。
C/Nは、キャリア対ノイズ比(carrier‐to‐noise ratio)の頭字語である。

0052

次世代放送プラットフォーム(NGBP)
図1A、1B、2を参照すると、ローカルステーションは、コンテンツ(エッセンス)を生成し、及び/又はコンテンツ(エッセンス)を、IPコアネットワークへのインタフェースを介して送信されるIPフローへとエンコードし、このIPコアネットワークでは、独立したエンティティ、即ち次世代放送(NGB)ゲートウェイが上記IPフローを事前処理し、所定のモジュレータインタフェース、例えば図2に示すような、伝送(無線アクセスネットワーク)への入力に、ベースバンドIP信号出力を供給する。(図2は、次世代放送プラットフォームのブロック図である。)ベースバンド信号は、クロスレイヤ制御によってNGBフレームを構成するにあたって、1つ又は複数のモジュレータに亘るNGBゲートウェイにおける自立構成制御を可能とする、制御プレーン信号送信も含む。

0053

図2に示すような新規のNGBPの高次ブロック図を参照すると、OFDM物理レイヤリソースはNGBゲートウェイに割り当てられ、論理ベースバンドフレームはゲートウェイ内で構成され、IPフローとして出力され、上記IPフローは、1つ又は複数の仮想物理レイヤパイプ(PLP)構造をトランスポートする、予約された物理レイヤリソース要素へと直接マッピングされ、上記仮想PLP構造はそれぞれ、放送局の制御下において独自の堅牢性及び/又はスペクトル効率を可能とするための、チャネル符号化、コンステレーション、インターリーブ(Channel Coding, Constellation, Interleaving:CCI)の選択における柔軟性を有する。続いてこれらのPLPはOFDMサブキャリアに対してマッピングされ、NGBフレームはRF波形に変換され、これは増幅されて、案内波としてアンテナの無線インタフェースへと搬送される。

0054

ここでの実際の着想は、全ての物理レイヤリソースの制御を、一般にIPコアネットワークにおいて1つ又は複数のNGBモジュレータ(1つ又は複数のトランスミッタサイト)から遠く離れた位置にあるNGBゲートウェイに委ねる、独自のマスタースレーブ(クロスレイヤ)関係である。注:ある種のクロスレイヤ機能性は、DVB‐T2及びATSC A/153規格にも見ることができる。

0055

アンテナシステムの無線インタフェースにおいて、案内されたRF波は、放送スペクトル(現在はCH2〜51(CHは「チャネル」の頭字語である))に入る。物理法則により、放送スペクトルは代替不可能と規定される。放送用帯域の一部は、ノマディックな、タブレット/ハンドヘルドタイプのサービスに関してより効率的かつ実際的であり、他の一部は固定型/移動体サービスにおいてより効率的かつ実際的である。

0056

放送市場エクスチェンジ(BMX)メカニズムがない場合、放送局は主に、物理的及び/又は経済的理由により、放送局が市場に提供できるサービスのタイプに限定される。スペクトルは、周波数帯域におけるRFの物理的性質によって規定される、一意に好適なサービスのタイプに関して使用される場合に最も有用である。放送帯域の、全てのサービスのタイプを等しく良好にサポートするような単一の部分は存在しない。いくつかの放送システムは、固定型サービス及びノマディック型サービスの両方を、時間又は周波数分割多重化技術又はその他のスキームを用いて提供できるが、ベースとなるRFの物理的特徴によって制約が課され、この制約は、スペクトル効率及び経済性の両方を保持したまま克服するのが極めて困難な工学的課題であるため、これは最適とまでは言えない解決策である。

0057

BMXによって導入されたパラダイムシフトは、関係する放送被認可者が、物理的特徴のみによってはもはや制約を受けず、適切な周波数及び帯域幅へのアクセスを提供するオープンな市場環境に入る機会を有することである。要するにこれは、全ての関係する放送局に対して、スペクトルリソースの市場主導型使用、及び広範なサービスのタイプを可能とする。図3Aは、IPコア及びBMXコンセプトの高次図である。(VHF/UHF)被認可者からの、エンコードされたコンテンツIPフローは、IPコアネットワークに入ることが示されており、上記IPコアネットワークは、VHF NGBモジュレータ又はUHF NGBモジュレータの全てのリソースを制御する複数のNGBゲートウェイを有する。IPコアネットワークは、リソースの提供及びスケジューリングを扱い、信号送信(メタデータ)の更新を保証することによって、放出された波形が動的に割り当てられ、及び/又はBMXスペクトルプール下でスペクトル位置が僅かに変移された場合であっても、ユーザ機器(UE)が上記放出された波形中にいずれの関心対象のコンテンツを発見できることを保証する。UEにおいて、コンテンツは、全体的な放送局の制御の下で、例えばウェブブラウザのHTML5要素として、ネイティブに受信、デコード及び提示される。BMXエンティティは、関係する放送局に、所定の規則、手順及びオープンな認証メカニズムを有するオープンなプロセスによってサービスのタイプを選択するオプションを提供するためのフレームワークとして機能する、IPコア内で実行される専用のソフトウェアである。BMXはまた、動的プロセスとすることもできる。スペクトルアセットは売買可能であり、又は放送局若しくはその他のエンティティ間卸売サービス水準合意(SLA)を現在確立でき、若しくは将来確立できる(スケジューリングできる)。この機能性は、十分に現在の公知の技術の範囲内である。

0058

新規の放送モデルでは、ブロードバンド通信システムアーキテクチャの中心のIPコアは、完全にウェブ上の体験コンテンツ視聴との統合を促進する。インターネット戻りチャネルは、視聴中の視聴者に関するインテリジェンスデータを提供し、これにより、従来は放送局の到達範囲外であった新規のビジネスモデルを可能とする。IEEEにおいて進行中の現行のアクティビティ(即ちIEEE802OmniRAN EC Study Group)は、放送局のネットワーク環境仮想拡張としてIEEE802(WiFi及びその他)ワイヤレスアクセスリンクを管理するための有用なツールを放送局に提供できる。

0059

次世代放送プラットフォーム及びエコシステムを生成するために協力することにより、莫大な価値を生成でき、放送をインターネット世代において再創造できる。

0060

放送及びユニキャストが放送スペクトルを動的に共有する、放送及びユニキャストネットワークの真の輻輳が、実現可能な可能性であるということも、本開示から明らかとなる。この可能性のビジョン、及び「放送/ブロードバンド輻輳ネットワーク」の詳細の一部は、これ以降、本特許中の「放送/ブロードバンド輻輳ネットワーク」というタイトルの節において提示する。

0061

物理レイヤフレームワーク設計の序論
まず、本発明者らの放送物理レイヤの提案を、本提案の多くの要素がベースとしている3GPPLTE‐Aにおいて使用される、適応性パラメータ表現OFDMA(ユニキャスト)波形に関して比較及び対比し、簡潔コメントする。LTEにおいて、eNodeB又はベースステーションは、ある期間に亘ってある所定の位置(RF環境)において、各ユーザ機器(UE)とは独立してQOSを最適化することを目標として、無線アクセスネットワーク(RAN)に焦点を合わせたマスターエンティティである。eNodeBは、各UEから報告されるフィードバックによる、動的/適応性物理レイヤパラメータ表現を使用する。OFDMA(ユニキャスト)システム及びOFDM(放送)システムは、多数の技術的要素を共有できる。しかしながら、現実世界ワイヤレスシステムでは、これらは通常、念頭に置かれている多様なシステム目標によってそれぞれ最適化される。

0062

本発明者らの、OFDM(放送)物理レイヤのATSC3.0の提案は、適応性技術を利用するものの、異なるシステム目標を有する。(議論対象の)次世代放送(NGB)ゲートウェイは、放送物理レイヤリソースに関して瞬間的に競合する全ての入力IPフロー(トラフィック)において、RAN(LTE)にではなく、IPコアネットワークにルックインするマスターエンティティである。NGBゲートウェイのクロスレイヤアルゴリズムは、NGBモジュレータ(スレーブ)において、プロトコルレイヤと、物理レイヤリソースのパラメータ表現との両方を動的に適合させる。良好なターボ符号化ゲインを保証するために、各物理レイヤパイプ(PLP)に関して、十分な時間及び周波数ダイバーシティを物理レイヤに適用する。上記各物理レイヤパイプ(PLP)は、独立した符号化レート/QAMを有していてもよい。これは、優れた電力節約(UE)及び1000ms(1秒)スーパフレーム構造を用いた一貫して迅速なチャネル変更時間の両方のための機会を保証したまま、上記設計において達成される。

0063

これらの目標を達成するために、本提案は、3GPPLTE‐A及びETSI DVB‐NGHからの技術及びコンセプトを相乗的に活用することにより、次世代放送プラットフォーム(NGBP)の基礎要素としても役立つことができる大型セルSFNトポロジに関して、パラメータ表現されたノマディック型波形を可能とする。

