CN101283591B

CN101283591B - Turbo流处理装置和方法

Info

Publication number: CN101283591B
Application number: CN2006800374569A
Authority: CN
Inventors: 柳廷必; 朴义俊; 权容植; 张龙德; 丁海主; 金俊守; 郑晋熙; 池今难; 金宗勋
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2026-10-20
Also published as: JP2009524271A; KR100794791B1; US7805655B2; WO2007046669A1; CA2625011C; JP5116685B2; CA2625011A1; US20070113145A1; CN101283591A; KR20070043585A

Abstract

一种turbo流处理装置和方法。所述turbo流处理装置包括：turbo流检测器，接收其中turbo流与普通流复用的双重传送流，并检测turbo流；外编码器，对turbo流进行编码；外编码器，对在外编码器编码的turbo流进行交织；以及turbo流填充器，通过将交织的turbo流填入双重传送流来重构双重传送流。因此，可通过更强健地处理双重传送流中的turbo流来增强接收性能。

Description

Turbo流处理装置和方法

技术领域

本发明的各方面总体上涉及一种用于强健地处理数字广播的传送流的turbo流处理装置和方法。更具体地说，本发明的各方面涉及一种turbo流处理装置和方法，用于更强健地处理包括普通流和turbo流的双重传送流的turbo流和发送双重传送流，以提高诸如在美国地面数字电视(DTV)系统中使用的高级电视系统委员会(ATSC)残留边带(VSB)系统的接收性能。

背景技术

例如在美国地面数字广播系统中使用的单载波ATSC VSB系统每312段使用一个场同步。因此，在恶劣的信道环境中，特别是在多普勒衰减信道中其接收性能不佳。

图1是符合ATSC DTV标准的在普通美国地面数字广播系统中使用的发送机和接收机的框图。图1的数字广播发送机使用了Philips提出的增强残留边带(EVSB)系统，并且被构造为通过将强健(robust)数据添加到传统ATSCVSB系统的普通流来产生和发送双重流。

如图1所示，数字广播发送机执行纠错编码，该发送机包括：随机化器11，将双重流随机化；作为级联编码器的里德-所罗门(RS)编码器12，将奇偶校验字节添加到传送流以便校正在传送处理中由于信道特性而发生的错误；交织器13，根据特定的模式交织RS编码的数据；以及网格(trellis)编码器14，对交织的数据以2/3比率进行网格编码，并将网格编码的数据映射到八电平符号。

数字广播发送机还包括复用器15，如图2所示，将场同步(sync)和段同步插入通过纠错编码的数据。数字广播发送机还包括调制器16，通过将特定的DC值添加到已经插入了段同步和场同步的数据符号来插入导频音；(2)通过脉冲整形来执行VSB调制；(3)上变换为RF信道带信号；以及(4)发送变换的信号。

因此，数字广播发送机根据在一个信道中发送普通数据和强健数据的双重流方案将普通数据与强健数据复用(未示出)并将其应用于随机化器11。在随机化器11将输入数据随机化，在作为外编码器的RS编码器12对随机化的数据进行外编码(块编码)，并在交织器13对外编码的数据进行交织。在网格编码器14通过十二符号对交织的数据进行内部编码(卷积编码)，并将其映射到八电平符号。然后将场同步和段同步插入映射的数据。接下来，插入导频音，执行VSB调制，并将结果转换为无线电(RF)信号。最后，发送RF信号。

图1的数字广播接收机，包括：调谐器(未示出)，将通过信道接收的RF信号转换为基带信号；解调器21，对转换的基带信号执行同步检测和解调；均衡器22，对解调信号中的基于多径的信道失真进行补偿；viterbi解码器23，对均衡的信号纠错，并将均衡的信号解码为符号数据；去交织器24，将解码的符号数据去交织；RS解码器25，进行纠错；以及去随机化器26，将纠错的数据去随机化，并输出得到的MPEG-2传送流。

