CN100420170C - 具有简化设计的数字广播系统的传输装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种数字广播系统的传输装置，包括：外部编码器，用于对输入的传送流(TS)进行编码；外部交织器，用于交织由外部编码器编码的数据；内部编码器，用于对由外部交织器交织的数据进行编码；内部交织器，具有用于对由内部编码器编码的数据进行比特交织的比特交织器和用于对由比特交织器交织的数据进行码元交织的码元交织器；调制单元，用于对由内部交织器交织的数据进行数字调制，其中，所述码元交织器使用在多个IFFT模式中的最大IFFT模式来交织被比特交织的数据。并且IFFT模式是2K模式、4K模式和8K模式中的任一种模式，最大模式是8K模式。因此，因为不要求数字广播系统按照IFFT模式不同地设计系统，所以可以简化系统的设计。

Description

具有简化设计的数字广播系统的传输装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种具有简化设计的数字广播系统的传输装置及其方法，具体地，它涉及一种具有简化设计和改进的交织功能的数字广播系统的传输装置及其方法。
背景技术
与模拟广播相比较，数字广播通过使用数字编码系统而具有系统集成和互用性的优点。利用计算机和网络，数字广播满足作为所谓的媒体会聚(media convergence)的核心的要求。另外，数字广播的交互特征使得在单向的模拟广播中发生了大的变化。
为了保证数字广播的集成和互用性，首先，需要引入标准。当前提出的数字地面电视播送的传输方法是美国8-VSB(残留边带)和欧洲的COFDM(编码正交频分复用)。
因为数字广播必须压缩信号源来发送大量的数据，因此在信道中发生的一些差错显著地影响整个系统。因此，要求减少在信道中发生的差错。为了减少差错，可以提高传输功率以提高信号噪音比(SNR)。但是，它存在问题，例如由于传输装置的大传输功率和高输出而导致的提高的成本与信道间干扰。为了消除这些问题，数字广播系统使用使得能够纠错而不必提高传输功率的纠错码。纠错码能够纠正在信道中发生的差错而不必提高传输功率，降低了在接收机中发生差错的概率。
纠错码大致被划分成自动重复请求(ARQ)和前向纠错(FEC)。按照ARQ，如果存在接收机中检测的差错，则接收机向发射机发送一个用于请求重发数据的信号。因此，发射机重发数据。因为ARQ要求使得接收机向发射机发送重发请求信号的返回信道，所以这个方法不适合用于数字广播中。同时，按照FEC，一个信号与附加于该信号的附加码元一起发送，以便接收机可以检测在信道中的差错并且然后用代数方法纠正它。
FEC大致被划分成块码和卷积码。块码是按块的编码和解码信息，它包括汉明码、BCH码和RS(里德-索罗蒙)码。在这些码中，RS码在距离特性上优良，包括有效的编码和解码算法，因此已经被广泛使用于数字广播系统。RS码在纠正突发差错方面优越，因为它逐块检测和纠正差错。
同时，对于卷积码，输出比特容易受到过去输入的比特和当前输入的比特的影响，并且在纠正随机差错上有效。通常使用维特比解码器来解码卷积码。
图1是示意地示出一般数字广播系统的传输装置的方框图。参见图1，数字广播系统的传输装置包括加扰器10、前向纠错(FEC)单元20、及调制单元30。FEC单元20包括外部编码器21、外部交织器23、内部编码器25和内部交织器27。而且，内部交织器27包括比特交织器27a和码元交织器27b。调制单元30包括映射/OFDM调制部件33、保护间隔(GI)插入部件35、数模(D/A)转换部件37和射频(RF)部件39。
加扰器10将按照预定模式输入的传送流(TS)的数据值随机化。这个过程在接收机被反向执行以恢复原始值。
FEC单元20对于通过加扰器10输入的数据进行编码以纠正在数据传输期间发生的可能差错。即，外部编码器21从加扰器10接收数据并且逐块编码数据以纠错。一般，外部编码器21利用里德-索罗蒙(RS)编码器进行里德-索罗蒙(RS)编码。为进行纠错RS编码加上奇偶校验码(检测码元)。被加上的奇偶校验码取决于传输系统。在DVB-T方法的情况下，16个奇偶校验码被加到每个188字节的TS上，并且所有的纠错编码的字节的数量是204。
外部交织器23将在外部编码器21逐块编码的数据交织，因此分散了可能的突发差错。内部编码器25一般使用卷积码并且对在外部交织器23交织的数据进行卷积编码。DVB-T系统一般使用约束长度为7和编码率为1/2的卷积码。在内部编码器25卷积编码的数据被内部交织器27重新交织以输出。此处，比特交织器27a对卷积编码的数据进行比特交织，码元交织器27b对比特交织的数据进行码元交织，以便在OFDM副载波上携带码元单元。