0064

ここで、本提案のシステムアーキテクチャに関する洞察を得るために、本提案におけるLTE及びDVB‐NGHのいくつかの基本的なOFDMパラメータ及びフレーム構造について簡単に考察する。

0065

技術的提案の詳細な概説‐基本的な仮定
一般に、ネットワークアウェアフレーミング構造及びタイミングを用いないOFDMパラメータの最大数の選択(数千もの可能な組み合わせ及び並べ替え)を有することは、NGBPに関して殆ど価値がない。(現在の放送地上波規格のアーキテクチャは、別個のRF波形を放出する複数の自立型孤立部として構成され、インターネット、又は他のIPネットワークとの連携動作に関する考えが全く与えられていない。)大まかに言って、比較対象として現在2種類の地上波放送システム設計、即ち:他のIPネットワークとの連携動作を想定したもの(ネットワークアウェア);及び従来の自立型放送用孤立部が存在する。LTEシステム及び本開示のシステムは、ネットワークアウェアであるという精神を支持しており、DVB‐T2/NHGシステムは、放送用孤立部である過去のDVB‐Tにその根源を有する。

0066

現在、多くのワイヤレスシステムアーキテクチャは、GPS等のグローバルタイミング基準、及び1フレームあたり整数個のOFDMシンボルという物理レイヤフレーミング構造の要件を使用する。この構造化された物理レイヤフレーミングは、ネットワークアウェア型設計において重要となり得る。構造は、柔軟性及び簡潔性ももたらす。

0067

0068

表1は、基本的なLTEOFDMパラメータを示す。(15kHz及び7.5kHzサブキャリア間隔モードの両方において拡張サイクリックプレフィクスも存在するが、簡潔にするため、通常のサイクリックプレフィクスモードのみを表1に示す。)LTEでは、表1に示す整数個のシンボル(14)を有する、定義された(2つの0.5msスロットからなる)1msサブフレームが存在する。(シンボルは、区間Tuの使用可能な部分とサイクリックプレフィクスCPとの和からなる。LTEでは、スロットに関する通常の構造は7個のシンボルを有するが、本比較に関しては、本発明者らは複数のサブフレームのユニット(即ち1msサブフレーム)を使用する。)これは、1つのLTEフレーム(10ms)あたりのシンボルの整数個の個数と等しく、直観的に、1秒中のシンボルの整数個の個数と等しい。LTEは、帯域幅にかかわらず一定の15000Hzサブキャリア間隔(ΔF)を有するように設計される。(LTEは700MHz〜3GHzをカバーする。15000(ΔF)への決定は、この範囲全体に亘る十分なドップラーを提供したが、これは、600MHzにおける1167MPHのドップラーももたらす。これは、600MHz帯域における放送と、より長いCPのためのドップラーとを引き換えにすることに関する議論を引き起こしている。)LTEに関して、ベースラインパラメータは、20MHzの帯域幅と、30.72MHzのサンプリング周波数及び2048のFFTサイズとであり、これは15000Hz(ΔF)をもたらす。表1に示す、20MHzから下がってゆく各帯域幅に関して、サンプリング周波数及びFFTサイズは縮小され、これによって一定の15000Hz(ΔF)が得られる。別の重要な属性は、LTE規格が、物理レイヤリソースを、その物理レイヤにおいて既知のユーザに対して直接割り当てることである。従って、所定のレシーバ(UE)は、部分FFTを実施して、OFDMシンボルの、eNodeBによって割り当てられた、受信したいデータを搬送するサブキャリアのみを復調するだけでよい。これにより、UEにおいて電力の節約も可能となる。

0069

注:CLX/SBGの提案(即ち本開示の提案)はまた、そのOFDMフレームワーク内のサブフレーム(10ms)中の整数個のシンボルの必要と、良好な電力節約が保証されるようにノマディック型(UE)レシーバを設計できるようにするための、PLPへの物理レイヤリソースの割り当てとを適合させることもできる。

0070

次に、DVB‐NGHのOFDMフレーミングについて簡潔に議論する前に、この比較が、LDPC/BCH符号化に基づくNGHシステムの性能ポテンシャルを全く損ねるものではないことに言及しておかなければならない。本発明者らは、物理法則により、テレビ放送スペクトルは代替不可能と規定されると考えている。放送用帯域の一部は、ノマディック型の、タブレット/ハンドヘルドタイプのサービスに関してより効率的かつ実際的であり、他の一部は固定型サービスを提供することにおいてより効果的である。LTE(ターボ符号)及びDVB‐NGH(LDPC/BCH)に関して研究する場合、低いコードレートにおけるターボ符号のより良好な性能、更にはターボ符号のネイティブな柔軟性は、ノマディック型サービスのための重要な属性として決定され、本明細書において提案されるパラメータ表現されたノマディック型波形を生成するために活用できる。LDPCは、比較的高いコードレート及び低いエラーフロアにおいて良好な性能を有し、これらは、パラメータ表現された固定型波形を生成するにあたって活用できる属性である。本発明者らは、IPコア(BMX)を有するNGBPは、複数のサービスタイプ(ノマディック/固定)、又はテレビ放送帯域等の一部における特定の環境においてRFの物理的特徴によってもたらされる他の特別な制約を標的とする、異なるパラメータ表現された波形を配信できる統合アーキテクチャを提供できると考えている。

0071

表2(即ち図3B)は、DVB‐Tアーキテクチャに関して約20年前に行われ、過去の制約として進展してきた、サンプリング周波数に関する基本的な決定に基づく一般的なDVB‐NGHOFDMパラメータを示す。DVB内において、サンプリング周波数は、FFTサイズに関するサブキャリア間隔と同様に、各帯域幅に対して変動し、これによって、1つのフレーム内に非整数個のシンボルがもたらされる。このフレーミングには、ネイティブ(ネットワークアウェア)時間構造欠如している。これは、放送局のビジョンが1700個の独立及び隔離された孤立部のうちの1つのままである場合には好ましいが、産業の進歩を意図している場合には望ましくない。

0072

CLX/SBGの提案は、他の提唱者(即ちLDPC)の重要な基本要素を使用する機会を提供する。これは、相互接続されたネットワーク応答性環境に他の構成要素を持ち込む機会を提供することになる。CLX/SBGフレームワーク内の、新規に生成された後方互換規格(ATSC3.0)において与えられる機会は、このような基本的な構築ブロックに、固定受信型のパラメータ表現された波形を構成するための場所を提供することになる。これにより、高いデータキャパシティ、高いスペクトル効率の動作モードが可能となる。いくつかの実施形態では、本発明者らの主要な関心の対象は、NGBPの基本要素としてのパラメータ表現されたノマディック型波形に関するLTE(ターボ符号、柔軟性)である。

0073

以下の表3(参照用)は、DVB‐NGHがサポートする6MHz及び8MHzに関するいくつかの基本的なシステムパラメータを示す。本発明者らはこれらに基づいて、システムのコンセプトのより完全な理解を展開する。

0074

0075

表4は、本提案のノマディック型波形のOFDMパラメータ(単なる1つの可能なセット)のサブセットを示す。

0076

いくつかの実施形態では、本発明者らは、サポートされた全ての帯域幅に亘って、共通の12.288MHzのサンプリング周波数を使用する。(12.288MHzは、2×3.84MHz(WCDMA(登録商標)チップレート)×8/5=12.288MHzに由来する。参考として、LTEサンプリング周波数も、同じ3.84MHzをベースとしている。サポートされる帯域幅に関して、最初に選択される帯域幅は、北米(USA)において最も関心を集める帯域幅に限定され得る。キャリアアグリゲーション(CA)がサポートされ、NGBゲートウェイの制御下においていずれの数の帯域幅の組み合わせが可能である。)10msのサブフレームにおける整数個のOFDMシンボルと、有用なSFNセルサイズ及びこれに対応する有用なドップラースプレッドとを常に保証するために選択された、(4)FFTサイズ及びサイクリックプレフィクス(CP)が存在する。しかしながら、より詳細に議論する前に、システムの設計における表4の使用について簡単に議論して、例(太字の値)によって更なる洞察を提供する。

0077

まず、SFNサイズ(CP)及びドップラー性能を選択する。例えば、ノマディック型サービスのために、CP(111μs)及び(112MPH)のドップラーを選択すると仮定する。FFTサイズは12288となり、サブキャリア間隔は1000Hzである。これは、選択される帯域幅とは常に独立しており、使用されるサブキャリア(FFT)の数のみが帯域幅の関数として変化する。5700個の使用されるサブキャリア、及びサブフレーム10msあたり9個のOFDMシンボルをもたらす、単一の6MHz帯域幅を仮定する。