因此，图1的数字广播接收机通过将RF信号下变换为基带信号，解调和均衡变换的信号以及对解调和均衡的信号解码，以与数字广播发送机相反的操作顺序恢复了原始信号。

图2示出了例如在美国数字广播(8-VSB)系统中使用的示例VSB数据帧(插入了段同步和场同步信号)。如图2所示，一帧包括2个场。一场包括作为第一段的场同步段和312个数据段。在VSB数据帧中，每段与一个MPEG-2包对应，并且包括4符号段同步和828个数据符号。

在图2中，数字广播接收机使用段同步信号和场同步信号进行同步和均衡。换句话说，场同步和段同步的内容对于数字广播发送机和数字广播接收机二者是事先已知的，并被用作参考信号对数字广播接收机接收到的发送进行同步和均衡。

通过将强健数据添加到传统ATSC VSB系统的普通数据，图1的美国地面数字广播系统被构造为产生和发送双重流，以便将强健数据和普通数据一起发送。

发明内容

技术问题

然而，不利的是，即使发送的双重流包括添加的强健数据，图1的美国地面数字广播系统不能增强多径信道中的普通数据流的较差的接收性能。也就是说，即使增强了普通流，接收性能也完全没有提高。另外，对于turbo流，在多径环境中接收性能也没有显示明显提高。以下，普通数据流和turbo数据流被分别称为普通流和turbo流。

因此，出现对更强健地处理turbo流以便增强与turbo流相关的接收性能的技术的需求。

技术方案

已经提供本发明的一方面以解决上述和/或其他问题和缺点，并且本发明的一方面提供一种turbo流处理装置和方法，用于仅对包括普通流和turbo流的双重传送流中的turbo流编码和进行强健处理，以增强在美国地面DTV系统中使用的ATSC VSB系统的接收性能。

根据本发明的一方面，一种turbo流处理装置包括：turbo流检测器，接收其中turbo流与普通流复用的双重传送流，并检测turbo流；外编码器，对turbo流进行外编码；外交织器，对编码的turbo流进行交织；以及turbo流填充器，通过将交织的turbo流填入双重传送流来重构双重传送流。

虽然不是在所有方面中都需要，但是turbo流处理装置还可包括：字节符号转换器，用于接收字节形式的双重传送流，将双重传送流转换为符号，并将转换的双重传送流提供给turbo流检测器；以及符号字节转换器，将在turbo流填充器重构的双重传送流从符号转换为字节。

虽然不是在所有方面中都需要，但是turbo流处理装置还可包括奇偶校验补偿器，在turbo流填充器重构双重传送流之后修复双重传送流的奇偶校验数据。

外编码器还可包括：比特检测器，对检测的turbo流内的数据比特进行检测；编码器，对检测的数据比特进行卷积编码；以及比特插入器，将编码值插入turbo流中设置的奇偶校验插入区。

在这种情况下，编码器可包括：第一寄存器；第二寄存器，存储当新的值被存储到第一寄存器时从第一寄存器移位的先前的存储值；第三寄存器，存储当新的值被存储到第二寄存器时从第二寄存器移位的先前的存储值。编码器还可包括第一加法器，将输入比特值、当输入比特到达时的第一寄存器的值和当输入比特到达时的第三寄存器的值相加。相加的结果被存储到第一寄存器。编码器还可包括第二加法器，将输入比特值、当输入比特到达时的第一寄存器的值和第二寄存器的值相加。随后输出第二次相加的结果。

奇偶校验插入区可以是恰好位于turbo流中相关数据比特的连续相邻位置的单个比特。

或者，奇偶校验插入区可以是恰好位于turbo流中相关数据比特的连续相邻位置的三个比特。

在第二种情况下，比特插入器可将特定数据比特的编码奇偶校验值插入位于数据比特的连续相邻位置的三比特奇偶校验区的第一比特和第三比特，并将与所述特定数据比特相同的复制插入三比特奇偶校验区的第二比特。

