CN101675631A - 使用缩短的最终码字处理无线高清晰度视频数据的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种处理将通过无线介质发送的高清晰度视频数据的方法和系统。在一实施例中，所述方法包括：接收长度为L字节的信息包，其中，L＝(M×n×K)+A，其中，M是交织器的深度，n是交织器的数量，K是编码的码长度，A是相对于M×n×K字节的剩余字节数量，其中，剩余字节位于信息包的末尾。M×n×K字节表示M×n码字，其中，剩余字节顺序地形成多个剩余码字，其中，所述多个剩余码字包括位于剩余码字的末尾的最终码字。所述方法还包括：i)缩短所述最终码字，使得产生的缩短码字在长度上短于信息包的每个剩余码字；ii)将伪比特添加到外编码的数据，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求。

Description

使用缩短的最终码字处理无线高清晰度视频数据的系统和方法
技术领域
本发明涉及视频信息的无线传输，更具体地说，涉及通过无线信道来传输高清晰度视频信息。
背景技术
随着高质量视频的增多，越来越多的电子装置(诸如消费类电子装置)采用高清晰度(HD)视频，所述高清晰度视频可要求大约1Gbps(每秒千兆比特)的带宽来进行传输。因此，当在装置之间传输所述HD视频时，传统的传输方式将HD视频压缩到其大小的一小部分，以降低需要的传输带宽。随后，对压缩的视频进行解压缩以进行放送。然而，当每次对于视频数据进行压缩和后续的解压缩时，某些数据会丢失，并且会降低画面质量。
高清晰度多媒体接口(HDMI)规范允许经由线缆在装置之间传送未压缩HD信号。当消费类电子制作者开始提供兼容HDMI的设备时，尚不存在适当的能够发送未压缩HD视频信号的无线(例如，射频)技术。当不具有用于传送未压缩HD信号的带宽的几个装置彼此连接时，无线局域网(WLAN)和类似的技术会遭遇干扰问题。
发明内容
技术方案
本发明的一方面在于提供一种处理将通过无线介质发送的高清晰度视频数据的方法。
有益效果
根据至少一个实施例，对信息比特进行编码的方法旨在满足RS码字边界、分块外部交织器边界和OFDM符号边界。所提供的不同方案在简单性、RS码字性能与填充效率之间给出不同的折衷。本发明的至少一个实施例在提高解码性能的同时提供更为有效的填充方案。此外，本发明的至少一个实施例不需要改变现有设计。本发明的至少一个实施例可应用于其它无线电信标准，诸如IEEE 802.15.3c。
附图说明
图1是根据一实施例在无线装置之间实现未压缩HD视频传输的无线网络的功能框图。
图2是根据一实施例的用于通过无线介质传输未压缩HD视频的示例通信系统的功能框图。
图3示出根据本发明一实施例的示例性HD视频数据发送机系统300。
图4示出用于显示根据本发明一实施例的用于无线视域网(WVAN)的HD视频数据发送机的编码过程的构思图。
图5是根据本发明一实施例的用于编码过程的示例性流程图。
图6示出用于显示根据本发明另一实施例的用于WVAN的HD视频数据发送机的编码过程的构思图。
图7是根据本发明一实施例的用于编码过程的示例性流程图。
图8示出用于显示根据本发明另一实施例的用于WVAN的HD视频数据发送机的编码过程的构思图。
图9是根据本发明一实施例的用于编码过程的示例性流程图。
图10示出用于显示根据本发明另一实施例的用于WVAN的HD视频数据发送机的编码过程的构思图。
图11示出根据本发明另一实施例的用于编码过程的示例性流程图。
图12A示出根据一实施例的用于剩余码字的交织器的构思图。
图12B示出根据另一实施例的用于剩余码字的交织器的构思图。
具体实施方式
本发明的一方面提供一种处理将通过无线介质发送的高清晰度视频数据的方法，所述方法包括：i)接收长度为L字节的信息包，其中，L＝(M×n×K)+A，其中，M是交织器的深度，n是交织器的数量，K是编码的码长度，A是相对于M×n×K字节的剩余字节数量，其中，剩余字节位于信息包的末尾，其中，M×n×K字节表示M×n码字，其中，剩余字节顺序地形成多个剩余码字，其中，所述多个剩余码字包括位于剩余码字的末尾的最终码字，ii)基于码长度(K)对M×n码字和所述多个剩余码字进行外编码，iii)缩短所述最终码字，使得产生的缩短码字在长度上短于信息包的每个剩余码字；以及iv)将伪比特(dummy bit)添加到外编码的数据，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求。
本发明的另一方面提供一种处理将通过无线介质发送的高清晰度视频数据的系统，所述系统包括：i)第一模块，被配置为用于接收长度为L字节的信息包，其中，L＝(M×n×K)+A，其中，M是交织器的深度，n是交织器的数量，K是编码的码长度，A是相对于M×n×K字节的剩余字节数量，其中，剩余字节位于信息包的末尾，其中，M×n×K字节表示M×n码字，其中，剩余字节顺序地形成多个剩余码字，其中，所述多个剩余码字包括位于剩余码字的末尾的最终码字，ii)外编码器，被配置为用于基于码长度(K)对M×n码字和所述多个剩余码字进行外编码，iii)第二模块，被配置为用于缩短所述最终码字，使得缩短的码字在长度上短于信息包的每个剩余码字；以及iv)第三模块，被配置为用于将伪比特添加到外编码的数据，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求。
