CN101088224B - 用于解码里德-所罗门码元的装置和方法 - Google Patents

用于解码里德-所罗门码元的装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种数字多媒体广播(DMB)接收装置，在移动通信系统中接收DMB服务。在该DMB接收装置中，里德-所罗门(R-S)解码器接收编码的广播信号，并且，如果码元中的所有数据位都为‘0’，则输出具有传输错误指示符位的错误码元。运动图像专家组(MPEG)解码器丢弃该错误码元。

Description

用于解码里德-所罗门码元的装置和方法
技术领域
本发明一般涉及用于解码编码的码元的装置和方法。更具体而言，本发明涉及用于解码通过里德-所罗门(Reed-Solomon，R-S)编码被编码的码元的装置和方法。 
背景技术
在存储或者发送数据的过程中，不同的编码方法被用来确保数据稳定性。通常而言，移动通信系统使用用来安全地发送数据的诸如卷积编码方法、turbo编码方法、或者R-S编码方法的典型编码方法。移动通信系统或者单独地使用编码方法中的一种，或者将编码方法中的两种或者更多种一起使用。如果读取和发送通过编码方法编码后被存储在记录介质中的码元，为了获取原始的数据或者信息，接收机必须解码编码的数据。因此，通信系统或者数据读取装置需要解码装置。 
在下面对解码过程的描述中，为了方便起见，将假定当通信系统发送数据时，接收机从所接收的编码的码元中获取原始的数据或者信息。 
当在所接收的码元中存在错误时，解码装置检测错误并且对所接收的码元执行迭代(iterative)解码过程，由此获得正确的数据。当在发送机中使用卷积编码器或者turbo编码器执行编码时，则在接收机中以卷积解码器或者turbo解码器来执行该迭代解码过程。当数据通过R-S编码方法被编码时，接收机中的R-S解码器只对特定的情况执行迭代解码过程。现在将对R-S解码器进行简单描述。 
作为分组码(block code)解码器的R-S解码器在逐分组(block)的基础上执行纠错。尤其是，R-S解码器在用于移动接收的卫星数字多媒体广播(DMB)接收机中被有效地使用。 
在卫星DMB系统中，R-S编码器将R-S码作为级联码(concatenatedcode)的外码(outer code)与卷积码一起使用。 
在卫星DMB系统中，如果发送机通过广播信道发送总计204字节的数 据(188字节的实际广播数据(下文中被称为“有效数据”)和使用R-S编码器产生的16字节的奇偶校验之和)，接收机使用16字节奇偶校验检测错误数和错误的位置，并且纠正错误。 
同样，如果发送机通过导频信道发送总计96字节的数据(80字节的有效数据和使用R-S编码器产生的16字节的奇偶校验之和)，则接收机使用16字节的奇偶校验检测错误数和错误的位置，并且纠正错误。 
现在将对接收卫星DMB服务的过程进行简单描述。 
图1是示出传统的卫星DMB接收装置的结构的方框图。现在将参照图1对用于接收卫星DMB服务的传统方法进行简单描述。 
参见图1，从DMB卫星或者作为陆地转发器(terrestrial repeater)的中继器(gap filler)接收到的卫星广播信号被输入到位解交织器110。为了将突发错误转换为分散错误，位解交织器110逐比特地解交织所接收的卫星广播信号，并且将已解交织的卫星广播信号输出到维特比解码器120。 
维特比解码器120对已解交织的卫星广播信号进行纠错，并且将经过纠错的卫星广播信号输出到字节解交织器130。字节解交织器130在逐字节的基础上解交织从维特比解码器120输出的卫星广播信号。为了纠正在维特比解码器120纠错失败时发生的可能的突发错误，字节解交织器130在逐字节的基础上将突发错误转换为分散错误。字节解交织器130将经解交织的卫星广播信号输出到R-S解码器140。 
R-S解码器140使用奇偶校验数据对已解交织的卫星广播信号进行纠错，并且输出经纠错的卫星广播信号到条件接收系统(CAS)150。CAS150对从R-S解码器140接收的CAS信道信号执行预定的接收验证处理。如果卫星广播信号通过CAS150中的接收验证，则通过双端口读取访问存储器(DPRAM)160将该卫星广播信号提供给多路信号分离器170。多路信号分离器170将从R-S解码器140接收到的已纠错的卫星广播信号分离为音频数据和视频数据，并且分别将该音频数据和视频数据输出到音频缓存器180和视频缓存器190。缓存在音频缓存器180中的音频数据通过音频解码器(未示出)被重放，并且缓存在视频缓存器190中的视频数据通过视频解码器(未示出)被重放。 