根据本发明的另一方面，turbo流处理方法包括：接收其中turbo流与普通流复用的双重传送流，并检测turbo流；对turbo流编码；对编码的turbo流进行交织；以及通过将交织的turbo流填入双重传送流来重构双重传送流。

虽然不是在所有方面中需要，但是turbo流处理方法还可包括：在接收双重传送和检测turbo流之前，接收字节形式的双重传送流并将双重传送流从字节转换为符号；以及在重构双重传送流之后，将重构的双重传送流从符号转换为字节。

虽然不是在所有方面中需要，但是turbo流处理方法还可包括：修复重构的双重传送流的奇偶校验数据。

对turbo流编码的步骤可包括：从检测的turbo流检测数据比特，对数据比特进行卷积编码，并将编码值插入turbo流中设置的奇偶校验插入区。当包括turbo流的卷积编码时，可使用三个储值寄存器和两个加法器完成该步骤，其中，当新的值被存储到第一寄存器中时，第一寄存器的值被移位到第二寄存器，当新的值被存储到第二寄存器中时，第二寄存器的值被移位到第三寄存器；并且第一加法器将输入比特值、当输入比特到达时的第一寄存器的值和当输入比特到达时的第三寄存器的值相加，将相加的结果存储到第一寄存器；第二加法器将输入比特值、当输入比特到达时的第一寄存器的值和当输入比特到达时的第二寄存器的值相加，第二次相加的结果被编码输出以插入turbo流的奇偶校验比特区。

本发明的其他方面和/或优点将在描述中部分地被阐述，部分地，通过描述将是清楚的，或者可通过本发明的实践而得知。

有益效果

根据上述，为了增强作为美国地面DTV系统的ATSC VSB系统的接收性能，本发明的各方面能够有效地对包括普通流和turbo流的双重传送流中的turbo流单独编码。因此，由于仅强健地处理双重传送流的turbo流，因此即使在多径环境中也能提高接收性能。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更容易理解，其中：

图1是传统数字广播(ATSC VSB)发送机和接收机系统的框图；

图2是传统ATSC VSB数据的示例帧格式的图；

图3是根据本发明一实施例的turbo流处理装置的框图；

图4是示出图3的turbo流处理装置中采用的外编码器的框图；

图5是构造图4的外编码器的编码器的详细结构的示意图；

图6是根据本发明另一实施例的turbo流处理装置的框图；

图7是根据本发明另一实施例的turbo流处理装置的框图；

图8是双重传送流的示例性格式的示意图；以及

图9是根据本发明实施例的turbo流处理方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参照附图描述实施例来解释本发明。

图3是根据本发明一实施例的turbo流处理装置的框图。参照图3，turbo流处理装置200包括turbo流检测器210、外编码器100、外交织器220和turbo流填充器230。

turbo流检测器210负责检测双重传送流中的turbo流。turbo流是根据特定压缩标准(例如，MPEG-2)压缩并进行强健处理的数据流。在turbo流中，设置了用于插入奇偶校验值的奇偶校验插入区。turbo流可位于双重传送流的特定包中。更具体地说，双重传送流包括具有多个包的场。turbo流位于场内的特定位置的包中。其他包可包含普通流。turbo流检测器210能够根据turbo流包的位置检测turbo流。

外编码器100用于对检测的turbo流包编码。具体地说，外编码器100对turbo流进行卷积编码，并将编码值插入turbo流的奇偶校验插入区。

外交织器220用于对编码的turbo流进行交织。外交织器200根据特定交织规则工作。例如，当使用{2，1，3，0}的交织规则的顺序输入ABCD时，其被交织和输出为DBAC。

turbo流填充器230通过将交织的turbo流插入双重传送流来重构双重传送流。因此，可在不需要处理全部双重传送流的情况下强健地处理turbo流。

图4是在图3的turbo流处理装置中采用的外编码器100的框图。参照图4，外编码器100包括比特检测器110、编码器120和比特插入器130。外编码器100对在turbo流检测器210检测到的turbo流进行编码。