本发明的另一方面提供一种或多种具有处理器可读代码的处理器可读存储装置，所述处理器可读代码用于对一个或多个处理器编程以执行用于处理将通过无线介质发送的高清晰度视频数据的方法，所述方法包括：i)接收长度为L字节的信息包，其中，L＝(M×n×K)+A，其中，M是交织器的深度，n是交织器的数量，K是编码的码长度，A是相对于M×n×K字节的剩余字节数量，其中，剩余字节位于信息包的末尾，其中，M×n×K字节表示M×n码字，其中，剩余字节顺序地形成多个剩余码字，其中，所述多个剩余码字包括位于剩余码字的末尾的最终码字，ii)基于码长度(K)对M×n码字和所述多个剩余码字进行外编码，iii)缩短所述最终码字，使得产生的缩短码字在长度上短于信息包的每个剩余码字；以及iv)将伪比特添加到外编码的数据，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求。
本发明的另一方面提供一种处理将通过无线介质发送的高清晰度视频数据的系统，所述系统包括：i)用于接收长度为L字节的信息包的装置，其中，L＝(M×n×K)+A，其中，M是交织器的深度，n是交织器的数量，K是编码的码长度，A是相对于M×n×K字节的剩余字节数量，其中，剩余字节位于信息包的末尾，其中，M×n×K字节表示M×n码字，其中，剩余字节顺序地形成多个剩余码字，其中，所述多个剩余码字包括位于剩余码字的末尾的最终码字，ii)用于基于码长度(K)对M×n码字和所述多个剩余码字进行外编码的装置，iii)用于缩短所述最终码字，使得产生的缩短码字在长度上短于信息包的每个剩余码字的装置；以及iv)用于将伪比特添加到外编码的数据，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求的装置。
发明方式
本申请在35U.S.C.§119(e)下要求2007年3月12日提交的第60/906,382号美国临时专利申请的优先权，其通过引用合并于此。该申请还涉及题为“System and method for processing high definition video data using remainderbytes”的美国专利申请(代理人案号：SAMINF.104A)，其与本申请同时提交并通过引用合并于此。
特定实施例提供一种用于通过无线信道将未压缩HD视频信息从发送机传输到接收机的方法和系统。
现将描述在无线高清晰度(HD)音频/视频(A/V)系统中实施例的示例性实施。图1示出根据特定实施例在A/V装置(诸如A/V装置协调器和A/V站)之间实现未压缩HD视频传输的无线网络100的功能框图。在其它实施例中，装置中的一个或多个可以是计算机，诸如个人计算机(PC)。网络100包括装置协调器112和多个A/V站114(例如，装置1、装置2、...、装置N)。为了在任何装置之间进行通信，A/V站114使用低速率(LR)无线信道116(图1中的虚线)，并且可使用高速率(HR)信道118(图1中的实线)。为了与A/V站114进行通信，装置协调器112使用低速率信道116和高速率无线信道118。
每个站114使用低速率信道116与其它站114进行通信。高速率信道118在例如几千兆bps带宽中支持通过由波束成形建立的定向波束进行单向的单播传输，以支持未压缩HD视频的传输。例如，机顶盒可通过高速率信道118将未压缩视频发送到HD电视(HDTV)。在某些实施例中，低速率信道116可支持最高达到例如40Mbps吞吐量的双向传输。低速率信道116主要用于发送控制帧(诸如确认(ACK)帧)。例如，低速率信道116可将确认从HDTV发送到机顶盒。也可直接在两个装置之间，通过低速率信道来发送某些低速率数据，如音频和压缩视频。将时分双工(TDD)应用于高速率信道和低速率信道。在某些实施例中，任何时间，低速率信道和高速率信道均无法并行用来传输。在低速率信道和高速率信道中均可以使用波束成形技术。低速率信道还可支持全向传输。
在一实施例中，装置协调器112是视频信息的接收机(以下为“接收机112”)，站114是视频信息的发送机(以下为“发送机114”)。例如，接收机112可以是在诸如WLAN类型的家庭无线网络环境中的HDTV机中实现的视频和/或音频数据的接收方。在另一实施例中，接收机112可以是投影仪。发送机114可以是未压缩视频或音频源。发送机114的示例包括：机顶盒、DVD播放器或记录器、数码相机、便携式摄像机、其它计算装置(例如，膝上型计算机、台式计算机、PDA等)等。
图2示出示例通信系统200的功能框图。系统200包括无线发送机202和无线接收机204。发送机202包括：物理(PHY)层206、媒体访问控制(MAC)层208和应用层210。类似地，接收机204包括：PHY层214、MAC层216和应用层218。PHY层通过无线介质201，经由一个或多个天线在发送机202与接收机204之间提供无线通信。
发送机202的应用层210包括A/V预处理模块211和音频视频控制(AV/C)模块212。A/V预处理模块211可执行音频/视频的预处理，诸如分割未压缩视频。AV/C模块212提供一种用于交换A/V性能信息的标准方式。在连接开始之前，AV/C模块协商将使用的A/V格式，当对连接的需要结束时，AV/C命令用于停止所述连接。
在发送机202中，PHY层206包括低速率(LR)信道203和高速率(HR)信道205，用于与MAC层208和射频(RF)模块207进行通信。在特定实施例中，MAC层208可包括打包模块(未示出)。发送机202的PHY/MAC层将PHY头和MAC头添加到包，并通过无线信道201将所述包发送到接收机204。
在无线接收机204中，PHY/MAC层214和216处理接收的包。PHY层214包括连接到一个或多个天线的RF模块213。LR信道215和HR信道217用于与MAC层216和RF模块213进行通信。接收机204的应用层218包括A/V后处理模块219和AV/C模块220。例如，模块219可执行模块211的反向处理方法以再生未压缩视频。AV/C模块220按照与发送机202的AV/C模块212相互补充的方式来操作。
