TWI520502B - 迴旋解交錯裝置及迴旋解交錯方法 - Google Patents

Description

迴旋解交錯裝置及迴旋解交錯方法

本發明與綜合服務數位地面廣播(integrated services digital broadcasting terrestrial,ISDB-T)接收系統相關，尤其與ISDB-T接收系統中的解交錯技術相關。

隨著通訊技術的進步，數位電視廣播的發展漸趨成熟。除了經由電纜線路傳送外，數位電視信號也可透過基地台或人造衛星等設備以無線信號的型態被傳遞。綜合服務數位地面廣播(ISDB-T)及數位地面多媒體廣播(digital terrestrial multimedia broadcast,DTMB)皆是目前該領域中被廣泛採用的標準。此等標準中採用的傳輸技術為正交分頻多工(orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)調變。OFDM是一種多載波調變(multi-carrier modulation)，將資料分散至許多不同頻率且彼此正交的次載波(sub-Carrier)，使得每個次載波可使用較低的位元傳輸率來傳送。產生OFDM的訊號的反快速傅立葉轉換(IFFT)的長度分成多種模式，每一種長度模式之下又對應不同載波長度以及不同的延遲碼框的數目等等。

為了抵抗傳遞過程中的雜訊干擾和多路徑失真(multipath distortion)，ISDB-T傳送端和DTMB傳送端都會對將傳送的資料先後施以時域交錯(time interleaving)及頻域交錯(frequency interleaving)。相對應地，這兩種系統的接收端須對接收到的資料 施以迴旋解交錯(convolutional deinterleaving)程序，才能正確還原出原始資料。迴旋解交錯器係根據已知的解交錯規則將透過不同之載波傳遞而來的資料分別存入一記憶體(通常為動態隨機存取記憶體或靜態隨機存取記憶體)。透過適當地分配儲存位置(亦即選擇正確的資料/緩衝器對應關係)並安排延遲時間，隨後自該記憶體中送出的資料便為通過解交錯程序的資料。

在現行技術中，除了每一筆資料本身的同相成分(in-phase component)與正交成分(quadrature phase component)之外，一併被迴旋解交錯器存入記憶體中的還有該筆資料所對應的頻道狀態指標(channel state indicator,CSI)。頻道狀態指標代表解交錯器所處之接收端接收該筆資料時的頻道品質，是後續產生維特比解碼器(Viterbi decoder)之輸入信號所需要的重要資訊。

以ISDB-T系統為例，每一個傳遞至接收端的正交分頻多工(orthogonal frequency division multiplex,OFDM)符號至多會包含72960*13筆資料。以每一筆資料及其頻道狀態指標總共需要大小為20位元之儲存空間的假設來計算，上述配合迴旋解交錯器的記憶體便至少為數百萬位元組。由此可知，迴旋反交錯器所需要的記憶體容量非常可觀，在接收端的硬體成本中佔了不容忽視的比例。

為解決上述問題，本發明提出一種新的解交錯裝置及其迴旋 解交錯方法。藉由令存在時間相關性的複數筆資料共用同一頻道狀態指標，可避免對系統效能造成太大影響的情況下，縮減迴旋解交錯器所需要的記憶體容量。根據本發明的裝置和方法可應用在ISDB-T和DTMB等採用解交錯機制的數位電視廣播系統中。

根據本發明之一具體實施例為一種解交錯裝置，其中包含一記憶體與一控制模組。該控制模組根據一解交錯規則將複數筆資料存入該記憶體。該控制模組將每N筆資料視為一群組，並且根據同一群組中之該N筆資料所對應之N個頻道狀態指標決定一代表性頻道狀態指標。該控制模組亦將該代表性頻道狀態指標存入該記憶體。同一群組中之該N筆資料各自之一接收時間彼此相近。

根據本發明之另一具體實施例為一種解交錯方法。該方法首先執行一儲存步驟，根據一解交錯規則將複數筆資料存入一記憶體。接著，該方法執行一決定步驟，根據被視為同一群組之N筆資料所對應之N個頻道狀態指標決定一代表性頻道狀態指標。同一群組中之該N筆資料各自之一接收時間彼此相近。N為大於1之正數。隨後，該方法執行另一儲存步驟，將該代表性頻道狀態指標存入該記憶體。