0078

注:サンプリング周波数(12.288MHz)を一定に保持することにより、ネットワークアウェア設計におけるキャリアアグリゲーション(CA)の使用に対する相乗効果が提供され、これによって、帯域幅が増大することによってチャネルキャパシティbps)が増大する。これは、未知の将来、及び米国においてFCCが自由なインセンティブオークションによる実験を行っている時代において、損失を防ぐための、NGBP設計における本発明者らの意識的な努力の結果であった。Sinclair Broadcast Groupは、ごく僅かな公共に対する便益のみを挙げると、新たな規格及び承認された柔軟なスペクトルの使用が可能となると、放送局は自身のスペクトルをより効率的に使用でき、21世紀には公共の利益に更に貢献できると考えている。

0079

また、話題にするべき重要なコンセプトは、公知の物理レイヤリソース(サブキャリア)は、物理レイヤパイプ(PLP)と呼ばれる仮想「チャネル」に割り当てることができ、上記物理レイヤパイプは物理レイヤにおいて直接識別可能である(UE設計において電力節約を可能とする)ことである。

0080

6MHzの例に戻ると、使用されるサブキャリアの総数は5700であり、これらは周波数ドメインにおいて、それぞれ570個の均等に間隔を空けたサブキャリアで構成される10のストライプに区画される。(使用される5700個のサブキャリアは、中央DC及びエッジサブキャリアを含まず、チャネル推定のためのデータ又は基準パイロットを搬送できる有用なサブキャリアのみを表す。)独立した(コード/QAM)を有するPLPは、全帯域幅に亘って均等に間隔を空けた物理レイヤサブキャリア10個毎に対してマッピングされる。PLPサブキャリア#割り当ては周波数ドメイン全体に対して行われ、これにより、1つのスーパフレーム(1000ms)に亘る最大周波数ダイバーシティ及び時間インターリーブ(物理レイヤ)が保証され、上記時間インターリーブは時間ダイバーシティを提供し、これは3km/hr未満の歩行者速度におけるゆっくりとした減衰を軽減する役に立つ。600MHz及び3km/時間の速度における可干渉時間=.423/Fdは〜200msの可干渉時間に相当する〜2Hzに等しい。本提案は、〜990msの時間インターリーブをサポートする。

0081

このRFQの全体的な特徴を仮定すると、SIMO動作モードは規範的なものであると仮定される。SFNトランスミッタダイバーシティを用いた実装は更に、ノマディック型環境における減衰及び/又はシャドーイングの影響を軽減する役に立つことになる。(単一周波数ネットワークモードは、以下に説明するように、システムの、簡単かつネイティブな機能である。)

0082

図4は、基本周期(T)の関数としての基本OFDMシンボルを示す。(基本周期はサンプル周期とも呼ばれる場合があり、これはサンプルレート逆数である。)これは、表4の4つのFFTサイズの例、即ちFFTサイズ6144、9216、12288、18432に関して常に、1つのサブフレーム(10ms)あたり整数個のシンボルをもたらす。6144〜18432のFFTサイズは、ノマディック型動作モードに関して使用され、その一方で固定動作モードに関してはより大きなFFTサイズが使用される。(表4では、「FFTサイズ/サブキャリアΔHz/サイクリックプレフィクスμs/ドップラー600MHz(MPH)」と標識された行は、帯域幅の各値に関して形態A/B/C/Dの4つの構成要素を含む。例えば、5MHz帯域幅に対応する第1の列は、構成要素6144/2000/56/224を含む。第1の要素6144はFFTサイズであり、第2の要素2000はサブキャリア間隔Δであり、第3の要素56はサイクリックプレフィクスサイズであり、第4の要素224はドップラー値である。)新規の高度に構成されたフレームワークは、放送システム操作における優れた柔軟性、簡略性及び効率をもたらす。この構造化の特徴が正に、実際に上記工学的課題の取り扱いを容易にする。

0083

図5は、一実施形態による、本提案のスーパフレーム(SF)構造(1000ms)期間を示す。これは、ユニバーサルL1プリアンブルセクション(1ms)、L2シンボルセクション(9ms)、これに続くペイロードセクション(900ms)からなる。

0084

表5(即ち図5B)は、主な本提案のOFDMパラメータをまとめたものである(他の帯域幅も可能であり、仮定される)。本設計は、簡略化のために、ガード区間比(GIF)を〜10%(1/10)に平準化することも想定している。これは、システム全体の設計の制約を満たしながら、最高50kmまでの大きなSFN範囲間隔をサポートするノマディック型サービスのために合理的なオーバヘッドを提供する。しかしながら、固定型サービスは更に長いシンボルと、これに対応してより小さい間隔を空けたサブキャリア(より低いドップラー)とを使用でき、従来から比較的効率が高い。ドップラースプレッドはより長いシンボル時間(TU)と引き換えであるため、これらのシステム設計制約に付随する、新規のパラメータ表現された固定型波形は、より効率的となる。

0085

物理レイヤのブロック図を詳細に紹介する前に、図6は、本発明者らの放送に関する提案において(修正して)再使用される、既存の3GPPLTE‐Aプロトコルグレー背景)を示す。

0086

次に、この後方非互換性のATSC3.0の提案への、ある程度の予備的な洞察を提供するために、上記システムの図中の(強調された)ブロックのシステムのウォークスルーと関連して、システムのブロック図、即ち図7を示す。

0087

システムのウォークスルー
いくつかの実施形態では、本システムは、様々な地上の地形及び水域横断して毎日、テレビ放送周波数帯域で動作する、固定及びノマディック型ユーザ機器の両方をサポートするために必要である。地表を横断する無線及びテレビ信号伝播は、天候大気圏及び電離層における昼夜効果、並びにユーザの運動(ユーザは通勤時間中に比較的高速で移動する傾向がある)によって変動する。これらの変動は、現在の条件に自動的に適合できる柔軟な解決策を連想させる。従って、適応性のパラメータ表現されたノマディック型波形は、本提案のCLX/SBGシステムの中心である。この物理レイヤは、放送プロトコルスタック中の実行可能な(ただし隔離された)レイヤとして自立できるが、本発明者らは、このような隔離が、効率が更に悪いプラットフォーム利用をもたらすと主張していることに留意されたい。NGBP全体の基礎要素の1つとして、物理レイヤの相乗的システムビューを理解するだけで、(統合プラットフォームとしての)真の潜在能力が明らかになるであろう。従って、物理レイヤに関する本発明者らの議論は厳格な隔離ではなく、場合によっては、NGBP内の相乗的要素の1つとしての物理レイヤの議論にまで広がる。

0088

図7A〜7Cは、以下で(場合によってはプロトコルレイヤによって詳細な複数のセクションに分解されて)議論されることになるシステムレベルのブロック図を示す。

0089

図6に戻ると、本提案で無線インタフェースにおいてノマディック型波形を生成するために必要な4つのプロトコルレイヤは、パケットデータ輻輳プロトコル(PDCP)、無線リンク制御(RLC)、メディアアクセス制御(MAC)、物理レイヤ(L1)である。(3GPP TS 36.323 v10.0.0(PDCP);3GPP TS 36.322 v10.0.0(RLC);3GPP TS 36.321 v10.0.0(MAC);3GPP TS 36.201 v10.0.0(物理レイヤ)を参照されたい。)最初の3つのプロトコルを、図7Bの下側左に示す。MACレイヤの右側の全ての残りのブロックは、物理レイヤの一部である。これら4つのレイヤは、広く知られている3GPPLTE‐A(OFDMA)eNodeBセルラーベースステーションアーキテクチャ中に存在し、従って適切な場合は、そこで使用されている命名の慣例をこの放送に関する提案に持ち越す。

0090

図8は、NGPゲートウェイ及びNGPモジュレータの簡略化された信号フローの図を示す。(図8太線で囲まれたボックス802に示す)インターネットプロトコルにおける例示的なMMTストリームは、図8の左側のNGBゲートウェイに供給される。多段に亘る処理の後、MMTデータは、放送伝送に好適な時間ドメイン中のノマディック型波形の一部として、右側に出現する。用語「MMTパッケージ」は、MPEG‐H Part1において、HTML5の下でネイティブ要素として処理されて「ビュー」を描画する一連のアセット(ビデオ音声データオブジェクト)を説明するために使用される。これは、HTML5ブラウザエンジンレンダリングし、HTML5に提案されるMMT拡張(W3C)によって記述される提示時間ライン(UTCウォールクロック)に対して提示される、空間的/時間的レイアウトである。(放送クライアント信頼できるUTCクロックの確立は、MPEG‐H MMTパラダイムを動作させるために必須であり得る。しかしながら、MMT仕様は、UTCクロックを放送用ノマディック型クライアントにおいて確立する方法について記載していない。本提案は、GPS 1PPSティックに即してスーパフレームの開始を発信するよう制約された本提案の無線インタフェースを介して時間を供給することにより、これに対処できる。従って本提案は、MMTのビデオ/音声提示タイムラインに必要な精度範囲内でUE UTCクロックを確立できるL2信号送信においてUTC時刻のサンプルを搬送する。)この議論のために、MMTパッケージを1秒のチャンクで生成し、これがIPフロートしてNGBゲートウェイに入ることを図示する。上記パッケージは、クロスレイヤ前処理の一部として、NGBゲートウェイの仮想物理レイヤパイプ(PLP)に対してマッピングされ、NGBモジュレータに送られる。(PDCP、RLC、MAC)は、PLP IPフローを受信する。個々のPLPはそれぞれ、次の2つのブロックにおいて、ターボ符号化されてQAMコンステレーションに対してマッピングされる。コンステレーションシンボルグループ(GOC)は次に時間インターリーブブロックに入り、これはノマディック型サービスのための十分な物理レイヤ時間ダイバーシティを保証する。続いてGOCは、周波数ドメインにおいてストライプへとマッピングされる。そしてPLPは一般に、あるシンボルの全てのOFDMサブキャリアにまたがるパターンで広がる(周波数ダイバーシティ)10個のストライプのうちの1つへとマッピングされる。次にストライプを、時間ドメインにおいて、スーパフレームのペイロード領域(900ms)全体に亘って広げる。IFFT+CPは、信号を所望の時間ドメインデジタル波形に変換する。このデジタル波形はデジタルアナログコンバータに供給でき、これに無線伝送(図示せず)のためのRFへのアナログ上方変換電力増幅、アンテナ供給が続く。