多路信号分离器170、音频缓存器180、视频缓存器190、音频解码器和视频解码器组成运动图像专家组(MPEG)解码器。
当在输入数据中存在8字节或者大于8字节的错误时，R-S解码器140不能纠正该错误。如果R-S解码器140由于错误尺寸过大而纠错失败，则它将丢弃该输入数据。并且，R-S解码器140将在图2中示出的、在MPEG-2传输流(TS)中定义的报头中的传输错误指示符200设置为‘1’，并且将该MPEG-2TS递送到图1的CAS150。然后，CAS150对从R-S解码器140接收的CAS信道信号执行接收验证处理。如果卫星广播信号通过CAS150中的接收验证，则通过DPRAM160将该卫星广播信号提供给多路信号分离器170。然后，多路信号分离器170丢弃纠错失败的数据。 
现在将参照图3描述在R-S编码器中生成奇偶校验字节的过程。 
参见图3，输入到第n加法器325的有效数据被提供给乘法器311到315，在乘法器311到315中所述有效数据被乘以它们自己特有的常数g0到gn-k-1。具体来说，第一乘法器311用常数g0乘以该输入有效数据，并且将输出提供到第一移位寄存器301。第一移位寄存器301将第一乘法器311的输出移位，并且提供输出到第一加法器321。第二乘法器313用常数g1乘以该输入有效数据，并且提供输出到第一加法器321。第一加法器321将第二乘法器313的输出加到第一移位寄存器301的输出上，并且提供输出到第二移位寄存器303。 
类似地，第(n-k-1)乘法器315用常数gn-k-1乘以该输入有效数据，并且提供输出到第(n-1)加法器323。第(n-1)加法器323将第(n-k-1)乘法器315的输出加到第(n-k)移位寄存器(未示出)的输出上，并且提供输出到第n移位寄存器305。第n移位寄存器305将第(n-1)加法器323的输出移位，并且提供输出到第n加法器325。第n加法器325将第n移位寄存器305的输出加到输入xn-km(x)上，由此生成奇偶校验。 
就是说，当接收到该有效数据时，R-S编码器在乘法器中用常数g0到gn-k-1乘以该输入有效数据，同时使用移位寄存器将经过相乘的值移位，由此生成奇偶校验。 
如果有效数据的所有比特都为‘0’，则R-S编码器生成全零(all-zero)奇偶校验，并将其与有效数据一起发送。 
另外，如果接收机位于诸如隧道的掩蔽区域(blanket area)，则R-S解码器可能接收到全零的输入数据。在这样的情况下，如果在接收机中的R-S解码器使用该奇偶校验信息执行解码，则做出的确定为不存在错误。结果， 即使所接收的全零数据是无意义的错误包，应用芯片(AP)，即多路信号分离器170，也将所接收的全零数据当作是无错误的包。因此，AP分析所接收的数据，确定所接收的数据是图2的包标识符(PID)210被设置为‘0’(PID＝0)的包关联表(PAT)。这样的错误指示失败，即，区分错误包和无错误包的失败，可能导致卫星DMB接收装置的误操作。 
因此，需要在R-S解码器中用于检测和纠正错误的改进的装置和方法。 
发明内容
本发明的实施例的一个方面是为了解决至少上面的问题和/或缺点，并且提供至少下面描述的优势。因此，本发明的实施例的一个方面是提供用于在R-S解码器中检测和纠正错误的装置和方法。 
本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，用于正确地检测在掩蔽区域中接收的数据中发生的错误。 
根据本发明的示范性实施例的一个方面，提供一种用于在移动通信系统中接收数字多媒体广播(DMB)服务的DMB接收装置。该装置包括：里德-所罗门(R-S)解码器，用于接收编码的广播信号；并且如果在码元中的所有数据位都为‘0’，则输出具有传输错误指示符位的错误码元；以及运动图像专家组(MPEG)解码器，用于丢弃该错误码元。 