關於本發明的優點與精神可以藉由以下發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

根據本發明之一具體實施例為圖一所示之迴旋解交錯裝置 100，其中包含記憶體11和控制模組12。記憶體11可為動態隨機存取記憶體(DRAM)或靜態隨機存取記憶體(SRAM)，但不以此為限。於實際應用中，解交錯裝置100可被包含在ISTB-T和DTMB等採用解交錯機制的數位電視廣播系統之接收端中，亦可獨立存在。

於此實施例中，資料提供裝置200(例如一射頻前端電路)會將需要被施以解交錯的多筆資料傳送至控制模組12。每一筆資料都各自包含一同相成分與一正交成分。頻道品質評估裝置300則是負責針對該多筆資料中的每一筆資料各自產生相對應之一頻道狀態指標(channel state indicator,CSI)，並將該等頻道狀態指標傳送至控制模組12。實務上，迴旋解交錯裝置100、資料提供裝置200和頻道品質評估裝置300可被兩兩整合或是全部整合在同一晶片中。

在解交錯裝置100每次開始進行解交錯程序前，控制模組12已預先得知隨後應該依何種解交錯規則，例如在傳送端這批資料所對應的快速傅立葉轉換模式有幾種不同的載波頻率、其所對應的交錯長度(interleaving length)為何...，將資料提供裝置200送來的資料存入記憶體11。控制模組12會將資料提供裝置200產生的每一筆資料依該解交錯規則存入記憶體11。例如，同一符碼中，分屬不同載波頻率所傳送的資料會分別被儲存於相對應的不同載波暫存器中。不同於先前技術，本發明之控制模組12並不會將所 屬相同載波頻率的每一資料中所帶的每一個頻道狀態指標CSI存入記憶體11。如圖一所示，控制模組12可包含一篩選單元12A，用以決定頻道品質評估裝置300目前傳送至控制模組12的頻道狀態指標CSI是否應被存入記憶體11，其篩選方式詳述如下。

此實施例資料提供裝置200產生的複數筆資料(例如為複數個符碼)，依照迴旋解交錯的順序和不同載波頻率，可被分為多個群組，每個群組所包含的資料數量未必相同。一般而言，同一群組中之N筆資料各自被資料提供裝置200接收的時間越相近，則此N筆資料所對應的頻道狀態指標就越接近。例如，此N筆資料在依某特定載波頻率傳遞至資料提供裝置200之一資料流中係為前後相鄰，而N為大於1的正數，例如等於2、4或8。理論上，針對該N筆資料各自產生的頻道狀態指標(共N個)也會相同或相當接近。利用此一特性，迴旋解交錯裝置100令同一群組中的N筆資料共用一個頻道狀態指標，藉此達到縮減解交錯器所需要之記憶體容量的效果。

於此實施例中，除了時間相關性之外，同一群組係依同一載波頻率傳送至資料提供裝置200。易言之，對應於同一載波頻率的資料才會被視為同一群組。這種做法的好處在於可確保該N筆資料之頻道狀態指標的相近程度，進而提高其代表性頻道狀態指標的有效性。

承上所述，控制模組12會根據同一群組中之N筆資料所對應 的N個頻道狀態指標決定一個代表性頻道狀態指標，供該群組中的N筆資料共用。此做法可重複實行於該群組中每N筆資料。於此實施例中，篩選單元12A被設計為自同一群組之N筆資料對應的N個頻道狀態指標中選出一個頻道狀態指標，做為該代表性頻道狀態指標，並忽略其他(N-1)個頻道狀態指標，也就是不將該(N-1)個頻道狀態指標存入記憶體11。舉例而言，假設N等於4，且該四筆資料係依序輸入控制模組12，篩選單元12A可選擇其中最後輸入的一筆資料，取其頻道狀態指標做為這四筆資料的代表性頻道狀態指標。於另一實施例中，篩選單元12A可自同一群組之N筆資料對應的N個頻道狀態指標選出幾個頻道狀態指標，取其平均值做為該代表性頻道狀態指標。

