CN1251516C - 在数字广播***中的纠错编码/解码的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种在数字广播***中的纠错编码装置，校正在数据传输期间产生的错误。所述纠错编码装置包括：扰频器，用于通过在传送(TS)流中混合伪随机二进制序列除去输入数据的相关性；第一里德所罗门(RS)编码器，用于在所述数据经过扰频之后为纠错编码所述数据；卷积交织器，用于交织由RS编码器编码的数据；第二里德所罗门(RS)编码器，用于为纠错重新编码已交织的数据；以及内交织器，用于逐位地重新交织所述重新编码数据。通过使用像RS编码器的内编码器，确保了最小的纠错能力。因此，即使在接收端处于差的接收环境中，例如，在接收端是移动的或者便携的时，数字广播信号的纠错也得以可靠地执行。

Description

在数字广播***中的纠错编码/解码的装置及其方法

                          技术领域

本发明涉及一种用于在数字广播***中的纠错编码/解码的装置和方法，并且尤其涉及用于对要发射的广播数据的纠错编码和/或解码，使得特别在接收端处于差的接收环境中、像在接收端是移动的或者便携的时候在接收端能够稳定接收的一种装置和方法。

                         背景技术

一般地，能够将高清晰度电视(HDTV)的广播***粗略地分为图像编码单元和图像调制单元。所述图像编码单元将从高清晰度图像源输入的大约1吉比特/秒(Gbps)的数字数据压缩到15至18兆比特/秒(Mbps)的数据。所述图像调制单元通过大约6至8兆赫兹(MHz)的有限带宽信道发射几十兆比特/秒的数字数据到接收端。HDTV使用了一种利用为电视广播目的分配的甚高频/超高频(VHF/UHF)的地面广播方法。

在欧洲已经采纳了作为数字调制方法之一的正交频分复用(OFDM)方法，作为能够获得像增加每带宽的传输率和抗干扰的好处的数字电视地面广播***。

一般地，利用时域同步(TDS)发射OFDM信号的OFDM发射器将根据为预定频带提供一预定服务的频谱产生的OFDM信号变换为时域中的数据。该OFDM发射器在形成于时域中的OFDM信号前面***一保护间隔GI，以抑制在信号之间的干扰，并且在该保护间隔GI之前***同步信息，并且接着发射该OFDM信号。

纠错编码(ECC)校正在数字通信中的数据传输期间产生的错误。对于ECC主要存在块编码和卷积编码两种类型。

所述块编码以代码块执行数据编码和解码。所述卷积编码通过利用寄存器链对先前和当前数据执行数据编码。reed-solomon(里德所罗门)(RS)码是一般公知的块编码的编码方法，它对突发错误具有非常的稳健性。RS码由要发射的消息字和用于纠错的奇偶校验字组成。

同时，Viterbi(维特比)算法是最广泛使用的卷积码的解码方法。根据Viterbi算法，复杂性根据约束长度K呈指数增加。并且关于K的值，7或者9是目前最广泛使用的。

图1是示出用于在数字广播***的发射器中使用的一种传统纠错编码装置的方框图。

该纠错编码装置包括扰频器10、reed-solomon(RS)编码器12、卷积交织器14、卷积编码器16、内交织器18、符号映射器20和调制器22。

扰频器10混合MPEG-2(运动图像专家组-2)格式的传送流与伪随机二进制序列，以由此除去所述输入信号的相关性。

RS编码器12对在扰频器10之后输入到该RS编码器的数据进行编码以校正在传输中的错误。

卷积交织器14作为外交织器在所述数据在RS编码器12处进行编码之后根据预定的规则交织所述数据。

卷积编码器16编码来自卷积交织器14的交织数据。

为了扩散该突发错误，内交织器18重新交织所述数据。

符号映射器20在所述数据在内交织器18上进行重新交织之后对所述数据执行诸如64正交幅度调制(64-QAM)的正交幅度调制(QAM)的映射。

调制器22在所述数据在符号映射器20上进行映射之后执行像残留边带(VSB)或者编码正交频分复用(COFDM)的数据调制。

问题在于，利用作为内编码器的卷积编码器16难以完全地恢复所接收的信号，尤其在接收端处于差的接收环境中时、像接收端是移动的或者便携的时。

因为卷积编码器16严重地不适于处理突发错误，如果被放置在差的接收环境中它甚至不能够执行最小的纠错。

                         发明内容

因而，本发明的目的是提供用于在数字广播***中的纠错编码和/或解码的一种装置和方法，使得特别在接收端处于差的接收环境中，如在接收端是移动的或者便携的时候在接收端上能够进行稳定和精确的数据接收。