在基于帧的突发通信系统中，在传输之前，通常将信息字节按照包/帧来分组。信息字节的打包通常比较简单。然而，如果没有适当地进行打包，则会发生不可忽视的效率损失。在每个帧/包的末尾尤其如此。
在典型的用于无线视域网(WVAN)的HD视频数据发送机中，因为发送机通常在正交频分复用(OFDM)设置中使用里德所罗门(RS)码，RS码之后为外部分块交织码和并行的多个卷积码，因此，在包的末端的打包任务通常非常紧要。
在一实施例中，为了确保整数个OFDM符号被创建，高速率物理层(HRP)在对输入的数据执行任何操作之前将附加比特(通常称为填充比特)添加到比特流。填充比特在被添加到比特流的末尾之前通常被设置为0。HRP通常添加用于创建整数个OFDM符号所必需的最小数量的填充比特，用于组合物理层头字段、媒体访问控制(MAC)头字段和头部校验序列(HCS)字段。这些附加比特通常在接收机接收时被丢弃。此外，HRP通常添加用于创建整数个OFDM符号所必需的最小数量的填充比特，用于在HRP模式改变下结束的每个子包以及最后的子包。这些附加比特没有包括在MAC协议数据单元(MPDU)长度字段的计算中，并且在接收机接收时被丢弃。
在IEEE 802.11n标准中，定义了对于低密度奇偶校验(LDPC)编码的OFDM系统的编码过程。该设计是为了满足LDPC码字边界和OFDM符号边界，同时提高编码性能和填充效率。在无线HD视频数据发送机中，与802.11n的情况相比会存在更多的约束，这是因为无线发送机将需要满足RS码字边界、分块外部交织器边界、用于外部交织器之后的卷积码的尾比特的填充以及OFDM符号边界。因此，所述设计通常在WVAN系统中更为复杂。
在数字视频广播-地面(DVB-T)标准中，使用与卷积码级联的RS码，编码过程也比无线HD发送机容易得多，这是因为在DVB-T系统中使用卷积外部交织器来代替分块交织器，并且仅使用一种卷积码。
在典型的WVAN系统(其目标为通过短程进行几千兆bps视频/数据通信)中，信息字节首先被均等地划分为两个分支，对于每个分支可使用不同的调制和编码方法，以便容许非均等差错保护构思，在非均等差错保护构思中，两个分支的数据受到不同级别的差错保护。
图3示出根据本发明一实施例的示例性HD视频数据发送机系统300。应理解：系统300的特定部件可以被省略，或者与系统300的其它部件结合。在另一实施例中，特定部件可被细分为多个子部件。此外，某些部件在系统300中的顺序可改变。另外，可向系统300添加图3中没有示出的某些部件。此外，图3中示出的每个部件的特定特征仅仅是示例，许多其它的变型也是可行的。在一实施例中，图3的系统300的所有部件均属于PHY层206(见图2)。在一实施例中，数据的最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)针对差错编码被均等地保护(EEP)。在另一实施例中，MSB和LSB针对差错编码被非均等保护(UEP)。在一实施例中，可通过软件、硬件或它们的结合来实现图3的系统300的所有部件。
在一实施例中，还可使用其它外编码器(诸如，博斯-乔赫里-霍克文黑姆码(BCH)编码器)来代替RS编码器304和306。在一实施例中，还可使用其它内编码器(诸如线性分组编码器)来代替一个或多个卷积编码器312。在一实施例中，每个卷积编码器312可包括多个并行的卷积编码器，所述多个并行的卷积编码器分别对多个输入的数据比特进行编码。在该实施例中，系统300还可包括至少一个解析器(未示出)，所述解析器通常位于外部交织器308、310中的每一个与卷积编码器312中的每一个之间，用于将外部交织的数据比特解析到相应的一个卷积编码器312。然而，为了方便起见，将基于RS编码器和卷积编码器来描述图3的系统。
在另一实施例中，还可具有单个的RS编码器(或外编码器)和单个的外部交织器，来代替使用那些成对的部件304和306以及308和310。在另一实施例中，还可具有两个以上的RS编码器、外部交织器、卷积编码器和复用器。
参照图3，系统300从MAC层(参见图2中的208)接收信息包。在一实施例中，加扰器302对接收的包进行加扰并将最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)分别输出到第一RS编码器304和第二RS编码器306。
RS编码器304和306分别对MSB和LSB进行编码。第一外部交织器308和第二外部交织器310分别对RS编码的数据进行外部交织。在一实施例中，外部交织器308和310中的每一个均是分块交织器或卷积交织器。在另一实施例中，也可使用其它形式的交织器。
卷积编码器312对外部交织的数据执行卷积编码和打孔，并将作为示例分别与MSB和LSB相应的4比特数据输出到复用器314。在一实施例中，卷积编码器312可包括多个卷积编码器(或内编码器)，它们中的一些用于MSB，其它的用于LSB。在该实施例中，用于MSB数据的卷积编码器的数量可以与用于LSB数据的内编码器数量相同(例如，4和4)。在另一实施例中，用于MSB数据的卷积编码器的数量可以与用于LSB数据的卷积编码器数量不同(例如，6和2)。在一实施例中，卷积编码器中的每一个均可对所有输入的数据比特提供均等差错保护(EEP)。在另一实施例中，卷积编码器可对所有的输入数据比特提供非均等差错保护(UEP)。