在決定一群組的代表性頻道狀態指標後，控制模組12便將該代表性頻道狀態指標存入記憶體11。實務上，記憶體11可包含用以儲存資料的緩衝器和用以儲存代表性頻道狀態指標的緩衝器。在記憶體11的實體空間內，這兩種緩衝器不一定要直接相鄰，只要有特定的對應關係即可。此外，這兩種緩衝器可各自再根據資料之載波頻率的不同被劃分為多個子緩衝器。

如圖二所示，解交錯裝置100可進一步包含一擷取模組13，用以將儲存在記憶體11中的資料和代表性頻道狀態指標讀取出來，提供至後續電路。每當擷取模組13自記憶體11中擷取一目標資料，便可依上述特定對應關係同時自記憶體11中擷取該目標 資料所屬群組的代表性頻道狀態指標，做為該目標資料的頻道狀態指標。

須說明的是，N不以特定數值為限，並且控制模組12可根據將被儲存至記憶體11的資料之調變模式、交錯模式，或是一預設記憶體容量決定N值大小。比方說，控制模組12可針對在傳送端被施以正交振幅調變(64-QAM)的資料採用較小的N(例如等於4)，針對在傳送端被施以四相移位鍵控(QPSK)的資料採用較大的N(例如等於8)，其原因在於，符碼越密集的調變方式，對於CSI的改變越敏感。再舉例而言，控制模組12可針對ISDB-T中對應於不同交錯長度(interleaving length)的資料採用不同的N。或者，控制模組12可採用記憶體11的容量大小做為一上限依據來決定N。

圖三係繪示迴旋解交錯裝置100的一種實施變形範例。於此範例中，頻道品質評估裝置300和篩選單元12A被包含於控制模組12中的頻道品質評估單元12B取代。頻道品質評估單元12B負責自同一群組的N筆資料中選擇一代表性資料，並僅針對該代表性資料產生相對應的頻道狀態指標，做為該群組的代表性頻道狀態指標。

如先前所述，記憶體11中用以儲存資料的緩衝器理論上依資料之載波頻率的不同劃分為多個子緩衝器。就ISDB-T系統而言，隨資料傳遞至資料提供裝置200的分散式領航信號(scatter pilot)會 使得控制模組12傳遞至一子緩衝器的資料並不是對應於單一載波頻率，而是兩種載波頻率。若以符號A代表對應於第一載波頻率的資料(以下稱為第一資料)、以符號B代表對應於第二載波頻率的資料(以下稱為第二資料)，傳遞至一子緩衝器的資料分布模式有以下四種可能：{AAAA,ABBB,AABB,AAAB}。以ABBB為例，控制模組12係首先傳遞一筆第一資料A至一子緩衝器，隨後再依序傳遞三筆第二資料B至該子緩衝器。

亦如先前所述，令載波頻率相同的資料共用代表性頻道狀態指標可提高代表性頻道狀態指標的有效性。因此，針對上述情況，一子緩衝器可被設計為包含一個資料緩衝器和兩個指標緩衝器。第一資料A與第二資料B都會被控制模組12存入該資料緩衝器。第一指標緩衝器係用以儲存對應於第一資料A的代表性頻道狀態指標，而第二指標緩衝器係用以儲存對應於第二資料B的代表性頻道狀態指標。易言之，對應於不同載波頻率的第一資料A與第二資料B可被設計為不共用代表性頻道狀態指標。

實務上，迴旋解交錯裝置100可預先得知將存入某個子緩衝器的資料之分布模式是哪一種。根據第一資料與第二資料的分布模式，控制模組12即可決定應分別於何時更新第一指標緩衝器及第二指標緩衝器。以分布模式ABBB為例，輸入一資料緩衝器的資料依序為ABBBABBBABBB...。控制模組12可以符合此分布規則的每八筆資料(ABBBABBB)為單位來更新相對應的兩個指標 緩衝器。例如，控制模組12可選擇每八筆資料中的第五筆資料(亦即其中的最新一筆第一資料A)之頻道狀態指標，做為第一資料A的代表性頻道狀態指標，並據此更新第一指標緩衝器。相似地，控制模組12可選擇每八筆資料中的第八筆資料(亦即其中的最新一筆第二資料B)之頻道狀態指標，做為第一資料B的代表性頻道狀態指標，並據此更新第二指標緩衝器。若資料中存在移位(offset)情況，例如ABBBABBB變為BABBBABB，控制模組12只要相對應地改變選擇時間點即可達成相同效果。

