CN1964478A - 数字视频广播***中加扰/解扰的随机化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数字视频广播信道编码技术领域，具体涉及一种数字多媒体电视广播***中的加扰/解扰的高效处理方法。该方法包括：在发送端，对复用码流中的“1”和“0”的长序列进行随机化处理，即在串行数据进入调解器之前加一个伪随机序列二进制发生器进行加扰或者将数据码流随机化，并采用并行多位发送和传输方法进行传输；在接收端，采用与接收端同样的方法对经过RS译码后的“1”和“0”的长序列进行随机化处理。本发明具有提高***信息吞吐量，避免并/串、串/并转换等处理过程带来的一系列问题。
Description
技术领域
本发明属于数字视频广播***中信道编码技术领域，具体地涉及一种数字视频广播***中的加扰/解扰处理方法。
背景技术
数字通信理论在设计通信***时都是假设所传输的比特流中“0″与″1”是等概率出现的，而且实用的通信***以及相关的设计性能指标也以这一假设为前提。但是，复用码流经过编码处理后，可能会在其中出现连续的“0”或连续的“1”。这样一方面破坏了***设计的前提，使得***有可能会达不到设计的性能指标；另一方面，在接收端进行信道解码前必须首先提取出比特时钟以进行解调和解码同步，比特时钟的提取是利用传输码流中“0”与“1”之间的波形跳变实现的，而连续的“0”或连续的“1”给比特时钟的提取带来了困难，即无法提供足够的定时信息。为了保证在任何情况下进入地面数字多媒体/电视广播***传输***的数据码流中“0”与“1”的概率都能基本相等，传输***首先用一个伪随机序列对输入的TS码流进行扰乱处理。
发明内容
本发明的目的在于提出一种在数字视频广播***中对信道编码进行加扰/解扰的随机化处理方法，以确保传输***的数据码流中“0”和“1”的概率基本相等。
本发明的在数字视频广播***中对信道编码进行加扰/解扰的随机化方法，具体步骤如下：
在发送端，对复用码流中的“1”和“0”的长序列进行随机化处理：在串行数据进入调制器之前加一个伪随机二进制序列发生器，进行加扰或者将数据码流随机化，并采用并行多位发送和传输方法。传输复用包中加入了伪随机二进制序列(PRBS)生成器，若要完成***要求的以字节为单位进行发送和传输，需在随机化处理之前进行并/串转换，在随机化处理之后需要进行串/并转换。而采用了并行多位处理方法，就可以避免了因这些转换带来的码流速率及时钟速率调整等问题。
本发明方法中，还包括接收端的随机化处理步骤：
1)在接收端中，将经过RS译码后的“1”和“0”的长序列进行随机化处理：在串行数据进入调制器之前加一个伪随机序列二进制发生器进行解扰或者将数据码流随机化；
2)传输复用包中加入了伪随机二进制序列生成器，并采用并行多位发送和传输方法。
本发明中，对于任何N级线性反馈移位寄存器产生伪随机二进制序列(Pseudo RandomBinary Sequences PRBS)，其特征多项式为f(x)＝1+Xm+X1，(m，1＜n)，如图1所示。串行的伪随机二进制序列的实现：序列缓存分别编号为b1、b2、b3……bn，在第一个允许输出的时钟脉冲后，输出结果O1＝bm^b1，缓存位移后变为O1、b1、b2……bn；在第二个允许输出的时钟脉冲后，输出结果O2＝b14^b13，缓存位移后变为O2、O1、b1、……bn；依此类推，在***时钟的同步下，随机序列的生成和寄存器序列的位移，严格按先后顺序依次执行，以产生并行伪随机二进制序列，针对并行多位发送和传输方式，可以实现并行处理的的数据加扰/解扰。
本发明中，针对中国数字电视地面传输标准，使用一个15级的线性反馈移位寄存器产生伪随机二进制序列(Pseudo Random Binary Sequences PRBS)，其特征多项式为f(x)＝1+X14+X15，如图1所示。串行的伪随机二进制序列的实现：序列缓存分别编号为b1、b2、b3……b15，在第一个允许输出的时钟脉冲后，输出结果O1＝b15^b14，缓存位移后变为O1、b1、b2……b14；在第二个允许输出的时钟脉冲后，输出结果O2＝b14^b13，缓存位移后变为O2、O1、b1、……b13；依此类推，在***时钟的同步下，随机序列的生成和寄存器序列的位移，严格按先后顺序依次执行，可以产生并行伪随机二进制序列，针对并行多位发送和传输方式，实现并行处理的的数据加扰/解扰。
伪随机序列是由一个标准的伪随机序列发生器生成的，其中“0”与“1”出现的概率接近50％。由于二进制数值运算的特殊性质，用伪随机序列对输入的TS码流进行扰乱后，可使得扰乱后的数据码流中“0”与“1”的出现概率近似相等。扰乱改变了原码流，因此在接收端对传输码流纠错解码后，还需按照发送端处理过程对其进行解扰处理，以恢复原码流。