比特检测器110从turbo流检测器210接收turbo流，并仅从该turbo流检测数据比特。比特检测器110将除了奇偶校验插入区之外的区域中的比特检测作为数据比特。更具体地说，比特检测器110根据turbo流的转换率检测特定数量的数据比特。例如，当以1/2转换率提供具有奇偶校验插入区的turbo流时，从每个字节检测四个数据比特。当以1/4转换率提供具有奇偶校验插入区的turbo流时，从每个字节检测2个数据比特。

编码器120以回归系统卷积(RSC)码的形式对检测的数据比特进行卷积编码。

比特插入器130将在编码器120编码的值插入turbo流的奇偶校验插入区。

详细描述外编码器100的操作如下：当奇偶校验插入区是位于比特的连续相邻位置的单个比特时，编码器120以1/2比率对一个字节编码。假设接收到字节D7 0 D6 0 D5 0 D4 0，比特检测器110检测比特D7、D6、D5和D4。编码器120按顺序输出与D7、D6、D5和D4对应的编码值Z7、Z6、Z5和Z4。比特插入器130排列以Z7、Z6、Z5和Z4的顺序输出的编码值，并将排列的值以Z4、Z5、Z6和Z7的顺序插入奇偶校验插入区。因此，外编码器110对字节D7 0 D6 0 D5 0 D4 0编码并输出例如D7 Z7 D6 Z6 D5 Z5 D4 Z4的字节。虽然本实施例指出奇偶校验值在数据值之后，但是本发明不限于此，也就是说，接收的字节可以是0 D7 0 D6 0 D5 0 D4，外编码器100可输出如Z7D7 Z6 D6 Z5 D5 Z4 D4的字节。

在一个字节的奇偶校验插入区是位于数据比特的连续相邻位置的三个比特的情况下，编码器120以1/4比率将其编码。例如，如果接收到字节D7 0 00 D6 0 0 0，则比特检测器110按顺序检测D6和D7比特。接下来，以D7、D6的顺序排列检测的比特，并将其输入到编码器120，编码器120输出与D7和D6对应的编码值Z7和Z6。比特插入器130以相反的顺序排列Z7和Z6，并将它们填入奇偶校验插入区。也就是说，比特插入器130以Z6和Z7的顺序将它们填入奇偶校验插入区。在这种情况下，每个编码值被插入包括一个数据比特之前或之后的三个连续比特的奇偶校验插入区的第一比特和第三比特。与每个数据比特相同的值被复制到奇偶校验插入区的第二比特。结果，当对字节D7 0 0 0 D6 0 0 0编码时，输出字节D7 Z7 D7 Z7 D6 Z6 D6 Z6。虽然本实施例指出奇偶校验值在数据值之后，但是本发明不限于此，也就是说，接收的字节可以是0 0 0 D7 0 0 0 D6，外编码器100可输出如Z7 D7 Z7 D7 Z6D6 Z6 D6的字节。

图5是编码器120的详细结构的示意图。参照图5，编码器120包括第一加法器121、第二加法器122、以及标号分别为123、124和125的三个寄存器S2、S1和S0。

第一加法器121将输入比特值、第一寄存器S2 123的值和第三寄存器S0 125的值相加，并将得到的值存储到第一寄存器S2 123。当将第一加法器121得到的值存储到第一寄存器S2 123时，第一寄存器S2 123的先前值被移位到第二寄存器S1 124。在这种情况下，第一寄存器S2 123的先前值也被提供给第二加法器122。现在被第一寄存器的先前值替代的第二寄存器的先前值被移位到第三寄存器S0 125，并且还被提供给第二加法器122。现在被第二寄存器S1 124的先前值替代的第三寄存器S0 125的先前值被移位到第一加法器121，在第一加法器121等待下一输入比特值。同时，第二加法器122将输入比特值与第一寄存器S2 123的先前值和第二寄存器S1 124的先前值(例如，如图5所示在移位的同时二者被提供)相加，并输出得到的值。从第二加法器122输出的值是编码值Z。对每个输入比特值重复该处理。因此，以RSC代码的形式执行了卷积编码。