根据本发明的示范性实施例的另一个方面，提供有用于在移动通信系统中解码编码的码元的里德-所罗门解码器。该解码器包括输入缓存器，用于在逐码元的基础上存储输入数据。如果从所述输入缓存器输出的码元中所有的数据位都为‘0’，则零检测器输出错误生成信号。传输错误指示符位生成器根据从零检测器输出的错误生成信号来生成传输错误指示符位。输出码元生成器生成包括所生成的传输错误指示符位的输出码元。该包括所生成的传输错误指示符位的输出码元将被运动图像专家组解码器丢弃。 
根据本发明的示范性实施例的又一个方面，提供一种用于在移动通信系统中接收数字多媒体广播(DMB)服务的方法。该方法包括由里德-所罗门解码器接收广播信号；以及如果在码元中所有的数据位都为‘0’，则该里德-所罗门解码器输出包括传输错误指示符位的错误码元；和运动图像专家组解码器丢弃所述错误码元。 
根据本发明的示范性实施例的再一个方面，提供一种用于在移动通信系 统中使用里德-所罗门解码器解码编码的码元的方法。该方法包括在逐码元的基础上存储输入数据。如果输入码元中所有数据位都为‘0’，输出错误生成信号。根据所述错误生成信号来生成传输错误指示符位。生成包括所述所生成的传输错误指示符位的输出码元。包括所生成的传输错误指示符位的输出码元将被运动图像专家组解码器丢弃。 
从下面的结合本发明的附图、揭露的示范性实施例的详细的描述，本发明的其他目的、优势和突出的特征对于本领域的技术人员将变得明显。 
附图说明
从下面结合附图的描述，本发明的特定示范性实施例的上面的和其他的目的、特征和优点将更加明显，在附图中： 
图1是图示传统的卫星DMB接收装置的结构的方框图； 
图2是图示MPEG-2TS的格式的示图； 
图3是图示R-S编码器的结构的示图； 
图4是图示根据本发明的示范性实施例的R-S解码器的内部结构的方框图； 
图5是图示根据本发明的示范性实施例的在图4中示出的输入缓存器和零检测器的示范性内部结构的示图； 
图6是图示根据本发明的示范性实施例的在R-S解码器中的错误检查和纠正处理的流程图。 
具体实施方式
在描述中定义的诸如详细的结构和要素的内容，被提供来辅助全面地理解本发明的实施例。因此，本领域的普通技术人员将认识到能够对在此描述的实施例进行各种变化和修改而不脱离本发明的范围和精神。此外，为了清楚和简明起见，省略了对众所周知的功能和结构的描述。 
本发明提供用于分析输入到R-S解码器的所有信号的装置和方法。如果确定在一个204字节的码元中的所有数据位都为0，则该码元被检测为错误码元。 
参照图4，现在将对根据本发明的示范性实施例的R-S解码器的内部结构进行描述。 
参见图4，输入缓存器410在码元的基础上缓存输入数据，并且提供输出到零检测器420。零检测器420确定是否从输入缓存器420输出的码元中的所有数据位都为‘0’，并且根据确定结果，将该输入数据提供给检错器430 或者传输错误指示符位生成器450。如果所有数据位都为‘0’，即指示相应码元是错误数据，则零检测器420将输入数据输出到传输错误指示符位生成器450。然而，如果不是所有的数据位都为‘0’，则输入数据经过检错器430。检错器430检测从零检测器420输出的码元中的错误和位置。然后，检错器430根据检测到的错误的大小是否超过了阈值大小(或者可纠错的大小)，提供输出到纠错器440或者传输错误指示符位生成器450。就是说，如果检测到的错误的大小超过了阈值大小，则检错器430提供输出到传输错误指示符位生成器450。在这里，如上所述，阈值大小指示8字节。然而，如果检测到的错误的大小小于或者等于阈值大小，则检错器430将输入码元输出到纠错器440。纠错器440纠正从检错器430输出的码元中检测到的错误。 
传输错误指示符位生成器450根据在零检测器420确定在码元中的所有数据位都为‘0’时接收的一个控制信号、以及在检错器430检测到其大小超过阈值大小的错误时接收的另一个控制信号来生成传输错误指示符位。由传输错误指示符位生成器450生成传输错误指示符位相当于将在图2中示出的MPEG-2 TS报头中的传输错误指示符200设置为‘1’。输出码元生成器460输出从纠错器440接收的已纠错的码元。或者，输出码元生成器460将从传输错误指示符位生成器450输出的传输错误指示符位插入到输出码元，并且将输出码元提供给MPEG解码器470。MPEG解码器470包括在图1中示出的多路信号分离器170和多路信号分离器170之后的级。为了清楚和简洁，在图4中省略了图1中示出的CAS150和DPRAM160。 