0091

図9は、PDCP、RLC、MACブロックが901、902、903、904において何らかのヘッダ情報を付加することを示す。

0092

まず、図9の3GPPLTE‐Aブロックから(保持される又は修正された)機能性について簡単に説明する。NGBゲートウェイは、NGBモジュレータの全ての物理レイヤリソースの割り当てを担当するマスターエンティティである。制御プレーンは、ゲートウェイが行う全ての配分をスケジューラ(905)に通信し、スケジューラは適応性制御信号(915〜917)を介してこれらを搬送する。(スケジューラ905からの適応性制御915〜917の詳細については、本文書中のこれ以降の、適応性のパラメータ表現されたノマディック型波形に関するセクションにおいて、全体的に議論する。)この中央制御ノード(NGBゲートウェイ)はまた、同一のパラメータ値が、(適切な動作に必要な場合)多数のトランスミッタの単一の周波数ネットワーク(SFN)中の各NGBモジュレータにおいて使用されることを保証する。

0093

ゲートウェイからのユーザデータプレーンは、全てのIPフロー(PLP)をPDCPレイヤにトランスポートする。PDCPでは、ROHCを用いて、入ってくるパケットの全てのIPヘッダ圧縮する。続いて任意の暗号化をPLPベースで適用できる。(本提案はまた、公共に対する、又は緊急時に地理的に標的化した放送サービスのために、IPフローによってLTEユニキャストFirstNetをサポート及び/又は増強することも想定している。また、別の例として、(プライベート)第1のレスポンダトラフィックを、PDCPの(FirstNet暗号ユニット)によって暗号化できる。これは放送局とFirstNetとの間のサービスレベルの合意の下で整合でき、NGBP(BMX)IPコアにおいて実行されるポリシーに反映され得る。)そして複数のPLPを分離し、RLCレイヤの共通のセグメントへとカプセル化する。(LTERLCプロトコルは、増加したセグメント計数をRLCセグメントヘッダに挿入する。)

0094

LTEでは、UEはセグメント計数(ヘッダ)要求(ARQ)においていずれのギャップを検出し、1つ又は複数の欠落セグメントはキャッシュ(RLC)から除去され、再伝送される。この放送に関する提案(プロトコルの変化)において、RLCセグメントカウンタ(後述)も使用して、放送レシーバ(UE)がネイティブに要求及び受信を行うための手段(即ちLTEラジオ)か、Wi‐Fiゾーン(若しくは他のネットワーク)に入るか、又は接続のための他の(有線若しくはワイヤレス)手段を有する場合に、(IPコアのRLCデータセグメントキャッシュ)から欠落セグメントを要求する。この新規のARQ機能は、非リアルタイムメディア又はデータファイル転送におけるQOSを増大させるためだけに設計され、放送プラットフォームの一例である。

0095

セグメント化された各PLP(RLC)は続いて、CRCを用いてMACレイヤパケットにおいてカプセル化され、これは続いて拡張3GPPターボエンコーダに送られる。(CRCは、レシーバにおけるターボデコーディングと組み合わせて使用される。)MACレイヤは、キャリアアグリゲーション(CA)のためのアンカーポイントであり、これは、スケジューリングされたトランスポートブロックを別の物理レイヤに送るためのオプションとして示される。放送CAのためのサポートは、個別のセクションにおいてもカバーされる。950の上側右では、同一の(MMT)パッケージ又はPLPからの2つのパケットが示されており、これらは、PDCP/RLCレイヤによってMacレイヤの単一のトランスポートブロックへとカプセル化され、続いて本発明者らが提案する拡張3GPPターボエンコーダへと進む。

0096

前方誤差訂正符号化
移動体システム構成に関して、各PLPに適用される前方誤差訂正(FEC)が、ターボ符号化の形態で推奨される。LDPCは、ターボ符号と比較して制限のない誤差フロアと、ますます長いブロックサイズのために適度に改善されたビット誤差性能とにより、固定型の受信のために使用できる。

0097

ターボエンコーダは、並列連結畳み込み符号(PCCC)8状態構成要素エンコーダの同一のペアを含んでよく、これへの入力は、図10に示すように、内部インターリーバ1010によって分割される。いくつかの実施形態では、ターボエンコーダの符号化レートはR=1/3である。

0098

PCCCに関する8状態構成要素符号変換関数は:

0099

0100

であり、ここで:
g0(D)=1+D2+D3
g1(D)=1+D+D3
である。

0101

各構成要素エンコーダに関するシフトレジスタ初期値は、入力ビットの各ブロックのエンコーディングの開始時において全てゼロでなければならない。

0102

ターボエンコーダからの出力は、k=0、1、2、…K‐1に関して以下:
dk(0)=xk
dk(1)=zk
dk(2)=z’k
として与えられ、ここでKは入力ブロックサイズである。

0103

ターボエンコーダに入力されるビットは、c0、c1、c2、c3、…、ck-1で表され、第1及び第2の8状態構成要素エンコーダから出力されるビットはそれぞれ、z0、z1、z2、z3、…zk-1、及びz’0、z’1、z’2、z’3、…z’k-1で表される。内部インターリーバから出力されるビットは、c’0、c’1、…、c’k-1で表され、第2の8状態構成要素エンコーダへの入力を提供する。

0104

レートマッチング
チャネル符号化後、データペイロードに誤差を誘発することなく、ストリームからのシンボルのごく一部を追加又は除去できる。図10では、ターボ符号化されたブロックが、

0105

0106

(ただしi=0、1、2;コードブロック番号r、符号化されたストリームのインデックスiに関して)で表されるDrビットのブロックにおいてレートマッチャ1100に送達されることが分かる。

0107

符号化されたブロック毎に定義されるが、レートマッチングは、図11に示すように、3つの情報ビットストリームdk(0)、dk(1)、dk(2)のインターリーブと、これに続くビットの収集循環バッファの生成からなる。

0108

番目の符号化されたブロックに関する長さKw=3KΠの循環バッファは、以下:
k=0、…KΠ‐1に関して、wk=vk(0);
k=0、…KΠ‐1に関して、

0109

0110

k=0、…KΠ‐1に関して、

0111

0112

のように生成される。

0113

ビット選択及び刈り込み後、レートマッチャは、符号化されたブロックの番号rに関して

0114

0115

で表されるErビットのストリームを送達して、固定キャパシティトランスポートフレームに、利用可能なビットの総数Gを、G=NL・NSC・Qm(ここでNLは伝送レイヤの数を表し、NSCはストライプ毎に利用可能なサブキャリアの数を表し、QmはQPSKに関しては2に等しく、16QAMに関しては4に等しく、64QAMに関しては6に等しく、64QAMに関しては8に等しい)となるように提供する。上記キャパシティは、大量の放送サービス提供に関連する音声、ビデオ及び/又はデータをそれぞれ搬送する複数のIPフロー間で分割される。これは、サブスクライバ(UE)からの大量のデータ要求に応答するLTEレートマッチングとは対照的である。

0116

データスクランブリング
符号語qにおいて物理チャネル上で伝送される、ビットb(q)(0)、…、b(q)(Mbit(q)‐1)の各ブロックは、変調前に撹拌され、

0117

0118

に従って、撹拌されたビットのブロック

0119

0120

が得られる。

0121

ここで図12を参照すると、スクランブリングシーケンス生成器は、各サブフレーム開始時に初期化してよく、サブフレーム番号nSに対する初期化値cinitは:
cinit=nRNTI・214+q・213+[nS/2]・29+NIDcell
(ここでnRNTIは、PLPに関連するRNTIに対応する)に従って、トランスポートチャネルのタイプに左右される。

0122

単一のサブフレームにおいて、qがゼロに等しい場合の単一レイヤ伝送及びqが1に等しい場合の2レイヤ伝送に対応する、最大2つの符号語を伝送できる。即ちq∈{0,1}である。