复用器314将从卷积编码器312输出的比特流复用为复用的数据流，以提供给比特交织器316。比特交织器316对复用的数据流进行比特交织。符号映射器318对比特交织的数据执行符号映射(诸如正交幅度调制(QAM))。导频/DC空插入单元320和伴音交织器322分别执行导频/DC空插入和伴音交织。傅里叶逆变换(IFFT)单元324对伴音交织器322的输出执行IFFT处理。保护间隔单元326和符号成形单元328顺序地对IFFT处理后的数据执行保护间隔和符号成形。在一实施例中，IFFT单元324和保护间隔单元326共同执行正交频分复用(OFDM)调制。上变换单元330在将数据包通过无线信道201(见图2)发送到HD视频数据接收机之前对符号成形单元328的输出执行上变换。在一实施例中，HD视频数据接收机可包括与发送机系统300的卷积编码器相应的单个卷积解码器或多个卷积解码器。
在一实施例中，如图3所示，每个分支首先经过RS编码(224，226，t＝4)，随后经过例如大小为4×224的分块交织器308、310(深度为4的外部交织器)。对于每个分支，交织的输出被解析到例如M＝4的并行卷积编码器312。对于每个卷积码，通过进一步缩短RS码将特定长度的全“0”尾比特插入外部交织器308、310的输出。插入尾比特是为了在接收端简化卷积码的解码任务。
进一步描述基于一实施例插入尾比特的操作，信息符号被划分为均等大小的单元，每个单元包含均等的4×K信息符号，从而每个单元在RS编码之后与交织器大小匹配。在该实施例中，结束单元(或最终单元)将具有0≤q＜4×K个可用的符号，而q可取之间的任意值。
在一实施例中，结束包包含4×(K-M)个信息符号，例如，每个符号长8比特。附加的“0”可被添加到数据包(具有稍后将被添加的用于卷积码的尾比特“0”)，这将降低整体效率。由于每个单元有4K个符号(或32K比特)，所以每个子包(长度近似50μs)最多仅可包含用于1080i(1080隔行扫描)的10个单元。因此，为了满足RS编码器和分块交织器的边界，这种打包将导致对于1080i，平均效率降低5％，最大效率降低10％。
本发明的一实施例提供一种用于对无线HD视频通信系统的信息比特进行打包的系统方法，并在提高解码性能的同时提供更高的填充效率(即，更有效的填充)。
以下来概述图3的系统的操作，数据首先被RS编码，然后，使用例如深度为4的分块交织器对其进行外部交织。交织的数据被解析到例如8个并行的卷积编码器，其中，每个卷积编码器需要尾比特来终止。将卷积编码的数据比特复用到一起，对其进行交织并将其映射到QAM星座以进行OFDM调制。在一实施例中，发送的数据比特满足以下项：(1)整数个RS码字，(2)整数的外部交织器大小，(3)在CC编码之前需要插入尾比特，(4)需要附加的填充比特以确保整数个OFDM符号。
为了方便起见，将描述满足上述四项要求的图4-11所示的四个编码方案。通常，当插入和发送附加的填充比特时，被添加的填充比特越多，传输效率越低。因此，至少一个实施例在保持系统的编码性能和简洁性的同时将效率最大化。应理解：四个方案仅仅是示例性的，还可采用其它的方案。在一实施例中，可利用图3的系统来实现所述四个方案。
方案1
图4示出用于示出根据本发明一实施例的用于无线视频域网络(WVAN)的HD视频数据发送机的编码过程500(见图5)的构思图。图5是用于根据本发明一实施例的编码过程500的示例性流程图。
在一实施例中，利用传统的编程语言(诸如C或C++)或其它适合的编程语言来实现编码过程500。在本发明的实施例中，程序被存储在用于WVAN(例如，图1所示的装置协调器112或装置(1-N)114)的HD视频数据发送机的计算机可存取的存储介质上。在另一实施例中，程序可被存储在其它系统位置，只要其能够执行根据本发明实施例的发送过程500。存储介质可包括各种用于存储信息的任何技术。在一实施例中，存储介质包括：随机存取存储器(RAM)、硬盘、软盘、数字视频装置、压缩盘、视频盘和/或其它光存储介质等。在另一实施例中，装置协调器112和装置(1-N)114中的至少一个包括处理器(未示出)，所述处理器被配置或编程为用于执行发送过程500。程序可被存储在装置协调器112和/或装置(1-N)114的处理器或存储器中。在各个实施例中，处理器可具有基于例如以下项的配置：i)高级RISC机器(ARM)微控制器，ii)因特尔公司的微处理器(例如，奔腾系列微处理器)和iii)微软公司的Windows操作系统(例如，Windows 95、Windows98、Windows 2000或Windows NT)。在一实施例中，使用单芯片或多芯片微处理器、数字信号处理器、嵌入式微处理器、微控制器等利用各种计算机平台来实现处理器。在另一实施例中，利用宽泛的操作系统(诸如Unix、Linux、微软DOS、微软Windows 2000/9x/ME/XP、Macintosh OS、OS/2等)来实现所述处理器。在另一实施例中，可利用嵌入式软件来实现发送过程500。根据各个实施例，在图5中，可添加附加的状态，去除其它状态，或者改变状态的顺序。这段描述应用于图6到图11示出的剩余方案。
参照图3到图5，将更加详细地描述方案1的编码过程的操作。为了方便起见，假设外编码器是RS编码器，内编码器是卷积编码器。应理解：还可使用其它外编码器或其它内编码器(例如，以上讨论过的)。上述内容同样应用于图6到图11示出的剩余方案。
在一实施例中，方案1提供四个方案中最简单的编码过程。在一实施例中，系统300从MAC层接收L个信息字节400(502)。信息字节400包括主码字402和剩余码字404。剩余码字404少于例如四个码字，并且位于信息包400的末尾。信息字节400的每个块表示长度为例如1K字节的码字，其中，K＝1024。上述内容应用于图6到图11示出的剩余方案。