图6是根据本发明另一实施例的turbo流处理装置的框图。参照图6，turbo流处理装置200包括字节符号转换器240、turbo流检测器210、外编码器100、外交织器220、turbo流填充器230和符号字节转换器250。

字节符号转换器240接收字节形式的双重传送流，并将其转换成符号。基于2005年12月27日和2006年4月18日修改的美国ATSC DTV标准(A/53E)的表D5.2，本领域的普通技术人员能够容易地理解字节到符号转换。将转换成符号的双重传送流应用于turbo流检测器210。

turbo流检测器210从字节符号转换器240提供的双重传送流检测turbo流。外编码器100和外交织器220对检测的turbo流进行编码和交织，turbo流填充器230使用从外交织器220输出的turbo流来填充双重传送流。

符号字节转换器250将双重传送流从符号转换为字节。基于美国ATSCDTV标准(A/53)的表D5.2，本领域的普通技术人员能够容易地理解符号到字节转换。

图7是根据本发明另一实施例的turbo流处理装置的框图。参照图7，turbo流处理装置200可包括除了turbo流检测器210、外编码器100、外交织器220和turbo流填充器230之外的奇偶校验补偿器260。

奇偶校验补偿器260对由于对turbo流编码和交织而产生的奇偶校验错误进行补偿。更具体地说，奇偶校验补偿器260重新产生在turbo流填充器230重构的双重传送流的奇偶校验数据，并将重新产生的奇偶校验数据添加到双重传送流。

虽然在图7中仅还包括奇偶校验补偿器260，但是应理解，图7的turbo流处理装置200也可以采用图6的字节符号转换器240和符号字节转换器250。

图8是根据本发明的各方面的从数字广播发送系统发送的双重传送流的示例性格式的示意图。参照图8，双重传送流包括多个连续包。一个包可包括188字节。更详细地说，包包括1字节的同步、3字节的包识别(PID)和184字节的数据区。如图8所示，强健数据，即turbo流位于双重传送流的某些包中。具体地，图8示出了78个turbo流包被填入双重传送流的一场的312个包。在这种情况下，双重传送流的构造方式是turbo流包和普通流包每4个包以1∶3的比率排列。换句话说，按顺序排列一个188字节的turbo流包和三个188字节的普通流包。注意双重传送流的构造可根据本发明的各种实施例改变。

图9是根据本发明实施例的turbo流处理方法的流程图。参照图9，接收双重传送流(S910)，仅从指定的位置检测turbo流(S920)。对检测的turbo流编码(S930)。可使用如图4和图5所示的外编码器100执行编码。

当完成编码之后，交织turbo流(S940)，并将交织的turbo流填入双重传送流的原始位置(S950)。因此，可以重构插入了更多强健turbo流的双重传送流。

根据本发明的各方面，turbo流处理装置200(其实施例在图3、图6和图7中示出)可应用于产生和发送双重传送流的数字广播发送系统。更具体地说，数字广播发送系统可包括：复用器(MUX，未示出)，通过将普通流和turbo流复用来产生双重传送流；激励器(未示出)，处理和发送产生的双重传送流。turbo流处理装置200可作为激励器的要素以仅对双重传送流的turbo流进行有效处理。

虽然已经示出和描述了本发明的若干实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离权利要求限定的本发明的原理和精神的情况下，可以在实施例中做出各种改变，本发明的范围在权利要求及其等同物中限定。