0123

スクランブラが用いる擬ランダムシーケンスは、長さ31のGoldシーケンスによって定義される。図12を参照されたい。長さMPNの出力シーケンスc(n)(ここでn=0、1、…、MPN‐1)は:
c(n)=(x1(n+NC)+x2(n+NC))mod2
x1(n+31)=(x1(n+3)+x1(n))mod2
x2(n+31)=(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n))mod2
(ここでNC=1600である)によって定義され、第1のm‐シーケンスは、x1(0)=1、x1(n)=0、n=1、2、…、30を用いて初期化されることになる。第2のm‐シーケンスの初期化は、cinit=[nS/2]・29+NIDCELLで表される。SFNの場合、NIDSFN=NIDCELLである。

0124

図13は、スクランブラから放送局が供給するQAMコンステレーションモードへのPLP#Nビットのマッピングを表す。典型的なノマディック型QAMモードは、QPSK、16QAM、64QAMである。議論される特別な使用ケースに関して、256QAMモードもサポートされる。(より高次のQAMモードは、より高次のデータレートのために使用できる。)出力は、次のブロックである時間インターリーバに送られる、コンステレーションシンボルグループ(GOC)である。図13はまた、SFNにおける任意の拡張レイヤ符号化及び変調並びに/又は階層的ローカルサービス挿入のためのサポートも示す。(DVB‐NGHはH‐LSIもサポートする。MPEG‐H Part2(HEVC)は、ベース及び拡張レイヤ符号化のための、開発中の多層ツールである。)H‐LSIは、SFN放送範囲領域内の主要な場所又は小さな高人口密度領域における、特別に標的化されたコンテンツの超局所的挿入のためにサポートされる。(決定論的位置決めされた低電力SFN NGBトランスミッタ(アンテナパターン)は、独自に、NGBPのIPコアの制御下で、上記H‐LSIコンテンツを標的領域にシームレスに挿入する。)

0125

図14は、1つのスーパフレーム(1000ms)でトランスポートされる全てのPLPコンテンツを表す共通のインデックス#を有する全ての(GOC)を示す。全ての共通インデックス#(GOC)は、ブロックインターリーバに行毎に入力され、次のブロックにおいてストライプインデックス#として、SFペイロードマッパの制御下で行毎に読み出される。ストライプインデックス#がマッパによって分配されると、〜990msの物理レイヤ時間インターリーブ(時間ダイバーシティ)が実現される。本提案のこのような設計属性は、600MHzにおけるチャネルの時間コヒーレンスが〜200msとなるため、低いノマディックな歩行者の速度(3km/h)において特に有用である。

0126

1回で理解できる読者を増やすために、次のブロック(SFマッパ)について議論する前に、図15図16の形態の1対の概念図を提示して主要なコンセプトを紹介し、その後、図17、図18の1対の(SF)ペイロードマッピングの例を見る。

0127

表5の概要から、スーパフレームペイロード領域は、FFTサイズの関数である整数(1782、1188、891又は594)個のOFDMシンボルからなる。ストライプインデックス#(GOC)は、有用な帯域幅全体に亘って均等に間隔を開けたOFDMサブキャリアに対してマッピングされる(周波数ドメイン)。上記間隔は、供給されるストライプの数によって決定される。6MHz帯域幅では、5700個のサブキャリアに亘って決定論的にマッピングされる(レシーバはこれを先験的に把握する)10個のストライプが存在する。

0128

ある所定のストライプ#が同一のシンボルのサブキャリアに亘って反復する前の距離は、ストライドと呼ばれる。

0129

図16は、マッパ(プログラマブル制御論理)が入力されたストライプ(6MHzに関して10個が図示されている)に割り当てる時間/周波数グリッド(サブキャリア)を示す。基準として、垂直軸(OFDMシンボル)上に時間、水平軸上に周波数が示されている。ストライプインデックス#0は、チャネル推定で使用するためにサブキャリア上にパイロットパターン(黒)を挿入するために予約されている。他の9個のストライプ(1〜9)はPLPペイロードを搬送するために割り当てることができ、ストライプ#1(点線及び斜線)はその概念的な例として使用される。570個のストライドのうちの2つが図示されており(6MHz)、OFDMインデックス#0から始まって、パイロット及びPLPデータの既知のパターン(ストライプ#1)が出現する。制御論理がマッピングを実施するために使用する入力パラメータは:
(1)ストライプ#、及び何個のストライド(2つのうちの1つ、4つのうちの1つ等)又は本例のように(全て)がマッピングされるか;
(2)開始シンボルインデックス#(この例では#0)、及びストライド(2つのうちの1つ、4つのうちの1つ)又は本例のように(全て);
(3)ドップラースプレッドをサポートするためのパイロットパターン
である。

0130

着想は、全帯域幅に亘るストライプ#(PLP)のこのような広がりを、最大周波数ダイバーシティと、周波数の選択的な減衰からのある程度の保護とを提供するために設計するというものである。後に見るように、ストライプ(PLP)のこれらのパターンは、L2信号送信でレシーバに通知され、この物理レイヤの提案の構造的枠組みを用いて(部分FFT)を実施して所望のPLP#又はストライプ#のみを復調する、電力節約型レシーバ設計を可能とすることができる。

0131

図17A、17Bは、1つのスーパフレームの990msペイロードに関して全ての5700個のサブキャリア及び1187個のOFDMシンボルを示すために拡張された、6MHzに関する同一の概念的な例を示す。この設計は、物理レイヤにおいて、優れた物理レイヤ周波数ダイバーシティ及び時間ダイバーシティを有し、良好に設計されたノマディック型波形のための需要に適合する属性に従うための具体的なトレードオフを取り入れる。

0132

図18A、18Bは、周波数及び時間の両方において(2つのうちの1つ)のストライドを有するストライプ#5を用いて帯域幅をスケーリングするための別のマッピング方法を示す。多くの組み合わせが可能であり、プロトコルレイヤ(RLC/MAC)及び物理レイヤの適応性制御と共に使用する場合、後で議論するパラメータ表現によって、システム操作の優れた柔軟性及び効率性がもたらされる。

0133

L1プリアンブルシンボル及び信号送信
以下の議論は:ETSI EN 303 105 V1.1.1(1012‐11)デジタルビデオ放送(DVB);物理レイヤ仕様(DVB‐NGH)、DVBドキュメントA160;セクション8.1.1:P1 データの信号送信;セクション11.7:P1シンボル挿入を参照する。

0134

この節の本文及び図面は、DVB P1及びネイティブな信号送信キャパシティに関する、設計における差異を説明するために提示される。いくつかの基本的な構文及び語義が、本提案のウォークスルーを可能とするために定義される。L1符号化及び変調は、DVB P1と同一であってよく、サンプリング周波数及び帯域幅及びアーキテクチャの小さな適合のみを以下に記載する。

0135

(3)個の集中L1プリアンブルシンボルを使用する。これにより、(UEデバイスの最初の電源投入、又はユーザが飛行機での移動後にノマディック型UEデバイスに電源投入する際)迅速な初期チャネル走査が可能となる。新規のユニバーサルL1発見メカニズムは、あるタイプのサービス及び/又は環境のために、スペクトル/帯域幅のどの程度の部分が供給され、どの定義されたパラメータ表現OFDM波形が使用されるかを、UEが迅速に検出できるようにも設計される。(3)個の集中L1シンボル(TU+CP=333.333μs)は、スーパフレーム(SF)1000msの視点において開始されるちょうど1msの集中シンボルシーケンスをもたらす。以下の表6はL1パラメータを示す。サンプリング周波数(S)は6.144MHz[3.84MHz×(8/5)]であり、(T)=1/S=〜1.6276041666e-7であり、これは1ms中にちょうど3個のL1シンボルをもたらす。

0136

0137

表6のパラメータは、本提案のこの実施形態において予想される最小の帯域幅(5MHz)をサポートするよう設計される。L1シンボルは、ユニバーサルエントリポイントと、キャリアアグリゲーションモードを含むいずれの帯域幅及び構成で信号送信を行うための発見プロセスとを提供するため、「ユニバーサル」と呼ばれる。7ビットのロバストなL1信号送信データが存在し、(3)個の集中L1シンボルにより、合計21ビットのL1信号送信結果が存在する。例えばこれらのビットを用いて、このSFにおいて使用されるネットワーク構成、FFT及びCP等を通知することもできる。パラメータ表現された波形パラダイム下での将来の拡張性をサポートするために、十分に低レベルの信号送信キャパシティ(21ビット)が存在する。