由以上說明可看出，被視為同一群組而共用代表性頻道狀態指標的資料不以特定數量為限。只要後續電路掌握各筆資料及其代表性頻道狀態指標的其儲存位置相對關係，便可自記憶體11正確擷取。

根據本發明之另一具體實施例為一種迴旋解交錯方法，其流程圖如圖四所示。該方法首先執行一儲存步驟S41，根據一解交錯規則將複數筆資料存入一記憶體。接著，該方法執行一決定步驟S42，根據被視為同一群組之N筆資料所對應之N個頻道狀態指標決定一代表性頻道狀態指標。同一群組中之該N筆資料各自之一接收時間彼此相近。N為大於1之正數。隨後，該方法執行另一儲存步驟S43，將該代表性頻道狀態指標存入該記憶體。

先前在介紹迴旋解交錯裝置100時描述的數種電路操作流程變化(例如決定代表性頻道狀態指標的方式或決定數值N的方式) 亦可應用至圖四所繪示的迴旋解交錯方法中，其細節不再贅述。

如上所述，本發明提出一種新的迴旋解交錯裝置及其迴旋解交錯方法。藉由令存在時間相關性的複數筆資料共用同一頻道狀態指標，可在不對系統效能造成太大影響的情況下縮減迴旋解交錯器所需要的記憶體容量。根據本發明的裝置和方法可應用在ISTB-T和DTMB等採用迴旋解交錯機制的數位電視廣播系統中。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

100‧‧‧迴旋解交錯裝置

200‧‧‧資料提供裝置

300‧‧‧頻道品質評估裝置

11‧‧‧記憶體

12‧‧‧控制模組

12A‧‧‧篩選單元

12B‧‧‧頻道品質評估單元

13‧‧‧擷取模組

S41~S43‧‧‧流程步驟

圖一係繪示本發明之一具體實施例中的迴旋解交錯裝置及其周邊電路方塊圖。

圖二係繪示根據本發明之迴旋解交錯裝置進一步包含擷取模組的範例。

圖三係繪示根據本發明之迴旋解交錯裝置的一種實施變形範例。

圖四係繪示本發明之一具體實施例中的迴旋解交錯方法流程圖。

100‧‧‧迴旋解交錯裝置

200‧‧‧資料提供裝置

300‧‧‧頻道品質評估裝置

11‧‧‧記憶體

12‧‧‧控制模組

12A‧‧‧篩選單元

Claims (18)