系统300利用RS码(N，K，t)对信息字节402进行RS编码，其中，K是信息字节的数量，N是码字中的字节数量，t是校正能力(504)。如图4所示，在RS编码之后，每个码字添加2t(例如，8)个字节的奇偶校验比特408，以形成大小为N字节的码字。例如，将三个剩余码字412a到412c的最终码字412c缩短为(m+2t，m)，其中，m＝mod(L，K)(506)。这是为了减少传输时间，并将进一步提高最终码字412c的性能。在一实施例中，可由RS编码器304、306中的至少一个来执行最终码字412c的缩短。在另一实施例中，可由图3的系统中的另一部件或图3中未示出的单独部件来执行最终码字412c的缩短。上述内容应用于图6到图11示出的剩余方案。
在一实施例中，例如，特定长度的“0”416被填充到RS编码的码字，以符合ceil(L/4K)×4N(508)。在一实施例中，如图4所示，每个外部交织器的深度为4(每个外部交织器的列数)。外部交织器的大小可为4×224字节。填充“0”是为了形成一组四个码字414，以便满足深度为4的外部交织器要求。在一实施例中，可由外部交织器308、310中的至少一个来执行填充“0”的操作。在另一实施例中，可由图3的系统中的另一部件或图3中未示出的单独部件来执行填充“0”的操作。上述内容应用于图6到图11示出的剩余方案。
对RS编码的码字410和填充“0”的码字414进行外部交织和解析(510)。在该实施例中，每个外部交织器对一组四个码字410和414执行外部交织。上述内容应用于图6到图11示出的剩余方案。
尾比特420被进一步插入外部交织的数据，随后对具有尾比特420的数据执行卷积编码(512)。填充尾比特420是为了终止卷积码，从而适当地执行在接收端的解码。在一实施例中，每个卷积编码器添加1字节的尾比特(例如，1字节的“0”)。例如，对于8个卷积编码器，添加8字节的尾比特。在一实施例中，可由外部交织器308、310中的至少一个来执行状态512中填充尾比特420的操作。在另一实施例中，可由图3的系统中的另一部件或图3中未示出的单独部件来执行填充尾比特的操作。上述内容应用于图6到图11示出的剩余方案。
更多加扰的“0”424被插入卷积编码的字节，以便提供整数个OFDM符号(514)。随后执行具有加扰的“0”424的数据的复用。在一实施例中，可由复用器314来执行填充加扰的“0”424的操作。在另一实施例中，可由图3的系统中的另一部件或图3中未示出的单独部件来执行填充加扰的“0”424的操作。上述内容应用于图6到图11示出的剩余方案。然后，由图3的系统中的剩余部件316-330来执行余下的OFDM传输过程(516)。这应用于图6到图11示出的剩余方案。
方案2
图6示出用于示出根据本发明另一实施例的用于WVAN的HD视频数据发送机的编码过程600(见图7)的构思图。图7是用于根据本发明一实施例的编码过程600的示例性流程图。参照图3、图6和图7，将更详细地描述方案2的编码过程的操作。
方案1提供的是相对简单的方案。然而，填充效率会较低。相对于方案1，方案2对传输效率提供了某些改进。系统300从MAC层接收L个信息字节520(560)。信息字节520可包括主码字522和剩余码字524。
系统300利用RS码(N，K，t)对信息字节520进行RS编码，其中，K是信息字节的数量，N是码字中的字节数量，t是校正能力(562)。如图6所示，在RS编码之后，添加2t个奇偶校验字节526，以形成大小为N字节的码字。
例如，将RS编码的剩余码字的最终码字528(情况1)或532(情况2)缩短为例如(m+2t，m)，其中，m＝mod(L，K)(564)。确定用于最终码字532的mod(L，4K)是否大于4K-8(566)。如果大于4K-8(情况1)，则将部分尾比特538(例如，少于8字节)插入RS编码的码字以形成一组四个码字536，其满足深度为4的外部交织器要求(568)。对添加有部分尾比特538的RS编码的码字536进行外部交织和解析(570)。另外的尾比特548(例如，8字节减去所述部分尾比特的数量)被添加到外部交织的数据，从而总共添加的尾比特是8字节(572)。随后，对具有尾比特(部分尾比特538+另外的尾比特548)的外部交织的数据执行卷积编码。
如果在状态566中确定用于最终码字532的mod(L，4K)不大于4K-8(情况2)，则将全部尾比特544(例如，8字节)添加到RS编码的码字(574)。然后，特定长度的“0”542被填充到RS编码的码字，以形成一组四个码字540，其满足深度为4的外部交织器要求(576)。在一实施例中，可由外部交织器308、310中的至少一个来执行填充尾比特538和544以及填充“0”542的操作。在另一实施例中，可由图3的系统中的另一部件或图3中未示出的单独部件来执行填充尾比特538和544以及填充“0”542的操作。对添加有尾比特544和“0”542的RS编码的码字540进行外部交织、解析和卷积编码(578)。在情况2中，由于全部尾比特544已经在状态574中被添加，所以与情况1(见状态568和572)不同，不需要添加另外的尾比特。
加扰的“0”550被插入卷积编码的字节，以便提供整数个OFDM符号(580)。随后，执行对具有加扰的“0”550的数据的复用。在状态582中，执行余下的OFDM传输过程。
方案3
图8示出用于示出根据本发明另一实施例的用于WVAN的HD视频数据发送机的编码过程700(见图9)的构思图。图9是用于根据本发明一实施例的编码过程700的示例性流程图。参照图3、图8和图9，将更详细地描述方案3的编码过程的操作。
方案1和2以不同的方式来保持外部交织器和填充“0”的大小。然而，由于外部交织器的大小相对较大(例如，4×224字节)，所以效率会受到限制。与方案1和2相比，方案3可进一步改进效率和RS编码性能。在一实施例中，在方案3中，代替仅缩短最终码字的处理，最后的四个码字全部被缩短，这能够均匀地改进RS编码性能，同时实现缩短外部交织器的使用。