上述目的是通过提供一种用于在数字广播***中用于校正在数字广播数据的传输期间产生的错误的纠错编码装置来实现的，所述纠错编码装置包括：扰频器，用于通过在传送流(TS)中混合伪随机二进制序列而进行除去输入数据的相关性的扰频；第一reed-solomon(RS)编码器，用于在所述数据被扰频之后为纠错编码所述数据；卷积交织器，用于交织经过第一RS编码器编码的数据；基于块的编码器，用于基于块为纠错重新编码所述交织数据；以及内交织器，用于重新交织所述基于块的编码数据。

优选地，本发明的纠错编码装置还包括符号映射器，用于映射交织的数据，用于数据传输。

优选地，本发明的纠错编码装置还包括调制器，用于对在符号映射器中映射的数据执行适于传输的调制。

优选地，根据本发明所述基于块的编码器是RS编码器或者块turbo(快速码)编码器。

根据本发明的第二方面，提供在数字广播***中使用纠错编码装置的一种纠错编码方法，用于校正在数字广播数据传输期间产生的错误，所述方法包括：通过在传送流(TS)中混合伪随机二进制序列来除去输入数据的相关性的扰频步骤；在数据经过扰频之后为纠错编码所述数据的第一reed-solomon(RS)编码步骤；交织经过RS编码的数据的卷积交织步骤；为纠错基于块重新编码所述交织数据的基于块的编码步骤；以及重新交织所述重新编码数据的内交织步骤。

优选地，根据本发明的纠错编码方法还包括映射交织的数据用于数据传输的符号映射步骤。

优选地，根据本发明的纠错编码方法还包括对已经在符号映射器中映射的数据执行适于传输的调制的调制步骤。

优选地，根据本发明的基于块的编码步骤执行RS编码或者块turbo编码。

根据本发明的第三方面，提供一种在数字广播***中的纠错解码装置，用于校正在数字广播数据接收期间产生的错误，所述纠错解码装置包括：解调器，用于解调所接收信号；符号去映射器(demapper)，用于基于比特从解调信号中提取数据；内去交织器，用于将来自所述符号去映射器的数据重新安排为初始信号次序的流，以便扩散接收信号的突发错误；基于块的解码器，用于基于块地解码来自所述内去交织器的去交织数据；卷积去交织器，用于对来自所述基于块的解码器的基于块的解码数据执行卷积去交织；第二RS解码器，用于RS解码由所述卷积去交织器去交织的数据；以及去扰频器，用于从来自所述第二RS解码器的RS解码数据中除去伪随机二进制序列(PRBS)以恢复初始的TS流。

优选地，根据本发明的基于块的解码器是RS解码器或者块turbo解码器。

根据本发明的第四方面，提供在数字广播***中使用纠错解码装置的一种纠错解码方法，用于校正在数字广播数据传输期间产生的错误，所述方法包括：用于解调接收信号的解调步骤；基于比特从所述解调信号中提取数据的符号去映射步骤；将来自所述符号去映射步骤的去映射数据重新安排为初始信号次序的流，以便扩散接收信号的突发错误的内去交织步骤；基于块地解码在所述内去交织步骤中去交织的数据的基于块的解码步骤；对所述基于块的解码步骤中基于块地解码的数据执行卷积去交织的卷积去交织步骤；RS解码在所述卷积去交织步骤中去交织的数据的第二RS解码步骤；以及从在所述第二RS解码步骤中的RS解码数据中除去伪随机二进制序列(PRBS)以恢复初始的TS流的去扰频步骤。

优选地，根据本发明的所述基于块的解码步骤执行RS解码或者块turbo解码。

                         附图说明

通过参考附图描述本发明的优选实施例，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是在数字广播***的发射器中使用的一种传统纠错编码装置的方框图；