0138

図19は、(3)個の集中L1シーケンス(1ms)で開始される、基本的な物理レイヤスーパフレーム構造を示す。この後にはL2信号送信シンボル(9ms)が続き、これもまたスーパフレーム1000msの一部である。集中L1シンボルはそれぞれL1a、L1b、L1cと呼ばれる。注:L2シンボルは、PLPコンテンツがマッピングされるスーパフレーム内の各OFDMシンボル上に、物理レイヤにおける関心対象のPLPを配置するために、UEに関する信号送信データを搬送する。そしてUEは選択的に(FFT)を実施して、(物理レイヤにおいて識別される)関心対象のPLPコンテンツのみを復調及びデコードでき、ノマディック型デバイスにおける電力節約を可能とする。

0139

図20は、本提案において使用されるサンプリング周期の値(T)を用いて、L1シンボル構造を示す。これらはDVB P1フォーマットを変化させただけのものである。1つのL1シンボルの期間は〜333.33μsである。

0140

図21は、周波数ドメインにおいて結果として得られる電力スペクトルを示し、最初のアクティブなキャリアは44番目であり、最後のアクティブなキャリアは809番目である。これは、帯域幅の配分が増大している以外はDVB P1と同一のスペクトルである。

0141

図22は、参考として示されている、L1シンボル生成のブロック図であり、これはDVB P1と同一である。

0142

L1a、L1b、L1c間には僅かな差異が存在し、その詳細については後に説明するが、これは主に:(1)スクランブリングシーケンス;(2)A、B、C構造の周波数変移;(3)CP部分C、Bの長さに関する、L1シンボル間の僅かな差異に関係する。

0143

L1信号送信の構文及び語義
本発明者らは、物理レイヤの提案への導入としての、システムの信号フローの詳細なウォークスルーという目標を可能とするために、いくつかの基本的なL1信号送信に関する構文及び語義を定義した。(FirstNetの例は、放送スペクトルのNGBP(BMX)管理を仮定しており、トラフィックは、緊急時に公共の安全を維持するための放送局の公共サービスの一部としてノマディック型波形においてPLP毎に、一般公衆又はプライベート(アプリケーション/RLCレイヤにおける暗号)に搬送できる。プライベートSDL(暗号)もまた、BMX(市場主導型)によってシームレスに管理できる。)各L1シンボルは、図22に示すように合計7個の信号送信ビットを有する。具体的には、各L1シンボル(L1a、L1b、L1c)に、S1フィールド=3ビット、S2フィールド=4ビットが存在する。

0144

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0149

0150

L2信号送信パラメータ、ノマディック型波形
表13(即ち図22B)は、ノマディック型波形に関するスーパフレーム(SF)ペイロードOFDMパラメータを示す。

0151

図23は、参考としてスーパフレーム(SF)の時間構造を再び示す。L2領域は、ちょうど(9ms)の期間であり、図24に示すL2シンボル生成図を用いて、表14(図23B)のOFDMパラメータによって構成される。表4において太字で示されている、6MHzの例に関して選択されたパラメータCP=112μs、12288FFT等を仮定すると、表14(図23B)は、SFのL2セクションを構成するちょうど(8)個のL2シンボルが存在することを示している。

0152

表14(図23B)は、(SF)の(9ms)のL2セクションに関する、L2信号送信OFDMパラメータを示す。表14はノマディック型波形に関するOFDMパラメータを反映したものであることに留意されたい。表13では、6144回のFFT、12288回のFFTは、全SFペイロード(990ms)に亘ってちょうど整数個#のシンボルをもたらさない。これは表14において、最初のL2シンボルCP値=(N+4)を用いて補償される。

0153

表15では、L2信号送信データは、TC=1/5、QPSK及び堅牢性のための9msブロックに亘る時間インターリーブである。(表15の推定は、L2シンボルにおける基準パイロットに関して従来の20%のオーバヘッドを示している。)

0154

表15は、使用されるL2OFDMのパラメータ表現を示す。(8)個のL2シンボルは、図21のターボ符号RMブロックの出力に示すように1/5コードレートを使用する。続いてこれはQPSKを割り当てられ、図示されているTIブロックによって(9ms)に亘って時間インターリーブされ、これによって堅牢性が上昇する。

0155

0156

表16に示す例示的なL2の構文は、所定のPLP(N)に関する無線インタフェースへのウォークスルーを可能とする。また、GPS信号のためのレシーバを有しないUEが、UTC時刻/日付(64)ビットフィールドを使用でき、これについては「クライアントへのUTC時刻の供給」に関する以下の節を参照されたい。また、4ビットFFTフィールドは、全ペイロードシンボルに関するFFTサイズを示す。4ビットパイロットパターンフィールドは、パイロットパラメータ表現アルゴリズムを選択する。他の残りの適応性パラメータが列挙される。(図7B、7Cのスケジューラによって提供される出力を参照されたい。)これらのL2パラメータは、IPコアにおけるNGB(GW)による1000msのスーパフレームの限界を変化させることができる。

0157

クライアントへのUTC時刻の供給
図25では、MPEG‐H Part1 MMT(アプリケーショントランスポート)は、MMTトランスポートタイミングを生成するためにUTCクロックを使用し、これはクライアントにおけるUTCクロックを必要とする。MMT仕様は、これを達成する方法について記載していない。インターネットは1つの明白な方法である。しかしながら放送システムでは、インターネット接続は想定されていない。本方法はこれを、放送チャネルのみを用いて放送クライアントにUTC時刻を供給することによって解決する。

0158

NGBゲートウェイ/スケジューラは、トランスミッタアンテナの無線インタフェースにおいてGPS 1PPSティックの立ち上がりエッジ整列させて各スーパフレームを開始する。(PPSは、パルス毎秒(pulse per second)の頭字語である。)NGBゲートウェイは続いて、各スーパフレームのL2信号送信に挿入されることになる有効なUTCタイムスタンプをスケジューラに送る。そしてスーパフレーム(N)は、L2中のUTCタイムスタンプと共に、GPS 1PPSティックにおいてアンテナから発信される。

0159

次に信号は、レシーバまで自由空間中を飛ぶ(c=光速)。レシーバは、例えば図26に示すように、スーパフレーム(N)からL2を復元及びデコードする。UTCタイムスタンプが抽出され(+1秒増分され)、レシーバのメモリにロードされる。続いてレシーバはスーパフレーム(N+1)を待つ。スーパフレーム(N+1)の瞬間的な開始が検出され、クライアントのUTCクロックレジスタは、スーパフレーム(N)からのUTCと共にメモリからジャムロードされ、こうしてクライアントのクロックはUTCと同期する。

0160

この方法は、インターネット上のNTPタイムサーバから達成できるものよりも正確であるはずであり、放送サービス領域内のいずれの場所において利用できる。このノマディック型データレコーダ上には、フラッシングクロック(VHS)時刻は存在しないことになる。

0161

全てのスーパフレーム(SF)の始点のL1/L2シンボルは全ての信号送信を含むため、(UE)は、(1つ又は複数のPLP)の1つ又は複数のストライプを識別する(IPを介して送達されるいくつかのチャネルガイドメタデータと連結する/想定されるが議論されない)必要があり、(SF)ペイロードの時間/周波数リソースグリッドにおける上記ストライプのサブキャリアマッピング(正確な位置)を物理レイヤに配置でき、ノマディック型(UE)におけるバッテリエネルギ節約が可能となる。

0162

図27は、LTE(OFDMA)において使用されるものと同様のコンセプトを示し、UEは、セル内で物理レイヤ(スペクトルリソース)を共有する、取り付けられた(UE)それぞれに対して、eNodeBによって動的に割り当てられる、1つ又は複数のリソースブロック(時間/周波数グリッド)のリソース要素(サブキャリア)のみを選択する。

0163

ストライプ#0(オーバヘッド)はパイロットパターン#(N)として信号送信され、これはチャネル推定に使用される。この例では、ストライプ#1は関心対象のPLPを有し、部分FFT方法を用いて他の全ての(非パイロット)サブキャリアを無視したまま復調できる。上記関心対象のPLPに関連するRLCセグメントのスタックを処理(デコード)及び破棄するために、エネルギのみを拡充しなければならない。(開始シンボルインデックス#及び大きなストライド(16個のうちの例1)を使用することによって、時間ダイバーシティを利用しながらキャパシティbpsの拡大及びバッテリ節約を達成できるが、これは本提案の高度に構造化されたフレームワークの1つの属性である。)

0164

図28は、NGBPにおける予想されるチャネル変更時間挙動を示す。全ての伝送ステーションに、GPS 1PPSと整列させてスーパフレーム(SF)の開始を発信させることを要求することが、「ネットワークアウェア」型の実践として推奨され、これはいくつかの利点を有する。
(1)簡潔で柔軟なSFNアーキテクチャが達成される。
(2)全てのL2にUTC時刻を挿入することによって時間が節約される(MMTのアプリケーションレイヤタイミングをサポートする)。
(3)全ての伝送ステーションによってSFの境界を整列させることにより、NGBPにおけるチャネル変更をより決定論的なものとする。