如果从输出码元生成器460接收到已纠错的码元，则MPEG解码器470解码所接收的已纠错的码元，确定所接收的码元是正常的码元。然而，如果从输出码元生成器460接收到传输错误指示符位被设置为‘1’的码元，则MPEG解码器470确定该接收的码元是错误码元，丢弃该接收的码元。 
图5是图示根据本发明的示范性实施例在图4中示出的输入缓存器和零检测器的示范性内部结构的示图。 
参见图5，存储在输入缓存器410中的码元以先入先出(FIFO)的方式被顺序地输入到零检测器420中的或(OR)门501的一个输入端。或门501的另一个输入端连接到D触发器(flip-flop)502的输出。或门501的输出被输入到D触发器502。D触发器502维持或门501的输出值。如上所述，D触发器502的输出被反馈回或门501。如果经由使一个码元通过零检测器 420而获得的最终输出值为‘0’，则在一个码元中所有的数据位都为‘0’，所以不可能执行错误检测和纠正该一个码元。因此，检错器430被无效，并且传输错误指示符位生成器450将MPEG-2TS报头中的传输错误指示符200设置为‘1’。输出码元生成器460将该传输错误指示符位插入到输出码元中，并且将该输出码元发送到MPEG解码器470。如果经由使码元中的所有数据位通过零检测器420而获得的最终输出值为‘1’，则R-S解码器以正常的检错模式操作，在该模式中，R-S解码器检测错误的位置并且纠正所检测到的没有超过纠错能力的错误。 
图6是图示根据本发明的示范性实施例的R-S解码器中的错误检测和纠正处理的流程图。 
参见图6，在步骤610中，R-S解码器中的零检测器420确定一个输入码元中的所有数据位是否都为‘0’。零检测器420通过确定D触发器502的最终输出值是否为‘0’，可以确定一个输入码元中的所有数据位是否都为‘0’。如果在步骤610中确定出一个输入码元中所有的数据位都为‘0’，指示在例如卫星DMB系统中接收机移动到诸如隧道的掩蔽区域，接收机接收到全零信号。在这种情况下，在步骤640中，R-S解码器中的传输错误指示符位生成器450将MPEG-2TS报头中的传输错误指示符200设置为‘1’，确定在所接收的码元中所有的数据位都是‘0’。在步骤660，输出码元生成器460生成传输错误指示符位被设置为‘1’的输出码元。然后，在图1中示出的多路信号分离器170确定所接收的包是错误包，丢弃所接收的包。 
然而，如果在步骤610做出的确定为在该码元中不是所有的数据位都为‘0’，则在步骤620，R-S解码器中的检错器430检测码元中的错误和错误在码元中的位置。在步骤630中，检错器430确定检测到的错误的大小是否超过阈值大小(或者可纠错大小)。在这里，该阈值大小指示8字节。 
如果在步骤630中确定错误的大小超过阈值大小，则在步骤640，传输错误指示符位生成器450将MPEG-2TS报头中的传输错误指示符200设置为‘1’，然后前进到步骤660。然后，MPEG解码器470确定所接收的码元是错误码元，丢弃该所接收的码元。 
然而，如果在步骤630中确定错误的大小小于或者等于阈值大小，则在步骤650中纠错器440纠正该错误，并且在步骤660中输出码元生成器460生成正常的输出码元。然后，MPEG解码器470确定所接收的码元是正常码 元，使用所接收的码元解码相应的包。 
从前面的描述，当在掩蔽区域中接收的码元中的所有数据位都为‘0’时，根据本发明的示范性实施例的R-S解码器能够检测错误，从而可以正确地检测错误。 
虽然参照本发明的特定示范性实施例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解在这里可以进行各种形式和细节上的改变，而不脱离由所附权利要求所定义的本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种移动通信系统中的接收装置，该装置包括：
里德-所罗门解码器，用于接收编码的广播信号；如果码元中的所有数据位都为‘0’，则输出具有传输错误指示符位的错误码元；和
运动图像专家组解码器，用于丢弃所述错误码元。
2.如权利要求1所述的接收装置，其中，所述里德-所罗门解码器包括：
输入缓存器，用于在逐码元的基础上存储输入数据；