图2是根据本发明的一优选实施例的数字广播***的一种纠错编码装置的方框图；

图3是根据本发明的另一优选实施例的数字广播***的一种纠错编码装置的方框图；

图4是根据本发明的数字广播***的一种纠错解码装置的方框图；

图5是示出根据本发明的利用纠错编码装置的一种纠错方法的流程图；

图6是示出根据本发明的利用纠错解码装置的一种纠错方法的流程图。

                         具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

图2是示出根据本发明的优选实施例的数字广播***的一种纠错编码装置的方框图。

该根据本发明的纠错编码装置包括：扰频器100、第一RS编码器120、卷积交织器140、第二RS编码器160、内交织器180、符号映射器200以及调制器220。

扰频器100混合MPEG-2格式的传送流与伪随机二进制序列，以由此除去所述输入信号的相关性。

第一RS编码器120在所述数据经过扰频器100之后编码所述数据以校正错误。

起外交织器功能的卷积交织器140交织来自第一RS编码器120的数据。所述卷积交织器140能够对超过第一RS编码器120的纠错能力的错误进行校正。

起起内交织器功能的第二RS编码器160基于块地重新编码所述数据以校正在卷积交织器140处交织的数据的错误。

注意，与在数字广播***的发射器中采用的传统纠错编码装置相比较，使用了RS编码器取代作为基于比特的编码设备的卷积编码器。如上所述，卷积编码严重地不适于处理在移动通信环境中经常发生的突发错误。RS编码方案是基于块的编码方案，它能够对接收器提供纠错能力，由此是对移动通信应用中的突发错误的稳健性(robust)。在卷积编码的情形中，当在对传输数据的几个比特上出现错误时校正解码也许是不成功的。然而，利用基于块的编码，确保了甚至在一块中几个比特错误时也可连续数据传输。由此，基于块的编码的很大优点是对在移动通信环境中的接收端的解码装置提供了强大的突发纠错能力。

内交织器180基于符号和/或逐位地重新交织来自第二RS编码器160的RS编码数据，以便扩散突发错误。

符号映射器200对于在内交织器180处交织的数据执行诸如正交幅度调制(QAM)、即16QAM、64QAM、以及256QAM、和四相相移键控(QPSK)的符号映射。

对于在符号映射器200处对每个符号映射的数据，调制器220执行适于在数字广播中的数据传输的诸如残留边带(VSB)和编码正交频分复用(COFDM)的调制。

图3是示出根据本发明的另一优选实施例的数字广播***的一种纠错编码装置的方框图。在图3的纠错编码装置中，给予如在图2中相同编号的部件执行参考图2如上所述的相同功能。因而，将省略相同部件的描述。

如图3所示，纠错编码装置的RS编码器120执行与图2的第一RS编码器120的功能相同的功能。

在图3的纠错编码装置中，用块turbo编码器240取代了图2的第二RS编码器160。这里，块turbo编码器240还是一种基于块的编码器，它对突发错误具有稳健性。由此，利用图3的块turbo编码器240取代图2的第二RS编码器160也能够提供与图2的优选实施例获相同的效果。

因而，对于内编码器，可选择使用第二RS编码器160或者块turbo编码器240，确保最大纠错能力。相应地，即使在差的接收环境中，像当接收端是移动的或便携的时，数字广播信号的数据接收和纠错也能够可靠地执行。

图4是示出根据本发明的优选实施例的数字广播***的纠错解码装置的方框图。

该根据本发明的优选实施例的纠错解码装置包括：解调器300、符号去映射器320、内去交织器340、第一RS解码器360、卷积去交织器380、第二RS解码器400以及去扰频器420。

图4所示的纠错解码装置执行与图2所示的纠错编码装置所作的操作相反的解码操作。为了更好地理解本发明的概念，将联系图2描述图4的纠错解码装置。

解调器300解调在图2的调制器220处调制的信号。

符号去映射器320从所述解调信号中逐位地提取数据，其操作对应于图2的符号映射器200的逆操作。

内去交织器340通过反向执行图2的基于符号的数据的重新交织，将数据重新安排为在内交织器180之前的初始信号次序的流。在此时，获得了扩散接收信号的突发错误的好处。

作为基于块的解码器的第一RS解码器360基于块地解码对应于图2的第二RS编码器160基于块地编码的数据的去交织数据。在该处理期间，所有在该解码器的纠错能力内的接收信号中的错误都得到校正。超出该解码器的纠错能力的错误不在该级校正，而传送到下一块。

卷积去交织器380反向执行在卷积交织器140处执行的数据交织。在该处理期间，在第一RS解码器360处未得到校正的错误得到扩散。

第二RS解码器400解码由卷积去交织器380去交织的数据，该数据对应于在图2的第一RS编码器120处编码的数据。

去扰频器420从RS解码数据中除去在图2的扰频器100处与TS流混合的伪随机二进制序列(PRBS)以恢复初始TS流。

通过经由利用诸如RS解码器或者块turbo解码器的内解码器确保最小纠错能力，广播信号的接收和纠错得以可靠地执行，并且由此，该信号即使在差的接收环境、诸如在接收端是移动的或者便携的时也能够得以恢复。