参照图3、图8和图9，将更加详细地描述方案3的编码过程的操作。系统300从MAC层接收L个信息字节601(702)。信息字节601可包括主码字602和剩余码字604。系统300计算“floor(L/4K)×4K”的值，其中，K表示RS码长度(704)。为了方便起见，假设L＝4nK+A(字节)，其中，n＝0，1，2，3，...，n表示外部交织器的数量，其中，A＝1，2，3，...K-1，A表示相对于4nK字节的剩余字节数量。4nK字节表示4n码字。每个外部交织器对一组四个码字606执行外部交织。每个码字包括2t个奇偶校验字节(例如，8字节)608。
状态704从用于剩余字节(A)的编码处理中分离出用于最初4nK字节的编码处理。例如，利用RS码(N，K，t)对最初4nK信息字节进行RS编码，其中，t是纠错能力(字节)，N＝K+2t(706)。对RS编码的数据进行外部交织、解析和卷积编码(708)。
关于剩余字节(A)，系统300将剩余字节(A＝L’＝L-floor(L/4K)×4K)均匀分布到4个RS码字610a-610d，其中，最初三个RS码字610a-610c具有K1个信息字节，最后的RS字节610d具有K2个信息字节(710)。在一实施例中，使用等式“ceil(L’/4)”来获得K1，并使用等式“L’-3×ceil(L’/4)”来获得K2。利用用于最初三个码字(610a-610c)的RS码(K1+2t，K1，t)和用于最终码字610d的RS码(K2+2t，K2，t)对所述四个码字(610a-610d)进行RS编码和缩短。在一实施例中，可由RS编码器304、306中的至少一个来执行状态704、710和712。在另一实施例中，可由图3的系统中的另一部件或图3中未示出的单独部件来执行状态704、710和712。
如果需要满足外编码器大小要求，则将特定长度的“0”(例如，1-3字节)填充到最终码字610d(714)。使用大小为4×(K1+2t)的缩短外部交织器对RS编码的数据进行外部交织(714)。
在一实施例中，如图8所示，系统300将尾比特615(例如，用于所述四个码字的4×8字节)添加到在状态708和714中经过外部交织的数据，以便终止卷积码，并对外部交织的数据执行卷积编码(716)。在一实施例中，可由除了外部交织器308、310之外的部件来执行添加尾比特615的操作。在另一实施例中，可在外部交织完成之后由外部交织器308、310来执行添加尾比特615的操作。
在一实施例中，可将附加的“0”618添加到卷积编码的数据，以在复用之前满足整数个OFDM符号的要求(718)。然后，执行余下的OFDM传输过程(720)。
在一实施例中，随着RS编码器的大小相对于剩余码字而缩短，用于剩余码字的外部交织器的大小也缩短。例如，如果剩余字节604的数量是32字节，则通过使用上述等式而K1＝K2＝8，因此，每个码字将具有8个字节和8个奇偶校验字节。这可利用大小为4×(K1+2t)＝4×(8+8)＝4×16字节的外部交织器来实现，所述外部交织器与大小为4×224字节的外部交织器相比提供了明显更高的效率。
作为另一示例，如果剩余字节604的数量为23字节，则通过使用上述等式而K1＝6且K2＝5。在该示例中，一个字节的“0”被添加到最终码字，每个码字将具有6个字节和8个奇偶校验字节。这可利用大小为4×(K1+2t)＝4×(6+8)＝4×14字节的外部交织器来实现，所述外部交织器与大小为4×224字节的外部交织器相比提供了明显更高的效率。
方案4
图10示出用于示出根据本发明另一实施例的用于WVAN的HD视频数据发送机的编码过程900(见图11)的构思图。图11是用于根据本发明另一实施例的编码过程900的示例性流程图。参照图3、图10和图11，将更详细地描述方案4的编码过程的操作。图11的状态902-908与图9的状态702-708基本相同。此外，图11的状态920-922与图9的状态718和820基本相同。
系统300确定“L’＝L-floor(L/4K)×4K”的值，其中，K表示RS码长度(910)。该状态实质上与图9的状态704的部分相同。L’802表示用于最终交织器块的总信息字节或剩余字节。
例如，系统300使用等式K2＝max(floor((L’-24)/4)，0)来确定用于最终RS码字字节K2(818)的RS码(912)。在状态914中，系统300将(L’-K2)个信息字节均匀分布到余下的三个RS码字812、814、816，其中，K11用于最初两个码字812、814，K12用于第三码字816。在一实施例中，通过使用等式“K11＝ceil((L’-K2)/3)”来获得K11，并通过使用等式“K12＝floor((L’-K2)/3)”来获得K12。
例如，利用RS码(K11+2t，K11，t)对最初两个码字812和814进行编码，例如，利用RS码(K12+2t，K11，t)对第三码字816进行编码(916)。然后，如果需要的话，则可将尾比特820添加到最终码字(818)以满足RS编码器的大小要求(916)。
为了满足外部交织器的大小要求，系统300可将字节“0”添加到外部交织器，并使用大小为4×(K11+2t)的缩短外部交织器对RS编码的数据进行外部交织(918)。然后，执行解析以将外部交织的数据解析到卷积编码器。在一实施例中，可由RS编码器304和306中的至少一个来执行状态904和910-914。在另一实施例中，可由图3的系统中的另一部件或图3中未示出的单独部件来执行状态904和910-914。
在该方案4中，如图10所示，剩余字节802被转换为四个缩短码字812、814、816、818，其中，例如，最终码字818是比剩余码字812、814、816短的8个字节。例如，如果L’＝32，则在深度为4的外部交织器中，对于最终码字，K2＝2，对于最初三个码字，K1(＝K11＝K12)＝10。因此，K2与K1之间的差值是8字节。将8字节的尾比特添加到最终字节818，并将8字节的奇偶校验比特添加到第一到第三码字812-816中的每一个。在该示例中，缩短的外部交织器的大小将为4×(K11+2t)＝4×(10+8)＝4×18字节，这与大小为4×224字节的外部交织器相比提供了明显更高的效率。