对于在FEC单元20编码的数据，调制单元30进行适合于广播系统的传输方法的数字调制。映射/OFDM调制部件33将从内部交织器27输出的数据映射为诸如QPSK(正交相移键控)、16-QAM(正交调幅)和64-QAM的码元，并且使用IFFT(逆快速傅立叶变换)来进行OFDM调制。GI插入部件35插入一个GI，用于防止在多径环境中的ISI(码元间干扰)。D/A转换部件37对插入GI的信号进行D/A转换，RF部件39在高频放大D/A转换的信号，并且将其通过天线发送。
但是，在一般数字广播系统的传输装置的内部交织器27中提供的码元交织器27b按照系统的操作模式使用不同的交织地址。即，码元交织器27b按照系统的IFFT(逆快速傅立叶变换)模式建立不同的交织地址。
图2示出了图1的码元交织器27b。该码元交织器包括：存储器b1，用于写入和读出被比特交织器27a比特交织的数据；MUX b2，用于按照模式选择信号选择地址产生器之一；地址产生器b3和b4，用于产生用于码元交织的地址。地址产生器之一是2K地址产生器；另一个是8K地址产生器。MUX b2从控制器(未示出)接收模式选择信号，选择地址产生器之一，并且随后向存储器发送由所选择的地址产生器产生的地址信息。存储器b1按照地址信息输出码元交织的数据。
参见图3，2K IFFT模式系统的码元交织器27b必须建立具有对应于2K模式的0-N的值的交织地址，其中N表示有效数据码元的数量。4K IFFT模式系统的码元交织器27b必须建立具有对应于4K模式的0-2N的值的交织地址。而且，8K IFFT模式系统的码元交织器27b必须建立具有对应于8K模式的0-4N的值的交织地址。例如，DVB-T方法的数字广播系统仅仅使用2K IFFT模式和8K IFFT模式，它们要求不同的交织地址产生器。即，对于两种类型的模式，要求不同的交织地址产生器。因此，数字广播系统按照所使用的IFFT模式需要不同的设计。这也使得接收装置的设计复杂。特别是，在码元交织器通过使用查找表来建立交织地址的情况下，码元交织器必须包括按照IFFT模式的不同的查找表。因此，数字广播系统的设计的复杂性变得更严重。
而且，在诸如2K和4K模式的小数量IFFT模式的情况下，有效码元的数量小，因此交织不如8K模式的情况那样有效。因此，可能不如8K模式那样好地执行2K和4K模式系统的交织。
发明内容
研制本发明的目的是为了解决现有技术中的上述问题。因此，本发明的一个目的是提供一种具有简化的设计和改进的交织功能的数字广播系统的传输装置及其方法。
通过提供一种数字广播系统的传输装置来实现上述目的，该传输装置包括：里德-索罗蒙(RS)编码器，用于对输入的传送流(TS)进行RS编码；外部交织器，用于交织由RS编码器编码的数据；卷积编码器，用于对由外部交织器交织的数据进行卷积编码；内部交织器，具有用于对由卷积编码器编码的数据进行比特交织的比特交织器和用于对由比特交织器交织的数据进行码元交织的码元交织器；调制单元，用于对由内部交织器交织的数据进行数字调制。在此，当系统的逆快速傅立叶变换(IFFT)模式小于码元交织器的N模式的时候——其中N是自然数，码元交织器将由比特交织器交织的数据累积到对应于N模式的程度，然后以码元为单位交织数据。而且，IFFT模式是2K模式、4K模式和8K模式中的任一种，N模式是8K模式。
优选的是，码元交织器包括一个存储器和一个地址产生器，用于利用多种IFFT模式中的最大模式交织数据。
优选的是，数字广播系统的传输装置还包括：存储器，用于当系统的IFFT模式小于码元交织器的N模式的时候——其中N是自然数，将比特交织器交织的数据进行累积；控制器，用于检测在存储器中累积的数据，并且当累积的数据具有于N模式的相同大小的时候控制码元交织器交织所累积的数据。
同时，一种按照本发明的数字广播系统的传输方法包括下列步骤：对输入的传送流(TS)进行RS编码；交织在RS编码步骤中编码的数据；对在RS交织步骤中交织的数据进行卷积编码；对在卷积编码步骤中编码的数据进行比特交织；对在比特交织步骤中交织的数据进行码元交织；和对在码元交织步骤中交织的数据进行数字调制，其中，当调制步骤的逆快速傅立叶变换(IFFT)模式小于码元交织步骤的N模式的时候——其中N是自然数，码元交织步骤包括步骤：将由比特交织步骤交织的数据累积到对应于N模式的程度。
附图说明
通过参照附图说明本发明的优选实施例，本发明的上述目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是示意地示出一般数字广播系统的传输装置的方框图；