同时，第一RS解码器360可以用块turbo解码器(它也是基于块的解码器)取代。以此方式，带有块turbo解码器的纠错解码装置也能够处理图3的编码信号，以恢复初始TS流。并且即使在块turbo解码器起内解码器的作用的情形中，也不存在在效率上的退化。

图5是示出利用根据本发明的纠错编码装置的一种纠错方法的流程图。

首先，扰频器100通过在到来的MPEG-2格式的TS流中混合PRBS来除去输入信号的相关性(步骤S100)，以便除去所述输入信号之间的相关性。

第一RS编码器120RS编码已经通过扰频器100的数据(步骤S120)。

卷积交织器140对经过第一RS编码器处RS编码的数据执行卷积交织(步骤S140)。通过卷积交织器140的卷积交织，超出第一RS编码器120的解码的纠错能力的错误能够得到校正，因为该错误被扩散了。

作为基于块的编码器的第二RS编码器160为纠错而RS编码在卷积交织器140处交织的数据(步骤S160)。

为了扩散突发错误，内交织器180执行交织、重新交织在第二RS编码器160处经过RS编码的数据(步骤S180)。

对于在内交织器180处重新交织的数据，符号映射器200执行诸如正交幅度调制(QAM)，即，16QAM、64QAM、256QAM以及QPSK的符号映射(步骤S200)。

对于在符号映射器200处映射的数据，调制器220执行诸如由ATSC(美国高清晰度数字电视标准)或者DVB-T(欧洲数字电视标准)***规范指定的VSB调制或者COFDM的调制用于数字广播中的数据传输(步骤S220)。

这里，作为另一例子，在步骤S160中，能够使用块turbo编码器240取代第二RS编码器160去执行基于块的编码，这同样能够获得相同的效果。

图6是示出利用根据本发明的纠错解码装置的一种纠错方法的流程图。将参考图4描述该纠错解码操作。

首先，解调器300解调在图2的调制器220处调制的信号(步骤S300)。

接着，符号去映射器320从在步骤S300中解调的信号中逐位地提取数据(步骤S310)。

接着，内去交织器340通过符号和/或逐位地去交织来重新安排数据为在内交织器180之前的初始信号次序的流(步骤S320)。在此时，获得了扩散接收信号的突发错误的好处。

接着，在步骤S320中，基于块的解码器，即，第一RS解码器360或者块turbo解码器，基于块地解码去交织的数据(步骤S330)，使得所有在该解码器的纠错能力内的在接收信号中的错误得到校正。

接着，卷积去交织器380对来自步骤S330的基于块的解码数据执行卷积去交织(步骤S340)。通过这样作，在步骤S330中未得到校正的错误得以扩散。

接着，第二RS解码器400RS解码在步骤S340中去交织的数据(步骤S350)。

最后，去扰频器420从经过RS解码的数据中除去伪随机二进制序列(PRBS)以恢复在图2的扰频器100处与TS流混合的初始TS流(步骤S360)。

从以上，根据本发明，通过使用诸如RS编码器或者块turbo解码器的内编码器，确保了最小的纠错能力。因而，即使在接收端处于差的接收环境中，例如，在接收端是移动的或便携的时，数字广播信号的接收和纠错也得以可靠地执行。

另外，由于通过使用诸如RS编码器或者块turbo编码器的内编码器确保最小的纠错能力，即使在接收端处于差的接收环境中，诸如在接收端是移动的或便携的时候，数字广播信号的接收和纠错也能够得以可靠地执行。

虽然已经描述了本发明的优选实施例，然而本领域的一般技术人员将应该理解，本发明不限于所描述的优选实施例，而且在如由所附权利要求定义的本发明的实质和范围内能够进行各种变化和修改。

Claims (20)

1.一种在数字广播***中的纠错编码装置，用于校正在数字广播数据的传输期间产生的错误，所述纠错编码装置包括扰频器，用于通过在传送流(TS)中混合伪随机二进制序列进行扰频，用于除去输入数据的相关性；