1. 一種迴旋解交錯裝置，包含：一記憶體；以及一控制模組，用以根據一解交錯規則將複數筆資料存入該記憶體，該複數筆資料屬於同一群組，並且根據該群組中之N筆資料所對應之N個頻道狀態指標選取一代表性頻道狀態指標，該控制模組亦將該代表性頻道狀態指標存入該記憶體，其中同一群組中之該N筆資料係對應於同一載波頻率，且N為大於1之正數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之迴旋解交錯裝置，其中，該控制模組自該N筆資料所對應之N個頻道狀態指標中選擇一個頻道狀態指標，做為該代表性頻道狀態指標，並忽略其他(N-1)個頻道狀態指標。
3. 如申請專利範圍第1項所述之迴旋解交錯裝置，其中該控制模組根據該N筆資料之一調變模式、一交錯模式或一預設記憶體容量決定N值大小。
4. 如申請專利範圍第1項所述之迴旋解交錯裝置，其中該控制模組包含：一頻道品質評估單元，用以針對該複數筆資料中之每一筆資料各自產生相對應之該頻道狀態指標；以及一篩選單元，用以決定該頻道品質評估單元產生之該頻道狀態指標是否為該代表性頻道狀態指標。
5. 如申請專利範圍第1項所述之迴旋解交錯裝置，其中該控制模組包含：一頻道品質評估單元，用以自該同一群組中之該N筆資料 中選擇一代表性資料，並僅針對該代表性資料產生相對應之該頻道狀態指標，做為該代表性頻道狀態指標。
6. 如申請專利範圍第1項所述之迴旋解交錯裝置，進一步包含：一擷取模組，每當該擷取模組自該記憶體所儲存之該複數筆資料中擷取一目標資料，便同時自該記憶體中擷取該目標資料所屬群組之該代表性頻道狀態指標，做為該目標資料之一輸出頻道狀態指標。
7. 如申請專利範圍第1項所述之迴旋解交錯裝置，其中同一群組中之該N筆資料之各自接收時間彼此相近。
8. 如申請專利範圍第1項所述之迴旋解交錯裝置，其中該記憶體包含一資料緩衝器、一第一指標緩衝器及一第二指標緩衝器，該控制模組將對應於一第一載波頻率之複數筆第一資料與對應於一第二載波頻率之複數筆第二資料存入該資料緩衝器，該第一指標緩衝器係用以儲存對應於該複數筆第一資料之至少一代表性頻道狀態指標，該第二指標緩衝器係用以儲存對應於該複數筆第二資料之至少一代表性頻道狀態指標，該控制模組根據該複數筆第一資料與該複數筆第二資料之一分布模式決定該第一指標緩衝器及該第二指標緩衝器各自之一更新時間點。
9. 如申請專利範圍第8項所述之迴旋解交錯裝置，其中該控制模組選擇每N筆第一資料中之一最新資料做為一代表性資料，並將該代表性資料相對應之該頻道狀態指標存入該第一指標緩衝器。
10. 一種迴旋解交錯方法，包含：(a)根據一解交錯規則將複數筆資料存入一記憶體，該複數 筆資料屬於同一群組；(b)根據該該群組中之N筆資料所對應之N個頻道狀態指標選取一代表性頻道狀態指標，其中同一群組中之該N筆資料係對應於同一載波頻率，N為大於1之正數；以及(c)將該代表性頻道狀態指標存入該記憶體。
11. 如申請專利範圍第10項所述之迴旋解交錯方法，其中步驟(b)包含自同一群組中之該N筆資料所對應之N個頻道狀態指標中選擇一個頻道狀態指標，做為該代表性頻道狀態指標，並忽略其他(N-1)個頻道狀態指標。
12. 如申請專利範圍第10項所述之迴旋解交錯方法，進一步包含：根據該N筆資料之一調變模式、一交錯模式或一預設記憶體容量決定N值大小。
13. 如申請專利範圍第10項所述之迴旋解交錯方法，其中步驟(b)包含：針對該複數筆資料中之每一筆資料各自產生相對應之該頻道狀態指標；以及決定該頻道品質評估單元產生之該頻道狀態指標是否為該代表性頻道狀態指標。
14. 如申請專利範圍第10項所述之迴旋解交錯方法，其中步驟(b)包含：自同一群組中之該N筆資料中選擇一代表性資料，並僅針對該代表性資料產生相對應之該頻道狀態指標，做為該代表性頻道狀態指標。
15. 如申請專利範圍第10項所述之迴旋解交錯方法，進一步包 含：自該記憶體所儲存之該複數筆資料中擷取一目標資料，並同時自該記憶體中擷取該目標資料所屬群組之該代表性頻道狀態指標，做為該目標資料之一輸出頻道狀態指標。
16. 如申請專利範圍第10項所述之迴旋解交錯方法，其中同一群組中之該N筆資料之各自接收時間彼此相近。
17. 如申請專利範圍第10項所述之迴旋解交錯方法，其中該記憶體包含一資料緩衝器、一第一指標緩衝器及一第二指標緩衝器，步驟(a)包含將對應於一第一載波頻率之複數筆第一資料與對應於一第二載波頻率之複數筆第二資料存入該資料緩衝器，該第一指標緩衝器係用以儲存對應於該複數筆第一資料之至少一代表性頻道狀態指標，該第二指標緩衝器係用以儲存對應於該複數筆第二資料之至少一代表性頻道狀態指標，步驟(b)包含根據該複數筆第一資料與該複數筆第二資料之一分布模式決定該第一指標緩衝器及該第二指標緩衝器各自之一更新時間點。
18. 如申請專利範圍第17項所述之迴旋解交錯方法，其中步驟(b)包含選擇每N筆第一資料中之一最新資料做為一代表性資料，步驟(c)包含將該代表性資料相對應之該頻道狀態指標存入該第一指標緩衝器。