产业可用性

本发明总体上涉及一种用于强健地处理数字广播的传送流的turbo流处理装置和方法。

Claims

1.一种turbo流处理装置，包括：

turbo流检测器，接收复用了turbo流与普通流的双重传送流，并检测turbo流；

外编码器，对turbo流进行外编码；

外交织器，对在外编码器编码的turbo流进行交织；以及

turbo流填充器，通过将交织的turbo流填入双重传送流来重构双重传送流，

其中，外编码器包括用于对turbo流进行卷积编码的编码器，所述编码器包括：

第一寄存器，存储比特值；

第二寄存器，当比特值被存储到第一寄存器时，存储从第一寄存器移位的预先存储的值；

第三寄存器，当比特值被存储到第二寄存器时，存储从第二寄存器移位的预先存储的值；

第一加法器，当输入比特时，将输入比特值、第一寄存器的预先存储的值和第三寄存器的预先存储的值相加，并将得到的值存储到第一寄存器；以及

第二加法器，将输入比特值、第一寄存器的预先存储的值和第二寄存器的预先存储的值相加，并输出得到的值。

2.如权利要求1所述的turbo流处理装置，还包括：

字节符号转换器，用于接收字节形式的双重传送流，将双重传送流转换为符号，并将转换的双重传送流提供给turbo流检测器；以及

符号字节转换器，将在turbo流填充器重构的双重传送流从符号转换为字节。

3.如权利要求1所述的turbo流处理装置，还包括：

奇偶校验补偿器，补偿普通流和turbo流之间的奇偶校验的丢失，并重新产生在turbo流填充器重构的双重传送流的奇偶校验。

4.如权利要求1所述的turbo流处理装置，其中，外编码器还包括：

比特检测器，从检测到的turbo流检测数据比特；以及

比特插入器，将从编码器输出的编码值插入turbo流中设置的奇偶校验插入区。

5.如权利要求4所述的turbo流处理装置，其中，奇偶校验插入区是位于与turbo流的数据比特相邻的连续位置的单个比特。

6.如权利要求4所述的turbo流处理装置，其中，奇偶校验插入区是位于与turbo流数据比特相邻的连续位置的三个比特。

7.如权利要求6所述的turbo流处理装置，其中，比特插入器将每个数据比特的编码值插入位于与数据比特的相邻的连续位置的三个比特中的第一比特和第三比特，并将与每个数据比特相同的比特值插入所述三个比特中的第二比特。

8.如权利要求7所述的turbo流处理装置，其中，所述三个比特位于数据比特之前的连续位置。

9.如权利要求7所述的turbo流处理装置，其中，所述三个比特位于数据比特之后的连续位置。

10.一种turbo流处理方法，包括：

接收复用了turbo流与普通流的双重传送流，并检测turbo流；

对turbo流进行编码；

对编码的turbo流进行交织；以及

通过将交织的turbo流填入双重传送流来重构双重传送流，

其中，对turbo流进行编码的步骤包括对turbo流进行卷积编码，其中，所述卷积编码步骤包括：

当将比特值存储到第一寄存器时，将预先存储的比特值从第一寄存器移位到第二寄存器，

当将比特值存储到第二寄存器时，将从第二寄存器移位的预先存储的值存储到第三寄存器，

当输入了比特时，将检测的输入比特值、第一寄存器的预先存储的值和第三寄存器的预先存储的值相加，并将得到的值存储到第一寄存器，

将检测的输入比特值、第一寄存器的预先存储的值和第二寄存器的预先存储的值相加，并将得到的值输出作为编码值；以及

将编码值插入turbo流中设置的奇偶校验插入区。

11.如权利要求10所述的turbo流处理方法，还包括：

接收作为字节形式的双重传送流，并将字节形式的双重传送流转换为符号；以及

将重构的双重传送流从符号转换为字节。

12.如权利要求10所述的turbo流处理方法，还包括：

补偿重构的双重传送流的奇偶校验。