从信号功率谱的角度看，扰乱过程相当于将数字信号的功率谱拓展，使其分散开来，因止扰乱过程又被称为“能量分散”。在地面数字多媒体/电视广播******(DMBT)中，使用一个15级的线性反馈移位寄存器产生伪随机二进制序列(Pseudo Random BinarySequences PRBS)，其特征多项式为f(x)＝1+X14+X15，线性反馈逻辑a15＝a0a1，在每8个传输包开始时，将序列初始化为按协议指定的进行。
伪随机二进制序列***，可以使用D触发器和异或门来实现。以中国数字电视地面传输标准的伪随机二进制序列实现为例，如图1。此***中，被随机化的序列如果是串行的二进制信息。假设支持这个***的硬件最高速度是100M，使用这个***可以实现的最高传输速度就是100Mbps。当输入数据是并行序列或后端处理要求是并行数据时，还需要进行并/串或串/并转换。若传输速度要求更高一点，这部分功能的性能将可能成为***的致命瓶颈。如果按照并行的数据传输方式，采用实现并行伪随机序列，***的数据吞吐量将成倍增长。假设序列可以扩展到N位(1＜N＜14)，则在100M的时钟下，***的吞吐量将可以达到N×100Mbps，是串行***性能的N倍，还可以避免并/串，串/并转换等过程带来的一系列问题。
附图说明
图1加扰/解扰原理图。
图2加扰/解扰中的N位(N＝8)并行伪随机二进制序列实现。
具体实施方式
以N＝8为例来说明本发明方法的具体过程：
串行的伪随机二进制序列的实现，序列缓存分别编号为b1、b2、b3……b15，在第一个允许输出的时钟脉冲后，输出结果O1＝b15^b14，缓存位移后变为O1、b1、b2……b14；在第二个允许输出的时钟脉冲后，输出结果O2＝b14^b13，缓存位移后变为O2、O1、b1、……b13。依此类推，随机序列的生成和寄存器序列的位移，在***时钟的同步下，严格按先后顺序依次执行，处理好位移和随机序列的关系，可以使用并行处理的方式来实现这个***。并行输出的伪随机二进制序列实现原理框图如图2所示。
针对并行多位发送和传输方式，可以实现并行处理的数据加扰/解扰。
在本发明中，使用了32个逻辑单元，对逻辑单元的使用量比串行序列的多了1倍，在数据处理的性能上却提高了8倍，具有了更高的处理性能。
在本例中，N＝8，实现了8位并行高效伪随机二进制序列处理。同理，在加扰/解扰处理的时候，可以依据实际的***传输速率要求来选择并行处理的位宽，N可以取1，2，3…14中的任意一个数值；其处理方法及思想不仅可以作用于加扰/解扰，还可以适用于所有需要PN序列，进行移位寄存器处理的功能模块。
Claims (4)
1、一种对信道编码进行加扰/解扰的随机化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在发送端中，对复用码流中的“1”和“0”的长序列进行随机化处理：在串行数据进入调制器之前加一个伪随机序列二进制发生器进行加扰或者将数据码流随机化；
2)传输复用包中加入伪随机二进制序列生成器，并采用并行多位发送和传输方法。
2、根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，还包括接收端的随机化处理步骤：
1)在接收端中，将经过RS译码后的“1”和“0”的长序列进行随机化处理：在串行数据进入调制器之前加一个伪随机序列二进制发生器进行解扰或者将数据码流随机化；
2)传输复用包中加入伪随机二进制序列生成器，并采用并行多位发送和传输方法。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于：对于任何N级线性反馈移位寄存器产生伪随机二进制序列，其特征多项式为f(x)＝1+Xm+X1，(m，1＜n)，串行的伪随机二进制序列的实现：序列缓存分别编号为b1、b2、b3……bn，在第一个允许输出的时钟脉冲后，输出结果O1＝bm^b1，缓存位移后变为O1、b1、b2……bn；在第二个允许输出的时钟脉冲后，输出结果O2＝b14^b13，缓存位移后变为O2、O1、b1、……bn；依此类推，在***时钟的同步下，随机序列的生成和寄存器序列的位移，严格按先后顺序依次执行，以产生并行伪随机二进制序列，针对并行多位发送和传输方式，实现并行处理的的数据加扰/解扰。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：针对中国数字电视地面传输标准，使用一个15级的线性反馈移位寄存器产生伪随机二进制序列，其特征多项式为f(x)＝1+X14+X15，串行的伪随机二进制序列的实现：序列缓存分别编号为b1、b2、b3……b15，在第一个允许输出的时钟脉冲后，输出结果O1＝b15^b14，缓存位移后变为O1、b1、b2……b14；在第二个允许输出的时钟脉冲后，输出结果O2＝b14^b13，缓存位移后变为O2、O1、b1、……b13；依此类推，在***时钟的同步下，随机序列的生成和寄存器序列的位移，严格按先后顺序依次执行，以产生并行伪随机二进制序列，针对并行多位发送和传输方式，实现并行处理的的数据加扰/解扰。
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