将参照图12A来进一步解释过程900。图12A示出根据一实施例的用于剩余码字的交织器的构思图。假设剩余码字的数量(L’)是23字节。在状态912中，K2＝max(floor((L’-24)/4)，0)＝max(floor((23-24)/4)，0)＝0。在状态914中，K11＝ceil((L’-K2)/3)＝Ceil((23-0)/3)＝8。此外，K12＝floor((L’-K2)/3)＝floor(23-0)/3＝7。如图12A所示，第一到第三(信息)码字分别是8、8和7。如图12A所示，第四码字是0。在状态916中，如图12A所示，将8字节的尾比特添加到第四码字(状态916)。在状态918中，如图12A所示，将1字节的“0”填充到第三码字，将8字节的“0”填充到第四码字(状态918)。在该示例中，如图12A所示，缩短的外部交织器的大小为4×16字节，这与大小为4×224字节的外部交织器相比提供了明显更高的效率。
可选实施例(方案4的改进版)
在另一实施例中，如图12B所示，将信息字节填充到4的倍数，而不是使用ceil/floor操作来计算K11和K12。图12B示出根据另一实施例的用于剩余码字的交织器的构思图。在该实施例中，编码处理可被如下描述：
将“0”添加到L1个信息字节以获得L2＝max{(depth-1)×M，ceil(L1/depth)×depth}。假设L1＝23字节，深度depth＝4，M＝8，则L2＝max{(depth-1)×M，ceil(L1/depth)×depth}＝max{(4-1)×8，ceil(23/4)×4}＝max{24，20}＝24。
以下计算最终RS码字的长度(K2)：K2＝max{[L2-(depth-1)×M]/depth，0}＝max{[24-(4-1)×8]/4，0}＝max{0，0}＝0。以下计算剩余RS码字的长度(K1＝K11＝K12)：K1＝(L2-K2)/(depth-1)＝(24-0)/(4-1)＝8。上述内容在图12B中示出。
外部交织器的i＝depth-1列是缩短的RS码(K2+2×t，K2，t＝4)。外部交织器的i＝0，1，...depth-2列是缩短的RS码(K1+2×t，K2，t＝4)。将“0”填充到b(depth-1，K2+2×t+1)，...，b(depth-1，K1+2×t)的字节。按照方案4示例中类似的方式来使用用于RS(K1+2×t，K2，t＝4)的缩短分块交织器。图12B示出：8字节的“0”被填充到最终码字，8字节的尾比特被添加到最终码字，并且8字节的奇偶校验比特被添加到第一码字到第三码字中的每一个。在该示例中，如图12B所示，缩短的外部交织器的大小为4×16字节，所述外部交织器与大小为4×224字节的外部交织器相比提供了明显更高的效率。
在另一实施例中，可进一步填充信息字节，以满足其它系统要求，例如，比特交织器要求。对信息字节和填充比特进行编码的方法遵循如上所述的相同规则。
根据至少一个实施例，对信息比特进行编码的方法旨在满足RS码字边界、分块外部交织器边界和OFDM符号边界。所提供的不同方案给出简洁性、RS码字性能和填充效率之间不同的折衷。本发明的至少一个实施例在改进解码性能的同时提供了更有效的填充方案。此外，本发明的至少一个实施例不需要改变当前的设计。本发明的至少一个实施例可应用于其它无线电信标准，诸如，IEEE 802.15.3c。
尽管上述描述指出了本发明应用于各个实施例时的新颖特征，但是本领域的技术人员将理解：在不拖离本发明的范围的情况下，可对所示的装置或处理进行各种形式和细节上的省略、替换和改变。例如，尽管参照未压缩视频数据描述了本发明的实施例，但是这些实施例也可应用于压缩视频数据。
因此，本发明的范围由权利要求而不是由以上描述来限定。在权利要求等同物的含义和范围之内的各种变型包括在本发明的范围之内。

Claims (25)

1、一种处理将通过无线介质发送的高清晰度视频数据的方法，所述方法包括：
接收长度为L字节的信息包，其中，L＝(M×n×K)+A，其中，
M是交织器的深度，
n是交织器的数量，
K是编码的码长度，
A是相对于M×n×K字节的剩余字节数量，
其中，剩余字节位于信息包的末尾，
其中，M×n×K字节表示M×n码字，其中，剩余字节顺序地形成多个剩余码字，其中，所述多个剩余码字包括位于剩余码字的末尾的最终码字；
基于码长度(K)对M×n码字和所述多个剩余码字进行外编码；
缩短所述最终码字，使得产生的缩短码字在长度上短于信息包的每个剩余码字；以及
将伪比特添加到外编码的数据，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求。
2、如权利要求1所述的方法，其中，添加的步骤包括：将“0”填充到最终码字，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求。
3、如权利要求2所述的方法，还包括：
在填充“0”之后，对外编码的M×n码字和所述多个剩余码字进行外部交织；
对外部交织的码字进行内编码；以及
对内编码的数据进行复用。
4、如权利要求3所述的方法，其中，所述外编码包括里德所罗门(RS)编码，内编码包括卷积编码。
5、如权利要求4所述的方法，还包括：在卷积编码之前，将尾比特添加到外部交织的码字。
6、如权利要求5所述的方法，还包括：将“0”填充到卷积编码的数据，从而卷积编码的数据具有整数个正交频分复用(OFDM)符号。