其特征在于所述纠错编码装置还包括：

第一reed-solomon(RS)编码器，用于在所述数据经过扰频之后为纠错编码所述数据；

卷积交织器，用于交织经过所述第一RS编码器编码的所述数据；

基于块的编码器，用于基于块地重新编码所述交织数据，用于纠错；以及

内交织器，用于基于符号和/或比特地重新交织所述基于块的编码数据。

2.根据权利要求1所述的纠错编码装置，还包括：

符号映射器，用于映射交织的数据，用于数据传输。

3.根据权利要求2所述的纠错编码装置，还包括：

调制器，用于对在所述符号映射器中映射的数据执行适于传输的调制。

4.根据在先权利要求中任一权利要求所述的纠错编码装置，其中所述基于块的编码器是RS编码器。

5.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的纠错编码装置，其中所述基于块的编码器是块turbo编码器。

6.根据权利要求3所述的纠错编码装置，其中在所述调制器处执行的调制至少包括残留边带(VSB)调制和编码正交频分复用(COFDM)调制之一。

7.根据权利要求2所述的纠错编码装置，其中在所述符号映射器处执行的所述符号映射包括16正交幅度调制(QAM)、64QAM、256QAM以及四相相移键控(QPSK)之一。

8.一种在数字广播***中利用纠错编码装置的纠错编码方法，用于校正在数字广播数据的传输期间产生的错误，所述方法包括：

通过在传送流(TS)中混合伪随机二进制序列来除去输入数据的相关性的扰频步骤；

在数据经过扰频之后为纠错而编码所述数据的第一reed-solomon(RS)编码步骤；

交织所述经过RS编码的数据的卷积交织步骤；

为纠错基于块地重新编码所述交织数据的基于块的编码步骤；以及

基于符号和/或比特地重新交织所述重新编码数据的内交织步骤。

9.根据权利要求8所述的纠错编码方法，还包括：基于符号和/或比特地映射所述交织数据的符号映射步骤。

10.根据权利要求9所述的纠错编码方法，还包括：对在所述符号映射器中映射的数据执行适于传输的调制的调制步骤。

11.根据权利要求8至10中的任一权利要求所述的纠错编码方法，其中所述基于块的编码步骤执行RS编码。

12.根据权利要求8至10中的任一权利要求所述的纠错编码方法，其中所述基于块的编码步骤执行块turbo编码。

13.根据权利要求10所述的纠错编码方法，其中在所述调制步骤中执行的所述调制至少包括残留边带(VSB)调制和编码正交频分复用(COFDM)调制之一。

14.根据权利要求9所述的纠错编码方法，其中在所述符号映射步骤中执行的所述符号映射包括16正交幅度调制(QAM)、64QAM、256QAM以及四相相移键控(QPSK)之一。

15.一种在数字广播***中的纠错解码装置，用于校正在数字广播数据的传输期间产生的错误，所述纠错解码装置包括：

解调器，用于解调所接收信号；

符号去映射器，用于基于比特地从所述解调信号中提取数据；

内去交织器，用于重新安排来自所述符号去映射器的数据为初始信号次序的流，以便扩散所述接收信号的突发错误；

基于块的解码器，用于基于块地解码来自所述内去交织器的去交织数据；

卷积去交织器，用于对来自所述基于块的解码器的基于块的解码数据执行卷积去交织；

第二RS解码器，用于RS解码由所述卷积去交织器去交织的所述数据；以及

去扰频器，用于从来自所述第二RS解码器的所述RS解码数据中除去伪随机二进制序列(PRBS)以恢复初始的TS流。

16.根据权利要求15所述的纠错解码装置，其中所述基于块的解码器是RS解码器。

17.根据权利要求16所述的纠错解码装置，其中所述基于块的解码器是块turbo解码器。

18.一种在数字广播***中利用纠错解码装置的纠错解码方法，用于校正在数字广播数据的传输期间产生的错误，所述方法包括：

用于解调接收信号的解调步骤；

基于比特地从所述解调信号中提取数据的符号去映射步骤；

重新安排所述符号去映射步骤的去映射数据为初始信号次序的流、以便扩散所述接收信号的突发错误的内去交织步骤；

基于块地解码在所述内去交织步骤中去交织的数据的基于块的解码步骤；

对在所述基于块的解码步骤中基于块地解码的数据执行卷积去交织的卷积去交织步骤；

RS解码在所述卷积去交织步骤中去交织的数据的第二RS解码步骤；以及

从在所述第二RS解码步骤中的RS解码数据中除去伪随机二进制序列(PRBS)以恢复初始的TS流的去扰频步骤。

19.根据权利要求18所述的纠错解码方法，其中所述基于块的解码步骤执行RS解码。

20.根据权利要求18所述的纠错解码方法，其中所述基于块的解码步骤执行块turbo解码。

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