图2示出了图1的码元交织器27b；
图3是用于说明按照图2的IFFT模式的码元交织器的操作的视图；
图4示出了按照本发明优选实施例的码元交织器；和
图5是用于说明按照图4的IFFT模式的码元交织器的操作的视图。
具体实施方式
以下，参照附图来更详细说明本发明。
图4示出了按照本发明的优选实施例的码元交织器。该码元交织器包括：存储器1，用于写入和读出由比特交织器输出的比特交织的数据；地址产生器2，它产生用于码元交织的地址。存储器1按照由地址产生器2产生的地址信息向调制单元输出比特交织的数据。调制单元按照从系统控制器(未示出)接收的模式信息将码元交织的数据调制为OFDM信号。当本发明的发射机具有N-IFFT模式的时候，码元交织器部件的大小被确定为最大的IFFT模式。例如，如图5所示，如果发射机具有2K、4K、8K模式，则码元交织器部件的大小被确定为8K模式，因此地址产生器2是8K地址产生器。它产生M个地址，在此M是8K模式数据载波的数量。当发射机要以2K模式发送时，调制单元以M/4为单位来将码元交织的数据调制为OFDM信号。以相同的方式，当发射机要以4K模式发送时，调制单元以M/2为单位来将码元交织的数据调制为OFDM信号。在8K模式中，调制单元调制全体M个码元交织的数据。
因为按照本发明的数字广播系统的传输装置不要求按照IFFT模式不同地设计系统而仅仅要求8K模式的交织地址产生器，因此可以简化系统的设计。
而且，按照本发明的数字广播系统的传输装置当它通过收集几个IFFT帧而执行帧间交织的时候具有时间交织的效果。因此，对于诸如2K模式和4K模式的具有小数量副载波码元的IFFT模式，可以改善交织性能。
上述的优选实施例和优点仅仅是示意性的，不应被理解为对本发明的限制。在此所阐述的内容可以容易地被应用到其他类型的装置。本发明的说明书旨在举例说明而不用于限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员来说许多替代、修改和改变是显然的。在权利要求中，装置加上功能的语句意欲覆盖在此描述的执行所述功能的结构，不仅包括结构等同物，而且包括等同的结构。

Claims (11)

1. 一种数字广播系统的传输装置，所述传输装置包括：
外部编码器，用于对输入的传送流进行编码；
外部交织器，用于交织由外部编码器编码的数据；
内部编码器，用于对由外部交织器交织的数据进行编码；
内部交织器，具有用于对由内部编码器编码的数据进行比特交织的比特交织器和用于对由比特交织器交织的数据进行码元交织的码元交织器；
调制单元，用于对由内部交织器交织的数据进行数字调制，
其中，当所述调制单元的逆傅立叶变换模式小于所述码元交织器的N模式时，其中N为自然数，所述码元交织器将由比特交织器交织的数据累积到与所述N模式的大小相对应的程度，然后以码元为单位交织所述数据。
2. 按照权利要求1的传输装置，其中逆傅立叶变换模式是2K模式、4K模式和8K模式中的任一种模式，最大模式是8K模式。
3. 按照权利要求1的传输装置，其中所述外部编码器是里德-索罗蒙编码器。
4. 按照权利要求1的传输装置，其中内部编码器是卷积编码器。
5. 按照权利要求1的传输装置，其中所述调制单元以所确定的逆傅立叶变换模式为单位调制码元交织的数据。
6. 按照权利要求1的传输装置，其中所述码元交织器包括存储器和地址产生器，用于利用在多个逆傅立叶变换模式中的最大逆傅立叶变换模式来交织数据。
7. 一种数字广播系统的传输方法，包括下列步骤：
对输入的传送流进行外部编码；
交织在外部编码步骤中编码的数据；
对在交织步骤中交织的数据进行内部编码；
对在内部编码步骤中编码的数据进行比特交织；
对在比特交织步骤中交织的数据进行码元交织；
对在码元交织步骤中交织的数据进行数字调制，
其中，当所述调制步骤的逆傅立叶变换模式小于所述码元交织器的N模式时，其中N为自然数，在所述码元交织步骤中，将在比特交织步骤中交织的数据累积到与所述N模式的大小相对应的程度，然后以码元为单位交织所述数据。
8. 按照权利要求7的传输方法，其中逆傅立叶变换模式是2K模式、4K模式和8K模式中的任一种模式，最大模式是8K模式。
9. 按照权利要求7的传输方法，其中在外部编码步骤中执行里德-索罗蒙编码。
10. 按照权利要求7的传输方法，其中在内部编码步骤中执行卷积编码。
11. 按照权利要求7的传输方法，其中在数字调制步骤中以所确定的逆傅立叶变换模式为单位调制码元交织的数据。
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