0165

図28は、レシーバ(UE)が、NGBPの同一の又は異なるキャリアにおいて別のチャネルを選択することを決定した様子を示す。L1/L2の直後に新規のチャネルに入ることが、確実に最悪のケースであると思われるが、図示されているのは、(SF)の途中のいずれかの位置の平均エントリポイントである。そしてUEは次のL1/L2を、この場合では〜500msだけ待たなければならない。L1/L2が取得され、PLP(ストライプ#)は、(SF)ペイロードの時間/周波数グリッドに配置され、(SF)の終点において復調されてターボデコーディングされる。次に、多少遅れてPLPコンテンツ(この例ではMMTパッケージ)をMPEGデコーディングし、その後表示する。このチャネル変更挙動は、時間/周波数ダイバーシティを犠牲にすることなく、〜(1〜2)秒(最良/最悪のケース)の間に限定され、良好な消費者体験をもたらす。

0166

適応パラメータ表現
本提案は、OFDM物理レイヤリソースの効率、QOS及び市場主導型使用を保証するために、適応パラメータ表現を使用する。仮想上のNGBP放送IPコア(市場/領域)は例えば、複数の物理レイヤリソースを管理する複数のVHF/UHFNGBゲートウェイを有してよい。(実際には、NGBPは、将来のための新規の放送用エコシステムを生成するための、(アクティブ及びパッシブ両方のネットワーク構成要素を共有する)最もコスト効率が高い方法である。旧来の1960年台の放送の(孤立部による)設計を使用し続けても、最良の新規の放送用物理レイヤ技術には達しない。勝者は、インターネット及び放送局が新規のネットワークアウェアNGBPを取り入れることを考えなければならないと既に主張している。)

0167

図29は、各スーパフレームに関してそれぞれ1秒の区間だけ利用可能な、NGB GWが有する潜在的ビットレートの適応性制御又は「スロットル(throttle)」を示す。NGB GWは、効率性のために、下側の物理レイヤと、任意に上側のアプリケーションレイヤ(MPEG‐H Part2HEVC)との両方において、制御プレーンインタフェースを有する。

0168

図29におけるスケジューラからの可能な適応性制御を、以下に列挙する。
1.RLCレイヤ‐セグメント化サイズ
2.MACレイヤ‐トランスポートブロック(TB)サイズ
3.拡張3GPPターボエンコーダ‐ターボコーダブロックサイズ(QPP)
4.3GPPターボエンコーダ1/3マザーコード‐レートマッチング(RM)
5.QAM‐QAMモード
6.(SF)ペイロードマッパ‐(PLPあたりのストライプの#、及び周波数/時間ドメイン両方におけるストライド
7.アプリケーションレイヤ‐HEVC Stat Muxマネージャの任意の制御(図29

0169

(表4に詳細を示す)高度に構造化された波形の利点を仮定すると、NGB GWは既に、各PLPに関するQOS(QAM/コードレート要求)を含む、次の秒に関してユーザが要求している物理レイヤリソースを、入力インタフェース上で把握している。NGBゲートウェイは、供給及び制御された帯域幅を有し、これはそのまま、次の1秒に関する(SF)ペイロードの時間/周波数グリッドにおける有用な整数個のOFDMサブキャリア(SC)と同等である。そして(その配置においてスロットルが与えられた)アルゴリズム(GW)は、(SF)の設計を前進させ、(制御プレーンを介して)各NGBモジュレータに構築を行うよう命令する。各(SC)は所定のQAMコンステレーションをサポートできる。ターボコードRMスロットル及びターボブロックサイズスロットルは、選択されたセグメントサイズ(RLC)及びトランスポートブロックサイズ(MAC)と相乗的に作用して、入力(PLP)パケットが効率的に(スタッフィング無しに)カプセル化されて(SF)の整数個のOFDMシンボルに対してマッピングされることを保証する。これらは、1秒の区間それぞれに関して極めて動的なパラメータ調整となり得る。

0170

ビデオストリームビットレートの更なる制御は、HEVC可変ビットレート(VBR)エンコーダ及び統計処理マルチプレクサを用いて可能である。図30は、1つのHEVC VBRエンコーダを使用して各ビデオストリームを圧縮し、続いて統計処理マルチプレクサが複数のストリームを結合させる様子を示す。図30Bは、図30のHEVC可変ビットレートエンコーダのうちの1つの例である。アプリケーションレイヤにおける任意の制御及び全体的なシステムの最適化により、最高の効率が得られるはずである。

0171

NGBPの相乗効果を有する例示的な使用ケース
この節は、ネットワークアウェアNGBPの複数の使用ケースのコンセプトを提示する。
1.NGBPの(資本支出運転経費)の$$(リンクバジェット)を節約しながら屋内受信をもたらす。
2.新規のARQメカニズムを用いて、非リアルタイムファイル転送サービスに関するQOSを増大させる。
3.キャリアアグリゲーション(CA)によってキャパシティ(bps)及び機能性を増大させる。
4.FirstNetLTEネットワークサービスタイプをサポート/増強することによって、公共に奉仕する。
5.移動体オフロードのためのキャリアアグリゲーション。

0172

1.NGBPの(資本支出/運転経費)の$$(リンクバジェット)を節約しながら屋内受信をもたらす
一般大衆は多くの時間を自宅において屋内で過ごす図31A、31Bは、リンクバジェットにおいて45〜50dBを節約して、放送局が制御するアンカーポイントを家屋に確立することにより、個人向けサービス/標的化/サイドローディングコンテンツ、即ち放送局がインターネット世代において適切であり続けるために実施し始める必要がある事物を提供するというコンセプトを示す。左側には、ブロードバンドアクティブアンテナ及びLNB等を有する家庭用無線ヘッド(RH)を有する家屋を示す。(LNBは、低雑音ブロック(low noise block)の頭字語である。)RHは、ATSC3.0ホームゲートウェイ(GW)へのWi‐Fiインタフェースを介して上記家屋内のデバイス(UE)において消費者が選択したIPパケットのストライプ(PLP)を選択的に復調する。1つのGWインタフェースはISPに接続され、別のGWインタフェースは単一のRJ‐45を介して接続され、給電を行い、かつIP接続を介してRHからPLPデータを受信する。そしてIPデータが受信され、ホームGWのWi‐Fiに移され(又はストレージ上にキャッシュされ)、消費者向け体験が配信される。消費者は、これが信頼でき、納得できる価格であり、モノのインターネットと同じペースを維持する限りにおいて、その動作方法を気にする必要がない。この例では、建物貫通時の損失を克服して屋内の1.5Mの埋込み型NGBアンテナにサービスを配信することに比べて、10Mの屋外のRHに供給を行うにあたって、リンクバジェットにおいて〜45〜50dbの節約が発生する。右側には、個人化等のためキャッシュされ(ホームGW)UEに同調された、放送局のビジネスモデルをサポートするための増強サービス(TCP/IP)を配信する、IPコアネットワーク(NGBP)が示されている。(MMT規格はまた、ユニキャスト(TCP/IP)もサポートしている。またMMTプロトコルは、「汎用モード(Generic Mode)」を導入することによって、HTTPを用いずにDASHセグメントの放送/マルチキャスト配信をサポートできるよう拡張されている。)このオプションは後方非互換ATSC3.0規格において利用可能であり、輻輳によって、インターネット世代において放送を重要な媒体として維持できる。(UE)が家屋に入るか又は家屋から出ると、地上波NGBPからの又は地上波NGBPへのシームレスな移行が発生する。

0173

また、屋外での更なるIP接続性のために、放送局は、IEEE OMNIRANと呼ばれる、開始されたばかりの管理されたWi‐Fiアクセス動作を利用できる。OMNIRANにおけるEPCへの3GPP高信頼WLANアクセスのために定義された使用ケースが既に存在する。このCLX/SBG「ネットワークアウェア」型提案(IPコア)は、この動作と極めて良好に整合する。

0174

2.新規のARQメカニズムを用いて、非リアルタイムファイル転送サービスに関するQOSを増大させる
図32は、NGBPにおける非リアルタイムファイル転送サービスに関するQOSを改善するためのコンセプトを示す。ファイルは、使用可能となるよう、誤差無しで配信しなければならない。LTEの場合、これを達成するための複数のメカニズム:Macレイヤ適応性HARQ;RLC ARQ;及び上層TCPが存在する。