零检测器，如果从所述输入缓存器输出的码元中的所有数据位都为‘0’，则其输出错误生成信号；
传输错误指示符位生成器，用于根据从所述零检测器输出的错误生成信号来生成传输错误指示符位；和
输出码元生成器，用于生成包括所生成的传输错误指示符位的输出码元。
3.如权利要求2所述的接收装置，其中，所述零检测器包括：
或门；和
触发器，其连接到所述或门的后端；
其中，所述触发器维持所述或门的输出，并且所述或门向来自所述输入缓存器的输出码元和所述触发器的输出提供或逻辑功能。
4.如权利要求2所述的接收装置，其中，所述里德-所罗门解码器还包括检错器，如果从所述输入缓存器输出的码元中的所有数据位不都是‘0’，则其检测从所述零检测器输出的码元中的错误和错误的位置，该检错器还用于根据所检测到的错误的大小是否超过阈值大小来确定输出错误生成信号还是纠错信号。
5.如权利要求4所述的接收装置，其中，如果所述检测到的错误的大小超过了所述阈值大小，则所述检错器将所述错误生成信号输出到所述传输错误指示符位生成器。
6.如权利要求4所述的接收装置，其中，如果所述检测到的错误的大小小于或者等于所述阈值大小，则所述检错器输出所述纠错信号。
7.如权利要求4所述的接收装置，还包括纠错器，用于使用从所述检错器接收的纠错信号来纠正错误。
8.一种用于在移动通信系统中解码编码的码元的里德-所罗门解码器，包括：
输入缓存器，用于在逐码元的基础上存储输入数据；
零检测器，如果从所述输入缓存器输出的码元中的所有数据位都为‘0’，则其输出错误生成信号；
传输错误指示符位生成器，用于根据从所述零检测器输出的错误生成信号来生成传输错误指示符位；和
输出码元生成器，用于生成包括所生成的传输错误指示符位的输出码元，
其中，所述包括所生成的传输错误指示符位的输出码元将被运动图像专家组解码器丢弃。
9.如权利要求8所述的里德-所罗门解码器，其中所述零检测器包括：
或门；和
触发器，其连接到所述或门的后端；
其中，所述触发器维持所述或门的输出，并且所述或门向来自所述输入缓存器的输出码元和所述触发器的输出提供或逻辑功能。
10.如权利要求8所述的里德-所罗门解码器，还包括检错器，如果从所述输入缓存器输出的码元中的所有数据位不都是‘0’，则其检测从所述零检测器输出的码元中的错误和错误的位置，该检错器还用于根据所检测到的错误的大小是否超过阈值大小来确定输出错误生成信号还是纠错信号。
11.如权利要求10所述的里德-所罗门解码器，其中，如果所述检测到的错误的大小超过了所述阈值大小，则所述检错器将所述错误生成信号输出到所述传输错误指示符位生成器。
12.如权利要求10所述的里德-所罗门解码器，其中，如果所述检测到的错误的大小小于或者等于所述阈值大小，则所述检错器输出所述纠错信号。
13.如权利要求10所述的里德-所罗门解码器，还包括纠错器，用于使用从所述检错器接收的纠错信号来纠正错误。
14.一种用于在移动通信系统中接收数字多媒体广播服务的方法，该方法包括步骤：
由里德-所罗门解码器接收广播信号；
如果码元中的所有数据位都为‘0’，则该里德-所罗门解码器输出包括传输错误指示符位的错误码元；和
运动图像专家组解码器丢弃所述错误码元。
15.一种用于在移动通信系统中使用里德-所罗门解码器解码编码的码元的方法，该方法包括步骤：
在逐码元的基础上存储输入数据；
如果输入码元中的所有数据位都为‘0’，则输出错误生成信号；
根据所述错误生成信号来生成传输错误指示符位；和
生成包括所生成的传输错误指示符位的输出码元，
其中，所述包括所生成的传输错误指示符位的码元将被运动图像专家组解码器丢弃。
16.如权利要求15所述的方法，还包括步骤：如果所述输入码元中的所有数据位不都为‘0’，则检测所述输入码元中的错误和错误的位置，以及根据所检测到的错误的大小是否超过阈值大小，确定输出错误生成信号还是纠错信号。
17.如权利要求16所述的方法，还包括步骤：如果所述检测到的错误的大小超过所述阈值大小，则输出所述错误生成信号。
18.如权利要求16所述的方法，还包括步骤：如果所述检测到的错误的大小小于或者等于所述阈值大小，则输出所述纠错信号。
19.如权利要求16所述的方法，还包括步骤：使用所接收的纠错信号来纠正错误。
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