7、如权利要求4所述的方法，其中，利用RS码(N，K，t)执行RS编码，其中，N是每个未缩短码字中的字节数量，t是校正能力。
8、如权利要求7所述的方法，其中，最终码字被缩短到(m+2t，m)，其中，m＝mod(L，K)。
9、如权利要求1所述的方法，其中，外编码的步骤包括：利用RS码(N，K，t)执行里德所罗门(RS)编码，其中，N是每个未缩短码字中的字节数量，t是校正能力。
10、如权利要求9所述的方法，还包括：确定mod(L，4K)是否大于4K-8。
11、如权利要求10所述的方法，其中，添加伪比特的步骤包括：
如果确定mod(L，4K)大于4K-8，则将部分尾比特添加到缩短的最终码字，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求；以及
将附加比特添加到外部交织的数据，从而部分尾比特和附加比特的和与预定义的字节数量相同。
12、如权利要求10所述的方法，其中，添加伪比特的步骤包括：
如果确定mod(L，4K)不大于4K-8，则将尾比特添加到缩短的最终码字；以及
至少将“0”填充到缩短的最终码字，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求。
13、如权利要求1所述的方法，其中，每个M×n码字包括多个字节。
14、如权利要求13所述的方法，其中，外编码的步骤包括：利用RS码(N，K，t)执行里德所罗门(RS)编码，其中，每个M×n码字中包括N个字节，t是校正能力。
15、一种处理将通过无线介质发送的高清晰度视频数据的系统，所述系统包括：
第一模块，被配置为用于接收长度为L字节的信息包，其中，L＝(M×n×K)+A，其中，
M是交织器的深度，
n是交织器的数量，
K是编码的码长度，A是相对于M×n×K字节的剩余字节数量，
其中，剩余字节位于信息包的末尾，
其中，M×n×K字节表示M×n码字，其中，剩余字节顺序地形成多个剩余码字，其中，所述多个剩余码字包括位于剩余码字的末尾的最终码字；
外编码器，被配置为用于基于码长度(K)对M×n码字和所述多个剩余码字进行外编码；
第二模块，被配置为用于缩短所述最终码字，使得缩短的码字在长度上短于信息包的每个剩余码字；以及
第三模块，被配置为用于将伪比特添加到外编码的数据，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求。
16、如权利要求15所述的系统，其中，第一模块和第二模块中的至少一个被集成到外编码器。
17、如权利要求15所述的系统，还包括：
外部交织器，被配置为用于对具有添加的伪比特的外编码的M×n码字和所述多个剩余码字进行外部交织；
内编码器，被配置为用于对外部交织的码字进行内编码；以及
复用器，被配置为用于对内编码的数据进行复用。
18、如权利要求15所述的系统，其中，第三模块被集成到外部交织器。
19、如权利要求15所述的系统，其中，外编码器包括里德所罗门(RS)编码器，内编码器包括卷积编码器。
20、如权利要求15所述的系统，其中，第三模块被进一步配置为将“0”填充到最终码字，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求。
21、如权利要求15所述的系统，其中，第一模块和第二模块之一被配置为用于确定mod(L，4K)是否大于4K-8。
22、如权利要求21所述的系统，其中，第三模块被进一步配置为用于：
如果mod(L，4K)大于4K-8，则将部分尾比特添加到缩短的最终码字，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求；以及
将附加比特添加到外部交织的数据，从而部分尾比特和附加比特的和与预定义的字节数量相同。
23、如权利要求15所述的系统，其中，利用以下项之一来实现所述系统：机顶盒、DVD播放器或记录器、数码相机、便携式摄像机、计算装置。
24、一种或多种具有处理器可读代码的处理器可读存储装置，所述处理器可读代码用于对一个或多个处理器编程以执行用于处理将通过无线介质发送的高清晰度视频数据的方法，所述方法包括：
接收长度为L字节的信息包，其中，
L＝(M ×n×K)+A，其中：
M是交织器的深度，
n是交织器的数量，
K是编码的码长度，
A是相对于M×n×K字节的剩余字节数量，
其中，剩余字节位于信息包的末尾，
其中，M×n×K字节表示M×n码字，其中，剩余字节顺序地形成多个剩余码字，其中，所述多个剩余码字包括位于剩余码字的末尾的最终码字；
基于码长度(K)对M×n码字和所述多个剩余码字进行外编码；
缩短所述最终码字，使得产生的缩短码字在长度上短于信息包的每个剩余码字；以及
将伪比特添加到外编码的数据，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求。
25、一种处理将通过无线介质发送的高清晰度视频数据的系统，所述系统包括：
用于接收长度为L字节的信息包的装置，其中，
L＝(M×n×K)+A，其中，
M是交织器的深度，
n是交织器的数量，
K是编码的码长度，
A是相对于M×n×K字节的剩余字节数量，
其中，剩余字节位于信息包的末尾，
其中，M×n×K字节表示M×n码字，其中，剩余字节顺序地形成多个剩余码字，其中，所述多个剩余码字包括位于剩余码字的末尾的最终码字；
用于基于码长度(K)对M×n码字和所述多个剩余码字进行外编码的装置；
用于缩短所述最终码字，使得产生的缩短码字在长度上短于信息包的每个剩余码字的装置；
用于将伪比特添加到外编码的数据，从而满足预定义的用于外部交织器的大小要求的装置。
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