0175

簡単に言うと、良好なファイル転送を保証するために、本提案のATSC3.0物理レイヤ(NGBPIPコア)は、(消費者の介入がない)非リアルタイムファイル転送サービスのための(RLC ARQ)の拡張をサポートする。LTEでは、RLCレイヤヘッダは、増大したセグメント計数を有し、これにより(UE)は、欠落セグメントを検出して再伝送を迅速に要求できる。本提案の放送RLCレイヤでは、セグメント計数は、非リアルタイムファイル転送のための異なるプロコトルと共に使用され、これは瞬間的なIP戻りチャネルを想定していない。(放送セグメントが検出された(欠落した)UTC時刻/日付等のメトリクスもUEにおいて利用可能であり、放送ARQ NRTプロトコルの一部となる。)この解決策はまた、NGBゲートウェイクロスレイヤ設計を利用することも伴う。NGB GWは、NGBモジュレータにおける、スケジューラ(スレーブ)を介した全ての物理レイヤリソースの供給において役割を果たす。従ってGWは、GWがどのバイトを割り当て、どのバイトが全てのファイル転送プロセスの各RLCセグメントにあることになるかに関する先験的知識を有する。NGBゲートウェイは、IPコアネットワーク(NGBP)のARQサーバ上のキャッシュ(RLCバイトセグメント)上に、又は現在派手に売り込まれて多用されているクラウドを用いて、キャッシュ(RLCバイトセグメント)を維持する。(放送局は、Wi‐Fi領域に入るための又はホームのATSCホームGWに戻り、ファイル転送欠落RLCセグメントを明示的に要求するための時間をUEに与えるために、発信後にセグメント#及びUTCタイムスタンプを有するRLCバイトがARQサーバ上にある時間を指定する。)新規のプロトコルを使用した(利用可能な場合は)IP接続を用いるATSC3.0ノマディック型デバイスは、セグメント番号及びUTCタイムスタンプ等によって、欠落したRLCセグメントの欠落したデータバイトを明示的に要求して、いずれのファイル転送を完了してQOSを改善する。

0176

言及する価値のある1つの可能な使用ケースとして、いくつかの分析により、2020年までに、世界中の500億個のデバイスが接続されたモノのインターネットの一部となるか、又はマーケティングに関して機械対機械(M2M)となると予想されている。これは、ごく僅かな例として、自動車用テレマティクス)に対する(デジタルサイネージキオスク)を含む将来の広告等を含む、マーケットセグメントを含む。本提案の物理レイヤを有するNGBPのネットワークアウェア的性質は、これらの放送M2Mサービスのための、将来サポートする選択的なARQにおいて新規の放送RLC/ARQプロトコルを用いて、IP戻りチャネル(認可/非認可)を有する広く流通している機械デバイス(ヒトではない)へ迅速に配信される(CA)、キロビットバーストからギガバイトのファイルまでに反映され得る。QOSを保証するための方法を有することにより、これは可能な範囲となる。NGBPの高出力トランスミッタは、NGBP(BMX)の下での放送ビジネスモデルミックスの一部としてM2Mが成熟するにつれて、将来にM2Mサービスを提供することによって、例えば夜中の時間帯においてより高い経済的価値を得ることができる。

0177

3.キャリアアグリゲーション(CA)によってキャパシティ(bps)及び機能性を増大させる
図33、33A、33Bは、放送のための3GPPLTE‐Aキャリアアグリゲーション(CA)の拡張を示す。MACレイヤは、ATSC3.0放送用物理レイヤに全てのトランスポートブロック(TB)を伝送するにあたって役割を果たす。NGBゲートウェイ(IPコア)は、カプセル化されたIPトラフィックにどの物理レイヤ(N個のうちの1つ)が割り当てられるかを命令するMACレイヤを制御する。IPフローの全ての管理は、NGBゲートウェイ(IPコア)によって扱われ、MACレイヤ(NGBモジュレータ)は単に、物理レイヤリソースの新規のプールを有するように命令されるというだけである。図示されているモジュレータは、2つのトランスミッタの各高出力段に供給を行う2つの出力ポートを有し、上記2つのトランスミッタは、ダイプレクサに供給を行い、図示した例では共通の帯域を共有する。

0178

4.FirstNetLTEネットワークサービスタイプをサポート/増強することによって、公共に奉仕する
図34は、将来において公共の利益に役立つために、放送局が(LTE)FirstNetと連携するコンセプトを示す。定義されたインタフェース及びプロトコル(IPコア/NGB GW)により、FirstNetIPフローは、緊急時に、放送局の物理レイヤリソースを使用して、コマンドセンタからの通信を行い、リアルタイムビデオ又は画像及び大きなファイルを広い領域に亘って第1の応答者に送ることによって、(LTEユニキャスト)を増強できる。注:放送局の、自然災害又は人災の時に公共の役に立つために実行されている過去の努力の一部として必要な場合に、帯域幅が利用可能となる。緊急時及びその他の状況において、安全な通信が必要とされる。このプライベートIPトラフィックは、暗号化されたデータであり、PDCPレイヤ(NGBモジュレータ)の「暗号(Crypto)」ブラックボックスモジュールを選択して、伝送の安全性を向上させることができる。(緊急の状況では、第1の応答者の通信は、生命を救うために極めて重要である。またこれらの通信は、GPS衛星ダウンリンク周波数の妨害を含む妨害に対して耐性がなければならない。高精度ルビジウムクロックによるGPS時間バックアップは、全てのセルラーベースステーションにおいて既に展開されており、GPSダウンリンクが利用できない間にATSC3.0が数日間又は数週間動作を継続できることを保証するために、全ての放送トランスミッタの場所において容易に展開できる。高出力トランスミッタは通常、発電機電力バックアップを有し、超低電力の場所はバッテリパックを有することができる。これらの強化方法により、放送業及び公共の安全のためのシステムの利用可能性最大化される。)

0179

また、特別な緊急事態において、FirstNetコマンドセンタが、危険な場所にいる一般大衆と、放送を用いて(地域を特定して)直接通信できる可能性も存在する。

0180

5.キャリアアグリゲーション
キャリアアグリゲーション(CA)の別の使用について記載する。これは、放送スペクトルを、ブロードバンドキャリアのためのワイヤレストラフィックをオフロードするために適用するメカニズムである。放送スペクトルが伝送のみに制限されている場合、これは、ブロードバンドネットワークのためのダウンリンク(DL)トラフィックのみをオフロードするために使用される。放送スペクトルを、アップリンク及びダウンリンク両方のオフロードのために使用することに関して技術的限界はなく、将来の法令はこのような用途を許可することになるだろう。

0181

CAは、LTEダウンリンクデータを隅々までブーストするために、使用されていないTVスペクトルを利用できる、スペクトル共有の新規のモードを導入する。動的スペクトル共有は、ダウンリンク方向の放送(BC)無線スペクトルから集められたチャネルを追加する、CAの特定の変形例を使用し、これは、図35に示すようなブロードバンド(BB)スペクトルにおける固定二重配置によって分離された2方向トランスポートに沿って動作する。

0182

動的CAはスペクトルサーバによって実行でき、スペクトルサーバの役割は、登録されたeNBからのトラフィックの要求を監視し、チャネルの利用可能性のために放送エクスチェンジを問い合わせ、それに続いてトラフィックに関する上記要求を利用可能なスペクトルと調和させることを含む。

0183

新規のeNBを登録すると、スペクトルサーバは:(a)CAサポート、即ちサポートされる帯域、構成部品キャリア(CC)の最大個数、最大集合帯域幅のレベルを決定し;(b)CCアップデート周波数、集合チャネル付与を確立し、その後アクセスを再交渉しなければならず;(c)チャネル利用可能性に関して放送エクスチェンジを問い合わせるにあたって使用される更新周波数を確立する。

0184

放送/ブロードバンド輻輳ネットワーク
1995年のGrandAllianceによる最初のATSC規格の導入以来、世界は移動性が高くなった。ワイヤレスブロードバンドネットワークの迅速な進歩により、コンテンツの生成、配信及び消費方法は変化した。新しい世代の消費者は、ATSCが考えられた時には予想されていなかった、常時接続されたインターネット、オンデマンドコンテンツ、世界的なソーシャルネットワーキングと共に育っている。過去20年で、我々は、我々の生活、仕事及び遊びに深く影響を与える、大きな社会的、経済的及び技術的変化を経験している。放送について再考するべき時である。

0185

ワイヤレスブロードバンド技術の進歩にもかかわらず、放送は、多数の視聴者に同時にコンテンツを配信するための最もコスト効率が高い方法であり続けている。放送とブロードバンドとの調和は経済的課題である。多数の視聴者に同時に直線的なプログラム編成を供給する放送システムとは異なり、コンテンツ‐オンデマンドはユニキャストシステムを必要とし、この場合ユーザ数の増加に伴ってトランスポートコストが上昇する。ブロードバンドプロバイダは、非常に混雑している認可されたスペクトルから、非認可のスペクトル(Wi‐Fi、ホワイトスペース)へ、並びに放送ネットワーク及びスペクトルへと、トラフィックをオフロードする必要があり、これは放送局にとって大きな新規の収入の機会を意味している。

0186

LTEワイヤレスブロードバンドシステムとの調和は、ユーザの体験を向上させ、有益なスペクトルの共有を促進し、設備(トランスミッタ、ベースステーション、ユーザ機器(UE))が放送及びワイヤレスブロードバンドの両方を最小のコスト増分でサポートできるようにする。

0187

コンテンツ‐オンデマンドは、インターネット世代の好ましいユーザ体験であることは明らかである。従って、放送産業の長期的成功のために、従来の放送方式ユニキャスト方式のユーザ体験によってシームレスに向上することが重要である。

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